JPH11223774A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ

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JPH11223774A
JPH11223774A JP10026122A JP2612298A JPH11223774A JP H11223774 A JPH11223774 A JP H11223774A JP 10026122 A JP10026122 A JP 10026122A JP 2612298 A JP2612298 A JP 2612298A JP H11223774 A JPH11223774 A JP H11223774A
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JP
Japan
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lens
lens group
group
indicates
refractive power
Prior art date
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Pending
Application number
JP10026122A
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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Abstract

(57)【要約】 【課題】長い作動距離を有する、近紫外域でも使用可能
なアポクロマート顕微鏡対物レンズを提供する。 【解決手段】物体側より像側に向かって順に、前記物体
側に凹面を向けたメニスカスレンズと複数の接合レンズ
を含み、正の屈折力を有する第1レンズ群G1 と、複数
の接合レンズを含み、正の屈折力を有する第2レンズ群
G2 と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3 とを備
え、2.5 < |f1/f| < 4.5 1.3 < |r1/d0| < 2.5 n3p < 1.65 35 < ν3p < 45 但し、f :対物レンズ全系の焦点距離。f1 :第
1レンズ群G1 の焦点距離。r1 :第1レンズ群G1
の最も物体側に位置する第1レンズ面の曲率半径。d0
:物体面から前記第1レンズ面までの光軸に沿った距
離。n3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズの屈
折率。ν3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズの
アッベ数。なる条件式を満たすことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアポクロマート級の
顕微鏡対物レンズに関し、特に倍率が50倍程度で、比
較的長い作動距離を持つ顕微鏡対物レンズに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、顕微鏡対物レンズについて、標本
の観察と加工を同一の対物レンズによって行いたいとい
う要求が高まっている。この、加工に用いられる光源は
目的によってさまざまであり、水銀ランプ等を光源とし
て、h線(約405nm)やi線(約365nm)程度
の近紫外域の波長が使われることもある。
【0003】これらの波長を使用したい場合、水銀ラン
プ等を光源として、発生した光をフィルター等を透過さ
せることで目的の波長を取り出そうとすると、その透過
波長には若干の幅ができる。これらのことを考慮する
と、対物レンズとしては、近紫外域で使用可能でありな
がら、軸上色収差に関しては非常によく補正されたアポ
クロマートであって、さらに作業性を良くするために、
長い作動距離を持った対物レンズが必要となる。しかし
従来は、このような要求に合致した顕微鏡対物レンズは
提供されたことがなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】対物レンズを近紫外域
で使用する場合、光学系を構成する材料によっては、急
激な透過率の低下やソラリゼーション等が起こるため、
そのような材料の使用は制限せざるを得ない。また、観
察と加工の両方に使用することを考えると、観察に使用
する波長と加工に使用する波長との像面をほぼ一致さ
せ、さらに、加工に使用する波長の近傍での軸上色収差
があまり大きくならないようにする必要がある。このた
めには、観察に使用する波長から加工に使用する波長に
いたる波長域において、軸上色収差が非常に良く補正さ
れていなくてはならず、必然的に、可視光領域において
残存する軸上色収差の二次スペクトル(以下、軸上色収
差の残存二次スペクトル)も極力小さくしなくてはなら
ない。
【0005】しかしながら、軸上色収差と作動距離とは
相反する関係にあり、作動距離を長くすると、軸上色収
差の残存二次スペクトルの量も増大する。そのため、軸
上色収差の残存二次スペクトルが小さいことと長い作動
距離を持つことを両立させるのは、非常に困難である。
また前記したように、使用する材料に制限があることが
これを更に困難にする。
【0006】本発明は、以上のような点に鑑みてなされ
たものであり、近紫外域での使用に耐久性を持ち、十分
な透過率を確保した材料を使用しながら、必要にして十
分な作動距離を確保しつつ、軸上色収差を含めた諸収差
が良好に補正されたアポクロマート級の顕微鏡対物レン
ズを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を、本
発明は、物体側より像側に向かって順に、前記物体側に
凹面を向けたメニスカスレンズと複数の接合レンズを含
み、正の屈折力を有する第1レンズ群G1 と、複数の接
合レンズを含み、正の屈折力を有する第2レンズ群G2
と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3 とを備え、以
下に示す条件式を満足することで解決している。 (1) 2.5 < |f1/f| < 4.5 (2) 1.3 < |r1/d0| < 2.5 (3) n3p < 1.65 (4) 35 < ν3p < 45 但し、 f :対物レンズ全系の焦点距離。 f1 :第1レンズ群G1 の焦点距離。 r1 :第1レンズ群G1 の最も物体側に位置する第1
レンズ面の曲率半径。 d0 :物体面から前記第1レンズ面までの光軸に沿っ
た距離。 n3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズの屈折
率。 ν3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズのアッベ
数。
【0008】
【発明の実施の形態】まず、本発明の顕微鏡対物レンズ
の採用した構成について述べる。第1レンズ群G1 は正
屈折力を有している。そして、物体から発した光は、こ
のG1 によって平行光束に近い状態となる。さらに第2
レンズ群G2 は正屈折力を有し、G1から射出された光
束を収斂光束に変換する役割を持ち、第3レンズ群G3
は負屈折力を有し、G2 から射出された光束を平行光束
に変換する役割を持つ。
【0009】このときG2 とG3 を合わせた群は、いわ
ゆるガリレオ系に類似した構成と考えることができる。
このG2 とG3 の焦点距離の比によって得られるガリレ
オ系の倍率と、第1レンズ群G1 の焦点距離によって、
対物レンズ全系は所定の倍率を得ている。ここで、第1
レンズ群G1 が薄肉単レンズであると仮定すれば、この
レンズの焦点距離を、そのまま対物レンズの作動距離と
考えることができる。従って、作動距離を伸ばすために
はこの第1レンズ群G1 の焦点距離を長くせざるを得
ず、それに伴い発生する軸上色収差の残存二次スペクト
ルの量は増大する。また、長作動距離の対物レンズでは
第1レンズ群G1 の焦点距離が長くなるため、所定の倍
率を得るためには前記したガリレオ系の倍率を高くせざ
るを得ず、これによっても軸上色収差の残存二次スペク
トルは悪化する。
【0010】本発明はこれらの課題を解決するためにな
されたものであり、物体側より像側に向かって順に、物
体側に凹面を向けたメニスカスレンズと複数の接合レン
ズを含み、正の屈折力を有する第1レンズ群G1 と、複
数の接合レンズを含み、正の屈折力を有する第2レンズ
群G2 と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3 とを備
えたレンズ構成を採り、上記に示した如く条件式(1)
〜(4)を満足する顕微鏡対物レンズである。
【0011】条件式(1)は、必要な作動距離を確保
し、しかも軸上色収差の残存2次スペクトルを補正不能
なほど悪化させないための条件である。第1レンズ群G
1 の焦点距離f1 がこの条件式の上限値を超えるほど大
きくなると、作動距離は長くなるが軸上色収差の残存2
次スペクトルは悪化し、本発明の目的であるアポクロマ
ート級の色収差を実現することは非常に困難になる。他
方、下限値を下回るほど小さくなると、十分な作動距離
が得られず標本交換等の作業性が悪くなるばかりか、標
本によっては観察及び加工自体が不可能になることもあ
る。
【0012】また、条件式(2)は、球面収差と像面湾
曲を良好に補正するための条件である。曲率半径r1 が
物体面までの距離d0 に比して条件式(2)の上限を上
回って大きくなると、球面収差が補正不足となり、ま
た、ペッツバール和が大きくなるため像面の平坦性が悪
くなる。逆の場合には、面の屈折力が小さくなるため光
束が広がり、それ以後のレンズ群での収差補正を困難に
する上、有効な作動距離が小さくなる。
【0013】さらに、条件式(3)、(4)は、近紫外
域の透過率と倍率色収差の補正を両立させるための条件
である。本発明の対物レンズにおいては、近紫外域の透
過率を確保することが必要であるため、用いる硝材が制
限される。第3レンズ群G3中の正レンズは、倍率色収
差の補正のため、より高分散の硝材を使用することが望
ましい。しかし、一般的に、高分散の硝材は、紫外域の
波長の透過を阻害する重金属元素を含むため、高分散の
硝材の使用は近紫外域の波長の透過率の悪化を招くこと
が多い。条件式(3)の上限を上回るか、あるいは条件
式(4)の下限を下回る硝材は、一般的に短波長域の透
過率が悪く、使用には適さない。また、条件式(4)の
上限を越えた硝材を用いると、倍率色収差の補正のため
に接合面の曲率半径を極端に小さくせざるを得ず、高次
の球面収差やコマ収差が発生し、結像性能に悪影響を及
ぼす。
【0014】次に、本発明の対物レンズにおいては、 (5) 2.5 < |f3/f| < 7.5 (6) 0.6 < d1/f < 0.8 (7) d2/r2 > 0.9 但し、 f3 :第3レンズ群G3 の焦点距離。 d1 :第1レンズ群G1 の最も物体側に位置する第1
メニスカスレンズの中心厚。 d2 :第2レンズ群G2 の最も像側に配置される接合
レンズの中心厚。 r2 :第2レンズ群G2 の最も像側の面の曲率半径。 なる条件を満たすことが望ましい。
【0015】条件式(5)は、球面収差やコマ収差に影
響を与えずに、より良く像面湾曲を補正するための条件
である。第3レンズ群G3 は、第2レンズ群G2 から射
出される収斂光束を平行光束として射出するため、負の
屈折力を有することになる。このとき、第3レンズ群G
3 の焦点距離の絶対値が条件式(5)の下限を下回るほ
ど小さくなると、第3レンズ群G3 の各面の曲率半径が
強くなりすぎ、高次の球面収差やコマ収差が発生して、
結像性能に悪影響を及ぼす。また、この条件の上限を超
えるほど大きくなると、第3レンズ群G3 の負の屈折力
が弱くなりすぎるため、ペッツバール和が大きくなって
像面湾曲の補正が難しくなる。
【0016】また、条件式(6)は、十分な作動距離を
保ちつつ、第1レンズ群G1 中の最も物体側に位置する
第1メニスカスレンズの形状を適正にするための条件で
ある。第1メニスカスレンズの厚みがこの上限を超えて
大きくなると、作動距離が短くなり、逆に下限を下回る
ほど小さくなると、同レンズの縁厚が減少して加工が困
難になるなど、製造上の問題が発生する。
【0017】さらに条件式(7)は、より効果的に像面
湾曲を補正するための条件である。第2レンズ群G2 は
色収差を補正する目的と、第3レンズ群G3 の負の屈折
力を補うと共に、G2 の最も像側に位置する凹面の作用
により、ペッツバール和を小さくするという目的があ
り、条件式の範囲を外れるとその効果が薄らいでしま
う。
【0018】次に、本発明の対物レンズにおいては、第
3レンズ群G3 が、物体側から順に、負、正、負の順で
接合された接合レンズからなっていることが望ましい。
この条件を満たすことによって、第3レンズ群G3 の正
レンズと負レンズのアッベ数の差が大きくなくても、倍
率色収差を十分に補正することが可能となる。
【0019】
【実施例】図1,2に、本発明による対物レンズの第
1、第2実施例のレンズ構成図を示す。各実施例は、物
体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ
と複数の接合レンズを含み、正の屈折力を有する第1レ
ンズ群G1 と、複数の接合レンズを含み、正の屈折力を
有する第2レンズ群G2 と、負の屈折力を有する第3レ
ンズ群G3 とを有する。
【0020】以下の表1、表2に、それぞれ第1、第2
実施例の全体諸元、レンズ諸元、各条件(1)〜(7)
における条件対応値を記載する。各表のレンズ諸元にお
いて、rは各レンズ面の曲率半径、dは面間隔、nd 、
νd は各レンズに使用された硝材のd線に対する屈折率
及びアッベ数を表わす。更にfは対物レンズの焦点距
離、N.A.は開口数、βは倍率、d0 は物体面から最
も物体側に位置する第1レンズ面までの光軸上の距離を
表わしている。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】 図3、図4は、それぞれ実施例1、2の諸収差図であっ
て、各収差図において、(a)は球面収差、(b)はd
線の非点収差、(c)はd線のコマ収差を示している。
また球面収差図中のdはd線(587.6nm)を、C
はC線(656.3nm)を、FはF線(486.1n
m)を、hはh線(404.7nm)を表わしており、
非点収差図中のSはサジタル像面を、Mはメリディオナ
ル像面を表わしている。
【0023】なお、前記の各実施例における顕微鏡対物
レンズは、無限遠系であるため、結像レンズを対物レン
ズの後ろ側に配置した状態で使用する。図3、図4に掲
げた各実施例の諸収差図は、各実施例を図5に示す結像
レンズと組み合わせて使用した場合のものである。以下
の表3に、その結像レンズのレンズ諸元を示す。
【0024】
【表3】 (レンズ諸元) No r d nd νd 1 51.601 6.5 1.61720 54.01 2 −87.163 2.0 1.74950 35.19 3 348.648 8.2 4 49.119 5.0 1.66755 41.96 5 ∞ 2.5 1.61266 44.41 6 31.106
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、十分な作
動距離を確保しつつ、非常に軸上色収差の優れた、近紫
外域でも使用可能なアポクロマート顕微鏡対物レンズを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1の対物レンズの断面図であ
る。
【図2】図2は、実施例2の対物レンズの断面図であ
る。
【図3】図3は、実施例1の諸収差図である。
【図4】図4は、実施例2の諸収差図である。
【図5】図5は、本発明の対物レンズと共に用いられる
結像レンズの断面図である。
【符号の説明】
G1 第1レンズ群 G2 第2レンズ群 G3 第3レンズ群

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】物体側より像側に向かって順に、前記物体
    側に凹面を向けたメニスカスレンズと複数の接合レンズ
    を含み、正の屈折力を有する第1レンズ群G1 と、複数
    の接合レンズを含み、正の屈折力を有する第2レンズ群
    G2 と、負の屈折力を有する第3レンズ群G3 とを備
    え、以下に記する条件を満たすことを特徴とする顕微鏡
    対物レンズ。 2.5 < |f1/f| < 4.5 1.3 < |r1/d0| < 2.5 n3p < 1.65 35 < ν3p < 45 但し、 f :対物レンズ全系の焦点距離。 f1 :第1レンズ群G1 の焦点距離。 r1 :第1レンズ群G1 の最も物体側に位置する第1
    レンズ面の曲率半径。 d0 :物体面から前記第1レンズ面までの光軸に沿っ
    た距離。 n3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズの屈折
    率。 ν3p :第3レンズ群G3 に含まれる正レンズのアッベ
    数。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の顕微鏡対物レンズであっ
    て、下記の条件を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レ
    ンズ。 2.5 < |f3/f| < 7.5 0.6 < d1/f < 0.8 d2/r2 > 0.9 但し、 f3 :第3レンズ群G3 の焦点距離。 d1 :第1レンズ群G1 の最も物体側に位置する第1
    メニスカスレンズの中心厚。 d2 :第2レンズ群G2 の最も像側に配置される接合
    レンズの中心厚。 r2 :第2レンズ群G2 の最も像側の面の曲率半径。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の顕微鏡対物レンズであっ
    て、前記第3レンズ群G3 が、前記物体側から負、正、
    負の順に接合された接合レンズからなることを特徴とす
    る顕微鏡対物レンズ。
JP10026122A 1998-02-06 1998-02-06 顕微鏡対物レンズ Pending JPH11223774A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008145787A (ja) * 2006-12-11 2008-06-26 Olympus Corp 長作動距離対物レンズ

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