JP5729271B2 - 実体顕微鏡用対物レンズ - Google Patents

Description

本発明は、実体顕微鏡用の対物レンズに関する。

実体顕微鏡用の対物レンズとして、例えば、下記の特許文献１，２に記載されたものが知られている。

特公平７−６０２１８号公報 特開２００７−２９３１４１号公報

しかしながら、従来の対物レンズでは、可視光領域での軸上色収差の補正が十分とは言えなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、可視光領域の全域にわたり軸上色収差を補正し、焦点深度内でより均一な色味を保つことができる実体顕微鏡用対物レンズを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、物体側から順に並んだ、第１レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、物体側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとからなる接合レンズで構成され、前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとから構成され、前記第３レンズ群は、正レンズから構成され、以下の条件式を満足する。

｜ν２ｐ−ν２ｎ｜ ＜１３．００
１．３０＜ ｆ２ｐ／（−ｆ２ｎ）
但し、
ν２ｐ：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの媒質のｄ線を基準とするアッベ数、
ν２ｎ：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの媒質のｄ線を基準とするアッベ数、
ｆ２ｐ：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの焦点距離、
ｆ２ｎ：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの焦点距離。

本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｆ／（−ｆ２ｎ） ＜２．００
但し、
ｆ：前記対物レンズ全系の焦点距離。

本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｆ／ｆ２ｐ ＜２．００
但し、
ｆ：前記対物レンズ全系の焦点距離。

本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、以下の条件式を満足することが好ましい。

ｎ２２−ｎ２１ ＞０
ｎ２１：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの媒質のｄ線に対する屈折率、
ｎ２２：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの媒質のｄ線に対する屈折率。

本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、前記第２レンズ群を構成する前記正レンズと前記負レンズは、単レンズであってもよい。

本発明に係る実体顕微鏡用対物レンズは、前記第２レンズ群を構成する前記正レンズと前記負レンズは、互いに貼り合わせて接合レンズとしてもよい。

本発明によれば、可視光領域の全域にわたり軸上色収差を補正し、焦点深度内でより均一な色味を保つことができる実体顕微鏡用対物レンズを提供することができる。

第１実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズのレンズ構成図である。 第１実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズの軸上色収差図である。 第２実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズのレンズ構成図である。 第２実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズの軸上色収差図である。 本実施形態に係る対物レンズを備える平行系実体顕微鏡の構成概略図である。

以下、実施形態について、図面を用いて説明する。まず、本実施形態に係る対物レンズを備える、平行系実体顕微鏡（平行系単対物型双眼顕微鏡）について説明する。本実施形態に係る平行系実体顕微鏡１００は、図５に示すように、物体１０１から順に並んだ、１つの対物レンズ１０２と、この対物レンズ１０２の光軸に平行に配置された右眼用と左眼用との２つの変倍光学系１０３、結像光学系１０４、及び接眼光学系１０５とを有し、物体１０１からの光を対物レンズ１０２により平行光束に変換し、変倍光学系１０３を介して結像光学系１０４により像１０６を形成し、接眼光学系１０５にて観察する構成となっている。このような構成の実体顕微鏡１００では、凹凸のある物体を観察した場合、両眼で見た場合と同じように視差を持たせ、立体感を持って観察（いわゆる立体視）できるようになっている。

本実施形態においては、対物レンズ１０２が、図１に示すように、物体側から順に並んだ、正レンズＬ１ｐと、負レンズＬ１ｎとを含む第１レンズ群Ｇ１と、正レンズＬ２ｐと、負レンズＬ２ｎとを含む第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とを有して構成されている。この構成により、可視光領域の全域にわたる諸収差、特に軸上色収差の補正を有利なものにしている。

そして、対物レンズは、上記構成のもと、次の条件式（１），（２）を満足する。

｜ν２ｐ−ν２ｎ｜ ＜１３．００ …（１）
１．３０＜ ｆ２ｐ／（−ｆ２ｎ） …（２）
但し、
ν２ｐ：第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの媒質のｄ線（波長587.56nm）を基準とするアッベ数、
ν２ｎ：第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの媒質のｄ線を基準とするアッベ数、
ｆ２ｐ：第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの焦点距離、
ｆ２ｎ：第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの焦点距離。

条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの媒質のｄ線を基準とするアッベ数と、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの媒質のｄ線を基準とするアッベ数との適切な関係を規定するものである。条件式（１）の上限値を上回ると、軸上色収差、及びコマ収差が悪化する。これに伴い、収差補正に必要なレンズ枚数が増加し、重量増やコストアップの原因となるため、好ましくない。

本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を１０．００にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（１）の上限値を７．００にすることが好ましい。

条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの焦点距離と、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの焦点距離の適切な比率を規定するものである。条件式（２）の下限値を下回ると、倍率色収差の補正が困難となる。

本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を１．５０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（２）の下限値を２．００にすることが好ましい。

本実施形態に係る実体顕微鏡用対物レンズは、次の条件式（３）を満足することが好ましい。

ｆ／（−ｆ２ｎ） ＜２．００ …（３）
但し、
ｆ：対物レンズ全系の焦点距離。

条件式（３）は、対物レンズ全系の焦点距離と、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの焦点距離の適切な比率を規定するものである。条件式（３）の上限値を上回ると、コマ収差の高次成分、及び球面収差が増大し、それらの補正が困難となる。

本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を１．５０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（３）の上限値を１．１０にすることが好ましい。

本実施形態に係る実体顕微鏡用対物レンズは、次の条件式（４）を満足することが好ましい。

ｆ／ｆ２ｐ ＜２．００ …（４）
但し、
ｆ：対物レンズ全系の焦点距離。

条件式（４）は、対物レンズ全系の焦点距離と、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズ
Ｌ２ｐの焦点距離の適切な比率を規定するものである。条件式（４）の上限値を上回ると、コマ収差の高次成分、及び球面収差が増大し、それらの補正が困難となる。

本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を１．５０にすることが好ましい。本実施形態の効果をより確実にするために、条件式（４）の上限値を１．００にすることが好ましい。本実施形態の効果をさらに確実にするために、条件式（４）の上限値を０．５０にすることが好ましい。

本実施形態に係る実体顕微鏡用対物レンズは、次の条件式（５）を満足することが好ましい。

ｎ２２−ｎ２１ ＞０ …（５）
ｎ２１：第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの媒質のｄ線（波長587.56nm）に対する屈折率、
ｎ２２：第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの媒質のｄ線に対する屈折率。

条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐの媒質の屈折率と、第２レンズ群Ｇ２を構成する負レンズＬ２ｎの媒質の屈折率の適切な関係を規定するものである。条件式（５）の上限値を上回ると、色消しが過剰補正となり、好ましくない。

本実施形態に係る実体顕微鏡用対物レンズにおいて、図１に示すように、第１レンズ群Ｇ１を構成する正レンズＬ１ｐと負レンズＬ１ｎは、接合されていることが好ましい。

この構成によれば、広い波長域にわたり、軸上色収差の発生をより良好に抑えることができる。

本実施形態に係る実体顕微鏡用対物レンズにおいて、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐと負レンズＬ２ｎは、それぞれ単レンズとしても、互いに貼り合わせて接合レンズとしても構わない。

図１に示すように、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐと負レンズＬ２ｎを、それぞれ単レンズとすれば、軸上色収差の発生を極力抑えることができる（図２参照）。

図３に示すように、第２レンズ群Ｇ２を構成する正レンズＬ２ｐと負レンズＬ２ｎを、互いに貼り合わせて接合レンズとすれば、軸上色収差の発生を良好に抑えるとともに（図４参照）、組み付け時の精度誤差を小さく抑え、偏芯による光学性能の低下を防ぐことができる。

以下、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。以下に、表１及び表２を示すが、これらは第１実施例及び第２実施例における各諸元の表である。

表中の［全体諸元］において、ｆは対物レンズ全系の焦点距離を示す。

表中の［レンズデータ］において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からの光学面の順序、Ｒは各光学面の曲率半径、Ｄは各光学面（又は物体面）から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離である面間隔を示す。また、ｎｄは硝材のｄ線（波長587.56nm）に対する屈折率、νｄは硝材のｄ線を基準とするアッベ数を示す。表中、空気の屈折率「1.00000」は省略している

表中の［条件式］において、上記の条件式（１）〜（５）に対応する値を示す。

以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さは、特記のない場合、一般に「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。

ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での説明を省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１、図２、及び表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズの構成を示す。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、両凸レンズＬ１ｐと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１ｎとの接合レンズからなる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２ｐと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２ｎとからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３からなる。

下記の表１に、第１実施例における各諸元の値を示す。表１における面番号１〜９が、図１に示す曲率半径Ｒ１〜Ｒ９の各光学面に対応している。

（表１）
[全体諸元]
ｆ＝ 133.33

［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物体面 111.702
1 134.630 11.3 1.49782 82.57
2 -47.784 7.6 1.73400 51.51
3 -209.097 6.7
4 51.708 7.9 1.57501 41.51
5 71.645 5.1
6 196.865 6.5 1.77250 49.62
7 60.227 3.3
8 109.110 8.8 1.49782 82.57
9 -79.827

[条件式]
ν２ｐ＝ 41.51
ν２ｎ＝ 49.62
ｆ２ｐ＝ 282.3128
ｆ２ｎ＝ -114.7070
ｎ２１＝ 1.57501
ｎ２２＝ 1.77250
条件式（１） ｜ν２ｐ−ν２ｎ｜＝ 8.11
条件式（２） ｆ２ｐ／（−ｆ２ｎ）＝ 2.46
条件式（３） ｆ／（−ｆ２ｎ）＝ 1.16
条件式（４） ｆ／ｆ２ｐ＝ 0.47
条件式（５） ｎ２２−ｎ２１＝ 0.20

表１から、本実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズでは、上記条件式（１）〜（５）を全て満たすことが分かる。

図２は、第１実施例に係る実態顕微鏡用対物レンズの軸上色収差図である。図中、ｄはｄ線（波長587.56nm）、ＣはＣ線（波長656.28nm）、ＦはＦ線（波長486.13nm）、ｇはｇ線（波長435.83nm）に対する収差を示す。

図２から明らかであるように、第１実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズでは、可視光領域において軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。

（第２実施例）
第２実施例について、図３、図４、及び表２を用いて説明する。図３は、第２実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズの構成を示す。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、両凸レンズＬ１ｐと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１ｎとの接合レンズからなる。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２ｐと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２ｎとの接合レンズからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３からなる。

下記の表２に、第２実施例における各諸元の値を示す。表２における面番号１〜８が、図３に示す曲率半径Ｒ１〜Ｒ８の各光学面に対応している。

（表２）
[全体諸元]
ｆ＝ 133.33

［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
物体面 113.103
1 297.525 11.5 1.49782 82.57
2 -43.419 3.4 1.72916 54.61
3 -187.097 3.2
4 56.658 12.4 1.51742 52.20
5 138.856 8.0 1.76684 46.78
6 57.140 5.7
7 160.021 7.2 1.49782 82.57
8 -78.907

[条件式]
ν２ｐ＝ 52.20
ν２ｎ＝ 46.78
ｆ２ｐ＝ 175.9289
ｆ２ｎ＝ -132.2360
ｎ２１＝ 1.51742
ｎ２２＝ 1.76684
条件式（１） ｜ν２ｐ−ν２ｎ｜＝ 5.42
条件式（２） ｆ２ｐ／（−ｆ２ｎ）＝ 1.33
条件式（３） ｆ／（−ｆ２ｎ）＝ 1.01
条件式（４） ｆ／ｆ２ｐ＝ 0.76
条件式（５） ｎ２２−ｎ２１＝ 0.25

表２から、本実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズでは、上記条件式（１）〜（５）を全て満たすことが分かる。

図４は、第２実施例に係る実態顕微鏡用対物レンズの軸上色収差図である。図中、ｄはｄ線（波長587.56nm）、ＣはＣ線（波長656.28nm）、ＦはＦ線（波長486.13nm）、ｇはｇ線（波長435.83nm）に対する収差を示す。

図４から明らかであるように、第２実施例に係る実体顕微鏡用対物レンズでは、可視光領域において軸上色収差が良好に補正されていることが分かる。

ここまで本発明を分かりやすくするために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、可視光領域の全域にわたり軸上色収差を補正し、焦点深度内でより均一な色味を保つことが可能な、アポクロマート級の実体顕微鏡用対物レンズを提供することができる。

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌｉｐ 第ｉレンズ群（ｉ＝１，２）を構成する正レンズ
Ｌｉｎ 第ｉレンズ群（ｉ＝１，２）を構成する負レンズ
１００ 平行系実体顕微鏡
１０１ 物体
１０２ 対物レンズ

Claims (6)

1. 物体側から順に並んだ、第１レンズ群と、第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、
   前記第１レンズ群は、物体側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとからなる接合レンズで構成され、
   前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ、正レンズと、負レンズとから構成され、
   前記第３レンズ群は、正レンズから構成され、
   以下の条件式を満足することを特徴とする実体顕微鏡用対物レンズ。
   ｜ν２ｐ−ν２ｎ｜ ＜１３．００
   １．３０＜ ｆ２ｐ／（−ｆ２ｎ）
   但し、
   ν２ｐ：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの媒質のｄ線を基準とするアッベ数、
   ν２ｎ：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの媒質のｄ線を基準とするアッベ数、
   ｆ２ｐ：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの焦点距離、
   ｆ２ｎ：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの焦点距離。
2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の実体顕微鏡用対物レンズ。
   ｆ／（−ｆ２ｎ） ＜２．００
   但し、
   ｆ：前記対物レンズ全系の焦点距離。
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の実体顕微鏡用対物レンズ。
   ｆ／ｆ２ｐ ＜２．００
   但し、
   ｆ：前記対物レンズ全系の焦点距離。
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の実体顕微鏡用対物レンズ。
   ｎ２２−ｎ２１ ＞０
   ｎ２１：前記第２レンズ群を構成する前記正レンズの媒質のｄ線に対する屈折率、
   ｎ２２：前記第２レンズ群を構成する前記負レンズの媒質のｄ線に対する屈折率。
5. 前記第２レンズ群を構成する前記正レンズと前記負レンズは、単レンズであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の実体顕微鏡用対物レンズ。
6. 前記第２レンズ群を構成する前記正レンズと前記負レンズは、接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の実体顕微鏡用対物レンズ。

Images