JPS6161650B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は金相系等によく用いられる無限遠設計
の対物レンズの像を結像するための結像レンズに
関するものである。 従来この種の結像レンズは第１図に示すような
構成のものが多い。つまりこの図のように２枚の
レンズよりなつていてしかも両レンズ間にはほと
んど空気間隔を有していない構成である。したが
つて従来の結像レンズは射出瞳が大きくもぐり込
む（図面でレンズより左側に遠くなる）ために光
線束が大きくなり、この結像レンズ以後でけられ
を生ずる。又けられを生じないようにするために
はレンズの径を大きくする等光学系を大きくしな
ければならない。更に瞳がレンズより大巾に離れ
るために非対称コマ収差が発生する。又この種の
結像レンズは無限遠設計された顕微鏡対物レンズ
の像を結像するためのレンズであるため、単に結
像作用を有するのみでなく、対物レンズの射出瞳
位置を所定の範囲内に定めておく作用も有してい
る。更に結像位置が遠いと観察位置が顕微鏡本体
からはれ（アイポイントが高くなり）非常に見難
くなるのでできるだけ近くに結像させる必要があ
る。実際上は、顕微鏡本体の構造上の要請から、
レンズの焦点距離にもとづいて最も自然に決定さ
れる像位置（後側焦点位置）でなく、それよりも
短くしなければならず、所謂望遠比ＰがＰ＝0.7
〜0.8のレンズ系である。 本発明は以上のような無限遠設計の顕微鏡対物
レンズ用の結像レンズに必要な要件を満たすと共
に対物レンズの線性能を損うことなく像伝達を行
い得るための性能を有する結像レンズを提供する
ものである。 本発明の結像レンズは射出瞳位置を大巾にずら
すことなくかつ後側焦点位置（バツクフオーカス
位置）を短くするために前群が凸の作用を又後群
が凹の作用をもつ凸凹の２群系として全体として
正の結像系にしたものである。 又本発明の結像レンズは例えば第２図乃至第４
図に示すような構成で、凸レンズ群の前群には正
レンズと負レンズの２群かこの正レンズと負レン
ズを接合レンズとし更にその対物レンズ側に正レ
ンズを付加したもので構成され又凹レンズ群の後
群は１枚の負レンズが接合負レンズ（分離した２
枚のレンズよりなり全体として負の屈折力を有す
るレンズでもよい）にして構成されている。 又この結像レンズは対物レンズによる無限遠方
の像を所定の位置に結像すると同時に対物レンズ
の射出瞳（これは一般に結像レンズの左約90mmの
ところにある）を結像レンズ前群の凸レンズで受
けるが射出瞳位置は右側に大巾にずれるので、こ
れを後群の凹レンズで元の位置の近くまで戻すよ
うにしてある。この時、同時に所定の後側焦点の
位置も考慮して主点が左側にずれた望遠タイプの
レンズにしてある。したがつて全体のパワーと凸
レンズ（前群）と凹レンズ（後群）の間隔、像位
置までの距離が決まれば一義的に凸レンズと凹レ
ンズのパワーが決まる。 ここで前群を凸レンズ１枚で構成した場合近軸
領域ではよいが、軸外収差も考慮し特にコマ収差
の対称性を考えて、本発明では凹レンズを設けて
主光線の上光線を発散ぎみにしてある。 又一般には後に示す実施例１（第２図に示すレ
ンズ構成）のように前群と後群の間隔がある程度
あつた方が前群、後群のパワーがあまり強くなら
ず収差の発生量が少なく、かつ主面が左側にずれ
るので好ましい。しかしレンズ系全体は長くな
る。そのため前群と後群との間を小にしてコンパ
クトにすることが構造上は好ましい。そしてこの
空気間隔は光線が平行でないのでこの間にフイル
ター等の平行平面板を挿入すると像点が移動し好
ましくなくここにはフイルター等を挿入すること
は実際上は考えられない。したがつて後に示す実
施例２（第３図）および実施例３（第４図）のよ
うに前群と後群との間隔を小にしてレンズ系をコ
ンパクトにすることが出来る。このようにコンパ
クトにすると各群のパワーパワーが強くなる。そ
のため前群では球面収差の補正のために凸面の曲
率が強くなるので、２群に負担させている。又空
気間隔が少なくなると倍率の色収差の補正が困難
になるので接合面が必要になる。 以上のような理由から、本発明結像レンズは第
２図乃至第４図に示すような構成であると共に以
下に示すような各条件を満足するようにした。 (1) 0.8＜ｆ_１２／｜ｆ_３｜＜1.4 (2) 0.01＜ｄ_４／ｆ＜0.1 (3) 0.1f＜ｒ_６／ｎ_３−１＜0.3f (4) r₆＜｜r₄｜ ただしｆは全系の焦点距離、f₁₂は前群の焦点
距離、f₃は後群の焦点距離、r₄は前群の最も像側
の面の曲率半径、r₆は後群の最も像側の面の曲率
半径、d₄は前群と後群の間の空気間隔、n₃は後群
（後群が接合レンズの場合はその像側のレンズ）
の屈折率である。 次に上記の条件の意味について説明する。 条件(1)は前群と後群のパワー配分を規定するも
のである。このパワー配分は瞳の移動量と、後側
焦点位置をどのくらい短くするかにより決められ
るが、これに収差補正のバランスも考慮して決め
られた。この条件の下限を越えると前群のパワー
が強すぎて球面収差の補正ができない。又後群の
パワーが弱くなるので瞳が所定位置におさまらな
くなる。上限を越えると後群の面、特にその最後
の面の曲率が強くなりすぎて、コマ収差のバラン
スがくずれる。 条件(2)は前群と後群の空気間隔を規制するもの
で、この条件の下限を越えると、前群と前後の
各々のパワーが強くなり、レンズ各面の曲率が強
くなり、収差の補正が困難になる。特にコマの対
称性が保てなくなる。上限を越えるとレンズ系全
体が長くなりすぎ構造上の限界をこえることにな
り更に瞳位置、後側焦点位置が所定の範囲内にお
さまらなくなるため好ましくない。 条件(3)は後群の最も後側の面の曲率半径に関す
る条件である。この面の曲率が強くなり本条件の
下限を越えると上記の面で球面収差が発生し、こ
れを前群の凸の面で補正しようとしても補正しき
れない。又コマ収差の量が増大する。一方上限を
越えると収差のバランスはよいが必要とする望遠
比がとれなくなり瞳位置、後側焦点位置が所定の
範囲内におさまらなくなる。 条件(4)は後群の最後の面r₆の負担の前群の最後
の面r₄の負担に対する割合を示すものである。レ
ンズ系の中の面である前群の最後の面r₄に負担を
かけこの条件(4)を満足しなくなるとレンズ系が全
体として凸の作用を有する関係から本来の凸の作
用の働きが少くなりバランスがとれなくなる。つ
まり後群の面に凹の作用の負担をかけるべきであ
る。又前群の最後の面r₄に負担をかけると前群と
後群とがレンズの周辺で接触するためそれ以上に
前群と後群との間の空気間隔を小さくすることが
出来ず、系全体を短くできなくなりレンズの配置
上からも好ましくない。したがつて本発明では条
件(4)に示すように面r₆の曲率を面r₄の曲率よりも
強くしてある。尚、条件(1)の役割を補いこれを一
層効果的にするためには次の条件を満足すること
が望ましい。 0.4＜ｆ_１／｜ｆ_３｜＜2.0 但、f₁は前群の対物レンズ側のレンズの焦点距
離である。この条件の下限を越えると前群の凸の
作用が強くなり球面収差が補正過剰になる。又上
限を越えると後群の凹の作用が強くなり球面収差
が補正不足になると同時にコマ収差のバランスが
くずれる。 次に以上説明した本発明結像レンズの各実施例
を示す。 実施例 １

【表】 実施例 ２

【表】 実施例 ３

【表】 ただしr₁，r₂…はレンズ各面の曲率半径、d₁，
d₂…は各レンズの肉厚および空気間隔、n₁，…は
各レンズの屈折率、ν_１…は各レンズのアツベ数
である。 以上の各実施例のうち、実施例１は前群が凸レ
ンズと凹レンズとにてまた後群は１枚の凹レンズ
にて構成されている。又実施例２は前群が実施例
１における凸レンズと凹レンズとを接合させた形
の接合レンズとその前に付加した凸レンズとに
て、後群が１枚の凹レンズにて構成されている。
更に実施例３は前群が実施例２と類似する構成の
凸レンズと接合レンズとよりなり後群が接合され
た凹レンズよりなる構成になつている。 尚後群は１枚の凹レンズ、接合された凹レンズ
のほかに例えば実施例３の接合レンズを分離した
形のものでよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の結像レンズの断面図、第２図乃
至第４図は夫々本発明の実施例１乃至実施例３の
断面図、第５図乃至第７図は夫々本発明の実施例
１乃至実施例３の収差曲線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正レンズと負レンズ又は正レンズと正と負の
   接合レンズとよりなり正の屈折力を有する前群
   と、負の単レンズ又は接合或は分離された負レン
   ズと正レンズとからなり負の屈折力を有する後群
   とにて構成され全体として正の作用を有するレン
   ズ系で次の条件を満足する無限遠設計の顕微鏡対
   物レンズでの像を結像する結像レンズ。 (1) 0.8＜f₁₂／｜f₃｜＜1.4 (2) 0.01＜d₄／ｆ＜0.1 (3) 0.1f＜r₆／（n₃−１）＜0.3f (4) r₆＜｜r₄｜ ただし、ｆは全系の焦点距離、f₁₂は前群の焦
   点距離、f₃は後群の焦点距離、r₄は前群の像側の
   面の曲率半径、r₆は後群の像側の面の曲率半径、
   d₄は前群と後群の間のレンズ間隔、n₃は後群の最
   も像側のレンズ屈折率である。