JP2009251432A - 内視鏡用対物光学系 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、可動レンズ群の径を小さくし、可動に最適な内視鏡用対物光学系を提供する。
【解決手段】 光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能であることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】 光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能であることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は光学系に関するものである。更には、内視鏡用対物光学系に関するものである。
従来より、拡大観察が可能で全長が短く、レンズ外径の小さい内視鏡に用いられる光学系が開示されている（特許文献１）。また、拡大且つ光路変更した光学系が開示されている（特許文献２、特許文献３）。
しかしながら、これらの特許文献２又は３に開示された光学系は、負正のタイプであり、可動レンズ群が正レンズ群なので、径が大きく、複数枚で構成され、可動させるには、不利であった。
このような課題に鑑み、本発明の目的は、光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、可動レンズ群の径を小さくし、可動に最適な内視鏡用対物光学系を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明では、光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能であることが望ましい。
可動レンズを単レンズ又は一組の接合レンズのみとすることで、容易に可動させることができる。
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、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、視野方向変換光学系を有し、前記第２レンズ群は、前記単レンズ又は前記接合レンズのみからなることが望ましい。
物体面の移動に応じて光軸方向に移動し、合焦と変倍を行う第２レンズ群が、負の屈折力を有するので、径が小さく、光学系を小スペースにできると共に、単レンズ又は一組の接合レンズからなるので、容易に可動させることができる。
また、前記第１レンズ群中の第１レンズは、光軸に対して非対称であることが望ましい。
レイアウト上、第１レンズ群は光軸から傾けて配置する必要がある。視野角度は、撮像位置から後方に約５〜２０°傾いている。また、側面は撮像面から９０°傾いている。そのため、突出しないように第１レンズを傾けて配置する必要があり、光軸に対して非対称としている。
また、前記光軸は光路途中で偏心していることが望ましい。
第１レンズを光軸に対して非対称とすると、画面の上下方向での片ボケが発生する場合があり、好ましくないので、光路途中で光軸を垂直方向に偏心させることで、補正する。なお、第１レンズ群全体又は第２レンズ群以降を光軸と垂直方向に偏心すると好ましい。
また、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することが望ましい。
０．５＜ｆ１／ｆｌ＜２．２ ・・・（１）
−７＜ｆ２／ｆｌ＜−１ ・・・（２）
１．６＜ｆ３／ｆｌ＜４．２ ・・・（３）
ただし、ｆｌは、全系の焦点距離、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
０．５＜ｆ１／ｆｌ＜２．２ ・・・（１）
−７＜ｆ２／ｆｌ＜−１ ・・・（２）
１．６＜ｆ３／ｆｌ＜４．２ ・・・（３）
ただし、ｆｌは、全系の焦点距離、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
条件式（１）は、第１レンズ群の焦点距離に関する条件式である。第１レンズ群は、正の屈折力を有するが、第２レンズ群の可動スペースを確保するために、あまり屈折力が強くない方が好ましい。条件式（１）の下限０．５を下回ると、第２レンズ群の移動量の確保ができない。条件式（１）の上限２．２を上回ると、全長が長くなり、好ましくない。
条件式（２）は、第２レンズ群の焦点距離に関する条件式である。第２レンズ群の適切な移動量を確保するために、あまり屈折力が強くない方が好ましい。条件式（２）の下限−１を下回ると、移動量が大きくなりすぎ、全長が長くなる。条件式（２）の上限−６を上回ると、レンズ移動に対する像面での感度が大きくなり、特に近距離時でのピント合わせが容易でなくなり、好ましくない。
条件式（３）は、第３レンズ群の焦点距離に関する条件式である。第１レンズ群及び第２レンズ群の屈折力が比較的弱く、第３レンズ群を適切な屈折力とする必要がある。条件式（３）の下限１．６を下回ると、バックフォーカスが確保できず、ピント調整量の確保が困難になると共に、フィルターやＣＣＤカバーガラスの配置のためのスペースを確保できなくなる。条件式（３）の上限４．２を上回ると、ＣＣＤへの入射角度が大きくなり周辺光量不足を招き、好ましくない。
また、以下の条件式（４）,（５）,（６）を満足することが望ましい。
｜ｆ１２／ｆｌ｜＜４０ ・・・（４）
１．０＜｜ｆ２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（５）
０．４＜｜ｆ３／ｆ２｜＜１．９ ・・・（６）
ただし、ｆ１２は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離である
｜ｆ１２／ｆｌ｜＜４０ ・・・（４）
１．０＜｜ｆ２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（５）
０．４＜｜ｆ３／ｆ２｜＜１．９ ・・・（６）
ただし、ｆ１２は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離である
条件式（４）は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離に関する条件式である。条件式（４）の上限４０を上回ると、屈折力が弱すぎ、第３レンズの屈折力をかなり強くする必要が出て、条件式３の下限を満足できなくなる。
条件式（５）は、第１レンズ群と第２レンズ群の焦点距離に関する条件式である。条件式（５）の下限１．０を下回ると、第２レンズ群の屈折力が強すぎ、軸上の色収差が大きくなる。条件式（５）の上限４．０を上回ると、球面収差が大きく補正過剰となる。
条件式（６）は、第２レンズ群と第３レンズ群の焦点距離に関する条件式である。条件式（６）の下限０．４を下回ると、像面湾曲が大きくなる。条件式（６）の上限１．９を上回ると、非点格差が大きくなり、好ましくない。
また、以下の条件式（７）,（８）を満足することが望ましい。
０．６＜｜ｆｌ１／ｆｌ｜＜１．５ ・・・（７）
１．０＜｜ｆｌ２／ｆｌ｜＜２．４ ・・・（８）
ただし、ｆｌ１は、第１レンズの焦点距離、
ｆｌ２は、第２レンズの焦点距離、
である。
０．６＜｜ｆｌ１／ｆｌ｜＜１．５ ・・・（７）
１．０＜｜ｆｌ２／ｆｌ｜＜２．４ ・・・（８）
ただし、ｆｌ１は、第１レンズの焦点距離、
ｆｌ２は、第２レンズの焦点距離、
である。
条件式（７）及び条件式（８）は、第１レンズ及び第２レンズに関する条件式である。正の屈折力を有する第１レンズ群内において、第１レンズの屈折力は大きく、第２レンズの屈折力は小さくすることによるプリズムスペースの確保と に関する条件式である。
条件式（７）は、プリズム等光路変換のための光学部材を配置するスペースを確保するため、第１レンズの負の屈折力を大きくするための条件式である。条件式（７）の下限０．６を下回ると、負の屈折力が強すぎ、全長が長くなる。条件式（７）の上限１．５を上回ると、プリズム等の光路変換光学部材の配置が困難になる。
条件式（８）は、条件式（７）で決まった第１レンズの屈折力に対して、第１レンズ群が正の屈折力を有するように、第２レンズの屈折力を決定する条件式である。条件式（８）の下限１．０を下回ると、屈折力が強すぎ、像面湾曲が発生する。条件式（８）の上限２．４を上回ると、屈折力が弱すぎ、第１レンズ群が負の屈折力を有し、大型化してしまう。また、第１レンズ群及び第２レンズ群が共に負の屈折力を有し、収差補正上のバランスを欠いてしまい、好ましくない。
また、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
｜Δν｜＞２５ ・・・（９）
ただし、Δνは、第３レンズ群の接合レンズのアッベ数差である。条件式（９）の範囲内では、色収差を、軸上・倍率共に補正し、バランスがよい。条件式（９）の範囲外では、特に、倍率色収差が大きくなり、色にじみが大きくなり、好ましくない。
｜Δν｜＞２５ ・・・（９）
ただし、Δνは、第３レンズ群の接合レンズのアッベ数差である。条件式（９）の範囲内では、色収差を、軸上・倍率共に補正し、バランスがよい。条件式（９）の範囲外では、特に、倍率色収差が大きくなり、色にじみが大きくなり、好ましくない。
また、以下の条件式（１０）、（１１）を満足することが望ましい。
１．３５＜Ｄ／ｆｌ＜２．７５ ・・・（１０）
０．０５＜Δｄ／Ｄ＜１．０５ ・・・（１１）
ただし、Ｄは、第１レンズから第２レンズまでの光路長、
Δｄは、第２レンズ群移動量、
である。
１．３５＜Ｄ／ｆｌ＜２．７５ ・・・（１０）
０．０５＜Δｄ／Ｄ＜１．０５ ・・・（１１）
ただし、Ｄは、第１レンズから第２レンズまでの光路長、
Δｄは、第２レンズ群移動量、
である。
条件式（１０）は、プリズムやミラー等、光路変換光学部材のスペースを確保するための条件式である。条件式（１０）の下限１．３５を下回ると、光路変換光学部材のためのスペースを確保できない。条件式（１０）の上限２．７５を上回ると、全長が長くなり、好ましくない。
条件式（１１）は、第２レンズ群の移動量の条件を示す。条件式（１１）の下限０．０５を下回ると、レンズ移動に対するフォーカス感度が高くなり、ピント合わせがしづらくなる。条件式（１１）の上限０．７５を上回ると、レンズの移動量が大きくなりすぎ、全長が長くなり、大型化を招く。
以下の条件式（１２）、（１３）を満足することが望ましい。
ｗ＞４５° ・・・（１２）
｜βｔ｜＞０．４ ・・・（１３）
ただし、ｗは、入射画角、
βｔは、最至近光学倍率、
である。
ｗ＞４５° ・・・（１２）
｜βｔ｜＞０．４ ・・・（１３）
ただし、ｗは、入射画角、
βｔは、最至近光学倍率、
である。
条件式（１２）は、入射画角の条件を示す。条件式（１２）の範囲外では内視鏡で用いる場合の画角を確保することができず、好ましくない。
条件式（１３）は、倍率の条件を示す。条件式（１３）の範囲外では低倍率となるため拡大観察のメリットがなくなり、好ましくない。
本発明によれば、光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、可動レンズ群の径を小さくし、可動に最適な内視鏡用対物光学系を提供することができる。
図１は、本発明に係る実施形態の（ａ）遠距離物点、（ｂ）近距離物点でのレンズ断面図を示す。本実施形態では、図１に示すように、光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能である。
可動レンズを単レンズ又は一組の接合レンズのみとすることで、容易に可動させることができる。
正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３とからなり、第１レンズ群Ｇ１は、視野方向変換光学系を有し、第２レンズ群Ｇ２は、単レンズ又は接合レンズのみからなることが望ましい。
物体面の移動に応じて光軸方向に移動し、合焦と変倍を行う第２レンズ群Ｇ２が、負の屈折力を有するので、径が小さく、光学系を小スペースにできると共に、単レンズ又は一組の接合レンズからなるので、容易に可動させることができる。
また、図２に示すように、第１レンズＬ１は、光軸に対して非対称であることが望ましい。図２は、本発明に係る内視鏡用対物光学系を備えた斜視系のスコープ先端を示す概略図である。本発明に係る内視鏡１は、先端部側面に対物光学系２が配置されている。また、対物光学系２の近傍側面には、照明光学系３が配置されている。このような構成により
、照明光学系３からの光が被検対象に照射され、被検対象からの反射光が対物光学系２を透過し、ＣＣＤ上に結像する。その後、結像した光が電気信号、映像信号に変換されモニタに映し出されることにより、被検対象が観察される。
、照明光学系３からの光が被検対象に照射され、被検対象からの反射光が対物光学系２を透過し、ＣＣＤ上に結像する。その後、結像した光が電気信号、映像信号に変換されモニタに映し出されることにより、被検対象が観察される。
レイアウト上、第１レンズ群Ｇ１は光軸から傾けて配置する必要がある。視野角度は、撮像位置から後方に約５〜２０°傾いている。また、側面は撮像面から９０°傾いている。そのため、突出しないように第１レンズＬ１を傾けて配置する必要があり、光軸に対して非対称としている。
また、図３に示すように、光軸は光路途中で偏心していることが望ましい。
第１レンズＬ１を光軸に対して非対称とすると、画面の上下方向での片ボケが発生する場合があり、好ましくないので、光路途中で光軸を垂直方向に偏心させることで、補正する。なお、第１レンズ群Ｇ１全体又は第２レンズ群Ｇ２以降を光軸と垂直方向に偏心すると好ましい。
以下、本発明の内視鏡用対物光学系の実施例１〜４について説明する。実施例１〜４の内視鏡用対物光学系の（ａ）遠距離物点、（ｂ）近距離物点でのレンズ断面図をそれぞれ図４〜図７に示す。
各図中、第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、絞りはＳ、プリズムはＰ、赤外カットフィルターはＦ、芯出し用ＣＣＤカバーガラスはＣ１、ＣＣＤカバーガラスはＣ２、ＣＣＤ像面はＩで示してある。
各実施例とも物点距離の変化に関し、第２レンズ群Ｇ２を移動させることで、合焦、変倍を行う。
なお、赤外カットフィルターＦは、両面に各種レーザカットフィルター又は色補正フィルター等のコーティングを施しても良い。
実施例１の内視鏡用対物光学系は、図４に示すように、物体側から順に、全体として正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、絞りＳ、全体として負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、全体として正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、赤外カットフィルターＦ、ＣＣＤカバーガラスＣ１及びＣ２を経てＣＣＤ像面Ｉに物体像を結像する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１としての平凹負レンズと、光路変換のための光学部材としての、三角プリズムやダハプリズム等のプリズムＰと、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズと両凸正レンズを接合した第２レンズＬ２としての接合正レンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３としての平凹負レンズ１枚からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズを接合した第４レンズＬ４としての接合正レンズからなる。
実施例２の内視鏡用対物光学系は、図５に示すように、物体側から順に、全体として正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、絞りＳ、全体として負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、全体として正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、赤外カットフィルターＦ、ＣＣＤカバーガラスＣ１及びＣ２を経てＣＣＤ像面Ｉに物体像を結像する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１としての平凹負レンズと、光路変換のための光学部材としての、三角プリズムやダハプリズム等のプリズムＰと、第２レンズＬ２としての両凸正レンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３としての平凹負レンズ１枚からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズを接合した第４レンズＬ４としての接合正レンズからなる。
実施例３の内視鏡用対物光学系は、図６に示すように、物体側から順に、全体として正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、絞りＳ、全体として負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、全体として正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、赤外カットフィルターＦ、ＣＣＤカバーガラスＣ１及びＣ２を経てＣＣＤ像面Ｉに物体像を結像する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１としての平凹負レンズと、第２レンズＬ２としての両凸正レンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、第３レンズＬ３としての平凹負レンズ１枚からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズを接合した第４レンズＬ４としての接合正レンズからなる。
本実施例では、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に光路変換のためのミラー部材が配置されるスペースを確保している。
実施例４の内視鏡用対物光学系は、図７に示すように、物体側から順に、全体として正屈折力の第１レンズ群Ｇ１、絞りＳ、全体として負屈折力の第２レンズ群Ｇ２、全体として正屈折力の第３レンズ群Ｇ３からなり、赤外カットフィルターＦ、ＣＣＤカバーガラスＣ１及びＣ２を経てＣＣＤ像面Ｉに物体像を結像する。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、第１レンズＬ１としての平凹負レンズと、光路変換のための光学部材としての、三角プリズムやダハプリズム等のプリズムＰと、第２レンズＬ２としての両凸正レンズとからなる。
第２レンズ群Ｇ２は、平凹負レンズと物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズを接合した第３レンズＬ３としての接合負レンズからなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズと像面側に凸面を向けた負メニスカスレンズを接合した第４レンズＬ４としての接合正レンズからなる。
各実施例とも、光路変換のための光学部材が三角プリズム（または単純なミラー）の場合は、電気的に像の左右を反転させる。
以下、各実施例におけるレンズの数値データを示す。
各実施例におけるレンズの数値データにおいては、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または間隔、ｎｅは各レンズのｅ線における屈折率、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.2536 0.450
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.264
5 1.4695 0.230 1.82017 46.62
6 0.6585 0.575 1.59143 61.14
7 -1.6045 0.017
8 (絞り) ∞ 可変
9 ∞ 0.287 1.59143 61.14
10 1.6232 可変
11 4.0400 1.181 1.69979 55.53
12 -1.3993 0.318 1.93429 18.90
13 -2.3844 0.122
14 ∞ 0.230 1.52498 59.89
15 ∞ 0.538
16 ∞ 0.862 1.51825 64.14
17 ∞ 0.707 1.50600 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.27 1.32
Ｆナンバー 9.74 10.64
d0 12.5 2.0
d8 0.640 1.023
d10 0.989 0.606
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.2536 0.450
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.264
5 1.4695 0.230 1.82017 46.62
6 0.6585 0.575 1.59143 61.14
7 -1.6045 0.017
8 (絞り) ∞ 可変
9 ∞ 0.287 1.59143 61.14
10 1.6232 可変
11 4.0400 1.181 1.69979 55.53
12 -1.3993 0.318 1.93429 18.90
13 -2.3844 0.122
14 ∞ 0.230 1.52498 59.89
15 ∞ 0.538
16 ∞ 0.862 1.51825 64.14
17 ∞ 0.707 1.50600 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.27 1.32
Ｆナンバー 9.74 10.64
d0 12.5 2.0
d8 0.640 1.023
d10 0.989 0.606
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.1070 0.580
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.100
5 7.9280 1.000 1.77621 49.60
6 -2.6330 0.030
7 (絞り) ∞ 可変
8 ∞ 0.350 1.58482 40.75
9 3.6700 可変
10 6.3600 1.160 1.77621 49.60
11 -2.3450 0.380 1.93429 18.90
12 -4.5540 1.520
13 ∞ 0.400 1.52498 59.89
14 ∞ 0.754
15 ∞ 1.500 1.51825 64.14
16 ∞ 0.800 1.50801 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.34 1.66
Ｆナンバー 7.63 9.91
d0 12.5 2.0
d8 0.240 2.150
d10 2.464 0.556
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.1070 0.580
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.100
5 7.9280 1.000 1.77621 49.60
6 -2.6330 0.030
7 (絞り) ∞ 可変
8 ∞ 0.350 1.58482 40.75
9 3.6700 可変
10 6.3600 1.160 1.77621 49.60
11 -2.3450 0.380 1.93429 18.90
12 -4.5540 1.520
13 ∞ 0.400 1.52498 59.89
14 ∞ 0.754
15 ∞ 1.500 1.51825 64.14
16 ∞ 0.800 1.50801 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.34 1.66
Ｆナンバー 7.63 9.91
d0 12.5 2.0
d8 0.240 2.150
d10 2.464 0.556
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.4539 2.724
3 1.8315 0.580 1.77621 49.60
4 -3.6014 0.030
5 (絞り) ∞ 可変
6 ∞ 0.280 1.83932 37.16
7 1.5054 可変
8 4.9489 1.153 1.77621 49.60
9 -1.4023 0.233 1.93429 18.90
10 -2.4488 0.632
11 ∞ 0.400 1.52498 59.89
12 ∞ 0.550
13 ∞ 1.050 1.51825 64.14
14 ∞ 0.800 1.50801 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.29 1.35
Ｆナンバー 9.00 10.10
d0 12.5 2.0
d8 0.237 0.492
d10 0.854 0.599
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.4539 2.724
3 1.8315 0.580 1.77621 49.60
4 -3.6014 0.030
5 (絞り) ∞ 可変
6 ∞ 0.280 1.83932 37.16
7 1.5054 可変
8 4.9489 1.153 1.77621 49.60
9 -1.4023 0.233 1.93429 18.90
10 -2.4488 0.632
11 ∞ 0.400 1.52498 59.89
12 ∞ 0.550
13 ∞ 1.050 1.51825 64.14
14 ∞ 0.800 1.50801 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.29 1.35
Ｆナンバー 9.00 10.10
d0 12.5 2.0
d8 0.237 0.492
d10 0.854 0.599
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.0917 0.530
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.070
5 4.5848 0.580 1.77621 49.60
6 -2.4706 0.030
7 (絞り) ∞ 可変
8 ∞ 0.200 1.85504 61.14
9 2.2200 0.280 1.77621 49.60
10 2.6755 可変
11 6.0746 1.010 1.77621 49.60
12 -1.6210 0.300 1.93429 18.90
13 -3.1020 0.500
14 ∞ 0.400 1.52498 59.89
15 ∞ 1.750
16 ∞ 1.500 1.51825 64.14
17 ∞ 0.800 1.50600 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.37 1.64
Ｆナンバー 8.58 11.28
d0 12.5 2.0
d8 0.405 1.350
d10 1.475 0.530
単位 ｍｍ
面データ
面番号 ｒ ｄ ｎｅ νｄ
物点 ∞ 可変
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.0917 0.530
3 ∞ 3.150 1.81078 40.92
4 ∞ 0.070
5 4.5848 0.580 1.77621 49.60
6 -2.4706 0.030
7 (絞り) ∞ 可変
8 ∞ 0.200 1.85504 61.14
9 2.2200 0.280 1.77621 49.60
10 2.6755 可変
11 6.0746 1.010 1.77621 49.60
12 -1.6210 0.300 1.93429 18.90
13 -3.1020 0.500
14 ∞ 0.400 1.52498 59.89
15 ∞ 1.750
16 ∞ 1.500 1.51825 64.14
17 ∞ 0.800 1.50600 60.00
像面 ∞
各種データ 遠距離物点 近距離物点
焦点距離 1.37 1.64
Ｆナンバー 8.58 11.28
d0 12.5 2.0
d8 0.405 1.350
d10 1.475 0.530
以上の実施例１〜４の（ａ）遠距離物点合焦時、（ｂ）近距離物点合焦時の収差図をそれぞれ図８〜図１１に示す。なお、球面収差図及び倍率色収差図において、実線はＦ線、点線はＣ線、一点鎖線はｅ線に対する各収差量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、実線ΔＳはサジタル像面（ｍｍ）、点線ΔＭはメリジオナル像面（ｍｍ）をそれぞれ表している。また、歪曲収差図において、実線はＦ線に対する歪曲（％）を表している。
次に、上記各実施例における条件式（１）〜（１３）の値を示す。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
（１） 0.88 1.67 0.73 1.18
（２） -2.16 -4.59 -1.39 -2.24
（３） 2.13 2.97 1.95 2.33
（４） 4.2 17.24 8.76 3.3
（５） 2.44 2.75 1.89 1.90
（６） 0.99 0.65 1.41 1.04
（７） 1.11 0.91 1.27 0.90
（８） 1.44 1.94 1.27 1.57
（９） 36.63 30.7 30.7 30.7
（１０） 1.93 1.77 2.11 1.71
（１１） 0.16 0.79 0.09 0.40
（１２） 52.8 50.7 52.1 49.9
（１３） 0.45 0.58 0.45 0.60
（１） 0.88 1.67 0.73 1.18
（２） -2.16 -4.59 -1.39 -2.24
（３） 2.13 2.97 1.95 2.33
（４） 4.2 17.24 8.76 3.3
（５） 2.44 2.75 1.89 1.90
（６） 0.99 0.65 1.41 1.04
（７） 1.11 0.91 1.27 0.90
（８） 1.44 1.94 1.27 1.57
（９） 36.63 30.7 30.7 30.7
（１０） 1.93 1.77 2.11 1.71
（１１） 0.16 0.79 0.09 0.40
（１２） 52.8 50.7 52.1 49.9
（１３） 0.45 0.58 0.45 0.60
これらの実施例によれば、光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、可動レンズ群の径を小さくし、可動に最適な内視鏡用対物光学系を提供することができる。
以上の本発明の内視鏡用対物光学系は、例えば次のように構成することができる。
〔１〕 光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能であることを特徴とする内視鏡用対物光学系。
〔２〕 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、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、前記第１レンズ群は、視野方向変換光学系を有し、前記第２レンズ群は、前記単レンズ又は前記一組の接合レンズからなることを特徴とする〔１〕に記載の内視鏡用対物光学系。
〔３〕 前記第１レンズ群中の第１レンズは、光軸に対して非対称であることを特徴とする〔１〕又は〔２〕に記載の内視鏡用対物光学系。
〔４〕 前記光軸は光路途中で偏心していることを特徴とする〔１〕乃至〔３〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
〔５〕 以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔４〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０．５＜ｆ１／ｆｌ＜２．２ ・・・（１）
−７＜ｆ２／ｆｌ＜−１ ・・・（２）
１．６＜ｆ３／ｆｌ＜４．２ ・・・（３）
ただし、ｆｌは、全系の焦点距離、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
０．５＜ｆ１／ｆｌ＜２．２ ・・・（１）
−７＜ｆ２／ｆｌ＜−１ ・・・（２）
１．６＜ｆ３／ｆｌ＜４．２ ・・・（３）
ただし、ｆｌは、全系の焦点距離、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
〔６〕 以下の条件式（４）,（５）,（６）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔５〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０＜｜ｆ１２／ｆｌ｜＜４０ ・・・（４）
１．０＜｜ｆ２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（５）
０．４＜｜ｆ３／ｆ２｜＜１．９ ・・・（６）
ただし、ｆ１２は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離である
０＜｜ｆ１２／ｆｌ｜＜４０ ・・・（４）
１．０＜｜ｆ２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（５）
０．４＜｜ｆ３／ｆ２｜＜１．９ ・・・（６）
ただし、ｆ１２は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離である
〔７〕 以下の条件式（７）,（８）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔６〕の
いずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０．６＜｜ｆｌ１／ｆｌ｜＜１．５ ・・・（７）
１．０＜｜ｆｌ２／ｆ１｜＜２．４ ・・・（８）
ただし、ｆｌ１は、第１レンズの焦点距離、
ｆｌ２は、第２レンズの焦点距離、
である。
いずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０．６＜｜ｆｌ１／ｆｌ｜＜１．５ ・・・（７）
１．０＜｜ｆｌ２／ｆ１｜＜２．４ ・・・（８）
ただし、ｆｌ１は、第１レンズの焦点距離、
ｆｌ２は、第２レンズの焦点距離、
である。
〔８〕 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔７〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
｜Δν｜＞２５ ・・・（９）
ただし、Δνは、第３レンズ群の接合レンズのアッベ数差である。
｜Δν｜＞２５ ・・・（９）
ただし、Δνは、第３レンズ群の接合レンズのアッベ数差である。
〔９〕 以下の条件式（１０）、（１１）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔８〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
１．３５＜Ｄ／ｆｌ＜２．７５ ・・・（１０）
０．０５＜Δｄ／Ｄ＜１．０５ ・・・（１１）
ただし、Ｄは、第１レンズから第２レンズまでの光路長、
Δｄは、第２レンズ群移動量、
である。
１．３５＜Ｄ／ｆｌ＜２．７５ ・・・（１０）
０．０５＜Δｄ／Ｄ＜１．０５ ・・・（１１）
ただし、Ｄは、第１レンズから第２レンズまでの光路長、
Δｄは、第２レンズ群移動量、
である。
〔１０〕 以下の条件式（１２）、（１３）を満足することを特徴とする〔１〕乃至〔９〕のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
ｗ＞４５° ・・・（１２）
｜βｔ｜＞０．４ ・・・（１３）
ただし、ｗは、入射画角、
βｔは、最至近光学倍率、
である。
ｗ＞４５° ・・・（１２）
｜βｔ｜＞０．４ ・・・（１３）
ただし、ｗは、入射画角、
βｔは、最至近光学倍率、
である。
Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｓ…絞り
Ｐ…プリズム
Ｆ…赤外カットフィルター
Ｃ１…ＣＣＤカバーガラス
Ｃ２…ＣＣＤカバーガラス
Ｉ…ＣＣＤ像面
Ｇ２…第２レンズ群
Ｇ３…第３レンズ群
Ｓ…絞り
Ｐ…プリズム
Ｆ…赤外カットフィルター
Ｃ１…ＣＣＤカバーガラス
Ｃ２…ＣＣＤカバーガラス
Ｉ…ＣＣＤ像面
Claims (10)
- 光路途中で視野方向を変換する内視鏡用対物光学系において、
単レンズ又は一組の接合レンズのみを光軸方向に移動することにより近接拡大が可能である
ことを特徴とする内視鏡用対物光学系。 - 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、正の屈折力を有する第３レンズ群とからなり、
前記第１レンズ群は、視野方向変換光学系を有し、
前記第２レンズ群は、前記単レンズ又は前記一組の接合レンズからなる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。 - 前記第１レンズ群中の第１レンズは、光軸に対して非対称であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
- 前記光軸は光路途中で偏心していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
- 以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０．５＜ｆ１／ｆｌ＜２．２ ・・・（１）
−７＜ｆ２／ｆｌ＜−１ ・・・（２）
１．６＜ｆ３／ｆｌ＜４．２ ・・・（３）
ただし、ｆｌは、全系の焦点距離、
ｆ１は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ２は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。 - 以下の条件式（４）,（５）,（６）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
０＜｜ｆ１２／ｆｌ｜＜４０ ・・・（４）
１．０＜｜ｆ２／ｆ１｜＜４．０ ・・・（５）
０．４＜｜ｆ３／ｆ２｜＜１．９ ・・・（６）
ただし、ｆ１２は、最遠点時の第１レンズ群及び第２レンズ群の合成焦点距離である - 以下の条件式（７）,（８）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいず
れかに記載の内視鏡用対物光学系。
０．６＜｜ｆｌ１／ｆｌ｜＜１．５ ・・・（７）
１．０＜｜ｆｌ２／ｆ１｜＜２．４ ・・・（８）
ただし、ｆｌ１は、第１レンズの焦点距離、
ｆｌ２は、第２レンズの焦点距離、
である。 - 以下の条件式（９）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
｜Δν｜＞２５ ・・・（９）
ただし、Δνは、第３レンズ群の接合レンズのアッベ数差である。 - 以下の条件式（１０）、（１１）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
１．３５＜Ｄ／ｆｌ＜２．７５ ・・・（１０）
０．０５＜Δｄ／Ｄ＜１．０５ ・・・（１１）
ただし、Ｄは、第１レンズから第２レンズまでの光路長、
Δｄは、第２レンズ群移動量、
である。 - 以下の条件式（１２）、（１３）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の内視鏡用対物光学系。
ｗ＞４５° ・・・（１２）
｜βｔ｜＞０．４ ・・・（１３）
ただし、ｗは、入射画角、
βｔは、最至近光学倍率、
である。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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