JPS59100409A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は顕微鏡対物レンズ、特に物体側に配置前される
カバーガラス等の平行平面板の厚さの変化があっても良
好な結像性能全維持しイＬ↑る対ｑ勿ｌノンズに１ｍす
る３、一般に顕微鏡対物レンズ（けカバーカラスの厚さ
が一足の基準値であること全前提と（７で設計てΣれて
いるため、カバーガラスの厚さが基準値と異なる場合に
は結像性能は劣化しでしまう。この傾向は対物レンズの
Ｎ、Ａ、　（開「］数）が大きい程著し７くなる。この
ブこめ従来より、補正虫付き対物レンズとして、カバー
ガラスの厚さの変化に伴って７ｊ物レンズ内のレンズ間
隔全変化さ−ｂ１　　これによって収差の悪化を防ぎほ
ぼ良好な結像性能？維持−１″るものが知られている。

（７かし、従来の一般的補正現付対物レンズでは、カバ
ーガラスの厚さ変化に対する収差補正の範囲は極めて狭
く、Ｎ、Ａ、０．６程度の場合厚さで０．２〜０．３　
ｔｖｘ＋の範囲が実用上の限界であった。

これに対し、本願と同一の出願人による特開昭５６−１
４２５０８号公報には顕微鏡対物１ノンズ全物体側より
ｌ０ＩＮに、物体側に凹面を向けた正の接合メニスカス
レンズの第１１ノンズ群、正レンズまたは接合正レンズ
の第２レンズ群及び合成で正屈折力の第３１ノンズ群で
構成し２、物体面と対・１］月ノンズとの間に配置さ−
ｔ］る平行平向１１．！の］Ｓｌ、さの変化に応じフ＼
第２レンズ群のみを光軸に沿１）で啓勤さゼ−１これに
よつ一′Ｃ平行平面板の広い範囲の厚さ変化があっても
良好な結体性能ケ維持する技術が開示きねている。この
技術によ第１ば、統が（、τ平行平面板の厚さ変化±１
．０羽という極り）で広い範囲にわたって優オ］７に結
像性能全Ｗ持するこ吉が可能で、ある。しかし、なから
、上記の技術ではＮ、Ａ、が０．６程度、倍率が４０倍
程度のｔ１物レンズが実用十の限界であり、より大きな
Ｎ、Δ。

またはより高い倍率の対物１ノンズとし、てｒａｔ末だ
イし）−分一（４ら１）だ、。

、・ト発１４７Ｊｑ）目的は、大きな開「］故【−イイ
し７高倍率であるにもかかわらず、物体面と対物レンズ
とのｊ（１」に配置さ力、るカバーガラス儒の十行平１
１（ｊ板の厚さが大さく変化しでも′淋に霞れ７−結像
性１１目を維持することが−Ｃきる題戚舒対物しンス′
ｒ提供することにある。

不発明による顕徽録対物レンズは、第１図の概略購成図
に示すとＩ：〈物体側から順に正屈折力金石し物体から
の光束を収斂光束に変換す、イ）第ルンズ群Ｇ、と、こ
の収斂光束中で光軸に沿って移動司能で比較的小さな屈
折力の第２レンズ群Ｇ２、及び負の屈折力を持つ第３レ
ンズ群Ｇｓｆ有シ５．物体Ｏと第ルンズ群Ｇ、との間に
配置される平行平向＆Ｐの厚さの変化に応じて第２レン
ズ群Ｇ２に第ルンズ群Ｃ７及び第３レンズ群ＧＭに対し
て相対的に移動させることにより収差の変動を補正し得
るものである３、より具体的には、カバーガラスや培蓚
容器等の平行平面板Ｐの厚さが所定の設計基準値より大
きい揚重には、第２１ノンズ群０２に第３レンズ群Ｇ、
側へ移動し、逆に平行平面板の４込がより小さい場合に
ンま、第２レンズ群Ｇ、’ｒ第ルンズ群Ｇ。

側へ移動することにより、常に設計基準値におけると同
様の収差補正状態全維持することができる。

上記のような補正が良好になされるためには、各レンズ
群の収差描込はり、下のようであることが必要である。

冑、第］−図中には以下の説Ｉｌ］、ｌ」の理解金助け
るために、軸り物点からの近軸光〆つの様子の例全示［
また。笛ルンズ右Ｐ　Ｇ　＋　にはその強い収斂作用と
共（・（−かなり大きな負の球面収差を持た一片る（Ｉ
　ｍ　２レンス群Ｇ、には正の球１１ｉｊ収差金持だ、
ヒー、第ルンズ群Ｇ、で発生゛する負の球「ｎ」収差量
はぼ相段しでいる。ぞ１〜−Ｃ％　負屈折力の第３レン
ズ群Ｇ。

は全系のペッツバール和を袖正し保面の平」υ性ｆ：に
持しでいる。１１ｊ）、第３レンス群Ｇ３中には空気間
りを介して互いに凹１ｎ］を向けで対向する２つのレン
ズ面に設り、この両凹面での’ｉ’ｅ　Ｗｉ作用により
ペッツバール和金襠正することが屋号し２いが、これは
球面収差全補正するのが主［」的である不発明において
は奉賀的なことで（パよない。

このような基本構造を基準として、第ルンズ群Ｇ、と第
３レンズ群Ｇ、との間で第２レンズ群Ｇ２が相対的にａ
ｌ上を移動することにより球面収差全変化させることが
できる。

・−１−７，−わち、第１１メンズ群Ｇ、を射出する収
斂光束中に比較的小さな屈折力の第２レンズ群Ｇ２が位
置するため、第２１〕：ノズ群Ｇ、がその基準位置より
も第３１ノンズ群Ｇ、仰に移動すれば、収斂光束が第２
レンズ群］ｔ　ｆ切る高さが基準位置でのそれより低く
なり、第２レンズ群Ｇ、での正の球面収差の発生Ｗでか
減少する。逆（Ｃ、、第２レンズ群Ｇ、がその基準位置
よりも第ルンズ群Ｇｌ　１ｉｔｕに移動すれば、収斂光
束が第２レンズ群Ｇ２　′ｊｔ切る高さが基準位置のそ
れよりも高くなり、第２レンズ群Ｇ２での正の球面収差
量が増大する。従って、対物レンズと物体面との間に配
置されるカバーガラス等の平行＝＝（、’面板Ｐの厚さ
によって犬きく変動する球面収差は、第２レンズ群Ｇ。

の移動により補正される。すなわち、平行平面板Ｐの厚
さが、厚くなれば正の球面収差が発生するので、これを
補正するためには第２レンズ群Ｇ２での正の球面収差量
全減少すべく第２レンズ群全第３レンズ群ａ、Ｍに移動
シ２２、ｆＬｔＪ方、平行平面板Ｐの厚さが薄くなれば
負の球面収差が発生するので、第２［ノンズ群Ｇ２での
正の球面収差量・全増大すべく第２レンズ群全第１［ノ
ンズ群、Ｇ、１則に移舌５−デー九ばよい。

同、この間の１１￥況は、後記゛ｆる天Ｍ世」について
の、球面収差の３次収走係故（・℃よ１戸Ｃもうかがい
勺］る（下とができる。−１ 上記のごとき本発明の基本的４ｉ′２′ｆ徴は、既にν
ｊミベノ一ように、第１−１ノンズ肝１４（二よって物
体から（つｔ束を収斂）０束に変換シ５−１光束の収斂
状態は第２レンズ！注の通過後もほぼ品持されること（
／どｋ）も１、−イ！して第３レンズ群の通過後に萌定
の１゛ズｊｒ１１立１１′ｔにて集光さ７′Ｌる。この
ために、第１図に示１７八−ごとく、東ｆｌ−，ｉ物点
からの近軸光線が各レンて小・ケリる高さくζついＣ」
は、第ルンズ占、Ｇ、−Ｃ最も高く、第２レンズ群Ｇ２
、第３し・ンズノ！’ｉ’　Ｇ　９のハト４に低くブく
っている。第１、第２１ノンズ群それぞれにｊ？ける軸
上物点からの近ｌ１（ｉｔ光ね（り切る晶さの聞込−６
１１１発＋ｆｆｉにＩｌｌ、るとき、ｈｌ〉１１２〉１
１、であることが必要である。従って、各レンズ群の毛
幼匝については第２レン７′が最も大きく、第３レンズ
群が最も小さくなり、６　ｈ　３　＞　ｈ　１）　２　
ｈ−、程度に構成することが望まし７い。伺、本発明金
より高倍串の対物レンズに適用（７た場合３行は、ｈ。

のｈ３に対ブー１．？）比○値ｔＪ、よ一１′ノ大３１
〈ｌす、より低倍率の対物レンズに適用した場合にはり
。

＋′７）ｈｌ、にジ・４ブる珪１の仙の、より小さくな
る１、夕、第１し・ンズ群ＧＸを通過した光線の勾配は
全系全通過した光線の勾配の５倍ないし１０倍の直ン：
持つことが９（゛まし７い、これは前述したように、２
１■２レンズ群Ｇ２か光軸に沿って第ルンズ鮮Ｇ１　と
第３レンズ群（ン、との間金移動する際に、第２レン７
′：、群Ｇ２に入射する光娘の高さによって、球面収差
の補正量が異な乙ためであり、高培率の対物レンズ程こ
の勾配は大きくなり、低倍率の対物１ノンズ程この勾配
は小さくなる傾向にある。また、本発明のごとく第１１
ノンズ群の有効径を最も大きく１−る構成は、作動距離
を犬きく−するためにイ）利であり、後述する実が４例
のごとく長大７１作動距離が可能となる。っ 次に、名−１ノンズ群の具体的レンズイアを成についＣ
述べる。第２崗は本発明による一実施例のレンズ格成図
であ９１図中にはわ１１士物点０からの近軸光線が実線
で、咄た最大画角の物点からの光ねが点腺でそれぞれ示
されでいる。

図示）−７た実ｂｌ口例のごとく、第ルンズ群Ｇ１は物
体からの光束を収斂ブＣ兎にター換するためのかな（９
強い正屈■１力を有し２、このためには少なくとも３個
の正レンズ成分Ｌｌ、Ｌ２、Ｌ３金有する心安がある、
ぞのうら最も二（勿体１１１１１の正レンズＩｉ　Ｈは
物体側に凹面を向はゾＣメニスカス形状であること、第
２の正レンズＬ２は像側の面がより曲率の強い面である
ことが重重しく、３つの正レンズの少なくとも１つに貼
合せ面を設けることが１才しい。また、第２１ノンズ群
Ｇ２は比収的弱いＲ＋（折力と球ｍ］収差全正に太きく
発生する作用とを持つために、図示！７だ実施例のごと
く、物体側に凸な負メニスカスレンズＬ４、両凸正レン
ズＬ。

及び負レンズＬ６の貼合せで形成されでいる。

全体の形状は正し：ノズ形状であるが、負メニスカスレ
ンズＬ４、ＬｌｌのＪ山折率が両凸レンズし、のそれよ
り高いため合成では弱い負の屈折力全治している。つこ
オｔは第２レンズ群鵠が原註１］収差を正方向に抽圧１
〜る作用を持つべく意図され一欠ものだからである。。

モして、主にペツツバールオ（ｊの補正？担う第３１７
ンズ群Ｇ、）１、全体とし７て負の屈折力を治し、図示
した災扇例のごとく物体廼に凸面を向けたメニスカス形
状の前群Ｇ　８１と物体側に凹面ケ向けたメニスカス形
状の後群Ｇ　３２とで構成されることが望ｉ１〜い。嘔
らに前群Ｇ　３１は弱い正屈折力を有し、後群は弱い負
屈折力を有することが望１１〜い。ここで前群Ｇ　ｓｌ
の最もイ象側の凹面１’（ａ　と後群の最も物体側の凹
面ａｂ　とが、第３レンズ群中における前述し、／ｃご
ときｑいに対向−Ｊ−る凹面として様態する１、第３レ
ンズ群のＡｆ１群Ｇ４は正レンズＬ７、・負レンズＬ１
１．．”（〆・グ体ｆｍｌに凸面を四りブこ正メニスカ
ス１ノンズ１．、＋　１１の貼合またて４昔成されるこ
とが屋号１．．１７）、、但し７、前イｊＸ”　Ｇ　：
＋＋中の負１ノンズＬ８−［ＥメニスカスＬ、ンズＴ、
、９　とのＩ古合ゼニは（／キねり）るハイバーりロマ
デイツクｌノンズを形成してい２）ため、と−の貼合、
Ｙ面の向きは逆向きにするζ−とも可能である、−まプ
こ、第３レンズ群の＋、’：’、　ｉｉ’ｉ’　Ｇ　＊
＝　ｔｄ−厚い両凹負［ノンズＬ、。と両凸ｊＬ１ノン
ズＬｌ＋との貼合すでイ）成されること−が望ましい。

以下、本発明による実施例について説明′する。本実施
例（士いわゆる乾燥系対（＋′フレンズである。倍率６
０倍、Ｎ、Ａ、＝０．７で作動距離Ｗ、Ｉ）、：＝、　
１．　ｆ）　ｆであり、全系の前照距離ｆと同等の長ネ
′を二有１−５．ていゐ３、物体と対物レンズとの間に
基準Ｊｉ３ｊさのカバーガラスＰが挿入さ九た状部の１
ノンズ構成図が第２図である。本実ＩＸζ１−ｊ１σ）
諸元を表１に示−ｆｏ但し、表中左端のＥノンスの１１
・３前レンズ面の頂点、がらカバ・−ガラス表面１での
距離を示゛す。

一一−／チー艮−。

（ｊ杉−−−−）−習３−リーーーーーーーー丼リ−−
−−−１，、−、、−−−づ−、　、、、、、、　−、
、、−、−、−１ｆ　Ｑ　］の続き） 第３図（ＡＪへ−（Ｏは本実施例の対物レンズを倍率６
１倍の実用上の対物レンズと１７でｆ　＝　２．６４　
ｔｒｙｓとなるよう１−なわち、物体面から像面までの
距ｇ％が１９５朔となるよう比例拡大した時の収差図で
あり、（Ａ）はカバーガラスの厚さが０．７　ｍ　（０
，２６５３ｆ　ｌの比較的薄い状態での諸収差ぶ１、申
）はカバーガラスの厚さが１．２−＋０．４５４８ｆ）
の基質状態における諸収差図、（Ｃ）は１．７ｍ（０，
６４４３ｆｌに薄くなった状態での諸収差図である。各
収差図でンよ球面収差（Ｓｐｈｌ、シト点収差（Ａｉｔ
　ｔ　）、歪曲収差ｔＤｌｓ！、コマ収差（Ｃｏｍａｌ
　　’ｌｊ＜示し、基準光細全ｄ線（λ＝　５８７．６
ｍｍｌとし、色の球面収差金示すためにＣ線（λ＝　６
５６．３　ｎｍ）及びＦ線（λ二４８６．１　ｎｍ）も
併記し、た、才た図中ｙの値は保高を吸わす。

各収差図によれば、木１帽グロの対物レンズが、Ｎ７Δ
２−０７とい′う大開口数ケ４１’　Ｌ　：ｔがら・テ
）カバーガラスの１ワｇＮＯ，７ｒｓから１．７門とい
り広い恥囲にわたって、常に優れた結像性能が維持され
でいることが明らかである。

また、不実施例につい−こ、球面収差の３次収差係数：
と表２に示す。表２ではカバーガラスのＪ早さが表１、
に示しまた３つの場合についでの係数をそ−れぞれ示し
て卦り、左婦の番号はレンズ面の吻体倶（１からの順序
である。表２によれは゛カバーニガラスが〃、くなるに
従つ−（、カバーガラス面における球面収差の３次収差
係数が負に大きな１直となっており、カバーカラスの球
面収差が正に増大することが泉付けられる。、そしで、
カバーガラスが厚くなっても第１１ノノズ群Ｇ、及び第
３１．ノズ群Ｇ、での球面収差の３次収差係数はほとん
ど変化しないのに対し、８！Ｔ　２　！ノンズ群Ｇ２で
の球面収差□ ０３次収差係数が大きく変化しており、第２　　　　　
　　：Ｉｙ　ｙ　７（ｇ￥３．２．つ、カフ、−：／：
ｆうユ、ア。４□６．　　　　　　　：の変化音はぼ相
殺していることが明らかである。この結果、全系におシ
フる球面収差の３次収差係数は、カバー・ガラス厚が変
化し２てもは１・Ｋ一定の小さな値である６、このこと
は球面収差が常に良好に補止妊れているごと全裏付けで
おり、第３しＩ　（Ａ）　（Ｂ）　（ｒ−１に示した球
面収差図とよ（イｊ−合し−７−いる。

□ 渋　２　球面収差の３次収差係数 ｌａ　　１ｏ、ｏｏｏ９７１　０．０（１０４５１−ｏ
、ｏｏｎｏ３１問、上記実施例では、第２レンズ群Ｇ？
を３飼のレンズの貼合せからなる弱い負屈折力群と１７
で構成したが、弱い正屈折力金持たせる構成とすること
も可能である。捷だ、第２１ノンズ群金例對−は正と狛
とのレンズ群など、複数の群に分割して構成することも
できる。

以上のごとく、本発明によれば、大きな開ＬＩＩ数を有
する高倍率の対物レンズでありながら、カバーガラス等
の平行モ面板の埋さが大きく変化しでも収差の劣イヒか
少なく常に良好な結像性能を維持することができる１、
゛また、収差補正のために移動するレンズ群の屈折力が
弱いため、対物レンズの主点及び焦点位置の変化もわず
かであるため、補正ｍｋ指操作７てもピントずれかわず
かであり、好都合である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による対物レンズの基本金示す概略構成
図、第２図ｅ」、本発明による大、施例のレンズ構成図
、第３図い）〜（Ｃ，）は本実施例においてカバーガラ
スの厚で５が異なる状態それぞれの１箭収差図でρ）る
。 〔主費都・−すの符１号の説明］ （−４＋・・第１１．／ノズ群　Ｇ、・・♂）♂２レン
ズ群Ｇ、　第：３レノズ群　■）　・平行平面枚用　願
　人二日本光学工業株式会社 ′・沫）ｆｉ、。 安　　　井　　　幸　　　−−：□□；゛２：、ｊ」−
、，５ｌ−（ （Ａ＞ δｐｌ　）　　　　　　　　Ａｓｔ　　　　　　　　Ｄ
　１．：ミｊ　　　　　　Ｃノ（）７フ゛こα（Ｂ） ｆ３Ｆ’（）　　　　　　　　　ｉ＼Ｓｔ　　　　　　
　Ｌつ＋Ｓ　　　　　　　　Ｃ，、ｖｙｎＯ。 −５１５゜力、−２７Ｊンへべづ５π剤ＬノＣ）７が汽
−ｌし１（づ銀牙、５図 （Ｃ）） ４５−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 物体ｆ１１１１から１（′１に、正）（３１折力金持ち
   物体からのうＹ４束を収斂光来に変換する第ルンズ群、
   該収斂光束中で光軸にｉ）って移動可能で屈折力の小さ
   い第２レンズ群、及び負屈折力を持“つ第３レンズ群を
   有し、該物体と該第ルンズ群との間に配置される平行平
   面板の厚さの変化に応じ一τ、該第２１ノンズ群金該第
   １．２■３１ノソズ群に対して相対的に移１：・ｂさぜ
   ることにより収差の変動全補正し７得ることを１、）・
   徴とブーる順微鏡対物レンズ。