(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行平面ガラスの表面又は一対の平行平面ガラスの貼り合わせ面に、濃度パターン又は位相パターンと減光領域とを設けた光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズにおいて、
前記光変調部材を、次の各式を満足するように光軸に関して傾斜して配置したことを特徴とする光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズ。
ｆ1・ｓｉｎ（ｓｉｎ-1（φ／２ｆ1）＋πα／９０）≧φ ‥‥（１）
ｄ（１−１／ｎ2）πα・ｓｉｎ2（πβ／１８０）／１２０ｎ ≦９．４×１０-5 ‥‥（２）
但し、α：光変調部材の傾斜角（度）
ｆ1：試料面から光変調部材までに配置されたレンズ群の焦点距離
φ：実視野の直径
ｄ：光変調部材の中心厚（ｍｍ）
ｎ：光変調部材の屈折率
β：試料面から最大開口数の光線が光変調部材を通過するときの光軸に対する角度（度）であり、β≠０
である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズに関し、特にフレアー、ゴーストの低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無色透明な物体（位相物体）を観察するための手段としては、照明系の中に特定の形状を有する絞りを設け、対物レンズの瞳位置に絞りの開口形状に対応した位相パターンを設けた位相差観察法や、同じく対物レンズの瞳位置に濃度パターンを設けた変調コントラスト観察法等が挙げらる。そして、対物レンズの瞳位置がレンズ内部になるか、又は空気中にあるかにより、光変調部材の設置方法が異なる。
レンズ内部に対物レンズの瞳がある場合には、瞳位置に一番近い貼合わせレンズの接合面に位相パターン又は濃度パターンを設ける。
一方、空気中に対物レンズの瞳がある場合には、（イ）位相パターンの場合には、位相パターンを蒸着した平行平面板と、無蒸着の平行平面板の２枚を貼り合わせて位相部品として使用されている。（ロ）濃度パターンの場合には、濃度パターンを蒸着した平行平面板単独で光変調部品として使用されている。
そして通常、位相パターンや濃度パターンの減光領域には、インコネル、クロム等、の金属膜が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属膜の反射率は高く、試料から対物レンズに入射する強度の大きい直接光が、光変調部材に設けたパターンの減光領域と、試料面又は各レンズ面との間で反射するために迷光が生じ、結像面で像のコントラストが低下していた。
特に本発明で対象とする平行平面板タイプの光変調部材を有する対物レンズにおいては、通常の明視野顕微鏡レンズ系に光変調部材を付加することが多いので、金属パターン部からの反射のほかに、変調部材の空気に接する面からの反射光も加わり、レンズ内部に瞳が位置する対物レンズと比べて迷光量が増えるため、像のコントラストの点で一層不利になる。
これを図３によって説明すると、スライドガラスＳＧとカバーガラスＣＧとの間に配置された試料からの直接光は、平行平面板光変調部材Ｌ2のレンズ表面および減光領域部で正反射し、反射光は試料面または試料面に近いレンズ群Ｌ1で再び反射され、結像面に到達するために、コントラストが低下してしまう。
【０００４】
これら反射光による迷光の強度を低減するために、例えば特公昭５５−４７３６１号公報に開示された技術では、光変調部材のパターンに使用されている金属膜の低反射化を図ったり、各レンズの反射防止膜の性能向上を行っている。しかしながら、上記対策だけでは不十分であり、コントラストが低下し、結像性能の劣化の原因の１つとなっていた。
したがって本発明は、平行平面板タイプの光変調部材を有する対物レンズにおいて、結像面に混入する迷光を十分に低減させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、平行平面ガラスの表面又は一対の平行平面ガラスの貼り合わせ面に、濃度パターン又は位相パターンと減光領域とを設けた光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズにおいて、光変調部材を光軸に関して傾斜して配置したところに特徴がある。
これを図１によって説明すると、本発明では光変調部材Ｌ2全体を光軸ｚに対して傾斜させて配置しており、スライドガラスＳＧとカバーガラスＣＧとの間の試料面からの直接光が、光変調部材Ｌ2で反射されるときの角度が大きくなり、試料面又は試料面に近いレンズ群Ｌ1で反射されても結像面の視野に入らないか、又はその光量が減るため、コントラストの低下を最小限に抑えることができる。
【０００６】
フレアーを効果的に除去又は減少させるには、
ｆ1・ｓｉｎ（ｓｉｎ-1（φ／２ｆ1）＋πα／９０）≧φ ‥‥（１）
ｄ（１−１／ｎ2）πα・ｓｉｎ2（πβ／１８０）／１２０ｎ ≦９．４×１０-5 ‥‥（２）
の各式を満たすように形成することが好ましい。
但し、α：光変調部材Ｌ2の傾斜角（度）
ｆ1：試料面から光変調部材Ｌ2までに配置されたレンズ群Ｌ1の焦点距離
φ：実視野の直径
ｄ：光変調部材Ｌ2の中心厚（ｍｍ）
ｎ：光変調部材Ｌ2の屈折率
β：試料面から最大開口数の光線（図１中点線で示す。）が光変調部材Ｌ2を通過するときの光軸に対する角度（度）であり、β≠０
である。
【０００７】
（１）式は光変調部材Ｌ2の傾斜角αの下限を示す条件式であり、この条件式の下限を外れると、試料を通過して光変調部材Ｌ2で反射された光が、迷光となって再び結像面の視野に入ってしまい、像のコントラスト低下を招いてしまう。
傾斜角αの下限は次のように見積もることができる。図１の光軸上で瞳面を通る主光線を考える。実視野最周辺の主光線が瞳に入射する角度をθ（ｒａｄ）とすると、θは、
ｓｉｎθ＝φ／２ｆ1
で表される。そしてこの主光線の反射角度δ（ｒａｄ）は、光変調部材がα°傾斜しているため、
0003863941.tif 000002
となる。したがってこの光線の視野上での高さは、
ｆ1・ｓｉｎ｛ｓｉｎ-1（φ／２ｆ1）＋πα／９０｝
となる。
【０００８】
また、光軸上の光が光変調部材により反射したときの視野上での高さは、上式でφ＝０と置けば求められ、ｆ1・ｓｉｎ（πα／９０）となるが、少なくとも効果的に反射光を視野内から減らすためには、
ｆ1・ｓｉｎ（πα／９０）≧φ／２
でなければならない。この関係を実視野最周辺の主光線について当てはめれば、φ／２ｆ1及びαの値は十分に小さい値であるから、（１）式が得られる。
【０００９】
（２）式は、光変調部材Ｌ2の傾斜角αの上限を示す条件式である。一般に対物レンズ光学系の途中の平行平面板Ｌ2を光軸ｚに対し傾斜させると、偏芯コマ収差を発生させる。この偏芯コマ収差量は、３次領域で考えると、
３／２ｎ・（１−１／ｎ2）・ｄ・（απ／１８０）
・ｓｉｎ2（βπ／１８０）
で表すことができる（「光機器の光学Ｉ」４２９頁参照）。この偏芯コマ収差は、対物レンズ系の一部のレンズ群を光軸から偏芯させることにより、ある程度補正可能であるが、発明者のさまざまな実験により、偏芯コマ収差量が９．４×１０-5を越えると、補正しきれず結像性能が悪化してしまうことが明らかになった。
以上より、光変調部材Ｌ2の傾斜角αは、上記（１）式と（２）式を満たすことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明による光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズの一実施例を示し、倍率：４０×、開口数：０．６５、ワーキングディスタンス：０．６である。この対物レンズは、本体として前群Ｌ1と後群Ｌ3とを有し、両群Ｌ1、Ｌ3の間の瞳面に光変調部材Ｌ2が配置されている。
対物レンズのレンズ諸元を表１に示す。同表中、第１カラムは試料側からのレンズ面の番号、第２カラムｒは各レンズ面の曲率半径、第３カラムｄは各レンズ面の間隔、第４カラムｎは各レンズのｄ線に対する屈折率、第５カラムνは各レンズのアッベ数である。
【００１１】
【表１】
0003863941.tif 000003
【００１２】
表１において、傾斜した光変調部材Ｌ2は、ｒ8〜ｒ10面に設けられている。この光変調部材Ｌ2の最適な傾斜角αを、本発明による条件式（１）、（２）により計算すると、次の範囲になる。
２．５°≦α≦４．６°
そこで本実施例では傾斜角αをα＝３°と設定した。光変調部材Ｌ2を従来例のように傾斜していないときは、結像面に至る光量のうち、フレア光の割合は５％程度であった。これに対して本実施例では、フレア光の割合が従来例の１／１０程度に低下し、本実施例の対物レンズを使用すると、明らかにフレア光が低下することが認められた。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、本来の結像性能を損ねることなく、フレアー、ゴーストの少ない高コントラストの光変調部材を有する顕微鏡用対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を示すレンズ構成図
【図２】本発明の一実施例を示すレンズ構成図
【図３】従来例を示すレンズ構成図
【符号の説明】
Ｌ1…試料面から光変調部材までのレンズ群
Ｌ2…光変調部材
ＳＧ…スライドガラス            ＣＧ…カバーガラス
【図１】
0003863941.tif 000004
【図２】
0003863941.tif 000005
【図３】
0003863941.tif 000006