(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とから構成され、
前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、両凹負レンズと両凸正レンズとの貼合わせレンズ成分からなり、
前記第２レンズ群Ｇ２は、正の単レンズ、または物体側より順に正レンズと負レンズとを貼合わせ、物体側に凹面を向け負の屈折力を持つ接合面を有した接合レンズよりなり、
前記第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に正レンズと、前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズよりなり、
前記第３レンズ群Ｇ３は、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられ、
顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離をｆｔ、
物体面と前記第１レンズ群Ｇ１との空気間隔をｄｏ、
前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合せレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｇ１ｆとしたとき、
ｄｏ／ｆｔ＞０．３ （４）
｜ｒｇ１ｆ／ｄｏ｜＞２ （５）
の条件を満足することを特徴とする顕微鏡用対物レンズ。
【請求項２】
前記顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離をｆｔ、
前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆｇ２、
前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズの前記負レンズのアッベ数をνｇ１ｎ、
前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズの前記正レンズのアッベ数をνｇ１ｐ、
前記第２レンズ群Ｇ２の正レンズのアッベ数をνｇ２ｐとしたとき、
１．２＜ｆｇ２／ｆｔ＜２．４ （１）
νｇ１ｐ−νｇ１ｎ＞３５ （２）
νｇ２ｐ＞５０ （３）
の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項３】
前記顕微鏡用対物レンズは所定の結像面に前記物体を結像し、
前記顕微鏡用対物レンズの最も前記結像面側のレンズ面から出射する光線の換算傾角αｅｎｄを１とした場合の、前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズ面から出射する近軸光線の換算傾角をαｇ１ｂ、
前記第１レンズ群の前記貼合レンズの前記結像面側のレンズ面の曲率半径をｒｇ１ｂ、
前記顕微鏡用対物レンズの最も前記結像面側のレンズ面から射出する光線の換算傾角αｅｎｄを１としたときの、前記第１レンズ群の前記貼合レンズから出射する近軸光線の換算高さをｈｇ１ｂとしたとき、
｜ｈｇ１ｂ／（αｇ１ｂ・ｒｇ１ｂ）｜＞１．５ （６）
の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡用対物レンズ。
【請求項４】
前記顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離をｆｔ、
前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合レンズの前記正レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率をｎｇ３ｐ、
前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合レンズの前記負レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率をｎｇ３ｎ、
前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合せレンズの物体側空間とは反対側のレンズ面の曲率半径をｒｇ３ｂとしたとき、
ｎｇ３ｐ−ｎｇ３ｎ＞０．０８ （７）
ｆｔ・（１／ｎｇ３ｎ−１）／ｒｇ３ｂ＜−０．４５ （８）
の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の顕微鏡用対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、落射照明用顕微鏡対物レンズ，特に像面が平坦なアクロマート級中倍落射照明用顕微鏡対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡観察、特に顕微鏡写真撮影においては像面が平坦であることが望ましい。像面が平坦な顕微鏡対物レンズとして、例えば特公昭４０−１０７１０号公報、特開昭５０−１５０４５１号公報又は特公昭４７−３６４２９号公報等に開示された顕微鏡対物レンズが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公昭４０−１０７１０号公報に開示された顕微鏡対物レンズでは、３群貼合レンズの物体側曲率半径が大きいため、レンズ面からの反射によるフレアが多く、コントラストの良い像が得られないという問題がある。また、像面の平坦性も不十分である。
【０００４】
特開昭５０−１５０４５１号公報に開示された顕微鏡対物レンズでは、作動距離と物体側先玉凹面側の曲率半径との値が近いため、落射照明を行った時、レンズ面からの反射によるフレアが多くなりコントラストの良い像が得られないので良好な観察が出来ないという問題がある。
【０００５】
特公昭４７−３６４２９号公報に開示された顕微鏡対物レンズは、落射照明用であるが、前記特開昭５０−１５０４５１号公報に開示されたレンズと同じように  作動距離と物体側先玉凹面側の曲率半径との値が近く、また空気面が多いので、レンズ面からの反射によるフレアが発生し、コントラストの良い像が得られないという問題がある。さらに、レンズ群数が多いため組み立て誤差に起因する偏芯の影響を受けやすいという問題もある。
【０００６】
また、前記各公報に開示されているいずれの顕微鏡対物レンズも、いわゆるコンペンゼーション方式の対物レンズであるため、対物レンズ単独では使用できず専用の接眼レンズと組合せて使用する必要がある。また、作動距離も対物レンズ全体の焦点距離の３０％程度しかないので十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、作動距離が十分であり、落射照明によるフレア光が少なく、かつ像面が平坦な顕微鏡用対物レンズ、特にアクロマート級顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による顕微鏡対物レンズは、上記問題点を解決するために、物体側より順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とから構成され、前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、両凹負レンズと両凸正レンズとの貼合わせ（接合）レンズ成分からなり、前記第２レンズ群Ｇ２は、正の単レンズ、または物体側より順に正レンズと負レンズとを貼合わせ、物体側に凹面を向け負の屈折力を持つ接合面を有した接合レンズよりなり、前記第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に正レンズと、前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズよりなり、前記第３レンズ群Ｇ３は、前記第１レンズ群Ｇ１と前記第２レンズ群Ｇ２の間の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられ、顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離をｆｔ、物体面と前記第１レンズ群Ｇ１との空気間隔をｄｏ、前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合せレンズの物体側のレンズ面の曲率半径をｒｇ１ｆとしたとき、
ｄｏ／ｆｔ＞０．３ （４）
｜ｒｇ１ｆ／ｄｏ｜＞２ （５）
の条件を満足することを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、第１レンズ群を負レンズと正レンズとの貼合わせ（接合）レンズにしているので、球面収差、軸上色収差及び倍率色収差を適切な収差バランスに整えることができる。尚、この貼合わせ面の曲率半径ｒｇ１ｃ（＞０）は、第１レンズ群の焦点距離をｆｇ１（＞０）としたとき、ｒｇ１ｃ／ｆｇ１＜１．５となることが好ましい。かかる条件を外れる場合には、倍率色収差を良好に補正できない。また、最物体側の面を凹面とすることにより、像面を平坦にすることができる。第１レンズ群Ｇ１は、両凹負レンズと両凸正レンズとの接合レンズ成分のみから構成されることがさらに好ましい。
【００１０】
さらに、第２レンズ群を正レンズとすることにより発散光をより収束する方向に曲げており、第１レンズ群で補正過剰である軸上色収差を適正に補正することにも寄与している。
【００１１】
また、第３レンズＧ３群は、正レンズと前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズ成分から構成され、かつ第３レンズ群Ｇ３は、前記第１及び第２レンズ群の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられている。これにより倍率色収差及び像面補正ができる。また、結像側最終面を凹面とすることにより像の平坦性を確保することができる。第３レンズ群Ｇ３は、正レンズと前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズ成分のみから構成されることがさらに好ましい。
【００１２】
また、本発明による顕微鏡用対物レンズでは、前記第２レンズ群Ｇ２は空気間隔を有さないことが望ましい。好ましくは、第２群レンズＧ２は凸正レンズ１枚又は正レンズと負レンズの正接合レンズからなるのが望ましい。かかる構成により空気面が少なくなるのでフレアーの発生を抑えることが出来る。
【００１３】
また、本発明による顕微鏡用対物レンズでは、以下の条件式（１）、
１．２＜ｆｇ２／ｆｔ＜２．４    （１）
を満足すること、又はさらに好ましくは以下の条件式（２）及び（３）、
νｇ１ｐ−νｇ１ｎ＞３５        （２）
νｇ２ｐ＞５０                  （３）
を満足することが望ましい。
【００１４】
ここで、ｆｔは前記顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離、
ｆｇ２は前記第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
νｇ１ｎは前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズの前記負レンズのアッベ数、
νｇ１ｐは前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズの前記正レンズのアッベ数、
νｇ２ｐは第２レンズ群Ｇ２の前記正レンズのアッベ数をそれぞれ表している。
【００１５】
条件式（１）は、第２レンズ群Ｇ２のパワ−（屈折力）の適切な範囲を規定している。条件式（１）の上限値を超えると第２レンズ群のパワ−が強大になり過ぎるため球面収差が著しくアンダ−な状態となる。アンダーな球面収差を無理に補正すると、各レンズ面の曲率が強くなり（曲率半径が小さくなり）、外向性のコマ収差が発生し、かつ短波長側の球面収差が補正過剰になり好ましくない。逆に条件式（１）の下限値を下回ると第２レンズ群Ｇ２全体のパワ−が弱くなり過ぎるため第１レンズ群Ｇ１からの発散光を収束する方向に曲げることが不十分となり、内向性のコマ収差が発生してしまう。また結像倍率も小さくなってしまい所望の仕様を満足することが困難となる。
【００１６】
条件式（２）及び（３）は、第１及び第２レンズ群における軸上色補正及び倍率色補正の条件を定めている。条件式（１）、（２）の下限値をそれぞれ下回ると、軸上色収差及び倍率色収差共、補正不足となるため好ましくない。
【００１７】
また、本発明による顕微鏡用対物レンズでは、以下の条件式（４）及び（５）、
ｄｏ／ｆｔ＞０．３            （４）
｜ｒｇ１ｆ／ｄｏ｜＞２        （５）
を満足すること、又はさらに好ましくは以下の条件式（６）、
｜ｈｇ１ｂ／（αｇ１ｂ・ｒｇ１ｂ）｜＞１．５      （６）
を満足することが望ましい。
【００１８】
ここで、ｆｔは前記顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離、
ｄｏは物体面と前記第１レンズ群Ｇ１との空気間隔、
ｒｇ１ｆは前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合せレンズの物体側のレンズ面の曲率半径、
αｇ１ｂは、前記顕微鏡用対物レンズが所定の結像面に前記物体を結像する時に、前記顕微鏡用対物レンズの最も前記結像面側のレンズ面から出射する光線の換算傾角αｅｎｄ（例えば、松居吉哉著「レンズ設計法」第２０頁参照）を１とした場合の、前記第１レンズ群Ｇ１の前記貼合わせレンズ面から出射する近軸光線の換算傾角、
ｒｇ１ｂは、前記第１レンズ群の前記貼合レンズの前記結像面側のレンズ面の曲率半径、
ｈｇ１ｂは、前記顕微鏡用対物レンズの最も前記結像面側のレンズ面から射出する光線の換算傾角αｅｎｄを１としたときの、前記第１レンズ群の前記貼合レンズから出射する近軸光線の換算高さをそれぞれ表している。
【００１９】
条件式（４）及び（５）、または条件式（６）は、照明光が対物レンズの結像側面より入射したときの、レンズ面の反射により像まで到達する光、いわゆるフレア光を少なくするための条件式である。条件式（４）及び（５）は、フレア光を少なくするための第１レンズ群の物体側面の条件を、条件式（６）は像側面の条件を定めている。
【００２０】
前述の条件式（１）又は（２）及び（３）を満足するレンズ系において、特にフレア光の発生し易い面として、第１レンズ群の物体側面及び像側面が挙げられる。条件式（４）及び（５）又は条件式（６）の下限値をそれぞれ下回ると、フレア光の量が多くなり、落射照明で観察したとき、像のコントラストが損なわれるため良好な観察を行うことが出来ない。
【００２１】
また、本発明による顕微鏡対物レンズでは、以下の条件式（７）又は（８）、
ｎｇ３ｐ−ｎｇ３ｎ＞０．０８                          （７）
ｆｔ・（１／ｎｇ３ｎ−１）／ｒｇ３ｂ＜−０．４５      （８）
を満足することが望ましい。
【００２２】
ここで、ｆｔは前記顕微鏡用対物レンズ全体の焦点距離、
ｎｇ３ｐは、前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合レンズの前記正レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、
ｎｇ３ｎは、前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合レンズの前記負レンズのｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、
ｒｇ３ｂは、前記第３レンズ群Ｇ３の前記貼合せレンズの物体側空間とは反対側のレンズ面の曲率半径をそれぞれ表している。
【００２３】
条件式（７）は、像面補正及び像面の平坦性を得るために必要な第３レンズ群中の貼合わせレンズの硝材の条件を定めている。条件式（７）の下限値を下まわると、像面がマイナス側に傾きすぎ、また、像面の平坦性の確保が困難になる。
【００２４】
条件式（８）は、像面補正及び像面の平坦性を得るために必要な第３レンズ群中の貼合わせレンズのパワーの条件を定めている。前述の条件式（４）及び（５）を満足するレンズ系では、フレア光の発生を抑えるため、第１レンズ群の物体側曲率半径を小さくすることができない。従って、像面の平坦性の確保は専ら第３レンズ群の像側曲率半径を小さくすることで行うことになる。このため、条件式（８）の上限値を上回ると、像の平坦性が損なわれることとなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて発明の実施の形態について説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。物体側より順に、物体側に向けられた凹面を有する負レンズと正レンズとの貼合わせ（接合）レンズである、正の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの貼合わせ（接合）レンズ成分からなる第３レンズＧ３群とから構成されており、前記第３レンズ群Ｇ３は、前記第１及び第２レンズ群の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられている。
【００２６】
第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸元値及び条件対応値を表１に掲げる。表において、面番号は物体側からのレンズ面の番号、ｒは曲率半径、ｄはレンズ間隔、ｎはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νはアッベ数をそれぞれ表している。これらの符号は以下すべての実施例において同様である。
【００２７】
【表１】
0004066082.tif 000002
【００２８】
図２に、第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。これら収差図は、第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズと以下の表５に諸元値を掲げる結像レンズとを１４０ｍｍの間隔で組み合わせたときの収差を示している。また、球面収差図中のＣはＣ線（λ＝６５６．２８ｎｍ）、ｄはｄ線（λ＝５８７．５６ｎｍ）、ＦはＦ線（λ＝４８６．１３ｎｍ）、ｇはｇ線（λ＝４３５．８４ｎｍ）をそれぞれ示している。さらに、非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリジオナル像面をそれぞれ表している。非点収差及びコマ収差、歪曲収差については、像高  Ｙ＝１１ｍｍまで示す。以下、全ての実施例において結像レンズとの組み合わせ条件および符号等は第１実施例と同様である。図からも明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されているのがわかる。
【００２９】
（第２実施例）
第２実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸元値及び条件対応値を表２に掲げる。なお、レンズ構成図は第１実施例と同じ構成であるため省略する。
【００３０】
【表２】
0004066082.tif 000003
【００３１】
図３に、第２実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。図からも明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されているのがわかる。
【００３２】
（第３実施例）
図４は、本発明の第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。物体側より順に、物体側に向けられた凹面を有する負レンズと正レンズとの接合レンズである、正の第１レンズ群Ｇ１と、正レンズと負レンズの貼合わせレンズである正の第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズ成分からなる第３レンズＧ３群とから構成されており、前記第３レンズ群Ｇ３は、前記第１及び第２レンズ群の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられている。
【００３３】
第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸元値及び条件対応値を表３に掲げる。
【００３４】
【表３】
0004066082.tif 000004
【００３５】
図５に、第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。図からも明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されているのがわかる。
【００３６】
（第４実施例）
図６は、本発明の第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。物体側より順に、物体側に向けられた凹面を有する負レンズと正レンズとの接合レンズである、正の第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正レンズと前記物体側とは反対側に向けられた凹面を有する負レンズとの接合レンズ成分からなる第３レンズＧ３群とから構成されており、前記第３レンズ群Ｇ３は、前記第１及び第２レンズ群の空気間隔よりも大きな空気間隔で前記第２レンズ群Ｇ２から隔てて設けられている。
【００３７】
第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸元値及び条件対応値を表４に掲げる。
【００３８】
【表４】
0004066082.tif 000005
【００３９】
図７に、第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。図からも明らかなように、極めて良好に諸収差が補正されているのがわかる。
【００４０】
上記各実施例の顕微鏡対物レンズは無限遠設計であり、例えば以下の表５に諸元値を示す結像レンズと組み合わせて使用される。
【００４１】
【表５】
0004066082.tif 000006
【００４２】
第１実施例乃至第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズと上記結像レンズの間の間隔は８０ｍｍ〜２００ｍｍの間のいずれの位置でもよい。
【００４３】
なお、本発明は以上の実施例に限定されるものではない。第１乃至第４実施例では無限遠系の対物レンズであったが、第３群を少し変形することにより、容易に有限系の対物にすることが可能である。また、本発明による顕微鏡対物レンズは落射照明のみならず乾燥系顕微鏡用として一般に使用できるのは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればフレア光が極めて少なく、しかも像面が平坦なアクロマ−ト級中倍落射照明用顕微鏡対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例及び第２実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。
【図４】本発明の第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズのレンズ構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施例にかかる顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１    第１レンズ群
Ｇ２    第２レンズ群
Ｇ３    第３レンズ群
【図１】
0004066082.tif 000007
【図２】
0004066082.tif 000008
【図３】
0004066082.tif 000009
【図４】
0004066082.tif 000010
【図５】
0004066082.tif 000011
【図６】
0004066082.tif 000012
【図７】
0004066082.tif 000013