JP2011070025A

JP2011070025A - 対物光学系

Info

Publication number: JP2011070025A
Application number: JP2009221390A
Authority: JP
Inventors: Masato Fujiwara; 真人藤原
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP5449947B2

Abstract

【課題】細径を維持したまま視野を広げかつ像面湾曲を抑えて、精度良い観察を行う。
【解決手段】物体側から順に、正屈折力の第１群Ｇ_１、正屈折力の第２群Ｇ_２、負屈折力の第３群Ｇ_３、正屈折力の第４群Ｇ_４および第５群Ｇ_５を備え、第４群よりも像側に中間結像面が配置され、第１群が、最も物体側に略平面のレンズ面を有し像側に凸面を向けた凸レンズを含み、第２群が、最も物体側に凸面のレンズ面を物体側に向けたレンズを含み、第３群が、最も像側に凹面のレンズ面を像側に向けたレンズを含み、第４群が、最も物体側のレンズの凸面からなる像側レンズ面を像側に向け、かつ最も像側のレンズの凸面からなる物体側レンズ面を物体側に向けたレンズを含み、第５群が、中間結像面に最も近い面が中間結像面に凹面を向けたレンズを含み、以下の条件式（１）を満足する対物光学系１を提供する。
（１）０．２８＜（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＜０．５５
【選択図】図１

Description

本発明は、対物光学系に関するものである。

従来、対物光学系を用いた顕微鏡的観察が普及しており、例えば、培養状態の生物の細胞や組織内の生体関連分子の振る舞いなどを画像観察するために、特定の分子や組織、細胞などに色素や蛍光マーカーをつけて、これを蛍光顕微鏡や共焦点レーザー走査顕微鏡などで観察する方法が知られている。近年、マウスなどの哺乳類の生物個体が生きた状態での分子の振る舞いは培養細胞とは異なる場合が有るため、生物個体が生きたまま（in vivo）でも生体組織や細胞内の生体関連分子を観察できるin vivoイメージング技術が各種提案されている。さらに、生物個体を低侵襲に観察する目的から、細径の光学系で構成される対物レンズを顕微鏡の対物レンズとして採用し、生物個体に直接挿し込むことにより、生物個体を低侵襲に観察できる顕微鏡が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１１９３００号公報

しかしながら、この特許文献１に開示されているような従来の対物光学系は、マウスの脳などの比較的小さな臓器や侵襲によるダメージを受け易い生体部位の深部を観察する場合には、対物光学系の侵入部分をできるだけ細く設計する必要が有るが、対物レンズの先端径を細くすればするほど、視野範囲（ＦＯＶ）が狭くなるという不都合がある。

実験小動物を始めとする哺乳類の細胞、筋肉等の生体組織、あるいは、心臓、肝臓等の各種臓器、特に脳組織を生きたままの状態で、比較的長期間にわたって低侵襲に顕微観察するためには、さらに先端径を細くしなければならない。しかし、従来の細径の対物レンズをさらに細くしようとすると、球面収差や像面湾曲などの緒収差が発生し易くなり、顕微観察する際に不都合が生じることとなる。このことは、従来の細径の対物レンズについて、より広い視野範囲で観察しようとする場合にも同様の不都合をもたらす。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、物体側の開口数をなるべく落とさずに、かつ、像面湾曲を抑えて、精度良い観察を行うことができる対物光学系を提供することを目的としている。また、本発明は、物体側の開口数をそれほど落とさずに、像面湾曲を抑えたまま更なる先端細径化および／または広視野化を実現できる対物光学系を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、物体側から順に、正屈折力の第１群、正屈折力の第２群、負屈折力の第３群、正屈折力の第４群、中間結像面、第５群、そして正屈折力の第６群で構成され、前記第１群は最も物体側のレンズ面が略平面であり、更に像側に凸面を向けた凸レンズを含み、前記第２群は最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けたレンズを含み、前記第３群は最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けているレンズを含み、前記第４群は最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けており、かつ最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けたレンズを含み、前記第５群は前記中間結像面に最も近い面が前記中間結像面に凹面を向けたレンズを含み、前記第６群は凸レンズと凹レンズが接合され、かつ前記接合面が負屈折力である接合レンズを含み、無限遠設計で前記第４群と前記第５群との間に中間結像面を持ち、像側射出瞳位置が対物光学系の最も像側に位置するレンズ面よりも像側に位置することを特徴とする対物光学系を提供する。

この発明によれば、正屈折力の第１群において、最も物体側が略平面となることにより、液浸観察において標本と対物光学系との間に気泡が入らないようにすることができる。また、像側に凸面を向けた凸レンズを含むことにより、アプラナティック条件に近くして、球面収差とコマ収差の発生を抑えつつ、標本からの発散光の発散を緩和させることができる。

正屈折力の第２群において、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けることにより、球面収差やコマ収差が大きく発生するが、光束の発散を小さくして第２群以降で光線高が高くなるのを防ぐことができ、レンズ外径を小さくすることができる。
負屈折力の第３群において、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けていることによって、第３群内での光線高を高くすることなく、ペッツバール和を小さくすることができ像面湾曲や球面収差を補正することができる。

正屈折力の第４群においては、最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けていることで、アプラナティック条件に近くし、第３群からの発散光を球面収差とコマ収差の発生を大きくすることなく、略収斂光にすることができる。さらに最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けることで、アプラナティック条件に近くし、球面収差とコマ収差の発生を大きくすることなく収斂光にすることができる。

第５群において、中間結像面に近い位置に、凹面を配置することにより、中間結像位置からの光を、その発散を比較的大きくすることなくペッツバール和を小さくすることができる。このとき、中間結像面の物体側に配置される第４群の中間結像位置に最も近いレンズ面を凹面としてペッツバール和を小さくした場合、中間結像面からの発散光を凹面で更に発散させるため、先端レンズ径が大きくなってしまう。この発散光の広がりを抑制するために、より強い正屈折力で発散を抑制すると、球面収差が発生するなどするため不都合である。

また、中間結像面に対して、より像側に凹面を配置することにより、ペッツバール和を小さくし像面湾曲の発生を抑えると共に、主光線の集光角度を緩和させることができるため、像側の射出瞳位置を前記対物光学系の最も像側に位置するレンズ面よりも像側に位置させることが可能となり、本対物光学系の像側にリレー光学系を配置することが光学的に容易になる。

上記発明においては、前記中間結像面は、前記第４群と前記第５群との間に配置されている。
このようにすることで、第５群を構成するレンズの外径を大きくしても、第１群から中間結像面までの外径寸法を抑えて、外径がさらに細い対物光学系を提供することができる。

正屈折力の第６群において、発散光を平行光に変換するために全体として正屈折力を持たせると共に、負屈折力の接合面を持つ接合レンズを含むことによって、第１群から第４群で補正しきれなかった球面収差、色収差などを補正することができる。

また、上記発明においては、条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）は、視野範囲を広くしたことにより像面湾曲が発生し、その像面湾曲を補正するために、本発明の対物光学系の物体側視野範囲ＦＯＶと、第５群の中間結像面に凹面を向けた中間結像面に最も近いレンズ面の曲率半径の大きさＲ_５と、第５群の中間結像面に最も近いレンズ面と中間結像面との距離ｔ_５と、中間結像面での焦点深度Ｄｅｐとの最適な関係を規定している。

条件式（１）が０．２８を下回ると、ｔ_５が短くなる。ｔ_５が小さいと光線高が低い位置で光線を曲げるために曲率半径Ｒ_５を小さくしなければならず、Ｒ_５を小さくすると、像面湾曲が補正過剰となるため不都合である。また、視野範囲ＦＯＶが大きくなると像面湾曲の補正が困難になるため不都合である。

逆に、条件式（１）が０．５５を上回ると、ｔ_５が長くなる。すると、逆に曲率半径Ｒ_５が大きくなり、像面湾曲を補正することができず不都合である。
さらには、式（１）は収差補正上、以下の範囲に入るのがより好ましい。
０．４＜（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＜０．５５
よって、このように構成された本発明によれば、外径が細く、視野範囲が広く、諸収差が良好に補正されていて、２光子励起にも使用可能な高開口数でin vivo観察に適した対物光学系を提供することができる。

また、上記発明においては、以下の条件式（２）から（６）を満足することが好ましい。
（２）０．３７＜Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＜０．４５
（３）２．０＜φ_６／φ_１２＜２．５
（４）１．７５＜ｎ_１２＜１．９０
（５）０．２７＜Δｎ_６＜０．４５
（６）３０＜Δν_６＜５５
ただし、
Ｆ_１２：第１群から第２群までを合わせた焦点距離
ｔ_１３：物体面から第３群の像側面までの光軸距離
ＮＡ：物体側開口数
φ_６：第６群のレンズのうち最も大きなレンズ径
φ_１２：第１群と第２群のレンズのうち最も小さなレンズ径
ｎ_１２：第１群と第２群のレンズのうち最も大きな屈折率（ｄ線）
Δｎ_６：第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）
Δν_６：第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）

条件式（２）は、先端径を細くしたことにより、収差補正上好ましい、第１群から第２群までを合わせた焦点距離Ｆ_１２、物体面から第３群の最も像側面までの光軸距離ｔ_１３と物体側開口数ＮＡとの関係を規定している。
条件式（２）が０．３７を下回ると第１群から第２群を合わせた焦点距離Ｆ_１２が小さくなり、第１群と第２群の屈折力が強くなるため、球面収差が大きく発生し、その補正が困難になる。また、物体側開口数ＮＡが大きくなるために、球面収差などが大きく発生し、その補正が困難になる。

逆に、条件式（２）が０．４５を上回ると、第１群から第２群を合わせた焦点距離Ｆ_１２が大きくなり屈折力が小さくなる。その結果、球面収差が補正過剰になるなどの不都合が生じる。もしくは、物体側開口数ＮＡが小さくなるため、球面収差などの収差が補正過剰になり不都合である。

条件式（３）は、標本面に在る物体に対するＦＯＶと開口数の両方を大きくした場合に収差を良好に保ちながら出来るだけ細長い光学系を実現するための条件に関する。即ち、標本面に在る物体に対するＦＯＶと開口数の両方を大きくした場合、標本面からの発散光はより広がり易い光束になるために、そのままでは像側の光学系が太径になってしまうので、逆に略収斂光となるような強いパワー光学系を採用するようにした。このとき、最も物体に近いレンズで広がりの大きい光束を形成した直後に、２番目に物体に近いレンズで収斂する方向に急激に光束を狭めていることになる。この急激な発散角の変更に伴い、先端細径部分では比較的大きい収差（主に球面収差）が発生する問題が新たに生じる。そのため、本発明では、先端で発生した収差を第６群の光束径を大きくして補正することとし、その為の、第１，２群で最も小さなレンズ外径に対する第６群で最も大きなレンズ外径の関係を、条件式（３）は規定している。本発明では、条件式（３）を満たすように、第１群と第２群のレンズのうち最も小さなレンズ径に対する、第６群のレンズのうち最も大きなレンズ径の比を、２．０から２．５と規定したことにより、標本面からの発散光が広がらずに収斂させることができ、細長い形状を維持しながら各種の収差を充分に補正できるようになる。

条件式（３）が２．０を下回ると、第６群のレンズのうち最も大きなレンズ径φ_６が小さくなるため、第１群から第４群で発生した球面収差などをはじめとする諸収差の第６群での補正が困難になる。
逆に、条件式（３）が２．５を上回ると、第６群のレンズのうち最も大きなレンズ径φ_６が大きくなり、第１群と第２群のレンズのうち最も小さなレンズ径φ_１２が小さくなるため、第１群から第４群で発生した球面収差などをはじめとする諸収差の第６群での補正が過剰となる。

条件式（４）は、先端径を細くするために先端部分の第１群と第２群の屈折力を強くしなければならないが、収差補正上、第１群と第２群のレンズの中で最も大きな屈折率を最適に設定するのが好ましい。
条件式（４）が１．７５を下回ると、第１、２群の曲率半径が小さくなるため、球面収差が補正不足となるとともに、像面湾曲が発生するため不都合である。
逆に条件式（４）が１．９０を上回ると、第１、２群の曲率半径が大きくなるため、球面収差の補正が過剰になるとともに、像面湾曲が補正過剰となるため不都合である。

条件式（５）は、第５群までで発生した球面収差などの緒収差を補正するために、第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）Δｎ_６について規定している。
条件式（５）が０．２７を下回ると、前記負屈折力の接合面での屈折率差が小さくなり第１群から第４群で発生した球面収差などの収差を補正することが困難になる。
逆に条件式（５）が０．４５を上回ると、前記負屈折力の接合面での屈折率差が大きくなり、収差が補正過剰になる、もしくは光線高が大きくなるなどの不都合が生じる。

条件式（６）は、第５群までで発生した色収差を補正するために、第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）Δν_６について規定している。
条件式（６）が３０を下回ると、色収差が補正不足になる。
逆に条件式（６）が５５を上回ると、色収差の補正が過剰になるため、不都合である。

また、上記発明においては、前記第１〜３群を収容するほぼ単一径の外筒を有していてもよい。
また、上記発明においては、前記外筒の平均内径が１ｍｍ以下であってもよい。
また、上記発明においては、前記外筒の外径と長さとの寸法比率が１０倍以上であってもよい。
また、上記発明においては、前記外筒が、外径約１．８ｍｍ以内、長さ約２０ｍｍ以上であってもよい。
また、上記発明においては、物体側視野範囲が０．２５以上で、かつ、物体側開口数が０．３５以上であることが好ましい。

本発明によれば、細径を維持したまま視野を広げることができ、像面湾曲を抑えて、かつ、高開口数で、精度良い観察を行うことができるという効果を奏する。また、本発明によれば、像面湾曲を抑えたまま更なる先端細径化および／または広視野化を実現し、高開口数で、精度良い観察が可能になるという効果も奏する。

本発明の第１の実施形態に係る対物光学系の構成図である。図１の対物光学系を示す外筒を含む構成図である。本発明の第２の実施形態に係る対物光学系の構成図である。本発明の第３の実施形態に係る対物光学系の構成図である。図１の対物光学系の一実施例の収差図であり、（ａ）球面収差，（ｂ）正弦条件違反量，（ｃ）非点収差と像面湾曲，（ｄ）歪曲収差をそれぞれ示している。図３の対物光学系の一実施例の収差図であり、（ａ）球面収差，（ｂ）正弦条件違反量，（ｃ）非点収差と像面湾曲，（ｄ）歪曲収差をそれぞれ示している。図４の対物光学系の一実施例の収差図であり、（ａ）球面収差，（ｂ）正弦条件違反量，（ｃ）非点収差と像面湾曲，（ｄ）歪曲収差をそれぞれ示している。結像レンズの一例を示す構成図である。

本発明の第１の実施形態に係る対物光学系１について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１は、液浸対物光学系であって、図１および図２に示されるように、無限遠設計で中間結像面を有している。

この対物光学系１は、最も物体側に配置された物体側のレンズ面が略平面であるレンズと、像側に凸面を向けた凸レンズを含む正屈折力の第１レンズ群（第１群）Ｇ_１と、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けている正屈折力の第２レンズ群（第２群）Ｇ_２と、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けている負屈折力の第３レンズ群（第３群）Ｇ_３と、最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けており、さらに最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けている正屈折力の第４レンズ群（第４群）Ｇ_４、中間結像面に最も近い面が中間結像面に凹面を向けている第５レンズ群（第５群）Ｇ_５と、負屈折力の接合面を持つ凸レンズと凹レンズとの接合レンズを含む正屈折力の第６レンズ群（第６群）Ｇ_６と、第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５との間に配置された中間結像面とを備えている。

さらに具体的には、第１レンズ群Ｇ_１は、平行平板からなる第１レンズＬ_１と像面側に凸面を向けｄ線の屈折率が１．８８３である平凸レンズからなる第２レンズＬ_２とを備え、正屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ_２は、物体側の面が物体側に凸面を向いている凸レンズからなる第３レンズＬ_３と凹レンズからなる第４レンズＬ_４とを接合した接合レンズを備え、正屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ_３は、両凸レンズからなる第５レンズＬ_５と像側の面が像面側に凹面を向けている両凹レンズからなる第６レンズＬ_６とを接合した接合レンズを備え、負屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ_４は、最も物体側に配置された両凸レンズからなる第７レンズＬ_７の像側レンズ面が像側に凸面が向いており、最も像側に配置された平凸レンズからなる第８レンズＬ_８の物体側レンズ面が物体側に凸面を向けており、全体として正屈折力を有している。

第５レンズ群Ｇ_５は、中間結像面に最も近いレンズ面が前記中間結像面に凹面を向けているメニスカスレンズからなる第９レンズＬ_９を有している。
第６レンズ群Ｇ_６は、両凸レンズからなる第１０レンズＬ_１０と両凹レンズからなる第１１レンズＬ_１１とを接合し接合面が負屈折力の接合レンズと、両凸レンズからなる第１２レンズＬ_１２とを備え、正屈折力を有している。
そして、像側の射出瞳の位置は第１２レンズＬ_１２から３．２９ｍｍ像側に配置されている。

本実施形態においては、各レンズが以下の条件式（１）〜（６）を満たすように構成されている。
（１）０．２８＜（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＜０．５５
（２）０．３７＜Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＜０．４５
（３）２．０＜φ_６／φ_１２＜２．５
（４）１．７５＜ｎ_１２＜１．９０
（５）０．２７＜Δｎ_６＜０．４５
（６）３０＜Δν_６＜５５

ここで、Ｆ_１２は第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２までを合わせた焦点距離、ｔ_１３は物体面から第３レンズ群Ｇ_３の最も像側面までの光軸距離、ＮＡは対物光学系１の物体側開口数、ｔ_５は中間結像面から第５レンズ群Ｇ_５の最も中間結像面に近い面までの距離、Ｒ_５は第５レンズ群Ｇ_５の中間結像面に最も近い面の曲率半径、Ｄｅｐは中間結像面での片側焦点深度で、以下の式で定義される。
Ｄｅｐ＝ λ／（ＮＡ／β）^２
ここで、λはｄ線（５８７．６ｎｍ）の波長、βは物体面から中間結像面までの倍率である。

ＦＯＶは本液浸対物光学系の物体側視野範囲、φ_６は第６レンズ群Ｇ_６のレンズのうち最も大きなレンズ径、φ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も小さなレンズ径、ｎ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も大きな屈折率（ｄ線）、Δｎ_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）、Δν_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）である。

条件式（１）は、視野範囲を広くしたことにより像面湾曲が発生し、その像面湾曲を補正するために、本発明の対物光学系の物体側視野範囲ＦＯＶと、第５レンズ群Ｇ_５の中間結像面に凹面を向けた中間結像面に最も近いレンズ面の曲率半径の大きさＲ_５と、第５レンズ群Ｇ_５の中間結像面に最も近いレンズ面と中間結像面との距離ｔ_５と、中間結像面での焦点深度Ｄｅｐとの最適な関係を規定している。

逆に、条件式（１）が０．５５を上回ると、ｔ_５が長くなる。すると、逆に曲率半径Ｒ_５が大きくなり、像面湾曲を補正することができず不都合である。
さらには、式（１）は収差補正上、以下の範囲に入るのがより好ましい。
０．４＜（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＜０．５５
したがって、この条件式（１）を満たすことにより、外径が細く、視野範囲が広く、諸収差が良好に補正されていて、２光子励起にも使用可能な高開口数でin vivo観察に適した対物光学系を提供することができる。

条件式（２）は、先端径を細くしたことにより、収差補正上好ましい、第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２までを合わせた焦点距離Ｆ_１２、物体面から第３レンズ群Ｇ_３の最も像側面までの光軸距離ｔ_１３と物体側開口数ＮＡとの関係を規定している。
条件式（２）が０．３７を下回ると第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２を合わせた焦点距離Ｆ_１２が小さくなり、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の屈折力が強くなるため、球面収差が大きく発生し、その補正が困難になる。また、物体側開口数ＮＡが大きくなるために、球面収差などが大きく発生し、その補正が困難になる。

逆に、条件式（２）が０．４５を上回ると、第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２を合わせた焦点距離Ｆ_１２が大きくなり屈折力が小さくなる。その結果、球面収差が補正過剰になるなどの不都合が生じる。もしくは、物体側開口数ＮＡが小さくなるため、球面収差などの収差が補正過剰になり不都合である。

条件式（３）は、先端径を細くするために標本面からの発散光があまり広がらないうちに略収斂光にしなければならず、先端細径部分での収差（主に球面収差）の発生が大きい。そのため、先端で発生した収差を第６レンズ群Ｇ_６の光束径を大きくして補正する必要がある。その為、第１，２群で最も小さなレンズ外径と、第６レンズ群Ｇ_６で最も大きなレンズ外径との関係を規定している。

条件式（３）が２．０を下回ると、第６レンズ群Ｇ_６のレンズのうち最も大きなレンズ径φ_６が小さくなるため、第１レンズ群Ｇ_１から第４レンズ群Ｇ_４で発生した球面収差などをはじめとする諸収差の第６レンズ群Ｇ_６での補正が困難になる。
逆に、条件式（３）が２．５を上回ると、第６レンズ群Ｇ_６のレンズのうち最も大きなレンズ径φ_６が大きくなり、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も小さなレンズ径φ_１２が小さくなるため、第１レンズ群Ｇ_１から第４レンズ群Ｇ_４で発生した球面収差などをはじめとする諸収差の第６レンズ群Ｇ_６での補正が過剰となる。

条件式（４）は、先端径を細くするために先端部分の第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２の屈折力を強くしなければならないが、収差補正上、第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズの中で最も大きな屈折率を最適に設定するのが好ましい。
条件式（４）が１．７５を下回ると、第１、２レンズ群Ｇ_１，Ｇ_２の曲率半径が小さくなるため、球面収差が補正不足となるとともに、像面湾曲が発生するため不都合である。
逆に条件式（４）が１．９０を上回ると、第１、２レンズ群Ｇ_１，Ｇ_２の曲率半径が大きくなるため、球面収差の補正が過剰になるとともに、像面湾曲が補正過剰となるため不都合である。

条件式（５）は、第５レンズ群Ｇ_５までで発生した球面収差などの緒収差を補正するために、第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）Δｎ_６について規定している。
条件式（５）が０．２７を下回ると、前記負屈折力の接合面での屈折率差が小さくなり第１レンズ群Ｇ_１から第４レンズ群Ｇ_４で発生した球面収差などの収差を補正することが困難になる。
逆に条件式（５）が０．４５を上回ると、前記負屈折力の接合面での屈折率差が大きくなり、収差が補正過剰になる、もしくは光線高が大きくなるなどの不都合が生じる。

条件式（６）は、第５レンズ群Ｇ_５までで発生した色収差を補正するために、第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）Δν_６について規定している。
条件式（６）が３０を下回ると、色収差が補正不足になる。
逆に条件式（６）が５５を上回ると、色収差の補正が過剰になるため、不都合である。
したがって、これら条件式（２）〜（６）を満たすことにより、各レンズ群において発生した球面収差、像面湾曲及び色収差等の諸収差を適正に補正することができる。

表１に本実施形態に係る対物光学系１の一実施例のレンズデータを示し、図１に本実施例の光路図、図５に収差図を示す。

本実施例において、条件式（１）〜（６）における各値は以下の通りである。
Ｆ_１２＝０．６３
ｔ_１３＝３．８７
ＮＡ＝０．３８
φ_１２＝０．８
φ_６＝１．８
ｔ_５＝２．０
Ｒ_５＝３．４２３
Ｄｅｐ＝５４．７
β＝３．６７
ＦＯＶ＝０．３

よって、
（１）（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＝０．４２
（２）Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＝０．４３
（３）φ_６／φ_１２＝２．３
（４）ｎ_１２＝１．８８
（５）Δｎ_６＝０．４４
（６）Δν_６＝５４．１
となる。

本実施例に係る対物光学系１においては、図２に示されるように、レンズＬ_１〜Ｌ_６までのレンズ直径は最大０．８ｍｍ（有効径は０．６ｍｍ）、レンズＬ_７〜Ｌ_８のレンズ直径は最大１．２ｍｍ（有効径は１．０ｍｍ）、レンズＬ_９〜Ｌ_１３のレンズ直径は最大１．８ｍｍ（有効径は１．６ｍｍ）であり、レンズＬ_１〜Ｌ_６までの先端部分は非常に小さい径のレンズのみで構成されている。このため、これらレンズＬ_１〜Ｌ_１２、特に、第１〜第３レンズ群Ｇ_１〜Ｇ_３のレンズＬ_１〜Ｌ_６を収容する外筒１１を極めて細く構成することができ、マウスなどの実験小動物の体内奥深くの広い範囲を低侵襲で比較的長期間に渡ってin vivo観察するのに適している。また、上記発明においては、前記外筒の平均内径が１ｍｍ以下であってもよい。ここにおいて、本発明の対物光学系を保持する外筒は従来に比べて非常に細長く、例えば、外径が約２ｍｍ以内（レンズ直径は１．８ｍｍ以内）で、かつ長さが約２０ｍｍ以上（表では２２．５３ｍｍ）であり得る。つまり、本発明は、対物光学系が光軸に沿って直列的に配置する部分についての外径と長さとの寸法比率が１０倍以上であるような細長い形状において、従来よりも視野範囲が広い対物レンズを提供できる。このことは、前記寸法比率が要求されるような観察フィールド内の対象に最も有利な顕微鏡観察を実行できる。また、外筒の有無に関係なく、前記寸法比率の配置スペースのみ許容されるような任意の小型装置に適用するのに適している。

また、本実施例は可視光だけでなく、近赤外域まで収差を良好に補正しており、近赤外光を用いて試料の表面だけでなく比較的散乱の影響を受けずに生体内部を観察することができる。さらに、物体側開口数を比較的大きくしているため多光子励起にも使用することができる。さらに、本発明では、In vivo観察に要求される、大きいＦＯＶ（広視野）と、高い開口数（高解像）の全てを満足する。本発明を採用した対物光学系は、例えば、０．２５以上の物体側視野範囲と、０．３５以上の物体側開口数と、０．９ｍｍ以下の先端レンズ径を有するとともに、先端からのレンズ鏡筒が略１ｍｍ以下の外径をする。
表中の記号については、ｒ：曲率半径，ｄ：面間隔，ｎｄ：屈折率（ｄ線），νｄ：アッベ数（ｄ線）となっており、長さの単位はｍｍである。

次に、本発明の第２の実施形態に係る対物光学系２について図面を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系２は、図３に示されるように、無限遠設計で中間結像面を有している。

この対物光学系２は、最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面が略平面であるレンズと、像側に凸面を向けた平凸レンズを含む正屈折力の第１レンズ群Ｇ_１と、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けている正屈折力の第２レンズ群Ｇ_２と、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けている負屈折力の第３レンズ群Ｇ_３と、最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けており、さらに最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けた正屈折力の第４レンズ群Ｇ_４と、中間結像面に最も近い面が中間結像面に凹面を向けている第５レンズ群Ｇ_５と、負屈折力の接合面を持つ凸レンズと凹レンズとの接合レンズを含む正屈折力の第６レンズ群Ｇ_６とを備え、第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５との間に中間結像面が配置されている。

さらに具体的には、第１レンズ群Ｇ_１は、平行平板からなる第１レンズＬ_１と、像面側に凸面を向けｄ線の屈折率が１．８８３である平凸レンズからなる第２レンズＬ_２とを備え、正屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ_２は、物体側の面が物体側に凸面を向いている両凸レンズからなる第３レンズＬ_３と、平凸レンズからなる第４レンズＬ_４とを接合した接合レンズを備え、正屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ_３は、両凸レンズからなる第５レンズＬ_５と像側の面が像面側に凹面を向けている両凹レンズからなる第６レンズＬ_６とを接合した接合レンズを備え、負屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ_４は、最も物体側に配置された両凸レンズからなり、像側レンズ面が像側に凸面を向けた第７レンズＬ_７と、第８レンズＬ_８と第９レンズＬ_９とを接合し物体側レンズ面が物体側に凸面を向けた接合レンズと、最も像側に配置された第１０レンズＬ_１０と第１１レンズＬ_１１とを接合し物体側レンズ面が物体側に凸面を向けた接合レンズとを備え、全体として正屈折力を有している。

第５レンズ群Ｇ_５は、中間結像面に最も近いレンズ面が前記中間結像面に凹面を向けているメニスカスレンズからなる第１２レンズＬ_１２を有している。
第６レンズ群Ｇ_６は、両凸レンズからなる第１３レンズＬ_１３と両凹レンズからなる第１４レンズＬ_１４とを接合し接合面が負屈折力の接合レンズと、両凸レンズからなる第１５レンズＬ_１５とを備え、正屈折力を有している。
像側の射出瞳の位置は第１５レンズＬ_１５から像側３．５６ｍｍの位置に配置されている。

ここで、Ｆ_１２は第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２までを合わせた焦点距離、ｔ_１３は物体面から第３レンズ群Ｇ_３の最も像側面までの光軸距離、そして、ＮＡは物体側開口数、ｔ_５は中間結像面から第５レンズ群Ｇ_５の最も中間結像面に近い面までの距離、Ｒ_５は第５レンズ群Ｇ_５の中間結像面に最も近い面の曲率半径、Ｄｅｐは中間結像面での片側焦点深度で、以下の式で定義される。
Ｄｅｐ＝ λ／（ＮＡ／β）^２
ここで、λはｄ線（５８７．６ｎｍ）の波長、βは物体面から中間結像面までの倍率である。

ＦＯＶは物体側視野範囲、φ_６は第６レンズ群Ｇ_６のレンズのうち最も大きなレンズ径、φ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も小さなレンズ径、ｎ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も大きな屈折率（ｄ線）、Δｎ_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）、Δν_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）である。

表２に本実施形態に係る対物光学系１の一実施例のレンズデータを示し、図３に本実施例の光路図、図６に収差図を示す。

本実施例において、条件式（１）〜（６）における各値は以下の通りである。
Ｆ_１２＝０．５６
ｔ_１３＝３．６６
ＮＡ＝０．３８
φ_１２＝０．８
φ_６＝１．８
ｔ_５＝２．１
Ｒ_５＝４．９０１
Ｄｅｐ＝６４．７
β＝３．９９
ＦＯＶ＝０．３

よって、
（１）（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＝０．５３
（２）Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＝０．４
（３）φ_６／φ_１２＝２．３
（４）ｎ_１２＝１．８８
（５）Δｎ_６＝０．４４
（６）Δν_６＝５４．１
となる。

本実施例に係る対物光学系２は、基本的には第１の実施例とほぼ同じであるが、第１の実施例よりも球面収差、軸上色収差、コマ収差を補正し、軸上の結像性能をより良くした例である。

本実施例に係る対物光学系２においては、レンズＬ_１〜Ｌ_６のレンズ直径は最大０．８ｍｍ、レンズＬ_７〜Ｌ_１１のレンズ直径は最大１．２ｍｍ、レンズＬ_１２〜Ｌ_１５のレンズ直径は最大１．８ｍｍであり、レンズＬ_１〜Ｌ_６の先端部分は非常に小さい径のレンズのみで構成されている。このため、マウスなどの実験小動物の体内奥深くの広い範囲を低侵襲で比較的長期間に渡ってin vivo観察するのに適している。
ここで、本発明の対物光学系を保持する外筒は従来に比べて非常に細長く、例えば、外径が約２ｍｍ以内（レンズ直径は１．８ｍｍ以内）で、かつ長さが約２０ｍｍ以上（表では２４．４３ｍｍ）であり得る。つまり、本発明は、対物光学系が光軸に沿って直列的に配置する部分についての外径と長さとの寸法比率が１０倍以上であるような細長い形状において、従来よりも視野範囲が広い対物光学系を提供することができる。このことは、上記寸法比率が要求されるような観察フィールド内の対象に最も有利な顕微鏡観察を実行することができる。また、外筒の有無に関係なく、上記寸法比率の配置スペースのみ許容されるような任意の小型装置に適用するのに適している。

また、本実施例は可視光はもちろんのこと近赤外域まで収差を補正しており、近赤外光を用いて試料の表面だけでなく比較的散乱の影響を受けずに生体内部を観察することができる。さらに、物体側開口数を比較的大きくしているため多光子励起にも使用することができる。
表中の記号については、ｒ：曲率半径，ｄ：面間隔，ｎｄ：屈折率（ｄ線），νｄ：アッベ数（ｄ線）となっており、長さの単位はｍｍである。

次に、本発明の第３の実施形態に係る対物光学系３について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る対物光学系３は、図４に示されるように、無限遠設計で中間結像面を有している。

本実施形態に係る対物光学系３は、最も物体側に配置されたレンズの物体側のレンズ面が略平面であるレンズと、像側に凸面を向けた平凸レンズとを含む正屈折力の第１レンズ群Ｇ_１と、最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けている正屈折力の第２レンズ群Ｇ_２と、最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けている負屈折力の第３レンズ群Ｇ_３と、最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けており、さらに最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けた正屈折力の第４レンズ群Ｇ_４と、中間結像面に最も近い面が中間結像面に凹面を向けている第５レンズ群Ｇ_５と、負屈折力の接合面を持つ凸レンズと凹レンズとの接合レンズを含む正屈折力の第６レンズ群Ｇ_６とを備えている。
そして、第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５の間に中間結像面が配置されている。

さらに具体的には、第１レンズ群Ｇ_１は、平行平板からなる第１レンズＬ_１と、像面側に凸面を向けｄ線の屈折率が１．７７３である平凸レンズからなる第２レンズＬ_２とを備え、正屈折力を有している。
第２レンズ群Ｇ_２は、物体側の面が物体側に凸面を向いている両凸レンズからなる第３レンズＬ_３と平凸レンズからなる第４レンズＬ_４とを接合した接合レンズを備え、正屈折力を有している。

第３レンズ群Ｇ_３は、両凸レンズからなる第５レンズＬ_５と像側の面が像面側に凹面を向けている両凹レンズからなる第６レンズＬ_６とを接合した接合レンズを備え、負屈折力を有している。
第４レンズ群Ｇ_４は、最も物体側に配置された平凸レンズからなる第７レンズＬ_７の像側レンズ面が像側に凸面が向いており、最も像側に配置された平凸レンズからなる第８レンズＬ_８の物体側レンズ面が物体側に凸面を向けており、全体として正屈折力を有している。

第５レンズ群Ｇ_５は、中間結像面に最も近いレンズ面が前記中間結像面に凹面を向けているメニスカスレンズからなる第９レンズＬ_９を有している。
第６レンズ群Ｇ_６は、両凸レンズからなる第１０レンズＬ_１０と両凹レンズからなる第１１レンズＬ_１１とを接合し接合面が負屈折力の接合レンズと、両凸レンズからなる第１２レンズＬ_１２とを備え、正屈折力を有している。
そして、像側の射出瞳の位置は第１２レンズＬ_１２から３．５１ｍｍ像側に配置されている。

ここで、Ｆ_１２は第１レンズ群Ｇ_１から第２レンズ群Ｇ_２までを合わせた焦点距離、ｔ_１３は物体面から第３レンズ群Ｇ_３の最も像側面までの光軸距離、そして、ＮＡは本対物光学系３の物体側開口数、ｔ_５は中間結像面から第５レンズ群Ｇ_５の最も中間結像面に近い面までの距離、Ｒ_５は第５レンズ群Ｇ_５の中間結像面に最も近い面の曲率半径、Ｄｅｐは中間結像面での片側焦点深度で、以下の式で定義される。
Ｄｅｐ＝λ／（ＮＡ／β）^２
ここで、λはｄ線（５８７．６ｎｍ）の波長、βは物体面から中間結像面までの倍率である。

ＦＯＶは本対物光学系の物体側視野範囲、φ_６は第６レンズ群Ｇ_６のレンズのうち最も大きなレンズ径、φ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も小さなレンズ径、ｎ_１２は第１レンズ群Ｇ_１と第２レンズ群Ｇ_２のレンズのうち最も大きな屈折率（ｄ線）、Δｎ_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）、Δν_６は第６レンズ群Ｇ_６の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）である。

表３に、本実施形態に係る対物光学系３の一実施例のレンズデータを示し、図４に本実施例の光路図、図７に収差図を示す。

本実施例において、条件式（１）〜（６）における各値は以下の通りである。
Ｆ_１２＝０．５５
ｔ_１３＝３．６８
ＮＡ＝０．３８
φ_１２＝０．８
φ_６＝１．８
ｔ_５＝１．７１
Ｒ_５＝２．９８９
Ｄｅｐ＝５６．９
β＝３．７４
ＦＯＶ＝０．３

よって、
（１）（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＝０．３０
（２）Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＝０．３９
（３）φ_６／φ_１２＝２．３
（４）ｎ_１２＝１．７７３
（５）Δｎ_６＝０．２７６
（６）Δν_６＝３１．９
となる。

本実施例に係る対物光学系３は、基本的には第１の実施例とほぼ同じであるが、第１の実施例よりも歪曲収差を補正し、像の歪みを少なくした例である。本実施例に係る対物光学系３においては、レンズＬ_１〜Ｌ_６までのレンズ直径は最大０．８ｍｍ、レンズＬ_７〜Ｌ_８のレンズ直径は最大１．４ｍｍ、レンズＬ_９〜Ｌ_１２のレンズ直径は最大１．８ｍｍであり、レンズＬ_１〜Ｌ_６までの先端部分は非常に小さい径のレンズのみで構成されている。

このため、マウスなどの実験小動物の体内奥深くの広い範囲を像の歪みを少なく低侵襲に比較的長期間に渡ってin vivo観察するのに適している。
ここで、本発明の対物光学系を保持する外筒は従来に比べて非常に細長く、例えば、外径が約２ｍｍ以内（レンズ直径は１．８ｍｍ以内）で、かつ長さが約２０ｍｍ以上（表では２１．５８ｍｍ）であり得る。つまり、本発明は、対物光学系が光軸に沿って直列的に配置する部分についての外径と長さとの寸法比率が１０倍以上であるような細長い形状において、従来よりも視野範囲が広い対物光学系を提供することができる。このことは、上記寸法比率が要求されるような観察フィールド内の対象に最も有利な顕微鏡観察を実行することができる。また、外筒の有無に関係なく、上記寸法比率の配置スペースのみ許容されるような任意の小型装置に適用するのに適している。

なお、実施例１〜３は、全て像側への射出光が平行光となるので、それ自体では結像しない。そこで、例えば、以下の表４に示すレンズデータを有し、図８にレンズ構成図を示す結像レンズなどと組み合わせて使用する。ここでも、結像光学系の作動距離に相当する６．１ｍｍの長さ範囲にわたり、レンズの最大直径が１．８ｍｍ以内（有効径は１．６ｍｍ以内）と細径を維持できることから、対物光学系と結像光学系を合計した光学系の全長（上記実施例によれば、２７．６３〜３０．５３ｍｍ）について細径を維持することができることがわかる。このとき、イメージファイバ、ＣＣＤの受光面を第４の像面（結像面）に位置するように接続して観察することも可能である。なお、表４に示したレンズデータには像面に接するように反射を防ぐ平板ガラスを貼り付けた例を示してある。

ここで、上述した各種実施例からもわかるように、本発明の対物光学系の射出瞳位置は、対物光学系の最も像側に位置するレンズ面よりも像側に位置していることにより、結像レンズの瞳位置が結像レンズ内に位置している場合であっても光学的に組み合わせることが比較的容易である。このように、本発明においては、レンズの凹面を１次像の後側に配置することによって像面湾曲を補正することができるとともに、対物光学系の先端をより細くすることが可能となる。さらに、主光線の光軸に対する角度（集光度合い）が緩和され、主光線と光軸の交わる点を像位置に近くすることができるので、射出瞳位置（像側瞳位置）をレンズの外に出すことができる。

表中の記号については、ｒ：曲率半径，ｄ：面間隔，ｎｄ：屈折率（ｄ線），νｄ：アッベ数（ｄ線）となっており、長さの単位はｍｍである。

以上、本発明を説明したが、上記の主旨において以下のような変更や応用も可能である。
（Ａ）上記実施形態においては、第４レンズ群Ｇ_４と第５レンズ群Ｇ_５との間に中間結像面を配置した場合を例示したが、これに代えて、第５レンズ群Ｇ_５と第６レンズ群Ｇ_６との間に中間結像面を配置してもよく、この場合には、第５レンズ群Ｇ_５の凹面は像側の中間結像面に向けて配置することにすればよい。
（Ｂ） in vivo観察とは、生きた動植物の所定の観察部位を拡大観察するような顕微光学系であれば、いわゆる顕微鏡に限らず、内視鏡等にも適用できる。
（Ｃ）液浸型とは、生体等に対し接近して顕微観察する際に、体液や培養液等の液体に対物光学系側の先端部が浸る状態で観察を行うような光学系を意味し、本発明はそのような液浸型の光学系にとくに適している。
（Ｄ）細長い対物光学系の場合は、対物光学系の先端部分から像側に向けて外筒の径が増大しない形状なので、低侵襲のまま観察部位にアプローチすることが可能となり、観察対象（例えば生体）または観察対象に至る経路において損傷を最小限にしながら奥深い場所での観察を広視野で行うような任意の用途に適している。
（Ｅ）分解能を下げずに低侵襲で深部を直接観察したい観察対象に対し、適用するのが容易である。
（Ｆ）外観が筒状である観察用手段に限らず、細長いスペースでもって搭載するのが望ましい各種小型光学装置（例えば、カプセル内視鏡、超小型カメラ）に対し、本発明の対物光学系を配置することができる。

Ｇ_１第１レンズ群（第１群）
Ｇ_２第２レンズ群（第２群）
Ｇ_３第３レンズ群（第３群）
Ｇ_４第４レンズ群（第４群）
Ｇ_５第５レンズ群（第５群）
Ｇ_６第６レンズ群（第６群）
Ｌ_１第１レンズ
Ｌ_２第２レンズ
Ｌ_３第３レンズ
Ｌ_４第４レンズ
Ｌ_５第５レンズ
Ｌ_６第６レンズ
Ｌ_７第７レンズ
Ｌ_８第８レンズ
Ｌ_９第９レンズ
Ｌ_１０第１０レンズ
Ｌ_１１第１１レンズ
Ｌ_１２第１２レンズ
Ｌ_１３第１３レンズ
Ｌ_１４第１４レンズ
Ｌ_１５第１５レンズ
ｔ_１３物体面から第３レンズ群の像側面までの光軸距離
ｔ_５中間結像面から第５レンズ群の最も前記中間結像面に近い面までの距離

Claims

物体側から順に、正屈折力の第１群、正屈折力の第２群、負屈折力の第３群、正屈折力の第４群、中間結像面、第５群、そして正屈折力の第６群で構成され、
前記第１群は最も物体側のレンズ面が略平面であり、更に像側に凸面を向けた凸レンズを含み、
前記第２群は最も物体側のレンズ面が物体側に凸面を向けたレンズを含み、
前記第３群は最も像側のレンズ面が像側に凹面を向けているレンズを含み、
前記第４群は最も物体側に配置されたレンズの像側レンズ面が像側に凸面を向けており、かつ最も像側に配置されたレンズの物体側レンズ面が物体側に凸面を向けたレンズを含み、
前記第５群は前記中間結像面に最も近い面が前記中間結像面に凹面を向けたレンズを含み、
前記第６群は凸レンズと凹レンズが接合され、かつ前記接合面が負屈折力である接合レンズを含み、
無限遠設計で前記第４群と前記第５群との間に中間結像面を持ち、像側射出瞳位置が対物光学系の最も像側に位置するレンズ面よりも像側に位置することを特徴とする対物光学系。
以下の条件式（１）を満足する請求項１に記載の対物光学系。
（１）０．２８＜（ｔ_５・Ｒ_５）／（Ｄｅｐ・ＦＯＶ）＜０．５５
ただし、
ｔ_５：中間結像面から第５群の最も前記中間結像面に近い面までの距離
Ｒ_５：第５群の前記中間結像面に最も近い面の曲率半径
Ｄｅｐ：前記中間結像面での片側焦点深度であり、以下の式で定義される
Ｄｅｐ＝λ／（ＮＡ／β）^２
ここで、λはｄ線（５８７．６ｎｍ）の波長、βは物体面から中間結像面までの倍率
ＦＯＶ：物体側視野範囲
以下の条件式（２）から（６）を満足する請求項１または請求項２に記載の対物光学系。
（２）０．３７＜Ｆ_１２／（ｔ_１３・ＮＡ）＜０．４５
（３）２．０＜φ_６／φ_１２＜２．５
（４）１．７５＜ｎ_１２＜１．９０
（５）０．２７＜Δｎ_６＜０．４５
（６）３０＜Δν_６＜５５
ただし、
Ｆ_１２：第１群から第２群までを合わせた焦点距離
ｔ_１３：物体面から第３群の像側面までの光軸距離
ＮＡ：物体側開口数
φ_６：第６群のレンズのうち最も大きなレンズ径
φ_１２：第１群と第２群のレンズのうち最も小さなレンズ径
ｎ_１２：第１群と第２群のレンズのうち最も大きな屈折率（ｄ線）
Δｎ_６：第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズの屈折率差（ｄ線）
Δν_６：第６群の負屈折力の接合面を持つ接合レンズのアッベ数差（ｄ線）
前記第１〜３群を収容するほぼ単一径の外筒を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の対物光学系。
前記外筒の平均内径が１ｍｍ以下である請求項４に記載の対物光学系。
前記外筒の外径と長さとの寸法比率が１０倍以上である請求項４に記載の対物光学系。
前記外筒が、外径約１．８ｍｍ以内、長さ約２０ｍｍ以上である請求項６に記載の対物光学系。
物体側視野範囲が０．２５以上で、かつ物体側開口数が０．３５以上である請求項４に記載の対物光学系。