JPH06250090A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
顕微鏡対物レンズInfo
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- JPH06250090A JPH06250090A JP5033802A JP3380293A JPH06250090A JP H06250090 A JPH06250090 A JP H06250090A JP 5033802 A JP5033802 A JP 5033802A JP 3380293 A JP3380293 A JP 3380293A JP H06250090 A JPH06250090 A JP H06250090A
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- G02—OPTICS
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- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0068—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration having means for controlling the degree of correction, e.g. using phase modulators, movable elements
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Abstract
(57)【要約】
【目的】長い作動距離を有しつつ、物体面上に配置され
さる透明物体の光学的光路長の大きな変化に対しても、
安定して優れた結像性能を維持し得る顕微鏡対物レンズ
の提供にある。 【構成】正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折
力を持つ第２レンズ群Ｇ 2 とを有し、前記第１レンズ群
Ｇ1 と物体面との間に配置される透明物体の光学的光路
長の変化に応じて前記第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿
って移動可能に構成された顕微鏡対物レンズであり、各
レンズ群の最適な焦点距離の範囲に関する条件、第２レ
ンズ群の最適な移動量等に関する条件等を見出した。
さる透明物体の光学的光路長の大きな変化に対しても、
安定して優れた結像性能を維持し得る顕微鏡対物レンズ
の提供にある。 【構成】正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折
力を持つ第２レンズ群Ｇ 2 とを有し、前記第１レンズ群
Ｇ1 と物体面との間に配置される透明物体の光学的光路
長の変化に応じて前記第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿
って移動可能に構成された顕微鏡対物レンズであり、各
レンズ群の最適な焦点距離の範囲に関する条件、第２レ
ンズ群の最適な移動量等に関する条件等を見出した。
Description
【０００１】
【産業上に利用分野】本発明は、物体側に配置されるカ
バーガラス（平行平面板）等の透明物体の厚さの変化に
対しても良好な結像性能を維持し得る対物レンズに関す
るものであり、特に、液晶基板等の検査に対して好適な
対物レンズに関する。
バーガラス（平行平面板）等の透明物体の厚さの変化に
対しても良好な結像性能を維持し得る対物レンズに関す
るものであり、特に、液晶基板等の検査に対して好適な
対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の液晶基板の分野での技術発展には
めざましいものがあり、この液晶基板を正確に検査する
ことが重要になってきている。この液晶基板は、液晶素
子上に平行平面板等の透明物体が貼り付けられており、
この基板の検査は、顕微鏡を用いて平行平面板よりも内
部の液晶素子の欠陥を観察していた。
めざましいものがあり、この液晶基板を正確に検査する
ことが重要になってきている。この液晶基板は、液晶素
子上に平行平面板等の透明物体が貼り付けられており、
この基板の検査は、顕微鏡を用いて平行平面板よりも内
部の液晶素子の欠陥を観察していた。
【０００３】ところが、顕微鏡を単に用いて液晶基板を
観察すると、平行平面板により球面収差が発生するた
め、液晶素子の見えが悪化し、正確な検査を行うことか
困難となる。このため、特開昭61-275812 号公報に開示
されている如く、試料上に載置されるカバーガラス等の
平行平面板の厚みの変化に伴う観察像の悪化を補正す
る、所謂、補正環付対物レンズを用いることにより、液
晶素子の正確な検査を行うことを可能とすることができ
る。
観察すると、平行平面板により球面収差が発生するた
め、液晶素子の見えが悪化し、正確な検査を行うことか
困難となる。このため、特開昭61-275812 号公報に開示
されている如く、試料上に載置されるカバーガラス等の
平行平面板の厚みの変化に伴う観察像の悪化を補正す
る、所謂、補正環付対物レンズを用いることにより、液
晶素子の正確な検査を行うことを可能とすることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例え
ば、上記特開昭61-275812 号公報にて開示されている補
正環付対物レンズで液晶基板等の観察を行おうとする
と、作動距離（試料面と対物レンズとの間の距離）が極
端に短く、一般に、０．６mm〜１．２mm程度のカバーガ
ラス厚を持つ液晶基板の検査には十分に対応できない。
ば、上記特開昭61-275812 号公報にて開示されている補
正環付対物レンズで液晶基板等の観察を行おうとする
と、作動距離（試料面と対物レンズとの間の距離）が極
端に短く、一般に、０．６mm〜１．２mm程度のカバーガ
ラス厚を持つ液晶基板の検査には十分に対応できない。
【０００５】しかも、液晶基板の検査では、０．６mm〜
１．２mm程度のカバーガラス厚に伴う観察像の悪化を補
正することが不可欠であるが、上記特開昭61-275812 号
公報では、０．１１mm〜０．２３mm程度のカバーガラス
厚しか対応できず不十分である。そこで、本発明は、上
記の課題に鑑みてなされたものであり、長い作動距離を
有しつつ、物体面上に配置されさる透明物体の光学的光
路長の大きな変化、即ちその透明物体の厚さ或いは屈折
率の大きな変化に対しても、安定して優れた結像性能を
維持し得る顕微鏡対物レンズを提供することを目的とし
ている。
１．２mm程度のカバーガラス厚に伴う観察像の悪化を補
正することが不可欠であるが、上記特開昭61-275812 号
公報では、０．１１mm〜０．２３mm程度のカバーガラス
厚しか対応できず不十分である。そこで、本発明は、上
記の課題に鑑みてなされたものであり、長い作動距離を
有しつつ、物体面上に配置されさる透明物体の光学的光
路長の大きな変化、即ちその透明物体の厚さ或いは屈折
率の大きな変化に対しても、安定して優れた結像性能を
維持し得る顕微鏡対物レンズを提供することを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、例えば図１に示す如く、物体側から順
に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折力を
持つ第２レンズ群Ｇ2 とを有し、前記第１レンズ群Ｇ1
と物体面との間に配置される透明物体の光学的光路長の
変化に応じて前記第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿って
移動可能に構成され、全系の焦点距離をｆとし、前記第
１レンズ群Ｇ1 の焦点距離をｆ1 、前記第２レンズ群Ｇ
2 の焦点距離をｆ2 、前記第１レンズ群Ｇ1 の最も物体
側の面の曲率半径をｒ1 、前記透明物体の光学的光路長
を０．１だけ変化させた時の前記第２レンズ群Ｇ2 の移
動量をΔｄとするとき、以下の諸条件を満足する構成と
したものである。 （１） １＜ｆ1 ／ｆ＜５ （２） −１０＜ｆ2 ／ｆ＜−１ （３） −１＜ｆ／ｒ1 ≦０ （４） ０．０６＜Δｄ／ｆ＜３ そして、上記の構成に基づいて、前記第２レンズ群Ｇ2
は、最も像側に配置されかつ像側に凹面を向けたレンズ
を少なくとも持つ前群ＧF と、最も物体側に配置されか
つ最も物体側に凹面を向けたレンズを少なくとも持つ後
群ＧR とを有し、前記前群ＧF と前記後群ＧR との間の
軸上での空気間隔Ｄとするとき、以下の条件を満足する
ことがより好ましい。 （５） ０．２＜Ｄ／ｆ＜０．７
成するために、例えば図１に示す如く、物体側から順
に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折力を
持つ第２レンズ群Ｇ2 とを有し、前記第１レンズ群Ｇ1
と物体面との間に配置される透明物体の光学的光路長の
変化に応じて前記第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿って
移動可能に構成され、全系の焦点距離をｆとし、前記第
１レンズ群Ｇ1 の焦点距離をｆ1 、前記第２レンズ群Ｇ
2 の焦点距離をｆ2 、前記第１レンズ群Ｇ1 の最も物体
側の面の曲率半径をｒ1 、前記透明物体の光学的光路長
を０．１だけ変化させた時の前記第２レンズ群Ｇ2 の移
動量をΔｄとするとき、以下の諸条件を満足する構成と
したものである。 （１） １＜ｆ1 ／ｆ＜５ （２） −１０＜ｆ2 ／ｆ＜−１ （３） −１＜ｆ／ｒ1 ≦０ （４） ０．０６＜Δｄ／ｆ＜３ そして、上記の構成に基づいて、前記第２レンズ群Ｇ2
は、最も像側に配置されかつ像側に凹面を向けたレンズ
を少なくとも持つ前群ＧF と、最も物体側に配置されか
つ最も物体側に凹面を向けたレンズを少なくとも持つ後
群ＧR とを有し、前記前群ＧF と前記後群ＧR との間の
軸上での空気間隔Ｄとするとき、以下の条件を満足する
ことがより好ましい。 （５） ０．２＜Ｄ／ｆ＜０．７
【０００７】
【作 用】本発明の顕微鏡対物レンズは、物体面からの
光束を第１レンズ群Ｇ1 の収斂作用により負の球面収差
を発生させ、第２レンズ群Ｇ2 の発散作用により正の球
面収差を発生させて、全体として球面収差をバランス良
く補正している。そして、透明物体の厚さが増加した場
合並びに透明物体の屈折率が高くなった場合には、透明
物体にて正の球面収差が発生し、一方、透明物体の厚さ
が減少した場合並びに透明物体の屈折率が低くなった場
合には、透明物体にて負の球面収差が発生する。
光束を第１レンズ群Ｇ1 の収斂作用により負の球面収差
を発生させ、第２レンズ群Ｇ2 の発散作用により正の球
面収差を発生させて、全体として球面収差をバランス良
く補正している。そして、透明物体の厚さが増加した場
合並びに透明物体の屈折率が高くなった場合には、透明
物体にて正の球面収差が発生し、一方、透明物体の厚さ
が減少した場合並びに透明物体の屈折率が低くなった場
合には、透明物体にて負の球面収差が発生する。
【０００８】このため、透明物体の厚さが増加した場合
並びに透明物体の屈折率が高くなった場合には、第１レ
ンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 との空気間隔が拡大する
ように第２レンズ群Ｇ2 を像側へ移動させて、第２レン
ズ群Ｇ2 に入射する光束の入射高を低くし、第２レンズ
群Ｇ2 にて発生する正の球面収差量を低下させている。
これにより、透明物体の光学的光路長の変化に応じて発
生する正の球面収差を良好に補正している。
並びに透明物体の屈折率が高くなった場合には、第１レ
ンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 との空気間隔が拡大する
ように第２レンズ群Ｇ2 を像側へ移動させて、第２レン
ズ群Ｇ2 に入射する光束の入射高を低くし、第２レンズ
群Ｇ2 にて発生する正の球面収差量を低下させている。
これにより、透明物体の光学的光路長の変化に応じて発
生する正の球面収差を良好に補正している。
【０００９】また、透明物体の厚さが減少した場合並び
に透明物体の屈折率が低くなった場合には、第１レンズ
群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 との空気間隔が縮小するよう
に第２レンズ群Ｇ2 を物体側へ移動させて、第２レンズ
群Ｇ2 に入射する光束の入射高を高くし、第２レンズ群
Ｇ2 にて発生する正の球面収差量を増加させている。こ
れにより、透明物体の光学的光路長の変化に応じて発生
する負の球面収差を良好に補正している。
に透明物体の屈折率が低くなった場合には、第１レンズ
群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ2 との空気間隔が縮小するよう
に第２レンズ群Ｇ2 を物体側へ移動させて、第２レンズ
群Ｇ2 に入射する光束の入射高を高くし、第２レンズ群
Ｇ2 にて発生する正の球面収差量を増加させている。こ
れにより、透明物体の光学的光路長の変化に応じて発生
する負の球面収差を良好に補正している。
【００１０】以上の基本構成に基づいて、さらに、上記
（１）〜（４）の条件を満足することが必要である。条
件（１）は、全系の焦点距離に対する第１レンズ群Ｇ1
の最適な焦点距離の範囲を規定するものである。条件
（１）の下限を越えると、第１レンズ群Ｇ1 の屈折力が
強くなって第１レンズ群Ｇ1 にて発生する負の球面収差
が大きくなり、第２レンズ群Ｇ2 にて発生する正の球面
収差とバランス良く相殺させることが困難となる。逆に
条件（１）の上限を越えると、第１レンズ群Ｇ1 による
収斂作用が弱くなり、第２レンズ群Ｇ2 を所定量だけ移
動させた時の入射高の変化が小さくなる。また、第１レ
ンズ群Ｇ1 の屈折力が弱くなることに伴い第２レンズ群
Ｇ2 の屈折力も弱くなるため、この第２レンズ群Ｇ2 自
体における正の球面収差量が小さくなる。この結果、第
１レンズ群Ｇ1 による収斂作用が弱くなる事と第２レン
ズ群Ｇ2 自体における正の球面収差量が小さくなる事と
の相乗作用により、透明物体の光学的光路長を所定量だ
け変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移動量が甚大と
なるため好ましくない。
（１）〜（４）の条件を満足することが必要である。条
件（１）は、全系の焦点距離に対する第１レンズ群Ｇ1
の最適な焦点距離の範囲を規定するものである。条件
（１）の下限を越えると、第１レンズ群Ｇ1 の屈折力が
強くなって第１レンズ群Ｇ1 にて発生する負の球面収差
が大きくなり、第２レンズ群Ｇ2 にて発生する正の球面
収差とバランス良く相殺させることが困難となる。逆に
条件（１）の上限を越えると、第１レンズ群Ｇ1 による
収斂作用が弱くなり、第２レンズ群Ｇ2 を所定量だけ移
動させた時の入射高の変化が小さくなる。また、第１レ
ンズ群Ｇ1 の屈折力が弱くなることに伴い第２レンズ群
Ｇ2 の屈折力も弱くなるため、この第２レンズ群Ｇ2 自
体における正の球面収差量が小さくなる。この結果、第
１レンズ群Ｇ1 による収斂作用が弱くなる事と第２レン
ズ群Ｇ2 自体における正の球面収差量が小さくなる事と
の相乗作用により、透明物体の光学的光路長を所定量だ
け変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移動量が甚大と
なるため好ましくない。
【００１１】条件（２）は、全系の焦点距離に対する第
２レンズ群Ｇ2 の最適な焦点距離の範囲を規定するもの
である。条件（２）の下限を越えると、第２レンズ群Ｇ
2 の屈折力が弱くなって、透明物体の光学的光路長を所
定量だけ変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移動量が
大きくなる。また、第１レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ
2 とで基本的に望遠タイプとしているため、第２レンズ
群Ｇ2 の屈折力が弱くなり過ぎると、第１レンズ群Ｇ1
の前方に対物レンズ全体の主点を位置させることが困難
となる。このため、大きな作動距離を確保することが原
理的に困難となる。反対に条件（２）の上限を越える
と、第２レンズ群Ｇ2 の屈折力が強くなって透明物体の
光学的光路長を変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移
動量を小さくすることができるものの、第１レンズ群Ｇ
1 にて発生する負の球面収差を第２レンズ群Ｇ2 にて発
生する正の球面収差でバランス良く補正することが困難
となる。なお、十分なる収差補正を果たすには、条件
（２）の下限値を−４とし、条件（２）の上限値を−２
とすることがより望ましい。
２レンズ群Ｇ2 の最適な焦点距離の範囲を規定するもの
である。条件（２）の下限を越えると、第２レンズ群Ｇ
2 の屈折力が弱くなって、透明物体の光学的光路長を所
定量だけ変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移動量が
大きくなる。また、第１レンズ群Ｇ1 と第２レンズ群Ｇ
2 とで基本的に望遠タイプとしているため、第２レンズ
群Ｇ2 の屈折力が弱くなり過ぎると、第１レンズ群Ｇ1
の前方に対物レンズ全体の主点を位置させることが困難
となる。このため、大きな作動距離を確保することが原
理的に困難となる。反対に条件（２）の上限を越える
と、第２レンズ群Ｇ2 の屈折力が強くなって透明物体の
光学的光路長を変化させるための第２レンズ群Ｇ2 の移
動量を小さくすることができるものの、第１レンズ群Ｇ
1 にて発生する負の球面収差を第２レンズ群Ｇ2 にて発
生する正の球面収差でバランス良く補正することが困難
となる。なお、十分なる収差補正を果たすには、条件
（２）の下限値を−４とし、条件（２）の上限値を−２
とすることがより望ましい。
【００１２】条件（３）は、第１レンズ群Ｇ1 の最も物
体側のレンズ面の最適な曲率半径の範囲を規定するもの
である。条件（３）の下限を越えると、第１レンズ群Ｇ
1 の最も物体側のレンズ面の曲率が強くなり過ぎ、この
レンズ面にて発生する正の球面収差が大きくなる。この
ため、第１レンズ群Ｇ1 を構成するレンズでの負の球面
収差を過剰に発生させて第１レンズ群Ｇ1 全体としては
負の球面収差を発生させなければならない。この結果、
第１レンズ群Ｇ1 でのレンズ構成を複雑化及び大型化を
招くため好ましくない。逆に条件（３）の上限を越える
と、第１レンズ群Ｇ1 の最も物体側のレンズ面は物体側
に凸面を向ける事となり、正弦条件から外れるためコマ
収差が大きく発生するため好ましくない。
体側のレンズ面の最適な曲率半径の範囲を規定するもの
である。条件（３）の下限を越えると、第１レンズ群Ｇ
1 の最も物体側のレンズ面の曲率が強くなり過ぎ、この
レンズ面にて発生する正の球面収差が大きくなる。この
ため、第１レンズ群Ｇ1 を構成するレンズでの負の球面
収差を過剰に発生させて第１レンズ群Ｇ1 全体としては
負の球面収差を発生させなければならない。この結果、
第１レンズ群Ｇ1 でのレンズ構成を複雑化及び大型化を
招くため好ましくない。逆に条件（３）の上限を越える
と、第１レンズ群Ｇ1 の最も物体側のレンズ面は物体側
に凸面を向ける事となり、正弦条件から外れるためコマ
収差が大きく発生するため好ましくない。
【００１３】条件（４）は、透明物体の光学的光路長を
所定量だけ変化させた時の第２レンズ群Ｇ2 の最適な移
動量に関するものである。但し、透明物体の光学的光路
長のの変化量ΔＬとは、変化前の透明物体の厚さをｔ
（但し、変化前に物体面上にて透明物体が無い場合には
ｔ＝０）、変化前の透明物体の屈折率をｎO （但し、変
化前に物体面上にて透明物体が無い場合にはｎO ＝
０）、透明物体の厚さの変化量をΔｔ、透明物体の屈折
率の変化量をΔｎO とするとき、次式にて定義されるも
のである。
所定量だけ変化させた時の第２レンズ群Ｇ2 の最適な移
動量に関するものである。但し、透明物体の光学的光路
長のの変化量ΔＬとは、変化前の透明物体の厚さをｔ
（但し、変化前に物体面上にて透明物体が無い場合には
ｔ＝０）、変化前の透明物体の屈折率をｎO （但し、変
化前に物体面上にて透明物体が無い場合にはｎO ＝
０）、透明物体の厚さの変化量をΔｔ、透明物体の屈折
率の変化量をΔｎO とするとき、次式にて定義されるも
のである。
【００１４】 ΔＬ＝Δｔ（ｎO −１）＋ｔ・ΔｎO ＋Δｔ・ΔｎO 但し、透明物体の厚さが変化して増加する場合にはΔｔ
の符号は正とし、逆に透明物体の厚さが変化して減少す
る場合にはΔｔの符号は負とする。また、透明物体の屈
折率が変化して増加する場合にはΔｎO の符号は正と
し、逆に透明物体の屈折率が変化して減少する場合には
ΔｎO の符号は負とする。
の符号は正とし、逆に透明物体の厚さが変化して減少す
る場合にはΔｔの符号は負とする。また、透明物体の屈
折率が変化して増加する場合にはΔｎO の符号は正と
し、逆に透明物体の屈折率が変化して減少する場合には
ΔｎO の符号は負とする。
【００１５】条件（４）の下限を越えると、透明物体の
光学的光路長を０．１だけ変化させた時の第２レンズ群
Ｇ2 の移動量が小さくなるものの、第１及び第２レンズ
群の屈折力が強くなる過ぎるため、球面収差に関する第
１及び第２レンズ群での収差バランスが大きく崩れる。
条件（４）の上限を越えると、透明物体の光学的光路長
を０．１だけ変化させた時の第２レンズ群Ｇ2 の移動量
が大きくなり、顕微鏡対物レンズの大型化並びに透明物
体の光学的光路長を変化させる際の操作性が大幅に劣
る。なお、顕微鏡対物レンズを十分にコンパクトにしな
がら良好なる操作性を確保するには、条件（４）の上限
値を１．３とすることがより好ましい。
光学的光路長を０．１だけ変化させた時の第２レンズ群
Ｇ2 の移動量が小さくなるものの、第１及び第２レンズ
群の屈折力が強くなる過ぎるため、球面収差に関する第
１及び第２レンズ群での収差バランスが大きく崩れる。
条件（４）の上限を越えると、透明物体の光学的光路長
を０．１だけ変化させた時の第２レンズ群Ｇ2 の移動量
が大きくなり、顕微鏡対物レンズの大型化並びに透明物
体の光学的光路長を変化させる際の操作性が大幅に劣
る。なお、顕微鏡対物レンズを十分にコンパクトにしな
がら良好なる操作性を確保するには、条件（４）の上限
値を１．３とすることがより好ましい。
【００１６】また、第２レンズ群Ｇ2 は、最も像側に配
置されかつ像側に凹面を向けたレンズを少なくとも持つ
前群ＧF と、最も物体側に配置されかつ最も物体側に凹
面を向けたレンズを少なくとも持つ後群ＧR とを有する
構成とし、前群ＧF と後群Ｇ R との間の軸上での空気間
隔Ｄとするとき、さらに以下の条件を満足することがよ
り望ましい。 （５） ０．２＜Ｄ／ｆ＜０．７ 条件（５）は第２レンズ群Ｇ2 を構成する前群ＧF と後
群ＧR との間での最適な軸上空気間隔を規定するもので
ある。
置されかつ像側に凹面を向けたレンズを少なくとも持つ
前群ＧF と、最も物体側に配置されかつ最も物体側に凹
面を向けたレンズを少なくとも持つ後群ＧR とを有する
構成とし、前群ＧF と後群Ｇ R との間の軸上での空気間
隔Ｄとするとき、さらに以下の条件を満足することがよ
り望ましい。 （５） ０．２＜Ｄ／ｆ＜０．７ 条件（５）は第２レンズ群Ｇ2 を構成する前群ＧF と後
群ＧR との間での最適な軸上空気間隔を規定するもので
ある。
【００１７】条件（５）の下限を越えると、前群ＧF 中
の最も像側に配置されたレンズの像側の凹面と、後群Ｇ
R 中の最も物体側に配置されたレンズの物体側の凹面と
の双方の凹面の曲率が強くすることなしでは、第２レン
ズ群Ｇ2 での球面収差の補正ができない。従って、第２
レンズ群Ｇ2 での球面収差を良好に補正しようとする
と、双方の凹面が機械的に干渉するため本発明が目的と
する顕微鏡対物レンズの実現が困難となる。条件（５）
の上限を越えると、前群ＧF 中の最も像側に配置された
レンズの像側の凹面と、後群ＧR 中の最も物体側に配置
されたレンズの物体側の凹面との双方の凹面の曲率を弱
くすることなしでは、第２レンズ群Ｇ2 での球面収差の
補正ができない。このため、双方の凹面の曲率が弱くな
るに伴って顕微鏡対物レンズ全体としてのベッツバール
和が大きく正となり、像面湾曲の補正が困難となる。さ
らには、顕微鏡対物レンズの全長が大きくなるため好ま
しくない。
の最も像側に配置されたレンズの像側の凹面と、後群Ｇ
R 中の最も物体側に配置されたレンズの物体側の凹面と
の双方の凹面の曲率が強くすることなしでは、第２レン
ズ群Ｇ2 での球面収差の補正ができない。従って、第２
レンズ群Ｇ2 での球面収差を良好に補正しようとする
と、双方の凹面が機械的に干渉するため本発明が目的と
する顕微鏡対物レンズの実現が困難となる。条件（５）
の上限を越えると、前群ＧF 中の最も像側に配置された
レンズの像側の凹面と、後群ＧR 中の最も物体側に配置
されたレンズの物体側の凹面との双方の凹面の曲率を弱
くすることなしでは、第２レンズ群Ｇ2 での球面収差の
補正ができない。このため、双方の凹面の曲率が弱くな
るに伴って顕微鏡対物レンズ全体としてのベッツバール
和が大きく正となり、像面湾曲の補正が困難となる。さ
らには、顕微鏡対物レンズの全長が大きくなるため好ま
しくない。
【００１８】
【実施例】以下、本発明による各実施例について説明す
る。図１〜図３は本発明による第１〜第３実施例をそれ
ぞれ示しており、各実施例の顕微鏡対物レンズとも物体
Ｏからの光束を集光して平行光束に変換するものであ
る。各実施例の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、
正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折力を持つ
第２レンズ群Ｇ2 とから成り、第１レンズ群Ｇ1 と物体
面との間に配置される透明物体Ｐの光学的光路長の変化
に応じて第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿って移動可能
に構成されている。
る。図１〜図３は本発明による第１〜第３実施例をそれ
ぞれ示しており、各実施例の顕微鏡対物レンズとも物体
Ｏからの光束を集光して平行光束に変換するものであ
る。各実施例の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、
正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ1 と負の屈折力を持つ
第２レンズ群Ｇ2 とから成り、第１レンズ群Ｇ1 と物体
面との間に配置される透明物体Ｐの光学的光路長の変化
に応じて第２レンズ群Ｇ2 が光軸方向に沿って移動可能
に構成されている。
【００１９】まず、図１に示す第１実施例では、第１レ
ンズ群Ｇ1 は、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ
1 と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ
とこれに接合された両凸形状の正レンズとから成る接合
負レンズＬ2 と、物体側により強い曲率の面を向けた正
レンズＬ3 との４枚のレンズで構成される。そして、第
２レンズ群Ｇ2 は、負の屈折力を持つ前群ＧF と同じく
負の屈折力を持つ後群ＧRとからなり、前群ＧF は、物
体側に凸面を向けた正レンズとこれに接合されて像側に
凹面を向けた負レンズとから成り全体として物体側に凸
面を向けたメニスカス形状の接合負レンズＬ4 で構成さ
れ、後群ＧR は、物体側に凹面を向けた負レンズとこれ
に接合されて像側に凸面を向けた正レンズとから成り全
体として像側に凸面を向けたメニスカス形状の接合負レ
ンズＬ5 で構成されている。
ンズ群Ｇ1 は、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ
1 と、物体側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズ
とこれに接合された両凸形状の正レンズとから成る接合
負レンズＬ2 と、物体側により強い曲率の面を向けた正
レンズＬ3 との４枚のレンズで構成される。そして、第
２レンズ群Ｇ2 は、負の屈折力を持つ前群ＧF と同じく
負の屈折力を持つ後群ＧRとからなり、前群ＧF は、物
体側に凸面を向けた正レンズとこれに接合されて像側に
凹面を向けた負レンズとから成り全体として物体側に凸
面を向けたメニスカス形状の接合負レンズＬ4 で構成さ
れ、後群ＧR は、物体側に凹面を向けた負レンズとこれ
に接合されて像側に凸面を向けた正レンズとから成り全
体として像側に凸面を向けたメニスカス形状の接合負レ
ンズＬ5 で構成されている。
【００２０】なお、第１実施例では、接合レンズＬ2 が
負の屈折力を有し、後群ＧR を構成する接合レンズＬ5
が負の屈折力を有しているが、これらのレンズの内の少
なくとも１つを正の屈折力を有するように構成しても良
い。また、図２及び図３に示す第２，第３実施例では、
第１レンズ群Ｇ1 は、像側に凸面を向けたメニスカス形
状の正レンズＬ1 と、両凸形状の正レンズこれに接合さ
れて像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとか
ら成る接合正レンズＬ2 と、両凸形状の正レンズＬ3 と
の４枚のレンズで構成される。そして、第２レンズ群Ｇ
2 は、正の屈折力を持つ前群ＧF と負の屈折力を持つ後
群ＧR とからなり、前群ＧF は、物体側に凸面を向けた
メニスカス形状の負レンズとこれに接合された正レンズ
とから成る接合正レンズＬ4 と、両凸形状の正レンズと
これに接合されて像側に凹面を向けた負レンズとから成
り全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接
合負レンズＬ5 とで構成されている。また、後群Ｇ
R は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ
とこれに接合された両凹形状の負レンズとから成り全体
として像側に凸面を向けたメニスカス形状の接合負レン
ズＬ6 で構成されている。
負の屈折力を有し、後群ＧR を構成する接合レンズＬ5
が負の屈折力を有しているが、これらのレンズの内の少
なくとも１つを正の屈折力を有するように構成しても良
い。また、図２及び図３に示す第２，第３実施例では、
第１レンズ群Ｇ1 は、像側に凸面を向けたメニスカス形
状の正レンズＬ1 と、両凸形状の正レンズこれに接合さ
れて像側に凸面を向けたメニスカス形状の負レンズとか
ら成る接合正レンズＬ2 と、両凸形状の正レンズＬ3 と
の４枚のレンズで構成される。そして、第２レンズ群Ｇ
2 は、正の屈折力を持つ前群ＧF と負の屈折力を持つ後
群ＧR とからなり、前群ＧF は、物体側に凸面を向けた
メニスカス形状の負レンズとこれに接合された正レンズ
とから成る接合正レンズＬ4 と、両凸形状の正レンズと
これに接合されて像側に凹面を向けた負レンズとから成
り全体として物体側に凸面を向けたメニスカス形状の接
合負レンズＬ5 とで構成されている。また、後群Ｇ
R は、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の正レンズ
とこれに接合された両凹形状の負レンズとから成り全体
として像側に凸面を向けたメニスカス形状の接合負レン
ズＬ6 で構成されている。
【００２１】次に、上記各実施例の諸元を掲げる。但
し、各諸元表中において、ｆは全系の焦点距離、ＦNOは
Ｆナンバー、ＮＡは開口数であり、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、ｄは各
レンズの中心厚及び空気間隔、ｎは各レンズのｄ（λ＝
587.6nm)に対する屈折率、νは各レンズのアッベ数を表
している。また、各実施例とも、液晶素子上に形成され
ている透明物体Ｐの材質としては光学ガラスのクラウン
ガラス（ショット社の光学ガラス表では屈折率が1.531
でアッベ数が62.15 のＢＫ６）を用いた液晶基板用の検
査用として設計されたものであり、透明物体Ｐの基準厚
を0.9 としている。そして、ｄ0 は実質的な作動距離に
対応する透明物体Ｐの対物レンズ側の面から対物レンズ
の最も透明物体側のレンズ面の頂点までの距離を示して
いる。
し、各諸元表中において、ｆは全系の焦点距離、ＦNOは
Ｆナンバー、ＮＡは開口数であり、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、ｄは各
レンズの中心厚及び空気間隔、ｎは各レンズのｄ（λ＝
587.6nm)に対する屈折率、νは各レンズのアッベ数を表
している。また、各実施例とも、液晶素子上に形成され
ている透明物体Ｐの材質としては光学ガラスのクラウン
ガラス（ショット社の光学ガラス表では屈折率が1.531
でアッベ数が62.15 のＢＫ６）を用いた液晶基板用の検
査用として設計されたものであり、透明物体Ｐの基準厚
を0.9 としている。そして、ｄ0 は実質的な作動距離に
対応する透明物体Ｐの対物レンズ側の面から対物レンズ
の最も透明物体側のレンズ面の頂点までの距離を示して
いる。
【００２２】なお、条件（４）に関する各実施例の対応
値は以下の式に基づいて求めたものを示している。 Δｄ／ｆ＝0.1(ａ−ｂ）／〔0.6 ×ｆ×（ｎP −１）〕 但し、 ａ：透明物体Ｐの厚さが0.6mm の時の第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との間の軸上で空気間隔、 ｂ：透明物体Ｐの厚さが1.2mm の時の第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との間の軸上で空気間隔、 ｆ：対物レンズの焦点距離、 ｎP ：透明物体Ｐの屈折率、 である。
値は以下の式に基づいて求めたものを示している。 Δｄ／ｆ＝0.1(ａ−ｂ）／〔0.6 ×ｆ×（ｎP −１）〕 但し、 ａ：透明物体Ｐの厚さが0.6mm の時の第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との間の軸上で空気間隔、 ｂ：透明物体Ｐの厚さが1.2mm の時の第１レンズ群G1と
第２レンズ群G2との間の軸上で空気間隔、 ｆ：対物レンズの焦点距離、 ｎP ：透明物体Ｐの屈折率、 である。
【００２３】
【第１実施例】 〔条件対応値〕 ｆ1 ／ｆ＝1.21，ｆ2 ／ｆ＝-2.53 ，ｆ／ｒ1 ＝0.0 Δｄ／ｆ＝0.085 ，Ｄ／ｆ＝0.28
【００２４】
【第２実施例】 〔条件対応値〕 ｆ1 ／ｆ＝2.86，ｆ2 ／ｆ＝-3.38 ，ｆ／ｒ1 ＝-0.22 Δｄ／ｆ＝0.51，Ｄ／ｆ＝0.55
【００２５】
【第３実施例】 〔条件対応値〕 ｆ1 ／ｆ＝2.78，ｆ2 ／ｆ＝-3.68 ，ｆ／ｒ1 ＝-0.22 Δｄ／ｆ＝0.30，Ｄ／ｆ＝0.50 上記各実施例の収差図を図４〜図１２に示す。ここで、
図４，図７，図１０はそれぞれ順に第１〜第３実施例に
おける透明物体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態での
諸収差図を示しており、図５，図８，図１１はそれぞれ
順に第１〜第３実施例における透明物体の厚さが基準値
よりも小さい０．６ｍｍの状態での諸収差図を示してい
る。また、図６，図９，図１２はそれぞれ順に第１〜第
３実施例における透明物体の厚さが基準値よりも大きい
１．２ｍｍの状態での諸収差図を示している。これらの
各収差図には、基準波長としてのｄ線（λ＝587.6nm)に
ついての球面収差（Ｓ．Ａ．）、非点収差（ＡＳ
Ｔ．）、コマ収差（ＣＯＭＡ）及び歪曲収差（ＤＩ
Ｓ．）を示しており、球面収差図中には、併せて、ｃ線
（λ＝656.3nm)、Ｆ線（λ＝486.1nm)及びｇ線（λ＝43
5.8nm)についても示している。
図４，図７，図１０はそれぞれ順に第１〜第３実施例に
おける透明物体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態での
諸収差図を示しており、図５，図８，図１１はそれぞれ
順に第１〜第３実施例における透明物体の厚さが基準値
よりも小さい０．６ｍｍの状態での諸収差図を示してい
る。また、図６，図９，図１２はそれぞれ順に第１〜第
３実施例における透明物体の厚さが基準値よりも大きい
１．２ｍｍの状態での諸収差図を示している。これらの
各収差図には、基準波長としてのｄ線（λ＝587.6nm)に
ついての球面収差（Ｓ．Ａ．）、非点収差（ＡＳ
Ｔ．）、コマ収差（ＣＯＭＡ）及び歪曲収差（ＤＩ
Ｓ．）を示しており、球面収差図中には、併せて、ｃ線
（λ＝656.3nm)、Ｆ線（λ＝486.1nm)及びｇ線（λ＝43
5.8nm)についても示している。
【００２６】なお、各収差図は、第２レンズ群Ｇ2 の最
も像側のレンズから平行光線を入射させて光線追跡を行
った場合での収差を示している。各収差図から、いずれ
の実施例においても、９ｍｍ〜１１ｍｍ程度の大きな作
動距離を有しつつ、物体面と対物レンズとの間に配置さ
れる透明物体の厚さの大きな変化に対しても、常に安定
した優れた結像性能を有していることが明らかである。
も像側のレンズから平行光線を入射させて光線追跡を行
った場合での収差を示している。各収差図から、いずれ
の実施例においても、９ｍｍ〜１１ｍｍ程度の大きな作
動距離を有しつつ、物体面と対物レンズとの間に配置さ
れる透明物体の厚さの大きな変化に対しても、常に安定
した優れた結像性能を有していることが明らかである。
【００２７】また、本発明による各実施例の対物レンズ
は試料からの光束を集光して平行光束に変換する、所謂
無限遠系の対物レンズであり、例えば、この無限遠系対
物レンズを通過した光束を集光して試料の像を形成する
第２対物レンズを配置すれば、所望の倍率を得ることが
可能となる。この時の倍率は、無限遠系の対物レンズの
焦点距離をＦ1 とし、第２対物レンズ焦点距離をＦ2 と
するとき、Ｆ2 ／Ｆ1の関係が成立する。一例として、
実施例２の無限遠系の対物レンズの焦点距離が４．００
ｍｍであるので、例えば第２対物レンズ焦点距離が１８
０ｍｍであるものとすれば、対物レンズ全体としての倍
率は４５倍となる。
は試料からの光束を集光して平行光束に変換する、所謂
無限遠系の対物レンズであり、例えば、この無限遠系対
物レンズを通過した光束を集光して試料の像を形成する
第２対物レンズを配置すれば、所望の倍率を得ることが
可能となる。この時の倍率は、無限遠系の対物レンズの
焦点距離をＦ1 とし、第２対物レンズ焦点距離をＦ2 と
するとき、Ｆ2 ／Ｆ1の関係が成立する。一例として、
実施例２の無限遠系の対物レンズの焦点距離が４．００
ｍｍであるので、例えば第２対物レンズ焦点距離が１８
０ｍｍであるものとすれば、対物レンズ全体としての倍
率は４５倍となる。
【００２８】
【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、大きな作
動距離を確保できるため操作性に富み、しかも比較的簡
素な構成であるにもかかわらず、物体面と対物レンズと
の間に配置される透明物体の厚さの大きな変化、即ちそ
の透明物体の厚さ或いは屈折率の大きな変化に対して
も、常に安定した優れた結像性能を維持し得る高性能な
顕微鏡対物レンズが達成できる。しかも、本発明によれ
ば、例えば各実施例に示す如く、0.9mm ±0.3mm という
極めて広い範囲にわたって十分なる補正が実現できる。
動距離を確保できるため操作性に富み、しかも比較的簡
素な構成であるにもかかわらず、物体面と対物レンズと
の間に配置される透明物体の厚さの大きな変化、即ちそ
の透明物体の厚さ或いは屈折率の大きな変化に対して
も、常に安定した優れた結像性能を維持し得る高性能な
顕微鏡対物レンズが達成できる。しかも、本発明によれ
ば、例えば各実施例に示す如く、0.9mm ±0.3mm という
極めて広い範囲にわたって十分なる補正が実現できる。
【図１】本発明による第１実施例の対物レンズのレンズ
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】本発明による第２実施例の対物レンズのレンズ
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】本発明による第３実施例の対物レンズのレンズ
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図４】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第１実施例
の諸収差図である。
体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第１実施例
の諸収差図である。
【図５】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時の
第１実施例の諸収差図である。
体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時の
第１実施例の諸収差図である。
【図６】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時の
第１実施例の諸収差図である。
体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時の
第１実施例の諸収差図である。
【図７】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第２実施例
の諸収差図である。
体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第２実施例
の諸収差図である。
【図８】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時の
第２実施例の諸収差図である。
体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時の
第２実施例の諸収差図である。
【図９】物体面と対物レンズとの間に配置される透明物
体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時の
第２実施例の諸収差図である。
体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時の
第２実施例の諸収差図である。
【図１０】物体面と対物レンズとの間に配置される透明
物体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第３実施
例の諸収差図である。
物体の厚さが基準値の０．９ｍｍの状態の時の第３実施
例の諸収差図である。
【図１１】物体面と対物レンズとの間に配置される透明
物体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時
の第３実施例の諸収差図である。
物体の厚さが基準値よりも小さい０．６ｍｍの状態の時
の第３実施例の諸収差図である。
【図１２】物体面と対物レンズとの間に配置される透明
物体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時
の第３実施例の諸収差図である。
物体の厚さが基準値よりも大きい１．２ｍｍの状態の時
の第３実施例の諸収差図である。
Ｇ1 ・・・・・ 第１レンズ群 Ｇ2 ・・・・・ 第２レンズ群 ＧF ・・・・・ 前群 ＧR ・・・・・ 後群
Claims (2)
- 【請求項１】物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レ
ンズ群Ｇ1 と負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ2 とを有
し、前記第１レンズ群Ｇ1 と物体面との間に配置される
透明物体の光学的光路長の変化に応じて前記第２レンズ
群Ｇ2 が光軸方向に沿って移動可能に構成され、 全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群Ｇ1 の焦点
距離をｆ1 、前記第２レンズ群Ｇ2 の焦点距離をｆ2 、
前記第１レンズ群Ｇ1 の最も物体側の面の曲率半径をｒ
1 、前記透明物体の光学的光路長を０．１だけ変化させ
た時の前記第２レンズ群Ｇ2 の移動量をΔｄとすると
き、以下の諸条件を満足することを特徴とする顕微鏡対
物レンズ。 （１） １＜ｆ1 ／ｆ＜５ （２） −１０＜ｆ2 ／ｆ＜−１ （３） −１＜ｆ／ｒ1 ≦０ （４） ０．０６＜Δｄ／ｆ＜３ - 【請求項２】前記第２レンズ群Ｇ2 は、最も像側に配置
されかつ像側に凹面を向けたレンズを少なくとも持つ前
群ＧF と、最も物体側に配置されかつ最も物体側に凹面
を向けたレンズを少なくとも持つ後群ＧR とを有し、 前記前群ＧF と前記後群ＧR との間の軸上での空気間隔
Ｄとするとき、以下の条件を満足することを特徴とする
請求項１記載の顕微鏡対物レンズ。 （５） ０．２＜Ｄ／ｆ＜０．７
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03380293A JP3254786B2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 顕微鏡対物レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03380293A JP3254786B2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 顕微鏡対物レンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250090A true JPH06250090A (ja) | 1994-09-09 |
| JP3254786B2 JP3254786B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=12396613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03380293A Expired - Lifetime JP3254786B2 (ja) | 1993-02-24 | 1993-02-24 | 顕微鏡対物レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3254786B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USH1763H (en) * | 1996-02-28 | 1998-12-01 | Nikon Corporation | Microscope objective lens |
| JP2007034295A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | 顕微鏡対物レンズ及び顕微鏡観察方法 |
| JP2008145787A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Olympus Corp | 長作動距離対物レンズ |
| WO2015107881A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 株式会社ニコン | 対物レンズおよび顕微鏡 |
| CN111474694A (zh) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 苏州溢博伦光电仪器有限公司 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN118466000A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 中山市美景光学信息有限公司 | 通过自动对焦随机扩大景深的高倍数码显微镜光学系统 |
-
1993
- 1993-02-24 JP JP03380293A patent/JP3254786B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USH1763H (en) * | 1996-02-28 | 1998-12-01 | Nikon Corporation | Microscope objective lens |
| JP2007034295A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Carl Zeiss Microimaging Gmbh | 顕微鏡対物レンズ及び顕微鏡観察方法 |
| JP2008145787A (ja) * | 2006-12-11 | 2008-06-26 | Olympus Corp | 長作動距離対物レンズ |
| WO2015107881A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 株式会社ニコン | 対物レンズおよび顕微鏡 |
| JPWO2015107881A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2017-03-23 | 株式会社ニコン | 対物レンズおよび顕微鏡 |
| CN111474694A (zh) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 苏州溢博伦光电仪器有限公司 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN111474694B (zh) * | 2019-01-23 | 2025-05-30 | 深圳市豪微光电科技有限公司 | 一种大视场微型内窥镜 |
| CN118466000A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 中山市美景光学信息有限公司 | 通过自动对焦随机扩大景深的高倍数码显微镜光学系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3254786B2 (ja) | 2002-02-12 |
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Legal Events
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