JPH11249024A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ

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JPH11249024A
JPH11249024A JP10061949A JP6194998A JPH11249024A JP H11249024 A JPH11249024 A JP H11249024A JP 10061949 A JP10061949 A JP 10061949A JP 6194998 A JP6194998 A JP 6194998A JP H11249024 A JPH11249024 A JP H11249024A
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JP
Japan
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lens
lens group
object side
group
concave surface
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JP10061949A
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English (en)
Inventor
Itoe Itou
糸恵 伊藤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なる液体に対して諸収差が補正され、かつ
製造・加工容易な顕微鏡対物レンズを提供すること。 【解決手段】 物体側から順に、ほぼ両平面ガラスL1
1と物体側に凹面を向けたレンズL12と正のメニスカ
スレンズとを有する第1レンズ群G1と、全体として正
屈折力を有する接合レンズを2群有する第2レンズ群G
2と、負レンズと正レンズの接合レンズで全体として負
の屈折力を有し光軸に沿って移動可能な第3レンズ群G
3と、正レンズと負レンズL42との接合レンズで全体
として負の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成
され、所定の条件を満たす。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、倍率が20倍程
度、開口数(NA)が0.75程度で、色収差が良く補
正され、かつ像の平坦性も良く、屈折率の異なる液体に
も使用できる顕微鏡対物レンズ、特に無限遠系補正環付
液浸系プラン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】顕微鏡観察において、観察分解能を小さ
くするために、物点とレンズとの間に屈折率の高い液体
の層を設けて観察する液浸系顕微鏡対物レンズが使用さ
れている。従来の液浸系顕微鏡対物レンズは、水又はオ
イルなどの単一種類の液体に対してのみ収差補正がされ
ているので、該単一の液体にしか使用できない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】観察する物体によって
水又はオイルなど適合する液体が異なり、液体毎に対物
レンズを交換しなければならないので手間がかかり、迅
速な観察が困難である。このため、例えば、1つの顕微
鏡対物レンズを用いて、水、オイル又はグリセリン等の
複数種類の液体について兼用して観察できることが望ま
しい。しかし、液体の種類が異なると屈折率が約1.3
から1.6までの範囲にわたるので、収差補正を良好に
行なうことが困難である。
【0004】また、液浸系アポクロマート級対物レンズ
の例としては、特開昭59−155822号公報に開示
されたものが知られている。これは、先玉に埋込みレン
ズからなる接合レンズを用いた対物レンズであり、接合
面の曲率半径と屈折率差とによりペッツバール和を小さ
くすることで像面湾曲を補正している。この方法による
収差補正は設計上かなり有用であり、近年レンズ設計で
用いられる例も多い。しかし、実際のレンズ製造、加工
において困難な点がある。特に、埋込まれる側の凹面は
かなり強い曲面となり、さらに、屈折率が1.8程度
の、硝種が硬いものが多い。このため、凹面加工が非常
に困難であり、製造・加工時間がかかるので製造コスト
が高くなり問題である。また、像側の凸面に関しても半
球面を超える限界まで有効範囲として使うことが多いた
め、該有効範囲まで精度良く研磨することが困難であり
問題である。
【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、屈折率が約1.3から1.6位までの範囲の液
体、例えば水、オイル、グリセリン等について諸収差、
特に色収差が良好に補正され、製造・加工が困難な特殊
形状を必要とせず、従来の加工技術により製造・加工が
容易であり、像の平坦性も良い製造・加工コストが安価
な顕微鏡対物レンズ、特に無限遠系補正環付液浸系アポ
クロマート級顕微鏡対物レンズを提供することを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、物体側から順に、ほぼ両平面ガラスL1
1と物体側に凹面を向けたレンズL12と正のメニスカ
スレンズとを有する第1レンズ群G1と、全体として正
屈折力を有する接合レンズを2群有する第2レンズ群G
2と、負レンズと正レンズの接合レンズからなり全体と
して負の屈折力を有し、光軸に沿って移動可能な第3レ
ンズ群G3と、正レンズと負レンズL42との接合レン
ズからなり全体として負の屈折力を有する第4レンズ群
G4とから構成され、顕微鏡対物レンズ全体の焦点距離
をF、前記第1レンズ群G1の前記ほぼ両平面ガラスL
11の物体側の曲率半径をr1、前記第1レンズ群G1
の前記ほぼ両平面ガラスL11の像側の曲率半径をr
2、前記第1レンズ群G1の物体側に凹面を向けた前記
レンズL12の物体側の曲率半径をr3、前記第1レン
ズ群G1の物体側に凹面を向けた前記レンズL12の焦
点距離をf12、前記第3レンズ群G3の焦点距離をf
3、第4レンズ群G4の前記負レンズL42の焦点距離
をf42、前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G
3との面間隔をD3F、前記第3レンズ群G3と前記第
4レンズ群G4との面間隔をD3R、前記第1レンズ群
G1の前記ほぼ両平面ガラスL11と物体側に凹面を向
けた前記レンズL12の屈折率をそれぞれN1a、N1
bとするとき、 (1) |(N1a・F)/r1|≦0.06 (2) |(N1a・F)/r2|≦0.06 (3) 3.2<|(N1b・F)/r3|<5 (4) 0.01<D3F/F<0.85 (5) 0.03<|F/f3|<0.2 (6) 1.2<(D3F+D3R)/F<2.5 (7) 8.5<|f12/F|+|f42/F|<3
0 の条件を満足することを特徴とする。
【0007】液浸系の顕微鏡対物レンズでは、最も物体
側のレンズの第1面は、液体の中へ気泡が混入するのを
防止するため平面であることが望ましい。このため、本
発明では、物体側に最も近いレンズをほぼ両平板ガラス
としている。
【0008】また、条件式(1)、(2)は、第1レン
ズ群G1のほぼ両平面ガラスL11の形状の適切な範囲
を規定する条件である。条件式(1)又は(2)の上限
値を超えると、ペッツバール和が大きくなり、像の平坦
性が悪くなり好ましくない。
【0009】また、条件式(3)は、第1レンズ群G1
の物体側に凹面を向けたレンズL12のレンズの形状の
適切な範囲を規定する条件である。条件式(3)の上限
値を超えると、ペッツバール和が大きくなり過ぎ、像面
湾曲が悪くなる。また、レンズの全長も長くなってしま
う。逆に、条件式(3)の下限値を下回ると、光束が広
がり過ぎてしまうので球面収差が悪化し、軸上色収差に
影響してしまい、好ましくない。
【0010】また、条件式(4)は、第2レンズ群G2
と第3レンズ群G3との空気間隔の適切な範囲を規定す
る条件である。一般に、液体(溶液)の屈折率が大きく
なると、球面収差が補正不足となる。このため、第3レ
ンズ群G3を像側に移動させて、第2レンズ群G2と第
3群レンズG3との空気間隔を広くする。これにより、
第3レンズ群G3への光線の入射高が低くならないうち
に第3レンズ群G3及び第4レンズ群G4に光線を入射
させることで、第3レンズ群G3と第4レンズ群G4と
で正の球面収差を発生させ、レンズ系全体としての球面
収差の変動を打ち消すことができる。条件式(4)の上
限値を超えると、球面収差が補正過剰となる。逆に、条
件式(4)の下限値を下回ると第2レンズ群G2と第3
レンズ群G3とが接触してしまい、球面収差を補正する
事すらできなくなってしまう。
【0011】また、条件式(5)は、第3レンズ群G3
の補正環のパワーの適切な範囲を規定する条件である。
条件式(5)の上限値を超えるか、又は下限値を下回る
と諸収差を十分に補正できずに、前後のレンズ群に接触
してしまう。特に上限値を超えると色収差が補正不足と
なり、下限値を下回ると球面収差が補正過剰となる。
【0012】また、条件式(6)は、第3レンズ群G3
の前後の空気間隔の適切な範囲を規定する条件である。
条件式(6)の上限値を超えるか、又は下限値を下回る
と、他のレンズどうしの空気間隔が狭くなるか、又は広
くなるかするため、収差のバランスが崩れてしまう。
【0013】また、条件式(7)は、前記第1レンズ群
G1の物体側に凹面を向けたレンズL12と第4レンズ
群G4の負レンズL42の曲率半径の適切な範囲を規定
する、像の平坦性に関する条件である。条件式(7)の
上限値を超えると像面の補正過剰になり、下限値を下回
ると、倍率が大きくなり、レンズ全長も長くなってしま
う。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の実施形態について説明する。
【0015】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態にかかる液浸系顕微鏡対物レンズのレンズ構成図
である。物体側から順に、ほぼ両平面ガラスL11と物
体側に凹面を向けたレンズL12と正のメニスカスレン
ズとを有する第1レンズ群G1と、全体として正屈折力
を有する接合レンズを2群有する第2レンズ群G2と、
負レンズと正レンズの接合レンズからなる全体として負
の屈折力を有し、光軸に沿って移動可能な第3レンズ群
G3と、正レンズと負レンズL42との接合レンズから
なり全体として負の屈折力を有する第4レンズ群G4と
から構成されている。
【0016】以下の表1に第1実施形態にかかる液浸系
顕微鏡対物レンズの諸元値を掲げる。表中のfは焦点距
離、N.A.は開口数、Bは倍率、W.D.は作動距離
をそれぞれ表している。また、レンズデータにおいて、
左端の数字は物体側からのレンズ面の順番を表し、rは
レンズ面の曲率半径、dはレンズ面間隔、Abbeはア
ッベ数、nはd線(λ=587.6nm)に対する屈折
率をそれぞれ表している。また、D0は物体とレンズ第
1面との距離を表わしている。
【0017】
【表1】
【0018】図2は液体としてウォーター(水)、図3
はグリセリン、図4はカーギルオイルを用いた場合の諸
収差を示す図である。図中、CはC線(λ=656.2
8nm)、Dはd線(λ=587.56nm)、FはF
線(λ=486.13nm)、Gはg線(λ=435.
84nm)をそれぞれ表している。また、非点収差図に
おいて破線はメリジオナル像面、実線はサジッタル像面
をそれぞれ表している。図から明らかなように諸収差が
良好に補正されていることがわかる。
【0019】(第2実施例)図5は、本発明の第2実施
形態にかかる液浸系顕微鏡対物レンズのレンズ構成図で
ある。物体側から順に、ほぼ両平面ガラスL11と物体
側に凹面を向けたレンズL12と正のメニスカスレンズ
とを有する第1レンズ群G1と、全体として正屈折力を
有する接合レンズを2群有する第2レンズ群G2と、負
レンズと正レンズの接合レンズからなり全体として負の
屈折力を有し、光軸に沿って移動可能な第3レンズ群G
3と、正レンズと負レンズL42との接合レンズからな
り全体として負の屈折力を有する第4レンズ群G4とか
ら構成されている。
【0020】以下の表2に第2実施形態にかかる液浸系
顕微鏡対物レンズの諸元値を掲げる。表中の符号は上記
第1実施形態と同様のものを表している。
【0021】
【表2】
【0022】図6は液体としてウォーター(水)、図7
はグリセリン、図8はカーギルオイルを用いた場合の諸
収差を示す図である。図中の符号は上記第1実施形態と
同様のものを表している。図から明らかなように諸収差
が良好に補正されていることがわかる。
【0023】また、上記各実施形態の液浸系顕微鏡対物
レンズは、以下の表3にレンズデータを掲げるレンズと
組み合わせて用いられる。なお、レンズデータ中の符号
は上記実施形態のレンズデータと同様である。該レンズ
と上記顕微鏡対物レンズとの間隔は約150mm程度で
用いるのが好ましい。
【0024】
【表3】
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来の埋込みレンズを使用せずに、水浸又は油浸に兼用で
き、諸収差、特に色収差が良好に補正され、優れた結像
性能を有し、かつ像の平坦性の良い液浸系顕微鏡対物レ
ンズ、特に無限遠系液浸系プランアポクロマート級顕微
鏡対物レンズを達成できる。また、従来の加工技術で簡
単、容易に製造できるので、製造・加工コストを大幅に
低減でき、さらに、安定した品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のレンズ構成を示す図で
ある。
【図2】本発明の第1実施形態のウォーター使用時の諸
収差図である。
【図3】本発明の第1実施形態のグリセリン使用時の諸
収差図である。
【図4】本発明の第1実施形態のカーギルオイル使用時
の諸収差図である。
【図5】本発明の第2実施形態のレンズ構成を示す図で
ある。
【図6】本発明の第2実施形態のウォーター使用時の諸
収差図である。
【図7】本発明の第2実施形態のグリセリン使用時の諸
収差図である。
【図8】本発明の第2実施形態のカーギルオイル使用時
の諸収差図である。
【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 G4 第4レンズ群

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側から順に、ほぼ両平面ガラスと物
    体側に凹面を向けたレンズと正のメニスカスレンズとを
    有する第1レンズ群G1と、全体として正屈折力を有す
    る接合レンズを2群有する第2レンズ群G2と、負レン
    ズと正レンズの接合レンズからなり全体として負の屈折
    力を有し、光軸に沿って移動可能な第3レンズ群G3
    と、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり全体と
    して負の屈折力を有する第4レンズ群G4とから構成さ
    れ、 顕微鏡対物レンズ全体の焦点距離をF、 前記第1レンズ群G1の前記ほぼ両平面ガラスの物体側
    の曲率半径をr1、 前記第1レンズ群G1の前記ほぼ両平面ガラスの像側の
    曲率半径をr2、 前記第1レンズ群G1の物体側に凹面を向けた前記レン
    ズの物体側の曲率半径をr3、 前記第1レンズ群G1の物体側に凹面を向けた前記レン
    ズの焦点距離をf12、 前記第3レンズ群G3の焦点距離をf3、 第4レンズ群G4の前記負レンズの焦点距離をf42、 前記第2レンズ群G2と前記第3レンズ群G3との面間
    隔をD3F、 前記第3レンズ群G3と前記第4レンズ群G4との面間
    隔をD3R、 前記第1レンズ群G1の前記ほぼ両平面ガラスと物体側
    に凹面を向けた前記レンズの屈折率をそれぞれN1a、
    N1bとするとき、 (1) |(N1a・F)/r1|≦0.06 (2) |(N1a・F)/r2|≦0.06 (3) 3.2<|(N1b・F)/r3|<5 (4) 0.01<D3F/F<0.85 (5) 0.03<|F/f3|<0.2 (6) 1.2<(D3F+D3R)/F<2.5 (7) 8.5<|f12/F|+|f42/F|<3
    0 の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
JP10061949A 1998-02-27 1998-02-27 顕微鏡対物レンズ Withdrawn JPH11249024A (ja)

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