JP7134685B2 - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
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Description
本明細書の開示は、顕微鏡対物レンズに関し、特に、液浸系の顕微鏡対物レンズに関する。
近年、撮像素子の高画素化が著しく、生物顕微鏡分野においても、像面平坦性と高分解能とを両立した観察及び画像取得が可能な顕微鏡装置への期待が高まっている。これに伴い、そのような顕微鏡装置の実現のため、４０倍程度の倍率に対応する視野において、良好な像面平坦性と高い解像度を有する対物レンズが求められている。さらに、生物顕微鏡では、短波長の励起光を用いる蛍光観察にも対応していることが望ましい。
特許文献１には、４０倍程度の倍率を有する、像面平坦性のよいアポクロマート級の顕微鏡対物レンズが記載されている。
しかしながら、特許文献１に記載の対物レンズなどの従来の対物レンズでは、開口数は１．０程度であり、更に高い分解能が求められている。
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、倍率が４０倍程度であり、高い像面平坦性と高い分解能とを両立した液浸系の顕微鏡対物レンズを提供することである。
本発明の一態様に係る顕微鏡対物レンズは、1.35以上1.5以下の開口数を有する液浸系の顕微鏡対物レンズである。前記顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとからなる第１の接合レンズを含む、正の屈折力を有する第１レンズ群と、第１の３枚接合レンズからなる第２レンズ群と、第２の３枚接合レンズからなる第３レンズ群と、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第２の接合レンズからなる第４レンズ群と、物体側に凹面を向けたレンズを含む第５レンズ群であって、前記第５レンズ群の最も物体側に前記物体側に凹面を向けた前記レンズを含む、という前記第５レンズ群と、からなる。前記第１の３枚接合レンズと前記第２の３枚接合レンズの各々は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなる。前記顕微鏡対物レンズは、以下の条件式を満たす。
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
但し、fは前記顕微鏡対物レンズのe線に対する焦点距離である。f1は前記第１レンズ群のe線に対する焦点距離である。f4は前記第４レンズ群のe線に対する焦点距離である。
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
但し、fは前記顕微鏡対物レンズのe線に対する焦点距離である。f1は前記第１レンズ群のe線に対する焦点距離である。f4は前記第４レンズ群のe線に対する焦点距離である。
上記の態様によれば、倍率が４０倍程度であり、高い像面平坦性と高い分解能とを両立した液浸系の顕微鏡対物レンズを提供することができる。
以下、本願の一実施形態に係る対物レンズ（以降、単に対物レンズと記す。）について説明する。対物レンズは、結像レンズと組み合わせて使用される無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。また、対物レンズは、標本Ｓと対物レンズの間に浸液を介在させた状態で標本Ｓを観察するときに用いられる、いわゆる液浸系対物レンズである。さらに、対物レンズは、高い開口数、より具体的には、1.35以上1.5以下の開口数を有している。
対物レンズは、５群構成を有する。対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
第１レンズ群は、最も物体側に、物体側に平面を向けた接合レンズを含んでいる。以降、この接合レンズを第１の接合レンズと記す。第１の接合レンズは、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズと、からなる。
第１レンズ群は、主に、高い開口数において、球面収差の発生を抑えながらペッツバール和を良好に補正する役割を担っている。マージナル光線の高さが低い物体付近の領域に、メニスカスレンズを含む第１接合レンズが配置されることによって、ペッツバール和を効果的に補正することが可能となる。また、最も物体側のレンズ面を平面とすることによって、浸液と対物レンズとの間に気泡を溜まりにくくすることができる。
第２レンズ群は、３枚接合レンズを含んでいる。以降、この３枚接合レンズを第１の３枚接合レンズと記す。第１の３枚接合レンズは、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズと、からなる。なお、第２レンズ群は、最も物体側に第１の３枚接合レンズを含んでも良い。第１レンズ群と第２レンズ群の境界は、この特徴により特定され得る。
第２レンズ群は、主に、色収差を低減する役割を担っている。正負正からなる第１の３枚接合レンズを含むことによって、対物レンズ内のスペースを効率的に使用しながら効果的に色収差補正を行うことが可能となる。特に、マージナル光線の高さが高い第２レンズ群に第１の３枚接合レンズが含まれることによって、より効果的な色収差補正が可能になる。また、マージナル光線の高さが高いことにより必然的に大きな有効径を有することとなる領域において、レンズ成分が３枚接合の形態を取ることによって、そのレンズ成分の剛性を強く保つことができる。
なお、本明細書において、レンズ成分とは、単レンズ、接合レンズを問わず、物点からの光線が通るレンズ面のうち物体側の面と像側の面の２つの面のみが空気（又は浸液）と接する一塊のレンズブロックのことである。
第３レンズ群は、３枚接合レンズを含んでいる。以降、この３枚接合レンズを第２の３枚接合レンズと記す。第２の３枚接合レンズは、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズと、からなる。なお、第３レンズ群は、最も物体側に第２の３枚接合レンズを含んでも良い。第２レンズ群と第３レンズ群の境界は、この特徴により特定され得る。
第３レンズ群も、第２レンズ群と同様に、主に、色収差を低減する役割を担っている。正負正からなる第２の３枚接合レンズを含むことによって、対物レンズ内のスペースを効率的に使用しながら効果的に色収差補正を行うことが可能となる。特に、マージナル光線の高さが高い第３レンズ群に第２の３枚接合レンズが含まれることによって、より効果的な色収差補正が可能になる。また、マージナル光線の高さが高いことにより必然的に大きな有効径を有することとなる領域において、レンズ成分が３枚接合の形態を取ることによって、そのレンズ成分の剛性を強く保つことができる。
第４レンズ群は、接合レンズからなる。以降、この接合レンズを第２の接合レンズと記す。第２の接合レンズは、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有している。第５レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズを含んでいる。
第４レンズ群は、主に、コマ収差を良好に補正する役割を担っている。また、第５レンズ群は、主に、非点収差とコマ収差を良好に補正する役割を担っている。
以上の構成により、倍率が４０倍程度であり、高い像面平坦性と高い分解能とを両立した液浸系の顕微鏡対物レンズを実現することができる。なお、４０倍程度とは、少なくとも３０倍から５０倍を含むものとする。
以下、対物レンズの望ましい構成について説明する。
対物レンズは、以下の条件式のうちの少なくとも１つを満たすことが望ましい。
0.3 ≦ n2-n1 ≦ 1.0 （１）
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
-0.8 ≦ Fb/D ≦ -0.4 （４）
対物レンズは、以下の条件式のうちの少なくとも１つを満たすことが望ましい。
0.3 ≦ n2-n1 ≦ 1.0 （１）
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
-0.8 ≦ Fb/D ≦ -0.4 （４）
但し、n1は第１の接合レンズに含まれる平凸レンズのe線に対する屈折率である。n2は第１の接合レンズに含まれるメニスカスレンズのe線に対する屈折率である。fは対物レンズのe線に対する焦点距離である。f1は第１レンズ群のe線に対する焦点距離である。f4は第４レンズ群のe線に対する焦点距離である。Fbは対物レンズのバックフォーカスである。なお、バックフォーカスは、対物レンズの最も像側のレンズ面から後側焦点までの距離であり、物体側から像側へ向かう方向の距離が正の距離として定義される。Dは対物レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離である。
条件式（１）は、第１の接合レンズを構成する平凸レンズとメニスカスレンズの屈折率差を規定したものである。条件式（１）を満たすことで、対物レンズは、高い開口数において、ペッツバール和を小さくすることができる。
n2-n1が条件式（１）の上限値を上回る場合、メニスカスレンズに非常に高い屈折率を有する硝材を用いることになるため、透過率が低下してしまう。一方で、n2-n1が条件式（１）の下限値を下回る場合、接合面においてペッツバール和を良好に補正するのに十分な負の屈折力を得るためには、第１の接合レンズの接合面の曲率半径が小さくなりすぎてしまう。このため、球面収差、及び、コマ収差が悪化してしまう。
なお、条件式（１）の代わりに条件式（１－１）、条件式（１－２）を満たすよう構成されていてもよい。
0.45 ≦ n2-n1 ≦ 0.9 （１－１）
0.46 ≦ n2-n1 ≦ 0.8 （１－２）
0.45 ≦ n2-n1 ≦ 0.9 （１－１）
0.46 ≦ n2-n1 ≦ 0.8 （１－２）
条件式（２）は、第１レンズ群の屈折力を規定したものである。条件式（２）を満たすことで、対物レンズは、主に、球面収差を効果的に補正することができる。
f/f1が条件式（２）の上限値を上回る場合、第１レンズ群の屈折力が強くなりすぎるため、第４レンズ群及び第５レンズ群に設けられた凹面に強い屈折力が要求されてしまう。このため、球面収差とコマ収差の良好なバランスを取ることが困難になる。一方で、f/f1が条件式（２）の下限値を下回る場合、第２レンズ群以降での光線高が高くなりすぎてしまう。このため、球面収差を良好に補正することが難しくなる。
なお、条件式（２）の代わりに条件式（２－１）、条件式（２－２）を満たすよう構成されていてもよい。
0.62 ≦ f/f1 ≦ 0.79 （２－１）
0.625 ≦ f/f1 ≦ 0.785 （２－２）
0.62 ≦ f/f1 ≦ 0.79 （２－１）
0.625 ≦ f/f1 ≦ 0.785 （２－２）
条件式（３）は、第４レンズ群の屈折力を規定したものである。条件式（３）を満たすことで、対物レンズは、コマ収差を良好に補正することができる。
f/f4が条件式（３）の上限値を上回る場合、第４レンズ群の正の屈折力が強くなりすぎるため、第４レンズ群で大きなコマ収差が発生してしまう。一方で、f/f4が条件式（３）の下限値を下回る場合、第４レンズ群の負の屈折力が強くなりすぎるため、第４レンズ群で大きなコマ収差が発生してしまう。
なお、条件式（３）の代わりに条件式（３－１）、条件式（３－２）を満たすよう構成されていてもよい。
-0.11 ≦ f/f4 ≦ 0.11 （３－１）
-0.10 ≦ f/f4 ≦ 0.10 （３－２）
-0.11 ≦ f/f4 ≦ 0.11 （３－１）
-0.10 ≦ f/f4 ≦ 0.10 （３－２）
条件式（４）は、バックフォーカスの適切な範囲を規定したものである。条件式（４）を満たすことで、対物レンズは、球面収差、非点収差、及び、コマ収差を良好に補正することができる。
Fb/Dが条件式（４）の上限値を上回る場合、第２レンズ群及び第３レンズ群での光線高が高くなりすぎてしまう。このため、球面収差を良好に補正することが難しくなる。一方で、Fb/Dが条件式（４）の下限値を下回る場合、対物レンズの内部に位置する後側焦点が物体に近づきすぎる。このため、非点収差及びコマ収差の補正が困難になってしまう。
なお、条件式（４）の代わりに条件式（４－１）、条件式（４－２）を満たすよう構成されていてもよい。
-0.75 ≦ Fb/D ≦ -0.53 （４－１）
-0.70 ≦ Fb/D ≦ -0.54 （４－２）
-0.75 ≦ Fb/D ≦ -0.53 （４－１）
-0.70 ≦ Fb/D ≦ -0.54 （４－２）
また、対物レンズに含まれる第１の３枚接合レンズと第２の３枚接合レンズは、それぞれ、正の屈折力を有することが望ましい。これにより、第１レンズ群から出射した発散光を、第２レンズ群と第３レンズ群で徐々に屈折させることで、第４レンズ群に収斂光を入射させることができる。
また、第１の３枚接合レンズと第２の３枚接合レンズは、隣り合って配置されることが望ましい。これにより、第１の３枚接合レンズと第２の３枚接合レンズの両方を光線高の高い領域に配置することが可能であり、その結果、色収差を良好に補正することが容易になる。
さらに、第１レンズ群は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである単レンズ（以降、単メニスカスレンズと記す。）を含むことが望ましく、その場合、対物レンズは、さらに、以下の条件式を満たすことが望ましい。
0.5 ≦ R5/L2 ≦ 0.8 （５）
0.5 ≦ R5/L2 ≦ 0.8 （５）
但し、R5は単レンズの凸面の曲率半径である。L2は顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から第１レンズ群に含まれている単メニスカスレンズの凸面までの光軸上の距離である。
条件式（５）は、単メニスカスレンズの凸面について規定したものである。条件式（５）を満たすことで、対物レンズは、高い開口数において、ペッツバール和と球面収差を小さく抑えることができる。
R5/L2が条件式（５）の上限値を上回る場合、凸面の屈折力が弱くなりすぎるため、ペッツバール和と球面収差を小さく抑えることが難しくなる。一方で、R5/L2が条件式（５）の下限値を下回る場合、凸面の曲率半径が小さくなりすぎる。このため、レンズの加工性が著しく劣化することになり、その結果、製造コストが上昇してしまう。
なお、条件式（５）の代わりに条件式（５－１）、条件式（５－２）を満たすよう構成されていてもよい。
0.505 ≦ R5/L2 ≦ 0.775 （５－１）
0.51 ≦ R5/L2 ≦ 0.77 （５－２）
0.505 ≦ R5/L2 ≦ 0.775 （５－１）
0.51 ≦ R5/L2 ≦ 0.77 （５－２）
また、対物レンズは、いずれかの条件式を単独で用いても、自由に組み合わせて用いてもよく、どのような組み合わせであっても十分な効果を奏する。また、上述した条件式の上限値、下限値をそれぞれ単独に変更して新たな条件式を作成してもよく、その場合であっても、同様の効果を奏する。
以下、上述した対物レンズの実施例について具体的に説明する。
［実施例１］
図１は、本実施例に係る対物レンズ１の断面図である。対物レンズ１は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
図１は、本実施例に係る対物レンズ１の断面図である。対物レンズ１は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ３と、物体側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ４と、を含んでいる。接合レンズＣＬ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、３枚接合レンズＣＬ２からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ５と、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、３枚接合レンズＣＬ３からなる。３枚接合レンズＣＬ３は、物体側から順に、両凸レンズＬ８と、両凹レンズＬ９と、両凸レンズＬ１０とからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有し、物体側から順に、両凸レンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２とからなる。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１４と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１５と、からなる。
対物レンズ１の各種データは、以下のとおりである。但し、NAは対物レンズ１の物体側の開口数である。βは後述する結像レンズ１０と組み合わせときの対物レンズ１の倍率である。Im.Hは像高である。WDは対物レンズ１の作動距離である。
f=4.4999mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1349mm, n1=1.51825, n2=1.88815, f1= 6.0144mm, f4=-52.2153mm, Fb=-29.5216mm, D=49.2771mm, R5=4.8951mm, L2=6.322mm
f=4.4999mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1349mm, n1=1.51825, n2=1.88815, f1= 6.0144mm, f4=-52.2153mm, Fb=-29.5216mm, D=49.2771mm, R5=4.8951mm, L2=6.322mm
対物レンズ１のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。
対物レンズ１
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1349 1.51793 41
3 INF 0.6 1.51825 64.14
4 -1.02 2.5917 1.88815 40.76
5 -3.8939 0.125
6 -5.6526 3.0053 1.88815 40.76
7 -4.8951 0.125
8 INF 3.7417 1.57098 71.3
9 -12.5464 0.125
10 21.9126 6.488 1.43986 94.66
11 -11.4164 0.55 1.67717 38.26
12 30.2053 5.0748 1.57098 71.3
13 -15.1549 0.2
14 18.3595 3.9396 1.43986 94.66
15 -19.1693 0.55 1.64132 42.41
16 8.7006 4.1 1.43986 94.66
17 -55.4175 0.1
18 7.3026 5.279 1.57098 71.3
19 -20.2873 1.1537 1.64132 42.41
20 4.6287 4.9408
21 -4.3629 2.3279 1.88815 40.76
22 -11.7911 0.5799
23 -11.6567 1.6421 1.68082 55.34
24 -8.4408 0.1517
25 -13.3247 1.8859 1.8629 24.8
26 -9.2174
対物レンズ１
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1349 1.51793 41
3 INF 0.6 1.51825 64.14
4 -1.02 2.5917 1.88815 40.76
5 -3.8939 0.125
6 -5.6526 3.0053 1.88815 40.76
7 -4.8951 0.125
8 INF 3.7417 1.57098 71.3
9 -12.5464 0.125
10 21.9126 6.488 1.43986 94.66
11 -11.4164 0.55 1.67717 38.26
12 30.2053 5.0748 1.57098 71.3
13 -15.1549 0.2
14 18.3595 3.9396 1.43986 94.66
15 -19.1693 0.55 1.64132 42.41
16 8.7006 4.1 1.43986 94.66
17 -55.4175 0.1
18 7.3026 5.279 1.57098 71.3
19 -20.2873 1.1537 1.64132 42.41
20 4.6287 4.9408
21 -4.3629 2.3279 1.88815 40.76
22 -11.7911 0.5799
23 -11.6567 1.6421 1.68082 55.34
24 -8.4408 0.1517
25 -13.3247 1.8859 1.8629 24.8
26 -9.2174
ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、neはe線に対する屈折率を、νdはアッベ数を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様である。なお、面番号s1,s2が示す面は、それぞれ物体面(カバーガラスＣＧの物体側の面)、カバーガラスＣＧの像側の面である。面番号s3,s26が示す面は、それぞれ対物レンズ１の最も物体側のレンズ面、最も像側のレンズ面である。面番号s2の面と面番号s3の面の間は、浸液で満たされている。
対物レンズ１は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
n2-n1=0.37 （１）
f/f1=0.75 （２）
f/f4=-0.09 （３）
Fb/D=-0.60 （４）
R5/L2=0.77 （５）
n2-n1=0.37 （１）
f/f1=0.75 （２）
f/f4=-0.09 （３）
Fb/D=-0.60 （４）
R5/L2=0.77 （５）
図２は、対物レンズ１と組み合わせて使用される結像レンズ１０の断面図である。結像レンズ１０は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ１０は、物体側から順に配置された、接合レンズＣＴＬ１と接合レンズＣＴＬ２からなる。接合レンズＣＴＬ１は、両凸レンズであるレンズＴＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＴＬ２と、からなる。接合レンズＣＴＬ２は、両凸レンズであるレンズＴＬ３と、両凹レンズであるレンズＴＬ４と、からなる。対物レンズ１の最も像側のレンズ面（面番号s26の面）から結像レンズ１０の最も物体側のレンズ面（面番号s1の面）までの光軸上の距離は120mmである。なお、結像レンズ１０の焦点距離は180mmである。
結像レンズ１０
s r d ne νd
1 68.7541 7.7321 1.48915 70.23
2 -37.5679 3.4742 1.81078 40.92
3 -102.8477 0.6973
4 84.3099 6.0238 1.83932 37.16
5 -50.7100 3.0298 1.64824 40.82
6 40.6619
s r d ne νd
1 68.7541 7.7321 1.48915 70.23
2 -37.5679 3.4742 1.81078 40.92
3 -102.8477 0.6973
4 84.3099 6.0238 1.83932 37.16
5 -50.7100 3.0298 1.64824 40.82
6 40.6619
図３は、対物レンズ１と結像レンズ１０からなる光学系の収差図であり、対物レンズ１と結像レンズ１０が形成する像面における収差を示している。図３（ａ）は球面収差図であり、図３（ｂ）は正弦条件違反量を示した図であり、図３（ｃ）は非点収差図であり、図３（ｄ）は像高比0.5におけるコマ収差図である。なお、図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。
［実施例２］
図４は、本実施例に係る対物レンズ２の断面図である。対物レンズ２は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
図４は、本実施例に係る対物レンズ２の断面図である。対物レンズ２は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ３と、両凸レンズであるレンズＬ４と、を含んでいる。接合レンズＣＬ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、３枚接合レンズＣＬ２からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ５と、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、３枚接合レンズＣＬ３からなる。３枚接合レンズＣＬ３は、物体側から順に、両凸レンズＬ８と、両凹レンズＬ９と、両凸レンズＬ１０とからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有し、物体側から順に、両凸レンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２とからなる。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１４と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１５と、からなる。
対物レンズ２の各種データは、以下のとおりである。
f=4.4999mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1582mm, n1=1.52458, n2=2.01169, f1=5.7070mm, f4=-50.5361mm, Fb=-29.5221mm, D=49.2544mm, R5=5.1311mm, L2=7.0505mm
f=4.4999mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1582mm, n1=1.52458, n2=2.01169, f1=5.7070mm, f4=-50.5361mm, Fb=-29.5221mm, D=49.2544mm, R5=5.1311mm, L2=7.0505mm
対物レンズ２のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ２
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1582 1.51793 41
3 INF 0.4 1.52458 59.84
4 -1.5569 3.4899 2.01169 28.27
5 -4.4542 0.125
6 -5.3154 3.0356 1.83945 42.74
7 -5.1311 0.125
8 148.2292 3.3954 1.57098 71.3
9 -14.0215 0.1291
10 28.3662 5.8926 1.43986 94.66
11 -10.6868 0.55 1.67717 38.26
12 36.3121 4.8864 1.57098 71.3
13 -14.5521 0.2
14 20.849 3.3108 1.43986 94.66
15 -25.747 0.5499 1.64132 42.41
16 8.7011 5.1722 1.43986 94.66
17 -26.8537 0.1
18 7.07 4.834 1.57098 71.3
19 -63.0583 0.9597 1.64132 42.41
20 4.5329 4.4902
21 -4.7006 1.6889 1.92336 31.6
22 -14.9856 1.428
23 -11.8178 2.4163 2.01169 28.27
24 -9.4625 0.1543
25 -12.4297 1.9211 1.8629 24.8
26 -9.7165
対物レンズ２
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1582 1.51793 41
3 INF 0.4 1.52458 59.84
4 -1.5569 3.4899 2.01169 28.27
5 -4.4542 0.125
6 -5.3154 3.0356 1.83945 42.74
7 -5.1311 0.125
8 148.2292 3.3954 1.57098 71.3
9 -14.0215 0.1291
10 28.3662 5.8926 1.43986 94.66
11 -10.6868 0.55 1.67717 38.26
12 36.3121 4.8864 1.57098 71.3
13 -14.5521 0.2
14 20.849 3.3108 1.43986 94.66
15 -25.747 0.5499 1.64132 42.41
16 8.7011 5.1722 1.43986 94.66
17 -26.8537 0.1
18 7.07 4.834 1.57098 71.3
19 -63.0583 0.9597 1.64132 42.41
20 4.5329 4.4902
21 -4.7006 1.6889 1.92336 31.6
22 -14.9856 1.428
23 -11.8178 2.4163 2.01169 28.27
24 -9.4625 0.1543
25 -12.4297 1.9211 1.8629 24.8
26 -9.7165
対物レンズ２は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
n2-n1=0.49 （１）
f/f1=0.79 （２）
f/f4=-0.09 （３）
Fb/D=-0.60 （４）
R5/L2=0.73 （５）
n2-n1=0.49 （１）
f/f1=0.79 （２）
f/f4=-0.09 （３）
Fb/D=-0.60 （４）
R5/L2=0.73 （５）
図５は、対物レンズ２と結像レンズ１０からなる光学系の収差図であり、対物レンズ２と結像レンズ１０が形成する像面における収差を示している。図５（ａ）は球面収差図であり、図５（ｂ）は正弦条件違反量を示した図であり、図５（ｃ）は非点収差図であり、図５（ｄ）は像高比0.5におけるコマ収差図である。
［実施例３］
図６は、本実施例に係る対物レンズ３の断面図である。対物レンズ３は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
図６は、本実施例に係る対物レンズ３の断面図である。対物レンズ３は、液浸系の顕微鏡対物レンズであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、３枚接合レンズＣＬ２を含む第２レンズ群Ｇ２と、３枚接合レンズＣＬ３を含む第３レンズ群と、接合レンズＣＬ４からなる第４レンズ群と、第５レンズ群と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ４と、を含んでいる。接合レンズＣＬ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、３枚接合レンズＣＬ２からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ５と、両凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７とからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、３枚接合レンズＣＬ３からなる。３枚接合レンズＣＬ３は、物体側から順に、両凸レンズＬ８と、両凹レンズＬ９と、両凸レンズＬ１０とからなる。
第４レンズ群Ｇ４は、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有し、物体側から順に、両凸レンズＬ１１と、両凹レンズＬ１２とからなる。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、接合レンズＣＬ５と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１５と、からなる。接合レンズＣＬ５は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１４と、からなる。
対物レンズ３の各種データは、以下のとおりである。
f=4.5000mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1829mm, n1=1.52458, n2=2.15859, f1=7.1657mm, f4=-87.7808mm, Fb=-29.49966mm, D=52.5296mm, R5=5.1937mm, L2=6.7698mm
f=4.5000mm, NA=1.4, β=-39.99, Im.H=13.25mm, WD=0.1829mm, n1=1.52458, n2=2.15859, f1=7.1657mm, f4=-87.7808mm, Fb=-29.49966mm, D=52.5296mm, R5=5.1937mm, L2=6.7698mm
対物レンズ３のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ３
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1829 1.51793 41
3 INF 0.45 1.52458 59.84
4 -1.4658 2.7768 2.15859 17.8
5 -4.2803 0.2119
6 -6.1045 3.3311 1.82017 46.62
7 -5.1937 0.125
8 -16.567 3.0976 1.57098 71.3
9 -9.268 0.125
10 16.6134 6.4782 1.43986 94.66
11 -14.1539 0.55 1.64132 42.41
12 15.4508 6.185 1.57098 71.3
13 -19.3251 0.2
14 19.2828 3.1086 1.57098 71.3
15 -48.8922 0.55 1.64132 42.41
16 7.7734 6.0862 1.43986 94.66
17 -387.156 0.2365
18 7.8039 4.5347 1.59732 67.74
19 -135.9473 2.1485 1.61669 44.27
20 4.783 4.5371
21 -4.8061 1.0802 1.82017 46.62
22 -42.8204 3.1904 1.53947 74.7
23 -9.122 1.5268
24 -14.6738 2 1.8629 24.8
25 -9.5466
対物レンズ３
s r d ne νd
1 INF 0.17 1.52626 54.41
2 INF 0.1829 1.51793 41
3 INF 0.45 1.52458 59.84
4 -1.4658 2.7768 2.15859 17.8
5 -4.2803 0.2119
6 -6.1045 3.3311 1.82017 46.62
7 -5.1937 0.125
8 -16.567 3.0976 1.57098 71.3
9 -9.268 0.125
10 16.6134 6.4782 1.43986 94.66
11 -14.1539 0.55 1.64132 42.41
12 15.4508 6.185 1.57098 71.3
13 -19.3251 0.2
14 19.2828 3.1086 1.57098 71.3
15 -48.8922 0.55 1.64132 42.41
16 7.7734 6.0862 1.43986 94.66
17 -387.156 0.2365
18 7.8039 4.5347 1.59732 67.74
19 -135.9473 2.1485 1.61669 44.27
20 4.783 4.5371
21 -4.8061 1.0802 1.82017 46.62
22 -42.8204 3.1904 1.53947 74.7
23 -9.122 1.5268
24 -14.6738 2 1.8629 24.8
25 -9.5466
対物レンズ３は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
n2-n1=0.63 （１）
f/f1=0.63 （２）
f/f4=-0.05 （３）
Fb/D=-0.56 （４）
R5/L2=0.77 （５）
n2-n1=0.63 （１）
f/f1=0.63 （２）
f/f4=-0.05 （３）
Fb/D=-0.56 （４）
R5/L2=0.77 （５）
図７は、対物レンズ３と結像レンズ１０からなる光学系の収差図であり、対物レンズ３と結像レンズ１０が形成する像面における収差を示している。図７（ａ）は球面収差図であり、図７（ｂ）は正弦条件違反量を示した図であり、図７（ｃ）は非点収差図であり、図７（ｄ）は像高比0.5におけるコマ収差図である。
１、２、３ 対物レンズ
１０ 結像レンズ
ＣＬ１、ＣＬ４、ＣＬ５、ＣＴＬ１、ＣＴＬ２ 接合レンズ
ＣＬ２、ＣＬ３ ３枚接合レンズ
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
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、
ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４ レンズ
１０ 結像レンズ
ＣＬ１、ＣＬ４、ＣＬ５、ＣＴＬ１、ＣＴＬ２ 接合レンズ
ＣＬ２、ＣＬ３ ３枚接合レンズ
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
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、
ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４ レンズ
Claims (5)
1.35以上1.5以下の開口数を有する液浸系の顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、
物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとからなる第１の接合レンズを含む、正の屈折力を有する第１レンズ群と、
第１の３枚接合レンズからなる第２レンズ群と、
第２の３枚接合レンズからなる第３レンズ群と、
像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第２の接合レンズからなる第４レンズ群と、
物体側に凹面を向けたレンズを含む第５レンズ群であって、前記第５レンズ群の最も物体側に前記物体側に凹面を向けた前記レンズを含む、という前記第５レンズ群と、からなり、
前記第１の３枚接合レンズと前記第２の３枚接合レンズの各々は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
但し、fは前記顕微鏡対物レンズのe線に対する焦点距離である。f1は前記第１レンズ群のe線に対する焦点距離である。f4は前記第４レンズ群のe線に対する焦点距離である。
物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとからなる第１の接合レンズを含む、正の屈折力を有する第１レンズ群と、
第１の３枚接合レンズからなる第２レンズ群と、
第２の３枚接合レンズからなる第３レンズ群と、
像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第２の接合レンズからなる第４レンズ群と、
物体側に凹面を向けたレンズを含む第５レンズ群であって、前記第５レンズ群の最も物体側に前記物体側に凹面を向けた前記レンズを含む、という前記第５レンズ群と、からなり、
前記第１の３枚接合レンズと前記第２の３枚接合レンズの各々は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなり、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.6 ≦ f/f1 ≦ 1.0 （２）
-0.2 ≦ f/f4 ≦ 0.2 （３）
但し、fは前記顕微鏡対物レンズのe線に対する焦点距離である。f1は前記第１レンズ群のe線に対する焦点距離である。f4は前記第４レンズ群のe線に対する焦点距離である。
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.3 ≦ n2-n1 ≦ 1.0 （１）
但し、n1は前記第１の接合レンズに含まれる前記平凸レンズのe線に対する屈折率である。n2は前記第１の接合レンズに含まれる前記メニスカスレンズのe線に対する屈折率である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.3 ≦ n2-n1 ≦ 1.0 （１）
但し、n1は前記第１の接合レンズに含まれる前記平凸レンズのe線に対する屈折率である。n2は前記第１の接合レンズに含まれる前記メニスカスレンズのe線に対する屈折率である。
請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
-0.8 ≦ Fb/D ≦ -0.4 （４）
但し、Fbは前記顕微鏡対物レンズのバックフォーカスである。Dは前記顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離である。
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
-0.8 ≦ Fb/D ≦ -0.4 （４）
但し、Fbは前記顕微鏡対物レンズのバックフォーカスである。Dは前記顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離である。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１の３枚接合レンズは、正の屈折力を有し、
前記第２の３枚接合レンズは、正の屈折力を有する
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
前記第１の３枚接合レンズは、正の屈折力を有し、
前記第２の３枚接合レンズは、正の屈折力を有する
ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１レンズ群は、さらに、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである単レンズを含み、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.5 ≦ R5/L2 ≦ 0.8 （５）
但し、R5は前記単レンズの凸面の曲率半径である。L2は前記顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から前記単レンズの前記凸面までの光軸上の距離である。
前記第１レンズ群は、さらに、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである単レンズを含み、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
0.5 ≦ R5/L2 ≦ 0.8 （５）
但し、R5は前記単レンズの凸面の曲率半径である。L2は前記顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から前記単レンズの前記凸面までの光軸上の距離である。
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| US20060279847A1 (en) | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Manfred Matthae | Apochromatically corrected microscope objective |
| JP2010271693A (ja) | 2009-04-21 | 2010-12-02 | Olympus Corp | 液浸顕微鏡対物レンズ、及び、それを備えた顕微鏡 |
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