JPS61275810A - 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】 （発明の技術分野） 本発明は、中・低倍率で像面の平坦な顕微鏡対物レンズ
に関する。

（発明の背景） 最近、対物レンズに対する要求として、長作動距離、高
解像力、広視野でしかも像の平坦性が良好で、アポクロ
マ−１・級の色収差補正がなされることがますます強ま
ってきている。このため、もはや従来の対物レンズでは
十分対応しきれなくなってきている。作動距離が長くな
るとレンズの有動径が大きくなるため、球面収差、軸外
収差、色収差などあらゆる諸収差が悪化する。また、開
口数が大きくなると、焦点深度も浅くなり、諸収差の許
容範囲が一段と狭くなる。そして、高解像力であること
と、広視野であることとは、諸収差の補正上、相反する
傾向にあり、両者を共に満足させるには極めて大きな技
術的困難を伴うものであった。

（発明の目的） 本発明の目的は、従来よりも極めて大きな作動距離と高
い解像力を有し、しかも広視野にわたって像面が平坦な
アポクロマートないしはセミアポクロマート級の中・低
倍率用の対物レンズを提供することにある。

（発明の概要） 本発明による対物レンズは、物体側より順に、少なくと
も１個のレンズで構成された正屈折力の第ルンズ群Ｇい
正レンズと負レンズとの接合がらなり物体側に凸面を向
りた接合メニスカスレンズ成分の第２レンズ群ＧＺ、負
レンズと正レンズとの接合からなり物体側に凹面を向け
た接合メニスカスレンズ成分からなる第３レンズ群Ｇ２
、少なくとも２個の正レンズ成分を有する正屈折力の第
４レンズ群Ｇ４を有している。そして、物体面Ｏから対
物レンズの胴付け面（対物レンズの顕微鏡本体への取り
付は面）Ｓまでの距離、即ち所謂ショルダーハイツをｌ
、第２レンズ群Ｇ２の物体側レンズ面頂点から第３レン
ズ群Ｇ、の像側レンズ面頂点までの距離をＤＩ□とし、
第２レンズ群Ｇ２中の接合レンズを形成する正レンズ及
び負レンズのアノへ数をそれぞれν２Ｐ、ν２Ｎ、第３
レンズ群Ｇ、中の接合レンズを形成する正レンズ及び負
レンズのアツベ数をそれぞれν３Ｐ、シ３Ｎ、屈折率を
それぞれＮ３４、Ｎ３Ｎ、第４レンズ群Ｇ４中の正レン
ズのアノへ数ヲν３．とするとき、 ０．３ｎ＜ＤＩ□　＜ｏ、６ｐ　　　　　（１）Ｎ３Ｎ
　　＞　　Ｎ＋ｐ　　　　　　　　　（２）ν２Ｐ〉　
　ν２．　　　　　　　　　（３）ν３Ｎ〈５０〈　　
ν３Ｐ（、ｌ） ν３ｐ　　＜　４５　　　　　　　　　　　（５）の各
条件を満足するものである。

上記の如き本発明による技術的作用効果について、第１
図に示した第１実施例の光路図を基にして説明する。

まず第ルンズ群Ｇ１はその収斂作用によって、物体面か
らの発散光束の射出角を小さくし、第２レンズ群Ｇ２の
物体側レンズ面への入射角を小さくすることによって球
面収差の補正に寄与している。

第ルンズ群Ｇ、を構成するレンズ枚数を増すことによっ
て、対物レンズの開口数、画角及び作動距離を大きくす
ることが可能である。そして、第２レンズ群Ｇ２及び第
３レンズ群Ｇ３に対して上記の条件（１）を与えること
によって、両群の合成中心厚を大きくして第３レンズ群
Ｇ、の物体側に強い曲率の凹面を設けることとし、さら
に条件（２）を課することによって第３レンズ群Ｇ３中
の接合面に発散作用を持たせて像面弯曲の補正を良好に
おこなっている。

条件（３）は第２レンズ群Ｇ２についての色収差を補正
するためのものであり、第２レンズ群Ｇ２の接合メニス
カスレンズ成分を形成する正レンズと負レンズとのアノ
へ数の大小の程度は、第ルンズ群Ｇ１の残存色収差及び
第３レンズ群Ｇ２、第４レンズ群Ｇ４の色収差の程度に
よって決定される。そして、一般に第３レンズ群Ｇ３は
第２レンズ群Ｇ２よりも有効径が太き（なるため、第２
レンズ群Ｇ２よりも色収差の補正を強くすることができ
（４）式の如き条件によって、全系の色収差を良好に補
正することが可能となる。

また、正屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４中の正レンズ
に、（５）弐の如き条件を与えることによって、倍率の
色収差を良好に補正することができる。

この条件は軸上色収差及び球面収差の色収差すなわち軸
対象の色収差については逆補正となるため、次の貼合せ
正レンズ成分によって再度補正する必要がある。第４レ
ンズ群Ｇ４において、倍率色収差と軸上色収差とを共に
補正するためには、上記条件（５）を満足する正レンズ
の屈折力を強くし、次の貼合せ正レンズ成分を形成する
正レンズの屈折力を弱くして接合面に十分な色収差の補
正作用を持たせることが必要である。

さらに、上記条件（５）を満たす第４レンズ群Ｇ４中の
正レンズとして、２次分散率が正レンズ向きの特殊硝材
を使用すれば、極めて色収差補正の良好なアポクロマー
ト級の対物レンズとすることが可能である。

」二記条件（１）を満たすことが出来ない場合には、ペ
ッツバール和が大きくなり、像面弯曲も大きくなって像
面の平坦性が悪化してしまう。また、条件（２）から外
れる場合には、第３レンズ群Ｇ、の接合面の屈折力が弱
くなり、球面収差などを補正するのに不利となる。そし
て、条件（３）及び（４）を満たさない場合には、色収
差の補正が困難となり、条件（５）を外れる場合には、
倍率の色収差の悪化を招き、アポクロマート級の対物レ
ンズとすることは困難となってしまう。

（実施例） 以下に本発明による実施例について説明する。

第１図に示した第１実施例は、倍率４倍でＮ、Ａ、　＝
０．２の低倍率対物レンズである。図示の如く、第１レ
ンズ群Ｇ１は単一の正レンズ成分子、１．からなり、第
２レンズ群Ｇ２は両凸正レンズＬ２１と両凹負レンズＬ
２□との接合からなり物体側に凸面を向げたメニスカス
レンズ成分で構成されている。第３レンズ群Ｇ３は物体
側に凹面を向けた負レンズＬ３１と正レンズ■、３□と
の接合からなり物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ
成分で構成されている。そして、第４レンズ群Ｇ４は像
側により曲率の強い面を向けた正レンズ成分Ｌ４＋と貼
合せの正レンズ成分Ｌ４゜とから構成されている。

本発明による第２実施例も上記第１実施例とほぼ同様の
構成からなっており、同様の仕様を持つものである。従
って、レンズ構成図は省略した。

以下の表１及び表２に、上記第１実施例及び第２実施例
の諸元を示す。表中、左端の数字は物体側からの順序を
表し、屈折率及びアツベ数はｄ線（λ−５８７．６ｎｍ
）対する植である。また、Ｗ、Ｄ、は作動距離であり、
ｄｏは物体面と対物レンズの第１面頂点との距離、Ｂｆ
は最終レンズ面頂点から像面までの距離である。

一表上」Ｉ」ＪＯＨ性し 倍率β−４ Ｎ、Ａ、＝０．２　　　Ｗ、Ｄ、−１５，１ｄ、−１，
５，３７ Ｂｆ＝１４７．１４ Ｄ１□−０，４！Ｍ ２（第２１） 倍率β−４ Ｎ、Ａ、　−０，２弱、Ｄ、＝１５ ６ｏ＝１５．２２ Ｂｆ　＝　１４６．２５ Ｄ１□−０，４９ｍ！ 上記第１実施例及び第２実施例についての諸収差図をそ
れぞれ、第２図及び第３図に示す。各球面収差図中には
、色収差の様子を示すために、ｄ線の基準光線に加えて
、Ｃ線（λ−６５６．３ｎｍ）、Ｆ線（λ−４８６．１
ｎｍ）及びｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）の様子も併記し
た。

第４図に示す本発明による第３実施例は、倍率１０倍、
Ｎ、Ａ、　＝０．４５を有するプランアポクロマート対
物レンズである。図示のとおり、第ルンズ群Ｇ、が物体
側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ成
分Ｌ１１と物体側により曲率の強い面を向けた単一の正
レンズ成分Ｌａｇとで構成されている。このような第１
１２１群Ｇ１の構成により、像面弯曲と球面収差を補正
し、倍率の色収差は主に第４レンズ群Ｇ、とのバランス
によって補正している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側か
ら順に両凸正レンズＩ−ｚ＋と両凹負レンズＬ２□との
接合で形成され物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ
成分で構成され、第３レンズ群Ｇ、は物体側がら順に両
凹負レンズＬＳＩと両凸正レンズＬ３□との接合から形
成され物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ成分で構
成されている。そして、第４レンズ群Ｇ４は物体側から
順に、像側により曲率の強い面を向けた単一の正レンズ
成分Ｌ４１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレン
ズと物体側により曲率の強い面を向けた両凸正レンズと
の接合で形成された貼合せ正レンズ成分Ｌ４２とで構成
されている。

また、第６図に示す本発明による第４実施例も、倍率１
０倍、Ｎ、Ａ、　＝０．４５を有している。レンズ構成
は上記第３実施例とほぼ同様であるが、第ルンズ群Ｇ１
中の最も物体側のメニスカスレンズ成分Ｉ。

目が両凹負レンズと両凸正レンズとの接合で構成されて
いる点がやや異なる。このような構成によって、色収差
特に倍率の色収差の補正が有利になり、球面収差の補正
もより良好になされ得る。

以下の表３及び表４に、上記第３実施例及び第４実施例
の諸元をそれぞれ、第１実施例と同様に示す。尚、」二
記第３及び第４実施例は、ともに物体面上に厚さ０．１
７ｍｍ、屈折率１．５２２１６　、アラへ数５８．８の
カバーガラスが配置されるものとして設計されたもので
ある。

倍率β＝１Ｏ Ｎ、Ａ、＝０．４５　　　Ｗ、Ｄ、＝２．７５ｄ、＝３
．０７ Ｂｆ＝１５７．０ Ｄ＋ｚ＝０．３８ｎ ４　（７４？方　　１） 倍率β−１Ｏ Ｎ、Ａ、＝０．４５　　　　Ｗ、Ｄ、＝２．７８ｄｏ−
３，１ Ｂｆ＝１５７．０ Ｄ＋ｚ＝０．４５４！ 上記第３実施例及び第４実施例についての諸収差図を、
それぞれ第５図及び第７図に示す。

各諸収差図から、本発明によるいずれの実施例も、低倍
率であることによって広い視野を有しつつ、また大きな
作動距離を持ちながらも、視野全体にわたって平な像面
を有し、色収差を含めて極めて良好に補正されているこ
とが分かる。

（発明の効果） 以上の如く、本発明によれば従来よりも極めて大きな作
動距離と高い解像力を有し、しかも広視野にわたって像
面が平坦なアポクロマートないしはセミアポクロマート
級の中・低倍率用の対物レンズが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例のレンズ構成図、第２
、第３図は本発明による第１及び第２実施例の諸収差図
、第４図は第３実施例のレンズ構成図、第５図は第３実
施例の諸収差図、第６図は第４実施例のレンズ構成図、
第７図は第４実施例の諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｇ、・・・第ルンズ群 Ｇ２・・・第２レンズ群 Ｓ・・・対物レンズの胴付け面 ｌ・・・ショルダーハイツ 出願人　　日本光学工業株式会社 代理人　弁理士　渡　辺　隆　男 球面収差　　非点収差 第５図 歪曲収差 球面収差　非点収差 第７図 歪曲収差

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側より順に、少なくとも１個のレンズで構成された
   正屈折力の第１レンズ群Ｇ＿１、正レンズと負レンズと
   の接合からなり物体側に凸面を向けた接合メニスカスレ
   ンズ成分の第２レンズ群Ｇ＿２、負レンズと正レンズと
   の接合からなり物体側に凹面を向けた接合メニスカスレ
   ンズ成分からなる第３レンズ群Ｇ＿２、少なくとも２個
   の正レンズ成分を有する正屈折力の第４レンズ群Ｇ＿４
   を有し、物体面Ｏから対物レンズの胴付け面Ｓまでの距
   離をｌ、前記第２レンズ群Ｇ＿２の物体側レンズ面頂点
   から第３レンズ群Ｇ＿３の像側レンズ面頂点までの距離
   をＤ＿１＿２とし、前記第２レンズ群Ｇ＿２中の接合レ
   ンズを形成する正レンズ及び負レンズのアッベ数をそれ
   ぞれν＿２＿Ｐ、ν＿２＿Ｎ、前記第３レンズ群Ｇ＿３
   中の接合レンズを形成する正レンズ及び負レンズのアッ
   ベ数をそれぞれν＿３＿Ｐ、ν＿３＿Ｎ、屈折率をそれ
   ぞれＮ＿３＿Ｐ、Ｎ＿３＿Ｎ、前記第４レンズ群Ｇ＿４
   中の正レンズのアッベ数をν＿３＿Ｐとするとき、 ０．３ｌ＜Ｄ＿１＿２＜０．６ｌ（１） Ｎ＿２＿Ｎ＞Ｎ＿３＿Ｐ（２） ν＿２＿Ｐ＞ν＿２＿Ｎ（３） ν＿３＿Ｎ＜５０＜ν＿３＿Ｐ（４） ν＿３＿Ｐ＜４５（５） の各条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ
   。