JP2018169482A - Objective optical system for microscope and microscope using the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an objective optical system for a microscope capable of sufficiently suppressing aberration of an observation image even if a sample of the order of one micron order is disposed in contact with or next to a face closest to an object side of the optical system.SOLUTION: An objective optical system for a microscope includes an objective lens group G11, a first image formation lens group G12, and a second image formation lens group G13 in the order from an object side. Focusing is carried out by moving part or all of the second image formation lens group G13 along an optical axis. A sample is disposed in contact with or next to a face closest to the object side of the objective lens group G11. The objective optical system for a microscope satisfies the following conditional expression: -0.1<φt<0.1, where φt denotes an inverse number of a paraxial image position after the first image formation lens group G12.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡及びそれに用いる顕微鏡用対物光学系に関する。   The present invention relates to a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a photographed image on a display of the portable information terminal, and an objective optical system for a microscope used therefor.

本件出願人は、スマートフォン、タブレット等の携帯情報端末が備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を撮影し、その撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する携帯情報端末設置型の顕微鏡を提案している（特願２０１６‐１６３９９７号明細書参照）。   The applicant of the present invention uses a portable information terminal installation type microscope that takes an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal such as a smartphone or a tablet, and displays the photographed image on the display of the portable information terminal. It has been proposed (see Japanese Patent Application No. 2016-163997).

また、特許文献１に使用可能な光学系としては、観察対象である試料を光学系の最も物体側の面に直接載置するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。   Further, as an optical system that can be used in Patent Document 1, an optical system in which a sample to be observed is directly placed on the most object-side surface of the optical system is known (see, for example, Patent Document 1).

米国特許第７９９５２７２号明細書US Pat. No. 7,995,272

しかし、特許文献１に記載の光学系では、細菌等の１ミクロンオーダーの試料を観察する場合、その観察画像の収差を十分に抑え良好な観察画像を得ることができないという問題があった。そのため、本件出願人が提案している上述の顕微鏡に特許文献１に記載の光学系を採用した場合、携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像された画像も収差が十分に抑えられたものとはならない。   However, the optical system described in Patent Document 1 has a problem that when a sample of 1 micron order such as bacteria is observed, aberrations of the observed image are sufficiently suppressed and a good observed image cannot be obtained. Therefore, when the optical system described in Patent Document 1 is adopted in the above-mentioned microscope proposed by the present applicant, the image captured by the camera function provided in the portable information terminal is sufficiently suppressed in aberration. It will not be.

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、１ミクロンオーダーの試料を光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像の収差を十分に抑えることができる顕微鏡用対物光学系及びそれを用いた顕微鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points. Even when a sample of the order of 1 micron is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object-side surface of the optical system, the aberration of the observation image is sufficient. It is an object of the present invention to provide an objective optical system for a microscope that can be suppressed to a low temperature and a microscope using the same.

上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡用対物光学系は、
観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡に用いられる顕微鏡用対物光学系であって、
物体側から順に、対物レンズ群と、第１結像レンズ群と、第２結像レンズ群とを備え、
前記第２結像レンズ群の一部又は全部を光軸に沿って移動させることによって、フォーカシングが行われ、
前記対物レンズ群の最も物体側の面には、前記試料が接触又は隣接して配置され、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the microscope objective optical system of the present invention comprises:
An objective optical system for a microscope used for a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a photographed image on a display of the portable information terminal,
In order from the object side, an objective lens group, a first imaging lens group, and a second imaging lens group,
Focusing is performed by moving a part or all of the second imaging lens group along the optical axis,
The sample is placed in contact with or adjacent to the most object-side surface of the objective lens group,
The following conditional expression (1) is satisfied.

−０．１ ＜ φt ＜ ０．１ ・・・（１）
ただし、φtは前記第１結像レンズ群の後の近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝1/ｍ）である。 −0.1 <φt <0.1 (1)
However, φt is the reciprocal (φt = 1 / m) of the paraxial image position m after the first imaging lens group.

このように、本発明の顕微鏡用対物光学系では、対物レンズ群の最も物体側のレンズ成分を固定とすることにより、その物体側の面（すなわち、光学系の最も物体側の面）に、試料を接触又は隣接するように配置して（例えば、最も物体側の面に試料を直接又はカバーガラス等を挟んで載置して）観察を行うことができるようになっている。   Thus, in the objective optical system for a microscope of the present invention, by fixing the lens component closest to the object side of the objective lens group, on the object side surface (that is, the most object side surface of the optical system), Observation can be performed by arranging the sample so as to be in contact with or adjacent to each other (for example, placing the sample directly on the object-side surface or sandwiching a cover glass or the like).

これに加え、本発明の顕微鏡用対物光学系では、１ミクロンオーダーの試料を観察する際に、収差を十分に抑えるための条件式（１）を満足することを要件としている。   In addition, the objective optical system for a microscope of the present invention is required to satisfy the conditional expression (1) for sufficiently suppressing aberration when observing a sample of the order of 1 micron.

この条件式（１）において、下限値を下回ると、球面収差の発生が大きくなり、コントラストと解像力が悪くなる。一方、上限値を上回ると、下限値を下回った場合とは逆方向に球面収差の発生が大きくなり、コントラストと解像力が悪くなる。また、いずれの場合であっても、第２結像レンズの移動量も大きくなってしまう。   In this conditional expression (1), if the lower limit value is not reached, the occurrence of spherical aberration increases, and the contrast and resolution become worse. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value, the occurrence of spherical aberration increases in the direction opposite to the case where the value falls below the lower limit value, resulting in poor contrast and resolution. In either case, the amount of movement of the second imaging lens also increases.

したがって、本発明の顕微鏡用対物光学系によれば、１ミクロンオーダーの試料を光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像の収差を十分に抑えることができ、携帯情報端末が備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。   Therefore, according to the objective optical system for a microscope of the present invention, even when a sample of the order of 1 micron is arranged so as to be in contact with or adjacent to the surface closest to the object of the optical system, the aberration of the observation image is sufficiently reduced. The image of the sample to be observed can be captured with sufficient image quality by the camera function of the portable information terminal.

なお、条件式（１）に代わり、次の条件式（１−１）、（１−２）、（１−３）のいずれかを満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。   It has been experimentally found that it is more preferable to configure so as to satisfy any of the following conditional expressions (1-1), (1-2), and (1-3) instead of the conditional expression (1). doing.

−０．０１７ ＜ φt ＜ ０．０１５ ・・・（１−１）
−０．００１５ ＜ φt ＜ ０．０１４５ ・・・（１−２）
φt＝０ ・・・（１−３）
また、条件式（１−１）の上限値又は下限値を、条件式（１）、（１−２）の上限値又は下限値としても良いし、条件式（１−２）の上限値又は下限値を、条件式（１）、（１−１）の上限値又は下限値としても置き換えてもよい。また、条件式（１−３）に係る値を、条件式（１）、（１−２）、（１−３）の上限値又は下限値と置き換えてもよい。 −0.017 <φt <0.015 (1-1)
−0.0015 <φt <0.0145 (1-2)
φt = 0 (1-3)
Further, the upper limit value or lower limit value of conditional expression (1-1) may be used as the upper limit value or lower limit value of conditional expressions (1) and (1-2), or the upper limit value or lower limit value of conditional expression (1-2). The lower limit value may be replaced as the upper limit value or lower limit value of conditional expressions (1) and (1-1). Moreover, you may replace the value which concerns on conditional expression (1-3) with the upper limit value or lower limit value of conditional expression (1), (1-2), (1-3).

また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
以下の条件式（２）を満足することが好ましい。 In the objective optical system for a microscope of the present invention,
It is preferable that the following conditional expression (2) is satisfied.

０．３ ＜ Ｍｉ ＜０．８５ ・・・（２）
ただし、Ｍｉは、前記第１結像レンズ群及び前記第２結像レンズ群の総合結像倍率である。 0.3 <Mi <0.85 (2)
Here, Mi is the total imaging magnification of the first imaging lens group and the second imaging lens group.

条件式（２）は、フォーカシング時における第２結像レンズ群の移動量を小さく抑えるための条件を示す式である。この条件式（２）を満足しない場合、第２結像レンズの移動量が大きくなってしまうので、例えば、携帯情報端末のカメラに用いられている光学系等を第２結像レンズ群として用いることが難しくなってしまう。   Conditional expression (2) is an expression showing a condition for suppressing the amount of movement of the second imaging lens group during focusing. If this conditional expression (2) is not satisfied, the amount of movement of the second imaging lens becomes large. For example, an optical system used in the camera of the portable information terminal is used as the second imaging lens group. It becomes difficult.

なお、条件式（２）に代わり、次の条件式（２−１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。   In addition, it has been experimentally found that it is more preferable to configure so as to satisfy the following conditional expression (2-1) instead of the conditional expression (2).

０．３３ ＜ Ｍｉ ＜０．８１ ・・・（２−１）
また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
以下の条件式（３）を満足することが好ましい。 0.33 <Mi <0.81 (2-1)
In the objective optical system for a microscope of the present invention,
It is preferable that the following conditional expression (3) is satisfied.

０ ≦ ｄ１ ≦ ０．０５ｍｍ ・・・（３）
ただし、ｄ１は試料から前記対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）である。 0 ≦ d1 ≦ 0.05 mm (3)
Here, d1 is the distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group.

条件式（３）は、条件式（１）を簡易な構造（例えば、少ないレンズ成分）で満足するための条件を示す式である。この条件式（３）を満足しない場合、対物レンズ群の構成が複雑化してしまう。   Conditional expression (3) is an expression showing conditions for satisfying conditional expression (1) with a simple structure (for example, a small number of lens components). If this conditional expression (3) is not satisfied, the configuration of the objective lens group becomes complicated.

なお、条件式（３）に代わり、次の条件式（３−１）のいずれかを満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。   It has been experimentally found that it is more preferable to configure so as to satisfy one of the following conditional expressions (3-1) instead of conditional expression (3).

０ ≦ ｄ１ ＜ ０．０１２ｍｍ ・・・（３−１）
また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
前記第１結像レンズ群と前記第２結像レンズ群との間に、フォーカシング時に固定の平板状レンズを備えていることが好ましい。 0 ≦ d1 <0.012 mm (3-1)
In the objective optical system for a microscope of the present invention,
It is preferable that a fixed flat lens is provided between the first imaging lens group and the second imaging lens group during focusing.

このような平板状レンズを配置することにより、第１結像レンズ群と第２結像レンズ群とを独立した光学系として、分離可能に構成することができる。   By disposing such a flat lens, the first imaging lens group and the second imaging lens group can be separated as an independent optical system.

また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
前記対物レンズ群の最も物体側の面を構成するレンズ成分は、ヌープ硬度１５００以上の光学材料で形成されていることが好ましい。例えば、サファイアを用いればよい。ここで、「レンズ成分」とは、レンズ単体又は接合レンズのことをいう。 In the objective optical system for a microscope of the present invention,
It is preferable that the lens component constituting the most object-side surface of the objective lens group is formed of an optical material having a Knoop hardness of 1500 or more. For example, sapphire may be used. Here, the “lens component” refers to a single lens or a cemented lens.

このように構成すると、対物レンズ群の最も物体側の面が十分な硬さを持つようになるので、その面自体に試料を直接載置することができるようになる。   With this configuration, the most object-side surface of the objective lens group has sufficient hardness, so that the sample can be directly placed on the surface itself.

また、上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡は、
上記いずれかの顕微鏡用対物光学系を備えている顕微鏡であって、
顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に接続され、前記携帯情報端末が載置される載置台とを備え、
前記顕微鏡本体は、前記試料を載置するための試料載置部を有し、
前記顕微鏡用対物光学系の前記対物レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部に、前記対物レンズ群の最も物体側の面が前記試料載置部で露出するように配置され、
前記顕微鏡用対物光学系の前記第１結像レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部の前記対物レンズ群の像側に配置され、
前記顕微鏡用対物光学系の前記第２結像レンズ群は、前記携帯情報端末の内部に配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the microscope of the present invention is
A microscope provided with any one of the above objective optical systems for a microscope,
A microscope main body, and a mounting table connected to the microscope main body on which the portable information terminal is mounted;
The microscope main body has a sample placement unit for placing the sample,
The objective lens group of the microscope objective optical system is arranged inside the microscope main body so that the most object-side surface of the objective lens group is exposed at the sample mounting portion,
The first imaging lens group of the microscope objective optical system is disposed on the image side of the objective lens group inside the microscope body,
The second imaging lens group of the microscope objective optical system is arranged inside the portable information terminal.

このように、本発明の顕微鏡は、フォーカシング時に移動する第２結像レンズを携帯情報端末の内部に配置することにより、顕微鏡本体及びそれに内蔵される対物レンズ群及び第１結像レンズ群を１つのユニットとして、安価に構成することができる。   As described above, the microscope of the present invention has the second imaging lens that moves at the time of focusing arranged inside the portable information terminal, so that the microscope main body, the objective lens group and the first imaging lens group incorporated therein are 1 One unit can be constructed at low cost.

第１実施形態に係る顕微鏡を示す斜視図であり、図１Ａは携帯情報端末を載置している状態を示し、図１Ｂは携帯情報端末を載置していない状態を示す。It is a perspective view which shows the microscope which concerns on 1st Embodiment, FIG. 1A shows the state which has mounted the portable information terminal, and FIG. 1B shows the state which has not mounted the portable information terminal. 図１の顕微鏡の内部の構造を示すＩＩ−ＩＩ線断面図。II-II sectional view taken on the line which shows the internal structure of the microscope of FIG. 図１の顕微鏡の顕微鏡用対物光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。Sectional drawing which follows the optical axis which shows the structure of the objective optical system for microscopes of the microscope of FIG. 図３の顕微鏡用対物光学系の対物レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。Sectional drawing which follows the optical axis which shows the structure of the objective lens group of the objective optical system for microscopes of FIG. 図３の顕微鏡用対物光学系の第１結像レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of a first imaging lens group of the microscope objective optical system in FIG. 3. 図３の顕微鏡用対物光学系の第２結像レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of a second imaging lens group of the microscope objective optical system in FIG. 3. 図３の顕微鏡用対物光学系の収差曲線図であり、図３Ａは球面収差、図３Ｂは非点収差、図３Ｃは歪曲収差を示す。FIG. 3A is an aberration curve diagram of the microscope objective optical system of FIG. 3, FIG. 3A shows spherical aberration, FIG. 3B shows astigmatism, and FIG. 3C shows distortion. 第２実施形態に係る顕微鏡の顕微鏡用対物光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。Sectional drawing which follows the optical axis which shows the structure of the objective optical system for microscopes of the microscope which concerns on 2nd Embodiment. 図８の顕微鏡用対物光学系の対物レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。Sectional drawing which follows the optical axis which shows the structure of the objective lens group of the objective optical system for microscopes of FIG. 図８の顕微鏡用対物光学系の第１結像レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the first imaging lens group of the microscope objective optical system in FIG. 8. 図８の顕微鏡用対物光学系の収差曲線図であり、図１１は球面収差、図１１は非点収差、図１１は歪曲収差を示す。FIG. 11 is an aberration curve diagram of the microscope objective optical system of FIG. 8, in which FIG. 11 shows spherical aberration, FIG. 11 shows astigmatism, and FIG. 11 shows distortion. 図１又は図８の顕微鏡による大腸菌の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of colon_bacillus | E._coli with the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡によるサルモネラ菌の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of Salmonella by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡による黄色ブドウ球菌の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of S. aureus by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡による緑膿菌の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of Pseudomonas aeruginosa by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡による黒カビの胞子の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of the black mold spore by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡による酵母（カンジダ）の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of yeast (Candida) by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡によるワイン酵母の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of the wine yeast by the microscope of FIG. 1 or FIG. 図１又は図８の顕微鏡による口腔内細菌の観察画像を示す写真。The photograph which shows the observation image of the bacteria in the oral cavity by the microscope of FIG. 1 or FIG.

［第１実施形態］
以下、図１〜図７を参照して、第１実施形態に係る顕微鏡Ｍ及びそれに用いられる光学系について説明する。顕微鏡Ｍは、観察する試料の像を携帯情報端末Ｐが備えているカメラ機能により撮像し、ディスプレイに表示するものである。 [First Embodiment]
Hereinafter, the microscope M according to the first embodiment and the optical system used therefor will be described with reference to FIGS. The microscope M captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in the portable information terminal P and displays it on a display.

まず、図１及び図２を参照して、顕微鏡Ｍの構成について説明する。   First, the configuration of the microscope M will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図１Ａに示すように、顕微鏡Ｍは、顕微鏡本体１と、その顕微鏡本体１に着脱自在に接続可能な載置台２と、載置台２に載置される携帯情報端末Ｐとで構成される。   As shown in FIG. 1A, the microscope M includes a microscope main body 1, a mounting table 2 that can be detachably connected to the microscope main body 1, and a portable information terminal P mounted on the mounting table 2.

図１Ｂ及び図２に示すように、顕微鏡本体１は、水平方向に窪んだ凹部が形成された筐体１ａと、筐体１ａの凹部の下方側に設けられた試料載置部１ｂと、筐体１ａの凹部の上方側に配置され、試料載置部１ｂに光を照射する光源１ｃと、筐体１ａの内部に配置された光学系１ｄ（顕微鏡用対物光学系）とを有している。   As shown in FIGS. 1B and 2, the microscope main body 1 includes a housing 1 a in which a recessed portion that is recessed in the horizontal direction is formed, a sample mounting portion 1 b that is provided below the recessed portion of the housing 1 a, and a housing. The light source 1c is disposed above the concave portion of the body 1a, and irradiates the sample mounting portion 1b with light, and the optical system 1d (objective optical system for microscope) is disposed inside the housing 1a. .

載置台２は、携帯情報端末Ｐを載置する板状の載置板２ａと、載置板２ａを支持する板状の支持脚２ｂとによって、逆Ｌ字状の部材として構成されている。載置板２ａには、携帯情報端末Ｐを載置する側の面から顕微鏡本体１側の面まで貫くようにして円形の透視窓２ｃが形成されている。透視窓２ｃは、載置台２に載置される携帯情報端末のカメラレンズＰ１（第２結像レンズ群）と一致する位置に形成されている。   The mounting table 2 is configured as an inverted L-shaped member by a plate-shaped mounting plate 2a on which the portable information terminal P is mounted and a plate-shaped support leg 2b that supports the mounting plate 2a. A circular see-through window 2c is formed in the mounting plate 2a so as to penetrate from the surface on the side where the portable information terminal P is mounted to the surface on the microscope body 1 side. The see-through window 2c is formed at a position that coincides with the camera lens P1 (second imaging lens group) of the portable information terminal mounted on the mounting table 2.

筐体１ａの内部には、光学系１ｄを構成するレンズ群のうち、対物レンズ群１ｄ１及び第１結像レンズ群１ｄ２が配置されている。また、対物レンズ群１ｄ１と第１結像レンズ群１ｄ２との間には、ミラーｍが配置されている。   Among the lens groups constituting the optical system 1d, an objective lens group 1d1 and a first imaging lens group 1d2 are arranged inside the housing 1a. A mirror m is arranged between the objective lens group 1d1 and the first imaging lens group 1d2.

対物レンズ群１ｄ１は、試料載置部１ｂに最も物体側の面が露出するように配置されており、その面には観察対象である試料が、直接又はカバーガラス等を介して隣接するようにして載置される。   The objective lens group 1d1 is arranged so that the surface closest to the object is exposed on the sample mounting portion 1b, and the sample to be observed is adjacent to the surface directly or through a cover glass or the like. Placed.

光源１ｃから照射され、試料を透過した光は、対物レンズ群１ｄ１を通過した後、ミラーｍで反射され、第１結像レンズ群１ｄ２を介して、筐体１ａ（すなわち、顕微鏡本体１）の外部（具体的には、載置台２の透視窓２ｃに対応する位置）に出射される。   The light irradiated from the light source 1c and transmitted through the sample passes through the objective lens group 1d1, is reflected by the mirror m, and passes through the first imaging lens group 1d2, and then the housing 1a (that is, the microscope body 1). The light is emitted to the outside (specifically, a position corresponding to the see-through window 2c of the mounting table 2).

筐体１ａの外部に射出された光は、載置台２に載置されている携帯情報端末ＰのカメラレンズＰ１（すなわち、フォーカシング時に移動する第２結像光学系）によって結像される。その像（すなわち、試料の観察画像）は、携帯情報端末Ｐの内蔵する撮像素子によって撮影され、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に撮影画像として表示される。   The light emitted to the outside of the housing 1a is imaged by the camera lens P1 of the portable information terminal P mounted on the mounting table 2 (that is, the second imaging optical system that moves during focusing). The image (that is, the observation image of the sample) is photographed by an imaging element built in the portable information terminal P and displayed as a photographed image on the display of the portable information terminal P.

このように、顕微鏡Ｍでは、フォーカシング時に移動する第２結像レンズとして携帯情報端末Ｐに搭載されているカメラレンズＰ１を利用することにより、顕微鏡本体１に内蔵される対物レンズ群１ｄ１及び第１結像レンズ群１ｄ２（すなわち、移動しないレンズ群）を１つのユニットとしている。これにより、顕微鏡本体１に複雑な機構を設ける必要がなく、顕微鏡本体１の生産コストを抑えることができるようになっている。   Thus, in the microscope M, by using the camera lens P1 mounted in the portable information terminal P as the second imaging lens that moves during focusing, the objective lens group 1d1 and the first lens group 1d1 built in the microscope body 1 are used. The imaging lens group 1d2 (that is, the lens group that does not move) is used as one unit. Thereby, it is not necessary to provide a complicated mechanism in the microscope body 1, and the production cost of the microscope body 1 can be suppressed.

ただし、対物レンズ群及び第１レンズ群の少なくとも一方を交換可能とするために、そのレンズ群を顕微鏡本体と着脱自在な独立したユニットとして構成してもよい。   However, in order to replace at least one of the objective lens group and the first lens group, the lens group may be configured as an independent unit that is detachable from the microscope body.

次に、図３〜図７を参照して、光学系１ｄの構成について詳細に説明する。なお、図４〜図６に示した各レンズ群の光軸に沿う断面図において、ｒ１，ｒ２，・・・及びｄ１，ｄ２，・・・の数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。また、後述する数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。   Next, the configuration of the optical system 1d will be described in detail with reference to FIGS. In the cross-sectional views along the optical axis of each lens group shown in FIGS. 4 to 6, the numbers r1, r2,... And d1, d2,. It corresponds to. In numerical data to be described later, s represents a surface number, r represents a radius of curvature of each surface, d represents a surface spacing, nd represents a refractive index in the d line, and νd represents an Abbe number in the d line.

図３に示すように、光学系１ｄは、光軸Ｌｃ上に物体側から順に配置された、対物レンズ群Ｇ１１（すなわち、対物レンズ群１ｄ１）と、第１結像レンズ群Ｇ１２（すなわち、第１結像レンズ群１ｄ２）と、第２結像レンズ群Ｇ１３（すなわち、カメラレンズＰ１）とで構成されている。   As shown in FIG. 3, the optical system 1d includes an objective lens group G11 (that is, the objective lens group 1d1) and a first imaging lens group G12 (that is, the first lens group) arranged in order from the object side on the optical axis Lc. 1 imaging lens group 1d2) and second imaging lens group G13 (that is, camera lens P1).

観察対象となる試料の像（物体面Ｏに位置する像）は、対物レンズ群Ｇ１１によって第１像面ＩＭ１で一度結像する。第１像面ＩＭ１で結像した像は、第１結像レンズ群Ｇ１２及び第２結像レンズ群Ｇ１３によって、第２像面ＩＭ２で再度結像される。第２像面ＩＭ２は、携帯情報端末Ｐの撮像素子の撮像面と一致しており、その面上で結像された像は、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に表示される。   An image of the sample to be observed (an image located on the object plane O) is formed once on the first image plane IM1 by the objective lens group G11. The image formed on the first image plane IM1 is formed again on the second image plane IM2 by the first imaging lens group G12 and the second imaging lens group G13. The second image plane IM2 coincides with the imaging plane of the imaging element of the portable information terminal P, and the image formed on the plane is displayed on the display of the portable information terminal P.

図４に示すように、対物レンズ群Ｇ１１は、物体側から順に、平レンズであるレンズＬ１１と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けた平凸レンズであるレンズＬ１２と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ１３と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ１４と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ１５とにより構成されている。   As shown in FIG. 4, the objective lens group G11 includes, in order from the object side, a lens L11 that is a flat lens, a lens L12 that is a planoconvex lens having a positive refractive power and a convex surface facing the image side, and a negative lens. A lens L13 that is a meniscus lens having a refractive power and having a concave surface facing the image side, a lens L14 that is a biconvex lens having a positive refractive power, and a meniscus lens having a negative refractive power and having a concave surface facing the image side And a lens L15.

また、対物レンズ群Ｇ１１においては、レンズＬ１３とレンズＬ１４とが接合されている。   In the objective lens group G11, the lens L13 and the lens L14 are cemented.

ここで、対物レンズ群Ｇ１１の最も物体側の面を構成するレンズ成分（レンズＬ１１）は、ヌープ硬度１５００以上の光学材料（具体的には、サファイア）によって形成されている。これにより、対物レンズ群Ｇ１１の最も物体側の面が十分な硬さを持つようになるので、その面自体に試料を直接載置することができるようになっている。   Here, the lens component (lens L11) constituting the most object side surface of the objective lens group G11 is formed of an optical material (specifically, sapphire) having a Knoop hardness of 1500 or more. As a result, the most object-side surface of the objective lens group G11 has sufficient hardness, so that the sample can be placed directly on the surface itself.

ただし、観察対象が柔らかい物質に限定されている場合等には、対物レンズ群Ｇ１１の最も物体側の面を構成するレンズ成分は、必ずしもヌープ硬度１５００以上の光学材料でなくてもよい。   However, when the observation target is limited to a soft substance, the lens component constituting the most object side surface of the objective lens group G11 is not necessarily an optical material having a Knoop hardness of 1500 or more.

以下に、対物レンズ群Ｇ１１に係る面データを示す。   The surface data relating to the objective lens group G11 is shown below.

図５に示すように、第１結像レンズ群Ｇ１２は、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ２１と、負の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２２と、正の屈折力を持ち、像側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ２３と、平レンズであるレンズＬ２４とにより構成されている。   As shown in FIG. 5, the first imaging lens group G12 includes a lens L21, which is a biconvex lens having a positive refractive power, and a lens L22, which is a meniscus lens having a negative refractive power and having a convex surface facing the image side. And a lens L23 which is a plano-convex lens having a positive refractive power and having a flat surface facing the image side, and a lens L24 which is a flat lens.

また、第１結像レンズ群Ｇ１２においては、レンズＬ２１とレンズＬ２２とが接合されている。   In the first imaging lens group G12, the lens L21 and the lens L22 are cemented.

以下に、第１結像レンズ群Ｇ１２に係る面データを示す。   The surface data relating to the first imaging lens group G12 is shown below.

上記の数値データ２に示したように、第１結像レンズ群Ｇ１２の最も像側に（すなわち、第１結像レンズ群Ｇ１２と第２結像レンズ群Ｇ１３との間に）、平レンズであるレンズＬ２４が配置されている。そして、このレンズＬ２４はフォーカシング時に固定となっている。これにより、光学系１ｄでは、第１結像レンズ群Ｇ１２と第２結像レンズ群Ｇ１３とを、独立した光学系として分離可能に構成されている。   As shown in the numerical data 2 above, a flat lens is located closest to the image side of the first imaging lens group G12 (that is, between the first imaging lens group G12 and the second imaging lens group G13). A certain lens L24 is arranged. The lens L24 is fixed during focusing. Thereby, in the optical system 1d, the first imaging lens group G12 and the second imaging lens group G13 are configured to be separable as independent optical systems.

ただし、レンズＬ２４は平板状レンズに限定されるものではなく、筐体１ａの形状（第１結像レンズ群Ｇ１２の配置スペース）、要求される光学性能等に基づいて、球面又は非球面のレンズを用いてもよい。   However, the lens L24 is not limited to a flat lens, and may be a spherical or aspherical lens based on the shape of the housing 1a (placement space of the first imaging lens group G12), required optical performance, and the like. May be used.

図６に示すように、第２結像レンズ群Ｇ１３は、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ３１と、負の屈折力を持つ両凹レンズであるレンズＬ３２と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ３３とによって構成されている。   As shown in FIG. 6, the second imaging lens group G13 has a positive refractive power, a lens L31 which is a biconvex lens having a positive refractive power, a lens L32 which is a biconcave lens having a negative refractive power, and the like. The lens L33 is a meniscus lens having a convex surface facing the image side.

光学系１ｄでは、第２結像レンズ群Ｇ１３の全部を光軸Ｌｃに沿って移動させることによって、フォーカシングが行われる。具体的には、後述する数値データ３における面番号６に係る面間隔（6.60ｍｍ）を変化させることによってフォーカシングを行う。なお、フォーカシングの方法は、このような構成に限定されるものではなく、第２結像レンズ群の一部を光軸に沿って移動させることによって行ってもよい。   In the optical system 1d, focusing is performed by moving the entire second imaging lens group G13 along the optical axis Lc. Specifically, focusing is performed by changing a surface interval (6.60 mm) related to surface number 6 in numerical data 3 described later. The focusing method is not limited to such a configuration, and may be performed by moving a part of the second imaging lens group along the optical axis.

以下に、第２結像レンズ群Ｇ１３に係る面データを示す。   The surface data relating to the second imaging lens group G13 is shown below.

以下に、光学系１ｄ全体に関する各種データを示す。   Various data relating to the entire optical system 1d are shown below.

図７に光学系１ｄ全体に係る収差図を示す。なお、図７において、図７Ａは球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、図７Ｂは非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、図７Ｃは歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。図７Ａ（球面収差）において、実線はＦ線、破線はｄ線、一点鎖線はＣ線の収差を示す。図７Ｂ（非点収差）において、実線はタンジェンシャル平面、破線はサジタル平面を示す。   FIG. 7 shows aberration diagrams related to the entire optical system 1d. In FIG. 7, FIG. 7A shows spherical aberration (SA (mm)), FIG. 7B shows astigmatism (AST (mm)), and FIG. 7C shows distortion aberration (DIS (%)). In FIG. 7A (spherical aberration), the solid line indicates the F line, the broken line indicates the d line, and the alternate long and short dash line indicates the C line. In FIG. 7B (astigmatism), a solid line indicates a tangential plane, and a broken line indicates a sagittal plane.

以上説明したように、光学系１ｄにおける「近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝１／ｍ）」は、−０．０１７〜０．０１４５であり（上記の各種データ１参照）、以下の条件式（１）を満足している。   As described above, the “reciprocal number of the paraxial image position m (φt = 1 / m)” in the optical system 1d is −0.017 to 0.0145 (see various data 1 above), and the following conditions are satisfied. Expression (1) is satisfied.

−０．１ ＜ φt ＜ ０．１ ・・・（１）
ただし、上記条件式（１）におけるφtは、第１結像レンズ群の後の近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝1/ｍ）である。 −0.1 <φt <0.1 (1)
However, φt in the conditional expression (1) is the reciprocal (φt = 1 / m) of the paraxial image position m after the first imaging lens group.

この条件式（１）は、１ミクロンオーダーの試料を観察する際に、収差を十分に抑えるための条件式である。この条件式（１）を満足している光学系１ｄによれば、１ミクロンオーダーの試料を光学系１ｄの最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像の収差を十分に抑えることができる。   Conditional expression (1) is a conditional expression for sufficiently suppressing aberration when observing a sample of the order of 1 micron. According to the optical system 1d that satisfies the conditional expression (1), even when a sample of 1 micron order is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object side surface of the optical system 1d, an observation image is obtained. Can be sufficiently suppressed.

その結果、図７の収差図及び後述する図１２〜図１９の観察画像からも明らかなように、光学系１ｄを採用している顕微鏡Ｍでは、携帯情報端末Ｐが備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。   As a result, as is apparent from the aberration diagram of FIG. 7 and the observation images of FIGS. 12 to 19 described later, in the microscope M employing the optical system 1d, the camera function provided in the portable information terminal P An image of the sample to be observed can be captured while ensuring sufficient image quality.

また、光学系１ｄにおける「結像レンズの総合倍率Ｍｉ」は、０．８１であり（上記の各種データ１参照）、以下の条件式（２）を満足している。   In addition, the “total magnification Mi of the imaging lens” in the optical system 1d is 0.81 (see the various data 1 above), which satisfies the following conditional expression (2).

０．３ ＜ Ｍｉ ＜０．８５ ・・・（２）
ただし、上記条件式（２）におけるＭｉは、第１結像レンズ群及び第２結像レンズ群の総合結像倍率である。 0.3 <Mi <0.85 (2)
However, Mi in the conditional expression (2) is the total imaging magnification of the first imaging lens group and the second imaging lens group.

この条件式（２）は、フォーカシング時における第２結像レンズ群Ｇ１３の移動量を小さく抑えるための条件を示す式である。光学系１ｄは、この条件式（２）を満足しているので、携帯情報端末Ｐのカメラに用いられている光学系を、第２結像レンズ群Ｇ１３として用いることが可能となっている。なお、携帯情報端末Ｐと顕微鏡本体１との間に、別途リレーレンズ等を配置する場合等には、必ずしも条件式（２）を満足しなくてもよい。   Conditional expression (2) is an expression showing a condition for suppressing the amount of movement of the second imaging lens group G13 during focusing. Since the optical system 1d satisfies the conditional expression (2), the optical system used in the camera of the portable information terminal P can be used as the second imaging lens group G13. In the case where a relay lens or the like is separately provided between the portable information terminal P and the microscope body 1, the conditional expression (2) may not necessarily be satisfied.

また、光学系１ｄにおける試料から対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）は、０．００９〜０．０１１であり（上記の各種データ１における「可変間隔」参照。）、以下の条件式（３）を満足している。   In addition, the distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group in the optical system 1d is 0.009 to 0.011 (see “variable interval” in the various data 1 above), and the following conditions: Expression (3) is satisfied.

０ ≦ ｄ１ ＜ ０．０５ｍｍ ・・・（３）
ただし、上記条件式（３）におけるｄ１は、試料から対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）である。 0 ≦ d1 <0.05 mm (3)
However, d1 in the conditional expression (3) is a distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group.

この条件式（３）は、条件式（１）を簡易な構造（例えば、少ないレンズ成分）で満足するための条件を示す式である。光学系１ｄは、この条件式（３）を満足しているので、対物レンズ群Ｇ１１として、簡易な構造の光学系が採用可能となっている。なお、顕微鏡本体１の内部の対物レンズ群Ｇ１１の配置スペースが十分に広い場合等には、必ずしも条件式（３）を満足しなくてもよい。   Conditional expression (3) is an expression showing conditions for satisfying conditional expression (1) with a simple structure (for example, a small number of lens components). Since the optical system 1d satisfies the conditional expression (3), an optical system having a simple structure can be adopted as the objective lens group G11. When the arrangement space of the objective lens group G11 inside the microscope body 1 is sufficiently wide, the conditional expression (3) may not necessarily be satisfied.

［第２実施形態］
以下、図８〜図１１を参照して、第２実施形態に係る顕微鏡に用いられる光学系について説明する。ただし、本実施形態の顕微鏡は、対物レンズ群及び第１結像レンズ群の構成のみにおいて、第１実施形態の顕微鏡Ｍと異なっている。対物レンズ群及び第１結像レンズ群の構成及び数値データ、並びに、光学系全体に関する数値データについてのみ説明する。 [Second Embodiment]
Hereinafter, an optical system used in the microscope according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. However, the microscope of this embodiment differs from the microscope M of the first embodiment only in the configuration of the objective lens group and the first imaging lens group. Only the configuration and numerical data of the objective lens group and the first imaging lens group, and numerical data related to the entire optical system will be described.

図８〜図１０を参照して、第２実施形態の光学系（顕微鏡用対物光学系）の構成について詳細に説明する。なお、図８〜図１０に示した各レンズ群の光軸に沿う断面図において、ｒ１，ｒ２，・・・及びｄ１，ｄ２，・・・の数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。また、後述する数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。   With reference to FIGS. 8-10, the structure of the optical system (objective optical system for microscopes) of 2nd Embodiment is demonstrated in detail. In the sectional views along the optical axis of each lens group shown in FIGS. 8 to 10, the numbers r1, r2,... And d1, d2,. It corresponds to. In numerical data to be described later, s represents a surface number, r represents a radius of curvature of each surface, d represents a surface spacing, nd represents a refractive index in the d line, and νd represents an Abbe number in the d line.

図８に示すように、第２実施形態の光学系は、光軸Ｌｃ上に物体側から順に配置された、対物レンズ群Ｇ２１と、第１結像レンズ群Ｇ２２と、第２結像レンズ群Ｇ１３とで構成されている。   As shown in FIG. 8, the optical system of the second embodiment includes an objective lens group G21, a first imaging lens group G22, and a second imaging lens group, which are arranged in order from the object side on the optical axis Lc. And G13.

観察対象となる試料の像（物体面Ｏに位置する像）は、対物レンズ群Ｇ２１によって第１像面ＩＭ１で一度結像する。第１像面ＩＭ１で結像した像は、第１結像レンズ群Ｇ２２及び第２結像レンズ群Ｇ１３によって、第２像面ＩＭ２で再度結像される。第２像面ＩＭ２は、携帯情報端末Ｐの撮像素子の撮像面と一致しており、その面上で結像された像は、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に表示される。   An image of the sample to be observed (an image located on the object plane O) is formed once on the first image plane IM1 by the objective lens group G21. The image formed on the first image plane IM1 is formed again on the second image plane IM2 by the first imaging lens group G22 and the second imaging lens group G13. The second image plane IM2 coincides with the imaging plane of the imaging element of the portable information terminal P, and the image formed on the plane is displayed on the display of the portable information terminal P.

図９に示すように、対物レンズ群Ｇ２１は、物体側から順に、平レンズであるレンズＬ４１と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けた平凸レンズであるレンズＬ４２と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ４３と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ４４と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ４５と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ４６と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ４７とにより構成されている。   As shown in FIG. 9, the objective lens group G21 includes, in order from the object side, a lens L41 that is a flat lens, a lens L42 that has a positive refractive power and a convex surface facing the image side, and a positive lens. A lens L43 that is a meniscus lens having a refractive power and having a convex surface facing the image side, a lens L44 that has a negative refractive power and having a concave surface facing the image side, and a biconvex lens having a positive refractive power Lens L45, a lens L46 which is a meniscus lens having negative refractive power and having a concave surface facing the image side, and a lens L47 which is a biconvex lens having positive refractive power.

また、対物レンズ群Ｇ２１においては、レンズＬ４１とレンズＬ４２とが接合されており、レンズＬ４４とレンズＬ４５とが接合されており、レンズＬ４６とレンズＬ４７とが接合されている。さらに、対物レンズ群Ｇ２１においては、観察時に、試料と対物レンズ群Ｇ２１の最も物体側との間には、水が存在するように構成されている。   In the objective lens group G21, the lens L41 and the lens L42 are joined, the lens L44 and the lens L45 are joined, and the lens L46 and the lens L47 are joined. Further, the objective lens group G21 is configured such that water exists between the sample and the most object side of the objective lens group G21 during observation.

以下に、対物レンズ群Ｇ２１に係る面データを示す。   The surface data relating to the objective lens group G21 is shown below.

図１０に示すように、第１結像レンズ群Ｇ２２は、正の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ５１と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ５２と、正の屈折力を持ち、像側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ５３と、平レンズであるレンズＬ５４とにより構成されている。   As shown in FIG. 10, the first imaging lens group G22 has a positive refractive power, a lens L51 which is a meniscus lens having a concave surface facing the image side, and a lens L52 which is a biconvex lens having a positive refractive power. And a lens L53, which is a plano-convex lens having a positive refractive power and having a flat surface facing the image side, and a lens L54, which is a flat lens.

また、第１結像レンズ群Ｇ２２においては、レンズＬ５１とレンズＬ５２とが接合されている。   In the first imaging lens group G22, the lens L51 and the lens L52 are cemented.

以下に、第１結像レンズ群Ｇ１２に係る面データを示す。   The surface data relating to the first imaging lens group G12 is shown below.

以下に、第２実施形態の光学系全体に関する各種データを示す。   Various data relating to the entire optical system of the second embodiment will be shown below.

図１１に第２実施形態の光学系全体に係る収差図を示す。なお、図１１において、図１１Ａは球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、図１１Ｂは非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、図１１Ｃは歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。図１１Ａ（球面収差）において、実線はＦ線、破線はｄ線、一点鎖線はＣ線の収差を示す。図１１Ｂ（非点収差）において、実線はタンジェンシャル平面、破線はサジタル平面を示す。   FIG. 11 is an aberration diagram related to the entire optical system according to the second embodiment. In FIG. 11, FIG. 11A shows spherical aberration (SA (mm)), FIG. 11B shows astigmatism (AST (mm)), and FIG. 11C shows distortion aberration (DIS (%)). In FIG. 11A (spherical aberration), the solid line indicates the F line, the broken line indicates the d line, and the alternate long and short dash line indicates the C line aberration. In FIG. 11B (astigmatism), a solid line indicates a tangential plane and a broken line indicates a sagittal plane.

以上説明したように、第２実施形態の光学系における「近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝１／ｍ）」は、−０．００１５〜０．０１５であり（上記の各種データ２参照）、以下の条件式（１）を満足している。   As described above, the “reciprocal number of the paraxial image position m (φt = 1 / m)” in the optical system of the second embodiment is −0.0015 to 0.015 (see the above-mentioned various data 2). The following conditional expression (1) is satisfied.

−０．１ ＜ φt ＜ ０．１ ・・・（１）
ただし、φtは第１結像レンズ群の後の近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝1/ｍ）である。 −0.1 <φt <0.1 (1)
However, φt is the reciprocal (φt = 1 / m) of the paraxial image position m after the first imaging lens group.

この条件式（１）は、１ミクロンオーダーの試料を観察する際に、収差を十分に抑えるための条件式である。この条件式（１）を満足している第２実施形態の光学系によれば、１ミクロンオーダーの試料を第２実施形態の光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像の収差を十分に抑えることができる。   Conditional expression (1) is a conditional expression for sufficiently suppressing aberration when observing a sample of the order of 1 micron. According to the optical system of the second embodiment that satisfies the conditional expression (1), a sample of the order of 1 micron is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object side surface of the optical system of the second embodiment. Even in this case, the aberration of the observed image can be sufficiently suppressed.

その結果、図１１の収差図及び後述する図１２〜図１９の観察画像からも明らかなように、第２実施形態の光学系を採用している顕微鏡Ｍでは、携帯情報端末Ｐが備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。   As a result, as is apparent from the aberration diagram of FIG. 11 and the observation images of FIGS. 12 to 19 described later, in the microscope M employing the optical system of the second embodiment, the portable information terminal P is provided. With the camera function, it is possible to capture an image of the sample to be observed while ensuring sufficient image quality.

また、第２実施形態の光学系における「結像レンズの総合倍率Ｍｉ」は、０．３３であり（上記の各種データ２参照）、以下の条件式（２）を満足している。   In addition, the “total magnification Mi of the imaging lens” in the optical system of the second embodiment is 0.33 (see the various data 2 above), which satisfies the following conditional expression (2).

０．３ ＜ Ｍｉ ＜０．８５ ・・・（２）
ただし、Ｍｉは、第１結像レンズ群及び第２結像レンズ群の総合結像倍率である。 0.3 <Mi <0.85 (2)
Here, Mi is the total imaging magnification of the first imaging lens group and the second imaging lens group.

この条件式（２）は、フォーカシング時における第２結像レンズ群Ｇ１３の移動量を小さく抑えるための条件を示す式である。第２実施形態の光学系は、この条件式（２）を満足しているので、携帯情報端末Ｐのカメラに用いられている光学系を、第２結像レンズ群Ｇ１３として用いることが可能となっている。   Conditional expression (2) is an expression showing a condition for suppressing the amount of movement of the second imaging lens group G13 during focusing. Since the optical system of the second embodiment satisfies the conditional expression (2), the optical system used in the camera of the portable information terminal P can be used as the second imaging lens group G13. It has become.

また、第２実施形態の光学系における試料から対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）は、０．０４６〜０．０５であり（上記の各種データ２における「可変間隔」参照。）、以下の条件式（３）を満足している。   Further, the distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group in the optical system of the second embodiment is 0.046 to 0.05 (see “variable interval” in the various data 2 above). The following conditional expression (3) is satisfied.

０ ≦ ｄ１ ≦ ０．０５ｍｍ ・・・（３）
ただし、ｄ１は試料から対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）である。 0 ≦ d1 ≦ 0.05 mm (3)
Here, d1 is the distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group.

この条件式（３）は、条件式（１）を簡易な構造（例えば、少ないレンズ成分）で満足するための条件を示す式である。第２実施形態の光学系は、この条件式（３）を満足しているので、対物レンズ群Ｇ２１として、簡易な構造の光学系が採用可能となっている。   Conditional expression (3) is an expression showing conditions for satisfying conditional expression (1) with a simple structure (for example, a small number of lens components). Since the optical system of the second embodiment satisfies the conditional expression (3), an optical system having a simple structure can be adopted as the objective lens group G21.

［実験データ］
図１２〜図１９に、上記のいずれかの光学系を備えている顕微鏡による観察画像を示す。図１２は大腸菌（約３μｍ）、図１３はサルモネラ菌（約２μｍ）、図１４は黄色ブドウ球菌（約１μｍ）、図１５は緑膿菌（約３μｍ）、図１６は黒カビの胞子（約４μｍ）、図１７は酵母（カンジダ）（約５μｍ）、図１８はワイン酵母（約５μｍ）、図１９は口腔内細菌（約０．５〜１０μｍ）の観察画像である。 [Experiment data]
12 to 19 show images observed by a microscope equipped with any one of the optical systems described above. 12 is Escherichia coli (about 3 μm), FIG. 13 is Salmonella (about 2 μm), FIG. 14 is S. aureus (about 1 μm), FIG. 15 is Pseudomonas aeruginosa (about 3 μm), and FIG. 16 is black mold spores (about 4 μm). 17 is an observation image of yeast (Candida) (about 5 μm), FIG. 18 is an observation image of wine yeast (about 5 μm), and FIG. 19 is an observation image of oral bacteria (about 0.5 to 10 μm).

１…顕微鏡本体、１ａ…筐体、１ｂ…試料載置部、１ｃ…光源、１ｄ…光学系（顕微鏡用対物光学系）、１ｄ１，Ｇ１１…対物レンズ群、１ｄ２，Ｇ１２…第１結像レンズ群、２…載置台、２ａ…載置板、２ｂ…支持脚、２ｃ…透視窓、ＩＭ１…第１像面、ＩＭ２…第２像面、Ｌｃ…光軸、Ｍ…顕微鏡、ｍ…ミラー、Ｏ…物体面、Ｐ…携帯情報端末、Ｐ１，Ｇ１３…カメラレンズ（第２結像レンズ群）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microscope main body, 1a ... Housing | casing, 1b ... Sample mounting part, 1c ... Light source, 1d ... Optical system (microscope objective optical system), 1d1, G11 ... Objective lens group, 1d2, G12 ... 1st imaging lens Group, 2 ... mounting table, 2a ... mounting plate, 2b ... support leg, 2c ... transparent window, IM1 ... first image plane, IM2 ... second image plane, Lc ... optical axis, M ... microscope, m ... mirror, O: Object plane, P: Portable information terminal, P1, G13: Camera lens (second imaging lens group).

上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡用対物光学系は、
観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡に用いられる顕微鏡用対物光学系であって、
物体側から順に、前記顕微鏡の内部に配置される対物レンズ群と、前記顕微鏡の内部に配置される第１結像レンズ群と、前記携帯情報端末の内部に配置される第２結像レンズ群とを備え、
前記対物レンズ群は、前記試料の像を、前記対物レンズ群と前記第１結像レンズ群との間に位置する第１像面で結像し、
前記第１結像レンズ群及び前記第２結像レンズ群は、前記第１像面に結像した像を、前記携帯情報端末のカメラ機能を構成するための撮像素子の撮像面と一致する第２像面で再度結像し、
前記第２結像レンズ群の一部又は全部を光軸に沿って移動させることによって、フォーカシングが行われ、
前記対物レンズ群の最も物体側の面には、前記試料が接触又は隣接して配置され、
以下の条件式（１），（３）を満足することを特徴とする。
−０．０１７ ≦ φt ≦ ０．０１４５ ・・・（１）
０．００９ｍｍ ≦ ｄ１ ≦ ０．０１１ｍｍ ・・・（３）
ただし、φtは前記第１結像レンズ群の最終面から近軸像面の位置までの距離ｍの逆数（φｔ＝1/ｍ）であり、ｄ１は試料から前記対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）である。 In order to achieve the above object, the microscope objective optical system of the present invention comprises:
An objective optical system for a microscope used for a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a photographed image on a display of the portable information terminal,
In order from the object side, an objective lens group arranged in the microscope, a first imaging lens group arranged in the microscope, and a second imaging lens group arranged in the portable information terminal And
The objective lens group forms an image of the sample on a first image plane located between the objective lens group and the first imaging lens group,
The first imaging lens group and the second imaging lens group are configured such that an image formed on the first image plane coincides with an imaging plane of an imaging element for constituting a camera function of the portable information terminal. Re-image on two image planes,
Focusing is performed by moving a part or all of the second imaging lens group along the optical axis,
The sample is placed in contact with or adjacent to the most object-side surface of the objective lens group,
The following conditional expressions (1) and (3) are satisfied.
−0.017 ≦ φt ≦ 0.0145 (1)
0.009 mm ≦ d1 ≦ 0.011 mm (3)
Where φt is the reciprocal of the distance m from the final surface of the first imaging lens group to the paraxial image surface position (φt = 1 / m), and d1 is from the sample to the first surface of the objective lens group. Distance (mm).

これに加え、本発明の顕微鏡用対物光学系では、１ミクロンオーダーの試料を観察する際に、収差を十分に抑えるための条件式（１）を満足することを要件としている。
この条件式（１）において、下限値を下回ると、球面収差の発生が大きくなり、コントラストと解像力が悪くなる。一方、上限値を上回ると、下限値を下回った場合とは逆方向に球面収差の発生が大きくなり、コントラストと解像力が悪くなる。また、いずれの場合であっても、第２結像レンズの移動量も大きくなってしまう。 In addition, the objective optical system for a microscope of the present invention is required to satisfy the conditional expression (1) for sufficiently suppressing aberration when observing a sample of the order of 1 micron.
In this conditional expression (1), if the lower limit value is not reached, the occurrence of spherical aberration increases, and the contrast and resolution become worse. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value, the occurrence of spherical aberration increases in the direction opposite to the case where the value falls below the lower limit value, resulting in poor contrast and resolution. In either case, the amount of movement of the second imaging lens also increases.

また、本発明の顕微鏡用対物光学系では、以下の条件式（３）を満足することを要件としている。Moreover, the objective optical system for a microscope of the present invention is required to satisfy the following conditional expression (3).
条件式（３）は、条件式（１）を簡易な構造（例えば、少ないレンズ成分）で満足するための条件を示す式である。この条件式（３）を満足しない場合、対物レンズ群の構成が複雑化してしまう。Conditional expression (3) is an expression showing conditions for satisfying conditional expression (1) with a simple structure (for example, a small number of lens components). If this conditional expression (3) is not satisfied, the configuration of the objective lens group becomes complicated.

また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．３ ＜ Ｍｉ ＜０．８５ ・・・（２）
ただし、Ｍｉは、前記第１結像レンズ群及び前記第２結像レンズ群の総合結像倍率である。 In the objective optical system for a microscope of the present invention,
It is preferable that the following conditional expression (2) is satisfied.
0.3 <Mi <0.85 (2)
Here, Mi is the total imaging magnification of the first imaging lens group and the second imaging lens group.

なお、条件式（２）に代わり、次の条件式（２−１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。
０．３３ ＜ Ｍｉ ＜０．８１ ・・・（２−１） In addition, it has been experimentally found that it is more preferable to configure so as to satisfy the following conditional expression (2-1) instead of the conditional expression (2).
0.33 <Mi <0.81 (2-1)

また、本発明の顕微鏡用対物光学系においては、
前記第１結像レンズ群と前記第２結像レンズ群との間に、フォーカシング時に固定の平板状レンズを備えていることが好ましい。 In addition, the microscope objective optical system of the present invention,
It is preferable that a fixed flat lens is provided between the first imaging lens group and the second imaging lens group during focusing.

Claims (7)

観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡に用いられる顕微鏡用対物光学系であって、
物体側から順に、対物レンズ群と、第１結像レンズ群と、第２結像レンズ群とを備え、
前記第２結像レンズ群の一部又は全部を光軸に沿って移動させることによって、フォーカシングが行われ、
前記対物レンズ群の最も物体側の面には、前記試料が接触又は隣接して配置され、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする顕微鏡用対物光学系。
−０．１ ＜ φt ＜ ０．１ ・・・（１）
ただし、φtは前記第１結像レンズ群の後の近軸像位置ｍの逆数（φｔ＝1/ｍ）である。 An objective optical system for a microscope used for a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a photographed image on a display of the portable information terminal,
In order from the object side, an objective lens group, a first imaging lens group, and a second imaging lens group,
Focusing is performed by moving a part or all of the second imaging lens group along the optical axis,
The sample is placed in contact with or adjacent to the most object-side surface of the objective lens group,
An objective optical system for a microscope characterized by satisfying the following conditional expression (1).
−0.1 <φt <0.1 (1)
However, φt is the reciprocal (φt = 1 / m) of the paraxial image position m after the first imaging lens group. 請求項１に記載の顕微鏡用対物光学系において、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする顕微鏡用対物光学系。
０．３ ＜ Ｍｉ ＜０．８５ ・・・（２）
ただし、Ｍｉは、前記第１結像レンズ群及び前記第２結像レンズ群の総合結像倍率である。 In the objective optical system for microscopes according to claim 1,
An objective optical system for a microscope characterized by satisfying the following conditional expression (2).
0.3 <Mi <0.85 (2)
Here, Mi is the total imaging magnification of the first imaging lens group and the second imaging lens group. 請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡用対物光学系において、
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする顕微鏡用対物光学系。
０ ≦ ｄ１ ≦ ０．０５ｍｍ ・・・（３）
ただし、ｄ１は試料から前記対物レンズ群の第１面までの距離（ｍｍ）である。 In the objective optical system for microscopes according to claim 1 or 2,
An objective optical system for a microscope characterized by satisfying the following conditional expression (3).
0 ≦ d1 ≦ 0.05 mm (3)
Here, d1 is the distance (mm) from the sample to the first surface of the objective lens group. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡用対物光学系において、
前記第１結像レンズ群と前記第２結像レンズ群との間に、フォーカシング時に固定の平板状レンズを備えていることを特徴とする顕微鏡用対物光学系。 In the objective optical system for microscopes of any one of Claims 1-3,
An objective optical system for a microscope, comprising a flat plate lens fixed during focusing between the first imaging lens group and the second imaging lens group. 請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡用対物光学系において、
前記対物レンズ群の最も物体側の面を構成するレンズ成分は、ヌープ硬度１５００以上の光学材料で形成されていることを特徴とする顕微鏡用対物光学系。 In the objective optical system for microscopes according to any one of claims 1 to 4,
An objective optical system for a microscope, wherein a lens component constituting the most object side surface of the objective lens group is formed of an optical material having a Knoop hardness of 1500 or more. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡用対物光学系において、
前記対物レンズ群の最も物体側の面を構成するレンズ成分は、サファイアであることを特徴とする顕微鏡用対物光学系。 In the objective optical system for microscopes of any one of Claims 1-5,
The objective optical system for a microscope, wherein a lens component constituting the most object side surface of the objective lens group is sapphire. 請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡用対物光学系を備えている顕微鏡であって、
顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に接続され、前記携帯情報端末が載置される載置台とを備え、
前記顕微鏡本体は、前記試料を載置するための試料載置部を有し、
前記顕微鏡用対物光学系の前記対物レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部に、前記対物レンズ群の最も物体側の面が前記試料載置部で露出するように配置され、
前記顕微鏡用対物光学系の前記第１結像レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部の前記対物レンズ群の像側に配置され、
前記顕微鏡用対物光学系の前記第２結像レンズ群は、前記携帯情報端末の内部に配置されていることを特徴とする顕微鏡。 A microscope comprising the objective optical system for a microscope according to any one of claims 1 to 6,
A microscope main body, and a mounting table connected to the microscope main body on which the portable information terminal is mounted;
The microscope main body has a sample placement unit for placing the sample,
The objective lens group of the microscope objective optical system is arranged inside the microscope main body so that the most object-side surface of the objective lens group is exposed at the sample mounting portion,
The first imaging lens group of the microscope objective optical system is disposed on the image side of the objective lens group inside the microscope body,
The microscope, wherein the second imaging lens group of the microscope objective optical system is disposed inside the portable information terminal.
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