JP2002228926A - 内視鏡対物レンズ系 - Google Patents

内視鏡対物レンズ系

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合レンズを用いることなく、加工コストを
低減し、オートクレープなどの高温下でも耐性を持た
せ、少ないレンズ枚数で、レンズ外径を大きくすること
なく倍率色収差、像面湾曲を含む諸収差を補正した内視
鏡対物レンズ系を得る。 【構成】 明るさ絞りの物体側と像側にそれぞれレンズ
群を有する内視鏡対物レンズ系において、明るさ絞りよ
り像側のレンズ群中に、光軸上においては非接触で光軸
外において環状に接触する凸面と凹面をそれぞれ有する
玉当ての正レンズと負レンズを配置した内視鏡対物レン
ズ系。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】本発明は、内視鏡対物レンズ系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】広角でテレセントリック性
が要求される内視鏡対物レンズ系は、一般的に物体側か
ら順に、負レンズ群と正レンズ群を配置したレトロフォ
ーカスタイプで構成されている。広角になるに従い負レ
ンズ群で大きく発生する諸収差を正レンズ群で補正して
いるが、特に倍率色収差を補正するために正レンズと負
レンズを貼り合わせた接合レンズが多用されている。し
かし、内視鏡対物レンズ系のように直径数ｍｍ程度の非
常に小さいレンズを接合し、芯取りするのは困難であ
り、加工コストがかかる。
【０００３】また、内視鏡の滅菌にオートクレーブを用
いた場合、１３０℃程度の非常に高い温度がかかるた
め、接合レンズの接合面が高温により剥離したり、接合
している接着剤が変質・黄変するなどの問題が生じる。
【０００４】接合レンズを用いない従来例として、第１
群に負レンズを１枚配置し、絞りをはさんで第２群に正
レンズを２枚配置した３枚構成の対物レンズが既知であ
る。しかし、レンズ枚数は少ないが倍率色収差が大き
く、周辺部の解像度が低下してしまう。また、明るさ絞
りの前の第１群に負レンズと正レンズを配置し、倍率色
収差を低減した例が特開平２‐１７６６１１号公報など
に開示されているが、絞りの前に正レンズを配置してい
るため第１レンズの外径が大きくなり、小型化が求めら
れる内視鏡対物レンズ系としては不利である。また、倍
率色収差補正のためには正レンズのアッベ数を小さくす
る必要があり、軸上色収差が大きくなる。さらに、テレ
セン角を小さくするためには第２群に正レンズを配置す
る必要があり、絞りより前側に正レンズを配置してある
と全長が大きくなる。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、従来の内視鏡対物レンズ系に
ついての以上の問題意識に基づき、接合レンズを用いる
ことなく、加工コストを低減すると共に、オートクレー
プなどの高温下でも耐性を持たせ、少ないレンズ枚数
で、レンズ外径を大きくすることなく倍率色収差、像面
湾曲を補正した内視鏡対物レンズ系を提供することを目
的とする。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、接合レンズを用いる代わり
に、正レンズと負レンズを光軸外で環状に接触する玉当
てにすることでコストを削減すると共に諸収差を低減
し、レンズ外径を小さくするという着眼に基づいてなさ
れたものである。すなわち、本発明は、明るさ絞りの物
体側と像側にそれぞれレンズ群を有する内視鏡対物レン
ズ系において、明るさ絞りより像側のレンズ群中に、光
軸上においては非接触で光軸外において環状に接触する
凸面と凹面をそれぞれ有する正レンズと負レンズを配置
したことを特徴としている。正レンズと負レンズを玉当
てにすることにより、間隔環やスペーサーなどの部品を
削減することができる。この正レンズと負レンズの合成
パワーは正とするのがよい。正レンズと負レンズの順番
は問わない。
【０００７】明るさ絞りより物体側のレンズ群は、負レ
ンズ１枚で構成することができる。また、明るさ絞りよ
り像側のレンズ群は、明るさ絞り側から順に、正レンズ
群と、上記玉当ての正レンズと負レンズとから構成する
ことができる。
【０００８】玉当ての正レンズと負レンズは、両レンズ
の光軸上の間隔をｘとし、正レンズの負レンズ側の面の
曲率半径をＲ(+)とし、負レンズの正レンズ側の曲率半
径をＲ(-)、負レンズの屈折率をｎ(-)、アッベ数をν
(-)とし、全系の焦点距離をｆとするとき、以下の条件
式（１）〜（５）を満足することが好ましい。 （１）１．１＜｜Ｒ(+)｜／ｆ＜４ （２）１．０＜｜Ｒ(-)｜／ｆ＜３ （３）０．０２＜ｘ／ｆ＜０．２ （４）１．７５＜ｎ(-) （５）ν(-)＜３０
【０００９】さらに、以下の条件式（６）を満足するこ
とが好ましい。 （６）０．８＜｛（２｜Ｒ(+)｜Ｓ(+)−Ｓ(+) 2）｝1/2
／ｆ＜１．６ 但し、 Ｓ(+)=ｄ（２｜Ｒ(-)｜−ｄ）／２（｜Ｒ(+)−Ｒ(-)｜
＋ｄ）
【００１０】
【発明の実施形態】本発明の内視鏡用対物レンズは、図
１、図３、図５、図７及び図９の各実施例のレンズ構成
図に示すように、明るさ絞りＳを挟んで、その物体側に
負レンズ群（前群）１０、像側に正レンズ群（後群）２
０を有している。正レンズ群２０は、絞りＳ側から順
に、正のパワーの第１サブ群２１と、全体として正のパ
ワーの玉当ての第２サブ群２２とからなっている。いず
れの実施例も、負レンズ群１０は負の単レンズからな
り、正レンズ群２０の第１サブ群２１は正の単レンズか
らなっている。より具体的には、負レンズ群１０は、実
施例１ないし４では物体側の面が平面の単レンズ、実施
例５では物体側の面が凹面の単レンズからなっている。
【００１１】正レンズ群２０の第２サブ群２２は、実施
例３を除き、物体側から順に、正レンズ２３と負レンズ
２４からなり、実施例３では、物体側から順に、負レン
ズ２４と正レンズ２３からなっている。正レンズ２３の
負レンズ２４側の面は凸面からなり、負レンズ２４の正
レンズ２３側の面は凹面からなっていて、この対向面
は、光軸上においては非接触で間隔ｘを保持し、光軸外
において光軸を中心とする環状に接触している。すべて
のレンズ（群）は、光軸を中心とする回転対称形状をし
た球面レンズである。
【００１２】条件式（１）、（２）は、玉当てにする正
レンズと負レンズの対向する凸面と凹面の曲率半径に関
する条件である。条件式（１）の上限を越えると、倍率
色収差の補正が不足する。下限を下回るとコマ収差、球
面収差の発生が大きくなる。
【００１３】また、条件式（２）の上限を越えると、倍
率色収差の補正が不足する。下限を下回るとコマ収差、
球面収差の発生が大きくなる。
【００１４】条件式（３）は、玉当てにする正レンズと
負レンズの間隔に関する条件である。この条件式（３）
の上限を越えると、正負レンズ間の間隔が大きくなりす
ぎ、スペーサを用いずに玉当てにしようとすると、レン
ズ外径が大きくなる。
【００１５】条件式（４）、（５）は玉当てにする負レ
ンズについての条件である。この条件式から外れると倍
率色収差の補正が不足する。
【００１６】条件式（６）は、正レンズと負レンズが接
する環状の線（円）の光軸からの距離（半径）を規定す
る条件である。条件式（６）の上限を上回るとレンズ外
径が大きくなる。下限を下回ると玉当て面での有効径が
小さくなり、テレセン角が大きくなる。大きくなったテ
レセン角は、さらに像側にレンズを配置をして小さくす
ることが可能であるが、そうすると、レンズ枚数が多く
なる。
【００１７】次に具体的な数値実施例について説明す
る。諸収差図において、ＳＡは球面収差、ＳＣは正弦条
件であり、ｄ線、ｇ線、Ｃ線はそれぞれの波長に対する
収差であり、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナル、Ｙは
像高である。また、表中のFNOはＦナンバー、fは全系の
焦点距離、Ｗは半画角（°）、FBはバックフォーカス、
mは横倍率、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ
間隔、Ｎdはｄ線の屈折率、νはアッベ数を示す。
【００１８】［実施例１］図１は、実施例１のレンズ構
成を示し、図２は図１のレンズ構成での諸収差を示す。
表１はその数値データである。
【００１９】
【表１】 FNO=1:1.9 f= 1.00 W= 48.7 FB= 0.59 m= -0.073 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 ∞ 0.60 1.45854 68.0 2 0.956 0.18 - - 絞り ∞ 0.05 - - 3 ∞ 1.19 1.72916 54.7 4 -1.046 0.08 - - 5 2.199 1.02 1.77250 49.6 6 -2.199 0.04 - - 7 -1.840 0.50 1.92286 18.9 8 -6.150 - - -
【００２０】［実施例２］図３は、実施例２のレンズ構
成を示し、図４は図３のレンズ構成での諸収差を示す。
表２はその数値データである。
【００２１】
【表２】 FNO= 1: 2.0 f= 1.00 W= 49.7 FB= 0.50 m= -0.073 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 ∞ 0.62 1.51633 64.1 2 0.920 0.20 - - 絞り ∞ 0.05 - - 3 ∞ 1.33 1.77250 49.6 4 -1.151 0.08 - - 5 2.129 1.28 1.77250 49.6 6 -2.627 0.07 - - 7 -2.279 0.50 1.92286 18.9 8 -36.384 - - -
【００２２】［実施例３］図５は、実施例３のレンズ構
成を示し、図６は図５のレンズ構成での諸収差を示す。
表３はその数値データである。
【００２３】
【表３】 FNO= 1: 2.3 f= 1.00 W= 49.6 FB= 0.64 m= -0.070 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 ∞ 0.69 1.45854 68.0 2 0.958 0.15 - - 絞り ∞ 0.05 - - 3 ∞ 0.98 1.88300 40.8 4 -1.008 0.09 - - 5 3.708 0.52 1.92286 18.9 6 1.500 0.05 - - 7 1.710 0.87 1.77250 49.6 8 -2.827 - - -
【００２４】［実施例４］図７は、実施例４のレンズ構
成を示し、図８は図７のレンズ構成での諸収差を示す。
表４はその数値データである。
【００２５】
【表４】 FNO= 1: 2.3 f= 1.00 W= 59.2 FB= 0.58 m= -0.079 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 ∞ 0.59 1.88300 40.8 2 1.255 0.18 - - 絞り ∞ 0.05 - - 3 ∞ 1.28 1.77250 49.6 4 -1.114 0.13 - - 5 2.177 1.22 1.77250 49.6 6 -2.177 0.10 - - 7 1.690 0.57 1.92286 18.9 8 -5.764 - - -
【００２６】［実施例５］図９は、実施例５のレンズ構
成を示し、図１０は図９のレンズ構成での諸収差を示
す。表５はその数値データである。
【００２７】
【表５】 FNO= 1:2.2 f= 1.00 W= 50.0 FB= 0.50 m= -0.072 面No. ｒ ｄ Ｎd ν 1 ∞ 0.59 1.51633 64.1 2 0.936 0.20 - - 絞り ∞ 0.10 - - 3 -5.985 1.11 1.72916 54.7 4 -1.017 0.07 - - 5 2.125 1.34 1.72916 54.7 6 -2.566 0.10 - - 7 -1.789 0.50 1.84666 23.8 8 -4.005 - - -
【００２８】各条件式の各実施形態に対する値を表６に
示す。
【表６】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 条件式(1) 2.199 2.627 1.710 2.177 2.566 条件式(2) 1.840 2.279 1.500 1.690 1.789 条件式(3) 0.040 0.070 0.050 0.100 0.101 条件式(4) 1.92286 1.92286 1.92286 1.92286 1.84666 条件式(5) 18.9 18.9 18.9 18.9 23.8 条件式(6) 0.877 1.354 0.943 1.067 0.993 各実施例は各条件式を満足しており、諸収差も比較的よ
く補正されている。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、接合レンズを用いるこ
となく、加工コストを低減し、オートクレープなどの高
温下でも耐性を持たせ、少ないレンズ枚数で、レンズ外
径を大きくすることなく倍率色収差、像面湾曲を含む諸
収差を補正した内視鏡対物レンズ系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例１の
レンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ構成の諸収差図である。
【図３】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例２の
レンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ構成の諸収差図である。
【図５】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例３の
レンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ構成の諸収差図である。
【図７】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例４の
レンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ構成の諸収差図である。
【図９】本発明による内視鏡対物レンズ系の実施例５レ
ンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ構成の諸収差図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１３年１２月１２日（２００１．１２．
１２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明の目的】本発明は、従来の内視鏡対物レンズ系に
ついての以上の問題意識に基づき、接合レンズを用いる
ことなく、加工コストを低減すると共に、オートクレー
ブなどの高温下でも耐性を持たせ、少ないレンズ枚数
で、レンズ外径を大きくすることなく倍率色収差、像面
湾曲を補正した内視鏡対物レンズ系を提供することを目
的とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】条件式（６）は、正レンズと負レンズが接
する環状の線（円）の光軸からの距離（半径）を規定す
る条件である。条件式（６）の上限を上回るとレンズ外
径が大きくなる。下限を下回ると玉当て面での有効径が
小さくなり、テレセン角が大きくなる。大きくなったテ
レセン角は、さらに像側にレンズを配置して小さくする
ことが可能であるが、そうすると、レンズ枚数が多くな
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、接合レンズを用いるこ
となく、加工コストを低減し、オートクレーブなどの高
温下でも耐性を持たせ、少ないレンズ枚数で、レンズ外
径を大きくすることなく倍率色収差、像面湾曲を含む諸
収差を補正した内視鏡対物レンズ系が得られる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 明るさ絞りの物体側と像側にそれぞれレ
    ンズ群を有する内視鏡対物レンズ系において、 上記明るさ絞りより像側のレンズ群中に、光軸上におい
    ては非接触で光軸外において環状に接触する凸面と凹面
    をそれぞれ有する正レンズと負レンズを配置したことを
    特徴とする内視鏡対物レンズ系。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の内視鏡対物レンズ系にお
    いて、上記正レンズと負レンズの合成パワーは正である
    内視鏡対物レンズ系。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の内視鏡対物レン
    ズ系において、明るさ絞りより物体側のレンズ群は負レ
    ンズ１枚で構成されている内視鏡対物レンズ系。
  4. 【請求項４】 請求項１または２記載の内視鏡対物レン
    ズ系において、明るさ絞りより像側のレンズ群は、明る
    さ絞り側から順に、正レンズ群と、上記正レンズと負レ
    ンズとからなっている内視鏡対物レンズ系。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
    内視鏡対物レンズ系において、明るさ絞りより像側の上
    記正レンズと負レンズの光軸上の間隔をｘとし、上記正
    レンズの負レンズ側の面の曲率半径をＲ(+)とし、負レ
    ンズの正レンズ側の曲率半径をＲ(-)、負レンズの屈折
    率をｎ(-)、アッベ数をν(-)とし、全系の焦点距離をｆ
    とするとき、以下の条件式（１）〜（５）を満たす内視
    鏡対物レンズ系。 （１）１．１＜｜Ｒ(+)｜／ｆ＜４ （２）１．０＜｜Ｒ(-)｜／ｆ＜３ （３）０．０２＜ｘ／ｆ＜０．２ （４）１．７５＜ｎ(-) （５）ν(-)＜３０
  6. 【請求項６】 請求項５記載の内視鏡対物レンズ系にお
    いて、さらに、以下の条件式（６）を満たす内視鏡対物
    レンズ系。 （６）０．８＜｛（２｜Ｒ(+)｜Ｓ(+)−Ｓ(+) 2）｝1/2
    ／ｆ＜１．６ 但し、 Ｓ(+)=ｄ（２｜Ｒ(-)｜−ｄ）／２（｜Ｒ(+)−Ｒ(-)｜
    ＋ｄ）
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