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公開番号2025021723
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2023125640
出願日2023-08-01
発明の名称焦点距離可変レンズ装置
出願人株式会社ミツトヨ
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類G02B 13/00 20060101AFI20250206BHJP(光学)
要約【課題】スキャンレンジを広く確保できる焦点距離可変レンズ装置を提供する。
【解決手段】焦点距離可変レンズ装置1は、焦点距離を変化させる焦点距離可変光学系10Aと、対象物Wで反射されて焦点距離可変光学系10Aを通過した通過光を分岐光L1,L2に分岐させるビームスプリッタ15と、分岐光L1,L2をそれぞれ集光する結像レンズ16,17と、結像レンズ16により集光された分岐光L1を受光することで対象物Wを撮像する撮像素子21と、結像レンズ17により集光された分岐光L2を受光することで対象物Wを撮像する撮像素子22と、を備え、撮像素子21から結像レンズ16までの光軸上の撮像距離D1と、撮像素子22から結像レンズ17までの光軸上の撮像距離D2とは、互いに異なる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
焦点距離を変化させる焦点距離可変光学系と、
対象物で反射されて前記焦点距離可変光学系を通過した通過光を第１分岐光および第２分岐光に分岐させるビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタによる分岐前の前記通過光を集光する、または、前記第１分岐光および前記第２分岐光をそれぞれ集光する、１以上の結像レンズと、
集光された前記第１分岐光を受光することで前記対象物を撮像する第１撮像素子と、
集光された前記第２分岐光を受光することで前記対象物を撮像する第２撮像素子と、を備え、
前記第１撮像素子から前記第１撮像素子の直前に配置された前記結像レンズまでの光軸上の距離である第１撮像距離と、前記第２撮像素子から前記第２撮像素子の直前に配置された前記結像レンズまでの光軸上の距離である第２撮像距離とは、互いに異なる、焦点距離可変レンズ装置。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記第１撮像素子で結像する像の合焦位置である第１合焦位置の変動範囲と、前記第２撮像素子で結像する像の合焦位置である第２合焦位置の変動範囲との間には、光軸上の隙間が存在する、請求項１に記載の焦点距離可変レンズ装置。
【請求項３】
前記第１撮像素子で結像する像の合焦位置である第１合焦位置の変動範囲と、前記第２撮像素子で結像する像の合焦位置である第２合焦位置の変動範囲とは、光軸上で互いに連続している、請求項１に記載の焦点距離可変レンズ装置。
【請求項４】
前記第２撮像素子を前記第２分岐光の入射方向に沿って移動させる移動機構をさらに備える、請求項１に記載の焦点距離可変レンズ装置。
【請求項５】
前記焦点距離可変光学系は、
対物レンズと、
前記対物レンズからの光を集光して中間像を形成する中間結像レンズと、
前記結像レンズと共に前記中間像を無限遠にリレーするリレーレンズと、
前記リレーレンズと前記１以上の結像レンズとの間に配置され、入力される駆動信号に応じて屈折率が周期的に変化する焦点距離可変レンズと、を備え、
前記焦点距離可変レンズの前側主点は、前記対物レンズの射出瞳との間に共役関係を有する、請求項１に記載の焦点距離可変レンズ装置。
【請求項６】
前記焦点距離可変光学系は、前記対物レンズの後側焦点かつ前記中間結像レンズの前側焦点に配置される絞りをさらに備える、請求項５に記載の焦点距離可変レンズ装置。
【請求項７】
前記第１撮像素子から出力される第１画像と、前記第２撮像素子から出力される第２画像との大きさを互いに揃える画像処理部をさらに備える、請求項５に記載の焦点距離可変レンズ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離可変レンズ装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、屈折率分布型の焦点距離可変レンズである液体共振式レンズが開発されており、この液体共振式レンズを対物レンズと組み合わせて構成された顕微鏡システムとしての焦点距離可変レンズ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この焦点距離可変レンズ装置では、駆動信号に応じて液体共振式レンズの屈折率が周期的に変化することで合焦位置が周期的に変動するため、機械的なレンズ駆動手段を用いずに光軸方向に広い範囲で合焦画像を取得することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－０７４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の焦点距離可変レンズ装置において、合焦位置の変動範囲（すなわち合焦画像を取得可能な光軸方向のスキャンレンジ）は、対物レンズの光学倍率に応じて決定され、対物レンズの光学倍率が高いほど、スキャンレンジは小さくなる。このため、高分解能を求められる検査等を行う場合など、使用する対物レンズの倍率が高い程、スキャンレンジが狭くなるという問題がある。
本発明の目的は、スキャンレンジを広く確保できる焦点距離可変レンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る焦点距離可変レンズ装置は、焦点距離を変化させる焦点距離可変光学系と、対象物で反射されて前記焦点距離可変光学系を通過した通過光を第１分岐光および第２分岐光に分岐させるビームスプリッタと、前記ビームスプリッタによる分岐前の前記通過光を集光する、または、前記第１分岐光および前記第２分岐光をそれぞれ集光する１以上の結像レンズと、集光された前記第１分岐光を受光することで前記対象物を撮像する第１撮像素子と、集光された前記第２分岐光を受光することで前記対象物を撮像する第２撮像素子と、を備え、前記第１撮像素子から前記第１撮像素子の直前に配置された前記結像レンズまでの光軸上の距離である第１撮像距離と、前記第２撮像素子から前記第２撮像素子の直前に配置された前記結像レンズまでの光軸上の距離である第２撮像距離とは、互いに異なる。
【０００６】
このような構成では、第１撮像素子で結像する像の合焦位置（以下、第１合焦位置）の変動範囲と、第２撮像素子で結像する像の合焦位置（以下、第２合焦位置）の変動範囲とは、光軸上で互いに異なる位置に配置される。このため、第１合焦位置および第２合焦位置の各変動範囲を合わせた範囲は、各変動範囲の単独範囲よりも広い。よって、合焦画像を取得可能なスキャンレンジを従来よりも広く確保することができる。
【０００７】
本発明の一態様において、前記第１撮像素子で結像する像の合焦位置である第１合焦位置の変動範囲と、前記第２撮像素子で結像する像の合焦位置である第２合焦位置の変動範囲との間には、光軸上の隙間が存在してもよい。
【０００８】
本発明の一態様において、前記第１撮像素子で結像する像の合焦位置である第１合焦位置の変動範囲と、前記第２撮像素子で結像する像の合焦位置である第２合焦位置の変動範囲とは、光軸上で互いに連続してもよい。
【０００９】
本発明の一態様に係る焦点距離可変レンズ装置は、前記第２撮像素子を前記第２分岐光の入射方向に沿って移動させる移動機構をさらに備てもよい。
このような構成では、第１撮像距離と第２撮像距離との差を容易に変更することができる。
【００１０】
本発明の一態様において、前記焦点距離可変光学系は、対物レンズと、前記対物レンズからの光を集光して中間像を形成する中間結像レンズと、前記結像レンズと共に前記中間像を無限遠にリレーするリレーレンズと、前記リレーレンズと前記１以上の結像レンズとの間に配置され、入力される駆動信号に応じて屈折率が周期的に変化する焦点距離可変レンズと、を備え、前記焦点距離可変レンズの前側主点は、前記対物レンズの射出瞳との間に共役関係を有することが好ましい。
このような構成では、第１合焦位置および第２合焦位置が変化しても、第１撮像素子および第２撮像素子のそれぞれに入射する像の倍率は一定になる。これにより、第１合焦位置および第２合焦位置を変化させながらの観察が容易になる。
（【００１１】以降は省略されています）

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