(57)【要約】      （修正有）【課題】対物レンズ等の対物光学系をズーム結像レンズとともに用いる際、ズーム結像レンズとの間に十分な間隔を確保しつつ、高開口数時と低倍時の光学性能を両立する対物光学系、およびこの対物光学系とズーム結像レンズを備えた顕微鏡を提供する。【解決手段】物体側に非テレセントリックであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群（ＯＧ１）と、弱い屈折力を有する第２レンズ群（ＯＧ２）と、正の屈折力を有する第３レンズ群（ＯＧ３）とからなり、第１レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズを含み、ｆ1は、第１レンズ群（ＯＧ１）の焦点距離、ｆ2は、第２レンズ群（ＯＧ２）の焦点距離、ｆは、対物レンズ１３の焦点距離とするとき、０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．０５及び０．４＜ｆ/ｆ1＜０．７５を満たす対物レンズ１３を備える顕微鏡。【選択図】図４Ａ
2010060920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡の対物光学系であって、
物体側に非テレセントリックであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、弱い屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、  
前記第１レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズを含み、
ｆ1は前記第１レンズ群の焦点距離、ｆ2は前記第２レンズ群の焦点距離、ｆは前記対物光学系の焦点距離とするとき、
以下の条件式を満たすことを特徴とする対物光学系。
０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．０５          ・・・・・・・・・・・（１）  
０．４＜ｆ/ｆ1＜０．７５          ・・・・・・・・・・・（２）
【請求項２】
請求項１に記載の対物光学系において、
ｆ3は、前記第３レンズ群の焦点距離とするとき、
以下の条件式を満たすことを特徴とする対物光学系。
０．０１＜ｆ/ｆ3＜０．２          ・・・・・・・・・・・（３）  
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の対物光学系において、
前記第２レンズ群は、物体側に凹面を向けた、負レンズと正レンズとの接合レンズを含むことを特徴とする対物光学系。
【請求項４】
請求項３に記載の対物光学系において、
前記第３レンズ群は、像側に凹面を向けた、負レンズと正レンズとの接合レンズを含み、
νdg2p、νdg2nはそれぞれ前記第２レンズ群の前記接合レンズの正レンズ、負レンズのｄ線に対するアッベ数、νdg3p、νdg3nはそれぞれ前記第３レンズ群の前記接合レンズの正レンズ、負レンズのｄ線に対するアッベ数とするとき、
以下の条件式を満たすことを特徴とする対物光学系。
２５＜（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＜３５    ・・・（４）
【請求項５】
請求項４に記載の対物光学系において、
ｎdg1、νdg1nは、それぞれ前記第１レンズ群の前記メニスカスレンズの屈折率、ｄ線に対するアッベ数とするとき、
以下の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
１．７＜ｎdg1                ・・・・・・・・・・・・・（５）
０＜｜νdg1n−νdg3n｜＜５     ・・・・・・・・・・・・・（６）
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の対物光学系において、
Ｄは、物体面から前記対物光学系の最も像側のレンズ面までの距離とするとき、
以下の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
０．１＜ｆ／Ｄ＜０．３      ・・・・・・・・・・・・・（７）
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の対物光学系と、
ズーム結像レンズを備え、
Ｄfbsは、前記対物光学系の後側焦点位置から前記ズーム結像レンズにある絞り位置までの距離、ＮΑmaxは、前記ズーム結像レンズの高倍端における前記対物光学系の開口数とするとき、
以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡。
４＜Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＜７      ・・・・・・・・（８）
【請求項８】
請求項７に記載の顕微鏡において、
以下の条件を満たすことを特徴とする顕微鏡。
８＜ＮＡmax×ｆ＜２２      ・・・・・・・・・・・・・・（９）
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の顕微鏡において、
αmaxは、前記ズーム結像レンズの低倍端における物体面の最大視野の位置に到達する主光線が光軸となす角度とするとき、
以下の条件を満たすことを特徴とする顕微鏡。
５＜｜αmax｜＜３５      ・・・・・・・・・・・・・・（１０）    
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の顕微鏡において、
前記対物光学系は、他の対物光学系と切り替えるレンズ切替部に装着されることを特徴とする顕微鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
顕微鏡の対物光学系（対物レンズ）の技術に関する。また、その対物光学系（対物レンズ）とズーム結像レンズを備えた顕微鏡の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属や半導体の加工に用いられる工業用の顕微鏡や、ＩＣチップ、凹部の底面のパターンを観察するビデオマイクロスコープでは、高開口数で、且つ、高解像度、長作動距離が望まれている。さらには、対物レンズの交換なしで倍率の変更が行え、凹部の底面部を観察しやすい顕微鏡、すなわち同軸落射照明で変倍機能を有する顕微鏡が多く望まれている。
【０００３】
一般に、変倍可能な顕微鏡として、物体側から無限遠補正型の対物レンズ、アフォーカルズームレンズ、結像レンズを組み合わせたズーム機能付き顕微鏡が知られている。（例えば、特許文献１を参照）。このような顕微鏡では、ズーム結像レンズ中にある変倍用レンズを光軸に沿って移動させることにより観察倍率を任意に変更している。ここで、ズーム結像レンズとは、アフォーカルズームレンズと結像レンズの組み合わせたレンズのことである。
【０００４】
以上のような構成の顕微鏡で、さらに同軸落射照明を行う顕微鏡も知られている（例えば、特許文献２を参照）。このような顕微鏡では、アフォーカルズームレンズと結像レンズとの間、または、対物レンズとアフォーカルズームレンズとの間に、照明用光源からの照明光を入れるためのミラー等を配置することで、同軸落射照明とズーム機能付きの顕微鏡を実現している。
【特許文献１】特開平０６−０１８７８４号公報
【特許文献２】特開２００６−１５４２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な高開口数の対物レンズの後側焦点位置は、対物レンズの中にあるため、前者の構成（アフォーカルズームレンズと結像レンズとの間から照明光を入れ同軸落射照明を行う構成）や後者の構成（対物レンズとズーム結像レンズの間から照明光を入れ同軸落射照明を行う構成）では、いずれの場合であっても、ズーム結像レンズの瞳位置と離れてしまう。
【０００６】
そのため、前者の構成の場合、０．５から３倍程度の低倍率の領域でアフォーカルズームレンズ内での光線高が高くなる。その結果、光線のケラレの発生に起因した周辺光量の不足や、アフォーカルズームレンズや結像レンズの外径が瞳径の数倍以上となってしまうレンズ形の大口径化などが生じることになり、アフォーカルズームレンズと結像レンズに収差補正上大きな負担がかかってしまうという技術的な課題がある。
【０００７】
一方、後者の構成の場合、対物レンズの後側焦点位置は、ズーム結像レンズの瞳位置より物体側である必要があっても、ズーム結像レンズに収差補正上の負担をかけることは少ない。しかし、０．５から２倍程度の低倍率の領域では、今度は対物レンズ中での光線高が高くなる。その結果、対物レンズに対して収差補正上負担がかかることになり、一般的な対物レンズでの高倍時と低倍時の光学性能を両立させて収差補正を行うことが困難となってしまうという技術的な課題がある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、対物レンズ等の対物光学系をズーム結像レンズとともに用いる際、ズーム結像レンズとの間に十分な間隔を確保しつつ、高倍時と低倍時の光学性能を両立する対物光学系、およびこの対物光学系とズーム結像レンズを備えた顕微鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、顕微鏡の対物光学系であって、物体側に非テレセントリックであり、物体側から順に、正の屈折力を有する第1レンズ群と、弱い屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、第1レンズ群は、物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズを含み、ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、ｆは、対物光学系の焦点距離とするとき、以下の条件式を満たす対物光学系である。
【００１０】
０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．０５      ・・・・・・・・・・・・・（１）  
０．４＜ｆ/ｆ1＜０．７５      ・・・・・・・・・・・・・（２）  
本発明の他の態様は、第１の態様に記載の対物光学系と、ズーム結像レンズを備え、Ｄfbsは、対物光学系の後側焦点位置からズーム結像レンズにある絞り位置までの距離、ＮΑmaxは、ズーム結像レンズの高倍端における対物光学系の開口数とするとき、以下の条件式を満たす顕微鏡である。
【００１１】
４＜Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＜７      ・・・・・・・・・（８）    
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、対物レンズ等の対物光学系をズーム結像レンズとともに用いる際、ズーム結像レンズとの間に十分な間隔を確保しつつ、高倍時と低倍時の光学性能を両立する対物光学系、およびこの対物光学系とズーム結像レンズを備えた顕微鏡を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
各実施の形態を説明する前に各実施の形態に共通する本発明の技術的事項について説明する。
本発明の一態様の対物レンズ等の対物光学系は、物体側に非テレセントリックに構成され、物体側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、弱い屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成される。第１レンズ群は物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズを含み、以下の条件式を満たすものである。  
【００１４】
０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．０５      ・・・・・・・・・・・・・（１）      
０．４＜ｆ/ｆ1＜０．７５      ・・・・・・・・・・・・・（２）
ただし、ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、ｆは、対物光学系の焦点距離である。
【００１５】
本発明の一態様の作用について説明する。
第１レンズ群では、第１レンズ群に含まれる物体側に凹面を向けたメニスカスレンズによって、物体側からの非テレセントリックで広がって入射する光線を徐々に曲げるよう受け、メニスカスレンズを正レンズとすることにより物体からの発散光束を収斂光束に変換し、球面収差を補正不足の状態としている。  
【００１６】
第２レンズ群では、焦点距離を大きく構成し屈折力を極めて弱くすることにより、瞳位置の変動に強くしている。また軸外収差の発生を抑えつつ、球面収差を過剰に補正する。
第３レンズ群では、第２のレンズ群で過剰に補正されたことにより発生した球面収差を打ち消す等、全体のバランスをとり、平行光束として射出する構成としている。
【００１７】
特に本発明の一態様の対物光学系をズーム結像レンズと組み合わせて使用する際、低倍時、高倍時のそれぞれに対応して光学性能を確保しつつ、対物光学系とズーム結像レンズとの間から同軸落射照明の照明光を入れられるようミラー等の光学素子を配置する間隔を確保するため、本発明の一態様の対物光学系は、物体側に非テレセントリックとし瞳位置をズーム結像光学系の中にある構成としている。
【００１８】
以下、条件式について説明する。
第２レンズ群の屈折力の弱くするために条件式（１）を満たすことが望ましい。第２レンズ群の焦点距離に対する対物光学系の全系の焦点距離の比の絶対値により、このレンズ群の屈折力の弱さの程度を規定している。上限値を超えると屈折力が強くなり、軸外の収差発生が大きくなる。また、ズーム結像レンズと組み合わせた場合は、屈折力が強い場合、第２レンズ群に入射する光線の角度と出射する光線の角度が大きく変化するため、ズームの高倍領域の性能と低倍領域の軸外の性能の両立が難しくなる。さらに、条件式（１）の上限値を０．０１または０．００５とすることが望ましい。例えば以下の条件式（１−１）または（１−２）であっても良い。
【００１９】
０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．０１      ・・・・・・・・・・・（１−１）  
０≦｜ｆ/ｆ2｜＜０．００５    ・・・・・・・・・・・（１−２）
また、第1レンズ群による光学性能と作動距離を確保するために条件式（２）を満たすことが望ましい。条件式（２）では第１レンズ群の焦点距離に対する対物光学系の全系の焦点距離の比により、第1レンズ群の屈折力を規定している。上限値の０．７５を超えると第１レンズ群の焦点距離が小さくなるので十分な作動距離を確保することが困難になる。一方、下限値の０．４を下回ると第1レンズ群の焦点距離が長くなるため作動距離を長くできるが、非テレセントリック性の程度が弱まり光線高が低くなるため非点収差の補正が厳しくなる。さらに条件式（２）の下限値を０．４５または０．５とすることが望ましい。また、上限値を０．７または０．６５とすることが望ましい。例えば以下の条件式（２−１）または（２−２）であっても良い。
【００２０】
０．４５＜ｆ/ｆ1＜０．７      ・・・・・・・・・・・（２−１）  
０．５＜ｆ/ｆ1＜０．６５      ・・・・・・・・・・・（２−２）  
また、本発明の一態様の対物光学系の像側にズーム結像レンズを配置する場合、対物光学系の外径と光学性能の両立を図るには以下の条件式（３）を満たすことが望ましい。
【００２１】
０．０１＜ｆ/ｆ3＜０．２      ・・・・・・・・・・・・・（３）  
ただし、ｆ3は、第３レンズ群の焦点距離である。ここで条件式（３）は、第３レンズ群の焦点距離に対する対物光学系の全系の焦点距離の比を規定している。上限値の０．２を超えると第３レンズ群の屈折力が大きくなるため、低倍時の軸外主光線の曲がりが大きくなり、同じ倍率とするためにはレンズの外径が大きくなる。下限値の０．０１を下回ると高倍時の第３レンズ群の屈折力が小さくなるため、球面収差、コマ収差の補正が厳しくなる。さらに条件式（３）の上限値を０．１８または０．１５とすることが望ましい。また下限値を０．０１５または０．０１８とすることが望ましい。例えば以下の条件式（３−１）または（３−２）であっても良い。
【００２２】
０．０１５＜ｆ/ｆ3＜０．１８      ・・・・・・・・・（３−１）  
０．０１８＜ｆ/ｆ3＜０．１５      ・・・・・・・・・（３−２）  
また、第２レンズ群は、物体側に凹面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズを含むことが望ましい。光線高を低くすることができ収差補正し易くなる。
【００２３】
また、第３レンズ群は、像側に凹面を向けた負レンズと正レンズとの接合レンズを含み、以下の条件式（４）を含むことが望ましい。
２５＜（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＜３５    ・・・・（４）
ただし、νdg2p、νdg2nはそれぞれ第２レンズ群の上述の接合レンズの正レンズ、負レンズのｄ線に対するアッベ数、νdg3p、νdg3nはそれぞれ第３レンズ群の上述の接合レンズの正レンズ、負レンズのｄ線に対するアッベ数である。
【００２４】
条件式（４）は、第２レンズ群と第３レンズ群で色収差を補正する接合レンズのアッベ数について規定している。上限値の３５を超えると第２レンズ群での色収差の発生が過剰となり、第３レンズ群の補正しきれなくなる。下限値の２５を下回ると、第２レンズ群での色収差の発生が不足し、第３レンズ群で補正しきれず色収差が残ってしまう。さらに条件式（４）の上限値を３３または３１とすることが望ましく、また下限値を２６または２７とすることが望ましい。例えば以下の条件式（４−１）または（４−２）であっても良い。
【００２５】
２６＜（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＜３３    ・・・（４−１）
２７＜（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＜３１    ・・・（４−２）
また、以下の条件（５）及び（６）を満たすことが望ましい。
【００２６】
１．７＜ｎdg1            ・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
−５＜νdg1n−νdg3n＜５     ・・・・・・・・・・・・・・・・（６）  
ただし、ｎdg1、νdg1nは、それぞれ前記第１レンズ群の前記メニスカスレンズのｄ線に対する屈折率、ｄ線に対するアッベ数である。
【００２７】
条件式（５）は、第１レンズ群の物体側に凹面を向けた正のメニスカスレンズのｄ線に対する屈折率を規定している。下限値の１．７を下回ると、対物光学系内の光線高を抑えることができない。
【００２８】
条件式（６）は、第1レンズ群の物体側に凹面を向けたメニスカスレンズのアッベ数と第３レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのｄ線に対するアッベ数の差により、ズーム結像レンズと組み合わせて使用したときの低倍側と高倍側での色収差のバランスを規定している。上限値の５を超えるとズーム結像レンズと組み合わせた際、高倍で使用したときの第３レンズ群で補正不足が発生し、軸上色収差が悪化する。下限値の−５を下回るとズーム結像レンズと組み合わせた際、低倍で使用したときの第１レンズ群で補正不足が発生し、倍率色収差が悪化する。さらに条件式（６）の上限値を４または３とすることが望ましい。また、下限値を−４または−３とすることが望ましい。例えば以下の条件式（６−１）または（６−２）であっても良い。
【００２９】
−４＜νdg1n−νdg3n＜４      ・・・・・・・・・・・・・（６−１）   
−３＜νdg1n−νdg3n＜３      ・・・・・・・・・・・・・（６−２）
また、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
【００３０】
０．１＜ｆ／Ｄ＜０．３     ・・・・・・・・・・・・・・・（７）    
ただし、Ｄは、物体面から対物光学系の最も像側のレンズ面までの距離である。
条件式（７）は、対物光学系の全長に対する焦点距離の比を規定している。上限値の０．３を超えると焦点距離に対して全長が短くなるため、補正のために必要なレンズ配置の自由度が減り、収差補正が困難になる。一方、下限値の０．１を下回ると他の対物光学系とともにレボルバ等のレンズ切替部に装着して使用したとき、同焦が保ちにくくなる。
【００３１】
また、上記の対物光学系に加え、ズーム結像レンズを備えた顕微鏡としてもよい。その場合、以下の条件式（８）を満たすことが望ましい。
４＜Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＜７     ・・・・・・・・・・（８）    
ただし、Ｄfbsは、前記対物光学系の後側焦点位置から前記ズーム結像レンズにある開口絞り位置までの距離、ＮΑmaxは、前記ズーム結像レンズの高倍端における対物光学系の開口数である。
【００３２】
条件式（８）は、対物光学系とズーム結像レンズとの間から同軸落射照明の照明光を入れる条件を規定している。上限値の７を超えると高倍端での対物光学系とズーム結像レンズとの間隔が大きくなりすぎるため、対物光学系の外径、特に第１レンズ群の凹面を向けた正のメニスカスレンズの外径が大きくなり、また軸外収差の補正が難しくなる。また、下限値の４を下回ると対物光学系とズーム結像レンズとの間から同軸落射照明の照明光を入れることが難しくなる。さらに条件式（８）の下限値を４．５または５とすることが望ましい。また、上限値を６．５または６とすることが望ましい。例えば以下の条件式（８−１）または（８−２）であっても良い。
【００３３】
４．５＜Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＜６．５    ・・・・（８−１）      
５＜Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＜６    ・・・・・・・・（８−２）      
また、本発明の一態様の顕微鏡は、以下の条件式（９）を満たすことが望ましい。
【００３４】
８＜ＮＡmax×ｆ＜２２      ・・・・・・・・・・・・・・・（９）
条件式（９）は、瞳径を規定している。条件式（９）が規定した範囲外、つまり、下限値の８を下回るまたは上限値２２を上回ると、高ＮＡと長作動距離の両立を実現できなくなる。
【００３５】
また、本発明の一態様の顕微鏡は、以下の条件式（１０）を満たすことが望ましい。
５＜αmax＜３５      ・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）    
αmaxは、前記ズーム結像レンズの低倍端における物体面の最大視野の位置に到達する主光線が光軸となす角度である。ここで、角度αmaxは、物体側から像側に向かって広がっていく場合の光軸とのなす角度を正とする。
【００３６】
条件式（１０）は、対物光学系の後側焦点位置とズーム結像レンズ内にある瞳位置に関連する関係式であり、上限値の３５を超えるとズーム結像レンズの低倍端での最大視野における主光線の位置がより外側を通るため最も物体側にあるレンズの外径が大きくなる。また下限値の５を超えると対物光学系の後側焦点位置とズーム結像レンズの瞳位置が近づき対物光学系の瞳径を満たす同軸落射照明のための光結像素子を配置するスペースの確保が難しくなる。さらに条件式（１０）の下限値を１０または１５とすることが望ましい。また、上限値を３０または２７とすることが望ましい。例えば以下の条件式（１０−１）または（１０−２）であっても良い。
【００３７】
１０＜αmax＜３０      ・・・・・・・・・・・・・・（１０−１）    
１５＜αmax＜２７      ・・・・・・・・・・・・・・（１０−２）    
次に、本発明の一態様の対物レンズを備えた顕微鏡システムの構成について概説する。
【００３８】
図１は、本発明の一態様の対物レンズを備えた顕微鏡システム１の構成を例示する図である。顕微鏡システム１は、顕微鏡２と、駆動制御部３と、制御ＰＣ４と、モニタ５から構成されている。顕微鏡２と駆動制御部３は顕微鏡ケーブル６により、駆動制御部３と制御ＰＣ４は駆動制御部ケーブル７により、制御ＰＣ４とモニタ５はモニタケーブル８により、制御ＰＣ４と顕微鏡システム１はカメラケーブル９により、接続されている。
【００３９】
顕微鏡２は、図１に例示されるように、同軸落射光源１０と、試料１１を配置するステージ１２と、対物レンズ１３と、アフォーカル変倍光光学系１４と、結像光学系１５と、カメラ１６を含んで構成されている。対物レンズ１３は、レボルバ１７により少なくとも２つ交換可能に取り付けられている。
【００４０】
なお、本明細書では、アフォーカル変倍光光学系１４と結像光学系１５を合わせてズーム結像レンズと記す。
観察光路上の対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４との間には、第１のハーフミラー１８が配置されており、同軸落射光源１０から射出される照明光を、照明レンズ２０を介して観察光路へ導く働きをしている。なお、同軸落射光源１０には、例えば、発光ダイオード光源（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）などが用いられる。
【００４１】
なお、本実施の形態の場合には、後述のように、対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４との距離を確保でき、第１のハーフミラー１８配置設計が容易となっている。
同軸落射光源１０から射出された照明光は試料１１に照射される。試料１１から生じた観察光は、観察光路上に配置された対物レンズ１３、第１のハーフミラー１８、アフォーカル変倍光学系１４を透過した後、第２のハーフミラー１９により結像光学系１５に導かれて撮像素子を含むカメラ１６へ入射する。カメラ１６へ入射した観察光は、電気信号に変換され、カメラケーブル９を介して制御ＰＣ４へ導かれ、モニタ５で画像として観察される。なお、アフォーカル変倍光学系１４は、ズームレンズ２１とズームレンズモータ２２を含んでおり、駆動制御部３の制御のもと、ズームレンズモータ２２を介してズームレンズ２１を移動させることにより、モニタ５で観察される画像の倍率を変更することができる。
【００４２】
また、図１では、撮像素子を含むカメラ１６を配置して、モニタ５で観察する構成を示したが、特にこれに限定されない。また、モニタに表示する代わりに、接眼レンズから観察できる構成としてもよい。
【００４３】
次に、本発明の一態様のアフォーカル変倍光学系１４及び結像光学系１５の構成について、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図３を参照しながら、さらに詳細に説明する。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、それぞれ低倍時、中倍時、高倍時のアフォーカル変倍光学系１４の断面図である。なお、後述する対物レンズ１３と合わせて用いた場合の光線の光路も合わせて示している。
【００４４】
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに例示されるように、アフォーカル変倍光学系１４は、対物レンズ１３側から、第１レンズ群ＡＧ１、第２レンズ群ＡＧ２、第３レンズ群ＡＧ３、第４レンズ群ＡＧ４、第５レンズ群ＡＧ５により構成されている。アフォーカル変倍光学系１４による変倍操作は、第２レンズ群ＡＧ２及び第４レンズ群ＡＧ４を光軸に沿って移動させることにより実現される。
【００４５】
また、結像光学系１５は、図３に例示されるように、３枚のレンズＬt１、レンズＬt２、レンズＬt３から構成されている。結像光学系１５は、アフォーカル変倍光学系１４の像側に配置され、物体像をカメラ１６に含まれる撮像素子上に結像する。
【００４６】
上記の本発明の一態様である図２Ａから図２Ｃに例示されるアフォーカル変倍光学系１４の諸元は、以下のとおりである。
アフォーカル変倍光学系１４
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
ra1   =   67.1073     da1   =   4.15     nda1   =   1.497      νda1   =   81.54
ra2   =  -48.4555     da2   =   2        nda2   =   1.71736    νda2   =   29.52
ra3   = -182.742      da3   =   0.25
ra4   =   42.6536     da4   =   2.9      nda4   =   1.56907    νda4   =   71.3
ra5   =   ∞          da5   =   Ｄa5
ra6   =   24.9018     da6   =   4.05     nda6   =   1.76182    νda6   =   26.52
ra7   =  -27.9083     da7   =   1.5      nda7   =   1.72916    νda7   =   54.68
ra8   =   15.5066     da8   =   2.0814
ra9   =  -37.4483     da9   =   1.8      nda9   =   1.755      νda9   =   52.32
ra10  =   33.1991     da10  =   Ｄa10
ra11  =  -23.7456     da11  =   1.83     nda11  =   1.7847     νda11  =   26.29
ra12  =  103.6318     da12  =   1
ra13  =   ∞          da13  =   Ｄa13
ra14  =  162.471      da14  =   2.6      nda14  =   1.603      νda14  =   65.44
ra15  =  -42.4593     da15  =   0.2
ra16  =   47.3698     da16  =   1.6      nda16  =   1.834      νda16  =   37.16
ra17  =   24.9751     da17  =   3.1      nda17  =   1.497      νda17  =   81.54
ra18  =  -53.5454     da18  =   Ｄa18
ra19  =  -55.8574     da19  =   1.6      nda19  =   1.7552     νda19  =   27.51
ra20  =  -31.8024     da20  =   1.5      nda20  =   1.741      νda20  =   52.64
ra21  =  746.0709
ここで、アフォーカル変倍光学系１４について、ｒa1からｒa21は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄa1からｄa20は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎda1からｎda20は各レンズのｄ線に対する屈折率、νda1からνda20はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄa1は、曲率半径ｒa1のレンズ面と曲率半径ｒa2のレンズ面との間隔または厚さを示す。また、曲率半径ｒa13が示すレンズ面は、アフォーカル変倍光学系の瞳位置を示している。さらに、レンズの間隔ｄa5、ｄa10、ｄa13、ｄa18は、アフォーカル変倍光学系１４の変倍操作に応じて変化する可変値Ｄa5、Ｄa10、Ｄa13、Ｄa18、である。
【００４７】
また、上記の本発明の一態様である図３に例示される結像光学系１５の諸元は、以下のとおりである。
結像光学系１５
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
rt1   =   46.5973    dt1   =   3.682    ndt1   =   1.51724    νdt1   =   52.43
rt2   =  165.1536    dt2   =   2.5529                 
rt3   =   38.2833    dt3   =   4.2957   ndt3   =   1.48749    νdt3   =   70.23
rt4   =  417.6019    dt4   =   2.4547   ndt4   =   1.58267    νdt4   =   46.42
rt5   =   30.389
ここで、結像光学系１５について、ｒt1からｒt5は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄt1からｄt4は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎdt1からｎdt4は各レンズのｄ線に対する屈折率、νdt1からνdt4はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔または厚さｄt1は、曲率半径ｒt1のレンズ面と曲率半径ｒt1のレンズ面との間隔または厚さを示す。
【００４８】
また、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃそれぞれの状態におけるアフォーカル変倍光学系１４と、結像光学系１５を組み合わせたときの合成の焦点距離（以降、ズーム結像レンズの合成の焦点距離と称する。）と、そのときの可変部分のレンズ面の間隔は、以下のとおりである。
ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺと面間隔
合成焦点距離  レンズの間隔  レンズの間隔  レンズの間隔  レンズの間隔
ＦＺ(mm)       Ｄa5          Ｄa10          Ｄa13         Ｄa18
66.0           0.367         25.963         36.010        0.498
442.0          20.459        5.871          21.627       14.881 
1061.0         24.018        2.313          4.948        31.560
ここで、“ＦＺ”はズーム結像レンズの合成の焦点距離を示している。具体的には、図２Ａで例示されるズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺは６６．０ｍｍ、図２Ｂで例示されるズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺは４４２．０ｍｍ、図２Ｃで例示されるズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺは１０６１．０ｍｍとなる。
【００４９】
また、Ｄa5、Ｄa10、Ｄa13、Ｄa18は、ズーム結像レンズの状態に依存して変化するレンズ面の間隔ｄa5、ｄa10、ｄa13、ｄa18の値を示している。それぞれズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが上記３つの値の場合について示している。
【００５０】
本発明の一態様の対物レンズ１３とともに用いられる上記のアフォーカル変倍光学系１４と結像光学系１５との間隔は、対物レンズ１３がこの間の周辺光量を保持できるように、５０ｍｍから１００ｍｍの間の値であることが望ましい。なお、後述する実施例１から実施例３においては、アフォーカル変倍光学系１４と結像光学系１５との間隔は、いずれも８０ｍｍに設定してある。
【００５１】
また、対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４との間隔は、図１に例示されるように、同軸落射光源１０による同軸落射照明を入射するための第１のハーフミラー１８を配置するために、５０ｍｍから７０ｍｍの間の値にすることが望ましい。なお、後述する実施例１から実施例３においては、対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４との間隔は、いずれも６０ｍｍに設定してある。
【００５２】
以上、本実施の形態では、対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４の間隔を十分に確保でき、対物レンズ１３及びアフォーカル変倍光学系１４の各々におけるケラレの防止、周辺光量の低下の防止を実現できるとともに、対物レンズ１３とアフォーカル変倍光学系１４の各々における収差補正による光学性能の向上を実現できる。
【００５３】
以下、本発明の一態様の対物レンズ１３の各実施例について説明する。
【実施例１】
【００５４】
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、本発明の実施例１の対物レンズ１３Ａの断面図である。なお、図４Ａは、対物レンズ１３Ａとともに用いられる上述のズーム結像レンズが低倍時（合成の焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示す。同様に、図４Ｂ、図４Ｃでは、上述のズーム結像レンズがそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれ合成の焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示す。
【００５５】
まず、実施例１の対物レンズ１３Ａの構成について説明する。
実施例１の対物レンズ１３Ａは、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに例示されるように、物体側から、第１レンズ群ＯＧ１、第２レンズ群ＯＧ２、第３レンズ群ＯＧ３により構成されている。
【００５６】
第１レンズ群ＯＧ１は、平面板１００と、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ１０１と、物体側に平面を向けた平凸レンズ１０２と、により構成される。平面板１００は、例えば、フレア防止のため位相板などである。なお、第１レンズ群ＯＧ１は全体として正の屈折率を有する。
【００５７】
第２レンズ群ＯＧ２は、両凹レンズ１０３と両凸レンズ１０４との接合レンズと、両凸レンズ１０５と、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ１０６と、により構成される。なお、第２レンズ群ＯＧ２は全体として弱い屈折率を有する。
【００５８】
第３レンズ群ＯＧ３は、両凸レンズ１０７と両凹レンズ１０８との接合レンズと、平凸レンズ１０９と平凹レンズ１１０との接合レンズと、により構成される。なお、第３レンズ群ＯＧ３は全体として正の屈折率を有する。
【００５９】
図４Ａから図４Ｃで例示される本実施例の対物レンズ１３Ａの諸元は、以下のとおりである。
実施例１の対物レンズ１３Ａ
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
r1   =   ∞         d1   =   4           nd1   =   1.52287      νd1   =   59.89
r2   =   ∞         d2   =   2.5
r3   = -136.2471    d3   =   8           nd3   =   1.741        νd3   =   52.64
r4   =  -33.3067    d4   =   1.5
r5   =   ∞         d5   =   7.25        nd5   =   1.43875      νd5   =   94.93
r6   =  -55.9960    d6   =   1
r7   = -135.0410    d7   =   4.5         nd7   =   1.72047      νd7   =   34.71
r8   =   62.7665    d8   =   10          nd8   =   1.43875      νd8   =   94.93
r9   =  -62.7665    d9   =   1.5
r10  =   99.6726    d10  =  11.77        nd10  =  1.43875       νd10  =   94.93
r11  =  -35.8159    d11  =   4.5         nd11  =  1.65412       νd11  =   39.68
r12  = -183.5799    d12  =   3.7594
r13  =   38.4520    d13  =  17           nd13  =  1.497         νd13  =   81.54
r14  =  -38.4520    d14  =   4.5         nd14  =  1.51742       νd14  =   52.43
r15  =   50.6483    d15  =   6.7207
r16  =   42.0320    d16  =  11.082       nd16  =  1.80518       νd16  =   25.42
r17  =   ∞         d17  =  12.1868      nd17  =  1.72916       νd17  =   54.68
r18  =   21.1649
ここで、図４Ａから図４Ｃに例示される対物レンズ１３Ａについて、ｒ1からｒ18は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ17は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd17は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd17はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔または厚さを示す。
【００６０】
本実施例においては、対物レンズ１３Ａの作動距離ＷＤ、対物レンズ１３Ａの焦点距離ＦＺ、像高、ズーム結像レンズの高倍端における対物レンズ１３Ａの開口数ＮΑmaxは、それぞれ以下のとおりである。
【００６１】
ＷＤ＝２７．５ｍｍ
ＦＺ＝２４ｍｍ
像高＝５．５ｍｍ
ＮΑmax＝０．４５
さらに、本実施例の対物レンズ１３Ａは、次の条件（Ｃ１）から（Ｃ１０）を満たしている。なお、条件（Ｃ１）から（Ｃ１０）はそれぞれ条件式（１）から（１０）に対応している。
【００６２】
｜ｆ/ｆ2｜＝０．００３            ・・・・・・・・・・・（Ｃ１）  
ｆ/ｆ1＝０．５８８                ・・・・・・・・・・・（Ｃ２）  
ｆ/ｆ3＝０．０２                  ・・・・・・・・・・・（Ｃ３）  
（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＝３０．９６  ・・・・・（Ｃ４）  
ｎdg1＝１．７４１                  ・・・・・・・・・・・（Ｃ５）  
｜νdg1n−νdg3n｜＝２．０４         ・・・・・・・・・・・（Ｃ６）
ｆ／Ｄ＝０．１７                  ・・・・・・・・・・・（Ｃ７）
Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＝５．６２      ・・・・・・・・・（Ｃ８）
ＮＡmax×ｆ＝１０．８              ・・・・・・・・・・・（Ｃ９）
｜αmax｜＝２４．５                ・・・・・・・・・・（Ｃ１０）
本実施例の対物レンズ１３Ａは、対物レンズ１３Ａ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る。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃは、本実施例の対物レンズ１３Ａをそれぞれ上述したズーム結像レンズとともに用いた場合の収差図である。各図は、それぞれ左から順に、（a）はＮＡに対する球面収差(mm)、（b）はＮＡに対する正弦条件違反量(mm)、（c）は像高ＩＨに対する非点収差(mm)、（d）は像高ＩＨに対する歪曲収差(%)を示す。
【００６３】
なお、図中の“ｇ”は波長４３５．８４ｎｍのｇ線を、“ｆ”は波長４８６．１３ｎｍのｆ線を、図中の“ｄ”は波長５８７．５６ｎｍのｄ線を、“ｃ”は波長６５６．２７ｎｍのｃ線を示している。図中の“ＮＡ”は開口数、“ＩＨ”は像高を示す。図中の“ｍ”はメリディアン成分、“ｓ”はサジタル成分を示す。
【００６４】
また、図５Ａは、図２Ａで例示される低倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍの場合の収差図である。図５Ｂは、図２Ｂで例示される中倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍの場合の収差図である。図５Ｃは、図２Ｃで例示される高倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが１０６１．０ｍｍの場合の収差図である。
【実施例２】
【００６５】
図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本発明の実施例２の対物レンズ１３Ｂの断面図である。なお、図６Ａは、対物レンズ１３Ｂとともに用いられる上述のズーム結像レンズが低倍時（合成の焦点距離が６６．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示している。同様に、図６Ｂ、図６Ｃでは、上述のズーム結像レンズがそれぞれ中倍時、高倍時（それぞれ合成の焦点距離が４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示している。
【００６６】
まず、実施例２の対物レンズ１３Ｂの構成について説明する。
実施例２の対物レンズ１３Ｂは、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに例示されるように、物体側から、実施例１の対物レンズ１３Ａと同様に、第１レンズ群ＯＧ１、第２レンズ群ＯＧ２、第３レンズ群ＯＧ３により構成されている。
【００６７】
第１レンズ群ＯＧ１は、平面板Ｌ２００と、物体側に凹面を向けた２つの正メニスカスレンズ２０１及び正メニスカスレンズ２０２と、により構成される。平面板２００は、例えば、フレア防止のため位相板などである。なお、第１レンズ群ＯＧ１は全体として正の屈折率を有する。
【００６８】
第２レンズ群ＯＧ２は、両凹レンズ２０３と両凸レンズ２０４との接合レンズと、両凸レンズ２０５と、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ２０６と、により構成される。なお、第２レンズ群ＯＧ２は全体として弱い屈折率を有する。
【００６９】
第３レンズ群ＯＧ３は、両凸レンズ２０７と両凹レンズ２０８との接合レンズと、両凸レンズ２０９と両凹レンズ２１０との接合レンズとを含んで、構成される。なお、第３レンズ群ＯＧ３は全体として正の屈折率を有する。
【００７０】
図６Ａから図６Ｃで例示される本実施例の対物レンズ１３Ｂの諸元は、以下のとおりである。
実施例２の対物レンズ１３Ｂ
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
r1    =   ∞         d1    =   2         nd1    =   1.51633    νd1    =   64.14
r2    =   ∞         d2    =   3
r3    = -102.1634    d3    =   8         nd3    =   1.741      νd3    =   52.64
r4    =  -31.9421    d4    =   1.5
r5    =-2862.1559    d5    =   6.0149    nd5    =   1.43875    νd5    =   94.93
r6    =  -50.7053    d6    =   2.5725
r7    = -121.3751    d7    =   4.5       nd7    =   1.72047    νd7    =   34.71
r8    =   61.6851    d8    =   9.1058    nd8    =   1.43875    νd8    =   94.93
r9    =  -68.2678    d9    =   1.5
r10   =   95.8960    d10   =  12.2252    nd10   =   1.43875    νd10   =   94.93
r11   =  -35.9599    d11   =   4.5       nd11   =   1.65412    νd11   =   39.68
r12   = -146.8139    d12   =   3
r13   =   39.3694    d13   =  19.7382    nd13   =   1.497      νd13   =   81.54
r14   =  -36.7482    d14   =  10         nd14   =   1.51742    νd14   =   52.43
r15   =   49.5000    d15   =   4.65
r16   =   42.0000    d16   =  11.2201    nd16   =   1.80518    νd16   =   25.42
r17   = -255.9498    d17   =   8.3781    nd17   =   1.72916    νd17   =   54.68
r18   =   21.8680
ここで、図６Ａから図６Ｃに例示される対物レンズ１３Ｂについて、ｒ1からｒ18は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ17は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd17は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd17はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径r2のレンズ面との間隔または厚さを示す。
【００７１】
本実施例においては、対物レンズ１３Ｂの作動距離ＷＤ、対物レンズ１３Ｂの焦点距離ＦＺ、像高、ズーム結像レンズの高倍端における対物レンズ１３Ｂの開口数ＮΑmaxは、それぞれ以下のとおりである。
【００７２】
ＷＤ＝２８ｍｍ
ＦＺ＝２４ｍｍ
像高＝５．５ｍｍ
ＮΑmax＝０．４５
さらに、本実施例の対物レンズ１３Ｂは、次の条件（Ｃ１１）から（Ｃ２０）を満たしている。なお、条件（Ｃ１１）から（Ｃ２０）はそれぞれ条件式（１）から（１０）に対応している。
【００７３】
｜ｆ/ｆ2｜＝０．００５            ・・・・・・・・・・（Ｃ１１）
ｆ/ｆ1＝０．５９３                ・・・・・・・・・・（Ｃ１２）
ｆ/ｆ3＝０．０２１                ・・・・・・・・・・（Ｃ１３）
（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＝３０．９６    ・・・（Ｃ１４）
ｎdg1＝１．７４１                  ・・・・・・・・・・（Ｃ１５）
｜νdg1n−νdg3n｜＝２．０４         ・・・・・・・・・・（Ｃ１６）
ｆ／Ｄ＝０．１７                  ・・・・・・・・・・（Ｃ１７）
Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＝５．６２    ・・・・・・・・（Ｃ１８）
ＮＡmax×ｆ＝１０．８              ・・・・・・・・・・（Ｃ１９）
｜αmax｜＝２２．３４              ・・・・・・・・・・（Ｃ２０）
本実施例の対物レンズ１３Ｂは、対物レンズ１３Ｂ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る。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃは、本実施例の対物レンズ１３Ｂを上述したズーム結像レンズとともに用いた場合の収差図である。各図は、それぞれ左から順に、（a）はＮＡに対する球面収差(mm)、（b）はＮＡに対する正弦条件違反量(mm)、（c）は像高ＩＨに対する非点収差(mm)、（d）は像高ＩＨに対する歪曲収差(%)を示す。
【００７４】
なお、図中の“ｇ”は波長４３５．８４ｎｍのｇ線を、“ｆ”は波長４８６．１３ｎｍのｆ線を、図中の“ｄ”は波長５８７．５６ｎｍのｄ線を、“ｃ”は波長６５６．２７ｎｍのｃ線を示している。図中の“ＮＡ”は開口数、“ＩＨ”は像高を示す。図中の“ｍ”はメリディアン成分、“ｓ”はサジタル成分を示す。
【００７５】
また、図７Ａは、図２Ａで例示される低倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍの場合の収差図である。図７Ｂは、図２Ｂで例示される中倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍの場合の収差図である。図７Ｃは、図２Ｃで例示される高倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが１０６１．０ｍｍの場合の収差図である。
【実施例３】
【００７６】
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本発明の実施例３の対物レンズ１３Ｃの断面図である。なお、図８Ａは、対物レンズ１３Ｃとともに用いられる上述のズーム結像レンズが低倍時（合成の焦点距離が６６．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示している。同様に、図８Ｂ、図８Ｃでは、上述のズーム結像レンズがそれぞれ中倍時、高倍時（合成の焦点距離がそれぞれ４４２．０ｍｍ、１０６１．０ｍｍ）での光線の光路を合わせて示している。
【００７７】
まず、実施例３の対物レンズ１３Ｃの構成について説明する。
実施例３の対物レンズ１３Ｃは、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに例示されるように、物体側から、実施例１及び実施例２の対物レンズ１３と同様に、第１レンズ群ＯＧ１、第２レンズ群ＯＧ２、第３レンズ群ＯＧ３により構成されている。
【００７８】
第１レンズ群ＯＧ１は、平面板３００と、物体側に凹面を向けた２つの正メニスカスレンズ３０１及び正メニスカスレンズ３０２と、により構成される。平面板３００は、例えば、フレア防止のため位相板などである。なお、第１レンズ群ＯＧ１は全体として正の屈折率を有する。
【００７９】
第２レンズ群ＯＧ２は、両凹レンズ３０３と両凸レンズ３０４との接合レンズと、両凸レンズ３０５と、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ３０６と、により構成される。なお、第２レンズ群ＯＧ２は全体として弱い屈折率を有する。
【００８０】
第３レンズ群ＯＧ３は、両凸レンズ３０７、両凸レンズ３０８と両凹レンズ３０９との接合レンズと、両凸レンズ３１０と両凹レンズ３１１との接合レンズと、により構成される。なお、第３レンズ群ＯＧ３は全体として正の屈折率を有する。
【００８１】
図８Ａから図８Ｃで例示される本実施例の対物レンズ１３Ｃの諸元は、以下のとおりである。
実施例３の対物レンズ１３Ｃ
曲率半径（mm）       レンズの間隔        レンズのd線          レンズのd線
または厚さ(mm)     に対する屈折率        に対するアッベ数
r1    =∞            d1    =2            nd1    =   1.51633   νd1    =   64.14
r2    =∞            d2    =3.5
r3    =-70.4543      d3    =7.8578       nd3    =   1.741     νd3    =   52.64
r4    =-36.1320      d4    =1.5
r5    =-971.8261     d5    =9.6092       nd5    =   1.43875   νd5    =   94.93
r6    =-41.3535      d6    =1
r7    =-199.0000     d7    =4.91         nd7    =   1.738     νd7    =   32.26
r8    =55.9842       d8    =10.6715      nd8    =   1.43875   νd8    =   94.93
r9    =-82.1098      d9    =1
r10   =168.5292      d10   =11.4776      nd10   =   1.43875   νd10   =   94.93
r11   =-40.9500      d11   =4.91         nd11   =   1.51633   νd11   =   64.14
r12   =-532.9868     d12   =1
r13   =125.3380      d13   =7.8527       nd13   =   1.497     νd13   =   81.54
r14   =-177.9478     d14   =1
r15   =37.5309       d15   =17.474       nd15   =   1.497     νd15   =   81.54
r16   =-49.1497      d16   =9.9144       nd16   =   1.51742   νd16   =   52.43
r17   =110.8693      d17   =5.1027
r18   =150.2290      d18   =8.6294       nd18   =   1.8081    νd18   =   22.76
r19   =-61.7048      d19   =7.5506       nd19   =   1.741000  νd19   =   52.64
r20   =21.1842
ここで、図８Ａから図８Ｃに例示される対物レンズ１３Ｃについて、ｒ1からｒ20は各レンズ面の曲率半径（ｍｍ）、ｄ1からｄ19は各レンズの間隔または厚さ（ｍｍ）、ｎd1からｎd19は各レンズのｄ線に対する屈折率、νd1からνd19はｄ線に対するアッベ数を示す。なお、例えば、レンズの間隔ｄ1は、曲率半径ｒ1のレンズ面と曲率半径ｒ2のレンズ面との間隔を示す。
【００８２】
本実施例においては、対物レンズ１３Ｃの作動距離ＷＤ、対物レンズ１３Ｃの焦点距離ＦＺ、像高、ズーム結像レンズの高倍端における対物レンズ１３Ｃの開口数ＮΑmaxは、それぞれ以下のとおりである。
【００８３】
ＷＤ＝２７．５ｍｍ
ＦＺ＝２４ｍｍ
像高＝５．５ｍｍ
ＮΑmax＝０．４５
さらに、本実施例の対物レンズ１３Ｃは、次の条件（Ｃ２１）から（Ｃ３０）を満たしている。なお、条件（Ｃ２１）から（Ｃ３０）は、それぞれ条件式（１）から（１０）に対応している。
【００８４】
｜ｆ/ｆ2｜＝０．０３７            ・・・・・・・・・・・（Ｃ２１）
ｆ/ｆ1＝０．４９７                ・・・・・・・・・・・（Ｃ２２）
ｆ/ｆ3＝０．１７４                ・・・・・・・・・・・（Ｃ２３）
（νdg2p−νdg2n）＋（νdg3p−νdg3n）＝３２．７９      ・・・（Ｃ２４）
ｎdg1＝１．７４１                  ・・・・・・・・・・・（Ｃ２５）
｜νdg1n−νdg3n｜＝０               ・・・・・・・・・・・（Ｃ２６）
ｆ／Ｄ＝０．１６６                ・・・・・・・・・・・（Ｃ２７）
Ｄfbs／（２×ＮＡmax×ｆ）＝５．４９１      ・・・・・・・（Ｃ２８）
ＮＡmax×ｆ＝１０．８              ・・・・・・・・・・・（Ｃ２９）
｜αmax｜＝２３．７                ・・・・・・・・・・・（Ｃ３０）
本実施例の対物レンズ１３Ｃは、対物レンズ１３Ｃ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る。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃは、本実施例の対物レンズ１３Ｃを上述したズーム結像レンズとともに用いた場合の収差図である。各図は、それぞれ左から順に、（a）はＮＡに対する球面収差(mm)、（b）はＮＡに対する正弦条件違反量(mm)、（c）は像高ＩＨに対する非点収差(mm)、（d）は像高ＩＨに対する歪曲収差(%)を示す。
【００８５】
なお、図中の“ｇ”は波長４３５．８４ｎｍのｇ線を、“ｆ”は波長４８６．１３ｎｍのｆ線を、図中の“ｄ”は波長５８７．５６ｎｍのｄ線を、“ｃ”は波長６５６．２７ｎｍのｃ線を示している。図中の“ＮＡ”は開口数、“ＩＨ”は像高を示す。図中の“ｍ”はメリディアン成分、“ｓ”はサジタル成分を示す。
【００８６】
また、図９Ａは、図２Ａで例示される低倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが６６．０ｍｍの場合の収差図である。図９Ｂは、図２Ｂで例示される中倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが４４２．０ｍｍの場合の収差図である。図９Ｃは、図２Ｃで例示される高倍時のズーム結像レンズの状態に対応し、ズーム結像レンズの合成の焦点距離ＦＺが１０６１．０ｍｍの場合の収差図である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の一態様の対物レンズを備えた顕微鏡システムの構成を例示する図である。
【図２Ａ】本発明の一態様の対物レンズをともに用いられるアフォーカル変倍光学系（低倍時）の断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一態様の対物レンズをともに用いられるアフォーカル変倍光学系（中倍時）の断面図である。
【図２Ｃ】本発明の一態様の対物レンズをともに用いられるアフォーカル変倍光学系（高倍時）の断面図である。
【図３】本発明の一態様の対物レンズをともに用いられる結像光学系の断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例１に係る対物レンズの断面図であり、図２Ａに例示されるアフォーカル変倍光学系（低倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例１に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｂに例示されるアフォーカル変倍光学系（中倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図４Ｃ】本発明の実施例１に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｃに例示されるアフォーカル変倍光学系（高倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図５Ａ】本発明の実施例１の構成における低倍時の可視光収差図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例１の構成における中倍時の可視光収差図である。
【図５Ｃ】本発明の実施例１の構成における高倍時の可視光収差図である。
【図６Ａ】本発明の実施例２に係る対物レンズの断面図であり、図２Ａに例示されるアフォーカル変倍光学系（低倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例２に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｂに例示されるアフォーカル変倍光学系（中倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図６Ｃ】本発明の実施例２に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｃに例示されるアフォーカル変倍光学系（高倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図７Ａ】本発明の実施例２の構成における低倍時の可視光収差図である。
【図７Ｂ】本発明の実施例２の構成における中倍時の可視光収差図である。
【図７Ｃ】本発明の実施例２の構成における高倍時の可視光収差図である。
【図８Ａ】本発明の実施例３に係る対物レンズの断面図であり、図２Ａに例示されるアフォーカル変倍光学系（低倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例３に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｂに例示されるアフォーカル変倍光学系（中倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図８Ｃ】本発明の実施例３に係る対物レンズの断面図であり、図２Ｃに例示されるアフォーカル変倍光学系（高倍時）をともに用いられた場合の対物レンズ内での光線図である。
【図９Ａ】本発明の実施例３の構成における低倍時の可視光収差図である。
【図９Ｂ】本発明の実施例３の構成における中倍時の可視光収差図である。
【図９Ｃ】本発明の実施例３の構成における高倍時の可視光収差図である。
【符号の説明】
【００８８】
１      顕微鏡システム
２      顕微鏡
３      駆動制御部
４      制御ＰＣ
５      モニタ
６      顕微鏡ケーブル
７      駆動制御部ケーブル
８      モニタケーブル
９      カメラケーブル
１０      同軸落射光源
１１      試料
１２      ステージ
１３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ  対物レンズ
１４      アフォーカル変倍光学系
１５      結像光学系
１６      カメラ
１７      レボルバ
１８      第１のハーフミラー
１９      第２のハーフミラー
２０      照明レンズ
２１      ズームレンズ
２２      ズームレンズモータ
ＡＧ１      アフォーカル変倍光学系の第１レンズ群
ＡＧ２      アフォーカル変倍光学系の第２レンズ群
ＡＧ３      アフォーカル変倍光学系の第３レンズ群
ＡＧ４      アフォーカル変倍光学系の第４レンズ群
ＡＧ５      アフォーカル変倍光学系の第５レンズ群
ＯＧ１      対物レンズの第１レンズ群
ＯＧ２      対物レンズの第２レンズ群
ＯＧ３      対物レンズの第３レンズ群
Ｌa１・・・Ｌa１２    アフォーカル変倍光学系のレンズ
Ｌt１・・・Ｌt３      結像光学系のレンズ
Ｌ１００・・・Ｌ１１０    実施例１の対物レンズのレンズ
Ｌ２００・・・Ｌ２１０    実施例２の対物レンズのレンズ
Ｌ３００・・・Ｌ３１１    実施例３の対物レンズのレンズ
ｒa1・・・ｒa21      アフォーカル変倍光学系の各レンズ面の曲率半径
ｒt1・・・ｒt5      結像光学系の各レンズ面の曲率半径
ｒ1・・・ｒ20      対物レンズの各レンズ面の曲率半径
ｃ      ｃ線（６５６．２７ｎｍ）
ｄ      ｄ線（５８７．５６ｎｍ）
ｆ      ｆ線（４８６．１３ｎｍ）
ｇ      ｇ線（４３５．８４ｎｍ）
ｍ      メリディアン成分
ｓ      サジタル成分
【図１】
2010060920.tif 000003
【図２Ａ】
2010060920.tif 000004
【図２Ｂ】
2010060920.tif 000005
【図２Ｃ】
2010060920.tif 000006
【図３】
2010060920.tif 000007
【図４Ａ】
2010060920.tif 000008
【図４Ｂ】
2010060920.tif 000009
【図４Ｃ】
2010060920.tif 000010
【図５Ａ】
2010060920.tif 000011
【図５Ｂ】
2010060920.tif 000012
【図５Ｃ】
2010060920.tif 000013
【図６Ａ】
2010060920.tif 000014
【図６Ｂ】
2010060920.tif 000015
【図６Ｃ】
2010060920.tif 000016
【図７Ａ】
2010060920.tif 000017
【図７Ｂ】
2010060920.tif 000018
【図７Ｃ】
2010060920.tif 000019
【図８Ａ】
2010060920.tif 000020
【図８Ｂ】
2010060920.tif 000021
【図８Ｃ】
2010060920.tif 000022
【図９Ａ】
2010060920.tif 000023
【図９Ｂ】
2010060920.tif 000024
【図９Ｃ】
2010060920.tif 000025