JP2015069207A - 光学撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】全長が短く、高い撮像品質を持つ光学撮像システムの提供。【解決手段】主対物レンズ２０と、縮小光学ユニットとを備え、縮小光学ユニットは正の屈折力を有する第１のレンズ２２、及び負の屈折力を有する第２のレンズ２１からなり、第１のレンズ２２は第１のアッベ数を有する第１の材料から製造され、第２のレンズ２１は第２のアッベ数を有する第２の材料から製造され、第１のアッベ数は第２のアッベ数より大きい。レンズ系は、波長λの範囲４８０ｎｍ≰λ≰６６０ｎｍ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して以下の関係式を満たす。ｆe＝第１の主平面Ｈに対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離；ｆλ＝第１の主平面Ｈに対する、波長λに関する対象側焦点距離；ｆe‘＝第２の主平面Ｈ‘に対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離【選択図】図１

Description

本発明は対象平面の画像を生成するための光学撮像システム、特に顕微鏡に関し、これは主対物レンズと、主対物レンズと対象平面との間の縮小光学ユニットとを備え、光軸に沿って位置合わせされたレンズ系を備えている。縮小光学ユニットは、正の屈折力を有する第１のレンズ、及び負の屈折力を有する第２のレンズを備えている。レンズ系によって、対象側の第１の主平面及び画像側の第２の主平面が画定される。この光学撮像システムは、レンズ系を通過する観察用光線経路を、観察用光線経路が第１の主平面及び第２の主平面それぞれにおいてレンズ系の光軸から特定の距離に位置するように画定する。

光学撮像システム、特にステレオ手術用顕微鏡を通して対象を観察する場合、光学撮像システムの主対物レンズと観察される対象（例えば眼）との間の光線経路に、広角光学ユニットを導入できる。これにより、眼底の観察が可能となる。この広角光学ユニットに加えて、縮小光学ユニットを広角光学ユニットと光学撮像システムの主対物レンズとの間の光線経路内へと枢動させて、広角光学ユニットを光学撮像システム（例えば手術用顕微鏡）に適合させることができる。

特許文献１は、選択的に追加可能な光学ユニットを用いて眼底の画像を生成できる眼科手術のための広角観察用顕微鏡を開示している。この顕微鏡はレンズ系を備え、このレンズ系は主対物レンズと、この主対物レンズの上流に配置されたレンズとを備えている。

この顕微鏡の欠点は、広角観察における撮像品質が理想的ではないことである。主対物レンズと観察される対象との間の距離が小さいために、光線経路に付与できる焦点距離が極めて短くなる。広角光学ユニットは、光線経路に導入できる更なる縮小光学ユニットを用いて顕微鏡に適合させることができるが、これは撮像品質の低下という欠点に結びつく。

上記のような光学的な欠点に加えて、特許文献１の光学撮像システムは、設備の長さが比較的長い。ユーザ（例えば外科医）が光学撮像システムを用いて対象（例えば患者の眼）に対して作業を行う際に、ユーザにとって不必要に邪魔にならないようにするために、縮小光学ユニットの設備の長さはごく短いものであるべきであり、また主対物レンズに可能な限り近接して配置されるべきである。

欧州特許第１２２７３５５Ｂ１号

本発明の目的は、主対物レンズの上流で縮小光学ユニットを使用する際に極めて高い撮像品質を達成できる光学撮像システムを提供することである。本発明の更なる目的は、設備の長さが短い撮像システムを提供することである。

本発明によると、上記目的は、縮小光学ユニットの第１のレンズを第１のアッベ数を有する第１の材料から製造し、縮小光学ユニットの第２のレンズを第２のアッベ数を有する第２の材料から製造し、第１のアッベ数を第２のアッベ数より大きくすることによって達成される。ここでレンズ系は、波長λの範囲４８０ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して以下の関係式が満たされるように構成される：

ここで：
Ｂ＝第１の主平面Ｈにおける観察用光線経路と光軸との間の距離；
ｆ_e＝第１の主平面Ｈに対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離；
ｆ_λ＝第１の主平面Ｈに対する、波長λに関する対象側焦点距離；
ｆ_e‘＝第２の主平面Ｈ‘に対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離
である。

項「０．５‘」の単位は、角度の分である。

４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの全波長λ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して以下の条件：

が満たされるようにレンズ系を構成すると、観察用光線経路に関する撮像品質は、コントラストを低減する厄介な収差を補正できる程度に良好となり、波長λの範囲全体に亘って変わることなく高いコントラスト及び高い画像品質が達成される。

本発明の一実施形態では、第１の材料及び第２の材料は、第１のアッベ数と第２のアッベ数との間の差が１６〜２２となるように選択される。

レンズ系を設計する際、正の屈折力を有するレンズの第１の材料及び負の屈折力を有するレンズの第２の材料を、これら２つの材料のアッベ数の差が１６〜２２となるように選択すると特に有利であることが分かった。これを用いると、上述の条件を良好に満たすことができ、低い色角度偏差を維持しながら全波長範囲に亘って極めて良好なコントラストが得られ有利である。特に有利には、正の屈折力を有するレンズを高いアッベ数を有する材料から形成し、負の屈折力を有するレンズを低いアッベ数を有する材料から形成して、これらアッベ数の差を１６〜２２とする。

本発明の更なる実施形態では、第１の材料及び第２の材料は、第１の材料の第１の屈折率が１．６超、第２の材料の第２の屈折率が１．６超となるように選択される。

縮小光学ユニットの第１及び第２のレンズに、高い屈折率、即ち１．６超の屈折率を有する材料を用いることにより、上述の条件を良好に満たすことができる。その結果、極めて良好なコントラスト及び低い色角度偏差を有する良好に補正された画像が得られ有利である。

本発明の更なる実施形態では、第１のレンズを静止させた状態で配置し、第２のレンズを光軸の方向に変位可能に配置する。

主対物レンズから観察される対象平面までの距離は可変であってもよい。その結果、修正された対象平面に対して光学観察装置の焦点を適合させる必要が生じる場合がある。顕微鏡の焦点設定が変化しないようにするために、縮小光学ユニットが焦点合わせを任意に行うことができるようにすると有利である。この任意の焦点合わせは、縮小光学ユニットの第１のレンズを静止させた状態で配置し、第２のレンズが光軸に沿って相対移動できるようにすることにより、比較的容易に達成できる。請求項１に記載の条件を満たすことにより、全焦点合わせ範囲に亘って色角度偏差の良好な補正が保証される。

本発明の更なる実施形態では、第２のレンズを静止させた状態で配置し、第１のレンズを光軸の方向に変位可能に配置する。

縮小光学ユニットの第２のレンズを静止させた状態で配置し、縮小光学ユニットの第１のレンズを光軸の方向に変位可能に配置すると、上記実施形態において説明したものと同一の利点を達成できる。

本発明の更なる実施形態では、縮小光学ユニットを、主対物レンズの上流において光線経路内へと枢動させることができる。

顕微鏡のユーザが縮小光学ユニットを用いて、又はこれを用いずに作業できるようにするために、縮小光学ユニットを簡単に光線経路内に導入できるか又は光線経路から除去できると有利である。その結果、ユーザは、顕微鏡の焦点設定を変化させる必要なしに、２つの焦点面の間を前後に迅速かつ容易に切り替えることができる。有利には、枢動デバイスを用いて、縮小光学ユニットを主対物レンズの上流の光線経路内へ、及びこの光線経路から外へと極めて容易かつ迅速に枢動させることができる。

本発明の更なる実施形態では、中間画像を生成するための更なる光学要素を、縮小光学ユニットの上流の観察用光線経路内に固定し、光学撮像システムの焦点を中間画像上に合わせる。

縮小光学ユニットの上流の光線経路内に、更なる光学要素を導入できる。観察される対象平面は中間画像平面を構成でき、この中間画像平面は更なる光学要素と縮小光学ユニットとの間の光線経路内に空間的に現れる。特に有利には更なる光学要素の導入による撮像品質の低下は、縮小光学ユニットによって色に関して補正でき、これによって極めて高いコントラストを有する画像を画像のオフセット無しに観察できる。

本発明の更なる実施形態では、光学撮像システムは、第１の観察用光線経路及び第２の観察用光線経路を備えるステレオ顕微鏡として実現され、これら第１及び第２の観察用光線経路は、それぞれ第１の主平面Ｈ及び第２の主平面Ｈ‘において、レンズ系の光軸から距離Ｂに位置する。

縮小光学ユニットのレンズは、通常、光軸に対して回転対称に実現される。主対物レンズの光軸と縮小光学ユニットの光軸とが一致することにより、２つの主平面Ｈ、Ｈ‘に対して光軸から距離Ｂの位置に延在する全ての観察用光線経路に関する光学的色補正は、等しく良好である。ステレオ顕微鏡として以上から得られる利点は、単一の縮小光学ユニットによって両観察用光線経路を色に関して等しく良好に補正できる点である。この利点は、２つの主平面Ｈ、Ｈ‘に関して光軸から距離Ｂに案内される更なる観察用光線経路にもそれぞれ適用される。

本発明の更なる利点及び特徴を、以下の図面を使って説明する。

図１は、主対物レンズの上流に固定された縮小光学ユニットを備える本発明による光学撮像システムの第１の例示的実施形態を示す。 図２は、図１による光学撮像システムにおける光線経路の概略図である。 図３は、図１による光学撮像システムの３つの異なる焦点距離に関する４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの波長に関する画像側色角度偏差を示す。

図１は、主対物レンズ２０の上流に固定された縮小光学ユニットを備えた本発明による光学撮像システム１の第１の例示的実施形態を示す。

この例示的実施形態は、眼２を観察するための光学撮像システム１を示す。光学撮像システム１は、右側観察用光線経路３０及び左側観察用光線経路４０を有する立体観察システムとして構成され、光軸２３を有する主対物レンズ２０、右側チューブレンズ３４、左側チューブレンズ４４、右側接眼レンズ３６、左側接眼レンズ４６を備えている。光学撮像システム１は、ここでは図示されていない更なる光学要素を備えていてもよい。

眼科用レンズ３の形態の更なる光学要素、及び２つのレンズの形態の縮小光学ユニットが、主対物レンズ２０と眼２との間の光線経路内に導入されている。主対物レンズ２０のすぐ上流に配置された縮小光学ユニットの第１のレンズは正レンズ２２として実現され、正の屈折力を有する。縮小光学ユニットの第２のレンズは負の屈折力を有するレンズとして、即ち負レンズ２１として実現される。

右側観察用光線経路３０及び左側観察用光線経路４０は眼科用レンズ３を通過して、画像平面１０において交差できる。画像平面１０からの右側観察用光線経路３０は負レンズ２１、正レンズ２２、主対物レンズ２０、右側チューブレンズ３４を通過して、右側接眼レンズ３６に到達する。観察者が右側接眼レンズ３６を通して観察できる接眼レンズ中間画像は、右側観察用光線経路３０内の右側接眼レンズ中間画像平面３５において生成される。画像平面１０からの左側観察用光線経路４０は、負レンズ２１、正レンズ２２、主対物レンズ２０、左側チューブレンズ４４を通して左側接眼レンズ４６へと案内される。ここで観察者が左側接眼レンズ４６を通して観察できる接眼レンズ中間画像は、左側観察用光線経路４０内の左側接眼レンズ中間画像平面４５において生成される。

主対物レンズ２０の下流において、右側観察用光線経路３０は光軸２３に対して平行に延在する。この平行距離をＢで示す。これに対応して、左側観察用光線経路４０も同様に、光軸２３に対して平行に、主対物レンズ２０の下流において距離Ｂに延在する。主対物レンズ２０の下流の２つの観察用光線経路３０、４０の間の平行距離は、ステレオベースＳＢと表すこともでき、このステレオベースＳＢは、距離Ｂの２倍の値を有する。ステレオベースＳＢの典型的な数値は２５ｍｍであってよい。

眼科用レンズ３の焦点距離の典型的な値は、６０ジオプトリ、９０ジオプトリ又は１２０ジオプトリである。眼科用レンズ３の焦点距離が短いと、これは収差が発生する原因となり、この収差は光軸のスペクトル傾斜又は色角度偏差ＣＷＡと呼ばれる。

図１は、色角度偏差ＣＷＡの影響を概略的に示す。色角度偏差ＣＷＡは、光軸２３に対して垂直な接眼レンズ中間画像間の、色に応じた色彩画像オフセットを意味するものとして理解されたい。

対称な設計により、右側接眼レンズ３０及び左側接眼レンズ４０の色角度偏差ＣＷＡは同一の大きさとなるものと考えられる。色角度偏差はまた、単一の観察用光線経路についても発生し得る。右側観察用光線経路３０に関して、３つの副光線、即ち右側赤色副光線３１、右側緑色副光線３２、右側青色副光線３３の形態の３つの波長範囲に関する色角度偏差を示す。左側観察用光線経路４０に関して、左側赤色副光線４１、左側緑色副光線４２、左側青色副光線４３の形態の３つの波長範囲に関する色角度偏差を示す。右側接眼レンズ中間画像平面３５内の右側観察用光線経路３０における右側副光線３１、３２、３３の画像オフセットは、右側接眼レンズ３６を通して見ることができる。左側接眼レンズ中間画像平面４５内の左側観察用光線経路４０における左側副光線４１、４２、４３の画像オフセットは、左側接眼レンズ４６を通して見ることができる。

色補正が行われない場合、色角度偏差ＣＷＡによって引き起こされる画像オフセットはコントラストの低下として知覚され、厄介である。この色彩画像オフセットが眼の解像度限界を超えている場合、観察者は色がついた二重像を知覚する。緑色副光線３２、４２の形態の緑色波長範囲は、接眼レンズの中心に現れる。青色副光線３３、４３の形態の青色波長範囲は、２つの接眼レンズの中心の間の領域内に見ることができる。赤色副光線３１、４１の形態の赤色波長範囲は、接眼レンズの中心の間の領域の外側に見ることができる。

この例示的実施形態では、正レンズ２２及び負レンズ２１を備える縮小光学ユニットは、主対物レンズ２０に極めて近接して配置されてい
る。主対物レンズ２０は設置距離Ｌ_HOを有する。光軸２３に沿った主対物レンズ２０の厚さ又は広さは、設置距離Ｌ_HOで表される。全体の設置距離Ｌ_gesは、主対物レンズ２０並びに負レンズ２１及び正レンズ２２を備える縮小光学ユニットの、光軸２３に対する最大広さを表す。例えば、主対物レンズ２０が設置距離Ｌ_HO＝１ｃｍを有する場合、全体の設置距離としてＬ_ges＜３．２ｃｍが現れる。

主対物レンズ２０の上流において縮小光学ユニットを極めて近接して配置することによって、高いコントラストを有する、色に関して補正された画像領域を、極めて高い撮像品質で提供するのは、特に困難となる。

この例示的実施形態において示す画像平面１０が、右側観察用光線経路３０及び左側観察用光線経路４０が交差する中間画像平面として表されるという事実について、更なる言及が必要である。画像平面１０はまた、観察される別の対象平面を構成することもあり得る。同様に、負レンズ２１の位置及び正レンズ２２の位置は、相互に交換可能であってよい。

図２は、図１による光学撮像システム１の光線経路の概略図である。

光軸Ａは、太い水平な線として図示されている。第１の主平面Ｈ及び第２の主平面Ｈ‘は光軸Ａに対して垂直であり、第１の主平面Ｈは、対象空間における焦点距離又は距離特定のための基準面として機能し、第２の主平面Ｈ‘は、画像空間のための基準面として機能する。この２つの主平面Ｈ、Ｈ‘により、薄いレンズに対して有効な方程式によって複雑な光学レンズ系の効果を記述できるようになる。第１の主平面Ｈ及び第２の主平面Ｈ‘はいずれも、レンズ系の光軸に対して垂直に定義され、従って互いに対して平行に延在する。２つの主平面Ｈ、Ｈ‘は、主対物レンズ２０並びに負レンズ２１及び正レンズ２２を備える縮小光学ユニットにとって代わるものである。

光学レンズ系は、像点Ｏ‘上の対象点Ｏを撮像する。この対象点Ｏから、第１の光線１０１が光軸Ａに対して角度ＮＡで第１の主平面Ｈまで延在する。角度ＮＡはまた、対象側の開口数を表す。第２の光線１０２は、第１の主平面Ｈと第２の主平面Ｈ‘との間において、光軸Ａに対して平行に延在する。第１の主平面Ｈ及び第２の主平面Ｈ‘それぞれにおいて、第２の光線１０２は光軸Ａから距離Ｂに位置する。立体撮像システムの場合、Ｂの大きさは、ステレオベースＳＢの半分の数値に対応する値を有してよい。第３の光線１０３は、第２の主平面Ｈ‘から出ると、像点Ｏ‘へと向かう。第３の光線１０３は、光軸Ａに対する角度ＣＷＡを有する。角度ＣＷＡは、画像側色角度偏差ＣＷＡを表す。画像側色角度偏差ＣＷＡがゼロに等しい場合、像点Ｏ‘は無限遠点に位置する。

対象空間について、対象側焦点Ｆｅは、主波長ｅに対する対象側焦点距離ｆｅを有する。画像空間において、画像側焦点Ｆｅ‘は、主波長ｅに対する画像側焦点距離ｆｅ‘を有する。従って、対象側焦点Ｏ＝Ｆλに関する対象側焦点距離ｆλ、画像側焦点Ｏ‘＝Ｆλ‘に関する画像側焦点距離ｆλ‘は、波長λに関して等角に得られる。

以上の問題を解決するために、色角度偏差ＣＷＡの測定値は、画像品質を最適化するために測定を最適化する極めて良好な選択肢を構成することが分かった。便宜上、光学ユニットについての計算にあたって、主波長ｅをｅ＝５４６ｎｍと仮定する。主波長ｅは、フラウンホーファー線ｅとも呼ばれ、主波長を太陽光の緑色スペクトル範囲に定義する。対象点Ｏ、例えば画像平面１０を、高いコントラスト及び極めて良好な撮像品質で撮像するために、４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの可視波長範囲λに亘って色に関して補正される光学ユニットを提供する必要がある。

異なる材料から製造された負レンズ２１及び正レンズ２２を備える縮小光学ユニットを、主対物レンズ２０の上流に配置する。良好な画像品質を達成するために、負レンズ２１には高い分散、即ち低いアッベ数を有する材料を選択する。正レンズ２２は、低い分散、即ち高いアッベ数を有する材料を有する。ここで２つのアッベ数の差は、好ましくは１６〜２２である。負レンズ２１及び正レンズ２２は共に、高い反射率、好ましくは１．６以上の反射率を有する材料から製造される。高い反射率を有するレンズを用いることにより、球面収差、コマ収差、非点収差等の単色画像収差の必要な補正を同時に実行できる。更に、正レンズ２２及び負レンズ２１の焦点距離が、符号が異なる略同一のものである場合、単色画像収差を補正できる。

右側観察用光線経路３０の右側副光線３１、３２、３３の色範囲、及び左側観察用光線経路４０の左側副光線４１、４２、４３の色範囲が、それぞれ接眼レンズ中間画像平面３４、３５において正確に合致するものとして知覚される場合、極めて良好な高コントラストの画像品質が達成される。この目的のために、４８０ｎｍ〜６６０ｎｍである可視光の全波長範囲に関して、０．５‘未満の色角度偏差を達成する必要がある。

図２に示すように、２つの主平面Ｈ、Ｈ‘に関して、光学系の対象側及び画像側焦点距離は波長λに依存する。ここで、以下の３つの焦点距離：
ｆ_e＝第１の主平面Ｈに対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離；
ｆ_λ＝第１の主平面Ｈに対する、波長λに関する対象側焦点距離；
ｆ_e‘＝第２の主平面Ｈ‘に対する、主波長ｅに関する対象側焦点距離
が重要である。

波長λの範囲４８０ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して以下の関係式：

が満たされるようにレンズ系を実現する、即ち負レンズ２１及び正レンズ２２を備える縮小光学ユニット並びに主対物レンズ２０を互いに適合させると、撮像の極めて良好なコントラスト及び極めて良好な画像品質を波長λの全範囲に亘って変化させることなく、観察用光線経路に関する撮像品質が補正される。その結果として、右側観察用光線経路３０の右側副光線３１、３２、３３の色範囲、及び左側観察用光線経路４０の左側副光線４１、４２、４３の色範囲はそれぞれ、接眼レンズ中間画像平面３５、４５において正確に合致するものとして知覚される。従って、０．５‘未満の色角度偏差を達成する必要がある。

上記例示的実施形態では、例えば波長λ＝６６０ｎｍに関して、色角度偏差ＣＷＡは以下のように計算できる：
ｆｅ＝−１７５．１０２ｍｍ（ｅ＝５４６ｎｍ）
ｆｅ‘＝＋１７５．１０２ｍｍ（ｅ＝５４６ｎｍ）
ｆλ＝−１７５．０３３ｍｍ（λ＝６６０ｎｍ）
Ｂ＝１２ｍｍ

従って、ＣＷＡ（角度の分）は以下のようになる。

０．０９３‘＜０．５‘であるため、波長λ＝６６０ｎｍ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して、色角度偏差ＣＷＡが低い良好な画像品質のための条件が満たされる。

４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの全波長λに関してこの条件が満たされる場合、縮小光学ユニットの負レンズ２１及び正レンズ２２のために選択される材料及び形状の組み合わせは、本発明の目的を満たすために適切なものとなる。

縮小光学ユニットを観察用光線経路３０、４０内へと導入する際に、顕微鏡の焦点設定を変化させる必要が無いことが望ましい。この目的のために、縮小光学ユニットが焦点距離を変化させることができる、即ち画像平面１０上に焦点を合わせることができると有利である。図１の例示的実施形態では、主対物レンズ２０及び縮小光学ユニットを備える光学系全体の焦点距離Ｆ_gesは、主対物レンズの焦点距離Ｆ_HOの０．７倍〜１．１倍の範囲となるように選択される。この値は、縮小光学ユニットによって画像平面１０上に焦点を合わせるために十分なものである。この目的のために、負レンズ２１を静止させた状態で配置し、正レンズ２２を、図１において正レンズ２２の上側の双方向矢印で示すように、光軸２３に沿って変位可能に配置する。代替実施形態では、正レンズ２２を静止させた状態で配置し、負レンズ２１を光軸２３に沿って変位可能に配置することもできる。図１は、焦点距離Ｆ_ges＝０．８７＊Ｆ_HOとなるような中心焦点設定を示す。

図３のダイヤグラムは、可視光の波長及び様々な焦点設定に対して、色に関して補正された高コントラストの画像をもたらす、負レンズ２１及び正レンズ２２に関する適切な材料及び形状の条件から得られる結果を示す。

図３は、第１の例示的実施形態の３つの異なる焦点距離に対する、４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの可視範囲の波長λに関する画像側色角度偏差ＣＷＡを示す。

ダイヤグラム２００は、Ｙ軸上に−０．５‘〜＋０．５‘の範囲で色角度偏差ＣＷＡ（角度の分）を示す。Ｘ軸は、４８０ｎｍ〜６６０ｎｍの範囲の波長λをプロットしたものである。主波長ｅ＝５４６ｎｍは、点線２０４を用いて強調されている。３つの焦点距離に関して色角度偏差ＣＷＡを示す。第１の焦点距離Ｆ_ges＝０．８０＊Ｆ_HOを第１の曲線２０１で示し、第２の焦点距離Ｆ_ges＝０．８７＊Ｆ_HOを第２の曲線２０２で示し、第３の焦点距離Ｆ_ges＝０．９６＊Ｆ_HOを第３の曲線２０３で示す。第１の曲線２０１及び第３の曲線２０３はそれぞれ、可能な最終位置における焦点設定を示す。

焦点距離離Ｆ_ges＝０．８７＊Ｆ_HOを用いた中心焦点設定において、画像側色角度偏差ＣＷＡは、波長λの全範囲４８０ｎｍ〜６６０ｎｍに関して特に良好に補正され、第２の曲線２０２から分かるように−０．１‘〜ゼロの範囲にある。主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して、色角度偏差ＣＷＡはゼロに等しい。

焦点距離Ｆ_ges＝０．８０＊Ｆ_HOを用いた焦点設定に関する色角度偏差ＣＷＡは、第１の曲線２０１から分かるように、波長λの全範囲４８０ｎｍ〜６６０ｎｍに関して、＋０．２８‘〜−０．４５‘の範囲にある。またこの焦点設定では、色角度偏差ＣＷＡは主波長ｅ＝５４６ｎｍに関してゼロに等しくなる。

焦点距離Ｆ_ges＝０．９７＊Ｆ_HOを用いた焦点設定に関する画像側色角度偏差ＣＷＡは、第３の曲線２０３から分かるように、波長λの全範囲４８０ｎｍ〜６６０ｎｍに関して、−０．３９‘〜＋０．２４‘の範囲にある。またこの焦点設定では、画像側色角度偏差ＣＷＡは主波長ｅ＝５４６ｎｍに関してゼロに等しくなる。

曲線２０１、２０２、２０３は、画像側色角度偏差ＣＥＡが全ての焦点距離に関して、全焦点合わせ範囲に亘って＋／−０．５の範囲にあることをはっきりと示している。

従って、負レンズ２１及び正レンズ２２を備える、光線経路３０、４０内に導入できる焦点合わせ可能な縮小光学ユニットを用いる場合に、主対物レンズの上流において極めて短い設備の長さを達成できる、光学撮像システム１を提供できる。この光学撮像システムは、全焦点合わせ範囲に亘って、色角度偏差を極めて低く保ちながら、極めて良好な画像品質を達成できる。

１ 光学撮像システム
２ 眼
３ 眼科用レンズ
１０ 画像平面
２０ 主対物レンズ
２１ 負レンズ
２２ 正レンズ
２３ 光軸
３０ 左側観察用光線経路
３１ 右側赤色副光線
３２ 右側緑色副光線
３３ 右側青色副光線
３４ 右側チューブレンズ
３５ 右側接眼レンズ中間画像平面
４０ 左側観察用光線経路
４１ 左側赤色副光線
４２ 左側緑色副光線
４３ 左側青色副光線
４４ 左側チューブレンズ
４５ 左側接眼レンズ中間画像平面
１０１ 像点Ｏから画像空間内の主平面Ｈへと向かう光線経路の第１の光線
１０２ 主平面Ｈと主平面Ｈ‘との間の光線経路の第２の光線
１０３ 主平面Ｈ‘から画像空間内の像点Ｏ‘へと向かう光線経路の第３の光線
２００ 色角度偏差ＣＷＡのダイヤグラム
２０１ Ｆ_ges＝０．８０＊Ｆ_HOに関するＣＷＡを表す第１の曲線
２０２ Ｆ_ges＝０．８７＊Ｆ_HOに関するＣＷＡを表す第２の曲線
２０３ Ｆ_ges＝０．９６＊Ｆ_HOに関するＣＷＡを表す第３の曲線

Claims (8)

1. 対象平面の画像を生成するための光学撮像システム（１）であって、
   主対物レンズ（２０）と、前記主対物レンズ（２０）と前記対象平面との間の縮小光学ユニットとを備える、光軸（２３）に沿って位置合わせされたレンズ系を備える、光学撮像システム（１）において、
   前記縮小光学ユニットは、正の屈折力を有する第１のレンズ（２２）、及び負の屈折力を有する第２のレンズ（２１）を備え、
   対象側の第１の主平面（Ｈ）及び画像側の第２の主平面（Ｈ‘）が前記レンズ系によって画定され、
   前記光学撮像システム（１）は、前記レンズ系を通って案内される前記観察用光線経路（３０、４０）を、前記第１の主平面（Ｈ）及び前記第２の主平面（Ｈ‘）それぞれにおいて前記レンズ系の前記光軸（２３）から特定の距離Ｂに位置するように画定し、
   前記第１のレンズ（２２）は、第１のアッベ数を有する第１の材料から製造されること；
   前記第２のレンズ（２１）は、第２のアッベ数を有する第２の材料から製造されること（ここで前記第１のアッベ数は、前記第２のアッベ数より大きい）；並びに
   前記レンズ系は、波長λの範囲４８０ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ及び主波長ｅ＝５４６ｎｍに関して以下の関係式：
   

   

   （ここで、
   ｆ_e＝前記第１の主平面Ｈに対する、前記主波長ｅに関する対象側焦点距離；
   ｆ_λ＝前記第１の主平面Ｈに対する、前記波長λに関する対象側焦点距離；
   ｆ_e‘＝前記第２の主平面Ｈ‘に対する、前記主波長ｅに関する対象側焦点距離）
   が満たされるように構成されること
   を特徴とする、光学撮像システム（１）。
2. 前記第１の材料及び前記第２の材料は、前記第１のアッベ数と前記第２のアッベ数との間の差が１６〜２２となるように選択されることを特徴とする、請求項１に記載の光学撮像システム。
3. 前記第１の材料及び前記第２の材料は、前記第１の材料の第１の屈折率が１．６超、前記第２の材料の第２の屈折率が１．６超となるように選択されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光学撮像システム。
4. 前記第１のレンズ（２２）は、静止させた状態で配置され、前記第２のレンズ（２１）は、前記光軸の方向に変位可能に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学撮像システム。
5. 前記第２のレンズ（２１）は、静止させた状態で配置され、前記第１のレンズ（２２）は、前記光軸の方向に変位可能に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学撮像システム。
6. 前記縮小光学ユニットを、前記主対物レンズ（２０）の上流において前記光線経路内へと枢動させることができることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光学撮像システム。
7. 中間画像（１０）を生成するための更なる光学要素（３）を、前記縮小光学ユニットの上流の前記観察用光線経路内に固定すること、及び
   前記光学撮像システム（１）の焦点を前記中間画像（１０）上に合わせること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光学撮像システム。
8. 前記光学撮像システム（１）は、第１の観察用光線経路（３０）及び第２の観察用光線経路（４０）を備えるステレオ顕微鏡として実現され、
   前記第１の観察用光線経路（３０）及び前記第２の観察用光線経路（４０）はそれぞれ、前記第１の主平面（Ｈ）及び前記第２の主平面（Ｈ‘）において、前記レンズ系の前記光軸から距離Ｂに位置する
   ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学撮像システム。

Images