特許第6397717号(P6397717)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6397717顕微鏡結像レンズ、顕微鏡装置、及び、撮像光学系
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6397717
(24)【登録日】2018年9月7日
(45)【発行日】2018年9月26日
(54)【発明の名称】顕微鏡結像レンズ、顕微鏡装置、及び、撮像光学系
(51)【国際特許分類】
   G02B 21/02 20060101AFI20180913BHJP
【FI】
   G02B21/02
【請求項の数】17
【全頁数】36
(21)【出願番号】特願2014-207624(P2014-207624)
(22)【出願日】2014年10月8日
(65)【公開番号】特開2016-75860(P2016-75860A)
(43)【公開日】2016年5月12日
【審査請求日】2017年7月19日
(73)【特許権者】
【識別番号】000000376
【氏名又は名称】オリンパス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100074099
【弁理士】
【氏名又は名称】大菅 義之
(72)【発明者】
【氏名】古屋 陽
【審査官】 堀井 康司
(56)【参考文献】
【文献】 米国特許第05500770(US,A)
【文献】 特開2012−234056(JP,A)
【文献】 特開2013−222078(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 9/00−17/08
G02B 21/02−21/04
G02B 25/00−25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する、顕微鏡結像レンズであって、物体側から順に、
接合レンズを含む、正のパワーを有する第1レンズ群と、
負のパワーを有する接合レンズからなる第2レンズ群と、
各々が正のパワーを有する複数のレンズからなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群と、から構成され、
FLを前記結像レンズの焦点距離とし、D2を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの入射瞳位置までの距離とするとき、以下の条件式
0.3 < D2/FL < 1.3
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項2】
請求項1に記載の結像レンズにおいて、
FLG1を前記第1レンズ群の焦点距離とし、FLG2を前記第2レンズ群の焦点距離とし、D0を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記拡大像が形成される像面までの距離とし、D1を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの最も像側のレンズ面までの距離とするとき、以下の条件式
0.3 < FLG1/FL < 3
−4 < FLG2/FL < −0.05
0.3 < D1/D0 < 0.8
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズ群は、像側に凹面を向けた第1レンズを含み、
前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた第2レンズを含む
ことを特徴とする結像レンズ。
【請求項4】
請求項3に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズは、前記第1レンズ群の最も像側に配置された、像側に凹面を向けた、単レンズ又は接合レンズからなる、メニスカスレンズであり、
前記第2レンズは、前記第2レンズ群の最も物体側に配置された、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである
ことを特徴とする結像レンズ。
【請求項5】
請求項4に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズと前記第2レンズは、合計で4枚以上レンズからなり、
前記第1レンズと前記第2レンズの少なくとも一方は、接合レンズからなる
ことを特徴とする結像レンズ。
【請求項6】
請求項5に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズと前記第2レンズは、それぞれ接合レンズである
ことを特徴とする結像レンズ。
【請求項7】
請求項4に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズと前記第2レンズの少なくとも一方は、正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズであり、
νlを当該接合レンズに含まれる正のパワーを有する前記レンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νsを当該接合レンズに含まれる負のパワーを有する前記レンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式
30<νl−νs
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項8】
請求項6に記載の結像レンズにおいて、
前記第1レンズと前記第2レンズは、それぞれ正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズであり、
νl1を前記第1レンズ又は前記第2レンズの一方である第1接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νs1を前記第1接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とし、νl2を前記第1レンズ又は前記第2レンズの他方である第2接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νs2を前記第2接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式
30<νl1−νs1
25<νl2−νs2
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項9】
請求項3乃至請求項8のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
RG1を前記第1レンズの像側に向けた前記凹面の曲率半径とし、RG2を前記第2レンズの物体側に向けた前記凹面の曲率半径とし、NdG2を前記第2レンズのd線に対する屈折率又は前記第2レンズを構成する最も物体側のレンズのd線に対する屈折率とし、νdG1を前記第1レンズ群に含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も高いアッベ数とするとき、以下の条件式
0 < |RG2/RG1| < 3
1.5 < NdG2
70 < νdG1
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項10】
請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
前記第3レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズを含む
ことを特徴とする結像レンズ。
【請求項11】
請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
前記第3レンズ群は、
最も物体側に配置された、正のパワーを有する第3レンズと、
最も像側に配置された、正のパワーを有する第4レンズと、を含み、
FLG3aを前記第3レンズの焦点距離とし、FLG3bを前記第4レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
0.2<FLG3b/FLG3a<5
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項12】
請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
NdG3を前記第3レンズ群に含まれるレンズの屈折率のうち最も大きい屈折率とし、
νdG3を前記第3レンズ群に含まれるレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式
1.7<NdG3
νdG3<45
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項13】
請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
Haを軸外の主光線が前記結像レンズの最も物体側のレンズ面に入射するときの光線高とし、Hiを前記軸外の主光線が前記拡大像が形成される像面に入射するときの光線高とするとき、以下の条件式
0.3 < Ha/Hi < 1
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項14】
請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の結像レンズにおいて、
Eaを前記第1レンズ群に含まれるレンズの最大有効径とし、Ecを前記第3レンズ群に含まれるレンズの最大有効径とするとき、以下の条件式
−0.04<(Ea−Ec)/FL<0.03
を満たすことを特徴とする結像レンズ。
【請求項15】
請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の結像レンズを備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項16】
請求項15に記載の顕微鏡装置において、さらに、
前記結像レンズが形成する前記物体の拡大像を撮像する撮像素子を含み、
Lを前記撮像素子の画素サイズとするとき、以下の条件式
1μm≦L≦17μm
を満たすことを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項17】
無限遠補正型の対物レンズと、
顕微鏡結像レンズと、を備え、
前記顕微鏡結像レンズは、物体側から順に、
接合レンズを含む、正のパワーを有する第1レンズ群と、
負のパワーを有する接合レンズからなる第2レンズ群と、
各々が正のパワーを有する複数のレンズからなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群と、から構成され、
FLを前記結像レンズの焦点距離とし、D2を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの入射瞳位置までの距離とするとき、以下の条件式
0.3 < D2/FL < 1.3
を満たすことを特徴とする撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、顕微鏡結像レンズ、顕微鏡装置、及び、撮像光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、撮像素子の高画素化が著しく、顕微鏡分野においても、広視野と高解像とを両立した観察及び画像取得が可能な顕微鏡装置への期待が高まっている。例えば、このような顕微鏡装置をバーチャルスライドに応用すると、スキャンスピードの高速化が可能になる。また、脳研究等の分野に応用すると、リアルタイムに脳全体を見つつその中の細胞の詳細な観察が可能になる。
【0003】
このような顕微鏡装置を実現するためには、広い視野を持つ対物レンズが使用されるので、このような対物レンズの性能を十分に発揮することが可能な結像レンズが望まれる。結像レンズについては、例えば、特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平04−093911号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に記載の結像レンズは、像面湾曲とコマ収差の補正が十分ではない。このため、この結像レンズを備えた顕微鏡装置では、視野周辺部における高解像の実現が困難である。また、開口数を大きくしようとすればするほど、軸外収差に起因した性能の劣化が顕著となる。このため、広視野と高解像の両立は困難である。
【0006】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、広い視野を持つ対物レンズに対応可能で、良好な光学性能をもつ顕微鏡結像レンズ、及び、それを備えた顕微鏡装置及び撮像光学系の技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第1の態様は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する、顕微鏡結像レンズであって、物体側から順に、接合レンズを含む、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する接合レンズからなる第2レンズ群と、各々が正のパワーを有する複数のレンズからなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群と、から構成され、FLを前記結像レンズの焦点距離とし、D2を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの入射瞳位置までの距離とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
0.3 < D2/FL < 1.3
【0008】
本発明の第2の態様は、第1の態様に記載の結像レンズにおいて、FLG1を前記第1レンズ群の焦点距離とし、FLG2を前記第2レンズ群の焦点距離とし、D0を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記拡大像が形成される像面までの距離とし、D1を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの最も像側のレンズ面までの距離とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
0.3 < FLG1/FL < 3
−4 < FLG2/FL < −0.05
0.3 < D1/D0 < 0.8
【0009】
本発明の第3の態様は、第1の態様又は第2の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズ群は、像側に凹面を向けた第1レンズを含み、前記第2レンズ群は、物体側に凹面を向けた第2レンズを含む結像レンズを提供する。
【0010】
本発明の第4の態様は、第3の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズは、前記第1レンズ群の最も像側に配置された、像側に凹面を向けた、単レンズ又は接合レンズからなる、メニスカスレンズであり、前記第2レンズは、前記第2レンズ群の最も物体側に配置された、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである結像レンズを提供する。
【0011】
本発明の第5の態様は、第4の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズと前記第2レンズは、合計で4枚以上レンズからなり、前記第1レンズと前記第2レンズの少なくとも一方は、接合レンズからなる結像レンズを提供する。
【0012】
本発明の第6の態様は、第5の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズと前記第2レンズは、それぞれ接合レンズである結像レンズを提供する。
【0013】
本発明の第7の態様は、第4の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズと前記第2レンズの少なくとも一方は、正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズであり、νlを当該接合レンズに含まれる正のパワーを有する前記レンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νsを当該接合レンズに含まれる負のパワーを有する前記レンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
30<νl−νs
【0014】
本発明の第8の態様は、第6の態様に記載の結像レンズにおいて、前記第1レンズと前記第2レンズは、それぞれ正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズであり、νl1を前記第1レンズ又は前記第2レンズの一方である第1接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νs1を前記第1接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とし、νl2を前記第1レンズ又は前記第2レンズの他方である第2接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数とし、νs2を前記第2接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
30<νl1−νs1
25<νl2−νs2
【0015】
本発明の第9の態様は、第3の態様乃至第8の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、RG1を前記第1レンズの像側に向けた前記凹面の曲率半径とし、RG2を前記第2レンズの物体側に向けた前記凹面の曲率半径とし、NdG2を前記第2レンズのd線に対する屈折率又は前記第2レンズを構成する最も物体側のレンズのd線に対する屈折率とし、νdG1を前記第1レンズ群に含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も高いアッベ数とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
0 < |RG2/RG1| < 3
1.5 < NdG2
70 < νdG1
【0016】
本発明の第10の態様は、第1の態様乃至第9の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、前記第3レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズを含む結像レンズを提供する。
【0017】
本発明の第11の態様は、第1の態様乃至第10の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、前記第3レンズ群は、最も物体側に配置された、正のパワーを有する第3レンズと、最も像側に配置された、正のパワーを有する第4レンズと、を含み、FLG3aを前記第3レンズの焦点距離とし、FLG3bを前記第4レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
0.2<FLG3b/FLG3a<5
【0018】
本発明の第12の態様は、第1の態様乃至第11の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、NdG3を前記第3レンズ群に含まれるレンズの屈折率のうち最も大きい屈折率とし、νdG3を前記第3レンズ群に含まれるレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
1.7<NdG3
νdG3<45
【0019】
本発明の第13の態様は、第1の態様乃至第12の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、Haを軸外の主光線が前記結像レンズの最も物体側のレンズ面に入射するときの光線高とし、Hiを前記軸外の主光線が前記拡大像が形成される像面に入射するときの光線高とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
0.3< Ha/Hi < 1
【0020】
本発明の第14の態様は、第1の態様乃至第13の態様のいずれか1つに記載の結像レンズにおいて、Eaを前記第1レンズ群に含まれるレンズの最大有効径とし、Ecを前記第3レンズ群に含まれるレンズの最大有効径とするとき、以下の条件式を満たす結像レンズを提供する。
−0.04<(Ea−Ec)/FL<0.03
【0021】
本発明の第15の態様は、第1の態様乃至第14の態様のいずれか1つに記載の結像レンズを備える顕微鏡装置を提供する。
【0022】
本発明の第16の態様は、第15の態様に記載の顕微鏡装置において、さらに、前記結像レンズが形成する前記物体の拡大像を撮像する撮像素子を含み、Lを前記撮像素子の画素サイズとするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡装置を提供する。
1μm≦L≦17μm
【0023】
本発明の第17の態様は、無限遠補正型の対物レンズと、顕微鏡結像レンズと、を備え、前記顕微鏡結像レンズは、物体側から順に、接合レンズを含む、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する接合レンズからなる第2レンズ群と、各々が正のパワーを有する複数のレンズからなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群と、から構成され、FLを前記結像レンズの焦点距離とし、D2を前記結像レンズの最も物体側のレンズ面から前記結像レンズの入射瞳位置までの距離とするとき、以下の条件式を満たす撮像光学系を提供する。
0.3 < D2/FL < 1.3
【発明の効果】
【0025】
本発明によれば、広い視野を持つ対物レンズに対応可能で、良好な光学性能をもつ顕微鏡結像レンズ、及び、それを備えた顕微鏡装置及び撮像光学系の技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
図1】本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置の構成を例示した図である。
図2】本発明の実施例1に係る結像レンズの断面図である。
図3図2に例示される結像レンズの収差図である。
図4】本発明の実施例2に係る結像レンズの断面図である。
図5図4に例示される結像レンズの収差図である。
図6】本発明の実施例3に係る結像レンズの断面図である。
図7図6に例示される結像レンズの収差図である。
図8】本発明の実施例4に係る結像レンズの断面図である。
図9図8に例示される結像レンズの収差図である。
図10】本発明の実施例5に係る結像レンズの断面図である。
図11図10に例示される結像レンズの収差図である。
図12】本発明の実施例6に係る結像レンズの断面図である。
図13図12に例示される結像レンズの収差図である。
図14】本発明の実施例7に係る結像レンズの断面図である。
図15図14に例示される結像レンズの収差図である。
図16】本発明の実施例8に係る結像レンズの断面図である。
図17図16に例示される結像レンズの収差図である。
図18】本発明の実施例9に係る結像レンズの断面図である。
図19図18に例示される結像レンズの収差図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
図1は、本発明の一実施形態に係る顕微鏡装置100の構成を示す概略図である。図1に例示される顕微鏡装置100は、顕微鏡本体2と、光ファイバー4を介して顕微鏡本体2に接続される光源装置3と、対物レンズ8及び結像レンズ1を含む撮像光学系と、撮像素子9を内蔵したデジタルカメラと、を備えている。顕微鏡装置100は、さらに、ステージ5を対物レンズ8の光軸と直交する方向に移動させるためのXYハンドル6と、ステージ5を対物レンズ8の光軸と平行な方向に移動させるためのZハンドル7を備えている。また、顕微鏡装置100は、図示しない接眼レンズを備えてもよい。
【0028】
対物レンズ8は、無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。対物レンズ8は、広視野(即ち、低倍率且つ大きな視野数)で大きな開口数を有するように構成されている。
【0029】
結像レンズ1は、対物レンズ8と組み合わせて物体(標本S)の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ1は、収差が良好に補正され、且つ、大きな視野数と大きな開口数を有するように構成されている。
【0030】
撮像素子9は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などであり、対物レンズ8及び結像レンズ1により拡大像が形成される像面に配置される。
【0031】
撮像素子9は、対物レンズ8及び結像レンズ1が有する広い視野数が十分に生かされるように、サイズの大きなものが望ましい。また、対物レンズ8及び結像レンズ1による高い結像性能が十分に発揮されるように、高精細なものが望ましく、例えば、その画素サイズL(つまり、各画素の一辺の長さ)が1μmから17μmであるものが望ましい。これは、17μmを上回ると、ナイキスト周波数が撮像光学系のカットオフ周波数を下回ってしまい、その結果、撮像光学系の解像性能が十分に発揮されないからである。また、1μmを下回ると、撮像光学系のカットオフ周波数を越えてナイキスト周波数は大きくなりすぎてしまい、撮像素子の解像性能が十分に発揮されないからである。
【0032】
顕微鏡装置100では、ステージ5上に配置された標本Sは、光源装置3から出射し光ファイバー4を介して入射した光によって照明される。照明された標本Sは、対物レンズ8及び結像レンズ1により撮像素子9に拡大して投影され、対物レンズ8及び結像レンズ1により形成された標本Sの拡大像が撮像素子9で撮像される。また、顕微鏡装置100が接眼レンズを有している場合であれば、標本Sの拡大像がその接眼レンズを介して観察される。
以上のように構成された顕微鏡装置100によれば、広視野と高解像とを両立した観察及び画像取得を行うことができる。
【0033】
次に、結像レンズ1の構成及び作用について詳細に説明する。
結像レンズ1は、すでに上述したように、対物レンズ8と組み合わせて物体(標本S)の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズであり、対物レンズ8からの無限遠光束を撮像素子9が配置された像面に集光する。結像レンズ1は、物体側から順に、接合レンズを含む、正のパワーを有する第1レンズ群と、負のパワーを有する第2レンズ群と、各々が正のパワーを有する複数のレンズからなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群と、から構成されている。
【0034】
第1レンズ群は、その正のパワーにより、対物レンズからの平行光束を収斂光束に変換して軸外光線高を下げる役割と、第1レンズ群に含まれる接合レンズにより、球面収差と軸上色収差を補正する役割と、を主に担っている。
【0035】
第2レンズ群は、その負のパワーにより、第1レンズ群からの収斂光束を発散方向に屈折させてその収斂度合いを弱めることで、第3レンズ群に向かって光線高を上げながら、光線を出射する。
【0036】
第3レンズ群は、複数枚の正レンズにより、第1レンズ群及び第2レンズ群で発生した倍率色収差や歪曲収差を補正して、軸上収差と軸外収差のバランスを取る役割と、全体として有する正のパワーにより、像面に光線を集光させる役割と、を主に担っている。なお、軸外主光線は、第3レンズ群で最も高くなる。
【0037】
結像レンズ1は、レンズ群構成を正−負−正で構成し、第2レンズ群を負のパワーを有するレンズ群とすることで、球面収差、非点収差、コマ収差、及び、ペッツバール和を良好に補正することができる。また、このような構成では、対物レンズの射出瞳位置から結像レンズ1までの距離を長くしても像側で高いテレセントリック性を維持することができるため、軸上収差と軸外収差を良好に補正することができる。さらに、像面湾曲と非点収差も補正されるため、中心から周辺まで均質で且つ広視野をカバーした像を像面に形成することができる。
【0038】
さらに、コマ収差については、第1レンズ群及び第2レンズ群よりも軸外光線高が高くなる第3レンズ群で発生しやすいことから、第3レンズ群でのコマ収差の発生量を小さく抑えることが結像レンズ1全体のコマ収差の良好な補正に極めて重要である。この点について、結像レンズ1は、第3レンズ群が正のパワーを有する複数枚のレンズを含むことで、第3レンズ群全体で所定の正のパワーを実現しつつ、それら正のパワーを有する各レンズの曲率半径を比較的大きなものとすることができる。これにより、軸外マージナル光線のレンズ面への入射角及びレンズでの屈折角が大きくなりすぎることを防止することができる。その結果、第3レンズ群でのコマ収差の発生量が十分に抑制されるため、結像レンズ1のコマ収差を良好に補正することが可能となる。
【0039】
以下、結像レンズ1の望ましい構成について説明する。
第1レンズ群は、像側に凹面を向けたレンズ(以降、第1レンズと記す)を含むことが望ましい。結像レンズ1が第1レンズ群内に第1レンズを含むことで、第1レンズ群によって平行光束から変換された収斂光束が第1レンズの像側に向けた凹面へ入射するとき、その収斂光束の入射角度は小さくなる。このため、この凹面が有する負のパワーが、第1レンズ群で発生する球面収差、コマ収差及び非点収差を抑えるように作用する。また、凹面が有する負のパワーは、ペッツバール和の低減にも寄与する。
【0040】
さらに、第1レンズ群に含まれる第1レンズは、像側に凹面を向けた単レンズ又は接合レンズからなるメニスカスレンズであることが望ましく、第1レンズ群の最も像側に配置されることが更に望ましい。この場合、対物レンズ8からの平行光束は、第1レンズ群において、第1レンズに入射する前に収斂光束に変換され、第1レンズに入射する。第1レンズがメニスカスレンズであれば、物体側の面は凸面であり、その面への入射角は小さくなるため、第1レンズの凸面で発生する球面収差、コマ収差、非点収差を低減することができる。また、第1レンズ群の正パワーを、第1レンズより物体側のレンズ又はレンズ群(以降、第1aレンズ群と記す。)と第1レンズの凸面に分散させることができるため、第1レンズ群の各面での光線の曲がりを緩やかにすることができる。これにより、第1レンズ群での球面収差の発生量を抑えることができる。このような第1レンズを含む構成は、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きく、視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避ける上で好適であり、より良好なコマ収差の補正に寄与し得る。
【0041】
第2レンズ群は、物体側に凹面を向けたレンズ(以降、第2レンズと記す)を含むことが望ましい。結像レンズ1が第2レンズ群内に第2レンズを含むことで、第1レンズ群から出射されて第2レンズ群に入射する収斂光束が第2レンズの物体側に向けた凹面へ入射するとき、その収斂光束の入射角度が大きくなる。このため、この凹面が有する負のパワーが、収斂光束に対して強く作用し、第1レンズ群で発生した球面収差、コマ収差及び非点収差と相殺する方向に収差を発生させる。
【0042】
さらに、第2レンズ群に含まれる第2レンズは、物体側に凹面を向けた単レンズ又は接合レンズからなるメニスカスレンズであることが望ましく、第2レンズ群の最も物体側に配置されることが更に望ましい。上述したように、第2レンズ群は第3レンズ群に向かって軸外主光線高を上げていく役割を有している。第2レンズの像側の面が平面又は凹面であると、第2レンズから出射した光線の光線高が急激に上がってしまう。これにより、第3レンズ群へ入射する軸外主光線の角度が付きすぎてしまうため、第3レンズ群での軸外収差(コマ収差、倍率色収差)の発生量が大きくなってしまう。このため、第3レンズ群での軸外収差の発生を抑えるためには、第2レンズは物体側に凹面を向けたメニスカスレンズであることが望ましい。また、第2レンズ群はメニスカスレンズのみから構成されていてもよい。このような第2レンズを含む構成は、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きく、視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避ける上で好適であり、より良好なコマ収差及び倍率色収差の補正に寄与し得る。
【0043】
従って、第1レンズ群内に第1レンズを含み、且つ、第2レンズ群内に第2レンズを含む結像レンズ1の構成は、第1レンズ群を介して第2レンズ群から出射された光に生じている球面収差、コマ収差、非点収差量をより少なく抑えることを可能とし、像面湾曲をより良好に補正することができるという点で望ましい。
【0044】
また、第1レンズと第2レンズは、負のパワーを有する凹面で、正のパワーを有する第1aレンズ群で生じた軸上色収差及び倍率色収差とは反対の方向に軸上色収差及び倍率色収差を生じさせて、色収差を補正する役割も担っている。このため、第1レンズと第2レンズは、色収差を効果的に打ち消して補正するために、合計で4枚以上からなり、少なくとも一方が接合レンズからなることが望ましい。第1レンズと第2レンズの両方が接合レンズであれば更に望ましい。このような第1レンズ及び第2レンズを含む構成は、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きく、視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避ける上で好適であり、より良好な倍率色収差の補正に寄与し得る。
【0045】
なお、第3レンズ群内など、他の場所に接合レンズを入れた場合も、正パワーで発生する色収差を小さくして色収差のバランスをとることは可能である。ただし、その場合、軸外主光線やマージナル光線の光線高が高いため、細かな色収差の調整が困難である。このため、収差補正のために多くのレンズが必要となり、結像レンズ1を構成するレンズ枚数が増加してしまう。
【0046】
第3レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズを含むことが望ましい。これにより、第2レンズ群から光線高を上げながら入射する軸外主光線がそのメニスカスレンズに入射するときの入射角が抑えられる。これにより、非点収差を補正しつつコマ収差を良好に補正することが可能となる。
【0047】
以下、結像レンズ1が満たす条件について説明する。
結像レンズ1は、下記の条件式(4)を満たすように構成されている。
0.3 < D2/FL < 1.3 ・・・(4)
【0048】
但し、FLは、結像レンズ1の焦点距離であり、D2は、結像レンズ1の最も物体側のレンズ面(対物レンズ8に最も近いレンズ面)から結像レンズ1の入射瞳位置(対物レンズ8の射出瞳位置)までの距離である。なお、顕微鏡用の結像レンズは、結像レンズの入射瞳位置が対物レンズの射出瞳位置と同じ位置に成るように配置されるのが通常である。このため、以降では、結像レンズの入射瞳位置と対物レンズの射出瞳位置は実質的に同じ位置を指すものとして説明する。
【0049】
条件式(4)は、結像レンズ1の入射瞳位置(対物レンズ8の射出瞳位置)が結像レンズ1の物体側に位置する場合に、軸上球面収差と、軸外光線のコマ収差及び非点収差と、を良好に補正するための条件を示している。また、条件式(4)を満たすことで、結像レンズ1は、高いテレセントリック性を実現することができるため、結像レンズ1から出射される光線をCCDイメージセンサなどの撮像素子にとって好適な状態(つまり、光軸と略平行な状態)で出射することができる。結像レンズ1は、少なくとも条件式(4)を満たすことで、広い視野の対物レンズに対応可能で、良好な光学性能を実現することができる。
【0050】
条件式(4)でD2/FLが上限値を超えると、結像レンズ1の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)が第1レンズ群から遠くなりすぎる。このため、第1レンズ群に入射する際の軸外の光線高が極端に高くなり、球面収差や軸外光線のコマ収差及び非点収差が大きくなる。また、像側のテレセントリック性も低下する。さらに、結像レンズ1の外径も大きくなるため、製造性も低下する。一方、D2/FLが下限値を下回ると、結像レンズ1の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)が第1レンズ群に近くなりすぎる。このため、第1レンズ群に入射する際の軸外の光線高が十分に高くならない。従って、軸外のコマ収差及び非点収差が良好に補正することが困難となる。また、像側のテレセントリック性も低下する。
【0051】
以下、結像レンズ1が満たすことが望ましい条件について説明する。
結像レンズ1は、下記の条件式を満足することが望ましい。
0.3 < FLG1/FL < 3 ・・・(5)
−4 < FLG2/FL < −0.05 ・・・(6)
0.3 < D1/D0 < 0.8 ・・・(7)
【0052】
但し、FLG1は、第1レンズ群の焦点距離であり、FLG2は、第2レンズ群の焦点距離である。また、D0は、結像レンズ1の最も物体側のレンズ面から拡大像が形成される像面までの距離であり、D1は、結像レンズ1の最も物体側のレンズ面から結像レンズ1の最も像側のレンズ面までの距離である。
【0053】
条件式(5)は、第1レンズ群の焦点距離と全体の焦点距離との関係を規定する式である。条件式(6)は、第2レンズ群の焦点距離と全体の焦点距離との関係を規定する式である。条件式(5)及び条件式(6)を満たすことで、結像レンズ1の第1レンズ群と第2レンズ群のパワー配分が適正な状態となる。これにより、結像レンズ1は、結像レンズ1全体で球面収差とコマ収差をより良好に補正し、且つ、第2レンズ群の負のパワーによりペッツバール和を低減して像面湾曲をより良好に補正することができる。特に、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きくまた視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避けるためには、より良好な像面湾曲とコマ収差の補正が重要である。このため、条件式(5)及び(6)を満たすことが望ましい。
【0054】
条件式(5)でFLG1/FLが上限値を超えると、結像レンズ1全体のパワーに対して第1レンズ群のパワーが弱くなりすぎる。このため、第2レンズ群を含む他のレンズ群のパワーも同様に、結像レンズ全体のパワーに対して弱くなる。これにより、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲、コマ収差が悪化する。一方、FLG1/FLが下限値を下回ると、結像レンズ1全体のパワーに対して第1レンズ群のパワーが強くなりすぎる。これにより、他のレンズ群のパワーも同様に、結像レンズ全体のパワーに対して強くなるため、球面収差、コマ収差が悪化する。また、各レンズ群のパワーが強く、偏心敏感度が高いため、わずかなレンズの偏心により諸収差が悪化してしまう。
【0055】
条件式(6)でFLG2/FLが上限値を超えると、結像レンズ1全体のパワーに対して第2レンズ群のパワーが強くなりすぎる。これにより、他のレンズ群のパワーも同様に、結像レンズ全体のパワーに対して強くなるため、球面収差、コマ収差が悪化する。また、各レンズ群のパワーが強く、偏心敏感度が高いため、わずかなレンズの偏心により諸収差が悪化してしまう。一方、FLG2/FLが下限値を下回ると、結像レンズ1全体のパワーに対して第2レンズ群のパワーが弱くなりすぎる。これにより、ペッツバール和が大きくなり、像面湾曲、コマ収差が悪化する。
【0056】
条件式(7)は、結像レンズ1の最も物体側のレンズ面(対物レンズ8に最も近い結像レンズ1のレンズ面(以降、第1面と記す。))から結像位置である像面までの距離と、第1面から結像レンズ1の最も像側のレンズ面(像面に最も近い結像レンズのレンズ面(以降、最終面と記す。))までの距離である結像レンズ1全長との関係を規定する式である。条件式(7)を満たすことで、結像レンズ1は、全長を極端に長くすることなく、像面における球面収差、コマ収差及び非点収差を良好に補正し、且つ、像側で高いテレセントリック性を実現することができる。特に、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きくまた視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避けるためには、より良好な像面湾曲とコマ収差の補正が重要である。このため、条件式(7)を満たすことが望ましい。
【0057】
条件式(7)でD1/D0が上限値を超えると、第3レンズ群から結像位置までの距離が短くなりすぎる。このため、結像レンズ1の像側に配置される、撮像素子、光路分割素子、及び、同焦調整機構などの配置が困難になってしまう。一方、D1/D0が下限値を下回ると、第1レンズ群から第3レンズ群までの距離が短くなりすぎるため、球面収差やコマ収差の補正が困難となる。また、球面収差やコマ収差が補正された場合であっても、各レンズ群のパワーが強くなりすぎるため、レンズ群の偏心敏感度が上昇し、わずかなレンズの偏心により諸収差の悪化が生じてしまう。
【0058】
結像レンズ1は、第1レンズ群が最も像側に、像側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第1レンズを含み、第2レンズ群が最も物体側に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズからなる第2レンズを含むとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
30<νl−νs ・・・(8)
30<νl1−νs1 ・・・(9)
25<νl2−νs2 ・・・(10)
【0059】
ただし、第1レンズと第2レンズの少なくとも一方が正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズ(即ち、色消しレンズ)であるとき、νlは、その接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数である。また、νsは、その接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数である。
【0060】
また、第1レンズと第2レンズがそれぞれ正のパワーを有するレンズと負のパワーを有するレンズを含む接合レンズ(即ち、色消しレンズ)であるとき、νl1は第1レンズ又は第2レンズの一方である第1接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数である。νs1は第1接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数である。νl2は第1レンズ又は第2レンズの他方である第2接合レンズに含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も大きいアッベ数である。νs2は第2接合レンズに含まれる負のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数である。
【0061】
条件式(8)から条件式(10)は、色消しレンズ(第1レンズ及び/又は第2レンズ)を構成する硝材のアッベ数差を規定する式である。
条件式(8)を満たすことで、第1レンズ群で発生した倍率色収差及び軸上色収差を打ち消して、全体として色収差を良好に補正することができる。条件式(8)でνl−νsが下限値を下回ると、色消しレンズでの倍率色収差および軸上色収差の補正量が小さくなるため、結像面における色収差を良好に補正することが困難となる。なお、色消しレンズは、それ以前(つまり、物体側)で生じた色収差とは反対方向に色収差を発生させて、色収差を補正するレンズである。
【0062】
無限遠補正型の対物レンズ8と結像レンズ1で結像系を構成する場合、視野数が大きい対物レンズ8ではある一定の方向に倍率色収差がでる傾向があり、収差補正が難しい場合がある。そのような場合には、結像レンズ1で対物レンズ8とは逆方向に倍率色収差を出して、結像系全体で倍率色収差を相殺することが望ましい。条件式(9)及び(10)を満たすことで、結像レンズ1で発生する色収差を複数の色消しレンズで過剰に補正することができる。このため、第1レンズ群で発生した倍率色収差及び軸上色収差に加えて、対物レンズ8で補正しきれなかった倍率色収差も良好に補正することができる。条件式(9)でνl1−νs1が下限値を下回るか、条件式(10)でνl2−νs2が下限値を下回ると、倍率色収差および軸上色収差の補正量が小さくなるため、対物レンズ8で発生した倍率色収差をも取りきることが困難となる。
【0063】
即ち、結像レンズ1は、結像レンズ単独での高い色収差性能を得るためには、条件式(8)を満たすことが望ましく、対物レンズ8で補正し切れなかった色収差をも補正するためには、条件式(9)及び(10)を満たすことが望ましい。
【0064】
結像レンズ1は、第1レンズ群が像側に凹面を向けた第1レンズを含み、第2レンズ群が物体側に凹面を向けた第2レンズを含むとき、以下の条件式を満足することが望ましい。
0 < |RG2/RG1| < 3 ・・・(11)
1.5 < NdG2 ・・・(12)
70 < νdG1 ・・・(13)
【0065】
但し、RG1は、第1レンズの像側に向けた凹面の曲率半径であり、RG2は、第2レンズの物体側に向けた凹面の曲率半径である。NdG2は、第2レンズのd線に対する屈折率、又は、第2レンズが接合レンズである場合には第2レンズを構成する最も物体側のレンズのd線に対する屈折率である。νdG1は、第1レンズ群に含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も高いアッベ数である。なお、第1レンズ群内に像側に向けた凹面が複数ある場合には、RG1は、最も像側の凹面の曲率半径であることが望ましい。
【0066】
条件式(11)は、第1レンズの像側に向けた凹面の曲率半径に対する第2レンズの物体側に向けた凹面の曲率半径の比を規定する式である。条件式(11)を満たすことで、これらのレンズが収差の抑制に効果的に寄与することになるため、第1レンズ群を介して第2レンズ群から出射された光に生じている諸収差量をより少なく抑えることができる。
【0067】
条件式(11)で|RG2/RG1|が上限値を超えると、第1レンズの像側に向けた凹面の曲率半径が小さくなりすぎるか、または、第2レンズの物体側に向けた凹面の曲率半径が大きくなりすぎる。像側に向けた凹面の曲率半径が小さくなりすぎると、第1レンズの凹面で生じる負のパワーが強くなりすぎるため、球面収差、コマ収差及び非点収差が悪化してしまう。また、第2レンズの凹面の曲率半径が大きくなりすぎると、第2レンズ群の負のパワーが弱くなるため、像面湾曲及びコマ収差が悪化してしまう。
【0068】
条件式(12)は、第2レンズのd線に対する屈折率を規定する式である。条件式(12)を満たすことで、ペッツバール和を抑えて良好に像面湾曲を補正することができるため、結像レンズ1全体として、各レンズ群での球面収差、非点収差、コマ収差の発生量を少なくすることが可能となる。条件式(12)でNdG2が下限値を下回ると、必要なパワーが生じさせるためには、第2レンズの物体側に向けた凹面の曲率半径を非常に小さくする必要がある。このため、結像レンズ1全体として、球面収差、コマ収差、像面湾曲を良好に補正することが困難となる。
【0069】
条件式(13)は、第1レンズ群に含まれる正のパワーを有するレンズのアッベ数のうち最も高いアッベ数を規定する式である。条件式(13)を満たすことで、軸上光線高が最も高くなる第1レンズ群で、球面収差及び軸上色収差を良好に補正することができる。条件式(13)でνdG1が下限値を下回ると、球面収差及び軸上色収差を良好に補正することが困難となる。
【0070】
結像レンズ1は、第3レンズ群が最も物体側に正のパワーを有する第3レンズを含み、最も像側に正のパワーを有する第4レンズを含むとき、以下の条件式を満足することが望ましい。なお、第3レンズ及び第4レンズは、単レンズであっても接合レンズであってもよい。
0.2<FLG3b/FLG3a<5 ・・・(14)
但し、FLG3aは第3のレンズの焦点距離であり、FLG3bは第4のレンズの焦点距離である。
【0071】
条件式(14)は、第3レンズ群内のパワー配分について規定する式である。条件式(11)を満たすことで、第3レンズ群の正パワーが適切に配分されるため、球面収差、コマ収差、像面湾曲を良好に補正することができる。条件式(14)でFLG3b/FLG3aが下限値を下回ると、第3レンズのパワーに対して第4レンズのパワーが大きくなりすぎる。このため、軸外主光線の光線高が高い第4レンズにおいて、大きなコマ収差及び像面湾曲が発生してしまう。条件式(14)でFLG3b/FLG3aが上限値を上回ると、第4レンズのパワーに対して第3レンズのパワーが大きくなりすぎる。このため、第3レンズ群で大きな球面収差が発生してしまい、結像レンズ1全体としての収差発生量が増大してしまう。条件式(14)を満たした構成は、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きく視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避ける上で好適であり、より良好なコマ収差及び倍率色収差の補正に寄与し得る。
【0072】
結像レンズ1は、以下の条件式を満足することが望ましい。
1.7<NdG3 ・・・(15)
νdG3<45 ・・・(16)
【0073】
但し、NdG3は第3レンズ群に含まれるレンズの屈折率のうち最も大きい屈折率であり、νdG3は第3レンズ群に含まれるレンズのアッベ数のうち最も小さいアッベ数である。
【0074】
条件式(15)は、第3レンズ群に含まれる正レンズのd線に対する屈折率を規定する式である。条件式(15)を満たすことで、軸外コマ収差を良好に補正しながら、第2レンズ群の負のパワーにより発生する歪曲収差を第3レンズ群の正のパワーのレンズによって低減させることが可能となる。NdG3が下限値を下回ると、第3レンズ群に含まれる正レンズのレンズ面の曲率半径が小さくなり、コマ収差または歪曲収差が悪化してしまう。
【0075】
条件式(16)は、第3レンズ群に含まれる正レンズのアッベ数を規定する式である。条件式(16)を満たすことで、最も軸外主光線が高くなる第3レンズ群で、軸外の倍率色収差を良好に補正することができる。νdG3が上限値を上回ると、倍率色収差を良好に補正することが困難となる。
【0076】
結像レンズ1は、以下の条件式を満足することが望ましい。
0.3 < Ha/Hi < 1 ・・・(17)
−0.04<(Ea−Ec)/FL<0.03 ・・・(18)
【0077】
但し、Haは軸外の主光線が結像レンズ1の最も物体側のレンズ面に入射するときの光線高であり、Hiはその軸外の主光線が像面に入射するときの光線高である。Eaは第1レンズ群に含まれるレンズの最大有効径であり、Ecは第3レンズ群に含まれるレンズの最大有効径である。
【0078】
条件式(17)は、軸外主光線の光線高について規定する式である。条件式(17)を満たすことにより、軸外主光線の光線高が適切な範囲に維持されるため、結像レンズ1のコマ収差を良好に補正することができる。Ha/Hiが下限値を下回ると、軸外光束の下側マージナル光線の曲がりが緩やかになりすぎるため、第3レンズ群でのコマ収差補正が不十分になってしまう。一方、Ha/Hiが上限値を上回ると、軸外光束の上側マージナル光線の曲がりが急になりすぎるため、コマ収差が軸外で急激に悪化してしまう。条件式(17)を満たした構成は、結像レンズ1のように、入射瞳径が大きく視野数が大きい結像レンズでは、周辺性能の劣化を避ける上で好適であり、より良好なコマ収差及び倍率色収差の補正に寄与し得る。
【0079】
条件式(18)は、レンズの有効径について規定する式である。条件式(18)を満たすことで、軸上光束の射出NAに対する軸外光束の射出NAの劣化を低減することができる。(Ea−Ec)/FLが下限値を下回ると、第1レンズ群の径が不足するため、軸外光束でのNAの劣化がひどくなってしまう。このため、像高が高い部分と低い部分との間で明るさが異なることになり、光量のムラが生じてしまう。一方、(Ea−Ec)/FLが上限値を上回ると、第1レンズ群が大きくなりすぎて、有効光束が通らない無駄な領域が増加してしまう。また、これに伴い、レンズの加工精度が低下し、枠加工の難易度も上がってしまう。
【0080】
結像レンズ1は、次の条件式を満たすように構成されていることが望ましい。
0.04 < NA ・・・(1)
1700 ≦ FN/ε ・・・(2)
−2 ≦ FN/EXP1 ≦ 2 ・・・(3)
【0081】
但し、NAは、結像レンズ1の像側の開口数であり、FNは、結像レンズ1の視野数であり、εは、結像レンズ1のd線(588nm)に対するエアリーディスク直径(即ち、ε=1.22×λ/NA)である。EXP1は、像面から結像レンズ1の射出瞳位置までの距離であり、像面に対して結像レンズ1側に射出瞳位置がある場合には負の値で表し、像面に対して結像レンズ1から離れた側(つまり、結像レンズ1とは反対側)に射出瞳位置がある場合には正の値で表す。なお、結像レンズ1の射出瞳位置は、対物レンズ8の瞳の中心を通る主光線が光軸と交わる位置である。また、視野数とは、最大像高の2倍に相当する。なお、顕微鏡の光学系が形成する光学像を撮像素子9で撮像しデジタル観察を行う場合には、撮像素子9の対角長は結像レンズ1の視野数と同程度であることが望ましい。
【0082】
条件式(1)は、十分な分解能を得るための条件を示している。また、NAが条件式(1)の下限値を下回らないことで、エアリーディスク径を十分に小さくすること可能となり、十分な分解能を得ることができる。また、NAが大きくなると結像レンズ1を通る光線の径が太くなり、結像レンズ1に必要なレンズ径が大きくなる。NAが条件式(1)の上限値を上回らないことで、結像レンズ1内のレンズ径を製造可能なレベルに抑えることができる。
【0083】
また、結像レンズ1は、次の条件式を満たすように構成されていてもよい。
0.04 < NA ≦0.08 ・・・(1−1)
また、結像レンズ1は、次の条件式を満たすように構成されていてもよい。
0.045 ≦ NA ≦0.08 ・・・(1−2)
【0084】
条件式(2)は、十分な分解能と広視野を得るための条件を示している。FN/εが条件式(2)の下限値を下回らないことで、広視野且つ高分解能な標本観察及び画像取得が可能となる。
また、結像レンズ1は、次の条件式を満たすように構成されていてもよい。
1700 ≦ FN/ε ≦10000 ・・・(2−1)
【0085】
条件式(3)は、テレセントリック性を維持するための条件を示している。FN/EXP1が条件式(3)の範囲内にあることで、結像レンズ1のテレセントリック性が維持される。これにより、撮像素子9の角度特性に起因するシェーディングの影響を低減することができる。
【0086】
なお、条件式(1)から条件式(18)の任意に組み合わせが、結像レンズに適用されてもよい。また、各式は、上限値及び下限値のいずれか一方のみで限定しても良い。
以下、上述した結像レンズ1の実施例について具体的に説明する。
【実施例1】
【0087】
図2は、本実施例に係る結像レンズ10の断面図である。図2に例示される結像レンズ10は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ10は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。
【0088】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、両凸レンズL2と両凹レンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、両凹レンズL4と両凸レンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ)と、両凸レンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0089】
即ち、正−負−正のパワーを有する3群からなる結像レンズ10は、第2レンズ群G2の最も物体側に配置されたレンズが物体側に凹面を向けたレンズ面であるという特徴によって第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との境界を識別することができる。また、第3レンズ群G3が正のパワーを有する複数のレンズからなるという特徴によって第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との境界を識別することができる。
【0090】
結像レンズ10の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。NAは、像側の開口数である。その他の記号は、上述した式(1)から式(18)と同様である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=1999.9952mm
FL=180mm、FLG1=142.1901mm、FLG2=−81.4882mm
D0=186.88mm、D1=90.8598mm、D2=162.2mm
FLG3a=313.55mm、FLG3b=151.876mm
Ea=26.595mm、Ec=22.093mm
【0091】
結像レンズ10のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のinfは無限大(∞)を示している。
結像レンズ10
s r d nd vd
s0 inf 162.2
s1 63.8523 9.3326 1.497 81.54
s2 -1485.8995 3.1666
s3 39.1423 13.9864 1.497 81.54
s4 -145.3496 6 1.51633 64.14
s5 26.8639 20.2953
s6 -53.5928 8.0905 1.72047 34.71
s7 110.3106 7.877 1.43875 94.93
s8 -130 14.8023
s9 -288.1082 6 1.59522 67.74
s10 -114.1428 0.4703
s11 176.2945 6 1.85026 32.27
s12 -475.1754 90.8598442
s13 inf
【0092】
ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、ndはd線に対する屈折率を、vdはアッベ数を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様である。なお、面番号s0が示す面は、結像レンズ10の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。また、例えば、面間隔d0は、面番号s0が示す面から面番号s1が示す面までの距離を示している。
【0093】
結像レンズ10は、以下の式(1A)から(18A)で示されるように、条件式(11)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1A)から(18A)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17A)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1A)
FN/ε=2927 ・・・(2A)
FN/EXP1=0.015 ・・・(3A)
D2/FL=0.901 ・・・(4A)
FLG1/FL=0.790 ・・・(5A)
FLG2/FL=−0.453 ・・・(6A)
D1/D0=0.486 ・・・(7A)
νl−νs=60.200 ・・・(8A)
νl1−νs1=60.200 ・・・(9A)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10A)
|RG2/RG1|=1.999 ・・・(11A)
NdG2=1.720 ・・・(12A)
νdG1=81.540 ・・・(13A)
FLG3b/FLG3a=0.484 ・・・(14A)
NdG3=1.850 ・・・(15A)
νdG3=32.270 ・・・(16A)
Ha/Hi=0.908 ・・・(17A)
(Ea−Ec)/FL=0.025 ・・・(18A)
【0094】
図3は、図2に例示される結像レンズ10の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。図3(a)は球面収差図であり、図3(b)は倍率色収差図であり、図3(c)は非点収差図であり、図3(d)はコマ収差図であり、図3(e)は歪曲収差図である。なお、図中の“M”はメリディオナル成分、“S”はサジタル成分を示している。
【実施例2】
【0095】
図4は、本実施例に係る結像レンズ20の断面図である。図4に例示される結像レンズ20は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ20は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0096】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL2と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL4と物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ)と、両凸レンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0097】
結像レンズ20の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=1999.4602mm
FL=180mm、FLG1=160.3233mm、FLG2=−11.2048mm
D0=204.9437mm、D1=107.891mm、D2=162.2mm
FLG3a=187.5652mm、FLG3b=352.7182mm
Ea=26.357mm、Ec=23.38mm
【0098】
結像レンズ20のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ20の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ20
s r d nd vd
s0 inf 162.2
s1 120.7472 13.1775 1.43875 94.93
s2 -163.0581 9.7301
s3 41.4285 14.5537 1.497 81.54
s4 50 6.4656 1.51742 52.43
s5 30.8345 10.7507
s6 -53.095 8.117 1.8 29.84
s7 -187.8877 7.8669 1.43875 94.93
s8 -124.275 14.613
s9 -252.1032 5.947 1.59522 67.74
s10 -78.0578 0.6331
s11 351.1311 6 1.85026 32.27
s12 -2039.4189 107.0890528
s13 inf
【0099】
結像レンズ20は、以下の式(1B)から(18B)で示されるように、条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1B)から(18B)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17B)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1B)
FN/ε=2927 ・・・(2B)
FN/EXP1=0.015 ・・・(3B)
D2/FL=0.901 ・・・(4B)
FLG1/FL=0.891 ・・・(5B)
FLG2/FL=−0.062 ・・・(6B)
D1/D0=0.526 ・・・(7B)
νl−νs=65.090 ・・・(8B)
νl1−νs1=65.090 ・・・(9B)
νl2−νs2=29.110 ・・・(10B)
|RG2/RG1|=1.722 ・・・(11B)
NdG2=1.800 ・・・(12B)
νdG1=94.930 ・・・(13B)
FLG3b/FLG3a=1.881 ・・・(14B)
NdG3=1.850 ・・・(15B)
νdG3=32.270 ・・・(16B)
Ha/Hi=0.905 ・・・(17B)
(Ea−Ec)/FL=0.017 ・・・(18B)
【0100】
図5は、図4に例示される結像レンズ20の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例3】
【0101】
図6は、本実施例に係る結像レンズ30の断面図である。図6に例示される結像レンズ30は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ30は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0102】
第1レンズ群G1は、物体側から、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL1と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL2と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL4と物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0103】
結像レンズ30の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=1999.9441mm
FL=180mm、FLG1=256.5571mm、FLG2=−254.0083mm
D0=214.1499mm、D1=110.7824mm、D2=62.2mm
FLG3a=291.7965mm、FLG3b=341.1723mm
Ea=17.925mm、Ec=19.52mm
【0104】
結像レンズ30のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ30の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ30
s r d nd vd
s0 inf 162.0987
s1 96.8617 8.2794 1.497 81.54
s2 697.1144 2.9741
s3 41.59 14.0615 1.497 81.54
s4 283.4336 6 1.51633 64.14
s5 31.9707 20.3068
s6 -62.9229 8.0051 1.74951 35.33
s7 -920.5505 7.7895 1.43875 94.93
s8 -64.3308 14.6329
s9 -283.2239 5.8629 1.59522 67.74
s10 -108.4929 0.1694
s11 97.7459 15.286 1.85026 32.27
s12 136.8257 110.782381
s13 inf
【0105】
結像レンズ30は、以下の式(1C)から(18C)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1C)から(18C)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17C)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1C)
FN/ε=2927 ・・・(2C)
FN/EXP1=0.015 ・・・(3C)
D2/FL=0.346 ・・・(4C)
FLG1/FL=1.425 ・・・(5C)
FLG2/FL=−1.411 ・・・(6C)
D1/D0=0.517 ・・・(7C)
νl−νs=59.600 ・・・(8C)
νl1−νs1=59.600 ・・・(9C)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10C)
|RG2/RG1|=1.968 ・・・(11C)
NdG2=1.750 ・・・(12C)
νdG1=91.930 ・・・(13C)
FLG3b/FLG3a=1.169 ・・・(14C)
NdG3=1.850 ・・・(15C)
νdG3=32.270 ・・・(16C)
Ha/Hi=0.346 ・・・(17C)
(Ea−Ec)/FL=−0.009 ・・・(18C)
【0106】
図7は、図6に例示される結像レンズ30の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例4】
【0107】
図8は、本実施例に係る結像レンズ40の断面図である。図8に例示される結像レンズ40は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ40は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L7、L8)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0108】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL2と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL3と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL4とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、両凹レンズL5と両凸レンズL6とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第3レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL8(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0109】
結像レンズ40の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=1998.71mm
FL=180mm、FLG1=126.3122mm、FLG2=−64.4325mm
D0=197.606mm、D1=111.3848mm、D2=122.976mm
FLG3a=92.0611mm、FLG3b=193.5887mm
Ea=25.037mm、Ec=22.181mm
【0110】
結像レンズ40のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ40の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s15が示す面は、像面を示している。
結像レンズ40
s r d nd vd
s0 inf 197.606
s1 47.7341 11.1697 1.497 81.54
s2 -103.5787 3.3443
s3 -95.8974 4.5224 1.6516 58.55
s4 -4981.427 1.8525
s5 84.0206 14.2254 1.497 81.54
s6 152.7909 6.2341 1.51633 64.14
s7 54.2161 21.4746
s8 -33.2007 7.938 1.83481 42.71
s9 141.3339 7.7303 1.43875 94.93
s10 -43.4424 14.4918
s11 -3446.5792 5.7559 1.59522 67.74
s12 -101.9063 0.4627
s13 141.6394 12.183 1.85026 32.27
s14 978.5669 86.2206
s15 inf
【0111】
結像レンズ40は、以下の式(1D)から(18D)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1D)から(18D)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17D)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1D)
FN/ε=2927 ・・・(2D)
FN/EXP1=0.015 ・・・(3D)
D2/FL=0.683 ・・・(4D)
FLG1/FL=0.702 ・・・(5D)
FLG2/FL=−0.358 ・・・(6D)
D1/D0=0.564 ・・・(7D)
νl−νs=52.220 ・・・(8D)
νl1−νs1=52.220 ・・・(9D)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10D)
|RG2/RG1|=0.612 ・・・(11D)
NdG2=1.835 ・・・(12D)
νdG1=81.540 ・・・(13D)
FLG3b/FLG3a=2.103 ・・・(14D)
NdG3=1.850 ・・・(15D)
νdG3=32.270 ・・・(16D)
Ha/Hi=0.346 ・・・(17D)
(Ea−Ec)/FL=0.016 ・・・(18D)
【0112】
図9は、図8に例示される結像レンズ40の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例5】
【0113】
図10は、本実施例に係る結像レンズ50の断面図である。図10に例示される結像レンズ50は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ50は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0114】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL2と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL4と物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0115】
結像レンズ50の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=425.27mm
FL=180mm、FLG1=260.3535mm、FLG2=−573.9846mm
D0=226.03778mm、D1=120.9627mm、D2=222.2mm
FLG3a=748.3104mm、FLG3b=318.4502mm
Ea=31.497mm、Ec=28.291mm
【0116】
結像レンズ50のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ50の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ50
s r d nd vd
s0 inf 222.2
s1 117.8297 9.5763 1.43875 94.93
s2 -49640 3.6719
s3 59.5431 13.9171 1.618 63.33
s4 233.3093 6 1.51633 64.14
s5 42.9641 21.3163
s6 -78.9796 8.1503 1.72047 34.71
s7 -2823.7449 7.9336 1.43875 94.93
s8 -65.9063 14.9811
s9 -282.8478 6.0675 1.497 81.54
s10 -161.8049 0.7369
s11 152.7821 28.6118 1.83481 42.71
s12 328.6289 105.075038
s13 inf
【0117】
結像レンズ50は、以下の式(1E)から(18E)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1E)から(18E)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17E)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1E)
FN/ε=2927 ・・・(2E)
FN/EXP1=0.071 ・・・(3E)
D2/FL=1.234 ・・・(4E)
FLG1/FL=1.446 ・・・(5E)
FLG2/FL=−3.189 ・・・(6E)
D1/D0=0.535 ・・・(7E)
νl−νs=60.220 ・・・(8E)
νl1−νs1=60.220 ・・・(9E)
νl2−νs2=0.810 ・・・(10E)
|RG2/RG1|=1.838 ・・・(11E)
NdG2=1.720 ・・・(12E)
νdG1=94.930 ・・・(13E)
FLG3b/FLG3a=0.426 ・・・(14E)
NdG3=1.935 ・・・(15E)
νdG3=42.710 ・・・(16E)
Ha/Hi=1.244 ・・・(17E)
(Ea−Ec)/FL=0.018 ・・・(18E)
【0118】
図11は、図10に例示される結像レンズ50の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例6】
【0119】
図12は、本実施例に係る結像レンズ60の断面図である。図12に例示される結像レンズ60は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ60は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0120】
第1レンズ群G1は、物体側から、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ(非球面レンズ)L1と、両凸レンズL2と両凹レンL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、物体側に凹面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズL4と物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ、非球面レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ、非球面レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。レンズL1、レンズL6、レンズL7は、いずれも両面が非球面からなる非球面レンズである。
【0121】
結像レンズ60の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=1978.7006mm
FL=180mm、FLG1=306.3939mm、FLG2=−368.7981mm
D0=215.8317mm、D1=103.9357mm、D2=162.2mm
FLG3a=352.5076mm、FLG3b=312.6439mm
Ea=26.536mm、Ec=25.611mm
【0122】
結像レンズ60のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ60の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。また、面番号の横にある*マークは、その面が非球面であることを示している。
結像レンズ60
s r d nd vd
s0 inf 162.2
s1* 102.094 8.64 1.497 81.54
s2* 430.3744 2.5322
s3 40.6782 14.02 1.497 81.54
s4 -1456.2435 5.9978 1.51633 64.14
s5 31.4159 19.7771
s6 -71.3563 8.012 1.72047 34.71
s7 -352.2736 7.8017 1.43875 94.93
s8 -73.5208 14.6525
s9* -802.0276 5.8765 1.43875 94.93
s10* -159.9876 0.2926
s11* 102.985 16.3333 1.834 37.16
s12* 167.4128 111.8960111
s13 inf
【0123】
結像レンズ60の非球面データは、以下のとおりである。ここで、非球面形状は、下式で示される。但し、Zは、非球面の光軸の方向の座標であり、Yは非球面の光軸と直交する方向の座標であり、Kは円錐係数であり、rは非球面の近軸における曲率半径であり、A2,A4,A6,A8はそれぞれ2次、4次、6次、8次の非球面係数である。Eは10のべき乗を表わしている。
【数1】
第1面s1
K=-2 A2=2.27E-04 A4=1.64E-06 A6=1.20E-09 A8=1.02E-12
第2面s2
K=-0.0716 A2=7.20E-05 A4=1.75E-06 A6=1.41E-09 A8=1.29E-12
第9面s9
K=-0.1061 A2=3.32E-04 A4=3.98E-06 A6=-6.42E-09 A8=4.60E-12
第10面s10
K=-159.9876 A2=-3.9518E-04 A4=3.36E-06 A6=-7.13E-09 A8=4.42E-12
第11面s11
K=102.985 A2=-9.02E-05 A4=4.16E-08 A6=1.62E-09 A8=-1.27E-12
第12面s12
K=167.4128 A2=7.75E-05 A4=1.17E-07 A6=3.29E-09 A8=-2.40E-12
【0124】
結像レンズ60は、以下の式(1F)から(18F)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1F)から(18F)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17F)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1F)
FN/ε=2927 ・・・(2F)
FN/EXP1=0.015 ・・・(3F)
D2/FL=0.901 ・・・(4F)
FLG1/FL=1.702 ・・・(5F)
FLG2/FL=−2.049 ・・・(6F)
D1/D0=0.482 ・・・(7F)
νl−νs=60.220 ・・・(8F)
νl1−νs1=60.220 ・・・(9F)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10F)
|RG2/RG1|=2.271 ・・・(11F)
NdG2=1.720 ・・・(12F)
νdG1=81.540 ・・・(13F)
FLG3b/FLG3a=0.887 ・・・(14F)
NdG3=1.834 ・・・(15F)
νdG3=37.160 ・・・(16F)
Ha/Hi=0.907 ・・・(17F)
(Ea−Ec)/FL=0.005 ・・・(18F)
【0125】
図13は、図12に例示される結像レンズ60の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例7】
【0126】
図14は、本実施例に係る結像レンズ70の断面図である。図14に例示される結像レンズ70は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ70は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0127】
第1レンズ群G1は、物体側から、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズL1と、両凸レンズL2と両凹レンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、両凹レンズL4と両凸レンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL6(第3レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0128】
結像レンズ70の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=6143mm
FL=180mm、FLG1=503.2624mm、FLG2=−81.4779mm
D0=216.412mm、D1=114.4765mm、D2=162.2mm
FLG3a=136.7465mm、FLG3b=111.324mm
Ea=26.47mm、Ec=23.951mm
【0129】
結像レンズ70のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ70の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ70
s r d nd vd
s0 inf 162.2
s1 89.9591 23.7981 1.497 81.54
s2 158.2414 1
s3 50.3216 18.0151 1.497 81.54
s4 -95.0291 23.0142 1.51633 64.14
s5 32.3459 10.4065
s6 -49.5543 6.4182 1.72047 34.71
s7 99.1751 5.5 1.43875 94.93
s8 -93.5214 1
s9 -132.5229 4.246 1.59522 67.74
s10 -51.027 1
s11 65.2304 20.0785 1.85026 32.27
s12 180.1594 101.935897
s13 inf
【0130】
結像レンズ70は、以下の式(1G)から(18G)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1G)から(18G)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17G)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1G)
FN/ε=2927 ・・・(2G)
FN/EXP1=0.005 ・・・(3G)
D2/FL=0.901 ・・・(4G)
FLG1/FL=2.796 ・・・(5G)
FLG2/FL=−0.453 ・・・(6G)
D1/D0=0.529 ・・・(7G)
νl−νs=60.220 ・・・(8G)
νl1−νs1=60.220 ・・・(9G)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10G)
|RG2/RG1|=1.532 ・・・(11G)
NdG2=1.720 ・・・(12G)
νdG1=81.540 ・・・(13G)
FLG3b/FLG3a=0.814 ・・・(14G)
NdG3=1.850 ・・・(15G)
νdG3=32.270 ・・・(16G)
Ha/Hi=0.909 ・・・(17G)
(Ea−Ec)/FL=0.014 ・・・(18G)
【0131】
図15は、図14に例示される結像レンズ70の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例8】
【0132】
図16は、本実施例に係る結像レンズ80の断面図である。図16に例示される結像レンズ80は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ80は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0133】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、両凸レンズL2と両凹レンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、両凹レンズL4と両凸レンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、両凸レンズL6(第3レンズ)と、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0134】
結像レンズ80の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=108.99mm
FL=180mm、FLG1=177.491mm、FLG2=−79.0664mm
D0=268.9759mm、D1=214.0886mm、D2=162.2mm
FLG3a=102.58mm、FLG3b=221.0191mm
Ea=26.387mm、Ec=27.006mm
【0135】
結像レンズ80のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ80の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ80
s r d nd vd
s0 inf 162.2
s1 108.373 44.1565 1.497 81.54
s2 -420.1585 17.4045
s3 37.7218 16.3353 1.497 81.54
s4 -147.0718 7.2894 1.51633 64.14
s5 26.8628 24.5481
s6 -39.8089 12.9467 1.72047 34.71
s7 77.0609 27.5053 1.43875 94.93
s8 -71.3383 1
s9 196.7487 10.569 1.6968 55.53
s10 -109.7848 8.7513
s11 -700 43.5824 1.85026 32.27
s12 -152.7466 54.887315
s13 inf
【0136】
結像レンズ80は、以下の式(1H)から(18H)で示されるように、条件式(10)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1H)から(18H)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17H)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1H)
FN/ε=2927 ・・・(2H)
FN/EXP1=0.275 ・・・(3H)
D2/FL=0.901 ・・・(4H)
FLG1/FL=0.986 ・・・(5H)
FLG2/FL=−0.439 ・・・(6H)
D1/D0=0.796 ・・・(7H)
νl−νs=60.220 ・・・(8H)
νl1−νs1=60.220 ・・・(9H)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10H)
|RG2/RG1|=1.482 ・・・(11H)
NdG2=1.720 ・・・(12H)
νdG1=81.540 ・・・(13H)
FLG3b/FLG3a=2.155 ・・・(14H)
NdG3=1.850 ・・・(15H)
νdG3=32.270 ・・・(16H)
Ha/Hi=0.906 ・・・(17H)
(Ea−Ec)/FL=−0.003 ・・・(18H)
【0137】
図17は、図16に例示される結像レンズ80の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【実施例9】
【0138】
図18は、本実施例に係る結像レンズ90の断面図である。図18に例示される結像レンズ90は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ90は、物体側から順に、接合レンズCL1を含む、正のパワーを有する第1レンズ群G1と、負のパワーを有する第2レンズ群G2と、各々が正のパワーを有する複数のレンズ(L6、L7)からなる、全体で正のパワーを有する第3レンズ群G3と、から構成される。なお、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、第3レンズ群G3の境界の識別方法は、実施例1と同様である。
【0139】
第1レンズ群G1は、物体側から、両凸レンズL1と、両凸レンズL2と両凹レンズL3とからなる接合レンズCL1(第1レンズ)と、からなっている。第2レンズ群G2は、物体側から、両凹レンズL4と両凸レンズL5とからなる接合レンズCL2(第2レンズ)からなっている。第3レンズ群G3は、物体側から、両凸レンズL6(第3レンズ)と、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズL7(第4レンズ)とからなっている。第1レンズと第2レンズは、それぞれメニスカス形状を有している。
【0140】
結像レンズ90の各種データは、以下のとおりである。なお、基準波長は、d線(587.56nm)である。
NA=0.07、FN=30mm、
ε=0.010248mm、EXP1=358.0679mm
FL=180mm、FLG1=176.1303mm、FLG2=−78.0404mm
D0=248.8623mm、D1=169.271mm、D2=82.2mm
FLG3a=100.5002mm、FLG3b=452.1581mm
Ea=17.918mm、Ec=24.447mm
【0141】
結像レンズ90のレンズデータは、以下のとおりである。ここで、面番号s0が示す面は、結像レンズ90の入射瞳位置(対物レンズの射出瞳位置)の面を示し、面番号s13が示す面は、像面を示している。
結像レンズ90
s r d nd vd
s0 inf 82.2
s1 109.277 30 1.497 81.54
s2 -257.1081 3.8857
s3 48.498 25.5599 1.497 81.54
s4 -52.4895 13.3563 1.51633 64.14
s5 26.6665 10.0652
s6 -53.2581 35 1.72047 34.71
s7 76.7859 31.0012 1.43875 94.93
s8 -135.6727 4.8645
s9 150.0768 10.8424 1.59522 67.74
s10 -96.7851 1
s11 115.4106 3.696 1.85026 32.27
s12 162.4912 79.5913
s13 inf
【0142】
結像レンズ90は、以下の式(1I)から(18I)で示されるように、条件式(10)及び(18)を除き条件式(1)から(18)を満たしている。なお、式(1I)から(18I)はそれぞれ条件式(1)から(18)に対応している。また、条件式(17I)は視野数30の位置に入射する主光線を例に算出したものである。
NA = 0.07 ・・・(1I)
FN/ε=2927 ・・・(2I)
FN/EXP1=0.084 ・・・(3I)
D2/FL=0.457 ・・・(4I)
FLG1/FL=0.979 ・・・(5I)
FLG2/FL=−0.434 ・・・(6I)
D1/D0=0.680 ・・・(7I)
νl−νs=60.220 ・・・(8I)
νl1−νs1=60.220 ・・・(9I)
νl2−νs2=17.400 ・・・(10I)
|RG2/RG1|=1.997 ・・・(11I)
NdG2=1.721 ・・・(12I)
νdG1=81.540 ・・・(13I)
FLG3b/FLG3a=4.499 ・・・(14I)
NdG3=1.850 ・・・(15I)
νdG3=32.270 ・・・(16I)
Ha/Hi=0.459 ・・・(17I)
(Ea−Ec)/FL=−0.036 ・・・(18I)
【0143】
図19は、図18に例示される結像レンズ90の収差図であり、物体側から平行光束が入射した場合の像面での収差を示している。収差図の記載形式は、実施例1と同様である。
【符号の説明】
【0144】
1、10、20、30、40、50、60、70、80、90 結像レンズ
2 顕微鏡本体
3 光源装置
4 光ファイバー
5 ステージ
6 XYハンドル
7 Zハンドル
8 対物レンズ
9 撮像素子
100 顕微鏡装置
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
S 標本
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19