JP2009251554A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】顕微鏡対物レンズOLは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有し、第1レンズ群G1は、負の屈折力を有するレンズ面を含む正レンズ成分L1と、少なくとも1つ以上の正の屈折力を有する接合レンズ成分CL11とを有し、第2レンズ群G2は、異なる光学材料からなる2つの回折素子要素L6.L7を接合し、当該接合面に回折格子溝が形成された回折光学面Dを有する回折光学素子GDと、少なくとも1つ以上の接合レンズ成分CL21とを有し、第3レンズ群G3は、少なくとも1つ以上の色補正レンズ成分CL31を有し、且つ、当該第3レンズ群G3の最も像側のレンズ面が、像側に凹面を向けて配置されて構成される。
【選択図】図1
Description
|(n2−n1)/(r・dR)| ≦ 0.5
の条件を満足し、全系の焦点距離をfとし、回折光学面を通る最大画角に対応する光束の主光線の光軸からの高さをhとしたとき、次式
0.1 ≦ |h/f|
の条件を満足するように構成される。但し、軸外物点から発する光束の主光線は、軸外物点から射出される光束の中、最も光軸から離れた方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数(NA)の光線と第1レンズ群内の適宜の面との交点で制限し、最も光軸に近い方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第3レンズ群内の適宜の面との交点で制限したとき、当該光束の中心光線とする。
1.5 ≦ |f12/f| ≦ 2.5
の条件を満足し、全系の焦点距離をfとし、第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
10 ≦ |f3/f| ≦ 20
の条件を満足することが好ましい。
30 ≦ |f2/f|
の条件を満足することが好ましい。
2 ≦ N/H ≦ 10
の条件を満足することが好ましい。但し、有効半径Hは、軸上物点から射出される最大開口数の光線及び、軸外物点から射出される光束の中、最も光軸から離れた方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第1レンズ群内の適宜の面との交点で制限し、最も光軸に近い方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第3レンズ群内の適宜の面との交点で制限したときに決まる当該光束の最外側の光線で決定される。
nd1 ≦ 1.54
0.0145 ≦ nF1−nC1
1.55 ≦ nd2
nF2−nC2 ≦ 0.013
の条件を満足することが好ましい。
0.0145 ≦ nF1−nC1 (8)
1.55 ≦ nd2 (9)
nF2−nC2 ≦ 0.013 (10)
波長 屈折率(超高屈折率法による)
d線 587.562nm 10001.0000
C線 656.273nm 11170.4255
F線 486.133nm 8274.7311
g線 435.835nm 7418.6853
+A2×y2+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10 (11)
m r d nd νd
1 75.043 5.1 1.62280 57.0
2 -75.043 2.0 1.74950 35.2
3 1600.580 7.5
4 50.256 5.1 1.66755 42.0
5 -84.541 1.8 1.61266 44.4
6 36.911
上述の説明で用いた図1は、第1実施例に係る顕微鏡対物レンズOL1を示している。この顕微鏡対物レンズOL1は、乾燥系の対物レンズであって、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、両凸レンズL2、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と両凸レンズL4とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL11から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、回折光学面Dを含む回折光学素子GD、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL9と両凸レンズL10とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL21から構成される。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL11と両凹レンズL12とを接合した接合レンズ成分CL31から構成される。このように、この第1実施例においては、第3レンズ群G3を構成する色補正レンズ成分CL31は、2つのレンズを接合した接合レンズ成分として構成されている。
f=4.005
NA=0.8
β=50x
d0=1.71
dR=1.71
h=0.69
f1=7.862
f2=140.481
f12=7.456
f3=-45.026
N=41
H=6.89
m r d nd νd
1 -2.740 4.1 1.83481 42.7
2 -4.212 0.1
3 22967.611 5.5 1.49782 82.5
4 -10.771 0.2
5 92.682 1.3 1.79504 28.7
6 16.210 5.9 1.49782 82.5
7 -14.459 0.2
8 0.000 1.5 1.51680 64.1
9 0.000 0.2 1.55690 50.2
10 0.000 0.0 10001.00000 -3.5
11* 0.000 0.2 1.52760 34.7
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13 0.000 0.5
14 34.600 1.5 1.74950 35.3
15 9.130 5.0 1.60300 65.5
16 -2824.563 26.5
17 19.407 3.7 1.84666 23.8
18 -12.700 2.9 1.75692 31.6
19 8.699
回折光学面データ
第11面 κ=1.0000 A2=-4.99472E-08 A4=1.32542E-13
A6=-2.23241E-16 A8=-1.44998E-18 A10=0.00000E-00
条件対応値
(1)|(n2−n1)/(r・dR)|=0.178
(2)|h/f|=0.17
(3)|f12/f|=1.86
(4)|f3/f|=11.2
(5)|f2/f|=35.1
(6)N/H=6.0
(7)nd1=1.528
(8)nF1−nC1=0.0152
(9)nd2=1.557
(10)nF2−nC2=0.0111
次に、第2実施例として、図3に示す顕微鏡対物レンズOL2について説明する。この図3に示す顕微鏡対物レンズOL2も、乾燥系の対物レンズであって、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL2、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と両凸レンズL4とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL11から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、回折光学面Dを含む両凸レンズ形状の回折光学素子GDと両凹レンズL9と両凸レンズL10とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL21で構成される。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL11と両凹レンズL12とを接合した接合レンズ成分CL31から構成される。このように、この第2実施例においては、第3レンズ群G3を構成する色補正レンズ成分CL31は、2つのレンズを接合した接合レンズ成分として構成されている。なお、本第2実施例では、第2レンズ群G2の屈折力が負となっているが、これは第1レンズ群G1の正屈折力が十分強いため、第1レンズ群G1を射出する光束は十分な収斂光束となっているためである。また、本第2実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL2の像側の面(第4面)と両凸レンズL11の物体側の面(第16面)である。
f=3.967
NA=0.8
β=50x
d0=1.71
dR=1.71
h=0.71
f1=7.289
f2=-306.768
f12=7.265
f3=-50.628
N=22
H=6.62
m r d nd νd
1 -2.722 4.3 1.90265 35.7
2 -4.398 0.1
3 -79.653 5.5 1.49782 82.5
4 -11.202 0.2
5 49.789 1.3 1.79504 28.7
6 15.062 5.9 1.49782 82.5
7 -12.303 0.2
8 36.594 1.3 1.51680 64.1
9 0.000 0.2 1.55690 50.2
10 0.000 0.0 10001.00000 -3.5
11* 0.000 0.2 1.52760 34.7
12 0.000 3.0 1.49782 82.5
13 -10.999 1.2 1.66755 42.0
14 12.389 4.0 1.49782 82.5
15 -49.958 28.2
16 17.770 3.7 1.84666 23.8
17 -13.000 2.9 1.75692 31.6
18 8.383
回折光学面データ
第11面 κ=1.0000 A2=-2.92088E-08 A4=1.20938E-13
A6=-1.83902E-16 A8=-3.40027E-19 A10=0.00000E-00
条件対応値
(1)|(n2−n1)/(r・dR)|=0.194
(2)|h/f|=0.18
(3)|f12/f|=1.83
(4)|f3/f|=12.8
(5)|f2/f|=77.3
(6)N/H=3.3
(7)nd1=1.528
(8)nF1−nC1=0.0152
(9)nd2=1.557
(10)nF2−nC2=0.0111
次に、第3実施例として、図5に示す顕微鏡対物レンズOL3について説明する。この図5に示す顕微鏡対物レンズOL3も、乾燥系の対物レンズであって、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL2、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL3と両凸レンズL4とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL11から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、回折光学面Dを含む両凸レンズ形状の回折光学素子GDと両凹レンズL9と両凸レンズL10とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL21で構成される。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL11、及び、両凹レンズL12から構成される。このように、この第3実施例においては、第3レンズ群G3を構成する色補正レンズ成分CL31は、空気間隔を空けた2つのレンズから構成されている。なお、本第3実施例についても、第2レンズ群G2は負の屈折力を有しているが、この理由は第2実施例における理由と同じである。また、本第3実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL2の像側の面(第4面)と両凹レンズL12の物体側の面(第18面)である。
f=4.018
NA=0.8
β=50x
d0=1.71
dR=1.71
h=0.56
f1=7.541
f2=-243.716
f12=7.545
f3=-60.190
N=63
H=7.16
m r d nd νd
1 -2.674 4.3 1.83481 42.7
2 -4.201 0.1
3 -23.463 5.6 1.49782 82.5
4 -12.063 0.2
5 39.359 1.4 1.79504 28.7
6 15.762 6.0 1.60300 65.5
7 -15.718 0.2
8 38.466 1.2 1.51680 64.1
9 0.000 0.2 1.55690 50.2
10 0.000 0.0 10001.00000 -3.5
11* 0.000 0.2 1.52760 34.7
12 0.000 3.0 1.56384 60.7
13 -19.843 1.2 1.72342 37.9
14 9.484 4.0 1.51680 64.1
15 -53.877 26.0
16 17.590 3.7 1.74950 35.3
17 -26.797 1.5
18 -25.258 2.9 1.67000 57.4
19 7.691
回折光学面データ
第11面 κ=1.0000 A2=-7.15155E-08 A4=2.36388E-14
A6=-3.33620E-16 A8=-2.96788E-19 A10=0.00000E-00
条件対応値
(1)|(n2−n1)/(r・dR)|=0.183
(2)|h/f|=0.14
(3)|f12/f|=1.88
(4)|f3/f|=15.0
(5)|f2/f|=60.7
(6)N/H=8.8
(7)nd1=1.528
(8)nF1−nC1=0.0152
(9)nd2=1.557
(10)nF2−nC2=0.0111
次に、第4実施例として、図7に示す顕微鏡対物レンズOL4について説明する。この図7に示す顕微鏡対物レンズOL4は、カバープレートCの下に標本(物体)を載置し、先端部を浸液に浸した状態でこの標本を観察する顕微鏡に用いられる液浸系の対物レンズであって、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側が平面に形成された平凸レンズL1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2とを接合した接合レンズ成分CL11、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL3、及び、両凹レンズL4と両凸レンズL5とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL12から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6と両凸レンズL7とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL21、及び、回折光学面Dを含む回折光学素子GDから構成される。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、両凸レンズL12と両凹レンズL13とを接合した接合レンズ成分CL31から構成される。このように、この第4実施例においては、第3レンズ群G3を構成する色補正レンズ成分CL31は、2つのレンズを接合した接合レンズ成分として構成されている。また、本第4実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL3の像側の面(第5面)と両凸レンズL12の物体側の面(第18面)である。
f=1.990
NA=1.25
β=100x
d0=0.174
dR=0.871
h=0.46
f1=4.374
f2=88.548
f12=4.672
f3=-30.152
N=23
H=5.27
m r d nd νd
1 0.000 0.4 1.51823 58.9
2 -1.261 3.3 1.90265 35.7
3 -2.875 0.1
4 -112.396 3.2 1.60300 65.5
5 -7.930 0.2
6 -609.844 1.5 1.74950 35.3
7 10.980 6.2 1.49782 82.5
8 -8.898 0.1
9 36.907 1.7 1.75692 31.6
10 8.144 4.5 1.49782 82.5
11 -24.025 0.2
12 0.000 2.0 1.51680 64.1
13 0.000 0.2 1.55690 50.2
14 0.000 0.0 10001.00000 -3.5
15* 0.000 0.2 1.52760 34.7
16 0.000 2.0 1.51680 64.1
17 0.000 26.5
18 105.388 2.4 1.69895 30.1
19 -8.220 3.4 1.51680 64.1
20 7.755
回折光学面データ
第15面 κ=1.0000 A2=-5.00000E-08 A4=3.64816E-14
A6=-1.91386E-16 A8=-5.33683E-19 A10=0.00000E-00
条件対応値
(1)|(n2−n1)/(r・dR)|=0.350
(2)|h/f|=0.23
(3)|f12/f|=2.35
(4)|f3/f|=15.2
(5)|f2/f|=44.5
(6)N/H=4.4
(7)nd1=1.528
(8)nF1−nC1=0.0152
(9)nd2=1.557
(10)nF2−nC2=0.0111
次に、第5実施例として、図9に示す顕微鏡対物レンズOL5について説明する。この図9に示す顕微鏡対物レンズOL5も、カバープレートCの下に標本(物体)を載置し、先端部を浸液に浸した状態でこの標本を観察する顕微鏡に用いられる液浸系の対物レンズであって、物体側より順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3とから構成される。第1レンズ群G1は、物体側より順に、物体側が平面に形成された平凸レンズL1と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL2とを接合した接合レンズ成分CL11、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL3、及び、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と両凸レンズL5とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL12から構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL6と両凸レンズL7とを接合した接合レンズ成分(色消しレンズ成分)CL21、及び、回折光学面Dを含む回折光学素子GDから構成される。さらに、第3レンズ群G3は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸レンズL13と両凹レンズL14とを接合した接合レンズ成分CL31から構成される。このように、この第5実施例においては、第3レンズ群G3を構成する色補正レンズ成分CL31は、3つのレンズを接合した接合レンズ成分として構成されている。また、本第5実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL3の像側の面(第5面)と負メニスカスレンズL12の物体側の面(第18面)である。
f=1.989
NA=1.25
β=100x
d0=0.174
dR=0.871
h=0.43
f1=4.322
f2=101.572
f12=4.650
f3=-30.092
N=25
H=5.26
m r d nd νd
1 0.000 0.4 1.51823 58.9
2 -1.261 3.3 1.90265 35.7
3 -2.889 0.1
4 -86.403 3.2 1.60300 65.5
5 -7.861 0.2
6 140.533 1.5 1.74950 35.3
7 10.780 6.2 1.49782 82.5
8 -9.124 0.1
9 44.249 1.7 1.75692 31.6
10 8.181 4.5 1.49782 82.5
11 -22.375 0.2
12 37663.957 2.0 1.51680 64.1
13 0.000 0.2 1.55690 50.2
14 0.000 0.0 10001.00000 -3.5
15* 0.000 0.2 1.52760 34.7
16 0.000 2.0 1.51680 64.1
17 0.000 25.0
18 58.830 1.5 1.61340 44.3
19 14.067 3.0 1.67270 32.1
20 -7.152 2.5 1.56883 56.3
21 8.451
回折光学面データ
第15面 κ=1.0000 A2=-5.23715E-08 A4=2.66577E-13
A6=-2.84237E-16 A8=-3.93947E-18 A10=0.00000E-00
条件対応値
(1)|(n2−n1)/(r・dR)|=0.350
(2)|h/f|=0.22
(3)|f12/f|=2.34
(4)|f3/f|=15.1
(5)|f2/f|=51.1
(6)N/H=4.8
(7)nd1=1.528
(8)nF1−nC1=0.0152
(9)nd2=1.557
(10)nF2−nC2=0.0111
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群 GD 回折光学素子
Claims (5)
- 物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、第2レンズ群と、負の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群は、最も物体側に位置し負の屈折力を有するレンズ面を含む正レンズ成分と、少なくとも1つ以上の、合成で正の屈折力を有する接合レンズ成分とを有し、
前記第2レンズ群は、異なる光学材料からなる2つの回折素子要素を接合し、当該接合面に回折格子溝が形成された回折光学面を有する回折光学素子と、少なくとも1つ以上の接合レンズ成分とを有し、
前記第3レンズ群は、少なくとも1つ以上の色補正レンズ成分を有し、且つ、当該第3レンズ群の最も像側のレンズ面が、像側に凹面を向けて配置されており、
前記第1レンズ群に設けられた前記正レンズ成分の前記負の屈折力を有する面の曲率半径をrとし、当該負の屈折力を有する面の物体側の媒質のd線に対する屈折率をn1、像側の媒質のd線に対する屈折率をn2とし、前記負の屈折力を有する面の頂点から物体までの光路長をdRとしたとき、次式
|(n2−n1)/(r・dR)| ≦ 0.5
の条件を満足し、
全系の焦点距離をfとし、前記回折光学面を通る最大画角に対応する光束の主光線の光軸からの高さをhとしたとき、次式
0.1 ≦ |h/f|
の条件を満足するように構成された顕微鏡対物レンズ。 - 全系の焦点距離をfとし、前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離をf12としたとき、次式
1.5 ≦ |f12/f| ≦ 2.5
の条件を満足し、
全系の焦点距離をfとし、前記第3レンズ群の焦点距離をf3としたとき、次式
10 ≦ |f3/f| ≦ 20
の条件を満足する請求項1に記載の顕微鏡対物レンズ。 - 全系の焦点距離をfとし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2としたとき、次式
30 ≦ |f2/f|
の条件を満足する請求項1または2に記載の顕微鏡対物レンズ。 - 前記回折光学素子における前記回折光学面の回折格子溝の数をNとし、当該回折光学面の有効半径をHとしたとき、次式
2 ≦ N/H ≦ 10
の条件を満足する請求項1〜3いずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。 - 前記回折光学素子中の前記2つの回折素子要素のうち、屈折率が低くアッベ数が小さい方の前記回折素子要素の材料のd線に対する屈折率をnd1、F線に対する屈折率をnF1、C線に対する屈折率をnC1とし、前記回折光学素子中の前記2つの回折素子要素のうち、屈折率が高くアッベ数が大きい方の前記回折素子要素の材料のd線に対する屈折率をnd2、F線に対する屈折率をnF2、C線に対する屈折率をnC2としたとき、次式
nd1 ≦ 1.54
0.0145 ≦ nF1−nC1
1.55 ≦ nd2
nF2−nC2 ≦ 0.013
の条件を満足する請求項1〜4いずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
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