JP2010243738A

JP2010243738A - 顕微鏡対物レンズ

Info

Publication number: JP2010243738A
Application number: JP2009091646A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamada; 勝人山田
Original assignee: Shimadzu Device Corp
Current assignee: Shimadzu Device Corp
Priority date: 2009-04-06
Filing date: 2009-04-06
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】長い作動距離が得られる顕微鏡対物レンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、物体側が凸面で正の屈折力を持つ単レンズ（１）の第１群（Ｇ１）と、物体側の凹レンズ（２）と像側の凸レンズ（３）とが接合された第２群（Ｇ２）とよりなる２群３枚構成で、単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみが非球面であり、他の面（ｓ１，ｓ３，ｓ４，ｓ５）は球面である。
【効果】レンズが３枚だけで済む。作動距離を従来より長くすることが出来る。各収差は小さい。非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズに関し、さらに詳しくは、作動距離を長くすることが出来ると共に製造コストを低減することが出来る顕微鏡対物レンズに関する。

従来、物体側より順に、像側が凸面で正の屈折力を持つ単レンズの第１群と、物体側の凹レンズと像側の凸レンズとが接合された第２群とよりなり、その中の少なくとも２つの面が非球面である顕微鏡対物レンズが知られている（特許文献１参照。）。

特許第２５９６７９９号公報（第３図、第４図）

上記従来の顕微鏡対物レンズでは、レンズが３枚だけで済む利点がある。
しかし、焦点距離ｆ＝４．６ｍｍで、物体までの距離ｄ０＝０．７ｍｍ程度であり、これを焦点距離ｆ＝１ｍｍに換算すると、ｄ０’＝０．７／４．６＝０．１５ｍｍとなり、十分長いとは言えない問題点がある。また、少なくとも２つの面を非球面としているが、非球面の数が増えるほど製造コストが上昇する問題点がある。
そこで、本発明の目的は、作動距離を長くすることが出来ると共に製造コストを低減することが出来る顕微鏡対物レンズを提供することにある。

第１の観点では、本発明は、物体側より順に、物体側が凸面で正の屈折力を持つ単レンズ（１）の第１群（Ｇ１）と、物体側の凹レンズ（２）と像側の凸レンズ（３）とが接合された第２群（Ｇ２）とよりなり、前記単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみが非球面であり、他の面（ｓ１，ｓ３，ｓ４，ｓ５）は球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
上記第１の観点による顕微鏡対物レンズでは、レンズが３枚だけで済む。また、単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみを非球面とすることにより、コマ収差を大きくせずに作動距離を従来より長くすることが出来た。なお、単レンズ（１）の物体側の面（ｓ１）のみを非球面とすると、作動距離を従来より長くすることが出来るものの、コマ収差が大きくなってしまう。また、凹レンズ（２）の物体側の面（ｓ３）のみを非球面とすると、作動距離を従来より長くすることも出来ない。また、凹レンズ（２）と凸レンズ（３）の接合面（ｓ４）を非球面にすると、非球面の数が２面になってしまう。また、凸レンズ（３）の像側の面（ｓ５）のみを非球面とすると、作動距離を従来より長くすることが出来ない。よって、単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみを非球面とする本発明が最も優れている。そして、非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による顕微鏡対物レンズであって、前記非球面（ｓ２）が、

ｃ：面の頂点の曲率
Ｋ：コーニック係数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数
ｈ²＝ｘ²＋ｙ²
ｘ，ｙ：面上の座標
で定義される偶数次非球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
上式に対する計算手段は既存であるため、それを利用できる。

第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による顕微鏡対物レンズであって、前記非球面（ｓ２）が、

ｃ：面の頂点の曲率
Ｋ：コーニック係数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数
ｈ²＝ｘ²＋ｙ²
ｘ，ｙ：面上の座標
で定義される奇数次非球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
上式に対する計算手段は既存であるため、それを利用できる。

第４の観点では、本発明は、前記第１から前記第３のいずれかの観点による顕微鏡対物レンズであって、前記凸レンズ（３）のアッベ数νｄが、νｄ≧６５であることを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
上記第４の観点による顕微鏡対物レンズでは、アッベ数νｄが６５以上のガラスを選択して凸レンズ（３）に用いることにより、単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみを非球面とすることとの相乗効果で、球面収差の色による差を小さくすることが出来た。

本発明の顕微鏡対物レンズによれば、作動距離を長くすることが出来ると共に製造コストを低減することが出来る。

実施例１に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。実施例１に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例１に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。実施例２に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例２に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。実施例３に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例３に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。実施例４に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例４に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。実施例５に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例５に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。実施例６に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。実施例６に係る顕微鏡対物レンズの特性を示す図表である。実施例６に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す特性図である。

以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

−実施例１−
図１は、実施例１に係る顕微鏡対物レンズ１１の構成を示す断面図である。
この顕微鏡対物レンズ１１は、物体側より順に、物体側の第１面ｓ１が凸面で正の屈折力を持つ単レンズ１の第１群Ｇ１と、物体側の凹レンズ２と像側の凸レンズ３とが接合された第２群Ｇ２とよりなる２群３枚構成である。

単レンズ１の像側の第２面ｓ２のみが非球面であり、他の面ｓ１，ｓ３，ｓ４，ｓ５は球面である。

図２の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図２の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、偶数次非球面の式として知られている。

図２の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。ｄ１は、第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離である。ｄ１＝０．２８３ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離１．３ｍｍに相当する。

図２の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図２の（ｆ）は、実施例１に係る顕微鏡対物レンズ１１の焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図３は、実施例１に係る顕微鏡対物レンズ１１の球面収差（LONGITUDINAL SPHERICAL ABER.）、非点収差（ASTIGMATIC FIELD CURVES）、歪曲収差（DISTORTION）である。

実施例１に係る顕微鏡対物レンズ１１によれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

−実施例２−
実施例２に係る顕微鏡対物レンズの構成は図１と同様である。

図４の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図４の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、偶数次非球面の式として知られている。

図４の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離ｄ１＝０．３６３ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離１．６７ｍｍに相当する。

図４の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図４の（ｆ）は、実施例２に係る顕微鏡対物レンズの焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図５は、実施例２に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差である。

実施例２に係る顕微鏡対物レンズによれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

−実施例３−
実施例３に係る顕微鏡対物レンズの構成は図１と同様である。

図６の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図６の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、偶数次非球面の式として知られている。

図６の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離ｄ１＝０．２６６ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離０．８ｍｍに相当する。

図６の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図６の（ｆ）は、実施例３に係る顕微鏡対物レンズの焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図７は、実施例３に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差である。

実施例３に係る顕微鏡対物レンズによれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

−実施例４−
実施例４に係る顕微鏡対物レンズの構成は図１と同様である。

図８の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図８の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、奇数次非球面の式として知られている。

図８の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離ｄ１＝０．３９４ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離１．８１ｍｍに相当する。

図８の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図８の（ｆ）は、実施例４に係る顕微鏡対物レンズの焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図９は、実施例４に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差である。

実施例４に係る顕微鏡対物レンズによれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

−実施例５−
実施例５に係る顕微鏡対物レンズの構成は図１と同様である。

図１０の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図１０の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、奇数次非球面の式として知られている。

図１０の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離ｄ１＝０．４７８ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離２．２ｍｍに相当する。

図１０の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図１０の（ｆ）は、実施例５に係る顕微鏡対物レンズの焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図１１は、実施例５に係る顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差である。

実施例５に係る顕微鏡対物レンズによれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

−実施例６−
図１２は、実施例６に係る顕微鏡対物レンズ１２の構成を示す断面図である。
この顕微鏡対物レンズ１２は、物体側より順に、物体側の第１面ｓ１が凸面で正の屈折力を持つ単レンズ１の第１群Ｇ１と、物体側の凹レンズ２と像側の凸レンズ３とが接合された第２群Ｇ２とよりなる２群３枚構成である。

図１３の（ａ）は、第１面ｓ１，第３面ｓ３，第４面ｓ４，第５面ｓ５の曲率半径（単位：ｍｍ）である。
図１３の（ｂ）は、第２面ｓ２の非球面を表す式（単位：ｍｍ）である。この式は、偶数次非球面の式として知られている。

図１３の（ｃ）は、光軸上の距離（単位：ｍｍ）である。ｄ１は、第１面ｓ１からカバーガラスｇまでの距離ｄ１＝１．３１８ｍｍは、鏡筒長１６０ｍｍ、同焦点距離４５ｍｍで使用したときに作動距離２０ｍｍに相当する。

図１３の（ｄ）は、単レンズ１，凹レンズ２，凸レンズ３のｄ線に対する屈折率ｎｄとアッベ数νｄである。凸レンズ３のアッベ数νｄは６５以上である。

図１３の（ｆ）は、実施例６に係る顕微鏡対物レンズ１１の焦点距離ｆ，倍率β，開口数Ｎ．Ａである。

図１４は、実施例６に係る顕微鏡対物レンズ１２の球面収差、非点収差、歪曲収差である。

実施例６に係る顕微鏡対物レンズ１２によれば次の効果が得られる。
（１）レンズが３枚だけで済む。
（２）作動距離を従来より長くすることが出来る。
（３）各収差は小さい。
（４）非球面が１面だけなので、製造コストを低減することが出来る。

本発明の顕微鏡対物レンズは、顕微鏡の対物レンズとして利用できる。

１単レンズ
２凹レンズ
３凸レンズ
１１，１２顕微鏡対物レンズ

Claims

物体側より順に、物体側が凸面で正の屈折力を持つ単レンズ（１）の第１群（Ｇ１）と、物体側の凹レンズ（２）と像側の凸レンズ（３）とが接合された第２群（Ｇ２）とよりなり、前記単レンズ（１）の像側の面（ｓ２）のみが非球面であり、他の面（ｓ１，ｓ３，ｓ４，ｓ５）は球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズであって、前記非球面が、

ｃ：面の頂点の曲率
Ｋ：コーニック係数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数
ｈ²＝ｘ²＋ｙ²
ｘ，ｙ：面上の座標
で定義される偶数次非球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズであって、前記非球面が、

ｃ：面の頂点の曲率
Ｋ：コーニック係数
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ：非球面係数
ｈ²＝ｘ²＋ｙ²
ｘ，ｙ：面上の座標
で定義される奇数次非球面であることを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の顕微鏡対物レンズであって、前記凸レンズ（３）のアッベ数νｄが、νｄ≧６５であることを特徴とする顕微鏡対物レンズ。