JPS634202A - 複合レンズ - 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 本発明は複数のレンズを接合して構成される複合レンズ
に関するものである。

従来の技術 −Ｓに、色収差を補正するにはアツベ数の大きい材料を
用いたレンズとアツベ数の小さい材料を用いたレンズと
を組み合わせれば良いことが知られている。ところが、
ガラスにはアツベ数の小さい材料は屈折率が高いという
傾向があり、単色における諸収差の補正を考えると、ア
ツベ数が小さく屈折率が小さい材料が必要となる場合が
ある。

例えば、像面湾曲と色収差とを同時に補正しようとする
と、正レンズに屈折率が高（アツベ数が大きい材料を用
い、負レンズに屈折率が低くアツベ数が小さい材料を用
いるとよいことが一般的に知られている。ところで、ガ
ラス以外の材料に目を向けてみると、液体にはアツベ数
の小さいものが数多くあり、また同じアツベ数ならガラ
スよりも屈折率が低いという傾向がある。そこで、ア、
べ数の小さい液体をレンズ材料として使用し、単色にお
ける諸収差の補正と色収差補正とを行なうことが考えら
れる。つまり、円筒状の枠体の両端に２枚の固体正レン
ズを取り付け、内部の密閉空間にアツベ数の小さい液体
を負レンズとして充填するわけである。液体でできた負
レンズはアツベ数が同じでも屈折率が低いので、ガラス
だけを用いる場合に比べて収差補正の自由度が拡がるわ
けである。既に、アツベは色収差の少ない顕微鏡対物レ
ンズを実現するために、屈折率ｎ　ａ　”’　１．５９
６８、アツベ数ν、　＝１６．２の液体を用いたことが
知られている（光学技術］ンタクト、第２３巻５１８ペ
ージ）。

また、アクリル樹脂で作成した２つの正レンズの間の空
間に２−フェノキシエタノールなるアツベ数の小さい液
体を充填することにより色収差を補正する方法も提案さ
れている（たとえば、特開昭６０−４０１号公報）。

発明が解決しようとする問題点 液体をレンズとして用いる場合、液体漏洩という不安が
ある。また、液体漏洩を完全に防止するための液体密封
構造は複雑であり、コスト高を避けられないという問題
がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、色収差が良
好に補正され、しかも液体漏洩という不安がなく、比較
的安価な複合レンズを提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の複合レンズは、
２枚の固体レンズと、組み立て時には流動性を有し使用
時には固体またはゲル状である透明物質とを備え、前記
透明物質は前記２枚の固体レンズの間の空間にあって前
記２枚の固体レンズの両方に密着して配設され、前記透
明物質はアツベ数が４０以下のシリコーンゴムコンパウ
ンドであり、前記２枚の固体レンズの一方はアツベ数が
５０以上の材料で作成したものである。

作用 上記構成によれば、２枚の固体レンズの一方はアツベ数
が太き（、透明物質のアツベ数が小さいので、この境界
面において色収差を良好に補正することができる。また
、透明物質は組み立て時には流動性を有するので複合レ
ンズを構成する両端の固体レンズに完全に密着し、使用
時には透明物質は固体またはゲル状であるので使用時に
液体漏洩という問題がない。

実施例 本発明による複合レンズの一実施例について図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における複合レンズの断面図
で、１は第ルンズ、２は第２レンズ、３は第３レンズ、
４は円筒状の枠体、５は弾性に富んだ筒状の膜である。

第ルンズ１は両面とも球面でアツベ数が５０以上のガラ
スで作成された両凸レンズ、第３レンズ３は外面６が非
球面でアクリル樹脂で作成された両凸レンズである。第
２レンズ２は組み立て時には流動性を有し使用時には固
体またはゲル状でありアラへ数が４０以下の透明物質で
できたレンズで、第ルンズ１と第３レンズ３とに密着し
ている。当然ながら第２レンズ２は両凹の負レンズとな
る。第２レンズ２と第２レンズ２と第３レンズ３とで複
合レンズが構成され、複合レンズの屈折力は正となって
いる。枠体４は両端に段差部７，８が設けられており、
膜５の両端には耳部９，１０が設けられている。

まず、本発明の複合レンズの組み立て方法について説明
する。第１図に示すように、枠体４の内周に沿って弾性
に冨んだ膜５を取り付け、膜５の耳部９，１０が枠体４
の段差部７，８に接触するようにする。この状態で第ル
ンズ１を枠体３の端の段差部７に取り付け、膜５の耳部
９が段差部７と第ルンズ１との間にはまり込むようにし
て、枠体４の端部に第ルンズ１の周囲を押さえるための
押えリング１１を取り付ける。これで、第ルンズ１と膜
５とで液体を保持する容器が構成される。次に、第ルン
ズ１を下にした状態でこの容器に、組み立て時には流動
性を有し使用時には固体またはゲル状でありアツベ数が
４０以下である透明物質が所定量よりわずかに多く注入
される。透明物質に気泡が残らないようにしながら、第
３レンズ３が枠体４の段差部８にはめ込まれ、この時に
あふれた透明物質は第２レンズ２と第３レンズ３とに触
れないように除去し、最後に、枠体４の端部に第３レン
ズ３の周囲を押さえるための押さえリング１２を取り付
ける。透明物質は組み立て時に流動性を有するので、第
２レンズ２と第３レンズ３に完全に密着することになる
。また、この透明物質は使用時には固体またはゲル状で
あるので、使用時に液体漏洩という心配がない。透明物
質が第２レンズ２を構成し、第ルンズ１と第２レンズ２
と第３レンズ３とで１つの複合レンズを構成することに
なる。枠体４は第ルンズ１と第３レンズ３との間隔を規
制する働きもしている。膜５は弾性に冨んだ材料として
シリコーンゴムが用いられ、迷光を防ぐために表面が黒
色の材料が用いられている。

透明物質として、信越化学工業（株）の商品名０Ｆ−１
１３なるシリコーンゴムコンパウンドを用いることがで
きる。この材料は２液に分けられて提供されており、２
液を混合すると時間経過または加熱により付加反応を生
じて固体またはゲル状となる。この材料はｄ線における
屈折率およびアツベ数がそれぞれｎａ　＝１．５１、ν
４＝３５であり、アツベ数が同じであれば、屈折率がガ
ラスよりも小さい。

シリコーンゴムコンパウンドには、２液を混合すると時
間経過または加熱により付加反応を生じ、固体またはゲ
ル状となるものがある。これは、第１の液体が末端にビ
ニル基を有するジメチルシロキサン、第２の液体が一部
のメチル基を水素に置換したジメチルシロキサンであっ
て、この２種類の液体を混合すると微量の白金触媒の作
用の下で第１の液体のビニル基と第２の液体の水素が付
加反応を示し、３次元構造を有する巨大分子となるため
に、固体またはゲル状となるわけである。付加反応が行
なわれる時に副生成物を発生しないので全体が均一に硬
化する。また室温硬化が可能であり、硬化前後における
体積変化が非常に少ない。

そのため、硬化後は内部の光学的特性が均一となる。本
発明の複合レンズに用いる透明物質はこのような化学反
応を利用したもので、組み立て時には液体で使用時には
固体またはゲル状となり、しかも内部の光学的特性が均
一であるので非常に都合が良い。

０Ｆ−１１３のアツベ数が小さいという光学的特性は０
Ｆ−１１３に含有されているフェニル基に起因するもの
である。−般に、フェニル基などのベンゼン核を含有す
る有機物質はアツベ数が小さいという一般的傾向がある
。シリコーンゴムコンパウンドの主体はシロキサン結合
であるが、このシロキサン結合には多くの基を結合させ
ることが可能であり、フェニル基を結合することができ
る。

０Ｆ−１１３は２液のそれぞれのシロキサン結合にフェ
ニル基を結合させたものである。フェニル基などのベン
ゼン核を含有する有機物質は他の有機物質に比べて比較
的屈折率が高いという一般的傾向があるが、有機物質は
ガラスに比べて屈折率が低いという一般的傾向がある。

そのため、０Ｆ−１１３は同じアツベ数のガラスに比べ
て屈折率か小さいわけである。

第１図に示した実施例に用いる透明物質はＯＦ−１１３
以外に、組み立て時に流動性を有し使用時に固体または
ル状となるものであってアツベ数が４０以下の透明物質
であればどのようなものでも使用可能である。シロキサ
ン結合にベンゼン核を含む基、例えばフェニル基を含有
し、２液を混合した後、付加反応により固体またはゲル
状に硬化するシリコーンゴムコンパウンドは特に使い易
い。

第１図に示した実施例における色収差補正の作用につい
て説明する。

説明を簡単にするため、第ルンズ１、第２レンズ２およ
び第３レンズ３は屈折力の絶対値が同じであるとする。

第ルンズ１と第３レンズ３とは正レンズであるので短波
長の光はど焦点が複合レンズに近づくという色収差を発
生する。−方、第２レンズ２は負レンズであるので第ル
ンズ１と第３レンズ３とは反対の傾向の色収差を発生す
る。第ルンズ１と第３レンズ３とはアツベ数の大きい材
料で構成され、第２レンズ２はアツベ数の小さい材料で
構成されているので、第２レンズ２で発生する色収差は
第ルンズ１あるいは第３レンズ３で発生する色収差より
も大きくなる。そのため、複合レンズの色収差は第ルン
ズ１あるいは第３レンズ３の色収差よりも小さくなる。

つまり、１枚のレンズの場合に比べて色収差を小さくす
ることができる。

第１図に示した複合レンズは、物理的には３枚構成であ
るが、実質的には精密加工が要求される固体レンズが２
枚であり、透明物質を注入する時点で接合することにな
るので、３枚の固体レンズを用いる複合レンズよりも低
コストで作成できる。

前述の０Ｆ−１１３なる透明物質はガラスに比較して安
価であり、液体密封が必要であるのは組み立て時のみで
あり、その構成も簡単であるので、大幅なコスト高を招
くことな（色収差補正の良好な複合レンズを実現するこ
とができる。

前述の０Ｆ−１１３なる透明物質は温度変化により屈折
率変化がガラスよりも大きいので、周囲温度の変化によ
る像面移動が問題になりそうである。

しかし、複合レンズを構成する２枚の固体レンズ１．３
の一方をガラスレンズ、他方をアクリル樹脂などの樹脂
レンズとすると、樹脂レンズの温度変化による屈折率変
化が透明物質と同程度であるので、温度変化による屈折
率変化を互いに打ち消し合うようにすることができる。

また、第１図に示した構成では、膜５を弾性に冨んだ材
料としているが、これは透明＠！Ｊ質の熱膨張率が大き
いので、透明物質の体積変化があっても周囲の膜５が容
易に変形するようにして、両側にある固体レンズ１゜３
に過大な圧力が加わらないようにするためである。なお
、第１図に示した構成では、膜５の断面形状をコ字状と
して枠体４と膜５との間には適当な隙間１３が形成され
るようにし、枠体４にはこの隙間１３と外部とが挿通す
る穴（図示せず）が設けられている。

本発明の他の実施例について以下に説明する。

第１図に示した構成では固体レンズがアクリル樹脂レン
ズとガラスレンズとなっているが、用途によっては両方
ともガラスレンズ、あるいは両方ともアクリル樹脂など
の樹脂レンズとすることもできる。樹脂レンズは非球面
でも射出成形加工や切削加工が容易であるので、透明物
質４と反対側の面を非球面とし、非球面によりその面で
発生する諸収差を補正することもできる。第１図に示し
たような複合レンズを空気間隔を挟んでいくつか組み合
わせた複合レンズや、第１図に示したような複合レンズ
にいくつかの単レンズを組み合わせた複合レンズも考え
られる。

組み立て時に液体である透明物質を保持するための枠体
４と膜５の構成には多くの変形が考えられる。第２図に
示すように、枠体１３の内周に２本の溝１４．１５を設
け、膜１６の端部１７．１８をＯリング状とし、膜１６
の端部１７．１８を枠体１３の溝１４．１５にはめ込む
ようにした構成も考えられる。−方の固体レンズ１９は
硬化時間の短かい接着剤２０を周囲に塗布し密閉性を確
保するようにしている。この後の作業は第１図に示した
実施例と同様である。また、第１図に示した実施例は周
囲温度の変化を考慮したものであるが、周囲温度の変化
が小さい場合には膜５を省（こともできる。

発明の効果 以上述べたごと（本発明によれば、２枚の固体レンズの
間の空間に組み立て時には液体で使用時には固体または
液体でありアツベ数の小さい透明材料を充填するので、
色収差補正が良好でしかも使用時に液体漏洩の心配のな
い複合レンズを比較的安価に実現することができ、非常
に大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における複合レンズの構成を
示す断面図、第２図は本発明の他の実施例における複合
レンズの構成を示す断面図である。 １・・・・・・第ルンズ、２・・・・・・第２レンズ、
３・・・・・・第３レンズ、４．１３・・・・・・伜宅
、５．１６・・・・・・膜。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名だ一子／し
ンズ ？−−−す？し〉ス Ｊ−”１３１．ンズ Δ−符必、

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）２枚の固体レンズと、組み立て時には流動性を有
   し使用時には固定またはゲル状である透明物質とを備え
   、前記透明物質は前記２枚の固体レンズの間の空間にあ
   って前記２枚の固体レンズの両方に密着して配設され、
   前記透明物質はアッベ数が４０以下のシリコーンゴムコ
   ンパウンドであり、前記２枚の固体レンズの一方はアッ
   ベ数が５０以上の材料で作成されている複合レンズ。
2. （２）透明物質は２液を混合した後、付加反応により固
   体またはゲル状に硬化するシリコーンゴムコンパウンド
   である特許請求の範囲第（１）項記載の複合レンズ。
3. （３）透明物質はベンゼン核を含む基を含有するシリコ
   ーンゴムコンパウンドである特許請求の範囲第（１）項
   記載の複合レンズ。
4. （４）透明物質はフェニル基を含有するシリコーンゴム
   コンパウンドである特許請求の範囲第（３）項記載の複
   合レンズ。
5. （５）２枚の固体レンズのうち少なくとも一方は透明樹
   脂で作成されている特許請求の範囲第（１）項記載の複
   合レンズ。
6. （６）透明樹脂で構成されるレンズは少なくとも前記透
   明物質に接しない側の面が非球面である特許請求の範囲
   第（５）項記載の複合レンズ。
7. （７）２枚の固体レンズの間には枠体が配設され、前記
   枠体の内周には弾性に富んだ筒状の膜が配設され、前記
   膜は透明物質に接触している特許請求の範囲第（１）項
   記載の複合レンズ。
8. （８）膜は両端に耳部を有し、前記耳部の全周が固体レ
   ンズと枠体との間に挟まれている特許請求の範囲第（７
   ）項記載の複合レンズ。
9. （９）膜の両端部の全周が枠体に密着している特許請求
   の範囲第（７）項記載の複合レンズ。