JPH05196873A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ

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JPH05196873A
JPH05196873A JP4029981A JP2998192A JPH05196873A JP H05196873 A JPH05196873 A JP H05196873A JP 4029981 A JP4029981 A JP 4029981A JP 2998192 A JP2998192 A JP 2998192A JP H05196873 A JPH05196873 A JP H05196873A
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JP
Japan
Prior art keywords
lens
correction
cover glass
aberration
microscope objective
Prior art date
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Pending
Application number
JP4029981A
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English (en)
Inventor
Katsuyoshi Arisawa
勝義 有澤
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カバーガラスの様な透明介在物が無い状態で
収差補正された顕微鏡対物レンズであっても、厳密な精
度を要するレンズ移動機構を必要とせずに、透明介在物
越しに顕微鏡観察できるようにする。 【構成】 全体として負の屈折率を有する第1レンズ群
1を物体側から遠い側に配設し、また全体として正の屈
折率を有する第2レンズ群2を物体側に近い側に配設
し、これら第1及び第2レンズ群を物体との間に透明介
在物4が無い状態で収差補正してなる無限遠補正型の顕
微鏡対物レンズにおいて、平行平面状の透明介在物4を
介在させることに起因して発生する収差を打ち消す補正
レンズ3を、前記第1及び第2レンズ群間に挿入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無限遠補正型の顕微鏡
対物レンズに関し、特にカバーガラスの様な透明介在物
が無い状態で収差補正されたレンズであっても、透明介
在物越しに顕微鏡観察できるようにする補正レンズ付き
顕微鏡対物レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】通常の顕微鏡対物レンズは、カバーガラ
スや窓ガラスのような透明介在物がない状態か、一定の
厚さのカバーガラスだけを使用するという前提で設計さ
れているため、例えばカバーガラスが無い状態で設計さ
れた対物レンズを通してカバーガラス越しに資料を観察
すると、球面収差や色収差が発生して詳細に資料を観察
できない問題が生ずる。一定の厚さのカバーガラスを使
用する様に設計された対物レンズを、異なる厚さのカバ
ーガラス使用時に用いる場合も同様である。現在のとこ
ろ、この種のレンズに対する需要は、コンパクトディス
クのピット観察、液晶表示板のカバーガラス越しの観
察、レーザ加工等の分野で増加している。
【0003】上述したカバーガラス使用時の問題を解決
する従来のカバーガラス補正対物レンズは、一般に新規
に設計された対物レンズであるか、或いはカバーガラス
の厚みに応じて組み合わせ対物レンズの一部を光軸に沿
って移動させる機構を有するものが多い。
【0004】例えば、特開昭60−260016号の顕
微鏡対物レンズは、正屈折率の第1レンズ群、正屈折率
の第2レンズ群、負屈折率の第3レンズ群、負屈折率の
第4レンズ群を物体側から順に配列し、このうち第3レ
ンズ群を光軸に沿って移動させることで収差補正を行う
ようにしている。
【0005】また、特願平2−412630号の顕微鏡
対物レンズは、物体側より遠い側から近い側に向かって
順に第1群、第2群、第3群、第4群のレンズ群を配列
し、このうち第2群と第3群を光軸に沿って同時に移動
させることにより収差補正するようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、新規に
対物レンズを設計する方式は、基本的に多品種製造とな
るため、管理、製造の面で負担が多い。また、内部に収
差補正用のレンズ移動機構を有する対物レンズも一見便
利そうであるが、実際に補正できるカバーガラスの厚さ
のレンジが狭く、しかもレンズの可動機構には顕微鏡と
して厳しい精度が要求されるため、大幅なコストアップ
要因となる。
【0007】本発明は、このような点を改善し、カバー
ガラスの様な透明介在物が無い状態で収差補正されたレ
ンズであっても、厳密な精度を要するレンズ移動機構を
必要とせずに、透明介在物越しに顕微鏡観察やレーザー
加工できるようにすることを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では、全体として負の屈折率を有する第1レンズ
群を物体側から遠い側に配設し、また全体として正の屈
折率を有する第2レンズ群を物体側に近い側に配設し、
これら第1及び第2レンズ群を物体との間に透明介在物
が無い状態で収差補正してなる無限遠補正型の顕微鏡対
物レンズにおいて、平行平面状の透明介在物を介在させ
ることに起因して発生する収差を打ち消す補正レンズ
を、前記第1及び第2レンズ群間に挿入する構造として
なることを特徴としている。
【0009】この場合、前記補正レンズが、凸レンズと
凹レンズとを接合させて物体側に凸面を向けたメニスカ
スレンズであり、且つ、前記凸レンズのアッベ数を
νP 、前記凹レンズのアッベ数をνN 、前記補正レンズ
の焦点距離をfcとしたとき、
【0010】
【数1】|νP−νN|<20 ……(1) |fc|>150 ………(2)
【0011】なる条件を満たすのが実用的である。
【0012】
【作用】カバーガラス等の透明介在物越しに物体を観察
するとき、その透明介在物が発生する収差を打ち消す補
正レンズを挿入する本発明の顕微鏡対物レンズは、光軸
方向にレンズを移動させる精密な機構を必要としない。
このため、安価に製造できることはもとより、量産効果
が大幅に向上する。また、既に設計されている対物レン
ズを設計変更すること無くカバーガラス等の収差を補正
したレンズに変更することができ、コストダウンが図れ
る。この補正レンズは、カバーガラス等がない状態で収
差補正された顕微鏡対物レンズに対し必要時に挿入する
タイプとすることができる。この様にすると、カバーガ
ラスがある場合もない場合も鮮明に物体観察することが
できる。或いは、透明介在物越しに観察する専用の顕微
鏡対物レンズとする場合は、補正レンズを固定的に挿入
しておいても良い。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明の第1実施例を示すレトロフォー
カス光学系の無限遠補正型顕微鏡対物レンズの構成図で
ある。図中、1は第1レンズ群、2は第2レンズ群、3
は補正レンズ、4はカバーガラス、5は物体面である。
第1群1は、正メニスカスレンズL1と負レンズL2の
接合レンズで、全体として負の屈折率を有する。第2群
2は、正レンズL5と、正レンズL6、負レンズL7、
正レンズL8の接合レンズと、正レンズL9、負レンズ
L10、正レンズL11の接合レンズと、正レンズL1
2、負レンズL13の接合レンズと、正レンズL14
と、正メニスカスレンズL15との組み合わせレンズ
で、全体として正の屈折率を有する。補正レンズ3は、
凹レンズL3、凸レンズL4の接合レンズで、物体側に
凸面を向けたメニスカスレンズとして構成されている。
【0014】第1群1と第2群2からなる対物レンズ
は、カバーガラス5が無い状態において収差補正されて
いる。即ち、図2(a)(b)(c)は、カバーガラス
無し、補正レンズ無し時の球面収差、非点収差、歪曲収
差をそれぞれ示している。尚、図2及び後に説明する図
3,図4,図6,図7,図8において、(a)はC線,
F線,d線,1064nmの各波長における球面収差を
示し、(b)はd線の球面収差を示し、Y′は焦点距離
200mmの結像レンズによって結像される時の像高
(単位mm)を示す。この図から明らかなように、各収
差がよく補正されているのが判る。この対物レンズでカ
バーガラス越しに物体面を観察すると収差が発生する。
図3(a)(b)(c)は、カバーガラス有り、補正レ
ンズ無し時の球面収差、非点収差、歪曲収差をそれぞれ
示している。この図から明らかなように、カバーガラス
によって球面収差、色収差が発生している。
【0015】本発明では、カバーガラス4の使用時には
補正レンズ3を挿入することで収差補正されるようにな
っている。即ち、図4(a)(b)(c)は、カバーガ
ラス有り、補正レンズ有り時の球面収差、非点収差、歪
曲収差をそれぞれ示している。この図から明らかなよう
に、カバーガラス4によって発生した収差が補正レンズ
3によって完全に打ち消されている。
【0016】補正レンズ3を構成する凸レンズL4のア
ッベ数をνP 、凹レンズL3のアッベ数をνN とし、ま
た補正レンズ3の焦点距離をfcとしたとき、
【0017】
【数2】|νP−νN|<20 ……(1) |fc|>150 ………(2)
【0018】なる条件を満たすようにする。(1)式
は、補正レンズ3を構成する凸レンズL4と凹レンズL
3のアッベ数を規定するものである。即ち、カバーガラ
ス4を挿入すると、主に球面収差、色収差が発生する。
このとき、補正レンズ3を設計して球面収差、色収差を
補正したとき、(1)式の範囲を越えて硝材を使用する
と、アッベ数の差が大きくなって、凸レンズ、凹レンズ
それぞれのパワーがゆるくなり、コンセントリックなレ
ンズに近くなる。このため、レンズの製造上、芯取り工
程において非常な困難をもたらし、歩留まりが悪化して
全体のコスト上昇をまねく。
【0019】(2)式は、補正レンズ全体の焦点距離を
規定するものである。即ち、(2)式を越えたパワーの
レンズにすると、補正レンズを挿入したとき対物レンズ
系全体の焦点距離が大きく変化してしまい、その結果、
顕微鏡全体の結像倍率が変化する不都合が生じるからで
ある。
【0020】尚、補正レンズ3を、全体として物体側に
凸面を有するメニスカス状レンズとしたのは、レンズに
対して光線の入射角が小さくなる様にして光線の屈折角
を小さくし、高次収差が発生し難くするためである。ま
た、補正レンズ3は2枚分離レンズでもよいが、接合レ
ンズとすることでコスト低下を図ることができる。
【0021】表1に第1実施例の諸量を示す。同表で、
niはレンズLiの硝材の波長d線における屈折率、ν
iはレンズLiの硝材のアッベ数、diはレンズLiの
光軸上の厚さ或いは隣接するレンズ間の間隔、riは各
レンズ面の曲率半径、iは物体面から遠い側から近い側
に向かって増加するレンズ番号(i=1,2,3…)で
ある。本例の対物レンズは、補正レンズ3が無い状態で
倍率が50X、焦点距離fd=4.00mm、開口数
N.A.が0.42、L.B.=18.71mmであ
る。ここで、L.B.は、第2群レンズ2の最も物体側
のレンズL15の面の頂点から物体面5までの距離であ
る。また、倍率は焦点距離200mmの結像レンズを付
けた時のものである。カバーガラス4はt=1.1mm
厚とし、硝材は一般的な光学ガラスであるBK−7を使
用してある。このカバーガラスの屈折率ndは1.51
68であり、またアッベ数νdは64.2である。この
カバーガラス4を使用し、且つ補正レンズ3を挿入した
場合の諸元は、fd=3.91mm、開口数N.A.
0.42、L.B.=18.75mm(空気換算)であ
る。この表1の各数値は下式により前述した(1)
(2)式の値を満足していることが判る。
【0022】
【数3】|νP−νN|=3.57<20 |fc|=296.3>150
【0023】
【表1】
【0024】図5は、本発明の第2実施例を示すレトロ
フォーカス光学系の無限遠補正型顕微鏡対物レンズの構
成図である。本例の第1群1は、負レンズL1と正メニ
スカスレンズL2の接合レンズで、全体として負の屈折
率を有する。また、本例の第2群2は、正レンズL5、
負レンズL6、正レンズL7の接合レンズと、正レンズ
L8、負レンズL9、正レンズL10の接合レンズと、
正レンズL11、負レンズL12の接合レンズと、正レ
ンズL13と、正メニスカスレンズL14との組み合わ
せレンズで、全体として正の屈折率を有する。本例の補
正レンズ3は、図1と同様に凹レンズL3、凸レンズL
4の接合レンズで、物体側に凸面を向けたメニスカスレ
ンズとして構成されている。カバーガラス4は図1と同
様である。
【0025】第1群1と第2群2からなる対物レンズ
は、カバーガラス5が無い状態において収差補正されて
いる。即ち、図6(a)(b)(c)は、カバーガラス
無し、補正レンズ無し時の球面収差、非点収差、歪曲収
差をそれぞれ示している。この図から明らかなように、
各収差がよく補正されているのが判る。この対物レンズ
でカバーガラス越しに物体面を観察すると収差が発生す
る。図7(a)(b)(c)は、カバーガラス有り、補
正レンズ無し時の球面収差、非点収差、歪曲収差をそれ
ぞれ示している。この図から明らかなように、カバーガ
ラスによって球面収差、色収差が発生している。
【0026】この実施例でも、カバーガラス4の使用時
には補正レンズ3を挿入することで収差補正されるよう
になっている。即ち、図8(a)(b)(c)は、カバ
ーガラス有り、補正レンズ有り時の球面収差、非点収
差、歪曲収差をそれぞれ示している。この図から明らか
なように、カバーガラス4によって発生した収差が補正
レンズ3によって完全に打ち消されている。
【0027】表2に第2実施例の諸量を示す。同表の見
方は表1と同様である。本例の対物レンズは、補正レン
ズ3が無い状態で倍率が20X、焦点距離fd=10.
01mm、開口数N.A.が0.4、L.B.=21.
82mmである。 カバーガラス4は表1と同じ硝材で
ある。このカバーガラス4を使用し、且つ補正レンズ3
を挿入した場合の諸元は、fd=10.04mm、開口
数N.A.0.4、L.B.=21.89mm(空気換
算)である。この表2の各数値は下式により前述した
(1)(2)式の値を満足していることが判る。
【0028】
【数4】|νP−νN|=3.57<20 |fc|=1260.7>150
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、種々
の厚さのカバーガラス等に対する補正レンズを(1)
(2)の条件式によって設計すれば、通常の顕微鏡対物
レンズでも少しの収差の影響も受けずに、しかも新規に
レンズ全体を設計し直すこと無く、カバーガラス等を通
して観察等ができる利点がある。特に、対物レンズ内部
で光軸方向に補正レンズを移動させる精密な機構が不要
であるので、量産効果によるコストダウンも可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】 第1実施例のカバーガラス無し、補正レンズ
無し時の各収差特性図である。
【図3】 第1実施例のカバーガラス有り、補正レンズ
無し時の各収差特性図である。
【図4】 第1実施例のカバーガラス有り、補正レンズ
有り時の各収差特性図である。
【図5】 本発明の第2実施例の構成図である。
【図6】 第2実施例のカバーガラス無し、補正レンズ
無し時の各収差特性図である。
【図7】 第2実施例のカバーガラス有り、補正レンズ
無し時の各収差特性図である。
【図8】 第2実施例のカバーガラス有り、補正レンズ
有り時の各収差特性図である。
【符号の説明】
1…第1レンズ群、2…第2レンズ群、3…補正レン
ズ、4…カバーガラス、5…物体面。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全体として負の屈折率を有する第1レン
    ズ群を物体側から遠い側に配設し、また全体として正の
    屈折率を有する第2レンズ群を物体側に近い側に配設
    し、これら第1及び第2レンズ群を物体との間に透明介
    在物が無い状態で収差補正してなる無限遠補正型の顕微
    鏡対物レンズにおいて、 平行平面状の透明介在物を介在させることに起因して発
    生する収差を打ち消す補正レンズを、前記第1及び第2
    レンズ群間に挿入する構造としてなることを特徴とする
    顕微鏡対物レンズ。
  2. 【請求項2】 前記補正レンズが、凸レンズと凹レンズ
    とを接合させて物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ
    であり、 且つ、前記凸レンズのアッベ数をνP 、前記凹レンズの
    アッベ数をνN 、前記補正レンズの焦点距離をfcとし
    たとき、 |νP−νN|<20 ……(1) |fc|>150 ………(2) なる条件を満たすことを特徴とする請求項1の顕微鏡対
    物レンズ。
JP4029981A 1992-01-21 1992-01-21 顕微鏡対物レンズ Pending JPH05196873A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009192988A (ja) * 2008-02-18 2009-08-27 Nikon Corp 顕微鏡対物レンズ
JP2011081110A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Canon Inc 撮像装置
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JPS62136616A (ja) * 1985-12-11 1987-06-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 顕微鏡対物補正レンズ

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