JP2000314840A - 非球面コリメートレンズ - Google Patents
非球面コリメートレンズInfo
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Abstract
れた、紫外線の透過率が良好なコリメートレンズを提供
することを目的とする。 【解決手段】光源から発する光束をコリメートする、正
の屈折力を持つ両凸形状の単レンズであって、前記光源
側から順に第1面が球面、第2面が非球面で構成され、
所定の条件式を満足することを特徴とする非球面コリメ
ートレンズを構成することにより、課題の解決を図るも
のである。
Description
使用されるコリメートレンズに関する。
ートレンズのうち、特に落射蛍光装置に用いられるレン
ズにおいては、紫外光の透過率が高いことが必須条件で
ある。紫外光の使用波長は標本の種類と励起波長にもよ
るが、340nm〜400nmの範囲である。このため
この種のコリメートレンズを構成する材料としては、石
英ガラスや蛍石に代表される、紫外域で透過率の高い数
種類のものが使用される。
に示すような、すべてのレンズが球面で構成され、複数
のレンズ枚数を必要とするものであった。また、コリメ
ートレンズとしての用途ではないが、非球面単レンズと
しては、光ディスク用に開発されたものとして特開平8
−29681などがある。
術において、図2のようにすべてのレンズが球面で構成
されている場合、球面収差を十分に補正するためには複
数のレンズ枚数が必要になる。このような場合、表面反
射の原因となるレンズ面が多くなるため、特に紫外線の
透過率が低下する。また、レンズ枚数の増加はコストア
ップの要因となる。
ンズを構成すると、そのレンズ総厚が厚くなり、もっと
も光源側に位置するレンズと光源との距離が接近するた
め、レンズ枠とランプ電極とが接近して漏電する危険が
あり、また、熱によってレンズ自体が割れたり変形した
りするという問題があった。そして特開平8−2968
1に開示されているような非球面レンズでは、開口数を
十分に大きくすることができないという問題があった。
れたものであり、加工コストが安く、しかも収差が良好
に補正された、紫外線の透過率が良好なコリメートレン
ズを提供することを目的とする。
する光束をコリメートする、正の屈折力を持つ両凸形状
の単レンズであって、前記光源側から順に第1面が球
面、第2面が非球面で構成され、以下の条件式(1)乃
至(4)を満足することを特徴とする非球面コリメート
レンズを構成することにより、課題の解決を図るもので
ある。 (1) |R2|<f<|R1| (2) 1.5<f/d<2.5 (3) NA>0.45 (4) 2.48<nF/|R2|<2.52 但し、 R1:第1面の曲率半径(但し符号は光源側に凸の形状
を正とする) R2:第2面の頂点曲率半径(但し符号は光源側に凸の
形状を正とする) f :本発明にかかる非球面コリメートレンズのF線
(波長486nmの光線)における焦点距離 d :本発明にかかる非球面コリメートレンズの中心厚 NA:本発明にかかる非球面コリメートレンズの光源側
の開口数 nF:本発明にかかる非球面コリメートレンズのF線
(波長486nmの光線)における屈折率
(1)乃至(4)を同時に満足する必要がある。ここ
で、前記条件式(1)は、球面収差を良好に補正するた
めの、第1面と第2面の屈折力の配分を表すための条件
式である。この条件を外れた場合、第1面の屈折力が相
対的に大きくなり過ぎ、非球面の効果が小さくなるため
球面収差の補正が困難になる。
メートレンズの適切な透過率と加工性の確保を両立する
ための、焦点距離と中心厚の関係を示した条件式であ
る。条件式(2)の値が下限値を下回ると、中心厚が厚
くなりすぎるため、有効な透過率が確保できない。さら
に、プレス成形によってレンズを加工する場合、冷却の
過程でレンズ自体に歪みが生じやすくなる。また、上限
値を上回ると、レンズの縁厚が小さくなりすぎるため、
加工が甚だしく困難になる。
を、照明に有効に利用するために必要な、コリメートレ
ンズに要求される最低限の開口数を規定した条件式であ
る。条件式(3)の値が下限値を下回ると、標本の照明
に十分な光量が得られない。前記条件式(4)は、球面
収差と正弦条件の補正を両立させるための条件式であ
る。条件式(4)の値が上限値を上回っても下限値を下
回っても、球面収差とコマ収差の補正を両立させること
が困難になり、画角を大きく取ることが困難になり、大
きさを持った光源に対応することが難しくなる。
ために、構成材料を硝子とし、さらにその硝子の特性
が、以下の条件式(5)及び(6)を満足することが望
ましい。 (5)nF>1.5 (6)νd>55 但し、 νd:本発明にかかる非球面コリメートレンズを構成す
る硝子のアッベ数ここで、条件式(5)及び(6)は、
本発明に使用される硝子の特性に関する条件を示してい
る。もし、条件式(5)の値が下限値を下回った場合に
は、非球面形状に変曲点を設けることが必要になり、製
造上不都合を生じるので好ましくない。また、条件式
(6)の値が下限値を下回った場合には、波長による屈
折率の差が大きくなりすぎるため、照明波長を変化させ
るたびに焦点合わせをしなおす必要が生じ、好ましくな
い。
用照明装置として必要な紫外線の光量を十分に確保する
ために、以下の条件式(7)及び(8)を満足すること
が望ましい。 (7)T1>0.8 (8)T2>0.95 但し、 T1:前記構成材料の厚みが10mmのときの、波長3
40nmの光線に対する内部透過率 T1:前記構成材料の厚みが10mmのときの、波長4
00nmの光線に対する内部透過率 もし、条件式(7)及び(8)の値が下限値を下回る
と、本発明は落射蛍光装置用として必要な紫外線の光量
を確保することが困難になる。
ある。ここで、d0は本発明の非球面コリメートレンズ
Lと、光源Sとの距離を表す。以下に各数値実施例のレ
ンズデータを示す。本発明は、光源側から数えて第2面
が非球面であり、その形状は、光軸上の頂点を原点と
し、kを円錐定数、x軸を光軸、y軸を光軸に垂直な直
線としたとき、 x = C・y**2/(1−k・C**2・y**2)**0.5+
C2・y**2+C4・y**4+C6・y**6+C8・y**6+
C10・y**10 C=1/R2 (式中及び以下全て、a**bの表記は、aのb乗を表すも
のとする)で表される。また、本発明の焦点距離は、光
源として使用する水銀ランプの大きさや使用する装置全
体の大きさを考慮し、18〜25mm程度が望ましい。た
だし、各実施例の諸元は全て焦点距離を1mmに規格化
したときの値である。 [実施例1の諸元] f=1.0mm NA=0.57 nF=1.59602 νd=69 R1=6.1637 d=0.525 R2=−0.6388 k=0 C2=0 C4=−1.76723×10**-1 C6=−4.39508×10**-3 C8= 1.26959×10**-1 C10= 5.90515×10**-2 T340=0.88 T400=0.99 f/d=1.905 nF/|R2|=2.498 [実施例2の諸元] f=1.0mm NA=0.57 nF=1.57464 νd=71.2 R1=4.6387 d=0.550 R2=−0.6275 k=0 C2=0 C4=−1.78297×10**-1 C6=−4.42318×10**-3 C8= 1.87731×10**-1 C10= 5.06135×10**-2 T340=0.88 T400=0.99 f/d=1.818 nF/|R2|=2.509 [実施例3の諸元] f=1.0mm NA=0.57 nF=1.58995 νd=59.5 R1=5.8227 d=0.525 R2=−0.6345 k=0 C2=0 C4=−1.78619×10**-1 C6=−7.57534×10**-3 C8= 1.532175×0**-1 C10= 4.06900×10**-2 T340=0.84 T400=0.99 f/d=1.905 nF/|R2|=2.506 さらに、図3乃至図5に、実施例1乃至実施例3の収差
図を示す。これらの収差図は、本発明の実施例の性能を
明確に示すために、第2面側から平行光線を入射し、光
源側に結像させた時の収差を示している。また、各図に
おいて、非点収差図におけるmはメリディオナル像面
を、sはサジタル像面を表す。さらに、球面収差図にお
いて、Hは軸上に入射する平行光束の最大高さを、FN
はFナンバーを表し、コマ収差図において、Aは画角
を、Yは光源側の像高を表す。
においても良好に収差が補正されていることがわかる。
域においても良好な透過率を持ち、各収差が良好に補正
された、落射蛍光顕微鏡に最適なコリメートレンズを提
供することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】光源から発する光束をコリメートする、正
の屈折力を持つ両凸形状の単レンズであって、前記光源
側から順に第1面が球面、第2面が非球面で構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする非球面コリメ
ートレンズ。 |R2|<f<|R1| 1.5<f/d<2.5 NA>0.45 2.48<nF/|R2|<2.52 但し、 R1:第1面の曲率半径(但し符号は光源側に凸の形状
を正とする) R2:第2面の頂点曲率半径(但し符号は光源側に凸の
形状を正とする) f :本発明にかかる非球面コリメートレンズのF線
(波長486nmの光線)における焦点距離 d :本発明にかかる非球面コリメートレンズの中心厚 NA:本発明にかかる非球面コリメートレンズの光源側
の開口数 nF:本発明にかかる非球面コリメートレンズのF線
(波長486nmの光線)における屈折率 - 【請求項2】構成材料が硝子であって、かつ以下の条件
を満足することを特徴とする、請求項1に記載の非球面
コリメートレンズ。 nF>1.55 νd>55 但し、 νd:本発明にかかる非球面コリメートレンズを構成す
る硝子のアッベ数 - 【請求項3】以下の条件式を満足することを特徴とす
る、請求項2に記載の非球面コリメートレンズ。 T1>0.8 T2>0.95 但し、 T1:前記構成材料の厚みが10mmのときの、波長3
40nmの光線に対する内部透過率 T1:前記構成材料の厚みが10mmのときの、波長4
00nmの光線に対する内部透過率
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12571199A JP4374650B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 非球面コリメートレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12571199A JP4374650B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 非球面コリメートレンズ |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000314840A true JP2000314840A (ja) | 2000-11-14 |
JP2000314840A5 JP2000314840A5 (ja) | 2006-06-08 |
JP4374650B2 JP4374650B2 (ja) | 2009-12-02 |
Family
ID=14916861
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12571199A Expired - Lifetime JP4374650B2 (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 非球面コリメートレンズ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4374650B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013246255A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Olympus Corp | コリメートレンズ、照明装置、及び、顕微鏡 |
JP2014178464A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Ricoh Co Ltd | 光源ユニット並びに照明装置及び画像投射装置 |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP12571199A patent/JP4374650B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013246255A (ja) * | 2012-05-24 | 2013-12-09 | Olympus Corp | コリメートレンズ、照明装置、及び、顕微鏡 |
US9268150B2 (en) | 2012-05-24 | 2016-02-23 | Olympus Corporation | Double convex collimator lens, illumination device, and microscope |
JP2014178464A (ja) * | 2013-03-14 | 2014-09-25 | Ricoh Co Ltd | 光源ユニット並びに照明装置及び画像投射装置 |
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JP4374650B2 (ja) | 2009-12-02 |
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