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JP7107525B2 - 液浸系の顕微鏡対物レンズ - Google Patents

液浸系の顕微鏡対物レンズ Download PDF

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JP7107525B2 JP2018157116A JP2018157116A JP7107525B2 JP 7107525 B2 JP7107525 B2 JP 7107525B2 JP 2018157116 A JP2018157116 A JP 2018157116A JP 2018157116 A JP2018157116 A JP 2018157116A JP 7107525 B2 JP7107525 B2 JP 7107525B2
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Description

本明細書の開示は、液浸系の顕微鏡対物レンズに関する。
近年、生物顕微鏡分野において、広視野と高分解能とを両立した観察と画像取得が可能な顕微鏡装置への期待が高まっている。そのような顕微鏡装置の実現のため、高い開口数（以降、NAと記す）を有し、且つ、広視野全体で高い収差性能を有する顕微鏡対物レンズが求められている。また、生物顕微鏡では、400nm程度の短波長から近赤外域の波長までの広い波長帯域において、励起光が使用され得る。このため、顕微鏡対物レンズは、広い波長帯域内の任意の波長の励起光を用いる蛍光観察にも対応していることが望ましい。
従来の高NAを有する液浸系の顕微鏡対物レンズは、例えば、特許文献１、特許文献２に記載されている。
特開２００２－１４８５１９号公報 特開２００６－１９５１２５号公報
特許文献１、特許文献２に記載の顕微鏡対物レンズは、高いNAと広い視野域全体における高い収差性能とを十分なレベルで両立することができない。
以上のような実情を踏まえ、本発明の一側面に係る目的は、軸外収差を良好に補正した、広視野を有し、且つ、高NAを有する液浸系の顕微鏡対物レンズを提供することである。
本発明の一態様に係る顕微鏡対物レンズは、液浸系の顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、接合レンズからなる正の屈折力を有する第１レンズ群であって、前記接合レンズは、前記物体側に平面を向けた平凸レンズと、前記物体側に凹面を向けた第１メニスカスレンズとからなり、前記第１メニスカスレンズの光軸上の厚さは、前記第１メニスカスレンズの像側のレンズ面の曲率半径よりも大きい、という第１レンズ群と、正の屈折力を有する両凸レンズである第１単レンズと、複数の接合レンズと、を含む、正の屈折力を有する第２レンズ群と、前記像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズからなる第３レンズ群と、前記物体側に凹面を向けた複数のメニスカスレンズからなる接合レンズを含む、負の屈折力を有する第４レンズ群と、からなる。 前記第２接合レンズは、前記顕微鏡対物レンズにある、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズのうち、最も像側にある接合レンズである。前記第１単レンズは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群に含まれる最も前記物体側に配置された接合レンズとの間に配置される。前記顕微鏡対物レンズは、以下の条件式を満たす。
2≦h1/h2≦4 （１）
但し、h1は、前記第３レンズ群の最も前記物体側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さ、h2は、前記第３レンズ群の最も前記像側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さである。
上記の態様によれば、軸外収差を良好に補正した、広視野を有し、且つ、高NAを有する液浸系の顕微鏡対物レンズを提供することができる。
最大物体高Yresoを説明するための図である。 本発明の実施例１に係る対物レンズ１の断面図である。 図２に示す対物レンズ１の収差図である。 本発明の実施例２に係る対物レンズ２の断面図である。 図４に示す対物レンズ２の収差図である。 本発明の実施例３に係る対物レンズ３の断面図である。 図６に示す対物レンズ３の収差図である。 本発明の実施例３に係る対物レンズ４の断面図である。 図８に示す対物レンズ３の収差図である。
本願の一実施形態に係る対物レンズについて説明する。一実施形態に係る対物レンズ（以降、単に対物レンズと記す）は、結像レンズと組み合わせて使用される無限遠補正型の顕微鏡対物レンズである。この対物レンズは、標本と対物レンズの間に浸液を介在させた状態で標本を観察するときに用いられる、いわゆる液浸系の顕微鏡対物レンズである。
この対物レンズは、４群構成を有し、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群、正の屈折力を有する第２レンズ群、第３レンズ群、及び、負の屈折力を有する第４レンズ群からなる。
第１レンズ群は、接合レンズからなる。この接合レンズ（以降、第１接合レンズと記す）は、物体側に平面を向けた平凸レンズと、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズとからなる。第１接合レンズに含まれるメニスカスレンズ（以降、第１メニスカスレンズと記す）は、半球を越える形状を有していて、第１メニスカスレンズの光軸上の厚さは、第１メニスカスレンズの像側のレンズ面の曲率半径よりも大きくなっている。
液浸系の顕微鏡対物レンズは、物体と最も物体側のレンズ面（以降、第１レンズ面と記す）との間に浸液が満たされた状態で使用される。従って、液浸系の顕微鏡対物レンズでは、乾燥系対物レンズのように第１レンズ面に強い凹面を有するレンズを配置すると、浸液と顕微鏡対物レンズの間に気泡が溜まりやすいことから、第１レンズ面に強い凹面を有するレンズを用いることが困難である。このため、この対物レンズでは、第１レンズ面を平面としている。
第２レンズ群は、複数の接合レンズを含む。第２レンズ群は、正の屈折力により、第１レンズ群から出射した発散光を収斂光に変換して、収斂光を第３レンズ群に導く。
第３レンズ群は、接合レンズからなる。この接合レンズ（以降、第２接合レンズと記す）は、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する。第４レンズ群は、接合レンズを含む。この接合レンズ（以降、第３接合レンズと記す）は、物体側に凹面を向けた複数のメニスカスレンズからなる。
第３レンズ群と第４レンズ群は、いわゆるダブルガウスの構造を有している。この構造により、第３レンズ群と第４レンズ群内において、光線を上げ下げし、それによって、ペッツバール和をはじめとした軸外収差を補正する。
この対物レンズは、以下の条件式を満たしている。
2≦h1/h2≦4 （１）
但し、h1は、第３レンズ群の最も物体側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さである。h2は、第３レンズ群の最も像側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さである。
条件式（１）は、メニスカス形状を有する第２接合レンズへの入射時、出射時における光線高の関係を規定したものである。条件式（１）を満たすことで、ペッツバール和とコマ収差を良好に補正することができる。
h1/h2が条件式（１）の下限値を下回る場合、第２接合レンズで十分に光線高を下げることができない。このため、ダブルガウスにおける軸外収差の補正量が不足してしまい、その結果、広視野でフラットネスを確保することが困難になる。h1/h2が条件式（１）の上限値を上回る場合、第２接合レンズで光線高が急激に下がりすぎてしまう。このため、第３レンズ群と第４レンズ群での光線の上げ下げにより副次的に生じるコマ収差を良好に補正することが困難になる。
なお、この対物レンズは、条件式（１）に加えて、条件式（１－１）を満たすことが望ましい。
2≦h1/h2≦3 （１－１）
以上のように構成された対物レンズによれば、軸外収差を良好に補正し、広視野及び高NAを確保することができる。
以下、対物レンズの望ましい構成について説明する。
第１接合レンズを構成する平凸レンズの屈折率は、第１接合レンズを構成する第１メニスカスレンズの屈折率よりも低いことが望ましい。これにより、屈折率差を利用して、第１接合レンズの接合面に負の屈折力を持たせることができるため、ペッツベール和を良好に補正することが可能となる。
第２レンズ群は、３枚接合レンズを含むことが望ましい。つまり、第２レンズ群に含まれる複数の接合レンズのうちの少なくとも１つは、３枚接合レンズであることが望ましい。３枚接合レンズを含むことで、効果的に色収差を補正することができる。
第２レンズ群は、さらに、正の屈折力を有する単レンズを含むことが望ましい。この単レンズ（以降、第１単レンズと記す。）は、第１レンズ群の近くに配置されることが望ましく、例えば、第１レンズ群と第２レンズ群に含まれる複数の接合レンズの間、より詳細には、第１レンズ群と第２レンズ群に含まれる最も物体側に配置された接合レンズとの間、に配置されることが望ましい。なお、第２レンズ群は、正の屈折力を有する複数の第１単レンズを含むことがより望ましい。軸外収差を補正するためには、第１レンズ群で光線を上げ、さらに、第3レンズ群から第４レンズ群において光線の上げ下げを行うが必要である。第１レンズ群の近くに正の屈折力を有する第１単レンズを配置することで、第１レンズ群から出射する軸上マージナル光線の光軸に対する角度をより大きく設計することができる。このため、よりコンパクトなレンズ構成で、効率的に光線を上げ下げし、軸外収差の補正を行うことが可能となる。
第２レンズ群に含まれる第１単レンズは、両凸レンズであることが望ましい。これにより、１つのレンズ面で光線を急激に曲げることなく全体として大きな正の屈折力を確保することができる。また、第１単レンズが両凸レンズである場合、対物レンズは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
0≦|R1|/|R2|≦1 （２）
但し、R1は、この両凸レンズの物体側のレンズ面の曲率半径である。R2は、この両凸レンズの像側のレンズ面の曲率半径である。
条件式（２）は、第２レンズ群に含まれる両凸レンズの曲率半径を規定した式である。条件式（２）を満たすことで、両凸レンズの物体側のレンズ面で光線を大きく曲げることができるため、効率的に軸上マージナル光線の高さを抑えることができ、また、コマ収差などの視野周辺で生じる収差を効果的に補正することができる。これにより、視野周辺においても良好な性能を得ることができる。
第４レンズ群は、両凹レンズである単レンズ（以降、第２単レンズと記す。）を含むことが望ましい。上述したように、この対物レンズでは、第３レンズ群と第４レンズ群において光線の上げ下げを行うが、その際、副次的にコマ収差が発生し、その発生量は光線を急激に曲げるほど増加してしまう。第４レンズ群に両凹レンズである第２単レンズを含めることにより、緩やかに光線高を変化させることが可能となるため、コマ収差を小さくすることができる。その結果として、良好な視野周辺性能を得ることが可能となる。
この対物レンズは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
NAob>1.4 （３）
-2≦Δz1/DOFe≦2 （４）
但し、NAobは、e線に対するこの対物レンズの物体側の開口数である。Δz1は、h線最小位置とe線最小位置の差である。DOFeは、e線に対する焦点深度である。なお、h線最小位置とは、対物レンズを単独で用いた場合の逆光線追跡における、h線に対するRMS波面収差が最小となる軸上位置のことであり、対物レンズの物体側の領域における軸上位置をいう。また、e線最小位置とは、対物レンズを単独で用いた場合の逆光線追跡における、e線に対するRMS波面収差が最小となる軸上位置のことであり、対物レンズの物体側の領域における軸上位置をいう。焦点深度DOFeは、e線の波長をλe、浸液の屈折率をnimとすると、DOFe=nim×λe/（２×NAob ２）で算出できる。
条件式（３）は、この対物レンズを用いた観察で十分な分解能を得るための条件式である。NAobが条件式（３）の下限値を下回ると、エアリーディスク径を十分に小さくすることができず、また、焦点深度も大きくなる。このため、十分な分解能が得ることが難しくなる。
条件式（４）は、主に、軸上色収差を良好に補正するための条件式である。生物顕微鏡の光学系ではh線付近の短波長の励起光を用いた蛍光観察が頻繁に行われるため、h線とe線の軸上色収差特性は重要である。Δz1/DOFeが上限値を上回る又は下限値を下回ると、対物レンズで生じる軸上色収差が大きくなりすぎる。従って、結像レンズで軸上色収差を大幅に補償しなければ、像面で大きな軸上色収差が生じてしまう。しかしながら、結像レンズで大きな軸上色収差の補償を行うことは実際には困難である。また、結像レンズで収差を補償するということは、結像レンズ自体に収差を持たせることを意味する。そのため、結像レンズと組み合わせる対物レンズがそれぞれ異なる収差特性を有する複数の対物レンズの間で切り替えて使用されることを考慮すると、軸上色収差を結像レンズに補償させることは好ましくない。条件式（４）を満たすことで、対物レンズ単体で軸上色収差を良好に補正することが可能であり、特に、励起光としてh線のような短波長の光が用いられた場合であっても軸上色収差を良好に補正することができる。
この対物レンズは、条件式（３）に加えて条件式（３－１）を満たすことがより望ましい。これにより、対物レンズに入射するマージナル光線の広がり角が大きくなりすぎないため、主にコマ収差を十分に補正することができる。その結果、十分な分解能を得ることが可能となる。
NAob<1.51 （３－１）
また、この対物レンズは、条件式（４）の代わりに条件式（４－１）又は条件式（４－２）を満たすことが望ましい。特に、条件式（４－２）を満たすことで、h線とe線の軸上ベスト位置の差が焦点深度の１倍以内となり、軸上色収差がさらに良好に補正される。このため、光軸方向に分解能を有する顕微鏡装置（例えば共焦点顕微鏡装置など）で、複数の励起波長を使って画像を取得し重ね合わせるマルチカラーイメージングを行う場合であっても、色収差による試料の位置ズレを抑制することができる。
-1.5≦Δz1/DOFe≦1.5 （４－１）
-1≦Δz1/DOFe≦1 （４－２）
この対物レンズは、以下の条件式を満たすことが望ましい。
9mm≦Yreso×|β|≦20mm （５）
但し、Yresoは、e線最小位置と交わる光軸と直交する平面上の領域であって、逆光線追跡におけるe線に対するRMS波面収差が0.2λe以下となる領域の最大物体高である。λeは、e線の波長である。βは、焦点距離180mmの結像レンズと組み合わせた時のe線に対するこの対物レンズの倍率である。
最大物体高Yresoは、図１に示すように、所定の条件を満たす領域１００の最大物体高のことである。なお、図１には、e線最小位置と交わる対物レンズの光軸と直交した断面（以降、e線最小断面と記す。) が示されている。最大物体高Yresoは次のようにして求められる。まず、e線最小断面の各点において、（e線に対するRMS波面収差）/λeを算出する。次に、e線最小断面のうちの、（e線に対するRMS波面収差）/λe≦0.2を満たす領域１００を特定する。さらに、領域１００のうち光軸ＡＸから最も離れた点Ｐ１を特定する。最後に、その点Ｐ１と光軸ＡＸの間の距離を最大物体高Yresoとして算出する。
対物レンズが回転対称である場合、領域１００も回転対称（つまり、円形）となる。このため、領域１００の物体高は方位によらず一定であり、最大物体高Yresoはその一定の物体高である。一方、対物レンズに製造誤差が生じた場合には、領域１００は回転非対称となる。その結果、例えば図１に示すように、領域１００の物体高は方位に依存することになる。この場合、最大物体高Yresoは、光軸から領域１００の境界までの距離が最も長くなる方位における物体高である。
条件式（５）は、良好な周辺分解能を得るための条件式である。Yreso×|β|が条件式（５）の下限値を下回ると、対物レンズの軸外収差が過度に大きくなるため、結像レンズでの大幅な収差の補償が求められる。しかしながら、結像レンズで大きな軸外収差の補償を行うことは実際には困難である。また、結像レンズで収差を補償するということは、結像レンズ自体に収差を持たせることを意味するため、条件式（４）において上述した理由から好ましくない。一方、Yreso×|β|が条件式（５）の上限値を上回ると、一次結像位置において軸外収差が良好な範囲が広くなるが、そこまでの範囲の画像を取得しようとすると、撮像素子やそれを保持するユニットが大型になるため好ましくない。
なお、この対物レンズは、条件式（５）の代わりに条件式（５－１）又は条件式（５－２）を満たすことが望ましい。
9.5mm≦Yreso×|β|≦17mm （５－１）
10mm≦Yreso×|β|≦15mm （５－２）
また、この対物レンズは、上述したいずれかの条件式を単独で用いても、自由に組み合わせて用いてもよく、どのような組み合わせであっても十分な効果を奏する。また、上述した条件式の上限値、下限値をそれぞれ単独に変更して新たな条件式を作成してもよく、その場合であっても効果を奏する。
以下、上述した対物レンズの実施例について具体的に説明する。
［実施例１］
図２は、本実施例に係る対物レンズ１の断面図である。対物レンズ１は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなる。なお、対物レンズ１は、液浸系の顕微鏡用対物レンズである。
第１レンズ群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１からなる。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズである。レンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、両凸レンズであるレンズＬ３と、両凸レンズであるレンズＬ４と、接合レンズＣＬ２と、接合レンズＣＬ３と、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ２は、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ５は、両凸レンズであり、レンズＬ６は、両凹レンズであり、レンズＬ７は、両凸レンズである。接合レンズＣＬ３は、レンズＬ８とレンズＬ９とレンズＬ１０が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ８は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、レンズＬ９は、両凸レンズであり、レンズＬ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。接合レンズＣＬ４は、レンズＬ１１とレンズＬ１２が接合された２枚接合レンズである。レンズＬ１１は、両凸レンズであり、レンズＬ１２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、接合レンズＣＬ５からなる。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１３は、両凸レンズである。レンズＬ１４は、両凹レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凹レンズであるレンズＬ１５と、接合レンズＣＬ６からなる。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。レンズＬ１７は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
対物レンズ１の各種データは、以下のとおりである。ここで、ｆは、対物レンズ１のe線に対する焦点距離である。また、f1,f2,f3,f4はそれぞれ第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、第４レンズ群Ｇ４のe線に対する焦点距離である。なお、R1,R2は、レンズL4の曲率半径である。
h1= 4.01763mm, h2= 1.54469mm, |R1|= 26.7162mm, |R2|= 34.6539mm, NAob= 1.45, Δz1= -0.1938μm, DOFe= 0.1982μm, Yreso= 0.1232mm, ｜β｜= 100, f= 1.8mm, f1= 4.1913mm, f2= 12.3555mm, f3= -20.5359mm, f4= -12.1161mm
対物レンズ１のレンズデータは、以下のとおりである。なお、レンズデータ中のINFは無限大（∞）を示している。
対物レンズ１
s r d ne nh νd
1 INF 0.17 1.52626 1.54042 54.41
2 INF 0.1502 1.51793 1.53747 41
3 INF 0.4895 1.51825 1.52977 64.14
4 -2.5256 3.2449 1.80811 1.83385 46.53
5 -2.758 0.15
6 57.0411 2.7388 1.57098 1.58258 71.3
7 -15.1633 0.15
8 26.7162 2.0636 1.43986 1.44647 94.66
9 -34.6539 0.15
10 12.0693 5.5296 1.43986 1.44647 94.66
11 -9.3615 1.3 1.64132 1.66385 42.41
12 12.289 4.9604 1.43986 1.44647 94.66
13 -10.2507 0.15
14 38.3223 1.2 1.75844 1.77954 52.32
15 12.9929 4.9349 1.43986 1.44647 94.66
16 -6.7513 1.1 1.75844 1.77954 52.32
17 -13.8019 0.15
18 12.8304 3.7776 1.43986 1.44647 94.66
19 -8.0374 1 1.75844 1.77954 52.32
20 -28.8995 0.15
21 5.1902 5.3476 1.57098 1.58258 71.3
22 -10.1104 1 1.64132 1.66385 42.41
23 2.3315 1.7
24 -3.3075 1 1.75844 1.77954 52.32
25 16.1481 1.1
26 -5.4713 1 1.51825 1.52977 64.14
27 -22.079 4.3375 1.7434 1.77943 32.33
28 -5.8878
ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、neはe線に対する屈折率を、nhはh線に対する屈折率を、νdはアッベ数を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様である。なお、面番号s1,s2が示す面は、それぞれ物体面(カバーガラスＣＧの物体側の面)、カバーガラスＣＧの像側の面である。面番号s3,s28が示す面は、それぞれ対物レンズ１の最も物体側のレンズ面、最も像側のレンズ面である。面番号s2の面と面番号s3の面の間は、イマージョンオイルで満たされている。
対物レンズ１は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
（１） h1/h2=2.6009
（２） |R1|/|R2|=0.7709
（３） NAob=1.45
（４） Δz1/DOFe=-0.9776
（５） Yreso×|β|=12.32mm
図３は、図２に示す対物レンズ１の収差図であり、像側から無限遠光束が入射したときの物体面における収差を示している。図３（ａ）は球面収差図であり、図３（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図３（ｃ）は非点収差図であり、図３（ｄ）は最大物体高Yresoにおけるコマ収差図であり、物体高比0.93の位置におけるコマ収差図である。なお、図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。
［実施例２］
図４は、本実施例に係る対物レンズ２の断面図である。対物レンズ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなる。なお、対物レンズ２は、液浸系の顕微鏡用対物レンズである。
第１レンズ群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１からなる。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズである。レンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、両凸レンズであるレンズＬ３と、両凸レンズであるレンズＬ４と、接合レンズＣＬ２と、接合レンズＣＬ３と、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ２は、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ５は、両凸レンズであり、レンズＬ６は、両凹レンズであり、レンズＬ７は、両凸レンズである。接合レンズＣＬ３は、レンズＬ８とレンズＬ９とレンズＬ１０が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ８は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、レンズＬ９は、両凸レンズであり、レンズＬ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。接合レンズＣＬ４は、レンズＬ１１とレンズＬ１２が接合された２枚接合レンズである。レンズＬ１１は、両凸レンズであり、レンズＬ１２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、接合レンズＣＬ５からなる。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１３は、両凸レンズである。レンズＬ１４は、両凹レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凹レンズであるレンズＬ１５と、接合レンズＣＬ６からなる。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。レンズＬ１７は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
対物レンズ２の各種データは、以下のとおりである。ここで、ｆは対物レンズ２のe線に対する焦点距離である。なお、R1,R2は、レンズL4の曲率半径である。
h1= 4.0735mm, h2= 1.5024mm, |R1|= 18.9408mm, |R2|= 132.2308mm, NAob= 1.44, Δz1= -0.1654μm, DOFe= 0.2010μm, Yreso= 0.1325mm, |β|= 100, f= 1.8mm, , f1= 4.0104mm, f2= 12.6354mm, f3= -18.1031mm, f4= -12.4803mm
対物レンズ２のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ２
s r d ne nh νd
1 INF 0.17 1.52626 1.54042 54.41
2 INF 0.15 1.51793 1.53747 41
3 INF 0.55 1.51825 1.52977 64.14
4 -2.6086 3.0065 1.80811 1.83385 46.53
5 -2.656 0.15
6 78.8278 2.9932 1.57098 1.58258 71.3
7 -14.2853 0.15
8 18.9408 2.1385 1.43986 1.44647 94.66
9 -132.2308 0.15
10 10.343 4.7064 1.43986 1.44647 94.66
11 -10.7275 1.3 1.64132 1.66385 42.41
12 15.7843 4.1771 1.43986 1.44647 94.66
13 -11.4557 0.15
14 55.7363 1.2 1.75844 1.77954 52.32
15 9.956 5.3168 1.43986 1.44647 94.66
16 -5.9242 1.1 1.75844 1.77954 52.32
17 -11.5391 0.1977
18 12.1123 3.6384 1.43986 1.44647 94.66
19 -7.0959 1 1.75844 1.77954 52.32
20 -19.9374 0.108
21 4.948 5.3744 1.57098 1.58258 71.3
22 -8.042 1 1.64132 1.66385 42.41
23 2.0873 1.6837
24 -3.5983 1 1.75844 1.77954 52.32
25 15.3287 1.1
26 -4.7878 1 1.52033 1.53315 58.9
27 -43.9483 4.4781 1.7434 1.77943 32.33
28 -5.9548
対物レンズ２は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
（１） h1/h2=2.7114
（２） |R1|/|R2|=0.1432
（３） NAob=1.44
（４） Δz1/DOFe=-0.8232
（５） Yreso×|β|=13.25mm
図５は、図４に示す対物レンズ２の収差図であり、像側から無限遠光束が入射したときの物体面における収差を示している。図５（ａ）は球面収差図であり、図５（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図５（ｃ）は非点収差図であり、図５（ｄ）は最大物体高Yresoにおけるコマ収差図であり、物体高比1の位置におけるコマ収差図である。
［実施例３］
図６は、本実施例に係る対物レンズ３の断面図である。対物レンズ３は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなる。なお、対物レンズ３は、液浸系の顕微鏡用対物レンズである。
第１レンズ群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１からなる。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズである。レンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、両凸レンズであるレンズＬ３と、両凸レンズであるレンズＬ４と、接合レンズＣＬ２と、接合レンズＣＬ３と、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ２は、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ５は、両凸レンズであり、レンズＬ６は、両凹レンズであり、レンズＬ７は、両凸レンズである。接合レンズＣＬ３は、レンズＬ８とレンズＬ９とレンズＬ１０が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ８は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、レンズＬ９は、両凸レンズであり、レンズＬ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。接合レンズＣＬ４は、レンズＬ１１とレンズＬ１２が接合された２枚接合レンズである。レンズＬ１１は、両凸レンズであり、レンズＬ１２は、両凹レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、接合レンズＣＬ５からなる。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１３は、両凸レンズである。レンズＬ１４は、両凹レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凹レンズであるレンズＬ１５と、接合レンズＣＬ６からなる。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。レンズＬ１７は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
対物レンズ３の各種データは、以下のとおりである。ここで、ｆは対物レンズ３のe線に対する焦点距離である。なお、R1,R2は、レンズL4の曲率半径である。
h1= 3.4807mm, h2= 1.7402mm, |R1|= 35.1301mm, |R2|= 310.6126mm, NAob=1.45, Δz1= -0.0342μm, DOFe= 0.1982μm, Yreso= 0.1312mm, ｜β｜= 100, f= 1.8mm, f1= 4.2520mm, f2= 10.3227mm, f3= -55.2412mm, f4= -10.9371mm
対物レンズ３のレンズデータは、以下のとおりである。
s r d ne nh νd
1 INF 0.17 1.52626 1.54042 54.41
2 INF 0.15 1.51793 1.53747 41
3 INF 0.3499 1.52033 1.53315 58.9
4 -2.4477 3.4427 1.80811 1.8338 46.57
5 -2.8037 0.15
6 41.8387 2.4204 1.57098 1.58258 71.3
7 -12.8238 0.15
8 35.1301 1.8217 1.49846 1.5072 81.54
9 -310.6126 0.15
10 12.8125 6.6982 1.43985 1.44645 94.93
11 -7.7365 1.2 1.64132 1.66385 42.41
12 16.5762 5.5119 1.43985 1.44645 94.93
13 -9.6138 0.15
14 17.712 1.2 1.75844 1.77954 52.32
15 11.5724 5.0115 1.43985 1.44645 94.93
16 -6.9303 1 1.75844 1.77954 52.32
17 -14.5961 0.2359
18 10.137 3.6897 1.43985 1.44645 94.93
19 -8.8154 1 1.75844 1.77954 52.32
20 47.3582 0.1
21 4.1767 3.5175 1.57098 1.58258 71.3
22 -13.2165 1 1.64132 1.66385 42.41
23 2.601 2.7941
24 -2.4944 1 1.75844 1.77954 52.32
25 13.6497 0.7302
26 -7.4246 1 1.52033 1.53315 58.9
27 -10.9833 4.9799 1.74341 1.77951 32.26
28 -5.7341
対物レンズ３は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
（１） h1/h2=2.0002
（２） |R1|/|R2|=0.1131
（３） NAob=1.45
（４） Δz1/DOFe=-0.1727
（５） Yreso×|β|=13.12mm
図７は、図６に示す対物レンズ３の収差図であり、像側から無限遠光束が入射したときの物体面における収差を示している。図７（ａ）は球面収差図であり、図７（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図７（ｃ）は非点収差図であり、図７（ｄ）は最大物体高Yresoにおけるコマ収差図であり、物体高比0.99の位置におけるコマ収差図である。
［実施例４］
図８は、本実施例に係る対物レンズ４の断面図である。対物レンズ４は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４からなる。なお、対物レンズ４は、液浸系の顕微鏡用対物レンズである。
第１レンズ群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１からなる。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ１は、レンズＬ１とレンズＬ２を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１は、物体側に平面を向けた平凸レンズである。レンズＬ２は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に配置された、両凸レンズであるレンズＬ３と、両凸レンズであるレンズＬ４と、接合レンズＣＬ２と、接合レンズＣＬ３と、接合レンズＣＬ４からなる。接合レンズＣＬ２は、レンズＬ５とレンズＬ６とレンズＬ７が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ５は、両凸レンズであり、レンズＬ６は、両凹レンズであり、レンズＬ７は、両凸レンズである。接合レンズＣＬ３は、レンズＬ８とレンズＬ９とレンズＬ１０が接合された３枚接合レンズである。レンズＬ８は、像側に凹面を向けたメニスカスレンズであり、レンズＬ９は、両凸レンズであり、レンズＬ１０は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。接合レンズＣＬ４は、レンズＬ１１とレンズＬ１２が接合された２枚接合レンズである。レンズＬ１１は、両凸レンズであり、レンズＬ１２は、両凹レンズである。
第３レンズ群Ｇ３は、接合レンズＣＬ５からなる。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ５は、レンズＬ１３とレンズＬ１４を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１３は、両凸レンズである。レンズＬ１４は、両凹レンズである。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側から順に配置された、両凹レンズであるレンズＬ１５と、接合レンズＣＬ６からなる。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７が接合された２枚接合レンズである。接合レンズＣＬ６は、レンズＬ１６とレンズＬ１７を、物体側からこの順番で含んでいる。レンズＬ１６は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。レンズＬ１７は、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズである。
対物レンズ４の各種データは、以下のとおりである。ここで、ｆは対物レンズ４のe線に対する焦点距離である。なお、R1,R2は、レンズL4の曲率半径である。
h1= 3.5026mm, h2= 1.7514mm, |R1|= 33.6499mm, |R2|= 120.686mm, NAob=1.448, Δz1= 0.0248μm, DOFe= 0.1988μm, Yreso= 0.1325mm, ｜β｜= 99.8, f= 1.8039mm, f1= 4.3351mm, f2= 10.5760mm, f3= -57.0509mm, f4= -10.7134mm
対物レンズ４のレンズデータは、以下のとおりである。
対物レンズ４
s r d ne nh νd
1 INF 0.17 1.52626 1.54042 54.41
2 INF 0.1499 1.51793 1.53747 41
3 INF 0.3892 1.52033 1.53315 58.9
4 -2.3318 3.4476 1.80811 1.8338 46.57
5 -2.8193 0.15
6 56.7483 2.4404 1.57098 1.58258 71.3
7 -12.6001 0.15
8 33.6499 1.8254 1.49846 1.5072 81.54
9 -120.686 0.0527
10 11.9699 6.6847 1.41488 1.42073 101
11 -8.4577 1.2 1.64132 1.66385 42.41
12 14.4351 5.505 1.43985 1.44645 94.93
13 -9.8286 0.15
14 18.333 1.2 1.75844 1.77954 52.32
15 10.9275 5.0115 1.43985 1.44645 94.93
16 -6.9822 1 1.75844 1.77954 52.32
17 -13.7305 0.2334
18 10.2932 3.7014 1.43985 1.44645 94.93
19 -8.6859 1 1.75844 1.77954 52.32
20 56.1432 0.1
21 4.1551 3.5198 1.57098 1.58258 71.3
22 -12.17 1 1.64132 1.66385 42.41
23 2.5953 2.8054
24 -2.4823 1 1.75844 1.77954 52.32
25 13.6796 0.7318
26 -6.9585 1 1.52033 1.53315 58.9
27 -11.548 4.978 1.74341 1.77951 32.26
28 -5.7152
対物レンズ４は、以下で示されるように、条件式（１）から条件式（５）を満たしている。
（１） h1/h2=1.9999
（２） |R1|/|R2|=0.2788
（３） NAob=1.448
（４） Δz1/DOFe=0.1249
（５） Yreso×|β|=13.22mm
図９は、図８に示す対物レンズ４の収差図であり、像側から無限遠光束が入射したときの物体面における収差を示している。図９（ａ）は球面収差図であり、図９（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図９（ｃ）は非点収差図であり、図９（ｄ）は最大物体高Yresoにおけるコマ収差図であり、物体高比1の位置におけるコマ収差図である。
１、２、３、４ 対物レンズ
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５、ＣＬ６ 接合レンズ
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
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、
Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７ レンズ

Claims (7)

  1. 液浸系の顕微鏡対物レンズであって、物体側から順に、
    第１接合レンズからなる正の屈折力を有する第１レンズ群であって、前記第１接合レンズは、前記物体側に平面を向けた平凸レンズと、前記物体側に凹面を向けた第１メニスカスレンズとからなり、前記第１メニスカスレンズの光軸上の厚さは、前記第１メニスカスレンズの像側のレンズ面の曲率半径よりも大きい、という第１レンズ群と、
    正の屈折力を有する両凸レンズである第１単レンズと、複数の接合レンズと、を含む、正の屈折力を有する第２レンズ群と、
    前記像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する第２接合レンズからなる第３レンズ群と、
    前記物体側に凹面を向けた複数のメニスカスレンズからなる第３接合レンズを含む、負の屈折力を有する第４レンズ群と、からなり、
    前記第２接合レンズは、前記顕微鏡対物レンズにある、像側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズのうち、最も像側にある接合レンズであり、
    前記第１単レンズは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群に含まれる最も前記物体側に配置された接合レンズとの間に配置され、
    以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
    2≦h1/h2≦4 （１）
    但し、h1は、前記第２接合レンズの最も前記物体側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さ、h2は、前記第２接合レンズの最も前記像側のレンズ面における軸上マージナル光線の高さである。
  2. 請求項１に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    前記第２レンズ群は、３枚接合レンズを含む
    ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
    0≦|R1|/|R2|≦1 （２）
    但し、R1は、前記第１単レンズの前記物体側のレンズ面の曲率半径、R2は、前記第１単レンズの前記像側のレンズ面の曲率半径である。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    前記第４レンズ群は、両凹レンズである第２単レンズを含む
    ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
    NAob>1.4 （３）
    -2≦Δz1/DOFe≦2 （４）
    但し、NAobは、e線に対する前記顕微鏡対物レンズの前記物体側の開口数、Δz1は、h線に対するRMS波面収差が最小となる軸上位置と前記e線に対するRMS波面収差が最小となる軸上位置の差、DOFeは、前記e線に対する焦点深度である。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    以下の条件式を満たすことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
    9mm≦Yreso×|β|≦20mm （５）
    但し、Yresoは、e線に対するRMS波面収差が最小となる軸上位置と交わる光軸と直交する平面上の領域であって前記e線に対するRMS波面収差が0.2λe以下となる領域の最大物体高、λeは、前記e線の波長、βは、焦点距離180mmの結像レンズと組み合わせた時の前記e線に対する倍率である。
  7. 請求項１又は請求項２に記載の顕微鏡対物レンズにおいて、
    前記第２レンズ群は、さらに、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群に含まれる最も前記物体側に配置された接合レンズとの間に、両凸レンズである第３単レンズを含む
    ことを特徴とする顕微鏡対物レンズ。
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