JPH11295609A

JPH11295609A - 対物レンズ

Info

Publication number: JPH11295609A
Application number: JP10095528A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Fujimoto; 靖藤本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】対物レンズと標本との間に様々な光学特性を
持った物体が介在したとしても、良好な結像性能を発揮
する対物レンズを提供する。【解決手段】対物レンズを前群と後群の二つのレンズ
群で構成し、前群と標本との間に配置された透明な物質
の光学特性に応じて後群を交換するようにした。標本と
対物レンズの間に屈折率やアッベ数、あるいは厚みの異
なる透明な物質が介在したとしても、良好な結像性能が
得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対物レンズに関し、
特に、対物レンズと観察や測定対象となる標本との間に
介在する、様々な材質からなる透明な物質を通して標本
を観察する場合に用いられる対物レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】顕微鏡の対物レンズは、対物レンズの先
端部から一定の距離にある標本の像を良好に形成するよ
うに収差が補正されている。ここで、金属や岩石などの
不透明な標本の表面を観察する場合に用いられる対物レ
ンズは、通常、標本の表面に他の物質は何も無いため、
対物レンズと標本の間に空気しかない状態で収差が補正
されている。また、生物標本を観察する場合は、通常、
対物レンズと標本の間に一定の厚さのカバーガラスが存
在するので、このカバーガラスの厚さと屈折率を考慮し
て、対物レンズの収差が補正されている。

【０００３】ところが、近年になって標本の表面に透明
な物質が載っている状態や、標本と対物レンズの間にカ
バーガラスとは異なる透明な物質を挟んだ状態で標本を
観察しなければならない状況が起きている。例えば、Ｌ
ＣＤパネルや光ディスクなどでは、ＬＣＤパネルの液晶
部分や配線部分の上や光ディスクピットの上には、材質
も厚さも様々に異なる透明な保護物質（平行平面板、若
しくは平行平面層）が設けられている。そのため、従来
の金属標本を観察する対物レンズで観察しようとする
と、対物レンズの先端と液晶や配線部分、あるいはピッ
トとの間に空気以外の透明な保護物質が存在するため、
対物レンズの収差が悪化し良好な像を得ることが難し
い。

【０００４】また、シャーレやフラスコに入れられた生
物標本は、シャーレやフラスコの底面に付着しているだ
けでなく、標本を保持する培養液中で浮遊した状態にな
っている場合もある。そのため、この浮遊状態にある標
本を従来の生物標本を観察する対物レンズで観察しよう
とすると、対物レンズ先端から標本までの距離（培養液
の層の厚さ）が様々に異なるため、収差が十分補正され
ず良好な像を得ることが難しい。

【０００５】このように収差が悪化するのは、標本で反
射されて対物レンズに入射する光束、あるいは標本を通
過して対物レンズに入射する光束が、いずれも標本から
対物レンズに向かって発散する光束になっていため、標
本と対物レンズの間に透明な物質が介在すると、透明な
物質を通過する時に球面収差や軸上色収差が発生してし
まうからである。このとき、各収差の発生量は、対物レ
ンズの開口数（ＮＡ）に比例して大きくなる。

【０００６】そのため、透明な物質を介して標本を観察
する場合は、透明な物質で発生した収差を対物レンズで
相殺し良好な結像性能が得られるように、透明な物質に
応じて新たに対物レンズを設計しなければならない。こ
のような対物レンズはすでに幾つか提案されており、例
えば、特開平３−５０５１７号公報や特開平４−３１０
９７号公報に記載の対物レンズは、対物レンズを構成す
るレンズ群のうち、一部のレンズ群を移動する機構、い
わゆる補正環を設けることによって良好な結像性能を得
ている。

【０００７】また、実開昭６１−１６５２６号公報や特
開平７−１０４１９０号公報、及び特開平７−１４０３
９３号公報に記載の対物レンズは、対物レンズと標本の
間にガラスや液体などを挿入し、このガラスや液体の厚
みを変化させることによって良好な結像性能を得てい
る。また、特公平５−７５０８９号公報や特開平５−１
９６８７３号公報に記載の対物レンズは、対物レンズの
先端に補正レンズを挿入したり、対物レンズの一部のレ
ンズ群を別の補正レンズと交換することによって良好な
結像性能を得ている。

【０００８】上記の公報に開示された対物レンズは、特
定の屈折率ｎやアッベ数νを持つ透明な物質に対して最
適な結像性能が発揮されるように設計されている点で共
通しており、また特に、透明な物質の厚みや屈折率の変
化に伴って生じる球面収差を補正することを目的として
いるため、球面収差が良好に補正されている。

【０００９】ところが、上記の対物レンズは、透明な物
質の材質が変更されてアッベ数が異なると、軸上色収差
が劣化するという問題があった。そのため、ガラス（ｎ
＝1.52287 、ν＝59.89 ）越しの観察に使用する対物レ
ンズ、ポリカーボネート（ｎ＝1.59108 、ν＝30.85 ）
越しの観察に使用する対物レンズ、オイル（ｎ＝1.5154
8 、ν＝43.1）越しの観察に使用する対物レンズという
ように、透明な厚い平行平面板や透明な液体の種類と同
じ数の対物レンズを用意しなければならず、汎用性に劣
るという欠点があった。なお、対物レンズをガラス、ポ
リカーボネート、オイルの屈折率やアッベ数の中間値で
設計し、一つの対物レンズで対応するという方法も可能
であるが、最適な結像性能を得ることはできない。

【００１０】そこで、上記の問題を解決する対物レンズ
として、本願と同一出願人による特開平７−２３００４
０号公報に記載された対物レンズがある。この対物レン
ズは、対物レンズの先端に２種類以上の光学部材を設
け、この光学部材を交換することによって、一つの対物
レンズで異なる種類の透明な物質越しでも良好な結像性
能が得られるようになっている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２３００４０号公報に記載の対物レンズでは、高倍
率、高開口数の対物レンズを実現することは困難であっ
た。すなわち、特開平７−２３００４０号公報では、対
物レンズと標本の間に光学部材を取り付けるという構造
になっているため、高倍率、高開口数の対物レンズで
は、作動距離（ＷＤ）を大きくとることができないとい
う問題がある。また、光学部材を設けた上で作動距離を
確保しようとすると、対物レンズの先端から標本までの
間隔を長くとらなければならないが、このようにすると
光学部材を設けない場合と比べて開口数（ＮＡ）を大き
くとることが難しくなる。また、特に高倍率の対物レン
ズでは、光学部材の厚みや屈折率、アッベ数の値が少し
でも設計値からずれると、収差が急激に悪化するという
問題もある。

【００１２】本発明は上記の問題点を鑑みてなされたも
ので、その目的は、対物レンズと標本との間に様々な材
質の透明な物質が介在したとしても、一つで良好な結像
性能を発揮し得る対物レンズを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の対物レンズは、前群と後群の二つのレン
ズ群からなり、前記前群と標本との間に配置された透明
な物質の光学特性に応じて前記後群を交換することを特
徴としている。

【００１４】また、前記光学特性は前記透明な物質の材
質であって、該材質に応じて前記後群を交換することを
特徴としている。また、前記透明な物質の光学特性は厚
みもしくは屈折率であって、該光学特性に応じて、前記
前群の一部のレンズ群を移動させる補正機構を設けたこ
とを特徴としている。

【００１５】また、前記前群は全体として正の屈折力、
前記後群は全体として負の屈折力を有し、以下の条件を
満足することを特徴としている。ｆ_F／ｆ＞１（１）ただし、ｆは前記対物レンズの焦点距離、ｆ_Fは前記前
群の焦点距離である。

【００１６】また、前記後群は負の屈折力のメニスカス
レンズ、または凸レンズと凹レンズ接合であって全体と
してメニスカス形状のレンズを含むことを特徴としてい
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】前述のように、本発明の対物レン
ズは、前群と後群の二つのレンズ群からなり、前記前群
と標本との間に配置された透明な物質の光学特性に応じ
て前記後群を交換することを特徴としている。ここで、
後群とは、前群と標本との間に配置された透明な物質の
光学特性に応じて、少なくとも一部のレンズが交換可能
になっているレンズ群のことである。また、透明な物質
の光学特性とは、透明な物質の材質や厚さや屈折率を指
す。なお、透明な物質の材質を示すものの一つとしてア
ッベ数がある。

【００１８】本発明の実施の形態を図１に示す。１は標
本、２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれ異なる光学特性を持つ
透明な物質、例えばガラスやポリカーボネート、生物標
本の場合はオイルや水、培養液等である。また、３、
３' は対物レンズ本体、４は対物レンズを図示しないレ
ボルバに取付ける取付け部、５ａ、５ｂ、５ｃ、６ａ、
６ｂ、６ｃはレンズを保持する保持枠である。

【００１９】図１（ａ）の対物レンズでは、対物レンズ
本体３と、対物レンズ本体３と同じ外径を持つ保持枠５
ａ、５ｂ、５ｃとは別体になっており、対物レンズ本体
３には対物レンズのレンズ系のうち、前群のレンズ群が
格納され、保持枠５ａ、５ｂ、５ｃには対物レンズのレ
ンズ系のうち、後群のレンズ群が格納されている。ま
た、対物レンズ本体３と保持枠５とはネジ等で結合され
るようになっている。そして、保持枠の取付け部４によ
って図示しないレボルバに装着される。

【００２０】対物レンズ本体３に格納されている前群
は、保持枠５ａ、５ｂ、５ｃに格納されている後群に対
して共通に使用されるレンズ群である。一方、保持枠５
ａ、５ｂ、５ｃに格納されている後群は、異なる光学特
性を持つ透明な物質２ａ、２ｂ、２ｃに合わせてそれぞ
れ設計されており、透明な物質２ａを介して観察する場
合は、保持枠５ａが対物レンズ本体３に接続され、透明
な物質２ｂの場合は保持枠５ｂ、透明な物質２ｃの場合
は保持枠５ｃが対物レンズ本体３に接続されることにな
る。何れの場合であっても、対物レンズと標本との間に
配置された透明な物質２ａ、２ｂ、２ｃによって収差が
変化しても、その収差が良好に補正されるようになって
いる。具体的には、対物レンズ本体３の前群と合わせて
良好な結像性能を発揮するように、それぞれの後群の収
差が補正されている。

【００２１】次に、図１（ｂ）の対物レンズでは、図１
（ａ）の対物レンズ本体３と保持枠５ａ、５ｂ、５ｃと
が一つの部材となって対物レンズ本体３' を構成してい
る。そのため、対物レンズ本体３' には前群のレンズ群
と後群のレンズ群の両方が格納される。ただし、後群の
レンズ群は対物レンズ本体３' よりも小さい外径を有す
る保持枠６ａ、６ｂ、６ｃにそれぞれ格納されている。
そして、例えば、対物レンズ本体３' に保持枠６ａ、６
ｂ、６ｃを落とし込み、図示しない押え環によって対物
レンズ本体３' 内で後群を固定するようになっている。

【００２２】図１（ａ）の場合と同様に、対物レンズ本
体３' に格納されている前群は、保持枠６ａ、６ｂ、６
ｃに格納されている後群に対して共通に使用される。一
方、保持枠６ａ、６ｂ、６ｃに格納されている後群は、
異なる光学特性を持つ透明な物質２ａ、２ｂ、２ｃに合
わせて設計されており、透明な物質２ａを介して観察す
る場合は、保持枠６ａが対物レンズ本体３に接続され、
透明な物質２ｂの場合は保持枠６ｂ、透明な物質２ｃの
場合は保持枠６ｃが対物レンズ本体３' に配置されるこ
とになる。何れの場合であっても、対物レンズ本体３'
の前群と合わせて良好な結像性能を発揮するように収差
補正がされている。

【００２３】後群のレンズ群は通常のレンズ設計と同じ
ように、レンズ枚数、曲率、肉厚、およびガラス硝材
（屈折率やアッベ数）を変えて行われる。ただし、前群
のパワー配置によっては、レンズの硝材のみを変更する
ことによって、同じレンズ枚数、曲率、肉厚で各後群を
設計することもできる。製造原価や実用の面からする
と、レンズの硝材のみを変更する方が望ましい。そのた
め、後述の実施例では全て、同じレンズ枚数、曲率、肉
厚でレンズの硝材のみを変更している。

【００２４】次に、後群を同じレンズ枚数、曲率、肉厚
にしたまま、レンズの硝材のみ変更して設計する場合に
ついて説明する。例えば、透明な物質としてガラス（屈
折率ｎ＝1.52287 、アッベ数ν＝59.89 ）とポリカーボ
ネート（屈折率ｎ＝1.59108、アッベ数ν＝30.85 ）を
介して観察する対物レンズを考えた場合、この２つの材
質は屈折率がほぼ同じであるが、アッベ数が大きく異な
っている。ガラスはポリカボーネートに比べてアッベ数
が大きいが、アッベ数が大きいと分散は小さいので、ガ
ラスはポリカボーネートに比べて色収差の発生量が少な
い。逆にポリカボーネートはガラスに比べて色収差の発
生量が多くなる。

【００２５】ところで、発散光束中に透明な物質を置く
と、透明な物質は凸レンズ系で発生する軸上色収差を抑
える方向に作用する。したがって、ガラスを介して観察
することを想定して設計された対物レンズを、そのまま
ポリカーボネートを介した観察に使用すると、ポリカー
ボネートでの色収差の増大に伴い、対物レンズの結像位
置での色収差が補正過剰の状態になる。

【００２６】そこで、ポリカーボネート用の後群のレン
ズ群の硝材は、ガラス用の後群のレンズ群と大体同じ屈
折率で、アッベ数がガラス用の後群のレンズ群より大き
い硝材を選べば良いことになる。このような硝材を用い
ると、後群の色収差を補正不足の状態にすることがで
き、対物レンズ全体として色収差を含めた全ての収差が
良好に補正された対物レンズになる。なお、ここで問題
になっているのでは色収差であるから、レンズの硝材を
適切に選択するだけで、ガラス用の後群のレンズ群と同
じレンズ枚数、曲率、肉厚で、ポリカーボネート用の後
群のレンズ群を構成することができる。

【００２７】なお、軸上色収差だけでなく透明な物質の
変更によって生じた球面収差を、後群を交換することに
よって良好に補正できる。球面収差の場合、収差の変化
は透明な物質の屈折率や厚みが変化したことによって生
じるため、アッベ数はほぼ等しく屈折率の異なる硝材を
選べば良い。屈折率は、透明な物質の屈折率や厚みに応
じて適切な値を選択すれば良い。

【００２８】なお、対物レンズの開口数が大きくなる
と、上記のような後群の交換のみでは球面収差を十分に
補正することが難しくなる場合がある。このような場合
には、球面収差を補正する手段として、前群の一部のレ
ンズ群を移動する機能（補正環）を対物レンズに持たせ
れば、より様々な透明な物質に対応することが出来ると
ともに、解像力の高い観察ができる。また、色収差の補
正は後群の交換で行い、球面収差の補正は前群の一部レ
ンズ群の移動で行うというように、前群と後群の補正す
べき収差が明確に異なるので、前群と後群をそれぞれの
収差に合わせて最適に設計でき、全体としてバランスの
とれた設計が容易にできる。

【００２９】また、対物レンズの全系の焦点距離をｆ、
前群の焦点距離をｆ_Fとした時、本実施の形態の対物レ
ンズは下記の条件（１）を満足することが望ましい。ｆ_F／ｆ＞１（１）通常、対物レンズは、正の屈折力の前群と負の屈折力の
後群とで構成される場合が多い。本実施の形態では、後
群の交換によって球面収差や軸上の色収差の補正量を変
化させているが、いずれも軸上光線に関する収差であ
る。しかしながら、良好な結像性能を備えている対物レ
ンズにするには後群の交換による軸外光の収差への影響
を考慮し、その影響をできるだけ抑えるようすることが
望ましい。

【００３０】そこで、条件（１）は、後群の交換による
軸外光の収差への影響を抑えるための条件であって、前
群の屈折力を規定すものである。ｆ_F／ｆの値が下限値
の１を下回ると、前群の屈折力が強くなりすぎてしまう
ため、前群の屈折力に合わせて後群の負の屈折力を強く
せざるを得なくなる。ところが、後群の負の屈折力を強
くすると、後群の配置位置のずれの許容量が小さくなる
ので、後群の交換に伴って収差の変動が大きくなり、バ
ランスの良い結像性能を維持することが困難になるので
好ましくない。

【００３１】また、後群は、負の屈折力のメニスカスレ
ンズを含むか、もしくは正レンズと負レンズを接合した
接合レンズであって、全体の形状がメニスカス形状のメ
ニスカス接合レンズを含むように構成するのが望まし
い。

【００３２】この構成は、後群の交換に伴って軸外収差
に影響をできるだけ及ぼさないための構成である。すな
わち、メニスカス形状の負レンズは比較的屈折力が弱
く、対物レンズの瞳位置近傍に配置されることが多いた
め、軸外収差に寄与する割合が少ない。そのため、メニ
スカスレンズを変更することにより、球面収差や軸上色
収差を補正しつつ、軸外収差への影響を抑えることがで
きる。なお、メニスカスレンズ、若しくはメニスカス接
合レンズは、対物レンズの最も像側にあることが、交換
の容易性から望ましい。

【００３３】以下、本発明の実施例について説明する。第１実施例本発明の第１実施例の対物レンズを図２に示す。本実施
例は倍率２０倍の対物レンズで、正の屈折力の前群Ｌ_F
と負の屈折力の後群Ｌ_Rから構成で構成されている。前
群Ｌ_Fは物体側から順に、物体側に凹の正メニスカスレ
ンズＬ１、両凹レンズと両凸レンズからなる接合レンズ
Ｌ２、及び両凸レンズＬ３から構成されいる。後群Ｌ_R
は物体側に凸の負のメニスカスレンズＬ４からなる。Ｐ
は対物レンズと図示されない標本の間に介在する透明な
物質である。

【００３４】本実施例では、後群Ｌ_Rの負メニスカスレ
ンズＬ４の曲率や厚みを変えずに硝材のみを変更するだ
けで、透明な物質Ｐの材質（厚みや屈折率やアッベ数な
どの光学特性）が異なった場合でも、良好な結像性能を
発揮することができる。以下に、本実施例の対物レンズ
の数値データを示す。ここで、ｔは透明な物質Ｐの厚
み、ｆは対物レンズ全系の焦点距離、ｆ_Fは前群の焦点
距離である。

【００３５】倍率 20倍、開口数 0.4 ｔ＝2 、ｆ＝9 、ｆ_F＝12.3、ｆ_F／ｆ＝1.37 ｒ₁＝ -11.3804 ｄ₁＝ 4.2422 ｎ₁＝1.77250 ν₁＝49.60 ｒ₂＝ -6.7520 ｄ₂＝ 0.1246 ｒ₃＝-203.4741 ｄ₃＝ 1.2850 ｎ₂＝1.78470 ν₂＝26.22 ｒ₄＝ 15.3951 ｄ₄＝ 2.2917 ｎ₃＝1.43875 ν₃＝94.99 ｒ₅＝ -12.2988 ｄ₅＝10.2270 ｒ₆＝ 34.9052 ｄ₆＝ 2.4062 ｎ₄＝1.43875 ν₄＝94.99 ｒ₇＝ -19.0364 ｄ₇＝19.0059 ｒ₈＝ 17.9868 ｄ₈＝ 3.0033 ｎ₅、ν₅＝硝材１または硝材２ｒ₉＝ 12.1107 透明な物質Ｐがガラス（屈折率ｎ＝1.52287 、アッベ数
ν＝59.89 ）の場合、硝材１：屈折率ｎ＝1.74950 、アッベ数ν＝35.28 作動距離：ｄ０＝3.4mm 透明な物質Ｐがポリカーボネート（屈折率ｎ＝1.59108
、アッベ数ν＝30.85）の場合、硝材２：屈折率ｎ＝1.74100 、アッベ数ν＝52.64 動作距離：ｄ０＝3.4436mm 本実施例の対物レンズでは、透明な物質がガラスの場合
と、ポリカーボネートの場合とで、後群Ｌ_Rの負メニス
カスレンズＬ４の屈折率及びアッベ数を変えている。た
だし、ガラスとポリカーボネートの厚さは同じ（ｔ＝
２）であるから、硝材１と硝材２は屈折率がほとんど同
じ硝材を選んでいる。

【００３６】次に、本実施例の対物レンズの結像性能を
示す収差図を図３、図４、図５に示す。なお、本実施例
の対物レンズは、対物レンズを射出する光束は平行光束
になっているので、後述する結像レンズを用いて収差図
を算出している。

【００３７】上記収差図のうち、図３はガラスを介して
標本を観察した時の対物レンズの収差を示すもので、透
明な物質Ｐがガラスで、後群Ｌ_Rのレンズに硝材１を用
いた場合の収差図である。また、図４はポリカーボネー
トを介して標本を観察した時の対物レンズの収差を示す
もので、透明な物質Ｐがポリカーボネートで、後群Ｌ _R
のレンズに硝材２を用いた場合の収差図である。図３、
図４ともに収差が良好に補正されていることがわかる。

【００３８】また、図５はポリカーボネートを介して標
本を観察した時の対物レンズの収差を示すものである
が、後群Ｌ_Rのレンズが硝材１、すなわちガラスを介し
て観察する時に使用される後群Ｌ_Rを用いた場合の収差
図である。透明物質Ｐと後群Ｌ _Rの組み合わせが適切で
ないため、図３、図４に比べて収差が悪化していること
がわかる。

【００３９】第２実施例本発明の第２実施例の対物レンズを図６に示す。本実施
例は倍率４０倍の対物レンズで、正の屈折力の前群Ｌ_F
と負の屈折力の後群Ｌ_Rから構成で構成されている。前
群Ｌ_Fは物体側から順に、物体側に凹の正メニスカスレ
ンズＬ１、両凸レンズＬ２、及び物体側に凸の負メニス
カスレンズと両凸レンズと物体側に凹の負メニスカスレ
ンズを接合した接合レンズＬ３から構成されている。ま
た、後群Ｌ_Rは両凸レンズと両凹レンズを接合した接合
レンズＬ４からなる。Ｐは対物レンズと図示されない標
本の間に介在する透明な物質である。

【００４０】本実施例では、後群Ｌ_Rの接合レンズＬ４
における両凹レンズの曲率や厚みを変えずに硝材のみを
変更するだけで、透明な物質Ｐの材質（厚みや屈折率や
アッベ数などの光学特性）が異なった場合でも、良好な
結像性能を発揮することができる。以下に、本実施例の
対物レンズの数値データを示す。倍率 40倍、開口数 0.55 ｔ＝1 、ｆ＝4.5 、ｆ_F＝6.65、ｆ_F／ｆ＝1.48 ｒ₁＝ -7.7000 ｄ₁＝ 3.1524 ｎ₁＝1.75500 ν₁＝52.32 ｒ₂＝ -3.9363 ｄ₂＝ 4.1287 ｒ₃＝ 23.5986 ｄ₃＝ 3.1647 ｎ₂＝1.43875 ν₂＝94.99 ｒ₄＝ -12.6005 ｄ₄＝ 0.6844 ｒ₅＝ 17.7666 ｄ₅＝ 1.1035 ｎ₃＝1.84666 ν₃＝23.89 ｒ₆＝ 9.0037 ｄ₆＝ 2.6966 ｎ₄＝1.43875 ν₄＝94.99 ｒ₇＝ -8.0232 ｄ₇＝ 1.1496 ｎ₅＝1.64450 ν₅＝40.82 ｒ₈＝ -17.1265 ｄ₈＝24.0859 ｒ₉＝ 13.0593 ｄ₉＝ 2.6349 ｎ₆＝1.62588 ν₆＝35.70 ｒ₁₀＝ -9.9817 ｄ₁₀＝ 3.0796 ｎ₇、ν₇＝硝材３または硝材４ｒ₁₁＝ 13.3169 透明な物質Ｐがガラス（屈折率ｎ＝1.52287 、アッベ数
ν＝59.89 ）の場合、硝材３：屈折率ｎ＝1.7432、アッベ数ν＝49.34 作動距離：ｄ０＝1.4204mm 透明な物質Ｐがポリカーボネート（屈折率ｎ＝1.59108
、アッベ数ν＝30.85）の場合、硝材４：屈折率ｎ＝1.741 、アッベ数ν＝52.64 動作距離：ｄ０＝1.4397mm 本実施例の対物レンズでは、透明な物質がガラスの場合
と、ポリカーボネートの場合とで、後群Ｌ_Rの接合レン
ズＬ４における両凹レンズの屈折率及びアッベ数を変え
ている。また実施例１と同様に、ガラスとポリカーボネ
ートの厚さは同じ（ｔ＝１）であるから、硝材３と硝材
４は屈折率がほとんど同じ硝材を選んでいる。

【００４１】次に、本実施例の対物レンズの結像性能を
示す収差図を図７、図８、図９に示す。なお、本実施例
の対物レンズも実施例１と同様に、対物レンズを射出す
る光束は平行光束になっているので、後述する結像レン
ズを用いて収差図を算出している。

【００４２】上記収差図のうち、図７はガラスを介して
標本を観察した時の対物レンズの収差を示すもので、透
明な物質Ｐがガラスで、後群Ｌ_Rのレンズに硝材３を用
いた場合の収差図である。また、図８はポリカーボネー
トを介して標本を観察した時の対物レンズの収差を示す
もので、透明な物質Ｐがポリカーボネートで、後群Ｌ _R
のレンズに硝材４を用いた場合の収差図である。図７、
図８ともに収差が良好に補正されていることがわかる。

【００４３】また、図９はポリカーボネートを介して標
本を観察した時の対物レンズの収差を示すものである
が、後群Ｌ_Rのレンズが硝材３、すなわちガラスを介し
て観察する時に使用される後群Ｌ_Rを用いた場合の収差
図である。透明物質Ｐと後群Ｌ _Rの組み合わせが適切で
ないため、図７、図８に比べて収差が悪化していること
がわかる。

【００４４】第３実施例本発明の第３実施例の対物レンズを図１０に示す。本実
施例は倍率１００倍の対物レンズで、正の屈折力の前群
Ｌ_Fと負の屈折力の後群Ｌ_Rから構成で構成されてい
る。図１０（ａ）に示す構成Ａの対物レンズは、前群Ｌ
_Fは物体側から順に、物体側に凹の正メニスカスレンズ
Ｌ１、両凸レンズと両凹レンズを接合した接合レンズＬ
２、物体側に凸の負メニスカスレンズと両凸レンズを接
合した２つの接合レンズＬ３およびＬ４、凸レンズと平
凹レンズを接合した接合レンズＬ５、両凸レンズと両凹
レンズを接合した接合レンズＬ６、及び平凸レンズと平
凹レンズを接合した接合レンズＬ７で構成されている。
また、後群Ｌ_Rは物体側に凹の負メニスカスレンズＬ８
からなる。前群のレンズのうち、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ
６は光軸方向に移動可能な移動群Ｌ_Cを構成している。
Ｐは対物レンズと図示されない標本の間に介在する透明
な物質である。

【００４５】また、図１０（ｂ）に示す構成Ｂの対物レ
ンズは、構成Ａの対物レンズと全く同じレンズで構成さ
れているが、構成Ａの対物レンズの平凸レンズと平凹レ
ンズを接合した接合レンズＬ７と物体側に凹の負メニス
カスレンズＬ８とで後群Ｌ_Rを構成している点が異な
る。また、構成Ａの対物レンズと同様に前群の一部が移
動可能な移動群Ｌ_Cになっている。

【００４６】本実施例では、後群Ｌ_Rの物体側に凹の負
メニスカスレンズＬ８の曲率や厚みを変えずに硝材のみ
を変更するだけで、透明な物質Ｐの材質（厚みや屈折率
やアッベ数などの光学特性）が異なった場合でも、良好
な結像性能を発揮することができる。以下に、本実施例
の対物レンズの数値データを示す。倍率 100 倍、開口数 0.8 ｔ＝0.7 、ｆ＝1.84 構成Ａの対物レンズ：ｆ_F＝4.39、ｆ_F／ｆ＝2.38 構成Ｂの対物レンズ：ｆ_F＝4.15、ｆ_F／ｆ＝2.26 ｒ₁＝ -5.8355 ｄ₁＝ 3.0308 ｎ₁＝1.75500 ν₁＝52.32 ｒ₂＝ -3.7656 ｄ₂＝ 0.1929 ｒ₃＝ 13.3046 ｄ₃＝ 3.1699 ｎ₂＝1.49700 ν₂＝81.54 ｒ₄＝ -8.5643 ｄ₄＝ 1.0996 ｎ₃＝1.64450 ν₃＝40.82 ｒ₅＝ 37.0308 ｄ₅＝ 2.5919 ｒ₆＝ 16.4340 ｄ₆＝ 1.3989 ｎ₄＝1.78800 ν₄＝47.37 ｒ₇＝ 9.5833 ｄ₇＝ 6.0999 ｎ₅＝1.49700 ν₅＝81.54 ｒ₈＝ -12.9213 ｄ₈＝ 0.1857 ｒ₉＝ 62.1447 ｄ₉＝ 1.3902 ｎ₆＝1.74100 ν₆＝52.64 ｒ₁₀＝ 16.4929 ｄ₁₀＝ 3.1836 ｎ₇＝1.49700 ν₇＝81.54 ｒ₁₁＝ -20.7519 ｄ₁₁＝ 0.2972 ｒ₁₂＝ 16.8090 ｄ₁₂＝ 4.7984 ｎ₈＝1.43875 ν₈＝94.99 ｒ₁₃＝ -9.2151 ｄ₁₃＝ 1.4049 ｎ₉＝1.83400 ν₉＝37.16 ｒ₁₄＝ ∞ ｄ₁₄＝ 0.1566 ｒ₁₅＝ 6.7058 ｄ₁₅＝ 5.0202 ｎ₁₀＝1.61800 ν₁₀＝63.33 ｒ₁₆＝ -15.4005 ｄ₁₆＝ 1.3401 ｎ₁₁＝1.64450 ν₁₁＝40.82 ｒ₁₇＝ 4.2081 ｄ₁₇＝ 3.1834 ｒ₁₈＝ 4.1106 ｄ₁₈＝ 2.5000 ｎ₁₂＝1.80518 ν₁₂＝25.42 ｒ₁₉＝ ∞ ｄ₁₉＝ 0.6200 ｎ₁₃＝1.74100 ν₁₃＝52.64 ｒ₂₀＝ 3.3554 ｄ₂₀＝ 2.5033 ｒ₂₁＝ -2.3550 ｄ₂₁＝ 0.6932 ｎ₁₄、ν₁₄＝硝材５または硝材６または硝材７ｒ₂₂＝ -5.4404 透明な物質Ｐがガラス（屈折率ｎ＝1.52287 、アッベ数
ν＝59.89 ）の場合、硝材５：屈折率ｎ＝1.62045 、アッベ数ν＝38.12 作動距離：ｄ０＝1.6178mm 透明な物質Ｐがポリカーボネート（屈折率ｎ＝1.59108
、アッベ数ν＝30.85）の場合、硝材６：屈折率ｎ＝1.62012 、アッベ数ν＝49.55 動作距離：ｄ０＝1.6373mm 透明な物質Ｐがオイル（屈折率ｎ＝1.51548 、アッベ数
ν＝43.1）の場合、硝材７：屈折率ｎ＝1.62606 、アッベ数ν＝39.21 動作距離：ｄ０＝1.6195mm 本実施例の対物レンズでは、透明な物質がガラスの場合
と、ポリカーボネートの場合、およびオイルの場合と
で、後群Ｌ_RのレンズＬ８の屈折率及びアッベ数を変え
ている。また実施例１と同様に、ガラスとポリカーボネ
ートの厚さは同じ（ｔ＝０．７）であるから、硝材５、
硝材６および硝材７は屈折率がほとんど同じ硝材を選ん
でいる。

【００４７】次に、本実施例の対物レンズの結像性能を
示す収差図を図１１、図１２、図１３、図１４に示す。
なお、本実施例の対物レンズも実施例１と同様に、対物
レンズを射出する光束は平行光束になっているので、後
述する結像レンズを用いて収差図を算出している。

【００４８】上記収差図のうち、図１１はガラスを介し
て標本を観察した時の対物レンズの収差を示すもので、
透明な物質Ｐがガラスで、後群Ｌ_Rのレンズに硝材５を
用いた場合の収差図である。また、図１２はポリカーボ
ネートを介して標本を観察した時の対物レンズの収差を
示すもので、透明な物質Ｐがポリカーボネートで、後群
Ｌ_Rのレンズに硝材６を用いた場合の収差図である。ま
た、図１３はオイルを介して標本を観察した時の対物レ
ンズの収差を示すもので、透明な物質Ｐがオイルで、後
群Ｌ_Rのレンズに硝材７を用いた場合の収差図である。
図１１、図１２、図１３ともに収差が良好に補正されて
いることがわかる。

【００４９】また、図１４はポリカーボネートを介して
標本を観察した時の対物レンズの収差を示すものである
が、後群Ｌ_Rのレンズが硝材５、すなわちガラスを介し
て観察する時に使用される後群Ｌ_Rを用いた場合の収差
図である。透明物質Ｐと後群Ｌ_Rの組み合わせが適切で
ないため、図１１、図１２、図１３に比べて収差が悪化
していることがわかる。

【００５０】また、本実施例の対物レンズは前述のよう
に、前群の一部の移動群Ｌ_Cを移動できるようになって
おり、いわゆる補正環を備えた対物レンズである。この
補正環を備えることによって、ガラスやポリカーボネー
ト、若しくはオイルの厚みや屈折率が多少変化し、後群
Ｌ_Rのレンズを交換するだけでは対応できないような場
合であっても、良好な像を得ることができるようになっ
ている。

【００５１】例えば、透明な物質がガラスであって、そ
の厚みが０．７mmから１．１mmの間で変化しても、以下
のようにｄ₀，ｄ₅，ｄ₁₇の間隔を変化させることによ
って、良好な結像性能を維持したまま使用することがで
きる。ガラス厚ｄ₀ ｄ₅ ｄ₁₇ 0.7 1.6178 2.5919 3.1834 0.9 1.5539 2.2032 3.5721 1.1 1.4909 1.7914 3.9839 本実施例の対物レンズはいずれも、後群Ｌ_Rから射出す
る光束は平行光束になっている、いわゆる無限遠対物レ
ンズである。したがって、対物レンズ単体では像を形成
しないので、結像レンズが必要となる。各実施例に示し
た収差図はいずれも結像レンズと組み合わせ算出されて
いる。なお、対物レンズと結像レンズとの間隔は５０mm
〜１７０mmの間であれば何れの間隔を採っても良いが、
各実施例では１２０mmとして収差図を算出した。

【００５２】以下に結像レンズの数値データを示す。
又、図１５にレンズ断面図を示す。Ｒ₁＝ -68.7541 Ｄ₁＝ 7.7321 ｎ₁＝1.48749 ν₁＝70.20 Ｒ₂＝ -37.5679 Ｄ₂＝ 3.4742 ｎ₂＝1.80610 ν₂＝40.95 Ｒ₃＝-102.8477 Ｄ₃＝ 0.6973 Ｒ₄＝ 84.3099 Ｄ₄＝ 6.0238 ｎ₃＝1.83400 ν₃＝37.16 Ｒ₅＝ -50.7100 Ｄ₅＝ 3.0298 ｎ₄＝1.64450 ν₄＝40.82 Ｒ₆＝ 40.6619 なお、各実施例の対物レンズおよび上記結像レンズの数
値データにおいて、ｒ ₁，ｒ₂………、Ｒ₁，Ｒ₂……
…はレンズ面の曲率半径、ｄ₁，ｄ₂………、Ｄ₁，Ｄ
₂………はレンズの肉厚または空気間隔、ｎ₁，ｎ₂…
……はレンズの屈折率、ν₁，ν₂………はレンズのア
ッベ数を示している。

【００５３】また、無限遠対物レンズに限らず、対物レ
ンズから射出する光束が集束光になっている有限対物レ
ンズの後群を、本発明のように構成することもできる。
また、本発明は、顕微鏡で使用される対物レンズに適し
ているが、上述のように、無限遠対物レンズはそれ自体
で結像するわけではなく結像レンズを必要とする。その
ため、本願発明は対物レンズに限定されるものではな
く、結像レンズなどの対物レンズ以外の光学系を含んで
構成される結像光学系にも適用できるということができ
る。この場合、本発明は、結像光学系において、この結
像光学系は前群と後群の二つのレンズ群からなり、前記
前群と標本との間に配置された透明な物質の光学特性に
応じて前記後群を交換するという構成を備えていること
になる。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明の対物レンズは、
標本と対物レンズの間に屈折率やアッベ数、あるいは厚
みの異なる透明な物質が介在したとしても、良好な結像
性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対物レンズの構成を示す図。

【図２】本発明の第１実施例の対物レンズの断面図。

【図３】第１実施例の対物レンズの後群に硝材１を用
い、ガラスを介して標本を観察した時の収差を示す図。

【図４】第１実施例の対物レンズの後群に硝材２を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図５】第１実施例の対物レンズの後群に硝材１を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図６】本発明の第２実施例の対物レンズの断面図。

【図７】第２実施例の対物レンズの後群に硝材３を用
い、ガラスを介して標本を観察した時の収差を示す図。

【図８】第２実施例の対物レンズの後群に硝材４を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図９】第２実施例の対物レンズの後群に硝材３を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図１０】本発明の第３実施例の対物レンズの断面図。

【図１１】第３実施例の対物レンズの後群に硝材５を用
い、ガラスを介して標本を観察した時の収差を示す図。

【図１２】第３実施例の対物レンズの後群に硝材６を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図１３】第３実施例の対物レンズの後群に硝材７を用
い、オイルを介して標本を観察した時の収差を示す図。

【図１４】第３実施例の対物レンズの後群に硝材５を用
い、ポリカーボネートを介して標本を観察した時の収差
を示す図。

【図１５】結像レンズの断面図。

【符号の説明】

１標本２ａ，２ｂ，２ｃ透明な物質３，３' 対物レンズ本体４取付け部５ａ，５ｂ，５ｃ保持枠６ａ，６ｂ，６ｃ保持枠Ｌ_F 前群Ｌ_R 後群Ｌ_C 移動群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８
レンズＰ透明な物質

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前群と後群の二つのレンズ群からなり、
前記前群と標本との間に配置された透明な物質の光学特
性に応じて前記後群を交換することを特徴とする対物レ
ンズ。
【請求項２】前記光学特性は前記透明な物質の材質で
あって、該材質に応じて前記後群を交換することを特徴
とする請求項１に記載の対物レンズ。
【請求項３】前記光学特性は前記透明な物質の厚みも
しくは屈折率であって、該厚みもしくは屈折率に応じ
て、前記前群の一部のレンズ群を移動させる補正機構を
設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載
の対物レンズ。
【請求項４】前記前群は全体として正の屈折力、前記
後群は全体として負の屈折力を有し、以下の条件（１）
を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記
載の対物レンズ。ｆ_F／ｆ＞１（１）ただし、ｆは前記対物レンズの全系の焦点距離、ｆ_Fは
前記前群の焦点距離である。
【請求項５】前記後群は負の屈折力のメニスカスレン
ズ、または凸レンズと凹レンズ接合であって全体として
メニスカス形状のレンズを含むことを特徴とする請求項
１乃至請求項３に記載の対物レンズ。