JP5885537B2

JP5885537B2 - 顕微鏡対物レンズ

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Publication number: JP5885537B2
Application number: JP2012040973A
Authority: JP
Inventors: 祐崇藤田
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2016-03-15
Anticipated expiration: 2032-02-28
Also published as: US20130222920A1; JP2013178309A; US8705178B2

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズに関する。

顕微鏡の分野では、従来から、培養細胞を高解像で観察したいというニーズが存在する。このようなニーズに応えるためには、比較的低い倍率で高い開口数を有する顕微鏡対物レンズが必要である。そのような要件を満たす顕微鏡対物レンズは、例えば、特許文献１に開示されている。
特許文献１に開示される対物レンズは、倍率２０倍でありながら、開口数０．７と高い開口数を有している。さらに、像面の高い平坦性も実現している。

特開平５−１１９２６４号公報

ところで、培養細胞の観察には、通常、カバーガラスやディッシュなど（以降、これらをまとめて単にカバーガラスと記す。）が用いられるが、カバーガラスの厚さは、仕様や製造誤差によりさまざまである。この厚さの違いは、像面における球面収差の変動を引き起こし、ひいては観察性能を低下させる要因となる。このため、カバーガラスの厚さの違いによる球面収差の変動を補正するための補正環を備えた顕微鏡対物レンズが望まれている。

しかしながら、特許文献１に開示される顕微鏡対物レンズを含む従来の低倍高開口数の顕微鏡対物レンズには、補正環を備えたものは存在しない。そもそも低倍高開口数の顕微鏡対物レンズの設計は難易度が高く、補正環を備えた低倍高開口数の顕微鏡対物レンズの設計はさらに難易度が高いためである。

以上のような実情を踏まえ、本発明では、カバーガラスの厚さの違いによる球面収差の変動を補正する機能を備えた、低倍高開口数で収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズを提供することを課題とする。

本発明の第１の態様は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、負のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、からなり、前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の間で、光軸方向に移動して、カバーガラスの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成され、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は、互いに凹面を向かい合わせて配置され、ＮＡを前記顕微鏡対物レンズの開口数、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件を満たす顕微鏡対物レンズを提供する。
０．６５＜ＮＡ＜１
１＜ｆ１／Ｆ＜２
１＜ｆ２／Ｆ＜３

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、ｆ３を前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件を満たす顕微鏡対物レンズを提供する。
１＜｜ｆ３／Ｆ｜＜２．４

本発明の第３の態様は、第１または２の態様に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、前記第１レンズ群は、３枚の単レンズからなり、前記第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと、両凸レンズと、からなり、前記第３レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する、正レンズと負レンズからなる接合レンズからなり、前記第４レンズ群は、最も物体側に接合レンズを含み、前記３枚の単レンズのうち物体側から少なくとも２枚の単レンズは、それぞれ、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、ｆ２ＣＥ前記第２レンズ群に含まれる前記接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡対物レンズを提供する。
５＜｜ｆ２ＣＥ／Ｆ｜＜１５

本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、Δｄを前記光軸方向への前記第２レンズ群の最大移動量とするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡対物レンズを提供する。
０．１＜ Δｄ／Ｆ＜０．３
本発明の第５の態様は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群と、正のパワーを有する第２レンズ群と、負のパワーを有する第３レンズ群と、正のパワーを有する第４レンズ群と、からなり、前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の間で、光軸方向に移動して、カバーガラスの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成され、前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は、互いに凹面を向かい合わせて配置され、ＮＡを前記顕微鏡対物レンズの開口数、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ３を前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件を満たす顕微鏡対物レンズを提供する。
０．６５＜ＮＡ＜１
１＜ｆ１／Ｆ＜２
１＜｜ｆ３／Ｆ｜＜２．４

本発明によれば、カバーガラスの厚さの違いによる球面収差の変動を補正する機能を備えた、低倍高開口数で収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズを提供することができる。

本発明の実施例１に係る顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例１に係る結像レンズの断面図である。図１に例示される顕微鏡対物レンズと図２に例示される結像レンズを組み合わせて用いた場合の収差図である。本発明の実施例２に係る顕微鏡対物レンズの断面図である。図４に例示される顕微鏡対物レンズと図２に例示される結像レンズを組み合わせて用いた場合の収差図である。

まず、本発明の各実施例に係る顕微鏡対物レンズに共通する構成について、図１を参照しながら、説明する。

図１に例示される顕微鏡対物レンズ１は、補正環を備えた乾燥系対物レンズであって、物体側から順に、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の間で光軸ＡＸ方向に移動することにより、カバーガラスＣＧの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成されている。即ち、顕微鏡対物レンズ１では、第２レンズ群Ｇ２がいわゆる補正環機能を実現している。

顕微鏡対物レンズ１は、さらに、以下の条件式を満たすように構成されている。ここで、ＮＡは顕微鏡対物レンズ１の開口数、Ｆは顕微鏡対物レンズ１の焦点距離、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離である。
０．６５＜ＮＡ＜１・・・（１）
１＜ｆ１／Ｆ＜２・・・（２）

条件式（１）は、顕微鏡対物レンズ１の開口数を規定した式である。条件式（１）を満たすことで高い開口数が実現されるため、高解像で培養細胞などの試料を観察することができる。

条件式（１）の下限値を下回ると、開口数が不足し高い解像力が得られない。一方で、顕微鏡対物レンズ１は乾燥系対物レンズであるから、条件式（１）の上限値を上回ることはない。

条件式（２）は、顕微鏡対物レンズ１の焦点距離に対する第１レンズ群Ｇ１の焦点距離の比を規定した式である。条件式（２）を満たすことで、第１レンズ群Ｇ１内において球面収差が良好に補正される。

条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の正のパワーが強くなりすぎるため、第１レンズ群Ｇ１での球面収差発生量が大きくなる。また、第１レンズ群Ｇ１以降のレンズ群での光線高が低くなるため、像面湾曲の補正が困難となり、像面平坦性を維持できなくなる。このため、広い物体側視野が得られない。一方で、条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の正のパワーが弱くなりすぎるため、光線が十分に曲げることができなくなる。このため、物体面からの光線を十分に取り込むことができず、高い物体側開口数を実現することができない。

以上のように構成された顕微鏡対物レンズ１は、主に第１レンズ群Ｇ１が比較的正の強いパワーを有することで高い開口数を確保する役割を担い、主に第２レンズ群Ｇ２が球面収差補正する役割を担い、且つ、主に第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４がペッツバール和を抑えて像面湾曲を補正する役割を担っている。また、顕微鏡対物レンズ１は、第２レンズ群Ｇ２が光軸ＡＸ方向に移動することにより、カバーガラスＣＧの厚さの違いに起因して球面収差が変動した場合であっても、球面収差を良好に補正することができる。従って、顕微鏡対物レンズ１によれば、低倍で高い開口数を有しながら収差を良好に補正することができる。

次に、本発明の各実施例に係る顕微鏡対物レンズのより好ましい構成について説明する。
第１レンズ群Ｇ１は、３枚の単レンズからなり、３枚の単レンズのうち物体側から少なくとも２枚の単レンズは、それぞれ物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが望ましい。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと両凸レンズとから構成されることが望ましい。また、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズと負レンズからなる接合レンズからなり、その接合レンズは、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有することが望ましい。第４レンズ群Ｇ４は、最も物体側に接合レンズを含むことが望ましい。

さらに、本発明の各実施例に係る顕微鏡対物レンズは、以下の条件式を満たすように構成されていることが望ましい。ここで、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、ｆ２ＣＥは第２レンズ群Ｇ２に含まれる接合レンズの焦点距離、Δｄは光軸ＡＸ方向への第２レンズ群Ｇ２の最大移動量である。
１＜ｆ２／Ｆ＜３・・・（３）
１＜｜ｆ３／Ｆ｜＜２．４・・・（４）
５＜｜ｆ２ＣＥ／Ｆ｜＜１５・・・（５）
０．１＜ Δｄ／Ｆ＜０．３・・・（６）

条件式（３）は、顕微鏡対物レンズ１の焦点距離に対する第２レンズ群Ｇ２の焦点距離の比を規定した式である。条件式（３）を満たすことで、第２レンズ群Ｇ２内において球面収差が良好に補正される。

条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが強くなりすぎて、第２レンズ群Ｇ２以降のレンズ群での光線高が低くなる。これにより、像面湾曲の補正が困難となり、像面平坦性を維持できなくなる。このため、広い物体側視野が得られない。一方で、条件式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の正のパワーが弱くなりすぎるため、補正環を回して第２レンズ群Ｇ２を移動させても、カバーガラスの厚さの変動に起因する球面収差の変動分を補正することができなくなる。

条件式（４）は、顕微鏡対物レンズ１の焦点距離に対する第３レンズ群Ｇ３の焦点距離の比を規定した式である。条件式（４）を満たすことで、第３レンズ群Ｇ３内において像面湾曲が良好に補正される。

条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーが強くなりすぎて、大きなコマ収差が発生してしまう。一方で、条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群Ｇ３の負のパワーが弱くなりすぎるため、像面湾曲の補正が困難となり、像面平坦性を維持できなくなる。このため、広い物体側視野が得られない。

条件式（５）は、顕微鏡対物レンズ１の焦点距離に対する第２レンズ群Ｇ２に含まれる接合レンズの焦点距離の比を規定した式である。条件式（５）を満たすことで、第２レンズ群Ｇ２内の接合レンズにおいて、カバーガラスＣＧの厚さの変動に起因する球面収差の変動分が良好に補正される。

条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２に含まれる接合レンズの正のパワーが強くなりすぎて、接合レンズ以降のレンズ群での光線高が低くなる。これにより、像面湾曲の補正が困難となり、像面平坦性を維持できなくなる。このため、広い物体側視野が得られない。一方で、条件式（５）の上限値を上回ると、接合レンズの正のパワーが弱くなりすぎるため、補正環を回して第２レンズ群Ｇ２を移動させても、カバーガラスの厚さの変動に起因する球面収差の変動分を補正することができなくなる。

条件式（６）は、顕微鏡対物レンズ１の焦点距離に対する第２レンズ群Ｇ２の最大移動量の比を規定した式である。条件式（６）を満たすことで、第２レンズ群Ｇ２内において、カバーガラスＣＧの厚さの変動に起因する球面収差の変動分が良好に補正される。

条件式（６）の下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２の移動量が小さすぎるため、球面収差及び軸外コマ収差を十分に補正できない。一方で、条件式（６）の上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きすぎるため、他のレンズ群に許容される空間が狭くなってしまう。これにより、他のレンズ群を構成するレンズの肉厚を十分な厚さにすることができず、レンズの加工に困難となる。また、場合によっては、加工できないレンズ形状となってしまう。

なお、条件式（３）から条件式（６）は、条件式（１）及び条件式（２）と任意に組み合わせてもよい。また、各条件式は、上限値及び下限値のいずれか一方のみで限定しても良い。

図１は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズの断面図である。図２は、本実施例に係る結像レンズの断面図である。

図１に例示される顕微鏡対物レンズ１は、補正環を備えた乾燥系対物レンズであって、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の間で光軸ＡＸ方向に移動することにより、カバーガラスＣＧの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成されている。即ち、顕微鏡対物レンズ１では、第２レンズ群Ｇ２がいわゆる補正環機能を実現している。

より具体的には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであるレンズＬ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるレンズＬ２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるレンズＬ３からなる。

また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凹レンズであるレンズＬ４と両凸レンズであるレンズＬ５の接合レンズＣＬ１と両凸レンズであるレンズＬ６からなり、補正環を回すことにより、第２レンズ群全体が光軸ＡＸ方向に移動するように構成されている。
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズであるレンズＬ７と両凹レンズであるレンズＬ８の接合レンズＣＬ２からなる。

また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズであるＬ９と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるＬ１０の接合レンズＣＬ３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズであるＬ１１からなる。

なお、図１に例示されるように、物体面ＯＰ上にカバーガラスＣＧが配置されていて、顕微鏡対物レンズ１には、カバーガラスＣＧを介して、物体面ＯＰからの光が入射する。

図２に例示される結像レンズ２は、物体側から順に、レンズＴＬ１及びレンズＴＬ２からなる接合レンズＣＴＬ１と、レンズＴＬ３及びレンズＴＬ４からなる接合レンズＣＴＬ２からなる。

以下、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ１及び結像レンズ２の各種データについて記載する。
顕微鏡対物レンズ１の焦点距離Ｆ、物体側の開口数ＮＡ、倍率β、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４、接合レンズＣＬ１の焦点距離ｆ２ＣＥ、第２レンズ群の最大移動距離Δｄは、以下のとおりである。
Ｆ＝８．９７ｍｍ、ＮＡ＝０．６８、 β＝２０、
ｆ１＝１２．２６ｍｍ、ｆ２＝１９．１１ｍｍ、ｆ３＝−１９．３２ｍｍ、
ｆ４＝１２１．９４ｍｍ、ｆ２ＣＥ＝９０．７５ｍｍ、 Δｄ＝１．７５ｍｍ
また、結像レンズ２の焦点距離Ｆｔは、以下のとおりである。
Ｆｔ＝１８０ｍｍ

顕微鏡対物レンズ１及び結像レンズ２のレンズデータは、それぞれ以下のとおりである。
顕微鏡対物レンズ１
s r d nd vd
1(物体面)∞ 1 1.59108 30.85
2 ∞ 1.735
3 -4.2735 2.8622 1.7725 49.6
4 -6.25 0.4094
5 -21 2.6973 1.59522 67.74
6 -8.4563 0.2937
7 -351 2.4782 1.43875 94.93
8 -13.5181 da
9 -40.0993 1.6 1.63775 42.41
10 19.9343 5.2392 1.43875 94.93
11 -13.1449 0.3
12 19.8541 4.2024 1.43875 94.93
13 -26.1574 db
14 14.1673 4.7152 1.43875 94.93
15 -16.1909 6.5 1.63775 42.41
16 7.2913 5.7446
17 -5.7 1.3 1.61336 44.49
18 -22.8346 2.2388 1.738 32.26
19 -10.0801 0.35
20 -16.7564 2.2924 1.497 81.54
21 -9.7033
結像レンズ２
s r d nd vd
22 68.7541 7.7321 1.48749 70.2
23 -37.5679 3.4742 1.8061 40.95
24 -102.8477 0.6973
25 84.3099 6.0238 1.834 37.16
26 -50.71 3.0298 1.6445 40.82
27 40.6619

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、カバーガラスＣＧの物体側の面（物体面ＯＰ）を示し、面番号ｓ３は、対物レンズ１の最も物体側の面を示している。面番号ｓ２１は、顕微鏡対物レンズ１の最も像側の面を示している。面番号ｓ２２は、結像レンズ２の第１面（最も物体側の面）を示し、面番号ｓ２７は、結像レンズ２の最も像側の面を示している。なお、対物レンズ１と結像レンズ２の間の間隔は、９０ｍｍである。

さらに、面番号ｓ８と面番号ｓ９の間の面間隔ｄ８及び面番号ｓ１３と面番号ｓ１４の間の面間隔ｄ１３は、第２レンズ群Ｇ２の光軸方向に移動に応じて変化する可変値ｄａ、ｄｂである。可変値ｄａ、ｄｂは、カバーガラスＣＧの厚さに応じて補正環を回すことにより調整される。なお、図１では、ｄａ＝１．４５０９ｍｍ、ｄｂ＝１．６８８ｍｍの場合の例を示している。

本実施例に係る顕微鏡対物レンズ１は、以下の式（Ａ１）から（Ａ６）で示されるように、条件式（１）から（６）を満たしている。なお、式（Ａ１）から（Ａ６）はそれぞれ条件式（１）から（６）に対応している。
ＮＡ＝０．６８・・・（Ａ１）
ｆ１／Ｆ＝１．３７・・・（Ａ２）
ｆ２／Ｆ＝２．１３・・・（Ａ３）
｜ｆ３／Ｆ｜＝２．１５・・・（Ａ４）
｜ｆ２ＣＥ／Ｆ｜＝１０．１２・・・（Ａ５）
Δｄ／Ｆ＝０．２０・・・（Ａ６）

図３は、図１に例示される顕微鏡対物レンズと図２に例示される結像レンズを組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。また、図３（ａ）には球面収差図が、図３（ｂ）には非点収差図が、図３（ｃ）には歪曲収差図が、図３（ｄ）、図３（ｅ）には、それぞれ像高比０．５、１．０でのコマ収差図が示されている。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、非点収差図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

図４は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズの断面図である。図４に例示される顕微鏡対物レンズ３は、補正環を備えた乾燥系対物レンズであって、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の間で光軸ＡＸ方向に移動することにより、カバーガラスＣＧの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成されている。即ち、顕微鏡対物レンズ３では、第２レンズ群Ｇ２がいわゆる補正環機能を実現している。

また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズであるレンズＬ４と両凸レンズであるレンズＬ５の接合レンズＣＬ１と両凸レンズであるレンズＬ６からなり、補正環を回すことにより、第２レンズ群全体が光軸ＡＸ方向に移動するように構成されている。
また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凸レンズであるレンズＬ７と両凹レンズであるレンズＬ８の接合レンズＣＬ２からなる。

なお、図４に例示されるように、物体面ＯＰ上にカバーガラスＣＧが配置されていて、顕微鏡対物レンズ３には、カバーガラスＣＧを介して、物体面ＯＰからの光が入射する。また、実施例１と同様に、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ３の像側に、図２に例示される結像レンズ２が配置される。

以下、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ３の各種データについて記載する。
顕微鏡対物レンズ３の焦点距離Ｆ、物体側の開口数ＮＡ、倍率β、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離ｆ３、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離ｆ４、接合レンズＣＬ１の焦点距離ｆ２ＣＥ、第２レンズ群の最大移動距離Δｄは、以下のとおりである。
Ｆ＝９．０１ｍｍ、ＮＡ＝０．６８、 β＝２０、
ｆ１＝１４．３５ｍｍ、ｆ２＝１８．６８ｍｍ、ｆ３＝−１７．８８ｍｍ、
ｆ４＝１０５．７８ｍｍ、ｆ２ＣＥ＝７０．８３ｍｍ、 Δｄ＝１．５５ｍｍ

顕微鏡対物レンズ３のレンズデータは、それぞれ以下のとおりである。
顕微鏡対物レンズ３
s r d nd vd
1(物体面)∞ 1 1.59108 30.85
2 ∞ 1.7487
3 -4.2735 2.792 1.7725 49.6
4 -7.4 0.39
5 -17.6467 2.8901 1.59522 67.74
6 -8 0.3
7 -462 2.5315 1.43875 94.93
8 -11.9558 da
9 182.432 1.6 1.63775 42.41
10 14.6492 5.0755 1.43875 94.93
11 -18.7406 0.3
12 21.0527 4.3134 1.43875 94.93
13 -22.461 db
14 14.1871 4.6023 1.43875 94.93
15 -17.004 6.5 1.63775 42.41
16 6.8533 5.8954
17 -5.7 1.3 1.61336 44.49
18 -21.5416 2.1751 1.738 32.26
19 -10.2762 0.33
20 -17.8073 2.3906 1.497 81.54
21 -9.5225

ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはｄ線に対するアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１は、カバーガラスＣＧの物体側の面（物体面ＯＰ）を示し、面番号ｓ３は、顕微鏡対物レンズ３の最も物体側の面を示している。面番号ｓ２１は、対物レンズ１の最も像側の面を示している。なお、対物レンズ３と結像レンズ２の間の間隔は、９０ｍｍである。

さらに、面番号ｓ８と面番号ｓ９の間の面間隔ｄ８及び面番号ｓ１３と面番号ｓ１４の間の面間隔ｄ１３は、第２レンズ群Ｇ２の光軸方向に移動に応じて変化する可変値ｄａ、ｄｂである。可変値ｄａ、ｄｂは、カバーガラスＣＧの厚さに応じて補正環を回すことにより調整される。なお、図１では、ｄａ＝１．３７１３ｍｍ、ｄｂ＝１．５９９ｍｍの場合の例を示している。

本実施例に係る顕微鏡対物レンズ３は、以下の式（Ｂ１）から（Ｂ６）で示されるように、条件式（１）から（６）を満たしている。なお、式（Ｂ１）から（Ｂ６）はそれぞれ条件式（１）から（６）に対応している。
ＮＡ＝０．６８・・・（Ｂ１）
ｆ１／Ｆ＝１．５９・・・（Ｂ２）
ｆ２／Ｆ＝２．０７・・・（Ｂ３）
｜ｆ３／Ｆ｜＝１．９８・・・（Ｂ４）
｜ｆ２ＣＥ／Ｆ｜＝７．８６・・・（Ｂ５）
Δｄ／Ｆ＝０．１７・・・（Ｂ６）

図５は、図４に例示される顕微鏡対物レンズと図２に例示される結像レンズを組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。また、図５（ａ）には球面収差図が、図５（ｂ）には非点収差図が、図５（ｃ）には歪曲収差図が、図５（ｄ）、図５（ｅ）には、それぞれ像高比０．５、１．０でのコマ収差図が示されている。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、非点収差図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

１、３・・・顕微鏡対物レンズ、２・・・結像レンズ、ＣＧ・・・カバーガラス、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、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４・・・レンズ、ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＴＬ１、ＣＴＬ２・・・接合レンズ、ＯＰ・・・物体面、ＡＸ・・・光軸

Claims

顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、
正のパワーを有する第１レンズ群と、
正のパワーを有する第２レンズ群と、
負のパワーを有する第３レンズ群と、
正のパワーを有する第４レンズ群と、からなり、
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の間で、光軸方向に移動して、カバーガラスの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成され、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は、互いに凹面を向かい合わせて配置され、
ＮＡを前記顕微鏡対物レンズの開口数、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件
０．６５＜ＮＡ＜１
１＜ｆ１／Ｆ＜２
１＜ｆ２／Ｆ＜３
を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
ｆ３を前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件
１＜｜ｆ３／Ｆ｜＜２．４
を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項１または２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第１レンズ群は、３枚の単レンズからなり、
前記第２レンズ群は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズと、両凸レンズと、からなり、
前記第３レンズ群は、物体側に凸面を向けたメニスカス形状を有する、正レンズと負レンズからなる接合レンズからなり、
前記第４レンズ群は、最も物体側に接合レンズを含み、
前記３枚の単レンズのうち物体側から少なくとも２枚の単レンズは、それぞれ、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、
ｆ２ＣＥ前記第２レンズ群に含まれる前記接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
５＜｜ｆ２ＣＥ／Ｆ｜＜１５
を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
請求項３に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
Δｄを前記光軸方向への前記第２レンズ群の最大移動量とするとき、以下の条件式
０．１＜ Δｄ／Ｆ＜０．３
を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、
正のパワーを有する第１レンズ群と、
正のパワーを有する第２レンズ群と、
負のパワーを有する第３レンズ群と、
正のパワーを有する第４レンズ群と、からなり、
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の間で、光軸方向に移動して、カバーガラスの厚さに起因する収差の変動を補正するように構成され、
前記第３レンズ群と前記第４レンズ群は、互いに凹面を向かい合わせて配置され、
ＮＡを前記顕微鏡対物レンズの開口数、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ３を前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件
０．６５＜ＮＡ＜１
１＜ｆ１／Ｆ＜２
１＜｜ｆ３／Ｆ｜＜２．４
を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。