(57)【要約】【課題】位相板などの瞳変調素子を有し、かつ、顕微鏡対物レンズの組立精度を保証することができる顕微鏡対物レンズユニットを提供する。【解決手段】顕微鏡対物レンズの後側焦点位置が顕微鏡対物レンズの外側にあり、この後側焦点位置に瞳変調素子（位相変調素子）が配置されている。また、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。  ＬＬ1／ｆ＜１      （１）  ここで、  ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、  ＬＬ1は、顕微鏡対物レンズの全長（ｍｍ）、である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
顕微鏡対物レンズの後側焦点位置が前記顕微鏡対物レンズの外側にあり、
前記後側焦点位置に瞳変調素子が配置されたことを特徴とする顕微鏡対物レンズユニット。
【請求項２】
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
ＬＬ1／ｆ＜１      （１）
ここで、
ｆは、前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離、
ＬＬ1は、前記顕微鏡対物レンズの全長、
である。
【請求項３】
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
ｆ_F＜０      （２）
ここで、ｆ_Fは、最も試料から遠いレンズを除いたレンズ群の合成焦点距離である。
【請求項４】
最も試料に近いレンズが負の屈折力を持つことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
【請求項５】
以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
−２０≦ｆ_1／ｆ≦−０．２      （３）
ここで、
ｆ_1は、最も試料に近いレンズの焦点距離、
ｆは、前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項６】
最も試料に近いレンズのいずれか片方の面が非球面形状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
【請求項７】
以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
０．３≦ｆ_R／ｆ≦２      （４）
ここで、
ｆ_Rは、最も試料から遠いレンズの焦点距離、
ｆは、前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項８】
以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
０．２≦ＬＬ2／ｆ≦２      （５）
ここで、
ＬＬ2は、最も試料から遠いレンズから後側焦点位置の距離、
ｆは、前記顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離、
である。
【請求項９】
前記顕微鏡対物レンズの同焦点距離ＰＤは次式（６）で算出することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
ＰＤ＝４５＋１５ｍ      （６）
ここで、ｍは−１、０、１、２、３、又は４である。
【請求項１０】
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
０．２ｍｍ＜ＷＤ＜３．０ｍｍ      （７）
ここで、
ＷＤは、前記顕微鏡対物レンズの前端から物体までの距離である。
【請求項１１】
３枚から６枚の単レンズからなることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
【請求項１２】
前記顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも２種類の硝材からなり、ｄ線に対する屈折率は１．７以下であることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
【請求項１３】
前記顕微鏡対物レンズユニットは、観察装置に着脱可能な着脱部を有することを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は顕微鏡対物レンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
位相変調を利用する顕微鏡対物レンズとして、位相差顕微鏡用の対物レンズが知られている（例えば特許文献１記載の位相差観察装置の対物レンズ）。この対物レンズにおいては、後側焦点位置に、０次光の強度を弱める輪帯状の減光領域と、０次光の位相を９０度変える位相変化領域とを設けた、位相変調素子（位相膜、位相物体）が配置されている。
【０００３】
試料としての透明な位相物体を光が透過するとき、位相物体内で回折が生じるため、入射光は、回折されずに直進する直接光と、位相物体で回折した回折光と、に分かれる。ここで、回折光の位相は直接光の位相からλ／４遅れるため、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置に配置した位相膜によって、直接光の位相をλ／４進ませる。さらに、直接光の強度を回折光に合わせて減光する。これにより、像位置では、直接光と回折光が干渉により弱め合い、位相差がある部位が暗く、位相差がない部位が明るい位相像が得られる。
【０００４】
また、一般的に、顕微鏡の対物レンズは光学的に限界の性能を得るために複数のレンズで構成される。このような構成の対物レンズの組立においては、複数のレンズの間隔の調整や、複数のレンズ間での偏芯の調整を精密に行う必要がある。この調整は、干渉計を用いたり、顕微鏡に取り付けた状態での目視観察により行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の顕微鏡用対物レンズの後側焦点位置が光学系の内部にあるため、位相変調素子としての瞳変調素子の両側にレンズが配置されることになる。このため、レンズの調整不足によって発生する収差を有する波面と、位相変調素子によって変調された波面と、が重なり合った複雑な波面となり、干渉計による波面計測を組立調整のために利用することが困難になっていた。また、目視観察による調整においても、内部に瞳変調素子の入った対物レンズでは、精密な調整は困難になる。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、位相板などの瞳変調素子を有する顕微鏡対物レンズユニットであって、顕微鏡対物レンズの組立精度を保証することのできる顕微鏡対物レンズユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る顕微鏡対物レンズユニットは、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置が顕微鏡対物レンズの外側にあり、この後側焦点位置に瞳変調素子（位相変調素子）が配置されたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る顕微鏡対物レンズユニットは、位相板などの瞳変調素子を有し、かつ、顕微鏡対物レンズの組立精度を保証することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットの断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける瞳変調素子の構成例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける実施例１の顕微鏡対物レンズのレンズ断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の顕微鏡対物レンズの収差図である。
【図５】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける実施例２の顕微鏡対物レンズのレンズ断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の顕微鏡対物レンズの収差図である。
【図７】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける実施例３の顕微鏡対物レンズのレンズ断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、実施例３の顕微鏡対物レンズの収差図である。
【図９】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける実施例４の顕微鏡対物レンズのレンズ断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、実施例４の顕微鏡対物レンズの収差図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける結像レンズの断面図である。
【図１２】実施例１の顕微鏡対物レンズと結像レンズを組み合わせたときのレンズ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る顕微鏡対物レンズユニットの実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。
以下の説明において、物体側とは試料側のことをいう。
【００１２】
図１（ａ）は本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニット１００の断面図を示している。図１においては、実施例１の顕微鏡対物レンズを用いた例を示している。
顕微鏡対物レンズユニット１００は、レンズ鏡筒ＬＢ、レンズ鏡筒ＬＢの一方の端部に収容された顕微鏡対物レンズＯＢ、レンズ鏡筒ＬＢの他方の端部に形成され、観察装置に着脱可能な着脱部Ｍ、及び、瞳変調素子ＰＭを備える。
【００１３】
図１において、ＰＤは同焦点距離（ｐａｒｆｏｃａｌｉｚｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）である。顕微鏡対物レンズの同焦点距離ＰＤは、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定されている。具体的には、カバーガラスなしの場合、同焦点距離は、ＰＤ＝４５＋１５ｍ（ｍ＝−１，０，１，２，３，４）と規定されている。カバーガラスありの場合は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離にｔ（ｎ−１／ｎ）が加わったものになる。例えば、同焦点距離が４５ｍｍの場合、ＰＤ＝［４５＋ｔ（ｎ−１／ｎ）］と規定されている。ここで、ｔはカバーガラスの厚さ、ｎはカバーガラスの屈折率である。
【００１４】
ここで、実施例１の顕微鏡対物レンズでは、第１レンズから第５レンズまでの長さは４．２１ｍｍであるから、例えば、同焦点距離が４５ｍｍの場合、実施例１の顕微鏡対物レンズの同焦点距離に占める割合は約１／１０となる。このように、実施例の顕微鏡対物レンズは、従来の顕微鏡対物レンズにはないほど短い、光学系の長さを有している。さらに、この顕微鏡対物レンズでは、後側焦点位置Ｆ’が、顕微鏡対物レンズの外側に位置している。すなわち、後側焦点位置Ｆ’から着脱部Ｍまでの間には、レンズは存在していない。これは実施例２〜４の顕微鏡対物レンズについても同様である。
なお、図１において、対物レンズのスケールと、この対物レンズを保持する保持部材のスケールは同じではない。
【００１５】
レンズ鏡筒ＬＢの内部においては、顕微鏡対物レンズＯＢの光軸ＡＸに略直交するように保持板ＨＰが配置されている。この保持板ＨＰは、顕微鏡対物レンズＯＢの後側焦点位置Ｆ’で瞳変調素子ＰＭを保持するように構成されている。これにより、顕微鏡対物レンズＯＢの後側焦点位置Ｆ’に瞳変調素子ＰＭが配置される。
【００１６】
瞳変調素子ＰＭとしては、例えば液晶素子を用いることができる。液晶素子は、印加電圧を変えることによって、素子を透過する光の位相差を自在に制御することができるため、試料内部又は顕微鏡システムで発生した収差を簡便に補正することができる。
【００１７】
また、瞳変調素子ＰＭに代わる位相変調素子としては、例えば以下の（１）〜（４）のいずれかを用いることができる。
（１）位相差顕微鏡用の位相膜
（２）キュービック位相変調マスク
キュービック位相変調マスクは、一方の面がｚ＝ｋ（ｘ３＋ｙ３）の曲面形状を有し、他方の面が平面形状を有している。このキュービック位相変調マスクを通過した光の位相は、その入射位置（ｘ，ｙ）に応じてずれを生じる。キュービック位相変調マスクによって位相分布を与えられた光をＣＣＤに投影し、得られた出力を画像処理することによって、被写界深度を拡大した画像を得ることができる。
（３）ＮＤフィルタ
（４）波面変調素子
波面変調素子としては、例えば透過型ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ−Ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）デバイスと呼ばれる液晶空間光変調素子がある。このような素子は、入射光の位相を変調し波面制御を行うことができる。
【００１８】
図２は、本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットにおける瞳変調素子ＰＭの構成例を示す平面図である。図２は、光軸ＡＸに沿った方向から見た図であって、保持板ＨＰに保持された瞳変調素子ＰＭの構成を示しており、瞳変調素子ＰＭの例として位相板の構成例を示す。図２に示す位相板は、基板１０３と、この基板１０３上にリング状に形成された位相膜１０４と、から構成される。
ここで、位相膜１０４の領域には減光フィルタ（ＮＤフィルタ）が設けられ、また、位相膜１０４の外側は光透過領域１０５となっている。この位相板は、照明光学系に設けられたリングスリット（不図示）と共役位置にあり、０次回折光はすべて位相膜１０４内を透過し、１次回折光は光透過領域１０５を透過する。位相膜１０４においては、０次回折光だけが１／４波長だけ位相が進み、振幅も弱まり、光強度が小さくなる。この０次回折光が、１次回折光と像面で干渉することによって、試料の位相の変化が明暗のコントラストに変換される。
【００１９】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置が顕微鏡対物レンズの外側にあり、この後側焦点位置に瞳変調素子（位相変調素子）が配置されたことを特徴としている。
【００２０】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットでは、後側焦点位置の一方の側（物体側）にはレンズが存在するが、他方の側（像側）にレンズは存在しない。そのため、他方の側から瞳変調素子を出し入れすることができる。
【００２１】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットにおいては、顕微鏡対物レンズの組立調整時には瞳変調素子を入れず、調整後に後側焦点位置に瞳変調素子を挿入する。そのため、顕微鏡対物レンズの調整のうち、干渉計を用いた調整や目視の調整においては、通常の対物レンズで行っている方法を用いることができる。したがって、組立精度が保証された顕微鏡対物レンズを提供できる。
【００２２】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
ＬＬ1／ｆ＜１      （１）
ここで、
ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、
ＬＬ1は、顕微鏡対物レンズの全長（ｍｍ）、
である。
【００２３】
条件式（１）は、顕微鏡対物レンズの焦点距離（ｍｍ）と全長（ｍｍ）の関係を定める条件式である。
条件式（１）を満たすと、顕微鏡対物レンズの全長が、顕微鏡対物レンズの焦点距離よりも短くなるので、後側焦点位置を顕微鏡対物レンズの外に出すことができる。
【００２４】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
ｆ_F＜０      （２）
ここで、ｆ_Fは、最も試料から遠いレンズを除いたレンズ群の合成焦点距離（ｍｍ）である。
【００２５】
条件式（２）は、最も試料から遠いレンズを除いたレンズ群の合成焦点距離（ｍｍ）の範囲を定める条件式である。
ここで、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズは、最も試料から遠いレンズに対応する後群と、この後群を除いたレンズ群に対応する前群と、を備える。
条件式（２）を満足すると、顕微鏡対物レンズの前群が負の屈折力を持ち、像側主点位置は、より像側に位置する。このため、焦点距離に対して全長を短くすることができる。したがって、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置をレンズの外に出すことができる。
【００２６】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、最も試料に近いレンズが負の屈折力を持つことが好ましい。
【００２７】
試料に近いレンズが負の屈折力を持つと、像側主点位置は、より像側に位置するため、焦点距離に対して全長を短くすることができる。したがって、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置をレンズの外に出すことができる。
さらに、試料に近いレンズが負の屈折力を持つことにより、このレンズから前側焦点位置までの距離（作動距離）を長くすることができる。そのため、試料とレンズの衝突による損傷リスクを低減できる。
【００２８】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
−２０≦ｆ_1／ｆ≦−０．２      （３）
ここで、
ｆ_1は、最も試料に近いレンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、
である。
【００２９】
条件式（３）は、最も試料に近いレンズの焦点距離（ｍｍ）と顕微鏡対物レンズの焦点距離（ｍｍ）の関係を定める条件式である。
条件式（３）の下限を下回ると、負レンズ（最も試料に近いレンズ）の屈折力が小さいため、対物レンズのペッツバール和が大きくなり、像面湾曲の補正が困難になる。
条件式（３）の上限を上回ると、負レンズ（最も試料に近いレンズ）の屈折力が大きいため、球面収差やコマ収差が多く発生する。
【００３０】
好ましくは、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足するとよい。
−５≦ｆ_1／ｆ≦−０．３      （３’）
【００３１】
さらに好ましくは、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３”）を満足するとよい。
−１≦ｆ_1／ｆ≦−０．４      （３”）
【００３２】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、最も試料に近いレンズのいずれか片方の面が非球面形状であることが好ましい。
【００３３】
最も試料に近いレンズは、軸上の光線と軸外の光線が離れている。このため、いずれか片方の面（入射面と射出面の一方の面）を非球面にすると、中心性能と周辺性能（ディストーション）の性能を維持しつつ顕微鏡対物レンズの全長を短くできる。
【００３４】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
０．３≦ｆ_R／ｆ≦２      （４）
ここで、
ｆ_Rは、最も試料から遠いレンズの焦点距離（ｍｍ）、
ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、
である。
【００３５】
条件式（４）は、最も試料から遠いレンズの焦点距離（ｍｍ）と顕微鏡対物レンズの焦点距離（ｍｍ）の関係を定める条件式である。
条件式（４）の下限を下回ると、正レンズ（最も試料から遠いレンズ）の屈折力が大きいため、球面収差やコマ収差が多く発生する。
条件式（４）の上限を上回ると、正レンズ（最も試料から遠いレンズ）の屈折力が小さいため、顕微鏡対物レンズの全長が長くなってしまうため、顕微鏡対物レンズの透過率が下がってしまう。
【００３６】
好ましくは、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足するとよい。
０．４≦ｆ_R／ｆ≦１．５      （４’）
【００３７】
さらに好ましくは、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４”）を満足するとよい。
０．５≦ｆ_R／ｆ≦１      （４”）
【００３８】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
０．２≦ＬＬ2／ｆ≦２      （５）
ここで、
ＬＬ2は、最も試料から遠いレンズから後側焦点位置の距離（ｍｍ）、
ｆは、顕微鏡対物レンズ全系の焦点距離（ｍｍ）、
である。
【００３９】
条件式（５）は、最も試料から遠いレンズから後側焦点位置の距離（ｍｍ）と顕微鏡対物レンズの焦点距離（ｍｍ）の関係を定める条件式である。
条件式（５）の下限を下回ると、最も試料から遠いレンズの屈折力を大きくする必要があり、球面収差やコマ収差が多く発生する。また、顕微鏡対物レンズから瞳変調素子までの間隔が短いため、瞳変調素子の配置が困難になる。
条件式（５）の上限を上回ると、顕微鏡対物レンズの後側焦点位置から、最も像側のレンズ（最も試料から遠いレンズ）までの間隔が大きくなる。このため、軸外光は、顕微鏡対物レンズへの入射時に光線高が高くなる。よって、軸外に特有な収差（コマ収差・像面湾曲）が多く発生する。
【００４０】
好ましくは、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足するとよい。
０．４≦ＬＬ2／ｆ≦１．７      （５’）
【００４１】
さらに好ましくは、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５”）を満足するとよい。
０．６≦ＬＬ2／ｆ≦１．５      （５”）
【００４２】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、顕微鏡対物レンズの同焦点距離ＰＤは次式（６）で算出することが好ましい。
ＰＤ＝４５＋１５ｍ      （６）
ここで、ｍは−１、０、１、２、３、又は４である。
【００４３】
また、同焦点距離ＰＤはカバーガラスがない場合の同焦点距離であって、カバーガラスがある場合の同焦点距離は、カバーガラスなしの場合の同焦点距離ＰＤにｔ（ｎ−１／ｎ）が加わったものである。ここで、ｔはカバーガラスの厚さ、ｎはカバーガラスの屈折率である。
上式（６）で算出する同焦点距離は、既存の顕微鏡対物レンズと同じ同焦点距離であるため、本顕微鏡対物レンズが選択されたときも、常に試料にピントを合わせることができる。
【００４４】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．２ｍｍ＜ＷＤ＜３．０ｍｍ      （７）
ここで、
ＷＤは、顕微鏡対物レンズの前端から物体までの距離である。
【００４５】
条件式（７）は、顕微鏡対物レンズの前端から物体までの距離を規定する条件式である。なお、物体とは、試料又はカバーガラスのことをいう。
条件式（７）の下限を下回ると、作動距離が短いため、作業がしづらくなる。例えば、試料にピントを合わせるときに顕微鏡対物レンズが試料に接触し、試料を破損する恐れがある。
条件式（７）の上限を上回ると、顕微鏡対物レンズ全長が長くなるため、顕微鏡対物レンズの透過率が下がってしまう。
【００４６】
好ましくは、条件式（７）に代えて次式（７’）を満足するとよい。
０．５ｍｍ＜ＷＤ＜２．０ｍｍ      （７’）
【００４７】
さらに好ましくは、条件式（７）に代えて次式（７”）を満足するとよい。
０．７ｍｍ＜ＷＤ＜１．７ｍｍ      （７”）
【００４８】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、３枚から６枚の単レンズからなることが好ましい。
【００４９】
単レンズが７枚以上になると、レンズと空気の境界面の数が多いため、透過率が低下する。
単レンズが２枚以下になると、第１レンズが負レンズであるため、もう片方のレンズは焦点距離が短い正レンズにする必要があり、この正レンズで収差が多く発生してしまう。
【００５０】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットにおいて、顕微鏡対物レンズを構成するレンズは、少なくとも２種類の硝材からなり、ｄ線に対する屈折率は１．７以下であることが好ましい。
【００５１】
これにより、色収差の補正が可能となる。
【００５２】
本実施形態の顕微鏡対物レンズユニットは、観察装置に着脱可能な着脱部を有することが好ましい。
【００５３】
顕微鏡の観察範囲は、「視野数／（結像レンズの焦点距離／顕微鏡対物レンズの焦点距離）」であり、着脱部を有することにより様々な種類の顕微鏡に対して着脱できる。
【００５４】
以下に、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける顕微鏡対物レンズの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００５５】
以下、本実施形態に係る顕微鏡対物レンズユニットにおける顕微鏡対物レンズの実施例１〜４について説明する。実施例１〜４のレンズ断面図を、それぞれ図３、図５、図７、図９に示す。これらの断面図中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５は各レンズ、カバーガラスはＣで示してある。また、図１１は結像レンズの断面図、図１２は、実施例１の顕微鏡対物レンズと結像レンズを組み合わせたときのレンズ断面図である。図１２において、ＯＢは対物レンズ、ＴＬは結像レンズである。
【００５６】
なお、実施例１〜４の顕微鏡対物レンズは、無限遠補正の顕微鏡対物レンズである。無限遠補正の顕微鏡対物レンズでは、顕微鏡対物レンズから出射する光束が平行になるので、それ自体では結像しない。そのため、この平行光束は、例えば、図１１に示すような結像レンズで集光される。そして、平行光束が集光された位置に試料面の像が形成される。
【００５７】
実施例１の顕微鏡対物レンズは、図１に示すように、物体側より順に、両凹負レンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５とで構成されている。
ここで、両凸正レンズＬ５は後群に対応し、両凹負レンズＬ１、正メニスカスレンズＬ２、正メニスカスレンズＬ３、及び負メニスカスレンズＬ４は前群に対応する。
各実施例において、第１面ｒ１は試料面である。
【００５８】
非球面は、両凹負レンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ５の両面との合計１０面に用いている。
【００５９】
実施例２の顕微鏡対物レンズは、図４に示すように、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５とで構成されている。
ここで、両凸正レンズＬ５は後群に対応し、負メニスカスレンズＬ１、正メニスカスレンズＬ２、正メニスカスレンズＬ３、及び負メニスカスレンズＬ４は前群に対応する。
【００６０】
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、正メニスカスレンズＬ３の両面と、負メニスカスレンズＬ４の両面と、両凸正レンズＬ５の両面との合計１０面に用いている。
【００６１】
実施例３の顕微鏡対物レンズは、図６に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４とで構成されている。
ここで、両凸正レンズＬ４は後群に対応し、負メニスカスレンズＬ１、正メニスカスレンズＬ２、及び負メニスカスレンズＬ３は前群に対応する。
【００６２】
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、正メニスカスレンズＬ２の両面と、負メニスカスレンズＬ３の両面との合計６面に用いている。
【００６３】
実施例４の顕微鏡対物レンズは、図８に示すように、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３とで構成されている。
ここで、両凸正レンズＬ３は後群に対応し、負メニスカスレンズＬ１及び負メニスカスレンズＬ２は前群に対応する。
【００６４】
非球面は、負メニスカスレンズＬ１の両面と、負メニスカスレンズＬ２の両面と、両凸正レンズＬ３の両面との合計６面に用いている。
【００６５】
結像レンズは、図１１に示すように、両凸レンズＬ１１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、両凹負レンズＬ１４とで構成されている。両凸レンズＬ１１と負メニスカスレンズＬ１２とが接合されている。また、両凸レンズＬ１３と両凹負レンズＬ１４とが接合されている。
【００６６】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。また、焦点距離は全系の焦点距離、ＮＡは物体側の開口数、ＷＤは作動距離である。
【００６７】
また、非球面形状は、ｘを光の進行方向を正とした光軸とし、ｙを光軸と直交する方向にとると、下記の式にて表される。
ｘ＝（ｙ2／Ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋１）（ｙ／Ｒ）2｝1/2］
＋aｙ4 ＋bｙ6＋cｙ8＋dｙ10＋eｙ12＋fｙ14＋gｙ16
ただし、Ｒは近軸曲率半径、ｋは円錐係数、a、b、c、d、e、f、gはそれぞれ４次、６次、８次、１０次、１２次、１４次、１６次の非球面係数である。また、非球面係数において、「ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。
【００６８】
数値実施例１
単位ｍｍ
面データ
面番号      r         d         nd       νd
1（物面）  ∞       0.17      1.5163    64.1
2          ∞       0.93
3*      -39.28      0.41      1.5307    55.7
4*        1.58      0.55
5*        1.08      0.69      1.5307    55.7
6*        1.16      0.31
7*        1.27      0.55      1.5307    55.7
8*        2.82      0.63
9*       -2.01      0.33      1.6349    23.9
10*       -7.77      0.04
11*        8.27      0.70      1.5307    55.7
12*       -1.74
非球面データ
第３面
k=1.5000e+001
a=1.5292e-002,b=-2.6082e-003,c=6.9681e-004,d=-3.0641e-005
第４面
k=-8.1764e-001
a=-7.7369e-002,b=1.0338e-002,c=1.0829e-004,d=-9.8389e-005
第５面
k=-1.2590e+000
a=-1.7655e-002,b=-2.5790e-003
第６面
k=-8.6895e-001
a=-1.0585e-001,b=1.7929e-002,c=1.6927e-003
第７面
k=-1.5753e+000
a=-4.1155e-002,b=1.4678e-002
第８面
k=1.3514e+000
a=1.7655e-002,b=-3.3527e-003
第９面
k=1.5046e+000
a=5.3763e-002,b=-2.9705e-002,c=-6.9808e-004
第１０面
k=3.5929e+000
a=3.4244e-002,b=-3.2268e-002,c=-2.1329e-003
第１１面
k=-5.0000e+000
a=-1.3838e-002,b=-5.7848e-004,c=4.1265e-004
第１２面
k=-1.1539e+000
a=-2.5780e-002,b=-2.2360e-003,c=3.7672e-003
焦点距離   4.5
ＮＡ       0.17
ＷＤ       0.93
最大像高   0.28
最も試料に近いレンズの焦点距離ｆ_1（５８８ｎｍ）        -2.85
最も試料から遠いレンズの焦点距離ｆ_R（５８８ｎｍ）       2.77
焦点位置からレンズ最終面までの距離                       5.31
顕微鏡対物レンズ全長ＬＬ1                                4.21
最も試料から遠いレンズから後側焦点位置までの距離ＬＬ2    5.46
【００６９】
数値実施例２
単位ｍｍ
面データ
面番号      r         d         nd       νd
1（物面）  ∞       0.17      1.5163    64.1
2          ∞       1.10
3*        9.58      0.37      1.5337    55.9
4*        1.20      0.63
5*        1.43      0.66      1.5446    56.0
6*        4.75      0.31
7*        6.27      0.61      1.5446    56.0
8*       55.42      0.69
9*       -2.22      0.43      1.6142    25.6
10*      -10.83      0.06
11*       15.52      0.72      1.5337    55.9
12*       -1.93
非球面データ
第３面
k=-2.2071e+002
a= 1.3211e-002,b=-8.2349e-004,c= 2.0830e-004,d=-4.7133e-006,e=-1.0299e-006,
f= 8.7247e-008,g=-9.5085e-010
第４面
k=-1.6336e+000
a=-2.8064e-002,b= 2.8170e-003,c=-2.0563e-004,d=-1.9198e-005,e= 2.9801e-006,
f=-4.5050e-008,g= 1.3259e-008
第５面
k=-5.7921e-001
a=-1.0702e-002,b=-2.5916e-002,c= 4.2975e-003,d=-3.7653e-004,e=-1.4533e-005,
f=-1.4245e-006,g= 7.7289e-007
第６面
k= 2.4836e-001
a= 3.2573e-002,b=-3.3138e-002,c= 2.5668e-002,d=-5.7221e-003,e= 3.0196e-004,
f=-1.5543e-005,g=-1.2315e-005
第７面
k=-3.9383e+000
a=-6.7509e-003,b= 2.0564e-002,c= 3.5887e-003,d=-3.0518e-003,e=-4.9395e-005,
f=-9.4424e-006,g= 1.4299e-006
第８面
k=-3.8964e+002
a= 1.0676e-002,b= 1.1249e-002,c=-9.4845e-003,d= 1.2875e-003,e=-6.1447e-005,
f=-5.6834e-005,g= 1.0704e-004
第９面
k= 1.4272e+000
a= 4.1289e-002,b=-1.6301e-002,c= 1.4390e-002,d=-6.2550e-004,e= 1.3290e-003,
f= 4.5438e-004,g=-1.6981e-003
第１０面
k=-1.5658e+002
a=-1.4678e-002,b= 3.2408e-002,c=-2.5992e-002,d= 5.0919e-003,e= 2.6945e-003,
f= 4.2757e-003,g=-2.9207e-003
第１１面
k=-3.8871e+002
a=-3.3433e-002,b= 1.6018e-002,c=-1.8520e-002,d=-1.1819e-003,e=-3.7513e-003,
f=-4.9674e-003,g= 3.2479e-003
第１２面
k= 2.6646e-001
a=-4.1496e-003,b= 3.6642e-003,c=-9.0048e-003,d=-9.5081e-005,e= 5.1015e-004,
f= 4.2305e-004,g=-1.9400e-003
焦点距離   5.0
ＮＡ       0.21
ＷＤ       1.10
最大像高   0.30
最も試料に近いレンズの焦点距離ｆ_1（５８８ｎｍ）       -2.6
最も試料から遠いレンズの焦点距離ｆ_R（５８８ｎｍ）      3.26
焦点位置からレンズ最終面までの距離                      5.76
顕微鏡対物レンズ全長ＬＬ1                               4.49
最も試料から遠いレンズから後側焦点位置までの距離ＬＬ2   6.64
【００７０】
数値実施例３
単位ｍｍ
面データ
面番号      r         d         nd       νd
1（物面）  ∞       0.17      1.5163    64.1
2          ∞       1.41
3*       -1.09      0.59      1.5247    56.4
4*      -15.96      0.10
5*        1.04      0.91      1.5247    56.4
6*        3.91      0.78
7*       -3.17      0.37      1.6070    27.6
8*      -26.96      0.20
9        20.00      0.69      1.4845    70.2
10        -1.70 
非球面データ
第３面
k=-6.9786e+000
a=6.3761e-002,b=-1.8935e-002,c=5.0398e-003,d=-7.1260e-004,e=4.5015e-005
第４面
k=3.1388e+001
a=7.7831e-002,b=-1.9566e-002,c=8.0390e-004,d=3.7556e-004,e=-4.4489e-005
第５面
k=-4.3135e+000
a=5.7351e-002,b=-3.6453e-002,c=1.7406e-002,d=-7.9964e-003,e=1.1960e-003
第６面
k=-1.8788e+001
a=1.9904e-002,b=1.9157e-002,c=-1.0712e-002,d=6.1387e-003
第７面
k=-3.1804e+000
a=-1.0317e-002,b=8.5494e-003,c=-1.5358e-002,d=-1.1944e-003,e=-4.1261e-003
第８面
k=0.0000e+000
a=2.6155e-002,b=2.1272e-002,c=-3.8343e-002
焦点距離   4.5
ＮＡ       0.17
ＷＤ       1.41
最大像高   0.28
最も試料に近いレンズの焦点距離ｆ_1（５８８ｎｍ）       -2.25
最も試料から遠いレンズの焦点距離ｆ_R（５８８ｎｍ）      3.27
焦点位置からレンズ最終面までの距離                      5.23
顕微鏡対物レンズ全長ＬＬ1                               3.64
最も試料から遠いレンズから後側焦点位置までの距離ＬＬ2   5.59
【００７１】
数値実施例４
単位ｍｍ
面データ
面番号      r         d         nd       νd
1（物面）  ∞       0.17      1.5163    64.1
2          ∞       1.39
3*       -1.95      0.78      1.5300    56.2
4*       -2.35      0.56
5*        1.31      0.44      1.5750    39.0
6*        0.81      0.42
7*        6.59      0.81      1.5300    56.2
8*       -1.61 
非球面データ
第３面
k=-1.0449e+001
a=5.5882e-002,b=-1.3350e-002,c=2.6973e-003,d=-1.0012e-004
第４面
k=-1.6403e+001
a=6.9137e-002,b=-3.4070e-002,c=1.1627e-002,d=-1.5912e-003
第５面
k=-9.3960e-001
a=-3.6455e-002,b=-3.0444e-001,c=3.8188e-003,d=6.7536e-002
第６面
k=-9.7480e-001
a=9.8250e-002,b=-3.8374e-001,c=3.9960e-001,d=-1.0609e-001
第７面
k=-1.0445e+000
a=1.8012e-001,b=1.3582e-001,c=8.8920e-002,d=-1.5580e-002
第８面
k=2.8889e-001
a=5.2987e-002,b=-3.7558e-002,c=2.3123e-001,d=5.2485e-003
焦点距離   4
ＮＡ       0.14
ＷＤ       1.39
最大像高   0.24
最も試料に近いレンズの焦点距離ｆ_1（５８８ｎｍ）      -67.3
最も試料から遠いレンズの焦点距離ｆ_R（５８８ｎｍ）      2.52
焦点位置からレンズ最終面までの距離                      4.57
顕微鏡対物レンズ全長ＬＬ1                               3.01
最も試料から遠いレンズから後側焦点位置までの距離ＬＬ2   4.66
【００７２】
結像レンズ
単位ｍｍ
面番号    r           d         nd       νd
1      68.75       7.73     1.4875    70.2
2     -37.57       3.47     1.8061    40.9
3    -102.85       0.70
4      84.31       6.02     1.8340    37.2
5     -50.71       3.03     1.6445    40.8
6      40.66 
焦点距離      180
【００７３】
以上の実施例１〜４の顕微鏡対物レンズの収差図をそれぞれ図４、図６、図８、図１０、図１１に示す。各図中、”ＮＡ”は物体側の開口数を、”ＦＩＹ”は最大物体高を示す。なお、実施例１〜４の各収差図における収差は、結像レンズ側から光線を入射させたときの物体面（試料面）での収差を示している。
【００７４】
これらの収差図において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、軸外横収差（ＤＹ）を示す。
【００７５】
次に、各実施例における条件式の値を掲げる。
条件式   実施例１  実施例２  実施例３  実施例４  
(1)LL1/ｆ   0.94     0.90      0.81      0.75 
(2)ｆ_F    -4.50    -4.75     -6.26     -4.41 
(3)ｆ_1/ｆ -0.63    -0.52     -0.50    -16.83  
(4)ｆ_R/ｆ  0.62     0.65      0.73      0.63
(5)LL2/ｆ   1.21     1.33      1.24      1.17
(7)WD       0.93     1.10      1.41      1.39
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る顕微鏡対物レンズユニットは、位相板などの瞳調整素子を有する顕微鏡対物レンズユニットであって、顕微鏡対物レンズの組立精度を保証することができる点において有用である。
【符号の説明】
【００７７】
Ｆ’…後側焦点位置
Ｌ１〜Ｌ５…各レンズ
Ｌ１１〜Ｌ１４…結像レンズ
Ｍ…着脱部
Ｃ…カバーガラス
ＨＰ…保持板
ＯＢ…顕微鏡対物レンズ
ＰＭ…瞳調整素子
ＴＬ…結像レンズ
ＬＢ…レンズ鏡筒
ＡＸ…光軸
ＰＤ…同焦点距離
Ｍ…着脱部
１００…顕微鏡対物レンズユニット
【図１】
2013186213.tif 000003
【図２】
2013186213.tif 000004
【図３】
2013186213.tif 000005
【図４】
2013186213.tif 000006
【図５】
2013186213.tif 000007
【図６】
2013186213.tif 000008
【図７】
2013186213.tif 000009
【図８】
2013186213.tif 000010
【図９】
2013186213.tif 000011
【図１０】
2013186213.tif 000012
【図１１】
2013186213.tif 000013
【図１２】
2013186213.tif 000014