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JP7616218B2 - Variable magnification objective lens and photometric/colorimeter equipped with same - Google Patents
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Variable magnification objective lens and photometric/colorimeter equipped with same Download PDF

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Description

本発明は、変倍対物レンズおよびそれを備える測光測色計に関する。 The present invention relates to a variable magnification objective lens and a photometric and colorimeter equipped with the same.

ディスプレイ製品の品質管理において、輝度計、色彩輝度計、分光測色計などが使用されている。これらの装置は、ディスプレイの光学特性を測定する装置であり、ディスプレイの輝度および色度を管理あるいは調整するために使用される。そのような光学特性測定装置の1つとして、国際公開第2015/182571号(特許文献1)に開示された光学特性測定装置がある。Luminance meters, colorimeters, spectrophotometers, etc. are used in the quality control of display products. These devices measure the optical characteristics of displays and are used to manage or adjust the luminance and chromaticity of displays. One such optical characteristic measuring device is the optical characteristic measuring device disclosed in International Publication No. 2015/182571 (Patent Document 1).

ディスプレイには、たとえば、マイクロOLED(Organic Light Emitting Diode)、マイクロLED(Light Emitting Diode)、スマートフォンディスプレイ、テレビ受像機(たとえば4Kテレビ、8Kテレビなど)などがある。ディスプレイの種類に応じて、そのサイズは様々である。測定対象となるディスプレイのサイズが小さければ測色計の輝度・色度の測定範囲を小さくする必要があり、逆もまたしかりである。このため、どのようなディスプレイにおいても輝度および色度が測定でき、かつ測定径(測定エリアの直径)を可変にできる対物レンズを備えた測色計が求められている。 Displays include, for example, micro OLEDs (Organic Light Emitting Diodes), micro LEDs (Light Emitting Diodes), smartphone displays, and television sets (e.g., 4K televisions, 8K televisions, etc.). Displays come in a variety of sizes depending on the type. If the size of the display to be measured is small, the measurement range of the luminance and chromaticity of the colorimeter must be small, and vice versa. For this reason, there is a demand for a colorimeter that can measure the luminance and chromaticity of any display and has an objective lens that can change the measurement diameter (diameter of the measurement area).

特許文献1は、発光体の輝度および色度を測定するための光学特性測定装置を開示する。この測定装置は、第1光学系と第2光学系とを有する。第1光学系は、被測定物の被測定領域内の、ある決められた測定範囲を分光測定する。第2光学系は、第1光学系による測定と同時に、被測定物を3刺激値で2次元測定することができる。第2光学系は、変倍群を1つのみ持ち、それにより像側の測定径を可変にすることができる。特に第2光学系では、集光された測定光がCIE等色関数に近似した分光応答度をもつフィルタを通り、センサーまで導光される。3刺激値に基づいて被測定物の輝度および色度が算出される。 Patent document 1 discloses an optical property measuring device for measuring the luminance and chromaticity of a light-emitting body. This measuring device has a first optical system and a second optical system. The first optical system performs spectroscopic measurement of a certain measurement range within a measurement area of the object to be measured. The second optical system can perform two-dimensional measurement of the object to be measured with tristimulus values simultaneously with the measurement by the first optical system. The second optical system has only one variable magnification group, which allows the measurement diameter on the image side to be variable. In particular, in the second optical system, the collected measurement light passes through a filter with a spectral response approximating the CIE color matching function and is guided to the sensor. The luminance and chromaticity of the object to be measured are calculated based on the tristimulus values.

国際公開第2015/182571号International Publication No. 2015/182571

近年では、マイクロOLEDあるいはマイクロLEDなどといったディスプレイに用いられる、小さいサイズを有する発光体の輝度および色度の測定に対するニーズが高まってきている。また、ディスプレイの輝度の幅(ダイナミックレンジ)が広がってきているので、ディスプレイのγ調整において、低輝度側の輝度の測定も重要視されている。In recent years, there has been an increasing need to measure the luminance and chromaticity of small-sized light emitters used in displays, such as micro OLEDs and micro LEDs. In addition, as the luminance range (dynamic range) of displays has expanded, measurement of the luminance on the low luminance side has also become important in gamma adjustment of displays.

たとえばズーム機能を有さない対物レンズを用いてディスプレイの輝度を測定する場合、そのレンズの繰り出し量を変化させることによって測定径を変えることができる。しかし、この方法では、測定径の変化に伴って像側のFナンバーが変動する。したがって測定径の変化に伴い、測定装置のセンサーに取り込まれる光量が減少することが起こる。For example, when measuring the brightness of a display using an objective lens without a zoom function, the measurement diameter can be changed by changing the extension amount of the lens. However, with this method, the F-number on the image side changes as the measurement diameter changes. Therefore, as the measurement diameter changes, the amount of light captured by the sensor of the measurement device decreases.

ディスプレイの輝度が低い場合、測定装置のセンサーが測定に十分な光量の光を受光できなければ、低輝度側での輝度の測定の精度が低下する。たとえば輝度の測定におけるSN比が低下する。したがって測定器のダイナミックレンジが狭くなる。測定器のダイナミックレンジが狭いために、ディスプレイ製品のダイナミックレンジを本来の性能よりも狭く測定することが想定される。また、1つの変倍系のみによって測定径を大きく変化させることは難しい。 When the brightness of a display is low, if the sensor of the measuring device cannot receive a sufficient amount of light for measurement, the accuracy of the brightness measurement at low brightness decreases. For example, the signal-to-noise ratio in brightness measurement decreases. Therefore, the dynamic range of the measuring device becomes narrower. Because the dynamic range of the measuring device is narrow, it is expected that the dynamic range of the display product will be measured narrower than its original performance. In addition, it is difficult to significantly change the measurement diameter using only one magnification system.

特許文献1に開示された光学系は、1つの変倍群を有する。この光学系では、測定径が可変である。しかし測定径の変化にともなって測定角度が変化する。測定角度が変化することによって、フィルタに入射する光の入射角度が変化する。測定装置では、分光感度が等色関数に近いほど測定値が真値(等色関数で算出された値)に近づくため、フィルタの分光感度が等色関数に近いことが重要である。このようなフィルタとして、一般的には、干渉膜フィルタが使用される。干渉膜フィルタに入射する光の入射角が変化すると、干渉膜中での光路差が変化する。これによってフィルタの透過率特性に波長シフトが生じるため、光学特性測定装置のもつ分光応答度が等色関数から外れる。このため、被測定物の輝度、色度の測定の精度が低下するという課題が生じうる。The optical system disclosed in Patent Document 1 has one variable magnification group. In this optical system, the measurement diameter is variable. However, the measurement angle changes with the change in the measurement diameter. The change in the measurement angle changes the angle of incidence of light incident on the filter. In a measurement device, the closer the spectral sensitivity is to the color matching function, the closer the measured value is to the true value (the value calculated by the color matching function), so it is important that the spectral sensitivity of the filter is close to the color matching function. Generally, an interference filter is used as such a filter. When the angle of incidence of light incident on an interference filter changes, the optical path difference in the interference film changes. This causes a wavelength shift in the transmittance characteristics of the filter, so the spectral response of the optical characteristic measuring device deviates from the color matching function. This can lead to a problem of reduced accuracy in measuring the luminance and chromaticity of the object being measured.

したがって、対物レンズによって測定径を可変にする場合は、像側のFナンバーの変動ができるだけ小さいことが重要となる。 Therefore, when the measurement diameter is varied using an objective lens, it is important that the variation in the F-number on the image side is as small as possible.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、像側のFナンバーの変動を小さくしながら測定径を可変とすることができる変倍対物レンズ、およびそれを備える測光測色計を提供することである。The present invention has been made in consideration of such problems, and aims to provide a variable magnification objective lens that can vary the measuring diameter while minimizing fluctuations in the image-side F-number, and a photometric and colorimetric meter equipped with the same.

本発明のある局面に係る変倍対物レンズは、像面と共役な位置に中間像を形成する変倍対物レンズであって、物体側から順に、変倍群である第1レンズ群と、変倍群である第2レンズ群と、実質的に変倍しない第3レンズ群とを有し、変倍時に、第1レンズ群、第2レンズ群、および第3レンズ群のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化し、中間像は第1レンズ群と第2レンズ群との間に形成され、第3レンズ群は、開口絞りを有し、開口絞りの共役像が第1レンズ群よりも物体側にあるように開口絞りが配置される。 A variable magnification objective lens according to one aspect of the present invention is a variable magnification objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with the image plane, and has, in order from the object side, a first lens group which is a variable magnification group, a second lens group which is also a variable magnification group, and a third lens group which does not substantially change magnification, and when the magnification is changed, the distance between two adjacent lens groups among the first lens group, the second lens group, and the third lens group changes, and an intermediate image is formed between the first lens group and the second lens group, and the third lens group has an aperture stop, and the aperture stop is positioned so that the conjugate image of the aperture stop is closer to the object side than the first lens group.

本発明のある局面に係る測光測色計は、上記の変倍対物レンズを備える。 A photometric colorimeter according to one aspect of the present invention is provided with the above-described variable magnification objective lens.

本発明によれば、像側のFナンバーの変動を小さくしながら測定径を可変とすることができる変倍対物レンズおよびそれを備える測光測色計を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a variable magnification objective lens that can change the measuring diameter while minimizing the variation in the image-side F-number, and a photometric and colorimetric meter equipped with the same.

本発明の実施形態に係る変倍対物レンズを搭載する測光測色計の例を示したブロック図である。1 is a block diagram showing an example of a photometric and colorimeter equipped with a variable magnification objective lens according to an embodiment of the present invention. 第1の実施例に係る変倍対物レンズの構成を示すレンズ構成図である。FIG. 2 is a lens configuration diagram showing the configuration of a variable magnification objective lens according to the first example. 第2の実施例に係る変倍対物レンズの構成を示すレンズ構成図である。FIG. 11 is a lens configuration diagram showing the configuration of a variable magnification objective lens according to a second example. 第3の実施例に係る変倍対物レンズの構成を示すレンズ構成図である。FIG. 13 is a lens configuration diagram showing the configuration of a variable magnification objective lens according to a third example.

以下に、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る変倍対物レンズを搭載する測光測色計の例を示したブロック図である。本実施の形態に係る測光測色計10は、たとえば、ディスプレイの製造ラインの検査工程で用いられ、ディスプレイの表示面12の明るさ(輝度)と色度とを測定する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a photometric colorimeter equipped with a variable magnification objective lens according to an embodiment of the present invention. The photometric colorimeter 10 according to this embodiment is used, for example, in an inspection process on a display manufacturing line, and measures the brightness (luminance) and chromaticity of the display surface 12 of the display.

たとえば、本実施の形態に係る測光測色計10(以下、単に「測色計10」とも呼ぶ)は、三刺激値型色彩計として実現される。図1に示すように、測色計10は、測定プローブ部14と、測定器本体部16とからなる。測定プローブ部14および測定器本体部16は、一体に構成されている。For example, the photometric colorimeter 10 (hereinafter simply referred to as "colorimeter 10") according to the present embodiment is realized as a tristimulus value colorimeter. As shown in Fig. 1, the colorimeter 10 comprises a measurement probe unit 14 and a measurement device main body unit 16. The measurement probe unit 14 and the measurement device main body unit 16 are integrally configured.

測定プローブ部14は、被測定物であるディスプレイの表示面12から所定の距離(一例として、3cm)だけ離して対向配置される。測定プローブ部14は、ディスプレイの表示面12からの光を電気信号(アナログ信号)に光電変換して、その電気信号を測定器本体部16に送信する。The measurement probe 14 is disposed facing the display surface 12 of the display, which is the object to be measured, at a predetermined distance (for example, 3 cm). The measurement probe 14 photoelectrically converts the light from the display surface 12 into an electrical signal (analog signal) and transmits the electrical signal to the measuring device main body 16.

測定プローブ部14は、測定光学系27および受光系28から構成されている。測定光学系27は、本実施の形態に係る変倍対物レンズ21と、光束分割部材24とを有する。変倍対物レンズ21は、被測定物からの光を入射させる入射部として設けられている。なお、図1では、測色計10が変倍対物レンズ21を有することを示すため、変倍対物レンズ21を単レンズとして示してある。本実施の形態に係る変倍対物レンズ21の詳細な構成については後に詳細に説明する。 The measurement probe section 14 is composed of a measurement optical system 27 and a light receiving system 28. The measurement optical system 27 has a variable magnification objective lens 21 according to this embodiment and a light beam splitter member 24. The variable magnification objective lens 21 is provided as an entrance section for allowing light from the object to be measured to enter. In FIG. 1, the variable magnification objective lens 21 is shown as a single lens to indicate that the colorimeter 10 has the variable magnification objective lens 21. The detailed configuration of the variable magnification objective lens 21 according to this embodiment will be described in detail later.

光束分割部材24は、変倍対物レンズ21により入射された光を導光する導光部として設けられている。光束分割部材24は、変倍対物レンズ21を透過した光束を3つの光束に分割する。The beam splitting member 24 is provided as a light guiding section that guides the light incident through the variable magnification objective lens 21. The beam splitting member 24 splits the beam that has passed through the variable magnification objective lens 21 into three beams.

受光系28は、フィルタ部23、光電変換部25および増幅部26を有する。光束分割部材24によって分割された光束は、フィルタ部23を通り、光電変換部25に入射する。光電変換部25は、入射した光を電気信号に変換するための受光センサ(図示せず)を有する。フィルタ部23は、光電変換部25の受光センサーにCIE規定の標準観測者の分光感度を持たせるための分光感度補正フィルタ(図示せず)を有する。分光感度補正フィルタは、等色関数に近い分光感度を有するフィルタである。分光感度補正フィルタとしては干渉膜フィルタを用いることができる。増幅部26は、光電変換部25の受光センサーから出力される電気信号(電圧)を所定のレベルに増幅する。The light receiving system 28 has a filter section 23, a photoelectric conversion section 25, and an amplifier section 26. The light beam split by the light beam splitting member 24 passes through the filter section 23 and enters the photoelectric conversion section 25. The photoelectric conversion section 25 has a light receiving sensor (not shown) for converting the incident light into an electrical signal. The filter section 23 has a spectral sensitivity correction filter (not shown) for giving the light receiving sensor of the photoelectric conversion section 25 the spectral sensitivity of the standard observer specified by the CIE. The spectral sensitivity correction filter is a filter having a spectral sensitivity close to the color matching function. An interference film filter can be used as the spectral sensitivity correction filter. The amplifier section 26 amplifies the electrical signal (voltage) output from the light receiving sensor of the photoelectric conversion section 25 to a predetermined level.

測定器本体部16は、測定プローブ部14から入力された電気信号(アナログ信号)をデジタル信号に変換して、所定の演算処理を行なう。測定器本体部16は、その演算処理により、三刺激値(X,Y,Z)、CIE(国際照明委員会)で制定されているxyY(色度座標、輝度)、TΔuvY(相関色温度、黒体軌跡からの色差、輝度)などを算出し、その演算結果を表示部34に表示する。The measuring device main body 16 converts the electrical signal (analog signal) input from the measuring probe 14 into a digital signal and performs a predetermined calculation process. Through this calculation process, the measuring device main body 16 calculates tristimulus values (X, Y, Z), xyY (chromaticity coordinates, luminance) established by the CIE (International Commission on Illumination), TΔuvY (correlated color temperature, color difference from the blackbody locus, luminance), etc., and displays the calculation results on the display unit 34.

測定器本体部16は、A/D変換部31と、データメモリ32と、表示部34と、操作部35と、制御部36と、電源部37とを有する。A/D変換部31は、測定プローブ部14から入力される受光信号をデジタルの信号(以下、測定データという)に変換する。データメモリ32は、A/D変換部31から出力される測定データを記憶する。制御部36は、測定プローブ部14の動作および測定器本体部16内の各部の動作を集中的に制御することによって測定動作を制御する。制御部36は、データメモリ32に格納された測定データを用いて、三刺激値(X,Y,Z)、CIEで制定されているxyY、TΔuvYなどを演算する。The measuring device main body 16 has an A/D conversion section 31, a data memory 32, a display section 34, an operation section 35, a control section 36, and a power supply section 37. The A/D conversion section 31 converts the received light signal input from the measuring probe section 14 into a digital signal (hereinafter referred to as measurement data). The data memory 32 stores the measurement data output from the A/D conversion section 31. The control section 36 controls the measurement operation by centrally controlling the operation of the measuring probe section 14 and the operation of each section in the measuring device main body 16. The control section 36 uses the measurement data stored in the data memory 32 to calculate tristimulus values (X, Y, Z), xyY established by CIE, TΔuvY, etc.

表示部34は、制御部36における演算結果を表示する。操作部35には、測定に関する各種情報(測定の指示、表示モードの設定、測定レンジ等)が入力される。電源部37は、外部のACアダプター(不図示)から供給される電力の電圧を変圧して制御部36を介して各構成要素に電力を供給する。The display unit 34 displays the results of calculations performed by the control unit 36. Various information related to the measurement (measurement instructions, display mode settings, measurement range, etc.) is input to the operation unit 35. The power supply unit 37 transforms the voltage of the power supplied from an external AC adapter (not shown) and supplies power to each component via the control unit 36.

なお、三刺激値型色彩計の例について説明したが、本実施の形態に係る測光測色計10は、分光測色計であってもよい。分光測色計の場合、図1に示すフィルタ部23は、分光部に置き換えられる。ディスプレイの表示面12から出る光は分光部によって分光されて光電変換部25に入射する。光電変換部25から出力される信号によって示される分光特性に基づいて、制御部36は、数値計算により三刺激値を求める。Although an example of a tristimulus value colorimeter has been described, the photometric colorimeter 10 according to this embodiment may be a spectrophotometer. In the case of a spectrophotometer, the filter section 23 shown in FIG. 1 is replaced with a spectroscopic section. Light emitted from the display surface 12 of the display is dispersed by the spectroscopic section and enters the photoelectric conversion section 25. Based on the spectral characteristics indicated by the signal output from the photoelectric conversion section 25, the control section 36 determines the tristimulus values by numerical calculation.

本実施の形態においては、変倍対物レンズ21により、ディスプレイの表示面12における被測定領域ARの直径(測定径)を変化させることができる。これにより、同一の測色計10により、さまざまなサイズのディスプレイの明るさ(輝度)と色度を測定することができる。さらに、本実施の形態においては、測定径を変化させても、像側のFナンバーを一定に保つことができる。これにより、ディスプレイの低輝度側での輝度を精度良く測定することができる。In this embodiment, the variable magnification objective lens 21 can change the diameter (measurement diameter) of the measurement area AR on the display surface 12 of the display. This allows the same colorimeter 10 to measure the brightness (luminance) and chromaticity of displays of various sizes. Furthermore, in this embodiment, the F-number on the image side can be kept constant even if the measurement diameter is changed. This allows the luminance on the low-luminance side of the display to be measured with high accuracy.

本実施の形態において、変倍対物レンズ21は、像面と共役な位置に中間像を形成する変倍対物レンズであって、物体側から順に、変倍群である第1レンズ群と、変倍群である第2レンズ群と、実質的に変倍しない第3レンズ群とを有し、変倍時に、第1レンズ群、第2レンズ群、および第3レンズ群のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化し、中間像は第1レンズ群と第2レンズ群との間に形成され、第3レンズ群は、開口絞りを有し、開口絞りの共役像が第1変倍群よりも物体側にあるように開口絞りが配置される。In this embodiment, the variable magnification objective lens 21 is a variable magnification objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with the image plane, and has, in order from the object side, a first lens group which is a variable magnification group, a second lens group which is a variable magnification group, and a third lens group which does not substantially change magnification, and when the magnification is changed, the distance between two adjacent lens groups among the first lens group, the second lens group, and the third lens group changes, and an intermediate image is formed between the first lens group and the second lens group, and the third lens group has an aperture stop, and the aperture stop is positioned so that the conjugate image of the aperture stop is on the object side of the first variable magnification group.

上記構成によれば、変倍群である第1レンズ群と第2レンズ群とによりアフォーカル系を構成し、それぞれの群の間に中間像を形成することによって、絞りの共役像を物体側に持っていきやすい光学系とする。なお、本実施の形態において「アフォーカル系」とは、全体の光学系の焦点距離に対して2つの変倍群の合成焦点距離が2倍以上あるように構成された光学系を指す。According to the above configuration, the first and second lens groups, which are variable magnification groups, form an afocal system, and an intermediate image is formed between the groups, making it an optical system that makes it easy to bring the conjugate image of the aperture to the object side. In this embodiment, the term "afocal system" refers to an optical system configured so that the composite focal length of the two variable magnification groups is at least twice the focal length of the entire optical system.

変倍しない第3変倍群と、位置および開口径が固定された開口絞りとによって、像側Fナンバーを、ズームポジションすべてで一定にできる。したがって、各測定径で光学特性を測定したときに等色関数に対する分光応答度のずれを小さくすることができる。これにより、精度の高い輝度・色度測定が可能になる。また、測定径が小さい場合でも、ダイナミックレンジを狭めることなく、輝度などの光学特性を測定することができる。開口絞りは、第3レンズ群の前(第3レンズ群のうち最も物体側のレンズよりも物体側)に配置されてもよい。 The image-side F-number can be made constant at all zoom positions by using a third variable magnification group that does not change magnification and an aperture diaphragm whose position and aperture diameter are fixed. Therefore, the deviation of the spectral response with respect to the color matching function can be reduced when the optical characteristics are measured at each measurement diameter. This enables highly accurate luminance and chromaticity measurements. Even when the measurement diameter is small, optical characteristics such as luminance can be measured without narrowing the dynamic range. The aperture diaphragm may be located in front of the third lens group (closer to the object than the lens in the third lens group that is closest to the object).

さらに、開口絞りの共役像が第1レンズ群よりも物体側にあることによって、被測定物の輝度ムラが像面(受光センサの受光面)には反映されない。これにより、被測定物のムラの影響を受けることのない光学系を構成することができる。結像光学系のように、物体面と像面とが共役の関係にある場合、被測定物の輝度ムラがそのまま像面にも反映されるため、測定精度が低下する。一方、本実施の形態によれば、このような問題を防ぐことができる。さらに、開口絞りと物体面とが共役の関係でもよい。 Furthermore, since the conjugate image of the aperture stop is located closer to the object side than the first lens group, the brightness unevenness of the object to be measured is not reflected on the image plane (the light receiving surface of the light receiving sensor). This makes it possible to configure an optical system that is not affected by the unevenness of the object to be measured. When the object plane and the image plane are in a conjugate relationship, as in an imaging optical system, the brightness unevenness of the object to be measured is reflected directly on the image plane, resulting in a decrease in measurement accuracy. On the other hand, according to this embodiment, such problems can be prevented. Furthermore, the aperture stop and the object plane may be in a conjugate relationship.

さらに本実施の形態によれば、変倍対物レンズが2つの変倍群を有する。これによって変倍の範囲を広げることができる。Furthermore, according to this embodiment, the variable magnification objective lens has two variable magnification groups. This allows the range of magnification to be expanded.

本実施の形態において、d線における第1レンズ群と第2レンズ群との合成焦点距離をf12とし、変倍対物レンズ21の全体の光学系の焦点距離をFLとし、η=FL/f12とすると、-0.5<η<0.5であることが好ましい。In this embodiment, if the composite focal length of the first lens group and the second lens group at the d-line is f12, the focal length of the entire optical system of the variable magnification objective lens 21 is FL, and η = FL/f12, it is preferable that -0.5 < η < 0.5.

上述の通り、本実施の形態において「アフォーカル系」とは、全体の光学系の焦点距離FLに対して2つの変倍群の合成焦点距離f12が2倍以上あるように構成された光学系を指す。上記条件は、本実施の形態において、2つの変倍群(第1レンズ群および第2レンズ群)がアフォーカル系を構成するための条件である。第1レンズ群および第2レンズ群がアフォーカル系を構成することによって、第3レンズ群に入射する光線が平行光に近くなる。これにより第3レンズ群の像面への収差の補正を簡単にすることができる。As described above, in this embodiment, "afocal system" refers to an optical system configured such that the combined focal length f12 of the two variable magnification groups is at least twice the focal length FL of the entire optical system. The above conditions are the conditions for the two variable magnification groups (the first lens group and the second lens group) to form an afocal system in this embodiment. By forming the first lens group and the second lens group into an afocal system, the light rays incident on the third lens group become closer to parallel light. This makes it easier to correct aberrations on the image surface of the third lens group.

本実施の形態において、第1レンズ群は、物体側から順に、負のパワーを有する第11レンズ群と、正のパワーを有する第12レンズ群とを有することが好ましい。In this embodiment, it is preferable that the first lens group has, in order from the object side, an eleventh lens group having negative power and a twelfth lens group having positive power.

上記のように構成することによって、第1レンズ群全体として正のパワーをもたせることができる。これにより、第1レンズ群と第2レンズ群との間に中間像を形成するアフォーカル系を構成することができる。With the above configuration, it is possible to give the first lens group as a whole a positive power. This makes it possible to configure an afocal system that forms an intermediate image between the first lens group and the second lens group.

本実施の形態において、第2レンズ群は、物体側から順に、正のパワーを有する第21レンズ群と、負のパワーを有する第22レンズ群とを有することが好ましい。In this embodiment, it is preferable that the second lens group has, in order from the object side, a 21st lens group having positive power and a 22nd lens group having negative power.

上記のように構成することによって、第2レンズ群全体として正のパワーをもたせることができる。これにより、第1レンズ群と第2レンズ群との間に中間像を形成するアフォーカル系を構成することができる。With the above configuration, it is possible to give the second lens group as a whole a positive power. This makes it possible to configure an afocal system that forms an intermediate image between the first lens group and the second lens group.

本実施の形態において、第1レンズ群の望遠端の焦点距離ft1と、第1レンズ群の広角端の焦点距離fw1とにより、第1レンズ群の倍率β1を、β1=ft1/fw1と定義し、第2レンズ群の望遠端の焦点距離ft2と、第2レンズ群の広角端の焦点距離fw2とにより、第2レンズ群の倍率β2を、β2=ft2/fw2と定義するとき、第1レンズ群の倍率β1が、1<β1<2.5であり、第2レンズ群の倍率β2が、0.2<β2<0.8であることが好ましい。In this embodiment, when the magnification β1 of the first lens group is defined as β1 = ft1/fw1 based on the focal length ft1 at the telephoto end of the first lens group and the focal length fw1 at the wide-angle end of the first lens group, and the magnification β2 of the second lens group is defined as β2 = ft2/fw2 based on the focal length ft2 at the telephoto end of the second lens group and the focal length fw2 at the wide-angle end of the second lens group, it is preferable that the magnification β1 of the first lens group is 1 < β1 < 2.5 and the magnification β2 of the second lens group is 0.2 < β2 < 0.8.

上記構成によれば、開口絞りから出た光を測定面側で平行光にするため、変倍群である第1レンズ群と第2レンズ群とによってアフォーカル系が構成される。第1レンズ群と第2レンズ群との間に中間像を形成することにより、変倍群である第1レンズ群および第2レンズ群の各々の変倍率を小さくすることができる。 According to the above configuration, the first and second lens groups, which are variable magnification groups, form an afocal system in order to collimate the light emitted from the aperture stop on the measurement surface side. By forming an intermediate image between the first and second lens groups, it is possible to reduce the magnification of each of the first and second lens groups, which are variable magnification groups.

望ましくは、第1レンズ群の倍率が1.5≦β≦2であり、第2レンズ群の倍率が0.5≦β≦0.7である。 Desirably, the magnification of the first lens group is 1.5≦β≦2 and the magnification of the second lens group is 0.5≦β≦0.7.

第1レンズ群の倍率が2<β1であると第1レンズ群から中間像までの距離が短くなるため、第2レンズ群での収差補正がより難しくなる。一方、1<β1<1.5の場合、第1レンズ群の焦点距離の可変範囲が狭くなるために、全体の光学系の変倍の範囲が狭くなる。同様に、第2レンズ群の倍率がβ2<0.5の場合、第2レンズ群から中間像までの距離が短くなるので、第1レンズ群での収差補正が困難になる。一方、0.8<β2である場合、β2が1に近づくほど等倍になるため、第1レンズ群の場合と同様に、第2レンズ群の焦点距離の可変範囲が狭くなる。これにより全体の光学系の変倍の範囲が狭くなる。第1レンズ群の倍率β1が1.5≦β1≦2であり、かつ第2レンズ群の倍率β2が0.5≦β2≦0.7である場合、広角端において第1レンズ群の前群から物体側までの間隔を確保できるため、各変倍群への入射角度が小さくなる。したがって収差補正が容易になる。さらに、光学系全体としての変倍の範囲を広げることができる。 When the magnification of the first lens group is 2<β1, the distance from the first lens group to the intermediate image becomes short, making it more difficult to correct aberrations in the second lens group. On the other hand, when 1<β1<1.5, the variable range of the focal length of the first lens group becomes narrow, so the range of magnification change of the entire optical system becomes narrow. Similarly, when the magnification of the second lens group is β2<0.5, the distance from the second lens group to the intermediate image becomes short, so it becomes difficult to correct aberrations in the first lens group. On the other hand, when β2 is 0.8<β2, the magnification becomes 1x as β2 approaches 1, so the variable range of the focal length of the second lens group becomes narrow, as in the case of the first lens group. This narrows the range of magnification change of the entire optical system. When the magnification β1 of the first lens group is 1.5≦β1≦2 and the magnification β2 of the second lens group is 0.5≦β2≦0.7, the distance from the front group of the first lens group to the object side can be secured at the wide-angle end, so the angle of incidence to each magnification change group becomes small. This makes it easier to correct aberrations, and also makes it possible to widen the range of magnification change of the entire optical system.

本実施の形態において、第1レンズ群の倍率β1と、第2レンズ群の倍率β2とにより、変倍比γをγ=β1*β2と定義するとき、0.5≦γ≦1.5であることが好ましい。In this embodiment, when the magnification ratio γ is defined as γ=β1*β2 based on the magnification β1 of the first lens group and the magnification β2 of the second lens group, it is preferable that 0.5≦γ≦1.5.

上記のように構成することによって、各レンズ群が変倍比を有するので、ズームのための構成あるいは機構を簡単としながら、測定径の変倍の範囲を広げることができる。 By configuring as described above, each lens group has a magnification ratio, so that the range of magnification of the measuring diameter can be expanded while simplifying the configuration or mechanism for zooming.

望ましくは、1≦γ≦1.2である。1≦γ≦1.2を満足すると、各変倍群の焦点距離の変倍が等しくなる、または、ほぼ等しくなるので、収差補正が容易になる。It is preferable that 1≦γ≦1.2. When 1≦γ≦1.2 is satisfied, the focal length variation of each variable power group becomes equal or nearly equal, making it easier to correct aberrations.

本実施の形態において、変倍対物レンズの各ズームポジションにおける像側のFナンバーFnoの絶対値|Fno|が、1<|Fno|<6を満たし、各ズームポジションの間でのFナンバーFnoの差は3.5以下であることが好ましい。In this embodiment, it is preferable that the absolute value |Fno| of the image-side F-number Fno at each zoom position of the variable magnification objective lens satisfies 1 < |Fno| < 6, and the difference in F-number Fno between each zoom position is 3.5 or less.

上記のように構成することによって、測定径を小さくすることによる像面への光量の減少を抑えることができる。したがって測定径が変化しても測定するダイナミックレンジを一定にすることができる。 By configuring it as described above, it is possible to suppress the reduction in the amount of light reaching the image plane caused by reducing the measurement diameter. Therefore, the dynamic range of measurement can be kept constant even if the measurement diameter changes.

本実施の形態において、像面側の主光線の入射角が5度以下であることが好ましい。
上記のように構成することによって、どの画角においても像面への入射角度を一定にすることができるので、画角の変化によって像側に導かれる光の光量が減少することを抑えることができる。
In this embodiment, it is preferable that the angle of incidence of the chief ray on the image surface side is 5 degrees or less.
With the above-described configuration, the angle of incidence on the image plane can be kept constant at any angle of view, so that a decrease in the amount of light guided to the image side due to changes in the angle of view can be suppressed.

本実施の形態において、開口絞りの開口系が可変である。このように構成する事で、測定径をより縮小することができる。本実施の形態では、測定径をφ1mmに縮小することも可能である。これにより、たとえばマイクロOLEDあるいはマイクロLEDなどといった、小さいサイズのディスプレイに用いられる発光体の輝度および色度の測定に対応することができる。In this embodiment, the aperture system of the aperture stop is variable. By configuring in this way, the measurement diameter can be further reduced. In this embodiment, it is also possible to reduce the measurement diameter to φ1 mm. This makes it possible to measure the luminance and chromaticity of light-emitting elements used in small-sized displays, such as micro OLEDs or micro LEDs.

本実施の形態において、測光測色計は、上記のいずれかの変倍対物レンズを含む。これにより、像側のFナンバーの変動を小さくしながら測定径を可変とすることができる測光測色計を実現できる。In this embodiment, the photometric colorimeter includes any one of the variable magnification objective lenses described above. This makes it possible to realize a photometric colorimeter that can vary the measurement diameter while minimizing the variation in the image-side F-number.

以下、本発明に係る変倍対物レンズの具体的な実施例について図2~図4および表を参照しながら説明する。図2~図4は、第1~第3の実施例に係る変倍対物レンズ21の構成をそれぞれ示すレンズ構成図である。図2~図4において、それぞれ第1~第3の実施例を「EX1」、「EX2」、「EX3」と表記する。 Specific examples of the variable magnification objective lens according to the present invention will be described below with reference to Figs. 2 to 4 and a table. Figs. 2 to 4 are lens configuration diagrams showing the configuration of the variable magnification objective lens 21 according to the first to third examples, respectively. In Figs. 2 to 4, the first to third examples will be denoted as "EX1", "EX2", and "EX3", respectively.

図2~図4において、「AX」は光軸を示し、「STO」は開口絞りを示し、「I11」は中間像の位置を示し、「IM」は受光センサーの撮像面または像面を示し、「AR」は、被測定領域の位置を表わす。 In Figures 2 to 4, "AX" indicates the optical axis, "STO" indicates the aperture stop, "I11" indicates the position of the intermediate image, "IM" indicates the imaging surface or image plane of the light receiving sensor, and "AR" represents the position of the measured area.

また、以下の説明において、Z1~Z4の各々はズームポジションを意味する。図2~図4の各々において、(Z1)、(Z2)、(Z3)は、それぞれ、望遠端、中間焦点距離状態および広角端でのレンズ断面図を示す。(Z4)は、(Z3)と同じズームポジション、かつ、開口絞りの径を縮小したときのレンズ断面図を示す。(Z1)~(Z4)における測定径は、それぞれ10mm、5mm、2.5mm、1mmである。 In the following explanation, Z1 to Z4 refer to zoom positions. In each of Figures 2 to 4, (Z1), (Z2), and (Z3) show lens cross-sectional views at the telephoto end, the intermediate focal length state, and the wide-angle end, respectively. (Z4) shows a lens cross-sectional view at the same zoom position as (Z3), but with the aperture stop diameter reduced. The measurement diameters at (Z1) to (Z4) are 10 mm, 5 mm, 2.5 mm, and 1 mm, respectively.

〔実施例1〕
図2に示すように、変倍対物レンズ21は、像面IMGと共役な位置に中間像を形成する対物レンズである。変倍対物レンズ21は、物体側から順に、変倍群である第1レンズ群G1と、変倍群である第2レンズ群G2と、実質的に変倍しない第3レンズ群G3とを有する。変倍時に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化する。具体的には、第3レンズ群G3が固定され、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2が光軸AXに沿って移動する。
Example 1
As shown in Fig. 2, the variable magnification objective lens 21 is an objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with the image surface IMG. The variable magnification objective lens 21 has, in order from the object side, a first lens group G1 that is a variable magnification group, a second lens group G2 that is a variable magnification group, and a third lens group G3 that does not substantially change magnification. During magnification change, the interval between two adjacent lens groups among the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 changes. Specifically, the third lens group G3 is fixed, and the first lens group G1 and the second lens group G2 move along the optical axis AX.

第1レンズ群G1は、物体側から順に、負のパワーを有する第11レンズ群G11と、正のパワーを有する第12レンズ群G12とを有する。第11レンズ群G11は、1枚の負レンズL1により構成される。第12レンズ群G12は、2枚の正レンズL2,L3により構成される。これにより、第1レンズ群G1は、全体として正のパワーを有する。The first lens group G1 has, in order from the object side, an eleventh lens group G11 having negative power and a twelfth lens group G12 having positive power. The eleventh lens group G11 is composed of one negative lens L1. The twelfth lens group G12 is composed of two positive lenses L2 and L3. This gives the first lens group G1 a positive power overall.

第2レンズ群G2は、物体側から順に、正のパワーを有する第21レンズ群G21と、負のパワーを有する第22レンズ群G22とにより構成される。第21レンズ群G21は、1枚の正レンズL4により構成される。第22レンズ群G22は、1枚の負レンズL5により構成される。これにより、第2レンズ群G2は、全体として正のパワーを有する。The second lens group G2 is composed of, in order from the object side, a 21st lens group G21 having positive power and a 22nd lens group G22 having negative power. The 21st lens group G21 is composed of one positive lens L4. The 22nd lens group G22 is composed of one negative lens L5. This gives the second lens group G2 a positive power overall.

第3レンズ群G3は、物体側から順に、開口絞りSTOと、正レンズL6と、正レンズL7とを有する。 The third lens group G3 has, from the object side, an aperture stop STO, a positive lens L6, and a positive lens L7.

第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによりアフォーカル系が構成され、中間像が第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の結像位置I11に形成される。開口絞りSTOの共役像は第1レンズ群G1よりも物体側にある。第3レンズ群G3が変倍せず、かつ、開口絞りSTOの位置が固定される。さらに、ズームポジションZ1~Z3において開口絞りSTOの開口径が固定されている。これにより、像側のFナンバーは、ズームポジションZ1~Z3において変化しない。変倍対物レンズ21は、(Z3)に示す状態から、開口絞りSTOの開口径を縮小することによって測定径を縮小することができる((Z4)を参照)。 The first lens group G1 and the second lens group G2 form an afocal system, and an intermediate image is formed at an imaging position I11 between the first lens group G1 and the second lens group G2. The conjugate image of the aperture diaphragm STO is closer to the object side than the first lens group G1. The third lens group G3 does not change magnification, and the position of the aperture diaphragm STO is fixed. Furthermore, the aperture diameter of the aperture diaphragm STO is fixed in the zoom positions Z1 to Z3. As a result, the F-number on the image side does not change in the zoom positions Z1 to Z3. The variable magnification objective lens 21 can reduce the measurement diameter by reducing the aperture diameter of the aperture diaphragm STO from the state shown in (Z3) (see (Z4)).

実施例1の構成を、コンストラクションデータ等を挙げてさらに具体的に説明する。なお、以下に述べる定義は実施例2、3においても同様に適用される。The configuration of Example 1 will be explained in more detail below, using construction data, etc. The definitions described below also apply to Examples 2 and 3.

コンストラクションデータでは、面データとして、左側の欄から順に、面番号(OBJ:物面、STO:開口絞り,IMG:像面)、曲率半径r、軸上面間隔d、レンズ材料のd線(波長587.56nm)に関する屈折率nd、レンズ材料のd線に関するアッベ数νd、および、有効径eff.dia.を示す。面番号iに*が付された面は非球面であり、非球面の形状は、面の頂点を原点とし、光軸方向にX軸をとり、光軸と垂直方向の高さをhとして以下の「数1」で表す。 In the construction data, the surface data, from the left column, shows the surface number (OBJ: object surface, STO: aperture stop, IMG: image surface), radius of curvature r, axial surface spacing d, refractive index nd of the lens material at the d-line (wavelength 587.56 nm), Abbe number νd of the lens material at the d-line, and effective diameter eff. dia. Surfaces with an * next to surface number i are aspheric, and the shape of the aspheric surface is expressed by the following "Equation 1" with the vertex of the surface as the origin, the X-axis in the direction of the optical axis, and h as the height perpendicular to the optical axis.

Figure 0007616218000001
Figure 0007616218000001

ただし、
Ai:i次の非球面係数
R:曲率半径
K:円錐定数
である。
however,
Ai: ith-th aspheric coefficient, R: radius of curvature, K: conic constant.

各実施例のレンズが前提とする使用基本波長は587.56nm(d線)であり、曲率半径等の面形状の単位はmmである。また、10のべき乗数(たとえば2.5×10-002)を、E(たとえば2.5E-002)を用いて表すものとする。実施例1に係る変倍対物レンズのレンズデータを表1に示す。 The fundamental wavelength assumed for use in the lenses of each example is 587.56 nm (d-line), and the unit of the surface shape such as the radius of curvature is mm. Furthermore, a power of 10 (for example, 2.5×10 −002 ) is expressed using E (for example, 2.5E-002). Lens data of the variable magnification objective lens according to Example 1 is shown in Table 1.

Figure 0007616218000002
Figure 0007616218000002

実施例1に係る変倍対物レンズのレンズ面の面間隔を以下の表2に示す。表2において、Z1~Z4は、図2に示すZ1~Z4にそれぞれ対応し、a1~a5は、表1に示すa1~a5にそれぞれ対応する。The surface spacing of the lens surfaces of the variable magnification objective lens of Example 1 is shown in Table 2 below. In Table 2, Z1 to Z4 correspond to Z1 to Z4 shown in FIG. 2, respectively, and a1 to a5 correspond to a1 to a5 shown in Table 1, respectively.

Figure 0007616218000003
Figure 0007616218000003

表3および表4に、実施例1に係る変倍対物レンズのレンズ面の非球面係数を非球面データとして示す。なお、非球面データにおいて表記の無い項の係数は0である。Tables 3 and 4 show the aspheric coefficients of the lens surfaces of the variable magnification objective lens of Example 1 as aspheric data. Note that the coefficients of terms not listed in the aspheric data are 0.

Figure 0007616218000004
Figure 0007616218000004

Figure 0007616218000005
Figure 0007616218000005

表5に、実施例1に係る変倍対物レンズの特性を示す。FLは変倍対物レンズ全系の焦点距離を意味し、Fnoは像側Fナンバーを意味し、BFはバックフォーカスを意味し、TLは系全長を意味し、Ymaxは光束分割部材の半径を意味し、f12は、d線における第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との合成焦点距離を意味し、ηはFL/f12により定義される。FL,BF,TL,Ymax,f12の単位はmmである。表5から、ポジションZ1,Z2,Z3の間で像側Fナンバーが一定であることが理解される。Table 5 shows the characteristics of the variable magnification objective lens of Example 1. FL means the focal length of the entire variable magnification objective lens system, Fno means the image side F-number, BF means the back focus, TL means the overall system length, Ymax means the radius of the beam splitter member, f12 means the composite focal length of the first lens group G1 and the second lens group G2 at the d line, and η is defined by FL/f12. The units of FL, BF, TL, Ymax, and f12 are mm. From Table 5, it can be seen that the image side F-number is constant between positions Z1, Z2, and Z3.

Figure 0007616218000006
Figure 0007616218000006

表6に、実施例1の変倍対物レンズを構成する単レンズのレンズデータを示す。レンズ番号1~7は、図2に示す符号L1~L7にそれぞれ対応する。Table 6 shows the lens data of the single lenses that make up the variable magnification objective lens of Example 1. Lens numbers 1 to 7 correspond to the symbols L1 to L7 shown in Figure 2, respectively.

Figure 0007616218000007
Figure 0007616218000007

〔実施例2〕
図3に示すように、変倍対物レンズ21は、像面IMGと共役な位置に中間像を形成する対物レンズである。変倍対物レンズ21は、物体側から順に、変倍群である第1レンズ群G1と、変倍群である第2レンズ群G2と、実質的に変倍しない第3レンズ群G3とを有する。変倍時に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化する。具体的には、第3レンズ群G3が固定され、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2が光軸AXに沿って移動する。
Example 2
As shown in Fig. 3, the variable magnification objective lens 21 is an objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with the image surface IMG. The variable magnification objective lens 21 has, in order from the object side, a first lens group G1 that is a variable magnification group, a second lens group G2 that is a variable magnification group, and a third lens group G3 that does not substantially change magnification. During magnification change, the interval between two adjacent lens groups among the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 changes. Specifically, the third lens group G3 is fixed, and the first lens group G1 and the second lens group G2 move along the optical axis AX.

第1レンズ群G1は、物体側から順に、負のパワーを有する第11レンズ群G11と、正のパワーを有する第12レンズ群G12とを有する。第11レンズ群G11は、1枚の負レンズL1により構成される。第12レンズ群G12は、2枚の正レンズL2,L3により構成される。これにより、第1レンズ群G1は、全体として正のパワーを有する。The first lens group G1 has, in order from the object side, an eleventh lens group G11 having negative power and a twelfth lens group G12 having positive power. The eleventh lens group G11 is composed of one negative lens L1. The twelfth lens group G12 is composed of two positive lenses L2 and L3. This gives the first lens group G1 a positive power overall.

第2レンズ群G2は、物体側から順に、正のパワーを有する第21レンズ群G21と、負のパワーを有する第22レンズ群G22とにより構成される。第21レンズ群G21は、1枚の正レンズL4により構成される。第22レンズ群G22は、1枚の負レンズL5により構成される。これにより、第2レンズ群G2は、全体として正のパワーを有する。The second lens group G2 is composed of, in order from the object side, a 21st lens group G21 having positive power and a 22nd lens group G22 having negative power. The 21st lens group G21 is composed of one positive lens L4. The 22nd lens group G22 is composed of one negative lens L5. This gives the second lens group G2 a positive power overall.

第3レンズ群G3は、物体側から順に、開口絞りSTOと、正レンズL6と、正レンズL7とを有する。 The third lens group G3 has, from the object side, an aperture stop STO, a positive lens L6, and a positive lens L7.

第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによりアフォーカル系が構成され、中間像が第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の結像位置I11に形成される。開口絞りSTOの共役像は第1レンズ群G1よりも物体側にある。第3レンズ群G3が変倍せず、かつ、開口絞りSTOの位置が固定される。さらに、ズームポジションZ1~Z3において開口絞りSTOの開口径が固定されている。これにより、像側のFナンバーは、ズームポジションZ1~Z3において変化しない。変倍対物レンズ21は、(Z3)に示す状態から、開口絞りSTOの開口径を縮小することによって測定径を縮小することができる((Z4)を参照)。 The first lens group G1 and the second lens group G2 form an afocal system, and an intermediate image is formed at an imaging position I11 between the first lens group G1 and the second lens group G2. The conjugate image of the aperture diaphragm STO is closer to the object side than the first lens group G1. The third lens group G3 does not change magnification, and the position of the aperture diaphragm STO is fixed. Furthermore, the aperture diameter of the aperture diaphragm STO is fixed in the zoom positions Z1 to Z3. As a result, the F-number on the image side does not change in the zoom positions Z1 to Z3. The variable magnification objective lens 21 can reduce the measurement diameter by reducing the aperture diameter of the aperture diaphragm STO from the state shown in (Z3) (see (Z4)).

実施例2に係る変倍対物レンズのレンズデータを表7に示す。 The lens data for the variable magnification objective lens of Example 2 is shown in Table 7.

Figure 0007616218000008
Figure 0007616218000008

実施例2に係る変倍対物レンズのレンズ面の面間隔を以下の表8に示す。表8において、Z1~Z4は、図3に示すZ1~Z4にそれぞれ対応し、a1~a6は、表7に示すa1~a6にそれぞれ対応する。The surface spacing of the lens surfaces of the variable magnification objective lens of Example 2 is shown in Table 8 below. In Table 8, Z1 to Z4 correspond to Z1 to Z4 shown in FIG. 3, respectively, and a1 to a6 correspond to a1 to a6 shown in Table 7, respectively.

Figure 0007616218000009
Figure 0007616218000009

表9および表10に、実施例2に係る変倍対物レンズのレンズ面の非球面係数を非球面データとして示す。なお、非球面データにおいて表記の無い項の係数は0である。Tables 9 and 10 show the aspheric coefficients of the lens surfaces of the variable magnification objective lens of Example 2 as aspheric data. Note that the coefficients of terms not listed in the aspheric data are 0.

Figure 0007616218000010
Figure 0007616218000010

Figure 0007616218000011
Figure 0007616218000011

表11に、実施例2に係る変倍対物レンズの特性を示す。表11から、ポジションZ1,Z2,Z3の間で像側Fナンバーが一定であることが理解される。Table 11 shows the characteristics of the variable magnification objective lens of Example 2. From Table 11, it can be seen that the image side F-number is constant between positions Z1, Z2, and Z3.

Figure 0007616218000012
Figure 0007616218000012

表12に、実施例2に係る変倍対物レンズを構成する単レンズのレンズデータを示す。レンズ番号1~7は、図3に示す符号L1~L7にそれぞれ対応する。Table 12 shows the lens data of the single lenses constituting the variable magnification objective lens of Example 2. Lens numbers 1 to 7 correspond to the symbols L1 to L7 shown in Figure 3, respectively.

Figure 0007616218000013
Figure 0007616218000013

〔実施例3〕
図4に示すように、変倍対物レンズ21は、像面IMGと共役な位置に中間像を形成する対物レンズである。変倍対物レンズ21は、物体側から順に、変倍群である第1レンズ群G1と、変倍群である第2レンズ群G2と、実質的に変倍しない第3レンズ群G3とを有する。変倍時に、第1レンズ群G1、第2レンズ群G2、および第3レンズ群G3のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化する。具体的には、第3レンズ群G3が固定され、第1レンズ群G1および第2レンズ群G2が光軸AXに沿って移動する。
Example 3
As shown in Fig. 4, the variable magnification objective lens 21 is an objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with the image surface IMG. The variable magnification objective lens 21 has, in order from the object side, a first lens group G1 that is a variable magnification group, a second lens group G2 that is a variable magnification group, and a third lens group G3 that does not substantially change magnification. During magnification change, the interval between two adjacent lens groups among the first lens group G1, the second lens group G2, and the third lens group G3 changes. Specifically, the third lens group G3 is fixed, and the first lens group G1 and the second lens group G2 move along the optical axis AX.

第1レンズ群G1は、物体側から順に、負のパワーを有する第11レンズ群G11と、正のパワーを有する第12レンズ群G12とを有する。第11レンズ群G11は、1枚の負レンズL1により構成される。第12レンズ群G12は、2枚の正レンズL2,L3により構成される。これにより、第1レンズ群G1は、全体として正のパワーを有する。The first lens group G1 has, in order from the object side, an eleventh lens group G11 having negative power and a twelfth lens group G12 having positive power. The eleventh lens group G11 is composed of one negative lens L1. The twelfth lens group G12 is composed of two positive lenses L2 and L3. This gives the first lens group G1 a positive power overall.

第2レンズ群G2は、物体側から順に、正のパワーを有する第21レンズ群G21と、負のパワーを有する第22レンズ群G22とにより構成される。第21レンズ群G21は、1枚の正レンズL4により構成される。第22レンズ群G22は、1枚の負レンズL5により構成される。これにより、第2レンズ群G2は、全体として正のパワーを有する。The second lens group G2 is composed of, in order from the object side, a 21st lens group G21 having positive power and a 22nd lens group G22 having negative power. The 21st lens group G21 is composed of one positive lens L4. The 22nd lens group G22 is composed of one negative lens L5. This gives the second lens group G2 a positive power overall.

第3レンズ群G3は、物体側から順に、開口絞りSTOと、正レンズL6と、正レンズL7とを有する。 The third lens group G3 has, from the object side, an aperture stop STO, a positive lens L6, and a positive lens L7.

第1レンズ群G1と第2レンズ群G2とによりアフォーカル系が構成され、中間像が第1レンズ群G1と第2レンズ群G2との間の結像位置I11に形成される。開口絞りSTOの共役像は第1レンズ群G1よりも物体側にある。第3レンズ群G3が変倍せず、かつ、開口絞りSTOの位置が固定される。さらに、ズームポジションZ1~Z3において開口絞りSTOの開口径が固定されている。これにより、像側のFナンバーは、ズームポジションZ1~Z3において変化しない。変倍対物レンズ21は、(Z3)に示す状態から、開口絞りSTOの開口径を縮小することによって測定径を縮小することができる((Z4)を参照)。 The first lens group G1 and the second lens group G2 form an afocal system, and an intermediate image is formed at an imaging position I11 between the first lens group G1 and the second lens group G2. The conjugate image of the aperture diaphragm STO is closer to the object side than the first lens group G1. The third lens group G3 does not change magnification, and the position of the aperture diaphragm STO is fixed. Furthermore, the aperture diameter of the aperture diaphragm STO is fixed in the zoom positions Z1 to Z3. As a result, the F-number on the image side does not change in the zoom positions Z1 to Z3. The variable magnification objective lens 21 can reduce the measurement diameter by reducing the aperture diameter of the aperture diaphragm STO from the state shown in (Z3) (see (Z4)).

実施例3に係る変倍対物レンズのレンズデータを表13に示す。 The lens data for the variable magnification objective lens of Example 3 is shown in Table 13.

Figure 0007616218000014
Figure 0007616218000014

実施例3に係る変倍対物レンズのレンズ面の面間隔を以下の表14に示す。表14において、Z1~Z4は、図4に示すZ1~Z4にそれぞれ対応し、a1~a6は、表13に示すa1~a6にそれぞれ対応する。The surface spacing of the lens surfaces of the variable magnification objective lens of Example 3 is shown in Table 14 below. In Table 14, Z1 to Z4 correspond to Z1 to Z4 shown in FIG. 4, respectively, and a1 to a6 correspond to a1 to a6 shown in Table 13, respectively.

Figure 0007616218000015
Figure 0007616218000015

表15および表16に、実施例3のレンズ面の非球面係数を非球面データとして示す。なお、非球面データにおいて表記の無い項の係数は0である。Tables 15 and 16 show the aspheric coefficients of the lens surface of Example 3 as aspheric data. Note that the coefficients of terms not listed in the aspheric data are 0.

Figure 0007616218000016
Figure 0007616218000016

Figure 0007616218000017
Figure 0007616218000017

表17に、実施例3の変倍対物レンズの特性を示す。表17から、ポジションZ1,Z2,Z3の間で像側Fナンバーが一定であることが理解される。Table 17 shows the characteristics of the variable magnification objective lens of Example 3. From Table 17, it can be seen that the image side F-number is constant between positions Z1, Z2, and Z3.

Figure 0007616218000018
Figure 0007616218000018

表18に、実施例3に係る変倍対物レンズを構成する単レンズのレンズデータを示す。レンズ番号1~7は、図4に示す符号L1~L7にそれぞれ対応する。Table 18 shows the lens data of the single lenses constituting the variable magnification objective lens of Example 3. Lens numbers 1 to 7 correspond to symbols L1 to L7 shown in Figure 4, respectively.

Figure 0007616218000019
Figure 0007616218000019

続いて、表19に、各実施例の条件式対応値を示す。表19において、各実施例のηmaxは、ポジションZ1~Z4でのηの値のうち、その絶対値が最大となるηの値を意味する(表5、表11、表17を参照)。実施例1では、ηmaxは、ポジションZ2におけるηの値であり、実施例2,3では、ηmaxは、ポジションZ1におけるηの値である。 Next, Table 19 shows the values corresponding to the conditional expressions in each embodiment. In Table 19, η max in each embodiment means the value of η that has the maximum absolute value among the values of η at positions Z1 to Z4 (see Tables 5, 11, and 17). In embodiment 1, η max is the value of η at position Z2, and in embodiments 2 and 3, η max is the value of η at position Z1.

Figure 0007616218000020
Figure 0007616218000020

本発明の実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。Although the embodiments and examples of the present invention have been described, the embodiments disclosed herein should be considered to be illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the claims, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

10 測光測色計、12 表示面、14 測定プローブ部、16 測定器本体部、21 変倍対物レンズ、23 フィルタ部、24 光束分割部材、25 光電変換部、26 増幅部、27 測定光学系、28 受光系、31 A/D変換部、32 データメモリ、34 表示部、35 操作部、36 制御部、37 電源部、AR 被測定領域、AX 光軸、G1 第1レンズ群、G2 第2レンズ群、G3 第3レンズ群、G11 第11レンズ群、G12 第12レンズ群、G21 第21レンズ群、G22 第22レンズ群、I11 中間像の結像位置、L1,L5 負レンズ、L2,L3,L4,L6,L7 正レンズ、Z1~Z4 ズームポジション。 10 photometric colorimeter, 12 display surface, 14 measurement probe section, 16 measurement device main body, 21 variable magnification objective lens, 23 filter section, 24 beam splitting member, 25 photoelectric conversion section, 26 amplifier section, 27 measurement optical system, 28 light receiving system, 31 A/D conversion section, 32 data memory, 34 display section, 35 operation section, 36 control section, 37 power supply section, AR measured area, AX optical axis, G1 first lens group, G2 second lens group, G3 third lens group, G11 eleventh lens group, G12 twelfth lens group, G21 twenty-first lens group, G22 twenty-second lens group, I11 imaging position of intermediate image, L1, L5 negative lenses, L2, L3, L4, L6, L7 positive lenses, Z1 to Z4 zoom positions.

Claims (10)

像面と共役な位置に中間像を形成する変倍対物レンズであって、
物体側から順に、
変倍群である第1レンズ群と、
変倍群である第2レンズ群と、
実質的に変倍しない第3レンズ群とから構成され
変倍時に、前記第1レンズ群、前記第2レンズ群、および前記第3レンズ群のうちの隣り合う2つのレンズ群の間隔が変化し、
前記中間像は前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との間に形成され、
前記第3レンズ群は、開口絞りを有し、
前記開口絞りの共役像が前記第1レンズ群よりも物体側にあるように前記開口絞りが配置される、変倍対物レンズ。
A variable magnification objective lens that forms an intermediate image at a position conjugate with an image plane,
From the object side,
a first lens group which is a magnification varying group;
a second lens group which is a magnification varying group;
and a third lens group that does not substantially change magnification.
During magnification change, a distance between two adjacent lens groups among the first lens group, the second lens group, and the third lens group changes,
the intermediate image is formed between the first lens group and the second lens group,
the third lens group has an aperture stop,
A variable magnification objective lens, wherein the aperture stop is disposed so that a conjugate image of the aperture stop is located on the object side of the first lens group.
d線における前記第1レンズ群と前記第2レンズ群との合成焦点距離をf12とし、
前記変倍対物レンズの全体の光学系の焦点距離をFLとし、
η=FL/f12とすると、
-0.5<η<0.5である、請求項1に記載の変倍対物レンズ。
a composite focal length of the first lens group and the second lens group at the d line is f12;
The focal length of the entire optical system of the variable magnification objective lens is defined as FL,
If η=FL/f12,
2. The variable magnification objective lens according to claim 1, wherein −0.5<η<0.5.
前記第1レンズ群は、
物体側から順に、
負のパワーを有する第11レンズ群と、
正のパワーを有する第12レンズ群とを有する、
請求項1または請求項2に記載の変倍対物レンズ。
The first lens group is
From the object side,
an eleventh lens group having negative power;
a twelfth lens group having a positive power;
3. The variable magnification objective lens according to claim 1.
前記第2レンズ群は、
物体側から順に、
正のパワーを有する第21レンズ群と、
負のパワーを有する第22レンズ群とを有する、
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の変倍対物レンズ。
The second lens group is
From the object side,
a 21st lens group having a positive power; and
and a second lens group having a negative power.
The variable magnification objective lens according to claim 1 .
前記第1レンズ群の望遠端の焦点距離ft1と、前記第1レンズ群の広角端の焦点距離fw1とにより、前記第1レンズ群の倍率β1を、β1=ft1/fw1と定義し、
前記第2レンズ群の望遠端の焦点距離ft2と、前記第2レンズ群の広角端の焦点距離fw2とにより、前記第2レンズ群の倍率β2を、β2=ft2/fw2と定義するとき、
前記第1レンズ群の前記倍率β1が、1<β1<2.5であり、
前記第2レンズ群の前記倍率β2が、0.2<β2<0.8である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の変倍対物レンズ。
A magnification β1 of the first lens group is defined as β1=ft1/fw1, where ft1 is a focal length at a telephoto end of the first lens group and fw1 is a focal length at a wide-angle end of the first lens group,
When the magnification β2 of the second lens group is defined as β2=ft2/fw2, where ft2 is the focal length of the second lens group at the telephoto end and fw2 is the focal length of the second lens group at the wide-angle end,
the magnification β1 of the first lens group is 1<β1<2.5,
5. The variable magnification objective lens according to claim 1, wherein the magnification β2 of the second lens group satisfies 0.2<β2<0.8.
前記第1レンズ群の前記倍率β1と、
前記第2レンズ群の前記倍率β2とにより、変倍比γをγ=β1*β2と定義するとき、
0.5≦γ≦1.5である、請求項5に記載の変倍対物レンズ。
the magnification β1 of the first lens group; and
When the magnification ratio γ is defined as γ=β1*β2 based on the magnification β2 of the second lens group,
6. The variable magnification objective lens according to claim 5, wherein 0.5≦γ≦1.5.
前記変倍対物レンズの各ズームポジションにおける像側のFナンバーFnoの絶対値|Fno|は、1<|Fno|<6を満たし、
前記各ズームポジションの間での前記FナンバーFnoの差は3.5以下である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の変倍対物レンズ。
the absolute value |Fno| of the F-number Fno on the image side at each zoom position of the variable magnification objective lens satisfies 1<|Fno|<6;
7. The variable magnification objective lens according to claim 1, wherein a difference in the F-number Fno between each of the zoom positions is 3.5 or less.
像面への主光線の入射角が5度以下である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の変倍対物レンズ。 A variable magnification objective lens according to any one of claims 1 to 7, in which the angle of incidence of the chief ray on the image plane is 5 degrees or less. 前記開口絞りの開口が可変である、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の変倍対物レンズ。 9. The variable magnification objective lens according to claim 1, wherein the aperture diameter of the aperture stop is variable. 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の変倍対物レンズを備える、測光測色計。 A photometric colorimeter equipped with a variable magnification objective lens according to any one of claims 1 to 9.
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