(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズ群を有し、最も物体側のレンズ面の物体側に油浸液を付して観察する液浸系顕微鏡対物レンズにおいて、
最も物体側のレンズの屈折率が１．６以上であり、油浸液の屈折率も１．６以上であることを特徴とする液浸系顕微鏡対物レンズ。
【請求項２】
物体側から順に、全体として正の屈折力の第１レンズ群と、全体として正の屈折力の第２レンズ群と、全体として負の屈折力の第３レンズ群と、全体として正の屈折力の第４レンズ群と、像側に凹面を向けた第５レンズ群と、物体側に凹面を向けた第６レンズ群とからなる請求項１記載の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【請求項３】
以下の条件を満足する請求項２記載の液浸系顕微鏡対物レンズ。
（１）  ０．７＜Ｒ3 ／Ｒ4 ＜１．３
ただし、Ｒ3 、Ｒ4 はそれぞれ第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径と第４レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
【請求項４】
以下の条件を満足する請求項２又は３記載の液浸系顕微鏡対物レンズ。
（２）  ｆ／ｆ3 ＜−０．０１
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である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液浸系顕微鏡対物レンズに関し、特に、開口数（ＮＡ）が１．４を越えるアポクロマート級液浸系顕微鏡対物レンズに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡対物レンズにおいて、高開口数（ＮＡ）化による解像力の向上は必要不可欠な仕様であり、従来から多くの提案がなされてきている。例えば、特許文献１や特願平４−３１１７０３号は、ＮＡ１．４であり、かつ色収差が良く補正されており、像面平坦性も良い。しかし、油浸液の屈折率が１．５２程度であるため、さらに高ＮＡにしようとすると、軸上物点からの光束が拡がりすぎてレンズ設計自体が困難を極めてしまうため、ＮＡ１．４を越える従来技術はなかった。
【０００３】
ＮＡ１．４を越える対物レンズは、事実上、未知の技術であるが、顕微鏡の使い方にも近年は変化が見られ、先端の研究分野では、微分干渉を行えるように構成して、ビデオカメラで拡大観察する手法も用いられるようになっている。後記する本発明の対物レンズは、そうした未知の分野を開拓するものである。
【０００４】
なお、本発明の顕微鏡対物レンズの仕様とは異なるが、構成が似ている従来技術を以下に列挙する。まず、特許文献２は、ＮＡ０．８で倍率６５倍と液浸系の対物レンズではないが、本発明の特徴の１つである第３レンズ群の形状が似ている。ただし、第１レンズ群に、接合面が物体側に凹形状の接合レンズを含まない点、第２レンズ群に３枚接合レンズを含まない点で本発明とは異なる。
【０００５】
次に、特許文献３と特許文献４は、ＮＡ１．３で、倍率が１００倍の液浸系対物レンズである。本発明の対物レンズとは、第１、第５、第６レンズ群が同じで、第３、第４レンズ群も形状は似ている。しかし、第２レンズ群に３枚接合レンズを含まない点、第３レンズ群が正屈折力である点で本発明とは異なる。ちなみに、本発明の第３レンズ群は負屈折力であることが特徴である。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６１−２７５８１３号公報
【０００７】
【特許文献２】
実公昭４１−１２３７８号公報
【０００８】
【特許文献３】
米国特許第３，７００，３１１号明細書
【０００９】
【特許文献４】
米国特許第４，３７３，７８５号明細書
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の開口数（ＮＡ）１．４の対物レンズよりも高ＮＡで、特に軸上の光学性能が極めて良好な液浸系顕微鏡対物レンズを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の液浸系顕微鏡対物レンズは、複数のレンズ群を有し、最も物体側のレンズ面の物体側に油浸液を付して観察する液浸系顕微鏡対物レンズにおいて、
最も物体側のレンズの屈折率が１．６以上であり、油浸液の屈折率も１．６以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
この場合、物体側から順に、全体として正の屈折力の第１レンズ群と、全体として正の屈折力の第２レンズ群と、全体として負の屈折力の第３レンズ群と、全体として正の屈折力の第４レンズ群と、像側に凹面を向けた第５レンズ群と、物体側に凹面を向けた第６レンズ群とからなることが望ましい。
【００１３】
【作用】
以下、上記の構成を採用した理由と作用について説明する。
【００１４】
まず、顕微鏡対物レンズを高ＮＡ化するために、屈折率が１．６以上の油浸液を用い、球面収差の発生を少なくするため、最も物体側のレンズの屈折率を１．６以上にする。
【００１５】
そして、本発明においては、第１レンズ群の先玉レンズを接合レンズとし、物体側のレンズの屈折率は上記のようにできるだけ大きいものを用い、接合面は物体側に凹形状にする。これらは何れも、球面収差の発生量をできるだけ小さくするためのものである。
【００１６】
第２レンズ群には、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚接合レンズを配置する。これは、軸上色収差の補正に効果的である。第３レンズ群では、最も物体側の凸面によって光束を絞り、最も像側の面の像側に強い凹面によって負の屈折力を働かせる。この負屈折力によって光束は拡がってしまうが、第４レンズ群の最も物体側の強い凸面によって再度光束を絞り込む。この種の高倍率、高ＮＡの対物レンズでは、対物レンズ全系で強い正屈折力を持つため、負の球面収差が大きく発生する。球面収差補正をするためにいかに負屈折力を確保するかが、対物レンズ設計のポイントであるが、本発明においては、第３レンズ群の最も像側の面と第４レンズ群の最も物体側の面の間に空気間隙をはさみ、負屈折力のいわゆる空気レンズのような効果を持たせている。
【００１７】
さらに、正屈折力の第４レンズ群で光束を絞り込み、第５レンズ群と第６レンズ群のいわゆるガウスタイプのレンズ群に入射させて、像面平坦性を確保するようにしている。
【００１８】
さらに、収差補正を良好に行うためには、第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径と第４レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をそれぞれＲ3 、Ｒ4 とした時、
（１）  ０．７＜Ｒ3 ／Ｒ4 ＜１．３
の条件を満足することが必要である。
【００１９】
球面収差補正のために負屈折力が必要なことと、あまり負屈折力が強すぎても全体の収差バランスがくずれてしまうことのために、Ｒ3 とＲ4 の比が条件式（１）の範囲に入っている必要がある。条件式（１）の上限の１．３を越えると、第４レンズ群の最も物体側の面の正屈折力が強くなりすぎ、全体の収差バランスがくずれてしまう。条件式（１）の下限の０．７を越えると、第３レンズ群の最も像側の面の負屈折力が強くなりすぎ、同様に全体の収差バランスがくずれてしまう。
【００２０】
さらには、第３レンズ群の焦点距離をｆ3 、対物レンズ全系の焦点距離をｆとした時、
（２）  ｆ／ｆ3 ＜−０．０１
の条件を満たすと、球面収差補正に必要な負屈折力が確保できて効果的である。ちなみに、従来技術の実公昭４１−１２３７８号では、条件式（２）の対応する値は−０．００３１と弱い負屈折力である。その他の従来技術は全て正屈折力となっており、本発明の条件式（２）とは異なっている。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の液浸系顕微鏡対物レンズの実施例１〜２について説明する。
【００２２】
各実施例のレンズデータは後記するが、図１は実施例１のレンズ構成を示す断面図であり、実施例２の構成もほぼ同じであるので図示は省く。
【００２３】
各群の構成については、両実施例共、第１群Ｇ1 は、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、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズの３枚からなり、第２群Ｇ2 は、両凸レンズ、両凹レンズ、両凸レンズの３枚接合レンズからなり、第３群Ｇ3 は、両凸レンズと両凹レンズの２枚接合レンズからなり、第４群Ｇ4 は、両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの２枚接合レンズからなり、第５群Ｇ5 は、両凸レンズと両凹レンズの２枚接合レンズからなり、第６群Ｇ6 は、両凹レンズと両凸レンズの２枚接合レンズからなる。
【００２４】
以下に各実施例の数値データを示すが、記号は、上記の他、ｒ1 、ｒ2 …は物体側から順に示した各レンズ面の曲率半径、ｄ1 、ｄ2 …は物体側から順に示した各レンズ面間の間隔、ｎd1、ｎd2…は物体側から順に示した各レンズのｄ線の屈折率、νd1、νd2…は物体側から順に示した各レンズのアッベ数である。
【００２５】
なお、実施例１、２共に、焦点距離ｆ＝１．８、倍率＝１００×、開口数ＮＡ＝１．６５、作動距離は０．１２８９である。また、何れも油浸系であり、使用する油浸液（オイル）の屈折率は、ｎd ＝１．７８０３５、ｎC ＝１．７６８８３、ｎF ＝１．８０９７５、ｎg ＝１．８３５０３（添字ｄ、Ｃ、Ｆ、ｇは、それぞれｄ線、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線での値を表す。）である。さらに、カバーガラスのｄ線の屈折率、アッベ数、厚みは、それぞれｎd ＝１．７８６５、νd ＝５０．０、ｄ＝０．１７ｍｍとして設計してある。
【００２６】
0003944099.tif 000002
【００２７】
0003944099.tif 000003
【００２８】
上記各実施例の対物レンズは、例えば以下に示すレンズデータを有し、図２にレンズ断面を示す結像レンズと組み合わせて用いられる。ただし、データ中、ｒ1'、ｒ2'…は物体側から順に示した各レンズ面の曲率半径、ｄ1'、ｄ2'…は物体側から順に示した各レンズ面間の間隔、ｎd1' 、ｎd2' …は物体側から順に示した各レンズのｄ線の屈折率、νd1' 、νd2' …は物体側から順に示した各レンズのアッベ数である。
【００２９】
0003944099.tif 000004
【００３０】
この場合、実施例１、２の対物レンズと図２の結像レンズの間の間隔は５０ｍｍ〜１７０ｍｍの間の何れの位置でもよいが、この間隔を１０５ｍｍとした場合についての実施例１、２の球面収差、非点収差、歪曲収差を表す収差図をそれぞれ図３、図４に示す。なお、上記間隔が５０ｍｍ〜１７０ｍｍの間で１０５ｍｍ以外の位置においてもほぼ同様の収差状況を示す。
【００３１】
なお、本発明の液浸系顕微鏡対物レンズを用いる顕微鏡の概略の構成と作用について簡単に説明しておく。図５（ａ）に液浸系顕微鏡の概略の構成図を、同（ｂ）に対物レンズ先端部分の拡大図を示すが、顕微鏡本体Ｍｓは、対物レンズＯｂ、接眼レンズＥｐ、試料台Ｓｔ等からなり、スライドＳｇとカバーガラスＣｇの間に挟持された試料Ｓを試料台Ｓｔ上に載置し、カバーガラスＣｇ上に油浸液Ｏｉを滴下して対物レンズＯｂをカバーガラスＣｇに近付けると、対物レンズＯｂとカバーガラスＣｇの間が油浸液Ｏｉで埋められる。このように油浸液Ｏｉで対物レンズＯｂと試料Ｓの間を埋めると、空気層を介する乾燥系に比べて、試料ＳからのＮＡの大きな光束も対物レンズＯｂに入射して結像に寄与できるため、より高倍率での観察が可能になると共に、収差上もより良好に結像できるものとなる。
【００３２】
以上に説明した本発明の液浸系顕微鏡対物レンズをまとめると、次のようになる。
【００３３】
〔１〕物体側から順に、全体として正の屈折力を有し、接合面が物体側に凹形状の接合レンズを含む第１レンズ群と、正レンズと負レンズと正レンズとの３枚接合レンズを有し、全体として正の屈折力の第２レンズ群と、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に強い凹形状を有し、全体として負の屈折力の第３レンズ群と、最も物体側が強い凸面で、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群と、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に凹形状を有する第５レンズ群と、最も物体側に凹面を有すると共に、最も像側の面が像側に凸形状を有する第６レンズ群と、を備えた液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００３４】
〔２〕物体側から順に、全体として正の屈折力を有し、接合面が物体側に凹形状の接合レンズを含む第１レンズ群と、正レンズと負レンズと正レンズとの３枚接合レンズを有し、全体として正の屈折力の第２レンズ群と、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に強い凹形状を有し、全体として負の屈折力の第３レンズ群と、最も物体側が強い凸面で、全体として正の屈折力を有する第４レンズ群と、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に凹形状を有する第５レンズ群と、最も物体側に凹面を有すると共に、最も像側の面が像側に凸形状を有する第６レンズ群と、を備え、以下の条件を満足する液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００３５】
（１）  ０．７＜Ｒ3 ／Ｒ4 ＜１．３
ただし、Ｒ3 、Ｒ4 はそれぞれ第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径と第４レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
【００３６】
〔３〕複数のレンズ群を有し、最も物体側のレンズ面の物体側に油浸液を付して観察する液浸系顕微鏡対物レンズにおいて、最も物体側のレンズの屈折率が１．６以上であることを特徴とする液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００３７】
〔４〕物体側から順に、全体として正の屈折力の第１レンズ群と、全体として正の屈折力の第２レンズ群と、全体として負の屈折力の第３レンズ群と、全体として正の屈折力の第４レンズ群と、像側に凹面を向けた第５レンズ群と、物体側に凹面を向けた第６レンズ群とからなる上記〔３〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００３８】
〔５〕前記第２レンズ群が、３枚接合レンズを有する上記〔４〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００３９】
〔６〕前記第１レンズ群が、全体として正の屈折力を有し、接合面が物体側に凹形状の接合レンズを含む上記〔３〕、〔４〕又は〔５〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４０】
〔７〕前記第２レンズ群が、正レンズと負レンズと正レンズの３枚接合レンズを有し、全体として正の屈折力を有する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕又は〔６〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４１】
〔８〕前記第３レンズ群が、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に強い凹形状を有する全体として負の屈折力の上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕又は〔７〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４２】
〔９〕前記第４レンズ群が、最も物体側が強い凸面で、全体として正の屈折力を有する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕又は〔８〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４３】
〔１０〕前記第５レンズ群が、最も物体側に凸面を有すると共に、最も像側の面が像側に凹形状を有する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕又は〔９〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４４】
〔１１〕前記第６レンズ群が、最も物体側に凹面を有すると共に、最も像側の面が像側に凸形状を有する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕又は〔１０〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４５】
〔１２〕以下の条件を満足する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕、〔１０〕又は〔１１〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。
【００４６】
（１）  ０．７＜Ｒ3 ／Ｒ4 ＜１．３
ただし、Ｒ3 、Ｒ4 はそれぞれ第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径と第４レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
【００４７】
〔１３〕以下の条件を満足する上記〔３〕、〔４〕、〔５〕、〔６〕、〔７〕、〔８〕、〔９〕、〔１０〕、〔１１〕又は〔１２〕の液浸系顕微鏡対物レンズ。    （２）  ｆ／ｆ3 ＜−０．０１
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である。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、倍率が１００倍程度、ＮＡが１．６５という高ＮＡで、特に軸上の光学性能が極めて良好な液浸系顕微鏡対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液浸系顕微鏡対物レンズの実施例１の断面図である。
【図２】各実施例の対物レンズと組み合わせて用いる結像レンズの断面図である。
【図３】実施例１の球面収差、非点収差、歪曲収差を表す収差図である。
【図４】実施例２の球面収差、非点収差、歪曲収差を表す収差図である。
【図５】本発明の対物レンズを用いる顕微鏡の概略の構成図と対物レンズ先端部分の拡大図である。
【符号の説明】
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
Ｇ6 …第６レンズ群
Ｍｓ…顕微鏡本体
Ｏｂ…対物レンズ
Ｅｐ…接眼レンズ
Ｓｔ…試料台
Ｓｇ…スライド
Ｃｇ…カバーガラス
Ｓ  …試料
Ｏｉ…油浸液
【図１】
0003944099.tif 000005
【図２】
0003944099.tif 000006
【図３】
0003944099.tif 000007
【図４】
0003944099.tif 000008
【図５】
0003944099.tif 000009