JPH08292374A - 液浸系顕微鏡対物レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 倍率が４０倍〜６０倍程度で、作動距離が比
較的長く、像の平坦性も良く、開口数が０．８〜０．９
５程度と大きく、優れた結像性能を維持しながらも、対
物レンズ先端の径が細くかつ尖鋭化された液浸系顕微鏡
対物レンズ。 【構成】 最も物体側に配置され、正レンズ成分と物体
側に凹面を向けたメニスカスレンズ成分との接合レンズ
を有する正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第
２レンズ群Ｇ２とから構成され、以下の条件を満足す
る。 （１） ｄ₂ ＜｜ｒ₂ ｜＜４．５Ｆ，（２） ｜ｒ₁ ／
Ｆ｜＞７ ここで、Ｆは全系の焦点距離、ｒ₁ 、ｒ₂ はそれぞれ上
記接合レンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径、接合
面の曲率半径、ｄ₂ は上記接合レンズの像側に配置され
たメニスカスレンズ成分の中心肉厚である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液浸系顕微鏡対物レン
ズに関し、特に、倍率が４０倍〜６０倍程度、開口数が
０．８〜０．９５程度で、優れた結像性能を維持しなが
らも、比較的大きな作動距離を有する液浸系顕微鏡対物
レンズに関する。

【０００２】

【従来の技術】液浸系顕微鏡対物レンズ、特に、油浸液
を用いた高開口数の顕微鏡対物レンズについては、従来
より多くの提案がなされている。例えば、特開平６−１
６０７２０号のものは、倍率が４０倍程度で、開口数が
１．０程度、特開昭５４−７９０５３号のものは、倍率
が１００倍で、開口数が１．２５程度であり、共にアポ
クロマート級に収差補正がなされた液浸系顕微鏡対物レ
ンズを構成する技術が開示されている。これらの技術に
共通する点としては、像の平坦性を確保するために、最
も物体側に平凸レンズと物体側に強い凹面を向けたメニ
スカスレンズとの接合レンズを有することがあげられ
る。

【０００３】一方、水溶液中の試料を観察するために、
対物レンズの先端部分を直接水溶液中に浸す、いわゆる
水浸対物レンズとして、実開平３−３１７１２号、独国
実用新案第９３０３５３．７号に開示された技術が知ら
れている。また、特開昭６０−２６００１６号に開示さ
れた技術には、乾燥系対物レンズで比較的作動距離が長
い場合、平行平面板を対物レンズの先端に防水ガラスと
して装着あるいは組み込んで、水溶液中の試料を観察す
ることができると付記されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、生物学の分野で
は、従来の細胞の形態観察から細胞間の情報伝達機構を
調べることに主眼が移りつつある。それに伴い、顕微鏡
及び対物レンズの高性能化に対するニーズも拡大してき
ている。例えば、直径数μｍ程度の微小なガラス電極を
細胞膜表面に密着させて、細胞内、細胞間の情報伝達に
重要な役割を担っている細胞膜のイオンチャンネルの電
気的特性を調べる、パッチクランプ法と呼ばれる手法が
最近多く用いられている。このパッチクランプ法を正立
型の顕微鏡で行おうとする場合、細胞は生体内に近い状
態を保ため、培養液中に置かれていることが多く、その
場合、培養液表面のゆらぎにより微小ガラス電極の操作
が困難になるため、一般には、培養液中に直接対物レン
ズを浸す水浸対物レンズを用いて培養液表面のゆらぎの
影響を排除している。

【０００５】次に、水浸対物レンズを用いる場合、図１
に示すように、対物レンズ１と培養液３中の試料２の
間、すなわち、対物レンズ１の作動距離によりできる空
間に微小ガラス電極４を挿入して行き、細胞膜表面に密
着させて行くが、このときの微小ガラス電極４の操作性
を良くするために、対物レンズ１には、作動距離が長
く、先端の径はできる限り細くかつ尖鋭化すること、さ
らに、細胞膜表面をより広範囲で明瞭に観察するために
高開口数を有し、像の平坦性も良いことが望まれてい
る。また、対物レンズ１の倍率は、観察対象２の細胞の
大きさにより、４０倍〜６０倍程度を有することが望ま
しい。

【０００６】しかしながら、前記の特開平６−１６０７
２０号、特開昭５４−７９０５３号に開示された技術
は、それぞれ、４０倍で開口数１．０、１００倍で開口
数１．２５と高開口数を有しているが、その代わり、作
動距離が非常に短く、対物レンズ先端の径も太いため、
上記のような微小ガラス電極の試料への挿入はほぼ不可
能と言わざるを得ない。

【０００７】次に、実開平３−３１７１２号、独国実用
新案第９３０３５３．７号のものは、後記する本発明と
ほぼ同じ目的、すなわち、パッチクランプ法を正立型の
顕微鏡で行う場合に用いられる水浸顕微鏡対物レンズに
関する技術であるが、実開平３−３１７１２号のもの
は、主に、培養液等により生ずるレンズ表面の変質や損
傷に対して、安価な先端部材の交換によって光学性能を
再現することに関する技術であり、また、独国実用新案
第９３０３５３．７号のものは、対物レンズ鏡枠部分が
培養液中の酸や塩により腐食されるのを防ぐために、対
物レンズ鏡枠部分を外側より樹脂で覆うことに関する技
術である。

【０００８】したがって、これらの技術では、微小ガラ
ス電極の操作性を良くするために、最近要望が高まって
きている、作動距離を長くし、また、先端の径はできる
限り細くかつ尖鋭化し、さらには、高開口数を有し、像
の平坦性も良いといった液浸系顕微鏡対物レンズを構成
することはできない。また、特開昭６０−２６００１６
号のものに付記されているように、乾燥系の対物レンズ
で比較的作動距離が長い場合に、平行平面板を対物レン
ズの先端に防水ガラスとして装着あるいは組み込んで水
溶液中の試料を観察することはできるが、この技術で
は、開口数が０．５５と小さく、解像力が十分とは言え
ない。仮に、開口数を０．５５より大きくできたとして
も、防水ガラスと対物レンズ第１面の間に空気層が介在
することにより、試料からレンズ第１面まで全て液体で
満たされている場合に比べて、軸上開口光線のレンズ第
１面への入射角が液体の屈折率の分、具体的に液体が水
の場合には約１．３３倍、油浸液の場合は約１．５２倍
程度と大きくなり、対物レンズ先端の径を細くかつ尖鋭
化することができない。

【０００９】本発明は従来技術のこのような状況に鑑み
てなされたものであり、その目的は、倍率が４０倍〜６
０倍程度で、作動距離が比較的長く、像の平坦性も良
く、さらには、開口数が０．８〜０．９５程度と大き
く、優れた結像性能を維持しながらも、対物レンズ先端
の径が細くかつ尖鋭化された液浸系顕微鏡対物レンズを
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の液浸系顕微鏡対物レンズは、物体側から順に、最も
物体側に配置され、正レンズ成分と物体側に凹面を向け
たメニスカスレンズ成分との接合レンズを有する正屈折
力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群とから構
成され、以下の条件を満足することを特徴とするもので
ある。 （１） ｄ₂ ＜｜ｒ₂ ｜＜４．５Ｆ （２） ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＞７ ただし、Ｆは全系の焦点距離、ｒ₁ 、ｒ₂ はそれぞれ前
記接合レンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径、接合
面の曲率半径、ｄ₂ は前記接合レンズの像側に配置され
たメニスカスレンズ成分の中心肉厚である。

【００１１】この場合、さらに下記の条件を満足するこ
とが望ましい。 （３） ０．８＜ｄ₀ ／ｄ₁ ＜５ （４） ｎ₂ −ｎ₁ ＞０．１ ただし、ｄ₀ は物体面からレンズ第１面までの距離、ｄ
₁ は前記接合レンズの物体側に配置された正レンズ成分
の中心肉厚、ｎ₁ 、ｎ₂ はそれぞれ前記接合レンズの物
体側に配置された正レンズ成分の屈折率、像側に配置さ
れたメニスカスレンズ成分の屈折率である。

【００１２】さらに、前記接合レンズは、物体面から該
接合レンズへ入射する軸上開口光線の方向に傾斜した面
取り部分を有することが望ましい。

【００１３】

【作用】以下、本発明において上記構成を採用した理由
と作用について説明する。本発明の液浸系顕微鏡対物レ
ンズにおいて、正屈折力の第１レンズ群は、最も物体側
に配置され、直接液体に浸される正レンズ成分と物体側
に凹面を向けたメニスカスレンズ成分との接合レンズに
より、球面収差、像面湾曲等の発生量とこの接合レンズ
を射出する軸上開口光線の光線角度、光線高を低く抑え
ることをバランスさせながら、光束を第２レンズ群へと
導くようになっている。第２レンズ群は、その負屈折力
により、第１レンズ群で補正不足となっている球面収
差、像面湾曲、コマ収差を補正すると同時に、対物レン
ズの全長を所定の値、いわゆる同焦距離に保つ役割を果
たしている。一般に、対物レンズの設計においては、長
作動距離、高開口数を維持することと、対物レンズ先端
の径を細くかつ尖鋭化させることとは相反することであ
るが、本発明においては、これら第１、第２レンズ群の
各機能により、対物レンズ全体として良好な結像性能を
維持しながらも、対物レンズ先端の径が細くかつ尖鋭さ
れた液浸系顕微鏡対物レンズを構成している。

【００１４】以下、各条件式について説明する。条件式
（１）は、前記第１レンズ群中の最も物体側に配置され
た正レンズ成分と物体側に凹面を向けたメニスカスレン
ズ成分との接合面の曲率半径を定めたもので、球面収
差、像面湾曲、コマ収差の補正に関して設けられた条件
である。この条件式の下限のｄ₂ を外れると、この接合
面の曲率半径がきつくなり、その接合面での負屈折力が
大きくなって、像面湾曲の補正には有利であるが、物体
からの光束を収斂する作用が弱くなり、この接合レンズ
を射出する軸上開口光線の光線角度、光線高を低く抑え
ることができなくなるばかりか、光線高が高くなること
により高次の球面収差が発生し、第２レンズ群では補正
しきれなくなる。このとき、軸上開口光線の光線角度、
光線高を低く抑えることは、作動距離を短くすれば可能
であるが、長作動距離の維持をも目的とした本発明にお
いては、適切な手段とは言えない。他方、この条件式の
上限の４．５Ｆを越えると、その接合面の曲率半径が緩
くなり、この接合レンズを射出する軸上開口光線の光線
角度、光線高を低く抑えることはできるが、像面湾曲が
大きく補正不足となってしまう。これを第２レンズ群で
補正しようとすると、第２レンズ群中に強い負屈折力面
を設けざるを得ないが、この強い負屈折力面により高次
の球面収差、コマ収差が発生し、対物レンズ全体として
良好な結像性能を維持することができなくなる。

【００１５】条件式（２）は、前記第１レンズ群中の最
も物体側に配置された接合レンズの中、最も物体側にあ
り、直接液体に浸されるレンズ第１面の曲率半径を定め
たものである。レンズ第１面の曲率半径が負の場合に
は、この接合レンズがメニスカスレンズとなり、球面収
差、像面湾曲の補正にとって好ましいが、この条件の下
限の７を外れると、この接合レンズを射出する軸上開口
光線の光線角度、光線高を低く抑えることができなくな
る。無理に光線角度、光線高を低く抑えようとすると、
条件（１）式の下限を外れる場合と同様に、作動距離が
極端に短くなり好ましくない。レンズ第１面の曲率半径
が正の場合には、この接合レンズが両凸レンズとなり、
収斂作用が強くなるので、この接合レンズを射出する軸
上開口光線の光線角度、光線高を低く抑えることはでき
る。しかし、この条件の下限の７を越えて収斂作用が強
くなりすぎると、像面湾曲だけでなく球面収差、コマ収
差が大きく補正不足となり、第２レンズ群では補正しき
れなくなる。さらには、レンズ第１面の曲率半径がその
正負に係わらず、この条件の下限を外れた値の曲率半径
を有すると、浸液がレンズ周辺部分に入り込むことによ
り、拭き取れなくなったり、空気が入り込む可能性が高
くなる等の操作上の不具合が生じてしまう。

【００１６】さらに、本発明において、より良好に収差
補正を行うために、条件式（３）、（４）を満たすこと
が望ましい。条件式（３）は、物体面からレンズ第１面
までの距離、すなわち、作動距離と第１レンズ群中の最
も物体側に配置された接合レンズの物体側に配置された
正レンズ成分の中心肉厚との比を定めたもので、この条
件の下限の０．８を外れると、上記正レンズ成分の中心
肉厚が相対的に厚くなりすぎ、軸上開口光線の光線角
度、光線高を低く抑えることができなくなる。他方、こ
の条件の上限の５を越えると、上記正レンズ成分の中心
肉厚が薄くなり、油浸顕微鏡対物レンズの先玉接合レン
ズによく用いられる、いわゆる埋め込みレンズの形状に
近くなり、加工上多大なコストアップを免れない。

【００１７】条件式（４）は、第１レンズ群中の最も物
体側に配置された接合レンズの物体側に配置された正レ
ンズ成分の屈折率と像側に配置されたメニスカスレンズ
成分の屈折率の関係を定めたものであり、像面湾曲の補
正に関するものである。この条件式の下限である０．１
を外れると、この接合レンズの接合面での発散力が弱く
なるため、像面湾曲が大きく補正不足となり、条件式
（１）の上限を越える場合と同様な理由により、第２レ
ンズ群では補正しきれなくなる。

【００１８】また、本発明において、第１レンズ群中の
最も物体側に配置された接合レンズは、物体面からこの
接合レンズへ入射する軸上開口光線の方向に傾斜した面
取り部分を有する構成とし、対物レンズ先端の径をでき
る限り細くかつ尖鋭化させることが望ましい。

【００１９】なお、軸上色収差を良好に補正するため
に、第１レンズ群は、最も物体側に配置された接合レン
ズに加え、発散性の接合面を持ち、正レンズと負レンズ
とからなる接合レンズをも有し、以下の条件を満足する
ことが望ましい。 （５） ν_1P−ν_1N＞２０ ただし、ν_1P、ν_1Nは、それぞれ、第１レンズ群中の最
も物体側に配置された接合レンズ以外の発散性の接合面
を有する接合レンズの中、少なくとも１つの正レンズの
アッベ数、負レンズのアッベ数である。

【００２０】条件式（５）の下限の２０を外れると、軸
上色収差が大きく補正不足のまま残存してしまう。これ
を無理に補正しようとすると、発散性の接合面の曲率が
きつくなり、高次の球面収差が発生してしまう。

【００２１】さらに、像面湾曲と倍率色収差をより一層
良好に補正するために、負屈折力の第２レンズ群は、物
体側に凸面を向けた接合メニスカスレンズ成分、物体側
に凹面を向けた接合メニスカスレンズ成分よりなる、い
わゆるガウスタイプを有することが望ましい。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の液浸系顕微鏡対物レンズの実
施例１〜４について説明する。

【００２３】各実施例のレンズデータは後記するが、図
２〜図４にそれぞれ実施例１〜３のレンズ構成を示す断
面図を示す。実施例４については、実施例１とほぼ同様
であるので図示は省く。

【００２４】実施例１及び４は、図２に示すように、第
１レンズ群Ｇ１は、物体側に緩い凹面を向けた正メニス
カスレンズと同じく物体側に凹面を向けた正メニスカス
レンズとの接合正メニスカスレンズ、物体側に凹面を向
けた正メニスカスレンズ、両凸レンズと両凹レンズと両
凸レンズとの３枚接合レンズから構成され、第２レンズ
群Ｇ２は、負メニスカスレンズと両凸レンズと負メニス
カスレンズとの３枚接合レンズ、両凸レンズと両凹レン
ズとの接合メニスカスレンズ、両凹レンズと両凸レンズ
との接合メニスカスレンズから構成されている。

【００２５】実施例２は、図３に示すように、第１レン
ズ群Ｇ１は、物体側に緩い凸面を向けた両凸レンズと物
体側に凹面を向けた正メニスカスレンズとの接合正レン
ズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ、両凸レ
ンズと両凹レンズと両凸レンズとの３枚接合レンズから
構成され、第２レンズ群Ｇ２は、負メニスカスレンズと
両凸レンズと負メニスカスレンズとの３枚接合レンズ、
両凸レンズと両凹レンズとの接合メニスカスレンズ、両
凹レンズと両凸レンズとの接合メニスカスレンズから構
成されている。

【００２６】実施例３は、図４に示すように、第１レン
ズ群Ｇ１は、平凸レンズと物体側に凹面を向けた正メニ
スカスレンズとの接合正レンズ、物体側に凹面を向けた
正メニスカスレンズ、両凸レンズと両凹レンズと両凸レ
ンズとの３枚接合レンズ、両凸レンズから構成され、第
２レンズ群Ｇ２は、負メニスカスレンズと両凸レンズと
両凹レンズとの３枚接合レンズ、両凸レンズと両凹レン
ズとの接合メニスカスレンズ、両凹レンズと両凸レンズ
との接合メニスカスレンズから構成されている。

【００２７】以下に、各実施例のレンズデータを示す
が、記号は、上記の他、Ｆは対物レンズ全系の焦点距
離、βは倍率、ＮＡは開口数、ｄ₀ は作動距離（試料面
から最も物体側のレンズの面頂までの距離）である。ま
た、ｒ₁ 、ｒ₂ …は物体側から順に示した各レンズ面の
曲率半径、ｄ₁ 、ｄ₂ …は物体側から順に示した各レン
ズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は物体側から順に示した各
レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は物体側から順に
示した各レンズのアッベ数である。また、浸液としては
水を用い、そのｄ線の屈折率はｎ_d ＝１．３３３０４、
アッベ数はν_d ＝５５．７９である。

【００２８】実施例１ Ｆ＝４．５，β＝４０×，ＮＡ＝０．８，ｄ₀ ＝３．３ ｒ₁ = -50.0000 ｄ₁ = 1.7142 ｎ_d1 =1.51633 ν_d1 =64.15 ｒ₂ = -14.9837 ｄ₂ = 2.9404 ｎ_d2 =1.78650 ν_d2 =50.00 ｒ₃ = -6.4578 ｄ₃ = 0.2000 ｒ₄ = -18.4075 ｄ₄ = 2.2000 ｎ_d3 =1.49700 ν_d3 =81.61 r₅ = -9.0329 ｄ₅ = 0.2000 ｒ₆ = 10.9628 ｄ₆ = 3.7000 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97 ｒ₇ = -43.3236 ｄ₇ = 1.0000 ｎ_d5 =1.78650 ν_d5 =50.00 ｒ₈ = 12.8380 ｄ₈ = 4.0000 ｎ_d6 =1.49700 ν_d6 =81.61 ｒ₉ = -18.9597 ｄ₉ = 0.2000 ｒ₁₀= 20.7312 ｄ₁₀= 0.9000 ｎ_d7 =1.59551 ν_d7 =39.29 ｒ₁₁= 9.7690 ｄ₁₁= 5.7000 ｎ_d8 =1.43875 ν_d8 =94.97 ｒ₁₂= -7.1490 ｄ₁₂= 1.0000 ｎ_d9 =1.78650 ν_d9 =50.00 ｒ₁₃= -23.0774 ｄ₁₃= 0.2000 ｒ₁₄= 6.6879 ｄ₁₄= 5.4198 ｎ_d10=1.49700 ν_d10=81.61 ｒ₁₅= -10.8851 ｄ₁₅= 2.9732 ｎ_d11=1.52944 ν_d11=51.72 ｒ₁₆= 5.9666 ｄ₁₆= 4.8172 ｒ₁₇= -3.2410 ｄ₁₇= 5.3712 ｎ_d12=1.50378 ν_d12=66.81 ｒ₁₈= 77.5188 ｄ₁₈= 3.2885 ｎ_d13=1.58144 ν_d13=40.75 ｒ₁₉= -9.0743 ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＝11.11 ｄ₀ ／ｄ₁ ＝ 1.93 ｎ₂ −ｎ₁ ＝ 0.27 ν_1P−ν_1N ＝31.61 。

【００２９】実施例２ Ｆ＝４．５，β＝４０×，ＮＡ＝０．８，ｄ₀ ＝３．３ ｒ₁ = 80.0000 ｄ₁ = 1.6912 ｎ_d1 =1.51633 ν_d1 =64.15 ｒ₂ = -8.8752 ｄ₂ = 2.5950 ｎ_d2 =1.78650 ν_d2 =50.00 ｒ₃ = -6.0510 ｄ₃ = 0.2000 ｒ₄ = -15.4999 ｄ₄ = 2.3337 ｎ_d3 =1.49700 ν_d3 =81.61 ｒ₅ = -9.1373 ｄ₅ = 0.2000 ｒ₆ = 10.5626 ｄ₆ = 3.7112 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97 ｒ₇ = -71.3466 ｄ₇ = 1.0000 ｎ_d5 =1.78650 ν_d5 =50.00 r₈ = 15.0752 ｄ₈ = 3.9298 ｎ_d6 =1.49700 ν_d6 =81.61 ｒ₉ = -22.3245 ｄ₉ = 0.2000 ｒ₁₀= 20.1621 ｄ₁₀= 1.3847 ｎ_d7 =1.59551 ν_d7 =39.29 ｒ₁₁= 8.9947 ｄ₁₁= 5.6341 ｎ_d8 =1.43875 ν_d8 =94.97 ｒ₁₂= -6.6141 ｄ₁₂= 0.9018 ｎ_d9 =1.78650 ν_d9 =50.00 ｒ₁₃= -19.8617 ｄ₁₃= 0.3000 ｒ₁₄= 6.6746 ｄ₁₄= 5.4724 ｎ_d10=1.49700 ν_d10=81.61 ｒ₁₅= -10.8419 ｄ₁₅= 2.9912 ｎ_d11=1.52944 ν_d11=51.72 ｒ₁₆= 6.5021 ｄ₁₆= 4.7029 ｒ₁₇= -3.2522 ｄ₁₇= 4.9352 ｎ_d12=1.50378 ν_d12=66.81 ｒ₁₈= 30.1585 ｄ₁₈= 3.6414 ｎ_d13=1.58144 ν_d13=40.75 ｒ₁₉= -9.3897 ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＝17.78 ｄ₀ ／ｄ₁ ＝ 1.95 ｎ₂ −ｎ₁ ＝ 0.27 ν_1P−ν_1N ＝31.61 。

【００３０】実施例３ Ｆ＝３，β＝６０×，ＮＡ＝０．９５，ｄ₀ ＝２ ｒ₁ = ∞ ｄ₁ = 1.6786 ｎ_d1 =1.51633 ν_d1 =64.15 ｒ₂ = -4.7504 ｄ₂ = 2.8313 ｎ_d2 =1.78650 ν_d2 =50.00 ｒ₃ = -4.8697 ｄ₃ = 0.2000 ｒ₄ = -22.9988 ｄ₄ = 2.3000 ｎ_d3 =1.56907 ν_d3 =71.30 ｒ₅ = -8.8777 ｄ₅ = 0.2500 ｒ₆ = 14.0213 ｄ₆ = 4.5000 ｎ_d4 =1.49700 ν_d4 =81.10 ｒ₇ = -8.3387 ｄ₇ = 1.0000 ｎ_d5 =1.78650 ν_d5 =50.00 ｒ₈ = 38.5186 ｄ₈ = 3.8257 ｎ_d6 =1.43875 ν_d6 =94.97 ｒ₉ = -15.0470 ｄ₉ = 0.1500 ｒ₁₀= 11.7026 ｄ₁₀= 3.5500 ｎ_d7 =1.56907 ν_d7 =71.30 r₁₁= -55.5525 ｄ₁₁= 0.4583 ｒ₁₂= 11.7215 ｄ₁₂= 1.6666 ｎ_d8 =1.78650 ν_d8 =50.00 ｒ₁₃= 4.9117 ｄ₁₃= 5.2000 ｎ_d9 =1.43875 ν_d9 =94.97 ｒ₁₄= -7.0332 ｄ₁₄= 1.0000 ｎ_d10=1.59551 ν_d10=39.29 ｒ₁₅= 29.9783 ｄ₁₅= 0.9834 ｒ₁₆= 10.2367 ｄ₁₆= 4.0000 ｎ_d11=1.49700 ν_d11=81.10 ｒ₁₇= -4.0244 ｄ₁₇= 4.5641 ｎ_d12=1.52944 ν_d12=51.72 ｒ₁₈= 3.2217 ｄ₁₈= 1.6475 ｒ₁₉= -2.8800 ｄ₁₉= 4.4943 ｎ_d13=1.50378 ν_d13=66.81 ｒ₂₀= 52.3711 ｄ₂₀= 2.5000 ｎ_d14=1.58144 ν_d14=40.75 ｒ₂₁= -6.2506 ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＝∞ ｄ₀ ／ｄ₁ ＝ 1.19 ｎ₂ −ｎ₁ ＝ 0.27 ν_1P−ν_1N ＝31.61 。

【００３１】実施例４ Ｆ＝４．５，β＝４０×，ＮＡ＝０．８，ｄ₀ ＝３．７ ｒ₁ = -50.0000 ｄ₁ = 1.2003 ｎ_d1 =1.51633 ν_d1 =64.15 ｒ₂ = -8.9713 ｄ₂ = 3.3118 ｎ_d2 =1.78650 ν_d2 =50.00 ｒ₃ = -6.3181 ｄ₃ = 0.2000 ｒ₄ = -15.6224 ｄ₄ = 2.2000 ｎ_d3 =1.49700 ν_d3 =81.61 ｒ₅ = -9.3413 ｄ₅ = 0.2000 ｒ₆ = 11.1102 ｄ₆ = 3.7000 ｎ_d4 =1.43875 ν_d4 =94.97 ｒ₇ = -43.2426 ｄ₇ = 1.0000 ｎ_d5 =1.78650 ν_d5 =50.00 ｒ₈ = 19.2603 ｄ₈ = 4.0000 ｎ_d6 =1.49700 ν_d6 =81.61 ｒ₉ = -18.8109 ｄ₉ = 0.2000 ｒ₁₀= 16.7250 ｄ₁₀= 0.9000 ｎ_d7 =1.59551 ν_d7 =39.29 ｒ₁₁= 8.2417 ｄ₁₁= 5.7000 ｎ_d8 =1.43875 ν_d8 =94.97 r₁₂= -7.0879 ｄ₁₂= 1.0000 ｎ_d9 =1.78650 ν_d9 =50.00 ｒ₁₃= -31.8041 ｄ₁₃= 0.2000 ｒ₁₄= 6.5196 ｄ₁₄= 5.3629 ｎ_d10=1.49700 ν_d10=81.61 ｒ₁₅= -10.9160 ｄ₁₅= 2.8938 ｎ_d11=1.52944 ν_d11=51.72 ｒ₁₆= 5.7419 ｄ₁₆= 4.6506 ｒ₁₇= -3.1185 ｄ₁₇= 4.7817 ｎ_d12=1.50378 ν_d12=66.81 ｒ₁₈= 81.3310 ｄ₁₈= 3.9234 ｎ_d13=1.58144 ν_d13=40.75 ｒ₁₉= -8.8477 ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＝11.11 ｄ₀ ／ｄ₁ ＝ 3.08 ｎ₂ −ｎ₁ ＝ 0.27 ν_1P−ν_1N ＝31.61 。

【００３２】上記実施例１〜４は何れも対物レンズから
の射出光が平行光束となる無限遠補正型の対物レンズで
あり、それ自身では結像しない。そこで、例えば以下に
示すレンズデータを有し、図５にレンズ断面を示す結像
レンズと組み合わせて使用される。ただし、レンズデー
タ中、ｒ₁'、ｒ₂'…は物体側から順に示した各レンズ面
の曲率半径、ｄ₁'、ｄ₂'…は物体側から順に示した各レ
ンズ面間の間隔、ｎ_d1' 、ｎ_d2' …は物体側から順に示
した各レンズのｄ線の屈折率、ν_d1' 、ν_d2'…は物体
側から順に示した各レンズのアッベ数である。

【００３３】 ｒ₁'= 68.7541 ｄ₁'= 7.7321 ｎ_d1'=1.48749 ν_d1'=70.20 ｒ₂'= -37.5679 ｄ₂'= 3.4742 ｎ_d2'=1.80610 ν_d2'=40.95 ｒ₃'= -102.8477 ｄ₃'= 0.6973 ｒ₄'= 84.3099 ｄ₄'= 6.0238 ｎ_d3'=1.83400 ν_d3'=37.16 ｒ₅'= -50.7100 ｄ₅'= 3.0298 ｎ_d4'=1.64450 ν_d4'=40.82 ｒ₆'= 40.6619 。

【００３４】この場合、実施例１〜４の対物レンズと図
５の結像レンズの間の間隔は５０ｍｍ〜１７０ｍｍの間
の何れの位置でもよいが、この間隔を１２０ｍｍとした
場合の実施例１〜４の収差図をそれぞれ図６〜図９に示
す。ただし、これら収差図において、（ａ）は球面収
差、（ｂ）はコマ収差、（ｃ）は非点収差を示す。これ
ら収差図中、ＩＭ．Ｈは像高を示す。なお、上記間隔が
５０ｍｍ〜１７０ｍｍの間で１２０ｍｍ以外の位置にお
いてもほぼ同様の収差状況を示す。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、４０倍〜６０倍程度の倍率を有し、作動距離
が比較的長く、像の平坦性も良く、さらには、開口数は
０．８〜０．９５程度と大きく、優れた結像性能を維持
しながらも、対物レンズ先端の径が細くかつ尖鋭化され
た液浸系顕微鏡対物レンズを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】パッチクランプ法を実施する場合に水浸顕微鏡
対物レンズに要求される要件を説明するための図であ
る。

【図２】本発明の液浸系顕微鏡対物レンズの実施例１の
レンズ断面図である。

【図３】実施例２のレンズ断面図である。

【図４】実施例３のレンズ断面図である。

【図５】各実施例の液浸系顕微鏡対物レンズと共に用い
る結像レンズの１例のレンズ断面図である。

【図６】実施例１の球面収差、コマ収差、非点収差を示
す収差図である。

【図７】実施例２の球面収差、コマ収差、非点収差を示
す収差図である。

【図８】実施例３の球面収差、コマ収差、非点収差を示
す収差図である。

【図９】実施例４の球面収差、コマ収差、非点収差を示
す収差図である。

【符号の説明】

Ｇ１…第１レンズ群 Ｇ２…第２レンズ群 １…水浸顕微鏡対物レンズ ２…試料 ３…培養液 ４…微小ガラス電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に、最も物体側に配置さ
   れ、正レンズ成分と物体側に凹面を向けたメニスカスレ
   ンズ成分との接合レンズを有する正屈折力の第１レンズ
   群と、負屈折力の第２レンズ群とから構成され、以下の
   条件を満足することを特徴とする液浸系顕微鏡対物レン
   ズ。 （１） ｄ₂ ＜｜ｒ₂ ｜＜４．５Ｆ （２） ｜ｒ₁ ／Ｆ｜＞７ ただし、Ｆは全系の焦点距離、ｒ₁ 、ｒ₂ はそれぞれ前
   記接合レンズの最も物体側のレンズ面の曲率半径、接合
   面の曲率半径、ｄ₂ は前記接合レンズの像側に配置され
   たメニスカスレンズ成分の中心肉厚である。
2. 【請求項２】 下記の条件を満足することを特徴とする
   請求項１記載の液浸系顕微鏡対物レンズ。 （３） ０．８＜ｄ₀ ／ｄ₁ ＜５ （４） ｎ₂ −ｎ₁ ＞０．１ ただし、ｄ₀ は物体面からレンズ第１面までの距離、ｄ
   ₁ は前記接合レンズの物体側に配置された正レンズ成分
   の中心肉厚、ｎ₁ 、ｎ₂ はそれぞれ前記接合レンズの物
   体側に配置された正レンズ成分の屈折率、像側に配置さ
   れたメニスカスレンズ成分の屈折率である。
3. 【請求項３】 前記接合レンズは、物体面から該接合レ
   ンズへ入射する軸上開口光線の方向に傾斜した面取り部
   分を有することを特徴とする請求項１又は２記載の液浸
   系顕微鏡対物レンズ。