CCDカメラ、CMOSカメラ用対物レンズ、光散乱応用編
  超高被写界深度、高解像度、倍率可変自由な非球面高性能レンズ群

当社は主として、高度先端技術を駆使した光学製品、部品を製造販売し、特に高被写界深度非球面レンズ設計量産などを行っておりますレンズ設計試作、光学装置などの試作などを受注しますCCD、CMOSの高画素数カメラ観察において、通常の対物レンズと異なりレンズを交換しなくても単一の対物レンズを用いて広範囲に倍率を可変することができ高被写界深度観察が可能です。すなわち、設定倍率に応じてレンズの後端の拡張筒(extension tube)の長さのみを換え、物体での作動距離を調整することにより、低倍率から高倍率までの倍率を任意に設定でき、高精細画像を得ることができます。 

当社の技術は、主として独立行政法人物質.材料研究機構、独立行政法人国立文化財機構、早稲田大学生命先端研、電機メーカー等の大手企業、タイヤメーカー等の研究部門、各部品メーカー等の品質管理部門で評価され、多く使われています。又、一部は学校の理化教育用に普及しつつあります。
  (株)オプトハイテック  OPTO-HIGHTECH,.CO.LTD   
   
          開発者研究者: 代表取締役 石附 英昭 早稲田大学 大学発ベンチャー 
    
     開発分野: レンズ設計、光学設計、機械設計(ラボ用カラー写真プリンター)、X線光学、X線構造解析。
             重機械の設計(シンクロトロン加速器ビーム、紙工機械の設計)、結晶成長、結晶学、真空蒸着薄膜の作成等

             現在ナノメートル計測を目指しX線顕微鏡を開発中、協力者募集
     営業分野: 上記分野での仕事の請負、技術的相談を受けます。レンズ製品に関し販売代理店を募集中。

 i                                  E-Mail: hi-opt@space.ocn.ne.jp

                                                             

         高被写界深度 CCDカメラ、CMOSカメラ顕微鏡 目次
, T−1.改良型 、CCD カメラ用、長作動距離、長高被写界深度レンズ OPT-LLW SUPER Long Work Distance lens for CCD camera use New Type Very high depth of field Clik here toJUMP
 T−2.前期型CCDカメラ用、長作動距 超高被写界深度レンズOPT−LLW 100,  Long Work Distance lens for CCD camera, OLD TYPE Veryhigh depth of field.   Clik here to JUMP
 U.高倍率中作動距離型高倍率レンズ OPT−LWU,高被写界深度  Middle Work Distance and high magnification for CCD camera use.    High depth of fields.   Clik here toJUMP
 V. 接写型 顕微鏡用超高倍率レンズOPT−DB2: 日経産業新聞掲載 (TOP PAGE見出し), Short Work Distance and highest magnification for CCD camera use 
  V-1 電子基板などのDB2による高被写界接写撮影例    Clik here to JUMP               
  V-2 細胞、生体のDB2による観察研究例 (当社独自の特殊光散乱照明使用) Clik here to JUMP  
  V-3 環境汚染水質検査(海水、河川の微生物の生態、発光観察)  Clik here to JUMP        
  V-4.落射照明による観察Clik here to JUMP
  V-5.結晶粒塊の精細写真Clik here to JUMP
 W.高倍率非球面ルーペ RP20  (目をレンズから自由に離して観察できる) Aspheric len rupe 20 times Clik here to JUMP                 
 X超広角レンズOPT-WIDE (レンズ2枚でのみ構成、技術移転可能) Wide angle lens using only lens system Clik here to JUMP
 Y.ガラス表面の傷。水中異物可視化などの光散乱による検出Scratchs on the Glass Suraface Small particles under Water can be clearly seen.by our appuratus, Clik here to JUMP
 Z研究用切削非球面レンズ群(山羊の環静脈にCCDごと挿入、光ファイバーの先端取付け例) 外径φ1 Various type Aspheric len cut by the lathe with Diameter φ1mm 、  Clik here to JUMP
  [無限遠から接写まで可能なレンズOPT-ATT ベンチャー賞受賞、TV埼玉 放映レンズ From Infinite to close contact, Photo. is obtaibed
using only single lens by CCD camera. Clik here to JUMP I






























T−1 CCDカメラ用、長作動距離レンズOPT−LLW SUPER
Long Work Distance lens for CCD camera use, NEW. type Very high depyh of field Type.
@超作動距離用に特に新規開発したもの。非球面レンズを使用した高被写界深度性
AMTF特性は、特に画面の最端を除いては、理想的なレンズの持つ回折限界に近い性能を持つ。
B[当社製レンズの共通特性]
○レンズを交換しなくても、拡張筒の長さを交換するか、ネジ回転により拡張筒を多少上下することによって倍率が可変。
○ホルダー長は20mm、30mm、50mmが用意されている

○レンズ収納ホルダは外径 10〜12mm以内、重さは1〜2g程度で、超小型軽量で操作性に優れる。
物体距離WDmm
Work Distance
レンズ実倍率
Lens Magnification(times)
光学的歪曲収差(%)
Optical Distortion Aberration
160 0.2 −0.11
90 0.41 −0.08
70 0.6 −0.07
40 1.7 −0.02
30 4.3 −0.006

WD=28mm レンズ倍率 6.4 解像度5μm以下 WD=28mm レンズ倍率 6.4 解像度5μm以下 WD=52mm レンズ倍率1.0 解像度10μm以下

WD=52mm レンズ倍率1.0 解像度10μm以下 WD=92mm レンズ倍率0.4 解像度18μm以下 WD=92mm レンズ倍率0.4 解像度18μm以下

        

T−2  CCDカメラ用、長作動距離レンズOPT−LLW 100
Long Work Distance lens for CCD camera use at first stage Very high depyh of field Type
標準設計は、物体までの作動距離WDが100mm、その深度は約8mmです。低倍率、超作動距離、高被写界深度型
下図左は、電子基板部品の側面を見るため、自由回転する雲台を使い50度以上傾けて、高被写界深度撮影を行った例。
WDが210mmの時, 高さ20mm、外径φ14の筒を撮影。底面と上面が同時に写る。
深度2センチ以上あります
WD is 210mm, tube height is 20mm and φ14mm in Dia.. The base and the top appear at the same time.
電子基板のコンデンサーから底面までの深度
Depth of thefield from top of condenser to
base of the electronic circuit board
基板上の複数の長いコネクタピン
Plural long connector pins on the electric board.
物体距離WDmm
Work Distance
レンズ実倍率
Lens Magnification(times
)
光学的歪曲収差(%)
Optical Distortion Aberration
深度実測値(mm)
Depth of field, measured
210 0.14 −0.16 26
160 0.19 −0.14 20
90 0.38 0.1 8.5
50 0.94 0.06 1.5


U.高倍率中作動距離型高倍率レンズOPT−LWU
a LWU type of lens; High power, a middle operation distance type
 標準設計は作動距離が30〜50mm、対応する倍率は0.96〜0.43倍で、実測深度は0.3mm〜1.2mm。
 レンズ交換なしに拡張ホルダー長を変え、筒回転でCCDとの距離を前後、倍率が連続的に自由に設定できます。
 下記の図では、CCDの画素ピッチが深い深度で明確に観察でき、WDが約16mm前後の近接で、レンズ実倍率は 約7.5〜10倍程度可能。         DB2よりも低倍率であるが、物体までの近接距離WDが長い。右下の解像度は、センサーの画素ピッチ4〜5ミクロンでこの時のWDは、25mm程度。

Magnified
  C-MOS 300万画素を用いた撮系 WD=25mm
System that used the C-MOS 3,000,000ixel,,WD=25mm
 撮影対象 40万画素1/4インチ CCD
400,000 pixel 1/4 inch CCD for the object
 LWUレンズを用いた、左記の超高倍率撮影 
High Magnification of the .CCD using LWU
上記図の倍率は、上段、下段とも右端のスケール尺の目盛(水平全体で2mmりから分かります) 解像度は上記のチャートから4μm以下。
Width of the each figures is about 2mm in horizontal direction and the optical resolution is less than 4μm by the chart on the above.
物体距離WDmm
Work Distance
レンズ実倍率
Lens Magnification(times
)
光学的歪曲収差(%)
Optical Distortion Aberration
深度実測値(mm)
Depth of field, measured
80
0.23
0.62 3.3
50 0.43
0.52 1.2
30 0.96
0.32 0.3
20
2.5
0.10 0.1


デジカメ顕微鏡のコーナーは、下記をクリックするとJUMPします  なおデジカメ動画はyou tubeの検索で optohighと入力願います

Degital camera magnified movies can be seen in you tube site by insert the letters [optohigh]
CLICK HERELINKING TO DEGITAL CAMERA MICROSCOPE  デジタルカメラ顕微鏡へ
  





V.接写型 顕微鏡用超高倍率レンズOPT−DB2
  顕微鏡的超高倍率近接撮影用、高被写界深度型、高解像度、非球面対物レンズ。
     OPT-DB2 lens; very high magnificaton close-up lens                   
@下記1の左端図で電子基板コンデンサーは、日経産業新聞のTOPページのの最初にカラー写真で掲載されたもの。
A拡張筒をのばすと近接距離5〜6mmでレンズ単体の倍率は13〜17倍程度。
Bこのレンズは、他社のような深度による画像合成なしで,研磨剤
水中の微粒子の可視化に使われている。
C生命、生体観察などにおいて細胞の観察、蛍光発光観察に使われている。                                
D国立文化財研究所において、文化財の詳細部研究などに使われており、論文発表に使われ功績を残している。
s.
Vー1電子基板などの DB2による高被写界接写撮影例
  

Magnified Magnified
   
外径φ12、銅パイプ腐食通常撮影
細い注射針の精細観察にも適します
Usaual photograph of Cu-Pipe
section of corrosion
DB2による段差の高被写界深度画像
Step differrence is observed at a time
using our DB2 type lens.
DB2による超高倍率拡大精細画像
Minute image of the Pipe using our DB2 with the high magnification
この列の上段の図は、研磨剤をガラスで挟んだ状態で撮影。この図は水溶液に溶かした状態で撮影。粒子サイズは研磨剤なので1ミクロン以下と言われている。

DB2 の性能、仕様
物体距離WDmm
Work Distance
レンズ実倍率
Lens Magnification(times
)
光学的歪曲収差(%)
Optical Distortion Aberration
深度実測値(mm)
Depth of field, measured
28
0.33 −0.63 2.4
10 1.2 0.15 0.4
2.9 0.23 0.08
4.6 5.4 0.14 0.025
9.0 0.08
上記最大倍率における解像度は、2μm以下で、下記の倍率11倍の微生物画像のスケールを照合して、確認可能です




  
V−2.細胞、生体のDB2による観察研究例 (当社独自の特殊光散乱照明使用)
Using only visible light, fluorescence emission is observed from human cell
下記の装置を微生物、生態観察応用、あるいは海水、河川の微生物の直視可視化システムに用いている。これに当社独自の発明により、高輝度ハロゲン光源からの照明による粒子散乱の簡易可視化方法装置を加えたもので、観察対象物は下図右のガラス容器内部に存在する。
この装置では、紫外線を待ちいなくても可視光により、皮膚などのコラーゲン細胞からの蛍光発光観察を、下図に示す。ガン細胞、水中の微生物からの著しい発光が見られ、その一部は下記をクリックし、参照できる。

The above-mentioned device is used for the straight visualization system of the microorganism and the living body and is also used for the 3D movement obsevation of the microorganism in seawater and the river directly. This method is theoriginal. invention of our company and is the simple visible device of the particle scattering by the eillumination from the high luminance halogen source. The observation object exists in the glass container below, the right of the figure. In this device, without using ultraviolet lighting methods, the fluorescent luminescence is observed from the collagen cell of the skin etc. in the figure below . Remarkable luminescence from the microorganism and in water and the cancer celis is seen by visible light. The one of example s are referred to, by clicking thecolumn below.
DB2レンズを用い、特殊照明装置 OPT−VISUALにより可視化した人間のコラーゲン細胞。詳細を見ると細胞
からの蛍光発光が観察される。 これは東京ビッグサイトのバイオロジーの展示会にて、発表したものである。 
当社のオリジナルであるこの装置は、某私立大学Mを指導したときに、当社業績の一部を国際会議などで無断で発表されてる部分が残念です。可視化は至極簡易な方法で100ワットクラスのハロゲン照明によって可能になります。

下記の図は、染色した細胞をDB2レンズをデジタルカメラに取り付けて撮影したもの。光学スケールは細胞溶液中に沈めている。
Human skin cell is observed using DB2 type lens.Work distance is about 5mm.
左図の一部を、デジタルカメラの光学ズーム、電子ズームの機能を用いて最大倍率で撮影したもの。倍率的には光学顕微鏡に及ばないが
油芯法を用いた接写撮影の必要はない。核までは見えないが神経細胞の繋がりが見える。
Magnification of the left electronic using zooming.
この写真は右のハロゲン照明装置OPT−VISUALを用いて通常のCCDカメラで撮影したもの。左図の一目盛は0.1mmであるがこの巨大細胞は70
μm程度の大きさであり、当該装置により蛍光発光しているのが見られる
Fluorescence emission from large human cell, which size is 70 μm is seen in the Fig..
OPT-DB2を用いた可視化撮影装置
物体までの作動距離は、倍率によるが4〜5mm前後。
Visialzation device of the left Fig. using DB2.

 
                      

V−3環境汚染水質検査(海水、河川の微生物の生態、発光観察)
 
湘南工科大学の卒論研究での指導に基づいたもの、応用物理学会で一部発表
Microbes are observed under water. using Halogen illumination light.
 
上記図は、当社が考えた水中の微生物観察装置。海水サンプルは容器に入れられ、光散乱を用いたハロゲン高輝度照明の上に載せ、OPT−DB2を対物レンズとするCCDカメラに取り付けられる。当社の簡易型では、照明も高輝度電池照明方式が開発され、デジカメと併せて全て、特別な電源が不要な方式の撮影システムが完成した。しかし、精度は上記のシステムが最適と思われる。 左記の装置で初めて観察した辻堂の湘南海岸で見られる発光している、クラゲ類の微生物か。 スケールは左記と変わらないが個体がより大きくなる。周辺が黒く見えるが、実際は全く透明で見た目は、飲料水のような透明度を持っているもの。 大きくなると、個体が一つになり単独で泳いでいる。 多分、植物性プランクトンで、動画では数ミクロン以内の微生物が周辺を動いている。三層に渡って観察できる。東大の医学部で山羊の冠静脈が同様に高被写界深度で観察でき、成果を収めた実績がある。

パシフィコ横浜の国際画像機器展びおいて、当社のブースに展示した装置。左下は、横浜の展示会近辺の全く透明な海水を汲んできて、ガラスの小型シャーレに入れたもの。図は動画撮影の様子。通常では全く見えない海水の微生物可視化の原理は全て殆ど同様である。 全く透明に見える海水中でも、無数の微生物が群生し動き回る様子が、高被写界深度により3次元的に捉えられる。リアルタイムでの撮影は迫力がある。
Microbes in the water can be seen above vessel cantained. Realtime obsrvation is possible.
全く同じ海水中でも、深さを変えると静水状態になり、赤丸で示した微生物が、同じ平面を徘徊している挙動が面白い。後から又別のものもやってきて、お互いに遊んでいるようにも見える。 丸で囲んだ部分に植物の枝の下に、微生物が止まり食事をしてる様にも見える。この展示会にアルバイトをしてくれた、湘南工科大学、早稲田大学の物理科博士課程の学生に感謝する。

   
V−4.落射照明による半導体の構造観察 (保護カバーの上から観察)
 A CCD detector of 1/4 inch size is
investigated
by our epi-illumination above protective cover.

Magnified
拡張筒の側面から光ファイバー照明
The apparatas for coaxial epi-ilumination
通常の試料の上から、直射照明をする方法
Photograph taken by usual reflecton illumunaton
左記と同じ部分を同軸落射照明により、観察
Photograph of the left is taken by the epi-ilumination
落射照明によるDB2レンズの解像度
解像度チャートの最大228本/mm(4.3μm)
以下の分解能が期待。
DB2対物レンズ使用 150万画素CCD
DB2 type object lens and 1.5 million-pixel CCD camera are used.
LWU対物レンズ使用 WD16mm
This photograph is taken by LWUtype object lens at WD 16mm
LLW100対物レンズ使用 WD25mm
This photograph is taken by LLW100 type object lens at WD 25mm



デジカメ顕微鏡のコーナーは、下記をクリックするとJUMPします  なおデジカメ動画はyou tubeの検索で optohighと入力願います
CLICK HERELINKING TO DEGITAL CAMERA MICROSCOPE  デジタルカメラ顕微鏡へ
  
高性能非球面レンズを使ったデジタルカメラ顕微鏡については下記をクリック。 http://www1.ocn.ne.jp/~high/ へのリンク

V−5結晶粒塊の精細写真 Grain boundary is seen using CCD camera 
焦点距離 f=6mm 倍率拡張筒長が約130mmでレンズ倍率40倍となる。ホルダー径M10、高さ10mmの超小型形状。

上記
目盛は、一目盛が10ミクロンであり画像の横幅全体が28ミクロンに相当する。右下の右端の2枚は、後述のOPT-LWU型レンズによる近接拡大撮影。
右下の円形の部分は、そこだけを画像強調したもの。円形は転位(Dislocation)かどうかと思われる。筆者の独断、感じ。
 


W.高倍率非球面ルーペ RP20 (目をレンズから自由に離して観察できる)
Aspheric high-magnification rupe with the diameter φ13 is used at 20 times to investigate electoronic base plate
レンズ外形 約φ13 mm  観測倍率 明視の距離で 約20倍、非常に明るい F 1.1 の単レンズ。レンズのフランジ端面から物体までは約11 mm 程度。
多層膜による両面反射防止コート処理
  大手の工場の検査部門にて、部品の精密検査に用いられています。
眼をレンズから20センチ程度離しても、高倍率、高精度を保ったまま観察ができる。従って作業性が よく、例えば作業机に眼を近付ける必要がなく、楽な観察姿勢
を維持できる。 眼を離すことにより眼が疲れにくい。 

工業面で電子基板、部品の検査、精密機械部品の検査用、鉱物、医学、生物等の高倍率観察。実体顕微鏡の代わりに使われています。乳がんの観察等でに威力発揮します。 

2011年度一杯の期間セール中定価:1万5千円 を 特別割引 1万1千円にて販売中 申し込みはE-mail :hi-opt@space.ocn.ne.jp へ

X.超広角レンズOPT-WIDE (レンズ2枚でのみ構成、製作が容易)
   このレンズは技術移転が可能です。
  1.OPT-WIDE100: 2枚構成レンズ、水平視野角100°低光学的歪み率(水平端で最大38%)
1/4吋CCDセンサー用、非球面
含む2枚レンズ構成

Two lens construction , and 1/4 -inch CCD sensor is used.
最大外径φ16、ホルダー長
18mmと極めて軽量、小型
Maximum lens Dia. is
φ16 and the holder length is 18mm.
Small size and light in weight
水平100°対角150°の視野角、F2.7 
(図では、ベランダが元々大きく湾曲してる)
Viewing angle of the horizontal is 100, diagonal 150°.and F-value of the lens is 2.7.(the veranda is curved originally in the figure).
.歪曲収差は水平端で38%、対角端で76% (中心部で極めて歪曲が少ない数センチ手前から無限遠撮影可能
Optical Distortion is 38% in horizontal, and 78% in diagonal. And Photograph is taken from several cm to infinity at the same time


Y. ガラス表面傷、水中異物可視化等、光散乱による検出
Scratchs on the Glass Surface and Small particles under Water can be clearly seen
ガラス表面の僅かな細い傷がある場所は、白く
見える。図は外径φ30〜50であるが、装置を大き
くしガラスを移動スキャンすればよい。
Scratchs on the Glass Surface.
白い円筒部分は簡易装置で作ったため、大きく
なったが狭めることができ、倍率を上げると消える
観測状は余り問題にならない
左記と同様な光散乱の装置で観察した、マグ
ライト小型電球のガラスの肉厚と内部。
市販の飲料などにも見られる、不純物。水道水の浄化段階に応じて微粒子お検出数が異なる。最終的には殆ど見えない。又、透明な中性洗剤の濃度と洗剤の泡の数が比例することが分かり、中性洗剤による水質汚染が分かる。
Mold in the drinking water on the market.

お茶、ミカンジュース等のに見られる、溶液中の
食物の微粒子。
Corpuscles in juice, Tea.
ビン中の異物検出の実験例。深度が深いので
内部の浮遊物まで分かる。
Inside the glass bottle,small particles are seen by
the depth of field of our lens.

左記の実験においてサンプルのビンを当社製
光散乱装置に載せて、可視化のための高輝度
ハロゲン照明を照射する。
Method for detecting particles in the bottle
water as seen left Figure.
プラスティック弁当箱などの光弾性による応力状態と、表面の微細な傷を観察している。方法は今までのガラス傷検出とは全く異なっている。
Distortion of plastic lunch box. Color changes by the extent of distortion.



Z.研究用切削非球面レンズ群(山羊の肝静脈にCCDごと挿入、光ファイバーの先端取付け例)
   Aspherics lens of high magnification high and depth of field, ground with the lathe
 1.超小型、光ファイバー観察用、医療用切削レンズ群 Ground micro lens for medical treatment 

一目盛 1mm、プラスチック非球面レンズ
A scale of graph paper is 1 mm, small size
aspheric lens
光ファイバー先端に左記の非球面レンズを取り付けた図。この筒の後端に画像伝達用光ファイバー外径φ1mmを接続する。
Lens size φ1.2 is mounted on the top of the tube of the optical image fiber.
切削によるレンズ外径の限度、φ1mm、袋の中のレンズでも、下面の虹模様が映る
Limit sie of the lens diameter by ground with the lathe about lens diameter φ1.1mm.
レンズは飛ぶので袋の中に入っている。直下の虹模様のカードパターンが写っている
この中の一部とこれに類したレンズは光ファイバー先端につけ、海水中に潜し微粒子観察に用途に、あるいは血流などの観察、東大先端研で超小型CCDカメラに取付け山羊の冠動脈を高深度で観察し、静脈が3層にわたり400倍以上で撮影可能にした。その他多目的に活用されてきた。
In the laboratory of The University of Tokyo, goat's coronary artery was observed using our lens attached to small size CCD camera..Three layers in the vein was photographed with magnifications of 400 times or more using the camera.
 2.超広角切削レンズ群 円周面結像系 ロボットの目 
人間の眼の網膜とおなじ湾曲した結像する集光レンズ系。 レーザー光を集光するときにレンズに45度入射が最適であるような、超広角非球面レンズも可能。 従って、斜めにレンズを傾けても、30〜50°位の傾斜では画像に余り影響が出ない。右端はApplied Optics の特集号に投稿した円周断面に結像する視野角180°のレンズ。(人間の網膜に対する結像とほぼ同じ結像系)
The right side lens in the figure shows field view of 180 degrees, the lens is like a human eye,
which can be applied as robot' eye.

  E-Mail: hi-opt@space.ocn.ne.jp    TEL 04-2946-1349 Japan



[.無限遠から近接、接写 型式 OPT-ATT、 低価格高性能非球面レンズ
OPT-ATT lens from proximity to infinity
標準販売価格:、非球面レンズ、Cマウント変換用ホルダー、倍率変換用拡張チューブを含めて4万8千円、オプションは高倍率用長筒。 年内は、特別販売価格にて2割引。
 
一枚のレンズで約30センチから無限遠まで同時に観察、レンズを逆向きに取付ると、高倍率近接撮影可能
Using only one lens, It can be photographed from proximity to infinity at the same time. By reversing the lens direction to CCD camera, close contact and very high-magnification is photographed as shown below.
平成13年度 あさひ中小企業振興財団、日刊工業新聞社による受賞作品
This is new product enterpris of Asahi Bank and Nikkan industrial News Paper at the year 2001
低価格普及版として販売中、拡大用拡張ホルダーはM12 ピッチ0.5ネジ。図のアダプタを介しCマウントカメラに簡易取付。
This camera is being sold as a low-priced popular edition now. Extension holder to change magnification is size of M12, 0.5 pitch screw and can be easily attached to C-mount type CCD camera by addition of a flange.
下記右図は、水面から距離30mm離して撮影した単細胞生物ゾウリムシの動画像からの抜粋。個体の3次元的動きが分かる。



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