JPH06214164A - 実体顕微鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、作動距離可変で、しかも倍率の
低下や立体感の低下を緩和した対物レンズを有する実体
顕微鏡を提供することを目的としている。 【構成】 本発明の実体顕微鏡は、対物光学系と接眼
光学系とよりなり、対物光学系が少なくとも二つのレン
ズ群よりなり、少なくとも一つのレンズ群間隔を変化さ
せ作動距離を変化させるもので、対物光学系の物体より
最も遠い面を凹面とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作動距離を変えること
のできる実体顕微鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の実体顕微鏡でレンズ交換なしに予
め装備されたレンズを移動させるのみで作動距離を変え
るようにしたものがある。特に手術用顕微鏡の場合、作
動距離を変え得るようにした顕微鏡が望まれる。

【０００３】手術用顕微鏡として西独特許第２４３９８
２０号記載のものが知られている。この顕微鏡は、正レ
ンズと負レンズとを組合わせた対物レンズを有するもの
で、この対物レンズの負レンズを固定し正レンズを移動
させて作動距離を変化させている。

【０００４】また西独実用新案第９００３４５８号に記
載の手術用顕微鏡は、前記の顕微鏡と同じ構成で正レン
ズと負レンズとの間隔を約３０mm変化させて作動距離を
１５０mmから４５０mmまで無段階変化させるようにして
いる。

【０００５】

【発明を解決しようとする課題】上記の従来の作動距離
を変え得るようにした対物レンズは、焦点距離が作動距
離よりも大きい値であるので、従来の単焦点対物レンズ
（焦点距離と作動距離がほぼ等しい）と同じ作動距離で
比較した場合、顕微鏡全体の総合倍率が小さくなり、ま
た立体感が減少するという欠点がある。

【０００６】図１３は、ガリレオ型の実体顕微鏡で一般
的な手術用顕微鏡の光学系の構成を示す。この光学系
は、物体側から順に、左右共通の単一の対物レンズ１
と、左右夫々設けられたアフォーカル変倍光学系２と、
結像レンズ３と、像の姿勢を補正するポロプリズム４
と、接眼レンズ５とにより構成されている。この光学系
の全系の総合倍率Ｂは、次の式（１）で表わされる。

【０００７】 Ｂ＝（ｆ₃ ／ｆ₀ ）×β_A ×β_E （１） ただしｆ₀ は対物レンズ１の焦点距離、ｆ₃ は結像レン
ズ３の焦点距離、β_A はアフォーカル変倍光学系２の倍
率、β_E は接眼レンズ５の倍率である。

【０００８】また立体感は、左右の光軸が物体側で交わ
るときの角度すなわち内向角ωに比例し、このωは、次
の式（２）で表わされる。

【０００９】 ω＝２tan^-1 （Ｌ／２ｆ₀ ） （２） ただしＬは左右の光軸の間隔（基線長）である。

【００１０】従来の単焦点対物レンズにおいては、図１
４に示すように、１群から成る正のレンズＬ₁ が用いら
れていた。この場合、対物レンズの焦点距離ｆ₀ と作動
距離ＷＤとがほぼ等しい値であった。

【００１１】しかし図１５に示す従来例のような、負レ
ンズＬ₂ と正レンズＬ₃ とよりなる作動距離可変の対物
レンズにおいては、特に作動距離の短い時（約１５０m
m）、焦点距離ｆ₀ は作動距離ＷＤより約１．５〜１．
７倍も大である。そのために、前記の式（１）、（２）
からわかるように、従来の単焦点対物レンズを用いた実
体顕微鏡よりも、同じ作動距離の時を比較すると、総合
倍率、立体感共に１／１．５〜１／１．７に減少する。

【００１２】上記のような対物レンズにおいて、焦点距
離ｆ₀ が作動距離ＷＤより大きくなる点に関して、更に
定量的に説明する。図１６は、物体側より順に、負レン
ズＬ₄と正レンズＬ₅ とにて構成された従来の作動距離
可変対物レンズのパワー配置を示す図である。この図か
ら全系の焦点距離ｆ₀ は、次の式（３）で表わされる。

【００１３】 ｆ₀ ＝ｆ_p・ｆ_n ／（ｆ_p ＋ｆ_n −Ｄ） （３） ただしｆ_n は負レンズＬ₄ の焦点距離、ｆ_pは正レンズ
Ｌ₅の焦点距離、Ｄは負レンズＬ₄と正レンズＬ₅ との主
点間隔である。

【００１４】又レンズ系の作動距離ＷＤは、次の式
（４）で表わされる。

【００１５】 ＷＤ＝（ｆ_p・ｆ_n −Ｄ・ｆ_n ）／（ｆ_p ＋ｆ_n −Ｄ） （４） 式（３）と式（４）とから焦点距離と作動距離との比
は、次の式（５）に示すようになる。

【００１６】 ｆ₀ ／ＷＤ＝ｆ_p・ｆ_n ／（ｆ_p・ｆ_n −Ｄ・ ｆ_n ） （５） ＝１／（１−Ｄ／ｆ_p ） （５’） ここで、前記の西独実用新案第９００３４５８号に記載
の実施例のｆ₀ ／ＷＤを求めると下記の通りである。 従来例の例１ ｆ_n ＝-108.1 ，ｆ_p ＝102 Ｄ＝37.5 の時 ＷＤ＝160 ，ｆ_o ＝253 ，ｆ_o ／ＷＤ
＝1.6 Ｄ＝15.6 の時 ＷＤ＝430 ，ｆ_o ＝507.7 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 従来例の例２ ｆ_n ＝-116 ，ｆ_p ＝108.2 Ｄ＝42.8 の時 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝248.1 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.7 Ｄ＝16 の時 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝527.9 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 従来例の例３ ｆ_n ＝-125.4 ，ｆ_p ＝113.9 Ｄ＝45.6 の時 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝250.1 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.7 Ｄ＝15.8 の時 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝522.6 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 従来例の例４ ｆ_n ＝-132.5 ，ｆ_p ＝116.6 Ｄ＝38 の時 ＷＤ＝193.3 ，ｆ_o ＝286.7 ，ｆ_o ／
ＷＤ＝1.5 Ｄ＝16.5 の時 ＷＤ＝409 ，ｆ_o ＝476.5 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 上記の値から、特に作動距離が短い時、焦点距離ｆ₀ は
作動距離ＷＤよりも約１．５〜１．７倍大になってい
る。

【００１７】ここで対物レンズ以外により総合倍率の低
下を防止する方法として次の点がある。 （Ａ） ｆ₃ の値を大にする。 （Ｂ） β_A の値を大にする。 （Ｃ） β_E の値を大にする。 ｆ₃ の値を大にすると、接眼鏡筒部が大型になり、β_A
の値を大にするとアフォーカル変倍光学系の収差補正が
困難になり、β_E の値を大にすると接眼レンズの射出瞳
が小さくなり観察しにくくなる。

【００１８】又立体感の減少を防止する対策（Ｄ）とし
て、基線長Ｌを大にする方法がある。しかしこの方法
は、顕微鏡全体が大型になり好ましくない。

【００１９】前記の総合倍率の低下等の防止のための対
策のうち（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）は実体顕微鏡の基本仕
様に関係するものであり、そのため新たな設計や製作を
行なわずに簡単に変更し得るものではない。また従来の
実体顕微鏡の交換式単焦点対物レンズの代りに作動距離
可変対物レンズを取り付けた場合、接眼レンズを高倍率
のものに交換することにより倍率の低下をカバーするこ
とが出来るが、観察しにくくなる上立体感の減少をまね
く。

【００２０】更に、手術用の顕微鏡においては、照明光
を観察光軸と同軸にして物体面を照明することが望ま
れ、図１１（Ｃ）に示すように対物レンズより物体側に
配置したハーフミラーＨＭを通して照明光を物体面へ導
くようにしたものが提案されている。この図１１（Ｃ）
のような構成にした場合、ハーフミラーＨＭが配置され
ている分だけ機械的な作動距離ＷＤ（ｍ）が短くなる。
この機械的な作動距離が適切な値になるようにするため
には、対物レンズの光学的作動距離を大にしなければな
らず、対物レンズの焦点距離が長くなる。このように対
物レンズの焦点距離が長くなると、倍率及び立体感が減
少し好ましくない。

【００２１】本発明は、焦点距離が作動距離とほぼ同じ
かそれよりも小である作動距離可変対物レンズを備えた
実体顕微鏡を提供することを目的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の実体顕微鏡は、
単一の対物光学系の後方に接眼光学系を配置した実体顕
微鏡で、前記対物光学系が少なくとも二つのレンズ群よ
りなり、各レンズ群間の間隔のうち少なくとも一つの間
隔の光路長を変化させることにより作動距離を変え得る
ようにしたものにおいて、前記対物光学系のうち物体よ
り最も遠い面を眼側に凹の面としたことを特徴としてい
る。

【００２３】本発明の実体顕微鏡は、例えば従来の実体
顕微鏡で物体側から順に負の群と正の群とよりなる作動
距離可変対物レンズにおける正の群の最も物体から遠い
面を凹面にしたもので、作動距離可変のための負の群と
正の群の移動量（間隔の変化量）を従来例における移動
量と変えることなしに、正の群の主点位置を負の群に近
づけることが出来るので、焦点距離を作動距離に近づけ
ることが出来る。その結果、負の群のパワーを強くする
ことなく、対物レンズ全体の焦点距離を小さくすること
が出来る。

【００２４】図１１は以上の点の説明のためのものであ
る。この図では対物レンズの物体から遠い位置に設けた
負の凹面を独立した負のパワー１０として描いてある
が、これは必ずしも最も遠い位置に独立した負レンズを
設けるということではない。この図１１（Ａ）と式
（５’）に基づいて説明する。図に示すように凹面の負
のパワーの存在により対物レンズ全体はあたかも物体側
より負−正−負の如きパワー配置となり、軸上物点から
のマージナル光線は実線のように進むことになる。

【００２５】仮に負の群が従来のものと同じレンズであ
るとすれば、負の群による像位置Ｌ_nは変わらない。こ
の状態で凹面の負のパワー１０がないものとして同じ状
態を実現するには、図中負の群と正の群の間に描かれて
いる縦線１１の位置に焦点距離ｆ_p＝Ｌ_n＋Ｄのパワーを
配置すればよい。

【００２６】すなわち、凹面を設けた結果、より焦点距
離の短い正レンズを負の群により近い位置に配置したの
と同様の効果が生ずる。

【００２７】ここで、近づけたことに相当する効果、す
なわち負の群を正の群の主点間隔の減少と正の群の焦点
距離を短くしたことに相当する効果すなわちｆ_pの減少
は等しいから結局、凹面を設けたことは等価的に従来例
に対し負の群をそのままにして正の群の焦点距離ｆ_pと
主点距離Ｄを同じだけ小さくしたことになる。

【００２８】これにより（５’）式からわかるようにｆ
_０／ＷＤの値を小さくできるのである。このことを、前
掲の従来例のうちの例１〜４にもとづいて、実際に求め
たものが下記の例１〜４である。つまり西独実用新案第
９００３４５８号に記載された実施例１〜４において、
負のレンズ群の焦点距離と移動量を保ったまま正のレン
ズ群の主点位置を負のレンズ群に近づけた場合の例を示
す。 例１ ｆ_n ＝-108.1 ，ｆ_p ＝80 Ｄ＝15.5 の時 ＷＤ＝160 ，ｆ_o ＝198.4 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 Ｄ＝-6.4 の時 ＷＤ＝430 ，ｆ_o ＝398.2 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝0.93 例２ ｆ_n ＝-116 ，ｆ_p ＝80 Ｄ＝14.6 の時 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝183.4 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 Ｄ＝-12.2 の時 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝390.3 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝0.87 例３ ｆ_n ＝-125.4 ，ｆ_p ＝80 Ｄ＝11.7 の時 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝175.7 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝1.2 Ｄ＝-18.1 の時 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝367.1 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝0.82 例４ ｆ_n ＝-132.5 ，ｆ_p ＝90 Ｄ＝11.4 の時 ＷＤ＝193.3 ，ｆ_o ＝221.1 ，ｆ_o ／
ＷＤ＝1.1 Ｄ＝-10.1 の時 ＷＤ＝409 ，ｆ_o ＝367.8 ，ｆ_o ／Ｗ
Ｄ＝0.9 上記の例をみればわかるように、本発明によれば、Ｄの
変化量が前掲の西独実用新案の実施例のＤの変化量と同
じで焦点距離を作動距離に近づけることが出来る。尚Ｄ
＜０は、正の群の主点位置が負の群の主点位置よりも物
体側にあることを意味する。

【００２９】又従来の実体顕微鏡の対物レンズのよう
に、正の群の物体から最も遠い面が凸面であり、正の群
の主点が正の群内に位置する場合には、単に正の群のパ
ワーを強くして負の群に近づけても、同様に焦点距離を
作動距離に近づけることが出来るが、その場合、負の群
と正の群との間の間隔の変化量が小になり又負の群のパ
ワーも強くなるため収差補正が困難になる。また物理的
にも負の群と正の群とを近づける距離に限界があるため
効果的ではない。

【００３０】以上の理由から正の群の主点位置を負の群
に近づける手段として最も効果的なのは、物体側から最
も遠い面を凹面にすることである。これによって光線を
無理なく徐々に広げることが出来、収差の発生を抑え更
に全長の増大も抑えることが出来る。また、これによっ
て前記のような従来の実体顕微鏡の対物レンズの正の群
を負の群と正の群との二つに分けた合成された群とし、
正のパワーの面を数面に分散させることが可能になり、
一層良好に補正し得るようになる。

【００３１】更に本発明の実体顕微鏡では図１１の
（Ｂ）のように対物光学系を従来の対物光学系の物体側
より順に負の群，正の群の配置とは逆の配置にすること
も可能である。このように対物光学系を、物体側より順
に、正の群と負の群にて構成すれば、この図１１の
（Ｂ）からもわかるように、対物光学系の焦点距離を作
動距離よりも小にすることが出来、総合倍率および立体
感を増大させることが可能になる。

【００３２】又、本発明の実体顕微鏡は、図１１（Ｃ）
に示すように対物レンズより物体側に同軸照明用のハー
フミラーＨＭを配置し機械的作動距離ＷＤ（ｍ）が減少
しても、機械的作動距離と焦点距離とをほぼ等しくする
ことが出来、総合倍率や立体感を保つことが出来る。

【００３３】

【実施例】次に本発明の実体顕微鏡の実施例を示す。 実施例１ ｒ₁ ＝-94.399 ｄ₁ ＝5 ｎ₁ ＝1.61272 ν₁ ＝58.7 ｒ₂ ＝76.544 ｄ₂ ＝5.25 ｎ₂ ＝1.80518 ν₂ ＝25.4 ｒ₃ ＝197.905 ｄ₃ = 30〜15.32〜1.27 ｒ₄ ＝216.216 ｄ₄ ＝13.28 ｎ₄ ＝1.88300 ν₄ ＝40.8 ｒ₅ ＝-108.417 ｄ₅ ＝1 ｒ₆ ＝75.177 ｄ₆ ＝33.84 ｎ₆ ＝1.48749 ν₆ ＝70.2 ｒ₇ ＝-66.907 ｄ₇ ＝11.63 ｎ₇ ＝1.84666 ν₇ ＝23.8 ｒ₈ ＝132.222 ｄ₃ ＝30の時 f_n =-123.1 , f_p =80.5 Ｄ＝12.9, ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝180.0 ，ｆ_o ／ＷＤ＝
1.2 ｄ₃ ＝15.32の時 f_n =-123.1 , f_p =80.5 Ｄ＝-2 ＷＤ＝250 ，ｆ_o ＝245.4 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.
98 ｄ₃ ＝1.27の時 f_n =-123.1 , f_p =80.5 Ｄ＝-16.2 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝376.3 ，ｆ_o ／ＷＤ＝
0.84

【００３４】実施例２ ｒ₁ ＝-81.612 ｄ₁ ＝5 ｎ₁ ＝1.51742 ν₁ ＝52.4 ｒ₂ ＝81.559 ｄ₂ ＝5 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.8 ｒ₃ ＝158.464 ｄ₃ ＝30.96〜15.34〜0.2 ｒ₄ ＝89.23 ｄ₄ ＝5 ｎ₄ ＝1.84666 ν₄ ＝23.8 ｒ₅ ＝82.517 ｄ₅ ＝14.64 ｎ₅ ＝1.81600 ν₅ ＝46.6 ｒ₆ ＝-113.078 ｄ₆ ＝0.2 ｒ₇ ＝63.174 ｄ₇ ＝7.08 ｎ₇ ＝1.88300 ν₇ ＝40.8 ｒ₈ ＝184.475 ｄ₈ ＝5.45 ｒ₉ ＝-125.044 ｄ₉ ＝6.68 ｎ₉ ＝1.75550 ν₉ ＝25.1 ｒ₁₀＝52.766 d₃ =30.96の時 ｆ_n ＝-129.8 ，ｆ_p ＝82.8 Ｄ＝13.2 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝180.0 ，ｆ_o ／ＷＤ＝
1.2 d₃ =15.34 の時 f_n =-129.8 , f_p =82.8 Ｄ＝-2.6 ＷＤ＝250 ，ｆ_o ＝243.8 ，ｆ_o ／ＷＤ＝
0.98 d₃ =0.2 の時 f_n =-129.8 , f_p =82.8 Ｄ＝-17.9 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝371.4 ，ｆ_o ／ＷＤ＝
0.83

【００３５】実施例３ ｒ₁ ＝-86.77 ｄ₁ ＝5 ｎ₁ ＝1.71300 ν₁ ＝53.9 ｒ₂ ＝57.366 ｄ₂ ＝6.76 ｎ₂ ＝1.85026 ν₂ ＝32.3 ｒ₃ ＝173.559 ｄ₃ ＝20〜9.91〜0.93 ｒ₄ ＝173.271 ｄ₄ ＝13.42 ｎ₄ ＝1.88300 ν₄ ＝40.8 ｒ₅ ＝-97.276 ｄ₅ ＝1〜2.43〜1.7 ｒ₆ ＝68.771 ｄ₆ ＝28.83 ｎ₆ ＝1.55232 ν₆ ＝63.7 ｒ₇ ＝-56.585 ｄ₇ ＝5 ｎ₇ ＝1.84666 ν₇ ＝23.8 ｒ₈ ＝110.538 ｄ₃ ＝20 ，ｄ₅ ＝1 の時ｆ_n＝−91.9，ｆ_p＝67.7，Ｄ
＝10.7，ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝180.0 ，ｆ_o ／ＷＤ＝1.2 ｄ₃ ＝9.91，ｄ₅ ＝2.43の時 ｆ_n＝-91.9，ｆ_p＝67.
4，Ｄ＝0.2 ＷＤ＝250 ，ｆ_o ＝252.7 ，ｆ_o ／ＷＤ＝1.0 ｄ₃ ＝0.93，ｄ₅ ＝1.7 の時 ｆ_n＝-91.9，ｆ_p＝67.
6，Ｄ＝-8.7 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝400.2 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.89

【００３６】実施例４ ｒ₁ ＝-116.109 ｄ₁ ＝5 ｎ₁ ＝1.76200 ν₁ ＝40.1 ｒ₂ ＝124.714 ｄ₂ ＝5 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.8 ｒ₃ ＝398.541 ｄ₃ ＝31.24 〜15.77〜1 ｒ₄ ＝272.964 ｄ₄ ＝12.26 ｎ₄ ＝1.88300 ν₄ ＝40.8 ｒ₅ ＝-110.308 ｄ₅ ＝1 〜16.47〜31.24 ｒ₆ ＝73.695 ｄ₆ ＝34.05 ｎ₆ ＝1.56873 ν₆ ＝63.1 ｒ₇ ＝-71.846 ｄ₇ ＝11.44 ｎ₇ ＝1.85026 ν₇ ＝32.3 ｒ₈ ＝98.97 ｄ₃ ＝31.24 ,ｄ₅ ＝1 の時ｆ_n＝−123.9，ｆ_p＝81.1，
Ｄ＝13.2 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝180.0 ，ｆ_o ／ＷＤ＝1.2 ｄ₃ ＝15.77，ｄ₅ ＝16.47 の時ｆ_n＝−123.9，ｆ_p＝7
8.4，Ｄ＝-4.4 ＷＤ＝250 ，ｆ_o ＝237.3 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.95 ｄ₃ ＝1 ，ｄ₅ ＝31.24 の時ｆ_n＝−123.9，ｆ_p＝76.
0，Ｄ＝−21.2 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝352.7 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.78

【００３７】実施例５ ｒ₁ ＝-72.695 ｄ₁ ＝15.71 ｎ₁ ＝1.77250 ν₁ ＝49.6 ｒ₂ ＝-66.231 ｄ₂ ＝1 ｒ₃ ＝-25734.747 ｄ₃ ＝18.14 ｎ₃ ＝1.55232 ν₃ ＝63.7 ｒ₄ ＝-54.238 ｄ₄ ＝5 ｎ₄ ＝1.84666 ν₄ ＝23.8 ｒ₅ ＝-93.496 ｄ₅ ＝1 ｒ₆ ＝129.011 ｄ₆ ＝9.15 ｎ₆ ＝1.88300 ν₆ ＝40.8 ｒ₇ ＝-528.415 ｄ₇ ＝30〜11.2〜1.06 ｒ₈ ＝-470.214 ｄ₈ ＝5 ｎ₈ ＝1.84666 ν₈ ＝23.8 ｒ₉ ＝-89.676 ｄ₉ ＝5 ｎ₉ ＝1.88300 ν₉ ＝40.8 ｒ₁₀＝76.104 ｆ_n ＝-71.8 ，ｆ_p ＝66.3 ｄ₇＝30の時f_n =-71.8 ，f_p =66.3 , Ｄ＝-34.1 ＷＤ＝150 ，ｆ_o ＝120.0 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.8 ｄ₇＝11.2の時f_n =-71.8 ，f_p =66.3 ，Ｄ＝-15.4 ＷＤ＝250 ，ｆ_o ＝228.3 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.91 ｄ₇＝1.06の時f_n =-71.8 ，f_p =66.3 ，Ｄ＝-5.1 ＷＤ＝450 ，ｆ_o ＝444.9 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.99

【００３８】実施例６ ｒ₁ ＝496.433 ｄ₁ ＝10.603 ｎ₁ ＝1.72916 ν₁ ＝54.68 ｒ₂ ＝-46.77 ｄ₂ ＝5.8 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.78 ｒ₃ ＝-100.961 ｄ₃ ＝0.2 ｒ₄ ＝111.506 ｄ₄ ＝5.8 ｎ₄ ＝1.741 ν₄ ＝52.68 ｒ₅ ＝3383.857 ｄ₅ ＝27.353〜3.911 ｒ₆ ＝-260.542 ｄ₆ ＝5.344 ｎ₆ ＝1.84666 ν₆ ＝23.78 ｒ₇ ＝-49.97 ｄ₇ ＝4.9 ｎ₇ ＝1.7859 ν₇ ＝44.18 ｒ₈ ＝67.721 ｄ₅ ＝27.353 の時ｆ_n＝−72.46，ｆ_p＝72.958，Ｄ＝-3
5.742 ＷＤ＝215 ，ｆ_o ＝150 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.7 ｄ₅ ＝13.314 の時ｆ_n＝−72.46，ｆ_p＝72.958，Ｄ＝-2
1.703 ＷＤ＝315 ，ｆ_o ＝249.316 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.79 ｄ₅ ＝3.911 の時 ｆ_n＝−72.46，ｆ_p＝72.958，Ｄ＝−
12.3 ＷＤ＝515，ｆ_o ＝447.954 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.87

【００３９】実施例７ ｒ₁ ＝-1396.503 ｄ₁ ＝5.8 ｎ₁ ＝1.883 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝-145.126 ｄ₂ ＝0.2 ｒ₃ ＝89.574 ｄ₃ ＝5.8 ｎ₃＝1.84666 ν₃ =23.78 ｒ₄ ＝43.977 ｄ₄ ＝11.094 ｎ₄ ＝1.6968 ν₄ ＝55.52 ｒ₅ ＝-369.023 ｄ₅ ＝27.253〜0.823 ｒ₆ ＝-249.999 ｄ₆ ＝4.9 ｎ₆ ＝1.72916 ν₆ ＝54.68 ｒ₇ ＝33 .227 ｄ₇ ＝4.953 ｎ₇ ＝1.85026 ν₇ ＝32.28 ｒ₈ ＝58 .947 ｄ₅ ＝27.253 の時 ｆ_n＝−72.695，ｆ_p＝75.016，Ｄ＝
-41.429 ＷＤ＝215 ，ｆ_o ＝139.443 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.65 ｄ₅ ＝11.219 の時 ｆ_n＝−72.695，ｆ_p＝75.016，Ｄ＝
-25.395 ＷＤ＝315 ，ｆ_o ＝236.347 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.75 ｄ₅ ＝0.823 の時 ｆ_n＝−72.695，ｆ_p＝75.016，Ｄ＝
−14.999 ＷＤ＝515， ｆ_o ＝430.155 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.84

【００４０】実施例８ ｒ₁ ＝166 .942 ｄ₁ ＝5.8 ｎ₁ ＝1.80518 ν₁ ＝25.43 ｒ₂ ＝63.844 ｄ₂ ＝9.971 ｎ₂ ＝1.618 ν₂ ＝63.38 ｒ₃ ＝-158.253 ｄ₃ ＝0.2 ｒ₄ ＝127.687 ｄ₄ ＝5.8 ｎ₄ ＝1.741 ν₄ ＝52.68 ｒ₅ ＝-410.021 ｄ₅ ＝27.712〜0.834 ｒ₆ ＝-264.889 ｄ₆ ＝4.9 ｎ₆ ＝1.72916 ν₆ ＝54.68 ｒ₇ ＝33.597 ｄ₇ ＝5.617 ｎ₇ ＝1.85026 ν₇ ＝32.28 ｒ₈ ＝62.657 ｄ₅ ＝27.712 の時 ｆ_n＝−78.371，ｆ_p＝76.574，Ｄ＝
-38.21 ＷＤ＝215 ，ｆ_o ＝150 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.7 ｄ₅ ＝11.486 の時 ｆ_n＝−78.371，ｆ_p＝76.574，Ｄ＝
-21.984 ＷＤ＝315 ，ｆ_o ＝252.353 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.8 ｄ₅ ＝0.834 の時 ｆ_n＝−78.371，ｆ_p＝76.574，Ｄ＝
−11.332 ＷＤ＝515，ｆ_o ＝457.062 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.89

【００４１】実施例９ ｒ₁ ＝341.982 ｄ₁ ＝5.8 ｎ₁ ＝1.72916 ν₁ ＝54.68 ｒ₂ ＝-124.091 ｄ₂ ＝0.2 ｒ₃ ＝127.419 ｄ₃ ＝9.163 ｎ₃＝1.618 ν₃ ＝63.38 ｒ₄ ＝-80.46 ｄ₄ ＝5.8 ｎ₄ ＝1.84666 ν₄ ＝23.78 ｒ₅ ＝-270.425 ｄ₅ ＝29.237〜0.562 ｒ₆ ＝-251.974 ｄ₆ ＝4.9 ｎ₆ ＝1.84666 ν₆ ＝23.78 ｒ₇ ＝-57.244 ｄ₇ ＝4.9 ｎ₇ ＝1.7859 ν₇ ＝44.18 ｒ₈ ＝75 .009 ｄ₅ ＝29.237 の時 ｆ_n＝−77.365，ｆ_p＝77.283，Ｄ＝
-42.121 ＷＤ＝215 ，ｆ_o ＝141.643 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.66 ｄ₅ ＝11.764 の時 ｆ_n＝−77.365，ｆ_p＝77.283，Ｄ＝
-24.648 ＷＤ＝315 ，ｆ_o ＝241.781 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.77 ｄ₅ ＝0.562 の時 ｆ_n＝−77.365，ｆ_p＝77.283，Ｄ＝
−13.446 ＷＤ＝515， ｆ_o ＝442 ， ｆ_o ／ＷＤ＝0.86

【００４２】実施例１０ ｒ₁ ＝188.249 ｄ₁ ＝5.5 ｎ₁ ＝1.84666 ν₁ ＝23.78 ｒ₂ ＝65.21 ｄ₂ ＝10.15 ｎ₂ ＝1.6968 ν₂ ＝55.52 ｒ₃ ＝-145.097 ｄ₃ ＝0.2 ｒ₄ ＝127.251 ｄ₄ ＝5.5 ｎ₄ ＝1.72 ν₄ ＝50.25 ｒ₅ ＝-1556.541 ｄ₅ ＝29.299〜0.92 ｒ₆ ＝-433.572 ｄ₆ ＝4.751 ｎ₆ ＝1.84666 ν₆ ＝23.78 ｒ₇ ＝-67.376 ｄ₇ ＝4.6 ｎ₇ ＝1.795 ν₇ ＝45.29 ｒ₈ ＝71.722 ｄ₅ ＝29.299 の時ｆ_n＝−80.933，ｆ_p＝77.916，Ｄ＝-
39.02 ＷＤ＝215 ，ｆ_o ＝149.997，ｆ_o ／ＷＤ＝0.7 ｄ₅ ＝12.098 の時ｆ_n＝−80.933，ｆ_p＝77.916，Ｄ＝-
21.822 ＷＤ＝315 ，ｆ_o ＝253.867 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.8１ ｄ₅ ＝0.92の時ｆ_n＝−80.933，ｆ_p＝77.916，Ｄ＝−1
0.644 ＷＤ＝515， ｆ_o ＝461.604 ，ｆ_o ／ＷＤ＝0.9 ただしｒ_１ ，ｒ_２ ，・・・ は各レンズ面の曲率半
径、ｄ_１ ，ｄ_２，・・・ は各レンズの肉厚、ｎ
_１ ，ｎ_２ ，・・・ は各レンズの屈折率、ν_１ ，
ν_２ ，・・・ は各レンズのアッベ数である。

【００４３】上記実施例中、実施例１および２は図１，
図２に示す構成で、物体側より負のレンズ群と正のレン
ズ群とよりなりその最も眼側の面が凹面になっており、
この負のレンズ群と正のレンズ群との光路長間隔を変化
させて作動距離を変えている。

【００４４】これら実施例は、正のレンズ群の正のパワ
ーを持つ面で発生する球面収差および色収差を正のレン
ズ群の接合面で発生させている球面収差、色収差で打ち
消されるようにしてあり、又負のレンズ群の接合面以外
の面で発生する球面収差および色収差を負のレンズ群の
接合面で発生する球面収差、色収差で打ち消し、両レン
ズ群での上記収差の残存収差を両レンズ群で互いに打ち
消すようにしてある。又正の単レンズを設けたことによ
り、正のパワーを分散させて、収差が良好に補正される
ようにしている。

【００４５】又実施例３および４は、図３，４に示すも
ので、物体側より順に負のレンズ群である第１群と正の
レンズ群である第２群との間および前記第２群と負のレ
ンズ群である第３群との間の両方の光路長間隔を変化さ
せて作動距離を変化させている。

【００４６】更に実施例５は図５に示すもので、物体側
から順に正のレンズ群と負のレンズ群とからなり、両レ
ンズ群間の光路長間隔を変化させて作動距離を変化させ
ている。このタイプの光学系では、対物光学系の焦点距
離を作動距離よりも小さく出来るので、総合倍率および
立体感を増大させることが出来る。また同じ立体感を得
る場合は基線長Ｌを小にすることが出来る。

【００４７】この実施例５の対物レンズは、次に述べる
実施例６乃至実施例１０のレンズ系よりも、正のレンズ
群に１枚多くレンズを使用している。これによって諸収
差が一層良好に補正され、より高いＮＡの対物レンズに
なし得るようにしている。

【００４８】実施例６乃至実施例１０は、図６乃至図１
０に示すもので、実施例５と同じく、物体側から順に、
正のレンズ群と負のレンズ群とからなり、両レンズ群間
の光路長間隔を変化させて作動距離を変化させるように
した。これら実施例は、実施例５の光学系とは異なり、
対物レンズの全長を極力小さくするために、正のレンズ
群を正の接合レンズと正の単レンズとから構成されてい
る。

【００４９】これらレンズ群は、前記のように正のレン
ズ群と負のレンズ群の間隔を変化させて作動距離を変化
させるようにしてあるので、すべての作動距離において
収差が良好に補正されるように各レンズ群単体で収差の
発生を抑えるようにしている。そして夫々のレンズ群で
の残存収差を互いに打ち消し合うようにして全系の収差
が良好に補正されるようにしている。そのために両レン
ズ群とも接合レンズを用い、接合レンズの接合面前後の
硝材の屈折率差と分散の違いを利用してレンズ群単体で
の球面収差および色収差を良好に補正している。

【００５０】又、全長を極力小さくするためには、各群
のパワーを大にしなければならない。又正のレンズ群は
負のレンズ群に比べ光線高が大になる。そのために特に
正のレンズ群は、収差を補正しにくい。そこで正のレン
ズ群に正の単レンズを加えて収差を良好に補正しつつ全
長が長くならないようにしている。

【００５１】実施例６および実施例７は、前記の正の単
レンズを正の接合レンズの負レンズ側に配置したもので
ある。これら実施例は、軸上マージナル光線が、正レン
ズの接合面で光軸に対し傾いて入射し、接合面で垂直入
射に近くなる。このように、接合面で垂直入射に近くな
るほど色消し効果が弱くなる。これをさけるためには、
接合面の曲率を強くしなければならない。その結果、正
レンズの縁肉が小になり、肉厚を大にしなければならな
くなり、全長が大になる。しかし、全長にさぼど制限が
なければ、このようなタイプでも収差を良好に補正出来
る。

【００５２】このように、軸上マージナル光線が接合面
で垂直入射に近くなるのは、正の接合レンズの接合面の
前後の面でのパワーが均等に配分されていないからであ
る。例えば、実施例６は、正のレンズ群の中で正のパワ
ーをもつ面は、ｒ₁，ｒ₃，ｒ₄，ｒ₅である。これらの面
のパワーはｒ₁が０．００３５であるの対してｒ₃〜ｒ₅
のパワーは０．０３４であり、接合面の前後でのパワー
が均等に配分されていない。もともと色消し接合レンズ
は、正レンズと負レンズのアッベ数の差を大きくとるた
めに、使用できるガラスに制約があり、正レンズの屈折
率は小さく、ｒ₁にパワーを持たせることが困難にな
る。したがって、正のレンズ群のパワーはほとんど接合
レンズの負レンズ側が持つことになり、軸上マージナル
光線が接合面に垂直入射するようになる。実施例７につ
いても同様である。

【００５３】実施例８乃至実施例１０は、正の単レンズ
を正の接合レンズの正レンズ側に配置したものである。
このように配置することによって、正の接合レンズの接
合面の前後においてのパワー配分が均等に近くなり、軸
上マージナル光線が接合面に垂直な方向に向かうことが
なく、色消しにしやすい。

【００５４】例えば、実施例８は、正のレンズ群の中で
正のパワーを持つ面はｒ₁，ｒ₃，ｒ₄，ｒ₅である。これ
らのうちｒ₁のパワーは０．０１１であるのに対して
ｒ₃，ｒ₄，ｒ₅のパワーは０．０２８である。又実施例
６および実施例７に比べて正の接合レンズの接合面の曲
率が小さい。したがって実施例６，７よりも実施例８〜
１０のほうが収差を補正しやすい構成である。

【００５５】実施例８乃至実施例１０は、正のレンズ群
および、負のレンズ群の配置に夫々違いがある。正のレ
ンズ群においては、実施例９のように、正の単レンズを
物体側に配置することによって主点を物体側へ移動し、
負のレンズ群との主点間隔を大きくすることが出来る。
また、負のレンズ群においては、実施例８のように正の
レンズ群を眼側に配置することにより主点を眼側に移動
し同じく両レンズ群間の主点間隔を大きくすることが出
来る。

【００５６】これらの配置を組み合わせることによって
主点間隔を調整して、仕様にあったレンズを設計するこ
とが出来る。例えば式（５’）より主点間隔Ｄ（実施例
６〜１０は負）が負側に大きければ大きい程ｆ₀／ＷＤ
を小さくすることが出来、又ｆ₀／ＷＤの値が決まって
いる時はｆ_Pを大きくすることが出来る。

【００５７】尚上記の各実施例は、図１２に示すような
左右共通の単一変倍光学系１１と組合わせた構成の実体
顕微鏡に用いる作動距離可変対物レンズ１２としてもよ
い。

【００５８】

【発明の効果】本発明の実体顕微鏡によれば、作動距離
可変対物レンズを備えその焦点距離が作動距離とほぼ同
じかそれ以下に出来るので、総合倍率の低下や立体感の
減少を緩和しあるいは増大させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図

【図２】本発明の実施例２の断面図

【図３】本発明の実施例３の断面図

【図４】本発明の実施例４の断面図

【図５】本発明の実施例５の断面図

【図６】本発明の実施例６の断面図

【図７】本発明の実施例７の断面図

【図８】本発明の実施例８の断面図

【図９】本発明の実施例９の断面図

【図１０】本発明の実施例１０の断面図

【図１１】本発明の原理を説明する図

【図１２】本発明において左右共通の変倍光学系とした
時の構成を示す図

【図１３】ガリレオ型実体顕微鏡の構成を示す図

【図１４】単焦点対物レンズにおける焦点距離と作動距
離の関係を示す図

【図１５】従来の作動距離可変体物レンズにおける焦点
距離と作動距離の関係を示す図

【図１６】上記従来の対物レンズのパワー配置を説明す
る図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単一の対物光学系の後方に接眼光学系を
   配置した実体顕微鏡で、前記対物光学系が少なくとも二
   つのレンズ群よりなり、各レンズ群間の間隔のうち少な
   くとも一つの間隔の光路長を変化させることにより作動
   距離を変え得るようにしたものにおいて、前記対物光学
   系のうち物体より最も遠い面を眼側に凹の面としたこと
   を特徴とする実体顕微鏡。
2. 【請求項２】 前記対物光学系が、物体側から順に、正
   のレンズ群と負のレンズ群とよりなり、前記正のレンズ
   群と負のレンズ群との間の間隔を変化させることにより
   作動距離を変え得るようにしたもので、前記正のレンズ
   群が正レンズと負レンズからなる正の接合レンズと単レ
   ンズにて構成されていることを特徴とする請求項１の実
   体顕微鏡。