JP2017111423A - ズーム対物レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】最小の設置寸法の場合の対物レンズの製造費を減少させ、かつ作動間隔が一定のままであることにより倍率変更の際に物体が常に焦点内にあり続ける顕微鏡検査用ズーム対物レンズを提供すること。【解決手段】本発明は、５つのレンズ群G1,G2,G3,G4,G5を含み、倍率を連続的に変化させ得るズーム対物レンズに関しており、この場合、第１のレンズ群G1、第２のレンズ群G2、および第５のレンズ群G5が物体Objに対して固定されており、第３のレンズ群G3および第４のレンズ群G4が軸方向に変位可能に配置されている。これに関連しては、以下の条件、小さな倍率βから大きな倍率βに移行する際、第２のレンズ群G2と第３のレンズ群G3の間の可変の空気間隔L1vが小さくなるかまたは変曲点を有すること、第２、第３、および第５のレンズ群G2,G3,G5が正の屈折力を有すること、ならびに第４のレンズ群G4が負の屈折力を有することが適用される。【選択図】 図１

Description

本発明は、５つのレンズ群を含み、倍率を連続的に変化させ得るズーム対物レンズに関しており、この場合、第１のレンズ群、第２のレンズ群、および第５のレンズ群は物体に対して固定されており、第３のレンズ群および第４のレンズ群は軸方向に変位可能に配置されている。

顕微鏡検査では通常、倍率の異なるレボルバー内の対物レンズを旋回させることによって、焦点距離の異なる結像レンズを切り替えることによって、（たいていは結像レンズの前で）無限空間にアフォーカル部分システムを付加することによって、鏡柱において調節自在（アフォーカル）システムを使用することによって、またはデジタルズーミングによって結像倍率を変化させることができる。

レボルバー内の対物レンズを速く旋回させるとき、結像レンズを切り替えるとき、およびアフォーカル部分システムを付加するときに、鏡柱での強い振動、像の明るさの急激な変化、およびフォーカスドリフトが発生し得る。さらに、レボルバー内の対物レンズ交換の際には、しばしば液浸媒質の交換も必要であり、したがって顕微鏡使用者が液浸するかまたは顕微鏡使用者の標本を液浸から解放し、その後、試料位置を改めて見つけ出さなければならない。

鏡柱において調節自在システムを使用する際にはかなり大きな設置スペースが必要となるのに対し、デジタル「ズーミング」は解像度の適合なしで倍率だけを変化させ、この「ズーミング」は連続的な倍率変更と定義されている。

第１の側面はコンパクト性である。すべてのズーム・システムは、開口光線および主光線での光線通過高さを変えるために、可変の空気間隔を内包している。
これに関し開口光線は、軸上の物点から出て開口縁部に当たる光線であり、これに対して主光線は、視野の最高点から出て瞳の中心を通って延びる光線と定義されている。

したがって焦点距離（つまり倍率）は変化し、バックフォーカス（焦点）は変化しない。この場合、像欠陥は最適化されたままである。
この空気間隔の変化により、ズーム比が大きい場合にとりわけ、ズーム・システムの設置寸法が大きくなる。

その一方で顧客のために鏡柱を造形するにあたっては、常にコンパクト性（つまりできるだけ短い設置長さ）が目標とされる。
米国特許第６６７４５８２号明細書（特許文献１）では、オリンパス社のズーム対物レンズ１０×／０．２５〜４０×／０．６０（０．８０）が、複数の例示的実施形態と共に示されている。これら例示的実施形態は、理論的研究のために考えられたものであり、作製するために考えられてはいない。これらの解決策に関する欠点としては、
− 対物レンズに開口絞りが組み込まれており、この開口絞りの直径を倍率に応じて調整しなければならないこと、
− 対物レンズが１６〜２０個のレンズを有しており、これらのレンズのうちの幾つかは複数の非球面を有していること、および
− 設置長さが比較的大きいことが分かっている。

この対物レンズは、仮に作製可能だとしても極端に高いコストでしか製造することができない。
連続的な倍率変更（ズーミング）は重要な側面である。倍率の全範囲で結像欠陥を回折限界まで補正する。さらに焦点位置をズーミングの際に維持し続ける。こうすることで観察者は、ズーミング中に関心のある試料位置（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）を常に眼前に保つことができ、像がどこかに行ってしまうことを回避することができる。

たとえ設計段階ですべての倍率に対する集束距離が一定のままであっても、許容誤差がそれぞれの倍率に応じて集束距離を変動させる。この変動を、後から各々の対物レンズに関して測定および記録する。続いて、このデータを鏡柱に転送する。対物レンズで倍率を変更するにあたって、鏡柱がそのような機能を補助する場合は、このデータによって自動的に再合焦することができる。

ズーム機能付きで、同時に下記の特性を有する顕微鏡対物レンズのための光学系デザインはこれまで公表されていない。
− 設置長さ ≦６３．５６ｍｍ、
− 非球面なしのセミアポクロマート補正、
− ４×ズームによる連続的な倍率変更、
− 開口数 最大０．８、および
− レンズ数 ≦１４個。

これに関し、設置長さは物体面からリア絞りまでの長さであり、その一方で同焦点距離は物体面から対物レンズ胴付き面までの長さと定義されている。
顕微鏡検査のためには、カバーガラスが０．１７ｍｍで設置長さが４８．５６ｍｍで、同焦点距離が４５ｍｍのズーム対物レンズは実現不可能である。となると、同焦点距離に関するＩＳＯで標準化された次のレベルは、設置長さ６３．５６ｍｍおよびカバーガラス０．１７ｍｍでの、６０ｍｍであろう。

米国特許第６６７４５８２号明細書 米国特許第５９９９３２９号明細書

現況技術の欠点を出発点とし、本発明の基礎を成す課題は、最小の設置寸法の場合の対物レンズの製造費を減少させ、かつ作動間隔が一定のままであることにより倍率変更の際に物体が常に焦点内にあり続けるという主旨で、顕微鏡検査用ズーム対物レンズをさらに発展させることである。

この課題は、特許請求項１の特徴を有する冒頭に述べた種類のズーム対物レンズによって解決される。有利な形態は従属請求項２〜６に示されている。
本発明によれば、小さな倍率から大きな倍率に移行する際、第２のレンズ群（Ｇ_２）と第３のレンズ群（Ｇ_３）との間の可変の空気間隔（Ｌ_１ｖ）が小さくなるかまたは変曲点を有している。

第２、第３、および第５のレンズ群（Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_５）は正の屈折力を有しており、その一方で第４のレンズ群（Ｇ_４）は負の屈折力を有している。
有利なのは、第１のレンズ群が、液浸を使用しないメニスカス状の単レンズであるか、または液浸を使用する接合光学素子からなり、この接合光学素子ではフロントレンズが物体側の方向に向いた平面を有しており、その一方で第２のレンズ群が、正の屈折力をもつ少なくとも１つの単レンズと、接合光学素子とからなることである。

これに関し第３のレンズ群は、分離しているかまたは相互に接合されている２つのレンズを有しており、その一方で第４のレンズ群は、２重の接合光学素子からなるか、または２重の接合光学素子および１つの単レンズからなる。２重の接合光学素子はメニスカス状のレンズを内包しており、このメニスカス状のレンズの曲率中心は物体側にあり、この両方のレンズ群の変位は、手動式および／またはモータ式で、それぞれ１つの補正環によって駆動される２つの調節要素を使って行われる。

第５のレンズ群は２重の接合光学素子であり、この接合光学素子では両凸レンズが結像側にある。有利なのは、光線束を制限するためにレンズが境界線を有することである。
本発明による解決策に関し、同焦点距離が６０ｍｍで設置長さが６３．５６ｍｍ以下のズーム機能付きの４種の顕微鏡対物レンズを手短に述べる。

これに関しては、対物レンズの内部に調整可能な開口絞りが必要ないように、光線束の制限を選択している。
以下では、本発明によるズーム対物レンズを例示的実施形態に基づいてより詳しく説明する。

倍率５×〜２０×のための第１の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図。 倍率１０×〜４０×のための第２の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図。 倍率１０×〜４０×のための第３の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図。 倍率１０×〜４０×のための第４の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図。 例示的実施形態１に基づく、それぞれ最小および最大の倍率での４つの波長に関する開口に対応した縦収差、像面湾曲、非点収差、ならびに歪曲を示す図。 例示的実施形態２に基づく、それぞれ最小および最大の倍率での４つの波長に関する開口に対応した縦収差、像面湾曲、非点収差、ならびに歪曲を示す図。 例示的実施形態３に基づく、それぞれ最小および最大の倍率での４つの波長に関する開口に対応した縦収差、像面湾曲、非点収差、ならびに歪曲を示す図。 例示的実施形態４に基づく、それぞれ最小および最大の倍率での４つの波長に関する開口に対応した縦収差、像面湾曲、非点収差、ならびに歪曲を示す図。

図１は、物体側Ｏｂｊ、レンズ群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、およびＧ_５を基礎として、５×（最小）、１０×（中程度）、および２０×（最大）の倍率βでの第１の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図を一緒に示しており、この場合、第１のレンズ群Ｇ_１、第２のレンズ群Ｇ_２、および第５のレンズ群Ｇ_５は物体面Ｏｂｊに対して固定されており、かつ第３のレンズ群Ｇ_３および第４のレンズ群Ｇ_４は軸方向に変位可能に配置されており、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３を特色とする。さらに、この図は、レンズＬ_１〜Ｌ_１０の面ＦＬ_１〜ＦＬ_１９および半径ｒ_１〜ｒ_１９ならびにレンズの厚さまたは空気間隔ｄ_１〜ｄ_１８を示している。Ｌ_１ｖを付した可変の空気間隔Ｌ_１ｖ＝レンズ群Ｇ_２とＧ_３の間のＡ_１は、小さな倍率から大きな倍率に移行する際に小さくなる。

この例示的実施形態で示した液浸なしで用いられるズーム対物レンズの第１のレンズ群Ｇ_１は、メニスカス状の単レンズＬ_１からなる。レンズ群Ｇ_２、Ｇ_３、およびＧ_５はそれぞれ正の屈折力を有しており、その一方でレンズ群Ｇ_４は負の屈折力を有している。

レンズ群Ｇ_２は、正の屈折力をもつ少なくとも１つの単レンズＬ_４と、少なくとも２つのレンズＬ_２およびＬ_３で構成された接合光学素子とからなる。
レンズ群Ｇ_３は、分離しているかまたは接合されているかのいずれかである２つのレンズＬ_５およびＬ_６を有しており、その一方でレンズ群Ｇ_４は、レンズＬ_７およびＬ_８で構成された２重の接合光学素子を内包しており、この接合光学素子ではメニスカス状のレンズＬ_７およびレンズＬ_７の両方の曲率中心が物体側Ｏｂｊにある。レンズ群Ｇ_５は、レンズＬ_９およびＬ_１０を有する２重の接合光学素子であり、この接合光学素子では両凸レンズＬ_１０が結像側にある。

開口数ＮＡが０．１８（倍率５×）および０．２５（倍率２０×）での、５×〜２０×の倍率βのための第１の例示的実施形態に基づくズーム対物レンズは、下記の構造データを特徴とし、これに関し、半径ｒ_１〜ｒ_１９ならびに厚さもしくは空気間隔ｄ_１〜ｄ_１８または可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３はｍｍで示されており、その一方で、ｎ_ｅは屈折率であり、ν_ｅはアッベ数である。

既知の焦点距離１９５ｍｍのアクロマート補正された鏡筒が用いられている。

入射瞳が無限遠にあり、かつ視野数が２３の場合、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３は下記の固有値を特色とし、

その一方で制限性の面ＦＬ_１２の直径は８．５０ｍｍである。

図２は、物体側Ｏｂｊ、レンズ群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、およびＧ_５を基礎として、１０×（最小）、２０×（中程度）、および４０×（最大）の倍率での第２の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図を一緒に示しており、この場合、第１の例示的実施形態でのように、第１のレンズ群Ｇ_１、第２のレンズ群Ｇ_２、および第５のレンズ群Ｇ_５は物体面Ｏｂｊに対して固定されており、第３のレンズ群Ｇ_３および第４のレンズ群Ｇ_４は軸方向に変位可能に配置されており、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３を特色とする。さらに、この図は、レンズＬ_１〜Ｌ_１２の面ＦＬ_１〜ＦＬ_２３および半径ｒ_１〜ｒ_２３ならびにレンズの厚さまたは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２２を示している。Ｌ_１ｖを付した可変の空気間隔Ｌ_１ｖ＝レンズ群Ｇ_２とＧ_３の間のＡ_１は、ここでは、小さな倍率から大きな倍率に移行する際に、より詳しくは示されていない変曲点を有している。

この例示的実施形態で示した同様に液浸なしで用いられるズーム対物レンズの第１のレンズ群Ｇ_１は、ここでもメニスカス状の単レンズＬ_１からなる。レンズ群Ｇ_２、Ｇ_３、およびＧ_５はそれぞれ正の屈折力を有しており、その一方でレンズ群Ｇ_４は負の屈折力を有している。

レンズ群Ｇ_２は、ここでは２つの単レンズＬ_２およびＬ_３と、レンズＬ_４、Ｌ_５、およびＬ_６で構成された三重の接合光学素子とからなり、その一方でレンズ群Ｇ_３は、この例示的実施形態のように分離しているかまたは接合されているかのいずれかである２つのレンズＬ_７およびＬ_８を有している。

レンズ群Ｇ_４は、レンズＬ_９およびＬ_１０で構成された２重の接合光学素子であり、この接合光学素子ではメニスカス状のレンズＬ_９およびレンズＬ_９の両方の曲率中心が物体側Ｏｂｊにある。

レンズ群Ｇ_５は、レンズＬ_１１およびＬ_１２を有する２重の接合光学素子であり、この接合光学素子では両凸レンズＬ_１２が結像側にある。
開口数ＮＡが０．３（倍率１０×）および０．６（倍率４０×）での、１０×〜４０×の倍率βのための第２の例示的実施形態に基づくズーム対物レンズは下記の構造データを特徴とし、これに関し、半径ｒ_１〜ｒ_２３ならびに厚さもしくは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２２または可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３はｍｍで示されており、その一方でｎ_ｅは屈折率であり、ν_ｅはアッベ数である。

既知の焦点距離１９５ｍｍのアクロマート補正された鏡筒が用いられている。

入射瞳が無限遠にあり、かつ視野数が２２の場合、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３は下記の固有値を特色とし、

その一方で制限性の面ＦＬ_３、ＦＬ_１３、ＦＬ_１９、およびＦＬ_２３は下記の直径を有している。

図３は、物体側Ｏｂｊ、レンズ群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、およびＧ_５を基礎として、１０×（最小）、２０×（中程度）、および４０×（最大）の倍率での第３の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図を一緒に示しており、この場合、前出の例示的実施形態と同様に、第１のレンズ群Ｇ_１、第２のレンズ群Ｇ_２、および第５のレンズ群Ｇ_５は物体面Ｏｂｊに対して固定されており、第３のレンズ群Ｇ_３および第４のレンズ群Ｇ_４は軸方向に変位可能に配置されており、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３を特色とする。さらに、この図は、レンズＬ_１〜Ｌ_１４の面ＦＬ_１〜ＦＬ_２４および半径ｒ_１〜ｒ_２４ならびにレンズの厚さまたは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２３を示している。Ｌ_１ｖを付した可変の空気間隔Ｌ_１ｖ＝レンズ群Ｇ_２とＧ_３の間のＡ_１は、小さな倍率から大きな倍率に移行する際に小さくなる。

この例示的実施形態で示した液浸ありで用いられるズーム対物レンズの第１のレンズ群Ｇ_１は、レンズＬ_１、Ｌ_２、およびＬ_３を有する接合光学素子からなり、この接合光学素子ではフロントレンズＬ_１が物体側Ｏｂｊに平面を有している。レンズ群Ｇ_２、Ｇ_３、およびＧ_５はそれぞれ正の屈折力を有しており、その一方でレンズ群Ｇ_４は負の屈折力を有している。

レンズ群Ｇ_２は、ここでは単レンズＬ_４と、３重の接合光学素子Ｌ_５、Ｌ_６、およびＬ_７とからなり、その一方でレンズ群Ｇ_３は２つのレンズＬ_８およびＬ_９を有しており、これらのレンズは、この例示的実施形態でのように接合されているかまたは分離しているかのいずれかである。

レンズ群Ｇ_４は、単レンズＬ_１０と、レンズＬ_１１およびＬ_１２で構成された２重の接合光学素子とからなり、この接合光学素子ではメニスカス状のレンズＬ_１１およびレンズＬ_１１の両方の曲率中心が物体側Ｏｂｊにある。

レンズ群Ｇ_５は、レンズＬ_１３およびＬ_１４を有する２重の接合光学素子であり、この接合光学素子では両凸レンズＬ_１４が結像側にある。
開口数ＮＡが０．３（倍率１０×）および０．８（倍率４０×）での、１０×〜４０×の倍率βのための第３の例示的実施形態に基づくズーム対物レンズは下記の構造データを特徴とし、これに関し、半径ｒ_１〜ｒ_２４ならびに厚さもしくは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２３または可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３はｍｍで示されており、その一方で、ｎ_ｅは屈折率であり、ν_ｅはアッベ数である。

既知の焦点距離１９５ｍｍのアクロマート補正された鏡筒が用いられている。

入射瞳が無限遠にあり、かつ視野数が２０の場合、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３は下記の固有値を特色とし、

その一方で制限性の面ＦＬ_３、ＦＬ_１５、ＦＬ_２０、およびＦＬ_２４は下記の直径を有している。

図４は、物体側Ｏｂｊ、レンズ群Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、およびＧ_５を基礎として、１０×（最小）、２０×（中程度）、および４０×（最大）の倍率での第４の例示的実施形態におけるズーム対物レンズの概略図を一緒に示しており、この場合、前出の例示的実施形態と同様に、第１のレンズ群Ｇ_１、第２のレンズ群Ｇ_２、および第５のレンズ群Ｇ_５は物体面Ｏｂｊに対して固定されており、第３のレンズ群Ｇ_３および第４のレンズ群Ｇ_４は軸方向に変位可能に配置されており、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３を特色とする。さらに、この図は、レンズＬ_１〜Ｌ_１３の面ＦＬ_１〜ＦＬ_２３および半径ｒ_１〜ｒ_２３ならびにレンズの厚さまたは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２２を示している。Ｌ_１ｖを付した可変の空気間隔Ｌ_１ｖ＝レンズ群Ｇ_２とＧ_３の間のＡ_１は、小さな倍率から大きな倍率に移行する際に小さくなる。

この例示的実施形態で示した液浸ありで用いられるズーム対物レンズの第１のレンズ群Ｇ_１は、レンズＬ_１およびＬ_２を有する接合光学素子からなり、この接合光学素子ではフロントレンズＬ_１が物体側Ｏｂｊに平面を有している。レンズ群Ｇ_２、Ｇ_３、およびＧ_５はそれぞれ正の屈折力を有しており、その一方でレンズ群Ｇ_４は負の屈折力を有している。

レンズ群Ｇ_２は、ここでは２つの単レンズＬ_３およびＬ_４と、レンズＬ_５、Ｌ_６、およびＬ_７で構成された３重の接合光学素子とからなり、その一方でレンズ群Ｇ_３は２つのレンズＬ_８およびＬ_９を有しており、これらのレンズは、この例示的実施形態のように接合されているかまたは分離しているかのいずれかである。

レンズ群Ｇ_４は、レンズＬ_１０およびＬ_１１を有する２重の接合光学素子からなり、この接合光学素子ではメニスカス状のレンズＬ_１０およびレンズＬ_１０の両方の曲率中心が物体側Ｏｂｊにある。

レンズ群Ｇ_５は、レンズＬ_１２およびＬ_１３を有する２重の接合光学素子であり、この接合光学素子では両凸レンズＬ_１３が結像側にある。
開口数ＮＡが０．３（倍率１０×）および０．８（倍率４０×）での、１０×〜４０×の倍率βのための第４の例示的実施形態に基づくズーム対物レンズは下記の構造データを特徴とし、これに関し、半径ｒ_１〜ｒ_２３ならびに厚さもしくは空気間隔ｄ_１〜ｄ_２２または可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３はｍｍで示されており、その一方で、ｎ_ｅは屈折率であり、ν_ｅはアッベ数である。

焦点距離１６４．５ｍｍの、ＩＣＳ（Ｉｎｔｅｒ Ｃｏｌｏｕｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）に基づいて補正された鏡筒が用いられている。

入射瞳が無限遠にあり、かつ視野数が２０の場合、可変の空気間隔Ａ_１、Ａ_２、およびＡ_３は下記の固有値を特色とし、

その一方で制限性の面ＦＬ_３、ＦＬ_６、ＦＬ_１７、およびＦＬ_２３は下記の直径を有している。

図５は、例示的実施形態１に基づくズーム対物レンズに関し、それぞれ５×の最小倍率β（像Ｉ）および２０×の最大倍率β（像ＩＩ）での、４つの波長（０．４８０ｎｍ、０．５４６ｎｍ、０．６４４ｎｍ、および０．４３６ｎｍ）に関する開口に対応した射出瞳における縦収差図を示している。さらに、このズーム対物レンズに関して像面湾曲および非点収差（像ＩＩＩおよび像Ｖ）を示している。

像ＩＩＩおよび像Ｖはそれぞれ、最小倍率および最大倍率の各々に対する、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した４つの波長でのサジタル像面およびタンジェンシャル像面である。これに関し、Ｓはサジタル像面およびＴはタンジェンシャル像面を表している。Ｓ像面とＴ像面は常にペアで示され、したがって図ではＴ像面だけに符号を付している。非点収差は、両方の像面の差から読み取ることができる。

４つの異なる波長での、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した歪曲（像ＩＶおよび像ＶＩ）を、同様に最小倍率および最大倍率に対して示している。
図６は、例示的実施形態２に基づくズーム対物レンズに関し、それぞれ１０×の最小倍率β（像Ｉ）および４０×の最大倍率β（像ＩＩ）での、４つの波長（０．６４４ｎｍ、０．５４６ｎｍ、０．４８０ｎｍ、および０．４３６ｎｍ）に関する開口に対応した射出瞳における縦収差図を示している。さらに、このズーム対物レンズに関して像面湾曲および非点収差（像ＩＩＩおよび像Ｖ）を示している。像ＩＩＩおよび像Ｖはそれぞれ、最小倍率および最大倍率の各々に対する、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した４つの波長でのサジタル像面およびタンジェンシャル像面である。これに関し、Ｓはサジタル像面およびＴはタンジェンシャル像面を表している。Ｓ像面とＴ像面は常にペアで示され、したがって図ではＴ像面だけに符号を付している。非点収差は、両方の像面の差から読み取ることができる。４つの異なる波長での、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した歪曲（像ＩＶおよび像ＶＩ）を、同様に最小倍率および最大倍率に対して示している。

図７は、例示的実施形態３に基づくズーム対物レンズに関し、例示的実施形態３に基づくズーム対物レンズによる、それぞれ１０×の最小倍率β（像Ｉ）および４０×の最大倍率β（像ＩＩ）での、４つの波長（０．６４４ｎｍ、０．５４６ｎｍ、０．４８０ｎｍ、および０．４３６ｎｍ）に関する開口に対応した射出瞳における縦収差図を示している。

さらに、このズーム対物レンズに関して像面湾曲および非点収差（像ＩＩＩおよび像Ｖ）を示している。像ＩＩＩおよび像Ｖはそれぞれ、最小倍率および最大倍率の各々に対する、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した４つの波長でのサジタル像面およびタンジェンシャル像面である。これに関し、Ｓはサジタル像面およびＴはタンジェンシャル像面を表している。Ｓ像面とＴ像面は常にペアで示され、したがって図ではＴ像面だけに符号を付している。非点収差は、両方の像面の差から読み取ることができる。４つの異なる波長での、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した歪曲（像ＩＶおよび像ＶＩ）を、同様に最小倍率および最大倍率に対して示している。

図８は、例示的実施形態４に基づくズーム対物レンズに関し、例示的実施形態４に基づくズーム対物レンズによる、それぞれ１０×の最小倍率β（像Ｉ）および４０×の最大倍率β（像ＩＩ）での、４つの波長（０．４８０ｎｍ、０．４３６ｎｍ、０．５４６ｎｍ、および０．６４４ｎｍ）に関する開口に対応した射出瞳における縦収差図を示している。さらに、このズーム対物レンズに関して像面湾曲および非点収差（像ＩＩＩおよび像Ｖ）を示している。像ＩＩＩおよび像Ｖはそれぞれ、最小倍率および最大倍率の各々に対する、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した４つの波長でのサジタル像面およびタンジェンシャル像面である。これに関し、Ｓはサジタル像面およびＴはタンジェンシャル像面を表している。Ｓ像面とＴ像面は常にペアで示され、したがって図ではＴ像面だけに符号を付している。非点収差は、両方の像面の差から読み取ることができる。４つの異なる波長での、像高Ｙ（最大１１ｍｍ）に対応した歪曲（像ＩＶおよび像ＶＩ）を、同様に最小倍率および最大倍率に対して示している。

Ｇ_１〜Ｇ_５…レンズ群
Ｌ_１〜Ｌ_１４…レンズ
ＦＬ_１〜ＦＬ_２４…面
ｒ_１〜ｒ_２４…半径
ｄ_１〜ｄ_２３…厚さ／空気間隔
β…倍率
ＮＡ…開口数
Ｌ_１ｖ、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３…可変の空気間隔
Ｏｂｊ…物体側
Ｓ…サジタル像面（図では符号を付されていない線。）
Ｔ…タンジェンシャル像面
Ｙ…像高
ｎ_ｅ…屈折率
ν_ｅ…アッベ数

Claims (6)

1. ５つのレンズ群（Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_４、Ｇ_５）を含み、倍率を連続的に変化させ得るズーム対物レンズであって、第１のレンズ群（Ｇ_１）、第２のレンズ群（Ｇ_２）、および第５のレンズ群（Ｇ_５）が物体（Ｏｂｊ）に対して固定されており、第３のレンズ群（Ｇ_３）および第４のレンズ群（Ｇ_４）が軸方向に変位可能に配置されており、かつ下記の条件、
   小さな倍率βから大きな倍率βに移行する際、該第２のレンズ群（Ｇ_２）と該第３のレンズ群（Ｇ_３）の間の可変の空気間隔（Ｌ_１ｖ）が小さくなるかまたは変曲点を有すること、
   該第２、第３、および第５のレンズ群（Ｇ_２、Ｇ_３、Ｇ_５）が正の屈折力を有すること、ならびに
   該第４のレンズ群（Ｇ_４）が負の屈折力を有することが適用される、ズーム対物レンズ。
2. 同焦点距離が６０ｍｍで、設置長さが≦６３．５６ｍｍであり、該同焦点距離が物体面からリア絞りの前の対物レンズ胴付き面までの長さであり、該設置長さが物体面からリア絞りまでの長さに定義されていることを特徴とする請求項１に記載のズーム対物レンズ。
3. 前記第１のレンズ群（Ｇ_１）が、メニスカス状の単レンズであるか、または接合光学素子からなり、該接合光学素子ではフロントレンズ（Ｌ_１）が前記物体側（Ｏｂｊ）の方向に向いた平面を有しており、
   前記第２のレンズ群（Ｇ_２）が、それぞれ正の屈折力をもつ最大で２つの単レンズ（Ｌ_４またはＬ_２／Ｌ_３またはＬ_３／Ｌ_４）と、最大で３つのレンズ（Ｌ_２／Ｌ_３またはＬ_４／Ｌ_５／Ｌ_６またはＬ_５／Ｌ_６／Ｌ_７）で構成された接合光学素子とからなり、
   前記第３のレンズ群（Ｇ_３）が、２つの単レンズ（Ｌ_７／Ｌ_８）または２重の接合光学素子（Ｌ_５／Ｌ_６またはＬ_８／Ｌ_９）のいずれかを有しており、
   前記第４のレンズ群（Ｇ_４）が、２重の接合光学素子（Ｌ_７／Ｌ_８またはＬ_９／Ｌ_１０またはＬ_１０／Ｌ_１１）からなるか、または２重の接合光学素子（Ｌ_１１／Ｌ_１２）および１つの単レンズ（Ｌ_１０）からなるかのいずれかであり、該２重の接合光学素子がメニスカス状のレンズ（Ｌ_７またはＬ_９またはＬ_１１またはＬ_１０）を有しており、該メニスカス状のレンズの曲率中心が前記物体側にあり、かつ
   前記第５のレンズ群（Ｇ_５）が２重の接合光学素子であり、該接合光学素子では両凸レンズ（Ｌ_１０またはＬ_１２またはＬ_１４またはＬ_１３）が結像側にあることを特徴とする請求項１または２に記載のズーム対物レンズ。
4. 前記第３のレンズ群（Ｇ_３）および前記第４のレンズ群（Ｇ_４）を変位させるため、手動式およびモータ式のうちの少なくとも一方で、それぞれ１つの補正環によって駆動される２つの調節要素が存在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のズーム対物レンズ。
5. 光線束を制限するためにレンズ（Ｌ_１〜Ｌ_１４）が境界線を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のズーム対物レンズ。
6. 倍率を適合するために直径が可変の絞りが設けられていないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のズーム対物レンズ。