(57)【要約】    【課題】    大きな開口数と大きな倍率を有し、諸収差が良好に補正されたレンズ系で、微弱な光の観察に優れた液浸系顕微鏡対物レンズを提供することにある。    【解決手段】        物体側より順に、平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを接合した接合レンズとメニスカスレンズとよりなる第１レンズ群と、複数の接合レンズを含み正の屈折力の第２レンズ群と、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを複数含む正の屈折力の第３レンズ群と、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを複数有する第４レンズ群よりなり、次の条件を満足するようにした。    （１）    ５＜ｆ3／ｆ＜１００    （２）    ｎd（ｎ）−ｎd（ｐ）＜０．２    （３）    ν（ｐ）−ν（ｎ）＞３５【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズの接合レンズとメニスカスレンズからなる第１レンズ群と、複数の接合レンズを含み正の屈折力を有する第２レンズ群と、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを複数含み正の屈折力を有する第３レンズ群と、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを１枚以上含む第４レンズ群とからなり、下記の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
（１）    ５＜ｆ3／ｆ＜１００
（２）    ｎd（ｎ）−ｎd（ｐ）＜０．２
（３）    ν（ｐ）−ν（ｎ）＞３５
ただし、ｆ3は第３レンズ群の焦点距離、ｆは対物レンズ全系の焦点距離、ｎd（ｎ）、ｎd（ｐ）は夫々第３レンズ群中の複数の各接合レンズを構成する負レンズおよび正レンズのｄ線における屈折率、ν（ｐ）、ν（ｎ）は夫々第３レンズ群中の複数の各接合レンズを構成する正レンズおよび負レンズのアッベ数である。
【請求項２】
下記条件（４）を満足する請求項１の顕微鏡対物レンズ。
（４）    ０．７＜Ｒ1／Ｒ2＜２
ただし、Ｒ1、Ｒ2は夫々第１レンズ群の物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズの物体側の面および像側の面の曲率半径である。
【請求項３】
前記第２レンズ群中に光軸上を移動可能な弱い負の屈折力の接合レンズを含み、下記条件（５）を満足する請求項１の顕微鏡対物レンズ。
（５）    ｜ｆ（Ｇ2Ａ）／ｆ｜＞１００
ただし、ｆ（Ｇ2Ａ）は第２レンズ群中の前記の移動可能な接合レンズの焦点距離である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大きな開口数と高い倍率を有し、微細な標本の観察において微弱な光を観察するのに優れた液浸顕微鏡対物レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生物関係の研究分野において、１分子等の極めて微細な標本を観察するために、微弱な光を観察するアプリケーションが増えている。そのために高解像でより明るい観察ができる顕微鏡が要求されている。したがって、大きな開口数と高い観察倍率の対物レンズを備えた顕微鏡が必要となる。
【０００３】
特に、蛍光観察においては、全反射する角度で落射照明の異なる励起光を標本に当て、この励起光が媒質の境界から光の波長程度の領域だけ反対側に染み出すエバネッセント光を利用するエバネッセント照明が用いられている。
【０００４】
このエバネッセント照明を顕微鏡にて行なう場合、細胞の屈折率が１．３８程度であるため、対物レンズの開口数は、少なくとも１．４以上であることが必要である。更に、照明光の入射角を変えることにより、エバネッセント光の染み出す領域をコントロールでき、それを行なうためには、開口数が１．４を超える更に大きな開口数が必要になる。
【０００５】
このような、大きな開口数を有する顕微鏡対物レンズの従来例として、下記特許文献に記載されているものが知られている。
【特許文献１】特表２００４−５２２１８５号公報    この従来例の対物レンズは、倍率が１００×で、液浸で開口数１．４５である。しかし、この従来例の対物レンズは、接合面の少ないレンズ構成であり、また接合面前後のレンズのアッベ数の差が３０以下である。そのために、この従来例の対物レンズは、色収差の補正が困難であり、色収差が十分補正されれているとはいえない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、大きな開口数と大きな倍率を有し、諸収差が良好に補正されていて、微細な標本で、微弱な光の観察に優れた液浸顕微鏡対物レンズを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液浸顕微鏡対物レンズは、物体側より順に、平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとを接合した接合レンズとメニスカスレンズとよりなる第１レンズ群と、複数の接合レンズを含み正の屈折力の第２レンズ群と、像側に凹面を向けた接合メニスカスレンズを複数含む正の屈折力の第３レンズ群と、凹面を物体側に向けたメニスカスレンズを複数有する第４レンズ群とからなり、第３レンズ群が下記の条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
【０００８】
（１）    ５＜ｆ3／ｆ＜１００
（２）    ｎd（ｎ）−ｎd（ｐ）＜０．２
（３）    ν（ｐ）−ν（ｎ）＞３５
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ3は第３レンズ群の焦点距離、ｎd（ｎ）、ｎd（ｐ）は夫々第３レンズ群中の複数の接合レンズの負レンズおよび正レンズの屈折率、ν（ｐ）、ν（ｎ）は夫々第３レンズ群中の複数の接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数である。
【０００９】
本発明の液浸顕微鏡対物レンズは、第１レンズ群に平凸レンズと物体側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズを設けることにより、第１レンズ群が物体側に凹の面の接合面を有する構成にした。これにより、本発明の対物レンズは、アプラナティックな条件に近づけることが可能になり、球面収差やコマ収差の発生を抑えることが可能になる。
【００１０】
また、本発明の対物レンズは、第２レンズ群を複数の接合レンズを含み、正の屈折力を有する構成にした。
【００１１】
蛍光観察では、様々な波長の蛍光像を観察する必要があり、そのため顕微鏡対物レンズは、色収差が十分補正されている必要がある。また、高倍率の対物レンズは、焦点距離が短くなるため色収差の補正が困難である。
【００１２】
本発明の顕微鏡対物レンズは、第２レンズ群を上記の通りの構成にして、色収差を容易に補正し得るようにした。高倍率であっても色収差を補正し得るようにした。
【００１３】
また、本発明は、第３レンズ群を像側に凹面を向けた接合レンズを複数含み、全体として正の屈折力を有する構成にした。
【００１４】
高倍率の対物レンズは、開口数が大であっても射出瞳が小さくなる。
【００１５】
本発明の対物レンズは、第３レンズ群を正の屈折力を有するようにして、高い開口数によって光線高が高くなった光線を、小さな射出瞳に導き得るようにした。
【００１６】
この第３レンズ群が正の屈折力を有する構成でないと、前群（第１レンズ群、第２レンズ群）の屈折力が強くなり過ぎて高次の収差が発生する。また第３レンズ群が複数のメニスカス形状のレンズ成分を有することにより、第３レンズ群にて発生する収差を最小限に抑えることが可能になる。また、メニスカス形状のレンズ成分を接合レンズにすることにより、色収差の補正が容易になる。
【００１７】
この第３レンズ群は、上記条件（１）、（２）、（３）を満足する。
【００１８】
これら条件（１）、（２）、（３）において、条件（１）は、この第３レンズ群の焦点距離と顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離の比を規定するもので、高倍率で高い開口数を得るための条件である。
【００１９】
この条件（１）においてｆ3／ｆの値が下限値の５より小になると色収差を良好に補正することが困難になる。またｆ3／ｆが上限値の１００より大になると前群の屈折力が強くなりすぎて、前群にて発生する高次の収差が大になりすぎる。それにより、高い開口数を得ることが困難になる。
【００２０】
また、条件（２）は、第３レンズ群中の複数の接合レンズにおいて、各接合レンズを構成する正レンズと負レンズの屈折率の差を規定する条件であり、また、第３レンズ群を正の屈折力にするための条件である。
【００２１】
この条件（２）の範囲より外れると、第３レンズ群を正の屈折力にすることが困難になる。
【００２２】
更に、条件（３）は、前記の第３レンズ群のメニスカス形状の接合レンズの正レンズと負レンズのアッベ数の差を規定する条件であり、色収差を十分良好に補正するための条件である。
【００２３】
この条件（３）にて規定する範囲より外れると、色収差を良好に補正することが困難になる。
【００２４】
更に、本発明は、第４レンズ群を物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含む構成にした。これにより像面の平坦性を確保するためのペッツバール和と倍率の色収差の補正が容易になるようにした。
【００２５】
以上述べた本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、下記の条件（４）を満足することが一層望ましい。
【００２６】
（４）    ０．７＜Ｒ1／Ｒ2＜２
ただし、Ｒ1、Ｒ2は夫々第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物体側の面および像側の面の曲率半径である。
【００２７】
この条件（４）は、第１レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径Ｒ1と像側の面（空気接触面）Ｒ2との比を規定するものであり、収差の発生を抑えつつ、高倍率で高開口数の対物レンズを得るための条件である。
【００２８】
この条件（４）において、Ｒ1／Ｒ2が下限値の０．７より小になると接合レンズの焦点距離が大になり、開口数の大きな光線を捕えることが困難になる。また収差の発生を抑えつつ、レンズ全体の焦点距離を小にすることが困難になる。また、上限値の２より大になると、前記接合レンズの像側の空気接触面の曲率半径が小になり、高次の収差が発生する。
【００２９】
本発明の顕微鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群中に光軸上を移動可能な弱い負の屈折力の接合レンズを含むようにし、この接合レンズが下記条件（５）を満足することが好ましい。
【００３０】
（５）    ｜ｆ（Ｇ2Ａ）／ｆ｜＞１００
ただし、ｆ（Ｇ2Ａ）は第２レンズ群中の前記の移動可能な接合レンズの焦点距離である。
【００３１】
本発明の対物レンズにおいて、第２レンズ群中に負の屈折力の接合レンズを設け、この接合レンズを光軸に沿って移動させることにより、カバーガラスの厚さの変化による球面収差やその他の収差の性能劣化を最小限に抑えることが可能である。この場合、前記の移動レンズ成分の焦点距離を規定したのが前記条件（５）である。この条件（５）の範囲を外れると、前記の負の屈折力の接合レンズを移動させることにより収差が発生し、良好な像を得ることができなくなる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明のよれば、大きな開口数と高い倍率を有し、微細な標本の観察において微弱な光を観察する優れた液浸顕微鏡対物レンズを実現し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の顕微鏡対物レンズの実施の形態を各実施例をもとに説明する。
【実施例１】
【００３４】
本発明の顕微鏡対物レンズの実施例１は、図１に示す通りの構成で、下記データを有するレンズ系である。
【００３５】
即ち、物体側より順に、平凸レンズ（ｒ1〜ｒ2）と、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（ｒ2〜ｒ3）を接合した接合レンズ（ｒ1〜ｒ3）とメニスカスレンズ（ｒ4〜ｒ5）とよりなる第１レンズ群Ｇ１と、二つの接合レンズつまり３枚接合レンズ（ｒ6〜ｒ9）と接合レンズ（ｒ10〜ｒ12）よりなる第２レンズ群Ｇ２と二つの像側に凹面を向けたメニスカス形状の接合レンズつまり接合レンズ（ｒ13〜ｒ15）と接合レンズ（ｒ16〜ｒ18）よりなる第３レンズ群Ｇ３と、凹面を物体側に向けたメニスカス形状の接合レンズ（ｒ19〜ｒ21）からなる第４レンズ群Ｇ４とにて構成されたレンズ系であって、下記のデータを有する。
β＝−１００×、ＮＡ＝１．４１、ｆ＝１．８ｍｍ、ＷＤ＝０．１３ｍｍ
カバーガラスの厚さ＝０．１７
ｒ1 ＝∞                ｄ1 ＝0.6       ｎ1 ＝1.51633     ν1 ＝64.14 
ｒ2 ＝-2.3056           ｄ2 ＝1.69      ｎ2 ＝1.77250     ν2 ＝49.60 
ｒ3 ＝-1.8319           ｄ3 ＝0.4937
ｒ4 ＝-14.3487          ｄ4 ＝3.8685    ｎ3 ＝1.49700     ν3 ＝81.14 
ｒ5 ＝-5.1719           ｄ5 ＝0.9342
ｒ6 ＝9.0854            ｄ6 ＝5.2135    ｎ4 ＝1.43875     ν4 ＝94.93 
ｒ7 ＝-10.1831          ｄ7 ＝1.2562    ｎ5 ＝1.75500     ν5 ＝52.32 
ｒ8 ＝12.185            ｄ8 ＝4.6807    ｎ6 ＝1.43875     ν6 ＝94.93 
ｒ9 ＝-9.4127           ｄ9 ＝0.7
ｒ10＝29.7704           ｄ10＝4.2461    ｎ7 ＝1.43875     ν7 ＝94.93 
ｒ11＝-7.3237           ｄ11＝1.0025    ｎ8 ＝1.75500     ν8 ＝52.32 
ｒ12＝-25.5869          ｄ12＝0.43
ｒ13＝8.2025            ｄ13＝7.121     ｎ9 ＝1.49700     ν9 ＝81.14 
ｒ14＝-9.4148           ｄ14＝1.3244    ｎ10＝1.63775     ν10＝42.41 
ｒ15＝45.7638           ｄ15＝1.1811
ｒ16＝5.881             ｄ16＝5.0271    ｎ11＝1.49700     ν11＝81.14 
ｒ17＝-6.5137           ｄ17＝1         ｎ12＝1.63775     ν12 ＝42.41 
ｒ18＝2.6129            ｄ18＝1.4279
ｒ19＝-1.9011           ｄ19＝4.3439    ｎ13＝1.51633     ν13 ＝64.14 
ｒ20＝19.1455           ｄ20＝2.5037    ｎ14＝1.67300     ν14 ＝38.15 
ｒ21＝-6.6332
Ｒ1／Ｒ2＝ｒ2／ｒ3＝１．２５９
ｆ3／ｆ＝２３．０２７
ｎd（ｎ）−ｎd（ｐ）＝ｎ10−ｎ9＝０．１５８７５
ν（ｐ）−ν（ｎ）＝ν9−ν10＝３８．７３
ただしｒ1 ，ｒ2 ，・・・ ｒ21は各レンズ面の曲率半径、ｄ1 ，ｄ2 ，・・・ ｄ20は各レンズの肉厚および空気間隔、ｎ1 ，ｎ2 ，・・・ ｎ14は各レンズのｄ線における屈折率、ν1 ，ν2 ，・・・ ν14は各レンズのｄ線に対するアッベ数である。また、βは倍率、ＮＡは関数、ｆは対物レンズの焦点距離、ＷＤは作動距離である。尚、ｒ，ｄ等の長さの単位はmmである。
【００３６】
この実施例１の対物レンズにおける条件（１）〜（５）の値は、データ中に示す通りで、実施例１は、いずれの条件も満足する。
【実施例２】
【００３７】
本発明の実施例２は、図２に示す通りの構成で、図１に示す実施例１と同様のレンズ構成の対物レンズである。
【００３８】
この実施例２のレンズ系のデータは、次の通りである。
β＝−１４９．２５×、ＮＡ＝１．４５、ｆ＝１．２１ｍｍ、
ＷＤ＝０．１３ｍｍ、カバーガラスの厚さ＝０．１３〜０．２１
ｒ1 ＝∞                ｄ1 ＝0.6       ｎ1 ＝1.51633     ν1 ＝64.14 
ｒ2 ＝-1.609            ｄ2 ＝1.69      ｎ2 ＝1.77250     ν2 ＝49.60 
ｒ3 ＝-1.762            ｄ3 ＝0.4532
ｒ4 ＝-31.9155          ｄ4 ＝3.5392    ｎ3 ＝1.49700     ν3 ＝81.14 
ｒ5 ＝-5.192            ｄ5 ＝0.6799
ｒ6 ＝7.6764            ｄ6 ＝4.6167    ｎ4 ＝1.43875     ν4 ＝94.93 
ｒ7 ＝-13.1802          ｄ7 ＝1.4689    ｎ5 ＝1.75500     ν5 ＝52.32 
ｒ8 ＝7.7262            ｄ8 ＝4.6473    ｎ6 ＝1.43875     ν6 ＝94.93 
ｒ9 ＝-10.309           ｄ9 ＝Ｄ１
ｒ10＝22.6623           ｄ10＝3.9663    ｎ7 ＝1.43875     ν7 ＝94.93 
ｒ11＝-6.2339           ｄ11＝1.4979    ｎ8 ＝1.75500     ν8 ＝52.32 
ｒ12＝-24.3361          ｄ12＝Ｄ２
ｒ13＝7.2943            ｄ13＝5.1007    ｎ9 ＝1.49700     ν9 ＝81.14 
ｒ14＝-9.591            ｄ14＝1.4051    ｎ10＝1.63775     ν10＝42.41 
ｒ15＝26.999            ｄ15＝1.0221
ｒ16＝4.323             ｄ16＝4.9786    ｎ11＝1.49700     ν11＝81.14 
ｒ17＝-4.6361           ｄ17＝1         ｎ12＝1.63775     ν12 ＝42.41 
ｒ18＝1.8523            ｄ18＝2.8153
ｒ19＝-1.485            ｄ19＝3.696     ｎ13＝1.51633     ν13 ＝64.14 
ｒ20＝7.7916            ｄ20＝2.616     ｎ14＝1.67300     ν14 ＝38.15 
ｒ21＝-6.193
カバーガラスの厚さ  ０．１３ｍｍ        ０．１５ｍｍ      ０．２１ｍｍ
Ｄ１（可変）        ０．５８５１５      ０．７            ０．８１５７７
Ｄ２（可変）        ０．５４４８５      ０．４３          ０．３１４２３
Ｒ1／Ｒ2＝ｒ2／ｒ3＝０．９１３
ｆ3／ｆ＝２２．１３２
ｎd（ｎ）−ｎd（ｐ）＝ｎ10−ｎ9＝０．１５８７５
ν（ｐ）−ν（ｎ）＝ν9−ν10＝３８．７３
ｆ（Ｇ2Ａ）／ｆ＝４３９０
この実施例２の対物レンズも条件（１）〜（５）を満足する。
【００３９】
この実施例２は、第３レンズ群Ｇ３のうちの接合レンズＧ３Ａ（（ｒ10〜ｒ12）を移動させてカバーガラスの厚さの変化による収差の悪化を補正するようにしている。つまり、この接合レンズＧ３Ａを移動させてその前後のレンズとの間隔ｄ9、ｄ12を変化させて補正するようにしている。ここでカバータラスの厚さに対応する収差補正のために接合レンズの移動の際のｄ9（＝Ｄ１）、ｄ12（＝Ｄ２）の値はデータ中に示す通りである。
【００４０】
本発明の顕微鏡対物レンズは、液浸顕微鏡対物レンズであり、上記実施例の対物レンズは、物体面と対物レンズの第１面（ｒ1）の間に屈折率１．１５４８、アッベ数４３．１の液体が配置され、屈折率が１．５２１、アッベ数が５６．０２のカバーガラスが用いられている。
【００４１】
また、これら実施例は、いずれも対物レンズからの射出先が平行光束である無限遠補正型対物レンズであり、それ自体では結像しない。したがって、例えば図７に示す構成で、下記データを有する結像レンズと組み合わせて用いられる。
Ｆ＝１８０
Ｒ1 ＝68.7541           Ｄ1 ＝7.7321    Ｎ1 ＝1.48749     Ｖ1 ＝70.20
Ｒ2 ＝-37.5679          Ｄ2 ＝3.4742    Ｎ2 ＝1.80610     Ｖ2 ＝40.95
Ｒ3 ＝-102.8477         Ｄ3 ＝0.6973
Ｒ4 ＝84.3099           Ｄ4 ＝6.0238    Ｎ3 ＝1.83400     Ｖ3 ＝37.16
Ｒ5 ＝-50.7100          Ｄ5 ＝3.0298    Ｎ4 ＝1.64450     Ｖ4 ＝40.82
Ｒ6 ＝40.6619
ここで、Ｒ1 ，Ｒ2 ，・・・Ｒ6は結像レンズの各レンズ面の曲率半径、Ｄ1 ，Ｄ2 ，・・・Ｄ5 は結像レンズの各レンズの肉厚および空気間隔、Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4は結像レンズの各レンズの屈折率、Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 ，Ｖ4は結像レンズの各レンズのアッベ数、Ｆは結像レンズの焦点距離である。
【００４２】
実施例１に上記結像レンズを組み合わせた時の収差状況は図３に示す通りである。
【００４３】
また、実施例２に上記結像レンズを組み合わせた時の収差状況は、図４、５、図６に示す通りである。これら図のうち、図４はカバーガラスの厚さが０．１３ｍｍのとき、図５はカバーガラスの厚さが０．１７ｍｍのとき、図６はカバーガラスの厚さが０．２１ｍｍの時の収差図、ＩＨは像高である。
【００４４】
これら収差状況より明らかなように、本発明の各実施例は、諸収差が良好に補正されている。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の液浸顕微鏡対物レンズは、大きな開口数と高い倍率を有し、エバネッセント照明を行なう顕微鏡の対物レンズとしての使用が可能であって、微細な標本の良好な観察が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例１の対物レンズの構成を示す図
【図２】本発明の実施例２の対物レンズの構成を示す図
【図３】本発明の実施例１の収差曲線図
【図４】本発明の実施例２のカバーガラスの厚さが０．１３ｍｍにおける収差曲線図
【図５】本発明の実施例２のカバーガラスの厚さが０．１７ｍｍにおける収差曲線図
【図６】本発明の実施例２のカバーガラスの厚さが０．２１ｍｍにおける収差曲線図
【図７】本発明の対物レンズと組み合わせて使用する結像レンズの１例の構成を示す図
【符号の説明】
【００４７】
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
Ｇ２Ａ    移動レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006195125.tif 000006
【図５】
2006195125.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006195125.tif 000009