JP2006171183A - Condenser lens for microscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a condenser lens for a microscope which secure a high numerical aperture (≥0.75) and a relatively long working distance (≥0.4f), while suppressing the aberrations of the visual field and aberrations of pupil. <P>SOLUTION: The condenser lens for the microscope is constituted, by arranging a cemented negative meniscus lens (L1) which is concave to a light source side and three single-body positive lenses (L2, L3, and L4), in this order, from the light source side to an observed body side. The cemented negative meniscus lens (L1) functions to raise the incident light beam from the light source side to a high position (distant from the optical axis), to thereby increase the operating distance. Further, the cemented negative meniscus lens (L1) serves to correct the chromatic aberration of the condenser lens as a whole and also correct aberrations of the visual field, in cooperation with the three single-body correct lenses (L2, L3, and L4). The single-body positive lenses L2, L3, and L4 function to correct the aberrations of the visual field, while suppressing the aberrations of the pupil. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、透過照明による生体試料の観察、特に、マニピュレーションを伴う観察、さらには、微分干渉観察や位相差観察などの透明試料の観察に適した顕微鏡用コンデンサレンズに関する。   The present invention relates to a condenser lens for a microscope that is suitable for observation of a biological sample by transmitted illumination, particularly observation accompanied by manipulation, and observation of a transparent sample such as differential interference observation and phase difference observation.

この種のコンデンサレンズ(特許文献1など)の作動距離は、なるべく長く確保されることが望ましい(なお、本明細書において、「作動距離」とは、コンデンサレンズと試料の被観察面との間の幾何学的距離を指す。)。なぜなら、生体試料は透明な容器に収められており、その容器を介して照明されるので、コンデンサレンズの作動距離が長く確保されていないと、その容器が厚いときなどに視野絞り像を試料の被観察面にまで投影することができず、像のコントラストを落とす可能性があるからである。   It is desirable that the working distance of this type of condenser lens (eg, Patent Document 1) be as long as possible (in this specification, “working distance” refers to the distance between the condenser lens and the surface to be observed of the sample). Of geometric distance.) This is because the biological sample is stored in a transparent container and illuminated through the container, so that if the working distance of the condenser lens is not secured long, the field stop image is displayed when the container is thick. This is because the image cannot be projected to the surface to be observed, and the contrast of the image may be lowered.

また、この種のコンデンサレンズの開口数NAは、それと共に使用される対物レンズの開口数NA(例えば0.8)と同程度(例えば0.75以上)に高く確保されることが望ましい。なぜなら、コンデンサレンズの開口数NAが不足すると、対物レンズの性能(解像力)が十分に発揮されないからである。
さらに、このコンデンサレンズが光源像を対物レンズの瞳面に投影するときの収差(以下、「瞳の収差」という。)は、コンデンサレンズが視野絞り像を被観察面に投影するときの収差(以下、「視野の収差」という。)と共に、十分に抑えられていることが望ましい。なぜなら、透明な生体試料の観察には、微分干渉観察法や位相差観察法が適用されることが多く、そのときの観察像の形成に瞳面操作が伴うため、瞳面同士の共役関係が像に直接影響を与えるからである。
特開2003−156691号公報
In addition, it is desirable that the numerical aperture NA of this type of condenser lens is ensured to be as high as (for example, 0.75 or more) the same as the numerical aperture NA (for example, 0.8) of the objective lens used therewith. This is because if the numerical aperture NA of the condenser lens is insufficient, the performance (resolution) of the objective lens cannot be sufficiently exhibited.
Further, the aberration when the condenser lens projects the light source image onto the pupil plane of the objective lens (hereinafter referred to as “pupil aberration”) is the aberration (when the condenser lens projects the field stop image onto the surface to be observed). Hereinafter, it is desirable that it is sufficiently suppressed together with “field aberration”. This is because differential interference observation methods and phase contrast observation methods are often applied to the observation of transparent biological specimens, and pupil surface manipulation is involved in the formation of observation images at that time. This is because it directly affects the image.
JP 2003-156691 A

しかしながら、以上の要求の全てを1つのコンデンサレンズが満足することは難しいので、現状では、高い開口数が必要なときには作動距離が短いことを許容し、長い作動距離が必要なときには開口数が低いことを許容せざるを得ない。
図3(a)には、高開口数かつ短作動距離の従来のコンデンサレンズの構成の一例を示した。図3において、符号Oで示すのが試料である。この構成のコンデンサレンズの仕様は、例えば、焦点距離f=17mm、開口数NA=0.8、作動距離OD=0.3f=5.1mmである。
However, since it is difficult for a single condenser lens to satisfy all of the above requirements, a short working distance is allowed when a high numerical aperture is required, and a low numerical aperture is required when a long working distance is required. I must tolerate that.
FIG. 3A shows an example of the configuration of a conventional condenser lens having a high numerical aperture and a short working distance. In FIG. 3, a sample is indicated by a symbol O. The specifications of the condenser lens having this configuration are, for example, a focal length f = 17 mm, a numerical aperture NA = 0.8, and a working distance OD = 0.3f = 5.1 mm.

図3(b)には、低開口数かつ長作動距離の従来のコンデンサレンズの構成の一例を示した。この構成のコンデンサレンズの仕様は、例えば、焦点距離f=17mm、開口数NA=0.55、作動距離OD=f=17mmである。因みに、この構成では、仮に諸収差を犠牲にしたとしても、開口数NAは0.6程度までしか高めることはできない。
そこで本発明の目的は、視野の収差と瞳の収差とをそれぞれ従来と同等に抑えつつ、高開口数(0.75以上)かつ比較的長い作動距離(0.4f以上)を確保することの可能な顕微鏡用コンデンサレンズを提供することにある。
FIG. 3B shows an example of the configuration of a conventional condenser lens having a low numerical aperture and a long working distance. The specifications of the condenser lens having this configuration are, for example, a focal length f = 17 mm, a numerical aperture NA = 0.55, and a working distance OD = f = 17 mm. Incidentally, in this configuration, even if various aberrations are sacrificed, the numerical aperture NA can be increased only to about 0.6.
Accordingly, an object of the present invention is to secure a high numerical aperture (0.75 or more) and a relatively long working distance (0.4 f or more) while suppressing the aberration of the field of view and the aberration of the pupil to the same level as the conventional one. An object of the present invention is to provide a microscope condenser lens that can be used.

請求項1に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、光源側から被観察物側へ向かって順に、光源側に凹面を向けた接合負メニスカスレンズと、3枚の単体正レンズとを配置してなることを特徴とする。
請求項2に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、請求項1に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、前記3枚の単体正レンズは、光源側から被観察物側へ向かって順に、両凸レンズと、光源側に凸面を向けた2枚の正メニスカスレンズとを配置してなることを特徴とする。
The microscope condenser lens according to claim 1 is formed by arranging, in order from the light source side toward the object to be observed, a cemented negative meniscus lens having a concave surface facing the light source side and three single positive lenses. It is characterized by.
The microscope condenser lens according to claim 2 is the microscope condenser lens according to claim 1, wherein the three single positive lenses are arranged in order from the light source side to the object to be observed, Two positive meniscus lenses having a convex surface on the side are arranged.

請求項3に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、請求項1又は請求項2に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、最も被観察物側に平行平板状の保護ガラスを配置したことを特徴とする。
請求項4に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、全てのレンズのレンズ面が球面からなることを特徴とする。
A condenser lens for a microscope according to a third aspect is characterized in that in the condenser lens for a microscope according to the first aspect or the second aspect, a parallel plate-shaped protective glass is disposed closest to the object to be observed.
A condenser lens for a microscope according to a fourth aspect is characterized in that in the condenser lens for a microscope according to any one of the first to third aspects, the lens surfaces of all the lenses are spherical surfaces.

請求項5に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、最も被観察物側に配置された前記単体正レンズの光源側のレンズ面の曲率半径r4、コンデンサレンズ全体の焦点距離fは、0.7f<r4<fの式を満たすことを特徴とする。
請求項6に記載の顕微鏡用コンデンサレンズは、請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、開口数NA、作動距離OD、コンデンサレンズ全体の焦点距離fは、NA>0.75,OD>0.4fの式を満たすことを特徴とする。
The microscope condenser lens according to claim 5 is the microscope condenser lens according to any one of claims 1 to 4, wherein the single-side positive lens disposed closest to the object to be observed is disposed on the light source side. The curvature radius r4 of the lens surface and the focal length f of the entire condenser lens satisfy the expression 0.7f <r4 <f.
The condenser lens for a microscope according to claim 6 is the condenser lens for a microscope according to any one of claims 1 to 5, wherein the numerical aperture NA, the working distance OD, and the focal length f of the entire condenser lens are: The condition of NA> 0.75 and OD> 0.4f is satisfied.

本発明によれば、視野の収差と瞳の収差とをそれぞれ従来と同等に抑えつつ、高開口数(0.7以上)かつ比較的長い作動距離(7mm以上)を確保することの可能な顕微鏡用コンデンサレンズが実現する。   According to the present invention, a microscope capable of ensuring a high numerical aperture (0.7 or more) and a relatively long working distance (7 mm or more) while suppressing the aberration of the field of view and the aberration of the pupil to the same level as the conventional one. Realizes condenser lenses.

以下、本発明の実施形態を説明する。
本実施形態は、コンデンサレンズの実施形態である。
図1は、本コンデンサレンズが搭載される顕微鏡の概念図である。
図1の符号16が本コンデンサレンズ(概念)である。被観察物は、透明な容器O”(シャーレなど)に収められた溶液O’(生理食塩水、培養液など)中の生体細胞などの試料Oである。
Embodiments of the present invention will be described below.
This embodiment is an embodiment of a condenser lens.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a microscope on which the condenser lens is mounted.
Reference numeral 16 in FIG. 1 denotes this condenser lens (concept). The object to be observed is a sample O such as a living cell in a solution O ′ (such as physiological saline or culture solution) contained in a transparent container O ″ (such as a petri dish).

容器O”は、マニピュレーションのために固定され、その代わりに対物レンズ17が光軸方向に移動可能となっている。その移動により、対物レンズ17の焦点は、試料Oの被観察面に合わせられる。
ここで、この顕微鏡には、透明な試料Oを観察するために微分干渉観察法が適用されている。すなわち、光源11から射出した照明光は、コリメータレンズ12、視野絞り13、検光子14A、DICプリズム14、開口絞り15、コンデンサレンズ16を介して試料Oを照明する。試料Oから射出した光は、対物レンズ17、DICプリズム19、検光子20、接眼レンズ21を介して観察眼22に入射する。
The container O ″ is fixed for manipulation, and instead, the objective lens 17 is movable in the optical axis direction. By the movement, the focus of the objective lens 17 is adjusted to the observation surface of the sample O. .
Here, a differential interference observation method is applied to the microscope in order to observe the transparent sample O. That is, the illumination light emitted from the light source 11 illuminates the sample O through the collimator lens 12, the field stop 13, the analyzer 14 </ b> A, the DIC prism 14, the aperture stop 15, and the condenser lens 16. Light emitted from the sample O enters the observation eye 22 via the objective lens 17, the DIC prism 19, the analyzer 20, and the eyepiece lens 21.

照明光は、検光子14Aを通過後、DICプリズム14にて1対の光に分岐され、試料Oを別々に透過した後にDICプリズム19によって再統合され、検格子20を共に通過することによって互いに干渉可能な光となる。それによって生じた干渉光が、観察眼22の網膜上に、試料Oの観察像(微分干渉像)を形成する。
この顕微鏡には、対物レンズ17として、倍率10倍のファインダ用対物レンズ又は倍率4倍のファインダ用対物レンズと、倍率40〜60倍の液浸対物レンズとが装着される。
After passing through the analyzer 14A, the illumination light is split into a pair of lights by the DIC prism 14, and separately passes through the sample O and then reintegrated by the DIC prism 19, and passes through the analyzer 20 together. Light that can interfere. The interference light generated thereby forms an observation image (differential interference image) of the sample O on the retina of the observation eye 22.
In this microscope, as the objective lens 17, a finder objective lens having a magnification of 10 times or a finder objective lens having a magnification of 4 times and an immersion objective lens having a magnification of 40 to 60 times are mounted.

観察時、このうち何れかの対物レンズが顕微鏡の光路に選択的に挿入される。特に、液浸対物レンズは、焦点合わせされた状態でその先端が溶液O’に浸される。
液浸対物レンズの開口数NAは、それぞれマニピュレーションが可能な範囲の値に設定される。ここでは、なるべく高い解像力を得るために、液浸対物レンズの開口数NAは、マニピュレーションが可能な範囲内の最大値とする。すなわち、液浸対物レンズの開口数NA=0.8とする。
At the time of observation, one of these objective lenses is selectively inserted into the optical path of the microscope. Particularly, the tip of the immersion objective lens is immersed in the solution O ′ in a focused state.
The numerical aperture NA of the immersion objective lens is set to a value within a range where manipulation is possible. Here, in order to obtain as high a resolving power as possible, the numerical aperture NA of the immersion objective lens is set to a maximum value within a manipulatable range. That is, the numerical aperture NA of the immersion objective lens is 0.8.

一方、ファインダ用対物レンズには高い解像力が必要とされないので、ファインダ用対物レンズの開口数NAは、液浸対物レンズのそれよりも低いとする。
以下、これらの対物レンズのうち、顕微鏡の光路に挿入中の対物レンズを、単に「対物レンズ17」という。
次に、本コンデンサレンズ16の仕様を説明する。
On the other hand, since a high resolution is not required for the finder objective lens, the numerical aperture NA of the finder objective lens is assumed to be lower than that of the immersion objective lens.
Hereinafter, among these objective lenses, the objective lens being inserted into the optical path of the microscope is simply referred to as “objective lens 17”.
Next, the specifications of the condenser lens 16 will be described.

本コンデンサレンズ16の照野サイズは、対物レンズ17の視野の最大値に対応した値に設定される。つまり、4倍のファインダ用対物レンズの視野に対応した値に設定される。
また、本コンデンサレンズ16の開口数NAは、対物レンズ17の開口数NAの最大値に対応した値に設定される。つまり、液浸対物レンズの開口数NA(=0.8)に対応した値(0.7以上)に設定される。
The illumination field size of the condenser lens 16 is set to a value corresponding to the maximum value of the field of view of the objective lens 17. That is, it is set to a value corresponding to the field of view of the 4 × finder objective lens.
Further, the numerical aperture NA of the condenser lens 16 is set to a value corresponding to the maximum value of the numerical aperture NA of the objective lens 17. That is, the value (0.7 or more) corresponding to the numerical aperture NA (= 0.8) of the immersion objective lens is set.

また、本コンデンサレンズ16の作動距離ODは、なるべく大きな値に設定される。ここでは、本コンデンサレンズ16の作動距離ODを、7mm以上とする。
以下、コンデンサレンズ16の開口数NA、作動距離ODを、それぞれ「照明側の開口数NA」、「照明側の作動距離OD」という。
また、本コンデンサレンズ16の瞳の収差及び視野の収差は、それぞれ従来と同等に抑えられる。
Further, the working distance OD of the condenser lens 16 is set as large as possible. Here, the working distance OD of the condenser lens 16 is 7 mm or more.
Hereinafter, the numerical aperture NA and the working distance OD of the condenser lens 16 are referred to as “illumination-side numerical aperture NA” and “illumination-side working distance OD”, respectively.
Further, the aberration of the pupil and the aberration of the visual field of the condenser lens 16 can be suppressed to the same extent as in the conventional case.

次に、本コンデンサレンズ16を設計するときの前提を説明する。
コンデンサレンズ16を長作動距離化する方法の1つに、コンデンサレンズ16の焦点距離fを長くする方法があるが、本コンデンサレンズ16には長作動距離化だけでなく高開口数化の必要があるので、この方法だと瞳面の巨大化、ひいては照明光学系(図1符号11〜16)の巨大化を招く。当然ながら、DICプリズム14も巨大化するので、不都合である。そこで、本コンデンサレンズ16では、その焦点距離fを従来のコンデンサレンズのそれと同等(17mm)に抑えることを前提とする。
Next, the premise for designing the condenser lens 16 will be described.
One method of increasing the working distance of the condenser lens 16 is to increase the focal length f of the condenser lens 16, but the condenser lens 16 requires not only a longer working distance but also a higher numerical aperture. As a result, this method leads to enlargement of the pupil surface and, consequently, enlargement of the illumination optical system (reference numerals 11 to 16 in FIG. 1). Needless to say, the DIC prism 14 is also enlarged, which is inconvenient. Therefore, in the present condenser lens 16, it is assumed that the focal length f is suppressed to be equivalent to that of the conventional condenser lens (17 mm).

また、本コンデンサレンズ16の長作動距離化や収差補正の方法の1つに、レンズ面を非球面化する方法があるが、その方法だと微分干渉像を形成するための1対の光の偏光状態が乱れるので、干渉条件の悪化、ひいては微分干渉像の悪化を招く。そこで、本コンデンサレンズ16では、非球面レンズを使用しないことを前提とする。
次に、本コンデンサレンズ16の構成を詳細に説明する。
In addition, as one of the methods of increasing the working distance and aberration correction of the condenser lens 16, there is a method of making the lens surface aspherical. With this method, a pair of light beams for forming a differential interference image is used. Since the polarization state is disturbed, the interference condition is deteriorated, and hence the differential interference image is deteriorated. Therefore, it is assumed that the condenser lens 16 does not use an aspheric lens.
Next, the configuration of the condenser lens 16 will be described in detail.

図2は、本コンデンサレンズ16の構成図である。なお、図2では、試料Oを概念的に示した。
図2に示すとおり、本コンデンサレンズ16は、光源側から試料Oの側へ向かって順に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、保護ガラスCGを配置してなる。
第1レンズ群G1は、光源側に凹面を向けた接合負メニスカスレンズL1からなり、第2レンズ群G2は、3枚の単体正レンズL2,L3,L4からなり、保護ガラスCGは、平行平板からなる。保護ガラスCGは、本コンデンサレンズ16の先端部(試料Oの側)をシールしている。
FIG. 2 is a configuration diagram of the condenser lens 16. In addition, in FIG. 2, the sample O was shown notionally.
As shown in FIG. 2, the condenser lens 16 includes a first lens group G1, a second lens group G2, and a protective glass CG in order from the light source side to the sample O side.
The first lens group G1 includes a cemented negative meniscus lens L1 having a concave surface facing the light source, the second lens group G2 includes three single positive lenses L2, L3, and L4, and the protective glass CG is a parallel plate. Consists of. The protective glass CG seals the tip (sample O side) of the condenser lens 16.

単体正レンズL2は、両凸レンズであり、単体正レンズL3,L4は、それぞれ光源側に凸面を向けた正メニスカスレンズである。
次に、本コンデンサレンズ16の各要素の働きを説明する。
(保護ガラスCG)
保護ガラスCGには、本コンデンサレンズ16を保護する役割がある。
The single positive lens L2 is a biconvex lens, and the single positive lenses L3 and L4 are positive meniscus lenses each having a convex surface facing the light source.
Next, the function of each element of the condenser lens 16 will be described.
(Protective glass CG)
The protective glass CG has a role of protecting the condenser lens 16.

具体的に、図1の顕微鏡の対物レンズ17が液浸対物レンズであるときには、その先端部に溶液O’(生理食塩水、培養液など)が付着する。このため、対物レンズ17の切り替え時に、その付着した溶液O’が滴下してコンデンサレンズ16に到達する可能性がある。また、容器O”から溶液O’が溢れて直接コンデンサレンズ16に到達する可能性もある。   Specifically, when the objective lens 17 of the microscope of FIG. 1 is an immersion objective lens, the solution O ′ (physiological saline, culture solution, etc.) adheres to the tip portion thereof. For this reason, when the objective lens 17 is switched, the attached solution O ′ may drop and reach the condenser lens 16. Further, the solution O ′ may overflow from the container O ″ and reach the condenser lens 16 directly.

仮に、保護ガラスCGが無いと、本コンデンサレンズ16の最終面は、試料O側に凹面を向けた凹面なので、液体が留まり易く、清掃が困難である。しかし、保護ガラスCGがあれば、その最終面が平面になるので、液体が溜まりにくく、清掃が容易になる。よって、保護ガラスCGは、溶液O’などの液体から本コンデンサレンズ16を保護する。
また、保護ガラスCGには、収差補正の役割もある。
If the protective glass CG is not provided, the final surface of the condenser lens 16 is a concave surface with the concave surface facing the sample O, so that the liquid tends to stay and cleaning is difficult. However, if there is the protective glass CG, the final surface becomes a flat surface, so that the liquid does not easily accumulate and cleaning becomes easy. Therefore, the protective glass CG protects the condenser lens 16 from a liquid such as the solution O ′.
The protective glass CG also has a role of aberration correction.

具体的に、保護ガラスCGは、視野の収差の球面収差成分をプラス側に発生させる働きがある。この働きによって、単体正レンズL3,L4(何れも正メニスカスレンズ)のレンズ面の湾曲を低減することができる。これらのレンズ面の湾曲を低減することによって、照明側の作動距離ODを長く確保することと、瞳の収差補正との双方が図られる。また、湾曲の低減は、これらの単体正レンズL3,L4の製造が容易化されるという効果もある。   Specifically, the protective glass CG has a function of generating a spherical aberration component of the field aberration on the plus side. By this function, the curvature of the lens surfaces of the single positive lenses L3 and L4 (both positive meniscus lenses) can be reduced. By reducing the curvature of these lens surfaces, it is possible to ensure both a long working distance OD on the illumination side and correction of pupil aberration. Further, the reduction in curvature also has an effect of facilitating the manufacture of these single positive lenses L3 and L4.

(接合負メニスカスレンズL1)
接合負メニスカスレンズL1は、光源側からの入射光線を高い位置(光軸から離れた位置)にまで持ち上げて、作動距離を稼ぐ働きをする。
また、接合負メニスカスレンズL1には、コンデンサレンズ16の全体の色収差を補正する役割と、3枚の単体正レンズL2,L3,L4と共に、視野の収差の球面収差成分を補正する役割とがある。
(Junction negative meniscus lens L1)
The cemented negative meniscus lens L1 works to increase the working distance by lifting the incident light from the light source side to a high position (a position away from the optical axis).
The cemented negative meniscus lens L1 has a role of correcting the entire chromatic aberration of the condenser lens 16 and a role of correcting the spherical aberration component of the field aberration together with the three single positive lenses L2, L3, and L4. .

(単体正レンズL2,L3,L4)
単体正レンズL2,L3,L4には、照明側の開口数NAを高くするための光線(光軸と成す角度が大きい光線)に関係する収差を補正する働き、特に、視野の収差の球面収差成分を補正する働きがある。
ここで、視野の収差補正だけを考えたならば、単体正レンズL3,L4(何れも正メニスカスレンズ)のレンズ面の湾曲は大きい方が望ましいが、湾曲の増大は、上述したとおり、瞳の収差を悪化させ、照明側の作動距離ODの確保を困難にするという相反する効果をもたらす。
(Single positive lenses L2, L3, L4)
The single positive lenses L2, L3, and L4 function to correct aberrations related to light rays (light rays having a large angle with the optical axis) for increasing the numerical aperture NA on the illumination side. It works to correct the components.
Here, if only the aberration correction of the visual field is considered, it is desirable that the curvature of the lens surfaces of the single positive lenses L3 and L4 (both positive meniscus lenses) is large. This brings about the contradictory effect of making the aberration worse and making it difficult to ensure the working distance OD on the illumination side.

具体的には、単体正レンズL4の光源側の面の曲率半径r4が、0.7fよりも小さくなると、瞳の収差が悪化すると共に照明側の作動距離ODの確保が困難になる。一方、その曲率半径r4がコンデンサレンズ16の焦点距離fよりも大きくなると、視野の収差補正が不十分になる。
このため、曲率半径r4は、次式(1)を満たすことが望ましい。
Specifically, when the radius of curvature r4 of the surface of the single positive lens L4 on the light source side is smaller than 0.7f, the aberration of the pupil is deteriorated and it is difficult to ensure the working distance OD on the illumination side. On the other hand, when the radius of curvature r4 is larger than the focal length f of the condenser lens 16, the field aberration correction is insufficient.
For this reason, it is desirable that the curvature radius r4 satisfies the following formula (1).

0.7f<r4<f ・・・(1)
次に、本コンデンサレンズ16の効果を説明する。
以上の構成によると、瞳の収差と視野の収差とを従来例と同程度に抑えながら、次式(2),(3)を満足するようなコンデンサレンズ16が実現する。
NA>0.75 ・・・(2)
OD>0.4f ・・・(3)
式(2)が満たされれば、マニピュレーションが可能な範囲内の最大の解像力で、観察を行うことができる。
0.7f <r4 <f (1)
Next, the effect of the condenser lens 16 will be described.
According to the above configuration, the condenser lens 16 that satisfies the following expressions (2) and (3) can be realized while suppressing the aberration of the pupil and the aberration of the visual field to the same extent as in the conventional example.
NA> 0.75 (2)
OD> 0.4f (3)
If Expression (2) is satisfied, observation can be performed with the maximum resolving power within the range where manipulation is possible.

式(3)が満たされれば、容器O”の種類(シャーレの種類)に依らず、良好な微分干渉像を得ることができる。つまり、式(3)が満たされれば、様々な底厚の様々な容器O”を使用したときのそれぞれにおいて、試料Oにまで視野絞り像を確実に投影することができる。
さらに、以上の構成において、各レンズ面の曲率半径、各面の間隔、各部材の屈折率を最適化すると、瞳の収差と視野の収差とが従来例と同程度に抑えられ、かつ焦点距離f=17,照明側の開口数NA=0.8,照明側の作動距離OD=0.48f=8.2mmとなったコンデンサレンズ16が実現する。
If equation (3) is satisfied, a good differential interference image can be obtained regardless of the type of container O ″ (type of petri dish). That is, if equation (3) is satisfied, various bottom thicknesses can be obtained. In each case where various containers O ″ are used, the field stop image can be reliably projected onto the sample O.
Further, in the above configuration, when the curvature radius of each lens surface, the interval between each surface, and the refractive index of each member are optimized, the aberration of the pupil and the aberration of the field of view are suppressed to the same level as the conventional example, and the focal length is reduced. The condenser lens 16 with f = 17, illumination-side numerical aperture NA = 0.8, and illumination-side working distance OD = 0.48f = 8.2 mm is realized.

なお、以上説明したコンデンサレンズの実施例を表1,表2に示した。表1はレンズデータを、表2は仕様を示す。表1において「R」は曲率半径、「d」は面間隔、「nd」はd線に対する屈折率である。   Examples of the condenser lens described above are shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows lens data, and Table 2 shows specifications. In Table 1, “R” is a radius of curvature, “d” is a surface interval, and “nd” is a refractive index with respect to the d-line.

Figure 2006171183
Figure 2006171183

Figure 2006171183
なお、本実施形態の顕微鏡には、微分干渉観察法が適用されているが、位相差観察法が適用されていてもよい。位相差観察も微分干渉観察と同様に、瞳の収差補正の必要性が高いので、本コンデンサレンズ16は、好適である。
Figure 2006171183
In addition, although the differential interference observation method is applied to the microscope of the present embodiment, a phase difference observation method may be applied. The phase difference observation is suitable for the aberration correction of the pupil as in the case of the differential interference observation. Therefore, the condenser lens 16 is suitable.

また、本実施形態のコンデンサレンズ16においては、保護ガラスCGが省略されてもよい。但し、保護ガラスCGを備えた方が、収差補正と保護との2点において有利である。   Further, in the condenser lens 16 of the present embodiment, the protective glass CG may be omitted. However, the provision of the protective glass CG is advantageous in terms of aberration correction and protection.

本コンデンサレンズが搭載される顕微鏡の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the microscope in which this condenser lens is mounted. 本コンデンサレンズの構成図である。It is a block diagram of this condenser lens. 従来のコンデンサレンズの構成図である。It is a block diagram of the conventional condenser lens.

符号の説明Explanation of symbols

11 光源
12 コリメータレンズ
13 視野絞り
14,19 DICプリズム
14A 検光子
15 開口絞り
16 コンデンサレンズ
O 試料
O’ 溶液
O” 容器
17 対物レンズ
20 検光子
21 接眼レンズ
22 観察眼
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
CG 保護ガラス
L1 接合負メニスカスレンズ
L2 両凸レンズ
L3,L4 正メニスカスレンズ
11 Light source 12 Collimator lens 13 Field stop 14, 19 DIC prism 14A Analyzer 15 Aperture stop 16 Condenser lens O Sample O 'Solution O "Container 17 Objective lens 20 Analyzer 21 Eyepiece 22 Observation eye G1 First lens group G2 Second Lens group CG Protective glass L1 Joint negative meniscus lens L2 Biconvex lens L3, L4 Positive meniscus lens

Claims (6)

光源側から被観察物側へ向かって順に、
光源側に凹面を向けた接合負メニスカスレンズと、
3枚の単体正レンズと
を配置してなることを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。
From the light source side to the object side,
A cemented negative meniscus lens with a concave surface facing the light source;
A condenser lens for a microscope, comprising three single positive lenses.
請求項1に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、
前記3枚の単体正レンズは、
光源側から被観察物側へ向かって順に、両凸レンズと、光源側に凸面を向けた2枚の正メニスカスレンズとを配置してなる
ことを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。
The microscope condenser lens according to claim 1,
The three single positive lenses are
A microscope condenser lens comprising a biconvex lens and two positive meniscus lenses having a convex surface facing the light source in order from the light source side toward the object to be observed.
請求項1又は請求項2に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、
最も被観察物側に平行平板状の保護ガラスを配置した
ことを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。
In the condenser lens for microscopes according to claim 1 or 2,
A microscope condenser lens, characterized in that a parallel plate-shaped protective glass is disposed on the most object side.
請求項1〜請求項3の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、
全てのレンズのレンズ面が球面からなる
ことを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。
In the condenser lens for microscopes as described in any one of Claims 1-3,
A condenser lens for microscopes, characterized in that the lens surfaces of all lenses are spherical.
請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、
最も被観察物側に配置された前記単体正レンズの光源側のレンズ面の曲率半径r4、コンデンサレンズ全体の焦点距離fは、
0.7f<r4<f
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。
In the condenser lens for microscopes as described in any one of Claims 1-4,
The radius of curvature r4 of the lens surface on the light source side of the single positive lens arranged closest to the object to be observed, and the focal length f of the entire condenser lens are:
0.7f <r4 <f
A condenser lens for a microscope characterized by satisfying the formula:
請求項1〜請求項5の何れか一項に記載の顕微鏡用コンデンサレンズにおいて、
開口数NA、作動距離OD、コンデンサレンズ全体の焦点距離fは、
NA>0.75,OD>0.4f
の式を満たすことを特徴とする顕微鏡用コンデンサレンズ。

In the condenser lens for microscopes as described in any one of Claims 1-5,
The numerical aperture NA, the working distance OD, and the focal length f of the entire condenser lens are
NA> 0.75, OD> 0.4f
A condenser lens for a microscope characterized by satisfying the formula:

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117647A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 Observation program and observation device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0385506A (en) * 1989-08-29 1991-04-10 Asahi Optical Co Ltd Lens system with parallel planes
JPH04355419A (en) * 1991-05-31 1992-12-09 Asahi Optical Co Ltd Objective lens
JPH06222271A (en) * 1993-01-25 1994-08-12 Nikon Corp Liquid dipping condenser lens

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0385506A (en) * 1989-08-29 1991-04-10 Asahi Optical Co Ltd Lens system with parallel planes
JPH04355419A (en) * 1991-05-31 1992-12-09 Asahi Optical Co Ltd Objective lens
JPH06222271A (en) * 1993-01-25 1994-08-12 Nikon Corp Liquid dipping condenser lens

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012117647A1 (en) * 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 Observation program and observation device
CN103329027A (en) * 2011-02-28 2013-09-25 三洋电机株式会社 Observation program and observation device
US9189677B2 (en) 2011-02-28 2015-11-17 Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. Recording medium having observation program recorded therein and observation apparatus

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