JPS63311222A - 結像レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無限遠設計の対物レンズによる像を結像するた
めの結像レンズに関するものである。

〔従来の技術〕

結像レンズは無限遠設計の対物レンズによる像を結像す
る機能を持っている。そして、この種のレンズにおいて
対物レンズと結像レンズとの光路間は平行光束となって
いる為に、プリズムやフィルター等を配置して、多機能
を持たせることが可能となる特徴を持っている。

第７図は従来の結像レンズの入射瞳と射出瞳との位置関
係を示している。対物レンズＯ１の射出瞳をＰ　Ｉｓ結
像レンズの入射瞳と射出瞳をそれぞれＰ１、Ｐｌとし、
対物レンズｏｌの射出瞳をＰ１、結像レンズの入射瞳Ｐ
８とが一致するように構成されている。しかし、結像レ
ンズの射出瞳Ｐ、が結像レンズより物体側に遠くなる為
、光束の幅が大きくなる。したがって、その大きくなっ
た光束を結像するためにはプリズム等結像レンズ以後の
光学系の径が大きくなってしまうという問題や、射出瞳
が左側に遠いために画面周辺に達する光線について非対
称なコマ収差が生じる等の問題がある。

このような問題を解決するために、特公昭６１−６１６
５０号公報により、第６図に示す如く、物体側から順に
、正の屈折力を持つ前群ＧＦと負の屈折力を持つ後群Ｇ
Ｒとの２群構成で、対物レンズ０１による像を結像する
結像レンズ０８が提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、特公昭６１−６１６５０号公報では射出瞳を
結像レンズに近づけるために上側の光線束を切っている
ので、コマ収差の補正が容易になり、射出瞳Ｏ３を結像
レンズに近づけることが可能であるが、これでは、周辺
光量が低下するので不十分である。また、無限遠設計の
対物レンズと結像レンズの距離をｄ、とすると、ｄｏの
変化に伴って結像レンズの入射瞳位置が移動するため、
非点収差、倍率色収差、歪曲収差、非対称コマ収差を生
じ、狭い範囲内でしかｄｏを動かすことが出来ないとい
う不都合も生じる。しかも、ｄｏの変化に伴い結像レン
ズの射出瞳が大幅にずれるという問題もあった。更に、
無限遠設計の対物レンズと結像レンズの距離を十分確保
することができないので、プリズムやフィルターを挿入
するには設計上かなりの制約が強いられる。

したがって、本発明はこの様な従来の問題点に鑑みてな
されたもので無限遠系対物レンズの長所を最大限に発揮
するために、ｄ、を大幅に変えることができ、その際、
非点収差、倍率色収差、歪曲収差、非対称なコマ収差を
最低限に押さえ、なおかつ結像レンズの射出瞳を常にレ
ンズに近付けておき、しかも光線束のけられが無いコン
パクトな結像レンズを提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は無限遠設計の顕ＷＬ鏡対物レンズにより形成さ
れる像を所定の位置に結像するための結像レンズであっ
て、物体側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズ
からなる前群Ｇｖ　と、正の単レンズと負の単レンズか
らなる後群ＧＦ又は正レンズと負レンズの接合レンズか
らなる後群Ｇえとの２群から成り、全体として正の屈折
力を持つ構成を基本としている。そして、前群Ｇ２の焦
点距離をｆＦ、全系の焦点距離をｆ、後群ＧＲの最も物
体側に位置するレンズの物体側の曲率半径をｒ４、後群
ＧＲの最も像側に位置するレンズの像側の曲率半径をｒ
、前群ＧＦと後群Ｇ＋＋との間のレンズ間隔をｄ、とし
、本発明は以下の諸条件を同時に満足することで上記の
問題を解決しようとするものである。

（１）　　０．２＜ｆ／ｆｒ　〈２．２（２）　　１．
３＜ｒ４　／ｒ、　＜１．９（３）Ｏ≦ｄｓ　／ｆｙ　
＜Ｑ、０５ 尚、前記結像レンズは、前群ＧＦの最も物体側に位置す
るレンズの物体側の曲率半径をｒＩ、前群ＧＦの貼合わ
せ面の曲率半径をｒ！とし、更に以下の条件を満足する
ことが望ましい。

（４）　　０．４＜ｒｔ　／ｌｒｔ　Ｉ＜ｉ、　５〔作
　用〕 本発明の結像レンズは、無限遠設計の対物レンズによる
光線を受け、有限距離に像を結ぶものである。第３図は
対物レンズと本発明の結像レンズとの瞳の位置関係を模
式的に示している図である。

そして、対物レンズ０１の射出瞳をＰ１、結像レンズＯ
ｘの入射瞳と射出瞳をそれぞれＰｌ　、Ｐ。

とし、対物レンズＯ３の射出瞳をＰ１、結像レンズ０８
の入射瞳Ｐ８とが一致するように構成されている。そし
て、結像レンズ０□の前群ＧＦの正レンズ成分は対物レ
ンズ０．の射出瞳Ｐ、から出た主光線を正の屈折力によ
って収斂の方向に屈折させて、結像レンズＯ□の射出瞳
Ｐ、の位置を大幅に物体側に動かす作用を持っている。

これを後群ＧＲの負レンズによる逆の作用で結像レンズ
０８の射出瞳Ｐ、を像方向に戻している。したがって、
本発明はこれらの作用をバランス良くとることにより、
けられの無い、コンパクトな結像レンズを実現すること
が可能となる。

また、結像レンズと接眼レンズの光路間にプリズムを入
れると、後側焦点距離が長くなるので、結像レンズを望
遠タイプにして全長を小さくし、鏡筒長に合わせること
が必要になる。しかし、本発明では、ａ群ＧＮの負レン
ズによって後側主点が物体側に動く為、基本的には望遠
タイプのレンズとなり、焦点距離に比べ全長を短くする
ことが可能で、容易に鏡筒長に合わせることができる。

更に、前群Ｇｒと後群ＧＲの間隔は光線が平行でないた
め、ここにフィルターやプリズム等を挿入することは不
可能であるから、構造上は前群ＧＦと後群ＧＦの間隔を
短くして、レンズ全体の厚みを小さくすることが望まし
い、しかし、その間隔を短くし過ぎて、レンズをコンパ
クトにすると各々のレンズの屈折力が強くなり、諸収差
を悪化させる原因となる。

このように、前群ＧＦ及び後群Ｇ＋＋が各々正レンズと
負レンズとの構成によって、各々の群の球面収差を補正
することができる。特に、空気間隔が小さいと倍率色収
差の補正が困難になるが、本発明においては後群ＧＲに
正と負の接合レンズの接合面、或いは分離された正レン
ズの像側の面と負レンズ物体側の面とによって倍率色収
差を補正することが可能となっている。更に、本発明で
は後群Ｃａの物体側の面に正の屈折力を持たせ、斜光の
上側光線を収斂気味にしであるので、外方性のコマ収差
、特にｄ・を太き（した時の上側光線のコマ収差の発生
が小さくなる。故に、光をけって周辺光のコマ収差の影
響を除く必要がなく、明るいレンズ系となっている。し
がも、本発明は対物レンズと結像レンズとの間隔を変化
した際の収差の変動が小さいため、第３図に示すように
この移動距離を大きくすることが可能となり、プリズム
或いはフィルター等をその間に配置して多機能を持たせ
ることができる。

以上の様な理由から本発明の結像レンズは第１図及び第
２図に示すような構成を持ち、更に（１）〜（３）の諸
条件を満足するような構成にすることで実現できる。以
下、（１）〜（３）の条件について説明する。

条件（１）は全系の焦点距離に対する前群の割合を示す
と同時に前群ＧＦの屈折力を規定するものである。下限
を越えると前群ＧＦの屈折力が弱くなり望遠比が大きく
なる為、所定の長さの鏡筒にこの結像レンズを含む光学
系を収納することが不可能となり、しかも顕微鏡の大型
化を招く恐れがある。上限を越えると前群Ｇｙの屈折力
が強くなり球面収差の補正が困難となり好ましくない。

条件（２）は後群ＧＦの最も物体側の面の曲率半径と最
も像側の面の曲率半径の割合を示すものである。下限を
越えると物体側の面の屈折力が強くなり、非対称なコマ
収差が発生する。また、像側の面の屈折力が弱くなり瞳
位置を所定の範囲に納めることが出来な（なる、上限を
越えると像側の面の屈折力が強くなり歪曲収差が補正困
難となる為、不都合が生ずる。

条件（３）は前群ＧＷと後群ＧＦのレンズ間の距離を規
制するものである。上限を越えると非対称なコマ収差が
発生し、また結像レンズの大型化を招き好ましくない。

更に、本発明は条件（４）を満たす構成にすることが望
ましい、したがって、条件（４）について説明すると、
条件（４）は前群ＧＦの最も物体側に位置するレンズに
おける物体側の面と、像側の面（つまり前群ＧＦの貼合
わせ面）の曲率半径の割合を示す、上限を越えると貼合
わせ面の屈折力が強くなり過ぎて球面収差が補正過剰と
なる。

下限を越えると物体側の面の屈折力が強くなり貼合わせ
面での球面収差の補正が困難となりる為、球面収差は補
正不足となる。

以下、本発明の各実施例について説明する。

〔実施例１〕 本発明の実施例１は第１図に示す如く、物体側から順に
、正レンズとそれに接合され物体側により強い曲率の面
を向けた負レンズから成る前群ＧＦと、正レンズとそれ
に接合された負レンズがら成る後群ＧＦとによる２群構
成となっている。物***置が無限遠で、ａＯ（対物レン
ズと結像レンズ間の長さ）が３０１１−における結像レ
ンズの射出瞳位置は−１２’０．　３９＋ｍｍ　（結像
レンズにより形成された像から射出瞳までの長さ）であ
る、また、物***置が無限遠で、ｄｏが６０＃＃におけ
る結像レンズの射出瞳位置は−１８８，３７ｍ−である
。

この結像レンズによる像位置は８２．７７ｍｍ　（結像
レンズの最も像面側のレンズから像までの長さ）である
。そして、ｄｏ＝３０ｍ−及び６０ｍｌ１１ニおける諸
収差図は第４図で示している。

以下に、焦点路＃ｆ＝１００ｍ−に規格化した時の実施
例１の諸元を示す。’Ｉｔ　　ｒ！＋　・・・ｒ　　ｒ
ｓは各面の曲率半径、ｄ、、ｄ、、・・・、ｄｓは各レ
ンズの厚さ及び空気間隔、ｎ１、ｎオ、・・・＋ｎ４は
各レンズの屈折率、シ１．シｔ、・・・、ν４は各レン
ズのアツベ数とし、屈折率及びアツベ数はｄ線が基準波
長となっている。

（実施例１） ｄｓ＝１．２０ 物***置　曽 射出瞳位置 −１２０，３９（ｄ、−３０） −１８８，３７（ｄ、＝６０） 像位置　８２．７７ 〔実施例２〕 また、本発明の実施例２は第２図に示す如く、物体側か
ら順に、正レンズＬ＋　とそれに接合され物体側に強い
曲率の面を向けた負レンズＬ、から成る前群ＧＦと、物
体側に強い曲率の面を向けた正レンズＬ、と像側により
強い曲率の面を向けた負レンズＬ４とから成る後群Ｇ１
とによる２群構成となっている。物***置が無限遠で、
ａｓ−３０ｍ−における結像レンズの射出瞳位置は−１
２４゜５８ｍｍである。物***置が無限遠で、ａｓ−６
０ＩＩ１１における結像レンズの射出瞳位置は−２０５
゜４２−ｍである。この結像レンズによる像位置は８２
．５４ｇ−である、そして、ｄｏ−３０ｍｍ及び６０＋
ｉ＋ｍにおける諸収差図は第５図で示している。

以下に、焦点距離ｆ＝１００ｍｍに規格化した時の実施
例２の諸元を示す。

（実施例２） ａ、−２，８５ ｒｈ−”１５．５２１ 物***Ｒｏ。

射出瞳位置 １２４．５８　（ｄ＠±３０） −２０５，４２（ｄｏ　−６０） 像位置　８２．５４ 〔発明の効果〕 以上の様に本発明によれば結像レンズの入射瞳位置を従
来の約３倍の０．３ｆだけ移動させても非点収差、倍率
色収差、歪曲収差が生じず、極めて良好な像を得ること
が出来る。その為、前群Ｇｆと後群０８間での移動距離
が０．３ｆと大きいため無限遠設計の対物レンズと結像
レンズの間にフィルター、プリズム等を挿入することが
可能となり、多機能を持たせることができる。また、入
射瞳位置が０．３ｆ移動しても結像レンズの射出瞳が常
に結像レンズに近いところにあるため全くけられかない
、しかも、結像レンズ以後の光学系の径を大きくする必
要がない為に、更にコンパクトな結像レンズを実現する
ことができるので有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例１の構成断面図、第２図は
本発明による実施例２の構成断面図、第３図は対物レン
ズと本発明の結像レンズの間隔をａｅ＝ａｏ、６０ｍｍ
とした時の対物レンズと本発明の結像レンズとの入射瞳
、射出瞳の関係を模式的に示す図、第４図は実施例１に
おける対物レンズと本発明の結像レンズとの間隔をｄｏ
−３０，６０ｍｍと−した時の諸収差図、第５図は実施
例２における対物レンズと本発明の結像レンズとの間隔
をｄ、−３０，６０−■とした時の諸収差図、第６図は
特公昭６１−６１６５０号公報の実施例１を示す構成断
面図、第７図は対物レンズと従来の結像レンズとの入射
瞳、射出瞳の関係を模式的に示す図である。 ［主要部分の符号の説明］ ＧＦ・・・前群 Ｇ１１・・・後群

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　無限遠設計の顕微鏡対物レンズにより形成される像
   を所定の位置に結像するための結像レンズであって、物
   体側から順に、正レンズと負レンズの接合レンズからな
   る前群Ｇ＿Ｆと、正の単レンズと負の単レンズからなる
   後群Ｇ＿Ｒ又は正レンズと負レンズの接合レンズからな
   る後群Ｇ＿Ｒとから構成され、全体で正の屈折力を持ち
   、前群Ｇ＿Ｆの焦点距離をｆ＿Ｆ、全系の焦点距離をｆ
   、後群Ｇ＿Ｒの最も物体側に位置するレンズの物体側の
   曲率半径をにｒ＿４、後群Ｇ＿Ｒの最も像側に位置する
   レンズの像側の曲率半径をｒ＿６前群Ｇ＿Ｆと後群Ｇ＿
   Ｒとの間のレンズ間隔をｄ＿３とし、以下の諸条件を満
   足することを特徴とする結像レンズ。 （１）０．２＜ｆ／ｆ＿Ｆ＜２．２ （２）１．３＜ｒ＿４／ｒ＿６＜１．９ （３）０≦ｄ＿３／ｆ＿Ｆ＜０．０５ ２　前記結像レンズは、前群Ｇ＿Ｆの最も物体側に位置
   するレンズの物体側の曲率半径をｒ＿１、前群Ｇ＿Ｆの
   貼合わせ面の曲率半径をｒ＿２とし、以下の条件を満た
   すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の結像レ
   ンズ。 （４）０．４＜ｒ＿１／｜ｒ＿２｜＜１．５