JP2001166203A - 観察距離可変型の内視鏡用対物レンズ - Google Patents

観察距離可変型の内視鏡用対物レンズ

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JP2001166203A
JP2001166203A JP35102699A JP35102699A JP2001166203A JP 2001166203 A JP2001166203 A JP 2001166203A JP 35102699 A JP35102699 A JP 35102699A JP 35102699 A JP35102699 A JP 35102699A JP 2001166203 A JP2001166203 A JP 2001166203A
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lens
lens group
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endoscope
objective lens
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JP35102699A
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Takashi Miyano
俊 宮野
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04Reversed telephoto objectives

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負、正、正の3群構成とし、所定の条件式を
満足するとともに、2つの正レンズ群を、標準観察時に
比べ全系焦点距離を増大させるように、かつ、より近距
離の被写体に合焦可能に移動させることで、遠近の間の
広い範囲で良好な画像を得、さらに近接距離撮影時にお
ける結像倍率の低下を防止する。 【構成】 第2レンズ群G2および第3レンズ群G3は、
標準観察時に比べて全系の焦点距離を増大させるよう
に、かつ、より近距離の被写体に合焦が可能となるよう
に光軸に沿って移動可能となるように構成されている。
さらに下記条件式(1)、(2)を満足する。 1.1<fN/fF (1) 0.9<f12/f3<2.0
(2) fN:最近接時の合成焦点距離、fF:標準観察時の合成
焦点距離、f12:最近接時の第1レンズ群と第2レンズ
群の合成焦点距離、f3:第3レンズ群の焦点距離

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内視鏡の先端部に
設けられる対物レンズに関するものであり、特にピント
合わせ機構を備えた観察距離可変型の内視鏡用対物レン
ズに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、一般的な内視鏡用対物レンズ
は正の屈折力を有する第1レンズ群と負の屈折力を有す
る第2レンズ群とを備え、物体側の約8〜100mmの
範囲を観察範囲としている。
【0003】このような内視鏡用対物レンズを用いた内
視鏡では、対物レンズの被写界深度内に観察対象を位置
させ、CCD等の固体撮像素子やイメージガイドファイ
バにより画像を伝達している。
【0004】ところで、患部等の観察対象物を全体的に
観察するためには対物レンズを観察対象物から離れた位
置に置き、観察対象物をより詳細に観察するためには対
物レンズを観察対象物に近づけた位置に置くことが好ま
しい。特に、高精度な観察や正確な診断が要求される近
年の医療においては、広い観察範囲にわたって良好な画
像を得ることが可能な内視鏡用対物レンズの開発が望ま
れているが、上述した従来の内視鏡用対物レンズでは、
絞りが固定とされているため被写界深度も固定されたも
のとなっており、当該被写界深度の範囲を外れると観察
対象物を明瞭に観察することができなかった。
【0005】また、ピント合わせ機構を備えた内視鏡用
対物レンズもあったが、この対物レンズは負の屈折力を
有する第1レンズ群と正の屈折力を有する第2レンズ群
とから構成されているため、負の屈折力を有する第1レ
ンズ群において、凹レンズのパワーが強過ぎるとコマ収
差等の諸収差を良好に補正することが難しくなり、改良
の余地があった。
【0006】そこで、本願発明者は、上記従来技術の問
題を解決すべく「物体側から順に、正の屈折力を有する
固定の第1レンズ群、光軸に沿って移動可能な正の屈折
力を有する第2レンズ群とからなり、第2レンズ群が像
側にあるときは遠くに、物体側にあるときは前記の状態
より、より近くにピント合わせが可能な内視鏡対物レン
ズ」を既に開示している(特願平11-66651号明細書)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
願のものでは、近接距離にピントを合わせる際には2群
構成のレンズ群のうち第2レンズ群を移動させるように
しているため、近接距離合焦時における合成焦点距離
は、標準観察時のそれよりも短くなってしまい、近接距
離撮影時における結像倍率を大幅に向上させることが難
しく、この点で改良の余地があった。
【0008】本発明はこのような事情に鑑みなされたも
ので、遠近の間の広い観察範囲にわたって良好な画像を
得ることを可能としつつ、近接距離撮影時における結像
倍率の低下が生じない簡易な観察距離可変型の内視鏡用
対物レンズを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る観察距離可
変型の内視鏡用対物レンズは、物体側より順に、負の屈
折力を有する第1レンズ群、正の屈折力を有する第2レ
ンズ群、および正の屈折力を有する第3レンズ群を配し
てなり、標準観察時に比べて全系の焦点距離を増大させ
るように、かつ、より近距離の被写体に合焦が可能とな
るように前記第2レンズ群および前記第3レンズ群を光
軸に沿って移動可能に構成し、さらに下記条件式
(1)、(2)を満足することを特徴とするものであ
る。
【0010】1.1<fN/fF (1) 0.9<f12/f3<2.0 (2) fN:最近接時の合成焦点距離 fF:標準観察時の合成焦点距離 f12:最近接時の第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦
点距離 f3:第3レンズ群の焦点距離
【0011】また、前記第2レンズ群の移動に伴って移
動する明るさ絞りを設けることが好ましい。さらに、前
記第1レンズ群が、物体側から順に、曲率の大きい面を
像側に向けた凹レンズ、曲率の大きい面を物体側に向け
た凸レンズで構成されてなることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る観
察距離可変型の内視鏡用対物レンズについて、図面を用
いて説明する。図1は本発明の実施例1に係るレンズ基
本構成を示すものであり、図2は本発明の実施例2に係
るレンズ基本構成を示すものである。図1,2に示すよ
うに、本発明の実施例に係る内視鏡用対物レンズは、物
体側より順に、負の屈折力を有する第1レンズ群G1
と、正の屈折力を有し光軸Xに沿って移動可能な、第2
レンズ群G2 および第3レンズ群G3 とを配してなる。
【0013】そして、前記第1レンズ群G1は固定とさ
れ、一方、標準観察時に比べて全系の焦点距離を増大さ
せるように、かつ、より近距離の被写体に合焦が可能と
なるように前記第2レンズ群G2および前記第3レンズ
群G3が光軸に沿って移動可能となるように構成されて
いる。
【0014】また、第1レンズ群G1 は、物体側より順
に、像側に凹面を向けた平凹(負)レンズからなる第1レ
ンズL1 と、物体側に凸面を向けた平凸(正)レンズ
(実施例2においては両凸レンズ)からなる第2レンズ
2 を配列してなる。
【0015】また、第2レンズ群G2 は、物体側から順
に、明るさ絞り2と、像側に凸面を向けた平凸(正)レ
ンズ(実施例2においては物体側に凹面を向けた正のメ
ニスカスレンズ)からなる第3レンズL3 を配列してな
る。
【0016】また、第3レンズ群G3 は、像側に凹面を
向けた平凹レンズからなる第4レンズL4と両凸レンズ
からなる第5レンズL5を接合してなる(実施例2にお
いては両凸レンズからなる第4レンズL4と両凹レンズ
からなる第5レンズL5を接合してなる)ものである。
【0017】さらに、第2レンズ群G2 の像側には光路
変換用プリズム1を配し、プリズム1の図示されない像
側にはCCD素子やイメージガイドファイバを配して画
像情報が伝達される。なお、図1,2中、Xは光軸を示
す。
【0018】上記内視鏡用対物レンズにおいては、前述
したように、第2レンズ群G2および第3レンズ群G
3が、標準観察時に比べて全系の焦点距離を増大させる
ように、かつ、より近距離の被写体に合焦が可能となる
ように、光軸に沿って移動可能に構成されている。
【0019】また、図3は、実施例1における第2レン
ズ群G2および第3レンズ群G3が移動する様子を示すも
のであり、図4は、実施例2における第2レンズ群G2
および第3レンズ群G3が移動する様子を示すものであ
る。これらの図において、(a)は標準観察距離時にお
ける状態を示すものであり、(b)は最近接時における
状態を示すものであり、(c)は第2レンズ群G2を最
近接時のままとし、第3レンズ群G3を像側に移動させ
て、標準観察距離に合焦させた状態を示すものである。
【0020】また、本発明の実施形態に係る内視鏡用対
物レンズは、以下の条件式(1)、(2)を満足するよ
うに構成されてなる。 1.1<fN/fF (1) 0.9<f12/f3<2.0 (2) fN:最近接時の合成焦点距離 fF:標準観察時の合成焦点距離 f12:最近接時の第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦
点距離 f3:第3レンズ群の焦点距離
【0021】上記条件式(1)は、最近接時に所望の結
像倍率を確保するためのものであり、数値がこの範囲を
はずれると、最近接時に十分大きな結像倍率が得られな
い。
【0022】上記条件式(2)は、内視鏡先端硬性部の
全長をコンパクトなものとしつつバック・フォーカスを
十分長く確保するための条件式である。すなわち、数値
がその下限を下回ると、第3レンズ群G3のパワーが弱
くなるため、ピント調整のための移動距離を大きくする
必要があり、内視鏡先端硬性部の全長が長くなってしま
うので好ましくない。一方、その上限を上回ると全系の
バック・フォーカスを十分長く確保することが困難とな
り、撮像素子を内視鏡挿入部の長手方向に配置するため
の光路変換プリズム1の挿入が困難になる。
【0023】また、本実施形態のものでは、明るさ絞り
2が第2レンズ群G2を構成する第3レンズL3の物体側
近傍に配されていて、この第3レンズL3の移動に伴っ
て移動するように構成されている。このような構成とし
たのは以下の如き理由による。すなわち、CCDは光を
効率よく画素に取り込むために、その表面にマイクロレ
ンズが配置されている。このマイクロレンズは使用する
レンズの射出瞳の位置を想定して、シフトさせた配列に
なっている(特開平8-107194号公報参照)。このため、
使用するレンズの射出瞳の位置は逆にCCDのマイクロ
レンズシフト量にあわせなければならない。変倍や距離
合わせのためにレンズ群が移動しても、射出瞳の位置の
変化を極力抑える必要がある。そこで、本実施形態のも
のでは、明るさ絞り2を第2レンズ群G2の移動に伴っ
て移動するようにして、絞り2を固定した場合よりも射
出瞳の位置の変化を小さく抑えることを可能としてい
る。
【0024】以下、本発明の実施例1,2について具体
的に説明する。 <実施例1>表1の上段に、本実施例1の各レンズ面の
曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間隔(各レンズ
の中心厚および各レンズ間の空気間隔)D(mm)、各
レンズのd線における屈折率N、およびアッベ数νを示
す。なお、表1において、各記号に対応させた数字は物
体側より順次増加するようになっている(表2において
同じ)。
【0025】また、表1の中段には本実施例1における
各位置a(図3(a)における位置)、b(図3(b)
における位置)、c(図3(c)における位置)でのベ
ストピント位置の空気間隔D(mm)の値を示す。な
お、*1は第4面と第5面の空気間隔を、*2は第7面
と第8面の空気間隔を、*3は第10面と第11面の空
気間隔を各々示す。
【0026】また、表1の下段には本実施例1における
N(最近接時の合成焦点距離)、fF(標準観察時の合
成焦点距離)およびそれらの比の値、f12(最近接時の
第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離)、f
3(第3レンズ群の焦点距離)およびそれらの比の値を
示す。
【0027】
【表1】
【0028】表1から明らかなように、本実施例1にお
いては上記条件式(1)および条件式(2)が満足され
ている。
【0029】<実施例2>表2の上段に、本実施例2の
各レンズ面の曲率半径R(mm)、各レンズの軸上面間
隔(各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔)D
(mm)、各レンズのd線における屈折率N、およびア
ッベ数νを示す。
【0030】また、表2の中段には本実施例2における
各位置a(図4(a)における位置)、b(図4(b)
における位置)、c(図4(c)における位置)でのベ
ストピント位置の空気間隔D(mm)の値を示す。な
お、*1は第4面と第5面の空気間隔を、*2は第7面
と第8面の空気間隔を、*3は第10面と第11面の空
気間隔を各々示す。
【0031】また、表2の下段には本実施例2における
N(最近接時の合成焦点距離)、fF(標準観察時の合
成焦点距離)およびそれらの比の値、f12(最近接時の
第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦点距離)、f
3(第3レンズ群の焦点距離)およびそれらの比の値を
示す。
【0032】
【表2】
【0033】表2から明らかなように、本実施例2にお
いては上記条件式(1)および条件式(2)が満足され
ている。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る観察
距離可変型の内視鏡用対物レンズによれば、負、正、正
の3群構成とし、所定の条件式を満足するように構成す
るとともに、2つの正レンズ群を、標準観察時に比べて
全系の焦点距離を増大させるように、かつ、より近距離
の被写体に合焦が可能となるように光軸に沿って移動可
能としているので、遠近の間の広い観察範囲にわたって
良好な画像を得ることを可能としつつ、近接距離撮影時
における結像倍率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る内視鏡用対物レンズの
構成を示す図
【図2】本発明の実施例2に係る内視鏡用対物レンズの
構成を示す図
【図3】本発明の実施例1に係る内視鏡用対物レンズの
レンズ移動軌跡を示す図
【図4】本発明の実施例2に係る内視鏡用対物レンズの
レンズ移動軌跡を示す図
【符号の説明】
1 〜L5 レンズ G1 ,G2 ,G3 レンズ群 R1 〜R12 曲率半径 D1 〜D11 軸上面間隔 X 光軸 1 光路変換用プリズム 2 絞り
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H040 BA05 CA23 2H087 KA10 LA03 MA07 MA08 PA04 PA18 PB05 QA01 QA06 QA07 QA18 QA21 QA25 QA34 QA39 QA41 QA42 QA45 RA36 RA41 4C061 AA00 BB02 CC06 DD00 FF40 FF47 LL02 NN01 PP13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体側より順に、負の屈折力を有する第
    1レンズ群、正の屈折力を有する第2レンズ群、および
    正の屈折力を有する第3レンズ群を配してなり、 標準観察時に比べて全系の焦点距離を増大させるよう
    に、かつ、より近距離の被写体に合焦が可能となるよう
    に前記第2レンズ群および前記第3レンズ群を光軸に沿
    って移動可能に構成し、 さらに下記条件式(1)、(2)を満足することを特徴
    とする観察距離可変型の内視鏡用対物レンズ。 1.1<fN/fF (1) 0.9<f12/f3<2.0 (2) fN:最近接時の合成焦点距離 fF:標準観察時の合成焦点距離 f12:最近接時の第1レンズ群と第2レンズ群の合成焦
    点距離 f3:第3レンズ群の焦点距離
  2. 【請求項2】 前記第2レンズ群の移動に伴って移動す
    る明るさ絞りを設けたことを特徴とする請求項1記載の
    観察距離可変型の内視鏡用対物レンズ。
  3. 【請求項3】 前記第1レンズ群が、物体側から順に、
    曲率の大きい面を像側に向けた凹レンズ、曲率の大きい
    面を物体側に向けた凸レンズで構成されてなることを特
    徴とする請求項1記載の観察距離可変型の内視鏡用対物
    レンズ。
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