JPH0411006B2 - - Google Patents

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JPH0411006B2
JPH0411006B2 JP58171678A JP17167883A JPH0411006B2 JP H0411006 B2 JPH0411006 B2 JP H0411006B2 JP 58171678 A JP58171678 A JP 58171678A JP 17167883 A JP17167883 A JP 17167883A JP H0411006 B2 JPH0411006 B2 JP H0411006B2
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JP
Japan
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lens
lens group
group
aberration
focal length
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JP58171678A
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JPS6063513A (ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野) 本発明は顕微鏡対物レンズ、特に中倍率で長い
作動距離を有する対物レンズに関する。 (発明の背景) 最近の顕微鏡の使われ方として、標本を観察し
ながら、その標本にいろいろと操作を加えたりす
ることがふえている。例えば、工業関係、金属関
係では標本に磁界をかけたり、温度変化させたり
する。また、生物関係では組織や細胞に電気を通
したり、針を刺したりなども行われている。これ
れらの場合、標本の周囲には、各種の装置、回
路、触針などが配置されることが多く、また、標
本の挿脱、交換を容易にする為にも、対物レンズ
の作動距離は大きいことが望ましい。 従来はこれらの為に作動距離の大きい実体顕微
鏡や5×〜10×の低倍対物レンズが使用されていた。
しかし、最近は、特に、工業関係において、解像
力と倍率の大きい対物レンズが使われることが多
く、それらの中倍対物レンズにおいて、低倍対物
レンズ並みの作動距離を大きいものが要求される
ようになつてきた。中倍率以上の対物レンズで
は、これまで、作動距離の大きいものでもせいぜ
い5mm前後であり、これらの要求を完全に満たす
ことはできなかつた。 また、これまで、作動距離を大きい中倍対物の
設計が困難であつた理由の一つとしては、色収差
の補正が難しかつたということがある。すなわ
ち、作動距離を大きくすると、前群の焦点距離を
大きくせざるを得ず、色収差等が大きくなる。特
に、残存2次スペクトルの量が大きくなり、ま
た、短波長の高次の球面収差がオーバーになりす
ぎ、その補正が非常に困難な為であつた。 これに対し、特公昭47−37455号公報に開示さ
れた顕微鏡対物レンズでは、負屈折力の後群を3
枚の接合レンズとして構成し、特に短波長の球面
収差を良好に補正しつつ比較的長い作動距離を確
保している。しかしながら、このような対物レン
ズでも倍率は30倍程度であり、また作動距離も焦
点距離の8割程度に過ぎず、上記のごとき最近の
要求を十分に満たすことはできなかつた。 (発明の目的) 本発明の目的は、倍率40倍程度の中倍率であり
ながら極めて長大な作動距離を有し、しかも諸収
差が良好に補正され優れた結像性能を有する顕微
鏡対物レンズを提供することにある。 (発明の概要) 本発明による長作動距離対物レンズは、物体側
から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズ及び貼合せ正レンズを有し物体からの光束を
収斂光束に変換する収斂性の第1レンズ群、互い
に接合された正レンズと負レンズとを有する発散
性の第2レンズ群、及び互いに接合された正レン
ズと負レンズを有する発散性の第3レンズ群を有
するものである。そしてさらに、全系の焦点距離
をF、該第1レンズ群の焦点距離をf1、該第2レ
ンズ群と該第3レンズ群との空気間隔をD、該第
2レンズ群と該第3レンズ群との合成焦点距離を
F′とするとき、 1.5F<f1<3.0F 1.5F<D<2.5F 1.9F<|F′|<2.8F の各条件を満足するものである。 このような本発明に先だち、前述した特公昭47
−37455号公報に開示された構成について検討し
た結果、正屈折力の前群の焦点距離を大きくすれ
ば作動距離をより大きくすることができるが、こ
の場合前群で発生する色収差が大きくなり過ぎ3
枚貼合せの後群のみでは十分に補正することが難
しいこと、また前群の焦点距離を大きくせずに無
理に作動距離を大きくすると前群で特に短波長の
高次の球面収差の発生が大きくなりこの場合にも
1つの負屈折力群のみでの補正が難しいことが判
明した。従つて、本発明では、上記のごとく、収
斂性の第1レンズ群の後方に第2と第3の2つの
発散性レンズ群を設けると共に、上記のごとき収
差補正のための最適条件を見い出したのである。 以下に各条件式について詳述する。 (1)式は第1レンズ群のパワーに関するものであ
る。この条件の下限を越えると、即ちf1が小さく
なるとペツツヴアール和が、大きくなり像面湾曲
が補正不足になる。また、短波長についての高次
の球面収差が補正不足になりすぎ、負の非対称収
差が生じる。特に、これは短波長において著し
い。更に、第1レンズ群の焦点距離が小さくなる
ため作動距離を大きくできない。 他方、この条件の上限を越えると、即ち、f1
大きくなると、第1レンズ群を通過した光束の径
が大きくなり高次の球面収差が発生する。また、
第1レンズ群の焦点距離が大きい為、第2及び第
3レンズ群の負のパワーも弱くならざるを得な
い。従つて、第2レンズ群の軸上色収差補正と第
3レンズ群の倍率色収差補正のパワーが弱くな
り、特に、倍率色収差が残存してしまう。また、
短波長の高次の球面収差が、補正過剰になつてし
まう。 (2)式は第2レンズ群と第3レンズ群の間隔に関
するものであり、メリデイオナル像面、倍率色収
差、コマ収差をバランスさせるための条件であ
る。この条件の下限を越えると、即ち、第2レン
ズ群と第3レンズ群との間隔が小さくなると倍率
色収差は補正不足となりメリデイオナル像面もア
ンダーとなる。この倍率色収差を補正するために
第2レンズ群、第3レンズ群のパワーを強くする
と短波長の高次の球面収差がアンダーに行きすぎ
る。またメリデイオナル像面を補正するために第
3レンズ群の物体側の面の収斂作用を強くする
と、コマ収差のバランスが崩れ、外方コマ収差が
発生してしまう。 他方この条件の上限を越えると、即ち、第2レ
ンズ群と第3レンズ群の間隔が大きくなると、メ
リデイオナル像面がオーバーに行きすぎる。これ
を補正するために第3レンズ群の物体側の面の収
斂作用を弱くすると、内方コマ収差が発生してし
まう。また、この群間隔を大きくすることによ
り、レンズ全長が物像間距離に比して長くなり、
レンズが対物鏡筒内に収まらなくなつてしまう。
即ち、同焦点距離(物体から対物レンズ後端の胴
付面までの距離)が他の対物レンズと異なつてし
まうため倍率変換の度に、大巾な焦点合わせの修
正が必要になり操作性が非常に悪くなる。 (3)式は第2レンズ群と第3レンズ群の合成のパ
ワーに関するものであり、第1レンズ群で発生し
た球面収差、コマ収差を補正して、全系の収差を
良好にバランスさせるためのものである。この条
件の下限を越えると、即ち、後群系としての第
2、第3レンズ群の負のパワーが強くなると、球
面収差が補正過剰となり、コマ収差のバランスが
崩れて内方コマ収差が発生してしまう。第2、第
3レンズ群は、負のパワーの作用により、第1レ
ンズ群で収束した光束を発散させ、全長を所定の
値まで長くしている。従つて、負のパワーが強す
ぎると全長が長くなりすぎる為全体を小さくする
必要が生じ、結果的に、作動距離が小さくなつて
しまう。 他方、この条件の上限を越えると、即ち後群系
としての負のパワーが弱くなると、第1レンズ群
で発生していた外方コマ収差を打消す為第2及び
第3レンズ群で発生させていた内方コマ収差の量
が小さくなり、外方コマ収差が残存してしまう。
また第2、第3レンズ群の発散のパワーが弱くな
るため全長が伸びない。このため、全系の焦点距
離を大きくして全長を伸ばすと、レンズ全長も同
時に伸びるためレンズが対物鏡筒内に収まらなく
なつてしまう。 以上のごとき本発明の基本構成において、第3
レンズ群を形成する正レンズ及び負レンズの屈折
率をそれぞれnP、nNまたそれぞれのアツベ数νP
νNとするとき、さらに、 0.05<nP−nN<0.17 (4) νP<νN (5) の条件を満足することが望ましい。 第3レンズ群においては、短波長の高次の球面
収差及び倍率色収差が全系として補正されるよう
各収差をバランスさせている。即ち、第1レンズ
群で発生する短波長の高次の球面収差を打消し、
また第1、第2レンズ群で、補正過剰になつた軸
上色収差を第3レンズ群で補正している。また同
時に第1、第2レンズ群で補正しきれなかつた残
存倍率色収差の補正も併せて行なつている。 (4)式の条件の下限を越えると、即ち屈折率の差
が小さくなると、球面収差がオーバーになる。こ
のため第3レンズ群の接合面の曲率を強くして球
面収差を補正するとメリデイオナル像面が大きく
アンダーとなり、コマ収差のバランスが崩れて内
方コマ収差が発生する。(4)式の条件の上限を越え
ると、即ち屈折率の差が大きくなると、球面収差
がアンダーになる為、接合面の曲率を弱くして高
次の球面収差を整えると低次の球面収差が補正不
足のまま残存してしまう。一方、短波長の高次の
球面収差は補正過剰となる。更に、メリデイオナ
ル像面がオーバーになり外方コマ収差が発生す
る。 (5)式の条件を外れると、即ち第3レンズ群の正
レンズのアツベ数が負レンズのアツベ数よりも大
きくなると、軸上色収差が補正過剰となり逆に、
倍率色収差は補正不足となつてしまう。そこで軸
上色収差を整えるため、第1、第2レンズ群での
軸上色収差の補正の量を少なくすると、倍率色収
差は更に一層補正不足となり、結局、倍率色収差
だけが大きく残存してしまう。 また、最も物体側のレンズ面の曲率半径をr1
するとき、 −3F<r1 (6) の条件を満たすことも望ましい。 この条件は第1レンズ群の物体側に一番近い正
メニスカスレンズの物体側の面の曲率に関するも
のである。この条件の下限を越えると、即ち最も
物体側のレンズ面の発散作用が強すぎるとペツツ
ヴアール和が小さくなりすぎ像面湾曲が補正過剰
になる。また、第1レンズ群のfが大きくなり、
短波長の球面収差の補正がオーバーとなる。さら
にレンズの主点が像側に寄るため実質的な作動距
離が小さくなつてしまう。 (実施例) 本発明による実施例は第1図のレンズ構成図に
示すごとく、収斂性の第1レンズ群G1は、物体
O側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカ
スレンズL1、物体側に凸面を向けた負メニスカ
スレンズL2とこれと接合された両凸正レンズL3
及び両凸正レンズL4を有している。発散性の第
2レンズ群G2は、物体側に凸面を向けた負メニ
スカスレンズL5両凸正レンズL6及び物体側によ
り曲率の強い面を向けた負レンズL7の3個のレ
ンズの貼合せで構成されている。また、発散性の
第3レンズ群G3は像側により曲率の強い面を向
けた正レンズL8とこれと接合された両凹負レン
ズL9とで構成されている。第1図には、各レン
ズ群の作用を理解し易くするために、軸上物点か
らの周縁光線を示した。 以下に、本発明による第1〜第4実施例の諸元
を示す。但し、Fは全体の焦点距離、βは倍率、
N.A.は開口数、W.D.は作動距離(物体面から最
前レンズ面の頂点までの距離)、Pはペツツバー
ル和を表わし、rは各レンズ面の曲率半径、dは
各レンズの中心厚及び空気間隔、nは各レンズの
屈折率、νは各レンズのアツベ数を表わし、添数
字は物体側からの順序を表わすものとする。
【表】
【表】
【表】
【表】 上記第1〜第4実施例の諸収差図をそれぞれ順
に第2図〜第5図に示す。各収差図には、球面収
差(Sph)、非点収差(Ast)、歪曲収差(Dis)、
コマ収差(Coma)を示し、球面収差図中には基
準光線としてのd線(λ=587.6nm)に加えてC
線(λ=656.3nm)、F線(λ=486.1nm)及び
g線(λ=435.8nm)の様子も併記した。 各収差図から、いずれの実施例も40倍という倍
率を有し、作動距離が焦点距離の2倍以上という
長大なものであるにもかかわらず、優れた結像性
能を維持していることが明らかである。 (発明の効果) 以上のごとく、本発明は作動距離を大きくした
場合に、前群で発生する大きな収差を補正するた
め、後群を2つの負レンズ群で構成することによ
り、焦点距離の2倍以上という作動距離を有する
超長作動距離中倍率対物レンズを達成したもので
ある。そして40倍対物レンズにおいては、従来は
せいぜい2〜3mmの作動距離であつたものが10mm
以上となり、従来の10倍対物レンズに相当する作
動距離を有する為、標本の扱い等、操作性が一段
と向上する。しかも、倍率、開口数(N.A.)と
もに10倍対物レンズよりも大きいことは明らかで
あり、従つて、解像力ももちろん優れており、解
像力と同時に操作性も必要という、最近のユーザ
ーの要求を十分に満たすものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による対物レンズの一例を示す
レンズ構成図、第2図〜第5図は本発明による第
1〜第4実施例の諸収差図である。 (主要部分の符号の説明)、O……物体、G1
…収斂性の第1レンズ群、G2……発散性の第2
レンズ群、G3……発散性の第3レンズ群。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メ
    ニスカスレンズ及び貼合せ正レンズを有し物体か
    らの光束を収斂光束に変換する収斂性の第1レン
    ズ群、互いに接合された性レンズと負レンズとを
    有する発散性の第2レンズ群、及び互いに接合さ
    れた正レンズと負レンズを有する発散性の第3レ
    ンズ群を有し、全系の焦点距離をF、該第1レン
    ズ群の焦点距離をf1、該第2レンズ群と該第3レ
    ンズ群との空間間隔をD、該第2レンズ群と該第
    3レンズ群との合成焦点距離をF′とするとき、 1.5F<f1<3.0F (1) 1.5F<D<2.5F (2) 1.9F<|F′|<2.8F (3) の条件を満足することを特徴とする長作動距離対
    物レンズ。
JP17167883A 1983-09-17 1983-09-17 長作動距離対物レンズ Granted JPS6063513A (ja)

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JP17167883A JPS6063513A (ja) 1983-09-17 1983-09-17 長作動距離対物レンズ

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JP17167883A JPS6063513A (ja) 1983-09-17 1983-09-17 長作動距離対物レンズ

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JPS6063513A JPS6063513A (ja) 1985-04-11
JPH0411006B2 true JPH0411006B2 (ja) 1992-02-27

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5087265B2 (ja) * 2006-12-11 2012-12-05 オリンパス株式会社 長作動距離対物レンズ
US11808930B2 (en) 2017-09-28 2023-11-07 Asml Netherlands B.V. Optical objective lens

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2454994C3 (de) * 1973-11-27 1981-11-19 Société d'Optique, Précision, Electronique & Mécanique-SOPELEM, Paris Mikroskop-Objektiv
US3902791A (en) * 1974-04-26 1975-09-02 American Optical Corp 40{33 {0 Microscope objective
JPS6035048B2 (ja) * 1977-12-06 1985-08-12 オリンパス光学工業株式会社 顕微鏡対物レンズ

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JPS6063513A (ja) 1985-04-11

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