JPH11160624A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的少ないレンズ枚数で、像周辺部で色の
コマ収差補正が十分補正された高倍率のアポクロマート
顕微鏡対物レンズを実現する。 【解決手段】 正屈折力を有する前群は、物体側より順
に正屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状
の第１レンズと、正屈折力を有し物体側に凹面を向けた
メニスカス形状の第２レンズと正屈折力を有する第３レ
ンズと、負屈折力を有する両凹形状の第４レンズと、正
屈折力を有する両凸形状の第５レンズを含み、負屈折力
を有する後群は、少なくとも２枚の正レンズと、少なく
とも２枚の負レンズからなり、ｆ：全系の焦点距離、ｆ
₄ ：前群中の第４レンズの焦点距離、ｆ_ii：後群の焦点
距離、ν_p ：後群中の正レンズのアッベ数の平均値、ν
_n ：後群中の負レンズのアッベ数の平均値とするとき、
（１）３＜｜ｆ₄ ／ｆ｜＜８ （２）２＜｜ｆ_ii／ｆ｜＜５ （３）ν_p ＜ν_n なる
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】本発明は高倍率アポクロマー
ト顕微鏡対物レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、顕微鏡対物レンズの設計では倍
率が高くなるほど収差の補正、特に色の球面収差や、色
のコマ収差を補正することが難しくなる。従来、１５０
倍ないし２５０倍という高倍率の顕微鏡対物レンズで
は、像周辺部における色のコマ収差の補正が十分ではな
い問題があった。又、収差の補正が困難なことから、そ
れを解消するために多くのレンズ枚数を必要とする問題
もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の従来技
術の問題点に鑑みて創作されたものであり、１５０倍な
いし２５０倍という高倍率顕微鏡対物レンズにおいて、
像中央部における収差はもちろん、像周辺部における色
のコマ収差を良好に補正し、又、構成レンズ枚数を少な
くおさえることを目的とする。尚、本願明細書でいう、
色のコマ収差とは、各波長のコマ収差を指す。

【０００４】

【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、物体側より順に、正屈折力を有する前群と、負屈
折力を有する後群とからなり、前群は、物体側より順に
正屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の
第１レンズと、正屈折力を有し物体側に凹面を向けたメ
ニスカス形状の第２レンズと正屈折力を有する第３レン
ズと、負屈折力を有する両凹形状の第４レンズと、正屈
折力を有する両凸形状の第５レンズを含み、後群は、少
なくとも２枚の正レンズと、少なくとも２枚の負レンズ
からなり、 ｆ ：全系の焦点距離 ｆ₄ ：前群中の第４レンズの焦点距離 ｆ_ii：後群の焦点距離 ν_p ：後群中の正レンズのアッベ数の平均値 ν_n ：後群中の負レンズのアッベ数の平均値 とするとき、次の条件を満足することを特徴とする。 （１）３＜｜ｆ₄ ／ｆ｜＜８ （２）２＜｜ｆ_ii／ｆ｜＜５ （３）ν_p ＜ν_n

【０００５】本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、前群
は正屈折力を持ち、物体より発した大きなＮＡを持つ光
束を収斂光束に変換し、後群は負屈折力を持ち前群から
の収斂光束を平行な光束に変換する。この場合、正屈折
力の前群と負屈折力の後群を適切に配置することによ
り、必要な作動距離を確保している。又、アポクロマー
ト補正のために、光束が比較的大きくなる前群には異常
分散性を有するガラスで構成されたレンズ群が含まれて
いる。

【０００６】上記の条件（１）は前群中第４レンズの焦
点距離を規定したものである。もし、条件（１）の下限
を超えると第４レンズのパワーが強くなり、アポクロマ
ート補正には有利に働くが、第４レンズによって光線が
過度に発散し、これ（第４レンズ）より像側のレンズ群
が大きくなりすぎ、同焦点距離４５mmの対物レンズの実
現が困難になる。逆に、条件（１）の上限を超えると第
４レンズのパワーが足りなくなり、アポクロマート補正
が十分でなくなる更に、第４レンズに異常分散性を有す
るガラスを使用すると、アポクロマート補正により効果
がある。

【０００７】上記の条件（２）と（３）は後群に関す
る。条件（２）は後群の焦点距離を規定したものであ
る。もし、条件（２）の条件の下限を超えると、後群の
負のパワーが強くなり、作動距離を長くすることが可能
となるが、輪帯球面収差が悪化してしまう。一方、条件
（２）の上限を超えると、実用的な作動距離を確保する
ことが困難になる。

【０００８】次に条件（３）は後群を構成するレンズの
アッベ数を規定したものである。もし、条件（３）を満
足しないと、前群によって補正過剰になっている色収差
を打ち消すことが困難になり、特に像周辺部における色
のコマ収差が悪化してしまう。更に、後群においては最
も物体側に、物体側に凹面を向けた負レンズを配置し、
続いて正レンズを配置することが望ましい。もし、逆に
最も物体側に、物体側に凹面を向けた正レンズを配置す
ると、該正レンズの像側の凸面が強い曲率となりすぎる
ため、収差の補正やレンズの加工に不利になってしま
う。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。各
実施例は無限遠補正型の顕微鏡対物レンズとして設計さ
れている。従って、実際には結像レンズが本発明の対物
レンズの像側に配置して使用される。結像レンズの例と
して、図１９にレンズ構成図を示す。図中符号、ｒ₁ ・
・・ｒ₉ は各レンズの曲率半径、ｄ₁ ・・・ｄ₈ は各レ
ンズの厚さ、又は間隔を示す。この結像レンズの諸元は
下記の表１の通りである。表中、ｎ_e1・・・ｎ_e3はｅ線
（λ＝５４６．１ｎｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・
・・ν_e5はアッベ数である。

【００１０】

【表１】

【００１１】（実施例１）図１に実施例１のレンズ構成
図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₅は各レンズの曲率
半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₄は各レンズの厚さ、又は間隔を示
す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に凹
面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力を
有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズ
と、正の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の第３レンズと、負の屈折力を有する両凹形状の第
４レンズと、両凸形状の第５レンズと、両凸形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレン
ズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レン
ズとからなり、このうち第３、第４、第５レンズは接合
されている。後群は物体側より順に、両凹形状の負屈折
を持つ第１レンズと、両凸形状の正屈折力をもつ第２レ
ンズと、両凹形状の負屈折力を持つ第３レンズと、像側
に凸面を向けたメニスカス形状の正屈折力を持つ第４レ
ンズとからなり、このうち、第１レンズと第２レンズ、
第３レンズと第４レンズはそれぞれ接合されている。

【００１２】この実施例の諸元は下記の表２の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e24 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e24 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００１３】

【表２】

【００１４】この実施例の諸収差を図２として、又、像
高１３における色のコマ収差を図３として示す。図中、
ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００１５】（実施例２）図４に実施例２のレンズ構成
図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₆は各レンズの曲率
半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₅は各レンズの厚さ、又は間隔を示
す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に凹
面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力を
有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズ
と、正の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の第３レンズと、負の屈折力を有する両凹形状の第
４レンズと、両凸形状の第５レンズと、両凸形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレン
ズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レン
ズとからなり、このうち第４、第５レンズは接合されて
いる。後群は物体側より順に、両凹形状の負屈折力を持
つ第１レンズと、両凸形状の正屈折力を持つ第２レンズ
と、両凹形状の負屈折力を持つ第３レンズと、像側に凸
面を向けたメニスカス形状の正屈折力を持つ第４レンズ
とからなり、このうち第１レンズと第２レンズ、第３レ
ンズと第４レンズはそれぞれ接合されている。

【００１６】この実施例の諸元は下記の表３の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e25 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e25 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００１７】

【表３】

【００１８】この実施例の諸収差を図５として、又、像
高１３における色のコマ収差を図６として示す。図中、
ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００１９】（実施例３）図７に実施例３のレンズ構成
図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₅は各レンズの曲率
半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₄は各レンズの厚さ、又は間隔を示
す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に凹
面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力を
有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レンズ
と、正の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカス
形状の第３レンズと、負の屈折力を有する両凹形状の第
４レンズと、両凸形状の第５レンズと、両凸形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接合
レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレン
ズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レン
ズとからなり、このうち第３、第４、第５レンズは接合
されている。後群は物体側より順に、両凹形状の負屈折
力を持つ第１レンズと、両凸形状の正屈折力を持つ第２
レンズと、像側に凹面を向け正屈折力を持つ第３レンズ
と、両凹形状の負屈折力を持つ第４レンズとからなり、
このうち第１レンズと第２レンズ、第３レンズと第４レ
ンズはそれぞれ接合されている。

【００２０】この実施例の諸元は下記の表４の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e24 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e24 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００２１】

【表４】

【００２２】この実施例の諸収差を図８として、又、像
高１３における色のコマ収差を図９として示す。図中、
ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００２３】（実施例４）図１０に実施例４のレンズ構
成図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₇は各レンズの曲
率半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₆は各レンズの厚さ、又は間隔を
示す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に
凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力
を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レン
ズと、正の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカ
ス形状の第３レンズと、負の屈折力を有する両凹形状の
第４レンズと、両凸形状の第５レンズと、両凸形状の接
合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接
合レンズと、物体側に凸面を向けたメニスカス形状のレ
ンズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レ
ンズとからなり、このうち第３、第４、第５レンズは接
合されている。後群は物体側より順に、両凹形状の負屈
折力を持つ第１レンズと、両凸形状の正屈折力を持つ第
２レンズと、両凹形状の負屈折力を持つ第３レンズと、
像側に凸面を向けたメニスカス形状の正屈折力を持つ第
４レンズとからなる。

【００２４】この実施例の諸元は下記の表５の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e26 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e26 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００２５】

【表５】

【００２６】この実施例の諸収差を図１１として、又、
像高１３における色のコマ収差を図１２として示す。図
中、ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００２７】（実施例５）図１３に実施例５のレンズ構
成図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₃は各レンズの曲
率半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₂は各レンズの厚さ、又は間隔を
示す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に
凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力
を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レン
ズと、正の屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカ
ス形状の第３レンズと、負の屈折力を有する両凹形状の
第４レンズと、両凸形状の第５レンズと、両凸形状の接
合レンズと、両凸形状の接合レンズと、物体側に凹面を
向けたメニスカス形状の接合レンズとからなり、このう
ち第３、第４、第５レンズは接合されている。後群は物
体側より順に、両凹形状の負屈折力を持つ第１レンズ
と、両凸形状の正屈折力を持つ第２レンズと、両凹形状
の負屈折力を持つ第３レンズと、像側に凸面を向けたメ
ニスカス形状の正屈折力を持つ第４レンズとからなり、
このうち第１レンズと第２レンズ、第３レンズと第４レ
ンズはそれぞれ接合されている。

【００２８】この実施例の諸元は下記の表６の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e22 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e22 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００２９】

【表６】

【００３０】この実施例の諸収差を図１４として、又、
像高１３における色のコマ収差を図１５として示す。図
中、ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００３１】（実施例６）図１６に実施例６のレンズ構
成図を示す。図中符号、ｒ₁ ・・・ｒ₂₅は各レンズの曲
率半径、ｄ₁ ・・・ｄ₂₁は各レンズの厚さ、又は間隔を
示す。前群は物体側より順に、正屈折力を有し物体側に
凹面を向けたメニスカス形状の第１レンズと、正屈折力
を有し物体側に凹面を向けたメニスカス形状の第２レン
ズと、正の屈折力を有し両凸形状の第３レンズと、負の
屈折力を有し両凹形状の第４レンズと、両凸形状の第５
レンズと、両凸形状の単レンズと、両凸形状の接合レン
ズと、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レン
ズとからなり、このうち第３、第４、第５レンズは接合
されている。後群は物体側より順に、両凹形状の負屈折
力を持つ第１レンズと、両凸形状の正屈折力を持つ第２
レンズと、両凹形状の負屈折力を持つ第３レンズと、像
側に凸面を向けたメニスカス形状の正屈折力を持つ第４
レンズとからなり、このうち第１レンズと第２レンズ、
第３レンズと第４レンズはそれぞれ接合されている。

【００３２】この実施例の諸元は下記の表７の通りであ
る。表中ｎ_e1・・・ｎ_e21 はｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）に対する屈折率、同じくν_e1・・・ν_e21 はアッベ
数である。表中の倍率は前記結像レンズを用いた場合の
値であり、ＷＤは物体面から対物レンズの最も物体側の
レンズの頂点までの光軸に沿った距離である。尚、焦点
距離ｆは対物レンズのみの値である。

【００３３】

【表７】

【００３４】この実施例の諸収差を図１７として、又、
像高１３における色のコマ収差を図１８として示す。図
中、ｅ、ｄ、Ｆ、Ｃはそれぞれｅ線（λ＝５４６．１ｎ
ｍ）、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、Ｆ線（λ＝４８
６．１ｎｍ）、Ｃ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を表してい
る。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば比較的少
ないレンズ枚数で、像周辺部で色のコマ収差補正が十分
補正された２５０倍ないし１５０倍のアポクロマート顕
微鏡対物レンズを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のレンズ構成図。

【図２】同上、諸収差図。

【図３】同上、色のコマ収差図。

【図４】本発明の実施例２のレンズ構成図。

【図５】同上、諸収差図。

【図６】同上、色のコマ収差図。

【図７】本発明の実施例３のレンズ構成図。

【図８】同上、諸収差図。

【図９】同上、色のコマ収差図。

【図１０】本発明の実施例４のレンズ構成図。

【図１１】同上、諸収差図。

【図１２】同上、色のコマ収差図。

【図１３】本発明の実施例５のレンズ構成図。

【図１４】同上、諸収差図。

【図１５】同上、色のコマ収差図。

【図１６】本発明の実施例６のレンズ構成図。

【図１７】同上、諸収差図。

【図１８】同上、色のコマ収差図。

【図１９】結像レンズの一例のレンズ構成図。

【符号の説明】

ｒ₁ ・・・ｒ₂₆ 各レンズの曲率半径 ｄ₁ ・・・ｄ₂₇ 各レンズの厚さ、又は間隔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側より順に、正屈折力を有する前群
   と、負屈折力を有する後群とからなり、前群は、物体側
   より順に正屈折力を有し物体側に凹面を向けたメニスカ
   ス形状の第１レンズと、正屈折力を有し物体側に凹面を
   向けたメニスカス形状の第２レンズと正屈折力を有する
   第３レンズと、負屈折力を有する両凹形状の第４レンズ
   と、正屈折力を有する両凸形状の第５レンズを含み、後
   群は、少なくとも２枚の正レンズと、少なくとも２枚の
   負レンズからなり、 ｆ ：全系の焦点距離 ｆ₄ ：前群中の第４レンズの焦点距離 ｆ_ii：後群の焦点距離 ν_p ：後群中の正レンズのアッベ数の平均値 ν_n ：後群中の負レンズのアッベ数の平均値 とするとき、 （１）３＜｜ｆ₄ ／ｆ｜＜８ （２）２＜｜ｆ_ii／ｆ｜＜５ （３）ν_p ＜ν_n なる条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レン
   ズ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の顕微鏡対物レンズの後群
   において、最も物体側より順に物体側に凹面を向けた負
   レンズ、続いて正レンズが配置されることを特徴とする
   顕微鏡対物レンズ。