JP2839263B2

JP2839263B2 - 顕微鏡対物レンズ

Info

Publication number: JP2839263B2
Application number: JP63139125A
Authority: JP
Inventors: 敏信鈴木
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-06-06
Publication date: 1998-12-16
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: US4989957A; JPH01307716A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、顕微鏡対物レンズに関する。

〔従来の技術〕

顕微鏡対物レンズにおいて、NAが0.3〜0.4以上になる
と、レンズと物体の間にある平行平面ガラス（カバーガ
ラス）による収差の変化が無視できなくなる。特に組織
培養の分野でシャーレの底を通して細胞組織等を観察す
る時のように、平行平面板の厚さが1mm前後あり且つ厚
さが大きくばらついている場合、通常のレンズでは収差
変動が大きくて、像が乱されるという問題がある。そこ
で、適当なレンズ群を選び、このレンズ群を補正環と連
動するカムにより光軸方向に移動させることにより上記
収差変動を打ち消す方法が以前から知られており、現在
もしばしば使われている。

そして、位相差顕微鏡や変調コントラスト顕微鏡で
は、照明系中に特定の形状を有する絞りを設け、対物レ
ンズの瞳位置に該絞りの開口形状に対応した大きさを有
する位相リング（位相差顕微鏡の場合）や濃度パターン
（変調コントラスト顕微鏡の場合）等の光変調器を設け
て物体を透過した光の一部を変調することにより普通の
顕微鏡では見えない物体が見えるようにしているが、従
来の対物レンズでは光変調器が補正に使われるレンズ群
間隔より後側の位置に固定されていたため、補正環によ
って一部のレンズ群を移動させてレンズ群間隔を変えた
時に光変調器が対物レンズの瞳位置から外れてしまうと
いう問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、上記従来の対物レンズのように光変調器が瞳
位置から外れてしまうタイプのものでは、瞳から外れた
状態でも充分変調できるように光変調器の大きさに余裕
を持たせているが、そうすると今度は光変調器が瞳にあ
る時は光変調器が大きすぎて変調する必要のない光まで
変調されてしまい、像のコントラストが劣化するという
問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、補正環によってレンズ
群間隔を変えることにより収差変動を打ち消すようにな
っていても、光変調器によって変調された像のコントラ
ストが良好である顕微鏡用対物レンズを提供することを
目的としている。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明による顕微鏡対物レンズは、移動するレンズ群
と一体となって光変調器が移動し得るように構成し、こ
の光変調器よりも像側に、物体側に凹面を向けたメニス
カスレンズを備えたことにより、レンズ群が移動しても
光変調器が対物レンズの瞳位置から外れないようにした
ものである。

即ち、本発明による顕微鏡対物レンズの一つは、第１
図に示すように、３つのレンズ群L₁，L₂，L₃から構成さ
れ、そのうちカバーガラス厚補正のために移動するレン
ズ群L₂は、正レンズと平行平面板同士を接合した接合レ
ンズとからなり、平行平面板の接合面にリング状の位相
膜（光変調器）Ｐが被覆されている。この対物レンズの
射出瞳位置Ｅは、平行平面板の接合面付近にある。正レ
ンズと接合レンズは一体になって移動するようになって
いる。カバーガラス厚補正のためレンズ群L₂の正レンズ
が物体面Ｍ側に移動すると、対物レンズの射出瞳位置Ｅ
も物体面Ｍ側に移動する。その時、接合レンズも物体面
Ｍ側に移動するので射出瞳位置Ｅから位相膜Ｐが外れな
い。又、レンズ群L₂の正レンズが像側に移動する時は、
射出瞳位置Ｅも像側に移動するが、接合レンズも像側に
移動するので、射出瞳位置Ｅから位相膜Ｐが外れない。
その結果、位相膜Ｐのリングを太くしなくても済むの
で、位相差観察の像のコントラストを良くすることがで
きる。

本発明による顕微鏡対物レンズの他の一つは、第２図
に示すように、これも３つのレンズ群L₁，L₂，L₃から構
成され、そのうちカバーガラス厚補正のために移動する
レンズL₂は、接合レンズであって、接合面にリング状の
位相膜Ｐが被覆されている。この対物レンズの射出瞳位
置ＥはレンズL₂の接合面付近にある。カバーガラス厚補
正のためレンズL₂が光軸上を前後に移動すると、対物レ
ンズの射出瞳位置Ｅも光軸上を前後するが、位相膜Ｐも
レンズL₂に伴って光軸上を前後するので、射出瞳位置Ｅ
から位相膜Ｐが外れない。その結果、位相膜Ｐのリング
を太くしなくても済むので、位相差観察の像のコントラ
ストを良くすることができる。

〔実施例〕

更に以下に示す実施例に基づき本発明を詳細に説明す
る。

以下に示す実施例は何れも全体として３つのレンズ群
L₁，L₂，L₃から成り、第２レンズ群L₂が光軸上を前後に
移動するようになっており、全レンズ系の合成焦点距離
をｆ、第１レンズ群L₁の合成焦点距離をf₁としたとき、 0.7＜f₁＜1.7f ……（１）の条件を満足する。

この条件（１）は、光軸上を前後に移動する第２レン
ズ群L₂中に、光変調器を配置させるため、即ち射出瞳位
置を第２レンズ群L₂中にもってくるために必要な条件で
ある。f₁≧1.7fとなると、第１レンズ群L₁のパワーが弱
く、射出瞳位置が第２レンズ群L₂より後の方にきてしま
うので第２レンズ群L₂中に光変調器を配置することがで
きなくなってしまう。又、f₁≦0.7fとなると、第１レン
ズ群L₁のパワーが強くなりすぎて収差補正が難しくなっ
てしまう。

更に、第３レンズ群L₃が４群構成、即ち正レンズと負
レンズを接合してなる第１群L₃₁と、負レンズと正レン
ズを接合してなる第２群L₃₂と、正レンズからなる第３
群L₃₃と、正レンズと負レンズを接合してなる第４群L₃₄
とで構成され、以下の条件を満足することにより、より
一層収差を良好に補正し得るようになっている。

0.6f＜r₃₀₃＜ｆ ……（２） −0.7f＜r₃₀₄＜−0.4f ……（３） 1.7＜n₃₀₇ ……（４） 0.4f＜d₃₀₉＋d₃₁₀ ……（５）但し、r₃₀₃は第１群L₃₁の第３面、r₃₀₄は第２群L₃₂の
第１面、n₃₀₇は第３群L₃₃のｄ線の屈折率、d₃₀₉，d₃₁₀
は夫々第４群L₃₄の正レンズ，負レンズの肉厚である。

ここで、第３レンズ群L₃のうち、第１群L₃₁と第２群L
₃₂は所謂ガウスタイプの群構成であり、条件（２），
（３）は像面湾曲や非点収差等を良好に補正するための
ものである。r₃₀₃≧f,r₃₀₄≦−0.7fになると、これらの
面の曲率が緩くなって像面が負方向に倒れる。r₃₀₃≦0.
6f,r₃₀₄≧−0.4fになると、曲率がきつくなって像面が
正方向に倒れる。又、条件（４）は球面収差，コマ収差
等を良好に補正するためのもので、射出瞳位置を第２レ
ンズ群L₂中にもってきた時でもこの条件があれば、それ
らを良好に補正できる。又、条件（５）は射出瞳位置を
第２レンズ群L₂中にもってくるために必要な条件で、d
₃₀₉＋d₃₁₀≦0.4fになると、射出瞳位置が第２レンズ群L
₂よりも後にきてしまい、射出瞳位置から光変調器が外
れてしまう。

各実施例のデータを以下に示す。

第１実施例本実施例のレンズ構成及び収差曲線は夫々第３図及び
第４図に示す。

β＝20×,NA＝0.4,f＝1, f₁＝0.897,d₀＝0.74〜0.57 r₁₀₁＝−10.900 d₁₀₁＝0.27 n₁₀₁＝1.7725 ν₁₀₁＝49.66 r₁₀₂＝−0.870 d₁₀₂＝0.02 r₁₀₃＝1.271 d₁₀₃＝0.11 n₁₀₂＝1.74 ν₁₀₂＝31.70 r₁₀₄＝0.784 d₁₀₄＝0.26 n₁₀₃＝1.456 ν₁₀₃＝90.31 r₁₀₅＝−8.906 d₁₀₅＝0.26〜0.15（可変） r₂₀₁＝1.591 d₂₀₁＝0.26 n₂₀₁＝1.497 ν₂₀₁＝81.61 r₂₀₂＝−4.904 d₂₀₂＝0.01 r₂₀₃＝∞ d₂₀₃＝0.06 n₂₀₂＝1.52287 ν₂₀₂＝59.9 r₂₀₄＝∞ d₂₀₄＝0.06 n₂₀₃＝1.52287 ν₂₀₃＝59.9 r₂₀₅＝∞ d₂₀₅＝0.02〜0.13（可変） r₃₀₁＝2.723 d₃₀₁＝0.40 n₃₀₁＝1.497 ν₃₀₁＝81.61 r₃₀₂＝−0.664 d₃₀₂＝0.11 n₃₀₂＝1.74 ν₃₀₂＝31.7 r₃₀₃＝0.891 d₃₀₃＝0.19 r₃₀₄＝−0.439 d₃₀₄＝0.09 n₃₀₃＝1.74 ν₃₀₃＝31.7 r₃₀₅＝∞ d₃₀₅＝0.33 n₃₀₄＝1.497 ν₃₀₄＝81.61 r₃₀₆＝−0.625 d₃₀₆＝0.01 r₃₀₇＝24.511 d₃₀₇＝0.17 n₃₀₅＝1.80518 ν₃₀₅＝25.43 r₃₀₈＝−1.716 d₃₀₈＝0.01 r₃₀₉＝0.897 d₃₀₉＝0.28 n₃₀₆＝1.67 ν₃₀₆＝57.33 r₃₁₀＝∞ d₃₁₀＝0.17 n₃₀₇＝1.62374 ν₃₀₇＝47.1 r₃₁₁＝0.712 光変調器は、第２レンズ群L₂中のr₂₀₄面に設ける。

第２実施例本実施例のレンズ構成及び収差曲線は夫々第５図及び
第６図に示す。

β＝20×,NA＝0.4,f＝1, f₁＝1.186,d₀＝0.83〜0.66 r₁₀₁＝10.315 d₁₀₁＝0.48 n₁₀₁＝1.883 ν₁₀₁＝40.78 r₁₀₂＝−1.668 d₁₀₂＝0.32 r₁₀₃＝2.738 d₁₀₃＝2.74 n₁₀₂＝1.497 ν₁₀₂＝81.61 r₁₀₄＝−2.838 d₁₀₄＝0.25〜0.18（可変） r₂₀₁＝−11.558 d₂₀₁＝0.45 n₂₀₁＝1.456 ν₂₀₁＝90.31 r₂₀₂＝−0.824 d₂₀₂＝0.12 n₂₀₂＝1.68893 ν₂₀₂＝31.08 r₂₀₃＝−1.221 d₂₀₃＝0.05〜0.13（可変） r₃₀₁＝1.094 d₃₀₁＝0.46 n₃₀₁＝1.456 ν₃₀₁＝90.31 r₃₀₂＝−0.857 d₃₀₂＝0.12 n₃₀₂＝1.74 ν₃₀₂＝31.7 r₃₀₃＝0.877 d₃₀₃＝0.32 r₃₀₄＝−0.467 d₃₀₄＝0.13 n₃₀₃＝1.74 ν₃₀₃＝31.7 r₃₀₅＝−2.849 d₃₀₅＝0.41 n₃₀₄＝1.618 ν₃₀₄＝63.38 r₃₀₆＝−0.716 d₃₀₆＝0.01 r₃₀₇＝3.866 d₃₀₇＝0.30 n₃₀₅＝1.80518 ν₃₀₅＝25.43 r₃₀₈＝−5.664 d₃₀₈＝0.01 r₃₀₉＝0.977 d₃₀₉＝0.48 n₃₀₆＝1.66998 ν₃₀₆＝39.27 r₃₁₀＝−8.609 d₃₁₀＝0.34 n₃₀₇＝1.834 ν₃₀₇＝37.16 r₃₁₁＝0.698 光変調器は、第２レンズ群L₂中のr₂₀₂面に設ける。

第３実施例本実施例のレンズ構成及び収差曲線は夫々第７図及び
第８図に示す。

β＝40×,NA＝0.55,f＝1, f₁＝1.49,d₀＝0.68〜0.36 r₁₀₁＝−2.461 d₁₀₁＝0.55 n₁₀₁＝1.841 ν₁₀₁＝43.23 r₁₀₂＝−1.146 d₁₀₂＝0.02 r₁₀₃＝4.816 d₁₀₃＝0.18 n₁₀₂＝1.74 ν₁₀₂＝31.7 r₁₀₄＝1.599 d₁₀₄＝0.66 n₁₀₃＝1.497 ν₁₀₃＝81.61 r₁₀₅＝−2.096 d₁₀₅＝0.72〜0.34（可変） r₂₀₁＝2.440 d₂₀₁＝0.46 n₂₀₁＝1.456 ν₂₀₁＝90.31 r₂₀₂＝−2.652 d₂₀₂＝0.02 r₂₀₃＝∞ d₂₀₃＝0.16 n₂₀₂＝1.52287 ν₂₀₂＝59.9 r₂₀₄＝∞ d₂₀₄＝0.16 n₂₀₃＝1.52287 ν₂₀₃＝59.9 r₂₀₅＝∞ d₂₀₅＝0.13〜0.51（可変） r₃₀₁＝1.094 d₃₀₁＝0.55 n₃₀₁＝1.497 ν₃₀₁＝81.61 r₃₀₂＝−3.905 d₃₀₂＝0.34 n₃₀₂＝1.74 ν₃₀₂＝31.7 r₃₀₃＝0.695 d₃₀₃＝0.37 r₃₀₄＝−0.592 d₃₀₄＝0.16 n₃₀₃＝1.74 ν₃₀₃＝31.7 r₃₀₅＝∞ d₃₀₅＝0.80 n₃₀₄＝1.497 ν₃₀₄＝81.61 r₃₀₆＝−1.102 d₃₀₆＝0.07 r₃₀₇＝4.824 d₃₀₇＝0.34 n₃₀₅＝1.78472 ν₃₀₅＝25.71 r₃₀₈＝−5.595 d₃₀₈＝0.02 r₃₀₉＝1.464 d₃₀₉＝0.57 n₃₀₆＝1.6425 ν₃₀₆＝58.37 r₃₁₀＝−6.442 d₃₁₀＝0.23 n₃₀₇＝1.816 ν₃₀₇＝46.62 r₃₁₁＝1.289 光変調器は、第２レンズ群L₂中のr₂₀₄面に設ける。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明による顕微鏡対物レンズは、補正
環によってレンズ群間隔を変化させることにより収差変
動を打ち消すようになっていても、光変調器によって変
調された像のコントラストが良好であるという実用上重
要な利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明による顕微鏡対物レンズ
の一つ及び他の一つの概念図、第３図及び第４図は夫々
第１実施例のレンズ構成図及び収差曲線図、第５図及び
第６図は夫々第２実施例のレンズ構成図及び収差曲線
図、第７図及び第８図は夫々第３実施例のレンズ構成図
及び収差曲線図である。 L₁……第１レンズ群、L₂……第２レンズ群、L₃……第３
レンズ群、L₃₁……第１群、L₃₂……第２群、L₃₃……第
３群、Ｐ……位相膜、Ｅ……射出瞳位置、Ｍ……物体
面。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレンズ群を備え、これらのレンズ群
の内の少なくとも一つのレンズ群を光軸に沿って移動さ
せることによりカバーガラス厚を補正する補正機構を有
する顕微鏡対物レンズにおいて、移動するレンズ群と一
体となって光変調器が移動し得るように構成し、該光変
調器よりも像側に、物体側に凹面を向けたメニスカスレ
ンズを備えたことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。