JP2021092618A - アダプタ光学系および焦点距離可変光学系 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、図3は、顕微鏡システムに構築される焦点距離可変光学系の従来例を示している。図3に示す焦点距離可変光学系100は、対象物Sからの光を平行光束にする結像レンズ91と、結像レンズ91からの平行光束を結像させて中間像を形成する結像レンズ92と、中間像をリレーして液体共振式レンズ93へ入射させる第1リレーレンズ94と、液体共振式レンズ93を経た光を撮像素子96に結像させる第2リレーレンズ95とを備えている。
しかし、結像レンズには様々な種類が存在しており、図3に例示する焦点距離可変光学系を構築することに対して、現場に既存の結像レンズが適しているとは限られない。具体的には、図3に例示する焦点距離可変光学系100において、結像レンズ91は像側テレセントリックレンズであるが、一般的な顕微鏡システムの結像レンズは、物体側テレセントリックレンズであり、一般的なカメラの結像レンズは、両側とも非テレセントリックである。
また、液体共振式レンズを供給する供給元は、様々な種類の結像レンズに対して液体共振式レンズを組み合わせ可能にするために、リレー光学系を構成するための様々な種類のアダプタ用レンズを準備する必要があり、部品管理が煩雑になる。
また、本発明のアダプタ光学系では、光学部品と共に有限遠補正光学系または無限遠補正光学系を構成する1以上のレンズを、第2レンズユニットとしてユニット化している。この第2レンズユニットは、第1レンズユニットの存在により、対物レンズの種類に関わらず、光学部品に応じた光学設計が選択される。
また、様々な種類の結像レンズに対して光学部品を組み合わせ可能に準備する場合、第2レンズユニットを共通化できるため、各種結像レンズに合わせて設計された各種第1レンズユニットと、共通の第2レンズユニットとを準備すればよく、部品管理が容易になる。
しがたって、本発明のアダプタ光学系を利用することにより、様々な結像レンズに対して所定の光学部品を容易に組み合わせることができる。
これにより、結像レンズまたは第1レンズユニットから出射される反射光の主光線は、光軸に沿った状態のまま、第2レンズユニットに入射するため、第2レンズユニットおよび光学部品を経由した後の反射光を好適に結像させることができる。
本発明の焦点距離可変光学系は、前述した本発明のアダプタ光学系の効果と同様の理由により、様々な種類の結像レンズに対して容易に取り付けることができる。
本実施形態のアダプタ光学系1A,1Bは、第2レンズユニット12を共に有しており、結像レンズ2A,2Bの種類に応じて、第2レンズユニット12に対する第1レンズユニット11の追加有無が選択される。
以下、アダプタ光学系1A,1Bの使用例として、焦点距離可変光学系10A,10Bについて説明する。
図1に示すように、焦点距離可変光学系10Aは、アダプタ光学系1Aと、液体共振式レンズ3とを備えており、結像レンズ2Aに取り付けられることにより、対象物Sの画像を検出する画像検出装置などに適用される。
焦点距離可変光学系10Aを通過する光の合焦位置Pfは、結像レンズ2Aの焦点距離を基本としつつ、液体共振式レンズ3の屈折率の変化と共に周期的に変化する。
第1レンズユニット11の光学設計は、結像レンズ2Aの光学設計によって定まる。すなわち、第1レンズユニット11の光学設計は、結像レンズ2Aを通過した光の主光線を光軸Aに沿った方向に変換できるように、結像レンズ2Aに応じて選択される。また、第1レンズユニット11は、光軸Aに沿った方向の位置を調整可能であってもよい。
また、第2レンズユニット12は、液体共振式レンズ3と共に有限遠補正光学系を構成しており、第1レンズユニット11側から入射する光を液体共振式レンズ3を通過した位置で結像させる。なお、結像位置には、画像検出装置が有するカメラの撮像素子4が配置される。
第2レンズユニット12の光学設計は、結像レンズ2Aの種類に関わらず、液体共振式レンズ3に応じて選択される。
なお、図1では、アダプタ光学系1Aを通過する結像光束IBおよび結像光線IRを例示している。
図2に示すように、焦点距離可変光学系10Bは、アダプタ光学系1Bと、液体共振式レンズ3とを備えており、前述の結像レンズ2Aとは異なる種類の結像レンズ2Bに取り付けられる。
このアダプタ光学系1Bにおいても、第2レンズユニット12は、結像レンズ2Bの種類に関わらず、液体共振式レンズ3に応じた光学設計が選択される。
なお、図2では、アダプタ光学系1Bを通過する結像光束IBおよび結像光線IRを例示している。
前述したアダプタ光学系1Aでは、結像レンズ2Aを通過した反射光の主光線を光軸Aに平行になるように変換するレンズ11aを、第1レンズユニット11としてユニット化しており、アダプタ光学系1Aから第1レンズユニット11を取り外すことで、アダプタ光学系1Bを構成することができる。これにより、結像レンズ2A,2Bの種類(レンズ出射側の主光線が光軸Aに沿っているか否か)に応じて、第1レンズユニット11の着脱を選択することができる。レンズ出射側の主光線が光軸に沿っていない結像レンズ2Aを用いる場合、当該結像レンズ2Aに合わせて光学設計された第1レンズユニット11を用いる。また、レンズ出射側の主光線が光軸に沿っている結像レンズ2Bを用いる場合、第1レンズユニット11は不要である。
また、前述したアダプタ光学系1A,1Bでは、液体共振式レンズ3と共に有限遠補正光学系を構成するレンズ12a〜12dを、第2レンズユニット12としてユニット化している。この第2レンズユニット12は、第1レンズユニット11の存在により、結像レンズ2A,2Bの種類に関わらず、液体共振式レンズ3に応じた光学設計が選択される。
また、様々な種類の結像レンズ2A,2Bに対して液体共振式レンズ3を組み合わせ可能に準備する場合、第2レンズユニット12を共通化できるため、各種結像レンズ2Aに合わせて設計された各種第1レンズユニット11と、共通の第2レンズユニット12とを準備すればよく、部品管理が容易になる。
しがたって、実施形態のアダプタ光学系1A,1Bを利用することにより、様々な結像レンズ2A,2Bに対して液体共振式レンズ3を容易に組み合わせることができる。
本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
Claims (3)
- 対象物で反射されて結像レンズを通過した反射光を所定の光学部品にまで導くアダプタ光学系であって、
前記結像レンズを通過した前記反射光が入射する位置に着脱可能に配置され、像側テレセントリック光学系を構成する第1レンズユニットと、
前記結像レンズまたは前記第1レンズユニットを通過した前記反射光が入射する位置に配置され、前記光学部品と共に有限遠補正光学系または無限遠補正光学系を構成する第2レンズユニットと、を備える
ことを特徴とするアダプタ光学系。 - 請求項1に記載のアダプタ光学系であって、
前記第2レンズユニットは、物体側テレセントリック光学系を構成する
ことを特徴とするアダプタ光学系。 - 対象物で反射されて結像レンズを通過した反射光が入射する焦点距離可変光学系であって、
液体共振式の焦点距離可変レンズと、
前記結像レンズを通過した前記反射光が入射する位置に着脱可能に配置され、像側テレセントリック光学系を構成する第1レンズユニットと、
前記結像レンズまたは前記第1レンズユニットを通過した前記反射光が入射する位置に配置され、前記焦点距離可変レンズと共に有限遠補正光学系または無限遠補正光学系を構成する第2レンズユニットと、を備える
ことを特徴とする焦点距離可変光学系。
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