特許 7468686 顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-08

(45)【発行日】2024-04-16

(54)【発明の名称】顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/02 20060101AFI20240409BHJP

   G02B 21/36 20060101ALI20240409BHJP

【ＦＩ】

G02B21/02

G02B21/36

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022555562

(86)(22)【出願日】2021-10-07

(86)【国際出願番号】 JP2021037160

(87)【国際公開番号】W WO2022075410

(87)【国際公開日】2022-04-14

【審査請求日】2023-01-18

(31)【優先権主張番号】P 2020170597

(32)【優先日】2020-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100092897

【弁理士】

【氏名又は名称】大西 正悟

(74)【代理人】

【識別番号】100157417

【弁理士】

【氏名又は名称】並木 敏章

(72)【発明者】

【氏名】徳永 京也

(72)【発明者】

【氏名】冨松 圭

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 勝也

【審査官】瀬戸 息吹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２１２１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１９４９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６６９１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８

Ｇ０２Ｂ １９／００ － ２１／３６

Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体からの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズであって、
光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、もしくは前記第１レンズ群における最も像側のレンズの内部に、物体からの光が結像する中間結像面が形成され、
以下の条件式を満足する顕微鏡対物レンズ。
－０．２＜ｆ×ＮＡ／ＴＬ＜－０．０５
０．３５＜Ｌ１／ＴＬ＜０．７
但し、ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
ＮＡ：前記顕微鏡対物レンズの物体側開口数
ＴＬ：前記顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面から前記顕微鏡対物レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｌ１：前記第１レンズ群の光軸上の長さ

【請求項2】

前記第１レンズ群は、前記中間結像面に凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、
以下の条件式を満足する請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
０．１＜ＷＤ／ｒ１＜２．０
但し、ＷＤ：物体面から前記顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
ｒ１：前記第１レンズ群の前記少なくとも一つのレンズのうち、前記凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける前記凹面形状のレンズ面の曲率半径

【請求項3】

以下の条件式を満足する請求項１または２に記載の顕微鏡対物レンズ。
０．１２＜Ｄ１／ＴＬ＜０．３
但し、Ｄ１：前記第１レンズ群の最大外径

【請求項4】

前記第１レンズ群および前記第２レンズ群のうち少なくとも一方に配置された、少なくとも一つの接合レンズを有し、
以下の条件式を満足する請求項１～３のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
νdif＞５０
但し、νdif：前記少なくとも一つの接合レンズにおける、前記接合レンズを構成するレンズ同士のアッベ数の差の最大値

【請求項5】

前記第１レンズ群は、前記中間結像面に凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、
前記第２レンズ群は、前記中間結像面に凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、
以下の条件式を満足する請求項１～４のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
０．０１＜ｒ１／（－ｆ）＜１．０
０．０１＜ｒ２／ｆ＜１．０
但し、ｒ１：前記第１レンズ群の前記少なくとも一つのレンズのうち、前記凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける前記凹面形状のレンズ面の曲率半径
ｒ２：前記第２レンズ群の前記少なくとも一つのレンズのうち、前記凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける前記凹面形状のレンズ面の曲率半径

【請求項6】

以下の条件式を満足する請求項１～５のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
０．２＜Ｄ１／Ｄ２＜２．０
但し、Ｄ１：前記第１レンズ群の最大外径
Ｄ２：前記第２レンズ群の最大外径

【請求項7】

前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群の最も像側に配置されて像側に凹面を向けたメニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置されて物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを有し、
空気間隔を置いて向かい合わせに並んだ、前記第１レンズ群の前記メニスカスレンズにおける像側の凹面と、前記第２レンズ群の前記メニスカスレンズにおける物体側の凹面との間に、前記中間結像面が形成される請求項１～６のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。

【請求項8】

前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群の最も像側に配置された正レンズを有し、
前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置されて物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを有し、
空気間隔を置いて並んだ、前記第１レンズ群の前記正レンズと、前記第２レンズ群の前記メニスカスレンズとの間に、前記中間結像面が形成される請求項１～６のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。

【請求項9】

前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群の最も像側に配置されて物体側に凸面を向けたメニスカスレンズを有し、
前記第２レンズ群は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置されて像側に凸面を向けたメニスカスレンズを有し、
前記第１レンズ群の前記メニスカスレンズおよび前記第２レンズ群の前記メニスカスレンズのうちいずれか一方の内部に、前記中間結像面が形成される請求項１～６のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。

【請求項10】

物体からの光を平行光にする無限遠補正型の第１の顕微鏡対物レンズと、物体からの光を平行光にする無限遠補正型の第２の顕微鏡対物レンズとを備え、前記第１の顕微鏡対物レンズもしくは前記第２の顕微鏡対物レンズを選択して用いることが可能な顕微鏡装置であって、
前記第１の顕微鏡対物レンズおよび前記第２の顕微鏡対物レンズのうち少なくとも一つが、請求項１～９のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズである顕微鏡装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、口径が大きい顕微鏡用の対物レンズが種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような対物レンズでは、対物レンズを小径化しつつ収差を良好に補正することが求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－６６９１２号公報

【発明の概要】

【0004】

本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体からの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズであって、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、もしくは前記第１レンズ群における最も像側のレンズの内部に、物体からの光が結像する中間結像面が形成され、以下の条件式を満足する。
－０．２＜ｆ×ＮＡ／ＴＬ＜－０．０５
０．３５＜Ｌ１／ＴＬ＜０．７
但し、ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
ＮＡ：前記顕微鏡対物レンズの物体側開口数
ＴＬ：前記顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面から前記顕微鏡対物レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｌ１：前記第１レンズ群の光軸上の長さ

【0005】

本発明に係る顕微鏡装置は、物体からの光を平行光にする無限遠補正型の第１の顕微鏡対物レンズと、物体からの光を平行光にする無限遠補正型の第２の顕微鏡対物レンズとを備え、前記第１の顕微鏡対物レンズもしくは前記第２の顕微鏡対物レンズを選択して用いることが可能な顕微鏡装置であって、前記第１の顕微鏡対物レンズおよび前記第２の顕微鏡対物レンズのうち少なくとも一つが、上述の顕微鏡対物レンズである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】顕微鏡対物レンズの要部概略図である。

【図2】顕微鏡装置の一例である液浸顕微鏡を示す概略構成図である。

【図3】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。

【図4】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。

【図5】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。

【図6】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。

【図7】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。

【図8】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。

【図9】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。

【図10】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。

【図11】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。

【図12】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。

【図13】浸液の屈折率が１．５１の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。

【図14】浸液の屈折率が１．５１の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。

【図15】浸液の屈折率が１．４０の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。

【図16】浸液の屈折率が１．４０の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、本実施形態の顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡装置について、図を参照して説明する。本実施形態では、小径でありながら収差を良好に補正することが可能な顕微鏡対物レンズおよびこれを備えた顕微鏡装置について説明する。

【0008】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図１に示すように、物体ＯＢからの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とを有して構成される。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に、もしくは第１レンズ群Ｇ１における最も像側のレンズの内部に、物体ＯＢからの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される。なお、図１等において、物体ＯＢは物体面を示す。

【0009】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（１）を満足する。
－０．２＜ｆ×ＮＡ／ＴＬ＜－０．０５ ・・・（１）
但し、ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離
ＮＡ：顕微鏡対物レンズＯＬの物体側開口数
ＴＬ：顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離

【0010】

本実施形態によれば、小径でありながら収差を良好に補正することが可能な顕微鏡対物レンズを得ることが可能になる。本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの具体例として、図３に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）でもよく、図６に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（２）でもよく、図９に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（３）でもよく、図１２に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（４）でもよい。

【0011】

条件式（１）は、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの物体側開口数と、顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離との関係を規定する条件式である。条件式（１）を満足することで、顕微鏡対物レンズＯＬの物体側開口数を大きくしつつ周辺領域のコマ収差を良好に補正することができる。

【0012】

条件式（１）の対応値が上限値を上回ると、顕微鏡対物レンズＯＬの全長を小さくしつつ物体開口数を大きくするには、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離を短くする必要があり、コマ収差等の諸収差を補正することが困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の上限値を好ましくは－０．０６としてもよい。

【0013】

条件式（１）の対応値が下限値を下回ると、顕微鏡対物レンズＯＬの全長を小さくしつつ物体開口数を大きくしようとしても、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離が長くなりすぎるため、球面収差を補正することが困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（１）の下限値を好ましくは－０．１７としてもよい。

【0014】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、次の条件式（２）を満足してもよい。
０．１＜ＷＤ／ｒ１＜２．０ ・・・（２）
但し、ＷＤ：物体面（ＯＢ）から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離
ｒ１：第１レンズ群Ｇ１の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径

【0015】

条件式（２）は、物体面（ＯＢ）から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離と、第１レンズ群Ｇ１の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径との関係を規定する条件式である。本実施形態において、レンズ面の曲率半径は、物体側に凸のレンズ面の場合を正の値とする。条件式（２）を満足することで、顕微鏡対物レンズＯＬの物体側開口数を大きくしつつ球面収差や像面湾曲を良好に補正することができる。

【0016】

条件式（２）の対応値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径に対して、物体面（ＯＢ）から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離が長くなりすぎるため、球面収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の上限値を好ましくは１．８０としてもよい。

【0017】

条件式（２）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径が大きくなりすぎるため、像面湾曲の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（２）の下限値を好ましくは０．１４としてもよい。

【0018】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（３）を満足してもよい。
０．３５＜Ｌ１／ＴＬ＜０．７ ・・・（３）
但し、Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さ

【0019】

条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１の光軸上の長さと、顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離との関係を規定する条件式である。条件式（３）を満足することで、入射瞳（または射出瞳）の端を通る光線（すなわち、大きい開口数に対応する光線）によって生じる諸収差を良好に補正することができる。

【0020】

条件式（３）の対応値が上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２における収差補正の負担が大きくなるため、入射瞳（または射出瞳）の端を通る光線によって生じる諸収差を補正することが困難になる。

【0021】

条件式（３）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１における収差補正の負担が大きくなるため、入射瞳（または射出瞳）の端を通る光線によって生じる諸収差を補正することが困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の下限値を好ましくは０．４５としてもよい。

【0022】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（４）を満足してもよい。
０．１２＜Ｄ１／ＴＬ＜０．３ ・・・（４）
但し、Ｄ１：第１レンズ群Ｇ１の最大外径

【0023】

条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１の最大外径と、顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も物体側のレンズ面から顕微鏡対物レンズＯＬにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離との関係を規定する条件式である。本実施形態において、第１レンズ群Ｇ１の最大外径は、第１レンズ群Ｇ１を構成する各レンズの有効径のうち最大の有効径を示す。条件式（４）を満足することで、顕微鏡対物レンズＯＬの物体側開口数を大きくしつつ球面収差を良好に補正することができる。

【0024】

条件式（４）の対応値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の最大外径が大きくなり、光線高が高くなりすぎるため、球面収差等の諸収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の上限値を好ましくは０．２６としてもよい。

【0025】

条件式（４）の対応値が下限値を下回ると、球面収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（４）の下限値を好ましくは０．１３としてもよい。

【0026】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２のうち少なくとも一方に配置された、少なくとも一つの接合レンズを有し、次の条件式（５）を満足してもよい。
νdif＞５０ ・・・（５）
但し、νdif：上記少なくとも一つの接合レンズにおける、接合レンズを構成するレンズ同士のアッベ数の差の最大値

【0027】

条件式（５）は、上記少なくとも一つの接合レンズにおける、接合レンズを構成するレンズ同士のアッベ数の差の最大値について、適切な範囲を規定する条件式である。本実施形態において、接合レンズを構成するレンズ同士のアッベ数の差は、接合レンズが２つのレンズからなる場合、当該２つのレンズのアッベ数の差を示し、接合レンズが３つ以上のレンズからなる場合、当該３つ以上のレンズのうち２つのレンズのアッベ数の差を示す。条件式（５）を満足することで、１次の色収差を良好に補正することができる。

【0028】

条件式（５）の対応値が下限値を下回ると、１次の色収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の下限値を好ましくは６０としてもよい。

【0029】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、第２レンズ群Ｇ２は、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズを有し、次の条件式（６）および条件式（７）を満足してもよい。
０．０１＜ｒ１／（－ｆ）＜１．０ ・・・（６）
０．０１＜ｒ２／ｆ＜１．０ ・・・（７）
但し、ｒ１：第１レンズ群Ｇ１の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径
ｒ２：第２レンズ群Ｇ２の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径

【0030】

条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ１の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との関係を規定する条件式である。条件式（６）を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。

【0031】

条件式（６）の対応値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径が大きくなりすぎるため、像面湾曲の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の上限値を好ましくは０．６０としてもよい。

【0032】

条件式（６）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径が小さくなりすぎるため、中間結像面ＭＩで発生する球面収差を補正するためにリレー系の倍率を小さくする必要があり、像面湾曲等の諸収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（６）の下限値を好ましくは０．０１５としてもよい。

【0033】

条件式（７）は、第２レンズ群Ｇ２の上記少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径（絶対値）が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との関係を規定する条件式である。条件式（７）を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。

【0034】

条件式（７）の対応値が上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径（絶対値）が大きくなりすぎるため、像面湾曲の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の上限値を好ましくは０．５０としてもよい。

【0035】

条件式（７）の対応値が下限値を下回ると、第２レンズ群Ｇ２において最も小さい、凹面形状のレンズ面の曲率半径（絶対値）が小さくなりすぎるため、中間結像面ＭＩで発生する球面収差を補正するためにリレー系の倍率を小さくする必要があり、像面湾曲等の諸収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（７）の下限値を好ましくは０．０２としてもよい。

【0036】

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（８）を満足してもよい。
０．２＜Ｄ１／Ｄ２＜２．０ ・・・（８）
但し、Ｄ１：第１レンズ群Ｇ１の最大外径
Ｄ２：第２レンズ群Ｇ２の最大外径

【0037】

条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１の最大外径と、第２レンズ群Ｇ２の最大外径との関係を規定する条件式である。本実施形態において、第２レンズ群Ｇ２の最大外径は、第２レンズ群Ｇ２を構成する各レンズの有効径のうち最大の有効径を示す。条件式（８）を満足することで、顕微鏡対物レンズＯＬの全長を小さくしつつ球面収差等の諸収差を良好に補正することができる。

【0038】

条件式（８）の対応値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１の最大外径が第２レンズ群Ｇ２の最大外径に対して大きくなりすぎるため、第２レンズ群Ｇ２における諸収差の補正が困難になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（８）の上限値を好ましくは１．７０としてもよい。

【0039】

条件式（８）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の最大外径が第２レンズ群Ｇ２の最大外径に対して小さくなりすぎるため、入射瞳（または射出瞳）の端を通る光線（すなわち、大きい開口数に対応する光線）によって生じる球面収差の補正が不十分になる。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（８）の下限値を好ましくは０．５０としてもよい。

【0040】

次に、本実施形態に係る顕微鏡装置について説明する。顕微鏡装置の一例として、液浸顕微鏡１００を図２に基づいて説明する。液浸顕微鏡１００は、スタンド１０１と、スタンド１０１のベース部１０２に取り付けられたステージ１１１と、スタンド１０１のアーム部１０３に取り付けられた鏡筒１２１と、鏡筒１２１に連結された撮像部１３１とを有して構成される。ステージ１１１上には、例えば、スライドガラス（図示せず）とカバーガラス（図示せず）との間に保持された試料ＳＡが載置される。また、ステージ１１１上には、浸液とともに試料容器（図示せず）に収容された試料ＳＡが載置されてもよい。ステージ１１１の下側には、透過照明装置１１６を構成するコンデンサレンズ１１７が取り付けられる。なお、スタンド１０１のベース部１０２には、ステージ１１１の他、上述の透過照明装置１１６と、透過照明用光源１１８等が取り付けられる。

【0041】

鏡筒１２１の下方に設けられたレボルバ１２６に、第１の対物レンズ１２２Ａと、第２の対物レンズ１２２Ｂが取り付けられる。ステージ１１１上に、スライドガラス（図示せず）とカバーガラス（図示せず）との間に保持された試料ＳＡが載置される場合、第１の対物レンズ１２２Ａ（もしくは第２の対物レンズ１２２Ｂ）の先端部とカバーガラスとの間に、浸液が満たされるようになっている。ステージ１１１上に、浸液とともに試料容器（図示せず）に収容された試料ＳＡが載置される場合、第１の対物レンズ１２２Ａ（もしくは第２の対物レンズ１２２Ｂ）の先端部と試料容器内の試料ＳＡとの間に、浸液が満たされるようになっている。レボルバ１２６に取り付けられる第１の対物レンズ１２２Ａおよび第２の対物レンズ１２２Ｂとして、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬが用いられる。鏡筒１２１には、結像レンズ１２３と、プリズム１２４が設けられる。なお、鏡筒１２１には、落射蛍光装置１２７と、落射蛍光用光源１２８と、接眼レンズ１２９等が取り付けられる。撮像部１３１には、撮像素子１３２が設けられる。

【0042】

このような液浸顕微鏡１００では、レボルバ１２６を回転させることにより、第１の対物レンズ１２２Ａもしくは第２の対物レンズ１２２Ｂを選択して用いることが可能である。図２の例では、レボルバ１２６を回転させて第１の対物レンズ１２２Ａを選択した場合を示す。試料ＳＡからの光は、第１の対物レンズ１２２Ａ（もしくは第２の対物レンズ１２２Ｂ）と、結像レンズ１２３およびプリズム１２４を透過して、撮像素子１３２へ到達する。結像レンズ１２３により、試料ＳＡの像が撮像素子１３２の撮像面上に結像され、撮像素子１３２が試料ＳＡの像を撮像する。撮像素子１３２により撮像取得された試料ＳＡの画像は、外部のコンピュータＰＣを介してモニターＭＴに表示される。外部のコンピュータＰＣは、撮像素子１３２により撮像取得された試料ＳＡの画像データに対して種々の画像処理を行うことができる。このような構成によれば、小径でありながら収差を良好に補正することが可能な、上記実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬを搭載することにより、レボルバ１２６等が大型化することなく、口径が大きくて収差が良好に補正された顕微鏡を得ることができる。

【0043】

上述の液浸顕微鏡１００において、レボルバ１２６に取り付けられる第１の対物レンズ１２２Ａおよび第２の対物レンズ１２２Ｂとして、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬが用いられているが、これに限られるものではない。例えば、第１の対物レンズ１２２Ａのみが、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬであってもよく、第２の対物レンズ１２２Ｂのみが、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬであってもよい。すなわち、第１の対物レンズ１２２Ａおよび第２の対物レンズ１２２Ｂのうち少なくとも一つが、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬであればよい。

【0044】

上述の液浸顕微鏡１００において、レボルバ１２６に、第１の対物レンズ１２２Ａと、第２の対物レンズ１２２Ｂが取り付けられているが、これに限られるものではなく、さらに第３の対物レンズ（図示せず）が取り付けられてもよい。なおこの場合、第３の対物レンズは、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬであってもよく、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬでなくてもよい。

【0045】

本実施形態に係る顕微鏡装置の一例として、液浸顕微鏡１００について説明したが、これに限られるものではない。例えば、本実施形態に係る顕微鏡装置は、浸液を用いずに、第１の対物レンズ１２２Ａ（および第２の対物レンズ１２２Ｂ）の先端部と試料ＳＡとの間の媒質を空気とした顕微鏡装置であってもよい。また、液浸顕微鏡１００は、正立顕微鏡であってもよく、倒立顕微鏡であってもよい。

【実施例】

【0046】

以下、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの実施例を図面に基づいて説明する。図３、図６、図９、図１２は、第１～第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ｛ＯＬ（１）～ＯＬ（４）｝の構成を示す光路図である。これら図３、図６、図９、図１２において、各レンズ群を符号Ｇと数字（もしくはアルファベット）の組み合わせにより、各レンズを符号Ｌと数字（もしくはアルファベット）の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。

【0047】

以下に表１～表４を示すが、この内、表１は第１実施例、表２は第２実施例、表３は第３実施例、表４は第４実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線（波長λ＝587.6nm）、ｇ線（波長λ＝435.8nm）、Ｃ線（波長λ＝656.3nm）、Ｆ線（波長λ＝486.1nm）を選んでいる。

【0048】

［全体諸元］の表において、βは、顕微鏡対物レンズの倍率を示す。ｆは、顕微鏡対物レンズの焦点距離を示す。ＮＡは、顕微鏡対物レンズの物体側開口数を示す。ＷＤは、物体面から顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離を示す、ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離を示す。ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離を示す。ｒ１は、第１レンズ群において中間結像面に凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径を示す。ｒ２は、第２レンズ群において中間結像面に凹面形状のレンズ面を向けた少なくとも一つのレンズのうち、凹面形状のレンズ面の曲率半径が最も小さいレンズにおける凹面形状のレンズ面の曲率半径を示す。Ｄ１は、第１レンズ群の最大外径を示す。Ｄ２は、第２レンズ群の最大外径を示す。Ｌ１は、第１レンズ群の光軸上の長さを示す。ＴＬは、顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面から顕微鏡対物レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離を示す。ＴＬＴは、物体面から顕微鏡対物レンズにおける最も像側のレンズ面までの光軸上の距離を示す。

【0049】

［レンズデータ］の表において、面番号は物体側からのレンズ面の順序を示し、Ｒは各面番号に対応する曲率半径（物体側に凸のレンズ面の場合を正の値としている）、Ｄは各面番号に対応する光軸上のレンズ厚もしくは空気間隔、Ｄｍは面番号に対応する有効径、ｎｄは各面番号に対応する光学材料のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率、νｄは各面番号に対応する光学材料のｄ線を基準とするアッベ数を、それぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を示す。また、空気の屈折率ｎｄ＝1.00000の記載は省略している。

【0050】

第４実施例における［可変間隔データ］の表には、［レンズデータ］の表において面間隔が（Ｄｉ）となっている面番号ｉでの面間隔を示す。［可変間隔データ］の表において、ｎｄｉｍは、［レンズデータ］の表において（可変）となっている浸液のｄ線に対する屈折率を示す。νｄｉｍは、［レンズデータ］の表において（可変）となっている浸液のｄ線を基準とするアッベ数を示す。［可変間隔データ］の表において、「オイル」は、浸液がオイルの場合を示し、「シリコンオイル」は、浸液がシリコンオイルの場合を示す。

【0051】

以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「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、これに限られるものではない。

【0052】

ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。

【0053】

（第１実施例）
第１実施例について、図３～図５および表１を用いて説明する。図３は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、物体ＯＢからの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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と第２レンズ群Ｇ２との間に、物体ＯＢからの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される。第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１５とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４とする。

【0054】

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ１０１および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０２を接合してなる第１接合レンズＣＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０３と、両凹形状の負レンズＬ１０４および両凸形状の正レンズＬ１０５を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０６および両凸形状の正レンズＬ１０７を接合してなる第３接合レンズＣＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０８および両凸形状の正レンズＬ１０９を接合してなる第４接合レンズＣＬ１４と、両凸形状の正レンズＬ１１０および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１１を接合してなる第５接合レンズＣＬ１５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１３と、から構成される。正メニスカスレンズＬ１１２と、負メニスカスレンズＬ１１３は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0055】

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０４と、両凹形状の負レンズＬ２０５および両凸形状の正レンズＬ２０６を接合してなる第１接合レンズＣＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２０７、両凹形状の負レンズＬ２０８、および両凸形状の正レンズＬ２０９を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２と、両凸形状の正レンズＬ２１０と、から構成される。負メニスカスレンズＬ２０１と、正メニスカスレンズＬ２０２と、負メニスカスレンズＬ２０３と、第１接合レンズＣＬ２１の負レンズＬ２０５は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0056】

第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）において、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置されて像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１３を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１を有している。空気間隔を置いて向かい合わせに並んだ、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１３における像側の凹面と、第２レンズ群Ｇ２の負メニスカスレンズＬ２０１における物体側の凹面との間に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との境界が設けられ、中間結像面ＭＩが形成される。

【0057】

以下の表１に、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。中間結像面ＭＩは、第２４面から像側へ１．０８３［ｍｍ］の位置にある。

【0058】

（表１）
［全体諸元］
β＝40倍
ｆ＝-7.605
ＮＡ＝1.40 ＷＤ＝0.305
ｆ１＝7.430 ｆ２＝13.302
ｒ１＝1.357 ｒ２＝-1.456
Ｄ１＝10.739 Ｄ２＝14.363
Ｌ１＝34.174 ＴＬ＝64.695
ＴＬＴ＝65.000
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ Ｄｍ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.100 0.000 1.515 41.33
2 ∞ 0.170 0.986 1.524 54.24
3 ∞ 0.035 1.576 1.515 41.33
4 ∞ 0.400 1.701 1.540 59.46
5 -1.381 1.699 1.850 2.001 29.12
6 -2.000 0.100 3.821
7 -8.911 1.474 5.828 1.595 67.73
8 -4.263 0.123 6.487
9 -122.669 1.024 8.044 1.613 44.46
10 11.397 2.620 9.313 1.595 67.73
11 -9.265 1.303 9.510
12 53.956 0.500 10.436 1.738 32.26
13 9.999 3.715 10.613 1.434 95.16
14 -8.572 0.100 10.739
15 23.544 0.500 10.587 1.757 47.82
16 8.893 3.013 10.236 1.434 95.16
17 -12.565 5.419 10.244
18 11.764 2.080 8.052 1.439 94.94
19 -7.901 0.500 7.939 1.917 31.60
20 -53.268 5.224 7.978
21 4.909 1.664 7.374 2.001 25.46
22 9.316 0.100 6.724
23 3.502 2.617 5.573 2.001 29.12
24 1.357 1.582 2.184
25 -1.456 1.646 1.878 2.001 29.12
26 -2.844 0.100 3.824
27 -16.538 1.222 4.709 1.849 43.79
28 -3.819 4.476 5.053
29 -3.563 0.502 5.417 1.923 18.90
30 -6.255 0.100 6.329
31 13.239 0.770 7.701 1.923 18.90
32 74.777 8.972 7.732
33 -17.359 0.533 10.201 1.734 51.51
34 29.196 2.413 10.991 1.439 94.94
35 -10.601 0.100 11.177
36 19.614 3.302 12.189 1.434 95.16
37 -10.180 0.500 12.206 1.673 38.26
38 18.802 2.893 13.142 1.439 94.94
39 -16.351 0.100 13.271
40 53.358 1.312 14.306 1.664 27.35
41 -48.931 10.000 14.363

【0059】

図４は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図５は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。なお、各収差図は、像側の無限遠物体からの光線による逆光線追跡により求めた諸収差を示す。図４および図５の各収差図において、ｄはｄ線（波長λ＝587.6nm）、ｇはｇ線（波長λ＝435.8nm）、ＣはＣ線（波長λ＝656.3nm）、ＦはＦ線（波長λ＝486.1nm）に対する諸収差をそれぞれ示す。球面収差図において、縦軸は入射瞳半径の最大値を１として規格化して示した値を示し、横軸は各光線における収差の値［ｍｍ］を示す。像面湾曲を示す収差図においては、実線は各波長に対するメリジオナル像面を示し、破線は各波長に対するサジタル像面を示す。また、像面湾曲を示す収差図において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の値［ｍｍ］を示す。歪曲収差図（ディストーション）において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の割合を百分率（％値）で示す。各コマ収差図は、像高比ＲＦＨ（Relative Field Height）が０．００～１．００のときの収差の値を示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。

【0060】

各収差図より、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズは、小径でありながら諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

【0061】

（第２実施例）
第２実施例について、図６～図８および表２を用いて説明する。図６は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）は、物体ＯＢからの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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と第２レンズ群Ｇ２との間に、物体ＯＢからの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１５とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４とする。

【0062】

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ１０１および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０２を接合してなる第１接合レンズＣＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０４および両凸形状の正レンズＬ１０５を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０６および両凸形状の正レンズＬ１０７を接合してなる第３接合レンズＣＬ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０８および両凸形状の正レンズＬ１０９を接合してなる第４接合レンズＣＬ１４と、両凸形状の正レンズＬ１１０および両凹形状の負レンズＬ１１１を接合してなる第５接合レンズＣＬ１５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１３と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１４と、両凸形状の正レンズＬ１１５と、から構成される。第５接合レンズＣＬ１５の負レンズＬ１１１と、正メニスカスレンズＬ１１２と、負メニスカスレンズＬ１１３は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0063】

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０２と、両凹形状の負レンズＬ２０３および両凸形状の正レンズＬ２０４を接合してなる第１接合レンズＣＬ２１と、両凸形状の正レンズＬ２０５と、両凹形状の負レンズＬ２０６および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０７を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０８と、から構成される。負メニスカスレンズＬ２０１と、正メニスカスレンズＬ２０２と、第１接合レンズＣＬ２１の負レンズＬ２０３と、第２接合レンズＣＬ２２の負レンズＬ２０６は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0064】

第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）において、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された正レンズＬ１１５を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１を有している。空気間隔を置いて並んだ、第１レンズ群Ｇ１の正レンズＬ１１５と、第２レンズ群Ｇ２の負メニスカスレンズＬ２０１との間に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との境界が設けられ、中間結像面ＭＩが形成される。

【0065】

以下の表２に、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。中間結像面ＭＩは、第２９面から像側へ０．９２７［ｍｍ］の位置にある。

【0066】

（表２）
［全体諸元］
β＝100倍
ｆ＝-3.042
ＮＡ＝1.45 ＷＤ＝0.305
ｆ１＝-1.554 ｆ２＝14.473
ｒ１＝1.606 ｒ２＝-1.057
Ｄ１＝10.313 Ｄ２＝6.131
Ｌ１＝44.934 ＴＬ＝64.695
ＴＬＴ＝65.000
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ Ｄｍ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.100 0.000 1.515 41.33
2 ∞ 0.170 0.652 1.524 54.24
3 ∞ 0.035 1.601 1.515 41.33
4 ∞ 0.400 1.818 1.540 59.46
5 -1.387 1.596 1.912 2.001 29.12
6 -1.869 0.100 3.676
7 -7.768 1.060 5.814 1.595 67.73
8 -4.354 0.100 6.254
9 84.740 0.500 8.032 1.613 44.46
10 11.198 3.331 8.837 1.434 95.16
11 -5.936 0.102 9.097
12 84.368 0.615 9.939 1.720 34.71
13 11.607 3.323 10.192 1.434 95.16
14 -8.130 0.877 10.313
15 53.055 0.501 10.012 1.757 47.82
16 7.990 3.316 9.744 1.434 95.16
17 -9.510 3.876 9.798
18 9.422 2.089 8.249 1.498 82.57
19 -11.572 2.210 8.054 1.917 31.60
20 33.927 12.083 7.475
21 7.655 1.871 6.012 1.893 20.36
22 29.921 0.364 5.402
23 3.515 2.388 4.631 1.902 25.26
24 1.606 1.973 2.323
25 -1.280 1.650 1.785 1.834 37.18
26 -2.193 0.104 2.714
27 60.427 0.504 2.633 1.741 52.64
28 -4.561 3.928 2.604
29 -1.057 0.705 1.955 1.959 17.47
30 -1.553 1.874 2.791
31 -3.559 0.942 3.777 1.850 27.03
32 -3.203 6.500 4.298
33 -7.095 0.865 4.747 1.917 31.60
34 20.915 1.145 5.277 1.658 50.83
35 -5.852 0.110 5.424
36 8.451 1.181 5.572 1.439 94.94
37 -9.747 0.100 5.586
38 -10.022 0.500 5.564 1.731 40.51
39 6.449 0.929 5.770 1.595 67.73
40 81.334 0.363 5.840
41 14.172 0.620 6.112 1.667 48.33
42 364.344 10.000 6.131

【0067】

図７は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図８は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズは、小径でありながら諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

【0068】

（第３実施例）
第３実施例について、図９～図１１および表３を用いて説明する。図９は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）は、物体ＯＢからの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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における最も像側のレンズ（後述の負メニスカスレンズＬ１１０）の内部に、物体ＯＢからの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される。第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）の先端部と物体ＯＢとの間は、空気で満たされている。

【0069】

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凹形状の負レンズＬ１０１と、両凸形状の正レンズＬ１０２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１０３と、両凸形状の正レンズＬ１０４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０５と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０６と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０７と、両凸形状の正レンズＬ１０８と、両凸形状の正レンズＬ１０９と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０と、から構成される。負レンズＬ１０１と、正メニスカスレンズＬ１０３と、負メニスカスレンズＬ１０５は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0070】

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０３および物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０４を接合してなる第１接合レンズＣＬ２１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０５、両凹形状の負レンズＬ２０６、および両凸形状の正レンズＬ２０７を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０８と、から構成される。負メニスカスレンズＬ２０１と、第１接合レンズＣＬ２１の負メニスカスレンズＬ２０３と、第２接合レンズＣＬ２２の正メニスカスレンズＬ２０５と、正メニスカスレンズＬ２０８は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0071】

第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）において、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置されて物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１０を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されて像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１を有している。第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置された負メニスカスレンズＬ１１０の内部に、中間結像面ＭＩが形成される。なお、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との収差補正バランスによっては、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置された負メニスカスレンズＬ２０１の内部に、中間結像面ＭＩを形成することも可能である。従って、第１レンズ群の最も像側に配置されて物体側に凸面を向けたメニスカスレンズおよび、第２レンズ群の最も物体側に配置されて像側に凸面を向けたメニスカスレンズのうちいずれか一方の内部に、中間結像面が形成される構成とすることも可能である。

【0072】

以下の表３に、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。中間結像面ＭＩは、第１９面から像側へ１．２７７［ｍｍ］の位置にある。

【0073】

（表３）
［全体諸元］
β＝2倍
ｆ＝-100.000
ＮＡ＝0.10 ＷＤ＝3.391
ｆ１＝-69.007 ｆ２＝35.307
ｒ１＝1.942 ｒ２＝-2.077
Ｄ１＝15.101 Ｄ２＝20.044
Ｌ１＝29.042 ＴＬ＝62.279
ＴＬＴ＝65.670
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ Ｄｍ ｎｄ νｄ
1 ∞ 3.391 0.000
2 ∞ 1.000 13.567 1.755 27.51
3 16.500 1.284 13.888
4 26.964 3.053 14.890 1.861 37.10
5 -24.265 0.100 15.101
6 19.374 1.773 14.917 1.861 37.10
7 51.391 9.171 14.587
8 8.391 2.321 9.313 1.498 82.57
9 -85.753 0.100 8.694
10 2.793 1.730 5.433 1.883 40.76
11 1.942 2.299 3.478
12 -2.801 1.486 2.946 1.883 40.76
13 -2.621 0.100 4.240
14 -14.658 1.564 5.055 1.569 71.34
15 -4.451 0.100 5.582
16 23.958 1.490 5.815 1.498 82.57
17 -8.600 0.100 5.848
18 7.302 1.371 5.492 1.498 82.57
19 -94.513 0.100 5.115
20 3.751 2.878 4.500 1.883 40.76
21 2.404 2.986 2.822
22 -2.077 3.848 3.971 1.498 82.57
23 -3.982 0.100 7.870
24 11.320 2.210 11.347 1.738 32.33
25 16.759 3.626 11.106
26 -9.461 1.488 11.320 1.738 32.33
27 -25.301 3.279 13.182 1.498 82.57
28 -8.784 0.100 13.807
29 -125.539 4.852 14.079 1.434 95.25
30 -8.016 0.800 14.153 1.738 32.33
31 91.448 3.682 17.448 1.434 95.25
32 -17.827 0.100 17.732
33 -14867.000 3.188 19.758 1.762 26.52
34 -22.197 10.000 20.044

【0074】

図１０は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図１１は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズは、小径でありながら諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

【0075】

（第４実施例）
第４実施例について、図１２～図１６および表４を用いて説明する。図１２は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）は、物体ＯＢからの光を平行光にする無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正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と第２レンズ群Ｇ２との間に、物体ＯＢからの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される。第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイルまたはシリコンオイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイルまたはシリコンオイル）で満たされている。なお、浸液がオイルの場合、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１とする。浸液がシリコンオイルの場合、浸液のｄ線に対する屈折率は１．４０とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４とする。また、図１２は、浸液の屈折率が１．５１の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）の構成を示す。

【0076】

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ１０１および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０２を接合してなる第１接合レンズＣＬ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０３と、両凸形状の正レンズＬ１０４と、両凹形状の負レンズＬ１０５および両凸形状の正レンズＬ１０６を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１０７および両凸形状の正レンズＬ１０８を接合してなる第３接合レンズＣＬ１３と、両凹形状の負レンズＬ１０９および両凸形状の正レンズＬ１１０を接合してなる第４接合レンズＣＬ１４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１１および両凸形状の正レンズＬ１１２を接合してなる第５接合レンズＣＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１３と、両凸形状の正レンズＬ１１４と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１５と、から構成される。負メニスカスレンズＬ１１３と、負メニスカスレンズＬ１１５は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0077】

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０２と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０３と、両凸形状の正レンズＬ２０４と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０５と、両凹形状の負レンズＬ２０６および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０７を接合してなる第１接合レンズＣＬ２１と、両凹形状の負レンズＬ２０８および両凸形状の正レンズＬ２０９を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１０および両凸形状の正レンズＬ２１１を接合してなる第３接合レンズＣＬ２３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２および両凸形状の正レンズＬ２１３を接合してなる第４接合レンズＣＬ２４と、から構成される。負メニスカスレンズＬ２０１と、正メニスカスレンズＬ２０２と、負メニスカスレンズＬ２０３と、第１接合レンズＣＬ２１の負レンズＬ２０６と、第２接合レンズＣＬ２２の負レンズＬ２０８は、本実施形態における、中間結像面ＭＩに凹面形状のレンズ面を向けたレンズに該当する。

【0078】

第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）において、第１レンズ群Ｇ１は、第１レンズ群Ｇ１の最も像側に配置されて像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１１５を有し、第２レンズ群Ｇ２は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されて物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０１を有している。空気間隔を置いて向かい合わせに並んだ、第１レンズ群Ｇ１の負メニスカスレンズＬ１１５における像側の凹面と、第２レンズ群Ｇ２の負メニスカスレンズＬ２０１における物体側の凹面との間に、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との境界が設けられ、中間結像面ＭＩが形成される。

【0079】

また、第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って移動可能な第１補正群ＧＰ１を有する。第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って移動可能な第２補正群ＧＰ２を有する。第１補正群ＧＰ１および第２補正群ＧＰ２は、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、浸液の屈折率に応じて変化する収差を補正することができる。

【0080】

第１補正群ＧＰ１は、第１レンズ群Ｇ１における、第５接合レンズＣＬ１５の負メニスカスレンズＬ１１１および正レンズＬ１１２と、負メニスカスレンズＬ１１３とから構成される。第１補正群ＧＰ１は、浸液の種類がオイルからシリコンオイルに変更される際（すなわち、浸液の屈折率が相対的に高い屈折率から相対的に低い屈折率に変更される際）、光軸に沿って像側へ移動するようになっている。

【0081】

第２補正群ＧＰ２は、第２レンズ群Ｇ２における、正レンズＬ２０４と、正メニスカスレンズＬ２０５と、第１接合レンズＣＬ２１の負レンズＬ２０６および正メニスカスレンズＬ２０７とから構成される。第２補正群ＧＰ２は、浸液の種類がオイルからシリコンオイルに変更される際（すなわち、浸液の屈折率が相対的に高い屈折率から相対的に低い屈折率に変更される際）、光軸に沿って物体側へ移動するようになっている。

【0082】

以下の表４に、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。中間結像面ＭＩは、第２８面から像側へ０．７９５［ｍｍ］の位置にある。

【0083】

（表４）
［全体諸元］
β＝40倍
ｆ＝-7.605
ＮＡ＝1.40 ＷＤ＝0.305
ｆ１＝-5.175 ｆ２＝14.366
ｒ１＝1.816 ｒ２＝-1.540
Ｄ１＝8.908 Ｄ２＝15.701
Ｌ１＝32.308 ＴＬ＝64.695
ＴＬＴ＝65.000
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ Ｄｍ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.100 0.630 （可変） （可変）
2 ∞ 0.170 1.083 1.524 54.24
3 ∞ 0.035 1.764 （可変） （可変）
4 ∞ 0.400 1.915 1.540 59.46
5 -1.370 1.685 1.928 2.001 29.12
6 -2.009 0.100 3.881
7 -6.234 1.043 5.576 1.849 43.79
8 -3.927 0.100 6.014
9 22.288 1.354 7.657 1.498 82.57
10 -10.860 0.100 7.790
11 -29.342 0.500 7.947 1.720 34.71
12 9.524 2.936 8.439 1.434 95.16
13 -6.444 0.100 8.613
14 20.841 0.500 8.908 1.917 31.60
15 9.318 2.280 8.766 1.498 82.57
16 -11.404 0.100 8.807
17 -211.242 0.500 8.603 1.553 55.07
18 6.424 2.098 8.343 1.456 91.37
19 -33.630 (D19) 8.336
20 15.877 0.500 8.200 1.553 55.07
21 5.172 2.092 7.772 1.456 91.37
22 -227.278 0.543 7.734
23 6.859 1.666 7.402 1.808 22.74
24 5.415 (D24) 6.403
25 5.417 1.651 6.659 1.623 57.10
26 -25.671 0.100 6.495
27 3.689 2.637 4.965 2.001 29.12
28 1.816 0.920 2.009
29 -1.840 0.500 1.790 1.959 17.47
30 -62.717 0.239 2.084
31 -4.709 0.746 2.338 1.883 40.69
32 -1.912 0.471 2.762
33 -1.540 1.735 2.854 1.456 91.37
34 -2.404 (D34) 4.575
35 13.919 1.180 6.810 1.456 91.37
36 -13.262 0.100 6.900
37 6.555 1.116 7.221 1.595 67.73
38 23.790 3.499 7.113
39 -192.253 0.500 5.885 1.917 31.60
40 4.878 0.694 5.664 1.847 23.80
41 7.995 (D41) 5.631
42 -4.625 3.000 6.242 1.855 24.80
43 281.721 2.603 10.608 1.498 82.57
44 -7.869 0.100 11.024
45 25.144 0.501 15.040 1.859 22.73
46 12.618 5.194 15.448 1.664 27.35
47 -14.594 0.100 15.582
48 457.933 0.500 15.439 1.731 40.51
49 12.625 5.154 15.575 1.434 95.16
50 -15.312 10.000 15.701
［可変間隔データ］
浸液 オイル シリコンオイル
ｎｄｉｍ 1.51 1.40
νｄｉｍ 41.33 51.96
D19 0.500 6.639
D24 8.824 2.685
D34 1.545 0.500
D41 1.991 3.036

【0084】

図１３は、浸液のｄ線に対する屈折率ｎｄｉｍが１．５１の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図１４は、浸液のｄ線に対する屈折率ｎｄｉｍが１．５１の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。図１５は、浸液のｄ線に対する屈折率ｎｄｉｍが１．４０の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図１６は、浸液のｄ線に対する屈折率ｎｄｉｍが１．４０の場合における、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズは、浸液の種類（屈折率）が異なっても、小径でありながら諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

【0085】

次に、［条件式対応値］の表を下記に示す。この表には、各条件式（１）～（８）に対応する値を、全実施例（第１～第４実施例）について纏めて示す。
条件式（１） －０．２＜ｆ×ＮＡ／ＴＬ＜－０．０５
条件式（２） ０．１＜ＷＤ／ｒ１＜２．０
条件式（３） ０．３５＜Ｌ１／ＴＬ＜０．７
条件式（４） ０．１２＜Ｄ１／ＴＬ＜０．３
条件式（５） νdif＞５０
条件式（６） ０．０１＜ｒ１／（－ｆ）＜１．０
条件式（７） ０．０１＜ｒ２／ｆ＜１．０
条件式（８） ０．２＜Ｄ１／Ｄ２＜２．０

【0086】

［条件式対応値］
条件式 第１実施例 第２実施例 第３実施例 第４実施例
（１） -0.165 -0.068 -0.161 -0.165
（２） 0.225 0.190 1.746 0.168
（３） 0.528 0.695 0.466 0.499
（４） 0.166 0.159 0.242 0.138
（５） 62.90 60.45 62.92 60.45
（６） 0.178 0.528 0.019 0.239
（７） 0.191 0.347 0.021 0.203
（８） 0.748 1.682 0.753 0.567

【0087】

上記各実施例によれば、小径でありながら収差を良好に補正することが可能な顕微鏡対物レンズを実現することができる。

【0088】

ここで、上記各実施例は本実施形態の一具体例を示しているものであり、本実施形態はこれらに限定されるものではない。

【0089】

また、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に、もしくは第１レンズ群Ｇ１における最も像側のレンズの内部に、物体からの光が結像する中間結像面ＭＩが形成される構成となっているが、レンズ群の構成の捉え方として以下のように、中間結像面ＭＩを含む中間レンズ群を有すると解釈することも可能である。すなわち、顕微鏡対物レンズは、最も物体側の正レンズ群と最も像側のレンズ群との間に配置された中間レンズ群を有し、当該中間レンズ群の中に、物体からの光が結像する中間結像面が形成される構成とすることも可能である。ここで、最も物体側の正レンズ群と中間レンズ群との空気間隔および最も像側のレンズ群と中間レンズ群との空気間隔が、顕微鏡対物レンズ全体の中で最大の空気間隔または２番目に大きな空気間隔となるようにすることも可能である。

【0090】

具体的には、前述の実施例１に係る顕微鏡対物レンズ（図３を参照）では、接合レンズＣＬ１４（正レンズＬ１０９）と接合レンズＣＬ１５（正レンズＬ１１０）との空気間隔が、顕微鏡対物レンズ全体の中で２番目に大きな空気間隔であり、物体側レンズ群と中間レンズ群との空気間隔となる。また、正メニスカスレンズＬ２０４と接合レンズＣＬ２１（負レンズＬ２０５）との空気間隔が、顕微鏡対物レンズ全体の中で最大の空気間隔であり、中間レンズ群と像側レンズ群との空気間隔となる。前述の実施例２に係る顕微鏡対物レンズ（図６を参照）では、接合レンズＣＬ１５（負レンズＬ１１１）と正メニスカスレンズＬ１１２との空気間隔が、顕微鏡対物レンズ全体の中で最大の空気間隔であり、物体側レンズ群と中間レンズ群との空気間隔となる。また、正メニスカスレンズＬ２０２と接合レンズＣＬ２１（負レンズＬ２０３）との空気間隔が、顕微鏡対物レンズ全体の中で２番目に大きな空気間隔であり、中間レンズ群と像側レンズ群との空気間隔となる。前述の実施例３に係る顕微鏡対物レンズ（図９を参照）では、正メニスカスレンズＬ１０３と正レンズＬ１０４との空気間隔が物体側レンズ群と中間レンズ群との空気間隔となり、正メニスカスレンズＬ２０２と接合レンズＣＬ２１（負メニスカスレンズＬ２０３）との空気間隔が中間レンズ群と像側レンズ群との空気間隔となる。前述の実施例４に係る顕微鏡対物レンズ（図１２を参照）では、負メニスカスレンズＬ１１３と正レンズＬ１１４との空気間隔が物体側レンズ群と中間レンズ群との空気間隔となり、正メニスカスレンズＬ２０５と接合レンズＣＬ２１（負レンズＬ２０６）との空気間隔が中間レンズ群と像側レンズ群との空気間隔となる。これらは、各実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図や、各実施例における各諸元データを示す表からも明らかである。

【符号の説明】

【0091】

Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】