JP2009075281A - 顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】倍率６０倍程度で、高開口数で、色収差を含む諸収差が良好に補正された、顕微鏡対物レンズの提供。
【解決手段】物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２との接合レンズからなる第１レンズ成分Ｌ１を含み、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２と、正レンズＬ７１と負レンズＬ７２とからなるＬ７と、負レンズＬ８１と正レンズＬ８２とからなるＬ８とから構成され、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備える。Ｌ１２のｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ１２及びν１２とし、Ｌ８２のｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ３４及びν３４としたとき、次式１．８＜ｎ１２＜１．８５、１．８＜ｎ３４＜１．８５、３５＜ν１２＜５０及び３５＜ν３４＜５０の条件を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡対物レンズに関し、更に詳しくは、高い開口数でアポクロマートの色収差性能を有し、紫外線励起も可能な、液浸系蛍光用の顕微鏡対物レンズに関する。

近年、特に生物関係の研究分野において、生体細胞内の特定部位の運動や活性を高感度で観察できる、蛍光顕微鏡が広く用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平７−２３００３９号公報 特開２０００−３５５４１号公報 特開２００２−１４８５１９号公報

ところで、最近では様々な蛍光タンパクや量子ドット等の登場により、蛍光観察における励起波長も広がりを見せているが、ｉ線（波長365nm）を代表的な励起波長とする近紫外線励起も未だ広く用いられている。このため、蛍光顕微鏡の対物レンズでは、優れた結像性能を有することはもちろん、近赤外域から近紫外域、特にｉ線に対する透過率が十分であること、標本の発光する蛍光は微弱なことが多いので蛍光観察像のコントラストを著しく劣化させることがないように低自家蛍光であること、前述のように標本で発生する蛍光は一般的に微弱であるため、できるだけ多くの蛍光を取り込んで明るく且つ観察し易い良好な像を得るために大きい開口数を有することが求められている。

しかしながら、特許文献１に記載の対物レンズでは、近紫外域の透過率は非常に高く、大きい開口数を有しているものの、像面湾曲が大きく、十分な結像性能を有しているとは言えない。また、特許文献２及び特許文献３に記載の対物レンズでは、大きい開口数を有し、結像性能も優れているものの、使用硝材の近紫外域の透過率を十分満足していなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高開口数で、近赤外域から近紫外域（ｉ線）まで高い透過率を有しながらも、色収差を含む諸収差が良好に補正され、高い結像性能と像面の平坦性が確保された、顕微鏡対物レンズを提供することを目的とする。

このような目的を達成するため、本発明の顕微鏡対物レンズは、物体側から順に並んだ、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負メニスカスレンズとの接合レンズからなる第１レンズ成分を含み、物体からの発散光束を収斂光束に変換する、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群と、正レンズと負レンズとからなり、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む前群（例えば、本実施形態における第７レンズ成分Ｌ７）と、負レンズと正レンズとからなり、物体側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む後群（例えば、本実施形態における第８レンズ成分Ｌ８）とから構成され、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、前記第１レンズ群の前記第１レンズ成分を構成する前記負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ１２及びν１２とし、前記第３レンズ群の後群に含まれる前記接合メニスカスレンズを構成する正レンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ３４及びν３４としたとき、次式１．８＜ｎ１２＜１．８５、１．８＜ｎ３４＜１．８５、３５＜ν１２＜５０及び３５＜ν３４＜５０の条件を満足することを特徴とする。

なお、本発明は、前記第１レンズ成分を構成する接合レンズの接合面の曲率半径をｒ１２とし、対物レンズ全系の焦点距離をＦとし、前記第１レンズ成分を構成する前記負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率をｎ１２とし、前記第１レンズ成分を構成する平凸レンズのｄ線に対する屈折率をｎ１１としたとき、次式０．６５＜｜ｒ１２／Ｆ｜×ｎ１２＜０．７５及び０．２７＜｜ｎ１２−ｎ１１｜＜０．４０の条件を満足することが好ましい。

また、本発明は、前記第２レンズ群の接合レンズに含まれる負レンズのアッベ数をν２ｎとしたとき、次式ν２ｎ＞５０の条件を満足することが好ましい。

また、前記第３レンズ群の前群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて像側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ａとし、前記第３レンズ群の後群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて物体側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ｂとしたとき、次式２．４＜（ｒ３Ａ−ｒ３Ｂ）／Ｆ＜２．８の条件を満足することが好ましい。

以上説明したように、本発明によれば、倍率６０倍程度で、高開口数（１．４程度）を有しつつ、紫外線励起（特にｉ線）が可能で、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能を有する顕微鏡対物レンズを実現できる。

以下、本願の好ましい実施形態について説明する。本願の顕微鏡対物レンズは、液浸系であり、物体側から順に並んだ、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負メニスカスレンズとの接合レンズからなる第１レンズ成分を含み、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群と、正レンズと負レンズとからなり、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む前群と、負レンズと正レンズとからなり、物体側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む後群とから構成され、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群とを備えている。そして、物体からの発散光束は、第１レンズ群にて収斂光束に変換された後に、第２レンズ群にて緩やかに曲げられ、第３レンズ群にて平行光束に変換され、結像レンズへと導かれている。

上記構成の顕微鏡対物レンズにおいて、第１レンズ群の第１レンズ成分を構成する負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ１２及びν１２とし、第３レンズ群の後群に含まれる接合メニスカスレンズを構成する正レンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ３４及びν３４としたとき、次式（１）〜（４）を満足することを特徴としている。

１．８＜ｎ１２＜１．８５ …（１）
１．８＜ｎ３４＜１．８５ …（２）
３５＜ν１２＜５０ …（３）
３５＜ν３４＜５０ …（４）

上記条件式（１）〜（４）は、第１レンズ群の第１レンズ成分を構成する負メニスカスレンズ及び第３レンズ群の後群を構成する正レンズの硝材選択にあたり、それぞれの適切な屈折率とアッベ数を規定するものである。

条件式（１）及び（２）を満足することで、これらレンズにおいて、近紫外域（ｉ線）の透過率を確保しながら、ペッツバール和を効率よく補正することが可能である。しかしながら、条件式（１）及び（２）の上限値を上回ると、これらレンズにおいて、ペッツバール和は良好に補正できるものの、硝材の組成上、近紫外域（ｉ線）の透過率を確保することができない硝材選択となってしまい、好ましくない。一方、条件式（１）及び（２）の下限値を下回ると、これらレンズにおいて、ペッツバール和を効率よく補正できない硝材選択となってしまい、好ましくない。

また、上記条件式（３）及び（４）の上限値及び下限値を外れると、これらレンズにおいて、近紫外域（ｉ線）の透過率を確保できるものの、効果的な色収差補正に必要であるアッベ数が得られなくなってしまう。

上記したように、本願の第１レンズ群では、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負メニスカスレンズとの接合レンズからなる第１レンズ成分、いわゆる埋め込みレンズを、最も物体側に配置している。その結果、第１レンズ成分を構成する平凸レンズと負メニスカスレンズとの屈折率差により、該レンズ成分の接合面に強い負の屈折力を持たせることで、ペッツバール和を減少させ、像面の平坦性を確保している。

また、第１レンズ群において、最も物体側に位置する平凸レンズに、浸液（オイル）とレンズとの境界面における球面収差の発生を防ぐため、浸液（オイル）の屈折率とほぼ等しい屈折率を有する硝材を用いている。したがって、第１レンズ群における負の屈折力を持つ面の屈折力は平凸レンズとともに第１レンズ成分を構成する負メニスカスレンズによって決定されるものであり、上記条件式（１）及び（３）は、このレンズの硝材選択において好ましい条件を規定したものである。

本願では、第３レンズ群を、互いに向き合った一対の凹面（前群及び後群）を配置して、その強い負の屈折力により効果的にペッツバール和を減少させる、いわゆるガウスタイプのレンズ構成とすることで、更なる像面の平坦化を図っている。

一般的に、対物レンズにおいては、開口数が大きくなるほど、球面収差や軸上色収差の発生量も大きくなり、それらを優先的に補正すると倍率色収差の発生を抑えることが困難となる。そのため、対物レンズの最終群あるいは最終群に近い正レンズにて倍率色収差を補正することが重要になる。さらに、最終群あるいは最終群に近い正レンズの屈折率が小さいと、レンズ面の曲率を強くせざるを得ず、球面収差、軸上色収差、コマ収差、非点収差の発生量が増加し、バランスのとれた収差補正を行うことが困難となる。

そこで、本願では、第３レンズ群において、後群を構成する正レンズに色分散が大きく（アッベ数が小さく）且つ屈折率の高い（いわゆるフリント系）硝材を選択するとともに、後群を構成する負レンズに色分散が小さく（アッベ数が大きく）且つ屈折率の低い（いわゆるクラウン系）硝材を選択することで、（第１レンズ群及び第２レンズ群で発生する色収差とは逆の色収差を発生させて）倍率色収差を良好に補正し、他の収差もバランス良く補正することを可能にしている。なお、上記条件式（２）及び（４）は、このような第３レンズ群の後群を構成する正レンズの硝材選択において、好ましい条件について規定したものである。

また、本願では、第１レンズ群において、第１レンズ成分を構成する接合レンズの接合面の曲率半径をｒ１２とし、対物レンズ全系の焦点距離をＦとし、前記第１レンズ成分を構成する前記負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率をｎ１２とし、前記第１レンズ成分を構成する平凸レンズのｄ線に対する屈折率をｎ１１としたとき、次式（５）及び（６）を満足することが好ましい。

０．６５＜｜ｒ１２／Ｆ｜×ｎ１２＜０．７５ …（５）
０．２７＜｜ｎ１２−ｎ１１｜＜０．４０ …（６）

上記条件式（５）は、第１レンズ群の第１レンズ成分を構成する接合レンズの接合面の曲率半径と、対物レンズ全系の焦点距離及び第１レンズ成分を構成する負メニスカスレンズの屈折率の適切な関係を規定するものである。この条件式（５）を満足することで、球面収差も補正しつつ、ペッツバール和の良好な補正を達成することができる。なお、条件式（５）の上限値を上回ると、接合面の曲率半径が大きくなってペッツバール和が補正しきれず、また球面収差も負に残存してしまう。一方、条件式（５）の下限値を下回ると、ペッツバール和の補正はできるものの、球面収差に高次の曲がりが発生し、収差的に不安定な光学系となってしまう。

上記条件式（６）は、第１レンズ群の第１レンズ成分における、埋め込む平凸レンズと埋め込まれる負メニスカスレンズとの適切な屈折率差を規定するものである。平凸レンズの屈折率は、上記したように使用する浸液とほぼ等しい屈折率であるため、この条件は実質的には負メニスカスレンズの屈折率を規定している。なお、条件式（６）の上限値を上回ると、平凸レンズと負メニスカスレンズとの屈折率差が大きくなり、接合面に十分な負の屈折力を与えることができるものの、浸液の屈折力よりも低い屈折力を有する平凸レンズを選択せねばならず、現実的なガラスが存在しない。一方、条件式（６）の下限値を下回ると、平凸レンズと負メニスカスレンズとの屈折率差が小さくなり、接合面に十分な負の屈折力を与えることができないため、ペッツバール和を効率よく補正することが難しくなる。

また、本願では、第２レンズ群の接合レンズに含まれる負レンズのアッベ数をν２ｎとしたとき、次式（７）を満足することが好ましい。

ν２ｎ＞５０ …（７）

本願の第２レンズ群は、色収差、特に軸上色収差を補正する役割を担っているため、接合レンズは正レンズと負レンズを含んだ色消しレンズとなっている。ここで、近紫外域（例えば、ｉ線）に対する十分な透過率を十分に確保しながら、色収差を良好に補正しようとすると、正レンズに使用できる硝材としては、異常分散性を持ったクラウンガラスもしくは蛍石を使うことに限定されてしまう。このため、第２レンズ群の接合レンズを構成する負レンズでは、前記正レンズに対して、アッベ数差を確保しつつ、できる限り部分分散比に近い硝材を選択する必要がある。上記条件式（７）は、第２レンズ群の接合レンズを構成する全ての負レンズにおいて、近紫外域（ｉ線）の透過率を確保しつつ、色収差（特に軸上色収差の２次スペクトル）を効率よく補正することができる硝材の選択条件を規定するものである。なお、条件式（７）の下限値を下回ると、現実的なガラスが存在しなくなってしまう。

また、本願において、第３レンズ群Ｇ３の前群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて像側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ａとし、前記第３レンズ群の後群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて物体側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ｂとしたとき、次式（８）を満足することが好ましい。

２．４＜（ｒ３Ａ−ｒ３Ｂ）／Ｆ＜２．８ …（８）

上記条件式（８）は、対物レンズの結像性能に大きな影響を与える、コマ収差の補正を良好に行うための条件を規定するものである。第３レンズ群が有する負の屈折力は、前群及び後群に配置された互いに向き合った一対の凹面で主として担っているが、条件式（８）の上限値を上回ると凹面の曲率半径が大きくなってしまい、十分な屈折力を確保できず、ペッツバール和の補正が効率よくできなくなってしまう。一方、条件式（８）の下限値を下回ると、過度に凹面の曲率半径が小さくなってしまい、コマ収差の非対称成分が急激に増大し、補正が困難となってしまう。

以下、本願に係る顕微鏡対物レンズの各実施例を添付図面に基づいて説明する。

各実施例において、顕微鏡対物レンズは油浸タイプの設計となっており、浸液（オイル）として屈折率ｎｄ＝1.5154及びアッベ数νｄ＝41.4のものを、カバーガラスＣとして屈折率ｎｄ＝1.5222、アッベ数νｄ＝58.8及び厚さｔ＝0.17のものを使用することを前提としている。

（第１実施例）
本願の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズについて、図１、図２及び表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レンズ構成を示す断面図である。図１に示すように、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に並んだ、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２との接合レンズである第１レンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズ成分Ｌ２と、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２との接合レンズである第３レンズ成分Ｌ３と、両凸レンズＬ４１と両凹レンズＬ４２と両凸レンズＬ４３との接合レンズである第４レンズ成分Ｌ４とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５１（請求項３に記載の負レンズに該当）と両凸レンズＬ５２との接合レンズである第５レンズ成分Ｌ５と、両凸レンズＬ６１と負レンズである両凹レンズＬ６２（請求項３に記載の負レンズに該当）との接合レンズである第６レンズ成分Ｌ６とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ７１と負レンズＬ７２との接合レンズであり、全体として像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第７レンズ成分Ｌ７（前群）と、負レンズＬ８１と正レンズＬ８２との接合レンズであり、全体として物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第８レンズ成分Ｌ８（後群）とから構成される。ここで、第７レンズ成分Ｌ７を構成する正レンズＬ７１は両凸レンズであり、負レンズＬ７１は両凹レンズである。また、第８レンズ成分Ｌ８を構成する負レンズＬ８１は両凹レンズであり、正レンズＬ８２は両凸レンズである。

なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側には、カバーガラスＣが配置されており、カバーガラスＣと第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置されたレンズ（平凸レンズＬ１１）との間は浸液（オイル）で満たされている。

表１は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズを構成する各レンズの諸元の表を示している。表１において、Ｆは対物レンズの焦点距離、ＮＡは開口数、βは倍率、ｄ０は物体面からレンズ系の第１面までの光軸上の距離をそれぞれ示している。また、ｉ線（波長365nm）およびＡ´線(波長768nm)の透過率は、500nmで最適化した単層膜コートを（接合面を除く）前面に付けた場合の全系のｉ線透過率およびＡ´線の透過率を示している。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（以下、面番号と称する。なお、表１における面番号１〜２４は、図１に示す面１〜２４に対応している）を、面間隔は各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離を、屈折率はｄ線（波長587.6nm）に対する値をそれぞれ示している。また、表１において、上記の条件式（１）〜（８）に対応する値（すなわち条件対応値）も示している。

なお、表中において、焦点距離Ｆ、曲率半径、面間隔、その他の長さの単位は、一般に「ｍｍ」が使われている。但し、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、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることが可能である。また、表中において、曲率半径の「0.0000」は平面を示し、空気の屈折率「1.00000」の記載は省略している。

以上の表の説明は、他の実施例においても同様である。

（表１）
［全体諸元］
Ｆ＝3.33，ＮＡ＝1.4，β＝−60，ｄ０＝0.15
ｉ線の透過率＝44%，Ａ´線の透過率＝69%
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 レンズ名
１ 0.00000 0.65 1.51823 58.89 Ｌ11
２ -1.27500 3.10 1.83481 42.72 Ｌ12
３ -3.15888 0.10
４ -10.08883 3.55 1.59240 68.33 Ｌ２
５ -6.21419 0.15
６ -105.42021 1.10 1.57501 41.49 Ｌ31
７ 22.33430 7.20 1.49782 82.56 Ｌ32
８ -12.66434 0.15
９ 30.36810 4.50 1.49782 82.56 Ｌ41
１０ -32.12572 1.00 1.78800 47.38 Ｌ42
１１ 17.35533 8.40 1.43385 95.25
１２ -15.28941 0.15
１３ 32.20991 1.10 1.73400 51.47 Ｌ52
１４ 11.70124 7.60 1.43385 95.25
１５ -20.39512 0.15
１６ 13.47997 5.40 1.43385 95.25 Ｌ62
１７ -24.68351 1.20 1.72916 54.66 Ｌ63
１８ 13.41725 0.20
１９ 7.55485 5.00 1.59240 62.33 Ｌ71
２０ -18.54275 4.40 1.75500 52.32 Ｌ72
２１ 4.44359 3.20
２２ -4.39478 2.80 1.69680 55.52 Ｌ81
２３ 62.27168 3.00 1.80440 39.59 Ｌ82
２４ -7.85083 120.00
［条件対応値］
ｎ１２＝1.83481
ｎ３４＝1.80440
ν１２＝42.72
ν３４＝39.59
ｒ１２＝-1.27500
Ｆ ＝3.33
ｎ１１＝1.51823
ν２ｎ＝51.47（負レンズＬ５１）、54.66（負レンズＬ６２）
ｒ３Ａ＝4.44359
ｒ３Ｂ＝-4.39478
条件式（１）ｎ１２＝1.83481
条件式（２）ｎ３４＝1.80440
条件式（３）ν１２＝42.72
条件式（４）ν３４＝39.59
条件式（５）｜ｒ１２／Ｆ｜×ｎ１２＝0.703
条件式（６）｜ｎ１２−ｎ１１｜＝0.317
条件式（７）ν２ｎ＝51.47、54.66
条件式（８）（ｒ３Ａ−ｒ３Ｂ）／Ｆ＝2.65

表１に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、上記条件式（１）〜（８）を全て満たすことが分かる。

図２は、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図であり、（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は倍率色収差、（ｄ）はコマ収差、（ｅ）は歪曲収差をそれぞれ示している。なお、（ｃ）の非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示している。また、（ｅ）の歪曲収差図において、基準波長としてのｄ線に対する収差を示している。そして、図２において、ＮＡは開口数を、ｙは像高（ｍｍ）を示している。また、実線はｄ線（波長587.6nm）を、破線はＣ線（波長656.3nm）を、一点鎖線はＦ線（波長486.1nm）を、二点鎖線はｇ線（波長435.8nm）をそれぞれ示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。

図２に示す各収差図から明らかであるように、第１実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

（第２実施例）
本願の第２実施例について、図３、図４及び表２を用いて説明する。第２実施例に係る顕微鏡対物レンズは、物体側から順に並んだ、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２と、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とを備えている。

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に並んだ、物体側に平面を向けた平凸レンズＬ１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１２との接合レンズである第１レンズ成分Ｌ１と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズである第２レンズ成分Ｌ２と、両凹レンズＬ３１と両凸レンズＬ３２との接合レンズである第３レンズ成分Ｌ３と、両凹レンズＬ４１と両凸レンズＬ４２との接合レンズである第４レンズ成分Ｌ４と、両凹レンズＬ５１と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５２との接合レンズである第５レンズ成分Ｌ５とから構成される。

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６１（請求項３に記載の負レンズに該当）と両凸レンズＬ６２と両凹レンズＬ６３（請求項３に記載の負レンズに該当）との接合レンズである第６レンズ成分Ｌ６とから構成される。

第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ７１と負レンズＬ７２との接合レンズであり、全体として像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第７レンズ成分Ｌ７（前群）と、負レンズＬ８１と正レンズＬ８２との接合レンズであり、全体として物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第８レンズ成分Ｌ８（後群）とから構成される。ここで、第７レンズ成分Ｌ７を構成する正レンズＬ７１は両凸レンズであり、負レンズＬ７１は両凹レンズである。また、第８レンズ成分Ｌ８を構成する負レンズＬ８１は両凹レンズであり、正レンズＬ８２は両凸レンズである。

なお、第１レンズ群Ｇ１の物体側には、カバーガラスＣが配置されており、カバーガラスＣと第１レンズ群Ｇ１の最も物体側に配置されたレンズ（平凸レンズＬ１１）との間は浸液（オイル）で満たされている。

表２に、第２実施例における各諸元の表を示す。なお、表２における面番号１〜２４は、図３に示す面１〜２４に対応している。

（表２）
［全体諸元］
Ｆ＝3.33，ＮＡ＝1.4，β＝−60，ｄ０＝0.15
ｉ線の透過率＝47%，Ａ´線の透過率＝70%
［レンズ諸元］
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 レンズ名
１ 0.00000 0.65 1.51823 58.89 Ｌ11
２ -1.27500 3.00 1.83481 42.72 Ｌ12
３ -3.00050 0.10
４ -11.85681 3.55 1.59240 68.33 Ｌ２
５ -6.34946 0.15
６ -137.67065 1.10 1.61334 44.27 Ｌ31
７ 17.62769 7.50 1.49782 82.56 Ｌ32
８ -11.70286 0.15
９ -29.74857 1.00 1.78800 47.38 Ｌ41
１０ 22.33206 9.00 1.43385 95.25 Ｌ42
１１ -12.47212 0.15
１２ 16.77957 8.70 1.43385 95.25 Ｌ51
１３ -14.04003 1.10 1.51823 58.96 Ｌ52
１４ -77.40080 0.15
１５ 17.26929 1.40 1.73400 51.47 Ｌ61
１６ 9.15332 6.80 1.43385 95.25 Ｌ62
１７ -12.33305 1.10 1.73400 51.47 Ｌ63
１８ 44.89891 0.20
１９ 7.34853 5.00 1.59240 68.33 Ｌ71
２０ -27.11446 4.20 1.75500 52.32 Ｌ72
２１ 4.01471 3.20
２２ -4.48427 2.70 1.69680 55.52 Ｌ81
２３ 50.56600 3.00 1.80440 39.59 Ｌ82
２４ -7.76194 120.0
［条件対応値］
ｎ１２＝1.83481
ｎ３４＝1.80440
ν１２＝42.72
ν３４＝39.59
ｒ１２＝-1.27500
Ｆ ＝3.33
ｎ１１＝1.51823
ν２ｎ＝51.47（負レンズＬ６１）、51.47（負レンズＬ６３）
ｒ３Ａ＝4.01471
ｒ３Ｂ＝-4.48427
条件式（１）ｎ１２＝1.83481
条件式（２）ｎ３４＝1.80440
条件式（３）ν１２＝42.72
条件式（４）ν３４＝39.59
条件式（５）｜ｒ１２／Ｆ｜×ｎ１２＝0.703
条件式（６）｜ｎ１２−ｎ１１｜＝0.317
条件式（７）ν２ｎ＝51.47、51.47
条件式（８）（ｒ３Ａ−ｒ３Ｂ）／Ｆ＝2.55

表２に示す諸元の表から分かるように、本実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、上記条件式（１）〜（８）を全て満たすことが分かる。

図４は、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図であり、（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は倍率色収差、（ｄ）はコマ収差、（ｅ）は歪曲収差をそれぞれ示している。図４に示す各収差図から明らかであるように、第２実施例に係る顕微鏡対物レンズでは、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。

なお、各実施例に係る顕微鏡対物レンズは、いずれも無限遠系補正型のレンズであるため、顕微鏡対物レンズの像側に結像レンズを配置し、顕微鏡対物レンズと結像レンズとの組み合わせにより有限光学系を形成している。ここで、図５及び表３を用いて、上記実施例で使用される結像レンズについて説明する。

図５は、上記各実施例において顕微鏡対物レンズと組み合わせて使用された結像レンズの構成図であり、物体側から順に並んだ、両凸レンズＭ１１と両凹レンズＭ１２との貼り合せからなる第１接合レンズＭ１と、両凸レンズＭ２１と両凹レンズＭ２２との貼り合せからなる第２接合レンズＭ２とから構成されている。表３は、この結像レンズの諸元値を示している。なお、表３において、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序（以下、面番号と称する）を、面間隔は各光学面から次の光学面（又は像面）までの光軸上の距離を、屈折率は各レンズを構成するガラスのｄ線（波長587.6nm）に対する屈折率を、Ｆ´は結像レンズ全系の焦点距離をそれぞれ示している。

（表３）
［レンズ諸元］
Ｆ´＝200
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数 レンズ名
１ 75.043 5.1 1.62801 57.03 Ｍ11
２ -75.043 2.0 1.74950 35.19 Ｍ12
３ 1600.580 7.5
４ 50.260 5.1 1.66755 41.96 Ｍ21
５ -84.541 1.8 1.61266 44.41 Ｍ22
６ 36.911

以上説明したように、本願によれば、高い開口数（ＮＡ１．４）を持ち、近紫外域から近赤外域まで高い透過性を有し、色収差を含む諸収差が十分に補正され、高い結像性能と像面の平坦性が確保された、顕微鏡対物レンズを提供することができる。

なお、以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。

本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 本発明の第１実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズのレンズ構成図である。 本発明の第２実施例に係る顕微鏡対物レンズの諸収差図である。 上記第１実施例及び第２実施例に係る顕微鏡対物レンズと組み合わせて用いられる結像レンズのレンズ構成図である。

符号の説明

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌｎ 第ｎレンズ成分（ｎ＝１〜８）
Ｌ１１ 第１レンズ成分を構成する平凸レンズ
Ｌ１２ 第１レンズ成分を構成する負メニスカスレンズ
Ｌ７１ 第７レンズ成分を構成する正レンズ
Ｌ７２ 第７レンズ成分を構成する負レンズ
Ｌ８１ 第８レンズ成分を構成する負レンズ
Ｌ８２ 第８レンズ成分を構成する正レンズ

Claims (4)

1. 物体側から順に並んだ、
   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負メニスカスレンズとの接合レンズからなる第１レンズ成分を含み、物体からの発散光束を収斂光束に変換する、全体として正の屈折力を有する第１レンズ群と、
   接合面が負の屈折力を有する接合レンズを含む第２レンズ群と、
   正レンズと負レンズとからなり、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む前群と、負レンズと正レンズとからなり、物体側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを含む後群とから構成され、全体として負の屈折力を有する第３レンズ群とを備え、
   前記第１レンズ群の前記第１レンズ成分を構成する前記負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ１２及びν１２とし、前記第３レンズ群の後群に含まれる前記接合メニスカスレンズを構成する正レンズのｄ線に対する屈折率及びアッベ数をそれぞれｎ３４及びν３４としたとき、次式
   １．８＜ｎ１２＜１．８５
   １．８＜ｎ３４＜１．８５
   ３５＜ν１２＜５０
   ３５＜ν３４＜５０
   の条件を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
2. 前記第１レンズ成分を構成する接合レンズの接合面の曲率半径をｒ１２とし、対物レンズ全系の焦点距離をＦとし、前記第１レンズ成分を構成する前記負メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率をｎ１２とし、前記第１レンズ成分を構成する平凸レンズのｄ線に対する屈折率をｎ１１としたとき、次式
   ０．６５＜｜ｒ１２／Ｆ｜×ｎ１２＜０．７５
   ０．２７＜｜ｎ１２−ｎ１１｜＜０．４０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズ。
3. 前記第２レンズ群の接合レンズに含まれる負レンズのアッベ数をν２ｎとしたとき、次式
   ν２ｎ＞５０
   の条件を満足することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズ。
4. 前記第３レンズ群の前群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて像側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ａとし、前記第３レンズ群の後群に含まれる接合メニスカスレンズにおいて物体側に向けた凹面の曲率半径をｒ３Ｂとしたとき、次式
   ２．４＜（ｒ３Ａ−ｒ３Ｂ）／Ｆ＜２．８
   の条件を満足することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズ。

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