JP2021113910A - 焦点距離可変光学系 - Google Patents

Abstract

【課題】顕微鏡の総合倍率を一定に保つリレーシステムを含みつつ、スキャンレンジおよびストレール比を確保した焦点距離可変光学系を提供する。【解決手段】焦点距離可変光学系１０は、対物レンズ２からの平行光束を集光して中間像を形成する結像レンズ３と、物体側から順に第１リレーレンズ４１および第２リレーレンズ４２を含み、中間像を無限遠にリレーするリレーシステム４と、第１リレーレンズ４１と第２リレーレンズ４２との間に配置される液体共振式のレンズシステム５と、を備え、レンズシステム５の前側主点は、対物レンズ２の射出瞳に対して共役になるように配置され、以下の式（１）を満足する。１．９０≦ｆＴｕｂｅ／ｆＲ１≦２．１５ ・・・（２）ただし、ｆＴｕｂｅ：結像レンズの焦点距離、ｆＲ１：第１リレーレンズ４１の焦点距離である。【選択図】図１

Description

本発明は、焦点距離可変光学系に関する。

近年、屈折率分布型の焦点距離可変レンズとして液体共振式のレンズシステムが開発されており、このレンズシステムを含んで構成された焦点距離可変光学系が知られている（例えば特許文献１参照）。この焦点距離可変光学系は、例えば顕微鏡の対物レンズと組み合わせて使用され、駆動信号に応じてレンズシステムの屈折率が周期的に変化することにより、対象物に対する合焦位置が周期的に変化する。

特に、特許文献１には、リレーシステムを含んで構成された焦点距離可変光学系が開示されている。具体的には、この焦点距離可変光学系では、対物レンズから結像レンズに平行光束が入射され、当該結像レンズが中間像を形成し、２つのリレーレンズが当該中間像をリレーしてカメラ等の撮像面に再結像させる。ここで、レンズシステムは、２つのリレーレンズの間に配置されており、対物レンズの射出瞳とレンズシステムの主点とは共役である。このような焦点距離可変光学系によれば、レンズシステムの焦点距離が変化している間であっても、顕微鏡の総合倍率を一定に保つことができる。

特開２０１９−０７４７２２号公報

しかし、特許文献１には、リレーシステムを含んだ焦点距離可変光学系の具体的な光学設計について開示されていない。
リレーシステムを含んだ焦点距離可変光学系において、結像レンズの焦点距離やリレーレンズの焦点距離などは、合焦位置の変動幅（スキャンレンジ）やストレール比などの性能に関わる。このため、これらのレンズのパワーバランスが適切に設定されないと、スキャンレンジやストレール比などの性能が悪化してしまう。

本発明の目的は、顕微鏡の総合倍率を一定に保つリレーシステムを含みつつ、スキャンレンジおよびストレール比を確保した焦点距離可変光学系を提供することにある。

本発明は、無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて用いられる焦点距離可変光学系であって、前記対物レンズからの平行光束を集光して中間像を形成する結像レンズと、物体側から順に第１リレーレンズおよび第２リレーレンズを含み、前記中間像を無限遠にリレーするリレーシステムと、前記第１リレーレンズと前記第２リレーレンズとの間に配置され、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、を備え、前記レンズシステムの前側主点は、前記対物レンズの射出瞳に対して共役になるように配置され、前記結像レンズの焦点距離をｆ_Ｔｕｂｅ、前記第１リレーレンズの焦点距離をｆ_Ｒ１とするとき、以下の式（１）を満足することを特徴とする焦点距離可変光学系。
１．９０≦ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１≦２．１５ ・・・（１）

本発明では、レンズシステムの前側主点が対物レンズの射出瞳に対して共役になるように配置される。このため、本発明の焦点距離可変光学系と対物レンズとを有する顕微鏡では、レンズシステムの焦点距離が変化している間であっても、顕微鏡の総合倍率や視野を一定に保つことができる。
また、本発明の焦点距離可変光学系を用いた顕微鏡では、第１リレーレンズの焦点距離ｆ_Ｒ１に対する結像レンズの焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅの比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が小さいほど、スキャンレンジが大きくなる。そこで、本発明では、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１を２．１５以下にすることで、実用的なスキャンレンジを確保することができる。
また、本発明の焦点距離可変光学系を用いた顕微鏡のストレール比を向上させるためには、レンズシステムの有効径に対するレンズシステムの入射瞳径の割合を小さくすることが望ましい。ここで、レンズシステムの入射瞳径は、前述の比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が大きいほど小さくなる。
そこで、本発明では、前述の比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１を１．９０以上に設定することで、レンズシステムの有効径に対するレンズシステムの入射瞳径の割合を十分に小さくすることができる。これにより、本発明の焦点距離可変光学系を用いた顕微鏡のストレール比が０．８以上になり、ほぼ無収差の状態を実現できる。
したがって、本発明では、前述の式（１）を満たす範囲であれば、顕微鏡の総合倍率を一定にするリレーシステムを含みつつ、スキャンレンジやストレール比などの性能を確保することができる。
なお、第２リレーレンズの焦点距離については、顕微鏡の総合倍率の設定に応じて、任意に設定することができる。

本発明の焦点距離可変光学系において、前記レンズシステムの前側端面から前記レンズシステムの前側主点までの距離をＸとするとき、以下の式（２）を満足することが好ましい。
Ｘ＜ｆ_Ｒ１≦２Ｘ・・・（２）
本発明の焦点距離可変光学系では、第１リレーレンズの焦点距離ｆ_Ｒ１がレンズシステムの前側端面からレンズシステムの前側主点までの距離Ｘよりも大きいことにより、第１リレーレンズとレンズシステムとが互いに干渉することを好適に防止できる。
また、本発明の焦点距離可変光学系を小型化するためには、第１リレーレンズの焦点距離ｆ_Ｒ１が前述の距離Ｘより大幅に大きくなることは好ましくない。本発明の焦点距離可変光学系では、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１が距離２Ｘ以下に設定されているため、焦点距離可変光学系１０を好適に小型化することができる。

本発明の焦点距離可変光学系において、前記第２リレーレンズの焦点距離をｆ_Ｒ２、倍率１倍の前記対物レンズの焦点距離をｆ_{ｏｂｊ１ｘ}とするとき、以下の式（３）を満足することが好ましい。
ｆ_Ｒ２＝ｆ_{ｏｂｊ１ｘ}×ｆ_Ｒ１／ｆ_Ｔｕｂｅ ・・・（３）
本発明の焦点距離可変光学系は、上述の式（３）を満たすことにより、等倍リレーシステムを構成する。これにより、本発明の焦点距離可変光学系を用いた顕微鏡の総合倍率は、対物レンズの倍率に基づいて通常に期待される倍率となる。

本発明の一実施形態の焦点距離可変光学系を含む焦点距離可変レンズ装置を示す模式図。 前記実施形態のレンズシステムを示す模式図。 結像レンズと第１リレーレンズとの間の焦点距離の比率に対するストレール比およびスキャンレンジを示すグラフ。

〔顕微鏡システムの構成〕
顕微鏡システム１の全体的な構成について説明する。
図１には、本実施形態の焦点距離可変光学系１０を含んで構成される顕微鏡システム１が示されている。顕微鏡システム１は、撮像領域におかれたワークの表面に対する合焦位置Ｚを周期的に変化させつつワークを撮像する装置である。

図１に示すように、顕微鏡システム１は、対物レンズ２と、レンズシステム５を含んで構成される焦点距離可変光学系１０と、対物レンズ２および焦点距離可変光学系１０を介して撮像を行う撮像部６と、照明部７とを備える。
なお、図１では図示を省略するが、顕微鏡システム１は、レンズシステム５を制御するレンズ制御部や、撮像部６により撮像された画像を処理する画像処理部などをさらに備えてもよい。

対物レンズ２は、１以上のレンズによって構成されており、ワークの表面に対向して配置される。この対物レンズ２は、無限遠補正型であり、ワークで反射された光を平行光束に変換して焦点距離可変光学系１０に入射させる。対物レンズ２の倍率および焦点距離は、特に限定されない。

焦点距離可変光学系１０は、対物レンズ２に組み合わせられるユニットを構成しており、対物レンズ２と同じ光軸Ａ上に配置される。焦点距離可変光学系１０は、物体側（前側）から順に、結像レンズ３、第１リレーレンズ４１、液体共振式のレンズシステム５、および、第２リレーレンズ４２を有する。

結像レンズ３は、１以上のレンズによって構成されており、対物レンズ２から入射される平行光束を集光して中間像を形成する。
第１リレーレンズ４１および第２リレーレンズ４２は、それぞれ、１以上のレンズによって構成されている。第１リレーレンズ４１および第２リレーレンズ４２は、リレーシステム４を構成しており、結像レンズ３によって形成される中間像をリレーし、当該中間像を撮像部６の撮像面に再結像させる。
ここで、結像レンズ３と第１リレーレンズ４１との間の距離は、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅと第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１とを合わせた距離に等しい。すなわち、結像レンズ３の後側焦点と、第１リレーレンズ４１の前側焦点とは、同じ位置に配置されている。

レンズシステム５は、屈折率分布型の焦点距離可変レンズとして構成されている。具体的には、レンズシステム５は、液体が充填された円筒形のケースと、圧電材料で形成された円筒状の振動部材とを有する。この振動部材は、ケース内の液体に浸漬された状態でレンズ制御装置（図示省略）に信号線を介して接続されており、当該レンズ制御装置から入力される駆動信号（例えば正弦波状の交流信号）に応じて振動する。駆動信号の周波数が共振周波数に調整されると、レンズシステム５の内部の液体に定在波が生じ、当該液体の屈折率が周期的に変化する。
また、レンズシステム５は、光が通過するための窓部を有しており、レンズシステム５内の液体の屈折率が周期的に変化することにより、レンズシステム５の焦点距離が周期的に変化する。このレンズシステム５によれば、合焦位置Ｚは、対物レンズ２の焦点距離を基本としつつ、レンズシステム５の焦点距離の変化と共に周期的に変化する。

なお、図２に示すように、レンズシステム５の窓部の開口径ＷＤは、レンズシステム５の有効径Ｄよりも大きく設計されている。ここで、レンズシステム５の有効径Ｄとは、レンズシステム５内の液体に生じる定在波について、光軸Ａ周りの節の径に相当する。
本実施形態において、レンズシステム５の有効径Ｄは、例えば１〜１０倍率の対物レンズ２の射出瞳径と同程度（例えば±１０％）の範囲内に設定される。

撮像部６は、既存のＣＣＤイメージセンサあるいは他の形式のカメラ等で構成され、撮像面に結像される像を撮像する。撮像部６は、撮像画像を所定の信号形式で画像処理装置などに出力する。
照明部７は、光を出射するＬＥＤなどの光源７１と、光源７１から出射された光を調整する照明光学系７２と、照明光学系７２により調整された光を対物レンズ２側に反射するビームスプリッタ７３とを含んで構成される。ビームスプリッタ７３により反射された光は、対物レンズ２を介してワークに照射される。なお、ビームスプリッタ７３は、ワークで反射されて対物レンズ２を通過した光を透過させる。
なお、照明部７は、連続光またはパルス光を照射する。照明部７が連続光を照射する場合、合焦位置Ｚが連続的に変化しているフォーカルスイープ画像が撮像される。また、照明部７がレンズシステム５の周期に対して任意のタイミングでパルス発光する場合、任意の合焦位置Ｚで合焦した画像が撮像される。

〔焦点距離可変光学系のパワー配置〕
焦点距離可変光学系１０のパワー配置について、図１を参照して説明する。
以下の説明では、レンズシステム５の焦点距離をｆ_ｓとし、対物レンズ２の焦点距離をｆ_ｏｂｊとし、結像レンズ３の焦点距離をｆ_Ｔｕｂｅとし、第１リレーレンズ４１の焦点距離をｆ_Ｒ１とし、第２リレーレンズ４２の焦点距離をｆ_Ｒ２とする。また、結像レンズ３の前側焦点から対物レンズ２の射出瞳までの距離をＬａとし、第１リレーレンズ４１の後側焦点からレンズシステム５の前側主点Ｐまでの距離をＬｂとする。さらに、レンズシステム５の前側端面からレンズシステム５の前側主点Ｐまでの距離をＸとする。

（共役配置）
焦点距離可変光学系１０では、レンズシステム５の焦点距離ｆ_ｓが変化している間、顕微鏡システム１の総合倍率が変化しないように、レンズシステム５の前側主点Ｐが対物レンズ２の射出瞳と共役になるように配置されている。
具体的には、顕微鏡システム１の総合倍率βは、以下の式（４）によって表されるため、レンズシステム５は、以下の式（５）が成り立つように配置される。

式（５）が成り立つ場合、顕微鏡システム１の総合倍率βに関して、以下の式（６）が成り立つ。

この式（６）には、レンズシステム５の焦点距離ｆ_ｓが含まれないため、焦点距離ｆ_ｓが変化している間であっても、顕微鏡システム１の総合倍率βは一定の値に保たれる。

（結像レンズと第１リレーレンズとの焦点距離比）
合焦位置Ｚは、以下の式（７）によって表されるため、レンズシステム５の前側主点Ｐが対物レンズ２の射出瞳と共役になるように配置されている場合（前述の式（６）が成り立つ場合）、合焦位置Ｚに関して、以下の式（８）が成り立つ。

この式（８）によると、合焦位置Ｚの変動幅（スキャンレンジ）は、ｆ_Ｒ１ ^２／ｆ_Ｔｕｂｅ ^２に比例している。このため、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１に対する結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅの比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が小さいほど、スキャンレンジが大きくなる。そこで、本実施形態では、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１を２．１５以下にすることで、実用的なスキャンレンジを確保することができる。

また、顕微鏡システム１のストレール比を向上させるためには、レンズシステム５の有効径Ｄに対するレンズシステム５の入射瞳径の割合を小さくすることが望ましく、レンズシステム５の入射瞳径は、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１に対する結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅの比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が大きいほど小さくなる。
そこで、本実施形態では、前述の比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１を１．９０以上に設定することで、レンズシステム５の有効径Ｄに対するレンズシステム５の入射瞳径の割合を十分に小さくすることができる。これにより、顕微鏡システム１のストレール比が０．８以上になり、ほぼ無収差の状態を実現できる。

したがって、本実施形態の焦点距離可変光学系１０は、以下の式（１）を満たすように設定される。
１．９０≦ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１≦２．１５ ・・・（１）

（第１リレーレンズの焦点距離）
第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１は、レンズシステム５の前側端面からレンズシステム５の前側主点Ｐまでの距離Ｘよりも大きく設定されることが好ましい。
また、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１の上限は、特に限定されるものではないが、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１を前述の距離Ｘよりも大幅に大きく設定することは、焦点距離可変光学系１０の大型化につながるため好ましくない。
よって、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１は、以下の式（２）を満たすように設定することが好ましい。
Ｘ＜ｆ_Ｒ１≦２Ｘ ・・・（２）
このような設定によれば、第１リレーレンズ４１とレンズシステム５とが互いに干渉することを防止しつつ、焦点距離可変光学系１０を小型化することができる。

（第２リレーレンズの焦点距離）
前述の式（１）〜式（２）が満たされる場合、第２リレーレンズ４２の焦点距離ｆ_Ｒ２は、以下の式（３）を満たすように設定されることが好ましい。なお、ｆ_{ｏｂｊ１ｘ}は、倍率１倍の対物レンズ２の焦点距離である。
ｆ_Ｒ２＝ｆ_{ｏｂｊ１ｘ}×ｆ_Ｒ１／ｆ_Ｔｕｂｅ ・・・（３）
このような構成によれば、焦点距離可変光学系１０は、等倍リレーシステムを構成する。これにより、顕微鏡システム１の総合倍率βは、対物レンズ２の倍率に基づいて通常に期待される倍率となる。

〔実施例〕
以下の設定を有する実施例を用いて、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅと第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１との比を変化させ、スキャンレンジおよびストレール比をシミュレーションした。
なお、シミュレーションでは、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅを固定したまま第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１を変更し、焦点距離可変光学系１０が等倍リレーを構成するように第２リレーレンズ４２の焦点距離ｆ_Ｒ２を調整した。また、スキャンレンジおよびストレール比の計算には、光学設計シミュレーションソフトを利用した。また、１倍の対物レンズ２の焦点距離ｆ_{ｏｂｊｘ１}は２００ｍｍとした。

・対物レンズ２
倍率：５倍
焦点距離ｆ_ｏｂｊ：４０ｍｍ
出射瞳径：１１．２ｍｍ
・レンズシステム５
窓部径：１６ｍｍ
有効径Ｄ：１１ｍｍ
前側主点位置（前側端面から前側主点までの距離Ｘ）：２５．７ｍｍ
光軸方向長さ：７４．３ｍｍ
・結像レンズ３
焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅ：１００ｍｍ
・第１リレーレンズ４１
焦点距離ｆ_Ｒ１：２０〜７５ｍｍ
・第２リレーレンズ４２
焦点距離ｆ_Ｒ２：ｆ_{ｏｂｊｘ１}ｆ_Ｒ１/ｆ_Ｔｕｂｅ＝２ｆ_Ｒ１

図３は、シミュレーション結果を示すグラフである。図３において、横軸は、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１に対する結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅの比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１を示し、縦軸は、スキャンレンジ（ｍｍ）またはストレール比を示す。

図３に示すように、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が１．００から５．００に向かって大きくなることに伴い、スキャンレンジが２次関数的に減少する。倍率５倍に対して実用的なスキャンレンジである０．５０ｍｍが得られる範囲は、比率ｆ_Ｒ１／ｆ_Ｔｕｂｅが２．１５以下の範囲である。

また、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が１．００から３．００に向かって大きくなることに伴い、ストレール比が増加し、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が３．００以上の範囲でストレール比が１．０に近似する。
一般にほぼ無収差となるストレール比は０．８以上であり、本実施例では、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が１．９０以上の範囲でストレール比が０．８以上になる。

以上のシミュレーション結果によれば、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅと第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１との比が、以下の式（１）を満たすことにより、スキャンレンジおよびストレール比が共に良好になると分かる。
１．９０≦ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１≦２．１５ ・・・式（１）

ここで、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が１．９０よりも小さくなるほど、スキャンレンジが大きくなるが、ストレール比は減少する。これは、比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１が小さくなるほど、レンズシステム５の入射瞳径が大きくなり、レンズシステム５の有効径に対するレンズシステム５の入射瞳径の割合が大きくなることを原因とする。
また、スキャンレンジが大きくなり過ぎると、各レンズの設計が困難になるという問題も存在している。

〔焦点距離可変光学系の全長〕
図１に示すように、焦点距離可変光学系１０の全長は、ｆ_Ｔｕｂｅ＋（ｆ_Ｒ１＋ｆ_Ｒ２）×２＋αとなる。ここで、αは、レンズシステムの前側主点Ｐと後側主点Ｐ’との間の距離である。

前述の実施例のうちの式（１）〜（３）を満たす例として、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅ、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１および第２リレーレンズ４２の焦点距離ｆ_Ｒ２をそれぞれ以下の範囲に設定できる。なお、ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１＝２．００とする。
５１．４ｍｍ＜ｆ_Ｔｕｂｅ≦１１１．４ｍｍ
２５．７ｍｍ＜ｆ_Ｒ１≦５５．７ｍｍ
ｆ_Ｒ２＝１００ｍｍ
このような設定によれば、焦点距離可変光学系１０の全長は、３０２．８ｍｍ＋αから４２２．８ｍｍ＋αの範囲に収まる。

一方、比較例として、焦点距離可変光学系１０の光学設計を単純に設定する場合、結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅを倍率１倍の対物レンズ２の焦点距離ｆ_ｏｂｊと等しい値に設定し、２つのリレーレンズの焦点距離を互いに等しい値に設定することが考えられる。
ここで、一般的な顕微鏡における倍率１倍の対物レンズの焦点距離は２００ｍｍ程度であるため、比較例における結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅは、例えば２００ｍｍに設定される。この場合、焦点距離可変光学系１０の全長を前述の実施例と同程度（３０２．８ｍｍ＋αから４２２．８ｍｍ＋αの範囲）に設定しようとすると、第１リレーレンズ４１および第２リレーレンズ４２の各焦点距離ｆ_Ｒ１，ｆ_Ｒ２は、それぞれ２５．７ｍｍ〜５５．７ｍｍに設定される。このとき、第１リレーレンズの焦点距離ｆ_Ｒ１に対する結像レンズ３の焦点距離ｆ_Ｔｕｂｅの比率ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１は、３．６〜７．８となるため、スキャンレンジが大幅に小さくなってしまう（図３参照）。また、スキャンレンジを確保するために、第１リレーレンズ４１の焦点距離ｆ_Ｒ１を大きく設定した場合、焦点距離可変光学系１０の全長は、実施例よりも大幅に大きくなってしまう。

よって、式（１）〜（２）を満たす実施例によれば、比較例に比べて、焦点距離可変光学系１０の性能を保ちつつ、焦点距離可変光学系１０の全長を小型化することができる。さらに、式（３）を満たす実施例によれば、比較例と同様に、顕微鏡システム１の総合倍率が対物レンズ２の倍率に基づいて通常に期待される倍率となる。

〔変形例〕
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。
前記実施形態では、焦点距離可変光学系１０が等倍リレーを構成しているが、本発明はこれに限られず、第２リレーレンズ４２の焦点距離ｆ_Ｒ２を変更することにより、対物レンズ２の倍率に基づいて通常に期待される倍率とは異なる倍率を実現してもよい。

前記実施形態では、第１リレーレンズの焦点距離ｆ_Ｒ１が前述の式（２）を満たす範囲に設定されているが、本発明はこれに限定されず、前述の式（１）を満たす範囲で設定されればよい。

前記実施形態では、焦点距離可変光学系１０を含んで構成された顕微鏡システム１について説明しているが、焦点距離可変光学系１０は、顕微鏡システム１に限られず、画像計測機などに用いられてもよい。

１…顕微鏡システム、１０…焦点距離可変光学系、２…対物レンズ、３…結像レンズ、４…リレーシステム、４１…第１リレーレンズ、４２…第２リレーレンズ、５…レンズシステム、６…撮像部、７…照明部、７１…光源、７２…照明光学系、７３…ビームスプリッタ、Ａ…光軸、Ｄ…有効径、Ｐ…前側主点、Ｚ…合焦位置。

Claims (3)

1. 無限遠補正型の対物レンズと組み合わせて用いられる焦点距離可変光学系であって、
   前記対物レンズからの平行光束を集光して中間像を形成する結像レンズと、
   物体側から順に第１リレーレンズおよび第２リレーレンズを含み、前記中間像を無限遠にリレーするリレーシステムと、
   前記第１リレーレンズと前記第２リレーレンズとの間に配置され、入力される駆動信号に応じて屈折率が変化する液体共振式のレンズシステムと、を備え、
   前記レンズシステムの前側主点は、前記対物レンズの射出瞳に対して共役になるように配置され、
   前記結像レンズの焦点距離をｆ_Ｔｕｂｅ、前記第１リレーレンズの焦点距離をｆ_Ｒ１とするとき、以下の式（１）を満足することを特徴とする焦点距離可変光学系。
   １．９０≦ｆ_Ｔｕｂｅ／ｆ_Ｒ１≦２．１５ ・・・（１）
2. 請求項１に記載の焦点距離可変光学系において、
   前記レンズシステムの前側端面から前記レンズシステムの前記前側主点までの距離をＸとするとき、以下の式（２）を満足することを特徴とする焦点距離可変光学系。
   Ｘ＜ｆ_Ｒ１≦２Ｘ・・・（２）
3. 請求項１または請求項２に記載の焦点距離可変光学系において、
   前記第２リレーレンズの焦点距離をｆ_Ｒ２、倍率１倍の前記対物レンズの焦点距離をｆ_{ｏｂｊ１ｘ}とするとき、以下の式（３）を満足することを特徴とする焦点距離可変光学系。
   ｆ_Ｒ２＝ｆ_{ｏｂｊ１ｘ}×ｆ_Ｒ１／ｆ_Ｔｕｂｅ ・・・（３）

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