(57)【要約】【課題】高倍率で、ズーミング時に軸上物点からの光束だけでなく、軸外物点からの光束もけられずに、接眼レンズでカバーすべき瞳位置の変化を小さくした、顕微鏡用アフォーカルズームレンズを提供する。【解決手段】物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とを有し、低倍端状態から高倍端状態へズーミングする際に第２レンズ群と第３レンズと第４レンズ群とを光軸に沿って移動するアフォーカルズームレンズ３において、入射瞳の位置がズーミングによって変わらず、その位置がアフォーカルズームレンズ３の前方にあり、さらに射出瞳の位置がズーミングによってほとんど変わらないように構成する。【選択図】  図１
2004170697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とから構成され、ズーミングする際に前記第２レンズ群と前記第３レンズ群及び前記第４レンズ群が光軸に沿って移動し、入射瞳の位置がズーミングによって変わらず、前記入射瞳の位置が前方に位置し、射出瞳の位置がズーミングによってほとんど変わらないアフォーカルズームレンズであって、
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、次式
３．０  ＜  ｆ１／｜ｆ２｜  ＜  ４．０            （１）
で表される条件を満足することを特徴とするアフォーカルズームレンズ。
【請求項２】
前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
１．１  ＜  ｆ３／｜ｆ２｜  ＜  １．６            （２）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１に記載のアフォーカルズームレンズ。
【請求項３】
前記第４レンズ群の焦点距離をｆ４とし、前記第５レンズ群の焦点距離をｆ５としたとき、次式
２  ＜  ｆ３＊｜（１／ｆ４＋１／ｆ５）｜  ＜  ３          （３）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１または２に記載のアフォーカルズームレンズ。
【請求項４】
次式
２  ＜  ｆ１＊｜（１／ｆ２＋１／ｆ３＋１／ｆ４）｜  ＜  ３．５  （４）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のアフォーカルズームレンズ。
【請求項５】
低倍端での前記射出瞳の位置をＰｗとし、高倍端での前記射出瞳の位置をＰｔとしたとき、次式
｜Ｐｗ  −  Ｐｔ｜  ＜  １００（ｍｍ）              （５）
で表される条件を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のアフォーカルズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顕微鏡用アフォーカル系対物レンズの後に配置されたリレー部で変倍を行うアフォーカルズームレンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
顕微鏡を使用するにあたり、その対物レンズを交換することなしに、物体の拡大及び縮小を行うことは、物体を効率良く観察する上で必要とされている。そのようなズームレンズとして、アフォーカルズームレンズが知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−１７３０７９号公報
【特許文献２】
特公平６−７７１０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたズームレンズではそのズーム比が４倍程度と倍率が低く十分とは言えず、また、特許文献１及び特許文献２に開示されたズームレンズでは、対物レンズの射出瞳とズームレンズの入射瞳が一致しているという保証がないために、ズーミングにともない軸外物点の光がけられてしまうという課題があった。
【０００５】
ほとんどの場合、対物レンズの射出瞳は対物レンズの内側に入り込んでいる。そのため実際に射出瞳とズームレンズの入射瞳を一致させるには、このズームレンズの入射瞳がズームレンズの前側へある程度離れたところにあり、さらに、ズーミング時に位置が変化しないことが望まれる。そして、ズームレンズからの射出瞳の位置がズーミングによって変化する量が小さければ、このズームレンズから出射された光を受けて顕微鏡の観察者が物体の観察を可能とする接眼レンズにおいて、カバーすべきズームレンズからの射出瞳の位置の範囲を小さくすることができる。
【０００６】
本発明は以上のような課題に鑑みなされたものであり、高倍率で、ズーミング時に軸上物点からの光束だけでなく、軸外物点からの光束もけられずに、接眼レンズでカバーすべき瞳位置の変化を小さくした、顕微鏡用アフォーカルズームレンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明に係るアフォーカルズームレンズは、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、負の屈折力を有する第４レンズ群と、負の屈折力を有する第５レンズ群とから構成され、ズーミングする際に第２レンズ群と第３レンズ群及び第４レンズ群が光軸に沿って移動し、入射瞳の位置がズーミングによって変わらず、入射瞳の位置がズームレンズの前方に位置し、射出瞳の位置がズーミングによってほとんど変わらないように構成され、第１レンズ群の焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群の焦点距離をｆ２としたとき、次式
３．０＜ｆ１／｜ｆ２｜＜４．０                    （１）
で表される条件を満足するように構成される。
【０００８】
なお、第３レンズ群の焦点距離をｆ３としたとき、次式
１．１＜ｆ３／｜ｆ２｜＜１．６                    （２）
で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【０００９】
また、第４レンズ群の焦点距離をｆ４とし、第５レンズ群の焦点距離をｆ５としたとき、次式
２＜ｆ３＊｜（１／ｆ４＋１／ｆ５）｜＜３                （３）
で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１０】
また、次式
２＜ｆ１＊｜（１／ｆ２＋１／ｆ３＋１／ｆ４）｜＜３．５      （４）
で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１１】
さらに、低倍端での射出瞳の位置をＰｗとし、高倍端での射出瞳の位置をＰｔとしたとき、次式
｜Ｐｗ−Ｐｔ｜＜１００（ｍｍ）                    （５）
で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。まず、図２を用いて本発明に係るアフォーカルズームレンズを使用した光学系について説明する。アフォーカルズームレンズ３を使用した光学系は、物体１から順に、対物レンズ２と、アフォーカルズームレンズ３と、結像レンズ４及び接眼レンズ６とから構成される。この図２において、像位置５は、結像レンズ４で結像される像位置であり、ＥＰ１は対物レンズ２の射出瞳且つアフォーカルズームレンズ３の入射瞳位置であり、ＥＰ２はアフォーカルズームレンズ３の射出瞳且つ接眼レンズ６の入射瞳位置である。本発明では、このようにアフォーカルズームレンズ３の入射瞳を対物レンズ２の射出瞳に一致させることができ、ズーミング時に軸外物点からの光束がけられることがない。
【００１３】
次に、本発明に係るアフォーカルズームレンズ３について説明する。図１、図６及び図１０はそれぞれ本発明の第１〜３の実施形態に対応するアフォーカルズームレンズ３の構成であり、いずれの実施例においても、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、負の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４と、負の屈折力を有する第５レンズ群Ｇ５とから構成されており、低倍端状態から高倍端状態へズーミングする際に、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４が光軸に沿って移動する。このとき、このアフォーカルズームレンズ３の入射瞳の位置がズーミングによって変わらず、且つ、その入射瞳の位置がズームレンズの前方にあり、さらにこのアフォーカルズームレンズ３の射出瞳の位置がほどんど変わらないように構成されている。
【００１４】
図１に示す第１の実施形態に係るアフォーカルズームレンズ３では、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズＬ１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２との接合レンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３と両凹レンズＬ４との接合レンズから構成され、第３レンズ群Ｇ３は両凸レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸レンズＬ７と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ８との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ９とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凹レンズＬ１０と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１１との接合レンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と両凹レンズＬ１３との接合レンズから構成される。
【００１５】
図６に示す第２の実施形態に係るアフォーカルズームレンズ３では、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズＬ２１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２２との接合レンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２は物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２４との接合レンズと、両凹レンズＬ２５とから構成され、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Ｌ２６と両凸レンズＬ２７との接合レンズと、両凸レンズＬ２８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２９との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３０とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は両凸レンズＬ３１と両凹レンズＬ３２との接合レンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３３と両凹レンズＬ３４との接合レンズから構成される。
【００１６】
図１０に示す第３の実施形態に係るアフォーカルズームレンズ３では、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は両凸レンズＬ４１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４２との接合レンズから構成され、第２レンズ群Ｇ２は両凹レンズＬ４３と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４４との接合レンズと、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４５とから構成され、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Ｌ４６と両凸レンズＬ４７との接合レンズと、両凸レンズＬ４８と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４９との接合レンズと、両凸レンズＬ５０とから構成され、第４レンズ群Ｇ４は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５１と両凹レンズＬ５２との接合レンズから構成され、第５レンズ群Ｇ５は物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ５３と両凹レンズＬ５４との接合レンズから構成される。
【００１７】
以上のように構成されたアフォーカルズームレンズ３は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１とし、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２としたとき、下の式（１）で表される条件を満足するように構成される。
【００１８】
【数１】
３．０  ＜  ｆ１／｜ｆ２｜  ＜４．０            （１）
【００１９】
上記式（１）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の適正なパワーを規定したものである。このアフォーカルズームレンズ３において、いわゆるバリエータの役割をしているのは第２レンズ群Ｇ２である。条件式の下限よりも小さいと、第２レンズ群Ｇ２のパワーが弱すぎて高倍率のズーム比を得られない。また、条件式の条件を超えてしまうと、第２レンズ群Ｇ２のパワーが強すぎてしまい、ズーミング時の収差変動を補正することが困難となる。
【００２０】
また、本発明に係るアフォーカルズームレンズ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３としたとき、下の式（２）で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００２１】
【数２】
１．１  ＜  ｆ３／｜ｆ２｜  ＜  １．６          （２）
【００２２】
上記式（２）は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の適切な比を規定するものである。条件式の上限よりも大きいと、所望のズーム比を得る際に、アフォーカルズームレンズ３の全長が長くなりすぎる。条件式の下限よりも小さいと正の屈折力を持つ第３レンズ群Ｇ３のパワーがきつくなり、収差補正上好ましくない。
【００２３】
また、本発明に係るアフォーカルズームレンズ３は、第４レンズ群Ｇ４の焦点距離をｆ４とし、第５レンズ群Ｇ５の焦点距離をｆ５としたとき、下の式（３）で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００２４】
【数３】
２  ＜  ｆ３＊｜（１／ｆ４＋１／ｆ５）｜  ＜  ３        （３）
【００２５】
上記式（３）は、第３レンズ群Ｇ３と、第４及び第５レンズ群Ｇ４，Ｇ５のパワーの比を規定するものである。条件式の下限より小さいと、第４及び第５レンズ群Ｇ４，Ｇ５の合計のパワーが弱く所望のズーム比を得る際に全長が長くなってしまう。条件式の上限よりも大きいと、パワーが強すぎ収差補正上好ましくない。
【００２６】
また、本発明に係るアフォーカルズームレンズ３は、下の式（４）で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００２７】
【数４】
２  ＜  ｆ１＊｜（１／ｆ２＋１／ｆ３＋１／ｆ４）｜  ＜  ３．５  （４）
【００２８】
上記式（４）は、第１レンズ群Ｇ１に対する第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４のパワーの比を規定するものである。この上限よりも大きいと、第２〜第４レンズ群Ｇ２〜Ｇ４のパワーに対し、第１レンズ群Ｇ１のパワーが弱すぎて所望のズーム比を得ようとする際にレンズ全長が長くなりすぎる。また、下限より小さいと、パワーが強くなりすぎるので収差補正上好ましくない。
【００２９】
さらに、本発明に係るアフォーカルズームレンズ３は、低倍端での射出瞳位置をＰｗとし、高倍端での射出瞳位置をＰｔとしたとき、下の式（５）で表される条件を満足するように構成されることが好ましい。
【００３０】
【数５】
｜Ｐｗ  −  Ｐｔ｜  ＜  １００（ｍｍ）          （５）
【００３１】
上記式（５）は、ズーミング時の射出瞳の位置の変化を規定するものである。変動をこの範囲に収めることによって、この後に付くべき接眼レンズ６でカバーすべき範囲を小さくすることができる。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明に係るアフォーカルズームレンズの具体的な実施例について説明する。下に示す３つの実施例では、上述した第１〜３の実施形態に係るアフォーカルズームレンズ３それぞれに対応しており、従って、第１〜３の実施形態についてのレンズ構成図（図１，図６及び図１０）はそれぞれ、下の第１〜３の実施例のレンズ構成を示している。なお、本実施例では収差特性の算出対象としてｄ線（５８７．６ｎｍ）、ｇ線（４３５．８ｎｍ）、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）及びＦ線（４８６．１ｎｍ）を選んだ。
【００３３】
（第１実施例）
下の表１に、本第１実施例における各レンズの諸元を示す。表１における面番号１〜２０は本第１実施例に係るアフォーカルズームレンズ３に関するものであり、それぞれ図１における符号１〜２０に対応する。また、表１におけるｒはレンズ面の曲率半径を、ｄはレンズ面の間隔を、ｎ（ｄ）はｄ線に対する屈折率を、νｄはアッベ数を、ｆは本発明に係るアフォーカルズームレンズ全体の焦点距離をそれぞれ示しており、他の実施例においても同様である。また、以下の全ての諸元値において掲載されている焦点距離ｆ、曲率半径ｒ、面間隔ｄその他の長さの単位は、特記の無い場合一般に「ｍｍ」が使われるが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても同等の光学性能が得られるので、単位は「ｍｍ」に限定されることなく、他の適当な単位を用いることもできる。
【００３４】
【表１】
2004170697.tif 000003
2004170697.tif 000004
【００３５】
このように第１実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。
【００３６】
図３〜５は、第１実施例において低倍端状態（ｆ＝２３７．５）における諸収差図、中倍状態（ｆ＝１３７５．５）における諸収差図、高倍端状態（ｆ＝２３５８．９）における諸収差図をそれぞれ示している。各収差図において、ｆは焦点距離を、ｙは像高を、ｄはｄ線を、ｇはｇ線を、ＣはＣ線を、ＦはＦ線をそれぞれ示している。非点収差とコマ収差（メリジオナルコマ収差及びサジタルコマ収差）及び歪曲収差では、基準光線としてｄ線に対する収差を示している。また、非点収差図では、実線はサジタル像面を示し、破線はメリジオナル像面を示している。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様である。
【００３７】
以上の各収差図から明らかなように、本実施例では、低倍端状態から高倍端状態に渡って諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３８】
（第２実施例）
下の表２に、本第２実施例における各レンズの諸元を示す。表２における面番号１〜２２は本第２実施例に係るアフォーカルズームレンズ３に関するものであり、それぞれ図６における符号１〜２２に対応する。
【００３９】
【表２】
2004170697.tif 000005
2004170697.tif 000006
【００４０】
このように第２実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。
【００４１】
図７〜９は、第２実施例において低倍端状態（ｆ＝２２３．３）における諸収差図、中倍状態（ｆ＝１３０９．９）における諸収差図、高倍端状態（ｆ＝２３５５．５）における諸収差図をそれぞれ示している。以上の各収差図から明らかなように、本実施例では、低倍端状態から高倍端状態に渡って諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４２】
（第３実施例）
下の表３に、本第３実施例における各レンズの諸元を示す。表３における面番号１〜２２は本第３実施例に係るアフォーカルズームレンズ３に関するものであり、それぞれ図１０における符号１〜２２に対応する。
【００４３】
【表３】
2004170697.tif 000007
2004170697.tif 000008
【００４４】このように第３実施例では、上記条件式（１）〜（５）は全て満たされることが分かる。
【００４５】
図１１〜１３は、第３実施例において低倍端状態（ｆ＝３２２．２）における諸収差図、中倍状態（ｆ＝１３５４．１）における諸収差図、高倍端状態（ｆ＝３１９４．０）における諸収差図をそれぞれ示している。以上の各収差図から明らかなように、本実施例では、低倍端状態から高倍端状態に渡って諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４６】
なお、上述の第１〜３実施例において示したアフォーカルズームレンズ３は無限遠補正型であるため、例えば、図１４に示す結像レンズ４とともに使用される。この結像レンズ４は、物体側から順に、両凸レンズＬ６０と両凹レンズＬ６１との接合レンズと、両凸レンズＬ６２と両凹レンズＬ６３との接合レンズとから構成される。この結像レンズ４を構成する各レンズの諸元を下の表４に示す。なお、表４における面番号１〜６は結像レンズ４に関するものであり、それぞれ図１４における符号１〜６に対応する。
【００４７】
【表４】
2004170697.tif 000009
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るアフォーカルズームレンズによれば、高倍率で、ズーミング時に軸上物点からの光束だけでなく、軸外物点からの光束もけられずに、接眼レンズでカバーすべき瞳位置の変化を小さくした、顕微鏡用アフォーカルズームレンズを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係るアフォーカルズームレンズの構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係るアフォーカルズームレンズを使用した光学系の基本構成図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係るアフォーカルズームレンズの低倍端状態における諸収差図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るアフォーカルズームレンズの中倍状態における諸収差図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るアフォーカルズームレンズの高倍端状態における諸収差図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るアフォーカルズームレンズの構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係るアフォーカルズームレンズの低倍端状態における諸収差図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係るアフォーカルズームレンズの中倍状態における諸収差図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るアフォーカルズームレンズの高倍端状態における諸収差図である。
【図１０】本発明の第３の実施例に係るアフォーカルズームレンズの構成を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施例に係るアフォーカルズームレンズの低倍端状態における諸収差図である。
【図１２】本発明の第３の実施例に係るアフォーカルズームレンズの中倍状態における諸収差図である。
【図１３】本発明の第３の実施例に係るアフォーカルズームレンズの高倍端状態における諸収差図である。
【図１４】本発明に係るアフォーカルズームレンズと組み合わせて使われる結像レンズの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１  物体
３  アフォーカルズームレンズ
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
Ｇ３  第３レンズ群
Ｇ４  第４レンズ群
Ｇ５  第５レンズ群
ｆ１  第１レンズ群の焦点距離
ｆ２  第２レンズ群の焦点距離
ｆ３  第３レンズ群の焦点距離
ｆ４  第４レンズ群の焦点距離
ｆ５  堕５レンズ群の焦点距離
Ｐｗ  低倍端での射出瞳の位置
Ｐｔ  高倍端での射出瞳の位置
【図１】
2004170697.tif 000010
【図２】
2004170697.tif 000011
【図３】
2004170697.tif 000012
【図４】
2004170697.tif 000013
【図５】
2004170697.tif 000014
【図６】
2004170697.tif 000015
【図７】
2004170697.tif 000016
【図８】
2004170697.tif 000017
【図９】
2004170697.tif 000018
【図１０】
2004170697.tif 000019
【図１１】
2004170697.tif 000020
【図１２】
2004170697.tif 000021
【図１３】
2004170697.tif 000022
【図１４】
2004170697.tif 000023