コンデンサレンズ及び顕微鏡装置
【課題】長い物体距離や大きな開口数という高い光学性能を達成するとともに、全長の短いコンデンサレンズ、及び、このコンデンサレンズを有する顕微鏡装置を提供する。
【解決手段】顕微鏡装置１０に用いられ、標本からの観察光を集光するコンデンサレンズＣＬは、観察光が集光されて出射する側から順に、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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成され、所定の条件を満足することを特徴とする。
【解決手段】顕微鏡装置１０に用いられ、標本からの観察光を集光するコンデンサレンズＣＬは、観察光が集光されて出射する側から順に、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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成され、所定の条件を満足することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサレンズ及び顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多光子励起により標本を観察する顕微鏡装置では、光源から出た照明光を対物レンズを介して標本に照射し、この照明光により励起した標本から発生する蛍光を対物レンズにより集光して検出するように構成されている。また、このようにして発生した蛍光を、標本を挟んで対物レンズに対向するように配置されたコンデンサレンズで集光し検出するように構成された顕微鏡装置も存在する。このような顕微鏡装置を用いて標本の深部（例えば表面から１ｍｍ以上の深さの部分）を観察する場合、上述の対物レンズやコンデンサレンズにも１ｍｍ以上の作動距離（対物レンズやコンデンサレンズの最も標本側のレンズ面から標本（物体）までの光軸上の距離（物体距離とも呼ぶ））が要求される。また、標本で発生した蛍光を効率良く集光するためには、開口数（ＮＡ）の大きい対物レンズやコンデンサレンズが必要である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような顕微鏡装置に用いられるコンデンサレンズは、標本の下部に配置されるため、その全長が長いと、観察者が対物レンズを介して標本を観察するときに、その観察するための位置が高くなり、作業しにくくなってしまう。そのため、このようなコンデンサレンズは、上述した物体距離や開口数といった光学性能を満足しながら、その全長を短くしなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、長い物体距離や大きな開口数という高い光学性能を達成するとともに、全長の短いコンデンサレンズを提供し、さらに、このコンデンサレンズを有する顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るコンデンサレンズは、標本からの観察光を集光するコンデンサレンズであって、観察光が集光されて出射する側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、から構成され、次式の条件を満足することを特徴とする。
ＮＡ ＞ ０．９
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸の距離
ＴＬ：全長
【０００７】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
ＴＬ／ｆ ＜ ３
但し、
ＴＬ：全長
ｆ：全系の焦点距離
【０００８】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０
但し、
ｒ6：第３レンズ群の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：第３レンズ群の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【０００９】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
φ ＞ １．７
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］であり、以下に定義するφ′よりも大きな値であるとする
φ′：標本がスライドガラスで覆われ、さらに最も標本側のレンズ面とスライドガラスとの間に浸液として水が満たされているときの最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径［ｍｍ］であり、次式で表される
φ′＝２×（（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI））
但し、
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸上の距離
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ｄ：スライドグラスの厚さ
ｎG：スライドグラスの媒質のｄ線に対する屈折率
ｎI：浸液のｄ線に対する屈折率
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG）
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI）
【００１０】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
ｆ１／ｆ ＞ ６．４
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【００１１】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
Ｌ／ＴＬ ＜ １
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面から標本までの光軸上の距離
ＴＬ：全長
【００１２】
また、このようなコンデンサレンズは、最も標本側に石英で形成された平行平板を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る顕微鏡装置は、標本を挟んで対物レンズと対向するように配置され、標本から出た光を集光する上述のコンデンサレンズのいずれかを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を以上のように構成すると、長い物体距離や大きな開口数という高い光学性能を達成するとともに、全長の短いコンデンサレンズを提供することができ、さらに、このコンデンサレンズを有する顕微鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】コンデンサレンズのレンズ断面図である。
【図３】コンデンサレンズの最も標本側の有効径を説明するための説明図である。
【図４】第１実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図である。
【図５】第２実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図であって、球面収差を考慮しないときを示す。
【図６】第２実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図であって、球面収差を考慮したときを示す。
【図７】第３実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて顕微鏡装置の構成について説明する。この顕微鏡装置１０は、第１の光源装置２０から放射されたレーザ光を対物レンズ３４を介してステージ１１上に載置された標本に照射して走査する走査光学系３０と、このレーザ光により励起した標本から発生する蛍光（観察光）を、対物レンズ３４を介して第１の光検出部５０に導く第１の集光光学系４０と、標本を挟んで対物レンズ３４と対向するように配置されたコンデンサレンズ６１により標本から発生した蛍光を集光して第２の光検出部７０に導く第２の集光光学系６０と、を有している。また、この顕微鏡装置１０は、水銀ランプ等を有し、対物レンズ３４を介して標本を同軸落射照明するための落射照明光を放射する第２の光源装置８０、ハロゲンランプ等を有し、コンデンサレンズ６１を介して標本を透過照明するための透過照明光を放射する第３の光源装置９０、コンデンサレンズ６１を含み第３の光源装置９０からの透過照明光を標本に導く透過照明光学系１００、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、落射照明若しくは透過照明による標本の像を検出して画像に変換する撮像装置１１０、及び、標本を透過したレーザ光の強度を検出する透過光検出部１２０を有している。
【００１７】
この顕微鏡装置１０において、第１の光源装置２０は、標本の多光子励起を誘発させるための、所定の周期で非常に短いパルス状の赤外光（レーザ光）を射出するものである。このパルス状の赤外光は、例えば１００フェムト秒のパルス光であって、以下、「ＩＲパルス光」と呼ぶ。
【００１８】
走査光学系３０は、第１の光源装置２０側から順に、走査ユニット３１、スキャンレンズ３２、第２対物レンズ３３、及び、対物レンズ３４を有している。
【００１９】
また、第１の集光光学系４０は、走査光学系３０の第２対物レンズ３３及び対物レンズ３４の間の光軸上に配置され、第１の光源装置２０からのＩＲパルス光を透過し、標本で発生した蛍光を反射する第１のダイクロイックミラー４１、この第１のダイクイックミラー４１で反射した蛍光を集光して第１の光検出部５０に導く、第１の集光レンズ４２及び第２の集光レンズ４３から構成されている。なお、第１の光検出部５０は蛍光を検出するために、例えば、ＰＭＴ（Photo Multiplier Tube：光電子倍増管）が用いられる。
【００２０】
また、第２の集光光学系６０は、標本側から順に、コンデンサレンズ６１、このコンデンサレンズ６１で集光された蛍光を反射し、標本を透過したＩＲパルス光を透過する第２のダイクロイックミラー６２、この第２のダイクロイックミラー６２で反射した蛍光を第２の光検出部７０に導く、第３の集光レンズ６３及び第４の集光レンズ６４から構成されている。なお、第２の光検出部７０も、蛍光を検出するために、例えば、ＰＭＴが用いられる。
【００２１】
また、この顕微鏡装置１０において、第２の光源装置８０から放射された落射照明光は、走査光学系３０の第２対物レンズ３３と対物レンズ３４との間の光軸上に配置されたハーフミラー８１で反射されて対物レンズ３４に導かれ、この対物レンズ３４を介して標本上に照射される。また、透過照明光学系１００は、第３の光源装置９０から放射された透過照明光を反射する第１のミラー１０１、及び、この第１のミラー１０１で反射した光を集光をする第５の集光レンズ１０２から構成され、第５の集光レンズ１０２で集光された透過照明光がコンデンサレンズ６１を介して標本に照射される。また、走査光学系３０の光軸上であって、第２対物レンズ３３よりも第１の光源装置２０側には、第２のミラー１１１が配置され、標本で反射した落射照明光又は標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で略平行光に変換されたのち、第２対物レンズ３３で集光され、この第２のミラー１１１で反射されて撮像装置１１０に導かれる。さらに、第３の光源装置９０と第１のミラー１０１との間には、標本を透過したＩＲパルス光を反射する第３のミラー１２１が配置されており、この第３のミラー１２１で反射されたＩＲパルス光は、透過光検出部１２０に入射する。
【００２２】
また、対物レンズ３４の第１の光源装置２０側には標本を微分干渉観察するための第１のＤＩＣプリズム３５が配置され、コンデンサレンズ６１の透過光検出部１２０側には標本を微分干渉観察するための第２のＤＩＣプリズム６５が配置されている。
【００２３】
なお、上述した第１のダイクロイックミラー４１、第２のダイクロイックミラー６２、ハーフミラー８１、第２のミラー１１１、第３のミラー１２１、第１のＤＩＣプリズム３５及び第２のＤＩＣプリズム６５は、標本の観察方法に応じて、適宜光軸上に対して挿抜される。
【００２４】
この顕微鏡装置１０を、多光子励起による走査型顕微鏡として用いる場合には、第１のダイクロイックミラー４１及び第２のダイクロイックミラー６２を光軸上に配置して観察を行う。第１の光源装置２０から出射した略平行光であるＩＲパルス光（レーザ光）は、走査ユニット３１に入射する。この走査ユニット３１は、光軸に直交する方向にＩＲパルス光を２次元的に走査するものであり、例えば、ＩＲパルス光を反射することによりこのＩＲパルス光を光軸に直交する面内で所定の方向に偏向させる第１の偏向素子、及び、第１の偏向素子で反射されたＩＲパルス光をさらに反射することによりこのＩＲパルス光を光軸に直交する面内で第１の偏向素子の偏向方向と直交する方向に偏向させる第２の偏向素子とから構成される。そして、これらの偏向素子により偏向されて走査ユニット３１を出射したＩＲパルス光は、スキャンレンズ３２により像面Ｉ１に集光された後、第２対物レンズ３３を通過することにより再び略平行光となり、第１のダイクロイックミラー４１を透過して対物レンズ３４により標本上のこの対物レンズ３４の焦点面に集光される。なお、標本上に集光されたＩＲパルス光は点像となっており、その点像の径は対物レンズ３４の開口数（ＮＡ）で決まる大きさである。なお、本実施形態に係る顕微鏡装置１０は、標本の観察した位置に応じて対物レンズ３４を光軸方向に移動させて、この対物レンズ３４の焦点面を観察位置に移動させることができる。
【００２５】
上述したようにこのＩＲパルス光は、標本を励起するための励起光として用いられる。そのためこのＩＲパルス光が標本に照射されると、標本からは多光子励起による蛍光（観察光）が発生し、この蛍光のうち、対物レンズ３４側に放射された蛍光は、この対物レンズ３４で略平行光となり、第１のダイクロイックミラー４１で反射される。そして、この蛍光は、第１の集光レンズ４２で像面Ｉ２に集光された後、第２の集光レンズ４３で略平行光にされて第１の光検出部５０に入射する。
【００２６】
一方、標本で発生した蛍光のうち、コンデンサレンズ６１側に放射された蛍光は、コンデンサレンズ６１に入射する。本実施形態に係る顕微鏡装置１０において、このコンデンサレンズ６１の焦点面も、対物レンズ３４の焦点面の移動に合わせて光軸方向に移動可能に構成されている。そのため、このコンデンサレンズ６１に入射した蛍光は、略平行光に変換されて第２のダイクロイックミラー６２で反射され、第３の集光レンズ６３で像面Ｉ３に集光された後、第４の集光レンズ６４で略平行光にされて第２の光検出部７０に入射する。
【００２７】
多光子励起による蛍光は、対物レンズ３４の焦点面上であって、ＩＲパルス光が集光されて点像になっている部分でしか発生しないため、この蛍光をスキャンユニット３１でデスキャンしたり、ピンホールを配置したりする必要はなく、第１及び第２の光検出部５０，７０で直接検出することができる。そのため、これらの第１及び第２の光検出部５０，７０は、ＮＤＤ（Non Descanned Detector）とも呼ばれる。
【００２８】
また、このとき、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置し、さらに、第３のミラー１２１を光軸上に配置して、標本を透過したＩＲパルス光を透過光検出部１２０で検出することにより、標本の微分干渉観察を行うことも可能である。
【００２９】
また、標本を第３の光源装置９０の透過照明光により、微分干渉観察するときは、第２のミラー１１１、並びに、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置して観察を行う。第３の光源装置９０を出射した透過照明光は第１のミラー１０１で反射されて、第５の集光レンズ１０２で略平行光にされ、第２のＤＩＣプリズム６５を透過してコンデンサレンズ６１で集光されて標本に照射される。そして、この標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で再度集光されて略平行光になった後、第１のＤＩＣプリズム３５及びハーフミラー８１を透過して第２対物レンズ３３で集光され、さらに、第２のミラー１１１で反射されて撮像装置１１０に入射して、標本の画像が取得される。
【００３０】
また、標本を第３の光源装置９０の透過照明光により、微分干渉観察するときは、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くようにな不図示のミラー（第２のミラー１１１を約９０度回転させて配置したもの）、並びに、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置して観察を行う。この第３の光源装置９０を出射した透過照明光は第１のミラー１０１で反射されて、第５の集光レンズ１０２で略平行光にされ、第２のＤＩＣプリズム６５を透過してコンデンサレンズ６１で集光されて標本に照射される。そして、この標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で再度集光されて略平行光になった後、第１のＤＩＣプリズム３５透過して第２対物レンズ３３で集光され、さらに、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くような不図示のミラーで反射されることにより、接眼レンズ１２で目視により標本を観察することができる。
【００３１】
なお、上述の説明と同様に、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を介さずに、落射照明若しくは透過照明した標本を、第２のミラー１１１の偏向角度を変えて、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くことにより、目視により標本を観察することもできる。
【００３２】
次に、図２を用いて、上述の顕微鏡装置１０に用いられるコンデンサレンズＣＬ（６１）について説明する。このコンデンサレンズＣＬは、標本から出た観察光がこのコンデンサレンズＣＬで集光されて出射する側（以下、「射出側」と呼ぶ）、すなわち、図１における第２の光検出部７０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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。なお、このコンデンサレンズＣＬの射出側には、開口絞りＳが配置されている。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１は、射出側から順に、両凸レンズＬ１と射出側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２とを接合した接合レンズで構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、射出側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３で構成される。また、第３レンズ群Ｇ３は、射出側から順に、両凸レンズＬ４と射出側に凹面を向けた平凹レンズＬ５と平行平板形状の保護部材ＰＬとを接合した接合レンズで構成される。
【００３４】
本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、全長を短くするために、正の屈折力を有する３つのレンズ群で構成され、色収差の補正をするために、そのうちの２群（第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３）を接合レンズで構成している。また、このコンデンサレンズＣＬは、上述したように、標本で発生した蛍光（２光子励起により発生した蛍光）を集光して第２の光検出部７０に導くものであるため、標本側は高開口数であることが必要である。そのため、標本側の接合レンズである第３レンズ群Ｇ３において、標本側のレンズＬ５が負レンズとなるように配置されている（すなわち、射出側から順に、正レンズＬ４、負レンズＬ５の順で接合されるように配置されている）必要がある。
【００３５】
ところで、このようなコンデンサレンズＣＬでは、開口数を大きくするために、最も標本側のレンズ面と標本（例えばスライドグラスＳＧ）との間を浸液ＩＬで満たして使用される。この場合、マウスの脳細胞のように、生体細胞を標本とする場合には浸液ＩＬとして水が使用される。上述した第３レンズ群Ｇ３の標本側の負レンズＬ５には、色収差補正のため、高屈折率で高分散の硝材を用いることが必要であるが、このような硝材は、水に触れると時間の経過と共に白色化する、いわゆる「水やけ」を起こし易い。そのため、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬでは、このコンデンサレンズＣＬの最も標本側、すなわち、第３レンズ群Ｇ３の最も標本側に、水やけを起こし難い石英で形成された平行平板形状の保護部材ＰＬが接合されている。このような保護部材ＰＬを設けることにより、浸液（水）とこのコンデンサレンズＣＬの最も標本側のレンズ面とが接触しても、水やけを起こすことがない。また、この保護部材ＰＬを平行平板形状とすることで、このコンデンサレンズＣＬ全体の収差に与える影響を最小限に抑えることができる。なお、この保護部材ＰＬは、平行平板形状に限定されることはなく、正の屈折力や負の屈折力を有するレンズで構成することも可能である。また、この保護部材ＰＬの材質は石英に限定されることはなく、水やけをしにくい材質ならば使用することが可能である。また、水やけをしにくい成分を最も標本側のレンズ面に塗布（コーティング）しても良い。
【００３６】
なお、上述したように、透過ＮＤＤ（第２の光検出部７０）で標本を観察する場合、対物レンズ３４を介して標本に照射された励起光（多光子励起）により生じた蛍光を、このコンデンサレンズＣＬにより集光して透過ＮＤＤに導く。例えば、上述したマウスの脳細胞のスライス標本を表面から深部（１ｍｍ以上の深さ）まで観察する場合を想定すると、励起点から発する蛍光を効率良く取得するためには、対物レンズ３４及びコンデンサレンズＣＬ（６１）を、光軸方向に沿って同時に上下させる必要があり、対物レンズ３４と同様に、このコンデンサレンズＣＬも１ｍｍ以上の作動距離（物体距離）が必要になる。
【００３７】
それでは、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬを構成するための条件について説明する。まず、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（１）を満足することが望ましい。
【００３８】
ＮＡ ＞ ０．９ （１）
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
【００３９】
標本のより深部で明るい蛍光像を得るためには、励起点で発生した蛍光のうち、標本内で散乱された成分までこのコンデンサレンズＣＬで取り込むことが好ましいが、この場合、広い角度から散乱された蛍光を集光する必要があり、そのために高開口数が必要となる。励起点で発生した蛍光が、球面状に広がると仮定すると、コンデンサレンズＣＬで取り込むことが可能な蛍光は、この球面のうち、光軸に直交する面で切り取った半球面状に広がる蛍光である。このうち、２５％以上の蛍光がコンデンサレンズＣＬに入射するためには、上記条件式（１）を満足することが望ましい。ここで、上述したように、浸液として水を使用しているため、最も標本側のレンズ面（図２における第９面）の標本側の媒質は水である。なお、より明るい蛍光強度を検出するためには、条件式（１）の下限値を１．１５とすることが望ましい。
【００４０】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（２）を満足することが望ましい。
【００４１】
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７ （２）
但し、
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸の距離（物体距離）
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
【００４２】
条件式（２）は本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬの物体距離と全長との比を規定するものであり、この条件式（２）を満足することにより、標本の深部まで観察することができる物体距離の長いコンデンサレンズＣＬを提供することができる。この条件式（２）の下限値を下回るとコンデンサレンズＣＬの全長が長くなる傾向にあるので好ましくない。なお、条件式（２）の下限値を０．０５とすることが望ましい。さらに、条件式（２）の下限値を０．０６とすることが望ましい。
【００４３】
また、この条件式（２）の上限値を上回ると先玉（最も標本側のレンズ（第３レンズ群Ｇ３））の有効径が大きくなる傾向にあるため、結果的にレンズが厚くなり（レンズ縁厚を確保するため）コンデンサレンズＣＬの大型化に繋がるので好ましくない。なお、条件式（２）の上限値を０．１２とすることが望ましい。さらに、条件式（２）の上限値を０．１０とすることが望ましい。
【００４４】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
【００４５】
ＴＬ／ｆ ＜ ３ （３）
但し、
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
ｆ：コンデンサレンズＣＬの全系の焦点距離
【００４６】
条件式（３）は本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬの全長と全系の焦点距離との比、すなわちテレ比を規定するものである。この条件式（３）を満足することにより、全長が短いコンデンサレンズＣＬを提供することができる。上述したように、このコンデンサレンズＣＬの全長が長くなると、観察者が対物レンズを介して標本を観察するときに、その観察するための位置が高くなり、作業しにくくなってしまうからである。この条件式（３）の上限値を上回ると全長が長くなるので好ましくない。
【００４７】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００４８】
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０ （４）
但し、
ｒ6：第３レンズ群Ｇ３の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：第３レンズ群Ｇ３の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【００４９】
条件式（４）は、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬが高開口数であるための条件であって、このコンデンサレンズＣＬの最も標本側に配置された第３レンズ群Ｇ３のうち、最も射出側に位置するレンズ（図２における両凸レンズＬ４）の射出側のレンズ面（第６面）の曲率半径とこのレンズの媒質のｄ線に対する屈折率との比として規定されている。この条件式（４）の下限値を下回るとコンデンサレンズＣＬが小型化し過ぎてしまい、高開口数を確保するために構成するレンズの縁厚が薄くなる傾向にあり、製造が困難になるため好ましくない。また、この条件式（４）の上限値を上回るとコンデンサレンズＣＬが大型化してしまう傾向にあるため好ましくない。なお、条件式（４）の上限値を５．０とすることが望ましい。さらに、条件式（４）の上限値を４．８とすることが望ましい。
【００５０】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（５）を満足することが望ましい。
【００５１】
φ ＞ １．７ （５）
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］
【００５２】
なお、図２に示すように、標本を覆うようにスライドグラスＳＧが配置されているときは、この有効径φは、スライドグラスＳＧの厚さｄ及び媒質のｄ線に対する屈折率ｎGにより決まる、上述の最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束系φ′よりも大きな値となる。ここで、図３に示すように、最大開口数の光線の標本からスライドグラスＳＧに射出するときの射出角をθGとし、この最大開口数の光線のスライドグラスＳＧから浸液ＩＬに射出するときの射出角をθIとする。まず、浸液ＩＬ内では、ＮＡ＝ｎI×ｓｉｎθIの関係が成り立つため、次式（ａ）の関係を導き出すことができる。
【００５３】
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI） （ａ）
【００５４】
また、スネルの法則より、ｎG×ｓｉｎθG＝ｎI×ｓｉｎθIが成り立つことこから、上述の浸液ＩＬでの関係を式（ａ）に当てはめることにより次式（ｂ）を導き出すことができ、さらにこの式（ｂ）から次式（ｃ）の関係が導き出される。
【００５５】
ｓｉｎθG＝（ｎI／ｎG）ｓｉｎθI
＝（ｎI／ｎG）・（ＮＡ／ｎI）
＝ＮＡ／ｎG （ｂ）
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG） （ｃ）
【００５６】
また、図３に示すように、スライドグラスＳＧと浸液ＩＬとの境界における軸上ビーム光束の高さｙ１は、次式（ｄ）で表され、この軸上ビーム光束がコンデンサレンズＣＬの最も標本側の面に入射するときの、スライドグラスＳＧと浸液ＩＬとの境界に入射した位置からの高さｙ２は、次式（ｅ）で表される。
【００５７】
ｙ１＝ｄ・ｔａｎθG （ｄ）
ｙ２＝（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI （ｅ）
【００５８】
以上より、コンデンサレンズＣＬの最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径φ′は、次式（ｆ）のように表される。
【００５９】
φ′＝２×（ｙ１＋ｙ２）
＝２×（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI）） （ｆ）
【００６０】
条件式（５）は、コンデンサレンズＣＬの最も標本側の有効径を規定するものである。十分な物体距離を有し、かつ、高開口数のコンデンサレンズＣＬとするためには、最も標本側のレンズ面の有効径φが上記条件式（５）を満足することが必要である。この条件式（５）の下限値を下回ると、十分な物体距離又は開口数を得ることができない。なお、条件式（５）の下限値を３．６とすることが望ましい。さらに、条件式（５）の下限値を６とすることが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（６）を満足することが望ましい。
【００６２】
ｆ１／ｆ ＞ ６．４ （６）
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：コンデンサレンズＣＬの全系の焦点距離
【００６３】
条件式（６）は、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬで発生する球面収差を抑えるための条件である。このようなコンデンサレンズＣＬにおいて球面収差が生じると、高ＮＡ成分の光が第２の光検出部７０の光検出素子から外れてしまい、取得画像が暗くなる場合がある。上述したように、ＮＤＤは少しでも明るい蛍光像を得るために、励起点から生じてコンデンサレンズＣＬに直接入射する蛍光だけでなく、標本内部での散乱光も受光素子まで届くようにすることが必要である。そのため、このコンデンサレンズＣＬにおける最大開口数の光線（ｄ線）での球面収差量の絶対値は、０．０４以下であることが望ましい。なお、ここで言う球面収差量は、ガウス像面からのズレ量、すなわち、このコンデンサレンズＣＬの射出側から平行光束を入射させ、標本面上に結像させたときの球面収差量である。
【００６４】
コンデンサレンズＣＬを構成する第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力が強くなると、これらのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３を構成するレンズ面の曲率が強くなり球面収差が発生し易くなる。そのため、球面収差は、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力（又は焦点距離）の配置で決定され、例えば、全系の焦点距離と各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の焦点距離との比で規定されることになる。特に、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強く（特に第１面の曲率をきつく）すると、高次の球面収差が大きく発生してしまうため、条件式（６）に示す屈折力配分とすることが望ましい。
【００６５】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（７）を満足することが望ましい。
【００６６】
Ｌ／ＴＬ ＜ １ （７）
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面（第１面）から標本までの光軸上の距離
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
【００６７】
上述したように、このコンデンサレンズＣＬ（６１）を有する顕微鏡装置１０は、標本の微分干渉観察を行うこともできる。この微分干渉観察において、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５は、対物レンズ３４及びコンデンサレンズＣＬの入射瞳の位置に配置される。そのため、このコンデンサレンズＣＬの入射瞳は、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズ群の外に位置するようになっている。すなわち、上述の条件式（７）の条件を満たすように構成されている。
【００６８】
また、有極分子を有する標本に照明光を照射すると、この分子の非線形応答によって、照明光の第２高調波が発生するが（Second Harmonic Generation）、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、この第２高調波の光による観察（ＳＨＧ観察）にも対応することができる。多光子励起を行う場合、第１の光源装置２０から放射されるＩＲパルス光は、およそ７００ｎｍ以上の波長の光が使用される。そのため、このような照明光による第２高調波の光の波長は紫外光の領域になるが、色収差の補正のために必要な高屈折率で高分散の硝材は、紫外光透過率が低い傾向にある。そのため、このような硝材が使われるレンズ（例えば、上述の第３レンズ群Ｇ３の平凹レンズ（負レンズ）Ｌ５）は、第２高調波の光の減衰を少なくするために可能な限り薄くする必要がある。
【００６９】
なお、第２高調波の光として、例えば３８０ｎｍの光の透過率を考慮すると、このコンデンサレンズＣＬに対して使用可能な硝材は低屈折率なものとなる。よって高開口数を実現するためには、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズの曲率半径は小さくなる傾向にある。しかしながら、曲率半径が小さくなると、レンズの縁厚が不足する傾向にあり製造が困難になることに注意が必要である。また、レンズの中心厚が厚くなりコンデンサレンズＣＬの全長が長くなりがちになることに注意が必要である。
【００７０】
また、ＳＨＧ観察に対応するために、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、３８０ｎｍ程度の紫外光の透過率を確保することが必要であるが、接合レンズ（第１及び第３レンズ群Ｇ１，Ｇ３）を構成するレンズＬ１，Ｌ２及びＬ４，Ｌ５，ＰＬを接着する接着剤によっては紫外光で変性する場合がある。そのため、これらの接合レンズに用いられる接着剤は紫外線で変性しないものであることが必要である。
【００７１】
また、このコンデンサレンズＣＬは、標本を透過したＩＲパルス光による微分干渉観察にも対応しているため、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズの空気との境界面（浸液と接する最も標本側の面（第９面）を除く、空気との境界面であって、図２の場合、第１面、第３面、第４面、第５面及び第６面）に、赤外光対応の反射防止コートを成膜することが望ましい。
【００７２】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、図１に示すように、第３の光源装置９０から放射された透過照明光を集光して標本に照射する透過照明光学系としての機能を有している。このような照明光学系で正弦条件（サインコンディション）が崩れていると、主に照明ムラが生じてしまう。また、開口絞りＳにより適切に開口数を制限できなくなり、対物レンズ３４の開口数に対して適切な照明光ＮＡを設定できず、例えば、透過照明による明視野観察を行う際、コントラストの悪い像となってしまう。図２に示す構成のコンデンサレンズＣＬにおいては、第１レンズ群Ｇ１から第２レンズ群Ｇ２へのパワー移動、つまり、第１レンズ群Ｇ１の正のパワーを第２レンズ群Ｇ２に移動し、さらに、第３レンズ群Ｇ３の第７面の曲率半径を小さくすることで正弦条件を補正することが可能である。なお、このようなコンデンサレンズＣＬにおいて良好な照明を行うためには、正弦条件違反量の絶対値が０．３μｍより小さいことが望ましい。さらに良好な照明を行うためには、正弦条件違反量の絶対値が０．１５μｍより小さいことが望ましい。
【実施例】
【００７３】
［第１実施例］
それでは、上述したコンデンサレンズＣＬの実施例について説明する。なお、以降の実施例において、コンデンサレンズＣＬの構成は、図２に示した通りである。まず、以下の表１に、第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの諸元の値を示す。この表１において、全体諸元に示すＮＡは開口数を、ＯＤは物体距離を、ＴＬは全長を、ｄ０は開口絞りＳから第１面（最も射出側のレンズ面）までの光軸上の距離を、Ｌは第１面から標本までの光軸上の距離（Ｌ＝ＴＬ−ｄ０）を、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｎは浸液の媒質のｄ線に対する屈折率を、ｎGはスライドグラスＳＧの媒質のｄ線に対する屈折率を、ｄはスライドグラスＳＧの厚さを、それぞれ表している。なお、全長ＴＬは、開口絞りＳから標本面までの光軸上の距離である。また、レンズデータに示す第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った射出側からの光学面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各光学面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の間隔（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を示している。なお、表１に示す面番号１〜１１は、図２に示す番号１〜１１に対応している。ここで、以下のすべての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面番号ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。なお、曲率半径0.000はレンズ面の場合は平面を表している。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
【００７４】
（表１）
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝1.67
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝0.5
Ｌ＝29.8
ｆ＝10.5
ｆ１＝142.6
ｆ２＝28.1
ｆ３＝13.9
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
（レンズデータ）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 60.000 8.40 1.603 65.4
2 -16.500 1.30 1.755 27.6
3 -125.375 0.30
4 16.100 7.50 1.729 54.6
5 60.364 0.30
6 7.808 7.90 1.603 65.4
7 -35.200 1.90 1.903 35.7
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.50 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００７５】
また、次の表２に、第１実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【００７６】
（表２）
規格化ＮＡ 球面収差量
1.0 -0.00326
0.7 0.00136
0.5 0.00009
0.0 0.00000
【００７７】
また、次の表３に、第１実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【００７８】
（表３）
規格化ＮＡ 正弦条件違反量
1.0 0.00883
0.7 0.02671
0.5 0.02312
0.0 0.00000
【００７９】
以下の表４に、この第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの、上述した条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）を示す。なお、各符号の説明は、上述した通りである。
【００８０】
（表４）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.2
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.055
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝4.87
（５）φ ＝6.8， φ′＝6.7
（６）ｆ１／ｆ＝13.58
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.98
【００８１】
以上のように、この第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【００８２】
図４に、本第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの球面収差、像面湾曲、歪曲収差及びコマ収差の諸収差図を示す。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ｔはｔ線（λ＝１０１４．０ｎｍ）を、それぞれ示している。また、各収差図における縦軸は、球面収差図では開口数の値を示し、像面湾曲図及び歪曲収差図では像高をそれぞれ示し、横軸は収差量を示している。また、コマ収差図は像高Ｙ＝０．５ｍｍ及び０ｍｍのときの値を示しており、横軸は視野像高を示し、縦軸は主光線からのずれ量を示している。また、球面収差図において、実線は球面収差を示し、破線は正弦条件（サインコンディション）を示している。また、像面湾曲図において、実線はメリジオナル像面での値を示し、破線はサジタル像面での値を示している。また、この図４に示す諸収差は、第１レンズ群Ｇ１側、すなわち、射出側から光線追跡を行ったときの値である。なお、これらの収差図の説明は以降の実施例においても同様である。この図４に示す各収差図から明らかなように、第１実施例では諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【００８３】
（第２実施例）
第２実施例として、まず、表５に、球面収差を考慮せず、正弦条件を満たし、かつ、軸上色収差を補正したコンデンサレンズＣＬの諸元の値を示す。
【００８４】
（表５）
−球面収差未補正時−
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝2.00
ＴＬ＝29.0
ｄ０＝2.4
ｆ＝10.5
ｆ１＝66.88
ｆ２＝38.1
ｆ３＝13.36
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 31.000 8.20 1.603 60.7
2 -23.000 1.50 1.847 23.8
3 -150.176 0.30
4 15.300 4.30 1.755 52.3
5 28.751 0.30
6 7.741 7.50 1.603 65.4
7 -42.000 2.00 1.805 25.4
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.83 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００８５】
次に、表６に、上記表５に示すコンデンサレンズＣＬに対して、球面収差を補正したときの諸元の値を示す。
【００８６】
（表６）
−球面収差補正時−
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝2.00
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝3.2
ｆ＝10.5
ｆ１＝70.5
ｆ２＝39.1
ｆ３＝13.4
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 36.743 8.40 1.603 65.4
2 -20.690 1.30 1.755 27.6
3 -152.008 0.30
4 15.602 4.50 1.729 54.6
5 30.245 0.30
6 7.680 7.90 1.603 65.4
7 -44.738 1.90 1.903 35.7
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.83 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００８７】
また、次の表７に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、全系の焦点距離に対する各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の焦点距離の比を示す。
【００８８】
（表７）
未補正 補正
ｆ１／ｆ 6.37 6.71
ｆ２／ｆ 3.63 3.72
ｆ３／ｆ 1.27 1.28
【００８９】
また、次の表８に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【００９０】
（表８）
球面収差量
規格化ＮＡ 未補正 補正
1.0 -0.04733 -0.00378
0.7 0.00828 0.00317
0.5 0.00648 0.00221
0.0 0.00000 0.00000
【００９１】
上述した表８に示すように、光線のＮＡが大きくなるに従って球面収差量の絶対値が大きくなる。このとき、表５に示すように、第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力配置を変化させることにより、球面収差の発生が抑えられていることがわかる。
【００９２】
また、次の表９に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【００９３】
（表９）
正弦条件違反量
規格化ＮＡ 未補正 補正
1.0 -0.00208 0.02487
0.7 0.00109 0.00494
0.5 0.00676 0.00682
0.0 0.00000 0.00000
【００９４】
次の表１０に、この第２実施例に係るコンデンサレンズＣＬのうち、球面収差を補正したときの、各条件対応値の値を示す。
【００９５】
（表１０）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.2
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.066
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝4.79
（５）φ ＝8.2， φ′＝8.1
（６）ｆ１／ｆ＝6.71
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.89
【００９６】
以上のように、球面収差補正後の第２実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【００９７】
また、図５に、本第２実施例における球面収差補正前のコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示し、図６に球面収差補正後のコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示す。これらの図５及び図６から、球面収差補正後のコンデンサレンズＣＬは、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【００９８】
［第３実施例］
次に第３実施例として、保護部材ＰＬを有しないコンデンサレンズＣＬの諸元の値を表１１に示す。すなわち、この第３実施例においては、図２に示す第８面の標本側にスライドガラスＳＧを介して標本が配置されており、この第８面とスライドガラスＳＧのコンデンサレンズＣＬ側の面（第９面）との間に浸液ＩＬが満たされている。また、第１０面が標本である。
【００９９】
（表１１）
［全体諸元］
ＮＡ＝1.0
ＯＤ＝4.00
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝3.0
ｆ＝10.5
ｆ１＝74.86
ｆ２＝34.73
ｆ３＝15.01
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 54.000 8.68 1.623 57.0
2 -15.498 1.50 1.805 25.4
3 -58.695 0.30
4 13.500 3.79 1.729 54.7
5 25.497 0.30
6 8.839 7.06 1.623 57.0
7 -31.000 1.50 1.795 28.7
8 0.000 3.83 1.333 55.9
9 0.000 0.17 1.522 54.3
10 0.000
【０１００】
また、次の表１２に、第３実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【０１０１】
（表１２）
規格化ＮＡ 球面収差量
1.0 -0.02613
0.7 -0.01718
0.5 -0.00916
0.0 0.00000
【０１０２】
また、次の表１３に、第３実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【０１０３】
（表１３）
規格化ＮＡ 正弦条件違反量
1.0 -0.09484
0.7 0.01663
0.5 0.01830
0.0 0.00000
【０１０４】
以下の表１４に、この第３実施例に係るコンデンサレンズＣＬの、上述した条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）を示す。
【０１０５】
（表１４）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.0
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.132
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝5.45
（５）φ ＝11.2， φ′＝9.0
（６）ｆ１／ｆ＝7.13
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.90
【０１０６】
以上のように、この第３実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【０１０７】
また、図７に、本第３実施例におけるコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示す。この図７から、第３実施例のコンデンサレンズＣＬは、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 顕微鏡装置 ３４ 対物レンズ ６１（ＣＬ） コンデンサレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群
ＰＬ 保護部材（平行平板）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサレンズ及び顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多光子励起により標本を観察する顕微鏡装置では、光源から出た照明光を対物レンズを介して標本に照射し、この照明光により励起した標本から発生する蛍光を対物レンズにより集光して検出するように構成されている。また、このようにして発生した蛍光を、標本を挟んで対物レンズに対向するように配置されたコンデンサレンズで集光し検出するように構成された顕微鏡装置も存在する。このような顕微鏡装置を用いて標本の深部（例えば表面から１ｍｍ以上の深さの部分）を観察する場合、上述の対物レンズやコンデンサレンズにも１ｍｍ以上の作動距離（対物レンズやコンデンサレンズの最も標本側のレンズ面から標本（物体）までの光軸上の距離（物体距離とも呼ぶ））が要求される。また、標本で発生した蛍光を効率良く集光するためには、開口数（ＮＡ）の大きい対物レンズやコンデンサレンズが必要である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１７７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような顕微鏡装置に用いられるコンデンサレンズは、標本の下部に配置されるため、その全長が長いと、観察者が対物レンズを介して標本を観察するときに、その観察するための位置が高くなり、作業しにくくなってしまう。そのため、このようなコンデンサレンズは、上述した物体距離や開口数といった光学性能を満足しながら、その全長を短くしなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、長い物体距離や大きな開口数という高い光学性能を達成するとともに、全長の短いコンデンサレンズを提供し、さらに、このコンデンサレンズを有する顕微鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係るコンデンサレンズは、標本からの観察光を集光するコンデンサレンズであって、観察光が集光されて出射する側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、から構成され、次式の条件を満足することを特徴とする。
ＮＡ ＞ ０．９
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸の距離
ＴＬ：全長
【０００７】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
ＴＬ／ｆ ＜ ３
但し、
ＴＬ：全長
ｆ：全系の焦点距離
【０００８】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０
但し、
ｒ6：第３レンズ群の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：第３レンズ群の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【０００９】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
φ ＞ １．７
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］であり、以下に定義するφ′よりも大きな値であるとする
φ′：標本がスライドガラスで覆われ、さらに最も標本側のレンズ面とスライドガラスとの間に浸液として水が満たされているときの最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径［ｍｍ］であり、次式で表される
φ′＝２×（（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI））
但し、
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸上の距離
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ｄ：スライドグラスの厚さ
ｎG：スライドグラスの媒質のｄ線に対する屈折率
ｎI：浸液のｄ線に対する屈折率
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG）
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI）
【００１０】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
ｆ１／ｆ ＞ ６．４
但し、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【００１１】
また、このようなコンデンサレンズは、次式の条件を満足することが好ましい。
Ｌ／ＴＬ ＜ １
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面から標本までの光軸上の距離
ＴＬ：全長
【００１２】
また、このようなコンデンサレンズは、最も標本側に石英で形成された平行平板を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係る顕微鏡装置は、標本を挟んで対物レンズと対向するように配置され、標本から出た光を集光する上述のコンデンサレンズのいずれかを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明を以上のように構成すると、長い物体距離や大きな開口数という高い光学性能を達成するとともに、全長の短いコンデンサレンズを提供することができ、さらに、このコンデンサレンズを有する顕微鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】顕微鏡装置の構成を示す説明図である。
【図２】コンデンサレンズのレンズ断面図である。
【図３】コンデンサレンズの最も標本側の有効径を説明するための説明図である。
【図４】第１実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図である。
【図５】第２実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図であって、球面収差を考慮しないときを示す。
【図６】第２実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図であって、球面収差を考慮したときを示す。
【図７】第３実施例に係るコンデンサレンズの諸収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図１を用いて顕微鏡装置の構成について説明する。この顕微鏡装置１０は、第１の光源装置２０から放射されたレーザ光を対物レンズ３４を介してステージ１１上に載置された標本に照射して走査する走査光学系３０と、このレーザ光により励起した標本から発生する蛍光（観察光）を、対物レンズ３４を介して第１の光検出部５０に導く第１の集光光学系４０と、標本を挟んで対物レンズ３４と対向するように配置されたコンデンサレンズ６１により標本から発生した蛍光を集光して第２の光検出部７０に導く第２の集光光学系６０と、を有している。また、この顕微鏡装置１０は、水銀ランプ等を有し、対物レンズ３４を介して標本を同軸落射照明するための落射照明光を放射する第２の光源装置８０、ハロゲンランプ等を有し、コンデンサレンズ６１を介して標本を透過照明するための透過照明光を放射する第３の光源装置９０、コンデンサレンズ６１を含み第３の光源装置９０からの透過照明光を標本に導く透過照明光学系１００、ＣＣＤ等の撮像素子を有し、落射照明若しくは透過照明による標本の像を検出して画像に変換する撮像装置１１０、及び、標本を透過したレーザ光の強度を検出する透過光検出部１２０を有している。
【００１７】
この顕微鏡装置１０において、第１の光源装置２０は、標本の多光子励起を誘発させるための、所定の周期で非常に短いパルス状の赤外光（レーザ光）を射出するものである。このパルス状の赤外光は、例えば１００フェムト秒のパルス光であって、以下、「ＩＲパルス光」と呼ぶ。
【００１８】
走査光学系３０は、第１の光源装置２０側から順に、走査ユニット３１、スキャンレンズ３２、第２対物レンズ３３、及び、対物レンズ３４を有している。
【００１９】
また、第１の集光光学系４０は、走査光学系３０の第２対物レンズ３３及び対物レンズ３４の間の光軸上に配置され、第１の光源装置２０からのＩＲパルス光を透過し、標本で発生した蛍光を反射する第１のダイクロイックミラー４１、この第１のダイクイックミラー４１で反射した蛍光を集光して第１の光検出部５０に導く、第１の集光レンズ４２及び第２の集光レンズ４３から構成されている。なお、第１の光検出部５０は蛍光を検出するために、例えば、ＰＭＴ（Photo Multiplier Tube：光電子倍増管）が用いられる。
【００２０】
また、第２の集光光学系６０は、標本側から順に、コンデンサレンズ６１、このコンデンサレンズ６１で集光された蛍光を反射し、標本を透過したＩＲパルス光を透過する第２のダイクロイックミラー６２、この第２のダイクロイックミラー６２で反射した蛍光を第２の光検出部７０に導く、第３の集光レンズ６３及び第４の集光レンズ６４から構成されている。なお、第２の光検出部７０も、蛍光を検出するために、例えば、ＰＭＴが用いられる。
【００２１】
また、この顕微鏡装置１０において、第２の光源装置８０から放射された落射照明光は、走査光学系３０の第２対物レンズ３３と対物レンズ３４との間の光軸上に配置されたハーフミラー８１で反射されて対物レンズ３４に導かれ、この対物レンズ３４を介して標本上に照射される。また、透過照明光学系１００は、第３の光源装置９０から放射された透過照明光を反射する第１のミラー１０１、及び、この第１のミラー１０１で反射した光を集光をする第５の集光レンズ１０２から構成され、第５の集光レンズ１０２で集光された透過照明光がコンデンサレンズ６１を介して標本に照射される。また、走査光学系３０の光軸上であって、第２対物レンズ３３よりも第１の光源装置２０側には、第２のミラー１１１が配置され、標本で反射した落射照明光又は標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で略平行光に変換されたのち、第２対物レンズ３３で集光され、この第２のミラー１１１で反射されて撮像装置１１０に導かれる。さらに、第３の光源装置９０と第１のミラー１０１との間には、標本を透過したＩＲパルス光を反射する第３のミラー１２１が配置されており、この第３のミラー１２１で反射されたＩＲパルス光は、透過光検出部１２０に入射する。
【００２２】
また、対物レンズ３４の第１の光源装置２０側には標本を微分干渉観察するための第１のＤＩＣプリズム３５が配置され、コンデンサレンズ６１の透過光検出部１２０側には標本を微分干渉観察するための第２のＤＩＣプリズム６５が配置されている。
【００２３】
なお、上述した第１のダイクロイックミラー４１、第２のダイクロイックミラー６２、ハーフミラー８１、第２のミラー１１１、第３のミラー１２１、第１のＤＩＣプリズム３５及び第２のＤＩＣプリズム６５は、標本の観察方法に応じて、適宜光軸上に対して挿抜される。
【００２４】
この顕微鏡装置１０を、多光子励起による走査型顕微鏡として用いる場合には、第１のダイクロイックミラー４１及び第２のダイクロイックミラー６２を光軸上に配置して観察を行う。第１の光源装置２０から出射した略平行光であるＩＲパルス光（レーザ光）は、走査ユニット３１に入射する。この走査ユニット３１は、光軸に直交する方向にＩＲパルス光を２次元的に走査するものであり、例えば、ＩＲパルス光を反射することによりこのＩＲパルス光を光軸に直交する面内で所定の方向に偏向させる第１の偏向素子、及び、第１の偏向素子で反射されたＩＲパルス光をさらに反射することによりこのＩＲパルス光を光軸に直交する面内で第１の偏向素子の偏向方向と直交する方向に偏向させる第２の偏向素子とから構成される。そして、これらの偏向素子により偏向されて走査ユニット３１を出射したＩＲパルス光は、スキャンレンズ３２により像面Ｉ１に集光された後、第２対物レンズ３３を通過することにより再び略平行光となり、第１のダイクロイックミラー４１を透過して対物レンズ３４により標本上のこの対物レンズ３４の焦点面に集光される。なお、標本上に集光されたＩＲパルス光は点像となっており、その点像の径は対物レンズ３４の開口数（ＮＡ）で決まる大きさである。なお、本実施形態に係る顕微鏡装置１０は、標本の観察した位置に応じて対物レンズ３４を光軸方向に移動させて、この対物レンズ３４の焦点面を観察位置に移動させることができる。
【００２５】
上述したようにこのＩＲパルス光は、標本を励起するための励起光として用いられる。そのためこのＩＲパルス光が標本に照射されると、標本からは多光子励起による蛍光（観察光）が発生し、この蛍光のうち、対物レンズ３４側に放射された蛍光は、この対物レンズ３４で略平行光となり、第１のダイクロイックミラー４１で反射される。そして、この蛍光は、第１の集光レンズ４２で像面Ｉ２に集光された後、第２の集光レンズ４３で略平行光にされて第１の光検出部５０に入射する。
【００２６】
一方、標本で発生した蛍光のうち、コンデンサレンズ６１側に放射された蛍光は、コンデンサレンズ６１に入射する。本実施形態に係る顕微鏡装置１０において、このコンデンサレンズ６１の焦点面も、対物レンズ３４の焦点面の移動に合わせて光軸方向に移動可能に構成されている。そのため、このコンデンサレンズ６１に入射した蛍光は、略平行光に変換されて第２のダイクロイックミラー６２で反射され、第３の集光レンズ６３で像面Ｉ３に集光された後、第４の集光レンズ６４で略平行光にされて第２の光検出部７０に入射する。
【００２７】
多光子励起による蛍光は、対物レンズ３４の焦点面上であって、ＩＲパルス光が集光されて点像になっている部分でしか発生しないため、この蛍光をスキャンユニット３１でデスキャンしたり、ピンホールを配置したりする必要はなく、第１及び第２の光検出部５０，７０で直接検出することができる。そのため、これらの第１及び第２の光検出部５０，７０は、ＮＤＤ（Non Descanned Detector）とも呼ばれる。
【００２８】
また、このとき、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置し、さらに、第３のミラー１２１を光軸上に配置して、標本を透過したＩＲパルス光を透過光検出部１２０で検出することにより、標本の微分干渉観察を行うことも可能である。
【００２９】
また、標本を第３の光源装置９０の透過照明光により、微分干渉観察するときは、第２のミラー１１１、並びに、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置して観察を行う。第３の光源装置９０を出射した透過照明光は第１のミラー１０１で反射されて、第５の集光レンズ１０２で略平行光にされ、第２のＤＩＣプリズム６５を透過してコンデンサレンズ６１で集光されて標本に照射される。そして、この標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で再度集光されて略平行光になった後、第１のＤＩＣプリズム３５及びハーフミラー８１を透過して第２対物レンズ３３で集光され、さらに、第２のミラー１１１で反射されて撮像装置１１０に入射して、標本の画像が取得される。
【００３０】
また、標本を第３の光源装置９０の透過照明光により、微分干渉観察するときは、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くようにな不図示のミラー（第２のミラー１１１を約９０度回転させて配置したもの）、並びに、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を光軸上に配置して観察を行う。この第３の光源装置９０を出射した透過照明光は第１のミラー１０１で反射されて、第５の集光レンズ１０２で略平行光にされ、第２のＤＩＣプリズム６５を透過してコンデンサレンズ６１で集光されて標本に照射される。そして、この標本を透過した透過照明光は、対物レンズ３４で再度集光されて略平行光になった後、第１のＤＩＣプリズム３５透過して第２対物レンズ３３で集光され、さらに、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くような不図示のミラーで反射されることにより、接眼レンズ１２で目視により標本を観察することができる。
【００３１】
なお、上述の説明と同様に、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５を介さずに、落射照明若しくは透過照明した標本を、第２のミラー１１１の偏向角度を変えて、第２対物レンズ３３で集光された光を接眼レンズ１２に導くことにより、目視により標本を観察することもできる。
【００３２】
次に、図２を用いて、上述の顕微鏡装置１０に用いられるコンデンサレンズＣＬ（６１）について説明する。このコンデンサレンズＣＬは、標本から出た観察光がこのコンデンサレンズＣＬで集光されて出射する側（以下、「射出側」と呼ぶ）、すなわち、図１における第２の光検出部７０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、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、から構成される。なお、このコンデンサレンズＣＬの射出側には、開口絞りＳが配置されている。
【００３３】
第１レンズ群Ｇ１は、射出側から順に、両凸レンズＬ１と射出側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２とを接合した接合レンズで構成される。また、第２レンズ群Ｇ２は、射出側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３で構成される。また、第３レンズ群Ｇ３は、射出側から順に、両凸レンズＬ４と射出側に凹面を向けた平凹レンズＬ５と平行平板形状の保護部材ＰＬとを接合した接合レンズで構成される。
【００３４】
本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、全長を短くするために、正の屈折力を有する３つのレンズ群で構成され、色収差の補正をするために、そのうちの２群（第１レンズ群Ｇ１及び第３レンズ群Ｇ３）を接合レンズで構成している。また、このコンデンサレンズＣＬは、上述したように、標本で発生した蛍光（２光子励起により発生した蛍光）を集光して第２の光検出部７０に導くものであるため、標本側は高開口数であることが必要である。そのため、標本側の接合レンズである第３レンズ群Ｇ３において、標本側のレンズＬ５が負レンズとなるように配置されている（すなわち、射出側から順に、正レンズＬ４、負レンズＬ５の順で接合されるように配置されている）必要がある。
【００３５】
ところで、このようなコンデンサレンズＣＬでは、開口数を大きくするために、最も標本側のレンズ面と標本（例えばスライドグラスＳＧ）との間を浸液ＩＬで満たして使用される。この場合、マウスの脳細胞のように、生体細胞を標本とする場合には浸液ＩＬとして水が使用される。上述した第３レンズ群Ｇ３の標本側の負レンズＬ５には、色収差補正のため、高屈折率で高分散の硝材を用いることが必要であるが、このような硝材は、水に触れると時間の経過と共に白色化する、いわゆる「水やけ」を起こし易い。そのため、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬでは、このコンデンサレンズＣＬの最も標本側、すなわち、第３レンズ群Ｇ３の最も標本側に、水やけを起こし難い石英で形成された平行平板形状の保護部材ＰＬが接合されている。このような保護部材ＰＬを設けることにより、浸液（水）とこのコンデンサレンズＣＬの最も標本側のレンズ面とが接触しても、水やけを起こすことがない。また、この保護部材ＰＬを平行平板形状とすることで、このコンデンサレンズＣＬ全体の収差に与える影響を最小限に抑えることができる。なお、この保護部材ＰＬは、平行平板形状に限定されることはなく、正の屈折力や負の屈折力を有するレンズで構成することも可能である。また、この保護部材ＰＬの材質は石英に限定されることはなく、水やけをしにくい材質ならば使用することが可能である。また、水やけをしにくい成分を最も標本側のレンズ面に塗布（コーティング）しても良い。
【００３６】
なお、上述したように、透過ＮＤＤ（第２の光検出部７０）で標本を観察する場合、対物レンズ３４を介して標本に照射された励起光（多光子励起）により生じた蛍光を、このコンデンサレンズＣＬにより集光して透過ＮＤＤに導く。例えば、上述したマウスの脳細胞のスライス標本を表面から深部（１ｍｍ以上の深さ）まで観察する場合を想定すると、励起点から発する蛍光を効率良く取得するためには、対物レンズ３４及びコンデンサレンズＣＬ（６１）を、光軸方向に沿って同時に上下させる必要があり、対物レンズ３４と同様に、このコンデンサレンズＣＬも１ｍｍ以上の作動距離（物体距離）が必要になる。
【００３７】
それでは、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬを構成するための条件について説明する。まず、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（１）を満足することが望ましい。
【００３８】
ＮＡ ＞ ０．９ （１）
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
【００３９】
標本のより深部で明るい蛍光像を得るためには、励起点で発生した蛍光のうち、標本内で散乱された成分までこのコンデンサレンズＣＬで取り込むことが好ましいが、この場合、広い角度から散乱された蛍光を集光する必要があり、そのために高開口数が必要となる。励起点で発生した蛍光が、球面状に広がると仮定すると、コンデンサレンズＣＬで取り込むことが可能な蛍光は、この球面のうち、光軸に直交する面で切り取った半球面状に広がる蛍光である。このうち、２５％以上の蛍光がコンデンサレンズＣＬに入射するためには、上記条件式（１）を満足することが望ましい。ここで、上述したように、浸液として水を使用しているため、最も標本側のレンズ面（図２における第９面）の標本側の媒質は水である。なお、より明るい蛍光強度を検出するためには、条件式（１）の下限値を１．１５とすることが望ましい。
【００４０】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（２）を満足することが望ましい。
【００４１】
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７ （２）
但し、
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から標本までの光軸の距離（物体距離）
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
【００４２】
条件式（２）は本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬの物体距離と全長との比を規定するものであり、この条件式（２）を満足することにより、標本の深部まで観察することができる物体距離の長いコンデンサレンズＣＬを提供することができる。この条件式（２）の下限値を下回るとコンデンサレンズＣＬの全長が長くなる傾向にあるので好ましくない。なお、条件式（２）の下限値を０．０５とすることが望ましい。さらに、条件式（２）の下限値を０．０６とすることが望ましい。
【００４３】
また、この条件式（２）の上限値を上回ると先玉（最も標本側のレンズ（第３レンズ群Ｇ３））の有効径が大きくなる傾向にあるため、結果的にレンズが厚くなり（レンズ縁厚を確保するため）コンデンサレンズＣＬの大型化に繋がるので好ましくない。なお、条件式（２）の上限値を０．１２とすることが望ましい。さらに、条件式（２）の上限値を０．１０とすることが望ましい。
【００４４】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（３）を満足することが望ましい。
【００４５】
ＴＬ／ｆ ＜ ３ （３）
但し、
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
ｆ：コンデンサレンズＣＬの全系の焦点距離
【００４６】
条件式（３）は本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬの全長と全系の焦点距離との比、すなわちテレ比を規定するものである。この条件式（３）を満足することにより、全長が短いコンデンサレンズＣＬを提供することができる。上述したように、このコンデンサレンズＣＬの全長が長くなると、観察者が対物レンズを介して標本を観察するときに、その観察するための位置が高くなり、作業しにくくなってしまうからである。この条件式（３）の上限値を上回ると全長が長くなるので好ましくない。
【００４７】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（４）を満足することが望ましい。
【００４８】
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０ （４）
但し、
ｒ6：第３レンズ群Ｇ３の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：第３レンズ群Ｇ３の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【００４９】
条件式（４）は、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬが高開口数であるための条件であって、このコンデンサレンズＣＬの最も標本側に配置された第３レンズ群Ｇ３のうち、最も射出側に位置するレンズ（図２における両凸レンズＬ４）の射出側のレンズ面（第６面）の曲率半径とこのレンズの媒質のｄ線に対する屈折率との比として規定されている。この条件式（４）の下限値を下回るとコンデンサレンズＣＬが小型化し過ぎてしまい、高開口数を確保するために構成するレンズの縁厚が薄くなる傾向にあり、製造が困難になるため好ましくない。また、この条件式（４）の上限値を上回るとコンデンサレンズＣＬが大型化してしまう傾向にあるため好ましくない。なお、条件式（４）の上限値を５．０とすることが望ましい。さらに、条件式（４）の上限値を４．８とすることが望ましい。
【００５０】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（５）を満足することが望ましい。
【００５１】
φ ＞ １．７ （５）
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］
【００５２】
なお、図２に示すように、標本を覆うようにスライドグラスＳＧが配置されているときは、この有効径φは、スライドグラスＳＧの厚さｄ及び媒質のｄ線に対する屈折率ｎGにより決まる、上述の最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束系φ′よりも大きな値となる。ここで、図３に示すように、最大開口数の光線の標本からスライドグラスＳＧに射出するときの射出角をθGとし、この最大開口数の光線のスライドグラスＳＧから浸液ＩＬに射出するときの射出角をθIとする。まず、浸液ＩＬ内では、ＮＡ＝ｎI×ｓｉｎθIの関係が成り立つため、次式（ａ）の関係を導き出すことができる。
【００５３】
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI） （ａ）
【００５４】
また、スネルの法則より、ｎG×ｓｉｎθG＝ｎI×ｓｉｎθIが成り立つことこから、上述の浸液ＩＬでの関係を式（ａ）に当てはめることにより次式（ｂ）を導き出すことができ、さらにこの式（ｂ）から次式（ｃ）の関係が導き出される。
【００５５】
ｓｉｎθG＝（ｎI／ｎG）ｓｉｎθI
＝（ｎI／ｎG）・（ＮＡ／ｎI）
＝ＮＡ／ｎG （ｂ）
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG） （ｃ）
【００５６】
また、図３に示すように、スライドグラスＳＧと浸液ＩＬとの境界における軸上ビーム光束の高さｙ１は、次式（ｄ）で表され、この軸上ビーム光束がコンデンサレンズＣＬの最も標本側の面に入射するときの、スライドグラスＳＧと浸液ＩＬとの境界に入射した位置からの高さｙ２は、次式（ｅ）で表される。
【００５７】
ｙ１＝ｄ・ｔａｎθG （ｄ）
ｙ２＝（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI （ｅ）
【００５８】
以上より、コンデンサレンズＣＬの最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径φ′は、次式（ｆ）のように表される。
【００５９】
φ′＝２×（ｙ１＋ｙ２）
＝２×（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI）） （ｆ）
【００６０】
条件式（５）は、コンデンサレンズＣＬの最も標本側の有効径を規定するものである。十分な物体距離を有し、かつ、高開口数のコンデンサレンズＣＬとするためには、最も標本側のレンズ面の有効径φが上記条件式（５）を満足することが必要である。この条件式（５）の下限値を下回ると、十分な物体距離又は開口数を得ることができない。なお、条件式（５）の下限値を３．６とすることが望ましい。さらに、条件式（５）の下限値を６とすることが望ましい。
【００６１】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（６）を満足することが望ましい。
【００６２】
ｆ１／ｆ ＞ ６．４ （６）
但し、
ｆ１：第１レンズ群Ｇ１の焦点距離
ｆ：コンデンサレンズＣＬの全系の焦点距離
【００６３】
条件式（６）は、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬで発生する球面収差を抑えるための条件である。このようなコンデンサレンズＣＬにおいて球面収差が生じると、高ＮＡ成分の光が第２の光検出部７０の光検出素子から外れてしまい、取得画像が暗くなる場合がある。上述したように、ＮＤＤは少しでも明るい蛍光像を得るために、励起点から生じてコンデンサレンズＣＬに直接入射する蛍光だけでなく、標本内部での散乱光も受光素子まで届くようにすることが必要である。そのため、このコンデンサレンズＣＬにおける最大開口数の光線（ｄ線）での球面収差量の絶対値は、０．０４以下であることが望ましい。なお、ここで言う球面収差量は、ガウス像面からのズレ量、すなわち、このコンデンサレンズＣＬの射出側から平行光束を入射させ、標本面上に結像させたときの球面収差量である。
【００６４】
コンデンサレンズＣＬを構成する第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力が強くなると、これらのレンズ群Ｇ１〜Ｇ３を構成するレンズ面の曲率が強くなり球面収差が発生し易くなる。そのため、球面収差は、各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力（又は焦点距離）の配置で決定され、例えば、全系の焦点距離と各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の焦点距離との比で規定されることになる。特に、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強く（特に第１面の曲率をきつく）すると、高次の球面収差が大きく発生してしまうため、条件式（６）に示す屈折力配分とすることが望ましい。
【００６５】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、次の条件式（７）を満足することが望ましい。
【００６６】
Ｌ／ＴＬ ＜ １ （７）
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面（第１面）から標本までの光軸上の距離
ＴＬ：コンデンサレンズＣＬの全長
【００６７】
上述したように、このコンデンサレンズＣＬ（６１）を有する顕微鏡装置１０は、標本の微分干渉観察を行うこともできる。この微分干渉観察において、第１及び第２のＤＩＣプリズム３５，６５は、対物レンズ３４及びコンデンサレンズＣＬの入射瞳の位置に配置される。そのため、このコンデンサレンズＣＬの入射瞳は、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズ群の外に位置するようになっている。すなわち、上述の条件式（７）の条件を満たすように構成されている。
【００６８】
また、有極分子を有する標本に照明光を照射すると、この分子の非線形応答によって、照明光の第２高調波が発生するが（Second Harmonic Generation）、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、この第２高調波の光による観察（ＳＨＧ観察）にも対応することができる。多光子励起を行う場合、第１の光源装置２０から放射されるＩＲパルス光は、およそ７００ｎｍ以上の波長の光が使用される。そのため、このような照明光による第２高調波の光の波長は紫外光の領域になるが、色収差の補正のために必要な高屈折率で高分散の硝材は、紫外光透過率が低い傾向にある。そのため、このような硝材が使われるレンズ（例えば、上述の第３レンズ群Ｇ３の平凹レンズ（負レンズ）Ｌ５）は、第２高調波の光の減衰を少なくするために可能な限り薄くする必要がある。
【００６９】
なお、第２高調波の光として、例えば３８０ｎｍの光の透過率を考慮すると、このコンデンサレンズＣＬに対して使用可能な硝材は低屈折率なものとなる。よって高開口数を実現するためには、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズの曲率半径は小さくなる傾向にある。しかしながら、曲率半径が小さくなると、レンズの縁厚が不足する傾向にあり製造が困難になることに注意が必要である。また、レンズの中心厚が厚くなりコンデンサレンズＣＬの全長が長くなりがちになることに注意が必要である。
【００７０】
また、ＳＨＧ観察に対応するために、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、３８０ｎｍ程度の紫外光の透過率を確保することが必要であるが、接合レンズ（第１及び第３レンズ群Ｇ１，Ｇ３）を構成するレンズＬ１，Ｌ２及びＬ４，Ｌ５，ＰＬを接着する接着剤によっては紫外光で変性する場合がある。そのため、これらの接合レンズに用いられる接着剤は紫外線で変性しないものであることが必要である。
【００７１】
また、このコンデンサレンズＣＬは、標本を透過したＩＲパルス光による微分干渉観察にも対応しているため、このコンデンサレンズＣＬを構成するレンズの空気との境界面（浸液と接する最も標本側の面（第９面）を除く、空気との境界面であって、図２の場合、第１面、第３面、第４面、第５面及び第６面）に、赤外光対応の反射防止コートを成膜することが望ましい。
【００７２】
また、本実施形態に係るコンデンサレンズＣＬは、図１に示すように、第３の光源装置９０から放射された透過照明光を集光して標本に照射する透過照明光学系としての機能を有している。このような照明光学系で正弦条件（サインコンディション）が崩れていると、主に照明ムラが生じてしまう。また、開口絞りＳにより適切に開口数を制限できなくなり、対物レンズ３４の開口数に対して適切な照明光ＮＡを設定できず、例えば、透過照明による明視野観察を行う際、コントラストの悪い像となってしまう。図２に示す構成のコンデンサレンズＣＬにおいては、第１レンズ群Ｇ１から第２レンズ群Ｇ２へのパワー移動、つまり、第１レンズ群Ｇ１の正のパワーを第２レンズ群Ｇ２に移動し、さらに、第３レンズ群Ｇ３の第７面の曲率半径を小さくすることで正弦条件を補正することが可能である。なお、このようなコンデンサレンズＣＬにおいて良好な照明を行うためには、正弦条件違反量の絶対値が０．３μｍより小さいことが望ましい。さらに良好な照明を行うためには、正弦条件違反量の絶対値が０．１５μｍより小さいことが望ましい。
【実施例】
【００７３】
［第１実施例］
それでは、上述したコンデンサレンズＣＬの実施例について説明する。なお、以降の実施例において、コンデンサレンズＣＬの構成は、図２に示した通りである。まず、以下の表１に、第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの諸元の値を示す。この表１において、全体諸元に示すＮＡは開口数を、ＯＤは物体距離を、ＴＬは全長を、ｄ０は開口絞りＳから第１面（最も射出側のレンズ面）までの光軸上の距離を、Ｌは第１面から標本までの光軸上の距離（Ｌ＝ＴＬ−ｄ０）を、ｆは全系の焦点距離を、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離を、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離を、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離を、ｎは浸液の媒質のｄ線に対する屈折率を、ｎGはスライドグラスＳＧの媒質のｄ線に対する屈折率を、ｄはスライドグラスＳＧの厚さを、それぞれ表している。なお、全長ＴＬは、開口絞りＳから標本面までの光軸上の距離である。また、レンズデータに示す第１欄ｍは、光線の進行する方向に沿った射出側からの光学面の順序（面番号）を、第２欄ｒは、各光学面の曲率半径を、第３欄ｄは、各光学面から次の光学面までの光軸上の間隔（面間隔）を、第４欄ｎｄ及び第５欄νｄは、ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率及びアッベ数を示している。なお、表１に示す面番号１〜１１は、図２に示す番号１〜１１に対応している。ここで、以下のすべての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面番号ｄ、その他長さの単位は一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は、比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、これに限られるものではない。なお、曲率半径0.000はレンズ面の場合は平面を表している。また、空気の屈折率1.00000は省略してある。また、これらの符号の説明及び諸元表の説明は、以降の実施例においても同様である。
【００７４】
（表１）
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝1.67
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝0.5
Ｌ＝29.8
ｆ＝10.5
ｆ１＝142.6
ｆ２＝28.1
ｆ３＝13.9
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
（レンズデータ）
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 60.000 8.40 1.603 65.4
2 -16.500 1.30 1.755 27.6
3 -125.375 0.30
4 16.100 7.50 1.729 54.6
5 60.364 0.30
6 7.808 7.90 1.603 65.4
7 -35.200 1.90 1.903 35.7
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.50 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００７５】
また、次の表２に、第１実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【００７６】
（表２）
規格化ＮＡ 球面収差量
1.0 -0.00326
0.7 0.00136
0.5 0.00009
0.0 0.00000
【００７７】
また、次の表３に、第１実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【００７８】
（表３）
規格化ＮＡ 正弦条件違反量
1.0 0.00883
0.7 0.02671
0.5 0.02312
0.0 0.00000
【００７９】
以下の表４に、この第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの、上述した条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）を示す。なお、各符号の説明は、上述した通りである。
【００８０】
（表４）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.2
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.055
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝4.87
（５）φ ＝6.8， φ′＝6.7
（６）ｆ１／ｆ＝13.58
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.98
【００８１】
以上のように、この第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【００８２】
図４に、本第１実施例に係るコンデンサレンズＣＬの球面収差、像面湾曲、歪曲収差及びコマ収差の諸収差図を示す。各収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙは像高を、ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ｇはｇ線（λ＝４３５．８ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ｔはｔ線（λ＝１０１４．０ｎｍ）を、それぞれ示している。また、各収差図における縦軸は、球面収差図では開口数の値を示し、像面湾曲図及び歪曲収差図では像高をそれぞれ示し、横軸は収差量を示している。また、コマ収差図は像高Ｙ＝０．５ｍｍ及び０ｍｍのときの値を示しており、横軸は視野像高を示し、縦軸は主光線からのずれ量を示している。また、球面収差図において、実線は球面収差を示し、破線は正弦条件（サインコンディション）を示している。また、像面湾曲図において、実線はメリジオナル像面での値を示し、破線はサジタル像面での値を示している。また、この図４に示す諸収差は、第１レンズ群Ｇ１側、すなわち、射出側から光線追跡を行ったときの値である。なお、これらの収差図の説明は以降の実施例においても同様である。この図４に示す各収差図から明らかなように、第１実施例では諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【００８３】
（第２実施例）
第２実施例として、まず、表５に、球面収差を考慮せず、正弦条件を満たし、かつ、軸上色収差を補正したコンデンサレンズＣＬの諸元の値を示す。
【００８４】
（表５）
−球面収差未補正時−
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝2.00
ＴＬ＝29.0
ｄ０＝2.4
ｆ＝10.5
ｆ１＝66.88
ｆ２＝38.1
ｆ３＝13.36
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 31.000 8.20 1.603 60.7
2 -23.000 1.50 1.847 23.8
3 -150.176 0.30
4 15.300 4.30 1.755 52.3
5 28.751 0.30
6 7.741 7.50 1.603 65.4
7 -42.000 2.00 1.805 25.4
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.83 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００８５】
次に、表６に、上記表５に示すコンデンサレンズＣＬに対して、球面収差を補正したときの諸元の値を示す。
【００８６】
（表６）
−球面収差補正時−
［全体諸元］
ＮＡ＝1.2
ＯＤ＝2.00
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝3.2
ｆ＝10.5
ｆ１＝70.5
ｆ２＝39.1
ｆ３＝13.4
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 36.743 8.40 1.603 65.4
2 -20.690 1.30 1.755 27.6
3 -152.008 0.30
4 15.602 4.50 1.729 54.6
5 30.245 0.30
6 7.680 7.90 1.603 65.4
7 -44.738 1.90 1.903 35.7
8 0.000 0.50 1.459 67.8
9 0.000 1.83 1.333 55.9
10 0.000 0.17 1.524 54.3
11 0.000
【００８７】
また、次の表７に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、全系の焦点距離に対する各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の焦点距離の比を示す。
【００８８】
（表７）
未補正 補正
ｆ１／ｆ 6.37 6.71
ｆ２／ｆ 3.63 3.72
ｆ３／ｆ 1.27 1.28
【００８９】
また、次の表８に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【００９０】
（表８）
球面収差量
規格化ＮＡ 未補正 補正
1.0 -0.04733 -0.00378
0.7 0.00828 0.00317
0.5 0.00648 0.00221
0.0 0.00000 0.00000
【００９１】
上述した表８に示すように、光線のＮＡが大きくなるに従って球面収差量の絶対値が大きくなる。このとき、表５に示すように、第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３の屈折力配置を変化させることにより、球面収差の発生が抑えられていることがわかる。
【００９２】
また、次の表９に、上述の球面収差未補正時及び補正時のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【００９３】
（表９）
正弦条件違反量
規格化ＮＡ 未補正 補正
1.0 -0.00208 0.02487
0.7 0.00109 0.00494
0.5 0.00676 0.00682
0.0 0.00000 0.00000
【００９４】
次の表１０に、この第２実施例に係るコンデンサレンズＣＬのうち、球面収差を補正したときの、各条件対応値の値を示す。
【００９５】
（表１０）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.2
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.066
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝4.79
（５）φ ＝8.2， φ′＝8.1
（６）ｆ１／ｆ＝6.71
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.89
【００９６】
以上のように、球面収差補正後の第２実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【００９７】
また、図５に、本第２実施例における球面収差補正前のコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示し、図６に球面収差補正後のコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示す。これらの図５及び図６から、球面収差補正後のコンデンサレンズＣＬは、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【００９８】
［第３実施例］
次に第３実施例として、保護部材ＰＬを有しないコンデンサレンズＣＬの諸元の値を表１１に示す。すなわち、この第３実施例においては、図２に示す第８面の標本側にスライドガラスＳＧを介して標本が配置されており、この第８面とスライドガラスＳＧのコンデンサレンズＣＬ側の面（第９面）との間に浸液ＩＬが満たされている。また、第１０面が標本である。
【００９９】
（表１１）
［全体諸元］
ＮＡ＝1.0
ＯＤ＝4.00
ＴＬ＝30.3
ｄ０＝3.0
ｆ＝10.5
ｆ１＝74.86
ｆ２＝34.73
ｆ３＝15.01
ｎ＝1.33
ｎG＝1.52
ｄ＝0.17
［レンズデータ］
ｍ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 54.000 8.68 1.623 57.0
2 -15.498 1.50 1.805 25.4
3 -58.695 0.30
4 13.500 3.79 1.729 54.7
5 25.497 0.30
6 8.839 7.06 1.623 57.0
7 -31.000 1.50 1.795 28.7
8 0.000 3.83 1.333 55.9
9 0.000 0.17 1.522 54.3
10 0.000
【０１００】
また、次の表１２に、第３実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における球面収差量［ｍｍ］を示す。
【０１０１】
（表１２）
規格化ＮＡ 球面収差量
1.0 -0.02613
0.7 -0.01718
0.5 -0.00916
0.0 0.00000
【０１０２】
また、次の表１３に、第３実施例のコンデンサレンズＣＬにおける、最大ＮＡで規格化した各ＮＡの光線における正弦条件違反量［μｍ］を示す。
【０１０３】
（表１３）
規格化ＮＡ 正弦条件違反量
1.0 -0.09484
0.7 0.01663
0.5 0.01830
0.0 0.00000
【０１０４】
以下の表１４に、この第３実施例に係るコンデンサレンズＣＬの、上述した条件式（１）〜（７）の値（条件対応値）を示す。
【０１０５】
（表１４）
［条件対応値］
（１）ＮＡ＝1.0
（２）ＯＤ／ＴＬ＝0.132
（３）ＴＬ／ｆ＝2.89
（４）ｒ6／ｎ6＝5.45
（５）φ ＝11.2， φ′＝9.0
（６）ｆ１／ｆ＝7.13
（７）Ｌ／ＴＬ＝0.90
【０１０６】
以上のように、この第３実施例に係るコンデンサレンズＣＬは、上述の条件式（１）〜（７）をすべて満足している。
【０１０７】
また、図７に、本第３実施例におけるコンデンサレンズＣＬの諸収差図を示す。この図７から、第３実施例のコンデンサレンズＣＬは、諸収差が良好に補正され、優れた光学性能を有していることがわかる。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 顕微鏡装置 ３４ 対物レンズ ６１（ＣＬ） コンデンサレンズ
Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群
ＰＬ 保護部材（平行平板）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標本からの観察光を集光するコンデンサレンズであって、
前記観察光が集光されて出射する射出側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
正の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、から構成され、
次式の条件を満足することを特徴とするコンデンサレンズ。
ＮＡ ＞ ０．９
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の前記標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から前記標本までの光軸の距離
ＴＬ：全長
【請求項２】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサレンズ。
ＴＬ／ｆ ＜ ３
但し、
ＴＬ：全長
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサレンズ。
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０
但し、
ｒ6：前記第３レンズ群の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：前記第３レンズ群の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【請求項４】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
φ ＞ １．７
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］であり、以下に定義するφ′よりも大きな値であるとする
φ′：標本がスライドガラスで覆われ、さらに最も標本側のレンズ面と前記スライドガラスとの間に浸液として水が満たされているときの前記最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径［ｍｍ］であり、次式で表される
φ′＝２×（（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI））
但し、
ＯＤ：前記最も標本側のレンズ面から前記標本までの光軸上の距離
ＮＡ：前記最も標本側のレンズ面の前記標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ｄ：前記スライドグラスの厚さ
ｎG：前記スライドグラスの媒質のｄ線に対する屈折率
ｎI：前記浸液のｄ線に対する屈折率
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG）
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI）
【請求項５】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
ｆ１／ｆ ＞ ６．４
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【請求項６】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
Ｌ／ＴＬ ＜ １
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面から前記標本までの光軸上の距離
ＴＬ：全長
【請求項７】
最も標本側に石英で形成された平行平板を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
【請求項８】
標本を挟んで対物レンズと対向するように配置され、前記標本から出た光を集光する請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンデンサレンズを有することを特徴とする顕微鏡装置。
【請求項１】
標本からの観察光を集光するコンデンサレンズであって、
前記観察光が集光されて出射する射出側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
正の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、から構成され、
次式の条件を満足することを特徴とするコンデンサレンズ。
ＮＡ ＞ ０．９
０．０３ ＜ ＯＤ／ＴＬ ＜ ０．１７
但し、
ＮＡ：最も標本側のレンズ面の前記標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ＯＤ：最も標本側のレンズ面から前記標本までの光軸の距離
ＴＬ：全長
【請求項２】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサレンズ。
ＴＬ／ｆ ＜ ３
但し、
ＴＬ：全長
ｆ：全系の焦点距離
【請求項３】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサレンズ。
３．０ ＜ ｒ6／ｎ6 ＜ ６．０
但し、
ｒ6：前記第３レンズ群の最も射出側のレンズ面の曲率半径
ｎ6：前記第３レンズ群の最も射出側のレンズの媒質のｄ線に対する屈折率
【請求項４】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
φ ＞ １．７
但し、
φ：最も標本側のレンズ面の有効径［ｍｍ］であり、以下に定義するφ′よりも大きな値であるとする
φ′：標本がスライドガラスで覆われ、さらに最も標本側のレンズ面と前記スライドガラスとの間に浸液として水が満たされているときの前記最も標本側のレンズ面における軸上ビーム光束径［ｍｍ］であり、次式で表される
φ′＝２×（（ｄ・ｔａｎθG＋（（ＯＤ−ｄ）・ｔａｎθI））
但し、
ＯＤ：前記最も標本側のレンズ面から前記標本までの光軸上の距離
ＮＡ：前記最も標本側のレンズ面の前記標本側の媒質が浸液である水のときの開口数
ｄ：前記スライドグラスの厚さ
ｎG：前記スライドグラスの媒質のｄ線に対する屈折率
ｎI：前記浸液のｄ線に対する屈折率
θG＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎG）
θI＝ｓｉｎ-1（ＮＡ／ｎI）
【請求項５】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
ｆ１／ｆ ＞ ６．４
但し、
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
【請求項６】
次式の条件を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
Ｌ／ＴＬ ＜ １
但し、
Ｌ：最も射出側のレンズ面から前記標本までの光軸上の距離
ＴＬ：全長
【請求項７】
最も標本側に石英で形成された平行平板を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンデンサレンズ。
【請求項８】
標本を挟んで対物レンズと対向するように配置され、前記標本から出た光を集光する請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンデンサレンズを有することを特徴とする顕微鏡装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８３６８８（Ｐ２０１３−８３６８８Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１５９５（Ｐ２０１１−２２１５９５）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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