(57)【要約】  像面湾曲、球面収差及び色収差が良好に補正されたリレー光学系及びそれを備えた硬性鏡を提供する。  物体側から順に、第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な第３の接合レンズＣＬ３と、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な第４の接合レンズＣＬ４と、を有し、第１の接合レンズＣＬ１は、正の屈折力を有する第１のレンズＬ１と、負の屈折力を有する第２のレンズＬ２と、を有し、第２の接合レンズＣＬ２は、第３のレンズＬ３と、第４のレンズＬ４と、を有し、第１のレンズＬ１の形状は、両凸形状であり、第２のレンズＬ２の形状は、両凹形状であり、下記の条件式（１）を満足することを特徴とする。  −０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１      (１）
2017199613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
第１の接合レンズと、
正の屈折力を有する第２の接合レンズと、
前記第２の接合レンズと面対称な第３の接合レンズと、
前記第１の接合レンズと面対称な第４の接合レンズと、を有し、
前記第１の接合レンズは、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、を有し、
前記第２の接合レンズは、第３のレンズと、第４のレンズと、を有し、
前記第１のレンズの形状は、両凸形状であり、
前記第２のレンズの形状は、両凹形状であり、
下記の条件式（１）を満足することを特徴とするリレー光学系。
−０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１      (１）
ここで、
ｆ2は、前記第２レンズの焦点距離、
ｆCL12は、前記第１の接合レンズと前記第２の接合レンズとの合成焦点距離、
である。
【請求項２】
前記第３のレンズは正の屈折力を有し、前記第４のレンズは負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項３】
前記第３のレンズは負の屈折力を有し、前記第４のレンズは正の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項４】
前記第３のレンズの物体側のレンズ面は、非球面であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のリレー光学系。
【請求項５】
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のリレー光学系。
３＜ＰＳ×ＴＬ＜８      （２）
ここで、
ＰＳは、ペッツバール和、
ＴＬは、前記リレー光学系の全長、
である。
【請求項６】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のリレー光学系。
０．５Ｅ−５＜｜（ｆCL2／ｆCL1）×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）｜＜１００Ｅ−５      （３）
ここで、
ｆCL1は、前記第１の接合レンズの焦点距離、
ｆCL2は、前記第２の接合レンズの焦点距離、
θｇＦ3は、前記第３のレンズの部分分散比、
θｇＦ4は、前記第４のレンズの部分分散比、
νｄ3は、前記第３のレンズのアッベ数、
νｄ4は、前記第４のレンズのアッベ数
である。
【請求項７】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のリレー光学系。
−０．５＜ｆ2／ｆCL2＜−０．２        (４）
ここで、
ｆ2は、前記第２のレンズの焦点距離、
ｆCL2は、前記第２の接合レンズの焦点距離、
である。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のリレー光学系を有することを特徴とする硬性鏡。
【請求項９】
対物レンズと、
接眼レンズと、
前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に配置されたリレー光学系と、を有し、
前記リレー光学系の総数は７以上であり、
請求項１から７のいずれか一項に記載のリレー光学系の総数が３以上であることを特徴とする請求項８に記載の硬性鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー光学系及びそれを備えた硬性鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、硬性鏡を用いた診断では、診断精度の向上が望まれている。この要求に応えるために、硬性鏡には、高解像度で物体（対象物）を観察できることや、高画質で物体の画像を取得できることが望まれている。【０００３】
物体の観察や物体の画像の取得は、硬性鏡内に配置された観察光学系を介して行われる。物体の画像の取得では、例えば、観察光学系にカメラヘッドが接続される。カメラヘッドには、撮像素子として、例えば、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Devices）やＣ−ＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）が用いられる。【０００４】
観察光学系は、対物レンズと、接眼レンズと、複数のリレー光学系と、を有する。複数のリレー光学系は、対物レンズと接眼レンズの間に配置されている。【０００５】
対物レンズによって、物体の像（以下、「１次像」という）が形成される。１次像は倒立像、すなわち、物体を上下方向に倒置した像になる。リレー光学系では、１次像のリレーが行われる。リレー光学系で形成される像も倒立像である。１次像が倒立像で、リレーされた像も倒立像である。よって、リレーが１回行われた後の像は、正立像になる。硬性鏡では、通常、正立像を観察又は撮像する。１次像が倒立像なので、リレー光学系の数は奇数となる。【０００６】
特許文献１、特許文献２及び特許文献３には、リレー光学系が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００７−５２２５０７号公報
【特許文献２】特開２０００−０１００２４号公報
【特許文献３】特開２０１５−１１８１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
撮像素子の多画素化と小型化に伴い、撮像素子の画素ピッチが年々小さくなっている。画素ピッチが小さくなると、画素の面積が小さくなる。【０００９】
物体の一点をレンズで結像すると、レンズの像面に点像が形成される。この点像は、回折の影響によってある程度の広がりを持つ。そのため、画素の面積が小さくなると、それに合わせて点像を小さくしなければ、高画質な画像を得ることができない。【００１０】
点像を小さくするためには、光学系の開口数を大きくすれば良い。しかしながら、開口数を大きくすると、一般的に収差の発生量が増大する。収差を良好に補正するためには、例えば、レンズの枚数を増やさなくてはならない。そうすると、光学系が大型化してしまう。【００１１】
硬性鏡の観察光学系には、リレー光学系が複数配置されている。この場合、観察光学系の大部分は、リレー光学系によって占められることになる。そのため、リレー光学系の結像性能は、観察光学系の結像性能に対して非常に大きな影響を及ぼす。このようなことから、リレー光学系では、諸収差が良好に補正されていることが重要になる。【００１２】
リレー光学系は、通常、大きな正の屈折力を有する。正の屈折力が大きい光学系では、像面湾曲の量も大きくなる。そのため、複数のリレー光学系で像のリレーを行うと、最終的に発生する像面湾曲の量は、１つのリレー光学系における像面湾曲の量に、リレー回数を掛け合わせた量になる。その結果、最終的に形成される像では、非常に大きな像面湾曲が発生する。従って、リレー光学系では、像面湾曲が良好に補正されていることが重要となる。【００１３】
また、１つのリレー光学系における光量損失が大きいと、複数のリレー光学系で像のリレーを行った場合に、最終的に形成される像が暗くなる。最終的に形成される像を明るくするには、開口数を大きくすれば良い。しかしながら、開口数を大きくすると、球面収差が大きくなる。そのため、リレー光学系では、球面収差が良好に補正されていることも重要になる。【００１４】
更に、リレー光学系では、色収差が良好に補正されていることも重要である。【００１５】
特許文献１のリレー光学系では、２つの正レンズの間に負レンズを配置することで、像面湾曲を補正している。しかしながら、像面湾曲がどの程度まで補正されているかは不明である。また、球面収差や色収差の補正の程度についても不明である。【００１６】
特許文献２のリレー光学系では、開口数が小さくならないようしている。しかしながら、リレー光学系における正の屈折力が大きいため、像面湾曲が十分に補正されているとは言い難い。【００１７】
特許文献３のリレー光学系では、諸収差が補正され、有効口径が小さい光学系になっている。しかしながら、開口数が大きいとは言い難い。【００１８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、像面湾曲、球面収差及び色収差が良好に補正されたリレー光学系及びそれを備えた硬性鏡を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るリレー光学系は、
物体側から順に、
第１の接合レンズと、
正の屈折力を有する第２の接合レンズと、
第２の接合レンズと面対称な第３の接合レンズと、
第１の接合レンズと面対称な第４の接合レンズと、を有し、
第１の接合レンズは、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、を有し、
第２の接合レンズは、第３のレンズと、第４のレンズと、を有し、
第１のレンズの形状は、両凸形状であり、
第２のレンズの形状は、両凹形状であり、
下記の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１      （１）
ここで、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
ｆCL12は、第１の接合レンズと第２の接合レンズとの合成焦点距離、
である。【００２０】
また、本発明の硬性鏡は、
上述のリレー光学系を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、像面湾曲、球面収差及び色収差が良好に補正されたリレー光学系及びそれを備えた硬性鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本実施形態のリレー光学系の基本的な構成を示すレンズ断面図である。
【図２】実施例１のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図３】実施例２のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図４】実施例３のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図５】実施例４のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図６】実施例５のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図７】実施例６のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図８】実施例７のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図９】実施例８のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図１０】実施例９のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図１１】実施例１０のリレー光学系のレンズ断面図と収差図である。
【図１２】硬性鏡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本実施形態に係るリレー光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係るリレー光学系により、この発明が限定されるものではない。
【００２４】
リレー光学系は、像をリレーするために用いられる。リレー光学系でリレーされる像は、例えば、対物レンズによって形成される。対物レンズは、物体とリレー光学系との間に配置される。対物レンズによって１次像が形成される。リレー光学系は、この１次像をリレーして、像を形成する。以下の説明における物体側とは、１次像側を意味している。
【００２５】
本実施形態のリレー光学系は、物体側から順に、第１の接合レンズと、正の屈折力を有する第２の接合レンズと、第２の接合レンズと面対称な第３の接合レンズと、第１の接合レンズと面対称な第４の接合レンズと、を有し、第１の接合レンズは、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、を有し、第２の接合レンズは、第３のレンズと、第４のレンズと、を有し、第１のレンズの形状は、両凸形状であり、第２のレンズの形状は、両凹形状であり、下記の条件式（１）を満足することを特徴とする。
−０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１      （１）
ここで、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
ｆCL12は、第１の接合レンズと第２の接合レンズとの合成焦点距離、
である。
【００２６】
図１に、本実施形態のリレー光学系の基本的な構成を示す。図１（ａ）は構成例１におけるレンズ断面図、図１（ｂ）は構成例２におけるレンズ断面図である。構成例１と構成例２は多くの点で共通している。よって、以下では、構成例１を用いて説明し、構成例２については、構成例１と相違する点を説明する。
【００２７】
構成例１では、リレー光学系ＲＬ１は、第１の接合レンズＣＬ１と、第２の接合レンズＣＬ２と、第３の接合レンズＣＬ３と、第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に、開口絞りＳが配置されている。
【００２８】
図１において、紙面内の左方向を物体側、右方向を像側とする。リレー光学系ＲＬ１の物体側には、対物レンズ（不図示）が配置されている。対物レンズによって、１次像Ｉｏが形成される。リレー光学系ＲＬ１では、１次像Ｉｏのリレーが行われる。その結果、リレー光学系ＲＬ１の像側に、リレーされた像Ｉが形成される。
【００２９】
リレー光学系ＲＬ１では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【００３０】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【００３１】
リレー光学系ＲＬ１では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。リレー光学系ＲＬ１では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【００３２】
このように、リレー光学系ＲＬ１は、面対称になっている１組の接合レンズを、光学系内に複数有している。そのため、コマ収差や倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３３】
第１の接合レンズＣＬ１は、第１のレンズＬ１と、第２のレンズＬ２と、を有する。第１のレンズＬ１は正の屈折力を有し、第２のレンズＬ２は負の屈折力を有する。これにより、第１の接合レンズでは、主に、像面湾曲を良好に補正することができる。
【００３４】
第２の接合レンズＣＬ２は、第３のレンズＬ３と、第４のレンズＬ４と、を有する。リレー光学系ＲＬ１では、第３のレンズＬ３は正の屈折力を有し、第４のレンズＬ４は負の屈折力を有する。リレー光学系ＲＬ２では、第３のレンズＬ３は負の屈折力を有し、第４のレンズＬ４は正の屈折力を有する。
【００３５】
第２の接合レンズＣＬ２の位置では、第１の接合レンズＣＬ１の位置に比べて、軸上光線の高さが高くなる。第２の接合レンズＣＬ２を２つのレンズで構成することで、色収差や球面収差を良好に補正することができる。
【００３６】
第１のレンズＬ１の形状は、両凸形状になっている。そのため、第１のレンズＬ１に入射した光線は、光軸方向に向かって屈折される。これにより、入射光束線の径を小さくできる。その結果、レンズの有効口径を小さくできる。
【００３７】
第２のレンズＬ２の形状は、両凹形状になっている。このようにすることで、像面湾曲や球面収差を良好に補正できる。
【００３８】
第２のレンズＬ２の形状を両凹形状にすると、第２のレンズＬ２に大きな負の屈折力を持たせやすくなる。第２のレンズＬ２の負の屈折力を大きくできると、リレー光学系全体におけるペッツバール和を小さくすることができる。その結果、特に、像面湾曲を良好に補正することができる。
【００３９】
構成例１や構成例２では、リレー光学系中に開口絞りＳが配置されている。開口絞りＳとしては、例えば、開口が設けられた金属板が用いられる。開口の大きさで、光束径が決まる。開口絞りＳを用いなくても光束径を決めることができるのであれば、リレー光学系中に開口絞りＳが配置されている必要はない。
【００４０】
本実施形態のリレー光学系は、構成例１又は構成例２を備え、上述の条件式（１）を満足する。
【００４１】
条件式（１）式を満足することで、第２のレンズに適切な大きさの負の屈折力を持たせることができる。その結果、像面湾曲を良好に補正しつつ、色収差や球面収差も良好に補正することが可能となる。
【００４２】
条件式（１）の下限値を下回ると、第２のレンズにおける負の屈折力が小さくなる。この場合、像面湾曲が増大するので、像の周辺における結像性能が劣化する。条件式（１）の上限値を上回ると、第２のレンズにおける負の屈折力が大きくなる。この場合、色収差や球面収差が増大するので、像の中心から周辺までの広い範囲で良好な結像性能を得ることができなくなる。
【００４３】
光学系の開口数を大きくすると、収差の発生量が増大しやすくなる。本実施形態のリレー光学系は、諸収差を補正する能力が高い光学系になっている。よって、本実施形態のリレー光学系では、開口数を大きくしても、像面湾曲の増大、球面収差の増大及び色収差の増大を抑えることができる。このように、本実施形態のリレー光学系よれば、開口数が大きく、高い結像性能を有するリレー光学系を実現できる。
【００４４】
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）又は（１”）を満足することが好ましい。
−０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１３      （１’）
−０．３８＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１５      （１”）
【００４５】
本実施形態のリレー光学系では、第３のレンズは正の屈折力を有し、第４のレンズは負の屈折力を有するか、又は、第３のレンズは負の屈折力を有し、第４のレンズは正の屈折力を有することが好ましい。
【００４６】
このようにすることで、軸上光線高がより高くなっている位置で、色収差を補正することができる。そのため、色収差をより良好に補正できる。
【００４７】
本実施形態のリレー光学系では、第３のレンズの物体側のレンズ面は、非球面であることが好ましい。
【００４８】
このようにすることで、球面収差をより良好に補正できる。すなわち、開口数を大きくしても高い結像性能が維持できる。その結果、解像度が高い像を形成することができる。
【００４９】
本実施形態のリレー光学系は、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
３＜ＰＳ×ＴＬ＜８      （２）
ここで、
ＰＳは、ペッツバール和、
ＴＬは、リレー光学系の全長、
である。
【００５０】
リレー光学系では、全体の屈折力は正の屈折力である。リレー光学系は、正レンズと負レンズとを含んでいる。よって、リレー光学系全体の屈折力は、正レンズの屈折力の大きさと負レンズの屈折力の大きさとで決まることになる。
【００５１】
条件式（２）を満足することで、リレー光学系全体の屈折力に占める負の屈折力の割合を大きくすることができる。その結果、像面湾曲を良好に補正することが可能となる。
【００５２】
条件式（２）の上限値を上回ると、リレー光学系全体の屈折力に占める負の屈折力の割合が小さくなる。そのため、像面湾曲の補正が十分にできなくなる。条件式（２）の下限値を下回ると、球面収差が良好に補正できなくなる。
【００５３】
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）又は（２”）を満足することが好ましい。
３．５＜ＰＳ×ＴＬ＜７．５      （２’）
３．５＜ＰＳ×ＴＬ＜７      （２”）
【００５４】
本実施形態のリレー光学系は、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．５Ｅ−５＜｜（ｆCL2／ｆCL1）×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）｜＜１００Ｅ−５      （３）
ここで、
ｆCL1は、第１の接合レンズの焦点距離、
ｆCL2は、第２の接合レンズの焦点距離、
θｇＦ3は、第３のレンズの部分分散比、
θｇＦ4は、第４のレンズの部分分散比、
νｄ3は、第３のレンズのアッベ数、
νｄ4は、第４のレンズのアッベ数
である。
【００５５】
（ｆCL2×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）は、第２の接合レンズにおける２次スペクトル、具体的には、Ｆ線に対するｇ線の残存色収差量を表している。また、「Ｅ−５」は「１０−５」を表している。
【００５６】
条件式（３）を満足することで、２次スペクトルを良好に補正することができる。その結果、解像度が高い像を形成することができる。
【００５７】
硬性鏡では、複数のリレー光学系によって、像のリレーが複数回行われる。この場合、最終的に発生する２次スペクトルの量は、１つのリレー光学系における２次スペクトルの量に、リレー回数を掛け合わせた量になる。よって、１つのリレー光学系における２次スペクトルの量は、できるだけ小さくすることが好ましい。
【００５８】
上述のように、本実施形態のリレー光学系は、２次スペクトルが良好に補正されている。よって、本実施形態のリレー光学系を硬性鏡の光学系に使用しても、最終的に発生する２次スペクトルの量を少なくすることができる。その結果、解像度が高い像を形成することができる。
【００５９】
条件式（３）の上限値を上回ると、２次スペクトルが大きくなるので、解像度が高い像を形成することが困難となる。条件式（３）の下限値を下回ると、球面収差が良好に補正できなくなる。
【００６０】
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）又は（３”）を満足することが好ましい。
１Ｅ−５＜｜（ｆCL2／ｆCL1）×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）｜＜８０Ｅ−５      （３'）
１Ｅ−５＜｜（ｆCL2／ｆCL1）×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）｜＜３０Ｅ−５      （３”）
【００６１】
本実施形態のリレー光学系は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
−０．５＜ｆ2／ｆCL2＜−０．２        （４）
ここで、
ｆ2は、第２のレンズの焦点距離、
ｆCL2は、第２の接合レンズの焦点距離、
である。
【００６２】
条件式（４）を満足することで、リレー光学系全体の屈折力に占める負の屈折力の割合を大きくすることができる。その結果、像面湾曲を良好に補正しつつ、色収差や球面収差を良好に補正することが可能となる。
【００６３】
条件式（４）の下限値を下回ると、リレー光学系全体の屈折力に占める負の屈折力の割合が小さくなる。この場合、像面湾曲が悪化するので、像の周辺部における結像性能の劣化につながる。条件式（４）の上限値を上回ると、球面収差や色収差が悪化する。そのため、解像度が高い像を形成することが困難になる。
【００６４】
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）又は（４”）を満足することが好ましい。
−０．５＜ｆ2／ｆCL2＜−０．２３      （４'）
−０．４７＜ｆ2／ｆCL2＜−０．２６      （４”）
【００６５】
本実施形態のリレー光学系は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．２５＜ｆ1／ｆCL12＜１      （５）
ここで、
ｆ1は、第１レンズの焦点距離、
ｆCL12は、第１の接合レンズと第２の接合レンズとの合成焦点距離、
である。
【００６６】
条件式（５）を満足することで、第１レンズの正の屈折力を適切な大きさにすることができる。これにより、第２レンズの負の屈折力も適切な大きさにすることができる。その結果、像面湾曲を良好に補正しつつ、色収差や球面収差も良好に補正することが可能となる。
【００６７】
条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）又は（５”）を満足することが好ましい。
０．２８＜ｆ1／ｆCL12＜０．７      （５’）
０．３＜ｆ1／ｆCL12＜０．５      （５”）
【００６８】
本実施形態のリレー光学系は、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
０．０７＜ＮＡ      （６）
ここで、
ＮＡは、リレー光学系の開口数、
である。
【００６９】
条件式（６）を満足することで、明るく、解像度の高い像を形成することができる。
【００７０】
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）又は（６”）を満足することが好ましい。
０．０９＜ＮＡ      （６'）
０．１０５＜ＮＡ      （６”）
【００７１】
本実施形態の硬性鏡は、本実施形態のリレー光学系を有することを特徴とする。
【００７２】
本実施形態の硬性鏡は、複数のリレー光学系を有している。そして、本実施形態の硬性鏡では、複数のリレー光学系の少なくとも１つに、本実施形態のリレー光学系が用いられている。本実施形態のリレー光学系では、ペッツバール和が小さくなるので、像面湾曲を小さくできる。そのため、本実施形態のリレー光学系を少なくとも１つ用いることで、解像度が高い像を形成することが可能になる。
【００７３】
このように、本実施形態の硬性鏡によれば、解像度が高い像を得ることができる。また、解像度が高い像を撮像することで、高画質の画像を取得することができる。
【００７４】
本実施形態の硬性鏡は、対物レンズと、接眼レンズと、対物レンズと接眼レンズとの間に配置されたリレー光学系と、を有し、リレー光学系の総数は７以上であり、本実施形態のリレー光学系の総数が３以上であることが好ましい。
【００７５】
本実施形態のリレー光学系では、ペッツバール和が小さくなるので、像面湾曲を小さくできる。そのため、リレー光学系の総数が７以上の場合、本実施形態のリレー光学系の総数を３以上にすることで、解像度が高い像を形成することが可能になる。その結果、本実施形態の硬性鏡によれば、解像度が高い像を得ることができる。また、解像度が高い像を撮像することで、高画質の画像を取得することができる。
【００７６】
硬性鏡光学系が、対物レンズと、接眼レンズと、複数のリレー光学系で構成されているとする。この場合、対物レンズ、接眼レンズ及びリレー光学系の各々で、像側の開口数が本実施形態のリレー光学系の開口数と同等以上であることが望ましい。
【００７７】
このようにすることで、収差が良好に補正されるので、明るく、高解像度な像を形成することができる。また、解像度が高い像を撮像することで、高画質の画像を取得することができる。
【００７８】
図１２は、硬性鏡を示す図である。図１２では、硬性鏡の観察光学系が概略的に示されている。そのため、観察光学系を構成する光学要素は単レンズで示されている。
【００７９】
観察光学系１０は、硬性管（不図示）の内部に配置されている。観察光学系１０は、物体側から順に、対物レンズ１と、リレー光学系２と、リレー光学系３と、リレー光学系４と、接眼レンズ５と、を有する。
【００８０】
対物レンズ１は、像面６に１次像を形成する。１次像は、リレー光学系２によって像側にリレーされる。これにより、像面７に第１のリレー像が形成される。第１のリレー像は、リレー光学系３によって像側にリレーされる。これにより、像面８に第２のリレー像が形成される。第２のリレー像は、リレー光学系４によって像側にリレーされる。これにより、像面９に第３のリレー像が形成される。
【００８１】
第３のリレー像は、接眼レンズ５で観察することができる。接眼レンズ５の像側（右側）に、撮像素子を含んだカメラヘッド光学系を配置しても良い。このようにすることで、物体の画像を取得することができる。
【００８２】
図１２に示す観察光学系１０では、リレー光学系の数は３であるが、これに限られない。例えば、リレー光学系の総数を７以上にすることができる。
【００８３】
リレー光学系の総数を増やすと、硬性管の全長が長くなる。硬性管の全長が長くなると、操作性が悪くなる。このようなことから、硬性管の全長は限られた長さになる。限られた長さの中でリレー光学系の総数を増やすためには、一つのリレー光学系の全長を短くすれば良い。これは、一つのリレー光学系における焦点距離が短くなることを意味する。
【００８４】
有効口径の値は変わらずに焦点距離が短くなると、開口数が大きくなる。よって、リレー光学系における焦点距離が短くなると、リレー光学系における開口数は大きくなる。
【００８５】
上述のように、光学系の開口数を大きくすると、収差の発生量が増大しやすくなる。しかしながら、本実施形態のリレー光学系は、諸収差を補正する能力が高い光学系になっている。よって、本実施形態のリレー光学系では、開口数を大きくしても、諸収差の増大を抑えることができる。すなわち、リレー光学系の総数を増やしても、高い結像性能の維持と明るい像の形成とを行うことができる。
【００８６】
リレー光学系の総数を７以上にする場合、本実施形態のリレー光学系の総数を３以上にすることで、像面湾曲の増大、球面収差の増大及び色収差の増大を抑えることができる。よって、本実施形態の硬性鏡によれば、解像度が高い像を得ることができる。また、解像度が高い像を撮像することで、高画質の画像を取得することができる。
【００８７】
以下、実施例について説明する。各収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差と非点収差については、収差量の単位はｍｍである。ＮＡは開口数、ＩＨは像高である。収差曲線の波長の単位はｎｍである。
【００８８】
各実施例では、リレー光学系中に開口絞りＳが配置されている。ただし、開口絞りＳを用いなくても光束径を決めることができるのであれば、リレー光学系中に開口絞りＳが配置されていなくても良い。
【００８９】
（実施例１）
実施例１に係るリレー光学系について説明する。図２（ａ）は、実施例１に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図２（ｂ）、（ｃ）は実施例１に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【００９０】
実施例１のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【００９１】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【００９２】
実施例１のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【００９３】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【００９４】
実施例１のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例１のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【００９５】
（実施例２）
実施例２に係るリレー光学系について説明する。図３（ａ）は、実施例２に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図３（ｂ）、（ｃ）は実施例２に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【００９６】
実施例２のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【００９７】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【００９８】
実施例２のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【００９９】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１００】
実施例２のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例２のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１０１】
（実施例３）
実施例３に係るリレー光学系について説明する。図４（ａ）は、実施例３に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図４（ｂ）、（ｃ）は実施例３に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１０２】
実施例３のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１０３】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１０４】
実施例３のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１０５】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１０６】
実施例３のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例３のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１０７】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１０８】
（実施例４）
実施例４に係るリレー光学系について説明する。図５（ａ）は、実施例４に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図５（ｂ）、（ｃ）は実施例４に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１０９】
実施例４のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１１０】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１１１】
実施例４のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１１２】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１１３】
実施例４のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例４のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１１４】
（実施例５）
実施例５に係るリレー光学系について説明する。図６（ａ）は、実施例５に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図６（ｂ）、（ｃ）は実施例５に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１１５】
実施例５のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１１６】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１１７】
実施例５のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１１８】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１１９】
実施例５のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例５のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１２０】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１２１】
（実施例６）
実施例６に係るリレー光学系について説明する。図７（ａ）は、実施例６に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図７（ｂ）、（ｃ）は実施例６に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１２２】
実施例６のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１２３】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１２４】
実施例６のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１２５】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１２６】
実施例６のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例６のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１２７】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１２８】
（実施例７）
実施例７に係るリレー光学系について説明する。図８（ａ）は、実施例７に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図８（ｂ）、（ｃ）は実施例７に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１２９】
実施例７のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１３０】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１３１】
実施例７のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１３２】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１３３】
実施例７のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例７のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１３４】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１３５】
（実施例８）
実施例８に係るリレー光学系について説明する。図９（ａ）は、実施例８に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図９（ｂ）、（ｃ）は実施例８に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１３６】
実施例８のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１３７】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１３８】
実施例８のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１３９】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１４０】
実施例８のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例８のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１４１】
非球面は、負メニスカスレンズＬ３の物体側面と、負メニスカスレンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１４２】
（実施例９）
実施例９に係るリレー光学系について説明する。図１０（ａ）は、実施例９に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図１０（ｂ）、（ｃ）は実施例９に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１４３】
実施例９のリレー光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、正の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１４４】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１４５】
実施例９のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１４６】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１４７】
実施例９のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例９のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１４８】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１４９】
（実施例１０）
実施例１０に係るリレー光学系について説明する。図１１（ａ）は、実施例１０に係るリレー光学系のレンズ断面図である。また、図１１（ｂ）、（ｃ）は実施例１０に係るリレー光学系の収差図であって、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）を示し、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）を示している。
【０１５０】
実施例１０のリレー光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１の接合レンズＣＬ１と、正の屈折力を有する第２の接合レンズＣＬ２と、正の屈折力を有する第３の接合レンズＣＬ３と、負の屈折力を有する第４の接合レンズＣＬ４と、からなる。開口絞りＳは、第２の接合レンズＣＬ２とる第３の接合レンズＣＬ３との間に配置されている。
【０１５１】
第１の接合レンズＣＬ１は、両凸正レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、からなる。第２の接合レンズＣＬ２は、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、からなる。第３の接合レンズＣＬ３は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、両凸正レンズＬ６と、からなる。第４の接合レンズＣＬ４は、両凹負レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、からなる。
【０１５２】
実施例１０のリレー光学系では、２組の接合レンズが、面対称に配置されている。１組目の接合レンズは、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とからなる。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１の形状と面対称な形状を有する。第４の接合レンズＣＬ４は、第１の接合レンズＣＬ１と面対称な位置に配置されている。
【０１５３】
２組目の接合レンズは、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とからなる。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２の形状と面対称な形状を有する。第３の接合レンズＣＬ３は、第２の接合レンズＣＬ２と面対称な位置に配置されている。
【０１５４】
実施例１０のリレー光学系では、開口絞りＳに対して、第１の接合レンズＣＬ１と第４の接合レンズＣＬ４とが対称になっている。また、開口絞りＳに対して、第２の接合レンズＣＬ２と第３の接合レンズＣＬ３とが対称になっている。実施例１０のリレー光学系では、開口絞りＳの位置に、対称面が存在している。
【０１５５】
非球面は、両凸正レンズＬ３の物体側面と、両凸正レンズＬ６の像側面と、の合計２面に設けられている。
【０１５６】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｅは各レンズのｅ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。また、各種データにおいて、ＮＡは開口数、ＩＨは像高、ＴＬはリレー光学系の全長、θｇＦ3とθｇＦ4は部分分散比、ＰＳはペッツバール和である。リレー光学系の全長は、２つの像の間の距離（面データにおける物体面から像面までの距離）である。
【０１５７】
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
また、「Ｅ−ｎ」（ｎは整数）は、「１０−ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
【０１５８】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.6920 
1       4.3492    3.4484    1.88815      40.76
2      -2.3878    0.9814    1.67718      38.15
3       1.5712    0.6227
4       2.8873    3.5804    1.49846      81.54
5      -1.6244    0.6768    1.51825      64.14
6      -3.3614    0.1692
7(絞り)  ∞       0.1692
8       3.3614    0.6768    1.51825      64.14
9       1.6244    3.5804    1.49846      81.54
10      -2.8873    0.6227
11      -1.5712    0.9814    1.66718      38.15
12       2.3878    3.4484    1.88815      40.76
13      -4.3492    1.6920
像面        ∞
各種データ
ＮＡ        0.1000
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.34
θｇＦ3     0.5375
θｇＦ4     0.5353
ＰＳ        0.1810
【０１５９】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.6920
1       4.3492    3.4484    1.88815      40.76
2      -2.3878    0.9814    1.67718      38.15
3       1.5712    0.6227
4       2.8873    3.5804    1.49846      81.54
5      -1.6244    0.6768    1.51825      64.14
6      -3.3614    0.1692
7(絞り)  ∞       0.1692
8       3.3614    0.6768    1.51825      64.14
9       1.6244    3.5804    1.49846      81.54
10      -2.8873    0.6227
11      -1.571２   0.9814    1.66718      38.15
12       2.3878    3.4484    1.88815      40.76
13      -4.3492    1.6920
像面        ∞
各種データ
ＮＡ        0.0794
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.34
θｇＦ3     0.5375
θｇＦ4     0.5353
ＰＳ        0.1810
【０１６０】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.4989
1       5.5468    3.9128    2.01169      28.27
2      -3.4156    0.6815    1.62409      36.26
3       1.7079    0.5501
4*      2.6173    4.0384    1.43985      94.93
5      -1.6017    0.5039    1.51825      64.14
6      -2.9709    0.1004
7(絞り)  ∞       0.1004
8       2.9709    0.5039    1.51825      64.14
9       1.6017    4.0384    1.43985      94.93
10*     -2.6173    0.5501
11      -1.7079    0.6815    1.62409      36.26
12       3.4156    3.9128    2.01169      28.27
13      -5.5468    1.4989
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=1.3352
A4=-7.8861E-03
第１０面
K=1.3352
A4=7.8861E-03
各種データ
ＮＡ        0.126
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.57
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5353
ＰＳ        0.2193
【０１６１】
数値実施例４
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.3469
1       5.5824    3.8133    2.01169      28.27
2      -4.3058    0.6304    1.62409      36.26
3       2.0846    0.4326
4       3.3001    4.5940    1.43985      94.93
5      -1.6484    0.3877    1.51825      64.14
6      -2.8785    0.0852
7(絞り)  ∞       0.0852
8       2.8785    0.3877    1.51825      64.14
9       1.6484    4.5940    1.43985      94.93
10      -3.3001    0.4326
11      -2.0846    0.6304    1.62409      36.26
12       4.3058    3.8133    2.01169      28.27
13      -5.5824    1.3469
像面        ∞
各種データ
ＮＡ        0.1246
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.58
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5353
ＰＳ        0.2454
【０１６２】
数値実施例５
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.8167
1      19.5954    5.0378    2.01169      28.27
2      -3.2960    2.2706    1.62409      36.26
3       3.9954    1.5727
4*      3.6196    4.8760    1.43985      94.93
5      -2.6864    0.4529    1.69979      55.53
6      -5.0412    0.6291
7(絞り)  ∞       0.6291
8       5.0412    0.4529    1.69979      55.53
9       2.6864    4.8760    1.43985      94.93
10*     -3.6196    1.5727
11      -3.9954    2.2706    1.62409      36.26
12       3.2960    5.0378    2.01169      28.27
13     -19.5954    1.8167
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=0.0343
A4=-2.8223E-03
第１０面
K=0.0343
A4=2.8223E-03
各種データ
ＮＡ        0.1546
ＩＨ        1.000
ＴＬ       33.31
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5434
ＰＳ        0.1840
【０１６３】
数値実施例６
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.7935
1      19.9317    4.8199    2.01169      28.27
2      -3.3856    2.2765    1.62409      36.26
3       4.0449    1.5636
4*      3.5769    5.1751    1.43985      94.93
5      -2.7738    0.5759    1.69979      55.53
6      -5.1694    0.5347
7(絞り)  ∞       0.5347
8       5.1694    0.5759    1.69979      55.53
9       2.7738    5.1751    1.43985      94.93
10*     -3.5769    1.5636
11      -4.0449    2.2765    1.62409      36.26
12       3.3856    4.8199    2.01169      28.27
13     -19.9317    1.7935
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=0.0323
A4=-3.4447E-03
第１０面
K=0.0323
A4=3.4447E-03
各種データ
ＮＡ        0.1524
ＩＨ        1.000
ＴＬ       33.48
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5434
ＰＳ        0.1841
【０１６４】
数値実施例７
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.7893
1      15.3350    4.7990    2.01169      28.27
2      -3.8708    2.1366    1.62409      36.26
3       4.0920    1.5293
4*      3.9257    5.0818    1.43985      94.93
5      -2.6180    0.5884    1.65425      58.55
6      -4.8779    0.7316
7(絞り)  ∞       0.7316
8       4.8779    0.5884    1.65425      58.55
9       2.6180    5.0818    1.43985      94.93
10*     -3.9257    1.5293
11      -4.0920    2.1366    1.62409      36.26
12       3.8708    4.7990    2.01169      28.27
13     -15.3350    1.7893
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=0.5062
A4=-3.3438E-03
第１０面
K=0.5062
A4=3.3438E-03
各種データ
ＮＡ        0.13
ＩＨ        1.000
ＴＬ       33.31
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5424
ＰＳ        0.1881
【０１６５】
数値実施例８
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.6672
1       3.8459    3.3078    1.88815      40.76
2      -6.4323    1.1905    1.72538      34.71
3       1.7657    0.6553
4*      3.5464    0.9993    1.51825      64.06
5       1.5741    3.1690    1.49846      81.54
6      -3.0729    0.0948
7(絞り)  ∞       0.0948
8       3.0729    3.1690    1.49846      81.54
9      -1.5741    0.9993    1.51825      64.06
10*     -3.5464    0.6553
11      -1.7657    1.1905    1.72538      34.71
12       6.4323    3.3078    1.88815      40.76
13      -3.8459    1.6672
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=2.1601
A4=-1.2021E-02
第１０面
K=2.1601
A4=1.2021E-02
各種データ
ＮＡ        0.125
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.17
θｇＦ3     0.5333
θｇＦ4     0.5375
ＰＳ        0.1819
【０１６６】
数値実施例９
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.5203
1       5.0823    2.9710    1.88815      40.76
2      -3.2361    1.4800    1.61669      44.27
3       1.9643    0.8708
4*      3.7520    3.7050    1.49846      81.54
5      -2.0323    0.6446    1.61669      44.27
6      -3.4301    0.0941
7(絞り)  ∞       0.0941
8       3.4301    0.6446    1.61669      44.27
9       2.0323    3.7050    1.49846      81.54
10*     -3.7520    0.8708
11      -1.9643    1.4800    1.61669      44.27
12       3.2361    2.9710    1.88815      40.76
13      -5.0823    1.5203
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=0.7292
A4=-4.0535E-03
第１０面
K=0.7292
A4=4.0535E-03
各種データ
ＮＡ        0.125
ＩＨ        1.000
ＴＬ       22.57
θｇＦ3     0.5375
θｇＦ4     0.5633
ＰＳ        0.2034
【０１６７】
数値実施例１０
単位  ｍｍ
面データ
面番号     r         d          ne         νd
物体面      ∞       1.7096
1      24.7277    4.5913    2.01169      28.27
2      -2.5922    1.1081    1.62409      36.26
3       2.7376    1.5000
4*      2.8362    6.5368    1.43985      94.93
5      -2.3436    0.5671    1.69979      55.53
6      -4.6762    0.8560
7(絞り)  ∞       0.8560
8       4.6762    0.5671    1.69979      55.53
9       2.3436    6.5368    1.43985      94.93
10*     -2.8362    1.5000
11      -2.7376    1.1081    1.62409      36.26
12       2.5922    4.5913    2.01169      28.27
13     -24.7277    1.7095
像面        ∞
非球面データ
第４面
K=-0.3449
A4=-2.4423E-03
第１０面
K=-0.3449
A4=2.4423E-03
各種データ
ＮＡ        0.140
ＩＨ        1.000
ＴＬ       33.74
θｇＦ3     0.534
θｇＦ4     0.5434
ＰＳ        0.1523
【０１６８】
次に、各実施例における条件式の値を以下に示す。
条件式
(1)f2/fCL12
(2)PS×TL
(3)|(fCL2/fCL1)×(θgF3-θgF4)/(νd3-νd4)|
(4)f2/fCL2
(5)f1/fCL12
条件式    実例施１        実例施２        実例施３
(1)      -0.178          -0.178          -0.258
(2)       4.043           4.043           4.949
(3)       2.833E-05       2.833E-05       1.102E-05
(4)      -0.311          -0.311          -0.393
(5)       0.321           0.321           0.398
条件式    実例施４        実例施５        実例施６
(1)      -0.318          -0.321          -0.324
(2)       5.541           6.130           6.162
(3)       1.48E-05        8.6E-05         8.096E-05
(4)      -0.444          -0.372          -0.378
(5)       0.437           0.390           0.392
条件式    実例施７        実例施８        実例施９
(1)      -0.343          -0.232          -0.248
(2)       6.266           4.032           4.591
(3)       8.538E-05       7.267E-05      25.2E-05
(4)      -0.406          -0.423          -0.372
(5)       0.415           0.411           0.372
条件式    実例施１０
(1)      -0.246
(2)       5.139
(3)       4.105E-06
(4)      -0.317
(5)       0.316
【０１６９】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１７０】
本発明は、像面湾曲、球面収差及び色収差が良好に補正されたリレー光学系及びそれを備えた硬性鏡に有用である。
【符号の説明】
【０１７１】
ＲＬ１、ＲＬ２  リレー光学系
Ｌ１〜Ｌ８  レンズ
ＣＬ１〜ＣＬ４  接合レンズ
Ｓ  開口絞り
Ｉo  １次像
Ｉ  像面
１  対物レンズ
２、３、４  リレー光学系
５  接眼レンズ
６、７、８、９  像面
１０  観察光学系
【図１】
2017199613.tif 000003
【図２】
2017199613.tif 000004
【図３】
2017199613.tif 000005
【図４】
2017199613.tif 000006
【図５】
2017199613.tif 000007
【図６】
2017199613.tif 000008
【図７】
2017199613.tif 000009
【図８】
2017199613.tif 000010
【図９】
2017199613.tif 000011
【図１０】
2017199613.tif 000012
【図１１】
2017199613.tif 000013
【図１２】
2017199613.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月19日(2017.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
第１の接合レンズと、
正の屈折力を有する第２の接合レンズと、
前記第２の接合レンズと面対称な第３の接合レンズと、
前記第１の接合レンズと面対称な第４の接合レンズと、を有し、
前記第１の接合レンズは、正の屈折力を有する第１のレンズと、負の屈折力を有する第２のレンズと、を有し、
前記第２の接合レンズは、第３のレンズと、第４のレンズと、を有し、
前記第１のレンズの形状は、両凸形状であり、
前記第２のレンズの形状は、両凹形状であり、
下記の条件式（１）を満足することを特徴とするリレー光学系。
−０．４＜ｆ2／ｆCL12＜−０．１      (１）
ここで、
ｆ2は、前記第２レンズの焦点距離、
ｆCL12は、前記第１の接合レンズと前記第２の接合レンズとの合成焦点距離、
である。
【請求項２】
前記第３のレンズは正の屈折力を有し、前記第４のレンズは負の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項３】
前記第３のレンズは負の屈折力を有し、前記第４のレンズは正の屈折力を有することを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項４】
前記第３のレンズの物体側のレンズ面は、非球面であることを特徴とする請求項１に記載のリレー光学系。
【請求項５】
以下の条件式（２）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。
３＜ＰＳ×ＴＬ＜８      （２）
ここで、
ＰＳは、ペッツバール和、
ＴＬは、前記リレー光学系の全長、
である。
【請求項６】
以下の条件式（３）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。
０．５Ｅ−５＜｜（ｆCL2／ｆCL1）×（θｇＦ3−θｇＦ4）／（νｄ3−νｄ4）｜＜１００Ｅ−５      （３）
ここで、
ｆCL1は、前記第１の接合レンズの焦点距離、
ｆCL2は、前記第２の接合レンズの焦点距離、
θｇＦ3は、前記第３のレンズの部分分散比、
θｇＦ4は、前記第４のレンズの部分分散比、
νｄ3は、前記第３のレンズのアッベ数、
νｄ4は、前記第４のレンズのアッベ数
である。
【請求項７】
以下の条件式（４）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。
−０．５＜ｆ2／ｆCL2＜−０．２        (４）
ここで、
ｆ2は、前記第２のレンズの焦点距離、
ｆCL2は、前記第２の接合レンズの焦点距離、
である。
【請求項８】
請求項１に記載のリレー光学系を有することを特徴とする硬性鏡。
【請求項９】
対物レンズと、
接眼レンズと、
前記対物レンズと前記接眼レンズとの間に配置されたリレー光学系と、を有し、
前記リレー光学系の総数は７以上であり、
請求項１に記載のリレー光学系の総数が３以上であることを特徴とする請求項８に記載の硬性鏡。
【国際調査報告】
2017199613.tif 000015
2017199613.tif 000016
2017199613.tif 000017
2017199613.tif 000018