JPH09138352A - 液浸系顕微鏡対物レンズ - Google Patents

液浸系顕微鏡対物レンズ

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JPH09138352A
JPH09138352A JP7321160A JP32116095A JPH09138352A JP H09138352 A JPH09138352 A JP H09138352A JP 7321160 A JP7321160 A JP 7321160A JP 32116095 A JP32116095 A JP 32116095A JP H09138352 A JPH09138352 A JP H09138352A
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JP
Japan
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lens
lens group
cemented
negative
group
Prior art date
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Pending
Application number
JP7321160A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuya Watanabe
勝也 渡邊
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/33Immersion oils, or microscope systems or objectives for use with immersion fluids

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】アポクロマート級の液浸系顕微鏡対物レンズを
提供する。 【解決手段】物体側から順に、最も物体側に配置された
平凸レンズと、該平凸レンズに接合され像側に凸面を向
けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた正メ
ニスカスレンズとを含み、全体として正屈折力を有する
第1レンズ群G1と、接合レンズを含み、全体として正
屈折力を有する第2レンズ群G2と、像側に凹面を向け
た接合メニスカスレンズを含み、全体として負屈折力を
有する第3レンズ群G3とを備え、第1レンズ群G1の平
凸レンズの屈折率をn1とし、第1レンズ群G1の負メニ
スカスレンズの屈折率をn2としたとき、n2−n1
0.2、その他の条件を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、倍率が40倍程度
の液浸系アポクロマート級顕微鏡対物レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より液浸系の対物レンズにおいて、
像面湾曲を補正する手段としては主に2つの方法が採ら
れている。1つは、光線高の低いところに互いに向き合
った凹面を配し、その強い負の屈折力によりペッツバー
ル和を低減させるいわゆるガウスタイプと呼ばれる構成
を有するものである。もう1つは、先端のレンズに相対
的に屈折率の低い平凸レンズを埋め込み、その屈折率の
差により接合面に負の屈折力を与え、同様にペッツバー
ル和の減少を図るものである。後者は、第1レンズ面に
強い凹面を有する乾燥系のレンズには及ばないまでも、
それに近い効果を得ることが可能である。
【0003】このような、先端を埋め込みにした液浸系
顕微鏡対物レンズで、2次スペクトルの除去された40
倍程度のアポクロマート級レンズの例としては、特開平
6−160720号公報に開示されたものがある。これ
は、先に述べた2つの方法を組み合わせることで、さら
なる像面の平坦性向上をねらったものと思われる。しか
し、その実施例における収差図には像高10mmまでし
か示されておらず、必ずしも広視野にわたり優れた結像
性能が保証されているとは言えない面がある。また、こ
のようなガウスタイプの構成を用いると、概ねレンズ枚
数が多くなり、中心厚公差も厳しくなる傾向にあるた
め、非常にコストのかかる埋め込みレンズと組み合わせ
て使用するには、価格が高くなりすぎるという難点があ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況を背景に、ガウスタイプのレンズ構成を併用するこ
となく、埋め込みレンズのみで像面湾曲が良好に補正さ
れ、非常に色収差の優れた倍率が40倍程度のアポクロ
マート級の液浸系顕微鏡対物レンズを提供することを課
題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明では、物体側から順に、最も物体側に配置
された平凸レンズと、該平凸レンズに接合され像側に凸
面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向け
た正メニスカスレンズとを含み、全体として正屈折力を
有する第1レンズ群G1と、接合レンズを含み、全体と
して正屈折力を有する第2レンズ群G2と、像側に凹面
を向けた接合メニスカスレンズを含み、全体として負屈
折力を有する第3レンズ群G3とを備え、以下の各条件
式を満足することを特徴とした液浸系顕微鏡対物レンズ
を提供する。 (1)n2−n1≧0.2 (2)4.5≦r3/r2≦5.7 (3)5≦|f2n/f|≦12 (4)1≦D3/f≦3 (5)10≦re/[(n3p−n3n)f]≦40
【0006】但し、n1:第1レンズ群G1の平凸レンズ
の屈折率 n2:第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの屈折率 r2:第1レンズ群G1の平凸レンズと負メニスカスレン
ズとの接合面の曲率半径 r3:第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの凸面の曲
率半径 f2n:第2レンズ群G2の最も物体側接合レンズの負レ
ンズの焦点距離 f:対物レンズ全系の焦点距離 D3:第3レンズ群G3の接合メニスカスレンズの合成厚 n3p:第3レンズ群G3の接合メニスカスレンズの正レ
ンズの屈折率 n3n:第3レンズ群G3の接合メニスカスレンズの負レ
ンズの屈折率 re:対物レンズの最終面の曲率半径 である。
【0007】以下、本発明の顕微鏡対物レンズの採った
構成の理由と各条件式について説明する。第1レンズ群
1は、いわゆる埋め込みレンズを含むレンズ群で、こ
の埋め込む側の平凸レンズは、使用する液体とほぼ同じ
屈折率となっており、そのため液体とレンズとの境界面
では、ほとんど球面収差は発生せず、レンズの中心厚誤
差に対する寛容度を高めている。像面の平坦性を良好に
補正するためには、ペッツバール和をできる限り小さく
する必要があるが、その役割の大部分を先玉の接合レン
ズが負うことになり、これらを適切に設定するための条
件を、条件式(1)、(2)によって規定している。
【0008】条件式(1)は、埋め込む側の平凸レンズ
と埋め込まれる側の負メニスカスレンズの各々の屈折率
を決めるものであるが、平凸レンズの屈折率は先の理由
からほぼ決まってしまうため、実際にはメニスカスレン
ズ側の屈折率を規定するものといってよい。当然のこと
ながら、この条件を外れると接合面において十分な負の
屈折力が得られなくなり、ペッツバール和を減少できず
に、本来の目的を失ってしまう。
【0009】条件式(2)は、同接合平凸レンズの接合
面の曲率半径r2と凸面の曲率半径r3を規定するもの
で、この下限値を下回るとペッツバール和が大きくな
り、像の平坦性は悪くなる。また、逆に上限値を上回る
と像の平坦性は良くなるのだが、接合面の曲率半径が小
さくなり、レンズの加工性が極端に悪化する。この問題
を避けるために接合面の曲率半径を適度に緩めると、同
時にr3面の曲率半径も大きくなることになり、凸面の
屈折力が弱くなるため、光束が広がりすぎてしまうた
め、球面収差が悪化して他の群での補正が困難になって
しまう。
【0010】先端の接合平凸レンズを出た光束は、第1
レンズ群G1のその他の正レンズ成分によって緩やかに
曲げられ、第2レンズ群G2に導かれる。その正レンズ
成分の形状は、マージナル光線の偏角をできるだけ小さ
くするため、物体側からみて、凹面を物体側に向けたメ
ニスカスレンズ、両凸レンズの順に配置するのが最も望
ましい。
【0011】第2レンズ群G2は、第1レンズ群G1から
の発散光を受け、収れん光に変換するとともに、主に球
面収差と色収差の補正を行っている。条件式(3)は、
この球面収差と色収差を適切に補正するための条件で、
この上限値を上回ると、球面収差、軸上色収差ともに補
正不足となり、これを他の負レンズで補正しようとする
と色の球面収差が悪化する。逆に下限値を下回ると補正
過剰となり、特に高次の球面収差が発生し、補正不能と
なる。
【0012】第3レンズ群G3では主に、正の屈折力を
有する接合面において、倍率色収差、色の球面収差等を
補正しており、最終面の凹面で像面湾曲を補正してい
る。条件式(4)は、この第3レンズ群G3の接合メニ
スカスレンズの合成厚を規定するものである。このレン
ズは、厚さを増すほど2次スペクトルとペッツバール和
の減少に有利に働くが、上限値を超えると加工性が悪化
し、コストアップの要因となる。
【0013】条件式(5)も、第3レンズ群G3の接合
メニスカスレンズに関するものであり、この上限値を上
回ると像面の平坦性が悪くなり、逆に下限値を下回ると
色のコマ収差や、サジタル方向のコマ収差が悪化する。
以上の諸条件を満足することにより、像の平坦性が良好
で色収差の非常に優れた液浸系アポクロマート級の対物
レンズを得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
図1、図3及び図5は、それぞれ本発明の第1、第2及
び第3実施例にかかる対物レンズの構成を示す図であ
り、各実施例の対物レンズは、物体側から順に、最も物
体側に配置された平凸レンズと、該平凸レンズに接合さ
れ像側に凸面を向けた負メニスカスレンズと、物体側に
凹面を向けた正メニスカスレンズとを含み、全体として
正屈折力を有する第1レンズ群G1と、最も物体側に配
置された負レンズと、該負レンズに負屈折力の接合面に
よって接合されたレンズとを含み、全体として比較的弱
い正屈折力を有する第2レンズ群G2と、正レンズと負
レンズとの接合よりなる正屈折力の接合面を有し像側に
凹面を向けた接合負メニスカスレンズを含み、全体とし
て負屈折力を有する第3レンズ群G3とを備えた構成と
なっている。このうち第2実施例では、使用する硝材を
蛍光用のものに変え、紫外線励起の蛍光観察においても
使用可能としたものである。また第3実施例は、第2実
施例と同様に蛍光観察に対応しているが、第2レンズ群
2の2枚接合レンズを3枚接合レンズに置き換え、性
能の向上を図ったものである。
【0015】以下の表1、表2及び表3に、それぞれ第
1、第2及び第3実施例の諸元を記載する。各表におい
て、[全体諸元]中、fは対物レンズの焦点距離、N.
A.は開口数、βは倍率、W.D.は作動距離を表して
いる。また[レンズ諸元]中、第1カラムは物体側から
のレンズ面の番号、第2カラムrは各レンズ面の曲率半
径、第3カラムdは各レンズ面の間隔、第4カラムnd
はd線(587.6m)に対する屈折率、第5カラムν
dはd線に対するアッベ数、第6カラムはレンズ群番号
を示している。また以下の表4に、各実施例について、
前記各条件式におけるパラメータの値を示す。また各実
施例は、いずれもオイル(nd=1.51536、νd
41.36)を使用した油浸系で、物体と第1レンズ面
の間には0.17mmのカバーガラスが挿入されるもの
として設計がなされている。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】 実施例番号 1 2 3 (1)n2−n1 0.250 0.252 0.252 (2)r3/r2 5.55 5.31 5.42 (3)|f2n/f| 6.12 10.17 5.77 (4)D3/f 2.5 2.2 2.2 (5)re/[(n3p−n3n)f] 24.77 18.10 18.21
【0020】図2、図4及び図6は、それぞれ第1、第
2及び第3実施例の諸収差図である。各収差図におい
て、Dはd線(587.6nm)を、CはC線(65
6.3nm)を、FはF線(486.1nm)を、Gは
g線(435.8nm)をそれぞれ示しており、また非
点収差図において実線はサジタル像面を示し、破線はメ
リディオナル像面を示している。各収差図より、各実施
例とも良好な結像性能を有していることが分かる。また
第2実施例や第3実施例のように蛍光用硝材を用いた場
合にも、良好に収差が補正されていることがわかる。
【0021】なお、各実施例における顕微鏡対物レンズ
は、無限遠系補正型のものとなっているため、対物レン
ズ単独では結像し得ない。したがって実際には、図7及
び以下の表5に諸元を示す第2対物レンズ(結像レン
ズ)を配置した状態で使用することを前提に設計がなさ
れており、図2、図4及び図6に掲げた各実施例の収差
曲線は、この第2対物レンズ(結像レンズ)を用いて結
像させたときのものである。
【0022】
【表5】
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によりガウスタイ
プのレンズ構成を併用することなく、埋め込みレンズの
みで像面湾曲が良好に補正され、非常に色収差の優れた
倍率が40倍程度のアポクロマート級の液浸系顕微鏡対
物レンズを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図2】第1実施例の諸収差図である。
【図3】本発明の第2実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図4】第2実施例の諸収差図である。
【図5】本発明の第3実施例にかかる対物レンズの構成
を示す図である。
【図6】第3実施例の諸収差図である。
【図7】本発明の対物レンズとともに用いられる第2対
物レンズ(結像レンズ)の構成を示す図である。
【符号の説明】
1…第1レンズ群 G2…第2レンズ群 G3…第3レンズ群 L…結像レンズ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側から順に、最も物体側に配置された
    平凸レンズと、該平凸レンズに接合され像側に凸面を向
    けた負メニスカスレンズと、物体側に凹面を向けた正メ
    ニスカスレンズとを含み、全体として正屈折力を有する
    第1レンズ群G1と、 接合レンズを含み、全体として正屈折力を有する第2レ
    ンズ群G2と、 像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含み、全体
    として負屈折力を有する第3レンズ群G3とを備え、 以下の各条件式を満足することを特徴とした液浸系顕微
    鏡対物レンズ。 (1)n2−n1≧0.2 (2)4.5≦r3/r2≦5.7 (3)5≦|f2n/f|≦12 (4)1≦D3/f≦3 (5)10≦re/[(n3p−n3n)f]≦40 但し、n1:第1レンズ群G1の前記平凸レンズの屈折率 n2:第1レンズ群G1の前記負メニスカスレンズの屈折
    率 r2:第1レンズ群G1の平凸レンズと負メニスカスレン
    ズとの前記接合面の曲率半径 r3:第1レンズ群G1の負メニスカスレンズの前記凸面
    の曲率半径 f2n:第2レンズ群G2の最も物体側接合レンズの負レ
    ンズの焦点距離 f:対物レンズ全系の焦点距離 D3:第3レンズ群G3の前記接合メニスカスレンズの合
    成厚 n3p:第3レンズ群G3の前記接合メニスカスレンズの
    正レンズの屈折率 n3n:第3レンズ群G3の前記接合メニスカスレンズの
    負レンズの屈折率 re:対物レンズの最終面の曲率半径 である。
JP7321160A 1995-11-14 1995-11-14 液浸系顕微鏡対物レンズ Pending JPH09138352A (ja)

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