JP3435920B2 - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は顕微鏡対物レンズに
関し、特に落射蛍光観察用としても使用可能なセミアポ
クロマ−ト級の顕微鏡対物レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蛍光観察用の顕微鏡対物レンズ
では、紫外線励起光（励起波長：３６５ｎｍ程度）に対
する透過率を向上させなければならないという条件があ
る。ところが、紫外線励起光のような短波長域において
良好な透過率を有する光学材料の種類が限定されている
ばかりでなく、所定の透過率を確保するために構成レン
ズ枚数を増やすことができない。このため、蛍光観察用
の顕微鏡対物レンズでは、収差補正が困難である。な
お、従来の蛍光観察用の顕微鏡対物レンズとしては、特
開昭５５−７９４０６号公報に開示されている対物レン
ズがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、倍率が２０倍以
下の顕微鏡対物レンズを用いて標本を観察する場合、標
本の全体像を観察することが多い。したがって、特に倍
率が２０倍以下の顕微鏡対物レンズでは、周辺部まで収
差を良好に補正する必要がある。しかしながら、たとえ
ば上述の公報に開示されているような従来の顕微鏡対物
レンズでは、像面湾曲が良好に補正されておらず、周辺
部において像の平坦性があまり良くなかった。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、倍率が２０倍程度で、中心から周辺に亘って
像面が平坦で諸収差が良好に補正され、且つ落射蛍光観
察用としても使用可能なセミアポクロマ−ト級の顕微鏡
対物レンズを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、物体側から順に、物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ成分Ｌ２と、接合正レンズ
成分Ｌ３と、接合正レンズ成分Ｌ４と、像側に凹面を向
けた負メニスカス接合レンズ成分Ｌ５とを備え、前記負
メニスカスレンズ成分Ｌ１の焦点距離をｆ１とし、レン
ズ全系の焦点距離をｆとし、前記負メニスカス接合レン
ズ成分Ｌ５の焦点距離をｆ５としたとき、 −１１＜ｆ１／ｆ＜−３ −１２＜ｆ５／ｆ＜−７ の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズを
提供する。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記接合
正レンズ成分Ｌ３は少なくとも１つの負レンズを有し、
前記負メニスカス接合レンズ成分Ｌ５は少なくとも１つ
の正レンズを有し、前記接合正レンズ成分Ｌ３中の前記
少なくとも１つの負レンズのアッベ数をν3nとし、前記
接合正レンズ成分Ｌ４と前記負メニスカス接合レンズ成
分Ｌ５との軸上空気間隔をＤとし、レンズ全系の焦点距
離をｆとしたとき、 ν3n＜４５ １＜Ｄ／ｆ＜３ の条件を満足する。

【０００７】

【発明の実施の形態】上述のように、本発明の顕微鏡対
物レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負
メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた正
メニスカスレンズ成分Ｌ２と、接合正レンズ成分Ｌ３
と、接合正レンズ成分Ｌ４と、像側に凹面を向けた負メ
ニスカス接合レンズ成分Ｌ５とを備え、所定の条件式を
満足する。以下、本発明の各条件式について説明する。

【０００８】本発明においては、以下の条件式（１）お
よび（２）を満足する。 −１１＜ｆ１／ｆ＜−３ （１） −１２＜ｆ５／ｆ＜−７ （２） ここで、 ｆ１：負メニスカスレンズ成分Ｌ１の焦点距離 ｆ ：レンズ全系の焦点距離 ｆ５：負メニスカス接合レンズ成分Ｌ５の焦点距離

【０００９】条件式（１）は、負メニスカスレンズ成分
Ｌ１の屈折力について適切な範囲を規定している。条件
式（１）の上限値を上回ると、負メニスカスレンズ成分
Ｌ１の負の屈折力が強くなり過ぎて、正メニスカスレン
ズ成分Ｌ２の屈折力負担が大きくなり、球面収差が悪化
してしまう。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、
負メニスカスレンズ成分Ｌ１の負の屈折力が弱くなり過
ぎて、ペッツバ−ル和が補正不足になり、像面湾曲が悪
化してしまう。

【００１０】条件式（２）は、負メニスカス接合レンズ
成分Ｌ５の屈折力について適切な範囲を規定している。
条件式（２）の上限値を上回ると、負メニスカス接合レ
ンズ成分Ｌ５の負の屈折力が強くなり過ぎて、ペッツバ
−ル和が補正過剰になり、像面湾曲が悪化してしまう。
一方、条件式（２）の下限値を下回ると、負メニスカス
接合レンズ成分Ｌ５の負の屈折力が弱くなり過ぎて、ペ
ッツバ−ル和が補正不足になり、像面湾曲が悪化してし
まう。

【００１１】また、本発明においては、接合正レンズ成
分Ｌ３が少なくとも１つの負レンズを有し、負メニスカ
ス接合レンズ成分Ｌ５が少なくとも１つの正レンズを有
し、次の条件式（３）および（４）を満足することが望
ましい。 ν3n＜４５ （３） １＜Ｄ／ｆ＜３ （４） ここで、 ν3n：接合正レンズ成分Ｌ３中の負レンズのアッベ数 Ｄ ：接合正レンズ成分Ｌ４と負メニスカス接合レンズ
成分Ｌ５との軸上空気間隔

【００１２】条件式（３）は、接合正レンズ成分Ｌ３中
の負レンズのアッベ数について適切な範囲を規定してい
る。条件式（３）の上限値を上回ると、倍率の色収差お
よび軸上の色収差がともに補正不足になるので、好まし
くない。

【００１３】条件式（４）は、接合正レンズ成分Ｌ４と
負メニスカス接合レンズ成分Ｌ５との軸上空気間隔につ
いて適切な範囲を規定している。条件式（４）の上限値
を上回ると、倍率の色収差が補正過剰になり、負メニス
カス接合レンズ成分Ｌ５中の正レンズに過大の屈折力負
担を強いることになる。その結果、色のコマ収差のバラ
ンスが崩れるので、好ましくない。一方、条件式（４）
の下限値を下回ると、倍率の色収差が補正不足になるの
で、好ましくない。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を、添付図面に基づい
て説明する。各実施例において、本発明の顕微鏡対物レ
ンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニ
スカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた正メニ
スカスレンズ成分Ｌ２と、接合正レンズ成分Ｌ３と、接
合正レンズ成分Ｌ４と、像側に凹面を向けた負メニスカ
ス接合レンズ成分Ｌ５とを備えている。

【００１５】なお、各実施例において、顕微鏡対物レン
ズの像側には、１４５ｍｍの軸上空気間隔を隔てて結像
レンズ（第２対物レンズ）が配置されている。そして、
顕微鏡対物レンズと結像レンズとの組み合わせにより、
無限光学系が形成されている。

【００１６】次の表（１）に、各実施例における結像レ
ンズの諸元の値を掲げる。表（１）において、左端の数
字は物体側からの各レンズ面の順序を、ｒは各レンズ面
の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔を、ｎおよびνはそ
れぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率およ
びアッベ数を示している。

【００１７】

【表１】 ｒ ｄ ｎ ν １ ７５．０４５０ ５．１ １．６２２８ ５７．０ ２ −７５．０４５ ２．０ １．７５００ ３５．２ ３ １６００．５８００ ７．５ ４ ５０．２５６０ ５．１ １．６６７６ ４２．０ ５ −８４．５４１０ １．８ １．６１２７ ４４．４ ６ ３６．９１１０

【００１８】〔実施例１〕図１は、本発明の第１実施例
にかかる顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図示
の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ成分Ｌ２と、両凸レンズと
物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合正レ
ンズ成分Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズと両凸レンズとの接合正レンズ成分Ｌ４と、両凸レ
ンズと両凹レンズとの接合負レンズ成分Ｌ５とから構成
されている。

【００１９】次の表（２）に、本発明の実施例１の諸元
の値を掲げる。表（２）において、ｆはレンズ全系の焦
点距離を、ＮＡは開口数を、βは倍率を、ＷＤはワーキ
ングディスタンス（作動距離）をそれぞれ表している。
さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序
を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔
を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）
に対する屈折率およびアッベ数を示している。

【００２０】

【表２】 β ＝２０× ＮＡ＝０．５ ＷＤ＝１．８ｍｍ ｆ ＝１０．０ｍｍ ｒ ｄ ｎ ν １ −４．８０１１ ９．８ １．５６３８ ６０．７ ２ −９．３５３４ ０．２５ ３ −２９９．９４７０ ６．０５ １．４９７８ ８２．５ ４ −１３．８４４９ ０．８５ ５ ３０．９４６０ ５．７ １．４３３９ ９５．６ ６ −１６．７００３ １．５ １．６０３４ ３８．０ ７ −４１．９８４０ ０．９ ８ ２８．８９００ １．３ １．６８８９ ３１．１ ９ １１．５００１ ５．９５ １．４３３９ ９５．６ １０ −２１３．９２３０ １４．３５ １１ ２７．８９３０ ３．４５ １．６０３４ ３８．０ １２ −１２．５０００ ２．１ １．５０１４ ５６．４ １３ １１．５００１ （条件対応値） （１）ｆ１／ｆ＝−７．８２ （２）ｆ５／ｆ＝−９．６６ （３）ν3n ＝３８．０ （４）Ｄ／ｆ ＝１．４３５

【００２１】図２は、第１実施例における諸収差図であ
る。各収差図において、Ｙは像高を、ＮＡは開口数を、
ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｃはＣ線（λ＝６
５６．３ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．６ｎｍ）を
それぞれ示している。なお、非点収差を示す収差図にお
いて実線ｓはサジタル像面を示し、破線ｍはメリディオ
ナル像面を示している。各収差図から明らかなように、
本実施例では、落射蛍光観察用の紫外線励起光に対して
透過率の高い光学材料を使用した簡素なレンズ構成であ
りながら、諸収差が良好に補正されていることがわか
る。特に、中心から周辺に亘って像の平坦性が良好に確
保されていることがわかる。

【００２２】〔実施例２〕図３は、本発明の第２実施例
にかかる顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図示
の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ成分Ｌ２と、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合正レ
ンズ成分Ｌ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズと両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカス
レンズとの接合正レンズ成分Ｌ４と、両凸レンズと両凹
レンズとの接合負レンズ成分Ｌ５とから構成されてい
る。

【００２３】次の表（３）に、本発明の実施例２の諸元
の値を掲げる。表（３）において、ｆはレンズ全系の焦
点距離を、ＮＡは開口数を、βは倍率を、ＷＤはワーキ
ングディスタンス（作動距離）をそれぞれ表している。
さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序
を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔
を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）
に対する屈折率およびアッベ数を示している。

【００２４】

【表３】 β ＝２０× ＮＡ＝０．５ ＷＤ＝１．８５ｍｍ ｆ ＝１０．０ｍｍ ｒ ｄ ｎ ν １ −４．７１９４ ９．２ １．５６３８ ６０．７ ２ −１０．７５０７ ０．２ ３ −１０８．５０７０ ５．４５ １．５１８６ ７０．０ ４ −１４．１７０１ ０．２ ５ ４５．６８９０ １．７ １．５７５０ ４１．４ ６ ２２．２５００ ４．３ １．４３３９ ９５．６ ７ −２２．２５００ ４．４ ８ ２６．０４９０ １．１ １．６７２７ ３２．２ ９ １３．２００１ ６．０ １．４３３９ ９５．６ １０ −１３．２００１ １．７ １．６０３４ ３８．０ １１ −４４．５６００ １４．１ １２ ３６．７７８０ ３．７ １．６０３４ ５３．７ １３ −１３．６６９１ １．３ １．４８７５ ７０．４ １４ １２．０５０８ （条件対応値） （１）ｆ１／ｆ＝−３．３１ （２）ｆ５／ｆ＝−７．４２ （３）ν3n ＝４１．４ （４）Ｄ／ｆ ＝１．４１

【００２５】図４は、第２実施例における諸収差図であ
る。各収差図において、Ｙは像高を、ＮＡは開口数を、
ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｃはＣ線（λ＝６
５６．３ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．６ｎｍ）を
それぞれ示している。なお、非点収差を示す収差図にお
いて実線ｓはサジタル像面を示し、破線ｍはメリディオ
ナル像面を示している。各収差図から明らかなように、
本実施例では、落射蛍光観察用の紫外線励起光に対して
透過率の高い光学材料を使用した簡素なレンズ構成であ
りながら、諸収差が良好に補正されていることがわか
る。特に、中心から周辺に亘って像の平坦性が良好に確
保されていることがわかる。

【００２６】〔実施例３〕図５は、本発明の第３実施例
にかかる顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図示
の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、物体側に凹面
を向けた負メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面
を向けた正メニスカスレンズ成分Ｌ２と、物体側に凸面
を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合正レ
ンズ成分Ｌ３と、両凸レンズと両凹レンズとの接合正レ
ンズ成分Ｌ４と、両凸レンズと両凹レンズとの接合負レ
ンズ成分Ｌ５とから構成されている。

【００２７】次の表（４）に、本発明の実施例３の諸元
の値を掲げる。表（４）において、ｆはレンズ全系の焦
点距離を、ＮＡは開口数を、βは倍率を、ＷＤはワーキ
ングディスタンス（作動距離）をそれぞれ表している。
さらに、左端の数字は物体側からの各レンズ面の順序
を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、ｄは各レンズ面間隔
を、ｎおよびνはそれぞれｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）
に対する屈折率およびアッベ数を示している。

【００２８】

【表４】 β ＝２０× ＮＡ＝０．５ ＷＤ＝２．１ｍｍ ｆ ＝１０．０ｍｍ ｒ ｄ ｎ ν １ −４．９１０７ １０．０ １．５６３８ ６０．７ ２ −９．２５００ ０．４ ３ −６３．３９００ ４．９５ １．４９７８ ８２．５ ４ −１３．８１７０ ０．２ ５ ９９．１４１０ １．５ １．６０３４ ３８．０ ６ ２３．５０２１ ３．８ １．４３３９ ９５．６ ７ −２３．５０２１ ０．２ ８ ２３．５０２１ ３．８ １．４３３９ ９５．６ ９ −２３．５０２１ １．２ １．６７２７ ３２．２ １０ １６６．５２００ ２４．５５ １１ ２２．４２５４ ３．５ １．６０３４ ３８．０ １２ −１７．０４９１ １．５５ １．５２６８ ５１．４ １３ １１．９０８７ （条件対応値） （１）ｆ１／ｆ＝−１０．９８ （２）ｆ５／ｆ＝−１０．９８ （３）ν3n ＝３８．０ （４）Ｄ／ｆ ＝２．４５５

【００２９】図６は、第３実施例における諸収差図であ
る。各収差図において、Ｙは像高を、ＮＡは開口数を、
ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｃはＣ線（λ＝６
５６．３ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．６ｎｍ）を
それぞれ示している。なお、非点収差を示す収差図にお
いて実線ｓはサジタル像面を示し、破線ｍはメリディオ
ナル像面を示している。各収差図から明らかなように、
本実施例では、落射蛍光観察用の紫外線励起光に対して
透過率の高い光学材料を使用した簡素なレンズ構成であ
りながら、諸収差が良好に補正されていることがわか
る。特に、中心から周辺に亘って像の平坦性が良好に確
保されていることがわかる。

【００３０】

【効果】以上説明したように、本発明によれば、倍率が
２０倍程度で、中心から周辺に亘って像面が平坦で諸収
差が良好に補正され、且つ落射蛍光観察用としても使用
可能なセミアポクロマ−ト級の顕微鏡対物レンズを実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズ
の構成を示す図である。

【図２】第１実施例における諸収差図である。

【図３】本発明の第２実施例にかかる顕微鏡対物レンズ
の構成を示す図である。

【図４】第２実施例における諸収差図である。

【図５】本発明の第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズ
の構成を示す図である。

【図６】第３実施例における諸収差図である。

【符号の説明】

Ｌｉ 各レンズ成分

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、物体側に凹面を向けた
   負メニスカスレンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた
   正メニスカスレンズ成分Ｌ２と、接合正レンズ成分Ｌ３
   と、接合正レンズ成分Ｌ４と、像側に凹面を向けた負メ
   ニスカス接合レンズ成分Ｌ５とを備え、 前記負メニスカスレンズ成分Ｌ１の焦点距離をｆ１と
   し、レンズ全系の焦点距離をｆとし、前記負メニスカス
   接合レンズ成分Ｌ５の焦点距離をｆ５としたとき、 −１１＜ｆ１／ｆ＜−３ −１２＜ｆ５／ｆ＜−７ の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
2. 【請求項２】 前記接合正レンズ成分Ｌ３は少なくとも
   １つの負レンズを有し、前記負メニスカス接合レンズ成
   分Ｌ５は少なくとも１つの正レンズを有し、前記接合正
   レンズ成分Ｌ３中の前記少なくとも１つの負レンズのア
   ッベ数をν3nとし、前記接合正レンズ成分Ｌ４と前記負
   メニスカス接合レンズ成分Ｌ５との軸上空気間隔をＤと
   し、レンズ全系の焦点距離をｆとしたとき、 ν3n＜４５ １＜Ｄ／ｆ＜３ の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕
   微鏡対物レンズ。