显微镜用变焦镜头、显微镜的制作方法
专利名称：显微镜用变焦镜头、显微镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显微镜中使用的显微镜用变焦镜头及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。
背景技术：
以往，提出了显微镜中使用的显微镜用变焦镜头及具有显微镜用变焦镜头的显微镜(例如JP特开平6-18784号公报、JP特开2006-178440号公报)。近年来，在显微镜、体视显微镜、数字显微镜等中，为了测量被检体的大小等测定功能，期待一种即使散焦时像的大小也不变化的物体侧远心(Telecentric)的显微镜用变焦镜头。这种显微镜用变焦镜头还要求具有高变焦比和高成像性能、且小型。但是，现有的显微镜用变焦镜头难以全部满足这些要求。
发明内容
本发明鉴于以上问题而出现，其目的在于提供一种确保物体侧远心性、且小型、具有高变焦比和高成像性能的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。为解决上述课题，本发明提供一种显微镜用变焦镜头，接受来自物镜的大致平行光，并在摄像元件的摄像面上成像，其特征在于，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；和具有负光焦度的第4透镜组，上述第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下条件0. 4 < dlff/|f2| < 0. 7,0. 9 < dll/dl2 < 1. 2，其中，dlW为低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f2为上述第2透镜组的焦距，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2为上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。本发明的显微镜用变焦镜头优选还满足以下条件0. 05 < dll/|f4| < 0. 2,其中，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4为上述第4透镜组的焦距。进一步，本发明的显微镜用变焦镜头优选满足以下条件fl/f2| > 4. 5,其中，fl为上述第1透镜组的焦距。进一步，在本发明的显微镜用变焦镜头中优选还满足以下条件Z0.5 < V2 < Z0.6，其中，Z为上述显微镜用变焦镜头的变焦比，V2为上述第2透镜组的变倍率。在本发明的显微镜用变焦镜头中优选，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面是凹面形状。在本发明的显微镜用变焦镜头中优选，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。本发明通过另一方式提供一种显微镜，其特征在于，具有物镜；和上述本发明的显微镜用变焦镜头。根据本发明，可提供一种确保物体侧远心性、且小型、具有高变焦比和高成像性能的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。
图IA及图IB是表示本发明的一个实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的基本构成和变焦移动轨迹的图。图2是表示本申请的第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。图3A-图3C是第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图3A表示低倍端状态、图;3B表示中间焦距状态、图3C表示高倍端状态的各像差图。图4是表示本申请的第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。图5A-图5C是第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图5A表示低倍端状态、图5B表示中间焦距状态、图5C表示高倍端状态的各像差图。图6是表示与本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头组合使用的物镜的一例的透镜结构的图。图7是表示具有本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的显微镜的光学系统的图。
具体实施例方式以下说明本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头。并且以下实施方式不过是为了易于理解发明，并不排除可由本领域技术人员在不脱离本发明的技术思想范围内实施的附加/置换等。本实施方式涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第 1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、和具有负光焦度的第 4透镜组，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面具有凹形状，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下的条件式(1)、 ⑵和⑶。(1)0. 4 < dlff/|f2| < 0. 7(2) I fl/f2 I > 4. 5(3)Z0.5 < V2 < Z0.6其中，dlW表示低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f2表示上述第2透镜组的焦距，fl表示上述第1 透镜组的焦距，Z表示上述显微镜用变焦镜头的变焦比，V2表示上述第2透镜组的变倍率。通过这一构成，本显微镜用变焦镜头可使低倍端状态下的视野(物体高度)的约7 成位置上的主光和光轴所成的角度为0. 013°以下，能够实现确保物体侧远心性且具有15 倍以上的高变焦比、小型且具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。条件式(1)规定了 低倍端状态下的第1透镜组的最靠像侧的透镜面和第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔、即第1透镜组和第2透镜组的光轴方向的间隔与第 2透镜组的焦距之比的适当范围。通过满足条件式(1)，使低倍端状态下的入射光瞳位置远离物体面，可确保低倍端状态下的物体侧远心性。当超过条件式(1)的上限值时，物镜的外径变大，变倍时的慧差的变动增大。当小于条件式(1)的下限值时，低倍端状态下的入射光瞳位置靠近物体面，散焦时的像大小的变化率增大，因此无法确保物体侧远心性。在本显微镜用变焦镜头中，第2透镜组的最靠物体侧的透镜面具有凹形状，因此具有该凹形状的透镜可轻易弯曲光线，抑制满足条件式(1)的第2透镜组产生慧差。条件式(2)规定了第1透镜组和第2透镜组的焦距之比的适当范围。通过满足条件式O)，可实现确保15倍以上的高变焦比、且使低倍端状态下的入射光瞳位置远离物体面、小型且具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。当小于条件式⑵的下限值时，第1透镜组和第2透镜组的光轴方向的间隔变窄， 第1透镜组和第2透镜组发生干扰，因此无法减小低倍端状态下的倍率，结果无法获得高变焦比。并且，如果要在小于条件式O)的下限值的状态下获得高变焦比，则第1透镜组和第 2透镜组的间隔变大，无法实现小型化。并且，在小于条件式(2)的下限值的状态下，即使要增大第3透镜组和第4透镜组的光焦度并提高变焦比，也无法获得15倍以上的高变焦比。条件式(3)规定了第2透镜组的变倍率的适当范围。通过满足条件式(3)，可实现将显微镜用变焦镜头的全长维持得较紧凑的同时、具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。 此外，在本说明书中，“变倍率”表示对于显微镜用变焦镜头的“变焦比”的“承担量”。当超过条件式(3)的上限值时，第2透镜组的光焦度变大，提高了第2透镜组的 “承担量”，因此有利于显微镜用变焦镜头的小型化。但此时，在低倍端状态下，产生畸变增大、因珀兹伐和(Petzval sum)的恶化导致的像散增大、变倍时的慧差、尤其是下方慧差的变动增大等，在高倍端状态下产生球面像差增大等。当小于条件式(3)的下限值时，若要获得高变焦比，则第3透镜组的变倍率增大， 变倍时的第3透镜组的移动量增加。其结果是，为防止第2透镜组和第3透镜组的干扰，需要延长第2透镜组和第3透镜组的间隔，显微镜用变焦镜头的全长变大，无法实现小型化。并且，本显微镜用变焦镜头优选，第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成。通过该构成，可良好地校正各像差，实现显微镜变焦镜头的小型化。用正透镜构成第4透镜组的最靠像侧的透镜时，和用负透镜构成该最靠像侧的透镜相比，可缩短后焦距，变焦镜头全长变小。并且，本显微镜用变焦镜头具有第1 第4透镜组，因此包括4组构成的情况。一般情况下，4组构成的变焦镜头分为聚焦透镜(第1组焦点及对焦调节)、变倍(variator) 透镜(第2组变倍系统透镜)、补偿(compensator)透镜(第3组校正透镜)、转像 (relay)透镜(第4组成像透镜)，各个组分别具有独立的作用。第1组(聚焦透镜)具有使焦点聚焦到被摄体的作用，第2组(变倍透镜)具有改变前后的光焦度分配而改变像大小的作用，第3组(补偿透镜)与变倍透镜联动，具有校正焦点偏离的作用。并且，第4组也称为转像透镜或主透镜(master lens)，具有以下作用 校正在由第1组 第3组的聚焦透镜、变倍透镜、补偿透镜构成的变焦部中产生的像差，并且使变焦部中形成的虚像恢复为实像并成像。因此，第4组具有使由第1组到第3组构成的变焦部中形成的像成像的作用，所以在变倍时，通过第4组的光束基本一定，在4组构成的变焦镜头中，第4组作为独立的透镜发挥作用。因此，通过使第4组为正、负、正的三件套的结构，可良好地进行各像差的校正。并且，本显微镜用变焦镜头优选满足以下条件式(4)。(4)0. 9 < dll/dl2 < 1. 2其中，dll表示上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2表示上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。条件式(4)规定了第12透镜组和第13透镜组之间的间隔、与第11透镜组和第12 透镜组之间的间隔之比的适当范围。通过满足条件式G)，在第4透镜组中，第11透镜组和第12透镜组之间的距离、及第12透镜组和第13透镜组之间的距离基本相等，可良好地进行各像差的校正、尤其是球面像差、慧差的校正。当超过条件式(4)的上限值时，第11透镜组和第12透镜组的间隔变得过大，像面弯曲恶化。当小于条件式的下限值时，慧差、球面像差恶化。并且，本显微镜用变焦镜头优选满足以下条件式(5)。(5) 0. 05 < dl 1/| f4 | <0.2其中，dll表示上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4表示上述第4透镜组的焦距。条件式( 规定了第4透镜组的焦距、及第4透镜组中的第11透镜组和第12透镜组之间的间隔。通过满足条件式(5)，可确保适当的后焦距，使出射光瞳位置远离像面。CCD等摄像元件的元件结构，例如彩色滤波器、受光部位于电荷传送路径的遮光部等的里侧，因此当光倾斜入射到元件中时，产生色调的变化(色差)、周边光量变化(明暗变化)，所以在将CXD等摄像元件配置到像面上时，需要设计成将出射光瞳位置设定得尽量远离成像位置、使光线几乎垂直地入射到元件中。并且，在像面的后面配置目镜、通过目镜进行观察时，也是出射光瞳位置越远离像面越易于进行像的观察，并且可防止显微镜本身的光学性能劣化。当超过条件式( 的上限值时，后焦距变得过短，即使要将例如CXD等摄像元件配置在像面上，也无法确保其空间，或在组装了透镜后的光学调整时，会无法确保可移动的像面的范围。当小于条件式(5)的下限值时，出射光瞳位置靠近像面，后焦距变长。结果是显微镜用变焦镜头的全长变大，无法实现小型化。并且，本显微镜用变焦镜头优选，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2 透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。通过这样构成，可简化变倍时的透镜组的移动机构。并且，本申请的显微镜的特征在于具有上述构成的显微镜用变焦镜头。这样一来， 可实现确保物体侧远心性且具有高变焦比、小型且具有高成像性能的显微镜。以下根据
本实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的各数值实施例。图IA及IB是表示各数值实施例中通用的显微镜用变焦镜头的基本构成和变焦移动轨迹的图。各实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度的第3透镜组G3、和具有负光焦度的第4透镜组G4构成，第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜面具有凹形状。图1A、IB中，I表示像面。本显微镜用变焦镜头在从低倍端状态(图1A)向高倍端状态(图1B)时，第2透镜组G2仅从物体侧向像侧移动，第3透镜组G3仅从像侧向物体侧移动，以使第2透镜组G2 和第3透镜组G3的空气间隔减少。因此，本显微镜用变焦镜头在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组和第3透镜组仅向一个方向移动，不会出现在中途返回的轨迹。(第1实施例)图2是表示第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第3透镜组G3、和具有负光焦度的第4透镜组G4构成。第1透镜组Gl从物体侧开始依次由以下构成通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜Lll及双凸形状的正透镜L12接合而成的接合正透镜；和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜 L13。第2透镜组G2从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的负透镜L21 ；和通过双凹形状的负透镜L22及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23接合而成的接合负透镜。第3透镜组G3从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的正透镜L31 ；通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32及双凸形状的正透镜L33接合而成的接合正透镜。第4透镜组G4从物体侧开始依次由以下构成具有正光焦度的第11透镜组G4a ； 具有负光焦度的第12透镜组G4b ；和具有正光焦度的第13透镜组G4c。第11透镜组(Ma由接合正透镜构成，该接合正透镜通过从物体侧开始依次将双凸形状的正透镜L41和双凹形状的负透镜L42接合而成。第12透镜组G4b由接合负透镜构成，该接合负透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向像面I侧的平凸透镜L43和双凹形状的负透镜L44接合而成。第13透镜组G4c由双凸形状的正透镜L45构成。下表1表示第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的各参数值。在(透镜数据)中，物面表示物体面，面号码表示从物体侧数的透镜面的顺序，r表示各透镜面的曲率半径，d表示透镜面的面间隔，nd表示对d线(波长λ = 587. 6nm)的折射率，ν d表示对d线(波长λ = 587. 6nm)的阿贝数，(可变)表示可变的面间隔，(光圈)表示孔径光阑S，像面表示像面I。此外，曲率半径r的“⑴”表示平面，省略了空气的折射率nd = 1. 000000的记载。在(各种数据)中，f表示焦距，FNO表示F值(F number)，Y表示像高，Bf表示后焦距，di(i 整数)表示面号码i中的可变面间隔值。(条件式对应值)分别表示各条件式的对应值。此外，β表示将下述表4所示的物镜安装到以下各实施例的显微镜用变焦镜头时的整个系统的综合倍率。此外，在下述所有的参数值中记载的焦距f、曲率半径r、其他长度的单位一般使用“mm”。但光学系统在成比例放大或缩小时均可获得同等的光学性能，因此不限于此。单位不限于“mm”，也可使用其他适当的单位。进一步，这些符号在之后的其他实施例中也相同，省略说明。(表1)第1实施例
(透镜数据)
面号码 rdndvd
物面 ①
1)90.853 2.0 1.80440 39.58
2)40.963 3.7 1.49782 82.52
3)-93.816 0.2
4)35.739 2.5 1.49782 82.52
5)57.591 (可变)
6)-46.767 1.5 1.77250 49.61
7)26.174 2.5
8)-41.406 1.0 1.60300 65.47
9)15.6205 2.2 1.75520 27.51 10) 148.037 (可变)
11>(光圈) OO (可变)
12)58.572 2.0 1.60300 65.4713)-58.5720.2
14)42.3961.51.74950 35.33
15)19.0052.61.49782 82.52
16)-363.441(可变)
17)13.31983.01.48749 70.41
18)-331.2031.51.65844 50.89
19)22.425414.8
20)OO2.01.62004 36.26
21)-10.4841.51.77250 49.61
22)10.48415.7
23)25.8472.71.72916 54.66
24)-471.548
像面①
(各种数据) 变焦比(Z) 20.0
低倍端状态中间焦距状态高倍端状态
β 0.4452.08.9
f 22.25100445
FNO 10.9313.8622.44
Y 4.454.454.45
Bf 17.2217.2217.22
d5 7.8478238.3053750.90242
dlO 45.9245915.467042.86999
dll 45.1207630.059412.87356
dl6 2.5203317.5816844.76753
(变焦镜头组数据) 组初面 f 1 1 82.1CN 102576147 A说明书8/12 页
26-17.3
31237.75
417-135.2
1117101.15
1220-11.2 132333.7
(条件式对应值)
(1)dlW/ I f2 I =0.454
(2)I fl/f2 I =4.75
(3)Z0 5 = 4.472<V2 = 5.884<Z0 6 = 6.034
(4)dll/dl2 = 0.943
(5)dll/ I f4 I =0.11图3A-图3C是第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图3A表示低倍端状态、图;3B表示中间焦距状态、图3C表示高倍端状态的各像差图。 此外，作为显微镜实际使用时，与下述表3所示的物镜组合使用，但在本实施例中，为良好表达显微镜用变焦镜头的性能，仅示出显微镜用变焦镜头的像差图(即从无限远的光线追踪)。在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。并且，d表示d线(波长λ = 587. 56nm)、 C表示C线(波长λ = 656. 27nm)、F表示F线(波长λ = 486. 13nm)、g表示g线(波长 λ = 435. 84nm)的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。此外，在以下所示的各实施例的各像差图中，也使用和本实施例相同的符号。由各像差图可知，本第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头在低倍端状态、中间焦距状态、及高倍端状态的各状态下，可良好地校正各像差，具有良好的成像性能。即使具有变焦比20倍这样高的变焦比，也可确保低倍端状态下的物体侧远心性。(第2实施例)图4是表示第2实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第3透镜组G3、具有负光焦度的第4透镜组构成。第1透镜组Gl从物体侧开始依次由以下构成通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜Lll及双凸形状的正透镜12接合而成的接合正透镜；和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜 L13。第2透镜组G2从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的负透镜L21 ；和通过双凹形状的负透镜L22及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23接合而成的接合负透镜。
第3透镜组G3从物体侧开始依次由以下构成双凸形状的正透镜L31 ；和由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32及双凸形状的正透镜L33接合而成的接合正透镜。第4透镜组G4从物体侧开始依次由以下构成具有正光焦度的第11透镜组G4a ； 具有负光焦度的第12透镜组G4b ；和具有正光焦度的第13透镜组G4c。第11透镜组(Ma由接合正透镜构成，该接合正透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41和凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L42接合而成。第12透镜组G4b由接合负透镜构成，该接合负透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向像面I侧的正弯月形透镜L43和双凹形状的负透镜L44接合而成。第13透镜组G4c由凸面朝向像面I侧的正弯月形透镜L45构成。下表2表示第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的各参数值。(表2)第2实施例
(透镜数据)
面号码 rdndvd
物面①
1)91.2262.01.8045439.58
2)40.6013.71.4978282.52
3)-87.8660.2
4)35.3092.51.4978282.52
5)57.954(可变)
6)-80.8491.51.8348142.72
7)22.6522.5
8)-109.8561.01.6702557.53
9)13.9082.21.8051825.41
10)69.587(可变) 11>(光圈)OO(可变)
12)65.8182.01.5931967.87
13)-189.7370.2
14)35.4881.51.8038433.8915)19.6852.6 1.49782 82.52
16)-68.032 (可变)
17)12.9353.0 1.4874970.41
18)337.0551.5 1.7481052.30
19)22.59118.866
20)-70.7122.0 1.6200436.27
21)-5.7471.5 1.8041146.55
22)10.88916.529
23)-161.0882.7 1.6172054.01
24)-17.582
像面O0
(各种数据) 变焦比(Z) 15.0
低倍端状态中间焦距状态高倍端状态
β0.7 2.710.5
f35 135525
FNO11.65 14.5625.09
Y4.45 4.454.45
Bf16.00 16.0016.00
d510.69191 35.7573447.15302
dlO39.83384 14.768413.37273
dll42.85259 28.386753.34255
dl62.47741 16.9432541.98745
(变焦镜头组数据)
组初面 f
1179.0
26-17.5
31238.0417-120.41
1117112.41
1220-8.43
132331.75
(条件式对应值)
(1)dlW/I f2 I =0.611
(2)I fl/f2 I =4.51
(3)Z05= 3.873<V2 = 4.969<Z06 = 5.078
(4)dll/dl2=1.141
(5)dll/I f4 I =0.157图5A-图5C是第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图5A表示低倍端状态、图5B表示中间焦距状态、图5C表示高倍端状态的各像差图。由各像差图可知，本第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头在低倍端状态、中间焦距状态、及高倍端状态的各状态下，可良好地校正各像差，具有良好的成像性能。即使具有变焦比15倍这样高的变焦比，也可确保低倍端状态下的物体侧远心性。本实施例涉及的显微镜用变焦镜头例如可与图6所示并在下表3中示出各参数值的物镜组合使用。图6是表示该物镜的透镜结构的图。(表 3)
(透镜数据)
面号码 rdndvd
13物面①
1)-14.4001.601.6541239.68
2)-19.9000.10
3)24.5004.301.7234237.95
4)423.0361.201.6134044.27
5)39.9042.10
6)296.0261.201.8348142.72
7)20.6578.101.4342595.00
8)-32.0110.35
9)101.5593.801.4978282.52 10)-40.270
像面①
(各种数据) 焦距=50 最大NAU 动作距离=30.28图7是表示具有实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的显微镜的光学系统的图。来自物体的光通过图6所示的物镜2变换为平行光后，通过变焦镜头3变倍的同时，在像面I上形成物体的像。并且，例如观察者经由未图示的目镜观察该像，或者在像面上配置作为CXD等摄像元件I的摄像单元，经由监视器进行观察。在像面上配置CXD等摄像单元时，能够以较大的视野良好地观察金属标本、机械配件(例如齿轮)等较大的物体。
权利要求
1.一种显微镜用变焦镜头，接受来自物镜的大致平行光，并在摄像元件的摄像面上成像，其特征在于，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；和具有负光焦度的第4透镜组，上述第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第 12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下条件 0. 4 < dlff/ I f2 < 0. 7， 0. 9 < dll/dl2 < 1. 2，其中，dlW为低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔， f2为上述第2透镜组的焦距，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2为上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。
2.根据权利要求1所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 0. 05 < dll/|f4 < 0. 2，其中，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4为上述第4透镜组的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 fl/f2 > 4. 5，其中，fl为上述第1透镜组的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 Z0.5 < V2 < Z0.6，其中，Z为上述显微镜用变焦镜头的变焦比， V2为上述第2透镜组的变倍率。
5.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面是凹面形状。
6.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。
7.—种显微镜，其特征在于，具有物镜；和权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头。
全文摘要
提供一种接受来自物镜的大致平行光并在摄像元件的摄像面上成像的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。该显微镜用变焦镜头具有物体侧远心性，且小型、具有高变焦比和高成像性能，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组(G1)、具有负光焦度的第2透镜组(G2)、具有正光焦度的第3透镜组(G3)和具有负光焦度的第4透镜组(G4)。第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成。在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组(G2)和第3透镜组(G3)沿着光轴方向移动。在第1透镜组和第2透镜组之间、及构成第4透镜组的第11透镜组和第11透镜组之间，满足预定的条件。
文档编号G02B21/02GK102576147SQ201080045839
公开日2012年7月11日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年12月9日
发明者中川由美, 须藤武司 申请人:株式会社尼康
技术领域：
本发明涉及一种显微镜中使用的显微镜用变焦镜头及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。
背景技术：
以往，提出了显微镜中使用的显微镜用变焦镜头及具有显微镜用变焦镜头的显微镜(例如JP特开平6-18784号公报、JP特开2006-178440号公报)。近年来，在显微镜、体视显微镜、数字显微镜等中，为了测量被检体的大小等测定功能，期待一种即使散焦时像的大小也不变化的物体侧远心(Telecentric)的显微镜用变焦镜头。这种显微镜用变焦镜头还要求具有高变焦比和高成像性能、且小型。但是，现有的显微镜用变焦镜头难以全部满足这些要求。
发明内容
本发明鉴于以上问题而出现，其目的在于提供一种确保物体侧远心性、且小型、具有高变焦比和高成像性能的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。为解决上述课题，本发明提供一种显微镜用变焦镜头，接受来自物镜的大致平行光，并在摄像元件的摄像面上成像，其特征在于，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；和具有负光焦度的第4透镜组，上述第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下条件0. 4 < dlff/|f2| < 0. 7,0. 9 < dll/dl2 < 1. 2，其中，dlW为低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f2为上述第2透镜组的焦距，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2为上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。本发明的显微镜用变焦镜头优选还满足以下条件0. 05 < dll/|f4| < 0. 2,其中，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4为上述第4透镜组的焦距。进一步，本发明的显微镜用变焦镜头优选满足以下条件fl/f2| > 4. 5,其中，fl为上述第1透镜组的焦距。进一步，在本发明的显微镜用变焦镜头中优选还满足以下条件Z0.5 < V2 < Z0.6，其中，Z为上述显微镜用变焦镜头的变焦比，V2为上述第2透镜组的变倍率。在本发明的显微镜用变焦镜头中优选，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面是凹面形状。在本发明的显微镜用变焦镜头中优选，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。本发明通过另一方式提供一种显微镜，其特征在于，具有物镜；和上述本发明的显微镜用变焦镜头。根据本发明，可提供一种确保物体侧远心性、且小型、具有高变焦比和高成像性能的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。
图IA及图IB是表示本发明的一个实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的基本构成和变焦移动轨迹的图。图2是表示本申请的第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。图3A-图3C是第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图3A表示低倍端状态、图;3B表示中间焦距状态、图3C表示高倍端状态的各像差图。图4是表示本申请的第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。图5A-图5C是第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图5A表示低倍端状态、图5B表示中间焦距状态、图5C表示高倍端状态的各像差图。图6是表示与本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头组合使用的物镜的一例的透镜结构的图。图7是表示具有本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的显微镜的光学系统的图。
具体实施例方式以下说明本发明的实施方式涉及的显微镜用变焦镜头。并且以下实施方式不过是为了易于理解发明，并不排除可由本领域技术人员在不脱离本发明的技术思想范围内实施的附加/置换等。本实施方式涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第 1透镜组、具有负光焦度的第2透镜组、具有正光焦度的第3透镜组、和具有负光焦度的第 4透镜组，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面具有凹形状，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下的条件式(1)、 ⑵和⑶。(1)0. 4 < dlff/|f2| < 0. 7(2) I fl/f2 I > 4. 5(3)Z0.5 < V2 < Z0.6其中，dlW表示低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f2表示上述第2透镜组的焦距，fl表示上述第1 透镜组的焦距，Z表示上述显微镜用变焦镜头的变焦比，V2表示上述第2透镜组的变倍率。通过这一构成，本显微镜用变焦镜头可使低倍端状态下的视野(物体高度)的约7 成位置上的主光和光轴所成的角度为0. 013°以下，能够实现确保物体侧远心性且具有15 倍以上的高变焦比、小型且具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。条件式(1)规定了 低倍端状态下的第1透镜组的最靠像侧的透镜面和第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔、即第1透镜组和第2透镜组的光轴方向的间隔与第 2透镜组的焦距之比的适当范围。通过满足条件式(1)，使低倍端状态下的入射光瞳位置远离物体面，可确保低倍端状态下的物体侧远心性。当超过条件式(1)的上限值时，物镜的外径变大，变倍时的慧差的变动增大。当小于条件式(1)的下限值时，低倍端状态下的入射光瞳位置靠近物体面，散焦时的像大小的变化率增大，因此无法确保物体侧远心性。在本显微镜用变焦镜头中，第2透镜组的最靠物体侧的透镜面具有凹形状，因此具有该凹形状的透镜可轻易弯曲光线，抑制满足条件式(1)的第2透镜组产生慧差。条件式(2)规定了第1透镜组和第2透镜组的焦距之比的适当范围。通过满足条件式O)，可实现确保15倍以上的高变焦比、且使低倍端状态下的入射光瞳位置远离物体面、小型且具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。当小于条件式⑵的下限值时，第1透镜组和第2透镜组的光轴方向的间隔变窄， 第1透镜组和第2透镜组发生干扰，因此无法减小低倍端状态下的倍率，结果无法获得高变焦比。并且，如果要在小于条件式O)的下限值的状态下获得高变焦比，则第1透镜组和第 2透镜组的间隔变大，无法实现小型化。并且，在小于条件式(2)的下限值的状态下，即使要增大第3透镜组和第4透镜组的光焦度并提高变焦比，也无法获得15倍以上的高变焦比。条件式(3)规定了第2透镜组的变倍率的适当范围。通过满足条件式(3)，可实现将显微镜用变焦镜头的全长维持得较紧凑的同时、具有高成像性能的显微镜用变焦镜头。 此外，在本说明书中，“变倍率”表示对于显微镜用变焦镜头的“变焦比”的“承担量”。当超过条件式(3)的上限值时，第2透镜组的光焦度变大，提高了第2透镜组的 “承担量”，因此有利于显微镜用变焦镜头的小型化。但此时，在低倍端状态下，产生畸变增大、因珀兹伐和(Petzval sum)的恶化导致的像散增大、变倍时的慧差、尤其是下方慧差的变动增大等，在高倍端状态下产生球面像差增大等。当小于条件式(3)的下限值时，若要获得高变焦比，则第3透镜组的变倍率增大， 变倍时的第3透镜组的移动量增加。其结果是，为防止第2透镜组和第3透镜组的干扰，需要延长第2透镜组和第3透镜组的间隔，显微镜用变焦镜头的全长变大，无法实现小型化。并且，本显微镜用变焦镜头优选，第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成。通过该构成，可良好地校正各像差，实现显微镜变焦镜头的小型化。用正透镜构成第4透镜组的最靠像侧的透镜时，和用负透镜构成该最靠像侧的透镜相比，可缩短后焦距，变焦镜头全长变小。并且，本显微镜用变焦镜头具有第1 第4透镜组，因此包括4组构成的情况。一般情况下，4组构成的变焦镜头分为聚焦透镜(第1组焦点及对焦调节)、变倍(variator) 透镜(第2组变倍系统透镜)、补偿(compensator)透镜(第3组校正透镜)、转像 (relay)透镜(第4组成像透镜)，各个组分别具有独立的作用。第1组(聚焦透镜)具有使焦点聚焦到被摄体的作用，第2组(变倍透镜)具有改变前后的光焦度分配而改变像大小的作用，第3组(补偿透镜)与变倍透镜联动，具有校正焦点偏离的作用。并且，第4组也称为转像透镜或主透镜(master lens)，具有以下作用 校正在由第1组 第3组的聚焦透镜、变倍透镜、补偿透镜构成的变焦部中产生的像差，并且使变焦部中形成的虚像恢复为实像并成像。因此，第4组具有使由第1组到第3组构成的变焦部中形成的像成像的作用，所以在变倍时，通过第4组的光束基本一定，在4组构成的变焦镜头中，第4组作为独立的透镜发挥作用。因此，通过使第4组为正、负、正的三件套的结构，可良好地进行各像差的校正。并且，本显微镜用变焦镜头优选满足以下条件式(4)。(4)0. 9 < dll/dl2 < 1. 2其中，dll表示上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2表示上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。条件式(4)规定了第12透镜组和第13透镜组之间的间隔、与第11透镜组和第12 透镜组之间的间隔之比的适当范围。通过满足条件式G)，在第4透镜组中，第11透镜组和第12透镜组之间的距离、及第12透镜组和第13透镜组之间的距离基本相等，可良好地进行各像差的校正、尤其是球面像差、慧差的校正。当超过条件式(4)的上限值时，第11透镜组和第12透镜组的间隔变得过大，像面弯曲恶化。当小于条件式的下限值时，慧差、球面像差恶化。并且，本显微镜用变焦镜头优选满足以下条件式(5)。(5) 0. 05 < dl 1/| f4 | <0.2其中，dll表示上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4表示上述第4透镜组的焦距。条件式( 规定了第4透镜组的焦距、及第4透镜组中的第11透镜组和第12透镜组之间的间隔。通过满足条件式(5)，可确保适当的后焦距，使出射光瞳位置远离像面。CCD等摄像元件的元件结构，例如彩色滤波器、受光部位于电荷传送路径的遮光部等的里侧，因此当光倾斜入射到元件中时，产生色调的变化(色差)、周边光量变化(明暗变化)，所以在将CXD等摄像元件配置到像面上时，需要设计成将出射光瞳位置设定得尽量远离成像位置、使光线几乎垂直地入射到元件中。并且，在像面的后面配置目镜、通过目镜进行观察时，也是出射光瞳位置越远离像面越易于进行像的观察，并且可防止显微镜本身的光学性能劣化。当超过条件式( 的上限值时，后焦距变得过短，即使要将例如CXD等摄像元件配置在像面上，也无法确保其空间，或在组装了透镜后的光学调整时，会无法确保可移动的像面的范围。当小于条件式(5)的下限值时，出射光瞳位置靠近像面，后焦距变长。结果是显微镜用变焦镜头的全长变大，无法实现小型化。并且，本显微镜用变焦镜头优选，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2 透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。通过这样构成，可简化变倍时的透镜组的移动机构。并且，本申请的显微镜的特征在于具有上述构成的显微镜用变焦镜头。这样一来， 可实现确保物体侧远心性且具有高变焦比、小型且具有高成像性能的显微镜。以下根据
本实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的各数值实施例。图IA及IB是表示各数值实施例中通用的显微镜用变焦镜头的基本构成和变焦移动轨迹的图。各实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、具有正光焦度的第3透镜组G3、和具有负光焦度的第4透镜组G4构成，第2透镜组G2的最靠物体侧的透镜面具有凹形状。图1A、IB中，I表示像面。本显微镜用变焦镜头在从低倍端状态(图1A)向高倍端状态(图1B)时，第2透镜组G2仅从物体侧向像侧移动，第3透镜组G3仅从像侧向物体侧移动，以使第2透镜组G2 和第3透镜组G3的空气间隔减少。因此，本显微镜用变焦镜头在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组和第3透镜组仅向一个方向移动，不会出现在中途返回的轨迹。(第1实施例)图2是表示第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第3透镜组G3、和具有负光焦度的第4透镜组G4构成。第1透镜组Gl从物体侧开始依次由以下构成通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜Lll及双凸形状的正透镜L12接合而成的接合正透镜；和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜 L13。第2透镜组G2从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的负透镜L21 ；和通过双凹形状的负透镜L22及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23接合而成的接合负透镜。第3透镜组G3从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的正透镜L31 ；通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32及双凸形状的正透镜L33接合而成的接合正透镜。第4透镜组G4从物体侧开始依次由以下构成具有正光焦度的第11透镜组G4a ； 具有负光焦度的第12透镜组G4b ；和具有正光焦度的第13透镜组G4c。第11透镜组(Ma由接合正透镜构成，该接合正透镜通过从物体侧开始依次将双凸形状的正透镜L41和双凹形状的负透镜L42接合而成。第12透镜组G4b由接合负透镜构成，该接合负透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向像面I侧的平凸透镜L43和双凹形状的负透镜L44接合而成。第13透镜组G4c由双凸形状的正透镜L45构成。下表1表示第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的各参数值。在(透镜数据)中，物面表示物体面，面号码表示从物体侧数的透镜面的顺序，r表示各透镜面的曲率半径，d表示透镜面的面间隔，nd表示对d线(波长λ = 587. 6nm)的折射率，ν d表示对d线(波长λ = 587. 6nm)的阿贝数，(可变)表示可变的面间隔，(光圈)表示孔径光阑S，像面表示像面I。此外，曲率半径r的“⑴”表示平面，省略了空气的折射率nd = 1. 000000的记载。在(各种数据)中，f表示焦距，FNO表示F值(F number)，Y表示像高，Bf表示后焦距，di(i 整数)表示面号码i中的可变面间隔值。(条件式对应值)分别表示各条件式的对应值。此外，β表示将下述表4所示的物镜安装到以下各实施例的显微镜用变焦镜头时的整个系统的综合倍率。此外，在下述所有的参数值中记载的焦距f、曲率半径r、其他长度的单位一般使用“mm”。但光学系统在成比例放大或缩小时均可获得同等的光学性能，因此不限于此。单位不限于“mm”，也可使用其他适当的单位。进一步，这些符号在之后的其他实施例中也相同，省略说明。(表1)第1实施例
(透镜数据)
面号码 rdndvd
物面 ①
1)90.853 2.0 1.80440 39.58
2)40.963 3.7 1.49782 82.52
3)-93.816 0.2
4)35.739 2.5 1.49782 82.52
5)57.591 (可变)
6)-46.767 1.5 1.77250 49.61
7)26.174 2.5
8)-41.406 1.0 1.60300 65.47
9)15.6205 2.2 1.75520 27.51 10) 148.037 (可变)
11>(光圈) OO (可变)
12)58.572 2.0 1.60300 65.4713)-58.5720.2
14)42.3961.51.74950 35.33
15)19.0052.61.49782 82.52
16)-363.441(可变)
17)13.31983.01.48749 70.41
18)-331.2031.51.65844 50.89
19)22.425414.8
20)OO2.01.62004 36.26
21)-10.4841.51.77250 49.61
22)10.48415.7
23)25.8472.71.72916 54.66
24)-471.548
像面①
(各种数据) 变焦比(Z) 20.0
低倍端状态中间焦距状态高倍端状态
β 0.4452.08.9
f 22.25100445
FNO 10.9313.8622.44
Y 4.454.454.45
Bf 17.2217.2217.22
d5 7.8478238.3053750.90242
dlO 45.9245915.467042.86999
dll 45.1207630.059412.87356
dl6 2.5203317.5816844.76753
(变焦镜头组数据) 组初面 f 1 1 82.1CN 102576147 A说明书8/12 页
26-17.3
31237.75
417-135.2
1117101.15
1220-11.2 132333.7
(条件式对应值)
(1)dlW/ I f2 I =0.454
(2)I fl/f2 I =4.75
(3)Z0 5 = 4.472<V2 = 5.884<Z0 6 = 6.034
(4)dll/dl2 = 0.943
(5)dll/ I f4 I =0.11图3A-图3C是第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图3A表示低倍端状态、图;3B表示中间焦距状态、图3C表示高倍端状态的各像差图。 此外，作为显微镜实际使用时，与下述表3所示的物镜组合使用，但在本实施例中，为良好表达显微镜用变焦镜头的性能，仅示出显微镜用变焦镜头的像差图(即从无限远的光线追踪)。在各像差图中，FNO表示F值，Y表示像高。并且，d表示d线(波长λ = 587. 56nm)、 C表示C线(波长λ = 656. 27nm)、F表示F线(波长λ = 486. 13nm)、g表示g线(波长 λ = 435. 84nm)的像差曲线。在像散图中，实线表示弧矢像面，虚线表示子午像面。此外，在以下所示的各实施例的各像差图中，也使用和本实施例相同的符号。由各像差图可知，本第1实施例涉及的显微镜用变焦镜头在低倍端状态、中间焦距状态、及高倍端状态的各状态下，可良好地校正各像差，具有良好的成像性能。即使具有变焦比20倍这样高的变焦比，也可确保低倍端状态下的物体侧远心性。(第2实施例)图4是表示第2实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的透镜结构的图。第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头从物体侧开始依次由具有正光焦度的第1透镜组G1、具有负光焦度的第2透镜组G2、孔径光阑S、具有正光焦度的第3透镜组G3、具有负光焦度的第4透镜组构成。第1透镜组Gl从物体侧开始依次由以下构成通过凸面朝向物体侧的负弯月形透镜Lll及双凸形状的正透镜12接合而成的接合正透镜；和凸面朝向物体侧的正弯月形透镜 L13。第2透镜组G2从物体侧开始依次由以下构成双凹形状的负透镜L21 ；和通过双凹形状的负透镜L22及凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L23接合而成的接合负透镜。
第3透镜组G3从物体侧开始依次由以下构成双凸形状的正透镜L31 ；和由凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L32及双凸形状的正透镜L33接合而成的接合正透镜。第4透镜组G4从物体侧开始依次由以下构成具有正光焦度的第11透镜组G4a ； 具有负光焦度的第12透镜组G4b ；和具有正光焦度的第13透镜组G4c。第11透镜组(Ma由接合正透镜构成，该接合正透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向物体侧的正弯月形透镜L41和凸面朝向物体侧的负弯月形透镜L42接合而成。第12透镜组G4b由接合负透镜构成，该接合负透镜通过从物体侧开始依次将凸面朝向像面I侧的正弯月形透镜L43和双凹形状的负透镜L44接合而成。第13透镜组G4c由凸面朝向像面I侧的正弯月形透镜L45构成。下表2表示第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的各参数值。(表2)第2实施例
(透镜数据)
面号码 rdndvd
物面①
1)91.2262.01.8045439.58
2)40.6013.71.4978282.52
3)-87.8660.2
4)35.3092.51.4978282.52
5)57.954(可变)
6)-80.8491.51.8348142.72
7)22.6522.5
8)-109.8561.01.6702557.53
9)13.9082.21.8051825.41
10)69.587(可变) 11>(光圈)OO(可变)
12)65.8182.01.5931967.87
13)-189.7370.2
14)35.4881.51.8038433.8915)19.6852.6 1.49782 82.52
16)-68.032 (可变)
17)12.9353.0 1.4874970.41
18)337.0551.5 1.7481052.30
19)22.59118.866
20)-70.7122.0 1.6200436.27
21)-5.7471.5 1.8041146.55
22)10.88916.529
23)-161.0882.7 1.6172054.01
24)-17.582
像面O0
(各种数据) 变焦比(Z) 15.0
低倍端状态中间焦距状态高倍端状态
β0.7 2.710.5
f35 135525
FNO11.65 14.5625.09
Y4.45 4.454.45
Bf16.00 16.0016.00
d510.69191 35.7573447.15302
dlO39.83384 14.768413.37273
dll42.85259 28.386753.34255
dl62.47741 16.9432541.98745
(变焦镜头组数据)
组初面 f
1179.0
26-17.5
31238.0417-120.41
1117112.41
1220-8.43
132331.75
(条件式对应值)
(1)dlW/I f2 I =0.611
(2)I fl/f2 I =4.51
(3)Z05= 3.873<V2 = 4.969<Z06 = 5.078
(4)dll/dl2=1.141
(5)dll/I f4 I =0.157图5A-图5C是第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头的无限远对焦状态下的各像差图，图5A表示低倍端状态、图5B表示中间焦距状态、图5C表示高倍端状态的各像差图。由各像差图可知，本第2实施例涉及的显微镜用变焦镜头在低倍端状态、中间焦距状态、及高倍端状态的各状态下，可良好地校正各像差，具有良好的成像性能。即使具有变焦比15倍这样高的变焦比，也可确保低倍端状态下的物体侧远心性。本实施例涉及的显微镜用变焦镜头例如可与图6所示并在下表3中示出各参数值的物镜组合使用。图6是表示该物镜的透镜结构的图。(表 3)
(透镜数据)
面号码 rdndvd
13物面①
1)-14.4001.601.6541239.68
2)-19.9000.10
3)24.5004.301.7234237.95
4)423.0361.201.6134044.27
5)39.9042.10
6)296.0261.201.8348142.72
7)20.6578.101.4342595.00
8)-32.0110.35
9)101.5593.801.4978282.52 10)-40.270
像面①
(各种数据) 焦距=50 最大NAU 动作距离=30.28图7是表示具有实施方式涉及的显微镜用变焦镜头的显微镜的光学系统的图。来自物体的光通过图6所示的物镜2变换为平行光后，通过变焦镜头3变倍的同时，在像面I上形成物体的像。并且，例如观察者经由未图示的目镜观察该像，或者在像面上配置作为CXD等摄像元件I的摄像单元，经由监视器进行观察。在像面上配置CXD等摄像单元时，能够以较大的视野良好地观察金属标本、机械配件(例如齿轮)等较大的物体。
权利要求
1.一种显微镜用变焦镜头，接受来自物镜的大致平行光，并在摄像元件的摄像面上成像，其特征在于，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组；具有负光焦度的第2透镜组；具有正光焦度的第3透镜组；和具有负光焦度的第4透镜组，上述第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第 12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成，在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组和上述第3透镜组沿着光轴方向移动，并满足以下条件 0. 4 < dlff/ I f2 < 0. 7， 0. 9 < dll/dl2 < 1. 2，其中，dlW为低倍端状态下的上述第1透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔， f2为上述第2透镜组的焦距，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，dl2为上述第12透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第13透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔。
2.根据权利要求1所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 0. 05 < dll/|f4 < 0. 2，其中，dll为上述第11透镜组的最靠像侧的透镜面和上述第12透镜组的最靠物体侧的透镜面之间的间隔，f4为上述第4透镜组的焦距。
3.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 fl/f2 > 4. 5，其中，fl为上述第1透镜组的焦距。
4.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，满足以下条件 Z0.5 < V2 < Z0.6，其中，Z为上述显微镜用变焦镜头的变焦比， V2为上述第2透镜组的变倍率。
5.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，上述第2透镜组的最靠物体侧的透镜面是凹面形状。
6.根据权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头，其特征在于，从低倍端状态向高倍端状态变倍时，上述第2透镜组仅从物体侧向像侧移动，上述第3透镜组仅从像侧向物体侧移动。
7.—种显微镜，其特征在于，具有物镜；和权利要求1或2所述的显微镜用变焦镜头。
全文摘要
提供一种接受来自物镜的大致平行光并在摄像元件的摄像面上成像的显微镜用变焦镜头、及具有该显微镜用变焦镜头的显微镜。该显微镜用变焦镜头具有物体侧远心性，且小型、具有高变焦比和高成像性能，从物体侧开始依次具有具有正光焦度的第1透镜组(G1)、具有负光焦度的第2透镜组(G2)、具有正光焦度的第3透镜组(G3)和具有负光焦度的第4透镜组(G4)。第4透镜组从物体侧开始依次由具有正光焦度的第11透镜组、具有负光焦度的第12透镜组和具有正光焦度的第13透镜组构成。在从低倍端状态向高倍端状态变倍时，第2透镜组(G2)和第3透镜组(G3)沿着光轴方向移动。在第1透镜组和第2透镜组之间、及构成第4透镜组的第11透镜组和第11透镜组之间，满足预定的条件。
文档编号G02B21/02GK102576147SQ201080045839
公开日2012年7月11日 申请日期2010年11月30日 优先权日2009年12月9日
发明者中川由美, 须藤武司 申请人:株式会社尼康
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