(57)【要約】【課題】内視鏡装置に用いられる、新規な結像レンズ系を実現する。【解決手段】内視鏡装置用の結像レンズ系は、生体内部の状態を撮像素子の受光面に結像させ、生体内の画像を取得する内視鏡装置に用いられる結像レンズ系であって、生体内に挿入される対物系部分と、拡大レンズ系部分と、を有し、前記対物系部分は、同一のリレーレンズを２以上、光軸方向に連結させ、等倍像をリレーするリレーレンズ系を有し、前記拡大レンズ系部分は、前記リレーレンズ系によりリレーされた等倍像を拡大して、前記撮像素子の受光面に結像させる拡大レンズ系を有する。【選択図】図１
2015148767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内部の状態を撮像素子の受光面に結像させ、生体内の画像を取得する内視鏡装置に用いられる結像レンズ系であって、
生体内に挿入される対物系部分と、
拡大レンズ系部分と、を有し、
前記対物系部分は、同一のリレーレンズを２以上、光軸方向に連結させ、等倍像をリレーするリレーレンズ系を有し、
前記拡大レンズ系部分は、前記リレーレンズ系によりリレーされた等倍像を拡大して、前記撮像素子の受光面に結像させる拡大レンズ系を有する内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
対物系部分のリレーレンズ系をなす複数の同一のリレーレンズの個々は、最も物体側の面と最も像側の面が共に、光軸に直交する平レンズ面であり、
前記複数のリレーレンズは、光軸を共有して、隣接するリレーレンズの平レンズ面同士が、実質的に当接して配置され、
前記実質的に当接して配置された平レンズ面部分が、リレーされる等倍像の結像面であり、最も物体側のリレーレンズの物体側の平レンズ面が物体面であることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項３】
請求項２記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
対物系部分のリレーレンズ系をなす複数の同一のリレーレンズの個々は、物体側から像側へ向かって、曲率の大きい凸面を像側に向けた第１平凸レンズ、凸面を物体側に向けた第２平凸レンズ、凸面を像側に向けた第３平凸レンズ、曲率の大きい凸面を物体側に向けた第４平凸レンズを配してなり、
前記第１平凸レンズと第４平凸レンズは、同一の材料で同一形状に形成され、
前記第２平凸レンズと第３平凸レンズは、同一の材料で同一形状に形成されて、互いに平レンズ面で実質的に当接させた合成レンズをなし、
前記第１ないし第４平凸レンズは、前記合成レンズの実質的な当接面に関して鏡面対称的に配置され、
第１平凸レンズの物体側の平レンズ面が物体面であり、第４平凸レンズの像側の平レンズ面が像面に一致していることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ。
【請求項４】
請求項２または３に記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
対物系部分のリレーレンズ系が、同一の２個のリレーレンズにより構成されていることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項５】
請求項２ないし４の何れか１項に記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
対物系部分の最も像側に、最も像側のリレーレンズの像側の平レンズ面に近接もしくは接して、リレーレンズの光軸方向における両面が互いに平行な平面である透明体ブロック該を有し、
該透明体ブロックと拡大レンズ系との間に、所定の厚さの透明平行平板を有し、
該透明平行平板が、拡大レンズ系部分のカバーをなし、
該カバーよりも物体側にある対物系部分が、前記拡大レンズ系部分に対して着脱可能であることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
使用波長：λ、結像レンズ系の焦点距離：ｆ、有効径：Ｄにより、  
２．４４λ・ｆ／Ｄ  
で定義される最小分解能：ＡＤが、１μｍ以下であることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項７】
請求項６記載の内視鏡装置用の結像レンズ系において、
リレーレンズ系における最大レンズ径が０．４ｍｍ以下、該リレーレンズ系を保持する対物系部分が、生体内に挿入される挿入量は略５ｍｍ以上、画像を取得すべき生体内の観察領域の径が０．１ｍｍ程度、拡大レンズ系の拡大倍率が１０倍以上であることを特徴とする内視鏡装置用の結像レンズ系。
【請求項８】
結像レンズ系と撮像素子とを有し、前記結像レンズ系の対物系部分を生体内に挿入し、前記対物系部分により取り込まれる画像光束を前記結像レンズ系の拡大レンズ系により撮像素子の受光面に拡大して結像させて生体内の画像を取得する内視鏡装置であって、
請求項１〜７の何れか１項に記載の内視鏡装置用の結像レンズ系を用いることを特徴とする内視鏡装置。
【請求項９】
請求項８記載の内視鏡装置において、
撮像素子により取得される生体内の画像に対する処理と、前記撮像素子の制御とを行う処理制御部を有することを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内視鏡装置用の結像レンズ系および内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体内に挿入した結像系により、生体内部の状態を撮像素子の受光面に結像させ、生体内の画像を取得する内視鏡装置は広く知られている（特許文献１、２等）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、内視鏡装置に用いられる新規な結像レンズ系、およびこの結像レンズ系を用いる内視鏡装置の実現を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明の結像レンズ系は、生体内部の状態を撮像素子の受光面に結像させ、生体内の画像を取得する内視鏡装置に用いられる結像レンズ系であって、生体内に挿入される対物系部分と、拡大レンズ系部分と、を有し、前記対物系部分は、同一のリレーレンズを２以上、光軸方向に連結させ、等倍像をリレーするリレーレンズ系を有し、前記拡大レンズ系部分は、前記リレーレンズ系によりリレーされた等倍像を拡大して、前記撮像素子の受光面に結像させる拡大レンズ系を有する。
【発明の効果】
【０００５】
この発明によれば、内視鏡装置に用いられる、従来に無い新規な結像レンズ系を実現できる。また、この新規な結像レンズ系を用いる新規な内視鏡装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】内視鏡装置の実施の１形態を概念的に説明するための図である。
【図２】結像レンズ系の１例を示す図である。
【図３】図２の結像レンズ系におけるリレーレンズ系を説明するための図である。
【図４】拡大レンズ系の結像状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態を説明する。
【０００８】
図１は、内視鏡装置の実施の１形態を概念的に説明するための図である。
【０００９】
図１（ａ）は、内視鏡装置のシステムを説明図的に示し、（ｂ）は結像レンズ系を説明図的に示している。
【００１０】
図１に示す内視鏡装置は、人体に使用する医薬品に関する実験として、ウサギやモルモット等の小動物に当該医薬品を投与し、薬効を調べるものである。
【００１１】
以下に、実施の１形態として説明する内視鏡装置に関して若干補足する。
【００１２】
上記の「人体に使用する医薬品に関する実験」は通常行われる実験であるが、この実験では「医薬品を投与された小動物の脳内のシナプスの活性状況」の観察が行われる。
【００１３】
「小動物の脳内のシナプス」は、脳の表面から５〜６ｍｍ程度の深さの位置にあり、内視鏡装置で観察するには、結像系を脳内に５〜６ｍｍの深さで挿入する必要がある。
【００１４】
その場合、「脳内に挿入する結像系部分」が太いと、小動物に大きな物理的負担がかかり、無用のストレスを生じてシナプスの活性状況に影響する恐れがある。
【００１５】
上記「脳内への挿入の深さ」を「挿入深さ」と呼ぶ。
【００１６】
シナプスのサイズは１μｍ程度であり「径：１００μｍ（＝０．１ｍｍ）程度の観察領域」が求められる。観察領域の径を以下「観察領域径」と呼ぶ。  
シナプスのサイズが１μｍ程度であるから、結像系の最小分解能も１μｍ程度以下であることが求められる。
【００１７】
この種の内視鏡装置として従来知られたもので「レンズ系を用いる結像系」では、脳内への挿入部分の太さが１〜２ｍｍ程度あり、脳内挿入による物理的な負担が大きい。
【００１８】
図１において、符号１０は「被検体である小動物」を示す。  
符号１２は小動物１０の頭部、符号１２１は小動物の「脳」、符号２０は「ヘッド部」を示す。ヘッド部２０は、結像レンズ系と撮像素子とを有している。
【００１９】
符号２２は「処理制御部」、符号２４は「固定具」を示す。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、処理制御部２２は、バンド等の固定具２４により被検体である小動物１０の胴体部１４に固定的に装着される。
【００２１】
ヘッド部２０は、その「対物系部分」を、小動物１０の脳１２１内に挿入してセットされ、撮像素子は処理制御部２２と接続されている。
【００２２】
図１（ｂ）は、ヘッド部２０を説明図的に示している。  
図１（ｂ）において、符号ＯＢは、結像レンズ系の「対物系部分」を示し、符号ＭＮは、結像レンズ系の「拡大レンズ系部分」を示している。
【００２３】
対物系部分ＯＢは、２つのリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２を配列し、これらの像側に配置される透明体ブロックＢＬとともに、ホルダＨＬにより固定的に保持して構成される。
【００２４】
対物系部分ＯＢは長さ：Ｌ１を有し、この長さ：Ｌ１の部分が、脳１２１内に挿入される。従って、対物系部分ＯＢの長さ：Ｌ１が「挿入深さ」である。
【００２５】
図１（ｂ）に符号ＭＮで示す部分は「結像レンズ系の拡大レンズ系部分」であり、透明なカバーＣＧと拡大レンズ系ＥＬをホルダＨＬ０により一体的に保持してなる。
【００２６】
図１（ｂ）において、ホルダＨＬ０の右端には、撮像素子ＩＳが取り付けられている。
【００２７】
図１（ｂ）に示す対物系部分ＯＢと拡大レンズ系部分ＭＮが「結像レンズ系」をなす。
【００２８】
ホルダＨＬおよびＨＬ０に保持された光学系部分を「結像光学系」と呼ぶ。
【００２９】
即ち、図１（ｂ）に示す例では、結像光学系は、リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２、透明体ブロックＢＬ、カバーＣＧ、拡大レンズ系ＥＬにより構成される。
【００３０】
撮像素子ＩＳは「２次元の受光面」を有するものであり、受光面を保護するカバーガラスＧＬを有し、このカバーガラスＧＬの部分でホルダＨＬ０に固定されている。
【００３１】
撮像素子ＩＳとしては周知のＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳセンサ、２次元フォトデテクタアレイ等を適宜用いることができる。
【００３２】
図１（ａ）に示す処理制御部２２は、撮像素子ＩＳのオン・オフや、画像の取り込み等を制御し、取得した画像に対するトリミングや「明るさ調整」等の画像処理を行う。
【００３３】
処理制御部２２はまた、画像処理後の画像データを外部に送信する機能を有し、これらの処理・機能を実行するための電源としてバッテリを組み込まれている。
【００３４】
即ち、図１に即して説明した内視鏡装置は、対物系部分ＯＢと拡大レンズ系部分ＭＮを有する結像レンズ系と、撮像素子ＩＳとを有する。
【００３５】
結像レンズ系の対物系部分ＯＢを生体（脳）１２１内に挿入する。  
そして、対物系部分ＯＢにより取り込まれる画像光束を、拡大レンズ系ＥＬにより撮像素子ＩＳの受光面に結像させて生体内の画像を取得する。
【００３６】
そして、撮像素子ＩＳの制御や、撮像素子ＩＳにより取得される生体内の画像に対する処理やデータ送信を行う処理制御部２２を有する。
【００３７】
リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２、透明体ブロックＢＬ、カバーＣＧ、拡大レンズ系ＥＬにより構成される結像光学系が満たすべき条件を説明する。
【００３８】
画像を取得すべき生体内の観察領域径は０．１ｍｍ程度である。  
結像レンズ系は光軸に関して回転対称であり、「観察領域の形状は円形状」である。
【００３９】
観察領域径は、この円形状の観察領域の直径である。
【００４０】
即ち、結像レンズ系に要求される観察領域径は０．１ｍｍ程度である。
【００４１】
対物系部分ＯＢは、同一のリレーレンズを２以上、光軸方向に連結させたリレーレンズ系を有する。
【００４２】
図１（ｂ）に示した例では、リレーレンズ系は２個のリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２により構成されている。  
リレーレンズ系は「等倍像をリレーする」もので、最大レンズ径が０．４ｍｍ以下、最小分解能が１μｍ程度以下である。
【００４３】
リレーレンズ系における最大レンズ径が０．４ｍｍ以下であれば、図１（ｂ）に示すホルダＨＬの外径を１ｍｍよりも小さくできる。
【００４４】
また、最小分解能が１μｍ以下であることにより「サイズが１μｍ程度のシナプス」を良好に観察できる。
【００４５】
対物系部分ＯＢの長さ（図１（ｂ）の長さ：Ｌ１）は、シナプスの存在する脳内の深さが５ｍｍ程度であるから、これと同程度である略５ｍｍ以上が要請される。
【００４６】
また、撮像素子ＩＳの受光面に結像する画像は、撮像素子ＩＳの画素密度で良好に撮像される必要があり、拡大レンズ系ＥＬの拡大倍率は１０倍以上が要請される。
【００４７】
観察領域径が０．１ｍｍで、リレーレンズ系は等倍像をリレーするから、拡大レンズ系ＥＬの拡大倍率を１０倍とすれば、撮像素子ＩＳの受光面での像の直径は１ｍｍとなる。
【００４８】
直径：１ｍｍの像は、通常の撮像素子ＩＳにより十分な解像度で取得できる大きさである。
【００４９】
この発明の内視鏡装置の結像レンズ系の特徴の一端は、対物系部分に複数のリレーレンズを用いている点にある。この点につき、上述の実施の形態との関連で簡単に説明する。
【００５０】
上記の如く、対物系部分の脳１２１内への挿入量として５ｍｍ程度を実現する場合、対物系部分の光学系の結像による物像間距離も、これに近い長さが必要となる。
【００５１】
レンズ径：０．４ｍｍ程度以下のレンズ系では、この共役距離は「かなり長い」距離である。
【００５２】
長い物像間距離を実現する方法の１つは、レンズ系の焦点距離を長くすることである。
【００５３】
実際、単レンズによる等倍像の結像の場合、物像間距離は、焦点距離をｆとして４ｆであるから、物像間距離は、焦点距離：ｆに比例して長くなる。
【００５４】
しかしながら、対物系部分の光学系の焦点距離を長くすると、結像される像の最小分解能が低下する。
【００５５】
結像される像の最小分解能は、結像される像の観察上、極めて重要である。  
説明中の実施の形態の場合、観察対象であるシナプスのサイズが１μｍ程度であるから、結像系の最小分解能も１μｍ程度以下であることが求められる。
【００５６】
最小分解能：ＡＤは「エアリーディスク径」で定義される。
【００５７】
即ち、最小分解能は次式（１）で与えられる。
【００５８】
ＡＤ＝２．４４λＦ                                （１）
で与えられる。
【００５９】
（１）式において「λ」は波長、「Ｆ」はＦナンバである。ＡＤが大きいほど最小分解能は低くなる。
【００６０】
Ｆナンバ：Ｆは、レンズ系の有効径：Ｄと焦点距離：ｆ（＞０）により、以下の（２）式で与えられる。
【００６１】
Ｆ＝ｆ／Ｄ                                        （２）
（２）式を、（１）式の右辺に代入すると、（３）式が得られる。
【００６２】
ＡＤ＝２．４４λ・ｆ／Ｄ                          （３）
従って、（３）式から明らかなように、焦点距離：ｆが長くなれば、最小分解能：ＡＤは大きくなって「最小分解能の低下」が生じる。
【００６３】
焦点距離：ｆを長くして、なお且つ、最小分解能の低下を抑制するには、レンズの有効径：Ｄを大きくすれば良いが、これは「対物系部分が太くなる」ことに繋がる。
【００６４】
発明者は、このような状況を鑑み「必要とされる最小分解能を確保しつつ、焦点距離を長くせずに、対物系部分に必要とされる長さ」を実現する条件を検討した。
【００６５】
そして、対物系部分にリレーレンズ系を用いることにより、上記状況を克服した。
【００６６】
対物系部分にリレーレンズ系を用い、複数のリレーレンズにより「像の伝送」を行うと、個々のリレーレンズの焦点距離を短くでき、最小分解能の低下を抑制できる。
【００６７】
また、焦点距離：ｆを長くする必要がないので、レンズ有効径：Ｄを大きくする必要も無く、対物系部分の外径の増大を抑制できる。
【００６８】
以下、結像レンズ系の具体的な例を説明する。
【００６９】
図２は、結像レンズ系の１例の結像状態を示している。この例は、後述する具体的な実施例に該当するものである。繁雑を避けるため、図１におけると同一の符号を用いる。
【００７０】
図２に示すように、対物系部分ＯＢは、２個のリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２と透明体ブロックＢＬを有している。拡大レンズ系部分ＭＮは、カバーＣＧと拡大レンズ系ＥＬを有している。
【００７１】
リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２は、同一の光学機能を有し「レンズ構成、レンズ形状、レンズ材料とも同一」である。
【００７２】
リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２は４枚のレンズで構成されている。これらリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２により構成されるリレーレンズ系を、図３を参照して説明する。
【００７３】
図３において、図の左方は物体側、右方が像側である。  
リレーレンズＲＬ１は、物体側から像側へ向かって順次に配置された４枚のレンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４により構成されている。
【００７４】
同様に、リレーレンズＲＬ２も、物体側から像側へ向かって順次に配置された４枚のレンズＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４により構成されている。
【００７５】
リレーレンズＲＬ１とＲＬ２は、光軸ＡＸを共有している。
【００７６】
前述の如く、リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２は同一構成であるので、リレーレンズＲＬ１を例として説明する。
【００７７】
リレーレンズＲＬ１を構成する４枚のレンズＬ１１〜Ｌ１４は、何れも「平凸レンズ」である。即ち、レンズ面の一方は平面で、他方は凸面である。  
従って、各レンズとも「正の屈折力」を持つ。
【００７８】
以下、レンズＬ１１を「第１平凸レンズ」、レンズＬ１２を「第２平凸レンズ」、レンズＬ１３を「第３平凸レンズ」、レンズＬ１４を「第４平凸レンズ」と呼ぶ。
【００７９】
第１平凸レンズＬ１１と第４平凸レンズＬ１４とは「同一材料により同一形状」に形成されている。
【００８０】
また、第２平凸レンズＬ１２と第３平凸レンズＬ１３も「同一材料により同一形状」に形成されている。
【００８１】
第１平凸レンズＬ１１は「曲率の大きい凸面を像側に向けた平凸レンズ」であり、第４平凸レンズＬ１４は「曲率の大きい凸面を物体側に向けた平凸レンズ」である。
【００８２】
第２平凸レンズＬ１２は「凸面を物体側に向けた平凸レンズ」、第３平凸レンズＬ１３は「凸面を像側に向けた平凸レンズ」である。
【００８３】
第２平凸レンズＬ１２と第３平凸レンズＬ１３は、互いに平レンズ面を実質的に当接した「合成レンズ」をなす。
【００８４】
「実質的に当接」とは、平レンズ面が実際に当接しているか、あるいは両者の間隔が極めて小さく無視できる程度であることを言う。
【００８５】
第１平凸レンズＬ１１〜第４平凸レンズＬ１４の配置は、第２平凸レンズＬ１２と第３平凸レンズＬ１３による合成レンズの「実質的な当接面」に関して鏡面対称的である。
【００８６】
そして、第１平凸レンズＬ１１の「物体側の平レンズ面」が物体面であり、第４平凸レンズＬ１４の「像側の平レンズ面」が像面に一致している。
【００８７】
第１平凸レンズＬ１１の物体側の平レンズ面が物体面であるので、この平レンズ面に接した物体ｏｂの像ｉｍ１が、第４平凸レンズＬ１４の像側の平レンズ面に結像する。
【００８８】
この結像倍率は等倍である。
【００８９】
リレーレンズＲＬ２も、リレーレンズＲＬ１と全く同様である。
【００９０】
即ち、リレーレンズＲＬ１に倣い、レンズＬ２１を第１平凸レンズ、レンズＬ２２を第２平凸レンズ、レンズＬ２３を第３平凸レンズ、レンズＬ２４を第４平凸レンズと言う。
【００９１】
すると、第１平凸レンズＬ２１と第４平凸レンズＬ２４は「同一材料により同一形状」に形成されている。
【００９２】
また、第２平凸レンズＬ２２と第３平凸レンズＬ２３も「同一材料により同一形状」に形成されている。
【００９３】
第１平凸レンズＬ２１は「曲率の大きい凸面を像側に向けた平凸レンズ」であり、第４平凸レンズＬ２４は「曲率の大きい凸面を物体側に向けた平凸レンズ」である。
【００９４】
第２平凸レンズＬ２２は「凸面を物体側に向けた平凸レンズ」、第３平凸レンズＬ２３は「凸面を像側に向けた平凸レンズ」である。
【００９５】
第２平凸レンズＬ２２と第３平凸レンズＬ２３は、互いに平レンズ面を実質的に当接した「合成レンズ」をなす。
【００９６】
第１平凸レンズＬ２１〜第４平凸レンズＬ２４は、合成レンズの「実質的な当接面」に関して鏡面対称的に配置されている。
【００９７】
そして、第１平凸レンズＬ２１の「物体側の平レンズ面」が物体面であり、第４平凸レンズＬ２４の「像側の平レンズ面」が像面に一致している。
【００９８】
そして、結像倍率は等倍である。
【００９９】
また、リレーレンズＲＬ１の第４平凸レンズＬ１４の平レンズ面と、リレーレンズＲＬ２の第１平凸レンズＬ２１の平レンズ面とが「実質的に当接」している。
【０１００】
従って、リレーレンズ系として見ると、リレーレンズＲＬ１の第１平凸レンズＬ１１の平レンズ面は「撮像すべき物体（脳内のシナプス部）」に当接する。
【０１０１】
すなわち、第１平凸レンズＬ１１の「物体側の平レンズ面」が物体面であり、したがって、観察対象とレンズとの物体距離を調整する必要がない。
【０１０２】
物体ｏｂの像は、リレーレンズＲＬ１により倒立等倍像ｉｍ１として、第４平凸レンズＬ１４の平レンズ面に結像する。
【０１０３】
この平凸レンズ面は、リレーレンズＲＬ２の第１平凸レンズＬ２１の平レンズ面と実質的に当接している。
【０１０４】
従って、第４平凸レンズＬ１４の平レンズ面に結像した倒立等倍像ｉｍ１は、リレーレンズＲＬ２の結像における物体となる。
【０１０５】
そして、リレーレンズＲＬ２により物体ｏｂの正立等倍像ｉｍとして結像する。
【０１０６】
リレーレンズＲＬ２により結像する正立等倍像ｉｍの結像位置は、リレーレンズＲＬ２の第４平凸レンズＬ２４の平レンズ面である。
【０１０７】
従って、リレーレンズ系としては、正立等倍像ｉｍが結像されることになる。
【０１０８】
正立等倍像ｉｍを結像した光線は、透明体ブロックＢＬとカバーＣＧを介して拡大レンズ系ＥＬに入射する。
【０１０９】
正立等倍像ｉｍは、図４に示すように、拡大レンズ系ＥＬにより拡大されて、撮像素子ＩＳの受光面Ｉｍ上に結像する。
【０１１０】
拡大レンズ系ＥＬの拡大倍率は、前記正立等倍像と拡大レンズ系ＥＬの主点との光学距離：Ｑ、上記主点と受光面の光学距離：Ｔにより「Ｔ／Ｑ」で与えられる。
【０１１１】
光学距離：Ｑは、透明体ブロックＢＬとカバーＣＧの屈折率により拡大されている。  
光学距離：Ｔは、カバーガラスＧＬの屈折率により拡大されている。
【０１１２】
上に説明したように、対物系部分ＯＢのリレーレンズ系をなすリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２は、最も物体側の面と最も像側の面が共に「光軸に直交する平レンズ面」である。
【０１１３】
リレーレンズＲＬ１とＲＬ２は、光軸ＡＸを共有して、隣接するリレーレンズの平レンズ面同士が、実質的に当接して配置される。
【０１１４】
実質的に当接して配置された平レンズ面部分は、リレーされる等倍像の結像面である。
【０１１５】
最も物体側のリレーレンズＲＬ１の「物体側の平レンズ面」は物体面である。
【０１１６】
このように、対物系部分のリレーレンズ系は、２個の同一のリレーレンズＲＬ１、ＲＬ２により構成されている。
【０１１７】
また、対物系部分ＯＢの最も像側に、像側のリレーレンズＲＬ２の像側の平レンズ面に接して、リレーレンズ光軸方向の両面が平行な平面である透明体ブロックＢＬを有する。
【０１１８】
透明体ブロックＢＬと拡大レンズ系ＥＬとの間に、所定の厚さの透明平行平板ＣＧを有する。透明平行平板ＣＧは、結像レンズ系の拡大レンズ系部分ＭＮ側のカバーをなす。
【０１１９】
そして、カバーＣＧよりも物体側にある対物系部分ＯＢは、拡大レンズ系部分ＭＮ側に対して着脱可能である。
【０１２０】
このように、対物系部分ＯＢを拡大レンズ系部分ＭＮ側に対して着脱可能とすることにより、対物系部分ＯＢが「交換可能」となる。
【０１２１】
従って、交換可能な対物系部分ＯＢを「使い捨て」にできる。
【０１２２】
若干、補足する。  
上の説明において、リレーレンズＲＬ１、ＲＬ２を構成するレンズのうち、第２平凸レンズＬ１２、Ｌ２２、第３平凸レンズＬ１３、Ｌ２３を「平凸レンズ」としている。
【０１２３】
しかし、図３からも明らかなように、これらの平凸レンズＬ１２、Ｌ２２、Ｌ１３、Ｌ２３の凸面は「単純な凸面」ではなく、レンズ周辺では凹曲面をなしている。
【０１２４】
この明細書中においてレンズ形状として「平凸レンズ」というときは、レンズ光軸を含む近軸形状が「平凸形状」であることを意味するものとする。
【０１２５】
以下、上に説明した結像レンズ系の具体的な実施例を挙げる。
【０１２６】
「実施例」
表１に、結像レンズ系のデータを挙げる。
【０１２７】
長さの次元を持つものの単位は「ｍｍ」である。
【０１２８】
【表１】
2015148767.tif 000003
【０１２９】
表１において、面の欄の「１」は各レンズの物体側面、「２」は各レンズの像側面を、それぞれ表す。
【０１３０】
また、「Ｎｄ」はレンズ材料の「ｄ線の屈折率」、「Ｖｄ」は、レンズ材料の「ｄ線のアッベ数」である。
【０１３１】
また、結像レンズ系の光軸上における隣接レンズ間の間隔は、次の通りである。
【０１３２】
リレーレンズ系を構成する８枚の平凸レンズのうち、平凸レンズＬ１１とＬ１２の光軸上の間隔をＤ１１２、平凸レンズＬ１３とＬ１４の光軸上の間隔をＤ１３４とする。
【０１３３】
また、平凸レンズＬ２１とＬ２２の光軸上の間隔をＤ２１２、平凸レンズＬ２３とＬ２４の光軸上の間隔をＤ２３４とする。
【０１３４】
これらの間隔：Ｄ１１２、Ｄ１３４、Ｄ２１２、Ｄ２３４は互いに等しい。
【０１３５】
説明中の実施例では、Ｄ１１２、Ｄ１３４、Ｄ２１２、Ｄ２３４＝０．２ｍｍである。
【０１３６】
また、平凸レンズＬ１２とＬ１３の平レンズ面同士は、０．００４ｍｍの「極く微小な間隙」を隔して「実質的に当接」している。
【０１３７】
同様に、平凸レンズＬ１４とＬ２１の平レンズ面同士も、０．００４ｍｍの「極く微小な間隙」を隔して「実質的に当接」している。
【０１３８】
これら、実質的に当接している平レンズ面同志は、上記と同程度の薄い層厚の接着剤層で接着されていてもよい。  
この場合に用いる接着剤は「接着する平凸レンズの材質の屈折率に近い屈折率を持つことが好ましい。
【０１３９】
同様に、平凸レンズＬ２２とＬ２３の平レンズ面同士も、０．００４ｍｍの「極く微小な間隙」を隔して「実質的に当接」している。
【０１４０】
また、平凸レンズＬ２４の像側の平レンズ面は、この面に近接する透明体ブロックＢＬの物体側面と、０．００２ｍｍの間隙で実質的に当接している。
【０１４１】
平凸レンズＬ２４の像側の平レンズ面とこの面に近接する透明体ブロックＢＬの物体側面も、上記と同様の接着剤で接着することができる。
【０１４２】
さらに、透明体ブロックＢＬの像側面は、透明平行平板ＣＧの物体側面と上記と同様の接着剤により接着され、接着部の面間隔は０．００２ｍｍである。
【０１４３】
透明平行平板ＣＧと拡大レンズ系ＥＬとの間の光軸上の距離は０．１３９ｍｍである。
【０１４４】
リレーレンズ系を構成する平凸レンズＬ１１〜Ｌ２４、透明体ブロックＢＬ、透明平行平板ＣＧ、拡大レンズ系ＥＬは、何れも同一材料であり「ＺＥＯＮＥＸ（商品名日本ゼオン社製）」である。
【０１４５】
各リレーレンズを構成する平凸レンズの「凸面」は、何れも非球面形状であり、拡大レンズ系ＥＬは両面とも非球面形状である。
【０１４６】
非球面形状は、周知の次式で表す。
【０１４７】
Ｘ＝（１／Ｒ）×Ｙ２/［１＋√{１−(１＋Ｋ)(Ｙ／Ｒ)２}］
＋Ａ４・Ｙ４＋Ａ６・Ｙ６＋Ａ８・Ｙ８＋Ａ１０・Ｙ１０＋Ａ１２・Ｙ１２
＋Ａ１４・Ｙ１４＋Ａ１６・Ｙ１６                                    。
【０１４８】
上記式において、Ｘ、Ｙ、Ｒ、Ｋ、Ａ４〜Ａ１６の意味は以下の通りである。
【０１４９】
Ｘ：光軸から高さＹにおける非球面の非球面頂点における接平面からの距離  
Ｙ：光軸からの高さ  
Ｒ：非球面の近軸曲率半径  
Ｋ：コーニック係数  
Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２、Ａ１４、Ａ１６：非球面係数          。
【０１５０】
これらの非球面のデータを表２に示す。
【０１５１】
【表２】
2015148767.tif 000004
【０１５２】
リレーレンズを構成する８枚のレンズＬ１１〜Ｌ２４について、表２の「非球面の欄」
における「１」は、非球面が採用された面であり、レンズＬ１１、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２３については「像側面」であり、レンズＬ１２、Ｌ１４、Ｌ２２、Ｌ２４については「物体側面」である。
【０１５３】
拡大レンズ系ＥＬは両面が非球面であり、表２の「非球面の欄」における「１」は物体側面、「２」は像側面である。
【０１５４】
また、表２の表記において、例えば「-3.94E+04」は「-3.94×104」を意味する。
【０１５５】
この実施例の結像レンズ系は、最小分解能：０．９μｍである。
【０１５６】
ＭＴＦでは「５５５ｌｐ／ｍｍの空間周波数に対して２０％以上」が確保されている。
また、観察領域径：０．１ｍｍである。結像レンズ系の拡大倍率は１０.６倍、物体側開口数は０．３７３である。
【０１５７】
リレーレンズ系をなす２個のリレーレンズは、リレー部の結像を「０．１度より小さいテレセントリック」とし、像のリレーを容易且つ確実にしている。
【０１５８】
リレーレンズの各レンズのレンズ径は、第１、第４平凸レンズＬ１１、Ｌ１４、Ｌ２１、Ｌ２４のレンズ径が大きく０．３６ｍｍである。
【０１５９】
第２平凸レンズ、第３平凸レンズＬ１２、Ｌ１３、Ｌ２２、Ｌ２３のレンズ径は、これより若干小さい。
【０１６０】
なお、図１（ｂ）に示す、対物系部分ＯＢのホルダＨＬは、長手方向に直交する断面形状が０．５ｍｍ×０．５ｍｍの正方形形状である。
【０１６１】
従って、その対角長は略０．７ｍｍであり、１ｍｍよりも小さい。勿論、ホルダＨＬの断面形状は多角形でも円形でもよい。
【０１６２】
また、照明光は、ホルダＨＬ内に設けた細径のライトガイドにより波長：４８８ｎｍの光を照射する。
【０１６３】
照射されたシナプスは、波長：５０７ｎｍの蛍光を放射する。この蛍光を結像レンズ系により撮像素子の受光面に結像させて、画像取得を行う。
【０１６４】
従って、前記最小分解能：ＡＤの算出に用いる式における使用波長：λは５０７ｎｍである。
【０１６５】
撮像素子ＩＳにより取得された画像は、電子的な画像処理によりさらに適宜の倍率で拡大することができる。
【０１６６】
この発明が、上述した実施の形態や実施例に限定されるものでないことは、言うまでもない。前記実施の形態や実施例以外にも、この発明の特定事項を持つ、種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【０１６７】
ＯＢ        対物系部分  
ＭＮ        拡大レンズ系部分  
ＲＬ１      リレーレンズ  
ＲＬ２      リレーレンズ  
ＢＬ        透明体ブロック  
ＣＧ        カバー  
ＥＬ        拡大レンズ系  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６８】
【特許文献１】特開２００８−２２５０９６号公報
【特許文献２】特許第４７２７２５２号公報
【図１】
2015148767.tif 000005
【図２】
2015148767.tif 000006
【図３】
2015148767.tif 000007
【図４】
2015148767.tif 000008