(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対物レンズ及び結像レンズによって結像された物体の一次像をリレーして二次像を結像させる顕微鏡装置用のリレー光学系であって、物体側から順に、
正パワーを持つ第１レンズ群と、
正パワーを持つ第２レンズ群と、
正パワーを持つ第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、１つの単レンズまたは１つの接合レンズからなり、
前記第２レンズ群は、最も物体側に、物体側に凹面を向けたレンズを含み、
前記第３レンズ群は、４枚以上のレンズからなり、且つ、接合レンズを含み、
前記リレー光学系は、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の光束が略平行光束となるように構成され、
前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記一次像から前記第１レンズ群の最も物体側の面までの距離をｄ１、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆ１２、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群からなる光学系の近軸の出射瞳位置から前記第２レンズ群の最も物体側の面までの距離をｅｘｐ１２とするとき、以下の条件式
１≦ｆ１／ｄ１≦４．３
０．１６≦ｅｘｐ１２／ｆ１２≦１．２
を満たし、
ｅｘｐ１２は、前記出射瞳位置が前記第２レンズ群の最も物体側の面よりも像側のとき正の値を有し、物体側のとき負の値を有する
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項２】
請求項１に記載のリレー光学系において、
前記第２レンズ群は、
少なくとも３枚以上のレンズからなり、
最も物体側に、単レンズ又は接合レンズからなる負パワーを持つ、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含み、
前記リレー光学系は、
前記メニスカスレンズの肉厚をＭ、前記第２のレンズ群の最も物体側のレンズのｄ−ｌｉｎｅに対する屈折率をｎｄＧ２、前記第２レンズ群の最も物体側の凹面の曲率半径をＲ２とするとき、以下の条件式
０．５≦Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜≦２
を満たす
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のリレー光学系において、
前記リレー光学系は、
前記第１レンズ群を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数をνＧ１、前記第２レンズ群を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数をνＧ２とするとき、以下の条件式
６０≦νＧ１
６０≦νＧ２
を満たす
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のリレー光学系において、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、
正パワーを持つレンズ群である第３−１レンズ群と、
負パワーを持つレンズ群である、１つの接合レンズ又は単レンズからなる第３−２レンズ群と、を含み、
前記リレー光学系は、
前記第３−１レンズ群と前記第３−２レンズ群との合成焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群からなる光学系の近軸の出射瞳位置から前記第３レンズ群の最も物体側の面までの距離をｅｘｐ１２３するとき、以下の条件式
−０．５≦ｅｘｐ１２３／ｆ３≦０．７
を満たし、  
ｅｘｐ１２３は、前記出射瞳位置が前記第３レンズ群の最も物体側の面よりも物体側のとき正の値を有し、像側のとき負の値を有する
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項５】
請求項４に記載のリレー光学系において、
前記リレー光学系は、
前記第３−１レンズ群の焦点距離をｆ３−１、前記第３−２レンズ群の焦点距離をｆ３−２、前記第３−１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲａ、前記第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径をＲｂ、前記第３−２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲｃとするとき、以下の条件式
−０．８≦ｆ３−１／ｆ３−２≦−０．１
２≦Ｒｂ／Ｒｃ≦１３
１．５≦Ｒｂ／Ｒａ≦１２
を満たし、
Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、面が凸面のとき正の値を有し、面が凹面のとき負の値を有する
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項６】
請求項４に記載のリレー光学系において、
前記第３−１レンズ群は、物体側から順に、
正パワーを持ち、アッベ数νＧａを有するレンズと、
負パワーを持ち、アッベ数νＧｂを有するレンズからなり、
前記リレー光学系は、以下の条件式
νＧａ−νＧｂ≧３０
を満たす
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のリレー光学系において、
前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間の距離をＬ２３とするとき、以下の条件式
０．２≦Ｌ２３／ｆ１２≦１
を満たす
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のリレー光学系において、
以下の条件式
０．４≦ｆ１／ｆ１２≦１．５
を満たす
ことを特徴とするリレー光学系。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のリレー光学系を備える
ことを特徴とする顕微鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リレー光学系及び顕微鏡装置に関し、特に、顕微鏡装置の対物レンズ及び結像レンズにより結像された試料の一次像をリレーして二次像を結像させるリレー光学系及び顕微鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡装置の分野において、対物レンズ及び結像レンズにより結像された試料の一次像をリレーして二次像を結像させるリレー光学系を備えた構成は、よく知られた構成であり、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００３】
ところで、落射照明を採用した顕微鏡装置では、照明光を対物レンズに入射させるために、対物レンズの光軸上にダイクロイックミラーやハーフミラーなどの光路分割素子が設けられるが、このような光路分割素子は、対物レンズと結像レンズの間のアフォーカル光束中に設けられるのが一般的である。特許文献１に記載された顕微鏡装置もそのような構成を有しており、対物レンズと結像レンズの間にダイクロイックミラーを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２２６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、様々な事情により、光路分割素子を対物レンズと結像レンズの間のアフォーカル光束中に設けることができない場合がある。例えば、顕微鏡装置が一次像位置にスキャンディスクを備えたディスク走査型の顕微鏡装置の場合には、照明光と観察光の両方をスキャンディスクに入射させるために、一次像位置よりも像側に、即ち、リレー光学系中に、ダイクロイックミラーなどの光路分割素子が配置されることになる。
【０００６】
従来のリレー光学系は、ダイクロイックミラーのような光路分割素子がリレー光学系中に配置されることを想定して設計されていない。このため、光路分割素子がリレー光学系中に配置されると、光路分割素子で発生する収差が十分に補正されず、性能が劣化してしまう可能性がある。特に、高い開口数（以降、ＮＡと記す）や広い視野を実現するリレー光学系においては、この影響は無視できない。
【０００７】
以上のような実情を踏まえ、本発明は、光路分割素子がリレー光学系の光路に対して挿脱されても良好な光学性能を維持することができる顕微鏡装置用のリレー光学系を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、対物レンズ及び結像レンズによって結像された物体の一次像をリレーして二次像を結像させる顕微鏡装置用のリレー光学系であって、物体側から順に、正パワーを持つ第１レンズ群と、正パワーを持つ第２レンズ群と、正パワーを持つ第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群は、１つの単レンズまたは１つの接合レンズからなり、前記第２レンズ群は、最も物体側に、物体側に凹面を向けたレンズを含み、前記第３レンズ群は、４枚以上のレンズからなり、且つ、接合レンズを含み、前記リレー光学系は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間の光束が略平行光束となるように構成され、前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、前記一次像から前記第１レンズ群の最も物体側の面までの距離をｄ１、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との合成焦点距離をｆ１２、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群からなる光学系の近軸の出射瞳位置から前記第２レンズ群の最も物体側の面までの距離をｅｘｐ１２とするとき、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。なお、ｅｘｐ１２は、前記出射瞳位置が前記第２レンズ群の最も物体側の面よりも像側のとき正の値を有し、物体側のとき負の値を有する。
１≦ｆ１／ｄ１≦４．３
０．１６≦ｅｘｐ１２／ｆ１２≦１．２
【０００９】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載のリレー光学系において、前記第２レンズ群は、少なくとも３枚以上のレンズからなり、最も物体側に、単レンズ又は接合レンズからなる負パワーを持つ、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを含み、前記リレー光学系は、前記メニスカスレンズの肉厚をＭ、前記第２のレンズ群の最も物体側のレンズのｄ−ｌｉｎｅに対する屈折率をｎｄＧ２、前記第２のレンズ群の最も物体側の凹面の曲率半径をＲ２とするとき、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。
０．５≦Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜≦２
【００１０】
本発明の第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に記載のリレー光学系において、前記リレー光学系は、前記第１レンズ群を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数をνＧ１、前記第２レンズ群を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数をνＧ２とするとき、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。
６０≦νＧ１
６０≦νＧ２
【００１１】
本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つに記載のリレー光学系において、前記第３レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持つレンズ群である第３−１レンズ群と、負パワーを持つレンズ群である、１つの接合レンズ又は単レンズからなる第３−２レンズ群と、を含み、前記リレー光学系は、前記第３−１レンズ群と前記第３−２レンズ群との合成焦点距離をｆ３、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群からなる光学系の近軸の出射瞳位置から前記第３レンズ群の最も物体側の面までの距離をｅｘｐ１２３するとき、以下の条件式を満たし、ｅｘｐ１２３は、前記出射瞳位置が前記第３レンズ群の最も物体側の面よりも物体側のとき正の値を有し、像側のとき負の値を有するリレー光学系を提供する。
−０．５≦ｅｘｐ１２３／ｆ３≦０．７
【００１２】
本発明の第５の態様は、第４の態様に記載のリレー光学系において、前記リレー光学系は、前記第３−１レンズ群の焦点距離をｆ３−１、前記第３−２レンズ群の焦点距離をｆ３−２、前記第３−１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲａ、前記第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径をＲｂ、前記第３−２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径をＲｃとするとき、以下の条件式を満たし、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、面が凸面のとき正の値を有し、面が凹面のとき負の値を有するリレー光学系を提供する。
−０．８≦ｆ３−１／ｆ３−２≦−０．１
２≦Ｒｂ／Ｒｃ≦１３
１．５≦Ｒｂ／Ｒａ≦１２
【００１３】
本発明の第６の態様は、第４の態様に記載のリレー光学系において、前記第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持ち、アッベ数νＧａを有するレンズと、負パワーを持ち、アッベ数νＧｂを有するレンズからなり、前記リレー光学系は、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。
νＧａ−νＧｂ≧３０
【００１４】
本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つに記載のリレー光学系において、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の間の距離をＬ２３とするとき、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。
０．２≦Ｌ２３／ｆ１２≦１
【００１５】
本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つに記載のリレー光学系において、以下の条件式を満たすリレー光学系を提供する。
０．４≦ｆ１／ｆ１２≦１．５
【００１６】
本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つに記載のリレー光学系を備える顕微鏡装置を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光路分割素子がリレー光学系の光路に対して挿脱されても良好な光学性能を維持することができる顕微鏡装置用のリレー光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るリレー光学系の収差図である。
【図３】本発明の実施例２に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るリレー光学系の収差図である。
【図５】本発明の実施例３に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図６】本発明の実施例３に係るリレー光学系の収差図である。
【図７】本発明の実施例４に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図８】本発明の実施例４に係るリレー光学系の収差図である。
【図９】本発明の実施例５に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例５に係るリレー光学系の収差図である。
【図１１】本発明の参考例に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の参考例に係るリレー光学系の収差図である。
【図１３】本発明の実施例６に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例６に係るリレー光学系の収差図である。
【図１５】本発明の実施例７に係るリレー光学系のレンズ構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例７に係るリレー光学系の収差図である。
【図１７】本発明の実施例８に係る顕微鏡装置の構成を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の各実施例に係るリレー光学系は、対物レンズと結像レンズによって結像された物体の一次像をリレーして二次像を結像させる顕微鏡装置用のリレー光学系である。以下、各実施例に係るリレー光学系に共通する構成について、図１に示すリレー光学系１を参照しながら、具体的に説明する。
【００２０】
リレー光学系は、物体側（つまり、一次像ＩＭ１側）から順に、正パワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、正パワーを持つ第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを持つ第３レンズ群Ｇ３からなり、第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側に、物体側に凹面を向けたレンズを含んでいる。また、リレー光学系は、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の光束が略平行光束となるように構成されている。なお、リレー光学系は、第２レンズ群Ｇ２の射出光束のマージナル光線高、又は、第３レンズ群Ｇ３の入射光束のマージナル光線高が最大の光線高を有するように構成されている。このため、第２レンズ群Ｇ２の最も物体側に位置する凹面は、球面収差とペッツバール和のバランスを良好に取る役割を担っている。
【００２１】
リレー光学系は、光路分割素子が必要に応じてリレー光学系中、より具体的には、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の光路中、に配置されることを想定して設計されている。これは、このような配置によればリレー光学系における照明光が通過するレンズを減らすことができるため、自家蛍光などの迷光の発生を抑制することができるからである。
【００２２】
このため、第１レンズ群Ｇ１はできる限り少ない枚数、例えば１枚または２枚、のレンズで構成されることが望ましい。また、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズは、自家蛍光が生じにくい硝材であることが望ましい。
【００２３】
さらに、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の光束は発散光束となるが、発散光束の光路中に光路分割素子が配置されると、光路分割素子の厚さに依存して像位置（二次像ＩＭ２の位置）が変化する。従って、光路分割素子が挿入された状態と取り除かれた状態で像位置が異なってしまう。
【００２４】
これを踏まえ、リレー光学系は以下の条件式（１）を満たすように構成される。ここで、ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離であり、ｄ１は一次像ＩＭ１から第１レンズ群Ｇ１の最も物体側の面（ｓ２）までの距離である。
１≦ｆ１／ｄ１≦４．３      ・・・（１）
【００２５】
条件式（１）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間の光束の発散度合いを規定する式であり、条件式（１）を満たすことで、光路分割素子の挿脱による像位置の変動を抑制することができる。
【００２６】
条件式（１）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１で一次像ＩＭ１からの光束が収斂光束に変換されるため、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の光束が略平行光束とならない。一方、条件式（１）の上限を上回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光束の発散度合いが強すぎるため、光路分割素子の挿脱によって像位置が大きく変動してしまう。
【００２７】
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間には、光路分割素子とともにバリアフィルタなどの光学フィルタが挿入される場合があるが、光学フィルタは、一般に垂直に入射する光に対して最も良好な特性を示すように設計されている。従って、大きな入射角で入射する光（特に軸外光）に対して特性が劣化する傾向がある。
【００２８】
これを踏まえ、リレー光学系は以下の条件式（２）を満たすように構成される。ここで、ｆ１２は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との合成焦点距離であり、ｅｘｐ１２は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の近軸の出射瞳位置（Ｐ）から第２レンズ群Ｇ２の最も物体側の面（ｓ４）までの距離である。
０．１６≦ｅｘｐ１２／ｆ１２≦１．２      ・・・（２）
【００２９】
条件式（２）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離と出射瞳位置との関係を規定する式であり、条件式（２）を満たすことで、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２に対して出射瞳位置を適切な位置に設定することができる。これにより、軸外収差、特にコマ収差、を良好に補正しつつ、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に挿入された光学フィルタに性能を十分に発揮させることができる。
【００３０】
条件式（２）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間で軸外光に角度がつき過ぎる。このため、軸外光に対する光学フィルタの特性が劣化してしまい、光学フィルタが十分な性能を発揮できなくなってしまう。一方、条件式（２）の上限を上回ると、第２レンズ群Ｇ２に入射する主光線の光線高がばらついてしまうため、コマ収差の補正が困難となってしまう。いずれの場合も特に軸外光に対して大きな影響を及ぼすものであるため、条件式（２）が満たされない場合には軸外における光学性能を確保することが難しくなる。
【００３１】
以上の構成及び条件式を満たすことにより、リレー光学系は、光路分割素子がリレー光学系中に配置されても良好な光学性能を維持することができる。
【００３２】
以下、より好ましいリレー光学系の構成、及び、満たすことが望ましい条件について説明する。
【００３３】
第２レンズ群Ｇ２は、少なくとも３枚以上のレンズから構成され、その最も物体側に、単レンズ又は接合レンズからなる負パワーを持つ物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ２）を含むことが望ましい。これにより、第２レンズ群Ｇ２は、メニスカスレンズで第２レンズ群Ｇ２を通過する光線の光線高を上げて、その後方の正パワーを持つレンズで収差を補正することができるからである。
【００３４】
なお、メニスカスレンズは、単レンズであっても接合レンズであってもよいが、ここでいう接合レンズには、互いにレンズの縁のみで接する全体としてメニスカス形状を有する複数枚からなるレンズも含まれる。このようなレンズも通常のメニスカスレンズと同様に機能するからである。また、このようなレンズは、特に、レンズ面の光束が通過する領域に接着剤を配置したくない場合などに有効である。
【００３５】
さらに、メニスカスレンズ（リレー光学系）は以下の条件式（３）を満たすように構成されることが望ましい。ここで、Ｍはメニスカスレンズの肉厚であり、ｎｄＧ２は第２のレンズ群Ｇ２の最も物体側のレンズ（つまり、メニスカスレンズまたはメニスカスレンズの最も物体側のレンズ）のｄ−ｌｉｎｅに対する屈折率であり、Ｒ２は第２のレンズ群Ｇ２の最も物体側の凹面（つまり、メニスカスレンズの物体側の凹面）の曲率半径である。
０．５≦Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜≦２      ・・・（３）
【００３６】
条件式（３）は、第２レンズ群の物体側に凹面を向けたメニスカスレンズにおける軸上マージナル光線の上がり具合を規定する式である。肉厚Ｍが大きいほど、屈折率ｎｄＧ２が大きいほど、また、曲率半径Ｒ２の絶対値が小さいほど、軸上マージナル光線の光線高が大きく上がることになる。この条件式（３）を満たすことで、軸上マージナル光線と軸外主光線の収差量のバランスを取ることができるため、良好な光学性能を達成することができる。
【００３７】
条件式（３）の下限を下回ると、メニスカスレンズで軸上マージナル光線の光線高が十分に上がらないため、その直ぐ後方の正パワーを持つレンズで軸上収差(球面収差、色収差)を補正しきれなくなる。一方、条件式（３）の上限を上回ると、軸上光に比較し、軸外光の光線高が急激に変化するため、軸外光の収差(コマ収差、像面湾曲収差)が増加してしまう。
【００３８】
第１レンズ群Ｇ１に入射する光線の光線高は各光線に対応する像高に応じて大きく異なっている。また、第２レンズ群Ｇ２のメニスカスレンズ後方のレンズに入射する光線の光線高も各光線に対応する像高に応じて大きく異なっている。従って、第１レンズ群Ｇ１、及び、第２レンズ群Ｇ２のメニスカスレンズ後方のレンズにおける倍率色収差の補正は、非常に有効である。これらに位置するレンズは、倍率色収差の補正に有利な低分散の材質（合成石英、人口蛍石、ＥＤ硝子（Extra-low dispersion glass）など）からなることが望ましい。
【００３９】
さらに、第２レンズ群Ｇ２のメニスカスレンズ後方のレンズでは、軸上マージナル光線の光線高も高くなっている。従って、第２レンズ群Ｇ２のメニスカスレンズ後方のレンズにおける軸上色収差の補正も、非常に有効である。
【００４０】
これらを踏まえ、リレー光学系は、以下の条件式（４）及び（５）を満たすことが望ましい。ここで、νＧ１は第１レンズ群Ｇ１を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数であり、νＧ２は第２レンズ群Ｇ２を構成する正パワーを持つレンズのうち最も小さなアッベ数を有するレンズのアッベ数である。
６０≦νＧ１      ・・・（４）
６０≦νＧ２      ・・・（５）
【００４１】
条件式（４）及び（５）は、それぞれレンズのアッベ数を規定する式であり、条件式（４）及び（５）を満たすことで、倍率色収差と軸上色収差を良好に補正することができる。第１レンズ群Ｇ１では軸上主光線高が高い。このため、条件式（４）を満たすことで、第１レンズ群Ｇ１での倍率色収差の発生量を抑えることができる。条件式（４）の下限を下回ると、第１レンズ群Ｇ１で大きな倍率色収差が発生してしまうため、倍率色収差の補正が難しくなる。また、第２レンズ群Ｇ２におけるマージナル光線高が高いため、条件式（５）を満たすことで、第２レンズ群Ｇ２での軸上色収差の発生量を抑えることができる。条件式（５）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２での軸上色収差の補正が難しくなる。
【００４２】
なお、リレー光学系は、条件式（４）及び（５）の代わりに、以下の条件式（４−１）及び（５−１）を満たしてもよい。
６０≦νＧ１≦１００      ・・・（４−１）
６０≦νＧ２≦１００      ・・・（５−１）
【００４３】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側（一次像ＩＭ１側）から順に、正パワーを持つレンズ群である第３−１レンズ群と、負パワーを持つレンズ群である第３−２レンズ群と、を含むことが望ましい。また、第３−２レンズ群は、１つの接合レンズ又は単レンズからなることが望ましい。高い像高での性能と高いＮＡでの性能を両立するためには、負のパワーを持つレンズ成分が最も像側に位置することが望ましい。最も像側のレンズ成分ではマージナル光線高があまり高くないため、球面収差を適度に調整可能だからである。また、このレンズ成分は、負のパワーを持つため、像面湾曲の補正にも効果的である。
【００４４】
そして、リレー光学系は、以下の条件式（６）を満たすことが望ましい。ここで、ｆ３は、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群との合成焦点距離であり、ｅｘｐ１２３は第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の近軸の出射瞳位置（Ｐ）から第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の面（図１ではｓ１１）までの距離である。なお、ｅｘｐ１２３は、出射瞳位置が第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の面よりも物体側のとき正の値を有し、像側のとき負の値を有する、と定義される。
−０．５≦ｅｘｐ１２３／ｆ３≦０．７      ・・・（６）
【００４５】
条件式（６）は、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置に対する第３レンズ群Ｇ３の位置と第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（より厳密には第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）との関係を規定する式であり、条件式（６）を満たすことで、第３レンズ群Ｇ３での光線高があがり過ぎることを防止することができる。
【００４６】
条件式（６）の下限を下回るまたは条件式（６）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３に入射する軸外光の光線高の絶対値が大きくなるため、第３レンズ群Ｇ３での軸外収差の補正が困難になってしまう。
【００４７】
また、リレー光学系は、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。ここで、ｆ３−１は、第３−１レンズ群の焦点距離であり、ｆ３−２は第３−２レンズ群の焦点距離である。
−０．８≦ｆ３−１／ｆ３−２≦−０．１        ・・・（７）
【００４８】
条件式（７）は、第３−１レンズ群の焦点距離と第３−２レンズ群の焦点距離の関係を規定する式である。条件式（７）を満たすことで、球面収差および像面湾曲を良好に補正することができる。
【００４９】
条件式（７）の下限を下回ると、第３−２レンズ群の負のパワーが強くなりすぎて、レンズ系全体のペッツバール和が大きくなり、像面湾曲が生じてしまう。一方、条件式（７）の上限を上回ると、第３−１レンズ群の正のパワーが強くなりすぎ、球面収差の発生量が増大し、系全体として球面収差の補正が難しくなってしまう。
【００５０】
また、リレー光学系は、以下の条件式（８）及び（９）を満たすことが望ましい。ここで、Ｒａは第３−１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径であり、Ｒｂは第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径であり、Ｒｃは第３−２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径である。
２≦Ｒｂ／Ｒｃ≦１３                      ・・・（８）
１．５≦Ｒｂ／Ｒａ≦１２                  ・・・（９）
【００５１】
条件式（８）は、第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径と第３−２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径の関係を規定した式である。条件式（９）は、第３−１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径と第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径を規定した式である。条件式（８）及び（９）を満たすことで、球面収差および軸外コマ収差を良好に補正することができる。
【００５２】
条件式（８）又は条件式（９）の下限を下回ると、第３−１レンズ群の最も像側の面の曲率半径が小さくなりすぎるため、第３−１レンズ群で発生する球面収差量が増大する。さらに、他のレンズ群で生じるコマ収差を補正するために第３−１レンズ群で発生させている収差量（補正量）が過剰となってしまうため、リレー系全体としての収差のバランスをとることが困難となる。一方、条件式（８）の上限を上回ると、特に第３−２レンズ群の最も物体側の面の曲率半径が小さくなり、その面でのコマ収差の補正が過剰となってしまう。また、条件式（９）の上限を上回ると、特に第３−１レンズ群の最も物体側の面の曲率半径が小さくなり、その面での球面収差の発生量が増大してしまう。
【００５３】
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、４枚以上のレンズからなることが望ましく、少なくとも１つの接合レンズを含むことがより望ましい。第３レンズ群Ｇ３は、第１、２レンズ群で補正しきれない軸上色収差を調整すると同時に倍率色収差を含む軸外収差を第１、２レンズ群とは逆方向に発生させて補正する役割を担っている。第３レンズ群がアッベ数差を持つ接合レンズを含む４枚以上のレンズであれば、収差を良好に調整することが可能となる。
【００５４】
さらに、第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持ち、アッベ数νＧａを有するレンズと、負パワーを持ち、アッベ数νＧｂを有するレンズからなることが望ましい。そして、リレー光学系は、以下の条件式（１０）を満たすことが望ましい。
νＧａ−νＧｂ≧３０      ・・・（１０）
【００５５】
条件式（１０）は、レンズのアッベ数を規定する式であり、条件式（１０）を満たすことで、第３レンズ群Ｇ３で良好に色収差（軸上色収差及び倍率色収差）を補正することができる。
条件式（１０）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３での色収差の補正が困難になってしまう。
【００５６】
なお、リレー光学系は、条件式（１０）の代わりに、以下の条件式（１０−１）を満たしてもよい。
５０≦νＧａ−νＧｂ≦１００      ・・・（１０−１）
【００５７】
また、リレー光学系は、以下の条件式（１１）を満たすことが望ましい。ここで、Ｌ２３は第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間の距離である。
０．２≦Ｌ２３／ｆ１２≦１          ・・・（１１）
【００５８】
リレー光学系を通過する軸外主光線は、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２と、第３レンズ群Ｇ３とでは、光軸に対して反対側を通る。このため、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３とでは、軸外収差が反対方向に発生するため、収差が互いに打ち消しあうことになり、高いレベルでの軸外収差の補正が可能となる。条件式（１１）を満たすことで、この高いレベルでの軸外収差の補正を良好に保つことができる。
【００５９】
条件式（１１）の下限を下回ると、第３レンズ群Ｇ３での軸外主光線高を十分に高くすることができないため、第２レンズ群Ｇ２で発生した収差を補正するための第３レンズ群で発生する収差量が不足し、軸外収差補正が困難となる。一方、条件式（１１）の上限を上回ると、第３レンズ群Ｇ３に入射する軸外主光線の高さが第３レンズ群Ｇ２を通過する軸外主光線の高さより大きくなりすぎて、第３レンズ群Ｇ３で発生する収差量が過剰に増大してしまう。このため、軸外収差の補正が困難となる。
【００６０】
また、リレー光学系は、以下の条件式（１２）を満たすことが望ましい。
０．４≦ｆ１／ｆ１２≦１．５        ・・・（１２）
【００６１】
条件式（１２）は、第１レンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２のパワー配分を規定した式であり、条件式（１２）を満たすことで、第１レンズ群Ｇ１と第２のレンズ群Ｇ２のパワーが適切に配分されて、全体として球面収差を良好に抑えることができる。
【００６２】
条件式（１２）の下限を下回ると、第２レンズ群Ｇ２にパワーが偏ってしまうため、第２レンズ群でマージナル光線が大きく屈折し、その結果、収差が過剰に発生してしまう。一方、条件式（１２）の上限を上回ると、逆に第１レンズ群Ｇ１のパワーが大きくなりすぎてしまうため、第１レンズ群で急激にマージナル光線が屈折し、収差が過剰に発生してしまう。
【００６３】
なお、条件式（３）から条件式（１２）は、条件式（１）及び（２）と任意に組み合わせてもよい。また、各条件式は、上限及び下限のいずれか一方のみで限定しても良い。
【００６４】
［実施例１］
図１は、本実施例に係るリレー光学系１のレンズ構成を示す断面図である。なお、図１には、レンズ構成とともに軸上光の主光線（一点鎖線）とマージナル光線（実線）も描かれている。この点は、以降の実施例でも同様であるので以降の実施例での同様の記載は割愛する。
【００６５】
リレー光学系１は、顕微鏡用のリレー光学系であって、物体（一次像Ｍ１）側から順に、正パワーを持つ第１レンズ群Ｇ１と、正パワーを持つ第２レンズ群Ｇ２と、正パワーを持つ第３レンズ群Ｇ３からなり、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間の光束が略平行光束となるように構成されている。これらの構成は以降の実施例でも同様であるので以降の実施例での同様の記載は割愛する。
【００６６】
リレー光学系１では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の近軸の出射瞳位置（以降、単に出射瞳位置と記す）Ｐは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置している。
【００６７】
第１レンズ群Ｇ１は、単レンズである物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、両凹レンズ（レンズＬ３）と、両凸レンズ（レンズＬ４）から構成されている。
【００６８】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ５）と、負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ６）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ１から構成されていて、接合レンズＣＬ１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Ｌ７）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ８）から構成されている。
【００６９】
以下、本実施例に係るリレー光学系１の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８  リレー光学系全系の倍率（以下、βとする）＝１．０
ｆ１＝１２０．４ｍｍ
ｆ２＝３６４．９ｍｍ
ｆ３＝１５６．５ｍｍ
ｆ１２＝１５６．７ｍｍ
ｆ３−１＝１２６．６ｍｍ
ｆ３−２＝−３１９ｍｍ
【００７０】
リレー光学系１のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系１
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      65.89    1
s2      INF       4.10    1.45852   67.83
s3     -55.2     75.80    1
s4     -21.826   16.50    1.8061    40.92
s5     -34.2263   0.50    1
s6    -216.6539   9.87    1.65412   39.68
s7      90.7927   0.01    1
s8      91.7356   7.85    1.43875   94.93
s9     -41.2587  60.39    1
s10(P)  INF       9.61    1
s11     61.4679   8.00    1.43875   94.93
s12    -61.4678   0.07    1
s13    -59.3059   6.00    1.6134    44.27
s14   -151.2146   1.00    1
s15     55.2441  10.00    1.7859    44.2
s16     INF       6.00    1.741     52.64
s17     37.1937 116.49    1
s18(IM2)INF       0
【００７１】
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−ｌｉｎｅに対する屈折率を、νｄはアッベ数を示す。これらの記号は、以降の実施例でも同様であるので以降の実施例での同様の記載は割愛する。なお、本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１８はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１７がそれぞれリレー光学系１の第１面と最終面を示す。面番号ｓ１０は出射瞳位置を示す。
【００７２】
本実施例に係るリレー光学系１は、以下の式（Ａ１）から（Ａ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ａ１）から（Ａ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．８２                    ・・・（Ａ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．６１              ・・・（Ａ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．８１          ・・・（Ａ３）
νＧ１＝６７．８３                      ・・・（Ａ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ａ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝０．０６            ・・・（Ａ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．４０              ・・・（Ａ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝２．７４                    ・・・（Ａ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝２．４６                    ・・・（Ａ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６                ・・・（Ａ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４５                  ・・・（Ａ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．７７                    ・・・（Ａ１２）
【００７３】
図２は、本実施例に係るリレー光学系１の収差図であり、２次像面における収差を示している。図２（ａ）は球面収差図であり、図２（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図２（ｃ）は非点収差図であり、図２（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図２（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図２（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【００７４】
なお、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。これらの記号は、以降の実施例でも同様であるので以降の実施例での同様の記載は割愛する。
【００７５】
［実施例２］
図３は、本実施例に係るリレー光学系２のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系２では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置している。
【００７６】
第１レンズ群Ｇ１は、単レンズである物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、物体側に凹面を向けた正パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ４）から構成されている。
【００７７】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ５）と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ６）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ１から構成されていて、接合レンズＣＬ１は、物体側から順に、両凸レンズ（レンズＬ７）と、両凹レンズ（レンズＬ８）から構成されている。
【００７８】
以下、本実施例に係るリレー光学系２の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１３０．８ｍｍ
ｆ２＝３３０．６ｍｍ
ｆ３＝１５６．４ｍｍ
ｆ１２＝１５５．２ｍｍ
ｆ３−１＝１４３．９ｍｍ
ｆ３−２＝−５０３ｍｍ
【００７９】
リレー光学系２のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系２
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      66.54    1
s2      INF       4.20    1.43875   94.93
s3     -57.408   73.50    1
s4     -27.918   10.33    1.816     46.62
s5    -195.737    0.15    1
s6    -152.781   12.67    1.59522   67.74
s7     -36.576    0.50    1
s8      INF       4.00    1.43875   94.93
s9     -67.926   77.23    1
s10     INF       9.27    1
s11     53.508    7.00    1.43875   94.93
s12    -60.966    0.01    1
s13    -60.57     9.00    1.8       29.84
s14   -167.844    0.50    1
s15     51.395    9.50    1.801     34.97
s16   -179.714    6.10    1.6134    44.27
s17     28.308  116.48    1
s18(IM2)INF       0.00
【００８０】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１８はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１７がそれぞれリレー光学系２の第１面と最終面を示す。面番号ｓ１０は出射瞳位置を示す。
【００８１】
本実施例に係るリレー光学系２は、以下の式（Ｂ１）から（Ｂ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｂ１）から（Ｂ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．９５                    ・・・（Ｂ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．６８            ・・・（Ｂ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．５０        ・・・（Ｂ３）
νＧ１＝９４．９３                      ・・・（Ｂ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｂ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝０．０６            ・・・（Ｂ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．２９              ・・・（Ｂ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝３．２７                    ・・・（Ｂ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝３．１４                    ・・・（Ｂ９）
νＧａ−νＧｂ＝６５．０９                ・・・（Ｂ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．５６                  ・・・（Ｂ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．８４                    ・・・（Ｂ１２）
【００８２】
図４は、本実施例に係るリレー光学系２の収差図であり、２次像面における収差を示している。図４（ａ）は球面収差図であり、図４（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図４（ｃ）は非点収差図であり、図４（ｄ）は像高比０．６の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図４（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図４（ｆ）は像高比０．６の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【００８３】
［実施例３］
図５は、本実施例に係るリレー光学系３のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系３では、実施例１及び実施例２とは異なり、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第３レンズ群Ｇ３内に位置している。
【００８４】
第１レンズ群Ｇ１は、単レンズである物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ１）から構成されている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に２枚の光学フィルタ（光学フィルタＦ１、光学フィルタＦ２）が配置されている。第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、接合レンズＣＬ１と、物体側に平面を向けた平凸レンズ（レンズＬ４）から構成されている。接合レンズＣＬ１は、レンズの縁のみで接する全体として物体側に凹面を向けたメニスカス形状を有する接合レンズであり、物体側から、両凹レンズ（レンズＬ２）と両凸レンズ（レンズＬ３）から構成されている。
【００８５】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた正パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ５）と、両凸レンズ（レンズＬ６）と両凹レンズ（レンズＬ７）からなる接合レンズＣＬ２と、物体側に凹面を向けた正パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ８）と両凹レンズ（レンズＬ９）からなる接合レンズＣＬ３と、両凸レンズ（レンズＬ１０）と両凹レンズ（レンズＬ１１）からなる接合レンズＣＬ４と、両凸レンズ（レンズＬ１２）と両凹レンズ（レンズＬ１３）からなる接合レンズＣＬ５と、両凸レンズ（レンズＬ１４）と、両凹レンズ（レンズＬ１５）と、物体側に凸面を向けた正パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ１６）と物体側に凸面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ１７）からなる接合レンズＣＬ６と、から構成されている。ここで、レンズＬ１４とレンズＬ１５は、正パワーを持つ第３−１レンズ群を構成し、接合レンズＣＬ６は、負パワーを持つ第３−２レンズ群を構成している。
【００８６】
以下、本実施例に係るリレー光学系３の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝２．５１
ｆ１＝１３０．８ｍｍ
ｆ２＝３３０．６ｍｍ
ｆ３＝３９０．８ｍｍ
ｆ１２＝１５５．１ｍｍ
ｆ３−１＝３５９．５ｍｍ
ｆ３−２＝−５０３ｍｍ
【００８７】
リレー光学系３のレンズデータ（光学フィルタのデータを含む）は、以下のとおりである。
リレー光学系３
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      66.54               
s2      INF       4.20     1.43875   94.93
s3     -57.408   24.17     1         
s4      INF       1.40     1.51633   64.14
s5      INF      14.60     1         
s6      INF       2.50     1.51633   64.14
s7      INF      32.00     1         
s8     -27.918   10.33     1.816     46.62
s9    -195.737    0.15     1         
s10   -152.781   12.67     1.59522   67.74
s11    -36.576    0.50     1         
s12     INF       4.00     1.43875   94.93
s13    -67.926   77.46     1         
s14     INF     -10.96     1         
s15     45.833    5.80     1.51633   64.14
s16    271.062    1.00     1         
s17    122.686    4.80     1.43875   94.93
s18    -84.03     3.40     1.80518   25.42
s19    466.733   23.99     1         
s20    -58.277    3.70     1.8081    22.76
s21    -25.94     2.80     1.72916   54.68
s22     43.785   11.00     1         
s23     59.222    6.00     1.56873   63.1
s24    -50.223    2.84     1.6727    32.1
s25    216.988   11.15     1         
s26    347.604    2.95     1.78472   25.68
s27    -62.029    3.30     1.72916   54.68
s28     62.029   25.00     1         
s29     53.508    7.00     1.43875   94.93
s30    -60.966    0.01     1         
s31    -60.57     9.00     1.8       29.84
s32    167.844    0.50     1         
s33     51.395    9.50     1.801     34.97
s34    179.714    6.10     1.6134    44.27
s35     28.308  116.47     1         
s36(IM2)INF       0.00               
【００８８】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ３６はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ３５がそれぞれリレー光学系２の第１面と最終面を示す。面番号ｓ１４は出射瞳位置を示す。
【００８９】
本実施例に係るリレー光学系３は、以下の式（Ｃ１）から（Ｃ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｃ１）から（Ｃ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．９５                    ・・・（Ｃ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．６８            ・・・（Ｃ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．５０        ・・・（Ｃ３）
νＧ１＝９４．９３                      ・・・（Ｃ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｃ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝−０．０３            ・・・（Ｃ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．７２              ・・・（Ｃ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝３．２７                      ・・・（Ｃ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝３．６６                      ・・・（Ｃ９）
νＧａ−νＧｂ＝６５．０９              ・・・（Ｃ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４３                  ・・・（Ｃ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．８４                    ・・・（Ｃ１２）
【００９０】
図６は、本実施例に係るリレー光学系３の収差図であり、２次像面における収差を示している。図６（ａ）は球面収差図であり、図６（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図６（ｃ）は非点収差図であり、図６（ｄ）は像高比０．６の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図６（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図６（ｆ）は像高比０．６の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【００９１】
［実施例４］
図７は、本実施例に係るリレー光学系４のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系４では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置している。
【００９２】
第１レンズ群Ｇ１は、正パワーを持つ単レンズである物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、両凹レンズ（レンズＬ３）と両凸レンズ（レンズＬ４）からなる接合レンズＣＬ１と、から構成されている。
【００９３】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ５）と、負パワーを持つ物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ６）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ２から構成されていて、接合レンズＣＬ２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Ｌ７）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ８）から構成されている。
【００９４】
以下、本実施例に係るリレー光学系４の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１２９．８９ｍｍ
ｆ２＝２２４．５５ｍｍ
ｆ３＝１５６．５９ｍｍ
ｆ１２＝１５６．６５ｍｍ
ｆ３−１＝１５９．１７ｍｍ
ｆ３−２＝−８３２．６ｍｍ
【００９５】
リレー光学系４のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系４
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      32.55    1
s2     -42.7747   4.10    1.51633   64.14
s3     -26.9698  86.46    1
s4     -20.8613  14.15    1.67003   47.23
s5     -34.3909   0.10    1
s6   -1261.8995  15.54    1.65412   39.68
s7      69.053   11.93    1.43875   94.93
s8     -38.1823  54.58    1
s9      INF      15.42    1
s10     72.7056   8.00    1.43875   94.93
s11    -56.1412   0.00    1
s12    -55.7831   6.00    1.6134    44.27
s13   -176.4717   1.00    1
s14     45.527   10.00    1.7859    44.2
s15     INF       6.00    1.741     52.64
s16     33.8668 116.50    1
s17(IM2)INF       0.00    1
【００９６】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１７はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１６がそれぞれリレー光学系４の第１面と最終面を示す。面番号ｓ９は出射瞳位置を示す。
【００９７】
本実施例に係るリレー光学系４は、以下の式（Ｄ１）から（Ｄ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｄ１）から（Ｄ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝３．９９                    ・・・（Ｄ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．６１            ・・・（Ｄ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．１３        ・・・（Ｄ３）
νＧ１＝６４．１４                      ・・・（Ｄ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｄ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝０．１０            ・・・（Ｄ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．１９              ・・・（Ｄ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝３．８８                    ・・・（Ｄ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝２．４３                    ・・・（Ｄ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６              ・・・（Ｄ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４５                  ・・・（Ｄ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．８３                    ・・・（Ｄ１２）
【００９８】
図８は、本実施例に係るリレー光学系４の収差図であり、２次像面における収差を示している。図８（ａ）は球面収差図であり、図８（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図８（ｃ）は非点収差図であり、図８（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図８（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図８（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【００９９】
［実施例５］
図９は、本実施例に係るリレー光学系５のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系５では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置している。
【０１００】
第１レンズ群Ｇ１は、単レンズである両凸レンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、両凹レンズ（レンズＬ３）と両凸レンズ（レンズＬ４）からなる接合レンズＣＬ１と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ５）と、から構成されている。
【０１０１】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ６）と、負パワーを持つ物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ７）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ２から構成されていて、接合レンズＣＬ２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Ｌ８）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ９）から構成されている。
【０１０２】
以下、本実施例に係るリレー光学系５の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１０１．７９９ｍｍ
ｆ２＝５６９４．６３ｍｍ
ｆ３＝１５６．５８６ｍｍ
ｆ１２＝１５６．７９９ｍｍ
ｆ３−１＝１５９．１６９ｍｍ
ｆ３−２＝−８３２．５８ｍｍ
【０１０３】
リレー光学系５のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系５
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      97.83    1
s2      91.6079   3.00    1.43875   94.93
s3     -86.2899  74.37    1
s4     -18.0627  16.48    1.8061    40.92
s5     -28.7029   0.50    1
s6    -310.1102   3.61    1.6134    44.27
s7      48.8016   6.82    1.43875   94.93
s8     -32.1831   4.37    1
s9     -42.7554  12.89    1.51633   64.14
s10    -76.1126  25.09    1
s11     INF      32.91    1
s12     72.7056   8.00    1.43875   94.93
s13    -56.1412   0.01    1
s14    -55.7831   6.00    1.6134    44.27
s15   -176.4717   1.00    1
s16     45.527   10.00    1.7859    44.2
s17     INF       6.00    1.741     52.64
s18     33.8668 116.58    1
s19(IM2)INF       0.00
【０１０４】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１９はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１８がそれぞれリレー光学系５の第１面と最終面を示す。面番号ｓ１１は出射瞳位置を示す。
【０１０５】
本実施例に係るリレー光学系５は、以下の式（Ｅ１）から（Ｅ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｅ１）から（Ｅ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．０４                    ・・・（Ｅ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．４４            ・・・（Ｅ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．６５        ・・・（Ｅ３）
νＧ１＝９４．９３                      ・・・（Ｅ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｅ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝０．２１            ・・・（Ｅ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．１９              ・・・（Ｅ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝３．８８                    ・・・（Ｅ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝２．４３                    ・・・（Ｅ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６              ・・・（Ｅ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．５４                  ・・・（Ｅ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．６５                    ・・・（Ｅ１２）
【０１０６】
図１０は、本実施例に係るリレー光学系５の収差図であり、２次像面における収差を示している。図１０（ａ）は球面収差図であり、図１０（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１０（ｃ）は非点収差図であり、図１０（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１０（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１０（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【０１０７】
［参考例］
図１１は、本参考例に係るリレー光学系６のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系６では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、上述した実施例とは異なり、第３レンズ群Ｇ３と二次像面との間に位置している。
【０１０８】
第１レンズ群Ｇ１は、正パワーを持つ単レンズである物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、両凹レンズ（レンズＬ３）と両凸レンズ（レンズＬ４）からなる接合レンズＣＬ１と、から構成されている。
【０１０９】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、接合レンズＣＬ２から構成されていて、接合レンズＣＬ２は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ５）と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ６）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ３から構成されていて、接合レンズＣＬ３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Ｌ７）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ８）から構成されている。
【０１１０】
以下、本参考例に係るリレー光学系６の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１２９．４７ｍｍ
ｆ２＝４４６．８７ｍｍ
ｆ３＝１５６．５ｍｍ
ｆ１２＝１５６．３４ｍｍ
ｆ３−１＝１３１．１２ｍｍ
ｆ３−２＝−２９３．７ｍｍ
【０１１１】
リレー光学系６のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系６
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      65.89    1
s2     -65.5127  15.00    1.45852   67.83
s3     -33.3857  33.50    1
s4     -19.3051  16.67    1.8061    40.92
s5     -39.3033   0.50    1
s6   -1044.0235  12.33    1.6134    44.27
s7      67.8995   8.64    1.43875   94.93
s8     -34.8335 179.11    1
s9      INF    -109.10    1
s10     59.2425   8.05    1.43875   94.93
s11    -53.3221   6.00    1.6134    44.27
s12   -171.9572   1.03    1
s13     39.9633  10.03    1.7859    44.2
s14     INF       6.02    1.741     52.64
s15     26.3873 109.27    1
s16(IM2)INF       0.00
【０１１２】
本参考例では、面番号ｓ１、ｓ１６はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１５がそれぞれリレー光学系６の第１面と最終面を示す。面番号ｓ９は出射瞳位置を示す。
【０１１３】
本参考例に係るリレー光学系６は、以下の式（Ｆ１）から（Ｆ１２）で示されるように、条件式（１）、条件式（３）から（５）、条件式（７）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｆ１）から（Ｆ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．９６                    ・・・（Ｆ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝１．３９            ・・・（Ｆ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．５６        ・・・（Ｆ３）
νＧ１＝６７．８３                      ・・・（Ｆ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｆ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝−０．７０            ・・・（Ｆ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．４５              ・・・（Ｆ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝４．３０                    ・・・（Ｆ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝２．９０                    ・・・（Ｆ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６              ・・・（Ｆ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４５                  ・・・（Ｆ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．８３                    ・・・（Ｆ１２）
【０１１４】
図１２は、本参考例に係るリレー光学系６の収差図であり、２次像面における収差を示している。図１２（ａ）は球面収差図であり、図１２（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１２（ｃ）は非点収差図であり、図１２（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１２（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１２（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【０１１５】
［実施例６］
図１３は、本実施例に係るリレー光学系７のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系７では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第３レンズ群Ｇ３内に位置している。
【０１１６】
第１レンズ群Ｇ１は、正パワーを持つ単レンズである物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ（レンズＬ１）から構成されている。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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）と、物体側に凸面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ３）と両凸レンズ（レンズＬ４）とからなる接合レンズＣＬ１と、から構成されている。
【０１１７】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、接合レンズＣＬ２から構成されていて、接合レンズＣＬ２は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ５）と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ６）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ３から構成されていて、接合レンズＣＬ３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Ｌ７）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ８）から構成されている。
【０１１８】
以下、本実施例に係るリレー光学系７の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１６４．７ｍｍ
ｆ２＝３３０．２ｍｍ
ｆ３＝１５６．７ｍｍ
ｆ１２＝１５６．５ｍｍ
ｆ３−１＝１００．１ｍｍ
ｆ３−２＝−１７７ｍｍ
【０１１９】
リレー光学系７のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系７
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      81.00    1
s2    -797.8562   7.59    1.45852   67.83
s3     -69.2105  77.00    1
s4     -42.8875  15.48    1.8061    40.92
s5     -61.0692   0.50    1
s6     470.0948   9.91    1.65412   39.68
s7      94.8706   7.96    1.43875   94.93
s8     -69.7167  82.19    1
s9      INF     -12.19    1
s10     38.3528  10.00    1.43875   94.93
s11    -55.3767  10.54    1.6134    44.27
s12   -365.8312   0.10    1
s13     32.6608   5.00    1.7859    44.2
s14     INF       1.92    1.741     52.64
s15     22.5964 116.48    1
s16(IM2)INF       0.00      
【０１２０】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１６はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１５がそれぞれリレー光学系７の第１面と最終面を示す。面番号ｓ９は出射瞳位置を示す。
【０１２１】
本実施例に係るリレー光学系７は、以下の式（Ｇ１）から（Ｇ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｇ１）から（Ｇ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝２．０３                    ・・・（Ｇ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．７４            ・・・（Ｇ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝０．６５        ・・・（Ｇ３）
νＧ１＝６７．８３                      ・・・（Ｇ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｇ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝−０．０８            ・・・（Ｇ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．５７              ・・・（Ｇ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝１１．２０                    ・・・（Ｇ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝９．５４                    ・・・（Ｇ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６                ・・・（Ｇ１０）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４５                  ・・・（Ｇ１１）
ｆ１／ｆ１２＝１．０５                    ・・・（Ｇ１２）
【０１２２】
図１４は、本実施例に係るリレー光学系７の収差図であり、２次像面における収差を示している。図１４（ａ）は球面収差図であり、図１４（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１４（ｃ）は非点収差図であり、図１４（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１４（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１４（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【０１２３】
［実施例７］
図１５は、本実施例に係るリレー光学系８のレンズ構成を示す断面図である。リレー光学系８では、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２からなる光学系の出射瞳位置Ｐは、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に位置している。
【０１２４】
第１レンズ群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１から構成されていて、接合レンズＣＬ１は、物体側から、物体側に凹面を向けた正パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ１）と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ２）とからなる。
【０１２５】
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負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ３）と、両凹レンズ（レンズＬ４）と両凸レンズ（レンズＬ５）からなる接合レンズＣＬ２と、から構成されている。
【０１２６】
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正パワーを持つ第３−１レンズ群と、負パワーを持つ第３−２レンズ群から構成されている。第３−１レンズ群は、接合レンズＣＬ３から構成されていて、接合レンズＣＬ３は、物体側から順に、正パワーを持つ両凸レンズ（レンズＬ６）と、物体側に凹面を向けた負パワーを持つメニスカスレンズ（レンズＬ７）から構成されている。第３−２レンズ群は、接合レンズＣＬ４から構成されていて、接合レンズＣＬ４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Ｌ８）と、物体側に平面を向けた平凹レンズ（レンズＬ９）から構成されている。
【０１２７】
以下、本実施例に係るリレー光学系８の各種データについて記載する。
像（二次像ＩＭ２）側の開口数ＮＡ、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ１、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の合成焦点距離ｆ１２、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離（つまり、第３−１レンズ群と第３−２レンズ群の合成焦点距離）ｆ３、第３−１レンズ群の焦点距離ｆ３−１、第３−２レンズ群の焦点距離ｆ３−２は、それぞれ以下のとおりである。
ＮＡ＝０．０８    β＝１．０
ｆ１＝１１０．８ｍｍ
ｆ２＝４５３．２ｍｍ
ｆ３＝１５６．５ｍｍ
ｆ１２＝１５６．５ｍｍ
ｆ３−１＝１２５．４ｍｍ
ｆ３−２＝−３１０ｍｍ
【０１２８】
リレー光学系８のレンズデータは、以下のとおりである。
リレー光学系８
ｓ       ｒ       ｄ       ｎｄ       νｄ
s1(IM1) INF      64.61    1
s2    -577.5053   5.00    1.497     81.54
s3     -44.6177   4.92    1.65412   39.68
s4     -49.518   77.00    1
s5     -17.3924  16.54    1.8061    40.92
s6     -26.3387   0.50    1
s7    -305.9676  10.12    1.65412   39.68
s8      56.2914   7.95    1.43875   94.93
s9     -49.1772  50.48    1
s10     INF      19.52    1
s11     61.8189   8.00    1.43875   94.93
s12    -58.1592   6.00    1.6134    44.27
s13   -154.0789   1.00    1
s14     55.4299  10.00    1.7859    44.2
s15     INF       6.00    1.741     52.64
s16     37.1094 116.45    1
s17(IM2)INF       0.00    1
【０１２９】
本実施例では、面番号ｓ１、ｓ１７はそれぞれ一次像面、二次像面を示し、面番号ｓ２、ｓ１６がそれぞれリレー光学系８の第１面と最終面を示す。面番号ｓ１０は出射瞳位置を示す。
【０１３０】
本実施例に係るリレー光学系８は、以下の式（Ｈ１）から（Ｈ１２）で示されるように、条件式（１）から（１２）を満たしている。なお、式（Ｈ１）から（Ｈ１２）はそれぞれ条件式（１）から（１２）に対応している。
ｆ１／ｄ１＝１．７０                    ・・・（Ｈ１）
ｅｘｐ１２／ｆ１２＝０．５４            ・・・（Ｈ２）
Ｍ×ｎｄＧ２／｜Ｒ２｜＝１．６６        ・・・（Ｈ３）
νＧ１＝８１．５４                      ・・・（Ｈ４）
νＧ２＝９４．９３                      ・・・（Ｈ５）
ｅｘｐ１２３／ｆ３＝０．１２            ・・・（Ｈ６）
ｆ３−１／ｆ３−２＝−０．４０              ・・・（Ｈ７）
Ｒｂ／Ｒｃ＝２．７８                    ・・・（Ｈ８）
Ｒｂ／Ｒａ＝２．４９                    ・・・（Ｈ９）
νＧａ−νＧｂ＝５０．６６              ・・・（Ｈ７）
Ｌ２３／ｆ１２＝０．４５                  ・・・（Ｈ１１）
ｆ１／ｆ１２＝０．７１                    ・・・（Ｈ１２）
【０１３１】
図１６は、本実施例に係るリレー光学系８の収差図であり、２次像面における収差を示している。図１６（ａ）は球面収差図であり、図１６（ｂ）は正弦条件違反量を示す図であり、図１６（ｃ）は非点収差図であり、図１６（ｄ）は像高比０．６７の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１６（ｅ）は像高比０．８の位置におけるＹ方向のコマ収差図であり、図１６（ｆ）は像高比０．６７の位置におけるＸ方向のコマ収差図である。いずれの状態でも各収差が良好に補正されていることが示されている。
【０１３２】
［実施例８］
図１７は、本実施例に係る顕微鏡装置１００の構成を例示した図である。顕微鏡装置１００は、試料保持部材ＳＨに保持された試料ＳＰから生じる蛍光を検出して、試料ＳＰの蛍光画像を取得する蛍光顕微鏡装置である。顕微鏡装置１００は、ディスク走査装置３０の回転ディスクを交換または挿脱することで、観察法を共焦点蛍光観察法と通常の蛍光観察法との間で切り替えることができる。
【０１３３】
顕微鏡装置１００は、光源ユニット１０と、結像光学系２０と、ディスク走査装置３０と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ４０とを備えている。
【０１３４】
光源ユニット１０は、試料ＳＰを励起するための励起光を供給するユニットであり、光源装置１１と、光ファイバー１２と、光源ユニット１０をディスク走査装置３０に接続するための接続部１３とを備えている。光源装置１１は、例えば、水銀ランプやキセノンランプなどの、白色光を発光する光源を備えている。
【０１３５】
結像光学系２０は、試料ＳＰから生じる蛍光を集光して試料ＳＰの光学像（一次像ＩＭ１）を形成する光学系であり、対物レンズ２１と、結像レンズ２２と、直角プリズム２３とを備えている。対物レンズ２１は、図示しないレボルバに保持されていて、レボルバに保持された異なる光学的仕様（例えば、倍率など）を有する他の対物レンズと適宜切り換えて使用される。
ＣＣＤカメラ４０は、試料ＳＰを撮像する撮像装置である。ＣＣＤカメラ４０は、撮像素子としてＣＣＤ４１を備えている。
【０１３６】
ディスク走査装置３０は、光源ユニット１０、結像光学系２０、及びＣＣＤカメラ４０と組み合わせて使用される、顕微鏡装置１００から取り外し可能に構成された装置である。ディスク走査装置３０は、レンズ３１と、蛍光ミラーユニット３２と、回転ディスク３６と、ミラー３７と、リレー光学系ＲＬとを備えている。
【０１３７】
ディスク走査装置３０は、試料ＳＰの一次像ＩＭ１が形成される結像光学系２０の焦点面に回転ディスク３６のディスク表面３６Ｓが位置するように、配置される。
【０１３８】
レンズ３１は、光源ユニット１０から出射された白色光を蛍光ミラーユニット３２に導くレンズである。蛍光ミラーユニット３２は、白色光から励起波長を有する光（つまり、励起光）を選択的に試料ＳＰに導くとともに、試料ＳＰから生じた蛍光をＣＣＤカメラ４０に導くものである。蛍光ミラーユニット３２は、励起光を透過させる励起フィルタ３３と、励起光を反射し且つ蛍光を透過させる光分離手段（光路分割素子）であるダイクロイックミラー３４と、励起光を遮断するバリアフィルタ３５とからなっている。
【０１３９】
回転ディスク３６は、図示しない駆動手段（例えば、モータなど）によってディスク表面３６Ｓと直交する回転軸ＡＲ周りに回転するように構成されている。回転ディスク３６は、ディスク表面３６Ｓに、光を遮断する遮光部と光を透過させる透過部とを備えている。回転ディスク３６を光路から取り除くことで、観察法が共焦点蛍光観察から通常の蛍光観察に切り換わる。
ミラー３７は、ディスク走査装置３０をコンパクトに構成するために光を偏向させる偏向ミラーである。
【０１４０】
リレー光学系ＲＬは、ディスク表面３６Ｓに形成された試料ＳＰの光学像（一次像ＩＭ１）をＣＣＤカメラ４０にリレーして二次像を結像させる顕微鏡装置用のリレー光学系であり、例えば、実施例１から実施例７のいずれかのリレー光学系である。
【０１４１】
リレー光学系ＲＬは、回転ディスク３６側から順に、正パワーを有する前群ＦＧと、正パワーを有する後群ＲＧとからなり、前群ＦＧと後群ＲＧの間の光束が略平行光束となるように構成されている。より詳細には、結像光学系２０によってディスク表面３６Ｓに集光した試料ＳＰからの光が前群ＦＧと後群ＲＧの間で略平行光束となるように構成されている。
【０１４２】
リレー光学系ＲＬの前群ＦＧは、回転ディスク３６側から順に、正パワーを有する第１レンズ群Ｇ１と、正パワーを有する第２レンズ群Ｇ２とからなる。第２レンズ群Ｇ２は、最も物体側に、物体側に凹面を向けたレンズを含んでいる。そして、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に、蛍光ミラーユニット３２が配置されている。これにより、光源装置１１から出射した励起光は、蛍光ミラーユニット３２により第１レンズ群Ｇ１を介して回転ディスク３６に導かれる。一方、リレー光学系ＲＬの後群ＲＧは、正パワーを有する第３レンズ群Ｇ３から構成されている。また、リレー光学系ＲＬは、上述した条件式（１）及び（２）を満たしている。
【０１４３】
以上のように構成された顕微鏡装置１００では、光源ユニット１０から出射された励起光を含む白色光は、ディスク走査装置３０に入射してレンズ３１によって蛍光ミラーユニット３２に導かれる。蛍光ミラーユニット３２では、励起フィルタ３３及びダイクロイックミラー３４により白色光から励起光が選択され、選択された励起光が第１レンズ群Ｇ１に導かれる。第１レンズ群Ｇ１は、励起光をコリメートして高速に回転する回転ディスク３６に照射する。回転ディスク３６の透過部を通過した励起光は、直角プリズム２３及び結像レンズ２２により対物レンズ２１の瞳位置に集光し、その後、対物レンズ２１を介して試料ＳＰに照射される。これにより、ケーラー照明が実現される。なお、ディスク表面３６Ｓと試料ＳＰは光学的に共役な関係にある。このため、試料ＳＰには、回転ディスク３６の回転により時々刻々と変化する透過部のパターンが随時投影される。
【０１４４】
励起光が照射されることにより試料ＳＰから生じた蛍光は、結像光学系２０に入射する。結像光学系２０は、蛍光を集光させて結像光学系２０の像側焦点面であるディスク表面３６Ｓに試料ＳＰの一次像ＩＭ１を形成する。一次像ＩＭ１を構成している蛍光のうち対物レンズ２１の焦点面以外から生じた蛍光は、回転ディスク３６の遮光部に入射し、遮光部によって遮断される。一方、対物レンズ２１の焦点面から生じて回転ディスク３６の透過部を通過した蛍光は、第１レンズ群Ｇ１を通過して蛍光ミラーユニット３２に入射する。
【０１４５】
蛍光ミラーユニット３２には、試料ＳＰやレンズ等で反射した励起光が蛍光とともに入射するが、蛍光ミラーユニット３２に入射した励起光は、ダイクロイックミラー３４及びバリアフィルタ３５により遮断される。そして、蛍光ミラーユニット３２を通過した蛍光は、第２レンズ群Ｇ２に入射して略平行光束に変換されて出射される。その後、蛍光は、ミラー３７で反射して、略平行光束として後群ＲＧに入射する。後群ＲＧは、蛍光をＣＣＤ４１上に集光させて、二次像ＩＭ２を形成する。最後に、入射した蛍光をＣＣＤ４１が電気信号に変換して、ＣＣＤカメラ４０が試料ＳＰの共焦点蛍光画像を取得する。
【０１４６】
顕微鏡装置１００では、対物レンズ２１の焦点面と光学的に共役な位置に配置された回転ディスク３６が高速に回転することで、対物レンズ２１の焦点面に位置する試料ＳＰを高速に走査することができる。このため、高いコントラストと分解能を有する共焦点蛍光画像を、高速に取得することができる。
【０１４７】
また、顕微鏡装置１００では、遮光部を有する回転ディスク３６を、遮光部を有しないディスクに交換することによって、または、遮光部を有する回転ディスク３６を取り除くことによって通常の蛍光観察を行うことができる。従って、簡単な操作によって、観察法を共焦点蛍光観察と通常の蛍光観察との間で切り換えることができる。このため、像の明るさが優先される観察部位を見つける作業や図示しない接眼部を用いた目視観察を行う場合には通常の蛍光観察を行い、画像を取得する場合には共焦点蛍光観察を行うといった使い分けがなされても良い。
【０１４８】
さらに、リレー光学系ＲＬは光路分割素子が光路中に挿入された状態であっても良好な光学性能を維持することができるように構成されている。このため、顕微鏡装置１００によれば、良好な光学性能を実現することができる。
【０１４９】
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。リレー光学系は、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、本発明のリレー光学系は、リレー光学系全系の倍率が０．９倍から４倍で、また、開口数が０．０５以上を有する場合にも好適に適用可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１、２、３、４、５、６、７、８、ＲＬ        リレー光学系
１０        光源ユニット
１１        光源装置
１２        光ファイバー
１３        接続部
２０        結像光学系
２１        対物レンズ
２２        結像レンズ
２３        直角プリズム
３０        ディスク走査装置
３１、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７、Ｌ８、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７        レンズ
３２        蛍光ミラーユニット
３３        励起フィルタ
３４        ダイクロイックミラー
３５        バリアフィルタ
３６        回転ディスク
３６Ｓ      ディスク表面
３７        ミラー
４０        ＣＣＤカメラ
４１        ＣＣＤ
１００      顕微鏡装置
ＡＲ        回転軸
ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５        接合レンズ
Ｆ１、Ｆ２  光学フィルタ
ＦＧ        前群
Ｇ１        第１レンズ群
Ｇ２        第２レンズ群
Ｇ３        第３レンズ群
ＩＭ１      一次像
ＩＭ２      二次像
Ｐ          出射瞳位置
ＲＧ        後群
ＳＨ        試料保持部材
ＳＰ        試料
【図１】
0006512851.tif 000002
【図２】
0006512851.tif 000003
【図３】
0006512851.tif 000004
【図４】
0006512851.tif 000005
【図５】
0006512851.tif 000006
【図６】
0006512851.tif 000007
【図７】
0006512851.tif 000008
【図８】
0006512851.tif 000009
【図９】
0006512851.tif 000010
【図１０】
0006512851.tif 000011
【図１１】
0006512851.tif 000012
【図１２】
0006512851.tif 000013
【図１３】
0006512851.tif 000014
【図１４】
0006512851.tif 000015
【図１５】
0006512851.tif 000016
【図１６】
0006512851.tif 000017
【図１７】
0006512851.tif 000018