WO2018198387A1 - 顕微鏡用光学系及びそれを用いた顕微鏡 - Google Patents

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WO2018198387A1
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optical system
microscope
lens group
sample
objective
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PCT/JP2017/022936
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清史 狩野
槌田　博文
梶谷　和男
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アクアシステム株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a photographed image on a display of the portable information terminal, and an optical system for a microscope used therefor.
  • the present applicant takes a picture of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal such as a smartphone or a tablet, and displays the photographed image on the display of the portable information terminal as an observation image. (See Japanese Patent Application No. 2016-163997).
  • Patent Document 1 an optical system in which a sample to be observed is directly placed on the most object side surface of the optical system is known (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above points.
  • the contrast and resolution of an observation image are obtained even when a sample of 1 micron order is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object side surface of the optical system. It is an object of the present invention to provide an optical system for a microscope that can make the lens sufficient, and a microscope using the same.
  • the microscope optical system of the present invention is: An optical system for a microscope used for a microscope that captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in a portable information terminal and displays a captured image on a display of the portable information terminal, An illumination optical system for irradiating the sample with light from a light source, and an objective optical system for imaging the light transmitted through the sample;
  • the objective optical system has an objective lens group, a first imaging lens group, and a second imaging lens group in order from the object side, Focusing is performed by moving a part or all of the second imaging lens group along the optical axis, The sample is placed in contact with or adjacent to the most object-side surface of the objective lens group, The following conditional expressions (1), (2) and (3) are satisfied.
  • NA L is the numerical aperture of the illumination optical system
  • NAO is the numerical aperture of said objective lens group
  • M O is the imaging magnification of the objective lens group.
  • the sample is placed on the object side surface (that is, the most object side surface of the optical system).
  • the object side surface that is, the most object side surface of the optical system.
  • the microscope optical system of the present invention is required to satisfy conditional expressions (1) and (2) for ensuring appropriate contrast and resolution.
  • conditional expression (1) if the value falls below the lower limit, the resolution of the image formed by the objective optical system becomes insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the number of optical elements (lenses, etc.) necessary for realizing sufficient resolution increases, and the design becomes very complicated. Further, in this conditional expression (2), if the lower limit value is not reached, the amount of light becomes insufficient, making it difficult to provide contrast. On the other hand, when the value exceeds the upper limit, the amount of light becomes excessive, and it becomes difficult to obtain sufficient resolution.
  • the microscope optical system of the present invention is required to satisfy the conditional expression (3) for enabling observation of a sample of 1 micron order with an appropriate size using a normal size imaging device. .
  • the optical system for a microscope of the present invention even when a sample of 1 micron order is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object side surface of the objective optical system, a photographed image (that is, an observation image) ) And appropriate contrast and resolution, the camera function of the portable information terminal ensures the image quality of the sample to be observed.
  • the image can be taken.
  • conditional expression (1-1) instead of conditional expression (1).
  • only one of the upper limit value and the lower limit value of the conditional expression (1-1) may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the conditional expression (1).
  • conditional expression (2-1) instead of the conditional expression (2).
  • only one of the upper limit value and the lower limit value of conditional expression (2-1) may be replaced with the upper limit value or lower limit value of conditional expression (2).
  • Conditional expression (4) is a conditional expression for obtaining a more appropriate contrast.
  • conditional expression (4) if the lower limit is not reached, it is difficult to obtain a sufficient amount of light. On the other hand, if the upper limit value is exceeded, the amount of light that irradiates outside the observation range increases, flare is likely to occur, and the contrast tends to decrease.
  • conditional expressions (4-1) and (4-2) instead of the conditional expression (4).
  • only one of the upper limit value and the lower limit value of the conditional expression (4-1) may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the conditional expressions (4) and (4-1), or the conditional expression (4-2)
  • Only one of the upper limit value and the lower limit value of) may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of conditional expressions (4) and (4-2).
  • D is the distance from the sample-side end surface of the illumination optical system to the sample.
  • Conditional expression (5) is a conditional expression for making the structure of the microscope simple and small when the microscope is designed by applying the above microscope optical system. In conditional expression (5), if the lower limit value is not reached, it is impossible to secure a work space for placing the sample. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value, the size of the optical system for the microscope (and hence the microscope on which it is mounted) increases, and the adjustment accuracy required for the illumination optical axis increases.
  • conditional expression (5-1) instead of conditional expression (5).
  • only one of the upper limit value and the lower limit value of the conditional expression (5-1) may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of the conditional expression (5).
  • the microscope of the present invention is A microscope including any one of the above optical systems for a microscope, A microscope main body, and a mounting table connected to the microscope main body on which the portable information terminal is mounted;
  • the microscope main body includes a sample mounting unit for mounting the sample, and a light source for irradiating the sample mounting unit with light.
  • the illumination optical system of the microscope optical system is disposed between the sample mounting portion and the light source,
  • the objective lens group of the microscope optical system is arranged inside the microscope main body so that the most object side surface of the objective lens group is exposed at the sample mounting portion,
  • the first imaging lens group of the microscope optical system is disposed on the image side of the objective lens group inside the microscope body,
  • the second imaging lens group of the microscope optical system is arranged inside the portable information terminal.
  • the microscope of the present invention has the second imaging lens that moves at the time of focusing arranged inside the portable information terminal, so that the microscope main body, the objective lens group and the first imaging lens group incorporated therein are 1 One unit can be constructed at low cost.
  • the light source is preferably an LED.
  • LEDs have the merit that they can be driven for a long time with dry batteries and generate little heat. In addition to this, unlike a light bulb or the like, since the illumination light is white, it becomes easier to obtain a better observation image.
  • FIG. 1A shows the state which has mounted the portable information terminal
  • FIG. 1B shows the state which has not mounted the portable information terminal.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the first imaging lens group of the objective optical system of the microscope optical system in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of a second imaging lens group of the objective optical system of the microscope optical system in FIG. 3.
  • FIG. 8A is an aberration curve diagram of the microscope optical system of FIG. 3, FIG. 8A shows spherical aberration, FIG. 8B shows astigmatism, and FIG. 8C shows distortion.
  • FIG. 12A is an aberration curve diagram of the microscope optical system of FIG. 9, FIG. 12A shows spherical aberration, FIG. 12B shows astigmatism, and FIG. 12C shows distortion.
  • the photograph which shows the observation image of the spore of a blue mold by the microscope of FIG. 1 or FIG. The photograph which shows the observation image of yeast (Candida) by the microscope of FIG. 1 or FIG.
  • the microscope M captures an image of a sample to be observed by a camera function provided in the portable information terminal and displays it on the display of the portable information terminal.
  • a microscope M includes a microscope main body 1, a mounting table 2 that can be detachably connected to the microscope main body 1, a portable information terminal P mounted on the mounting table 2, and a microscope main body 1. It is comprised with the optical system 3 (optical system for microscopes) arrange
  • the optical system 3 optical system for microscopes
  • the microscope main body 1 includes a housing 1 a in which a recessed portion that is recessed in the horizontal direction is formed, a sample mounting portion 1 b that is provided below the recessed portion of the housing 1 a, and a housing. It has the light source 1c which is arrange
  • the LED is used as the light source 1c.
  • the LED is used as the light source 1c because the LED has a merit that it can be driven for a long time with a dry battery or the like and generates less heat.
  • the illumination light is white, This is because there is a merit that a better observation image can be easily obtained.
  • the light source in this invention is not limited to LED, You may use an incandescent lamp, a xenon lamp, etc. as long as it can fully irradiate a sample with illumination light.
  • the mounting table 2 is configured as an inverted L-shaped member by a plate-shaped mounting plate 2a on which the portable information terminal P is mounted and a plate-shaped support leg 2b that supports the mounting plate 2a.
  • a circular see-through window 2c is formed in the mounting plate 2a so as to penetrate from the surface on the side where the portable information terminal P is mounted to the surface on the microscope body 1 side.
  • the see-through window 2 c is formed at a position corresponding to the camera lens P ⁇ b> 1 (second imaging lens group G ⁇ b> 14) of the portable information terminal P in a state of being placed on the placing table 2.
  • the optical system 3 includes an illumination optical system 3a for irradiating the sample with light from the light source 1c, and an objective optical system 3b for forming an image of light transmitted through the sample.
  • the illumination optical system 3a is disposed inside the housing 1a of the microscope main body 1, adjacent to the lower surface of the light source 1c, and facing the sample mounting portion 1b.
  • the objective optical system 3b includes an objective lens group 3b1 disposed below the sample mounting portion 1b, a first imaging lens group 3b2 disposed at a position corresponding to the transparent window 2c of the housing 1a, and a portable information terminal P camera lens P1 (not shown in FIG. 2).
  • the objective lens group 3b1 is disposed so that the surface closest to the object is exposed on the sample mounting portion 1b, and the sample to be observed is adjacent to the surface directly or via a cover glass or the like. Placed.
  • the light emitted from the light source 1c and transmitted through the sample passes through the objective lens group 3b1, is reflected by the mirror m, and passes through the first imaging lens group 3b2, and then the housing 1a (that is, the microscope body 1).
  • the light is emitted to the outside (specifically, a position corresponding to the see-through window 2c of the mounting table 2).
  • the light emitted to the outside of the housing 1a is imaged by the camera lens P1 of the portable information terminal P mounted on the mounting table 2 (that is, the second imaging optical system that moves during focusing).
  • the image (that is, the observation image of the sample) is photographed by an imaging element built in the portable information terminal P, and is displayed on the display of the portable information terminal P as a photographed image (that is, an observation image).
  • the objective lens group 3b1 and the first lens group 3b1 built in the microscope body 1 are used.
  • the imaging lens group 3b2 (that is, the lens group that does not move) is used as one unit. Thereby, it is not necessary to provide a complicated mechanism in the microscope body 1, and the production cost of the microscope body 1 can be suppressed.
  • the lens group may be configured as an independent unit that is detachable from the microscope body.
  • E represents a power of 10.
  • E-01 represents 10 minus the first power.
  • Each aspheric shape is expressed by the following equation using each aspheric coefficient described in the numerical data.
  • the coordinate in the direction along the optical axis is Z
  • the coordinate in the direction perpendicular to the optical axis is Y.
  • the optical system 3 includes the illumination optical system 3a disposed on the optical axis Lc and the objective optical system 3b.
  • the illumination optical system 3a is comprised only by the illumination lens group G11.
  • the objective optical system 3b includes an objective lens group G12 (that is, the objective lens group 3b1), a first imaging lens group G13 (that is, the first imaging lens group 3b2), The imaging lens group G14 (that is, the camera lens P1) is included.
  • the light emitted from the light source 1c (light emitting surface L) is guided to the sample to be observed (that is, the object plane O) by the illumination lens group G11.
  • the light transmitted through the sample is imaged once on the first image plane IM1 by the objective lens group G12.
  • the image formed on the first image plane IM1 is formed again on the second image plane IM2 by the first imaging lens group G13 and the second imaging lens group G14.
  • the second image plane IM2 coincides with the imaging plane of the imaging element of the portable information terminal P, and the image formed on the plane is displayed on the display of the portable information terminal P.
  • the illumination lens group G11 includes a planoconvex lens L11 having a positive refractive power and having a convex surface facing the object side.
  • the surface data related to the illumination lens group G11 is shown below.
  • the objective lens group G12 includes, in order from the object side, a lens L21 that is a flat lens used as a cover glass, and a lens that is a meniscus lens having negative refractive power and having a convex surface facing the image surface.
  • L22 a lens L23 which is a biconvex lens having a positive refractive power
  • a lens L24 which is a meniscus lens having a negative refractive power and having a concave surface facing the image side
  • the lens L24 and the lens L25 are cemented.
  • the object side surface (tenth surface) and the image side surface (eleventh surface) of the lens L26 are aspheric.
  • the surface data related to the objective lens group G12 is shown below.
  • the first imaging lens group G13 includes a lens L31 that is a biconvex lens having a positive refractive power and a lens L32 that is a meniscus lens having a negative refractive power and having a convex surface facing the image side. And a lens L33 which is a plano-convex lens having a positive refractive power and having a flat surface facing the image side, and a lens L34 which is a flat lens.
  • the lens L31 and the lens L32 are cemented.
  • the surface data related to the first imaging lens group G13 is shown below.
  • a flat lens is provided on the most image side of the first imaging lens group G13 (that is, between the first imaging lens group G13 and the second imaging lens group G14).
  • a certain lens L34 is arranged. The lens L34 is fixed during focusing. Thereby, in the objective optical system 3b, the first imaging lens group G13 and the second imaging lens group G14 are configured to be separable as independent optical systems.
  • the lens L34 is not limited to a flat lens, and may be a spherical or aspherical lens based on the shape of the housing 1a (placement space for the first imaging lens group G13), required optical performance, and the like. May be used.
  • the second imaging lens group G14 has a positive refractive power, a lens L41 that is a biconvex lens having a positive refractive power, a lens L42 that is a biconcave lens having a negative refractive power, and the like.
  • the lens L43 is a meniscus lens having a convex surface facing the image side.
  • focusing is performed by moving the entire second imaging lens group G14 along the optical axis Lc. Specifically, focusing is performed by changing a surface interval (6.6 mm) related to surface number 6 in numerical data 4 described later.
  • the focusing method is not limited to such a configuration, and may be performed by moving a part of the second imaging lens group G14 along the optical axis.
  • the surface data relating to the second imaging lens group G14 is shown below.
  • FIG. 8 is an aberration diagram related to the objective lens group 3b1 of the objective optical system 3b of the optical system 3.
  • FIG. 8A and 8B show spherical aberration (SA (mm)), FIG. 8B shows astigmatism (AST (mm)), and FIG. 8C shows distortion aberration (DIS (%)).
  • SA spherical aberration
  • AST mm
  • DIS distortion aberration
  • the solid line indicates the F line
  • the broken line indicates the d line
  • the alternate long and short dash line indicates the C line aberration.
  • FIG. 8B astigmatism
  • the solid line indicates the tangential plane
  • the broken line indicates the sagittal plane.
  • the optical system 3 the numerical aperture NA L of the illumination optical system 3a is 0.069, the numerical aperture NAO of 0.2 of the objective lens group 3b1, imaging of the objective lens 3b1
  • the magnification MO is 30, which satisfies the following conditional expressions (1), (2) and (3).
  • NA L ⁇ 2 ⁇ NAO ⁇ NA L ⁇ 15 ⁇ (1) 0.01 ⁇ NA L ⁇ 0.1 (2) 25 ⁇ MO ⁇ 100 (3)
  • Conditional expressions (1) and (2) are conditional expressions for ensuring appropriate contrast and resolution.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression for enabling observation of a sample on the order of 1 micron with an appropriate size using a normal-size imaging device.
  • the optical system 3 that satisfies these conditional expressions (1), (2), and (3), from the aberration diagram of FIG. 8 and the observed images (that is, taken images) of FIGS.
  • the size of the captured image is made appropriate, and Since the contrast and the resolution can be made sufficient, the image of the sample to be observed can be captured while ensuring sufficient image quality by the camera function provided in the portable information terminal P.
  • the effective diameter Ed (a value obtained by doubling the effective radius) of the illumination optical system 3a is 4.8 mm, which satisfies the following conditional expression (4). 2 mm ⁇ Ed ⁇ 8 mm (4)
  • the microscope optical system of the present invention only needs to satisfy the conditional expressions (1), (2), and (3), and the conditional expression (4) does not necessarily have to be satisfied.
  • the distance D from the end surface on the sample side of the illumination optical system 3a to the sample is 35 mm, and the following conditional expression (5) is satisfied. ing. 5 mm ⁇ D ⁇ 50 mm (5)
  • the size of the optical system for the microscope (and thus the microscope on which it is mounted) is secured while ensuring a sufficient work space for placing the sample.
  • the adjustment accuracy required for the size and the illumination optical axis can be suppressed.
  • the microscope optical system of the present invention only needs to satisfy the conditional expressions (1), (2), and (3), and the conditional expression (5) does not necessarily have to be satisfied.
  • the microscope of the present embodiment differs from the microscope M of the first embodiment only in the configuration of the illumination lens group constituting the illumination optical system and the configuration of the objective lens group of the objective optical system. Only numerical data relating to the configuration of the illumination lens group constituting the illumination optical system, the configuration of the objective lens group of the objective optical system, and various data relating to the entire optical system will be described.
  • the optical system of the present embodiment includes an illumination optical system disposed on the optical axis Lc and an objective optical system.
  • the illumination optical system is comprised only by the illumination lens group G21.
  • the objective optical system includes an objective lens group G22 (that is, objective lens group 3b1), a first imaging lens group G13 (that is, first imaging lens group 3b2), and a second connection, which are arranged in order from the object side. It is composed of an image lens group G14 (that is, a camera lens P1).
  • the light emitted from the light source (light emitting surface L) is guided to the sample to be observed (that is, the object plane O) by the illumination lens group G21.
  • the light transmitted through the sample is imaged once on the first image plane IM1 by the objective lens group G22.
  • the image formed on the first image plane IM1 is formed again on the second image plane IM2 by the first imaging lens group G13 and the second imaging lens group G14.
  • the second image plane IM2 coincides with the imaging plane of the imaging element of the portable information terminal P, and the image formed on the plane is displayed on the display of the portable information terminal P.
  • the illumination lens group G21 includes a biconvex lens L51 having a positive refractive power.
  • the surface data related to the illumination lens group G21 is shown below.
  • the objective lens group G22 includes, in order from the object side, a lens L61 that is a flat lens used as a cover glass, and a lens that is a plano-convex lens having a positive refractive power and a convex surface facing the image side.
  • lens L62 a lens L63 that is a meniscus lens having a positive refractive power and a convex surface facing the image side, a lens L64 that is a meniscus lens having a negative refractive power and a concave surface facing the image side, and positive refraction
  • a lens L65 which is a biconvex lens having power
  • a lens L66 which is a meniscus lens having negative refractive power and having a concave surface facing the image side
  • lens L65 which is a biconvex lens having positive refractive power.
  • the lens L64 and the lens L65 are joined, and the lens L66 and the lens L67 are joined. Further, the objective lens group G22 is configured such that an oil immersion liquid exists between the lens 61 and the lens 62 during observation.
  • the surface data related to the objective lens group G22 is shown below.
  • FIG. 12 is an aberration diagram related to the objective lens group of the objective optical system of the optical system of the present embodiment.
  • FIG. 12A shows spherical aberration (SA (mm)
  • FIG. 12B shows astigmatism (AST (mm))
  • FIG. 12C shows distortion aberration (DIS (%)).
  • SA spherical aberration
  • AST mm
  • DIS distortion aberration
  • the solid line indicates the F-line
  • the broken line indicates the d-line
  • the alternate long and short dash line indicates the C-line aberration.
  • FIG. 12B astigmatism
  • the solid line indicates the tangential plane
  • the broken line indicates the sagittal plane.
  • the numerical aperture NA L of the illumination optical system is 0.093
  • the numerical aperture NAO of the objective lens group 1.2 imaging of the objective lens group
  • the magnification MO is 100, which satisfies the following conditional expressions (1), (2), and (3).
  • Conditional expressions (1) and (2) are conditional expressions for ensuring appropriate contrast and resolution.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression for enabling observation of a sample on the order of 1 micron with an appropriate size using a normal-size imaging device.
  • the optical system of the present embodiment satisfying these conditional expressions (1), (2) and (3), the aberration diagram of FIG. 12 and the observed images of FIG. 13 to FIG. As is clear from the image), even when a sample of the order of 1 micron is arranged so as to be in contact with or adjacent to the most object side surface of the objective optical system, the size of the photographed image should be appropriate. In addition, since the contrast and the resolution can be made sufficient, the image of the sample to be observed can be captured while ensuring sufficient image quality by the camera function of the portable information terminal.
  • the effective diameter Ed (a value obtained by doubling the effective radius) of the illumination optical system is 5.2 mm, which satisfies the following conditional expression (4). 2 mm ⁇ Ed ⁇ 8 mm (4)
  • the optical system of the present embodiment satisfies the conditional expression (4), so that a sufficient amount of light is obtained and flare is prevented.
  • the distance D from the end surface on the sample side of the illumination optical system to the sample (that is, d3 in the numerical data 5) is 28 mm, and the following conditional expression (5) is satisfied. Is pleased. 5 mm ⁇ D ⁇ 50 mm (5)
  • the optical system of the present embodiment satisfies the conditional expression (5), an optical system for a microscope (and thus a microscope on which the optical system is mounted) while ensuring a sufficient work space when placing a sample. Therefore, it is possible to reduce the size and the adjustment accuracy required for the illumination optical axis.
  • FIGS. 13 to 20 show images observed with a microscope equipped with any of the optical systems described above.
  • 13 is Escherichia coli (about 3 ⁇ m)
  • FIG. 14 is Salmonella (about 2 ⁇ m)
  • FIG. 15 is S. aureus (about 1 ⁇ m)
  • FIG. 16 is Pseudomonas aeruginosa (about 3 ⁇ m)
  • FIG. 18 is an observation image of yeast (Candida) (about 5 ⁇ m)
  • FIG. 19 is an observation image of wine yeast (about 5 ⁇ m)
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Abstract

１ミクロンオーダーの試料を光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像のコントラスト及び解像度を十分なものにすることができる顕微鏡用光学系を提供する。　顕微鏡用光学系は、照明光学系Ｇ１１と、対物光学系とを備え、対物光学系は、物体側から順に、対物レンズ群Ｇ１２と、第１結像レンズ群Ｇ１３と、第２結像レンズ群Ｇ１４とを有し、以下の条件式を満足する。　ＮＡＬ×２　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１５　・・・（１）　０．０１　≦　ＮＡＬ　≦　０．１　・・・（２）　２５　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３）　ただし、ＮＡＬは照明光学系Ｇ１１の開口数であり、ＮＡＯは対物レンズ群Ｇ１２の開口数であり、ＭＯは対物レンズ群Ｇ１２の結像倍率である。

Description

顕微鏡用光学系及びそれを用いた顕微鏡
　本発明は、観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡及びそれに用いる顕微鏡用光学系に関する。
　本件出願人は、スマートフォン、タブレット等の携帯情報端末が備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を撮影し、その撮影画像を観察画像として携帯情報端末のディスプレイに表示する携帯情報端末設置型の顕微鏡を提案している（特願２０１６‐１６３９９７号明細書参照）。
　また、特許文献１に使用可能な光学系としては、観察対象である試料を光学系の最も物体側の面に直接載置するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許第７９９５２７２号明細書
　しかし、特許文献１に記載の光学系では、細菌等の１ミクロンオーダーの試料を観察する場合、その観察画像のコントラスト及び解像度を十分なものにすることが難しく、良好な観察画像を得ることができないという問題があった。そのため、本件出願人が提案している上述の顕微鏡に特許文献１に記載の光学系を採用した場合、携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像画像（すなわち、観察画像）もコントラスト及び解像度が十分なものとはならない。
　本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、１ミクロンオーダーの試料を光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、観察画像のコントラスト及び解像度を十分なものにすることができる顕微鏡用光学系及びそれを用いた顕微鏡を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡用光学系は、
　観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡に用いられる顕微鏡用光学系であって、
　光源からの光を試料に照射するための照明光学系と、前記試料を透過した光を結像するための対物光学系を備え、
　前記対物光学系は、物体側から順に、対物レンズ群と、第１結像レンズ群と、第２結像レンズ群とを有し、
　前記第２結像レンズ群の一部又は全部を光軸に沿って移動させることによって、フォーカシングが行われ、
　前記対物レンズ群の最も物体側の面には、前記試料が接触又は隣接して配置され、
　以下の条件式（１），（２）及び（３）を満足することを特徴とする。
　　　ＮＡＬ×２　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１５　・・・（１）
　　　０．０１　≦　ＮＡＬ　≦　０．１　・・・（２）
　　　２５　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３）
　ただし、ＮＡＬは前記照明光学系の開口数であり、ＮＡＯは前記対物レンズ群の開口数であり、ＭＯは前記対物レンズ群の結像倍率である。
　このように、本発明の顕微鏡用光学系では、対物レンズ群の最も物体側のレンズ成分を固定とすることにより、その物体側の面（すなわち、光学系の最も物体側の面）に、試料を接触又は隣接するように配置して（例えば、最も物体側の面に試料を直接又はカバーガラス等を挟んで載置して）観察を行うことができるようになっている。
　これに加え、本発明の顕微鏡用光学系では、適切なコントラスト及び解像度を担保するための条件式（１）及び（２）を満足することを要件としている。
　この条件式（１）において、下限値を下回ると、対物光学系によって結像された像の解像度が不十分となってしまう。一方、上限値を上回ると、十分な解像度を実現するために必要な光学要素（レンズ等）の数が増え、設計が非常に複雑になってしまう。また、この条件式（２）において、下限値を下回ると、光量が足りなくなり、コントラストをつけにくくなる。一方、上限値を上回ると、光量が過剰となり、十分な解像度が得にくくなる。
　さらに、本発明の顕微鏡用光学系では、通常サイズの撮像素子を用いて、１ミクロンオーダーの試料を適度な大きさで観察可能とするための条件式（３）を満足することを要件としている。
　この条件式（３）において、下限値を下回ると、観察画像における試料のサイズが小さくなりすぎてしまう。一方、上限値を上回ると、観察画像における試料のサイズが大きくなりすぎてしまう。
　したがって、本発明の顕微鏡用光学系によれば、１ミクロンオーダーの試料を対物光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、撮影画像（すなわち、観察画像）の大きさを適切なものとし、且つ、そのコントラスト及び解像度を十分なものにすることができるので、携帯情報端末が備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。
　なお、条件式（１）に代わり、次の条件式（１－１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。また、条件式（１－１）の上限値又は下限値の一方のみを、条件式（１）の上限値又は下限値と置き換えてもよい。
　　　ＮＡＬ×２．８　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１３　・・・（１－１）
　また、条件式（２）に代わり、次の条件式（２－１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。また、条件式（２－１）の上限値及び下限値の一方のみを、条件式（２）の上限値又は下限値と置き換えてもよい。
　　　０．０７　≦　ＮＡＬ　≦　０．０９　・・・（２－１）
　なお、条件式（３）に代わり、次の条件式（３－１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。
　　　３０　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３－１）
　また、本発明の顕微鏡用光学系においては、
　以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
　　　２ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　８ｍｍ　・・・（４）
　ただし、Ｅｄは前記照明光学系の有効径である。
　条件式（４）は、さらに適切なコントラストを得るための条件式である。この条件式（４）において、下限値を下回ると、十分な光量が得にくくなる。一方、上限値を上回ると、観察範囲の外を照射する光量が増えて、フレアが発生しやすくなり、コントラストが低下しやすくなってしまう。
　なお、条件式（４）に代わり、次の条件式（４－１）及び（４－２）のいずれかを満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。また、条件式（４－１）の上限値及び下限値の一方のみを、条件式（４）、（４－１）の上限値又は下限値と置き換えてもよいし、条件式（４－２）の上限値及び下限値の一方のみを、条件式（４）、（４－２）の上限値又は下限値と置き換えてもよい。
　　　４ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　６ｍｍ　・・・（４－１）
　　　４．８ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　５．２ｍｍ　・・・（４－２）
　また、本発明の顕微鏡用光学系においては、
　以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
　　　５ｍｍ　≦　Ｄ　≦　５０ｍｍ　・・・（５）
　ただし、Ｄは前記照明光学系の前記試料側の端面から前記試料までの距離である。
　条件式（５）は、上記の顕微鏡用光学系を適用して顕微鏡を設計する際に、その顕微鏡の構造を簡易且つ小型なものにするための条件式である。この条件式（５）において、下限値を下回ると、試料を載置する際の作業スペースを確保することができなくなる。一方、上限値を上回ると、顕微鏡用光学系（ひいては、それを搭載する顕微鏡）のサイズが大きくなり、また、照明光軸に対して要求される調整精度が高くなってしまう。
　なお、条件式（５）に代わり、次の条件式（５－１）を満足するように構成するとさらに好ましいことが、実験的に判明している。また、条件式（５－１）の上限値及び下限値の一方のみを、条件式（５）の上限値又は下限値と置き換えてもよい。
　　　２８ｍｍ　≦　Ｄ　≦　３５ｍｍ　・・・（５－１）
　また、上記目的を達成するために、本発明の顕微鏡は、
　上記いずれかの顕微鏡用光学系を備えている顕微鏡であって、
　顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に接続され、前記携帯情報端末が載置される載置台とを備え、
　前記顕微鏡本体は、前記試料を載置するための試料載置部と、前記試料載置部に光を照射するための光源とを有し、
　前記顕微鏡用光学系の前記照明光学系は、前記試料載置部と前記光源との間に配置され、
　前記顕微鏡用光学系の前記対物レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部に、前記対物レンズ群の最も物体側の面が前記試料載置部で露出するように配置され、
　前記顕微鏡用光学系の前記第１結像レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部の前記対物レンズ群の像側に配置され、
　前記顕微鏡用光学系の前記第２結像レンズ群は、前記携帯情報端末の内部に配置されていることを特徴とする。
　このように、本発明の顕微鏡は、フォーカシング時に移動する第２結像レンズを携帯情報端末の内部に配置することにより、顕微鏡本体及びそれに内蔵される対物レンズ群及び第１結像レンズ群を１つのユニットとして、安価に構成することができる。
　また、本発明の顕微鏡においては、
　前記光源は、ＬＥＤであることが好ましい。
　ＬＥＤは、乾電池等で長時間駆動でき、発熱も少ないというメリットがある。これに加え、電球等とは異なり、照明光が白色であるので、さらに良好な観察画像を得やすくなる。
第１実施形態に係る顕微鏡を示す斜視図であり、図１Ａは携帯情報端末を載置している状態を示し、図１Ｂは携帯情報端末を載置していない状態を示す。 図１の顕微鏡の内部の構造を示すＩＩ－ＩＩ断面図。 図１の顕微鏡の顕微鏡用光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。 図３の顕微鏡用光学系の照明光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。 図３の顕微鏡用光学系の対物光学系の対物レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。 図３の顕微鏡用光学系の対物光学系の第１結像レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。 図３の顕微鏡用光学系の対物光学系の第２結像レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。 図３の顕微鏡用光学系の収差曲線図であり、図８Ａは球面収差、図８Ｂは非点収差、図８Ｃは歪曲収差を示す。 第２実施形態に係る顕微鏡の顕微鏡用光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。 図９の顕微鏡用光学系の照明光学系の構成を示す光軸に沿う断面図。 図９の顕微鏡用光学系の対物光学系の対物レンズ群の構成を示す光軸に沿う断面図。 図９の顕微鏡用光学系の収差曲線図であり、図１２Ａは球面収差、図１２Ｂは非点収差、図１２Ｃは歪曲収差を示す。 図１又は図９の顕微鏡による大腸菌の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡によるサルモネラ菌の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡による黄色ブドウ球菌の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡による緑膿菌の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡による青カビの胞子の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡による酵母（カンジダ）の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡によるワイン酵母の観察画像を示す写真。 図１又は図９の顕微鏡による口腔内細菌の観察画像を示す写真。
　［第１実施形態］
　以下、図１～図８を参照して、第１実施形態に係る顕微鏡Ｍ及びそれに用いられる光学系について説明する。顕微鏡Ｍは、観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、その携帯情報端末のディスプレイに表示するものである。
　まず、図１及び図２を参照して、顕微鏡Ｍの構成について説明する。
　図１Ａに示すように、顕微鏡Ｍは、顕微鏡本体１と、その顕微鏡本体１に着脱自在に接続可能な載置台２と、載置台２に載置される携帯情報端末Ｐと、顕微鏡本体１の内部から携帯情報端末Ｐの内部に亘って配置された光学系３（顕微鏡用光学系）とで構成される。
　図１Ｂ及び図２に示すように、顕微鏡本体１は、水平方向に窪んだ凹部が形成された筐体１ａと、筐体１ａの凹部の下方側に設けられた試料載置部１ｂと、筐体１ａの凹部の上方側に配置され、試料載置部１ｂに光を照射する光源１ｃとを有している。
　光源１ｃとしては、ＬＥＤが用いられている。ここで、光源１ｃとしてＬＥＤを採用しているのは、ＬＥＤが、乾電池等で長時間駆動でき、発熱も少ないというメリットがあり、また、電球等とは異なり、照明光が白色であるので、さらに良好な観察画像を得やすくなるというメリットがあるためである。なお、本発明における光源は、ＬＥＤに限定されるものではなく、試料に照明光を十分に照射できるものであれば、白熱電球、キセノンランプ等を用いてもよい。
　載置台２は、携帯情報端末Ｐを載置する板状の載置板２ａと、載置板２ａを支持する板状の支持脚２ｂとによって、逆Ｌ字状の部材として構成されている。載置板２ａには、携帯情報端末Ｐを載置する側の面から顕微鏡本体１側の面まで貫くようにして円形の透視窓２ｃが形成されている。透視窓２ｃは、載置台２に載置された状態の携帯情報端末ＰのカメラレンズＰ１（第２結像レンズ群Ｇ１４）に対応する位置に形成されている。
　光学系３は、光源１ｃからの光を試料に照射するための照明光学系３ａと、試料を透過した光を結像するための対物光学系３ｂとで構成されている。
　照明光学系３ａは、顕微鏡本体１の筐体１ａの内部であって、光源１ｃの下面に隣接し、且つ、試料載置部１ｂに対向する位置に配置されている。
　対物光学系３ｂは、試料載置部１ｂの下方に配置された対物レンズ群３ｂ１と、筐体１ａの透視窓２ｃに対応する位置に配置された第１結像レンズ群３ｂ２と、携帯情報端末ＰのカメラレンズＰ１（図２では不図示）とで構成されている。
　対物レンズ群３ｂ１は、試料載置部１ｂに最も物体側の面が露出するように配置されており、その面には観察対象である試料が、直接又はカバーガラス等を介して隣接するようにして載置される。
　光源１ｃから照射され、試料を透過した光は、対物レンズ群３ｂ１を通過した後、ミラーｍで反射され、第１結像レンズ群３ｂ２を介して、筐体１ａ（すなわち、顕微鏡本体１）の外部（具体的には、載置台２の透視窓２ｃに対応する位置）に出射される。
　筐体１ａの外部に射出された光は、載置台２に載置されている携帯情報端末ＰのカメラレンズＰ１（すなわち、フォーカシング時に移動する第２結像光学系）によって結像される。その像（すなわち、試料の観察画像）は、携帯情報端末Ｐの内蔵する撮像素子によって撮影され、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に撮影画像（すなわち、観察画像）として表示される。
　このように、顕微鏡Ｍでは、フォーカシング時に移動する第２結像レンズとして携帯情報端末Ｐに搭載されているカメラレンズＰ１を利用することにより、顕微鏡本体１に内蔵される対物レンズ群３ｂ１及び第１結像レンズ群３ｂ２（すなわち、移動しないレンズ群）を１つのユニットとしている。これにより、顕微鏡本体１に複雑な機構を設ける必要がなく、顕微鏡本体１の生産コストを抑えることができるようになっている。
　ただし、対物レンズ群及び第１レンズ群の少なくとも一方を交換可能とするために、そのレンズ群を顕微鏡本体と着脱自在な独立したユニットとして構成してもよい。
　次に、図３～図８を参照して、光学系３の構成について詳細に説明する。
　なお、図４～図７に示した各レンズ群の光軸に沿う断面図において、ｒ１，ｒ２，・・・及びｄ１，ｄ２，・・・の数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。また、後述する数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数、Ａ２は非球面係数をそれぞれ示している。
　また、数値データの非球面係数においては、Ｅは１０のべき乗を表している。例えば、「Ｅ－０１」は、１０のマイナス１乗を表している。また、各非球面形状は、数値データに記載した各非球面係数を用いて以下の式で表される。ただし、光軸に沿う方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
　　　Ｚ＝（Ｙ２／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）２｝１／２］＋Ａ２Ｙ４
　上記のように、光学系３は、光軸Ｌｃ上に配置された照明光学系３ａと、対物光学系３ｂとで構成されている。
　そして、図３に示すように、光学系３において、照明光学系３ａは、照明レンズ群Ｇ１１のみで構成されている。対物光学系３ｂは、物体側から順に配置された、対物レンズ群Ｇ１２（すなわち、対物レンズ群３ｂ１）と、第１結像レンズ群Ｇ１３（すなわち、第１結像レンズ群３ｂ２）と、第２結像レンズ群Ｇ１４（すなわち、カメラレンズＰ１）とで構成されている。
　光源１ｃ（発光面Ｌ）から出射された光は、照明レンズ群Ｇ１１によって、観察対象となる試料（すなわち、物体面Ｏ）に導かれる。試料を透過した光は、対物レンズ群Ｇ１２によって第１像面ＩＭ１で一度結像する。第１像面ＩＭ１で結像した像は、第１結像レンズ群Ｇ１３及び第２結像レンズ群Ｇ１４によって、第２像面ＩＭ２で再度結像される。第２像面ＩＭ２は、携帯情報端末Ｐの撮像素子の撮像面と一致しており、その面上で結像された像は、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に表示される。
　図４に示すように、照明レンズ群Ｇ１１は、正の屈折力を持ち、物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ１１で構成されている。
　以下に、照明レンズ群Ｇ１１に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図５に示すように、対物レンズ群Ｇ１２は、物体側から順に、カバーガラスとして用いられる平レンズであるレンズＬ２１と、負の屈折力を持ち、像面に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２２と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ２３と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２４と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ２５と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ２６とにより構成されている。
　対物レンズ群Ｇ１２においては、レンズＬ２４とレンズＬ２５とが接合されている。また、レンズＬ２６の物体側の面（第１０面）及び像側の面（第１１面）は、非球面となっている。
　以下に、対物レンズ群Ｇ１２に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図６に示すように、第１結像レンズ群Ｇ１３は、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ３１と、負の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ３２と、正の屈折力を持ち、像側に平面を向けた平凸レンズであるレンズＬ３３と、平レンズであるレンズＬ３４とにより構成されている。
　また、第１結像レンズ群Ｇ１３においては、レンズＬ３１とレンズＬ３２とが接合されている。
　以下に、第１結像レンズ群Ｇ１３に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記の数値データ３に示したように、第１結像レンズ群Ｇ１３の最も像側に（すなわち、第１結像レンズ群Ｇ１３と第２結像レンズ群Ｇ１４との間に）、平レンズであるレンズＬ３４が配置されている。そして、このレンズＬ３４はフォーカシング時に固定となっている。これにより、対物光学系３ｂでは、第１結像レンズ群Ｇ１３と第２結像レンズ群Ｇ１４を、独立した光学系として分離可能に構成されている。
　ただし、レンズＬ３４は平板状レンズに限定されるものではなく、筐体１ａの形状（第１結像レンズ群Ｇ１３の配置スペース）、要求される光学性能等に基づいて、球面又は非球面のレンズを用いてもよい。
　図７に示すように、第２結像レンズ群Ｇ１４は、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ４１と、負の屈折力を持つ両凹レンズであるレンズＬ４２と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ４３とによって構成されている。
　光学系３では、第２結像レンズ群Ｇ１４の全部を光軸Ｌｃに沿って移動させることによって、フォーカシングが行われる。具体的には、後述する数値データ４における面番号６に係る面間隔（６．６ｍｍ）を変化させることによってフォーカシングを行う。なお、フォーカシングの方法は、このような構成に限定されるものではなく、第２結像レンズ群Ｇ１４の一部を光軸に沿って移動させることによって行ってもよい。
　以下に、第２結像レンズ群Ｇ１４に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　以下に、光学系３全体に関する各種データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　図８に、光学系３の対物光学系３ｂの対物レンズ群３ｂ１に係る収差図を示す。なお、図８において、図８Ａは球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、図８Ｂは非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、図８Ｃは歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。図８Ａ（球面収差）において、実線はＦ線、破線はｄ線、一点鎖線はＣ線の収差を示す。図８Ｂ（非点収差）において、実線はタンジェンシャル平面、破線はサジタル平面を示す。
　上記の各種データ１で示したように、光学系３では、照明光学系３ａの開口数ＮＡＬは０．０６９、対物レンズ群３ｂ１の開口数ＮＡＯは０．２、対物レンズ群３ｂ１の結像倍率ＭＯは３０となっており、以下の条件式（１），（２）及び（３）を満足している。
　　　ＮＡＬ×２　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１５　・・・（１）
　　　０．０１　≦　ＮＡＬ　≦　０．１　・・・（２）
　　　２５　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３）
　条件式（１）及び（２）は、適切なコントラスト及び解像度を担保するための条件式である。また、条件式（３）は、通常サイズの撮像素子を用いて、１ミクロンオーダーの試料を適度な大きさで観察可能とするための条件式である。
　これらの条件式（１），（２）及び（３）を満足している光学系３によれば、図８の収差図及び後述する図１３～図２０の観察画像（すなわち、撮影画像）からも明らかなように、１ミクロンオーダーの試料を対物光学系３ｂの最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、撮影画像の大きさを適切なものとし、且つ、そのコントラスト及び解像度を十分なものにすることができるので、携帯情報端末Ｐが備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。
　また、光学系３では、照明光学系３ａの有効径Ｅｄ（有効半径を２倍した値）は、４．８ｍｍとなっており、以下の条件式（４）を満足している。
　　　２ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　８ｍｍ　・・・（４）
　光学系３は、この条件式（４）を満足しているので、十分な光量を得るとともに、フレアの発生も防止されている。ただし、本発明の顕微鏡用光学系は、条件式（１），（２）及び（３）を満足していればよく、この条件式（４）は必ずしも満足しなくてもよい。
　また、光学系３では、照明光学系３ａの試料側の端面から試料までの距離Ｄ（すなわち、上記数値データ１におけるｄ３）は、３５ｍｍとなっており、以下の条件式（５）を満足している。
　　　５ｍｍ　≦　Ｄ　≦　５０ｍｍ　・・・（５）
　光学系３は、この条件式（５）を満足しているので、試料を載置する際の作業スペースを十分に確保しつつ、顕微鏡用光学系（ひいては、それを搭載する顕微鏡）のサイズの大きさ及び照明光軸に対して要求される調整精度の高さを抑えることが可能となっている。ただし、本発明の顕微鏡用光学系は、条件式（１），（２）及び（３）を満足していればよく、この条件式（５）は必ずしも満足しなくてもよい。
　［第２実施形態］
　以下、図９～図１２を参照して、第２実施形態に係る顕微鏡に用いられる光学系について説明する。ただし、本実施形態の顕微鏡は、照明光学系を構成する照明レンズ群の構成及び対物光学系の対物レンズ群の構成のみにおいて、第１実施形態の顕微鏡Ｍと異なっている。照明光学系を構成する照明レンズ群の構成及び対物光学系の対物レンズ群の構成に係る数値データ、並びに、光学系全体に関する各種データについてのみ説明する。
　なお、図１０及び図１１に示した各レンズ群の光軸に沿う断面図において、ｒ１，ｒ２，・・・及びｄ１，ｄ２，・・・の数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。また、後述する数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。
　本実施形態の光学系は、光軸Ｌｃ上に配置された照明光学系と、対物光学系とで構成されている。
　そして、図９に示すように、本実施形態の光学系において、照明光学系は、照明レンズ群Ｇ２１のみで構成されている。対物光学系は、物体側から順に配置された、対物レンズ群Ｇ２２（すなわち、対物レンズ群３ｂ１）と、第１結像レンズ群Ｇ１３（すなわち、第１結像レンズ群３ｂ２）と、第２結像レンズ群Ｇ１４（すなわち、カメラレンズＰ１）とで構成されている。
　光源（発光面Ｌ）から出射された光は、照明レンズ群Ｇ２１によって、観察対象となる試料（すなわち、物体面Ｏ）に導かれる。試料を透過した光は、対物レンズ群Ｇ２２によって第１像面ＩＭ１で一度結像する。第１像面ＩＭ１で結像した像は、第１結像レンズ群Ｇ１３及び第２結像レンズ群Ｇ１４によって、第２像面ＩＭ２で再度結像される。第２像面ＩＭ２は、携帯情報端末Ｐの撮像素子の撮像面と一致しており、その面上で結像された像は、携帯情報端末Ｐのディスプレイ上に表示される。
　図１０に示すように、照明レンズ群Ｇ２１は、正の屈折力を持つ両凸レンズＬ５１で構成されている。
　以下に、照明レンズ群Ｇ２１に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　図１１に示すように、対物レンズ群Ｇ２２は、物体側から順に、カバーガラスとして用いられる平レンズであるレンズＬ６１と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けた平凸レンズであるレンズＬ６２と、正の屈折力を持ち、像側に凸面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ６３と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ６４と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ６５と、負の屈折力を持ち、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであるレンズＬ６６と、正の屈折力を持つ両凸レンズであるレンズＬ６５とにより構成されている。
　また、対物レンズ群Ｇ２２においては、レンズＬ６４とレンズＬ６５とが接合されており、レンズＬ６６とレンズＬ６７とが接合されている。さらに、対物レンズ群Ｇ２２においては、観察時に、レンズ６１とレンズ６２との間に油浸液が存在するように構成されている。
　以下に、対物レンズ群Ｇ２２に係る面データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　以下に、本実施形態の光学系全体に関する各種データを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　図１２に、本実施形態の光学系の対物光学系の対物レンズ群に係る収差図を示す。なお、図１２において、図１２Ａは球面収差（ＳＡ（ｍｍ））、図１２Ｂは非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、図１２Ｃは歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。図１２Ａ（球面収差）において、実線はＦ線、破線はｄ線、一点鎖線はＣ線の収差を示す。図１２Ｂ（非点収差）において、実線はタンジェンシャル平面、破線はサジタル平面を示す。
　上記の各種データ２で示したように、本実施形態の光学系では、照明光学系の開口数ＮＡＬは０．０９３、対物レンズ群の開口数ＮＡＯは１．２、対物レンズ群の結像倍率ＭＯは１００となっており、以下の条件式（１），（２）及び（３）を満足している。
　　　ＮＡＬ×２　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１５　・・・（１）
　　　０．０１　≦　ＮＡＬ　≦　０．１　・・・（２）
　　　２５　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３）
　条件式（１）及び（２）は、適切なコントラスト及び解像度を担保するための条件式である。また、条件式（３）は、通常サイズの撮像素子を用いて、１ミクロンオーダーの試料を適度な大きさで観察可能とするための条件式である。
　これらの条件式（１），（２）及び（３）を満足している本実施形態の光学系によれば、図１２の収差図及び後述する図１３～図２０の観察画像（すなわち、撮影画像）からも明らかなように、１ミクロンオーダーの試料を対物光学系の最も物体側の面に接触又は隣接するように配置した場合であっても、撮影画像の大きさを適切なものとし、且つ、そのコントラスト及び解像度を十分なものにすることができるので、携帯情報端末が備えているカメラ機能によって、観察する試料の像を十分な画質を確保しつつ撮像できる。
　また、本実施形態の光学系では、照明光学系の有効径Ｅｄ（有効半径を２倍した値）は、５．２ｍｍとなっており、以下の条件式（４）を満足している。
　　　２ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　８ｍｍ　・・・（４）
　本実施形態の光学系は、この条件式（４）を満足しているので、十分な光量を得るとともに、フレアの発生も防止されている。
　また、本実施形態の光学系では、照明光学系の試料側の端面から試料までの距離Ｄ（すなわち、上記数値データ５におけるｄ３）は、２８ｍｍとなっており、以下の条件式（５）を満足している。
　　　５ｍｍ　≦　Ｄ　≦　５０ｍｍ　・・・（５）
　本実施形態の光学系は、この条件式（５）を満足しているので、試料を載置する際の作業スペースを十分に確保しつつ、顕微鏡用光学系（ひいては、それを搭載する顕微鏡）のサイズの大きさ及び照明光軸に対して要求される調整精度の高さを抑えることが可能となっている。
　［実験データ］
　図１３～図２０に、上記のいずれかの光学系を備えている顕微鏡による観察画像を示す。図１３は大腸菌（約３μｍ）、図１４はサルモネラ菌（約２μｍ）、図１５は黄色ブドウ球菌（約１μｍ）、図１６は緑膿菌（約３μｍ）、図１７は青カビの胞子（約４μｍ）、図１８は酵母（カンジダ）（約５μｍ）、図１９はワイン酵母（約５μｍ）、図２０は口腔内細菌（約０．５～１０μｍ）の観察画像である。
１…顕微鏡本体、１ａ…筐体、１ｂ…試料載置部、１ｃ…光源、２…載置台、２ａ…載置板、２ｂ…支持脚、２ｃ…透視窓、３…光学系（顕微鏡用光学系）、３ａ…照明光学系、３ｂ…対物光学系、３ｂ１…対物レンズ群、３ｂ２…第１結像レンズ群、ＩＭ１…第１像面、ＩＭ２…第２像面、Ｌ…発光面、Ｌｃ…光軸、Ｍ…顕微鏡、ｍ…ミラー、Ｏ…物体面、Ｐ…携帯情報端末、Ｐ１…カメラレンズ（第２結像レンズ群）。

Claims (5)

  1. 　観察する試料の像を携帯情報端末が備えているカメラ機能により撮像し、撮影画像を携帯情報端末のディスプレイに表示する顕微鏡に用いられる顕微鏡用光学系であって、
    　光源からの光を試料に照射するための照明光学系と、前記試料を透過した光を結像するための対物光学系を備え、
    　前記対物光学系は、物体側から順に、対物レンズ群と、第１結像レンズ群と、第２結像レンズ群とを有し、
    　前記第２結像レンズ群の一部又は全部を光軸に沿って移動させることによって、フォーカシングが行われ、
    　前記対物レンズ群の最も物体側の面には、前記試料が接触又は隣接して配置され、
    　以下の条件式（１），（２）及び（３）を満足することを特徴とする顕微鏡用光学系。
    　　　ＮＡＬ×２　≦　ＮＡＯ　≦　ＮＡＬ×１５　・・・（１）
    　　　０．０１　≦　ＮＡＬ　≦　０．１　・・・（２）
    　　　２５　≦　ＭＯ　≦　１００　・・・（３）
    　ただし、ＮＡＬは前記照明光学系の開口数であり、ＮＡＯは前記対物レンズ群の開口数であり、ＭＯは前記対物レンズ群の結像倍率である。
  2. 　請求項１に記載の顕微鏡用光学系において、
    　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする顕微鏡用光学系。
    　　　２ｍｍ　≦　Ｅｄ　≦　８ｍｍ　・・・（４）
    　ただし、Ｅｄは前記照明光学系の有効径である。
  3. 　請求項１に記載の顕微鏡用光学系において、
    　以下の条件式（５）を満足することを特徴とする顕微鏡用光学系。
    　　　５ｍｍ　≦　Ｄ　≦　５０ｍｍ　・・・（５）
    　ただし、Ｄは前記照明光学系の前記試料側の端面から前記試料までの距離である。
  4. 　請求項１に記載の顕微鏡用光学系を備えている顕微鏡であって、
    　顕微鏡本体と、前記顕微鏡本体に接続され、前記携帯情報端末が載置される載置台とを備え、
    　前記顕微鏡本体は、前記試料を載置するための試料載置部と、前記試料載置部に光を照射するための光源とを有し、
    　前記顕微鏡用光学系の前記照明光学系は、前記試料載置部と前記光源との間に配置され、
    　前記顕微鏡用光学系の前記対物レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部に、前記対物レンズ群の最も物体側の面が前記試料載置部で露出するように配置され、
    　前記顕微鏡用光学系の前記第１結像レンズ群は、前記顕微鏡本体の内部の前記対物レンズ群の像側に配置され、
    　前記顕微鏡用光学系の前記第２結像レンズ群は、前記携帯情報端末の内部に配置されていることを特徴とする顕微鏡。
  5. 　請求項４に記載の顕微鏡において、
    　前記光源は、ＬＥＤであることを特徴とする顕微鏡。
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