專利名稱：顯微鏡物鏡的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及顯微鏡物鏡，特別是液浸的顯微鏡物鏡。
以往，作為一般的概念，認為在液浸顯微鏡中如果與浸液接觸的面(以后，稱為第1面)在物體一側(cè)是凹面，則將物鏡浸入浸液中時，在第1面的界面非常容易殘留氣泡，另外，由于難于將氣泡排除，所以，在實用上是不能使用的。因此，一般常識是將液浸顯微鏡物鏡的最靠近物體一側(cè)的透鏡(以后，稱為第1透鏡)與浸液接觸的面加工為平面。
另一方面，為了確保像面的平坦性，必須使伯茲伐(パッツバ-ル)之和為0或接近于0。在干式顯微鏡物鏡的情況下，由于最靠近物體一側(cè)的透鏡的折射率比空氣高，對最靠近物體一側(cè)的透鏡面可以賦予其大的負光焦度(屈折力)，所以，僅由最靠近物體一側(cè)的透鏡便可大大減小正的伯茲伐之和。
但是，在液浸的情況下，根據(jù)上述常識，由于必須使第1透鏡與浸液接觸的面為平面，所以，不能用第1面校正伯茲伐之和。另外，當?shù)?面為平面時，為了減小正的伯茲伐之和，必須進一步提高第1透鏡的折射率。但是，當?shù)?透鏡與浸液的折射率之差大時，這將在其第1面的平面上產(chǎn)生大的負的球面象差。因此，以往，在液浸的顯微鏡物鏡中為了使像面的平坦性良好，采用了如下(1)和(2)所示的2個方法。
(1)將具有與浸液近似的折射率的微小平凸透鏡與由具有比浸液的折射率高的玻璃構(gòu)成的強凹凸透鏡的凹面一側(cè)接合而埋入。以此使與浸液接觸的面成為平面，使與浸液接觸的面對象差的影響減小到最小限度，從而利用接合面的強大的負光焦度減小正的伯茲伐之和。
(2)使用與浸液近似的折射率的玻璃構(gòu)成第1透鏡，使其第1面為平面，使其第2面為球面并滿足不暈條件。這樣，在第1透鏡中將其象差的影響限制到最小限度，優(yōu)先聚焦光束，通過將三合透鏡或雙高斯式的透鏡組配置為后透鏡組，減小正的伯茲伐之和。即使這樣，當校正不足時，也將(1)所示的接合透鏡作為第1群使用。
但是，在上述(1)所示的所謂埋入式的情況下，除了透鏡微小以外，還要制作光焦度大的透鏡并進而將其接合，所以，需要非常高的制造技術(shù)。
另外，在上述(2)所示的方法的情況下，采用后透鏡組高斯配置式時，除了結(jié)構(gòu)復雜外，由于光線必須通過光焦度大的凹面發(fā)生大的折射，所以，存在著不論哪種情況對制造誤差都非常敏感的缺點。
本發(fā)明鑒于上述問題，目的旨在提供像面的平坦性良好、制造容易、透鏡結(jié)構(gòu)比以往簡單的液浸顯微鏡物鏡。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種液浸的顯微鏡物鏡，其特征在于，位于與浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面的光焦度為負的。
另外，為了達到上述目的，在本發(fā)明的其他實施例中提供了一種液浸的顯微鏡物鏡，其特征在于，位于與浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面相對于物體一側(cè)是凹面的。
對先有技術(shù)列舉的一般的概念進行實驗的結(jié)果表明，即使第1透鏡與浸液接觸的面是凹面，也幾乎不殘留氣泡。另外，實驗還表明，即使殘留氣泡，也可以很容易排除，在實用上和平面的情況一樣，可以毫無問題地使用。
對于浸液，從水那樣粘度低的液體到像油那樣粘度比較高的液體都得到了同樣的結(jié)果。
因此，通過使第1透鏡與浸液接觸的面成為凹面，可以使第1透鏡的折射率高于浸液，從而可以對其第1面賦予負的光焦度。因此，可以大幅度地校正伯茲伐之和，并且可以抑制在第1面發(fā)生負的球面像差。
另外，在本發(fā)明中，希望滿足以下各條件。
|n0－n1|＞0.1(1)2＞|r1/e|＞0.54 (2)條件(1)是用于更好地校正伯茲伐之和的條件。這里，構(gòu)成第1透鏡的玻璃的折射率為n1、浸液的折射率為n0。為了更好地校正伯茲伐之和，希望n1與n0之差大于某一量級。如果超過條件(1)的范圍，由于折射率之差消失，所以，為了獲得負的光焦度，曲率半徑將變得非常小，從而各種像差將增大。還有，若將條件(1)的下限取為0.15，就可以獲得比較好的結(jié)果，若將下限取為0.2，就可以獲得非常好的結(jié)果。另外，這時，如果滿足n1＞n0，便可獲得更好的結(jié)果，所以，最好滿足n1＞n0。
條件(2)是將第1透鏡的、最靠近物體一側(cè)的面的曲率半徑規(guī)定為特別合適的條件。這里，第1透鏡的最靠近物體一側(cè)的面的曲率半徑是r1、第1透鏡的最靠近物體一側(cè)的面的有效直徑是e。如果超過條件(2)的上限，則由于r1非常大，所以難于獲得負的伯茲伐之和。另外，如果超過條件(2)的下限，由于r1非常小，所以，氣泡殘留的危險性變大，從而不能不計像差。如果將條件(2)的下限取為0.6，將上限取為1.5，便可獲得更好的結(jié)果。
另外，浸液的溫度對折射率變化的影響在實用的溫度范圍內(nèi)與先有的情況相同或者略高于先有的情況。
此外，將三合透鏡或雙高斯式的透鏡組配置為后透鏡組時，當然可以進一步減小正的伯茲伐之和。


圖1是第1實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖2是第2實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖3是第3實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
圖4是第1實施例的各種像差圖。
圖5是第2實施例的各種像差圖。
圖6是第3實施例的各種像差圖。
下面，給出本發(fā)明的各實施例。
符號f表示全系統(tǒng)的焦距、N.A.表示孔徑數(shù)、β表示倍率、r表示透鏡面的曲率半徑、d表示透鏡面間的距離、n表示相對于透鏡的d線的折射率、νd表示透鏡的阿貝數(shù)、e表示第1透鏡的第1面的有效直徑、∑p表示全系統(tǒng)的伯茲伐之和、B.f.表示后焦點。但是，由于第2實施例和第3實施例是無限遠校正系統(tǒng)，所以，在像面一側(cè)另外使用焦距200的成像透鏡。因此，在第2實施例和第3實施例中，f只表示不包含成像透鏡的物鏡的焦距、∑p表示也包含成像透鏡的全系統(tǒng)的伯茲伐之和。另外，圖1～圖3是與各實施例對應的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
下面說明第1實施例。
第1實施例所示的顯微鏡物鏡如圖1所示，系從物體一側(cè)開始順序由使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、由使凸面指向物體一側(cè)的凹凸透鏡與雙凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體形成雙凸形狀的透鏡、由使凸面指向物體一側(cè)的凹凸透鏡與雙凸透鏡以及使凹面指向物體一側(cè)的凹凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成雙凸形狀的透鏡、由雙凸透鏡與雙凹透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成使凹面指向像一側(cè)的凹凸形狀的透鏡構(gòu)成。在本實施例中，配置在最靠近物體一側(cè)的凹凸單透鏡的最靠近物體一側(cè)的面與油接觸。另外，這里，圖1是第1實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
f＝3.93 N.A.＝1β＝4.0 B.f.＝146.111r＝∞d＝0.17 玻璃罩r＝∞d0＝0.63n0＝1.51536(油)r1＝-0.8d1＝4.8 n1＝1.77279 νd1＝49.45r2＝-4.7194d2＝0.24r3＝-14.756d3＝3.2n2＝1.49782 νd2＝82.52r4＝-7.305d4＝0.1r5＝475.022d5＝2.9 n3＝1.49782 νd3＝82.52r6＝-13.3198d6＝0.9r7＝+29.923d7＝1.3 n4＝1.74000 νd4＝28.23r8＝+13.371d8＝5 n5＝1.43388 νd5＝95.57r9＝-17.365d9＝0.1r10＝+29.923d10＝1.2 n6＝1.75520 νd6＝27.56r11＝+12.897d11＝5.3 n7＝1.43388 νd7＝95.57r12＝-12.897d12＝1.2 n8＝1.52682 νd8＝51.35r13＝-74.937
d13＝10r14＝+18.193d14＝4.5 n9＝1.61750 νd9＝30.78r15＝-13.6502d15＝5.3 n10＝1.52682 νd10＝51.335r16＝-7.7701Σp＝0.027 e＝1.234r1/e＝0.684 n0－n1＝-0.257下面說明第2實施例。
第2實施例所示的顯微鏡物鏡如圖2所示，系從物體一側(cè)開始順序由使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、由雙凹透鏡與雙凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成使凹面指向物體一側(cè)的凹凸形狀的透鏡、由使凸面指向物體一側(cè)的凹凸透鏡與雙凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體形成雙凸形狀的透鏡、由雙凸透鏡與雙凹透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成使凹面指向像一側(cè)的凹凸形狀的透鏡構(gòu)成。在本實施例中，配置在最靠近物體一側(cè)的凹凸單透鏡的最靠近物體一側(cè)的面與油接觸。另外，這里，圖2是第2實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
f＝2 N.A.＝1.25β＝100× B.f.＝∞r(nóng)＝∞d＝017 玻璃罩r＝∞d0＝0.57 n0＝1.51536(油)r1＝-0.9515d1＝3 n1＝1.79631 νd1＝40.90r2＝-2.6701d2＝0.1r3＝-42.155d3＝3 n2＝1.56907 νd2＝71.331r4＝-6.2813d4＝0.1r5＝-74.550d5＝1 n3＝1.74950 νd3＝35.19r6＝+10.092d6＝6 n4＝1.56907 νd4＝71.21r7＝-9.2997d7＝0.1r8＝+30.750d8＝2.5 n5＝1.79504 νd5＝28.57r9＝+8.6535d9＝9 n6＝1.48563 νd6＝85.20r10＝-25.800d10＝31.2r11＝+42.603d11＝3 n7＝1.67270 νd7＝32.17r12＝-7.9380d12＝4 n8＝1.51454 νd8＝54.55r13＝+7.1062Σp＝0.118 e＝1.415r1/e＝0.672 n0－n1＝-0.281下面，說明第3實施例。
第3實施例所示的顯微鏡物鏡如圖3所示，系從物體一側(cè)開始順序由使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、使凹面指向物體一側(cè)的凹凸單透鏡、由雙凹透鏡和雙凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成使凹面指向物體一側(cè)的凹凸形狀的透鏡、由使凸面指向物體一側(cè)的凹凸透鏡和雙凸透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成雙凸形狀的透鏡、由雙凸透鏡和雙凹透鏡相互貼合而構(gòu)成的從總體上形成使凹面指向像一側(cè)的凹凸形狀的透鏡構(gòu)成。在本實施例中，配置在最靠近物體一側(cè)的凹凸單透鏡的最靠近物體一側(cè)的面與油接觸。另外，這里，圖3是第3實施例的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
f＝2 N.A.＝125β＝100×B.f.＝∞r(nóng)＝∞d＝0.17 玻璃罩r＝∞d0＝0.5 n0＝1.51536(油)r1＝-2d1＝3 n1＝1.77279 νd1＝49.45r2＝-2.6703d2＝0.1r3＝-13.946d3＝3 n2＝1.56907 νd2＝71.31r4＝-5.5058d4＝0.1r5＝-45.502d5＝1.1 n3＝1.74950 νd3＝35.19r6＝+11.529d6＝6 n4＝1.56907 νd4＝71.31r7＝-9.4517d7＝0.1r8＝+25.231d8＝2.5 n5＝1.79504 νd5＝28.57r9＝+9.4517d9＝5 n6＝1.48563 νd6＝85.20r10＝-33.393d10＝35r11＝+139.133d11＝3n7＝1.69895 νd7＝30.04r12＝-10.283d12＝3.9 n8＝1.51454 νd8＝54.55r13＝+9.566∑p＝0.170e＝1.619r1/e＝1.235 n0－n1＝-0.257在第2實施例和第3實施例中使用的成像透鏡是如下規(guī)格的透鏡。
r＝200B.f.＝167.438r＝+73.038d＝7.05 n＝1.61720 νd＝54.01r＝-80.027d＝1.75 n＝1.74950 νd＝35.19r＝+296.026d＝6.5r＝+48.003d＝6.8n＝1.72000 νd＝50.19r＝-190.064d＝2 n＝1.54739 νd＝53.48r＝+32.183如上所述，各實施例盡管透鏡結(jié)構(gòu)比先有例簡單，但是，由圖4、圖5和圖6可知，可以進行非常良好的像差校正。另外，特別是各實施例中∑p的值很小。由此可知，也可以很好地校正非點像差。
這里，圖4是第1實施例的各種像差圖，圖5是第2實施例的各種像差圖，圖6是第3實施例的各種像差圖。圖5和圖6表示一起使用成像透鏡時的各種像差。在圖4、圖5和圖6的各種像差中，d表示d線，F(xiàn)表示F線，C表示C線。球面像差圖中，NA表示孔徑數(shù)。另外，非點像差圖，Y表示像高，實線表示徑向像面，虛線表示子午像面。歪曲像差圖的縱軸與非點像差圖對應。
如上所述，按照本發(fā)明，可以提供結(jié)構(gòu)比先有例簡單、制造容易、并且像面的平坦性良好的液浸顯微鏡物鏡。
權(quán)利要求
1.一種液浸的顯微鏡物鏡，其特征在于在液浸顯微鏡物鏡中，與浸液接觸的、位于最靠近物體一側(cè)的透鏡面的光焦度是負的。
2.按權(quán)利要求1所述的顯微鏡物鏡，其特征在于設具有與上述浸液接觸的、位于最靠近物體一側(cè)的透鏡面的透鏡的玻璃材料的折射率為n1、浸液的折射率為n0時，則滿足如下條件|n0－n1|＞0.1。
3.按權(quán)利要求1或2所述的顯微鏡物鏡，其特征在于設位于與上述浸液接觸的、最靠近物體一側(cè)的透鏡面的曲率半徑為r1、位于與上述浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面的有效直徑為e時，則滿足如下條件2＞|r1/e|＞0.54。
4.一種液浸的顯微鏡物鏡，其特征在于位于與浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面相對于物體一側(cè)是凹面。
5.按權(quán)利要求4所述的顯微鏡物鏡，其特征在于設具有與上述浸液接觸的、位于最靠近物體一側(cè)的透鏡面的透鏡的玻璃材料的折射率為n1、浸液的折射率為n0時，則滿足如下條件|n0－n1|＞0.1。
6.按權(quán)利要求4或5所述的顯微鏡物鏡，其特征在于設位于與上述浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面的曲率半徑為r1、位于與上述浸液接觸的最靠近物體一側(cè)的透鏡面的有效直徑為e時，則滿足如下條件2＞|r1/e|＞0.54。
全文摘要
目的在于提供像面的平坦性良好、制造容易、透鏡結(jié)構(gòu)比先有例簡單的液浸顯微鏡物鏡。在液浸顯微鏡物鏡中，提供位于與浸液接觸的、最靠近物體一側(cè)的透鏡面的光焦度為負的顯微鏡物鏡。
文檔編號G02B21/02GK1152133SQ9611249
公開日1997年6月18日 申請日期1996年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月1日
發(fā)明者富松圭 申請人:株式會社尼康