JPH11133312A - 無限遠物体から近接物体まで合焦可能な観察光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無限遠物体から近接物体まで連続的に合焦可
能で、無限遠物体を観察する望遠鏡の機能と近距離の微
小物体を拡大観察する顕微鏡の機能とを併せ持つ拡大観
察光学系。 【解決手段】 対物レンズと正立光学部材（Ｐ）と接眼
レンズ（Ｇｅ）とを備えた観察光学系である。対物レン
ズは、複数のレンズ群（Ｇ１〜Ｇ３）から構成されてい
る。そして、複数のレンズ群のうち最も物体側に配置さ
れたレンズ群（Ｇ１）を含む少なくとも１つのレンズ群
を光軸に沿って移動させ、複数のレンズ群が形成するレ
ンズ群間隔のうち少なくとも１つのレンズ群間隔を変化
させることによって、無限遠物体から近距離物体への合
焦を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無限遠物体から近接
物体まで合焦可能な観察光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠距離にある物体の拡大観察を行う望遠
鏡の対物レンズには、それぞれ分散の異なる正レンズと
負レンズとを貼り合わせた色消しダブレットが一般に用
いられている。そして、対物レンズまたは接眼レンズを
移動させることによって、近距離物体への合焦を行って
いる。また、近距離の微小物体を拡大観察するために、
つまり顕微鏡もしくは拡大鏡として機能させるために、
望遠鏡対物レンズの物体側にクローズアップレンズを挿
入する方法が広く用いられている。一方、対物光学系が
複数のレンズ群からなり、その間隔を変化させることに
より作動距離を変えることのできる実体顕微鏡が、たと
えば特開平６−２１４１６４号公報に提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、色消し
ダブレットを用いた望遠鏡対物レンズでは、球面収差の
近距離変動（近距離物体への合焦に伴う変動）が大き
く、合焦可能な距離は最短で３メートル程度である。な
お、１メートル以下の近距離まで合焦可能な、いわゆる
ギャラリースコープと呼ばれる望遠鏡も存在する。しか
しながら、この種の望遠鏡では、暗い光学系にするか、
あるいは望遠鏡倍率を小さくする必要がある。

【０００４】また、望遠鏡対物レンズの物体側にクロー
ズアップレンズを挿入する方法では、無限遠から至近距
離まで連続的に合焦を行うことができず、合焦不可能な
領域が存在することになる。また、無限遠合焦時にはク
ローズアップレンズが不要であり、その収納を考える必
要がある。一方、特開平６−２１４１６４号公報に提案
されている実体顕微鏡では、１５０乃至４５０ｍｍある
いは２１５乃至５１５ｍｍの狭い範囲に亘って作動距離
を変化させることができるだけで、無限遠物体を観察す
る望遠鏡の機能を持ち併せてはいない。

【０００５】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、無限遠物体から近接物体まで連続的に合焦可
能で、無限遠物体を観察する望遠鏡の機能と近距離の微
小物体を拡大観察する顕微鏡の機能とを併せ持つ拡大観
察光学系を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、正の屈折力を有する対物レンズと、少
なくとも該対物レンズを介して形成される物体像を正立
化するための正立光学部材と、前記物体像を観察するた
めの正の屈折力を有する接眼レンズとを備えた観察光学
系において、前記対物レンズは、複数のレンズ群から構
成され、前記複数のレンズ群のうち最も物体側に配置さ
れたレンズ群を含む少なくとも１つのレンズ群を光軸に
沿って移動させ、前記複数のレンズ群が形成するレンズ
群間隔のうち少なくとも１つのレンズ群間隔を変化させ
ることによって、無限遠物体から近距離物体への合焦を
行うことを特徴とする観察光学系を提供する。

【０００７】本発明の好ましい態様によれば、前記対物
レンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レ
ンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈
折力を有する第３レンズ群とを有し、無限遠物体から近
距離物体への合焦に際して、前記第１レンズ群および前
記第２レンズ群が光軸に沿って移動し、前記第２レンズ
群と前記第３レンズ群とのレンズ群間隔が増大する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の観察光学系においては、
対物レンズが複数のレンズ群から構成され、無限遠物体
から近距離物体への合焦に際して、対物レンズを構成す
る複数のレンズ群のうち最も物体側に配置されたレンズ
群を含む少なくとも１つのレンズ群が光軸上を移動し、
対物レンズの内部で少なくとも１つのレンズ群間隔が変
化する、いわゆるフローティングを行うことを特徴とし
ている。この構成により、本発明では、合焦に伴う収差
変動を良好に補正し、無限遠物体から近接物体まで連続
的に合焦することが可能になっている。なお、本発明に
おいて、対物レンズを構成する複数のレンズ群は一体的
な要素であり光学系中に常設されている。

【０００９】特に、本発明の１つの態様として、物体側
から順に正屈折力の第１レンズ群と正屈折力の第２レン
ズ群と負屈折力の第３レンズ群とで対物レンズを構成
し、無限遠物体から近距離物体への合焦に際して第１レ
ンズ群および第２レンズ群が光軸上を移動し、第２レン
ズ群と第３レンズ群との間隔が広がることが望ましい。
以下、その理由について説明をする。

【００１０】一般に、無限遠合焦時の倍率（望遠鏡倍
率）Ｍｔおよび近接物体合焦時の倍率（顕微鏡倍率）Ｍ
ｍは、以下の式（ａ）および（ｂ）でそれぞれ表され
る。 Ｍｔ＝ｆｏ／ｆｅ （ａ） Ｍｍ＝｜βｏ｜・２５０／ｆｅ （ｂ） ここで、ｆｏは無限遠合焦時における対物レンズの焦点
距離であり、βｏは近接物体合焦時における対物レンズ
の結像倍率であり、ｆｅは接眼レンズの焦点距離であ
る。

【００１１】式（ａ）および（ｂ）に示すように、無限
遠合焦時の倍率および近接物体合焦時の倍率を向上させ
るには、接眼レンズの焦点距離を短くすれば良い。しか
しながら、接眼レンズの焦点距離を短くすると、アイレ
リーフ（接眼レンズの最もアイポイント側の面とアイポ
イントとの軸上距離）が短くなるとともに視野が狭くな
って観察し難くなるので、通常はアイレリーフを短くと
も１０ｍｍ前後に設定している。したがって、上述の式
（ａ）を参照すると、適正な望遠鏡倍率（通常６乃至１
０倍程度）を得るためには、対物レンズの焦点距離を適
切な値に設定する必要があることがわかる。また、上述
の式（ｂ）を参照すると、顕微鏡倍率を大きく確保する
には、対物レンズの結像倍率を大きくする必要があるこ
とがわかる。

【００１２】無限遠物体から近距離物体への合焦に際し
て第１レンズ群および第２レンズ群が光軸上を移動する
合焦方式によれば、合焦に際して移動する合焦レンズ群
が正屈折力の第１レンズ群と正屈折力の第２レンズ群と
からなる内部構造を有することにより、第１レンズ群で
発生する球面収差の近距離変動と第２レンズ群で発生す
る球面収差の近距離変動とが互いに打ち消し合うように
働く。その結果、本発明の観察光学系において合焦可能
な領域を、対物レンズの結像倍率がより高倍率になる方
向へ拡張することができる。

【００１３】以下、本発明の条件式について説明する。
本発明においては、次の条件式（１）を満足することが
望ましい。 ０．８＜ｆ１／ｆ２＜１．４ （１） ここで、ｆ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｆ２は
第２レンズ群の焦点距離である。

【００１４】条件式（１）は、第１レンズ群と第２レン
ズ群との適切な屈折力配分を規定している。近接物体合
焦時において、軸上物体からの光束が第１レンズ群を通
過した後に発散光になっていると、第２レンズ群の口径
を大きくする必要があり、第２レンズ群で発生する球面
収差の近距離変動が増大する。条件式（１）の上限値を
上回ると、第１レンズ群の屈折力が弱くなり過ぎて、対
物レンズの結像倍率が低い状態でも軸上物体からの光束
が第１レンズ群を通過した後に発散光となり易いので好
ましくない。近接物体合焦時においても軸上物体からの
光束が第１レンズ群を通過した後に収斂光になっている
こと、つまり合焦に際して第２レンズ群の担う倍率が常
に正であることは、顕微鏡倍率が高く明るい光学系を実
現するのに有効である。一方、条件式（１）の下限値を
下回ると、第１レンズ群の屈折力が強くなり過ぎて、第
１レンズ群で発生する球面収差の近距離変動が増大する
とともに、無限遠合焦時に対物レンズから一次結像面ま
での距離が短くなり、正立光学部材（正立プリズム）を
光路中に挿入することが困難になるので好ましくない。

【００１５】なお、正の屈折力を有する第１レンズ群お
よび第２レンズ群のアイポイント側に負の屈折力を有す
る第３レンズ群を配置することは、ペッツバール和をバ
ランスさせて対物レンズによる像面の平坦性を良好に維
持するのに有効である。また、負屈折力の第３レンズ群
を配置することにより対物レンズ全体の屈折力配置がい
わゆる望遠型構成となるので、レンズ全系を短くするこ
とができる。さらに、以下に理由を説明するように、無
限遠物体から近距離物体への合焦におけるレンズ群の移
動量を小さくすることができるので、レンズ群の駆動機
構を簡素化することによる小型化が可能になる。

【００１６】無限遠物体から近距離物体への合焦におい
て対物レンズ全体を物体側へ繰り出すときの移動量ｘ
は、以下の式（ｃ）で表される。 ｘ＝βｏ・ｆｏ （ｃ） ここで、上述したように、βｏは近接物体合焦時におけ
る対物レンズ全系の担う倍率であり、ｆｏは無限遠合焦
時における対物レンズ全系の焦点距離である。また、本
発明において、移動量ｘの符号は、物体側への移動が負
であり、アイポイント側への移動が正である。

【００１７】また、合焦に際して第１レンズ群と第２レ
ンズ群とが光軸に沿って一体的に移動するとき、以下の
式（ｄ）〜（ｇ）に示す関係が成り立つ。 β12＝βｏ／β３ （ｄ） ｆ12＝ｆｏ／β３ （ｅ） Ｆ12＝Ｆｏ／β３ （ｆ） ｘ12＝β12・ｆ12＝ｘ／β３² （ｇ）

【００１８】ここで、β12は第１レンズ群と第２レンズ
群との担う合成倍率であり、β３は第３レンズ群の担う
倍率である。また、ｆ12は第１レンズ群と第２レンズ群
との合成焦点距離であり、Ｆ12は第１レンズ群と第２レ
ンズ群との合成Ｆナンバーである。さらに、Ｆｏは無限
遠合焦時における対物レンズ全系のＦナンバーであり、
ｘ12は合焦における第１レンズ群と第２レンズ群との一
体的な移動量である。

【００１９】本発明の構成においては、第３レンズ群の
担う倍率β３が１よりも大きい正の値を有することが好
ましい。倍率β３を１よりも大きくすると、ｆ12および
｜β12｜（β12＜０）はそれぞれｆｏおよび｜βｏ｜
（βｏ＜０）よりも小さくなり、｜ｘ12｜は｜ｘ｜（と
もに物体側へ移動するのでｘ12＜０、ｘ＜０）よりも小
さくなる。つまり、無限遠物体から近距離物体への合焦
におけるレンズ移動量を小さくすることができる。これ
により、合焦機構の簡素化とともに、迅速な合焦が可能
になる。また、｜βｏ｜が｜β12｜よりも大きいこと
は、近接物体合焦時の倍率（顕微鏡倍率）を大きく確保
するのに有利である。

【００２０】したがって、本発明においては、第３レン
ズ群の担う倍率β３が次の条件式（２）を満足すること
が望ましい。 １＜β３＜１．５ （２） 条件式（２）は、第３レンズ群の担う倍率β３について
適切な範囲を規定している。条件式（２）の下限値を下
回ると、合焦のためのレンズ移動量が増大するので好ま
しくない。一方、条件式（２）の上限値を上回ると、式
（ｆ）から判るように第１レンズ群と第２レンズ群との
合成ＦナンバーＦ12が小さくなり、第１レンズ群と第２
レンズ群とで発生する球面収差の補正が困難になる。し
かも、第１レンズ群と第２レンズ群とで発生した球面収
差は第３レンズ群の担う倍率β３で拡大されるので、球
面収差の良好な補正がさらに困難になるので好ましくな
い。

【００２１】さらに、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して第１レンズ群と第２レンズ群との間隔を変化
させる、いわゆるフローティング方式を採用することが
収差補正上好ましい。

【００２２】また、本発明においては、次の条件式
（３）を満足することが望ましい。 ０．９＜ｘ１／ｘ２＜１．４ ここで、ｘ１は無限遠物体から近距離物体への合焦にお
ける第１レンズ群の移動量であり、ｘ２は無限遠物体か
ら近距離物体への合焦における第２レンズ群の移動量で
ある。なお、上述したように、移動量ｘ１およびｘ２の
符号は、物体側への移動が負であり、アイポイント側へ
の移動が正である。

【００２３】条件式（３）は、無限遠物体から近距離物
体への合焦における第１レンズ群と第２レンズ群との移
動量比ｘ１／ｘ２について適切な範囲を規定している。
条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群の合焦
移動量ｘ２が大きくなり過ぎて、近距離合焦時に第１レ
ンズ群と第２レンズ群とが干渉するので好ましくない。
また、近距離合焦時に第２レンズ群と第３レンズ群との
間隔が広がるため、第２レンズ群の口径が大きくなり、
近距離合焦時に球面収差の増大を招くので好ましくな
い。一方、条件式（３）の上限値を上回ると、第１レン
ズ群の合焦移動量ｘ１が大きくなり過ぎて、駆動機構が
ひいてはレンズ全系が大型化するので、好ましくない。

【００２４】また、第１レンズ群と第２レンズ群との移
動量比ｘ１／ｘ２は、物体距離に応じて最適な値を採る
よう連続的に変化することが望ましい。ｘ１＝（１＋
ｋ）ｘ２とすると、第１レンズ群と第２レンズ群との担
う合成倍率β12は、以下の式（ｈ）で表される。

【数１】 β12＝ｘ２／（β02・ｆ１）＋（β02＋ｘ２／ｆ２）・ｋ・ｘ２／ｆ１ ＝ｘ２／（β02・ｆ１）＋β２・ｋ・ｘ２／ｆ１ （ｈ） ここで、β02は無限遠合焦時において第２レンズ群の担
う倍率であり、β２は第２レンズ群が合焦に際してｘ２
だけ移動したときに第２レンズ群の担う倍率である。

【００２５】上述の式（ｈ）の右辺の第１項は、第１レ
ンズ群と第２レンズ群とを一体的にｘ２だけ移動させた
ときの第１レンズ群と第２レンズ群との担う合成倍率で
ある。また、右辺の第２項は、その状態からさらに第１
レンズ群のみを（ｋ・ｘ２）だけ移動させたときの倍率
変化量である。ｘ２＜０（つまり物体側へ移動）である
から、合焦に際して第２レンズ群の担う倍率が常に正で
あれば、ｋ＞０つまり第１レンズ群の移動量ｘ１を第２
レンズ群の移動量ｘ２よりも大きくすると、｜β12｜
（β12＜０）を大きくするのに有効である。一方、近距
離合焦時において第２レンズ群の担う倍率β２の符号が
正から負に転じる場合、ｋ＜０つまり第１レンズ群の移
動量ｘ１を第２レンズ群の移動量ｘ２よりも小さくする
ことが｜β12｜を大きくするのに有効である。

【００２６】さらに、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して負屈折力の第３レンズ群を光軸方向に移動さ
せることにより、倍率の向上または収差補正能力の向上
を図っても良い。ただし、第３レンズ群も移動させる合
焦方式では、光学系全体の構成が複雑になる。レンズ枚
数を減らして光学系全体の構成を簡素化するためには、
第２レンズ群を負レンズと正レンズとの２枚から構成す
ることが望ましい。また、第３レンズ群を１枚の負レン
ズで構成することが望ましい。

【００２７】また、無限遠物体から近距離物体への合焦
に伴う色収差の変動を良好に補正するには、第２レンズ
群が正レンズと負レンズとを含んでいることが望まし
い。ただし、この２枚を貼り合わせて接合レンズにする
と、コマ収差の補正が困難になる。さらに、本発明で
は、正立光学部材としてたとえば正立プリズムを用いる
ことにより、無限遠から近距離までのすべての物体を正
立像として拡大観察することが可能である。また、正立
プリズムの作用により、物体の移動方向と接眼レンズを
介した見掛けの移動方向とが一致するので、観察すべき
物体を視野内へ導き入れる際に極めて有効である。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の各実施例を、添付図面に基づ
いて説明する。各実施例において、本発明の観察光学系
は、正の屈折力を有する対物レンズと、該対物レンズを
介して形成される物体像を正立化するための正立プリズ
ムＰと、物体像を観察するための正の屈折力を有する接
眼レンズＧｅとから構成されている。なお、各実施例に
おいて、対物レンズは、物体側から順に、正の屈折力を
有する第１レンズ群Ｇ１と、正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と
から構成されている。

【００２９】〔第１実施例〕図１は、本発明の第１実施
例にかかる観察光学系の構成を示す展開図である。図１
の観察光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、お
よび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合負レンズか
ら構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側
から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、
および両凸レンズから構成されている。

【００３０】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。ま
た、接眼レンズＧｅは、物体側から順に、物体側に平面
を向けた平凹レンズと両凸レンズとの接合正レンズ、お
よび物体側に凸面を向けた平凸レンズから構成されてい
る。第１実施例では、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との
移動量比ｘ１／ｘ２が常に一定となるように、第１レン
ズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を互いに独立に物体側
へ移動させている。

【００３１】次の表（１）に、本発明の第１実施例の諸
元の値を掲げる。表（１）において、Ｍｔは無限遠合焦
時の倍率（望遠鏡倍率）を、２ωは実視界を、φは瞳径
を、ＥＲはアイレリーフを、Ｍｍは至近距離合焦時の倍
率（顕微鏡倍率）を、ｄ０は物点距離（最も物体側の面
と物体との間の光軸に沿った距離）を、βｏは近距離合
焦時における対物レンズの結像倍率をそれぞれ表してい
る。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側
からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面の間隔を、ｎおよびνは輝線スペク
トルｄ線（基準波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折
率およびアッベ数をそれぞれ示している。

【００３２】

【表１】 Ｍｔ＝８．０× ２ω＝６．３° φ＝２．５ｍｍ ＥＲ＝９．８ｍｍ Ｍｍ＝２５．０× 面番号 ｒ ｄ ν ｎ 1 69.7613 3.5000 49.5 1.77279 （第１レンズ群Ｇ１） 2 976.9304 0.2000 3 23.0836 4.5000 49.5 1.77279 4 35.5178 2.5000 25.4 1.80518 5 18.9579 (d5= 可変) 6 -28.1842 2.5000 25.4 1.80518 （第２レンズ群Ｇ２） 7 -35.0417 8.0000 8 306.5127 3.5000 58.5 1.65160 9 -59.1721 (d9= 可変) 10 26.8325 2.5000 64.1 1.51680 （第３レンズ群Ｇ３） 11 21.3199 8.0000 12 ∞ 20.2470 56.1 1.56883 （正立プリズムＰ） 13 ∞ 0.4000 14 ∞ 32.7300 64.1 1.51680 15 ∞ 9.8900 16 ∞ 1.1100 26.1 1.78470 （接眼レンズＧｅ） 17 10.7988 4.4400 61.1 1.58913 18 -10.7988 0.2200 19 10.0962 2.9600 61.1 1.58913 20 ∞ （合焦における可変間隔および移動量比ｘ１／ｘ２） 無限遠合焦時 βｏ＝-0.1 βｏ＝-1.0 d0 ∞ 860.4859 135.4452 d5 10.8931 12.2350 25.3950 d9 1.8566 7.2245 59.8644 x1/x2 1.25 1.25 1.25 （条件式対応値） （１）ｆ１／ｆ２＝１．０００ （２）β３ ＝１．１６５ （３）ｘ１／ｘ２＝１．２５（一定）

【００３３】図２〜図４は、第１実施例の諸収差図であ
る。すなわち、図２は無限遠合焦時における諸収差図で
あり、図３は対物レンズの結像倍率βｏ＝−０．１にお
ける諸収差図であり、図４は対物レンズの結像倍率βｏ
＝−１．０における諸収差図である。各収差図におい
て、ＮＡは開口数を、Ｙ０は物体高を、αは入射角を、
Ｙ１は対物レンズの最も物体側の面への入射高を、Ｄは
ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５
６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）をそ
れぞれ示している。

【００３４】また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、コマ収差を示す収差図において、
破線はサジタルコマを示している。なお、球面収差図お
よび非点収差図においてDptrはディオプターを示し、コ
マ収差図においてｍｉｎは角度単位の分を示し、歪曲収
差図は百分率（％）で表示されている。各収差図から明
らかなように、第１実施例では、無限遠合焦状態から近
接物体合焦状態に亘り諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００３５】〔第２実施例〕図５は、本発明の第２実施
例にかかる観察光学系の構成を示す展開図である。図５
の観察光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、お
よび物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合負レンズか
ら構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側
から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、
および両凸レンズから構成されている。

【００３６】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。ま
た、接眼レンズＧｅは、物体側から順に、物体側に平面
を向けた平凹レンズと両凸レンズとの接合正レンズ、お
よび物体側に凸面を向けた平凸レンズから構成されてい
る。第２実施例では、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを
一体的に物体側へ移動させている。

【００３７】次の表（２）に、本発明の第２実施例の諸
元の値を掲げる。表（２）において、Ｍｔは無限遠合焦
時の倍率（望遠鏡倍率）を、２ωは実視界を、φは瞳径
を、ＥＲはアイレリーフを、Ｍｍは至近距離合焦時の倍
率（顕微鏡倍率）を、ｄ０は物点距離（最も物体側の面
と物体との間の光軸に沿った距離）を、βｏは近距離合
焦時における対物レンズの結像倍率をそれぞれ表してい
る。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側
からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面の間隔を、ｎおよびνは輝線スペク
トルｄ線（基準波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折
率およびアッベ数をそれぞれ示している。

【００３８】

【表２】 Ｍｔ＝８．０× ２ω＝６．３° φ＝２．５ｍｍ ＥＲ＝８．３ｍｍ Ｍｍ＝２５．０× 面番号 ｒ ｄ ν ｎ 1 44.2860 4.0000 50.8 1.65844 （第１レンズ群Ｇ１） 2 180.3509 0.2000 3 18.9437 4.5000 54.0 1.61720 4 25.5507 2.5000 25.4 1.80518 5 15.5903 (d5= 可変) 6 -28.6022 5.5000 25.4 1.80518 （第２レンズ群Ｇ２） 7 -38.9525 0.2000 8 66.6531 4.0000 64.1 1.51680 9 -78.4050 (d9= 可変) 10 28.2755 2.5000 64.1 1.51680 （第３レンズ群Ｇ３） 11 22.6561 11.0000 12 ∞ 20.2470 56.1 1.56883 （正立プリズムＰ） 13 ∞ 0.4000 14 ∞ 32.7300 64.1 1.51680 15 ∞ 10.5900 16 ∞ 1.2500 26.1 1.78470 （接眼レンズＧｅ） 17 10.9134 4.5800 61.1 1.58913 18 -10.9134 0.2500 19 10.0387 2.9200 61.1 1.58913 20 ∞ （合焦における可変間隔および移動量比ｘ１／ｘ２） 無限遠合焦時 βｏ＝-0.1 βｏ＝-1.0 d0 ∞ 859.8015 141.1293 d5 9.0000 9.0000 9.0000 d9 1.6392 7.5298 60.5446 x1/x2 1.00 1.00 1.00 （条件式対応値） （１）ｆ１／ｆ２＝０．７９９ （２）β３ ＝１．１６４ （３）ｘ１／ｘ２＝１．００（一定）

【００３９】図６〜図８は、第２実施例の諸収差図であ
る。すなわち、図６は無限遠合焦時における諸収差図で
あり、図７は対物レンズの結像倍率βｏ＝−０．１にお
ける諸収差図であり、図８は対物レンズの結像倍率βｏ
＝−１．０における諸収差図である。各収差図におい
て、ＮＡは開口数を、Ｙ０は物体高を、αは入射角を、
Ｙ１は対物レンズの最も物体側の面への入射高を、Ｄは
ｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線（λ＝６５
６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１ｎｍ）をそ
れぞれ示している。

【００４０】また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、コマ収差を示す収差図において、
破線はサジタルコマを示している。なお、球面収差図お
よび非点収差図においてDptrはディオプターを示し、コ
マ収差図においてｍｉｎは角度単位の分を示し、歪曲収
差図は百分率（％）で表示されている。各収差図から明
らかなように、第２実施例では、無限遠合焦状態から近
接物体合焦状態に亘り諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００４１】〔第３実施例〕図９は、本発明の第３実施
例にかかる観察光学系の構成を示す展開図である。図９
の観察光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体側か
ら順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、物
体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ、および物体側
に凸面を向けた負メニスカスレンズから構成されてい
る。また、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体
側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、および両凸レン
ズから構成されている。

【００４２】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。ま
た、接眼レンズＧｅは、物体側から順に、両凹レンズと
両凸レンズとの接合正レンズ、および両凸レンズから構
成されている。第３実施例では、無限遠物体から近距離
物体への合焦に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ
群Ｇ２とを一体的に物体側へ移動させている。

【００４３】次の表（３）に、本発明の第３実施例の諸
元の値を掲げる。表（３）において、Ｍｔは無限遠合焦
時の倍率（望遠鏡倍率）を、２ωは実視界を、φは瞳径
を、ＥＲはアイレリーフを、Ｍｍは至近距離合焦時の倍
率（顕微鏡倍率）を、ｄ０は物点距離（最も物体側の面
と物体との間の光軸に沿った距離）を、βｏは近距離合
焦時における対物レンズの結像倍率をそれぞれ表してい
る。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側
からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面の間隔を、ｎおよびνは輝線スペク
トルｄ線（基準波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折
率およびアッベ数をそれぞれ示している。

【００４４】

【表３】 Ｍｔ＝７．９× ２ω＝６．１° φ＝２．５ｍｍ ＥＲ＝１０．８ｍｍ Ｍｍ＝２４．９× 面番号 ｒ ｄ ν ｎ 1 54.9935 4.0000 49.5 1.77279 （第１レンズ群Ｇ１） 2 342.4704 0.2000 3 24.8998 4.5000 53.9 1.71300 4 44.8374 1.0000 5 39.3568 2.0000 25.5 1.80458 6 19.5935 (d6= 可変) 7 -28.3406 2.0000 33.8 1.64831 （第２レンズ群Ｇ２） 8 -39.7873 7.0000 9 325.2922 4.0000 53.9 1.71300 10 -57.8443 (d10=可変) 11 26.6780 2.0000 58.9 1.51823 （第３レンズ群Ｇ３） 12 20.6739 5.0000 13 ∞ 20.2470 56.1 1.56883 （正立プリズムＰ） 14 ∞ 0.4000 15 ∞ 32.7300 64.1 1.51680 16 ∞ 8.1200 17 -22.5000 1.0000 27.6 1.75520 （接眼レンズＧｅ） 18 8.3600 5.0000 57.0 1.62280 19 -10.2000 0.0700 20 11.0000 3.3300 56.7 1.60738 21 -45.8000 （合焦における可変間隔および移動量比ｘ１／ｘ２） 無限遠合焦時 βｏ＝-0.1 βｏ＝-1.0 d0 ∞ 839.5220 130.5023 d6 12.1203 12.1203 12.1203 d10 1.7424 7.3176 57.4949 x1/x2 1.00 1.00 1.00 （条件式対応値） （１）ｆ１／ｆ２＝０．９０５ （２）β３ ＝１．１８９ （３）ｘ１／ｘ２＝１．００（一定）

【００４５】図１０〜図１２は、第３実施例の諸収差図
である。すなわち、図１０は無限遠合焦時における諸収
差図であり、図１１は対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図であり、図１２は対物レンズの
結像倍率βｏ＝−１．０における諸収差図である。各収
差図において、ＮＡは開口数を、Ｙ０は物体高を、αは
入射角を、Ｙ１は対物レンズの最も物体側の面への入射
高を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線
（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１
ｎｍ）をそれぞれ示している。

【００４６】また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、コマ収差を示す収差図において、
破線はサジタルコマを示している。なお、球面収差図お
よび非点収差図においてDptrはディオプターを示し、コ
マ収差図においてｍｉｎは角度単位の分を示し、歪曲収
差図は百分率（％）で表示されている。各収差図から明
らかなように、第３実施例では、無限遠合焦状態から近
接物体合焦状態に亘り諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００４７】〔第４実施例〕図１３は、本発明の第４実
施例にかかる観察光学系の構成を示す展開図である。図
１３の観察光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体
側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合負レ
ンズから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、
物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレ
ンズ、および両凸レンズから構成されている。

【００４８】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。ま
た、接眼レンズＧｅは、物体側から順に、物体側に平面
を向けた平凹レンズと両凸レンズとの接合正レンズ、お
よび物体側に凸面を向けた平凸レンズから構成されてい
る。第４実施例では、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との
移動量比ｘ１／ｘ２が連続的に増大するように、第１レ
ンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を互いに独立に物体
側へ移動させている。

【００４９】次の表（４）に、本発明の第４実施例の諸
元の値を掲げる。表（４）において、Ｍｔは無限遠合焦
時の倍率（望遠鏡倍率）を、２ωは実視界を、φは瞳径
を、ＥＲはアイレリーフを、Ｍｍは至近距離合焦時の倍
率（顕微鏡倍率）を、ｄ０は物点距離（最も物体側の面
と物体との間の光軸に沿った距離）を、βｏは近距離合
焦時における対物レンズの結像倍率をそれぞれ表してい
る。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側
からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面の間隔を、ｎおよびνは輝線スペク
トルｄ線（基準波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折
率およびアッベ数をそれぞれ示している。

【００５０】

【表４】 Ｍｔ＝８．１× ２ω＝６．５° φ＝２．５ｍｍ ＥＲ＝９．４ｍｍ Ｍｍ＝２５．０× 面番号 ｒ ｄ ν ｎ 1 73.3813 4.0000 49.5 1.77279 （第１レンズ群Ｇ１） 2 2949.3879 0.2000 3 21.1406 4.5000 49.5 1.77279 4 31.8597 2.5000 25.5 1.80458 5 17.1419 (d5= 可変) 6 -23.7838 2.0000 33.8 1.64831 （第２レンズ群Ｇ２） 7 -35.1197 4.0000 8 816.0464 4.0000 58.5 1.65160 9 -40.7266 (d9= 可変) 10 33.5973 2.0000 58.9 1.51823 （第３レンズ群Ｇ３） 11 25.1503 9.4600 12 ∞ 20.2470 56.1 1.56883 （正立プリズムＰ） 13 ∞ 0.4000 14 ∞ 32.7300 64.1 1.51680 15 ∞ 9.0400 16 ∞ 1.1100 26.1 1.78470 （接眼レンズＧｅ） 17 10.7988 4.4400 61.1 1.58913 18 -10.7988 0.2200 19 10.0962 2.9600 61.1 1.58913 20 ∞ （合焦における可変間隔および移動量比ｘ１／ｘ２） 無限遠合焦時 βｏ＝-0.1 βｏ＝-1.0 d0 ∞ 868.7707 136.2903 d5 13.1284 13.4176 26.9375 d9 2.6593 8.1541 57.8958 x1/x2 1.00 1.05 1.25 （条件式対応値） （１）ｆ１／ｆ２＝１．０５０ （２）β３ ＝１．２０５ （３）ｘ１／ｘ２＝１．００〜１．０５〜１．２５

【００５１】図１４〜図１６は、第４実施例の諸収差図
である。すなわち、図１４は無限遠合焦時における諸収
差図であり、図１５は対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図であり、図１６は対物レンズの
結像倍率βｏ＝−１．０における諸収差図である。各収
差図において、ＮＡは開口数を、Ｙ０は物体高を、αは
入射角を、Ｙ１は対物レンズの最も物体側の面への入射
高を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線
（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１
ｎｍ）をそれぞれ示している。

【００５２】また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、コマ収差を示す収差図において、
破線はサジタルコマを示している。なお、球面収差図お
よび非点収差図においてDptrはディオプターを示し、コ
マ収差図においてｍｉｎは角度単位の分を示し、歪曲収
差図は百分率（％）で表示されている。各収差図から明
らかなように、第４実施例では、無限遠合焦状態から近
接物体合焦状態に亘り諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００５３】〔第５実施例〕図１７は、本発明の第５実
施例にかかる観察光学系の構成を示す展開図である。図
１７の観察光学系において、第１レンズ群Ｇ１は、物体
側から順に、物体側に凸面を向けた正メニスカスレン
ズ、および物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズと
物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズとの接合負レ
ンズから構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、
物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレ
ンズ、および両凸レンズから構成されている。

【００５４】さらに、第３レンズ群Ｇ３は、物体側に凸
面を向けた負メニスカスレンズから構成されている。ま
た、接眼レンズＧｅは、物体側から順に、物体側に平面
を向けた平凹レンズと両凸レンズとの接合正レンズ、お
よび物体側に凸面を向けた平凸レンズから構成されてい
る。第５実施例では、無限遠物体から近距離物体への合
焦に際して、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との
移動量比ｘ１／ｘ２が増大した後に減少するように、第
１レンズ群Ｇ１および第２レンズ群Ｇ２を互いに独立に
物体側へ移動させている。

【００５５】次の表（５）に、本発明の第５実施例の諸
元の値を掲げる。表（５）において、Ｍｔは無限遠合焦
時の倍率（望遠鏡倍率）を、２ωは実視界を、φは瞳径
を、ＥＲはアイレリーフを、Ｍｍは至近距離合焦時の倍
率（顕微鏡倍率）を、ｄ０は物点距離（最も物体側の面
と物体との間の光軸に沿った距離）を、βｏは近距離合
焦時における対物レンズの結像倍率をそれぞれ表してい
る。また、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側
からのレンズ面の順序を、ｒは各レンズ面の曲率半径
を、ｄは各レンズ面の間隔を、ｎおよびνは輝線スペク
トルｄ線（基準波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折
率およびアッベ数をそれぞれ示している。

【００５６】

【表５】 Ｍｔ＝７．５× ２ω＝６．７° φ＝２．５ｍｍ ＥＲ＝９．８ｍｍ Ｍｍ＝３０．０× 面番号 ｒ ｄ ν ｎ 1 66.1611 3.6667 49.5 1.77279 （第１レンズ群Ｇ１） 2 479.0915 0.2095 3 21.9365 4.7143 49.5 1.77279 4 31.4269 2.6190 25.4 1.80518 5 17.5698 (d5= 可変) 6 -28.1933 2.1429 25.4 1.80518 （第２レンズ群Ｇ２） 7 -37.8335 6.8571 8 141.5991 3.0000 58.5 1.65160 9 -55.4917 (d9= 可変) 10 26.1042 2.5000 64.1 1.51680 （第３レンズ群Ｇ３） 11 20.8237 8.0000 12 ∞ 20.2470 56.1 1.56883 （正立プリズムＰ） 13 ∞ 0.4000 14 ∞ 32.7300 64.1 1.51680 15 ∞ 8.8500 16 ∞ 1.2500 26.1 1.78470 （接眼レンズＧｅ） 17 10.9134 4.5800 61.1 1.58913 18 -10.9134 0.2500 19 10.0387 2.9200 61.1 1.58913 20 ∞ （合焦における可変間隔および移動量比ｘ１／ｘ２） 無限遠合焦時 βｏ＝-0.12 βｏ＝-1.2 d0 ∞ 683.7887 115.1000 d5 9.0845 9.8115 7.7713 d9 1.5997 8.1071 68.7731 x1/x2 1.00 1.11 0.98 （条件式対応値） （１）ｆ１／ｆ２＝１．２２２ （２）β３ ＝１．１６０ （３）ｘ１／ｘ２＝１．００〜１．１１〜０．９８

【００５７】図１８〜図２０は、第５実施例の諸収差図
である。すなわち、図１８は無限遠合焦時における諸収
差図であり、図１９は対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１２における諸収差図であり、図２０は対物レンズ
の結像倍率βｏ＝−１．２における諸収差図である。各
収差図において、ＮＡは開口数を、Ｙ０は物体高を、α
は入射角を、Ｙ１は対物レンズの最も物体側の面への入
射高を、Ｄはｄ線（λ＝５８７．６ｎｍ）を、ＣはＣ線
（λ＝６５６．３ｎｍ）を、ＦはＦ線（λ＝４８６．１
ｎｍ）をそれぞれ示している。

【００５８】また、非点収差を示す収差図において、実
線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を
示している。さらに、コマ収差を示す収差図において、
破線はサジタルコマを示している。なお、球面収差図お
よび非点収差図においてDptrはディオプターを示し、コ
マ収差図においてｍｉｎは角度単位の分を示し、歪曲収
差図は百分率（％）で表示されている。各収差図から明
らかなように、第５実施例では、無限遠合焦状態から近
接物体合焦状態に亘り諸収差が良好に補正されているこ
とがわかる。

【００５９】なお、上述の各実施例において、第２レン
ズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズと正レンズとから
構成されている。しかしながら、物体側から順に正レン
ズと負レンズとで第２レンズ群Ｇ２を構成することもで
きる。また、上述の各実施例において、充分な視界およ
び瞳径が確保されており、各収差図から明らかなように
周辺光量も充分確保されている。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の観察光学
系では、無限遠物体から近接物体まで連続的に合焦可能
で、無限遠物体を観察する望遠鏡の機能と近距離の微小
物体を拡大観察する顕微鏡の機能とを併せ持つ。したが
って、本発明によれば、通常の望遠鏡では観察すること
が困難であった室内展示物や、近寄って顕微鏡で観察す
ることのできなかった微小物体など、あらゆる距離にあ
る物体の拡大観察が可能な非常に利用範囲の広い観察光
学系を実現することができる。さらに、一対の観察光学
系を用いることにより、双眼による立体的な観察も実現
可能である。この場合、正立プリズムと接眼レンズとの
間隔を変化させて視度調整を行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例にかかる観察光学系の構成
を示す展開図である。

【図２】第１実施例の無限遠合焦時における諸収差図で
ある。

【図３】第１実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図である。

【図４】第１実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
１．０における諸収差図である。

【図５】本発明の第２実施例にかかる観察光学系の構成
を示す展開図である。

【図６】第２実施例の無限遠合焦時における諸収差図で
ある。

【図７】第２実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図である。

【図８】第２実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
１．０における諸収差図である。

【図９】本発明の第３実施例にかかる観察光学系の構成
を示す展開図である。

【図１０】第３実施例の無限遠合焦時における諸収差図
である。

【図１１】第３実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図である。

【図１２】第３実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
１．０における諸収差図である。

【図１３】本発明の第４実施例にかかる観察光学系の構
成を示す展開図である。

【図１４】第４実施例の無限遠合焦時における諸収差図
である。

【図１５】第４実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１における諸収差図である。

【図１６】第４実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
１．０における諸収差図である。

【図１７】本発明の第５実施例にかかる観察光学系の構
成を示す展開図である。

【図１８】第５実施例の無限遠合焦時における諸収差図
である。

【図１９】第５実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
０．１２における諸収差図である。

【図２０】第５実施例の対物レンズの結像倍率βｏ＝−
１．２における諸収差図である。

【符号の説明】

Ｇ１ 第１レンズ群 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｇ３ 第３レンズ群 Ｐ 正立プリズム Ｇｅ 接眼レンズ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正の屈折力を有する対物レンズと、少な
   くとも該対物レンズを介して形成される物体像を正立化
   するための正立光学部材と、前記物体像を観察するため
   の正の屈折力を有する接眼レンズとを備えた観察光学系
   において、 前記対物レンズは、複数のレンズ群から構成され、 前記複数のレンズ群のうち最も物体側に配置されたレン
   ズ群を含む少なくとも１つのレンズ群を光軸に沿って移
   動させ、前記複数のレンズ群が形成するレンズ群間隔の
   うち少なくとも１つのレンズ群間隔を変化させることに
   よって、無限遠物体から近距離物体への合焦を行うこと
   を特徴とする観察光学系。
2. 【請求項２】 前記対物レンズは、物体側から順に、正
   の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する
   第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群とを
   有し、 無限遠物体から近距離物体への合焦に際して、前記第１
   レンズ群および前記第２レンズ群が光軸に沿って移動
   し、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群とのレンズ群
   間隔が増大することを特徴とする請求項１に記載の観察
   光学系。
3. 【請求項３】 前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１と
   し、前記第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、 ０．８＜ｆ１／ｆ２＜１．４ の条件を満足することを特徴とする請求項２に記載の観
   察光学系。
4. 【請求項４】 前記第３レンズ群の担う倍率β３は、 １＜β３＜１．５ の条件を満足することを特徴とする請求項２または３に
   記載の観察光学系。
5. 【請求項５】 無限遠物体から近距離物体への合焦に際
   して、前記第２レンズ群の担う倍率は常に正であること
   を特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の観
   察光学系。
6. 【請求項６】 無限遠物体から近距離物体への合焦に際
   して、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間隔が
   変化することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１
   項に記載の観察光学系。
7. 【請求項７】 無限遠物体から近距離物体への合焦にお
   ける前記第１レンズ群の移動量をｘ１とし、無限遠物体
   から近距離物体への合焦における前記第２レンズ群の移
   動量をｘ２としたとき、 ０．９＜ｘ１／ｘ２＜１．４ の条件を満足することを特徴とする請求項２乃至６のい
   ずれか１項に記載の観察光学系。
8. 【請求項８】 前記第２レンズ群は、負レンズと正レン
   ズとから構成されていることを特徴とする請求項２乃至
   ７のいずれか１項に記載の観察光学系。
9. 【請求項９】 前記第３レンズ群は、１枚の負レンズか
   ら構成されていることを特徴とする請求項２乃至８のい
   ずれか１項に記載の観察光学系。