JP2004029067A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents
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Abstract
【課題】中倍率（４０倍程度）で、像面湾曲が小さく、開口数が１．２に達する、アポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズを提供する。
【解決手段】物体側より順に、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズの接合レンズよりなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つレンズ一枚からなる第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズを接合し、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなる第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズを接合した接合レンズを複数含む第５レンズ群Ｇ５と、像側に強い凹面を向けた正負レンズを接合した接合メニスカスレンズの第６レンズ群Ｇ６と、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを接合した接合メニスカスレンズの第７レンズ群Ｇ７からなり、次の条件式
ｎ１＞１．６５ （１）
｜ｒ１｜＜２×ｄ１ （２）
ν２Ｐ＞６５，ν３Ｐ＞６５，ν４Ｐ＞６５，ν５Ｐ＞６５ （３）
を満足する。
【選択図】 図１
【解決手段】物体側より順に、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズの接合レンズよりなる第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つレンズ一枚からなる第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズを接合し、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなる第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズを接合した接合レンズを複数含む第５レンズ群Ｇ５と、像側に強い凹面を向けた正負レンズを接合した接合メニスカスレンズの第６レンズ群Ｇ６と、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを接合した接合メニスカスレンズの第７レンズ群Ｇ７からなり、次の条件式
ｎ１＞１．６５ （１）
｜ｒ１｜＜２×ｄ１ （２）
ν２Ｐ＞６５，ν３Ｐ＞６５，ν４Ｐ＞６５，ν５Ｐ＞６５ （３）
を満足する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用対物レンズに関し、特に、中倍率（４０倍程度）でＮＡが１．２程度のアポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察に際し、カバーガラスと最も物体側のレンズ面の間の光路を浸液（例えば、水）で満す水浸系対物レンズの方が、浸液を用いない乾燥系対物レンズよりも開口数を大きくできるため解像度が高い。このため、微細物体、特に生体の観察において、水浸系対物レンズは有用である。このような水浸系対物レンズが、特開平１０−３３３０４４号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この特開平１０−３３３０４４号公報に開示されている顕微鏡対物レンズは、中倍率（４０倍程度）で比較的少ない枚数でアポクロマート級の色消しを実現したレンズであるが、開口数が１．１５とやや小さく、解像度についてもやや不満が残り、また、像面湾曲も比較的大きい設計であった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、中倍率（４０倍程度）で、像面湾曲が小さく、開口数が１．２に達する、アポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、第６レンズ群Ｇ６、第７レンズ群Ｇ７を備え、前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、前記第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を持つレンズからなり、前記第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズからなり、前記第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなり、前記第５レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズからなり、前記第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、前記第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、蛍光観察用の励起光として３６５ｎｍ程度の紫外光を３０％程度以上透過して前記励起光によって標本から発した微弱な蛍光を観察する際に顕微鏡対物レンズ自身から発する蛍光が観察に悪影響を及ぼさないようなガラス選択及びガラス配置がなされ、次の条件式（１）、（２）及び（３）を満足するように構成されている。
【０００６】
【数１】
ｎ１＞１．６５ （１）
｜ｒ１｜＜２×ｄ１ （２）
ν２Ｐ＞６５，ν３Ｐ＞６５，ν４Ｐ＞６５，ν５Ｐ＞６５ （３）
但し、ｎ１ ：第１レンズ群Ｇ１の像側レンズの屈折率
ｒ１ ：第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの接合面の曲率半径
ｄ１ ：物体から第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの接合面までの 光軸上の距離
ν＃Ｐ：第＃レンズ群Ｇ＃中の正レンズのアッベ数
【０００７】
上記の顕微鏡対物レンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４を構成する３枚接合レンズは、２つの接合面がいずれも負の屈折力を持つように構成することが好ましい。
【０００８】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第５レンズ群Ｇ５を構成する複数の接合レンズは、少なくとも１つにおいて、接合面が正の屈折力を持ち、軸上物点から発される最大ＮＡ光線の接合面を通る高さ（すなわち、光軸からの距離）が顕微鏡対物レンズ内の最大光束の７５％の高さよりも高い位置を通るように構成することが好ましい。
【０００９】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第７レンズ群Ｇ７を構成する接合メニスカスレンズは、３枚のレンズを貼り合わせからなるように構成することが好ましい。
【００１０】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第７レンズ群Ｇ７を構成する接合メニスカスレンズは、少なくとも３枚以上のレンズからなり、接合面を構成する物体側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ａ、接合面を構成する像側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ｂとしたとき、次の条件式（４）を満足する面を１面以上含むように構成することが好ましい。
【００１１】
【数２】
｜ｎ７Ａ−ｎ７Ｂ｜＞０．１ （４）
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、第１〜第７レンズ群Ｇ１〜Ｇ７を備えて構成される。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を持つレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなり、第５レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズからなり、第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなる。
【００１３】
そして、蛍光観察用の励起光として３６５ｎｍ程度の紫外光を３０％程度以上透過して前記励起光によって標本から発した微弱な蛍光を観察する際に顕微鏡対物レンズ自身から発する蛍光が観察に悪影響を及ぼさないようなガラス選択及びガラス配置がなされ、上記の条件式（１）、（２）及び（３）を満足するように構成されている。
【００１４】
以下、上記構成を採用した理由について説明する。一般に、顕微鏡対物レンズにおいて、最も物体側に無収差レンズを配し、１枚ではパワー不足の場合は２〜３枚連続した構成を採用している。この構成で得られる正の屈折率は非常に大きく、しかも無収差で得られるため、レンズ設計上欠かせない構成要素となっている。
【００１５】
本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、さらに上記の条件式（１）及び（２）を満たすように構成されている。第１レンズ群Ｇ１の最も像側の面は比較的小さい曲率を持った面であるが、不遊条件かそれに近い曲率にすることで、球面収差の発生を抑えつつ、大きな正の屈折力を得ることができる。このとき、条件式（１）を満たすような高い屈折率を持つガラスを用いると、収差をできるだけ抑えながらより大きな屈折力を得ることができる。また、このレンズの接合面の曲率を条件式（２）を満たす曲率とすることでペッツバール和をマイナスに導き、像面湾曲の補正を行うことができる。この条件式を満たしているときは、光線が接合面に対して垂直或いはそれに近い角度で入射するので、球面収差の発生を抑えることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、第２レンズ群Ｇ２のアッベ数ν２ｐ、第３レンズ群Ｇ３のアッベ数ν３Ｐ、第４レンズ群Ｇ４のアッベ数ν４Ｐ、第５レンズ群Ｇ５のアッベ数ν５Ｐを条件（３）の範囲を満足するように構成されている。このような構成にすることで、色収差の補正を有利に行うことができる。
【００１７】
ところで、第１レンズ群Ｇ１は、上述したように軸上物点においては無収差であるが、軸外物点に対しては諸収差を増大させる傾向がある。例えば、軸上物点から発した光の収差である球面収差を補正しようとすると、軸外物点から発した光の収差であるコマ収差が増大しやすい。もともと、コマ収差は、開口の開き径によって像位置が主光線像位置（光軸）よりも離れていく現象（すなわち、開口による像倍率のずれ）と見ることができるため、本発明のように高ＮＡ（１．２程度）の対物レンズは大きくなりやすい傾向がある。
【００１８】
まず、コマ収差のうち、光軸の下側にある物点から発せられる光線（以下、下側コマ光線）にして発生する収差の補正について考える。この下側コマ光線は、第１レンズ群Ｇ１において球面収差が補正されていること及び正の屈折力を有することにより、光軸に対して上側にずれてしまう。これに伴い、コマ収差が発生する。
【００１９】
このような下側コマ光線に対する収差補正を行うために、負の屈折率を配して、主光線に対するずれを小さくする必要がある。しかしながら、物点から発した光を後続のレンズ群において効率良く且つ収差を極力抑えて収束させるためには、対物レンズ設計上、大きな正の屈折力を物体側に配置しなければならない。
【００２０】
そこで、第２レンズ群Ｇ２は１枚の正の屈折力を持つレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３は負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズから構成されている。このような構成により、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群が正の屈折力を有しているため、後続のレンズ群にて効率良く収差を抑えて収束光を得るために必要な正の屈折力を確保できる。また、第３レンズ群Ｇ３が、その接合面に負の屈折力を有することによって、下側コマ光線に対するコマ収差を良好に補正することができる。
【００２１】
第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズから構成されている。このような構成により、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力と合わせ、上述したように物点から発せられた光を収束光に変換するために必要な正の屈折力を得ることができる。また、２つの接合面を有することにより、色収差（２次分散）の補正を有利に行うことができる。なお、上記の３枚接合レンズに替わり、第４レンズ群Ｇ４において、２枚接合レンズを用いることも可能であるが、３枚接合レンズと同様の効果を狙うと、接合面の曲率半径が小さくなるため、製造が難しく製造コスト増につながってしまう。
【００２２】
第４レンズ群Ｇ４の３枚接合レンズは、２つの接合面がいずれも負の屈折力を持つように構成されることが好ましい。このような構成により、下側コマ光線は光軸に近づけられるため、良好に下側コマ光線に対する収差補正を行うことができる。
【００２３】
ところで、第２レンズ〜第４レンズ群Ｇ４までは、下側コマ光線に対する収差補正を重視した構成となっている。しかしながら、この構成にすると、高次の球面収差が、極端に正の側に振れてしまう場合がある。
【００２４】
そこで、第５レンズ群Ｇ５は、第４レンズ群Ｇ４までに（ほぼ）平行光束あるいは収束光になった光束中に配置され、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズから構成されている。このような構成により、下側コマ光線に対する収差を補正しつつも、同時に、上記のような高次の球面収差の補正を行うことができる。
【００２５】
さらに、効果的に高次の球面収差を負の補正の側に導いて良好に補正するために、第５レンズ群Ｇ５の複数の接合レンズは、少なくとも１つにおいて、接合面が正の屈折力を持ち、軸上物点から発される最大ＮＡ光線の接合面を通る高さ（すなわち、光軸からの距離）が顕微鏡対物レンズ内の最大光束の７５％の高さよりも高い位置を通るように構成することが好ましい。
【００２６】
次に、コマ収差のうち、光軸の上側にある物点から発せられる光線（以下、上側コマ光線）にして発生する収差の補正について考える。この上側コマ光線は、第１レンズ群Ｇ１において球面収差が補正されていること及び正の屈折力を有することにより、主光線に対して下側にずれてしまう。これに伴い、コマ収差が発生する。
【００２７】
そこで、第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズから構成されている。また、第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズから構成されている。これら第６レンズ群Ｇ６及び第７レンズ群Ｇ７では、接合メニスカスレンズの曲率半径の小さい凹面を互いに向け合う、いわゆるガウス型の構成をとり、本発明のように物体側から最も離れた位置に配置されている。このような構成により、前方のレンズ群により発生した正の大きなペッツバール和を打ち消して、像面湾曲の補正に貢献することができる。
【００２８】
ところで、通常の顕微鏡対物レンズでは、最も像側に正の屈折力を持ったアッベ数の小さい硝材とすることで、倍率色収差の補正を行っている。さらに、大きな効果を得るため、このレンズを低屈折率でアッベ数の小さい硝材と高屈折率でアッベ数の小さい硝材とを貼り合せた接合レンズにして、構成レンズ間にて大きな屈折率差を発生させている。
【００２９】
しかしながら、本発明の顕微鏡対物レンズのように、蛍光観察を目的とする場合、内部透過率を確保するために使用できる硝材が限定されている。このため、倍率色収差の補正に有効な屈折率差を得るために用いられる、高屈折率でアッベ数の小さい硝材（例えば、屈折率が１．８程度でアッベ数が２５程度の硝材）は、蛍光観察に必要な透過率を得ることできないため、本発明においては使用することが難しい。
【００３０】
そこで、第７レンズ群Ｇ７の接合メニスカスレンズは、３枚のレンズを貼り合わせ、これらのレンズの屈折率を相対的に見て物体側より高・低・高となるように構成することが好ましい。このような構成により、接合メニスカスレンズ内に比較的屈折率差の大きい接合面を２面得ることができるため、収差補正を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、第７レンズ群Ｇ７のレンズ構成を、２枚接合レンズとすることも可能ではあるが、上記のように使用できる硝材が限定されると色収差補正を行うために充分な屈折率を必ずしも得ることができず、収差補正が難しい。
【００３２】
また、第７レンズ群Ｇ７の接合メニスカスレンズは、少なくとも３枚以上のレンズからなり、接合面が２面以上存在する場合には接合面の位置は特定せず、上記の条件式（４）を満足する面を１面以上含むように構成することが好ましい。
【００３３】
条件式（４）は、接合レンズを構成する接合面の屈折率差について適正な範囲を規定している。この条件を満足することで、色収差補正を良好に補正することができるとともに、前方のレンズ群で発生した球面収差と、さらに（第６レンズ群Ｇ６及び第７レンズ群Ｇ７による）ガウス型の構成を有する対物レンズにおいて発生しやすいコマ収差をともに補正することができる。
【００３４】
さて、一般に、顕微鏡対物レンズでは、カバーガラスの厚さの変化に伴い諸収差が変動する。特に、高ＮＡである顕微鏡対物レンズでは、カバーガラス厚さの変化に伴い、球面収差、色収差、コマ収差の変動が大きく発生する。また、水浸系の対物レンズでは、試料を浸す水とカバーガラスとの屈折率差が大きく、カバーガラス厚さの変動による収差変動が大きく発生する。そこで、いわゆる補正環と呼ばれる収差補正機構において補正レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、カバーガラスの厚さ変化に伴う収差変動を補正している。この場合、各レンズ群での収差の発生量を小さく抑えなければ、カバーガラスの厚さ変化により発生する収差変動が大きくなりすぎて、良好な収差補正ができなくなる。
【００３５】
そこで、本発明の顕微鏡対物レンズでは、第５レンズ群Ｇ５の一部（像側の接合レンズ）と、第６レンズ群Ｇ６、第７レンズ群Ｇ７を光軸に沿って移動させることができ、これによりカバーガラスの厚さ変化などに伴う収差変動の補正を行っている。この構成により、カバーガラスの厚さの変化に伴う諸収差の変動、特に球面収差及びコマ収差の変動を小さく抑えることが可能となっている。
【００３６】
また、第５レンズ群Ｇ５，第６レンズ群Ｇ６，第７レンズ群Ｇ７は、それぞれ正負のレンズを貼り合わせた接合レンズを有して構成されている。これらの接合レンズは正レンズと負レンズの間で屈折率差を有しており、レンズ自身が発生する収差を小さく抑えることができる。このため、上記のレンズ群の移動により発生する収差を抑えることにつながり、補正環を構成する上でもより効果的である。
【００３７】
以上のような構成により、本発明は、中倍率（４０倍程度）で、像面湾曲が小さく、開口数が１．２に達する、アポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズを得ることができる。
【００３８】
【実施例】
以下に、本発明の顕微鏡対物レンズの実施例について、図を用いて説明する。各実施例は、蛍光観察用途として使用できるガラス選択がなされている。
【００３９】
また、各実施例において収差特性の算出対象としてｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線を選んでおり、これらの波長を下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
各実施例の顕微鏡対物レンズは、浸液として水を用いた水浸系である。なお、水のｄ線に対する屈折率は、１．３３３０６であり、水のアッベ数は５３．９８１である。また、各実施例におけるカバーガラスの標準厚さは０．１７ｍｍであり、このカバーガラスのｄ線に対する屈折率は１．５２２１６であり、カバーガラスのアッベ数は５８．８０２である。
【００４２】
各実施例の顕微鏡対物レンズは無限遠系補正型であるため、顕微鏡対物レンズの像側に結像レンズ（第２対物レンズ）を配置し、顕微鏡対物レンズと結像レンズとの組み合わせにより有限光学系を形成している。なお、結像レンズの位置には自由度があり、顕微鏡対物レンズの最終面から結像レンズの最も物体側のレンズ面までの距離、すなわち軸上空気空間が５０〜１８０ｍｍ程度の範囲において変化しても、収差の変動がほとんどないことを本発明者は検証している。
【００４３】
図７は、各実施例における結像レンズの構成を示している。図７に示すように、各実施例における結像レンズは、物体側から順に、両凸レンズＬ３１ａと両凹レンズＬ３１ｂとの接合正レンズＧ８と、両凸レンズＬ３２ａと両凹レンズＬ３２ｂとの接合正レンズＧ９とから構成されている。また、表２に、各実施例における結像レンズの諸元値を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径（曲率中心が物体側にあるときは正とする）、第３欄ｄは各レンズ面から次のレンズ面（又は像面）までの光軸上の距離、第４欄νｄは当該レンズのｄ線を基準としたアッベ数、第５欄ｎｄは当該レンズのｄ線に対する屈折率、第６欄は当該レンズのレンズ番号、第７欄は当該レンズの群番号をそれぞれ示している。
【００４４】
【表２】
【００４５】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図１の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１１ａ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１ｂからなる結合レンズＬ１１を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２を有している。
【００４６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３ａ，両凸レンズ１３ｂからなる接合レンズＬ１３を有している。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ１４ａ，両凹レンズ１４ｂ，両凸レンズＬ１４ｃからなる接合レンズＬ１４を有している。
【００４７】
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ１５ａ，両凹レンズＬ１５ｂからなる接合レンズＬ１５と、両凸レンズＬ１６ａ，両凹レンズＬ１６ｂからなる接合レンズＬ１６とを有している。第６レンズ群Ｇ６は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１７ａ，像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７ｂからなる接合メニスカスレンズＬ１７を有している。第７レンズ群Ｇ７は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１８ａ，物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１８ｂ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接合メニスカスレンズＬ１８を有している。なお、図中の番号は物体側からの各レンズ面の番号を示している。
【００４８】
このように図１に示した本発明の第１実施例における各レンズの諸元を表３に示す。表中、ｆは対物レンズの焦点距離を、ＮＡは開口数を、βは結像レンズを用いた際の倍率を、ＷＤは作動距離（すなわち、物体面から第１レンズ群Ｇ１までの光軸上の距離）をそれぞれ表している。さらに、第１欄ｍは物体側からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離、第４欄νｄは当該レンズのｄ線を基準としたアッベ数、第５欄ｎｄはｄ線に対する屈折率、第６欄は当該レンズのレンズ番号、第７欄は当該レンズの群番号をそれぞれ示している。また、前記条件式（１）〜（４）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。なお、以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。
【００４９】
【表３】
【００５０】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。
【００５１】
図２は、第１実施例の球面収差、非点収差、コマ収差及び歪曲収差を示す図である。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線を、ｇはｇ線をそれぞれ示している。非点収差図とコマ収差図及び歪曲収差図では、基準光線としてのｄ線に対する収差を示している。さらに、非点収差図では、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。また、コマ収差（Ａ）では、メリディオナル光線の横収差を示している。コマ収差（Ｂ）のうち、右半分はサジダル光線のサジタル方向の横収差を示し、左半分はサジタル光線のメリディオナル方向の横収差を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
【００５２】
図２中の各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５３】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図３の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ２１ａ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１ｂからなる結合レンズＬ２１を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２を有している。
【００５４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３ａ，両凸レンズ１３ｂからなる接合レンズＬ２３を有している。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ２４ａ，両凹レンズ２４ｂ，両凸レンズＬ２４ｃからなる接合レンズＬ２４を有している。
【００５５】
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ２５ａ，両凹レンズＬ２５ｂからなる接合レンズＬ２５と、両凸レンズＬ２６ａ，両凹レンズＬ２６ｂからなる接合レンズＬ２６とを有している。第６レンズ群Ｇ６は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２７ａ，像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７ｂからなる接合メニスカスレンズＬ２７を有している。第７レンズ群Ｇ７は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２８ａ，物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２８ｂ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接合メニスカスレンズＬ２８を有している。なお、本実施例において、上記のレンズＬ２６〜Ｌ２８を補正環としている。
【００５６】
このように図３に示した本発明の第２実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、表中、ｔはカバーガラスの厚さを表している。
【００５７】
【表４】
【００５８】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。図４〜６は、第２実施例の諸収差図である。すなわち、図４はカバーガラスが薄い状態（ｔ＝０．１１０００）における諸収差を、図５はカバーガラスの厚さが標準状態（ｔ＝０．１７０００）における諸収差を、図６はカバーガラスの厚さが厚い状態（ｔ＝０．１８０００）における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第２実施例では、補正環が効果を発揮し、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＮＡが１．２に達するアポクロマート級の倍率が４０倍程度で像面湾曲の少ない顕微鏡対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第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実施例の球面収差、非点収差、コマ収差及び歪曲収差を示す収差曲線図である。
【図３】本発明の第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実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１７ｍｍ、標準状態）である。
【図５】第２実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１８ｍｍ）である。
【図６】第２実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１１ｍｍ）である。
【図７】上記実施例における結像レンズの構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｇ６ 第６レンズ群
Ｇ７ 第７レンズ群
Ｌ 各レンズ成分
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用対物レンズに関し、特に、中倍率（４０倍程度）でＮＡが１．２程度のアポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
観察に際し、カバーガラスと最も物体側のレンズ面の間の光路を浸液（例えば、水）で満す水浸系対物レンズの方が、浸液を用いない乾燥系対物レンズよりも開口数を大きくできるため解像度が高い。このため、微細物体、特に生体の観察において、水浸系対物レンズは有用である。このような水浸系対物レンズが、特開平１０−３３３０４４号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この特開平１０−３３３０４４号公報に開示されている顕微鏡対物レンズは、中倍率（４０倍程度）で比較的少ない枚数でアポクロマート級の色消しを実現したレンズであるが、開口数が１．１５とやや小さく、解像度についてもやや不満が残り、また、像面湾曲も比較的大きい設計であった。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、中倍率（４０倍程度）で、像面湾曲が小さく、開口数が１．２に達する、アポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、第６レンズ群Ｇ６、第７レンズ群Ｇ７を備え、前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、前記第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を持つレンズからなり、前記第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズからなり、前記第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなり、前記第５レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズからなり、前記第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、前記第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、蛍光観察用の励起光として３６５ｎｍ程度の紫外光を３０％程度以上透過して前記励起光によって標本から発した微弱な蛍光を観察する際に顕微鏡対物レンズ自身から発する蛍光が観察に悪影響を及ぼさないようなガラス選択及びガラス配置がなされ、次の条件式（１）、（２）及び（３）を満足するように構成されている。
【０００６】
【数１】
ｎ１＞１．６５ （１）
｜ｒ１｜＜２×ｄ１ （２）
ν２Ｐ＞６５，ν３Ｐ＞６５，ν４Ｐ＞６５，ν５Ｐ＞６５ （３）
但し、ｎ１ ：第１レンズ群Ｇ１の像側レンズの屈折率
ｒ１ ：第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの接合面の曲率半径
ｄ１ ：物体から第１レンズ群Ｇ１の接合レンズの接合面までの 光軸上の距離
ν＃Ｐ：第＃レンズ群Ｇ＃中の正レンズのアッベ数
【０００７】
上記の顕微鏡対物レンズにおいて、第４レンズ群Ｇ４を構成する３枚接合レンズは、２つの接合面がいずれも負の屈折力を持つように構成することが好ましい。
【０００８】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第５レンズ群Ｇ５を構成する複数の接合レンズは、少なくとも１つにおいて、接合面が正の屈折力を持ち、軸上物点から発される最大ＮＡ光線の接合面を通る高さ（すなわち、光軸からの距離）が顕微鏡対物レンズ内の最大光束の７５％の高さよりも高い位置を通るように構成することが好ましい。
【０００９】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第７レンズ群Ｇ７を構成する接合メニスカスレンズは、３枚のレンズを貼り合わせからなるように構成することが好ましい。
【００１０】
上記のいずれかに記載されている顕微鏡対物レンズにおいて、第７レンズ群Ｇ７を構成する接合メニスカスレンズは、少なくとも３枚以上のレンズからなり、接合面を構成する物体側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ａ、接合面を構成する像側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ｂとしたとき、次の条件式（４）を満足する面を１面以上含むように構成することが好ましい。
【００１１】
【数２】
｜ｎ７Ａ−ｎ７Ｂ｜＞０．１ （４）
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、第１〜第７レンズ群Ｇ１〜Ｇ７を備えて構成される。第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を持つレンズからなり、第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなり、第５レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズからなり、第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなる。
【００１３】
そして、蛍光観察用の励起光として３６５ｎｍ程度の紫外光を３０％程度以上透過して前記励起光によって標本から発した微弱な蛍光を観察する際に顕微鏡対物レンズ自身から発する蛍光が観察に悪影響を及ぼさないようなガラス選択及びガラス配置がなされ、上記の条件式（１）、（２）及び（３）を満足するように構成されている。
【００１４】
以下、上記構成を採用した理由について説明する。一般に、顕微鏡対物レンズにおいて、最も物体側に無収差レンズを配し、１枚ではパワー不足の場合は２〜３枚連続した構成を採用している。この構成で得られる正の屈折率は非常に大きく、しかも無収差で得られるため、レンズ設計上欠かせない構成要素となっている。
【００１５】
本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、さらに上記の条件式（１）及び（２）を満たすように構成されている。第１レンズ群Ｇ１の最も像側の面は比較的小さい曲率を持った面であるが、不遊条件かそれに近い曲率にすることで、球面収差の発生を抑えつつ、大きな正の屈折力を得ることができる。このとき、条件式（１）を満たすような高い屈折率を持つガラスを用いると、収差をできるだけ抑えながらより大きな屈折力を得ることができる。また、このレンズの接合面の曲率を条件式（２）を満たす曲率とすることでペッツバール和をマイナスに導き、像面湾曲の補正を行うことができる。この条件式を満たしているときは、光線が接合面に対して垂直或いはそれに近い角度で入射するので、球面収差の発生を抑えることができる。
【００１６】
さらに、本発明は、第２レンズ群Ｇ２のアッベ数ν２ｐ、第３レンズ群Ｇ３のアッベ数ν３Ｐ、第４レンズ群Ｇ４のアッベ数ν４Ｐ、第５レンズ群Ｇ５のアッベ数ν５Ｐを条件（３）の範囲を満足するように構成されている。このような構成にすることで、色収差の補正を有利に行うことができる。
【００１７】
ところで、第１レンズ群Ｇ１は、上述したように軸上物点においては無収差であるが、軸外物点に対しては諸収差を増大させる傾向がある。例えば、軸上物点から発した光の収差である球面収差を補正しようとすると、軸外物点から発した光の収差であるコマ収差が増大しやすい。もともと、コマ収差は、開口の開き径によって像位置が主光線像位置（光軸）よりも離れていく現象（すなわち、開口による像倍率のずれ）と見ることができるため、本発明のように高ＮＡ（１．２程度）の対物レンズは大きくなりやすい傾向がある。
【００１８】
まず、コマ収差のうち、光軸の下側にある物点から発せられる光線（以下、下側コマ光線）にして発生する収差の補正について考える。この下側コマ光線は、第１レンズ群Ｇ１において球面収差が補正されていること及び正の屈折力を有することにより、光軸に対して上側にずれてしまう。これに伴い、コマ収差が発生する。
【００１９】
このような下側コマ光線に対する収差補正を行うために、負の屈折率を配して、主光線に対するずれを小さくする必要がある。しかしながら、物点から発した光を後続のレンズ群において効率良く且つ収差を極力抑えて収束させるためには、対物レンズ設計上、大きな正の屈折力を物体側に配置しなければならない。
【００２０】
そこで、第２レンズ群Ｇ２は１枚の正の屈折力を持つレンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３は負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズから構成されている。このような構成により、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群が正の屈折力を有しているため、後続のレンズ群にて効率良く収差を抑えて収束光を得るために必要な正の屈折力を確保できる。また、第３レンズ群Ｇ３が、その接合面に負の屈折力を有することによって、下側コマ光線に対するコマ収差を良好に補正することができる。
【００２１】
第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズから構成されている。このような構成により、第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３の正の屈折力と合わせ、上述したように物点から発せられた光を収束光に変換するために必要な正の屈折力を得ることができる。また、２つの接合面を有することにより、色収差（２次分散）の補正を有利に行うことができる。なお、上記の３枚接合レンズに替わり、第４レンズ群Ｇ４において、２枚接合レンズを用いることも可能であるが、３枚接合レンズと同様の効果を狙うと、接合面の曲率半径が小さくなるため、製造が難しく製造コスト増につながってしまう。
【００２２】
第４レンズ群Ｇ４の３枚接合レンズは、２つの接合面がいずれも負の屈折力を持つように構成されることが好ましい。このような構成により、下側コマ光線は光軸に近づけられるため、良好に下側コマ光線に対する収差補正を行うことができる。
【００２３】
ところで、第２レンズ〜第４レンズ群Ｇ４までは、下側コマ光線に対する収差補正を重視した構成となっている。しかしながら、この構成にすると、高次の球面収差が、極端に正の側に振れてしまう場合がある。
【００２４】
そこで、第５レンズ群Ｇ５は、第４レンズ群Ｇ４までに（ほぼ）平行光束あるいは収束光になった光束中に配置され、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズから構成されている。このような構成により、下側コマ光線に対する収差を補正しつつも、同時に、上記のような高次の球面収差の補正を行うことができる。
【００２５】
さらに、効果的に高次の球面収差を負の補正の側に導いて良好に補正するために、第５レンズ群Ｇ５の複数の接合レンズは、少なくとも１つにおいて、接合面が正の屈折力を持ち、軸上物点から発される最大ＮＡ光線の接合面を通る高さ（すなわち、光軸からの距離）が顕微鏡対物レンズ内の最大光束の７５％の高さよりも高い位置を通るように構成することが好ましい。
【００２６】
次に、コマ収差のうち、光軸の上側にある物点から発せられる光線（以下、上側コマ光線）にして発生する収差の補正について考える。この上側コマ光線は、第１レンズ群Ｇ１において球面収差が補正されていること及び正の屈折力を有することにより、主光線に対して下側にずれてしまう。これに伴い、コマ収差が発生する。
【００２７】
そこで、第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズから構成されている。また、第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズから構成されている。これら第６レンズ群Ｇ６及び第７レンズ群Ｇ７では、接合メニスカスレンズの曲率半径の小さい凹面を互いに向け合う、いわゆるガウス型の構成をとり、本発明のように物体側から最も離れた位置に配置されている。このような構成により、前方のレンズ群により発生した正の大きなペッツバール和を打ち消して、像面湾曲の補正に貢献することができる。
【００２８】
ところで、通常の顕微鏡対物レンズでは、最も像側に正の屈折力を持ったアッベ数の小さい硝材とすることで、倍率色収差の補正を行っている。さらに、大きな効果を得るため、このレンズを低屈折率でアッベ数の小さい硝材と高屈折率でアッベ数の小さい硝材とを貼り合せた接合レンズにして、構成レンズ間にて大きな屈折率差を発生させている。
【００２９】
しかしながら、本発明の顕微鏡対物レンズのように、蛍光観察を目的とする場合、内部透過率を確保するために使用できる硝材が限定されている。このため、倍率色収差の補正に有効な屈折率差を得るために用いられる、高屈折率でアッベ数の小さい硝材（例えば、屈折率が１．８程度でアッベ数が２５程度の硝材）は、蛍光観察に必要な透過率を得ることできないため、本発明においては使用することが難しい。
【００３０】
そこで、第７レンズ群Ｇ７の接合メニスカスレンズは、３枚のレンズを貼り合わせ、これらのレンズの屈折率を相対的に見て物体側より高・低・高となるように構成することが好ましい。このような構成により、接合メニスカスレンズ内に比較的屈折率差の大きい接合面を２面得ることができるため、収差補正を容易に行うことができる。
【００３１】
なお、第７レンズ群Ｇ７のレンズ構成を、２枚接合レンズとすることも可能ではあるが、上記のように使用できる硝材が限定されると色収差補正を行うために充分な屈折率を必ずしも得ることができず、収差補正が難しい。
【００３２】
また、第７レンズ群Ｇ７の接合メニスカスレンズは、少なくとも３枚以上のレンズからなり、接合面が２面以上存在する場合には接合面の位置は特定せず、上記の条件式（４）を満足する面を１面以上含むように構成することが好ましい。
【００３３】
条件式（４）は、接合レンズを構成する接合面の屈折率差について適正な範囲を規定している。この条件を満足することで、色収差補正を良好に補正することができるとともに、前方のレンズ群で発生した球面収差と、さらに（第６レンズ群Ｇ６及び第７レンズ群Ｇ７による）ガウス型の構成を有する対物レンズにおいて発生しやすいコマ収差をともに補正することができる。
【００３４】
さて、一般に、顕微鏡対物レンズでは、カバーガラスの厚さの変化に伴い諸収差が変動する。特に、高ＮＡである顕微鏡対物レンズでは、カバーガラス厚さの変化に伴い、球面収差、色収差、コマ収差の変動が大きく発生する。また、水浸系の対物レンズでは、試料を浸す水とカバーガラスとの屈折率差が大きく、カバーガラス厚さの変動による収差変動が大きく発生する。そこで、いわゆる補正環と呼ばれる収差補正機構において補正レンズ群を光軸に沿って移動させることにより、カバーガラスの厚さ変化に伴う収差変動を補正している。この場合、各レンズ群での収差の発生量を小さく抑えなければ、カバーガラスの厚さ変化により発生する収差変動が大きくなりすぎて、良好な収差補正ができなくなる。
【００３５】
そこで、本発明の顕微鏡対物レンズでは、第５レンズ群Ｇ５の一部（像側の接合レンズ）と、第６レンズ群Ｇ６、第７レンズ群Ｇ７を光軸に沿って移動させることができ、これによりカバーガラスの厚さ変化などに伴う収差変動の補正を行っている。この構成により、カバーガラスの厚さの変化に伴う諸収差の変動、特に球面収差及びコマ収差の変動を小さく抑えることが可能となっている。
【００３６】
また、第５レンズ群Ｇ５，第６レンズ群Ｇ６，第７レンズ群Ｇ７は、それぞれ正負のレンズを貼り合わせた接合レンズを有して構成されている。これらの接合レンズは正レンズと負レンズの間で屈折率差を有しており、レンズ自身が発生する収差を小さく抑えることができる。このため、上記のレンズ群の移動により発生する収差を抑えることにつながり、補正環を構成する上でもより効果的である。
【００３７】
以上のような構成により、本発明は、中倍率（４０倍程度）で、像面湾曲が小さく、開口数が１．２に達する、アポクロマート級の水浸系顕微鏡対物レンズを得ることができる。
【００３８】
【実施例】
以下に、本発明の顕微鏡対物レンズの実施例について、図を用いて説明する。各実施例は、蛍光観察用途として使用できるガラス選択がなされている。
【００３９】
また、各実施例において収差特性の算出対象としてｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線を選んでおり、これらの波長を下の表１に示す。
【００４０】
【表１】
各実施例の顕微鏡対物レンズは、浸液として水を用いた水浸系である。なお、水のｄ線に対する屈折率は、１．３３３０６であり、水のアッベ数は５３．９８１である。また、各実施例におけるカバーガラスの標準厚さは０．１７ｍｍであり、このカバーガラスのｄ線に対する屈折率は１．５２２１６であり、カバーガラスのアッベ数は５８．８０２である。
【００４２】
各実施例の顕微鏡対物レンズは無限遠系補正型であるため、顕微鏡対物レンズの像側に結像レンズ（第２対物レンズ）を配置し、顕微鏡対物レンズと結像レンズとの組み合わせにより有限光学系を形成している。なお、結像レンズの位置には自由度があり、顕微鏡対物レンズの最終面から結像レンズの最も物体側のレンズ面までの距離、すなわち軸上空気空間が５０〜１８０ｍｍ程度の範囲において変化しても、収差の変動がほとんどないことを本発明者は検証している。
【００４３】
図７は、各実施例における結像レンズの構成を示している。図７に示すように、各実施例における結像レンズは、物体側から順に、両凸レンズＬ３１ａと両凹レンズＬ３１ｂとの接合正レンズＧ８と、両凸レンズＬ３２ａと両凹レンズＬ３２ｂとの接合正レンズＧ９とから構成されている。また、表２に、各実施例における結像レンズの諸元値を表２に示す。表中、第１欄ｍは物体側からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径（曲率中心が物体側にあるときは正とする）、第３欄ｄは各レンズ面から次のレンズ面（又は像面）までの光軸上の距離、第４欄νｄは当該レンズのｄ線を基準としたアッベ数、第５欄ｎｄは当該レンズのｄ線に対する屈折率、第６欄は当該レンズのレンズ番号、第７欄は当該レンズの群番号をそれぞれ示している。
【００４４】
【表２】
【００４６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３ａ，両凸レンズ１３ｂからなる接合レンズＬ１３を有している。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ１４ａ，両凹レンズ１４ｂ，両凸レンズＬ１４ｃからなる接合レンズＬ１４を有している。
【００４７】
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ１５ａ，両凹レンズＬ１５ｂからなる接合レンズＬ１５と、両凸レンズＬ１６ａ，両凹レンズＬ１６ｂからなる接合レンズＬ１６とを有している。第６レンズ群Ｇ６は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１７ａ，像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７ｂからなる接合メニスカスレンズＬ１７を有している。第７レンズ群Ｇ７は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１８ａ，物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１８ｂ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接合メニスカスレンズＬ１８を有している。なお、図中の番号は物体側からの各レンズ面の番号を示している。
【００４８】
このように図１に示した本発明の第１実施例における各レンズの諸元を表３に示す。表中、ｆは対物レンズの焦点距離を、ＮＡは開口数を、βは結像レンズを用いた際の倍率を、ＷＤは作動距離（すなわち、物体面から第１レンズ群Ｇ１までの光軸上の距離）をそれぞれ表している。さらに、第１欄ｍは物体側からの各レンズ面の番号、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各レンズ面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離、第４欄νｄは当該レンズのｄ線を基準としたアッベ数、第５欄ｎｄはｄ線に対する屈折率、第６欄は当該レンズのレンズ番号、第７欄は当該レンズの群番号をそれぞれ示している。また、前記条件式（１）〜（４）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。なお、以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。
【００４９】
【表３】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。
【００５１】
図２は、第１実施例の球面収差、非点収差、コマ収差及び歪曲収差を示す図である。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線を、ｇはｇ線をそれぞれ示している。非点収差図とコマ収差図及び歪曲収差図では、基準光線としてのｄ線に対する収差を示している。さらに、非点収差図では、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。また、コマ収差（Ａ）では、メリディオナル光線の横収差を示している。コマ収差（Ｂ）のうち、右半分はサジダル光線のサジタル方向の横収差を示し、左半分はサジタル光線のメリディオナル方向の横収差を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
【００５２】
図２中の各収差図から明らかなように、第１実施例では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５３】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す図である。図３の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ２１ａ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１１ｂからなる結合レンズＬ２１を有している。第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２を有している。
【００５４】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３ａ，両凸レンズ１３ｂからなる接合レンズＬ２３を有している。また、第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ２４ａ，両凹レンズ２４ｂ，両凸レンズＬ２４ｃからなる接合レンズＬ２４を有している。
【００５５】
また、第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ２５ａ，両凹レンズＬ２５ｂからなる接合レンズＬ２５と、両凸レンズＬ２６ａ，両凹レンズＬ２６ｂからなる接合レンズＬ２６とを有している。第６レンズ群Ｇ６は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２７ａ，像側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７ｂからなる接合メニスカスレンズＬ２７を有している。第７レンズ群Ｇ７は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２８ａ，物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２８ｂ，物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズからなる接合メニスカスレンズＬ２８を有している。なお、本実施例において、上記のレンズＬ２６〜Ｌ２８を補正環としている。
【００５６】
このように図３に示した本発明の第２実施例における各レンズの諸元を表４に示す。なお、表中、ｔはカバーガラスの厚さを表している。
【００５７】
【表４】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（４）は全て満たされることが分かる。図４〜６は、第２実施例の諸収差図である。すなわち、図４はカバーガラスが薄い状態（ｔ＝０．１１０００）における諸収差を、図５はカバーガラスの厚さが標準状態（ｔ＝０．１７０００）における諸収差を、図６はカバーガラスの厚さが厚い状態（ｔ＝０．１８０００）における諸収差をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第２実施例では、補正環が効果を発揮し、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＮＡが１．２に達するアポクロマート級の倍率が４０倍程度で像面湾曲の少ない顕微鏡対物レンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第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実施例の球面収差、非点収差、コマ収差及び歪曲収差を示す収差曲線図である。
【図３】本発明の第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実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１７ｍｍ、標準状態）である。
【図５】第２実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１８ｍｍ）である。
【図６】第２実施例の収差曲線図（但し、カバーガラス厚０．１１ｍｍ）である。
【図７】上記実施例における結像レンズの構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｇ６ 第６レンズ群
Ｇ７ 第７レンズ群
Ｌ 各レンズ成分
Claims (5)
- 物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５、第６レンズ群Ｇ６、第７レンズ群Ｇ７を備え、
前記第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けた正の屈折力を持つメニスカスレンズとを貼り合わせた接合レンズからなり、
前記第２レンズ群Ｇ２は、１枚の正の屈折力を持つレンズからなり、
前記第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせ、接合面が負の屈折力を持ち、全体として正の屈折力を持つ接合レンズからなり、
前記第４レンズ群Ｇ４は、全体として正の屈折力を持つ３枚接合レンズからなり、
前記第５レンズ群Ｇ５は、負の屈折力を持つレンズと正の屈折力を持つレンズとを貼り合わせた複数の接合レンズからなり、
前記第６レンズ群Ｇ６は、像側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、
前記第７レンズ群Ｇ７は、物体側に強い凹面を向けた正負レンズを貼り合わせた接合メニスカスレンズからなり、
蛍光観察用の励起光として３６５ｎｍ程度の紫外光を３０％程度以上透過して前記励起光によって標本から発した微弱な蛍光を観察する際に顕微鏡対物レンズ自身から発する蛍光が観察に悪影響を及ぼさないようなガラス選択及びガラス配置がなされ、次の条件式
ｎ１＞１．６５ （１）
｜ｒ１｜＜２×ｄ１ （２）
ν２Ｐ＞６５，ν３Ｐ＞６５，ν４Ｐ＞６５，ν５Ｐ＞６５ （３）
但し、ｎ１は前記第１レンズ群Ｇ１の像側レンズの屈折率，
ｒ１は前記第１レンズ群Ｇ１の前記接合レンズの接合面の曲率半径，
ｄ１は物体から前記第１レンズ群Ｇ１の前記接合レンズの接合面までの光軸上の距離，
ν＃Ｐは第＃レンズ群Ｇ＃中の正レンズのアッベ数
を満足するように構成されていることを特徴とする水浸系顕微鏡対物レンズ。 - 前記第４レンズ群Ｇ４を構成する前記３枚接合レンズは、２つの接合面がいずれも負の屈折力を持つことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
- 前記第５レンズ群Ｇ５を構成する前記複数の接合レンズは、少なくとも１つにおいて、接合面が正の屈折力を持ち、軸上物点から発される最大ＮＡ光線の前記接合面を通る高さが前記顕微鏡対物レンズ内の最大光束の７５％の高さよりも高い位置を通ることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡対物レンズ。
- 前記第７レンズ群Ｇ７を構成する前記接合メニスカスレンズは、３枚のレンズを貼り合わせからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡対物レンズ。
- 前記第７レンズ群Ｇ７を構成する前記接合メニスカスレンズは、少なくとも３枚以上のレンズからなり、
前記接合面を構成する物体側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ａ、前記接合面を構成する像側レンズのｄ線に対する屈折率をｎ７Ｂとしたとき、条件式
｜ｎ７Ａ−ｎ７Ｂ｜＞０．１ （４）
を満足する面を１面以上含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の顕微鏡対物レンズ。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002180785A JP2004029067A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 顕微鏡対物レンズ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002180785A JP2004029067A (ja) | 2002-06-21 | 2002-06-21 | 顕微鏡対物レンズ |
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| JP2004029067A true JP2004029067A (ja) | 2004-01-29 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2004029067A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012143771A (ja) * | 2011-01-11 | 2012-08-02 | Higashiyama Toru | フェムト秒レーザー加工機 |
| JP2014004631A (ja) * | 2013-09-12 | 2014-01-16 | Higashiyama Toru | フェムト秒レーザー加工機 |
| CN110612468A (zh) * | 2017-05-11 | 2019-12-24 | 株式会社尼康 | 物镜、光学系统及显微镜 |
-
2002
- 2002-06-21 JP JP2002180785A patent/JP2004029067A/ja active Pending
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| CN110612468B (zh) * | 2017-05-11 | 2021-10-26 | 株式会社尼康 | 物镜、光学系统及显微镜 |
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