JPS61210312A - リレ−レンズ系 - Google Patents

リレ−レンズ系

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JPS61210312A
JPS61210312A JP5121085A JP5121085A JPS61210312A JP S61210312 A JPS61210312 A JP S61210312A JP 5121085 A JP5121085 A JP 5121085A JP 5121085 A JP5121085 A JP 5121085A JP S61210312 A JPS61210312 A JP S61210312A
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lens
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imaging
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Soichi Komatsu
小松 聰一
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ビデオカメラを用いた顕微鏡撮影装置におい
て、顕微鏡対物レンズにより生じた像をビデオカメラの
撮像面上に再結像させるリレーレンズ系に関し、特に色
分解プリズムを備えたカラービデオカメラを用いた顕微
鏡撮影装置に好適なリレーレンズ系に関する。
〔発明の概要〕
本発明は、顕微鏡対物レンズにより生じた像をビデオカ
メラの撮像面上に再結像させるリレーレンズ系において
、メニスカス状のレンズ群を備えた後群が前群の焦点距
離よりも大きな間隔をもって後方側に位置するように、
上記前群と後群を配置することにより、少ないレンズ構
成数でバックフォーカスを長くして、色分解プリズムを
備えたカラービデオカメラを用いた顕微鏡撮影装置に好
適なリレーレンズ系を実現したものである。
〔従来の技術〕
一般に、ビデオカメラにより顕微鏡撮影を行う場合には
、顕微鏡に接眼レンズを装着した状態で、ビデオカメラ
の撮像光学系として通常のレンズを用いたり、あるいは
顕微鏡撮影専用のレンズを用いて、上記顕微鏡の対物レ
ンズにより生じた像を上記ビデオカメラの撮像面上に再
結像させるようにしている。
例えば、顕微鏡撮影装置の光学系の一例を模式的に示し
た第3図Aにおいて、物体11の像は、顕微鏡対物レン
ズ12により拡大され、この顕微鏡対物レンズ12によ
り拡大された像13が接眼レンズ14とビデオカメラの
一般的な撮像レンズ15を介して撮像面上に再結像され
る。そして、ビデオカメラは、その撮像面上に再結像さ
れた像16を撮影する。このように接眼レンズ14とビ
デオカメラの一般的な撮像レンズ15顕微鏡撮影を行う
従来の方法では、上記接眼レンズ14と上記撮像レンズ
15の間の光束は略平行であり、上記像16の上記像1
3に対する倍率m、Iは、錘眼レンズ14の倍率をm、
とし、上記撮像レンズ15の焦点距離をf、Iとすると
、 mR=  m、  ・f、l/250 となるから、目的にあった大きさの像が得られるように
上記各レンズ14.15を選ばねばならない。しかし、
上記接眼レンズ14の射出瞳の位置に上記撮像レンズ1
5の入射瞳を合致させる必要があり、一般に提供されて
いるレンズで上記条件を満たすものは少なく、上記各レ
ンズ14.15の組み合わせの自由度は極めて小さい。
また、上記接眼レンズ14と上記撮像レンズ15の光軸
を合致させることも容易でない。
また、第3図Bに示す他の従来例のように、接眼レンズ
24と同様な光学系25を対向させるように設けて、上
記光学系25を上述の第3図Aに示した従来例における
上記撮像レンズ15の代わりに用いるようにすれば、上
記接眼レンズ24の射出瞳の位置に上記光学系25の入
射瞳を合致させることが容易になり、また、そのときの
倍率は上記光学系の倍率をmRとするとmt/mlIで
与えられる。しかし、一般に接眼レンズのバックフォー
カスbfは小さなものが多く負値のものもあるので、上
記接眼レンズ24および光学系25の選択には注意を要
する。また、この場合にも、上述の第3図Aに示した従
来例と同様に各レンズ24.25の光軸の整合をとるの
は容易でない。
さらに、第3図Cに示すように、顕微鏡の接眼レンズを
使用することなく、顕微鏡の対物レンズ32による像3
3をビデオカメラの撮像面上に再結像させる顕微鏡撮影
専用のリレーレンズ系34を用いるようにした顕微鏡撮
影装置も従来より知られている。しかし、従来より提供
されている顕微鏡撮影専用のリレーレンズ系34は、一
般にバックフォーカスbfが短り、撮像光学系に色分解
プリズムを備えたカラー撮影用のビデオカメラを用いて
顕微鏡撮影を行うには不都合であった。しかも、上記第
3図Cのように、射出光が光軸に対して大きな傾き角を
持ったリレーレンズ系34が多く、このようなリレーレ
ンズ系34を使用したのでは、カラービデオカメラの撮
像系の構造によっては混色等の問題を生じる虞れがある
なお、一般的なカラービデオカメラは、第4図に示すよ
うに、撮像レンズ41を介して入射される撮像光を色分
解プリズム42にて複数の色成分、例えば赤色R9緑色
G、青色Bの三原色成分に分解して、各色R,G、B成
分の被写体像を3個のイメージセンサ43R,43G、
43Bにて↑最像し、各イメージセンサ43R,43G
、43Bにて得られる各撮像出力からカラーテレビジョ
ン信号を形成して出力するようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述のように、顕微鏡に接眼レンズを装着した状態で顕
微鏡撮影を行う従来の顕微鏡撮影装置では、上記接眼レ
ンズとビデオカメラの撮像光学系との組み合わせに諸種
の制約があって、所望の条件を満足できず、画質の良好
な顕微鏡撮影を行うことができないという問題点があっ
た。また、接眼レンズを使用せずに、顕微鏡撮影専用の
リレーレンズ系を用いて顕微鏡撮影を行う従来の顕微鏡
撮影装置においても、一般に上記顕微鏡撮影専用のリレ
ーレンズ系のバンクフォーカスが短<、撮像光学系に色
分解プリズムを備えたカラービデオカメラを用いて顕微
鏡撮影を行うには不都合であり、上記カラービデオカメ
ラの撮像系の構造によっては混色等の問題を生じる虞れ
があった。
そこで、本発明は、上述の如き問題点に鑑み、カラービ
デオカメラによる品位の高い顕微鏡撮影を可能にするこ
とを目的とし、次の要件(1)〜(7)を満たすように
した新規な構成のリレーレンズ系を提供せんとするもの
である。
(1)、バックフォーカスが十分に長く、カラービデオ
カメラの色分解プリズムを配設するに足りること。
(2)、物点と像点の間の距離をできるだけ短くするこ
と。
(3)、必要に応じて1よりも小さな倍率(像の縮小)
を持たすのに有利であること。
(4)、上記色分解プリズムの差異に対する許容度を大
きくすること。
(5)、全画面にわたる高い画質と、顕微鏡撮影画像に
よる計測の精度を得るに十分な小さい像の歪曲量に抑え
ること。
(6)、使用上の不注意が性能に影響しないようにする
こと。
(7)、コストおよび像の明澄度のためできるだけ少な
いレンズ枚数で構成すること。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明に係るリレーレンズ系は、上述の目的点を達成す
るために、基本的な構成を第1図に示しであるように、
顕微鏡対物レンズにより生じた像をビデオカメラの撮像
面上に再結像させるリレーレンズ系において、2個の正
レンズ1.2からなり焦点距離がf、の前群FLと、該
前群の焦点距離f1に対してf1<d1なる間隔d、を
もって配置され、正負複数個のレンズ3.4よりなり物
体側に強い凹面3aを向けた厚くかつ屈折力の弱いメニ
スカス状の第ルンズ群L1と単レンズあるいは複合レン
ズよりなる両凸状の第2レンズ群L2とからなる後群B
Lとから成り、物点Aを上記前群FLの物体側焦点F、
より該前群FLのレンズ1に近く置いて使用するように
したことを特徴としている。
〔作用〕
第1図に基本的な構成を示した本発明に係るリレーレン
ズ系において、図示しない顕微鏡の対物レンズにより生
じる像a上の1点Aを通った主光線は、前群FLの2個
の正レンズ1.2により屈折され、点Bで光軸と交わり
、上記後群BLの各レンズ3,4.5によって屈折を受
けて、光軸に対して略平行になり、色分解プリズム6を
通過して再結像される像す上の点Cに至る。また、結像
光束については、物点Aを発した光束は、上記各レンズ
1.2.3.4.5の各面で屈折を受けた後に収斂して
像点Cに結像する。
上記2個の正レンズ1.2からなる前群FLは、図示し
ない顕微鏡の対物レンズの射出瞳を出て発散する主光線
を再び光軸と交わるように曲げる所謂開き玉の作用をな
す。そして、上記前群FLの焦点距離f、に対してf1
<d1なる間隔d1の位置に上記後群BLを配置するこ
とによって、上記前群FLを通過した主光線の光軸と交
わる点Bが上記後群BLより前方すなわち物体側に位置
されことになり、これによって全系の射出瞳を像面から
遠く離れたところに生じさせることができる。
ここで、上記前群FLと後群BLのと間隔d1を上記前
群FLの焦点距離f、に近づけて、上記前群FLを通過
した主光線の光軸と交わる点Bが上記後群BLより前方
で、しかも上記後群BLを構成しているメニスカス状の
第ルンズ群り、の前面の凹面3a近くに位置されように
すれば、異なる像高の光束が全て上記メニスカス状に第
ルンズ群L1の前面すなわち物体側の強い凹面3aの中
心近くを通るようになり収差補正が容易になる。
なお、上記前群FLと後群BLのと間隔d1は、実用上
、d I/ 2 < f H< a Iの範囲に設定す
ればよい。
また、上記後群BLを構成している第ルンズ群り、は、
物体側に強い凹面3aを向けた厚くかつ屈折力の弱いメ
ニスカス状に形成することにより、結像光束が上記物体
側凹面3aを低く、像側凸面4bを高く通ることになり
、像面の変曲および非点収差が効果的に補正され、また
、主光線について上記凹面3aでの屈折作用を小さくし
上記凸面4bで強く屈折させて射出瞳を遠することがで
きる。ここで、上記後群BLを構成している第1171
群り、は、その厚みをdllとして、物体側の凹面3a
の曲率半径r1をlra  I<t、5d++程度に、
また像側の凸面4bの曲率半径r。
をlrb  l<t、5d++にすればよい。
さらに、上記後群BLを構成している第2レンズ群L2
は、上記第1171群L2に近接して配置することによ
り、上記第1171群り、の物体側凹面3aを通過後の
主光線が、上記第1171群り、の像側凸面4bおよび
この第2レンズ群Lxによって正の屈折を受ける際に、
弱い曲率で強い効果を受け、同様に結像光束についても
強く作用するとともに、バックフォーカスbfを長くす
るように作用をなす。
さらにまた、上記物点Aを上記前群FLの物体側焦点F
、より該前群FLのレンズ1に近く置いて使用すること
により、結像光線が上記前群FLを通過した後も発散光
線となって、全系の屈折力の中心りを像側に寄せて、バ
ックフォーカスbfを長くすることができる。
上述の如き構成のリレーレンズ系では、基本的に5枚の
レンズ1. 2. 3. 4. 5にて、カラービデオ
カメラの撮像光学系に色分解プリズム6を設けるのに十
分な長さのバックフォーカスbfを得ることができ、し
かも邊像面に像すを再結像する上記後群BLの射出光が
テレセンドリンクの状態すなわち光軸に平行なので、色
分解プリズム6の差異による横の色収差が影響を受ける
ことがなく、極めて画質の良好な顕微鏡カラー撮影を行
うことができる。
〔実施例〕
第2図に示す実施例は、上述の第1図に示した基本的な
構成のリレーレンズ系について、前群FLを成す2個の
正レンズ1.2、後群BLを構成するメニスカス状の第
ルンズ群L1を成す正負2個のレンズ3,4、および後
群BLの第2レンズ群Ltを成す両凸状のレンズ5の各
曲率r、〜r’l、間隔d、−d、 、屈折率n1〜t
t1およびアツベ数ν、〜ν、を第1表に示す諸元に設
定することにより、 焦点距離:505.6 物体距離ニー21.3 像距離:39.1 倍    率  :    0.624有効像円の直径
:11 のリレーレンズ系を実現したものである。
〔以下余白〕
第1表:実施例の数値例 r l=”   d I−4n += 1.72000
  ν+= 50rt=−15dg−1nz−1 rx−36d3=14  fi3fi 1.72342
  M3= 38r n=270  d a−45,4
n 4−1r s”−15d s±I  n s= 1
.78470  V s= 26.2rb=I25  
dh=112  nel、57135 11h富53r
  ?e−14(ly雪  0.2  fi ?i  
1ra= 54.2 ds=  4  n11.785
90  Um= 44.2r q−−54,2 なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるものでな
く、収差補正上の必要性に応じて、上記前群FLの形成
している各正レンズ1.2として、それぞれ単レンズに
代えて複合レンズを用いたり、上記後群BLの第117
1群り、の各レンズ3゜4を接合せずに分離して中間に
空気レンズを形成するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
上述の実施例の説明から明らかなように本発明よれば、
顕微鏡対物レンズにより生じた像をビデオカメラの邊像
面上に再結像させるリレーレンズ系において、2個の正
レンズからなり焦点距離がf、の前群FLと、該前群の
焦点距離f、に対してf1<d1なる間隔d、をもって
配置され、正負複数個のレンズよりなり物体側に強い凹
面を向けた厚くかつ屈折力の弱いメニスカス状の第11
71群と単レンズあるいは複合レンズよりなる両凸状の
第2レンズ群とからなる後群とから成り、物点を前群の
物体側焦点距離より該前群のレンズに近く置いて使用す
るようにしたことによって、上述の(1)〜(力の要件
を満たし、画質の良好な顕微鏡カラー撮影を行うことの
できるリレーレンズ系を提供することができ、所期の目
的を十分に成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るリレーレンズ系の基本的な構成を
示すレンズ構成図であり、第2図は本発明の一実施例を
示すレンズ構成図である。 第3図A、第3図Bおよび第3図Cは、顕微鏡撮影装置
の光学系の各種従来例を模式的に示す各模式図であり、
第4図は一般的なカラービデオカメラの撮像光学系の構
成を示す模式図である。 1.2.3.4.5・・・レンズ FL・・・前群 BL・・・後群 り、・・・第1171群 Lz  ・・・第2レンズ群

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 顕微鏡対物レンズにより生じた像をビデオカメラの撮像
    面上に再結像させるリレーレンズ系において、 2個の正レンズからなり焦点距離がf_1の前群と、該
    前群の焦点距離f_1に対してf_1<d_1なる間隔
    d_1をもって配置され、正負複数個のレンズよりなり
    物体側に強い凹面を向けた厚くかつ屈折力の弱いメニス
    カス状の第1レンズ群と単レンズあるいは複合レンズよ
    りなる両凸状の第2レンズ群とからなる後群とから成り
    、 物点を前群の物体側焦点距離より該前群のレンズに近く
    置いて使用するようにしたことを特徴とするリレーレン
    ズ系。
JP5121085A 1985-03-14 1985-03-14 リレ−レンズ系 Expired - Lifetime JPH0664230B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08114742A (ja) * 1994-08-23 1996-05-07 Asahi Optical Co Ltd 複合カメラ用光学系
US5546228A (en) * 1994-02-18 1996-08-13 Nikon Corporation Re-imaging optical system
US6157484A (en) * 1998-10-02 2000-12-05 Olympus Optical Co., Ltd. Confocal microscope and relay optical system for use in confocal microscope and the like
US6249383B1 (en) 1998-10-20 2001-06-19 Minolta Co., Ltd. Image taking optical system
US6373638B1 (en) 1998-10-20 2002-04-16 Minolta Co., Ltd. Image taking optical system and reduction optical system
JP2013047837A (ja) * 2012-10-25 2013-03-07 Olympus Medical Systems Corp 立体撮影光学系

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