JPH03121407A - 拡大投影レンズ - 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、望遠鏡などの対物レンズによって生じた物体
の像、あるいは物体そのものを２〜６倍程度に拡大し結
像する拡大投影レンズに関するものである。

「従来の技術及びその課題」 一般的に、望Ｊｊ！の対物レンズ等によって結像した像
を拡大投影するためのレンズには、簡易的に接眼レンズ
が流用されている。しかし、接眼レンズは眼視用として
アフォーカル状態にて収差補正されたものであり、これ
を拡大投影用として使用した場合には、使用倍率が変化
することにより。

歪曲収差、像面弯曲９倍率色収差等の収差が過度に発生
するといった課題がある。

また、一般的に望遠鏡の像付近の光束はテレセンドリン
クであるから、その像を拡大投影するためにはテレセン
トリックなレンズ系が必要であり。

拡大投影レンズとして従来の例えばガウスタイプなどの
レンズ系を使用した場合には、望遠鏡（対物レンズ）で
−旦結像した軸外光束はレンズ系の外側を通過するため
、良好な収差補正が困難であるという課題がある。

さらに、被写体の確認等のために、拡大投影レンズを眼
視光学系として使用する場合を考えると、従来のレンズ
系ではアイポイントがレンズ系内部に入り込み、全視野
が観察しにくいといった課題が生じる。

「目的」 本発明は、−上述の課題を解決すべくなされたものであ
り、ＦＮＯＩ：６．０程度の対物レンズと組合わせて、
半画角１９°稈度を含み倍率２〜６倍程度で周辺まで高
い結像性能を有すると共に、アフォーカル光学系として
眼視観察した場合にも。

アイボイドをレンズ系の外にもち、全視野をケラれなく
覗くことのできるレンズ系提供するものである。

「課題を解決するための手段」 本発明の拡大投影レンズは、物体側より順に、正レンズ
の第１レンズ群と、正レンズあるいは正レンズと負レン
ズとの接合レンズの第■レンズ群と、負レンズの第■レ
ンズ群と、像側に凸面を向けたメニスカスレンズの第■
レンズ群と、正レンズの第■レンズ群とから成り、以下
の条件を満足することを特徴とする。

（１）　　０．８≦　ｆｔ／ｆ　　≦１．４（２）　　
１．６０≦−Ｗτ （３）−０，５≦　ｆｍ／ｆ　≦−０，２（４）　　５
０≦　ヤ。

（５）　　０．２≦　ｒＩＩ＋２／ｆ　　≦０．４（６
）−ｏ、ｓ≦　ｒ　Ｆ／　Ｌ／　ｆ　　≦−ｏ、１（７
）−０，６≦　ｒｖｚ／ｆ　　≦−０，３ただし、ｆ：
全系の焦点距離 ｆｌ：第ｉレンズ群の焦点距離 ｎ　４　：全ての正レンズの平均屈折率νｉ：第ｉレン
ズ群のアツベ数 ｒｌｊ：第ｉレンズ群の第５面の曲率半径「作用」 以下、前記各条件式について説明する。

一般的に望遠鏡では像（すなわち拡大投影レンズにおけ
る物体）付近の光束はテレセンドリンクであり、このよ
うな像を拡大投影するためには、テレセントリックな入
射光束を収束させる必要がある。さらに、軸外の収差を
良好に補正するためには、軸外光束がなるべくレンズ系
の内側を通ることが望ましく、収束作用が強いことが必
要条件となる。

一方、本発明の目的の一つである眼視観察においても全
視野をケラレなく覗くことを可能とするためには、射出
瞳をレンズ系よりも像側のなるべく離れた位置に形成す
ることが望ましく、軸外光束はなるべくレンズ系の外側
を通ること、すなわちレンズ系の収束作用が弱いことが
必要条件となる。

条件式（１）は、上述の相反する２つの必要条件のバラ
ンスをとることにより、収差を良好に補正すると共に、
眼視ａｍにおいても全視野をケラレなく覗くことを可能
とするための条件である。条件式（１）の下限を越える
と、第■レンズ群による収束作用が強くなり過ぎ、射出
瞳がレンズ系に近くなり過ぎて全視野をケラレなく覗く
ことが不可能となり、上限を越えると、第ルンズ群の収
束作用が弱くなり過ぎて、軸外光束がレンズ系の外側を
通ることにより、良好な収束補正が困難となる。

条件式（２）は、像面弯曲を小さくするための条件であ
る。本発明のようなテレセンドリンクレンズ系の場合、
収束作用が強いためにペッツバール和が正に大きくなり
易いが、正レンズの屈折率を条件式（２）の如く高く設
定することにより、ペラパール和を小さくし、像面弯曲
を小さくすることが可能となる。条件式（２）の下限を
越えると、ペッツバール和が大きくなり過ぎ、像面弯曲
が大きくなって良好な性能が得られなくなる。

条件式（３）は、負レンズである第■レンズ群に適当な
パワーを与えることによって、ペッツバール和の絶対値
を小さくし、像面弯曲を補正するための条件である。ペ
ッツバール和は条件式（２）によって小さく抑えられて
いるが、条件式（２）のみでは不十分であり、条件式（
３）によって補正する必要がある。条件式（３）の下限
を越えると、第■レンズ群の負のパワーが不足してペッ
ツバール和が補正不足となり、上限を越えると、ペッツ
バール和は補正過剰となって、共に像面前曲大きくなり
過ぎ、良好な性能を得られなくなる。

条件式（４）は、第■レンズ群のアツベ数を大きく与え
ることにより、色収差を小さく抑えるための条件である
０本発明の構成では、収束作用の強い第■レンズ群を１
枚の正レンズとしているため、軸上色収差９倍率色収差
は共に大きくなり易いが、条件式（４）のように第ルン
ズ群のアツベ数を大きく与えれば、第１レソズ群で発生
する軸上色収差及び倍率色収差を小さく抑えることが可
能となる０条件式（４）の下限を越えると、第■レンズ
群で発生する色収差が大きくなり過ぎ、後のレンズ群で
補正しきれなくなってしまう。

条件式（５）は１球面収差を補正するための条件である
。第■レンズ群は強い負のパワーをもち、発散作用が強
いので、強い正の球面収差が発生するが１条件式（５）
のように第！■レンズ群の第２面の曲率半径を設定する
事により、球面収差の発生を抑えることが可能になる０
条件式（５）の下限を越えると、第■レンズ群の第２面
の曲率半径が小さくなり過ぎ、正の球面収差が過度に発
生し、上限を越えると１曲率半径が大きくなり過ぎ、他
のレンズ群で発生する負の球面収差を補正することが困
難となり、共に良好な性能が得られない。

条件式（６）は、歪曲収差を補正するための条件である
０本発明のようなテレセンドリンクレンズ系では、収束
作用が強いために、負の歪曲収差が発生しやすいが１条
件式（６）のように第■レンズ群の第１面の曲率半径を
適当に与えると、第４レンズ群の第１面での軸外光束の
発散を調整することができ、歪曲収差を補正することが
可能となる。

条件式（６）の下限を越えると、第■レンズ群の第１面
の曲率半径が大きくなり過ぎ、ここでの軸外光束の発散
が弱くなって、歪曲収差の補正が困難となり、上限をこ
えると、第■レンズ群の第１面の曲率半径が小さくなり
過ぎ、ここでの軸外光束の発散が強くなり過ぎ、正の歪
曲収差が過剰に発生し、共に良好な性能が得られ、ない
。

条件式（７）は、非点収差を補正するための条件である
。上述したように条件式（２）及び（３）によって像面
弯曲を小さく抑えることが可能であるが、これだけでは
非点収差の補正は不可能であり、条件式（７）のように
第■レンズ群の第２面の曲率半径を適当に与えることに
よって、非点収差を補正しなくてはならない１条件式（
７）の上、下限を越えると、共に非点収差が過度に大き
くなり、良好な性能が得られない。

「実施例」 以下１本発明の拡大投影レンズの実施例を記載する。こ
こで、ＦＮＯは組合わせる対物レンズのＦナンバー　ｆ
はｄ線での全系の焦点距離９Ｍは倍率、ωは半画角、ｒ
レンズ各面の曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔
、ｎは各レンズのｄ線の屈折率、νは各レンズのアツベ
数である。

〔実施例１〕 ＦＮ、＝１　：　６．０ ω＝１９’ 面Ｎα ０ ！■ ｆｌ／ｆ ｆｆｆ１／ｆ ｒ１□／ｆ ｒｙよ／ｆ ２９．２１０ −２９．２１０ １４．５００ −１９．１７５ １４４．７１７ −１４．５００ ７．６４０ −９．４７１ −１４．５００ ４５．７７０ −１０．９５７ ＝　　１．０３７ ＝　　−０，３４８ ＝　　０．３１５ ＝　　−０，４５２ ｆ−２４，２２ Ｍ＝−４，１２７ ５，５０ ３，２３ ６，００ １，４０ １，２２ １，３０ ２，４８ １，２０ ０，２０ ３，５０ １，６０３１１ １，６９６８０ １，８０５１８ １，５８１／１４ １．６４７６９ １．７２９１６ ６０．７ ５５．５ ２５．４ ４０．７ ３３．８ ５４．７ ｎ＋　　＝　　１．６７６ シ■　＝　　６０．７ ｒＩｖ、／　ｆ　　＝　　−０，３９１〔実施例２〕 ＦＮｏ＝１　：　６．０ ω＝１９６ 而Ｎα ０ １ ｆｒ／ｆ ｆ　ｙ　／　ｆ ｒ厘ｚ／ｆ ｒｙ、／ｆ ３６．６５０ −２７．３００ １２．５３８ −２４．３９６ １８８．０７８ −１５．６５８ ７．５００ −９．１００ −１３．４６７ ５２．８４２ −１１．１６６ ＝　　１．０８５ ＝　　−０，３５５ ＝　　０．３１２ ＝　　−０，４６４ ｆ　＝４４．Ｑ５ Ｍ＝−４，３０３ ５，００ ３，７５ ５，５０ １，７０ １，２３ １，３０ ２，５２ １，２０ ０，２０ ３，００ １，６１８００ ６３，４ １，６１８００ １，７８４７２ ６３，４ ２５，７ １，５８１４４ ４０，７ １，８０５１８ ２５，４ １，７７２５０ ４９，６ τ、＝　　１．６７０ νＩ　＝　　６３．４ ｒＪｙ　−／　ｆ　　＝　　−０，３７８〔実施例３〕 ＦＮｏ＝１：６．０ ω＝１９” 面Ｎα ０ １ ｆｘ／ｆ ｆｉ　／ｆ ｒｍ、／ｆ ’ｖｘ／ｆ ３２．３００ −２７．８１４ １３．８００ −２５．１６０ ６３．４５０ −ｔｓ、ｏｏ。

７．９６０ −９，４００ −１３．８００ ｓｏ、ｏｏ。

−１１，５５１ ＝＝　　１．１３６ ＝　　−Ｑ、３６７ ：　　０．３３３ ＝　　−０，４８３ ｆ　＝２３．９０ Ｍ＝−４，１２５ ５，５０ ４，１７ ６，００ １，４０ １，２７ １，３０ ２，３８ １，２０ ０，２０ ３，００ １，５６９０７７１，３ Ｌ、７２９１６　　　５４．７ １．８０５１８　　　２５．４ １．５８１４４ ４０．７ １．７６１８２ ２６．６ １．７７２５０ ４９．６ 下τ＝　　１．６９０ 着、　　＝　　７１．３ ｒｗ　１／　ｆ　　”　　−０，３９３〔実施例４〕 ＦＮｏ＝１　：　６．０ ω＝　１９” 面Ｎα ０ ｆ工／ｆ ｆ　ｍ　　／　ｆ ｒｍ−／ｆ ｒｖ、／ｆ ４０．２８７ −２６．４０１ １０．０７０ ６０．７９７ −２６．９６５ ８．２９４ −６．０３７ −８．０３８ ８６．１５７ −１２．８７６ ＝　　１．０６５ ＝　　−０，３０４ ＝　　０．３２６ ＝　　−０，５０６ ｆ　＝２５．４７ Ｍ＝−４，１２８ ４，４０ ９，６８ ３，３０ ０，９７ １，３０ ２，２４ ２，０９ ０，２０ ２，３０ １，６０３１Ｌ ６０．７ １．７２９１６ ５４．７ １．８０５１８ ２５．４ １．８０５１８ ２５．４ １．７７２５０ ４９．６ 「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、５つのレンズ群か
ら成り前記諸条件を満足して構成したことにより、ＦＮ
ＯＩ：６．０程度の対物レンズと組合せて、半画角１９
°程度を含み、倍率２〜６倍程度で周辺まで高い結像性
能を有すると共に、アフォーカル光学系として眼視観察
に使用した場合にも全視野をケラレなく覗くことが可能
な拡大投影レンズを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図、第５図、第７図は、それぞれ本発明の
実施例１，２，３．４のレンズの構成図である。 第２図、第４図、第６図、第８図は、ＦＮｏＬ：６．０
程度の無収差の対物レンズと組合せた場合の、実施例１
，２，３．４の諸収差図である。尚、Ｙは像高である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側より順に、正レンズの第 I レンズ群と、正レン
   ズあるいは正レンズと負レンズとの接合レンズの第IIレ
   ンズ群と、負レンズの第IIIレンズ群と、像側に凸面を
   向けたメニスカスレンズの第IVレンズ群と、正レンズの
   第Ｖレンズ群とから成り、以下の条件を満足することを
   特徴とする拡大投影レンズ。 （１）０．８≦ｆ＿ I ／ｆ≦１．４ （２）１．６０≦＠ｎ＿＋＠ （３）−０．５≦ｆ＿III／ｆ≦−０．２ （４）５０≦ν＿ I （５）０．２≦Ｒ＿III＿２／ｆ≦０．４ （６）−０．５≦ｒ＿IV＿１／ｆ≦−０．１ （７）−０．６≦ｒ＿Ｖ＿２／ｆ≦−０．３ただし、ｆ
   ：全系の焦点距離 ｆ＿ｉ：第ｉレンズ群の焦点距離 ＠ｎ＿＋＠：全ての正レンズの平均屈折率 ν＿ｉ：第ｉレンズ群のアッベ数 ｒ＿ｉ＿ｊ：第ｉレンズ群の第ｊ面の曲率半径