JP6427344B2 - 変倍リレー光学系、及び、撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は、変倍リレー光学系、及び、変倍リレー光学系を備えた撮像装置に関する。
顕微鏡装置などの撮像装置の結像光学系（以降、マスター光学系と記す）と撮像素子との間に取り付けて、撮像素子に投影される光学像の倍率を連続的に変化させる変倍リレー光学系が知られている。このような変倍リレー光学系は、例えば、特許文献１に記載されている。
変倍リレー光学系は、倍率を連続的に変化させるという機能を顕微鏡装置に提供する一方で、試料から撮像素子までの間の光路長を伸ばしてしまう。例えば、特許文献１に開示される変倍光学系であれば、結像レンズによって形成される一次像から変倍光学系によって形成されるリレー像までの距離は４００ｍｍ程度である。このため、特許文献１の変倍光学系の追加により、顕微鏡装置では、光路長が４００ｍｍ程度延長されることになる。
この４００ｍｍという長さが顕微鏡装置の大きさに占める割合は決して小さくない。このため、従来の変倍リレー光学系を顕微鏡装置に採用する際には、設置上の制約が生じやすく、設置するにあたり様々な工夫が必要となる。
以上のような実情を踏まえ、本発明は、変倍リレー光学系による光路長の延長を抑制する技術を提供することを課題とする。
本発明の一態様は、結像光学系よりも像側に配置される変倍リレー光学系であって、前記結像光学系側から順に、前記結像光学系と前記結像光学系により形成される試料の像の位置との間に配置され、前記像を縮小した中間像を形成する前群と、前記変倍リレー光学系の倍率の大きさが最も高い高倍端状態において前記中間像を拡大したリレー像を形成する後群であって、前記前群から前記リレー像までの距離を変化させることなく前記後群の倍率を変化させるように、各々が光軸に沿って移動する複数のレンズ群を含む後群と、からなり、前記前群は、正のパワーを有する第１レンズ群からなり、前記後群は、前記前群側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群と、光軸に沿って移動可能な、負のパワーを有する第３レンズ群と、光軸に沿って移動可能な、正のパワーを有する第４レンズ群と、光軸に沿って移動可能な、正のパワーを有する第５レンズ群と、からなる変倍リレー光学系を提供する。
本発明の別の態様は、上記態様の変倍リレー光学系と、前記結像光学系と、前記リレー像を撮像する撮像素子と、を備える撮像装置を提供する。
本発明によれば、変倍リレー光学系による光路長の延長を抑制する技術を提供することができる。
まず、図１を参照しながら、本発明の各実施例に係る変倍リレー光学系に共通する構成について、説明する。
変倍リレー光学系１００は、顕微鏡装置の結像光学系（マスター光学系１０）の像側に配置され、顕微鏡装置の撮像素子に投影される光学像の倍率を連続的に変化させる、いわゆるズーム変倍光学系である。変倍リレー光学系１００は、マスター光学系１０（結像レンズ１１）側から順に、マスター光学系１０により形成される標本の像Ｉ１を縮小した中間像Ｉ２を形成する前群ＦＧと、中間像Ｉ２を拡大したリレー像Ｉ３を形成する後群ＲＧと、から構成されている。
前群ＦＧは、マスター光学系１０と像Ｉ１の位置との間に配置される。さらに、前群ＦＧが像Ｉ１を縮小した中間像Ｉ２を形成するように構成されているため、中間像Ｉ２は、像Ｉ１が形成される位置よりも物体側に形成される。これにより、変倍リレー光学系１００は、像Ｉ１よりも後方に配置されて像Ｉ１をリレーする従来の変倍リレー光学系に比べて、光路長の延長を抑えることができる。なお、図１では、変倍リレー光学系１００により延長される光路長がΔＬで示されている。
後群ＲＧは、ズーム変倍機能を提供する複数のレンズ群から構成されている。後群ＲＧは、前群ＦＧからリレー像Ｉ３までの距離を変化させることなく後群ＲＧの倍率（ひいては変倍リレー光学系１００の倍率）を変化させるように、各々が光軸に沿って移動する複数のレンズ群を含んでいる。
次に、図１から図３を参照しながら、広い倍率範囲を確保しつつ光路長の延長を抑制する上で特に望ましい変倍リレー光学系の構成について、説明する。なお、ここで、変倍リレー光学系の倍率範囲とは、変倍リレー光学系が可変することができる、像Ｉ１を基準したリレー像Ｉ３の倍率（リレー像Ｉ３の像高／像Ｉ１の像高）の範囲のことである。また、倍率の高低は、倍率の大きさ（絶対値）で判断される。
前群ＦＧは、中間像Ｉ２を像Ｉ１よりも物体側に形成して光路長を短縮するため、図１に示されるように、正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１からなり、第１レンズ群Ｇ１の倍率βＬ１は、１倍よりも低いことが望ましい。なお、第１レンズ群Ｇ１の倍率βＬ１は、中間像Ｉ２の像高／像Ｉ１の像高で定義される。
また、結像性能に関係する諸収差の発生を抑制するためには、第１レンズ群Ｇ１から出射される最軸外の主光線は光軸と略平行な方向又はわずかに光軸に対して発散した方向（光軸から離れる方向）に出射されることが望ましい。このため、第１レンズ群Ｇ１は、最軸外の主光線の収束を抑える効果が期待できる凸面をマスター光学系１０側に向けたメニスカスレンズを含むことが望ましい。
さらに、諸収差の発生を抑制しつつ光路長を短縮するためには、第１レンズ群Ｇ１は、上記の条件に加えて下式を満たすことが望ましい。
０．７ ≦ βＬ１ ≦ ０．９ ・・・（１）
０．７ ≦ βＬ１ ≦ ０．９ ・・・（１）
第１レンズ群Ｇ１の倍率βＬ１が条件式（１）の下限を下回ると、最軸外の主光線は、第１レンズ群Ｇ１から収束方向に出射され、第２レンズ群Ｇ２に低い光線高で入射する。このため、収差を良好に補正することが難しくなる。また、後に詳述するように、最軸外の主光線が第２レンズ群Ｇ２から大きな角度で出射されることで、変倍リレー光学系は広い倍率範囲を得ることが可能となる。最軸外の主光線が第２レンズ群Ｇ２に低い光線高で入射すると、第２レンズ群Ｇ２から大きな角度で出射させることが困難になるため、広い倍率範囲、特に高い倍率を得ることが困難になる。
一方、倍率βＬ１が条件式（１）の上限を上回ると、最軸外の主光線は、第１レンズ群Ｇ１から発散方向に出射され、第２レンズ群Ｇ２に入射する光線高が高くなりすぎる。このため、第２レンズ群Ｇ２（及び第３レンズ群Ｇ３）を構成するレンズの径大化及び肉厚化を招いてしまう。また、発散した光線を大きく屈折させるために多くのレンズが必要となり、レンズ枚数が増加してしまう。さらに、中間像Ｉ２が像Ｉ１に近づいてしまうため、光路長の短縮の効果も小さくなってしまう。
なお、図２は、第１レンズ群Ｇ１の倍率の違いが及ぼす影響について説明するための図である。図２（ａ）には、最軸外の主光線ＰＲ２が第１レンズ群Ｇ１から光軸（軸状の主光線ＰＲ１）と略平行な方向に出射されている例が示されている。図２（ａ）に例示される第１レンズ群Ｇ１の倍率は０．７１であり、式（１）の下限近傍である。図２（ｂ）には、最軸外の主光線ＰＲ２が第１レンズ群Ｇ１から光軸（軸状の主光線ＰＲ１）に対してわずかに発散した方向に出射されている例が示されている。図２（ｂ）に例示される第１レンズ群Ｇ１の倍率は０．８８であり、式（１）の上限近傍である。なお、図２（ａ）、図２（ｂ）には、それぞれ後述する実施例１に係る変倍リレー光学系１の一部、実施例３に係る変倍リレー光学系３の一部が示されている。
図２（ａ）及び図２（ｂ）を比較すると、第１レンズ群Ｇ１の倍率を低くするほど、中間像Ｉ２がマスター光学系１０寄りに形成されて光路長が短縮され、最軸外の主光線ＰＲ２の方向が収束する方向に変化する傾向が確認できる。
後群ＲＧは、図１に示されるように、前群ＦＧ側から順に、前群ＦＧから一定の距離に配置された正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、から構成されることが望ましい。
移動群は、変倍リレー光学系の倍率範囲に、像Ｉ１と同じ大きさのリレー像Ｉ３を形成する−１倍が含まれるように構成されることが望ましい。さらに、図３に示されるように、変倍リレー光学系の倍率の大きさ（つまり、絶対値）が最も低い低倍端状態（図３（ａ）参照）から、−１倍の状態（図３（ｂ）参照）を経由して、最も高い高倍端状態（図３（ｃ）参照）へ変化する間に、移動群は、下記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のように移動することが望ましい。
（Ａ）第３レンズ群Ｇ３は、中間像Ｉ２（像Ｉ１）側からリレー像Ｉ３側に逆行することなく移動する。
（Ｂ）第４レンズ群Ｇ４は、中間像Ｉ２（像Ｉ１）側からリレー像Ｉ３側に移動する。第４レンズ群Ｇ４については、低倍端状態よりも高倍端状態でリレー像Ｉ３側に位置すればよい。
（Ｃ）第５レンズ群Ｇ５は、中間像Ｉ２側（つまり、像Ｉ１側）に移動した後にリレー像Ｉ３側に移動する。
（Ａ）第３レンズ群Ｇ３は、中間像Ｉ２（像Ｉ１）側からリレー像Ｉ３側に逆行することなく移動する。
（Ｂ）第４レンズ群Ｇ４は、中間像Ｉ２（像Ｉ１）側からリレー像Ｉ３側に移動する。第４レンズ群Ｇ４については、低倍端状態よりも高倍端状態でリレー像Ｉ３側に位置すればよい。
（Ｃ）第５レンズ群Ｇ５は、中間像Ｉ２側（つまり、像Ｉ１側）に移動した後にリレー像Ｉ３側に移動する。
第２レンズ群Ｇ２は、光路長を短縮するため、強い正のパワーを有することが望ましい。第２レンズ群Ｇ２が強い正のパワーを有すると、第２レンズ群Ｇ２から出射される軸外の主光線の角度が大きくなる。このため、第３レンズ群Ｇ３のわずかな移動により第３レンズ群Ｇ３に入射し得る軸外の主光線の範囲が変化し、リレー像Ｉ３を構成する最軸外の主光線も変化することになる。これにより、所定の倍率範囲を実現するために必要な第３レンズ群Ｇ３の移動距離が短くなるため、変倍リレー光学系の光路長も短縮することができる。
また、第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１が形成した中間像Ｉ２をリレーする機能を有している。結像性能に関係する諸収差の発生を抑制しつつ中間像Ｉ２をリレーするため、第２レンズ群Ｇ２は、最もマスター光学系１０側に、正レンズを有することが望ましい。また、その正レンズは、リレー像Ｉ３側に、マスター光学系１０側の面よりも強い屈折力を持つ凸面を向けていることが望ましい。なお、リレーにより像が反転することから、第２レンズ群Ｇ２の倍率βＬ２は負の値を有する。
さらに、第２レンズ群Ｇ２は、光路長の延長を抑制しつつ大きな変倍比（変倍リレー光学系１の最大倍率と最低倍率の比）を得るためには、第１レンズ群Ｇ１とともに、下式を満たすことが望ましい。なお、βＬ１−２は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で形成されるリレー像の像高／像Ｉ１の像高で定義される第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の総合倍率であり、負の値を有する。｜βＬ１−２｜は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の総合倍率の大きさである。第２レンズ群Ｇ２の倍率βＬ２は、βＬ１−２／βＬ１で算出される。
１．４ ≦ ｜βＬ１−２｜ ≦ ２．２ ・・・（２）
１．４ ≦ ｜βＬ１−２｜ ≦ ２．２ ・・・（２）
変倍リレー光学系の倍率範囲を拡大方向に広く取る（つまり、高倍端状態における変倍リレー光学系の倍率を高くする）ためには、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２で大きなリレー像を形成することが望ましい。総合倍率の大きさ｜βＬ１−２｜が条件式（２）の下限を下回ると、形成されるリレー像が小さすぎるため、変倍リレー光学系の倍率が十分に高くならず、大きな変倍比を得ることが困難になる。一方、総合倍率の大きさ｜βＬ１−２｜が条件式（２）の上限を上回ると、リレー像が形成される位置が第２レンズ群から離れすぎるため、光路長の延長を十分に抑制することが難しくなる。
第３レンズ群Ｇ３は、上述したように、変倍リレー光学系の変倍機能に大きく影響している。第３レンズ群Ｇ３の移動距離を短くしながら大きな変倍比を実現するためには、第３レンズ群Ｇ３は、強い負のパワーを有することが望ましい。強い負のパワーを有しつつ諸収差の発生を抑制するためには、第３レンズ群Ｇ３は、互いに凹面を向かい合わせた２枚のレンズを含むことが望ましい。
第４レンズ群Ｇ４は、リレー像Ｉ３側に凸面を有する正レンズであることが望ましい。なお、正レンズは、単レンズであっても接合レンズであってもよい。また、正レンズは、両凸レンズであってもメニスカスレンズであってもよい。両凸レンズの場合には、リレー像Ｉ３側に、より強い屈折力を持つ凸面を有することが望ましい。
第５レンズ群Ｇ５は、変倍リレー光学系の倍率によらず各種カメラマウントで要求されるバックフォーカスが確保できる位置であって、できる限りマスター光学系１０寄りの位置にリレー像Ｉ３を形成するように構成されることが望ましい。第５レンズ群Ｇ５の最もリレー像Ｉ３側のレンズは、マスター光学系１０側に凸面を有する正レンズであることが望ましい。
なお、光路長の延長の抑制に対する要求や高い変倍比に対する要求が比較的緩やかな場合には、変倍リレー光学系の第３レンズ群以降は、前群ＦＧ側から順に、負のパワーを有する移動群であるレンズ群と、正のパワーを有する移動群であるレンズ群とで構成されてもよい。また、第３レンズ群以降は、前群ＦＧ側から順に、負のパワーを有する移動群であるレンズ群と、正のパワーを有する移動群であるレンズ群と、正のパワーを有する固定されたレンズ群と、で構成されてもよい。
本発明の各実施例に係る変倍リレー光学系によれば、変倍リレー光学系による延長される光路長ΔＬは概ね１９０ｍｍ程度であり、従来の変倍リレー光学系に比べて、光路長の延長を大幅に抑制することができる。このため、設置上の制約が生じにくい。また、中間像Ｉ２からリレー像Ｉ３までの距離も２２０ｍｍ前後であり、同程度の変倍比が実現される従来の変倍リレー光学系（例えば、特許文献１の実施例２では、４３１ｍｍ）と比較して、１／２程度に短縮することができる。
一般的な光学顕微鏡の分解能の限界は、高ＮＡの１００倍油浸対物レンズ（ＮＡ１．４０など）を用いたとき０．２μｍ程度であり、像面では２０μｍ程度の大きさとなる。これを例えば画素ピッチ６．５μｍ程度の撮像素子を用いて撮像する場合には、３ピクセル程度の大きさに相当するので、かろうじて光学系の分解能の限界（つまり、２点が分解していること）を捉えることが可能である。しかしながら、観察する画像上で２点分解能の限界を捉えるには画像の解像（つまり、捉えたい対象の大きさに対するピクセル数）が不足している。上記の条件の場合には、観察する画像が十分な解像を得るためには、更に３倍程度以上に対象を強拡大して１０ピクセル程度の大きさにすることが望ましい。
本発明の各実施例に係る変倍リレー光学系を撮像装置に追加することにより、マスター光学系１０により形成される像Ｉ１を縮小する倍率から強拡大する倍率にまで連続的に変倍することが可能となる。このため、縮小倍率で観察して試料の中から特定の部位を探し出す「場所探し」用途、マスター光学系１０の分解能の限界を捉える用途、更にはそれを超える倍率にまで像を強拡大する用途にも、応えることが可能となる。
以下、各実施例について、具体的に説明する。なお、上述した各実施例に係る変倍リレー光学系に共通する構成についての説明は省略する。
以下、各実施例について、具体的に説明する。なお、上述した各実施例に係る変倍リレー光学系に共通する構成についての説明は省略する。
図３は、本実施例に係る変倍リレー光学系１の断面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、低倍端状態、−１×の状態、高倍端状態のときのレンズ配置を示している。
前群ＦＧは、物体側（図示しないマスター光学系１０側）から順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１）と、接合レンズＣＬ１と、からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。接合レンズＣＬ１は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ２）と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）とからなっている。
後群ＲＧは、物体側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、光軸に沿って移動可能な正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、からなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）とからなる接合レンズＣＬ２と、からなっている。第２レンズ群Ｇ２は、図３に示されるように、倍率に寄らず一定の位置に固定されたレンズ群である。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ７）と、両凹レンズ（レンズＬ８）と両凸レンズ（レンズＬ９）とからなる接合レンズＣＬ３と、からなっている。第３レンズ群Ｇ３は、図３に示されるように、低倍端状態から高倍端状態へ変化する間に、像Ｉ１（中間像Ｉ２）側からリレー像Ｉ３側に逆行することなく移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１０）からなっている。第４レンズ群Ｇ４は、図３に示されるように、低倍端状態から高倍端状態へ変化する間に、像Ｉ１（中間像Ｉ２）側からリレー像Ｉ３側に移動し、低倍端状態よりも高倍端状態でリレー像Ｉ３側に位置する。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）とからなる接合レンズＣＬ４と、両凸レンズ（レンズＬ１３）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）とからなる接合レンズＣＬ５と、からなっている。第５レンズ群Ｇ５は、図３に示されるように、像Ｉ１（中間像Ｉ２）側に移動した後にリレー像Ｉ３側に移動する。
以下、変倍リレー光学系１の各種データについて記載する。
以下、変倍リレー光学系１の各種データについて記載する。
第１レンズ群の倍率βＬ１、第１レンズ群と第２レンズ群の総合倍率βＬ１−２、変倍リレー光学系１の最高倍率βＭＡＸ、最低倍率βＭＩＮ、延長光路長ΔＬは、それぞれ以下のとおりである。変倍リレー光学系１は、式（１）及び（２）を満たしている。
βＬ１＝０．７１、βＬ１−２＝−１．４４、
βＭＡＸ＝−３、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８６．４２８ｍｍ
βＬ１＝０．７１、βＬ１−２＝−１．４４、
βＭＡＸ＝−３、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８６．４２８ｍｍ
変倍リレー光学系１のレンズデータは、以下のとおりである。
変倍リレー光学系１
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -55.239 1.0
2 34.160 4 1.48749 70.23
3 155.399 1 1.0
4 29.929 6 1.49700 81.54
5 179.693 2.7 1.77250 49.60
6 25.036 25.0 1.0
7 INF 32.131 1.0
8 63.954 3.5 1.59522 67.74
9 -25.864 0.4 1.0
10 34.500 4.5 1.49700 81.54
11 -18.473 2 1.80000 29.84
12 -56.514 D1 1.0
13 -22.204 1 1.74951 35.33
14 12.838 2.027 1.0
15 -19.569 1.5 1.43875 94.93
16 16.442 4 1.80000 29.84
17 -92.068 D2 1.0
18 -59.914 3.5 1.59522 67.74
19 -20.465 D3 1.0
20 -227.079 3 1.80810 22.76
21 146.561 7 1.49700 81.54
22 -42.085 1 1.0
23 39.276 9 1.49700 81.54
24 -36.813 3 1.75500 52.32
25 -138.615 D4 1.0
26 INF 0 1.0
変倍リレー光学系１
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -55.239 1.0
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3 155.399 1 1.0
4 29.929 6 1.49700 81.54
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15 -19.569 1.5 1.43875 94.93
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17 -92.068 D2 1.0
18 -59.914 3.5 1.59522 67.74
19 -20.465 D3 1.0
20 -227.079 3 1.80810 22.76
21 146.561 7 1.49700 81.54
22 -42.085 1 1.0
23 39.276 9 1.49700 81.54
24 -36.813 3 1.75500 52.32
25 -138.615 D4 1.0
26 INF 0 1.0
ここで、ｓは面番号を、ｒは曲率半径（ｍｍ）を、ｄは面間隔（ｍｍ）を、ｎｄはｄ線に対する屈折率を、ｖｄはアッベ数を示す。なお、面番号ｓ１はマスター光学系１０が形成する像Ｉ１の像面であり、ｓ７は中間像Ｉ２の像面であり、ｓ２６は変倍リレー光学系１が形成するリレー像Ｉ３の像面である。さらに、面間隔ｄ１２、ｄ１７、ｄ１９、ｄ２５は、変倍リレー光学系１の変倍動作に応じて変化する可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４である。
図３（ａ）に示す低倍端状態、図３（ｂ）に示す−１×状態、図３（ｃ）に示す高倍端状態における可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、以下のとおりである。
倍率 -0.63X -1X -3X
D1 3.415 14.801 42.985
D2 10.173 8.351 1.337
D3 36.440 19.189 14.739
D4 75.381 83.068 66.348
倍率 -0.63X -1X -3X
D1 3.415 14.801 42.985
D2 10.173 8.351 1.337
D3 36.440 19.189 14.739
D4 75.381 83.068 66.348
図４は、変倍リレー光学系１の収差図である。図４（ａ）から図４（ｃ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における球面収差図である。図４（ｄ）から図４（ｆ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における非点収差図である。図４（ｇ）から図４（ｉ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態におけるコマ収差図である。図４（ｊ）から図４（ｌ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における倍率色収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、各収差図は、倍率によらず同一スケール収差の程度を比較するために、リレー像Ｉ３から像Ｉ１まで逆光線追跡を行って変倍リレー光学系１への入射瞳位置を無限遠とした場合における収差量を示している。また、各収差図における像高は、リレー像Ｉ３の像高を示している。−１×状態及び高倍端状態では、像高は撮像素子のサイズによって制限されるため、撮像素子のサイズそのものである。また、図中の“Ｍ”はメリディオナル成分、“Ｓ”はサジタル成分を示している。
図５は、本実施例に係る変倍リレー光学系２の断面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）は、低倍端状態、−１×の状態、高倍端状態のときのレンズ配置を示している。
前群ＦＧは、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ１）と、接合レンズＣＬ１と、からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。接合レンズＣＬ１は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ２）と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）とからなっている。
後群ＲＧは、物体側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、光軸に沿って移動可能な正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、からなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）とからなる接合レンズＣＬ２と、からなっている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ７）と、両凹レンズ（レンズＬ８）と物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ９）とからなる接合レンズＣＬ３と、からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１０）からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１０）からなっている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）とからなる接合レンズＣＬ４と、両凸レンズ（レンズＬ１３）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）とからなる接合レンズＣＬ５と、からなっている。
なお、変倍リレー光学系２の移動群は、実施例１に係る変倍リレー光学系１の移動群と同様に移動する。
以下、変倍リレー光学系２の各種データについて記載する。
なお、変倍リレー光学系２の移動群は、実施例１に係る変倍リレー光学系１の移動群と同様に移動する。
以下、変倍リレー光学系２の各種データについて記載する。
第１レンズ群の倍率βＬ１、第１レンズ群と第２レンズ群の総合倍率βＬ１−２、変倍リレー光学系２の最高倍率βＭＡＸ、最低倍率βＭＩＮ、延長光路長ΔＬは、それぞれ以下のとおりである。変倍リレー光学系２は、式（１）及び（２）を満たしている。
βＬ１＝０．７９、βＬ１−２＝−１．９８、
βＭＡＸ＝−３．５、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８８．４９２ｍｍ
βＬ１＝０．７９、βＬ１−２＝−１．９８、
βＭＡＸ＝−３．５、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８８．４９２ｍｍ
変倍リレー光学系２のレンズデータは、以下のとおりである。
変倍リレー光学系２
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -57.132 1.0
2 91.042 5.2 1.49700 81.54
3 -455.213 1 1.0
4 23.036 6.8 1.59522 67.74
5 81.428 3.8 1.77250 49.60
6 17.152 25.8 1.0
7 INF 30.921 1.0
8 78.025 5.5 1.59522 67.74
9 -24.876 0.4 1.0
10 28.342 6.5 1.43875 94.93
11 -18.521 2.5 1.80000 29.84
12 -50.476 D1 1.0
13 -23.037 1.4 1.48749 70.23
14 15.605 1.953 1.0
15 -29.071 1.4 1.51633 64.14
16 13.404 3.5 1.70154 41.24
17 98.850 D2 1.0
18 -249.961 4 1.48749 70.23
19 -27.256 D3 1.0
20 -113.791 3 1.80810 22.76
21 294.811 6 1.59522 67.74
22 -49.109 1 1.0
23 48.065 9 1.59522 67.74
24 -29.158 3 1.75500 52.32
25 -89.031 D4 1.0
26 INF 0 1.0
変倍リレー光学系２
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -57.132 1.0
2 91.042 5.2 1.49700 81.54
3 -455.213 1 1.0
4 23.036 6.8 1.59522 67.74
5 81.428 3.8 1.77250 49.60
6 17.152 25.8 1.0
7 INF 30.921 1.0
8 78.025 5.5 1.59522 67.74
9 -24.876 0.4 1.0
10 28.342 6.5 1.43875 94.93
11 -18.521 2.5 1.80000 29.84
12 -50.476 D1 1.0
13 -23.037 1.4 1.48749 70.23
14 15.605 1.953 1.0
15 -29.071 1.4 1.51633 64.14
16 13.404 3.5 1.70154 41.24
17 98.850 D2 1.0
18 -249.961 4 1.48749 70.23
19 -27.256 D3 1.0
20 -113.791 3 1.80810 22.76
21 294.811 6 1.59522 67.74
22 -49.109 1 1.0
23 48.065 9 1.59522 67.74
24 -29.158 3 1.75500 52.32
25 -89.031 D4 1.0
26 INF 0 1.0
図５（ａ）に示す低倍端状態、図５（ｂ）に示す−１×状態、図５（ｃ）に示す高倍端状態における可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、以下のとおりである。
倍率 -0.63X -1X -3.5X
D1 3.403 12.115 48.585
D2 15.855 10.392 2.760
D3 38.414 23.143 9.241
D4 63.278 75.300 60.363
倍率 -0.63X -1X -3.5X
D1 3.403 12.115 48.585
D2 15.855 10.392 2.760
D3 38.414 23.143 9.241
D4 63.278 75.300 60.363
図６は、変倍リレー光学系２の収差図である。図６（ａ）から図６（ｃ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における球面収差図である。図６（ｄ）から図６（ｆ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における非点収差図である。図６（ｇ）から図６（ｉ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態におけるコマ収差図である。図６（ｊ）から図６（ｌ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における倍率色収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、各収差図は、図４に示す実施例１に係る変倍リレー光学系１の収差図と同様の形式で表現されている。
図７は、本実施例に係る変倍リレー光学系３の断面図である。図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、低倍端状態、−１×の状態、高倍端状態のときのレンズ配置を示している。
前群ＦＧは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１）と、接合レンズＣＬ１と、からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。接合レンズＣＬ１は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ２）と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）とからなっている。
後群ＲＧは、物体側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、光軸に沿って移動可能な正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、からなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）とからなる接合レンズＣＬ２と、からなっている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ７）と、両凹レンズ（レンズＬ８）と物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ９）とからなる接合レンズＣＬ３と、からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１０）からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１０）からなっている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１１）と両凸レンズ（レンズＬ１２）とからなる接合レンズＣＬ４と、両凸レンズ（レンズＬ１３）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１４）とからなる接合レンズＣＬ５と、からなっている。
なお、変倍リレー光学系３の移動群は、実施例１に係る変倍リレー光学系１の移動群と同様に移動する。
以下、変倍リレー光学系３の各種データについて記載する。
なお、変倍リレー光学系３の移動群は、実施例１に係る変倍リレー光学系１の移動群と同様に移動する。
以下、変倍リレー光学系３の各種データについて記載する。
第１レンズ群の倍率βＬ１、第１レンズ群と第２レンズ群の総合倍率βＬ１−２、変倍リレー光学系３の最高倍率βＭＡＸ、最低倍率βＭＩＮ、延長光路長ΔＬは、それぞれ以下のとおりである。変倍リレー光学系３は、式（１）及び（２）を満たしている。
βＬ１＝０．８８、βＬ１−２＝−２．１２、
βＭＡＸ＝−３．６７、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８８．９４９ｍｍ
βＬ１＝０．８８、βＬ１−２＝−２．１２、
βＭＡＸ＝−３．６７、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８８．９４９ｍｍ
変倍リレー光学系３のレンズデータは、以下のとおりである。
変倍リレー光学系３
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -53.089 1.0
2 49.394 5.2 1.49700 81.54
3 146.650 1 1.0
4 29.100 6.8 1.59522 67.74
5 77.152 3.8 1.77250 49.60
6 19.149 27.5 1.0
7 INF 30.614 1.0
8 72.475 5.5 1.59522 67.74
9 -26.939 0.4 1.0
10 27.302 6.5 1.43875 94.93
11 -20.622 2.5 1.80000 29.84
12 -56.807 D1 1.0
13 -26.680 1.4 1.48749 70.23
14 14.814 2.199 1.0
15 -23.311 1.4 1.51633 64.14
16 14.478 3.5 1.70154 41.24
17 283.334 D2 1.0
18 -175.313 4 1.48749 70.23
19 -31.830 D3 1.0
20 -204.038 3 1.80810 22.76
21 140.417 6 1.59522 67.74
22 -50.094 1 1.0
23 45.693 9 1.59522 67.74
24 -29.087 3 1.75500 52.32
25 -94.315 D4 1.0
26 INF 0 1.0
変倍リレー光学系３
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -53.089 1.0
2 49.394 5.2 1.49700 81.54
3 146.650 1 1.0
4 29.100 6.8 1.59522 67.74
5 77.152 3.8 1.77250 49.60
6 19.149 27.5 1.0
7 INF 30.614 1.0
8 72.475 5.5 1.59522 67.74
9 -26.939 0.4 1.0
10 27.302 6.5 1.43875 94.93
11 -20.622 2.5 1.80000 29.84
12 -56.807 D1 1.0
13 -26.680 1.4 1.48749 70.23
14 14.814 2.199 1.0
15 -23.311 1.4 1.51633 64.14
16 14.478 3.5 1.70154 41.24
17 283.334 D2 1.0
18 -175.313 4 1.48749 70.23
19 -31.830 D3 1.0
20 -204.038 3 1.80810 22.76
21 140.417 6 1.59522 67.74
22 -50.094 1 1.0
23 45.693 9 1.59522 67.74
24 -29.087 3 1.75500 52.32
25 -94.315 D4 1.0
26 INF 0 1.0
図７（ａ）に示す低倍端状態、図７（ｂ）に示す−１×状態、図７（ｃ）に示す高倍端状態における可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、以下のとおりである。
倍率 -0.63X -1X -3.67X
D1 4.0804 12.124 48.319
D2 15.4490 10.318 3.114
D3 37.1624 23.270 8.638
D4 61.0335 72.014 57.654
倍率 -0.63X -1X -3.67X
D1 4.0804 12.124 48.319
D2 15.4490 10.318 3.114
D3 37.1624 23.270 8.638
D4 61.0335 72.014 57.654
図８は、変倍リレー光学系３の収差図である。図８（ａ）から図８（ｃ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における球面収差図である。図８（ｄ）から図８（ｆ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における非点収差図である。図８（ｇ）から図８（ｉ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態におけるコマ収差図である。図８（ｊ）から図８（ｌ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における倍率色収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、各収差図は、図４に示す実施例１に係る変倍リレー光学系１の収差図と同様の形式で表現されている。
図９は、本実施例に係る変倍リレー光学系４の断面図である。図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、低倍端状態、−１×の状態、高倍端状態のときのレンズ配置を示している。
前群ＦＧは、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１）と、接合レンズＣＬ１と、からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。接合レンズＣＬ１は、物体側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ２）と物体側に凸面を向けた負のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）とからなっている。
後群ＲＧは、物体側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、光軸に沿って移動可能な正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、からなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ４）と、両凸レンズ（レンズＬ５）と、両凸レンズ（レンズＬ６）と物体側に凹面を向けた平凹レンズ（レンズＬ７）とからなる接合レンズＣＬ２と、からなっている。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ８）と両凹レンズ（レンズＬ９）とからなる接合レンズＣＬ３と、両凹レンズ（レンズＬ１０）と物体側に凸面を向けた平凸レンズ（レンズＬ１１）とからなる接合レンズＣＬ４と、からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１２）からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ１２）からなっている。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ１３）と両凸レンズ（レンズＬ１４）とからなる接合レンズＣＬ５と、両凸レンズ（レンズＬ１５）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１６）とからなる接合レンズＣＬ６と、からなっている。
第４レンズ群Ｇ４は、低倍端状態から高倍端状態へ変化する間に、図９に示されるように、像Ｉ１（中間像Ｉ２）側に移動した後にリレー像Ｉ３側に移動する。その他の点については、変倍リレー光学系４の移動群は、実施例１に係る変倍リレー光学系１の移動群と同様に移動する。
以下、変倍リレー光学系４の各種データについて記載する。
以下、変倍リレー光学系４の各種データについて記載する。
第１レンズ群の倍率βＬ１、第１レンズ群と第２レンズ群の総合倍率βＬ１−２、変倍リレー光学系４の最高倍率βＭＡＸ、最低倍率βＭＩＮ、延長光路長ΔＬは、それぞれ以下のとおりである。変倍リレー光学系４は、式（１）及び（２）を満たしている。
βＬ１＝０．８１、βＬ１−２＝−２．１０、
βＭＡＸ＝−３．４８、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８７．９９ｍｍ
βＬ１＝０．８１、βＬ１−２＝−２．１０、
βＭＡＸ＝−３．４８、βＭＩＮ＝−０．６３、
ΔＬ＝１８７．９９ｍｍ
変倍リレー光学系４のレンズデータは、以下のとおりである。
変倍リレー光学系４
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -90.429 1.0
2 26.891 6.5 1.43875 94.93
3 58.102 2.5 1.0
4 28.324 10 1.60300 65.44
5 107.961 5.5 1.75500 52.32
6 13.682 34 1.0
7 INF 33 1.0
8 INF 5 1.43875 94.93
9 -33.220 0.3 1.0
10 50.273 5.5 1.43875 94.93
11 -41.888 0.5 1.0
12 31.656 7 1.43875 94.93
13 -31.656 2.5 1.73800 32.26
14 INF D1 1.0
15 -46.096 3 1.75500 52.32
16 -52.382 1.5 1.74100 52.64
17 30.155 1.532 1.0
18 -42.278 1.5 1.59522 67.74
19 20.648 3.2 1.73800 32.26
20 INF D2 1.0
21 -8115.610 3.5 1.43875 94.93
22 -44.483 D3 1.0
23 -164.406 2.8 1.73800 32.26
24 55.860 6 1.60300 65.44
25 -55.860 1 1.0
26 48.806 9 1.60300 65.44
27 -31.390 3.2 1.75500 52.32
28 -98.616 D4 1.0
29 INF 0 1.0
変倍リレー光学系４
s r d nd vd
0 INF 0.0 1.0
1 INF -90.429 1.0
2 26.891 6.5 1.43875 94.93
3 58.102 2.5 1.0
4 28.324 10 1.60300 65.44
5 107.961 5.5 1.75500 52.32
6 13.682 34 1.0
7 INF 33 1.0
8 INF 5 1.43875 94.93
9 -33.220 0.3 1.0
10 50.273 5.5 1.43875 94.93
11 -41.888 0.5 1.0
12 31.656 7 1.43875 94.93
13 -31.656 2.5 1.73800 32.26
14 INF D1 1.0
15 -46.096 3 1.75500 52.32
16 -52.382 1.5 1.74100 52.64
17 30.155 1.532 1.0
18 -42.278 1.5 1.59522 67.74
19 20.648 3.2 1.73800 32.26
20 INF D2 1.0
21 -8115.610 3.5 1.43875 94.93
22 -44.483 D3 1.0
23 -164.406 2.8 1.73800 32.26
24 55.860 6 1.60300 65.44
25 -55.860 1 1.0
26 48.806 9 1.60300 65.44
27 -31.390 3.2 1.75500 52.32
28 -98.616 D4 1.0
29 INF 0 1.0
面番号ｓ１はマスター光学系１０が形成する像Ｉ１の像面であり、ｓ７は中間像Ｉ２の像面であり、ｓ２９は変倍リレー光学系４が形成するリレー像Ｉ３の像面である。さらに、面間隔ｄ１４、ｄ２０、ｄ２２、ｄ２８は、変倍リレー光学系４の変倍動作に応じて変化する可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４である。
図９（ａ）に示す低倍端状態、図９（ｂ）に示す−１×状態、図９（ｃ）に示す高倍端状態における可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４は、以下のとおりである。
倍率 -0.63X -1X -3.48X
D1 5.133 12.793 52.378
D2 28.580 16.330 2.183
D3 32.378 23.790 12.025
D4 63.796 76.974 63.301
倍率 -0.63X -1X -3.48X
D1 5.133 12.793 52.378
D2 28.580 16.330 2.183
D3 32.378 23.790 12.025
D4 63.796 76.974 63.301
図１０は、変倍リレー光学系４の収差図である。図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における球面収差図である。図１０（ｄ）から図１０（ｆ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における非点収差図である。図１０（ｇ）から図１０（ｉ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態におけるコマ収差図である。図１０（ｊ）から図１０（ｌ）は、低倍端状態、−１×状態、高倍端状態における倍率色収差図である。いずれも収差も良好に補正されていることが示されている。なお、各収差図は、図４に示す実施例１に係る変倍リレー光学系１の収差図と同様の形式で表現されている。
図１１は、本実施例に係る変倍リレー光学系５の断面図である。図１１（ａ）、図１１（ｂ）、図１１（ｃ）は、低倍端状態、−１×の状態、高倍端状態のときのレンズ配置を示している。
前群ＦＧは、物体側から順に、正レンズ（レンズＬ１）と負レンズ（レンズＬ２）とからなる凹面を像側に向けたメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ１からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。
特に、前群ＦＧは、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ１）と両凹レンズ（レンズＬ２）とからなる接合レンズＣＬ１からなる第１レンズ群Ｇ１で構成されている。
後群ＲＧは、物体側から順に、正のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸に沿って移動可能な移動群である負のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３と、光軸に沿って移動可能な移動群である正のパワーを有する第４レンズ群Ｇ４と、正のパワーを有する第５レンズ群Ｇ５と、からなっている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、リレー像Ｉ３側に凸面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、正レンズ（レンズＬ４）と負レンズ（レンズＬ５）とからなる両凸形状を有する接合レンズと、からなっている。
特に、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた正のパワーを有するメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、両凸レンズ（レンズＬ４）と物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ５）とからなる接合レンズＣＬ２と、からなっている。第２レンズ群Ｇ２は、図１１に示されるように、倍率に寄らず一定の位置に固定されたレンズ群である。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、負レンズ（レンズＬ６）と、負レンズ（レンズＬ７）と正レンズ（レンズＬ８）とからなるメニスカス形状を有する接合レンズＣＬ３と、からなり、互いに凹面が向かい合っている。
特に、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、両凹レンズ（レンズＬ６）と、両凹レンズ（レンズＬ７）と両凸レンズ（レンズＬ８）とからなる接合レンズＣＬ３と、からなっている。第３レンズ群Ｇ３は、図１１に示されるように、倍率が最も低い低倍端状態から最も高い高倍端状態へ変化する間に、像Ｉ１（中間像Ｉ２）側からリレー像Ｉ３側に逆行することなく移動する。
第４レンズ群Ｇ４は、負レンズ（レンズＬ９）と正レンズ（レンズＬ１０）とからなる、リレー像Ｉ３側にマスター光学系１０側の面よりも強い屈折力を持つ凸面を有する接合レンズＣＬ４からなっている。
特に、第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ９）と両凸レンズ（レンズＬ１０）とからなる接合レンズＣＬ４からなっている。第４レンズ群Ｇ４は、図１１に示されるように、倍率が最も低い低倍端状態から最も高い高倍端状態へ変化する間に、リレー像Ｉ３側から像Ｉ１（中間像Ｉ２）側に逆行することなく移動する。
第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、正レンズ（レンズＬ１１）と、正レンズ（レンズＬ１２）と負レンズ（レンズＬ１３）とからなる物体側に凸面を向けた接合レンズＣＬ５と、からなっている。
特に、第５レンズ群Ｇ５は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた平凸レンズ（レンズＬ１１）と、両凸レンズ（レンズＬ１２）と物体側に凹面を向けた平凹レンズ（レンズＬ１３）とからなる接合レンズＣＬ５と、からなっている。第５レンズ群Ｇ５は、図１１に示されるように、倍率に寄らず一定の位置に固定されたレンズ群である。
以下、変倍リレー光学系５の各種データについて記載する。
以下、変倍リレー光学系５の各種データについて記載する。
第１レンズ群の倍率βＬ１、第１レンズ群と第２レンズ群の総合倍率βＬ１−２、変倍リレー光学系５の最高倍率βＭＡＸ、最低倍率βＭＩＮ、延長光路長ΔＬは、それぞれ以下のとおりである。変倍リレー光学系５は、式（１）及び（２）を満たしている。
βＬ１＝０．７０、βＬ１−２＝−１、
βＭＡＸ＝−１．２５、βＭＩＮ＝−０．５、
ΔＬ＝２２２．７３１ｍｍ
βＬ１＝０．７０、βＬ１−２＝−１、
βＭＡＸ＝−１．２５、βＭＩＮ＝−０．５、
ΔＬ＝２２２．７３１ｍｍ
変倍リレー光学系５のレンズデータは、以下のとおりである。
変倍リレー光学系５
s r d nd vd
0 INF 0.000 1.0
1 INF -52.832 1.0
2 34.779 5.900 1.60311 60.70
3 -99.220 4.000 1.75520 27.51
4 73.840 30.354 1.0
5 INF 53.640 1.0
6 -149.600 3.400 1.71300 53.84
7 -34.901 0.579 1.0
8 36.574 5.300 1.48749 70.21
9 -29.857 2.400 1.75520 27.51
10 -78.370 D1 1.0
11 -19.110 2.000 1.75520 27.51
12 19.110 3.362 1.0
13 -15.482 2.700 1.53172 48.91
14 27.718 4.600 1.74950 35.27
15 -16.280 D2 1.0
16 150.935 4.000 1.80518 25.43
17 69.577 5.600 1.61800 63.39
18 -94.281 D3 1.0
19 134.080 3.500 1.48749 70.21
20 INF 0.500 1.0
21 54.286 5.700 1.48749 70.21
22 -139.516 3.300 1.75520 27.51
23 INF 70.114 1.0
24 INF 0 1.0
変倍リレー光学系５
s r d nd vd
0 INF 0.000 1.0
1 INF -52.832 1.0
2 34.779 5.900 1.60311 60.70
3 -99.220 4.000 1.75520 27.51
4 73.840 30.354 1.0
5 INF 53.640 1.0
6 -149.600 3.400 1.71300 53.84
7 -34.901 0.579 1.0
8 36.574 5.300 1.48749 70.21
9 -29.857 2.400 1.75520 27.51
10 -78.370 D1 1.0
11 -19.110 2.000 1.75520 27.51
12 19.110 3.362 1.0
13 -15.482 2.700 1.53172 48.91
14 27.718 4.600 1.74950 35.27
15 -16.280 D2 1.0
16 150.935 4.000 1.80518 25.43
17 69.577 5.600 1.61800 63.39
18 -94.281 D3 1.0
19 134.080 3.500 1.48749 70.21
20 INF 0.500 1.0
21 54.286 5.700 1.48749 70.21
22 -139.516 3.300 1.75520 27.51
23 INF 70.114 1.0
24 INF 0 1.0
面番号ｓ１はマスター光学系１０が形成する像Ｉ１の像面であり、ｓ５は中間像Ｉ２の像面であり、ｓ２４は変倍リレー光学系５が形成するリレー像Ｉ３の像面である。さらに、面間隔ｄ１０、ｄ１５、ｄ１８は、変倍リレー光学系４の変倍動作に応じて変化する可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である。
図１１（ａ）に示す低倍端状態、図１１（ｂ）に示す−１×状態、図１１（ｃ）に示す高倍端状態における可変値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、以下のとおりである。
倍率 -0.5X -1X -1.25X
D1 16.659 34.385 37.752
D2 46.728 16.115 2.085
D3 1.228 14.115 24.777
倍率 -0.5X -1X -1.25X
D1 16.659 34.385 37.752
D2 46.728 16.115 2.085
D3 1.228 14.115 24.777
図１２は、本実施例に係る撮像装置５０の構成を例示した図である。撮像装置５０は、マスター光学系１０を有する顕微鏡本体２０と、実施例１に係る変倍リレー光学系１と、撮像素子３１を有するカメラ３０と、を備えた顕微鏡装置である。
マスター光学系１０は、ステージ１５上に配置された試料Ｓからの光を、ミラーユニット１３を挟んで配置された対物レンズ１２と結像レンズ１１で拡大して像Ｉ１を形成するように構成されている。全反射プリズム１４は、光路を折り曲げる手段で有り、撮像装置５０全体をコンパクトに構成するためのものである。
変倍リレー光学系１は、マスター光学系１０の像側であって、顕微鏡本体２０（マスター光学系１０）とカメラ３０（撮像素子３１）との間に配置されている。変倍リレー光学系１の詳細は、実施例１で上述したので省略する。
カメラ３０は、変倍リレー光学系１でリレーされたリレー像Ｉ３を撮像する撮像素子３１を有している。
カメラ３０は、変倍リレー光学系１でリレーされたリレー像Ｉ３を撮像する撮像素子３１を有している。
以上のように構成された撮像装置５０によれば、光路長の延長を抑制しつつズーム変倍機能を提供することができる。なお、図１２では、撮像装置５０が、実施例１に係る変倍リレー光学系１を有する例を示したが、撮像装置５０は、他の実施例に係る変倍リレー光学系を有してもよい。また、撮像装置５０は、図１２及び図１３に示されるように、変倍リレー光学系を、必要に応じて顕微鏡本体２０とカメラ３０の間に挿入するように構成されていてもよく、図１４に示されるように、顕微鏡本体２０と変倍リレー光学系が一体化した構成４０を有してもよい。
上述した各実施例は、発明の理解を容易にするために具体例を示したものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。変倍リレー光学系及び撮像装置は、特許請求の範囲により規定される本発明の思想を逸脱しない範囲において、さまざまな変形、変更が可能である。例えば、この明細書で説明される個別の実施例の文脈におけるいくつかの特徴を組み合わせて単一の実施例としてもよい。
１、２、３、４、５、１００ 変倍リレー光学系
１０ マスター光学系
１１ 結像レンズ
１２ 対物レンズ
１３ 蛍光キューブ
１４ 全反射プリズム
１５ ステージ
２０ 顕微鏡本体
３０ カメラ
３１ 撮像素子
４０ 構成
５０ 撮像装置
Ｓ 試料
Ｉ１ 像
Ｉ２ 中間像
Ｉ３ リレー像
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
ＦＧ 前群
ＲＧ 後群
１０ マスター光学系
１１ 結像レンズ
１２ 対物レンズ
１３ 蛍光キューブ
１４ 全反射プリズム
１５ ステージ
２０ 顕微鏡本体
３０ カメラ
３１ 撮像素子
４０ 構成
５０ 撮像装置
Ｓ 試料
Ｉ１ 像
Ｉ２ 中間像
Ｉ３ リレー像
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｇ５ 第５レンズ群
ＦＧ 前群
ＲＧ 後群
Claims (6)
- 結像光学系よりも像側に配置される変倍リレー光学系であって、前記結像光学系側から順に、
前記結像光学系と前記結像光学系により形成される試料の像の位置との間に配置され、前記像を縮小した中間像を形成する前群と、
前記変倍リレー光学系の倍率の大きさが最も高い高倍端状態において前記中間像を拡大したリレー像を形成する後群であって、前記前群から前記リレー像までの距離を変化させることなく前記後群の倍率を変化させるように、各々が光軸に沿って移動する複数のレンズ群を含む後群と、からなり、
前記前群は、正のパワーを有する第１レンズ群からなり、
前記後群は、前記前群側から順に、
正のパワーを有する第２レンズ群と、
光軸に沿って移動可能な、負のパワーを有する第３レンズ群と、
光軸に沿って移動可能な、正のパワーを有する第４レンズ群と、
光軸に沿って移動可能な、正のパワーを有する第５レンズ群と、からなる
ことを特徴とする変倍リレー光学系。 - 請求項１に記載の変倍リレー光学系において、
前記変倍リレー光学系の倍率範囲は、前記結像光学系により形成される前記像と同じ大きさの前記リレー像を形成する−１倍を含み、
前記変倍リレー光学系の倍率の大きさが最も低い低倍端状態から最も高い前記高倍端状態へ変化する間、
前記第３レンズ群は、前記中間像側から前記リレー像側に移動し、
前記第５レンズ群は、前記中間像側に移動した後に前記リレー像側に移動し、
前記第４レンズ群は、前記低倍端状態よりも前記高倍端状態で前記リレー像側に位置する
ことを特徴とする変倍リレー光学系。 - 請求項１又は請求項２に記載の変倍リレー光学系において、
前記第１レンズ群は、凸面を前記結像光学系側に向けたメニスカスレンズを含み、
前記第１レンズ群の倍率をβＬ１とするとき、
以下の条件式
０．７ ≦ βＬ１ ≦ ０．９
を満たすことを特徴とする変倍リレー光学系。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の変倍リレー光学系において、
前記第２レンズ群は、最も前記結像光学系側に、正のパワーを有するレンズを含み、
前記正のパワーを有するレンズは、前記リレー像側に、前記結像光学系側の面よりも強い屈折力を持つ凸面を有し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群の総合倍率をβＬ１−２とするとき、
以下の条件式
１．４ ≦ ｜βＬ１−２｜ ≦ ２．２
を満たすことを特徴とする変倍リレー光学系。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の変倍リレー光学系において、
前記第３レンズ群は、互いに凹面を向かい合わせた２枚のレンズを含む
ことを特徴とする変倍リレー光学系。 - 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の変倍リレー光学系と、
前記結像光学系と、
前記リレー像を撮像する撮像素子と、を備える
ことを特徴とする撮像装置。
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