JP2017111260A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】収差が良好に補正された広視野で大きな開口数を有する顕微鏡対物レンズを提供する。【解決手段】対物レンズ１は正負正の３群からなる。レンズ群Ｇ１は複数の接合レンズを含み凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを最も物体側に含む。レンズ群Ｇ２は凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分からなる。レンズ群Ｇ３の少なくとも１つのレンズ成分が接合レンズである。レンズ群Ｇ１での軸上マージナル光線の最大光線高Ｈａ、レンズ群Ｇ３出射時の軸上マージナル光線高Ｈｃ、レンズ群Ｇ３の焦点距離Ｆ３、対物レンズ１の焦点距離Ｆ、物体面から第１メニスカスレンズ成分の凹面の距離Ｌｏｂ、第２メニスカスレンズ成分の凹面からレンズ群Ｇ３の最も像側の面の距離Ｌｉｍとすると以下を満たす。Ｈａ≦Ｈｃ０．８≦Ｆ３／Ｆ≦４．３１．５≦Ｌｏｂ／Ｌｉｍ≦２．７【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズに関する。

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、広視野と高分解能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、広視野と高分解能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。また、脳研究等の分野に応用すると、リアルタイムに脳全体を見つつその中の細胞の詳細な観察が可能になる。

このような顕微鏡装置を実現するため、広視野（即ち、大きな視野数で且つ低倍率）でありながら、大きな開口数を有する対物レンズが望まれている。そのような対物レンズについては、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２０１０−２２４４７７号公報 特開２０１０−０１４８５６号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の対物レンズは、像面湾曲とコマ収差の補正が十分ではない。このため、これらの対物レンズを備えた顕微鏡装置では、視野周辺部における高解像の実現が困難である。また、開口数を大きくしようとすればするほど、軸外収差に起因した性能の劣化が顕著となる。このため、広視野と高解像の両立は困難である。

以上のような実情を踏まえ、本発明は、収差が良好に補正された、広視野で大きな開口数を有する顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、複数の接合レンズを含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを最も物体側に含む、正パワーを有する第１レンズ群と、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分とからなる、負パワーを有する第２レンズ群と、複数のレンズ成分を含み、前記複数のレンズ成分の少なくとも１つが接合レンズである、正パワーを有する第３レンズ群と、からなり、Ｈ_ａを前記第１レンズ群内での軸上マージナル光線の最大光線高とし、Ｈ_ｃを前記第３レンズ群から出射時の前記軸上マージナル光線の光線高とし、Ｆ_３を前記第３レンズ群の焦点距離とし、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離とし、Ｌ_ｏｂを物体面から前記第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面までの距離とし、Ｌ_ｉｍを前記第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面から前記第３レンズ群の最も像側の面である最終面までの距離とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
Ｈ_ａ≦Ｈ_ｃ ・・・（３）
０．８≦Ｆ_３／Ｆ≦４．３ ・・・（４）
１．５≦Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ≦２．７ ・・・（５）

本発明によれば、収差が良好に補正された、広視野で大きな開口数を有する顕微鏡対物レンズを提供することができる。

本発明の実施例１に係る対物レンズ１の断面図である。 図１に示す対物レンズ１と組み合わせて使用される結像レンズ１０の断面図である。 図１に示す対物レンズ１の収差図である。 本発明の実施例２に係る対物レンズ２の断面図である。 図４に示す対物レンズ２の収差図である。 本発明の実施例３に係る対物レンズ３の断面図である。 図６に示す対物レンズ３の収差図である。 本発明の実施例４に係る対物レンズ４の断面図である。 図８に示す対物レンズ４の収差図である。

本願の一実施形態に係る対物レンズについて説明する。本実施形態に係る対物レンズは、無限遠補正型の顕微鏡対物レンズであり、広視野（即ち、低倍率且つ大きな視野数）で大きな開口数を実現するため、次の条件式を満たしている。
０．２≦ＮＡ≦０．６ ・・・（１）
２４２５≦ＦＮ／｜β｜／ε ・・・（２）

但し、ＮＡは対物レンズの物体側の開口数であり、ＦＮは対物レンズの視野数であり、βは対物レンズの倍率であり、εは対物レンズのｄ線に対する軸上のエアリーディスク直径である。ここで、対物レンズの倍率とは、その対物レンズと、通常の顕微鏡装置に用いられる、焦点距離１６０ｍｍから２００ｍｍの結像レンズを組み合わせた顕微鏡光学系の投影倍率に相当する。また、対物レンズの視野数とは、上述した結像レンズとその対物レンズとを組み合わせた顕微鏡光学系の最大像高の２倍に相当する。なお、この顕微鏡光学系により形成される標本の像を撮像素子を用いてデジタル観察する場合には、対物レンズは、最大で視野数と同程度の対角長の撮像素子に対応できる。

条件式（１）は、十分な分解能を得るための条件を示している。ＮＡが条件式（１）の下限値を下回らないことにより、エアリーディスク直径を十分に小さくすることができるため、十分な分解能が得られる。また、ＮＡが条件式（１）の上限値を上回らないことにより、対物レンズ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ず、主にコマ収差による性能劣化を抑えることができる。このため、十分な分解能が得られる。

条件式（２）は、十分な分解能と広視野を得るための条件を示している。ＦＮ／｜β｜／εが条件式（２）の下限値を下回らないことにより、高精細で且つ大きなサイズを有する（即ち、高画素数の）撮像素子を用いた場合に、撮像素子の性能を最大限に活かした、広視野かつ高分解能な標本観察および画像取得が可能となる。

本実施形態に係る対物レンズは、上記の条件式（１）及び条件式（２）の代わりに、それぞれ以下の条件式（１−１）及び条件式（２−１）を満たすことが望ましい。
０．２８≦ＮＡ≦０．４５ ・・・（１−１）
２４２５≦ＦＮ／｜β｜／ε≦１００００ ・・・（２−１）

なお、本実施形態に係る対物レンズと組み合わせて使用される結像レンズは、対物レンズと組み合わせて物体（標本Ｓ）の拡大像を形成する顕微鏡用結像レンズである。結像レンズは、収差が良好に補正され、且つ、大きな視野数と大きな開口数を実現するように構成されている。

次に、本実施形態に係る対物レンズの構成及び作用について詳細に説明する。対物レンズは、物体側から順に、正パワー（正の屈折力）を有する第１レンズ群と、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分からなる負パワー（負の屈折力）を有する第２レンズ群と、正パワーを有する第３レンズ群と、からなっている。第１レンズ群は、物体からの光線束の発散（広がり）を、正パワーにより除々に収斂させる。第２レンズ群は、第１レンズ群で収斂した光線束の状態を負パワーにより発散に転じさせる。第３レンズ群は、その正パワーにより第２レンズ群で発散した光線束を平行光線束に変換する。なお、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り、光束とも言う。

第１レンズ群は、複数の接合レンズを含んでいる。第２レンズ群は、強い負パワーによって光線を発散させる。その結果、第２レンズ群では、大きな軸上色収差が生じる。第１レンズ群は、複数の接合レンズによって、第２レンズ群で生じる軸上色収差を予め逆に出すことにより補正する。また、第１レンズ群は、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを最も物体側に配置している。凹面を最も物体側に設けることで、第１レンズ群におけるマージナル光線の曲がりが緩やかになり、球面収差の発生が抑えられる。なお、第１レンズ群は、軸上色収差を補正するため、最も物体側のレンズ成分（以降、第１レンズ成分と記す）よりも像側に、正レンズと負レンズが接合された少なくとも１つの接合面を含むことが望ましい。

第２レンズ群は、物体側から順に、凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分と、凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分とからなる。第２レンズ群は、第１レンズ群で収斂した光線束を負のパワーによって発散した光線束に変換する。これにより、ペッツバール和のバランスをとり像面湾曲を補正すると共に球面収差を補正する。なお、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分は、それぞれ負パワーを有することが望ましい。これは、一方が正パワーである場合には、像面湾曲を良好に補正するために他方の負パワーが極端に大きくなってしまうためである。この場合、他の収差、特に、球面収差及び軸上色収差が大きく発生し、その結果、対物レンズ全体で収差を小さく抑えることが難しくなる。

第３レンズ群は、複数のレンズ成分を含み、その複数のレンズ成分の少なくとも１つが接合レンズである。少なくとも１つの接合レンズは、正レンズと負レンズが接合された接合面を有することが望ましい。入射瞳位置が、第２レンズ群付近にあるため、第３レンズ群では、軸外主光線が第１レンズ群を通るときとは光軸を挟んで逆側を通る。そのため、第１レンズ群で生じた軸外収差とは逆方向に軸外収差が発生する。これにより、第１レンズ群で生じた軸外収差と第３レンズ群で生じた軸外収差とが打ち消し合う方向に作用する。また、第３レンズ群は、少なくとも１つの接合レンズによって第１、２レンズ群で生じる軸上色収差を補正する。このように、第３レンズ群は、主に、第１レンズ群と第２レンズ群で補正しきれなかった軸上収差及び軸外収差を補正する役割を担っている。

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。

以下、本実施形態に係る対物レンズが満たす条件について説明する。
対物レンズは、下記の条件式（３）から条件式（５）を満たすように構成されている。
Ｈ_ａ≦Ｈ_ｃ ・・・（３）
０．８≦Ｆ_３／Ｆ≦４．３ ・・・（４）
１．５≦Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ≦２．７ ・・・（５）

但し、Ｈ_ａは第１レンズ群内での軸上マージナル光線の最大光線高であり、Ｈ_ｃは第３レンズ群から出射時の軸上マージナル光線の光線高である。Ｆ_３は第３レンズ群の焦点距離であり、Ｆは対物レンズの焦点距離である。Ｌ_ｏｂは物体面から第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面までの距離であり、Ｌ_ｉｍを第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面から第３レンズ群の最も像側の面（以降、最終面と記す）までの距離である。

条件式（３）は、対物レンズで生じる諸収差を効率的に所定の大きさの範囲内に抑えるための条件を示している。Ｈ_ａがＨ_ｃを上回ると、第１レンズ群内でマージナル光線の光線高が高くなりすぎてしまう。このため、第１レンズ群でマージナル光線高を急激に下げることになるが、その際に大きな収差が発生してしまうため、対物レンズ全体で収差を良好に補正することが難しくなる。

軸外収差を良好に補正するためには、軸外主光線と光軸が第２レンズ群の互いに向かい合う凹面の近傍で交わることが必要である。さらに、その交点（つまり、瞳位置）よりも物体側にあるレンズ群の全長と像側にあるレンズ群の全長は、適切な比率であることが必要である。これは、光線は瞳位置よりも物体側と像側とでは光軸に対して対称な領域を通過するが、光軸に対して対称な領域を光軸に対して対称な向きに進行する光線では、軸外収差の発生方向が逆になる傾向があるからである。条件式（４）及び条件式（５）は、軸外収差を良好に補正するための条件を示している。

条件式（４）は、瞳位置を適切な位置に配置して軸外収差を良好に補正するための条件を示している。Ｆ_３／Ｆが条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズ群の焦点距離が短くなりすぎるため、瞳位置が像側に寄りすぎてしまう。その結果、瞳位置よりも像側のレンズ群での光線高が低くなるため、軸外収差の補正が困難となってしまう。また、Ｆ_３／Ｆが条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズ群の焦点距離が長くなりすぎるため、瞳位置が物体側に寄りすぎてしまう。その結果、瞳位置よりも像側のレンズ群での軸外主光線高が高くなりすぎて、コマ収差が過剰に発生してしまう。このため、対物レンズ全体でコマ収差が適切に補正されず、コマ収差が残ってしまう。

条件式（５）は、瞳位置よりも物体側にあるレンズ群の全長と像側にあるレンズ群の全長を適切な比率にして軸外収差を良好に補正するための条件を示している。Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍが条件式（５）の下限値を下回ると、物体面から第１メニスカスレンズ成分の凹面までの距離が短くなりすぎるため、瞳位置よりも物体側で軸外主光線高が高い領域を十分に確保できない。このため、瞳位置よりも物体側にある軸外主光線高が高い領域で十分な軸外収差が発生しないため、対物レンズ全体での軸外収差の良好な補正が困難となる。Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍが条件式（５）の上限値を上回ると、物体面から第２レンズ群の第１メニスカスレンズ成分の凹面までの距離が長くなりすぎる。このため、瞳位置よりも物体側での軸外収差の発生量が大きくなりすぎてしまうため、対物レンズ全体で軸外収差を良好に補正することが難しくなる。

以下、本実施形態に係る対物レンズが満たすことが望ましい条件について説明する。
対物レンズは、下記の条件式（６）から条件式（１８）を満足することが望ましい。
−０．５５≦ＥＸＰ_ｚ／Ｌ≦−０．１５ ・・・（６）
−１．２≦Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ≦−０．７ ・・・（７）
−１．２≦Ｆ_２／Ｆ≦−０．４ ・・・（８）
０．４≦Ｆ_１／Ｆ≦０．６１ ・・・（９）
１．７５≦Ｆ_１２／Ｆ≦５．５ ・・・（１０）
−０．４６≦（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００≦０．６１・・・（１１）
−１０．５≦（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００≦１５ ・・・（１２）
４０≦ΣΔν ・・・（１３）
ＷＤ／Ｌ≦０．０７ ・・・（１４）
０．４７≦｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜≦０．６５ ・・・（１５）
０．５≦Ｒ_１１／Ｒ_１２≦１ ・・・（１６）
０．７≦ＥＲ_１／Ｆ≦１．１ ・・・（１７）
０．３≦Ｆ_２１／Ｆ_２２≦５ ・・・（１８）

但し、ＥＸＰ_ｚは最終面から対物レンズの瞳位置までの距離であって瞳位置が最終面よりも物体側に位置するときに負の値を有する距離である。Ｌは物体面から最終面までの距離である。Ｈ_ｏｂは軸外主光線の物体面での光線高であり、Ｈ_ｓは軸外主光線の最終面での光線高である。Ｈ_ｏｂとＨ_ｓは同じ物点から生じた軸外主光線の光線高である。なお、光軸に対して対称な領域（即ち、対物レンズの光軸を含み且つ光軸と平行な面で区切られる２領域）の一方を通過しているときの光線高を正の値で定義し、他方の領域を通過しているときの光線高を負の値で定義する。Ｆ_２は第２レンズ群の焦点距離であり、Ｆ_１は第１レンズ群の焦点距離である。Ｆ_１２は第１レンズ群に含まれる物体側から１枚目と２枚目のレンズの合成焦点距離である。ν_３ａは第３レンズ群に含まれる接合レンズの接合面に接する正レンズのアッベ数であり、ν_３ｂは第３レンズ群に含まれる接合レンズの接合面に接する負レンズのアッベ数である。ｎ_３ａは第３レンズ群に含まれる接合レンズの接合面に接する正レンズのｄ線に対する屈折率であり、ｎ_３ｂは第３レンズ群に含まれる接合レンズの接合面に接する正レンズのｄ線に対する屈折率である。Δνは第１レンズ群に含まれる正レンズと負レンズが接合された少なくとも１つの接合面であって、第１レンズ成分よりも像側に含まれる少なくとも１つの接合面の各々のアッベ数差である。少なくとも１つの接合面の各々のアッベ数差とは、少なくとも１つの接合面の各々の前後に位置するレンズのアッベ数差のことであり、その接合面に接する正レンズのアッベ数からその接合面に接する負レンズのアッベ数を引くことで算出される。ＷＤは対物レンズの作動距離である。Ｒ_２１は第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面の曲率半径であり、Ｒ_２２は第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面の曲率半径である。Ｒ_１１は第１レンズ成分の面であって最も物体側の面の曲率半径であり、Ｒ_１２は第１レンズ成分の面であって最も像側の面の曲率半径である。ＥＲ_１は最も像側のレンズの外径である。Ｆ_２１は第１メニスカスレンズ成分の焦点距離であり、Ｆ_２２は第２メニスカスレンズ成分の焦点距離である。

条件式（６）は、条件式（４）と同様に、瞳位置を適切な位置に配置して軸外収差を良好に補正するための条件を示している。ＥＸＰ_ｚ／Ｌが条件式（６）の下限値を下回ると、瞳位置が物体側に寄りすぎてしまう。その結果、瞳位置よりも像側のレンズ群での軸外主光線高が高くなりすぎるため、瞳位置よりも像側のレンズ群でコマ収差が過剰に発生しやすくなり、好ましくない。また、ＥＸＰ_ｚ／Ｌが条件式（６）の上限値を上回ると、瞳位置が像側に寄りすぎてしまう。その結果、瞳位置よりも像側のレンズ群での光線高が低くなるため、瞳位置よりも像側のレンズ群での軸外収差の補正が困難となり、好ましくない。

条件式（７）は、物体面での主光線高と最終面での主光線高を適切な比率にして軸外収差を良好に補正するための条件を示している。Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓが条件式（７）の下限値を下回ると、最終面での軸外主光線高が低く過ぎるため、第３レンズ群を通過しているときの軸外主光線高が低くなってしまう。このため、第３レンズ群で軸外収差を十分に補正することが難しくなってしまい、好ましくない。また、Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓが条件式（７）の上限値を上回ると、最終面での軸外主光線高が高過ぎるため、第３レンズ群を通過しているときの軸外主光線高が高くなってしまう。このため、第３レンズ群で軸外収差が過剰に発生しやすく、好ましくない。

条件式（８）は、ペッツバール和を適切な値にして像面湾曲を補正するための条件を示している。Ｆ_２／Ｆが条件式（８）の下限値を下回ると、第２レンズ群の凹パワー（負パワー）が弱くなりすぎるため、ペッツバール和が悪化し像面湾曲を発生しやすい。また、Ｆ_２／Ｆが条件式（８）の上限値を上回ると、第２レンズ群の凹パワー（負パワー）が強くなりすぎるため、ペッツバール和が悪化し下限値を下回ったときとは逆方向に像面湾曲を発生しやすい。条件式（８）を満たすことなく、ペッツバール和を適切な値にし、像面湾曲を補正するためには、第１レンズ群と第３レンズ群が強い正のパワーを有する必要があるが、そのようなパワー配分では、他の収差の補正が困難となるため、好ましくない。

条件式（９）は、第１レンズ群の焦点距離を適切な長さとすることで、主に対物レンズ全体での球面収差の発生量を抑えるための条件を示している。Ｆ_１／Ｆが条件式（９）の下限値を下回ると、第１レンズ群が有する大きな正パワーとのバランスを取るために、第２レンズ群の負パワーも大きくなる。その結果、軸外マージナル光線が第２レンズ群で大きく屈折し、第２レンズ群での球面収差の発生量が増大するため、対物レンズ全体での球面収差の補正が困難となってしまう。また、Ｆ_１／Ｆが条件式（９）の上限値を上回ると、第１レンズ群の正パワーが弱くなるため、ガウス群（第２レンズ群）でのマージナル光線高が高くなる。その結果、対物レンズ全体でペッツバール和を小さくすることが難しくなり、像面湾曲の補正が困難となる。

条件式（１０）は、第１レンズ群に含まれる物体側から１枚目と２枚目のレンズの合成焦点距離Ｆ_１２を適切な長さとすることで、第１レンズ群での球面収差の発生量を抑えるための条件を示している。Ｆ_１２／Ｆが条件式（１０）の下限値を下回ると、１枚目と２枚目のレンズの正パワーが強くなりすぎる。１枚目と２枚目のレンズでマージナル光線高が急激に曲がることで、１枚目と２枚目のレンズで大きな球面収差が発生してしまうため、第１レンズ群全体での球面収差量を抑えることが難しくなる。また、Ｆ_１２／Ｆが条件式（１０）の上限値を上回ると、１枚目と２枚目のレンズの正パワーが弱くなりすぎる。このため、第１レンズ群は、２枚目のレンズよりも像側のレンズ面に大きなパワーを配分し、大きく光線を屈折させることになる。この場合も、第１レンズ群全体での球面収差量を抑えることが難しい。

条件式（１１）は、主に色収差を良好に補正するための条件を示している。第３レンズ群では軸外主光線も軸上マージナル光線も高い光線高を有している。このため、第３レンズ群は、軸上及び軸外の両収差の効率的な補正に寄与し得るが、接合面のアッベ数差が大きすぎると発生する収差量が大きくなりすぎてしまい、望ましくない。（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００が条件式（１１）の下限値を下回ると、接合面での軸上色収差の発生量が大きくなりすぎるため、対物レンズ全体で軸上色収差を補正することが難しくなる。また、（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００が条件式（１１）の上限値を上回ると、接合面での倍率色収差の発生量が大きくなりすぎるため、対物レンズ全体で倍率色収差を補正することが難しくなる。条件式（１１）を満たすことで倍率色収差と軸上色収差の両方をバランスよく補正することができる。

なお、対物レンズは、倍率色収差の補正を軸上色収差の補正よりも重視する場合には、さらに、下記の条件式（１１−１）を満足することが望ましい。これは、ν_３ａがν_３ｂより大きい場合には、倍率色収差がより強く補正されるため、倍率色収差をより高いレベルで補正することが可能となるからである。
−０．４６≦（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００＜０ ・・・（１１−１）

また、対物レンズは、軸上色収差の補正を倍率色収差の補正よりも重視する場合には、下記の条件式（１１−２）を満足することが望ましい。これは、ν_３ｂがν_３ａ以上である場合には、軸上色収差の発生量を抑えて軸上色収差をより高いレベルで補正することが可能となるからである。
０≦（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００≦０．６１ ・・・（１１−２）

条件式（１２）は、主に球面収差を良好に補正するための条件を示している。（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００が条件式（１２）の下限値を下回る、又は、条件式（１２）の上限値を上回ると、球面収差の発生量が大きくなりすぎるため、対物レンズ全体で球面収差が補正されず、軸上色収差も大きく生じてしまう。

なお、対物レンズは、更に望ましくは、下記の条件式（１２−１）又は条件式（１２−２）を満足する。これは、（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００の絶対値が１未満では、接合レンズで生じる球面収差量が小さすぎるため、他のレンズ群で生じた球面収差を十分に補正することが難しいからである。
−１０．５≦（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００≦−１ ・・・（１２−１）
１≦（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００≦１５ ・・・（１２−２）

条件式（１３）は、主に軸上色収差を良好に補正するための条件を示している。４０≦Σが条件式（１３）の下限値を下回ると、第１レンズ群で生じる軸上色収差の発生量が大きくなりすぎるため、第２レンズ群で生じる軸上色収差を良好に補正することが難しくなる。なお、対物レンズは、下記の条件式（１３−１）を満たすことで、より良好に軸上色収差を補正することが可能となるため、更に望ましい。
８０≦ΣΔν ・・・（１３−１）

条件式（１４）は、対物レンズの全長（物体面から最終面までの距離）と作動距離との比率を調整することで、軸外収差（コマ収差及び倍率色収差）を良好に補正するための条件を示している。作動距離が長くなりすぎてＷＤ／Ｌが条件式（１４）の上限値を上回ると、軸外主光線が対物レンズに入射するときの光線高が高くなり、軸外収差の発生量が大きくなってしまう。また、全長が短くなりすぎてＷＤ／Ｌが条件式（１４）の下限値を下回ると、第１レンズ群の全長も短くなるため、第１レンズ群に倍率色収差を補正するためのレンズ面を十分に配置することが難しくなる。

条件式（１５）は、第２レンズ群での球面収差の発生量を抑えるための条件を示している。条件式（１５）を満たさない場合には、第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面と第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面のいずれかにパワーが集中してしまう。このため、第２レンズ群で光線を緩やかに曲げることができないため、第２レンズ群での球面収差の発生量を抑えることが難しくなる。｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜が条件式（１５）の下限値を下回ると、第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面の曲率半径が小さくなりすぎるため、第１メニスカスレンズ成分で大きな球面収差が発生してしまう。また、｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜が条件式（１５）の上限値を上回ると、第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面の曲率半径が小さくなりすぎるため、第２メニスカスレンズ成分で大きな球面収差が発生してしまう。

条件式（１６）は、第１レンズ群で適切な量のコマ収差を発生させることで、コマ収差を良好に補正するための条件を示している。Ｒ_１１が小さくなるほどそのレンズ面での屈折によってそのレンズ面を通過後の軸外主光線に大きな角度が付き、光線高をより上げる方向に作用する。逆に、Ｒ_１２が小さくなるほど軸外主光線の角度を抑えることになるため、光線高を下げる方向に作用する。Ｒ_１１／Ｒ_１２が条件式（１６）の下限値を下回ると、Ｒ_１１がＲ_１２に対して小さくなりすぎるため、第１レンズ成分から出射時の軸外主光線の光線高が高くなりすぎる。その結果、第１レンズ成分よりも像側にある第１レンズ群のレンズでのコマ収差の発生量が大きくなりすぎる。このため、対物レンズ全体でコマ収差の補正が困難になる。Ｒ_１１／Ｒ_１２が条件式（１６）の上限値を上回ると、Ｒ_１１がＲ_１２に対して大きくなりすぎるため、第１レンズ成分よりも像側にある第１レンズ群の他のレンズでの軸外収差の発生量が小さくなりすぎる。このため、第２レンズ群以降で生じる軸外収差を補正することが難しくなる。

条件式（１７）は、対物レンズの製造性を確保しつつ周辺光量の低下を抑制するための条件を示している。ＥＲ_１／Ｆが条件式（１７）の下限値を下回ると、第３レンズ群で軸外光線束のＮＡの劣化が大きくなってしまう。これにより、像高の高い領域での光量不足によって、像面に光量ムラが生じてしまう。また、ＥＲ_１／Ｆが条件式（１７）の上限値を上回ると、第３レンズ群に含まれるレンズの外径が大きくなりすぎて、軸外光線束が通らない無駄なレンズ領域が大きくなってしまう。レンズが大きくなることでレンズや枠の加工が難しくなり、加工精度が低下してしまうため、必要以上に大きなレンズは望ましくない。

条件式（１８）は、第２レンズ群の球面収差の発生量を抑えることで、主に球面収差を良好に補正するための条件を示している。条件式（１８）を満たさない場合には、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の一方に負パワーが偏ってしまう。Ｆ_２１／Ｆ_２２が条件式（１８）の下限値を下回ると、第１メニスカスレンズ成分の負パワーが大きくなりすぎるため、第１メニスカスレンズ成分でマージナル光線が急激に屈折する。その結果、第１メニスカスレンズ成分で大きな球面収差が発生し、対物レンズ全体で球面収差を補正することが難しくなる。また、Ｆ_２１／Ｆ_２２が条件式（１８）の上限値を上回ると、第２メニスカスレンズ成分の負パワーが大きくなりすぎるため、第２メニスカスレンズ成分でマージナル光線が急激に屈折する。その結果、第２メニスカスレンズ成分で大きな球面収差が発生し、対物レンズ全体で球面収差を補正することが難しくなる。

本実施形態に係る対物レンズによれば、広視野で且つ大きな開口数を有しながら、良好な収差性能を実現することができる。以下、上述した対物レンズの実施例について具体的に説明する。

図１は、本実施例に係る対物レンズ１の断面図である。図１に例示される対物レンズ１は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負パワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第１レンズ群Ｇ１は、複数の接合レンズ（接合レンズＣＬ１、ＣＬ２）を含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）を最も物体側に含んでいる。より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ１（第１レンズ成分）と、３枚接合レンズである接合レンズＣＬ２からなる。接合レンズＣＬ１は、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）からなる。接合レンズＣＬ２は、像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）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ５）からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ３）と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）とからなる。第１メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）とからなる。第２メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凹レンズ（レンズＬ８）と両凸レンズ（レンズＬ９）とからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、２つのレンズ成分（接合レンズＣＬ５、レンズＬ１２）を含み、そのうちの１つのレンズ成分は接合レンズ（接合レンズＣＬ５）である。接合レンズＣＬ５は、両凹レンズ（レンズＬ１０）と両凸レンズ（レンズＬ１１）からなる。また、他方のレンズ成分は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１２）である。

対物レンズ１の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.28、ＦＮ＝30mm、ε＝0.002562mm、β＝4、Ｌ＝81.80mm、ＷＤ＝5mm、Ｆ＝45mm、Ｆ_１＝18.83mm、Ｆ_２＝-18.58mm、Ｆ_３＝43.12mm、Ｆ_１２＝93.9401mm、Ｆ_２１＝-84.0484mm、Ｆ_２２＝-21.4337mm、Ｌ_ｏｂ＝46.18mm、Ｌ_ｉｍ＝30.02mm、ＥＸＰ_ｚ＝-37.89192mm、Ｈ_ａ＝5.17mm、Ｈ_ｃ＝12.61mm、Ｈ_ｏｂ＝-3.75mm、Ｈ_ｓ＝3.475mm、ν_３ａ＝81.54、ν_３ｂ＝70.23、ｎ_３ａ＝1.497、ｎ_３ｂ＝1.48749、Ｒ_１１＝-20.3849mm、Ｒ_１２＝-20.8816mm、Ｒ_２１＝17.1025mm、Ｒ_２２＝-9.0597mm、ＥＲ_１＝33.53mm

対物レンズ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。
対物レンズ１
s r d nd νd
s0（物体面） INF 0.17 1.521 56.02
s1 INF 5
s2 -20.3849 7.1907 1.755 52.32
s3 -15.769 7.6698 1.6779 55.34
s4 -20.8816 0.1
s5 17.5309 5.9111 1.48749 70.23
s6 9.7269 9.3094 1.497 81.54
s7 -16.3222 3.0956 1.755 52.32
s8 -31.0716 0.1
s9 18.1966 6.2309 1.43875 94.93
s10 -34.7339 1.4027 1.61336 44.49
s11 17.1025 5.6013
s12 -9.0597 8.1854 1.6968 55.53
s13 67.166 7.5166 1.43875 94.93
s14 -22.236 0.1
s15 -69.1104 3.7458 1.48749 70.23
s16 121.6762 5.6212 1.497 81.54
s17 -36.1714 0.1
s18 813.6555 4.7504 1.497 81.54
s19 -33.3084

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s0,s1が示す面は、それぞれ物体面（カバーガラスの物体側の面）、カバーガラスの像側の面を示し、面番号s2,s19が示す面は、それぞれ対物レンズの最も物体側のレンズ面、最も像側のレンズ面を示している。また、例えば、面間隔d0は、面番号s0が示す面から面番号s1が示す面までの距離を示している。

対物レンズ１は、以下で示されるように、上述した条件式（条件式（１）から（１８））を満たしている。なお、視野数ＦＮおよび倍率βは、図２に示す結像レンズ１０と組み合わせた場合の値である。この点は、以降の実施例においても同様である。なお、図２に例示される結像レンズ１０の構成については、後述する。
（１）：ＮＡ＝0.28
（２）：ＦＮ／｜β｜／ε＝2927.40
（３）：Ｈ_ａ／Ｈ_ｃ＝0.40999207＜1
（４）：Ｆ_３／Ｆ＝0.96
（５）：Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ＝1.54
（６）：ＥＸＰ_ｚ／Ｌ＝-0.46
（７）：Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ＝-1.08
（８）：Ｆ_２／Ｆ＝-0.41
（９）：Ｆ_１／Ｆ＝0.42
（１０）：Ｆ_１２／Ｆ＝2.08
（１１）：（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００＝-0.1975
（１２）：（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００＝0.9510
（１３）：ΣΔν＝40.53
（１４）：ＷＤ／Ｌ＝0.06
（１５）：｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜＝0.53
（１６）：Ｒ_１１／Ｒ_１２＝0.98
（１７）：ＥＲ_１／Ｆ＝0.75
（１８）：Ｆ_２１／Ｆ_２２＝3.92

図３は、図１に示す対物レンズ１の収差図であり、像側から入射した無限遠光束を物体側に向かって追跡する逆光線追跡を行ったときの物体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）は倍率色収差図であり、図３（ｃ）は非点収差図であり、図３（ｄ）はコマ収差図であり、図３（ｅ）は歪曲収差図である。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４は、本実施例に係る対物レンズ２の断面図である。図４に例示される対物レンズ２は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負パワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第１レンズ群Ｇ１は、複数の接合レンズ（接合レンズＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３）を含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）を最も物体側に含んでいる。より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ１（第１レンズ成分）と、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ２と、３枚接合レンズである接合レンズＣＬ３と、両凸レンズ（レンズＬ８）からなる。接合レンズＣＬ１は、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）からなる。接合レンズＣＬ２は、両凸レンズ（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）からなる。接合レンズＣＬ３は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ５）と両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ５）とからなる。第１メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凸レンズ（レンズＬ９）と両凹レンズ（レンズＬ１０）とからなる。第２メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凹レンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）とからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、２つのレンズ成分（レンズＬ１３、接合レンズＣＬ６）を含み、そのうちの１つのレンズ成分は接合レンズ（接合レンズＣＬ６）である。接合レンズＣＬ６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１５）からなる。また、他方のレンズ成分は、両凸レンズ（レンズＬ１３）である。

対物レンズ２の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.35、ＦＮ＝30mm、ε＝0.0020496mm、β＝4、Ｌ＝118.32mm、ＷＤ＝5mm、Ｆ＝45mm、Ｆ_１＝21.1215mm、Ｆ_２＝-23.52mm、Ｆ_３＝57.194mm、Ｆ_１２＝80.6647mm、Ｆ_２１＝-60.54 mm、Ｆ_２２＝-32.24mm、Ｌ_ｏｂ＝74.99mm、Ｌ_ｉｍ＝40.34mm、ＥＸＰ_ｚ＝-60.53028mm、Ｈ_ａ＝8.45mm、Ｈ_ｃ＝15.76mm、Ｈ_ｏｂ＝-3.75mm、Ｈ_ｓ＝5.40177mm、ν_３ａ＝39.68、ν_３ｂ＝52.32、ｎ_３ａ＝1.65412、ｎ_３ｂ＝1.755、Ｒ_１１＝-21.3341mm、Ｒ_１２＝-21.6693mm、Ｒ_２１＝21.6635mm、Ｒ_２２＝-11.8433mm、ＥＲ_１＝41.56mm

対物レンズ２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。
対物レンズ２
s r d nd νd
s0（物体面） INF 0.17 1.521 56.02
s1 INF 5
s2 -21.3341 13.0344 1.755 52.32
s3 -32.8824 10.0857 1.6516 58.55
s4 -21.6693 0.1
s5 93.3157 3 1.43875 94.93
s6 -57.0645 2.4849 1.6968 55.53
s7 -259.4907 0.1
s8 21.6715 5.1924 1.52249 59.84
s9 14.4057 14.5453 1.497 81.54
s10 -33.6197 8.4043 1.6968 55.53
s11 118.9664 0.1
s12 46.8362 4.8199 1.43875 94.93
s13 -82.8972 0.1
s14 23.9625 7.2911 1.43875 94.93
s15 -16.9256 1.3618 1.61336 44.49
s16 21.6635 2.9996
s17 -11.8433 10.1457 1.6516 58.55
s18 112.9107 11.0349 1.43875 94.93
s19 -29.2068 0.1
s20 473.887 7.9831 1.43875 94.93
s21 -37.523 0.1
s22 -344.2673 2.9851 1.65412 39.68
s23 -66.2821 7.965 1.755 52.32
s24 -84.8721

対物レンズ２は、以下で示されるように、上述した条件式を満たしている。
（１）：ＮＡ＝0.35
（２）：ＦＮ／｜β｜／ε＝3959.25
（３）：Ｈ_ａ／Ｈ_ｃ＝0.536167513＜1
（４）：Ｆ_３／Ｆ＝1.27
（５）：Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ＝1.86
（６）：ＥＸＰ_ｚ／Ｌ＝-0.51
（７）：Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ＝-0.69
（８）：Ｆ_２／Ｆ＝-0.52
（９）：Ｆ_１／Ｆ＝0.47
（１０）：Ｆ_１２／Ｆ＝1.79
（１１）：（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００＝0.6088
（１２）：（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００＝-10.09
（１３）：ΣΔν＝47.71
（１４）：ＷＤ／Ｌ＝0.04
（１５）：｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜＝0.54
（１６）：Ｒ_１１／Ｒ_１２＝0.99
（１７）：ＥＲ_１／Ｆ＝0.92
（１８）：Ｆ_２１／Ｆ_２２＝1.88

図５は、図４に示す対物レンズ２の収差図であり、像側から入射した無限遠光束を物体側に向かって追跡する逆光線追跡を行ったときの物体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）は倍率色収差図であり、図５（ｃ）は非点収差図であり、図５（ｄ）はコマ収差図であり、図５（ｅ）は歪曲収差図である。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６は、本実施例に係る対物レンズ３の断面図である。図６に例示される対物レンズ３は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負パワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第１レンズ群Ｇ１は、複数の接合レンズ（接合レンズＣＬ１、ＣＬ２）を含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）を最も物体側に含んでいる。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、第１レンズ成分）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ１と、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ２からなる。接合レンズＣＬ１は、両凸レンズ（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）からなる。接合レンズＣＬ２は、両凸レンズ（レンズＬ５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ３）と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）とからなる。第１メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する３枚接合レンズであり、両凸レンズ（レンズＬ７）と両凹レンズ（レンズＬ８）と像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）からなる。第２メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凹レンズ（レンズＬ１０）と両凸レンズ（レンズＬ１１）とからなる。

第３レンズ群Ｇ３は、２つのレンズ成分（接合レンズＣＬ５、接合レンズＣＬ６）を含み、その両方が接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（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）からなる。接合レンズＣＬ６は、両凹レンズ（レンズＬ１４）と両凸レンズ（レンズＬ１５）からなる。

対物レンズ３の各種データは、以下のとおりである。なお、ν_３ａはレンズＬ１５のアッベ数であり、ν_３ｂはレンズＬ１４のアッベ数である。ｎ_３ａはレンズＬ１５の屈折率であり、ｎ_３ｂはレンズＬ１４の屈折率である。

ＮＡ＝0.4、ＦＮ＝30mm、ε＝0.0017934mm、β＝4、Ｌ＝150mm、ＷＤ＝9.9046mm、Ｆ＝45mm、Ｆ_１＝26.95mm、Ｆ_２＝-43.3513mm、Ｆ_３＝157.9059mm、Ｆ_１２＝214.4439mm、Ｆ_２１＝-57.76mm、Ｆ_２２＝-139.94mm、Ｌ_ｏｂ＝105.0782mm、Ｌ_ｉｍ＝40.0333mm、ＥＸＰ_ｚ＝-43.9822mm、Ｈ_ａ＝15.15mm、Ｈ_ｃ＝18mm、Ｈ_ｏｂ＝-3.75mm、Ｈ_ｓ＝3.73759mm、ν_３ａ＝52.32、ν_３ｂ＝42.41、ｎ_３ａ＝1.75504、ｎ_３ｂ＝1.63779、Ｒ_１１＝-21.4448mm、Ｒ_１２＝-41.033mm、Ｒ_２１＝32.3362mm、Ｒ_２２＝-20.7265mm、ＥＲ_１＝42.39mm

対物レンズ３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。
対物レンズ３
s r d nd νd
s0（物体面） INF 0.187 1.52103 56.02
s1 INF 9.9046
s2 -21.4448 18.2948 1.75504 52.32
s3 -41.033 0.1
s4 -144.2477 7 1.60303 65.44
s5 -42.3993 0.1
s6 90.581 15.7484 1.43876 94.93
s7 -25.3911 4 1.51635 64.14
s8 -55.2747 0.1
s9 44.818 13.4741 1.43876 94.93
s10 -66.4218 12.8018 1.63779 42.41
s11 -62.1359 0.1
s12 46.0232 10.4675 1.43876 94.93
s13 -38.5172 0.8 1.63779 42.41
s14 20.616 12 1.43876 94.93
s15 32.3362 4.8884
s16 -20.7265 7.1061 1.61344 44.27
s17 77.2046 16.6885 1.73806 32.26
s18 -49.9894 0.1
s19 -94.7933 2 1.63779 42.41
s20 -228.7538 3.9049 1.75504 52.32
s21 -47.6049 1.9344
s22 -33.833 2 1.63779 42.41
s23 294.7101 6.2995 1.75504 52.32
s24 -50.0023

対物レンズ３は、以下で示されるように、上述した条件式を満たしている。
（１）：ＮＡ＝0.4
（２）：ＦＮ／｜β｜／ε＝4182.001
（３）：Ｈ_ａ／Ｈ_ｃ＝0.536167513＜1
（４）：Ｆ_３／Ｆ＝3.51
（５）：Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ＝2.62
（６）：ＥＸＰ_ｚ／Ｌ＝-0.29
（７）：Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ＝-1.00
（８）：Ｆ_２／Ｆ＝-0.96
（９）：Ｆ_１／Ｆ＝0.60
（１０）：Ｆ_１２／Ｆ＝4.77
（１１）：（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００＝-0.4466
（１２）：（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００＝11.72
（１３）：ΣΔν＝83.31
（１４）：ＷＤ／Ｌ＝0.07
（１５）：｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜＝0.64
（１６）：Ｒ_１１／Ｒ_１２＝0.51
（１７）：ＥＲ_１／Ｆ＝0.94
（１８）：Ｆ_２１／Ｆ_２２＝0.41

図７は、図６に示す対物レンズ３の収差図であり、像側から入射した無限遠光束を物体側に向かって追跡する逆光線追跡を行ったときの物体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）は倍率色収差図であり、図７（ｃ）は非点収差図であり、図７（ｄ）はコマ収差図であり、図７（ｅ）は歪曲収差図である。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８は、本実施例に係る対物レンズ４の断面図である。図８に例示される対物レンズ４は、顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負パワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第１レンズ群Ｇ１は、複数の接合レンズ（接合レンズＣＬ１、ＣＬ２）を含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）を最も物体側に含んでいる。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、第１レンズ成分）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ１と、２枚接合レンズである接合レンズＣＬ２と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ７）からなる。接合レンズＣＬ１は、両凸レンズ（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）からなる。接合レンズＣＬ２は、両凸レンズ（レンズＬ５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ３）と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）とからなる。第１メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する３枚接合レンズであり、両凸レンズ（レンズＬ８）と両凹レンズ（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）からなる。第２メニスカスレンズ成分は、負のパワーを有する２枚接合レンズであり、両凹レンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）からなる。

第３レンズ群Ｇ３は、２つのレンズ成分（接合レンズＣＬ５、接合レンズＣＬ６）を含み、その両方が接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１３）と物体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ＣＬ６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１６）からなる。

対物レンズ４の各種データは、以下のとおりである。なお、ν_３ａはレンズＬ１４のアッベ数であり、ν_３ｂはレンズＬ１３のアッベ数である。ｎ_３ａはレンズＬ１４の屈折率であり、ｎ_３ｂはレンズＬ１３の屈折率である。
ＮＡ＝0.447、ＦＮ＝30mm、ε＝0.001594133mm、β＝4、Ｌ＝157.06mm、ＷＤ＝9.9639mm、Ｆ＝45mm、Ｆ_１＝27.334mm、Ｆ_２＝-50.61mm、Ｆ_３＝188.82mm、Ｆ_１２＝247.2113mm、Ｆ_２１＝-68.61mm、Ｆ_２２＝-127.96mm、Ｌ_ｏｂ＝109.66mm、Ｌ_ｉｍ＝41.50mm、ＥＸＰ_ｚ＝-46.86025mm、Ｈ_ａ＝17.89mm、Ｈ_ｃ＝20.15mm、Ｈ_ｏｂ＝-3.75mm、Ｈ_ｓ＝3.99519mm、ν_３ａ＝52.32、ν_３ｂ＝42.41、ｎ_３ａ＝1.755、ｎ_３ｂ＝1.63775、Ｒ_１１＝-21.5806mm、Ｒ_１２＝-41.8101mm、Ｒ_２１＝34.9095mm、Ｒ_２２＝-20.9235mm、ＥＲ_１＝46mm

対物レンズ４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。なお、面番号の横にある*マークは、その面が非球面であることを示している。即ち、レンズＬ５、レンズＬ６、及び、レンズＬ８からレンズＬ１６は非球面レンズである。
対物レンズ４
s r d nd νd
s0（物体面） INF 0.187 1.521 56.02
s1 INF 9.9639
s2 -21.5806 18.2936 1.755 52.32
s3 -41.8101 0.197
s4 -142.6628 8.4967 1.603 65.44
s5 -43.4265 0.0894
s6 93.5451 15.7458 1.43875 94.93
s7 -27.1634 4.0005 1.51633 64.14
s8 -59.1127 0.1008
s9* 48.478 13.4849 1.43875 94.93
s10* -66.353 12.6339 1.63775 42.41
s11* -69.8412 0.1
s12 109.0841 2.9997 1.56907 71.3
s13 183.6256 0.101
s14* 50.8559 10.4669 1.43875 94.93
s15* -42.4335 0.7991 1.63775 42.41
s16* 20.8627 12 1.43875 94.93
s17* 34.9095 5.8959
s18* -20.9235 7.1064 1.6134 44.27
s19* 68.4783 16.6889 1.738 32.26
s20* -50.085 0.1005
s21 -88.921 2 1.63775 42.41
s22* -162.6834 3.9053 1.755 52.32
s23* -48.1385 2.1994
s24 -33.5432 2 1.63775 42.41
s25* -493.9817 7.5002 1.755 52.32
s26* -50.2931

対物レンズ４の非球面データは、以下のとおりである。ここで、非球面形状は、下式で示される。但し、Zは、非球面の光軸の方向の座標であり、Yは非球面の光軸と直交する方向の座標であり、Kはコーニック定数（円錐定数）であり、rは非球面の近軸における曲率半径であり、AC2,AC4,AC6,AC8はそれぞれ２次、４次、６次、８次の非球面係数である。Eは１０のべき乗を表わしている。
第９面s9
K=-0.0506, AC2=-1.75E-04, AC4=1.89E-06, AC6=-1.34E-09, AC8=9.61E-13
第１０面s10
K=0, AC2=1.63E-05, AC4=-4.14E-06, AC6=1.09E-08, AC8=-4.64E-12
第１１面s11
K=0, AC2=-9.69E-06, AC4=-2.86E-06, AC6=8.58E-09, AC8=-4.88E-12
第１４面s14
K=-5.0258, AC2=-2.19E-04, AC4=-2.10E-06, AC6=4.72E-09, AC8=1.99E-11
第１５面s15
K=0, AC2=4.79E-05, AC4=-1.16E-05, AC6=1.07E-08, AC8=5.18E-12
第１６面s16
K=-0.1551, AC2=-6.51E-04, AC4=-1.65E-05, AC6=-1.13E-08, AC8=9.11E-11
第１７面s17
K=0.0264, AC2=-2.72E-03, AC4=-1.18E-05, AC6=-1.23E-08, AC8=8.88E-13
第１８面s18
K=-0.4196, AC2=-1.11E-03, AC4=-1.31E-05, AC6=-6.70E-09, AC8=-4.32E-12
第１９面s19
K=-5, AC2=3.58E-05, AC4=-6.60E-06, AC6=1.13E-08, AC8=-7.11E-12
第２０面s20
K=-5, AC2=-6.18E-06, AC4=-4.04E-06, AC6=5.43E-09, AC8=-2.03E-13
第２２面s22
K=-0.6998, AC2=-1.25E-04, AC4=2.04E-06, AC6=-2.37E-08, AC8=4.91E-12
第２３面s23
K=-2.9705, AC2=-2.37E-05, AC4=-7.78E-06, AC6=-2.31E-09, AC8=-2.07E-12
第２５面s25
K=0, AC2=-1.95E-06, AC4=-6.93E-06, AC6=1.00E-08, AC8=-5.19E-12
第２６面s26
K=-2.9985, AC2=4.21E-06, AC4=-1.33E-06, AC6=6.72E-10, AC8=-8.44E-13

対物レンズ４は、以下で示されるように、上述した条件式を満たしている。
（１）：ＮＡ＝0.447
（２）：ＦＮ／｜β｜／ε＝4704.75
（３）：Ｈ_ａ／Ｈ_ｃ＝0.887841191＜1
（４）：Ｆ_３／Ｆ＝4.20
（５）：Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ＝2.64
（６）：ＥＸＰ_ｚ／Ｌ＝-0.30
（７）：Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ＝-0.94
（８）：Ｆ_２／Ｆ＝-1.12
（９）：Ｆ_１／Ｆ＝0.61
（１０）：Ｆ_１２／Ｆ＝5.49
（１１）：（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００＝-0.4466
（１２）：（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００＝11.72
（１３）：ΣΔν＝83.31
（１４）：ＷＤ／Ｌ＝0.06
（１５）：｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜＝0.60
（１６）：Ｒ_１１／Ｒ_１２＝0.51
（１７）：ＥＲ_１／Ｆ＝1.02
（１８）：Ｆ_２１／Ｆ_２２＝0.54

図９は、図８に示す対物レンズ４の収差図であり、像側から入射した無限遠光束を物体側に向かって追跡する逆光線追跡を行ったときの物体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）は倍率色収差図であり、図９（ｃ）は非点収差図であり、図９（ｄ）はコマ収差図であり、図９（ｅ）は歪曲収差図である。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。

最後に実施例１から実施例４で共通に使用される、図２に例示される結像レンズ１０について説明する。結像レンズ１０は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて物体の拡大像を形成する顕微鏡結像レンズである。結像レンズ１０は、物体側から順に、接合レンズＣＬ１を含む、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、負パワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、各々が正パワーを有する複数のレンズ（Ｌ６、Ｌ７）からなる全体で正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。

結像レンズ１０の第１レンズ群Ｇ１は、物体側から、両凸レンズＬ１と、両凸レンズＬ２と両凹レンズＬ３とからなる接合レンズＣＬ１と、からなっている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から、両凹レンズＬ４と両凸レンズＬ５とからなる接合レンズＣＬ２からなっている。第３レンズ群Ｇ３は、物体側から、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、両凸レンズＬ７とからなっている。

結像レンズ１０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。
結像レンズ１０
s r d nd νd
s1 INF 162.2
s2 63.8523 9.3326 1.497 81.54
s3 -1485.8995 3.1666
s4 39.1423 13.9864 1.497 81.54
s5 -145.3496 6 1.51633 64.14
s6 26.8639 20.2953
s7 -53.5928 8.0905 1.72047 34.71
s8 110.3106 7.877 1.43875 94.93
s9 -130 14.8023
s10 -288.1082 6 1.59522 67.74
s11 -114.1428 0.4703
s12 176.2945 6 1.85026 32.27
s13 -475.1754

１、２、３、４ 対物レンズ
１０ 結像レンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群

Claims (13)

1. 顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、
   複数の接合レンズを含み、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを最も物体側に配置した、正パワーを有する第１レンズ群と、
   互いに凹面を向かい合わせた２つのメニスカスレンズ成分であって凹面を像側に向けた第１メニスカスレンズ成分と凹面を物体側に向けた第２メニスカスレンズ成分とからなる、負パワーを有する第２レンズ群と、
   複数のレンズ成分を含み、前記複数のレンズ成分の少なくとも１つが接合レンズである、正パワーを有する第３レンズ群と、からなり、
   Ｈ_ａを前記第１レンズ群内での軸上マージナル光線の最大光線高とし、Ｈ_ｃを前記第３レンズ群から出射時の前記軸上マージナル光線の光線高とし、Ｆ_３を前記第３レンズ群の焦点距離とし、Ｆを前記顕微鏡対物レンズの焦点距離とし、Ｌ_ｏｂを物体面から前記第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面までの距離とし、Ｌ_ｉｍを前記第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面から前記第３レンズ群の最も像側の面である最終面までの距離とするとき、以下の条件式
   Ｈ_ａ≦Ｈ_ｃ ・・・（３）
   ０．８≦Ｆ_３／Ｆ≦４．３ ・・・（４）
   １．５≦Ｌ_ｏｂ／Ｌ_ｉｍ≦２．７ ・・・（５）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
2. 請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   ＥＸＰ_ｚを前記最終面から前記顕微鏡対物レンズの瞳位置までの距離であって前記瞳位置が前記最終面よりも物体側に位置するときに負の値を有する距離とし、Ｌを前記物体面から前記最終面までの距離とするとき、以下の条件式
   −０．５５≦ＥＸＰ_ｚ／Ｌ≦−０．１５ ・・・（６）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
3. 請求項１または請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   Ｈ_ｏｂを軸外主光線の前記物体面での光線高とし、Ｈ_ｓを前記軸外主光線の前記最終面での光線高とし、前記顕微鏡対物レンズの光軸を含む前記光軸と平行な面で区切られる２領域の一方を通過している光線の光線高を正の値で、他方を通過している光線の光線高を負の値で定義するとき、以下の条件式
   −１．２≦Ｈ_ｏｂ／Ｈ_ｓ≦−０．７ ・・・（７）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   Ｆ_２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
   −１．２≦Ｆ_２／Ｆ≦−０．４ ・・・（８）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   Ｆ_１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
   ０．４≦Ｆ_１／Ｆ≦０．６１ ・・・（９）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   Ｆ_１２を前記第１レンズ群に含まれる物体側から１枚目と２枚目のレンズの合成焦点距離とするとき、以下の条件式
   １．７５≦Ｆ_１２／Ｆ≦５．５ ・・・（１０）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   前記第３レンズ群に含まれる接合レンズは、正レンズと負レンズが接合された接合面を含み、
   ν_３ａを前記接合面に接する正レンズのアッベ数とし、ν_３ｂを前記接合面に接する負レンズのアッベ数とするとき、以下の条件式
   −０．４６≦（１／ν_３ａ−１／ν_３ｂ）×１００≦０．６１ ・・・（１１）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   前記第３レンズ群に含まれる接合レンズは、正レンズと負レンズが接合された接合面を含み、
   ｎ_３ａを前記接合面に接する正レンズのｄ線に対する屈折率とし、ｎ_３ｂを前記第１接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対する屈折率とするとき、以下の条件式
   −１０．５≦（ｎ_３ａ−ｎ_３ｂ）×１００≦１５ ・・・（１２）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
   前記第１レンズ群は、前記第１レンズ群に含まれる最も物体側のレンズ成分である第１レンズ成分よりも像側に、正レンズと負レンズが接合された少なくとも１つの接合面を含み、
   Δνを前記少なくとも１つの接合面の各々の前後に位置するレンズのアッベ数差であって当該接合面に接する正レンズのアッベ数から当該接合面に接する負レンズのアッベ数を引いたアッベ数差とし、ΣΔνを前記少なくとも１つの接合面のアッベ数差の総和とするとき、以下の条件式
   ４０≦ΣΔν ・・・（１３）
   を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    ＷＤを前記顕微鏡対物レンズの作動距離とし、Ｌを前記物体面から前記最終面までの距離とするとき、以下の条件式
    ＷＤ／Ｌ≦０．０７ ・・・（１４）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    Ｒ_２１を前記第１メニスカスレンズ成分の像側に向けた凹面の曲率半径とし、Ｒ_２２を前記第２メニスカスレンズ成分の物体側に向けた凹面の曲率半径とするとき、以下の条件式
    ０．４７≦｜Ｒ_２１／Ｒ_２２｜≦０．６５ ・・・（１５）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    Ｒ_１１を前記第１レンズ群に含まれる最も物体側のレンズ成分である第１レンズ成分の面であって最も物体側の面の曲率半径とし、Ｒ_１２を前記第１レンズ成分の面であって最も像側の面の曲率半径とするとき、以下の条件式
    ０．５≦Ｒ_１１／Ｒ_１２≦１ ・・・（１６）
    を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    前記第１メニスカスレンズ成分は、負パワーを有し、
    前記第２メニスカスレンズ成分は、負パワーを有する
    ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。