JP4608253B2 - 液浸対物光学系 - Google Patents

Description

この発明は、細長い形状をした高開口数の対物光学系に関し、特に哺乳類などの動物に挿入し、生きたまま観察するのに適した液浸対物光学系に関する。

従来、特定の分子や組織、細胞などに色素や蛍光マーカーをつけて、これを蛍光顕微鏡や共焦点レーザー走査顕微鏡などで観察して、生物の細胞や組織内の分子の挙動などを観察する方法が行なわれている。また、マウスなどの哺乳類の生物個体の生きた状態での分子の挙動は培養細胞とは異なる場合があるため、生物個体が生きたまま（in vivo）の状態で生体組織や細胞内を観察することが行なわれている。

生物個体の内部を観察する場合に、従来の顕微鏡では対物レンズの外径が大きいので、生体を大きく切り開いて観察する必要がある。しかし、生体を大きく切り開くと侵襲が高いので、生体に過大な負担がかかり、長時間の観察は不可能であった。
また、一般の内視鏡は外径が小さいので生体に対する侵襲は低いが、倍率が低いので生体組織や細胞内の分子の挙動を観察を行なうのには不十分である。
さらに、拡大内視鏡は倍率は高いが、物体側の開口数（ＮＡ）が低いので分解能や明るさが不足する。

特許文献１には、開口数が大きく、外径が小さく、全長も比較的長い対物光学系が開示されている。この対物光学系によれば、生体に小さな穴をあけて、この穴からこの光学系を挿入することにより、生体を低侵襲で観察できる。
米国特許出願公開第２００４／００５１９５７号明細書

特許文献１に開示されている対物光学系は、色収差が十分に補正されておらず、白色光で観察したり、蛍光観察する場合に励起光と試料が発する蛍光の波長が異なるので分解能が低下する不具合がある。特に共焦点光学系を用いた蛍光観察の場合は、色収差が補正されていないと、検出される蛍光の明るさが低下するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、高開口数で、In vivo観察に適した対物光学系を実現することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、物体側から順に、第１群と第２群とから構成され、前記第１群は、物体側が平面で像面側に凸面を向けた正の屈折力を持った単レンズである第１レンズ成分と、像面側に凸面を向け正の屈折力を持った単レンズである第２レンズ成分と、両凸レンズと負レンズを接合し全体として正の屈折力を持った接合レンズである第３レンズ成分と、負レンズと両凸レンズを接合した接合レンズである第４レンズ成分とから構成され、前記第２群は、物体側に凹面を向けたレンズと像面側に凸面を向けたレンズを接合した接合レンズである第５レンズ成分と、正の屈折力を持つ複合レンズである第６レンズ成分と、負の屈折力を持った単レンズである第７レンズ成分とから構成され、条件式（１）および（２）を満足する液浸対物光学系を提供する。
０．２＜｜Ｍ・Ｆ１／ＬＴ｜＜０．４５ （１）
０．２＜｜ＬＧ１／ＬＴ｜＜０．４ （２）
ここで、Ｆ１は前記１群全体の焦点距離、Ｍは前記対物光学系の倍率、ＬＴは物体面から像面までの距離、ＬＧ１は前記第１レンズ成分の物体側から第４レンズ成分の像側までの距離である。

低侵襲でマウスなどの小動物の生体の深部を観察するためには、対物光学系の物体に近い部分のレンズ群の直径は３ｍｍ以下にすることが望ましい。具体的には、対物光学系の物体に近い部分というのは、対物光学系先端から８ｍｍ以内の範囲である。対物光学系で捕らえた像を監視するには対物レンズの後ろにリレーレンズやＣＣＤを接続して、生体から少し離れたところで像を監視する必要がある。リレーレンズやＣＣＤが動物（の頭部など）と接触し難くするために、対物光学系の物体面から結像面の光学系の全長は２０ｍｍ以上であることが望ましい。また、明るい蛍光像および高い分解能を得るために対物光学系の物体側の開口数は０．６以上であることが望ましい。

本発明によれば、これらの条件を満足することができる。
第１レンズ成分の物体側が平面であるため、第１レンズ成分と生体との間に気泡が入らないようにすることができる。
また、第１レンズ成分および第２レンズ成分が正の屈折力をもち、第１レンズ成分の像側が凸面、第２レンズ成分の像側が凸面であるため、第１レンズ成分と第２レンズ成分でレンズのパワーを分散し、さらに両レンズの像面側を凸面にすることでアプラナティック条件に近くして球面収差およびコマ収差の発生を小さくすることができる。

さらに、第３レンズ成分の接合面では、第１、第２レンズ成分で発生した軸上色収差補正を行うことができる。また、第４レンズ成分の接合面では、第１から第３レンズ成分で発生した球面収差とコマ収差、倍率色収差を補正するとともに、第３レンズ成分で補正し切れなかった軸上色収差を補正することができる。また、第５レンズ成分の物体側の凹面は、ペッツバールを小さくして像面湾曲を小さくするとともに、第２群のほかの面で発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差を補正することができる。また、第５レンズ成分の像側凸面と第６レンズ成分の正の屈折力により光束を集光することができる。さらに、第７レンズ成分の負の屈折力によりペッツバール和を小さくして像面湾曲を小さくすることができる。

また、｜Ｍ・Ｆ１／ＬＴ｜≦０．２の場合には、第１群から射出する軸外の主光線の角度が大きくなり過ぎるため、コマ収差の補正が困難になる。また、０．４５≦｜Ｍ・Ｆ１／ＬＴ｜の場合には、第１群全体の屈折力が弱くなるため、光束径が大きくなり、レンズ外径を大きくなる。したがって、条件式（１）を満足する場合にはこのような不都合がない。

また、｜ＬＧ１／ＬＴ｜≦０．２の場合には、第１群の長さが短くなるため、対物光学系を生体の深部に挿入することが困難となり、生体深部の観察が困難になる。一方、０．４≦｜ＬＧ１／ＬＴ｜の場合には、軸外光線が高くなってしまうためレンズ外径がおおきくなり、生体に対する侵襲が高くなってしまう。したがって、条件式（２）を満足することにより、上記のような不都合がなく、第１群の長さを十分確保することができる。
そして、このように構成することで、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、高開口数で、in vivo観察に適した液浸対物光学系を実現することができる。

上記発明においては、さらに、条件式（３）、（４）および（５）を満足することが好ましい。
ν４２−ν４１＞４０ （３）
ｎ４１−ｎ４２＞０．３ （４）
０．７＜｜Ｒ４／Ｆ１｜＜１．２ （５）
ここで、Ｒ４は第４レンズ成分の接合面の曲率半径、ν４１、ν４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対するアッベ数、ｎ４１、ｎ４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対する屈折率である。

ν４２−ν４１≦４０の場合には、軸上色収差、倍率色収差が補正不足になるという不都合がある。したがって、条件式（３）を満足することにより軸上色収差、倍率色収差を適正に補正することができる。
また、ｎ４１−ｎ４２≦０．３の場合には球面収差およびコマ収差が補正不足となるため、条件式（４）を満足することにより球面収差、コマ収差を適正に補正することができる。
さらに、｜Ｒ４／Ｆ１｜≦０．７の場合には、曲率が小さすぎてレンズの加工性が悪くなり、１．２≦｜Ｒ４／Ｆ１｜であると、収差が補正不足になる。したがって、条件式（５）を満足することにより、球面収差、コマ収差および軸上色収差、倍率色収差を適正に補正することができる。

上記発明においては、条件式（６）および（７）を満足することが好ましい。
ν３１−ν３２≧４０ （６）
０．７＜｜Ｒ３／Ｆ１｜＜１．７ （７）
ここで、Ｒ３は第３レンズ成分の接合面の曲率半径、ν３１、ν３２は各々第３レンズ成分の両凸正レンズと負レンズのｄ線に対するアッベ数である。

ν３１−ν３２＜４０の場合には、軸上色収差が補正不足になる。したがって、条件式（６）を満足することにより、軸上色収差を適正に補正することができる。
また、｜Ｒ３／Ｆ１｜≦０．７の場合には、曲率が小さすぎてレンズの加工性が悪くなる。一方、１．７≦｜Ｒ３／Ｆ１｜の場合には、補正不足となる。したがって、条件式（７）を満足することにより、軸上色収差を適正に補正することができる。

上記発明においては、条件式（８）を満足することが好ましい。
０．５≦｜Ｒ５Ｏ／Ｒ５Ｉ｜≦０．８ （８）
ここで、Ｒ５Ｏは第５レンズ成分の物体側凹面の曲率半径、Ｒ５Ｉは第５レンズ成分の像面側凸面の曲率半径である。

｜Ｒ５Ｏ／Ｒ５Ｉ｜＜０．５の場合には、各収差が補正過剰になる。一方、０．８＜｜Ｒ５Ｏ／Ｒ５Ｉ｜の場合には、各収差が補正不足になる。したがって、条件式（８）を満足することにより、第２群において、球面収差、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差を補正することができる。

また、上記発明においては、前記第１レンズ成分が、平行平面板と平凸レンズを接合したものであることが好ましい。
最も物体側の面は生体や水に直接触れるため、平行平面板を採用することにより、耐性が良いガラスにより構成することができる。

また、上記発明においては、前記第６レンズ成分が、２枚の正の屈折力を持ったレンズで構成されていることが好ましい。このように構成することで、正の屈折力のレンズを２枚に分割することによって、球面収差やコマ収差の発生量を小さくできる。

なお、作動距離（物体面と対物光学系の物体側の間の距離）は３００μm以下であることが望ましい。
生きた動物は脈動や呼吸により動いているので、対物光学系と観察する部分が離れていると像がぶれて観察が困難になる場合がある。そこで、対物光学系の作動距離を３００μm以下にして、対物光学系を観察する部分に密着させることで、対物光学系に対して相対的に動きを止め、像のブレを防止することができる。

本発明によれば、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、高開口数で、in vivo観察に適した対物光学系が実現できるという効果がある。

以下、本発明の第１の実施形態に係る液浸対物光学系について、図１〜図８を参照して説明する。
本実施形態の説明において、物体側の瞳位置は∞である。また、記号ｒは曲率半径、記号ｄは面間隔、記号ｎはｄ線（５８７．５６ｎｍ）での屈折率、記号νはアッベ数である。

本実施形態に係る液浸対物光学系１は、図１に示されるように、物体側から順に、第１群と第２群とから構成されている。第１群は、平行平面板Ｌ１１と像面側に凸面を向けた平凸レンズＬ１２とからなる正の屈折力を持った第１レンズ成分Ｌ１と、像面側に凸面を向け正の屈折力を持った第２レンズ成分Ｌ２と、両凸レンズＬ３１と負レンズＬ３２を接合し全体として正の屈折力を持った第３レンズ成分Ｌ３と、負レンズＬ４１と両凸レンズＬ４２を接合した第４レンズ成分Ｌ４とを含んでいる。第２群は、少なくとも物体側に凹面を向けたレンズＬ５１と像面側に凸面を向けたレンズＬ５２を接合した第５レンズ成分Ｌ５と、正の屈折力を持つレンズＬ６１，Ｌ６２からなる第６レンズ成分Ｌ６と、負の屈折力を持った第７レンズ成分Ｌ７とを含んでいる。

また、本実施形態に係る液浸対物光学系１は、以下の条件式（１）〜（８）を満足している。
０．２＜｜Ｍ・Ｆ１／ＬＴ｜＜０．４５ （１）
０．２＜｜ＬＧ１／ＬＴ｜ ＜０．４ （２）
ν４２−ν４１＞４０ （３）
ｎ４１−ｎ４２＞０．３ （４）
０．７＜｜Ｒ４／Ｆ１｜＜１．２ （５）
ν３１−ν３２≧４０ （６）
０．７＜｜Ｒ３／Ｆ１｜＜１．７ （７）
０．５≦｜Ｒ５Ｏ／Ｒ５Ｉ｜≦０．８ （８）

ここで、Ｆ１は前記１群全体の焦点距離、Ｍは前記対物光学系の倍率、ＬＴは物体面から像面までの距離、ＬＧ１は前記第１レンズ成分の物体側から第４レンズ成分の像側までの距離、Ｒ４は第４レンズ成分の接合面の曲率半径、ν４１、ν４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対するアッベ数、ｎ４１、ｎ４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対する屈折率、Ｒ３は第３レンズ成分の接合面の曲率半径、ν３１、ν３２は各々第３レンズ成分の両凸正レンズと負レンズのｄ線に対するアッベ数、Ｒ５Ｏは第５レンズ成分の物体側凹面の曲率半径、Ｒ５Ｉは第５レンズ成分の像面側凸面の曲率半径である。

本実施形態に係る液浸対物光学系１によれば、第１レンズ成分Ｌ１の物体側が平面であるため、第１レンズ成分Ｌ１と生体との間に気泡が入らないようにすることができる。
また、第１レンズ成分Ｌ１および第２レンズ成分Ｌ２が正の屈折力をもち、第１レンズ成分Ｌ１の像側が凸面であり、第２レンズ成分Ｌ２の像側も凸面であるため、第１レンズ成分Ｌ１と第２レンズ成分Ｌ２でレンズのパワーを分散し、さらに両レンズＬ１，Ｌ２の像面側を凸面にすることでアプラナティック条件に近くして球面収差およびコマ収差の発生を小さくすることができる。

さらに、第３レンズ成分Ｌ３の接合面では、第１、第２レンズ成分Ｌ１，Ｌ２で発生した軸上色収差補正を行うことができる。また、第４レンズ成分Ｌ４の接合面では、第１から第３レンズ成分Ｌ１〜Ｌ３で発生した球面収差とコマ収差、倍率色収差を補正するとともに、第３レンズ成分Ｌ３で補正し切れなかった軸上色収差を補正することができる。また、第５レンズ成分Ｌ５の物体側の凹面は、ペッツバールを小さくして像面湾曲を小さくするとともに、第２群のほかの面で発生する球面収差、コマ収差、軸上色収差、倍率色収差を補正することができる。また、第５レンズ成分Ｌ５の像側凸面と第６レンズ成分Ｌ６の正の屈折力により光束を集光することができる。さらに、第７レンズ成分Ｌ７の負の屈折力によりペッツバール和を小さくして像面湾曲を小さくすることができる。

したがって、本実施形態に係る液浸対物光学系１によれば、外径が細く、全長が長く、色収差が良好に補正されていて、高開口数で、in vivo観察に適した対物光学系が実現できるという効果がある。

図２に、本実施形態に係る液浸対物光学系１を小型のレーザスキャン共焦点光学システム２に接続した例を示す。
このレーザスキャン共焦点光学システム２は、上記液浸対物光学系１を取り付けた走査ユニット３と、該走査ユニット３に接続された光学ユニット４および制御ユニット５と、これら光学ユニット４および制御ユニット５に接続されたコンピュータ（ＰＣ）６と、該コンピュータ６に接続されたモニタ７とを備えている。

光学ユニット４内には、励起用のレーザ光源と、ダイクロイックミラーと、励起光カットフィルタと、光検出器とが備えられている（いずれも図示略）。光学ユニット４は光ファイバ８により走査ユニット３に接続されている。また、制御ユニット５は、電気信号線９により走査ユニット３に接続されている。

また、走査ユニット３内には、伝播されてきたレーザ光を平行光にするコリメータ光学系１０と、制御ユニット５により制御され、コリメータ光学系１０からの平行光を２次元的に走査する光走査部１１と、中間像を結像する瞳投影光学系１２とが備えられている。レーザ光源から発せられたレーザ光は、光ファイバ８を通って走査ユニット３に導かれ、コリメータ光学系１０で平行光にされた後、光走査部１１で光の射出方向が走査され、瞳投影光学系１２で中間像を結像するようになっている。

図中、符号１３は制御ユニット５により制御されコリメータ光学系を光軸方向に移動させて焦点位置の調節を行うアクチュエータ、符号１４は走査ユニット３を任意の角度および位置に配置可能に支持するアームである。
瞳投影光学系１２には液浸対物光学系１が接続されていて、瞳投影光学系１２で結像された像が、図１に示された液浸対物光学系１によって物体（生体）Ａへ再結像され、観察対象部位（生体組織や色素等）Ｂの励起を行なうようになっている。

物体（生体）Ａの観察対象部位Ｂで発生した蛍光は、液浸対物光学系１、瞳投影光学系１２、光走査部１１、コリメータ光学系１０、光ファイバ８を経て、光学ユニット４内の図示しないダイクロイックミラーで励起光と分離された後、励起光カットフィルタを経て、光検出器で検出されるようになっている。コンピュータ６は、光検出器により検出された蛍光に所定の画像処理を施して、モニタ７に蛍光画像を表示するようになっている。

本実施形態においては、光ファイバ８のコアが共焦点ピンホールの役割をしており、物体Ａを観察する場合は、フォーカスが合った部分の近傍以外の部位からの光がカットされる。したがって、ＳＮ比の高い画像をモニタ７に表示することができる。
また、アクチュエータ１３を作動させて走査ユニット３内にあるコリメータ光学系１０光ファイバ８との距離を変化させることで、液浸対物光学系１の長手方向（Ｚ方向）の観察位置を走査できるので、光走査部１１での横方向（Ｘ，Ｙ方向）の走査と組み合わせることで３次元の画像取得も可能である。

［第１実施例］
以下、上記実施形態に係る液浸対物光学系１の第１実施例について、図３から図５を参照して説明する。
本実施例に係る液浸対物光学系１は、図３に示されるように、物体側から順に、第１レンズ成分Ｌ１〜第４レンズ成分Ｌ４からなる第１群と、第５レンズ成分Ｌ５〜第７レンズ成分Ｌ７からなる第２群により構成されている。第１レンズ成分は、平行平面板Ｌ１１と、物体側に平面を向け、像面側に凸面を向け正の屈折力を有する平凸レンズＬ１２とから構成されている。第２レンズ成分Ｌ２は、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する両凸レンズから構成されている。

第３レンズ成分Ｌ３は、相互に接合されて全体として正の屈折力を有する両凸レンズＬ３１と負レンズＬ３２との接合レンズである。第４レンズ成分Ｌ４は、相互に接合された負レンズＬ４１と両凸レンズＬ４２との接合レンズである。第５レンズ成分Ｌ５は、相互に接合された物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５１と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５２との接合レンズである。第６レンズ成分Ｌ６は正の屈折力を有する平凸レンズＬ６１と平凸レンズＬ６２とから構成されている。第７レンズ成分Ｌ７は負の屈折力を持つ負メニスカスレンズにより構成されている。

表１に、本実施例の液浸対物光学系の数値データを示す。この数値データは、図３のレンズ配列に対応している。記号ｒは曲率半径、記号ｄは面間隔、記号ｎはｄ線に対する屈折率、記号νはｄ線に対するアッベ数を示している。

また、上記数値データを有する本実施例による物体側開口数ＮＡ、倍率Ｍ、第１群全体の焦点距離Ｆ１、物体面から像面までの距離ＬＴ、第１群の長さＬＧ１、作動距離ＷＤをそれぞれ表２に示す（表２の上側、実施例１の欄）。また、表２には上記条件式（１）〜（８）の値を示す（表２の下側、実施例１の欄）。
これによれば、本実施形態に係る液浸対物光学系１は、上記条件式（１）〜（８）を満足している。

表２に示されるように、本実施例によれば、液浸対物光学系１の物体面から結像面の光学系の全長は２７．８８２ｍｍであるので、液浸対物光学系１の後ろに瞳投影光学系１２や走査ユニット１１を接続しても、瞳投影光学系１２や走査ユニット１１が物体Ａと接触し難い長さになっている。
また、第１群の長さは８．６６ｍｍであり、第１群のレンズ径は２．５ｍｍ以下である。したがって、マウスなどの小動物を低侵襲で生体の深部を観察するのに適している。

また、表２に示すように、開口数が０．７と高く、軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されているので、白色光観察や蛍光観察、特にレーザー走査型共焦点光学顕微鏡２の液浸対物光学系１として適している。
さらに、作動距離（ＷＤ）は０．２ｍｍであり、液浸対物光学系１の先端部を生体Ａに密着させることで、生体Ａ内部を、ブレなく観察することが可能である。

図４および図５に、本実施例に係る液浸対物光学系１の収差図を示す。
図４（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差をそれぞれ示している。また、図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ、メリディオナル面のコマ収差、サジタル面のコマ収差を示している。図中符号、ＮＡは像側の開口数、ｙは像高、Ｍはメリディオナル面、Ｓはサジタル面の収差をそれぞれ示している。また、倍率色収差はｄ線（５８７．５６ｎｍ）を基準にしたものである。また、球面収差、倍率色収差において、Ｃ線は６５６．２７ｎｍ、ｄ線は５８７．５６ｎｍ、ｅ線は５４６．０７ｎｍ、Ｆ線は４８６．１３ｎｍ、ｇ線は４３５．８４ｎｍである。

［第２実施例］
次に、上記実施形態に係る液浸対物光学系１の第２実施例について、図６から図８を参照して説明する。
本実施例に係る液浸対物光学系１は、図６に示されるように、物体側から順に、第１レンズ成分Ｌ１〜第４レンズ成分Ｌ４からなる第１群と、第５レンズ成分Ｌ５〜第７レンズ成分Ｌ７からなる第２群により構成されている。第１レンズ成分は、平行平面板Ｌ１１と、物体側に平面を向け、像面側に凸面を向け正の屈折力を有する平凸レンズＬ１２とから構成されている。第２レンズ成分Ｌ２は、像面側に凸面を向けた正の屈折力を有する平凸レンズから構成されている。

第３レンズ成分Ｌ３は、相互に接合されて全体として正の屈折力を有する両凸レンズＬ３１と負レンズＬ３２との接合レンズである。第４レンズ成分Ｌ４は、相互に接合された負レンズＬ４１と両凸レンズＬ４２との接合レンズである。第５レンズ成分Ｌ５は、相互に接合された両凹レンズＬ５１と両凸レンズＬ５２との接合レンズである。第６レンズ成分Ｌ６は正の屈折力を有する平凸レンズＬ６１と平凸レンズＬ６２とから構成されている。第７レンズ成分Ｌ７は負の屈折力を持つ負メニスカスレンズにより構成されている。

表３に、本実施例の液浸対物光学系１の数値データを示す。この数値データは、図６のレンズ配列に対応している。

また、上記数値データを有する本実施例による物体側開口数ＮＡ、倍率Ｍ、第１群全体の焦点距離Ｆ１、物体面から像面までの距離ＬＴ、第１群の長さＬＧ１、作動距離ＷＤをそれぞれ表２に示す（表２の上側、実施例２の欄）。また、表２には上記条件式（１）〜（８）の値を示す（表２の下側、実施例２の欄）。
これによれば、本実施形態に係る液浸対物光学系１は、上記条件式（１）〜（８）を満足している。

本実施例は第１実施例と比較して液浸対物光学系１の長さをさらに長くし、色収差を可視光域から９００ｎｍ付近の近赤外域まで補正したものである。表２に示されるように、第１群の長さは８．４８ｍｍであり、第１群のレンズ径は２．５ｍｍ以下であり、マウスなどの小動物の深部を低侵襲で観察するのに適している。
また、開口数が０．７２と高く、軸上色収差および倍率色収差が良好に補正されているので、白色光観察や蛍光観察、特にレーザー走査型共焦点光学顕微鏡２の液浸対物光学系１として適している。

さらに、液浸対物光学系１の物体面から結像面の光学系の全長は３１．１５７ｍｍあるので、液浸対物光学系１の後ろに瞳投影光学系１２や走査ユニット１１を接続しても、瞳投影光学系１２や走査ユニット１１が動物Ａと接触し難い長さになっている。
また、作動距離（ＷＤ）は０．０５ｍｍであり、液浸対物光学系１の先端部を生体Ａに密着させることで、生体Ａの表面近傍をブレることなく観察可能である。

図７および図８に、本実施例に係る液浸対物光学系１の収差図を示す。
図７（ａ）は球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は歪曲収差、（ｄ）は倍率色収差をそれぞれ示している。また、図８（ａ），（ｂ）はそれぞれ、メリディオナル面のコマ収差、サジタル面のコマ収差を示している。図中符号は図４のおよび図５の収差図と同様である。また、球面収差、倍率色収差において、ｓ線は８５２．１１ｎｍ、Ｃ線は６５６．２７ｎｍ、ｄ線は５８７．５６ｎｍ、ｅ線は５４６．０７ｎｍ、Ｆ線は４８６．１３ｎｍ、ｇ線は４３５．８４ｎｍである。

第１、第２の実施例に係る液浸対物光学系１には、イメージファイババンドル、ＣＣＤを接続して明視野観察を行なうことも可能である。
その場合には、液浸対物光学系１のすぐ外側に照明用ファイバを設けて生体を照明したり、液浸対物光学系１の後ろ側にリレーレンズとハーフミラーを設けて照明光を液浸対物光学系と同軸に入射させる方法などがある。

本発明の一実施形態に係る液浸対物光学系を示すレンズ配列である。 図１の液浸対物レンズを取り付けた小型のレーザスキャン共焦点光学システムに接続した例を示す全体構成図である。 本発明の第１の実施例に係る液浸対物光学系のレンズ配列を示す図である。 図３のレンズ配列による収差図を示す図である。 図３のレンズ配列によるコマ収差を示す収差図である。 本発明の第２の実施例に係る液浸対物光学系のレンズ配列を示す図である。 図６のレンズ配列による収差図を示す図である。 図６のレンズ配列によるコマ収差を示す収差図である。

符号の説明

１ 液浸対物光学系
Ｌ１ 第１レンズ成分
Ｌ１１ 平行平面板
Ｌ１２ 平凸レンズ
Ｌ２ 第２レンズ成分
Ｌ３ 第３レンズ成分
Ｌ３１ 両凸レンズ
Ｌ３２ 負レンズ
Ｌ４ 第４レンズ成分
Ｌ４１ 負レンズ
Ｌ４２ 両凸レンズ
Ｌ５ 第５レンズ成分
Ｌ６ 第６レンズ成分
Ｌ７ 第７レンズ成分

Claims (6)

1. 物体側から順に、第１群と第２群とから構成され、
   前記第１群は、
   物体側が平面で像面側に凸面を向けた正の屈折力を持った単レンズである第１レンズ成分と、
   像面側に凸面を向け正の屈折力を持った単レンズである第２レンズ成分と、
   両凸レンズと負レンズを接合し全体として正の屈折力を持った接合レンズである第３レンズ成分と、
   負レンズと両凸レンズを接合した接合レンズである第４レンズ成分とから構成され、
   前記第２群は、
   物体側に凹面を向けたレンズと像面側に凸面を向けたレンズを接合した接合レンズである第５レンズ成分と、
   正の屈折力を持つ複合レンズである第６レンズ成分と、
   負の屈折力を持った単レンズである第７レンズ成分とから構成され、
   条件式（１）および（２）を満足する液浸対物光学系。
   ０．２＜｜Ｍ・Ｆ１／ＬＴ｜＜０．４５ （１）
   ０．２＜｜ＬＧ１／ＬＴ｜＜０．４ （２）
   ここで、Ｆ１は前記１群全体の焦点距離、Ｍは前記対物光学系の倍率、ＬＴは物体面から像面までの距離、ＬＧ１は前記第１レンズ成分の物体側から第４レンズ成分の像側までの距離である。
2. 条件式（３）、（４）および（５）を満足する請求項１に記載の液浸対物光学系。
   ν４２−ν４１＞４０ （３）
   ｎ４１−ｎ４２＞０．３ （４）
   ０．７＜｜Ｒ４／Ｆ１｜＜１．２ （５）
   ここで、Ｒ４は第４レンズ成分の接合面の曲率半径、ν４１、ν４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対するアッベ数、ｎ４１、ｎ４２は各々第４レンズ成分の負レンズと両凸正レンズのｄ線に対する屈折率である。
3. 条件式（６）および（７）を満足する請求項１または請求項２に記載の液浸対物光学系。
   ν３１−ν３２≧４０ （６）
   ０．７＜｜Ｒ３／Ｆ１｜＜１．７ （７）
   ここで、Ｒ３は第３レンズ成分の接合面の曲率半径、ν３１、ν３２は各々第３レンズ成分の両凸正レンズと負レンズのｄ線に対するアッベ数である。
4. 条件式（８）を満足する請求項１から請求項３のいずれかに記載の液浸対物光学系。
   ０．５≦｜Ｒ５Ｏ／Ｒ５Ｉ｜≦０．８ （８）
   ここで、Ｒ５Ｏは第５レンズ成分の物体側凹面の曲率半径、Ｒ５Ｉは第５レンズ成分の像面側凸面の曲率半径である。
5. 前記第１レンズ成分が、平行平面板と平凸レンズを接合したものである請求項１から請求項４のいずれかに記載の液浸対物光学系。
6. 前記第６レンズ成分が、２枚の正の屈折力を持ったレンズで構成されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の液浸対物光学系。

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