JP2011150299A - 顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可視域だけでなく、赤外域での観察にも対応可能な顕微鏡用リレーレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって第１レンズ群Ｇ１は物体側へ、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動する。、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと負の屈折力を持つ単レンズとからなり、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、そのうち少なくとも一方の接合レンズと、第２レンズ群Ｇ２の、全体として負の屈折力を持つ接合レンズとは、部分分散比の差が所定の条件式で表される硝材で構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、顕微鏡装置及びこれに用いるズームレンズに関する。

顕微鏡のような従来の光学装置では、以下の手順で観察や撮影が行われる。まず最初に、低倍率の対物レンズにより、広い視野で観察すべき位置を探す。次に、高倍率の対物レンズに変換（交換）して、物体（試料）を拡大する。そして、そのまま拡大された物体の観察を行ったり、撮像装置で撮影を行う。このとき、倍率範囲は、１倍程度から１００倍程度にもなる。そこで、このような広い倍率範囲に亘る物体の観察や撮影を行う方法として、ズームレンズを用いることが知られている。顕微鏡に用いるズームレンズとしては、例えば、特許文献１に記載のズームレンズがある。

特許第４０６１１５２号

近年、生物学研究、特に生細胞の研究においては、細胞へのダメージが小さい赤外光を用いた観察手法が用いられるようになっている。例えば、赤外光による微分干渉観察（IR-DIC）や光ピンセットなどがある。このような観察手法に対応するためには、可視域だけではなく、赤外域でも収差補正がなされた光学系を備えた顕微鏡装置が必要とされる。しかしながら、従来の顕微鏡装置に用いるズームレンズでは、可視域でしか収差補正がされていなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、広い波長域に亘り良好に収差補正が行われたズームレンズを備えることにより、可視域だけでなく、赤外域での観察にも対応可能な顕微鏡装置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、本発明は、対物レンズと、撮像用光路とを備えた顕微鏡装置において、前記撮像用光路には、結像レンズと、前記結像レンズによって形成された一次像を再結像させるためのズームレンズとが配置され、前記ズームレンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、前記第１レンズ群は物体側へ、前記第２レンズ群は像側へ移動し、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記正の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt1とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt2としたとき、前記第２レンズ群は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として負の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記負の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt3とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt4としたとき、（但し、部分分散比θCtは、当該レンズの硝材のＣ線に対する屈折率をｎＣとし、ｔ線に対する屈折率をｎｔとし、Ｆ線に対する屈折率をｎＦとしたとき、θＣｔ＝（ｎＣ−ｎｔ）／（ｎＦ−ｎＣ）と定義する）、次式 θCt1−θCt2 ＜ ０．０８ 、 θCt4−θCt3 ＞
０．１２ の条件を満足する。

また、本発明は、対物レンズと、撮像用光路とを備えた顕微鏡装置において、前記撮像用光路には、結像レンズと、前記結像レンズによって形成された一次像を再結像させるためのズームレンズとが配置され、前記ズームレンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、前記第２レンズ群は像側へ、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記正の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt1´とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt2´としたとき、前記第２レンズ群は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として負の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記負の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt3´とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt4´としたとき、（但し、部分分散比θCtは、当該レンズの硝材のＣ線に対する屈折率をｎＣとし、ｔ線に対する屈折率をｎｔとし、Ｆ線に対する屈折率をｎＦとしたとき、θＣｔ＝（ｎＣ−ｎｔ）／（ｎＦ−ｎＣ）と定義する）、次式 θCt1´−θCt2´ ＜ ０．０８ 、 θCt4´−θCt3´ ＞ ０．１２ の条件を満足する。

なお、前記結像レンズは、複数のレンズ群からなり、前記複数のレンズ群を構成する最も像面に近いレンズ群の焦点距離をｆＬとし、前記結像レンズの焦点距離をｆＴとしたとき、次式 ｆＬ＜０ 及び １．５＜｜ｆＬ／ｆＴ｜＜３．０ の条件を満足することが好ましい。

また、前記結像レンズによって形成される一次像の倍率をβとしたとき、次式 ０．６＜｜β｜＜１．０ の条件を満足することが好ましい。

本発明によれば、広い波長域に亘り良好に収差補正が行われたズームレンズを備えることにより、可視域だけでなく、赤外域での観察にも対応可能な顕微鏡装置を実現できる。

第１実施例に係る顕微鏡装置の構成断面図である。 第１実施例に係る顕微鏡装置における、ズーム高倍時（2.34×）の一部構成図である。 第１実施例に係るズームレンズの構成断面図であり、（ａ）は低倍時（0.70×）、（ｂ）は中倍時（1.17×）、（ｃ）は高倍時（2.34×）の状態を示す。 第１実施例に係るズームレンズの低倍時（0.70×）の軸上色収差図である。 第１実施例に係るズームレンズの高倍時（2.34×）の軸上色収差図である。 第１実施例に係るズームレンズの低倍時（0.70×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。 第１実施例に係るズームレンズの高倍時（2.34×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。 第２実施例に係る顕微鏡装置の構成断面図である。 第２実施例に係る顕微鏡装置における、ズーム高倍時（3.95×）の一部構成図である。 第２実施例に係るズームレンズの構成断面図であり、（ａ）は低倍時（0.80×）、（ｂ）は中倍時（1.97×）、（ｃ）は高倍時（3.95×）の状態を示す。 第２実施例に係るズームレンズの低倍時（0.80×）の軸上色収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの高倍時（3.95×）の軸上色収差図である。 第２実施例に係るズームレンズの低倍時（0.80×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。 第２実施例に係るズームレンズの高倍時（3.95×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態に係る顕微鏡装置ＭＳは、図１に示すように、標本１から発せられる光は、対物レンズ２によって平行光束となって、結像レンズを構成するレンズ群３に入射する。目視観察時には、光路中にプリズム４を挿入し、レンズ群３からの射出した光をこのプリズム４によって偏向させて目視観察用光路へと光を導き、該光路内に設けられたレンズ群５によって一次像６を形成する。観察者８は接眼レンズ７を通して、この一次像６を観察する。また、撮像時には、プリズム４を光路中から除き、レンズ群３から射出した光を撮像用光路へと導き、該光路内に設けられたミラー９によって偏向した後、結像レンズを構成するレンズ群１０によって一次像１１を形成する。この一次像１１からの光は、ズームレンズ１２（図１では、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３からなるズームレンズ１２ａが図示されている）を通って、ミラー１３によって偏向された後、撮像素子１５上に像１４を形成する。

ズームレンズ１２は、第１の構成として（以下、第１のズームレンズ１２ａと称する）、図３に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、第１レンズ群Ｇ１は物体側へ、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動するように構成することができる。

また、ズームレンズ１２は、第２の構成として（以下、第２のズームレンズ１２ｂと称する）、図１０に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、第２レンズ群Ｇ２は像側へ、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動するように構成することも可能である。第２の構成のズームレンズ１２ｂによれば、上記の第１の構成のズームレンズ１２ａよりもズーム比を高くすることが可能となる。

上記構成を有するズームレンズ１２（１２ａ，１２ｂ）において、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記正の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt1とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt2としたとき（但し、部分分散比θCtは、当該レンズの硝材のＣ線に対する屈折率をｎＣとし、ｔ線に対する屈折率をｎｔとし、Ｆ線に対する屈折率をｎＦとしたとき、 θCt＝（ｎＣ−ｎｔ）／（ｎＦ−ｎＣ） と定義する）、以下の条件式（１）を満足する。

θCt1−θCt2 ＜ ０．０８ …（１）

上記条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方が有する、正の屈折力を持つ接合レンズで生じる色収差の二次スペクトルを小さくするための条
件である。この条件式（１）の上限値を上回ると、二次スペクトルが大きくなり、可視域と赤外域の色収差を同時に抑えることが困難になる。なお、この正の屈折力を持つ接合レンズを用いて良好に色収差を補正するためには、二次スペクトルをより小さくする、言い換えれば、上記条件式（１）の左辺の値はより小さい方が好ましい。

また、より好ましくは以下の条件式（１’）、さらには以下の条件式（１”）を満足する方がよい。

θCt1−θCt2 ＜ ０．０６ …（１’）
θCt1−θCt2 ＜ ０．０３ …（１”）

さらに、本実施形態においては、第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として負の屈折力を持つ接合レンズを含み、前記負の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt3とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt4としたとき、以下の条件式（２）を満足することがより好ましい。

θCt4−θCt3 ＞ ０．１２ …（２）

上記条件式（２）は、第２レンズ群Ｇ２に配置された、負の屈折力を持つ接合レンズで生じる色収差の二次スペクトルを大きくするための条件である。この条件式（２）を満足することで、上記の第１レンズ群Ｇ１または第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方が有する正の屈折力を持つ接合レンズで発生した二次スペクトルを、第２レンズ群Ｇ２を構成する負の屈折力を持つ接合レンズで逆の色収差を発生させて打ち消し、さらに広い波長域に亘り色収差を抑えることが可能となる。なお、第２レンズ群Ｇ２を構成する負の屈折力を持つ接合レンズを用いて広波長域に亘り色消しを行うためには、二次スペクトルをより大きくする、言い換えれば上記条件式（２）の左辺の値はより大きい方が好ましい。

また、より好ましくは以下の条件式（２’）、さらには以下の条件式（２”）を満足する方がよい。

θCt4−θCt3 ＞ ０．１３…（２’）
θCt4−θCt3 ＞ ０．１４…（２”）

以上のように、本実施形態の顕微鏡装置ＭＳにおいては、第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３の少なくとも一方に含まれる正の屈折力を持つ接合レンズで所定量の色収差を発生させ、この正の屈折力を持つ接合レンズで発生させた色収差を相殺する色収差を第２レンズ群Ｇ２に含まれる負の屈折力を持つ接合レンズで意図的に発生させることで、ズームレンズ１２（１２ａ，１２ｂ）で発生する色収差を小さく抑えるように構成されている。したがって、上記条件式（１），（２）を満足しつつ、条件式（１）の値はより小さく、条件式（２）の値はより大きくすることで、より広い波長域に亘って良好に色収差を抑えることが可能となる。

さらに、本実施形態においては、結像レンズは、複数のレンズ群（図１では、レンズ群３，１０ａ，１０ｂ）からなり、複数のレンズ群を構成する最も像面に近いレンズ群の焦点距離をｆＬとし、結像レンズの焦点距離をｆＴとしたとき、以下の条件式（３）及び（４）を満足することが好ましい。

ｆＬ＜０ …（３）
１．５＜｜ｆＬ／ｆＴ｜＜３．０ …（４）

上記条件式（３）及び（４）は、ズームレンズ１２（１２ａ，１２ｂ）のレンズ径を小さくするための、結像レンズの条件である。結像レンズから射出された主光線は、射出瞳位置において一旦集光した後、広がっていく。よって、結像レンズの射出瞳がズームレンズ１２の近傍に位置する場合、ズームレンズ１２のレンズ径をそれほど大きくしなくても、結像レンズからの光束をズームレンズ１２に入射させることが可能である。しかしながら、引き回す距離が長い場合、結像レンズの射出瞳位置はズームレンズ１２より物体側に離れて位置することになり、結像レンズからの光束をケラレることなくズームレンズ１２に入射させるためには、ズームレンズ１２のレンズ径を大きくせざるを得ない。

そこで、上記条件式（３）及び（４）を共に満足するように結像レンズを構成すれば、該レンズを構成する最も像面に近いレンズ群（図１ではレンズ群１０ｂ）が負の屈折力を持つとともに、この負のレンズ群が一次像面１１の近辺に配置されるため、結像レンズの射出瞳位置を最終像面側へと移動させることが可能となる。よって、ズームレンズ１２のレンズ径を小さくすることができる。

なお、上記条件式（３）の上限値を上回ると、結像レンズを構成する最も像面に近いレンズ群が屈折力を持たない、もしくは正の屈折力を持つことになり、結像レンズの射出瞳位置を最終像面側へと移動させることができない。よって、ズームレンズ１２のレンズ径を抑えることができない。また、条件式（４）の上限値を上回ると、結像レンズ１０を構成する最も像面に近いレンズ群の負の屈折力が小さくなり過ぎ、射出瞳位置を像側へと移動させることが困難になる。一方、条件式（４）の下限値を下回ると、結像レンズを構成する最も像面に近いレンズ群の負の屈折力が大きくなり過ぎ、収差補正が困難になる。

また、本実施形態においては、（図１では、レンズ群３，１０ａ，１０ｂからなる）結像レンズによって形成される一次像の倍率をβとしたとき、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。

０．６＜｜β｜＜１．０ …（５）

上記条件式（５）を満足することで、結像レンズによって形成される一次像１１を小さくし、この一次像１１に続くズームレンズ１２（１２ａ，１２ｂ）のレンズ径を小さくすることが可能となる。

続いて、本実施形態に係る各実施例について、図面に基づいて説明する。

以下に表１及び表２を示すが、これらは第１及び第２実施例におけるズームレンズ１２ａ，１２ｂに係る各諸元の表である。［全体諸元］において、Ｙは像高、ＮＡは開口数、ＴＬは対物レンズ全長（最大値）をそれぞれ示す。また、［レンズ諸元］において、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を、ｒは各レンズ面の曲率半径を、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である面間隔を、ｎｄはｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を、νｄはｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示す。［可変間隔データ］において、ｆはレンズ全系の焦点距離、ｄｉ（但し、ｉは整数）は低倍時、中倍時、高倍時における第ｉ面の可変の面間隔を示す。［各群焦点距離データ］において、各群の初面及び焦点距離を示す。［条件式］において、上記条件式（１）及び（２）に対応する値を示す。

なお、表中において、焦点距離、曲率半径、面間隔、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、光学系は、比例拡大また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。

（第１実施例）
第１実施例に係る顕微鏡装置ＭＳについて、図１〜図７及び表１を用いて説明する。図１に示すように、本実施例に係る顕微鏡装置ＭＳでは、標本１から発せられる光は、対物レンズ２によって平行光束となって、結像レンズを構成するレンズ群３に入射する。目視観察時には、光路中にプリズム４を挿入し、レンズ群３からの射出した光をこのプリズム４によって偏向させて目視観察用光路へと光を導き、該光路内に設けられたレンズ群５によって一次像６を形成する。観察者８は接眼レンズ７を通して、この一次像６を観察する。また、撮像時には、プリズム４を光路中から除き、レンズ群３から射出した光を撮像用光路へと導き、該光路内に設けられたミラー９によって偏向した後、結像レンズを構成するレンズ群１０によって一次像１１を形成する。この一次像１１からの光は、ズームレンズ１２（１２ａ）を通って、ミラー１３によって偏向された後、撮像素子１５上に像１４を形成する。

上記構成の顕微鏡装置ＭＳでは、図２にも示すように、対物レンズ２（図示略）の射出瞳２´から射出された光束は、結像レンズ（倍率β＝0.85×，焦点距離ｆＴ＝170.9mm）
によって一次像１１を形成する。なお、本実施例の結像レンズは、物体側から順に並んだ、レンズ群３と、２つのレンズ群１０ａ，１０ｂからなるレンズ群１０とから構成される。そして、この結像レンズを構成するレンズ群の内、最も像面側に配置されているレンズ群１０ｂは負の屈折力を持つ（焦点距離ｆＬ＝-314.9mm）。これにより、一次像１１から150.8mmの位置に結像レンズの射出瞳が形成される。これは第１レンズ群Ｇ１〜第３レンズ群Ｇ３によって構成されるズームレンズ１２ａの内部に位置する。

上記構成の結像レンズによれば、該レンズに係る条件式、すなわち条件式（３）はｆＬ＝-314.9となり、条件式（４）は｜ｆＬ／ｆＴ｜＝1.84となり、条件式（５）はβ＝0.85となる。ゆえに、これら条件式（３）〜（５）を全て満たしていることが分かる。

続いて、上記ズームレンズ１２ａについて説明する。第１実施例に係るズームレンズ１２ａは、図３に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、第１レンズ群Ｇ１は物体側へ、第２レンズ群Ｇ２は像側へ移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２とからなる接合レンズと、両凸レンズＬ１３とを有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に並んだ、両凹レンズＬ２１と、両凹レンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３とからなる接合レンズとを有する。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と両凸レンズＬ３２とからなる接合レンズと、両凸レンズＬ３３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とからなる接合レンズとを有する。

表１に、第１実施例の顕微鏡装置ＭＳを構成するズームレンズ１２ａの各諸元の表を示す。なお、表１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。

（表１）
［全体諸元］
Ｙ＝11，ＮＡ＝0.040，ＴＬ＝87.8
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
(物体面) d0 1.000000
１ 109.428 1.5 1.654115 39.682
２ 25.153 3.5 1.592400 68.328
３ -291.222 0.5 1.000000
４ 73.075 2.5 1.497820 82.516
５ -98.554 d5 1.000000
６ -38.858 1.5 1.589130 61.177
７ 82.777 2.5 1.000000
８ -46.224 1.5 1.603001 65.437
９ 19.872 3.0 1.755200 27.512
10 63.758 d10 1.000000
11 147.441 2.0 1.749505 35.331
12 67.590 4.5 1.603001 65.437
13 -45.390 0.5 1.000000
14 2147.708 5.5 1.592400 68.328
15 -21.996 2.0 1.720467 34.708
16 -51.441 163.6 1.000000
［可変間隔データ］
低倍(0.70×) 中倍(1.17×) 高倍(2.34×)
ｆ 87.4 102.4 78.6
d0 158.818 139.891 120.877
d5 5.702 28.295 54.906
d10 13.152 9.485 1.888
［各群焦点距離データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ 58.4
Ｇ２ ６ -24.1
Ｇ３ 11 42.3
［条件式］
条件式（１）
θCt1−θCt2＝0.025（第１レンズ群Ｇ１内のレンズL11,L12からなる接合レンズ）
θCt1−θCt2＝0.097（第３レンズ群Ｇ３内のレンズL31,L32からなる接合レンズ）
θCt1−θCt2＝0.054（第３レンズ群Ｇ３内のレンズL33,L34からなる接合レンズ）
条件式（２）
θCt1−θCt2＝0.148（第２レンズ群Ｇ２内のレンズL22,L23からなる接合レンズ）

表１に示す諸元の表から、第１実施例に係るズームレンズ１２ａでは、上記条件式（１）及び（２）を満たすことが分かる。

図４は、第１実施例に係るズームレンズ１２ａの低倍時（0.70×）の軸上色収差図である。図４から、波長1000nmでの軸上色収差は120μｍ程度に抑えられており、この倍率における焦点深度225μｍに比べて小さく抑えられていることが分かる。また、図５は、第１実施例に係るズームレンズ１２ａの高倍時（2.34×）の軸上色収差図である。図５から、波長1000nmでの軸上色収差は350μｍ程度に抑えられており、この倍率における焦点深度2500μｍに比べて小さく抑えられていることが分かる。

また、図６は、第１実施例に係るズームレンズ１２ａの低倍時（0.70×）の諸収差図（
球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。図７は、第１実施例に係るズームレンズ１２ａの高倍時（2.34×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。なお、ｇはｇ線（波長435.8nm）を、ＦはＦ線（波長486.1nm）を、ｄはｄ線（波長587.6nm）を、ｔはｔ線（波長1013.98nm）を示す。図６及び図７に示す各収差図から明らかであるように、第１実施例に係るズームレンズ１２ａでは、広い波長域に亘り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。

よって、以上のような構成を有する第１実施例に係る顕微鏡装置ＭＳによれば、広い波長域に亘り良好に収差補正が行われたズームレンズ１２ａを備えることにより、可視域だけでなく、赤外域での観察にも十分に対応することができる。

（第２実施例）
第２実施例に係る顕微鏡装置ＭＳ´について、図８〜図１４及び表２を用いて説明する。図８に示すように、本実施例に係る顕微鏡装置ＭＳ´では、標本１から発せられる光は、対物レンズ２によって平行光束となって、結像レンズを構成するレンズ群３に入射する。目視観察時には、光路中にプリズム４を挿入し、レンズ群３からの射出した光をこのプリズム４によって偏向させて目視観察用光路へと光を導き、該光路内に設けられたレンズ群５によって一次像６を形成する。観察者８は接眼レンズ７を通して、この一次像６を観察する。また、撮像時には、プリズム４を光路中から除き、レンズ群３から射出した光を撮像用光路へと導き、該光路内に設けられたミラー９によって偏向した後、結像レンズを構成するレンズ群１０によって一次像１１を形成する。この一次像１１からの光は、ズームレンズ１２（１２ｂ）を通って、ミラー１３によって偏向された後、撮像素子１５上に像１４を形成する。

上記構成の顕微鏡装置ＭＳ´では、図９にも示すように、対物レンズ２（図示略）の射出瞳２´から射出された光束は、結像レンズ（倍率β＝0.875×，焦点距離ｆＴ＝177.0mm）によって一次像１１を形成する。なお、本実施例の結像レンズは、物体側から順に並
んだ、レンズ群３と、２つのレンズ群１０ａ，１０ｂからなるレンズ群１０とから構成される。そして、この結像レンズを構成するレンズ群の内、最も像面側に配置されているレンズ群１０ｂは負の屈折力を持つ（焦点距離ｆＬ＝-270.4mm）。これにより、一次像１１から193.4mmの位置に結像レンズの射出瞳が形成される。これは第１レンズ群Ｇ１〜第４レンズ群Ｇ４によって構成されるズームレンズ１２ｂの内部に位置する。

上記構成の結像レンズによれば、該レンズに係る条件式、すなわち条件式（３）はｆＬ＝-270.4となり、条件式（４）は｜ｆＬ／ｆＴ｜＝1.53となり、条件式（５）はβ＝0.875となる。ゆえに、これら条件式（３）〜（５）を全て満たしていることが分かる。

続いて、上記ズームレンズ１２ｂについて説明する。第２実施例に係るズームレンズ１２ｂは、図１０に示すように、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を持つ第４レンズ群Ｇ４とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、第２レンズ群Ｇ２は像側へ、第３レンズ群Ｇ３は物体側へ移動する。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に並んだ、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と両凸レンズＬ１２とからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とを有する。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側より順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と両凹レンズＬ２２とからなる接合レンズを有する。

第３レンズ群Ｇ３は、物体側より順に並んだ、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２とからなる接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３３と両凸レンズＬ３４とからなる接合レンズとを有する。

第４レンズ群Ｇ４は、物体側より順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４１と両凹レンズＬ４２とからなる接合レンズを有する。

表２に、第２実施例の顕微鏡装置ＭＳ´を構成するズームレンズ１２ｂの各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１〜１７は、図１０に示す面１〜１７に対応している。

（表２）
［全体諸元］
Ｙ＝11，ＮＡ＝0.045，ＴＬ＝113.4
［レンズ諸元］
面番号 ｒ ｄ ｎｄ νｄ
(物体面) 126.65 1.000000
１ 560.630 1.5 1.744000 44.792
２ 25.151 3.5 1.497820 82.571
３ -35.823 2.0 1.000000
４ 22.207 3.0 1.497820 82.571
５ 44.870 d5 1.000000
６ -30.490 2.0 1.805180 25.432
７ -15.207 1.5 1.617200 53.965
８ 31.763 d8 1.000000
９ -251.38 2.0 1.516800 63.881
10 277.324 6.0 1.592400 68.328
11 -46.209 0.2 1.000000
12 47.487 1.5 1.754999 52.318
13 30.803 5.0 1.592400 68.328
14 -228.063 d14 1.000000
15 -82.654 4.0 1.804400 39.587
16 -55.000 1.5 1.806100 33.344
17 175.000 191.5 1.000000
［可変間隔データ］
低倍(0.80×) 中倍(1.97×) 高倍(3.95×)
ｆ 98.9 97.9 54.5
d５ 7.088 30.049 40.969
d８ 64.147 29.566 5.169
d14 8.458 20.078 33.555
［各群焦点距離データ］
群番号 群初面 群焦点距離
Ｇ１ １ 56.4
Ｇ２ ６ -29.5
Ｇ３ ９ 41.1
Ｇ４ 15 -68.9
［条件式］
条件式（１）
θCt1−θCt2＝0.067（第１レンズ群Ｇ１内のレンズL11,L12からなる接合レンズ）
θCt1−θCt2＝-0.083（第３レンズ群Ｇ３内のレンズL31,L32からなる接合レンズ）
θCt1−θCt2＝-0.030（第３レンズ群Ｇ３内のレンズL33,L34からなる接合レンズ）
条件式（２）
θCt1−θCt2＝0.139（第２レンズ群Ｇ２内のレンズL21,L22からなる接合レンズ）

表２に示す諸元の表から、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂでは、上記条件式（１）及び（２）を満たすことが分かる。

図１１は、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂの低倍時（0.80×）の軸上色収差図である。図１１から、波長1000nmでの軸上色収差は150μｍ程度に抑えられており、この倍率における焦点深度316μｍに比べて小さく抑えられていることが分かる。また、図１２は、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂの高倍時（3.95×）の軸上色収差図である。図１２から、波長1000nmでの軸上色収差は2800μｍ程度に抑えられており、この倍率における焦点深度7705μｍに比べて小さく抑えられていることが分かる。

また、図１３は、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂの低倍時（0.80×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。図１４は、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂの高倍時（3.95×）の諸収差図（球面収差、像面湾曲、歪曲収差、倍率色収差、横収差）である。なお、ｇはｇ線（波長435.8nm）を、ＦはＦ線（波長486.1nm）を、ｄはｄ線（波長587.6nm）を、ｔはｔ線（波長1013.98nm）を示す。図１３及び図１４に示す各収差図から明らかであるように、第２実施例に係るズームレンズ１２ｂでは、広い波長域に亘り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。

よって、以上のような構成を有する第２実施例に係る顕微鏡装置ＭＳ´によれば、広い波長域に亘り良好に収差補正が行われたズームレンズ１２ｂを備えることにより、可視域だけでなく、赤外域での観察にも十分に対応することができる。

以上のように、本発明を分かりやすくするために実施形態の構成要件を付して説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは言うまでもない。

ＭＳ，ＭＳ´ 顕微鏡装置
２ 対物レンズ
３，１０ 結像レンズ
１１ 一次像
１２（１２ａ、１２ｂ） ズームレンズ
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

Claims (4)

1. 対物レンズと、撮像用光路とを備えた顕微鏡装置において、
   前記撮像用光路には、結像レンズと、前記結像レンズによって形成された一次像を再結像させるためのズームレンズとが配置され、
   前記ズームレンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、前記第１レンズ群は物体側へ、前記第２レンズ群は像側へ移動し、
   前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、
   前記正の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt1とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt2としたとき、
   前記第２レンズ群は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として負の屈折力を持つ接合レンズを含み、
   前記負の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt3とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt4としたとき、
   （但し、部分分散比θCtは、当該レンズの硝材のＣ線に対する屈折率をｎＣとし、ｔ線に対する屈折率をｎｔとし、Ｆ線に対する屈折率をｎＦとしたとき、θＣｔ＝（ｎＣ−ｎｔ）／（ｎＦ−ｎＣ）と定義する）、次式
   θCt1−θCt2 ＜ ０．０８
   θCt4−θCt3 ＞ ０．１２
   の条件を満足することを特徴とする顕微鏡装置。
2. 対物レンズと、撮像用光路とを備えた顕微鏡装置において、
   前記撮像用光路には、結像レンズと、前記結像レンズによって形成された一次像を再結像させるためのズームレンズとが配置され、
   前記ズームレンズは、物体側から順に並んだ、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、負の屈折力を持つ第２レンズ群と、正の屈折力を持つ第３レンズ群と、負の屈折力を持つ第４レンズ群とからなり、低倍から高倍への変倍にしたがって、前記第２レンズ群は像側へ、前記第３レンズ群は物体側へ移動し、
   前記第１レンズ群及び前記第３レンズ群の少なくとも一方は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として正の屈折力を持つ接合レンズを含み、
   前記正の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt1´とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt2´としたとき、
   前記第２レンズ群は、正の屈折力を持つ単レンズと、負の屈折力を持つ単レンズとからなる、全体として負の屈折力を持つ接合レンズを含み、
   前記負の屈折力を持つ接合レンズのうち少なくとも１枚は、該レンズを構成する前記正の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt3´とし、前記負の屈折力を持つ単レンズの部分分散比をθCt4´としたとき、
   （但し、部分分散比θCtは、当該レンズの硝材のＣ線に対する屈折率をｎＣとし、ｔ線に対する屈折率をｎｔとし、Ｆ線に対する屈折率をｎＦとしたとき、θＣｔ＝（ｎＣ−ｎｔ）／（ｎＦ−ｎＣ）と定義する）、次式
   θCt1´−θCt2´ ＜ ０．０８
   θCt4´−θCt3´ ＞ ０．１２
   の条件を満足することを特徴とする顕微鏡装置。
3. 前記結像レンズは、複数のレンズ群からなり、
   前記複数のレンズ群を構成する最も像面に近いレンズ群の焦点距離をｆＬとし、前記結像レンズの焦点距離をｆＴとしたとき、次式
   ｆＬ＜０
   １．５＜｜ｆＬ／ｆＴ｜＜３．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡装置。
4. 前記結像レンズによって形成される一次像の倍率をβとしたとき、次式
   ０．６＜｜β｜＜１．０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡装置。

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