(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】2024-07-09
(45)【発行日】2024-07-18
(54)【発明の名称】顕微鏡対物レンズ、顕微鏡装置、および顕微鏡光学系
(51)【国際特許分類】
G02B 21/02 20060101AFI20240710BHJP
G02B 21/00 20060101ALI20240710BHJP
【ＦＩ】
G02B21/02
G02B21/00
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2022516980
(86)(22)【出願日】2021-04-13
(86)【国際出願番号】 JP2021015352
(87)【国際公開番号】W WO2021215311
(87)【国際公開日】2021-10-28
【審査請求日】2022-08-17
(31)【優先権主張番号】P 2020074551
(32)【優先日】2020-04-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(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】100113549
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 守
(74)【代理人】
【識別番号】100115808
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 真司
(74)【代理人】
【識別番号】100092897
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 正悟
(72)【発明者】
【氏名】楠井 雄太
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼砂 和浩
【審査官】瀬戸 息吹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－２７１６９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０４８３４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０８５３３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｂ ９／００ － １７／０８
Ｇ０２Ｂ ２１／０２ － ２１／０４
Ｇ０２Ｂ ２５／００ － ２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から順に並んだ、正の屈折力を有して物体からの光束を収斂光束にする第１レンズ群と、負の屈折力を有して前記第１レンズ群からの収斂光束を受ける第２レンズ群とからなり、以下の条件式を満足する顕微鏡対物レンズ。
１４．０［ｍｍ］≦ＮＡ×ｆ
１．０＜Ｈ１／Ｈ０
０．５０≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５
但し、ＮＡ：前記顕微鏡対物レンズの開口数
ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
Ｈ１：前記第１レンズ群における軸上物点からのマージナル光線の高さの最大値
Ｈ０：前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面における前記マージナル光線の高さ
Ｌ１：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第１レンズ群における前記マージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項2】
前記第２レンズ群は、前記第１レンズ群からの収斂光束を平行光束にする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
【請求項3】
前記第２レンズ群は、物体側から順に並んだ、像側のレンズ面が凹面である第１レンズ成分と、物体側のレンズ面が凹面である第２レンズ成分とを有し、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。
０．７５≦Ｌ２／ＴＬ≦０．９０
但し、Ｌ２：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第１レンズ成分の像側のレンズ面および前記第２レンズ成分の物体側のレンズ面のうち前記マージナル光線の高さが低い方のレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【請求項4】
前記第１レンズ成分は、前記第２レンズ群の最も物体側に配置され、前記第２レンズ成分は、前記第１レンズ成分の像側に並んで配置される請求項３に記載の顕微鏡対物レンズ。
【請求項5】
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。０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０
但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
【請求項6】
請求項１～５のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズを備える顕微鏡装置。
【請求項7】
請求項１～５のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズと、前記顕微鏡対物レンズからの光を結像させる結像レンズとを備える顕微鏡光学系。
【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、顕微鏡装置、および顕微鏡光学系に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、広い視野を有する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、広い視野を確保しつつ解像度を高く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２０１６－８５３３５号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を有して物体からの光束を収斂光束にする第１レンズ群と、負の屈折力を有して前記第１レンズ群からの収斂光束を受ける第２レンズ群とからなり、以下の条件式を満足する。
１４．０［ｍｍ］≦ＮＡ×ｆ
１．０＜Ｈ１／Ｈ０
０．５０≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５
但し、ＮＡ：前記顕微鏡対物レンズの開口数
ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
Ｈ１：前記第１レンズ群における軸上物点からのマージナル光線の高さの最大値
Ｈ０：前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面における前記マージナル光線の高さ
Ｌ１：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第１レンズ群における前記マージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
１４．０［ｍｍ］≦ＮＡ×ｆ
１．０＜Ｈ１／Ｈ０
０．５０≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５
但し、ＮＡ：前記顕微鏡対物レンズの開口数
ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
Ｈ１：前記第１レンズ群における軸上物点からのマージナル光線の高さの最大値
Ｈ０：前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面における前記マージナル光線の高さ
Ｌ１：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第１レンズ群における前記マージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：前記第１レンズ群の最も物体側のレンズ面から、前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0005】
本発明に係る顕微鏡装置は、上述の顕微鏡対物レンズを備える。
【0006】
本発明に係る顕微鏡光学系は、上述の顕微鏡対物レンズと、前記顕微鏡対物レンズからの光を結像させる結像レンズとを備える。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。
【図2】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3】第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。
【図4】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5】第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。
【図6】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7】第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。
【図8】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9】結像レンズの構成を示す断面図である。
【図10】顕微鏡光学系を示す概略構成図である。
【図11】顕微鏡装置の一例である蛍光顕微鏡を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、各実施形態の顕微鏡対物レンズ、顕微鏡装置、および顕微鏡光学系について、図を参照して説明する。各実施形態では、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズ、顕微鏡装置、および顕微鏡光学系について説明する。
【0009】
まず、第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズについて説明する。第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの一例として、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、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、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る。第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を受けるレンズ群である。また、第２レンズ群Ｇ２は、実用的には第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするように構成されてもよい。なお、図１、図３、図５、図７、図１０において、物体Ｏｂは光軸上の物点（すなわち、軸上物点）を示す。
【0010】
第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（１）および条件式（２）を満足する。
１４．０≦ＮＡ×ｆ ・・・（１）
１．０＜Ｈ１／Ｈ０ ・・・（２）
但し、ＮＡ：顕微鏡対物レンズＯＬの開口数
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離
Ｈ１：第１レンズ群Ｇ１における軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さの最大値
Ｈ０：第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面におけるマージナル光線の高さ
１４．０≦ＮＡ×ｆ ・・・（１）
１．０＜Ｈ１／Ｈ０ ・・・（２）
但し、ＮＡ：顕微鏡対物レンズＯＬの開口数
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離
Ｈ１：第１レンズ群Ｇ１における軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さの最大値
Ｈ０：第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面におけるマージナル光線の高さ
【0011】
第１実施形態によれば、条件式（１）および条件式（２）を満足することで、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズを得ることが可能になる。第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図３に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（２）でもよく、図５に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（３）でもよく、図７に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（４）でもよい。
【0012】
条件式（１）は、顕微鏡対物レンズＯＬの開口数と、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（１）を満足することで、広い視野を維持しつつ解像度を高くすることができる。なお、条件式（１）の下限値の単位は［mm］である。
【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、顕微鏡対物レンズＯＬの視野が狭くなる。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１５．０［mm］としてもよい。また、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２０．０［mm］以下としてもよい。
【0014】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１における軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さの最大値と、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面におけるマージナル光線の高さとの関係を規定する条件式である。条件式（２）を満足することで、第１レンズ群Ｇ１において球面収差や軸上色収差等の軸上収差を良好に補正することができ、第２レンズ群Ｇ２において像面湾曲やコマ収差等の軸外収差を良好に補正することができる。なお、各実施形態において、マージナル光線とは、軸上物点（Ｏｂ）から出て入射瞳（射出瞳）の端を通る光線（すなわち、開口数が最大となる光線）である。
【0015】
条件式（２）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１における軸上収差の補正効果が小さくなるため、第２レンズ群Ｇ２における収差補正の負荷が大きくなり、軸上収差の補正と軸外収差の補正を両立させ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（２）の下限値を好ましくは１．０５としてもよい。また、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１．５未満としてもよい。
【0016】
第１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。
０．４５≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５ ・・・（３）
但し、Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ群Ｇ１における軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
０．４５≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５ ・・・（３）
但し、Ｌ１：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ群Ｇ１における軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0017】
条件式（３）は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ群Ｇ１におけるマージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離と、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の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、第１レンズ群Ｇ１において球面収差や軸上色収差等の軸上収差を良好に補正することができる。
【0018】
条件式（３）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１における物体側のレンズのパワーが強くなり、高次の軸上収差が発生する。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０．５としてもよい。
【0019】
条件式（３）の対応値が上限値を上回ると、第１レンズ群Ｇ１によって十分に収束した光を第２レンズ群Ｇ２に入射させるため、第１レンズ群Ｇ１におけるマージナル光線の高さが最も高いレンズ面より像側に配置されるレンズのパワーを強くする必要があり、高次の軸上収差が発生する。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（３）の上限値を好ましくは０．７としてもよい。
【0020】
第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像側のレンズ面が凹面である第１レンズ成分と、物体側のレンズ面が凹面である第２レンズ成分とを有し、次の条件式（４）を満足してもよい。
０．７５≦Ｌ２／ＴＬ≦０．９０ ・・・（４）
但し、Ｌ２：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ成分の像側のレンズ面および第２レンズ成分の物体側のレンズ面のうち軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さが低い方のレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
０．７５≦Ｌ２／ＴＬ≦０．９０ ・・・（４）
但し、Ｌ２：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ成分の像側のレンズ面および第２レンズ成分の物体側のレンズ面のうち軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さが低い方のレンズ面までの光軸上の距離
ＴＬ：第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
【0021】
条件式（４）は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ成分の像側のレンズ面および第２レンズ成分の物体側のレンズ面のうち軸上物点（Ｏｂ）からのマージナル光線の高さが低い方のレンズ面までの光軸上の距離と、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の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（４）を満足することで、第２レンズ群Ｇ２において像面湾曲やコマ収差等の軸外収差を良好に補正することができる。なお、各実施形態において、レンズ成分は、単レンズ又は接合レンズを示すものである。また、第１レンズ成分は、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置され、第２レンズ成分は、第１レンズ成分の像側に並んで配置されてもよい。
【0022】
条件式（４）の対応値が下限値を下回ると、マージナル光線の高さが最も高いレンズ面とマージナル光線の高さが最も低いレンズ面との間に配置されるレンズのパワーを強くする必要があり、高次の軸外収差が発生する。
【0023】
条件式（４）の対応値が上限値を上回ると、第２レンズ群Ｇ２における像側のレンズの負のパワーを強くする必要があり、高次の軸外収差が発生する。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０．８としてもよい。
【0024】
第１実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、次の条件式（５）を満足してもよい。
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０ ・・・（５）
但し、ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０ ・・・（５）
但し、ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
【0025】
条件式（５）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と、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（５）を満足することで、第１レンズ群Ｇ１において球面収差や軸上色収差等の軸上収差を良好に補正することができる。
【0026】
条件式（５）の対応値が下限値を下回ると、第１レンズ群Ｇ１の屈折力が大きくなりすぎて、高次の軸上収差が発生する。
【0027】
条件式（５）の対応値が上限値を上回ると、高次の軸上収差が発生する。本実施形態の効果を確実にするために、条件式（５）の上限値を好ましくは０．９としてもよい。
【0028】
次に、第２実施形態に係る顕微鏡対物レンズについて説明する。第２実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの一例として、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、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、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る。第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を受けるレンズ群である。また、第２レンズ群Ｇ２は、実用的には第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするように構成されてもよい。
【0029】
第２実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（１）および条件式（３）を満足する。第２実施形態によれば、条件式（１）および条件式（３）を満足することで、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズを得ることが可能になる。第２実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図３に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（２）でもよく、図５に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（３）でもよく、図７に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（４）でもよい。また、第２実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（２）を満足してもよく、前述の条件式（４）を満足してもよく、前述の条件式（５）を満足してもよい。
【0030】
次に、第３実施形態に係る顕微鏡対物レンズについて説明する。第３実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの一例として、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、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、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る。第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を受けるレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、像側のレンズ面が凹面である第１レンズ成分と、物体側のレンズ面が凹面である第２レンズ成分とを有して構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、実用的には第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするように構成されてもよい。
【0031】
第３実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（１）および条件式（４）を満足する。第３実施形態によれば、条件式（１）および条件式（４）を満足することで、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズを得ることが可能になる。第３実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図３に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（２）でもよく、図５に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（３）でもよく、図７に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（４）でもよい。また、第３実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（２）を満足してもよく、前述の条件式（３）を満足してもよく、前述の条件式（５）を満足してもよい。
【0032】
次に、第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズについて説明する。第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの一例として、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、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、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る。第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を受けるレンズ群である。また、第２レンズ群Ｇ２は、実用的には第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするように構成されてもよい。
【0033】
第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（１）および条件式（５）を満足する。第４実施形態によれば、条件式（１）および条件式（５）を満足することで、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズを得ることが可能になる。第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図３に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（２）でもよく、図５に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（３）でもよく、図７に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（４）でもよい。また、第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、前述の条件式（２）を満足してもよく、前述の条件式（３）を満足してもよく、前述の条件式（４）を満足してもよい。
【0034】
第１～第４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、少なくとも１つのメニスカスレンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、少なくとも１つの接合レンズとを有し、当該接合レンズは、正レンズと負レンズとから構成されてもよい。また、光軸上の物点から出射する光の高さは、第１レンズ群Ｇ１において最大となるように構成されてもよい。
【0035】
第１～第４実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２を構成する第１レンズ成分および第２レンズ成分のうち、少なくとも１つが接合レンズであってもよい。また、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面は、像側に凸面を向けて形成されてもよい。
【0036】
次に、本実施形態に係る顕微鏡光学系について説明する。図１０に示すように、本実施形態に係る顕微鏡光学系ＭＣＳは、物体側から順に並んだ、上述の各実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬと、結像レンズＩＬとを有して構成される。顕微鏡対物レンズＯＬは、物体Ｏｂからの光を平行にする。結像レンズＩＬは、顕微鏡対物レンズＯＬからの光を集光し、像面Ｉｍｇにおいて物体の像を結像させる。結像レンズＩＬは、対物レンズＯＬからの光を集光し、像面Ｉｍｇにおいて物体Ｏｂの像を結像させる。この物体Ｏｂの像は、接眼レンズＥＰを通して観察者の眼Ｅｙｅにより観察される。また、物体Ｏｂの像は、接眼レンズＥＰに限らず、例えばリレーレンズ（図示せず）により、イメージセンサ（図示せず）が配置される第２の像面に再び結像されてもよい。本実施形態に係る顕微鏡光学系ＭＣＳは、上述の各実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬを備える。これにより、視野が広くて解像度が高い顕微鏡光学系を得ることが可能になる。
【0037】
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、蛍光顕微鏡１００を図１１に基づいて説明する。蛍光顕微鏡１００は、ステージ１０１と、光源１１１と、照明光学系１２１と、顕微鏡光学系１３１と、接眼レンズ１４１と、撮像装置１５１とを有して構成される。ステージ１０１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１０１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。試料ＳＡは、蛍光色素などの蛍光物質を含む。試料ＳＡは、例えば、予め蛍光染色された細胞などである。
【0038】
光源１１１は、所定の波長帯の励起光を発生させる。所定の波長帯は、蛍光物質を含む試料ＳＡを励起させることが可能な波長帯に設定される。光源１１１から出射した励起光は、照明光学系１２１に入射する。
【0039】
照明光学系１２１は、光源１１１から出射した励起光によって、ステージ１０１上の試料ＳＡを照明する。照明光学系１２１は、光源１１１側から試料ＳＡ側へ向かう順に、コリメータレンズ１２２と、ダイクロイックミラー１２４とを備える。また、照明光学系１２１は、顕微鏡光学系１３１を構成する対物レンズ１３２を含む。コリメータレンズ１２２は、光源１１１から出射した励起光を平行光にする。
【0040】
ダイクロイックミラー１２４は、光源１１１からの励起光が反射し、かつ試料ＳＡからの蛍光が透過する特性を有する。ダイクロイックミラー１２４は、光源１１１からの励起光をステージ１０１上の試料ＳＡに向けて反射させる。ダイクロイックミラー１２４は、試料ＳＡで発生した蛍光を顕微鏡光学系１３１のミラー１３３に向けて透過させる。ダイクロイックミラー１２４とコリメータレンズ１２２との間には、光源１１１からの励起光を透過させる励起フィルター１２３が配設される。ダイクロイックミラー１２４とミラー１３３との間には、試料ＳＡからの蛍光を透過させる蛍光フィルター１２５が配設される。
【0041】
顕微鏡光学系１３１は、対物レンズ１３２と、ミラー１３３と、第１の結像レンズ１３４Ａと、第２の結像レンズ１３４Ｂとを備える。また、顕微鏡光学系１３１は、照明光学系１２１を構成するダイクロイックミラー１２４を含む。対物レンズ１３２は、試料ＳＡが載置されるステージ１０１の上方に対向して配置される。対物レンズ１３２は、光源１１１からの励起光を集光してステージ１０１上の試料ＳＡに照射する。また、対物レンズ１３２は、試料ＳＡで発生した蛍光を受光して平行光にする。
【0042】
ミラー１３３は、例えば、透過率と反射率の比率が１：１に設定されたハーフミラーを用いて構成される。ミラー１３３に入射した蛍光の一部は、当該ミラー１３３を透過して第１の結像レンズ１３４Ａに入射する。第１の結像レンズ１３４Ａを透過した蛍光は、第１の像面ＩｍｇＡで結像する。観察者は、接眼レンズ１４１を用いて、第１の像面ＩｍｇＡに結像された試料ＳＡの像を観察することが可能である。ミラー１３３に入射した蛍光の他の一部は、当該ミラー１３３を透過して第２の結像レンズ１３４Ｂに入射する。第２の結像レンズ１３４Ｂを透過した蛍光は、第２の像面ＩｍｇＢで結像する。第２の像面ＩｍｇＢには、撮像装置１５１のエリアセンサ１５２が配置される。
【0043】
なお、ミラー１３３は、ハーフミラーに限らず、光の反射方向を選択的に切り替えることが可能な光路切替ミラーを用いて構成されてもよい。この場合、ミラー１３３は、試料ＳＡからの蛍光を第１の結像レンズ１３４Ａおよび第２の結像レンズ１３４Ｂのうちいずれか一方に切り替えて反射させる。
【0044】
撮像装置１５１は、イメージセンサ１５２を備える。イメージセンサ１５２には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が用いられる。撮像装置１５１は、イメージセンサ１５２を用いて、第２の像面ＩｍｇＢに結像された試料ＳＡの像を撮像することが可能である。
【0045】
以上のように構成される蛍光顕微鏡１００において、光源１１１から出射した励起光は、コリメータレンズ１２２を透過して平行光となる。コリメータレンズ１２２を透過した励起光は、励起フィルター１２３を通ってダイクロイックミラー１２４に入射する。ダイクロイックミラー１２４に入射した励起光は、当該ダイクロイックミラー１２４で反射して対物レンズ１３２を透過する。対物レンズ１３２を透過した励起光は、ステージ１０１上の試料ＳＡに照射される。これにより、照明光学系１２１は、光源１１１から出射した励起光によって、ステージ１０１上の試料ＳＡを照明する。
【0046】
励起光の照射によって、試料ＳＡに含まれる蛍光物質が励起されて蛍光が出射する。試料ＳＡからの蛍光は、対物レンズ１３２を透過して平行光となる。対物レンズ１３２を透過した蛍光は、ダイクロイックミラー１２４に入射する。ダイクロイックミラー１２４に入射した蛍光は、当該ダイクロイックミラー１２４を透過し、蛍光フィルター１２５を通ってミラー１３３に入射する。
【0047】
ミラー１３３に入射した蛍光の一部は、当該ミラー１３３を透過して第１の結像レンズ１３４Ａに入射する。第１の結像レンズ１３４Ａを透過した蛍光は、第１の像面ＩｍｇＡで結像する。ミラー１３３に入射した蛍光の他の一部は、当該ミラー１３３を透過して第２の結像レンズ１３４Ｂに入射する。第２の結像レンズ１３４Ｂを透過した蛍光は、第２の像面ＩｍｇＢで結像する。
【0048】
そして、観察者は、接眼レンズ１４１を用いて、第１の像面ＩｍｇＡに結像された試料ＳＡの像を観察する。また、撮像装置１５１は、イメージセンサ１５２を用いて、第２の像面ＩｍｇＢに結像された試料ＳＡの像を撮像する。この蛍光顕微鏡１００では、対物レンズ１３２として、上述の各実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬが用いられる。これにより、視野が広くて解像度が高い顕微鏡装置を得ることが可能になる。
【0049】
なお、視野が広くて解像度が高くなると、撮像装置１５１により取得される試料ＳＡの画像の情報量が多くなる。これに対し、イメージセンサ１５２としてＴＤＩ（Time Delay Integration）方式のイメージセンサを用いることで、試料ＳＡの画像を短時間で取得することが可能である。
【0050】
本実施形態に係る顕微鏡装置の一例として、蛍光顕微鏡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、多光子励起顕微鏡や、ライトシート顕微鏡、位相差顕微鏡、共焦点顕微鏡、超解像顕微鏡等であってもよい。また、蛍光顕微鏡１００は、図１１に示すような正立顕微鏡に限らず、倒立顕微鏡であってもよい。このように本実施形態により、各種の機能を有する顕微鏡システムを構成することが可能である。
【実施例】
【0051】
以下、第１～第４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１、図３、図５、図７は、第１～第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ｛ＯＬ（１）～ＯＬ（４）｝の構成を示す断面図である。これら図１、図３、図５、図７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。
【0052】
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。
【0053】
［全体諸元］の表において、βは倍率を示し、ＮＡは開口数を示す。Ｄ０は、作動距離（ワーキングディスタンス）であり、（カバーガラスの厚さの分を除いた）物体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（後述の第１面）までの光軸上の距離を示す。ｆは、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離を示す。ｆ１は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を示す。ｆ２は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を示す。ＴＬは、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離を示す。Ｌ１は、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から、第１レンズ群Ｇ１におけるマージナル光線の高さが最も高いレンズ面までの光軸上の距離を示す。Ｌ２は、第１レンズ群Ｇ１最も物体側のレンズ面から、第２レンズ群Ｇ２における第１レンズ成分の像側のレンズ面および第２レンズ成分の物体側のレンズ面のうちマージナル光線の高さが低い方のレンズ面までの光軸上の距離を示す。Ｈ１は、第１レンズ群Ｇ１におけるマージナル光線の高さの最大値を示す。Ｈ０は、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面におけるマージナル光線の高さを示す。
【0054】
［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、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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
（第１実施例）
第１実施例について、図１～図２および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、空気で満たされている。なお、カバーガラスＣｖのｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５２とし、カバーガラスＣｖの厚さは０．１７ｍｍとする。
第１実施例について、図１～図２および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、空気で満たされている。なお、カバーガラスＣｖのｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５２とし、カバーガラスＣｖの厚さは０．１７ｍｍとする。
【0058】
第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、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Ｌ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３、両凹形状の負レンズＬ１４、および両凸形状の正レンズＬ１５を接合してなる第１接合レンズＣＬ１１と、両凸形状の正レンズＬ１６と、両凸形状の正レンズＬ１７および両凹形状の負レンズＬ１８を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２とから構成される。
【0059】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１および物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２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Ｌ２３および両凸形状の正レンズＬ２４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Ｌ２５とから構成される。第１接合レンズＣＬ２１は、各実施形態における第１レンズ成分に該当する。第２接合レンズＣＬ２２は、各実施形態における第２レンズ成分に該当する。
【0060】
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。
【0061】
（表１）
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.75
Ｄ０＝1.70
ｆ＝20.00
ｆ１＝15.25
ｆ２＝-140.27
ＴＬ＝86.84
Ｌ１＝44.56
Ｌ２＝65.11
Ｈ１＝16.25
Ｈ０＝15.01
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -9.455 7.36 1.7283 28.38
2 -20.308 0.20
3 -72.385 9.72 1.5932 67.90
4 -14.062 0.20
5 -621.234 7.73 1.4560 91.36
6 -14.527 2.38 1.5530 55.07
7 86.281 8.47 1.4343 95.02
8 -26.160 0.50
9 68.673 8.00 1.4978 82.57
10 -44.093 0.50
11 25.941 9.20 1.4343 95.02
12 -33.618 1.87 1.5530 55.07
13 35.321 0.80
14 32.223 5.68 1.5932 67.90
15 140.892 2.49 1.6127 44.46
16 17.005 8.70
17 -14.702 1.60 1.6730 38.26
18 180.493 4.74 1.4875 70.31
19 -32.520 1.19
20 -81.976 5.51 1.8503 32.35
21 -25.735
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.75
Ｄ０＝1.70
ｆ＝20.00
ｆ１＝15.25
ｆ２＝-140.27
ＴＬ＝86.84
Ｌ１＝44.56
Ｌ２＝65.11
Ｈ１＝16.25
Ｈ０＝15.01
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -9.455 7.36 1.7283 28.38
2 -20.308 0.20
3 -72.385 9.72 1.5932 67.90
4 -14.062 0.20
5 -621.234 7.73 1.4560 91.36
6 -14.527 2.38 1.5530 55.07
7 86.281 8.47 1.4343 95.02
8 -26.160 0.50
9 68.673 8.00 1.4978 82.57
10 -44.093 0.50
11 25.941 9.20 1.4343 95.02
12 -33.618 1.87 1.5530 55.07
13 35.321 0.80
14 32.223 5.68 1.5932 67.90
15 140.892 2.49 1.6127 44.46
16 17.005 8.70
17 -14.702 1.60 1.6730 38.26
18 180.493 4.74 1.4875 70.31
19 -32.520 1.19
20 -81.976 5.51 1.8503 32.35
21 -25.735
【0062】
図２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、非点収差、倍率色収差、およびコマ収差）を示す図である。この図においては、顕微鏡対物レンズに結像レンズを組み合わせた状態での諸収差を示す。図２の各収差図において、ＮＡは開口数、Ｙは像高を示し、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。非点収差図においては、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、非点収差図において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の値［ｍｍ］を示す。倍率色収差図において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の値［ｍｍ］を示す。コマ収差図は、像高Ｙが１２．５ｍｍのときの収差の値［ｍｍ］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。
【0063】
各収差図より、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズは、開口数ＮＡが大きくなっても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。
【0064】
（第２実施例）
第２実施例について、図３～図４および表２を用いて説明する。図３は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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との間は、浸液ＩＭ（水）で満たされている。なお、浸液ＩＭ（水）のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．３３とする。
第２実施例について、図３～図４および表２を用いて説明する。図３は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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との間は、浸液ＩＭ（水）で満たされている。なお、浸液ＩＭ（水）のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．３３とする。
【0065】
第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、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Ｌ１１および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２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Ｌ１３と、両凹形状の負レンズＬ１４および両凸形状の正レンズＬ１５を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２と、両凸形状の正レンズＬ１６、両凹形状の負レンズＬ１７、および両凸形状の正レンズＬ１８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Ｌ１９および両凸形状の正レンズＬ１２０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Ｌ１２１とから構成される。
【0066】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ２１および両凹形状の負レンズＬ２２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負メニスカスレンズＬ２３および物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２４を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２とから構成される。第１接合レンズＣＬ２１は、各実施形態における第１レンズ成分に該当する。第２接合レンズＣＬ２２は、各実施形態における第２レンズ成分に該当する。
【0067】
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。
【0068】
（表２）
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.85
Ｄ０＝2.57
ｆ＝20.00
ｆ１＝16.36
ｆ２＝-55.47
ＴＬ＝94.07
Ｌ１＝62.77
Ｌ２＝74.57
Ｈ１＝18.36
Ｈ０＝17.14
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 3.00 1.4585 67.85
2 -3.310 6.00 2.0010 29.12
3 -8.975 0.20
4 -35.409 4.50 1.6180 63.34
5 -22.000 0.20
6 -40.270 1.20 1.7340 51.51
7 49.596 8.00 1.5691 71.31
8 -19.999 0.20
9 66.659 7.00 1.4978 82.57
10 -39.999 1.20 1.6230 58.12
11 54.987 7.80 1.4978 82.57
12 -70.031 0.20
13 284.159 1.50 1.8160 46.62
14 41.499 10.50 1.4339 95.25
15 -36.256 0.20
16 74.995 8.50 1.4978 82.57
17 -40.229 0.30
18 75.627 8.00 1.4978 82.57
19 -31.604 3.50 1.8160 46.59
20 36.639 9.00
21 -17.876 1.50 1.5407 46.97
22 -120.465 9.00 1.7495 35.33
23 -26.266
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.85
Ｄ０＝2.57
ｆ＝20.00
ｆ１＝16.36
ｆ２＝-55.47
ＴＬ＝94.07
Ｌ１＝62.77
Ｌ２＝74.57
Ｈ１＝18.36
Ｈ０＝17.14
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 3.00 1.4585 67.85
2 -3.310 6.00 2.0010 29.12
3 -8.975 0.20
4 -35.409 4.50 1.6180 63.34
5 -22.000 0.20
6 -40.270 1.20 1.7340 51.51
7 49.596 8.00 1.5691 71.31
8 -19.999 0.20
9 66.659 7.00 1.4978 82.57
10 -39.999 1.20 1.6230 58.12
11 54.987 7.80 1.4978 82.57
12 -70.031 0.20
13 284.159 1.50 1.8160 46.62
14 41.499 10.50 1.4339 95.25
15 -36.256 0.20
16 74.995 8.50 1.4978 82.57
17 -40.229 0.30
18 75.627 8.00 1.4978 82.57
19 -31.604 3.50 1.8160 46.59
20 36.639 9.00
21 -17.876 1.50 1.5407 46.97
22 -120.465 9.00 1.7495 35.33
23 -26.266
【0069】
図４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、非点収差、倍率色収差、およびコマ収差）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、開口数ＮＡが大きくなっても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。
【0070】
（第３実施例）
第３実施例について、図５～図６および表３を用いて説明する。図５は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、浸液ＩＭ（水）で満たされている。なお、浸液ＩＭ（水）のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．３３とする。
第３実施例について、図５～図６および表３を用いて説明する。図５は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、浸液ＩＭ（水）で満たされている。なお、浸液ＩＭ（水）のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．３３とする。
【0071】
第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、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Ｌ１１および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２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Ｌ１３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４および両凸形状の正レンズＬ１５を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２と、両凸形状の正レンズＬ１６、両凹形状の負レンズＬ１７、および両凸形状の正レンズＬ１８を接合してなる第３接合レンズＣＬ１３と、両凸形状の正レンズＬ１９と、両凸形状の正レンズＬ１２０および物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２１を接合してなる第４接合レンズＣＬ１４とから構成される。
【0072】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ２１および両凹形状の負レンズＬ２２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Ｌ２３および両凸形状の正レンズＬ２４を接合してなる第２接合レンズＣＬ２２とから構成される。第１接合レンズＣＬ２１は、各実施形態における第１レンズ成分に該当する。第２接合レンズＣＬ２２は、各実施形態における第２レンズ成分に該当する。
【0073】
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。
【0074】
（表３）
［全体諸元］
β＝12倍
ＮＡ＝1.00
Ｄ０＝2.30
ｆ＝16.67
ｆ１＝16.86
ｆ２＝-62.06
ＴＬ＝95.04
Ｌ１＝53.90
Ｌ２＝73.55
Ｈ１＝20.14
Ｈ０＝16.89
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.00 1.4585 67.85
2 -3.501 6.50 1.8830 40.76
3 -11.493 0.15
4 -37.602 5.20 1.5924 68.33
5 -13.857 0.15
6 100.000 1.50 1.6935 53.21
7 49.191 7.80 1.4339 95.25
8 -26.675 0.15
9 125.876 9.20 1.4978 82.57
10 -20.736 1.80 1.7432 49.26
11 63.797 8.00 1.4339 95.25
12 -50.110 0.15
13 132.395 9.00 1.4978 82.57
14 -34.377 0.30
15 44.923 10.00 1.4343 95.02
16 -34.217 1.20 1.8160 46.62
17 -69.507 0.15
18 34.455 6.80 1.4978 82.57
19 -66.192 1.20 1.7292 54.61
20 21.128 12.00
21 -17.007 1.29 1.7340 51.51
22 434.518 8.20 1.8830 40.76
23 -24.699
［全体諸元］
β＝12倍
ＮＡ＝1.00
Ｄ０＝2.30
ｆ＝16.67
ｆ１＝16.86
ｆ２＝-62.06
ＴＬ＝95.04
Ｌ１＝53.90
Ｌ２＝73.55
Ｈ１＝20.14
Ｈ０＝16.89
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 2.00 1.4585 67.85
2 -3.501 6.50 1.8830 40.76
3 -11.493 0.15
4 -37.602 5.20 1.5924 68.33
5 -13.857 0.15
6 100.000 1.50 1.6935 53.21
7 49.191 7.80 1.4339 95.25
8 -26.675 0.15
9 125.876 9.20 1.4978 82.57
10 -20.736 1.80 1.7432 49.26
11 63.797 8.00 1.4339 95.25
12 -50.110 0.15
13 132.395 9.00 1.4978 82.57
14 -34.377 0.30
15 44.923 10.00 1.4343 95.02
16 -34.217 1.20 1.8160 46.62
17 -69.507 0.15
18 34.455 6.80 1.4978 82.57
19 -66.192 1.20 1.7292 54.61
20 21.128 12.00
21 -17.007 1.29 1.7340 51.51
22 434.518 8.20 1.8830 40.76
23 -24.699
【0075】
図６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、非点収差、倍率色収差、およびコマ収差）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、開口数ＮＡが大きくなっても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。
【0076】
（第４実施例）
第４実施例について、図７～図８および表４を用いて説明する。図７は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、空気で満たされている。なお、カバーガラスＣｖのｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５２とし、カバーガラスＣｖの厚さは０．１７ｍｍとする。
第４実施例について、図７～図８および表４を用いて説明する。図７は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。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、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、空気で満たされている。なお、カバーガラスＣｖのｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５２とし、カバーガラスＣｖの厚さは０．１７ｍｍとする。
【0077】
第１レンズ群Ｇ１は、物体Ｏｂからの発散光束を集光して収斂光束にするレンズ群である。第１レンズ群Ｇ１は、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Ｌ１１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３、両凹形状の負レンズＬ１４、および両凸形状の正レンズＬ１５を接合してなる第１接合レンズＣＬ１１と、両凸形状の正レンズＬ１６と、両凸形状の正レンズＬ１７および両凹形状の負レンズＬ１８を接合してなる第２接合レンズＣＬ１２とから構成される。
【0078】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１からの収斂光束を平行光束にするレンズ群である。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ２１および両凹形状の負レンズＬ２２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Ｌ２３および両凸形状の正レンズＬ２４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Ｌ２５とから構成される。第１接合レンズＣＬ２１は、各実施形態における第１レンズ成分に該当する。第２接合レンズＣＬ２２は、各実施形態における第２レンズ成分に該当する。
【0079】
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。
【0080】
（表４）
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.80
Ｄ０＝1.22
ｆ＝20.00
ｆ１＝15.26
ｆ２＝-184.75
ＴＬ＝88.47
Ｌ１＝45.28
Ｌ２＝66.45
Ｈ１＝16.99
Ｈ０＝16.02
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -9.267 6.84 1.7283 28.38
2 -21.308 0.20
3 -50.864 9.45 1.5932 67.90
4 -12.620 0.20
5 -437.617 6.93 1.4560 91.36
6 -13.531 3.13 1.5530 55.07
7 505.411 10.04 1.4343 95.02
8 -24.935 0.50
9 77.838 8.00 1.4978 82.57
10 -44.014 0.50
11 27.884 9.67 1.4343 95.02
12 -30.538 1.90 1.5530 55.07
13 35.211 0.80
14 33.912 5.00 1.5932 67.90
15 -613.951 3.30 1.6127 44.46
16 18.717 8.88
17 -15.554 1.90 1.6730 38.26
18 198.283 3.95 1.4875 70.31
19 -34.136 1.76
20 -84.972 5.52 1.8503 32.35
21 -26.238
［全体諸元］
β＝10倍
ＮＡ＝0.80
Ｄ０＝1.22
ｆ＝20.00
ｆ１＝15.26
ｆ２＝-184.75
ＴＬ＝88.47
Ｌ１＝45.28
Ｌ２＝66.45
Ｈ１＝16.99
Ｈ０＝16.02
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 -9.267 6.84 1.7283 28.38
2 -21.308 0.20
3 -50.864 9.45 1.5932 67.90
4 -12.620 0.20
5 -437.617 6.93 1.4560 91.36
6 -13.531 3.13 1.5530 55.07
7 505.411 10.04 1.4343 95.02
8 -24.935 0.50
9 77.838 8.00 1.4978 82.57
10 -44.014 0.50
11 27.884 9.67 1.4343 95.02
12 -30.538 1.90 1.5530 55.07
13 35.211 0.80
14 33.912 5.00 1.5932 67.90
15 -613.951 3.30 1.6127 44.46
16 18.717 8.88
17 -15.554 1.90 1.6730 38.26
18 198.283 3.95 1.4875 70.31
19 -34.136 1.76
20 -84.972 5.52 1.8503 32.35
21 -26.238
【0081】
図８は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、非点収差、倍率色収差、およびコマ収差）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、開口数ＮＡが大きくなっても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。
【0082】
各実施例に係る顕微鏡対物レンズは、無限遠補正型のレンズであるため、物体の像を結像させる結像レンズと組み合わせて使用される。そこで、顕微鏡対物レンズと組み合わせて使用される結像レンズの一例について、図９および表５を用いて説明する。図９は、各実施例に係る顕微鏡対物レンズと組み合わせて使用される結像レンズの構成を示す断面図である。各実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図は、この結像レンズと組み合わせて使用したときのものである。図９に示す結像レンズＩＬは、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ３１、両凹形状の負レンズＬ３２、および両凸形状の正レンズＬ３３を接合してなる第１接合レンズＣＬ３１と、両凸形状の正レンズＬ３４と、両凸形状の正レンズＬ３５および両凹形状の負レンズＬ３６を接合してなる第２接合レンズＣＬ３２とから構成される。結像レンズＩＬは、各実施例に係る顕微鏡対物レンズの像側に配置される。なお、第２接合レンズＣＬ３２の像側に、像面Ｉｍｇが配置される。また、結像レンズＩＬの入射瞳面Ｐｕは、無限遠補正型の対物レンズの射出瞳面に対応する。
【0083】
以下の表５に、結像レンズの諸元の値を掲げる。なお、［レンズデータ］の表において、面番号、Ｒ、Ｄ、ｎｄ、およびνｄは、前述の表１～表４の説明で示したものと同じである。
【0084】
（表５）
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 143.588 8.80 1.4560 91.36
2 -94.993 4.00 1.5638 60.71
3 89.827 7.60 1.4560 91.36
4 -309.677 114.10
5 116.697 8.50 1.6477 33.73
6 -363.426 21.00
7 56.818 9.30 1.5725 57.30
8 -208.394 15.20 1.7380 32.33
9 33.862 67.04
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 143.588 8.80 1.4560 91.36
2 -94.993 4.00 1.5638 60.71
3 89.827 7.60 1.4560 91.36
4 -309.677 114.10
5 116.697 8.50 1.6477 33.73
6 -363.426 21.00
7 56.818 9.30 1.5725 57.30
8 -208.394 15.20 1.7380 32.33
9 33.862 67.04
【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）～（５）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） １４．０≦ＮＡ×ｆ
条件式（２） １．０＜Ｈ１／Ｈ０
条件式（３） ０．４５≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５
条件式（４） ０．７５≦Ｌ２／ＴＬ≦０．９０
条件式（５） ０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０
条件式（１） １４．０≦ＮＡ×ｆ
条件式（２） １．０＜Ｈ１／Ｈ０
条件式（３） ０．４５≦Ｌ１／ＴＬ≦０．７５
条件式（４） ０．７５≦Ｌ２／ＴＬ≦０．９０
条件式（５） ０．７５＜ｆ１／ｆ＜１．２０
【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） 15.00 17.00 16.67 16.00
（２） 1.08 1.07 1.19 1.06
（３） 0.51 0.66 0.56 0.51
（４） 0.75 0.79 0.77 0.75
（５） 0.76 0.82 0.84 0.76
条件式 第１実施例 第２実施例 第３実施例 第４実施例
（１） 15.00 17.00 16.67 16.00
（２） 1.08 1.07 1.19 1.06
（３） 0.51 0.66 0.56 0.51
（４） 0.75 0.79 0.77 0.75
（５） 0.76 0.82 0.84 0.76
【0087】
上記各実施例によれば、視野が広くて解像度が高い顕微鏡対物レンズおよび顕微鏡光学系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。
【符号の説明】
【0089】
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】