JPS60205521A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ

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JPS60205521A
JPS60205521A JP6293484A JP6293484A JPS60205521A JP S60205521 A JPS60205521 A JP S60205521A JP 6293484 A JP6293484 A JP 6293484A JP 6293484 A JP6293484 A JP 6293484A JP S60205521 A JPS60205521 A JP S60205521A
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lens
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group
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Koji Mori
孝司 森
Yoshiyuki Shimizu
義之 清水
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Nikon Corp
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Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B21/02Objectives
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G02B27/0068Optical 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、特に物体側に配置されるカ
バーガラス等の平行平面板の厚さの変化があっても良好
な結像性能を維持し得る対物レンズに関する。
(発明の背景) 一般に顕微鏡対物レンズはカバーガラスの厚さが一定の
基準値であることを前提として設計されているため、カ
バーガラスの厚さが基準値と異なる場合には結像性能は
劣化してしまう、この傾向は対物レンズのN、A、 (
開口数)が大きい程著しくなる。このため従来より、補
正環付き対物レンズとして、カバーガラスの厚さの変化
に伴って対物レンズ内のレンズ間隔を変化させ、これに
よって収差の悪化を防ぎほぼ良好な結像性能を維持する
ものが知られている。しかし、従来の一般的補正環付き
対物レンズでは、カバーガラスの厚さ変化に対する収差
補正の範囲は極めて狭(、N、A、0.6程度の場合厚
さで0.2 m〜0.3鶴の範囲が実用上の限界であっ
た。
これに対し、本願と同一の出願人による特開昭56−1
42508号公報には顕微鏡対物レンズを物体側より順
に、物体側に凹面を向けた正′の接合メニスカスレンズ
の第ルンズ群、正レンズまたは接合正レンズの第2レン
ズ群及び合成で正屈折力の第3レンズ群で構成し、物体
面と対物レンズとの間に配置される平行平面板の厚さの
変化に応じて、第2レンズ群のみを光軸に沿って移動さ
せ、これによって平行平面板の広い範囲の厚さ変化があ
っても良好な結像性能を維持する技術が開示されている
。この技術によれば、確かに平行平面板の厚さ変化±1
.0鶴という極めて広い範囲にわたって優れた結像性能
を維持することが可能である。しかしながら、上記の技
術ではN、^、が0.6程度、倍率が40倍程度の対物
レンズが実用上の限界であり、より大きなN、^、また
はより高い倍率の対物レンズとしては未だ不十分であっ
た。
(発明の目的) 本発明の目的は、大きな開口数を有し高倍率であるにも
かかわらず、物体面と対物レンズとの間に配置されるカ
バーガラス等の平行平面板の厚さが大きく変化しても常
に優れた結像性能を維持することができる顕微鏡対物レ
ンズを提供することにある。
(発明の概要) 本発明による顕微鏡対物レンズは、第1図の概略構成図
に示すごとく物体側から順に正屈折力を有し物体からの
光束を収斂光束に変換する第ルンズ群G1と、この収斂
光束中で光軸に沿って移動可能で負の屈折力をもつ第2
レンズ群G2、及び負の屈折力を持つ第3レンズ群G3
を有し、全系の焦点距離をf、該第2レンズ群の焦点距
離をr2とするとき、 一5Of <f2<−1Of (1) の条件を満たすものである。
そして、物体0と第ルンズ群Glとの間に配置される平
行平面板Pの厚さの変化に応じて第2レンズ群G2を第
ルンズ群G1及び第3レンズ群G3に対して相対的に移
動させることにより、平行平面板Pの厚さ変化による収
差の変動を補正するものである。例えば、カバーガラス
や培養容器等の平行平面板Pの厚さが所定の設計基準値
より大きい場合には、第2レンズ群G2を第3レンズ群
G3側へ移動し、逆に平行平面板の厚さがより小さい場
合には、第2レンズ群G2を第ルンズ群Gl側へ移動す
ることにより、常に設計基準値におけると同様の収差補
正状態を維持することができる。
上記のような補正が良好になされるためには、第2レン
ズ群の焦点距離が上記(1)式の如き条件を満たすとと
もに、各レンズ群の収差構造が以下のようであることが
必要である。尚、第1図中には以下の説明の理解を助け
るために、軸上物点からの近軸光線の様子の例を示した
。第ルンズ群G1にはその強い収斂作用と共にかなり大
きな負の球面収差を持たせる。第2レンズ群G2には正
の球面収差を持たせ、第ルンズ群G1で発生する負の球
面収差をほぼ相殺する。このため、条件式(1)の下限
を外れるならば、第2レンズ群としての負屈折力が弱く
なり過ぎ、正の球面収差の発生量が少なくなり、第ルン
ズ群での負の球面収差を良好に補正することが難しくな
り、他方、上限を越えるならば、第2レンズ群としての
屈折力が強(なり過ぎて球面収差の補正過剰をきたして
しまう。そして、負屈折力の第3レンズ群G3は全系の
ペッツバール和を補正し像面の平坦性を維持している。
尚、第3レンズ群G3中には空気間隔を介して互いに凹
面を向けて対向する2つのレンズ面を設け、この両凹面
での発散作用によりペッツバール和を補正することが望
ましいが、これは球面収差を補正するのが主目的である
本発明においては本質的なことではない。
このような基本構造を基準として、第ルンズ群Glと第
3レンズ群G3との間で第2レンズ群G2が相対的に軸
上を移動することにより球面収差を変化させることがで
きる。すなわち、第ルンズ群Glを射出する収斂光束中
に負屈折力の第2レンズ群G2が位置するため、第2レ
ンズ群G2がその基準位置よりも第3レンズ群G3側に
移動すれば、収斂光束が第2レンズ群G2を切る高さが
基準位置でのそれより低くなり、第2レンズ群G2での
正の球面収差の発生量が城、少する。逆に、第2レンズ
群G2がその基準位置よりも第1レンズ群Gl側に移動
すれば、収斂光束が第2レンズ群G2を切る高さが基準
位置のそれよりも高くなり、第2レンズ群G2での正の
球面収差量が増大する。従って対物レンズと物体面との
間に配置れるカバーガラス等の平行平面板Pの厚さによ
って大きく変動する球面収差は、第2レンズ群G2の移
動により補正される。すなわち、平行平面板Pの厚さが
厚くなれば正の球面収差が発生するので、これを補正す
るためには第2レンズ群G2での正の球面収差量を減少
すべく第2レンズ群を第3レンズ群G3側に移動し、他
方、平行平面板Pの厚さが薄(なれば負の球面収差が発
生するので、第2レンズ群G2での正の球面収差量を増
大すべく第2レンズ群を第ルンズ群Gl側に移動すれば
よい。
上記のごとき本発明の基本的特徴は、既に述べたように
、第ルンズ群によって物体からの光束を収斂光束に変換
し、負屈折力の第2レンズ群を通過後も光束の収斂状態
がほぼ維持されることにある。そして第3レンズ群の通
過後に所定の像面位置にて集光される。このために、第
1図に示したごとく、軸上物点からの近軸光線が各レン
ズ群を切る高さについては、第1121群G1で最も高
く、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の順に低くな
っている。第1、第2レンズ群それぞれにおける軸上物
点からの近軸光線の切る高さの最高値を順にhl、 h
2.第3レンズ群を出射する高さをh3とするとき、h
l>h2>h3であることが必要である。従って、各レ
ンズ群の有効径については第・lレンズ群が最も大きく
、第3レンズ群が最も小さくなり、6h3>hl>2h
3程度に構成することが望ましい。尚、本発明をより高
倍率の対物レンズに適用した場合には、hlのh3に対
する比の値はより大きくなり、より低倍率の対物レンズ
に適用した場合にはhlのh3に対する比の値はより小
さくなる。又、第1121群G1を通過した光線の勾配
は全系を通過した光線の勾配の5倍ないし10倍の値を
持つことが望ましい。これは前述したように、第2レン
ズ群G2が光軸に沿って第1121群G1と第3レンズ
群G3との間を移動する際に、第2レンズ群G2に入射
する光線の高さによって、球面収差の補正量が異なるた
めであり、高倍率の対物レンズ程この勾配は大きくなり
、低倍率の対物レンズ程この勾配は小さくなる傾向にあ
る。また、本発明のとと(第ルンズ群の有効径を最も大
きくする構成は、作動距離を大きくするために有利であ
り、後述する実施例のごとく長大な作動距離が可能とな
る。
(実施例) 次に、本発明の実施例に基づいて、各レンズ群の具体的
レンズ構成について述べる。第2図は本発明による第1
実施例のレンズ構成図であり、第3図及び第4図はそれ
ぞれ 発明による第2、第3実施例のレンズ構成図であ
る0図中には軸上物点0からの近軸光線が実線で示され
ている。図示した実施例のごと(、第1121群G1は
物体からの光束を収斂光束に変換するためのかなり強い
正屈折力を有し、このためには少なくとも3個の再レン
ズ成分L1. L2. L3を有する必要がある。その
うち最も物体側の正レンズL1は物体側に凹面を向けた
メニスカス形状であること、第2の正レンズL2は像側
の面がより曲率の強い面であること力く望ましく、3つ
の正レンズの少なくとも1つに貼合わせ面を設けること
が望ましし1゜また、第2レンズ群G2は負の屈折力と
球面収差を正に太き(発生する作用とを持つために、図
示した実施例のごとく、物体側に凸な負メニスカスレン
ズL4、両凸正レンズL5及び゛負しン几6の貼合わせ
で形成されている。全体の形状は正レンズ形状であるカ
ベ、負メニスカスレンXL4. L6の屈折率が両凸レ
ンズL5のそれより高いため合成では負の屈折力を有し
ている。これは第2レンズ群G2が球面収差を正方向に
補正する作用を持つぺ(意図されたものだからである。
そして、主にペッツバール和の補正を担う第3レンズ群
G3は全体として負の屈折力を有し、図示した実施例の
ごとく物体側に凸面を向けたメニ 。
スカス形状の前群G31と物体側に凹面を同番すたメニ
スカス形状の後群2G32とで構成されることカベ望ま
しい。さらに前群G31は弱い正屈折力を有し、後群は
弱い負屈折力を有することが望ましい。ここで前群G3
1の最も像側の凹面Raと後群の最も物体側の凹面Rh
とが、第3レンズ群中における前述したごとき互いに対
向する凹面として機能する。
第3レンズ群の前群G31は正レンズL7.負レンズL
8、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL9の貼
合わせ、或いは正レンズL7と負レンズL8との貼合わ
せで構成されることが望ましい。但し、前群C31中の
負レンズL8と正メニスカスレンズL9との貼合わせは
いわゆるハイパークロマティックレンズを形成している
ため、この貼合わせ面の向きは逆向きにすることも可能
である。また、第3レンズ群の後群G32は、両凹負レ
ンズLIOと両凸正レンズLllとの貼合わせで構成さ
れることが望ましい。
以下、本発明による実施例について詳述する。
本実施例は、いわゆる乾燥系対物レンズで屈折率、分散
の異なった3種のカバーガラスに対応できるよう設計さ
れたものである。3例とも倍率50倍、N、A、 =0
.7で、作動距離11.0. #1.Ofであり、全系
の焦点距離fと同等の長さを有している。物体と対物レ
ンズとの間に基準厚さのカバーガラスC,G。
が挿入された状態のレンズ構成図が第2図である。
本実施例の諸元を表1〜表3にそれぞれ示す。但し、表
中左端の数字は物体側からの順序を示し、doは対物レ
ンズの最前レンズ面の頂点からカバーガラス表面までの
距離を示す、また、バックフォーカスBfの値、及びカ
バーガラスC,G、の厚さが変化した場合の可変間隔の
値も併記した。
表1 (第1実施例) f=1.000 8f=45.4613尚、第1実施例
に用いたカバーガラスの屈折率は1.4910B 、ア
ツベ数は57.57であり、第2実施例に用いたカバー
ガラスの屈折率は1.58518 、アツベ数は30.
24であり、第3実施例に用いたカバーガラスの屈折率
は1.5871G 、アツベ数は33.43である。ま
た、上記の各実施例において、全系の焦点距離をfとし
た時G2の焦点距離はそれぞれ−26゜82f、 −2
0,62f、 −19,06fとならている。
第5図〜第7図は各実施例について物体面から像面まで
の距離が245鶴となるように比例拡大して、実用上の
対物レンズとした時の収差図であり、(A)はカバーガ
ラスC,G、のない状態での諸収差図(B)はカバーガ
ラスC,G、がIMの状態における諸収差図(C)はカ
バーガラスC,G、が1.5mに厚くなった状態での諸
収差図である。各収差図では球面収差(Sph ) 、
非点収差(Ast ) 、歪曲収差(Dis ) r 
コマ収差(Coma)を示し、基準光をd線(λ−58
7.6 m)とし、色の球面収差を示すためにC線(λ
−656.3 m)及びF線(λ−486.1鶴)も併
記した。また図中のyの値は像高を表わす。
各収差図によれば、本実施例の対物レンズがいずれも倍
率50倍という高い倍率で、N、^、=0.7という大
開口数と長い作動距離を有しながらも、カバーガラスの
厚さ0〜1.5mという広い範囲にわたって常に優れた
結像性能が維持されていることが明らかである。
(発明の効果) 以上の如(、本発明°によれば、大きな開口数を有し高
倍率であるにもかかわらず、物体面と対物レンズとの間
に配置されるカバーガラス等の平行平面板の厚さが大き
く変化しても常に優れた結像性能を維持することができ
る顕微鏡対物レンズが達成される。そして、実施例に示
したごとく、カバーガラスが存在しない状態からカバー
ガラスの厚さが1.5ms+までの範囲て連続的に良好
な結像性能が維持されるため、ある透明物体の表面から
表面内部までを連続的にしかも仔細な観察及び検査を行
うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による対物レンズの基本を示す概略構成
図、第2図は本発明による第1実施例のレンズ構成図、
第3図は本発明による第2実施例のレンズ構成図、第4
図は本発明による第3実施例のレンズ構成図、第5図〜
第7図は各実施例についてカバーガラスの厚さが異なる
状態での諸収差図であり、各収差図において(A)はカ
バーガラスのない状態での諸収差図(B)はカバーガラ
スが1論の状態における諸収差図(C)はカバーガラス
が1.5mmに厚くなった状態での諸収差図である。 〔主要部分の符号の説明〕 P・・町カバーガラス Gl・・・第ルンズ群 G2・・・第2レンズ群 G3・・・第3レンズ群 出願人 日本光学工業株式会社 代理人 渡辺隆男 手続補正書(転) 昭和59年特許願第62934号 2、発明の名称 顕微鏡対物レンズ 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 東京都千代田区丸の内3丁目2番3号 (411)日本光学工1中1立会肚 フタオカ シゲタダ′ 輔催長福岡成忠 4、代理人 〒140 東京部品用区西大井1丁目6番3号5、?鉦
命令の日付 昭和59年6月6日(発送日:昭和59年6月26日)
6、補正の対象

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 物体側から順に、正屈折力を持ち物体からの光束を収斂
    光束に変換する第ルンズ群、該収斂光束中で光軸に沿っ
    て移動可能で負の屈折力をもつ第2レンズ群、及び負屈
    折力を持つ第3レンズ群を有し、全系の焦点距離をf、
    該第2レンズ群の焦点距離をf2とするとき、 一5Of <f2<−1Of の条件を満たし、該物体と該第ルンズ群との間に配置さ
    れる平行平面板の厚さの変化に応じて該第2レンズ群を
    該第1、第3レンズ群に対して相対的に移動させること
    により収差の変動を補正し得ることを特徴とする顕微鏡
    対物レンズ。
JP6293484A 1982-11-30 1984-03-30 顕微鏡対物レンズ Granted JPS60205521A (ja)

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JP6293484A JPS60205521A (ja) 1984-03-30 1984-03-30 顕微鏡対物レンズ
US06/717,798 US4666256A (en) 1982-11-30 1985-03-29 Microscope objective lens

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JP6293484A JPS60205521A (ja) 1984-03-30 1984-03-30 顕微鏡対物レンズ

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JPH0426445B2 JPH0426445B2 (ja) 1992-05-07

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