JPS6037519A - 勾配指標レンズを備えた光学系 - 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 本発明は勾配指標レンズを有する光学系に関する口 光学像は、例えば標準的な対物およびリレーレンズ部分
または他の応用ではリレーレンズだけを用いるレンズ系
によって移動することができる。

大きさが厳密な応用、例えば関節のような体内な犬がか
りな外科手術による切開なしに傷をつけた細孔を通して
検視するための内視鏡では、例えば１から３ｍｍの直径
の小さな寸法の動径指標分布を有する円筒状棒レンズ（
ＧＲＩＮレンズ）を用いることかできる。

従来の技術 現在利用し得るＧＲＩＮ対物レンズは、内視鏡の視野を
所望したよりも狭いものに限定する。ＧＲＩＮ対物１／
ンズの視野を増加させる試みは、レンズ材料のガラスの
化学的性質によって制限される。また、０ＲＩＮ対物レ
ンズが内視鏡に取り付けられる照準線プリズムを用いる
必要がある場合にも、ＧＲＩＮ対物レンズの視野が低下
する。視野を増すには、典型的には均質レンズが内視鏡
に取り付けられるが、この均質レンズを取り付けによっ
て開口絞りと視野絞りの相対位置が変化して光学的不変
量の減少を来たし、従って系の光量が減少することにな
る。

光量の減少を補う通常の方法は、光学要素の直径を増加
させることである。しかしながら、多くの応用、例えば
内視鏡では、系の直径を出来るだけ小さくしておくのが
望ましい。

本発明によれば、光学系の光学的不変量を実質的に最大
にすることによってレンズを透過した光量を増加させる
ために、光学系は所定の直径を有する少なくとも２個の
勾配指標レンズとこれらのレンズの間のスば一す装置と
によって構成され、系を透過した像は主光線と軸光線と
によって表わされ、スは−サ装置の上行光に配設された
第一の勾配指標レンズが、第一のレンズの下行光表面で
第一の光線の勾配が本質的に零であり第二の光線が負の
勾配を有するようにした長さを有し、スペーサ装置が実
質的に均質な物質から作られておりしかも第一の勾配指
標レンズの下行光表面に取り付けられて、本質的に屈折
せずに第一のレンズ中に収容された光線を透過するの（
（適しており、しかもこのスに一す装置は負の勾配を有
する光線が実質的に均質なスペーサ装置のほぼ下行光面
で光学系の中心軸（’Ｃ交差するよう（（予め選択され
た長さシ有し、第二の勾配指標レンズは実質的に均質な
ヌは−サ装置の下行光面に取り付けられ、第二の勾配指
標レンズの第一の表面で受け取られた透過像は光学系の
半径にほぼ近い高さを有し、第二の勾配指標レンズの光
学的不変量は増加した光量に対して実質的に最大となる
ように′する。

好ましい具体例では、これらの勾配指標レンズは両方共
に軸対称であり、動径方向に勾配をつけてあり、第一の
光線は主光線であって、第二の光線は軸光線であり、好
ましくは第一の勾配指標レンズは対物レンズであり、第
二の勾配指標レンズはリレーレンズであり、更に好まし
くは対物１／ンズの上行光末端に’［Ｅｌのレンズが取
り付けられて系の視野を増加させるようになっており、
または対物レンズの上行光末端に正の１／ンズが取り付
けられて系の視野を減少させるようになっている。系は
更に視線プリズムを備えて、系の視野の方向を傾けてい
る。第一の光線は軸光線であり、第二の光線は主光線で
あり、好ましくはこれらの勾配指標レンズハ両方共リレ
ーレンズである。第一の勾配指標レンズの厚さは、物体
の像が第一のレンズの下行光末端から実質的な距離を置
いた位置になるように選択される。系は内視鏡に使用す
るの（で適している。各勾配指標レンズの所定の直径は
、約１から３射程度である。

本発明のもう一つの態様によれば、系の光学的不変量を
実質的に最大にすることによって光学系を透過した光量
を増加させる方法も提供される。

本発明のこの態様の好ましい具体例では、実質的に均質
なスペーサの長さは Ａ）対物レンズに所定の長さと光学的特徴とを与え、 Ｂ）系を最適状態にする物距離を選定し、Ｃ）対物レン
ズの下行光末端まで近軸光線追跡公式によって選定され
た物距離において負の勾配を有する光路を決定１７、対
物レンズの下行光末端から空気中の像位置までの距離を
、式 （式中、Ｌ一対物レンズの下行光から像までの距離、 ■］＝対物レンズの下行光末端における軸光線の高さ、
および Ｕ＝対物レンズの下行光末端から空気中へ屈折した後の
軸光線と光軸との角度である）Ｋよって決定し、 Ｄ）式 （式中、Ｔ−スペーサ装置の厚さを最大にする光学的不
変量、および Ｎ−スペーサを最大にする光学的不変量の屈折率である
）によって与えられた屈折率に対するスペーサ装置を最
大にする光学的不変量を決定し、Ｅ）系の対物レンズと
組合わせて使用するためスペーサを最大にする光学的不
変量を所定の厚さＴＫする段階によって系の光学的不変
量を実質的に最大にするように選択され、好ましくはこ
の方法は更に Ｆ）この方法によって決定された屈折率Ｎと長さＴのス
は−サ装置を有する光学系に対する光学収差を決定し、 Ｇ）光学収差に対して所望な値を得るために、必要なら
ば異なる所定の屈折率について段階Ｄ、ＥおよびＦを繰
り返すことから成る段階をも包含する。

実施例 本発明の好ましい具体例の構造と操作とを説明すること
にする。

第１図（で関しては、代表的な内視鏡１０．例えばＭａ
ｓｓａｃｈｕｓｅｔ、Ｉｓ州、　Ａｎｄｏｖｏｒ市のＤ
ｙｏｎｉｃ　、　Ｉｎｃ、によって製造された内視鏡で
あるＮｅｅｊ、１ｅｓｃｏｐｅ　（登碌商標）を示して
いる。内視鏡は代表的には、身体の外科手術による切開
の必要性な１．に体腔内、例えば膝関節内を検視するの
に外科医によって使用さｔＬ６゜カニユーレ１４内の探
りレンズ１２は、傷をつけた小さな細孔を通して体内へ
挿入される。繊維状光学装置２０によって光ガイドを通
Ｉ−て光を体内に向けて視野を照し出し、探りレンズを
通して、接眼鏡２４を通して観察する像を拡大する探り
接眼部２２に像を戻す。

第２図には、探りレンズ１２の拡大図が示されている。

探り１２の先端１（は視野拡大レンズ２６があって、よ
り大きな視線プリズムの必要性な１７に視野を増加する
。視野拡大レンズ２６０基端部には視線プリズム２８が
ある。提供される視野は、円形であり、物体への距離と
視野角に依存する直径を有する。視野拡大レンズ、例え
ば第２図の内視鏡に用いられるレンズ２６を有する内視
鏡の角度が約５５゜である標準内視鏡では、角度は約８
０’に増加させることができる。視線プリズム２８０基
端部にある対物レンズ３０は、代表的には日本国の日本
板硝子株式会社によって供給される型のミクロレンズで
ある。ミクロレンズは、二次円筒指標分布を有する勾配
指標レンズである。代表的にはこの応用における対物レ
ンズの指標の変化は約Ｏ，ＯＳであり。

レンズは長さＬＯおよび直径りを有する。上記応用では
代表的には、長さは３．３市であり、直径は１、３　Ｍ
である。（１，、Ｏｎ＋ｍの対物レンズも代表的であり
、約２０市までのレンズ直径を商業−ヒ利用出来る。例
えば約３゜０闘のより大きな直径のレンズがめられてき
たが、本応用に要する長さでの製造上および材料上の限
定により、より大きな直径でのレンズは通常は利用出来
ない。）対物レンズの基部のすぐ近くに、次に説明する
ように光学的不変量を最大にするス投−サ３２がある。

この光学的不変量を最大にするスペーサの基部のすぐ近
くには１代表的には日本板硝子によって供給される型の
リレーレンズ３４がある。

リレーレンズは二次円筒指標分布を有する勾配指標レン
ズでもあり、代表的には指標の変化が約０．００３であ
り、対物レンズの場合と同じ直径Ｄ、すなわちこの応用
では１．３市であり、レンズの周期に関して選択される
長さＬｒを有する。この応用では、Ｌｒは代表的には約
２００Ｂ程度である。

各基の要素は透明な光学セメントによって隣接の要素に
貼付されている。

第３図について簡単に説明すれば、本発明の実質的に均
質なスペーサがない場合の標準勾配指標内視鏡の探りレ
ンズ系中の像の透過を示している。

勾配指標レンズ系１２′は、典型的には内視鏡について
の検視範囲において前面カッミーガラスを通して前面か
ら約０から１０ｍ１、好ましくは約５闘の距離を置いて
物体ＯＫ向けられている。物体０の倒立像１．ｏは、リ
レーレンズ３４′と境界を接している背面３１′ニおい
てまたは背面３１′の近くで対物レンズ３０′　によっ
て形成される。図示されているリレーレンズは長さが２
周期のものであり、透過像は物体Ｏから順１ｃＩｉ、Ｉ
ｒ、Ｉｉ’　、Ｉｒ’のしｙズ内の４点において再生さ
れ、最後は背部カバーガラス３８の直前のレンズの背面
または基部面３５でまたは近くで再生される。

光学系の光学的不変量は Ｌｉ＝ＹａＵｂ−ＹｂＵａ （但し、Ｙａ　＝与えられた軸光線ａの近軸高さであり
、 ｙｂ−〜、えられた主光線すの近軸高さであり、Ｕａ　
＝与えられた軸光線ａの近軸傾きであり、Ｕｂ　＝与え
られた主光線すの近軸傾きｂである）として定義される
。

光学的不変量は、与えられたレンズ系の総ての位置にお
いて一定である。それ故、与えられた一対の光線ａとｂ
に対する上記方程式の数値表現では、レンズの評価の位
置に関係なく常に同じ数値を生じる。レンズ系の光量は
光学的不変量の二乗に比例することは、公知である。

像平面または開口平面では、それぞれＹａ＝０またはＹ
ｂ　＝Ｏとなり、光学的不変量に対する式は単純化され
るので、これらの平面において光学的不変量を計算する
のが好都合である。

例えば第３図に示されるような標準勾配指標内視鏡では
、リレーレンズの壁は系の開口絞りであり、対物レンズ
の壁は系の視野絞りである。リレーレンズと対物レンズ
の直径は標準的勾配指標内視鏡ではほぼ等しいので、探
りレンズの直径は視野絞り直径および開口絞り直径でも
ある。

勾配指標内視鏡のこれらの特性に加えて、勾配レンズの
光線高さが最大である時、すなわちレンズの直径の半分
に等しい高さを有する時、光線の傾きは２分の１周期以
上レンズ中に留まるよってするには零でなければならな
いと言うことができる。

前記の説明と光学的不変量に対する式の検討から、主光
線の傾きが像位置で零である時だけ最大光学的不変量が
得られると言うことが出来る。

方法 第４図１（ついて説明すれば、適当な長さの均質なスは
−サ３２が、本発明によって対物レンズ３ｏとリレーレ
ンズ３４との間に挿入されている。スｏ−サ３２は均質
であるから、すなわち反射の問題を出来る限り少さくす
るために隣接するレンズの屈折率の間に納まるようｌで
全体として代表的に選定されたほぼ一定の屈折率を有し
、しかも主光線４２の傾きは零であるので、スペーサ３
２中では主光線の屈折はな（、その傾きは零のま瓦であ
る。しかしながら軸光線４４は軸方向へ傾むいているの
で、有限距離では軸光線４４は像■０が位置する点で軸
６４６と交差する。

第５図では、主光線４２の傾きが実質的に零とは異なる
位置に結像した像を有する勾配指標レンズ１２′が示さ
れている。像Ｉｏ’の高さｈ′は探りレンズ１２′の直
径の半分より小さいことは明らかである。

第４図と第５図の像において評価される光学的不変量を
比較すると、第４図における像■０の高さｈは第５図の
像Ｉｏ’の高さｈ′より大きく、しかも軸光線の傾きは
等しい。それ故、第４図の光学系における光学的不変量
は、均質なスＲ−サ３２を用いることによって、第５図
に示した標準系において可能な光学的不変量よりも増加
しており、光量を増加するという所望な効果が達成され
ている。

第４図に戻って説明寸れば、スＲ−サ３２の最適長さＬ
ｓは近軸光線追跡式によって選定された物距離で対物レ
ンズ３０の下行光端３１までの軸光線４４の光路を計算
し、式 （式中、Ｌ一対物レンズ３０の下行光端３１から空気中
における像までの距離、 Ｈ一対物レンズ３０の下行光端３１での軸光線４４の高
さ、および Ｕ一対物レンズの下行光端から空気中へ屈折した後の軸
光線４４と光学軸４６との角度）によって対物レンズの
下行光端から空気中の像位置までの距離を決定すること
によって決定される。

次に、式 ％式％ （式中、Ｔ−ス投−サの長さを最大にする光学的不変量
、および Ｎ　＝　スヘ−サ（７）　Ｊｉｌ　折率）Ｋよって、ス
−５−−！１ｌ−１１７）長さを計算する。

皐 次の例は、本発明によって決定された要素を有する光学
的不変量を最大にした光学系の例である。

結果を第１表にまとめる。

第１表 例１ ｎ　Ｏ，００００４，０３１６水 １０．００００−１．０３１６水 ２　０．００００　０．３７００　キュービックジルコ
ニア３０．９０００　０．０５８０　臨ｒｌａｎｄ６１
セメント４　０．００００　１．８８００　キュービッ
クジルコニア５　０．００００　３．３３４０　５ｅｌ
ｆｏｃ＠ミクロレンズ６　ｏ、ｏｏｏｏ　１．４４００
　５ｃｂｏｔｔ　Ｆ３７　０、ＱＯＯｏ　１７．４４９
８　５ｅｌｆｏｃ■棒レンズ８　ｏ、ｏｏｏｏ　１２２
．１４８３　５ｅｌｆｏｃｏ棒Ｖ７ズ９　０．００００
　０．ＱＯＯ４空気 例２ 面　曲　率　厚　さ　ガ　ラ　ス ００．００００７．４９５２水 １０．００００−０．７３８４水 ２　ｏ、ｏｏｏｏ　Ｏ，４０００５ｃｈｏｔｔＢＫ７３
２．２７００　０．１２００　空気 ４　０．００００　１．８８００　キュービックジルコ
ニア５　ｏ、ｏｏｏｏ　２．５００　５ｅｌｆｏｃ＠ミ
クロレンズ６　ｏ、ｏｏｏｏ　３．６７００　５ｃｈｏ
ｔｔＦ３７　０．００００　１７．４４９８　５ｅｌｆ
ｏｃＯ棒レンズ８　ｏ、ｏｏｏｏ　１２２．１４８６　
５ｅｌｆｏｃ＠俸レンズ９０．００００　０．０００３
　空気 例３ 面　曲　率　厚　さ　ガ　ラ　ス ００．１１０００６．３７４２水 １０．０００−０．６８６１水 ２−０．７９００　１．００００　キュービックジルコ
ニア３　０．００００　１．８８００　キュービックジ
ルコニア４　０．００００　２．５０００　５ｅｌｆｏ
ｃ”ミクロレンズ５　０、ＱＯＯＯ２，５８００５ｃｈ
ｏｔｔＦ３６　０．００００　１７．４４９８　５ｅｌ
ｆｏｃ”棒レンズ７　０．００００　１２２．１４８６
　５ｅｌｆｏｃ＠棒レンズ８　０．００００　０．Ｑ１
７７　空　気第２図に関しては、一般に認められた設計
法によって表面に番号を付けている。すなわち面（０）
は物体面であり、面（１）は入射ひとみであり（以上は
図示していない）、面（２）は第一の物理的表面すなわ
ち視野拡大レンズの前面であり、面（３）は次の表面す
なわち視野拡大レンズとエポキシセメントとノ界面であ
り、面（４）はエポキシセメントと視線プリズムとの界
面であり、面（５）はプリズムと対物レンズとの界面で
あり、面（６）は対物レンズと光学的不変量を最大にす
るスに一すとの界面であり、面（７）ハスペーサとリレ
ーレンズとの界面であり、面（８）はリレーレンズ部分
と開口絞りとの界面であり、面（９）ハリレーレンズの
背面である。軸の長さは、指示された面から次の連続番
号を付けた面までの距１１ｍを、右側へ向って正の距離
として測定する、面の曲率は湾曲の半径の逆数として表
わされ、湾曲の中心が面の右側になる時は正とする。

例１ この例では、視野拡大レンズ２６と視線プリズム２８は
キュービックジルコニアであり、Ｎｏｒｌａｎｄ　６１
がエポキシセメントで接合されている。対物レンズ３０
は、日本国の日本板硝子株式会社によって供給される５
ｅ１ｆｏｃＯミクロレンズである。スペーサ３２は、実
質的に一定の屈折率を有する標準的光学ガラスであり、
本例ではＰｅｎ５ｙｌｖａｎ斑州Ｉ）ｕｒｙ悠市の５ｃ
ｈｏｔｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｇｌａｓｓ　Ｇｏ　、によ
って供給される５ｃｈｏｔｔＦ３である。リレーレンズ
３４は、これもまた日本板硝子製の２閂の部分から成る
５ｅｌｆｏｃ　＠棒レンズであり、開口絞り〔面（８）
〕で接合されている。

例２ この例ではエポキシセメント層を除いて空気層で置き換
えている。また、例Ｉにおいて用いたキュービックジル
コニアの視野拡大レンズを、５ｃｈｏｔｔ　０ｐｔｉｃ
ａｌ　Ｇｌａｓｓ　Ｃｏ　、によって供給される５ｃｈ
ｏｔｔ　１３　Ｋ　７という低屈折率のレンズに置き換
えた。

例３ この例では、例１の場合と同じ材料を用いたが、視野拡
大レンズの湾曲面を外側に向けて、視野拡大レンズとプ
リズムとの間の隙間をな（した。

本発明のその他の具体例は、特許請求の範囲に記載され
ている。例えば、光学収差の評価後に、屈折率Ｎを変化
させて、所望な限界内の光学収差を有する系を提供する
ために新たなスは−サの長さＴを計算することができる
。光学的不変量を最大にするには、一定の屈折率を有す
るス深−サが好ましい。しかしながら、幾分一定でな（
なる屈折率を有するスペーサを用いても、程度は低（な
るものの本発明の利益を享受することができる。

例えば勾配指標内視顕微鏡で、高分解能で小面積を観察
するために内視鏡の視野を限定することが望ましい場合
には、　ＧＲＩＮ対物レンズは用いることが出来ない。

第６図に関して説明すれば、内祝顕微鏡５０の視野直径
Ｄｆ′は、ＧＲＩＮＩＪレーレンズ５２の直径に等しい
。観察する物体ｏｆＪ″−ＧＲＩＮＩＪレーの前面５１
に位置しなければ、光学的不変量と内視鏡の輝度は最大
にはならない。提供される代表的な物距離は約Ｏから５
市であり、視野の直径は一定でレンズの直径に等しく、
物距離には依存しない。第６ａ図に関Ｉ−で説明すれば
、均質なス啄−サ５４をリレーレンズの部分５６と５８
との間に挿入して、軸光線６２が光学軸と平行な面と同
一平面で主光線６０が光学軸６１と交差するようにして
いる。

従って内祝顕微鏡の光学的不変量は最大になる。

反転させた主光線と軸光線のパラメータを用いて上述と
同じ計算を行なうことにより、スペーサの長さを決定す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は内視鏡の側面図であり、 第２図は好ましい具体例の光学系の拡大側面図であり、 第３図は標準的な勾配指標内視鏡探りレンズ系の模式的
な側面図であり、 第４図は本発明の最大にした光学的不変量を有する内視
鏡の光学系の模式的側面図であり、第５図は本発明の利
益を有しない系の同様な側面図であり。 第６図および第６ａ図はそれぞれ本発明の利益を有する
および有しない内祝顕微鏡の光学系の同様な側面図であ
る。 １０・・・内視鏡　２６・・・視線プリズム３０、３４
・・・勾配指標レンズ３２・・・ス啄−サ装置４２・・
・主光線　４４・・・軸光線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも２個の所定の直径（Ｄ、第４図）を有
   する勾配指標レンズ（３０，３４、第２図）から成る光
   学系において、 更に前記光学系の光学的不変量を実質的に最大にするこ
   とによって前記レンズを透過する光量を増加させるため
   に、該レンズの間に挿入したスペーサ装置（３２、第２
   図）をも包含し。 前記系を透過した像は主光線（４２、第４図）と軸光線
   （４４、第４図）とによって表わされ、前記スペーサ装
   置の上行光に配置された第一の前記勾配指標レンズは、
   該レンズの下行光面で前記光線の第一の傾きが本質的に
   零であり前記光線の第二の傾きが負となるように予め選
   択された長さくＬｏ）を有し、 前記スペーサ装置は実質的に均質な物質であり、前記第
   一の勾配指標レンズの下行光面に付着しており、本質的
   に屈折せずに前記第一のレンズ中に受け取られた前記光
   線を透過させるのに適しており、しかも前記スペーサ装
   置は、負の傾ぎを有する前記光線が実質的ＩＣ均質なこ
   のスペーサ装置のほぼ下行光面で前記光学系の中心軸（
   ４６）に交差するように予め選択された長さくＬ８）を
   有し、第二の前記勾配指標レンズは前記の実質的に均質
   なスに一す装置の下行光面に付着しており、これによっ
   て前記第二の勾配指標レンズの第一の面で受け取られる
   透過像が前記光学系の半径にほぼ近い高さを有１−１こ
   れによって前記第二の勾配指標レンズの光学的不変量が
   実質的に最大になって光量を増加させることを特徴とし
   た光学系。 （２）前記勾配指標レンズが両方共に軸対称であり、動
   径方向に勾配がついている特許請求の範囲第１項記載の
   光学系。 （３）前記光線の第一のものが主光線であり、前記光線
   の第二のものが軸光線である特許請求の範囲第１項記載
   の光学系。 （４）前記勾配指標レンズの第一のものが対物しンズで
   あり、前記勾配指標レンズの第二のものがリレーレンズ
   である特許請求の範囲第３項記載の光学系。 （５）負のレンズ（２６、第２図）を対物レンズの上行
   光端に付けて、前記系中の視野を増加させる特許請求の
   範囲第４項記載の光学系。 （６）正のレンズを対物レンズの上行光端に付けること
   によって、前記系中の視野を減少させる特許請求の範囲
   第４項記載の光学系。 （７）前記系が更に視線プリズム（２６、第２図）を備
   えて、前記系中の視野の方向を傾ける特許請求の範囲第
   ４項、第５項または第６項記載の光学系。 （８）前記光線の第一が軸光線であり、前記光線の第二
   が主光線である特許請求の範囲第１項記載の光学系。 （９）前記勾配指標レンズが両方共に、リレーレンズで
   ある特許請求の範囲第８項記載の光学系。 ００）前記勾配指標レンズの第一の厚さを、物体の像が
   第一のレンズの下行光端から実質的な距離だけ離れた位
   置になるように選定する特許請求の範囲第４項または第
   ８項記載の光学系。 （１１）前記系を内視鏡（１０、第１図）Ｋ用いるのに
   適している特許請求の範囲第１項記載の光学系。 （１２前記勾配指標レンズのそれぞれの所定の直径が約
   １から３ｒｔｒｍ程度である特許請求の範囲第１項記載
   の光学系。 （１３）予め決められた直径（Ｄ、第４図）を有する少
   なくとも２１固の勾配指標レンズ（３０，３４、第２図
   ）を備えている光学系を透過する光量を、前記系の光学
   的不変量を実質的に最大にすることによって光量を増加
   させ、前記系を透過した像を主光線（４２、第４図）と
   軸光線（４４、第４図）とによって表わす方法において
   、 前記光学系に、第一の前記勾配指標レンズと、実質的に
   勾質な物質から成るス投−ザ装置と、第二の前記勾配指
   標レンズとを設けて、 前記第一のレンズの長さくＬｏ）を、該レンズの下行光
   面で前記光線の第一のものの傾きが本質的に零になり、
   前記光線の第二のものの傾きが負となるように選択し、 前記ス啄−サ装置の長さくＬｓ）を、はぼ該スは一す装
   置の下行光面で、負の傾ぎを有する光線が前記光学系の
   中心軸（４６）に交差するように選択１．、前記ス浸−
   サ装置を前記第一の勾配指標レンズの下行光面（（付着
   させ、 前記第二のレンズを前記スは−サ装量の下行光面番で付
   着させ、 前記第一の下行光面を透過した光線を前記スは一す装置
   中に受け取って、この受け取った光線を本質的に屈折な
   しに該装置中を透過させ、前記スＲ−サ装置の下行光面
   を透過した光線を前記第二のレンズ中に受け取り、該第
   二の勾配指標レンズの上行光面で受け取った透過像が前
   記光学系の半径に実質的に近づいた高さを有し、従って
   、前記第二の勾配指標レンズの光学的不変量が実質的に
   最大になって光量を増加させることを特徴とする方法。 （１４）前記勾配指標レンズが両方共に軸対称で、動径
   方向に勾配がついている特許請求の範囲第１３項記載の
   方法。 （１５）前記光線の第一のものが主光線であり、前記光
   線の第二のものが軸光線である特許請求の範囲第１３項
   記載の方法。 （１山　前記勾配指標レンズの第一のものが対物レンズ
   であり、前記勾配指標レンズの第二のものがリレー１メ
   ンズである特許請求の範囲第１５項記載の方法。 ａη　前記光線の第一のものが軸光線であり、前記光線
   の第二のものが主光線である特許請求の範囲第１３項記
   載の方法。 （国　前記勾配指標レンズが両方共にリレーレンズであ
   る特許請求の範囲第１３項記載の方法。 ０１　前記スは−サ装置の長さを、更に（Ａ）　予め決
   められた長さと光学的特性を有する対物レンズを配設し
   、 （Ｂｌ　系を最適にする物距離を選択し、（Ｑ　対物レ
   ンズの下行光端まで近軸光線追跡公式によって選定され
   た物距離において負の勾配を有する光路を決定し、対物
   レンズの下行光端から空気中の像位置までの距離を、式
   り、＝Ｈ／Ｕ （式中、Ｌ二対物レンズの下行光端から空気中における
   像までの距離、 Ｈ一対物レンズの下行光端での軸光線の高さ、および Ｕ一対物１／ンズの下行光端から空気中へ屈折した後の
   軸光線と光学軸との角度）によって決定し、 （Ｌ））式 ％式％ （式中、Ｔ−スペーサ装置の厚さを最大（でする光学的
   不変量、および Ｎ−スペーサ装置を最大にする光学的不変量の屈折率）
   Ｋよって与えられた屈折率に対するスは−サ装置を最大
   にする光学的不変量を決定し、 （稍　前記系の対物レンズと組合わせて使用するためス
   投−サを最大にする前記光学的不変量を予め決められた
   厚さＴＫすることから成る段階によって、前記光学系の
   光学的不変量を実質的に最大にするように；Ｅ択１−る
   特許請求の範囲第１３項記載の方法。 （２０）前記方法が更に 「）この方法によって決定される屈折率Ｎと長さＴとを
   有する前記スペーサ装置を備えている光学系について光
   学収差を決定し。 ρ）光学収差に対して所望な値を得るために、必要なら
   ば異なる与えられた屈折率について段階り、ＥおよびＦ
   を繰り厘すことから成る段階を特徴とする特許請求の範
   囲第１９項記載の方法。