JPH03189608A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、顕微鏡対物し゛ンズで特に少ない枚数で良好
な性能を有する顕微鏡対物レンズに関するものである。

［従来の技術１ 一般に、顕微鏡対物レンズにおいては、少ない枚数のレ
ンズで非点収差、像面湾曲が良好に補正されるようにす
ることは困難である。更に色取差も良好に補正しようと
すると、使用するガラスの屈折率９分散を考慮しなけれ
ばならず、収差補正上の大きな制約になる。

従来、上記のような問題を克服しつつ必要とする作動距
離や倍率などの諸要件を満足する顕微鏡対物レンズを実
現しようとすると、構成レンズ枚数が極めて多くならざ
るを得なかった。

上記の問題を克服して少ないレンズ枚数で諸収差を良好
に補正するために屈折率分布レンズを用いることが行な
われている。このように屈折率分布レンズを用いた顕微
鏡対物レンズの従来例として特開昭６２−３１８１６号
、特開昭６２−３１８１７号、特開昭６２−３４１）７
号公報に記載されているレンズ系が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし上記の各従来例はいずれも光軸から半径方向に屈
折率分布を有するラジアル型屈折率分布レンズを用いた
ものである。

又アキシャル型屈折率分布レンズを用いたレンズ系の従
来例として特開昭６１−１７６９０５号、特開昭６１−
１）３０１７号、特開昭６２−５０８０８号などの公報
に記載されているものがある。しかしこれらはいずれも
顕微鏡対物レンズではなく、撮影用レンズや光デイスク
用ピンクアップレンズである。このように用途の異なる
レンズ系の場合、設計上の仕様が異なり、レンズの外径
や中心肉厚、屈折率分布量（屈折率分布型レンズの係数
の絶対値の大きさ）なども異なって来る０例えばカメラ
レンズの場合、顕微鏡対物レンズに比べ外径が大きいも
のが多く、レンズの肉厚も厚いものが多い、また屈折率
分布量も、顕微鏡対物レンズに用いるものは、カメラレ
ンズに用いるものよりも大きな値をもつ場合がある。

本発明は、屈折率が光軸方向に変化するアキシャル型屈
折率分布レンズを用いて少ないレンズ枚数で、軸上収差
、軸外収差５色収差を良好に補正した顕微鏡対物レンズ
を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の顕微鏡対物レンズは、複数のレンズからなり、
そのうち少なくとも一つは光軸方向に屈折率が変化する
屈折率分布レンズであることを特徴とするものである。

本発明で用いる屈折率分布レンズは、光軸方向に屈折率
が分布しているアキシャル型で、分布式が次のように表
わされるものである。

ｎ　ｆｘｌ　＝　Ｎｏ＋ＮＯｘ　＋　Ｎ、ｘ”＋　Ｎｓ
ｘ”＋　ＨＨ＋ここでＮ。は屈折率分布レンズの標本側
の頂点の屈折率、Ｘは頂点からの距離、Ｎ＋、Ｎ−、Ｎ
ｓ・・・は夫々１次、２次、３次、・・・の係数である
。

一般に、レンズ枚数の少ない均質レンズを用いた顕微鏡
対物レンズは、レンズ面の数が少ないために球面収差を
十分補正できず、又対物レンズの焦点距離ｆが０＜ｆで
あるためにペッツバール和か正の大きな値になってしま
う、更に色収差をも補正することは非常に困難である。

本発明は、対物レンズにアキシャル型屈折率分布レンズ
を用いることによって、均質レンズに比べて少ないレン
ズ枚数で諸収差が良好に補正されるようにしたものであ
る。

更に十分な収差補正を必要とする場合は、顕微鏡対物レ
ンズを構成するレンズ各面の夫々の曲率半径の絶対値Ｉ
ＲＩをレンズの中心肉厚りで割つ値が、次の関係を満足
する面を少なくとも一つ有するレンズをアキシャル型屈
折率分布レンズとすれば、球面収差をはじめ諸収差を良
好に補正することが出来る。

ＩＲＩ／Ｄ≦５０ この条件（１）を満足しないで屈折率分布レンズの面が
ほぼ平面に近いレンズになると光軸上の空気接触面の屈
折力とレンズ周辺の空気接触面の屈折率の間にほとんど
差がなくなりレンズの曲率によって発生する収差の補正
をレンズ面近傍の屈折率分布を用いで補正することが困
難になる。

更に本発明では、アキシャル型屈折率分布レンズの屈折
率変化Δｎを次の条件を満足するようにして収差補正を
行なっている。

（２）　　八〇　≧　０．００５ ただし八〇は、屈折率分布レンズの最も屈折率の大きな
部分と最も屈折率の小さい部分の差である。

上記の条件（２）より外れると、ガラスの屈折率分布に
よる収差補正能力が低下する。

又本発明の顕微鏡対物レンズは、複数のレンズからなり
、対物レンズを構成するレンズのうち、レンズの物体側
の面のマージナル光線高と像側の面のマージナル光線高
の差が大きい部分に光軸方向に屈折率が変化する屈折率
分布レンズを少な（とも１枚用いることにより諸収差を
良好に補正することが出来る。

通常アキシャル型屈折率分布レンズは、光軸方向に屈折
率分布を有するために媒質のみの屈折力は発生しないと
言われている。しかし本発明では対物レンズを構成する
レンズの入射側のマージナル光線高と射出側のマージナ
ル光線高の差の大きい部分にアキシャル型屈折率分布レ
ンズを用いて、媒質により角倍率を発生させて収差を補
正している。

本発明の顕微鏡対物レンズにおいては、次の条件（３）
を満足するレンズをアキシャル型屈折率分布レンズにす
ることによって軸外の色収差を更に良好に補正するよう
にしている。

（３１Ｍ、＋ｎ／Ｍ□、　＜　０．９７ただし、Ｍ７、
は、対物レンズを構成する単レンズの物体側の面の軸上
マージナル光線高と像側の面の軸上マージナル光線高と
比較したときの光線高の小さい方の値、Ｍ　ｓａ、は前
記単レンズの軸上マージナル光線高の大きい方の値であ
る。向上記の説明に用いた軸上マージナル光線とはレン
ズ系を通る軸上光線を追跡したときの開口比の最も外側
を通る光線をいう。

上記の条件（３）より外れると、上記のレンズを通る軸
上マージナル光線が光軸とほぼ平行になり、媒質による
屈折力がほとんど発生せず、アキシャル型屈折率分布レ
ンズを用いての収差補正がほとんど得られなくなる。

機影レンズと顕微鏡対物レンズの軸外収差補正上の違い
は次の通りである。つまり撮影レンズの場合、物体−樽
形レンズーフィルムと像が伝達され、そのためペッツバ
ール和は、零を目標値として設計される。一方顕微鏡対
物レンズは、物体−対物レンズ→像−接眼しンズ→像の
ように像の伝達が行なわれるので、接眼レンズのベラパ
ール和を補正するように対物レンズのペッツバール和を
補正しなければならない。

このように撮影レンズと対物レンズでは、ペッツバール
和の補正方法が異なっている。

また対物レンズのペッツバール和を補正しようとした時
前記条件（３）を満足すれば、軸上マージナル光線高で
の光線の補正能力を対物レンズ中で向上させることが出
来る。

更に光軸方向に屈折率が変化する屈折率分布レンズを前
記屈折率分布レンズとは別に対物レンズ中に設けること
によって一層収差を良好に補正することが出来る。

また収差を更に良好に補正しようとする場合、アキシャ
ル型屈折率分布レンズが次の条件（４）を満足すること
が好ましい。

ｆ４１　１０＞　ＩＮ、・ＤＩ＞　ｌ　Ｘ　１０−’た
だしＮ１は上記屈折率分布レンズの一次の係数、Ｄは上
記レンズの肉厚である。

上記の条件（４）の上限を越えると現存するガラスの屈
折率分布の範囲を越えるため実現不可能な屈折率範囲に
なる。又下限を越えると屈折率分布がほとんどな（なり
屈折率分布による収差補正が不可能になる。

更に顕微鏡対物においては、アキシャル型屈折率分布レ
ンズの焦点距離の絶対値１ｆ、ｌとそのレンズでの光線
高Ｈとの比が次の条件（５）の範囲内になるようにすれ
ば収差補正上望ましい。

（５１）ｆ、ｌ／Ｈ＜　１５ この条件より外れると屈折率分布による補正能力が低下
するので好ましくない。

次にアキシャル型屈折率゛分布レンズは、製造上厚いレ
ンズを形成することは困難である０本発明では、レンズ
の一部に屈折率分布を付けることによってこの問題を克
服している。

本発明の顕微鏡対物レンズは、前述のように複数のレン
ズよりなりそのうちの少なくとも一つがアキシャル型屈
折率分布レンズであるレンズ系で、この屈折率分布レン
ズのうちの少なくとも一つは物体側の面の軸上マージナ
ル光線の光線高と像側の面の軸上マージナル光線の光線
高とを比較した時、軸上マージナル光線の光線高が高い
方の面の近傍に屈折率分布を設けることによって諸収差
を良好に補正したことも特徴の一つとしている。

顕微鏡対物レンズは、作動距離、開口数１倍率などの諸
要件を満足させペッツバール和や像面湾曲などの軸外収
差を複数枚のレンズで補正しようとすると、各群には夫
々の役割を持たせなければならない。

ここで対物レンズを前群と後群とに分けてその役割を説
明すると、前群では主として球面収差を中心に補正し、
後群ではペッツバール和等の軸外収差および色収差を中
心に補正している。

このような条件をもとにして対物レンズを設計する場合
、対物レンズの各面での軸上マージナル光線高は異なっ
た値になる。特に前群は球面収差を補正しながら入射光
束を瞳径の大きさ近くまで広げる役割を有している。そ
のためレンズの入射側（物体側）の軸上マージナル光線
の光線高と射出側（像側）の軸上マージナル光線の光線
高の値が異なっている。またペッツバール和を補正する
ためのレンズは、その曲率半径を小さくしなければなら
ない、この場合にも軸上マージナル光線と面の法線が平
行である時以外は、入射側と射出側の軸上マージナル光
線高は異なる値になる。

カメラレンズの場合には、物点が遠くなるのでこのよう
な条件から多少はずれることになる。

このように入射側の軸上マージナル光線高と射出側の軸
上マージナル光線高とが異なるレンズをアキシャル型屈
折率分布レンズにすると、このレンズの屈折率分布は、
軸上マージナル光線の高い方の面で球面収差を１よじめ
とする諸収差を補正するために高くなる傾向がある。特
にレンズの片面近傍に屈折率分布を付ける場合は、媒質
の屈折率が高くなる方の面の近傍、つまり軸上マージナ
ル光線、が高い方の面近傍に屈折率分布を付けることに
よって収差を補正することが出来る。

もしも本条件とは異なって軸上マージナル光線高の低い
方の面近傍に屈折率分布を付けた場合は、本発明に比べ
収差補正能力が低下することになる。

更に屈折率分布を有する面で屈折する軸上マージナル光
線と屈折前の軸上マージナル光線とのなす角θの絶対値
を次の条件（６）を満足するようにすれば球面収差など
の諸収差を補正しやすくなる。

（６）１θ　１　〉　２゜ この条件（６）に反すると、上記の面による屈折がほと
んどなくなる。又どの開口比の光線も、この面でほとん
ど屈折しないためレンズ面近傍の媒質に屈折率分布を付
けてもそれほどレンズでの屈折角は変化しないので収差
１湯あまり影響しない。

上記の屈折率分布レンズの屈折率変化Δｎも、条件（２
）と同じ条件である次の条件のようにした方が収差を良
好に補正できる。

（７）　　Δｎ≧０．００５ この条件から外れると、媒質の屈折力により収差を補正
することはほとんどできない。

屈折率分布レンズの面近傍に屈折率分布を付けることが
製作上困難な場合は、均質部と不均質部とを別々に加工
し、それらを接合することにより面近傍に屈折率分布を
設けたレンズと同等のレンズになし得る。そして曲率半
径の小さい面に屈折率分布を付けることにより、諸収差
を良好に補正することが出来る。また従来のアキシャル
型屈折率分布レンズを用いた結像レンズとして、軸上収
差、軸外収差９色収差を補正したものがあるが、いずれ
もＶｌｌｌの値がマイナスであって製作が非常に困難で
あった。

尚上記ｖ１ｄはＮ　ｌ　ｄ　、Ｎ　Ｉ　Ｆ　Ｉ　Ｎ　Ｉ
　Ｃを夫々ｄ線、Ｆ線。

Ｃ線に対する１次の屈折率分布係数とした時にＶ＋ａ＝
　Ｎｌｌ＋／（ＮＩＦ−ＮＩＣＩにて表わされる値であ
る。

次に本発明で用いるアキシャル型屈折率分布レンズは、
以下述べるように現存するガラスの特徴を考慮したもの
である。

化合物または混合物のある性質を示す数値が、その成分
の対応する量の和として表わされるときその性質を加成
性であるという。

一方、ガラスを構成する元素の固有の光学的性質を調べ
ると第１３図に示すようなｎ６一シ６図上で線ａのよう
に屈折率の高いものはアツベ数が小さ（、屈折率の低い
ものはアツベ数が大きくなるように分布している。した
がって屈折率分布レンズにおいて屈折率差の大きいもの
を作ろうとすると、ガラスを構成するどの元素に濃度勾
配を付与しても屈折率の高い部分は、アツベ数が小さ（
なる、ただし特開昭６３−１７０２４７号公報に開示さ
れているように適当な元素のベアーを選定してイオン交
換すれば、第１３図の線すのように屈折率のあまり大き
くない範囲であればアラへ数のあまり変化しないガラス
の製作が可能であるとの報告がなされている。

以上の内容を一次の分散係数Ｖｌｌ＋で表わすと次の通
りである。

ｆ８１　０＜Ｖ＋ａ　　（＝Ｎ＋ａ／ｆＮ１Ｆ−Ｎ１Ｃ
）　）上の条件は、第１４図の線ａのようなガラスの屈
折率が高くなるとアツベ数が小さくなる屈折率分布レン
ズと、第１４図の線すのようなガラスの屈折率が高くな
ると僅かにアツベ数が大きくなる屈折率分布レンズまで
の分布傾向を表わしている。

本発明においては、現存するレンズの特徴である条件（
８）を満足するように設計している。

また現状のガラスに用いる元素から更に容易に製造出来
るようにするためには次の条件（９）を満足することが
より好ましい。

（９１ｖ、、≦　１００ この条件を越えると現状のガラスに用いる元素では屈折
率分布レンズを製造するのが困難になる。

更に、顕微鏡対物レンズにおいて、複数のレンズからな
り、そのうちの少なくとも１枚のレンズが光軸方向に屈
折率が変化する屈折率分布レンズであり、練肉より肉厚
が厚いレンズと練肉より肉厚が薄いレンズからなる接合
レンズを少なくとも一つ以上用いることによって収差を
良好に補正することが出来る。

アキシャル型屈折率分布レンズを用いると、その媒質の
屈折率変化が接合レンズの役目をするので色収差を補正
することが出来る。しかし顕微鏡対物レンズの場合、数
々の束縛条件により軸上色収差、軸外色収差を補正しな
ければならず非常に困難になる。

本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、次の条件（１０）
を満足することが色収差の補正にとって好ましい。

（ｌＯ）　　ν。、〉　ν。。

ただしν。、は前記接合レンズのうち練肉より中心肉厚
が厚い均質レンズのアツベ数、ν。。は前記接合レンズ
のうちレンズの形状が中心肉厚より練肉の方が厚い均質
レンズのアツベ数である。

上記条件（１０）の関係を満足しないと接合レンズの色
収差の補正能力が低下し色収差の補正が困難になる。

更に本発明において色消し効果を大にしたい場合、対物
レンズの後群の接合レンズの少なくとも一つのレンズを
屈折率分布レンズにした方が好ましく、これによって色
収差をはじめ諸収差を良好に補正し得る。この場合前記
条件（ｌＯ）におけるν。、は接合レンズ中のレンズ形
状が練肉より中心肉厚が厚い屈折率分布レンズのｖｏの
値、ｖｏ７は中心肉厚より練肉が厚い屈折率分布レンズ
のｖｏの値になる。尚上記Ｖ。は次の式にて与えられる
値である。

ｙｏ：　（Ｎｌｌｌ−１）／（ＮＩＦ−ＮＩＣＩ更に色
収差を十分良好に補正するためには、接合レンズのアツ
ベ数を次の条件（１）を満足するようにした方が好まし
い。

（ｌｌ）　　　ν。、−ν。。〉１５ この条件より外れると色消し効果が少なくなり対物レン
ズの色収差の補正が十分でない。

また複数のレンズからなる顕微鏡対物レンズにおいて、
光軸方向に屈折率分布が変化する屈折率分布レンズと光
軸から垂直方向に屈折率が変化する屈折率分布レンズを
夫々少なくとも１枚用いることによって諸収差を良好に
補正することが出来る。

屈折率分布レンズの代表的なものとしてラジアル型とア
キシャル型とがある。そのうちのラジアル型の特徴は、
厚いレンズでも加工し得るが、外径の大きいレンズは加
工し得ない、またアキシャル型は、外径の大きいレンズ
でも加工出来るが、肉厚の厚いレンズは加工出来ない。

顕微鏡対物レンズは、写真レンズに比べてレンズの外径
が小さいわりにレンズの肉厚が厚い。

上記のアキシャル型とラジアル型の加工上の特徴を考慮
して、顕微鏡対物レンズでは、軸上、軸外光線から求め
たレンズ外型が大きいが、レンズ肉厚の薄いレンズにア
キシャル型屈折率分布レンズを用い、外径は小さいが、
肉厚の厚いレンズにラジアル型屈折率分布レンズを用い
ることにより製造上の問題を克服しかつ各収差を良好に
補正することが出来る。

以上のことから顕微鏡対物レンズにおいて、アキシャル
型屈折率分布レンズとラジアル型屈折率分布レンズとを
用いた場合法の関係を満足することが好ましい。

Ｄ、Ｉ２：ＤＡ ただしＤ５はラジアル型屈折率分布レンズの肉厚、ＤＡ
はアキシャル型屈折率分布レンズの肉厚である。

この条件を満足しないとレンズの製作性が悪（なる。

［実施例］ 次に本発明の顕微鏡対物レンズの各実施例な示す。

実施例１ ｆ＝２９．１５２．　　　ＮＡ　　　０．１　　、　　
ＰＳ＝Ｏ，０１５Ｈ＝１０．５　　、　　　ＷＤ＝１９
．９６１４　　、　　ｄ、＝４．５ｒｌ　＝−４，３６
０２ ｄ、＝　３．４４７２　　　ｎ＋　（屈折率分布レンズ
）ｒｘ＝　−６，１８４８ ｄ、＝　８．４８８２ ｒ、　＝　２２．２６４８ ｄａ”　１．４９９６　　１．：　１．７９２１９　　
　　ｖ、＝　２５．４３ｒ、＝　１）．９９０１ ｄ４＝　７．３７６４　　　ｆｉ、＝　１．４８７４９
　　　ｖ３＝　７０．１５ｒｓ＝−２３，１８１６ 屈折率分布レンズ 波長（ｎｍｌ　　　Ｎｏ　　　　　　Ｎ＋５８７．５６
　　１．５９７９９　　０．６４２３３Ｘ　１０−”６
５６．２８　　１．５９３０４　　０．６３６６９ｘ　
１０−”４８６、１３　　１．６０９９９　　０．６５
６１５ｘ　１０−”ｖａ＝３５．２９　　、　　ｖ＋＝
３３Ｒ１／Ｄ　：　１．２６　（入射側）　、　１．７
９　（出射側）Ｍ、Ｉｌ、／Ｌ、、　＝０．７１　　、
　　Δｎ　＝　０．０２２１４Ｎ、−Ｄｌ＝０．００２
２１．　　　ｌｆ、ｌ／Ｄ＝３９．１θ＝８．０３（入
射側）　、　８．４３　（出射側）実施例２ ｆ　＝　３０．２９３　。

Ｈ＝１０．５゜ ｄ、＝５ ｒ、　＝　２４．０３５２ ｄ　＝ＩＯ，２５２５ ｒ２＝　１５．４９１ ｄ、＝　５．９４４１ ｒ、＝〜２５．０９２２ 屈折率分布レンズｌ 波長（ｎ＋ｎ）　　　Ｎ。

５８７．５６　　１．８０４１６ ６５６．２８　　１．７９６０２ ４８６．１３　　１．８２８７５ 波長（ｎｍｌ　　　　Ｎ。

５δ７．５６　　０．５３１８４Ｘ　１０−’６５Ｇ−
２８　　０．５２３８７ｘ　１０−’４８６、１３　　
０．５５０４６ｘ　１０−’ｖｏ＝　２４．５６９５１
　　、　ｖ、＝　２３　。

屈折率分布レンズ２ （ラジアル型） Ｎ。

０．９８＋３７Ｘ　１０弓 ０．９７１５３ｘ　１０−” ０、１ｏ１４３Ｘ　１０−” ＮＡ　　Ｏ，１）、ＰＳ＝０．７９７ Ｗ　Ｄ　＝　３１．８０３４　　、　　ｄ、＝　１０．
４ｎ、　（屈折率分布レンズｌ） ｎ、（屈折率分布レンズ２） ｖｘ＝２０ 波長（ｒ＋ｍｌ　　　Ｎ。

５８７．５６　　　　　１．６ ６５６．２８　　　　　１．５９６ ４８６．１３　　　　　１．６０９３３波長（ｎｍｌ　
　　　Ｎ。

５８７．５６　　　　０．２０２０１ＸｌＯ−６５６，
２８０，２００６３ＸｌＯ−’４８６．１３　　　　　
０．２０５２２Ｘ１０−’ｖｏ＝４５　　　、　　　ｖ
＋＝４４　　、　　　ｖ２＝４４ＩＲＩ１０　＝２．６
１　（入射側）　、　４．２２　（出射側）Ｍ、、ｆｉ
／Ｍ、、、＝０．９２　　　、　　　Δｎ　　＝　０．
２７０２６Ｎ１・Ｄｌ　＝Ｏｉｃｔ　　、　　　　ｌｐ
、１ル・２．４４θ：　３．７８５　　（入射側）　、
　２．５８２（出射側）（以上屈折率分布レンズ２） ν。２−ν。、　＝２０．４３　、０＊：ｌＯ，２５、
０Ａ＝５．９４実施例３ ｆ＝１６．３４Ｌ、　　　ＮＡ　　０．２５　　、　　
Ｐ　　Ｓ　　＝　０．０３４Ｈ＝ｌＯ，５、ＷＤ＝３．
６５１）　　、　ｄＡ＝１５．８ｄ、＝　２．２ ｒ＋＝−１５，８９２４ １ ０゜５５Ｘ１０柑 ０．５４６２５ｘ　１０− ０．５５８７５ｘ　１０−’ ｄ、＝　２　　　　　　　　　ｎ、＝　１．８３４８１
　　　　　ｖ、＝　４２．７２ｒ２＝　−４，３８９７ ｄｔ＝２．５ ｒ、＝−３，３５０４ ｄｓ＝　１）．１０２２　　ｎ−（屈折率分布レンズ１
）ｒ４＝２６．００３８ ｄ４＝３．５　　　　ｎｓ（屈折率分布レンズ２）ｒ、
＝−１０，８４４３ 屈折率分布レンズ１ 波長Ｉ　ｎ　Ｉｒ１ｌ　　　Ｎ　ｏ　　　　　　Ｎ　＋
５８７．５６　　１．６４３２２　−Ｑ、３８７４５ｘ
　１０−”６５６．２８　　１．６３５５　　−０．３
７５８２ｘ　１０−”４８６．１３　　　　１．６６１
２３　　　−０．４１４５７ｘ　１０−”波長１ｎＩｎ
ｌ　　　　Ｎｉ　　　　　　　　Ｎ５５８７．５６　　
−０．１８６３９ｘ１０−３０．１６９９４ｘｌＯ−’
６５６．２８　　−０．１８３６　ｘ　１０−”　　０
．１６７６３ｘ　１０−’４８６．１３　　−０．１９
２９２ｘｌＯ−”　　０．１７５３５ｘｌＯ−’ｖｏ＝
２５　、　Ｖｌ　＝１０　、　　ｖｚ＝２０　、　　ｖ
ｓ＝２２屈折率分布レンズ２ 波長（ｎｍｌＮ、Ｎ＋ ５Ｂ？、５６　　　　１．６７　　　　　　０．７６７
９４ｘ　１０−’６５６．２８　　　　１．６６６６５
　　　　０．７６０２６Ｘ　１０−’４８６．１３　　
　　１．６７７８２　　　０．７８５８６ｘ　１０−’
波長ｆｎｍｌ　　　　Ｎｉ　　　　　　　　Ｎｘ５８７
．５６　　　−０．７５　　ｘ　１０−”　　　　　０
．５２０６３ｘ　１０−”６５６．２８　　　−０．Ｔ
４２５　　ｘ　１０−”　　　　０．５１５４２ｘ　１
０−”４８６．１３　　　−０．７６７５　　ｘ　１０
−”　　　０．５３２７８ｘ　１０−”ＶＯ＝６０　　
　、　　Ｖｌ＝３０　　、　　　ｖ＝＝３０　　、　　
　ｖｓ＝３０Ｒ１／Ｄ　＝０．３（入射側）　、　２．
３４　（出射側）Ｍ、、、／Ｍ、、、＝０．３６　　　
、　　　Δｎ　　＝０．０４２７３ＩＮ、・［ｌｌ＝　
０．０４３　　、　　１ｆａｌ／Ｄ＝０．３７θ＝８．
６８（入射側）　、　０．８２　（出射側）ν。、−ν
。。＝３５（以上屈折率分布レンズ１）Ｒ１／Ｄ　＝７
．４３　（入射側）、３．＋（出射側）Ｌ、、／Ｌ、、
＝０．９　　、　　Δｎ　＝　０．１９９２ＩＮ、・［
１）＝　０．２７　．１ｆａｌ／Ｄ＝　２．８１θ＝０
．８２（入射側）　、　９．６４　（出射側）（以上屈
折率分布レンズ２） 実施例４ ｆ＝８．６５３　　　、　　　ＮＡ　　　０．４　　、
　　Ｐ　　Ｓ　＝０．６８２Ｈ＝１０．５゜ Ｗ　Ｄ　＝　２．９９９８ ｄ、＝１．５　　、ｄ、＝３．３　　、ｄｅ＝２．２ｒ
＋　＝　−１０，７７８９ ｄ＋＝１．６２２　　　　　ｎ ｒｚ＝　−５，９４５９ ｄ、＝　６．５１３５ ｒｓ＝１０６１．５ ｄ、＝　４．１７３１ ｒ、＝　−９，９３５３ ｄ、＝ｏ、１５ ｒｓ＝　２５．１７９２ ｄａ”１．１ ｒｓ＝６．２９５５ ｄ、＝８ ｒ−＝　３５．０１７１ 屈折率分布レンズ１ 波長（ｎｍ）　　　Ｎ。

５８７．５６　　１．８１６４＆ ６５６．２８　　１．８１）２５ ４８６．１３　　１．８２８６２ ｎ２　（屈折率分布レンズ２） ｎ４（屈折率分布レンズ４） ｎｚ　（屈折率分布レンズ３） （屈折率分布レンズ１） １ ０．３３７４６Ｘ　１０−’ ０．３３５２１ｘ　１０−’ ０．３４２７１ｘ　１０−’ 波長（ｒ＋＋ｎｌ　　　　Ｎｚ ５８７．５６　　　　０．４７１６２ｘ　１０−”６５
６．２８　　　　０．４６８７９ｘ　１０−”４８６．
１３　　　　０．４７８２２ｘ　１０−”ｖ０＝４７　
　　、　　　　ｖ＋＝４５　　　、　　　　ｖｔ＝５０
屈折率分布レンズ２ 波長（ｎｍｌ　　　Ｎ。

５８７．５６　　１．５１７４２ ６５Ｇ、２８　　１．５１４５５ ４８６．１３　　１．５２４０８ 波長（ｎｍｌ　　　　Ｎ。

５８７．５６　　０．６６０１８ｘ　１０−”６５６．
２８　　０．６５６８８ｘ　１０−”４８６、１３　　
０．６６７８８ｘ　１０−”ｙｏ：　５４．２９７８７
　、　　Ｖｌ　＝　５０゜屈折率分布レンズ３ 波長（ｎｗ＋ｌ　　　Ｎ。

５８７．５６　　１．７７７５５ ６５６．２８　　１．７６９２５ ４８６．１３　　１．７９８０２ ■、：　６Ｏ １ ０，４４２６９ｘ　１０−’ ０．４４００４ｘ　１０−’ ０．４４８８９ｘ　１０−’ １ −０．１７７９　　Ｘｌ０−’ −０，１７３５２ｘ　ｔｏ−’ −０，１８８１３Ｘ　１０−’ 波長（ｎｍｌ　　　　Ｎ。

５８７．５６　　　　０．１）８１５ｘ　ｔｏ−”６５
６．２８　　　　０．１）６６３ｘ　１０−”４８６．
１３　　　　０．１２１７　　ｘｌＯ−”Ｖｏ＝２７．
０２４９２　　、　　　Ｖ、＝１２．１７５　　、　　
　ｖ、＝２３．２９３屈折率分布レンズ４（ラジアル型
） 波長（口ｍｌ　　　Ｎ、　　　　　　Ｎ　。

５８７．５６　　１．６２９０１　−０．４１９４１ｘ
　１０−’６５６．２８　　１．６２６２８　−０．４
１５０３ｘ　１０−’４８６、１３　　１．６３６４２
　−０．４２９６２ｘ　１０−’波長（ｎ＋ｎｌ　　　
　Ｎ。

５８７．５６　　０．１９５７７ｘ　１０−’６５６．
２８　　０．１９４９３ｘ　ｔｏ−’４８６、１３　　
０．１９７７３ｘ　１０−’ｖｏ＝６２　、　　ｖ＋＝
２８．７３８　、　　ｖｔ＝７０Ｒ１／Ｄ　＝６．ｓｓ
　（入射側）　、　３．６７　（出射側）Ｍ、、、７Ｍ
、、、　＝０．７６　　、　　Δｎ　＝　０．０６７１
５Ｎ１・Ｄ　＝０．０５５　　、　　ｆＯ／Ｄ＝７．４
５θ＝７．５　　（入射側）、２（出射側）（以上屈折
率分布レンズｌ） ν。、−ν。。＝３５　　、　０．　　＝８　　、　０
Ａ＝１．ＩＲ１／Ｄ　＝　２５４．３７　（入射側）　
、　２．３８　（出射側）Ｍ、、、ｌ／Ｍ、、、＝０．
８７　　、　　　Δｎ　　＝　０．１９６２４Ｎ、−Ｄ
Ｉ＝Ｏ，１８５、１ｆｏｌ／Ｄ＝３．３２θ＝５．０４
（入射側）　、　６．９７　（出射側）（以上屈折率分
布レンズ２） Ｒ１／Ｄ　＝２２．８９　　（入射側）　、　０．７９
　（出射側）Ｍ、、ｌｌ／Ｌ、、　＝０．９５　　、　
　Δｎ　＝　０．０１８１４Ｎ、・Ｄ　＝０．０２　　
、　　ｆｃ＋　／Ｄ＝ＩＯ，４θ＝２．８７（入射側）
　、　２．３５　（出射側）（以上屈折率分布レンズ３
） 実施例５ ｆ＝４．５８５　　、　　ＮＡ　Ｏ，６５、ＰＳ＝０．
７９７Ｈ＝１０．５．　　ＷＤ＝０．７０１ ｄ、＝２　　、　ｄ、　＝２．５　　、　ｄＣ＝１．３
ｒ　ｌ＝　−５，６０７７ ｄ１＝２．１）５５　　　ｎ、　（屈折率分布レンズ１
）ｒ＝　＝　−３，２４６５ ｄ、＝　０．６３４９ ｒｓ＝４６．０３４９ ｄｘ＝　３．３１５３　　　ｎａ　（屈折率分布レンズ
２）ｒ、　＝　−４，９１４８ ｄ、＝　１．０６４１ ｒｓ＝２９．５７５１ ｄｓ＝　０．６２８４　　　ｎｓ　（屈折率分布レンズ
３）ｒａ＝５．０８４９ ｄｅ＝　３．８８８１　　　ｎ４＝　１．５３２３５　
　　ｖ４＝　４２．５９ｒｔ＝−８，５１）９ 屈折率分布レンズｌ 波長［ｎｍｌ　　　Ｎｏ　　　　　　Ｎ＋５８７．５６
　　１．７５５　　　０．５８９７８ｘ　１０−”６５
６．２８　　１．７５０６３　　０．５８６３２ｘ　１
０−”４８６．１３　　　　１．７６５０６　　　　０
．５９７７８ｘ　　１０−”波長（ｎｍｌ　　　　Ｎｚ ５８７．５６　　０．１５９０６ｘ　ｔｏ−”６５６．
２８　　０．１５ａ１２ｘ　ｔｏ−”４８６、１３　　
０．１６／２４ｘ　ｔｏ−”Ｖｏ＝５２．３３　　、ν
＋＝５１　　、　　Ｖ＝　＝５１屈折率分布レンズ２ 波長（ｎｓｍｌ　　　Ｎｏ　　　　　　Ｎ＋５８７．５
６ ６５６．２８ ４８６．１３ 波長（ｎｍ１ ５８７．５６ ６５６．２８ ４８６．１３ Ｖｏ＝８１．６１ 屈折率分布レンズ３ 波長（ｎｍｌ　　　Ｎ。

５８７．５６　　１．８４６６６ ６５６−２８　　１．８３６４９ ４８６．１３　　１．８７２１ 波長（ｒｖ＋）　　　　Ｎ。

５８７、５６　　０．６８７６４　ｘ ６５６．２８　　０．６７８６７ｘ ４８６、１３　　０．７０８５７ｘ ｖｏ＝２３．７８　　、　　Ｖ＋　＝ Ｒ１／Ｄ　＝　２．６５　（入射側） 閏□、／Ｌ、、　＝０．４４ ０−１ Ｏ−１ ０−３ ２３、Ｖｌ　　＝２３ 、１．５３　（出射側） Δｎ　　＝　０．０１９６ １．４９７ １．４９５１４ １．５０１２３ ３ ０．６３０３９ｘ　１０−” ０．６２７６９Ｘ　１０−” ０．６３６７　　ｘ　１０−” ｖ、＝７０ ０．２１４１４ｘ　１０−’ ０．２１３２２Ｘ　１０−’ ０．２１６２８ｘ　１０−’ ２ ＝７Ｏ Ｎ。

−０，１７５１８ｘ　１０−” −０，１７２８９ｘ　１０−” −０，１８０５１ｘ　１０−” ＩＮ、・Ｄｌ＝　０．０１２　　、　　１ｆｏｌ／Ｄ＝
　３．３５θ＝１５．３９（入射側）　、　２．０１　
（出射側）ν。い−ν。。＝　１８．８１　　（以上屈
折率分布レンズ１）Ｒ１／Ｄ　＝１３．８９　　（入射
側）　、　１．４８　（出射側）Ｍ、、ｌｌ／Ｍ、、、
　＝０．７５　　、　　Δｎ　＝０．０７７９Ｎ、−Ｄ
Ｉ＝０．０７１　　、　１ｆＩｌ、ｌ１０＝２．４１θ
＝ａ、７ｇ　（入射側）　、　１）−１５　　（出射側
）（以上屈折率分布レンズ２） Ｒ１／Ｄ　＝４７．０６　　（入射側）　、　８．０９
　（出射側）Ｌ　、　、、／Ｍ□、　　＝０．９９５　
　、　　　八〇　＝　０．０００８３Ｎ１・Ｄｌ＝０．
００１）．　１ｆｏｌ／Ｄ＝１）．６９θ＝２．５８＋
入射側）　、　６．０３　（出射側）（以上屈折率分布
レンズ３） 実施例６ ｆ　＝　８．８４６ ８＝１０．５゜ ｄＡ＝　１．７ ｒ、　＝　−７，７４４６ ＮＡ　　　Ｏ，４，ＰＳ＝０．８ ＷＤ＝３ ｄ、＝１．９　　　、　　　ｄｃ＝２．１ｄ＋＝１．８
６２７ ｎｌ　（屈折率分布レンズｌ） ｒ、＝−４，８４６ ｄ２＝　５．５２６７ ｒ、＝　２６３．８９２２ ｄｚ＝　２．６９９　　　ｎｚ　（屈折率分布レンズ２
）ｒ、＝−７，３６２５ ｄ、＝０．１５ ｒｓ　＝　−２３，３５５７ ｄｌ＝　１．３　　　　ｎｌ　（屈折率分布レンズ３）
ｒｅ”　１０．９５６３ ｄｓ”　２．５　　　　ｎ４＝　１．６０９５５　　　
ｖａ＝　５２．３９ｒ、：　−１２，２８８４ 屈折率分布レンズ１ （物体側から０．６１）０１までｎ−＝　１．８０８４
９．νａ＝　４５．０５１波長ｆｎｍ）　　　Ｎｏ　　
　　　　Ｎ＋５８７．５６　　１．８０８４９　　０．
７６５５７ｘ　ｔｏ−’６５６．２８　　１．８０３１
　　０．７６１８２ｘ　ｔ。

４８６．１３　　１．８２１０５　　０．７７４３　Ｘ
ｌ０−’ｖ、＝４５．０５　　、　　Ｖ＋　＝６１．３
６屈折率分布レンズ２ 波長（ｎｍｌ　　　Ｎｏ　　　　　　Ｎ＋５８７．５６
　　１．４８８３７　−０．２０８９１ｘ　１０−”６
５６．２８　　　１．４８５６４　　−０．２０６５６
ｘ　１０−”４８６．１３　　　１．４９４７６　　−
０．２１４３８ｘｌＱ−”波長（ｎｍｌ　　　　Ｎｚ ５８７．５６　　　−０．２４９８３ｘ　１０−”６５
６．２３　　　−０．３３６５４Ｘ　１０−’４８６．
１３　　　−Ｑ、４７５２８ｘ　ｔｏ−’ｖｏ＝５３．
５３　　、　　　ｖ１＝２６．７２　　、ｖｔ＝−０，
８６４５屈折率分布レンズ３ 波長（ｎｍ）　　　Ｎ。

５８７．５６　　　Ｌ、７７６０７ ６５６．２８　　１．７６７４ ４８６．１３　　１．７９６１） 波長（ｎｍｌ　　　　Ｎｚ ５δ７．５６　　０．１５７９９　ｘ　１０−　’６５
６、２８　　　Ｑ、　１５８５１　ｘ　１Ｏ−４８Ｇ、
１３　　０．１５６７９ＸＩＯ−’ｙ、：　２７．０４
　　、　　ｖ、：　７．３１　　、　ｙ、ニー９２．０
３８１／Ｄ　＝４．１６　（入射側）、２．６（出射側
）Ｍ、、、ｌｌ／％ｌ、、、。＝０．７２２．、：　、
　　Δｎ　＝　０．０８５１８Ｎｌ−ＤＩ＝０．１４３
　　、　１ｆｏｌ／Ｄ＝５．３９１） ０．１６８４９Ｘ　１０−１ ０．１６１５？ｘ　ｔｏ−’ ０．１８４６３Ｘ　１０−’ θ＝６．ｚ４１入射側）　、　５．０４　（出射側）（
以上屈折率分布レンズ１） ＩＲＩｌｏ　＝９７．８（入射側）、２．７（出射側）
Ｌ、、１／Ｌ、、　＝０．９２２　　、　　Δｎ＝ｏ、
００７４ＧＩＮＩ・ＤＩ＝０．００５６４　、　１ｆａ
ｌ／Ｄ　＝５．５３４θ＝４．３１　（入射側）　、　
６．０４　（出射側）（以上屈折率分布レンズ２） ＩＲＩｌｏ　＝１７．９７　　（入射側）　、　８．４
３　（出射側）Ｍ、、ｎ／Ｍ、、、　＝０．９７４　　
、　　Δｎ＝０．０４８６ＩＮ、　・旧＝０．０２１９
　　、　１ｆａｌ／Ｄ　：６．９７４θ＝０．５７（入
射側）、　３．２８（接合面）、　４．６５（出射側）
シｏｐ−μ１）事’！５．３５　　　　（以上屈折率分
布レンズ３）上記データーにおいてＰＳはペッツバール
和。

Ｈは像高、ＷＤは作動距離、ｒｌ−ｒｌ＋・・・はレン
ズ各面の曲率半径、　ｄ、、　ｄ、、・・・は各レンズ
の肉厚およびレンズ間隔、又ｎ、νは各レンズの屈折率
およびアツベ数で、屈折率分布レンズの場合は、Ｎｏ、
Ｎ＋・・・等の値を示しである。又ｖ、、ｖ、は２次、
３次のアツベ数でＶ、と同様にして求められる値、ｄａ
、ｄｓ、ｄｃは夫々各実施例中の屈折率分布レンズｌ２
．３の屈折率分布が設けられた部分のレンズの縁での厚
さである。

上記実施例中、実施例１は、第１図に示すレンズ構成で
、最も物体側の第１群レンズに屈折率分布レンズを用い
たものである。

一般に顕微鏡対物レンズは、第１群レンズを含む前群が
収差への影響度が大きく、この前群中に少なくとも１枚
屈折率分布レンズを用いることにより、各面で発生する
収差を補正することが出来る。

この実施例は、倍率が４倍の低倍率の顕微鏡対物レンズ
で、第１群レンズにアキシャル型屈折率分布レンズを用
いたものである。

特に、倍率が５倍以下の低倍顕微鏡対物レンズは、合成
焦点距離が長いために、各レンズ成分の焦点距離もそれ
程短くならず、第１群レンズの焦点距ｆｉｆ１もＩｆ、
１２１０ｍｍで比較的長い焦点距離である。そのため各
面の曲率半径は比較的大きな値になるが、それでも均質
レンズの場合、レンズ面で発生する収差を完全に補正す
ることは出来ない。

本実施例では、第１群レンズをアキシャル型屈折率分布
レンズにすることによって、少ないレンズ枚数で視野周
辺部まで良好に収差を補正することが出来た。

実施例２は、第２図に示すレンズ構成で、アキシャル型
屈折率分布レンズとラジアル型屈折率分布レンズを接合
することにより各収差を良好に補正するようにしたもの
である。

この実施例も４倍の低倍顕微鏡対物レンズである。そし
てラジアル型屈折率分布レンズとアキシャル型屈折率分
布レンズとを接合して作動距離が長くコンパクトなレン
ズ系とした。つまり第ルンズは肉厚が厚くなるために、
厚いレンズでも加工出来るラジアル型屈折率分布レンズ
を用い、又第２レンズに外径が大きくなっても加工出来
るアキシャル型屈折率分布レンズを用いて製作上の問題
点を克服した。

実施例３は、第３図に示すレンズ構成で、２枚のアキシ
ャル型屈折率分布レンズを接合した接合レンズを用いた
ものである。

この実施例は、１０倍の顕微鏡対物レンズである。１０
倍以下の低倍顕微鏡対物レンズは、第１群レンズを凸レ
ンズにすることにより光束を収束榊 させ、第２レンズの物体側の面の凹面を曲率半径の小さ
い面にすることによってベラバール和を小さくすること
が出来る。

この実施例では、第２群レンズを屈折率分布レンズにし
てその媒質の屈折率変化を利用して軸上色収差を補正し
、更にこの第２群レンズを接合レンズにすることによっ
て倍率の色収差を補正している。

実施例４は、第４図に示す通りで、レンズ外径の大きい
部分にアキシャル型屈折率分布レンズを用い、レンズの
中心肉厚の大きな部分ラジアル型屈折率分布レンズを用
いて各収差を良好に補正したものである。

実施例５は、第５図に示す通りで、アキシャル型屈折率
分布レンズと均質レンズとを接合した接合レンズを用い
て各収差を補正したもので、４０倍の顕微鏡対物レンズ
である。

実施例６は、第６図に示す通りのレンズ構成で、そのう
ちの単レンズの少なくとも一つを曲率半径の小さい方の
面（曲率の強い方の面）に屈折率分布をつけることによ
って各収差を補正したものである。つまりこの実施例で
は、対物レンズの第１群レンズの像側の面に屈折率分布
をつけることによって対物レンズの収差を良好に補正す
るようにしている。この実施例は、倍率が２０倍である
。

向上２各実施例におけるレンズ各面での軸上マージナル
光線高は次の通りである。

実施例１ ｒ　　　　上マージナル　線官 １　　　　　１．９７ ２　　　　　２、７７ ３　　　　　３、６５ ４　　　　　３．６１ ５　　　　　３．８６ 実施例２ ｒ　　　　上マージナル　線高 ３．５６ ３．７２ ４．０６ 上マージナル ０．９７ １．２８ １．４１ ３．９２ ４．３５ 上マージナル ■、３２ １．７３ ３．４７ ３．９９ ３．９４ ７５ ３．４０ ｒ　　　　上マージナル　　８ １　　　　　０、６５ ２　　　　　１．４６ ３　　　　　１．８４ ４　　　　　２、４５ ５　　　　　２．５１ ６　　　　　２、５８ ７　　　　　２、９７ 実施例６ ｒ　　　　上マージナル　縁高 １　　　　　１．３１ ２　　　　　１．８１ ３　　　　　３、０９ ４　　　　　３、３６ ５　　　　　３、３３ ６　　　　　３、４２ ７　　　　　３、５６ 又、実施例２．４で用いているラジアル型屈折率分布レ
ンズの屈折率分布式は次の通りである。

ｎ（ｒｌ＝Ｎｏ＋Ｎ１・ｒ”　＋Ｎｚ−ｒ’　＋−−−
ただしＮｏは光軸上の屈折率、ｒは光軸から垂直方向の
距離、Ｎ＋、Ｎｉ、・・・は分布係数である。

［発明の効果］ 本発明は、顕微鏡対物レンズにアキシャル屈折率分布レ
ンズを用いることによって軸上収差、軸外収差および色
収差の極めて良好に補正された対物レンズになし得たも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は夫々本発明の実施例１乃至実施例６
の断面図、第７図乃至第１２図は実施例１乃至実施例６
の収差曲線図、第１３図はｎ、−シロ図上でのガラスの
選択を示す図、第１４図は他のガラスの選択を示す図で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光軸方向に屈折率が変化する屈折率分布レンズを
   少なくとも１枚有することを特徴とする顕微鏡対物レン
   ズ。 （２）上記屈折率分布レンズのうち少なくとも１枚が下
   記条件（１）を満足する請求項（１）の顕微鏡対物レン
   ズ。 （１）｜Ｒ｜／Ｄ≦５０ ただしＲは前記屈折率分布レンズのレンズ面の曲率半径
   、Ｄは該レンズの肉厚である。 （３）上記屈折率分布型レンズのうち少なくとも１枚が
   以下の条件（８）を満足する請求項（１）の顕微鏡対物
   レンズ。 （８）０＜ｖ＿１＿ｄ ただしｖ＿１＿ｄはＮ＿１＿ａ、Ｎ＿１＿Ｃ、Ｎ＿１＿
   Ｆをｄ線、Ｃ線、Ｆ線による屈折率分布式の１次の係数
   とする時 ｖ＿１＿ｄ＝Ｎ＿１＿ｄ／（Ｎ＿１＿Ｆ−Ｎ＿１＿Ｃ）
   にて求められる値である。