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WO2011158778A1 - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

顕微鏡対物レンズ Download PDF

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Publication number
WO2011158778A1
WO2011158778A1 PCT/JP2011/063477 JP2011063477W WO2011158778A1 WO 2011158778 A1 WO2011158778 A1 WO 2011158778A1 JP 2011063477 W JP2011063477 W JP 2011063477W WO 2011158778 A1 WO2011158778 A1 WO 2011158778A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
lens group
object side
diffractive optical
microscope objective
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2011/063477
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
妙子 渡士
和浩 ▲高▼砂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to CN201180029629.3A priority Critical patent/CN102971656B/zh
Priority to JP2012520435A priority patent/JP5614448B2/ja
Priority to EP11795684.7A priority patent/EP2584391B1/en
Publication of WO2011158778A1 publication Critical patent/WO2011158778A1/ja
Priority to US13/709,785 priority patent/US9366850B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US15/138,697 priority patent/US9851546B2/en
Priority to US15/810,872 priority patent/US10281703B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00Microscopes
    • G02B21/02Objectives

Definitions

  • the present invention relates to a microscope objective lens.
  • a microscope objective lens having a working distance as long as possible is desired to facilitate the handling of the sample.
  • the focal length of the lens group disposed on the object side must be long, and the space in which the lens can be disposed is limited in consideration of the focal length of the lens group. Consequently, it becomes difficult to correct various aberrations, particularly higher-order spherical aberration and chromatic aberration. Therefore, a lens system using a diffractive optical element (DOE) has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • DOE diffractive optical element
  • the first lens group has a lens component having a positive refractive power arranged closest to the object side, and extends from the object to the apex of the lens surface closest to the object side of the first lens group.
  • the distance on the optical axis is d0 and the distance on the optical axis from the object to the apex of the lens surface closest to the image is L, the following expression 0.1 ⁇ d0 / L ⁇ 0.6 It is preferable to satisfy the following conditions.
  • the position where the principal ray intersects the optical axis is closer to the object side than the lens surface closest to the image side of the second lens group.
  • At least one or more cemented negative lenses in the second lens group include an Abbe number of a medium of a positive lens element and an Abbe number of a medium of a negative lens element constituting the cemented negative lens.
  • ⁇ d2 At least one of the absolute values of the difference is expressed by the following equation ⁇ d2 > 30 It is preferable to satisfy the following conditions.
  • the microscope objective lens according to the second aspect of the present invention includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power and a second lens group having a negative refractive power, and the first lens.
  • the group includes a lens component having a positive refractive power disposed on the most object side and a diffractive optical element having a diffractive optical surface, and the diffractive optical element has a diameter of a light beam passing through the first lens group.
  • the distance on the optical axis from the object to the apex of the lens surface closest to the object side of the first lens group is d0, and the distance from the object to the apex of the lens surface closest to the image side.
  • a microscope objective lens includes a first lens group having a positive refractive power and a second lens group having a negative refractive power in order from the object side.
  • the group includes a lens component having a positive refractive power disposed on the most object side and a diffractive optical element having a diffractive optical surface, and the diffractive optical element has a diameter of a light beam passing through the first lens group.
  • the maximum diameter of the light beam passing through the first lens group is arranged on the image side of the largest part, and the focal length of the lens component closest to the object side of the first lens group is f11, the focal length of the entire system is f.
  • a microscope objective lens includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power and a second lens group having a negative refractive power, and the first lens.
  • the group includes a diffractive optical element having a diffractive optical surface, and the diffractive optical element is disposed on the image side with respect to the portion where the diameter of the light beam passing through the first lens group is the largest,
  • f1 is the focal length of the entire system
  • f is the maximum diameter of the light beam passing through the first lens group
  • ⁇ DOE is the maximum diameter of the light beam passing through the diffractive optical surface.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the microscope objective lens according to the first example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 2nd Example.
  • FIG. 5 is an aberration diagram of the microscope objective lens according to the second example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 3rd Example.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the microscope objective lens according to the third example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 4th Example. It is various aberrational figures of the microscope objective lens which concerns on the said 4th Example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 5th Example.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating various aberrations of the microscope objective lens according to the first example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 2nd Example.
  • FIG. 5 is an aberration diagram of the microscope objective lens according to the second example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 3rd Example
  • FIG. 10 is a diagram illustrating all aberrations of the microscope objective lens according to the fifth example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 6th Example. It is various aberrational figures of the microscope objective lens which concerns on the said 6th Example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on a 7th Example. It is various aberration diagrams of the microscope objective lens according to the seventh example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on an 8th Example. It is various aberrational figures of the microscope objective lens which concerns on the said 8th Example. It is a lens block diagram of the microscope objective lens which concerns on 9th Example. It is various aberrational figures of the microscope objective lens which concerns on the said 9th Example. It is a lens block diagram of the imaging lens used with the said microscope objective lens.
  • the first lens group G1 is a lens group for converging a divergent light beam from an object into a convergent light beam. Therefore, the microscope objective lens OL has a lens component having a positive refractive power (for example, the positive meniscus lens L1 in FIG. 1 and hereinafter referred to as “first lens component L1”) on the most object side. Configured.
  • the first lens group G1 of the microscope objective lens OL has a diffractive optical element GD to correct chromatic aberration.
  • the diffractive optical element GD is disposed on the image side of the portion where the diameter of the light beam passing through the first lens group G1 is the largest.
  • the first lens group G1 has at least one cemented positive lens for correcting chromatic aberration, and at least one of the cemented positive lenses is disposed on the object side of the diffractive optical element GD. ing.
  • the first lens component L1 may be composed of a single lens or a cemented lens.
  • the Abbe number of the optical glass is usually about 30 to 80, but the Abbe number of the diffractive optical element has a negative value as described above.
  • the diffractive optical surface D of the diffractive optical element GD has a dispersion characteristic that is opposite to that of normal glass (refractive optical element), and the refractive index decreases as the wavelength of light becomes shorter. have. Therefore, a large achromatic effect can be obtained by combining with an ordinary refractive optical element. Therefore, by using the diffractive optical element GD, it becomes possible to correct chromatic aberration that cannot be achieved with ordinary optical glass.
  • the diffractive optical element GD in the present embodiment joins two diffractive element elements (for example, optical members L7 and L8 in the case of FIG. 1) made of different optical materials, and diffracts by providing a diffraction grating groove on the joint surface.
  • This is a so-called “contact multilayer diffractive optical element” constituting the optical surface D. Therefore, the diffractive optical element GD can increase the diffraction efficiency in a wide wavelength region including the g-line to the C-line. Therefore, the microscope objective lens OL according to the present embodiment can be used in a wide wavelength range.
  • the contact multilayer diffractive optical element is compared to a so-called separated multilayer diffractive optical element in which two diffraction element elements formed with diffraction grating grooves are arranged close to each other so that the diffraction grating grooves face each other. Since the manufacturing process can be simplified, it has the advantages of high mass production efficiency and good diffraction efficiency with respect to the incident angle of light. Therefore, the microscope objective lens OL according to the present embodiment using the multi-contact diffractive optical element is easy to manufacture and improves the diffraction efficiency.
  • the microscope objective lens OL satisfies the following conditional expression (1).
  • Conditional expression (1) shows the condition of the maximum effective diameter of the light beam passing through the diffractive optical surface D of the diffractive optical element GD. If the diffractive optical element GD (diffractive optical surface D) is disposed at a location where the effective diameter is large, higher-order spherical aberration and coma aberration will occur, so it is necessary to satisfy this conditional expression (1). In addition, the effect of this application can be exhibited further by making the upper limit of conditional expression (1) into 0.5.
  • the microscope objective lens OL satisfies the following conditional expression (2), where f2 is the focal length of the second lens group G2, and f is the focal length of the entire system of the microscope objective lens OL. desirable.
  • Conditional expression (2) defines the focal length of the second lens group G2. If the focal length f2 of the second lens group G2 becomes shorter as the lower limit value of the conditional expression (2) is lowered, the curvature of each lens surface of the second lens group G2 becomes too strong, and higher-order coma aberration (color (Coma aberration) occurs and correction becomes difficult. On the contrary, if the focal length f2 of the second lens group G2 becomes longer as the upper limit value of the conditional expression (2) is exceeded, the refractive power of the second lens group G2 becomes smaller, which leads to insufficient correction of field curvature and coma aberration. turn into.
  • the principal ray of the light beam emitted from the off-axis object point is changed to the light ray emitted in the direction farthest from the optical axis among the light beams emitted from the off-axis object point.
  • the light beam which is limited by the intersection point and is emitted in the direction closest to the optical axis is changed to a light beam having the maximum numerical aperture emitted from the on-axis object point and an appropriate lens surface in the second lens group G2 (for example, in FIG.
  • the lens L14 is limited by the intersection with the object side surface (the 21st surface), and the off-axis light beam is determined and determined as the central ray of the off-axis light beam.
  • conditional expression (3) if the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the space that the lens part can take (that is, the space from the most object-side surface to the most image-side surface of the microscope objective lens OL) becomes insufficient, The number and thickness of lenses that can be arranged are limited, and it becomes difficult to correct spherical aberration and chromatic aberration.
  • the focal length of the first lens component L1 that is the lens component closest to the object of the first lens group G1 is f11
  • the focal length of the entire system of the microscope objective lens OL is f.
  • the microscope objective lens OL satisfies the following conditional expression (5), where f1 is the focal length of the first lens group G1 and f is the focal length of the entire system of the microscope objective lens OL. desirable.
  • At least one of the cemented positive lenses constituting the first lens group G1 has an Abbe number of a medium of a positive lens element and a medium of a negative lens element constituting the cemented positive lens.
  • the absolute value of the difference from the Abbe number is ⁇ d1 , it is desirable that the following conditional expression (6) is satisfied.
  • the absolute value of any one of these differences satisfies the conditional expression (6).
  • Conditional expression (6) relates to correction of axial chromatic aberration and magnification chromatic aberration. If the range of the conditional expression (6) is not satisfied, the absolute value of the difference between the Abbe numbers of the positive lens and the negative lens constituting the cemented positive lens acting as the achromatic lens component becomes small, and the same achromatic effect is obtained. In order to achieve this, it is necessary to reduce the curvature radius of the joint surface. Then, even if axial chromatic aberration can be corrected, higher-order aberrations of other aberrations occur, making correction difficult.
  • At least one of the cemented negative lenses constituting the second lens group G2 includes an Abbe number of the medium of the positive lens element and the Abbe of the medium of the negative lens element constituting the cemented negative lens.
  • the absolute value of the difference from the number is ⁇ d2 , it is desirable to satisfy the following conditional expression (7).
  • the absolute value of any one of these differences satisfies the conditional expression (7).
  • Conditional expression (7) relates to correction of axial chromatic aberration and particularly chromatic aberration of magnification. Outside the range of the conditional expression (7), it is necessary to reduce the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens, and it becomes difficult to correct curvature of field and coma.
  • the microscope objective lens OL has a marginal ray height of the lens surface (first surface) closest to the object side of the first lens group G1 as H, and is a lens component that is the lens component closest to the object side of the first lens group G1.
  • the on-axis lens thickness of one lens component L1 is d11, it is desirable to satisfy the following conditional expression (8).
  • conditional expression (8) if the lower limit value of conditional expression (8) is not reached, the thickness of the first lens component L1 becomes too thick, and the lens components (diffractive optical element GD and second lens group on the image side from the first lens component L1). Since the space for arranging (including G2) is limited, the degree of freedom in designing these lens components is lost, and aberration correction cannot be performed effectively.
  • the microscope objective lens OL has a refractive index with respect to the d-line of the medium of the lens (positive meniscus lens L1 in FIG. 1) arranged closest to the object side as n1, and the lens surface closest to the object side of the lens (first When the radius of curvature of the surface is defined as r, the power of the lens surface closest to the object side of the lens is ⁇ , and the effective radius of the lens surface closest to the object side of the lens disposed closest to the object side is H1. It is preferable that the following conditional expression (9) is satisfied.
  • the effective radius H1 is the farthest from the optical axis among the light beams having the maximum numerical aperture emitted from the on-axis object point and the light beams emitted from the off-axis object point.
  • the light beam emitted in the direction of the light beam having the maximum numerical aperture emitted from the on-axis object point and an appropriate lens surface in the first lens group G1 for example, the image-side surface (second surface of the lens L1 in FIG.
  • the phase difference of the diffractive optical surface D formed on the diffractive optical element GD is equal to the normal refractive index and will be described later. It calculated by the ultrahigh refractive index method performed using the aspherical surface formula (a).
  • the ultrahigh refractive index method uses a certain equivalent relationship between the aspherical shape and the grating pitch of the diffractive optical surface.
  • the diffractive optical surface D is replaced by the ultrahigh refractive index method.
  • d-line, C-line, F-line and g-line are selected as the calculation target of the aberration characteristics.
  • the wavelengths of these d-line, C-line, F-line and g-line used in this example and the refractive index values used for calculation of the ultrahigh refractive index method set for each spectral line are shown in the following table. It is shown in 1.
  • the height of the aspheric surface in the direction perpendicular to the optical axis is y, and the distance (sag amount) along the optical axis from the tangential plane of the apex of each aspheric surface to each aspheric surface at height y.
  • Is S (y) r is the radius of curvature of the reference sphere (vertex radius of curvature)
  • is the conic constant
  • An is the nth-order aspherical coefficient.
  • E ⁇ n represents “ ⁇ 10 ⁇ n ”.
  • the lens surface on which the diffractive optical surface is formed is marked with an asterisk (*) on the right side of the surface number in the table.
  • the aspherical expression (a) indicates the performance of the diffractive optical surface. The specifications are shown.
  • the imaging lens IL is composed of a cemented lens in which a biconvex lens L21 and a biconcave lens L22 are cemented in order from the object side, and a cemented lens in which a biconvex lens L23 and a biconcave lens L24 are cemented.
  • Table 3 shows the specifications of the microscope objective lens OL1 according to the first example shown in FIG.
  • f represents the focal length of the entire system
  • NA represents the numerical aperture
  • represents the magnification
  • ⁇ max represents the maximum diameter of the light beam passing through the first lens group G1
  • ⁇ DOE represents diffraction.
  • the maximum diameter of the light beam passing through the diffractive optical surface D of the optical element GD is shown, and d0 is from the object O to the vertex of the lens surface closest to the object side of the first lens group G1 (the first surface of the first lens component L1).
  • L represents the distance on the optical axis
  • L represents the distance on the optical axis from the object O to the apex of the lens surface (24th surface) closest to the image side of the microscope objective lens OL
  • f1 represents the first lens group G1.
  • F11 indicates the focal length of the lens component (first lens component L1) closest to the object side of the first lens group G1
  • f2 indicates the focal length of the second lens group G2
  • H indicates the first lens.
  • the second column r indicates the radius of curvature of the spherical surface that serves as a reference for the base aspheric surface, and the data used for the ultrahigh refractive index method is shown in the specification table as aspherical data. Yes. Further, Table 3 also shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (9), that is, condition corresponding values. The description of the above specification table is the same in the following embodiments.
  • mm is generally used as the unit of the radius of curvature r, the surface interval d, the focal length F of the entire system, and other lengths that are listed in all the following specifications. Since the same optical performance can be obtained even when proportional expansion or reduction is performed, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units may be used.
  • the microscope objective lens OL2 shown in FIG. 3 also includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L1 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L2, and a cemented positive lens CL11 having a negative meniscus lens L3 having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens.
  • the microscope objective lens OL3 shown in FIG. 5 also includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L1 having a concave surface facing the object side, a biconvex lens L2, and a cemented lens CL11 having a negative meniscus lens L3 having a concave surface facing the object side, and a biconvex lens L4.
  • the most image side surface (22nd surface) of the second lens group G2 is arranged with the concave surface facing the image side.
  • the lens surface for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the third embodiment is the image side surface (second surface) of the positive meniscus lens L1 and the positive meniscus lens L14. This is a surface (20th surface) on the object side.
  • the diffractive optical element GD In the diffractive optical element GD, a flat optical glass L10, two optical members L11 and L12 formed of different resin materials, and a flat optical glass L13 are joined in this order, and the optical member L11 is joined. , L12 is formed with a diffraction grating groove (diffractive optical surface D). That is, the diffractive optical element GD is a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 5 shows the specifications of the microscope objective lens OL3 according to the third example shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 5 coincide with the surface numbers 1 to 22 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in conditional expression (6) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L2 and the negative meniscus lens L3 constituting the cemented positive lens CL11.
  • ⁇ d2 in equation (7) indicates the absolute value of the difference in Abbe number between the positive meniscus lens L14 and the biconcave lens L15 constituting the cemented negative lens CL21, and d11 in conditional equation (8) is on the axis of the positive meniscus lens L1.
  • the lens thickness (the surface spacing of the first surface) is indicated, and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • the microscope objective lens OL4 shown in FIG. 7 also includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a positive meniscus lens L1 having a concave surface facing the object side, a planoconvex lens L2 having a flat surface facing the object side, a biconvex lens L3, and a negative meniscus lens L4 having a concave surface facing the object side.
  • the second lens group G2 includes a negative meniscus lens L14 having a convex surface facing the object side, a biconvex lens L15, and a cemented negative lens CL21 cemented with a biconcave lens L16, and a biconcave lens L17 and a biconvex lens in order from the object side.
  • the lens surface for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the fourth embodiment is the image side surface (second surface) of the positive meniscus lens L1 and the biconcave lens L17. This is the object side surface (25th surface).
  • the diffractive optical element GD In the diffractive optical element GD, a flat optical glass L10, two optical members L11 and L12 formed of different resin materials, and a flat optical glass L13 are joined in this order, and the optical member L11 is joined. , L12 is formed with a diffraction grating groove (diffractive optical surface D). That is, the diffractive optical element GD is a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 6 shows the specifications of the microscope objective lens OL4 according to the fourth example shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 6 coincide with the surface numbers 1 to 28 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in the conditional expression (6) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L8 and the biconcave lens L9 constituting the cemented positive lens CL13.
  • ⁇ d2 in (7) indicates the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L15 and the biconcave lens L16 constituting the cemented negative lens CL21, and d11 in the conditional expression (8) is the axial lens thickness of the positive meniscus lens L1. (Space between the first surfaces), and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 8 is a diagram showing various aberrations of spherical aberration, astigmatism, lateral chromatic aberration, and coma aberration for the d-line, C-line, F-line, and g-line rays in the fourth embodiment. As is apparent from the respective aberration diagrams shown in FIG. 8, it is understood that various aberrations are corrected well and excellent imaging performance is ensured in the fourth embodiment.
  • the cemented lens CL11, the cemented lens CL12 that cements the biconvex lens L6 and the negative meniscus lens L7 having a concave surface facing the object side, the cemented lens CL13 that cements the biconvex lens L8 and the biconcave lens L9, and the flat plate-shaped diffractive optical element It consists of element GD.
  • the second lens group G2 includes a negative meniscus lens L14 having a convex surface facing the object side, a biconvex lens L15, and a cemented negative lens CL21 cemented with a biconcave lens L16, and a biconcave lens L17 and a biconvex lens in order from the object side.
  • the lens surface for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the fifth embodiment is the image side surface (second surface) of the positive meniscus lens L1 and the biconcave lens L17. This is the object side surface (25th surface).
  • the diffractive optical element GD In the diffractive optical element GD, a flat optical glass L10, two optical members L11 and L12 formed of different resin materials, and a flat optical glass L13 are joined in this order, and the optical member L11 is joined. , L12 is formed with a diffraction grating groove (diffractive optical surface D). That is, the diffractive optical element GD is a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 7 shows the specifications of the microscope objective lens OL5 according to Example 5 shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 7 coincide with the surface numbers 1 to 28 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in the conditional expression (6) represents the absolute value of the difference between the Abbe numbers of the biconvex lens L8 and the biconcave lens L9 constituting the cemented positive lens CL13.
  • ⁇ d2 in (7) indicates the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L15 and the biconcave lens L16 constituting the cemented negative lens CL21, and d11 in the conditional expression (8) is the axial lens thickness of the positive meniscus lens L1. (Space between the first surfaces), and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 10 shows various aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, lateral chromatic aberration, and coma aberration with respect to the rays of the d-line, C-line, F-line, and g-line in the fifth embodiment.
  • various aberrations are satisfactorily corrected and excellent imaging performance is secured.
  • This microscope objective lens OL6 is also composed of a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a cemented positive lens CL11 in which a negative meniscus lens L2 having a convex surface facing the object side and a biconvex lens L3 are cemented, and a concave surface facing the biconvex lens L4 and the object side.
  • the positive lens CL12 is joined to the negative meniscus lens L5, and the diffractive optical element GD has a positive refractive power.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a cemented negative lens CL21 in which a biconvex lens L10 and a biconcave lens L11 are cemented, and a positive meniscus lens L12 in which a concave surface is directed to the object side and a biconcave lens L13. It comprises the cemented negative lens CL22.
  • the most image side surface (20th surface) of the second lens group G2 is disposed with the concave surface facing the image side.
  • the lens surfaces for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the sixth embodiment are the image side surface (second surface) of the biconvex lens L1 and the positive meniscus lens L12. This is the object side surface (18th surface).
  • the diffractive optical element GD In the diffractive optical element GD, a flat optical glass L6, two optical members L7 and L8 formed from different resin materials, and a flat optical glass L9 are joined in this order, and the optical member L7 is joined. , L8 has a diffraction grating groove (diffractive optical surface D) formed thereon. That is, the diffractive optical element GD is a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 8 shows the specifications of the microscope objective lens OL6 according to Example 6 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in the conditional expression (6) represents an absolute value of the difference in Abbe number between the negative meniscus lens L2 and the biconvex lens L3 constituting the cemented positive lens CL11.
  • ⁇ d2 in equation (7) indicates the absolute value of the difference in Abbe number between the negative meniscus lens L12 and the biconcave lens L13 constituting the cemented negative lens CL22
  • d11 in conditional equation (8) is the on-axis lens of the biconvex lens L1.
  • the thickness (surface spacing of the first surface) is shown, and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 12 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, lateral chromatic aberration, and coma aberration for the d-line, C-line, F-line, and g-line rays of the microscope objective lens OL6 according to the sixth example.
  • Various aberration diagrams are shown.
  • the coma aberration diagrams of the sixth to ninth examples are as follows. When the image height Y is 12.5 mm, 10.0 mm, 6.5 mm, 4.0 mm, and 0. The aberration amount at 0 mm is shown.
  • FIG. 12 it is understood that various aberrations are satisfactorily corrected and excellent imaging performance is ensured.
  • the microscope objective lens OL7 shown in FIG. 13 is also composed of, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a biconvex lens L2, and a cemented positive lens CL11 in which a negative meniscus lens L3 having a concave surface on the object side is cemented, and a positive meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • the second lens group G2 includes a cemented negative lens CL21 in which a positive meniscus lens L9 having a concave surface directed toward the object side and a biconcave lens L10 are cemented in order from the object side.
  • the most image side surface (16th surface) of the second lens group G2 is arranged with the concave surface facing the image side.
  • the lens surface for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the seventh embodiment is the image side surface (second surface) of the biconvex lens L1 and the image of the biconcave lens L10. This is the side surface (the 16th surface).
  • the diffractive optical element GD a flat optical glass L5, two optical members L6 and L7 formed of different resin materials, and a flat optical glass L8 are joined in this order, and the optical member L6 is joined.
  • L7 is formed with a diffraction grating groove (diffractive optical surface D). That is, this diffractive optical element GD is also a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 9 shows the specifications of the microscope objective lens OL7 according to Example 7 shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 9 coincide with the surface numbers 1 to 16 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in conditional expression (6) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L2 and the negative meniscus lens L3 constituting the cemented positive lens CL11.
  • ⁇ d2 in equation (7) indicates the absolute value of the difference in Abbe number between the positive meniscus lens L9 and the biconcave lens L10 constituting the cemented negative lens CL21, and d11 in conditional equation (8) is the on-axis lens of the biconvex lens L1.
  • the thickness (surface spacing of the first surface) is shown, and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 14 shows various aberration diagrams of spherical aberration, astigmatism, distortion, lateral chromatic aberration, and coma aberration of the microscope objective lens OL7 according to the seventh example. As is apparent from the respective aberration diagrams shown in FIG. 14, it can be seen that in the seventh example, various aberrations are satisfactorily corrected and excellent imaging performance is ensured.
  • the microscope objective lens OL8 shown in FIG. 15 also includes a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power in order from the object side.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a biconvex lens L2, and a cemented positive lens CL11 in which a negative meniscus lens L3 having a concave surface on the object side is cemented, and a negative meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • the second lens group G2 includes a cemented negative lens CL21 in which a positive meniscus lens L12 having a concave surface directed toward the object side and a biconcave lens L13 are cemented in order from the object side.
  • the most image side surface (20th surface) of the second lens group G2 is disposed with the concave surface facing the image side.
  • the lens surface for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the eighth embodiment is the image side surface (second surface) of the biconvex lens L1 and the positive meniscus lens L12. This is the object side surface (18th surface).
  • the diffractive optical element GD a flat optical glass L8, two optical members L9 and L10 formed of different resin materials, and a flat optical glass L11 are joined in this order, and the optical member L9 is joined.
  • L10 is formed with a diffraction grating groove (diffractive optical surface D). That is, this diffractive optical element GD is also a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 10 shows specifications of the microscope objective lens OL8 according to Example 8 shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 10 coincide with the surface numbers 1 to 20 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in the conditional expression (6) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L2 and the negative meniscus lens L3 constituting the cemented positive lens CL11.
  • ⁇ d2 represents the absolute value of the difference in Abbe number between the positive meniscus lens L12 and the biconcave lens L13 constituting the cemented negative lens CL21
  • d11 in conditional expression (8) represents the on-axis lens of the biconvex lens L1.
  • the thickness (surface spacing of the first surface) is shown, and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 16 shows various aberration diagrams of the spherical aberration, astigmatism, distortion, lateral chromatic aberration, and coma aberration of the microscope objective lens OL8 according to the eighth example. As is apparent from the respective aberration diagrams shown in FIG. 16, it is understood that various aberrations are satisfactorily corrected and excellent imaging performance is secured in the eighth embodiment.
  • the microscope objective lens OL9 shown in FIG. 17 also includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a positive refractive power and a second lens group G2 having a negative refractive power.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a biconvex lens L1, a biconvex lens L2, and a cemented positive lens CL11 in which a negative meniscus lens L3 having a concave surface on the object side is cemented, and a negative meniscus lens having a convex surface on the object side.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a negative meniscus lens L12 having a concave surface facing the object side, a positive meniscus lens L13 having a concave surface facing the object side, and a cemented negative lens CL21 cemented with a biconcave lens L14. Composed.
  • the most image side surface (21st surface) of the second lens group G2 is arranged with the concave surface facing the image side.
  • the lens surfaces for limiting the off-axis principal ray and the off-axis light beam that determines the effective diameter in the ninth embodiment are the image side surface (second surface) of the biconvex lens L1 and the negative meniscus lens L12. This is the object side surface (18th surface).
  • diffractive optical element GD In the diffractive optical element GD, a flat optical glass L8, two optical members L9 and L10 formed of different resin materials, and a flat optical glass L11 are joined in this order, and the optical members L9 and L10 are joined. A diffraction grating groove (diffractive optical surface D) is formed on the joint surface. That is, this diffractive optical element GD is also a contact multilayer diffractive optical element.
  • Table 11 shows the specifications of the microscope objective lens OL9 according to Example 9 shown in FIG.
  • the surface numbers shown in Table 11 coincide with the surface numbers 1 to 21 shown in FIG.
  • ⁇ d1 in conditional expression (6) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the biconvex lens L2 and the negative meniscus lens L3 constituting the cemented positive lens CL11.
  • ⁇ d2 in equation (7) represents the absolute value of the difference in Abbe number between the negative meniscus lens L12 and the positive meniscus lens L13 constituting the cemented negative lens CL21, and d11 in conditional equation (8) is on the axis of the biconvex lens L1.
  • the lens thickness (the surface spacing of the first surface) is indicated, and ⁇ in the conditional expression (9) indicates the power of the first surface.
  • FIG. 18 shows various aberration charts of spherical aberration, astigmatism, distortion, lateral chromatic aberration, and coma aberration of the microscope objective lens OL9 according to the ninth example. As is apparent from the respective aberration diagrams shown in FIG. 18, it is understood that various aberrations are corrected satisfactorily and excellent imaging performance is secured in the ninth example.

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Abstract

 軸上と軸外の色収差が十分に補正され、且つ、作動距離が長い顕微鏡対物レンズを提供する。 顕微鏡対物レンズOLは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、を有して構成されている。また、この顕微鏡対物レンズOLの第1レンズ群G1は、回折光学面Dを有する回折光学素子GDを有し、この回折光学素子GDは、第1レンズ群G1を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置される。

Description

顕微鏡対物レンズ
 本発明は、顕微鏡対物レンズに関する。
 顕微鏡観察では、試料の取り扱いを容易にするため、できるだけ長い作動距離を有する顕微鏡対物レンズが要望されている。しかし、長い作動距離を確保するためには、物体側に配置されたレンズ群の焦点距離を長く取らざるを得ず、さらにこのレンズ群の焦点距離を考慮するとレンズを配置できる空間が限られてしまい、諸収差、特に高次の球面収差や色収差の補正が困難となる。そのため、回折光学素子(DOE)を用いたレンズ系が提案されている(例えば、特許文献1参照)。回折光学素子を用いることにより、色収差を高度に補正することが可能になり、レンズによる補正を球面収差の補正に注力することができる。
特開平6-331898号公報
 しかしながら、このような回折光学素子を用いたレンズ系では、軸上と軸外の色収差のバランスを取る必要があり、回折光学素子の配置には工夫が必要となる。
 本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、軸上と軸外の色収差が十分に補正され、且つ、作動距離が長い顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。
 前記課題を解決するために、第1の本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、第1レンズ群は、回折光学面を有する回折光学素子を有し、回折光学素子は、第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとし、第2レンズ群の焦点距離をf2とし、全系の焦点距離をfとしたとき、次式
ΦDOE/Φmax < 0.76
0.65 < (-f2)/f < 2.0
の条件を満足することを特徴とする。
 このような顕微鏡対物レンズにおいて、第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分を有し、物体から第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をd0とし、物体から最も像側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をLとしたとき、次式
0.1 < d0/L < 0.6
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、第1レンズ群の最も物体側のレンズ成分の焦点距離をf11としたとき、次式
1.2 < f11/f < 19.0
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、次式
0.5 ≦ f1/f ≦ 3.5
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、第2レンズ群の最も像側のレンズ面が、像側に凹面を向けて配置されていることが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、主光線と光軸との交わる位置が、第2レンズ群の最も像側のレンズ面よりも物体側にあることが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズにおいて、第1レンズ群は、少なくとも1つ以上の接合正レンズを含むことが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズにおいて、第1レンズ群中の少なくとも1つ以上の接合正レンズは、当該接合正レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd1としたとき、当該差の絶対値のうちの少なくとも1つが、次式
Δνd1 > 40
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズにおいて、第2レンズ群は、少なくとも1つ以上の接合負レンズを含むことが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズにおいて、第2レンズ群中の少なくとも1つ以上の接合負レンズは、当該接合負レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd2としたとき、当該差の絶対値のうちの少なくとも1つが、次式
Δνd2 > 30
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、第1レンズ群の最も物体側のレンズ面のマージナル光線高をHとし、第1レンズ群の最も物体側のレンズ成分の軸上レンズ厚をd11としたとき、次式
2 < H/d11 < 3.6
の条件を満足することが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズにおいて、第1レンズ群の最も物体側のレンズ面は、物体側に凹面を向けて配置されていることが好ましい。
 また、このような顕微鏡対物レンズは、第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの媒質のd線に対する屈折率をn1とし、当該レンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径をrとして、当該レンズの最も物体側のレンズ面のパワーφを、次式
φ = (n1-1)/r
で定義し、最も物体側に配置されたレンズの最も物体側のレンズ面の有効半径をH1としたとき、次式
0.05 ≦ |φ×H1| ≦ 0.35
の条件を満足することが好ましい。
 また、第2の本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、回折光学素子は、第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、物体から第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をd0とし、物体から最も像側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をLとし、第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
0.3 < d0/L < 0.6
ΦDOE/Φmax < 0.76
の条件を満足することを特徴とする。
 また、第3の本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、回折光学素子は、第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、第1レンズ群の最も物体側のレンズ成分の焦点距離をf11とし、全系の焦点距離をfとし、第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
2 < f11/f < 10.0
ΦDOE/Φmax < 0.5
の条件を満足することを特徴とする。
 また、第4の本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、回折光学素子は、第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、第1レンズ群の最も物体側のレンズ成分の焦点距離をf11とし、全系の焦点距離をfとし、第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
1.2<f11/f<6.0 又は 15.0<f11/f<19.0
ΦDOE/Φmax < 0.76
の条件を満足することを特徴とする。
 また、第5の本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、第1レンズ群は、回折光学面を有する回折光学素子を有し、回折光学素子は、第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、第1レンズ群の焦点距離をf1とし、全系の焦点距離をfとし、第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
0.5 ≦ f1/f ≦ 3.0
ΦDOE/Φmax < 0.76
の条件を満足することを特徴とする。
 本発明に係る顕微鏡対物レンズを以上のように構成すると、軸上と軸外の色収差が十分に補正され、且つ、作動距離の長い顕微鏡対物レンズを提供することができる。
第1実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第1実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第2実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第2実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第3実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第3実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第4実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第4実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第5実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第5実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第6実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第6実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第7実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第7実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第8実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第8実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第9実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 上記第9実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 上記顕微鏡対物レンズとともに用いられる結像レンズのレンズ構成図である。
 以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図1を用いて、本実施の形態に係る顕微鏡対物レンズの構成について説明する。この顕微鏡対物レンズOLは、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有して構成される。
 このような顕微鏡対物レンズOLにおいて、第1レンズ群G1は、物体からの発散光束を集光して収斂光束にするためのレンズ群である。そのため、この顕微鏡対物レンズOLは、最も物体側に、正の屈折力を有するレンズ成分(例えば、図1における正メニスカスレンズL1であって、以下「第1レンズ成分L1」と呼ぶ)を有して構成される。また、この顕微鏡対物レンズOLの第1レンズ群G1は、色収差を補正するために、回折光学素子GDを有している。ここで、回折光学素子GDは、第1レンズ群G1を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置されている。また、第1レンズ群G1は色収差を補正するために、少なくとも1枚の接合正レンズを有しており、この接合正レンズの少なくとも1つは、当該回折光学素子GDよりも物体側に配置されている。なお、第1レンズ成分L1は、単レンズで構成しても良いし、接合レンズで構成しても良い。
 回折光学素子GDは、1mmあたり数本から数百本の細かい溝状またはスリット状の格子構造が同心円状に形成された回折光学面Dを備え、この回折光学面Dに入射した光を格子ピッチ(回折格子溝の間隔)と入射光の波長とによって定まる方向へ回折する性質を有している。また、回折光学素子GD(回折光学面D)は、負の分散値(後述する実施例ではアッベ数=-3.453)を有し、分散が大きく、また異常分散性(後述する実施例では部分分散比(ng-nF)/(nF-nC)=0.2956)が強いため、強力な色収差補正能力を有している。光学ガラスのアッベ数は、通常30~80程度であるが、上述のように回折光学素子のアッベ数は負の値を持っている。換言すると、回折光学素子GDの回折光学面Dは分散特性が通常のガラス(屈折光学素子)とは逆で光の波長が短くなるに伴い屈折率が小さくなり、長い波長の光ほど大きく曲がる性質を有している。そのため、通常の屈折光学素子と組み合わせることにより、大きな色消し効果が得られる。したがって回折光学素子GDを利用することで、通常の光学ガラスでは達し得ない良好な色収差の補正が可能になる。
 本実施の形態における回折光学素子GDは、異なる光学材料からなる2つの回折素子要素(例えば、図1の場合、光学部材L7,L8)を接合し、その接合面に回折格子溝を設けて回折光学面Dを構成している、いわゆる「密着複層型回折光学素子」である。そのため、この回折光学素子GDは、g線からC線を含む広波長域において回折効率を高くすることができる。したがって、本実施の形態に係る顕微鏡対物レンズOLは広波長域において利用することが可能となる。なお、回折効率は、透過型の回折光学素子において1次回折光を利用する場合、入射強度I0と一次回折光の強度I1との割合η(=I1/I0×100[%])を示す。
 また、密着複層型回折光学素子は、回折格子溝が形成された2つの回折素子要素をこの回折格子溝同士が対向するように近接配置してなるいわゆる分離複層型回折光学素子に比べて製造工程を簡素化することができるため、量産効率がよく、また光線の入射角に対する回折効率が良いという長所を備えている。したがって、密着複層型回折光学素子を利用した本実施の形態に係る顕微鏡対物レンズOLでは、製造が容易となり、また回折効率も良くなる。
 ここで、第1レンズ群G1を通過する光束の最大径をΦmaxとし、回折光学素子GDの回折光学面D(図1における第15面)を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、この顕微鏡対物レンズOLは、次の条件式(1)を満足することが望ましい。
ΦDOE/Φmax < 0.76            (1)
 条件式(1)は、回折光学素子GDの回折光学面Dを通過する光線の最大有効径の条件を示している。有効径の大きいところに回折光学素子GD(回折光学面D)が配置されると、高次の球面収差やコマ収差が発生してしまうため、この条件式(1)を満足する必要がある。なお、条件式(1)の上限値を0.5にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。
 第2レンズ群G2は、第1レンズ群G1を出射した収斂光束を略平行光束にするレンズ群である。この第2レンズ群G2は、色収差を補正するために、少なくとも1枚の接合負レンズ(例えば、図1における接合負レンズCL21)を有して構成されている。また、この第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面(例えば、図1における第24面)は、像側に凹面を向けて配置されている。第2レンズ群G2へ入射する光束は、第1レンズ群G1が正の屈折力を持っているため収斂光束となっている。第2レンズ群G2は、かかる収斂光束を受け、球面収差やコマ収差の発生を抑えつつ平行光束に変換することが大切である。そのため、この第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面は、第2レンズ群G2の負の屈折力の多くの部分を担う面であり、この面を像側に凹の面で構成することにより、収斂光線の当該最終面に対する入射角を小さく構成でき、特に高次のコマ収差等の発生を的確に抑えることが可能となる。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、第2レンズ群G2の焦点距離をf2とし、この顕微鏡対物レンズOLの全系の焦点距離をfとしたとき、次の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.65 < (-f2)/f < 2.0     (2)
 条件式(2)は、第2レンズ群G2の焦点距離を規定するものである。この条件式(2)の下限値を下回るほど第2レンズ群G2の焦点距離f2が短くなると、この第2レンズ群G2の各レンズ面の曲率が強くなりすぎ、高次のコマ収差(色のコマ収差)が発生してしまい補正が困難となる。反対に、条件式(2)の上限値を上回るほど第2レンズ群G2の焦点距離f2が長くなると、第2レンズ群G2の屈折力が小さくなるため、像面湾曲やコマ収差の補正不足となってしまう。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、主光線と光軸との交わる位置が、第2レンズ群G2の最も像側のレンズ面(例えば、図1の場合第24面)よりも物体側にあると、この第2レンズ群G2により像面湾曲及びコマ収差を良好に補正することができる。
 但し、この図1の顕微鏡レンズOLにおいて、軸外物点から発する光束の主光線を、軸外物点から射出される光束の中、最も光軸から離れた方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数(NA)の光線と第1レンズ群G1内の適宜のレンズ面(例えば、図1においては、レンズL1の像側の面(第2面))との交点で制限し、最も光軸に近い方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第2レンズ群G2内の適宜のレンズ面(例えば、図1においては、レンズL14の物体側の面(第21面))との交点で制限し、軸外光束を決め、当該軸外光束の中心光線として決めている。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、物体O(顕微鏡対物レンズOLの物体側焦点面)から第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面(例えば、図1における第1面)までの光軸上の距離をd0とし、物体Oから全系の最も像側のレンズ面(例えば、図1における第24面)までの光軸上の距離をLとしたとき、次の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.1 < d0/L < 0.6         (3)
 条件式(3)は、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズOLの作動距離を規定するものである。この条件式(3)の下限値を下回ると、顕微鏡対物レンズOLと物体Oとの距離が狭くなりすぎ、この顕微鏡対物レンズOLを備える顕微鏡装置の操作性が悪くなるの好ましくない。なお、条件式(3)の下限値を0.3にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。反対に、条件式(3)の上限値を上回ると、レンズ部分の取りうるスペース(すなわち、この顕微鏡対物レンズOLの最も物体側の面から最も像側の面までのスペース)が不十分となり、配置できるレンズの枚数や厚さが制限されてしまい球面収差や色収差を補正することが困難となる。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ成分である第1レンズ成分L1の焦点距離をf11とし、この顕微鏡対物レンズOLの全系の焦点距離をfとしたとき、次の条件式(4)を満足することが望ましい。
1.2 < f11/f < 19.0       (4)
 条件式(4)は、第1レンズ群G1を構成する第1レンズ成分L1の焦点距離を規定するものである。この条件式(4)の下限値を下回るほど第1レンズ成分L1の焦点距離f11が短くなると、高次の球面収差が生じ、作動距離の確保が困難となってしまう。なお、条件式(4)の下限値を2にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。反対に、この条件式(4)の上限値を上回るほど第1レンズ成分L1の焦点距離f11が長くなると、作動距離の確保は容易となるが、この第1レンズ成分L1を通過した光束の径が大きくなり、その後のレンズ成分で効果的に収斂光にすることができず、第2レンズ群G2の負担が大きくなるため、球面収差やコマ収差の良好な補正が困難となってしまう。なお、条件式(4)の上限値を10.0にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。また、この顕微鏡対物レンズOLは、上記条件式(4)に代えて次の条件式(4′)を満足することにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。
1.2<f11/f<6.0 又は 15.0<f11/f<19.0  (4′)
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、この顕微鏡対物レンズOLの全系の焦点距離をfとしたとき、次の条件式(5)を満足することが望ましい。
0.5 ≦ f1/f ≦ 3.5         (5)
 条件式(5)は、十分な作動距離を確保しながら収差を補正するための条件である。この条件式(5)の下限値を下回ると、全系の焦点距離fに比べて第1レンズ群G1の焦点距離f1が短くなり、高次の球面収差やコマ収差の補正が困難になる。反対に、条件式(5)の上限値を上回ると、全系の焦点距離fに比べて第1レンズ群G1の焦点距離f1が長くなり、光線の収束が十分でなくなることで全長が長くなり十分な作動距離を確保することが困難となる。また、像面平坦性の確保も困難になる。なお、条件式(5)の上限値を3.0にすることにより、本願の効果をさらに発揮させることができる。
 また、この顕微鏡対物レンズOLにおいて、第1レンズ群G1を構成する接合正レンズのうちの少なくとも1つは、その接合正レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd1としたとき、次の条件式(6)を満足することが望ましい。なお、3枚以上のレンズが接合されている接合正レンズの場合は、それらの差の絶対値うち、いずれか一つの差の絶対値が条件式(6)を満足していることが望ましい。
Δνd1 > 40                 (6)
 条件式(6)は、軸上の色収差及び倍率の色収差の補正に関わるものである。この条件式(6)の範囲を外れると、色消しレンズ成分として作用している接合正レンズを構成する正レンズと負レンズとのアッベ数の差の絶対値が小さくなり、同じ色消し効果を達成するためには、接合面の曲率半径を小さくする必要が生じる。すると、軸上の色収差は補正できても他の収差の高次の収差が発生し、補正困難となってしまう。
 また、この顕微鏡対物レンズOLにおいて、第2レンズ群G2を構成する接合負レンズのうち少なくとも1つは、その接合負レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd2としたとき、次の条件式(7)を満足することが望ましい。なお、3枚以上のレンズが接合されている接合負レンズの場合は、それらの差の絶対値うち、いずれか一つの差の絶対値が条件式(7)を満足していることが望ましい。
Δνd2 > 30                 (7)
 条件式(7)は、軸上の色収差や特に倍率の色収差の補正に関わるものである。この条件式(7)の範囲を外れると、接合レンズの接合面の曲率半径を小さくする必要が生じ、像面湾曲やコマ収差を補正することが難しくなる。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面(第1面)のマージナル光線高をHとし、この第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ成分である第1レンズ成分L1の軸上レンズ厚をd11としたとき、次の条件式(8)を満足することが望ましい。
2 < H/d11 < 3.6          (8)
 条件式(8)は、第1レンズ成分L1の肉厚(軸上レンズ厚)を規定する式である。作動距離を長くするためには、レンズを配置することができるスペースが限られてしまうため、第1レンズ群G1の第1レンズ成分L1の肉厚をあまり大きくすることができない。この条件式(8)の上限値を上回ると、第1レンズ成分L1に入射するマージナル光線の入射高が高くなるため、高次の球面収差(色の球面収差)が生じ、第1レンズ群G1の他のレンズ成分や第2レンズ群G2のレンズ成分でこれらの収差を補正することが困難となってしまう。反対に、条件式(8)の下限値を下回ると、第1レンズ成分L1の肉厚が厚くなりすぎ、この第1レンズ成分L1より像側のレンズ成分(回折光学素子GDや第2レンズ群G2を含む)を配置するためのスペースが制限されてしまうので、これらのレンズ成分の設計の自由度がなくなってしまい、収差補正を効果的に行うことができない。
 また、この顕微鏡対物レンズOLは、最も物体側に配置されたレンズ(図1における正メニスカスレンズL1)の媒質のd線に対する屈折率をn1とし、当該レンズの最も物体側のレンズ面(第1面)の曲率半径をrとして定義される、当該レンズの最も物体側のレンズ面のパワーをφとし、最も物体側に配置されたレンズの最も物体側のレンズ面の有効半径をH1としたとき、次の条件式(9)を満足することが好ましい。
0.05 ≦ |φ×H1| ≦ 0.35     (9)
  但し、φ = (n1-1)/r
 但し、この図1の顕微鏡対物レンズOLにおいて、有効半径H1は、軸上物点から射出される最大開口数の光線及び、軸外物点から射出される光束のうち、最も光軸から離れた方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第1レンズ群G1内の適宜のレンズ面(例えば、図1におけるレンズL1の像側の面(第2面))との交点で制限し、最も光軸に近い方向に射出される光線を、軸上物点から射出される最大開口数の光線と第2レンズ群G2内の適宜のレンズ面(例えば、図1におけるレンズL14の物体側の面(第21面))との交点で制限したときに決まる当該光束の最も外側の光線で決定される。
 条件式(9)は、第1レンズ群G1の負の屈折力を有する面の屈折力を規定するものである。この条件式(9)の下限値を下回ると、ペッツバール和の補正が困難となり、高画角までの像面平坦性を確保することが困難になる。さらに十分に長い作動距離を確保できなくなる。反対に条件式(9)の上限値を上回ると、球面収差やコマ収差が発生してしまい、後続のレンズ群での補正が困難になる。
 以下に、本実施の形態に係る顕微鏡対物レンズOLの9つの実施例を示すが、各実施例において、回折光学素子GDに形成された回折光学面Dの位相差は、通常の屈折率と後述する非球面式(a)とを用いて行う超高屈折率法により計算した。超高屈折率法とは、非球面形状と回折光学面の格子ピッチとの間の一定の等価関係を利用するものであり、本実施例においては、回折光学面Dを超高屈折率法のデータとして、すなわち、後述する非球面式(a)及びその係数により示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象として、d線、C線、F線及びg線を選んでいる。本実施例において用いられたこれらd線、C線、F線及びg線の波長と、各スペクトル線に対して設定した超高屈折率法の計算に用いるための屈折率の値を次の表1に示す。
(表1)
     波長      屈折率(超高屈折率法による)
 d線   587.562nm   10001.0000
 C線   656.273nm   11170.4255
 F線   486.133nm   8274.7311
 g線   435.835nm   7418.6853
 各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをyとし、高さyにおける各非球面の頂点の接平面から各非球面までの光軸に沿った距離(サグ量)をS(y)とし、基準球面の曲率半径(頂点曲率半径)をrとし、円錐定数をκとし、n次の非球面係数をAnとしたとき、以下の式(a)で表される。なお、以降の実施例において、「E-n」は「×10-n」を示す。
S(y)=(y2/r)/{1+(1-κ×y2/r2)1/2}
    +A2×y2+A4×y4+A6×y6+A8×y8+A10×y10   (a)
 なお、各実施例において、回折光学面が形成されたレンズ面には、表中の面番号の右側に*印を付しており、非球面式(a)は、この回折光学面の性能の諸元を示している。
 また、以下の各実施例における顕微鏡対物レンズOL1~OL9は、無限遠補正型のものであり、図19に示す構成であって、表2に示す諸元を有する結像レンズILとともに使用される。なお、この表2において、第1欄mは物体側からの各光学面の番号を、第2欄rは各光学面の曲率半径を、第3欄dは各光学面から次の光学面までの光軸上の距離(面間隔)を、第4欄ndはd線に対する屈折率を、そして、第5欄νdはアッベ数をそれぞれ示している。ここで、空気の屈折率1.00000は省略してある。この諸元表の説明は以降の実施例においても同様である。
(表2)
m   r    d    nd     νd
 1   75.043   5.10   1.62280   57.0
 2  -75.043   2.00   1.74950   35.2
 3  1600.580   7.50
 4   50.256   5.10   1.66755   42.0
 5  -84.541   1.80   1.61266   44.4
 6   36.911
 なお、この結像レンズILは、物体側から順に、両凸レンズL21と両凹レンズL22とを接合した接合レンズ、及び、両凸レンズL23と両凹レンズL24とを接合した接合レンズから構成される。
[第1実施例]
 上述の説明で用いた図1は、第1実施例に係る顕微鏡対物レンズOL1を示している。この顕微鏡対物レンズOL1は、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合正レンズCL11、両凸レンズL4、両凸レンズL5と両凹レンズL6と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7とを接合した接合正レンズCL12、及び、平板形状の回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL12と両凹レンズL13とを接合した接合負レンズCL21、及び、両凹レンズL14と両凸レンズL15と両凹レンズL16とを接合した接合負レンズCL22で構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第24面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第1実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL1の像側の面(第2面)と両凹レンズL14の物体側の面(第21面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL8、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L9,L10、及び、平板状の光学ガラスL11がこの順で接合され、光学部材L9,L10の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 このように図1に示した第1実施例に係る顕微鏡対物レンズOL1の諸元を表3に示す。なお、この表3において、fは全系の焦点距離を示し、NAは開口数を示し、βは倍率を示し、Φmaxは第1レンズ群G1を通過する光束の最大径を示し、ΦDOEは回折光学素子GDの回折光学面Dを通過する光束の最大径を示し、d0は物体Oから第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面(第1レンズ成分L1の第1面)の頂点までの光軸上の距離を示し、Lは物体Oからこの顕微鏡対物レンズOLの最も像側のレンズ面(第24面)の頂点までの光軸上の距離を示し、f1は第1レンズ群G1の焦点距離を示し、f11は第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ成分(第1レンズ成分L1)の焦点距離を示し、f2は第2レンズ群G2の焦点距離を示し、Hは第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面のマージナル光線高を示し、d11は第1レンズ群G1の最も物体側の第1レンズ成分L1の軸上レンズ厚を示し、H1は第1レンズ群G1の最も物体側のレンズ面(第1面)の有効半径を示している。なお、第1欄mに示す各光学面の番号(右の*は回折光学面として形成されているレンズ面を示す)は、図1に示した面番号1~24に対応している。また、第2欄rにおいて、曲率半径0.000は平面を示している。また、回折光学面の場合は、第2欄rにベースとなる非球面の基準となる球面の曲率半径を示し、超高屈折率法に用いるデータは非球面データとして諸元表内に示している。さらに、この表3には、上記条件式(1)~(9)に対応する値、すなわち、条件対応値も示している。以上の諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
 なお、以下の全ての諸元において掲載される曲率半径r、面間隔d、全系の焦点距離Fその他長さの単位は、特記の無い場合、一般に「mm」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「mm」に限定されることはなく、他の適当な単位を用いることもできる。
(表3)
f=4
NA=0.4
β=50x
Φmax=21.08
ΦDOE=10.52
d0=22.51
L=63.88
f1=13.24
f11=35.5
f2=-5.1
H=9.66
d11=3.40
H1=9.66

m   r    d    nd     νd
 1  -120.028   3.40   1.69680   55.5
 2  -20.743   0.15
 3   37.941   5.35   1.49782   82.5
 4  -21.400   1.00   1.72046   34.7
 5  -39.959   0.15
 6   24.558   3.70   1.60300   65.5
 7  -143.315   0.15
 8   16.120   4.35   1.49782   82.5
 9  -47.354   1.00   1.80440   39.6
10   9.766   3.20   1.49782   82.5
11   38.999   1.20
12   0.000   2.50   1.51680   64.1
13   0.000   0.06   1.52760   34.7
14   0.000   0.00 10001.00000   -3.5
15*   0.000   0.06   1.55690   50.2
16   0.000   3.00   1.51680   64.1
17   0.000   0.20
18   7.350   2.80   1.49782   82.5
19  -42.071   1.00   1.80440   39.6
20   7.151   3.90
21  -10.484   0.90   1.72916   54.7
22   5.488   2.40   1.74077   27.8
23   -3.461   0.90   1.62374   47.0
24   5.396

回折光学面データ
第15面  κ=1.0000  A2=-5.55556E-08  A4=-9.09401E-14
      A6=-3.06886E-12  A8=1.72870E-15  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.499
(2)(-f2)/f=1.275
(3)d0/L=0.352
(4)f11/f=8.875
(5)f1/f=3.31
(6)Δνd1=47.8
(7)Δνd2=42.9
(8)H/d11=2.84
(9)|φ×H1|=0.056
 なお、表3に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する両凸レンズL12と両凹レンズL13とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は正メニスカスレンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第1実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。
 図2に、この第1実施例におけるd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。これらの収差図のうち、球面収差図は開口数NAに対する収差量を示し、非点収差図及び倍率色収差は像高Yに対する収差量を示している。また、球面収差図、倍率色収差図及びコマ収差図において、実線はd線を示し、点線はC線を示し、一点鎖線はF線を示し、二点鎖線はg線を示している。さらに、非点収差図において、実線は各波長の光線に対するサジタル像面を示し、破線は各波長の光線に対するメリジオナル像面を示している。これらの諸収差図の説明は以降の実施例においても同様である。なお、本第1実施例から第5実施例のコマ収差図は、像高Yが12.5mmのとき、9.0mmのとき、6.0mmのとき、及び、0mmのときの収差量を示している。この図2に示す各収差図から明らかなように、第1実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第2実施例]
 次に、第2実施例として、図3に示す顕微鏡対物レンズOL2について説明する。この図3に示す顕微鏡対物レンズOL2も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合正レンズCL11、両凸レンズL4、両凸レンズL5と両凹レンズL6と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL7とを接合した接合正レンズCL12、両凸レンズL8と両凹レンズL9とを接合した接合正レンズCL13、及び、平板形状の回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凹レンズL14と両凸レンズL15と両凹レンズL16とを接合した接合負レンズCL21で構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第24面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第2実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL1の像側の面(第2面)と両凹レンズL14の物体側の面(第21面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL10、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L11,L12、及び、平板状の光学ガラスL13がこの順で接合され、光学部材L11,L12の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 この図3に示した第2実施例に係る顕微鏡対物レンズOL2の諸元を表4に示す。なお、表4に示す面番号は図3に示した面番号1~24と一致している。
(表4)
f=4
NA=0.45
β=50x
Φmax=22.97
ΦDOE=8.39
d0=21.2
L=63.95
f1=11.419
f11=35.8
f2=-6.1
H=10.43
d11=3.00
H1=10.43

m   r    d    nd     νd
 1  -106.833   3.00   1.75500   52.3
 2  -21.821   0.10
 3   32.607   6.00   1.49782   82.5
 4  -23.000   1.20   1.74951   35.3
 5  -37.029   0.20
 6   36.370   3.20   1.60300   65.5
 7  -194.801   0.20
 8   19.708   5.00   1.49782   82.5
 9  -30.307   1.15   1.65412   39.7
10   9.380   3.80   1.49782   82.5
11   48.468   0.20
12   11.446   3.60   1.62280   57.0
13  -32.624   1.00   1.90265   35.7
14   12.481   1.30
15   0.000   1.50   1.51680   64.1
16   0.000   0.20   1.52760   34.7
17   0.000   0.00 10001.00000   -3.5
18*   0.000   0.20   1.55690   50.2
19   0.000   2.00   1.51680   64.1
20   0.000   5.20
21   -7.695   1.00   1.67003   47.3
22   8.600   1.80   1.75520   27.5
23   -3.600   0.90   1.61720   54.0
24   5.471

回折光学面データ
第18面  κ=1.0000  A2=-9.09091E-08  A4=-1.17370E-13
      A6=-5.03090E-12  A8=4.70330E-14  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.365
(2)(-f2)/f=1.525
(3)d0/L=0.332
(4)f11/f=8.95
(5)f1/f=2.855
(6)Δνd1=47.2
(7)Δνd2=26.5
(8)H/d11=3.48
(4)|φ×H1|=0.074
 なお、表4に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する両凸レンズL15と両凹レンズL16とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は正メニスカスレンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第2実施例では上記条件式(1)~(6),(8),(9)は満たされていることが分かる。また、図4に、この第2実施例におけるd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。この図4に示す各収差図から明らかなように、第2実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第3実施例]
 次に、第3実施例として、図5に示す顕微鏡対物レンズOL3について説明する。この図5に示す顕微鏡対物レンズOL3も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合レンズCL11、両凸レンズL4と両凹レンズL5と両凸レンズL6とを接合した接合レンズCL12、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL7と両凸レンズL8と両凹レンズL9とを接合した接合レンズCL13、及び、平板形状の回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL14と両凹レンズL15とを接合した接合負レンズCL21で構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第22面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第3実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL1の像側の面(第2面)と正メニスカスレンズL14の物体側の面(第20面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL10、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L11,L12、及び、平板状の光学ガラスL13がこの順で接合され、光学部材L11,L12の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 この図5に示した第3実施例に係る顕微鏡対物レンズOL3の諸元を表5に示す。なお、表5に示す面番号は図5に示した面番号1~22と一致している。
(表5)
f=4
NA=0.40
β=50x
Φmax=18.93
ΦDOE=7.53
d0=20.5
L=64.3
f1=11.435
f11=31.5
f2=-7.7
H=8.7
d11=2.9
H1=8.7

m   r    d    nd     νd
 1  -65.565   2.90   1.72916   54.7
 2  -17.326   0.20
 3   22.922   5.00   1.49782   82.5
 4  -22.000   1.20   1.74950   35.3
 5  -35.440   0.20
 6   22.360   5.00   1.49782   82.5
 7  -30.745   1.00   1.74400   44.8
 8   13.432   4.50   1.60300   65.5
 9  -256.938   0.20
10   10.728   1.20   1.76684   46.8
11   6.480   5.50   1.49782   82.5
12  -15.658   1.00   1.77250   49.6
13   18.157   1.00
14   0.000   2.00   1.51680   64.1
15   0.000   0.20   1.55690   50.2
16   0.000   0.00 10001.00000   -3.5
17*   0.000   0.20   1.52760   34.7
18   0.000   2.00   1.51680   64.1
19   0.000   8.00
20  -12.850   1.70   1.80518   25.4
21   -3.896   0.80   1.60300   65.5
22   5.227

回折光学面データ
第17面  κ=1.0000  A2=-6.25000E-08.  A4=3.43765E-11
      A6=-5.81951E-19  A8=-3.38276E-20  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.398
(2)(-f2)/f=1.925
(3)d0/L=0.319
(4)f11/f=7.875
(5)f1/f=2.859
(6)Δνd1=47.2
(7)Δνd2=40.1
(8)H/d11=3.00
(9)|φ×H1|=0.097
 なお、表5に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する正メニスカスレンズL14と両凹レンズL15とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は正メニスカスレンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第3実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。また、図6に、この第3実施例におけるd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。この図6に示す各収差図から明らかなように、第3実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第4実施例]
 次に、第4実施例として、図7に示す顕微鏡対物レンズOL4について説明する。この図7に示す顕微鏡対物レンズOL4も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、物体側に平面を向けた平凸レンズL2、両凸レンズL3と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL4とを接合した接合レンズCL11、両凸レンズL5と両凹レンズL6と両凸レンズL7とを接合した接合レンズCL12、両凸レンズL8と両凹レンズL9とを接合した接合レンズCL13、及び、平板形状の回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と両凸レンズL15と両凹レンズL16とを接合した接合負レンズCL21、及び、両凹レンズL17と両凸レンズL18と両凹レンズL19とを接合した接合負レンズCL22で構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第29面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第4実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL1の像側の面(第2面)と両凹レンズL17の物体側の面(第25面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL10、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L11,L12、及び、平板状の光学ガラスL13がこの順で接合され、光学部材L11,L12の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 この図7に示した第4実施例に係る顕微鏡対物レンズOL4の諸元を表6に示す。なお、表6に示す面番号は図7に示した面番号1~28と一致している。
(表6)
f=2
NA=0.60
β=100x
Φmax=20.98
ΦDOE=11.32
d0=12.18
L=63.9
f1=11.633
f11=37.5
f2=-3.5
H=7.8
d11=3.2
H1=7.8

m   r    d    nd     νd
 1  -17.818   3.20   1.72916   54.6
 2  -11.600   0.10
 3   0.000   4.00   1.56907   71.3
 4  -20.743   0.10
 5   45.256   5.90   1.49782   82.6
 6  -19.170   1.20   1.61340   44.3
 7  -39.808   0.10
 8   29.510   4.60   1.49782   82.6
 9  -33.847   1.20   1.61340   44.3
10   13.735   4.70   1.49782   82.6
11  -80.931   0.20
12   15.883   3.90   1.49782   82.6
13  -38.548   1.00   1.72342   38.0
14   38.548   1.20
15   0.000   2.50   1.51680   63.9
16   0.000   0.06   1.52760   34.7
17   0.000   0.00 10001.00000   -3.5
18*   0.000   0.06   1.55690   50.2
19   0.000   3.00   1.51680   63.9
20   0.000   0.20
21   8.410   1.30   1.69350   53.2
22   4.811   3.50   1.43425   95.0
23  -20.594   1.00   1.67270   32.2
24   6.950   4.20
25   0.000   1.00
26  -10.080   1.00   1.78800   47.4
27   11.276   1.80   1.84666   23.8
28   -3.092   0.70   1.69350   53.2
29   4.719

回折光学面データ
第18面  κ=0.0000  A2=-4.11668E-08.  A4=-8.52212E-11
      A6=-7.60013E-14  A8=-3.05264E-17  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.540
(2)(-f2)/f=1.75
(3)d0/L=0.191
(4)f11/f=18.75
(5)f1/f=5.817
(6)Δνd1=44.6
(7)Δνd2=62.8
(8)H/d11=2.44
(9)|φ×H1|=0.319
 なお、表6に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL13を構成する両凸レンズL8と両凹レンズL9とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する両凸レンズL15と両凹レンズL16とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は正メニスカスレンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第4実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。また、図8に、この第4実施例におけるd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。この図8に示す各収差図から明らかなように、第4実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第5実施例]
 次に、第5実施例として、図9に示す顕微鏡対物レンズOL5について説明する。この図9に示す顕微鏡対物レンズOL5も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL1、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL2、両凸レンズL3と両凹レンズL4と両凸レンズL5とを接合した接合レンズCL11、両凸レンズL6と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL7とを接合した接合レンズCL12、両凸レンズL8と両凹レンズL9とを接合した接合レンズCL13、及び、平板形状の回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL14と両凸レンズL15と両凹レンズL16とを接合した接合負レンズCL21、及び、両凹レンズL17と両凸レンズL18と両凹レンズL19とを接合した接合負レンズCL22で構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第29面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第5実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、正メニスカスレンズL1の像側の面(第2面)と両凹レンズL17の物体側の面(第25面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL10、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L11,L12、及び、平板状の光学ガラスL13がこの順で接合され、光学部材L11,L12の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 この図9に示した第5実施例に係る顕微鏡対物レンズOL5の諸元を表7に示す。なお、表7に示す面番号は図9に示した面番号1~28と一致している。
(表7)
f=2
NA=0.60
β=100x
Φmax=20.79
ΦDOE=11.88
d0=12.18
L=63.7
f1=11.76
f11=33.7
f2=-3.8
H=7.86
d11=3.2
H1=7.86

m   r    d    nd     νd
 1  -19.000   3.20   1.72916   54.6
 2  -11.479   0.10
 3  -500.000   3.80   1.59240   68.3
 4  -22.632   0.10
 5   30.812   5.00   1.49782   82.6
 6  -46.563   1.20   1.61340   44.3
 7   26.659   5.00   1.49782   82.6
 8  -35.040   0.10
 9   38.948   5.30   1.60300   65.4
10  -18.566   1.20   1.72342   37.9
11  -618.196   0.20
12   18.233   3.80   1.49782   82.6
13  -45.081   1.00   1.72342   38.0
14   35.407   1.20
15   0.000   2.50   1.51680   63.9
16   0.000   0.06   1.52760   34.7
17   0.000   0.00 10001.00000   -3.5
18*   0.000   0.06   1.55690   50.2
19   0.000   3.00   1.51680   63.9
20   0.000   0.20
21   7.371   1.30   1.69350   53.2
22   4.721   3.50   1.43425   95.0
23  -19.133   1.00   1.64769   33.7
24   6.922   4.20
25   0.000   1.00
26   -8.906   1.00   1.80440   39.6
27   8.297   1.80   1.84666   23.8
28   -2.816   0.70   1.69350   53.2
29   4.255

回折光学面データ
第18面  κ=0.0000  A2=-6.66667E-08.  A4=8.55266E-12
      A6=-7.13250E-14  A8=8.32008E-18  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.571
(2)(-f2)/f=1.9
(3)d0/L=0.191
(4)f11/f=16.85
(5)f1/f=5.88
(6)Δνd1=44.6
(7)Δνd2=61.3
(8)H/d11=2.46
(9)|φ×H1|=0.302
 なお、表7に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL13を構成する両凸レンズL8と両凹レンズL9とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する両凸レンズL15と両凹レンズL16とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は正メニスカスレンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第5実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。また、図10に、この第5実施例におけるd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。この図10に示す各収差図から明らかなように、第5実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第6実施例]
 次に、第6実施例として、図11に示す顕微鏡対物レンズOL6について説明する。この顕微鏡対物レンズOL6も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸レンズL1、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL2と両凸レンズL3とを接合した接合正レンズCL11、両凸レンズL4と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL5とを接合した接合正レンズCL12、及び、正の屈折力を有する回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、両凸レンズL10と両凹レンズL11とを接合した接合負レンズCL21、及び、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12と両凹レンズL13とを接合した接合負レンズCL22から構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第20面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第6実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、両凸レンズL1の像側の面(第2面)と正メニスカスレンズL12の物体側の面(第18面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL6、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L7,L8、及び、平板状の光学ガラスL9がこの順で接合され、光学部材L7,L8の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDは、密着複層型の回折光学素子である。
 このように図11に示した第6実施例に係る顕微鏡対物レンズOL6の諸元を表8に示す。
(表8)
f=10
NA=0.30
β=20x
Φmax=19.98
ΦDOE=13.56
d0=30.66
L=63.56
f1=15.1
f11=31.15
f2=-8.1
H=9.84
d11=3.60
H1=9.84

m   r    d    nd    νd
 1   82.361   3.60   1.713   54.0
 2  -29.860   0.20
 3   27.256   1.00   1.785   25.6
 4   16.780   4.90   1.498   82.6
 5  -66.292   0.20
 6   18.895   4.90   1.498   82.6
 7  -26.174   1.00   1.801   34.9
 8  -289.941   0.50
 9   0.000   2.80   1.517   63.9
10   0.000   0.10   1.557   50.2
11   0.000   0.00 10001.000   -3.5
12*   0.000   0.10   1.528   34.7
13   0.000   2.80   1.517   63.9
14   0.000   0.80
15   11.035   2.90   1.548   45.5
16  -80.027   1.00   1.804   46.6
17   8.351   3.30
18  -12.767   1.80   1.847   23.8
19   -6.601   1.00   1.564   60.7
20   9.751

回折光学面データ
第12面  κ=1.0000  A2=-5.50000E-08  A4=3.45643E-10
      A6=-6.04217E-12  A8=4.24525E-14  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.679
(2)(-f2)/f=0.809
(3)d0/L=0.481
(4)f11/f=3.12
(5)f1/f=1.51
(6)Δνd1=56.93
(7)Δνd2=36.91
(8)H/d11=2.73
(9)|φ×H1|=0.085
 なお、表8に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する負メニスカスレンズL2と両凸レンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL22を構成する負メニスカスレンズL12と両凹レンズL13とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は両凸レンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第6実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。また、図12に、この第6実施例に係る顕微鏡対物レンズOL6のd線、C線、F線及びg線の光線に対する球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差、及び、コマ収差の諸収差図を示す。なお、本第6実施例から第9実施例のコマ収差図は、像高Yが12.5mmのとき、10.0mmのとき、6.5mmのとき、4.0mmのとき、及び、0.0mmのときの収差量を示している。この図12に示す各収差図から明らかなように、第6実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第7実施例]
 次に、第7実施例として、図13に示す顕微鏡対物レンズOL7について説明する。この図13に示す顕微鏡対物レンズOL7も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸レンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合正レンズCL11、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL4、及び、正の屈折力を有する回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL9と両凹レンズL10とを接合した接合負レンズCL21から構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第16面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第7実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、両凸レンズL1の像側の面(第2面)と両凹レンズL10の像側の面(第16面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL5、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L6,L7、及び、平板状の光学ガラスL8がこの順で接合され、光学部材L6,L7の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDも、密着複層型の回折光学素子である。
 この図13に示した第7実施例に係る顕微鏡対物レンズOL7の諸元を表9に示す。なお、表9に示す面番号は図13に示した面番号1~16と一致している。
(表9)
f=20
NA=0.2
β=10x
Φmax=15.78
ΦDOE=11.86
d0=37.68
L=63.43
f1=16.54
f11=29.13
f2=-14.11
H=7.85
d11=3.00
H1=7.85

m   r    d    nd    νd
 1   48.798   3.00   1.697   55.5
 2  -33.895   0.20
 3   37.001   3.40   1.603   65.4
 4  -26.530   1.10   1.847   23.8
 5  -212.805   0.20
 6   24.500   3.30   1.517   63.9
 7  116.697   0.70
 8   0.000   2.80   1.517   63.9
 9   0.000   0.10   1.557   50.2
10   0.000   0.00 10001.000   -3.5
11*   0.000   0.10   1.528   34.7
12   0.000   2.80   1.517   63.9
13   0.000   3.05
14  -23.277   3.50   1.805   25.5
15  -11.689   1.50   1.620   60.3
16   12.655

回折光学面データ
第11面  κ=1.0000  A2=-4.93877E-08  A4=3.00805E-12
      A6=-3.35037E-19  A8=-1.66824E-15  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.752
(2)(-f2)/f=0.706
(3)d0/L=0.594
(4)f11/f=1.46
(5)f1/f=0.827
(6)Δνd1=41.6
(7)Δνd2=34.8
(8)H/d11=2.62
(9)|φ×H1|=0.112
 なお、表9に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する正メニスカスレンズL9と両凹レンズL10とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は両凸レンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第7実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。図14にこの第7実施例に係る顕微鏡対物レンズOL7の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差及びコマ収差の諸収差図を示す。この図14に示す各収差図から明らかなように、第7実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第8実施例]
 次に、第8実施例として、図15に示す顕微鏡対物レンズOL8について説明する。この図15に示す顕微鏡対物レンズOL8も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸レンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合正レンズCL11、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と物体側に凸面を向け正メニスカスレンズL5とを接合した接合正レンズCL12、両凸レンズL6と両凹レンズL7とを接合した接合負レンズCL13、及び、正の屈折力を有する回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL12と両凹レンズL13とを接合した接合負レンズCL21から構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第20面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第8実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、両凸レンズL1の像側の面(第2面)と正メニスカスレンズL12の物体側の面(第18面)である。
 また、回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL8、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L9,L10、及び、平板状の光学ガラスL11がこの順で接合され、光学部材L9,L10の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDも、密着複層型の回折光学素子である。さらに、
 この図15に示した第8実施例に係る顕微鏡対物レンズOL8の諸元を表10に示す。なお、表10に示す面番号は図15に示した面番号1~20と一致している。
(表10)
f=10
NA=0.3
β=20x
Φmax=19.9
ΦDOE=8.82
d0=30.6
L=63.7
f1=14.49
f11=33.43
f2=-10.27
H=9.78
d11=3.68
H1=9.78

m   r    d    nd    νd
 1   98.000   3.68   1.620   60.3
 2  -25.930   0.15
 3   30.731   5.25   1.498   82.5
 4  -22.767   1.00   1.717   29.5
 5  -53.014   0.15
 6   15.006   1.00   1.804   33.9
 7   10.412   5.00   1.498   82.5
 8   94.868   0.20
 9   12.450   3.55   1.498   82.5
10  -62.164   1.00   1.729   54.7
11   10.750   2.20
12   0.000   2.00   1.517   64.1
13   0.000   0.06   1.557   50.2
14   0.000   0.00 10001.000   -3.5
15*   0.000   0.06   1.528   34.7
16   0.000   3.00   1.517   64.1
17   0.000   1.80
18  -15.000   2.00   1.847   23.8
19   -6.739   1.00   1.640   60.1
20   9.369

回折光学面データ
第15面  κ=1.0000  A2=-5.70000E-08  A4=1.01149E-09
      A6=-4.05811E-11  A8=4.84818E-13  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.443
(2)(-f2)/f=1.027
(3)d0/L=0.48
(4)f11/f=3.343
(5)f1/f=1.449
(6)Δνd1=53.0
(7)Δνd2=36.31
(8)H/d11=2.66
(9)|φ×H1|=0.062
 なお、表10に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する正メニスカスレンズL12と両凹レンズL13とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は両凸レンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第8実施例では上記条件式(1)~(9)は全て満たされていることが分かる。図16にこの第8実施例に係る顕微鏡対物レンズOL8の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差及びコマ収差の諸収差図を示す。この図16に示す各収差図から明らかなように、第8実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
[第9実施例]
 最後に、第9実施例として、図17に示す顕微鏡対物レンズOL9について説明する。この図17に示す顕微鏡対物レンズOL9も、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、負の屈折力を有する第2レンズ群G2と、から構成される。第1レンズ群G1は、物体側から順に、両凸レンズL1、両凸レンズL2と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL3とを接合した接合正レンズCL11、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズL5とを接合した接合正レンズCL12、両凸レンズL6と両凹レンズL7とを接合した接合負レンズCL13、及び、正の屈折力を有する回折光学素子GDから構成される。また、第2レンズ群G2は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズL13と両凹レンズL14とを接合した接合負レンズCL21から構成される。ここで、第2レンズ群G2の最も像側の面(第21面)は、像側に凹面を向けて配置されている。なお、前述の如く、本第9実施例における軸外主光線及び有効径を決める軸外光束を制限するレンズ面は、両凸レンズL1の像側の面(第2面)と負メニスカスレンズL12の物体側の面(第18面)である。
 回折光学素子GDは、平板状の光学ガラスL8、それぞれ異なる樹脂材料から形成された2個の光学部材L9,L10、及び、平板状の光学ガラスL11がこの順で接合され、光学部材L9,L10の接合面に回折格子溝(回折光学面D)が形成されている。すなわち、この回折光学素子GDも、密着複層型の回折光学素子である。さらに、
 この図17に示した第9実施例に係る顕微鏡対物レンズOL9の諸元を表11に示す。なお、表11に示す面番号は図17に示した面番号1~21と一致している。
(表11)
f=10
NA=0.3
β=20x
Φmax=20.08
ΦDOE=9.24
d0=31.35
L=63.45
f1=14.6
f11=34.88
f2=-9.19
H=9.88
d11=2.80
H1=9.88

m   r    d    nd    νd
 1  767.339  2.80   1.767   46.8
 2  -27.673  0.15
 3   17.748  5.80   1.498   82.5
 4  -39.401  1.10   1.795   28.7
 5  -152.771  0.15
 6   18.584  1.00   1.795   28.7
 7   10.258  4.80   1.498   82.5
 8   79.110  0.20
 9   14.416  3.50   1.498   82.5
10  -30.192  1.00   1.697   55.5
11   18.289  1.50
12   0.000  2.00   1.517   64.1
13   0.000  0.20   1.557   50.2
14   0.000  0.00 10001.000   -3.5
15*   0.000  0.20   1.528   34.7
16   0.000  2.00   1.517   64.1
17   0.000  2.20
18  -13.092  0.90   1.670   57.3
19  -34.212  1.80   1.847   23.8
20   -6.599  0.80   1.694   53.2
21   9.839

回折光学面データ
第15面  κ=1.0000  A2=6.25000E-08  A4=3.55000E-14
      A6=-3.14000E-16  A8=2.13000E-19  A10=0.00000E+00

条件対応値
(1)ΦDOE/Φmax=0.460
(2)(-f2)/f=0.919
(3)d0/L=0.494
(4)f11/f=3.488
(5)f1/f=1.46
(6)Δνd1=53.83
(7)Δνd2=33.56
(8)H/d11=3.53
(9)|φ×H1|=0.010
 なお、表11に示した条件対応値のうち、条件式(6)のΔνd1は接合正レンズCL11を構成する両凸レンズL2と負メニスカスレンズL3とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(7)のΔνd2は接合負レンズCL21を構成する負メニスカスレンズL12と正メニスカスレンズL13とのアッベ数の差の絶対値を示し、条件式(8)のd11は両凸レンズL1の軸上レンズ厚(第1面の面間隔)を示し、条件式(9)のφは第1面のパワーを示している。このように、第9実施例では上記条件式(1)~(8)は満たされていることが分かる。図18にこの第9実施例に係る顕微鏡対物レンズOL9の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差及びコマ収差の諸収差図を示す。この図18に示す各収差図から明らかなように、第9実施例では諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることがわかる。
OL(OL1~OL9) 顕微鏡対物レンズ
G1 第1レンズ群  G2 第2レンズ群  GD 回折光学素子
CL11 接合正レンズ  CL21 接合負レンズ

Claims (17)

  1.  物体側から順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、
     前記第1レンズ群は、回折光学面を有する回折光学素子を有し、
     前記回折光学素子は、前記第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、
     前記第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、前記回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとし、前記第2レンズ群の焦点距離をf2とし、全系の焦点距離をfとしたとき、次式
    ΦDOE/Φmax < 0.76
    0.65 < (-f2)/f < 2.0
    の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  2.  前記第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分を有し、
     物体から前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をd0とし、物体から最も像側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をLとしたとき、次式
    0.1 < d0/L < 0.6
    の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載の顕微鏡対物レンズ。
  3.  前記第1レンズ群の最も物体側の前記レンズ成分の焦点距離をf11としたとき、次式
    1.2 < f11/f < 19.0
    の条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の顕微鏡対物レンズ。
  4.  前記第1レンズ群の焦点距離をf1としたとき、次式
    0.5 ≦ f1/f ≦ 3.5
    の条件を満足することを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  5.  前記第2レンズ群の最も像側のレンズ面が、像側に凹面を向けて配置されていることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  6.  主光線と光軸との交わる位置が、前記第2レンズ群の前記最も像側のレンズ面よりも物体側にあることを特徴とする請求項5に記載の顕微鏡対物レンズ。
  7.  前記第1レンズ群は、少なくとも1つ以上の接合正レンズを含むことを特徴とする請求項1~6のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  8.  前記第1レンズ群中の少なくとも1つ以上の接合正レンズは、当該接合正レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd1としたとき、当該差の絶対値のうちの少なくとも1つが、次式
    Δνd1 > 40
    の条件を満足することを特徴とする請求項7に記載の顕微鏡対物レンズ。
  9.  前記第2レンズ群は、少なくとも1つ以上の接合負レンズを含むことを特徴とする請求項1~8のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  10.  前記第2レンズ群中の少なくとも1つ以上の接合負レンズは、当該接合負レンズを構成する正レンズ要素の媒質のアッベ数と負レンズ要素の媒質のアッベ数との差の絶対値をΔνd2としたとき、当該差の絶対値のうちの少なくとも1つが、次式
    Δνd2 > 30
    の条件を満足する請求項9に記載の顕微鏡対物レンズ。
  11.  前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面のマージナル光線高をHとし、前記第1レンズ群の最も物体側の前記レンズ成分の軸上レンズ厚をd11としたとき、次式
    2 < H/d11 < 3.6
    の条件を満足することを特徴とする請求項1~10のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  12.  前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面は、物体側に凹面を向けて配置されていることを特徴とする請求項1~11のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  13.  前記第1レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの媒質のd線に対する屈折率をn1とし、当該レンズの前記最も物体側のレンズ面の曲率半径をrとして、当該レンズの前記最も物体側のレンズ面のパワーφを、次式
    φ = (n1-1)/r
    で定義し、前記最も物体側に配置されたレンズの前記最も物体側のレンズ面の有効半径をH1としたとき、次式
    0.05 ≦ |φ×H1| ≦ 0.35
    の条件を満足することを特徴とする請求項1~12のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
  14.  物体側から順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、
     前記第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、
     前記回折光学素子は、前記第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、
     物体から前記第1レンズ群の最も物体側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をd0とし、物体から最も像側のレンズ面の頂点までの光軸上の距離をLとし、前記第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、前記回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
    0.3 < d0/L < 0.6
    ΦDOE/Φmax < 0.76
    の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  15.  物体側から順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、
     前記第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、
     前記回折光学素子は、前記第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、
     前記第1レンズ群の最も物体側の前記レンズ成分の焦点距離をf11とし、全系の焦点距離をfとし、前記第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、前記回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
    2 < f11/f < 10.0
    ΦDOE/Φmax < 0.5
    の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  16.  物体側から順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、
     前記第1レンズ群は、最も物体側に配置された正の屈折力を有するレンズ成分と、回折光学面を有する回折光学素子と、を有し、
     前記回折光学素子は、前記第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、
     前記第1レンズ群の最も物体側の前記レンズ成分の焦点距離をf11とし、全系の焦点距離をfとし、前記第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、前記回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
    1.2<f11/f<6.0 又は 15.0<f11/f<19.0
    ΦDOE/Φmax < 0.76
    の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  17.  物体側から順に、
     正の屈折力を有する第1レンズ群と、
     負の屈折力を有する第2レンズ群と、を有し、
     前記第1レンズ群は、回折光学面を有する回折光学素子を有し、
     前記回折光学素子は、前記第1レンズ群を通過する光束の径が最も大きくなる部分よりも像側に配置され、
     前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、全系の焦点距離をfとし、前記第1レンズ群を通過する光束の最大径をΦmaxとし、前記回折光学面を通過する光束の最大径をΦDOEとしたとき、次式
    0.5 ≦ f1/f ≦ 3.0
    ΦDOE/Φmax < 0.76
    の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
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