JP5474579B2

JP5474579B2 - 液浸顕微鏡対物レンズ、及び、それを備えた顕微鏡

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Publication number: JP5474579B2
Application number: JP2010005503A
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Inventors: 隆笠原
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Publication date: 2014-04-16
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Description

本発明は、液浸顕微鏡対物レンズ、及び、それを備えた顕微鏡に関する。

生体標本を観察する方法の一つとして蛍光観察が広く知られている。蛍光観察は、蛍光色素でタグ付された生体標本に励起光を照射し、蛍光色素から生じる蛍光を検出することで標本を観察する観察方法である。蛍光色素は、生体標本中の特定の分子や構成物質と選択的に結合して、それらを染色する。このため、蛍光を検出することで、標本の構造に加えて、標本内の分子の挙動、結合状態、運動状態などを観察することができる。

その一方で、従来は、蛍光色素による染色が標本に与える負担が大きく、生体標本を生きたままの状態で観察できる対象は、培養細胞などの細胞レベルに限られていた。しかし、近年では、遺伝子導入により細胞内に発現させることができる蛍光蛋白質が実用化され、これを用いることで生体標本に与えるダメージを抑制することが可能となった。このような蛍光蛋白質としては、例えば、ＧＦＰ(Green Fluorescent Protein）やＹＦＰ(yellow Fluorescent Protein)などがある。これらの蛍光蛋白質の実用化により蛍光観察の対象が広がり、現在では、さまざまな生体標本が観察されるようになっている。
特許文献１には、このような蛍光観察に使用可能な液浸顕微鏡対物レンズが開示されている。

特開平１０−２７４７４２号公報

生物学や遺伝学の研究対象となる生体標本としては、例えば、ゼブラフィッシュ、線虫、ショウジョウバエなどがある。ゼブラフィッシュ、線虫、ショウジョウバエは、形態が単純で、生活環も短い。また、遺伝子解析も進んでいて遺伝子操作も比較的容易であり、上記の生体標本は研究対象として好適である。

このため、これらの生体標本を使用して、胚からの細胞分化の形態観察や特定物質の発現の観察などが行われる。しかし、その場合、従来からの観察対象である細胞などに比べて標本が大きいことに起因して、対物レンズには以下のような要件が課せられることになる。

まず、第１の要件は、広い観察範囲が確保できることである。上記のような生体標本の観察では、細胞分化の形態観察などのために、微小な個別部位だけではなく、生体標本の広い領域が観察されることも多い。このため、対物レンズにも、広い観察範囲を照明し、観察する機能が求められる。

第２の要件は、長い作動距離を持つことである。上記のような比較的大きな生体標本ではその厚さも厚くなるため、観察する部位が標本の表面ではなく内部にあることも少なくない。このため、蛍光観察には標本の内部が観察できる共焦点顕微鏡、２光子励起顕微鏡などが用いられる。その際、共焦点効果を利用して厚い標本の深部を観察するためには、対物レンズが標本の厚さに対して十分に長い作動距離が有することが必要となる。

第３の要件は、高い開口数を実現することである。対物レンズは第１及び第２の要件を満たした上で、明るい蛍光画像を得るために高い開口数を実現することが求められる。一般に倍率が低いほど、つまり、観察範囲が広いほど、高い開口数を実現することは困難になる。

特許文献１で開示された技術の場合、比較的低い倍率である４０倍で開口数１．１を実現している。このため、広い観察範囲と高い開口数が両立されているが、作動距離が短く、上記の生体標本の観察での使用には適さない。

なお、対物レンズが上記３つの要件をみたすことで比較的大きな標本を含むさまざまな生体標本の観察を可能となるが、このような対物レンズは、特に、２光子励起顕微鏡などの多光子励起顕微鏡や共焦点顕微鏡での利用に好適である。

以上のような実情を踏まえて、本発明では、広い観察範囲と高い開口数を両立し長い作動距離を有する、光学性能が良好な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課題とする。

本発明の第１の観点は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとを含む接合レンズと、正のパワーを有する少なくとも１枚の単レンズと、からなる正のパワーを有する第１レンズ群と、３枚接合レンズを含む、正のパワーを有する第２レンズ群と、ガウスタイプのレンズ構成からなる負のパワーを有する第３レンズ群と、を含み、ｎ１を第１レンズ群に含まれる最も屈折率の高い単レンズのｄ線に対する屈折率とし、ＮＡｏｂを液浸顕微鏡対物レンズの物体側の開口数とし、ｄ０を液浸顕微鏡対物レンズの作動距離とし、βを液浸顕微鏡対物レンズの倍率とするとき、以下の条件式
１．７≦ｎ１・・・（１）
０．７５≦ＮＡｏｂ≦１．４５・・・（２）
０．４ｍｍ≦ＮＡｏｂ×ｄ０≦３ｍｍ・・・（３）
０．０３≦ＮＡｏｂ／β≦０．１・・・（４）
を満たす液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第２の観点は、第１の観点に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、少なくとも２つの接合レンズを含み、第２レンズ群の最も物体側に配置された接合レンズは、正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第１の３枚接合レンズであり、ｆ２ａを第１の３枚接合レンズの焦点距離とし、ｆ２ｂを第２レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離とし、ｎｘを第１の３枚接合レンズの正レンズのｄ線に対する屈折率とし、ｖｘを第１の３枚接合レンズの正レンズのｄ線に対するアッベ数とし、ｎｙを第１の３枚接合レンズの負レンズのｄ線に対する屈折率とし、ｖｙを第１の３枚接合レンズの負レンズのｄ線に対するアッベ数とするとき、以下の条件式
０．３５＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜２・・・（５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＜０．３５・・・（６）
３０＜｜ｖｘ−ｖｙ｜・・・（７）
を満たす液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第３の観点は、第１の観点または第２の観点に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第１の３枚接合レンズと、レンズと、正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第２の３枚接合レンズと、を含む液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第４の観点は、第１の観点乃至第３の観点のいずれか１つに記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、ｄ１を第１レンズ群の全長とし、ｄを液浸対物レンズの全長とし、ｄｓを第１レンズ群に含まれる単レンズの全長又は単レンズを含む単レンズ群の合計全長とし、ｆｍをメニスカスレンズの焦点距離とし、ｆｓを第１レンズ群に含まれる単レンズ焦点距離又は単レンズ群の合成焦点距離とし、Ｒｍｏｂをメニスカスレンズの物体側の曲率半径とし、Ｒｍｉｍをメニスカスレンズの像側の曲率半径とするとき、以下の条件式
０．１２≦ｄ１／ｄ≦０．３・・・（８）
−１≦ｆｍ／ｆｓ≦０・・・（９）
２．５≦ｆｓ／ｄｓ≦６．３・・・（１０）
０．２≦Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ≦０．５・・・（１１）
を満たす液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第５の観点は、第１の観点乃至第４の観点のいずれか１つに記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、第３レンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズと、物体側に凹面を向けた接合レンズとからなるガウスタイプのレンズ構成を含み、ｆ３ａをガウスタイプのレンズ構成を構成する単レンズの焦点距離とし、ｆ３ｂをガウスタイプのレンズ構成を構成する物体側に凹面を向けた接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
０．０５＜｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＜０．５・・・（１２）
を満たす液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第６の観点は、第１の観点乃至第５の観点のいずれか１つに記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、移動可能な接合レンズを含み、ｆを液浸顕微鏡対物レンズ全体の焦点距離とし、ｆ２ｃを移動可能な接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＜０．２・・・（１３）
を満たす液浸顕微鏡対物レンズを提供する。

本発明の第７の観点は、第１の観点乃至第６の観点のいずれか１つに記載の液浸顕微鏡対物レンズと、レーザ光を射出するレーザ光源と、レーザ光が照射された標本から生じる蛍光をレーザ光から分離する分離手段と、標本を走査する走査手段と、液浸顕微鏡対物レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に配置された共焦点絞りと、共焦点絞りを通過した蛍光を検出する検出器と、を含む共焦点顕微鏡を提供する。

本発明の第８の観点は、第１の観点乃至第６の観点のいずれか１つに記載の顕微鏡対物レンズと、標本で２光子励起を生じさせるレーザ光を射出する超短パルスレーザ光源と、レーザ光が照射された標本から生じる蛍光をレーザ光から分離する分離手段と、標本を走査する走査手段と、蛍光を検出する検出器と、を含む２光子励起顕微鏡を提供する。

本発明によれば、広い観察範囲と高い開口数を両立し長い作動距離を有する、光学性能が良好な液浸顕微鏡対物レンズを提供することができる。

本発明の実施例１に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例１に係る結像レンズの断面図である。本発明の実施例１に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例２に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例２に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例３に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例３に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例４に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例４に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例５に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例５に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例６に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例６に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の実施例７に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。本発明の実施例７に係る液浸顕微鏡対物レンズの諸収差を示す図である。本発明の一実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズを含む共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。本発明の一実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズを含む２光子励起顕微鏡の構成を例示した図である。図１７に例示される２光子励起顕微鏡の波長による対物レンズの焦点位置の変動特性を説明するための図である。

まず、本発明の各実施例に共通する事項について説明する。図１を参照しながら、各レンズ群の構成と作用について概説する。

第１レンズ群ＬＧ１は、正のパワーを有し、物体側から、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１及び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ＣＬ１と、正のパワーを有する単レンズＬ３と、を含んでいる。なお、図１では、対物レンズ１とともに、カバーガラスＣＧも例示されている。また、対物レンズ１は液浸顕微鏡対物レンズであり、カバーガラスＣＧと平凸レンズＬ１の間は、高い開口数を実現するために不図示の液浸液で満たされている。

対物レンズ１では、最も物体側に平凸レンズＬ１を用いることで、開口数と作動距離のバランスを取り、高い開口数と長い作動距離を確保している。さらに、平凸レンズＬ１にメニスカスレンズＬ２を接合することで、接合レンズＣＬ１の焦点距離は長くなる。これによって、作動距離がさらに長く確保される。また、メニスカスレンズによりペッツバール和（Petzval Sum）が補正されるため像面湾曲も抑制される。その結果、広い視野（観察範囲）を確保することができる。つまり、最も物体側に平凸レンズＬ１とメニスカスレンズＬ２からなる接合レンズＣＬ１を用いることで、対物レンズ１は広い観察範囲と高い開口数を両立しながら、長い作動距離を確保することが可能となっている。

さらに、対物レンズ１は、正のパワーを有する単レンズＬ３を第１レンズ群ＬＧ１に設けている。単レンズＬ３は、メニスカスレンズＬ２から射出される発散光の光線高を抑えて、高次の球面収差やコマ収差を補正する。このため、単レンズＬ３には、強い正のパワーが必要となる。対物レンズ１では、単レンズＬ３に高い屈折率を有する材料を用いることで、単レンズＬ３が強い正のパワーを持つように構成している。これにより、対物レンズ１は、第１レンズ群ＬＧ１の全長を過度に長くすることなく、第１レンズ群で球面収差とコマ収差を補正することができる。なお、単レンズＬ３に代えて、単レンズＬ３と正のパワーを有する単レンズを配置して単レンズ群としても、同様の効果を得ることができる。

第２レンズ群ＬＧ２は、正のパワーを有し、第１レンズ群ＬＧ１から射出された発散光を収束光に変換するとともに、色収差を補正している。蛍光観察で用いられる蛍光としては、可視光の波長域のさまざまな波長の光が用いられる。このため、蛍光観察に用いられる対物レンズは、色収差についても十分に補正されていることが求められる。色収差の補正は、第２レンズ群ＬＧ２が、３枚接合レンズを含んで構成されていることにより、実現されている。

また、第２レンズ群ＬＧ２は、少なくとも２つの接合レンズを含み、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された接合レンズＣＬ２は、正レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６からなる３枚接合レンズであることが望ましい。または、第２レンズ群ＬＧ２は、物体側から、正レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６からなる３枚接合レンズＣＬ２と、レンズＬ７と、正レンズＬ８、負レンズＬ９、正レンズＬ１０からなる３枚接合レンズＣＬ３と、を含むことが望ましい。

第３レンズ群ＬＧ３は、負のパワーを有する、いわゆるガウスタイプのレンズ構成を含むレンズ群である。第３レンズ群ＬＧ３は、物体側から、正のパワーを有するレンズＬ１１と負のパワーを有するレンズＬ１２からなる接合レンズＣＬ４と、負のパワーを有するレンズＬ１３と正のパワーを有するレンズＬ１４からなる接合レンズＣＬ５と、を含んで構成されている。なお、レンズＬ１２及びレンズＬ１３はそれぞれ像側、物体側に凹面を向けたレンズであり、互いに凹面を向かい合わせて配置されている。
なお、接合レンズＣＬ４の代わりに物体側に凸面を向けた単メニスカスレンズとしてもよい。

第３レンズ群ＬＧ３は、主に軸外収差を補正しながら、第２レンズ群ＬＧ２からの収束光を平行光に変換して射出する。すなわち、対物レンズ１は、無限遠補正型の対物レンズとなっている。
対物レンズ１は、以上のように構成された上で、さらに以下の条件式（１）から条件式（４）を満たすように構成されている。
１．７≦ｎ１・・・（１）
０．７５≦ＮＡｏｂ≦１．４５・・・（２）
０．４≦ＮＡｏｂ×ｄ０≦３．０・・・（３）
０．０３≦ＮＡｏｂ／β≦０．１・・・（４）

ただし、ｎ１は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズＬ３のｄ線に対する屈折率であり、ＮＡｏｂは、対物レンズ１の物体側の開口数であり、ｄ０は、対物レンズ１の作動距離であり、βは、対物レンズ１の倍率である。なお、第１レンズ群ＬＧ１に複数の単レンズが含まれる場合、ｎ１は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズのうち、最も高い屈折率の単レンズのｄ線に対する屈折率である。

条件式（１）は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズのｄ線に対する屈折率を規定した式である。条件式（１）を満たすことで、色収差の発生を抑制した上で、高次の球面収差及び高次のコマ収差の発生を抑制することができる。条件式（１）の下限値（１．７）を下回ると、メニスカスレンズＬ２から射出される発散光の光線高が高くなりすぎて、高次の球面収差及び高次のコマ収差の発生を抑制することができなくなってしまう。

条件式（２）は、対物レンズの物体側の開口数を規定した式である。条件式（２）を満たすことで、蛍光観察で必要な明るさが確保され、明るい蛍光画像を観察することができる。条件式（２）の下限値（０．７５）を下回ると、物体側から十分な光を取り込むことができず、十分な明るさを得ることが困難となり、蛍光画像が暗くなってしまう。一方、上限値（１．４５）を上回ると、生体標本の内部の観察が困難となる。物体側の開口数を１．４５以上にするためには液浸液の屈折率を１．４５以上にする必要があるが、一般に、生体標本の屈折率は１．４以下である。このため、液浸液の屈折率を１．４５以上とする場合、生体標本と液浸液の屈折率差が大きくなり、収差に悪影響を与えてしまう。特に、生体標本の内部を観察する場合にはその影響が大きく、蛍光画像の画質が大きく劣化してしまう。

条件式（３）は、対物レンズの物体側の開口数と作動距離の関係を規定した式である。条件式（３）を満たすことで、生体標本を観察するために必要な開口数と作動距離を確保することができる。条件式（３）の下限値（０．４）を下回ると、生体標本内部を観察するための十分な作動距離を確保することが困難となる。または、作動距離が十分に確保できた場合であっても、蛍光観察に必要とされる明るさを得ることが困難となる。一方、上限値（３．０）を上回ると、十分に収差補正された対物レンズをコンパクトに構成することが困難となり、対物レンズ１が大型化してしまう。

条件式（４）は、対物レンズの物体側の開口数と倍率の関係を規定した式である。条件式（４）を満たすことで、特に低倍率から中倍率での蛍光観察で必要とされる明るさを確保することができる。条件式（４）の下限値（０．０３）を下回ると、低倍率から中倍率で十分な明るさを得ることが困難となり、蛍光画像が暗くなってしまう。一方、上限値（０．１）を上回ると、対物レンズ１の限られた全長内では広範囲の収差補正が困難となり、その結果、広い範囲を十分な明るさで観察することが困難となる。
以上により、広い観察範囲と高い開口数を両立し長い作動距離を有する、光学性能が良好な液浸顕微鏡対物レンズを提供することができる。
また、対物レンズ１は、条件式（１）から条件式（４）に加え、さらに、以下の条件式（５）から条件式（７）も満たすことが望ましい。
０．３５＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜２・・・（５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＜０．３５・・・（６）
３０＜｜ｖｘ−ｖｙ｜・・・（７）
また、上記の条件式（５）から条件式（７）の代わりに、それぞれ以下の条件式（５−１）から条件式（７−１）を満たすことが、さらに望ましい。
０．３８＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜１．２・・・（５−１）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＜０．２５・・・（６−１）
３５＜｜ｖｘ−ｖｙ｜・・・（７−１）

ただし、ｆ２ａは、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された、正レンズＬ４、負レンズＬ５、正レンズＬ６からなる３枚接合レンズＣＬ２の焦点距離であり、ｆ２ｂは、第２レンズ群ＬＧ２の最も像側の接合レンズＣＬ３の焦点距離であり、ｎｘは、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された３枚接合レンズＣＬ２の正レンズ（レンズＬ４、レンズＬ６）のｄ線に対する屈折率であり、ｖｘは、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された３枚接合レンズＣＬ２の正レンズ（レンズＬ４、レンズＬ６）のｄ線に対するアッベ数であり、ｎｙは、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された３枚接合レンズＣＬ２の負レンズＬ５のｄ線に対する屈折率であり、ｖｙは、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された３枚接合レンズＣＬ２の負レンズＬ５のｄ線に対するアッベ数である。
なお、条件式（６）、（７）、（６−１）、（７−１）のｎｘとｖｘについては、第２レンズ群ＬＧ２の最も物体側に配置された３枚接合レンズＣＬ２の最も物体側の正レンズ（レンズＬ４）のみに適用されるものとしてもよい。

条件式（５）は、第２レンズ群に含まれる最も像側の接合レンズの焦点距離に対する最も物体側の接合レンズの焦点距離の比を規定した式である。条件式（５）を満たすことで、ペッツバール和を良好に保つための光線高を確保しながら、接合レンズにより色収差を良好に補正することができる。条件式（５）の下限値（０．３５）を下回ると、最も物体側の接合レンズＣＬ２の屈折力が大きくなりすぎる。このため、光線高を下がりすぎてしまい、ペッツバール和を良好に保つことが困難となる。一方、上限値（２）を上回ると、最も物体側の接合レンズＣＬ２の屈折力が不足する。このため、光線高が上がりすぎてしまい、接合レンズでの色収差の補正が困難となる。

条件式（６）は、第２レンズ群に含まれる最も像側の接合レンズの正レンズと負レンズのｄ線に対する屈折率の差を規定した式である。また、条件式（７）は、第２レンズ群に含まれる最も像側の接合レンズの正レンズと負レンズのｄ線に対するアッベ数の差を規定した式である。最も物体側の接合レンズＣＬ２に含まれるいずれかの正レンズ（レンズＬ４、レンズＬ６）と負レンズ（レンズＬ５）が条件式（６）及び条件式（７）を満たすことで、軸上色収差を十分に補正することができる。条件式（６）の上限値（０．３５）を上回ると、接合面での屈折量が不足するため、軸上色収差の補正が難しくなる。または、条件式（７）の下限値（３０）を下回ると、アッベ数の差が不足するため、軸上色収差の補正が難しくなる。
また、対物レンズ１は、条件式（１）から条件式（４）に加え、さらに、以下の条件式（８）から条件式（１１）も満たすことが望ましい。
０．１２≦ｄ１／ｄ≦０．３・・・（８）
−１．０≦ｆｍ／ｆｓ≦０・・・（９）
２．５≦ｆｓ／ｄｓ≦６．３・・・（１０）
０．２≦Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ≦０．５・・・（１１）
また、上記の条件式（８）から条件式（１１）の代わりに、それぞれ以下の条件式（８−１）から条件式（１１−１）を満たすことが、さらに望ましい。
０．１２≦ｄ１／ｄ≦０．２・・・（８−１）
−０．４≦ｆｍ／ｆｓ≦−０．２・・・（９−１）
３≦ｆｓ／ｄｓ≦６・・・（１０−１）
０．２５≦Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ≦０．４・・・（１１−１）

ただし、ｄ１は、第１レンズ群ＬＧ１の全長であり、ｄは、対物レンズ１の全長であり、ｄｓは、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズＬ３の全長、又は、単レンズＬ３を含む単レンズ群の合計全長である。ｆｍは、メニスカスレンズＬ２の焦点距離であり、ｆｓは、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズＬ３の焦点距離、又、単レンズ群の合成焦点距離である。Ｒｍｏｂは、メニスカスレンズＬ２の物体側の曲率半径であり、Ｒｍｉｍは、メニスカスレンズＬ２の像側の曲率半径である。

条件式（８）は、対物レンズ１の全長に占める第１レンズ群ＬＧ１の全長の割合を規定した式である。条件式（８）を満たすことで、光学性能を確保しつつ、高い開口数で長い作動距離を実現することができる。条件式（８）の下限値（０．１２）を下回ると、第１レンズ群ＬＧ１は、生体標本からの光を短い全長で屈折させることになる。このため、第１レンズ群ＬＧ１は屈折力が強くなりすぎて、高い開口数での高次の球面収差及びコマ収差の補正が困難となる。また、作動距離を十分に確保することも困難となる。一方、上限値（０．３）を上回ると、第１レンズ群ＬＧ１の全長が長くなりすぎてしまい、第２レンズ群ＬＧ２以降のスペースが少なくなる。このため、第２レンズ群ＬＧ２以降での色収差の十分な補正が困難となる。

条件式（９）は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれるメニスカスレンズＬ２の焦点距離と正の単レンズＬ３の焦点距離（又は単レンズ群の合成焦点距離）の関係を規定した式である。条件式（９）を満たすことで、ペッツバール和を良好に保ちつつ、第１レンズ群の焦点距離を確保することができる。条件式（９）の下限値（−１．０）を下回ると、正の単レンズＬ３の焦点距離（又は単レンズ群の合成焦点距離）が短くなりすぎる。このため、条件式（１）で規定された屈折率を踏まえると、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる正の単レンズＬ３（又は単レンズ群）の屈折力が強くなりすぎてしまい、高い開口数での高次の球面収差及び高次のコマ収差の補正が困難になる。一方、上限値（０）を上回ると、メニスカスレンズＬ２が正の屈折率を有することになり、メニスカスレンズＬ２によるペッツバール和の補正が困難となる。このため、像面湾曲が生じやすくなり、広い視野の確保が困難となる。

条件式（１０）は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズＬ３の焦点距離（又は単レンズ群の合成焦点距離）と単レンズＬ３の全長（又は単レンズ群の合計全長）の関係を規定した式である。条件式（１０）を満たすことで、単レンズ又は単レンズ群での収差の発生を抑えながら、十分な屈折力を確保することができる。条件式（１０）の下限値（２．５）を下回ると、単レンズ（又は単レンズ群）の全長に対して単レンズ（又は単レンズ群）の焦点距離が短くなりすぎてしまう。このため、条件式（１）で規定された屈折率を踏まえると、単レンズＬ３（又は単レンズ群）の屈折力が強くなりすぎて、高い開口数での高次の球面収差及び高次のコマ収差の補正が困難になる。一方、上限値（６．３）を上回ると、単レンズＬ３または単レンズ群は短い全長で十分な屈折力を得ることが困難となり、第１レンズ群の全長が長くなる。結果として、第２レンズ群ＬＧ２以降のスペースが少なくなり、色収差の十分な補正が困難となる。

条件式（１１）は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれるメニスカスレンズＬ２の物体側の曲率半径と像側の曲率半径の関係を規定した式である。条件式（１１）を満たすことで、長い作動距離を確保しつつ像面湾曲を抑えることができる。条件式（１１）の下限値（０．２）を下回ると、物体側に対して像側の曲率半径が大きくなりすぎてしまう。このため、物体側の曲面での発散作用が像側の曲面での収束作用に比べて大きくなり、メニスカスレンズから射出される光線の光線高が高くなりすぎる。その結果、十分な作動距離を確保することが困難となる。一方、上限値（０．５）を上回ると、メニスカスレンズでの収束作用が大きくなり、メニスカスレンズでのペッツバール和の十分な補正が困難となる。このため、像面湾曲が生じやすくなり、広い視野の確保が困難となる。

また、対物レンズ１では、第３レンズ群ＬＧ３に含まれるガウスタイプのレンズ構成は物体側から、像側に凹面を向けた接合レンズＣＬ４と、物体側に凹面を向けた接合レンズＣＬ５と、から構成されているが、特にこれに限られない。第３レンズ群に含まれるガウスタイプのレンズ構成は物体側から、像側に凹面を向けた単レンズと、物体側に凹面を向けた接合レンズと、から構成されてもよい。
この場合、対物レンズは、条件式（１）から条件式（４）に加え、さらに、以下の条件式（１２）を満たすことが望ましい。
０．０５＜｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＜０．５・・・（１２）
また、上記の条件式（１２）の代わりに、以下の条件式（１２−１）を満たすことが、さらに望ましい。
０．０７＜｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＜０．２・・・（１２−１）

ただし、ｆ３ａは、ガウスタイプのレンズ構成を構成する像側に凹面を向けた単レンズの焦点距離であり、ｆ３ｂは、ガウスタイプのレンズ構成を構成する物体側に凹面を向けた接合レンズの焦点距離である。

条件式（１２）は、ガウスタイプのレンズ構成を構成する、互いに凹面を向けて配置されたレンズの焦点距離の関係を規定した式である。条件式（１２）を満たすことで、コンパクトなガウスタイプのレンズ構成で、ペッツバール和と色収差を良好に補正することができる。条件式（１２）の下限値（０．０５）を下回ると、像側に凹面を向けた単レンズの屈折力が大きくなりすぎる。このため、光線高が上がりすぎてしまい、色収差の補正が困難となる。一方、上限値（０．５）を上回ると、像側に凹面を向けた単レンズの屈折力が小さくなりすぎる。このため、十分な光線高の確保ができなくなり、ペッツバール和の補正が困難となる。
また、第２レンズ群ＬＧ２は、対物レンズを補正環付き対物レンズとするために、光軸方向に移動可能な接合レンズを含んで構成されてもよい。
この場合、対物レンズは、条件式（１）から条件式（４）に加え、さらに、以下の条件式（１３）を満たすことが望ましい。
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＜０．２・・・（１３）
また、上記の条件式（１３）の代わりに、以下の条件式（１３−１）を満たすことが、さらに望ましい。
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＜０．１・・・（１３−１）
ただし、ｆは、対物レンズ全体の焦点距離であり、ｆ２ｃは、第２レンズ群に含まれる移動可能な接合レンズの焦点距離である。

条件式（１３）は、第２レンズ群に含まれる移動可能な接合レンズの焦点距離に対する、対物レンズ全体の焦点距離の比を規定した式である。条件式（１３）を満たすことで、カバーガラスの厚みの違いによる生じる球面収差を、移動可能な接合レンズを移動させることによって良好に補正することができる。条件式（１３）の上限値（０．２）を上回ると、移動可能な接合レンズの正または負の屈折力が強くなりすぎてしまう。このため、接合レンズの移動により球面収差は補正されるが、色収差やコマ収差などの他の収差が補正されず、対物レンズの性能が劣化してしまう。
なお、条件式（１）から条件式（１３）は任意に組み合わせてもよい。また、各条件式は、上限値及び下限値のいずれか一方のみで限定しても良い。

図１は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ１は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。

第２レンズ群ＬＧ２は、物体側から、正‐負‐正のパワーを有する３枚接合の接合レンズＣＬ２（レンズＬ４、レンズＬ５、レンズＬ６）と、正のパワーを有する単レンズ（レンズＬ７）と、正‐負‐正のパワーを有する３枚接合の接合レンズＣＬ３（レンズＬ８、レンズＬ９、レンズＬ１０）から構成されている。従って、第２レンズ群ＬＧ２は、２つの接合レンズを含んでいる。

第２レンズ群ＬＧ２では、正‐負‐正のパワーを有する３枚接合レンズＣＬ２を用いて色収差を補正する。さらに、より広い観察範囲を確保するために、第２レンズ群ＬＧ２は、対物レンズ１に例示されるように、正レンズＬ７を挟んで、正‐負‐正のパワーを有する３枚接合の接合レンズＣＬ３を含んで構成する。これは、より広い観察範囲を確保するためには光線高をあげて湾曲収差を補正することが有効であるが、光線高をあげると色収差の補正が困難となるからである。正レンズＬ７を正‐負‐正のパワーを有する３枚接合の接合レンズで挟んで構成することで、３枚接合レンズを１つのみ用いる場合に比べて、色収差を補正しながら湾曲収差を補正することが容易となる。
以下、本実施例の各種データについて、記載する。
本実施例の対物レンズ１の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作動距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。
ｆ＝６ｍｍ
β ＝３０
ＮＡｏｂ＝１．１
ｄ０＝０．５３ｍｍ
また、図１に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりである。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、物体面（カバーガラスＣＧの物体側の面）を面番号Ｓ１とし、カバーガラスＣＧの像側の面を面番号Ｓ２とする。このとき、面番号Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面番号Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりである。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ１のレンズデータは、以下のとおりである。

対物レンズ１
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.6500 1.45853 67.94
S4 -1.1000 3.4320 1.88300 40.76
S5 -3.8703 0.2000 1.0
S6 -24.9639 2.5473 1.88300 40.76
S7 -8.2576 0.6597 1.0
S8 78.9980 4.7774 1.43875 94.93
S9 -8.1850 1.0000 1.63775 42.41
S10 27.2882 5.8398 1.49700 81.14
S11 -11.7598 0.7162 1.0
S12 185.7713 2.2110 1.56907 71.30
S13 -32.7117 0.2000 1.0
S14 33.6380 2.3080 1.49700 81.14
S15 -84.6921 1.0000 1.63775 42.41
S16 8.9124 6.1311 1.43875 94.93
S17 -25.3110 0.2000 1.0
S18 7.3586 5.2473 1.49700 81.14
S19 107.1912 1.0800 1.88300 40.76
S20 5.9114 4.7000 1.0
S21 -5.3940 3.0026 1.48749 70.23
S22 -16.6948 3.0000 1.73800 32.26
S23 -8.9225

ここで、対物レンズ１において面番号Ｓ３は、対物レンズ１の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。

本実施例の対物レンズ１は、以下の式（Ａ１）から（Ａ１１）で示されるように、条件式（１）から（１１）を満たしている。なお、式（Ａ１）から（Ａ１１）はそれぞれ条件式（１）から（１１）に対応している。また、ｎｙ及びｖｙには、それぞれレンズＬ４の屈折率、アッベ数を用いている。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ａ１）
ＮＡｏｂ＝１．１・・・（Ａ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．１×０．５３＝０．５８３・・・（Ａ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．１／３０≒０．０３６７・・・（Ａ４）
ｆ２ａ／ｆ２ｂ＝４４．６６６／１１１．８８２≒０．３９９
・・・（Ａ５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＝｜１．４９７−１．６３７７５｜＝０．１９９
・・・（Ａ６）
｜ｖｘ−ｖｙ｜＝｜４２．４１−９４．９３｜＝５２．５２
・・・（Ａ７）
ｄ１／ｄ＝６．８２９３／４８．９０２４≒０．１４０・・・（Ａ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−４．１５３１／１３．０４１７≒−０．３１８
・・・（Ａ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１３．０４１７／２．５４７３≒５．１２０・・・（Ａ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．１／−３．９７０３≒０．２８４
・・・（Ａ１１）

図２は、本実施例に係る結像レンズの断面図である。本実施例の結像レンズ２は、図２に例示されるように、レンズＴＬ１及びレンズＴＬ２からなる接合レンズＣＴＬ１と、レンズＴＬ３及びレンズＴＬ４からなる接合レンズＣＴＬ２と、を含んで構成されている。
本実施例の結像レンズ２のレンズデータは、以下のとおりである。
結像レンズ２
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S1 68.7541 7.7321 1.48749 70.21
S2 -37.5679 3.4742 1.80610 40.95
S3 -102.8477 0.6973 1.0
S4 84.3099 6.0238 1.83400 37.17
S5 -50.7100 3.0298 1.64450 40.82
S6 40.6619

ここで、結像レンズ２において、面番号Ｓ１は、最も物体側のレンズ面を示し、面番号Ｓ６は、最も像側のレンズ面を示す。また、面番号Ｓ１のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ１と面番号Ｓ２の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ１のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ１と面番号Ｓ２の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ１のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ１と面番号Ｓ１の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。

図３は、本実施例に係る対物レンズ１と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、対物レンズ１の最終面と結像レンズ２の最初の面との間隔を１１４．５０７ｍｍとしている。図３（a）は球面収差図であり、図３（b）は正弦条件違反量を示す図であり、図３（ｃ）は非点収差図であり、図３（ｄ）は歪曲収差図であり、図３（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ１の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図４は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ３は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。
まず、対物レンズ３の各レンズ群の構成と作用について、対物レンズ１との相違点についてのみ説明する。

対物レンズ３は、第１レンズ群ＬＧ１の構成が対物レンズ１と異なっている。対物レンズ３は、接合レンズＣＬ１の像側に、正のパワーを有する単レンズ（レンズＬ３、レンズＬ４）を２枚含んで構成されている。これらの正の単レンズがメニスカスレンズＬ２から射出される発散光の光線高を抑えて高次の球面収差やコマ収差を補正するように作用する点は、対物レンズ１と同様である。対物レンズ３は、正の単レンズを複数枚備えることで面数を増やしている。これによりメニスカスレンズＬ２からの発散光を各面で少しずつ屈折させて光線高を抑えている。このため、収差補正の観点で、対物レンズ３は、対物レンズ１に比べて有利となる。
その他の構成及び作用は、対物レンズ１と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて記載する。
本実施例の対物レンズ３の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作動距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。
ｆ＝６ｍｍ
β ＝３０
ＮＡｏｂ＝１．１
ｄ０＝０．５３ｍｍ
また、図４に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ３のレンズデータは、以下のとおりである。

対物レンズ３
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.6500 1.45853 67.94
S4 -1.1000 3.3641 1.88300 40.76
S5 -3.7024 0.2000 1.0
S6 -26.7839 2.0602 1.49700 81.54
S7 -9.4404 0.1000 1.0
S8 -35.0623 1.9108 1.88300 40.76
S9 -13.0686 1.3419 1.0
S10 -209.0473 3.4477 1.43875 94.93
S11 -11.2987 1.0000 1.63775 42.41
S12 20.1184 6.2392 1.49700 81.54
S13 -12.7936 0.1000 1.0
S14 1.144*10⁴ 1.8662 1.56907 71.30
S15 -35.0299 0.2000 1.0
S16 33.6406 1.8147 1.49700 81.54
S17 INF 1.0000 1.63775 42.41
S18 9.8394 6.0467 1.43875 94.93
S19 -23.6759 0.2000 1.0
S20 7.4253 5.2663 1.49700 81.54
S21 129.2745 1.0800 1.88300 40.76
S22 5.8004 4.7000 1.0
S23 -5.2670 2.6098 1.48749 70.23
S24 -14.0266 3.6929 1.73800 32.26
S25 -8.9289

ここで、対物レンズ３において面番号Ｓ３は、対物レンズ３の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。

本実施例の対物レンズ３は、以下の式（Ｂ１）から（Ｂ１１）で示されるように、条件式（１）から（１１）を満たしている。なお、式（Ｂ１）から（Ｂ１１）はそれぞれ条件式（１）から（１１）に対応している。また、ｎｙ及びｖｙには、それぞれレンズＬ５の屈折率、アッベ数を用いている。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ｂ１）
ＮＡｏｂ＝１．１・・・（Ｂ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．１×０．５３＝０．５８３・・・（Ｂ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．１／３０≒０．０３６７・・・（Ｂ４）
ｆ２ａ／ｆ２ｂ＝５８．９８２／７４．０２９≒０．７９７・・・（Ｂ５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＝｜１．４９７−１．６３７７５｜＝０．１９９
・・・（Ｂ６）
｜ｖｘ−ｖｙ｜＝｜４２．４１−９４．９３｜＝５２．５２
・・・（Ｂ７）
ｄ１／ｄ＝８．２８５１／４８．８９０５≒０．１６９５・・・（Ｂ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−４．５００４／１２．８０６７≒−０．３５１４
・・・（Ｂ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１２．８０６７／４．０７１≒３．１４６・・・（Ｂ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．１／−３．７０２４≒０．２９７
・・・（Ｂ１１）

なお、対物レンズ３には、第１レンズ群ＬＧ１に正の単レンズが複数含まれている。このため、本実施例では、ｎ１は、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズ群のうち、最も高い屈折率の単レンズ（レンズＬ４）のｄ線に対する屈折率である。ｄｓは、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズ群（レンズＬ３、レンズＬ４）の合計全長である。また、ｆｓは、第１レンズ群ＬＧ１に含まれる単レンズ群（レンズＬ３、レンズＬ４）の合成焦点距離である。

図５は、本実施例に係る対物レンズ３と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ３と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図５（a）は球面収差図であり、図５（b）は正弦条件違反量を示す図であり、図５（ｃ）は非点収差図であり、図５（ｄ）は歪曲収差図であり、図５（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ３の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図６は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ４は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。
まず、対物レンズ４の各レンズ群の構成と作用について、対物レンズ１との相違点についてのみ説明する。

対物レンズ４は、第２レンズ群ＬＧ２の構成が対物レンズ１と異なっている。対物レンズ４では、第２レンズ群ＬＧ２は、物体側から、１つ目の３枚接合レンズ（接合レンズＣＬ２）と、２つ目の３枚接合レンズ（接合レンズＣＬ３）と、正のパワーを有する接合レンズ（接合レンズＣＬ４）を含んで構成されている。ここで、接合レンズＣＬ２は、正−負−正のパワーを有するレンズからなり、それぞれ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズである。また、接合レンズＣＬ３は、負−正−負のパワーを有するレンズからなり、それぞれ、物体側に凸のメニスカスレンズ、両凸レンズ、物体側に凹のメニスカスレンズである。また、接合レンズＣＬ４は、両凸レンズと両凹レンズからなる。

本実施例の第２レンズ群ＬＧ２では、３枚接合レンズを用いて色収差を補正する。より高い開口数を確保するため、第２レンズ群ＬＧ２は、対物レンズ４に例示されるように、３枚接合レンズを２個と正のパワーを有する接合レンズとを含んで構成する。これにより、対物レンズ４は、対物レンズ１と比較して、色収差を十分に補正しながら、さらに高い開口数を確保することができる。
その他の構成及び作用は、対物レンズ１と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて、記載する。
本実施例の対物レンズ４の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作動距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。
ｆ＝４．５ｍｍ
β ＝４０
ＮＡｏｂ＝１．２
ｄ０＝０．５３ｍｍ
また、図６に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ４のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ４
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.7800 1.45853 67.94
S4 -1.2300 3.1723 1.88300 40.76
S5 -3.5912 0.2000 1.0
S6 -10.0427 3.0850 1.77250 49.60
S7 -6.3452 0.6536 1.0
S8 16.5640 5.8848 1.43875 94.93
S9 -9.5162 1.0000 1.63775 42.41
S10 164.2657 3.6800 1.49700 81.54
S11 -13.5772 0.6538 1.0
S12 32.0095 1.3500 1.67300 38.15
S13 15.4055 4.5620 1.43875 94.93
S14 -17.1827 1.2500 1.67300 38.15
S15 -222.3600 0.2000 1.0
S16 15.4648 5.0932 1.49700 81.54
S17 -12.8589 1.2500 1.61336 44.49
S18 96.2027 0.2000 1.0
S19 7.0776 5.1973 1.49700 81.54
S20 -25.4238 1.0000 1.63775 42.41
S21 4.6553 4.1500 1.0
S22 -4.2797 2.5433 1.48749 70.23
S23 -23.0133 2.8221 1.73800 32.26
S24 -8.0309

ここで、対物レンズ４において面番号Ｓ３は、対物レンズ４の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。

本実施例の対物レンズ４は、以下の式（Ｃ１）から（Ｃ４）及び式（Ｃ８）から（Ｃ１１）で示されるように、条件式（１）から（４）及び条件式（８）から（１１）を満たしている。なお、式（Ｃ１）から（Ｃ４）及び式（Ｃ８）から（Ｃ１１）はそれぞれ条件式（１）から（４）及び条件式（８）から（１１）に対応している。
ｎ１＝１．７７２５・・・（Ｃ１）
ＮＡｏｂ＝１．２・・・（Ｃ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．２×０．５３＝０．６３６・・・（Ｃ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．２／４０＝０．０３・・・（Ｃ４）
ｄ１／ｄ＝７．２３７３／４８．７２７４≒０．１４８５・・・（Ｃ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−５．７２５１／１６．３６０６≒−０．３５０
・・・（Ｃ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１６．３６０６／３．０８５０≒５．３０３・・・（Ｃ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．２３／−３．５９１２≒０．３４３
・・・（Ｃ１１）

図７は、本実施例に係る対物レンズ４と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ４と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図７（a）は球面収差図であり、図７（b）は正弦条件違反量を示す図であり、図７（ｃ）は非点収差図であり、図７（ｄ）は歪曲収差図であり、図７（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ４の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図８は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ５は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。
構成及び作用は、対物レンズ４と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて記載する。
本実施例の対物レンズ５の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作動距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。
ｆ＝４．５ｍｍ
β ＝４０
ＮＡｏｂ＝１．２
ｄ０＝０．５３ｍｍ
また、図８に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ５のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ５
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.7800 1.45853 67.94
S4 -1.2300 2.5723 1.88300 40.76
S5 -3.2779 0.2000 1.0
S6 -6.3375 2.9707 1.88300 40.76
S7 -5.4843 0.6755 1.0
S8 16.3821 6.2969 1.43875 94.93
S9 -8.9178 1.0000 1.63775 42.41
S10 -72.2472 3.2006 1.49700 81.54
S11 -12.7896 0.6724 1.0
S12 28.6445 1.3500 1.67300 38.15
S13 12.3206 5.6705 1.43875 94.93
S14 -12.9574 1.2500 1.67300 38.15
S15 -52.3193 0.2000 1.0
S16 12.2853 4.7808 1.49700 81.54
S17 -18.9635 1.2500 1.61336 44.49
S18 34.3361 0.2000 1.0
S19 7.0120 5.1755 1.49700 81.54
S20 -25.7061 1.0000 1.63775 42.41
S21 4.4378 4.1500 1.0
S22 -4.1408 2.5478 1.48749 70.23
S23 -23.3946 2.8248 1.73800 32.26
S24 -7.8832

ここで、対物レンズ５において面番号Ｓ３は、対物レンズ５の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。

本実施例の対物レンズ５は、以下の式（Ｄ１）から（Ｄ４）及び式（Ｄ８）から（Ｄ１１）で示されるように、条件式（１）から（４）及び条件式（８）から（１１）を満たしている。なお、式（Ｄ１）から（Ｄ４）及び式（Ｄ８）から（Ｄ１１）はそれぞれ条件式（１）から（４）及び条件式（８）から（１１）に対応している。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ｄ１）
ＮＡｏｂ＝１．２・・・（Ｄ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．２×０．５３＝０．６３６・・・（Ｄ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．２／４０＝０．０３・・・（Ｄ４）
ｄ１／ｄ＝６．５２３／４８．７６７８≒０．１３３８・・・（Ｄ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−５．４２４８／１７．５２３５≒−０．３０９６
・・・（Ｄ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１７．５２３５／２．９７０７≒５．８９９・・・（Ｄ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．２３／−３．２７７９≒０．３７５
・・・（Ｄ１１）

図９は、本実施例に係る対物レンズ５と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ５と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図９（a）は球面収差図であり、図９（b）は正弦条件違反量を示す図であり、図９（ｃ）は非点収差図であり、図９（ｄ）は歪曲収差図であり、図９（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ５の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図１０は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ６は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。

まず、対物レンズ６の各レンズ群の構成と作用について、対物レンズ１との相違点についてのみ説明する。対物レンズ６は、第２レンズ群ＬＧ２の構成と第３レンズ群ＬＧ３の構成が対物レンズ１と異なっている。

第２レンズ群ＬＧ２は、物体側から、第１の３枚接合レンズ（接合レンズＣＬ２）と、光軸方向に移動可能な２枚接合レンズ（接合レンズＣＬ３）と、第２の３枚接合レンズ（接合レンズＣＬ４）を含んで構成されている。ここで、接合レンズＣＬ２は、正−負−正のパワーを有するレンズからなり、それぞれ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズである。また、接合レンズＣＬ３は、両凸レンズと物体側に凹のメニスカスレンズからなる。また、接合レンズＣＬ４は、正−負−正のパワーを有するレンズからなり、それぞれ、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズである。

本実施例の第２レンズ群ＬＧ２では、３枚の接合レンズを用いることで、色収差を良好に補正することができる。また、接合レンズＣＬ３が光軸方向に移動することにより、カバーガラスＣＧの厚みに、ある程度ばらつきがある場合であっても、球面収差を良好に補正することができる。

第３レンズ群ＬＧ３は、物体側から、像側に凹面を向けた単レンズ（レンズＬ１２）と、物体側に凹面を向けた接合レンズ（接合レンズＣＬ５）とからなるガウスタイプのレンズ構成を含んで構成されている。ここで、単レンズは、メニスカスレンズであり、また、接合レンズＣＬ５は、物体側に凹面を向けた２枚のメニスカスレンズからなる。

本実施例の第３レンズ群ＬＧ３では、像側に凹面を向けた単レンズを用いてガウスタイプのレンズ構成を構成している。このため、ガウスタイプのレンズ構成をコンパクトに構成することができる。
その他の構成及び作用は、対物レンズ１と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて、記載する。

本実施例の対物レンズ６の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作業距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。なお、ここでの作業距離ｄ０は、カバーガラスＣＧが、規格によって定められた厚みを有する場合の作業距離を示している。
ｆ＝６ｍｍ
β ＝３０
ＮＡｏｂ＝１．１
ｄ０＝０．５３ｍｍ

また、図１０に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。なお、ここでのカバーガラスＣＧの厚みｄｃは、規格によって定められた厚みを示しているが、後述する範囲で変動可能である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ６のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ６
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.6500 1.45853 67.94
S4 -1.1000 3.8091 1.88300 40.76
S5 -4.4472 0.2000
S6 -12.3870 2.8218 1.88300 40.76
S7 -7.0114 0.2000
S8 19.0854 6.1804 1.49700 81.14
S9 -8.9279 1.5000 1.63775 42.41
S10 33.9516 5.0360 1.49700 81.14
S11 -12.4855 Da
S12 25.7061 5.1221 1.49700 81.14
S13 -11.0538 1.5000 1.88300 40.76
S14 -49.4274 Db
S15 11.9205 3.3118 1.49700 81.14
S16 -584.6956 1.3000 1.67300 38.15
S17 6.9611 5.0842 1.49700 81.14
S18 -21.8037 0.2000
S19 73.2597 1.0000 1.63775 42.41
S20 7.2972 4.7000
S21 -5.3646 1.7072 1.48749 70.36
S22 -21.3531 3.4268 1.73800 32.26
S23 -8.6488

ここで、対物レンズ６において面番号Ｓ３は、対物レンズ６の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。さらに、面番号Ｓ１１と面番号Ｓ１２の間の間隔及び面番号Ｓ１４と面番号Ｓ１５の間の間隔は、接合レンズＣＬ３の光軸方向に移動に応じて変化する可変値Ｄａ、Ｄｂである。
なお、カバーガラスの厚みｄｃと作業距離ｄ０と可変値Ｄａ、Ｄｂの関係は、以下のとおりである。
カバーガラスの厚みｄｃと対物レンズ６の作動距離ｄ０と面間隔
カバーガラスの厚み作動距離面間隔面間隔
ｄｃ(mm) ｄ０（ｍｍ）Ｄａ（ｍｍ）Ｄｂ（ｍｍ）
0.1100 0.5849 0.5000 0.6956
0.1700 0.5300 0.6041 0.5915
0.2300 0.4750 0.6956 0.5000

本実施例の対物レンズ６は、以下の式（Ｅ１）から（Ｅ１３）で示されるように、条件式（１）から（１３）を満たしている。なお、式（Ｅ１）から（Ｅ１３）はそれぞれ条件式（１）から（１３）に対応している。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ｅ１）
ＮＡｏｂ＝１．１・・・（Ｅ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．１×０．５３＝０．５８３・・・（Ｅ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．１／３０≒０．０３６７・・・（Ｅ４）
ｆ２ａ／ｆ２ｂ＝２３．６６４／２６．４９１≒０．８９３・・・（Ｅ５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＝｜１．６３７７５−１．４９７００｜＝０．１４０５
・・・（Ｅ６）
｜ｖｘ−ｖｙ｜＝｜４２．４１−８１．１４｜＝３８．７３・・・（Ｅ７）
ｄ１／ｄ＝７．４８０９／４８．９４５≒０．１５２８・・・（Ｅ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−３．５４９１／１４．６８３≒−０．２４１７
・・・（Ｅ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１４．６８３／２．８２１８≒５．２０３４・・・（Ｅ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．１０／−４．４４７２≒０．２４７３
・・・（Ｅ１１）
｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＝｜１２．７８３／１２７．０５１｜≒０．１００６
・・・（Ｅ１２）
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＝｜６／２７８．０７９｜≒０．０２１６・・・（Ｅ１３）

図１１は、本実施例に係る対物レンズ６と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ６と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図１１（a）は球面収差図であり、図１１（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１１（ｃ）は非点収差図であり、図１１（ｄ）は歪曲収差図であり、図１１（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ６の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図１２は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ７は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。
構成及び作用は、対物レンズ６と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて、記載する。

本実施例の対物レンズ７の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作業距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。なお、ここでの作業距離ｄ０は、カバーガラスが、規格によって定められた厚みを有する場合の作業距離を示している。
ｆ＝６ｍｍ
β ＝３０
ＮＡｏｂ＝１．０５
ｄ０＝０．８３ｍｍ

また、図１２に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。なお、ここでのカバーガラスＣＧの厚みｄｃは、規格によって定められた厚みを示しているが、後述する範囲で変動可能である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ７のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ７
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.8900 1.45853 67.94
S4 -1.2750 3.9550 1.88300 40.76
S5 -4.6928 0.2000
S6 -11.2451 2.5326 1.88300 40.76
S7 -7.1390 0.2000
S8 21.3830 6.1003 1.49700 81.14
S9 -9.2542 1.5400 1.63775 42.41
S10 82.9504 4.3913 1.49700 81.14
S11 -12.9881 Da
S12 20.9200 5.1041 1.43875 94.93
S13 -12.5604 1.4300 1.88300 40.76
S14 -40.0619 Db
S15 11.9671 3.7120 1.49700 81.14
S16 -52.4718 1.2600 1.63775 42.41
S17 6.3015 5.2847 1.49700 81.14
S18 -20.9997 0.2000
S19 87.0768 1.0000 1.73800 32.26
S20 6.8475 4.3000
S21 -5.0775 2.2025 1.48749 70.36
S22 -28.0938 3.2939 1.73800 32.26
S23 -8.5943

ここで、対物レンズ７において面番号Ｓ３は、対物レンズ７の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。さらに、面番号Ｓ１１と面番号Ｓ１２の間の間隔及び面番号Ｓ１４と面番号Ｓ１５の間の間隔は、接合レンズＣＬ３の光軸方向に移動に応じて変化する可変値Ｄａ、Ｄｂである。
なお、カバーガラスの厚みｄｃと作業距離ｄ０と可変値Ｄａ、Ｄｂの関係は、以下のとおりである。
カバーガラスの厚みｄｃと対物レンズ７の作動距離ｄ０と面間隔
カバーガラスの厚み作動距離面間隔面間隔
ｄｃ(mm) ｄ０（ｍｍ）Ｄａ（ｍｍ）Ｄｂ（ｍｍ）
0.0700 0.9202 0.5000 0.5636
0.1700 0.8300 0.6420 0.4216
0.1900 0.8119 0.6636 0.4000

本実施例の対物レンズ７は、以下の式（Ｆ１）から（Ｆ１３）で示されるように、条件式（１）から（１３）を満たしている。なお、式（Ｆ１）から（Ｆ１３）はそれぞれ条件式（１）から（１３）に対応している。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ｆ１）
ＮＡｏｂ＝１．０５・・・（Ｆ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．０５×０．８３＝０．８７１５・・・（Ｆ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．０５／３０≒０．０３５・・・（Ｆ４）
ｆ２ａ／ｆ２ｂ＝２４．１７７／２５．８８８≒０．９３４・・・（Ｆ５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＝｜１．６３７７５−１．４９７００｜＝０．１４０５
・・・（Ｆ６）
｜ｖｘ−ｖｙ｜＝｜４２．４１−８１．１４｜＝３８．７３・・・（Ｆ７）
ｄ１／ｄ＝７．５７７６／４８．６６≒０．１５５７・・・（Ｆ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−４．３３４９／１７．１７４５≒−０．２５２４
・・・（Ｆ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１７．１７４５／２．５３２６≒６．７８１３・・・（Ｆ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．２７５／−４．６９２８≒０．２７１７
・・・（Ｆ１１）
｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＝｜１０．１２４／１０９．１０２｜≒０．０９２８
・・・（Ｆ１２）
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＝｜６／１１３．２０７｜≒０．０５３・・・（Ｆ１３）

図１３は、本実施例に係る対物レンズ７と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ７と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図１３（a）は球面収差図であり、図１３（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１３（ｃ）は非点収差図であり、図１３（ｄ）は歪曲収差図であり、図１３（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ７の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。

図１４は、本実施例に係る液浸顕微鏡対物レンズの断面図である。対物レンズ８は、物体側から、正のパワーを有する第１レンズ群ＬＧ１と、正のパワーを有する第２レンズ群ＬＧ２と、負のパワーを有する第３レンズ群ＬＧ３とを含んで構成されている。

構成及び作用は、第２レンズ群に含まれる接合レンズＣＬ４が、物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ９と像側に凹面を向けた平凹レンズＬ１０と両凸レンズＬ１１とからなる３枚接合レンズである点を除き、対物レンズ６と同様であるので、説明を省略する。
以下、本実施例の各種データについて、記載する。

本実施例の対物レンズ８の焦点距離ｆと、倍率βと、物体側の開口数ＮＡｏｂと、作業距離ｄ０は、それぞれ以下のとおりである。なお、ここでの作業距離ｄ０は、カバーガラスが、規格によって定められた厚みを有する場合の作業距離を示している。
ｆ＝６ｍｍ
β ＝３０
ＮＡｏｂ＝１．０
ｄ０＝１．０３ｍｍ

また、図１４に例示されるカバーガラスＣＧの厚みｄｃと、屈折率ｎｃと、アッベ数νｃは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。なお、ここでのカバーガラスＣＧの厚みｄｃは、規格によって定められた厚みを示しているが、後述する範囲で変動可能である。
ｄｃ＝０．１７ｍｍ
ｎｃ＝１．５２１
νｃ＝４３．１

また、カバーガラスＣＧの像側の面Ｓ２と第１レンズ群の最も物体側の面Ｓ３の間に満たされる液浸液の屈折率ｎと、アッベ数νは、それぞれ以下のとおりであり、実施例１と同様である。
ｎ＝１．４０４１
ν ＝５１．９
本実施例の対物レンズ８のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ８
面番号曲率半径レンズの間隔レンズのd線レンズのd線
（mm）または厚さ(mm) に対する屈折率に対するアッベ数
S3 INF 0.8200 1.45853 67.94
S4 -1.5000 4.7150 1.88300 40.76
S5 -5.3937 0.2000
S6 -18.5536 2.6077 1.88300 40.76
S7 -8.6885 0.2000
S8 28.9166 5.6343 1.49700 81.14
S9 -9.0860 1.5000 1.63775 42.41
S10 106.1239 4.3727 1.43875 94.93
S11 -12.2071 Da
S12 27.9119 4.7859 1.43875 94.93
S13 -11.8278 1.4500 1.88300 40.76
S14 -28.1543 Db
S15 10.1098 3.7553 1.49700 81.14
S16 INF 1.2200 1.63775 42.41
S17 6.0410 5.0020 1.43875 94.93
S18 -20.2465 0.2000
S19 143.1431 1.0000 1.73800 32.26
S20 6.4395 4.0000
S21 -4.9028 2.6307 1.48749 70.23
S22 -28.4896 3.2217 1.73800 32.26
S23 -8.5834

ここで、対物レンズ８において面番号Ｓ３は、対物レンズ８の最も物体側のレンズ面である。面番号Ｓ３のレンズの間隔または厚さは、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の間隔または厚さを示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対する屈折率は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対する屈折率を示す。面番号Ｓ３のレンズのｄ線に対するアッベ数は、面番号Ｓ３と面番号Ｓ４の間の媒体のｄ線に対するアッベ数を示す。さらに、面番号Ｓ１１と面番号Ｓ１２の間の間隔及び面番号Ｓ１４と面番号Ｓ１５の間の間隔は、接合レンズＣＬ３の光軸方向に移動に応じて変化する可変値Ｄａ、Ｄｂである。
なお、カバーガラスの厚みｄｃと作業距離ｄ０と可変値Ｄａ、Ｄｂの関係は、以下のとおりである。
カバーガラスの厚みｄｃと対物レンズ８の作動距離ｄ０と面間隔
カバーガラスの厚み作動距離面間隔面間隔
ｄｃ(mm) ｄ０（ｍｍ）Ｄａ（ｍｍ）Ｄｂ（ｍｍ）
0.0900 1.1019 0.5300 0.6136
0.1700 1.0300 0.6245 0.5191
0.1900 1.0119 0.6436 0.5000

本実施例の対物レンズ８は、以下の式（Ｇ１）から（Ｇ１３）で示されるように、条件式（１）から（１３）を満たしている。なお、式（Ｇ１）から（Ｇ１３）はそれぞれ条件式（１）から（１３）に対応している。
ｎ１＝１．８８３０・・・（Ｇ１）
ＮＡｏｂ＝１．０・・・（Ｇ２）
ＮＡｏｂ×ｄ０＝１．０×１．０３＝１．０３・・・（Ｇ３）
ＮＡｏｂ／β＝１．０／３０≒０．０３３・・・（Ｇ４）
ｆ２ａ／ｆ２ｂ＝２９．０９１／２６．２６５≒１．１０８・・・（Ｇ５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＝｜１．６３７７５−１．４９７００｜＝０．１４０５
・・・（Ｇ６）
｜ｖｘ−ｖｙ｜＝｜４２．４１−８１．１４｜＝３８．７３・・・（Ｇ７）
ｄ１／ｄ＝８．３４２７／４８．４５８９≒０．１７２２・・・（Ｇ８）
ｆｍ／ｆｓ＝−５．４４５２／１６．４６５１≒−０．３３０７
・・・（Ｇ９）
ｆｓ／ｄｓ＝１６．４６５１／２．６０７７≒６．３１４・・・（Ｇ１０）
Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ＝−１．５／−５．３９３７≒０．２７８１
・・・（Ｇ１１）
｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＝｜９．１６５／１１３．３２｜≒０．０８０９
・・・（Ｇ１２）
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＝｜６／９６．８３８｜≒０．０６２・・・（Ｇ１３）

図１５は、本実施例に係る対物レンズ８と結像レンズ２を組み合わせて用いた場合の収差図であり、像側の結像面での収差を示している。なお、結像レンズ２は、実施例１と同様である。また、対物レンズ８と結像レンズ２の間隔も実施例１と同様である。図１５（a）は球面収差図であり、図１５（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１５（ｃ）は非点収差図であり、図１５（ｄ）は歪曲収差図であり、図１５（ｅ）はコマ収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、図中の“ＮＡ”は対物レンズ８の物体側の開口数、“ＦＩＹ”は像高（ｍｍ）を示している。また、“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。
以下、上述した実施例１から実施例７に係る対物レンズの用途として特に好適な顕微鏡について説明する。
実施例１から実施例７に係る対物レンズの用途として、共焦点絞りを有する共焦点顕微鏡は好適である。

図１６は、共焦点絞りを有する共焦点顕微鏡の構成を例示した図である。図１６に例示される共焦点顕微鏡９は、照明光としてレーザ光を射出するレーザ光源（短波用レーザ１０、可視光レーザ１１）と、標本から生じた蛍光を照明光から分離する分離手段（ダイクロイックミラー１３）と、標本を走査する走査手段（ガルバノミラー２１）と、対物レンズ２５と、対物レンズ２５の焦点位置と光学的に共役な位置に配置された共焦点絞り２７と、共焦点絞り２７を通過した蛍光を検出する検出器３１とを含んで構成されている。

短波用レーザ１０または可視光レーザ１１から射出されたレーザ光は、ミラー１２及びダイクロイックミラー１３を介して集光レンズ１４に入射し、集光レンズ１４によりファイバカップリング機構１５に集光する。ファイバカップリング機構１５からシングルモードファイバ１６に入射したレーザ光は、ファイバ調整機構１７により射出されるレーザ光の位置や傾きが調整され、シングルモードファイバ１６から射出する。シングルモードファイバ１６から射出したレーザ光は、コリメータレンズ１８で平行光に変換され、ミラー１９、ダイクロイックミラー２０、ガルバノミラー２１、瞳投影レンズ２２、レンズ２３、ミラー２４を介して対物レンズ２５に入射する。対物レンズ２５は、レーザ光を、対物レンズ２５の焦点位置に配置された標本に、スポット状に照射する。

レーザ光が照射されることにより標本から生じる蛍光は、レーザ光と同じ光路を反対の方向に進行し、ダイクロイックミラー２０へ入射する。蛍光は、レーザ光を反射し蛍光を透過する特性を有するダイクロイックミラー２０を透過し、結像レンズ２６により共焦点絞り２７上に集光する。共焦点絞り２７は、対物レンズ２５の焦点位置と光学的に共役な位置に配置されているため、焦点位置から生じた蛍光のみが共焦点絞り２７に設けられたピンホールを通過する。共焦点絞り２７を通過した蛍光は、その波長に応じて、ダイクロイックミラー２８を透過または反射し、バリアフィルタ３０を透過して検出器３１で検出される。

図１６に例示される共焦点顕微鏡９などの共焦点顕微鏡は、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で広く用いられている。共焦点顕微鏡は、共焦点効果によりＺ方向に高い分解能を有することから標本の深部を観察することができるが、標本の深部を観察する際、対物レンズと標本との接触を避けるためには、対物レンズに長い作動距離が必要となる。また、生体標本へのダメージを抑えながら明るい画像を得るためには、対物レンズに高い開口数が必要となる。このような理由から、共焦点顕微鏡は、実施例１から実施例７に例示される対物レンズの用途として好適である。
また、実施例１から実施例７に係る対物レンズの用途として、２光子励起顕微鏡も好適である。

図１７は、２光子励起顕微鏡の構成を例示した図である。図１７に例示される２光子励起顕微鏡３２は、標本４３で２光子励起を生じさせるレーザ光を射出する超短パルスレーザ３３と、標本４３から生じる蛍光をレーザ光から分離する分離手段（ダイクロイックミラー４１）と、対物レンズ４２と、標本４３を走査する走査手段（ガルバノミラー３５）と、２光子励起により標本４３から生じた蛍光を検出する検出器５１とを含んで構成されている。なお、超短パルスレーザ３３としては、レーザ光を標本の深部まで到達させるため、近赤外線領域の超短パルスレーザが望ましい。

超短パルスレーザ３３から射出されたレーザ光は、照明レンズ３４、ガルバノミラー３５、瞳投影レンズ３６を介して入射したダイクロイックミラー３７を透過する。ダイクロイックミラー３７を透過したレーザ光は、結像レンズ４０を介して入射したダイクロイックミラー４１を反射し、対物レンズ４２へ入射する。対物レンズ４２は、超短パルスレーザ３３から射出されたレーザ光を、対物レンズ４２の焦点位置に配置された標本４３に照射する。

レーザ光が照射された標本４３では、２光子励起が生じて蛍光が射出される。蛍光は、対物レンズ４２に入射し、ダイクロイックミラー４１を透過する。ミラー４４は光路に対して挿脱可能に配置されている。ミラー４４が光路から取り除かれている場合には、レーザ光は接眼部４５へ入射する。これにより、観察者が、標本４３を直接観察することができる。一方、ミラー４４が光路に挿入されている場合には、レーザ光はミラー４４を反射し、瞳投影レンズ４６、レーザカットフィルタ４７を介してダイクロイックミラー４８へ入射する。ダイクロイックミラー４８へ入射したレーザ光は、その波長に応じて、ダイクロイックミラー４８を透過または反射し、バリアフィルタ４９、瞳投影レンズ５０を介して、検出器５１で検出される。

さらに、２光子励起顕微鏡３２は、標本４３を広範囲に照明するための、レーザ３８と照明レンズ３９を有している。これにより、レーザ３８により標本４３を広範囲に照明しながら、超短パルスレーザ３３で標本４３を刺激することもできる。

図１７に例示される２光子励起顕微鏡３２などの２光子励起顕微鏡も、生体標本を対象とした蛍光観察の用途で用いられている。このため、２光子励起顕微鏡に用いられる対物レンズも、共焦点顕微鏡に用いられる対物レンズと同様の理由から、長い作動距離と高い開口数が必要となる。また、２光子励起顕微鏡では、焦点位置からのみ蛍光が生じる。このため、対物レンズでは、散乱した蛍光も含めて、できるかぎり多くの蛍光を取り込むことが重要である。この際、対物レンズの倍率は低い方が望ましい。このような理由から、２光子励起顕微鏡は、実施例１から実施例７に例示される対物レンズの用途として好適である。

図１８は、図１７に例示される２光子励起顕微鏡の波長による対物レンズの焦点位置の変動特性を説明するための図である。図１８の縦軸は、基準位置に対する対物レンズの焦点位置の変動量（ｍｍ）を示し、横軸はレーザ光の波長（ｎｍ）を示している。また、破線Ｅ５、一点鎖線Ｅ６、実線Ｅ７は、それぞれ実施例５、実施例６、実施例７に係る対物レンズを用いた２光子励起顕微鏡３２の特性を示し、実線ＦＤは、焦点深度を示している。

図１８に例示されるように、実施例５から実施例７に係る対物レンズを用いた２光子励起顕微鏡３２は、広い波長域で良好な特性を示している。より具体的には、２光子励起顕微鏡３２は、可視光域に加え、超短パルスレーザ３３から射出されるレーザ光の波長域を含む近赤外線領域でも、対物レンズの焦点位置の変動幅が焦点深度内に収まっている。

共焦点顕微鏡及び２光子励起顕微鏡の他に、実施例１から実施例７に係る対物レンズの用途としては、タイムラプス観察を行う顕微鏡も好適ある。タイムラプス観察では、インキュベータに格納された生体標本は、長時間にわたって観察される。このため、生体標本へのダメージはできる限り抑える必要があるため、対物レンズには高い開口数が求められる。また、細胞の移動を観察するために、対物レンズには、広い視野が求められる。このような理由から、タイムラプス観察を行う顕微鏡は、実施例１から実施例７に例示される対物レンズの用途として好適である。

１、３、４、５、６、７、８、２５、４２・・・対物レンズ、２、２６、４０・・・結像レンズ、ＬＧ１・・・第１レンズ群、ＬＧ２・・・第２レンズ群、ＬＧ３・・・第３レンズ群、Ｌ１・・・平凸レンズ、Ｌ２・・・メニスカスレンズ、Ｌ３・・・単レンズ、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、ＴＬ１、ＴＬ２、ＴＬ３、ＴＬ４、２３・・・レンズ、ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５、ＣＬ６、ＣＴＬ１、ＣＴＬ２・・・接合レンズ、ＣＧ・・・カバーガラス、９・・・共焦点顕微鏡、１０・・・短波用レーザ、１１・・・可視光レーザ、１２、１９、２４、２９、４４・・・ミラー、１３、２０、２８、３５、３７、４１、４８・・・ダイクロイックミラー、１４・・・集光レンズ、１５・・・ファイバカップリング機構、１６・・・シングルモードファイバ、１７・・・ファイバ調整機構、１８・・・コリメータレンズ、２１・・・ガルバノミラー、２２、３６、４６、５０・・・瞳投影レンズ、２７・・・共焦点絞り、３０、４９・・・バリアフィルタ、３１、５１・・・検出器、３２・・・２光子励起顕微鏡、３３・・・超短パルスレーザ、３４、３９・・・照明レンズ、３８・・・レーザ、４３・・・標本、４５・・・接眼部、４７・・・レーザカットフィルタ

Claims

物体側から順に、
前記物体側に平面を向けた平凸レンズと前記物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとを含む接合レンズと、正のパワーを有する少なくとも１枚の単レンズと、からなる正のパワーを有する第１レンズ群と、
３枚接合レンズを含む、正のパワーを有する第２レンズ群と、
ガウスタイプのレンズ構成からなる負のパワーを有する第３レンズ群と、を含み、
ｎ１を前記第１レンズ群に含まれる最も屈折率の高い前記単レンズのｄ線に対する屈折率とし、ＮＡｏｂを液浸顕微鏡対物レンズの前記物体側の開口数とし、ｄ０を前記液浸顕微鏡対物レンズの作動距離とし、βを前記液浸顕微鏡対物レンズの倍率とするとき、以下の条件式
１．７≦ｎ１・・・（１）
０．７５≦ＮＡｏｂ≦１．４５・・・（２）
０．４ｍｍ≦ＮＡｏｂ×ｄ０≦３ｍｍ・・・（３）
０．０３≦ＮＡｏｂ／β≦０．１・・・（４）
を満たすことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第２レンズ群は、少なくとも２つの接合レンズを含み、
前記第２レンズ群の最も前記物体側に配置された接合レンズは、正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第１の３枚接合レンズであり、
ｆ２ａを前記第１の３枚接合レンズの焦点距離とし、ｆ２ｂを前記第２レンズ群の最も像側の接合レンズの焦点距離とし、ｎｘを前記第１の３枚接合レンズの正レンズのｄ線に対する屈折率とし、ｖｘを前記第１の３枚接合レンズの正レンズのｄ線に対するアッベ数とし、ｎｙを前記第１の３枚接合レンズの負レンズのｄ線に対する屈折率とし、ｖｙを前記第１の３枚接合レンズの負レンズのｄ線に対するアッベ数とするとき、以下の条件式
０．３５＜ｆ２ａ／ｆ２ｂ＜２・・・（５）
｜ｎｘ−ｎｙ｜＜０．３５・・・（６）
３０＜｜ｖｘ−ｖｙ｜・・・（７）
を満たすことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１または請求項２に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第２レンズ群は、前記物体側から順に、
正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第１の３枚接合レンズと、
レンズと、
正レンズ、負レンズ、正レンズからなる第２の３枚接合レンズと、を含むことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、
ｄ１を前記第１レンズ群の全長とし、ｄを前記液浸対物レンズの全長とし、ｄｓを前記第１レンズ群に含まれる前記単レンズの全長又は前記単レンズを含む単レンズ群の合計全長とし、ｆｍを前記メニスカスレンズの焦点距離とし、ｆｓを前記第１レンズ群に含まれる前記単レンズ焦点距離又は前記単レンズ群の合成焦点距離とし、Ｒｍｏｂを前記メニスカスレンズの前記物体側の曲率半径とし、Ｒｍｉｍを前記メニスカスレンズの像側の曲率半径とするとき、以下の条件式
０．１２≦ｄ１／ｄ≦０．３・・・（８）
−１≦ｆｍ／ｆｓ≦０・・・（９）
２．５≦ｆｓ／ｄｓ≦６．３・・・（１０）
０．２≦Ｒｍｏｂ／Ｒｍｉｍ≦０．５・・・（１１）
を満たすことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第３レンズ群は、前記物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズと、前記物体側に凹面を向けた接合レンズとからなる前記ガウスタイプのレンズ構成を含み、
ｆ３ａを前記ガウスタイプのレンズ構成を構成する前記単レンズの焦点距離とし、ｆ３ｂを前記ガウスタイプのレンズ構成を構成する物体側に凹面を向けた前記接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
０．０５＜｜ｆ３ａ／ｆ３ｂ｜＜０．５・・・（１２）
を満たすことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズにおいて、
前記第２レンズ群は、移動可能な接合レンズを含み、
ｆを前記液浸顕微鏡対物レンズ全体の焦点距離とし、ｆ２ｃを前記移動可能な接合レンズの焦点距離とするとき、以下の条件式
｜ｆ／ｆ２ｃ｜＜０．２・・・（１３）
を満たすことを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズと、
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光が照射された標本から生じる蛍光を前記レーザ光から分離する分離手段と、
前記標本を走査する走査手段と、
前記液浸顕微鏡対物レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に配置された共焦点絞りと、
前記共焦点絞りを通過した前記蛍光を検出する検出器と、を含むことを特徴とする共焦点顕微鏡。
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズと、
標本で２光子励起を生じさせるレーザ光を射出する超短パルスレーザ光源と、
前記レーザ光が照射された前記標本から生じる蛍光を前記レーザ光から分離する分離手段と、
前記標本を走査する走査手段と、
前記蛍光を検出する検出器と、を含むことを特徴とする２光子励起顕微鏡。