JP2010014856A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】高い開口数を確保しつつ可視域から近赤外域に対して諸収差が良好に補正され、且つ十分な作動距離が確保された顕微鏡対物レンズを提供する。
【解決手段】顕微鏡対物レンズは、接合レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ５を有して構成され、接合レンズのうち接合レンズＬ２，Ｌ３は互いに負レンズＬ２ｎ，Ｌ３ｎの凹面を向かい合わせて配置される。対物レンズ全系の焦点距離をｆとし、接合レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ５における正レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｐ）とし、接合レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ５における負レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｎ）とし、負レンズＬ２ｎ，Ｌ３ｎ間の空気間隔をｄ_nnとし、物体面から最も像側に位置したレンズ面までの距離をＴＬとし、対物レンズ全系の開口数をＮＡとしたとき、式０＜｛θ_Ct（Ｌｐ）−θ_Ct（Ｌｎ）｝＜０．０８、式ｄ_nn／ＴＬ＜０．０８、および式６≦ＮＡ・ｆ≦１０の条件を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、４倍から１０倍程度の顕微鏡対物レンズに関し、さらに詳細には、可視域から近赤外域にいたる範囲の波長域に対して諸収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズに関する。

近年、医学および生物学等の先端研究分野において、細胞のありのままの状態を観察するために、細胞を生きたままの状態で観察することが盛んに行われている。このとき用いられる観察手法の一例として、観察対象である細胞を蛍光色素で標識し、例えば波長の短い紫外光を照明光として照射することにより蛍光色素を励起状態とし、この励起状態において発射される蛍光を観察する蛍光観察があり、現在ではこの蛍光観察が主流となっている。このように生きた細胞を観察するとき、従来のスライスされた標本と比較して、観察対象はより厚みを持つことになる場合が多く、上記のように波長の短い紫外光を照射すると観察対象の深部まで到達する前に吸収または散乱されやすいため、深部の観察が困難な場合があった。また、一般的に紫外線は殺菌作用があることからも分かるように、紫外線は生きた細胞にダメージを与えることがあり、細胞を生きたままの状態で観察することが困難であった。そのため、蛍光観察によって生きたままの細胞を深部まで観察しようとする場合、最近では細胞への透過率が高く細胞の深部まで照射可能で、且つ細胞へのダメージが少ない長波長光を励起光として用いた観察が行われるようになってきた。

上記蛍光観察以外にも、例えば微分干渉（ＤＩＣ）観察において長波長光（例えば近赤外光）を用いることにより、例えば脳スライス等の厚みのある標本を観察することが可能である。このようなことから、照明光と観察光との間の波長領域、すなわち可視域から近赤外域において、標本上での焦点位置にずれが少なく、諸収差が補正された顕微鏡対物レンズが望まれており、この要望に対して、例えば特許文献１に示すような顕微鏡対物レンズが提案されている。この特許文献１には、細胞や蛋白質等の観察に使用される生物用の顕微鏡対物レンズであって、倍率が４倍でＮＡが０．１６の顕微鏡対物レンズ、および倍率が１０倍でＮＡが０．４のものが開示されている。
特開２００６−６５０２３号公報

ところで、生物用の顕微鏡対物レンズには、観察に必要とされる十分な開口数ＮＡを持ち、色収差が良好に補正され、且つ試料操作のために必要とされる十分な作動距離が確保された顕微鏡対物レンズが望まれている。しかしながら、上記特許文献１に開示された顕微鏡対物レンズは、作動距離が十分に確保されておらず、そのため試料の操作性が損なわれていた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、生体細胞等の観察に必要な開口数を確保しつつ可視域から近赤外域の広い波長範囲に対して諸収差が良好に補正され、且つ十分な作動距離が確保された顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、正レンズと負レンズとより成る接合レンズを複数有して構成され、前記複数の接合レンズのうち少なくとも２つは各々がメニスカス形状を成し、凹面が互いに対向して配置されており、対物レンズ全系の焦点距離をｆとし、Ｃ線、ｔ線、Ｆ線に対する光学材料の屈折率をｎ_C、ｎ_t、ｎ_Fとしたときに（ｎ_C−ｎ_t）／（ｎ_F−ｎ_C）で定義される部分分散比θ_Ctにおいて、各々の前記接合レンズにおける正レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｐ）とし、各々の前記接合レンズにおける負レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｎ）とし、前記凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズの前記凹面間の光軸上空気間隔をｄ_nnとし、物体面から最も像側に位置したレンズ面までの光軸上距離をＴＬとし、レンズ全系の開口数をＮＡとしたとき、次式（１）から（３）の条件を満足することを特徴とする。

０＜｛θ_Ct（Ｌｐ）−θ_Ct（Ｌｎ）｝＜０．０８ …（１）
ｄ_nn／ＴＬ＜０．０８ …（２）
６≦ＮＡ・ｆ≦１０ …（３）

また、前記各々の接合レンズにおける正レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｐ）とし、前記各々の接合レンズにおける負レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｎ）としたとき、次式（４）の条件を満足することが好ましい。

｛ν_d（Ｌｐ）−ν_d（Ｌｎ）｝＜４６ …（４）

さらに、最も物体側に位置したレンズの物体側の面の曲率をＲ１としたとき、次式（５）の条件を満足することが好ましい。

−３＜ｆ／Ｒ１＜０ …（５）

また、前記凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズのうち物体側の前記接合レンズにおいて、負レンズの中心厚をｄｎとしたとき、次式（６）の条件を満足することが好ましい。

ｄｎ／ＴＬ＞０．０６ …（６）

以上説明したように、本発明によれば、生体細胞等の観察に必要とされる高い開口数を確保しつつ、可視域から近赤外域の広い波長範囲に対して諸収差（球面収差、非点収差および歪曲収差等）
が良好に補正され、且つ十分な作動距離が確保された顕微鏡対物レンズを実現できる。

以下、本願の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。まず、図１を参照しながら、本願に係る顕微鏡対物レンズの構成について説明する。この顕微鏡対物レンズは、物体Ｏ側から順に並んだ、第１単レンズ（図１における凸のメニスカスレンズＬ１）と、第１接合レンズ（図１における接合レンズＬ２）と、第２接合レンズ（図１における接合レンズＬ３）と、第２単レンズ（図１における両凸レンズＬ４）と、第３接合レンズ（図１における接合レンズＬ５）とを有して構成される。第１単レンズは、物体Ｏ側に凹面を向けて配置されている。第１接合レンズは、物体Ｏ側に配置された正レンズ（図１における正レンズＬ２ｐ）と、像側に凹面を向けた負レンズ（図１における負レンズＬ２ｎ）とを貼り合わせて構成される。第２接合レンズは、物体Ｏ側に凹面を向けた負レンズ（図１における負レンズＬ３ｎ）と、像側に配置された正レンズ（図１における正レンズＬ３ｐ）とを貼り合わせて構成される。第３接合レンズは、物体Ｏ側に配置された負レンズ（図１における負レンズＬ５ｎ）と、像側に配置された正レンズ（図１における正レンズＬ５ｐ）とを貼り合わせて構成される。

上述のように本願に係る顕微鏡対物レンズは、２つの隣り合った第１接合レンズと第２接合レンズとを含んで構成される。また、それらの接合レンズのうち物体Ｏ側の第１接合レンズは、物体Ｏ側に配置された正レンズと像側に凹面を向けた負レンズとから構成され、像側の第２接合レンズは、像側に配置された正レンズと物体Ｏ側に凹面を向けた負レンズとから構成されている。すなわち、隣り合った第１接合レンズと第２接合レンズとは、互いに凹面を向かい合わせるように配置されている。さらに、上記向かい合った凹面間の光軸上空気間隔をできる限り小さくすることによって、第１接合レンズから射出する発散光を、必要な負の屈折力を確保しつつ第２接合レンズの凹面においてより低い位置で受けることができるように構成している。上記のような構成によって、球面収差、コマ収差、非点収差の補正を有利なものにしている。

また、本願に係る顕微鏡対物レンズにおいては、各物体高に対応する主光線の屈折のさせ方を、光軸上の凹面間隔の中点に対し出来る限り回転対称に近くなるようにし、さらに各ガラスの分散値を、当該中点より物体側のレンズと像側のレンズとにおいてバランスが良くなるように決定している。こうすることにより、倍率色収差の発生を根本的に抑えることができるとともに、他の諸収差の補正が有利となるレンズ構成が可能となる。さらに、軸上色収差に関しては、各接合レンズ（第１接合レンズ、第２接合レンズおよび第３接合レンズ）の色収差補正量を、適切にバランスさせることによって補正している。

以上ここまでは、本願の顕微鏡対物レンズの構成について説明したが、以下に、本願の顕微鏡対物レンズを構成するための条件について説明する。上記構成の顕微鏡対物レンズにおいて、対物レンズ全系の焦点距離をｆとし、各々の接合レンズにおける正レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｐ）とし、各々の接合レンズにおける負レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｎ）とし、凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズの凹面間の光軸上間隔をｄ_nnとし、物体面から最も像側に位置したレンズ面までの光軸上距離をＴＬとし、対物レンズ全系の開口数をＮＡとしたとき、次式（１）から（３）を満足するように構成されている。なお、次式（１）に関して、全ての接合レンズが次式（１）を満足するように構成されている。

０＜｛θ_Ct（Ｌｐ）−θ_Ct（Ｌｎ）｝＜０．０８ …（１）
ｄ_nn／ＴＬ＜０．０８ …（２）
６≦ＮＡ・ｆ≦１０ …（３）

ここで、各光線の波長は、それぞれｇ線（λ＝435.84nm）、Ｆ線（λ＝486.13nm）、ｄ線（λ＝587.56nm）、Ｃ線（λ＝656.27nm）およびｔ線（λ＝1013.98nm）である。なお、部分分散比θ_Ctは、Ｃ線、ｔ線、Ｆ線に対する屈折率をそれぞれｎ_C、ｎ_t、ｎ_Fとしたとき、式θ_Ct＝（ｎ_C−ｎ_t）／（ｎ_F−ｎ_C）で表すことができる。

上記条件式（１）は、可視域から近赤外域の範囲において、２次スペクトルを含めた色収差を補正するための条件である。上記条件式（１）の下限値を超えると、接合レンズを構成する正レンズと負レンズのアッベ数の差が小さくなり、接合レンズにパワーを持たせるためには正レンズと負レンズそれぞれのパワーを強くせざるを得なくなる。そのようにした場合、光線を大きく変化させる面において、球面収差、コマ収差等の諸収差およびそれらにおける色収差が生じやすくなる。また、特に可視域から近赤外域の範囲において、上記収差を補正することは困難である。上記条件式（１）の上限値を超えると、近赤外域における色収差が補正不足となってしまう。上記条件式（１）で、近赤外域において一層良好に色収差を補正するためには、上限値を０．０４とすることが好ましい。

上記条件式（２）は、作動距離を確保するための条件である。上記条件式（２）において空気間隔ｄ_nnを小さくすることにより、後群接合レンズ（第２接合レンズ）の負レンズの凹面に入射する光線の光線高を小さくすることができるので、球面収差およびコマ収差等を抑えることができるとともに、作動距離を広げる構成に有利となる。上記条件式（２）において上限値を０．０８とすることにより、高い開口数ＮＡにおいても球面収差およびコマ収差等の発生を十分に抑えることができるとともに、作動距離を広げるための余地を作り出すことができる。一方で、上記条件式（２）が０．０３以下になると、第１接合レンズと第２接合レンズとの向かい合った凹面同士が接触してしまい、当該凹面に十分な負の屈折力が付与できなくなり、ペッツバール和の補正が困難となって像面湾曲が残存する。

上記条件式（３）は、本願の顕微鏡対物レンズの開口数を規定するものである。上記条件式（３）の下限値を下回ると、本願の顕微鏡対物レンズの使用目的のひとつである、細胞などの観察に適した高解像で明るい観察に必要な開口数を確保できなくなる。上記条件式（３）の上限値を上回ると、開口数が大きくなりすぎてしまい、特に球面収差を補正することが困難となる。

また、各々の接合レンズにおける正レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｐ）とし、各々の接合レンズにおける負レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｎ）としたとき、全ての接合レンズが次式（４）を満足することが好ましい。

｛ν_d（Ｌｐ）−ν_d（Ｌｎ）｝＜４６ …（４）

上記条件式（４）は、可視域から近赤外域までの範囲において、色収差をより良好に補正するための条件である。上記条件式（４）の上限値を上回ると、部分分散比の差が大きい硝材の選択しかできなくなり、特に近赤外域の色収差の補正が困難となる。

さらに、最も物体側に位置したレンズの物体側の面の曲率をＲ１としたとき、次式（５）の条件を満足することが好ましい。

−３＜ｆ／Ｒ１＜０ …（５）

上記条件式（５）は、より高い開口数および作動距離を確保するための条件である。第１面（最も物体側に位置したレンズの物体側の面）を凹面とすることにより、この第１面に入る光線の入射角を小さくして、球面収差およびコマ収差の発生を抑えることができる。上記条件式（５）の上限値を上回ると、第１面において光線を強く曲げることとなり、特に色の球面収差および像面の平坦性の悪化を招いてしまう。上記条件式（５）の下限値を下回ると、正レンズとしての屈折力を確保するため第１単レンズの第２面の曲率が強くなり、この第２面において諸収差が生じやすくなってしまうとともに、有効作動距離が大きく減少して試料の操作性が損なわれる。

さらにまた、凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズのうち物体側の前記接合レンズにおいて、負レンズの中心厚をｄｎとしたとき、次式（６）の条件を満足することが好ましい。

ｄｎ／ＴＬ＞０．０６ …（６）

上記条件式（６）は、軸上および軸外における諸収差の発生を抑えるための条件であり、この条件を満たすことにより、本発明の目標とする高い開口数で且つ十分な作動距離を有した構成とすることができる。上記条件式（６）において、下限値の０．０６よりも大きくなるような構成とすることにより、第１接合レンズの光線を発散させる面、すなわち像側に向いた凹面において、軸上の光線および軸外の光線を光軸に近い位置で屈折させることができる。そのため、第２接合レンズにおける物体側に向いた凹面に入射する光線の角度がゆるやかとなり、諸収差を抑えやすくなる。

以下、本願に係る顕微鏡対物レンズの各実施例を添付図面に基づいて説明する。

以下に示す表２および表３は、本願に係る顕微鏡対物レンズの第１実施例および第２実施例の各レンズの諸元の表である。いずれの表においても、ｆは対物レンズ全系の合成焦点距離、ＮＡは開口数、ＷＤは作動距離、ＴＬは物体面から最も像側に位置したレンズ面までの光軸上距離、βは焦点距離が２００ｍｍの第２対物レンズと組み合わせた場合の倍率をそれぞれ示している。また、第１欄面番号は光線の進行する方向に沿った物体Ｏ側からのレンズ面の順序、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離（以下、面間隔と称する）、第４欄ｎｄはｄ線（λ＝587.56nm）に対する屈折率、第５欄νｄはｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。なお、表１に、後述する結像レンズのレンズデータを示している。

また、表中において焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、その他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。ただし、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、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。表中において、曲率半径ｒの「0.00000」は平面を示し、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。また、表中において、上記の条件式（１）〜（６）に対応する値、すなわち条件対応値も示している。なお、以下の実施例で用いたカバーガラスＣは、厚さｄ＝０．１７、ｄ線に対する屈折率ｎｄ＝１．５２４３９００、ｄ線に対するアッベ数νｄ＝５４．２８を基準として設計されている。

ここで、後述する第１実施例および第２実施例に係る顕微鏡対物レンズは、いずれも対物レンズからの射出光が平行光束である。そのため、この平行光束を結像させるために、図５に示すレンズ構成の結像レンズ（第２対物レンズ）と組み合わせて用いられる。図５に示す結像レンズは、物体側から順に並んだ、両凸レンズＭ１１と両凹レンズＭ１２との貼り合わせからなる結合レンズＭ１と、両凸レンズＭ２１と両凹レンズＭ２２との貼り合わせからなる結合レンズＭ２と、単レンズＭ３とから構成されている。

以下の表１には、この結像レンズのレンズデータの一例を示している。表１において、第１欄面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序、第２欄ｒは各レンズ面の曲率半径、第３欄ｄは各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離（面間隔）、第４欄ｎｄはｄ線（λ＝587.56nm）に対する屈折率、第５欄νｄはｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。なお、表１における面番号１〜８は、図５に示す面１〜８に対応している。

（表１）
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
１ 75.04300 5.10 1.62280 57.03
２ ‐75.04300 2.00 1.74950 35.28
３ 1600.58000 7.50 1
４ 50.25600 5.10 1.66755 41.96
５ ‐84.54100 1.80 1.61266 44.41
６ 36.91100 5.50 1
７ 0.00000 30.00 1.56883 56.34
８ 0.00000

上記表１に示した結像レンズの焦点距離ｆは２００ｍｍであり、第１実施例の（第１）対物レンズと組み合わせることにより全系で４倍の顕微鏡対物レンズを構成し、第２実施例の（第１）対物レンズと組み合わせることにより全系で１０倍の顕微鏡対物レンズを構成する。また、第１実施例および第２実施例の（第１）対物レンズと上記結像レンズとを組み合わせる際は、（第１）対物レンズから像側に８０ｍｍから２００ｍｍの位置に結像レンズを配置して使用する。第１実施例および第２実施例の（第１）対物レンズに対して、上記結像レンズを像側に１３０ｍｍの位置に配置したときの諸収差を、それぞれ図２および図４に示している。

（第１実施例）
上述の説明で用いた図１は、本願の顕微鏡対物レンズの第１実施例を示しており、この第１実施例に係る顕微鏡対物レンズについて、図１、図２および表２を用いて説明する。この顕微鏡対物レンズは上述したように、物体Ｏ側から順に並んだ、凸のメニスカスレンズＬ１と、像側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズＬ２と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズＬ３と、両凸レンズＬ４と、接合レンズＬ５とを有して構成される。凸のメニスカスレンズＬ１は、物体Ｏ側に凹面を向けて配置されている。接合レンズＬ２は、物体Ｏ側に配置された正レンズＬ２ｐと、像側に凹面を向けた負レンズＬ２ｎとを貼り合わせて構成される。接合レンズＬ３は、物体Ｏ側に凹面を向けた負レンズＬ３ｎと、像側に配置された正レンズＬ３ｐとを貼り合わせて構成される。接合レンズＬ５は、物体側に配置された負レンズＬ５ｎと、像側に配置された正レンズＬ５ｐとを貼り合わせて構成される。

表２に、第１実施例における各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１〜１３は、図１に示す面１〜１３に対応している。また、図１に示すｄ_nnは負レンズＬ２ｎの像側の面と負レンズＬ３ｎの物体側の面との間の空気間隔を、ｄｎは負レンズＬ２ｎの中心厚を、曲率半径Ｒ１は面番号１で示された面の曲率半径をそれぞれ示している。

（表２）
［全体諸元］
ｆ＝50，ＮＡ＝0.16，視野数＝25，ＷＤ＝18.00，ＴＬ＝56.67，β＝‐4
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ θ_Ct （レンズ名）
１ ‐251.17701 2.50 1.80400 46.58
２ ‐27.08724 2.50 1
３ 10.59055 6.40 1.49782 82.52 0.81784 （Ｌ２ｐ）
４ ‐16.02456 3.70 1.75500 52.31 0.81069 （Ｌ２ｎ）
５ 9.61867 2.00 1
６ ‐8.03568 6.50 1.69680 55.53 0.83267 （Ｌ３ｎ）
７ 182.17511 3.00 1.43425 95.02 0.84683 （Ｌ３ｐ）
８ ‐14.55447 1.00 1
９ 96.26582 4.00 1.43385 95.25
１０ ‐22.24991 1.00 1
１１ ‐592.37350 1.40 1.57250 57.74 0.81725 （Ｌ５ｎ）
１２ 39.45935 4.50 1.49782 82.52 0.81784 （Ｌ５ｐ）
１３ ‐25.39555 130.00 1
［条件対応値］
条件式（１）θ_Ct（Ｌ２ｐ）−θ_Ct（Ｌ２ｎ）＝0.00715
条件式（１）θ_Ct（Ｌ３ｐ）−θ_Ct（Ｌ３ｎ）＝0.01416
条件式（１）θ_Ct（Ｌ５ｐ）−θ_Ct（Ｌ５ｎ）＝0.00059
条件式（２）ｄ_nn／ＴＬ＝0.03529
条件式（３）ＮＡ・ｆ＝8.0
条件式（４）ν_d（Ｌ２ｐ）−ν_d（Ｌ２ｎ）＝30.21
条件式（４）ν_d（Ｌ３ｐ）−ν_d（Ｌ３ｎ）＝39.49
条件式（４）ν_d（Ｌ５ｐ）−ν_d（Ｌ５ｎ）＝24.79
条件式（５）ｆ／Ｒ１＝‐0.19906
条件式（６）ｄｎ／ＴＬ＝0.06529

上記表２に示す諸元の表から明らかなように、第１実施例では上記条件式（１）から（６）を全て満たしていることが分かる。

図２に、この第１実施例の顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差の諸収差図を示している。ここで、球面収差図はｇ線（λ＝435.84nm）、Ｆ線（λ＝486.13nm）、ｄ線（λ＝587.56nm）、Ｃ線（λ＝656.27nm）、ｔ線（λ＝1013.98nm）の各線に対する球面収差を示している。また、非点収差図において、ｄ線におけるサジタル像面を「Ｓ」、メリジオナル像面を「Ｍ」で示している。なお、各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を示しており、この収差図の説明は後述する第２実施例においても同様である。

図２に示す各収差図から明らかなように、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、可視域から近赤外域の波長範囲（ｇ線〜ｔ線）において、高開口数（ＮＡ０．１６）で且つ諸収差（球面収差、非点収差および歪曲収差）が良好に補正されていることが分かる。

（第２実施例）
本願の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズついて、図３、図４および表３を用いて説明する。この顕微鏡対物レンズは、図３に示すように、物体Ｏ側から順に並んだ、接合レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、像側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズＬ８と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズＬ９と、凸のメニスカスレンズＬ１０と、接合レンズＬ１１とを有して構成される。接合レンズＬ６は、物体Ｏ側に凹面を向けた負レンズＬ６ｎと、像側に配置された正レンズＬ６ｐとを貼り合わせて構成される。接合レンズＬ８は、物体Ｏ側に配置された正レンズＬ８ｐと、像側に凹面を向けた負レンズＬ８ｎとを貼り合わせて構成される。接合レンズＬ９は、物体Ｏ側に凹面を向けた負レンズＬ９ｎと、像側に配置された正レンズＬ９ｐとを貼り合わせて構成される。凸のメニスカスレンズＬ１０は、物体Ｏ側に凹面を向けて配置されている。接合レンズＬ１１は、物体Ｏ側に配置された負レンズＬ１１ｎと、像側に配置された正レンズＬ１１ｐとを貼り合わせて構成される。

表３に、第２実施例における各諸元の表を示す。なお、表３における面番号１〜１６は、図３に示す面１〜１６に対応している。また、図３に示すｄ_nnは負レンズＬ８ｎと負レンズＬ９ｎとの間の光軸上間隔を、ｄｎは負レンズＬ８ｎの中心厚を、曲率半径Ｒ１は、面番号１で示された面の曲率半径をそれぞれ示す。

（表３）
［全体諸元］
ｆ＝20，ＮＡ＝0.40，視野数＝25，ＷＤ＝4.00，ＴＬ＝55.17，β＝‐10
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ θ_Ct （レンズ名）
１ ‐12.39352 7.00 1.69350 53.20 0.81427 （Ｌ６ｎ）
２ 1242.03093 5.00 1.43425 95.02 0.84683 （Ｌ６ｐ）
３ ‐11.26916 0.20 1
４ 14.42509 4.50 1.43425 95.02
５ ‐15.94519 0.20 1
６ 12.56493 5.00 1.43385 95.25 0.80483 （Ｌ８ｐ）
７ ‐11.15483 7.80 1.72000 50.20 0.78507 （Ｌ８ｎ）
８ 13.53115 3.30 1
９ ‐6.32333 1.00 1.57250 57.80 0.81725 （Ｌ９ｎ）
１０ 125.04670 2.30 1.49782 82.52 0.81784 （Ｌ９ｐ）
１１ ‐11.96022 0.20 1
１２ ‐154.92395 7.50 1.78590 44.20
１３ ‐19.39718 0.50 1
１４ 606.11403 2.00 1.62280 57.00 0.80586 （Ｌ１１ｎ）
１５ 17.92224 4.50 1.49782 82.52 0.81784 （Ｌ１１ｐ）
１６ ‐46.91565 120.00 1
［条件対応値］
条件式（１）θ_Ct（Ｌ６ｐ）−θ_Ct（Ｌ６ｎ）＝0.03255
条件式（１）θ_Ct（Ｌ８ｐ）−θ_Ct（Ｌ８ｎ）＝0.01976
条件式（１）θ_Ct（Ｌ９ｐ）−θ_Ct（Ｌ９ｎ）＝0.00059
条件式（１）θ_Ct（Ｌ１１ｐ）−θ_Ct（Ｌ１１ｎ）＝0.01197
条件式（２）ｄ_nn／ＴＬ＝0.05982
条件式（３）ＮＡ・ｆ＝8.0
条件式（４）ν_d（Ｌ６ｐ）−ν_d（Ｌ６ｎ）＝41.82
条件式（４）ν_d（Ｌ８ｐ）−ν_d（Ｌ８ｎ）＝45.05
条件式（４）ν_d（Ｌ９ｐ）−ν_d（Ｌ９ｎ）＝24.72
条件式（４）ν_d（Ｌ１１ｐ）−ν_d（Ｌ１１ｎ）＝25.52
条件式（５）ｆ／Ｒ１＝−1.61375
条件式（６）ｄｎ／ＴＬ＝0.14138

上記表３に示す諸元の表から明らかなように、第２実施例では上記条件式（１）から（６）を全て満たしていることが分かる。

図４に、この第２実施例の顕微鏡対物レンズの球面収差、非点収差および歪曲収差の諸収差図を示している。ここで、球面収差図はｇ線（λ＝435.84nm）、Ｆ線（λ＝486.13nm）、ｄ線（λ＝587.56nm）、Ｃ線（λ＝656.27nm）、ｔ線（λ＝1013.98nm）の各線に対する球面収差を示している。また、非点収差図において、ｄ線におけるサジタル像面を「Ｓ」、メリジオナル像面を「Ｍ」で示している。図４に示す各収差図から明らかなように、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、可視域から近赤外域の波長範囲（ｇ線〜ｔ線）において、高開口数（ＮＡ０．４０）で且つ諸収差（球面収差、非点収差および歪曲収差）が良好に補正されていることが分かる。

以上から、本発明に係る顕微鏡対物レンズによれば、高いＮＡ（０．１６もしくは０．４０）と十分な作動距離ＷＤ（１８．００もしくは４．００）を有するとともに、可視域から近赤外域までの波長範囲（ｇ線〜ｔ線）において諸収差（球面収差、非点収差および歪曲収差）が良好に補正されて優れた結像性能を発揮し得ることが分かる。さらに、本発明に係る顕微鏡対物レンズを、特に厚みのある試料における生体細胞の蛍光観察および近赤外ＤＩＣ観察に対して用いることで、より大きな効果が発揮される。

なお、以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 本発明に係る顕微鏡対物レンズとともに使用される結像レンズのレンズ構成図である。

符号の説明

Ｌ２（Ｌ８） 凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズのうち物体側の接合レンズ
Ｌ３（Ｌ９） 凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズのうち像側の接合レンズ
Ｌ２ｎ（Ｌ８ｎ） 物体側の接合レンズを構成する負レンズ
Ｌ３ｎ（Ｌ９ｎ） 像側の接合レンズを構成する負レンズ

Claims (4)

1. 正レンズと負レンズとより成る接合レンズを複数有して構成され、前記複数の接合レンズのうち少なくとも２つは各々がメニスカス形状を成し、凹面が互いに対向して配置されており、
   対物レンズ全系の焦点距離をｆとし、Ｃ線、ｔ線、Ｆ線に対する光学材料の屈折率をｎ_C、ｎ_t、ｎ_Fとしたときに（ｎ_C−ｎ_t）／（ｎ_F−ｎ_C）で定義される部分分散比θ_Ctにおいて、各々の前記接合レンズにおける正レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｐ）とし、各々の前記接合レンズにおける負レンズのｔ線に対する部分分散比をθ_Ct（Ｌｎ）とし、前記凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズの前記凹面間の光軸上空気間隔をｄ_nnとし、物体面から最も像側に位置したレンズ面までの光軸上距離をＴＬとし、レンズ全系の開口数をＮＡとしたとき、次式
   ０＜｛θ_Ct（Ｌｐ）−θ_Ct（Ｌｎ）｝＜０．０８
   ｄ_nn／ＴＬ＜０．０８
   ６≦ＮＡ・ｆ≦１０
   の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
2. 前記各々の接合レンズにおける正レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｐ）とし、前記各々の接合レンズにおける負レンズのｄ線に対するアッベ数をν_d（Ｌｎ）としたとき、次式
   ｛ν_d（Ｌｐ）−ν_d（Ｌｎ）｝＜４６
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
3. 最も物体側に位置したレンズの物体側の面の曲率をＲ１としたとき、次式
   −３＜ｆ／Ｒ１＜０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の顕微鏡対物レンズ。
4. 前記凹面が互いに対向して配置された２つの接合レンズのうち物体側の前記接合レンズにおいて、負レンズの中心厚をｄｎとしたとき、次式
   ｄｎ／ＴＬ＞０．０６
   の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。

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