JP7163076B2 - 観察装置 - Google Patents
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Description
本発明の別の態様における観察装置は、物体を観察する観察装置において、前記物体からの光を結像する対物レンズであって、物体側から順に、物体側に凹面を向けた単レンズと、該対物レンズの射出側の開口数を変更する可変開口絞りと、を含む正の屈折力を有するレンズ群から構成され、該対物レンズの倍率が4倍以上20倍以下である対物レンズと、前記対物レンズにより結像された前記物体の像を画像信号に変換する撮像装置と、前記撮像装置で得られた前記画像信号を元に電子変倍を行うことによって観察範囲を変更する観察範囲変更処理を行う観察範囲変更装置と、前記観察範囲変更処理に応じて前記可変開口絞りを制御する制御装置と、を含み、前記対物レンズは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側に配置された、前記単レンズ及び前記可変開口絞りを含む正の屈折力を有する第1レンズ群と、レンズ面間隔が最も長い部分を境として像側に配置された、正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、前記単レンズの焦点距離をfa、物体面から前記可変開口絞りまでのレンズ群の焦点距離をfGS、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第1レンズ群内での最大光線高をShg1、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第2レンズ群での最大光線高をShg2としたとき、3≦|fa/fGS|≦10、0.2≦|Shg1/Shg2|≦0.8の条件式を満たし、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記可変開口絞りの大きさは、前記撮像装置により生成され、前記撮像装置の撮像素子の対角長により決まる観察可能な範囲内に含まれる前記画像信号を、前記撮像装置の有する画素数より少ない画素数を有するモニタに表示するときに、必要とされる光学系の解像度を実現する大きさである。
本発明の更に別の態様における観察装置は、物体を観察する観察装置において、前記物体からの光を結像する対物レンズであって、物体側から順に、物体側に凹面を向けた単レンズと、該対物レンズの射出側の開口数を変更する可変開口絞りと、を含む正の屈折力を有するレンズ群から構成され、該対物レンズの倍率が4倍以上20倍以下である対物レンズと、前記対物レンズにより結像された前記物体の像を画像信号に変換する撮像装置と、前記撮像装置で得られた前記画像信号を元に電子変倍を行うことによって観察範囲を変更する観察範囲変更処理を行う観察範囲変更装置と、前記観察範囲変更処理に応じて前記可変開口絞りを制御する制御装置と、を含み、前記対物レンズは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側に配置された、前記単レンズ及び前記可変開口絞りを含む正の屈折力を有する第1レンズ群と、レンズ面間隔が最も長い部分を境として像側に配置された、正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、前記単レンズの焦点距離をfa、物体面から前記可変開口絞りまでのレンズ群の焦点距離をfGS、前記可変開口絞りを最も拡げたときの前記対物レンズの入射側の開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAL、ΦL、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記対物レンズの入射側の前記開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAS、ΦSとしたとき、3≦|fa/fGS|≦10、0.3≦(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)≦0.8の条件式を満たし、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記可変開口絞りの大きさは、前記撮像装置により生成され、前記撮像装置の撮像素子の対角長により決まる観察可能な範囲内に含まれる前記画像信号を、前記撮像装置の有する画素数より少ない画素数を有するモニタに表示するときに、必要とされる光学系の解像度を実現する大きさである。
3≦|fa/fGS|≦10 ・・・(1)
1.5≦|Lhg1/Lhg2|≦3.5 ・・・(2)
0.2≦|Shg1/Shg2|≦0.8 ・・・(3)
0.3≦(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)≦0.8 ・・・(4)
以下、本発明の対物レンズ2の構成の実施例について具体的に説明する。
図3は、本実施例に係る対物レンズ2aの断面図である。対物レンズ2aは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側の第1レンズ群G1と像側の第2レンズ群G2とにわけられる二つのレンズ群から構成される。
s r d nd vd
1 -9.2327 9.2968 1.883 40.76
2 -15.4571 0.2424 1
3 -28.8411 9.4622 1.43875 94.66
4 -14.3165 0.2000 1
5 -62.0701 6.0200 1.43875 94.66
6 -27.8738 0.2000 1
7 -1096.6506 6.8118 1.43875 94.66
8 -42.4702 0.2000 1
9 9291.3843 12.8532 1.43875 94.66
10 -25.3849 3.0000 1.63775 42.41
11 144.6885 12.0010 1.43875 94.66
12 -39.5201 0.2000 1
13 95.2340 3.0000 1.63775 42.41
14 40.3103 13.4871 1.43875 94.66
15 -70.6084 0.11 1
16 INF 5.0000 1
17 176.3671 3.0000 1.63775 42.41
18 33.3026 9.7525 1.43875 94.66
19 -189.2251 0.8852 1
20 -412.4946 3.0000 1.673 38.15
21 125.3108 0.2000 1
22 34.1104 6.2868 1.48749 70.23
23 20.3892 17.6210 1.738 32.26
24 26.4175 9.1703 1
25 35.4405 3.1972 1.63775 42.41
26 270.1694 0.2000 1
27 36.1718 2 1.497 81.54
28 42.6134 5.1879 1
29 -15.5207 2 1.497 81.54
30 16.5194 3.4395 1.63775 42.41
31 47.5260 110 1
32 97.5476 9 1.48749 70.23
33 INF 9.72 1
34 -53.1641 10.2937 1.65412 39.68
35 -175.5686 10.6875 1.5927 35.31
36 -58.8915 1.125 1
37 106.7231 13.59 1.497 81.54
38 -130.0601 6.075 1.65412 39.68
39 67.3672 1.8225 1
40 76.0016 12.465 1.43875 94.93
41 -222.9131 2.3287 1
42 77.3764 10.6875 1.48749 70.23
43 INF 68.6584 1
ここで、sは面番号を、rは曲率半径(mm)を、dは面間隔(mm)を、ndはd線に対する屈折率を、vdはアッベ数を示す。面番号s1は、第1レンズ群G1が有する最も物体側の単レンズL1の第1面を示す。また、面番号s16は、可変開口絞り4の位置を示している。また、面間隔d31は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の間隔を示している。
β=-9.9998
NA=0.95、h=2.8
NA=0.4、h=13.7
|fa/fGS|=4.15 ・・・(A1)
|Lhg1/Lhg2|=1.80 ・・・(A2)
|Shg1/Shg2|=0.32 ・・・(A3)
(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)=0.48・・・(A4)
fa=-86.6695(mm)
fGS=20.8805(mm)
Lhg1=-24.605(mm)
Lhg2=13.656(mm)
Shg1=-9.128(mm)
Shg2=28.915(mm)
NAL=0.95
ΦL=0.28(mm)
NAS=0.4
ΦS=1.373(mm)
図7は、本実施例に係る対物レンズ2bの断面図である。対物レンズ2bは、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2が、有限遠光学系を形成している点において実施例1で説明した対物レンズ2aと異なる。
s r d nd vd
1 -15.7874 13.2030 1.883 40.76
2 -17.4245 0.2000 1
3 -25.0740 7.2662 1.43875 94.66
4 -19.0267 0.2000 1
5 -64.3046 6.8340 1.43875 94.66
6 -29.4799 0.2000 1
7 -117.2814 5.6382 1.43875 94.66
8 -45.0975 0.2000 1
9 44.5879 17.8815 1.43875 94.66
10 -39.5690 2 1.63775 42.41
11 67.8914 12.9710 1.43875 94.66
12 -49.2804 0.2000 1
13 64.4278 2 1.63775 42.41
14 22.0518 15.3764 1.43875 94.66
15 -225.5900 2.61 1
16 INF 2.5000 1
17 48.5822 2 1.63775 42.41
18 20.7164 12.2900 1.43875 94.66
19 -87.6362 1.7451 1
20 -73.6626 2 1.673 38.15
21 88.9031 10.0784 1
22 -23.2057 2 1.48749 70.23
23 -87.5439 7.1224 1.738 32.26
24 -28.6909 0.2000 1
25 116.0267 4.7829 1.63775 42.41
26 -105.5646 28.0817 1
27 -24.7390 2 1.497 81.54
28 -49.0927 8.2741 1
29 -21.4764 2 1.497 81.54
30 -638.2134 3.2198 1.63775 42.41
31 -21.6251 1.5 1
32 16.6718 3.4023 1.48749 70.23
33 45.5680 5.5449 1
34 -61.3090 2.8133 1.65412 39.68
35 -23.7084 2.2181 1.5927 35.31
36 11.2792 3.1496 1
37 INF 20 1.56883 56.36
38 INF 2.1424 1
39 -59.5450 2.0000 1.497 81.54
40 -46.6395 2.0000 1.65412 39.68
41 36.8452 6.8150 1
42 -151.1060 6.5266 1.43875 94.93
43 -20.1708 0.2000 1
44 -82.8114 6.4615 1.48749 70.23
45 -21.6367 7.5584 1
ここで、sは、面番号を、rは、曲率半径(mm)を、dは、面間隔(mm)を、ndは、d線に対する屈折率を、vdは、アッベ数を示す。面番号s1は、第1レンズ群G1が有する最も物体側の単レンズL101の第1面を示す。また、面番号s16は、可変開口絞り4の位置を示している。また、面間隔d26は、第1レンズ群G1と第2レンズ群G2の間の間隔を示している。
β=-10
NA=0.95、h=2.8
NA=0.4、h=13.7
|fa/fGS|=3.36 ・・・(B1)
|Lhg1/Lhg2|=2.82 ・・・(B2)
|Shg1/Shg2|=0.74 ・・・(B3)
(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)=0.48・・・(B4)
fa=68.4055(mm)
fGS=20.3516(mm)
Lhg1=-25.162(mm)
Lhg2=8.928(mm)
Shg1=-11.06(mm)
Shg2=14.875(mm)
NAL=0.95
ΦL=0.28(mm)
NAS=0.4
ΦS=1.373(mm)
1 光源ユニット
1a 光源
1b レンズ群
2、2a、2b 対物レンズ
3 カメラ
4 可変開口絞り
5 モニタ
6 入力装置
10 制御装置
11 開口数制御部
12 観察範囲変国処理部
13 画像取得部
G1 第1レンズ群
G2 第2レンズ群
Claims (7)
- 物体を観察する観察装置において、
前記物体からの光を結像する対物レンズであって、物体側から順に、物体側に凹面を向けた単レンズと、該対物レンズの射出側の開口数を変更する可変開口絞りと、を含む正の屈折力を有するレンズ群から構成され、該対物レンズの倍率が4倍以上20倍以下である対物レンズと、
前記対物レンズにより結像された前記物体の像を画像信号に変換する撮像装置と、
前記撮像装置で得られた前記画像信号を元に電子変倍を行うことによって観察範囲を変更する観察範囲変更処理を行う観察範囲変更装置と、
前記観察範囲変更処理に応じて前記可変開口絞りを制御する制御装置と、を含み、
前記対物レンズは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側に配置された、前記単レンズ及び前記可変開口絞りを含む正の屈折力を有する第1レンズ群と、レンズ面間隔が最も長い部分を境として像側に配置された、正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、
前記単レンズの焦点距離をfa、物体面から前記可変開口絞りまでのレンズ群の焦点距離をfGS、前記可変開口絞りを最も拡げたときの前記第1レンズ群内での最大光線高をLhg1、前記可変開口絞りを最も拡げたときの前記第2レンズ群での最大光線高をLhg2としたとき、
3≦|fa/fGS|≦10
1.5≦|Lhg1/Lhg2|≦3.5
の条件式を満たす
ことを特徴とする観察装置。 - 物体を観察する観察装置において、
前記物体からの光を結像する対物レンズであって、物体側から順に、物体側に凹面を向けた単レンズと、該対物レンズの射出側の開口数を変更する可変開口絞りと、を含む正の屈折力を有するレンズ群から構成され、該対物レンズの倍率が4倍以上20倍以下である対物レンズと、
前記対物レンズにより結像された前記物体の像を画像信号に変換する撮像装置と、
前記撮像装置で得られた前記画像信号を元に電子変倍を行うことによって観察範囲を変更する観察範囲変更処理を行う観察範囲変更装置と、
前記観察範囲変更処理に応じて前記可変開口絞りを制御する制御装置と、を含み、
前記対物レンズは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側に配置された、前記単レンズ及び前記可変開口絞りを含む正の屈折力を有する第1レンズ群と、レンズ面間隔が最も長い部分を境として像側に配置された、正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、
前記単レンズの焦点距離をfa、物体面から前記可変開口絞りまでのレンズ群の焦点距離をfGS、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第1レンズ群内での最大光線高をShg1、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第2レンズ群での最大光線高をShg2としたとき、
3≦|fa/fGS|≦10
0.2≦|Shg1/Shg2|≦0.8
の条件式を満たし、
前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記可変開口絞りの大きさは、前記撮像装置により生成され、前記撮像装置の撮像素子の対角長により決まる観察可能な範囲内に含まれる前記画像信号を、前記撮像装置の有する画素数より少ない画素数を有するモニタに表示するときに、必要とされる光学系の解像度を実現する大きさである
ことを特徴とする観察装置。 - 物体を観察する観察装置において、
前記物体からの光を結像する対物レンズであって、物体側から順に、物体側に凹面を向けた単レンズと、該対物レンズの射出側の開口数を変更する可変開口絞りと、を含む正の屈折力を有するレンズ群から構成され、該対物レンズの倍率が4倍以上20倍以下である対物レンズと、
前記対物レンズにより結像された前記物体の像を画像信号に変換する撮像装置と、
前記撮像装置で得られた前記画像信号を元に電子変倍を行うことによって観察範囲を変更する観察範囲変更処理を行う観察範囲変更装置と、
前記観察範囲変更処理に応じて前記可変開口絞りを制御する制御装置と、を含み、
前記対物レンズは、レンズ面間隔が最も長い部分を境として物体側に配置された、前記単レンズ及び前記可変開口絞りを含む正の屈折力を有する第1レンズ群と、レンズ面間隔が最も長い部分を境として像側に配置された、正の屈折力を有する第2レンズ群と、から構成され、
前記単レンズの焦点距離をfa、物体面から前記可変開口絞りまでのレンズ群の焦点距離をfGS、前記可変開口絞りを最も拡げたときの前記対物レンズの入射側の開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAL、ΦL、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記対物レンズの入射側の前記開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAS、ΦSとしたとき、
3≦|fa/fGS|≦10
0.3≦(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)≦0.8
の条件式を満たし、
前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記可変開口絞りの大きさは、前記撮像装置により生成され、前記撮像装置の撮像素子の対角長により決まる観察可能な範囲内に含まれる前記画像信号を、前記撮像装置の有する画素数より少ない画素数を有するモニタに表示するときに、必要とされる光学系の解像度を実現する大きさである
ことを特徴とする観察装置。 - 請求項1に記載の観察装置であって、
前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第1レンズ群内での最大光線高をShg1、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記第2レンズ群での最大光線高をShg2としたとき、
0.2≦|Shg1/Shg2|≦0.8
の条件式を満たし、
前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記可変開口絞りの大きさは、前記撮像装置により生成され、前記撮像装置の撮像素子の対角長により決まる観察可能な範囲内に含まれる前記画像信号を、前記撮像装置の有する画素数より少ない画素数を有するモニタに表示するときに、必要とされる光学系の解像度を実現する大きさである
ことを特徴とする観察装置。 - 請求項1又は請求項4に記載の観察装置であって、
前記可変開口絞りを最も拡げたときの前記対物レンズの入射側の開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAL、ΦL、前記可変開口絞りを観察可能な範囲内で最も狭めたときの前記対物レンズの入射側の前記開口数、前記観察範囲の半径をそれぞれ、NAS、ΦSとしたとき、
0.3≦(NAL*ΦL)/(NAS*ΦS)≦0.8
の条件式を満たす
ことを特徴とする観察装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の観察装置であって、
前記第1レンズ群と、前記第2レンズ群とが無限遠光学系を形成している
ことを特徴とする観察装置。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の観察装置であって、
前記第1レンズ群と、前記第2レンズ群とが有限遠光学系を形成していることを特徴とする観察装置。
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