JP3985937B2 - 蛍光用顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡対物レンズに関するもので、特に高開口数を有し、アポクロマートの性能を持ち、紫外域での透過率が良く自家蛍光の少ない蛍光用顕微鏡対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に生物関係の研究分野において、ある特定の物質を蛍光染色することによって、細胞にダメージを与えることなしに観察し得ることから、蛍光顕微鏡が広く用いられている。この蛍光顕微鏡は、短い波長の光を標本にあてて励起させ、標本より発生する蛍光を観察するものである。この蛍光顕微鏡にて用いられる励起波長の代表的なものとしてｉ線（３６５ｎｍ）が知られている。最近は生体内のカルシウムイオン観察のために３４０ｎｍの励起光も用いられることが多くなっている。その他励起光として、紫外から可視の間の波長の光も用いられる。
【０００３】
このような励起光を用いる落射蛍光顕微鏡は、専用の蛍光用対物レンズが用いられている。この蛍光用対物レンズには、次のような性能が要求される。
【０００４】
（Ａ） 物体側のＮＡが大きい（高ＮＡである）こと。
【０００５】
これにより、物体を照明する照明光の強度を強くすることができ、その結果、物体から発せられる蛍光の強度が大になる。又解像が良くなり、より微細な構造を観察することが可能になる。
【０００６】
（Ｂ） 射出側のＮＡが大きい（高射出ＮＡである）こと。
【０００７】
この射出側ＮＡは、物体側ＮＡを倍率で割ることにより算出される。射出側ＮＡが大きければ、観察像の明るさが増大し、より明るい観察像を得ることが可能になる。
【０００８】
（Ｃ） 軸上色収差が良好に補正されていること。
【０００９】
用途により使用する励起波長、蛍光波長が異なるため、紫外域から可視域まで軸上色収差が良好に補正されている必要がある。
【００１０】
（Ｄ） 像面湾曲が良好に補正されていて、像面が平坦であること（プラン性能が良いこと）。
【００１１】
像面が平坦であれば、広い視野での観察が可能であり、使い勝手が向上する。
【００１２】
（Ｅ） 紫外域から可視域までの透過率が高いこと。
【００１３】
蛍光観察は、物体を照明する照明光として、紫外域から可視域のある特定波長の光を選択して照明する。したがって、紫外域から可視域までの波長域において透過率が高ければ、照明光の強度を強くでき、物体からの蛍光の明るさを増大させることができる。
【００１４】
（Ｆ） 自家蛍光が少ない（低自家蛍光である）こと。
【００１５】
光学ガラスには、光、特に紫外域の光を当てると自家蛍光を発するものがある。対物レンズの自家蛍光は、観察像にとって不必要なバックグランドとなり、結像のコントラストを落とすことになり好ましくない。
【００１６】
以上の蛍光対物レンズに要求される性能（Ａ）〜（Ｆ）のうち、特に（Ｅ）や（Ｆ）は、蛍光用対物レンズに特有な性能である。そのために、蛍光用対物レンズで用いる光学材料（光学ガラスあるいは光学結晶）は、性能（Ｅ）や（Ｆ）を満足することが要求され、透過率が高く、自家蛍光の少ないものを選択する必要がある。
【００１７】
蛍光用顕微鏡対物レンズのうち、前記の性能（Ｅ）、（Ｆ）を満たす従来例として下記の１〜６に示す公報に記載された対物レンズが知られている。
【００１８】
１．特開昭５５−７９４０６号公報
２．特許第３１４０１１１号公報（特開平５−１４２４７７号）公報
３．特開平７−２３００３９号公報
４．特開平１０−２７４７４２号公報
５．特開平１１−１７４３３９号公報
６．特開平１１−３５２４０６号公報
これら従来例のうち、従来例１には、倍率が２０×、ＮＡが０．６５の蛍光用対物レンズが記載されている。従来例２には、倍率が１００×でＮＡが１．３〜１．３５の蛍光用対物レンズが記載されている。従来例３には、倍率が１００×でＮＡが１．４、倍率が４０×でＮＡが１．３５および倍率が２０×でＮＡが０．８の蛍光用対物レンズが記載されている。従来例４には、倍率が４０×でＮＡが１．３の蛍光用対物レンズが記載されている。従来例５には、倍率が４０×でＮＡが１．３と倍率が１００×でＮＡが１．３の蛍光用対物レンズが記載されている。従来例６には、倍率が１００×でＮＡが１．３の蛍光用対物レンズが記載されている。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
以上の蛍光用対物レンズの従来例１〜６は前述のように性能（Ｅ）、（Ｆ）を満足するものであるが、現在の最高級対物レンズである高ＮＡであって、像面が平坦で２次スペクトルまで含めた軸上色収差が良好に補正されているプランアポクロマート対物レンズと比較すると前記の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に記載する基本性能において十分満足し得るものではない。
【００２０】
つまり、従来例１は、ＮＡが０．６５と小さく像面の平坦性も劣る対物レンズである。従来例２は、像面の平坦性や軸上色収差は良好に補正されているが、ＮＡが１．３５と小さい。従来例３は、ＮＡが大であり軸上色収差も良好に補正されているが像面の平坦性が劣っている。従来例４は、ＮＡが大であるが２次スペクトル（ｇライン）の補正が不十分であり像面の平坦性も劣っている。従来例５のうち倍率が１００×でＮＡが１．３の対物レンズはＮＡが小であり、像面の平坦性が劣りまた倍率が４０×でＮＡが１００の対物レンズも像面の平坦性が劣っている。従来例６はＮＡが小さく軸上色収差の２次スペクトル（ｇライン）の補正が十分ではない。
【００２１】
以上述べたように、従来の蛍光用対物レンズは、前記性能の（Ｅ）、（Ｆ）を満足するものの、基本性能である（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に関してすべてを満足するものはなく、最高級対物レンズとしてはいずれの従来例も不十分であるという問題点を有する。
【００２２】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、高ＮＡで、像面の平坦性が良く、軸上色収差も良好に補正された蛍光用顕微鏡対物レンズを提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、複数の接合レンズを有していて物体からの光束を収斂させる第１レンズ群と、像側に強い凹面を向けた負レンズを含む第２レンズ群と、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとよりなる接合レンズを含む第３レンズ群とからなり、第３レンズ群の正レンズに次の条件（１）、（２）、（３）を満足する光学ガラスを用いたことを特徴とする。
（１） １．６５≦ｎ_d≦１．８
（２） ２５≦ν_d≦４１
（３） Ｔ₃₆₀≧０．５
ただし、ｎ_d、ν_dは夫々前記第３レンズ群の正レンズのｄ線の屈折率及びアッベ数、Ｔ₃₆₀は前記正レンズのガラスの材料の厚さ１０ｍｍにおける波長３６０ｎｍでの反射損失を含まない内部透過率である。なお、０．５とは５０％の透過率を意味する。
【００２４】
本発明の対物レンズは、前述のように第１レンズ群が複数の接合レンズを有し物体より光束を収斂する作用をもっている。この第１レンズ群において球面収差、軸上色収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差等の諸収差を良好に補正している。色収差を良好に補正するためには、第１レンズ群に接合レンズを少なくとも二つ設ける必要があり、３枚接合レンズを含めるようにすれば色収差を一層良好に補正し得る。
【００２５】
また、第２レンズ群は、物体側に比べて像側に強い凹面を向けた負レンズを含む構成であり、強い負の屈折力を有するレンズ群である。これにより、第１レンズ群にて補正しきれないペッツバール和を良好に補正すると共に球面収差やコマ収差も良好に補正している。このレンズ群の負レンズは、物体側に比べて像側に強い凹面を向けた両凹レンズでも、像側に強い凹面を向けた平凹レンズでも、像側に強い凹面を向けたメニスカスレンズでもよく、また像側に強い凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズでもよい。
【００２６】
また、第３レンズ群は、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとを接合した接合レンズを含むもので、この接合レンズの物体側に向けられた凹面の負の屈折力により、ペッツバール和を一層良好に補正し、諸収差が良好に補正されるようにした。
【００２７】
また、本発明の対物レンズは、第３レンズ群の正レンズが条件（１）、（２）、（３）を満足するガラス材料を用いている。
【００２８】
前述のように蛍光用顕微鏡対物レンズは、対物レンズを構成するレンズが紫外域から可視域までの透過率が高く、自家蛍光が少ないことが要求される。しかしこれらの要求を満足する従来の対物レンズは、アッベ数が３５以下のガラスあるいはアッベ数が５０以下で屈折率が１．６２以上のガラスは使用できないとされていた。つまり従来の顕微鏡対物レンズは、屈折率が高く、かつアッベ数の小さいガラスを使用することはできなかった。
【００２９】
しかし、ＮＡが大であって、像面が平坦であり、２次スペクトルまで十分良好に補正されたプランアポクロマート級対物レンズは、屈折率が高く、かつアッベ数が小さいガラスを用いることが設計上不可欠である。
【００３０】
それは、接合レンズの正レンズと負レンズとの屈折率差あるいはアッベ数の差を大にすることによって、諸収差を良好に補正するためである。
【００３１】
また、対物レンズの最終群あるいは最終群に近い正レンズは、色分散の大きいガラス（アッベ数の小さいガラス）を用いることによって、倍率の色収差を良好に補正するという重要な役割を有している。対物レンズのＮＡが大になればなるほど球面収差や軸上色収差の発生量は大になり、それらを優先的に補正すると倍率の色収差の発生を抑えることができなくなる。そのために、最終群に近い正レンズにより倍率の色収差を補正することが重要になる。
【００３２】
また、最終群あるいは最終群に近い正レンズの屈折率が小であると、レンズ面の曲率を強くせざるを得ず、球面収差や軸上色収差やコマ収差や非点収差の発生量が増加し、バランスのとれた収差補正を行なうことが困難になる。
【００３３】
近年、条件（１）、（２）、（３）を満足する光学ガラスが開発されている。それら光学ガラスは、Ｎｂ₂Ｏ₅成分あるいはＴａ₂Ｏ₅成分を組成中に含むもので、自家蛍光が小さく紫外域での透過率が高いという特徴を備えており、前記の性能（Ｅ）、（Ｆ）を有する蛍光用顕微鏡対物レンズに使用し得るガラス材料である。
【００３４】
このようなガラスの具体例としては、例えば株式会社オハラのＳ−ＮＢＨ５（ｎ_d＝１．６５４１２、ν_d＝３９．７、Ｔ₃₆₀＝０．８３、Ｔ₃₄₀＝０．４７）、Ｓ−ＮＢＨ８（ｎ_d＝１．７２０４７、ν_d＝３４．７、Ｔ₃₆₀＝０．６７、Ｔ₃₄₀＝０．２４）、Ｓ−ＮＢＨ５１（ｎ_d＝１．７４９５０、ν_d＝３５．３、Ｔ₃₆₀＝０．６８、Ｔ₃₄₀＝０．２２）がある。
【００３５】
本発明は、蛍光用プランアポクロマート顕微鏡対物レンズを実現するために、これら新しい光学ガラスをどのように使用すれば最も効果的であるかを見出したものであって、それを規定したのが前記の条件（１）、（２）、（３）である。
【００３６】
これら条件のうち、条件（１）においてｎ_dの値が下限値の１．６５より小さくなると、第３レンズ群中の正レンズの曲率がきつくなり、諸収差をバランスよく補正することができなくなる。また、これら光学ガラスは、屈折率を高くすると透過率が低下する傾向があり、そのためｎ_dの値が上限値１．８を超えると紫外域での透過率が極端に低くなり、性能（Ｅ）に適さない。
【００３７】
条件（２）において、ν_dの値が下限値の２５より小さくなると、第３レンズ群中の正レンズでの軸上色収差の発生量が増大し、諸収差をバランスよく補正することができなくなる。またν_dの値が上限値の４１を超えると第３レンズ群の正レンズによる倍率の色収差が補正不足になる。
【００３８】
条件（３）において、Ｔ₃₆₀の値が下限値０．５よりも小さくなる光学ガラスは、前記の性能（Ｅ）を満足することができず、蛍光用対物レンズとして実用に適さない。
【００３９】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズにおいて、条件（１）、（２）の代わりに下記条件（１−１）、（２−１）を満足する請求項１の蛍光用顕微鏡対物レンズ。
（１−１） １．７≦ｎ_d≦１．７５
（２−１） ３０≦ν_d≦３６
【００４０】
上記条件を満足する光学ガラスを用いれば自家蛍光、紫外域透過率、収差性能の一層バランスのとれたものになる。またｎ_dが条件（１−１）のように下限値を条件（１）の下限値１．６５から１．７にすることにより、対物レンズの収差補正がより容易になる。また上限値を１．８から１．７５にすることにより、自家蛍光、紫外域の透過率がより優れたものになる。また条件（２−１）のようにν_dの上限値を４１から３６にすることにより収差補正がより容易になる。
【００４１】
以上述べた本発明の対物レンズにおいて更に下記条件（４）、（５）を満足すれば一層望ましい。
（４） ν_d（Ｌ_3N）−ν_d（Ｌ_3P）＞１０
（５） ｜ｎ_d（Ｌ_3N）−ｎ_d（Ｌ_3P）｜＜０．２
ただしν_d（Ｌ_3N）、ν_d（Ｌ_3P）は夫々第３レンズ群の負レンズおよび正レンズのアッベ数、ｎ_d（Ｌ_3N）、ｎ_d（Ｌ_3P）は夫々第３レンズ群の負レンズおよび正レンズのｄ線の屈折率である。
【００４２】
レンズ系の倍率の色収差を補正するためには、第３レンズ群の負レンズにはアッベ数の大きい（色分散の小さい）ガラスを使用し、正レンズにアッベ数の小さい（色分散の大きい）ガラスを使用することが必要である。
【００４３】
本発明の顕微鏡対物レンズは、第３レンズ群の接合レンズの負レンズと正レンズが前記条件（４）を満足するようにした。
【００４４】
この条件（４）において、下限値の１０より小さくなると倍率の色収差を十分良好に補正し得なくなる。
【００４５】
また、諸収差をバランスよく補正するためには、条件（１）に加えて前記条件（５）を満足することが望ましい。
【００４６】
条件（５）の上限値の０．２を超えると、第３レンズ群の負レンズと正レンズとの屈折率差が大きくなり、接合面での諸収差の発生量が大になり諸収差をバランスよく補正できない。
【００４７】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズにおいて、下記条件（６）を満足すれば一層好ましい。
（６） ｜ｆ₂／ｆ｜≦２０
ただし、ｆ₂は第２レンズ群の焦点距離、ｆは対物レンズ全系の焦点距離である。
【００４８】
条件（６）の上限の２０を超えると第２レンズ群の屈折力が弱くなり、ペッツバール和の補正量が少なくなるので、像面湾曲が劣化する。あるいは、第２レンズ群で補正しきれない収差量を第３レンズ群で補正しようとして第３レンズ群での諸収差の発生量を増やす結果になる。
【００４９】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズにおいて下記条件（７）を満足することが望ましい。
（７） ｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜≧２．６
ただし、Ｒ（Ｌ_3P）は第３レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径である。
【００５０】
条件（７）の下限値の２．６より小さくなると第３レンズ群の正レンズの像側の面の曲率半径が小さくなり、この面での諸収差、特にコマ収差の発生が大になりすぎてバランスの良い収差補正ができなくなる。
【００５１】
また、本発明の対物レンズにおいて、第１レンズ群は、少なくとも二つの３枚接合レンズを含むことが望ましい。これにより、球面収差や２次スペクトルまで含めた軸上色収差を極めて良好に補正することが困難になる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズの実施の形態を図示する実施例をもとに説明する。
【００５３】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズの実施例１〜３および参考例は、図１〜図４に示す通りで、下記データを有する。
【００５４】
実施例１
倍率100×，ＮＡ1.45，視野数26.5，ＷＤ0.15，全長(標本面から対物レンズ後端まで)59.36
ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.5136 ｎ₁＝1.51633 ν₁＝64.15
ｒ₂＝-1.9022 ｄ₂＝2.7702 ｎ₂＝1.75500 ν₂＝52.32
ｒ₃＝-2.3778 ｄ₃＝0.2767
ｒ₄＝-11.0234 ｄ₄＝1.6727 ｎ₃＝1.49700 ν₃＝81.54
ｒ₅＝-8.3960 ｄ₅＝0.1321
ｒ₆＝-11.5121 ｄ₆＝2.0521 ｎ₄＝1.49700 ν₄＝81.54
ｒ₇＝-6.7079 ｄ₇＝0.1205
ｒ₈＝24.2059 ｄ₈＝5.8975 ｎ₅＝1.43875 ν₅＝94.97
ｒ₉＝-6.8330 ｄ₉＝1.2964 ｎ₆＝1.74100 ν₆＝52.64
ｒ₁₀＝-61.2342 ｄ₁₀＝5.6428 ｎ₇＝1.43875 ν₇＝94.99
ｒ₁₁＝-10.0117 ｄ₁₁＝0.2000
ｒ₁₂＝20.1093 ｄ₁₂＝3.0743 ｎ₈＝1.43875 ν₈＝94.99
ｒ₁₃＝-41.8986 ｄ₁₃＝0.2000
ｒ₁₄＝25.0008 ｄ₁₄＝0.7954 ｎ₉＝1.75500 ν₉＝52.32
ｒ₁₅＝8.6458 ｄ₁₅＝5.8479 ｎ₁₀＝1.43875 ν₁₀＝94.99
ｒ₁₆＝-15.8080 ｄ₁₆＝0.8000 ｎ₁₁＝1.75500 ν₁₁＝52.32
ｒ₁₇＝-103.4152 ｄ₁₇＝0.2000
ｒ₁₈＝9.3938 ｄ₁₈＝5.4070 ｎ₁₂＝1.43875 ν₁₂＝94.99
ｒ₁₉＝-11.5986 ｄ₁₉＝0.9404 ｎ₁₃＝1.49831 ν₁₃＝65.03
ｒ₂₀＝19.4800 ｄ₂₀＝0.3650
ｒ₂₁＝5.2275 ｄ₂₁＝4.2874 ｎ₁₄＝1.43875 ν₁₄＝94.99
ｒ₂₂＝-134.2263 ｄ₂₂＝3.3711 ｎ₁₅＝1.75500 ν₁₅＝52.32
ｒ₂₃＝2.1276 ｄ₂₃＝5.6898
ｒ₂₄＝-3.1653 ｄ₂₄＝4.3010 ｎ₁₆＝1.61700 ν₁₆＝62.80
ｒ₂₅＝-9.1177 ｄ₂₅＝3.1866 ｎ₁₇＝1.72047 ν₁₇＝34.71
ｒ₂₆＝-6.8626
ｎ_d（Ｌ_3P）＝1.72047
ν_d（Ｌ_3P）＝34.7
Ｔ₃₆₀（Ｌ_3P）＝0.67
ｎ_d（Ｌ_3N）＝1.617
ν_d（Ｌ_3N）＝62.8
ν_d（Ｌ_3N）−ν_d（Ｌ_3P）＝28.09
｜ｎ_d（Ｌ_3N）−ｎ_d（Ｌ_3P）｜＝0.103
ｆ＝1.8
ｆ₁＝6.701
ｆ₂＝-7.817
ｆ₃＝-87.065
｜ｆ₁／ｆ｜＝3.72
｜ｆ₂／ｆ｜＝4.34
｜ｆ₃／ｆ｜＝48.37
｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜＝3.81
【００５５】
実施例２
倍率100×，ＮＡ1.4，視野数26.5，ＷＤ0.15，全長(標本面から対物レンズ後端まで)49.56
ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.5000 ｎ₁＝1.51633 ν₁＝64.15
ｒ₂＝-1.5660 ｄ₂＝2.8050 ｎ₂＝1.75500 ν₂＝52.32
ｒ₃＝-2.4571 ｄ₃＝0.1000
ｒ₄＝-41.4271 ｄ₄＝3.6613 ｎ₃＝1.43875 ν₃＝94.99
ｒ₅＝-5.7417 ｄ₅＝0.1000
ｒ₆＝11.9388 ｄ₆＝4.9598 ｎ₄＝1.43875 ν₄＝94.97
ｒ₇＝-8.2962 ｄ₇＝1.0240 ｎ₅＝1.74100 ν₅＝52.64
ｒ₈＝20.1050 ｄ₈＝5.0349 ｎ₆＝1.43875 ν₆＝94.99
ｒ₉＝-10.0738 ｄ₉＝0.1000
ｒ₁₀＝37.3858 ｄ₁₀＝2.6776 ｎ₇＝1.43875 ν₇＝94.99
ｒ₁₁＝-27.4359 ｄ₁₁＝0.0996
ｒ₁₂＝20.1201 ｄ₁₂＝1.3120 ｎ₈＝1.75500 ν₈＝52.32
ｒ₁₃＝6.7987 ｄ₁₃＝4.0920 ｎ₉＝1.43875 ν₉＝94.99
ｒ₁₄＝-24.5755 ｄ₁₄＝1.2120 ｎ₁₀＝1.75500 ν₁₀＝52.32
ｒ₁₅＝-140.3679 ｄ₁₅＝0.1000
ｒ₁₆＝8.5944 ｄ₁₆＝5.2361 ｎ₁₁＝1.43875 ν₁₁＝94.99
ｒ₁₇＝-6.3117 ｄ₁₇＝0.7607 ｎ₁₂＝1.51633 ν₁₂＝64.14
ｒ₁₈＝23.5004 ｄ₁₈＝0.0998
ｒ₁₉＝4.1449 ｄ₁₉＝3.8192 ｎ₁₃＝1.43875 ν₁₃＝94.99
ｒ₂₀＝-29.6373 ｄ₂₀＝2.8474 ｎ₁₄＝1.74100 ν₁₄＝52.64
ｒ₂₁＝1.9303 ｄ₂₁＝2.4894
ｒ₂₂＝-2.5781 ｄ₂₂＝3.4905 ｎ₁₅＝1.67790 ν₁₅＝55.34
ｒ₂₃＝-7.6346 ｄ₂₃＝2.7188 ｎ₁₆＝1.73777 ν₁₆＝32.23
ｒ₂₄＝-5.6059
ｎ_d（Ｌ_3P）＝1.73777
ν_d（Ｌ_3P）＝32.23
Ｔ₃₆₀（Ｌ_3P）＝0.73
ｎ_d（Ｌ_3N）＝1.6779
ν_d（Ｌ_3N）＝55.34
ν_d（Ｌ_3N）−ν_d（Ｌ_3P）＝23.11
｜ｎ_d（Ｌ_3N）−ｎ_d（Ｌ_3P）｜＝0.06
ｆ＝1.8
ｆ₁＝5.186
ｆ₂＝-8.648
ｆ₃＝-67.369
｜ｆ₁／ｆ｜＝2.88
｜ｆ₂／ｆ｜＝4.8
｜ｆ₃／ｆ｜＝37.43
｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜＝3.11
【００５６】
実施例３
倍率100×，ＮＡ1.4，視野数26.5，ＷＤ0.15，全長(標本面から対物レンズ後端まで)49.36
ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.5000 ｎ₁＝1.51633 ν₁＝64.15
ｒ₂＝-1.5660 ｄ₂＝2.8000 ｎ₂＝1.75500 ν₂＝52.32
ｒ₃＝-2.4628 ｄ₃＝0.1081
ｒ₄＝-70.9829 ｄ₄＝3.7327 ｎ₃＝1.43875 ν₃＝94.99
ｒ₅＝-5.9260 ｄ₅＝0.1000
ｒ₆＝12.2913 ｄ₆＝4.8110 ｎ₄＝1.43875 ν₄＝94.97
ｒ₇＝-8.4952 ｄ₇＝1.0000 ｎ₅＝1.74100 ν₅＝52.64
ｒ₈＝19.1643 ｄ₈＝4.7990 ｎ₆＝1.43875 ν₆＝94.99
ｒ₉＝-10.8485 ｄ₉＝0.1000
ｒ₁₀＝50.2046 ｄ₁₀＝2.7796 ｎ₇＝1.43875 ν₇＝94.99
ｒ₁₁＝-18.3157 ｄ₁₁＝0.1994
ｒ₁₂＝20.7027 ｄ₁₂＝1.2952 ｎ₈＝1.74100 ν₈＝52.64
ｒ₁₃＝6.7728 ｄ₁₃＝4.1862 ｎ₉＝1.43875 ν₉＝94.99
ｒ₁₄＝-25.6719 ｄ₁₄＝1.1839 ｎ₁₀＝1.74100 ν₁₀＝52.64
ｒ₁₅＝-254.5610 ｄ₁₅＝0.0951
ｒ₁₆＝8.7339 ｄ₁₆＝4.9518 ｎ₁₁＝1.43875 ν₁₁＝94.99
ｒ₁₇＝-6.7842 ｄ₁₇＝0.8000 ｎ₁₂＝1.51633 ν₁₂＝64.14
ｒ₁₈＝21.1248 ｄ₁₈＝0.1000
ｒ₁₉＝4.5000 ｄ₁₉＝4.0100 ｎ₁₃＝1.49700 ν₁₃＝81.54
ｒ₂₀＝-25.7035 ｄ₂₀＝0.9191 ｎ₁₄＝1.61340 ν₁₄＝43.84
ｒ₂₁＝13.1075 ｄ₂₁＝0.8087
ｒ₂₂＝-79.3151 ｄ₂₂＝0.8271 ｎ₁₅＝1.61340 ν₁₅＝43.84
ｒ₂₃＝2.0026 ｄ₂₃＝1.8441
ｒ₂₄＝-2.3836 ｄ₂₄＝3.9078 ｎ₁₆＝1.67790 ν₁₆＝55.34
ｒ₂₅＝-41.8846 ｄ₂₅＝3.1811 ｎ₁₇＝1.74951 ν₁₇＝35.33
ｒ₂₆＝-6.3179
ｎ_d（Ｌ_3P）＝1.74951
ν_d（Ｌ_3P）＝35.33
Ｔ₃₆₀（Ｌ_3P）＝0.68
ｎ_d（Ｌ_3N）＝1.6779
ν_d（Ｌ_3N）＝55.34
ν_d（Ｌ_3N）−ν_d（Ｌ_3P）＝20.01
｜ｎ_d（Ｌ_3N）−ｎ_d（Ｌ_3P）｜＝0.072
ｆ＝1.8
ｆ₁＝-44.259
ｆ₂＝-3.172
ｆ₃＝-35.624
｜ｆ₁／ｆ｜＝24.59
｜ｆ₂／ｆ｜＝1.76
｜ｆ₃／ｆ｜＝19.79
｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜＝3.51
【００５７】
参考例
倍率60×，ＮＡ1.4，視野数26.5，ＷＤ0.15，全長(標本面から対物レンズ後端まで)48.56
ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.3800 ｎ₁＝1.51633 ν₁＝64.15
ｒ₂＝-2.1198 ｄ₂＝3.9701 ｎ₂＝1.78650 ν₂＝50.00
ｒ₃＝-3.1211 ｄ₃＝0.1000
ｒ₄＝-16.0630 ｄ₄＝1.8946 ｎ₃＝1.56907 ν₃＝71.30
ｒ₅＝-8.1234 ｄ₅＝0.1000
ｒ₆＝∞ ｄ₆＝2.2991 ｎ₄＝1.56907 ν₄＝71.30
ｒ₇＝-14.4537 ｄ₇＝0.1000
ｒ₈＝67.7559 ｄ₈＝4.0257 ｎ₅＝1.49700 ν₅＝81.61
ｒ₉＝-8.3163 ｄ₉＝1.0000 ｎ₆＝1.61340 ν₆＝43.84
ｒ₁₀＝13.8764 ｄ₁₀＝5.8117 ｎ₇＝1.43875 ν₇＝94.97
ｒ₁₁＝-10.3364 ｄ₁₁＝0.3000
ｒ₁₂＝18.1741 ｄ₁₂＝1.0000 ｎ₈＝1.61340 ν₈＝43.84
ｒ₁₃＝6.6001 ｄ₁₃＝6.1540 ｎ₉＝1.43875 ν₉＝94.97
ｒ₁₄＝-30.7753 ｄ₁₄＝1.1000 ｎ₁₀＝1.61340 ν₁₀＝43.84
ｒ₁₅＝30.6665 ｄ₁₅＝0.1000
ｒ₁₆＝11.0179 ｄ₁₆＝2.3908 ｎ₁₁＝1.43875 ν₁₁＝94.97
ｒ₁₇＝１８.3385 ｄ₁₇＝0.1000
ｒ₁₈＝7.0899 ｄ₁₈＝6.5042 ｎ₁₂＝1.61800 ν₁₂＝63.39
ｒ₁₉＝-8.0917 ｄ₁₉＝1.0000 ｎ₁₃＝1.61340 ν₁₃＝43.84
ｒ₂₀＝3.3132 ｄ₂₀＝3.4247
ｒ₂₁＝-3.9702 ｄ₂₁＝2.6421 ｎ₁₄＝1.61340 ν₁₄＝43.84
ｒ₂₂＝18.4063 ｄ₂₂＝3.8429 ｎ₁₅＝1.73777 ν₁₅＝32.23
ｒ₂₃＝-8.1539
ｎ_d（Ｌ_3P）＝1.73777
ν_d（Ｌ_3P）＝32.23
Ｔ₃₆₀（Ｌ_3P）＝0.73
ｎ_d（Ｌ_3N）＝1.6134
ν_d（Ｌ_3N）＝43.84
ν_d（Ｌ_3N）−ν_d（Ｌ_3P）＝11.61
｜ｎ_d（Ｌ_3N）−ｎ_d（Ｌ_3P）｜＝0.124
ｆ＝3
ｆ₁＝4.29
ｆ₂＝-44.08
ｆ₃＝-290.62
｜ｆ₁／ｆ｜＝1.43
｜ｆ₂／ｆ｜＝14.69
｜ｆ₃／ｆ｜＝96.87
｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜＝2.72
ただし、ｒ₁、ｒ₂、・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂、・・・は各レンズの肉厚および空気間隔、ｎ₁、ｎ₂、・・・は各レンズのｄ線の屈折率、ν₁、ν₂、・・・は各レンズのアッベ数である。またＷＤは作動距離である。尚、曲率半径、空気間隔等の長さの単位はｍｍである。
【００５８】
実施例１は、図１に示す通りの構成である。第１レンズ群Ｇ１が埋め込みレンズを持つ半球状の平凸接合レンズ（ｒ₁〜ｒ₃）と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ２枚（ｒ₄〜ｒ₇）と、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した３枚接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₁）と、正レンズ（ｒ₁₂〜ｒ₁₃）と、負レンズと正レンズと負レンズとを接合した３枚接合レンズ（ｒ₁₄〜ｒ₁₇）と、正レンズと負レンズとを接合したメニスカス接合レンズ（ｒ₁₈〜ｒ₂₀）とにて構成される。第２レンズ群Ｇ２は正レンズと負レンズとを接合し像側に強い凹面を向けた強い負の屈折力を持つ接合レンズ（ｒ₂₁〜ｒ₂₃）にて構成される。第３レンズ群Ｇ３は負レンズＬ３Ｎと正レンズＬ３Ｐを接合した物体側に凹面を向けた弱い負の屈折力を持つメニスカス接合レンズ（ｒ₂₄〜ｒ₂₆）にて構成されている。
【００５９】
この実施例１は液浸系対物レンズであって、倍率が１００×で、ＮＡが１．４５である。
【００６０】
この実施例１の対物レンズは、データ中に記載するように第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３Ｐは条件（１）、（１−１）、（２）、（２−１）、（３）を満足する光学ガラスにて形成されている。
【００６１】
また、条件（４）、（５）、（６）、（７）を満足する。
【００６２】
実施例２は、図２に示す構成の対物レンズである。第１レンズ群Ｇ１が埋め込みレンズを持つ半球状の平凸接合レンズ（ｒ₁〜ｒ₃）と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ（ｒ₄〜ｒ₅）と、正レンズと負レンズと正レンズを接合した３枚接合レンズ（ｒ₆〜ｒ₉）と、正レンズ（ｒ₁₀〜ｒ₁₁）と、負レンズと正レンズと負レンズとを接合した３枚接合レンズ（ｒ₁₂〜ｒ₁₅）と、正レンズと負レンズとを接合したメニスカス接合レンズ（ｒ₁₆〜ｒ₁₈）とにて構成される。第２レンズ群Ｇ２は正レンズと負レンズとを接合し像側に強い凹面を向けた接合レンズで、強い負の屈折力を有するメニスカス接合レンズ（ｒ₁₉〜ｒ₂₁）にて構成される。第３レンズ群Ｇ３は負レンズＬ３Ｎと正レンズＬ３Ｐを接合した物体側に凹面を向けた弱い負の屈折力を持つメニスカス接合レンズ（ｒ₂₂〜ｒ₂₄）にて構成されている。
【００６３】
この実施例２は、倍率が１００×で、ＮＡが１．４の液浸系対物レンズである。
【００６４】
この実施例２の対物レンズは、データ中に示す通り、第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３Ｐが条件（１）、（１−１）、（２）、（２−１）、（３）を満足する光学ガラスにて形成されている。また、条件（４）、（５）、（６）、（７）を満足する。
【００６５】
実施例３は、図３に示す構成の対物レンズである。第１レンズ群Ｇ１が埋め込みレンズを持つ半球状の平凸接合レンズ（ｒ₁〜ｒ₃）と、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズ（ｒ₄〜ｒ₅）と、正レンズと負レンズと正レンズとを接合した３枚接合レンズ（ｒ₆〜ｒ₉）と、正レンズ（ｒ₁₀〜ｒ₁₁）と、負レンズと正レンズと負レンズとを接合した３枚接合レンズ（ｒ₁₂〜ｒ₁₅）と、正レンズと負レンズを接合したメニスカス接合レンズ（ｒ₁₆〜ｒ₁₈）と、正レンズと負レンズとを接合したメニスカス接合レンズ（ｒ₁₉〜ｒ₂₁）とにて構成されている。第２レンズ群Ｇ２は像側に強い凹面を向けた強い負の屈折力を持つメニスカスレンズ（ｒ₂₂〜ｒ₂₃）にて構成されている。第３レンズ群Ｇ３は負レンズＬ３Ｎと正レンズＬ３Ｐとを接合した弱い屈折力のメニスカス接合レンズ（ｒ₂₄〜ｒ₂₆）にて構成されている。
【００６６】
この実施例３は、倍率が１００×で、ＮＡが１．４の液浸系対物レンズである。また、データ中に示すように、第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３Ｐは条件（１）、（１−１）、（２）、（２−１）、（３）を満足する光学ガラスにて形成されている。更にこの実施例３は、条件（４）、（５）、（６）、（７）を満足する。
【００６７】
参考例は、図４に示す通りの構成であって、第１レンズ群Ｇ１が埋め込みレンズを持つ半球状の平凸接合レンズ（ｒ₁〜ｒ₃）と、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ（ｒ₄〜ｒ₅）と、物体側の面が平面の平凸レンズ（ｒ₆〜ｒ₇）と、正レンズと負レンズと正レンズを接合した３枚接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₁）と、負レンズと正レンズと負レンズを接合した３枚接合レンズ（ｒ₁₂〜ｒ₁₅）と、正のメニスカスレンズ（ｒ₁₆〜ｒ₁₇）とにて構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は正レンズと負レンズとを接合した接合レンズで、像側に強い凹面を向けた強い負の屈折力を持つメニスカス接合レンズ（ｒ₁₈〜ｒ₂₀）で構成されている。第３レンズ群Ｇ３は負レンズＬ３Ｎと正レンズＬ３Ｐとを接合した物体側に凹面を向けたメニスカス接合レンズ（ｒ₂₁〜ｒ₂₃）にて構成されている。この実施例の第３レンズ群は屈折力が非常に弱く、ほとんどパワーを持たない。
【００６８】
参考例は、倍率が６０×で、ＮＡが１．４の液浸系対物レンズである。
【００６９】
この参考例は、第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３Ｐが条件（１）、（１−１）、（２）、（２−１）、（３）を満足する光学ガラスにて形成されている。また、条件（４）、（５）、（６）、（７）を満足する。
【００７０】
前記の実施例１〜３および参考例は、いずれも次に示すようなカバーガラスおよびオイルを用いている。
カバーガラス ｄ＝0.17ｍｍ、ｎｄ＝1.521、アッベ数νｄ＝56.02
オイル ｎｄ＝1.51548、νｄ＝43.1
【００７１】
またこれら実施例１〜３および参考例は、いずれも無限遠設計の対物レンズである。そのために例えば図９に示す通りの構成で下記データを有する結像レンズと共に用いられる。
Ｒ₁＝68.7541 Ｄ₁＝7.7321 Ｎ₁＝1.48749 Ｖ₁＝70.20
Ｒ₂＝-37.5679 Ｄ₂＝3.4742 Ｎ₂＝1.80610 Ｖ₂＝40.95
Ｒ₃＝-102.8477 Ｄ₃＝0.6973
Ｒ₄＝84.3099 Ｄ₄＝6.0238 Ｎ₃＝1.83400 Ｖ₃＝37.16
Ｒ₅＝-50.7100 Ｄ₅＝3.0298 Ｎ₄＝1.64450 Ｖ₄＝40.82
Ｒ₆＝40.6619
ただし、Ｒ₁、Ｒ₂、・・・は結像レンズ各面の曲率半径、Ｄ₁、Ｄ₂、・・・は結像レンズの肉厚およびレンズ間隔、Ｎ₁、Ｎ₂、・・・は結像レンズの各レンズのｄ線の屈折率、Ｖ₁、Ｖ₂、・・・は結像レンズの各レンズのアッベ数である。
【００７２】
この結像レンズは、実施例１〜３および参考例の対物レンズから間隔５０ｍｍ〜１７０ｍｍの間のいずれの位置に配置してもよい。
【００７３】
これら実施例１、２、３、参考例の収差状況は夫々図５、図６、図７、図８に示す通りで、色収差を含む諸収差が極めて良好に補正されている。
これら収差曲線図中（ａ）は球面収差、（ｂ）は正弦条件違反量、（ｃ）は非点収差、（ｄ）は歪曲収差を示す。特に球面収差、色収差、像面湾曲が良好に補正されている。なお図５〜８は、いずれも対物レンズから１２０ｍｍ間隔を置いて図９に示す結像レンズを配置して結像させた時のものである。
【００７４】
本発明の蛍光用顕微鏡対物レンズは、以上述べた通りの構成であって、特許請求の範囲に記載されたもののほか、下記の各項に記載するもの等も発明の目的を達成し得るものである。
【００７５】
（１） 特許請求の範囲の請求項１、２または３に記載する対物レンズで、条件（１）の代わりに下記条件（１−１）、条件（２）の代わりに下記条件（２−１）、あるいは条件（１）、（２）の代わりに下記条件（１−１）、（２−１）を満足することを特徴とする蛍光用顕微鏡対物レンズ。
（１−１） １．７≦ｎ_d≦１．７５
（２−１） ３０≦ν_d≦３６
【００７６】
（２） 特許請求の範囲の請求項１、２または３あるいは前記の（１）の項に記載する対物レンズで、次の条件（７）を満足することを特徴とする蛍光用顕微鏡対物レンズ。
（７） ｜Ｒ（Ｌ_3P）／ｆ｜≧２．６
ただし、Ｒ（Ｌ_3P）は第３レンズ群中の正レンズの像側の面の曲率半径、ｆは対物レンズ全系の焦点距離である。
【００７７】
（３） 特許請求の範囲の請求項１、２または３あるいは前記の（１）または（２）の項に記載する対物レンズで、第１レンズ群中に二つの３枚接合レンズを含んでいることを特徴とする蛍光用顕微鏡対物レンズ。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によれば、高ＮＡで、像面の平坦性が良く、軸上色収差が良好に補正された蛍光用顕微鏡対物レンズを実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の対物レンズの断面図
【図２】 本発明の実施例２の対物レンズの断面図
【図３】 本発明の実施例３の対物レンズの断面図
【図４】 参考例の対物レンズの断面図
【図５】 本発明の実施例１の収差曲線図
【図６】 本発明の実施例２の収差曲線図
【図７】 本発明の実施例３の収差曲線図
【図８】 参考例の収差曲線図
【図９】 本発明の対物レンズと共に用いられる結像レンズの断面図

Claims (2)

1. 物体側より順に、最も物体側に埋め込みレンズを持つ半球状の接合レンズを含む複数の接合レンズを有し物体よりの光束を収斂させる第１レンズ群と、像側に強い凹面を向けた負レンズを含む第２レンズ群と、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとよりなる接合レンズを含む第３レンズ群とからなり、前記第３レンズ群の正レンズに下記条件（１）、（２）、（３）、（４’）、（５）を満足する光学ガラスを用いたことを特徴とする蛍光用顕微鏡対物レンズ。
   （１） １．６５≦ｎ_d≦１．８
   （２） ２５≦ν_d≦４１
   （３） Ｔ₃₆₀≧０．５
   （４’） ν _d （Ｌ _3N ）−ν _d （Ｌ _3P ）≧２０．０１
   （５） ｜ｎ _d （Ｌ _3N ）−ｎ _d （Ｌ _3P ）｜＜０．２
   ただし、ｎ_d、ν_dは夫々前記第３レンズ群の正レンズのｄ線の屈折率及びアッベ数、Ｔ₃₆₀は前記正レンズのガラスの材料の厚さ１０ｍｍにおける波長３６０ｎｍでの反射損失を含まない内部透過率、ν _d （Ｌ _3N ）、ν _d （Ｌ _3P ）は夫々第３レンズ群の負レンズおよび正レンズのアッベ数、ｎ _d （Ｌ _3N ）、ｎ _d （Ｌ _3P ）は夫々第３レンズ群の負レンズおよび正レンズのｄ線の屈折率である。
2. 下記条件（６）を満足する請求項１の蛍光用顕微鏡対物レンズ。
   （６） ｜ｆ₂／ｆ｜≦２０
   ただし、ｆ₂は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは対物レンズ全系の焦点距離である
   。

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