JP2005099080A - 撮像光学系、内視鏡用撮像装置及び内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
【課題】内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系において、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正でき、焦点距離が短くても該テレビカメラの撮像素子との間に各種フィルタを容易に配置できる撮像光学系、およびこの撮像光学系を利用した内視鏡用撮像装置及び内視鏡システムを提供する。
【解決手段】内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系であって、物体側から順に、絞りと；物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなる第１レンズ群と；正のパワーを有する第２レンズ群と；正のパワーを有する第３レンズ群と；から構成され、次の条件式（１）、（２）を満足する撮像光学系。
（１）−０．１２＜ｆ／ｆ1＜−０．０２
（２）−２．５＜ｆ／Ｒ1＜−１．４
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1；第1レンズ群の焦点距離
Ｒ1；第1レンズ群の物体側凹面の曲率半径。
【選択図】 図４
【解決手段】内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系であって、物体側から順に、絞りと；物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなる第１レンズ群と；正のパワーを有する第２レンズ群と；正のパワーを有する第３レンズ群と；から構成され、次の条件式（１）、（２）を満足する撮像光学系。
（１）−０．１２＜ｆ／ｆ1＜−０．０２
（２）−２．５＜ｆ／Ｒ1＜−１．４
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1；第1レンズ群の焦点距離
Ｒ1；第1レンズ群の物体側凹面の曲率半径。
【選択図】 図４
Description
本発明は、内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系、この撮像光学系を備えた内視鏡用撮像装置及び内視鏡システムに関する。
ファイバースコープや硬性鏡では、その接眼部に撮像光学系（アダプターレンズ）を介してテレビカメラを接続し、該テレビカメラで撮像した内視鏡画像をテレビモニタ上に映し出して診断や記録に利用することが行なわれている。テレビカメラは、内視鏡操作の負担とならないように小型、軽量であることが好ましく、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた小型テレビカメラが一般に使用される。この小型テレビカメラ用の撮像光学系には、テレビカメラ内に内蔵される内蔵型タイプと、テレビカメラとは別体にアダプタレンズとして設けられる交換型タイプとがあり、特許文献１及び２に記載されるようなズームレンズや特許文献３ないし６に記載されるような単焦点レンズが用いられる。しかし、ズームレンズは構成レンズ枚数が多く大型化及び重量化するため、小型軽量化を図る観点では単焦点レンズを用いることが望ましい。
特開平１１−１２５７７０号公報
特開平９−３２５２７３号公報
特開昭５９−２２８２２３号公報
特開昭５９―３３４１６号公報
特開平７−９２３９８号公報
特開平２−１３７８１２号公報
ところで、上記テレビカメラ用の撮像光学系は、内視鏡の接眼レンズの射出瞳が撮像光学系の入射瞳になるため、フロント絞りの光学系になる。この撮像光学系は、テレビカメラの撮像素子の小型化に対応して焦点距離が短くなるが、撮像素子の画素サイズも小さくなるので、より多くの光量を得るために機械的な絞り径を小さくすることができない。つまり、撮像光学系は、Ｆナンバーを小さくして明るくする必要がある。特許文献３ないし５に開示された撮像光学系は、正・負・正に配置された３群３枚のトリプレットタイプであり、Ｆナンバーが比較的大きい。
また撮像光学系と撮像素子の間の光路上には、赤外カットフィルタや視感度補正フィルタ、モアレ防止用のローパスフィルタ等の各種フィルタを配置することが一般的に行なわれている。このような各種フィルタを撮像光学系と撮像素子の間に挿入するためには、長いバックフォーカスを確保する必要がある。特にファイバースコープに接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系である場合、ファイバーコアの配列と撮像素子の画素配列が干渉してモアレが発生しやすく、このモアレを効果的に消すために、使用するローパスフィルタが一般的なテレビカメラ用のローパスフィルタに比べて厚くなる傾向がある。また赤外カットフィルタや視感度補正フィルタが吸収型である場合には、撮像素子が小さくなってもフィルタの厚みを薄くすることができない。よって、撮像光学系は、焦点距離が短くなってもＦナンバーを小さくしたまま、十分な長さのバックフォーカスを確保することが要求される。
さらに同種の上記撮像光学系では、組み合わされる内視鏡接眼光学系を問わず、汎用性を有することが望まれている。汎用性を有するためには、撮像光学系の諸収差が単体で補正されている必要がある。特定の内視鏡接眼光学系と組み合わせた状態で収差補正された撮像光学系では、該特定の接眼光学系以外の他の接眼光学系と組み合わせると、性能が悪化してしまう。特許文献３及び５に開示された撮像光学系は、特定の接眼光学系と組み合わせた状態で諸収差が適正に補正されるように設計されており、単体では球面収差及び像面湾曲が許容範囲を超えている。また特許文献６に開示された撮像光学系は、４枚構成の単焦点レンズでＦナンバーも例えば１．６と小さくなっているが、負レンズが１枚だけであるためにペッツバール和が大きく、球面収差や像面湾曲を十分に補正しきれていない。
本発明は、内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系において、少ないレンズ枚数で諸収差を良好に補正でき、該テレビカメラの撮像素子との間に各種フィルタを容易に配置できる撮像光学系、この撮像光学系を利用した内視鏡用撮像装置及び内視鏡システムを提供することを目的とする。
本発明は、内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系であって、物体側から順に、絞りと；物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなる第１レンズ群と；正のパワーを有する第２レンズ群と；正のパワーを有する第３レンズ群と；から構成され、次の条件式（１）、（２）を満足することを特徴としている。
（１）−０．１２＜ｆ／ｆ1＜−０．０２
（２）−２．５＜ｆ／Ｒ1＜−１．４
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1；第1レンズ群の焦点距離
Ｒ1；第1レンズ群の物体側凹面の曲率半径。
（１）−０．１２＜ｆ／ｆ1＜−０．０２
（２）−２．５＜ｆ／Ｒ1＜−１．４
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1；第1レンズ群の焦点距離
Ｒ1；第1レンズ群の物体側凹面の曲率半径。
上記条件式（１）及び（２）を満足する、物体側が凹面である負のメニスカス単レンズを第１レンズ群とすることにより、十分な長さのバックフォーカスを確保しつつ、球面収差を良好に補正することができる。
軸上色収差と倍率色収差をバランスよく補正するため、第２レンズ群及び第３レンズ群のいずれか一方は、正レンズと負レンズの接合レンズであることが好ましい。
第２レンズ群を正レンズと負レンズの接合レンズとする場合は、次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０．０５＜｜ｎp−ｎm｜＜０．２５
但し、
ｎp；接合レンズのうち正レンズの屈折率
ｎm；接合レンズのうち負レンズの屈折率
（３）０．０５＜｜ｎp−ｎm｜＜０．２５
但し、
ｎp；接合レンズのうち正レンズの屈折率
ｎm；接合レンズのうち負レンズの屈折率
第３レンズ群を正レンズと負レンズの接合レンズとする場合は、物体側から正負の順とし、次の条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）１．６８＜ｎp’
但し、
ｎp’；接合レンズのうち正レンズの屈折率。
（４）１．６８＜ｎp’
但し、
ｎp’；接合レンズのうち正レンズの屈折率。
さらにコマ収差及び像面湾曲を良好に補正するため、第３レンズ群は、その最も像側の面が平面又は凹面であり、次の条件式（５）、（６）を満足することが好ましい。
（５）０≦ｆ／Ｒ7＜０．７５
（６）０．２５＜ｆ／ｆ3＜０．６
但し、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離、
Ｒ7；第３レンズ群の物体側から最も遠い面の曲率半径。
（５）０≦ｆ／Ｒ7＜０．７５
（６）０．２５＜ｆ／ｆ3＜０．６
但し、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離、
Ｒ7；第３レンズ群の物体側から最も遠い面の曲率半径。
以上の撮像光学系は、テレビカメラに対して交換可能なアダプタレンズとして設けることも、テレビカメラに内蔵して設けることも可能である。また、内視鏡用撮像装置や内視鏡システムにも適用可能である。
本発明は、内視鏡用撮像装置の態様によれば、上記撮像光学系と、この撮像光学系によって形成された像を電子画像化する撮像素子と、これら撮像光学系と撮像素子の間に配置される、赤外カットフィルタまたは視感度補正フィルタのいずれか一方とローパスフィルタとを備えることが実際的である。さらに、特定波長のレーザー光を遮断するコーティング加工は、ゴーストやフレアの発生を抑制するため、撮像光学系と前記撮像素子の間に配置される赤外カットフィルタまたは視感度補正フィルタのいずれか一方とローパスフィルタとのうち最も物体側のフィルタ面に施されていることが好ましい。
また本発明は、内視鏡システムの態様によれば、上記内視鏡用撮像装置と、ファイバースコープ、又はリレーレンズで像伝達する硬性鏡とを備えることが実際的である。
本発明によれば、内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系において、少ないレンズ枚数（単焦点レンズ）で諸収差を良好に補正することができる。さらに、テレビカメラの撮像素子の小型化に対応して撮像光学系の焦点距離が短くなっても、Ｆナンバーを小さくしたままバックフォーカスを長く確保することができ、該撮像光学系と撮像素子との間に各種フィルタを容易に配置することが可能である。
図１は本発明による撮像光学系を備えた内視鏡システムのシステム構成図であり、図２は同内視鏡システムの光学系の構成図である。内視鏡システムは、ファイバースコープ１０、スコープ接眼部１０ｂに接続可能なアダプタ（交換式レンズ）２０、アダプタ２０内の撮像光学系２２によって形成された像を電子画像化する小型テレビカメラ３０、小型テレビカメラ３０からの内視鏡画像を処理するプロセッサ４０、及びプロセッサ４０で画像処理された内視鏡画像を表示するテレビモニタ５０を備えている。ファイバースコープ１０は患者の体腔内に導入される挿入部１０ａの先端に対物レンズ１１を有しており、この対物レンズ１１によって形成された像は、ファイババンドル１２内を伝達され、接眼レンズ１３を介してスコープ接眼部１０ｂで観察することができる。このスコープ接眼部１０ｂにアダプタ２０を介して小型テレビカメラ３０が接続された場合には、接眼レンズ１３とアダプタ２０内の撮像光学系２２によって小型テレビカメラ３０のＣＣＤ（固体撮像素子）３３上に結像される。
上記内視鏡システムは、アダプタ２０を備えることによって小型テレビカメラ３０用の撮像光学系を交換可能にしたタイプであるが、該撮像光学系は小型テレビカメラ３０に内蔵されていてもよい。また、アダプタ２０及び小型テレビカメラ３０に替えて、撮像光学系２２と小型テレビカメラ３０とを備えた内視鏡用撮像装置を備えていてもよい。またファイバースコープ１０の替わりに、図３に示すように、対物レンズ６１が形成した像をリレーレンズ６２によって伝達し、接眼レンズ６３を介してスコープ接眼部から観察可能な硬性鏡６０を備える内視鏡システムであってもよい。
図４は、撮像光学系２２のレンズ構成の一例を示している。撮像光学系２２は、物体側から順に、絞りＳと、物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなる第１レンズ群２１０と、正のパワーを有する第２レンズ群２２０と、正のパワーを有する第３レンズ群２３０とから構成されている。
条件式（１）は、第1レンズ群２１０の焦点距離ｆ1を規定したものである。条件式（１）の下限を下回ると、軸外光線が光軸から外側に大きく発散されてレンズ径が大きくなり、また、球面収差が補正過剰となる。条件式（１）の上限を上回ると、負のパワーが小さくなり過ぎて球面収差が補正不足になると共に、バックフォーカスを長く確保することができない。
条件式（２）は、第1レンズ群２１０の第１面（物体側凹面）の曲率半径Ｒ1を規定している。条件式（２）の下限を下回ると、第１面で軸上色収差が大きく発生し、また、第２面（像側凸面）で正のパワーが大きくなり過ぎて該第２面での球面収差が大きくなる。条件式（２）の上限を上回ると、第１面での負のパワーが小さくなり過ぎるため、ペッツバール和が大きくなって像面湾曲が大きくなる。また、第２面の凸面のパワーが小さくなり過ぎるため、軸外光線が光軸から外側に発散されてレンズ径が大きくなる。
この条件式（１）及び（２）を満足する、物体側が凹面である負のメニスカス単レンズを第１レンズ群２１０とすることにより、十分な長さのバックフォーカスを確保しつつ、球面収差を良好に補正することができる。
上記撮像光学系２２では、軸上色収差と倍率色収差をバランスよく補正するため、絞りＳから離れて軸外光線の高さが高くなる第２レンズ群２２０及び第３レンズ群２３０のいずれか一方を、接合レンズとすることが好ましい。
条件式（３）は、第２レンズ群２２０を接合レンズとする場合に、該接合レンズを構成する正負レンズの屈折率差を規定したものである。条件式（３）の下限を下回ると、接合レンズを構成する正負レンズの屈折率差が小さくなり過ぎるため、コマ収差及び非点収差の補正が困難になる。条件式（３）の上限を上回ると、接合レンズを構成する正負レンズの屈折率差が大きくなり過ぎるため、軸外光線でコマフレアが多く発生し、レンズ性能が劣化する。
図４に示される実施形態では、第２レンズ群２２０が接合レンズとなっているが、第３レンズ群２３０が接合レンズであってもよい。
条件式（４）は、第３レンズ群２３０を物体側から正負の順の接合レンズとする場合に、該接合レンズを構成する正レンズの屈折率ｎp’を規定したものである。条件式（４）の下限を下回ると、接合面で球面収差及びコマフレアが発生し、軸上光線と軸外光線の収差バランスを良好にすることが困難である。
さらに撮像光学系２２では、コマ収差及び像面湾曲を良好に補正するために、第３レンズ群２３０の最終面（最も像側の面）を平面又は凹面とすることが好ましい。図４に示される実施形態では、第３レンズ群２３０の最終面２３０ａを凹面としてある。
条件式（５）は、第３レンズ群２３０の最終面の形状を規定したものである。条件式（５）の下限を下回ると、最終面が凸面となり、コマ収差及び像面湾曲が大きくなる。条件式（５）の上限を上回ると、最終面は深い凹面となり、Ｆナンバーを小さい値で保持したまま十分な長さのバックフォーカスを確保することが困難である。
条件式（６）は、第３レンズ群２３０の焦点距離ｆ3を規定したものである。条件式（６）の下限を下回ると、他のレンズ群で正のパワーが増大し、該正のパワーが増大した個所で発生する球面収差が大きくなる。条件式（６）の上限を上回ると、バックフォーカスが短くなると共に、像面湾曲が大きくなる。
上記条件式（１）ないし（６）を満たす撮像光学系２２によれば、少ないレンズ枚数で（単焦点レンズで）諸収差を良好に補正しつつ、十分な長さのバックフォーカスを確保することができる。
撮像光学系２２のバックフォーカスが長ければ、該撮像光学系２２とＣＣＤ３３の間の光路上に、赤外カットフィルタや視感度補正フィルタ、ローパスフィルタ等の各種フィルタを容易に配置することができる。各種フィルタは小型テレビカメラ３０内に備えられる。この各種フィルタのうち、最も物体側のフィルタ面には、特定波長のレーザー光（例えばＹＡＧレーザー）を遮断するコーティング（レーザーカットコート）が施されている。図２に示される実施形態では、物体側から順に、赤外カットフィルタ３１とモアレ防止用のローパスフィルタ３２とが配置されており、赤外カットフィルタ３１の物体側の面にレーザーカットコートが施されている。レーザー治療等によってレーザー光が撮像光学系２２に入射し、撮像面で反射された赤〜赤外光が再びレーザーカットコートで反射されて撮像面に達する場合には、レーザーカットコートが像側の面に施されていると、強いゴーストやフレアが生じる。これに対し、レーザーカットコートが最も物体側の面に施されていれば、撮像面で反射された赤〜赤外光は赤外カットフィルタを繰り返し通過するため、ゴーストやフレアは弱まる。
また撮像光学系２２のバックフォーカスが長ければ、図２に示すように撮像光学系２２の前後にカバーガラス２１を配置することも可能である。カバーガラス２１を備えることにより、アダプタ２０は水密構造にするのが容易となる。
次に具体的な実施例を示す。いずれの実施例の撮像光学系も物体側から順に、絞りＳと、負の第１レンズ群２１０（面Ｎｏ．１、２）と、正の第２レンズ群２２０（面Ｎｏ．３、４（、５））と、正の第３レンズ群２３０（面Ｎｏ．（５、）６、７）とから構成されている。撮像光学系の後方（像側）には、カバーガラス３４（面Ｎｏ．８、９）、赤外カットフィルタ（または視感度補正フィルタ）（面Ｎｏ．１０、１１）３１、ローパスフィルタ３２（面Ｎｏ．１１、１２）が配置されている。なお、ＣＣＤ３３の撮像面（図示はされていない）の前面にはカバーガラス３５（面Ｎｏ．１３、１４）が配置されている。
諸収差図中、球面収差で表される色収差（軸上色収差）図及び倍率色収差図中の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はメリディオナルである。また、表中のＦNOは撮像光学系のＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、ｆ1は第１レンズ群の焦点距離、ｆ3は第３レンズ群の焦点距離、Ｗは半画角（°）、ｆBはバックフォーカス（ＣＣＤ３３のカバーガラス３５から撮像面までの空気間隔）、ｒは曲率半径、ｄはレンズ厚、Ｎdはｄ線の屈折率、νdはアッベ数を示す。
[実施例１]
図５及び図６は本発明の撮像光学系の第１実施例を示している。図５はレンズ構成図、図６はその諸収差図、表１はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.300ｍｍの位置にある。
図５及び図６は本発明の撮像光学系の第１実施例を示している。図５はレンズ構成図、図６はその諸収差図、表１はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.300ｍｍの位置にある。
（表１）
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.35
f1 = -113.67
f3 = 17.92
W = 10.6
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.496 3.68 1.77250 49.6
2 -6.429 0.67 - -
3 23.647 4.17 1.77250 49.6
4 -6.857 1.05 1.84666 23.8
5 -25.842 0.21 - -
6 9.240 2.55 1.77250 49.6
7 24.433 3.37 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.51 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.35
f1 = -113.67
f3 = 17.92
W = 10.6
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.496 3.68 1.77250 49.6
2 -6.429 0.67 - -
3 23.647 4.17 1.77250 49.6
4 -6.857 1.05 1.84666 23.8
5 -25.842 0.21 - -
6 9.240 2.55 1.77250 49.6
7 24.433 3.37 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.51 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
[実施例２]
図７及び図８は本発明の撮像光学系の第２実施例を示している。図７はレンズ構成図、図８はその諸収差図、表２はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が平面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）7.160ｍｍの位置にある。
図７及び図８は本発明の撮像光学系の第２実施例を示している。図７はレンズ構成図、図８はその諸収差図、表２はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が平面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）7.160ｍｍの位置にある。
（表２）
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.35
f1 = -281.31
f3 = 13.79
W = 10.6
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.228 3.87 1.77250 49.6
2 -6.032 0.21 - -
3 17.762 4.57 1.58913 61.2
4 -6.572 1.05 1.80518 25.4
5 -23.672 0.21 - -
6 10.654 2.35 1.77250 49.6
7 ∞ 3.92 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.51 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.35
f1 = -281.31
f3 = 13.79
W = 10.6
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.228 3.87 1.77250 49.6
2 -6.032 0.21 - -
3 17.762 4.57 1.58913 61.2
4 -6.572 1.05 1.80518 25.4
5 -23.672 0.21 - -
6 10.654 2.35 1.77250 49.6
7 ∞ 3.92 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.51 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
[実施例３]
図９及び図１０は本発明の撮像光学系の第３実施例を示している。図９はレンズ構成図、図１０はその諸収差図、表３はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）7.090ｍｍの位置にある。
図９及び図１０は本発明の撮像光学系の第３実施例を示している。図９はレンズ構成図、図１０はその諸収差図、表３はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）7.090ｍｍの位置にある。
（表３）
FNo.＝1 : 1.8
f = 9.36
f1 = -133.67
f3 = 28.07
W = 8.3
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.162 2.35 1.77250 49.6
2 -5.404 0.79 - -
3 27.782 4.06 1.69680 55.5
4 -6.790 1.04 1.84666 23.8
5 -15.832 0.21 - -
6 10.815 2.29 1.77250 49.6
7 19.582 5.26 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.50 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
FNo.＝1 : 1.8
f = 9.36
f1 = -133.67
f3 = 28.07
W = 8.3
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.162 2.35 1.77250 49.6
2 -5.404 0.79 - -
3 27.782 4.06 1.69680 55.5
4 -6.790 1.04 1.84666 23.8
5 -15.832 0.21 - -
6 10.815 2.29 1.77250 49.6
7 19.582 5.26 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.50 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
[実施例４]
図１１及び図１２は本発明の撮像光学系の第４実施例を示している。図１１はレンズ構成図、図１２はその諸収差図、表４はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は単レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は最も像側の面が平面である、正レンズと負レンズの接合レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.960ｍｍの位置にある。
図１１及び図１２は本発明の撮像光学系の第４実施例を示している。図１１はレンズ構成図、図１２はその諸収差図、表４はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は単レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は最も像側の面が平面である、正レンズと負レンズの接合レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.960ｍｍの位置にある。
（表４）
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.15
f1 = -69.01
f3 = 15.17
W = 10.9
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.335 3.74 1.77250 49.6
2 -6.493 0.20 - -
3 21.571 2.63 1.51633 64.1
4 -21.571 0.20 - -
5 10.343 3.69 1.77250 49.6
6 -7.138 0.82 1.84666 23.8
7 ∞ 2.84 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.47 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.15
f1 = -69.01
f3 = 15.17
W = 10.9
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.335 3.74 1.77250 49.6
2 -6.493 0.20 - -
3 21.571 2.63 1.51633 64.1
4 -21.571 0.20 - -
5 10.343 3.69 1.77250 49.6
6 -7.138 0.82 1.84666 23.8
7 ∞ 2.84 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.47 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
[実施例５]
図１３及び図１４は本発明の撮像光学系の第５実施例を示している。図１３はレンズ構成図、図１４はその諸収差図、表５はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は負レンズと正レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.450ｍｍの位置にある。
図１３及び図１４は本発明の撮像光学系の第５実施例を示している。図１３はレンズ構成図、図１４はその諸収差図、表５はその数値データである。負の第１レンズ群２１０は物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなり、正の第２レンズ群２２０は負レンズと正レンズの接合レンズからなり、正の第３レンズ群２３０は像側の面が凹面である単レンズからなっている。絞りＳは、第１レンズ群２１０の前方（物体側）6.450ｍｍの位置にある。
（表５）
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.14
f1 = -70.63
f3 = 15.41
W = 10.9
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.154 3.16 1.77250 49.6
2 -5.987 0.20 - -
3 45.900 1.65 1.84666 23.8
4 8.231 4.12 1.69680 55.5
5 -14.766 0.20 - -
6 7.976 2.46 1.72916 54.7
7 23.918 3.83 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.47 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
FNo.＝1 : 1.4
f = 7.14
f1 = -70.63
f3 = 15.41
W = 10.9
FB = 0.05
面No. ｒ ｄ Ｎd νd
1 -4.154 3.16 1.77250 49.6
2 -5.987 0.20 - -
3 45.900 1.65 1.84666 23.8
4 8.231 4.12 1.69680 55.5
5 -14.766 0.20 - -
6 7.976 2.46 1.72916 54.7
7 23.918 3.83 - -
8 ∞ 1.00 1.51633 64.1
9 ∞ 1.00 - -
10 ∞ 1.47 1.51728 69.6
11 ∞ 1.00 1.53113 62.4
12 ∞ 0.50 - -
13 ∞ 0.30 1.51633 64.1
14 ∞ - - -
各条件式の各実施例に対する値を表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） -0.065 -0.026 -0.070 -0.104 -0.101
条件式（２） -1.634 -1.737 -2.250 -1.648 -1.718
条件式（３） 0.074 0.216 0.150 --- 0.150
条件式（４） --- --- --- 1.773 ---
条件式（５） 0.301 0 0.478 0 0.298
条件式（６） 0.410 0.533 0.334 0.471 0.463
（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） -0.065 -0.026 -0.070 -0.104 -0.101
条件式（２） -1.634 -1.737 -2.250 -1.648 -1.718
条件式（３） 0.074 0.216 0.150 --- 0.150
条件式（４） --- --- --- 1.773 ---
条件式（５） 0.301 0 0.478 0 0.298
条件式（６） 0.410 0.533 0.334 0.471 0.463
表６から明らかなように、各実施例は各条件を満足している。そして、すべての実施例において、Ｆナンバーを1:1.4〜1.8程度の小さい値で維持しつつ比較的長いバックフォーカスが確保され、さらに諸収差も良好に補正されている。
１０ ファイバースコープ
１０ａ 挿入部
１０ｂ スコープ接眼部
１１ 対物レンズ
１２ ファイババンドル
１３ 接眼レンズ
２０ アダプタ
２１ カバーガラス
２２ 撮像光学系
３０ 小型テレビカメラ
３１ 赤外カットフィルタ
３２ ローパスフィルタ
３３ ＣＣＤ（固体撮像素子）
４０ プロセッサ
５０ テレビモニタ
６０ 硬性鏡
２１０ 第１レンズ群
２２０ 第２レンズ群
２３０ 第３レンズ群
１０ａ 挿入部
１０ｂ スコープ接眼部
１１ 対物レンズ
１２ ファイババンドル
１３ 接眼レンズ
２０ アダプタ
２１ カバーガラス
２２ 撮像光学系
３０ 小型テレビカメラ
３１ 赤外カットフィルタ
３２ ローパスフィルタ
３３ ＣＣＤ（固体撮像素子）
４０ プロセッサ
５０ テレビモニタ
６０ 硬性鏡
２１０ 第１レンズ群
２２０ 第２レンズ群
２３０ 第３レンズ群
Claims (7)
- 内視鏡接眼部に接続して使用するテレビカメラ用の撮像光学系であって、物体側から順に、絞りと；物体側に凹面を有する負のメニスカス単レンズからなる第１レンズ群と；正のパワーを有する第２レンズ群と；正のパワーを有する第３レンズ群と；から構成され、次の条件式（１）、（２）を満足する撮像光学系。
（１）−０．１２＜ｆ／ｆ1＜−０．０２
（２）−２．５＜ｆ／Ｒ1＜−１．４
但し、
ｆ；全系の焦点距離、
ｆ1；第1レンズ群の焦点距離
Ｒ1；第1レンズ群の物体側凹面の曲率半径。 - 請求項１記載の撮像光学系において、前記第２レンズ群は、正レンズと負レンズの接合レンズであり、次の条件式（３）を満足する撮像光学系。
（３）０．０５＜｜ｎp−ｎm｜＜０．２５
但し、
ｎp；接合レンズのうち正レンズの屈折率
ｎm；接合レンズのうち負レンズの屈折率 - 請求項１記載の撮像光学系において、前記第３レンズ群は、物体側から正負の順の接合レンズであり、次の条件式（４）を満足する撮像光学系。
（４）１．６８＜ｎp’
但し、
ｎp’；接合レンズのうち正レンズの屈折率。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の撮像光学系において、前記第３レンズ群の最も像側の面が平面又は凹面であり、次の条件式（５）、（６）を満足する撮像光学系。
（５）０≦ｆ／Ｒ7＜０．７５
（６）０．２５＜ｆ／ｆ3＜０．６
但し、
ｆ3；第３レンズ群の焦点距離、
Ｒ7；第３レンズ群の物体側から最も遠い面の曲率半径。 - 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の撮像光学系と、この撮像光学系によって形成された像を電子画像化する撮像素子と、これら撮像光学系と撮像素子の間に配置される、赤外カットフィルタまたは視感度補正フィルタのいずれか一方とローパスフィルタとを備えた内視鏡用撮像装置。
- 請求項５記載の内視鏡用撮像装置において、前記撮像光学系と前記撮像素子の間に配置される赤外カットフィルタまたは視感度補正フィルタのいずれか一方とローパスフィルタとのうち最も物体側のフィルタ面に、特定波長のレーザー光を遮断するコーティング加工が施されている内視鏡用撮像装置。
- 請求項５又は６記載の内視鏡用撮像装置と、ファイバースコープ、又はリレーレンズで像伝達する硬性鏡とを備えた内視鏡システム。
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|---|---|---|---|
| JP2003329449A JP4373749B2 (ja) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | 撮像光学系、内視鏡用撮像装置及び内視鏡システム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009251520A (ja) * | 2008-04-10 | 2009-10-29 | Olympus Medical Systems Corp | カメラヘッド光学系 |
| JP2010504547A (ja) * | 2006-09-22 | 2010-02-12 | イギリス国 | レンズ構成体 |
| US7808725B2 (en) | 2007-10-23 | 2010-10-05 | Olympus Medical Systems Corp. | Taking optical system |
| JP2011128247A (ja) * | 2009-12-16 | 2011-06-30 | Railway Technical Research Institute | 内部状態を観察可能な極低温機器 |
| JP2016209058A (ja) * | 2015-04-30 | 2016-12-15 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 内視鏡用カメラヘッド |
| KR101830822B1 (ko) | 2016-12-21 | 2018-02-22 | 주식회사 소모비전 | 차량용 렌즈 광학계 |
| CN114355604A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-15 | 天津恩泽生医疗科技有限公司 | 一次性硬管内窥镜光学系统 |
| US11307385B2 (en) | 2019-03-26 | 2022-04-19 | Largan Precision Co., Ltd | Optical imaging system, image capturing unit and electronic device |
-
2003
- 2003-09-22 JP JP2003329449A patent/JP4373749B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US10456017B2 (en) | 2015-04-30 | 2019-10-29 | Sony Olympus Medical Solutions Inc. | Endoscopic camera head and endoscopic device |
| KR101830822B1 (ko) | 2016-12-21 | 2018-02-22 | 주식회사 소모비전 | 차량용 렌즈 광학계 |
| US11307385B2 (en) | 2019-03-26 | 2022-04-19 | Largan Precision Co., Ltd | Optical imaging system, image capturing unit and electronic device |
| CN114355604A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-04-15 | 天津恩泽生医疗科技有限公司 | 一次性硬管内窥镜光学系统 |
| CN114355604B (zh) * | 2022-01-21 | 2024-03-01 | 天津恩泽生医疗科技有限公司 | 一次性硬管内窥镜光学系统 |
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