JP2005091755A

JP2005091755A - 顕微鏡用アフォーカルズームレンズ

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Publication number: JP2005091755A
Application number: JP2003325101A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawasaki; 健司川崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-09-17
Filing date: 2003-09-17
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-17
Also published as: US7072119B2; US20050174654A1; JP4488283B2

Abstract

【課題】全長を抑えて高変倍比化と変倍全域での収差性能を向上とを同時に満たすとともに、低倍端から高倍端での射出瞳の変動及び周辺光量などの光量低下を抑えて、光学系としてのシステム性を向上させることができる顕微鏡用アフォーカルズームレンズを提供する。
【解決手段】物体側から順に、正、負、負、正、負の屈折力を有する５つのレンズ群Ｇ１〜Ｇ５からなる顕微鏡用アフォーカルズームレンズである。
低倍端から高倍端への変倍の際に、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５が固定され、第２レンズ群Ｇ２が像側へ、第４レンズ群Ｇ４が物体側へ移動する。
第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をＦ２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をＦ３としたとき、次の条件式を満足する。
０≦Ｆ２／Ｆ３≦２．５
第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凹面を向けた少なくとも１つの負レンズＬ３₁で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡用アフォーカルズームレンズに関するものである。

従来の顕微鏡用アフォーカルズームレンズとしては、例えば、次の特許文献１〜３において提案されたものがある。これらのものはいずれも、物体側から順に、正、負、正、負の屈折力を有する４つのレンズ群で構成されている。
特公平０６−７７０１４号公報特開平１１−９５０９９号公報特開２００１−１５４０９２号公報

しかし、これら従来のアフォーカルズームレンズのように、物体側から順に、正、負、正、負の４つのレンズ群で構成したのでは、１５倍を上回る変倍化を行おうとすると全長を長くせざるを得なくなってしまう。その結果、実体顕微鏡などの装置に用いた場合には装置全体が大型化し、アイポイント位置が高くなって操作性やシステム性を損なう。
一方、あえて全長を抑えながら高変倍比化を行うと各レンズ群の屈折力がきつくなり、特に主に変倍作用を行う負屈折力の第２レンズ群と変倍による像位置を一定にするための第３レンズ群の屈折力がきつくなるために、変倍全域での収差補正を行うのが困難になる。また、高変倍比化によって、低倍端と高倍端とでの射出瞳の変動量が大きくなり、周辺光量のケラレ等の制限が起きる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、全長を抑えて高変倍比化と変倍全域での収差性能を向上とを同時に満たすとともに、低倍端から高倍端での射出瞳の変動及び周辺光量などの光量低下を抑えて、光学系としてのシステム性を向上させることができる顕微鏡用アフォーカルズームレンズを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による顕微鏡用アフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正、負、負、正、負の屈折力を有する５つのレンズ群からなる顕微鏡用アフォーカルズームレンズであって、低倍端から高倍端への変倍の際に、第１レンズ群と第５レンズ群が固定され、第２レンズ群が像側へ、第４レンズ群が物体側へ移動することを特徴としている。

また、本発明による顕微鏡用アフォーカルズームレンズは、第２レンズ群の焦点距離をＦ２、第３レンズ群の焦点距離をＦ３としたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴としている。
０≦Ｆ２／Ｆ３≦２．５ …(1)

また、本発明による顕微鏡用アフォーカルズームレンズは、前記第３レンズ群が、物体側に凹面を向けた少なくとも１つの負レンズで構成されていることを特徴としている。

本発明のアフォーカルズームレンズによれば、従来の４群構成のアフォーカルズームレンズに比べて、全長を抑えて１５倍を上回る高変倍比化と変倍全域での収差補正を実現したアフォーカルズームレンズが得られる。
また、第３レンズ群を移動群とすることにより、変倍全域での収差性能がより向上するとともに低倍端から高倍端での射出瞳の位置の変動を抑え、周辺光量などの光量低下を抑えることができ、光学系のシステム性が向上する。

実施例の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
本発明のアフォーカルズームレンズのように、物体側から順に、正、負、負、正、負の屈折力を有する５つのレンズ群で構成し、低倍端から高倍端への変倍の際に第１レンズ群と第５レンズ群を固定し、第２レンズ群が物体側から像側へ移動し、第４レンズ群が像側から物体側へ移動する構成とする。
従来の４群構成のアフォーカルズームにおける変倍作用として作用する第２レンズ群と比較すると、本発明のアフォーカルズームの変倍作用は、第２レンズ群の負の屈折力だけでなく、第２レンズ群と第３レンズ群の２つのレンズ群が変倍作用として働く。この本発明の構成によれば、変倍作用の負の屈折力を強くして高変倍比化が可能で、かつ、第２レンズ群と第３レンズ群の２つの負屈折力に分散させる５群のレンズ構成にすることで、１５倍を上回る高変倍比化と小型化とを同時に達成することが可能となる。なお、第３レンズ群は変倍時に固定するように構成してもよいが、移動するように構成すれば、変倍全域での収差性能がより向上するとともに、低倍端から高倍端までの変倍時における射出瞳位置の変動を抑え、周辺光量などのケラレ等による光量低下を防止でき、光学系のシステム性が向上する。

条件式(1)はズーム全域で収差補正を適正に行うことができるようにするための条件式である。
条件式(1)の下限値を下回ると、変倍比を高くとることができず、しかも、高倍側での収差補正が難しくなる。
一方、条件式(2)の上限値を上回ると、第３レンズ群の屈折力が大きくなり過ぎて、低倍端側での収差補正が難しくなる。あるいはアフォーカルズームの全長が長くなって好ましくない。

本発明による顕微鏡用アフォーカルズームレンズにおいて、第１レンズ群の焦点距離をＦ１、低倍端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離をＦ２３L、高倍端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離をＦ２３Hとしたとき、次の条件式(2)又は(3)を満足することを特徴としている。
前記第２レンズ群は、変倍時に光軸上を移動するので低倍端と高倍端では、第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離は異なる。
１≦Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ≦３ …(2)
３≦｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜≦１５ …(3)

上記条件式(2)を満足すると、低倍端側での第２レンズ群、第３レンズ群の合成焦点距離が高倍端での第２レンズ群、第３レンズ群の合成焦点距離よりも短くなる。従って、低倍端での変倍作用の負屈折力が強くなって、低倍端での焦点距離をより短くすることができる。
また、高倍端と低倍端での第２レンズ群と第３レンズ群の負の屈折力がバランス良く最適化されるので、低倍端と高倍端での収差をより補正することが可能となる。
さらに、条件式(3)を満足すると、低倍端において第１レンズ群と第２レンズ群が干渉することなく、低倍端の軸外収差および高倍端の球面収差を良好に補正することが可能となる。
条件式(2)の下限値を下回ると、第３レンズ群の負の屈折力が弱くなり、第２レンズ群の屈折力が強くなるので低倍端での収差性能が悪化するか、アフォーカルズームレンズの全長が長くなる。
一方、条件式(2)の上限値を上回ると、第２レンズ群あるいは第３レンズ群の負屈折力が強くなりすぎて、ズーム全域での収差補正が困難になるので好ましくない。
条件式(3)の下限値を下回ると、１５倍以上の変倍比を実現するのが困難となる、あるいは、第１レンズ群と第２レンズ群が低倍端で干渉するので好ましくない。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、低倍端での軸外収差性能が悪化、もしくは、高倍端での軸上性能が悪化するので好ましくない。

本発明のアフォーカルズームレンズにおいて、低倍端での第１レンズ群の物体側レンズ面から第３レンズ群の物体側レンズ面までの間隔をＤ３Ｌ、アフォーカルズームレンズの全長をＤ０とすると、次の条件式(4)を満足するとより好適である。
０．３≦Ｄ３Ｌ／Ｄ０≦０．７ …(4)
条件式(4)を満足すると、変倍時に移動する第２レンズ群と第４レンズ群の移動量を最適化し、低倍端で第４レンズ群が第５レンズ群に干渉することなく、また、高倍端で第２レンズ群が第３レンズ群に、第４レンズ群が第３レンズ群に、それぞれ干渉することなく、高変倍比化とアフォーカルズームレンズの小型化を実現することが可能となる。
条件式(4)の上限値を上回ると、第４レンズ群の移動量が少なくなって変倍比が低くなるか、第４レンズ群が第５レンズ群に干渉してしまう。あるいは第４レンズ群の屈折力が強くなって低倍端での球面収差の補正が困難になる。
条件式(4)の下限値を下回ると、第２レンズ群の移動量が少なくなって変倍比が低くなるか、第２レンズ群が第１レンズ群もしくは第３レンズ群に干渉してしまう。あるいは、第２レンズ群の屈折力が強くなって低倍端の軸外収差と高倍端の球面収差が悪化して好ましくない。

また、本発明のアフォーカルズームレンズのように、第３レンズ群を、物体側に凹面を向けた少なくとも１つの負レンズで構成すれば、ズーム全域での非点収差とコマ収差を効果的に補正できる。
さらに上記構成において、前記第３レンズ群の焦点距離をＦ３、物体側に凹面を向けた曲率半径をＲ３、前記負レンズの屈折率をｎｇ３、変倍比をＺとしたとき、次の条件式(5),(6)を満足するのが好ましい。
７≦ＲＧ３／Ｆ３・Ｚ≦３０ …(5)
１．６５≦ｎｇ３ …(6)
条件式(5)を満足すると、１０倍を超える変倍比に応じた適切な第３レンズ群のレンズ面のベンディング形状が与えられ、ズーム全域でのコマ収差を良好に補正することが可能となる。
条件式(6)を満足するとペッツバール和を抑え、像面湾曲を補正するのに好適である。
条件式(5)の上限値を上回ると、第３レンズ群内の負レンズの第４レンズ群側レンズ面の曲率半径が小さくなって、低倍端から中間状態で第３レンズ群内の負レンズによって発生する球面収差とコマ収差が大きくなりすぎて好ましくない。
条件式(5)の下限値を下回ると、第３レンズ群内の負レンズの第２レンズ群側に凹面を向けた面の曲率半径が小さくなって、ズーム全域で第３レンズ群の負レンズによって発生する球面収差、コマ収差が大きくなりすぎて好ましくない。
条件式(6)の下限値を下回ると、像面湾曲が悪化し、第２レンズ群側の凹面の曲率半径がきつくなって低倍端での軸外収差と中間から高倍端での球面収差が悪化するので好ましくない。

その他、本発明のアフォーカルズームレンズにおいては、第２レンズ群と第４レンズ群との間に開口絞りを設けると、各ズーム領域でのケラレを適正に抑えることができるので好ましい。

次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
本発明のアフォーカルズームレンズは、後述の図１１、及び数値データ6に示す結像レンズを組み合わせて用いる。前記結像レンズの焦点距離は211.675ｍｍであり、結像レンズの像側にプリズム光学系が配置されている。
また本発明のアフォーカルズームレンズは、図１２(a)に示すように対物レンズ２と結像レンズ光学系４および接眼レンズ５と組み合わせることでガリレオタイプ（平行光学系）の実体顕微鏡光学系を構成することができ、また図１２(b)に示すように、無限遠補正光学系の対物レンズ２と本発明のアフォーカルズームレンズ３、結像レンズ光学系４、および接眼レンズ５を組み合わせることで、顕微鏡ズーム光学系として構成が可能である。

図１は本発明の第１実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。図２は第１実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。

第１実施例のアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１₂との接合レンズと、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ１₃とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２₁と両凹レンズＬ２₂との接合レンズと、両凹レンズＬ２₃とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３₁で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４₂と両凸レンズＬ４₃との接合レンズとで構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５₁と両凹レンズＬ５₂との接合レンズで構成されている。

低倍端から高倍端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＳと第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側から物体側へ移動するようになっている。

次に、第１実施例のアフォーカルズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
なお、第１実施例の数値データにおいて、ｒ₁、ｒ₂、…は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂、…は各レンズの肉厚または空気間隔、ｎ_d1、ｎ_d2、…は各レンズのｄ線での屈折率、ν_d1、ν_d2、…は各レンズのアッべ数、Ｆ１、Ｆ２・・・は各レンズ群の焦点距離、ＦＬは全系焦点距離、ＮＡは開口数を表している。
なお、これらの記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。

数値データ１
ｒ₁＝67.1073
ｄ₁＝4.15 ｎ_d1＝1.497 ν_d1＝81.54
ｒ₂＝-48.4555
ｄ₂＝2 ｎ_d2＝1.71736 ν_d2＝29.52
ｒ₃＝-182.742
ｄ₃＝0.25
ｒ₄＝42.6536
ｄ₄＝2.9 ｎ_d4＝1.56907 ν_d4＝71.3
ｒ₅＝∞
ｄ₅＝Ｄ５
ｒ₆＝24.9018
ｄ₆＝4.05 ｎ_d6＝1.76182 ν_d6＝26.52
ｒ₇＝-27.9083
ｄ₇＝1.5 ｎ_d7＝1.72916 ν_d7＝54.68
ｒ₈＝15.5066
ｄ₈＝2.0814
ｒ₉＝-37.4483
ｄ₉＝1.8 ｎ_d9＝1.755 ν_d9＝52.32
ｒ₁₀＝33.1991
ｄ₁₀＝Ｄ１０
ｒ₁₁＝-23.7456
ｄ₁₁＝1.83 ｎ_d11＝1.7847 ν_d11＝26.29
ｒ₁₂＝103.6318
ｄ₁₂＝1
ｒ₁₃＝∞（開口絞り）
ｄ₁₃＝Ｄ１３
ｒ₁₄＝162.471
ｄ₁₄＝2.6 ｎ_d14＝1.603 ν_d14＝65.44
ｒ₁₅＝-42.4593
ｄ₁₅＝0.2
ｒ₁₆＝47.3698
ｄ₁₆＝1.6 ｎ_d16＝1.834 ν_d16＝37.16
ｒ₁₇＝24.9751
ｄ₁₇＝3.1 ｎ_d17＝1.497 ν_d17＝81.54
ｒ₁₈＝-53.5454
ｄ₁₈＝Ｄ１８
ｒ₁₉＝-55.8574
ｄ₁₉＝1.6 ｎ_d19＝1.7552 ν_d19＝27.51
ｒ₂₀＝-31.8024
ｄ₂₀＝1.5 ｎ_d20＝1.741 ν_d20＝52.64
ｒ₂₁＝746.0709

ズームデータ
低倍端中間高倍端
ＦＬ 54ｍｍ 360ｍｍ 864ｍｍ変倍比：１６
ＮＡ 0.03195 0.02533 0.01273
全長 95ｍｍ 95ｍｍ 95ｍｍ
射出端位置 -359.0 -238.7 -220.6
Ｄ５ 0.367 20.459 24.018
Ｄ１０ 25.963 5.871 2.313
Ｄ１３ 36.010 21.627 4.948
Ｄ１８ 0.498 14.881 31.560

焦点距離
Ｆ１＝ 50.55
Ｆ２＝-19.57
Ｆ３＝-24.47
Ｆ４＝ 32.47
Ｆ５＝-71.00
Ｆ１／Ｆ３＝-2.07
Ｆ２／Ｆ３＝ 0.80
Ｆ４／Ｆ３＝-1.33
Ｆ５／Ｆ３＝ 2.90
Ｆ２３Ｌ＝-6.91
Ｆ２３Ｈ＝-10.49
Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ＝1.52
｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜＝7.32
Ｄ３Ｌ／Ｄ０＝0.47
（ＲＧ３／Ｆ３）・Ｚ＝15.53
ｎｇ３＝1.7847

図３は本発明の第２実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。図４は第２実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。

第２実施例のアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１₂との接合レンズと、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ１₃とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２₁と両凹レンズＬ２₂との接合レンズと、両凹レンズＬ２₃とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３₁で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４₂と両凸レンズＬ４₃との接合レンズとで構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５₁と両凹レンズＬ５₂との接合レンズで構成されている。

低倍端から高倍端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は開口絞りＳとともに像側から物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側から物体側へ移動するようになっている。第３レンズ群Ｇ３が変倍時に移動することで、射出瞳位置の変動を抑える光学系を実現している。

次に、第２実施例のアフォーカルズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２
ｒ₁＝78.1429
ｄ₁＝3.986 ｎ_d1＝1.497 ν_d1＝81.54
ｒ₂＝-50.641
ｄ₂＝2 ｎ_d2＝1.71736 ν_d2＝29.52
ｒ₃＝-177.066
ｄ₃＝0.25
ｒ₄＝45.3027
ｄ₄＝2.5638 ｎ_d4＝1.56907 ν_d4＝71.3
ｒ₅＝∞
ｄ₅＝Ｄ５
ｒ₆＝46.1166
ｄ₆＝2.7744 ｎ_d6＝1.7847 ν_d6＝26.29
ｒ₇＝-23.4179
ｄ₇＝1.5103 ｎ_d7＝1.741 ν_d7＝52.64
ｒ₈＝21.0177
ｄ₈＝1.8346
ｒ₉＝-31.1044
ｄ₉＝1.8 ｎ_d9＝1.755 ν_d9＝52.32
ｒ₁₀＝43.9016
ｄ₁₀＝Ｄ１０
ｒ₁₁＝-23.4911
ｄ₁₁＝1.8 ｎ_d11＝1.7725 ν_d11＝49.6
ｒ₁₂＝2180.678
ｄ₁₂＝2.0345
ｒ₁₃＝∞（開口絞り）
ｄ₁₃＝Ｄ１３
ｒ₁₄＝224.1202
ｄ₁₄＝2.1284 ｎ_d14＝1.56907 ν_d14＝71.3
ｒ₁₅＝-35.8633
ｄ₁₅＝0.2
ｒ₁₆＝44.0038
ｄ₁₆＝1.5835 ｎ_d16＝1.834 ν_d16＝37.16
ｒ₁₇＝22.9718
ｄ₁₇＝3.4756 ｎ_d17＝1.497 ν_d17＝81.54
ｒ₁₈＝-48.68
ｄ₁₈＝Ｄ１８
ｒ₁₉＝-78.5752
ｄ₁₉＝1.6 ｎ_d19＝1.76182 ν_d19＝26.52
ｒ₂₀＝-46.7222
ｄ₂₀＝1.6 ｎ_d20＝1.72916 ν_d20＝54.68
ｒ₂₁＝2058.414

ズームデータ
低倍端中間高倍端
ＦＬ 54ｍｍ 360ｍｍ 648ｍｍ変倍比：１２
ＮＡ 0.032 0.025 0.01852
全長 85.5ｍｍ 85.5ｍｍ 85.5ｍｍ
射出端位置 -231.4 -223.0 -216.9
Ｄ５ 0.400 26.062 29.523
Ｄ１０ 36.291 4.934 0.999
Ｄ１３ 17.386 11.982 3.570
Ｄ１８ 0.282 11.380 20.267

焦点距離
Ｆ１＝ 54.48
Ｆ２＝-17.72
Ｆ３＝-30.07
Ｆ４＝ 30.92
Ｆ５＝-106.95
Ｆ１／Ｆ３＝-1.81
Ｆ２／Ｆ３＝ 0.59
Ｆ４／Ｆ３＝-1.03
Ｆ５／Ｆ３＝ 3.56
Ｆ２３Ｌ＝-6.30
Ｆ２３Ｈ＝-10.82
Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ＝1.72
｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜＝8.64
Ｄ３Ｌ／Ｄ０＝0.62
（ＲＧ３／Ｆ３）・Ｚ＝9.37
ｎｇ３＝1.7725

図５は本発明の第３実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。図６は第３実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。

第３実施例のアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１₂との接合レンズと、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ１₃とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２₁と両凹レンズＬ２₂との接合レンズと、両凹レンズＬ２₃とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３₁で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４₂と両凸レンズＬ４₃との接合レンズとで構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５₁と両凹レンズＬ５₂との接合レンズで構成されている。

低倍端から高倍端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と開口絞りＳと第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像側へ移動し、第３レンズ群Ｇ３は第２レンズ群Ｇ２との間隔が一旦狭まった後に少し広がるように像側から物体側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側から物体側へ移動するようになっている。第３レンズ群Ｇ３が変倍時に移動することで、射出瞳位置の変動を抑える光学系を実現している。

次に、第３実施例のアフォーカルズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３
ｒ₁＝80.2951
ｄ₁＝3.7959 ｎ_d1＝1.497 ν_d1＝81.54
ｒ₂＝-55.7625
ｄ₂＝2.6 ｎ_d2＝1.72825 ν_d2＝28.46
ｒ₃＝-185.593
ｄ₃＝0.25
ｒ₄＝55.2449
ｄ₄＝2.5513 ｎ_d4＝1.56907 ν_d4＝71.3
ｒ₅＝∞
ｄ₅＝Ｄ５
ｒ₆＝34.9024
ｄ₆＝3.2865 ｎ_d6＝1.7847 ν_d6＝26.29
ｒ₇＝-26.0188
ｄ₇＝1.4898 ｎ_d7＝1.741 ν_d7＝52.64
ｒ₈＝21.4048
ｄ₈＝1.7059
ｒ₉＝-37.9087
ｄ₉＝1.7856 ｎ_d9＝1.741 ν_d9＝52.64
ｒ₁₀＝24.7416
ｄ₁₀＝Ｄ１０
ｒ₁₁＝-24.9718
ｄ₁₁＝1.8 ｎ_d11＝1.741 ν_d11＝52.64
ｒ₁₂＝631.4463
ｄ₁₂＝Ｄ１２
ｒ₁₃＝∞（開口絞り）
ｄ₁₃＝Ｄ１３
ｒ₁₄＝78.5147
ｄ₁₄＝2.6378 ｎ_d14＝1.56907 ν_d14＝71.3
ｒ₁₅＝-44.4687
ｄ₁₅＝0.2
ｒ₁₆＝32.7895
ｄ₁₆＝1.65 ｎ_d16＝1.834 ν_d16＝37.16
ｒ₁₇＝18.486
ｄ₁₇＝4.0922 ｎ_d17＝1.497 ν_d17＝81.54
ｒ₁₈＝-42.954
ｄ₁₈＝Ｄ１８
ｒ₁₉＝-44.0524
ｄ₁₉＝1.8628 ｎ_d19＝1.7552 ν_d19＝27.51
ｒ₂₀＝-24.3713
ｄ₂₀＝1.6 ｎ_d20＝1.741 ν_d20＝52.64
ｒ₂₁＝89.3433

ズームデータ
低倍端中間高倍端
ＦＬ 45ｍｍ 360ｍｍ 1250ｍｍ変倍比：２７．８
ＮＡ 0.032 0.025 0.00096
全長 100ｍｍ 100ｍｍ 100ｍｍ
射出端位置 -237.1 -233.5 -211.0
Ｄ５ 0.392 33.819 36.692
Ｄ１０ 26.206 2.041 4.789
Ｄ１２ 15.901 6.638 1.018
Ｄ１３ 25.007 23.710 0.925
Ｄ１８ 1.187 2.484 25.269

焦点距離
Ｆ１＝ 62.31
Ｆ２＝-17.75
Ｆ３＝-32.38
Ｆ４＝ 26.49
Ｆ５＝-39.8076
Ｆ１／Ｆ３＝-1.92
Ｆ２／Ｆ３＝ 0.55
Ｆ４／Ｆ３＝-0.82
Ｆ５／Ｆ３＝ 1.23
Ｆ２３Ｌ＝-7.56
Ｆ２３Ｈ＝-10.53
Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ＝1.39
｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜＝8.24
Ｄ３Ｌ／Ｄ０＝0.44
（ＲＧ３／Ｆ３）・Ｚ＝21.44
ｎｇ３＝1.741

図７は本発明の第４実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。図８は第４実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。

第４実施例のアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１₂との接合レンズと、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ１₃とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２₁と両凹レンズＬ２₂との接合レンズと、両凹レンズＬ２₃とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側が凹面で像側が平面の平凹レンズＬ３₁’で構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４₂と両凸レンズＬ４₃との接合レンズとで構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５₁と両凹レンズＬ５₂との接合レンズで構成されている。

低倍端から高倍端へと変倍する際には、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３と開口絞りＳと第５レンズ群Ｇ５は位置が固定され、第２レンズ群Ｇ２は物体側から像側へ移動し、第４レンズ群Ｇ４は像側から物体側へ移動するようになっている。第３レンズ群Ｇ３が変倍時に移動することで、射出瞳位置の変動を抑える光学系を実現している。

次に、第４実施例のアフォーカルズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ４
ｒ₁＝51.4154
ｄ₁＝4.0083 ｎ_d1＝1.43875 ν_d1＝94.93
ｒ₂＝-46.1254
ｄ₂＝2 ｎ_d2＝1.68893 ν_d2＝31.07
ｒ₃＝-139.727
ｄ₃＝0.25
ｒ₄＝52.2809
ｄ₄＝2.1703 ｎ_d4＝1.603 ν_d4＝65.44
ｒ₅＝∞
ｄ₅＝Ｄ５
ｒ₆＝63.3929
ｄ₆＝3.5049 ｎ_d6＝1.7847 ν_d6＝26.29
ｒ₇＝-19.3362
ｄ₇＝1.5103 ｎ_d7＝1.741 ν_d7＝52.64
ｒ₈＝16.1879
ｄ₈＝1.3419
ｒ₉＝-18.7999
ｄ₉＝1.8 ｎ_d9＝1.755 ν_d9＝52.32
ｒ₁₀＝95.7422
ｄ₁₀＝Ｄ１０
ｒ₁₁＝-213.202
ｄ₁₁＝1.8 ｎ_d11＝1.834 ν_d11＝37.16
ｒ₁₂＝∞
ｄ₁₂＝1
ｒ₁₃＝∞（開口絞り）
ｄ₁₃＝Ｄ１３
ｒ₁₄＝277.7207
ｄ₁₄＝1.8148 ｎ_d14＝1.56907 ν_d14＝71.3
ｒ₁₅＝-60.8805
ｄ₁₅＝0.2
ｒ₁₆＝71.4519
ｄ₁₆＝0.968 ｎ_d16＝1.834 ν_d16＝37.16
ｒ₁₇＝38.4312
ｄ₁₇＝2.686 ｎ_d17＝1.43875 ν_d17＝94.93
ｒ₁₈＝-65.9166
ｄ₁₈＝Ｄ１８
ｒ₁₉＝-123.656
ｄ₁₉＝1.5 ｎ_d19＝1.76182 ν_d19＝26.52
ｒ₂₀＝-73.6322
ｄ₂₀＝1.4 ｎ_d20＝1.741 ν_d20＝52.64
ｒ₂₁＝2395.896

ズームデータ
低倍端中間高倍端
ＦＬ 54ｍｍ 360ｍｍ 864ｍｍ変倍比：１６．０
ＮＡ 0.03 0.025 0.01273
全長 97ｍｍ 97ｍｍ 97ｍｍ
射出端位置 -259.6 -253.9 -228.1
Ｄ５ 0.368 27.168 29.776
Ｄ１０ 29.982 3.182 0.574
Ｄ１３ 29.478 27.569 -0.255
Ｄ１８ 9.218 11.126 38.951

焦点距離
Ｆ１＝ 52.02
Ｆ２＝-12.78
Ｆ３＝-255.64
Ｆ４＝ 51.91
Ｆ５＝-161.579
Ｆ１／Ｆ３＝-0.20
Ｆ２／Ｆ３＝ 0.05
Ｆ４／Ｆ３＝-0.20
Ｆ５／Ｆ３＝ 0.63
Ｆ２３Ｌ＝-10.92
Ｆ２３Ｈ＝-12.10
Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ＝1.11
｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜＝4.77
Ｄ３Ｌ／Ｄ０＝0.48
（ＲＧ３／Ｆ３）・Ｚ＝13.34
ｎｇ３＝1.834

図９は本発明の第５実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。図１０は第５実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。

第５実施例のアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負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、開口絞りＳと、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とで構成されている。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、両凸レンズＬ１₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１₂との接合レンズと、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ１₃とで構成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズＬ２₁と両凹レンズＬ２₂との接合レンズと、両凹レンズＬ２₃とで構成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、両凹レンズＬ３₁と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３₂とで構成されている。
第４レンズ群Ｇ４は、両凸レンズＬ４₁と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４₂と両凸レンズＬ４₃との接合レンズとで構成されている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５₁と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５₂’との接合レンズで構成されている。

次に、第５実施例のアフォーカルズームレンズを構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ５
ｒ₁＝62.9444
ｄ₁＝3.7346 ｎ_d1＝1.43875 ν_d1＝94.93
ｒ₂＝-46.3547
ｄ₂＝1.8217 ｎ_d2＝1.68893 ν_d2＝31.07
ｒ₃＝-180.974
ｄ₃＝0.25
ｒ₄＝33.7155
ｄ₄＝2.8449 ｎ_d4＝1.56907 ν_d4＝71.3
ｒ₅＝∞
ｄ₅＝Ｄ５
ｒ₆＝52.1293
ｄ₆＝3.2408 ｎ_d6＝1.7847 ν_d6＝26.29
ｒ₇＝-29.0932
ｄ₇＝1.3025 ｎ_d7＝1.741 ν_d7＝52.64
ｒ₈＝19.2144
ｄ₈＝2.1443
ｒ₉＝-60.3387
ｄ₉＝1.8 ｎ_d9＝1.755 ν_d9＝52.32
ｒ₁₀＝556.9835
ｄ₁₀＝Ｄ１０
ｒ₁₁＝-15.2124
ｄ₁₁＝1.4 ｎ_d11＝1.788 ν_d11＝47.37
ｒ₁₂＝22.7388
ｄ₁₂＝1.4606 ｎ_d12＝1.68893 ν_d12＝31.07
ｒ₁₃＝130.3733
ｄ₁₃＝3
ｒ₁₄＝∞（開口絞り）
ｄ₁₄＝Ｄ１４
ｒ₁₅＝107.7266
ｄ₁₅＝2.2666 ｎ_d15＝1.56907 ν_d15＝71.3
ｒ₁₆＝-36.2893
ｄ₁₆＝0.2
ｒ₁₇＝40.7491
ｄ₁₇＝1.6709 ｎ_d17＝1.834 ν_d17＝37.16
ｒ₁₈＝23.1439
ｄ₁₈＝2.7546 ｎ_d18＝1.43875 ν_d18＝94.93
ｒ₁₉＝-97.7421
ｄ₁₉＝Ｄ１９
ｒ₂₀＝-55.2552
ｄ₂₀＝1.6731 ｎ_d20＝1.68893 ν_d20＝31.07
ｒ₂₁＝-28.8866
ｄ₂₁＝1.3157 ｎ_d21＝1.741 ν_d21＝52.64
ｒ₂₂＝-579.261

ズームデータ
低倍端中間高倍端
ＦＬ 54ｍｍ 360ｍｍ 864ｍｍ変倍比：１６．０
ＮＡ 0.032 0.025 0.01273
全長 98ｍｍ 98ｍｍ 98ｍｍ
射出端位置 -422.8 -239.5 -222.9
Ｄ５ 0.404 19.610 23.433
Ｄ１０ 23.819 4.614 0.791
Ｄ１４ 40.413 22.512 4.303
Ｄ１９ 0.483 18.385 36.593

焦点距離
Ｆ１＝ 45.62
Ｆ２＝-28.99
Ｆ３＝-16.11
Ｆ４＝ 34.62
Ｆ５＝-77.0173
Ｆ１／Ｆ３＝-2.83
Ｆ２／Ｆ３＝ 1.80
Ｆ４／Ｆ３＝-2.15
Ｆ５／Ｆ３＝10.03
Ｆ２３Ｌ＝-6.65
Ｆ２３Ｈ＝-9.89
Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ＝1.49
｜Ｆ１／Ｆ２３Ｌ｜＝6.86
Ｄ３Ｌ／Ｄ０＝0.42
（ＲＧ３／Ｆ３）・Ｚ＝15.11
ｎｇ３＝1.788
次に各実施例における所定データの一覧を表１に示す。

図１１は上記各実施例のアフォーカルズームレンズに組み合わせる結像レンズの一構成例を示す光軸に沿う断面図である。
本構成例の結像レンズは、物体側より順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｋ１と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬｋ２と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬｋ３との接合レンズとで構成されている。
上記各実施例のアフォーカルレンズに組み合わせる場合には、結像レンズの像側にプリズム光学系（図示省略）を配置して結像レンズ光学系として組み合わせる。
次に、図１１の結像レンズ光学系を構成する光学部材の数値データを示す。なお、この数値データには、結像レンズの像側に配置したプリズム光学系のデータを含んでいる。

数値データ６
ＦＬ 211.675ｍｍ
ｒ₁＝37.966
ｄ₁＝3 ｎ_d1＝1.51742 ν_d1＝52.43
ｒ₂＝134.562
ｄ₂＝2.08
ｒ₃＝31.192
ｄ₃＝3.5 ｎ_d3＝1.48749 ν_d3＝70.23
ｒ₄＝340.249
ｄ₄＝2 ｎ_d4＝1.58267 ν_d4＝46.42
ｒ₅＝24.76
ｄ₅＝22
ｒ₆＝∞
ｄ₆＝100 ｎ_d6＝1.51633 ν_d6＝64.14
ｒ₇＝∞
ｄ₇＝0
ｒ₈＝∞
ｄ₈＝65 ｎ_d8＝1.56883 ν_d8＝56.36
ｒ₉＝∞
ｄ₉＝53.2061
ｒ₁₀＝∞（像面）
ｄ₁₀＝0

このように、本発明のアフォーカルズームレンズは特許請求の範囲に記載された発明の他に次に示すような特徴を備えている。

（１）前記第２レンズ群と前記第４レンズ群との間に、開口絞りを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。

本発明の第１実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。第１実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。本発明の第２実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。第２実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。本発明の第３実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。第３実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。本発明の第４実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。第４実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。本発明の第５実施例にかかるアフォーカルズームレンズの光学構成を示す光軸に沿う断面図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を示している。第５実施例にかかるアフォーカルズームレンズの球面収差、非点収差、歪曲収差を示す図であり、(a)は低倍端、(b)は中間、(c)は高倍端での状態を夫々示している。上記各実施例のアフォーカルズームレンズに組み合わせる結像レンズの一構成例を示す光軸に沿う断面図である。上記各実施例のアフォーカルズームレンズと図１１の結像レンズを備えた実体顕微鏡光学系の全体構成を示す概念図である。

符号の説明

１標本
２対物レンズ
３アフォーカルズームレンズ
４結像レンズ光学系
５接眼レンズ
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
Ｇ５第５レンズ群
Ｌ１₁，Ｌ２₁，Ｌ４₁，Ｌ４₃ 両凸レンズ
Ｌ１₂，Ｌ５₂’ 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ１₃ 物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズ
Ｌ２₂，Ｌ２₃，Ｌ３₁，Ｌ５₂ 両凹レンズ
Ｌ３₁’ 物体側が凹面で像側が平面の平凹レンズ
Ｌ４₂ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ５₁ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌｋ₁，Ｌｋ₂ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌｋ₃ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｓ開口絞り

Claims

物体側から順に、正、負、負、正、負の屈折力を有する５つのレンズ群からなる顕微鏡用アフォーカルズームレンズであって、
低倍端から高倍端への変倍の際に、第１レンズ群と第５レンズ群が固定され、第２レンズ群が像側へ、第４レンズ群が物体側へ移動することを特徴とする顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
第２レンズ群の焦点距離をＦ２、第３レンズ群の焦点距離をＦ３としたとき、次の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
０≦Ｆ２／Ｆ３≦２．５ …(1)
前記第３レンズ群が、物体側に凹面を向けた少なくとも１つの負レンズで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
低倍端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離をＦ２３L、高倍端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離をＦ２３Hとしたとき、次の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項１又は３に記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
１≦Ｆ２３Ｌ／Ｆ２３Ｈ≦３ …(2)
第１レンズ群の焦点距離をＦ１、低倍端における第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離をＦ２３Lとしたとき、次の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
３≦｜Ｆ1／Ｆ２３Ｌ｜≦１５ …(3)
低倍端での第１レンズ群の物体側レンズ面から第３レンズ群の物体側レンズ面までの間隔をＤ３Ｌ、アフォーカルズームレンズの全長をＤ０としたとき、次の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項１又は５に記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
０．３≦Ｄ３Ｌ／Ｄ０≦０．７ …(4)
前記第３レンズ群の焦点距離をＦ３、前記負レンズの物体側に凹面を向けた曲率半径をＲＧ３、前記負レンズの屈折率をｎｇ３、変倍比をＺとしたとき、次の条件式(5)及び(6)を満足することを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の顕微鏡用アフォーカルズームレンズ。
７≦ＲＧ３／Ｆ３・Ｚ≦３０ …(5)
１．６５≦ｎｇ３ …(6)