JP4457666B2 - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
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Description
本発明は、顕微鏡対物レンズに関する。
従来、顕微鏡の対物レンズには、解像力や蛍光観察時の明るさの向上を図るために、大きな開口数を有することが求められている。しかしながら開口数は、一般にレンズの倍率が高くなるほど大きな値が必要とされるものであり、眼や撮像素子の分解能等の理由から、低倍率の対物レンズに対しては高開口数化を図ることはあまり要求されていない。
ところが、近年では撮像素子の高画素化が進み解像度が向上したため、高解像度の対物レンズによって広い視野を取り込み、取り込んだ視野における任意の部分を拡大して観察することも可能となっている。このような場合、対物レンズに中間変倍光学系を組み合わせれば、対物レンズを倍率の異なる別の対物レンズに切り替えることなく比較的大きな変倍比を得ることができる。このような対物レンズの用途の拡がりから、広視野で、かつ高開口数を有する対物レンズが次第に要求されてきている。
ところが、近年では撮像素子の高画素化が進み解像度が向上したため、高解像度の対物レンズによって広い視野を取り込み、取り込んだ視野における任意の部分を拡大して観察することも可能となっている。このような場合、対物レンズに中間変倍光学系を組み合わせれば、対物レンズを倍率の異なる別の対物レンズに切り替えることなく比較的大きな変倍比を得ることができる。このような対物レンズの用途の拡がりから、広視野で、かつ高開口数を有する対物レンズが次第に要求されてきている。
倍率が２０倍程度で高開口数を有する顕微鏡対物レンズとして、倍率が２０倍で開口数が０．８の油浸系の対物レンズや、倍率が２０倍で開口数が０．９４の水浸系の対物レンズが提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
これらの対物レンズのように、２０倍程度の倍率で０．８以上の開口数を実現するためには、レンズを液浸系とすることが一般的である。特に、水よりも屈折率の大きい油を浸液として用いる方が、より容易に高開口数化を図ることができる。しかしながら、生組織切片や厚みのあるスライス標本等の生物試料を観察する場合には、該生物試料に対して屈折率差の少ない水を浸液とする水浸系の対物レンズが有効である。このため、油浸系の対物レンズと水浸系の対物レンズは用途によってそれぞれ使い分けがなされている。
特開平８−１３６８１６号公報
特開２００２−３１７６０号公報
これらの対物レンズのように、２０倍程度の倍率で０．８以上の開口数を実現するためには、レンズを液浸系とすることが一般的である。特に、水よりも屈折率の大きい油を浸液として用いる方が、より容易に高開口数化を図ることができる。しかしながら、生組織切片や厚みのあるスライス標本等の生物試料を観察する場合には、該生物試料に対して屈折率差の少ない水を浸液とする水浸系の対物レンズが有効である。このため、油浸系の対物レンズと水浸系の対物レンズは用途によってそれぞれ使い分けがなされている。
上述のような水浸系の対物レンズは、スライス標本の内部や培養液中の細胞等を観察する用途のために、高開口数と同時に長い作動距離を有することが要求される場合が多い。しかしながら、上記各特許文献に開示されている対物レンズのように、開口数を極限まで大きくした対物レンズにおいて、作動距離をさらに伸ばすことには限界があるという問題がある。
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、開口数が大きく、長い作動距離を有する低倍率の顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、
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成分を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、
少なくとも２つの３枚接合レンズを有する第２レンズ群と、
像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズと、当該第１接合メニスカスレンズの前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズとを有する第３レンズ群とからなり、
以下の条件式（１），（２）を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
（１） ０．２３＜ｄ０／Ｆ＜０．３５
（２） １＜ｆ１／Ｆ＜２
ただし、
ｄ０：物体面から前記顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｆ ：前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
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を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、
少なくとも２つの３枚接合レンズを有する第２レンズ群と、
像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズと、当該第１接合メニスカスレンズの前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズとを有する第３レンズ群とからなり、
以下の条件式（１），（２）を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズを提供する。
（１） ０．２３＜ｄ０／Ｆ＜０．３５
（２） １＜ｆ１／Ｆ＜２
ただし、
ｄ０：物体面から前記顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｆ ：前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
また、本発明の好ましい態様によれば、本発明の顕微鏡対物レンズは、
以下の条件式（３），（４）を満足することが望ましい。
（３） ０．７＜ｒ３ｇ／Ｆ＜１．０
（４） １．６＜ｎ３ｇ＜１．７５
ただし、
ｒ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズの前記凹面の曲率半径
ｎ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズを構成するレンズのうち、像側のレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
以下の条件式（３），（４）を満足することが望ましい。
（３） ０．７＜ｒ３ｇ／Ｆ＜１．０
（４） １．６＜ｎ３ｇ＜１．７５
ただし、
ｒ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズの前記凹面の曲率半径
ｎ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズを構成するレンズのうち、像側のレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
本発明によれば、２０倍より低い倍率で開口数が大きく、長い作動距離を有する顕微鏡対物レンズを提供することができる。
本発明の顕微鏡対物レンズは、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成分を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、少なくとも２つの３枚接合レンズを有する第２レンズ群と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズと、当該第１接合メニスカスレンズの前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズとを有する第３レンズ群とからなり、以下の条件式（１），（２）を満足するように構成されている。
（１） ０．２３＜ｄ０／Ｆ＜０．３５
（２） １＜ｆ１／Ｆ＜２
ただし、
ｄ０：物体面から前記顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｆ ：前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
（１） ０．２３＜ｄ０／Ｆ＜０．３５
（２） １＜ｆ１／Ｆ＜２
ただし、
ｄ０：物体面から前記顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｆ ：前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
上記条件式（１）は、物体面（標本面）と本発明の顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面（第１レンズ面）との適切な距離を規定するための条件式である。上述した本発明の目的のような長い作動距離を実現するためには、標本面と第１レンズ面との間隔を所望値以上とすることが必須であり、この所望値が大きいほど長い作動距離を得ることができる。
条件式（１）の上限値を上回ると、光束の拡がりが大きくなるため、大きな開口数を維持することが困難となってしまう。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、標本面と第１レンズ面との間隔が小さくなり過ぎて、十分な作動距離を確保することができなくなってしまう。
条件式（１）の上限値を上回ると、光束の拡がりが大きくなるため、大きな開口数を維持することが困難となってしまう。一方、条件式（１）の下限値を下回ると、標本面と第１レンズ面との間隔が小さくなり過ぎて、十分な作動距離を確保することができなくなってしまう。
上記条件式（２）は、第１レンズ群の焦点距離を規定するための条件式である。この第１レンズ群は、正の屈折力を有しており、標本面からの発散光束を平行光束に近づけて第２レンズ群へ導く役割を持っている。
条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が小さくなるため、光束を十分に平行光に近づける（十分に収斂する）ことができなくなる。これにより、対物レンズの全長が大きくなる可能性が高まり、軸上色収差の２次スペクトルも悪化することとなってしまう。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差が悪化し、ペッツバール和を補正することも困難になってしまう。
条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が小さくなるため、光束を十分に平行光に近づける（十分に収斂する）ことができなくなる。これにより、対物レンズの全長が大きくなる可能性が高まり、軸上色収差の２次スペクトルも悪化することとなってしまう。一方、条件式（２）の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差が悪化し、ペッツバール和を補正することも困難になってしまう。
第２レンズ群は、第１レンズ群からの光束を受けて該第１レンズ群で発生した収差の補正を行うレンズ群である。第１レンズ群は、比較的正の屈折力が大きく、収差が補正不足の状態であるため、これを打ち消すように第２レンズ群は、収差を補正過剰の状態とする必要がある。特に、軸上色収差の２次スペクトルを悪化させずに収差を補正過剰の状態に保つためには、第２レンズ群に３枚接合レンズを用いることが非常に有効である。本発明のような比較的低倍率で高開口数の対物レンズは、像側の焦点深度が非常に小さくなるため、これに伴って許容される収差量も小さくなる。このため、球面収差や色収差などを十分に補正するためには、第２レンズ群に３枚接合レンズを複数備えていることが望ましい。
また、本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、第３レンズ群は、曲率半径の比較的小さい凹面どうしを対向させた、いわゆるガウスタイプの構成を採用している。この構成により、負のペッツバール和を発生させ、像面湾曲収差の補正に寄与することが可能となる。しかしながら、開口数の大きい中低倍の対物レンズでは必然的に瞳径が大きくなるため、前記凹面の曲率半径をあまり小さくすることはできない。このため、まだ光束の拡がっていない第１レンズ群中の物体側に、曲率半径の小さい凹面を有するレンズを配置し、負のペッツバール和の発生を分散させることが有効となる。
そこで、上述のガウスタイプの前記凹面の曲率半径を適切なものとするために、本発明の顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
（３） ０．７＜ｒ３ｇ／Ｆ＜１．０
ただし、
ｒ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズの前記凹面の曲率半径
（３） ０．７＜ｒ３ｇ／Ｆ＜１．０
ただし、
ｒ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズの前記凹面の曲率半径
上記条件式（３）は、ガウスタイプの前記凹面（第３レンズ群中の像側に向いた凹面）の曲率半径を適切に規定する条件式である。
条件式（３）の下限値を下回ると、曲率半径が小さくなり過ぎて、コマ収差等の補正に影響を及ぼしてしまう。また、この曲率半径を小さくするためには光束を小さく絞り込まなければならないが、収差への影響を少なくするように光束を緩やかに絞る構成とすれば対物レンズの全長が大きくなってしまう。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、ペッツバール和を補正する効果を十分に得ることができず、像面湾曲収差や非点収差によって像面の平坦性が悪化してしまう。
条件式（３）の下限値を下回ると、曲率半径が小さくなり過ぎて、コマ収差等の補正に影響を及ぼしてしまう。また、この曲率半径を小さくするためには光束を小さく絞り込まなければならないが、収差への影響を少なくするように光束を緩やかに絞る構成とすれば対物レンズの全長が大きくなってしまう。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、ペッツバール和を補正する効果を十分に得ることができず、像面湾曲収差や非点収差によって像面の平坦性が悪化してしまう。
また、本発明の顕微鏡対物レンズは、より好ましい収差補正状態を実現するために、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
（４） １．６＜ｎ３ｇ＜１．７５
ただし、
ｎ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズを構成するレンズのうち、像側のレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
（４） １．６＜ｎ３ｇ＜１．７５
ただし、
ｎ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズを構成するレンズのうち、像側のレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
上記条件式（４）は、ガウスタイプの前記凹面（第３レンズ群中の像側に向いた凹面）を有するレンズの屈折率を適切に規定する条件式である。
条件式（４）の上限値を上回ると、短波長側の光の透過率が低下してしまう。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差を補正することが困難になってしまう。
条件式（４）の上限値を上回ると、短波長側の光の透過率が低下してしまう。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、球面収差やコマ収差を補正することが困難になってしまう。
以下、添付図面に基づき本発明の各実施例に係る顕微鏡対物レンズについて詳細に説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ２）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ５〜Ｌ７，Ｌ８〜Ｌ１０）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１３，Ｌ１４）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１３，Ｌ１４）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１５，Ｌ１６）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ２）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ５〜Ｌ７，Ｌ８〜Ｌ１０）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１３，Ｌ１４）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１３，Ｌ１４）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１５，Ｌ１６）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２とからなる２枚接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ５と両凹形状の負レンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とからなる３枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と両凸形状の正レンズＬ９と両凹形状の負レンズＬ１０とからなる３枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１１と両凹形状の負レンズＬ１２とからなる２枚接合レンズとから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ５と両凹形状の負レンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とからなる３枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と両凸形状の正レンズＬ９と両凹形状の負レンズＬ１０とからなる３枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１１と両凹形状の負レンズＬ１２とからなる２枚接合レンズとから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１３と像側に大きな負の屈折力を有する両凹形状の負レンズＬ１４とからなる２枚接合レンズと、物体側に大きな負の屈折力を有する負メニスカスレンズＬ１５と両凸形状の正レンズＬ１６とからなる２枚接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７とから構成されている。
ここで、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、無限遠系補正型のレンズであるため、当該レンズ単独では結像作用を有しない。従って実際には、本実施例に係る顕微鏡対物レンズの像側に、何れかの結像レンズを配置して使用されることとなる。このため、後述する本実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図は、当該レンズと図２に示す結像レンズとを組み合わせた場合の諸収差図である。
図２は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズと組み合わせて用いられる結像レンズの一例を示す断面図である。本実施例において用いられている結像レンズは、図２に示すように２つの２枚接合レンズからなる。
図２は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズと組み合わせて用いられる結像レンズの一例を示す断面図である。本実施例において用いられている結像レンズは、図２に示すように２つの２枚接合レンズからなる。
以下の表１，表２に、本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値，結像レンズの諸元の値をそれぞれ掲げる。
尚、以下の全ての実施例は、本実施例において用いている結像レンズを共通に用いて示す。
尚、以下の全ての実施例は、本実施例において用いている結像レンズを共通に用いて示す。
［全体諸元］において、Ｆは焦点距離、ＮＡは開口数、βは倍率、ｄ０は物体面から第１レンズ面までの光軸上の距離をそれぞれ示す。
［レンズデータ］において、第１カラムの面番号は物体側からのレンズ面の順序、第２カラムのｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムのｄはレンズ面の間隔、第４カラムのｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、第５カラムのνｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示す。また、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.0000はその記載を省略している。
［レンズデータ］において、第１カラムの面番号は物体側からのレンズ面の順序、第２カラムのｒはレンズ面の曲率半径、第３カラムのｄはレンズ面の間隔、第４カラムのｎｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、第５カラムのνｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対するアッベ数をそれぞれ示す。また、曲率半径∞は平面を示し、空気の屈折率1.0000はその記載を省略している。
なお、本実施例及び以下の各実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、浸液として水を用いており、その屈折率及びアッベ数は、それぞれｎｄ＝１．３３３０６及びνd＝５５．８としている。
ここで、以下の各実施例の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位は「ｍｍ」に限られるものではない。
なお、以下の全実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
なお、以下の全実施例の諸元値においても、本実施例と同様の符号を用いる。
［表１］
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.0 1.45850 67.85
2 -3.572 7.5 1.80400 46.58
3 -9.726 0.2
4 -23.470 3.3 1.59240 68.33
5 -14.899 0.15
6 -42.830 3.4 1.56907 71.31
7 -20.406 0.2
8 116.594 4.3 1.49782 82.52
9 -23.947 1.2 1.65412 39.68
10 54.140 6.4 1.43385 95.25
11 -22.766 0.1
12 51.289 1.5 1.51680 64.10
13 20.365 7.5 1.49782 82.52
14 -33.840 1.5 1.61340 44.27
15 53.782 0.2
16 26.997 5.2 1.56907 71.31
17 -35.061 1.2 1.51680 64.10
18 48.680 0.2
19 16.931 6.4 1.59240 68.33
20 -125.018 5.5 1.65160 58.54
21 10.662 5.5
22 -9.495 4.8 1.65160 58.54
23 -196.603 5.4 1.62280 57.03
24 -15.538 0.2
25 -42.627 2.5 1.65411 39.68
26 -29.459
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.33
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.85
（４） ｎ３ｇ＝1.6516
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.0 1.45850 67.85
2 -3.572 7.5 1.80400 46.58
3 -9.726 0.2
4 -23.470 3.3 1.59240 68.33
5 -14.899 0.15
6 -42.830 3.4 1.56907 71.31
7 -20.406 0.2
8 116.594 4.3 1.49782 82.52
9 -23.947 1.2 1.65412 39.68
10 54.140 6.4 1.43385 95.25
11 -22.766 0.1
12 51.289 1.5 1.51680 64.10
13 20.365 7.5 1.49782 82.52
14 -33.840 1.5 1.61340 44.27
15 53.782 0.2
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19 16.931 6.4 1.59240 68.33
20 -125.018 5.5 1.65160 58.54
21 10.662 5.5
22 -9.495 4.8 1.65160 58.54
23 -196.603 5.4 1.62280 57.03
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25 -42.627 2.5 1.65411 39.68
26 -29.459
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.33
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.85
（４） ｎ３ｇ＝1.6516
（表２）
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 75.043 5.1 1.62801 57.03
2 -75.043 2.0 1.74950 35.19
3 1600.580 7.5
4 50.256 5.1 1.66755 41.96
5 -84.541 1.8 1.61266 44.41
6 36.911
［レンズデータ］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 75.043 5.1 1.62801 57.03
2 -75.043 2.0 1.74950 35.19
3 1600.580 7.5
4 50.256 5.1 1.66755 41.96
5 -84.541 1.8 1.61266 44.41
6 36.911
図３は、本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
球面収差図においてＮＡは開口数を示し、非点収差図においてｙは像高を示す。また、球面収差図及びコマ収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
図３より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
球面収差図においてＮＡは開口数を示し、非点収差図においてｙは像高を示す。また、球面収差図及びコマ収差図において、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）をそれぞれ示している。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。
尚、以下に示す各実施例の諸収差図において、本実施例と同様の符号を用いる。
図３より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ２）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ８〜Ｌ１０，Ｌ１１〜Ｌ１３）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１６，Ｌ１７）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
図４は、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ２）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ８〜Ｌ１０，Ｌ１１〜Ｌ１３）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１６，Ｌ１７）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２とからなる２枚接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凹形状の負レンズＬ４と両凸形状の正レンズＬ５とからなる２枚接合レンズとから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とからなる２枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８と両凹形状の負レンズＬ９と両凸形状の正レンズＬ１０とからなる３枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２と両凹形状の負レンズＬ１３とからなる３枚接合レンズとから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とからなる２枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８と両凹形状の負レンズＬ９と両凸形状の正レンズＬ１０とからなる３枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸形状の正レンズＬ１２と両凹形状の負レンズＬ１３とからなる３枚接合レンズとから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１４と像側に大きな負の屈折力を有する両凹形状の負レンズＬ１５とからなる２枚接合レンズと、物体側に大きな負の屈折力を有する負メニスカスレンズＬ１６と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１７とからなる２枚接合レンズとから構成されている。
以下の表３に、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。
以下の表３に、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。
［表３］
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.0 1.45850 67.85
2 -3.523 7.5 1.80400 46.58
3 -11.943 0.2
4 -27.655 3.3 1.59240 68.33
5 -16.090 0.15
6 -60.897 1.5 1.61266 44.41
7 158.978 6.5 1.43385 95.25
8 -20.885 0.2
9 -85.166 1.6 1.61266 44.41
10 106.958 7.6 1.49782 82.52
11 -27.696 0.15
12 63.013 5.8 1.49782 82.52
13 -55.337 1.2 1.51680 64.10
14 38.839 7.4 1.49782 82.52
15 -48.455 0.2
16 77.662 1.5 1.52682 51.35
17 20.383 10.0 1.49782 82.52
18 -30.557 1.5 1.61340 44.27
19 211.326 0.2
20 17.000 7.4 1.59240 68.33
21 -400.724 5.5 1.69680 55.52
22 11.006 7.0
23 -11.489 4.8 1.65160 58.54
24 -74.716 5.4 1.65412 39.68
25 -17.129
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.74
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.88
（４） ｎ３ｇ＝1.6968
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.0 1.45850 67.85
2 -3.523 7.5 1.80400 46.58
3 -11.943 0.2
4 -27.655 3.3 1.59240 68.33
5 -16.090 0.15
6 -60.897 1.5 1.61266 44.41
7 158.978 6.5 1.43385 95.25
8 -20.885 0.2
9 -85.166 1.6 1.61266 44.41
10 106.958 7.6 1.49782 82.52
11 -27.696 0.15
12 63.013 5.8 1.49782 82.52
13 -55.337 1.2 1.51680 64.10
14 38.839 7.4 1.49782 82.52
15 -48.455 0.2
16 77.662 1.5 1.52682 51.35
17 20.383 10.0 1.49782 82.52
18 -30.557 1.5 1.61340 44.27
19 211.326 0.2
20 17.000 7.4 1.59240 68.33
21 -400.724 5.5 1.69680 55.52
22 11.006 7.0
23 -11.489 4.8 1.65160 58.54
24 -74.716 5.4 1.65412 39.68
25 -17.129
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.74
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.88
（４） ｎ３ｇ＝1.6968
図５は、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
図５より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
図５より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
（第３実施例）
図６は、本発明の第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ１）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ４〜Ｌ６，Ｌ９〜Ｌ１１）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１２，Ｌ１３）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１２，Ｌ１３）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
図６は、本発明の第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す断面図である。
本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、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成分（後述のレンズＬ１）を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、２つの３枚接合レンズ（後述のレンズＬ４〜Ｌ６，Ｌ９〜Ｌ１１）を有し、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１２，Ｌ１３）と、当該第１接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１２，Ｌ１３）の前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズ（後述のレンズＬ１４，Ｌ１５）とを有し、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平行平板Ｈと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ正Ｌ３とから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と両凹形状の負レンズＬ５と両凸形状の正レンズＬ６とからなる３枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ７と両凹形状の負レンズＬ８とからなる２枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸形状の正レンズＬ１０と両凹形状の負レンズＬ１１とからなる３枚接合レンズとから構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と両凹形状の負レンズＬ５と両凸形状の正レンズＬ６とからなる３枚接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ７と両凹形状の負レンズＬ８とからなる２枚接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と両凸形状の正レンズＬ１０と両凹形状の負レンズＬ１１とからなる３枚接合レンズとから構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１２と像側に大きな負の屈折力を有する両凹形状の負レンズＬ１３とからなる２枚接合レンズと、物体側に大きな負の屈折力を有する負メニスカスレンズＬ１４と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１５とからなる２枚接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１６と両凸形状の正レンズＬ１７とからなる２枚接合レンズとから構成されている。
以下の表４に、本発明の第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。
以下の表４に、本発明の第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。
［表４］
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 1.0 1.45850 67.85
2 ∞ 1.0
3 -9.156 7.0 1.80400 46.58
4 -10.101 0.2
5 -40.940 3.3 1.56907 71.31
6 -16.018 0.15
7 -43.803 3.5 1.67025 57.53
8 -19.161 0.2
9 -3037.411 3.5 1.49782 82.52
10 -34.164 1.2 1.61266 44.41
11 30.846 8.0 1.43385 95.25
12 -19.226 0.1
13 36.094 4.5 1.43385 95.25
14 -65.649 1.5 1.61266 44.41
15 60.954 0.1
16 21.848 1.5 1.51680 64.10
17 14.293 7.5 1.49782 82.52
18 -21.486 1.5 1.61266 44.41
19 23.989 0.2
20 12.456 5.2 1.49782 82.52
21 -53.314 6.0 1.69350 53.22
22 9.405 5.0
23 -9.035 4.5 1.61266 44.41
24 -63.730 5.0 1.49782 82.52
25 -17.706 1.0
26 -58.956 1.5 1.52682 51.35
27 107.913 4.5 1.72342 37.90
28 -26.290
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.11
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.75
（４） ｎ３ｇ＝1.6935
（全体諸元）
Ｆ＝12.5mm
ＮＡ＝0.8
β＝-16
ｄ０＝3.0
（レンズデータ）
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 1.0 1.45850 67.85
2 ∞ 1.0
3 -9.156 7.0 1.80400 46.58
4 -10.101 0.2
5 -40.940 3.3 1.56907 71.31
6 -16.018 0.15
7 -43.803 3.5 1.67025 57.53
8 -19.161 0.2
9 -3037.411 3.5 1.49782 82.52
10 -34.164 1.2 1.61266 44.41
11 30.846 8.0 1.43385 95.25
12 -19.226 0.1
13 36.094 4.5 1.43385 95.25
14 -65.649 1.5 1.61266 44.41
15 60.954 0.1
16 21.848 1.5 1.51680 64.10
17 14.293 7.5 1.49782 82.52
18 -21.486 1.5 1.61266 44.41
19 23.989 0.2
20 12.456 5.2 1.49782 82.52
21 -53.314 6.0 1.69350 53.22
22 9.405 5.0
23 -9.035 4.5 1.61266 44.41
24 -63.730 5.0 1.49782 82.52
25 -17.706 1.0
26 -58.956 1.5 1.52682 51.35
27 107.913 4.5 1.72342 37.90
28 -26.290
（条件式対応値）
（１） ｄ０／Ｆ＝0.24
（２） ｆ１／Ｆ＝1.11
（３） ｒ３ｇ／Ｆ＝0.75
（４） ｎ３ｇ＝1.6935
図７は、本発明の第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。
図７より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
図７より、本実施例に係る顕微鏡対物レンズは、諸収差を良好に補正していることがわかる。
なお、上記全実施例に係る顕微鏡対物レンズは、第１実施例において諸元を掲げて示した結像レンズに限られず、どのような結像レンズに対しても装着可能であり、上述の効果を奏することができる。
以上、実施例で示したように、２０倍より低い倍率で開口数が大きく、比較的長い作動距離を有する顕微鏡対物レンズを提供することができる。
以上、実施例で示したように、２０倍より低い倍率で開口数が大きく、比較的長い作動距離を有する顕微鏡対物レンズを提供することができる。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｏ 物体面
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｏ 物体面
Claims (2)
- 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を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、
少なくとも２つの３枚接合レンズを有する第２レンズ群と、
像側に凹面を向けた第１接合メニスカスレンズと、当該第１接合メニスカスレンズの前記凹面に対向して物体側に凹面を向けた第２接合メニスカスレンズとを有する第３レンズ群とからなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
０．２３＜ｄ０／Ｆ＜０．３５
１＜ｆ１／Ｆ＜２
ただし、
ｄ０：物体面から前記顕微鏡対物レンズ中の最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｆ ：前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
０．７＜ｒ３ｇ／Ｆ＜１．０
１．６＜ｎ３ｇ＜１．７５
ただし、
ｒ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズの前記凹面の曲率半径
ｎ３ｇ：前記第３レンズ群における前記第１接合メニスカスレンズを構成するレンズのうち、像側のレンズのｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率
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