JPH1195117A

JPH1195117A - 双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系

Info

Publication number: JPH1195117A
Application number: JP9255443A
Authority: JP
Inventors: Kiyonobu Kurata; 清宣倉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09
Also published as: US6226119B1

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえ、標本と対物レンズとの間に媒質が存在
していても、高倍率，高ＮＡで、良好な結像性能の立体
観察が可能な双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系を提供す
ること。【解決手段】標本面３１と対物レンズ３２の間に空気だ
けが存在する状態で観察する場合には、対物レンズ３２
に光学部材３３を取り付け、また、卵細胞など水中にあ
る物体を観察する場合には、容器中の水３５の深さに応
じて、薄い光学部材３４と交換するか、光学部材を用い
ないで観察する。その場合、対物レンズ３２の倍率を
ｍ、対物レンズ３２の標本面３１側の開口数をＮＡとし
たとき、条件式「０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２」が満
足されるようにすると、高倍率，高ＮＡで、良好な結像
性能の立体観察が可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体からの光を対
物レンズによって左右の像に形成する二つの観察光学系
を備えた双眼実体顕微鏡に用いるための高倍対物光学系
に関する。

【０００２】

【従来の技術】実体顕微鏡には、グリノー型とガレリオ
型（単対物型）と呼ばれているタイプのものが知られて
いるが、本発明は、それらのタイプの双眼実体顕微鏡に
用いられる高倍対物光学系に関するものである。そこ
で、それらのタイプのうち、比較的、高いズーム比を得
るのに適している単対物型双眼実体顕微鏡の場合を例に
して、以下に説明をしておく。単対物型双眼実体顕微鏡
における光学系の基本構成が図１０に示されている。こ
の図において、光学系は、物体１側から順に、対物レン
ズ２、アフォーカルズームレンズ３，３、結像レンズ
４，４、接眼レンズ５，５が配置されている。また、左
右の眼に対応した光軸は標本面で一致しており、その二
つの光軸の成す角度θが内向角と呼ばれている。尚、符
号６，６は中間像位置を示している。

【０００３】このように、単対物型双眼実体顕微鏡は、
通常の顕微鏡と異なり、対物レンズ２内において、中心
からの対称位置に、左眼用光路と右眼用光路の二つの光
路が存在し、物体１を左右の外側から見るものであるた
め、人間の両眼で観察する場合と同じように、物体１を
立体的に見ることができる。また、このような単対物型
双眼実体顕微鏡は、対物レンズ２とアフォーカルズーム
レンズ３，３の間、及びアフォーカルズームレンズ３，
３と結像レンズ４，４の間において、二つの光路が平行
になっているため、対物レンズ２を交換したり、アフォ
ーカルズームレンズ３，３と結像レンズ４，４の間に照
明用光学系などを介在させることが可能であり、様々な
観察に対応できるという利点がある。

【０００４】この単対物型双眼実体顕微鏡における対物
レンズの倍率は、対物レンズの焦点距離と、結像レンズ
の焦点距離の比で表される。例えば、対物レンズの焦点
距離が１００ｍｍ、結像レンズの焦点距離が１００ｍｍ
ならば１倍になる。そして、このような倍率は、通常の
顕微鏡に比べて低く、通常の顕微鏡用対物レンズが１〜
２５０倍であるのに対して、０．５〜２倍であり、変倍
光学系を含めても０．３〜１５倍程度となっている。こ
のように、単対物型双眼実体顕微鏡は、倍率が低く且つ
開口数（以下、ＮＡという）も小さいため、焦点深度が
深くて作動距離が長いことから、主として作業用に用い
られている。

【０００５】また、このような単対物型双眼実体顕微鏡
における倍率変換は、主に、対物レンズより像側に位置
する変倍光学系によって行われるため、対物レンズの射
出瞳径と射出瞳位置が変化し、ＮＡと実視野が変化す
る。そして、そのＮＡと実視野の変化する範囲は、１倍
対物レンズの場合で、約ＮＡ０．０１，実視野φ３２〜
ＮＡ０．１，実視野φ６程度である。また、このような
変化の様子は、図１１に示されていて、図１１（ａ）は
ＮＡが大で実視野が小の場合、図１１（ｂ）はＮＡが小
で実視野が大の場合を示している。尚、図中、７は標本
（観察物体）面、８は対物レンズ、９は対物レンズの射
出瞳を示している。

【０００６】このように、単対物型双眼実体顕微鏡にお
いて倍率を変換する場合には、主に変倍光学系で行う場
合が多いが、より一層の高倍や低倍で観察したい場合に
は、単対物型双眼実体顕微鏡の構成上の特徴から、対物
レンズそのものを交換して観察するようにし、それによ
って、通常の場合、低倍側で０．７５倍，０．５倍が、
高倍側では１．５倍，２倍が得られるようにしている。
尚、これらのことは、単対物型の双眼実体顕微鏡を例に
して具体的に説明したが、グリノー型の場合には、対物
レンズが、左眼用と右眼用に別々に設けられているだけ
であり、それ以外のことについては実質的に同じと考え
てよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、工業
の分野では電子回路部品の組立や形状検査などに、ま
た、生物学の分野では培養細胞や卵細胞の選別などに、
高倍率，高ＮＡで観察を行いたいという要求が強くなっ
ている。そのため、実体顕微鏡においても、変倍光学系
や対物レンズの高倍率化，高ＮＡ化が図られている。し
かしながら、立体観察が可能であることを特徴にしてい
る双眼実体顕微鏡においては、高倍率化，高ＮＡ化を図
るためには、次のような問題点を解決しなければならな
い。

【０００８】工業分野で用いられる標本の場合には、通
常、光を透過させないものが殆どであるため、落射照明
方式で観察するのが普通である。その場合、光源から出
た光は、照明系，変倍光学系，対物レンズを通過して標
本に照射されるが、その場合には変倍光学系と対物レン
ズのレンズ面で反射が生じ、コントラストが悪化してし
まうことが知られている。そのため、同軸落射照明の場
合には、従来、図１２に示すような手段を講じて、コン
トラストの悪化を防止していた。

【０００９】即ち、光源１０から出た光は、ポラライザ
１１を通過して直線偏光となり、ハーフミラー（又はプ
リズム）１２で反射されて、アフォーカルズームレンズ
（変倍光学系）１３，対物レンズ１４を通過する。対物
レンズ１４の先端には１／４波長板（１／４λ板）１５
が配置されているので、対物レンズ１４を通過した光は
円偏光に変えられ標本面１６に照射される。この円偏光
は標本面１６で反射すると、逆の回転の円偏光になるか
ら、この反射光が再び１／４波長板１５を通過するに際
しては、最初の入射時の直線偏光に比べ９０°回転した
ことになる。そのため、１／４波長板１５は、標本面１
６からの光だけを通過させ、コントラストの低下を防い
でいる。このようにして、１／４波長板１５を通過した
光は、その後、対物レンズ１４，アフォーカルズームレ
ンズ１３，アナライザ１７を介して接眼レンズ１８に導
かれるようになっている。

【００１０】このようにして、同軸落射照明の場合に
は、従来、対物レンズの先端に、厚さが４〜６ｍｍ程度
の１／４波長板を挿入することによってコントラストの
悪化を防止していた。しかし、このような１／４波長板
の存在は、対物レンズの倍率が１倍程度であるならば、
たとえ変倍光学系で倍率とＮＡを大きくしたとしても、
結像性能にはそれほど悪影響が生じない。しかし、更に
倍率を大きくして観察しようとする場合には、上記した
ように、対物レンズを、より高倍率の対物レンズに交換
する必要があるが、そのようにして倍率を大きくし、Ｎ
Ａを大きくすると、１／４波長板の厚さによる収差が発
生してしまい、結像性能が悪化するという問題が生じて
しまう。そこで、従来は、１／４波長板を使用し、同軸
落射照明で観察する場合には、対物レンズの倍率は１．
５倍が限度とされていた。

【００１１】他方、生物の分野において用いられる標本
は、容器の中の水中で観察することがあり、その場合に
おける水の厚さ（深さ）は、通常、約１ｍｍ〜１０ｍｍ
程度である。このような環境で観察する場合、低倍観察
時には余り問題にならないが、卵細胞のような非常に小
さい物体の細胞内構造を把握するために、高倍率，高Ｎ
Ａで観察しようとすると、水の厚さによって結像性能が
悪化し、せっかく高倍対物レンズで倍率を大きくしたに
もかかわらず、観察像がぼやけてしまい、所期の性能が
得られないという問題点が生じてしまう。

【００１２】更に、双眼実体顕微鏡用対物レンズは、所
定の間隔を有している二つの光路の光軸が、夫々標本に
向けて斜めに結像するように構成されている。このこと
から、単対物型の双眼実体顕微鏡の場合には、対物レン
ズにおける二つ光軸が、対物レンズの中心から離れた位
置にあるため、次のような不都合が生じる。図１３は、
対物レンズの倍率が異なる場合を示しており、夫々、図
１３（ａ）は０．５倍、図１３（ｂ）は１倍、図１３
（ｃ）は２倍の場合を示しているが、これらの図から分
かるように、対物レンズ２０の倍率が大きくなるにした
がい内向角θが大きくなり、標本面１９と対物レンズ２
０との間の光軸の傾きが大きくなっている。そのため、
対物レンズ２０の倍率が大きくなればなる程、収差の発
生が顕著になっていまうという問題点がある。尚、図１
３において、２１はアフォーカルズームレンズ（変倍光
学系）であり、２２は接眼レンズである。

【００１３】このように、双眼実体顕微鏡用対物レンズ
を高倍率化するに際しては種々の問題点があり、特に、
従来は、標本と対物レンズの間に、空気以外のものが存
在しないことを前提にして設計されていたので、それら
の間に種々の屈折率を持った媒質が介在すると、たとえ
高倍率の対物レンズを用いても解像力を上げて観察する
ことができないというのが実情であった。

【００１４】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、標
本面と実体顕微鏡用対物レンズとの間に、たとえ屈折率
を持った媒質が介在していたとしても、高倍率，高ＮＡ
にしたとき結像性能が悪くならず、良好な立体像を得る
ことができる双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系を提供す
ることである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系は、観
察物体と対物レンズとの間に着脱又は交換することの可
能な光学部材を有していて、対物レンズの倍率をｍ、対
物レンズの物体側の開口数をＮＡとしたときに下記の条
件を満足するようにする。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２また、上記の目的を達成するために、本発明の双眼実体
顕微鏡用高倍対物光学系は、観察物体に応じて対物レン
ズ内の少なくとも一つのレンズ群を交換できようにし、
対物レンズの倍率をｍ、対物レンズの物体側の開口数を
ＮＡとしたときに下記の条件を満足するようにする。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２更に、上記の目的を達成するために、本発明の双眼実体
顕微鏡用高倍対物光学系は、観察物体に応じて対物レン
ズ内のレンズ群が標本面に対し垂直方向に移動できるよ
うにし、対物レンズの倍率をｍ、対物レンズの物体側の
開口数をＮＡとしたときに下記の条件を満足するように
する。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２

【００１６】

【発明の実施の形態】先ず、請求項１に記載された発明
について説明する。本発明の場合には、標本（観察物
体）と対物レンズとの間に、予め所定の屈折率と厚さを
有した光学部材を着脱可能に取り付けるようにする。そ
して、図１（ａ）に示すように、標本面３１と対物レン
ズ３２の間に空気だけが存在する状態で観察する（この
ような観察を、以下、ドライ観察という）場合には、厚
い光学部材３３を取り付けるようにし、また、卵細胞な
ど水中にある物体を観察する（このような観察を、以
下、水中観察という）場合には、容器中の水３５の厚さ
（深さ）に応じて、図１（ｂ）に示すように薄い光学部
材３４と交換するか、図１（ｃ）に示すように光学部材
を用いないで観察する。

【００１７】その場合、図１においては、２種類の光学
部材が用意されているが、３種類以上の光学部材を交換
できるようにしても差し支えないし、一つの光学部材の
着脱のみが行えるようにしても差し支えない。また、着
脱や交換は、種々のマウント方法によって行う場合に限
定されない。即ち、一つ又は複数の光学部材を予め顕微
鏡装置に取り付けておき、必要に応じて光路に進退させ
得るような構成にしても構わない。いずれにしても、本
発明においては、このような光学部材を用いることによ
って、標本面３１と対物レンズ３２間の光路長が略一定
に保たれ、コマ収差の発生を抑えることが可能になる。

【００１８】本発明における条件式「０．２＜｜ＮＡ・
ｍ｜＜１．２」は、本発明に用いられる対物レンズのＮ
Ａと倍率の関係を示したものであり、０．２より値が小
さければ必要な解像力が得られず、ぼやけた暗い像が見
えるだけである。また、上限値である１．２を越える
と、対物レンズ自体の各レンズ群のパワーが大きくなり
過ぎることと、内向角が大きくなるために収差が大きく
発生してしまい、偏心光学系である単対物型双眼実体顕
微鏡用対物レンズの場合には、収差補正を行うことが困
難になってしまう。このことは、後述する請求項２及び
請求項３に記載された発明においても同じことが言え
る。

【００１９】また、本発明においては、光学部材が平行
平面板であって、標本面に対して平行（通常は水平）に
配置されていることが好ましい。光学部材が、楔を有し
ていたり傾いたりすると像の劣化が大きくなってしま
う。もし、その傾きが、観察状態において横軸を中心に
して生じた場合であれば、上下方向の像の劣化のみで済
むが、縦軸を中心にして生じた場合には、左右の光路の
像が異なって融像して観察することができなくなり、実
体顕微鏡としての機能が損なわれてしまうことになる。

【００２０】更に、本発明における光学部材を平行平面
を有する１／４波長板とし、標本面と平行な面において
回転可能に配置すると、同軸落射照明を用いた観察が好
適に行える。その場合、１／４波長板は、回転可能に取
り付けられるので、その取付位置に左右されず、光学軸
を最適な位置に配置することが可能である。また、透過
照明や落射照明による偏光観察においては、１／４波長
板の光学軸をアナライザと合わせることによって、１／
４波長板の効果を無くし、良好な偏光観察を行うことが
できる。更に、透過照明視野で観察を行う場合に、高倍
・高ＮＡの対物レンズを用いても、１／４波長板を外さ
ずに、コントラストがよく、良好な結像性能が得られ
る。従って、このような対物レンズを用いて、透過照明
及び同軸落射照明によるドライ観察が可能になり、１／
４波長板を外せば水中観察が可能になる。

【００２１】次に、請求項２に記載された発明について
説明する。本発明は、双眼実体顕微鏡において、観察物
体に応じて対物レンズ内の少なくとも一つのレンズ群を
交換できようにすることである。双眼実体顕微鏡の光軸
は、標本面に対して垂直ではなく斜めであるため、マー
ジナル光線が光軸に対して対称ではない。そのため、軸
上であっても球面収差ではなくコマ収差として扱うこと
になっている。このことから、標本面と対物レンズの間
に種々の屈折率をもった媒質が介在すると、光路長がず
れ、大きな収差が発生する。そこで、対物レンズ内のレ
ンズ群のうち、焦点距離とコマ収差に大きな影響を及ぼ
すレンズ群を、媒質が介在した状態に適応したレンズ群
と交換することによって、良好な結像性能が得られるよ
うにしている。

【００２２】特に、単対物型双眼実体顕微鏡の場合に
は、光軸が対物レンズの中心にないため、交換レンズ群
の中心の光路長を合わせて、球面収差を抑えるのではな
く、偏心している光軸の光路長を合わせて、この光軸上
のコマ収差を抑える必要がある。即ち、媒質が存在しな
い場合における交換レンズから標本面までの光軸の光路
長と、媒質が存在する場合における交換レンズから標本
面までの偏心された光軸の光路長とを或る程度同じに
し、且つ前記光軸上のコマ収差の発生を抑えたレンズ群
を用意する必要がある。

【００２３】次に、請求項３に記載された発明について
説明する。本発明は、双眼実体顕微鏡において、対物レ
ンズ内のレンズ群を、標本面に対して垂直方向に移動可
能とすることにある。既に述べたように、標本面と対物
レンズの間に屈折率を持った媒質が存在すると、光路長
の変化とコマ収差の発生によって結像性能が劣化する。
そこで、本発明は、対物レンズ内のレンズ群のうち、焦
点距離とコマ収差に大きな影響を及ぼすレンズ群を移動
させ且つ色収差に影響を及ぼすレンズ群間の間隔を補正
することによって、良好な結像性能を得ることができる
ようにしている。

【００２４】また、本発明を請求項１に記載の発明に適
用した場合には、媒質の屈折率に対応させて、１ｍｍ単
位の補正は光学部材の交換によって行い、０．１ｍｍ単
位の補正はレンズ群間の間隔を変えて行うようにするこ
とにより、より精度の高い補正を行うことが可能にな
る。同様にして、本発明を請求項２に記載の発明に適用
した場合には、例えば１ｍｍ単位の補正は先玉レンズ群
の交換によって行い、０．１ｍｍ単位の補正はレンズ群
間の間隔調整によって行うようにすれば、精度の高い補
正を行うことが可能になる。

【００２５】更に、上記の三つの発明において、対物レ
ンズの倍率をｍ、標本面上での左右光路軸上でのコマ収
差の最大値と最小値の差をΔＤＺとしたとき、条件式
「｜ｍ ²・ΔＤＺ｜＜０．２」を満足していると、好適
な双眼実体顕微鏡用高倍対物レンズが得られる。標本面
と対物レンズの間に媒質が介在した場合には、通常の顕
微鏡においては、球面収差は光軸を中心にして同等に発
生するため、像は対称的にぼけるが、双眼実体顕微鏡で
は光軸に対して非対称に像が崩れてしまう。特に、単対
物型双眼実体顕微鏡の場合には、もともと対称ではない
ために更に悪く、像が、流れるように崩れてしまう。

【００２６】単対物型双眼実体顕微鏡においては、軸上
のコマ収差量は、光軸から見て、対物レンズの中心側の
領域よりも外側の領域の方が崩れ方が大きい。また、倍
率が高くなる程、収差量を抑える必要がある。そのた
め、コマ収差の最大値と最小値の差と、倍率の２乗との
積の絶対値が０．２より大きくなると、コマ収差が目立
ち、実際に像の劣化が判然としてしまう。そのため、性
能品質のよい実体顕微鏡を実現するためには、おおよそ
上記の絶対値を０．２未満とすることが必要になる。

【００２７】以上のように、双眼実体顕微鏡の対物光学
系を、上記した各請求項に記載の発明のように構成すれ
ば、たとえ、標本と対物レンズの間に屈折率のある種々
の媒質が存在する場合であっても、高倍率，高ＮＡで良
好な結像性能を保ったまま、立体観察をすることが可能
になる。尚、上記の説明においては、どちらかという
と、単対物型双眼実体顕微鏡に重きを置いて説明してい
るが、上記の各発明は単対物型に限定されるものではな
く、グリノー型であっても、それに準じた効果を得るこ
とが可能である。

【００２８】

【実施例】以下、四つの実施例を図面と数値データによ
って説明する。尚、各数値データに用いられている記号
は、ｍが倍率、ＦＬが全系の合成焦点距離、ＷＤが作動
距離、ΔＤＺが軸上のコマ収差量の最大値と最小値の
差、ｒ₁，ｒ₂，・・・が各レンズ又は平行平面板の曲
率半径、ｄ₁，ｄ₂，・・・が各面間隔、ｎ₁，ｎ₂，
・・・がｄ線における屈折率、ν₁，ν₂，・・・がア
ッベ数であって、長さの単位はいずれもｍｍである。

【００２９】〔実施例１〕先ず、図２及び図３を用い
て、実施例１を説明する。図２（ａ）はドライ観察の場
合を示しており、物体（標本）側に厚さ４ｍｍの平行平
面板３６を配置している。そして、この平行平面板３６
を１／４波長板にした場合には、同軸落射照明によっ
て、フレアのない高倍率，高ＮＡでの観察が可能にな
る。本実施例の対物レンズは７群で構成されており、第
１レンズ群Ｇ１は、物体側が凸状の負メニスカスレンズ
Ｌ１と両側が凸状をしたレンズＬ２との接合レンズとな
っている。また、第２レンズ群Ｇ２は、両側が凸状のレ
ンズＬ３と両側が凹状のレンズＬ４との接合レンズであ
り、第３レンズ群Ｇ３は、両側が凹状のレンズＬ５と両
側が凸状のレンズＬ６からなっている。更に、第４レン
ズ群Ｇ４は、両側が凸状のレンズＬ７であり、第５レン
ズ群Ｇ５は、両側が凹状のレンズＬ８と両側が凸状のレ
ンズＬ９からなり、第６レンズ群Ｇ６は、両側が凸状の
レンズＬ１０と両側が凹状のレンズＬ１１からなり、第
７レンズ群Ｇ７は、両側が凸状のレンズＬ１２となって
いる。

【００３０】この場合における数値データは以下の表１
に示す通りであり、軸上のコマ収差は図３（ａ）に示す
通りである。表１ＷＤ＝ 6.4634 ｒ₁＝ ∞ ｄ₁＝ 4.0 ｎ₁＝ 1.52287 ν₁＝59.89 ｒ₂＝ ∞ ｄ₂＝ 1.5 ｒ₃＝ 133.821 ｄ₃＝ 2.198 ｎ₂＝ 1.79952 ν₂＝42.22 ｒ₄＝ 35.527 ｄ₄＝ 8.627 ｎ₃＝ 1.49700 ν₃＝81.54 ｒ₅＝ -15.960 ｄ₅＝ 0.13 ｒ₆＝ 39.243 ｄ₆＝22.3 ｎ₄＝ 1.49700 ν₄＝81.61 ｒ₇＝ -43.481 ｄ₇＝ 3.4 ｎ₅＝ 1.71850 ν₅＝33.52 ｒ₈＝ 64.339 ｄ₈＝ 2.7 ｒ₉＝-6321.393 ｄ₉＝ 4.0 ｎ₆＝ 1.75500 ν₆＝52.33 ｒ₁₀＝ 32.302 ｄ₁₀＝ 9.9 ｎ₇＝ 1.72342 ν₇＝37.95 ｒ₁₁＝ -85.233 ｄ₁₁＝ 2.0 ｒ₁₂＝ 137.710 ｄ₁₂＝ 9.8 ｎ₈＝ 1.62280 ν₈＝57.04 ｒ₁₃＝ -65.473 ｄ₁₃＝ 1.1 ｒ₁₄＝ -55.905 ｄ₁₄＝ 5.5 ｎ₉＝ 1.64450 ν₉＝40.82 ｒ₁₅＝ 55.905 ｄ₁₅＝11.3 ｎ₁₀＝ 1.49700 ν₁₀＝81.61 ｒ₁₆＝ -110.616 ｄ₁₆＝ 2.1 ｒ₁₇＝ 59.222 ｄ₁₇＝21.3 ｎ₁₁＝ 1.65016 ν₁₁＝39.39 ｒ₁₈＝ -33.156 ｄ₁₈＝ 5.5 ｎ₁₂＝ 1.64450 ν₁₂＝40.82 ｒ₁₉＝ 51.848 ｄ₁₉＝ 4.3 ｒ₂₀＝ 248.625 ｄ₂₀＝ 6.8 ｎ₁₃＝ 1.48479 ν₁₃＝70.21 ｒ₂₁＝ -87.040 ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0105

【００３１】また、図２（ｂ）は水中観察の場合を示し
ているが、この場合には水３５の厚さ（深さ）が約２．
２ｍｍであるため、図２（ａ）における平行平面板３６
を、厚さ２ｍｍの平行平面板３７に交換することによっ
て、良好な像が得られるようになっている。この場合の
数値データは表２に示す通りであり、軸上のコマ収差は
図３（ｂ）に示す通りである。尚、第１レンズ群Ｇ１以
降のレンズ構成については図２（ａ）の場合と全く同じ
であるから、表２においては、それらに関するデータを
省略してある。表２ WATER ＝ 2.2035 ＷＤ＝ 6.1238 ｒ₁＝ ∞ ｄ₁＝ 2.0 ｎ₁＝ 1.52287 ν₁＝59.89 ｒ₂＝ ∞ ｄ₂＝ 1.5 （以下、表１のｒ₃，ｄ₃，ｎ₂，ν₂以降と同じ）ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0149

【００３２】更に、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の場合と
同じ水中観察の場合を示しているが、この場合には水３
５の厚さ（深さ）が２倍であるため、図２（ｂ）におけ
る平行平面板３７を取り除くことによって、良好な像が
得られてようになっている。この場合の数値データは表
３に示す通りであり、軸上のコマ収差は図３（ｃ）に示
す通りであるが、各レンズ群の構成と、それらの相対関
係は、図２（ａ）及び図２（ｂ）の場合と全く同じであ
るから、表３においては、それらに関するデータを省略
してある。表３ WATER ＝ 4.4070 ＷＤ＝ 5.7841 ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0203

【００３３】〔実施例２〕次に、実施例２を、図４及び
図５を用いて説明する。図４（ａ）はドライ観察の場合
を示しており、物体（標本）側に厚さ１．５ｍｍの平行
平面板３８を配置している。そして、本実施例において
も、この平行平面板３８を１／４波長板にした場合に
は、同軸落射照明によって、フレアのない高倍率，高Ｎ
Ａでの観察が可能になる。本実施例も、対物レンズが７
群で構成されており、第１レンズ群Ｇ１は、物体側が凹
状をした負メニスカスレンズＬ１と物体側が凹状をした
正メニスカスレンズＬ２の接合レンズであり、第２レン
ズ群Ｇ２は、両側が凸状のレンズＬ３と両側が凹状のレ
ンズＬ４との接合レンズであり、第３レンズ群Ｇ３は、
物体側が凸状をした負メニスカスレンズＬ５と両側が凸
状のレンズＬ６からなっている。また、第４レンズ群Ｇ
４は、両側が凸状のレンズＬ７であり、第５レンズ群Ｇ
５は、両側が凹状のレンズＬ８と両側が凸状のレンズＬ
９からなり、第６レンズ群Ｇ６は、両側が凸状のレンズ
Ｌ１０と両側が凹状のレンズＬ１１からなり、第７レン
ズ群Ｇ７は、両側が凸状のレンズＬ１２となっている。

【００３４】この場合における数値データは以下の表４
に示す通りであり、軸上のコマ収差は図５（ａ）に示す
通りである。表４ＷＤ＝ 2.5129 ｒ₁＝ ∞ ｄ₁＝ 1.5 ｎ₁＝ 1.52287 ν₁＝59.89 ｒ₂＝ ∞ ｄ₂＝ 0.7 ｒ₃＝ -67.993 ｄ₃＝ 6.2 ｎ₂＝ 1.51633 ν₂＝64.14 ｒ₄＝-1357.079 ｄ₄＝ 6.8 ｎ₃＝ 1.62280 ν₃＝57.05 ｒ₅＝ -13.455 ｄ₅＝ 0.4 ｒ₆＝ 30.245 ｄ₆＝19.4 ｎ₄＝ 1.49700 ν₄＝81.61 ｒ₇＝ -19.424 ｄ₇＝ 5.1 ｎ₅＝ 1.71850 ν₅＝33.52 ｒ₈＝ 56.501 ｄ₈＝ 2.7 ｒ₉＝ 271.504 ｄ₉＝ 5.29 ｎ₆＝ 1.77250 ν₆＝49.60 ｒ₁₀＝ 30.787 ｄ₁₀＝ 9.99 ｎ₇＝ 1.72342 ν₇＝37.95 ｒ₁₁＝ -63.333 ｄ₁₁＝ 2.8 ｒ₁₂＝ 137.710 ｄ₁₂＝ 9.8 ｎ₈＝ 1.62280 ν₈＝57.04 ｒ₁₃＝ -65.473 ｄ₁₃＝ 1.1 ｒ₁₄＝ -55.905 ｄ₁₄＝ 5.5 ｎ₉＝ 1.64450 ν₉＝40.82 ｒ₁₅＝ 55.905 ｄ₁₅＝11.3 ｎ₁₀＝ 1.49700 ν₁₀＝81.61 ｒ₁₆＝ -110.616 ｄ₁₆＝ 2.1 ｒ₁₇＝ 59.222 ｄ₁₇＝21.3 ｎ₁₁＝ 1.65016 ν₁₁＝39.39 ｒ₁₈＝ -33.156 ｄ₁₈＝ 5.5 ｎ₁₂＝ 1.64450 ν₁₂＝40.82 ｒ₁₉＝ 51.848 ｄ₁₉＝ 4.3 ｒ₂₀＝ 248.625 ｄ₂₀＝ 6.8 ｎ₁₃＝ 1.48479 ν₁₃＝70.21 ｒ₂₁＝ -87.040 ＦＬ＝30 ｍ＝ 3 ＮＡ＝ 0.33 ΔＤＺ＝ 0.0056

【００３５】また、図４（ｂ）は水中観察の場合を示し
ているが、この場合には水３５の厚さ（深さ）が約１．
６３ｍｍであるため、図２（ａ）における平行平面板３
８を取り除くことによって、良好な像が得られるように
なっている。この場合の数値データは表５に示す通りで
あり、軸上のコマ収差は図５（ｂ）に示す通りである
が、各レンズ群の構成と、それらの相対関係は、図４
（ａ）の場合と全く同じであるから、表５においては、
それらに関するデータを省略してある。表５ WATER ＝ 1.6245 ＷＤ＝ 2.2793 ＦＬ＝30 ｍ＝ 3 ＮＡ＝ 0.33 ΔＤＺ＝ 0.01505

【００３６】〔実施例３〕次に、図６及び図７を用い
て、実施例３について説明する。図６（ａ）はドライ観
察の場合を示しており、対物レンズは７群で構成されて
いる。第１レンズ群Ｇ１は、物体側が凸状の負メニスカ
スレンズＬ１と両側が凸状をしたレンズＬ２との接合レ
ンズであり、第２レンズ群Ｇ２も、両側が凸状のレンズ
Ｌ３と両側が凹状のレンズＬ４との接合レンズであっ
て、第３レンズ群Ｇ３は、両側が凹状のレンズＬ５と両
側が凸状のレンズＬ６からなっている。また、第４レン
ズ群Ｇ４は、両側が凸状のレンズＬ７であり、第５レン
ズ群Ｇ５は、両側が凹状のレンズＬ８と両側が凸状のレ
ンズＬ９からなっている。更に、第６レンズ群Ｇ６は、
両側が凸状のレンズＬ１０と両側が凹状のレンズＬ１１
からなっていて、第７レンズ群Ｇ７は、両側が凸状をし
たレンズＬ１２である。

【００３７】この場合における数値データは以下の表６
に示す通りであり、軸上のコマ収差は図７（ａ）に示す
通りである。表６ＷＤ＝ 9.6515 ｒ₁＝ -249.244 ｄ₁＝ 2.9 ｎ₁＝ 1.83400 ν₁＝37.17 ｒ₂＝ 61.037 ｄ₂＝ 8.6 ｎ₂＝ 1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₃＝ -14.328 ｄ₃＝ 0.4 ｒ₄＝ 39.243 ｄ₄＝22.3 ｎ₃＝ 1.49700 ν₃＝81.61 ｒ₅＝ -43.481 ｄ₅＝ 3.4 ｎ₄＝ 1.71850 ν₄＝33.52 ｒ₆＝ 64.339 ｄ₆＝ 2.7 ｒ₇＝-6321.393 ｄ₇＝ 4.0 ｎ₅＝ 1.75500 ν₅＝52.33 ｒ₈＝ 32.302 ｄ₈＝ 9.9 ｎ₆＝ 1.72342 ν₆＝37.95 ｒ₉＝ -85.233 ｄ₉＝ 2.0 ｒ₁₀＝ 137.710 ｄ₁₀＝ 9.8 ｎ₇＝ 1.62280 ν₇＝57.04 ｒ₁₁＝ -65.473 ｄ₁₁＝ 1.1 ｒ₁₂＝ -55.905 ｄ₁₂＝ 5.5 ｎ₈＝ 1.64450 ν₈＝40.82 ｒ₁₃＝ 55.905 ｄ₁₃＝11.3 ｎ₉＝ 1.49700 ν₉＝81.61 ｒ₁₄＝ -110.616 ｄ₁₄＝ 2.1 ｒ₁₅＝ 59.222 ｄ₁₅＝21.3 ｎ₁₀＝ 1.65016 ν₁₀＝39.39 ｒ₁₆＝ -33.156 ｄ₁₆＝ 5.5 ｎ₁₁＝ 1.64450 ν₁₁＝40.82 ｒ₁₇＝ 51.848 ｄ₁₇＝ 4.3 ｒ₁₈＝ 248.625 ｄ₁₈＝ 6.8 ｎ₁₂＝ 1.48479 ν₁₂＝70.21 ｒ₁₉＝ -87.040 ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0105

【００３８】また、図６（ｂ）は水中観察の場合を示し
ている。本実施例においては、そのような場合、図６
（ａ）に示した第１レンズ群Ｇ１を、水３５の厚さ（深
さ）に対応したレンズ群に交換することによって、良好
な結像性能が得られるようにしている。従って、図６
（ｂ）に示した第１レンズ群Ｇ１は、図６（ａ）に示し
た第１レンズ群Ｇ１とは異なるものであり、水３５の厚
さ（深さ）が２ｍｍであることから、それに対応して交
換されたものである。この場合の数値データは表７に示
す通りであり、軸上のコマ収差は図７（ｂ）に示す通り
であるが、第２レンズ群Ｇ２以降のレンズ構成について
は図６（ａ）の場合と全く同じであるから、表７におい
ては、それらに関するデータを省略してある。表７ WATER ＝ 2.0 ＷＤ＝ 8.1849 ｒ₁＝ 260.834 ｄ₁＝ 2.8 ｎ₁＝ 1.80610 ν₁＝40.92 ｒ₂＝ 40.346 ｄ₂＝ 9.2 ｎ₂＝ 1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₃＝ -15.397 ｄ₃＝ 0.19 （以下、表６のｒ₄，ｄ₄，ｎ₃，ν₃以降と同じ）ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0012

【００３９】更に、図６（ｃ）は、図６（ｂ）の場合と
同じ水中観察の場合を示しているが、この場合には水３
５の厚さ（深さ）が４ｍｍであるため、第１レンズ群Ｇ
１は、それに対応したものに交換されている。この場合
の数値データは表８に示す通りであり、軸上のコマ収差
は図７（ｃ）に示す通りであるが、第２レンズ群Ｇ２以
降のレンズ構成については全く同じであるから、表８に
おいても、それらに関するデータを省略してある。表８ WATER ＝ 4.0 ＷＤ＝ 7.5078 ｒ₁＝ 137.897 ｄ₁＝ 2.7 ｎ₁＝ 1.83481 ν₁＝42.72 ｒ₂＝ 38.570 ｄ₂＝ 8.4 ｎ₂＝ 1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₃＝ -15.866 ｄ₃＝ 0.1 （以下、表６のｒ₄，ｄ₄，ｎ₃，ν₃以降と同じ）ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0009

【００４０】〔実施例４〕最後に、実施例４を、図８及
び図９を用いて説明する。本実施例における対物レンズ
の基本構成は、第３実施例の図６（ｂ）に示したものと
同じである。但し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ
２との間、及び第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４と
の間の間隔が、水３５の厚さ（深さ）に対応させて夫々
変えられるようになっている。そして、図８（ａ）は、
図６（ｂ）に示した場合より、水３５の厚さ（深さ）が
０．２ｍｍ増えた場合を、図８（ｂ）は、反対に０．２
ｍｍ減った場合を示しており、前者の場合は上記したレ
ンズ群間の２箇所の間隔を夫々０．１ｍｍ短くし、後者
の場合は夫々０．１ｍｍ長くしている。また、それらの
場合の数値データと軸上のコマ収差は、前者の場合が表
９と図９（ａ）に示され、後者の場合が表１０と図９
（ｂ）に示されているが、表９及び表１０には、上記し
た理由から、第４レンズ群Ｇ４以降のデータを省略して
ある。

【００４１】表９ WATER ＝ 2.2 ＷＤ＝ 8.0968 ｒ₁＝ 260.834 ｄ₁＝ 2.8 ｎ₁＝ 1.80610 ν₁＝40.92 ｒ₂＝ 40.346 ｄ₂＝ 9.2 ｎ₂＝ 1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₃＝ -15.397 ｄ₃＝ 0.09 ｒ₄＝ 39.243 ｄ₄＝22.3 ｎ₃＝ 1.49700 ν₃＝81.61 ｒ₅＝ -43.481 ｄ₅＝ 3.4 ｎ₄＝ 1.71850 ν₄＝33.52 ｒ₆＝ 64.339 ｄ₆＝ 2.6 （以下、表６のｒ₇，ｄ₇，ｎ₅，ν₅以降と同じ）ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0067

【００４２】表１０ WATER ＝ 1.8 ＷＤ＝ 8.2728 ｒ₁＝ 260.834 ｄ₁＝ 2.8 ｎ₁＝ 1.80610 ν₁＝40.92 ｒ₂＝ 40.346 ｄ₂＝ 9.2 ｎ₂＝ 1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₃＝ -15.397 ｄ₃＝ 0.29 ｒ₄＝ 39.243 ｄ₄＝22.3 ｎ₃＝ 1.49700 ν₃＝81.61 ｒ₅＝ -43.481 ｄ₅＝ 3.4 ｎ₄＝ 1.71850 ν₄＝33.52 ｒ₆＝ 64.339 ｄ₆＝ 2.8 （以下、表６のｒ₇，ｄ₇，ｎ₅，ν₅以降と同じ）ＦＬ＝36 ｍ＝ 2.5 ＮＡ＝ 0.28 ΔＤＺ＝ 0.0045

【００４３】以上説明したことからも明らかなように、
各請求項に記載の構成のほか、以下に示す構成も本願発
明の特徴である。（１）観察物体と対物レンズとの間において着脱又は交
換可能な光学部材は、標本面に対して平行に保持された
平行平面板であることを特徴とする請求項１に記載の双
眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。（２）前記平行平面板は１／４波長板であり、標本面に
対する平行面で回転可能であることを特徴とする上記
（１）に記載の双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。（３）対物レンズ内のレンズ群が標本面に対して垂直方
向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の
双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。（４）対物レンズ内のレンズ群が標本面に対して垂直方
向に移動可能であることを特徴とする請求項２に記載の
双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。（５）対物レンズの倍率をｍ、標本面上における左右光
路上でのコマ収差の最大値と最小値の差をΔＤＺとした
とき、以下の条件が成り立つことを特徴とする請求項１
乃至３、及び上記（３），（４）の何れかに記載の双眼
実体顕微鏡用高倍対物光学系。｜ｍ²・ΔＤＺ｜＜０．
２

【００４４】

【発明の効果】上記したように、双眼実体顕微鏡に本発
明を用いれば、たとえ、標本と対物レンズとの間に種々
の屈折率を有する媒質が存在したとしても、高倍率，高
ＮＡで、良好な結像性能を保った立体観察が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における対物レンズと標本との対向関
係を示した図であり、図１（ａ）は両者間に空気だけが
存在する場合、図１（ｂ）は両者間に所定の厚さ（深
さ）の水が介在している場合、図１（ｃ）は図１（ｂ）
の倍の厚さ（深さ）の水が介在している場合を示してい
る。

【図２】実施例１におけるレンズ構成を示した断面図で
あり、図２（ａ），図２（ｂ），図２（ｃ）は、夫々、
図１（ａ），図１（ｂ），図１（ｃ）に対応した図であ
る。

【図３】実施例１における対物レンズの物体側での軸上
コマ収差を示した図であり、図３（ａ），図３（ｂ），
図３（ｃ）は、夫々、図２（ａ），図２（ｂ），図２
（ｃ）の場合を示したものである。

【図４】実施例２のレンズ構成を示した断面図であり、
図４（ａ）は対物レンズと標本との間に空気だけが存在
する場合、図４（ｂ）は両者間に所定の厚さ（深さ）の
水が介在している場合を示している。

【図５】実施例２における対物レンズの物体側での軸上
コマ収差を示した図であり、図５（ａ），図５（ｂ）
は、夫々、図４（ａ），図４（ｂ）の場合を示したもの
である。

【図６】実施例３のレンズ構成を示した断面図であり、
図６（ａ）は対物レンズと標本との間に空気だけが存在
する場合、図６（ｂ）は両者間に所定の厚さ（深さ）の
水が介在している場合、図６（ｃ）は図６（ｂ）の倍の
厚さ（深さ）の水が介在している場合を示している。

【図７】実施例３における対物レンズの物体側での軸上
コマ収差を示した図であり、図７（ａ），図７（ｂ），
図７（ｃ）は、夫々、図６（ａ），図６（ｂ），図６
（ｃ）の場合を示したものである。

【図８】実施例４のレンズ構成を示した断面図であり、
図８（ａ）は対物レンズと標本との間に空気だけが存在
する場合、図８（ｂ）は両者間に所定の厚さ（深さ）の
水が介在している場合を示している。

【図９】実施例４における対物レンズの物体側での軸上
コマ収差を示した図であり、図９（ａ），図９（ｂ）
は、夫々、図８（ａ），図８（ｂ）の場合を示したもの
である。

【図１０】一般の単対物型双眼実体顕微鏡に用いられて
いる光学系の基本構成を示した図である。

【図１１】単対物型双眼実体顕微鏡用対物レンズは、変
倍光学系によってＮＡと実視野が変化することを示した
図であり、図１１（ａ）はＮＡが大きく実視野が小さい
場合、図１１（ｂ）はＮＡが小さく実視野が大きい場合
を示している。

【図１２】同軸落射照明方式を採用した通常の単対物型
双眼実体顕微鏡の光学系を示した図である。

【図１３】双眼実体顕微鏡は、対物レンズの倍率によっ
て内向角が変わることを示した図であって、図２４
（ａ）は小倍率の場合、図２４（ｂ）は中倍率の場合、
図２４（ｃ）は大倍率の場合を示している。

【符号の説明】

１，７，１６，１９，３１物体（標本面）２，８，１４，２０，３２対物レンズ２，１３，２１アフォーカルズームレンズ４結像レンズ５，１８，２２接眼レンズ６中間像位置９対物レンズの射出瞳１０光源１１ポラライザ１２ハーフミラー１５１／４波長板１７アナライザ３３，３４光学部材３５水３６，３７，３８平行平面板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体からの光を対物レンズによって左右
の像に形成する二つの観察光学系を備えた双眼実体顕微
鏡において、観察物体と対物レンズとの間に着脱又は交
換することの可能な光学部材を有していて、対物レンズ
の倍率をｍ、対物レンズの物体側の開口数をＮＡとした
ときに下記の条件を満足するようにしたことを特徴とす
る双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２
【請求項２】物体からの光を対物レンズによって左右
の像に形成する二つの観察光学系を備えた双眼実体顕微
鏡において、観察物体に応じて対物レンズ内の少なくと
も一つのレンズ群を交換できようにし、対物レンズの倍
率をｍ、対物レンズの物体側の開口数をＮＡとしたとき
に下記の条件を満足するようにしたことをことを特徴と
する双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２
【請求項３】物体からの光を対物レンズによって左右
の像に形成する二つの観察光学系を備えた双眼実体顕微
鏡において、観察物体に応じて対物レンズ内のレンズ群
が標本面に対し垂直方向に移動できるようにし、対物レ
ンズの倍率をｍ、対物レンズの物体側の開口数をＮＡと
したときに下記の条件を満足するようにしたことをこと
を特徴とする双眼実体顕微鏡用高倍対物光学系。０．２＜｜ＮＡ・ｍ｜＜１．２