JP2013156579A - Microscope objective lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は顕微鏡対物レンズに関する。 The present invention relates to a microscope objective lens.
従来、顕微鏡対物レンズでは、テレセントリック光学系が採用されている。テレセントリック光学系は、入射瞳、または射出瞳のどちらかが無限遠に位置している光学系である。 Conventionally, a telecentric optical system has been employed in a microscope objective lens. A telecentric optical system is an optical system in which either the entrance pupil or the exit pupil is located at infinity.
例えば、特許文献１には、倍率が４０倍の顕微鏡対物レンズが開示されている。この顕微鏡対物レンズの光学系はテレセントリック光学系であるため、試料面に入射する主光線は光軸と平行になっている。 For example, Patent Document 1 discloses a microscope objective lens having a magnification of 40 times. Since the optical system of this microscope objective lens is a telecentric optical system, the principal ray incident on the sample surface is parallel to the optical axis.
しかしながら、特許文献１の顕微鏡対物レンズでは、光軸方向の試料位置が変わっても、試料面に入射する主光線の位置は変化しない。そのため、試料の位置を動かしても観察範囲を変えることができない。 However, in the microscope objective lens of Patent Document 1, even if the sample position in the optical axis direction changes, the position of the principal ray incident on the sample surface does not change. Therefore, the observation range cannot be changed even if the position of the sample is moved.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、試料の位置を動かしたときに観察範囲が変わる顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a microscope objective lens whose observation range changes when the position of a sample is moved.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の顕微鏡対物レンズは、非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．５（°）＜θｐ＜７（°） （１）
ここで、
θｐは、物体高０．２ｍｍのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the microscope objective lens of the present invention is a non-telecentric optical system,
The following conditional expression (1) is satisfied.
1.5 (°) <θp <7 (°) (1)
here,
θp is the tilt angle of the principal ray with respect to the optical axis when the object height is 0.2 mm.
本発明によれば、試料の位置を動かしたときに観察範囲が変わる顕微鏡対物レンズを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microscope objective lens from which an observation range changes when the position of a sample is moved can be provided.
以下に、本発明にかかる顕微鏡対物レンズの実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。
以下の説明において、物体側とは試料側のことをいう。
Hereinafter, embodiments and examples of a microscope objective lens according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment and an Example.
In the following description, the object side means the sample side.
本実施形態の顕微鏡対物レンズは、非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．５（°）＜θｐ＜７（°） （１）
ここで、
θｐは、物体高０．２ｍｍのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
The microscope objective lens of the present embodiment is a non-telecentric optical system,
The following conditional expression (1) is satisfied.
1.5 (°) <θp <7 (°) (1)
here,
θp is the tilt angle of the principal ray with respect to the optical axis when the object height is 0.2 mm.
顕微鏡対物レンズを非テレセントリック光学系にすることにより、試料の位置を光軸方向に動かすことで観察範囲を変えることができる。 By making the microscope objective lens a non-telecentric optical system, the observation range can be changed by moving the position of the sample in the optical axis direction.
条件式（１）は、物体高０．２ｍｍのときの、光軸に対する主光線の傾角を規定する条件式である。
主光線傾角をθｐとすると、像の明るさはｃｏｓωの４乗に比例して暗くなる（ｃｏｓ４則）。このため、条件式（１）の上限を上回ると、主光線の傾角が大きすぎるため視野最周辺の光量落ちが大きくなる。
また、条件式（１）の下限を下回ると、主光線の傾角が小さく、試料の位置を動かしても観察範囲はほとんど変わらない。
Conditional expression (1) is a conditional expression that defines the tilt angle of the principal ray with respect to the optical axis when the object height is 0.2 mm.
If the chief ray inclination angle is θp, the brightness of the image becomes darker in proportion to the fourth power of cos ω (
If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the tilt angle of the principal ray is small, and the observation range hardly changes even if the position of the sample is moved.
条件式（１）に代えて次式（１’）を満足するとよい。
２（°）＜θｐ＜５（°） （１’）
It is preferable to satisfy the following expression (1 ′) instead of the conditional expression (1).
2 (°) <θp <5 (°) (1 ′)
さらに好ましくは、条件式（１）に代えて次式（１’’）を満足するとよい。
２．５（°）＜θｐ＜４．５（°） （１’’）
More preferably, the following expression (1 ″) should be satisfied instead of conditional expression (1).
2.5 (°) <θp <4.5 (°) (1 ″)
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも２種類の硝材からなり、レンズのｄ線に対する屈折率は１．７以下であることが好ましい。
これにより、色収差の補正が可能となる。
In the microscope objective lens according to the present embodiment, the lens constituting the microscope objective lens is preferably made of at least two kinds of glass materials, and the refractive index of the lens with respect to the d-line is preferably 1.7 or less.
This makes it possible to correct chromatic aberration.
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズは顕微鏡対物レンズユニットに収容され、この顕微鏡対物レンズユニットは、観察装置に着脱可能な着脱部を有することが好ましい。
顕微鏡の観察範囲は、「視野数／（結像レンズの焦点距離／顕微鏡対物レンズの焦点距離）」であり、着脱部を有することにより様々な種類の顕微鏡に対して着脱できる。
Moreover, in the microscope objective lens of this embodiment, it is preferable that the microscope objective lens is accommodated in a microscope objective lens unit, and this microscope objective lens unit has a detachable part that can be attached to and detached from the observation apparatus.
The observation range of the microscope is “number of fields of view / (focal length of the imaging lens / focal length of the microscope objective lens)”, and it can be attached to and detached from various types of microscopes by having an attaching / detaching portion.
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズにおいて、顕微鏡対物レンズの同焦点距離ＰＤは次式（３）で算出することが好ましい。
ＰＤ＝４５＋１５ｍ （３）
ここで、ｍは−１、０、１、２、３、又は４である。
また、同焦点距離ＰＤはカバーガラスが無い場合の同焦点距離であって、カバーガラスがある場合の同焦点距離は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離ＰＤにｔ（ｎ−１／ｎ）が加わったものである。ここで、ｔはカバーガラスの厚さ、ｎはカバーガラスの屈折率である。
上式（３）で算出する同焦点距離は、既存の顕微鏡対物レンズと同じ同焦点距離であるため、本顕微鏡対物レンズが選択されたときも、常に試料にピントを合わせることができる。
Moreover, in the microscope objective lens of this embodiment, it is preferable to calculate the focal distance PD of the microscope objective lens by the following equation (3).
PD = 45 + 15m (3)
Here, m is -1, 0, 1, 2, 3, or 4.
Further, the same focal length PD is the same focal length when there is no cover glass, and the same focal length when there is a cover glass is t (n-1 / n) to the same focal length PD when there is no cover glass. Is added. Here, t is the thickness of the cover glass, and n is the refractive index of the cover glass.
The confocal distance calculated by the above equation (3) is the same confocal distance as that of the existing microscope objective lens. Therefore, even when this microscope objective lens is selected, the sample can always be focused.
以下に、本発明に係る顕微鏡対物レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a microscope objective lens according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
以下、本発明の顕微鏡対物レンズの実施例１〜５について説明する。実施例１〜５のレンズ断面図を、それぞれ図１、図３、図５、図７、図９に示す。これらの断面図中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７は各レンズ、カバーガラスはＣで示してある。また、図１１は結像レンズの断面図、図１２は、本発明の顕微鏡対物レンズと結像レンズを組み合わせたときのレンズ断面図である。図１２において、ＯＢは対物レンズ、ＴＬは結像レンズである。 Examples 1 to 5 of the microscope objective lens according to the present invention will be described below. Lens sectional views of Examples 1 to 5 are shown in FIGS. 1, 3, 5, 7, and 9, respectively. In these sectional views, L1, L2, L3, L4, L5, L6, and L7 are indicated by respective lenses, and the cover glass is indicated by C. FIG. 11 is a sectional view of the imaging lens, and FIG. 12 is a sectional view of the lens when the microscope objective lens of the present invention and the imaging lens are combined. In FIG. 12, OB is an objective lens, and TL is an imaging lens.
なお、実施例１〜５の顕微鏡対物レンズは、無限遠補正の顕微鏡対物レンズである。無限遠補正の顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズから出射する光束が平行になるので、それ自体では結像しない。そのため、この平行光束は、例えば、図１１に示すような結像レンズで集光される。そして、平行光束が集光された位置に試料面の像が形成される。 In addition, the microscope objective lens of Examples 1-5 is a microscope objective lens of infinity correction | amendment. In an infinitely corrected microscope objective lens, since the light beam emitted from the microscope objective lens is parallel, no image is formed by itself. Therefore, this parallel light beam is collected by, for example, an imaging lens as shown in FIG. Then, an image of the sample surface is formed at the position where the parallel light beam is condensed.
実施例１の顕微鏡対物レンズは、図１に示すように、物体側より順に、両凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５とで構成されている。
各実施例において、第１面ｒ１は試料面である。
As shown in FIG. 1, the microscope objective lens according to the first embodiment includes, in order from the object side, a biconcave negative lens L1, a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side, and a positive meniscus having a convex surface facing the object side. The lens L3 includes a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive lens L5.
In each embodiment, the first surface r1 is a sample surface.
非球面は、両凹負レンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ５の両面との合計１０面に用いている。 The aspheric surface has a total of 10 surfaces including both surfaces of the biconcave negative lens L1, both surfaces of the positive meniscus lens L2, both surfaces of the positive meniscus lens L3, both surfaces of the negative meniscus lens L4, and both surfaces of the biconvex positive lens L5. Used.
実施例２の顕微鏡対物レンズは、図３に示すように、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５とで構成されている。 As shown in FIG. 3, the microscope objective lens of Example 2 includes a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the object side, a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side, and a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side. It comprises a meniscus lens L3, a negative meniscus lens L4 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive lens L5.
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ５の両面との合計１０面に用いている。 The aspherical surface is used for a total of 10 surfaces including both surfaces of the negative meniscus lens L1, both surfaces of the positive meniscus lens L2, both surfaces of the positive meniscus lens L3, both surfaces of the negative meniscus lens L4, and both surfaces of the biconvex positive lens L5. ing.
実施例３の顕微鏡対物レンズは、図５に示すように、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凹負レンズＬ３と両凸正レンズＬ４の接合レンズと、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７とで構成されている。 As shown in FIG. 5, the microscope objective lens of Example 3 is a cemented lens of a positive meniscus lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconcave negative lens L3, and a biconvex positive lens L4 having a convex surface facing the object side. And a biconvex positive lens L5, a positive meniscus lens L6 having a convex surface facing the image side, and a negative meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side.
非球面は、正メニスカスレンズＬ１の両面と、両凹負レンズＬ２の両面と、両凹負レンズＬ３の物体側の面と、両凸正レンズＬ４の像側の面と、両凸正レンズＬ５の両面と、正メニスカスレンズＬ６の両面と、負メニスカスレンズＬ７の両面との合計１２面に用いている。 The aspheric surfaces include both surfaces of the positive meniscus lens L1, both surfaces of the biconcave negative lens L2, the object side surface of the biconcave negative lens L3, the image side surface of the biconvex positive lens L4, and the biconvex positive lens L5. Are used for a total of 12 surfaces including both surfaces of the positive meniscus lens L6 and both surfaces of the negative meniscus lens L7.
実施例４の顕微鏡対物レンズは、図７に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４とで構成されている。 As shown in FIG. 7, the microscope objective lens of Example 4 includes a negative meniscus lens L1 having a convex surface facing the image side, a positive meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side, and a negative meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side. It is composed of a meniscus lens L3 and a biconvex positive lens L4.
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、負メニスカスレンズＬ３の両面との合計６面に用いている。 The aspheric surfaces are used for a total of six surfaces including both surfaces of the negative meniscus lens L1, both surfaces of the positive meniscus lens L2, and both surfaces of the negative meniscus lens L3.
実施例５の顕微鏡対物レンズは、図９に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３とで構成されている。 As shown in FIG. 9, the microscope objective lens of Example 5 includes a negative meniscus lens L1 having a convex surface on the image side, a negative meniscus lens L2 having a convex surface on the object side, and a biconvex positive lens L3. Has been.
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、両凸正レンズＬ３の両面との合計６面に用いている。 The aspheric surfaces are used for a total of six surfaces including both surfaces of the negative meniscus lens L1, both surfaces of the negative meniscus lens L2, and both surfaces of the biconvex positive lens L3.
結像レンズは、図１１に示すように、両凸レンズＬ１１と、像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、両凹負レンズＬ１４とで構成されている。両凸レンズＬ１１と負メニスカスレンズＬ１２とが接合されている。また、両凸レンズＬ１３と両凹負レンズＬ１４とが接合されている。 As shown in FIG. 11, the imaging lens is composed of a biconvex lens L11, a negative meniscus lens L12 having a convex surface facing the image side, a biconvex lens L13, and a biconcave negative lens L14. The biconvex lens L11 and the negative meniscus lens L12 are cemented. Further, the biconvex lens L13 and the biconcave negative lens L14 are cemented.
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。また、焦点距離は全系の焦点距離、ＮＡは物体側の開口数、ＷＤは作動距離である。 Below, the numerical data of each said Example are shown. Symbols are the above, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between the lens surfaces, nd is the refractive index of the d-line of each lens, and νd is the Abbe number of each lens. The focal length is the focal length of the entire system, NA is the numerical aperture on the object side, and WD is the working distance.
また、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ2／Ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）2｝1/2］
＋aｙ4 ＋bｙ6＋cｙ8＋dｙ10＋eｙ12＋fｙ14＋gｙ16
ただし、Ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数である。また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。
The aspherical shape is expressed by the following equation, where x is an optical axis with the light traveling direction being positive, and y is a direction orthogonal to the optical axis.
x = (y 2 / R) / [1+ {1- (k + 1) (y / R) 2} 1/2]
+ Ay 4 + by 6 + cy 8 + dy 10 + ey 12 + fy 14 + gy 16
Where R is a paraxial radius of curvature, k is a conic coefficient, a, b, c, d, e, f, g are 4th, 6th, 8th, 10th, 12th, 14th, 16th, respectively. Aspheric coefficient. In the aspheric coefficient, “e−n” (n is an integer) indicates “10 −n ”.
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1（物面） ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.93
3* -39.28 0.41 1.5307 55.7
4* 1.58 0.55
5* 1.08 0.69 1.5307 55.7
6* 1.16 0.31
7* 1.27 0.55 1.5307 55.7
8* 2.82 0.63
9* -2.01 0.33 1.6349 23.9
10* -7.77 0.04
11* 8.27 0.70 1.5307 55.7
12* -1.74
非球面データ
第３面
k=1.5000e+001
a=1.5292e-002,b=-2.6082e-003,c=6.9681e-004,d=-3.0641e-005
第４面
k=-8.1764e-001
a=-7.7369e-002,b=1.0338e-002,c=1.0829e-004,d=-9.8389e-005
第５面
k=-1.2590e+000
a=-1.7655e-002,b=-2.5790e-003
第６面
k=-8.6895e-001
a=-1.0585e-001,b=1.7929e-002,c=1.6927e-003
第７面
k=-1.5753e+000
a=-4.1155e-002,b=1.4678e-002
第８面
k=1.3514e+000
a=1.7655e-002,b=-3.3527e-003
第９面
k=1.5046e+000
a=5.3763e-002,b=-2.9705e-002,c=-6.9808e-004
第１０面
k=3.5929e+000
a=3.4244e-002,b=-3.2268e-002,c=-2.1329e-003
第１１面
k=-5.0000e+000
a=-1.3838e-002,b=-5.7848e-004,c=4.1265e-004
第１２面
k=-1.1539e+000
a=-2.5780e-002,b=-2.2360e-003,c=3.7672e-003
焦点距離 4.5
ＮＡ 0.17
ＷＤ 0.93
最大像高 0.28
Numerical example 1
Unit mm
Surface data Surface number rd nd νd
1 (surface) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.93
3 * -39.28 0.41 1.5307 55.7
4 * 1.58 0.55
5 * 1.08 0.69 1.5307 55.7
6 * 1.16 0.31
7 * 1.27 0.55 1.5307 55.7
8 * 2.82 0.63
9 * -2.01 0.33 1.6349 23.9
10 * -7.77 0.04
11 * 8.27 0.70 1.5307 55.7
12 * -1.74
Aspheric data 3rd surface
k = 1.5000e + 001
a = 1.5292e-002, b = -2.6082e-003, c = 6.9681e-004, d = -3.0641e-005
4th page
k = -8.1764e-001
a = -7.7369e-002, b = 1.0338e-002, c = 1.0829e-004, d = -9.8389e-005
5th page
k = -1.2590e + 000
a = -1.7655e-002, b = -2.5790e-003
6th page
k = -8.6895e-001
a = -1.0585e-001, b = 1.7929e-002, c = 1.6927e-003
7th page
k = -1.5753e + 000
a = -4.1155e-002, b = 1.4678e-002
8th page
k = 1.3514e + 000
a = 1.7655e-002, b = -3.3527e-003
9th page
k = 1.5046e + 000
a = 5.3763e-002, b = -2.9705e-002, c = -6.9808e-004
10th page
k = 3.5929e + 000
a = 3.4244e-002, b = -3.2268e-002, c = -2.1329e-003
11th page
k = -5.0000e + 000
a = -1.3838e-002, b = -5.7848e-004, c = 4.1265e-004
12th page
k = -1.1539e + 000
a = -2.5780e-002, b = -2.2360e-003, c = 3.7672e-003
Focal length 4.5
NA 0.17
WD 0.93
Maximum image height 0.28
数値実施例２
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1（物面） ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.10
3* 9.58 0.37 1.5337 55.9
4* 1.20 0.63
5* 1.43 0.66 1.5446 56.0
6* 4.75 0.31
7* 6.27 0.61 1.5446 56.0
8* 55.42 0.69
9* -2.22 0.43 1.6142 25.6
10* -10.83 0.06
11* 15.52 0.72 1.5337 55.9
12* -1.93
非球面データ
第３面
k=-2.2071e+002
a= 1.3211e-002,b=-8.2349e-004,c= 2.0830e-004,d=-4.7133e-006,e=-1.0299e-006,
f= 8.7247e-008,g=-9.5085e-010
第４面
k=-1.6336e+000
a=-2.8064e-002,b= 2.8170e-003,c=-2.0563e-004,d=-1.9198e-005,e= 2.9801e-006,
f=-4.5050e-008,g= 1.3259e-008
第５面
k=-5.7921e-001
a=-1.0702e-002,b=-2.5916e-002,c= 4.2975e-003,d=-3.7653e-004,e=-1.4533e-005,
f=-1.4245e-006,g= 7.7289e-007
第６面
k= 2.4836e-001
a= 3.2573e-002,b=-3.3138e-002,c= 2.5668e-002,d=-5.7221e-003,e= 3.0196e-004,
f=-1.5543e-005,g=-1.2315e-005
第７面
k=-3.9383e+000
a=-6.7509e-003,b= 2.0564e-002,c= 3.5887e-003,d=-3.0518e-003,e=-4.9395e-005,
f=-9.4424e-006,g= 1.4299e-006
第８面
k=-3.8964e+002
a= 1.0676e-002,b= 1.1249e-002,c=-9.4845e-003,d= 1.2875e-003,e=-6.1447e-005,
f=-5.6834e-005,g= 1.0704e-004
第９面
k= 1.4272e+000
a= 4.1289e-002,b=-1.6301e-002,c= 1.4390e-002,d=-6.2550e-004,e= 1.3290e-003,
f= 4.5438e-004,g=-1.6981e-003
第１０面
k=-1.5658e+002
a=-1.4678e-002,b= 3.2408e-002,c=-2.5992e-002,d= 5.0919e-003,e= 2.6945e-003,
f= 4.2757e-003,g=-2.9207e-003
第１１面
k=-3.8871e+002
a=-3.3433e-002,b= 1.6018e-002,c=-1.8520e-002,d=-1.1819e-003,e=-3.7513e-003,
f=-4.9674e-003,g= 3.2479e-003
第１２面
k= 2.6646e-001
a=-4.1496e-003,b= 3.6642e-003,c=-9.0048e-003,d=-9.5081e-005,e= 5.1015e-004,
f= 4.2305e-004,g=-1.9400e-003
焦点距離 5.0
ＮＡ 0.21
ＷＤ 1.10
最大像高 0.30
Numerical example 2
Unit mm
Surface data Surface number rd nd νd
1 (surface) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.10
3 * 9.58 0.37 1.5337 55.9
4 * 1.20 0.63
5 * 1.43 0.66 1.5446 56.0
6 * 4.75 0.31
7 * 6.27 0.61 1.5446 56.0
8 * 55.42 0.69
9 * -2.22 0.43 1.6142 25.6
10 * -10.83 0.06
11 * 15.52 0.72 1.5337 55.9
12 * -1.93
Aspheric data 3rd surface
k = -2.2071e + 002
a = 1.3211e-002, b = -8.2349e-004, c = 2.0830e-004, d = -4.7133e-006, e = -1.0299e-006,
f = 8.7247e-008, g = -9.5085e-010
4th page
k = -1.6336e + 000
a = -2.8064e-002, b = 2.8170e-003, c = -2.0563e-004, d = -1.9198e-005, e = 2.9801e-006,
f = -4.5050e-008, g = 1.3259e-008
5th page
k = -5.7921e-001
a = -1.0702e-002, b = -2.5916e-002, c = 4.2975e-003, d = -3.7653e-004, e = -1.4533e-005,
f = -1.4245e-006, g = 7.7289e-007
6th page
k = 2.4836e-001
a = 3.2573e-002, b = -3.3138e-002, c = 2.5668e-002, d = -5.7221e-003, e = 3.0196e-004,
f = -1.5543e-005, g = -1.2315e-005
7th page
k = -3.9383e + 000
a = -6.7509e-003, b = 2.0564e-002, c = 3.5887e-003, d = -3.0518e-003, e = -4.9395e-005,
f = -9.4424e-006, g = 1.4299e-006
8th page
k = -3.8964e + 002
a = 1.0676e-002, b = 1.1249e-002, c = -9.4845e-003, d = 1.2875e-003, e = -6.1447e-005,
f = -5.6834e-005, g = 1.0704e-004
9th page
k = 1.4272e + 000
a = 4.1289e-002, b = -1.6301e-002, c = 1.4390e-002, d = -6.2550e-004, e = 1.3290e-003,
f = 4.5438e-004, g = -1.6981e-003
10th page
k = -1.5658e + 002
a = -1.4678e-002, b = 3.2408e-002, c = -2.5992e-002, d = 5.0919e-003, e = 2.6945e-003,
f = 4.2757e-003, g = -2.9207e-003
11th page
k = -3.8871e + 002
a = -3.3433e-002, b = 1.6018e-002, c = -1.8520e-002, d = -1.1819e-003, e = -3.7513e-003,
f = -4.9674e-003, g = 3.2479e-003
12th page
k = 2.6646e-001
a = -4.1496e-003, b = 3.6642e-003, c = -9.0048e-003, d = -9.5081e-005, e = 5.1015e-004,
f = 4.2305e-004, g = -1.9400e-003
Focal length 5.0
NA 0.21
WD 1.10
Maximum image height 0.30
数値実施例３
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1（物面） ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.70
3* 4.72 0.82 1.8211 24.1
4* 13.45 1.50
5* -50.02 0.42 1.7738 47.2
6* 4.61 0.96
7* -4.75 0.49 1.8211 24.1
8 6.10 0.64 1.8514 40.1
9* -5.58 0.19
10* 41.52 0.86 1.5920 67.0
11* -2.03 3.67
12* -5.26 0.67 2.1022 16.8
13* -3.32 0.53
14* -2.44 0.51 1.9027 31.0
15* -27.74
非球面データ
第３面
k=-2.7220e+000
a=-1.4425e-002,b=3.8809e-003,c=-2.9335e-004
第４面
k=-1.3940e+000
a=-6.1447e-003,b=1.6318e-003,c=-1.5337e-004
第５面
k=-4.0363e+004
a=-2.8314e-002,b=1.7695e-002,c=-1.5017e-003
第６面
k=-3.1120e+000
a=-4.0760e-003,b=8.6040e-003,c=6.9363e-003
第７面
k=-3.2788e+001
a=-8.5977e-002,b=6.6520e-003,c=-1.5895e-002
第９面
k=4.8450e+000
a=1.1716e-003,b=-1.2806e-002,c=4.5774e-003
第１０面
k=-7.9163e+002
a=1.3920e-002,b=-1.2687e-002,c=3.0654e-003
第１１面
k=-9.8900e-001
a=-3.0943e-003,b=-1.0238e-003,c=-5.9130e-004
第１２面
k=-2.1342e+001
a=5.9690e-003,b=-9.0805e-004,c=-9.3268e-005
第１３面
k=-6.6050e+000
a=4.5399e-003,b=-2.7820e-003,c=1.4599e-004
第１４面
k=8.6000e-002
a=8.1220e-003,b=-4.8231e-003,c=1.1973e-003
第１５面
k=-2.2449e+002
a=-7.5280e-003,b=1.7458e-003,c=-9.3967e-005
焦点距離 3.5
ＮＡ 0.16
ＷＤ 0.7
最大像高 0.21
Numerical Example 3
Unit mm
Surface data Surface number rd nd νd
1 (surface) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 0.70
3 * 4.72 0.82 1.8211 24.1
4 * 13.45 1.50
5 * -50.02 0.42 1.7738 47.2
6 * 4.61 0.96
7 * -4.75 0.49 1.8211 24.1
8 6.10 0.64 1.8514 40.1
9 * -5.58 0.19
10 * 41.52 0.86 1.5920 67.0
11 * -2.03 3.67
12 * -5.26 0.67 2.1022 16.8
13 * -3.32 0.53
14 * -2.44 0.51 1.9027 31.0
15 * -27.74
Aspheric data 3rd surface
k = -2.7220e + 000
a = -1.4425e-002, b = 3.8809e-003, c = -2.9335e-004
4th page
k = -1.3940e + 000
a = -6.1447e-003, b = 1.6318e-003, c = -1.5337e-004
5th page
k = -4.0363e + 004
a = -2.8314e-002, b = 1.7695e-002, c = -1.5017e-003
6th page
k = -3.1120e + 000
a = -4.0760e-003, b = 8.6040e-003, c = 6.9363e-003
7th page
k = -3.2788e + 001
a = -8.5977e-002, b = 6.6520e-003, c = -1.5895e-002
9th page
k = 4.8450e + 000
a = 1.1716e-003, b = -1.2806e-002, c = 4.5774e-003
10th page
k = -7.9163e + 002
a = 1.3920e-002, b = -1.2687e-002, c = 3.0654e-003
11th page
k = -9.8900e-001
a = -3.0943e-003, b = -1.0238e-003, c = -5.9130e-004
12th page
k = -2.1342e + 001
a = 5.9690e-003, b = -9.0805e-004, c = -9.3268e-005
13th page
k = -6.6050e + 000
a = 4.5399e-003, b = -2.7820e-003, c = 1.4599e-004
14th page
k = 8.6000e-002
a = 8.1220e-003, b = -4.8231e-003, c = 1.1973e-003
15th page
k = -2.2449e + 002
a = -7.5280e-003, b = 1.7458e-003, c = -9.3967e-005
Focal length 3.5
NA 0.16
WD 0.7
Maximum image height 0.21
数値実施例４
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1（物面） ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.41
3* -1.09 0.59 1.5247 56.4
4* -15.96 0.10
5* 1.04 0.91 1.5247 56.4
6* 3.91 0.78
7* -3.17 0.37 1.6070 27.6
8* -26.96 0.20
9 20.00 0.69 1.4845 70.2
10 -1.70
非球面データ
第３面
k=-6.9786e+000
a=6.3761e-002,b=-1.8935e-002,c=5.0398e-003,d=-7.1260e-004,e=4.5015e-005
第４面
k=3.1388e+001
a=7.7831e-002,b=-1.9566e-002,c=8.0390e-004,d=3.7556e-004,e=-4.4489e-005
第５面
k=-4.3135e+000
a=5.7351e-002,b=-3.6453e-002,c=1.7406e-002,d=-7.9964e-003,e=1.1960e-003
第６面
k=-1.8788e+001
a=1.9904e-002,b=1.9157e-002,c=-1.0712e-002,d=6.1387e-003
第７面
k=-3.1804e+000
a=-1.0317e-002,b=8.5494e-003,c=-1.5358e-002,d=-1.1944e-003,e=-4.1261e-003
第８面
k=0.0000e+000
a=2.6155e-002,b=2.1272e-002,c=-3.8343e-002
焦点距離 4.5
ＮＡ 0.17
ＷＤ 1.41
最大像高 0.28
Numerical Example 4
Unit mm
Surface data Surface number rd nd νd
1 (surface) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.41
3 * -1.09 0.59 1.5247 56.4
4 * -15.96 0.10
5 * 1.04 0.91 1.5247 56.4
6 * 3.91 0.78
7 * -3.17 0.37 1.6070 27.6
8 * -26.96 0.20
9 20.00 0.69 1.4845 70.2
10 -1.70
Aspheric data 3rd surface
k = -6.9786e + 000
a = 6.3761e-002, b = -1.8935e-002, c = 5.0398e-003, d = -7.1260e-004, e = 4.5015e-005
4th page
k = 3.1388e + 001
a = 7.7831e-002, b = -1.9566e-002, c = 8.0390e-004, d = 3.7556e-004, e = -4.4489e-005
5th page
k = -4.3135e + 000
a = 5.7351e-002, b = -3.6453e-002, c = 1.7406e-002, d = -7.9964e-003, e = 1.1960e-003
6th page
k = -1.8788e + 001
a = 1.9904e-002, b = 1.9157e-002, c = -1.0712e-002, d = 6.1387e-003
7th page
k = -3.1804e + 000
a = -1.0317e-002, b = 8.5494e-003, c = -1.5358e-002, d = -1.1944e-003, e = -4.1261e-003
8th page
k = 0.0000e + 000
a = 2.6155e-002, b = 2.1272e-002, c = -3.8343e-002
Focal length 4.5
NA 0.17
WD 1.41
Maximum image height 0.28
数値実施例５
単位ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1（物面） ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.39
3* -1.95 0.78 1.5300 56.2
4* -2.35 0.56
5* 1.31 0.44 1.5750 39.0
6* 0.81 0.42
7* 6.59 0.81 1.5300 56.2
8* -1.61
非球面データ
第３面
k=-1.0449e+001
a=5.5882e-002,b=-1.3350e-002,c=2.6973e-003,d=-1.0012e-004
第４面
k=-1.6403e+001
a=6.9137e-002,b=-3.4070e-002,c=1.1627e-002,d=-1.5912e-003
第５面
k=-9.3960e-001
a=-3.6455e-002,b=-3.0444e-001,c=3.8188e-003,d=6.7536e-002
第６面
k=-9.7480e-001
a=9.8250e-002,b=-3.8374e-001,c=3.9960e-001,d=-1.0609e-001
第７面
k=-1.0445e+000
a=1.8012e-001,b=1.3582e-001,c=8.8920e-002,d=-1.5580e-002
第８面
k=2.8889e-001
a=5.2987e-002,b=-3.7558e-002,c=2.3123e-001,d=5.2485e-003
焦点距離 4
ＮＡ 0.14
ＷＤ 1.39
最大像高 0.24
Numerical Example 5
Unit mm
Surface data Surface number rd nd νd
1 (surface) ∞ 0.17 1.5163 64.1
2 ∞ 1.39
3 * -1.95 0.78 1.5300 56.2
4 * -2.35 0.56
5 * 1.31 0.44 1.5750 39.0
6 * 0.81 0.42
7 * 6.59 0.81 1.5300 56.2
8 * -1.61
Aspheric data 3rd surface
k = -1.0449e + 001
a = 5.5882e-002, b = -1.3350e-002, c = 2.6973e-003, d = -1.0012e-004
4th page
k = -1.6403e + 001
a = 6.9137e-002, b = -3.4070e-002, c = 1.1627e-002, d = -1.5912e-003
5th page
k = -9.3960e-001
a = -3.6455e-002, b = -3.0444e-001, c = 3.8188e-003, d = 6.7536e-002
6th page
k = -9.7480e-001
a = 9.8250e-002, b = -3.8374e-001, c = 3.9960e-001, d = -1.0609e-001
7th page
k = -1.0445e + 000
a = 1.8012e-001, b = 1.3582e-001, c = 8.8920e-002, d = -1.5580e-002
8th page
k = 2.8889e-001
a = 5.2987e-002, b = -3.7558e-002, c = 2.3123e-001, d = 5.2485e-003
NA 0.14
WD 1.39
Maximum image height 0.24
結像レンズ
単位ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 68.75 7.73 1.4875 70.2
2 -37.57 3.47 1.8061 40.9
3 -102.85 0.70
4 84.31 6.02 1.8340 37.2
5 -50.71 3.03 1.6445 40.8
6 40.66
焦点距離 180
Imaging lens unit mm
Surface number rd nd νd
1 68.75 7.73 1.4875 70.2
2 -37.57 3.47 1.8061 40.9
3 -102.85 0.70
4 84.31 6.02 1.8340 37.2
5 -50.71 3.03 1.6445 40.8
6 40.66
Focal length 180
以上の実施例１〜５の収差図をそれぞれ図２、図４、図６、図８、図１０に示す。各図中、”ＮＡ”は物体側の開口数を、”ＦＩＹ”は最大物体高を示す。なお、実施例１〜５の各収差図における収差は、結像レンズ側から光線を入射させた時の物体面（試料面）での収差を示している。 The aberration diagrams of Examples 1 to 5 are shown in FIGS. 2, 4, 6, 8, and 10, respectively. In each figure, “NA” indicates the numerical aperture on the object side, and “FIY” indicates the maximum object height. The aberrations in the respective aberration diagrams of Examples 1 to 5 indicate aberrations on the object surface (sample surface) when a light beam is incident from the imaging lens side.
これらの収差図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、軸外横収差（ＤＹ）を示す。 In these aberration diagrams, (a), (b), (c), and (d) are spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and off-axis lateral aberration (DY), respectively. ).
次に、各実施例における条件式（１）の値を掲げる。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５
(1) 3.14 3.18 1.71 3.15 3.33
Next, the value of conditional expression (1) in each example will be listed.
Conditional Example Example 1 Example 2 Example 3 Example 4 Example 5
(1) 3.14 3.18 1.71 3.15 3.33
図１３（ａ）は顕微鏡対物レンズＯＢがテレセントリック光学系である場合、図１３（ｂ）は顕微鏡対物レンズＯＢが非テレセントリック光学系である場合を示している。
顕微鏡対物レンズＯＢがテレセントリック光学系である場合（図１３（ａ））、試料Ｓから対物レンズＯＢへ入射する主光線Ｌは、光軸ＡＸと平行になっている。ここで、光軸ＡＸに沿って、試料Ｓを試料Ｓ’の位置に移動させたとする。この場合、試料Ｓにおける点Ｐの光軸ＡＸからの距離と、試料Ｓ’における点Ｐ’の光軸ＡＸからの距離は、同じである。したがって、顕微鏡対物レンズＯＢがテレセントリック光学系である場合は、試料Ｓが光軸ＡＸ方向に移動しても、観察範囲は変化しない。
これに対して、顕微鏡対物レンズＯＢが非テレセントリック光学系である場合（図１３（ｂ））、試料Ｓから顕微鏡対物レンズＯＢへ入射する主光線Ｌは、光軸ＡＸと非平行になっている（θｐ≠０）。そのため、光軸ＡＸに沿って、試料Ｓを試料Ｓ’の位置に移動させると、試料Ｓにおける点Ｐの光軸ＡＸからの距離に比べて、試料Ｓ’における点Ｐ’の光軸ＡＸからの距離の方が長くなる。したがって、顕微鏡対物レンズＯＢが非テレセントリック光学系である場合、試料Ｓが光軸ＡＸ方向に移動すると、観察範囲が変化する。
このように、顕微鏡対物レンズとして、非テレセントリック光学系を用い、試料を光軸方向に移動させることで、観察範囲を変化させることができる。
そして、上述のように、顕微鏡対物レンズは以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
１．５（°）＜θｐ＜７（°） （１）
ここで、
θｐは、物体高０．２ｍｍのときの、光軸に対する主光線の傾角である。
なお、試料Ｓが試料Ｓ’の位置に移動すると、像がぼけてしまう。この場合、試料側焦点深度が大きい顕微鏡対物レンズを使用すると共に、移動量を少なくすれば、像のぼけはほとんど問題にならない。
FIG. 13A shows a case where the microscope objective lens OB is a telecentric optical system, and FIG. 13B shows a case where the microscope objective lens OB is a non-telecentric optical system.
When the microscope objective lens OB is a telecentric optical system (FIG. 13A), the principal ray L incident on the objective lens OB from the sample S is parallel to the optical axis AX. Here, it is assumed that the sample S is moved to the position of the sample S ′ along the optical axis AX. In this case, the distance from the optical axis AX of the point P in the sample S and the distance from the optical axis AX of the point P ′ in the sample S ′ are the same. Therefore, when the microscope objective lens OB is a telecentric optical system, the observation range does not change even if the sample S moves in the optical axis AX direction.
On the other hand, when the microscope objective lens OB is a non-telecentric optical system (FIG. 13B), the principal ray L incident on the microscope objective lens OB from the sample S is not parallel to the optical axis AX. (Θp ≠ 0). Therefore, when the sample S is moved to the position of the sample S ′ along the optical axis AX, the distance from the optical axis AX of the point P ′ in the sample S ′ is larger than the distance from the optical axis AX of the point P in the sample S. The distance is longer. Therefore, when the microscope objective lens OB is a non-telecentric optical system, the observation range changes when the sample S moves in the direction of the optical axis AX.
Thus, the observation range can be changed by using a non-telecentric optical system as the microscope objective lens and moving the sample in the optical axis direction.
As described above, it is desirable that the microscope objective lens satisfies the following conditional expression (1).
1.5 (°) <θp <7 (°) (1)
here,
θp is the tilt angle of the principal ray with respect to the optical axis when the object height is 0.2 mm.
When the sample S moves to the position of the sample S ′, the image is blurred. In this case, if a microscope objective lens having a large depth of focus on the sample side is used and the amount of movement is reduced, image blur hardly becomes a problem.
図１４は顕微鏡対物レンズユニット１００の断面図を示している。顕微鏡対物レンズユニット１００は、レンズ鏡筒ＬＢ、レンズ鏡筒ＬＢの一方の端部に収容された顕微鏡対物レンズＯＢ、及び、レンズ鏡筒ＬＢの他方の端部に形成され、観察装置に着脱可能な着脱部Ｍを備える。
図１４において、ＰＤは同焦点距離(parfocalizing distance)である。顕微鏡対物レンズの同焦点距離ＰＤは、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定されている。具体的には、カバーガラスなしの場合、同焦点距離は、ＰＤ＝４５＋１５ｍ（ｍ＝−１，０，１，２，３，４）と規定されている。カバーガラスありの場合は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離にｔ（ｎ−１／ｎ）が加わったものになる。例えば、同焦点距離が４５ｍｍの場合、ＰＤ＝［４５＋ｔ（ｎ−１／ｎ）］と規定されている。ここで、ｔはカバーガラスの厚さ、ｎはカバーガラスの屈折率である。
ここで、実施例１の顕微鏡対物レンズでは、第１レンズから第５レンズまでの長さは４．２１ｍｍであるから、例えば、同焦点距離が４５ｍｍの場合、実施例１の顕微鏡対物レンズの同焦点距離に占める割合は約１／１０となる。このように、実施例の顕微鏡対物レンズは、従来の顕微鏡対物レンズにはないほど短い、光学系の長さを有している。なお、図１４において、対物レンズのスケールと、この対物レンズを保持する保持部材のスケールは同じではない。
FIG. 14 shows a cross-sectional view of the microscope
In FIG. 14, PD is a parfocalizing distance. The focal length PD of the microscope objective lens is defined by, for example, Japanese Industrial Standard (JIS). Specifically, in the case of no cover glass, the same focal length is defined as PD = 45 + 15 m (m = -1, 0, 1, 2, 3, 4). When there is a cover glass, t (n-1 / n) is added to the same focal length when there is no cover glass. For example, when the focal length is 45 mm, PD = [45 + t (n−1 / n)] is defined. Here, t is the thickness of the cover glass, and n is the refractive index of the cover glass.
Here, in the microscope objective lens of Example 1, since the length from the first lens to the fifth lens is 4.21 mm, for example, when the focal length is 45 mm, the microscope objective lens of Example 1 has the same length. The ratio to the focal length is about 1/10. As described above, the microscope objective lens according to the embodiment has the length of the optical system that is shorter than the conventional microscope objective lens. In FIG. 14, the scale of the objective lens is not the same as the scale of the holding member that holds the objective lens.
以上のように、本発明に係る顕微鏡対物レンズは、試料の位置を動かしたときに観察範囲を変えられる点において有用である。 As described above, the microscope objective lens according to the present invention is useful in that the observation range can be changed when the position of the sample is moved.
Ｌ１〜Ｌ７…各レンズ
Ｌ１１〜Ｌ１４…結像レンズ
Ｍ…着脱部
Ｃ…カバーガラス
ＯＢ…顕微鏡対物レンズ
ＴＬ…結像レンズ
ＬＢ…レンズ鏡筒
ＡＸ…光軸
Ｌ…主光線
θｐ…光軸に対する主光線の傾角
Ｓ、Ｓ’…試料
ＰＤ…同焦点距離
Ｍ…着脱部
１００…顕微鏡対物レンズユニット
L1 to L7 ... Lenses L11 to L14 ... Imaging lens M ... Detachable part C ... Cover glass OB ... Microscope objective lens TL ... Imaging lens LB ... Lens barrel AX ... Optical axis L ... Main ray [theta] p ... Main to optical axis Light beam tilt angles S, S '... sample PD ... focal length M ...
Claims (4)
前記顕微鏡対物レンズは非テレセントリック光学系であり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
１．５（°）＜θｐ＜７（°） （１）
ここで、
θｐは、物体高０．２ｍｍのときの、光軸に対する主光線の傾角である。 A microscope objective,
The microscope objective is a non-telecentric optical system;
A microscope objective lens characterized by satisfying the following conditional expression (1):
1.5 (°) <θp <7 (°) (1)
here,
θp is the tilt angle of the principal ray with respect to the optical axis when the object height is 0.2 mm.
ＰＤ＝４５＋１５ｍ （３）
ここで、ｍは−１、０、１、２、３、又は４である。 The microscope objective lens according to any one of claims 1 to 3, wherein the focal length PD of the microscope objective lens is calculated by the following equation (3).
PD = 45 + 15m (3)
Here, m is -1, 0, 1, 2, 3, or 4.
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