成像透鏡和使用該成像透鏡的顯微鏡裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種成像透鏡(IL)，用于通過接收從觀察目標(biāo)物體發(fā)出并從顯微鏡的無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡出射的平行光束而在預(yù)定位置處形成觀察目標(biāo)物體的像。該成像透鏡由從物體側(cè)開始順序布置的具有正折射能力的第一透鏡組(G1)和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組(G2)構(gòu)成。第一透鏡組(G1)由正透鏡(例如，雙凸透鏡(L1))和負(fù)透鏡(例如，負(fù)凹凸透鏡(L2))構(gòu)成。構(gòu)成第一透鏡組(G1)的正透鏡和負(fù)透鏡的玻璃材料滿足預(yù)定的vdht和部分色散比Pht的條件，并且對(duì)于每10mm的玻璃厚度而言，所有透鏡的玻璃材料相對(duì)于具有340nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于50％，以及對(duì)于每10mm的玻璃厚度而言，相對(duì)于具有360nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于80％。
【專利說明】成像透鏡和使用該成像透鏡的顯微鏡裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于通過無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡來成像的成像透鏡，以及使用該透鏡的顯微鏡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于通過無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)(infinity-designed)的物鏡來成像的成像透鏡被開發(fā)來作為校正各種像差的成像透鏡(例如，參見日本專利公開N0.2521959或日本專利特許公開N0.05-113540)。近年來，已經(jīng)積極地將熒光觀測(cè)用于生物研究。特別地，一種積極使用的技術(shù)是如下的技術(shù)，其通過使用具有多個(gè)不同熒光波長(zhǎng)的熒光制造者來同時(shí)觀察多個(gè)蛋白質(zhì)的行為。在此情況下，如果熒光制造者的熒光波長(zhǎng)彼此接近，則其波長(zhǎng)范圍彼此重疊，并且不能確定從哪個(gè)熒光制造者發(fā)出了熒光。因此，期望的是，單個(gè)的熒光制造者的熒光波長(zhǎng)以一定程度間隔開。因此，采用具有從近紅外到近紫外的各種熒光波長(zhǎng)的熒光制造者，并且要求用于觀察熒光制造者的顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)具有對(duì)寬波長(zhǎng)范圍的靈活性。此外，要執(zhí)行通過使用紅外線來試著降低對(duì)細(xì)胞的損害的雙光子激發(fā)發(fā)光觀察，和將近紫外線用于提高分辯率的發(fā)光觀察，并且要求顯微鏡具有校正其波范圍中的像差和呈現(xiàn)出高透射率的光學(xué)系統(tǒng)，并且對(duì)成像透鏡及物鏡也提出該要求。
[0003]然而，迄今使用的成像透鏡具有不能充分地校正色差，此外，也沒有考慮透射率的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于這些問題，設(shè)計(jì)本發(fā)明的目的是提供一種在寬波長(zhǎng)范圍中對(duì)色差進(jìn)行校正并且呈現(xiàn)出高透射率的成像透鏡，以及使用該成像透鏡的顯微鏡裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明，用于接收從觀察目標(biāo)物體發(fā)出并從顯微鏡的無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡出射的平行光束，并且用于在預(yù)定位置處形成觀察目標(biāo)物體的像的成像透鏡，按照從物體側(cè)開始的順序，包括:具有正折射能力的第一透鏡組；具有負(fù)折射能力的第二透鏡組；第一透鏡組包括正透鏡(例如，本實(shí)施例中的雙凸透鏡LI)和負(fù)透鏡(例如，本實(shí)施例中的負(fù)凹凸透鏡(meniscus lens)L2)。在此，當(dāng)nd表示構(gòu)成第一透鏡組和第二透鏡組的透鏡的玻璃材料的相對(duì)于d線的折射率、nh表示玻璃材料的相對(duì)于h線的折射率、并且nt表示玻璃材料的相對(duì)于t線的折射率時(shí)，vdht和部分色散比(partial dispersionratio) Pht由下述條件表達(dá)式定義:
[0006]vdht = (nd-1) / (nh_nt)
[0007]Pht = (nh-nd) / (nd_nt)
[0008]滿足下述條件表達(dá)式:
[0009]vdht I > 24
[0010]vdhtl-vdht2 > 5
[0011]I (Phtl~Pht2)/ (vdhtl-vdht2) | < 0.015[0012]其中，vdhtl和Phtl分別表示構(gòu)成第一透鏡組的正透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht2和Phtl分別表示構(gòu)成第一透鏡組的負(fù)透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，
[0013]滿足下述條件表達(dá)式:
[0014]0.7 < f Ι/fT < 0.9
[0015]其中，fT表示成像透鏡的焦距，以及fl表示第一透鏡組的焦距，
[0016]對(duì)于每IOmm的玻璃厚度而言，構(gòu)成第一透鏡組和第二透鏡組的所有透鏡的玻璃材料中的每一種相對(duì)于具有340nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于50%;以及對(duì)于每IOmm的玻璃厚度而言，構(gòu)成第一透鏡組和第二透鏡組的所有透鏡的玻璃材料中的每一種相對(duì)于具有360nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于80%。
[0017]此外，在根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡中，優(yōu)選地，第二透鏡組包括正透鏡(例如，本實(shí)施例中的正凹凸透鏡L4)和負(fù)透鏡(例如，本實(shí)施例中的負(fù)凹凸透鏡L3)，并且滿足下述條件表達(dá)式:
[0018]vdht3 > 20
[0019]vdht3~vdht4 > 2
[0020]I (Pht3_Pht4)/ (vdht3-vdht4) | < 0.045
[0021]其中，vdht3和Pht3分別表示構(gòu)成第二透鏡組的正透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分別表示構(gòu)成第二透鏡組的負(fù)透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。
[0022]另外，在根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡中，優(yōu)選地，滿足下述條件表達(dá)式:
[0023]-3 < fln/fl < -0.5
[0024]其中，fin表示構(gòu)成第一透鏡組的正透鏡的焦距，以及fl表示第一透鏡組的焦距。
[0025]此外，在根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡中，優(yōu)選地，第一透鏡組包括由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且膠合透鏡的膠合面具有面對(duì)物體側(cè)的凹面，并且
[0026]滿足下述條件表達(dá)式:
[0027]0.0010 < Φ < 0.0030
[0028]其中，Φ表示膠合面的折射能力。
[0029]此外，在根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡中，優(yōu)選地，第二透鏡組的最靠近物體側(cè)(mostobject side)的面凸向物體側(cè)。
[0030]此外，根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡裝置包括上述成像透鏡中的任何一個(gè)，來作為第二物鏡。
[0031]當(dāng)如上構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡時(shí)，在寬波長(zhǎng)范圍中，能良好地校正色差，以及能實(shí)現(xiàn)高透射率。因此，當(dāng)將成像透鏡作為第二物鏡應(yīng)用于顯微鏡裝置時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)如下的顯微鏡裝置，其能夠在寬波長(zhǎng)范圍中以高分辯率和高對(duì)比度來觀察目標(biāo)物體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例I的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的透鏡結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖2是根據(jù)示例I的成像透鏡的各種像差的圖。
[0034]圖3是示出根據(jù)示例I的成像透鏡中的波長(zhǎng)和透射率間的關(guān)系的圖；[0035]圖4是在示例I中，使從物體側(cè)表面到入射光瞳的距離延長(zhǎng)70mm的情況下，各種像差的圖。
[0036]圖5是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例2的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖6是根據(jù)示例2的成像透鏡的各種像差的圖。
[0038]圖7是示出在根據(jù)示例2的成像透鏡中，波長(zhǎng)和透射率間的關(guān)系的圖。
[0039]圖8是在示例2中，使從物體側(cè)表面到入射光瞳的距離延長(zhǎng)70mm的情況下，各種像差的圖。
[0040]圖9是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例3的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
[0041]圖10是根據(jù)示例3的成像透鏡的各種像差的圖。
[0042]圖11是示出在根據(jù)示例3的成像透鏡中，波長(zhǎng)和透射率間的關(guān)系的圖。
[0043]圖12是在示例3中，使從物體側(cè)表面到入射光瞳的距離延長(zhǎng)70mm的情況下，各種像差的圖。
[0044]圖13是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例4的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
[0045]圖14是根據(jù)示例4的成像透鏡的各種像差的圖。
[0046]圖15是示出在根據(jù)示例4的成像透鏡中，波長(zhǎng)和透射率間的關(guān)系的圖。
[0047]圖16是在示例4中，使從物體側(cè)表面到入射光瞳的距離延長(zhǎng)70mm的情況下，各種像差的圖。
[0048]圖17是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例5的成像透鏡的結(jié)構(gòu)的透鏡結(jié)構(gòu)圖。
[0049]圖18是根據(jù)示例5的成像透鏡的各種像差的圖。
[0050]圖19是示出在根據(jù)示例5的成像透鏡中，波長(zhǎng)和透射率間的關(guān)系的圖。
[0051 ] 圖20是在示例5中，使從物體側(cè)表面到入射光瞳的距離延長(zhǎng)70mm的情況下，各種像差的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]在下文中，將參考附圖，描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡在顯微鏡等等中接收從觀察目標(biāo)物體發(fā)出并從無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡出射的平行光束，并且在預(yù)定位置處形成觀察目標(biāo)物體的像。如圖1中所示，按照從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡IL由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成，并且還配置成在像面I上形成從未示出的物鏡入射的光束的像。在此，第一透鏡組Gl由正透鏡(圖1中的雙凸透鏡LI)和負(fù)透鏡(圖1中的負(fù)凹凸透鏡L2)構(gòu)成。應(yīng)注意到在該成像透鏡IL中，如將在下文的示例中所述，第一透鏡組Gl也可以構(gòu)造為通過正透鏡與負(fù)透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且第一透鏡組Gl還可以以在其間具有預(yù)定空氣間隙的方式被布置。
[0053]此外，如將在下文的示例中所述，第二透鏡組G2可以由正透鏡(圖1中的正凹凸透鏡L4)和負(fù)透鏡(圖1中的負(fù)凹凸透鏡L3)構(gòu)成，其還可以由單個(gè)負(fù)透鏡(圖17中的負(fù)凹凸透鏡L3)構(gòu)成，并且在其由正透鏡和負(fù)透鏡構(gòu)成的情況下，可以進(jìn)一步構(gòu)造成膠合透鏡，并且所述第二透鏡組G2還可以以在其間具有預(yù)定空氣間隙的方式被布置。在此，如果第二透鏡組G2的最靠近物體的表面由面向所述物體側(cè)的凹面形成，則離軸光束的上部慧差(upper coma)的入射角增加，導(dǎo)致出現(xiàn)色差。因此，期望第二透鏡組G2的最靠近物體的表面是凸的。[0054]在這種情況下，在下文中，將描述用于構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡IL的條件。首先，當(dāng)nd表示構(gòu)成成像透鏡IL的透鏡的玻璃材料的相對(duì)于d線的折射率、nh表示玻璃材料的相對(duì)于h線的折射率、以及nt表示玻璃材料的相對(duì)于t線的折射率，并且vdht由下述條件表達(dá)式(a)定義以及部分色散比Pht由下述條件表達(dá)式(b)定義時(shí)，構(gòu)造根據(jù)工作示例的成像透鏡IL，以便使其滿足下述條件表達(dá)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分別表示構(gòu)成成像透鏡IL中的第一透鏡組Gl的正透鏡(例如，圖1中的雙凸透鏡LI)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht2和Phtl分別表示構(gòu)成第一透鏡組Gl的負(fù)透鏡(例如，負(fù)凹凸透鏡L2)的玻璃材料的vdht和部分色散比 Pht0`[0062]條件表達(dá)式(I)表示用于降低在第一透鏡組Gl中出現(xiàn)的色差的條件。期望的是，抑制第一透鏡組Gl中的色差包含將低色散玻璃用于正透鏡。如果小于條件表達(dá)式(I)的下限值，則色差增加，這是不期望的方面。
[0063]條件表達(dá)式(2)也表示用于降低在第一透鏡組Gl中出現(xiàn)的色差的條件。期望的是，通過在第一透鏡組Gl中使用負(fù)透鏡來校正在正透鏡中引起的色差包含將具有比正透鏡更大的色散的玻璃用于負(fù)透鏡。如果小于條件表達(dá)式(2)的下限值，則色差增加，這是不期望的方面。
[0064]條件表達(dá)式(3)表示用于降低在第一透鏡組Gl中出現(xiàn)的色差的二級(jí)光譜的條件。如果高于條件表達(dá)式(3)的上限值，則在第一透鏡組G中引起的二級(jí)光譜增加，并且難以在寬波長(zhǎng)范圍中將色差抑制在焦深內(nèi)，這是不期望的方面。
[0065]注意的是，對(duì)構(gòu)成成像透鏡IL的所有透鏡的玻璃材料進(jìn)行配置，以便對(duì)于每IOmm的玻璃厚度，相對(duì)于波長(zhǎng)為340nm的光的透射率等于或大于50%，以及使得對(duì)于每IOmm的玻璃厚度，相對(duì)于波長(zhǎng)為360nm的光的透射率等于或大于80%。因此，所有透鏡包含使用在透射率變低的近紫外區(qū)中顯示出高透射率的玻璃，由此能實(shí)現(xiàn)在寬波長(zhǎng)范圍中具有高透射率的成像透鏡IL。
[0066]此外，成像透鏡IL的第二透鏡組G2由正透鏡(圖1中的雙凸透鏡L3)和負(fù)透鏡(圖1中的雙凹透鏡L4)組成，其中，根據(jù)本實(shí)施例的成像透鏡IL構(gòu)造成滿足下述條件表達(dá)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分別表示由上述條件表達(dá)式(a)和(b)定義的正透鏡(例如，雙凸透鏡L3)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分別表示負(fù)透鏡(例如雙凹透鏡L4)的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。[0071]條件表達(dá)式(4)表示用于降低在第二透鏡組G2中出現(xiàn)的色差的條件。期望的是，抑制第二透鏡組G2中的色差包含將低色散玻璃用于正透鏡。如果小于條件表達(dá)式(4)的下限值，則色差增加，這是不期望的方面。
[0072]條件表達(dá)式(5)也表示用于降低在第二透鏡組G2中出現(xiàn)的色差的條件。期望的是，通過在第二透鏡組G2中使用負(fù)透鏡來校正在正透鏡中引起的色差包含將具有比正透鏡更大的色散的玻璃用于負(fù)透鏡。如果小于條件表達(dá)式(5)的下限值，則色差增加，這是不期望的方面。
[0073]條件表達(dá)式(6)表示用于降低在第二透鏡組G2中出現(xiàn)的色差的二級(jí)光譜的條件。如果高于條件表達(dá)式(6)的上限值，則在第二透鏡組G2中引起的二級(jí)光譜增加，并且難以在寬波長(zhǎng)范圍中將色差抑制在焦深內(nèi)，這是不期望的方面。
[0074]此外，期望成像透鏡IL滿足下述條件表達(dá)式(7):
[0075]0.7 < fl/fT < 0.9 (7)
[0076]其中，fT表示成像透鏡的焦距，以及f I表示第一透鏡組Gl的焦距。
[0077]條件表達(dá)式(7)表示用于抑制當(dāng)成像透鏡IL的入射光瞳的位置改變時(shí)引起的像差的波動(dòng)的條件。在物鏡和成像透鏡間提供預(yù)定間隔以便允許引入落射照明(ep1-1llumination)(垂直照明)光學(xué)系統(tǒng)。顯微鏡的物鏡的出射光瞳通常存在于物鏡的內(nèi)側(cè)，因此，在設(shè)計(jì)成像透鏡的情況下，假定物鏡的出射光瞳，即，成像透鏡的入射光瞳存在于與成像透鏡的最前面的表面相隔預(yù)定間隔的位置處，則要求對(duì)像差進(jìn)行校正。此外，此時(shí)利用無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡，因此，當(dāng)產(chǎn)生需要時(shí)，主流裝置是允許通過進(jìn)一步擴(kuò)大物鏡和成像透鏡間的間隔來引入多個(gè)落射照明光學(xué)系統(tǒng)的顯微鏡裝置。在這種情況下，也拉長(zhǎng)了從成像透鏡的最前面的表面到物鏡的出射光瞳的距離。物鏡的出射光瞳用作用于成像透鏡的入射光瞳，因此，要求成像透鏡即使當(dāng)成像透鏡的位置遠(yuǎn)離物鏡的出射光瞳的位置，即，成像透鏡的入射光瞳的位置時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生像差波動(dòng)。如果入射光瞳的位置改變，在離軸光束入射到成像透鏡IL的高度會(huì)有變化，導(dǎo)致離軸像差波動(dòng)，以及弧矢像面和子午(meridional)像面的位置改變。因此，如果小于條件表達(dá)式(7)的下限值，則弧矢像面和子午像面變得比當(dāng)物鏡的出射光瞳遠(yuǎn)離成像透鏡IL時(shí)的低，這是不期望的方面。而如果高于條件表達(dá)式(7)的上限值，則弧矢像面和子午像面變得比當(dāng)物鏡的出射光瞳遠(yuǎn)離成像透鏡IL時(shí)的高，這是不期望的方面。
[0078]此外，期望的是，成像透鏡IL滿足下述條件表達(dá)式(8):
[0079]-3 < fln/fl < -0.5 (8)
[0080]其中，fin表示構(gòu)成第一透鏡組Gl的正透鏡(例如雙凸透鏡LI)的焦距，以及Π表示第一透鏡組Gl的焦距。
[0081]條件表達(dá)式(8)表示用于校正像差的條件。如果低于條件表達(dá)式(8)的下限值，則構(gòu)成第一透鏡組Gl的負(fù)透鏡的能力變?nèi)?，因此，不能充分地校正在第一透鏡組Gl中產(chǎn)生的色差，這是不期望的方面。而如果高于條件表達(dá)式(8)的上限值，則負(fù)透鏡的能力過分增強(qiáng)，因而高次色差出現(xiàn)，由此導(dǎo)致難于進(jìn)行校正，這是不期望的方面。
[0082]此外，在成像透鏡IL中，期望第一透鏡組Gl由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成，其中，膠合面(圖1中的第三表面)具有面向物體側(cè)的凹面，在這種結(jié)構(gòu)的情況下，期望的是，滿足下述條件表達(dá)式(9):[0083]0.0010 < Φ < 0.0030 (9)
[0084]其中，Φ表示膠合透鏡的膠合面的折射能力。
[0085]條件表達(dá)式(9)表示用于校正像差的條件。如果低于條件表達(dá)式(9)的下限值，則膠合面的能力變?nèi)?，因此，不能充分地校正在第一透鏡組Gl中引起的色差，這是不期望的方面。而如果高于條件表達(dá)式(9)的上限值，則膠合面的能力過分增強(qiáng)，因而高次色差出現(xiàn)，由此導(dǎo)致難于對(duì)色差進(jìn)行校正，這是不期望的方面。
[0086](示例)
[0087]在下文中，將示例根據(jù)本發(fā)明的成像透鏡IL的五個(gè)示例。
[0088][示例 I]
[0089]圖1是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例I的成像透鏡ILl的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，按照從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡ILl由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成。第一透鏡組Gl由雙凸透鏡LI與具有面向物體側(cè)的凹面的負(fù)凹凸透鏡L2膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成，以及第二透鏡組G2由具有面向物體側(cè)的凸面的凹凸透鏡L3和具有面向物體側(cè)的凸面的正凹凸透鏡L4膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成。注意，將成像透鏡ILl的入射光瞳形成為與未示出的物鏡的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0090]下表I給出了示例I中的各種數(shù)據(jù)值。在表I中，分別地，第一列表示沿來自于物體側(cè)的光束行進(jìn)的方向的透鏡表面編號(hào)；第二列表不每一透鏡表面的曲率半徑；第三列表示表面距離，其表示從每一光學(xué)表面到下一光學(xué)表面，沿光軸的距離；第四列表示在公式
(a)中表達(dá)的vdht ;第五 列表示nd,其代表相對(duì)于d線(λ = 587.56nm)的折射率；第六列表示在條件表達(dá)式(b)中表達(dá)的部分色散比Pht ;第七列表示透射率1，其代表對(duì)于每IOmm的玻璃厚度而言，玻璃材料的相對(duì)于具有340nm波長(zhǎng)的光的透射率；以及第八列表不透射率2,代表對(duì)于每10_的玻璃厚度而言,玻璃材料的相對(duì)于具有360nm的波長(zhǎng)的光的透射率。注意，在表I中給出的表面編號(hào)1-7對(duì)應(yīng)于圖1中不出的表面編號(hào)1-7,以及第一表面表示與根據(jù)示例I的成像透鏡ILl 一起使用的物鏡的出射光瞳表面。此外，曲率半徑0.000表示平面，并且空氣的折射率1.000000被忽略。此外，表I還表示對(duì)應(yīng)于條件表達(dá)式(1)-(9)的值，即[用于條件表達(dá)式的值]。在此，[mm]通常用作與焦距?Τ、Π、Πη、曲率半徑、表面距離等等有關(guān)的長(zhǎng)度單位，其被寫入下述所有數(shù)據(jù)值中，然而，類似的光學(xué)性能即使通過成比例放大或縮小其尺寸的光學(xué)系統(tǒng)也能獲得，因此，不限于該單位[_]。應(yīng)注意到這些符號(hào)的說明和數(shù)據(jù)表的說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][條件表達(dá)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”表表面編號(hào)，“r”表曲率半徑，“d”表與下一光學(xué)表面的表面距離，“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滿足所有條件表達(dá)式(I) - (9)，并且構(gòu)成成像透鏡ILl的所有透鏡的透射率滿足上述條件。圖2示出在示例I中的各種像差的圖，所述像差為相對(duì)于 t 線(λ = 1013.98nm)、d 線(λ = 587.56nm)和 h 線(λ = 404.66nm)的光的球面像差、像散、畸變、放大率色差、以及彗形像差。注意到，垂直軸表示在球面像差圖中離光軸的垂直高度H的值；在像散圖、畸變圖、和放大率色差圖中的像的高度Y的值；以及在彗形像差圖中半視角ω的像差量。此外，虛線表示子午像面，而實(shí)線表示像散圖中的孤矢像面，并且在球面像差圖中，虛線表示的正弦條件。各種像差圖的說明在下述示例中相同。如從圖2中所示的各種像差圖中顯而易見的是，相對(duì)于短波長(zhǎng)側(cè)，h線的軸上色差被限制在d線的半焦深0.33內(nèi)。此外，相對(duì)于長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)，t線的軸上色差被限制在t線的半焦深0.56內(nèi)。此夕卜，當(dāng)考慮對(duì)d線附近的波長(zhǎng)范圍中的軸上色差的校正和放大率色差的校正時(shí)，期望的是，h線和t線的放大率色差和軸上色差均采取正值。
[0112]此外，圖3示出根據(jù)示例I的成像透鏡ILl的透射率，并且從圖3中可認(rèn)識(shí)到，在寬波長(zhǎng)范圍中高透射率得以保持。此外，圖4示出在將從成像透鏡ILl的最靠近物體的面(圖1中的第二表面)到物鏡的出射光瞳P (圖1中的第一表面)的距離延長(zhǎng)70mm的情況下的各種像差的圖，并且，從圖4中可認(rèn)識(shí)到，像差的波動(dòng)被抑制為小。
[0113][示例2]
[0114]圖5是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例2的成像透鏡IL2的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，按照從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡IL2也由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成。第一透鏡組Gl由雙凸透鏡LI與具有面向物體側(cè)的凹面的負(fù)凹凸透鏡L2膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成，并且第二透鏡組G2由雙凸透鏡L3與雙凹透鏡L4膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成 。注意到，形成成像透鏡IL2的入射光瞳，使其與未示出的物鏡的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0115]下表2給出了示例2中的各種數(shù)據(jù)值。注意到，在表2中所示的表面編號(hào)1-7對(duì)應(yīng)于圖5中所示的表面編號(hào)1-7，以及第一表面表示與根據(jù)示例2的成像透鏡IL2 —起使用的物鏡的出射光瞳表面。
[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][條件表達(dá)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滿足所有條件表達(dá)式(I) - (9)，并且構(gòu)成成像透鏡IL2的所有透鏡的透射率滿足上述條件。圖6示出在示例2中各種像差的圖，所述各種像差為相對(duì)于t線、d線和h線的光的球面像差、像散、畸變、放大率色差、和彗形像差。從圖2中所示的各種像差圖中顯而易見的是，與示例I類似，從短波長(zhǎng)范圍側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍側(cè)，良好地校正各種像差。此外，圖7示出根據(jù)示例2的成像透鏡IL2的透射率，并且從圖7意識(shí)到，在寬波長(zhǎng)范圍中高透射率得以保持。此外，圖8示出在將從成像透鏡IL2的最靠近物體側(cè)的表面(圖1中的第二表面)到物鏡的出射光瞳P的距離延長(zhǎng)70mm的情況下的各種像差的圖，并且從圖8可認(rèn)識(shí)到，像差的波動(dòng)被抑制為小。
[0136][示例3]
[0137]圖9是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例3的成像透鏡IL3的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，按照從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡IL3也由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成。第一透鏡組Gl由雙凸透鏡LI與具有面對(duì)物體側(cè)的凹面的負(fù)凹凸透鏡L2膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成，以及第二透鏡組G2由具有面對(duì)物體側(cè)的凸面的負(fù)凹凸透鏡L3和具有面對(duì)物體側(cè)的凸面的正凹凸透鏡L4構(gòu)成。注意到，形成成像透鏡IL3的入射光瞳，使其與未示出的物鏡的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0138]下表3給出了不例3中的各種數(shù)據(jù)值。注意表3中所不的表面編號(hào)1-8對(duì)應(yīng)于圖9中所示的表面編號(hào)1-8，以及第一表面表示與根據(jù)示例3的成像透鏡IL3 —起使用的物鏡的出射光瞳面。
[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][條件表達(dá)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滿足所有條件表達(dá)式(I) _(9)，并且構(gòu)成成像透鏡IL3的所有透鏡的透射率滿足上述條件。圖10示出在示例3中的各種像差的圖，所述各種像差為相對(duì)于t線、d線和h線的光的球面像差、像散、畸變、放大率色差、以及彗形像差。如從圖10中所示的各種像差圖中顯而易見的是，與示例I類似，從短波長(zhǎng)范圍側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍偵牝良好地校正了各種像差。此外，圖11示出根據(jù)示例3的成像透鏡IL3的透射率，并且從圖3中可認(rèn)識(shí)到，在寬波長(zhǎng)范圍中高透射率得以保持。此外，圖12示出在將從成像透鏡IL3的最靠近物體側(cè)的表面(圖1中的第二表面)到物鏡的出射光瞳P的距離延長(zhǎng)70mm的情況下的各種像差的圖，并且從圖12中可認(rèn)識(shí)到，像差的波被抑制為小。
[0160][示例4]
[0161]圖13是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例4的成像透鏡IL4的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，根據(jù)從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡IL4也由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成。第一透鏡組Gl由雙凸透鏡LI和具有面對(duì)物體側(cè)的凹面的負(fù)凹凸透鏡L2構(gòu)成，并且第二透鏡組G2由具有面對(duì)物體側(cè)的凸面的負(fù)凹凸透鏡L3與具有面對(duì)物體側(cè)的凸面的正凹凸透鏡L4膠合形成的膠合透鏡構(gòu)成。注意到，形成成像透鏡IL4的入射光瞳，使其與未示出的物鏡的出射光瞳重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0162]下表4給出了示例4中的各種值。注意到，表4中所示的表面編號(hào)1-8對(duì)應(yīng)于圖13中所示的表面編號(hào)1-8，并且第一表面表示與根據(jù)示例3的成像透鏡IL3 —起使用的物鏡的出射光瞳表面。在此，在示例4中的成像透鏡IL4中，第一透鏡組G1不是由膠合透鏡構(gòu)成，因此，條件表達(dá)式(9)不適用。
[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][條件表達(dá)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滿足所有條件表達(dá)式(I) - (8)，并且構(gòu)成成像透鏡IL4的所有透鏡的透射率滿足上述條件。圖14示出在示例4中的各種像差的圖，所述各種像差為相對(duì)于t線、d線和h線的光的球面像差、像散、畸變、放大率色差、以及彗形像差。如從圖14中所示的各種像差圖中顯而易見的是，與示例I類似，從短波長(zhǎng)范圍側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍偵牝良好地校正了各種像差。此外，圖15示出了根據(jù)示例4的成像透鏡IL4的透射率，并且從圖15中可認(rèn)識(shí)到，在寬波長(zhǎng)范圍中高透射率得以保持。此外，圖16示出在將從成像透鏡IL4的最靠近物體側(cè)的表面(圖13中的第二表面)到物鏡的出射光瞳P的距離延長(zhǎng)70mm的情況下的各種像差的圖，并且從圖16中認(rèn)識(shí)到像差的波動(dòng)被抑制為小。
[0183][示例5]
[0184]圖17是示例說明根據(jù)本發(fā)明的示例5的成像透鏡IL5的結(jié)構(gòu)的圖。如上所述，根據(jù)從物體側(cè)開始的順序，成像透鏡IL5也由具有正折射能力的第一透鏡組Gl和具有負(fù)折射能力的第二透鏡組G2構(gòu)成。第一透鏡組Gl由雙凸透鏡LI與具有面對(duì)物體側(cè)的凹面的負(fù)凹凸透鏡L2膠合的膠合透鏡構(gòu)成，并且第二透鏡組G2由具有面對(duì)物體側(cè)的凸面的負(fù)凹凸透鏡L3構(gòu)成。注意到，形成成像透鏡IL5的入射光瞳，使其與未示出的物鏡的出射光瞳P重合，或位于出射光瞳P的附近。
[0185]下表5給出了不例5中的各種數(shù)據(jù)值。注意到,表5中所不的表面編號(hào)1-6對(duì)應(yīng)于圖17中的表面編號(hào)1-6,并且第一表面表不與根據(jù)不例3的成像透鏡IL3 —起使用的物鏡的出射光瞳表面。在此，在示例5的成像透鏡IL5中，第二透鏡組G2由單個(gè)透鏡(負(fù)凹凸透鏡L3)構(gòu)成，因此，條件表達(dá)式(4)-(6)不適用。
[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][條件表達(dá)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，應(yīng)理解的是，示例5滿足條件表達(dá)式(1)-(3)和(7)-(9)，并且構(gòu)成成像透鏡IL5的所有透鏡的透射率滿足上述條件。圖18示出在示例5中的各種像差的圖，所述各種像差為相對(duì)于t線、d線和h線的光的球面像差、像散、畸變、放大率色差、以及彗形像差。如從圖18中所示的各種像差圖中顯而易見的是，與示例I類似，從短波長(zhǎng)范圍側(cè)到長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍側(cè)，良好地校正了各種像差。此外，圖19示出根據(jù)示例5的成像透鏡IL5的透射率，從圖19中可認(rèn)識(shí)到，在寬波長(zhǎng)范圍中高透射率得以保持。此外，圖20示出在將從成像透鏡IL5的最靠近物體側(cè)的表面(圖1中的第二表面)到物鏡的出射光瞳P的距離延長(zhǎng)70mm的情況下的各種像差的圖，并且從圖20中可認(rèn)識(shí)到，像差的波動(dòng)被抑制為小。
【權(quán)利要求】
1.一種成像透鏡，用于接收從觀察目標(biāo)物體發(fā)出并從顯微鏡的無限遠(yuǎn)設(shè)計(jì)的物鏡出射的平行光束，并且用于在預(yù)定位置處形成所述觀察目標(biāo)物體的像，按照從物體側(cè)開始的順序，所述成像透鏡包括: 具有正折射能力的第一透鏡組；以及 具有負(fù)折射能力的第二透鏡組； 所述第一透鏡組包括正透鏡和負(fù)透鏡， 其中，當(dāng)nd表示構(gòu)成所述第一透鏡組和第二透鏡組的透鏡的玻璃材料的相對(duì)于d線的折射率、nh表示所述玻璃材料的相對(duì)于h線的折射率、以及nt表示所述玻璃材料的相對(duì)于t線的折射率時(shí)，vdht和部分色散比Pht由下述條件表達(dá)式定義:vdht = (nd-1)/(nh_nt)
Pht = (nh-nd)/(nd-nt) 滿足下述條件表達(dá)式: vdht I > 24 vdhtl-vdht2 > 5 (Phtl-Pht2)/(vdhtl-vdht2)| < 0.015 其中，vdht I和Phtl分別表示構(gòu)成所述第一透鏡組的所述正透鏡的玻璃材料的vdht和 部分色散比Pht，以及vdht2和Pht2分別表示構(gòu)成所述第一透鏡組的所述負(fù)透鏡的玻璃材 料的vdht和部分色散比Pht, 滿足下述條件表達(dá)式:
0.7 < fl/fT < 0.9 其中，fT表示所述成像透鏡的焦距，以及fl表示所述第一透鏡組的焦距， 對(duì)于每10_的玻璃厚度，構(gòu)成所述第一透鏡組和所述第二透鏡組的所有所述透鏡的玻璃材料中的每一種相對(duì)于具有340nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于50%，以及 對(duì)于每10_的玻璃厚度，構(gòu)成所述第一透鏡組和所述第二透鏡組的所有所述透鏡的玻璃材料中的每一種相對(duì)于具有360nm波長(zhǎng)的光的透射率等于或大于80%。
2.如權(quán)利要求1所述的成像透鏡，其中，所述第`二透鏡組包括正透鏡和負(fù)透鏡，并且 滿足下述條件表達(dá)式:
vdht3 > 20vdht3-vdht4 > 2(Pht3-Pht4)/ (vdht3-vdht4) | < 0.045其中，vdht3和Pht3分別表示構(gòu)成所述第二透鏡組的所述正透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht，以及vdht4和Pht4分別表示構(gòu)成所述第二透鏡組的所述負(fù)透鏡的玻璃材料的vdht和部分色散比Pht。
3.如權(quán)利要求1所述的成像透鏡，其中，滿足下述條件表達(dá)式:
-3 < fln/fl < -0.5 其中，Hn表示構(gòu)成所述第一透鏡組的所述正透鏡的焦距，以及fl表示所述第一透鏡組的焦距。
4.如權(quán)利要求2所述的成像透鏡，其中，滿足下述條件表達(dá)式:
-3 < fln/fl < -0.5其中，Πη表示構(gòu)成所述第一透鏡組的所述正透鏡的焦距，以及fl表示所述第一透鏡組的焦距。
5.如權(quán)利要求1所述的成像透鏡，其中，所述第一透鏡組包括由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且所述膠合透鏡的膠合面具有面對(duì)所述物體側(cè)的凹面，并且 滿足下述條件表達(dá)式:
0.0OlO < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述膠合面的折射能力。
6.如權(quán)利要求2所述的成像透鏡，其中，所述第一透鏡組包括由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且所述膠合透鏡的膠合面具有面對(duì)所述物體側(cè)的凹面，并且 滿足下述條件表達(dá)式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述膠合面的折射能力。
7.如權(quán)利要求3所述的成像透鏡，其中，所述第一透鏡組包括由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且所述膠合透鏡的膠合面具有面對(duì)所述物體側(cè)的凹面，并且 滿足下述條件表達(dá)式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述膠合面的折射能力。
8.如權(quán)利要求4所述的成像透鏡，其中，所述第一透鏡組包括由雙凸透鏡與負(fù)凹凸透鏡膠合形成的膠合透鏡，并且所述膠合透鏡的膠合面具有面對(duì)所述物體側(cè)的凹面，并且 滿足下述條件表達(dá)式:
0.0010 < Φ < 0.0030 其中，Φ表示所述膠合面的折射能力。
9.如權(quán)利要求1至8的任何一項(xiàng)所述的成像透鏡，其中，所述第二透鏡組的最靠近物體側(cè)的面向所述物體側(cè)凸。
10.一種顯微鏡裝置，包括如權(quán)利要求1-9的任何一項(xiàng)所述的成像透鏡來作為第二物鏡。
【文檔編號(hào)】G02B21/02GK103430076SQ200880111983
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2007年10月22日
【發(fā)明者】中山浩明 申請(qǐng)人:株式會(huì)社尼康