JP2013235246A - 液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡 - Google Patents

液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡 Download PDF

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Abstract

【課題】開口数が大きい顕微鏡対物レンズでは、球面収差や色収差を十分に補正することが難しい。
【解決手段】物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備え、第１レンズ群は、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、第２レンズ群は、第２接合レンズを含み、発散光束を収斂光束に変え、第３レンズ群は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、を含み、第１接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズが接合され、第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、第１レンズ成分と第２レンズ成分は、各々の凹面が向かい合うように配置され、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．６５ （１）
【選択図】図１

Description

本発明は、液浸顕微鏡対物レンズ及びそれを用いた顕微鏡に関するものである。
生物学の研究分野では、生細胞への侵襲性をできるだけ低く抑えることや、標本の極めて微細な構造（以下、微細構造とする）を観察できることが、常に求められている。近年、標本の微細構造を観察するために、微弱な光を用いて標本を観察するアプリケーションが増えている。微細構造から回折される光は、回折角が大きい光である。この回折角が大きな回折光を使って像を形成できれば、微細構造を観察することができる。
微弱な光を用いて標本を観察するアプリケーションの１つに、全反射蛍光観察がある。全反射蛍光観察では、エバネッセント光を用いている。エバネッセント光は、屈折率の異なる境界面に、ある角度以上の入射角で照明光を入射させ、その照明光を全反射させることによって発生する。このエバネッセント光は、境界面に対して照明光とは反対側で、波長より小さい領域に局在し、自由空間を伝播しない特性をもつ。
全反射蛍光観察では、カバーガラスと標本との境界面で全反射が生じるように、カバーガラスに光を入射させる。すると、境界面から標本側に、エバネッセント光が染み出す。エバネッセント光が染み出す領域は、光の波長程度の領域である。このように、励起光による照明領域は、エバネッセント光が染み出す領域、すなわち、光の波長程度の領域に限られることになる。全反射蛍光観察では、この限られた照明領域だけでしか蛍光が発生しない。そのため、全反射蛍光観察では、バックグランドノイズの少ない蛍光観察が可能になる。
更に、エバネッセント光には、境界面へ入射する光の角度（入射角）に応じて、染み出す領域の深さが変化する特性がある。光の入射角が大きいほど、エバネッセント光の染み出す領域が狭くなる。光の入射角を大きくすると、バックグランドノイズを減らすことができるので、高解像でより明るい観察ができる。このような特徴を持つ全反射蛍光観察は、生体細胞内の様々な物質の運動や活性の観察などに使われている。
全反射蛍光観察には、開口数の大きな顕微鏡対物レンズが用いられる。例えば、標本が細胞の場合、細胞の屈折率は１．３３から１．４程度である。そのため、カバーガラスと試料との境界面で全反射が生じるようにするためには、顕微鏡対物レンズの開口数は、少なくとも１．４以上が必要である。また、エバネッセント光の染み出す領域を狭くするためには、境界面へ入射する光の入射角を大きくする必要がある。このようなことからも、顕微鏡対物レンズの開口数は大きい方が望ましい。
また、全反射蛍光観察以外の観察でも、回折角が大きな回折光を取り込むことが出来れば、微細構造を観察することができる。このようなことからも、顕微鏡対物レンズの開口数は大きい方が望ましい。
開口数が大きい顕微鏡対物レンズとしては、特許文献１〜３に開示された液浸顕微鏡対物レンズがある。
特開２００２−０９８９０３号公報 特開２００２−１４８５１９号公報 特開２００６−１１３４８６号公報
開口数を大きくすると、軸上マージナル光線の光線高は必然的に高くなる。そのため、球面収差や色収差が発生しやすくなる。また、光線高を急激に下げようとして光線を急激に曲げると、高次収差が発生しやすくなる。いずれにしろ、収差が良好に補正され、なお且つ、開口数が大きい顕微鏡対物レンズを得ることは困難である。
特許文献１〜３に開示された液浸顕微鏡対物レンズは、いずれも、収差が十分に補正されているとはいえない。また、カバーガラスの厚みにバラツキがあったり、顕微鏡対物レンズを使用する環境で温度変化が生じたりすると、収差変動が大きくなる。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、開口数が大きく、球面収差や色収差が十分に補正された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目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備え、第１レンズ群は、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、第２レンズ群は、第２接合レンズを含み、発散光束を収斂光束に変え、第３レンズ群は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、を含み、第１接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズが接合され、第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、第１レンズ成分と第２レンズ成分は、各々の凹面が向かい合うように配置され、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．６５ （１）
ここで、
ＮＡobは、顕微鏡対物レンズの物体側開口数、
ｎ0は、正レンズよりも物体側の媒質のｄ線における屈折率、
ｎ1oは、正レンズのｄ線における屈折率、
である。
また、本発明の顕微鏡は、光源と、照明光学系と、本体部と、観察光学系と、顕微鏡対物レンズを備える顕微鏡であって、顕微鏡対物レンズに上記の液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする。
本発明によれば、開口数が大きく、球面収差や色収差が十分に補正された液浸顕微鏡対物レンズ、及びそれを用いた顕微鏡を提供できる。
本発明の実施例１にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 本発明の実施例４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図である。 実施例１にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度のときの図である。 実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度のときの図である。 実施例２にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が３７度のときの図である。 実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度のときの図である。 実施例３にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が３７度のときの図である。 実施例４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度、カバーガラス厚が０．１３ｍｍのときの図である。 実施例４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度、カバーガラス厚が０．１５ｍｍのときの図である。 実施例４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が２３度、カバーガラス厚が０．１７ｍｍのときの図である。 実施例４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、使用温度が３７度、カバーガラス厚が０．１５ｍｍのときの図である。 結像レンズの断面図である。 本発明の液浸顕微鏡対物レンズを用いた顕微鏡の図である。
第１実施形態の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備え、第１レンズ群は、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、第２レンズ群は、第２接合レンズを含み、発散光束を収斂光束に変え、第３レンズ群は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、を含み、第１接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズが接合され、第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、第１レンズ成分と第２レンズ成分は、各々の凹面が向かい合うように配置され、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．６５ （１）
ここで、
ＮＡobは、顕微鏡対物レンズの物体側開口数、
ｎ0は、正レンズよりも物体側の媒質のｄ線における屈折率、
ｎ1oは、正レンズのｄ線における屈折率、
である。
本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズ（以下、適宜、「対物レンズ」という）は、物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備えている。そして、第１レンズ群は、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなる。また、第１接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズが接合されている。なお、物体側とは標本側を意味する。
対物レンズの物体側開口数（以下、単に「開口数」という）を大きくすると、より大きな発散角（回折角）の光を、標本から対物レンズに入射させることができる。その結果、標本の微細構造を、より細かく観察することができる。また、全反射蛍光観察では、バックグランドノイズの少ない蛍光観察が可能になる。しかしながら、発散角が大きい光は、第１レンズ群における光線高が高い。このような光線を第１レンズ群で急激に曲げると、第１レンズ群において高次収差が発生しやすくなる。
そこで、本実施形態の対物レンズでは、第１レンズ群を、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズとで構成することで、発散角が大きい光線を、これらのレンズで徐々に曲げるようにしている。このようにすることで、高次収差が大きく発生することを抑えている。
そして、第２レンズ群が、第２接合レンズを含むようにしている。上記のように、第１レンズ群では、発散角が大きい光線を徐々に曲げるようにしている。そのため、第１レンズ群から出射する光束は、収斂光束になっていない。そこで、第２レンズ群で、発散光束を収斂光束に変えている。ここで、第２レンズ群は第２接合レンズを含んでいるので、この接合レンズで、発散光束を収斂光束に変えることと色収差の補正を行うことができる。なお、第２レンズ群での作用の１つは、発散光束を収斂光束に変えることである。よって、このような作用を生じるレンズが第２接合レンズ以外にもある場合、これらのレンズも第２レンズ群に含まれる。
また、第３レンズ群は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、を含み、第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、第１レンズ成分と第２レンズ成分は、各々の凹面が向かい合うように配置されている。
第１レンズ成分と第２レンズ成分を、各々の凹面が向かい合うように配置することで、第３レンズ群のレンズ構成をガウスタイプに近づけることができる。ここで、第２レンズ群で発散光束が収斂光束に変えられているので、第１レンズ成分と第２レンズ成分の位置では、光線の高さが低くなっている。よって、第１レンズ成分の凹面と第２レンズ成分の凹面によって、ペッツバール和を小さくすることができる。
そして、本実施形態の対物レンズは、以下の条件式（１）を満足する。
０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．６５ （１）
ここで、
ＮＡobは、顕微鏡対物レンズの物体側開口数、
ｎ0は、正レンズよりも物体側の媒質のｄ線における屈折率、
ｎ1oは、正レンズのｄ線における屈折率、
である。
条件式（１）を満足することで、正レンズの屈折率を十分に高くすることができる。ここで、正レンズは、最も物体側に位置する。例えば、正レンズよりも物体側を浸液で満たすと、正レンズよりも物体側の媒質の屈折率は、浸液の屈折率になる。この場合、正レンズの屈折率を十分に高くしておけば、浸液と正レンズとの間で屈折率の差が大きくならないようにすることができる。その結果、開口数を大きくした場合であっても、正レンズと媒質（浸液）との境界面で発生する収差を、小さく抑えることができる。
条件式（１）の上限値を上回ると、正レンズの屈折率と媒質（浸液）の屈折率の差が大きくなりすぎるので、境界面で発生する収差を小さく抑えることができない。そのため、開口数を大きくすることができない。
条件式（１）の下限値を下回ると、開口数を十分に大きくすることができない。そのため、高い解像力を得ることが難しい。また、全反射蛍光観察では、エバネッセント光が染み出す領域を狭くすることができない。その結果、バックグランドノイズの少ない観察を行なうことが難しい。
なお、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足するのが好ましい。
０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．５９５ （１’）
このように、本実施形態の対物レンズでは、良好な結像性能を維持したまま開口数を大きくできる。よって、標本の微細構造を観察することができる。また、全反射蛍光観察では、エバネッセント光が染み出す領域を狭くできるので、バックグランドノイズの少ない観察を行なうことが可能になる。
また、本実施形態の対物レンズは、第１レンズ群は正の単レンズを複数有し、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
１＜ｒ1c／ｒ1i＜２ （２）
ここで、
ｒ1cは、第１接合レンズの接合面の曲率半径、
ｒ1iは、第１接合レンズの像側面の曲率半径、
である。
条件式（２）は、第１接合レンズについて、ペッツバール和の発生を抑えつつ、適切な屈折力を確保するための条件式である。第１接合レンズの接合面は負の屈折力を有する。この負の屈折力によって、第１接合レンズでのペッツバール和を小さくすることが好ましい。しかしながら、開口数が大きい場合、負の屈折力を大きくしすぎると、光線高が高くなるため、第１レンズ群中の接合レンズ以降のレンズで強い正の屈折力が必要になり、高次収差の発生を抑えられなくなる。また、第１レンズ群以降のレンズ群において球面収差や色収差の発生を抑えられなくなる。
そこで、条件式（２）を満足することで、接合面における負の屈折力が大きくなりすぎることを防ぐことができる。その結果、第１レンズ群中の第１接合レンズ以降のレンズにおける高次収差の発生や、第１レンズ群以降のレンズ群における球面収差や色収差の発生が抑えられる高さまで、光線高を下げることができる。
条件式（２）の上限値を上回ると、接合面の曲率半径が大きく（負の屈折力が小さく）なりすぎる。そのため、ペッツバール和を小さくすることができなくなる。その結果、第１レンズ群中の第１接合レンズ以降のレンズ、または、第２レンズ群以降のレンズ群で、ペッツバール和の補正を行うこと（ペッツバール和を小さくすること）が難しくなる。
条件式（２）の下限値を下回ると、接合面の曲率半径が小さく（負の屈折力が大きく）なりすぎる。そのため、第１レンズ群中の第１接合レンズ以降のレンズにおける高次収差の発生や、第１レンズ群以降のレンズ群における球面収差や色収差の発生が抑えられる高さまで、光線高を下げることができなくなる。
なお、本実施形態の対物レンズでは、第１レンズ群と第３レンズ群とで、ペッツバール和を小さくするようにしている。そのため、第１レンズ群では、ペッツバール和の補正不足を許容している。
また、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足するのが好ましい。
１.２５＜ｒ1c／ｒ1i＜１．５ （２’）
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．２＜（ｄ1o×ｎ1o）／（ｄ1i×ｎ1i）＜１ （３）
ただし、
ｄ1oは、正レンズの光軸上での厚み、
ｎ1oは、正レンズのｄ線における屈折率、
ｄ1iは、メニスカスレンズの光軸上での厚み、
ｎ1iは、メニスカスレンズのｄ線における屈折力、
である。
条件式（３）は、開口数を大きくした場合でも、適切な光線高を得るための条件式である。正レンズに適切な厚みを持たせることで、発散角の大きな光線を対物レンズに入射させることができる。一方、メニスカスレンズの厚みを適切に抑えることで、光線高が高くならないところで光線を曲げることができる。そのため、第１接合レンズよりも像側の光学系で、光線を急激に曲げることなく光線高を下げることができる。その結果、球面収差や色収差の発生が抑えられる。
条件式（３）の上限値を上回ると、メニスカスレンズの厚みが薄くなりすぎる。この場合、メニスカスレンズの像側レンズ面で、発散角の大きな光線を急激に曲げて、光線高を下げる必要がある。そのため、第１接合レンズにおいて、高次収差の発生を抑えられなくなる。
条件式（３）の下限値を下回ると、正レンズの厚みが薄くなりすぎる。そのため、発散角の大きな光線を、正レンズに入射させることができない。あるいは、メニスカスレンズの厚みが大きくなりすぎる。この場合、メニスカスレンズから出射する光線の光線高を下げることができない。その結果、第１接合レンズよりも像側の光学系で、球面収差や色収差の発生が抑えることが難しくなる。
また、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足するのが好ましい。
０．２５＜（ｄ1o×ｎ1o）／（ｄ1i×ｎ1i）＜０．４ （３’）
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．２＜ｆ1／ｄ1＜０．４５ （４）
ただし、
ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、
ｄ1は、第１レンズ群の全長、
である。
条件式（４）は、開口数を大きくした場合でも、適切な光線高を得るための条件式である。開口数が大きい対物レンズでは、第１レンズ群や第２レンズ群を通過する光線の光線高が非常に高くなる。そのため、球面収差や色収差の発生を抑えることが困難になりやすい。また、光線高を下げるために光線を急激に曲げると、第１レンズ群で高次収差が発生する。条件式（４）を満足することで、適切な焦点距離と全長を、第１レンズ群に持たせることができる。その結果、光線を急激に曲げることなく、球面収差や色収差の発生が抑えられる高さまで、光線高を下げることが出来る。
条件式（４）の上限値を上回ると、第１レンズ群の焦点距離が大きくなりすぎる。この場合、緩やかに光線を曲げることと、光線高を下げることが両立できなくなる。そのため、高次収差、球面収差及び色収差の発生を、同時に抑えることが難しくなる。
条件式（４）の下限値を下回ると、第１レンズ群の全長が長くなりすぎる。そのため、第２レンズ群以降の光学系で、色収差や湾曲収差を補正することが難しくなる。
また、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足するのが好ましい。
０．３３＜ｆ1／ｄ1＜０．４ （４’）
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズは、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．２＜ｎ1H−ｎ1L＜０．６ （５）
ただし、
ｎ1Hは、正の単レンズのｄ線における屈折率のうち、最も大きい屈折率、
ｎ1Lは、正の単レンズのｄ線における屈折率のうち、最も小さい屈折率、
である。
条件式（５）は、高次収差と色収差の発生を同時に抑えるのに好ましい条件式である。第１レンズ群に用いる正の単レンズでは、硝材の屈折率が高い方が高次収差の発生をより抑えやすい。しかし、高屈折率の硝材にはアッベ数が大きいものが少ないため、高屈折率の硝材だけでは色収差の発生を抑えることが難しい。そこで複数の単レンズ配置し、高屈折率の硝材と低屈折率の硝材を組み合わせることにより、高次収差と色収差の発生を同時に抑えることが可能になる。
条件式（５）の上限値を上回ると、第１レンズ群に用いられる多くの硝材が、高屈折率の硝材になる。この場合、第１レンズ群に用いられる硝材はアッベ数の非常に小さい硝材だけになるので、色収差の発生を抑えることが難しくなる。
条件式（５）の下限値を下回ると、第１レンズ群に用いられる多くの硝材が、低屈折率の硝材になる。この場合、第１レンズ群を構成するレンズの曲率半径を小さくしなくてはならないので、高次収差と色収差の発生を同時に抑えることが難しくなる。
また、本実施形態の顕微鏡対物レンズは、第２レンズ成分は、物体側レンズと第３接合レンズを含み、軸上マージナル光線の高さは、第２レンズ成分の第３接合レンズで最も高く、第２レンズ成分の最も物体側の面で最も低く、
以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０＜ｆ32o／ｆ32＜０．４５ （６）
ただし、
ｆ32oは、物体側レンズの焦点距離、
ｆ32は、第２レンズ成分の焦点距離、
である。
本実施形態の対物レンズでは、第３レンズ群は、第１レンズ成分と第２レンズ成分を有し、第１レンズ成分と第２レンズ成分を、各々の凹面が向かい合うように配置されている。そして、第２レンズ成分は、物体側レンズと第３接合レンズを含む。
前述のように、第１レンズ群の第１接合レンズの接合面は、負の屈折力を持っている。この負の屈折力によって、ペッツバール和を補正する（ペッツバール和を小さくする）ことが好ましい。しかしながら、本実施形態の対物レンズは、レンズは開口数が大きいため、第１レンズ群だけでペッツバール和を補正することが難しい。
そこで、第３レンズ群で、ペッツバール和を補正することが必要になる。この補正のために、第２レンズ群で光線高を高くし、第３レンズ群で光線高を低くしておく。そして、第３レンズ群中に、向かい合わせの凹面を設ける。このようにして、ペッツバール和を補正することが好ましい。
ここで、凹面を向かい合わせる光学系としては、ガウスタイプの光学系がある。ガウスタイプの光学系では、メニスカス形状の接合レンズ２つを、その凹面が互いに向合せとなるように配置している。このような構成にすることで、球面収差や像面湾曲を良好の補正することができる。また、凹面で光線高が低いことを利用して、ペッツバール和の補正を行なっている。ただし、ガウスタイプの光学系では、凹面の屈折力が大きくなるので高次収差が発生しやすい。
そこで、本実施形態の対物レンズでは、物体側に凹面を向けたレンズ成分、すなわち、第２レンズ成分を、物体側レンズと第３接合レンズを含むように構成している。ここで、物体側レンズは、第１レンズ成分と対向する位置に配置され、その物体側面が物体側に凹面に向いている。
このように、第２レンズ成分が第３接合レンズを含むことで、第３レンズ群のレンズ構成を、更に、ガウスタイプに近づけることができる。しかも、物体側レンズの凹面の屈折力を適度に抑えることができる。その結果、高次収差の発生を抑えることができる。
そして、本実施形態の対物レンズは、条件式（６）を満足する。
条件式（６）は、ペッツバール和を小さく抑えるための条件式である。物体側レンズの焦点距離を適切に抑えることで、高次収差の発生を抑えつつ、ペッツバール和の補正が可能になる。
条件式（６）の上限値を上回ると、物体側レンズ群の焦点距離が大きくなりすぎる。この場合、第３レンズ群における光線高を十分に下げることができない。そのため、ペッツバール和の補正と湾曲収差の補正が難しくなる。
条件式（６）の下限値を下回ると、物体側レンズの焦点距離が小さくなりすぎる。この場合、物体側レンズの凹面での屈折力が大きくなりすぎるので、高次収差の発生を抑えることが難しくなる。
また、本実施形態の対物レンズでは、第１レンズ群、第２レンズ群、及び第３レンズ群のうち、いずれかのレンズ群が、光軸に沿って移動する構成とすることが好ましい。
カバーガラスと浸液の屈折率は完全に同一ではない。そのため、カバーガラスの厚みにバラツキが生じたり、顕微鏡対物レンズを使用する環境で温度変化が生じたりすると、浸液やレンズに使われる硝材の屈折率変化により収差が変動する。この収差変動は、開口数が大きいほど顕著になる。
そこで、第１〜第３レンズ群のうちのいずれかを光軸に沿って移動させることにより、カバーガラスの厚みにバラツキがあったり、顕微鏡対物レンズを使用する環境で温度変化が生じたりしても、良好な結像性能を維持できる開口数が大きい液浸顕微鏡対物レンズ、及びそれを用いた顕微鏡を提供できる。
また、本実施形態の顕微鏡は、光源と、照明光学系と、本体部と、観察光学系と、顕微鏡対物レンズを備える顕微鏡であって、顕微鏡対物レンズに上記のいずれかの液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする。
以下に、本発明に係る液浸顕微鏡対物レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
以下、本発明の液浸顕微鏡対物レンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの光学構成を示す光軸に沿う断面を、それぞれ図１〜４に示す。これらの断面図中、Ｌ１〜Ｌ１６は各レンズを示している。また、図１４は結像レンズの断面図である。
なお、実施例１〜４の液浸顕微鏡対物レンズは、無限遠補正の顕微鏡対物レンズである。無限遠補正の顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズから出射する光束が平行になるので、それ自体では結像しない。そのため、この平行光束は、例えば、図１４に示すような結像レンズで集光される。そして、平行光束が集光された位置に試料面の像が形成される。
次に、実施例１にかかる対物レンズについて説明する。実施例１の対物レンズは、図１に示すように、物体側より順に、第１レンズ群と、第１レンズ群よりも像側に位置する像側レンズ群と、からなる。
第１レンズ群は、物体側から順に、平凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。ここで、平凸正レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。この接合レンズは第１接合レンズである。
像側レンズ群は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、平凹負レンズＬ１５と、両凸正レンズＬ１６と、からなる。
ここで、両凸正レンズＬ５、両凹負レンズＬ６及び両凸正レンズＬ７が接合されている。また、負メニスカスレンズＬ８と両凸正レンズＬ９とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とが接合されている。また、平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６とが接合されている。
また、像側レンズ群は、第２レンズ群と第３レンズ群で構成されている。ここで、第２レンズ群は、第２接合レンズを含み、発散光束を収斂光束に変える作用を持つ。本実施例の対物レンズでは、両凸正レンズＬ５から両凸正レンズＬ７までの接合レンズで、発散光束が収斂光束に変わっている。よって、この接合レンズを第２レンズ群とみなすことができる。また、この接合レンズは第２接合レンズである。
なお、発散光束を収斂光束に変えることは、両凸正レンズＬ５から両凸正レンズＬ９までの２つの接合レンズでも行なわれる。よって、この２つの接合レンズを第２レンズ群とみなすこともできる。更に、両凸正レンズＬ５から両凸正レンズＬ１１までの３つの接合レンズで、発散光束が収斂光束に変わっているので、この３つの接合レンズを第２レンズ群とみなすこともできる。
一方、第３レンズ群は、第１レンズ成分と第２レンズ成分と、を含んでいる。そして、第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、第１レンズ成分と第２レンズ成分は、各々の凹面が向かい合うように配置されている。
すると、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３の接合レンズでは、両凹負レンズＬ１３の像側の面が像側に向けた凹面であるので、この接合レンズを第１レンズ成分とみなすことができる。また、負メニスカスレンズＬ１４では、物体側の面が物体側に向けた凹面であるので、負メニスカスレンズＬ１４を第２レンズ成分とみなすことができる。
なお、第２レンズ群の構成とも関係するが、第１レンズ成分は、更に、負メニスカスレンズＬ８と両凸正レンズＬ９の接合レンズと、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１の接合レンズの少なくとも一方を含んでいるとみなすことができる。
また、第２レンズ成分は、更に、第３接合レンズとして、平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６の接合レンズを含んでいる。この場合、負メニスカスレンズＬ１４は第３接合レンズよりも物体側に位置しているので、負メニスカスレンズＬ１４は物体側レンズになる。
また、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、及び第３レンズ群Ｇ３は、いずれもその位置は固定である。
次に、実施例２にかかる対物レンズについて説明する。実施例２の対物レンズは、図２に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。ここで、平凸正レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。この接合レンズは第１接合レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５、両凹負レンズＬ６及び両凸正レンズＬ７が接合されている。この接合レンズは第２接合レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、両凹負レンズＬ１４と、平凹負レンズＬ１５と、両凸正レンズＬ１６と、からなる。
ここで、負メニスカスレンズＬ８と両凸正レンズＬ９とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とが接合されている。また、平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６とが接合されている。平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６の接合レンズは第３接合レンズである。
また、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３に対して、相対的に第２レンズ群Ｇ２が移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の位置は固定である。
次に、実施例３にかかる対物レンズについて説明する。実施例３の対物レンズは、図３に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。ここで、平凸レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。この接合レンズは第１接合レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５、負メニスカスレンズＬ６及び正メニスカスレンズＬ７が接合されている。この接合レンズは第２接合レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、からなる。
ここで、負メニスカスレンズＬ８と両凸正レンズＬ９とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とが接合されている。また、負メニスカスレンズ１５と正メニスカスレンズＬ１６とが接合されている。負メニスカスレンズＬ１５と正メニスカスレンズＬ１６の接合レンズは第３接合レンズである。
また、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３に対して、相対的に第２レンズ群Ｇ２が移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の位置は固定である。
次に、実施例４にかかる対物レンズについて説明する。実施例４の対物レンズは、図４に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平凸正レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、からなる。ここで、平凸正レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２とが接合されている。この接合レンズは第１接合レンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５、両凹負レンズＬ６及び両凸正レンズＬ７が接合されている。この接合レンズは第２接合レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凸正レンズＬ１０と、両凹負レンズＬ１１と、両凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、両凹負レンズＬ１４と、平凹負レンズＬ１５と、両凸正レンズＬ１６と、からなる。
ここで、負メニスカスレンズＬ８と両凸正レンズＬ９とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１０と両凹負レンズＬ１１とが接合されている。また、両凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とが接合されている。また、平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６とが接合されている。平凹負レンズＬ１５と両凸正レンズＬ１６の接合レンズは第３接合レンズである。
また、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３に対して、相対的に第２レンズ群Ｇ２が移動する。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３の位置は固定である。
次に、上記各実施例の液浸顕微鏡対物レンズを構成する光学部材の数値データを掲げる。なお、各実施例の数値データにおいて、ｒ１、ｒ２、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎｄ１、ｎｄ２、…は各レンズのｄ線での屈折率、νｄ１、νｄ２、…は各レンズのアッべ数、ＮＡは開口数、ｆは液浸顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離、βは倍率を示している。なお、倍率βは、後述の結像レンズ（焦点距離１８０ｍｍ）と組み合わせたときの倍率である。
また、各種データにおいて、温度は、液浸顕微鏡対物レンズを使用する環境における温度、ＷＤは物体面から第１レンズ群Ｇ１のレンズＬ１までの距離、ＣＧは、カバーガラスの厚みである。
数値実施例１
単位ｍｍ
ＮＡ＝１．７、ｆ＝１．８ｍｍ、β＝−１００

面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.6000 1.78800 47.37
2 -2.8121 2.0000 1.88300 40.76
3 -2.2317 0.2000
4 -8.6188 3.0312 1.88300 40.76
5 -5.6005 0.2000
6 -10.3189 2.2512 1.59522 67.74
7 -7.7701 0.5000
8 14.3914 6.5264 1.43875 94.93
9 -7.9128 1.3000 1.67300 38.15
10 54.0360 4.1590 1.43875 94.93
11 -10.6085 0.5500
12 23.2454 1.3000 1.63775 42.41
13 6.6996 5.9638 1.43875 94.93
14 -18.8677 0.2000
15 9.3805 3.9213 1.49700 81.54
16 -12.3493 0.9500 1.61340 44.27
17 7.6122 0.2000
18 4.5733 4.0853 1.49700 81.54
19 -7.2942 1.3500 1.63775 42.41
20 2.3466 2.3673
21 -3.2450 0.8000 1.61340 44.27
22 -29.3240 2.2017
23 ∞ 1.0100 1.61340 44.27
24 12.1585 3.4688 1.73800 32.26
25 -9.4691

各種データ
温度 ２３度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.78800 47.37
ＷＤ 0.125 1.78036 19.07
数値実施例２
単位ｍｍ
ＮＡ＝１．７、ｆ＝１．８ｍｍ、β＝−１００

面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.6000 1.78800 47.37
2 -3.0000 2.0000 1.88300 40.76
3 -2.2113 0.2000
4 -9.2878 2.9694 1.88300 40.76
5 -5.6822 0.2000
6 -11.7360 2.3950 1.49700 81.54
7 -7.7957 （可変）
8 15.1688 6.5850 1.43875 94.93
9 -7.7274 1.3000 1.67300 38.15
10 84.3318 4.2321 1.43875 94.93
11 -10.6638 （可変）
12 24.0333 1.3000 1.63775 42.41
13 7.0218 5.8915 1.43875 94.93
14 -15.9911 0.2000
15 12.1854 4.0230 1.49700 81.54
16 -8.8933 0.9500 1.61340 44.27
17 10.3207 0.2000
18 4.7830 4.1228 1.49700 81.54
19 -6.4368 1.3500 1.63775 42.41
20 2.5014 2.4057
21 -3.4454 0.8000 1.61340 44.27
22 154.6515 2.2255
23 ∞ 1.0100 1.61340 44.27
24 12.2963 3.1260 1.73800 32.26
25 -8.9978

各種データ
温度 ２３度 ３７度
ＣＧ 0.15 0.15
ＷＤ 0.125 0.12539
d7 0.5 0.59456
d11 0.55 0.45544

温度 ２３度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.78800 47.37
ＷＤ 0.125 1.78036 19.07

温度 ３７度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.78807 47.81
ＷＤ 0.12539 1.77308 18.80
数値実施例３
単位ｍｍ
ＮＡ＝１．６、ｆ＝１．８ｍｍ、β＝−１００

面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.6000 1.67790 55.34
2 -2.8292 2.0000 1.88300 40.76
3 -2.0912 0.2000
4 -14.5958 2.9155 1.88300 40.76
5 -8.5871 0.2000
6 -16.7090 2.4957 1.49700 81.54
7 -8.5278 （可変）
8 15.3226 6.2647 1.43875 94.93
9 -8.0364 1.3000 1.67300 38.15
10 -53.4747 3.6162 1.43875 94.93
11 -10.6906 （可変）
12 26.8416 1.3000 1.63775 42.41
13 6.6335 7.1593 1.43875 94.93
14 -12.3861 0.2000
15 11.1783 4.4656 1.49700 81.54
16 -8.1266 0.9500 1.61340 44.27
17 12.6626 0.2000
18 4.5664 3.5180 1.49700 81.54
19 -8.8780 1.3500 1.63775 42.41
20 2.3388 1.5992
21 -2.4056 0.8000 1.61340 44.27
22 -12.5361 3.4215
23 -9.5208 1.0100 1.61340 44.27
24 -1266.5632 2.5201 1.73800 32.26
25 -6.5738

各種データ
温度 ２３度 ３７度
ＣＧ 0.15 0.15
ＷＤ 0.125 0.12729
d7 0.5 0.50124
d11 0.55 0.54876

温度 ２３度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.67790 55.34
ＷＤ 0.125 1.67790 55.34

温度 ３７度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.67791 55.29
ＷＤ 0.12729 1.67791 55.29
数値実施例４
単位ｍｍ
ＮＡ＝１．７、ｆ＝１．８ｍｍ、β＝−１００

面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.6000 1.78800 47.37
2 -3.0000 2.0000 1.88300 40.76
3 -2.1812 0.2000
4 -10.6766 3.2618 1.88300 40.76
5 -5.9699 0.2000
6 -10.3020 1.9156 1.49700 81.54
7 -7.8942 （可変）
8 13.2426 6.0659 1.43875 94.93
9 -8.5227 1.3000 1.67300 38.15
10 26.3880 4.2813 1.43875 94.93
11 -12.0637 （可変）
12 24.5564 1.3000 1.63775 42.41
13 7.4161 6.1606 1.43875 94.93
14 -13.9866 0.2000
15 10.7829 3.9833 1.49700 81.54
16 -10.1618 0.9500 1.61340 44.27
17 9.5751 0.2000
18 5.3076 3.6938 1.49700 81.54
19 -7.5373 1.3500 1.63775 42.41
20 4.0260 2.8269
21 -2.9913 0.8000 1.61340 44.27
22 12.1981 1.9575
23 ∞ 1.0100 1.61340 44.27
24 10.6675 3.8272 1.73800 32.26
25 -8.6567

各種データ
温度 ２３度 ２３度 ２３度 ３７度
ＣＧ 0.13 0.15 0.17 0.15
ＷＤ 0.1449 0.1250 0.1053 0.1246
d7 0.5064 0.5000 0.4792 0.6217
d11 0.5436 0.5500 0.5708 0.4283

温度 ２３度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.78800 47.37
ＷＤ 0.1250 1.78036 19.07

温度 ３７度
d nd νd
ＣＧ 0.15 1.78807 47.81
ＷＤ 0.1246 1.77308 18.80
結像レンズ
単位ｍｍ
面番号 r d nd νd
1 68.7541 7.7321 1.48749 70.21
2 -37.5679 3.4742 1.80610 40.95
3 -102.8477 0.6973
4 84.3099 6.0238 1.83400 37.17
5 -50.7100 3.0298 1.64450 40.82
6 40.6619

焦点距離 180
図５〜１３は、実施例１〜４にかかる液浸顕微鏡対物レンズの収差図であって、以下の条件における収差図である。
実施例 カバーガラス厚 使用温度
図５ 実施例１ 0.15mm 23℃
図６ 実施例２ 0.15mm 23℃
図７ 実施例２ 0.15mm 37℃
図８ 実施例３ 0.15mm 23℃
図９ 実施例３ 0.15mm 37℃
図１０ 実施例４ 0.13mm 23℃
図１１ 実施例４ 0.15mm 23℃
図１２ 実施例４ 0.17mm 23℃
図１３ 実施例４ 0.15mm 37℃
また、これらの収差図において、”ＩＭ．Ｈ”は像高である。また、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、球面収差（ＳＡ）、正弦条件違反量（ＯＳＣ）、非点収差（ＡＳ）、コマ収差（ＤＺＹ）を示している。なお、コマ収差（ＤＺＹ）における縦軸は像高比である。
次に、各実施例における条件式（１）〜（６）の値を掲げる。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
(1) (n0/n1o)/NAob 0.5857 0.5857 0.6250 0.5857
(2) r1c/r1i 1.260 1.357 1.353 1.375
(3) (d1o×n1o)/(d1i×n1i) 0.285 0.285 0.267 0.285
(4) f1/d1 0.365 0.350 0.339 0.352
(5) n1H-n1L 0.288 0.386 0.386 0.386
(6) f32o/f32 0.0296 0.053 0.198 0.167
また、条件式（１）〜（６）の要素値を掲げる。
要素 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
NAob 1.700 1.700 1.600 1.700
n0 1.780 1.780 1.678 1.780
n1o 1.788 1.788 1.6779 1.788
r1c -2.8121 -3.000 -2.8292 -3.000
r1i -2.2317 -2.2113 -2.0912 -2.1812
d1o 0.600 0.600 0.600 0.600
d1i 2.000 2.000 2.000 2.000
n1i 1.883 1.883 1.883 1.883
f1 3.021 2.931 2.853 2.882
d1 8.2824 8.3644 8.4112 8.1774
n1H 1.883 1.883 1.883 1.883
n1L 1.59522 1.497 1.497 1.497
f32o -6.019 -5.484 -5.003 -3.839
f32 -203.44 -103.64 -25.208 -23.020
図１５は、本実施形態の顕微鏡を示す図である。図１５には、顕微鏡の一例として、レーザ走査型鏡焦点顕微鏡の外観構成例が示されている。図１５に示すように、顕微鏡１０は、本体１、対物レンズ２、レボルバ３、対物レンズ上下機構４、ステージ５、落射照明装置６、観察鏡筒７、共焦点スキャナー８を有する。また、顕微鏡１０には画像処理装置２０が接続され、この画像処理装置２０に画像表示装置２１が接続されている。本実施形態の顕微鏡では、この対物レンズ２に、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズが用いられている。
ステージ５は本体１に設けられている。このステージ５の上に、試料９が載置される。また、本体の１上方に、落射照明装置６が設けられている。この落射照明装置６によって、照明光が試料９に照射される。試料９からの光は、対物レンズ２を通過して観察鏡筒７に到達する。ユーザは、観察鏡筒７を介して、試料９を観察することができる。
また、本体１の後方（紙面右側）には、レーザ光源（不図示）と共焦点スキャナー８が設けられている。レーザ光源と共焦点スキャナー８は、ファイバ（不図示）で接続されている。共焦点スキャナー８は、ガルバノスキャナー、ピンホール、及び光検出素子などが内部に配置されている。レーザ光源からの光は、共焦点スキャナー８を通過後、対物レンズ２に入射する。対物レンズ２は、ステージ５の下方に位置している。よって、下方からも試料９の照明が行なわれる。
試料９からの光（反射光や蛍光）は、対物レンズ２を通過後、共焦点スキャナー８のピンホールを介して、光検出素子で検出される。これにより、共焦点観察ができる。共焦点観察では、試料９の断面像を得ることができる。
レボルバ３には、対物レンズ上下機構４が接続されている。対物レンズ上下機構４は、対物レンズ２（レボルバ３）を、光軸方向に移動させることができる。試料９の光軸方向の断面像を複数得る場合は、対物レンズ上下機構４によって対物レンズ２を移動させればよい。
共焦点スキャナー８で得られた信号は、画像処理装置２０に送信される。画像処理装置２０で信号処理が行なわれ、試料９の画像が画像表示装置２１で表示される。
上記の例では、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズを、共焦点観察に用いている。しかしながら、本実施形態の液浸顕微鏡対物レンズを、例えば、全反射蛍光観察に用いることもできる。その場合は、レーザ光源からの光束径を、液浸顕微鏡対物レンズの有効口径よりも小さくしておく。そして、その光束を、液浸顕微鏡対物レンズの光軸を含まないように、液浸顕微鏡対物レンズに入射させるようにする。また、試料９からの蛍光を、ピンホールを介さずに、光検出素子で検出すればよい。
なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。
以上のように、本発明は、開口数が大きく、球面収差や色収差が十分に補正された液浸顕微鏡対物レンズ、あるいは、カバーガラスの厚みにバラツキがあったり、顕微鏡対物レンズを使用する環境で温度変化が生じたりしても、良好な結像性能を維持できる開口数が大きい液浸顕微鏡対物レンズ、及びそれを用いた顕微鏡に適している。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
１ 本体
２ 対物レンズ
３ レボルバ
４ 対物レンズ上下機構
５ ステージ
６ 落射照明装置
７ 観察鏡筒
８ 共焦点スキャナー
９ 試料
１０ 顕微鏡
２０ 画像処理装置
２１ 画像表示装置

Claims (8)

  1. 物体側から順に、第１レンズ群と、第２レンズ群と、第３レンズ群と、を備え、
    前記第１レンズ群は、第１接合レンズと、少なくとも１つの正の単レンズと、からなり、
    前記第２レンズ群は、第２接合レンズを含み、発散光束を収斂光束に変え、
    前記第３レンズ群は、物体側から順に、第１レンズ成分と、第２レンズ成分と、を含み、
    前記第１接合レンズは、正レンズとメニスカスレンズが接合され、
    前記第１レンズ成分は、最も像側の面が像側に向けた凹面であり、
    前記第２レンズ成分は、最も物体側の面が物体側に向けた凹面であり、
    前記第１レンズ成分と前記第２レンズ成分は、各々の前記凹面が向かい合うように配置され、
    以下の条件式（１）を満足することを特徴とする液浸顕微鏡対物レンズ。
    ０．５＜（ｎ0／ｎ1o）／ＮＡob＜０．６５ （１）
    ここで、
    ＮＡobは、前記顕微鏡対物レンズの物体側開口数、
    ｎ0は、前記正レンズよりも物体側の媒質のｄ線における屈折率、
    ｎ1oは、前記正レンズのｄ線における屈折率、
    である。
  2. 前記第１レンズ群は前記正の単レンズを複数有し、
    以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
    １＜ｒ1c／ｒ1i＜２ （２）
    ここで、
    ｒ1cは、前記第１接合レンズの接合面の曲率半径、
    ｒ1iは、前記第１接合レンズの像側面の曲率半径、
    である。
  3. 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
    ０．２＜（ｄ1o×ｎ1o）／（ｄ1i×ｎ1i）＜１ （３）
    ただし、
    ｄ1oは、前記正レンズの光軸上での厚み、
    ｎ1oは、前記正レンズのｄ線における屈折率、
    ｄ1iは、前記メニスカスレンズの光軸上での厚み、
    ｎ1iは、前記メニスカスレンズのｄ線における屈折力、
    である。
  4. 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
    ０．２＜ｆ1／ｄ1＜０．４５ （４）
    ただし、
    ｆ1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    ｄ1は、前記第１レンズ群の全長、
    である。
  5. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
    ０．２＜ｎ1H−ｎ1L＜０．６ （５）
    ただし、
    ｎ1Hは、前記正の単レンズのｄ線における屈折率のうち、最も大きい屈折率、
    ｎ1Lは、前記正の単レンズのｄ線における屈折率のうち、最も小さい屈折率、
    である。
  6. 前記第２レンズ成分は、物体側レンズと第３接合レンズを含み、
    軸上マージナル光線の高さは、前記第２レンズ成分の前記第３接合レンズで最も高く、前記第２レンズ成分の最も物体側の面で最も低く、
    以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
    ０＜ｆ32o／ｆ32＜０．４５ （６）
    ただし、
    ｆ32oは、前記物体側レンズの焦点距離、
    ｆ32は、前記第２レンズ成分の焦点距離、
    である。
  7. 前記第１レンズ群、前記第２レンズ群、及び前記第３レンズ群のうち、いずれかのレンズ群が、光軸に沿って移動することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズ。
  8. 光源と、照明光学系と、本体部と、観察光学系と、顕微鏡対物レンズを備える顕微鏡であって、
    前記顕微鏡対物レンズに請求項１から７のいずれか１項に記載の液浸顕微鏡対物レンズが用いられることを特徴とする顕微鏡。
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