JP2005182029A - 無限焦点ズーム系 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は無限焦点ズーム系、少なくとも４つの光学構成グループで、うち２つの構成グループが倍率を変更する目的で、互いに相対的に、かつ残りの構成グループに相対的に可動型光学構成グループを含む、特に顕微鏡に使用するための無限焦点ズーム系に関する。本発明の根底には、適切な駆動メカニズムと組み合わせるという観点からも、比較的小さい顕微鏡用構成サイズを可能とする無限焦点ズーム系を開発するという課題がある。
【解決手段】前述様式の無限焦点ズーム系により、双方の可動型光学構成群を同方向にシフト移動させることによって、調節可能ないかなる倍率も達成できるということで解決される。
【選択図】図１

Description

少なくとも４つの光学構成群を有し、そのうち２つの構成群が倍率変更の目的で、相互間でも、またその他の構成群に対しても相対的に移動できるという、特に顕微鏡に使用するための無限焦点ズーム系に関する。、

無限焦点ズーム系はよく知られている。それらは、１チャンネル系の従来型顕微鏡または２チャンネルで実行するステレオ顕微鏡および手術顕微鏡において、倍率を変更する目的で望遠鏡タイプのやり方で使用される。望遠鏡タイプでは、２個の対物レンズおよび２個の別々の互いに１２〜１４°の角度をなす顕微鏡光路が使用されるグリノータイプのステレオ顕微鏡と異なり、１個の両光路に共通な主対物レンズが装備され、その物体側の焦平面に物体があるという実行形が問題となる。この場合対物レンズから出される平行光束から２本のやはり互いに平行な部分光束が、対物レンズの前で収束するそれらの軸が要求される１２〜１４°の角度をなし、２個のこの角度で見られる実中間像を作り出すように絞られる。

無限焦点ズーム系は写真系、ビデオ系および望遠鏡系の限定された構成上の境界条件に基づきさまざまであり、したがって別個の技術専門領域に分類される。特に制限つきでしか許容されない２チャンネル実行時のレンズ直径値ゆえ、前記専門領域もしくは生産グループによりすでに存在しているズーム系を顕微鏡法に引き継ぐことは認められない。

顕微鏡ではしばしば４つの光学構成グループおよび８より大きいズームファクタを有する無限焦点ズーム系が使用される。このような系がたとえばＤＥ２０２０７７８０Ｕ１、ＵＳ６３２０７０２Ｂ１、ＵＳ６１５７４９５およびＵＳ６３３５８３３Ｂ１に記述されている。

物体から見て、そこに提示された系は一様に、位置固定型正屈折力を有する第１群、可動型負屈折力を有する第２群、可動型正屈折力を有する第３群および位置固定型負屈折力を有する第４群から構成されている。倍率変更を目的として２つの中間群を互いに反対方向に移動させ、このとき双方の移動群の間隔が増大するならば倍率が小さくなる。

この基本構成および両移動群の移動特性に関連しているのが、すべては上記の現状技術として挙げた公開文献である。
ＤＥ２０２０７７８０Ｕ１ ＵＳ６３２０７０２Ｂ１ ＵＳ６１５７４９５ ＵＳ６３３５８３３Ｂ１

現状技術では、可動型構成群の移動範囲は、最大で全ズーム系に利用できる構成空間が請求されている。すなわちたとえばＵＳ６３３５８３３Ｂ１に記載のズーム系では移動範囲は約１０２ｍｍの値で、一方系の構造長およびそれによる組み込み長は約１５０ｍｍの値である。

これは可動型光学構成群を案内するために必要な構成要素をスペースを取らずに作ることが不可能であり、したがって顕微鏡の構成サイズを小さくすることが妨げられるという短所を持つ。ズーム系およびそれに割り当てられた駆動装置が予定の寸法を超えることの許されない顕微鏡では特にそうである。

このことを出発点として本発明の根底には、適切な駆動メカニズムと組み合わせるという観点からも、比較的小さい顕微鏡用構成サイズを可能とする無限焦点ズーム系を開発するという課題がある。

この課題は冒頭記述の様式の無限焦点ズーム系により、双方の可動型光学構成群を同方向にシフト移動させることによって、調節可能ないかなる倍率も達成できるということにより解決される。

これにより駆動装備と結合させ、従来現状技術で可能であったものより小さい構成スペースが実現する。通例はすなわち移動する光学構成群を空間的に方向づけるのは２本の棒で行われる。この際光学構成群を受け入れる１本の梁が、さやとして棒の１本を取り囲み、２本目の棒に回転安全装置として触れるように設計されている。これにより、棒の自由長を光学構成群の移動長およびさやの長さより大きくすることには制限がある。

梁を反対方向に移動させる際には案内長が加えられ、それによって光学構成群に必要なスペースより長くなる。このことは顕微鏡の構成サイズを小さくすることを妨げる。これに対し双方の梁を同方向に移動させる際には、これらを２本の平行な棒の上で案内することが可能で、これらの棒が光学構成スペースより長くならねばならないということはない。

第１構成例では、本発明に従う無限焦点ズーム系は４つの光学構成群を含み、うち物体側から、すなわち対物レンズへの無限空間において始まり、正の屈折力を有する位置固定型第１構成群、負の屈折力を有する可動型第２構成群、正の屈折力を有する位置固定型第３構成群および負の屈折力を有する可動型第４構成群となるよう構成されている。

可動型の両構成群が異なるシフト速度で移動でき、このとき可動型の両構成群が最も遠く第１構成群の方向にシフトされている時には、可能な最も小さい倍率が得られる調節となることが有利である。

第２構成例では、本発明に従う無限焦点ズーム系は５つの光学構成群を含み、うち物体側から始まり、正の屈折力を有する位置固定型第１構成群、負の屈折率を有する可動型第２構成群、正の屈折率を有する位置固定型第３構成群、負の屈折率を有する可動型第４の構成群並びに正の屈折力を有する位置固定型第５構成群となるよう構成されている。

この場合にも、可動型の両構成群が異なるシフト速度で移動でき、このとき可動型の両構成群が最も遠く第１構成群の方向にシフトされているならば、倍率はやはり最小となる。

ズーム系は原理的に逆順序の光学構成群でも顕微鏡光路内に配置でき、この場合は、像側、すなわち鏡筒レンズへの無限空間において始まり、その次に第１構成群が配置されていることが指摘される。

オプションとして、可動型構成群は記述された本発明に従うズーム系のいずれにおいても
− トロンメルカーブの形で
− １枚の板カムによる強制制御されるピニオンおよびラックとして
− 数枚の板カムによる強制制御装置として
− 特にステップモータを用いたモータ直接駆動装置として、または
− 板カムにより差動および強制制御を生むてこシステムとして構成されている駆動装置と結合することができる。

本発明に従う無限焦点ズーム系は以下に数例に基づき説明する。
図１に示された本発明に従うズーム系は構造長１３０ｍｍにおいて４つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図１および以下の全表示では、光学構成群は、それぞれ物体側から始まりＬＧ１からＬＧ４もしくはＬＧ５までで符号付けされている。このとき常に構成群ＬＧ２およびＬＧ４は残りの構成群との関係においてズーム系の光軸方向に沿って移動でき、この目的のため駆動装置、望ましくはステップモータと結合している。

図１のズーム系の移動特性は図２に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３２であり、終期値は４．０であり、したがって倍率範囲は１２．５ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図３に記載の本発明に従うズーム系は構造長１６０ｍｍにおいて４つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図３のズーム系の移動特性は図４に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３２であり、終期値は４．７５であり、したがって倍率範囲は１４．８ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図５に記載の本発明に従うズーム系は構造長１９７ｍｍにおいて４つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図５のズーム系の移動特性は図６に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３２であり、終期値は５．４３であり、したがって倍率範囲は１７．０ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図７に記載の本発明に従うズーム系は構造長１３０ｍｍにおいて５つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図７のズーム系の移動特性は図８に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３であり、終期値は６．０であり、したがって倍率範囲は２０．０ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図９に記載の本発明に従うズーム系は構造長１４０ｍｍにおいて５つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図９のズーム系の移動特性は図１０に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３０であり、終期値は７．５０であり、したがって倍率範囲は２５．０ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図１１に記載の本発明に従うズーム系は構造長１６０ｍｍにおいて５つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図１１のズーム系の移動特性は図１２に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３０であり、終期値は９．００であり、したがって倍率範囲は３０．０ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

図１３に記載の本発明に従うズーム系は構造長１８０ｍｍにおいて５つの光学構成群を含み、以下のシステムデータを持つ：

図１３のズーム系の移動特性は図１４に示されている。これに見られるように、倍率の初期値は０．３０であり、終期値は１０．５０であり、したがって倍率範囲は３５．０ｘの値である。選択された倍率が以下の距離調節で生じる：

４つの光学構成群および構造長１３０ｍｍを有する第１構築変化例 図１によるズーム系の移動特性の表示 ４つの光学構成群および構造長１６０ｍｍを有する第２構築変化例 図３によるズーム系の移動特性の表示 ４つの光学構成群および構造長１９７ｍｍを有する第３構築変化例 図５によるズーム系の移動特性の表示 ５つの光学構成群および構造長１３０ｍｍを有する第１構築変化例 図７によるズーム系の移動特性の表示 ５つの光学構成群および構造長１４０ｍｍを有する第２構築変化例 図９によるズーム系の移動特性の表示 ５つの光学構成群および構造長１６０ｍｍを有する第３構築変化例 図１１によるズーム系の移動特性の表示 ５つの光学構成群および構造長１８０ｍｍを有する第４構築変化例 図１３によるズーム系の移動特性の表示

符号の説明

ＬＧ１〜ＬＧ５ 光学構成群

Claims (15)

1. 少なくとも４つの光学構成群を有し、そのうち２つの構成群が倍率変更の目的で、相互間でも、またその他の構成群に対しても相対的に移動できる、特に顕微鏡に使用するための無限焦点ズーム系であって、
   − 移動可能な両光学構成群を同方向にシフト移動させることによって調節可能な、いずれの倍率をも達成できることを特徴とする無限焦点ズーム系。
2. 物体側から数えて、
   − 正の屈折力を有する位置固定型第１構成群、
   − 負の屈折力を有する可動型第２構成群、
   − 正の屈折力を有する位置固定型第３構成群および
   − 負の屈折力を有する可動型第４構成群の順で構成されている４つの光学構成群を持つ、請求項１に記載の無限焦点ズーム系。
3. 可動型の両構成群が異なるシフト速度で移動でき、第１構成群に対するそれらの距離が最小のとき、倍率が最小になることを特徴とする、請求項２に記載の無限焦点ズーム系。
4. ズーム範囲＞１２に設計された、請求項２または３に記載の無限焦点ズーム系。
5. 構造長１３０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
   

   

   
6. 構造長１６０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
   

   

   
7. 構造長１９７ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項２ないし４のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
   

   

   
8. 物体側から数えて、
   − 正の屈折力を有する位置固定型第１構成群、
   − 負の屈折力を有する可動型第２構成群、
   − 正の屈折力を有する位置固定型第３構成群、
   − 負の屈折力を有する可動型第４構成群および
   − 正の屈折力を有する位置固定型第５構成群の順で構成されている５つの光学構成群を持つ、請求項１に記載の無限焦点ズーム系。
9. 可動型の両構成群が異なるシフト速度で移動でき、第１構成群に対するそれらの距離が最小のとき、調節後の倍率が最小になることを特徴とする、請求項８に記載の無限焦点ズーム系。
10. ズーム範囲＞２０に設計された、請求項８または９に記載の無限焦点ズーム系。
11. 構造長１３０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
    

    

    
12. 構造長１４０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
    

    

    
13. 構造長１６０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
    

    

    
14. 構造長１８０ｍｍに設計された、下記の特性値を有する、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の無限焦点ズーム系：
    

    

    
15. 可動型光学構成群が、
    − トロンメルカーブとして
    − １枚の板カムにより強制制御されるピニオンおよびラックとして
    − 数枚の板カムによる強制制御装置として
    − 特にステップモータを用いたモータ直接駆動装置として、
    または
    − 板カムにより差動および強制制御を生むてこシステムとして
    構成されている駆動装置と結合していることを特徴とする、先行請求項の１つに記載の無限焦点ズーム系。

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