JP6274952B2

JP6274952B2 - 液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡

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Inventors: 笠原　隆; 隆笠原
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Description

本発明は、液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡に関するものである。

顕微鏡における蛍光観察の手段として、多光子励起による蛍光観察法が知られている。多光子励起では、蛍光体の吸収波長のほぼ整数倍の波長の光を、励起光として蛍光体（試料）に照射する。ここで、多光子励起における励起光の波長は、吸収波長のほぼ整数倍なので、励起光の１つの光子が持つエネルギーは、多光子励起の方が１光子励起に比べて、ほぼ整数分の１になる。そのため、多光子励起では、一つの蛍光体に複数の光子を同時に衝突させる必要がある。

顕微鏡対物レンズで励起光を集光すると、焦点位置で光密度が最も高くなる。よって、複数の光子が同時に蛍光体に衝突する確率は、焦点位置で最も高くなる。多光子励起では、実際、焦点位置（あるいは焦点位置のごく近傍）のみで蛍光が生じる。焦点位置での光密度を高めるためには、焦点位置に形成される光スポットの径をできるだけ小さくする必要がある。このようなことから、顕微鏡対物レンズには、大きな開口数と優れた結像性能が求められる。結像性能が優れていると、諸収差が良好に補正された光スポットが、焦点位置に形成される。

また、多光子励起で用いられる励起光は、赤外光である。光は、波長が長いほど散乱しにくいという性質（レイリー散乱）を有する。そのため、生体試料のような散乱性を持つ試料では、波長が長い赤外光の方がより深い位置まで励起光として到達することができる。この性質を利用して試料の深部を観察するために、顕微鏡対物レンズには長い作動距離が求められる。

更に、赤外光の中でもより波長が長い光の方が、レイリー散乱がより小さいので、より深い位置まで励起光が到達することができる。よって、多光子励起に用いる顕微鏡対物レンズは、より長い波長で優れた結像性能を持つことが好ましい。

また、標本の深い位置の観察では、試料自身の屈折率による収差が無視できなくなる。よって、顕微鏡対物レンズは、このような収差の変動を補正する手段を持つことが好ましい。

開口数が大きく、赤外域において収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズとして、特許文献１に開示された液浸顕微鏡対物レンズがある。

特開２０１０−００８９８９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された液浸顕微鏡対物レンズでは、作動距離が十分に長いとはいえず、また、赤外域の広い範囲で収差が良好に補正されているとはいえない。

本発明は、上述に鑑みてなされたものであって、作動距離が長く、赤外域の広い範囲で諸収差、特に色収差が十分に補正された液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（４）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_ps−１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ_ps≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ₁／ＷＤ≦１（３）
０．８≦ｒ _1c ／ｒ _1i ≦１．６（４）
ここで、
ｎ_p1129は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ_psは、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ₁は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｒ _1c は、第１レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
ｒ _1i は、第１レンズ群の接合レンズの像側面の曲率半径、
である。
本発明の別の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（５）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
−０．０１３≦（ｎ _n1129 −ｎ _ns ）／（ｎ _ns −１）≦−０．００９７（５）
ここで、
ｎ _p1129 は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｎ _n1129 は、負屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ns は、負屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
である。
本発明の別の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（６）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
０．２９≦｜（ＷＤ−ｄ ₁ ）／ｒ _1c ｜≦０．４８（６）
ここで、
ｎ _p1129 は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｒ _1c は、第１レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
である。
本発明の別の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
第２レンズ群は、光軸に沿って移動する移動レンズ群を含み、
以下の条件式（３）、（７）、（８）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
−１．１≦ｍ _g2 ≦−０．８（７）
−０．３≦ｆ／ｆ _2m ≦０（８）
ここで、
ｎ _p1129 は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｍ _g2 は、第２レンズ群の倍率、
ｆは、液浸顕微鏡対物レンズの焦点距離、
ｆ _2m は、移動レンズ群の焦点距離、
である。

また、本発明の顕微鏡は、スキャナー部と、本体部と、顕微鏡対物レンズと、を備え、顕微鏡対物レンズに上述の液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする。

本発明によれば、作動距離が長く、赤外波長域の広い範囲で諸収差、特に色収差が十分に補正された液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡を提供できる。

本発明の実施例１にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。本発明の実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。本発明の実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。実施例１にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図である。実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態１のときの図である。実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態２のときの図である。実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態３のときの図である。実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態１のときの図である。実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態２のときの図である。実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、状態３のときの図である。結像レンズの断面図である。実施例の浸顕微鏡対物レンズの色収差の発生量を示す図である。本発明の液浸顕微鏡対物レンズを用いた顕微鏡の図である。

第１実施形態の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_ps−１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ_ps≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ₁／ＷＤ≦１（３）
ここで、
ｎ_p1129は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ_psは、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ₁は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
である。

本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズ（以下、適宜、「対物レンズ」という）は、物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備えている。そして、第１レンズ群は、全体として正の屈折力を有し、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなる。また、接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成されている。なお、物体側とは試料側を意味する。

対物レンズの物体側開口数（以下、単に「開口数」という）を大きくすると、より大きな発散角（回折角）の光を、試料から対物レンズに入射させることができる。その結果、試料の微細構造を、より細かく観察することができる。しかしながら、発散角が大きい光は、第１レンズ群における光線高が高い。このような光線を第１レンズ群で急激に曲げると、第１レンズ群において高次収差が発生しやすくなる。

そこで、本実施形態の対物レンズでは、第１レンズ群を、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズとで構成することで、発散角が大きい光線を、これらのレンズで徐々に曲げるようにしている。このようにすることで、高次収差が大きく発生することを抑えている。

そして、第２レンズ群が、全体として正の屈折力を有するようにしている。上述のように、第１レンズ群では、発散角が大きい光線を徐々に曲げるようにしている。そのため、第１レンズ群から出射する光束は、収斂光束になっていない。そこで、第２レンズ群で、発散光束を収斂光束に変えている。なお、第２レンズ群での作用の１つは、発散光束を収斂光束に変えることである。よって、このような作用を生じるレンズは、第２レンズ群に含まれる。

また、第３レンズ群は、全体として負の屈折力を有し、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けている。

物体側レンズ群と像側レンズ群を、例えば、１つの空気間隔を挟んで各々の凹面が向かい合うように配置することで、第３レンズ群のレンズ構成をガウスタイプに近づけることができる。ここで、第２レンズ群で発散光束が収斂光束に変えられているので、物体側レンズ群と像側レンズ群の位置では、光線の高さが低くなっている。よって、物体側レンズ群と像側レンズ群の凹面によって、ペッツバール和を小さくすることができる。また、第２レンズ群からの収斂光束を第３レンズ群により、略平行光束に変更している。

そして、本実施形態の対物レンズでは、以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、複数の正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、以下の条件式（３）を満足することを特徴とする。
−０．００６５≦（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_ps−１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ_ps≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ₁／ＷＤ≦１（３）
ここで、
ｎ_p1129は、正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ_psは、正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ₁は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
である。

条件式（１）を満足することで、ｓ線における分散（（ｎ_ps−１）／（ｎ_Ａ’−ｎ_ｔ）、ここでｎ_Ａ’は波長７６８．１９ｎｍにおける屈折率、ｎ_ｔは波長１０１４．００ｎｍにおける屈折率）が適度に小さく、波長１１２９ｎｍにおけるｓ線に対する部分分散（（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_Ａ’−ｎ_ｔ））が適度に大きい硝材が、正屈折力レンズに用いられることになる。なお、このような硝材では、ｓ線における分散は、ｓ線において適度に小さいだけでなく、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域においても適度に小さい。

また、波長１１２９ｎｍにおけるｓ線に対する部分分散は、波長１１２９ｎｍにおいて適度に大きいだけでなく、１１２９ｎｍ以上の波長においても適度に大きい。また、波長１１２９ｎｍにおけるｓ線に対する部分分散は、ｓ線に対して適度に大きいだけでなく、８００ｎｍ〜１０００ｎｍの波長域に対しても適度に大きい。そのため、赤外域の広い範囲で、色収差を良好に補正できる。なお、以下の説明では、上述の波長（波長域）における分散や部分分散のことを、適宜、分散あるいは部分分散という。

条件式（１）の上限値を上回ると、正屈折力レンズにおける分散が小さくなりすぎるか、或いは部分分散が大きくなりすぎる。この場合、色収差の補正は容易になる。しかしながら、正屈折力レンズの屈折率が小さくなりやすい。そのため、高次収差の補正が困難になる。

条件式（１）の下限値を下回ると、正屈折力レンズにおける分散が大きくなりすぎるか、或いは部分分散が小さくなりすぎる。そのため、赤外域における広い範囲で、色収差を良好に補正することが困難になる。

また、条件式（２）を満足することで、正屈折力レンズの屈折率を大きくできる。これにより、高次収差の発生を抑えながら開口数を大きくでき、しかも作動距離を長くできる。

条件式（２）の上限値を上回ると、正屈折力レンズの屈折率が小さくなりすぎる。そのため、高次収差の発生を抑えられない。また、開口数を大きくすることが困難になる。

条件式（２）の下限値を下回ると、正屈折力レンズの屈折率が大きくなりすぎる。この場合、高次収差の発生は抑制が容易になる。しかしながら、正屈折力レンズにおける分散を小さくできない。そのため、色収差を良好に補正できない。

また、作動距離が長い対物レンズでは、最も物体側に位置する第１レンズ群のうちの最も物体側の面で、光線高が高くなる。そのため、最も物体側に位置するレンズ群において、高次収差と像面湾曲が発生しやすくなる。そこで、条件式（３）を満足することで、最も物体側に位置するレンズの厚みを作動距離に対して最適にできる。これにより、諸収差の発生を最小に抑えられる。なお、ｄ₁は光軸上における肉厚である。

なお、対物レンズの作動距離は、対物レンズの前端から試料（又はカバーガラス）までの距離である。ここで、観察位置が試料の内部である場合、対物レンズの作動距離は、対物レンズの前端から試料の表面までの距離ではなく、対物レンズの前端から試料内部の観察位置までの距離である。

条件式（３）の上限値を上回ると、最も物体側に位置する第１レンズ群のうちの最も像側の面で、光線高が高くなりすぎる。そのため、長い作動距離を得ることが難しい。

条件式（３）の下限値を下回ると、最も物体側に位置するレンズ群で、コマ収差の発生を抑えることが難しくなる。

なお、補正環を有する対物レンズでは、補正環の位置によって作動距離が変化する。このような対物レンズでは、全ての作動距離において条件式（３）を満足することが好ましい。

なお、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足するのが好ましい。
−０．００６３≦（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_ps−１）≦−０．００５５（１’）
また、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足するのが好ましい。
０．６２９≦１／ｎ_ps≦０．６５（２’）
また、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足するのが好ましい。
０．３≦ｄ₁／ＷＤ≦０．７（３’）

以上のように、本実施形態の対物レンズでは、作動距離を長くでき、しかも、赤外波長域の広い範囲で諸収差、特に色収差を十分に補正できる。

また、本実施形態の対物レンズでは、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．８≦ｒ_1c／ｒ_1i≦１．６（４）
ここで、
ｒ_1cは、第１レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
ｒ_1iは、第１レンズ群の接合レンズの像側面の曲率半径、
である。

開口数が大きい対物レンズでは、最も物体側に位置する第１レンズ群のうちの最も像側の面で、光線高が高くなる。そのため、最も物体側に位置する第１レンズ群において、高次の球面収差や高次のコマ収差が発生し易くなる。そこで、条件式（４）を満足することで、第１レンズ群での光線高を最適にできる。これにより、高次の球面収差や高次のコマ収差を、同時に補正できる。

条件式（４）の上限値を上回ると、最も物体側に位置する第１レンズ群の像側で光線高が低くなりすぎる。このため、最も物体側に位置する第１レンズ群よりも像側にあるレンズ群で、高次の球面収差や高次のコマ収差の発生を抑えることが難しくなる。

条件式（４）の下限値を下回ると、最も物体側に位置する第１レンズ群のうちの最も像側の面で、光線高が高くなりすぎる。そのため、開口数を大きくすることが難しくなる。

なお、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足するのが好ましい。
１．１≦ｒ_1c／ｒ_1i≦１．５（４’）

また、本実施形態の対物レンズでは、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
−０．０１３≦（ｎ_n1129−ｎ_ns）／（ｎ_ns−１）≦−０．００９７（５）
ここで、
ｎ_n1129は、負屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ_nsは、負屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
である。

条件式（５）を満足することで、分散が適度に大きく、部分分散が適度に小さい硝材が、負屈折力レンズに用いられることになる。そのため、赤外域の広い範囲で、色収差を良好に補正できる。

条件式（５）の上限値を上回ると、負正屈折力レンズにおける分散が小さくなりすぎるか、或いは部分分散が大きくなりすぎる。そのため、赤外域における広い範囲で、色収差を良好に補正することが困難になる。

条件式（５）の下限値を下回ると、負屈折力レンズにおける分散が大きくなりすぎるか、或いは部分分散が小さくなりすぎる。この場合、色収差の補正は容易になる。しかしながら、負屈折力レンズの屈折率が大きくなりやすい。そのため、十分な内部透過率を持ち、歪の小さい硝材を負レンズに用いることが困難になる。

なお、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足するのが好ましい。
−０．０１１≦（ｎ_n1129−ｎ_ns）／（ｎ_ns−１）≦−０．００９８（５’）

また、本実施形態の対物レンズでは、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．２９≦｜（ＷＤ−ｄ₁）／ｒ_1c｜≦０．４８（６）
ここで、
ＷＤは、液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ₁は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｒ_1cは、第１レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
である。

条件式（６）を満足することで、十分な長さの作動距離を確保しながら、接合レンズの接合面で収差の発生を抑えられる。その結果、開口数を大きくすることと、作動距離を長くすることを両立できる。

条件式（６）の上限値を上回ると、接合レンズの接合面での光線高が高くなる。そのため、接合レンズの最も像側の面で収差が発生し易くなる。

条件式（６）の下限値を下回ると、接合レンズの接合面で収差が発生し易くなる。そのため、開口数を大きくすることと、作動距離を長くすることを両立させることが難しくなる。

なお、補正環を有する対物レンズでは、補正環の位置によって作動距離が変化する。このような対物レンズでは、全ての作動距離において条件式（６）を満足することが好ましい。

なお、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足するのが好ましい。
０．３≦｜（ＷＤ−ｄ₁）／ｒ_1c｜≦０．４５（６’）

また、本実施形態の対物レンズでは、第２レンズ群は、光軸に沿って移動する移動レンズ群を含み、以下の条件式（７）、（８）を満足することが好ましい。
−１．１≦ｍ_g2≦−０．８（７）
−０．３≦ｆ／ｆ_2m≦０（８）
ここで、
ｍ_g2は、第２レンズ群の倍率、
ｆは、液浸顕微鏡対物レンズの焦点距離、
ｆ_2mは、移動レンズ群の焦点距離、
である。

第２レンズ群は移動レンズ群を有する。移動レンズ群の倍率が１倍或いは−１倍に近いと、レンズ群を移動させても焦点位置の近軸的な位置が変化しない。そのため、レンズ群の移動による、収差補正が簡単に行えるようになる。特に作動距離が長く、収差補正量の多い対物レンズでは、レンズ群の移動による焦点位置の変化が大きくなりやすい。条件式（７）を満足することで、レンズ群の移動による焦点位置の変化が小さくなる。よって、操作性と収差補正能力に優れた対物レンズが実現できる。

条件式（７）の上限値を上回る、或は下限値を下回ると、レンズ群の移動による焦点位置の変化が大きくなるので、操作性が悪化すると共に、球面収差の補正が十分にできない。

条件式（８）は、移動レンズ群の屈折力が負であることを示している。正屈折力のレンズ群では、負屈折力のレンズ群に比べて光線高が高い。そのため、正屈折力のレンズ群を移動させると、移動による収差の発生が大きくなる。特に球面収差の補正量が多い場合には、移動レンズ群には負屈折力のレンズ群が適している。条件式（８）を満足することで、球面収差以外の諸収差の変動を抑えられる。

条件式（８）の上限値を上回ると、移動レンズ群の物体側レンズ面の負屈折力が強くなりすぎる。この場合、移動レンズ群における光線高を上げてしまうことになる。そのため、移動レンズ群の移動による球面収差の補正が難しくなる。また、物体側レンズ面で、高次の球面収差や高次のコマ収差が発生し易くなる。

条件式（８）の下限値を下回ると、第２レンズ群での光線高が低くなりすぎる。この場合、第２レンズ群から出射する光束が発散し易くなる。そのため、コマ収差の補正が難しくなる。

なお、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足するのが好ましい。
−１．０５≦ｍ_g2≦−０．８５（７’）
また、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８’）を満足するのが好ましい。
−０．２８≦ｆ／ｆ_2m≦−０．０５（８’）

また、第３実施形態の液浸顕微鏡対物レンズは、赤外波長域で試料深部まで観察可能であり、８００ｎｍから１３００ｎｍまでの赤外波長域で色収差が補正されていることを特徴とする。

このようにすることで、赤外域の広い範囲で色収差をより良好に補正できる。
更に、８００ｎｍから１６５０ｎｍまでの赤外波長域で色収差が補正されていることが望ましい。

また、本実施形態の顕微鏡は、スキャナー部と、本体部と、顕微鏡対物レンズと、を備え、顕微鏡対物レンズに上述のいずれかの液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする。

このようにすることで、赤外域において、良好な試料の観察や撮像等が行える顕微鏡を実現できる。

以下に、本発明に係る液浸顕微鏡対物レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

以下、本発明の液浸顕微鏡対物レンズの実施例１〜３について説明する。実施例１〜３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面を、それぞれ図１〜３に示す。これらの断面図中、Ｌ１〜Ｌ１６は各レンズを示している。また、図１１は結像レンズの断面図である。

なお、実施例１〜３の液浸顕微鏡対物レンズは、無限遠補正の顕微鏡対物レンズである。無限遠補正の顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズから出射する光束が平行になるので、それ自体では結像しない。そのため、この平行光束は、例えば、図１１に示すような結像レンズで集光される。そして、平行光束が集光された位置に試料面の像が形成される。

また、各条件式は、いずれの条件式を単独で用いても、自由に組み合わせて用いてもよく、本発明の効果を奏する。また、条件式の上限値、下限値をそれぞれ単独に変更した条件式であってもよく、同様に本発明の効果を奏する。

次に、実施例１に係る対物レンズについて説明する。実施例１の対物レンズは、図１に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第１レンズ群Ｇ１は、正の屈折力を有し、物体側から順に、平凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、からなる。ここで、平凸正レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。

第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有し、物体側から順に、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ４と負メニスカスレンズＬ５とが接合されている。また、負メニスカスレンズＬ６、両凸正レンズＬ７及び両凹負レンズＬ８が接合されている。また、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有し、発散光束を収斂光束に変えている。

第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を有し、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１５と、からなる。ここで、正メニスカスレンズＬ１２と負メニスカスレンズＬ１３とが接合されている。第３レンズ群Ｇ３は、全体として負の屈折力を有し、収斂光束を略平行光束に変えている。

また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側レンズ群と像側レンズ群からなる。物体側レンズ群は、接合レンズ（正メニスカスレンズＬ１２と負メニスカスレンズＬ１３）で構成されている。接合レンズでは、最も像側の面（負メニスカスレンズＬ１３の像側面）が像面に凹面を向けている。また、像側レンズ群は、負メニスカスレンズＬ１４と正メニスカスレンズＬ１５で構成されている。負メニスカスレンズＬ１４では、最も物体側の面が試料面に凹面を向けている。

条件式（１）を満足する正屈折力レンズは、両凸正レンズＬ３、両凸正レンズＬ４、両凸正レンズＬ７、両凸正レンズＬ９及び両凸正レンズＬ１０である。

条件式（２）を満足する正屈折力レンズは、両凸正レンズＬ３、両凸正レンズＬ４、両凸正レンズＬ９、両凸正レンズＬ１０及び正メニスカスレンズＬ１２である。

また、条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズと負屈折力レンズの接合面の数は２面である。

また、条件式（５）を満足する負屈折力レンズは、負メニスカスレンズＬ５、負メニスカスレンズＬ６、両凹負レンズＬ８、両凹負レンズＬ１１及び負メニスカスレンズＬ１３である。

また、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、いずれも移動しない（位置が固定である）。

次に、実施例２に係る対物レンズについて説明する。実施例２の対物レンズは、図２に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有し、物体側から順に、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、両凹負レンズＬ１２と、からなる。ここで、物体側の接合レンズでは、両凸正レンズＬ４、両凹負レンズＬ５及び両凸正レンズＬ６が接合されている。また、中央の接合レンズでは、負メニスカスレンズＬ７、両凸正レンズＬ８及び両凹負レンズＬ９が接合されており、また、像側の接合レンズでは、両凸正レンズＬ１１と両凹負レンズＬ１２が接合されている。第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有し、発散光束を収斂光束に変えている。

第３レンズ群Ｇ３は、負の屈折力を有し、物体側から順に、平凸正レンズＬ１３と、平凹負レンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、平凸正レンズＬ１６と、からなる。ここで、平凸正レンズＬ１３と平凹負レンズＬ１４とが接合されている。第３レンズ群Ｇ３は、全体として負の屈折力を有し、収斂光束を略平行光束に変えている。

また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側レンズ群と像側レンズ群からなる。物体側レンズ群は、接合レンズ（平凸正レンズＬ１３と、平凹負レンズＬ１４）で構成されている。この接合レンズでは、最も像側の面（平凹負レンズＬ１４の像側面）が像面に凹面を向けている。また、像側レンズ群は、負メニスカスレンズＬ１５と平凸正レンズＬ１６で構成されている。負メニスカスレンズＬ１５では、最も物体側の面が試料面に凹面を向けている。

条件式（１）を満足する正屈折力レンズは、両凸正レンズＬ３、両凸正レンズＬ４、両凸正レンズＬ６、両凸正レンズＬ８、両凸正レンズＬ１０及び両凸正レンズＬ１１である。

また、条件式（２）を満足する正屈折力レンズは、両凸正レンズＬ３、両凸正レンズＬ４、両凸正レンズＬ６、両凸正レンズＬ１０、両凸正レンズＬ１１及び平凸正レンズＬ１３である。

また、条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズと負屈折力レンズの接合面の数は３面である。

また、条件式（５）を満足する負屈折力レンズは、両凹負レンズＬ５、負メニスカスレンズＬ７、両凹負レンズＬ９、両凹負レンズＬ１２及び負メニスカスレンズＬ１５である。

また、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、いずれも移動しない（位置が固定である）。一方、第２レンズ群Ｇ２では、像側の接合レンズが光軸に沿って移動する。

次に、実施例３に係る対物レンズについて説明する。実施例３の対物レンズは、図３に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。

第２レンズ群Ｇ２は、正の屈折力を有し、物体側から順に、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、からなる。ここで、物体側の接合レンズでは、両凸正レンズＬ４と負メニスカスレンズＬ５とが接合されている。また、中央の接合レンズでは、負メニスカスレンズＬ６、両凸正レンズＬ７及び両凹負レンズＬ８が接合されている。また、像側の接合レンズでは、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。第２レンズ群Ｇ２は、全体として正の屈折力を有し、発散光束を収斂光束に変えている。

また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側レンズ群と像側レンズ群からなる。物体側レンズ群は、接合レンズ（正メニスカスレンズＬ１２と負メニスカスレンズＬ１３）で構成されている。接合レンズでは、最も像側の面（両凹負レンズＬ１１の像側面）が像面に凹面を向けている。また、像側レンズ群は、負メニスカスレンズＬ１４と正メニスカスレンズＬ１５で構成されている。負メニスカスレンズＬ１４では、最も物体側の面が試料面に凹面を向けている。

条件式（１）を満足する正屈折力レンズは、両凸正レンズＬ３、両凸正レンズＬ４、両凸正レンズＬ７、両凸正レンズＬ９、両凸正レンズＬ１０及び正メニスカスレンズＬ１２である。

また、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は、いずれも移動しない（位置が固定である）。一方、第２レンズ群Ｇ２では、中央の接合レンズが光軸に沿って移動する。

次に、上述の各実施例の対物レンズを構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径（ただし、ｒ１とｒ２は仮想面）、ｄは各レンズの肉厚または空気間隔（ただし、ｄ１はカバーガラスの厚み、ｄ２は浸液層の厚み）、ｎ９００は各レンズの波長９００ｎｍでの屈折率、ｎｓは各レンズのｓ線での屈折率、ｎ１１２９は各レンズの波長１１２９ｎｍでの屈折率、ｎｄは各レンズのｄ線での屈折率、νｄは各レンズのアッべ数、ＮＡは開口数、ｆは対物レンズ全系の焦点距離、βは倍率を示している。なお、倍率βは、後述の結像レンズ（焦点距離１８０ｍｍ）と組み合わせたときの倍率である。

数値データにおいて、ｄ１の値が０の場合、これは、試料と対物レンズの間にカバーガラスが存在していない状態を示している。この状態では、浸液を介して試料の像が形成される。また、この場合、仮想面ｒ１とｒ２は、共に浸液と試料面との境界を示している。

一方、ｄ１の値が０でない場合、これは、試料と対物レンズの間にカバーガラス存在している状態を示している。この状態では、カバーガラスと浸液とを介して試料の像が形成される。また、この場合、仮想面ｒ１は試料面とカバーガラスとの境界、ｒ２はカバーガラスと浸液との境界を示している。なお、カバーガラスを試料とみなすと、仮想面ｒ２が浸液と試料面の境界、仮想面ｒ１は試料の内部になる。よって、試料の内部を観察できることは明らかである。

実施例２の対物レンズでは、カバーガラスの有無や浸液の種類の変化に左右されずに、良好な試料像が得られる。そのために、実施例２の対物レンズでは、第２レンズ群が移動レンズ群を含んでいる。同様に、実施例３の対物レンズでも、第２レンズ群が移動レンズ群を含んでいる。

なお、数値実施例２と数値実施例３における面データは、状態１のときの数値である。状態１〜３の違いは以下のとおりである。また、各種データの欄に、状態１〜３の各々について数値を示している。なお、曲率半径ｒ、面間隔ｄの単位はｍｍである。

カバーガラス浸液
状態１なし液Ａ
状態２なし液Ｂ
状態３あり液Ｃ

数値実施例１
ＮＡ＝０．９５、ｆ＝７．２０６４ｍｍ、β＝−２４．９９６

面データ
面番号 r d n900 ns n1129 nd νd
1 ∞ 0
2 ∞ 8.05 1.37174 1.37256 1.36825 1.37919 52.4
3 ∞ 3.3000 1.45182 1.45253 1.44894 1.4585 67.83
4 -15.503 3.5043 1.86397 1.86572 1.85776 1.883 40.76
5 -10.9366 0.2
6 70.9239 4.723 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
7 -28.9945 0.2
8 33.6542 8.2116 1.52216 1.52278 1.51982 1.52855 76.98
9 -18.8907 2 1.62408 1.6254 1.6191 1.63775 42.41
10 -72.4466 0.4898
11 27.0592 2.2 1.62408 1.6254 1.6191 1.63775 42.41
12 12.5744 8 1.43436 1.4348 1.43269 1.43875 94.93
13 -19.6835 1.7000 1.71843 1.72021 1.71215 1.7380 32.26
14 25.8438 0.1993
15 26.0963 3.1916 1.58713 1.58791 1.58426 1.5952 67.74
16 -114.2664 0.25
17 18.0405 4.1529 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
18 -154.8247 1.5 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
19 20.3617 0.25
20 7.8324 4.8473 1.59433 1.59519 1.59103 1.603 65.44
21 12.1045 1.2 1.71843 1.72021 1.71215 1.738 32.26
22 4.7298 7.6818
23 -6.4614 1.4993 1.78837 1.78986 1.78284 1.804 46.57
24 -15.0028 7.481
25 -28.8551 3.4221 1.71843 1.72021 1.71215 1.738 32.26
26 -12.9992

数値実施例２
ＮＡ＝０．９、ｆ＝７．２２３ｍｍ、β＝−２５．００１

面データ
面番号 r d n900 ns n1129 nd νd
1 ∞ 0
2 ∞ 8.05 1.37174 1.37256 1.36825 1.37919 52.4
3 ∞ 3 1.45182 1.45253 1.44894 1.45852 67.83
4 -15.503 2.8 1.86397 1.86572 1.85776 1.883 40.76
5 -10.6423 0.2
6 159.1998 3.8057 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
7 -24.9831 0.2
8 30.7784 5.1456 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
9 -30.2878 1.97 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
10 41.5763 3.3218 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
11 -58.5863 （可変）
12 35.2975 1.95 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
13 14.4557 7.2883 1.43436 1.4348 1.43269 1.43875 94.93
14 -14.4557 1.75 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
15 32.7726 （可変）
16 30.1295 2.7279 1.56178 1.56248 1.5592 1.56907 71.3
17 -134.1343 0.25
18 12.7389 6.5092 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
19 -20.7032 1.75 1.60085 1.60206 1.59633 1.6134 44.27
20 20.2108 0.25
21 9.0084 3.5502 1.59433 1.59519 1.59103 1.603 65.44
22 ∞ 1.5 1.78837 1.78986 1.78284 1.804 46.57
23 5.0183 3.9824
24 -6.0016 2.2 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
25 -17.5334 10.1237
26 ∞ 2.9808 1.71843 1.72021 1.71215 1.738 32.26
27 -23.0792

各種データ
状態１
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0
d2 8.05 1.37174 1.37256 1.36825 1.37919 52.4
d11 2.4361
d15 2.0921

状態２
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0
d2 7.78359 1.32666 1.3274 1.32342 1.33304 55.79
d11 0.40991
d15 4.11833

状態３
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0.23 1.51497 1.51587 1.51215 1.52396 54.41
d2 7.98534 1.39737 1.39799 1.39523 1.4042 52.02
d11 3.77834
d15 0.74990

数値実施例３
ＮＡ＝０．９５、ｆ＝７．２２３ｍｍ、β＝−２５．００１

面データ
面番号 r d n900 ns n1129 nd νd
1 ∞ 0
2 ∞ 8.05 1.37174 1.37256 1.36825 1.37919 52.40
3 ∞ 3.3000 1.45182 1.45253 1.44894 1.4585 67.83
4 -15.503 3.2744 1.86397 1.86572 1.85776 1.883 40.76
5 -10.8669 0.2
6 122.215 3.8912 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
7 -32.1014 0.2
8 27.265 6.1621 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
9 -29.4419 2 1.62408 1.6254 1.6191 1.63775 42.41
10 -101.0096 （可変）
11 25.7867 2.2 1.62408 1.6254 1.6191 1.63775 42.41
12 14.1247 8 1.43436 1.4348 1.43269 1.43875 94.93
13 -18.2013 1.7000 1.71843 1.72021 1.71215 1.7380 32.26
14 19.097 （可変）
15 47.5661 2.4694 1.58713 1.58791 1.58426 1.5952 67.74
16 -60.7093 0.25
17 17.1062 5.855 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
18 -17.7957 1.5 1.65754 1.65897 1.65237 1.673 38.15
19 33.676 0.25
20 7.979 5.7162 1.58713 1.58791 1.58426 1.59522 67.74
21 70.8221 1.2 1.71843 1.72021 1.71215 1.738 32.26
22 4.7288 6.3016
23 -6.2016 1.4288 1.78837 1.78986 1.78284 1.804 46.57
24 -15.8568 6.7766
25 -49.1597 3.702 1.71843 1.72021 1.71215 1.738 32.26
26 -14.2057

各種データ
状態１
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0
d2 8.05 1.37174 1.37256 1.36825 1.37919 52.4
d10 2.10907
d14 2.78783

状態２
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0
d2 7.7636 1.32666 1.3274 1.32342 1.33304 54.4
d10 0.48984
d14 4.40706

状態３
d n900 ns n1129 nd νd
d1 0.23 1.51497 1.51587 1.51215 1.52396 54.41
d2 7.99800 1.39737 1.39799 1.39523 1.4042 52.02
d10 3.15900
d14 1.73789

結像レンズ

面データ
面番号 r d n900 ns n1129 nd νd
1 95.2596 5.3317 1.56907 1.56395 1.5592 1.56907 71.3
2 -116.2766 2.8267 1.50847 1.50296 1.49723 1.50847 61.19
3 80.4059 16.3504
4 92.0498 8.7567 1.48749 1.48282 1.47778 1.48749 70.23
5 -73.2447 4.8745 1.62408 1.62540 1.61910 1.63775 42.41
6 -292.408

焦点距離 180ｍｍ

図４〜１０は、実施例１〜３に係る対物レンズの収差図であって、以下の状態における収差図である。
実施例状態
図４実施例１状態１
図５実施例２状態１
図６実施例２状態２
図７実施例２状態３
図８実施例３状態１
図９実施例３状態２
図１０実施例３状態３

また、これらの収差図において、”ＩＭ．Ｈ”（単位ｍｍ）は像高である。また、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、球面収差（ＳＡ）、正弦条件違反量（ＯＳＣ）、非点収差（ＡＳ）、コマ収差（ＤＺＹ）を示している。

また、本実施例の対物レンズの色収差の発生量を示す様子を図１２に示す。図１２において、グラフの縦軸は距離（単位μｍ）で０が焦点位置、横軸は波長（単位ｎｍ）である。また、点線は焦点深度の上限値と下限値、実線と破線と１点鎖線は３つの対物レンズの色収差の発生量を示している。この３つの対物レンズは、いずれも本実施例の対物レンズである。

図１２に示すように、約８００ｎｍ以上の範囲で、実線と破線は、いずれも点線で示す上限値と下限値の内側に位置している。これは、本実施例の対物レンズでは、赤外域の広い範囲で色収差が良好に補正されていることを示している。なお、図１２では、１６３５ｎｍまでしか示していないが、少なくとも１６５０ｎｍまで、色収差の発生量は焦点深度内になっている。

次に、各実施例における条件式（１）〜（６）の値を掲げる。
条件式実施例１実施例２実施例３
(1) (n_p1129-n_ps)/(n_ps-1) L3 -0.006 L3 -0.006 L3 -0.006
L4 -0.006 L4 -0.006 L4 -0.006
L7 -0.005 L6 -0.006 L7 -0.005
L9 -0.006 L8 -0.005 L9 -0.006
L10 -0.006 L10 -0.006 L10 -0.006
L11 -0.006 L11 -0.006
(2) 1/n_ps L3 0.630 L3 0.630 L3 0.630
L4 0.657 L4 0.630 L4 0.630
L9 0.630 L6 0.630 L9 0.630
L10 0.630 L10 0.640 L10 0.630
L12 0.627 L11 0.630 L12 0.630
L13 0.627
(3) d₁/WD 状態１ 0.410 0.373 0.407
状態２ 0.385 0.425
状態３ 0.365 0.398
(4) r_1c/r_1i 1.418 1.457 1.427
(5) (n_n1129-n_ns)/(n_ns-1) L5 -0.010 L5 -0.010 L5 -0.010
L6 -0.010 L7 -0.010 L6 -0.010
L8 -0.011 L9 -0.010 L8 -0.011
L11 -0.010 L12 -0.010 L11 -0.010
L13 -0.011 L15 -0.010 L13 -0.010
(6) (WD-d₁)/r_1c 状態１ 0.306 0.326 0.308
状態２ 0.309 0.288
状態３ 0.337 0.320
(7) m_g2 - -1.014 0.860
(8) f/f_2m - -0.222 -0.269

図１３は、本実施形態の顕微鏡を示す図である。図１３には、顕微鏡の一例として、レーザ走査型共焦点顕微鏡の外観構成例が示されている。図１３に示すように、顕微鏡１０は、本体部１、対物レンズ２、レボルバ３、対物レンズ上下機構４、ステージ５、透過照明装置６、観察鏡筒７、共焦点スキャナー８（以下、適宜「スキャナー８」という）を有する。また、顕微鏡１０には画像処理装置２０が接続され、この画像処理装置２０に画像表示装置２１が接続されている。本実施形態の顕微鏡では、この対物レンズ２に、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズが用いられている。

ステージ５は本体部１に設けられている。このステージ５の上に、試料９が載置される。また、本体部１の上方に、透過照明装置６が設けられている。この、透過照明装置６によって、可視光の透過照明光が試料９に照射される。試料９からの光は、対物レンズ２を通過して観察鏡筒７に到達する。ユーザは、観察鏡筒７を介して、試料９を可視光で観察することができる。

また、本体部１の後方（紙面右側）には、レーザ光源（不図示）とスキャナー８が設けられている。レーザ光源とスキャナー８は、ファイバ（不図示）で接続されている。スキャナー８は、ガルバノスキャナー、ピンホール、及び光検出素子などが内部に配置されており、スキャナー部を構成する。レーザ光源は２光子励起が可能な赤外光を発生するレーザである。レーザ光源からの光は、スキャナー８を通過後、対物レンズ２に入射する。対物レンズ２は、ステージ５の下方に位置している。よって、下方からも試料９の照明が行なわれる。

試料９からの光（反射光や蛍光）は、対物レンズ２を通過後、スキャナー８を介して、光検出素子で検出される。２光子励起では焦点位置のみから蛍光が生じるので、共焦点観察ができる。共焦点観察では、試料９の断面像を得ることができる。よって、２光子励起ではピンホールを用いなくても良い。

レボルバ３には、対物レンズ上下機構４が接続されている。対物レンズ上下機構４は、対物レンズ２（レボルバ３）を、光軸方向に移動させることができる。試料９の光軸方向の断面像を複数得る場合は、対物レンズ上下機構４によって対物レンズ２を移動させればよい。

光検出素子で得られた信号は、画像処理装置２０に送信される。画像処理装置２０で信号処理が行なわれ、試料９の画像が画像表示装置２１で表示される。

上述の例では、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズを、２光子励起観察に用いている。
しかしながら、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズを、例えば、全反射蛍光観察に用いることもできる。その場合は、レーザ光源からの光束径を、液浸顕微鏡対物レンズの有効口径よりも小さくしておく。そして、その光束を、液浸顕微鏡対物レンズの光軸を含まないように、液浸顕微鏡対物レンズに入射させるようにする。また、試料９からの蛍光を、ピンホールを介さずに、光検出素子で検出すればよい。

また、本実施形態では、液浸顕微鏡対物レンズを可視光観察にも用いている。もし可視域での収差性能が充分ではない場合は、可視観察用対物レンズと２光子励起観察用対物レンズの２つをレボルバ３に装着し、観察方法ごとに切り替えて使用してもよい。

なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

以上のように、本発明は、作動距離が長く、赤外波長域の広い範囲で諸収差、特に色収差が十分に補正された液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡に適している。

Ｇ１第１レンズ群
Ｇ２第２レンズ群
Ｇ３第３レンズ群
１本体部
２対物レンズ
３レボルバ
４対物レンズ上下機構
５ステージ
６透過照明装置
７観察鏡筒
８スキャナー
９試料
１０顕微鏡
２０画像処理装置
２１画像表示装置

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
前記第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、前記接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
前記第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
前記第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
前記物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、前記像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の前記正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの前記正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（４）を満足することを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
−０．００６５≦（ｎ_p1129−ｎ_ps）／（ｎ_ps−１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ_ps≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ₁／ＷＤ≦１（３）
０．８≦ｒ _1c ／ｒ _1i ≦１．６（４）
ここで、
ｎ_p1129は、前記正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ_psは、前記正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、前記液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ₁は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｒ _1c は、前記第１レンズ群の前記接合レンズの接合面の曲率半径、
ｒ _1i は、前記第１レンズ群の前記接合レンズの像側面の曲率半径、
である。
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
前記第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、前記接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
前記第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
前記第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
前記物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、前記像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の前記正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの前記正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（５）を満足することを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
−０．０１３≦（ｎ _n1129 −ｎ _ns ）／（ｎ _ns −１）≦−０．００９７（５）
ここで、
ｎ _p1129 は、前記正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、前記正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、前記液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｎ _n1129 は、前記負屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ns は、前記負屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
である。
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
前記第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、前記接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
前記第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
前記第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
前記物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、前記像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の前記正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの前記正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
以下の条件式（３）、（６）を満足することを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
０．２９≦｜（ＷＤ−ｄ ₁ ）／ｒ _1c ｜≦０．４８（６）
ここで、
ｎ _p1129 は、前記正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、前記正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、前記液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｒ _1c は、前記第１レンズ群の前記接合レンズの接合面の曲率半径、
である。
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、を備え、
前記第１レンズ群は、接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、前記接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズとで構成され、
前記第２レンズ群は、発散光束を収斂光束に変え、
前記第３レンズ群は、物体側レンズ群と、像側レンズ群と、からなり、
前記物体側レンズ群では、最も像側の面が像面に凹面を向けており、前記像側レンズ群では、最も物体側の面が物体面に凹面を向けており、
以下の条件式（１）、（２）を満足する正屈折力レンズを複数有し、
複数の前記正屈折力レンズのうち、少なくとも１つの前記正屈折力レンズは負屈折力レンズとの接合面を持ち、
前記第２レンズ群は、光軸に沿って移動する移動レンズ群を含み、
以下の条件式（３）、（７）、（８）を満足することを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
−０．００６５≦（ｎ _p1129 −ｎ _ps ）／（ｎ _ps −１）≦−０．００３（１）
０．５８８≦１／ｎ _ps ≦０．６６７（２）
０．１≦ｄ ₁ ／ＷＤ≦１（３）
−１．１≦ｍ _g2 ≦−０．８（７）
−０．３≦ｆ／ｆ _2m ≦０（８）
ここで、
ｎ _p1129 は、前記正屈折力レンズの波長１１２９ｎｍにおける屈折率、
ｎ _ps は、前記正屈折力レンズのｓ線（波長８５２．１１ｎｍ）における屈折率、
ＷＤは、前記液浸顕微鏡対物レンズの作動距離、
ｄ ₁ は、最も物体側に位置するレンズの肉厚、
ｍ _g2 は、前記第２レンズ群の倍率、
ｆは、前記液浸顕微鏡対物レンズの焦点距離、
ｆ _2m は、前記移動レンズ群の焦点距離、
である。
スキャナー部と、本体部と、顕微鏡対物レンズと、を備え、
前記顕微鏡対物レンズに請求項１〜４のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする顕微鏡。