JPH0567005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（発明の技術分野） 本発明は、接眼レンズ、特に顕微鏡等に用いら
れる高倍率の接眼レンズに関する。 （発明の背景） 顕微鏡の使われる分野を大きく分けると生物分
野と工業分野に分かれる。生物分野の場合、その
観察対象となる標本は形状が不規則で厚みのある
ものが多く、従つて対物レンズ、接眼レンズの像
面湾曲、歪曲収差等はある程度残存していてもあ
まり問題にはならないようである。 これに対して特に最近、発展の目覚しいIC分
野においては、その対象となる標本のパターン
は、微細で規則的な連続したものがほとんどであ
り、ウエハー、マスクなどフラツトなものが多
い。従つて、これらの標本を観察する場合には生
物分野とは異なり、高倍率であつてしかも像面湾
曲、歪曲収差の少ない光学系が必要とされ、対物
レンズ、接眼レンズにおいてもこれらの収差の補
正がより一層必要になる。 通常の接眼レンズの場合、その平坦性はペツツ
ヴアール和に、ほとんど依存しており、またペツ
ツヴアール和は一般に焦点距離が小さくなると、
逆に大きくなる傾向があるので、単純に考えてみ
ても焦点距離の小さい高倍率の接眼レンズほど、
ペツツヴアール和が大きくなり易く、像面湾曲の
補正が困難なことがわかるであろう。従来の接眼
レンズの多くは、正の単レンズ又は、接合レンズ
のみから構成されていることが多く、その為、ペ
ツツヴアール和が大きくて、像面湾曲が残存して
いることが多い。 一方、アイポイント位置を考えた場合にも、倍
率が大きくなつて焦点距離が小さくなるほど、ア
イポイントまでの距離は短くなり易い。例えば、
仮に10倍の接眼レンズ（ｆ＝25）で、アイポイン
ト位置が20mmあつたとしても、それを20倍の接眼
レンズ（ｆ＝12.5）にした場合には10mmになり、
33倍の接眼レンズ（ｆ＝7.6）にした場合には６
mmになつてしまい実際には、ほとんど使いものに
ならないであろう。このアイポイント位置は、一
般に、眼鏡使用時で19〜20mm、はずした時でも最
低11〜12mmは必要と言われている。 従つて、33倍の接眼レンズの場合には、実に、
その焦点距離の1.5倍以上のアイポイントの長さ
が必要になり、これを単純に10倍の接眼レンズに
換算すると、38mmものアイポイントの長さに相当
し、これからも33倍という高倍率の接眼レンズに
おいて、アイポイントの長さを確保することがい
かに困難であるかが想像できよう。 比較的アイポイント距離の長い接眼レンズとし
ては、例えば、特開昭58−181012号公報に開示さ
れたものが知られている。この接眼レンズは、ア
イポイント距離が20mmであつて倍率10倍の接眼レ
ンズとしてはほぼ十分ではあるが、焦点距離の約
0.8倍に過ぎないため、20倍や33倍の高倍率接眼
レンズとしてはアイポイントの長さが未だ不十分
であつた。 （発明の目的） 本発明の目的は、焦点距離の1.5倍以上のアイ
ポイントの長さを有し、かつ像面の平坦性にすぐ
れ歪曲収差の少ない高倍率の接眼レンズを提供す
ることにある。 （発明の概要） 本発明による高倍率接眼レンズは、物体側から
順に、貼合せの負レンズ成分を有する第１レンズ
群G₁と、物体側に凹面に向けた貼合せのレンズ
成分、正レンズ成分及び物体側により曲率の強い
面を向けた正レンズ成分とを有する第２レンズ群
G₂とから構成され、第１レンズ群G₁と第２レン
ズ群G₂との間に図示なき対物レンズによる物体
像が形成される。 そして、接眼レンズ全系の合成焦点距離をＦ、
第１レンズ群G₁の合成焦点距離をf₁、第２レンズ
群G₂の合成焦点距離をf₂、第１レンズ群G₁と第
２レンズ群G₂との空気間隔をＤとするとき、 (1) −0.5＜Ｆ／f₁＜０ (2) Ｆ＜f₂＜1.42F (3) 0.7＜Ｄ／Ｆ＜2.5 の各条件を満足するものである。 以下、本発明による上記の各条件について説明
する。 条件(1)は、全系と第１レンズ群G₁の焦点距離
の比に関する。 第１レンズ群G₁は対物レンズによる像をその
発散作用によつて、第２レンズ群G₂の近くに結
像させ、また瞳位置を第２レンズ群G₂に対して、
近づけてアイポイントを長くする役目を果してい
る。これにより、第２レンズ群G₂によつて瞳を
結像する位置、即ちアイポイントの位置は、第２
レンズ群G₂の最終面からより遠くにすることが
でき、アイポイントを伸ばすことができる。 (1)式の上限を越えて、第１レンズ群G₁が正の
パワーを有したとすると、第１レンズ群G₁の収
斂作用の為、対物レンズの瞳は第２レンズ群G₂
に対して、遠くに結像してしまう。この時、例え
ば、主光線が光軸に対して平行になつたと仮定し
て考えてみれば、アイポイントの位置は第２レン
ズ群G₂のレンズの後側焦点位置となるため、ア
イポイントを長くすることが不可能であることが
わかるであろう。即ち、第１レンズ群G₁が正の
パワーを有する場合には、基本的にアイポイント
の距離を長くすることが難しく、従つて、第１レ
ンズ群G₁は発散作用を有することが必要である。
そして、負屈折力とすることによりペツツヴアー
ル和が小さくなり、像の平坦性の向上と、歪曲収
差の補正にも大きく役立つている。 他方、条件(1)の下限を越えると、第１レンズ群
G₁としての負屈折力が強すぎて、発散作用によ
り、光束が第２レンズ群の最周縁を通る為、歪曲
収差が正に過大となり過ぎる。特に画角の大きい
所で急激に正になる為、歪曲収差のＵターン現象
即ち、曲がりを生じてしまう。 条件(2)は、第２レンズ群G₂と全系との焦点距
離の比に関する。第１レンズ群による発散作用を
受けた対物レンズからの主光線は、次に第２レン
ズ群G₂を通過するわけであるが、第２レンズ群
G₂の焦点距離が小さいと、そのバツクフオーカ
スも小さくなる為、アイポイントの位置は伸びな
い。このため、第２レンズ群G₂の焦点距離は、
少なくとも全系の合成焦点距離よりも大きくなけ
ればならず、そうでなければ、アイポイント距離
を全系の合成焦点距離ｆの1.5倍にはできず、従
つて、(2)式の下限を越えると、アイポイントの確
保が困難になる。逆に(2)式の上限を越えて、第２
レンズ群G₂の焦点距離が大きくなると、それに
つれて、第１レンズ群G₁の焦点距離もそれ以上
に大きくしなければならず、第１レンズ群G₁の
負のパワーが弱くなつて、ペツツヴアール和が大
きくなり像面の平坦性が悪化する。 (3)式の条件は、第１レンズ群G₁と第２レンズ
群G₂との空気間隔Ｄの最適範囲を規定するもの
である。両レンズ群の間隔を単純に小さくすると
全系の焦点距離は大きくなり、逆に、間隔を大き
くすると全系の焦点距離は小さくなるので、全系
の焦点距離を保つ為には更に、全系を比例縮小又
は拡大する必要がある。即ち、両レンズ群の間隔
を小さくすると実際には、そのままでは全系の焦
点距離が大きくなるので更に比例縮小する為、実
際の間隔は一層小さくなる。 ここで、両レンズ群の間隔が(3)式の下限を越え
ると第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離は小
さくなる為、まずペツツヴアール和が大きくなつ
て平坦性が悪化する。また、第２レンズ群の焦点
距離が小さくなる為、第２レンズ群の物体側のバ
ツクフオーカスも小さくなり、接眼レンズとして
使用した場合に、両レンズ群の間に形成される物
体の中間像が第２レンズ群G₂に接近し、レンズ
面のキズなどが見え易くなつてしまう。逆に、両
レンズ群の間隔が上限を越えて大きくなると、ア
イポイントが長くなりすぎて、レンズ外径が大き
くなり過ぎ、諸収差の発生が著しくなると共に、
レンズのフチ厚がとれなくなるなど加工性が悪く
なる。また、第２レンズ群だけで考えた場合の倍
率色収差がアンダーとなり、第１、第２レンズ群
間に配置される視野環やスケール等が色づいて観
察され鮮明な観察を行うことが難しくなり、更に
負の歪曲収差も大きくなる。 以上の如き本発明の構成において、第１レンズ
群G₁は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレ
ンズL₁₁と両凹負レンズL₁₂との接合からなる貼合
せ負レンズ成分L₁で構成され、また、第２レン
ズ群G₂中の物体側に凹面を向けたメニスカス成
分L₂は、両凹負レンズL₂₁と両凸正レンズL₂₂との
接合からなる構成とすることが望ましい。そし
て、第２レンズ群G₂中の物体側に凹面を向けた
貼合せ成分L₂の焦点距離をf₂₁とするとき、 (4) ｜f₂₁｜＞3F の条件を満足することが望ましい。 この条件は第２レンズ群G₂中の貼合せメニス
カス成分L₂のパワーの適切な範囲を規定するも
のであり、第２レンズ群G₂による倍率色収差の
補正と、歪曲収差の補正を有効に機能させると共
に、貼合せメニスカス成分の接合面において瞳の
球面収差を大きく補正するための条件である。 第２レンズ群G₂中の貼合せメニスカス成分の
焦点距離が負で小さくなると、負のパワーが強く
なりすぎて、倍率色収差の補正が困難になる。逆
に正で小さくなると倍率色収差が補正オーバーに
なつてしまう。また、接合面が単レンズで発生し
た歪曲収差と瞳の球面収差を補正して、全体とし
てのバランスを保つており、条件(4)の範囲をはず
れると、バランスが崩れて歪曲収差と瞳の球面収
差の補正が困難になる。 そして、第２レンズ群G₂中の貼合せメニスカ
ス成分L₂を形成する両凹負レンズL₂₁と両凸正レ
ンズL₂₂のアツベ数を、それぞれν₃，ν₄とすると
き、 (5) 15＜ν₄−ν₃ の条件を満たすことも望ましい。 この条件は、第２レンズ群G₂中の貼合せメニ
スカス成分を構成する正レンズと負レンズとのア
ツベ数の差であり、前記の条件式(4)とも関連し
て、倍率色収差の良好な補正を実現するためのも
のである。一般に、内焦点タイプの接眼レンズの
場合、倍率色収差の補正は全系として補正するの
はもちろんであるがそのほかに、第２レンズ群
G₂全体として補正しておくことも必要である。
これは、前述した如く、内焦点タイプの場合に
は、視野環やレチクル、スケールなどは第２群の
焦点位置に置くことになるので、それらが色づい
たりするのは、観察する上で不具合となるためで
ある。この為、第２レンズ群G₂全体としても補
正しておくことが望ましい。 (5)式の条件は接眼レンズとして全体はもちろ
ん、第２レンズ群G₂としての倍率色収差をも補
正するための条件であり、下限を越えると、第２
レンズ群としても全体としても倍率色収差がアン
ダーとなりすぎ、第２レンズ群G₂中の正レンズ
L₃，L₄のアツベ数を大きくしたとしても良好な
補正は難しい。また、正レンズL₃，L₄を接合レ
ンズにして色消しすることも可能であるが枚数が
増してコストアツプになる為好ましくない。 （実施例） 以下本発明による高倍率接眼レンズの実施例に
ついて説明する。 第１図は本発明による第１実施例の構成を示す
し、図中には軸上光束を実線で、最大画角の光束
を破線でしめした。また、図中I₀は図示無き対物
レンズによる物体像の位置であり、Ｉは内焦点式
の本発明による接眼レンズを設けた場合に実際に
物体像が形成される中間像位置を示している。 各実施例はいずれも焦点距離7.6mmであつて、
33倍の接眼レンズとして設計さたものである。レ
ンズ構成は、基本的には第１図に示した第１実施
例と同様であるが、レンズ形状がやや異なる第４
実施例のレンズ構成図を第５図として示した。 以下の表１〜表４に、本発明による実施例の諸
元をしめす。尚、各表中、左端の数字は物体側か
らの順序を示し、E.P.はアイポイントまでの距離
を表し、ΣPはペツツバール和を表す。また、屈
折率及びアツベ数は、ｄ線（λ＝587.6nm）に対
する値である。

【表】

【表】

【表】

【表】 上記第１〜第４実施例についての諸収差図を、
それぞれ順に、第２図、第３図、第４図及び第６
図に示す。各収差図においては、瞳の球面収差、
結像についての非点収差及び歪曲収差を示した。 各収差図によれば、各実施例とも、33倍という
高い倍率でありながら、十分長いアイポイント距
離を有しつつ、優れた光学性能を有していること
が明らかである。 尚、上記の実施例はいずれも倍率33倍、焦点距
離7.6mmとして設計されたものであるが、この仕
様に限らず、例えば倍率20倍等、他の倍率の接眼
レンズとして焦点距離分だけ比例拡大して用いる
ことができることはいうまでもない。 （発明の効果） 以上の如く、本発明によれば、焦点距離の1.5
倍以上のアイポイントの長さを有し、かつ像面の
平坦性にすぐれ歪曲収差の少ない高倍率の接眼レ
ンズが達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１実施例のレンズ構成
図、第２図は第１実施例についての諸収差図、第
３図は第２実施例の諸収差図、第４図は第３実施
例についての諸収差図、第５図は第４実施例のレ
ンズ構成図、第６図は第４実施例の諸収差図であ
る。 主要部分の符号の説明、G₁……第１レンズ群、
G₂……第２レンズ群、L₁……貼合せ負レンズ成
分、L₂……貼合せメニスカスレンズ成分、L₃…
…正レンズ成分、L₄……正レンズ成分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物体側から順に、貼合せの負レンズ成分を有
   する第１レンズ群G₁と、物体側に凹面を向けた
   貼合せのレンズ成分、正レンズ成分及び物体側に
   より曲率の強い面を向けた正レンズ成分とを有す
   る第２レンズ群G₂とから構成され、該接眼レン
   ズ全系の合成焦点距離をＦ、該第１レンズ群G₁
   の合成焦点距離をf₁、該第２レンズ群G₂の合成焦
   点距離をf₂、該第１レンズ群G₁と該第２レンズ群
   G₂との空気間隔をＤとするとき、 (1) −0.5＜Ｆ／f₁＜０ (2) Ｆ＜f₂＜1.42F (3) 0.7＜Ｄ／Ｆ＜2.5 の各条件を満足することを特徴とする高倍率接眼
   レンズ。