JP2023030217A - 液浸系顕微鏡対物レンズ、結像レンズ及び顕微鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中心部から周辺部までの画面全体が鮮鋭な画像となる液浸系顕微鏡対物レンズ及び結像レンズ並びに当該レンズを含む顕微鏡装置の提供。【解決手段】物体ＯＢＪ側から、２枚以上のレンズから構成される第１レンズ群Ｇ１と、３枚貼り合せレンズを含み、７枚以上のレンズから構成される第２レンズ群Ｇ２と、２枚以上のレンズから構成される第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４と、２枚以上のレンズから構成され、平行光束を射出する第５レンズ群Ｇ５と、を含み、少なくとも、第３レンズ群Ｇ３又は第５レンズ群Ｇ５の一方のレンズ群を３枚以上のレンズ構成とし、第３レンズ群Ｇ３の中に物体側に凸面を向けた貼り合せ面Ｃ２を設けるか、第５レンズ群Ｇ５の中に物体側に凹面を向けた貼り合せ面Ｃ１を設け、最大像高をIｈとし、レンズの最大有効半径をRDmaxとするとき、条件（０．３５＜Iｈ／RDmax＜２．２）を満足する液浸系顕微鏡対物レンズ。【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズ系に関する。特に、液浸系顕微鏡対物レンズで、１０から２０倍程度の無限系液浸顕微鏡対物レンズ及びこの無限系液浸顕微鏡対物レンズを用いた顕微鏡装置に関する。また、特に、結像レンズ及びこの結像レンズを用いた顕微鏡装置にも関する。

一般的に、顕微鏡対物レンズ系は、顕微鏡対物レンズ及び結像レンズから構成される。
顕微鏡対物レンズ系のうち、顕微鏡対物レンズ、特に液浸系顕微鏡対物レンズとしては、例えば、下記の特許文献１及び２に記載されたものが知られている。
また、顕微鏡対物レンズ系のうち、結像レンズとしては、例えば、下記の特許文献３及び４に記載されたものが知られている。

特開2005-189732 特開2017-161651 特開昭57-195212 特開2016-75860

従来の液浸系顕微鏡対物レンズや結像レンズの顕微鏡対物レンズ系では、画面の中心部及びその付近は鮮鋭な画像を得られるが、画面の中間部から周辺部にかけては、不鮮明な画像となっていた。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、中心部から周辺部までの画面全体が鮮鋭な画像となる顕微鏡対物レンズ系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様による液浸系顕微鏡対物レンズは、物体ＯＢＪ側から順に、全体として正の屈折力を有し、２枚以上のレンズから構成される第１レンズ群Ｇ１と、全体として正の屈折力を有し、３枚貼り合せレンズを含み、且つ７枚以上のレンズから構成される第２レンズ群Ｇ２と、２枚以上のレンズから構成される第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、２枚以上のレンズから構成され、平行光束を射出する第５レンズ群Ｇ５と、を含み、少なくとも、前記第３レンズ群Ｇ３又は前記第５レンズ群Ｇ５のいずれか一方のレンズ群を３枚以上のレンズ構成とし、少なくとも、前記第３レンズ群Ｇ３の中に前記物体側に凸面を向けた貼り合せ面Ｃ２を設けるか、又は前記第５レンズ群Ｇ５の中に前記物体側に凹面を向けた貼り合せ面Ｃ１を設け、最大像高をIｈとし、レンズの最大有効半径をRDmaxとするとき、以下の条件（１）を満足する。
０．３５＜Iｈ／RDmax＜２．２ （１）

また、上記目的を達成するために、本発明の第２の態様による結像レンズは、物体ＯＢＪ側から順に、少なくとも一枚の正屈折力のレンズと一枚の負屈折力のレンズとを含む第１レンズ群ＩＧ１と、少なくとも一枚の正屈折力レンズを含む第２レンズ群ＩＧ２と、少なくとも一枚の正屈折力のレンズと一枚の負屈折力のレンズとを含み、全体として負屈折力の第３レンズ群ＩＧ３と、を含み、前記第１レンズ群ＩＧ１の最も前記物体側に近いレンズ面から瞳面までの距離をＬｐとし、全系の焦点距離をｆＩｍとしたとき、以下の条件（２）を満足する。
－５．０＜Ｌｐ/ｆＩｍ＜－０．５ （２）

上記目的を達成するために、本発明の第３の態様による顕微鏡装置は、物体を照明するための照明光学系と、前記物体の像を結像させるための前記第１の態様による液浸系顕微鏡対物レンズ及び結像レンズと、前記像を観察するための観察系と、を含む。

さらに、上記目的を達成するために、本発明の第４の態様による顕微鏡装置は、物体を照明するための照明光学系と、前記物体の像を結像させるための液浸系顕微鏡対物レンズ及び前記第２の態様による結像レンズと、前記像を観察するための観察系と、を含む。

本発明によれば、高い開口数でありながら、使用される波長帯域全てにおいて優れた平坦性を持ち、画面中間部や画面周辺部でも鮮鋭な画像の液浸系顕微鏡対物レンズ及び結像レンズ並びに当該液浸系顕微鏡対物レンズ又は当該結像レンズを含む顕微鏡装置を提供することが可能である。

本発明による第１実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。 第１実施例の諸収差図である。 本発明による第２実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。 第２実施例の諸収差図である。 本発明による第３実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。 第３実施例の諸収差図である。 本発明による第４実施例の結像レンズを示す図である。 第４実施例の諸収差図である。 本発明による第５実施例の結像レンズを示す図である。 第５実施例の諸収差図である。 本発明による第６実施例の結像レンズを示す図である。 第６実施例の諸収差図である。

以下に、本発明の実施形態及び実施例に係る、液浸系顕微鏡対物レンズ及び結像レンズ並びに当該液浸系顕微鏡対物レンズ又は結像レンズを有する顕微鏡装置について図面を参照しつつ説明する。尚、図面において同一部分は同一符号で示されている。

先ず、第１の実施形態の液浸系顕微鏡対物レンズについて説明する。
第１の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズでは、基本的に上記第１の態様による液浸系顕微鏡対物レンズであり、特に、第１レンズ群Ｇ１のレンズ枚数を２枚以上とし、第２レンズ群Ｇ２のレンズ枚数を７枚以上とし、負屈折力の第４レンズ群Ｇ４を設け、少なくとも第３レンズ群Ｇ３又は第５レンズ群Ｇ５のいずれか一方のレンズ群を３枚以上のレンズ構成とし、少なくとも第３レンズ群Ｇ３の中に物体側に凸面を向けた貼り合せ面Ｃ２を設けるか又は第５レンズ群Ｇ５の中に物体側に凹面を向けた貼り合せ面Ｃ１を設けることで、液浸系顕微鏡対物レンズの像面湾曲及び色収差を良好に補正している。

尚、液浸系顕微鏡対物レンズとは、前記物体ＯＢＪと前記第１レンズ群Ｇ１との間を液体で満たす顕微鏡対物レンズのことである。

条件（１）は、特に、対物レンズの好ましい大きさを規定する条件である。条件（１）の下限を下回ると、レンズ径が大きくなり過ぎ、実際の装置に適合することが難しくなるので、好ましくない。また、条件（１）の上限を上回ると、レンズ径が小さくなり過ぎ、収差補正が困難になるため、好ましくない。尚、下限の値を０．４５とすると更に良い結果が得られ、０．４７とすると非常に良い結果が得られる。

尚、最大像高は、前記物体ＯＢＪの最大物体高に顕微鏡対物レンズの倍率をかけた値であり、レンズの最大有効半径は、結像に関与する光束が最も広がったレンズの半径である。

また、特に、本実施形態では、第５レンズ群Ｇ５は平行光束を射出するようになっている。これにより、様々な顕微鏡に取り付けることが可能になり、液浸系顕微鏡対物レンズの汎用性が増している。
更に、前記第４レンズ群Ｇ４は、前記第３レンズ群Ｇ３と接して配置され、前記第５レンズ群Ｇ５は、前記第４レンズ群Ｇ４と接して配置されることが好ましい。

第２の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第５レンズ群Ｇ５の中に設けられた前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けた貼り合せ面を第１の貼り合せ面Ｃ１とするとき、該第１の貼り合せ面Ｃ１の屈折力は正であり、前記第１の貼り合せ面Ｃ１の両側の媒質の屈折率をそれぞれｎ６、ｎ７とし、前記第１の貼り合せ面Ｃ１の曲率半径をＲ１とし、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、以下の条件（３）を満たすことが好ましい。
0.07 <｜（ｎ６－ｎ７）×ｆ/R1 ｜< 1.2 （３）

この条件は、メリディオナル方向の色コマ収差を良好に補正するための条件である。尚、本明細書中、色コマ収差とは、可視光域における各波長でのコマ収差の差を意味している。この条件（３）の上限を上回ると、レンズの形状が製造上不利な形状となるので、好ましくない。また、この条件（３）の下限を下回ると、メリディオナル方向の色コマ収差の補正が難しくなるため、好ましくない。

第３の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、更に性能を向上させるためには、第１レンズ群Ｇ１は、４枚以上の構成であることが好ましい。特に、前記第１レンズ群Ｇ１は、負レンズと、両凸レンズと、第１の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けたメニスカスレンズと、第２の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けたメニスカスレンズと、を含むことが好ましい。

また、第４の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第１の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けたメニスカスレンズは、前記第１の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けたメニスカスレンズの屈折率ｎ３とするとき、以下の条件（４）を満たすことが好ましい。
ｎ３＞1.7 （４）

この条件（４）は、球面収差及びペッツバール和を良好に補正するための条件である。この条件（４）を外れると、球面収差及びペッツバール和を良好に補正することが出来なくなる。下限を１．７５とすれが、更に良い結果が得られる。尚、このメニスカスレンズは、貼り合せレンズであっても、単独のレンズであっても、どちらでも良い。

また、第５の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第１レンズ群Ｇ１は、前記物体ＯＢＪ側に凸面を向けた貼り合せ面を有し、該物体側に凸面を向けた貼り合せ面の前記物体ＯＢＪ側の媒質の屈折率をｎ１とし、反対側の媒質の屈折率をｎ２とするとき、以下の条件（５）を満たすことが好ましい。
ｎ１－ｎ２＞０．１０ （５）

この条件（５）は、色の高次の球面収差を良好に補正するための条件である。この条件（５）の下限を下回ると、色の高次の球面収差を良好に補正することが難しくなる。下限値を０．１５にすると更に良い結果が得られる。

また、第６の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第３レンズ群Ｇ３の中に設けられた前記物体ＯＢＪ側に凸面を向けた貼り合せ面を第２の貼り合せ面Ｃ２とするとき、該第２の貼り合せ面Ｃ２の屈折力は正であり、前記第２の貼り合せ面Ｃ２の両側の媒質の屈折率をそれぞれｎ４、ｎ５とし、前記第２の貼り合せ面Ｃ２の曲率半径をＲ２とし、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離をｆとするとき、以下の条件（６）を満たすことが好ましい。
0.07 <｜（ｎ４－ｎ５）×ｆ/ R2 ｜< 1.2 （６）

この条件（６）は、メリディオナル方向の色コマ収差を良好に補正するための条件である。この条件（６）の上限を上回ると、レンズの形状が製造上不利な形状となるので、好ましくない。また、この条件（６）の下限を下回ると、メリディオナル方向の色コマ収差の補正が難しくなるため、好ましくない。

また、第７の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第１レンズ群の最も前記物体ＯＢＪ側のレンズ面は平面であることが好ましい。凹面では、実際の使用上、気泡が混入してしまう可能性があり、凸面では、球面収差が大量に発生してしまうため、性能上好ましくない。

また、第８の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第２レンズ群Ｇ２は少なくとも２つの３枚貼り合せレンズを含むが好ましい。このようにすることで、二次分散を低減させることが出来る。

また、第９の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記物体ＯＢＪから数えて最初に現れる負の屈折力を持つ凹面Ｃ３の曲率半径をＲ３とし、前記物体ＯＢＪから前記最初に現れる負の屈折力を持つ凹面Ｃ３までの距離をｄとするとき、以下の条件（７）を満足することが好ましい。
－０．３＞ｄ/R3＞－１．５ （７）

この条件（７）は、特に球面収差を良好に補正するための条件である。条件（７）の上限を上回ると、レンズ全長が長くなるため、好ましくない。また、この条件（７）の下限を下回ると、球面収差が大きく発生してしまい、好ましくない。

また、第１０の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記物体ＯＢＪ面から顕微鏡対物レンズの最終レンズ面までの距離をＬＬとし、顕微鏡対物レンズから射出する最大像高に相当する主光線の角度をθとするとき、以下の条件（８）を満足することが好ましい。
０．０００６３ < tan θ /LL <０．００１０５ （８）

この条件（８）は、良好な性能を保ちつつレンズ全体の大きさを好適な状態とするための条件である。条件（８）の上限を上回ると、レンズ全長が短くなるため、良好な性能を得ることが難しくなり、好ましくない。また、この条件（８）の下限を下回ると、レンズ全長が長くなりすぎ、顕微鏡装置に装着できなくなり、好ましくない。

また、第１１の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第３レンズ群Ｇ３は、前記物体ＯＢＪ側に凸面を向けた貼り合せメニスカスレンズを含むことが好ましい。特に、当該貼り合せメニスカスレンズは、３枚貼り合せメニスカスレンズであると更に良好な収差補正が可能になる。

更に、第１２の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第３レンズ群Ｇ３の前記物体側に凸面を向けた貼り合せメニスカスレンズの凹面Ｃ４の曲率半径をＲ４とするとき、以下の条件（９）を満足することが好ましい。
0.35 <|Ｒ４|/f <2 （９）

この条件（９）は、良好な平面性を保つための条件である。凹面Ｃ４に大きな屈折力を持たせるようにする条件でもある。条件（９）の上限を上回ると、レンズ全長が短くなるため、良好な性能を得ることが難しくなり、好ましくない。また、この条件（９）の下限を下回ると、レンズ全長が長くなりすぎ、顕微鏡装置に装着できなくなり、好ましくない。

また、第１３の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第５レンズ群Ｇ５は、前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けた貼り合せメニスカスレンズを含むことが好ましい。特に、当該貼り合せメニスカスレンズは、３枚貼り合せメニスカスレンズであると更に良好な収差補正が可能になる。

更に、第１４の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第５レンズ群Ｇ５の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けた貼り合せメニスカスレンズの凹面Ｃ５の曲率半径をＲ５とするとき、以下の条件（１０）を満足することが好ましい。
0.4 <|Ｒ５|/f＜2.5 （１０）

この条件（１０）は、像面の良好な平面性を保つための条件である。凹面Ｃ５に大きな屈折力を持たせる条件である。条件（１０）の上限を上回ると、レンズ全長が短くなるため、良好な性能を得ることが難しくなり、好ましくない。また、この条件（１０）の下限を下回ると、レンズ全長が長くなりすぎ、顕微鏡装置に装着することが難しくなり、好ましくない。

また、第１５の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４とするとき、以下の条件（１１）を満足することが好ましい。
0.5 <｜ｆ４｜/f < 2 （１１）

この条件（１１）は、第４レンズ群の適切な屈折力を規定する条件である。条件（１１）の上限を上回ると、レンズ全長が短くなるため、良好な性能を得ることが難しくなり、好ましくない。また、この条件（１１）の下限を下回ると、レンズ全長が長くなりすぎ、顕微鏡装置に装着することが難しくなり、好ましくない。

また、第１６の実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズは、前記第３レンズ群Ｇ３と前記第４レンズ群Ｇ４との間隔をｄ３とし、前記第４レンズ群Ｇ４と前記第５レンズ群Ｇ５との間隔をｄ４とし、前記第３レンズ群Ｇ３の前記物体ＯＢＪ側に凸面を向けた貼り合せメニスカスレンズの厚みをｔ３とし、前記第５レンズ群Ｇ５の前記物体ＯＢＪ側に凹面を向けた貼り合せメニスカスレンズの厚みをｔ５としたとき、以下の条件（１２）及び（１３）を満足することが好ましい。
d 3/t3 <0.75 （１２）
d 4/t5 <0.35 （１３）

この条件（１２）及び（１３）は、第３レンズ群及び第５レンズ群の適切な形状を規定する条件である。両条件（１２）及び（１３）とも、上限を超えると、コマ収差の補正が難しくなり、好ましくない。

以下に第１７の実施形態の結像レンズについて説明する。
第１７の実施形態の結像レンズは、基本的に上記第２の態様による結像レンズであり、特に、レンズ群を３つ設け、第１レンズ群ＩＧ１で主に色収差を補正し、第２レンズ群ＩＧ２で球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差などを補正することで、結像レンズの像面湾曲及び色収差を良好に補正できる。

条件（２）は、結像レンズとして適切な位置状態を規定する条件である。条件（２）の上限を上回ると、顕微鏡装置全体の寸法が長くなり過ぎてしまうため、好ましくない。また、条件（２）の下限を下回ると、結像レンズと対物レンズとの距離が近づき過ぎ使用できる対象物の用途が限定され結像レンズの汎用性に欠けるため、好ましくない。

第１８の実施形態に係る結像レンズは、前記第１レンズ群ＩＧ１は、２枚貼り合せレンズであり、前記第１レンズ群ＩＧ１の前記少なくとも一枚の正屈折力のレンズは、屈折率ｎｄが１．６１以下で、アッベ数νが６５以上であることが好ましい。このように構成することで、特に、色収差を良好に補正することが可能になる。

また、第１９の実施形態に係る結像レンズは、前記第１レンズ群ＩＧ１の焦点距離をｆ２１とし、前記第２レンズ群ＩＧ２の焦点距離をｆ２２としたとき、以下の条件（１４）及び（１５）を満足することが好ましい。
０．０３＜｜ｆＩｍ/ｆ２１｜＜０．８５ （１４）
０．７０＜｜ｆＩｍ/ｆ２２｜＜２．００ （１５）

これらの条件（１４）及び（１５）は、適切な屈折力配置を規定するための条件である。条件（１４）の下限を超えると、第１レンズ群ＩＧ１の屈折力が大きくなりすぎ、従来の結像レンズの性能と変わりなくなってしまうため、好ましくない。また、条件（１４）の上限を上回ると、第１レンズ群ＩＧ１の屈折力が小さくなりすぎ、収差補正に寄与することが出来なくなり、好ましくない。

条件（１５）の下限を超えると、第２レンズ群ＩＧ２の屈折力が大きくなりすぎ、第１レンズ群ＩＧ１の屈折力が小さくなってしまい、諸収差が悪化してしまうため、好ましくない。また、条件（１５）の上限を上回ると、第２レンズ群ＩＧ２の屈折力が小さくなりすぎ、第１レンズ群ＩＧ１の屈折力が大きくなるため、従来の結像レンズと同じ収差補正状態となるので、好ましくない。

また、第２０の実施形態に係る結像レンズは、前記第３レンズ群ＩＧ３の焦点距離をｆ２３としたとき、以下の条件（１６）を満足することが好ましい。
－２．０＜ｆ２３/ｆＩｍ＜－０．５ （１６）

この条件（１６）は、適切な屈折力配置を規定するための条件である。条件（１６）の上限及び下限を超えると、各収差補正を良好に行うことが出来なくなり、好ましくない。

第２１の実施形態に係る顕微鏡装置は、物体を照明するための照明光学系と、前記物体の像を結像させるための第１乃至第１６のいずれかの実施形態に係る液浸系顕微鏡対物レンズ及び結像レンズと、前記像を観察するための観察系と、を含む。

第２２の実施形態に係る顕微鏡装置は、物体を照明するための照明光学系と、前記物体の像を結像させるための液浸系顕微鏡対物レンズ及び第１７乃至第２０のいずれかの実施形態に係る結像レンズと、前記像を観察するための観察系と、を含む。

先ず、第１、第２及び第３実施例について、図１～図６を用いて説明する。これらの実施例は、液浸系顕微鏡対物レンズの実施例である。

各実施例は、物体ＯＢＪ側から順に、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４、第５レンズ群Ｇ５から構成されている。第１、第２及び第３実施例では、物体ＯＢＪと第１レンズ群Ｇ１との間は、水（nd=1.34, νd=57.9）で満たされており、間隔は３ｍｍである。

（第1実施例）
第１実施例の液浸系顕微鏡対物レンズについて、図1、図２（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図１は、本発明による第１実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。

第１レンズ群Ｇ１は、順に、平凹レンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との貼り合せレンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、順に、両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２との貼り合せレンズと、両凸レンズＬ２３と両凹レンズＬ２４と両凸レンズＬ２５との三枚貼り合せレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と両凸レンズＬ２７と両凹レンズＬ２８との三枚貼り合せレンズと、から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１と両凹レンズＬ３２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３との三枚貼り合せレンズから構成される。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４１から構成される。

第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と両凹レンズＬ５２と両凸レンズＬ５３との三枚貼り合せレンズから構成される。

本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズは、焦点距離が１２．４ｍｍで、倍率は１６倍で、物体側N.A.は０．８で、最大物体高は０．７５ｍｍであり、最大像高Ihは１２．００ｍｍである。

以下の表１に本実施例のデータを示す。表には、左側から順に、面番号、曲率半径（ｒ）、面間隔（ｄ）、波長５８８ｎｍでの屈折率（ｎｄ）、アッベ数（νｄ）を示し、曲率半径ｒ、面間隔ｄ、及びその他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われる。しかし光学系は、比例拡大または比例縮小しても同等の光学性能が得られるため、単位は「ｍｍ」に限られるものではない。この表示方法は、後述する表２から表６まで同様である。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
RDmax＝１２．１３
Iｈ／RDmax＝０．９９
｜（ｎ６－ｎ７）×ｆ/R1 ｜＝０．３７
｜（ｎ４－ｎ５）×ｆ/ R2 ｜＝０．３８
ｎ１－ｎ２＝０．４２
ｄ/R3＝－０．６３
（tanθ）/L L＝０．０００７４４
|Ｒ４|/f＝０．６９
|Ｒ５|/f＝１．５１
｜ｆ４｜/f＝１．１８
d3/t3＝０．４７
d4/t5＝０．１３

図２（Ａ）～（Ｃ）は、本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズの諸収差図であり、図２（Ａ）は、球面収差図、図２（Ｂ）は、非点収差図、図２（Ｃ）は、歪曲収差図を示す。これら収差図を作成するときに結像レンズが必要となるが、第１実施例から第３実施例までは、結像レンズとして焦点距離が２００ｍｍで、各収差が無い理想結像レンズを用いている。

図２（Ａ）の球面収差図では、縦軸が相対的な入射高で、横軸が収差量を示している。波長４３６ｎｍのｇ線をｇと示し、波長４８６ｎｍのＦ線をＦと示し、波長５８８ｎｍのｄ線をｄと示し、波長６５６ｎｍのＣ線をＣと示している。

尚、後述する第２実施例の図４、第３実施例の図６、第４実施例の図８、第５実施例の図１０及び第６実施例の図１２に示される球面収差図の表示方法も、図２と同じ表示方法である。

非点収差図では、縦軸が物体高又は入射角で、横軸が収差量を示している。本明細書中では、実線がメリディオナル像面（Ｍ）で、点線がサジタル像面（Ｓ）である。

尚、本実施例の図２（Ｂ）、第２実施例の図４（Ｂ）及び第３実施例の図６（Ｂ）では、縦軸が物体高で、第４実施例の図８（Ｂ）、第５実施例の図１０（Ｂ）及び第６実施例の図１２（Ｂ）では縦軸が入射角である。

歪曲収差図では、縦軸が物体高又は入射角を示し、横軸がパーセント表示の歪曲収差量を示している。

尚、歪曲収差図の表示方法は、本実施例の図２（Ｃ）、第２実施例の図４（Ｃ）及び第３実施例の図６（Ｃ）では縦軸が物体高で、第４実施例の図８（Ｃ）、第５実施例の図１０（Ｃ）及び第６実施例の図１２（Ｃ）では縦軸が入射角である。

図２（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

（第２実施例）
第２実施例の液浸系顕微鏡対物レンズについて、図３、図４（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図３は、本発明による第２実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。

第１レンズ群Ｇ１は、順に、平凹レンズＬ１１と両凸レンズＬ１２との貼り合せレンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、物体ＯＢＪ側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体ＯＢＪ側から順に、両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２との貼り合せレンズと、両凸レンズＬ２３と両凹レンズＬ２４と両凸レンズＬ２５との三枚貼り合せレンズと、物体ＯＢＪ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と両凸レンズＬ２７と両凹レンズＬ２８との三枚貼り合せレンズと、から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１と両凹レンズＬ３２との貼り合せレンズから構成される。
第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズＬ４１から構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と両凹レンズＬ５２と両凸レンズＬ５３との三枚貼り合せレンズから構成される。

本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズは、焦点距離ｆが１２．１ｍｍで、倍率は１６．５倍で、物体側N.A.は０．８で、最大物体高は０．７５ｍｍであり、最大像高Ihは１２．３８ｍｍである。

以下の表２に本実施例のデータを示す。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
RDmax＝１１．２９
Iｈ／RDmax＝１．１０
｜（ｎ６－ｎ７）×ｆ/R1 ｜＝０．３６
ｎ１－ｎ２＝０．３０
ｄ/R3＝－１．００
（tanθ）/L L＝０．０００７６７
|Ｒ４|/f＝０．７５
|Ｒ５|/f＝１．６３
｜ｆ４｜/f＝０．９３
d3/t3＝０．６３
d4/t5＝０．１７

図４（Ａ）～（Ｃ）は、本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。図４（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

（第３実施例）
第３実施例の液浸系顕微鏡対物レンズについて、図５、図６（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図５は、本発明による第３実施例の液浸系顕微鏡対物レンズを示す図である。

第１レンズ群Ｇ１は、順に、平凹レンズＬ１１と両凸レンズＬ１２と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３との三枚貼り合せレンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、から構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、順に、両凹レンズＬ２１と両凸レンズＬ２２との貼り合せレンズと、両凸レンズＬ２３と両凹レンズＬ２４と両凸レンズＬ２５との三枚貼り合せレンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と両凸レンズＬ２７と両凹レンズＬ２８との三枚貼り合せレンズと、から構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３１と両凹レンズＬ３２と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３との三枚貼り合せレンズから構成される。
第４レンズ群Ｇ４は、両凹レンズＬ４１から構成される。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と両凹レンズＬ５２と両凸レンズＬ５３との三枚貼り合せレンズから構成される。

本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズは、焦点距離ｆが１２．５ｍｍで、倍率は１６倍で、物体側N.A.は０．８で、最大物体高は０．７５ｍｍであり、最大像高Ihは１２．００ｍｍである。

以下の表３に本実施例のデータを示す。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
RDmax＝１１．９９
Iｈ／RDmax＝１．００
｜（ｎ６－ｎ７）×ｆ/R1 ｜＝０．３８
｜（ｎ４－ｎ５）×ｆ/ R2 ｜＝０．３９
ｎ１－ｎ２＝０．３０
ｄ/R3＝－０．６４
（tanθ）/L L＝０．０００７４７
|Ｒ４|/f＝０．６１
|Ｒ５|/f＝１．４９
d3/t3＝０．４５
d4/t5＝０．１３

図６（Ａ）～（Ｃ）は本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズの諸収差図を示す。図６（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の液浸系顕微鏡対物レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

以下に、第４、第５及び第６実施例について、図７～図１２を用いて説明する。これらの実施例は、結像レンズの実施例である。
各実施例は、物体側から順に、第１レンズ群ＩＧ１、第２レンズ群ＩＧ２、第３レンズ群ＩＧ３から構成されている。

（第４実施例）
第４実施例の結像レンズについて、図７、図８（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図７は、本発明による第４実施例の結像レンズを示す図である。

第１レンズ群ＩＧ１は、両凸レンズＬ１と両凹レンズＬ２との貼り合せレンズから構成されている。
第２レンズ群ＩＧ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成されている。
第３レンズ群ＩＧ３は、両凸レンズＬ４と両凹レンズＬ５との貼り合せレンズから構成されている。

本実施例の結像レンズの焦点距離ｆＩｍは２００ｍｍである。また、最も物体側のレンズ面から瞳面までの距離Ｌｐは－１００ｍｍで、瞳直径は２０ｍｍで、最大入射角は３度である。

以下の表４に本実施例のデータを示す。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
Ｌｐ/ｆＩｍ＝－０．５
｜ｆＩｍ/ｆ２１｜＝０．６８
｜ｆＩｍ/ｆ２２｜＝０．９６
ｆ２３/ｆＩｍ＝－１．２２
図８（Ａ）～（Ｃ）は本実施例の結像レンズの諸収差図を示す。図８（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の結像レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

（第５実施例）
第５実施例の結像レンズについて、図９、図１０（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図９は、本発明による第５実施例の結像レンズを示す図である。

第１レンズ群ＩＧ１は、両凸レンズＬ１と両凹レンズＬ２との貼り合せレンズから構成されている。
第２レンズ群ＩＧ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成されている。
第３レンズ群ＩＧ３は、両凸レンズＬ４と両凹レンズＬ５との貼り合せレンズから構成されている。

本実施例の結像レンズの焦点距離ｆＩｍは２００ｍｍである。また、最も物体側のレンズ面から瞳面までの距離Ｌｐは－５０ｍｍで、瞳直径は２０ｍｍで、最大入射角は３度である。

以下の表５に本実施例のデータを示す。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
Ｌｐ/ｆＩｍ＝－０．２５
｜ｆＩｍ/ｆ２１｜＝０．７０
｜ｆＩｍ/ｆ２２｜＝０．８８
ｆ２３/ｆＩｍ＝－１．０７

図１０（Ａ）～（Ｃ）は本実施例の結像レンズの諸収差図である。図１０（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の結像レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

（第６実施例）
第６実施例の結像レンズについて、図１１、図１２（Ａ）～（Ｃ）を用いて説明する。図１１は、本発明による第６実施例の結像レンズを示す図である。

第１レンズ群ＩＧ１は、両凸レンズＬ１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２との貼り合せレンズから構成されている。
第２レンズ群ＩＧ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３から構成されている。

第３レンズ群ＩＧ３は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５との貼り合せレンズから構成されている。
本実施例の結像レンズの焦点距離ｆＩｍは１８０ｍｍである。また、最も物体側のレンズ面から瞳面までの距離Ｌｐは－１２０ｍｍで、瞳直径は１８ｍｍで、最大入射角は４度である。

以下の表６に本実施例のデータを示す。

以下に本実施例の条件対応値を示す。
Ｌｐ/ｆＩｍ＝－０．６７
｜ｆＩｍ/ｆ２１｜＝０．８４
｜ｆＩｍ/ｆ２２｜＝０．８７
ｆ２３/ｆＩｍ＝－０．７４

図１２（Ａ）～（Ｃ）に本実施例の結像レンズの諸収差図を示す。図１２（Ａ）～（Ｃ）から分かるように、本実施例の結像レンズによれば、良好な色収差補正がなされ、且つ、良好な像面の平坦性が得られる。

以下に、本発明による顕微鏡装置の実施例を説明する。
本発明の実施例による顕微鏡装置は、物体を照明するための照明光学系と、物体の像を結像するための第１実施例から第３実施例までに開示した液浸系顕微鏡対物レンズ及び第４実施例から第６実施例までに開示した結像レンズと、像を観察するための観察系と、を含んでいる。

照明光学系としては、特に、光源として近赤外線レーザーを用い、この近赤外線レーザー光をレンズによって物体に集光する。これにより、物体は、２光子励起を起こし、様々な波長の可視光を放射する。

物体からの様々な波長の可視光は、第１実施例から第３実施例までに開示した液浸系顕微鏡対物レンズ及び第４実施例から第６実施例までに開示した結像レンズにより、像面上に結像される。

観察系は、結像された像を観察者に見えるようにする。観察系は、単純なものでは、接眼レンズがあり、観察者が直接目で観察する。観察系は、特に、ＣＣＤなどの撮像素子とコンピューターなどの処理装置とＬＥＤディスプレーなどの表示装置を用いると良い。更に、記録媒体に記録させても良い。

以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Ｇ１及びＩＧ１ 第１レンズ群
Ｇ２及びＩＧ２ 第２レンズ群
Ｇ３及びＩＧ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
Ｌ レンズ
Ｃ１ 第１の貼り合せ面
Ｃ２ 第２の貼り合せ面
Ｃ３ 最初に現れる負の屈折力を持つ凹面
Ｃ４ 第３レンズ群の物体側に凸面を向けた貼り合せメニスカスレンズの凹面
Ｃ５ 第５レンズ群の物体側に凹面を向けた貼り合せメニスカスレンズの凹面
ＯＢＪ 物体

Claims (4)

1. 物体側から順に、
   少なくとも一枚の正屈折力のレンズと一枚の負屈折力のレンズとを含む第１レンズ群と、
   少なくとも一枚の正屈折力レンズを含む第２レンズ群と、
   少なくとも一枚の正屈折力のレンズと一枚の負屈折力のレンズとを含み、全体として負屈折力の第３レンズ群と、を含み、
   前記第１レンズ群の最も前記物体側に近いレンズ面から瞳面までの距離をＬｐとし、全系の焦点距離をｆＩｍとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする結像レンズ。
   －５．０＜Ｌｐ/ｆＩｍ＜－０．５
2. 前記第１レンズ群は、２枚貼り合せレンズであり、
   前記第１レンズ群の前記少なくとも一枚の正屈折力のレンズは、屈折率が１．６１以下で、アッベ数が６５以上であることを特徴とする請求項１に記載の結像レンズ。
3. 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ２１とし、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２２としたとき、以下の条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の結像レンズ。
   ０．０３＜｜ｆＩｍ/ｆ２１｜＜０．８５
   ０．７０＜｜ｆＩｍ/ｆ２２｜＜２．００
4. 物体を照明するための照明光学系と、
   前記物体の像を結像させるための液浸系顕微鏡対物レンズ及び請求項１乃至３のいずれか一項に記載の結像レンズと、
   前記像を観察するための観察系と、を含むことを特徴とする顕微鏡装置。

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