JP2008197190A

JP2008197190A - 顕微鏡撮影光学系

Info

Publication number: JP2008197190A
Application number: JP2007029910A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kawasaki; 健司川崎
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2008-08-28

Abstract

【課題】小型、低コストで、縮小倍率において中間鏡筒長の条件を変えても周辺光量の低下やシェーディングの発生を抑えるとともに、収差の発生を抑えて、多様な顕微鏡のアプリケーションに応じてシステム性を向上させることが可能な顕微鏡撮影光学系を提供する。
【解決手段】物体側から順に、無限遠補正型対物レンズ１と、対物レンズ１からの光束から中間像を形成する結像レンズ群２と、結像レンズ群２からの光束を結像するためのリレー光学系３を備え、結像レンズ群２が、中間像位置を挟んで前群２１（２１”，２１”’）と後群２２（２１”，２１”’）を有し、対物レンズ１の瞳位置の変化に応じて対物レンズ１の入射瞳位置ＩＰ１とリレー光学系３の入射瞳ＩＰ３の位置とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２（２”２”’）として、交換可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、顕微鏡観察において、観察物体の像をＣＣＤなどの撮像素子等の撮影手段に導くための顕微鏡撮影光学系に関する。

従来、顕微鏡撮影光学系では、一般に、対物光学系又は対物光学系と結像レンズを介して観察物体からの光を中間像として一旦結像し、さらにリレー系を介して撮像面に再結像し、再結像した観察物体の像を撮像素子を介して撮像する構成となっている。

ところで、上記のように一旦結像した中間像をリレー系を介して再結像するような構成の撮影光学系においては、撮影光学系の倍率が縮小倍率になればなるほど、対物レンズの射出瞳位置が、対物レンズの交換や顕微鏡のアプリケーション等によって変化する中間鏡筒長の変動によって大きく変動して、リレー系の入射瞳位置と一致しなくなり、リレー系を出射する主光線の光軸に対する角度が変化し易くなる。このため、ＣＣＤ等の撮像素子上で周辺光量の不足やシェーディングが生じてしまい易いという問題がある。
しかるに、従来、このような問題を解決する顕微鏡撮影光学系として、例えば、次の特許文献１、２に記載の光学系が提案されている。
特許第２９９０８７１号公報特開平０７−２８１０９１号公報

特許文献１に記載の光学系は、対物光学系による中間像を検出面（即ち、撮像面）へリレーする光学系を備えた構成において、対物光学系あるいは中間変倍系の倍率の変更に伴い射出瞳位置が変化しても、撮像装置側がテレセントリックとなるように、光学系内の中間像またはその近傍位置に、リレー光学系の入射瞳を対物光学系の入射瞳と共役にする光学素子を交換可能に配置して構成されている。
即ち、特許文献１に記載の光学系では、撮影光学系の倍率を変更しても、中間像近傍に配置された、瞳共役位置のずれ、即ち、対物光学系の射出瞳位置とリレー光学系の入射瞳位置との位置ずれを補正するための光学素子を交換することによって、ＣＣＤ等の撮像素子上で周辺光量不足やシェーディングが生じ難くするように構成されている。

また、特許文献２に記載の光学系は、光学系内に中間像を結像する対物光学系と、最終像を結像させるリレー光学系を備え、対物レンズ系とリレー光学系との間に複数の変倍レンズ群を切り替え可能に配置された変倍光学系を備えるとともに、変倍光学系内において瞳の共役関係を保つようにしている。
また、特許文献２に記載の光学系は、変倍レンズ群を切り換えても変倍光学系の瞳共役関係を保つことで、変倍レンズの交換に伴うディストーションや周辺光量不足等を生じさせないように、所定の条件式を満足する構成となっている。

しかし、これら特許文献１，２のような構成の撮影光学系であっても、中間鏡筒長の変動幅が１００ｍｍ前後ある場合には、収差が悪化してしまい易い。
顕微鏡観察では、観察するアプリケーションの多様化により、顕微鏡観察光学系を構成する中間鏡筒長が１００〜２００ｍｍ前後変化し得る。
例えば、蛍光照明光学系、細胞培養のために対物レンズ等を恒温化するための恒温化ユニット等を組み合わせた場合には、顕微鏡観察光学系の中間鏡筒長は１００ｍｍ程度変化する。

ここで、中間鏡筒の長さを多様なアプリケーションにおける最も長い中間鏡筒長に固定して、顕微鏡撮影光学系を対物レンズとリレーレンズの瞳共役関係を保つように構成すれば、どのようなアプリケーションで観察しても、周辺光量不足やシェーディング等を生じさせないようにすることが可能である。
しかし、それでは、顕微鏡装置自体が大型化してしまい好ましくない。

また、異なる中間鏡筒ごとに撮影光学系全体を瞳共役関係を保つようにリレー光学系を含めて別個に構成することも考えられる。
しかし、撮影光学系の倍率が縮小倍率になるほど、結像レンズの焦点距離が短くなって、上述のように、対物レンズの射出瞳位置とリレー光学系の入射瞳位置とのずれが大きくなり、シェーディングや周辺光量の低下が大きくなるとともに、リレー光学系のレンズ構成が複雑化し易い。しかも、リレー光学系の後側焦点距離を十分にとることは難しい。
このため、異なる中間鏡筒ごとに撮影光学系全体を瞳共役関係を保つようにリレー光学系を含めて別個に構成したのでは、多様なアプリケーションに対応可能なシステムを構築するためのコストが非常に高くなってしまい好ましくない。

このように、従来の顕微鏡撮影光学系では、多様なアプリケーションに適合させて、特に縮小倍率に変倍する場合に、大型化、コスト高とすることなくシェーディングや周辺光量不足等が生じないようにすることが困難であった。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、小型、低コストで、縮小倍率において中間鏡筒長の条件を変えても周辺光量の低下やシェーディングの発生を抑えるとともに、収差の発生を抑えて、多様な顕微鏡のアプリケーションに応じてシステム性を向上させることが可能な顕微鏡撮影光学系を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による顕微鏡撮影光学系は、物体側から順に、無限遠補正型対物レンズと、前記対物レンズからの光束から中間像を形成する結像レンズ群と、前記結像レンズ群からの光束を結像するためのリレー光学系を備え、前記結像レンズ群が、中間像位置を挟んで前群と後群を有し、前記対物レンズの瞳位置の変化に応じて該対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳の位置とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群として、交換可能に構成されていることを特徴としている。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記対物レンズの瞳位置が変化した際に、前記対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳とがほぼ共役になるように、前記結像レンズ群が、該結像レンズ群を構成するレンズの組み合わせを変更可能に構成されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記対物レンズの瞳位置が変化した際に、前記対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳とがほぼ共役になるように、前記結像レンズ群が、該結像レンズ群を構成する所定のレンズ同士の間隔を変更可能に構成されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記結像レンズ群が、アフォーカル光学系で構成されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記結像レンズ群が、前記アフォーカル光学系を構成する少なくとも一つのレンズ群を光軸方向に移動させることによって、前記対物レンズの入射瞳位置とリレー光学系の入射瞳位置とがほぼ共役になるように構成されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記結像レンズ群が、さらに変倍作用を持つように構成されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記リレー光学系が複数のレンズ群で構成され、該リレー光学系の入射瞳位置が、前記結像レンズ群とリレー光学系の間に配置されているのが好ましい。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系においては、前記リレー光学系の焦点距離をＦ１、全系の焦点距離をＦ、前記対物レンズの瞳位置の変動をΔＤ、前記リレー光学系における最も像側面から最終像面までの距離をｄ、前記結像レンズ群から最終像面までの全長をＬ０としたとき、次の条件式(1)〜(3)を満足するのが好ましい。
０．２≦ΔＤ／Ｌ０≦０．４ …(1)
０．４≦｜Ｆ１／Ｆ｜≦０．９ …(2)
０．５≦Ｆ１／ｄ≦０．８ …(3)

本発明によれば、例えば、縮小倍率において、多様なアプリケーションに応じて中間鏡筒長を大きく異ならせても、結像レンズユニットを交換する等、結像レンズの構成を変えるだけで対物光学系の射出瞳をリレー光学系の入射瞳位置とほぼ一致させることができ、周辺光量の低下やシェーディングの発生を抑えることができ、しかも、リレー光学系を共通化できるため、コストも低減することができ、多様な顕微鏡のアプリケーションに応じてシステム性を向上させることが可能な顕微鏡撮影光学系が得られる。

上記条件式(1)〜(3)を満足すると、対物レンズと結像レンズ群までの距離がΔＤの状態で、異なる結像レンズ群と共通のリレー光学系で構成され、像面での良好な収差性能と像面での主光線角度をゆるく（射出瞳位置を大きく）することが可能となる。
条件式(1)の下限値を下回ると、光学系の全長が長くなり好ましくない。また中間像位置での主光線高が高くなり軸外のコマ収差、像面湾曲補正が困難になる。
一方、条件式(1)の上限値を上回ると、リレー光学系の全長が短くなりすぎてしまい適切なレンズ枚数を配置できず収差補正が悪化する。あるいは撮像素子であるＣＣＤカメラまでのバックフォーカスが確保できない。
条件式(2)の下限値を下回ると、瞳リレー倍率が縮小されてリレー光学系に入射する主光線角度が大きくなりすぎてしまい軸外収差補正が困難になる。
一方、条件式(2)の上限値を上回ると、リレー光学系での軸上光線高がより大きくなり球面収差の補正が困難になる。
条件式(3)の下限値を下回ると、像面での主光線角度がより大きくなってシェーディングが生じたり、周辺光量不足になり好ましくない。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、撮像素子までのバックフォーカスを確保することが困難となる。

第１実施形態
図１(a)，(b)は本発明の第１実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。図２(a)〜(c)は本発明の比較例にかかる従来の顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。図１，２中、４は顕微鏡撮影光学系が観察物体の像を最終結像する位置、に配置された撮像素子である。
第１実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系は、図１に示すように、物体側から順に、無限遠補正型対物レンズ１と、結像レンズ群２と、リレー光学系３を備えている。
結像レンズ群２は、前群２１と後群２２を有し、前群２１と後群２２とに挟まれた所定の位置Ｐ１に観察物体の中間像を形成するように構成されている。
また、後群２２は、中間像位置Ｐ１を経て入射した発散光束を平行光束にして出射するように構成されており、結像レンズ群２は、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。
なお、図１中、Ｓは中間像位置Ｐ１に配置された明るさ絞りである。

リレー光学系３は、結像レンズ群２からの光束を撮像素子４の面に結像するように構成されている。
なお、本願では、説明の便宜上、比較例の撮影光学系においてもこれらの構成については、ほぼ同じに構成してある。

ここで、第１実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系は、図１(a)，(b)に示すように、図２に示す比較例の顕微鏡撮影光学系とは異なり、結像レンズ群２が、対物レンズ１の瞳位置の変化に応じて、対物レンズ１の瞳位置とリレー光学系３の入射瞳の位置とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２”、２'”として、交換可能に構成されている。
この点について、比較例を用いながら以下に詳しく説明する。

図２(a)に示す比較例の顕微鏡撮影光学系では、対物レンズ１から結像レンズ群２の間に中間鏡筒長Ｌ１の中間鏡筒が使用される。また、図２(a)に示す比較例の顕微鏡撮影光学系は、対物レンズ１の射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とが位置Ｐ２でほぼ一致し（即ち、対物レンズの瞳（ここでは入射瞳ＩＰ１）がリレー光学系３の入射瞳ＩＰ３とがほぼ共役となっていて）、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように構成されている。射出瞳位置ＯＰ１は、結像レンズ群２とリレー光学系３との間に位置している。

ここで、図２(a)に示す比較例の顕微鏡撮影光学系において、中間鏡筒を交換することによって、中間鏡筒長をＬ１からＬ２へと変化させたとする。すると、図２(b)に示すように、対物レンズ１の射出瞳位置ＯＰ１が変化（ここでは、射出瞳位置ＯＰ１がリレー光学系３の内部に移動）する。これにより、対物レンズ１の射出瞳位置ＯＰ１は、リレー光学系３からの主光線が光軸に対して平行になる場合における入射瞳位置ＩＰ３と一致しなくなる。このため、リレー光学系３からの主光線が光軸に対して所定量傾いた状態に変化し、撮像素子４の面に斜めに入射することになる。

また、ここで、図２(b)に示す比較例の顕微鏡撮影光学系に対し、結像レンズ群２を構成する前群２１の焦点距離を異ならせたときの、リレー光学系３からの主光線の光軸に対する角度との関係について、図２(b)と図２(c)を用いて説明する。
図２(c)は、図２(b)に示す比較例の顕微鏡撮影光学系に比べて、結像レンズ群における前群の焦点距離が長く、後群の焦点距離がほぼ同じになるように構成された顕微鏡撮影光学系の構成例を示している。
図２(c)に示すように、結像レンズ群２’を構成する前群２１’の焦点距離が図２(b)に比べて長い、言い換えれば、倍率が高い構成例では、中間鏡筒長をＬ１からＬ２に変化させても、射出瞳位置ＯＰ１を、リレー光学系３からの主光線が光軸に対して平行になる場合における入射瞳位置ＩＰ３に一致させ易い。
これに対し、図２(b)に示すように、結像レンズ群２を構成する前群２１の焦点距離が図２(b)に比べて短い、言い換えれば、倍率が低い構成例では、中間鏡筒長がＬ１からＬ２に変化したときに、射出瞳位置ＯＰ１が、リレー光学系３からの主光線が光軸に対して平行になる場合における入射瞳位置ＩＰ３から大きくずれてしまい易く、上述したように、リレー光学系３からの主光線が所定量傾いて、撮像素子４の面に入射してしまい易い。その結果、撮像素子４の面上でシェーディングや周辺光量不足や色づきなどの問題が生じてしまうことになる。

そこで、第一実施例の顕微鏡撮影光学系では、図１(a)，(b)に示すように、対物レンズ１の瞳位置の変化に応じて対物レンズ１の瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように構成された結像レンズ群２（２”，２”’）を、交換可能に備えている。

例えば、図１(a)の構成例においては、対物レンズ１の射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ一致し（即ち、対物レンズの瞳（ここでは入射瞳ＩＰ１）がリレー光学系３の入射瞳ＩＰ３とがほぼ共役となっていて）、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように、結像レンズ群２”の前群２１”、後群２２”が構成されている。

ここで、中間鏡筒を交換することによって対物光学系の瞳位置（入射瞳位置）が図１(b)に示す位置に変化したとする。即ち、言い換えれば、中間鏡筒長が所定量Ｌｘ短縮したとする。
このとき、第１実施形態の顕微鏡撮影光学系では、対物レンズ１の瞳位置の変化に応じて対物レンズ１の瞳位置（ここでは入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、中間結像位置Ｐ１を挟んで前群２１”’と後群２２”’とで構成された結像レンズ群２”’に交換することができる（図１(b)参照）。このため、対物レンズ１の射出瞳位置ＯＰ１をリレー光学系３の入射瞳位置とほぼ一致させて、リレー光学系３からの主光線を光軸に対してほぼ平行にして撮像素子４の面に入射させることができる。
その結果、撮像素子４の面上でシェーディングや周辺光量不足や色づきなどの発生を抑えることができる。

そして、第１実施形態の顕微鏡撮影光学系によれば、中間鏡筒長を変更した場合には、撮像素子４の面上でシェーディングや周辺光量不足や色づきなどの発生を抑えるために結像レンズ群２を交換するだけで足りるので、リレー光学系３を共通化でき、コストを低減できる。
このため、第１実施形態の顕微鏡撮影光学系によれば、低コストで、さまざまなアプリケーションに対応した顕微鏡システムを構成でき、システム性を向上させることができる。例えば、インキュベータを組み合わせた際の対物レンズの恒温ユニット、蛍光投光管等を組み合わせることができる。さらに、共通のリレー光学系に異なる倍率のリレー光学系を組み合わせたり、アフォーカルズーム光学系を組み合わせて、他の撮影倍率にすることもできる。

なお、図１の構成例では、リレー光学系３として、その入射瞳位置ＩＰ３が、リレー光学系３と結像レンズ群２との間に位置する構成のものを用いたが、本発明の顕微鏡撮影光学系に用いるリレー光学系３は、入射瞳位置ＩＰ３が、リレー光学系３の内部に位置する構成であってもよい。
なお、リレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３が、リレー光学系３と結像レンズ群２との間に位置する構成の場合には、その位置に位相差観察用の絞りが配置できる、あるいは瞳変調のための平行平板を配置しても瞳位置の変動がなくて済む等の利点がある。

また、図１の結像レンズ群２は、上述のように、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。このため、後続のリレーレンズ３と光学的に接続させやすくなる。なお、本発明の顕微鏡撮影光学系における結像レンズ群２は、必ずしもアフォーカルな光学系で構成されていなくても適用可能である。

また、本発明の顕微鏡撮影光学系は、第１実施形態の構成に加えて、結像レンズ群２が、その構成を切り換えることで変倍を行うことができるようにしてもよい。
さらに、本発明の顕微鏡撮影光学系は、第１実施形態の構成に加えて、結像レンズ群２を、内部に中間像を持ち、出射側の外部に射出瞳を有するアフォーカルズームレンズとして構成してもよい。

第２実施形態
図３(a)〜(c)は本発明の第２実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。
第２実施形態の顕微鏡撮影光学系では、結像レンズ群２が、その構成を切り換えることで変倍を行うことができる変倍ユニットとしても機能するように構成されている。
図３(a)は基準の結像レンズ群２を組み合わせた構成を示している。図３(b)は基準状態の倍率よりも縮小倍率へと変倍する結像レンズ群２’を組み合わせた構成例を示している。図３(c)は基準状態の倍率よりも拡大倍率へと変倍する結像レンズ群２”を組み合わせた構成例を示している。
そして、第２実施形態の顕微鏡撮影光学系では、いずれの結像レンズ群２を組み合わせた構成においても、対物レンズ１の射出瞳位置とリレーレンズ３の入射瞳位置は一致し、瞳の共役関係が保たれるように、各対物レンズ群２は構成されている。
その他の構成及び作用効果は図１に示した第１実施形態の顕微鏡撮影光学系とほぼ同じである。

なお、第２実施形態の顕微鏡撮影光学系において、結像レンズ群を倍率に応じて交換可能な変倍ユニットとして構成したが、変倍可能なアフォーカルズーム光学系として構成してもよい。
即ち、結像レンズ群２を構成する前群２１、後群２２の少なくとも一方を、光軸上に沿って移動させることによって変倍可能となるように構成してもよい。

また、本発明の各実施形態の顕微鏡撮影光学系においては、前記リレー光学系の焦点距離をＦ１、全系の焦点距離をＦ、前記対物レンズの瞳位置の変動をΔＤ、前記リレー光学系における最も像側面から最終像面までの距離をｄ、前記結像レンズ群から最終像面までの全長をＬ０としたとき、次の条件式(1)〜(3)を満足している。
０．２≦ΔＤ／Ｌ０≦０．４ …(1)
０．４≦｜Ｆ１／Ｆ｜≦０．９ …(2)
０．５≦Ｆ１／ｄ≦０．８ …(3)

次に、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
実施例１
図４は本発明の実施例１にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（以後、状態１とする）、(b)は図１(b)に対応する状態（以後、状態２とする）を夫々示している。図５は図４の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。なお、便宜上、無限遠補正型対物レンズは図示を省略してある。
実施例１の顕微鏡撮影光学系は、物体側から順に、図示省略した無限遠補正型対物レンズと、結像レンズ群２と、リレー光学系３を備えている。
結像レンズ群２は、前群２１と後群２２を有し、前群２１と後群２２とに挟まれた所定の位置Ｐ１に観察物体の中間像を形成するように構成されている。
後群２２は、中間像位置Ｐ１を経て入射した発散光束を平行光束にして出射するように構成されており、結像レンズ群２は、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。
なお、図４中、Ｓは中間像位置Ｐ１に配置された明るさ絞りである。
リレー光学系３は、結像レンズ群２からの光束を撮像素子の面ＩＭに結像するように構成されている。
また、結像レンズ群２は、対物レンズの瞳位置の変化に応じて、対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２”、２’”として、交換可能に構成されている。

詳しくは、図４(a)に示す状態においては、対物レンズの射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ一致し、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように、結像レンズ群２”の前群２１”、後群２２”が構成されている。
また、中間鏡筒を交換することによって対物光学系の瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）が図４(b)に示す位置に変化して中間鏡筒長が短縮したときには、対物レンズの瞳位置の変化に応じて対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、中間結像位置Ｐ１を挟んで前群２１”’と後群２２”’とで構成された結像レンズ群２”’に交換することができるようになっている。

図４(a)に示す状態においては、結像レンズ群２”の前群２１”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１３と物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１４との接合レンズとで構成されている。また、後群２２”は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２１で構成されている。

一方、図４(b)に示す状態においては、結像レンズ群２’”の前群２１’”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１４’との接合レンズとで構成されている。また、後群２２’”は、物体側から順に、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ２２１’と物体側が平面で像側が凹面の平凹レンズＬ２２２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２３とで構成されている。

また、図４(a)，(b)に示すいずれの状態においても、リレー光学系３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズと、両凹レンズＬ３３と両凸レンズＬ３４との接合レンズと、両凸レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３７とで構成されている。

次に、実施例１の顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。なお、数値データ中、Ｓ₁、Ｓ₂、…は顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の面番号、ｒ₁、ｒ₂、…は顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂、…は面間隔、ｎ_d1、ｎ_d2、…顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材のｄ線での屈折率、ν_d1、ν_d2、…は顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材のｄ線でのアッベ数である。なお、これらの記号は以下の各実施例において共通である。

数値データ１−１（実施例１：状態１）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝220.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.906 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.885 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.900 ｄ₅＝ 16.843
Ｓ₆ ｒ₆＝ 59.353 ｄ₆＝ 7.356 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ 147.577 ｄ₇＝ 5.499 ｎ_d7＝ 1.51633 ν_d7＝64.14
Ｓ₈ ｒ₈＝ 116.639 ｄ₈＝ 81.999
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 61.648
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 15.718 ｄ₁₀＝ 7.728 ｎ_d10＝ 1.7552 ν_d10＝27.51
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝ 20.892 ｄ₁₁＝ 4.000
Ｓ₁₂(瞳共役位置) ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝ 3.846
Ｓ₁₃(リレーレンズ群) ｒ₁₃＝ -9.801 ｄ₁₃＝ 9.538 ｎ_d13＝ 1.7725 ν_d13＝49.6
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ -78.026 ｄ₁₄＝ 6.308 ｎ_d14＝ 1.497 ν_d14＝81.54
Ｓ₁₅ ｒ₁₅＝ -13.819 ｄ₁₅＝ 1.319
Ｓ₁₆ ｒ₁₆＝-150.852 ｄ₁₆＝ 2.008 ｎ_d16＝ 1.741 ν_d16＝52.64
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ 20.314 ｄ₁₇＝ 6.032 ｎ_d17＝ 1.43875 ν_d17＝94.93
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -35.441 ｄ₁₈＝ 0.300
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ 24.989 ｄ₁₉＝ 7.912 ｎ_d19＝ 1.43875 ν_d19＝94.93
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ -19.798 ｄ₂₀＝ 2.045 ｎ_d20＝ 1.7725 ν_d20＝49.6
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -42.410 ｄ₂₁＝ 0.163
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 18.795 ｄ₂₂＝ 9.636 ｎ_d22＝ 1.618 ν_d22＝63.33
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ 15.659 ｄ₂₃＝ 65.720
Ｓ₂₄(撮像面) ｒ₂₄＝∞

数値データ１−２（実施例１：状態２）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝120.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.906 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.885 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.900 ｄ₅＝ 62.490
Ｓ₆ ｒ₆＝ 62.597 ｄ₆＝ 4.292 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝-728.204 ｄ₇＝ 3.500 ｎ_d7＝ 1.58267 ν_d7＝46.42
Ｓ₈ ｒ₈＝-304.389 ｄ₈＝ 50.862
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 49.669
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 17.686 ｄ₁₀＝ 3.140 ｎ_d10＝ 1.618 ν_d10＝63.33
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝ 3.000 ｎ_d11＝ 1.48749 ν_d11＝70.23
Ｓ₁₂ ｒ₁₂＝ 14.477 ｄ₁₂＝ 0.500
Ｓ₁₃ ｒ₁₃＝ 14.539 ｄ₁₃＝ 3.710 ｎ_d13＝ 1.72825 ν_d13＝28.46
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ 21.083 ｄ₁₄＝ 3.910
Ｓ₁₅(瞳共役位置) ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝ 3.846
Ｓ₁₆(リレーレンズ群) ｒ₁₆＝ -9.801 ｄ₁₆＝ 9.538 ｎ_d16＝ 1.7725 ν_d16＝49.6
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ -78.026 ｄ₁₇＝ 6.308 ｎ_d17＝ 1.497 ν_d17＝81.54
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -13.819 ｄ₁₈＝ 1.319
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝-150.852 ｄ₁₉＝ 2.008 ｎ_d19＝ 1.741 ν_d19＝52.64
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ 20.314 ｄ₂₀＝ 6.032 ｎ_d20＝ 1.43875 ν_d20＝94.93
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -35.441 ｄ₂₁＝ 0.300
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 24.989 ｄ₂₂＝ 7.912 ｎ_d22＝ 1.43875 ν_d22＝94.93
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ -19.798 ｄ₂₃＝ 2.045 ｎ_d23＝ 1.7725 ν_d23＝49.6
Ｓ₂₄ ｒ₂₄＝ -42.410 ｄ₂₄＝ 0.163
Ｓ₂₅ ｒ₂₅＝ 18.795 ｄ₂₅＝ 9.636 ｎ_d25＝ 1.618 ν_d25＝63.33
Ｓ₂₆ ｒ₂₆＝ 15.659 ｄ₂₆＝ 65.720
Ｓ₂₇(撮像面) ｒ₂₇＝∞

実施例２
図６は本発明の実施例２にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図７は図６の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。なお、便宜上、無限遠補正型対物レンズは図示を省略してある。
実施例２の顕微鏡撮影光学系は、物体側から順に、図示省略した無限遠補正型対物レンズと、結像レンズ群２と、リレー光学系３を備えている。
結像レンズ群２は、前群２１と後群２２を有し、前群２１と後群２２とに挟まれた所定の位置Ｐ１に観察物体の中間像を形成するように構成されている。
後群２２は、中間像位置Ｐ１を経て入射した発散光束を平行光束にして出射するように構成されており、結像レンズ群２は、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。
なお、図６中、Ｓは中間像位置Ｐ１に配置された明るさ絞りである。
リレー光学系３は、結像レンズ群２からの光束を撮像素子の面ＩＭに結像するように構成されている。
また、結像レンズ群２は、対物レンズの瞳位置の変化に応じて、対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２”、２’”として、交換可能に構成されている。

詳しくは、図６(a)に示す状態においては、対物レンズの射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ一致し、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように、結像レンズ群２”の前群２１”、後群２２”が構成されている。
また、中間鏡筒を交換することによって対物光学系の瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）が図６(b)に示す位置に変化して中間鏡筒長が短縮したときには、対物レンズの瞳位置の変化に応じて対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、中間結像位置Ｐ１を挟んで前群２１”’と後群２２”’とで構成された結像レンズ群２”’に交換することができるようになっている。

図６(a)に示す状態においては、結像レンズ群２”の前群２１”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と両凹レンズＬ２１４”との接合レンズとで構成されている。また、後群２２”は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２１で構成されている。

一方、図６(b)に示す状態においては、結像レンズ群２’”の前群２１’”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１４'”との接合レンズとで構成されている。また、後群２２’”は、物体側から順に、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ２２１’と物体側が平面で像側が凹面の平凹レンズＬ２２２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２３とで構成されている。

また、図６(a)，(b)に示すいずれの状態においても、リレー光学系３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ３２との接合レンズと、両凹レンズＬ３３と両凸レンズＬ３４との接合レンズと、両凸レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３７’とで構成されている。

次に、実施例２の顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ２−１（実施例２：状態１）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝220.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.906 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.885 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.900 ｄ₅＝ 24.111
Ｓ₆ ｒ₆＝ 54.794 ｄ₆＝ 7.034 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ -53.602 ｄ₇＝ 5.404 ｎ_d7＝ 1.51633 ν_d7＝64.14
Ｓ₈ ｒ₈＝ 110.695 ｄ₈＝ 81.030
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 67.736
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 16.528 ｄ₁₀＝ 8.053 ｎ_d10＝ 1.7552 ν_d10＝27.51
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝ 20.401 ｄ₁₁＝ 4.309
Ｓ₁₂(瞳共役位置) ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝ 3.301
Ｓ₁₃(リレーレンズ群) ｒ₁₃＝ -10.467 ｄ₁₃＝ 9.545 ｎ_d13＝ 1.7725 ν_d13＝49.6
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ -63.909 ｄ₁₄＝ 6.392 ｎ_d14＝ 1.497 ν_d14＝81.54
Ｓ₁₅ ｒ₁₅＝ -14.408 ｄ₁₅＝ 1.440
Ｓ₁₆ ｒ₁₆＝ -63.790 ｄ₁₆＝ 2.272 ｎ_d16＝ 1.741 ν_d16＝52.64
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ 25.476 ｄ₁₇＝ 6.074 ｎ_d17＝ 1.43875 ν_d17＝94.93
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -28.649 ｄ₁₈＝ 0.300
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ 30.011 ｄ₁₉＝ 7.616 ｎ_d19＝ 1.43875 ν_d19＝94.93
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ -19.924 ｄ₂₀＝ 2.000 ｎ_d20＝ 1.7725 ν_d20＝49.6
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -42.478 ｄ₂₁＝ 0.150
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 22.531 ｄ₂₂＝ 9.919 ｎ_d22＝ 1.618 ν_d22＝63.33
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ 26.974 ｄ₂₃＝ 53.216
Ｓ₂₄(撮像面) ｒ₂₄＝∞

数値データ２−２（実施例２：状態２）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝120.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.906 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.885 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.900 ｄ₅＝ 68.476
Ｓ₆ ｒ₆＝ 51.269 ｄ₆＝ 6.196 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ -63.016 ｄ₇＝ 3.500 ｎ_d7＝ 1.72916 ν_d7＝54.68
Ｓ₈ ｒ₈＝-211.424 ｄ₈＝ 49.212
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 55.584
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 18.490 ｄ₁₀＝ 3.140 ｎ_d10＝ 1.618 ν_d10＝63.33
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝ 3.000 ｎ_d11＝ 1.48749 ν_d11＝70.23
Ｓ₁₂ ｒ₁₂＝ 15.055 ｄ₁₂＝ 0.500
Ｓ₁₃ ｒ₁₃＝ 14.873 ｄ₁₃＝ 4.047 ｎ_d13＝ 1.72825 ν_d13＝28.46
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ 19.733 ｄ₁₄＝ 4.023
Ｓ₁₅(瞳共役位置) ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝ 3.301
Ｓ₁₆(リレーレンズ群) ｒ₁₆＝ -10.467 ｄ₁₆＝ 9.545 ｎ_d16＝ 1.7725 ν_d16＝49.6
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ -63.909 ｄ₁₇＝ 6.392 ｎ_d17＝ 1.497 ν_d17＝81.54
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -14.408 ｄ₁₈＝ 1.440
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ -63.790 ｄ₁₉＝ 2.272 ｎ_d19＝ 1.741 ν_d19＝52.64
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ 25.476 ｄ₂₀＝ 6.074 ｎ_d20＝ 1.43875 ν_d20＝94.93
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -28.649 ｄ₂₁＝ 0.300
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 30.011 ｄ₂₂＝ 7.616 ｎ_d22＝ 1.43875 ν_d22＝94.93
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ -19.924 ｄ₂₃＝ 2.000 ｎ_d23＝ 1.7725 ν_d23＝49.6
Ｓ₂₄ ｒ₂₄＝ -42.478 ｄ₂₄＝ 0.150
Ｓ₂₅ ｒ₂₅＝ 22.531 ｄ₂₅＝ 9.919 ｎ_d25＝ 1.618 ν_d25＝63.33
Ｓ₂₆ ｒ₂₆＝ 26.974 ｄ₂₆＝ 53.216
Ｓ₂₇(撮像面) ｒ₂₇＝∞

実施例３
図８は本発明の実施例３にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図９は図８の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。なお、便宜上、無限遠補正型対物レンズは図示を省略してある。
実施例３の顕微鏡撮影光学系は、物体側から順に、図示省略した無限遠補正型対物レンズと、結像レンズ群２と、リレー光学系３を備えている。
結像レンズ群２は、前群２１と後群２２を有し、前群２１と後群２２とに挟まれた所定の位置Ｐ１に観察物体の中間像を形成するように構成されている。
後群２２は、中間像位置Ｐ１を経て入射した発散光束を平行光束にして出射するように構成されており、結像レンズ群２は、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。
なお、図８中、Ｓは中間像位置Ｐ１に配置された明るさ絞りである。
リレー光学系３は、結像レンズ群２からの光束を撮像素子の面ＩＭに結像するように構成されている。
また、結像レンズ群２は、対物レンズの瞳位置の変化に応じて、対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２”、２’”として、交換可能に構成されている。

詳しくは、図８(a)に示す状態においては、対物レンズの射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ一致し、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように、結像レンズ群２”の前群２１”、後群２２”が構成されている。
また、中間鏡筒を交換することによって対物光学系の瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）が図８(b)に示す位置に変化して中間鏡筒長が短縮したときには、対物レンズの瞳位置の変化に応じて対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、中間結像位置Ｐ１を挟んで前群２１”’と後群２２”’とで構成された結像レンズ群２”’に交換することができるようになっている。

図８(a)に示す状態においては、結像レンズ群２”の前群２１”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と両凹レンズＬ２１４”との接合レンズとで構成されている。また、後群２２”は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２１で構成されている。

一方、図８(b)に示す状態においては、結像レンズ群２’”の前群２１’”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１４’”との接合レンズとで構成されている。また、後群２２’”は、物体側から順に、物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズＬ２２１’と物体側が平面で像側が凹面の平凹レンズＬ２２２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２３とで構成されている。

また、図８(a)，(b)に示すいずれの状態においても、リレー光学系３は、物体側から順に、物体側が凹面で像側が平面の平凹レンズＬ３１’と物体側が平面で像側が凸面の平凸レンズＬ３２’との接合レンズと、両凹レンズＬ３３と両凸レンズＬ３４との接合レンズと、両凸レンズＬ３５と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６との接合レンズと、両凸レンズＬ３７”とで構成されている。

次に、実施例３の顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ３−１（実施例３：状態１）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝220.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.906 ｄ₃＝ 6.1 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.885 ｄ₄＝ 4 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.900 ｄ₅＝ 26.557
Ｓ₆ ｒ₆＝ 48.963 ｄ₆＝ 7.1 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ -51.717 ｄ₇＝ 5.25 ｎ_d7＝ 1.51633 ν_d7＝64.14
Ｓ₈ ｒ₈＝ 84.987 ｄ₈＝ 80.653
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 72.0133
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 15.272 ｄ₁₀＝ 8.15 ｎ_d10＝ 1.7552 ν_d10＝27.51
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝ 17.552 ｄ₁₁＝ 4.15
Ｓ₁₂(瞳共役位置) ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝ 3.4258
Ｓ₁₃(リレーレンズ群) ｒ₁₃＝ -9.204 ｄ₁₃＝ 9.4 ｎ_d13＝ 1.741 ν_d13＝52.64
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝ 6.46 ｎ_d14＝ 1.497 ν_d14＝81.54
Ｓ₁₅ ｒ₁₅＝ -13.282 ｄ₁₅＝ 1.5068
Ｓ₁₆ ｒ₁₆＝ -72.689 ｄ₁₆＝ 2.3 ｎ_d16＝ 1.741 ν_d16＝52.64
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ 23.944 ｄ₁₇＝ 6.1 ｎ_d17＝ 1.43875 ν_d17＝94.93
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -33.547 ｄ₁₈＝ 0.3
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ 27.204 ｄ₁₉＝ 8.24 ｎ_d19＝ 1.43875 ν_d19＝94.93
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ -19.488 ｄ₂₀＝ 2 ｎ_d20＝ 1.7725 ν_d20＝49.6
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -59.577 ｄ₂₁＝ 0.15
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 37.913 ｄ₂₂＝ 7.96 ｎ_d22＝ 1.618 ν_d22＝63.33
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝-133.245 ｄ₂₃＝ 48.1442
Ｓ₂₄(撮像面) ｒ₂₄＝∞

数値データ３−２（実施例３：状態２）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝120.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 234.9061 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -64.8854 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-101.9 ｄ₅＝ 68.672
Ｓ₆ ｒ₆＝ 50.1089 ｄ₆＝ 7.240 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ -77.2757 ｄ₇＝ 3.500 ｎ_d7＝ 1.72916 ν_d7＝54.68
Ｓ₈ ｒ₈＝-371.269 ｄ₈＝ 49.665
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 56.924
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 17.5826 ｄ₁₀＝ 3.140 ｎ_d10＝ 1.618 ν_d10＝63.33
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝ 3.000 ｎ_d11＝ 1.48749 ν_d11＝70.23
Ｓ₁₂ ｒ₁₂＝ 13.9098 ｄ₁₂＝ 3.412
Ｓ₁₃ ｒ₁₃＝ 13.3327 ｄ₁₃＝ 4.240 ｎ_d13＝ 1.72825 ν_d13＝28.46
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ 16.5691 ｄ₁₄＝ 4.080
Ｓ₁₅(瞳共役位置) ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝ 3.426
Ｓ₁₆(リレーレンズ群) ｒ₁₆＝ -9.2044 ｄ₁₆＝ 9.440 ｎ_d16＝ 1.741 ν_d16＝52.64
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝ 6.460 ｎ_d17＝ 1.497 ν_d17＝81.54
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -13.2821 ｄ₁₈＝ 1.507
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ -72.6888 ｄ₁₉＝ 2.300 ｎ_d19＝ 1.741 ν_d19＝52.64
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ 23.9439 ｄ₂₀＝ 6.100 ｎ_d20＝ 1.43875 ν_d20＝94.93
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -33.5471 ｄ₂₁＝ 0.300
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 27.2039 ｄ₂₂＝ 8.240 ｎ_d22＝ 1.43875 ν_d22＝94.93
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ -19.4876 ｄ₂₃＝ 2.000 ｎ_d23＝ 1.7725 ν_d23＝49.6
Ｓ₂₄ ｒ₂₄＝ -59.5768 ｄ₂₄＝ 0.150
Ｓ₂₅ ｒ₂₅＝ 37.9125 ｄ₂₅＝ 7.960 ｎ_d25＝ 1.618 ν_d25＝63.33
Ｓ₂₆ ｒ₂₆＝-133.245 ｄ₂₆＝ 48.144
Ｓ₂₇(撮像面) ｒ₂₇＝∞

実施例４
図１０は本発明の実施例４にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図１１は図１０の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。なお、便宜上、無限遠補正型対物レンズは図示を省略してある。
実施例４の顕微鏡撮影光学系は、物体側から順に、図示省略した無限遠補正型対物レンズと、結像レンズ群２と、リレー光学系３を備えている。
結像レンズ群２は、前群２１と後群２２を有し、前群２１と後群２２とに挟まれた所定の位置Ｐ１に観察物体の中間像を形成するように構成されている。
後群２２は、中間像位置Ｐ１を経て入射した発散光束を平行光束にして出射するように構成されており、結像レンズ群２は、ほぼアフォーカルな光学系で構成されている。
なお、図１０中、Ｓは中間像位置Ｐ１に配置された明るさ絞りである。
リレー光学系３は、結像レンズ群２からの光束を撮像素子の面ＩＭに結像するように構成されている。
また、結像レンズ群２は、対物レンズの瞳位置の変化に応じて、対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群２”、２’”として、交換可能に構成されている。

詳しくは、図１０(a)に示す状態においては、対物レンズの射出瞳位置ＯＰ１とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ一致し、リレー光学系３からの主光線が光軸に対してほぼ平行になって撮像素子４の面に入射するように、結像レンズ群２”の前群２１”、後群２２”が構成されている。
また、中間鏡筒を交換することによって対物光学系の瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）が図１０(b)に示す位置に変化して中間鏡筒長が短縮したときには、対物レンズの瞳位置の変化に応じて対物レンズの瞳位置（入射瞳位置ＩＰ１）とリレー光学系３の入射瞳位置ＩＰ３とがほぼ共役になるように、中間結像位置Ｐ１を挟んで前群２１”’と後群２２”’とで構成された結像レンズ群２”’に交換することができるようになっている。

図１０(a)に示す状態においては、結像レンズ群２”の前群２１”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２１３”と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２１４””との接合レンズとで構成されている。また、後群２２”は、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２１’”で構成されている。

一方、図１０(b)に示す状態においては、結像レンズ群２’”の前群２１’”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２１１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１２との接合レンズと、両凸レンズＬ２１３’と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２１４’”との接合レンズとで構成されている。また、後群２２’”は、物体側から順に、両凸レンズＬ２２１”と両凹レンズＬ２２２’との接合レンズと、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２２３’とで構成されている。

また、図１０(a)，(b)に示すいずれの状態においても、リレー光学系３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３１と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３２”との接合レンズと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３３’と両凸レンズＬ３４との接合レンズと、両凸レンズＬ３５と両凹レンズＬ３６’との接合レンズと、両凸レンズＬ３７”と物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３８とで構成されている。

次に、実施例４の顕微鏡撮影光学系を構成する光学部材の数値データを示す。
数値データ４−１（実施例４：状態１）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝220.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 102.633 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -67.351 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-168.369 ｄ₅＝ 27.119
Ｓ₆ ｒ₆＝ 142.751 ｄ₆＝ 9.009 ｎ_d6＝ 1.58267 ν_d6＝46.42
Ｓ₇ ｒ₇＝ 70.046 ｄ₇＝ 6.944 ｎ_d7＝ 1.618 ν_d7＝63.33
Ｓ₈ ｒ₈＝1571.694 ｄ₈＝ 81.450
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 76.769
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ -30.624 ｄ₁₀＝ 7.937 ｎ_d10＝ 1.78472 ν_d10＝25.68
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝ -21.519 ｄ₁₁＝ 4.248
Ｓ₁₂(瞳共役位置) ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝ 4.347
Ｓ₁₃(リレーレンズ群) ｒ₁₃＝ -9.402 ｄ₁₃＝ 9.973 ｎ_d13＝ 1.7725 ν_d13＝49.6
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ -16.463 ｄ₁₄＝ 6.676 ｎ_d14＝ 1.497 ν_d14＝81.54
Ｓ₁₅ ｒ₁₅＝ -17.349 ｄ₁₅＝ 1.556
Ｓ₁₆ ｒ₁₆＝ 270.157 ｄ₁₆＝ 2.703 ｎ_d16＝ 1.741 ν_d16＝52.64
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ 24.096 ｄ₁₇＝ 8.196 ｎ_d17＝ 1.43875 ν_d17＝94.93
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -20.324 ｄ₁₈＝ 0.300
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ 54.582 ｄ₁₉＝ 7.500 ｎ_d19＝ 1.43875 ν_d19＝94.93
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ -20.227 ｄ₂₀＝ 2.000 ｎ_d20＝ 1.7725 ν_d20＝49.6
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ 55.591 ｄ₂₁＝ 0.150
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 26.701 ｄ₂₂＝ 6.516 ｎ_d22＝ 1.497 ν_d22＝81.54
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ -87.254 ｄ₂₃＝ 0.463
Ｓ₂₄ ｒ₂₄＝ 28.755 ｄ₂₄＝ 7.557 ｎ_d24＝ 1.618 ν_d24＝63.33
Ｓ₂₅ ｒ₂₅＝ 100.475 ｄ₂₅＝ 28.487
Ｓ₂₄(撮像面) ｒ₂₄＝∞

数値データ４−２（実施例４：状態２）
Ｓ₁(対物レンズ瞳位置)ｒ₁＝∞ ｄ₁＝ 20.000
Ｓ₂(対物レンズ胴付) ｒ₂＝∞ ｄ₂＝120.000
Ｓ₃(結像レンズ前群) ｒ₃＝ 102.633 ｄ₃＝ 6.100 ｎ_d3＝ 1.48749 ν_d3＝70.23
Ｓ₄ ｒ₄＝ -67.351 ｄ₄＝ 4.000 ｎ_d4＝ 1.7185 ν_d4＝33.52
Ｓ₅ ｒ₅＝-168.369 ｄ₅＝ 58.365
Ｓ₆ ｒ₆＝ 80.897 ｄ₆＝ 6.328 ｎ_d6＝ 1.48749 ν_d6＝70.23
Ｓ₇ ｒ₇＝ -52.228 ｄ₇＝ 3.500 ｎ_d7＝ 1.72916 ν_d7＝54.68
Ｓ₈ ｒ₈＝-109.117 ｄ₈＝ 56.196
Ｓ₉(中間像位置) ｒ₉＝∞ ｄ₉＝ 59.403
Ｓ₁₀(結像レンズ後群) ｒ₁₀＝ 28.234 ｄ₁₀＝ 3.599 ｎ_d10＝ 1.618 ν_d10＝63.33
Ｓ₁₁ ｒ₁₁＝ -45.585 ｄ₁₁＝ 4.372 ｎ_d11＝ 1.48749 ν_d11＝70.23
Ｓ₁₂ ｒ₁₂＝ 24.912 ｄ₁₂＝ 10.950
Ｓ₁₃ ｒ₁₃＝ -30.433 ｄ₁₃＝ 8.591 ｎ_d13＝ 1.78472 ν_d13＝25.68
Ｓ₁₄ ｒ₁₄＝ -22.987 ｄ₁₄＝ 2.171
Ｓ₁₅(瞳共役位置) ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝ 4.347
Ｓ₁₆(リレーレンズ群) ｒ₁₆＝ -9.402 ｄ₁₆＝ 9.973 ｎ_d16＝ 1.7725 ν_d16＝49.6
Ｓ₁₇ ｒ₁₇＝ -16.463 ｄ₁₇＝ 6.676 ｎ_d17＝ 1.497 ν_d17＝81.54
Ｓ₁₈ ｒ₁₈＝ -17.349 ｄ₁₈＝ 1.556
Ｓ₁₉ ｒ₁₉＝ 270.157 ｄ₁₉＝ 2.703 ｎ_d19＝ 1.741 ν_d19＝52.64
Ｓ₂₀ ｒ₂₀＝ 24.096 ｄ₂₀＝ 8.196 ｎ_d20＝ 1.43875 ν_d19＝94.93
Ｓ₂₁ ｒ₂₁＝ -20.324 ｄ₂₁＝ 0.300
Ｓ₂₂ ｒ₂₂＝ 54.582 ｄ₂₂＝ 7.500 ｎ_d22＝ 1.43875 ν_d22＝94.93
Ｓ₂₃ ｒ₂₃＝ -20.227 ｄ₂₃＝ 2.000 ｎ_d23＝ 1.7725 ν_d23＝49.6
Ｓ₂₄ ｒ₂₄＝ 55.591 ｄ₂₄＝ 0.150
Ｓ₂₅ ｒ₂₅＝ 26.701 ｄ₂₅＝ 6.516 ｎ_d25＝ 1.497 ν_d25＝81.54
Ｓ₂₆ ｒ₂₆＝ -87.254 ｄ₂₆＝ 0.463
Ｓ₂₇ ｒ₂₇＝ 28.755 ｄ₂₇＝ 7.557 ｎ_d27＝ 1.618 ν_d27＝63.33
Ｓ₂₈ ｒ₂₈＝ 100.475 ｄ₂₈＝ 28.487
Ｓ₂₉(撮像面) ｒ₂₉＝∞

次に、各実施例における条件式対応パラメータ及び近軸量の値を次の表１に示す。
表１

本発明の顕微鏡撮影光学系は、多様なアプリケーションでの顕微鏡観察像を撮影する分野、特に、縮小倍率での顕微鏡観察像を撮影することが必要とされる分野において有用である。

(a)，(b)は本発明の第１実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。 (a)〜(c)は本発明の比較例にかかる従来の顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。 (a)〜(c)は本発明の第２実施形態にかかる顕微鏡撮影光学系の光軸に沿う概略構成図である。本発明の実施例１にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（以後、状態１とする）、(b)は図１(b)に対応する状態（以後、状態２とする）を夫々示している。図４の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。本発明の実施例２にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図７は図６の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。本発明の実施例３にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図８の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。本発明の実施例４にかかる顕微鏡撮影光学系の要部についての概略構成を示す光軸に沿う断面図であって、(a)は図１(a)に対応する状態（状態１）、(b)は図１(b)に対応する状態（状態２）を夫々示している。図１０の顕微鏡撮影光学系の球面収差、像面湾曲、歪曲収差、コマ収差を示すグラフであり、(a)は状態１のときの収差、(b)は状態２のときの収差を夫々示している。

符号の説明

１無限遠補正型対物レンズ
２、２’、２”、２”’ 結像レンズ群
２１、２１’、２１”、２１”’ 前群
２２、２２’、２２”、２２”’ 後群
３リレーレンズ
４撮像素子
Ｌ２１１両凸レンズ
Ｌ２１２物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２１３物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２１３’ 両凸レンズ
Ｌ２１３” 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２１４物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２１４’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２１４” 両凹レンズ
Ｌ２１４’” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ２１４”” 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２２１物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２２１’ 物体側が凸面で像側が平面の平凸レンズ
Ｌ２２１” 両凸レンズ
Ｌ２２１’” 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２２２物体側が平面で像側が凹面の平凹レンズ
Ｌ２２２’ 両凹レンズ
Ｌ２２３物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ２２３’ 物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３１物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３１’ 物体側が凹面で像側が平面の平凹レンズ
Ｌ３２物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３２’ 物体側が平面で像側が凸面の平凸レンズ
Ｌ３２” 物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３３両凹レンズ
Ｌ３３’ 物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３４両凸レンズ
Ｌ３５両凸レンズ
Ｌ３６物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３６’ 両凹レンズ
Ｌ３７物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ
Ｌ３７’ 物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
Ｌ３７” 両凸レンズ
Ｌ３８物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズ
ＩＰ１対物レンズの入射瞳位置
ＯＰ１対物レンズの射出瞳位置
ＩＰ３リレーレンズの入射瞳位置
ＩＭ撮像面
Ｐ１中間結像位置
Ｐ２対物レンズの入射瞳位置ＩＰ３と共役な位置
Ｓ明るさ絞り

Claims

物体側から順に、無限遠補正型対物レンズと、前記対物レンズからの光束から中間像を形成する結像レンズ群と、前記結像レンズ群からの光束を結像するためのリレー光学系を備え、
前記結像レンズ群が、中間像位置を挟んで前群と後群を有し、前記対物レンズの瞳位置の変化に応じて該対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳の位置とがほぼ共役になるように、構成条件を異ならせた結像レンズ群として、交換可能に構成されていることを特徴とする顕微鏡撮影光学系。
前記対物レンズの瞳位置が変化した際に、前記対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳とがほぼ共役になるように、前記結像レンズ群が、該結像レンズ群を構成するレンズの組み合わせを変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡撮影光学系。
前記対物レンズの瞳位置が変化した際に、前記対物レンズの入射瞳位置と前記リレー光学系の入射瞳とがほぼ共役になるように、前記結像レンズ群が、該結像レンズ群を構成する所定のレンズ同士の間隔を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡撮影光学系。
前記結像レンズ群が、アフォーカル光学系で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の顕微鏡撮影光学系。
前記結像レンズ群が、前記アフォーカル光学系を構成する少なくとも一つのレンズ群を光軸方向に移動させることによって、前記対物レンズの入射瞳位置とリレー光学系の入射瞳位置とがほぼ共役になるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の顕微鏡撮影光学系。
前記結像レンズ群が、さらに変倍作用を持つように構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の顕微鏡撮影光学系。
前記リレー光学系が複数のレンズ群で構成され、該リレー光学系の入射瞳位置が、前記結像レンズ群とリレー光学系の間に配置されていることを特徴する請求項１〜６のいずれかに記載の顕微鏡撮影光学系。
前記リレー光学系の焦点距離をＦ１、全系の焦点距離をＦ、前記対物レンズの瞳位置の変動量をΔＤ、前記リレー光学系における最も像側面から最終像面までの距離をｄ、前記結像レンズ群から最終像面までの全長をＬ０としたとき、次の条件式(1)〜(3)を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の顕微鏡撮影光学系。
０．２≦ΔＤ／Ｌ０≦０．４ …(1)
０．４≦｜Ｆ１／Ｆ｜≦０．９ …(2)
０．５≦Ｆ１／ｄ≦０．８ …(3)