(57)【要約】【課題】  外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin vivo観察に適した対物光学系を実現する。【解決手段】  物体側から順に、正パワーの第１レンズ群Ｇ１、接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２、両凸レンズで構成される第３レンズ群Ｇ３、接合レンズを含む正パワーの第４レンズ群Ｇ４、正パワーの第５レンズ群Ｇ５で構成され、第２レンズ群Ｇ２に含まれている接合レンズおよび第４レンズ群Ｇ４に含まれている接合レンズの接合面がともに負パワーである小型対物光学系１を提供する。【選択図】      図１
2006227310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正パワーの第１レンズ群、接合レンズを含む第２レンズ群、両凸レンズで構成される第３レンズ群、接合レンズを含む正パワーの第４レンズ群、正パワーの第５レンズ群で構成され、
前記第２レンズ群に含まれている接合レンズおよび前記第４レンズ群に含まれている接合レンズの接合面がともに負パワーである小型対物光学系。
【請求項２】
以下の条件式（１）を満足する請求項１に記載の小型対物光学系。
（１）    ０．０１  ＜  ｜ＮＡ・Ｈｏ／Ｆ１３｜  ＜０．０６
ただし、Ｆ１３は、前記第１レンズ群から第３レンズ群までを合わせた焦点距離、ＮＡは物体側の開口数、Ｈｏは最大観察範囲である。
【請求項３】
前記第２レンズ群に含まれる接合レンズが、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２とを接合したレンズであり、前記第１レンズ群の像側焦点位置近傍に配置され、さらに、以下の条件式（２）、（３）を満足するた請求項１または請求項２に記載の小型対物光学系。
（２）              ν２１−ν２２  ＞  ３５
（３）    ２０  ＜  Ｆ３  ・ν３・（ｎ２２−ｎ２１）／｜Ｒ２Ｃ｜＜６０
ただし、ν２１、ν２２は前記正レンズＬ２１および負レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数、ｎ２１，ｎ２２は各々前記正レンズＬ２１，負レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率、ν３は前記第３レンズ群のｄ線に対するアッベ数、Ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、Ｒ２Ｃは正レンズＬ２１と負レンズＬ２２の接合面の曲率半径である。
【請求項４】
前記第２レンズ群に含まれる接合レンズが、平面からなる空気接触面を備え、前記第２レンズ群の接合レンズのうち、より高分散材料で作られた接合レンズが像面側に配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の小型対物光学系。
【請求項５】
前記第４レンズ群に含まれる接合レンズが、物体側に凸面を有する負メニスカスレンズＬ４１と正レンズＬ４２を接合したレンズであり、以下の条件式（４）を満足する請求項１から請求項４のいずれかに記載の小型対物光学系。
（４）    ０．３  ＜  Ｆ３  ・ｎ３・（ｎ４１−ｎ４２）／｜Ｒ４Ｃ｜＜０．７
ここで、ｎ３は前記第３レンズ群のｄ線に対する屈折率、ｎ４１、ｎ４２は各々前記負メニスカスレンズＬ４１，正レンズＬ４２のｄ線に対する屈折率、Ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、Ｒ４Ｃは負メニスカスレンズＬ４１と正レンズＬ４２の接合面の曲率半径である。
【請求項６】
前記第１レンズ群のより物体側に観察方向変換光学素子を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の小型対物光学系。
【請求項７】
前記第１レンズ群と第２レンズ群との間に観察方向変換光学素子を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の小型対物光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細長い形状をした小型対物光学系に関し、特に哺乳類などの動物に挿入し、生きたまま高解像で観察するのに適した光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の分子や組織、細胞などに色素や蛍光マーカーをつけて、蛍光顕微鏡や共焦点レーザー走査顕微鏡などを用いて、生物の細胞や組織内の分子の振る舞いなどを観察する方法が行なわれている。
また、マウスなどの哺乳類の生物個体が生きた状態での分子の振る舞いは培養細胞とは異なる場合があり、生物個体が生きたまま（in  vivo）で生体組織や細胞内を観察が行なわれている。
【０００３】
生体の内部を観察する場合、従来の顕微鏡では対物レンズの外径が大きいので、生体を大きく切り開いて観察する必要がある。しかし、生体を大きく切り開くと侵襲が高いので、長時間の観察は不可能であった。特許文献１には、細径で、かつ高倍率で細胞観察に適した内視鏡が提案されている。また、特許文献２には、開口数が大きく、外径が小さく、全長も比較的長い対物光学系が開示されている。この対物光学系によれば、生体に小さな穴をあけて、この穴からこの光学系を挿入すれば、生体を低侵襲で観察できる。
【特許文献１】特開２００４−３１３７７２号公報
【特許文献２】米国特許出願公開第２００４／００５１９５７Ａ１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている対物光学系は光学系の全長が短いので、対物レンズを生体内部の深い臓器の位置まで挿入することが困難である。また、組織レベルの変化を観察するのには観察範囲が狭すぎるという不都合がある。
また、特許文献２に開示されている対物光学系は色収差が十分に補正されておらず、白色光で観察したり、蛍光観察する場合に励起光と試料が発する蛍光の波長が異なるので分解能が低下するという不都合がある。特に、共焦点光学系を用いた蛍光観察の場合には、色収差が補正されていないと検出される蛍光の明るさが低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin vivo観察に適した対物光学系を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
マウスなどの小動物を低侵襲で生体の深部を観察するためには、対物光学系のレンズ群の直径は１．５ｍｍ以下にすることが望ましく、特に、対物光学系先端から３ｍｍ以内では観察する組織への侵襲をより小さくするためレンズの外径は１．２ｍｍ以下にすることが望ましい。
【０００７】
また、対物光学系で捕らえた像をモニターするには対物レンズの後ろにリレーレンズやＣＣＤを接続して、生体から少し離れたところで像をモニターする必要がある。リレーレンズやＣＣＤが動物（の頭部など）と接触しないようにするためには、対物光学系の物体面から結像面の光学系の全長は１０ｍｍ以上であることが望ましい。さらに、組織レベルの変化を観察するため観察範囲は直径０．５ｍｍ以上取れることが望ましい。
【０００８】
本発明は、物体側から順に、正パワーの第１レンズ群、接合レンズを含む第２レンズ群、両凸レンズで構成される第３レンズ群、接合レンズを含む正パワーの第４レンズ群、正パワーの第５レンズ群で構成され、前記第２レンズ群に含まれている接合レンズおよび前記第４レンズ群に含まれている接合レンズの接合面が、ともに負パワーである小型対物光学系を提供する。
【０００９】
本発明によれば、正パワーの第１レンズ群は、物体からの発散光の発散角を小さくするとともに、入射瞳位置を遠方に位置させるためのフィールドレンズの役割を備えている。第２レンズ群に含まれている接合レンズの接合面は負パワーになっており、ここで主に第３レンズ群で発生する軸上色収差を補正する。また、両凸レンズで構成される第３レンズ群は、第１レンズ群、第２レンズ群を通過した物体からの発散光を略平行にする。また、接合レンズを含む第４レンズ群は、接合レンズの接合面が負パワーになっており、ここで主に第３レンズ群で発生する球面収差およびコマ収差を補正する。また、第３レンズ群を通過した略平行光を収束光にする。さらに、正パワーの第５レンズ群は、第４レンズ群からの光を像面へ結像させるとともに、射出瞳位置を遠方にするフィールドレンズの役割を備えている。
このような構成にすることで、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、in vivo観察に適した対物光学系を実現される。
【００１０】
上記発明においては、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）    ０．０１  ＜  ｜ＮＡ・Ｈo／Ｆ１３｜  ＜０．０６
ただし、Ｆ１３は前記第１レンズ群から第３レンズ群までを合わせた焦点距離、ＮＡは物体側の開口数、Ｈoは最大観察範囲である。
【００１１】
このように構成することで、光学系の外径を小さく保ったまま、全長を長くすることができる。条件式（１）において下限値を下回ると全長が短くなりすぎる。このため、第１レンズ群から第３レンズ群のパワーが強くなり、収差発生量が大きくなる。上限値を上回ると第１レンズ群から第３レンズ群のパワーが弱く、光束径が大きくなるので、対物光学系の外径が大きくなる。したがって、動物に対する侵襲が高くなる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記第２レンズ群に含まれる接合レンズが、正レンズＬ２１と負レンズＬ２２を接合したレンズであり、前記第１レンズ群の像側焦点位置近傍に配置され、さらに、以下の条件式（２）、（３）を満足することが好ましい。
（２）            ν２１−ν２２  ＞  ３５
（３）    ２０  ＜  Ｆ３  ・ν３・（ｎ２２−ｎ２１）／｜Ｒ２Ｃ｜＜６０
ここで、ν２１、ν２２は前記正レンズＬ２１および負レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数、ｎ２１、ｎ２２は各々前記正レンズＬ２１および負レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率、ν３は前記第３レンズ群のｄ線に対するアッベ数、Ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、Ｒ２Ｃは正レンズＬ２１および負レンズＬ２２の接合面の曲率半径である。
【００１３】
このように構成することで、主に第３レンズ群で発生する軸上色収差を適正に補正することができる。接合レンズを前記第１レンズ群の像側焦点位置近傍に配置することで軸上と軸外の収差をバランスよく補正できる。条件式（２）において、ν２１−ν２２が３５を下回ると色収差の補正が十分行なえなくなる。条件式（３）において、下限値を下回ると第２レンズ群の接合面のパワーが弱くなりすぎるため、色収差の補正が十分行なえなくなる。また、上限値を上回ると接合面のパワーが強くなりすぎるため、色収差の補正が過剰になる。さらに、接合面の曲率半径が小さくなるため正レンズＬ２１および負レンズＬ２２の加工が難しくなる。
【００１４】
また、上記発明においては、前記第２レンズ群に含まれる接合レンズは空気接触面が平面であるとともに、前記第２レンズ群の接合レンズのうち、より高分散材料で作られたレンズが像面側に配置されていることが好ましい。
このように構成することで、レンズの片面が平面であることにより、加工が容易になるとともに、コスト削減にもなる。また、高分散材料で作られたレンズの像面側に配置することで、像面側の空気接触面で軸上色収差の補正を行なうことができる。
【００１５】
上記発明においては、前記第４レンズ群に含まれる接合レンズが、物体側に凸面を持った負メニスカスレンズＬ４１と正レンズＬ４２を接合したレンズであり、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）    ０．３  ＜  Ｆ３  ・ｎ３・（ｎ４１−ｎ４２）／｜Ｒ４Ｃ｜＜０．７
ここで、ｎ３は前記第３レンズ群のｄ線に対する屈折率、ｎ４１、ｎ４２は各々前記負メニスカスレンズＬ４１および正レンズＬ４２のｄ線に対する屈折率、Ｆ３は前記第３レンズ群の焦点距離、Ｒ４Ｃは負メニスカスレンズＬ４１および正レンズＬ４２の接合面の曲率半径である。
【００１６】
条件式（４）は主に第３レンズ群で発生する球面収差およびコマ収差を適正に補正するための条件である。
このように構成することで、条件式（４）において下限値を下回ると球面収差、コマ収差が補正不足になる。また、上限値を上回ると球面収差,コマ収差が補正過剰になる。
【００１７】
上記発明においては、前記第１レンズ群のより物体側に観察方向変換光学素子を備えることが好ましい。
先端部に観察方向変換光学素子を設けることで、光学系の外径が小さいまま長手方向に垂直な面以外の面を観察できるようになる。
【００１８】
上記発明においては、前記第１レンズ群と第２レンズ群の間に観察方向変換光学素子を備えることが好ましい。
観察方向変換光学素子によって長手方向に垂直な面以外の面を観察できるようになる。第１レンズ群と第２レンズ群の間隔を大きく取れるので、長手方向に対して、斜めの方向を観察するため観察方向変換光学素子を配置することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin vivo観察に適した対物光学系を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る小型対物光学系の一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る小型対物光学系１は、物体側から順に、正パワーの第１レンズ群Ｇ１、接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２、両凸レンズＬ３で構成される第３レンズ群Ｇ３、接合レンズを含む正パワーの第４レンズ群Ｇ４および正パワーの第５レンズ群Ｇ５で構成されている。第２レンズ群Ｇ２に含まれている接合レンズおよび第４レンズ群Ｇ４に含まれている接合レンズの接合面は、ともに負パワーである。
【００２１】
さらに具体的には、第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凸面を向けた平凸レンズＬ１１と物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ１２とにより構成されている。第１レンズ群Ｇ１は、全体として正パワーを有している。第２レンズ群Ｇ２は、像面側に凸面を向けた平凸レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた平凹レンズＬ２２とを接合した接合レンズにより構成されている。
【００２２】
第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズＬ３により構成されている。第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４１と物体側に凸面を向けた平凸レンズＬ４２とを接合した接合レンズにより構成されている。負メニスカスレンズＬ４１の屈折率は平凸レンズＬ４２より高いので、接合面は負パワーを有している。また、第４レンズ群Ｇ４全体としては正パワーを有している。第５レンズ群Ｇ５は、両凸レンズＬ５により構成され、正パワーを有している。
【００２３】
本実施形態においては、各レンズが、以下の条件式（１）〜（４）を満たすように構成されている。
（１）    ０．０１  ＜  ｜ＮＡ・Ｈo／Ｆ１３｜  ＜０．０６
（２）    ν２１−ν２２  ＞  ３５
（３）    ２０  ＜  Ｆ３  ・ν３・（ｎ２２−ｎ２１）／｜Ｒ２Ｃ｜＜６０
（４）    ０．３  ＜  Ｆ３  ・ｎ３・（ｎ４１−ｎ４２）／｜Ｒ４Ｃ｜＜０．７
【００２４】
ここで、Ｆ１３は前記第１レンズ群Ｇ１から第３レンズ群Ｇ３までを合わせた焦点距離、ＮＡは物体側の開口数、Ｈoは最大観察範囲、ν２１、ν２２は前記正レンズＬ２１および負レンズＬ２２のｄ線に対するアッベ数、ｎ２１、ｎ２２は各々前記正レンズＬ２１および負レンズＬ２２のｄ線に対する屈折率、ν３は前記第３レンズ群Ｇ３のｄ線に対するアッベ数、Ｆ３は前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、Ｒ２Ｃは正レンズＬ２１および負レンズＬ２２の接合面の曲率半径、ｎ３は前記第３レンズ群Ｇ３のｄ線に対する屈折率、ｎ４１、ｎ４２は各々前記負メニスカスレンズＬ４１，正レンズＬ４２のｄ線に対する屈折率、Ｆ３は前記第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、Ｒ４Ｃは負メニスカスレンズＬ４１と正レンズＬ４２の接合面の曲率半径である。
【００２５】
このように構成された本実施形態に係る小型対物光学系１の作用について以下に説明する。
第１レンズ群Ｇ１を平凸レンズＬ１１と平凸レンズＬ１２とにより構成し、平凸レンズＬ１１の物体側を平面とすることで、気泡が入らないようにすることができる。平凸レンズＬ１１の像側の凸面はアプラナティック条件に近くして球面収差およびコマ収差の発生を小さくすることができる。そして、物体からの発散光の発散角を小さくするとともに、入射瞳位置を遠方に位置させるためのフィールドレンズの役割を持たせることができる。
【００２６】
また、接合レンズを含む第２レンズ群Ｇ２を平凸レンズＬ２１と平凹レンズＬ２２の接合レンズで構成し、第１レンズ群Ｇ１の像側焦点位置近傍に接合レンズを配置している。
平凸レンズＬ２１の屈折率は平凹レンズＬ２２より低いので、接合面は負パワーを持っている。平凹レンズＬ２２は平凸レンズＬ２１より高分散のガラスを使用している。
さらに、平凸レンズＬ２１と平凹レンズＬ２２は条件式（２）および条件式（３）を満足するように構成されているので、平凸レンズＬ２１と平凹レンズＬ２２との接合面で主に第３レンズ群Ｇ３で発生する軸上色収差を適正に補正することができる。また、平凹レンズＬ２２の像側の平面でも軸上色収差を補正することができる。
【００２７】
両凸レンズＬ３で構成される第３レンズ群Ｇ３は、第１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を通過した物体からの発散光を略平行にする。
また、負メニスカスレンズＬ４１と平凸レンズＬ４２との接合レンズを含む第４レンズ群Ｇ４においては、負メニスカスレンズＬ４１の屈折率は平凸レンズＬ４２より高いので、接合面は負パワーを有することになる。負メニスカスレンズＬ４１と平凸レンズＬ４２は条件式（４）を満足するように構成されており、負メニスカスレンズＬ４１と平凸レンズＬ４２との接合面で主に第３レンズ群Ｇ３において発生する球面収差およびコマ収差を補正することができる。また、第４レンズ群Ｇ４では第３レンズ群Ｇ３を通過した略平行光を収束光にしている。
【００２８】
また、両凸レンズＬ５により構成された正パワーの第５レンズ群Ｇ５においては、第４レンズ群Ｇ４からの光を像面へ結像させるとともに、射出瞳位置を遠方にするフィールドレンズの役割を果たしている。
本実施形態においては、条件式（１）〜（４）を満たすように構成されており、光学系の外径を小さく保ったまま、全長が長い光学系を実現することができる。
【００２９】
図２は、本実施形態に係る小型対物光学系１を小型のレーザー走査光学システム２に接続した例を示している。
光学ユニット３内には（図示しない）励起用のレーザーが設けられており、レーザー光が光ファイバ４を通って走査ユニット５に導かれ、コリメータ光学系６で平行にされた後、光走査部７で光の射出方向が走査され、瞳投影光学系８で中間結像位置に結像される。
【００３０】
瞳投影光学系８と小型対物光学系１とは接続されていて、瞳投影光学系８で結像された像は図１に示された小型対物光学系１によって物体（生体）Ａへ再結像され、物体（生体組織や色素等）Ａの励起を行なう。物体（生体）Ａで発生した蛍光は、小型対物光学系１、瞳投影光学系８、光走査部７、コリメータ光学系６、光ファイバ５を経て、光学ユニット３内の図示しないダイクロイックミラー（図示略）で励起光と分離された後、励起光カットフィルタ（図示略）を経て、光検出器（図示略）で検出され、コンピュータ９に取り込まれてモニタ１０に表示されるる。
【００３１】
本実施形態においては、光ファイバ４のコアがピンホールの役割をしており、物体Ａを観察する場合は、フォーカスがあった部分近傍以外のところからの光はカットされるのでＳＮ比の高い観察を行うことができる。また、制御ユニット１１の作動により、走査ユニット５内にあるコリメータレンズ６と光ファイバ４の端面との距離を変化させることで、小型対物光学系１の長手方向（Ｚ方向）の観察位置を走査できるので、光走査部７での横方向（Ｘ，Ｙ方向）の走査と組み合わせることで３次元的な画像取得も可能である。
【００３２】
また、本実施例の小型対物光学系１の先端部から結像面の光学系の全長を長くすることで、小型対物光学系１の後ろに瞳投影光学系８や走査ユニット５を接続しても、瞳投影光学系８や走査ユニット５が動物と接触し難い長さになっている。
【００３３】
図３は、図１の小型対物光学系１の後ろにリレー光学系１２を配置し、物体からの射出光束を平行光にした例である。このように構成することで、本実施形態に係る小型対物光学系１に無限遠設計の顕微鏡システムと互換性を持たせることができる。このとき、図３のようにリレー光学系１２の先端部の光束径が細くなるような設計にすれば、さらに生体内の深い部分に本光学系を低侵襲で挿入することが可能である。
【００３４】
次に、本実施形態に係る小型対物光学系１の実施例について説明する。
各実施例の説明において、物体側の瞳位置は∞である。また、全ての実施例は、水浸光学系（物体面と対物光学系との間に水を満たして使用する光学系）の設計になっている。
また、各実施例において、記号ｒは曲率半径（単位はｍｍ）、記号ｄは面間隔（単位はｍｍ）、記号ｎはｄ線（５８７．５６nm）の屈折率、記号νはアッベ数ν＝（ｎ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）、ここで、記号ｎＦ、ｎＣはＦ線、Ｃ線の屈折率をそれぞれ示している。
【００３５】
［第１の実施例］
図４に、小型対物光学系１の第１実施例のレンズ構成を示し、表１に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズデータを示す。また、図５に、本実施例の小型対物光学系１の収差図を示す。（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差、（ｅ）はコマ収差をそれぞれ示している。図５において、記号ＮＡは像側の開口数、記号ｙは像高、記号Ｍはメリディオナル面、記号Ｓはサジタル面をそれぞれ示している。また、（ｄ）倍率色収差はｄ線（５８７．５６ｎｍ）を基準に示している。
【００３６】
【表１】
2006227310.tif 000003
【００３７】
本実施例に係る小型異物光学系１においては、レンズの直径は平凸レンズＬ１１〜平凹レンズＬ２２が１ｍｍ、両凸レンズＬ３〜両凸レンズＬ５が１．４ｍｍであり、非常に小さい径のレンズのみで構成されている。このため、本実施例の小型対物光学系１は、マウスなどの小動物を低侵襲で生体の深部を観察するのに適した光学系である。
【００３８】
また、本実施例の小型対物光学系１は、先端部から結像面の光学系の全長が１２．２４ｍｍであり、小型対物光学系１の後ろにリレーレンズやＣＣＤを接続して、生体から少し離れたところで像をモニターしても、リレーレンズやＣＣＤが動物（の頭部など）と接触し難い構成になっている。また、直径０．６７４ｍｍと広い範囲の観察が可能である。さらに、軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されているので、白色光観察や蛍光観察、特にレーザー走査型共焦点光学顕微鏡の対物光学系として適した小型対物光学系１である。
作動距離（ＷＤ）は０．２ｍｍであり、小型対物光学系１の先端部を生体に密着させることで、生体内部がブレずに観察可能である。
【００３９】
［第２の実施例］
次に、小型対物光学系１の第２実施例について、以下に説明する。
図６に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズ構成を示し、表２に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズデータを示す。また、図７に、本実施例の小型対物光学系１の収差図を示す。（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差、（ｅ）はコマ収差をそれぞれ示している。図７における記号は第１の実施例と同じである。
【００４０】
【表２】
2006227310.tif 000004
【００４１】
本実施例に係る小型対物光学系１は、基本的には第１の実施例と同じであるが、第１の実施例よりも観察範囲を広げ（直径０．８ｍｍ）、全長を長くした（１３．０８mm）例である。
レンズの構成と記号、作用は第１の実施例と同じであるが、本実施例では第１レンズ群Ｇ１の平凸レンズＬ１２の厚さを厚くすることで全長を長くすることを実現した。レンズの直径は全て１．２ｍｍである。
【００４２】
本実施例も条件（１）〜（４）を満足しており、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin  vivo観察に適した小型対物光学系１を実現している。本実施例は第１の実施例より全長が長いため、マウスなどの小動物を低侵襲で生体の深部を観察するのにより適した光学系である。また、本実施例も第１の実施例と同様に、レーザー走査光学システムやリレー光学系を接続可能である。
【００４３】
［第３の実施例］
次に、小型対物光学系１の第３の実施例について、以下に説明する。
図８に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズ構成を示し、表３に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズデータを示す。また、図９に、本実施例の小型対物光学系１の収差図を示す。（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差、（ｅ）はコマ収差をそれぞれ示している。図９における記号は第１の実施例と同じである。
【００４４】
【表３】
2006227310.tif 000005
【００４５】
本実施例は、第１の実施例とほぼ同様な光学系の先端に平行平板Ｐ１と観察方向偏向光学素子であるプリズムＰ２とを配置したものである。
プリズムＰ２の面Ｓ３と面Ｓ４は直角であり、面Ｓｒ１は面Ｓ３および面Ｓ４に対して４５°の角度で傾いている。また、平行平板Ｐ１と直角プリズムＰ２と小型対物光学系１の第１レンズ群Ｇ１の平凸レンズＬ１１とは互いに接着されている。なお、図に示されているプリズムＰ２内の光軸上の長さは、Ａが０．５ｍｍ、Ｂが０．５ｍｍである。
【００４６】
このように構成された小型対物光学系１の第２の実施例によれば、物体からの射出された光は平行平板Ｐ１を通過した後に、プリズムＰ２に入射し、プリズムＰ２のＳｒ１面で全反射されて、９０°曲げられる。その後、小型対物光学系１に入射する。このように構成することで、光学系の長手方向に対して直交する方向を観察することができる。それ以降の小型対物光学系１の作用は第１の実施例と同じである。
【００４７】
本実施例でも条件（１）〜（４）を満足しており、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin  vivo観察に適した対物光学系を実現している。
また、本実施例も第１および第２の実施例と同様に、レーザー走査光学システムやリレー光学系を接続可能である。
【００４８】
［第４の実施例］
次に、小型対物光学系１の第４の実施例について、以下に説明する。
図１０に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズ構成を示し、表４に、本実施例に係る小型対物光学系１のレンズデータを示す。また、図１１に、本実施例の小型対物光学系１の収差図を示す。（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差、（ｅ）はコマ収差をそれぞれ示している。図１１における記号は第１の実施例と同じである。
【００４９】
【表４】
2006227310.tif 000006
【００５０】
本実施例は、小型対物光学系１の第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に観察方向偏向光学素子である４５度プリズムＰ３を配置したものである。
プリズムＰ３の面Ｓ６と面Ｓ７は４５°の角度をなしており、面Ｓ６と面Ｓｒ２は２２．５°の角度をなしている。また、プリズムＰ３の面Ｓｒ２には金属薄膜や多層膜がコートされている。なお、図に示されているプリズムＰ３内の光軸上の長さは、ａ＝０．６３９ｍｍ、ｂ＝０．９０４ｍｍ、ｃ＝０．７７４ｍｍである。
【００５１】
物体からの射出された光は正パワーの第１レンズ群Ｇ１の平凸レンズＬ１１（像側に凸面を向けている）,  平凸レンズＬ１２（物体側に凸面を向けた平凸レンズ）を通過したあと、観察方向偏向光学素子である４５度プリズムＰ３の面Ｓ６を通過する。そして、面Ｓ６を透過した光はプリズムＰ３の面Ｓｒ２で反射された後に、面Ｓ６で全反射する。面Ｓ６で全反射された光は面Ｓ７を通過し、第２レンズ群Ｇ２の接合レンズ（平凸レンズＬ２１と平凹レンズＬ２２）、両凸レンズＬ３の第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４の接合レンズ（負メニスカスレンズＬ４１と平凸レンズＬ４２）、正パワーの第５レンズ群Ｇ５を通って結像する。このように構成することで、光学系の長手方向に対して４５°前方の方向が観察できる。
【００５２】
各レンズ群Ｇ１〜Ｇ５の作用は第１の実施例と同様である。
本実施例においても条件（１）〜（４）を満足しており、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、長さが十分に長く、観察範囲が広いin  vivo観察に適した対物光学系を実現している。
本実施例も第１〜第３の実施例と同様に、レーザー走査点光学システムやリレー光学系を接続可能である。
【００５３】
本発明（第１〜第４の実施例）の小型対物光学系にはイメージファイババンドル、ＣＣＤを接続して明視野観察を行なうことも可能である。そのときには、小型対物光学系のすぐ外側に照明用ファイバを設けて生体を照明したり、小型対物光学系の後ろ側にリレーレンズとハーフミラーを設けて照明光を小型対物光学系と同軸に入射させる方法などがある。
【００５４】
表５に、第１〜第４の実施例における条件式（１）〜（４）の数値を示す。いずれの場合も、条件式（１）〜（４）を満足していることがわかる。
【００５５】
【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係る小型対物光学系のレンズ配列を示す図である。
【図２】図１の小型対物光学系を小型のレーザー走査光学システムに接続した例を示す図である。
【図３】図１の対物光学系の後ろにリレー光学系を配置し、物体からの射出光束を平行光にした例を示す図である。
【図４】図１の小型対物光学系の第１の実施例を示すレンズ配列図である。
【図５】図４の小型対物光学系の収差図である。
【図６】図１の小型対物光学系の第２の実施例を示すレンズ配列図である。
【図７】図６の小型対物光学系の収差図である。
【図８】図１の小型対物光学系の第３の実施例を示すレンズ配列図である。
【図９】図８の小型対物光学系の収差図である。
【図１０】図１の小型対物光学系の第４の実施例を示すレンズ配列図である。
【図１１】図１０の小型対物光学系の収差図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  小型対物光学系
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｇ４  第４レンズ群
Ｇ５  第５レンズ群
Ｌ２１  正レンズ
Ｌ２２  負レンズ
Ｌ３  両凸レンズ
Ｌ４１  負メニスカスレンズ
Ｌ４２  正レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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