JP6552436B2 - 液浸対物レンズ - Google Patents

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Description

本発明は、顕微鏡光学系用の液浸対物レンズに関する。
近年、顕微鏡の分野では、標本の深部を観察する技術の発展が著しく、これまで以上に大きな標本の内部全体を観察することが可能となりつつある。このため、顕微鏡光学系にも、これまで以上に作動距離が長く、且つ、広視野に渡り良好な収差性能を持つ液浸対物レンズが必要とされている。
従来技術における広視野で且つ作動距離の長い液浸対物レンズは、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されている。
特開２０１５−０７９２２２号公報 特開２０１５−０７９１４４号公報
しかしながら、上述した特許文献１、２に記載された液浸対物レンズは、作動距離に対して比較的長い全長を有している。従って、従来技術を用いてさらに作動距離を長くしようとすると、対物レンズが過度に大型化してしまう。このため、顕微鏡光学系の大きさを所定の大きさに収めることが困難となる。
また、上述した特許文献１、２に記載された液浸対物レンズは、これまで以上に大きな標本を観察することを想定した場合、コマ収差、像面湾曲などの軸外収差の補正が十分ではない。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、作動距離が長く、広視野に渡って良好な収差性能を持つ液浸対物レンズを提供することを課題とする。
本発明の一態様は、液浸対物レンズであって、物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群と、前記第１レンズ群よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群からなり、前記第２レンズ群は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分と、前記第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された、物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分と、前記第１メニスカスレンズ成分と前記第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分を含み、ＷＤ
を前記液浸対物レンズの作動距離とし、Ｄを観察対象面から前記液浸対物レンズの最も像側のレンズ面までの前記液浸対物レンズの光軸上の距離とするとき、以下の条件式を満たす液浸対物レンズを提供する。
０．１１ ≦ ＷＤ／Ｄ ≦ ０．７ （１）
本発明によれば、作動距離が長く、広視野に渡って良好な収差性能を持つ液浸対物レンズを提供することができる。
実施例１に係る顕微鏡対物レンズ１の断面図である。 顕微鏡対物レンズ１の収差図である。 実施例２に係る顕微鏡対物レンズ２の断面図である。 顕微鏡対物レンズ２の収差図である。 実施例３に係る顕微鏡対物レンズ３の断面図である。 顕微鏡対物レンズ３の収差図である。 実施例４に係る顕微鏡対物レンズ４の断面図である。 顕微鏡対物レンズ４の第１の状態における収差図である。 顕微鏡対物レンズ４の第２の状態における収差図である。 顕微鏡対物レンズ４の第３の状態における収差図である。
本願の一実施形態に係る顕微鏡対物レンズについて説明する。本実施形態に係る顕微鏡対物レンズ（以降、単に顕微鏡対物レンズと記す）は、結像レンズと組み合わせて使用される無限遠補正型の液浸対物レンズである。液浸対物レンズである顕微鏡対物レンズは、標本と対物レンズの間を浸液で満たした状態で良好な性能を発揮するように構成されているため、標本表面（物体面）から観察対象面までの深さ（以降、観察深さと記す）に依存した収差変動を小さくすることができる。なお、浸液は、標本内部の屈折率に近い屈折率を有する媒質であり、例えば、水、オイルなどが用いられる。
顕微鏡対物レンズは、正の屈折力を有する第１レンズ群と、第１レンズ群よりも像側に配置された負の屈折力を有する第２レンズ群からなる。第１レンズ群の最も像側のレンズ成分は、物点からの発散光線束を収斂光線束に変換し、その収斂光線束を出射するように作用する最も物体側のレンズ成分である。即ち、顕微鏡対物レンズに収斂光線束を出射するレンズ面が複数存在する場合には、それらのレンズ面のうちの最も物体側のレンズ面が第１レンズ群の最も像側のレンズ面である。第１レンズ群と第２レンズ群の境界は、上記の特徴によって特定することができる。
なお、本明細書において、光線束(pencil of light)とは、物体の一点（物点）から出射した光線の束のことである。また、レンズ成分とは、単レンズ、接合レンズを問わず、物点からの光線が通るレンズ面のうち物体側の面と像側の面の２つの面のみが空気（又は浸液）と接する一塊のレンズブロックのことである。
第１レンズ群は、物点からの発散光線束を収斂光線束に変換して、第２レンズ群に入射させる。第２レンズ群は、第１レンズ群からの収斂光線束を平行光線束に変換する。第１レンズ群が物点からの発散光線束を第１レンズ群で一旦収斂光線束に変換してから第２レンズ群に入射させることにより、第２レンズ群内部でのマージナル光線高さを第１レンズ群内部でのマージナル光線高さよりも低くすることができる。これにより、負の屈折力を有する第２レンズ群でペッツバール和を効果的に補正することが可能となり、その結果、広視野に渡り像面湾曲を良好に補正することが可能となっている。
このような構成は、液浸対物レンズにおいて特に好適である。これは、乾燥系対物レンズの場合には、最も物体側に位置する凹面形状を有する第１レンズ面で像面湾曲を補正することができるのに対して、液浸対物レンズでは浸液とレンズの屈折率差が小さく、第１レンズ面で十分な補正が困難であるためである。
顕微鏡対物レンズは、さらに、以下の条件式を満たすように構成されている。
０．１１ ≦ ＷＤ／Ｄ ≦ ０．７ （１）
但し、ＷＤは顕微鏡対物レンズの作動距離である。Ｄは観察対象面から顕微鏡対物レンズの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離であり、顕微鏡対物レンズの前側焦点位置を標本表面に合わせたときの標本表面から顕微鏡対物レンズの最も像側のレンズ面までの光軸上の距離でもある。なお、観察対象面とは、顕微鏡対物レンズの像側から光軸と平行な無限遠光束が入射したときにその無限遠光束が集光する焦点位置を通る光軸と直交する平面をいう。また、作動距離とは、顕微鏡対物レンズの前側焦点位置を標本表面に合わせたときの標本表面から顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面までの距離のことをいう。即ち、上記Ｄは、顕微鏡対物レンズの全長（顕微鏡対物レンズの最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離をいう）と作動距離の和に等しい。
条件式（１）の下限値を下回らないことで、顕微鏡対物レンズの全長に対して作動距離を長くすることができる。このため、顕微鏡対物レンズが大型化して実験系（例えば、顕微鏡システム）を圧迫するといった事態を生じさせることなく、所定の深さまでの深部観察が可能となる。また、条件式（１）の上限値を上回らないことで、顕微鏡対物レンズを構成するレンズ群、特に第１レンズ群、が占める領域を十分に確保することができる。このため、第１レンズ群が光線を緩やかに屈折させながら光線束を収斂光線束に変換することが可能となるため、特にコマ収差などの諸収差を良好に補正することができる。
以上のように構成された顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズの全長を抑えながら長い作動距離を実現することができる。このため、顕微鏡対物レンズは、所定の大きさの実験系に適応しながら従来よりも長い作動距離を実現することができる。また、顕微鏡対物レンズは、コマ収差、像面湾曲などの軸外収差性能についても高い性能を実現することができる。従って、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズによれば、作動距離が長く、広視野に渡って良好な収差性能を持つ液浸対物レンズを実現することができる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（１）の代わりに、下記の条件式（１−１）又は（１−２）を満たすように構成されてもよい。
０．１２ ≦ ＷＤ／Ｄ ≦ ０．５ （１−１）
０．１３ ≦ ＷＤ／Ｄ ≦ ０．３ （１−２）
以下、顕微鏡対物レンズの更に望ましい構成について説明する。
第１レンズ群は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分を含むことが望ましく、その平凸レンズ成分は、第１レンズ群の最も物体側に配置された先端レンズ成分であることが望ましい。浸液との境界面である先端レンズ成分の物体側の面（第１レンズ面）を平面とすることで、凹面の場合に生じやすい気泡の発生を回避することができる。また、平面であればクリーニングが容易であるため、クリーニングの観点からも好適である。さらに、先端レンズ成分の像側の面を凸面とすることで、先端レンズ成分で物点からの発散光線束をより小さな発散角を有する発散光線束に変換することができる。このため、先端レンズ成分よりも像側の光学系での球面収差、コマ収差などの収差の発生を抑えることができる。
第２レンズ群は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分と、その第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された、物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分と、を含むことが望ましい。第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分は、それぞれの凹面が互いに向かい合うように配置されることで、いわゆるガウスレンズ群を構成する。ガウスレンズ群はペッツバール和を効果的に補正する働きを有しているため、顕微鏡対物レンズは、像面湾曲を更に良好に補正することが可能となる。
なお、第２レンズ群が像側に凹面を向けた複数のメニスカスレンズ成分を有する場合には、上述した第１メニスカスレンズ成分は、それらのうちの最も像側のメニスカスレンズ成分のことである。また、第２レンズ群が物体側に凹面を向けた複数のメニスカスレンズ成分を有する場合には、上述した第２メニスカスレンズ成分は、それらのうちの最も像側のメニスカスレンズ成分のことである。
第２レンズ群は、更に、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分を含むことが望ましい。第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間では、マージナル光線は比較的低い光線高を有する。この低い光線高の領域に負の屈折力を有する第３レンズ成分を配置することで、像面湾曲をより効果的に補正することが可能である。また、ガウスレンズ群と第３レンズ成分とが像面湾曲を補正する役割を分担する（つまり、第３レンズ成分が像面湾曲補正の役割の一部を担う）ことで、ガウスレンズ群を構成する第１メニスカスレンズ成分の負担が軽減される。このため、コマ収差の補正と非点収差の発生がトレードオフの関係にある第１メニスカスレンズ成分において、コマ収差と非点収差のバランスをより良く調整することが可能となる。従って、像面湾曲、非点収差、コマ収差の軸外収差を総合的により良好に補正することができる。
なお、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に、負の屈折力を有する複数のレンズ成分が存在する場合には、上述した第３レンズ成分は、それらのうちの光軸上の厚さが最も薄い成分のことである。
顕微鏡対物レンズは、光軸に沿って移動する移動レンズ成分を含むことが望ましい。移動レンズ成分が光軸方向に移動することで、移動レンズ成分及び移動レンズ成分よりも像側のレンズ成分に入射するマージナル光線高さが変化することになる。このため、浸液の屈折率に応じて移動レンズ成分を移動させることで、浸液の屈折率の変化によって生じる、主に球面収差などの収差の変動を補償することが可能となる。
また、移動レンズ成分は、負の屈折力を有することが望ましい。球面収差の変動を補償するといった移動レンズ成分の役割を考慮すると、移動レンズ成分はマージナル光線高が比較的高い領域に配置される。マージナル光線高が高い領域では負の屈折力を有するレンズによる色消し作用の効果が高いため、移動レンズ成分が負の屈折力を有することで、移動レンズ成分により軸上色収差を良好に補正することが可能となる。さらに、移動レンズ成分が接合レンズであれば、より大きな軸上色収差を補正することが可能となるため、望ましい。
また、顕微鏡対物レンズの更に以下の条件式を満たすように構成されることが望ましい。
０．７ ≦ ＤＧ２／ＷＤ ≦ ５ （２）
０．４６ ≦ ＤＧＬ／ｆ ≦ ３ （３）
２ ≦ ＤＧＬ／ＤＧＭ ≦ ４０ （４）
−０．１５ ≦ ＤＧＭ／ｆＧＭ ≦ −０．０１ （５）
０．３ ≦ ｆＵ１／ＷＤ ≦ ４ （６）
但し、ＤＧ２は、第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離（以降、第２レンズ群の全長と記す）である。ＤＧＬは、第２メニスカスレンズ成分の最も物体側のレンズ面から第２メニスカスレンズ成分の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離（以降、第２メニスカスレンズ成分の厚さと記す）である。ｆは、液浸対物レンズの焦点距離である。ＤＧＭは、第３レンズ成分の最も物体側のレンズ面から第３レンズ成分の最も像側のレンズ面までの光軸上の距離（以降、第３レンズ成分の厚さと記す）である。ｆＧＭは、第３レンズ成分の焦点距離である。ｆＵ１は、先端レンズ成分の焦点距離である。
条件式（２）の下限値を下回らないことで、所定の作動距離に対して、第２レンズ群が占める領域の大きさが小さくなりすぎることがない。このため、第２レンズ群内でのペッツバール和の補正量を大きくとることができるため、顕微鏡対物レンズで像面湾曲を良好に補正することが可能となる。また、条件式（２）の上限値を上回らないことで、第２レンズ群が占める領域の大きさが大きくなりすぎることがないため、第１レンズ群が占める領域を十分に確保することができる。このため、第１レンズ群が光線を緩やかに屈折させながら光線束を収斂光線束に変換することが可能となるため、特にコマ収差などの諸収差を良好に補正することができる。従って、条件式（２）を満たすことで、所定の大きさの作動距離を実現しながら、像面湾曲、コマ収差といった軸外収差をさらに良好に補正することが可能となる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（２）の代わりに、下記の条件式（２−１）又は（２−２）を満たすことが、更に望ましい。
１．４ ≦ ＤＧ２／ＷＤ ≦ ４．３ （２−１）
２ ≦ ＤＧ２／ＷＤ ≦ ３．７ （２−２）
条件式（３）の下限値を下回らないことで、第２メニスカスレンズ成分の厚さが薄くなりすぎないため、第２メニスカスレンズ成分の凹面でのマージナル光線高さを第２メニスカスレンズ成分の凸面でのマージナル光線高さよりも十分に低くすることができる。このため、ペッツバール和をより効果的に補正することができる。また、条件式（３）の上限値を上回らないことで、第２メニスカスレンズ成分の厚さが厚くなりすぎない。このため、他のレンズ成分の領域を十分に確保することが可能となるため、顕微鏡対物レンズを過度に大型化することなく、諸収差を良好に補正することができる。従って、条件式（３）を満たすことで、顕微鏡対物レンズの大型化を抑制しつつ、特に像面湾曲をより良好に補正することが可能となる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（３）の代わりに、下記の条件式（３−１）又は（３−２）を満たすことが、更に望ましい。
０．５４ ≦ ＤＧＬ／ｆ ≦ ２ （３−１）
０．５８ ≦ ＤＧＬ／ｆ ≦ １．５ （３−２）
条件式（４）の下限値を下回らないことで、第２メニスカスレンズ成分の厚さが薄くなりすぎず、且つ、第３レンズ成分でのマージナル光線高さ及び第２メニスカスレンズ成分の凹面でのマージナル光線高さを十分に低くすることができる。このため、ペッツバール和をより効果的に補正することができる。また、条件式（４）の上限値を上回らないことで、所定の厚さを有する第３レンズ成分に対して第２メニスカスレンズ成分の厚さが厚くなりすぎることがない。このため、他のレンズ成分の領域を十分に確保することが可能となるため、顕微鏡対物レンズを過度に大型化することなく、諸収差を良好に補正することができる。従って、条件式（４）を満たすことで、顕微鏡対物レンズの大型化を抑制しつつ、特に像面湾曲をより良好に補正することが可能となる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（４）の代わりに、下記の条件式（４−１）又は（４−２）を満たすことが、更に望ましい。
３ ≦ ＤＧＬ／ＤＧＭ ≦ ２５ （４−１）
５ ≦ ＤＧＬ／ＤＧＭ ≦ １５ （４−２）
条件式（５）の下限値を下回らないことで、第３レンズ成分の厚さが厚くなりすぎず、且つ、負の屈折力を有する第３レンズ成分の焦点距離の絶対値が小さくなりすぎない。このため、ガウスレンズ群（第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分）の間でのマージナル光線高さが高くなりすぎることを避けることができるため、ガウスレンズ群で高い像面湾曲補正効果を得ることができる。また、条件式（５）の上限値を上回らないことで、第３レンズ成分が所定の厚さを有しながら、第３レンズ成分の負の焦点距離の絶対値が大きくなりすぎることを避けることができる。このため、ペッツバール和を補正する効果を第３レンズ成分に十分に発揮させることができる。従って、条件式（５）を満たすことで、特に像面湾曲をより良好に補正することが可能となる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（５）の代わりに、下記の条件式（５−１）又は（５−２）を満たすことが、更に望ましい。
−０．１４ ≦ ＤＧＭ／ｆＧＭ ≦ −０．０１ （５−１）
−０．１１ ≦ ＤＧＭ／ｆＧＭ ≦ −０．０３ （５−２）
条件式（６）の下限値を下回らないことで、先端レンズ成分の焦点距離が短くなりすぎず、先端レンズ成分での球面収差とコマ収差の発生量を小さく抑えることができる。また、条件式（６）の上限値を上回らないことで、先端レンズ成分から射出した光線束の発散角度を小さく抑えることができるため、先端レンズ成分よりも像側に位置する光学系での球面収差とコマ収差の発生量を小さく抑えることができる。従って、条件式（６）を満たすことで、特に球面収差とコマ収差をより良好に補正することが可能となる。
なお、顕微鏡対物レンズは、条件式（６）の代わりに、下記の条件式（６−１）又は（６−２）を満たすことが、更に望ましい。
０．５ ≦ ｆＵ１／ＷＤ ≦ ３ （６−１）
１ ≦ ｆＵ１／ＷＤ ≦ ２．５ （６−１）
以下、上述した顕微鏡対物レンズの実施例について説明する。
［実施例１］
図１は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ１の断面図である。顕微鏡対物レンズ１は、液浸対物レンズであって、物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。物体面と第１レンズ群Ｇ１との間には、浸液ＩＭが満たされている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分（レンズＬ１）を含んでいて、その平凸レンズ成分は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置された先端レンズ成分である。
より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（先端レンズ成分）と、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ２と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ１と、からなる。接合レンズＣＬ１は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ４からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）と、第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ５）を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、さらに、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分（レンズＬ１２）を含んでいる。
より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する３枚接合レンズＣＬ２と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ３と、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ４と、両凹レンズＬ１２と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ５からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、両凹レンズＬ７とからなる。接合レンズＣＬ３は、両凸レンズＬ８と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ９からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１０と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１１からなる。接合レンズＣＬ５は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１４からなる。
顕微鏡対物レンズ１のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。
顕微鏡対物レンズ１
s r d nd νd
1(物体面) INF 19.999 1.55003 49.50
2 INF 12.912 1.88306 40.76
3 -26.0918 0.500
4 INF 2.654 1.75504 52.32
5 -65.9654 0.500
6 -433.3280 6.800 1.49702 81.54
7 -20.9961 3.750 1.63779 42.41
8 -36.9284 0.300
9 195.3339 3.500 1.63779 42.41
10 20.5768 11.109 1.43876 94.93
11 -22.0851 3.400 1.63779 42.41
12 2466.6626 0.300
13 38.0970 9.876 1.49702 81.54
14 -23.0178 3.650 1.63779 42.41
15 -32.8164 0.625
16 22.1524 9.626 1.83486 42.73
17 33.8972 2.300 1.73806 32.26
18 12.9252 5.663
19 -14.1712 2.000 1.49702 81.54
20 50.6036 3.305
21 -17.7931 7.688 1.48751 70.23
22 -76.7834 6.470 1.88306 40.76
23 -24.5431
ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、ndはｄ線に対する屈折率を、νdはアッベ数を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様である。なお、面番号s1,s2,s23が示す面は、それぞれ物体面、顕微鏡対物レンズ１の最も物体側のレンズ面、最も像側のレンズ面である。アッベ数νd１は、浸液ＩＭの屈折率を示している。また、例えば、面間隔d1は、面番号s1が示す面から面番号s2が示す面までの光軸上の距離を示している。
顕微鏡対物レンズ１の各種データは、以下のとおりである。なお、ＮＡは物体側の開口数、Ｙは最大物体高、ｆＧ１は第１レンズ群の焦点距離、ｆＧ２は第２レンズ群の焦点距離である。その他のパラメータは、上述したとおりである。
ＮＡ＝0.6、ｆ＝17.973mm、ＷＤ＝19.999mm、Ｙ＝1.1mm、ｆＧ１＝20.217mm、ｆＧ２＝-161.128mm、Ｄ＝116.927mm、ＤＧ２＝69.512mm、ＤＧＬ＝14.158mm、ＤＧＭ＝2mm、ｆＧＭ＝-22.049mm、ｆＵ１＝29.547mm
顕微鏡対物レンズ１は、以下に示すように、条件式（１）から条件式（６）を満たしている。
（１）ＷＤ／Ｄ＝0.171
（２）ＤＧ２／ＷＤ＝3.476
（３）ＤＧＬ／ｆ＝0.788
（４）ＤＧＬ／ＤＧＭ＝7.079
（５）ＤＧＭ／ｆＧＭ＝-0.091
（６）ｆＵ１／ＷＤ＝1.477
図２は、顕微鏡対物レンズ１の収差図であり、像側から無限遠光束を入射したときの物体面における収差を示している。図２（ａ）は球面収差図であり、図２（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図２（ｃ）は像面湾曲を示す図であり、図２（ｄ）は物体高Ｙの９割（0.99mm）の位置におけるコマ収差図である。なお、図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。これらの記載は、以降の実施例でも同様である。図２に示されるように、顕微鏡対物レンズ１では、広い視野に渡って収差が良好に補正され、優れた結像性能が実現されている。
［実施例２］
図３は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ２の断面図である。顕微鏡対物レンズ２は、液浸対物レンズであって、物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。物体面と第１レンズ群Ｇ１との間には、浸液ＩＭが満たされている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分（レンズＬ１）を含んでいて、その平凸レンズ成分は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置された先端レンズ成分である。
より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（先端レンズ成分）と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ１からなる。接合レンズＣＬ１は、両凸レンズＬ２と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）と、第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ５）を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、さらに、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分（レンズＬ１１）を含んでいる。
より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状を有する３枚接合レンズＣＬ２と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ３と、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ４と、両凹レンズＬ１１と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ５からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ６とからなる。接合レンズＣＬ３は、両凸レンズＬ７と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ８からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ９と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１０からなる。接合レンズＣＬ５は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１２と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３からなる。
顕微鏡対物レンズ２のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡対物レンズ２
s r d nd νd
1(物体面) INF 19.999 1.55003 49.50
2 INF 11.094 1.88306 40.76
3 -25.6332 0.500 1.00000
4 228.1039 7.571 1.56910 71.30
5 -16.9651 3.750 1.65103 56.16
6 -30.8376 0.300 1.00000
7 141.2410 3.500 1.63779 42.41
8 19.8226 12.352 1.43876 94.93
9 -19.4710 3.400 1.63779 42.41
10 -389.9028 0.300 1.00000
11 40.9618 10.971 1.49702 81.54
12 -21.1002 3.650 1.63779 42.41
13 -30.3231 0.625 1.00000
14 21.5308 9.425 1.88306 40.76
15 36.2759 2.300 1.73806 32.26
16 12.3661 6.441 1.00000
17 -13.5162 2.000 1.43876 94.93
18 51.2154 3.365 1.00000
19 -17.8327 5.979 1.58916 61.14
20 -52.8145 7.796 1.88306 40.76
21 -23.2874
顕微鏡対物レンズ２の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.6、ｆ＝17.983mm、ＷＤ＝19.999mm、Ｙ＝1.1mm、ｆＧ１＝20.652mm、ｆＧ２＝-382.618mm、Ｄ＝115.318mm、ＤＧ２＝72.104mm、ＤＧＬ＝13.775mm、ＤＧＭ＝2mm、ｆＧＭ＝-24.145mm、ｆＵ１＝29.028mm
顕微鏡対物レンズ２は、以下に示すように、条件式（１）から条件式（６）を満たしている。
（１）ＷＤ／Ｄ＝0.173
（２）ＤＧ２／ＷＤ＝3.605
（３）ＤＧＬ／ｆ＝0.766
（４）ＤＧＬ／ＤＧＭ＝6.888
（５）ＤＧＭ／ｆＧＭ＝-0.083
（６）ｆＵ１／ＷＤ＝1.451
図４は、顕微鏡対物レンズ２の収差図である。図４に示されるように、顕微鏡対物レンズ２では、広い視野に渡って収差が良好に補正され、優れた結像性能が実現されている。
［実施例３］
図５は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ３の断面図である。顕微鏡対物レンズ３は、液浸対物レンズであって、物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。物体面と第１レンズ群Ｇ１との間には、浸液ＩＭが満たされている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分（レンズＬ１）を含んでいて、その平凸レンズ成分は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置された先端レンズ成分である。
より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１（先端レンズ成分）と、物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ１と、両凸形状を有する３枚接合レンズＣＬ２と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ３からなる。接合レンズＣＬ１は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ２と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３からなる。３枚接合レンズＣＬ２は、両凸レンズＬ４と、両凹レンズＬ５と、両凸レンズＬ６からなる。接合レンズＣＬ３は、両凸レンズＬ７と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ８からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ４）と、第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分（レンズＬ１２）を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、さらに、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分（レンズＬ１１）を含んでいる。
より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ４と、両凹レンズＬ１１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１２からなる。接合レンズＣＬ４は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ９と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１０からなる。
顕微鏡対物レンズ３のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡対物レンズ３
s r d nd νd
1(物体面) INF 20.000 1.55000 49.50
2 INF 5.701 1.88300 40.76
3 -19.2098 0.500
4 -271.2603 5.916 1.56907 71.30
5 -14.2275 3.750 1.63775 42.41
6 -40.4770 0.300
7 69.1963 5.173 1.49700 81.54
8 -23.8246 3.500 1.63775 42.41
9 23.6530 5.417 1.43875 94.93
10 -115.6453 0.300
11 26.9399 6.945 1.56907 71.30
12 -37.5691 3.721 1.63775 42.41
13 -43.9177 0.300
14 15.8420 3.810 1.80400 46.58
15 29.0327 2.300 1.73800 32.26
16 10.2741 6.627
17 -11.9898 2.000 1.48749 70.23
18 37.7630 2.266
19 -22.0945 25.052 1.88300 40.76
20 -28.1744
顕微鏡対物レンズ３の各種データは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.6、ｆ＝17.997mm、ＷＤ＝20mm、Ｙ＝1.1mm、ｆＧ１＝19.072mm、ｆＧ２＝-38.416mm、Ｄ＝103.578mm、ＤＧ２＝42.055mm、ＤＧＬ＝25.052mm、ＤＧＭ＝2mm、ｆＧＭ＝-18.425mm、ｆＵ１＝21.755mm
顕微鏡対物レンズ３は、以下に示すように、条件式（１）から条件式（６）を満たしている。
（１）ＷＤ／Ｄ＝0.193
（２）ＤＧ２／ＷＤ＝2.103
（３）ＤＧＬ／ｆ＝1.392
（４）ＤＧＬ／ＤＧＭ＝12.526
（５）ＤＧＭ／ｆＧＭ＝-0.109
（６）ｆＵ１／ＷＤ＝1.088
図６は、顕微鏡対物レンズ３の収差図である。図６に示されるように、顕微鏡対物レンズ３では、広い視野に渡って収差が良好に補正され、優れた結像性能が実現されている。
［実施例４］
図７は、本実施例に係る顕微鏡対物レンズ４の断面図である。顕微鏡対物レンズ４は、光軸に沿って移動する移動レンズ成分（接合レンズＣＬ３）を含む液浸対物レンズであって、物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、第１レンズ群Ｇ１よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２からなる。物体面と第１レンズ群Ｇ１との間には、浸液ＩＭが満たされている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分（接合レンズＣＬ１）を含んでいて、その平凸レンズ成分は第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置された先端レンズ成分である。
より詳細には、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸形状を有する接合レンズＣＬ１（先端レンズ成分）と、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ３と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ２からなる。接合レンズＣＬ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ２からなる。接合レンズＣＬ２は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分（接合レンズＣＬ５）と、第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分（レンズＬ１５）を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、さらに、第１メニスカスレンズ成分と第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分（レンズＬ１３）を含んでいる。第２レンズ群Ｇ２は、さらに、光軸に沿って移動する移動レンズ成分（３枚接合レンズＣＬ３）を含み、その移動レンズ成分は、負の屈折力を有している。
より詳細には、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹形状を有する３枚接合レンズＣＬ３と、両凸形状を有する接合レンズＣＬ４と、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ５と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１３と、物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ１４と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１５からなる。３枚接合レンズＣＬ３は、像側に凹面を向けた平凹レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、両凹レンズＬ８とからなる移動レンズ成分である。接合レンズＣＬ４は、両凸レンズＬ９と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１０からなる。接合レンズＣＬ５は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１１と、像側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ１２からなる。
顕微鏡対物レンズ４のレンズデータは、以下のとおりである。
顕微鏡対物レンズ４
s r d nd νd
1(物体面) INF D1 ND1 νD1
2 INF 2.411 1.51635 64.14
3 -33.7737 12.968 1.88306 40.76
4 -27.7951 0.814
5 INF 11.734 1.49702 81.54
6 -41.3695 0.500
7 35.9534 3.750 1.83486 42.73
8 26.7067 8.189 1.49702 81.54
9 -157.8595 D9
10 INF 3.500 1.63779 42.41
11 28.6522 9.544 1.43876 94.93
12 -29.0496 3.400 1.63779 42.41
13 163.0789 D13
14 27.5002 9.000 1.49702 81.54
15 -50.2152 3.704 1.63779 42.41
16 -95.6275 0.614
17 21.2645 3.868 1.88306 40.76
18 33.2199 2.304 1.63779 42.41
19 14.2249 12.189
20 -16.3101 2.000 1.43876 94.93
21 -90.3851 3.918
22 -14.0878 2.518 1.51635 64.14
23 INF 3.545
24 -60.0894 10.724 1.88306 40.76
25 -26.1906
ND1=1.45003,νD1=40.60の浸液ＩＭ１を使用した状態（以降、第１の状態と記す）、ND1=1.42800,νD1=39.70の浸液ＩＭ２を使用した状態（以降、第２の状態と記す）、ND1=1.51100,νD1=40.10の浸液ＩＭ３を使用した状態（以降、第３の状態と記す）のそれぞれの面間隔d1,d9,d13の値D1,D9,D13は、以下のとおりである。なお、ND1,νD1は浸液の屈折率の値、アッベ数の値である。
第１の状態 第２の状態 第３の状態
D1 19.909 19.673 20.547
D9 1.000 0.200 3.319
D13 2.519 3.319 0.200
顕微鏡対物レンズ４の各種データのうち状態に依存しないデータは、以下のとおりである。
ＮＡ＝0.6、Ｙ＝1.1mm、ｆＧ１＝21.829mm、ＤＧＬ＝10.724mm、ＤＧＭ＝2mm、ｆＧＭ＝-45.734mm、ｆＵ１＝42.94mm
顕微鏡対物レンズ４の各種データのうち状態に依存するデータは、以下のとおりである。
第１の状態
ｆ＝18.141mm、ＷＤ＝19.909mm、ｆＧ２＝-65.137mm、Ｄ＝134.622mm、ＤＧ２＝73.347mm、
第２の状態
ｆ＝18.415mm、ＷＤ＝19.673mm、ｆＧ２＝-65.619mm、Ｄ＝134.386mm、ＤＧ２＝74.147mm、
第３の状態
ｆ＝17.375mm、ＷＤ＝20.547mm、ｆＧ２＝-63.781mm、Ｄ＝135.26mm、ＤＧ２＝71.028mm、
顕微鏡対物レンズ４は、以下に示すように、条件式（１）から条件式（６）を満たしている。
（１）ＷＤ／Ｄ＝0.148 （第１の状態）
ＷＤ／Ｄ＝0.146 （第２の状態）
ＷＤ／Ｄ＝0.152 （第３の状態）
（２）ＤＧ２／ＷＤ＝3.684 （第１の状態）
ＤＧ２／ＷＤ＝3.769 （第２の状態）
ＤＧ２／ＷＤ＝3.457 （第３の状態）
（３）ＤＧＬ／ｆ＝0.591 （第１の状態）
ＤＧＬ／ｆ＝0.582 （第２の状態）
ＤＧＬ／ｆ＝0.617 （第３の状態）
（４）ＤＧＬ／ＤＧＭ＝5.362
（５）ＤＧＭ／ｆＧＭ＝-0.044
（６）ｆＵ１／ＷＤ＝2.157 （第１の状態）
ｆＵ１／ＷＤ＝2.183 （第２の状態）
ｆＵ１／ＷＤ＝2.090 （第３の状態）
図９から図１１は、それぞれ第１の状態、第２の状態、第３の状態における顕微鏡対物レンズ４の収差図である。図９から図１１に示されるように、顕微鏡対物レンズ４では、広い視野に渡って収差が良好に補正され、優れた結像性能が実現されている。
１、２、３、４ 顕微鏡対物レンズ、
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
ＩＭ 浸液

Claims (10)

  1. 液浸対物レンズであって、
    物点からの発散光を収斂光に変換する、正の屈折力を有する第１レンズ群と、
    前記第１レンズ群よりも像側に配置された、負の屈折力を有する第２レンズ群からなり、
    前記第２レンズ群は、
    像側に凹面を向けた第１メニスカスレンズ成分と、
    前記第１メニスカスレンズ成分よりも像側に配置された、物体側に凹面を向けた第２メニスカスレンズ成分と、
    前記第１メニスカスレンズ成分と前記第２メニスカスレンズ成分の間に配置された、負の屈折力を有する第３レンズ成分を含み、
    ＷＤを前記液浸対物レンズの作動距離とし、Ｄを観察対象面から前記液浸対物レンズの最も像側のレンズ面までの前記液浸対物レンズの光軸上の距離とするとき、以下の条件式
    ０．１１ ≦ ＷＤ／Ｄ ≦ ０．７ （１）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
  2. 請求項１に記載の液浸対物レンズにおいて、
    ＤＧ２を前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面までの前記光軸上の距離とするとき、以下の条件式
    ０．７ ≦ ＤＧ２／ＷＤ ≦ ５ （２）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の液浸対物レンズにおいて、
    ＤＧＬを前記第２メニスカスレンズ成分の最も物体側のレンズ面から前記第２メニスカスレンズ成分の最も像側のレンズ面までの前記光軸上の距離とし、ｆを前記液浸対物レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
    ０．４６ ≦ ＤＧＬ／ｆ ≦ ３ （３）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
    ＤＧＬを前記第２メニスカスレンズ成分の最も物体側のレンズ面から前記第２メニスカスレンズ成分の最も像側のレンズ面までの前記光軸上の距離とし、ＤＧＭを前記第３レンズ成分の最も物体側のレンズ面から前記第３レンズ成分の最も像側のレンズ面までの前記光軸上の距離とするとき、以下の条件式
    ２ ≦ ＤＧＬ／ＤＧＭ ≦ ４０ （４）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
    ＤＧＭを前記第３レンズ成分の最も物体側のレンズ面から前記第３レンズ成分の最も像側のレンズ面までの前記光軸上の距離とし、ｆＧＭを前記第３レンズ成分の焦点距離とするとき、以下の条件式
    −０．１５ ≦ ＤＧＭ／ｆＧＭ ≦ −０．０１ （５）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
    前記光軸に沿って移動する移動レンズ成分を含む
    ことを特徴とする液浸対物レンズ。
  7. 請求項６に記載の液浸対物レンズにおいて、
    前記移動レンズ成分は、負の屈折力を有する
    ことを特徴とする液浸対物レンズ。
  8. 請求項６又は請求項７に記載の液浸対物レンズにおいて、
    前記移動レンズ成分は、接合レンズである
    ことを特徴とする液浸対物レンズ。
  9. 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の液浸対物レンズにおいて、
    前記第１レンズ群は、物体側に平面を向けた平凸形状を有する平凸レンズ成分を含み、
    前記平凸レンズ成分は、前記第１レンズ群の最も物体側に配置された先端レンズ成分である
    ことを特徴とする液浸対物レンズ。
  10. 請求項９に記載の液浸対物レンズにおいて、
    ｆＵ１を前記先端レンズ成分の焦点距離とするとき、以下の条件式
    ０．３ ≦ ｆＵ１／ＷＤ ≦ ４ （６）
    を満たすことを特徴とする液浸対物レンズ。
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