JP2010250136A - 対物光学系及び落射型蛍光観察装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自家蛍光の発生が少なく、且つ、軸外まで収差が良好に補正された対物光学系、及びそれを備えた落射型観察装置を提供することを課題とする。
【解決手段】落射照明に用いられる対物光学系１２は、無限遠補正型の対物光学系であり、標本面ＳＳ側から順に、励起光を反射し、蛍光を透過させる光路分割素子を含み、蛍光を収斂させる正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、接合レンズＣＬ１を含み、前記蛍光を平行光束に変換する負のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、を含んで構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、対物光学系及び落射型蛍光観察装置に関する。

蛍光観察法は、標本に励起光を照射し、標本内の蛍光物質から生じる蛍光を検出することによって標本を観察する観察方法である。蛍光観察で検出される蛍光は一般に励起光に比べて微弱である。このため、蛍光観察では、蛍光は励起光との波長の違いを利用して励起光から分離された上で検出される。このように、標本から生じる微弱な蛍光を検出するためには、蛍光を励起光から分離することが必要となる。

ところが、落射照明による落射型蛍光観察の場合、標本から生じる蛍光を検出するためには、蛍光を励起光から分離するだけでは十分ではない。励起光の照射により生じる蛍光は、標本のみから生じるわけではない。励起光が通過する光学素子でも自家蛍光と呼ばれる蛍光が生じる。落射型蛍光観察の場合、通常、照明光路と観察光路は一部で重なっているため、この重なった光路上に配置された光学素子で生じた自家蛍光は、標本から生じる蛍光と重なって検出される。このため、落射型蛍光観察では、自家蛍光による蛍光画像の劣化を抑制する技術が必要とされている。

このような技術的な課題を踏まえ、落射型蛍光観察における自家蛍光の発生を抑制する技術として、特許文献１が開示されている。特許文献１では、照明光（励起光）は対物光学系の途中から入射されて、標本を照射する。これにより、照明光路と観察光路の重なる範囲は少なくなり、重なる範囲に配置される光学素子も減少する。それに加えて、光路が重なった範囲にある光学素子（またはそれらの一部）に自家蛍光の発生量の少ない材料を用いることで、さらに自家蛍光の発生を抑制することができる。

特開平９−２８１３９９号公報

ところで、自家蛍光の発生量の少ない材料としては、石英や蛍石などが知られているが、いずれも屈折率が比較的小さく、分散も似通った値を有する。このため、特許文献１のように、対物光学系に自家蛍光の発生量の少ない材料を用いる場合、対物光学系の設計に制限が生じてしまう。この制限により、高い開口数や広い実視野を持つ対物光学系の設計は、さらに困難になる。

その一方で、近年、蛍光観察法を利用した観察装置の分野では、標本の解析の高速化を求める傾向が著しい。単位時間当たりの処理量を増やし、高速な解析を実現するためには、検出された情報を高速に解析することに加え、一度により多くの情報を検出することが必要となる。このため、より広い範囲を一度に観察できる観察装置が求められている。より広い範囲を一度に観察するためには、広い実視野で、軸外まで十分に収差を補正する対物光学系が必要となる。

以上を踏まえ、本発明は、自家蛍光の発生が少なく、且つ、広い実視野を持ち、収差が良好に補正された対物光学系、及びそれを備えた落射型観察装置を提供することを課題とする。

本発明の第１の観点は、物体側から順に、励起光を反射し、且つ、蛍光を透過させる光路分割素子を含み、蛍光を収斂させる正のパワーを有する第１レンズ群と、少なくとも１つの接合レンズを含み、蛍光を平行光束に変換する負のパワーを有する第２レンズ群と、を含む無限遠補正型の対物光学系を提供する。
本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の対物光学系において、ｆを対物光学系の焦点距離とし、ｆ１を第１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
０．５≦ｆ１／ｆ≦２．５ ・・・（１）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第３の観点は、第１の観点または第２の観点に記載の対物光学系において、ｆを対物光学系の焦点距離とし、ｆ２を第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
−５．０≦ｆ２／ｆ≦−０．７ ・・・（２）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第４の観点は、第１の観点乃至第３の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第２レンズ群は、最も物体側に接合レンズを含み、接合レンズは、物体側に凸面を有する対物光学系を提供する。

本発明の第５の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第２レンズ群は、物体側から順に、接合レンズと、両凹レンズと、物体側に凹面を向けた第１の負レンズと、を含み、ｒ１を接合レンズの最も像側の面の曲率半径とし、ｒ２を両凹レンズの物体側の面の曲率半径とし、ｒ３を両凹レンズの像側の面の曲率半径とし、ｒ４を第１の負レンズの物体側の面の曲率半径とするとき、以下の条件式
２．０≦ｒ１／ｒ２ ・・・（３）
−１．０≦ｒ４／ｒ３≦−０．２ ・・・（４）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第６の観点は、物体側から順に、励起光を反射し、且つ、蛍光を透過させる光路分割素子を含み、蛍光を収斂させる正のパワーを有する第Ｉレンズ群と、最も物体側に第２の負レンズを含み、蛍光を平行光束に変換する負のパワーを有する第IIレンズ群と、を含む無限遠補正型の対物光学系を提供する。
本発明の第７の観点は、第６の観点に記載の対物光学系において、ｆを対物光学系の焦点距離とし、ｆIを第Ｉレンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
０．３≦ｆI／ｆ≦３．０ ・・・（５）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第８の観点は、第６の観点または第７の観点に記載の対物光学系において、ｆを対物光学系の焦点距離とし、ｆIIを第IIレンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
−３．０≦ｆII／ｆ≦−０．６ ・・・（６）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第９の観点は、第６の観点乃至第８の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第IIレンズ群は、物体側から順に、第２の負レンズからなる第II−１レンズ群と、最も物体側に第３の負レンズを含み、蛍光を平行光束に変換する第II−２レンズ群と、を含む無限遠補正型の対物光学系を提供する。

本発明の第１０の観点は、第９の観点に記載の対物光学系において、ｆを対物光学系の焦点距離とし、ｆII−１を第II−１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
−１．５≦ｆII−１／ｆ≦−０．３ ・・・（７）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第１１の観点は、第９の観点または第１０の観点に記載の対物光学系において、ｆIを第Ｉレンズ群の焦点距離とし、ｆII−２を第II−２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
０．０１≦ｆI／ｆII−２≦１．０ ・・・（８）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第１２の観点は、第９の観点乃至第１１の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第Ｉレンズ群は、最も像側に、接合レンズを含み、第２の負レンズは、両凹レンズであり、第３の負レンズは、物体側に凹面を有し、ｒ１を接合レンズの最も像側の面の曲率半径とし、ｒ２を両凹レンズの物体側の面の曲率半径とし、ｒ３を両凹レンズの像側の面の曲率半径とし、ｒ４を負レンズとするとき、以下の条件式
２．０≦ｒ１／ｒ２ ・・・（３）
−１．０≦ｒ４／ｒ３≦−０．２ ・・・（４）
を満たす対物光学系を提供する。

本発明の第１３の観点は、第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第１レンズ群は、最も物体側に、像側に凹面を向けた第１の凹レンズを含む対物光学系を提供する。

本発明の第１４の観点は、第１の観点乃至第１２の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、第１レンズ群は、物体側から、光路分割素子と、像側に凹面を向けた第２の凹レンズを含む対物光学系を提供する。

本発明の第１５の観点は、第１の観点乃至第１４の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、光路分割素子より物体側に配置された第１レンズ群に含まれるレンズは、自家蛍光の発生が少ない低自家蛍光硝材から構成される対物光学系を提供する。

本発明の第１６の観点は、第１の観点乃至第１５の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、光路分割素子は、ダイクロイックミラーである対物光学系を提供する。

本発明の第１７の観点は、第１の観点乃至第１５の観点のいずれか１つに記載の対物光学系において、光路分割素子は、ダイクロイックプリズムである対物光学系を提供する。

本発明の第１８の観点は、第１の観点乃至第１７の観点のいずれか１つに記載の対物光学系と、励起光を光路分割素子に向けて射出する照明光学系と、対物光学系を透過した蛍光を結像させる結像光学系と、を含む落射型蛍光観察装置を提供する。

本発明によれば、自家蛍光の発生が少なく、且つ、実視野が広く、収差が良好に補正された対物光学系、及びそれを備えた観察装置を提供することができる。

本発明の一実施例に係る観察装置の構成を例示する概略図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系の断面図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系に含まれる光路分割素子の構成を例示した概略図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系の諸収差を示す図である。 本発明の実施例２に係る対物光学系の断面図である。 本発明の実施例２に係る対物光学系の諸収差を示す図である。 本発明の実施例３に係る対物光学系の断面図である。 本発明の実施例３に係る対物光学系の諸収差を示す図である。 本発明の実施例４に係る対物光学系の断面図である。 本発明の実施例４に係る対物光学系の諸収差を示す図である。 本発明の実施例５に係る対物光学系の断面図である。 本発明の実施例５に係る対物光学系の諸収差を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施例について説明する。
まず、はじめに、各実施例に共通する構成と作用について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る観察装置の構成を例示する概略図である。観察装置１００は、標本（物体）を配置するステージ１と、励起光を射出する照明光学系２と、励起光を標本上に集光させる対物光学系３と、標本から生じた蛍光を結像させる結像光学系４と、を含んで構成されている。なお、対物光学系３は、無限遠補正型の対物光学系であり、励起光を反射し、且つ、蛍光を透過させる光路分割素子５を含んで構成されている。光路分割素子５は、励起光と蛍光の波長の違いを利用して、光路を分割する光学素子である。このような光学素子としては、例えば、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムなどがある。

観察装置１００は、落射型の蛍光観察装置である。観察装置１００では、励起光は、照明光学系２から対物光学系３に含まれる光路分割素子５に向けて射出され、光路分割素子５により反射されることで標本に照射される。一方、励起光の照射により標本から生じた蛍光は、光路分割素子５を含む対物光学系３を透過し、平行光束に変換された状態で、結像光学系４へ入射する。

観察装置１００では、照明光学系２から射出された励起光が通過する照明光路と、標本から生じた蛍光が通過する観察光路は、光路分割素子５と標本の間でのみ重なっている。このため、対物光学系３の像側から励起光を入射させる構成に比べて、対物光学系３内の光学素子で生じる自家蛍光の発生を抑制することができる。これにより、標本から生じる蛍光と自家蛍光が混ざって観察されることによる蛍光画像の画質の劣化（例えば、画像のコントラストの低下など）を抑制することができる。

また、対物光学系３を構成する光学素子のうち、光路分割素子５より標本側に配置される光学素子は、低自家蛍光硝材から構成されることが望ましい。低自家蛍光硝材とは、透過率が高く、自家蛍光の発生が比較的少ない硝材のことである。なお、透過率が高い硝材とは、照明光学系２からの励起光に対して８０％以上の内部透過率を有する硝材をいい、例えば、Ｓ−ＦＰＬ５３（株式会社オハラの商品名）、Ｎ−ＰＳＫ３（ＳＣＨＯＴＴ社の商品名）、石英、蛍石などがある。低自家蛍光硝材は、透過率が高いため励起光の吸収が少ない。このため、低自家蛍光硝材を用いることで、さらに自家蛍光の発生を抑制することができる。なお、結像光学系４は、コンフォーカル光学系として構成されてもよい。
以下、各実施例の対物光学系に共通する構成及び作用について、さらに詳細に説明する。

まず、対物光学系３を、標本側から順に、光路分割素子５を含み、正のパワーを有する第１レンズ群と、少なくとも１つの接合レンズを含み、負のパワーを有する第２レンズ群と、からなる２群構成とした場合について説明する。なお、第１レンズ群は、標本面からの発散光束（蛍光）を収束光束に変換して射出する。また、第２レンズ群は、第１レンズ群からの収束光束を平行光束に変換して射出する。

対物光学系３は、第１レンズ群に光路分割素子５が含まれているため、第２レンズ群に光路分割素子５が含まれる場合に比べて、対物光学系３での自家蛍光の発生を抑えることができる。

また、第１レンズ群は、正のパワーにより、標本面からの発散光束の光線高を抑えるように作用する。このため、第１レンズ群では、球面収差の発生が抑制される。

また、第２レンズ群は、負のパワーにより、収束光束を平行光束に変換しながら、第２レンズ群中の光線高を低く維持するように作用する。このため、第２レンズ群では、第１レンズ群で生じた球面収差とは反対方向に収差が発生し、対物光学系３全体としての球面収差が良好に補正されることになる。さらに、第２レンズ群では、接合レンズの接合面で色収差も補正される。
以上のような第１レンズ群と第２レンズ群を含むことで、対物光学系３は、自家蛍光の発生を抑制し、且つ、軸外まで良好に収差を補正することができる。

対物光学系３は、第１レンズ群が以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。さらに、対物光学系３は、条件式（１）に代えて、または、条件式（１）に加えて、第２レンズ群が以下の条件式（２）を満たすことが望ましい。ここで、ｆ、ｆ１、ｆ２は、それぞれ対物光学系の焦点距離、第１レンズ群の焦点距離、第２レンズ群の焦点距離である。
０．５≦ｆ１／ｆ≦２．５ ・・・（１）
−５．０≦ｆ２／ｆ≦−０．７ ・・・（２）
なお、条件式（１）及び条件式（２）に代えて、以下の条件式（１−１）及び／または条件式（２−１）を満たすことが、さらに望ましい。
０．６５≦ｆ１／ｆ≦２．１ ・・・（１−１）
−４．２≦ｆ２／ｆ≦−１．１ ・・・（２−１）

条件式（１）は、対物光学系３に対する第１レンズ群のパワーに関する条件であり、より良好な収差補正を可能とするための、第１レンズ群から射出される光束の収束の程度を規定する。第１レンズ群は光路分割素子５を含んでいるため、第１レンズ群の全長が長くなりやすく、その結果、光線高も高くなりやすい。このため、球面収差の発生を抑えるためには、第１レンズ群に比較的大きなパワーが必要となる。

条件式（１）の上限値を超える場合、第１レンズ群のパワーが不足していて、光線高の抑制が十分ではない。このため、球面収差の発生量が大きくなり、第２レンズ群での補正が困難となる。一方、条件式（１）の下限値を下回る場合、第１レンズ群のパワーが大きくなりすぎ、第２レンズ群で収束光束を平行光束に変換できなくなる。このため、対物光学系３が無限遠補正型の対物光学系とならない。

条件式（２）は、対物光学系３の第２レンズ群のパワーに関する条件であり、良好に収差を補正するとともに、第１レンズ群からの収束光束を平行光束として射出するための条件である。

条件式（２）の上限値を超える場合、第２レンズ群の負のパワーが大きすぎて、第２レンズ群からの射出光を平行光束として射出することが困難となる。一方、条件式（２）の下限値を下回る場合、第２レンズ群の負のパワーが不足し、第１レンズ群で生じた球面収差が補正しきれなくなる。

さらに、第２レンズ群の最も標本側の光学素子は接合レンズであり、その接合レンズは、標本側に凸面を持つことが望ましい。これにより、第２レンズ群に収束光として入射した光は凸面で光線高がさらに低く抑えられ、色収差とともに球面収差も良好に補正される。

さらに、第２レンズ群は、標本側から順に、接合レンズと、両凹レンズと、標本側に凹面を向けた負レンズ（第１の負レンズ）と、を含み、以下の条件式（３）及び／または（４）を満たすことが望ましい。両凹レンズや負レンズは、像面湾曲の良好な補正に寄与する。ここで、ｒ１は接合レンズの最も像側の面（以下、第１面と記す。）の曲率半径であり、ｒ２は両凹レンズの標本側の面（以下、第２面と記す。）の曲率半径であり、ｒ３は両凹レンズの像側の面（以下、第３面と記す。）の曲率半径であり、ｒ４は負レンズの標本側の面（以下、第４面と記す。）の曲率半径である。
２≦ｒ１／ｒ２ ・・・（３）
−１．０≦ｒ４／ｒ３≦−０．２ ・・・（４）
なお、条件式（３）及び条件式（４）に代えて、以下の条件式（３−１）及び／または条件式（４−１）を満たすことが、さらに望ましい。
２．９≦ｒ１／ｒ２≦９９９ ・・・（３−１）
−０．７５≦ｒ４／ｒ３≦−０．３５ ・・・（４−１）

条件式（３）は、接合レンズと両凹レンズの向かい合う面（第１面及び第２面）の曲率半径のバランスに関する条件である。条件式（４）は、両凹レンズと負レンズの向かい合う面（第３面及び第４面）の曲率半径のバランスに関する条件である。上記４面は、４面全体としては収束光として入射する光を発散光に変換する。条件式（３）及び（４）は、各面における発散作用のバランスを規定している。

本構成の対物光学系３では、瞳は第１レンズ群内に存在し、瞳から離れた第３面及び第４面では軸外の主光線の光線高が高くなる傾向がある。このため、条件式（４）は、主に、軸外性能への影響が大きいコマ収差の良好な補正に寄与する。一方、条件式（３）は、比較的瞳に近い第１面及び第２面について規定しているため、条件式（４）に比べて球面収差への影響が大きく、球面収差の良好な補正に寄与する。

条件式（３）の下限値を下回る場合、第２面の曲率半径ｒ２が第１面の曲率半径ｒ１に対して大きくなりすぎてしまい、第２面によるペッツバール和の低減効果が不足する。この結果、像面湾曲の補正が不十分となり、広い実視野の確保が困難となる。

条件式（４）の上限値を超える場合、第３面の曲率半径ｒ３が第４面の曲率半径ｒ４に対して大きくなりすぎてしまう。その結果、コマ収差が十分に補正されず、軸外性能が劣化してしまう。一方、条件式（４）の下限値を下回る場合、第３面の曲率半径ｒ３が第４面の曲率半径ｒ４に対して小さくなりすぎてしまう。このため、光は第３面で大きく屈折し、第４面に過剰に発散された状態で入射することになる。その結果、コマ収差が過剰に補正され、軸外性能が劣化してしまう。

次に、対物光学系３を、標本側から順に、光路分割素子５を含み、正のパワーを有する第Ｉレンズ群と、最も標本側に負レンズ（第２の負レンズ）を含み、負のパワーを有する第IIレンズ群と、からなる２群構成とした場合について説明する。なお、第Ｉレンズ群は、標本面からの発散光束（蛍光）を収束光束に変換して射出する。また、第IIレンズ群は、第Ｉレンズ群からの収束光束を平行光束に変換して射出する。

対物光学系３は、第Ｉレンズ群に光路分割素子５が含まれているため、第IIレンズ群に光路分割素子５が含まれる場合に比べて、対物光学系３での自家蛍光の発生を抑えることができる。

また、第Ｉレンズ群は、正のパワーにより、標本面からの発散光束の光線高を抑えるように作用する。このため、第Ｉレンズ群では、球面収差の発生が抑制されることになる。

また、第IIレンズ群は、負のパワーにより、収束光束を平行光束に変換しながら、第IIレンズ群中の光線高を低く維持するように作用する。このため、第IIレンズ群では、第Iレンズ群で生じた球面収差とは反対方向に収差が発生し、対物光学系３全体としての球面収差が良好に補正される。第IIレンズ群では、負レンズにより像面湾曲も補正されることになる。また、第IIレンズ群では、第Ｉレンズ群と第IIレンズ群の間の空気間隔を用いて、コマ収差も補正される。
以上のような第Ｉレンズ群と第IIレンズ群を含むことで、対物光学系３は、自家蛍光の発生を抑制し、且つ、軸外まで良好に収差を補正することができる。

対物光学系３は、第Ｉレンズ群が以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。さらに、対物光学系３は、条件式（５）に代えて、または、条件式（５）に加えて、第IIレンズ群が以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。ここで、ｆ、ｆI、ｆIIは、それぞれ対物光学系の焦点距離、第Ｉレンズ群の焦点距離、第IIレンズ群の焦点距離である。
０．３≦ｆI／ｆ≦３．０ ・・・（５）
−３．０≦ｆII／ｆ≦−０．６ ・・・（６）
なお、条件式（５）及び条件式（６）に代えて、以下の条件式（５−１）及び／または条件式（６−１）を満たすことが、さらに望ましい。
０．６≦ｆI／ｆ≦２．１ ・・・（５−１）
−２．１≦ｆII／ｆ≦−１．２ ・・・（６−１）

条件式（５）は、対物光学系３に対する第Ｉレンズ群のパワーに関する条件であり、より良好な収差補正を可能とするための、第Ｉレンズ群から射出される光束の収束の程度が規定している。第Ｉレンズ群は光路分割素子５を含んでいるため、第Ｉレンズ群の全長が長くなりやすく、その結果、光線高も高くなりやすい。このため、球面収差の発生を抑えるためには、第Ｉレンズ群に比較的大きなパワーが必要となる。

条件式（５）の上限値を超える場合、第Ｉレンズ群のパワーが不足し、光線高の抑制が十分ではない。このため、球面収差の発生量が大きくなり、第IIレンズ群での補正が困難となる。一方、条件式（５）の下限値を下回る場合、第Ｉレンズ群のパワーが大きくなりすぎ、第IIレンズ群で収束光束を平行光束に変換できなくなる。このため、対物光学系３が無限遠補正型の対物光学系とすることが難しくなる。

条件式（６）は、対物光学系３の第IIレンズ群のパワーに関する条件であり、良好に収差を補正するとともに、第IIレンズ群からの収束光束を平行光束として射出するための条件である。

条件式（６）の上限値を超える場合、第IIレンズ群の負のパワーが大きすぎて、第IIレンズ群からの射出光を平行光束として射出することが困難となる。一方、条件式（６）の下限値を下回る場合、第IIレンズ群の負のパワーが不足し、第IIレンズ群で生じた球面収差が補正しきれなくなる。また、コマ収差の補正も不足する。

第IIレンズ群を、さらに、標本側から順に、負レンズ（第２の負レンズ）からなる第II−１レンズ群と、最も標本側に負レンズ（第３の負レンズ）を含み、蛍光を平行光束に変換する第II−２レンズ群と、からなる２群構成としてもよい。つまり、対物光学系３は、標本側から順に、第Ｉレンズ群と、第II−１レンズ群と、第II−２レンズ群の３群構成となる。この場合、像面湾曲は、第II−１レンズ群の負レンズ（第２の負レンズ）に加え、第II−２レンズ群の負レンズ（第３の負レンズ）でも補正されることになるため、さらに良好に補正される。また、コマ収差も、第Ｉレンズ群と第II−１レンズ群の間の空気間隔に加え、第II−１レンズ群と第II−２レンズ群の間の空気間隔でも補正されることになるため、さらに良好に補正される。

対物光学系３は、第II−１レンズ群が以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。さらに、対物光学系３は、条件式（７）に代えて、または、条件式（７）に加えて、第Ｉレンズ群及び第II−２レンズ群が以下の条件式（８）を満たすことが望ましい。ここで、ｆ、ｆI、ｆII-１、ｆII−２は、それぞれ対物光学系の焦点距離、第Ｉレンズ群の焦点距離、第II−１レンズ群の焦点距離、第II−２レンズ群の焦点距離である。
−１．５≦ｆII-１／ｆ≦−０．３ ・・・（７）
０．０１≦ｆI／ｆII−２≦１．０ ・・・（８）
なお、条件式（７）及び条件式（８）に代えて、以下の条件式（７−１）及び／または条件式（８−１）を満たすことが、さらに望ましい。
−１．０≦ｆII-１／ｆ≦−０．４５ ・・・（７−１）
０．１≦ｆI／ｆII−２≦０．８ ・・・（８−１）

条件式（７）は、対物光学系３に対する第II−１レンズ群のパワーに関する条件であり、第II−１レンズ群により像面湾曲を十分に補正しながら、コマ収差を良好に補正するための条件である。

条件式（７）の上限値を超える場合、第II−１レンズ群の負のパワーが大きくなりすぎて、第II−１レンズ群からの射出光が第II−２レンズ群に過剰に発散した状態で入射することになる。このため、コマ収差が過剰に補正され、軸外性能が劣化してしまう。一方、条件式（７）の下限値を下回る場合、第II−１レンズ群の負のパワーが不足することで、第II−１レンズ群で光を十分に発散させることができない。このため、コマ収差が十分に補正できず、軸外性能が劣化してしまう。
条件式（８）は、第II−２レンズ群に対する第Ｉレンズ群のパワーに関する条件であり、球面収差を良好に補正するための条件である。

条件式（８）の上限値を超える場合、第Ｉレンズ群の正のパワーが小さくなりすぎて、第Ｉレンズ群での光線高が高くなる。この結果、第Ｉレンズ群で大きな球面収差が生じることになり、第II−１レンズ群及び第II−２レンズ群で十分に収差を補正することが困難となる。一方、条件式（８）の下限値を下回る場合、第Ｉレンズ群の正のパワーが大きすぎてしまう。第Ｉレンズ群では、収差補正のため、ある程度の大きなパワーが必要とされる。しかし、パワーが大きすぎると、第II−２レンズ群から射出される光束が平行光束にならず、対物光学系３を無限遠補正型の対物光学系として構成できない。

さらに、第Ｉレンズ群は、最も像側に接合レンズを含むことが望ましい。また、第II−１レンズ群の負レンズ（第２の負レンズ）は両凹レンズであり、第II−２レンズ群の負レンズ（第３の負レンズ）は標本側に凹面を向けた負レンズであることが望ましい。さらに、上述した条件式（３）及び（４）を満たすことが望ましい。なお、条件式（３）及び条件式（４）の作用はすでに上述したとおりである。ただし、ｒ１は第Ｉレンズ群の接合レンズの最も像側の面の曲率半径である。また、ｒ２、ｒ３は、それぞれ第II−１レンズ群の両凹レンズ（第２の負レンズ）の標本側の面の曲率半径と、像側の面の曲率半径である。また、ｒ４は負レンズ（第３の負レンズ）の標本側の面の曲率半径である。

なお、各条件式は、各々単独で用いても適宜組み合わせても、本発明の効果を有する。また、各条件式の上限値または下限値の一方のみを用いて限定しても良い。
次に、各実施例の対物光学系について具体的に説明する。

図２は、本実施例に係る対物光学系の断面図である。図２では、像側から無限遠の光束を対物光学系１２に入射させた場合の軸上光線の光路も併せて示されている。

図２に例示されるように、対物光学系１２は、標本面ＳＳ側から順に、レンズＬ１からレンズＬ１３まで、１３枚のレンズを含んで構成される。また、ここでは図示されていないが、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、さらに、光路分割素子を含む。なお、レンズＬ７、レンズＬ８、及びレンズＬ９は、接合レンズＣＬ１を構成する。また、レンズＬ１からレンズＬ４は、低自家蛍光硝材から構成されている。

対物光学系１２の焦点距離ｆ、標本面ＳＳ側の開口数ＮＡ、実視野φ、作動距離ＷＤは、それぞれ以下のとおりである。なお、ここで、作動距離ＷＤは、対物光学系１２の最も標本側の面から不図示のカバーガラスの像側の面までの距離である。
ｆ＝４５ｍｍ、ＮＡ＝０．４５、φ＝６ｍｍ、ＷＤ＝６．２３ｍｍ
また、本実施例で用いられたカバーガラスの厚さＴＨ、ｄ線に対する屈折率Ｎｄは、それぞれ以下のとおりである。
ＴＨ＝０．７５ｍｍ、Ｎｄ＝１．４５８４７

また、対物光学系１２のレンズデータは、以下のとおりである。なお、面番号は、対物光学系１２の最も像側のレンズ面から標本面ＳＳに向かって順に採番している。
対物光学系１２
面番号 曲率半径 レンズの間隔 レンズのd線 レンズのd線
（mm） または厚さ(mm) に対する屈折率 に対するアッベ数
S1 164.5681 6.2261 1.48749 70.23
S2 -330.671 1.3
S3 38.211 9.5004 1.673 38.15
S4 394.2669 8.2774
S5 1896.1436 4.7096 1.6134 44.27
S6 22.3846 10.6417
S7 -34.1457 10.0 1.6134 44.27
S8 75.6911 6.3925
S9 1111.8058 9.6412 1.51633 64.14
S10 45.312 16.1042 1.43875 94.93
S11 -21.6735 4.7129 1.6134 44.27
S12 -167.3268 1.3
S13 -656.2757 12.9105 1.43389 95.15
S14 -36.0321 1.3
S15 129.1838 8.6139 1.43389 95.15
S16 -166.4073 72.0
S17 72.5673 7.8615 1.43389 95.15
S18 ∞ 1.3
S19 61.9883 9.4643 1.43389 95.15
S20 177.2403 7.2862
S21 25.8296 10.0 1.43389 95.15
S22 43.0689 10.3931
S23 30.2801 10.0 1.43389 95.15
S24 25.4097

図２に例示されるように、レンズＬ１からレンズＬ６のレンズ群が第１レンズ群ＬＧ１であり、レンズＬ７からレンズＬ１３のレンズ群が第２レンズ群ＬＧ２である。また、レンズＬ１からレンズＬ９のレンズ群が第Ｉレンズ群ＬＧIであり、レンズＬ１０からレンズＬ１３のレンズ群が第IIレンズ群ＬＧIIである。また、レンズＬ１０からなるレンズ群が第II−１レンズ群ＬＧII−１であり、レンズＬ１１からレンズＬ１３のレンズ群が第II−２レンズ群ＬＧII−２である。また、上述した第１面、第２面、第３面、第４面は、それぞれ面番号Ｓ９、Ｓ８、Ｓ７、Ｓ６である。
各レンズ群のｄ線に対する焦点距離は、以下のとおりである。
ｆ１＝８７．９７ｍｍ、ｆ２＝−５６．１５ｍｍ、ｆI＝６６．１１ｍｍ
ｆII＝−７８．２３ｍｍ、ｆII−１＝−３７．０８ｍｍ、ｆII−２＝３１５．２６ｍｍ

以下の式（Ｃ１１）から（Ｃ１８）で示されるように、対物光学系１２は、条件式（１）から（８）を満たしている。なお、式（Ｃ１１）から（Ｃ１８）はそれぞれ条件式（１）から（８）に対応している。
ｆ１／ｆ＝１．９６ ・・・（Ｃ１１）
ｆ２／ｆ＝−１．２５ ・・・（Ｃ１２）
ｒ１／ｒ２＝１４．６９ ・・・（Ｃ１３）
ｒ４／ｒ３＝−０．６６ ・・・（Ｃ１４）
ｆI／ｆ＝１．４７ ・・・（Ｃ１５）
ｆII／ｆ＝−１．７４ ・・・（Ｃ１６）
ｆII-１／ｆ＝−０．８２ ・・・（Ｃ１７）
ｆI／ｆII−２＝０．２１ ・・・（Ｃ１８）

図３は、本実施例の対物光学系１２に含まれる光路分割素子の構成を例示した概略図である。図３（ａ）は、光路分割素子がダイクロイックミラーの場合を例示し、図３（ｂ）は、光路分割素子がダイクロイックプリズムの場合を例示している。

図３（ａ）に例示されるように、ダイクロイックミラー１３は、光軸１５に対して傾けて配置される。このため、平行平板であるダイクロイックミラー１３を透過した観察光では、非点収差が発生する。ただし、ダイクロイックミラー１３の光軸方向の厚さが薄いため、ダイクロイックミラー１３を透過することによる光量の損失は小さく抑えることができる。

一方、図３（ｂ）に例示されるように、ダイクロイックプリズム１４は、ダイクロイックミラー１３に比べて光軸方向の厚さが厚い。このため、ダイクロイックミラー１３に比べて光量の損失が大きくなる。ただし、ダイクロイックプリズム１４はその側面が光軸１５に対して垂直に配置されているため、ダイクロイックプリズム１４を透過した観察光では、非点収差は生じない。

図４は、光路分割素子を含まない状態の対物光学系１２の収差図であり、像側から無限遠の光束を対物光学系１２に入射させた場合の標本面ＳＳ上での収差が示されている。なお、図４（a）、図４（b）、図４（ｃ）、図４（ｄ）は、それぞれ球面収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差を示し、いずれも収差が良好に補正されていることを示している。

なお、図中の“ＮＡ”は対物光学系１２の標本側の開口数、“Ｙ”は物体高（ｍｍ）を示している。また、図４（ａ）及び図４（ｃ）における一点鎖線、実線、破線は、それぞれ５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７４９ｎｍの波長での収差を示している。また、図４（ｂ）における“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

図５は、本実施例に係る対物光学系の断面図である。図５では、像側から無限遠の光束を対物光学系１６に入射させた場合の軸上光線の光路も併せて示されている。

図５に例示されるように、対物光学系１６は、標本面ＳＳ側から順に、レンズＬ１からレンズＬ１３まで、１３枚のレンズを含んで構成される。また、ここでは図示されていないが、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、さらに、光路分割素子を含む。光路分割素子としては、実施例１と同様に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。なお、レンズＬ７、レンズＬ８、及ぶレンズＬ９は、接合レンズＣＬ１を構成し、レンズＬ１１とレンズＬ１２は、接合レンズＣＬ２を構成する。また、レンズＬ１からレンズＬ４は、低自家蛍光硝材から構成されている。

対物光学系１６の焦点距離ｆ、標本面ＳＳ側の開口数ＮＡ、実視野φ、作動距離ＷＤは、それぞれ以下のとおりである。なお、ここで、作動距離ＷＤは、対物光学系１６の最も標本側の面から不図示のカバーガラスの像側の面までの距離である。
ｆ＝４１．８ｍｍ、ＮＡ＝０．５、φ＝６ｍｍ、ＷＤ＝６．８７ｍｍ
また、本実施例で用いられたカバーガラスの厚さＴＨ、ｄ線に対する屈折率Ｎｄは、実施例１と同様である。

また、対物光学系１６のレンズデータは、以下のとおりである。なお、面番号は、対物光学系１６の最も像側のレンズ面から標本面ＳＳに向かって順に採番している。
対物光学系１６
面番号 曲率半径 レンズの間隔 レンズのd線 レンズのd線
（mm） または厚さ(mm) に対する屈折率 に対するアッベ数
S1 691.9406 7.7471 1.49571 81.54
S2 -104.735 1.3
S3 30.6798 12.05 1.61052 44.27
S4 114.0265 5.1799 1.49571 81.54
S5 19.1716 15.477
S6 -33.879 10.0 1.61052 44.27
S7 62.7257 6.5147
S8 200.5386 10.0 1.51462 64.14
S9 33.2923 23.6259 1.43777 94.93
S10 -23.3519 4.7 1.61052 44.27
S11 -265.9801 1.3
S12 4196.652 18.7864 1.43385 95.15
S13 -39.8941 1.3
S14 116.1358 12.6747 1.43385 95.15
S15 -148.878 72.0
S16 59.3952 10.0 1.43385 95.15
S17 373.295 3.9057
S18 53.8641 10.0 1.43385 95.15
S19 132.037 1.3
S20 20.6172 10.0 1.43385 95.15
S21 30.1904 1.3
S22 26.8015 10.0 1.43385 95.15
S23 19.3916

図５に例示されるように、レンズＬ１からレンズＬ６のレンズ群が第１レンズ群ＬＧ１であり、レンズＬ７からレンズＬ１３のレンズ群が第２レンズ群ＬＧ２である。また、レンズＬ１からレンズＬ９のレンズ群が第Ｉレンズ群ＬＧIであり、レンズＬ１０からレンズＬ１３のレンズ群が第IIレンズ群ＬＧIIである。また、レンズＬ１０からなるレンズ群が第II−１レンズ群ＬＧII−１であり、レンズＬ１１からレンズＬ１３のレンズ群が第II−２レンズ群ＬＧII−２である。また、上述した第１面、第２面、第３面、第４面は、それぞれ面番号Ｓ８、Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５である。
各レンズ群のｄ線に対する焦点距離は、以下のとおりである。
ｆ１＝８３．４５ｍｍ、ｆ２＝−５８．９２ｍｍ、ｆI＝６６．１９ｍｍ
ｆII＝−８３．６４ｍｍ、ｆII−１＝−３４．５０ｍｍ、ｆII−２＝１７１．３７ｍｍ

以下の式（Ｃ２１）から（Ｃ２８）で示されるように、対物光学系１６は、条件式（１）から（８）を満たしている。なお、式（Ｃ２１）から（Ｃ２８）はそれぞれ条件式（１）から（８）に対応している。
ｆ１／ｆ＝２．００ ・・・（Ｃ２１）
ｆ２／ｆ＝−１．４１ ・・・（Ｃ２２）
ｒ１／ｒ２＝３．２０ ・・・（Ｃ２３）
ｒ４／ｒ３＝−０．５７ ・・・（Ｃ２４）
ｆI／ｆ＝１．５８ ・・・（Ｃ２５）
ｆII／ｆ＝−２．００ ・・・（Ｃ２６）
ｆII−１／ｆ＝−０．８３ ・・・（Ｃ２７）
ｆI／ｆII−２＝０．３９ ・・・（Ｃ２８）

図６は、光路分割素子を含まない状態の対物光学系１６の収差図であり、像側から無限遠の光束を対物光学系１６に入射させた場合の標本面ＳＳ上での収差が示されている。なお、図６（a）、図６（b）、図６（ｃ）、図６（ｄ）は、それぞれ球面収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差を示し、いずれも収差が良好に補正されていることを示している。

なお、図中の“ＮＡ”は対物光学系１６の標本側の開口数、“Ｙ”は物体高（ｍｍ）を示している。また、図６（ａ）及び図６（ｃ）における一点鎖線、実線、破線は、それぞれ５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７４９ｎｍの波長での収差を示している。また、図６（ｂ）における“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

図７は、本実施例に係る対物光学系の断面図である。図７では、像側から無限遠の光束を対物光学系１７に入射させた場合の軸上光線の光路も併せて示されている。

図７に例示されるように、対物光学系１７は、標本面ＳＳ側から順に、レンズＬ１からレンズＬ１２まで、１２枚のレンズを含んで構成される。また、ここでは図示されていないが、レンズＬ３とレンズＬ４の間には、さらに、光路分割素子を含む。光路分割素子としては、実施例１と同様に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。なお、レンズＬ５及びレンズＬ６は、接合レンズＣＬ１を構成し、レンズＬ７及びレンズＬ８は、接合レンズＣＬ２を構成し、レンズＬ１０及びレンズＬ１１は、接合レンズＣＬ３を構成する。また、レンズＬ１からレンズＬ３は、低自家蛍光硝材から構成されている。

また、対物光学系１７は、第１レンズ群ＬＧ１の最も標本側に、像側に凹面を向けた凹レンズ（第１の凹レンズ）であるレンズＬ１を含む。このように、光線高の低い状態にある標本の近くに、凹レンズを設けることで、球面収差の発生を抑えながら、像面湾曲を補正することができる。

対物光学系１７の焦点距離ｆ、標本面ＳＳ側の開口数ＮＡ、実視野φ、作動距離ＷＤは、それぞれ以下のとおりである。なお、ここで、作動距離ＷＤは、対物光学系１７の最も標本側の面から不図示のカバーガラスの像側の面までの距離である。
ｆ＝４５ｍｍ、ＮＡ＝０．４、φ＝６ｍｍ、ＷＤ＝５．８７ｍｍ
また、本実施例で用いられたカバーガラスの厚さＴＨ、ｄ線に対する屈折率Ｎｄは、実施例１と同様である。

また、対物光学系１７のレンズデータは、以下のとおりである。なお、面番号は、対物光学系１７の最も像側のレンズ面から標本面ＳＳに向かって順に採番している。
対物光学系１７
面番号 曲率半径 レンズの間隔 レンズのd線 レンズのd線
（mm） または厚さ(mm) に対する屈折率 に対するアッベ数
S1 196.6177 6.2565 1.48749 70.23
S2 -240.6217 1.3
S3 35.913 12.7659 1.673 38.15
S4 -76.2343 10.0 1.6134 44.27
S5 25.8874 10.6787
S6 -45.3258 10.0 1.6134 44.27
S7 26.3823 16.9553
S8 112.1282 10.0 1.51633 64.14
S9 31.5955 22.7776 1.497 81.54
S10 -32.9508 1.3
S11 -39.0398 4.7 1.6134 44.27
S12 51.1481 18.5906 1.43875 94.93
S13 -60.6565 1.3
S14 74.6027 15.8379 1.43875 94.93
S15 -115.3962 70.0
S16 50.3992 9.7881 1.45875 67.8
S17 ∞ 1.3
S18 27.1 12.0205 1.45875 67.8
S19 ∞ 6.2575
S20 -96.0661 10.0 1.45875 67.8
S21 64.4557

図７に例示されるように、レンズＬ１からレンズＬ６のレンズ群が第１レンズ群ＬＧ１であり、レンズＬ７からレンズＬ１２のレンズ群が第２レンズ群ＬＧ２である。また、レンズＬ１からレンズＬ８のレンズ群が第Ｉレンズ群ＬＧIであり、レンズＬ９からレンズＬ１２のレンズ群が第IIレンズ群ＬＧIIである。また、レンズＬ９からなるレンズ群が第II−１レンズ群ＬＧII−１であり、レンズＬ１０からレンズＬ１２のレンズ群が第II−２レンズ群ＬＧII−２である。また、上述した第１面、第２面、第３面、第４面は、それぞれ面番号Ｓ８、Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５である。
各レンズ群のｄ線に対する焦点距離は、以下のとおりである。
ｆ１＝６１．８９ｍｍ、ｆ２＝−１８３．６２ｍｍ、ｆI＝９０．２１ｍｍ
ｆII＝−７４．３２ｍｍ、ｆII−１＝−２５．８２ｍｍ、ｆII−２＝１２７．４７ｍｍ

以下の式（Ｃ３１）から（Ｃ３８）で示されるように、対物光学系１７は、条件式（１）から（８）を満たしている。なお、式（Ｃ３１）から（Ｃ３８）はそれぞれ条件式（１）から（８）に対応している。
ｆ１／ｆ＝１．３８ ・・・（Ｃ３１）
ｆ２／ｆ＝−４．０８ ・・・（Ｃ３２）
ｒ１／ｒ２＝４．２５ ・・・（Ｃ３３）
ｒ４／ｒ３＝−０．５７ ・・・（Ｃ３４）
ｆI／ｆ＝２．０１ ・・・（Ｃ３５）
ｆII／ｆ＝−１．６５ ・・・（Ｃ３６）
ｆII−１／ｆ＝−０．５７ ・・・（Ｃ３７）
ｆI／ｆII−２＝０．７１ ・・・（Ｃ３８）

図８は、光路分割素子を含まない状態の対物光学系１７の収差図であり、像側から無限遠の光束を対物光学系１７に入射させた場合の標本面ＳＳ上での収差が示されている。なお、図８（a）、図８（b）、図８（ｃ）、図８（ｄ）は、それぞれ球面収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差を示し、いずれも収差が良好に補正されていることを示している。

なお、図中の“ＮＡ”は対物光学系１７の標本側の開口数、“Ｙ”は物体高（ｍｍ）を示している。また、図８（ａ）及び図８（ｃ）における一点鎖線、実線、破線は、それぞれ５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７４９ｎｍの波長での収差を示している。また、図８（ｂ）における“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

図９は、本実施例に係る対物光学系の断面図である。図９では、像側から無限遠の光束を対物光学系１８に入射させた場合の軸上光線の光路も併せて示されている。

図９に例示されるように、対物光学系１８は、標本面ＳＳ側から順に、レンズＬ１からレンズＬ１３まで、１３枚のレンズを含んで構成される。また、ここでは図示されていないが、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、さらに、光路分割素子を含む。光路分割素子としては、実施例１と同様に、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムを用いることができる。なお、レンズＬ７、レンズＬ８及びレンズＬ９は、接合レンズＣＬ１を構成する。また、レンズＬ１からレンズＬ４は、低自家蛍光硝材から構成されている。

対物光学系１８の焦点距離ｆ、標本面ＳＳ側の開口数ＮＡ、実視野φ、作動距離ＷＤは、それぞれ以下のとおりである。なお、ここで、作動距離ＷＤは、対物光学系１８の最も標本側の面から不図示のカバーガラスの像側の面までの距離である。
ｆ＝５６ｍｍ、ＮＡ＝０．５、φ＝８ｍｍ、ＷＤ＝６．１８ｍｍ
また、本実施例で用いられたカバーガラスの厚さＴＨ、ｄ線に対する屈折率Ｎｄは、実施例１と同様である。

また、対物光学系１８のレンズデータは、以下のとおりである。なお、面番号は、対物光学系１８の最も像側のレンズ面から標本面ＳＳに向かって順に採番している。
対物光学系１８
面番号 曲率半径 レンズの間隔 レンズのd線 レンズのd線
（mm） または厚さ(mm) に対する屈折率 に対するアッベ数
S1 179.4742 10.0 1.497 81.54
S2 -159.0243 5.0
S3 37.1264 10.1239 1.673 38.15
S4 71.1433 6.7381
S5 71.5749 9.5615 1.6134 44.27
S6 20.2993 14.8337
S7 -34.4116 9.6518 1.6134 44.27
S8 68.208 6.739
S9 260.7629 5.1001 1.48749 70.23
S10 32.7878 23.6441 1.43875 94.93
S11 -23.3537 4.7161 1.6134 44.27
S12 -270.9659 1.3
S13 ∞ 17.7591 1.43875 94.93
S14 -39.5219 1.3
S15 137.2995 11.0012 1.43875 94.93
S16 -152.974 70.0
S17 72.4749 9.2177 1.43385 95.15
S18 ∞ 12.4065
S19 34.2691 10.0 1.45875 67.8
S20 84.5272 1.3
S21 35.7356 8.4106 1.43385 95.15
S22 104.2784 6.6149
S23 ∞ 10.0 1.45875 67.8
S24 64.7661

図９に例示されるように、レンズＬ１からレンズＬ６のレンズ群が第１レンズ群ＬＧ１であり、レンズＬ７からレンズＬ１３のレンズ群が第２レンズ群ＬＧ２である。また、レンズＬ１からレンズＬ９のレンズ群が第Ｉレンズ群ＬＧIであり、レンズＬ１０からレンズＬ１３のレンズ群が第IIレンズ群ＬＧIIである。また、レンズＬ１０からなるレンズ群が第II−１レンズ群ＬＧII−１であり、レンズＬ１１からレンズＬ１３のレンズ群が第II−２レンズ群ＬＧII−２である。また、上述した第１面、第２面、第３面、第４面は、それぞれ面番号Ｓ９、Ｓ８、Ｓ７、Ｓ６である。
各レンズ群のｄ線に対する焦点距離は、以下のとおりである。
ｆ１＝９２．６８ｍｍ、ｆ２＝−６９．４３ｍｍ、ｆI＝７３．３８ｍｍ
ｆII＝−９６．１３ｍｍ、ｆII−１＝−３６．００ｍｍ、ｆII−２＝２５５．１２ｍｍ

以下の式（Ｃ４１）から（Ｃ４８）で示されるように、対物光学系１８は、条件式（１）から（８）を満たしている。なお、式（Ｃ４１）から（Ｃ４８）はそれぞれ条件式（１）から（８）に対応している。
ｆ１／ｆ＝１．６５ ・・・（Ｃ４１）
ｆ２／ｆ＝−１．２４ ・・・（Ｃ４２）
ｒ１／ｒ２＝３．８２ ・・・（Ｃ４３）
ｒ４／ｒ３＝−０．５９ ・・・（Ｃ４４）
ｆI／ｆ＝１．３１ ・・・（Ｃ４５）
ｆII／ｆ＝−１．７２ ・・・（Ｃ４６）
ｆII−１／ｆ＝−０．６４ ・・・（Ｃ４７）
ｆI／ｆII−２＝０．２９ ・・・（Ｃ４８）

図１０は、光路分割素子を含まない状態の対物光学系１８の収差図であり、像側から無限遠の光束を対物光学系１８に入射させた場合の標本面ＳＳ上での収差が示されている。なお、図１０（a）、図１０（b）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）は、それぞれ球面収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差を示し、いずれも収差が良好に補正されていることを示している。

なお、図中の“ＮＡ”は対物光学系１８の標本側の開口数、“Ｙ”は物体高（ｍｍ）を示している。また、図１０（ａ）及び図１０（ｃ）における一点鎖線、実線、破線は、それぞれ５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７４９ｎｍの波長での収差を示している。また、図１０（ｂ）における“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

図１１は、本実施例に係る対物光学系の断面図である。図１１では、像側から無限遠の光束を対物光学系１９に入射させた場合の軸上光線の光路も併せて示されている。

図１１に例示されるように、対物光学系１９は、標本面ＳＳ側から順に、ダイクロイックプリズム１４と、レンズＬ１からレンズＬ１１までの１１枚のレンズと、を含んで構成される。また、光路分割素子としては、ダイクロイックプリズム１４の代わりに、ダイクロイックミラー１３を用いてもよい。なお、レンズＬ５、レンズＬ６及びレンズＬ７は、接合レンズＣＬ１を構成し、レンズＬ９及びレンズＬ１０は、接合レンズＣＬ２を構成する。また、ダイクロイックプリズム１４は、低自家蛍光硝材から構成されている。

また、対物光学系１９は、第１レンズ群ＬＧ１に標本側から、ダイクロイックプリズム１４（光路分割素子）と、像側に凹面を向けた凹レンズ（第２の凹レンズ）であるレンズＬ１を含む。このように、最も標本側に光路分割素子を配置することで、照明光路と観察光路の重なりを最小限に抑え、それにより、自家蛍光の発生を抑制することができる。また、光線高の低い状態にある標本の近くに凹レンズを設けることで、球面収差の発生を抑えながら、像面湾曲を補正することができる。

対物光学系１９の焦点距離ｆ、標本面ＳＳ側の開口数ＮＡ、実視野φ、作動距離ＷＤは、それぞれ以下のとおりである。なお、ここで、作動距離ＷＤは、対物光学系１９の最も標本側の面から不図示のカバーガラスの像側の面までの距離である。
ｆ＝６９．１ｍｍ、ＮＡ＝０．４、φ＝８ｍｍ、ＷＤ＝５ｍｍ
また、本実施例で用いられたカバーガラスの厚さＴＨ、ｄ線に対する屈折率Ｎｄは、実施例１と同様である。

また、対物光学系１９のレンズデータは、以下のとおりである。なお、面番号は、対物光学系１９の最も像側のレンズ面から標本面ＳＳに向かって順に採番している。
対物光学系１９
面番号 曲率半径 レンズの間隔 レンズのd線 レンズのd線
（mm） または厚さ(mm) に対する屈折率 に対するアッベ数
S1 81.9118 9.9108 1.497 81.54
S2 296.9038 1.3
S3 47.1488 15.9633 1.673 38.15
S4 ∞ 7.0389 1.6134 44.27
S5 29.0923 23.1548
S6 -63.8571 9.3683 1.6134 44.27
S7 47.6125 9.8544
S8 147.7379 8.0204 1.51633 64.14
S9 35.771 29.5843 1.497 81.54
S10 -29.1745 6.4966 1.6134 44.27
S11 -122.4112 5.4963
S12 -406.7352 17.2273 1.43875 94.93
S13 -50.9718 5.0
S14 67.0518 18.1269 1.43875 94.93
S15 -186.693 4.0183
S16 65.9065 11.1586 1.43875 94.93
S17 2366.8766 13.4276
S18 -79.488 8.4462 1.43875 94.93
S19 ∞ 1.0
S20 ∞ 44.0 1.43385 95.15
S21 ∞

図１１に例示されるように、ダイクロイックプリズム１４及びレンズＬ１からレンズＬ４のレンズ群が第１レンズ群ＬＧ１であり、レンズＬ５からレンズＬ１１のレンズ群が第２レンズ群ＬＧ２である。また、ダイクロイックプリズム１４及びレンズＬ１からレンズＬ７のレンズ群が第Ｉレンズ群ＬＧIであり、レンズＬ８からレンズＬ１１のレンズ群が第IIレンズ群ＬＧIIである。また、レンズＬ８からなるレンズ群が第II−１レンズ群ＬＧII−１であり、レンズＬ９からレンズＬ１１のレンズ群が第II−２レンズ群ＬＧII−２である。また、上述した第１面、第２面、第３面、第４面は、それぞれ面番号Ｓ８、Ｓ７、Ｓ６、Ｓ５である。
各レンズ群のｄ線に対する焦点距離は、以下のとおりである。
ｆ１＝５２．５１ｍｍ、ｆ２＝−１３１．５９ｍｍ、ｆI＝４９．４７ｍｍ
ｆII＝−９０．５３ｍｍ、ｆII−１＝−４３．０９ｍｍ、ｆII−２＝３０６．４３ｍｍ

以下の式（Ｃ５１）から（Ｃ５８）で示されるように、対物光学系１９は、条件式（１）から（８）を満たしている。なお、式（Ｃ５１）から（Ｃ５８）はそれぞれ条件式（１）から（８）に対応している。
ｆ１／ｆ＝０．７６ ・・・（Ｃ５１）
ｆ２／ｆ＝−１．９０ ・・・（Ｃ５２）
ｒ１／ｒ２＝３．１０ ・・・（Ｃ５３）
ｒ４／ｒ３＝−０．４６ ・・・（Ｃ５４）
ｆI／ｆ＝０．７２ ・・・（Ｃ５５）
ｆII／ｆ＝−１．３１ ・・・（Ｃ５６）
ｆII−１／ｆ＝−０．６２ ・・・（Ｃ５７）
ｆI／ｆII−２＝０．１６ ・・・（Ｃ５８）

図１２は、対物光学系１９の収差図であり、像側から無限遠の光束を対物光学系１９に入射させた場合の標本面ＳＳ上での収差が示されている。なお、図１２（a）、図１２（b）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）は、それぞれ球面収差、像面湾曲、コマ収差、歪曲収差を示し、いずれも収差が良好に補正されていることを示している。

なお、図中の“ＮＡ”は対物光学系１９の標本側の開口数、“Ｙ”は物体高（ｍｍ）を示している。また、図１２（ａ）及び図１２（ｃ）における一点鎖線、実線、破線は、それぞれ５３２ｎｍ、６３２．８ｎｍ、７４９ｎｍの波長での収差を示している。また、図１２（ｂ）における“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。

１ ・・・ステージ
２ ・・・照明光学系
３、１２、１６、１７、１８、１９ ・・・対物光学系
４ ・・・結像光学系
５ ・・・光路分割素子
１３ ・・・ダイクロイックミラー
１４ ・・・ダイクロイックプリズム
１５ ・・・光軸
１００ ・・・観察装置

Claims (18)

1. 物体側から順に、
   励起光を反射し、且つ、蛍光を透過させる光路分割素子を含み、前記蛍光を収斂させる正のパワーを有する第１レンズ群と、
   少なくとも１つの接合レンズを含み、前記蛍光を平行光束に変換する負のパワーを有する第２レンズ群と、を含むことを特徴とする無限遠補正型の対物光学系。
2. 請求項１に記載の対物光学系において、
   ｆを前記対物光学系の焦点距離とし、ｆ１を前記第１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
   ０．５≦ｆ１／ｆ≦２．５ ・・・（１）
   を満たすことを特徴とする対物光学系。
3. 請求項１または請求項２に記載の対物光学系において、
   ｆを前記対物光学系の焦点距離とし、ｆ２を前記第２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
   −５．０≦ｆ２／ｆ≦−０．７ ・・・（２）
   を満たすことを特徴とする対物光学系。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の対物光学系において、
   前記第２レンズ群は、最も前記物体側に前記接合レンズを含み、
   前記接合レンズは、前記物体側に凸面を有することを特徴とする対物光学系。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の対物光学系において、
   前記第２レンズ群は、前記物体側から順に、
   前記接合レンズと、
   両凹レンズと、
   前記物体側に凹面を向けた第１の負レンズと、を含み、
   ｒ１を前記接合レンズの最も像側の面の曲率半径とし、ｒ２を前記両凹レンズの前記物体側の面の曲率半径とし、ｒ３を前記両凹レンズの前記像側の面の曲率半径とし、ｒ４を前記第１の負レンズの前記物体側の面の曲率半径とするとき、以下の条件式
   ２．０≦ｒ１／ｒ２ ・・・（３）
   −１．０≦ｒ４／ｒ３≦−０．２ ・・・（４）
   を満たすことを特徴とする対物光学系。
6. 物体側から順に、
   励起光を反射し、且つ、蛍光を透過させる光路分割素子を含み、前記蛍光を収斂させる正のパワーを有する第Ｉレンズ群と、
   最も前記物体側に第２の負レンズを含み、前記蛍光を平行光束に変換する負のパワーを有する第IIレンズ群と、を含むことを特徴とする無限遠補正型の対物光学系。
7. 請求項６に記載の対物光学系において、
   ｆを前記対物光学系の焦点距離とし、ｆIを前記第Ｉレンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
   ０．３≦ｆI／ｆ≦３．０ ・・・（５）
   を満たすことを特徴とする対物光学系。
8. 請求項６または請求項７に記載の対物光学系において、
   ｆを前記対物光学系の焦点距離とし、ｆIIを前記第IIレンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
   −３．０≦ｆII／ｆ≦−０．６ ・・・（６）
   を満たすことを特徴とする対物光学系。
9. 請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の対物光学系において、
   前記第IIレンズ群は、前記物体側から順に、
   前記第２の負レンズからなる第II−１レンズ群と、
   最も前記物体側に第３の負レンズを含み、前記蛍光を平行光束に変換する第II−２レンズ群と、を含むことを特徴とする無限遠補正型の対物光学系。
10. 請求項９に記載の対物光学系において、
    ｆを前記対物光学系の焦点距離とし、ｆII−１を前記第II−１レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
    −１．５≦ｆII−１／ｆ≦−０．３ ・・・（７）
    を満たすことを特徴とする対物光学系。
11. 請求項９または請求項１０に記載の対物光学系において、
    ｆIを前記第Ｉレンズ群の焦点距離とし、ｆII−２を前記第II−２レンズ群の焦点距離とするとき、以下の条件式
    ０．０１≦ｆI／ｆII−２≦１．０ ・・・（８）
    を満たすことを特徴とする対物光学系。
12. 請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記第Ｉレンズ群は、最も前記像側に、接合レンズを含み、
    前記第２の負レンズは、両凹レンズであり、
    前記第３の負レンズは、前記物体側に凹面を有し、
    ｒ１を前記接合レンズの最も像側の面の曲率半径とし、ｒ２を前記両凹レンズの前記物体側の面の曲率半径とし、ｒ３を前記両凹レンズの前記像側の面の曲率半径とし、ｒ４を前記第３の負レンズの前記物体側の曲率半径とするとき、以下の条件式
    ２．０≦ｒ１／ｒ２ ・・・（３）
    −１．０≦ｒ４／ｒ３≦−０．２ ・・・（４）
    を満たすことを特徴とする対物光学系。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記第１レンズ群は、最も前記物体側に、像側に凹面を向けた第１の凹レンズを含むことを特徴とする対物光学系。
14. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記第１レンズ群は、前記物体側から、
    前記光路分割素子と、
    前記像側に凹面を向けた第２の凹レンズを含むことを特徴とする対物光学系。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記光路分割素子より前記物体側に配置された第１レンズ群に含まれるレンズは、自家蛍光の発生が少ない低自家蛍光硝材から構成されることを特徴とする対物光学系。
16. 請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記光路分割素子は、ダイクロイックミラーであることを特徴とする対物光学系。
17. 請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の対物光学系において、
    前記光路分割素子は、ダイクロイックプリズムであることを特徴とする対物光学系。
18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載の対物光学系と、
    前記励起光を前記光路分割素子に向けて射出する照明光学系と、
    前記対物光学系を透過した蛍光を結像させる結像光学系と、を含むことを特徴とする落射型蛍光観察装置。