JP3022583B2

JP3022583B2 - 長作動距離高倍率対物レンズ

Info

Publication number: JP3022583B2
Application number: JP2147986A
Authority: JP
Inventors: 敏信鈴木
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 2000-03-21
Anticipated expiration: 2015-03-21
Also published as: JPH0440409A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は顕微鏡などに用いる作動距離が長い高倍率対
物レンズに関するものである。

〔従来の技術〕

IC（集積回路）などを標本として顕微鏡で観察する際
には、高倍率で解像度が高くかつ作動距離の大きな対物
レンズが必要である。特に、標本の表面に形成された凹
部の底面を観察する場合には少なくとも凹部の深さ以上
の作動距離が必要であり、例えばROM−ICのパッケージ
カバーを外して内部のICを観察する場合には作動距離が
2.5mm以上なくてはならない。

100倍程度の高倍率の顕微鏡対物レンズとして、特開
昭60−46520号、特開昭60−241009号、特開昭62−62317
号の各公報に開示されたものが知られている。

〔発明が解決すべき問題点〕

これらのうち、特開昭60−46520号のものはNA（開口
数）は0.9と大きいが作動距離が1mm程度しかない。特開
昭60−241009号のものも同様にNAは0.8と大きいが作動
距離は2mm程度である。このため、これらの対物レンズ
ではICなどを観察することが不可能であるか、可能であ
っても標本と対物レンズとの間にほとんど余裕がなくな
ってしまうため、顕微鏡の操作を非常に慎重に行なわな
ければならないなどの問題がある。

一方、特開昭62−62317号のものは作動距離は6mm程度
と長いがNAが0.7と小さいため解像力が充分でなく、像
の見え味が良くないという問題がある。

本発明は以上の問題点に鑑み、IC標本の凹部の底面な
ども観察できる長い作動距離を持ち、かつ解像度も充分
な高倍率対物レンズを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に斯かる対物レンズは、像側に凸面を向けた正
レンズを少なくとも２枚含む第１レンズ群と、正レン
ズ、負レンズ、正レンズの３枚接合レンズから成る第２
レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負レ
ンズ、正レンズ、負レンズの３枚接合レンズから成る第
４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とを物
体側から順に配置したレンズ構成を有し、かつ以下の条
件を満足するものである。

（１）0.5＜f₃/f₂＜1.8 （２）0.1＜|f₄/f₃|＜0.7 ただし、f₂、f₃、f₄はそれぞれ第２、第３、第４レン
ズ群の焦点距離である。

〔作用〕

本発明の対物レンズでは、第１レンズ群に２枚以上の
像側に凸の正レンズを配して物体から発したNAの大きな
光束の開き角を徐々に小さくし、第２レンズ群において
最も光束径が大きくなるようにしている。そして、第２
レンズ群および第３レンズ群の正の屈折力により光束径
を徐々に絞って収斂光束に変換する。一方、第４レンズ
群および第５レンズ群は負の屈折力を有しており、その
強い負の屈折力によって大きな倍率を得ることに寄与す
ると共に、作動距離を長くすることにも寄与している。
また、第２レンズ群および第４レンズ群を３枚接合レン
ズとすることにより、特に補正が難しい球面収差と色収
差（特に２次スペクトル）を効果的に補正している。

この種の高倍率で作動距離の長い対物レンズでは、第
２レンズ群ないし第４レンズ群の屈折力のバランスを適
性に定めることが諸収差を補正する上で重要になってく
る。条件（１）、（２）はこのような観点から設けられ
たものである。

条件（１）は第２レンズ群と第３レンズ群の屈折力の
比を定めたもので、球面収差、コマ収差の補正に重要で
ある。条件（１）の上限から外れると第２レンズ群の屈
折力が第３レンズ群に対して強くなりすぎ、負の球面収
差、像面湾曲、コマ収差が第２レンズ群で大きく発生す
る。これに対し、条件（１）の下限を越えると第３レン
ズ群の屈折力が第２レンズ群に対して強くなりすぎ、第
３レンズ群で上記の諸収差が大きく発生する。

条件（２）は第３レンズ群と第４レンズ群の屈折力の
比を定めたもので、上限を越えると第３レンズ群の屈折
力が第４レンズ群に対して強くなりすぎ、第４レンズ群
で球面収差、像面湾曲、コマ収差を正の方向に打ち消す
作用が不足してしまう。逆に、下限を越えると第４レン
ズ群の屈折力が第３レンズ群に対して強くなりすぎ、球
面収差、像面湾曲、コマ収差が正の方向に大きく発生し
過ぎることになる。

上記に加えて本発明においては更に以下の条件を満足
することが望ましい。

（３）30＜ν_2P-1−ν_2N （４）30＜ν_2P-2−ν_2N ただし、ν_2P-1、ν_2P-2はそれぞれ第２レンズ群の物
体側の正レンズ、像側の正レンズのアッベ数、ν_2Nは第
２レンズ群の負レンズアッベ数である。

これらの条件は色収差を良好にするために効果的なも
のである。作動距離が長くかつ高倍率の対物レンズにお
いては、第１レンズ群の各レンズはいずれの比較的屈折
率の高い硝材を用いることになる場合が多い。高屈折率
の硝材は低分散のものが少ないため、第１レンズ群では
色収差の補正は難しい。そこで、第２レンズ群の３枚接
合レンズの正レンズと負レンズのアッベ数の差を大きく
することにより、軸上・軸外とも色収差を良好に補正す
るようにする。更に、この３枚のレンズに異常分散性を
有する硝材を用いれば、２次スペクトルを極めて良好に
補正することができる。

各条件から外れると、色収差を充分補正することがで
きない。

なお、本発明においてNAを非常に大きくする場合には
第１レンズ群のレンズ枚数を増加させることが収差補正
上効果的である。

〔実施例〕

実施例１第１図はこの実施例のレンズ系の断面図である。図中
1Gないし5Gはそれぞれ第１レンズ群ないし第５レンズ群
に対応するものである。レンズ群1Gないし3Gが正の屈折
力を有していて標本からの発散光束を収斂光束に変換す
る作用を有し、レンズ群4Gおよび5Gが強い負の屈折力を
有していてその強い屈折力により大きな倍率を得るとい
う機能を有している。レンズ群2Gおよび4Gを３枚接合レ
ンズとすることにより特に補正が難しい球面収差と色収
差（特に２次スペクトル）を効果的に補正している。

レンズデータを以下に示す。

r₁＝−6.3884 d₁＝2.5 n₁＝1.883 ν_１＝40.76 r₂＝−5.3559 d₂＝0.1 r₃＝−27.3291 d₃＝2.4 n₂＝1.883 ν_２＝40.76 r₄＝−12.2014 d₄＝0.1 r₅＝14.7911 d₅＝4.7 n₃＝1.43875 ν_３＝94.97 r₆＝−19.456 d₆＝1.0 n₄＝1.6134 ν_４＝43.84 r₇＝12.0893 d₇＝5.75 n₅＝1.43875 ν_５＝94.97 r₈＝−13.2508 d₈＝0.1 r₉＝28.8394 d₉＝4.7 n₆＝1.43875 ν_６＝94.97 r₁₀＝−9.8811 d₁₀＝1.0 n₇＝1.6445 ν_７＝40.82 r₁₁＝100.9953 d₁₁＝0.12 r₁₂＝8.6212 d₁₂＝4.64 n₈＝1.56907 ν_８＝71.3 r₁₃＝89.0215 d₁₃＝0.0841 r₁₄＝11.7763 d₁₄＝1.05 n₉＝1.74 ν_９＝31.71 r₁₅＝4.25 d₁₅＝5.65 n₁₀＝1.43875 ν₁₀＝94.97 r₁₆＝−5.0058 d₁₆＝1.0 n₁₁＝1.74 ν₁₁＝31.71 r₁₇＝21.327 d₁₇＝0.2079 r₁₈＝13.5448 d₁₈＝2.1 n₁₂＝1.5927 ν₁₂＝35.29 r₁₉＝−5.9743 d₁₉＝0.6 n₁₃＝1.6425 ν₁₃＝58.37 r₂₀＝14.2588 d₂₀＝3.2197 r₂₁＝−6.7867 d₂₁＝0.6 n₁₄＝1.5213 ν₁₄＝52.55 r₂₂＝6.7938 d₂₂＝0.5184 r₂₃＝23.8074 d₂₃＝1.76 n₁₅＝1.80518 ν₁₅＝25.43 r₂₄＝−3.4202 d₂₄＝0.6 n₁₆＝1.6425 ν₁₆＝58.37 r₂₅＝16.9202 N.A.＝0.8 β＝100 W.D.＝4.5 f₂＝27.02 f₃＝21.17 f₄＝−10.01 f₃/f₂＝0.78 |f₄/f₃|＝0.47 第２図はこの実施例の収差曲線図である。なお、この
実施例は対物レンズからの射出光が平行光束となるタイ
プのものであり、以下に示す結像レンズと組合わせて使
用されるものである。

R₁＝27.3488 D₁＝3.7 N₁＝1.488 V₁＝70.2 R₂＝−113.7214 D₂＝1.85 R₃＝−53.2732 D₃＝1.85 N₂＝1.74 V₂＝28.3 R₄＝−113.2444 D₄＝13.89 R₅＝40.7063 D₅＝1.67 N₃＝1.488 V₃＝70.2 R₆＝18.1992 実施例２第３図にこの実施例のレンズ系の断面図を示す。図中
1Gないし5Gはそれぞれ第１レンズ群ないし第５レンズ群
に対応するものである。

レンズデータを以下に示す。

r₁＝−6.7001 d₁＝2.5 n₁＝1.883 ν_１＝40.76 r₂＝−5.459 d₂＝0.1 r₃＝−32.2324 d₃＝2.4 n₂＝1.883 ν_２＝40.76 r₄＝−13.114 d₄＝0.1 r₅＝15.6581 d₅＝4.7 n₃＝1.43875 ν_３＝94.97 r₆＝−15.7086 d₆＝1.0 n₄＝1.6134 ν_４＝43.84 r₇＝13.657 d₇＝5.52 n₅＝1.43875 ν_５＝94.97 r₈＝−13.7247 d₈＝0.2242 r₉＝28.4894 d₉＝4.7 n₆＝1.43875 ν_６＝94.97 r₁₀＝−11.0501 d₁₀＝1.0 n₇＝1.6445 ν_７＝40.82 r₁₁＝−1476.1881 d₁₁＝0.12 r₁₂＝7.9804 d₁₂＝4.64 n₈＝1.43875 ν_８＝94.97 r₁₃＝40.8238 d₁₃＝0.1181 r₁₄＝11.8999 d₁₄＝1.05 n₉＝1.74 ν_９＝31.71 r₁₅＝4.343 d₁₅＝5.65 n₁₀＝1.43875 ν₁₀＝94.97 r₁₆＝−5.4014 d₁₆＝1.0 n₁₁＝1.74 ν₁₁＝31.71 r₁₇＝35.1232 d₁₇＝5.9121 r₁₈＝−6.3451 d₁₈＝2.0.6 n₁₂＝1.5213 ν₁₂＝52.55 r₁₉＝5.8374 d₁₉＝0.5354 r₂₀＝11.7049 d₂₀＝1.76 n₁₃＝1.80518 ν₁₃＝25.43 r₂₁＝−3.3197 d₂₁＝0.6 n₁₄＝1.6425 ν₁₄＝58.37 r₂₂＝9.8245 N.A.＝0.8 β＝100 W.D.＝4.77 f₂＝29.12 f₃＝23.83 f₄＝−12.4 f₃/f₂＝0.82 |f₄/f₃|＝0.52 この実施例の収差曲線を第４図に示す。

実施例３第５図にこの実施例のレンズ系の断面図を示す。図中
1Gないし5Gはそれぞれ第１レンズ群ないし第５レンズ群
に対応するものである。

レンズデータを以下に示す。

r₁＝−6.1235 d₁＝2.5 n₁＝1.883 ν_１＝40.76 r₂＝−5.0935 d₂＝0.1 r₃＝−18.9008 d₃＝2.4 n₂＝1.883 ν_２＝40.76 r₄＝−10.9171 d₄＝0.1 r₅＝12.2827 d₅＝4.6 n₃＝1.43875 ν_３＝94.97 r₆＝−49.4615 d₆＝1.0 n₄＝1.6134 ν_４＝43.84 r₇＝10.6206 d₇＝6.1 n₅＝1.43875 ν_５＝94.97 r₈＝−15.4553 d₈＝0.1 r₉＝22.148 d₉＝4.7 n₆＝1.43875 ν_６＝94.97 r₁₀＝−8.9149 d₁₀＝1.0 n₇＝1.6445 ν_７＝40.82 r₁₁＝−45.3974 d₁₁＝0.12 r₁₂＝10.0643 d₁₂＝4.64 n₈＝1.43875 ν_８＝94.97 r₁₃＝−24.9636 d₁₃＝0.3 r₁₄＝−58.4903 d₁₄＝1.05 n₉＝1.74 ν_９＝31.71 r₁₅＝4.6967 d₁₅＝5.65 n₁₀＝1.56907 ν₁₀＝71.3 r₁₆＝−5.3908 d₁₆＝1.0 n₁₁＝1.74 ν₁₁＝31.71 r₁₇＝28.6435 d₁₇＝0.3 r₁₈＝13.5106 d₁₈＝2.1 n₁₂＝1.5927 ν₁₂＝35.29 r₁₉＝−11.1144 d₁₉＝0.6 n₁₃＝1.6425 ν₁₃＝58.37 r₂₀＝43.5865 d₂₀＝2.9483 r₂₁＝−5.6027 d₂₁＝0.6 n₁₄＝1.5213 ν₁₄＝52.55 r₂₂＝5.3 d₂₂＝0.6319 r₂₃＝35.5443 d₂₃＝1.76 n₁₅＝1.80518 ν₁₅＝25.43 r₂₄＝−2.8147 d₂₄＝0.6 n₁₆＝1.6425 ν₁₆＝58.37 r₂₅＝17.1162 N.A.＝0.8 β＝100 W.D.＝4.1 f₂＝24.56 f₃＝15.21 f₄＝−8.42 f₃/f₂＝0.62 |f₄/f₃|＝0.55 この実施例の収差曲線を第６図に示す。

実施例４第７図にこの実施例のレンズ系の断面図を示す。図中
1Gないし5Gはそれぞれ第１レンズ群ないし第５レンズ群
に対応するものである。

レンズデータを以下に示す。

r₁＝−7.7574 d₁＝2.5 n₁＝1.883 ν_１＝40.76 r₂＝−5.961 d₂＝0.1 r₃＝−27.2163 d₃＝2.4 n₂＝1.883 ν_２＝40.76 r₄＝−13.66 d₄＝0.1 r₅＝10.852 d₅＝4.7 n₃＝1.43875 ν_３＝94.97 r₆＝−103.8792 d₆＝1.0 n₄＝1.6134 ν_４＝43.84 r₇＝9.4807 d₇＝5.75 n₅＝1.43875 ν_５＝94.97 r₈＝−19.1141 d₈＝0.1 r₉＝14.0927 d₉＝4.7 n₆＝1.43875 ν_６＝94.97 r₁₀＝−8.0068 d₁₀＝1.0 n₇＝1.6445 ν_７＝40.82 r₁₁＝12.5994 d₁₁＝0.12 r₁₂＝8.1332 d₁₂＝4.64 n₈＝1.56907 ν_８＝71.3 r₁₃＝−223.9875 d₁₃＝0.2 r₁₄＝8.1702 d₁₄＝1.05 n₉＝1.74 ν_９＝31.71 r₁₅＝3.6363 d₁₅＝5.65 n₁₀＝1.43875 ν₁₀＝94.97 r₁₆＝−4.4056 d₁₆＝1.0 n₁₁＝1.74 ν₁₁＝31.71 r₁₇＝9.1545 d₁₇＝0.3 r₁₈＝4.3527 d₁₈＝2.1 n₁₂＝1.5927 ν₁₂＝35.29 r₁₉＝−26.6428 d₁₉＝0.6 n₁₃＝1.6425 ν₁₃＝58.37 r₂₀＝5.4673 d₂₀＝2.2296 r₂₁＝−15.912 d₂₁＝0.6 n₁₄＝1.5213 ν₁₄＝52.55 r₂₂＝4.5578 d₂₂＝0.2814 r₂₃＝800 d₂₃＝1.76 n₁₅＝1.80518 ν₁₅＝25.43 r₂₄＝−2.5729 d₂₄＝0.6 n₁₆＝1.6425 ν₁₆＝58.37 r₂₅＝45.4176 N.A.＝0.75 β＝100 W.D.＝5.3 f₂＝24.6 f₃＝36.67 f₄＝−8.07 f₃/f₂＝1.49 |f₄/f₃|＝0.22 この実施例の収差曲線を第８図に示す。

各実施例において、r₁は各レンズ面の曲率半径、d₁は
各レンズ面の間隔、n₁は各レンズの屈折率、ν_１は各レ
ンズのアッベ数、N.A.は開口数、βは倍率、W.D.は作動
距離である。

各実施例とも4mm以上の作動距離を確保しているので
深さ3mm程度までの凹部の底面を観察することができ、
しかも0.8前後の大きな開口数を有しているので解像力
も充分である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、作動距離が長くしかも高解像度の高
倍率対物レンズを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図、第７図はそれぞれ本発明の実
施例１、２、３、４のレンズ系の断面図、第２図、第４
図、第６図、第８図はそれぞれ本発明の実施例１、２、
３、４の収差曲線図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、像側に凸面を向けた正レ
ンズを少なくとも２枚含む第１レンズ群と、正レンズ、
負レンズ、正レンズの３枚接合レンズから成る第２レン
ズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負レン
ズ、正レンズ、負レンズから成る第４レンズ群と、負の
屈折力を有する第５レンズ群とを備え、以下の条件を満足する長作動距離高倍率対物レンズ。（１）0.5＜f₃/f₂＜1.8 （２）0.1＜|f₄/f₃|＜0.7 ただし、f₂、f₃、f₄はそれぞれ第２、第３、第４レンズ
群の焦点距離である。
【請求項２】請求項（１）において、以下の条件を満足
する長作動距離高倍率対物レンズ。（３）30＜ν_2P-1−ν_2N （４）30＜ν_2P-2−ν_2N ただし、ν_2P-1、ν_2P-2はそれぞれ第２レンズ群の物体
側の正レンズ、像側の正レンズのアッベ数、ν_2Nは第２
レンズ群の負レンズのアッベ数である。