JP4646551B2 - 顕微鏡用対物レンズ - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載の補正環付対物レンズは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ成分を有し、物体からの光束をほぼ平行光束に変換する正屈折力の第1レンズ群と、発散性の接合面を含み合成で正屈折力を有する第2レンズ群と、強い発散作用を持つ負屈折面を有する第3レンズ群と、負屈折力の第4レンズ群とより構成され、第2レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、カバーガラスの厚さ変化による収差補正を行なっている。
1 < f1/f < 3 (1)
3 < f2/f < 12 (2)
−0.9 < f2/f3 < −0.6 (3)
−1.8 < β 2 < −1.1 (7)
但し、f1は第1レンズ群の焦点距離、f2は第2レンズ群の焦点距離、f3は第3レンズ群の焦点距離、fは全系の焦点距離、β 2 は前記第2レンズ群の倍率である。
1 < |R3/Δn|/f < 12 (4)
−1.3 < R21/R22 < −0.5 (5)
まず、本発明のよれば、物体側に凹面を向けた正レンズを含む正屈折力の第1レンズ群によって、物体から出る高NAの光線の開き角を小さくしている。ここで、条件式(1)は、第1レンズ群の屈折力を規定しており、球面収差、コマ収差、色収差の補正に関して設けられた条件である。この条件の下限を下回ると、第1レンズ群の屈折力が強くなり過ぎ、球面収差、コマ収差、色収差が大きく補正不足となる。また、短波長域で発生する高次の球面収差も大きく補正不足となり、後続のレンズ群では補正しきれなくなる。逆に、この条件の上限を上回ると、第1レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて、第1レンズ群を射出する光線の光線高が高くなり、高次の球面収差が発生してしまう。また、対物レンズの全長が同焦点距離に保つのが困難になる。
ここで、条件式(2)は、第2レンズ群の屈折力を規定している。この条件の下限を下回ると、収斂作用が強くなり過ぎ、負の球面収差が生じて、第1レンズ群で発生した球面収差の補正が困難となる。逆に、この条件の上限を上回ると、レンズ群を移動させるときの移動量に対する球面収差の発生量が小さくなるため、球面収差を補正するには、移動量即ち第1〜第3レンズ群の互いの空気間隔を広く確保しなければならない。さらに、屈折力が弱いため、ペッツバール和のバランスをとるには、他のレンズ群のレンズ枚数を増やさなければならなくなり、さらにスペースが必要となり、結果的にレンズ系の全長を長くしなければならない。
実施例1
図1は実施例1の光学構成を示す光軸に沿う断面図、図2は実施例1のカバーガラス厚が0mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差を、図3は実施例1のカバーガラス厚が1mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差を、図4は実施例1のカバーガラス厚が2mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
実施例1は、倍率40×、NA0.6であり、高解像かつカバーガラス厚0〜2の範囲で補正可能な対物レンズである。
このレンズデータにおいて、NAは開口数、W.D.は作動距離、βは倍率、r1、r2、…は物体側から順に示した各レンズ面の曲率半径、d1、d2、…は物体側から順に示した各レンズ面間の間隔、n1、n2、…は物体側から順に示した各レンズの屈折率、ν1、ν2、…は物体側より順に示した各レンズのアッベ数である。なお、これらの符号は、実施例2のレンズデータにおいても共通に用いられている。
さらに、カバーガラスの材質は、ガラスシャーレでそのd線の屈折率、アッベ数は、それぞれ、nd=1.52287、νd=59.89として設計されている。
rl=−12.9703 dl=2.4988 nl=1.77250 νl=49.60
r2=−6.0227 d2=0.3057
r3= 21.1823 d3=1.17 n3=1.51823 ν3=58.90
r4= 6.7708 d4=3.8916 n4=1.49700 ν4=81.54
r5=−41.9148 d5=1.3295
r6= 15.3948 d6=2.6371 n6=1.43875 ν6=94.93
r7=−18.0885 d7=2.6663
r8= 34.638 d8=1.1 n8=1.74100 ν8=52.64
r9= 6.1365 d9=5.4929 n9=1.43875 ν9=94.93
rl0=−6.1365 dl0=1.1 nl0=1.61340 ν10=44.27
rll=−17.9516 dll=0.3
r12= 6.165 d12=4.6295 n12=1.43875 ν12=94.93
r13=−11.9356 d13=5.4028 n13=1.61340 ν13=44.27
r14= 7.2511 d14=6.3314
r15=−2.8819 d15=1.0602 n15=1.67790 ν15=55.34
r16=−37.0589 d16=3.5724 n16=1.67300 ν16=38.15
r17=−5.4988
(2)f2/f=4.33
(3)f2/f3=−0.81
(4)|R3/△n|/f=4.52
(5)R21/R22=−0.85
(6)ν2=94.93
(7)β2=−1.21
図5は実施例2の光学構成を示す光軸に沿う断面図、図6は実施例2のカバーガラス厚が0.11mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差を、図7は実施例2のカバーガラス厚が0.17mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差を、図8は実施例2のカバーガラス厚が0.23mmの場合の収差図で、(a)は球面収差、(b)は歪曲収差、(c)は非点収差、(d)はコマ収差をそれぞれ示す。
実施例2は、倍率60×、NA0.9であり、高解像かつカバーガラス厚0.11〜0.23の範囲で補正可能な対物レンズである。
実施例2では、通常のカバーガラスが用いられ、そのd線の屈折率、アッベ数は、それぞれ、nd=1.52100、νd=56.02として設計されている。
NA=0.9、WD=0.33、β=−60、f=3
rl=−3.8 dl=4.682 nl=1.77250 νl=49.60
r2=−4.106 d2=0.15
r3=−35.9576 d3=2.7 n3=1.56907 ν3=71.30
r4=−6.3898 d4=0.7
r5= 7.849 d5=4.4379 n5=1.43875 ν5=94.93
r6=−6.5489 d6=1.3 n6=1.77250 ν6=49.60
r7= 11.8473 d7=4.8129 n7=1.43875 ν7=94.93
r8=−7.1839 d8=1.451
r9= 23.0308 d9=4.9104 n9=1.43875 ν9=94.93
rl0=−5.3583 dl0=1.35 nl0=1.77250 νl0=49.60
rll=−18.757 dll=7.3064
r12= 5.2936 d12=3.4324 n12=1.49700 ν12=81.54
r13=−12.1962 d13=3 n13=1.77250 ν13=49.60
r14= 4.0802 d14=1.8814
r15=−4.0492 d15=3.3341 n15=1.51633 ν15=64.14
r16=20.2444 d16=2.5 n16=1.67300 ν16=38.15
r17=−8.0051
(2)f2/f=7.52
(3)f2/f3=−0.65
(4)|R3/△n|/f=5.36
(5)R21/R22=−1.09
(6)ν2=94.99
(7)β2=−1.7
rl= 68.754 dl=7.732 nl=1.487 ν1=70.2
r2=−37.567 d2=3.474 n2=1.806 ν2=40.9
r3=−102.847 d3=0.697
r4= 84.309 d4=6.023 n4=1.834 ν4=37.1
r5=−50.710 d5=3.029 n5=1.644 ν5=40.8
r6= 40.661
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
Claims (2)
- 物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ成分を含み物体からの光束を弱い発散光束に変換する正屈折力の第1レンズ群と、正の屈折力を有し光軸に沿って移動可能な第2レンズ群と、負屈折力の第3レンズ群とを配置し、下記の条件式を満足する顕微鏡用対物レンズ。
1 < f1/f < 3 (1)
3 < f2/f < 12 (2)
−0.9 < f2/f3 < −0.6 (3)
−1.8 < β 2 < −1.1 (7)
但し、f1は第1レンズ群の焦点距離、f2は第2レンズ群の焦点距離、f3は第3レンズ群の焦点距離、fは全系の焦点距離、β 2 は前記第2レンズ群の倍率である。 - 前記第3レンズ群中の少なくとも1つの曲率半径をR3、前記曲率半径R3を有する面の前後の媒質の屈折率差をΔn、前記第2レンズ群の最も物体側の面の曲率半径R21、前記第2レンズ群の最も像側の面の曲率半径R22としたとき、下記の条件式を満足する請求項1に記載の顕微鏡用対物レンズ。
1 < |R3/Δn|/f < 12 (4)
−1.3 < R21/R22 < −0.5 (5)
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