JP7414156B2 - 顕微鏡対物レンズ、顕微鏡光学系、および顕微鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズ、顕微鏡光学系、および顕微鏡装置に関する。

近年、倍率が高くて開口数が大きい顕微鏡用の対物レンズが種々提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このような対物レンズでは、倍率色収差をはじめとする諸収差を良好に補正することが求められている。

特開２０１６－２０６３８７号公報

本発明に係る顕微鏡対物レンズは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、像側に凹面を向けた第３レンズ群と、物体側に凹面を向けた第４レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズと、負レンズとからなり、前記第４レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負レンズと、正レンズとからなり、前記第３レンズ群および前記第４レンズ群が、一体的に光軸に沿って移動することで、前記第１レンズ群の物体側に設置されたカバーガラスの光軸方向の厚さに応じて、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が可変となる構成であり、以下の条件式を満足する。
１．８＜Ｈ１／Ｈ２＜３．５
１．３＜ＤＬｅ／Ｈ２＜３．５
但し、Ｈ１：光軸上の物体から発せられる光線のうち、前記第２レンズ群において最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
Ｈ２：光軸上の物体から発せられる光線のうち、前記顕微鏡対物レンズにおいて最も像側に配置された最終レンズの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
ＤＬｅ：前記最終レンズの光軸上の長さ

本発明に係る顕微鏡光学系は、上述の顕微鏡対物レンズと、前記顕微鏡対物レンズからの光を集光する第２対物レンズとを備える。

本発明に係る顕微鏡装置は、上述の顕微鏡対物レンズを備える。

第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。 第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの色収差図である。 第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。 第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。 第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの色収差図である。 第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。 第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。 第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの色収差図である。 第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。 第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す断面図である。 第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの色収差図である。 第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差図である。 第２対物レンズの構成を示す断面図である。 顕微鏡装置の一例である共焦点蛍光顕微鏡を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る好ましい実施形態について説明する。まず、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズを備えた顕微鏡光学系および共焦点蛍光顕微鏡（顕微鏡装置）を図１８に基づいて説明する。図１８に示すように、共焦点蛍光顕微鏡１は、ステージ１０と、光源２０と、照明光学系３０と、顕微鏡光学系４０と、検出部５０とを有して構成される。以降の説明において、共焦点蛍光顕微鏡１の顕微鏡対物レンズの光軸方向に延びる座標軸をｚ軸とする。また、このｚ軸と垂直な面内において互いに直交する方向に延びる座標軸をそれぞれｘ軸およびｙ軸とする。

ステージ１０上には、例えば、スライドガラス（図示せず）とカバーガラス（図示せず）との間に保持された試料ＳＡが載置される。また、ステージ１０上には、浸液とともに試料容器（図示せず）に収容された試料ＳＡが載置されてもよい。試料ＳＡは、蛍光色素などの蛍光物質を含む。試料ＳＡは、例えば、予め蛍光染色された細胞等である。ステージ１０の近傍に、ステージ駆動部１１が設けられる。ステージ駆動部１１は、ステージ１０をｚ軸に沿って移動させる。

光源２０は、所定の波長帯の励起光を発生させる。光源２０として、例えば、所定の波長帯のレーザー光（励起光）を出射させることが可能なレーザー光源等が用いられる。所定の波長帯は、蛍光物質を含む試料ＳＡを励起させることが可能な波長帯に設定される。光源２０から出射した励起光は、照明光学系３０に入射する。

照明光学系３０は、光源２０から出射した励起光によって、ステージ１０上の試料ＳＡを照明する。照明光学系３０は、光源２０側から試料ＳＡ側へ向かう順に、コリメータレンズ３１と、ビームスプリッタ３３と、スキャナ３４とを備える。また、照明光学系３０は、顕微鏡光学系４０の顕微鏡対物レンズＯＬを含む。コリメータレンズ３１は、光源２０から出射した励起光を平行光にする。

ビームスプリッタ３３は、光源２０からの励起光が反射し、かつ試料ＳＡからの蛍光が透過する特性を有する。ビームスプリッタ３３は、光源２０からの励起光をステージ１０上の試料ＳＡに向けて反射させる。ビームスプリッタ３３は、試料ＳＡで発生した蛍光を検出部５０に向けて透過させる。ビームスプリッタ３３とコリメータレンズ３１との間に、光源２０からの励起光を透過させる励起フィルター３２が配設される。ビームスプリッタ３３と顕微鏡光学系４０の第２対物レンズＩＬとの間に、試料ＳＡからの蛍光を透過させる蛍光フィルター３５が配設される。

スキャナ３４は、ｘ方向とｙ方向との２方向において、光源２０からの励起光で試料ＳＡを走査する。スキャナ３４として、例えば、ガルバノスキャナや、レゾナントスキャナ等が用いられる。

顕微鏡光学系４０は、試料ＳＡで発生した蛍光を集光する。顕微鏡光学系４０は、試料ＳＡ側から検出部５０側へ向かう順に、顕微鏡対物レンズＯＬと、第２対物レンズＩＬとを備える。また、顕微鏡光学系４０は、顕微鏡対物レンズＯＬと第２対物レンズＩＬとの間に配置された、スキャナ３４と、ビームスプリッタ３３とを含む。顕微鏡対物レンズＯＬは、試料ＳＡが載置されるステージ１０の上方に対向して配置される。顕微鏡対物レンズＯＬは、光源２０からの励起光を集光してステージ１０上の試料ＳＡに照射する。また、顕微鏡対物レンズＯＬは、試料ＳＡで発生した蛍光を受光して平行光にする。第２対物レンズＩＬは、顕微鏡対物レンズＯＬからの蛍光（平行光）を集光する。

検出部５０は、顕微鏡光学系４０を介して、試料ＳＡで発生した蛍光を検出する。検出部５０として、例えば、光電子増倍管が用いられる。顕微鏡光学系４０と検出部５０との間に、ピンホール４５が設けられる。ピンホール４５は、顕微鏡対物レンズＯＬの試料ＳＡ側の焦点位置と共役な位置に配置される。ピンホール４５は、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点面（顕微鏡対物レンズＯＬの焦点位置を通る顕微鏡対物レンズＯＬの光軸と垂直な面）または、当該焦点面から所定のずれ許容範囲内で光軸方向にずれた面からの光のみを通過させ、他の光を遮光する。

以上のように構成される共焦点蛍光顕微鏡１において、光源２０から出射した励起光は、コリメータレンズ３１を透過して平行光となる。コリメータレンズ３１を透過した励起光は、励起フィルター３２を通ってビームスプリッタ３３に入射する。ビームスプリッタ３３に入射した励起光は、当該ビームスプリッタ３３で反射してスキャナ３４に入射する。スキャナ３４は、ｘ方向とｙ方向との２方向において、スキャナ３４に入射した励起光で試料ＳＡを走査する。スキャナ３４に入射した励起光は、スキャナ３４を通って顕微鏡対物レンズＯＬを透過し、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点面に集光される。試料ＳＡにおいて励起光が集光される部分（すなわち、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点面と重なる部分）は、スキャナ３４によりｘ方向とｙ方向との２方向において２次元的に走査される。これにより、照明光学系３０は、光源２０から出射した励起光によって、ステージ１０上の試料ＳＡを照明する。

励起光の照射によって、試料ＳＡに含まれる蛍光物質が励起されて蛍光が出射する。試料ＳＡからの蛍光は、顕微鏡対物レンズＯＬを透過して平行光となる。顕微鏡対物レンズＯＬを透過した蛍光は、スキャナ３４を通ってビームスプリッタ３３に入射する。ビームスプリッタ３３に入射した蛍光は、当該ビームスプリッタ３３を透過して蛍光フィルター３５に達する。蛍光フィルター３５に達した蛍光は、蛍光フィルター３５を通って第２対物レンズＩＬを透過し、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点位置と共役な位置に集光される。顕微鏡対物レンズＯＬの焦点位置と共役な位置に集光された蛍光は、ピンホール４５を通過して検出部５０に入射する。

検出部５０は、検出部５０に入射した光（蛍光）の光電変換を行い、光の検出信号として、その光の光量（明るさ）に対応するデータを生成する。検出部５０は、生成したデータを不図示の制御部へ出力する。なお、制御部は、検出部５０から入力されたデータを１画素分のデータとして、これをスキャナ３４による２次元的な走査と同期して並べる処理を行うことで、複数画素分のデータが２次元で（２方向で）並ぶ１つの画像データを生成する。このようにして、制御部は、試料ＳＡの画像を取得することが可能である。

本実施形態に係る顕微鏡装置の一例として、共焦点蛍光顕微鏡１について説明したが、これに限られるものではない。例えば、本実施形態に係る顕微鏡装置は、共焦点顕微鏡や、多光子励起顕微鏡等であってもよい。また、共焦点蛍光顕微鏡１は、正立顕微鏡であってもよく、倒立顕微鏡であってもよい。

次に、本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ＯＬの一例として、図１に示す顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、像面側に凹面を向けた第３レンズ群Ｇ３と、物体側に凹面を向けた第４レンズ群Ｇ４とから構成される。第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズ（Ｌ１０１）と、負レンズ（Ｌ１０２）とから構成される。なお、第１レンズ群Ｇ１の正レンズ（Ｌ１０１）と負レンズ（Ｌ１０２）とは、接合されることが望ましい。また、図１等において、物体ＯＢは物体面を示す。

上記構成の下、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（１）および条件式（２）を満足する。
１．８＜Ｈ１／Ｈ２＜３．５ ・・・（１）
１．３＜ＤＬｅ／Ｈ２＜３．５ ・・・（２）
但し、Ｈ１：光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
Ｈ２：光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて最も像側に配置された最終レンズＬｅの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
ＤＬｅ：最終レンズＬｅの光軸上の長さ

本実施形態によれば、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズ、並びにこの顕微鏡対物レンズを備えた顕微鏡光学系および顕微鏡装置を得ることが可能になる。本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、図５に示す光学系ＯＬ（２）でも良く、図９に示す光学系ＯＬ（３）でも良く、図１３に示す光学系ＯＬ（４）でも良い。

条件式（１）は、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離と、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、最終レンズＬｅの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離との適切な関係を規定するものである。条件式（１）を満足することで、倍率が高くて開口数が大きい顕微鏡対物レンズにおいて、球面収差を良好に補正することができる。

条件式（１）の対応値が上限値を上回ると、倍率を高くして開口数を大きくしつつ、球面収差を補正することが困難になる。条件式（１）の上限値を、３．４５、３．４、３．２５、３．０、２．７５、２．５、さらに２．３に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（１）の対応値が下限値を下回っても、倍率を高くして開口数を大きくしつつ、球面収差を補正することが困難になる。条件式（１）の下限値を１．８５、さらに１．９に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（２）は、最終レンズＬｅの光軸上の長さと、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、最終レンズＬｅの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離との適切な関係を規定するものである。条件式（２）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。

条件式（２）の対応値が上限値を上回ると、最終レンズＬｅの光軸上の長さが大きすぎるため、コマ収差を補正することが困難になる。条件式（２）の上限値を、３．４、３．２、さらに３．１７に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（２）の対応値が下限値を下回ると、最終レンズＬｅの光軸上の長さが小さいため、倍率色収差を補正することが困難になる。条件式（２）の下限値を、１．３３、１．３５、さらに１．３７に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負レンズＬ４０１と、正レンズＬ４０２とからなり、最終レンズＬｅは、第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４０２であることが望ましい。なお、第４レンズ群Ｇ４の負レンズＬ４０１と正レンズＬ４０２とは、接合されることが望ましい。第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正レンズＬ３０１と、像側に凹面を向けた負レンズＬ３０２とからなることが望ましい。第３レンズ群Ｇ３の正レンズＬ３０１と負レンズＬ３０２とは、接合されることが望ましい。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（３）および条件式（４）を満足することが望ましい。
２０＜νｄＬｅ＜３０ ・・・（３）
０＜－０．００３５×（νｄＬｅ－２０）＋０．６３－θｇＦＬｅ
・・・（４）
但し、νｄＬｅ：最終レンズＬｅのアッベ数
θｇＦＬｅ：最終レンズＬｅの部分分散比であり、最終レンズＬｅのｇ線に対する屈折率をｎｇＬｅとし、最終レンズＬｅのＦ線に対する屈折率をｎＦＬｅとし、最終レンズＬｅのＣ線に対する屈折率をｎＣＬｅとしたとき、次式で定義される
θｇＦＬｅ＝（ｎｇＬｅ－ｎＦＬｅ）／（ｎＦＬｅ－ｎＣＬｅ）

条件式（３）は、最終レンズＬｅのアッベ数について、適切な範囲を規定するものである。条件式（３）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。

条件式（３）の対応値が上限値を上回ると、倍率色収差を補正することが困難になる。条件式（３）の上限値を、２８．５、２６．５、さらに２５．５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（３）の対応値が下限値を下回っても、倍率色収差を補正することが困難になる。条件式（３）の下限値を、２１．５、２３、さらに２４に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（４）は、最終レンズＬｅのアッベ数と、最終レンズＬｅの部分分散比との適切な関係を規定するものである。条件式（４）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。条件式（４）の対応値が下限値を下回ると、倍率色収差を補正することが困難になる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（３－１）を満足してもよい。
２０＜νｄＬｅ＜２６ ・・・（３－１）

条件式（３－１）は、条件式（３）と同様の式であり、条件式（３）と同様の効果を得ることができる。条件式（３－１）の上限値を２５．７５、さらに２５．５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式（３－１）の下限値を、２１．５、２３、さらに２４に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２は、複数の正レンズを有し、第２レンズ群Ｇ２の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズが以下の条件式（５）および条件式（６）を満足することが望ましい。
２０＜νｄＬｐ＜４０ ・・・（５）
０．５５＜θｇＦＬｐ ・・・（６）
但し、νｄＬｐ：正レンズのアッベ数
θｇＦＬｐ：正レンズの部分分散比であり、正レンズのｇ線に対する屈折率をｎｇＬｐとし、正レンズのＦ線に対する屈折率をｎＦＬｐとし、正レンズのＣ線に対する屈折率をｎＣＬｐとしたとき、次式で定義される
θｇＦＬｐ＝（ｎｇＬｐ－ｎＦＬｐ）／（ｎＦＬｐ－ｎＣＬｐ）

条件式（５）は、第２レンズ群Ｇ２の正レンズのアッベ数について、適切な範囲を規定するものである。条件式（５）を満足することで、軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。

条件式（５）の対応値が上限値を上回ると、軸上色収差の２次スペクトルを補正することが困難になる。条件式（５）の上限値を、３８．５、３７．５、３５、３２、さらに３０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（５）の対応値が下限値を下回っても、軸上色収差の２次スペクトルを補正することが困難になる。条件式（５）の下限値を２０．５、さらに２１に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２の正レンズの部分分散比について、適切な範囲するものである。条件式（６）を満足することで、軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。

条件式（６）の対応値が下限値を下回ると、軸上色収差の２次スペクトルを補正することが困難になる。条件式（６）の下限値を０．５７、さらに０．６０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズが以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０＜ｆＬｐ／ｆ＜４５ ・・・（７）
但し、ｆＬｐ：正レンズの焦点距離
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離

条件式（７）は、第２レンズ群Ｇ２の正レンズの焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式（７）を満足することで、軸上色収差の２次スペクトルを良好に補正することができる。

条件式（７）の対応値が上限値を上回ると、軸上色収差の２次スペクトルを補正することが困難になる。条件式（７）の上限値を、４２．５、４０、３５、３０、さらに２５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（７）の対応値が下限値を下回っても、軸上色収差の２次スペクトルを補正することが困難になる。条件式（７）の下限値を、５、７．５、１０、さらに１２に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズが以下の条件式（７－１）を満足してもよい。
１２．５＜ｆＬｐ／ｆ＜４５ ・・・（７－１）

条件式（７－１）は、条件式（７）と同様の条件式であり、条件式（７）と同様の効果を得ることができる。条件式（７－１）の上限値を、４２．５、４０、３５、３０、さらに２５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。条件式（７－１）の下限値を、１３、１３．５、１４、１４．５、さらに１５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２の正レンズは、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面よりも像側に配置されることが望ましい。本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２の正レンズは、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に配置されてもよい。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
１．７５＜ｆ１／ｆ＜２．５ ・・・（８）
但し、ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離

条件式（８）は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式（８）を満足することで、像面湾曲を良好に補正することができる。

条件式（８）の対応値が上限値を上回ると、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式（８）の上限値を、２．４５、２．３５、２．２５、さらに２．２に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（８）の対応値が下限値を下回っても、像面湾曲を補正することが困難になる。条件式（８）の下限値を１．７６、さらに１．７８に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
３＜ｆ２／ｆ＜７ ・・・（９）
但し、ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離

条件式（９）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式（９）を満足することで、開口数が大きい顕微鏡対物レンズにおいて、球面収差、コマ収差、軸上色収差を良好に補正することができる。

条件式（９）の対応値が上限値を上回ると、開口数を大きくしつつ、球面収差、コマ収差、軸上色収差を補正することが困難になる。条件式（９）の上限値を、６．８、６．５、６．３、６、さらに５．８５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

条件式（９）の対応値が下限値を下回っても、開口数を大きくしつつ、球面収差、コマ収差、軸上色収差を補正することが困難になる。条件式（９）の下限値を、３．１５、３．３、３．４、さらに３．５に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
ｆ３／ｆ＜０ ・・・（１０）
但し、ｆ３：第３レンズ群Ｇ３の焦点距離
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離

条件式（１０）は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式（１０）を満足することで、開口数が大きい顕微鏡対物レンズにおいて、像面湾曲、コマ収差、非点収差を良好に補正することができる。

条件式（１０）の対応値が上限値を上回ると、開口数を大きくしつつ、像面湾曲、コマ収差、非点収差を補正することが困難になる。条件式（１０）の上限値を、－１、－５、－７．５、さらに－１０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬは、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
ｆ４／ｆ＜０ ・・・（１１）
但し、ｆ４：第４レンズ群Ｇ４の焦点距離
ｆ：顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離

条件式（１１）は、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離と、顕微鏡対物レンズＯＬの焦点距離との適切な関係を規定するものである。条件式（１１）を満足することで、開口数が大きい顕微鏡対物レンズにおいて、像面湾曲、コマ収差、非点収差を良好に補正することができる。

条件式（１１）の対応値が上限値を上回ると、開口数を大きくしつつ、像面湾曲、コマ収差、非点収差を補正することが困難になる。条件式（１１）の上限値を、－１、－２．５、－５、－７．５、さらに－１０に設定することで、本実施形態の効果をより確実なものとすることができる。

本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬにおいて、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることが可能であることが望ましい。カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

以下、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズＯＬの実施例を図面に基づいて説明する。図１、図５、図９、図１３は、第１～第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ｛ＯＬ（１）～ＯＬ（４）｝の構成を示す光路図である。これら図１、図５、図９、図１３において、各レンズ群を符号Ｇと数字（もしくはアルファベット）の組み合わせにより、各レンズを符号Ｌと数字（もしくはアルファベット）の組み合わせにより、それぞれ表している。この場合において、符号、数字の種類および数が大きくなって煩雑化するのを防止するため、実施例毎にそれぞれ独立して符号と数字の組み合わせを用いてレンズ等を表している。このため、実施例間で同一の符号と数字の組み合わせが用いられていても、同一の構成であることを意味するものでは無い。

以下に表１～表４を示すが、この内、表１は第１実施例、表２は第２実施例、表３は第３実施例、表４は第４実施例における各諸元データを示す表である。各実施例では収差特性の算出対象として、ｄ線（波長λ＝587.6nm）、Ｃ線（波長λ＝656.3nm）、Ｆ線（波長λ＝486.1nm）を選んでいる。

［全体諸元］の表において、βは、顕微鏡対物レンズの倍率を示す。ｆは、顕微鏡対物レンズの焦点距離を示す。ＮＡは、顕微鏡対物レンズの物体側開口数を示す。ＷＤは、作動距離（ワーキングディスタンス）であり、（カバーガラスの厚さの分を除いた）物体から顕微鏡対物レンズにおける最も物体側のレンズ面（後述の第１面）までの光軸上の距離を示す。Ｈ１は、光軸上の物体から発せられる光線のうち、第２レンズ群において最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離を示す。Ｈ２は、光軸上の物体から発せられる光線のうち、最終レンズの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離を示す。νｄＬｅは、最終レンズのアッベ数を示す。θｇＦＬｅは、最終レンズの部分分散比を示す。ＤＬｅは、最終レンズの光軸上の長さを示す。νｄＬｐは、第２レンズ群の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズのアッベ数を示す。θｇＦＬｐは、第２レンズ群の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズの部分分散比を示す。ｆＬｐは、第２レンズ群の複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズの焦点距離を示す。

［レンズデータ］の表において、面番号は物体側からのレンズ面の順序を示し、Ｒは各面番号に対応する曲率半径（物体側に凸のレンズ面の場合を正の値としている）、Ｄは各面番号に対応する光軸上のレンズ厚もしくは空気間隔、ｎｄは各面番号に対応する光学材料のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率、νｄは各面番号に対応する光学材料のｄ線を基準とするアッベ数、Ｈは各面番号に対応するレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離、θｇＦは各面番号に対応する光学部材の材料の部分分散比をそれぞれ示す。曲率半径の「∞」は平面又は開口を示す。また、空気の屈折率ｎｄ＝1.00000の記載は省略している。

光学部材の材料のｇ線（波長λ＝435.8nm）に対する屈折率をｎｇとし、光学部材の材料のＦ線（波長λ＝486.1nm）に対する屈折率をｎＦとし、光学部材の材料のＣ線（波長λ＝656.3nm）に対する屈折率をｎＣとする。このとき、光学部材の材料の部分分散比θｇＦは次式（Ａ）で定義される。

θｇＦ＝（ｎｇ－ｎＦ）／（ｎＦ－ｎＣ） …（Ａ）

［レンズ群データ］の表には、各レンズ群のそれぞれの始面（最も物体側の面）と焦点距離を示す。

以下、全ての諸元値において、掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径Ｒ、面間隔Ｄ、その他の長さ等は、特記のない場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。

ここまでの表の説明は全ての実施例において共通であり、以下での重複する説明は省略する。

（第１実施例）
第１実施例について、図１～図４および表１を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。第１実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（１）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１４８とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４４とする。

第１レンズ群Ｇ１は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズＬ１０１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１０２とが接合された接合レンズから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０２と両凸形状の正レンズＬ２０３とが接合された接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２０４と両凸形状の正レンズＬ２０５が接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０６と両凸形状の正レンズＬ２０７とが接合された接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０９と両凸形状の正レンズＬ２１０と両凹形状の負レンズＬ２１１とが接合された接合レンズと、から構成される。第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２０５における像側のレンズ面は、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面に該当する。第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２０８は、前述の条件式（５）～（７）等を満足する正レンズに該当する。

第３レンズ群Ｇ３は、光軸に沿って物体側から順に、両凸形状の正レンズＬ３０１と両凹形状の負レンズＬ３０２とが接合された接合レンズから構成される。

第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、両凹形状の負レンズＬ４０１と両凸形状の正レンズＬ４０２とが接合された接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｇ４の正レンズＬ４０２は、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて最も像側に配置された最終レンズＬｅに該当する。

また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることができるように構成される。第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

なお、第２レンズ群Ｇ２における前述の条件式（５）～（７）等を満足する正メニスカスレンズＬ２０８よりも像側の各レンズ（すなわち、負メニスカスレンズＬ２０９と正レンズＬ２１０と負レンズＬ２１１とが接合された接合レンズ）と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０８と負メニスカスレンズＬ２０９との間隔を変化させることができるように構成されてもよい。この場合、第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０８よりも像側の各レンズと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とは、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

以下の表１に、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。

（表１）
［全体諸元］
β＝60倍
ｆ＝3.34
ＮＡ＝1.40 ＷＤ＝0.15
Ｈ１＝9.00 Ｈ２＝4.67
νｄＬｅ＝24.80 θｇＦＬｅ＝0.6122
ＤＬｅ＝8.08
νｄＬｐ＝37.00 θｇＦＬｐ＝0.5862
ｆＬｐ＝70.17
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ Ｈ θｇＦ
1 ∞ 0.10 1.5148 40.31
2 ∞ 0.17 1.5244 54.28
3 ∞ 0.05 1.5148 40.31
4 ∞ 0.48 1.5182 58.90
5 -1.801 3.99 1.9538 32.33
6 -3.490 0.20
7 -238.272 2.85 1.5932 67.90 5.68
8 -15.393 0.20 6.32
9 78.562 1.00 1.6127 44.46 7.04
10 15.775 6.96 1.4388 94.94 7.53
11 -10.917 0.20 7.99
12 -33.640 1.75 1.6541 39.68 8.00
13 14.722 8.26 1.4339 95.25 8.54
14 -12.905 0.20 9.00
15 22.204 1.00 1.7880 47.37 8.78
16 9.945 5.51 1.5691 71.34 8.08
17 -89.209 0.20 8.02
18 -165.025 1.73 1.6129 37.00 7.96 0.5862
19 -34.254 0.20 7.88
20 15.433 1.00 1.6127 44.46 7.06
21 7.252 5.15 1.4388 94.94 6.09
22 -20.439 1.00 1.8160 46.62 5.82
23 18.433 0.20 5.44
24 7.922 5.85 1.8503 32.35
25 -10.069 3.31 1.8548 24.80
26 3.696 2.07
27 -4.379 2.35 1.9165 31.60
28 163.784 8.08 1.8548 24.80 2.99 0.6122
29 -9.674 ― 4.67
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 4 6.01
G2 7 12.07
G3 24 -631.75
G4 27 -55.56

図２は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図３は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの倍率色収差（横色収差）を示す図である。図４は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。なお、各収差図は、顕微鏡対物レンズに第２対物レンズを組み合わせた状態での諸収差を示す。図２～図４の各収差図において、ｄはｄ線（波長λ＝587.6nm）、ＣはＣ線（波長λ＝656.3nm）、ＦはＦ線（波長λ＝486.1nm）に対する諸収差をそれぞれ示す。球面収差図において、縦軸は入射瞳半径の最大値を１として規格化して示した値を示し、横軸は各光線における収差の値［ｍｍ］を示す。像面湾曲を示す収差図において、実線は各波長に対するメリジオナル像面を示し、破線は各波長に対するサジタル像面を示す。また、像面湾曲を示す収差図において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の値［ｍｍ］を示す。歪曲収差図（ディストーション）において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の割合を百分率（％値）で示す。倍率色収差を示す収差図において、縦軸は像高［ｍｍ］を示し、横軸は収差の値［ｍｍ］を示す。各コマ収差図は、像高比ＲＦＨ（Relative Field Height）が０．００～１．００のときの収差の値を示す。なお、以下に示す各実施例の収差図においても、本実施例と同様の符号を用い、重複する説明は省略する。

各収差図より、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズは、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第２実施例）
第２実施例について、図５～図８および表２を用いて説明する。図５は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（２）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１４８とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４４とする。

第２実施例において、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、および第３レンズ群Ｇ３は、第１実施例と同様に構成されるため、第１実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。本実施例において、第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２０５における像側のレンズ面は、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面に該当する。第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２０８は、前述の条件式（５）～（７）等を満足する正レンズに該当する。

第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４０１と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４０２とが接合された接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズＬ４０２は、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて最も像側に配置された最終レンズＬｅに該当する。

また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることができるように構成される。第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

なお、第２レンズ群Ｇ２における前述の条件式（５）～（７）等を満足する正メニスカスレンズＬ２０８よりも像側の各レンズ（すなわち、負メニスカスレンズＬ２０９と正レンズＬ２１０と負レンズＬ２１１とが接合された接合レンズ）と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０８と負メニスカスレンズＬ２０９との間隔を変化させることができるように構成されてもよい。この場合、第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０８よりも像側の各レンズと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とは、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

以下の表２に、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。

（表２）
［全体諸元］
β＝60倍
ｆ＝3.33
ＮＡ＝1.42 ＷＤ＝0.15
Ｈ１＝9.06 Ｈ２＝4.68
νｄＬｅ＝25.15 θｇＦＬｅ＝0.6102
ＤＬｅ＝6.50
νｄＬｐ＝27.35 θｇＦＬｐ＝0.6319
ｆＬｐ＝128.46
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ Ｈ θｇＦ
1 ∞ 0.10 1.5148 40.31
2 ∞ 0.17 1.5244 54.28
3 ∞ 0.05 1.5148 40.31
4 ∞ 0.48 1.5182 58.90
5 -1.801 3.98 1.9538 32.33
6 -3.490 0.20
7 -53.550 2.73 1.5932 67.90 5.54
8 -13.100 0.20 6.20
9 80.000 0.93 1.6127 44.46 7.04
10 17.298 6.84 1.4388 94.94 7.50
11 -11.149 0.20 8.02
12 -39.599 0.90 1.6541 39.68 8.09
13 15.062 8.64 1.4339 95.25 8.52
14 -12.884 0.20 9.06
15 21.270 0.90 1.7880 47.37 8.71
16 9.501 5.80 1.5691 71.34 7.95
17 -49.451 0.20 7.89
18 -63.109 1.30 1.6638 27.35 7.81 0.6319
19 -36.566 0.20 7.74
20 17.265 0.91 1.6127 44.46 7.00
21 7.928 4.77 1.4388 94.94 6.17
22 -18.436 0.92 1.8160 46.62 5.95
23 22.698 0.20 5.62
24 7.950 5.77 1.8503 32.35
25 -11.102 3.15 1.8548 24.80
26 3.629 3.11
27 -4.692 4.84 1.9165 31.60
28 -44.290 6.50 1.8545 25.15 3.45 0.6102
29 -10.482 ― 4.68
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 4 6.03
G2 7 12.12
G3 24 -131.43
G4 27 -61.23

図６は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図７は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの倍率色収差（横色収差）を示す図である。図８は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズは、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第３実施例）
第３実施例について、図９～図１２および表３を用いて説明する。図９は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。第３実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（３）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１４８とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４４とする。

第３実施例において、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、第１実施例と同様に構成されるため、第１実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０１と、両凹形状の負レンズＬ２０２と両凸形状の正レンズＬ２０３とが接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０４と両凸形状の正レンズＬ２０５が接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０６と両凸形状の正レンズＬ２０７とが接合された接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２０８と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０９と両凸形状の正レンズＬ２１０と両凹形状の負レンズＬ２１１とが接合された接合レンズと、から構成される。第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２０５における像側のレンズ面は、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面に該当する。第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２０８は、前述の条件式（５）～（７）等を満足する正レンズに該当する。

第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４０１と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４０２とが接合された接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズＬ４０２は、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて最も像側に配置された最終レンズＬｅに該当する。

また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることができるように構成される。第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

なお、第２レンズ群Ｇ２における前述の条件式（５）～（７）等を満足する正レンズＬ２０８よりも像側の各レンズ（すなわち、負メニスカスレンズＬ２０９と正レンズＬ２１０と負レンズＬ２１１とが接合された接合レンズ）と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２における正レンズＬ２０８と負メニスカスレンズＬ２０９との間隔を変化させることができるように構成されてもよい。この場合、第２レンズ群Ｇ２における正レンズＬ２０８よりも像側の各レンズと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とは、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

以下の表３に、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。

（表３）
［全体諸元］
β＝100倍
ｆ＝2.00
ＮＡ＝1.45 ＷＤ＝0.14
Ｈ１＝9.16 Ｈ２＝2.85
νｄＬｅ＝24.80 θｇＦＬｅ＝0.6122
ＤＬｅ＝9.01
νｄＬｐ＝27.79 θｇＦＬｐ＝0.6095
ｆＬｐ＝32.35
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ Ｈ θｇＦ
1 ∞ 0.10 1.5148 40.31
2 ∞ 0.17 1.5244 54.28
3 ∞ 0.04 1.5148 40.31
4 ∞ 0.60 1.5400 59.46
5 -2.353 2.79 1.9538 32.33
6 -2.884 0.20
7 -40.868 2.54 1.5924 68.37 4.94
8 -9.178 0.30 5.48
9 -37.924 0.96 1.6127 44.46 6.13
10 17.353 6.38 1.4343 94.77 7.05
11 -10.916 0.20 7.77
12 145.940 0.95 1.7205 34.71 8.66
13 21.720 6.73 1.4339 95.25 8.95
14 -12.641 0.20 9.16
15 59.190 0.95 1.7410 52.64 8.74
16 11.812 6.32 1.4339 95.25 8.32
17 -17.813 0.20 8.38
18 36.385 2.13 1.7408 27.79 7.95 0.6095
19 -68.478 0.20 7.81
20 22.711 0.96 1.7432 49.34 7.07
21 8.793 4.83 1.4388 94.94 6.17
22 -12.569 0.95 1.6910 54.82 5.95
23 31.942 0.20 5.56
24 7.299 5.07 1.6230 58.16
25 -22.161 8.01 1.8548 24.80
26 2.713 2.18
27 -2.969 1.33 1.9037 31.34
28 -24.035 9.01 1.8548 24.80 1.49 0.6122
29 -8.581 ― 2.85
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 4 4.20
G2 7 11.27
G3 24 -20.92
G4 27 -28.48

図１０は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図１１は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズの倍率色収差（横色収差）を示す図である。図１２は、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第３実施例に係る顕微鏡対物レンズは、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

（第４実施例）
第４実施例について、図１３～図１６および表４を用いて説明する。図１３は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの構成を示す光路図である。第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４とから構成される。第４実施例に係る顕微鏡対物レンズＯＬ（４）の先端部と物体ＯＢを覆うカバーガラスＣＶとの間は、浸液（オイル）で満たされている。カバーガラスＣＶと物体ＯＢとの間も、浸液（オイル）で満たされている。なお、浸液のｄ線（波長λ＝587.6nm）に対する屈折率は１．５１４８とする。カバーガラスＣＶのｄ線に対する屈折率は１．５２４４とする。

第４実施例において、第１レンズ群Ｇ１および第３レンズ群Ｇ３は、第１実施例と同様に構成されるため、第１実施例の場合と同じ符号を付して、これらの各レンズの詳細な説明を省略する。第２レンズ群Ｇ２は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０１と、両凹形状の負レンズＬ２０２と両凸形状の正レンズＬ２０３とが接合された接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２０４と両凸形状の正レンズＬ２０５とが接合された接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２０６と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０７と両凸形状の正レンズＬ２０８が接合された接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２０９と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１０と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１１とが接合された接合レンズと、から構成される。第２レンズ群Ｇ２の正レンズＬ２０５における像側のレンズ面は、光軸上の物体ＯＢから発せられる光線のうち、第２レンズ群Ｇ２において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面に該当する。第２レンズ群Ｇ２の正メニスカスレンズＬ２０６は、前述の条件式（５）～（７）等を満足する正レンズに該当する。

第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４０１と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４０２とが接合された接合レンズから構成される。第４レンズ群Ｇ４の正メニスカスレンズＬ４０２は、顕微鏡対物レンズＯＬにおいて最も像側に配置された最終レンズＬｅに該当する。

また、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間隔を変化させることができるように構成される。第３レンズ群Ｇ３および第４レンズ群Ｇ４は、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

なお、第２レンズ群Ｇ２における前述の条件式（５）～（７）等を満足する正メニスカスレンズＬ２０６よりも像側の各レンズ（すなわち、負メニスカスレンズＬ２０７と正レンズＬ２０８が接合された接合レンズ、および負メニスカスレンズＬ２０９と正メニスカスレンズＬ２１０と負メニスカスレンズＬ２１１とが接合された接合レンズ）と、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とを一体的に光軸に沿って移動させることで、カバーガラスＣＶの厚さに応じて第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０６と負メニスカスレンズＬ２０７との間隔を変化させることができるように構成されてもよい。この場合、第２レンズ群Ｇ２における正メニスカスレンズＬ２０６よりも像側の各レンズと、第３レンズ群Ｇ３と、第４レンズ群Ｇ４とは、光軸に沿って移動させることで所謂補正環として機能し、カバーガラスＣＶの厚さに応じて変化する収差を補正することができる。

以下の表４に、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、第１面は物体面（ＯＢ）である。

（表４）
［全体諸元］
β＝60倍
ｆ＝3.32
ＮＡ＝1.40 ＷＤ＝0.14
Ｈ１＝9.65 Ｈ２＝4.64
νｄＬｅ＝24.80 θｇＦＬｅ＝0.6122
ＤＬｅ＝5.67
νｄＬｐ＝24.71 θｇＦＬｐ＝0.6291
ｆＬｐ＝55.54
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ Ｈ θｇＦ
1 ∞ 0.10 1.5148 40.31
2 ∞ 0.17 1.5244 54.28
3 ∞ 0.05 1.5148 40.31
4 ∞ 0.50 1.5182 58.90
5 -1.609 3.94 1.9538 32.33
6 -3.613 0.20
7 -48.280 3.31 1.5932 67.90 5.99
8 -10.543 0.20 6.68
9 -106.359 1.00 1.6127 44.46 7.56
10 20.636 7.00 1.4388 94.94 8.34
11 -11.034 0.20 8.70
12 -50.111 0.85 1.6541 39.68 8.86
13 15.708 8.21 1.4339 95.25 9.32
14 -14.005 0.20 9.65
15 -150.000 2.00 1.7558 24.71 9.56 0.6291
16 -32.984 0.20 9.57
17 86.174 0.85 1.7880 47.37 9.12
18 10.681 5.75 1.5691 71.34 8.38
19 -88.353 0.20 8.34
20 13.721 0.85 1.6127 44.46 8.01
21 8.768 5.17 1.4388 94.94 7.31
22 407.881 1.44 1.8160 46.62 7.04
23 21.613 0.20 6.63
24 8.628 5.41 1.7880 47.35
25 -97.965 4.95 1.8548 24.80
26 3.733 3.72
27 -4.355 1.70 1.9165 31.60
28 -140.078 5.67 1.8548 24.80 3.32 0.6122
29 -7.944 ― 4.64
［レンズ群データ］
群 始面 焦点距離
G1 4 7.27
G2 7 13.15
G3 24 -51.56
G4 27 -76.08

図１４は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差（球面収差、像面湾曲、および歪曲収差）を示す図である。図１５は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズの倍率色収差（横色収差）を示す図である。図１６は、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズのコマ収差（メリジオナルコマ収差およびサジタルコマ収差）を示す図である。各収差図より、第４実施例に係る顕微鏡対物レンズは、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることがわかる。

各実施例に係る顕微鏡対物レンズは、無限遠補正型のレンズであるため、顕微鏡対物レンズからの光を集光する第２対物レンズと組み合わせて使用される。そこで、顕微鏡対物レンズと組み合わせて使用される第２対物レンズの一例について、図１７および表５を用いて説明する。図１７は、各実施例に係る顕微鏡対物レンズと組み合わせて使用される第２対物レンズの構成を示す光路図である。各実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図は、この第２対物レンズと組み合わせて使用したときのものである。図１７に示す第２対物レンズＩＬは、物体側から順に並んだ、両凸形状の正レンズＬ５１と両凹形状の負レンズＬ５２とが接合された接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ５３と両凹形状の負レンズＬ５４とが接合された接合レンズと、から構成される。第２対物レンズＩＬは、各実施例に係る顕微鏡対物レンズの像側に配置される。また、図１７に、第２対物レンズＩＬの入射瞳面Ｐｕを示す。

以下の表５に、第２対物レンズの諸元の値を掲げる。なお、［全体諸元］の表において、ｆ´は、第２対物レンズの焦点距離を示す。［レンズデータ］の表において、面番号、Ｒ、Ｄ、ｎｄ、およびνｄは、前述の表１～表４の説明で示したものと同じである。

（表５）
［全体諸元］
ｆ´＝200
［レンズデータ］
面番号 Ｒ Ｄ ｎｄ νｄ
1 75.043 5.100 1.62280 57.03
2 -75.043 2.000 1.74950 35.19
3 1600.580 7.500
4 50.256 5.100 1.66755 41.96
5 -84.541 1.800 1.61266 44.40
6 36.911 168.438

次に、［条件式対応値］の表を下記に示す。この表には、各条件式（１）～（１１）に対応する値を、全実施例（第１～第４実施例）について纏めて示す。
条件式（１） １．８＜Ｈ１／Ｈ２＜３．５
条件式（２） １．３＜ＤＬｅ／Ｈ２＜３．５
条件式（３） ２０＜νｄＬｅ＜３０
条件式（３－１） ２０＜νｄＬｅ＜２６
条件式（４） ０＜－０．００３５×（νｄＬｅ－２０）＋０．６３－θｇＦＬｅ
条件式（５） ２０＜νｄＬｐ＜４０
条件式（６） ０．５５＜θｇＦＬｐ
条件式（７） ０＜ｆＬｐ／ｆ＜４５
条件式（７－１） １２．５＜ｆＬｐ／ｆ＜４５
条件式（８） １．７５＜ｆ１／ｆ＜２．５
条件式（９） ３＜ｆ２／ｆ＜７
条件式（１０） ｆ３／ｆ＜０
条件式（１１） ｆ４／ｆ＜０

［条件式対応値］
条件式 第１実施例 第２実施例 第３実施例 第４実施例
（１） 1.93 1.93 3.21 2.08
（２） 1.73 1.39 3.16 1.22
（３）（３－１） 24.80 25.15 24.80 24.80
（４） 0.001 0.002 0.001 0.001
（５） 37.00 27.35 27.79 24.71
（６） 0.5862 0.6319 0.6095 0.6291
（７）（７－１） 21.02 38.56 16.18 16.74
（８） 1.80 1.81 2.10 2.19
（９） 3.62 3.64 5.64 3.96
（１０） -189.26 -39.45 -10.46 -15.55
（１１） -16.64 -18.38 -14.24 -22.94

上記各実施例によれば、倍率色収差をはじめとする諸収差が良好に補正された顕微鏡対物レンズを実現することができる。

ここで、上記各実施例は本実施形態の一具体例を示しているものであり、本実施形態はこれらに限定されるものではない。

Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群 Ｇ４ 第４レンズ群

Claims (14)

1. 光軸に沿って物体側から順に並んだ、第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、像側に凹面を向けた第３レンズ群と、物体側に凹面を向けた第４レンズ群とからなり、
   前記第１レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸形状の正レンズと、負レンズとからなり、
   前記第４レンズ群は、光軸に沿って物体側から順に並んだ、物体側に凹面を向けた負レンズと、正レンズとからなり、
   前記第３レンズ群および前記第４レンズ群が、一体的に光軸に沿って移動することで、前記第１レンズ群の物体側に設置されたカバーガラスの光軸方向の厚さに応じて、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔が可変となる構成であり、
   以下の条件式を満足する顕微鏡対物レンズ。
   １．８＜Ｈ１／Ｈ２＜３．５
   １．３＜ＤＬｅ／Ｈ２＜３．５
   但し、Ｈ１：光軸上の物体から発せられる光線のうち、前記第２レンズ群において最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
   Ｈ２：光軸上の物体から発せられる光線のうち、前記顕微鏡対物レンズにおいて最も像側に配置された最終レンズの像側のレンズ面における最も光軸から離れた光線と光軸との間の距離
   ＤＬｅ：前記最終レンズの光軸上の長さ
2. 以下の条件式を満足する請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
   ２０＜νｄＬｅ＜３０
   ０＜－０．００３５×（νｄＬｅ－２０）＋０．６３－θｇＦＬｅ
   但し、νｄＬｅ：前記最終レンズのアッベ数
   θｇＦＬｅ：前記最終レンズの部分分散比であり、前記最終レンズのｇ線に対する屈折率をｎｇＬｅとし、前記最終レンズのＦ線に対する屈折率をｎＦＬｅとし、前記最終レンズのＣ線に対する屈折率をｎＣＬｅとしたとき、次式で定義される
   θｇＦＬｅ＝（ｎｇＬｅ－ｎＦＬｅ）／（ｎＦＬｅ－ｎＣＬｅ）
3. 以下の条件式を満足する請求項２に記載の顕微鏡対物レンズ。
   ２０＜νｄＬｅ＜２６
4. 前記第２レンズ群は、複数の正レンズを有し、
   前記第２レンズ群の前記複数の正レンズのうち、少なくとも１つの正レンズが以下の条件式を満足する請求項１～３のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
   ２０＜νｄＬｐ＜４０
   ０．５５＜θｇＦＬｐ
   但し、νｄＬｐ：前記正レンズのアッベ数
   θｇＦＬｐ：前記正レンズの部分分散比であり、前記正レンズのｇ線に対する屈折率をｎｇＬｐとし、前記正レンズのＦ線に対する屈折率をｎＦＬｐとし、前記正レンズのＣ線に対する屈折率をｎＣＬｐとしたとき、次式で定義される
   θｇＦＬｐ＝（ｎｇＬｐ－ｎＦＬｐ）／（ｎＦＬｐ－ｎＣＬｐ）
5. 前記少なくとも１つの正レンズが以下の条件式を満足する請求項４に記載の顕微鏡対物レンズ。
   ０＜ｆＬｐ／ｆ＜４５
   但し、ｆＬｐ：前記正レンズの焦点距離
   ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
6. 前記少なくとも１つの正レンズが以下の条件式を満足する請求項５に記載の顕微鏡対物レンズ。
   １２．５＜ｆＬｐ／ｆ＜４５
7. 前記正レンズは、前記第２レンズ群において最も光軸から離れた光線が通るレンズ面よりも像側に配置される請求項４～６のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
8. 以下の条件式を満足する請求項１～７のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
   １．７５＜ｆ１／ｆ＜２．５
   但し、ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
9. 以下の条件式を満足する請求項１～８のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
   ３＜ｆ２／ｆ＜７
   但し、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
10. 以下の条件式を満足する請求項１～９のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
    ｆ３／ｆ＜０
    但し、ｆ３：前記第３レンズ群の焦点距離
    ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
11. 以下の条件式を満足する請求項１～１０のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
    ｆ４／ｆ＜０
    但し、ｆ４：前記第４レンズ群の焦点距離
    ｆ：前記顕微鏡対物レンズの焦点距離
12. 前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間隔を変化させることが可能である請求項１～１１のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズ。
13. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズと、前記顕微鏡対物レンズからの光を集光する第２対物レンズとを備える顕微鏡光学系。
14. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の顕微鏡対物レンズを備える顕微鏡装置。

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