JPH1031162A

JPH1031162A - 顕微鏡

Info

Publication number: JPH1031162A
Application number: JP9064493A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Otaki; 達朗大瀧; Toshiaki Futaboshi; 俊明二星; Manabu Sato; 学佐藤; Hitoshi Kaizu; 均海津; Yumiko Ouchi; 由美子大内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1997-03-18
Publication date: 1998-02-03
Anticipated expiration: 2017-03-18
Also published as: US6128128A; EP0807840A3; EP0807840A2; JP3123457B2

Abstract

(57)【要約】【課題】操作性に優れ、しかも極低倍率から高倍率にわ
たる試料の観察が可能な顕微鏡を実現すること。【解決手段】試料からの光を集光して平行光束に変換す
る機能を持つ試料側でほぼテレセントリックな対物レン
ズと、該対物レンズからの平行光束を集光して前記試料
の像を形成する結像レンズとを有し、試料の像を所望の
倍率のもとで観察するための顕微鏡において、互いに異
なる倍率を有する複数の前記対物レンズを保持可能に設
けられると共に、前記試料と前記結像レンズとの間の観
察光路へ前記複数の対物レンズの１つを設定可能に設け
られた切り換え手段を設ける。以上の基本構成を持つ顕
微鏡は、、前記結像レンズの焦点距離ｆI と前記試料面
から前記対物レンズの胴付面までの距離としての対物レ
ンズの同焦点距離Ｄとの比率の最適な範囲に関する条件
を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微生物や細胞など
微細物を所望の倍率で観察する顕微鏡に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、特に無限遠系と呼ばれ
る対物レンズと結像レンズによって構成される顕微鏡で
は、対物レンズと結像レンズの間の空間に光学的に平行
系の部分をつくり、対物レンズと結像レンズとの間隔を
ある程度自由に設定できる顕微鏡装置が知られている。
この中で結像レンズの焦点距離は、顕微鏡の全体の大き
さや収差を補正する関係から、１６０ｍｍから２５０ｍ
ｍ程度に設定されている。また、対物レンズの試料面か
らその対物レンズの胴付面までの距離、所謂同焦点距離
は、一般的に４５ｍｍとなっている。また、対物レンズ
を取りつけている部分のねじ径（装着部のねじの外径）
は、２０ｍｍから２５ｍｍ程度である。これはレボルバ
と呼ばれているターレット式の倍率切り替え部分の大き
さに制限があることや、光束の確保のために必要とされ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
では、顕微鏡光学系で起こる収差を補正するために、結
像レンズの焦点距離は従来１６０ｍｍから２５０ｍｍ程
度に設定されており、さらに対物レンズの同焦点距離は
４５ｍｍとなっている。しかしながら、これらの組み合
わせでは対物レンズにおいて試料面としての物体面から
対物レンズの最終面までの距離は５０ｍｍ程度となる
が、顕微鏡の倍率を様々に変えようとする場合、その５
０ｍｍ程度の距離では様々な不都合が生ずる。

【０００４】その事を具体的に説明すると、まず、結像
レンズの焦点距離を２００ｍｍとし、極低倍率の対物レ
ンズの倍率を１倍とした場合、対物レンズと結像レンズ
との合成倍率Ｂは、対物レンズの焦点距離をｆO とし、
結像レンズの焦点距離をｆIとするとき、以下の如くな
る。Ｂ＝ｆI ／ｆO つまり、上式の関係より、その合成倍率Ｂが１倍のとき
の対物レンズの焦点距離は、２００ｍｍとなる。

【０００５】この場合、この２００ｍｍの焦点距離を持
つ対物レンズを、５０ｍｍ程度の空間（物体面又は試料
面から対物レンズの最終面までの距離）に収めるために
は、対物レンズのテレ比を０．２５にせざるを得ず、収
差を補正しつつ物体側にほぼテレセントリックな対物レ
ンズを実現するのは現実的には困難である。また、対物
レンズをレボルバに取りつけている部分のねじ径は、２
０ｍｍから２５ｍｍ程度である。しかしながら、低倍率
で開口数Ｎ．Ａ．の大きな対物レンズを設計する場合、
対物レンズの像側の開口数、すなわち対物レンズの後側
開口数Ｎ．Ａ．’を考えると、例えば、１０倍の対物レ
ンズの試料側の開口数のＮ．Ａ．が０．５であれば、対
物レンズの後側開口数Ｎ．Ａ．’は０．０５となる。こ
のとき、対物レンズの瞳径φP は、結像レンズの焦点距
離を２００ｍｍとした場合には、φP ＝２×Ｎ．Ａ．’
×ｆI で表されるので、２×０．０５×２００＝２０と
なる。このため最低でも２０ｍｍの有効径を持つレンズ
を、対物レンズをレボルバ取りつけている部分に納める
必要が生じる。

【０００６】このように、大きな後側開口数Ｎ．Ａ．’
を持つ対物レンズの需要がどんどん高まっており、特
に、像の明るさがもっとも要求される落射蛍光観察時に
おいて、対物レンズの後側開口数Ｎ．Ａ．’を大きくす
ることは極めて重要である。そこで、本発明は、極低倍
率から高倍率にわたる優れた結像性能を有する複数の対
物レンズに対して十分に対応できるため、操作性に優
れ、しかも極低倍率から高倍率にわたる試料の観察が可
能な顕微鏡を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、前記試料からの光を集光して平行光束
に変換する機能を持つ試料側でほぼテレセントリックな
対物レンズと、該対物レンズからの平行光束を集光して
前記試料の像を形成する結像レンズとを有し、試料の像
を所望の倍率のもとで観察するための顕微鏡において、
互いに異なる倍率を有する複数の前記対物レンズを保持
可能に設けられると共に、前記試料と前記結像レンズと
の間の観察光路へ前記複数の対物レンズの１つを設定可
能に設けられたレボルバ等の切り換え手段を設け、前記
結像レンズの焦点距離をｆI とし、前記試料面から前記
対物レンズの胴付面までの距離としての対物レンズの同
焦点距離をＤとするとき、以下の条件を満足する構成と
したものである。

【０００８】０．２９＜Ｄ／ｆI ＜０．４０そして、本発明は、以上の構成に基づいて、前記切り換
え手段に対する前記対物レンズの装着部のねじの外径を
φとするとき、さらに以下の条件を満足することが好ま
しい。０．３５＜φ／Ｄ＜０．５０また、本発明は、さらに以下の条件を満足することがよ
り好ましい。

【０００９】１９０ｍｍ＜ｆI ＜２２０ｍｍ

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の顕微鏡では、試料からの
光を集光して平行光束に変換する機能を持つ試料側でほ
ぼテレセントリックな対物レンズと、該対物レンズから
の平行光束を集光して前記試料の像を形成する結像レン
ズとを有する構成を基本構成としており、さらに、以下
の条件（１）を満足するように構成したものである。（１）０．２９＜Ｄ／ｆI ＜０．４０但し、ｆI は結像レンズの焦点距離、Ｄは試料面から対
物レンズの胴付面までの距離としての対物レンズの同焦
点距離、φは前記対物レンズの装着部のねじの外径であ
る。

【００１１】以上の構成により、顕微鏡全体の大きさも
操作性の観点から使用者にとって都合が良く、極低倍率
たとえば１倍の対物レンズにも十分対応し得る。さら
に、従来のものと比べて後側開口数の大きな対物レンズ
の実現も可能となるために、明るい像が要求される落射
蛍光観察時には極めて有利である。次に、各条件につい
て詳述する。上記条件（１）は、試料面から対物レンズ
の胴付面までの距離Ｄと結像レンズの焦点距離ｆI との
最適な比率の範囲を規定したものである。この条件
（１）の下限値を外れた場合には、極低倍率の対物レン
ズを設計する場合にテレ比を大きく掛けた構成とせねば
ならず、諸収差がバランス良く補正された物体側にほぼ
テレセントリックな顕微鏡対物レンズを実現することが
困難となる。一方、条件（１）の上限値を外れた場合に
は、対物レンズ自体が大きくなりすぎて、複数の対物レ
ンズの交換により倍率を変更するためのレボルバの回転
を考えるときに操作性がわるくなってしまう。しかも、
レボルバの回転に伴い対物レンズを交換するための空間
が大きくなり、小型化に反するため好ましくない。

【００１２】そして、本発明は、以上の構成に基づい
て、前記切り換え手段に対する前記対物レンズの装着部
のねじの外径をφとするとき、さらに以下の条件（２）
を満足することが好ましい。（２）０．３５＜φ／Ｄ＜０．５０ここで、上記条件（２）は、対物レンズの装着部のねじ
の外径φと試料面から対物レンズの胴付面までの距離Ｄ
との最適な比率の範囲を規定したものである。この条件
（２）の下限値を外れた場合には、後側開口数の大きな
対物レンズの最も像側に大きな有効径を持ったレンズを
納めることができない。しかも、試料面から対物レンズ
の胴付面までの距離Ｄが極端に大きくなる場合には、レ
ボルバの回転に伴い対物レンズを交換するための空間が
大きくなり、操作性が悪くなる。逆に、条件（２）の上
限値を外れた場合には、取りつけねじの外径（直径）が
大きくなるため多数個の対物レンズをレボルバに保持さ
せることが困難となり、取りつけねじの外径が大きな多
数個の対物レンズをレボルバに保持させるようとすると
レボルバ自体が大きくなってしまい操作性が悪くなる。
しかも、試料面から対物レンズの胴付面までの距離Ｄが
極端に短くなる場合には、諸収差がバランス良く補正さ
れた物体側にほぼテレセントリックな顕微鏡対物レンズ
を実現することが困難となる。

【００１３】さらに、本発明の顕微鏡における結像レン
ズは、以下の条件（３）の焦点距離範囲を持つことがよ
り好ましい。（３）１９０ｍｍ＜ｆI ＜２２０ｍｍこの条件（３）の下限値を外れた場合には、所望の範囲
の視野を得ながら対物レンズと結像レンズの間の空間を
確保しようとすると、結像レンズ自体の外径が大きくな
るため好ましくない。逆に、条件（３）の上限値を外れ
た場合には、色収差の補正が困難となるのみならず、顕
微鏡全体が大きくなりすぎてしまう。

【００１４】次に、図１を参照しながら本発明の実施の
形態にかかる顕微鏡について説明する。図１に示す如
く、例えば１倍程度の極低倍用の第１の対物レンズ１０
と例えば４０倍程度の高倍用の第２の対物レンズ１１と
がレボルバ２０に装着されており、図１では、極低倍用
の第１の対物レンズ１０が観察光路中に配置されている
様子を示している。そのレボルバ２０は、顕微鏡本体で
ある鏡基２１に取り付けられており、この鏡基２１の上
方には、鏡筒２２が取り付けられている。そして、鏡筒
２２には、試料としての標本の像を目視観察するための
接眼レンズを収納している接眼ユニット２３が取り付け
られている。

【００１５】ここで、この鏡筒２２の内部には、点線で
示す如く、対物レンズ（１０、１１）を通過した光束を
結像して試料としての標本の像を形成する結像レンズＬ
I と、結像レンズＬI を通過した光束を接眼ユニット２
３へ導くためのプリズムＰ及びミラーＭとが設けられて
いる。また、鏡基２１には、標本Ｏを載置するためのス
テージ３０と、照明光を標本へ供給する照明ユニット４
０とが取り付けられている。この照明ユニット４０から
の照明光は、コンデンサーレンズ４１を介してステージ
３０上の標本Ｏを透過照明する。

【００１６】なお、図１では、極低倍用の第１の対物レ
ンズ１０が観察光路中に配置された様子を示している
が、高倍率の試料を観察するためには、レボルバ２０を
回転軸２０Ａｘを中心として回転させて、高倍用の第２
の対物レンズ１１を観察光路中に配置すれば良い。次
に、対物レンズが取り付けられるレボルバ２０の構造を
図２を参照しながら説明する。

【００１７】図２に示す如く、レボルバ２０は、光軸Ａ
ｘに対して斜めの回転軸２０Ａｘを中心として回転可能
に構成されており、この回転軸２０Ａｘから等距離の位
置に複数の開口部２０ａが設けられている。この開口部
２０ａには、雌ネジが形成されている。一方、極低倍用
の第１の対物レンズ１０は、標本Ｏからの光束を平行光
束に変換する機能を持つレンズ（Ｏ1 、Ｏ2 ）と、この
レンズ（Ｏ1 、Ｏ2 ）を保持する鏡筒Ｂを有しており、
この鏡筒Ｂの一端に設けられている装着部には雄ネジＢ
ａが直径φ＝２５ｍｍの大きさで形成されている。そし
て、レボルバ２０の開口部２０ａ内部に形成された雌ネ
ジと、極低倍用の第１の対物レンズ１０中の装着部に形
成される雄ネジとが螺合可能に設けられている。

【００１８】ここで、レボルバ２０の開口部２０ａと面
一になる部分が極低倍用の第１の対物レンズ１０の胴付
面Ｚとなる。そして、試料面（標本面又は観察面）ＯP
から胴付面Ｚまでの対物レンズ１０の光軸に沿った距離
が対物レンズ１０の同焦点距離Ｄであり、この時の同焦
点距離Ｄは６０ｍｍである。また、高倍率の試料を観察
するためには、図１に示した如き高倍用の第２の対物レ
ンズ１１をレボルバ２０の開口部２０ａに取付け、レボ
ルバ２０を回転軸２０Ａｘを中心として回転させて、高
倍用の第２の対物レンズ１１を観察光路中に配置すれば
良い。このとき、試料面（標本面）ＯP から胴付面Ｚま
での対物レンズ１１の光軸に沿った距離が対物レンズ１
１の同焦点距離Ｄであり、この時の同焦点距離Ｄも対物
レンズ１０と同様に６０ｍｍである。

【００１９】このように、極低倍用の第１の対物レンズ
１０と高倍用の第２の対物レンズ１１との同焦点距離Ｄ
が互いに等しいため、対物レンズの交換により倍率を切
り換えたとしても、顕微鏡光学系のピントをほぼ合わす
ことができる。つぎに、図３にしたがって極低倍用の対
物レンズの具体的な例を示す。図３に示す如く、極低倍
用の対物レンズの光学的構成は、試料面（物体面）ＯP
側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と、負
の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ2 と、正の屈折力を持つ
第３レンズ群Ｇ3 とからなる３群構成である。そして、
第１レンズ群Ｇ1 は２枚の正のレンズ（Ｌ1 、Ｌ2 ）で
構成され、第２レンズ群Ｇ2 は負レンズＬ3 と正レンズ
Ｌ4 との接合より成る接合負レンズで構成されている。
第３レンズ群Ｇ3 は正レンズＬ5 、及び負レンズＬ6 と
正レンズＬ7 との接合より成る接合負レンズで構成され
ている。

【００２０】なお、極低倍用の対物レンズを構成する各
レンズ（Ｌ1 〜Ｌ7 ）は、各レンズを保持するレンズ保
持要素（Ｂ1 〜Ｂ5 ）によって固設されており、絞りＳ
とそれの保持要素とが一体的に構成された絞り保持要素
と各レンズ保持要素（Ｂ1 〜Ｂ5 ）は鏡筒Ｂ内に保持さ
れている。また、鏡筒Ｂの一端には、レボルバ２０への
装着部Ｂａに直径φ＝２５ｍｍの雄ネジが形成されてい
る。

【００２１】

【実施例】以下の表に、以上の図３に示した極低倍用の
１倍の対物レンズ及び結像レンズの光学データを掲げ
る。このデータは、極低倍用の１倍の対物レンズ１０が
試料からの光を平行光束に変換し、その平行光束を結像
レンズＬI によって所定位置に結像する光学的配置の様
子を示す図４に基づくものである。但し、極低倍用の対
物レンズ１０の試料側の開口数をＮＡ、極低倍用の対物
レンズ１０の焦点距離をＦ、極低倍用の対物レンズ１０
の同焦点距離をＤ、第１レンズ群Ｇ1 の焦点距離をｆ1
、第２レンズ群Ｇ2 の焦点距離をｆ2 、第３レンズ群
Ｇ3 の焦点距離をｆ3 、結像レンズＬI の焦点距離をｆ
I 、試料面（標本面又は物体面）ＯP から第１レンズ群
Ｇ1 の主点までの距離をｄ01、第１レンズ群Ｇ1 と第２
レンズ群Ｇ2 との主点間隔をｄ12、第２レンズ群Ｇ2 と
第３レンズ群Ｇ3 との主点間隔をｄ23、第３レンズ群Ｇ
3 の主点から結像レンズＬI の主点までの主点間隔をｄ
3I、結像レンズＬI の主点から標本像（中間像）ＩM ま
での距離をｄIMとする。

【００２２】

【表１】〔第１実施例〕但し、標本の観察視野の大きさを直径２５ｍｍとした時
に、第１レンズ群Ｇ1の試料側の有効径は２５．５ｍ
ｍ、第３レンズ群Ｇ3 の像側の有効径は２０ｍｍであ
る。

【００２３】

【表２】〔第２実施例〕但し、標本の観察視野の大きさを直径２５ｍｍとした時
に、第１レンズ群Ｇ1の試料側の有効径は２５．５ｍ
ｍ、第３レンズ群Ｇ3 の像側の有効径は２０ｍｍであ
る。

【００２４】次に、以上の表１及び表２に示した極低倍
用の１倍の対物レンズ１０と組合せ可能な高倍用の４０
倍の対物レンズ１１及び結像レンズＬI の光学的な配置
を図５に示す。図５に示す如く、高倍用の４０倍の対物
レンズ１１の光学的構成は、試料面（物体面）ＯP 側か
ら順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と、負の屈
折力を持つ第２レンズ群Ｇ2 とからなる２群構成であ
り、この高倍用の４０倍の対物レンズ１１の像側には、
この高倍用の４０倍の対物レンズによって平行光束に変
換された試料からを光を所定位置に集光する結像レンズ
ＬI が配置されている。

【００２５】なお、各レンズ群（Ｇ1 〜Ｇ2 ）は、各レ
ンズ群を保持する不図示の保持要素によって固設されて
おり、各保持要素（Ｂ1 〜Ｂ5 ）は不図示の鏡筒Ｂ内に
保持されている。また、不図示の鏡筒Ｂの一端には、図
３に示した極低倍用の１倍の対物レンズと同様に、レボ
ルバ２０への装着部Ｂａに直径φ＝２５ｍｍの雄ネジが
形成されている。

【００２６】そして、以下の表３には、以上の図５に示
した高倍用の４０倍の対物レンズ１１の光学データを掲
げ、このデータは、図５に基づくものである。但し、高
倍用の対物レンズ１１の試料側の開口数をＮＡ、高倍用
の対物レンズ１１の焦点距離をＦ、高倍用の対物レンズ
１１の同焦点距離をＤ、第１レンズ群Ｇ1 の焦点距離を
ｆ1 、第２レンズ群Ｇ2 の焦点距離をｆ2 、結像レンズ
ＬI の焦点距離をｆI、試料面（標本面又は物体面）ＯP
から第１レンズ群Ｇ1 の主点までの距離をｄ01、第１
レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 との主点間隔をｄ12、
第２レンズ群Ｇ2 の主点から結像レンズＬI の主点まで
の主点間隔をｄ2I、結像レンズＬI の主点から標本像
（中間像）ＩM までの距離をｄIMとする。

【００２７】

【表３】但し、標本の観察視野の大きさを直径２５ｍｍとした時
に、第１レンズ群の試料側の有効径は２．６ｍｍ、第２
レンズ群の像側の有効径は１１ｍｍである。

【００２８】以上の如く、表１及び表２に示した極低倍
用の１倍の対物レンズ１０、及び表３に示す高倍用の４
０倍の対物レンズ１１の同焦点距離Ｄは共に６０ｍｍで
あり、レボルバに取りつけるための極低倍用から高倍用
の各対物レンズの装着部Ｂａの直径φが共に２５ｍｍと
なるように構成されているため、極低倍率から高倍率に
わたる優れた結像性能を有する複数の対物レンズを用い
た試料の観察が可能となり、操作性を格段に向上させる
ことができる。

【００２９】なお、図１に示した接眼ユニット２３内に
保持され、対物レンズ（１０、１１）と結像レンズＬI
により形成される標本像（中間像）ＩM を拡大観察する
ための接眼レンズの焦点距離を２５ｍｍとすると、表１
及び表２に示す第１及び第２実施例の極低倍用の１倍の
対物レンズ１０がレボルバ２０によって観察光路内に設
定された時の顕微鏡の総合倍率Ｍは１０倍であり、ま
た、表３に示す高倍用の４０倍の対物レンズ１１がレボ
ルバ２０によって観察光路内に設定された時の顕微鏡の
総合倍率Ｍは４００倍である。

【００３０】以上の実施例では、顕微鏡のレボルバに取
りつけ可能な対物レンズの倍率を１倍と４０倍の組合せ
を示したが、この組合せに限ることなく、任意の倍率を
持つ複数の対物レンズとの組合せが可能である。但し、
この場合、組合せ可能な任意の倍率を持つ複数の対物レ
ンズは、極低倍用の１倍の対物レンズ及び高倍用の４０
倍の対物レンズの同焦点距離Ｄ並びに双方の対物レンズ
の装着部Ｂａの直径φとが等しくなるように構成される
ことが良い。次に、別の実施例として、対物レンズの倍
率が１０倍と２倍の例を示す。以下の例においては、同
焦点距離Ｄ及び対物レンズの装着部Ｂａの直径φが上記
実施例と同じものとしており、上記極低倍用の１倍の対
物レンズ及び高倍用の４０倍の対物レンズと組み合わせ
が可能であり、共に図１の顕微鏡のレボルバに取り付け
可能なものである。

【００３１】図６は１０倍の対物レンズ１２の光路図で
ある。図６において、１０倍の対物レンズ１２は、標本
ＯP 側から順に、標本側に凹面を向けたメニスカス正レ
ンズＬ1、両凸レンズＬ2、両凸レンズＬ3及び両凹レン
ズＬ4からなり全体としてメニスカス形状の接合負レン
ズ、両凹レンズＬ5及び両凸レンズＬ6からなり全体とし
てメニスカス形状の接合負レンズ、両凸レンズＬ7、そ
して両凹レンズＬ8及び両凸レンズＬ9からなり全体とし
てメニスカス形状の接合負レンズから構成される。

【００３２】なお、対物レンズ１２の各レンズＬ1〜Ｌ9
は、図３の例と同様に、それぞれ不図示のレンズ保持要
素により保持され、これらのレンズ保持要素は図示なき
鏡筒内に保持されている。ここで、図６においては、対
物レンズ１２の胴付面Ｚ及び装着部Ｂａのみを図示して
いる。この図６の対物レンズ１２は、試料ＯP からの光
を平行光束に変換するものであり、対物レンズ１２の射
出側には図７に示す如き結像レンズＬIが配置されてい
る。

【００３３】図７において、結像レンズＬIは、光が入
射する側から順に、両凸レンズＬ10及び両凹レンズＬ11
からなり全体としてメニスカス形状の接合正レンズと、
両凸レンズＬ12及び両凹レンズＬ13からなり全体として
メニスカス形状の接合負レンズとから構成される。な
お、図７においては、光路変換のためのプリズムブロッ
クＰを併せて示している。

【００３４】以下の表４に図６に示した１０倍の対物レ
ンズ１２のレンズデータを示す。なお、表４では、カバ
ーガラス、図７に示した結像レンズＬI及びプリズムブ
ロックＰのデータも併せて示している。表４において、
１０倍の対物レンズ１２の試料側の開口数をＮＡ、１０
倍の対物レンズ１２の焦点距離をＦ、１０倍の対物レン
ズ１２の同焦点距離をＤ、各レンズ面の曲率半径をｒ、
レンズ面間隔をｄ、ｄ線（５８７．６ｎｍ）に対する屈
折率とアッベ数とをそれぞれｎｄ、νｄ、各レンズ面の
有効径をｆａｉとしている。また、表４において、左端
の数字は面番号を表しており、φは装着部Ｂａの外径、
ｆIは結像レンズＬ10〜Ｌ13の焦点距離である。

【００３５】

【表４】〔１０倍の対物レンズ１２の例〕ＮＡ＝0.45、Ｆ＝20.0 、Ｄ＝60 ｒｄｎｄ νｄｆａｉ ( 0) ∞ 1.00 試料ＯP ( 1) ∞ 0.17 1.5222 58.80 カバーガラス ( 2) ∞ 3.20 ( 3) -10.059 13.29 1.8041 46.54 5.3 Ｌ1 ( 4) -13.053 0.30 12.8 ( 5) 23.466 4.50 1.4978 82.52 14.2 Ｌ2 ( 6) -19.900 0.20 14.3 ( 7) 15.451 4.27 1.4339 95.57 13.5 Ｌ3 ( 8) -16.087 7.25 1.6727 32.17 12.8 Ｌ4 ( 9) 11.863 4.70 10.1 (10) -7.017 1.65 1.6127 44.41 10.4 Ｌ5 (11) 94.422 7.00 1.5932 67.87 13.8 Ｌ6 (12) -12.305 0.20 16.7 (13) 209.577 4.20 1.7408 27.63 18.1 Ｌ7 (14) -24.512 0.50 18.4 (15) -49.165 2.00 1.7440 45.00 17.9 Ｌ8 (16) 22.005 5.00 1.4978 82.52 17.8 Ｌ9 (17) -50.715 100.00 18.1 (18) 75.043 5.10 1.6228 57.03 31.0 Ｌ10 (19) -75.043 2.00 1.7495 35.19 31.0 Ｌ11 (20) 1600.580 7.50 31.0 (21) 50.256 5.10 1.6676 41.96 30.0 Ｌ12 (22) -84.541 1.80 1.6127 44.41 29.6 Ｌ13 (23) 36.911 10.00 27.8 (24) ∞ 30.00 1.5688 56.04 Ｐ (25) ∞ 139.31 〔１０倍の対物レンズ１２の条件対応値〕Ｄ／ｆＩ＝0.3、φ／Ｄ＝0.42、ＦI ＝200(mm) 図８は２倍の対物レンズ１３の光路図である。図８にお
いて、２倍の対物レンズ１３は、標本ＯP 側から順に、
両凸レンズＬ1、標本側に凸面を向けた負メニスカスレ
ンズＬ2、両凹レンズＬ3と両凸レンズＬ4と標本側に凹
面を向けた正メニスカスレンズＬ5とからなり全体とし
てメニスカス形状の接合負レンズ、両凹レンズＬ6と両
凸レンズＬ7とからなり全体としてメニスカス形状の接
合正レンズおよび標本側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズから構成される。

【００３６】なお、対物レンズ１３の各レンズＬ1〜Ｌ8
は、図３の例と同様に、それぞれ不図示のレンズ保持要
素により保持され、これらのレンズ保持要素は図示なき
鏡筒内に保持されている。ここで、図８においては、対
物レンズ１３の胴付面Ｚ及び装着部Ｂａのみを図示して
いる。この図８の対物レンズ１３は、試料ＯP からの光
を平行光束に変換するものであり、対物レンズ１３の射
出側には図７に示した結像レンズＬIが配置されてい
る。

【００３７】以下の表５に図７に示した２倍の対物レン
ズ１３のレンズデータを示す。なお、表５では、カバー
ガラス、図７に示した結像レンズＬI及びプリズムブロ
ックＰのデータも併せて示している。また、面番号(7)
は絞りＳである。表５において、２倍の対物レンズ１３
の試料側の開口数をＮＡ、２倍の対物レンズ１３の焦点
距離をＦ、２倍の対物レンズ１３の同焦点距離をＤ、各
レンズ面の曲率半径をｒ、レンズ面間隔をｄ、ｄ線（５
８７．６ｎｍ）に対する屈折率とアッベ数とをそれぞれ
ｎｄ、νｄ、各レンズ面の有効径をｆａｉとしている。
また、表５において、左端の数字は面番号を表してお
り、φは装着部Ｂａの外径、ｆIは結像レンズＬ1０〜Ｌ
1３の焦点距離である。

【００３８】

【表５】〔２倍の対物レンズ１３の例〕ＮＡ＝0.1、Ｆ＝100 、Ｄ＝60 ｒｄｎｄ νｄｆａｉ ( 0) ∞ 1.00 試料ＯP ( 1) ∞ 0.17 1.5222 58.80 カバーガラス ( 2) ∞ 7.91 ( 3) 36.044 4.00 1.7234 37.90 14.2 Ｌ1 ( 4) -39.797 12.50 14.0 ( 5) 78.594 5.00 1.6400 60.03 8.7 Ｌ2 ( 6) 8.981 9.50 7.2 ( 7) ∞ 3.00 7.9 絞りＳ ( 8) -9.267 4.30 1.6716 38.80 8.6 Ｌ3 ( 9) 52.436 2.50 1.6991 27.83 12.4 Ｌ4 (10) -139.242 4.20 1.4339 95.57 13.6 Ｌ5 (11) -17.023 0.10 15.5 (12) -66.977 1.50 1.6968 55.60 16.4 Ｌ6 (13) 103.885 4.70 1.4978 82.52 17.5 Ｌ7 (14) -22.956 0.10 18.8 (15) -165.888 3.50 1.4978 82.52 19.6 Ｌ8 (16) -23.301 100.00 20.0 (17) 75.043 5.10 1.6228 57.03 31.0 Ｌ10 (18) -75.043 2.00 1.7495 35.19 31.0 Ｌ11 (19) 1600.580 7.50 31.0 (20) 50.256 5.10 1.6676 41.96 30.0 Ｌ12 (21) -84.541 1.80 1.6127 44.40 29.6 Ｌ13 (22) 36.911 5.50 27.8 (23) ∞ 30.00 1.5688 56.10 Ｐ (24) ∞ 143.82 〔２倍の対物レンズ１３の条件対応値〕Ｄ／ｆＩ＝0.3、φ／Ｄ＝0.42、ＦI ＝200(mm) さて、上記表４及び表５に示した対物レンズ１２，１３
の諸収差図をそれぞれ図９及び図１０に示す。なお、図
９及び図１０の諸収差図は、対物レンズ１２，１３と結
像レンズＬIとを組み合わせた際のものであり、カバー
ガラス及びプリズムブロックＰを含めたものである。

【００３９】ここで、図９（ａ）は表４の対物レンズ１
２の球面収差図、図９（ｂ）は表４の対物レンズ１２の
非点収差図、図９（ｃ）は表４の対物レンズ１２の歪曲
収差図、図９（ｄ）は表４の対物レンズ１２の倍率色収
差図、図９（ｅ）は表４の対物レンズ１２の像高１２．
５における横収差図、図９（ｆ）は表４の対物レンズ１
２の像高１１．３における横収差図、図９（ｇ）は表４
の対物レンズ１２の像高８．８における横収差図、図９
（ｈ）は表４の対物レンズ１２の像高６．３における横
収差図、図９（ｉ）は表４の対物レンズ１２の像高０に
おける横収差図である。また、図１０（ａ）は表５の対
物レンズ１３の球面収差図、図１０（ｂ）は表５の対物
レンズ１３の非点収差図、図１０（ｃ）は表５の対物レ
ンズ１３の歪曲収差図、図１０（ｄ）は表５の対物レン
ズ１３の倍率色収差図、図１０（ｅ）は表５の対物レン
ズ１３の像高１２．５における横収差図、図１０（ｆ）
は表５の対物レンズ１３の像高１１．３における横収差
図、図１０（ｇ）は表５の対物レンズ１３の像高８．８
における横収差図、図１０（ｈ）は表５の対物レンズ１
３の像高６．３における横収差図、図１０（ｉ）は表５
の対物レンズ１３の像高０における横収差図である。各
収差図において、ＮＡは対物レンズの試料側の開口数、
Ｙは像高、ｄはｄ線（５８７．６ｎｍ）、ＣはＣ線（６
５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（４８６．１ｎｍ）、ｇはｇ
線（４３５．８ｎｍ）をそれぞれ表している。そして、
図９（ｂ）及び図１０（ｂ）の非点収差図において、破
線はメリジオナル像面、実線はサジタル像面をそれぞれ
示している。

【００４０】これら図９及び図１０の諸収差図からも明
らかな通り、対物レンズ１２，１３は、優れた結像性能
を有している。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、例えば
１倍程度の極低倍率から高倍率にわたる優れた結像性能
を有する複数の対物レンズに対して十分に対応できるた
め、操作性に優れ、しかも極低倍率から高倍率にわたる
広い倍率範囲での試料の観察が可能な顕微鏡を達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施の形態を顕微鏡の概略構成図
である。

【図２】図１に示す顕微鏡の要部を示す拡大図である。

【図３】極低倍用の対物レンズの断面の様子を示す図で
ある。

【図４】図３に示す極低倍用の対物レンズの光学的な配
置を示す図である。

【図５】高倍用の対物レンズの光学的な配置を示す図で
ある。

【図６】１０倍の対物レンズの光路図である。

【図７】結像レンズの断面図である。

【図８】２倍の対物レンズの光路図である。

【図９】１０倍の対物レンズの諸収差図である。

【図１０】２倍の対物レンズの諸収差図である。

【符号の説明】

ＯP ：物体面（標本面）Ｚ：胴付面Ｄ：胴焦点距離１０、１１：対物レンズＬI ：結像レンズＢａ：対物レンズの装着部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者海津均東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者大内由美子東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料からの光を集光して平行光束に変換す
る機能を持つ試料側でほぼテレセントリックな対物レン
ズと、該対物レンズからの平行光束を集光して前記試料
の像を形成する結像レンズとを有し、試料の像を所望の
倍率のもとで観察するための顕微鏡において、互いに異なる倍率を有する複数の前記対物レンズを保持
可能に設けられると共に、前記試料と前記結像レンズと
の間の観察光路へ前記複数の対物レンズの１つを設定可
能に設けられた切り換え手段を設け、前記結像レンズの焦点距離をｆI とし、前記試料面から
前記対物レンズの胴付面までの距離としての対物レンズ
の同焦点距離をＤとするとき、以下の条件を満足するこ
とを特徴とする顕微鏡。０．２９＜Ｄ／ｆI ＜０．４０
【請求項２】前記切り換え手段に対する前記対物レンズ
の装着部のねじの外径をφとするとき、以下の条件を満
足することを特徴とする請求項１記載の顕微鏡。０．３５＜φ／Ｄ＜０．５０
【請求項３】前記結像レンズの焦点距離をｆI とすると
き、以下の条件を満足することを特徴とする請求項２記
載の顕微鏡。１９０ｍｍ＜ｆI ＜２２０ｍｍ