成像透镜和使用该成像透镜的显微镜装置制造方法
【专利摘要】提供了一种成像透镜(IL)，用于通过接收从观察目标物体发出并从显微镜的无限远设计的物镜出射的平行光束而在预定位置处形成观察目标物体的像。该成像透镜由从物体侧开始顺序布置的具有正折射能力的第一透镜组(G1)和具有负折射能力的第二透镜组(G2)构成。第一透镜组(G1)由正透镜(例如，双凸透镜(L1))和负透镜(例如，负凹凸透镜(L2))构成。构成第一透镜组(G1)的正透镜和负透镜的玻璃材料满足预定的vdht和部分色散比Pht的条件，并且对于每10mm的玻璃厚度而言，所有透镜的玻璃材料相对于具有340nm波长的光的透射率等于或大于50％，以及对于每10mm的玻璃厚度而言，相对于具有360nm波长的光的透射率等于或大于80％。
【专利说明】成像透镜和使用该成像透镜的显微镜装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于通过无限远设计的物镜来成像的成像透镜，以及使用该透镜的显微镜装置。
【背景技术】
[0002]用于通过无限远设计(infinity-designed)的物镜来成像的成像透镜被开发来作为校正各种像差的成像透镜(例如，参见日本专利公开N0.2521959或日本专利特许公开N0.05-113540)。近年来，已经积极地将荧光观测用于生物研究。特别地，一种积极使用的技术是如下的技术，其通过使用具有多个不同荧光波长的荧光制造者来同时观察多个蛋白质的行为。在此情况下，如果荧光制造者的荧光波长彼此接近，则其波长范围彼此重叠，并且不能确定从哪个荧光制造者发出了荧光。因此，期望的是，单个的荧光制造者的荧光波长以一定程度间隔开。因此，采用具有从近红外到近紫外的各种荧光波长的荧光制造者，并且要求用于观察荧光制造者的显微镜的光学系统具有对宽波长范围的灵活性。此外，要执行通过使用红外线来试着降低对细胞的损害的双光子激发发光观察，和将近紫外线用于提高分辩率的发光观察，并且要求显微镜具有校正其波范围中的像差和呈现出高透射率的光学系统，并且对成像透镜及物镜也提出该要求。
[0003]然而，迄今使用的成像透镜具有不能充分地校正色差，此外，也没有考虑透射率的问题。
【发明内容】
[0004]鉴于这些问题，设计本发明的目的是提供一种在宽波长范围中对色差进行校正并且呈现出高透射率的成像透镜，以及使用该成像透镜的显微镜装置。
[0005]为实现该目的，根据本发明，用于接收从观察目标物体发出并从显微镜的无限远设计的物镜出射的平行光束，并且用于在预定位置处形成观察目标物体的像的成像透镜，按照从物体侧开始的顺序，包括:具有正折射能力的第一透镜组；具有负折射能力的第二透镜组；第一透镜组包括正透镜(例如，本实施例中的双凸透镜LI)和负透镜(例如，本实施例中的负凹凸透镜(meniscus lens)L2)。在此，当nd表示构成第一透镜组和第二透镜组的透镜的玻璃材料的相对于d线的折射率、nh表示玻璃材料的相对于h线的折射率、并且nt表示玻璃材料的相对于t线的折射率时，vdht和部分色散比(partial dispersionratio) Pht由下述条件表达式定义:
[0006]vdht = (nd-1) / (nh_nt)
[0007]Pht = (nh-nd) / (nd_nt)
[0008]满足下述条件表达式:
[0009]vdht I > 24
[0010]vdhtl-vdht2 > 5
[0011]I (Phtl~Pht2)/ (vdhtl-vdht2) | < 0.015[0012]其中，vdhtl和Phtl分别表示构成第一透镜组的正透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht2和Phtl分别表示构成第一透镜组的负透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，
[0013]满足下述条件表达式:
[0014]0.7 < f Ι/fT < 0.9
[0015]其中，fT表示成像透镜的焦距，以及fl表示第一透镜组的焦距，
[0016]对于每IOmm的玻璃厚度而言，构成第一透镜组和第二透镜组的所有透镜的玻璃材料中的每一种相对于具有340nm波长的光的透射率等于或大于50%;以及对于每IOmm的玻璃厚度而言，构成第一透镜组和第二透镜组的所有透镜的玻璃材料中的每一种相对于具有360nm波长的光的透射率等于或大于80%。
[0017]此外，在根据本发明的成像透镜中，优选地，第二透镜组包括正透镜(例如，本实施例中的正凹凸透镜L4)和负透镜(例如，本实施例中的负凹凸透镜L3)，并且满足下述条件表达式:
[0018]vdht3 > 20
[0019]vdht3~vdht4 > 2
[0020]I (Pht3_Pht4)/ (vdht3-vdht4) | < 0.045
[0021]其中，vdht3和Pht3分别表示构成第二透镜组的正透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分别表示构成第二透镜组的负透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。
[0022]另外，在根据本发明的成像透镜中，优选地，满足下述条件表达式:
[0023]-3 < fln/fl < -0.5
[0024]其中，fin表示构成第一透镜组的正透镜的焦距，以及fl表示第一透镜组的焦距。
[0025]此外，在根据本发明的成像透镜中，优选地，第一透镜组包括由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜，并且胶合透镜的胶合面具有面对物体侧的凹面，并且
[0026]满足下述条件表达式:
[0027]0.0010 < Φ < 0.0030
[0028]其中，Φ表示胶合面的折射能力。
[0029]此外，在根据本发明的成像透镜中，优选地，第二透镜组的最靠近物体侧(mostobject side)的面凸向物体侧。
[0030]此外，根据本发明的显微镜装置包括上述成像透镜中的任何一个，来作为第二物镜。
[0031]当如上构造根据本发明的成像透镜时，在宽波长范围中，能良好地校正色差，以及能实现高透射率。因此，当将成像透镜作为第二物镜应用于显微镜装置时，可以实现如下的显微镜装置，其能够在宽波长范围中以高分辩率和高对比度来观察目标物体。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是示例说明根据本发明的示例I的成像透镜的结构的透镜结构图；
[0033]图2是根据示例I的成像透镜的各种像差的图。
[0034]图3是示出根据示例I的成像透镜中的波长和透射率间的关系的图；[0035]图4是在示例I中，使从物体侧表面到入射光瞳的距离延长70mm的情况下，各种像差的图。
[0036]图5是示例说明根据本发明的示例2的成像透镜的结构的透镜结构图。
[0037]图6是根据示例2的成像透镜的各种像差的图。
[0038]图7是示出在根据示例2的成像透镜中，波长和透射率间的关系的图。
[0039]图8是在示例2中，使从物体侧表面到入射光瞳的距离延长70mm的情况下，各种像差的图。
[0040]图9是示例说明根据本发明的示例3的成像透镜的结构的透镜结构图。
[0041]图10是根据示例3的成像透镜的各种像差的图。
[0042]图11是示出在根据示例3的成像透镜中，波长和透射率间的关系的图。
[0043]图12是在示例3中，使从物体侧表面到入射光瞳的距离延长70mm的情况下，各种像差的图。
[0044]图13是示例说明根据本发明的示例4的成像透镜的结构的透镜结构图。
[0045]图14是根据示例4的成像透镜的各种像差的图。
[0046]图15是示出在根据示例4的成像透镜中，波长和透射率间的关系的图。
[0047]图16是在示例4中，使从物体侧表面到入射光瞳的距离延长70mm的情况下，各种像差的图。
[0048]图17是示例说明根据本发明的示例5的成像透镜的结构的透镜结构图。
[0049]图18是根据示例5的成像透镜的各种像差的图。
[0050]图19是示出在根据示例5的成像透镜中，波长和透射率间的关系的图。
[0051 ] 图20是在示例5中，使从物体侧表面到入射光瞳的距离延长70mm的情况下，各种像差的图。
【具体实施方式】
[0052]在下文中，将参考附图，描述本发明的优选实施例。根据本发明的成像透镜在显微镜等等中接收从观察目标物体发出并从无限远设计的物镜出射的平行光束，并且在预定位置处形成观察目标物体的像。如图1中所示，按照从物体侧开始的顺序，成像透镜IL由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成，并且还配置成在像面I上形成从未示出的物镜入射的光束的像。在此，第一透镜组Gl由正透镜(图1中的双凸透镜LI)和负透镜(图1中的负凹凸透镜L2)构成。应注意到在该成像透镜IL中，如将在下文的示例中所述，第一透镜组Gl也可以构造为通过正透镜与负透镜胶合形成的胶合透镜，并且第一透镜组Gl还可以以在其间具有预定空气间隙的方式被布置。
[0053]此外，如将在下文的示例中所述，第二透镜组G2可以由正透镜(图1中的正凹凸透镜L4)和负透镜(图1中的负凹凸透镜L3)构成，其还可以由单个负透镜(图17中的负凹凸透镜L3)构成，并且在其由正透镜和负透镜构成的情况下，可以进一步构造成胶合透镜，并且所述第二透镜组G2还可以以在其间具有预定空气间隙的方式被布置。在此，如果第二透镜组G2的最靠近物体的表面由面向所述物体侧的凹面形成，则离轴光束的上部慧差(upper coma)的入射角增加，导致出现色差。因此，期望第二透镜组G2的最靠近物体的表面是凸的。[0054]在这种情况下，在下文中，将描述用于构成根据本发明的成像透镜IL的条件。首先，当nd表示构成成像透镜IL的透镜的玻璃材料的相对于d线的折射率、nh表示玻璃材料的相对于h线的折射率、以及nt表示玻璃材料的相对于t线的折射率，并且vdht由下述条件表达式(a)定义以及部分色散比Pht由下述条件表达式(b)定义时，构造根据工作示例的成像透镜IL，以便使其满足下述条件表达式(1)-(3):
[0055]vdhtl > 24(I)
[0056]vdhtl-vdht2 > 5(2)
[0057]I (Pht-Pht2) / (vdhtl-vdht2) | < 0.015 (3)
[0058]其中，
[0059]vdht = (nd-1) / (nh-nt) (a)
[0060]Pht = (nh-nd) / (nd_nt) (b),并且
[0061]其中，vdhtl和Phtl分别表示构成成像透镜IL中的第一透镜组Gl的正透镜(例如，图1中的双凸透镜LI)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht2和Phtl分别表示构成第一透镜组Gl的负透镜(例如，负凹凸透镜L2)的玻璃材料的vdht和部分色散比 Pht0`[0062]条件表达式(I)表示用于降低在第一透镜组Gl中出现的色差的条件。期望的是，抑制第一透镜组Gl中的色差包含将低色散玻璃用于正透镜。如果小于条件表达式(I)的下限值，则色差增加，这是不期望的方面。
[0063]条件表达式(2)也表示用于降低在第一透镜组Gl中出现的色差的条件。期望的是，通过在第一透镜组Gl中使用负透镜来校正在正透镜中引起的色差包含将具有比正透镜更大的色散的玻璃用于负透镜。如果小于条件表达式(2)的下限值，则色差增加，这是不期望的方面。
[0064]条件表达式(3)表示用于降低在第一透镜组Gl中出现的色差的二级光谱的条件。如果高于条件表达式(3)的上限值，则在第一透镜组G中引起的二级光谱增加，并且难以在宽波长范围中将色差抑制在焦深内，这是不期望的方面。
[0065]注意的是，对构成成像透镜IL的所有透镜的玻璃材料进行配置，以便对于每IOmm的玻璃厚度，相对于波长为340nm的光的透射率等于或大于50%，以及使得对于每IOmm的玻璃厚度，相对于波长为360nm的光的透射率等于或大于80%。因此，所有透镜包含使用在透射率变低的近紫外区中显示出高透射率的玻璃，由此能实现在宽波长范围中具有高透射率的成像透镜IL。
[0066]此外，成像透镜IL的第二透镜组G2由正透镜(图1中的双凸透镜L3)和负透镜(图1中的双凹透镜L4)组成，其中，根据本实施例的成像透镜IL构造成满足下述条件表达式(4)-(6):
[0067]vdht3 > 20(4)
[0068]vdht3-vdht4 > 2 (5)
[0069]I (Pht3_Pht4)/ (vdht3-vdht4) | < 0.045 (6)
[0070]其中，vdht3和Pht3分别表示由上述条件表达式(a)和(b)定义的正透镜(例如，双凸透镜L3)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分别表示负透镜(例如双凹透镜L4)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。[0071]条件表达式(4)表示用于降低在第二透镜组G2中出现的色差的条件。期望的是，抑制第二透镜组G2中的色差包含将低色散玻璃用于正透镜。如果小于条件表达式(4)的下限值，则色差增加，这是不期望的方面。
[0072]条件表达式(5)也表示用于降低在第二透镜组G2中出现的色差的条件。期望的是，通过在第二透镜组G2中使用负透镜来校正在正透镜中引起的色差包含将具有比正透镜更大的色散的玻璃用于负透镜。如果小于条件表达式(5)的下限值，则色差增加，这是不期望的方面。
[0073]条件表达式(6)表示用于降低在第二透镜组G2中出现的色差的二级光谱的条件。如果高于条件表达式(6)的上限值，则在第二透镜组G2中引起的二级光谱增加，并且难以在宽波长范围中将色差抑制在焦深内，这是不期望的方面。
[0074]此外，期望成像透镜IL满足下述条件表达式(7):
[0075]0.7 < fl/fT < 0.9 (7)
[0076]其中，fT表示成像透镜的焦距，以及f I表示第一透镜组Gl的焦距。
[0077]条件表达式(7)表示用于抑制当成像透镜IL的入射光瞳的位置改变时引起的像差的波动的条件。在物镜和成像透镜间提供预定间隔以便允许引入落射照明(ep1-1llumination)(垂直照明)光学系统。显微镜的物镜的出射光瞳通常存在于物镜的内侧，因此，在设计成像透镜的情况下，假定物镜的出射光瞳，即，成像透镜的入射光瞳存在于与成像透镜的最前面的表面相隔预定间隔的位置处，则要求对像差进行校正。此外，此时利用无限远设计的物镜，因此，当产生需要时，主流装置是允许通过进一步扩大物镜和成像透镜间的间隔来引入多个落射照明光学系统的显微镜装置。在这种情况下，也拉长了从成像透镜的最前面的表面到物镜的出射光瞳的距离。物镜的出射光瞳用作用于成像透镜的入射光瞳，因此，要求成像透镜即使当成像透镜的位置远离物镜的出射光瞳的位置，即，成像透镜的入射光瞳的位置时，也不会产生像差波动。如果入射光瞳的位置改变，在离轴光束入射到成像透镜IL的高度会有变化，导致离轴像差波动，以及弧矢像面和子午(meridional)像面的位置改变。因此，如果小于条件表达式(7)的下限值，则弧矢像面和子午像面变得比当物镜的出射光瞳远离成像透镜IL时的低，这是不期望的方面。而如果高于条件表达式(7)的上限值，则弧矢像面和子午像面变得比当物镜的出射光瞳远离成像透镜IL时的高，这是不期望的方面。
[0078]此外，期望的是，成像透镜IL满足下述条件表达式(8):
[0079]-3 < fln/fl < -0.5 (8)
[0080]其中，fin表示构成第一透镜组Gl的正透镜(例如双凸透镜LI)的焦距，以及Π表示第一透镜组Gl的焦距。
[0081]条件表达式(8)表示用于校正像差的条件。如果低于条件表达式(8)的下限值，则构成第一透镜组Gl的负透镜的能力变弱，因此，不能充分地校正在第一透镜组Gl中产生的色差，这是不期望的方面。而如果高于条件表达式(8)的上限值，则负透镜的能力过分增强，因而高次色差出现，由此导致难于进行校正，这是不期望的方面。
[0082]此外，在成像透镜IL中，期望第一透镜组Gl由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜构成，其中，胶合面(图1中的第三表面)具有面向物体侧的凹面，在这种结构的情况下，期望的是，满足下述条件表达式(9):[0083]0.0010 < Φ < 0.0030 (9)
[0084]其中，Φ表示胶合透镜的胶合面的折射能力。
[0085]条件表达式(9)表示用于校正像差的条件。如果低于条件表达式(9)的下限值，则胶合面的能力变弱，因此，不能充分地校正在第一透镜组Gl中引起的色差，这是不期望的方面。而如果高于条件表达式(9)的上限值，则胶合面的能力过分增强，因而高次色差出现，由此导致难于对色差进行校正，这是不期望的方面。
[0086](示例)
[0087]在下文中，将示例根据本发明的成像透镜IL的五个示例。
[0088][示例 I]
[0089]图1是示例说明根据本发明的示例I的成像透镜ILl的结构的图。如上所述，按照从物体侧开始的顺序，成像透镜ILl由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组Gl由双凸透镜LI与具有面向物体侧的凹面的负凹凸透镜L2胶合形成的胶合透镜构成，以及第二透镜组G2由具有面向物体侧的凸面的凹凸透镜L3和具有面向物体侧的凸面的正凹凸透镜L4胶合形成的胶合透镜构成。注意，将成像透镜ILl的入射光瞳形成为与未示出的物镜的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0090]下表I给出了示例I中的各种数据值。在表I中，分别地，第一列表示沿来自于物体侧的光束行进的方向的透镜表面编号；第二列表不每一透镜表面的曲率半径；第三列表示表面距离，其表示从每一光学表面到下一光学表面，沿光轴的距离；第四列表示在公式
(a)中表达的vdht ;第五 列表示nd,其代表相对于d线(λ = 587.56nm)的折射率；第六列表示在条件表达式(b)中表达的部分色散比Pht ;第七列表示透射率1，其代表对于每IOmm的玻璃厚度而言，玻璃材料的相对于具有340nm波长的光的透射率；以及第八列表不透射率2,代表对于每10_的玻璃厚度而言,玻璃材料的相对于具有360nm的波长的光的透射率。注意，在表I中给出的表面编号1-7对应于图1中不出的表面编号1-7,以及第一表面表示与根据示例I的成像透镜ILl 一起使用的物镜的出射光瞳表面。此外，曲率半径0.000表示平面，并且空气的折射率1.000000被忽略。此外，表I还表示对应于条件表达式(1)-(9)的值，即[用于条件表达式的值]。在此，[mm]通常用作与焦距?Τ、Π、Πη、曲率半径、表面距离等等有关的长度单位，其被写入下述所有数据值中，然而，类似的光学性能即使通过成比例放大或缩小其尺寸的光学系统也能获得，因此，不限于该单位[_]。应注意到这些符号的说明和数据表的说明在下述示例中是相同的。
[0091](表 I)
[0092]i rdvdht ndPhttlt2
[0093]I 0.000 160.000
[0094]2 128.670 5.000 29.47 1.497820 1.494 80% 97%
[0095]3 -65.000 3.000 20.32 1.622801 1.537 75% 93%
[0096]4 -154.409 0.500
[0097]5 84.000 3.000 15.67 1.613397 1.611 75% 93%
[0098]6 47.000 3.000 20.32 1.622801 1.537 75% 93%
[0099]7 69.966 186.441
[0100][条件表达式的值][0101](I) vdhtl = 29.5
[0102](2) vdhtl-vdht2 = 9.1
[0103](3) I (Phtl-Pht2)/(vdhtl-vdht2) | = 0.00466
[0104](4)vdht3 = 20.3
[0105](5) vdht3-vdht4 = 4.7
[0106](6) I (Pht3-Pht4)/ (vdht3-vdht4) | = 0.01604
[0107](7) fl/fT = 0.842
[0108](8) fln/fl = -1.084
[0109](9) Φ = 0.00192
[0110]在表I中，“i”表表面编号，“r”表曲率半径，“d”表与下一光学表面的表面距离，“11”表示透射率I，以及“t2”表示透射率2。
[0111]因此，可以理解，示例I满足所有条件表达式(I) - (9)，并且构成成像透镜ILl的所有透镜的透射率满足上述条件。图2示出在示例I中的各种像差的图，所述像差为相对于 t 线(λ = 1013.98nm)、d 线(λ = 587.56nm)和 h 线(λ = 404.66nm)的光的球面像差、像散、畸变、放大率色差、以及彗形像差。注意到，垂直轴表示在球面像差图中离光轴的垂直高度H的值；在像散图、畸变图、和放大率色差图中的像的高度Y的值；以及在彗形像差图中半视角ω的像差量。此外，虚线表示子午像面，而实线表示像散图中的孤矢像面，并且在球面像差图中，虚线表示的正弦条件。各种像差图的说明在下述示例中相同。如从图2中所示的各种像差图中显而易见的是，相对于短波长侧，h线的轴上色差被限制在d线的半焦深0.33内。此外，相对于长波长侧，t线的轴上色差被限制在t线的半焦深0.56内。此夕卜，当考虑对d线附近的波长范围中的轴上色差的校正和放大率色差的校正时，期望的是，h线和t线的放大率色差和轴上色差均采取正值。
[0112]此外，图3示出根据示例I的成像透镜ILl的透射率，并且从图3中可认识到，在宽波长范围中高透射率得以保持。此外，图4示出在将从成像透镜ILl的最靠近物体的面(图1中的第二表面)到物镜的出射光瞳P (图1中的第一表面)的距离延长70mm的情况下的各种像差的图，并且，从图4中可认识到，像差的波动被抑制为小。
[0113][示例2]
[0114]图5是示例说明根据本发明的示例2的成像透镜IL2的结构的图。如上所述，按照从物体侧开始的顺序，成像透镜IL2也由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组Gl由双凸透镜LI与具有面向物体侧的凹面的负凹凸透镜L2胶合形成的胶合透镜构成，并且第二透镜组G2由双凸透镜L3与双凹透镜L4胶合形成的胶合透镜构成 。注意到，形成成像透镜IL2的入射光瞳，使其与未示出的物镜的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0115]下表2给出了示例2中的各种数据值。注意到，在表2中所示的表面编号1-7对应于图5中所示的表面编号1-7，以及第一表面表示与根据示例2的成像透镜IL2 —起使用的物镜的出射光瞳表面。
[0116](表2)
[0117]i rdvdht ndPhttlt2
[0118]I 0.000 160.000[0119]2 128.670 5.000 29.47 1.497820 1.494 80% 97%
[0120]3 -56.000 3.000 19.93 1.568829 1.537 64% 93%
[0121]4 -149.124 0.500
[0122]5 97.408 5.000 22.54 1.516800 1.423 95% 99%
[0123]6 -150.000 3.000 19.93 1.568829 1.537 64% 93%
[0124]7 83.883 183.994
[0125][条件表达式的值]
[0126](I) vdhtl = 29.5
[0127](2) vdhtl-vdht2 = 9.5
[0128](3) I (Phtl-Pht2) / (vdhtl-vdht2) | = 0.00452
[0129](4) vdht3 = 22.5
[0130](5) vdht3-vdht4 = 2.6
[0131](6) I (Pht3-Pht4)/ (vdht3-vdht4) | = 0.04380
[0132](7) fl/fT = 0.786
[0133](8) fln/fl = -0.947
[0134](9) Φ = 0.00127
[0135]因此，可理解的是，示例2满足所有条件表达式(I) - (9)，并且构成成像透镜IL2的所有透镜的透射率满足上述条件。图6示出在示例2中各种像差的图，所述各种像差为相对于t线、d线和h线的光的球面像差、像散、畸变、放大率色差、和彗形像差。从图2中所示的各种像差图中显而易见的是，与示例I类似，从短波长范围侧到长波长范围侧，良好地校正各种像差。此外，图7示出根据示例2的成像透镜IL2的透射率，并且从图7意识到，在宽波长范围中高透射率得以保持。此外，图8示出在将从成像透镜IL2的最靠近物体侧的表面(图1中的第二表面)到物镜的出射光瞳P的距离延长70mm的情况下的各种像差的图，并且从图8可认识到，像差的波动被抑制为小。
[0136][示例3]
[0137]图9是示例说明根据本发明的示例3的成像透镜IL3的结构的图。如上所述，按照从物体侧开始的顺序，成像透镜IL3也由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组Gl由双凸透镜LI与具有面对物体侧的凹面的负凹凸透镜L2胶合形成的胶合透镜构成，以及第二透镜组G2由具有面对物体侧的凸面的负凹凸透镜L3和具有面对物体侧的凸面的正凹凸透镜L4构成。注意到，形成成像透镜IL3的入射光瞳，使其与未示出的物镜的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0138]下表3给出了不例3中的各种数据值。注意表3中所不的表面编号1-8对应于图9中所示的表面编号1-8，以及第一表面表示与根据示例3的成像透镜IL3 —起使用的物镜的出射光瞳面。
[0139](表3)
[0140]i rdvdht ndPhttlt2
[0141]I 0.000 160.000
[0142]2 210.000 5.000 24.59 1.592400 1.566 90% 98%
[0143]3 -45.500 3.000 19.14 1.713000 1.510 68% 87%[0144]4 -122.832 0.500
[0145]5 84.000 3.000 15.67 1.613397 1.611 75% 93%
[0146]6 50.000 3.000
[0147]7 44.722 3.000 22.54 1.516800 1.423 95% 99%
[0148]8 65.041 187.000
[0149][条件表达式的值]
[0150](I) vdhtl = 24.6
[0151](2) vdhtl-vdht2 = 5.5
[0152](3) |(Phtl-Pht2) / (vdhtl-vdht2) | = 0.01018
[0153](4) vdht3 = 22.5
[0154](5) vdht3-vdht4 = 6.9
[0155](6) |(Pht3-Pht4) / (vdht3-vdht4) | = 0.02744
[0156](7) fl/fT = 0.841
[0157](8) fln/fl = -0.613
[0158](9) Φ = 0.00265
[0159]因此，可以理解的是，示例3满足所有条件表达式(I) _(9)，并且构成成像透镜IL3的所有透镜的透射率满足上述条件。图10示出在示例3中的各种像差的图，所述各种像差为相对于t线、d线和h线的光的球面像差、像散、畸变、放大率色差、以及彗形像差。如从图10中所示的各种像差图中显而易见的是，与示例I类似，从短波长范围侧到长波长范围侦牝良好地校正了各种像差。此外，图11示出根据示例3的成像透镜IL3的透射率，并且从图3中可认识到，在宽波长范围中高透射率得以保持。此外，图12示出在将从成像透镜IL3的最靠近物体侧的表面(图1中的第二表面)到物镜的出射光瞳P的距离延长70mm的情况下的各种像差的图，并且从图12中可认识到，像差的波被抑制为小。
[0160][示例4]
[0161]图13是示例说明根据本发明的示例4的成像透镜IL4的结构的图。如上所述，根据从物体侧开始的顺序，成像透镜IL4也由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组Gl由双凸透镜LI和具有面对物体侧的凹面的负凹凸透镜L2构成，并且第二透镜组G2由具有面对物体侧的凸面的负凹凸透镜L3与具有面对物体侧的凸面的正凹凸透镜L4胶合形成的胶合透镜构成。注意到，形成成像透镜IL4的入射光瞳，使其与未示出的物镜的出射光瞳重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0162]下表4给出了示例4中的各种值。注意到，表4中所示的表面编号1-8对应于图13中所示的表面编号1-8，并且第一表面表示与根据示例3的成像透镜IL3 —起使用的物镜的出射光瞳表面。在此，在示例4中的成像透镜IL4中，第一透镜组G1不是由胶合透镜构成，因此，条件表达式(9)不适用。
[0163](表 4)
[0164]i r dvdht nd Phttl
t2
[0165]1 0.000 160.000
[0166]2 128.597 5.000 29.47 1.497820 1.494 80% 97%
[0167]3 -112.000 2.000[0168]4 -94.582 3.000 14.06 1.654115 1.684 47% 83%
[0169]5 -144.659 0.500
[0170]6 84.000 3.000 15.67 1.613397 1.611 75% 93%
[0171]7 48.000 3.000 20.83 1.612720 1.516 72% 94%
[0172]8 70.594 183.363
[0173][条件表达式的值]
[0174](I) vdhtl = 29.5
[0175](2) vdhtl-vdht2 = 15.4
[0176](3) I (Phtl-Pht2) / (vdhtl-vdht2) | = 0.01229
[0177](4) vdht3 = 20.8
[0178](5) vdht3-vdht4 = 5.2
[0179](6) I (Pht3-Pht4) / (vdht3-vdht4) | = 0.01849
[0180](7) fl/fT = 0.844
[0181](8) fln/fl = -2.534
[0182]因此，可以理解的是，示例4满足所有条件表达式(I) - (8)，并且构成成像透镜IL4的所有透镜的透射率满足上述条件。图14示出在示例4中的各种像差的图，所述各种像差为相对于t线、d线和h线的光的球面像差、像散、畸变、放大率色差、以及彗形像差。如从图14中所示的各种像差图中显而易见的是，与示例I类似，从短波长范围侧到长波长范围侦牝良好地校正了各种像差。此外，图15示出了根据示例4的成像透镜IL4的透射率，并且从图15中可认识到，在宽波长范围中高透射率得以保持。此外，图16示出在将从成像透镜IL4的最靠近物体侧的表面(图13中的第二表面)到物镜的出射光瞳P的距离延长70mm的情况下的各种像差的图，并且从图16中认识到像差的波动被抑制为小。
[0183][示例5]
[0184]图17是示例说明根据本发明的示例5的成像透镜IL5的结构的图。如上所述，根据从物体侧开始的顺序，成像透镜IL5也由具有正折射能力的第一透镜组Gl和具有负折射能力的第二透镜组G2构成。第一透镜组Gl由双凸透镜LI与具有面对物体侧的凹面的负凹凸透镜L2胶合的胶合透镜构成，并且第二透镜组G2由具有面对物体侧的凸面的负凹凸透镜L3构成。注意到，形成成像透镜IL5的入射光瞳，使其与未示出的物镜的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0185]下表5给出了不例5中的各种数据值。注意到,表5中所不的表面编号1-6对应于图17中的表面编号1-6,并且第一表面表不与根据不例3的成像透镜IL3 —起使用的物镜的出射光瞳表面。在此，在示例5的成像透镜IL5中，第二透镜组G2由单个透镜(负凹凸透镜L3)构成，因此，条件表达式(4)-(6)不适用。
[0186](表5)
[0187]i rdvdht ndPhttlt2
[0188]I 0.000 160.000
[0189]2 150.000 5.000 29.47 1.497820 1.494 80% 97%
[0190]3 -62.000 3.000 15.67 1.613397 1.611 75% 93%
[0191]4 -135.473 0.500[0192]5 85.000 3.000 22.54 1.516800 1.423 95% 99%
[0193]6 70.927 194.803
[0194][条件表达式的值]
[0195](l)vdhtl = 29.5
[0196](2) vdhtl-vdht2 = 13.8
[0197](3) I (Phtl~Pht2) / (vdhtl-vdht2) | = 0.00850
[0198](7) fl/fT = 0.842
[0199](8) fln/fl = -1.125
[0200](9) Φ = 0.00186
[0201]因此，应理解的是，示例5满足条件表达式(1)-(3)和(7)-(9)，并且构成成像透镜IL5的所有透镜的透射率满足上述条件。图18示出在示例5中的各种像差的图，所述各种像差为相对于t线、d线和h线的光的球面像差、像散、畸变、放大率色差、以及彗形像差。如从图18中所示的各种像差图中显而易见的是，与示例I类似，从短波长范围侧到长波长范围侧，良好地校正了各种像差。此外，图19示出根据示例5的成像透镜IL5的透射率，从图19中可认识到，在宽波长范围中高透射率得以保持。此外，图20示出在将从成像透镜IL5的最靠近物体侧的表面(图1中的第二表面)到物镜的出射光瞳P的距离延长70mm的情况下的各种像差的图，并且从图20中可认识到，像差的波动被抑制为小。
【权利要求】
1.一种成像透镜，用于接收从观察目标物体发出并从显微镜的无限远设计的物镜出射的平行光束，并且用于在预定位置处形成所述观察目标物体的像，按照从物体侧开始的顺序，所述成像透镜包括: 具有正折射能力的第一透镜组；以及 具有负折射能力的第二透镜组； 所述第一透镜组包括正透镜和负透镜， 其中，当nd表示构成所述第一透镜组和第二透镜组的透镜的玻璃材料的相对于d线的折射率、nh表示所述玻璃材料的相对于h线的折射率、以及nt表示所述玻璃材料的相对于t线的折射率时，vdht和部分色散比Pht由下述条件表达式定义:vdht = (nd-1)/(nh_nt)
Pht = (nh-nd)/(nd-nt) 满足下述条件表达式: vdht I > 24 vdhtl-vdht2 > 5 (Phtl-Pht2)/(vdhtl-vdht2)| < 0.015 其中，vdht I和Phtl分别表示构成所述第一透镜组的所述正透镜的玻璃材料的vdht和 部分色散比Pht，以及vdht2和Pht2分别表示构成所述第一透镜组的所述负透镜的玻璃材 料的vdht和部分色散比Pht, 满足下述条件表达式:
0.7 < fl/fT < 0.9 其中，fT表示所述成像透镜的焦距，以及fl表示所述第一透镜组的焦距， 对于每10_的玻璃厚度，构成所述第一透镜组和所述第二透镜组的所有所述透镜的玻璃材料中的每一种相对于具有340nm波长的光的透射率等于或大于50%，以及 对于每10_的玻璃厚度，构成所述第一透镜组和所述第二透镜组的所有所述透镜的玻璃材料中的每一种相对于具有360nm波长的光的透射率等于或大于80%。
2.如权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第`二透镜组包括正透镜和负透镜，并且 满足下述条件表达式:
vdht3 > 20vdht3-vdht4 > 2(Pht3-Pht4)/ (vdht3-vdht4) | < 0.045其中，vdht3和Pht3分别表示构成所述第二透镜组的所述正透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分别表示构成所述第二透镜组的所述负透镜的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。
3.如权利要求1所述的成像透镜，其中，满足下述条件表达式:
-3 < fln/fl < -0.5 其中，Hn表示构成所述第一透镜组的所述正透镜的焦距，以及fl表示所述第一透镜组的焦距。
4.如权利要求2所述的成像透镜，其中，满足下述条件表达式:
-3 < fln/fl < -0.5其中，Πη表示构成所述第一透镜组的所述正透镜的焦距，以及fl表示所述第一透镜组的焦距。
5.如权利要求1所述的成像透镜，其中，所述第一透镜组包括由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜，并且所述胶合透镜的胶合面具有面对所述物体侧的凹面，并且 满足下述条件表达式:
0.0OlO < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述胶合面的折射能力。
6.如权利要求2所述的成像透镜，其中，所述第一透镜组包括由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜，并且所述胶合透镜的胶合面具有面对所述物体侧的凹面，并且 满足下述条件表达式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述胶合面的折射能力。
7.如权利要求3所述的成像透镜，其中，所述第一透镜组包括由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜，并且所述胶合透镜的胶合面具有面对所述物体侧的凹面，并且 满足下述条件表达式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述胶合面的折射能力。
8.如权利要求4所述的成像透镜，其中，所述第一透镜组包括由双凸透镜与负凹凸透镜胶合形成的胶合透镜，并且所述胶合透镜的胶合面具有面对所述物体侧的凹面，并且 满足下述条件表达式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述胶合面的折射能力。
9.如权利要求1至8的任何一项所述的成像透镜，其中，所述第二透镜组的最靠近物体侧的面向所述物体侧凸。
10.一种显微镜装置，包括如权利要求1-9的任何一项所述的成像透镜来作为第二物镜。
【文档编号】G02B21/02GK103430076SQ200880111983
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2008年10月15日 优先权日:2007年10月22日
【发明者】中山浩明 申请人:株式会社尼康