JPH1090603A - 内視鏡光学系 - Google Patents
内視鏡光学系Info
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- JPH1090603A JPH1090603A JP8245871A JP24587196A JPH1090603A JP H1090603 A JPH1090603 A JP H1090603A JP 8245871 A JP8245871 A JP 8245871A JP 24587196 A JP24587196 A JP 24587196A JP H1090603 A JPH1090603 A JP H1090603A
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- prism
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/005—Flexible endoscopes
- A61B1/0051—Flexible endoscopes with controlled bending of insertion part
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- A61B1/00177—Optical arrangements characterised by the viewing angles for 90 degrees side-viewing
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
- G02B23/243—Objectives for endoscopes
Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い画角においても明瞭で、歪みの少ない像
を与える小型の内視鏡光学系。 【解決手段】 光路を折り曲げるための反射面５、６を
有するプリズム部材３と、プリズム部材３を有し、物体
像を形成するための対物光学系と、この対物光学系によ
って形成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで
導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系であり、対物光学
系が光路を折り曲げることにより偏心収差を発生させる
形状を有すると共に、プリズム部材３が、光路上に光学
作用を有する曲面４〜７を少なくとも１面有し、曲面が
偏心収差を補正するような面内及び面外共に回転対称軸
を有しない非回転対称面形状にて構成されている。
を与える小型の内視鏡光学系。 【解決手段】 光路を折り曲げるための反射面５、６を
有するプリズム部材３と、プリズム部材３を有し、物体
像を形成するための対物光学系と、この対物光学系によ
って形成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで
導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系であり、対物光学
系が光路を折り曲げることにより偏心収差を発生させる
形状を有すると共に、プリズム部材３が、光路上に光学
作用を有する曲面４〜７を少なくとも１面有し、曲面が
偏心収差を補正するような面内及び面外共に回転対称軸
を有しない非回転対称面形状にて構成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡光学系に関
し、特に、偏心して配置された反射面により構成された
パワーを有する結像光学系を備えた内視鏡光学系に関す
る。
し、特に、偏心して配置された反射面により構成された
パワーを有する結像光学系を備えた内視鏡光学系に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、小型の反射偏心光学系の周知なも
のとして、特開昭５９−８４２０１号のものは、シリン
ドリカル反射面による１次元受光レンズの発明であり、
２次元の撮像はできない。また、特開昭６２−１４４１
２７号のものは、上記の発明の球面収差を低減するため
に、同一シリンドリカル面を２回反射に使うものであ
る。
のとして、特開昭５９−８４２０１号のものは、シリン
ドリカル反射面による１次元受光レンズの発明であり、
２次元の撮像はできない。また、特開昭６２−１４４１
２７号のものは、上記の発明の球面収差を低減するため
に、同一シリンドリカル面を２回反射に使うものであ
る。
【０００３】また、特開昭６２−２０５５４７号のもの
は、反射面の形状として非球面反射面を使うことを示し
ているが、反射面の形状には言及していない。さらに、
米国特許第３，８１０，２２１号及び米国特許第３，８
３６，９３１号の２件は、何れもレフレックスカメラの
ファインダー光学系に回転対称非球面鏡と対称面を１面
しか持たない面を持ったレンズ系を用いた例が示されて
いる。ただし、対称面を１面しか持たない面は、観察虚
像の傾きを補正する目的で利用されている。
は、反射面の形状として非球面反射面を使うことを示し
ているが、反射面の形状には言及していない。さらに、
米国特許第３，８１０，２２１号及び米国特許第３，８
３６，９３１号の２件は、何れもレフレックスカメラの
ファインダー光学系に回転対称非球面鏡と対称面を１面
しか持たない面を持ったレンズ系を用いた例が示されて
いる。ただし、対称面を１面しか持たない面は、観察虚
像の傾きを補正する目的で利用されている。
【０００４】また、特開平１−２５７８３４号（米国特
許第５，２７４，４０６号）のものは、背面投影型テレ
ビにおいて、像歪みを補正するために、対称面を１面し
か持たない面を反射鏡に使用した例を示しているが、ス
クリーンへの投影には投影レンズ系が使われ、像歪みの
補正に対称面を１面しか持たない面が使われている。
許第５，２７４，４０６号）のものは、背面投影型テレ
ビにおいて、像歪みを補正するために、対称面を１面し
か持たない面を反射鏡に使用した例を示しているが、ス
クリーンへの投影には投影レンズ系が使われ、像歪みの
補正に対称面を１面しか持たない面が使われている。
【０００５】また、特開平７−３３３５５１号には、観
察光学系としてアナモルフィック面とトーリック面を使
用した裏面鏡タイプの偏心光学系の例が示されている。
しかし、像歪みを含め収差の補正が不十分である。
察光学系としてアナモルフィック面とトーリック面を使
用した裏面鏡タイプの偏心光学系の例が示されている。
しかし、像歪みを含め収差の補正が不十分である。
【０００６】以上の何れの先行技術も対称面を１面しか
持たない面を使い、折り返し光路に裏面鏡として使用し
たものではない。
持たない面を使い、折り返し光路に裏面鏡として使用し
たものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術の偏心光学系では、結像された実像の収差が良
好に補正され、なおかつ、ディストーションが良好に補
正されていないと、結像された図形等が歪んで写ってし
まい、正しい形状を記録することができなかった。
従来技術の偏心光学系では、結像された実像の収差が良
好に補正され、なおかつ、ディストーションが良好に補
正されていないと、結像された図形等が歪んで写ってし
まい、正しい形状を記録することができなかった。
【０００８】また、光学系を構成する屈折レンズが光軸
を軸とした回転対称面で構成された回転対称光学系で
は、光路が直線になるために、光学系全体が光軸方向に
長くなってしまい、装置が大型になってしまう問題があ
った。
を軸とした回転対称面で構成された回転対称光学系で
は、光路が直線になるために、光学系全体が光軸方向に
長くなってしまい、装置が大型になってしまう問題があ
った。
【０００９】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、広い画角におい
ても明瞭で、歪みの少ない像を与える小型の内視鏡光学
系を提供することである。
みてなされたものであり、その目的は、広い画角におい
ても明瞭で、歪みの少ない像を与える小型の内視鏡光学
系を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の内視鏡光学系は、少なくとも光路を折り曲げるため
の反射面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有
し、物体像を形成するための対物光学系と、該対物光学
系によって形成された物体像を長軸方向に沿って観察装
置まで導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、
前記対物光学系が光路を折り曲げることにより偏心収差
を発生させる形状を有すると共に、前記プリズム部材
が、光路上に光学作用を有する曲面を少なくとも１面有
し、前記曲面が前記偏心収差を補正するような面内及び
面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状にて構
成されていることを特徴とするものである。
明の内視鏡光学系は、少なくとも光路を折り曲げるため
の反射面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有
し、物体像を形成するための対物光学系と、該対物光学
系によって形成された物体像を長軸方向に沿って観察装
置まで導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、
前記対物光学系が光路を折り曲げることにより偏心収差
を発生させる形状を有すると共に、前記プリズム部材
が、光路上に光学作用を有する曲面を少なくとも１面有
し、前記曲面が前記偏心収差を補正するような面内及び
面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状にて構
成されていることを特徴とするものである。
【００１１】本発明のもう１つの内視鏡光学系は、少な
くとも光路を折り曲げるための反射面を有するプリズム
部材と、該プリズム部材を有し、物体像を形成するため
の対物光学系と、該対物光学系によって形成された物体
像を長軸方向に沿って観察装置まで導く像伝達系とを備
えた内視鏡光学系において、前記プリズム部材の反射面
が偏心収差を発生させる面形状にて形成され、かつ、前
記反射面又は前記プリズム部材の有する他の反射面の少
なくとも１面が前記偏心収差を補正するような面内及び
面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状にて構
成されていることを特徴とするものである。
くとも光路を折り曲げるための反射面を有するプリズム
部材と、該プリズム部材を有し、物体像を形成するため
の対物光学系と、該対物光学系によって形成された物体
像を長軸方向に沿って観察装置まで導く像伝達系とを備
えた内視鏡光学系において、前記プリズム部材の反射面
が偏心収差を発生させる面形状にて形成され、かつ、前
記反射面又は前記プリズム部材の有する他の反射面の少
なくとも１面が前記偏心収差を補正するような面内及び
面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状にて構
成されていることを特徴とするものである。
【００１２】これらにおいて、非回転対称面は、対称面
を１つのみ有し、かつ、以下の式にて表される形状を有
することが望ましい。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
を１つのみ有し、かつ、以下の式にて表される形状を有
することが望ましい。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００１３】以下に、本発明において、上記のような構
成をとる理由と作用について説明する。まず、以下の説
明において用いる座標系について説明する。絞り中心を
通り結像面中心に到達する像中心主光線が絞りを射出
し、結像光学系の第１面に交差するまでの直線によって
定義される光軸をＺ軸とし、前記Ｚ軸と直交し、かつ、
結像光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義
し、前記Ｚ軸と直交し、かつ、前記Ｙ軸と直交する軸を
Ｘ軸とする。また、光線の追跡方向は、物体から結像面
に向かう順光線追跡で説明する。
成をとる理由と作用について説明する。まず、以下の説
明において用いる座標系について説明する。絞り中心を
通り結像面中心に到達する像中心主光線が絞りを射出
し、結像光学系の第１面に交差するまでの直線によって
定義される光軸をＺ軸とし、前記Ｚ軸と直交し、かつ、
結像光学系を構成する各面の偏心面内の軸をＹ軸と定義
し、前記Ｚ軸と直交し、かつ、前記Ｙ軸と直交する軸を
Ｘ軸とする。また、光線の追跡方向は、物体から結像面
に向かう順光線追跡で説明する。
【００１４】一般に、少ない面数で収差を良好に補正す
るためには、非球面等が一般に用いられる。一般に、球
面レンズ系では、球面で発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差を他の面で補正する構成になって
いる。そこで、この球面で発生する各種収差自体を少な
くするために、非球面が用いられる。これは、１つの面
で発生する各種収差の発生を少なくし、収差補正を行う
面を少なくし、全体の構成面数を少なくするためであ
る。
るためには、非球面等が一般に用いられる。一般に、球
面レンズ系では、球面で発生する球面収差と、コマ収
差、像面湾曲等の収差を他の面で補正する構成になって
いる。そこで、この球面で発生する各種収差自体を少な
くするために、非球面が用いられる。これは、１つの面
で発生する各種収差の発生を少なくし、収差補正を行う
面を少なくし、全体の構成面数を少なくするためであ
る。
【００１５】また、前記の特開平１−２５７８３４号で
は、本発明で使用している自由曲面同様のフレネル反射
面が使われているが、その目的は、台形の像歪みを補正
するためのものであり、透過光学系で実像を投影し、反
射面により台形像歪みのみを補正している。
は、本発明で使用している自由曲面同様のフレネル反射
面が使われているが、その目的は、台形の像歪みを補正
するためのものであり、透過光学系で実像を投影し、反
射面により台形像歪みのみを補正している。
【００１６】しかし、本発明のように、偏心して配置さ
れ、かつ、光学系構成枚数の少ないプリズム光学系にお
いては、従来の回転対称非球面では補正できない偏心に
よる収差が発生する。偏心により発生する収差は、コマ
収差、非点収差、像歪み、像面湾曲等がある。過去の設
計例では、これらの収差を補正するために、トーリック
面やアナモルフィック面等を使用した例はあるが、偏心
により発生する非点収差に重点が置かれ、広画角で小型
であり、かつ、十分な収差補正が行われていなかった。
れ、かつ、光学系構成枚数の少ないプリズム光学系にお
いては、従来の回転対称非球面では補正できない偏心に
よる収差が発生する。偏心により発生する収差は、コマ
収差、非点収差、像歪み、像面湾曲等がある。過去の設
計例では、これらの収差を補正するために、トーリック
面やアナモルフィック面等を使用した例はあるが、偏心
により発生する非点収差に重点が置かれ、広画角で小型
であり、かつ、十分な収差補正が行われていなかった。
【００１７】本発明は、上記収差を同時にしかも良好に
補正し、かつ、光学系全体の屈折力も有する反射面に自
由曲面を使用したことを特徴としている。
補正し、かつ、光学系全体の屈折力も有する反射面に自
由曲面を使用したことを特徴としている。
【００１８】ここで、本発明の自由曲面とは、以下の式
で定義されるものである。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
で定義されるものである。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【００１９】本発明において、上記の自由曲面を利用し
た理由について以下に詳しく述べる。まず、偏心して配
置された凹面鏡により発生する回転非対称な像面湾曲に
ついて説明する。この像面湾曲は、例えば無限遠の物点
から凹面鏡に入射した光線は、凹面鏡に当たって反射さ
れるが、光線が当たって以降の像面までの距離は、光線
が当たった部分の曲率の半分である。つまり、偏心して
配置された凹面鏡の反射後の光線の進む方向に対して傾
いた像面を形成する。自由曲面を使うことにより、Ｙ軸
上の正負の方向に対して任意の点のＸ軸とＹ軸方向の曲
率を任意に与えることができる。これは、自由曲面が定
義式より明らかなように、Ｙ軸の正負によって曲率を任
意に変えることが可能なＹの奇数次項を持っているため
である。これは、偏心して配置された凹面鏡で発生する
回転非対称な像面湾曲、特に像面の傾きを補正すること
に対して有効に作用する。
た理由について以下に詳しく述べる。まず、偏心して配
置された凹面鏡により発生する回転非対称な像面湾曲に
ついて説明する。この像面湾曲は、例えば無限遠の物点
から凹面鏡に入射した光線は、凹面鏡に当たって反射さ
れるが、光線が当たって以降の像面までの距離は、光線
が当たった部分の曲率の半分である。つまり、偏心して
配置された凹面鏡の反射後の光線の進む方向に対して傾
いた像面を形成する。自由曲面を使うことにより、Ｙ軸
上の正負の方向に対して任意の点のＸ軸とＹ軸方向の曲
率を任意に与えることができる。これは、自由曲面が定
義式より明らかなように、Ｙ軸の正負によって曲率を任
意に変えることが可能なＹの奇数次項を持っているため
である。これは、偏心して配置された凹面鏡で発生する
回転非対称な像面湾曲、特に像面の傾きを補正すること
に対して有効に作用する。
【００２０】次に、回転非対称な像面湾曲について説明
する。反射鏡により一般的に反射面に沿った像面湾曲が
発生する。本発明の結像光学系の場合は、一般には、上
に述べたように凹面鏡と対をなした凸面鏡により像面湾
曲を補正できる構成になっているが、面数が少ないため
に完全には補正されない。この補正し切れない像面湾曲
を補正するためには、任意の場所で任意の曲率を与える
ことができる自由曲面は、その収差補正上好ましい。
する。反射鏡により一般的に反射面に沿った像面湾曲が
発生する。本発明の結像光学系の場合は、一般には、上
に述べたように凹面鏡と対をなした凸面鏡により像面湾
曲を補正できる構成になっているが、面数が少ないため
に完全には補正されない。この補正し切れない像面湾曲
を補正するためには、任意の場所で任意の曲率を与える
ことができる自由曲面は、その収差補正上好ましい。
【００２１】さらに、非点収差に対しては、Ｘ軸方向の
曲率とＹ軸方向の曲率の差を適切に変えることによって
補正が可能となる。
曲率とＹ軸方向の曲率の差を適切に変えることによって
補正が可能となる。
【００２２】さらに好ましくは、光学部品製作性を考慮
すると、自由曲面は必要最低限の数にすることが望まし
い。そこで、プリズム光学系の中の１つの反射面を上記
自由曲面とし、他の面を平面若しくは球面又は偏心した
回転対称面にすることによって製作性を上げることが可
能となる。
すると、自由曲面は必要最低限の数にすることが望まし
い。そこで、プリズム光学系の中の１つの反射面を上記
自由曲面とし、他の面を平面若しくは球面又は偏心した
回転対称面にすることによって製作性を上げることが可
能となる。
【００２３】そして、本発明においては、上記の自由曲
面は、少なくとも１面の反射作用を有する反射面に用い
られ、その場合のその反射面の面形状を、その面内及び
面外共に回転対称軸を有せず、しかも、対称面を１つの
み有する面対称自由曲面としている。これは、例えば図
１０のように座標系をとった場合に、偏心して配置され
る面の偏心方向を含む面であるＹ−Ｚ面が対称面となる
ような自由曲面とすることで、結像面の像も、そのＹ−
Ｚ面を対称面として両側で対称にすることができ、収差
補正の労力が大幅に削減できるためである。
面は、少なくとも１面の反射作用を有する反射面に用い
られ、その場合のその反射面の面形状を、その面内及び
面外共に回転対称軸を有せず、しかも、対称面を１つの
み有する面対称自由曲面としている。これは、例えば図
１０のように座標系をとった場合に、偏心して配置され
る面の偏心方向を含む面であるＹ−Ｚ面が対称面となる
ような自由曲面とすることで、結像面の像も、そのＹ−
Ｚ面を対称面として両側で対称にすることができ、収差
補正の労力が大幅に削減できるためである。
【００２４】なお、本発明における反射作用を有する反
射面には、全反射面、ミラーコート面、半透過反射面等
の反射作用を有する全ての反射面が含まれる。
射面には、全反射面、ミラーコート面、半透過反射面等
の反射作用を有する全ての反射面が含まれる。
【００２５】本発明による１つの結像光学系は、少なく
とも２つの曲面で構成されたプリズムを有するプリズム
光学系と、前記プリズム光学系の結像位置に配置された
撮像手段とを有する結像光学系において、前記２つの曲
面は、物点と対向して傾いて配置された第１の反射面
と、前記第１の反射面と結像面に対して傾いて配置され
た第２の反射面とから構成され、物点から射出した光線
は光軸に沿って進み、前記プリズム光学系を構成する第
１反射面で光軸に対して結像面側と反対側に反射し、次
に第２反射面で反射し、前記光軸と略交差して結像面に
到達するように構成され、前記第１反射面と前記第２反
射面の少なくとも一方の面は、その面内及び面外共に回
転対称軸を有しない非回転対称面形状の面であることを
特徴とするものである。
とも２つの曲面で構成されたプリズムを有するプリズム
光学系と、前記プリズム光学系の結像位置に配置された
撮像手段とを有する結像光学系において、前記２つの曲
面は、物点と対向して傾いて配置された第１の反射面
と、前記第１の反射面と結像面に対して傾いて配置され
た第２の反射面とから構成され、物点から射出した光線
は光軸に沿って進み、前記プリズム光学系を構成する第
１反射面で光軸に対して結像面側と反対側に反射し、次
に第２反射面で反射し、前記光軸と略交差して結像面に
到達するように構成され、前記第１反射面と前記第２反
射面の少なくとも一方の面は、その面内及び面外共に回
転対称軸を有しない非回転対称面形状の面であることを
特徴とするものである。
【００２６】本発明によるもう１つの結像光学系は、少
なくとも２つの曲面で構成されたプリズムを有するプリ
ズム光学系と、前記プリズム光学系の結像位置に配置さ
れた撮像手段とを有する結像光学系において、前記２つ
の曲面は、物点と対向して傾いて配置された第１の反射
面と、前記第１の反射面と結像面に対して傾いて配置さ
れた第２の反射面とから構成され、物点から射出した光
線は光軸に沿って進み、前記プリズム光学系を構成する
第１反射面で光軸に対して結像面側に反射し、次に第２
反射面で反射し、前記光軸と交差することなく結像面に
到達するように構成され、前記第１反射面と前記第２反
射面の少なくとも一方の面は、その面内及び面外共に回
転対称軸を有しない非回転対称面形状の面であることを
特徴とするものである。
なくとも２つの曲面で構成されたプリズムを有するプリ
ズム光学系と、前記プリズム光学系の結像位置に配置さ
れた撮像手段とを有する結像光学系において、前記２つ
の曲面は、物点と対向して傾いて配置された第１の反射
面と、前記第１の反射面と結像面に対して傾いて配置さ
れた第２の反射面とから構成され、物点から射出した光
線は光軸に沿って進み、前記プリズム光学系を構成する
第１反射面で光軸に対して結像面側に反射し、次に第２
反射面で反射し、前記光軸と交差することなく結像面に
到達するように構成され、前記第１反射面と前記第２反
射面の少なくとも一方の面は、その面内及び面外共に回
転対称軸を有しない非回転対称面形状の面であることを
特徴とするものである。
【００２７】これらの結像光学系においては、光路を折
り畳むと同時に屈曲するためのプリズム光学系に結像作
用を持たせることにより、光路折り曲げ作用と結像作用
の両方を併せ持つため、構成が簡略化でき、小型にする
ことができたものである。
り畳むと同時に屈曲するためのプリズム光学系に結像作
用を持たせることにより、光路折り曲げ作用と結像作用
の両方を併せ持つため、構成が簡略化でき、小型にする
ことができたものである。
【００２８】また、物体側から入射する平行光束の光線
高を結像側の開口数で割った値を焦点距離ｆと定義する
とき、ｆ＜２０ｍｍなることが望ましい。これは、プリ
ズム光学系を小型に構成するために、焦点距離を短くし
たものである。従来の光学系では、焦点距離を短くする
と、収差補正のためにレンズの構成枚数が増え、小型の
光学系を構成することが難しかったが、第１反射面と第
２反射面の少なくとも一方の面を、前記のように、その
面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形
状の面とすることにより、焦点距離を短くすることが可
能になった。
高を結像側の開口数で割った値を焦点距離ｆと定義する
とき、ｆ＜２０ｍｍなることが望ましい。これは、プリ
ズム光学系を小型に構成するために、焦点距離を短くし
たものである。従来の光学系では、焦点距離を短くする
と、収差補正のためにレンズの構成枚数が増え、小型の
光学系を構成することが難しかったが、第１反射面と第
２反射面の少なくとも一方の面を、前記のように、その
面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形
状の面とすることにより、焦点距離を短くすることが可
能になった。
【００２９】また、物点と前記プリズム光学系との間に
光学系を有することができる。これは、自由曲面を有す
るプリズム光学系に加え、物体側に光学系を配置したも
のである。それにより、収差補正の自由度を高めること
が可能となった。さらに、画角を増やすために、上記物
体側の光学系を負の屈折力を有する光学系として配置す
ることにより、広画角にすることができる。物体側に負
の光学系を配置することにより、プリズム光学系に入射
する物体からの広い画角の光線を収斂することが可能と
なり、プリズム光学系の大きさを大きくすることなく広
画角することが可能となる。
光学系を有することができる。これは、自由曲面を有す
るプリズム光学系に加え、物体側に光学系を配置したも
のである。それにより、収差補正の自由度を高めること
が可能となった。さらに、画角を増やすために、上記物
体側の光学系を負の屈折力を有する光学系として配置す
ることにより、広画角にすることができる。物体側に負
の光学系を配置することにより、プリズム光学系に入射
する物体からの広い画角の光線を収斂することが可能と
なり、プリズム光学系の大きさを大きくすることなく広
画角することが可能となる。
【００３０】さらに、好ましくは、この負の光学系を負
のパワーを持つレンズで構成する場合には、負レンズで
発生する像歪み、倍率の色収差が大きく発生するため
に、負レンズで発生する収差とプリズム光学系で発生す
る収差をお互いに打ち消し合うようにすることが、収差
補正上良い結果を得る。
のパワーを持つレンズで構成する場合には、負レンズで
発生する像歪み、倍率の色収差が大きく発生するため
に、負レンズで発生する収差とプリズム光学系で発生す
る収差をお互いに打ち消し合うようにすることが、収差
補正上良い結果を得る。
【００３１】また、その負レンズは、物体側の曲率半径
よりプリズム光学系側の曲率半径が小さいことが、負レ
ンズで発生する像歪みを少なくする上で好ましい。
よりプリズム光学系側の曲率半径が小さいことが、負レ
ンズで発生する像歪みを少なくする上で好ましい。
【００３２】さらに、この負レンズは回転対称面で構成
することによって、レンズの製作性が向上する。
することによって、レンズの製作性が向上する。
【００３３】また、当然、負レンズを回転非対称面で構
成することも可能であり、この場合は像歪みをより良好
に補正することが可能となる。
成することも可能であり、この場合は像歪みをより良好
に補正することが可能となる。
【００３４】また、この負レンズを回折光学素子又はフ
レネルレンズで製作することによって、薄いレンズとす
ることが可能となり、小型の光学系を構成したい場合に
効果的である。
レネルレンズで製作することによって、薄いレンズとす
ることが可能となり、小型の光学系を構成したい場合に
効果的である。
【００３５】また、前記プリズム光学系と結像位置との
間に光学系を有することができる。これにより収差補正
の自由度を高めることが可能となった。さらに、その光
学系を正の屈折力を有する光学系として配置することに
より、像側のテレセントリック性を良好に保ちつつ、プ
リズム光学系を小型にすることができる。プリズム光学
系と結像位置の間に正の屈折力を持つ光学系を配置する
ことにより、光学系の瞳位置をプリズム光学系の中に配
置して、かつ、射出瞳を遠くに配置することが可能とな
り、像側テレセントリック性を保ちつつ、プリズム光学
系を小型にすることが可能となる。この正の屈折力を持
つ光学素子がないと、テレセントリック性が悪くなり、
撮像素子に例えばＣＣＤを使用した場合には、集光効率
が落ちる。また、イメージガイドを利用した場合は、開
口数の大きなオプティカル・ファイバーを使用しない
と、集光効率が落ち、明るい像を観察することができな
くなる。
間に光学系を有することができる。これにより収差補正
の自由度を高めることが可能となった。さらに、その光
学系を正の屈折力を有する光学系として配置することに
より、像側のテレセントリック性を良好に保ちつつ、プ
リズム光学系を小型にすることができる。プリズム光学
系と結像位置の間に正の屈折力を持つ光学系を配置する
ことにより、光学系の瞳位置をプリズム光学系の中に配
置して、かつ、射出瞳を遠くに配置することが可能とな
り、像側テレセントリック性を保ちつつ、プリズム光学
系を小型にすることが可能となる。この正の屈折力を持
つ光学素子がないと、テレセントリック性が悪くなり、
撮像素子に例えばＣＣＤを使用した場合には、集光効率
が落ちる。また、イメージガイドを利用した場合は、開
口数の大きなオプティカル・ファイバーを使用しない
と、集光効率が落ち、明るい像を観察することができな
くなる。
【００３６】さらに、好ましくは、この正の光学系を正
のパワーを持つレンズで構成する場合には、正レンズで
発生する像歪み、倍率の色収差が大きく発生するため
に、正レンズで発生する収差とプリズム光学系で発生す
る収差をお互いに打ち消し合うようにすることが、収差
補正上良い結果を得る。
のパワーを持つレンズで構成する場合には、正レンズで
発生する像歪み、倍率の色収差が大きく発生するため
に、正レンズで発生する収差とプリズム光学系で発生す
る収差をお互いに打ち消し合うようにすることが、収差
補正上良い結果を得る。
【００３７】また、この正レンズは、物体側の曲率半径
より結像面側の曲率半径が小さいことが、正レンズで発
生する像歪みを少なくする上で好ましい。
より結像面側の曲率半径が小さいことが、正レンズで発
生する像歪みを少なくする上で好ましい。
【００３８】また、逆に、その正レンズは、物体側に曲
率を持たせ、結像面側を平面で構成し、撮像素子と一体
にすることにより、製作性を向上することができる。
率を持たせ、結像面側を平面で構成し、撮像素子と一体
にすることにより、製作性を向上することができる。
【００３９】さらに、この正レンズは回転対称面で構成
することによって、レンズの製作性が向上する。
することによって、レンズの製作性が向上する。
【００４０】また、当然、この正レンズを回転非対称面
で構成することも可能であり、この場合は像歪みをより
良好に補正することが可能となる。
で構成することも可能であり、この場合は像歪みをより
良好に補正することが可能となる。
【００４１】また、この正レンズを回折光学素子又はフ
レネルレンズで製作することによって、薄いレンズとす
ることが可能となり、小型の光学系を構成したい場合に
効果的である。
レネルレンズで製作することによって、薄いレンズとす
ることが可能となり、小型の光学系を構成したい場合に
効果的である。
【００４２】また、以上のようなプリズム光学系を利用
することにより、小型の内視鏡光学系を実現することが
できる。
することにより、小型の内視鏡光学系を実現することが
できる。
【００４３】さて、以上のように、結像光学系の少なく
とも１面の反射面に対称面を１つのみ有する面対称自由
曲面を用いた場合に、さらに、以下の条件を満足するこ
とによって、広画角で、かつ、収差補正の行われた結像
光学系を提供することができる。
とも１面の反射面に対称面を１つのみ有する面対称自由
曲面を用いた場合に、さらに、以下の条件を満足するこ
とによって、広画角で、かつ、収差補正の行われた結像
光学系を提供することができる。
【００４４】まず、上述の定義に従ってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸が決まったとき、物体中心を射出し、開口中心を通過
し、結像面中心に入射する光線を軸上主光線とし、各反
射面の有効領域の面形状のＹ方向最大と最小、Ｘ方向最
大の部分を次の表−１のように定める。
軸が決まったとき、物体中心を射出し、開口中心を通過
し、結像面中心に入射する光線を軸上主光線とし、各反
射面の有効領域の面形状のＹ方向最大と最小、Ｘ方向最
大の部分を次の表−１のように定める。
【００４５】
【００４６】すなわち、上記の表−１中に記載したよう
に、軸上主光線が当たる部分をとし、上側の有効領域
最大の部分を、横方向最大の領域を、下側の有効領
域最大の部分をとする。そして、この有効領域での各
面の形状を定義する式（Ｚ軸を面の軸として表した式、
あるいは、その面を偏心がないとして、Ｚ＝ｆ（Ｘ，
Ｙ）の形式で表した式）のこれらの部分〜、での
面の偏心方向に当たるＹ軸方向の傾きをそれぞれＤＹ１
〜ＤＹ３、ＤＹ５、曲率をそれぞれＣＹ１〜ＣＹ３、Ｃ
Ｙ５とする。また、それと直交するＸ軸方向の傾きをそ
れぞれＤＸ１〜ＤＸ３、ＤＸ５、曲率をそれぞれＣＸ１
〜ＣＸ３、ＣＸ５とする。
に、軸上主光線が当たる部分をとし、上側の有効領域
最大の部分を、横方向最大の領域を、下側の有効領
域最大の部分をとする。そして、この有効領域での各
面の形状を定義する式（Ｚ軸を面の軸として表した式、
あるいは、その面を偏心がないとして、Ｚ＝ｆ（Ｘ，
Ｙ）の形式で表した式）のこれらの部分〜、での
面の偏心方向に当たるＹ軸方向の傾きをそれぞれＤＹ１
〜ＤＹ３、ＤＹ５、曲率をそれぞれＣＹ１〜ＣＹ３、Ｃ
Ｙ５とする。また、それと直交するＸ軸方向の傾きをそ
れぞれＤＸ１〜ＤＸ３、ＤＸ５、曲率をそれぞれＣＸ１
〜ＣＸ３、ＣＸ５とする。
【００４７】まず、本発明において偏心して配置される
面が配置されるプリズム光学系（偏心プリズム）の例に
ついて説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は後記する実施
例において用いられるプリズム光学系であり、図１０
（ａ）のプリズム光学系３は、第１透過面４、第１反射
面５、第２反射面６、第２透過面７からなり、物点から
射出した光線は、光軸２に沿って進み、プリズム光学系
３の第１透過面４を経てその内部に入射し、第１反射面
５で光軸２に対して結像面側と反対側に反射し、次に第
２反射面６で反射し、光軸２と略交差して第２透過面７
を経てプリズム光学系３から出て結像面に到達するよう
に構成されており、第１透過面４の光軸２との交点を原
点とするとき、光軸２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸
に直交し原点を通り、光線がプリズム光学系５によって
折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直
交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点を通る軸上主
光線の進む方向をＺ軸の正方向、光軸２に対し結像面と
反対の方向をＹ軸の正方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸
と右手系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。
面が配置されるプリズム光学系（偏心プリズム）の例に
ついて説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は後記する実施
例において用いられるプリズム光学系であり、図１０
（ａ）のプリズム光学系３は、第１透過面４、第１反射
面５、第２反射面６、第２透過面７からなり、物点から
射出した光線は、光軸２に沿って進み、プリズム光学系
３の第１透過面４を経てその内部に入射し、第１反射面
５で光軸２に対して結像面側と反対側に反射し、次に第
２反射面６で反射し、光軸２と略交差して第２透過面７
を経てプリズム光学系３から出て結像面に到達するよう
に構成されており、第１透過面４の光軸２との交点を原
点とするとき、光軸２に進む方向をＺ軸方向、このＺ軸
に直交し原点を通り、光線がプリズム光学系５によって
折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直
交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点を通る軸上主
光線の進む方向をＺ軸の正方向、光軸２に対し結像面と
反対の方向をＹ軸の正方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸
と右手系を構成する方向をＸ軸の正方向とする。
【００４８】図１０（ｂ）のプリズム光学系３は、第１
透過面４、第１反射面５、第２透過面７からなり、第１
透過面４が第２反射面６を兼ねており、物点から射出し
た光線は、光軸２に沿って進み、プリズム光学系３の第
１透過面４を経てその内部に入射し、第１反射面５で光
軸２に対して結像面側に反射し、次に第１透過面４が兼
ねる第２反射面６で反射し、光軸２と交差することなく
第２透過面７を経てプリズム光学系３から出て結像面に
到達するように構成されており、第１透過面４の光軸２
との交点を原点とするとき、光軸２に進む方向をＺ軸方
向、このＺ軸に直交し原点を通り、光線がプリズム光学
系５によって折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ
軸、Ｙ軸に直交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点
を通る軸上主光線の進む方向をＺ軸の正方向、光軸２に
対し結像面と反対の方向をＹ軸の正方向、そして、これ
らＺ軸、Ｙ軸と右手系を構成する方向をＸ軸の正方向と
する。
透過面４、第１反射面５、第２透過面７からなり、第１
透過面４が第２反射面６を兼ねており、物点から射出し
た光線は、光軸２に沿って進み、プリズム光学系３の第
１透過面４を経てその内部に入射し、第１反射面５で光
軸２に対して結像面側に反射し、次に第１透過面４が兼
ねる第２反射面６で反射し、光軸２と交差することなく
第２透過面７を経てプリズム光学系３から出て結像面に
到達するように構成されており、第１透過面４の光軸２
との交点を原点とするとき、光軸２に進む方向をＺ軸方
向、このＺ軸に直交し原点を通り、光線がプリズム光学
系５によって折り曲げられる面内の方向をＹ軸方向、Ｚ
軸、Ｙ軸に直交し原点を通る方向をＸ軸方向とし、原点
を通る軸上主光線の進む方向をＺ軸の正方向、光軸２に
対し結像面と反対の方向をＹ軸の正方向、そして、これ
らＺ軸、Ｙ軸と右手系を構成する方向をＸ軸の正方向と
する。
【００４９】さて、Ｙ軸方向を上下方向として、物体中
心のＺ軸方向の軸上主光線が対象面と交差する部分で、
その面の形状を定義する式の面の偏心方向に垂直な方向
に当たるＸ軸と面の法線を含む面内での曲率をＣＸ２と
し、偏心方向に当たるＹ軸と面の法線を含む面内での曲
率をＣＹ２とするとき、プリズム光学系中の少なくとも
１つの面でＣＸ２とＣＹ２の比をＣＸ２／ＣＹ２とする
と、 −１００＜ＣＸ２／ＣＹ２＜０ ・・・（１−１） なる条件式を満足することが望ましい。
心のＺ軸方向の軸上主光線が対象面と交差する部分で、
その面の形状を定義する式の面の偏心方向に垂直な方向
に当たるＸ軸と面の法線を含む面内での曲率をＣＸ２と
し、偏心方向に当たるＹ軸と面の法線を含む面内での曲
率をＣＹ２とするとき、プリズム光学系中の少なくとも
１つの面でＣＸ２とＣＹ２の比をＣＸ２／ＣＹ２とする
と、 −１００＜ＣＸ２／ＣＹ２＜０ ・・・（１−１） なる条件式を満足することが望ましい。
【００５０】これは、偏心して配置されている反射面で
非点収差の発生を少なくするために必要となる条件であ
る。球面の場合、ＣＸ２／ＣＹ２＝１となるが、偏心し
て配置された球面では、像歪みを初め、非点収差、コマ
収差等が大きく発生する。そのため、球面のみで偏心面
を構成すると、軸上において非点収差を補正することが
困難になり、視野中心においても鮮明な観察像を観察す
ることが難しくなる。上記条件式（１−１）の下限の−
１００を越えると、反射面で発生する非点収差を補正す
るには大きすぎる非点収差が発生し、他の面で補正でき
なくなる。また、上限の０を越えると、非点収差の補正
が少なすぎ、光学系全体として非点収差が残留してしま
う。これらを補正するためには、上記条件式（１−１）
を満足する反射面を少なくとも１面配置することによ
り、初めて軸上においても非点収差のない像を得ること
が可能となる。
非点収差の発生を少なくするために必要となる条件であ
る。球面の場合、ＣＸ２／ＣＹ２＝１となるが、偏心し
て配置された球面では、像歪みを初め、非点収差、コマ
収差等が大きく発生する。そのため、球面のみで偏心面
を構成すると、軸上において非点収差を補正することが
困難になり、視野中心においても鮮明な観察像を観察す
ることが難しくなる。上記条件式（１−１）の下限の−
１００を越えると、反射面で発生する非点収差を補正す
るには大きすぎる非点収差が発生し、他の面で補正でき
なくなる。また、上限の０を越えると、非点収差の補正
が少なすぎ、光学系全体として非点収差が残留してしま
う。これらを補正するためには、上記条件式（１−１）
を満足する反射面を少なくとも１面配置することによ
り、初めて軸上においても非点収差のない像を得ること
が可能となる。
【００５１】さらに好ましくは、条件式（１−１）を満
足する面と、 ０＜ＣＸ２／ＣＹ２＜１ ・・・（１−２） １＜ＣＸ２／ＣＹ２＜１００ ・・・（１−３） の中の条件式（１−２）又は（１−３）を満足する面を
組み合わせて配置することが重要となる。
足する面と、 ０＜ＣＸ２／ＣＹ２＜１ ・・・（１−２） １＜ＣＸ２／ＣＹ２＜１００ ・・・（１−３） の中の条件式（１−２）又は（１−３）を満足する面を
組み合わせて配置することが重要となる。
【００５２】条件式（１−２）の下限の０を越えると、
Ｘ−Ｚ面内の光線の結像位置がＹ−Ｚ面内の光線の結像
位置より遠くなりすぎ、非点収差が大きく発生する。ま
た、条件式（１−３）の上限の１００を越えると、逆に
Ｙ−Ｚ面内の光線の結像位置がＸ−Ｚ面内の光線の結像
位置より遠くなりすぎ、非点収差が逆に大きくなりすぎ
る。さらに、ＣＸ２／ＣＹ２＝０の場合は、非点収差そ
のものは小さくなるが、コマ収差等とのバランスがとれ
ず、良い結果が得られない。
Ｘ−Ｚ面内の光線の結像位置がＹ−Ｚ面内の光線の結像
位置より遠くなりすぎ、非点収差が大きく発生する。ま
た、条件式（１−３）の上限の１００を越えると、逆に
Ｙ−Ｚ面内の光線の結像位置がＸ−Ｚ面内の光線の結像
位置より遠くなりすぎ、非点収差が逆に大きくなりすぎ
る。さらに、ＣＸ２／ＣＹ２＝０の場合は、非点収差そ
のものは小さくなるが、コマ収差等とのバランスがとれ
ず、良い結果が得られない。
【００５３】後記する実施例１、２に係る本発明の光学
系では、第１透過面と第２透過面が上記条件式（１−
１）を満足する面であることが重要である。これは、第
２反射面で発生する像面湾曲収差とコマ収差を第１透過
面と第１反射面で発生する像面湾曲収差とコマ収差でお
互いに補正して、バランス良くキャンセルするために重
要となる。
系では、第１透過面と第２透過面が上記条件式（１−
１）を満足する面であることが重要である。これは、第
２反射面で発生する像面湾曲収差とコマ収差を第１透過
面と第１反射面で発生する像面湾曲収差とコマ収差でお
互いに補正して、バランス良くキャンセルするために重
要となる。
【００５４】次に、偏心プリズムの各面の焦点距離につ
いて説明する。光学系全体にＸ方向に高さ０．０１ｍｍ
の光軸に平行な光線を物体側から入射させ、結像面側
で、光学系を射出する光線のＸ方向の軸上主光線とのな
す角を開口数ＮＡi とし、０．０１／ＮＡi をＸ方向の
焦点距離ＦＸとし、各面の形状から求められる軸上主光
線の当たる部分のＸ方向の焦点距離をＦＸ２とすると
き、後記する実施例１、２に係る本発明の光学系におい
ては、全ての面が、 −２＜ＦＸ／ＦＸ２＜２ ・・・（２−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
いて説明する。光学系全体にＸ方向に高さ０．０１ｍｍ
の光軸に平行な光線を物体側から入射させ、結像面側
で、光学系を射出する光線のＸ方向の軸上主光線とのな
す角を開口数ＮＡi とし、０．０１／ＮＡi をＸ方向の
焦点距離ＦＸとし、各面の形状から求められる軸上主光
線の当たる部分のＸ方向の焦点距離をＦＸ２とすると
き、後記する実施例１、２に係る本発明の光学系におい
ては、全ての面が、 −２＜ＦＸ／ＦＸ２＜２ ・・・（２−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００５５】上記条件式（２−１）の下限の−２と上限
の２を越えると、面の焦点距離の配置が偏り、強い屈折
力を持つ面で発生する収差を他の面で補正できなくな
る。特に、この条件式の下限を越えると、負のパワーが
強くなりすぎ、全体として正のパワーの光学系を構成す
ることができなくなる。また、上限を越えると、正のパ
ワーが強くなりすぎ、正の像面湾曲が強く発生してしま
い、他の面で補正することができなくなる。
の２を越えると、面の焦点距離の配置が偏り、強い屈折
力を持つ面で発生する収差を他の面で補正できなくな
る。特に、この条件式の下限を越えると、負のパワーが
強くなりすぎ、全体として正のパワーの光学系を構成す
ることができなくなる。また、上限を越えると、正のパ
ワーが強くなりすぎ、正の像面湾曲が強く発生してしま
い、他の面で補正することができなくなる。
【００５６】さらに好ましくは、 −１＜ＦＸ／ＦＸ２＜１ ・・・（２−２） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。
【００５７】次に、後記の実施例４から実施例５に係る
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第１反射
面が、 ０＜ＦＸ／ＦＸ２＜１０ ・・・（２−３） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第１反射
面が、 ０＜ＦＸ／ＦＸ２＜１０ ・・・（２−３） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００５８】上記条件式（２−３）の下限の０を越える
と、絞り側に凹面を向けている第２反射面のパワーが弱
くなり、コマ収差の発生が大きくなり、他の面で補正す
ることが不可能になる。また、上限の１０を越えた場合
は、条件式（２−１）と同様である。
と、絞り側に凹面を向けている第２反射面のパワーが弱
くなり、コマ収差の発生が大きくなり、他の面で補正す
ることが不可能になる。また、上限の１０を越えた場合
は、条件式（２−１）と同様である。
【００５９】さらに好ましくは、 ０．２＜ＦＸ／ＦＸ２＜５ ・・・（２−４） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６０】また、後記の実施例３から実施例５に係る
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第２反射
面が、 −１０＜ＦＸ／ＦＸ２＜０ ・・・（２−５） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第２反射
面が、 −１０＜ＦＸ／ＦＸ２＜０ ・・・（２−５） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６１】上記条件式（２−５）の上限の０を越える
と、第１反射面で発生する像面湾曲を第２反射面で補正
しているが、この効果が少なくなり、中心で凸になる像
面湾曲収差が大きく発生してしまう。下限の−１０は条
件式（２−１）の下限と同様である。
と、第１反射面で発生する像面湾曲を第２反射面で補正
しているが、この効果が少なくなり、中心で凸になる像
面湾曲収差が大きく発生してしまう。下限の−１０は条
件式（２−１）の下限と同様である。
【００６２】さらに好ましくは、 −１＜ＦＸ／ＦＸ２＜０ ・・・（２−６） なる条件を満足することが、像面湾曲収差を補正する上
でさらに好ましい。
でさらに好ましい。
【００６３】また、後記の実施例３から実施例５に係る
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第２透過
面が、 ０＜ＦＸ／ＦＸ２＜１００ ・・・（２−７） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
本発明の光学系においては、プリズム光学系の第２透過
面が、 ０＜ＦＸ／ＦＸ２＜１００ ・・・（２−７） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６４】上記条件式（２−７）の下限の０を越える
と、色収差の発生のバランスが絞りの前と後で崩れ、補
正できなくなってしまう。また、上限の１００を越える
と、この面の正のパワーが０に近くなり、他の面で発生
する色収差が大きくなりすぎる。
と、色収差の発生のバランスが絞りの前と後で崩れ、補
正できなくなってしまう。また、上限の１００を越える
と、この面の正のパワーが０に近くなり、他の面で発生
する色収差が大きくなりすぎる。
【００６５】さらに好ましくは、 ０．５＜ＦＸ／ＦＸ２＜１００ ・・・（２−８） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６６】さらに好ましくは、 １＜ＦＸ／ＦＸ２＜１００ ・・・（２−９） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６７】同様に、Ｙ方向の面のパワーについて次に
述べる。光学系全体にＹ方向に高さ０．０１ｍｍの光軸
に平行な光線を物体側から入射させ、結像面側で光学系
を射出する光線のＹ方向の軸上主光線とのなす角を開口
数ＮＡi とし、０．０１／ＮＡi をＹ方向の焦点距離Ｆ
Ｙとし、各面の形状から求められる軸上主光線の当たる
部分のＹ方向の焦点距離をＦＹ２とするとき、全ての面
が、 −１＜ＦＹ／ＦＹ２＜５ ・・・（３−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
述べる。光学系全体にＹ方向に高さ０．０１ｍｍの光軸
に平行な光線を物体側から入射させ、結像面側で光学系
を射出する光線のＹ方向の軸上主光線とのなす角を開口
数ＮＡi とし、０．０１／ＮＡi をＹ方向の焦点距離Ｆ
Ｙとし、各面の形状から求められる軸上主光線の当たる
部分のＹ方向の焦点距離をＦＹ２とするとき、全ての面
が、 −１＜ＦＹ／ＦＹ２＜５ ・・・（３−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００６８】上記条件式（３−１）の上限５と下限−１
を越えると、面の焦点距離の配置が偏り、強い屈折力を
持つ面で発生する収差を他の面で補正できなくなる。
を越えると、面の焦点距離の配置が偏り、強い屈折力を
持つ面で発生する収差を他の面で補正できなくなる。
【００６９】さらに好ましくは、後記の実施例１と実施
例２に係る本発明の光学系において、第１反射面は、 ０＜ＦＹ／ＦＹ２＜５ ・・・（３−２） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。この
条件式は、第１反射面のパワーと第２反射面のパワーの
関係を規定しており、実施例１と実施例２のような軸上
主光線を約４５°ずつ反射して曲げる構成の光学系にお
いては、Ｙ方向の像面湾曲を補正するために重要な条件
である。上記条件式（３−２）の上限の５を越えると、
第２反射面で発生する中心が凸の像面湾曲を補正する第
１反射面の逆の中心が凹の像面湾曲の発生が不足し、補
正不足となってしまう。
例２に係る本発明の光学系において、第１反射面は、 ０＜ＦＹ／ＦＹ２＜５ ・・・（３−２） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。この
条件式は、第１反射面のパワーと第２反射面のパワーの
関係を規定しており、実施例１と実施例２のような軸上
主光線を約４５°ずつ反射して曲げる構成の光学系にお
いては、Ｙ方向の像面湾曲を補正するために重要な条件
である。上記条件式（３−２）の上限の５を越えると、
第２反射面で発生する中心が凸の像面湾曲を補正する第
１反射面の逆の中心が凹の像面湾曲の発生が不足し、補
正不足となってしまう。
【００７０】第２反射面は、 ０＜ＦＹ／ＦＹ２＜１００ ・・・（３−３） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。この
条件式も同様に、上記条件式（３−３）の下限の０を越
えると、第２反射面で発生する中心が凸の像面湾曲が大
きく発生しすぎてしまい、これを第１反射面の逆の中心
が凹の像面湾曲で補正すると、補正過剰となってしま
う。また、上記条件式（３−３）の上限の１００を越え
ると、第２反射面の正のパワーが小さくなりすぎ、他の
面で発生する色収差が大きくなりすぎる。
条件式も同様に、上記条件式（３−３）の下限の０を越
えると、第２反射面で発生する中心が凸の像面湾曲が大
きく発生しすぎてしまい、これを第１反射面の逆の中心
が凹の像面湾曲で補正すると、補正過剰となってしま
う。また、上記条件式（３−３）の上限の１００を越え
ると、第２反射面の正のパワーが小さくなりすぎ、他の
面で発生する色収差が大きくなりすぎる。
【００７１】さらに、好ましくは、 １＜ＦＹ／ＦＹ２＜３ ・・・（３−４） なる条件式を満足することにより、より広い画角で良好
な収差を得ることができる。
な収差を得ることができる。
【００７２】次に、後記の実施例３から実施例５に係る
本発明の光学系においては、光学系の第１反射面が、 −０．５＜ＦＹ／ＦＹ２＜１０ ・・・（３−５） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。上
記条件式（３−５）の下限の−０．５を越えると、凹面
のパワーが強くなりすぎ、正のコマ収差が大きく発生
し、上限１０を越えると、絞り側に凹面を向けている第
２反射面のパワーが弱くなり、負のコマ収差の発生が大
きくなり、他の面で補正することが不可能になる。
本発明の光学系においては、光学系の第１反射面が、 −０．５＜ＦＹ／ＦＹ２＜１０ ・・・（３−５） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。上
記条件式（３−５）の下限の−０．５を越えると、凹面
のパワーが強くなりすぎ、正のコマ収差が大きく発生
し、上限１０を越えると、絞り側に凹面を向けている第
２反射面のパワーが弱くなり、負のコマ収差の発生が大
きくなり、他の面で補正することが不可能になる。
【００７３】さらに好ましくは、 ０．２＜ＦＹ／ＦＹ２＜１０ ・・・（３−６） なる条件を満足することが、収差補正上好ましい。
【００７４】また、後記の実施例３から実施例５に係る
本発明の光学系においては、全ての反射面が、 ０＜ＦＹ／ＦＹ２＜２ ・・・（３−７） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
本発明の光学系においては、全ての反射面が、 ０＜ＦＹ／ＦＹ２＜２ ・・・（３−７） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００７５】上記条件式（３−７）の下限の０を越えて
も、上限の２を越えても、Ｙ方向に関しては、各面で分
担しているパワーが１つの反射面に偏ってしまうため
に、偏心して配置された反射面で発生する非点収差やコ
マ収差の発生が大きくなってしまい、他の面で補正する
ことが不可能になってしまう。
も、上限の２を越えても、Ｙ方向に関しては、各面で分
担しているパワーが１つの反射面に偏ってしまうため
に、偏心して配置された反射面で発生する非点収差やコ
マ収差の発生が大きくなってしまい、他の面で補正する
ことが不可能になってしまう。
【００７６】次に、偏心により発生する非対称な像歪み
の発生をより少なくするための条件を説明する。次に述
べる条件式を満足することにより、水平方向の直線が弓
なりに結像する像歪みの発生と、軸上でも発生するコマ
収差を少なくすることが可能となる。この条件は、軸上
主光線が当たる部分、有効域右端部分での面の形状
を定義する式の面の偏心方向に当たるＹ軸方向の面の傾
きをＤＹ２、ＤＹ５とし、かつ、面の定義式のＺ軸負の
方向から光線が面に入射し、Ｚ軸負の方向に反射して行
くようにＺ軸を定義し、ＤＹ５とＤＹ２の差をＤＹとす
るとき、少なくとも１つの面が、 ０．００１＜｜ＤＹ｜＜１０ ・・・（４−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
の発生をより少なくするための条件を説明する。次に述
べる条件式を満足することにより、水平方向の直線が弓
なりに結像する像歪みの発生と、軸上でも発生するコマ
収差を少なくすることが可能となる。この条件は、軸上
主光線が当たる部分、有効域右端部分での面の形状
を定義する式の面の偏心方向に当たるＹ軸方向の面の傾
きをＤＹ２、ＤＹ５とし、かつ、面の定義式のＺ軸負の
方向から光線が面に入射し、Ｚ軸負の方向に反射して行
くようにＺ軸を定義し、ＤＹ５とＤＹ２の差をＤＹとす
るとき、少なくとも１つの面が、 ０．００１＜｜ＤＹ｜＜１０ ・・・（４−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００７７】上記条件式（４−１）の下限０．００１を
越えると、有効領域内の右中央部のＹ方向の傾きが適切
ではなくなり、傾いた反射面で発生する弓なりの像歪み
の発生や、軸上のコマ収差をこの面で補正することが難
しくなる。また、上限の１０を越えると、像歪みの発生
が大きくなりすぎ補正過剰になる。
越えると、有効領域内の右中央部のＹ方向の傾きが適切
ではなくなり、傾いた反射面で発生する弓なりの像歪み
の発生や、軸上のコマ収差をこの面で補正することが難
しくなる。また、上限の１０を越えると、像歪みの発生
が大きくなりすぎ補正過剰になる。
【００７８】さらに好ましくは、第２透過面が上記条件
式（４−１）を満足することにより、収差補正上良い結
果が得られる。
式（４−１）を満足することにより、収差補正上良い結
果が得られる。
【００７９】次に、後記の実施例１と実施例２のよう
に、第１反射面で光軸を上側に曲げる構成の光学系にお
いては、以下に述べる条件式を満足することが重要にな
る。これは、偏心して配置された対称面を１面しか持た
ない面で発生する収差の全てをバランス良く補正すると
共に、結像面の傾きを少なく配置するために重要な条件
である。特に、この条件式は、本発明のように、偏心し
て配置された凹面鏡を２枚使用する光学系においては、
特に重要となる。
に、第１反射面で光軸を上側に曲げる構成の光学系にお
いては、以下に述べる条件式を満足することが重要にな
る。これは、偏心して配置された対称面を１面しか持た
ない面で発生する収差の全てをバランス良く補正すると
共に、結像面の傾きを少なく配置するために重要な条件
である。特に、この条件式は、本発明のように、偏心し
て配置された凹面鏡を２枚使用する光学系においては、
特に重要となる。
【００８０】光学系中の反射面の有効領域、の部分
のＸ方向の曲率ＣＸ１、ＣＸ３の差ＣＸ３−ＣＸ１をＣ
Ｘ３−１とするとき、 ０＜ＣＸ３−１＜０．１ ・・・（５−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
のＸ方向の曲率ＣＸ１、ＣＸ３の差ＣＸ３−ＣＸ１をＣ
Ｘ３−１とするとき、 ０＜ＣＸ３−１＜０．１ ・・・（５−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００８１】上記条件式（５−１）の上限の０．１と下
限の０を越えると、有効領域内の面のＸ方向の曲率が大
きく異なりすぎ、高次コマ収差が発生する。
限の０を越えると、有効領域内の面のＸ方向の曲率が大
きく異なりすぎ、高次コマ収差が発生する。
【００８２】さらに好ましくは、後記の実施例３から実
施例５のように、光軸を下に曲げる光学系においては、 −０．１＜ＣＸ３−１＜０ ・・・（５−２） なる条件式を満足することが好ましい。
施例５のように、光軸を下に曲げる光学系においては、 −０．１＜ＣＸ３−１＜０ ・・・（５−２） なる条件式を満足することが好ましい。
【００８３】さらに好ましくは、第１反射面が上記条件
式（５−１）を満足するとき、第２反射面は上記条件式
（５−２）を満足することが、収差補正上好ましい。同
様に、第１反射面が条件式（５−２）を満足するとき
は、第２反射面は条件式（５−１）を満足することが好
ましい。
式（５−１）を満足するとき、第２反射面は上記条件式
（５−２）を満足することが、収差補正上好ましい。同
様に、第１反射面が条件式（５−２）を満足するとき
は、第２反射面は条件式（５−１）を満足することが好
ましい。
【００８４】次に、後記の実施例１と実施例２のよう
に、第１反射面で光軸を上側に曲げる構成の光学系にお
いては、以下に述べる条件式を満足することが重要にな
る。これは、偏心して配置された対称面を１面しか持た
ない面で発生する収差の全てをバランス良く補正すると
共に、結像面の傾きを少なく配置するために重要な条件
である。特に、この条件式は、本発明のように、偏心し
て配置された凹面鏡を２枚使用する光学系においては、
特に重要となる。
に、第１反射面で光軸を上側に曲げる構成の光学系にお
いては、以下に述べる条件式を満足することが重要にな
る。これは、偏心して配置された対称面を１面しか持た
ない面で発生する収差の全てをバランス良く補正すると
共に、結像面の傾きを少なく配置するために重要な条件
である。特に、この条件式は、本発明のように、偏心し
て配置された凹面鏡を２枚使用する光学系においては、
特に重要となる。
【００８５】光学系中の反射面の有効領域、の部分
のＹ方向の曲率ＣＹ１、ＣＹ３の差ＣＹ３−ＣＹ１をＣ
Ｙ３−１とするとき、 −０．３＜ＣＹ３−１＜０．２ ・・・（６−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
のＹ方向の曲率ＣＹ１、ＣＹ３の差ＣＹ３−ＣＹ１をＣ
Ｙ３−１とするとき、 −０．３＜ＣＹ３−１＜０．２ ・・・（６−１） なる条件式を満足することが、収差補正上好ましい。
【００８６】上記条件式（６−１）の上限の０．２と下
限の−０．３を越えると、有効領域内の面のＹ方向の曲
率が大きく異なりすぎ、高次コマ収差が発生する。しか
し、全ての面が０では、像面の傾きやコマ収差の補正が
できない。
限の−０．３を越えると、有効領域内の面のＹ方向の曲
率が大きく異なりすぎ、高次コマ収差が発生する。しか
し、全ての面が０では、像面の傾きやコマ収差の補正が
できない。
【００８７】さらに好ましくは、後記の実施例３から実
施例５のように、光軸を下に曲げる光学系においては、 −０．２＜ＣＹ３−１＜０．１ ・・・（６−２） なる条件式を満足することが好ましい。
施例５のように、光軸を下に曲げる光学系においては、 −０．２＜ＣＹ３−１＜０．１ ・・・（６−２） なる条件式を満足することが好ましい。
【００８８】なお、以上の条件式（１−１）〜（６−
２）に関しては、何れか１つを満足することが望まし
く、さらに、任意の２つ以上の条件を組み合わせること
により、より望ましいプリズム光学系を得ることができ
る。なお、以上の条件式に関しては、（１−１）〜（１
−３）、（２−１）〜（２−９）、（３−１）〜（３−
７）、（４−１）の順で重要な条件である。
２）に関しては、何れか１つを満足することが望まし
く、さらに、任意の２つ以上の条件を組み合わせること
により、より望ましいプリズム光学系を得ることができ
る。なお、以上の条件式に関しては、（１−１）〜（１
−３）、（２−１）〜（２−９）、（３−１）〜（３−
７）、（４−１）の順で重要な条件である。
【００８９】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による結像光学系
の実施例１〜５について説明する。後述する各実施例の
構成パラメータにおいては、図１に示すように、プリズ
ム光学系３の第１面４の面頂（実施例１〜２）、又は、
プリズム光学系３の物体側に配置する第１レンズ系８の
平凹レンズの物体側の面の面頂（実施例３〜５）を光学
系の原点として、光軸２を物体中心（図では省略）を出
て絞り中心を通り結像面１０中心に到達する光線で定義
し、プリズム光学系３の第１透過面４から光軸２に進む
方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交しプリズム光学系３の
第１面４又は第１レンズ系８の物体側の面を通り、光線
がプリズム光学系３によって折り曲げられる面内の方向
をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直交しプリズム光学系３の第
１面４又は第１レンズ系８の物体側の面を通る方向をＸ
軸方向とし、物点からプリズム光学系８に向かう方向を
Ｚ軸の正方向、光軸２から結像面１０と反対方向をＹ軸
の正方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸と右手系を構成す
る方向をＸ軸の正方向とする。
の実施例１〜５について説明する。後述する各実施例の
構成パラメータにおいては、図１に示すように、プリズ
ム光学系３の第１面４の面頂（実施例１〜２）、又は、
プリズム光学系３の物体側に配置する第１レンズ系８の
平凹レンズの物体側の面の面頂（実施例３〜５）を光学
系の原点として、光軸２を物体中心（図では省略）を出
て絞り中心を通り結像面１０中心に到達する光線で定義
し、プリズム光学系３の第１透過面４から光軸２に進む
方向をＺ軸方向、このＺ軸に直交しプリズム光学系３の
第１面４又は第１レンズ系８の物体側の面を通り、光線
がプリズム光学系３によって折り曲げられる面内の方向
をＹ軸方向、Ｚ軸、Ｙ軸に直交しプリズム光学系３の第
１面４又は第１レンズ系８の物体側の面を通る方向をＸ
軸方向とし、物点からプリズム光学系８に向かう方向を
Ｚ軸の正方向、光軸２から結像面１０と反対方向をＹ軸
の正方向、そして、これらＺ軸、Ｙ軸と右手系を構成す
る方向をＸ軸の正方向とする。
【００９０】また、仮想平面を含む各面の偏心に関して
は、座標系の原点（実施例１〜２：プリズム光学系３の
第１面４の面頂。実施例３〜５：第１レンズ系８の平凹
レンズの物体側の面の面頂）からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の偏心量とその面のＸ軸の周りでの回転量がαで与えら
れている。その場合、正は反時計周りを意味する。
は、座標系の原点（実施例１〜２：プリズム光学系３の
第１面４の面頂。実施例３〜５：第１レンズ系８の平凹
レンズの物体側の面の面頂）からＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向
の偏心量とその面のＸ軸の周りでの回転量がαで与えら
れている。その場合、正は反時計周りを意味する。
【００９１】なお、同軸系部分である、プリズム光学系
３の物体側に配置する第１レンズ系８、像側に配置する
第２レンズ系９の面間隔の表記に関しては、慣用法に従
っている。
３の物体側に配置する第１レンズ系８、像側に配置する
第２レンズ系９の面間隔の表記に関しては、慣用法に従
っている。
【００９２】また、自由曲面の面の形状は前記の（ａ）
式により定義する。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸と
なる。なお、データの記載されていない非球面に関する
項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．
５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位は
ｍｍである。
式により定義する。その定義式のＺ軸が自由曲面の軸と
なる。なお、データの記載されていない非球面に関する
項は０である。屈折率については、ｄ線（波長５８７．
５６ｎｍ）に対するものを表記してある。長さの単位は
ｍｍである。
【００９３】さて、以下の実施例１〜２の結像光学系
は、光軸２を含むＹ−Ｚ断面図をそれぞれ図１、図２に
示すように、図１０（ａ）に示したプリズム３の第１透
過面４の物体側に第１レンズ系８を、第２透過面７の結
像面１０側に第２レンズ系９を配置した例であり、実施
例３〜５の結像光学系は、光軸２を含むＹ−Ｚ断面図を
それぞれ図３〜図５に示すように、図１０（ｂ）に示し
たプリズム３の第１透過面４の物体側に第１レンズ系８
を、第２透過面７の結像面１０側に第２レンズ系９を配
置した例である。なお、何れのプリズム３も４つあるい
は３つの面の間が屈折率１より大きい媒質で満たされて
いる これら実施例１〜５の構成パラメータを以下に示すが、
観察画角は、何れも水平画角８０°、垂直画角８０°で
あり、物体側開口数ＮＡは０．０１３４９である。
は、光軸２を含むＹ−Ｚ断面図をそれぞれ図１、図２に
示すように、図１０（ａ）に示したプリズム３の第１透
過面４の物体側に第１レンズ系８を、第２透過面７の結
像面１０側に第２レンズ系９を配置した例であり、実施
例３〜５の結像光学系は、光軸２を含むＹ−Ｚ断面図を
それぞれ図３〜図５に示すように、図１０（ｂ）に示し
たプリズム３の第１透過面４の物体側に第１レンズ系８
を、第２透過面７の結像面１０側に第２レンズ系９を配
置した例である。なお、何れのプリズム３も４つあるい
は３つの面の間が屈折率１より大きい媒質で満たされて
いる これら実施例１〜５の構成パラメータを以下に示すが、
観察画角は、何れも水平画角８０°、垂直画角８０°で
あり、物体側開口数ＮＡは０．０１３４９である。
【００９４】実施例１ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 11.0000 1 ∞ 0.5000 1.88300 40.8 2 2.622 0.2000 3 自由曲面 1.88300 40.8 4 自由曲面（絞り面） 偏心(1) 1.88300 40.8 5 自由曲面 偏心(2) 1.88300 40.8 6 自由曲面 偏心(3) 7 ∞（仮想面） -0.2000 偏心(3) 8 ∞ -0.4000 1.51633 64.1 9 ∞ -0.0300 10 ∞ -1.1000 1.51633 64.1 11 ∞ -0.1000 12 -5.936 -1.0800 1.72916 54.7 13 ∞ -1.9000 1.51633 64.1 像 面 ∞ 自由曲面 Ｃ5 1.8930×10-1 Ｃ7 -2.5307×10-2 Ｃ8 -3.1369×10-3 Ｃ10 -2.5730×10-2 Ｃ12 2.7391×10-4 Ｃ14 2.9356×10-2 Ｃ16 -4.6789×10-3 自由曲面 Ｃ5 8.2877×10-2 Ｃ7 -2.4922×10-2 Ｃ8 9.4201×10-3 Ｃ10 -9.1946×10-3 Ｃ12 -4.5614×10-3 Ｃ14 -3.9128×10-3 Ｃ16 -2.3717×10-3 自由曲面 Ｃ5 6.7185×10-2 Ｃ7 2.7094×10-2 Ｃ8 2.0355×10-3 C10 -6.3609×10-3 Ｃ12 2.9693×10-4 Ｃ14 4.6964×10-4 Ｃ16 -2.1334×10-3 自由曲面 Ｃ5 -6.6602×10-2 Ｃ7 3.9820×10-2 Ｃ8 -1.1674×10-2 Ｃ10 -4.0535×10-2 Ｃ12 4.3577×10-3 Ｃ14 -1.6030×10-2 Ｃ16 3.1645×10-3 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） 偏心(1) 0.0000 0.0000 4.4000 -22.5000 偏心(2) 0.0000 2.2000 2.2000 -67.5000 偏心(3) 0.0000 -1.8000 2.2000 90.0000 。
【００９５】実施例２ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 11.0000 1 ∞ 0.5000 1.88300 40.8 2 2.622 0.6300 3 自由曲面 1.88300 40.8 4 自由曲面 偏心(1) 1.88300 40.8 5 自由曲面（絞り面） 偏心(2) 1.88300 40.8 6 自由曲面 偏心(3) 7 ∞（仮想面） -0.2000 偏心(3) 8 ∞ -0.4000 1.51633 64.1 9 ∞ -0.0300 10 ∞ -1.1000 1.51633 64.1 11 ∞ -0.1000 12 -3.624 -1.0800 1.72916 54.7 13 ∞ -1.9000 1.51633 64.1 像 面 ∞ 自由曲面 Ｃ5 9.6306×10-2 Ｃ7 1.4801×10-1 Ｃ8 -4.1654×10-3 Ｃ10 -5.4373×10-3 Ｃ12 -1.3995×10-2 Ｃ14 5.7366×10-3 Ｃ16 7.8530×10-3 自由曲面 Ｃ5 1.2050×10-2 Ｃ7 -1.3062×10-4 Ｃ8 6.7936×10-4 Ｃ10 -2.9550×10-3 Ｃ12 -4.7071×10-3 Ｃ14 -6.8060×10-3 Ｃ16 -3.4290×10-3 自由曲面 Ｃ5 4.2045×10-2 Ｃ7 6.9807×10-3 Ｃ8 2.1183×10-4 Ｃ10 -2.1725×10-3 Ｃ12 -1.4412×10-3 Ｃ14 -4.2677×10-3 Ｃ16 -4.3559×10-3 自由曲面 Ｃ5 3.6200×10-2 Ｃ7 1.6868×10-1 Ｃ8 -8.4360×10-3 Ｃ10 -5.1615×10-3 Ｃ12 3.9109×10-3 Ｃ14 -1.8629×10-3 Ｃ16 7.0002×10-5 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） 偏心(1) 0.0000 0.0000 2.6000 -22.5000 偏心(2) 0.0000 1.6000 1.0000 -67.5000 偏心(3) 0.0000 -1.3000 1.0000 90.0000 。
【００９６】実施例３ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 11.0000 1 ∞ 1.1300 1.88300 40.8 2 2.273 3 自由曲面 偏心(1) 1.88300 40.8 4 自由曲面 偏心(2) 1.88300 40.8 5 自由曲面（絞り面） 偏心(1) 1.88300 40.8 6 自由曲面 偏心(3) 7 ∞（仮想面） 1.0000 偏心(4) 8 ∞ 0.4000 1.51633 64.1 9 ∞ 0.0300 10 ∞ 1.1000 1.51633 64.1 11 ∞ 0.1000 12 4.962 1.0800 1.72916 54.7 13 ∞ 1.9000 1.51633 64.1 像 面 ∞ 自由曲面 Ｃ5 6.8490×10-3 Ｃ7 -1.2240×10-2 Ｃ8 2.9816×10-3 Ｃ10 6.1034×10-3 Ｃ12 3.7326×10-5 Ｃ14 1.0005×10-3 Ｃ16 1.9897×10-5 自由曲面 Ｃ5 -1.1103×10-2 Ｃ7 -2.8369×10-2 Ｃ8 3.4307×10-3 Ｃ10 1.8834×10-3 Ｃ12 9.6598×10-4 Ｃ14 -3.6522×10-4 Ｃ16 -1.1505×10-4 自由曲面 Ｃ5 -1.3731×10-1 Ｃ7 -1.7795×10-1 Ｃ8 1.1789×10-2 Ｃ10 1.2922×10-2 Ｃ12 -3.8254×10-3 Ｃ14 4.6379×10-3 Ｃ16 8.5390×10-4 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） 偏心(1) 0.0000 -1.9408 1.9202 0.7008 偏心(2) 0.0000 -0.0334 3.6108 23.6803 偏心(3) 0.0000 -3.1435 3.0330 -49.9759 偏心(4) 0.0000 -3.8248 3.7142 -45.0000 。
【００９７】実施例４ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 11.0000 1 ∞ 1.1300 1.88300 40.8 2 2.273 3 自由曲面 偏心(1) 1.88300 40.8 4 自由曲面（絞り面） 偏心(2) 1.88300 40.8 5 自由曲面 偏心(1) 1.88300 40.8 6 自由曲面 偏心(3) 7 ∞（仮想面） 1.0000 偏心(4) 8 ∞ 0.4000 1.51633 64.1 9 ∞ 0.0300 10 ∞ 1.1000 1.51633 64.1 11 ∞ 0.1000 12 9.932 1.0800 1.72916 54.7 13 ∞ 1.9000 1.51633 64.1 像 面 ∞ 自由曲面 Ｃ5 5.0123×10-3 Ｃ7 -1.1769×10-2 Ｃ8 3.7977×10-4 Ｃ10 5.0134×10-4 Ｃ12 3.0325×10-5 Ｃ14 1.0299×10-3 Ｃ16 -2.0092×10-3 自由曲面 Ｃ5 -7.9873×10-3 Ｃ7 -2.3282×10-2 Ｃ8 3.2015×10-3 Ｃ10 1.5537×10-3 自由曲面 Ｃ5 -1.6627×10-1 Ｃ7 -2.0353×10-1 Ｃ8 -7.6074×10-3 Ｃ10 3.9066×10-3 Ｃ12 2.0047×10-3 Ｃ14 3.8586×10-3 Ｃ16 -4.8088×10-3 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） 偏心(1) 0.0000 -2.1183 2.5226 11.5848 偏心(2) 0.0000 0.1082 3.5000 35.3828 偏心(3) 0.0000 -3.0522 3.5197 −４０．８０９５ 偏心（４） ０．００００ −３．６７２４ 4.1398 -45.0000
。
。
【００９８】実施例５ 面番号 曲率半径 間隔 偏心 屈折率 アッベ数 物体面 ∞ 11.000 1 ∞ 1.130 1.8830 40.78 2 2.273 3 自由曲面 偏心(1) 1.8061 40.95 4 自由曲面 偏心(2) 1.8061 40.95 5 自由曲面 偏心(1) 1.8061 40.95 6 自由曲面（絞り面） 偏心(3) 7 ∞（仮想面） 1.000 偏心(4) 8 ∞ 0.400 1.5163 64.15 9 ∞ 0.030 10 ∞ 1.100 1.5163 64.15 11 ∞ 0.100 12 4.776 1.080 1.7292 54.68 13 ∞ 1.900 1.5163 64.15 像 面 ∞ 自由曲面 Ｃ5 2.2791×10-2 Ｃ7 -5.7060×10-3 Ｃ8 1.3787×10-3 Ｃ10 3.2540×10-3 Ｃ12 6.0388×10-4 Ｃ14 2.5853×10-3 Ｃ16 -6.5015×10-4 自由曲面 Ｃ5 3.0086×10-2 Ｃ7 -1.2604×10-2 Ｃ8 6.9673×10-3 Ｃ10 4.5508×10-3 Ｃ12 4.6048×10-3 Ｃ14 1.0177×10-2 Ｃ16 2.7656×10-3 自由曲面 Ｃ5 -1.3766×10-1 Ｃ7 -1.8856×10-1 Ｃ8 -1.3375×10-2 C10 2.6916×10-3 Ｘ Ｙ Ｚ α（°） 偏心(1) 0.000 -1.274 2.024 7.63 偏心(2) 0.000 0.024 2.757 31.10 偏心(3) 0.000 -3.366 4.094 -45.70 偏心(4) 0.000 -4.735 5.463 -45.00 。
【００９９】次に、上記実施例１、３の横収差図をそれ
ぞれ図６〜図７、図８〜図９に示す。これらの横収差図
において、括弧内に示された数字は（水平（Ｘ方向）画
角，垂直（Ｙ方向）画角）を表し、その画角における横
収差を示す。
ぞれ図６〜図７、図８〜図９に示す。これらの横収差図
において、括弧内に示された数字は（水平（Ｘ方向）画
角，垂直（Ｙ方向）画角）を表し、その画角における横
収差を示す。
【０１００】以下に、本発明の各実施例における前記条
件式（１−１）〜（６−１）に関するパラメータの値を
示す。ただし、透過面について、反射面に関する条件に
対応する値も示しておく。
件式（１−１）〜（６−１）に関するパラメータの値を
示す。ただし、透過面について、反射面に関する条件に
対応する値も示しておく。
【０１０１】以上の実施例では、前記定義式（ａ）の自
由曲面で構成したが、あらゆる定義の曲面が使えること
は言うまでもない。しかし、どのような定義式を用いよ
うとも、本発明に示されている何れかの条件を満足する
ことにより、また、そのいくつかのものを満足すること
により、収差の非常に良く補正された結像光学系が得ら
れることは言うまでもない。
由曲面で構成したが、あらゆる定義の曲面が使えること
は言うまでもない。しかし、どのような定義式を用いよ
うとも、本発明に示されている何れかの条件を満足する
ことにより、また、そのいくつかのものを満足すること
により、収差の非常に良く補正された結像光学系が得ら
れることは言うまでもない。
【０１０２】また、以上の実施例中の偏心収差を補正す
る面は、反射面、透過面の何れに設けてもよいが、結像
光学系のコンパクト化、生産性向上並びに補正作用の効
率化のためには、プリズム光学系の反射面に設けるのが
望ましく、さらに望ましくは、偏心収差の発生する曲面
に設けるのが好ましい。
る面は、反射面、透過面の何れに設けてもよいが、結像
光学系のコンパクト化、生産性向上並びに補正作用の効
率化のためには、プリズム光学系の反射面に設けるのが
望ましく、さらに望ましくは、偏心収差の発生する曲面
に設けるのが好ましい。
【０１０３】また、偏心収差を補正する非回転対称面の
形状は、アナモルフィック面やトーリック面でもよい
が、設計の自由度の向上及び補正作用の効率化から、望
ましくは対称面が１面しか存在しない前記定義式（ａ）
の自由曲面であることが好ましい。
形状は、アナモルフィック面やトーリック面でもよい
が、設計の自由度の向上及び補正作用の効率化から、望
ましくは対称面が１面しか存在しない前記定義式（ａ）
の自由曲面であることが好ましい。
【０１０４】なお、偏心を無視した面の定義座標系の中
心で規定される面の曲率、面の焦点距離等の従来の無偏
心系で使われる条件式は、本発明のように各面が大きく
偏心して配置されている場合には、何らの意味も持たな
い。
心で規定される面の曲率、面の焦点距離等の従来の無偏
心系で使われる条件式は、本発明のように各面が大きく
偏心して配置されている場合には、何らの意味も持たな
い。
【０１０５】また、開口は、その位置に絞りを配置する
こともできるし、プリズム枠又は光線制限手段等によ
り、光線を遮断する構造にすることができる。
こともできるし、プリズム枠又は光線制限手段等によ
り、光線を遮断する構造にすることができる。
【０１０６】本発明の実施例を、内視鏡等に応用するこ
とによって、先端部分が小型の内視鏡光学系を構成する
ことができる。その場合、結像面に配置される撮像素子
としては、オプティカル・ファイバーでもＣＣＤ等の電
子撮像素子でも利用できる。また、照明光学系としても
利用できることは言うまでもない。
とによって、先端部分が小型の内視鏡光学系を構成する
ことができる。その場合、結像面に配置される撮像素子
としては、オプティカル・ファイバーでもＣＣＤ等の電
子撮像素子でも利用できる。また、照明光学系としても
利用できることは言うまでもない。
【０１０７】なお、本発明の実施例のプリズム光学系の
各面の構成をずらして観察画角を本発明の実施例の値か
らずらして使用することもできる。
各面の構成をずらして観察画角を本発明の実施例の値か
らずらして使用することもできる。
【０１０８】次に、上記実施例で示したような結像光学
系を用いた内視鏡の実施例について説明する。図１１
は、本発明の結像光学系を硬性型の内視鏡（いわゆる硬
性鏡）に用いた内視鏡装置の全体の構成図である。図１
１に示す内視鏡装置２０は図示しない本発明の結像光学
系及び照明光学系を内装する挿入部２２を有する内視鏡
１１とカメラ２４とモニター２５と光源装置２７とを有
している。
系を用いた内視鏡の実施例について説明する。図１１
は、本発明の結像光学系を硬性型の内視鏡（いわゆる硬
性鏡）に用いた内視鏡装置の全体の構成図である。図１
１に示す内視鏡装置２０は図示しない本発明の結像光学
系及び照明光学系を内装する挿入部２２を有する内視鏡
１１とカメラ２４とモニター２５と光源装置２７とを有
している。
【０１０９】上記内視鏡１１は、その挿入部２２の先端
部２１には、図１２に示すように、結像光学系３２とそ
の視野方向を照射するライトガイド３３とが組み込まれ
ている。上記挿入部２２には、結像光学系３２に続き、
像や瞳の伝達光学系であるリレーレンズ系３４が設けら
れている。内視鏡１１の基部２３には、図示しない接眼
光学系が配置され、その接続光学系の後には、撮像手段
としてのカメラ２４を取り付けることが可能である。こ
こで、内視鏡１１の基部２３及びカメラ２４は一体式又
は脱着式で構成されている。カメラ２４で撮像された被
写体は、最終的にモニター２５で内視鏡画像として観察
者に観察可能に表示される。
部２１には、図１２に示すように、結像光学系３２とそ
の視野方向を照射するライトガイド３３とが組み込まれ
ている。上記挿入部２２には、結像光学系３２に続き、
像や瞳の伝達光学系であるリレーレンズ系３４が設けら
れている。内視鏡１１の基部２３には、図示しない接眼
光学系が配置され、その接続光学系の後には、撮像手段
としてのカメラ２４を取り付けることが可能である。こ
こで、内視鏡１１の基部２３及びカメラ２４は一体式又
は脱着式で構成されている。カメラ２４で撮像された被
写体は、最終的にモニター２５で内視鏡画像として観察
者に観察可能に表示される。
【０１１０】上記光源装置２７からの照明光は、ライト
ガイドケーブル２６を通し、上記基部２３、挿入部２２
及び先端部２１を経て視野方向を照明する。
ガイドケーブル２６を通し、上記基部２３、挿入部２２
及び先端部２１を経て視野方向を照明する。
【０１１１】次に、内視鏡の先端部２１について、図１
２を用いて説明する。結像光学系３２については、実施
例１〜５としてすでに説明してあるのでその説明は省略
する。その結像光学系３２により作られる像と瞳とは、
リレーレンズ系３４により接眼光学系方向に伝達されて
行く。図中、矢印は伝達された像を示している。そし
て、その先の結像位置に配される撮像手段としてのカメ
ラ１４の図示しないＣＣＤ上に像を形成し、モニター２
５によりその像を観察することができる。なお、前記の
説明では、最初の結像面に撮像手段（オプティカル・フ
ァイバーやＣＣＤ等）を配する旨説明したが、最初に結
像された像を、図１２に示すように、リレー光学系３４
によりリレーし、その後端の結像位置に上記の撮像手段
を配するようにしても差し支えない。つまり、リレー光
学系３４を用いている場合は、そのリレー光学系３４も
含めて本発明の結像光学系と見なすことができる。
２を用いて説明する。結像光学系３２については、実施
例１〜５としてすでに説明してあるのでその説明は省略
する。その結像光学系３２により作られる像と瞳とは、
リレーレンズ系３４により接眼光学系方向に伝達されて
行く。図中、矢印は伝達された像を示している。そし
て、その先の結像位置に配される撮像手段としてのカメ
ラ１４の図示しないＣＣＤ上に像を形成し、モニター２
５によりその像を観察することができる。なお、前記の
説明では、最初の結像面に撮像手段（オプティカル・フ
ァイバーやＣＣＤ等）を配する旨説明したが、最初に結
像された像を、図１２に示すように、リレー光学系３４
によりリレーし、その後端の結像位置に上記の撮像手段
を配するようにしても差し支えない。つまり、リレー光
学系３４を用いている場合は、そのリレー光学系３４も
含めて本発明の結像光学系と見なすことができる。
【０１１２】また、照明光学系をついて説明する。先端
部２１に挿入されたライトガイトケーブル（ここでは、
光ファイバー束）３３は、結像光学系３２の被写体（物
体）側へ光を導く構成となっている。ここでは、ライト
ガイドケーブル３３の先端に光学パワーを持つ反射光学
素子（ここでは、凹パワーを持つプリズム）３５を配し
ている。もちろん、図１３に示す通り、ライトガイドケ
ーブル３３から直接被写体に導く構成としてもよい。そ
れにより、結像光学系３２の被写体を照明している。
部２１に挿入されたライトガイトケーブル（ここでは、
光ファイバー束）３３は、結像光学系３２の被写体（物
体）側へ光を導く構成となっている。ここでは、ライト
ガイドケーブル３３の先端に光学パワーを持つ反射光学
素子（ここでは、凹パワーを持つプリズム）３５を配し
ている。もちろん、図１３に示す通り、ライトガイドケ
ーブル３３から直接被写体に導く構成としてもよい。そ
れにより、結像光学系３２の被写体を照明している。
【０１１３】また、これらに代えて、図１４や図１５、
図１６に示す通り、ライトガイドケーブル３３の先端か
ら光束を屈曲させる反射光学素子（図１４ではミラー３
６、図１５では反射プリズム３７、図１６では結像光学
系３２内のプリズム３の一部を変形させて形成した反射
面３８）を介して、照明光を結像光学系３２内に導き、
結像光学系３２の光路と照明系の光路とを一致させても
よい。このように、結像光学系３２内のプリズム３の反
射面を照明系の透過面として構成してもよい。また、プ
リズム３の結像光路外に照明光の入射面を設けてもよ
い。このようにして、結像光学系３２の被写体を良好に
照明できる。これらに示す照明光学系の配置方法は、本
発明の何れの結像光学系を用いても適宜置換可能であ
る。
図１６に示す通り、ライトガイドケーブル３３の先端か
ら光束を屈曲させる反射光学素子（図１４ではミラー３
６、図１５では反射プリズム３７、図１６では結像光学
系３２内のプリズム３の一部を変形させて形成した反射
面３８）を介して、照明光を結像光学系３２内に導き、
結像光学系３２の光路と照明系の光路とを一致させても
よい。このように、結像光学系３２内のプリズム３の反
射面を照明系の透過面として構成してもよい。また、プ
リズム３の結像光路外に照明光の入射面を設けてもよ
い。このようにして、結像光学系３２の被写体を良好に
照明できる。これらに示す照明光学系の配置方法は、本
発明の何れの結像光学系を用いても適宜置換可能であ
る。
【０１１４】以上の説明では、リレー光学系を用いた例
を示したが、リレー光学系を用いずに、内視鏡先端部に
結像光学系を配した場合は、本発明の光学系を用いると
先端部を短く構成できるので、先端部の光軸方向を変更
するための湾曲部を有する内視鏡の場合、その操作性が
向上するのでより好ましい。以下にその例を示す。
を示したが、リレー光学系を用いずに、内視鏡先端部に
結像光学系を配した場合は、本発明の光学系を用いると
先端部を短く構成できるので、先端部の光軸方向を変更
するための湾曲部を有する内視鏡の場合、その操作性が
向上するのでより好ましい。以下にその例を示す。
【０１１５】図１７は、上記の結像光学系及び照明光学
系を内装している電子内視鏡の構成を示している。図１
７に示すように、電子内視鏡装置４１は撮像手段を備え
た電子内視鏡４２と、この電子内視鏡４２に照明光を供
給する光源装置４３と、この電子内視鏡４２に対応する
信号処理を行うビデオプロセッサ４４と、このビデオプ
ロセッサ４４から出力される映像信号を表示するモニタ
ー４５と、このビデオプロセッサ４４と接続され映像信
号等を記録するＶＴＲデッキ４６、及び、ビデオディス
ク４７と、映像信号を映像としてプリントアウトするビ
デオプリンタ４８とから構成される。
系を内装している電子内視鏡の構成を示している。図１
７に示すように、電子内視鏡装置４１は撮像手段を備え
た電子内視鏡４２と、この電子内視鏡４２に照明光を供
給する光源装置４３と、この電子内視鏡４２に対応する
信号処理を行うビデオプロセッサ４４と、このビデオプ
ロセッサ４４から出力される映像信号を表示するモニタ
ー４５と、このビデオプロセッサ４４と接続され映像信
号等を記録するＶＴＲデッキ４６、及び、ビデオディス
ク４７と、映像信号を映像としてプリントアウトするビ
デオプリンタ４８とから構成される。
【０１１６】上記電子内視鏡４１は、細長の挿入部５１
を有し、この挿入部５１の後端には太幅の操作部５２が
形成さ、この操作部５２からユニバーサルコード５３が
延出されている。このユニバーサルコード５３の先端の
コネクタ５４を光源装置４３に接続することにより、ラ
ンプ５５の白色光がコンデンサレンズ５６で集光されて
ライトガイド５７の入射端面に供給される。このコネク
タ５４には、信号ケーブル５８の一方のコネクタを接続
可能であり、他端のコネクタ５９をビデオプロセッサ４
４に接続することにより、電子内視鏡４２で撮像した信
号を信号処理して所定の映像信号に変換し、モニター４
５等に出力する。
を有し、この挿入部５１の後端には太幅の操作部５２が
形成さ、この操作部５２からユニバーサルコード５３が
延出されている。このユニバーサルコード５３の先端の
コネクタ５４を光源装置４３に接続することにより、ラ
ンプ５５の白色光がコンデンサレンズ５６で集光されて
ライトガイド５７の入射端面に供給される。このコネク
タ５４には、信号ケーブル５８の一方のコネクタを接続
可能であり、他端のコネクタ５９をビデオプロセッサ４
４に接続することにより、電子内視鏡４２で撮像した信
号を信号処理して所定の映像信号に変換し、モニター４
５等に出力する。
【０１１７】上記挿入部５１は、先端の硬性の先端構成
部６１が形成され、この先端構成部６１に隣接する後方
部分に湾曲自在にした湾曲部６２が形成され、操作部５
２に形成した図示しない湾曲操作ノブを回動することに
より、この湾曲部６２を左右とか上下方向に屈折でき
る。
部６１が形成され、この先端構成部６１に隣接する後方
部分に湾曲自在にした湾曲部６２が形成され、操作部５
２に形成した図示しない湾曲操作ノブを回動することに
より、この湾曲部６２を左右とか上下方向に屈折でき
る。
【０１１８】上記挿入部６１の前端寄りの部分には、処
置具を挿入する処置具挿入口６３が設けてあり、この挿
入口６３は挿入部５１内に設けた処置具チャンネルと連
通している。
置具を挿入する処置具挿入口６３が設けてあり、この挿
入口６３は挿入部５１内に設けた処置具チャンネルと連
通している。
【０１１９】上記内視鏡４２の先端部６１には、図１８
に示すように、本発明に基づく結像光学系３２とその視
野方向を照明するライトガイド３３が組み込まれてい
る。前記挿入部５１の先端部６１には、先に示したよう
に、光学系３２と撮像手段６５とが設けられている。そ
の他の構成については、上記の実施例に等しいので説明
は省略するが、無論結像光学系３２や照明光学系につい
ても、図１２〜図１６等の種々の構成がとれることは言
うまでもない。
に示すように、本発明に基づく結像光学系３２とその視
野方向を照明するライトガイド３３が組み込まれてい
る。前記挿入部５１の先端部６１には、先に示したよう
に、光学系３２と撮像手段６５とが設けられている。そ
の他の構成については、上記の実施例に等しいので説明
は省略するが、無論結像光学系３２や照明光学系につい
ても、図１２〜図１６等の種々の構成がとれることは言
うまでもない。
【０１２０】以上の本発明の内視鏡光学系及び結像光学
系、内視鏡、撮像装置は、例えば次のように構成するこ
とができる。 〔１〕 少なくとも光路を折り曲げるための反射面を有
するプリズム部材と、該プリズム部材を有し、物体像を
形成するための対物光学系と、該対物光学系によって形
成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで導く像
伝達系とを備えた内視鏡光学系において、前記対物光学
系が光路を折り曲げることにより偏心収差を発生させる
形状を有すると共に、前記プリズム部材が、光路上に光
学作用を有する曲面を少なくとも１面有し、前記曲面が
前記偏心収差を補正するような面内及び面外共に回転対
称軸を有しない非回転対称面形状にて構成されているこ
とを特徴とする内視鏡光学系。
系、内視鏡、撮像装置は、例えば次のように構成するこ
とができる。 〔１〕 少なくとも光路を折り曲げるための反射面を有
するプリズム部材と、該プリズム部材を有し、物体像を
形成するための対物光学系と、該対物光学系によって形
成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで導く像
伝達系とを備えた内視鏡光学系において、前記対物光学
系が光路を折り曲げることにより偏心収差を発生させる
形状を有すると共に、前記プリズム部材が、光路上に光
学作用を有する曲面を少なくとも１面有し、前記曲面が
前記偏心収差を補正するような面内及び面外共に回転対
称軸を有しない非回転対称面形状にて構成されているこ
とを特徴とする内視鏡光学系。
【０１２１】〔２〕 少なくとも光路を折り曲げるため
の反射面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有
し、物体像を形成するための対物光学系と、該対物光学
系によって形成された物体像を長軸方向に沿って観察装
置まで導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、
前記プリズム部材の反射面が偏心収差を発生させる面形
状にて形成され、かつ、前記反射面又は前記プリズム部
材の有する他の反射面の少なくとも１面が前記偏心収差
を補正するような面内及び面外共に回転対称軸を有しな
い非回転対称面形状にて構成されていることを特徴とす
る内視鏡光学系。
の反射面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有
し、物体像を形成するための対物光学系と、該対物光学
系によって形成された物体像を長軸方向に沿って観察装
置まで導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、
前記プリズム部材の反射面が偏心収差を発生させる面形
状にて形成され、かつ、前記反射面又は前記プリズム部
材の有する他の反射面の少なくとも１面が前記偏心収差
を補正するような面内及び面外共に回転対称軸を有しな
い非回転対称面形状にて構成されていることを特徴とす
る内視鏡光学系。
【０１２２】〔３〕 前記プリズム部材の反射面が偏心
収差を発生させる面形状にて形成されていると共に、前
記偏心収差を補正するような非回転対称面が前記プリズ
ム部材の屈折面にて形成されていることを特徴とする上
記〔１〕記載の内視鏡光学系。
収差を発生させる面形状にて形成されていると共に、前
記偏心収差を補正するような非回転対称面が前記プリズ
ム部材の屈折面にて形成されていることを特徴とする上
記〔１〕記載の内視鏡光学系。
【０１２３】〔４〕 前記非回転対称面が、対称面を１
つのみ有し、かつ、以下の式にて表される形状を有する
ことを特徴とする上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記
載の内視鏡光学系。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
つのみ有し、かつ、以下の式にて表される形状を有する
ことを特徴とする上記〔１〕から〔３〕の何れか１項記
載の内視鏡光学系。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 ＋Ｃ22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
【０１２４】〔５〕 前記非回転対称面がトーリック面
にて形成されていることを特徴とする上記〔１〕から
〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
にて形成されていることを特徴とする上記〔１〕から
〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１２５】〔６〕 前記非回転対称面がアナモルフィ
ック面にて形成されていることを特徴とする上記〔１〕
から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
ック面にて形成されていることを特徴とする上記〔１〕
から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１２６】〔７〕 前記プリズム部材が少なくとも２
つの曲面を有し、前記２つの曲面は、物体に対して対向
する向きでかつ光軸に対して傾いて配置された第１の反
射面と、前記物体の像が形成される面と前記第１の反射
面との夫々に対して傾いて配置された第２の反射面とか
ら形成され、前記プリズム部材は、物体から射出された
光軸が前記第１の反射面で前記物体の像が形成される面
とは反対方向に反射され、その後に前記第２の反射面で
前記物体の像が形成される面の方向に反射するように構
成され、前記第１の反射面又は第２の反射面の少なくと
も一方が前記非回転対称面であることを特徴とする上記
〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
つの曲面を有し、前記２つの曲面は、物体に対して対向
する向きでかつ光軸に対して傾いて配置された第１の反
射面と、前記物体の像が形成される面と前記第１の反射
面との夫々に対して傾いて配置された第２の反射面とか
ら形成され、前記プリズム部材は、物体から射出された
光軸が前記第１の反射面で前記物体の像が形成される面
とは反対方向に反射され、その後に前記第２の反射面で
前記物体の像が形成される面の方向に反射するように構
成され、前記第１の反射面又は第２の反射面の少なくと
も一方が前記非回転対称面であることを特徴とする上記
〔１〕から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１２７】〔８〕 前記プリズム部材は、前記第１の
反射面で反射された光軸に対し、前記第２の反射面で反
射された光軸が交差するように構成されていることを特
徴とする上記〔７〕記載の内視鏡光学系。
反射面で反射された光軸に対し、前記第２の反射面で反
射された光軸が交差するように構成されていることを特
徴とする上記〔７〕記載の内視鏡光学系。
【０１２８】
〔９〕 前記プリズム部材が少なくとも２
つの曲面を有し、前記２つの曲面は、物体に対して対向
する向きでかつ光軸に対して傾いて配置された第１の反
射面と、前記物体の像が形成される面と前記第１の反射
面との夫々に対して傾いて配置された第２の反射面とか
ら形成され、前記プリズム部材は、前記第１の反射面並
びに第２の反射面で反射された光軸がＮ字形状に形成さ
れるように構成されていることを特徴とする上記〔１〕
から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
つの曲面を有し、前記２つの曲面は、物体に対して対向
する向きでかつ光軸に対して傾いて配置された第１の反
射面と、前記物体の像が形成される面と前記第１の反射
面との夫々に対して傾いて配置された第２の反射面とか
ら形成され、前記プリズム部材は、前記第１の反射面並
びに第２の反射面で反射された光軸がＮ字形状に形成さ
れるように構成されていることを特徴とする上記〔１〕
から〔３〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１２９】〔１０〕 前記対物光学系に対し物体側か
ら入射する平行光束の光線高を結像面における開口数で
割った値を焦点距離ｆと定義するとき、 ｆ＜２０ｍｍ なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕、
〔２〕、〔４〕、〔７〕〜
ら入射する平行光束の光線高を結像面における開口数で
割った値を焦点距離ｆと定義するとき、 ｆ＜２０ｍｍ なる条件を満足することを特徴とする上記〔１〕、
〔２〕、〔４〕、〔７〕〜
〔９〕の何れか１項記載の内
視鏡光学系。
視鏡光学系。
【０１３０】〔１１〕 前記対物光学系は、前記プリズ
ム部材よりも物体側にパワーを有する光学部材を配置し
たことを特徴とする上記〔１〕、〔２〕、〔４〕、
〔７〕〜〔１０〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
ム部材よりも物体側にパワーを有する光学部材を配置し
たことを特徴とする上記〔１〕、〔２〕、〔４〕、
〔７〕〜〔１０〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１３１】〔１２〕 前記対物光学系は、前記プリズ
ム部材よりも像側にパワーを有する光学部材を配置した
ことを特徴とする上記〔１〕、〔２〕、〔４〕、〔７〕
〜〔１１〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
ム部材よりも像側にパワーを有する光学部材を配置した
ことを特徴とする上記〔１〕、〔２〕、〔４〕、〔７〕
〜〔１１〕の何れか１項記載の内視鏡光学系。
【０１３２】〔１３〕 曲面で構成されたプリズムを有
するプリズム光学系と、前記プリズム光学系の結像位置
に配置された撮像手段とを有する結像光学系において、
前記プリズム光学系を構成する曲面が、その面内及び面
外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状の面を少
なくとも１面有することを特徴とする結像光学系。
するプリズム光学系と、前記プリズム光学系の結像位置
に配置された撮像手段とを有する結像光学系において、
前記プリズム光学系を構成する曲面が、その面内及び面
外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形状の面を少
なくとも１面有することを特徴とする結像光学系。
【０１３３】〔１４〕 少なくとも２つの曲面で構成さ
れたプリズムを有するプリズム光学系と、前記プリズム
光学系の結像位置に配置された撮像手段とを有する結像
光学系において、前記２つの曲面は、物点と対向して傾
いて配置された第１の反射面と、前記第１の反射面と結
像面に対して傾いて配置された第２の反射面とから構成
され、物点から射出した光線は光軸に沿って進み、前記
プリズム光学系を構成する第１反射面で光軸に対して結
像面側と反対側に反射し、次に第２反射面で反射し、前
記光軸と略交差して結像面に到達するように構成され、
前記第１反射面と前記第２反射面の少なくとも一方の面
は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転
対称面形状の面であることを特徴とする結像光学系。
れたプリズムを有するプリズム光学系と、前記プリズム
光学系の結像位置に配置された撮像手段とを有する結像
光学系において、前記２つの曲面は、物点と対向して傾
いて配置された第１の反射面と、前記第１の反射面と結
像面に対して傾いて配置された第２の反射面とから構成
され、物点から射出した光線は光軸に沿って進み、前記
プリズム光学系を構成する第１反射面で光軸に対して結
像面側と反対側に反射し、次に第２反射面で反射し、前
記光軸と略交差して結像面に到達するように構成され、
前記第１反射面と前記第２反射面の少なくとも一方の面
は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転
対称面形状の面であることを特徴とする結像光学系。
【０１３４】〔１５〕 少なくとも２つの曲面で構成さ
れたプリズムを有するプリズム光学系と、前記プリズム
光学系の結像位置に配置された撮像手段とを有する結像
光学系において、前記２つの曲面は、物点と対向して傾
いて配置された第１の反射面と、前記第１の反射面と結
像面に対して傾いて配置された第２の反射面とから構成
され、物点から射出した光線は光軸に沿って進み、前記
プリズム光学系を構成する第１反射面で光軸に対して結
像面側に反射し、次に第２反射面で反射し、前記光軸と
交差することなく結像面に到達するように構成され、前
記第１反射面と前記第２反射面の少なくとも一方の面
は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転
対称面形状の面であることを特徴とする結像光学系。
れたプリズムを有するプリズム光学系と、前記プリズム
光学系の結像位置に配置された撮像手段とを有する結像
光学系において、前記２つの曲面は、物点と対向して傾
いて配置された第１の反射面と、前記第１の反射面と結
像面に対して傾いて配置された第２の反射面とから構成
され、物点から射出した光線は光軸に沿って進み、前記
プリズム光学系を構成する第１反射面で光軸に対して結
像面側に反射し、次に第２反射面で反射し、前記光軸と
交差することなく結像面に到達するように構成され、前
記第１反射面と前記第２反射面の少なくとも一方の面
は、その面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転
対称面形状の面であることを特徴とする結像光学系。
【０１３５】〔１６〕 物体側から入射する平行光束の
光線高を結像側の開口数で割った値を焦点距離ｆと定義
するとき、 ｆ＜２０ｍｍ なることを特徴とする上記〔１３〕から〔１５〕の何れ
か１項記載の結像光学系。
光線高を結像側の開口数で割った値を焦点距離ｆと定義
するとき、 ｆ＜２０ｍｍ なることを特徴とする上記〔１３〕から〔１５〕の何れ
か１項記載の結像光学系。
【０１３６】〔１７〕 物点と前記プリズム光学系との
間に光学系を有することを特徴とする上記〔１３〕から
〔１６〕の何れか１項記載の結像光学系。
間に光学系を有することを特徴とする上記〔１３〕から
〔１６〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１３７】〔１８〕 前記プリズム光学系と結像位置
との間に光学系を有することを特徴とする上記〔１３〕
から〔１６〕の何れか１項記載の結像光学系。
との間に光学系を有することを特徴とする上記〔１３〕
から〔１６〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１３８】〔１９〕 上記〔１３〕から〔１８〕の何
れか１項記載の結像光学系を含むことを特徴とする内視
鏡。
れか１項記載の結像光学系を含むことを特徴とする内視
鏡。
【０１３９】〔２０〕 前記プリズム光学系がリレー光
学系を含み、前記リレー光学系により伝達されたリレー
像を撮像手段により撮像することを特徴とする上記〔１
３〕から〔１８〕の何れか１項記載の結像光学系。
学系を含み、前記リレー光学系により伝達されたリレー
像を撮像手段により撮像することを特徴とする上記〔１
３〕から〔１８〕の何れか１項記載の結像光学系。
【０１４０】〔２１〕 上記〔１３〕から〔１８〕の何
れか１項記載の結像光学系の被写体を照明する照明光学
系を有することを特徴とする撮像装置。
れか１項記載の結像光学系の被写体を照明する照明光学
系を有することを特徴とする撮像装置。
【０１４１】〔２２〕 照明光学系を有し、前記プリズ
ム光学系中の前記プリズム内を前記照明光学系の照明光
が通過し、前記結像光学系の被写体を照明することを特
徴とする上記〔１９〕記載の撮像装置。
ム光学系中の前記プリズム内を前記照明光学系の照明光
が通過し、前記結像光学系の被写体を照明することを特
徴とする上記〔１９〕記載の撮像装置。
【０１４２】〔２３〕 前記プリズム光学系の少なくと
も１つの面が、前記被写体からの光束を反射する共に前
記照明光を透過させる透過反射面より構成されているこ
とを特徴とする上記〔２２〕記載の撮像装置。
も１つの面が、前記被写体からの光束を反射する共に前
記照明光を透過させる透過反射面より構成されているこ
とを特徴とする上記〔２２〕記載の撮像装置。
【０１４３】〔２４〕 前記プリズム内の結像光路の外
側に前記照明光学系の光路の入射面を形成したことを特
徴とする上記〔２２〕記載の撮像装置。
側に前記照明光学系の光路の入射面を形成したことを特
徴とする上記〔２２〕記載の撮像装置。
【０１４４】〔２５〕 前記プリズム光学系がリレー光
学系を含み、前記リレー光学系により伝達されたリレー
像を撮像手段により撮像することを特徴とする上記〔１
９〕記載の内視鏡。
学系を含み、前記リレー光学系により伝達されたリレー
像を撮像手段により撮像することを特徴とする上記〔１
９〕記載の内視鏡。
【０１４５】〔２６〕 照明光学系を有し、前記プリズ
ム光学系中の前記プリズム内を前記照明光学系の照明光
が通過し、前記結像光学系の被写体を照明することを特
徴とする上記〔１９〕記載の内視鏡。
ム光学系中の前記プリズム内を前記照明光学系の照明光
が通過し、前記結像光学系の被写体を照明することを特
徴とする上記〔１９〕記載の内視鏡。
【０１４６】〔２７〕 前記プリズム光学系の少なくと
も１つの面が、前記被写体からの光束を反射すると共に
前記照明光を透過されるさせる透過反射面より構成され
ていることを特徴とする上記〔２６〕記載の内視鏡。
も１つの面が、前記被写体からの光束を反射すると共に
前記照明光を透過されるさせる透過反射面より構成され
ていることを特徴とする上記〔２６〕記載の内視鏡。
【０１４７】〔２８〕 前記プリズム内の結像光路の外
側に前記照明光学系の光路の入射面を形成したことを特
徴とする上記〔２６〕記載の内視鏡。
側に前記照明光学系の光路の入射面を形成したことを特
徴とする上記〔２６〕記載の内視鏡。
【０１４８】〔２９〕 前記プリズム光学系の第１結像
位置に撮像手段を配し、前記プリズム光学系と撮像手段
とを収容する内視鏡先端構成部と、前記先端構成部内の
プリズム光学系による観察方向を変更するための前記先
端部に隣接する後方部分に湾曲自在に構成した湾曲部
と、前記湾曲部に隣接する後方部分に延在する挿入部と
を有することを特徴とする上記〔１９〕記載の内視鏡。
位置に撮像手段を配し、前記プリズム光学系と撮像手段
とを収容する内視鏡先端構成部と、前記先端構成部内の
プリズム光学系による観察方向を変更するための前記先
端部に隣接する後方部分に湾曲自在に構成した湾曲部
と、前記湾曲部に隣接する後方部分に延在する挿入部と
を有することを特徴とする上記〔１９〕記載の内視鏡。
【０１４９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、広い画角においても明瞭で、歪みの少ない像
を与える内視鏡光学系を提供することができ、また、簡
易な構成であって、小型化された内視鏡用対物光学系を
提供することができる。
によると、広い画角においても明瞭で、歪みの少ない像
を与える内視鏡光学系を提供することができ、また、簡
易な構成であって、小型化された内視鏡用対物光学系を
提供することができる。
【図１】本発明の実施例１の内視鏡光学系の断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例２の内視鏡光学系の断面図であ
る。
る。
【図３】本発明の実施例３の内視鏡光学系の断面図であ
る。
る。
【図４】本発明の実施例４の内視鏡光学系の断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例５の内視鏡光学系の断面図であ
る。
る。
【図６】本発明の実施例１の光学系の横収差図の一部で
ある。
ある。
【図７】本発明の実施例１の光学系の横収差図の残りで
ある。
ある。
【図８】本発明の実施例３の光学系の横収差図の一部で
ある。
ある。
【図９】本発明の実施例３の光学系の横収差図の残りで
ある。
ある。
【図１０】本発明において用いるプリズム光学系の例の
説明図である。
説明図である。
【図１１】本発明による光学系を用いた内視鏡装置の１
例の全体の構成図である。
例の全体の構成図である。
【図１２】図１１における内視鏡の先端部の断面図であ
る。
る。
【図１３】内視鏡の先端部の変形例の断面図である。
【図１４】内視鏡の先端部の照明系の変形を示す断面図
である。
である。
【図１５】内視鏡の先端部の照明系の別の変形を示す断
面図である。
面図である。
【図１６】内視鏡の先端部の照明系のさらに別の変形を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１７】本発明による光学系を用いた電子内視鏡の１
例の全体の構成図である。
例の全体の構成図である。
【図１８】図１７における内視鏡の先端部の断面図であ
る。
る。
２…光軸 ３…プリズム光学系 ４…第１透過面 ５…第１反射面 ６…第２反射面 ７…第２透過面 ８…１レンズ系 ９…第２レンズ系 １０…結像面 １１…内視鏡 ２０…内視鏡装置 ２１…先端部 ２２…挿入部 ２３…基部 ２４…カメラ ２５…モニター ２６…ライトガイドケーブル ２７…光源装置 ３２…結像光学系 ３３…ライトガイド ３４…リレーレンズ系 ３５…光学パワーを持つ反射光学素子 ３６…ミラー ３７…反射プリズム ３８…プリズムの一部を変形させて形成した反射面 ４１…電子内視鏡装置 ４２…電子内視鏡 ４３…光源装置 ４４…ビデオプロセッサ ４５…モニター ４６…ＶＴＲデッキ ４７…ビデオディスク ４８…ビデオプリンタ ５１…挿入部 ５２…操作部 ５３…ユニバーサルコード ５４…コネクタ ５５…ランプ ５６…コンデンサレンズ ５７…ライトガイド ５８…信号ケーブル ５９…コネクタ ６１…先端構成部 ６２…湾曲部 ６３…処置具挿入口 ６５…撮像手段
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも光路を折り曲げるための反射
面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有し、物
体像を形成するための対物光学系と、該対物光学系によ
って形成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで
導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、 前記対物光学系が光路を折り曲げることにより偏心収差
を発生させる形状を有すると共に、 前記プリズム部材が、光路上に光学作用を有する曲面を
少なくとも１面有し、前記曲面が前記偏心収差を補正す
るような面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転
対称面形状にて構成されていることを特徴とする内視鏡
光学系。 - 【請求項２】 少なくとも光路を折り曲げるための反射
面を有するプリズム部材と、該プリズム部材を有し、物
体像を形成するための対物光学系と、該対物光学系によ
って形成された物体像を長軸方向に沿って観察装置まで
導く像伝達系とを備えた内視鏡光学系において、 前記プリズム部材の反射面が偏心収差を発生させる面形
状にて形成され、 かつ、前記反射面又は前記プリズム部材の有する他の反
射面の少なくとも１面が前記偏心収差を補正するような
面内及び面外共に回転対称軸を有しない非回転対称面形
状にて構成されていることを特徴とする内視鏡光学系。 - 【請求項３】 前記非回転対称面が、対称面を１つのみ
有し、かつ、以下の式にて表される形状を有することを
特徴とする請求項１又は２記載の内視鏡光学系。 Ｚ＝Ｃ2 ＋Ｃ3 ｙ＋Ｃ4 ｘ ＋Ｃ5 ｙ2 ＋Ｃ6 ｙｘ＋Ｃ7 ｘ2 ＋Ｃ8 ｙ3 ＋Ｃ9 ｙ2 ｘ＋Ｃ10ｙｘ2 ＋Ｃ11ｘ3 ＋Ｃ12ｙ4 ＋Ｃ13ｙ3 ｘ＋Ｃ14ｙ2 ｘ2 ＋Ｃ15ｙｘ3 ＋Ｃ16ｘ4 ＋Ｃ17ｙ5 ＋Ｃ18ｙ4 ｘ＋Ｃ19ｙ3 ｘ2 ＋Ｃ20ｙ2 ｘ3 ＋Ｃ21ｙｘ4 +C22ｘ5 ＋Ｃ23ｙ6 ＋Ｃ24ｙ5 ｘ＋Ｃ25ｙ4 ｘ2 ＋Ｃ26ｙ3 ｘ3 ＋Ｃ27ｙ2 ｘ4 ＋Ｃ28ｙｘ5 ＋Ｃ29ｘ6 ＋Ｃ30ｙ7 ＋Ｃ31ｙ6 ｘ＋Ｃ32ｙ5 ｘ2 ＋Ｃ33ｙ4 ｘ3 ＋Ｃ34ｙ3 ｘ4 ＋Ｃ35ｙ2 ｘ5 ＋Ｃ36ｙｘ6 ＋Ｃ37ｘ7 ・・・・・ ・・・・（ａ） ただし、Ｃm （ｍは２以上の整数）は係数である。
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