JP2017016066A - 顕微鏡光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】広視野と大きな開口数を有し、軸外収差が良好に補正された顕微鏡光学系を提供する。【解決手段】顕微鏡光学系１は、物体側から正の第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、正レンズを含む第３レンズ群Ｇ３からなり、条件式（１）（２）（３）を満たす。第１レンズ群Ｇ１は、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを含む最も物体側に配置されたレンズ成分、その像側に近接して配置された凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する正のレンズ成分、正レンズと高分散の材料からなる負レンズを含む接合レンズを含む。ＮＡは顕微鏡光学系１の開口数、βＧ３は第３レンズ群Ｇ３の横倍率、ＤＧ３ｉは第３レンズ群Ｇ３と像面の間隔、ＤＧ２３は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間隔である。（１）０．２５＜ＮＡ≦１．５１、（２）０．２＜βＧ３＜３、（３）０．１＜ＤＧ３ｉ／ＤＧ２３＜２．５【選択図】図２

Description

本発明は、顕微鏡光学系に関する。

近年、撮像素子の高画素化が著しく、顕微鏡分野においても、広視野と高解像力とを両立した観察及び画像取得が可能な顕微鏡装置への期待が高まっている。例えば、広視野と高解像力とを両立した顕微鏡装置をバーチャルスライドに応用すると、スキャンスピードの高速化が可能になる。

上記のような顕微鏡装置を実現する場合、対物レンズには、低倍率で且つ大きな開口数が求められる。そのような対物レンズは、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載されている。

特開２０１０−１８６１６２号公報 特開２０１１−０７５９８２号公報

しかしながら、特許文献１又は特許文献２に記載の無限遠補正型の対物レンズと結像レンズとを組み合わせた無限遠光学系では、軸外収差を十分に補正することができない。このため、広い視野全体にわたって結像性能を維持することができず、視野周辺部分での結像性能（以降、周辺性能と記す）が劣化してしまう。

また、特許文献１又は特許文献２に記載されているような無限遠光学系からなる顕微鏡光学系で、より広い視野と大きい開口数とを両立させようとした場合、あるいは、口径食を軽減して軸外での開口数を大きくしようとした場合、軸外収差による周辺性能の劣化はさらに顕著になる。その結果、広視野と高分解能の両立はさらに困難になってしまう。

以上のような実情を踏まえ、本発明は、広視野と大きな開口数を有し、軸外収差が良好に補正された顕微鏡光学系を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、顕微鏡光学系であって、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、第２レンズ群と、正レンズを含む第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された第１レンズ成分であって、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有する第１メニスカスレンズを含む第１レンズ成分と、前記第１レンズ成分の像側に前記第１レンズ成分と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つ第２レンズ成分と、正レンズと前記正レンズよりも高分散の材料からなる負レンズとを含む接合レンズと、を含み、前記第１レンズ群の最も像側のレンズ成分で、軸上マージナル光線高さが最大となり、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は、前記第３レンズ群に含まれる正レンズのうちの最も像側に配置された正レンズよりも物体側の領域で、最大のレンズ間隔であり、ＮＡを前記顕微鏡光学系の開口数とし、β_Ｇ３を前記第３レンズ群の横倍率とし、Ｄ_Ｇ３ｉを前記第３レンズ群と像面との間隔とし、Ｄ_Ｇ２３を前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔とするとき、以下の条件式（１）から（３）を満たす顕微鏡光学系を提供する。
０．２５＜ＮＡ≦１．５１ （１）
０．２＜β_Ｇ３＜３ （２）
０．１＜Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＜２．５ （３）

本発明によれば、広視野と大きな開口数を有し、軸外収差が良好に補正された顕微鏡光学系を提供することができる。

第３レンズ群の横倍率と入射光線束の関係について説明するための図である。 本発明の実施例１に係る顕微鏡光学系１の断面図である。 図１に示す顕微鏡光学系１の収差図である。 本発明の実施例２に係る顕微鏡光学系２の断面図である。 図４に示す顕微鏡光学系２の収差図である。 本発明の実施例３に係る顕微鏡光学系３の断面図である。 図６に示す顕微鏡光学系３の収差図である。 本発明の実施例４に係る顕微鏡光学系４の断面図である。 図８に示す顕微鏡光学系４の収差図である。

本願の一実施形態に係る顕微鏡光学系について説明する。本実施形態に係る顕微鏡光学系（以降、単に顕微鏡光学系と記す。）は、物体面からの光を取り込んで物体の像を像面に形成する光学系であり、広視野と大きな開口数を有し、且つ、軸外収差が良好に補正された顕微鏡光学系である。

顕微鏡光学系は、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群と、正又は負の屈折力を有する第２レンズ群と、正レンズを含む正又は負の屈折力を有する第３レンズ群からなる。第１レンズ群は、物点から射出した発散光線束を収斂光線束に変換する作用を持つ。第２レンズ群は、主に軸上色収差と球面収差を良好に補正しながら、徐々にマージナル光線高さを低くする作用を持つ。第３レンズ群は、十分に主光線高さが大きくなった軸外光線束の主光線傾角を小さくして像面へ射出する作用を持つ。なお、本明細書において、光線束(pencil of light)とは、物体の一点（物点）から出射した光線の束のことである。

顕微鏡光学系は、第１レンズ群の最も像側のレンズ成分で、軸上マージナル光線高さが最大となる、という特徴を有している。この特徴により、第１レンズ群を特定することができる。また、顕微鏡光学系は、第２レンズ群と第３レンズ群との間隔が、第３レンズ群に含まれる正レンズのうちの最も像側に配置された正レンズよりも物体側の領域で、最大のレンズ間隔である、という特徴を有している。この特徴により、さらに、第２レンズ群と第３レンズ群も特定することができる。なお、本明細書において、レンズ成分とは、単レンズ、接合レンズを問わず、光線が通るレンズ面のうち物体側の面と像側の面の２つの面のみが空気（又は浸液）と接する一塊のレンズブロックのことである。

第１レンズ群は、最も物体側に配置された第１レンズ成分と、第１レンズ成分の像側に第１レンズ成分と近接して配置された第２レンズ成分と、正レンズとその正レンズよりも高分散の材料からなる負レンズとを含む接合レンズである第１接合レンズと、を含んでいる。

第１レンズ成分は、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有する第１メニスカスレンズを含んでいる。より具体的には、第１レンズ成分は、第１メニスカスレンズ、又は、第１メニスカスレンズと第１メニスカスレンズの物体側に配置された正レンズとからなる接合レンズである。第１メニスカスレンズが第１レンズ成分に含まれることで、マージナル光線高さが低い領域に凹面が配置されることになる。このため、物体からの光線束を収斂させながら（つまり、光線束の広がりを抑えながら）、主に像面湾曲を良好に補正することができる。なお、本明細書で、光線束を収斂させるとは、光線束を収斂光線束に変換することに限られず、収斂光線束に近づける作用を意味し、発散光線束の広がりを抑えることも含まれる。

第１メニスカスレンズを最も物体側に配置する構成は、凹面でのマージナル光線高さを特に低くすることができる。ただし、第１メニスカスレンズを最も物体側に配置すると顕微鏡光学系の物体側に凹空間が形成される。顕微鏡光学系が液浸光学系である場合には、顕微鏡光学系と物体との間を浸液で満した状態で観察が行われるが、上述した凹空間を浸液で満たすことが困難な場合がある。この様な場合には、浸液の屈折率に近い屈折率を有する材料からなる正レンズを第１メニスカスレンズの物体側に配置して、正レンズと第１メニスカスレンズからなる接合レンズを第１レンズ成分としてもよい。

第２レンズ成分は、正の屈折力を持ち、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有している。このため、球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えながら、第１レンズ成分から射出した光線束を徐々に収斂させることができる。

第１接合レンズは、色収差補正作用（色消し作用ともいう）を有していて、第２レンズ成分よりも像側に配置されている。顕微鏡光学系では、第１レンズ群内で軸上マージナル光線高さが最大となるため、軸上マージナル光線高さが高い第１レンズ群に色収差補正作用をもつ接合レンズを配置することにより、効果的に軸上色収差を補正することができる。

顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（１）から（３）を満たすように構成されている。
０．２５＜ＮＡ≦１．５１ （１）
０．２＜β_Ｇ３＜３ （２）
０．１＜Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＜２．５ （３）

但し、ＮＡは顕微鏡光学系の物体側の開口数である。β_Ｇ３は第３レンズ群の横倍率である。Ｄ_Ｇ３ｉは第３レンズ群と像面との間隔である。つまり、第３レンズ群の最も像側のレンズ面と像面との間の光軸上の距離である。Ｄ_Ｇ２３は第２レンズ群と第３レンズ群との間隔である。つまり、第２レンズ群の最も像側のレンズ面と第３レンズ群の最も物体側のレンズ面との間の光軸上の距離である。

条件式（１）は、十分な分解能を得るための条件式である。ＮＡが条件式（１）の下限値を下まわると、回折限界により、十分な分解能が得られない。一方、ＮＡが条件式（１）の上限を上回ると、顕微鏡光学系に入射するマージナル光線の広がり角が大きくなりすぎるため、顕微鏡光学系で十分に収差を補正することができない。

条件式（２）は、主にコマ収差を良好に補正するための条件式である。第３レンズ群からの射出光が像面に集光することを考慮すると、第３レンズ群の横倍率β_Ｇ３と第３レンズ群へ入射する光線束には図１に示す関係がある。つまり、図１（ａ）に示すように、第３レンズ群が発散光線束を像面に集光させる場合はβ_Ｇ３＜０であり、図１（ｂ）に示すように、第３レンズ群が平行光線束を像面に集光させる場合はβ_Ｇ３＝０であり、図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、第３レンズ群が収斂光線束を像面に集光させる場合はβ_Ｇ３＞０である。特に、第３レンズ群が収斂光線束を更に収斂させて像面に集光させる場合は、０＜β_Ｇ３＜１であり、第３レンズ群が収斂光線束をより緩やかな収斂状態に変換して像面に集光させる場合は、β_Ｇ３＞１である。条件式（２）は第３レンズ群の横倍率β_Ｇ３が正の値であることを示しているため、第３レンズ群への入射光線束の状態は収斂光線束である。

β_Ｇ３が条件式（２）の下限値を下回ると、第３レンズ群への入射する収斂光線束が十分に収斂された状態にない。このため、軸外主光線高さが高くなる第３レンズ群において軸外マージナル光線高さが大きくなり過ぎてしまい、第３レンズ群内でのコマ収差の発生を抑えることが困難になる。一方、β_Ｇ３が条件式（２）の上限値を上回ると、第３レンズ群の倍率が大きすぎるため、第１レンズ群及び第２レンズ群で発生したコマ収差などの諸収差が第３レンズ群で大きく増幅されてしまう。このため、β_Ｇ３が条件式（２）の上限値を上回っても下限値を下回っても、顕微鏡光学系全体でのコマ収差の補正が困難となる。

条件式（３）は、主に倍率色収差と歪曲収差を良好に補正するための条件式である。顕微鏡光学系の倍率色収差及び歪曲収差を良好に補正するためには、第３レンズ群を軸外主光線高さが高くなる像面付近の領域に配置して、第３レンズ群に含まれる正レンズでの軸外主光線高さを高くすることが効果的である。Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３が条件式（３）の上限値を上回ると、第３レンズ群と像面との間隔が大きくなりすぎてしまうため、倍率色収差及び歪曲収差を効果的に補正することが困難となる。一方、Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３が条件式（３）の下限値を下回ると、第３レンズ群と像面との間隔が小さくなりすぎてしまう。この場合、赤外線カットフィルタ（いわゆるＩＲカットフィルタ）などの光学部品を顕微鏡光学系と像面の間に配置することが困難になる。また、光学系と像面が近接しているため異物の映りこみが目立ってしまう。

以上のように構成された顕微鏡光学系によれば、広視野と大きな開口数を両立しながら、軸外収差を良好に補正することができる。これに対して、従来技術に係る顕微鏡光学系、つまり、無限遠補正型の対物レンズと結像レンズとを組み合わせた無限遠光学系では、広視野と大きな開口数を両立するために低倍率で大きな開口数を有する対物レンズを使用すると、射出瞳径が必然的に大きくなる。このため、結像レンズに入射する軸外マージナル光線高さが大きくなりすぎてしまうため、コマ収差の十分な補正は困難である。また、対物レンズと結像レンズで個別に良好に収差を補正することも難しい。対物レンズ単体で収差を良好に補正するためには、対物レンズの光学系内で、例えば、軸上マージナル光線高さが十分に低くして像面湾曲を補正し、軸外主光線高さを十分に高くして倍率色収差を補正する必要がある。しかしながら、対物レンズの光学系内でこのような光線高さの調整は難しい。本実施形態に係る顕微鏡光学系は、無限遠光学系として設計されずに上記のとおり構成されることで、広視野と大きな開口数を両立しながら、軸外収差を良好に補正することができる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（２）の代わりに下記の条件式（２−１）又は条件式（２−２）を満たすように構成されてもよく、また、条件式（３）の代わりに下記の条件式（３−１）又は条件式（３−２）を満たすように構成されてもよい。
０．３５＜β_Ｇ３＜４ （２−１）
０．６＜β_Ｇ３＜２ （２−２）
０．２＜Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＜１．８ （３−１）
０．３＜Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＜１．５ （３−２）

以下、顕微鏡光学系の更に望ましい構成について説明する。
顕微鏡光学系は、液浸光学系であることが望ましい。顕微鏡光学系が液浸光学系として設計されることで１を上回る開口数を実現して、高精細な画像を得ることができる。また、開口数が１を超えない場合であっても、顕微鏡光学系が乾燥系である場合と比較して小さいマージナル光線の広がり角で大きな開口数が得られる。

第１レンズ群に含まれる第１接合レンズは、３枚接合レンズであってもよく、その場合、２つの正レンズとそれらの正レンズよりも高分散の材料からなる負レンズからなることが望ましい。第１接合レンズを３枚接合レンズとして構成することで、より効果的に軸上色収差を補正することができる。

第２レンズ群は、２つ以上の正レンズ成分を含み、第２レンズ群に含まれる最も物体側の正レンズ成分と２番目に物体側の正レンズ成分の少なくとも一方は、色収差補正作用を有する接合レンズであることが望ましい。つまり、正レンズとその正レンズよりも高分散の材料からなる負レンズとを含む接合レンズであることが望ましい。第２レンズ群は、軸上マージナル光線高を緩やかに低下させる作用を有している。第２レンズ群を構成するレンズ成分の一部を、色消し作用を有する接合レンズにすることで、主に軸上色収差を効果的に補正することが可能となる。特に、マージナル光線高さが高い物体側の領域にその接合レンズが配置されることにより、効果的に軸上色収差を補正することが可能となる。

第２レンズ群は、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有するレンズ成分を含むことが望ましい。上記のレンズ成分を有することにより、軸上マージナル光線高さが低い領域に凹面を配置することができる。このため、効果的な像面湾曲の補正が可能となる。また、第２レンズ群内は、軸上マージナル光線高さが比較的低く、且つ、軸外主光線高さが低いため、第２レンズ群内に上記のメニスカス形状を有するレンズ成分を配置することにより、非点収差及びコマ収差の発生を小さく抑えながら、像面湾曲の補正をすることが可能となる。

第３レンズ群は、正レンズに加えて、負レンズを含むことが望ましい。マージナル光線高さが十分に低くなる第３レンズ群に負レンズを配置することで、ペッツバール和を効果的に補正し、像面湾曲を補正することができる。なお、正レンズと負レンズは接合されていてもよく、第３レンズ群に含まれるレンズ成分は、正レンズと負レンズからなる接合レンズのみであってもよい。さらに、第３レンズ群に含まれる正レンズは、１つ以上あればよく、そのうちの少なくとも１つの正レンズは、倍率色収差を効果的に補正するため、アッベ数が５５以下の高分散材料からなることが望ましい。

顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（４）から（１３）を満たすように構成されることが望ましい。
０．２≦Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ≦２ （４）
０．１≦Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ≦０．９ （５）
０．１≦ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ≦０．９ （６）
−０．９５≦ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１≦−０．１ （７）
０≦ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜≦０．５ （８）
０．０５≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２≦０．６ （９）
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ≦０．４ （１０）
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ≦０．４ （１１）
−１．５≦ｒ_１２／ｄ_ｏ１２≦−０．７５ （１２）
−０．８≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１≦０．８ （１３）

但し、ｈ_ｍａｘは軸上マージナル光線高さの最大値である。Φ_Ｇ１ｉは第１レンズ群の最も像側のレンズ面の有効径である。Φ_Ｇ２ｉは第２レンズ群の最も像側のレンズ面の有効径である。ｈ_２Ｇｉは第２レンズ群の最も像側のレンズ面での軸上マージナル光線高さである。ｈ_Ｌ１１は第１メニスカスレンズの物体側のレンズ面での軸上マージナル光線高さである。ｒ_１１は第１メニスカスレンズの物体側のレンズ面の曲率半径である。ｆ_Ｇ１は第１レンズ群の焦点距離である。ｆ_Ｇ２３は第２レンズ群と前記第３レンズ群とからなる光学系の合成の焦点距離である。ｆ_Ｕ２は第２レンズ成分の焦点距離である。ｆ_Ｕａは第２レンズ群に含まれる２つ以上の正レンズ成分のうちの最も物体側の正レンズ成分の焦点距離である。ｆ_Ｕｂは第２レンズ群に含まれる２つ以上の正レンズ成分のうちの２番目に物体側の正レンズ成分の焦点距離である。ｒ_１２は第１メニスカスレンズの像側のレンズ面の曲率半径である。ｄ_ｏ１２は物体面から第１メニスカスレンズの像側のレンズ面までの光軸上での距離である。ｆ_Ｌ１は第１メニスカスレンズの焦点距離である。なお、本明細書では、レンズ面の有効径は、そのレンズ面に入射する光線で、且つ、結像に関与する光線のうち、最も軸外でその面に入射する光線の光線高（光軸からの距離）で定義される。

条件式（４）は、主に球面収差及びコマ収差を良好に補正するための条件式である。各レンズ群のためのスペースを確保しつつ軸外主光線を第３レンズ群に十分な高さで入射させることが、顕微鏡光学系の光学全長を所定範囲内に抑えながら、良好に収差を補正して結像するためには有効である。Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘが条件式（４）の上限値を上回ると、各レンズ群のためのスペースを一定以上に確保することが難しくなる。Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘを上限値以下に抑えることで、第３レンズ群のためのスペースを極端に小さくすることなく、第２レンズ群の光軸上の長さを確保することが可能となる。このため、第２レンズ群では、球面収差及びコマ収差の発生を小さく抑えながら、あるいは良好に補正しながら軸上マージナル光線高さを徐々に小さくすることが可能となる。一方、Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘが条件式（４）の下限値を下回ると、第２レンズ群と第３レンズ群の間隔が短くなりすぎるため、第３レンズ群に入射する軸外主光線高さが低くなりすぎてしまう。Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘを下限値以上にすることで、第３レンズ群に入射する軸外主光線高さを十分に大きくなるため、歪曲収差や倍率色収差を良好に補正することができる。また、第２レンズ群と第３レンズ群との間にダイクロイックプリズムなどの光学部品を配置する十分なスペースを確保することが可能となる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（４）の代わりに下記の条件式（４−１）又は条件式（４−２）を満たすことが、さらに望ましい。
０．４≦Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ≦１．８ （４−１）
０．６≦Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ≦１．６ （４−２）

条件式（５）は、主に、高次のコマ収差を良好に補正するための条件式である。軸上マージナル光線は、第１レンズ群の射出部付近で最大になり、第２レンズ群で徐々に低くなり、第２レンズ群から射出される。Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉが条件式（５）の上限値を上回ると、第２レンズ群の射出部付近での軸外マージナル光線高さが高くなり過ぎてしまう。Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉを上限値以下に抑えることで、第２レンズ群の射出部付近での軸外マージナル光線高さが十分に低下しているため、第２レンズ群の射出部付近で球面収差及びコマ収差などを補正した際に、高次のコマ収差の発生を小さく抑えることが可能となる。一方、Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉが条件式（５）の下限値を下回ると、第２レンズ群の射出部付近での低い軸外マージナル光線高さを実現するために、第２レンズ群が大きな屈折力を有することになる。このため、Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉを下限値以上にすることで、第２レンズ群の屈折力が極端に大きくなることを防止することができるため、諸収差の発生を小さく抑えることが可能となる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（５）の代わりに下記の条件式（５−１）又は条件式（５−２）を満たすことが、さらに望ましい。
０．１５≦Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ≦０．８ （５−１）
０．２≦Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ≦０．７ （５−２）

条件式（６）は、主に、高次のコマ収差を良好に補正するための条件式である。Φ_Ｇ２ｉはｈ_２Ｇｉの２倍である。また、第１レンズ群の射出部付近において軸上マージナル光線高さの最大値と軸外マージナル光線高さの最大値はおよそ一致しているため、Φ_Ｇ１ｉはｈ_ｍａｘのおよそ２倍である。従って、Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ≒ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘであり、条件式（６）の技術的な意義は条件式（５）とほぼ同じである。

条件式（７）は、物体から射出した発散光線束を収斂しつつ、主に像面湾曲を良好に補正するための条件式である。ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１を条件式（７）の上限値以下に抑えることで、第１メニスカスレンズの物体側のレンズ面の曲率半径が十分に小さくなるため、主に像面湾曲を良好に補正することが可能となる。さらに、ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１を条件式（７）の下限値以上にすることで、物体から射出した発散光線束を十分に収斂させることが可能となる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（７）の代わりに下記の条件式（７−１）又は条件式（７−２）を満たすことが、さらに望ましい。
−０．８≦ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１≦−０．１５ （７−１）
−０．７≦ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１≦−０．２５ （７−２）

条件式（８）は、主にコマ収差を良好に補正するための条件式である。ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜を条件式（８）の上限値以下に抑えることで、第１レンズ群の焦点距離が長くなりすぎて第２レンズ群での軸外マージナル光線高さが高くなりすぎることがないため、第２レンズ群でのコマ収差の発生を小さく抑えることができる。このため、光学系全体のコマ収差を良好に補正することができる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（８）の代わりに下記の条件式（８−１）又は条件式（８−２）を満たすことが、さらに望ましい。
０≦ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜≦０．４ （８−１）
０≦ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜≦０．３ （８−２）

条件式（９）は、主にコマ収差と球面収差を良好に補正するための条件式である。ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２を条件式（９）の上限値以下に抑えることで、第２レンズ成分の焦点距離が短くなりすぎることがないため、第２レンズ成分で比較的に緩やかに発散光線束を屈折させることができる。このため、球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えながら、徐々に発散光線束を収斂させることが可能となる。さらに、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２を条件式（９）の下限値以上にすることで、第２レンズ成分の焦点距離が長くなりすぎることがないため、第２レンズ成分から射出する光線束の発散度合いを小さく抑えることが可能になる。その結果、第２レンズ成分よりも像側の領域でのマージナル光線高さを低くすることができるため、第１レンズ群内での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えながら、第１レンズ群で徐々に発散光線束を収斂させることが可能となる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（９）の代わりに下記の条件式（９−１）又は条件式（９−２）を満たすことが、さらに望ましい。
０．１≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２≦０．５ （９−１）
０．１５≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２≦０．４ （９−２）

条件式（１０）及び条件式（１１）は、第２レンズ群での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えるための条件式である。第２レンズ群内での球面収差とコマ収差の発生を抑えながら徐々にマージナル光線高さを低くするためには、第２レンズ群の中でも特にマージナル光線高さが高い物体に近い領域にある正レンズ成分が、第１レンズ群の焦点距離よりも十分に長い焦点距離を有することが望ましい。

ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａを条件式（１０）の上限値以下に抑えることで、第２レンズ群内で最も物体側の正レンズ成分の焦点距離が第１レンズ群の焦点距離に比べて十分に長くなるため、第２レンズ群での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えることができる。同様に、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂを条件式（１１）の上限値以下に抑えることで、第２レンズ群内で２番目に物体側の正レンズ成分の焦点距離が第１レンズ群の焦点距離に比べて十分に長くなるため、第２レンズ群での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えることができる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（１０）の代わりに下記の条件式（１０−１）又は条件式（１０−２）を満たすことが、条件式（１１）の代わりに下記の条件式（１１−１）又は条件式（１１−２）を満たすことが、さらに望ましい。
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ≦０．３ （１０−１）
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ≦０．２ （１０−２）
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ≦０．３ （１１−１）
０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ≦０．２ （１１−２）

条件式（１２）は、主に球面収差とコマ収差を良好に補正するための条件式である。ｒ_１２／ｄ_ｏ１２を条件式（１２）の上限値以下に抑えることで、第１メニスカスレンズの像側のレンズ面（凸面）の曲率半径の大きさが小さくなりすぎることがない。このため、その凸面に対する軸上および軸外マージナル光線の入射角および屈折角が大きくなりすぎることがないため、第１メニスカスレンズで球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えることができる。さらに、ｒ_１２／ｄ_ｏ１２を条件式（１２）の下限値以上にすることで、第１メニスカスレンズの像側のレンズ面（凸面）の曲率半径の大きさが大きくなりすぎることがない。このため、第１メニスカスレンズで軸上および軸外光線束を十分に収斂させることができるため、第１メニスカスレンズよりも像側の光学系での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えることができる。

条件式（１３）は、主に球面収差とコマ収差を良好に補正するための条件式である。ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１を条件式（１３）の上限値以下に抑えることで、第１メニスカスレンズが正の焦点距離を有する場合に、その焦点距離が短くなりすぎることがないため、第１メニスカスレンズ成分で比較的に緩やかに発散光線束を屈折させることができる。このため、球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えながら、徐々に発散光線束を収斂させることが可能となる。さらに、ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１を条件式（１３）の下限値以上にすることで、第１メニスカスレンズが負の焦点距離を有する場合に、その焦点距離が短くなりすぎることがないため、第１メニスカスレンズから射出する光線束の発散度合いを小さく抑えることが可能になる。その結果、第１メニスカスレンズよりも像側の領域でのマージナル光線高さを低くすることができるため、第１レンズ群内での球面収差とコマ収差の発生を小さく抑えながら、第１レンズ群で徐々に発散光線束を収斂させることが可能となる。

なお、顕微鏡光学系は、条件式（１３）の代わりに下記の条件式（１３−１）又は条件式（１３−２）を満たすことが、さらに望ましい。
−０．７≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１≦０．７ （１３−１）
−０．６≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１≦０．６ （１３−２）
以下、上述した顕微鏡光学系の実施例について具体的に説明する。

図２は、本実施例に係る顕微鏡光学系１の断面図である。顕微鏡光学系１は、物点から射出した光を像面に集光する光学系であって、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３からなる。なお、顕微鏡光学系１は、液浸系の顕微鏡光学系である。

第１レンズ群Ｇ１は、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有するレンズＬ２（第１メニスカスレンズ）を含む接合レンズＣＬ１（第１レンズ成分）と、接合レンズＣＬ１の像側に接合レンズＣＬ１と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つレンズＬ３（第２レンズ成分）と、正の屈折力を持つレンズＬ６及びレンズＬ８と、レンズＬ６及びレンズＬ８よりも高分散の材料からなる負の屈折力を持つレンズＬ７とを含む接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。

より詳細には、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（レンズＬ１）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）からなる接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と、両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）と両凸レンズ（レンズＬ８）からなる接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。なお、図２では、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、励起光を遮断するエミッションフィルタＦが配置されている。

第２レンズ群Ｇ２は、２つ以上の正レンズ成分（接合レンズＣＬ３、接合レンズＣＬ４）を含み、さらに、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ６）を含んでいる。

より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）と両凸レンズ（レンズＬ１０）からなる接合レンズＣＬ３と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）からなる接合レンズＣＬ４と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１３）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）からなる接合レンズＣＬ５と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１５）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１６）からなる接合レンズＣＬ６と、両凹レンズ（レンズＬ１７）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１８）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１９）からなる接合レンズＣＬ７と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２０）と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２１）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２２）からなる接合レンズＣＬ８と、を含んでいる。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズ（レンズＬ２３）と、負レンズ（レンズＬ２４）を含んでいる。より詳細には、第３レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ２３）と両凹レンズ（レンズＬ２４）からなる接合レンズＣＬ９を含んでいる。

顕微鏡光学系１の各種データは、以下のとおりである。なお、｜β｜は顕微鏡光学系１の横倍率であり、ＩＨは像高である。また、ｆ_Ｇ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆ_Ｇ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離である。
ＮＡ＝1.35、｜β｜＝10.60、ＩＨ＝7.95mm、β_Ｇ３＝0.71、f=7.28mm、ｆ_Ｇ１＝21.428mm、ｆ_Ｇ２＝197.413mm、ｆ_Ｇ３＝-823.689mm、ｆ_Ｇ２３＝132.996mm、ｆ_Ｌ１＝-416.940mm、ｆ_Ｕ２＝78.814mm、ｆ_Ｕａ＝171.639mm、ｆ_Ｕｂ＝170.091mm、ｒ_１１＝-6.1742mm、ｒ_１２＝-11.6703mm、ｄ_ｏ１２＝12.706mm、Ｄ_Ｇ２３＝55.208mm、Ｄ_Ｇ３ｉ＝21.007mm、Φ_Ｇ１ｉ＝66.66mm、Φ_Ｇ２ｉ＝27.76mm、ｈ_ｍａｘ＝33.32mm、ｈ_Ｌ１１＝2.05mm、ｈ_２Ｇｉ＝13.89mm

顕微鏡光学系１のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。
s r d nd νd er
1(物体面) INF 0.000 1.51486 41.00
2 INF 0.170 1.52347 54.45 0.76
3 INF 0.500 1.51486 41.00 1.09
4 INF 0.732 1.51635 64.14 2.10
5 -6.1742 11.303 1.88306 40.76 2.51
6 -11.6703 0.163 1 10.36
7 -41.0219 22.751 1.56910 71.30 14.56
8 -25.7359 0.100 1 23.09
9 -52.4882 5.587 1.56910 71.30 25.88
10 -39.8121 0.100 1 26.78
11 INF 2.000 1.52289 59.90 29.00
12 INF 0.100 1 29.27
13 202.3513 4.569 1.84676 23.78 29.76
14 -1368.5507 0.100 1 29.85
15 8064.5161 14.718 1.43876 94.93 29.88
16 -39.4561 2.100 1.63779 42.41 29.92
17 159.0457 16.552 1.43876 94.93 33.10
18 -51.8791 0.100 1 33.33
19 98.5222 2.000 1.63779 42.41 33.59
20 47.4192 17.967 1.43876 94.93 32.42
21 -120.1836 0.100 1 32.40
22 54.4885 2.000 1.75504 52.32 30.13
23 32.4026 17.085 1.43876 94.93 27.27
24 -251.4964 0.100 1 27.14
25 63.4796 2.000 1.63779 42.41 25.06
26 29.1973 9.720 1.43876 94.93 22.44
27 158.1978 0.100 1 22.24
28 20.2826 12.120 1.49702 81.54 18.73
29 65.3505 2.782 1.63779 42.41 17.28
30 13.0750 9.337 1 11.79
31 -38.4122 1.026 1.88306 40.76 11.78
32 44.6574 6.963 1 12.03
33 -16.5391 2.724 1.56910 71.30 12.07
34 -61.8322 4.5093 1.63779 42.41 15.67
35 -26.0988 0.210 1 16.19
36 -141.6531 6.114 1.88306 40.76 18.40
37 -37.0228 0.1 1 19.03
38 33.0053 16.954 1.60566 43.70 19.82
39 111.1346 11.4346 1.5691 71.30 17.14
40 26.2943 55.208 1 13.88
41 21.2159 16.2552 1.63779 42.41 12.47
42 -31.0485 1.000 1.80106 34.97 9.45
43 19.9490 21.007 1 8.49
44(像面) INF

ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、ndはｄ線に対する屈折率を、νdはアッベ数を、erは有効半径 (mm)を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様である。なお、面番号s1,s2,s3が示す面は、それぞれ物体面、カバーガラスＣＧの物体側の面、カバーガラスＣＧの像側の面であり、面番号s4,s43,s44が示す面は、それぞれ顕微鏡光学系１の最も物体側のレンズ面、最も像側のレンズ面、像面であり、面番号s11,s12が示す面は、エミッションフィルタの面である。また、例えば、面間隔d1は、面番号s1が示す面から面番号s2が示す面までの光軸上の距離を示している。

顕微鏡光学系１は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（１３）を満たしている。
（１）ＮＡ＝1.35
（２）β_Ｇ３＝0.71
（３）Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＝0.4
（４）Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ＝1.66
（５）Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ＝0.42
（６）ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ＝0.42
（７）ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１＝-0.33
（８）ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜＝0.16
（９）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２＝0.27
（１０）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ＝0.12
（１１）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ＝0.13
（１２）ｒ_１２／ｄ_ｏ１２＝-0.92
（１３）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１＝-0.05

図３は、図２に示す顕微鏡光学系１の像面における収差図である。図３（ａ）は球面収差図であり、図３（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図３（ｃ）は非点収差図であり、図３（ｄ）はコマ収差図である。なお、図中の“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３に示されるように、顕微鏡光学系１では、収差が良好に補正されて優れた結像性能が実現されている。

図４は、本実施例に係る顕微鏡光学系２の断面図である。顕微鏡光学系２は、物点から射出した光を像面に集光する光学系であって、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３からなる。なお、顕微鏡光学系２は、液浸系の顕微鏡光学系である。

第１レンズ群Ｇ１は、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有するレンズＬ２（第１メニスカスレンズ）を含む接合レンズＣＬ１（第１レンズ成分）と、接合レンズＣＬ１の像側に接合レンズＣＬ１と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つレンズＬ３（第２レンズ成分）と、正の屈折力を持つレンズＬ６及びレンズＬ８と、レンズＬ６及びレンズＬ８よりも高分散の材料からなる負の屈折力を持つレンズＬ７とを含む接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。

より詳細には、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（レンズＬ１）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）からなる接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と、両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）と両凸レンズ（レンズＬ８）からなる接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。なお、図４では、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、励起光を遮断するエミッションフィルタＦが配置されている。

第２レンズ群Ｇ２は、２つ以上の正レンズ成分（接合レンズＣＬ３、接合レンズＣＬ４）を含み、さらに、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ６）を含んでいる。

より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１０）と両凸レンズ（レンズＬ１１）からなる接合レンズＣＬ３と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１２）と両凸レンズ（レンズＬ１３）からなる接合レンズＣＬ４と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１５）からなる接合レンズＣＬ５と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１６）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１７）からなる接合レンズＣＬ６と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１８）と、を含んでいる。
第３レンズ群Ｇ３は、正レンズ（レンズＬ２４）と、負レンズ（レンズＬ２５）を含んでいる。

より詳細には、第３レンズ群は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１９）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２０）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２１）からなる接合レンズＣＬ７と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２２）と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２３）と、両凸レンズ（レンズＬ２４）と両凹レンズ（レンズＬ２５）からなる接合レンズＣＬ８と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２６）と両凹レンズ（レンズＬ２７）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２８）からなる接合レンズＣＬ９と、を含んでいる。

顕微鏡光学系２の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝1.35、｜β｜＝10.59、ＩＨ＝7.95mm、β_Ｇ３＝1.03、f=6.93mm、ｆ_Ｇ１＝24.773mm、ｆ_Ｇ２＝628.959mm、ｆ_Ｇ３＝-126.594mm、ｆ_Ｇ２３＝-726.900mm、ｆ_Ｌ１＝-49.698mm、ｆ_Ｕ２＝113.104mm、ｆ_Ｕａ＝2880.078mm、ｆ_Ｕｂ＝94.117mm、ｒ_１１＝-6.4511mm、ｒ_１２＝-15.4630mm、ｄ_ｏ１２＝15.552mm、Ｄ_Ｇ２３＝36.808mm、Ｄ_Ｇ３ｉ＝34.714mm、Φ_Ｇ１ｉ＝76.96mm、Φ_Ｇ２ｉ＝36.09mm、ｈ_ｍａｘ＝38.43mm、ｈ_Ｌ１１＝1.80mm、ｈ_２Ｇｉ＝18.00mm

顕微鏡光学系２のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡光学系２
s r d nd νd er
1(物体面) INF 0.000 1.51486 41.00
2 INF 0.170 1.52347 54.45 0.74
3 INF 0.500 1.51486 41.00 1.07
4 INF 0.512 1.51635 64.14 2.07
5 -6.4511 14.370 1.88306 40.76 2.27
6 -15.4630 0.671 1 12.92
7 -33.6237 24.958 1.56910 71.30 16.81
8 -28.0325 0.100 1 26.57
9 -203.5789 8.140 1.56910 71.30 33.75
10 -62.7471 0.100 1 34.05
11 INF 2.000 1.52290 59.89 35.83
12 INF 0.100 1 36.06
13 306.7391 5.076 1.67276 32.10 36.46
14 -335.2667 0.100 1 36.51
15 224.5778 18.272 1.43876 94.93 36.60
16 -53.7158 0.800 1.63779 42.41 36.56
17 104.0431 21.320 1.43876 94.93 38.30
18 -63.7105 0.100 1 38.48
19 102.8362 1.900 1.84676 23.78 36.91
20 120.4805 0.800 1.75504 52.32 36.74
21 49.6803 18.283 1.43876 94.93 34.79
22 -175.8180 0.100 1 34.76
23 98.1720 0.800 1.75504 52.32 33.09
24 42.4238 14.175 1.43876 94.93 30.94
25 -5115.0895 0.100 1 30.86
26 34.7482 1.141 1.63779 42.41 28.58
27 27.2708 18.873 1.43876 94.93 25.89
28 703.1360 0.109 1 25.65
29 45.2239 5.369 1.49702 81.54 22.43
30 173.9100 0.800 1.63779 42.41 21.96
31 24.2196 12.023 1 18.03
32 -42.8190 0.800 1.49702 81.54 18.03
33 -111.4467 36.808 1 18.05
34 -98.1191 0.8 1.43876 94.93 15.33
35 36.5095 12.191 1 15.32
36 -29.7980 0.8 1.43876 94.93 16.19
37 -64.0677 4.501 1.63779 42.41 17.27
38 -29.2843 0.100 1 17.60
39 -11880.0000 1.307 1.88306 40.76 18.15
40 -337.4047 0.100 1 18.20
41 65.6698 3.5938 1.88306 40.76 18.35
42 58480.0000 0.500 1 18.24
43 31.4270 8.7784 1.71303 53.87 17.06
44 -58.8374 3.819 1.5691 71.30 16.54
45 20.1176 11.383 1 11.86
46 -79.6584 5.566 1.63779 42.41 9.55
47 -23.6041 0.8 1.80106 34.97 8.91
48 22.3172 1.9637 1.63779 42.41 8.52
49 64.7513 34.714 1 8.47
50(像面) INF

顕微鏡光学系２は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（１３）を満たしている。
（１）ＮＡ＝1.35
（２）β_Ｇ３＝1.03
（３）Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＝0.9
（４）Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ＝0.96
（５）Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ＝0.47
（６）ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ＝0.47
（７）ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１＝-0.28
（８）ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜＝0.03
（９）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２＝0.22
（１０）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ＝0.01
（１１）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ＝0.26
（１２）ｒ_１２／ｄ_ｏ１２＝-0.99
（１３）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１＝-0.50

図５は、図４に示す顕微鏡光学系２の像面における収差図である。図５（ａ）は球面収差図であり、図５（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図５（ｃ）は非点収差図であり、図５（ｄ）はコマ収差図である。なお、図中の“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に示されるように、顕微鏡光学系２では、収差が良好に補正されて優れた結像性能が実現されている。

図６は、本実施例に係る顕微鏡光学系３の断面図である。顕微鏡光学系３は、物点から射出した光を像面に集光する光学系であって、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、負の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３からなる。なお、顕微鏡光学系３は、液浸系の顕微鏡光学系である。

第１レンズ群Ｇ１は、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有するレンズＬ２（第１メニスカスレンズ）を含む接合レンズＣＬ１（第１レンズ成分）と、接合レンズＣＬ１の像側に接合レンズＣＬ１と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つレンズＬ３（第２レンズ成分）と、正の屈折力を持つレンズＬ６及びレンズＬ８と、レンズＬ６及びレンズＬ８よりも高分散の材料からなる負の屈折力を持つレンズＬ７とを含む接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。

より詳細には、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（レンズＬ１）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）からなる接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、両凸レンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と、両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）と両凸レンズ（レンズＬ８）からなる接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。なお、図６では、レンズＬ４とレンズＬ５の間には、励起光を遮断するエミッションフィルタＦが配置されている。

第２レンズ群Ｇ２は、２つ以上の正レンズ成分（接合レンズＣＬ３、接合レンズＣＬ５）を含み、さらに、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ６）を含んでいる。

より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）と両凸レンズ（レンズＬ１０）からなる接合レンズＣＬ３と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１１）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１２）からなる接合レンズＣＬ４と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１３）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）からなる接合レンズＣＬ５と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１５）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１６）からなる接合レンズＣＬ６と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１７）と、を含んでいる。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズ（レンズＬ２０）と、負レンズ（レンズＬ２１）を含んでいる。

より詳細には、第３レンズ群は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１８）と、両凸レンズ（レンズＬ１９）と、両凸レンズ（レンズＬ２０）と両凹レンズ（レンズＬ２１）からなる接合レンズＣＬ７と、両凹レンズ（レンズＬ２２）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２３）からなる接合レンズＣＬ８と、を含んでいる。

顕微鏡光学系３の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝1.1、｜β｜＝10.60、ＩＨ＝7.95mm、β_Ｇ３＝0.81、f=5.70mm、ｆ_Ｇ１＝23.828mm、ｆ_Ｇ２＝-666.667mm、ｆ_Ｇ３＝-173.190mm、ｆ_Ｇ２３＝-159.051mm、ｆ_Ｌ１＝46.953mm、ｆ_Ｕ２＝121.416mm、ｆ_Ｕａ＝293.539mm、ｆ_Ｕｂ＝90.419mm、ｒ_１１＝-14.1824mm、ｒ_１２＝-15.5683mm、ｄ_ｏ１２＝16.057mm、Ｄ_Ｇ２３＝20.083mm、Ｄ_Ｇ３ｉ＝31.461mm、Φ_Ｇ１ｉ＝56.48mm、Φ_Ｇ２ｉ＝42.71mm、ｈ_ｍａｘ＝28.24mm、ｈ_Ｌ１１＝1.74mm、ｈ_２Ｇｉ＝13.07mm

顕微鏡光学系３のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡光学系３
s r d nd νd er
1(物体面) INF 0.000 1.51486 41.00
2 INF 0.170 1.52347 54.45 0.75
3 INF 0.500 1.51486 41.00 0.93
4 INF 1.076 1.51635 64.14 1.47
5 -14.1824 14.311 1.88306 40.76 2.41
6 -15.5683 0.482 1 10.74
7 -35.5773 24.859 1.56910 71.30 12.50
8 -29.4368 0.842 1 22.24
9 805.2777 9.700 1.56910 71.30 25.93
10 -90.9917 3.868 1 26.90
11 INF 2.000 1.52289 59.90 27.85
12 INF 0.100 1 28.01
13 166.2986 4.365 1.67276 32.10 28.31
14 -302.4966 0.100 1 28.31
15 332.2263 8.781 1.43876 94.93 28.15
16 -59.2521 2.000 1.63779 42.41 28.12
17 86.0405 11.647 1.43876 94.93 28.20
18 -67.8512 0.100 1 28.24
19 76.9804 2.000 1.75504 52.32 27.39
20 40.0262 11.500 1.43876 94.93 26.05
21 -302.3318 0.100 1 25.99
22 107.0438 2.000 1.75504 52.32 25.37
23 39.6122 8.514 1.43876 94.93 24.04
24 826.8075 0.100 1 23.99
25 31.1155 2.000 1.63779 42.41 23.09
26 24.7353 20.083 1.43876 94.93 21.35
27 219.9035 0.494 1 18.66
28 36.2738 4.821 1.49702 81.54 16.99
29 388.5025 1.770 1.63779 42.41 16.56
30 21.5497 12.712 1 13.86
31 -31.9133 0.800 1.49702 81.54 12.93
32 -95.6489 29.556 1 13.01
33 -132.8169 0.800 1.43876 94.93 12.22
34 34.3345 11.22 1 12.25
35 54.2902 3.525 1.88306 40.76 14.35
36 -121.8691 0.6 1 14.32
37 29.6073 9.5728 1.71303 53.87 13.54
38 -48.7177 7.430 1.56910 71.30 12.08
39 17.0454 6.6958 1 8.05
40 -19.0111 0.800 1.63779 42.41 7.13
41 17.5946 1.8218 1.80106 34.97 7.14
42 60.2158 31.461 1 7.11
43 INF

顕微鏡光学系３は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（１３）を満たしている。
（１）ＮＡ＝1.1
（２）β_Ｇ３＝0.81
（３）Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＝1.6
（４）Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ＝0.71
（５）Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ＝0.76
（６）ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ＝0.46
（７）ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１＝-0.12
（８）ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜＝0.15
（９）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２＝0.20
（１０）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ＝0.08
（１１）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ＝0.26
（１２）ｒ_１２／ｄ_ｏ１２＝-0.97
（１３）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１＝0.51

図７は、図６に示す顕微鏡光学系３の像面における収差図である。図７（ａ）は球面収差図であり、図７（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図７（ｃ）は非点収差図であり、図７（ｄ）はコマ収差図である。なお、図中の“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に示されるように、顕微鏡光学系３では、収差が良好に補正されて優れた結像性能が実現されている。

図８は、本実施例に係る顕微鏡光学系４の断面図である。顕微鏡光学系４は、物点から射出した光を像面に集光する光学系であって、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からなる。なお、顕微鏡光学系４は、乾燥系の顕微鏡光学系である。

第１レンズ群Ｇ１は、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有するレンズＬ１（第１メニスカスレンズ、第１レンズ成分）と、レンズＬ１の像側にレンズＬ１と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つレンズＬ２（第２レンズ成分）と、正の屈折力を持つレンズＬ４及びレンズＬ６と、レンズＬ４及びレンズＬ６よりも高分散の材料からなる負の屈折力を持つレンズＬ５とを含む接合レンズＣＬ１と、を含んでいる。

より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、両凸レンズ（レンズＬ４）と両凹レンズ（レンズＬ５）と両凸レンズ（レンズＬ６）からなる接合レンズＣＬ１と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ７）と両凸レンズ（レンズＬ８）からなる接合レンズＣＬ２と、を含んでいる。

第２レンズ群Ｇ２は、２つ以上の正レンズ成分（接合レンズＣＬ３、レンズＬ１１）を含んでいる。なお、図８では、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間には、キュービックプリズムＣＰが配置されている。

より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）と両凸レンズ（レンズＬ１０）からなる接合レンズＣＬ３と、両凸レンズ（レンズＬ１１）と、両凹レンズ（レンズＬ１２）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１３）と、を含んでいる。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズ（レンズＬ１７）と、負レンズ（レンズＬ１８）を含んでいる。

より詳細には、第３レンズ群は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ１４）と、両凹レンズ（レンズＬ１５）と両凸レンズ（レンズＬ１６）からなる接合レンズＣＬ４と、両凸レンズ（レンズＬ１７）と両凹レンズ（レンズＬ１８）からなる接合レンズＣＬ５と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１９）と、両凸レンズ（レンズＬ２０）と両凹レンズ（レンズＬ２１）からなる接合レンズＣＬ６と、を含んでいる。

顕微鏡光学系４の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.9、｜β｜＝10.60、ＩＨ＝7.95mm、β_Ｇ３＝0.37、f=6.57mm、ｆ_Ｇ１＝16.947mm、ｆ_Ｇ２＝-124.562mm、ｆ_Ｇ３＝922.257mm、ｆ_Ｇ２３＝-59.208mm、ｆ_Ｌ１＝27.099mm、ｆ_Ｕ２＝104.297mm、ｆ_Ｕａ＝104.981mm、ｆ_Ｕｂ＝64.728mm、ｒ_１１＝-13.0731mm、ｒ_１２＝-11.7647mm、ｄ_ｏ１２＝13.093mm、Ｄ_Ｇ２３＝30.2mm、Ｄ_Ｇ３ｉ＝44.467mm、Φ_Ｇ１ｉ＝33.32mm、Φ_Ｇ２ｉ＝28.04mm、ｈ_ｍａｘ＝16.81mm、ｈ_Ｌ１１＝3.38mm、ｈ_２Ｇｉ＝13.96mm

顕微鏡光学系４のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡光学系４
s r d nd νd er
1(物体面) INF 0.000 1
2 INF 0.150 1.52103 56.02 0.75
3 INF 2.027 1 0.86
4 -13.0731 10.915 1.88306 40.76 3.88
5 -11.7647 0.100 1 9.51
6 -33.9927 3.419 1.88306 40.76 11.10
7 -26.0000 0.110 1 12.10
8 -126.7745 3.703 1.49702 81.54 12.97
9 -30.5189 0.110 1 13.32
10 206.4974 9.609 1.43876 94.93 13.93
11 -18.9811 1.000 1.63779 42.41 14.19
12 73.8361 11.893 1.43876 94.93 16.07
13 -24.1358 0.220 1 17.00
14 49.7276 1.000 1.63779 42.41 17.33
15 20.8827 14.221 1.43876 94.93 16.59
16 -39.4928 0.210 1 16.66
17 60.0663 1.100 1.63779 42.41 15.67
18 32.2216 6.243 1.43876 94.93 15.10
19 -84.7381 0.100 1 14.92
20 200.0000 11.560 1.43876 94.93 14.27
21 -32.5169 1.317 1 12.11
22 -22.7869 1.100 1.74956 35.33 11.88
23 73.3543 7.413 1 11.86
24 -16.1290 6.000 1.73806 32.26 11.98
25 -17.4216 0.100 1 14.02
26 INF 30.000 1.52292 59.89 13.90
27 INF 0.100 1 13.74
28 44.9208 4.392 1.84676 23.88 13.73
29 -75.3103 2.908 1 13.58
30 -34.3442 1.100 1.49702 81.54 12.74
31 24.2617 4.799 1.63779 42.41 11.80
32 -99.5836 1.264 1 11.62
33 16.5829 4.253 1.49702 81.54 9.66
34 -213.4739 6.000 1.84676 23.88 9.19
35 9.1156 3.747 1 6.05
36 -17.1469 0.800 1.88306 40.76 6.05
37 -498.9898 0.100 1 6.38
38 20.0714 5.000 1.88306 40.76 6.83
39 -282.6302 3.000 1.49702 81.54 6.79
40 58.4345 44.467 1 6.72
41 INF

顕微鏡光学系４は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（１３）を満たしている。
（１）ＮＡ＝0.9
（２）β_Ｇ３＝0.37
（３）Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＝1.5
（４）Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ＝1.80
（５）Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ＝0.84
（６）ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ＝0.83
（７）ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１＝-0.26
（８）ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜＝0.29
（９）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２＝0.16
（１０）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ＝0.16
（１１）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ＝0.26
（１２）ｒ_１２／ｄ_ｏ１２＝-0.90
（１３）ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１＝0.63

図９は、図８に示す顕微鏡光学系４の像面における収差図である。図９（ａ）は球面収差図であり、図９（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図９（ｃ）は非点収差図であり、図９（ｄ）はコマ収差図である。なお、図中の“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に示されるように、顕微鏡光学系４では、収差が良好に補正されて優れた結像性能が実現されている。

なお、上述した顕微鏡光学系は、主に観察に用いられる光学系であるため、顕微鏡観察光学系と呼ぶこともできる。また、試料をモニターで観察できるよう像位置にＣＭＯＳ、ＣＣＤ等の撮像素子が配置されていてもよく、目視観察できるよう像位置の後段に接眼光学系が配置されていてもよい。

１、２、３、４ 顕微鏡光学系
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ２８ レンズ
ＣＬ１〜ＣＬ９ 接合レンズ
ＣＧ カバーガラス
Ｆ エミッションフィルタ
ＣＰ キュービックプリズム

Claims (12)

1. 顕微鏡光学系であって、物体側から順に、
   正の屈折力を持つ第１レンズ群と、第２レンズ群と、正レンズを含む第３レンズ群からなり、
   前記第１レンズ群は、
   最も物体側に配置された第１レンズ成分であって、凹面を物体側に向けたメニスカス形状を有する第１メニスカスレンズを含む第１レンズ成分と、
   前記第１レンズ成分の像側に前記第１レンズ成分と近接して配置された、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ形状を有する、正の屈折力を持つ第２レンズ成分と、
   正レンズと前記正レンズよりも高分散の材料からなる負レンズとを含む接合レンズと、を含み、
   前記第１レンズ群の最も像側のレンズ成分で、軸上マージナル光線高さが最大となり、
   前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔は、前記第３レンズ群に含まれる正レンズのうちの最も像側に配置された正レンズよりも物体側の領域で、最大のレンズ間隔であり、
   ＮＡを前記顕微鏡光学系の開口数とし、β_Ｇ３を前記第３レンズ群の横倍率とし、Ｄ_Ｇ３ｉを前記第３レンズ群と像面との間隔とし、Ｄ_Ｇ２３を前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔とするとき、以下の条件式
   ０．２５＜ＮＡ≦１．５１ （１）
   ０．２＜β_Ｇ３＜３ （２）
   ０．１＜Ｄ_Ｇ３ｉ／Ｄ_Ｇ２３＜２．５ （３）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
2. 請求項１に記載の顕微鏡光学系において、
   前記第３レンズ群は、負レンズを含む
   ことを特徴とする顕微鏡光学系。
3. 請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡光学系において、
   ｈ_ｍａｘを軸上マージナル光線高さの最大値とするとき、以下の条件式
   ０．２≦Ｄ_Ｇ２３／ｈ_ｍａｘ≦２ （４）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   Φ_Ｇ１ｉを前記第１レンズ群の最も像側のレンズ面の有効径とし、Φ_Ｇ２ｉを前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面の有効径とするとき、以下の条件式
   ０．１≦Φ_Ｇ２ｉ／Φ_Ｇ１ｉ≦０．９ （５）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   ｈ_２Ｇｉを前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面での軸上マージナル光線高さとするとき、以下の条件式
   ０．１≦ｈ_２Ｇｉ／ｈ_ｍａｘ≦０．９ （６）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   ｈ_Ｌ１１を前記第１メニスカスレンズの物体側のレンズ面での軸上マージナル光線高さとし、ｒ_１１を前記第１メニスカスレンズの物体側のレンズ面の曲率半径とするとき、以下の条件式
   −０．９５≦ｈ_Ｌ１１／ｒ_１１≦−０．１ （７）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   ｆ_Ｇ１を前記第１レンズ群の焦点距離とし、ｆ_Ｇ２３を前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とからなる光学系の合成の焦点距離とするとき、以下の条件式
   ０≦ｆ_Ｇ１／｜ｆ_Ｇ２３｜≦０．５ （８）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   ｆ_Ｕ２を前記第２レンズ成分の焦点距離とするとき、以下の条件式
   ０．０５≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕ２≦０．６ （９）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
   前記第２レンズ群は、２つ以上の正レンズ成分を含み、
   ｆ_Ｕａを前記第２レンズ群に含まれる２つ以上の正レンズ成分のうちの最も物体側の正レンズ成分の焦点距離とするとき、以下の条件式
   ０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕａ≦０．４ （１０）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
10. 請求項９に記載の顕微鏡光学系において、
    ｆ_Ｕｂを前記第２レンズ群に含まれる２つ以上の正レンズ成分のうちの２番目に物体側の正レンズ成分の焦点距離とするとき、以下の条件式
    ０≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｕｂ≦０．４ （１１）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
    ｒ_１２を前記第１メニスカスレンズの像側のレンズ面の曲率半径とし、ｄ_ｏ１２を物体面から前記第１メニスカスレンズの像側のレンズ面までの光軸上での距離とするとき、以下の条件式
    −１．５≦ｒ_１２／ｄ_ｏ１２≦−０．７５ （１２）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の顕微鏡光学系において、
    ｆ_Ｌ１を前記第１メニスカスレンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
    −０．８≦ｆ_Ｇ１／ｆ_Ｌ１≦０．８ （１３）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡光学系。