JP2007011092A - 対物レンズ - Google Patents
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Abstract
広い視野を要求する低倍(10倍以下)の対物レンズであっても、通常の明視野観 察に加え、透過照明や落射照明において、微分干渉観察等が可能で、後置されるズ ーム光学系にも好適である、マクロ観察に好適な対物レンズを提供することを目的 とする。
【構成】
物体側より順に、全体として正屈折力を有する第1レンズ群G1、全体として負の屈 折力を有する第2レンズ群G2、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群G3より 構成され、前記第1レンズ群G1は、正屈折力を有する、物体側に凸の面を向けた メニスカス形状の単レンズまたは正屈折力を有する物体側に凸の面を向けたメニス カス形状の接合レンズを含み、前記第2レンズ群G2は,少なくとも1つの接合レ ンズを含み、物体側に略テレセントリックである構成とする。
【選択図】図1
Description
請求項1に係わる対物レンズは、物体側より順に、全体として正屈折力を有する第1レンズ群G1、全体として負の屈折力を有する第2レンズ群G2、全体として正の屈折力を有する第3レンズ群G3より構成され、前記第1レンズ群G1は、正屈折力を有する物体側に凸の面を向けたメニスカス形状の単レンズまたは正屈折力を有する物体側に凸の面を向けたメニスカス形状の接合レンズを含み、前記第2レンズ群G2は,少なくとも1つの接合レンズを含み、物体側に略テレセントリックである構成とする。
1.1 < νdn2/νdp2 < 3.0 (2)
但し、νdp1:前記第1レンズ群G1中の前記メニスカス形状接合レンズを構成する 正レンズ硝材のアッベ数
νdn1:前記第1レンズ群G1中の前記メニスカス形状接合レンズを構成す る負レンズ硝材のアッベ数
νdn2:前記第2レンズ群G2に含まれる前記接合レンズ中、最も物体側の 接合レンズを構成する負レンズ硝材のアッベ数
νdp2:前記第2レンズ群G2に含まれる前記接合レンズ中、最も物体側の 接合レンズを構成する正レンズ硝材のアッベ数
請求項4に係わる対物レンズは、請求項1乃至請求項4のいずれかの構成に加え、以 下の条件式を満足する構成とする。
但し、EP:光軸上、物体位置から前記対物レンズの像側瞳位置までの距離
OD:光軸上、物体位置から前記対物レンズの物体から最も遠い面までの距離
請求項5に係わる対物レンズは、請求項1乃至請求項4の構成に加え、以下の条件式 を満たす構成とする。
但し、α:物体上任意の位置における主光線が光軸となす角度(単位は度)
低倍で観察を行う場合、実視野が大きくなる。即ち、物体高が大きくなり、レンズを通過する光軸上の光束と周辺光束の高さの差が大きくなるため、結像に係わる通常の収差に加え、瞳の収差、色収差の補正は格段に困難となってくる。そして、既に述べた如く、落射照明観察を行う場合等、視野周辺まで均一な明るさで、パースペクティブが無く、物体の位置変化に対する像の倍率変動を小さく抑えるためには、物体側に略テレセントリックに照明される必要がある。請求項1に係わるレンズ構成はこれを解決するための基本的な構成である。
0.5 < |R1/f2| < 1.5 (5)
0.5 < |R2/f2| < 1.8 (6)
R1:前記第2レンズ群G2中、互いに向かい合う凹
面を持つメニスカス形状の接合レンズ中、物体 側の接合レンズが持つ凹面の曲率半径
R2:前記第2レンズ群G2中、互いに向かい合う凹
面を持つメニスカス形状の接合レンズ中、像体 側の接合レンズが持つ、前記R1に向かい合う 凹面の曲率半径
f2:第2レンズ群G2の焦点距離
条件式(5)、(6)は対物レンズ全系のコマ収差およびペッツバール和の補正に係わるものである。条件式(5)および(6)の上限を超えると、向い合う凹面の曲率半径が共に大きくなり過ぎ、ペッツバール和の補正が困難となり、像面湾曲が残存してしまう。また、下限を超えると向かい合う凹面の曲率半径は小さくなり過ぎコマ収差、非点収差等の補正が困難となる。
HR3:前記第1レンズ群G1に含まれる、正屈折力を
有する物体側に凸の面を向けたメニスカス形状 の接合レンズの接合面における最大物体高に対 応する主光線の高さ
Y:最大物体高
条件式(7)は、色収差の補正およびテレセン性の確保に係わるものである。条件式(7)の上限を超えると、物体高に比べ前記接合面における主光線の位置が高くなり過ぎ、対物レンズ全系での倍率の色収差の補正が困難になると共にレンズ径が増大し、テレセン性の確保が困難となる。下限を超えると、物体高に比べ前記接合面における主光線位置が低くなり過ぎ、像側瞳における瞳の軸上色収差や瞳の球面収差の補正が困難となる。
以下、第1実施形態の諸元の値を表1に示す。表1において、βは対応倍率、NAは物体側開口数、Fは対物レンズ全系の合成焦点距離(単位mm)、D0は物体から第1レンズ面までの距離(単位mm)である。左端の数字は物体側からの順序を表し、Rは各レンズ面の曲率半径(単位mm)、Dはレンズ厚および各レンズ面間隔(単位 mm)、ndはd線(λ=587.562nm)に対する屈折率、νdは各レンズ硝材のアッベ数である。
表1[第1実施形態]
β=−1〜−7.5、NA=0.03〜0.1、
DO=37.8、F=99.7
NO. R D nd νd
1: 39.25410 5.500000 1.59240 68.3
2: -133.28791 0.500000
3: 27.69737 6.718011 1.59240 68.3
4: -64.55481 2.000000 1.72047 34.7
5: 43.44754 9.949972
6: 20.55359 4.717811 1.71736 29.5
7: -28.90048 2.000000 1.83481 42.7
8: 10.74737 12.641442
9: -11.15870 5.955076 1.83481 42.7
10: 121.28201 5.518289 1.49782 82.5
11: -16.47334 0.500000
12: 1825.60719 5.500000 1.59240 68.3
13: -21.22923
第1実施形態についての諸収差図を図2から図4に示す。
表2[第2実施形態]
β=−1〜−7.5、NA=0.03〜0.1、
DO=38.0、F=99.6
NO. R D nd νd
1: 44.99800 5.500000 1.59240 68.3
2: -154.71000 0.500000
3: 25.23100 5.000000 1.59240 68.3
4: 53.22200 6.500000
5: 25.47300 7.500000 1.49782 82.5
6: -40.27000 3.000000 1.75500 52.3
7: 11.27600 15.250000
8: -12.87300 6.000000 1.80400 46.6
9: 59.78600 5.500000 1.49782 82.5
10: -18.89500 1.000000
11: 1128.31000 5.500000 1.59240 68.3
12: -21.60030
第2実施形態についての諸収差図を図6から図8に示す。
図7に示すように第2実施形態の対物レンズでは、d線、C線、F線、g線の各波長においてNA=0.06視野数22まで良好に補正されている。
図8に示すように第2実施形態の対物レンズでは、d線、C線、F線、g線の各波長においてNA=0.1、視野数22まで良好に補正されている。
以下、表3に上記第1実施形態と同様に第3実施例の諸元を示す。
表3[第3実施形態]
β=−0.5〜−3.75、NA=0.015〜0.05、
DO=52.0、F=198.0
NO. R D nd νd
1: 74.30554 6.500000 1.77250 49.6
2: 2037.03211 0.500000
3: 36.39599 10.400000 1.75500 52.3
4: INFINITY 3.000000 1.80809 22.8
5: 45.76349 4.000000
6: 22.64802 4.000000 1.64000 60.1
7: 16.06360 22.600000
8: 28.01779 5.000000 1.80809 22.8
9: -28.01779 2.000000 1.80400 46.6
10: 12.31254 13.950000
11: -17.06184 2.000000 1.90265 35.7
12: 27.41684 5.500000 1.49782 82.5
13: -17.14338 7.000000
14: -130.69481 6.000000 1.59240 68.3
15: -19.30158
第3実施形態についての諸収差図を図10から図12に示す。
表4[第4実施形態]
β=−0.5〜−3.75、NA=0.015〜0.05、
DO=52.0、F=198.0
NO. R D nd νd
1: 171.62745 5.882876 1.77250 49.6
2: -171.62745 0.500000
3: 35.35032 10.656757 1.60300 65.5
4: -968.99678 3.000000 1.80809 22.8
5: 57.21174 0.500000
6: 21.16891 5.566517 1.72916 54.7
7: 17.03188 21.998566
8: 31.69094 5.000000 1.80809 22.8
9: -31.69094 2.000000 1.81600 46.6
10: 12.10648 20.297055
11: -16.97407 2.000000 1.88300 40.8
12: 43.25710 5.713904 1.49782 82.5
13: -18.51337 3.378728
14: -412.62298 5.955597 1.59240 68.3
15: -20.57021
第4実施形態についての諸収差図を図14〜図16に示す。
以下に各実施形態の条件式対応値を示す。
┌───────┬───────┬───────┬───────┬───────
│ | 実施形態1 | 実施形態2 | 実施形態3 | 実施形態4|
├───────┼───────┼───────┼───────┼─────── |νdp1/νdn1 | 1.97 | ― | 2.29 | 2.87 |
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
|νdn2/νdp2 | 1.45 | ― | 2.04 | 2.04 | ├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
|EP/OD | 1.00 | 1.00 | 1.07 | 1.12 |
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
|最大物体高α | 0.057 | 0.057 | 0.023 |−0.264|
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
|f2 |−13.97 |−11.81 |−11.25 |−12.56|
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
||R1/f2| | 0.769 | 0.955 | 1.094 | 0.964|
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
||R2/f2| | 0.799 | 1.090 | 1.517 | 1.351|
├───────┼───────┼───────┼───────┼───────
||HR3/Y| | 0.80 | ― | 0.832 | 0.832|
└───────┴───────┴───────┴───────┴───────
以上の説明は、後続するズームレンズ系の最短焦点距離が100mm(広視野端)で、総合倍率が符号を除いて1倍以下となるような極低倍の対物レンズを例に説明したが、低倍領域の対物レンズにも、本発明が適用できることは言うまでもない。
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
ML1 第1レンズ群G1に含まれる物体側に凸面を向けた正屈折力の接合メニスカ スレンズ
ML2 第2レンズ群G2が有する、互いに向かい合う凹面を持つメニスカス形状の 、2つの接合レンズのうち、物体側に位置する接合レンズ
ML3 第2レンズ群G2が有する、互いに向かい合う凹面を持つメニスカス形状の 、2つの接合レンズのうち、像側に位置する接合レンズ
Lij 第iレンズ群中物体側より第j番目のレンズ
Claims (5)
- 物体側より順に、全体として正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、全体と して負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、全体として正の屈折力を有する第3レンズ 群G3とより構成され、前記第1レンズ群G1は、正屈折力を有する物体側に凸面を向け たメニスカス形状の単レンズまたは正屈折力を有する物体側に凸面を向けたメニスカス 形状の接合レンズを含み、前記第2レンズ群G2は,少なくとも1つの接合レンズを含 み、物体側に略テレセントリックであることを特徴とする対物レンズ。
- 前記第2レンズ群G2は、メニスカス形状の2つの接合レンズを有し、前記 メニスカス形状の2つの接合レンズは、互いに凹面が向かい合うように配置されたこと を特徴とする、請求項1に記載の対物レンズ。
- 前記第1レンズ群G1の前記正屈折力を有する物体側に凸の面を向けた、メニ スカス形状の接合レンズ及び、前記第2レンズ群G2の最も物体側に位置する接合レンズ は、正レンズと負レンズを貼りあわせて構成され、以下の条件式を満たすことを特徴と する、請求項1又は請求項2に記載の対物レンズ。
1.1 < νdp1/νdn1 < 3.5 (1)
1.1 < νdn2/νdp2 < 3.0 (2)
但し、νdp1:前記第1レンズ群G1中の前記メニスカス形状接合レンズを構成する 正レンズ硝材のアッベ数
νdn1:前記第1レンズ群G1中の前記メニスカス形状接合レンズを構成する 負レンズ硝材のアッベ数
νdn2:前記第2レンズ群G2に含まれる前記接合レンズ中、最も物体側の接 合レンズを構成する負レンズ硝材のアッベ数
νdp2:前記第2レンズ群G2に含まれる前記接合レンズ中、最も物体側の接 合レンズを構成する正レンズ硝材のアッベ数 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか 1項に記載の対物物レンズ。
0.8 < EP/OD < 1.5 (3)
但し、EP:光軸上、物体位置から前記対物レンズの像側瞳位置までの距離
OD:光軸上、物体位置から前記対物レンズの物体から最も遠い面までの距離 - 以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1 項に記載の対物レンズ。
−0.3 < α < 0.3 (4)
但し、α:物体上任意の位置における主光線が光軸となす角度(単位は度)
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