JP2009198955A - Relay optical system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リレー光学系に関し、特に対物レンズを有するズーム観察光学系において、共焦点観察光学系の使用を可能とするためのリレー光学系に関する。 The present invention relates to a relay optical system, and more particularly to a relay optical system for enabling the use of a confocal observation optical system in a zoom observation optical system having an objective lens.
本出願人によって、標本側から順に並んだ、対物レンズと、開口絞りと、アフォーカルズーム系と、結像光学系とを有し、対物レンズの交換により変倍域を容易に拡大することが可能であるズーム顕微鏡が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
従来、標本に光を照射し、標本によって反射された光を受光して標本の表面形状を計測する顕微鏡として、走査型共焦点顕微鏡がある。走査型共焦点顕微鏡を用いた標本の測定では、標本の表面が走査光学系によって光(例えばレーザ光)で走査される。標本からの光(例えば反射光)が共焦点観察光学系を介して受光素子で受光され、その受光量に基づいて標本の高さ分布情報や超深度画像(焦点深度が非常に深い画像)等の画像情報が取得される。ステージに載置された標本と対物レンズとの距離を光軸方向に変化させると、共焦点観察光学系のピンホールを通って受光素子に入射する光の強さ(受光量)が変化し、標本の表面にピントが合ったときに受光量が最大となる。したがって、最大受光量が得られるときの試料と対物レンズとの距離情報から標本の表面の高さ情報を算出し、標本の表面を光で走査することによって標本の表面の高さ分布を取得することができるようになっている。 Conventionally, there is a scanning confocal microscope as a microscope that irradiates a sample with light and receives light reflected by the sample to measure the surface shape of the sample. In measurement of a sample using a scanning confocal microscope, the surface of the sample is scanned with light (for example, laser light) by a scanning optical system. Light from the sample (for example, reflected light) is received by the light receiving element through the confocal observation optical system, and the height distribution information of the sample, ultra-deep image (image with very deep depth of focus), etc. Image information is acquired. When the distance between the specimen placed on the stage and the objective lens is changed in the optical axis direction, the intensity of light entering the light receiving element through the pinhole of the confocal observation optical system (the amount of received light) changes, The amount of received light is maximized when the surface of the specimen is in focus. Therefore, the height information of the surface of the sample is calculated from the distance information between the sample and the objective lens when the maximum amount of received light is obtained, and the height distribution of the surface of the sample is obtained by scanning the surface of the sample with light. Be able to.
ところで、近年、医学・生物学分野では、従来の細胞単位の観察から、比較的大きな生体単位の標本(線虫、ゼブラフィッシュ等)を用いた観察あるいは生体内での特定遺伝子の発現等比較的広視野での観察が行われるようになり、これらの標本を共焦点顕微鏡の特徴である焦点面の断層化画像の取得を行いたいとの要望があった。そこで、極低倍域〜中倍域(0.5倍〜40倍程度)の変倍域を有する特許文献1のズーム顕微鏡に共焦点顕微鏡を組み込むことが提案された。
By the way, in recent years, in the medical / biological field, from observation of conventional cell units, observation using relatively large living body specimens (such as nematodes and zebrafish) or expression of specific genes in vivo Observation with a wide field of view has come to be performed, and there has been a demand for obtaining a tomographic image of the focal plane, which is a feature of the confocal microscope. In view of this, it has been proposed to incorporate a confocal microscope into the zoom microscope of
ここで、特許文献1のズーム顕微鏡では、アフォーカルズーム系の変倍時において、対物レンズの入射瞳位置は変化しないが、対物レンズとアフォーカルズーム系との間に設けられた開口絞りにより結像光学系の射出瞳位置が移動してしまう。このことは、ズーム顕微鏡における通常の使用形態、例えば目視観察や撮像素子を使用した画像取得等においては、特に大きな不都合は発生しないものの、共焦点顕微鏡において均一な画像を得るためには、画面周辺部での光量低下を防ぐため厳密な瞳共役位置の設定が必要であり、好ましくなかった。
Here, in the zoom microscope of
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、対物レンズを有するズーム観察光学系において、共焦点観察光学系の使用を可能とするためのリレー光学系を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a relay optical system for enabling the use of a confocal observation optical system in a zoom observation optical system having an objective lens. To do.
このような目的を達成するため、本発明は、対物レンズと、ズーム観察光学系と、共焦点観察光学系とを有し、前記対物レンズから射出された標本からの光を光路分割素子により前記ズーム観察光学系と前記共焦点観察光学系とに導くように構成された顕微鏡装置において、前記光路分割素子と前記共焦点観察光学系との間にリレー光学系が配置され、前記リレー光学系は、前記光路分割素子側より順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、可変開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、前記第1レンズ群により一次結像面に結像される前記標本の一次像を、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群により二次結像面に前記標本の二次像として結像させるとともに、前記可変開口絞りを前記対物レンズの後側焦点位置とほぼ共役な位置に配置することを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention includes an objective lens, a zoom observation optical system, and a confocal observation optical system, and the light from the specimen emitted from the objective lens is reflected by the optical path dividing element. In a microscope apparatus configured to be guided to a zoom observation optical system and the confocal observation optical system, a relay optical system is disposed between the optical path dividing element and the confocal observation optical system, and the relay optical system is The first lens group having positive refractive power, the second lens group having positive refractive power, the variable aperture stop, and the third lens group having positive refractive power, which are arranged in order from the optical path dividing element side. A primary image of the specimen imaged on a primary imaging plane by the first lens group, and a secondary image of the specimen on a secondary imaging plane by the second lens group and the third lens group. The variable aperture stop is formed as an image. The characterized in that arranged in a position substantially conjugate with the back focal position of the objective lens.
本発明によれば、対物レンズとズーム観察光学系を有する顕微鏡装置において、共焦点観察光学系の使用を可能とするために、ズーム観察光学系の変倍に伴う対物レンズの瞳位置の変動を抑えつつ、該対物レンズで形成された標本像を共焦点観察光学系に良好に伝達することができる、リレー光学系を提供することができる。 According to the present invention, in a microscope apparatus having an objective lens and a zoom observation optical system, in order to enable the use of a confocal observation optical system, fluctuations in the pupil position of the objective lens accompanying zooming of the zoom observation optical system are reduced. It is possible to provide a relay optical system that can satisfactorily transmit the sample image formed by the objective lens to the confocal observation optical system while suppressing the image.
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るリレー光学系20は、対物レンズ11を有するズーム観察光学系10と、共焦点観察光学系30とを有し、対物レンズ11から射出された標本10Aからの光を光路分割素子M1によりズーム観察光学系10と共焦点観察光学系30とに導くように構成された顕微鏡装置に1おいて、光路分割素子M1と共焦点観察光学系30との間に設けられている。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. The relay
まず、上記顕微鏡装置1について説明する。図1に示すように、顕微鏡装置1は、ズーム観察光学系10と、リレー光学系20と、共焦点観察光学系30とを有して構成される。
First, the
ズーム観察光学系10は、標本10A側から順に並んだ、対物レンズ11と、(可変)開口絞り12と、アフォーカルズーム系13と、結像光学系14とを有して構成される。標本10Aの各点から発生した光束は、対物レンズ11を介して平行光束に変換され、アフォーカルズーム系13を介して変倍され、結像光学系14を介して集光され、像面Iに到達する。像面Iに形成された標本10Aの像を観察するため、像面Iには例えばCCDなどの撮像素子を配置する。また、結像光学系14に替えて、同等の結像光学系を含む観察用双眼鏡筒(接眼鏡筒)や、写真直筒、観察・撮影用三眼鏡筒などを用途に応じて配置することも可能である。このような構成のズーム観察光学系10を用いることにより、標本10Aの垂直観察や画像取得が可能となる。
The zoom observation
なお、観察倍率は、対物レンズ11の焦点距離と(結像光学系14と組み合わせた)アフォーカルズーム系13の焦点距離との比によって決定される。また、対物レンズ11は無限遠補正型であり、対物レンズ11の後側焦点面(いわゆる対物レンズ11の瞳位置)は該対物レンズ11とアフォーカルズーム系13との間にある。
The observation magnification is determined by the ratio between the focal length of the
対物レンズ11とアフォーカルズーム系13との間には、光路分割素子M1が設けられている。光路分割素子M1は、ハーフミラー乃至全反射ミラーからなり、対物レンズ11から射出された標本10Aから発生した光束を、ズーム観察光学系10(アフォーカルズーム系13)及び共焦点観察光学系30に導く。なお、光路分割素子M1は、使用用途に応じて挿脱可能である。
An optical path splitting element M1 is provided between the
光路分割素子M1と共焦点観察光学系30との間には、本実施形態に係るリレー光学系20が設けられている。本リレー光学系20は、光路分割素子M1側より順に並んだ(すなわち標本10A側から順に並んだ)、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。なお、可変開口絞りASは、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。この構成を有する本リレー光学系20においては、光路分割素子M1により導かれた標本10Aからの光束は、第1レンズ群G1で集光され、折り曲げミラーM2により光路が偏向された後に、一次結像面IM1に標本10Aの一次像として結像され、第2レンズ群G2及び可変開口絞りASを経て、第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本10Aの二次像として結像される。
Between the optical path dividing element M1 and the confocal observation
なお、二次結像面IM2に結像された標本10Aの二次像を観察する際、視野全体を観察する場合は可変開口絞りASの絞り径を小さくし、視野の一部を拡大して観察する場合は可変開口絞りASの絞り径を大きくして対物レンズ11の最大開口数まで使用できるようにしている。また、可変開口絞りASは、アフォーカルズーム系13の変倍に連動し、ズーム観察光学系10とリレー光学系20との開口数がほぼ同じとなるように、絞り径を可変させることが好ましい。
When observing the secondary image of the
共焦点観察光学系30は、走査レンズGSと、走査光学系31とを有して構成される。対物レンズ11の瞳は、第3レンズ群G3と走査レンズGSとにより、該走査レンズGSの前記二次結像面IM2の反対側に位置する瞳共役面P2にて形成される。そして、この瞳共役面P2上に走査光学系31が配置されることによって、共焦点観察光学系30は適切に使用可能となる。
The confocal observation
以下に、本実施形態に係るリレー光学系20の特徴について詳しく説明する。上記したように、本リレー光学系20は、光路分割素子M1側より順に並んだ(すなわち、標本10A側から順に並んだ)、正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有し、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本10Aの一次像を、第2レンズ群G2を経て第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本10Aの二次像として結像させるとともに、可変開口絞りASが対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役となるように配置することを特徴としている。
Hereinafter, features of the relay
このような構成を有する本実施形態に係るリレー光学系20において、対物レンズ11の後側焦点位置P1から二次結像面IM2までの距離をΣDとし、第1レンズ群G1の焦点距離をf1としたとき、次式(1)の条件を満足することが好ましい。
In the relay
0.25<f1/ΣD<0.4 …(1) 0.25 <f1 / ΣD <0.4 (1)
上記条件式(1)は、本実施形態に係るリレー光学系20が、所定の瞳位置と像位置を満足しつつ、良好な結像性能を得るための条件である。この条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズ群G1の正の屈折力が強くなり、第1レンズ群G1で発生する収差、特に球面収差の補正が困難となり、画面中心部を高開口数の光束で観察する場合に結像性能が悪化し、好ましくない。また、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3での結像倍率はさらに大きくなるため、これら第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3にて発生する諸収差の影響も大きくなり、好ましくない。一方、条件式(1)の上限値を上回ると、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間隔が大きくなってしまうため、第2レンズ群G2での周辺光束の入射高が大きくなり、軸外収差、特に非点収差及びコマ収差の補正が困難となって、画面全体を低開口数の光束で観察する場合に結像性能が悪化し、好ましくない。
The conditional expression (1) is a condition for the relay
また、本実施形態のリレー光学系20において、第1レンズ群G1は、光路分割素子M1側より順に並んだ(すなわち、標本10A側から順に並んだ)、弱い正または負の屈折力を有する前群GFと、正の屈折力を有する後群GRとを有し、前群GFは、光路分割素子M1側に凹面を向けた1枚のメニスカスレンズ、または光路分割素子M1側に凹面を向けた、全体としてメニスカス形状の接合レンズから構成されることが好ましい。その結果、前群GFは、対物レンズ11の瞳からの周辺光束を同心円に近い面に入射させることにより、視野全体を観察する際には画面周辺部の収差、特に像面湾曲収差の悪化を防ぐ機能を有するとともに、視野の一部を拡大して観察する際には画面中心付近の収差、特に球面収差及びコマ収差を補正する機能を有する。また、後群GRは、第1レンズ群G1の屈折力の大部分を担うとともに、軸上色収差の補正する機能を有する。
In the relay
本実施形態のリレー光学系20において、第1レンズ群G1の前群GFの焦点距離をf11とし、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1から前群GFの最も標本10A側の面までの距離をDPとし、前群GFの最も標本10A側の面の曲率半径をr1としたとき、次式(2)及び(3)の条件を満足することが好ましい。
In the relay
f1/|f11|<0.7 …(2)
−1.2<r1/DP<−0.4 …(3)
f1 / | f11 | <0.7 (2)
−1.2 <r1 / DP <−0.4 (3)
上記条件式(2)及び(3)は、第1レンズ群G1の最適なレンズ構成を示す条件である。 The conditional expressions (2) and (3) are conditions indicating the optimum lens configuration of the first lens group G1.
上記条件式(2)は、第1レンズ群G1を構成する、前群GFの適切な屈折力を規定する条件である。この条件式(2)を満足できない場合は、前群GFの屈折力が強くなり、視野の一部を拡大して観察する際に球面収差及びコマ収差の補正能力が悪化してしまうため、好ましくない。 The conditional expression (2) is a condition that defines an appropriate refractive power of the front group GF constituting the first lens group G1. If this conditional expression (2) cannot be satisfied, the refractive power of the front group GF becomes strong, and the ability to correct spherical aberration and coma aberration deteriorates when magnifying a part of the field of view. Absent.
また、上記条件式(3)は前群GFの適切な形状を規定するものであり、より具体的には、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1近傍に、前群GFの最も標本10A側の面の曲率中心を配置するための条件である。この条件式(3)の下限値を下回る場合、前群GFの最も標本10A側の面の曲率半径が大きくなり、視野全体を観察する際に、画面周辺部の収差、特に像面湾曲収差が悪化してしまうため、好ましくない。一方、条件式(3)の上限値を上回る場合、視野の一部を拡大して観察する際に、球面収差及びコマ収差の補正が過剰となってしまうため、好ましくない。
The conditional expression (3) defines an appropriate shape of the front group GF. More specifically, the conditional expression (3) is closest to the rear focal position (pupil position) P1 of the
また、本実施形態のリレー光学系20において、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズを少なくとも1枚有し、第1レンズ群G1の焦点距離をf1とし、第1レンズ群G1の前記凸レンズの焦点距離をf1Pとしたとき、次式(4)の条件を満足することが好ましい。
In the relay
0.25<f1P/f1<0.5 …(4) 0.25 <f1P / f1 <0.5 (4)
上記条件は、第1レンズ群G1が良好な色収差の補正を達成するための条件である。本実施形態において、第1レンズ群G1は、標本10A面より発され対物レンズ11より略平行とされた光束を一次結像面IM1に結像させる機能と、対物レンズ11の後側焦点位置P1を第2レンズ群G2と共に可変開口絞りAS近傍にリレーさせる機能とを有している。このため、第1レンズ群G1の諸収差(特に、軸上色収差及び倍率色収差)を良好に補正することが、二次結像面IM2上での結像性能を良好に保つことに繋がる。
The above conditions are conditions for the first lens group G1 to achieve good chromatic aberration correction. In the present embodiment, the first lens group G1 has a function of forming a light beam emitted from the surface of the
本実施形態では、第1レンズ群G1は、nd<1.6、νd>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズG1Pを少なくとも1枚有するという条件と、条件式(4)とを満足することにより、色収差の良好な補正が可能となる。なお、前者の条件は、第1レンズ群G1が有する凸レンズG1Pの色収差の補正能力を確保しするものであり、条件式(4)は、前記凸レンズG1Pの最適な屈折力を規定するものである。なお、条件式(4)の下限値を下回る場合、凸レンズG1Pの屈折力が強くなるため、色収差の補正が過剰となり好ましくない。一方、条件式(4)の上限値を上回る場合、凸レンズG1Pの屈折力が弱くなるため、色収差の補正が不足となり、やはり好ましくない。 In the present embodiment, the first lens group G1 satisfies the condition that it has at least one convex lens G1P using a glass material that satisfies the conditions of nd <1.6 and νd> 65, and the conditional expression (4). This makes it possible to correct chromatic aberration. The former condition is to secure the correction ability of the chromatic aberration of the convex lens G1P included in the first lens group G1, and the conditional expression (4) defines the optimum refractive power of the convex lens G1P. . Note that if the lower limit value of conditional expression (4) is not reached, the refractive power of the convex lens G1P becomes strong, and correction of chromatic aberration becomes excessive, which is not preferable. On the other hand, when the value exceeds the upper limit value of the conditional expression (4), the refractive power of the convex lens G1P becomes weak, so that correction of chromatic aberration becomes insufficient, which is also not preferable.
また、本実施形態のリレー光学系20では、第3レンズ群G3は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズを少なくとも1枚有し、第3レンズ群の焦点距離をf3とし、第3レンズ群の前記凸レンズの焦点距離をf3Pとしたとき、次式(5)の条件を満足することが好ましい。
In the relay
0.4<f3P/f3<1.5 …(5) 0.4 <f3P / f3 <1.5 (5)
上記条件は、第3レンズ群G3が良好な色収差の補正を達成するための条件である。第3レンズ群G3は、(第1レンズ群G1、第2レンズ群G2及び可変開口絞りASを通過した)標本10Aからの光を二次結像面IM2に結像させる機能を有している。このため、第3レンズ群G3の軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することが、二次結像面IM2上での結像性能を良好に保つ条件となる。ここで、第3レンズ群G3は、nd<1.6、νd>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズG3Pを少なくとも1枚有するという条件と、条件式(5)とを満足することにより、色収差の良好な補正が可能となる。なお、前者の条件は、第3レンズ群G3が有する凸レンズG3Pの色収差の補正能力を確保しするものであり、条件式(5)は、前記凸レンズG3Pの最適な屈折力を規定するものである。なお、条件式(5)の下限値を下回る場合、凸レンズG3Pの屈折力が強くなるため、色収差の補正が過剰となり好ましくない。一方、条件式(5)の上限値を上回る場合、第3レンズ群の凸レンズG3Pの屈折力が弱くなるため、色収差の補正が不足となり、やはり好ましくない。
The above conditions are conditions for the third lens group G3 to achieve good chromatic aberration correction. The third lens group G3 has a function of forming an image of light from the
以下、本実施形態に係る各実施例について、図面を参照しつつ説明する。以下に、表1〜表5を示すが、これらは第1〜第5実施例における各諸元の表である。[面データ]においては、fは各実施例に係るリレー光学系20の合成焦点距離を、面番号は光線の進行する方向に沿った物体側からのレンズ面の順序を、rは各レンズ面の曲率半径を、dは各光学面から次の光学面(又は像面)までの光軸上の距離である面間隔を、ndはd線(波長587.6nm)に対する屈折率を、νdはアッベ数を示す。なお、OPは対物胴付面を、P1は対物レンズ11の瞳面を、M1は光路分割素子(ミラー)を、M2は折り曲げミラーを、ASは可変開口絞りを示す。また、曲率半径の「0.0000」は平面または開口を示している。[各種データ]において、Mはズーム観察光学系の倍率を、Yは二次像面IM2における像高を、faiは可変開口絞りASの絞り径を示す。[条件式]において、上記の条件式(1)〜(5)に対応する値を示す。
Hereinafter, each example according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. Tables 1 to 5 are shown below, but these are tables of specifications in the first to fifth examples. In [Surface data], f is the combined focal length of the relay
なお、表中において、焦点距離f、曲率半径r、面間隔d、その他の長さの単位は、一般に「mm」が使われている。但し、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が可能である。 In the table, “mm” is generally used as the unit of focal length f, radius of curvature r, surface interval d, and other lengths. However, since the optical system can obtain the same optical performance even when proportionally enlarged or proportionally reduced, the unit is not limited to “mm”, and other appropriate units can be used.
以上の表の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。 The description of the above table is the same in other examples, and the description thereof is omitted.
(第1実施例)
第1実施例に係るリレー光学系20について、図2、図3、図4及び表1を用いて説明する。図2は、第1実施例に係るリレー光学系20のレンズ構成を示す断面図である。図2に示すように、第1実施例に係るリレー光学系20は、標本10A側から順に並んだ、(対物胴付面OPと、対物レンズ瞳面P1と、光路分割素子M1と、)正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。
(First embodiment)
The relay
第1レンズ群G1は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11からなる前群GFと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸レンズL13との接合レンズとからなる後群GRとから構成される。第2レンズ群G2は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL21と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22と両凸レンズL23との接合レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズL24と、両凹レンズL25とから構成される。第3レンズ群G3は、標本側から順に並んだ、両凹レンズL31と両凸レンズL32との接合レンズと、両凸レンズL33と両凹レンズL34との接合レンズと、両凸レンズL35とから構成される。 The first lens group G1 is formed by joining a front group GF composed of a negative meniscus lens L11 having a convex surface toward the image side and a negative meniscus lens L12 having a concave surface toward the image side and a biconvex lens L13 arranged in order from the sample side. The rear group GR is composed of a lens. The second lens group G2 includes a positive meniscus lens L21 having a convex surface directed to the image side, a cemented lens of a negative meniscus lens L22 having a concave surface directed to the image side, and a biconvex lens L23, and the image side. And a positive meniscus lens L24 having a concave surface facing the lens, and a biconcave lens L25. The third lens group G3 includes a cemented lens of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, a cemented lens of a biconvex lens L33 and a biconcave lens L34, and a biconvex lens L35, which are arranged in order from the sample side.
このような構成の本実施例に係るリレー光学系20は、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本の一次像を、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本の二次像として結像するように構成されている。なお、図1において、一次結像面IM1は省略している。
The relay
なお、可変開口絞りASは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間にあり、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。また、可変開口絞りASは、上記のズーム観察光学系10のNAと略同等のNAとなるように絞り径を可変させている。
The variable aperture stop AS is located between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is disposed at a position substantially conjugate with the rear focal position (pupil position) P1 of the
表1に第1実施例における各諸元の表を示す。なお、表1における面番号1〜27は、図2に示す面1〜27に対応している。 Table 1 shows a table of specifications in the first embodiment. In addition, the surface numbers 1-27 in Table 1 respond | correspond to the surfaces 1-27 shown in FIG.
なお、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL13(面番号7,8に該当)を有している。また、第3レンズ群G3は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL32、L33(面番号20,21及び面番号23,24)を有している。
The first lens group G1 is a convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 1 <1.6 and νd 1 > 65, where the refractive index for the d-line is nd 1 and the Abbe number is νd 1. And a biconvex lens L13 (corresponding to surface
(表1)
[面データ]
f=100
面番号 r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 対物胴付面OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 対物レンズ瞳面P1
3 0.0000 22.0000 1.000000 光路分割素子M1
4 -39.0489 2.0000 1.516800 64.10
5 -53.8869 0.5000 1.000000
6 65.7092 2.0000 1.696800 55.60
7 29.9500 6.0000 1.497820 82.52
8 -56.4114 20.0000 1.000000
9 0.0000 116.0000 1.000000 折り曲げミラーM2
10 -96.3987 4.5000 1.603110 60.64
11 -24.8859 0.5000 1.000000
12 43.3698 2.0000 1.713000 53.93
13 13.9986 8.0000 1.497820 82.52
14 -36.5677 0.5000 1.000000
15 10.9376 4.5000 1.603110 60.64
16 17.9274 8.0000 1.000000
17 -33.9433 1.5000 1.688930 31.08
18 5.1757 2.0000 1.000000
19 0.0000 5.5000 1.000000 可変開口絞りAS
20 -58.5331 1.5000 1.516800 64.10
21 13.1764 6.0000 1.497820 82.52
22 -8.6870 0.5000 1.000000
23 146.2677 6.0000 1.497820 82.52
24 -9.0832 1.5000 1.696800 55.60
25 249.2480 0.5000 1.000000
26 38.0553 4.0000 1.603110 60.64
27 -28.3532 42.8011 1.000000
[各種データ]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fai 1.3800 4.4800
[条件式]
f1=105.1171
ΣD=288.3011
f11=-287.6157
r1=-39.0489
DP=42.0000
f1P=40.2270
f3=16.8549
f3P=11.5721,17.4026
条件式(1) f1/ΣD=0.3646
条件式(2) f1/|f11|=0.3655
条件式(3) r1/DP=-0.9297
条件式(4) f1P/f1=0.3827
条件式(5) f3P/f3=0.6866,1.0325
(Table 1)
[Surface data]
f = 100
Surface number r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 Surface with objective cylinder OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 Objective lens pupil plane P1
3 0.0000 22.0000 1.000000 Optical path splitter M1
4 -39.0489 2.0000 1.516800 64.10
5 -53.8869 0.5000 1.000000
6 65.7092 2.0000 1.696800 55.60
7 29.9500 6.0000 1.497820 82.52
8 -56.4114 20.0000 1.000000
9 0.0000 116.0000 1.000000 Bending mirror M2
10 -96.3987 4.5000 1.603110 60.64
11 -24.8859 0.5000 1.000000
12 43.3698 2.0000 1.713000 53.93
13 13.9986 8.0000 1.497820 82.52
14 -36.5677 0.5000 1.000000
15 10.9376 4.5000 1.603110 60.64
16 17.9274 8.0000 1.000000
17 -33.9433 1.5000 1.688930 31.08
18 5.1757 2.0000 1.000000
19 0.0000 5.5000 1.000000 Variable aperture stop AS
20 -58.5331 1.5000 1.516800 64.10
21 13.1764 6.0000 1.497820 82.52
22 -8.6870 0.5000 1.000000
23 146.2677 6.0000 1.497820 82.52
24 -9.0832 1.5000 1.696800 55.60
25 249.2480 0.5000 1.000000
26 38.0553 4.0000 1.603110 60.64
27 -28.3532 42.8011 1.000000
[Various data]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fai 1.3800 4.4800
[Conditional expression]
f1 = 105.1171
ΣD = 288.3011
f11 = -287.6157
r1 = -39.0489
DP = 42.0000
f1P = 40.2270
f3 = 16.8549
f3P = 11.5721,17.4026
Conditional expression (1) f1 / ΣD = 0.3646
Conditional expression (2) f1 / | f11 | = 0.3655
Conditional expression (3) r1 / DP = -0.9297
Conditional expression (4) f1P / f1 = 0.3827
Conditional expression (5) f3P / f3 = 0.6866,1.0325
表1に示す諸元の表から、第1実施例に係るリレー光学系20では、上記条件式(1)〜(5)を全て満たすことが分かる。
From the table of specifications shown in Table 1, it can be seen that the relay
図3は、第1実施例に係るリレー光学系20においてズーム観察光学系の倍率が1倍の場合の諸収差図を示す。また、図4は、第1実施例に係るリレー光学系20において、ズーム観察光学系の倍率が8倍の場合の諸収差図を示す。
FIG. 3 shows various aberration diagrams when the magnification of the zoom observation optical system is 1 in the relay
なお、球面収差図において、FNOは最大口径に対応するFナンバーの値を示す。非点収差図及び歪曲収差図において、Yは像高の最大値を示す。コマ収差図において、Yは各像高の値を示す。非点収差図において、実線はサジタル像面、破線はメリディオナル像面をそれぞれ示す。また、歪曲収差図において、基準波長としてのd線に対する収差を示す。また、dはd線(波長587.6nm)、gはg線(波長435.8nm)に対する諸収差を、記載のないものはd線に対する諸収差をそれぞれ示す。以上の収差図の説明は、他の実施例においても同様とし、その説明を省略する。 In the spherical aberration diagram, FNO represents the F number corresponding to the maximum aperture. In the astigmatism diagram and the distortion diagram, Y represents the maximum image height. In the coma aberration diagram, Y indicates the value of each image height. In the astigmatism diagram, the solid line indicates the sagittal image plane, and the broken line indicates the meridional image plane. Further, in the distortion diagram, the aberration with respect to the d-line as the reference wavelength is shown. Further, d indicates various aberrations with respect to the d-line (wavelength 587.6 nm), g indicates various aberrations with respect to the g-line (wavelength 435.8 nm), and those not described indicate various aberrations with respect to the d-line. The explanation of the above aberration diagrams is the same in the other examples, and the explanation is omitted.
図3及び図4に示す各収差図から明らかであるように、第1実施例に係るリレー光学系20では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
As is apparent from the respective aberration diagrams shown in FIGS. 3 and 4, it can be seen that in the relay
(第2実施例)
第2実施例に係るリレー光学系20について、図5、図6、図7及び表2を用いて説明する。図5は、第2実施例に係るリレー光学系20のレンズ構成を示す断面図である。図5に示すように、第2実施例に係るリレー光学系20は、標本側から順に並んだ、(対物胴付面OPと、対物レンズ瞳面P1と、光路分割素子M1と、)正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。
(Second embodiment)
The relay
第1レンズ群G1は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11からなる前群GFと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸レンズL13との接合レンズからなる後群GRとから構成される。第2レンズ群G2は、標本側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL21と両凸レンズL22との接合レンズと、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23と、両凹レンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、標本側から順に並んだ、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL31と両凸レンズL32との接合レンズと、両凸レンズL33と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34との接合レンズと、両凸レンズL35とから構成される。 The first lens group G1 is formed by joining a front group GF composed of a negative meniscus lens L11 having a convex surface toward the image side and a negative meniscus lens L12 having a concave surface toward the image side and a biconvex lens L13 arranged in order from the sample side. The rear group GR is composed of lenses. The second lens group G2 includes a cemented lens of a negative meniscus lens L21 having a concave surface facing the image side and a biconvex lens L22, a positive meniscus lens L23 having a concave surface facing the image side, and a biconcave lens. L24. The third lens group G3 includes a negative meniscus lens L31 having a concave surface facing the image side and a biconvex lens L32 arranged in order from the sample side, and a negative meniscus lens L34 having a biconvex lens L33 and a convex surface facing the image side. And a biconvex lens L35.
このような構成の本実施例に係るリレー光学系20は、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本の一次像を、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本の二次像として結像するように構成されている。なお、図5において、一次結像面IM1は省略している。
The relay
なお、可変開口絞りASは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間にあり、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。また、可変開口絞りASは、上記のズーム観察光学系10のNAと略同等のNAとなるように絞り径を可変させている。
The variable aperture stop AS is located between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is disposed at a position substantially conjugate with the rear focal position (pupil position) P1 of the
表2に第2実施例における各諸元の表を示す。なお、表2における面番号1〜25は、図5に示す面1〜25に対応している。
Table 2 shows a table of specifications in the second embodiment. Note that
なお、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL13(面番号7,8に該当)を有している。また、第3レンズ群G3は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL32、L33(面番号19,20及び面番号21,22)を有している。
The first lens group G1 is a convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 1 <1.6 and νd 1 > 65, where the refractive index for the d-line is nd 1 and the Abbe number is νd 1. And a biconvex lens L13 (corresponding to surface
(表2)
[面データ]
f=100
面番号 r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 対物胴付面OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 対物レンズ瞳面P1
3 0.0000 22.0000 1.000000 光路分割素子M1
4 -32.3500 2.0000 1.772789 49.45
5 -38.5266 0.5000 1.000000
6 74.2146 2.0000 1.772789 49.45
7 36.8537 6.0000 1.497820 82.52
8 -52.4711 20.0000 1.000000
9 0.0000 111.0000 1.000000 折り曲げミラーM2
10 199.9465 2.0000 1.804540 39.61
11 22.9204 9.0000 1.620409 60.14
12 -25.2396 0.5000 1.000000
13 15.3842 6.0000 1.620409 60.14
14 91.2852 11.5000 1.000000
15 -10.6556 1.5000 1.672700 32.17
16 7.3459 1.0000 1.000000
17 0.0000 7.5000 1.000000 可変開口絞りAS
18 43.3704 1.5000 1.696800 55.60
19 19.4161 6.5000 1.497820 82.52
20 -10.6155 0.5000 1.000000
21 6037.7963 6.0000 1.497820 82.52
22 -10.2993 1.5000 1.696800 55.60
23 -40.2639 0.5000 1.000000
24 55.2268 3.0000 1.589130 61.09
25 -78.8452 46.0756 1.000000
[各種データ]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fai 1.3000 4.2000
[条件式]
f1=105.3067
ΣD=288.0756
f11=-304.0255
r1=-32.3500
DP=42.0000
f1P=44.4798
f3=16.5477
f3P=14.8550,20.6605
条件式(1) f1/ΣD=0.3656
条件式(2) f1/|f11|=0.3464
条件式(3) r1/DP=-0.7702
条件式(4) f1P/f1=0.4224
条件式(5) f3P/f3=0.8977,1.2485
(Table 2)
[Surface data]
f = 100
Surface number r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 Surface with objective cylinder OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 Objective lens pupil plane P1
3 0.0000 22.0000 1.000000 Optical path splitter M1
4 -32.3500 2.0000 1.772789 49.45
5 -38.5266 0.5000 1.000000
6 74.2146 2.0000 1.772789 49.45
7 36.8537 6.0000 1.497820 82.52
8 -52.4711 20.0000 1.000000
9 0.0000 111.0000 1.000000 Bending mirror M2
10 199.9465 2.0000 1.804540 39.61
11 22.9204 9.0000 1.620409 60.14
12 -25.2396 0.5000 1.000000
13 15.3842 6.0000 1.620409 60.14
14 91.2852 11.5000 1.000000
15 -10.6556 1.5000 1.672700 32.17
16 7.3459 1.0000 1.000000
17 0.0000 7.5000 1.000000 Variable aperture stop AS
18 43.3704 1.5000 1.696800 55.60
19 19.4161 6.5000 1.497820 82.52
20 -10.6155 0.5000 1.000000
21 6037.7963 6.0000 1.497820 82.52
22 -10.2993 1.5000 1.696800 55.60
23 -40.2639 0.5000 1.000000
24 55.2268 3.0000 1.589130 61.09
25 -78.8452 46.0756 1.000000
[Various data]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fai 1.3000 4.2000
[Conditional expression]
f1 = 105.3067
ΣD = 288.0756
f11 = -304.0255
r1 = -32.3500
DP = 42.0000
f1P = 44.4798
f3 = 16.5477
f3P = 14.8550,20.6605
Conditional expression (1) f1 / ΣD = 0.3656
Conditional expression (2) f1 / | f11 | = 0.3464
Conditional expression (3) r1 / DP = -0.7702
Conditional expression (4) f1P / f1 = 0.4224
Conditional expression (5) f3P / f3 = 0.8977,1.2485
表2に示す諸元の表から、第2実施例に係るリレー光学系20では、上記条件式(1)〜(5)を全て満たすことが分かる。
From the specification table shown in Table 2, it can be seen that the relay
図6は、第2実施例に係るリレー光学系20においてズーム観察光学系の倍率が1倍の場合の諸収差図を示す。また、図7は、第2実施例に係るリレー光学系20において、ズーム観察光学系の倍率が8倍の場合の諸収差図を示す。図6及び図7に示す各収差図から明らかであるように、第2実施例に係るリレー光学系20では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
FIG. 6 shows various aberration diagrams when the magnification of the zoom observation optical system is 1 in the relay
(第3実施例)
第3実施例に係るリレー光学系20について、図8、図9、図10及び表3を用いて説明する。図8は、第3実施例に係るリレー光学系20のレンズ構成を示す断面図である。図8に示すように、第3実施例に係るリレー光学系20は、標本側から順に並んだ、(対物胴付面OPと、対物レンズ瞳面P1と、光路分割素子M1と、)正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。
(Third embodiment)
The relay
第1レンズ群G1は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズからなる前群GFと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなる後群GRとから構成される。第2レンズ群G2は、標本側から順に並んだ、両凸レンズL21と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22と像側に凹面を向けた正メニスカスレンズL23との接合レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、標本側から順に並んだ、両凹レンズL31と両凸レンズL32との接合レンズと、両凸レンズL33と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34との接合レンズと、両凸レンズL35とから構成される。 The first lens group G1 is composed of a front lens group GF composed of a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side and a cemented lens of a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side and a biconvex lens arranged in order from the sample side. It consists of rear group GR. The second lens group G2 includes a biconvex lens L21 arranged in order from the sample side, a cemented lens of a negative meniscus lens L22 having a concave surface on the image side and a positive meniscus lens L23 having a concave surface on the image side, and an image side. And a negative meniscus lens L24 having a concave surface facing the surface. The third lens group G3 includes a cemented lens of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, a cemented lens of a biconvex lens L33 and a negative meniscus lens L34 having a convex surface facing the image side, and a biconvex lens arranged in order from the sample side. L35.
このような構成の本実施例に係るリレー光学系20は、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本の一次像を、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本の二次像として結像するように構成されている。なお、図8において、一次結像面IM1は省略している。
The relay
なお、可変開口絞りASは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間にあり、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。また、可変開口絞りASは、上記のズーム観察光学系10のNAと略同等のNAとなるように絞り径を可変させている。
The variable aperture stop AS is located between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is disposed at a position substantially conjugate with the rear focal position (pupil position) P1 of the
表3に第3実施例における各諸元の表を示す。なお、表3における面番号1〜25は、図8に示す面1〜25に対応している。
Table 3 shows a table of specifications in the third embodiment. The
なお、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL13(面番号7,8に該当)を有している。また、第3レンズ群G3は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL32、L33(面番号19,20及び面番号21,22)を有している。
The first lens group G1 is a convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 1 <1.6 and νd 1 > 65, where the refractive index for the d-line is nd 1 and the Abbe number is νd 1. And a biconvex lens L13 (corresponding to surface
(表3)
[面データ]
f=100
面番号 r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 対物胴付面OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 対物レンズ瞳面P1
3 0.0000 21.0000 1.000000 光路分割素子M1
4 -20.2304 2.5000 1.603110 60.64
5 -19.8760 0.5000 1.000000
6 108.9076 2.0000 1.696800 55.60
7 23.8144 6.5000 1.497820 82.52
8 -48.7242 20.0000 1.000000
9 0.0000 116.0000 1.000000 折り曲げミラーM2
10 48.4606 5.0000 1.772789 49.45
11 -57.8797 0.5000 1.000000
12 14.6823 2.0000 1.803840 33.89
13 9.2641 7.0000 1.497820 82.52
14 44.1853 9.5000 1.000000
15 9.0517 2.0000 1.795040 28.56
16 4.8144 4.0000 1.000000
17 0.0000 4.5000 1.000000 可変開口絞りAS
18 -7.2597 1.5000 1.696800 55.60
19 14.7837 5.0000 1.497820 82.52
20 -8.8545 0.5000 1.000000
21 25.5080 7.0000 1.497820 82.52
22 -8.3365 1.5000 1.516800 64.10
23 -25.8610 0.5000 1.000000
24 598.5743 3.0000 1.603110 60.64
25 -49.7391 48.1261 1.000000
[各種データ]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.5500 5.2200
[条件式]
f1=94.6988
ΣD=290.1261
f11=514.8870
r1=-20.2304
DP=41.0000
f1P=33.1187
f3=22.4936
f3P=13.5528,11.9652
条件式(1) f1/ΣD=0.3264
条件式(2) f1/|f11|=0.1839
条件式(3) r1/DP=-0.4934
条件式(4) f1P/f1=0.3497
条件式(5) f3P/f3=0.6025,0.5319
(Table 3)
[Surface data]
f = 100
Surface number r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 Surface with objective cylinder OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 Objective lens pupil plane P1
3 0.0000 21.0000 1.000000 Optical path splitter M1
4 -20.2304 2.5000 1.603110 60.64
5 -19.8760 0.5000 1.000000
6 108.9076 2.0000 1.696800 55.60
7 23.8144 6.5000 1.497820 82.52
8 -48.7242 20.0000 1.000000
9 0.0000 116.0000 1.000000 Bending mirror M2
10 48.4606 5.0000 1.772789 49.45
11 -57.8797 0.5000 1.000000
12 14.6823 2.0000 1.803840 33.89
13 9.2641 7.0000 1.497820 82.52
14 44.1853 9.5000 1.000000
15 9.0517 2.0000 1.795040 28.56
16 4.8144 4.0000 1.000000
17 0.0000 4.5000 1.000000 Variable aperture stop AS
18 -7.2597 1.5000 1.696800 55.60
19 14.7837 5.0000 1.497820 82.52
20 -8.8545 0.5000 1.000000
21 25.5080 7.0000 1.497820 82.52
22 -8.3365 1.5000 1.516800 64.10
23 -25.8610 0.5000 1.000000
24 598.5743 3.0000 1.603110 60.64
25 -49.7391 48.1261 1.000000
[Various data]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.5500 5.2200
[Conditional expression]
f1 = 94.6988
ΣD = 290.1261
f11 = 514.8870
r1 = -20.2304
DP = 41.0000
f1P = 33.1187
f3 = 22.4936
f3P = 13.5528,11.9652
Conditional expression (1) f1 / ΣD = 0.3264
Conditional expression (2) f1 / | f11 | = 0.1839
Conditional expression (3) r1 / DP = −0.4934
Conditional expression (4) f1P / f1 = 0.3497
Conditional expression (5) f3P / f3 = 0.6025,0.5319
表3に示す諸元の表から、第3実施例に係るリレー光学系20では、上記条件式(1)〜(5)を全て満たすことが分かる。
From the table of specifications shown in Table 3, it can be seen that the relay
図9は、第3実施例に係るリレー光学系20においてズーム観察光学系の倍率が1倍の場合の諸収差図を示す。また、図10は、第3実施例に係るリレー光学系20において、ズーム観察光学系の倍率が8倍の場合の諸収差図を示す。図9及び図10に示す各収差図から明らかであるように、第3実施例に係るリレー光学系20では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
FIG. 9 shows various aberration diagrams when the magnification of the zoom observation optical system is 1 in the relay
(第4実施例)
第4実施例に係るリレー光学系20について、図11、図12、図13及び表4を用いて説明する。図11は、第4実施例に係るリレー光学系20のレンズ構成を示す断面図である。図11に示すように、第4実施例に係るリレー光学系20は、標本側から順に並んだ、(対物胴付面OPと、対物レンズ瞳面P1と、光路分割素子M1と、)正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。
(Fourth embodiment)
The relay
第1レンズ群G1は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL11からなる前群GFと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL12と両凸レンズL13との接合レンズからなる後群GRとから構成される。第2レンズ群G2は、標本側から順に並んだ、両凸レンズL21と、像面に凹面を向けた正メニスカスレンズL22と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL23と像面に凹面を向けた正メニスカスレンズL24との接合レンズとから構成される。第3レンズ群G3は、標本側から順に並んだ、両凹レンズL31と両凸レンズL32との接合レンズと、両凸レンズL33と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34との接合レンズと、両凸レンズL35とから構成される。 The first lens group G1 is formed by joining a front group GF including a positive meniscus lens L11 having a convex surface toward the image side and a negative meniscus lens L12 having a concave surface toward the image side and a biconvex lens L13, which are arranged in order from the sample side. The rear group GR is composed of lenses. The second lens group G2 includes a biconvex lens L21, a positive meniscus lens L22 having a concave surface facing the image surface, a negative meniscus lens L23 having a concave surface facing the image side, and a concave surface facing the image surface. And a cemented lens with a positive meniscus lens L24. The third lens group G3 includes a cemented lens of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, a cemented lens of a biconvex lens L33 and a negative meniscus lens L34 having a convex surface facing the image side, and a biconvex lens arranged in order from the sample side. L35.
このような構成の本実施例に係るリレー光学系20は、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本の一次像を、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本の二次像として結像するように構成されている。なお、図11において、一次結像面IM1は省略している。
The relay
なお、可変開口絞りASは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間にあり、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。また、可変開口絞りASは、上記のズーム観察光学系10のNAと略同等のNAとなるように絞り径を可変させている。
The variable aperture stop AS is located between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is disposed at a position substantially conjugate with the rear focal position (pupil position) P1 of the
表4に第4実施例における各諸元の表を示す。なお、表4における面番号1〜25は、図11に示す面1〜25に対応している。 Table 4 shows a table of specifications in the fourth embodiment. In addition, the surface numbers 1-25 in Table 4 respond | correspond to the surfaces 1-25 shown in FIG.
なお、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL13(面番号7,8に該当)を有している。また、第3レンズ群は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL32、L33(面番号19,20及び面番号21,22)を有している。
The first lens group G1 is a convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 1 <1.6 and νd 1 > 65, where the refractive index for the d-line is nd 1 and the Abbe number is νd 1. And a biconvex lens L13 (corresponding to surface
(表4)
[面データ]
f=100
面番号 r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 対物胴付面OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 対物レンズ瞳面P1
3 0.0000 20.0000 1.000000 光路分割素子M1
4 -36.4068 3.0000 1.603110 60.64
5 -27.8309 0.5000 1.000000
6 79.3604 2.0000 1.696800 55.60
7 19.8162 6.5000 1.497820 82.52
8 -88.7678 20.0000 1.000000
9 0.0000 101.0000 1.000000 折り曲げミラーM2
10 414.9002 3.0000 1.603110 60.64
11 -119.0380 0.5000 1.000000
12 35.0921 4.0000 1.603110 60.64
13 149.1508 0.5000 1.000000
14 17.1128 2.0000 1.696800 55.60
15 11.0615 8.0000 1.497820 82.52
16 124.9941 19.0000 1.000000
17 0.0000 3.0000 1.000000 可変開口絞りAS
18 -4.2897 2.0000 1.654115 39.68
19 25.2398 7.0000 1.497820 82.52
20 -9.4297 1.0000 1.000000
21 88.2580 7.5000 1.497820 82.52
22 -10.5071 1.5000 1.516800 64.10
23 -18.6000 1.0000 1.000000
24 186.1969 3.0000 1.603110 60.64
25 -70.9628 56.3995 1.000000
[各種データ]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.5400 4.9800
[条件式]
f1=97.9460
ΣD=292.3995
f11=173.1174
r1=-36.4068
DP=40.0000
f1P=33.2020
f3=25.8344
f3P=19.3491,14.7820
条件式(1) f1/ΣD=0.3350
条件式(2) f1/|f11|=0.5658
条件式(3) r1/DP=-0.9102
条件式(4) f1P/f1=0.3390
条件式(5) f3P/f3=0.7490,0.5722
(Table 4)
[Surface data]
f = 100
Surface number r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 Surface with objective cylinder OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 Objective lens pupil plane P1
3 0.0000 20.0000 1.000000 Optical path splitter M1
4 -36.4068 3.0000 1.603110 60.64
5 -27.8309 0.5000 1.000000
6 79.3604 2.0000 1.696800 55.60
7 19.8162 6.5000 1.497820 82.52
8 -88.7678 20.0000 1.000000
9 0.0000 101.0000 1.000000 Bending mirror M2
10 414.9002 3.0000 1.603110 60.64
11 -119.0380 0.5000 1.000000
12 35.0921 4.0000 1.603110 60.64
13 149.1508 0.5000 1.000000
14 17.1128 2.0000 1.696800 55.60
15 11.0615 8.0000 1.497820 82.52
16 124.9941 19.0000 1.000000
17 0.0000 3.0000 1.000000 Variable aperture stop AS
18 -4.2897 2.0000 1.654115 39.68
19 25.2398 7.0000 1.497820 82.52
20 -9.4297 1.0000 1.000000
21 88.2580 7.5000 1.497820 82.52
22 -10.5071 1.5000 1.516800 64.10
23 -18.6000 1.0000 1.000000
24 186.1969 3.0000 1.603110 60.64
25 -70.9628 56.3995 1.000000
[Various data]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.5400 4.9800
[Conditional expression]
f1 = 97.9460
ΣD = 292.3995
f11 = 173.1174
r1 = -36.4068
DP = 40.0000
f1P = 33.2020
f3 = 25.8344
f3P = 19.3491,14.7820
Conditional expression (1) f1 / ΣD = 0.3350
Conditional expression (2) f1 / | f11 | = 0.5658
Conditional expression (3) r1 / DP = -0.9102
Conditional expression (4) f1P / f1 = 0.3390
Conditional expression (5) f3P / f3 = 0.7490,0.5722
表4に示す諸元の表から、第4実施例に係るリレー光学系20では、上記条件式(1)〜(5)を全て満たすことが分かる。
It can be seen from the table of specifications shown in Table 4 that the relay
図12は、第4実施例に係るリレー光学系20においてズーム観察光学系の倍率が1倍の場合の諸収差図を示す。また、図13は、第4実施例に係るリレー光学系20において、ズーム観察光学系の倍率が8倍の場合の諸収差図を示す。図12及び図13に示す各収差図から明らかであるように、第4実施例に係るリレー光学系20では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
FIG. 12 shows various aberration diagrams when the magnification of the zoom observation optical system is 1 in the relay
(第5実施例)
第5実施例に係るリレー光学系20について、図14、図15、図16及び表5を用いて説明する。図14は、第5実施例に係るリレー光学系20のレンズ構成を示す断面図である。図14に示すように、第5実施例に係るリレー光学系20は、標本側から順に並んだ、(対物胴付面OPと、対物レンズ瞳面P1と、光路分割素子M1と、)正の屈折力を有する第1レンズ群G1と、折り曲げミラーM2と、正の屈折力を有する第2レンズ群G2と、可変開口絞りASと、正の屈折力を有する第3レンズ群G3とを有して構成される。
(5th Example)
A relay
第1レンズ群G1は、標本側から順に並んだ、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL11と像側に凸面を向けた正メニスカスレンズL12との接合レンズからなる前群GFと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL13と両凸レンズL14との接合レンズからなる後群GRとから構成される。第2レンズ群G2は、標本側から順に並んだ、両凸レンズL21と、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL22と像面に凹面を向けた正メニスカスレンズL23との接合レンズと、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズL24とから構成される。第3レンズ群G3は、標本側から順に並んだ、両凹レンズL31と両凸レンズL32との接合レンズと、両凸レンズL33と像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL34との接合レンズと、像面に凸面を向けた正メニスカスレンズL35とから構成される。 The first lens group G1 includes a front group GF that is arranged in order from the sample side and includes a cemented lens of a negative meniscus lens L11 having a convex surface facing the image side and a positive meniscus lens L12 having a convex surface facing the image side. And a rear group GR composed of a cemented lens of a negative meniscus lens L13 having a concave surface facing the lens and a biconvex lens L14. The second lens group G2 includes a biconvex lens L21 arranged in order from the sample side, a cemented lens of a negative meniscus lens L22 having a concave surface on the image side and a positive meniscus lens L23 having a concave surface on the image surface, and an image side. And a negative meniscus lens L24 having a concave surface facing the surface. The third lens group G3 includes a cemented lens composed of a biconcave lens L31 and a biconvex lens L32, a cemented lens composed of a biconvex lens L33 and a negative meniscus lens L34 having a convex surface facing the image side, and an image plane, which are arranged in order from the sample side. And a positive meniscus lens L35 having a convex surface.
このような構成の本実施例に係るリレー光学系20は、第1レンズ群G1により一次結像面IM1に結像される標本の一次像を、第2レンズ群G2及び第3レンズ群G3により二次結像面IM2に標本の二次像として結像するように構成されている。なお、図14において、一次結像面IM1は省略している。
The relay
なお、可変開口絞りASは、第2レンズ群G2と第3レンズ群G3との間にあり、対物レンズ11の後側焦点位置(瞳位置)P1とほぼ共役な位置に配置されている。また、可変開口絞りASは、上記のズーム観察光学系10のNAと略同等のNAとなるように絞り径を可変させている。
The variable aperture stop AS is located between the second lens group G2 and the third lens group G3, and is disposed at a position substantially conjugate with the rear focal position (pupil position) P1 of the
表5に第5実施例における各諸元の表を示す。なお、表5における面番号1〜26は、図14に示す面1〜26に対応している。 Table 5 shows a table of specifications in the fifth embodiment. In addition, the surface numbers 1-26 in Table 5 respond | correspond to the surfaces 1-26 shown in FIG.
なお、第1レンズ群G1は、d線に対する屈折率をnd1とし、アッベ数をνd1としたとき、nd1<1.6、νd1>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL14(面番号8,9に該当)を有している。また、第3レンズ群は、d線に対する屈折率をnd3とし、アッベ数をνd3としたとき、nd3<1.6、νd3>65の条件を満足する硝材を使用した凸レンズとして、両凸レンズL32、L33(面番号20,21及び面番号22,23)を有している。
The first lens group G1 is a convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 1 <1.6 and νd 1 > 65, where the refractive index for the d-line is nd 1 and the Abbe number is νd 1. And a biconvex lens L14 (corresponding to surface
(表5)
[面データ]
f=100
面番号 r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 対物胴付面OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 対物レンズ瞳面P1
3 0.0000 19.0000 1.000000 光路分割素子M1
4 -24.2006 1.5000 1.613397 44.27
5 -162.7555 4.5000 1.622801 57.03
6 -24.1968 0.5000 1.000000
7 77.0175 2.0000 1.651599 58.50
8 23.0015 6.0000 1.497820 82.52
9 -102.0144 19.0000 1.000000
10 0.0000 117.0000 1.000000 折り曲げミラーM2
11 27.0523 5.5000 1.804109 46.54
12 -234.9228 0.5000 1.000000
13 14.3489 2.0000 1.803840 33.89
14 8.4727 7.0000 1.497820 82.52
15 25.4793 8.5000 1.000000
16 6.7106 2.0000 1.772789 49.45
17 4.2414 4.0000 1.000000
18 0.0000 4.0000 1.000000
19 -7.0758 1.5000 1.696800 55.60
20 19.5826 5.0000 1.497820 82.52
21 -8.9714 0.5000 1.000000
22 41.9846 6.0000 1.497820 82.52
23 -8.6335 1.5000 1.516800 64.10
24 -21.7393 0.5000 1.000000
25 -1742.3133 3.5000 1.603110 60.64
26 -32.7677 48.1115 1.000000
[各種データ]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.4300 4.8000
[条件式]
f1=100.4309
ΣD=289.6115
f11=363.1974
r1=-24.2006
DP=39.0000
f1P=38.3145
f3=20.8178
f3P=14.9745,13.1230
条件式(1) f1/ΣD=0.3468
条件式(2) f1/|f11|=0.2765
条件式(3) r1/DP=-0.6205
条件式(4) f1P/f1=0.3815
条件式(5) f3P/f3=0.7193,0.6304
(Table 5)
[Surface data]
f = 100
Surface number r d nd νd
1 0.0000 10.0000 1.000000 Surface with objective cylinder OP
2 0.0000 20.0000 1.000000 Objective lens pupil plane P1
3 0.0000 19.0000 1.000000 Optical path splitter M1
4 -24.2006 1.5000 1.613397 44.27
5 -162.7555 4.5000 1.622801 57.03
6 -24.1968 0.5000 1.000000
7 77.0175 2.0000 1.651599 58.50
8 23.0015 6.0000 1.497820 82.52
9 -102.0144 19.0000 1.000000
10 0.0000 117.0000 1.000000 Bending mirror M2
11 27.0523 5.5000 1.804109 46.54
12 -234.9228 0.5000 1.000000
13 14.3489 2.0000 1.803840 33.89
14 8.4727 7.0000 1.497820 82.52
15 25.4793 8.5000 1.000000
16 6.7106 2.0000 1.772789 49.45
17 4.2414 4.0000 1.000000
18 0.0000 4.0000 1.000000
19 -7.0758 1.5000 1.696800 55.60
20 19.5826 5.0000 1.497820 82.52
21 -8.9714 0.5000 1.000000
22 41.9846 6.0000 1.497820 82.52
23 -8.6335 1.5000 1.516800 64.10
24 -21.7393 0.5000 1.000000
25 -1742.3133 3.5000 1.603110 60.64
26 -32.7677 48.1115 1.000000
[Various data]
M 1.0000 8.0000
Y 9.0000 1.1250
Fa 1.4300 4.8000
[Conditional expression]
f1 = 100.4309
ΣD = 289.6115
f11 = 363.1974
r1 = -24.2006
DP = 39.0000
f1P = 38.3145
f3 = 20.8178
f3P = 14.9745, 13.1230
Conditional expression (1) f1 / ΣD = 0.3468
Conditional expression (2) f1 / | f11 | = 0.2765
Conditional expression (3) r1 / DP = −0.6205
Conditional expression (4) f1P / f1 = 0.3815
Conditional expression (5) f3P / f3 = 0.7193,0.6304
表5に示す諸元の表から、第5実施例に係るリレー光学系20では、上記条件式(1)〜(5)を全て満たすことが分かる。
From the table of specifications shown in Table 5, it can be seen that the relay
図15は、第5実施例に係るリレー光学系20においてズーム観察光学系の倍率が1倍の場合の諸収差図を示す。また、図16は、第5実施例に係るリレー光学系20において、ズーム観察光学系の倍率が8倍の場合の諸収差図を示す。図15及び図16に示す各収差図から明らかであるように、第5実施例に係るリレー光学系20では、諸収差が良好に補正され、優れた結像性能が確保されていることが分かる。
FIG. 15 shows various aberration diagrams when the magnification of the zoom observation optical system is 1 in the relay
以上のような構成を有する本発明によれば、対物レンズ11を有するズーム観察光学系10において、共焦点観察光学系30の使用を可能とするために、ズーム観察光学系10の変倍に伴う対物レンズ11の瞳位置の変動を抑えつつ、該対物レンズ11で形成された標本10A像を共焦点観察光学系30に良好に伝達することができる、リレー光学系20を提供することができる。
According to the present invention having the above-described configuration, in the zoom observation
なお、以上のような本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明に係る要旨を逸脱しない範囲であれば適宜改良可能である。 The present invention as described above is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved as long as it does not depart from the gist of the present invention.
1 顕微鏡装置
10 ズーム観察光学系
10A 標本
11 対物レンズ
12 第1可変開口絞り
13 アフォーカルズーム系
14 結像光学系
I 像面
M1 光路分割素子
20 リレー光学系
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
AS 可変開口絞り
M2 折り曲げミラー
30 共焦点観察光学系
31 走査光学系
GS 走査レンズ
P1 対物レンズの瞳位置
P2 対物レンズの瞳共役面
IM1 一次結像面
IM2 二次結像面
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記リレー光学系は、
前記光路分割素子側より順に並んだ、正の屈折力を有する第1レンズ群と、正の屈折力を有する第2レンズ群と、可変開口絞りと、正の屈折力を有する第3レンズ群とを有し、
前記第1レンズ群により一次結像面に結像される前記標本の一次像を、前記第2レンズ群と前記第3レンズ群により二次結像面に前記標本の二次像として結像させるとともに、
前記可変開口絞りを前記対物レンズの後側焦点位置とほぼ共役な位置に配置することを特徴とするリレー光学系。 An objective lens, a zoom observation optical system, and a confocal observation optical system, and the light emitted from the specimen emitted from the objective lens is transmitted to the zoom observation optical system and the confocal observation optical system by an optical path dividing element. In the microscope apparatus configured to guide, a relay optical system is disposed between the optical path splitting element and the confocal observation optical system,
The relay optical system is
A first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a positive refractive power, a variable aperture stop, and a third lens group having a positive refractive power, which are arranged in order from the optical path dividing element side. Have
The primary image of the specimen imaged on the primary imaging plane by the first lens group is imaged as a secondary image of the specimen on the secondary imaging plane by the second lens group and the third lens group. With
A relay optical system, wherein the variable aperture stop is disposed at a position substantially conjugate with a rear focal position of the objective lens.
0.25<f1/ΣD<0.4
の条件を満足することを特徴とする請求項1に記載のリレー光学系。 When the distance from the back focal position of the objective lens to the secondary imaging plane is ΣD, and the focal length of the first lens group is f1, the following formula 0.25 <f1 / ΣD <0.4
The relay optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記前群は、前記光路分割素子側に凹面を向けた1枚のメニスカスレンズ、または前記光路分割素子側に凹面を向けた全体としてメニスカス形状の接合レンズから構成されることを特徴とする請求項1または2に記載のリレー光学系。 The first lens group has a front group having a weak positive or negative refractive power, and a rear group having a positive refractive power, arranged in order from the optical path dividing element side,
The front group includes a single meniscus lens having a concave surface facing the optical path dividing element, or a meniscus cemented lens as a whole with the concave surface facing the optical path dividing element. The relay optical system according to 1 or 2.
f1/|f11|<0.7
−1.2<r1/DP<−0.4
の条件を満足することを特徴とする請求項3に記載のリレー光学系。 The focal length of the front group of the first lens group is f11, the distance from the rear focal position (pupil position) of the objective lens to the most specimen-side surface of the front group is DP, and the most specimen of the front group When the radius of curvature of the surface on the side is r1, the following expression f1 / | f11 | <0.7
−1.2 <r1 / DP <−0.4
The relay optical system according to claim 3, wherein the following condition is satisfied.
前記第1レンズ群の焦点距離をf1とし、前記第1レンズ群の前記凸レンズの焦点距離をf1Pとしたとき、
0.25<f1P/f1<0.5
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のリレー光学系。 Wherein the first lens group, the refractive index at the d-line as a nd 1, when the Abbe number was νd 1, nd 1 <1.6, νd 1> at least a convex lens using glass material which satisfies the condition of 65 Have
When the focal length of the first lens group is f1, and the focal length of the convex lens of the first lens group is f1P,
0.25 <f1P / f1 <0.5
The relay optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記第3レンズ群の焦点距離をf3とし、前記第3レンズ群の前記凸レンズの焦点距離をf3Pとしたとき、
0.4<f3P/f3<1.5
の条件を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリレー光学系。
The third lens group includes at least one convex lens using a glass material that satisfies the conditions of nd 3 <1.6 and νd 3 > 65, where the refractive index for d-line is nd 3 and the Abbe number is νd 3. Have
When the focal length of the third lens group is f3 and the focal length of the convex lens of the third lens group is f3P,
0.4 <f3P / f3 <1.5
The relay optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008042710A JP2009198955A (en) | 2008-02-25 | 2008-02-25 | Relay optical system |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017221333A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | オリンパス株式会社 | Pupil relay optical system for microscopes, and microscope device |
CN108254853A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-06 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and its real-time focusing method |
-
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- 2008-02-25 JP JP2008042710A patent/JP2009198955A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2017221333A1 (en) * | 2016-06-21 | 2017-12-28 | オリンパス株式会社 | Pupil relay optical system for microscopes, and microscope device |
US11150454B2 (en) | 2016-06-21 | 2021-10-19 | Olympus Corporation | Microscope pupil relay optical system and microscope device |
CN108254853A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-06 | 宁波舜宇仪器有限公司 | A kind of micro imaging system and its real-time focusing method |
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