JP4238942B2

JP4238942B2 - Microscope objective lens

Info

Publication number: JP4238942B2
Application number: JP18333398A
Authority: JP
Inventors: 康一平賀
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2018-06-15
Also published as: JP2000002838A

Description

【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、特に中倍率で、開口数の高いアクロマート級もしくはセミアポクロマー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】
従来のこの種の顕微鏡対物レンズとして、たとえば特公昭５７−１５３６８号公報には、倍率が５０倍程度のアクロマート級の顕微鏡対物レンズが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特公昭５７−１５３６８号公報に開示された顕微鏡対物レンズは、比較的少ない枚数で構成されているにもかかわらず、像面の平坦性が良く、アクロマート級の色消しを実現している。しかしながら、開口数が０．７とやや小さく、解像度について不十分であるという不都合があった。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、製造コストを良好に抑えつつ、倍率が５０倍程度で、開口数が０．８に達するようなアクロマート級もしくはセミアポクロマー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、本発明では、物体側から順に、物体側に凹面を向けた１枚の正メニスカスレンズからなる第１レンズ群と、物体側に凹面を向けた１枚の正メニスカスレンズからなる第２レンズ群と、物体側から順に両凹形状または物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズと両凸形状の正レンズとを貼り合わせて形成された正の屈折力を有する２枚接合レンズからなる第３レンズ群と、物体側から順に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズと両凸形状の正レンズとを貼り合わせて形成された正の屈折力を有する３枚接合レンズからなる第４レンズ群と、物体側から順に両凸形状の正レンズと両凹形状の負レンズとを貼り合わせて形成された負の屈折力を有する２枚接合レンズからなる第５レンズ群とにより構成された顕微鏡対物レンズにおいて、
前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群を構成する前記正メニスカスレンズの中心厚をｄ１とし、前記第２レンズ群を構成する前記正メニスカスレンズの中心厚をｄ２とし、前記第１レンズ群を構成する前記正メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率をｎ１としたとき、
１．０＜ｄ１／ｆ＜１．５（１）
１．８＜ｎ１（２）
０．８＜ｄ２／ｆ＜１．５（３）
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、前記第３レンズ群を構成する正レンズのアッベ数ν３は、
６５．０＜ν３（４）
の条件を満足する。
また、前記第４レンズ群を構成する前記３枚接合レンズの３枚のレンズのうち正レンズのアッベ数ν4Pは、
６５．０＜ν4P （５）
の条件を満足することが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
一般に、本発明のような４０倍程度よりも大きな倍率を有し且つ高い開口数を有する顕微鏡対物レンズでは、最も物体側のレンズの像側の面の曲率が不遊条件（球面収差が除かれるとともにアッベの正弦条件が満足され、従ってコマ収差も除かれる条件）を満たすように設定することにより、球面収差について無収差で正の屈折力を得るように構成されている。この構成にしたがうレンズで得られる正の屈折力は非常に大きく、上述の不遊条件にしたがう構成は無収差で効率良く倍率を確保するには不可欠である。
【０００８】
しかしながら、上述の構成が特定の波長に関することは、不遊条件にレンズの屈折率が含まれることからも明らかである。換言すると、上述の構成にしたがうレンズにおいて、無収差で正の屈折力を得ることができるのは特定の波長光のみに対してであり、色収差や色の球面収差が発生することになる。この場合、レンズの中心厚が小さいほど色収差や色の球面収差の発生量が小さいので、色収差や色の球面収差を良好に抑えるには最も物体側のレンズの中心厚を小さく設定することが望ましい。
【０００９】
一方、像面の平坦性を確保するには、ペッツバール和を適正な値にコントロールする必要がある。ところが、色収差や色の球面収差を良好に抑えるためにレンズの中心厚を極端に小さく設定すると、ぺッツバール和は適正値よりも大きな値となり、その結果像面の平坦性を得ることが難しくなる。なお、ぺッツバール和は、最も物体側のレンズの物体側の面の曲率半径およびその中心厚に依存して大きく変化する。すなわち、最も物体側のレンズの中心厚および曲率半径は、収差補正に大きな影響を与える。
【００１０】
そこで、上述の事項を考慮しつつ、本発明においては、第１レンズ群および第２レンズ群に関して、以下の条件式（１）〜（３）を満足する。
１．０＜ｄ１／ｆ＜１．５（１）
１．８＜ｎ１（２）
０．８＜ｄ２／ｆ＜１．５（３）
ここで、ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離である。また、ｄ１は第１レンズ群を構成する正メニスカスレンズの中心厚であり、ｄ２は第２レンズ群を構成する正レンズの中心厚である。さらに、ｎ１は、第１レンズ群を構成する正メニスカスレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率である。
【００１１】
条件式（１）は、第１レンズ群を構成する正メニスカスレンズの中心厚と顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離との比について適切な範囲を規定している。
条件式（１）の下限値を下回ると、正メニスカスレンズの中心厚が小さくなりすぎて、ペッツバール和が適正値よりも大きくなり、像面の平坦性を確保することが難しくなってしまう。
一方、条件式（１）の上限値を上回ると、正メニスカスレンズの中心厚が大きくなりすぎて、色収差や色の球面収差の発生量が大きくなってしまう。
【００１２】
条件式（２）は、第１レンズ群を構成する正メニスカスレンズの屈折率について適切な範囲を規定している。
条件式（２）の下限値を下回ると、正メニスカスレンズの屈折率が小さくなりすぎて、球面収差やコマ収差を良好に補正することができなくなってしまう。
【００１３】
条件式（３）は、第２レンズ群を構成する正レンズの中心厚と顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離との比について適切な範囲を規定している。
第２レンズ群においてレンズの中心厚を小さくするとともに大きな正のパワー（屈折力）を確保することは、サジタルコマ収差の発生の原因となる。このことは、第１レンズ群においても同様である。
【００１４】
しかしながら、前述のように色収差の発生を良好に抑えるという観点からは、レンズの中心厚が小さい方が望ましい。このため、サジタルコマ収差の発生と色収差の発生とをバランスさせ、良好な収差補正状態を保つためには、条件式（３）を満たす必要がある。換言すると、条件式（３）の上限値および下限値で規定される範囲を逸脱すると、良好な収差補正状態を保つことができなくなってしまう。
【００１５】
条件式（１）〜（３）では本発明の顕微鏡対物レンズの前方（物体側）のレンズ（第１レンズ群および第２レンズ群）の基本的な構成を規定しているが、前述したように前方のレンズの中心厚が小さい方が色収差の発生量が少ないにもかかわらず、ペッツバール和とのバランスなどの観点から前方のレンズに対してある程度大きい中心厚を設定している。言い換えれば、条件式（１）〜（３）を満たすだけでは、色収差に関して最適な条件を満たしていないことになる。
【００１６】
そこで、本発明においては、前方のレンズ（第１レンズ群および第２レンズ群）において発生した色収差を良好に補正するために、以下の条件式（４）および（５）を満足することが望ましい。
６５．０＜ν３（４）
６５．０＜ν4P （５）
ここで、ν３は、第３レンズ群を構成する正レンズのアッベ数である。また、ν4Pは、第４レンズ群を構成する３枚接合レンズの３枚のレンズのうち正レンズのアッベ数である。
【００１７】
条件式（４）は、第３レンズ群の正レンズのアッベ数について適切な範囲を規定している。また、条件式（５）は、第４レンズ群の正レンズのアッベ数について適切な範囲を規定している。
前述したように、前方のレンズ（第１レンズ群および第２レンズ群）は、色収差に関して最適な条件を満たしていない。そこで、前方のレンズにおいて発生した色収差を良好に補正するには、条件式（４）および（５）を満足することが望ましい。特に、セミアポクロマート級の顕微鏡対物レンズを実現するには、第４レンズ群中の３枚接合レンズの３枚のレンズのうち正レンズを形成する光学材料が条件式（５）を満足することが必要である。
【００１８】
また、本発明においては、製造コストを良好に抑えるために、以下の条件式（６）および（７）を満足することが望ましい。
２．７５＜｜ｒ4F｜／ｆ（６）
２．７５＜｜ｒ4R｜／ｆ（７）
ここで、ｒ4Fは、第４レンズ群を構成する３枚接合レンズの物体側の貼り合わせ面の曲率半径である。また、ｒ4Rは、第４レンズ群を構成する３枚接合レンズの像側の貼り合わせ面の曲率半径である。さらに、前述したように、ｆは顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離である。
【００１９】
条件式（６）は、第４レンズ群中の３枚接合レンズの物体側の貼り合わせ面の曲率半径について適切な範囲を規定している。また、条件式（７）は、第４レンズ群中の３枚接合レンズの像側の貼り合わせ面の曲率半径について適切な範囲を規定している。
条件式（６）および（７）の下限値を下回ると、第４レンズ群中の３枚接合レンズの貼り合わせ面の曲率半径が小さくなりすぎて、３枚接合レンズの製造が困難になるので好ましくない。一般的に、曲率半径の小さい面を有するレンズは製造が難しく、曲率半径の小さい面が多用されたレンズは製造コストが著しく増大する。
【００２０】
本発明のような中倍から高倍（倍率が４０〜５０倍程度）のアクロマート級の顕微鏡対物レンズでは、第４レンズ群を２枚接合レンズで構成しても諸収差をある程度良好に補正することが可能である。しかしながら、第４レンズ群を２枚接合レンズで構成すると、第３レンズ群の接合レンズの貼り合わせ面および第４レンズ群の接合レンズの貼り合わせ面の曲率半径が諸収差の補正のために小さくなる傾向があり、製造コストを抑えるという観点において不利になる。また、２枚接合レンズからなる第４レンズ群の構成に基づいてセミアポクロマート級の顕微鏡対物レンズを実現しようとすると、螢石のような加工の難しく且つ高価な硝材を多用する必要があり、これも製造コストを抑えるという観点において不利になる。
【００２１】
一方、本発明のように、第４レンズ群を３枚接合レンズで構成すると、レンズの枚数は増えるが、２次スペクトルの改善のために螢石のような高価で加工の難しい異常分散性の高い硝材を多用する必要がなくなる。また、上述したように、条件式（６）および（７）を満足することにより、製造コストを良好に抑えることが可能になる。その結果、第４レンズ群における３枚接合レンズの採用が極端なコストアップを招かないだけでなく、場合によっては第４レンズ群を２枚接合レンズで構成する場合よりも製造コストをさらに抑えることも可能である。
こうして、本発明では、上述の構成および条件式を満たすことにより、開口数が０．８程度で、中倍率（倍率が５０倍程度）のアクロマート級もしくはセミアポクロマート級の顕微鏡対物レンズを実現することができる。
【００２２】
【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１枚の正メニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、１枚の正レンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、３枚のレンズの貼り合わせからなり正の屈折力を有する３枚接合レンズからなる第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されている。
【００２３】
各実施例において、顕微鏡対物レンズは無限遠系に設計されているので、顕微鏡対物レンズの像側に７１．４ｍｍの軸上空気間隔を隔てて結像レンズ（第２対物レンズ）を配置し、顕微鏡対物レンズと結像レンズとの組合せにより有限光学系を形成している。
なお、以下の各実施例において示す諸収差図は、顕微鏡対物レンズと結像レンズとの軸上空気間隔が７１．４ｍｍの場合の諸収差図である。ただし、軸上空気間隔がある程度変化しても、収差の変動がほとんどないことを本発明者は検証している。
【００２４】
各実施例における結像レンズは、物体側から順に、両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる第１接合レンズ、および両凸レンズと両凹レンズとの貼り合わせからなる第２接合レンズから構成されている。
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、面番号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はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。
【００２５】
【表１】

【００２６】
〔第１実施例〕
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レンズ構成を示す図である。
図１の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１から構成されている。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。
【００２７】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹レンズＬ31と両凸レンズＬ32との貼り合わせからなる２枚接合レンズＬ３から構成されている。
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ41と両凹レンズＬ42と両凸レンズＬ43との貼り合わせからなる３枚接合レンズＬ４から構成されている。
さらに、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸レンズＬ51と両凹レンズＬ52との貼り合わせからなる２枚接合レンズＬ５から構成されている。
【００２８】
次の表（２）に、本発明の第１実施例の顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。表（２）において、ｆは顕微鏡対物レンズ全系（結像レンズを除く対物レンズのみ）の焦点距離を、ＮＡは物体側の開口数を、βは結像レンズと組み合せた際の倍率を、ｄ０は物体面と対物レンズの最も物体側のレンズ面との軸上距離をそれぞれ表している。
さらに、面番号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はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。
【００２９】
【表２】

【００３０】
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、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。
各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【００３１】
〔第２実施例〕
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レンズ構成を示す図である。第２実施例では、第１実施例よりも作動距離ＷＤの長い設計となっている。
図３の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１から構成されている。
また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２から構成されている。
【００３２】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ31と両凸レンズＬ32との貼り合わせからなる２枚接合レンズＬ３から構成されている。
また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ41と両凹レンズＬ42と両凸レンズＬ43との貼り合わせからなる３枚接合レンズＬ４から構成されている。
さらに、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凸レンズＬ51と両凹レンズＬ52との貼り合わせからなる２枚接合レンズＬ５から構成されている。
【００３３】
次の表（３）に、本発明の第２実施例の顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。表（３）において、ｆは顕微鏡対物レンズ全系（結像レンズを除く対物レンズのみ）の焦点距離を、ＮＡは物体側の開口数を、βは結像レンズと組み合せた際の倍率を、ｄ０は物体面と対物レンズの最も物体側のレンズ面との軸上距離をそれぞれ表している。
さらに、面番号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はｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を、νはアッベ数をそれぞれ示している。
【００３４】
【表３】

【００３５】
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、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差図において、実線はサジタル像面を、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。
各収差図から明らかなように、第２実施例では、第１実施例よりも作動距離の長い構成となっているが、諸収差が良好に補正され、良好な光学性能が確保されていることがわかる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、製造コストを良好に抑えつつ、倍率が５０倍程度で、開口数が０．８に達するようなアクロマート級もしくはセミアポクロマー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レンズ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レンズ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。
【符号の説明】
Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
Ｇ４第４レンズ群
Ｇ５第５レンズ群
Ｌ各レンズ成分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microscope objective lens, and more particularly to an achromatic or semi-apochromat grade microscope objective lens having a high numerical aperture at a medium magnification.
[0002]
[Prior art]
As a conventional microscope objective lens of this type, for example, Japanese Patent Publication No. 57-15368 discloses an achromatic microscope objective lens having a magnification of about 50 times.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The microscope objective lens disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 57-15368 has good flatness of the image surface and realizes achromatic achromatism even though it is composed of a relatively small number of lenses. . However, there is a disadvantage that the numerical aperture is slightly small as 0.7 and the resolution is insufficient.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has a microscope objective of an achromat grade or a semi-apochromat grade with a magnification of about 50 times and a numerical aperture of 0.8 while favorably suppressing the manufacturing cost. The object is to provide a lens.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention, in order from the object side, a first lens group consisting of one positive meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, one positive meniscus with a concave surface facing the object side It has a positive refractive power formed by bonding a second lens group consisting of lenses, a biconcave negative lens with a convex surface facing the object side in order from the object side, and a biconvex positive lens. and a third lens group including a cemented doublet lens, a positive lens and a positive refractive power which is formed by bonding the positive lens of the double concave negative lens and a biconvex biconvex in order from the object side A fourth lens group made up of a three-piece cemented lens and a two-piece cemented lens having negative refractive power formed by laminating a biconvex positive lens and a biconcave negative lens in order from the object side . Consists of 5 lens groups In the microscope objective lens,
The focal length of the whole microscope objective lens system is f, the center thickness of the positive meniscus lens constituting the first lens group is d1, and the center thickness of the positive meniscus lens constituting the second lens group is d2. When the refractive index with respect to the d-line of the positive meniscus lens constituting the first lens group is n1,
1.0 <d1 / f <1.5 (1)
1.8 <n1 (2)
0.8 <d2 / f <1.5 (3)
A microscope objective lens characterized by satisfying the following conditions is provided.
[0006]
According to a preferred aspect of the present invention, the Abbe number ν3 of the positive lens constituting the third lens group is
65.0 <ν3 (4)
Satisfy the conditions.
The Abbe number ν 4P of the positive lens among the three lenses of the three-junction lens constituting the fourth lens group is
65.0 <ν4P (5)
It is preferable to satisfy the following conditions.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In general, in a microscope objective lens having a magnification larger than about 40 times and a high numerical aperture as in the present invention, the curvature of the image side surface of the lens closest to the object side is in a non-play condition (spherical aberration is excluded). In addition, by setting so as to satisfy Abbe's sine condition and thus eliminating coma), it is configured to obtain positive refractive power with no aberration for spherical aberration. The positive refractive power obtained by the lens according to this configuration is very large, and the configuration according to the above-mentioned non-stationary condition is indispensable for ensuring a magnification efficiently without aberration.
[0008]
However, it is clear that the above-described configuration relates to a specific wavelength because the refractive index of the lens is included in the non-play condition. In other words, in the lens according to the above-described configuration, a positive refractive power with no aberration can be obtained only with respect to a specific wavelength light, and chromatic aberration and chromatic spherical aberration are generated. In this case, the smaller the center thickness of the lens, the smaller the generation amount of chromatic aberration and chromatic spherical aberration. Therefore, in order to satisfactorily suppress chromatic aberration and chromatic spherical aberration, it is desirable to set the center thickness of the lens closest to the object side to be small. .
[0009]
On the other hand, in order to ensure the flatness of the image surface, it is necessary to control the Petzval sum to an appropriate value. However, if the center thickness of the lens is set extremely small in order to satisfactorily suppress chromatic aberration and spherical aberration of color, the Petzval sum becomes larger than an appropriate value, and as a result, it becomes difficult to obtain flatness of the image surface. . The Petzval sum varies greatly depending on the radius of curvature of the object-side surface of the most object-side lens and its center thickness. That is, the center thickness and the radius of curvature of the lens closest to the object have a great influence on aberration correction.
[0010]
In view of the above, in the present invention, the following conditional expressions (1) to (3) are satisfied with respect to the first lens group and the second lens group.
1.0 <d1 / f <1.5 (1)
1.8 <n1 (2)
0.8 <d2 / f <1.5 (3)
Here, f is the focal length of the entire microscope objective lens system. D1 is the center thickness of the positive meniscus lens constituting the first lens group, and d2 is the center thickness of the positive lens constituting the second lens group. Furthermore, n1 is a refractive index with respect to the d line (λ = 587.6 nm) of the positive meniscus lens constituting the first lens group.
[0011]
Conditional expression (1) defines an appropriate range for the ratio between the center thickness of the positive meniscus lens constituting the first lens group and the focal length of the entire microscope objective lens system.
If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the center thickness of the positive meniscus lens becomes too small, the Petzval sum becomes larger than the appropriate value, and it becomes difficult to ensure the flatness of the image plane.
On the other hand, if the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the center thickness of the positive meniscus lens will be too large, and the amount of chromatic aberration and chromatic spherical aberration will increase.
[0012]
Conditional expression (2) defines an appropriate range for the refractive index of the positive meniscus lens constituting the first lens group.
If the lower limit value of conditional expression (2) is not reached, the refractive index of the positive meniscus lens becomes too small, and spherical aberration and coma aberration cannot be corrected satisfactorily.
[0013]
Conditional expression (3) defines an appropriate range for the ratio between the center thickness of the positive lens constituting the second lens group and the focal length of the entire microscope objective lens system.
In the second lens group, reducing the center thickness of the lens and securing a large positive power (refractive power) causes sagittal coma. The same applies to the first lens group.
[0014]
However, from the viewpoint of satisfactorily suppressing the occurrence of chromatic aberration as described above, it is desirable that the lens center thickness is small. Therefore, in order to balance the occurrence of sagittal coma and chromatic aberration and maintain a good aberration correction state, it is necessary to satisfy the conditional expression (3). In other words, if it deviates from the range defined by the upper limit value and the lower limit value of conditional expression (3), it becomes impossible to maintain a good aberration correction state.
[0015]
Conditional expressions (1) to (3) define the basic configuration of the lens (first lens group and second lens group) in front (object side) of the microscope objective lens of the present invention. Although the amount of chromatic aberration is smaller when the center thickness of the front lens is smaller, the center thickness is set to be somewhat larger than that of the front lens from the viewpoint of balance with the Petzval sum. In other words, simply satisfying the conditional expressions (1) to (3) does not satisfy the optimum condition for chromatic aberration.
[0016]
Therefore, in the present invention, in order to satisfactorily correct chromatic aberration generated in the front lens (the first lens group and the second lens group), it is desirable to satisfy the following conditional expressions (4) and (5). .
65.0 <ν3 (4)
65.0 <ν4P (5)
Here, ν3 is the Abbe number of the positive lens constituting the third lens group. Further, ν 4P is the Abbe number of the positive lens among the three lenses of the three cemented lenses constituting the fourth lens group.
[0017]
Conditional expression (4) defines an appropriate range for the Abbe number of the positive lens in the third lens group. Conditional expression (5) defines an appropriate range for the Abbe number of the positive lens in the fourth lens group.
As described above, the front lenses (the first lens group and the second lens group) do not satisfy the optimum conditions for chromatic aberration. Therefore, in order to satisfactorily correct chromatic aberration generated in the front lens, it is desirable to satisfy the conditional expressions (4) and (5). In particular, in order to realize a semi-apochromat class microscope objective lens, it is necessary that the optical material forming the positive lens among the three lenses of the three cemented lenses in the fourth lens group satisfies the conditional expression (5). is necessary.
[0018]
In the present invention, it is desirable to satisfy the following conditional expressions (6) and (7) in order to satisfactorily reduce the manufacturing cost.
2.75 <| r4F | / f (6)
2.75 <| r4R | / f (7)
Here, r4F is the radius of curvature of the object-side bonded surface of the three-piece cemented lens constituting the fourth lens group. R4R is the radius of curvature of the bonded surface on the image side of the three-junction lens constituting the fourth lens group. Further, as described above, f is the focal length of the entire microscope objective lens system.
[0019]
Conditional expression (6) defines an appropriate range for the radius of curvature of the object-side bonded surface of the three-piece cemented lens in the fourth lens group. Conditional expression (7) defines an appropriate range for the radius of curvature of the image-side bonded surface of the three-piece cemented lens in the fourth lens group.
If the lower limit value of conditional expressions (6) and (7) is not reached, the radius of curvature of the bonded surface of the three-piece cemented lens in the fourth lens group becomes too small, making it difficult to manufacture the three-piece cemented lens. It is not preferable. In general, a lens having a surface with a small radius of curvature is difficult to manufacture, and a lens with many surfaces having a small radius of curvature increases the manufacturing cost significantly.
[0020]
In a medium to high magnification (magnification is about 40 to 50 times) microscope objective lens as in the present invention, various aberrations are corrected to some extent even if the fourth lens group is composed of two cemented lenses. Is possible. However, when the fourth lens group is composed of two cemented lenses, the radius of curvature of the cemented lens cemented surface of the third lens group and the cemented lens cemented surface of the fourth lens group is small to correct various aberrations. This is disadvantageous in terms of suppressing the manufacturing cost. Also, when trying to realize a semi-apochromat-class microscope objective lens based on the configuration of the fourth lens group composed of two cemented lenses, it is necessary to use a difficult and expensive glass material such as meteorite. However, it is disadvantageous from the viewpoint of suppressing the manufacturing cost.
[0021]
On the other hand, when the fourth lens group is composed of three cemented lenses as in the present invention, the number of lenses increases, but it is an anomalous dispersion that is expensive and difficult to process, such as a meteorite, for improving the secondary spectrum. There is no need to use a lot of expensive glass. Further, as described above, when the conditional expressions (6) and (7) are satisfied, the manufacturing cost can be suppressed satisfactorily. As a result, the adoption of a three-piece cemented lens in the fourth lens group does not cause an extreme increase in cost, and in some cases, the manufacturing cost can be further reduced as compared with the case where the fourth lens group is constituted by a two-piece cemented lens. Is also possible.
Thus, in the present invention, by satisfying the above-described configuration and conditional expressions, a microscope objective lens having a numerical aperture of about 0.8 and a medium magnification (magnification of about 50 times) or an achromat grade or semi-apochromat grade can be realized. Can do.
[0022]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
In each embodiment, the microscope objective lens according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens group G1 including one positive meniscus lens having a concave surface facing the object side, and a second lens including one positive lens. A group G2, a third lens group G3 having a positive refracting power, a fourth lens group G4 comprising a cemented three lenses and a three-piece cemented lens having a positive refracting power, and a negative refracting power. And a fifth lens group G5.
[0023]
In each embodiment, since the microscope objective lens is designed to be an infinite system, an imaging lens (second objective lens) is arranged on the image side of the microscope objective lens with a 71.4 mm axial air interval, A finite optical system is formed by a combination of a microscope objective lens and an imaging lens.
In addition, the various aberration diagrams shown in the following examples are various aberration diagrams when the axial air distance between the microscope objective lens and the imaging lens is 71.4 mm. However, the present inventor has verified that there is almost no variation in aberration even if the axial air spacing changes to some extent.
[0024]
The imaging lens in each embodiment is composed of, in order from the object side, a first cemented lens formed by bonding a biconvex lens and a biconcave lens, and a second cemented lens formed by bonding a biconvex lens and a biconcave lens. Yes.
The following table (1) lists the values of the specifications of the imaging lens in each example. In Table (1), the surface number is the order of each lens surface from the object side, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between the lens surfaces, and n is for the d-line (λ = 587.6 nm). Refractive index and ν indicate Abbe number, respectively.
[0025]
[Table 1]

[0026]
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of a microscope objective lens according to the first example of the present invention.
In the microscope objective lens of FIG. 1, the first lens group G1 includes a positive meniscus lens L1 having a concave surface facing the object side.
The second lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a concave surface directed toward the object side.
[0027]
Further, the third lens group G3 includes, in order from the object side, a two-piece cemented lens L3 that is formed by bonding a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32.
The fourth lens group G4 is composed of, in order from the object side, a three-piece cemented lens L4 that is formed by bonding a biconvex lens L41, a biconcave lens L42, and a biconvex lens L43.
Further, the fifth lens group G5 is composed of, in order from the object side, a two-piece cemented lens L5 formed by bonding a biconvex lens L51 and a biconcave lens L52.
[0028]
The following table (2) lists the values of the specifications of the microscope objective lens of the first example of the present invention. In Table (2), f is the focal length of the entire microscope objective lens system (only the objective lens excluding the imaging lens), NA is the numerical aperture on the object side, β is the magnification when combined with the imaging lens, d0 represents the axial distance between the object surface and the lens surface closest to the object side of the objective lens.
Further, the surface number is the order of each lens surface from the object side, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between the lens surfaces, n is the refractive index for the d-line (λ = 587.6 nm), ν represents the Abbe number.
[0029]
[Table 2]

[0030]
FIG. 2 is a diagram showing various aberrations in the first example.
In each aberration diagram, NA is the numerical aperture, Y is the image height, d is the d-line (λ = 587.6 nm), C is the C-line (λ = 656.3 nm), and F is the F-line (λ = 486.1 nm) and g represents the g-line (λ = 435.8 nm). In the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane.
As is apparent from the respective aberration diagrams, in the first example, it is understood that various aberrations are satisfactorily corrected and good optical performance is ensured.
[0031]
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of a microscope objective lens according to the second example of the present invention. In the second embodiment, the working distance WD is longer than that in the first embodiment.
In the microscope objective lens of FIG. 3, the first lens group G1 includes a positive meniscus lens L1 having a concave surface facing the object side.
The second lens group G2 includes a positive meniscus lens L2 having a concave surface directed toward the object side.
[0032]
Further, the third lens group G3 includes, in order from the object side, a two-piece cemented lens L3 formed by bonding a negative meniscus lens L31 having a convex surface directed toward the object side and a biconvex lens L32.
The fourth lens group G4 includes, in order from the object side, a three-piece cemented lens L4 formed by bonding a biconvex lens L41, a biconcave lens L42, and a biconvex lens L43.
Furthermore, the fifth lens group G5 includes, in order from the object side, a two-piece cemented lens L5 that is formed by bonding a biconvex lens L51 and a biconcave lens L52.
[0033]
The following table (3) lists values of specifications of the microscope objective lens of the second example of the present invention. In Table (3), f is the focal length of the entire microscope objective lens system (only the objective lens excluding the imaging lens), NA is the numerical aperture on the object side, β is the magnification when combined with the imaging lens, d0 represents the axial distance between the object surface and the lens surface closest to the object side of the objective lens.
Further, the surface number is the order of each lens surface from the object side, r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between the lens surfaces, n is the refractive index for the d-line (λ = 587.6 nm), ν represents the Abbe number.
[0034]
[Table 3]

[0035]
FIG. 4 is a diagram showing various aberrations in the second example.
In each aberration diagram, NA is the numerical aperture, Y is the image height, d is the d-line (λ = 587.6 nm), C is the C-line (λ = 656.3 nm), and F is the F-line (λ = 486.1 nm) and g represents the g-line (λ = 435.8 nm). In the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane.
As is apparent from each aberration diagram, in the second embodiment, the working distance is longer than that in the first embodiment, but various aberrations are corrected well and good optical performance is ensured. I understand.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize an achromatic or semi-apochromat class microscope objective lens having a magnification of about 50 and a numerical aperture of 0.8 while suppressing manufacturing cost. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a lens configuration of a microscope objective lens according to a first example of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing various aberrations in the first example.
FIG. 3 is a diagram showing a lens configuration of a microscope objective lens according to a second example of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating various aberrations in the second example.
[Explanation of symbols]
G1 1st lens group G2 2nd lens group G3 3rd lens group G4 4th lens group G5 5th lens group L Each lens component

Claims

In order from the object side, a first lens group including one positive meniscus lens having a concave surface facing the object side, a second lens group including one positive meniscus lens having a concave surface facing the object side, and from the object side A third lens group consisting of a double- junction lens having a positive refractive power, formed by laminating a biconcave negative lens or a meniscus negative lens with a convex surface facing the object side, and a biconvex positive lens; a fourth lens group consisting of three cemented lens having a positive lens and a positive refractive power which is formed by bonding the positive lens of the double concave negative lens and a biconvex biconvex in order from the object side, In a microscope objective lens configured by a fifth lens group including a double-junction lens having negative refractive power, which is formed by laminating a biconvex positive lens and a biconcave negative lens in order from the object side . ,
The focal length of the whole microscope objective lens system is f, the center thickness of the positive meniscus lens constituting the first lens group is d1, and the center thickness of the positive meniscus lens constituting the second lens group is d2. When the refractive index with respect to the d-line of the positive meniscus lens constituting the first lens group is n1,
1.0 <d1 / f <1.5 (1)
1.8 <n1 (2)
0.8 <d2 / f <1.5 (3)
A microscope objective lens characterized by satisfying the following conditions.

The Abbe number ν3 of the positive lens constituting the third lens group is
65.0 <ν3 (4)
The microscope objective lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.

The Abbe number ν 4P of the positive lens among the three lenses of the three cemented lenses constituting the fourth lens group is
65.0 <ν4P (5)
The microscope objective lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.

When the curvature radius of the object-side bonded surface of the three-piece cemented lens constituting the fourth lens group is r4F and the focal length of the entire microscope objective lens system is f,
2.75 <| r4F | / f (6)
The microscope objective lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.

When the radius of curvature of the bonded surface on the image side of the three-piece cemented lens constituting the fourth lens group is r4R, and the focal length of the entire microscope objective lens system is f,
2.75 <| r4R | / f (7)
The microscope objective lens according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.