JP2009297401A - Image pickup lens and capsule type endoscope - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image pickup optical system for a capsule type endoscope, wherein the image pickup optical system has well corrected magnification ratio and chromatic aberration while it is a compact and wide-angled system. <P>SOLUTION: The image pickup optical system 31 for a capsule type endoscope is used by being swallowed by a subject, and produces on its plane surface an image of the subject's opposing insides of their curved surfaces. The system comprises a dome 32, an image pickup lens 33 and a cover glass 34. The dome 32 forms the outer shape of a capsule type endoscope and defines the capsule's transparent dome end. The cover glass 34 is a flat glass plate located in parallel with the imaging surface of the image pickup device and covering the imaging surface. The surface S8 of the image pickup lens 33 is a diffraction surface that is provided with a concentric relief for diffracting incident light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体内を撮像する内視鏡に用いられる撮像光学系に関し、さらに詳しくは、飲み込んで使用されるカプセル型の内視鏡に用いられる撮像光学系に関する。   The present invention relates to an imaging optical system used for an endoscope that images a living body, and more particularly to an imaging optical system used for a capsule endoscope that is swallowed and used.

従来、医療分野においては、挿入型の内視鏡が普及している。挿入型内視鏡はフレキシブルな挿入部を被検者の体内に挿入し、挿入部の先端に設けられた撮像部で被検者の体内を撮像する。挿入部は被検者の体腔内の形状に応じて自在に湾曲するうえに、撮像部の設けられた先端部分の無機を自在に変化させられるようになっている。このため、挿入型内視鏡は任意の観察部位を的確に撮像することができ、正確な診断の助けとなっている。   Conventionally, in the medical field, an insertion type endoscope has been widely used. The insertion type endoscope inserts a flexible insertion portion into the body of the subject, and images the inside of the subject with an imaging portion provided at the distal end of the insertion portion. The insertion portion can be freely bent according to the shape of the body cavity of the subject, and the inorganic content of the tip portion provided with the imaging portion can be freely changed. For this reason, the insertion-type endoscope can accurately capture an image of an arbitrary observation site, which helps accurate diagnosis.

挿入型の内視鏡による診断は、長い挿入部を長時間にわたって体内に挿入し続けなければならないので被検者に与える負荷が非常に大きい。このため、近年では、できるだけ被検者に負荷を与えずに体腔内を撮像するために、容易に飲み込むことができるサイズのカプセルに撮像装置を収めたカプセル型内視鏡が知られている。カプセル型内視鏡は、被検者に飲み込まれて使用され、被検者の体内を自然に移動する間にその体腔内を撮像する。このカプセル型内視鏡は、被検者への負荷を大きく軽減できる反面、被検者体内での位置や姿勢を制御することが難しい。   Diagnosis using an insertion-type endoscope requires a long load to be inserted into the body for a long period of time, so the load on the subject is very large. For this reason, in recent years, a capsule endoscope in which an imaging device is housed in a capsule that can be easily swallowed is known in order to image the inside of a body cavity with as little load on the subject as possible. The capsule endoscope is used by being swallowed by a subject, and images the body cavity while moving naturally within the subject's body. While this capsule endoscope can greatly reduce the load on the subject, it is difficult to control the position and posture within the subject.

このためカプセル型内視鏡には、体腔内で姿勢を制御しなくてもできるだけ広い範囲を撮像することができるように、広角の撮像レンズが搭載される。さらに、カプセル型内視鏡は飲み込みやすくするために、できるだけコンパクトに構成されることが求められるので、カプセル型内視鏡に搭載される撮像レンズは広角であるばかりでなく、2群2枚構成等、少数のレンズで構成することで小さなカプセル内に収まるようにしている。   For this reason, the capsule endoscope is equipped with a wide-angle imaging lens so that an image can be captured in as wide a range as possible without controlling the posture in the body cavity. Furthermore, since the capsule endoscope is required to be configured as compactly as possible to facilitate swallowing, the imaging lens mounted on the capsule endoscope is not only wide-angle but also configured with two elements in two groups For example, a small number of lenses can be used to fit in a small capsule.

上述のようなカプセル型の内視鏡としては、広い撮像範囲を確保しつつカプセルサイズを小型化したものが知られている(特許文献1)。また、コンパクトかつ広角であるだけでなく、最適な被写界深度を得られるようにしたカプセル型内視鏡や(特許文献2)、円筒状の被写体を良好に照明できるようにしたカプセル型内視鏡(特許文献3)などが知られている。   As a capsule endoscope as described above, there is known a capsule with a reduced capsule size while ensuring a wide imaging range (Patent Document 1). In addition to a compact and wide-angle, a capsule endoscope that can obtain an optimum depth of field (Patent Document 2), and a capsule-type endoscope that can illuminate a cylindrical subject satisfactorily. An endoscope (Patent Document 3) is known.

ところで、撮像に利用する光の波長程度の間隔で同心円状のレリーフ(いわゆる輪帯)を表面に設けることで光を回折させ、アッベ数が負になるようにしたレンズ(以下、回折レンズという)が知られている。   By the way, a lens that diffracts light by providing concentric reliefs (so-called annular zones) on the surface at intervals of about the wavelength of light used for imaging (hereinafter referred to as a diffractive lens). It has been known.

回折レンズは、例えば、CDやDVD等の使用する波長の異なる光ディスクを一つの光学系で扱う光ピックアップで、使用する波長に応じて開口を制限する対物レンズとして利用されている。また、アッベ数が負となることを利用して、撮像レンズの中に、回折レンズを色収差補正用のレンズとして利用することが知られている(特許文献4,5)。
特開2005−80789号公報 特開2005−80790号公報 特開2006−61438号公報 特開平10−186223号公報 特開2007−86485号公報
A diffractive lens is an optical pickup that handles optical disks with different wavelengths, such as CDs and DVDs, with one optical system, and is used as an objective lens that limits the aperture according to the wavelength used. In addition, it is known that a diffractive lens is used as a lens for correcting chromatic aberration among imaging lenses by utilizing the fact that the Abbe number becomes negative (Patent Documents 4 and 5).
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-80789 JP 2005-80790 A JP 2006-61438 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-186223 JP 2007-86485 A

撮像レンズは、画角が大きいほど取得画像の周辺部分にディストーションや倍率色収差といった収差の影響が顕著に生じやすいため、広画角の撮像レンズは何枚ものレンズを組み合わせることでこれらの収差を補正するようにしている。しかし、カプセル型内視鏡は、カプセルサイズがコンパクトであることが要求されるために、これに搭載する撮像レンズは、広角のレンズでありながらも少数のレンズで構成することを余儀なくされる。このため、カプセル型内視鏡用の撮像レンズは、倍率色収差等の各種収差を十分に補正することが難しい。   The larger the angle of view, the more easily the effects of aberrations such as distortion and chromatic aberration of magnification occur in the periphery of the acquired image, so the wide-angle imaging lens corrects these aberrations by combining multiple lenses. Like to do. However, since the capsule endoscope is required to have a compact capsule size, an imaging lens mounted on the capsule endoscope is inevitably configured with a small number of lenses even though it is a wide-angle lens. For this reason, it is difficult for an imaging lens for a capsule endoscope to sufficiently correct various aberrations such as lateral chromatic aberration.

広角で顕著になる各種収差の補正が十分でない撮像レンズをカプセル型内視鏡に搭載すると、取得した画像の周辺部分は、実際の被撮影部位よりも小さく歪められてしまったり、色のにじみが生じていたりするために、病変の見落としや誤認を招きやすく、撮像レンズが広角であることがかえって適切な診断の妨げとなってしまうこともある。   When an imaging lens that does not sufficiently correct various aberrations that become noticeable at wide angles is installed in a capsule endoscope, the peripheral part of the acquired image is distorted to a smaller extent than the actual area to be imaged, or color blurring occurs. This may cause oversight or misunderstanding of the lesion, and may prevent an appropriate diagnosis because the imaging lens has a wide angle.

また、カプセル型内視鏡から得られた画像をもとに行う診断では、被撮影部位の形状や大きさだけでなく、特にその色が重要な判断要素とされる。このため、カプセル型内視鏡に搭載する撮像レンズは、広角であるだけでなく、各種収差(特に色収差)が良好に補正されたものとすることが求められている。   Further, in diagnosis performed based on an image obtained from a capsule endoscope, not only the shape and size of a region to be imaged but also its color is an important determination factor. For this reason, the imaging lens mounted on the capsule endoscope is required not only to have a wide angle but also to have various aberrations (particularly chromatic aberration) corrected well.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、コンパクトかつ広角でありながらも、色収差が良好に補正されたカプセル型内視鏡用の撮像光学系を提供することを目的とする。また、この撮像光学系を搭載することにより、診断に適切な画像を容易に得ることができるカプセル型内視鏡を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide an imaging optical system for a capsule endoscope in which chromatic aberration is well corrected while being compact and wide-angle. . It is another object of the present invention to provide a capsule endoscope that can easily obtain an image suitable for diagnosis by mounting this imaging optical system.

本発明の撮像光学系は、被検者に飲み込まれて使用され、前記被検者の体腔内部を撮像するカプセル型内視鏡用の撮像光学系であり、前記カプセル型内視鏡の外形をなし、透明でドーム状に形成されたドームカバーと、前記被検者の体内から前記カプセルの端部を通って入射する光を撮像素子に結像させる撮像レンズと、前記撮像素子の撮像面を覆う平行平板のカバーガラスとを備え、前記ドームカバー、前記撮像レンズ、前記カバーガラスのいずれかの面に、回折面を備えることを特徴とする。   The imaging optical system of the present invention is an imaging optical system for a capsule endoscope that is used by being swallowed by a subject and images the inside of the body cavity of the subject, and has an outer shape of the capsule endoscope. None, a transparent dome-shaped dome cover, an imaging lens for imaging light incident from the body of the subject through the end of the capsule on the imaging device, and an imaging surface of the imaging device A diffractive surface on any one of the dome cover, the imaging lens, and the cover glass.

また、前記回折面は、前記撮像レンズに設けられていることを特徴とする。   The diffractive surface is provided on the imaging lens.

また、前記撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1群、絞り、正の屈折力を有する第2群を備えることを特徴とする。   The imaging lens includes, in order from the object side, a first group having a negative refractive power, a diaphragm, and a second group having a positive refractive power.

また、前記回折面は、前記第1群のレンズに設けられ、前記回折面の形状を表す位相差関数の2次の係数をBとするときに、B>0を満たすことを特徴とする。 The diffractive surface is provided in the lens of the first group, and satisfies B 2 > 0 when a second-order coefficient of a phase difference function representing the shape of the diffractive surface is B 2. To do.

また、前記回折面は、前記第2群のレンズに設けられ、前記回折面の形状を現す位相差関数の2次の係数をBとするときに、B<0を満たすことを特徴とする。 The diffractive surface is provided in the lens of the second group, and satisfies B 2 <0 when a second-order coefficient of a phase difference function representing the shape of the diffractive surface is B 2. To do.

また、前記撮像レンズは、2枚のレンズからなることを特徴とする。   In addition, the imaging lens includes two lenses.

また、前記撮像レンズは、3枚のレンズからなることを特徴とする。   In addition, the imaging lens includes three lenses.

また、前記撮像レンズを構成するレンズが、全て樹脂材料からなることを特徴とする。   Further, all the lenses constituting the imaging lens are made of a resin material.

また、前記撮像レンズの画角が100度以上であることを特徴とする。   The field angle of the imaging lens is 100 degrees or more.

本発明のカプセル型内視鏡は、上述の撮像光学系を備えることを特徴とする。   A capsule endoscope according to the present invention includes the above-described imaging optical system.

本発明によれば、コンパクトかつ広角でありながらも、色収差が良好に補正されたカプセル型内視鏡用の撮像光学系を提供することができる。また、この撮像レンズを搭載することにより、コンパクトながらも適切な診断を行うことのできる広い範囲を撮像した画像を容易に得ることができるカプセル型内視鏡を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an imaging optical system for a capsule endoscope that is compact and has a wide angle and has a well corrected chromatic aberration. In addition, by mounting this imaging lens, it is possible to provide a capsule endoscope that can easily obtain an image of a wide range in which an appropriate diagnosis can be performed while being compact.

図1に示すように、カプセル型内視鏡11は、カプセル12内に小型の撮像装置を収納した内視鏡であり、被検者に飲み込まれて使用され、被検者の体腔内を自然に移動するうちに、被検者の体内(以下、被写体13という)を撮像する。   As shown in FIG. 1, a capsule endoscope 11 is an endoscope in which a small imaging device is housed in a capsule 12, and is used by being swallowed by a subject. While moving to (2), the inside of the subject (hereinafter referred to as the subject 13) is imaged.

カプセル12は、円筒形の両端をドーム状に形成した中空の容器であり、被検者が容易に飲み込むことができる大きさに設けられている。また、カプセル12内には、撮像レンズ16や照明素子(図示しない)等からなる撮像光学系17や撮像素子18等からなる撮像装置と、この撮像装置を駆動する電池、撮像した画像を外部に送信するアンテナ等が水密に収められている。   The capsule 12 is a hollow container in which both ends of a cylindrical shape are formed in a dome shape, and is provided in a size that can be easily swallowed by a subject. In the capsule 12, an imaging device including an imaging optical system 17 including an imaging lens 16 and an illumination element (not shown), an imaging element 18, a battery for driving the imaging device, and a captured image are externally provided. The transmitting antenna and the like are stored in a watertight manner.

カプセル12の前端部分は、ドーム状に形成されているだけでなく、略均一な厚さであるとともに、撮像レンズ16の画角に合わせて十分に広い範囲が透明な材料で構成されている。照明素子からの照明光は、このカプセル12の透明な部分を通って被写体13に照射される。また、被写体13からの光はこの透明部分を通って撮像レンズ16に入射する。このため、カプセル12の前端部分は、単にカプセル型内視鏡11の外形を形作るだけでなく、光学的性能に大きく関与するので、以下ではカプセル12の透明な前端部分をドーム(ドームカバー)21と称し、カプセル型内視鏡11の撮像光学系17の一部として説明する。   The front end portion of the capsule 12 is not only formed in a dome shape, but also has a substantially uniform thickness, and a sufficiently wide range is made of a transparent material in accordance with the angle of view of the imaging lens 16. Illumination light from the illumination element is irradiated to the subject 13 through the transparent portion of the capsule 12. In addition, light from the subject 13 enters the imaging lens 16 through this transparent portion. For this reason, the front end portion of the capsule 12 not only forms the outer shape of the capsule endoscope 11 but also greatly affects optical performance. Therefore, the transparent front end portion of the capsule 12 is hereinafter referred to as a dome (dome cover) 21. Will be described as a part of the imaging optical system 17 of the capsule endoscope 11.

カプセル型内視鏡11の撮像光学系17は、ドーム21と、被写体からの光を平面である撮像素子18の撮像面に結像させる撮像レンズ16と、撮像素子18に撮像面を覆うように設けられたカバーガラス22等から構成される。ドーム21は、前述のようにカプセル12の前端部分であり、その内面及び外面は球面状に形成されている。また、カバーガラス22は、平行平板のガラスであり、撮像素子18と一体に設けられている。   The imaging optical system 17 of the capsule endoscope 11 includes a dome 21, an imaging lens 16 that forms an image of light from a subject on the imaging surface of the imaging device 18 that is a plane, and the imaging device 18 so as to cover the imaging surface. The cover glass 22 is provided. As described above, the dome 21 is the front end portion of the capsule 12, and the inner surface and the outer surface thereof are formed in a spherical shape. The cover glass 22 is a parallel plate glass and is provided integrally with the image sensor 18.

撮像レンズ16は、画角2ωが100度以上の広画角レンズとなるように設けられており、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2からなる。また、撮像レンズ16を構成するレンズ及び開口絞りは、被写体13側(物体側)から第1群G1,開口絞りS6,第2群G2の順に配置される。さらに、撮像レンズ16を構成する各レンズは、全て樹脂材料からなる。   The imaging lens 16 is provided so as to be a wide-angle lens having an angle of view 2ω of 100 degrees or more, and includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group having a positive refractive power. Consists of G2. Further, the lenses and the aperture stop constituting the imaging lens 16 are arranged in order of the first group G1, the aperture stop S6, and the second group G2 from the subject 13 side (object side). Further, all the lenses constituting the imaging lens 16 are made of a resin material.

さらに、撮像レンズ16を構成する各レンズの面は、何れも曲面となっているが、第2群G2のレンズのうち最後方(最も撮像素子18側)の面には、可視光の波長程度の間隔で同心円状の凹凸(以下、レリーフという)が光軸を中心に設けられている。このため、被写体13からの光が、レリーフの設けられた面(以下、回折面という)を通るときには、その曲面形状に応じて屈折されるだけでなく、回折される。   Further, the surfaces of the lenses constituting the imaging lens 16 are all curved surfaces, but the rearmost (most image sensor 18 side) surface of the lenses of the second group G2 has a wavelength of visible light. Concentric concavities and convexities (hereinafter referred to as relief) are provided around the optical axis at intervals of. For this reason, when the light from the subject 13 passes through a surface provided with a relief (hereinafter referred to as a diffraction surface), it is not only refracted but also diffracted according to the curved surface shape.

レリーフの設けられていない正の屈折力を有する面で光を屈曲させると、通常、長波長の光ほどレンズから遠い位置に集光するため、アッベ数は正の値になる。ところが、レリーフの設けられたレンズ(以下、回折レンズという)は、長波長の光ほどレンズに近い位置に集光するようになるため、アッベ数は負の値となる。このため、回折レンズは、撮像レンズ16の他のレンズや、ドーム21、カバーガラス22などによる色収差を補正する役割を果たす。   When light is bent on a surface having a positive refractive power where no relief is provided, the Abbe number becomes a positive value because light with a longer wavelength is usually collected at a position farther from the lens. However, a lens provided with a relief (hereinafter referred to as a diffractive lens) collects light at a position closer to the lens as light having a longer wavelength has a negative value. For this reason, the diffractive lens plays a role of correcting chromatic aberration due to other lenses of the imaging lens 16, the dome 21, the cover glass 22, and the like.

撮像レンズ16を構成するレンズの各面の形状は、曲率c、円錐定数K、光軸からの距離ρ(ρ=x+y)、i次の非球面係数Aを用いて、数1の式で表される。また、レリーフの形状は、下記数2に示すように、光軸からの距離ρ(ρ=x+y)、位相差係数B2jを用いて、位相差関数φによって表される。したがって、回折面全体の詳細な形状は、数1のzと数2のφとの和で表される。 The shape of each surface of the lens constituting the imaging lens 16 is expressed as follows using a curvature c, a conic constant K, a distance ρ (ρ 2 = x 2 + y 2 ) from the optical axis, and an i-order aspheric coefficient A i. It is represented by the formula 1. Further, the shape of the relief is expressed by a phase difference function φ using a distance ρ (ρ 2 = x 2 + y 2 ) from the optical axis and a phase difference coefficient B 2j as shown in Equation 2 below. Accordingly, the detailed shape of the entire diffractive surface is represented by the sum of z in Equation 1 and φ in Equation 2.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

Figure 2009297401
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回折面を設けることによって撮像光学系17の色収差をより良好に補正するには、開口絞りS6に対する回折面の位置によって位相差関数φの係数を適切に定める必要があり、回折面を開口絞りS6よりも前方(被写体13側)に設ける場合には、位相差関数φの2次の係数Bが正(B>0)となるように定めることが好ましい。一方、回折面を開口絞りS6よりも後方(撮像素子18側)に設ける場合には、位相差関数φの2次の係数Bが負(B<0)となるように定めることが好ましい。 In order to better correct the chromatic aberration of the imaging optical system 17 by providing the diffractive surface, it is necessary to appropriately determine the coefficient of the phase difference function φ according to the position of the diffractive surface with respect to the aperture stop S6. In the case where the second-order coefficient B 2 of the phase difference function φ is positive (B 2 > 0), it is preferable that the second-order coefficient B 2 is positive (B 2 > 0). On the other hand, in the case where than S6 aperture stop diffractive surface provided on the rear (the image pickup element 18 side) is preferably determined as quadratic coefficient B 2 of the phase difference function φ is negative (B 2 <0) .

撮像レンズ16では、前述のように回折面が開口絞りS6よりも後方(撮像素子18側)に設けられているので、位相差関数φの2次の係数B(j=1)の値が負(B<0)となるように定められている。 In the imaging lens 16, since the diffractive surface is provided behind the aperture stop S6 (on the imaging element 18 side) as described above, the value of the second-order coefficient B 2 (j = 1) of the phase difference function φ is It is determined to be negative (B 2 <0).

以下に、上述の撮像光学系17の例として、撮像レンズ16が3枚のレンズで構成する例を実施例1〜3に、撮像レンズ16を2枚のレンズで構成する例を実施例4〜5に説明する。   Hereinafter, as examples of the imaging optical system 17 described above, examples in which the imaging lens 16 is configured by three lenses are examples 1 to 3, and examples in which the imaging lens 16 is configured by two lenses are examples 4 to 4. This will be described in FIG.

<実施例1>
図2に示すように、撮像光学系31は、ドーム32、撮像レンズ33、カバーガラス34とから構成され、球面状の被写体13を平面である撮像面に結像させるように構成されている。ドーム32は、樹脂製で、被写体13側,像側(撮像素子18側)ともに球面に形成されている。また、カバーガラス34は、平行平板のガラス板であり、撮像素子18の撮像面に密着して設けられている。このため、カバーガラス34の像側の面は撮像面に一致する。
<Example 1>
As shown in FIG. 2, the imaging optical system 31 includes a dome 32, an imaging lens 33, and a cover glass 34, and is configured to form an image of a spherical subject 13 on a flat imaging surface. The dome 32 is made of resin, and is formed into a spherical surface on both the subject 13 side and the image side (image pickup element 18 side). The cover glass 34 is a parallel flat glass plate and is provided in close contact with the imaging surface of the imaging element 18. For this reason, the image side surface of the cover glass 34 coincides with the imaging surface.

撮像レンズ33は、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2から構成される。撮像レンズ33の第1群G1は、負の屈折力の第1レンズL1からなる。この第1レンズL1は、樹脂製であり、被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。また、第2群G2は、正の屈折力の第2レンズL2と、正の屈折力の第3レンズL3とからなり、被写体13側から、第2レンズL2、第3レンズL3の順に配置されている。第2レンズL2は、樹脂製で両凸形状となっており、第3レンズL3は、樹脂製で被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。   The imaging lens 33 includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group G2 having a positive refractive power. The first group G1 of the imaging lens 33 includes a first lens L1 having a negative refractive power. The first lens L1 is made of resin and has a meniscus shape convex toward the subject 13 side. The second group G2 includes a second lens L2 having a positive refractive power and a third lens L3 having a positive refractive power. The second lens L2 and the third lens L3 are arranged in this order from the subject 13 side. ing. The second lens L2 is made of resin and has a biconvex shape, and the third lens L3 is made of resin and has a meniscus shape that is convex toward the subject 13 side.

以下では、被写体13表面をS1、ドーム32の被写体13側(物体側)の面をS2、ドーム32の像側の面をS3、第1レンズL1の被写体13側の面をS4、第1レンズL1の像側の面をS5、開口絞りをS6、第2レンズL2の被写体13側の面をS7、第2レンズL2の像側の面をS8、第3レンズL3の被写体13側の面をS9、第3レンズL3の像側の面をS10、カバーガラス34の被写体13側の面をS11、カバーガラス34の像側の面をS12とし、面Si(面番号i=1〜12)で表す。また、面Siとこれに隣り合う像側の面Si+1との光軸上での間隔を面間隔D(i=1〜11)で表す。なお、被写体13及び撮像光学系31の各面や面間隔の表し方は、後述する実施例2及び実施例3についても同様とする。 In the following, the surface of the object 13 is S1, the object 13 side (object side) surface of the dome 32 is S2, the image side surface of the dome 32 is S3, the object 13 side surface of the first lens L1 is S4, and the first lens. The image side surface of L1 is S5, the aperture stop is S6, the surface of the second lens L2 on the subject 13 side is S7, the image side surface of the second lens L2 is S8, and the surface of the third lens L3 on the subject 13 side. In S9, the image side surface of the third lens L3 is S10, the surface of the cover glass 34 on the subject 13 side is S11, the image side surface of the cover glass 34 is S12, and the surface Si (surface number i = 1 to 12). To express. Further, the distance on the optical axis between the surface Si and the image-side surface Si + 1 adjacent thereto is represented by a surface distance D i (i = 1 to 11). It should be noted that the manner in which the surfaces of the subject 13 and the imaging optical system 31 and the distance between the surfaces are expressed is the same in the second and third embodiments described later.

上述のように構成される撮像光学系31のデータとして、各面Siの曲率半径R(mm)、各面間隔D(mm)、e線(波長546.1nm)に対する屈折率Ne、及びアッベ数νeを表1に示す。ここに示すアッベ数νは、e線の屈折率N、F線の屈折率N、C線の屈折率Nを用いて算出されるものであり、ν=(N−1)/(N−N)で算出されるものである。また、表1の下段には、撮像レンズ33の画角2ωを示す。なお、表1に示す撮像レンズ33のレンズデータは、全系の焦点距離fの値が1.0となるように規格化した場合のレンズデータとなっている。また、撮像光学系のデータの表し方は、後述する実施例2〜5についても同様とする。 As data of the imaging optical system 31 configured as described above, the curvature radius R i (mm) of each surface Si, the distance between the surfaces D i (mm), the refractive index Ne for the e-line (wavelength 546.1 nm), and The Abbe number νe is shown in Table 1. Abbe number [nu e shown here, which is calculated using the refractive index N e of the e-line, the refractive index N F of the F-line, the refractive index N C of C line, [nu e = (N e -1 ) / (N F −N C ). The lower part of Table 1 shows the angle of view 2ω of the imaging lens 33. The lens data of the imaging lens 33 shown in Table 1 is lens data when standardized so that the focal length f of the entire system is 1.0. The method of representing data of the imaging optical system is the same for Examples 2 to 5 described later.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

表1の面番号欄に*で示すように、撮像レンズ33は、第1レンズL1の面S4,S5、第2レンズL2の面S8、第3レンズL3の面S9,S10が非球面となっており、第2レンズL2の面S7は球面となっている。さらに、撮像レンズ33は、第3レンズL3が回折レンズとなっており、表1の面番号欄に#で示すように、第3レンズL3の像側の面S10に回折面設けられている。したがって、第3レンズL3の像側の面S10は、非球面であるとともに、回折面でもある。   As indicated by * in the surface number column of Table 1, in the imaging lens 33, the surfaces S4 and S5 of the first lens L1, the surface S8 of the second lens L2, and the surfaces S9 and S10 of the third lens L3 are aspheric. The surface S7 of the second lens L2 is a spherical surface. Further, in the imaging lens 33, the third lens L3 is a diffractive lens, and as shown by # in the surface number column of Table 1, a diffractive surface is provided on the image side surface S10 of the third lens L3. Therefore, the image-side surface S10 of the third lens L3 is an aspheric surface and also a diffractive surface.

撮像光学系31の各面の形状は、前述の数1の式及び数2の式で表されるので、撮像光学系31の各面の中でも、非球面または回折面となっているものについては、その非球面係数Aを表2に示し、位相差係数B2jを表3に示す。 Since the shape of each surface of the imaging optical system 31 is expressed by the above-described equation 1 and equation 2, the surface of the imaging optical system 31 that is an aspherical surface or a diffractive surface. The aspheric coefficient A i is shown in Table 2, and the phase difference coefficient B 2j is shown in Table 3.

Figure 2009297401
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Figure 2009297401
Figure 2009297401

さらに、撮像光学系31の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を図3に示す。球面収差についてはe線(波長546.1nm)のものを実線で、F線(波長486.13nm)のものを破線で、C線(波長656.27nm)のものを二点鎖線で示す。また、非点収差については、サジタル方向のものを実線で、タンジェンシャル方向のものを破線で示す。倍率色収差は、F線のものを破線で、C線のものを二点鎖線で示す。なお、これらの各収差図の表し方は、後述する実施例2〜5についても同様とする。   Furthermore, the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration of the imaging optical system 31 are shown in FIG. As for spherical aberration, the e-line (wavelength 546.1 nm) is indicated by a solid line, the F-line (wavelength 486.13 nm) is indicated by a broken line, and the C-line (wavelength 656.27 nm) is indicated by a two-dot chain line. Astigmatism, the sagittal direction is indicated by a solid line, and the tangential direction is indicated by a broken line. The lateral chromatic aberration is indicated by a broken line for the F line and by a two-dot chain line for the C line. It should be noted that these aberration diagrams are represented in the same manner in Examples 2 to 5 described later.

<実施例2>
図4に示すように、撮像光学系41は、ドーム42、撮像レンズ43、カバーガラス44とから構成され、球面状の被写体13を平面である撮像面に結像させるように構成されている。ドーム42は、樹脂製で、被写体13側,像側ともに球面に形成されている。また、カバーガラス34は、平行平板のガラス板であり、撮像素子18の撮像素子18の撮像面に密着して設けられている。このため、カバーガラス44の像側の面は撮像面に一致する。
<Example 2>
As shown in FIG. 4, the imaging optical system 41 includes a dome 42, an imaging lens 43, and a cover glass 44, and is configured to form an image of the spherical subject 13 on a flat imaging surface. The dome 42 is made of resin, and is formed into a spherical surface on both the subject 13 side and the image side. The cover glass 34 is a parallel flat glass plate, and is provided in close contact with the imaging surface of the imaging element 18 of the imaging element 18. For this reason, the image side surface of the cover glass 44 coincides with the imaging surface.

撮像レンズ43は、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2から構成される。撮像レンズ43の第1群G1は、負の屈折力の第1レンズL1からなる。この第1レンズL1は、樹脂製であり、被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。また、第2群G2は、正の屈折力の第2レンズL2と、正の屈折力の第3レンズL3とからなり、被写体13側から第2レンズL2、第3レンズL3の順に配置されている。第2レンズL2及び第3レンズL3は、いずれも樹脂製で両凸形状となっている。   The imaging lens 43 includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group G2 having a positive refractive power. The first group G1 of the imaging lens 43 includes a first lens L1 having a negative refractive power. The first lens L1 is made of resin and has a meniscus shape convex toward the subject 13 side. The second group G2 includes a second lens L2 having a positive refractive power and a third lens L3 having a positive refractive power. The second lens L2 and the third lens L3 are arranged in this order from the subject 13 side. Yes. The second lens L2 and the third lens L3 are both made of resin and have a biconvex shape.

上述のように構成される撮像光学系41のデータを表4に示す。表4の面番号欄に*で示すように、撮像レンズ43は、第1レンズL1の面S4,S5、第2レンズL2の面S8、第3レンズL3の面S9,S10が非球面となっており、第2レンズL2の面S7は球面となっている。さらに、撮像レンズ43は、第2レンズL2が回折レンズとなっており、表4の面番号欄に#で示すように、第2レンズL2の像側の面S8が回折面となっている。したがって、第2レンズL2の像側の面S8は、非球面であるとともに、回折面でもある。   Table 4 shows data of the imaging optical system 41 configured as described above. As indicated by * in the surface number column of Table 4, in the imaging lens 43, the surfaces S4 and S5 of the first lens L1, the surface S8 of the second lens L2, and the surfaces S9 and S10 of the third lens L3 are aspheric. The surface S7 of the second lens L2 is a spherical surface. Further, in the imaging lens 43, the second lens L2 is a diffractive lens, and the surface S8 on the image side of the second lens L2 is a diffractive surface, as indicated by # in the surface number column of Table 4. Therefore, the image-side surface S8 of the second lens L2 is an aspheric surface and also a diffractive surface.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

撮像光学系41の各面の形状は、前述の数1及び数2の式で表されるので、撮像光学系41の各面の中でも、非球面または回折面となっているものついて、その非球面係数Aを表5に示し、位相差係数B2jを表6に示す。さらに、撮像光学系41の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を図5に示す。 Since the shape of each surface of the imaging optical system 41 is expressed by the above-described formulas 1 and 2, among the surfaces of the imaging optical system 41, those that are aspherical surfaces or diffractive surfaces are The spherical coefficient A i is shown in Table 5, and the phase difference coefficient B 2j is shown in Table 6. Furthermore, the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration of the imaging optical system 41 are shown in FIG.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

Figure 2009297401
Figure 2009297401

<実施例3>
図6に示すように、撮像光学系51は、ドーム52、撮像レンズ53、カバーガラス54とから構成され、球面状の被写体13を平面である撮像面に結像させるように構成されている。ドーム52は、樹脂製で、被写体13側,像側ともに球面に形成されている。また、カバーガラス54は、平行平板のガラス板であり、撮像素子18の撮像面に密着して設けられている。このため、カバーガラス54の像側の面は撮像面に一致する。
<Example 3>
As shown in FIG. 6, the imaging optical system 51 includes a dome 52, an imaging lens 53, and a cover glass 54, and is configured to form an image of a spherical subject 13 on a flat imaging surface. The dome 52 is made of resin, and is formed into a spherical surface on both the subject 13 side and the image side. The cover glass 54 is a parallel flat glass plate and is provided in close contact with the imaging surface of the imaging element 18. For this reason, the image side surface of the cover glass 54 coincides with the imaging surface.

撮像レンズ53は、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2から構成される。撮像レンズ53の第1群G1は、負の屈折力の第1レンズL1からなる。この第1レンズL1は、樹脂製であり、被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。また、第2群G2は、正の屈折力の第2レンズL2と、正の屈折力の第3レンズL3とからなり、被写体13側から第2レンズL2、第3レンズL3の順に配置されている。第2レンズL2及び第3レンズL3は、いずれも樹脂製で、両凸形状となっている。   The imaging lens 53 includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group G2 having a positive refractive power. The first group G1 of the imaging lens 53 includes a first lens L1 having a negative refractive power. The first lens L1 is made of resin and has a meniscus shape convex toward the subject 13 side. The second group G2 includes a second lens L2 having a positive refractive power and a third lens L3 having a positive refractive power. The second lens L2 and the third lens L3 are arranged in this order from the subject 13 side. Yes. The second lens L2 and the third lens L3 are both made of resin and have a biconvex shape.

上述のように構成される撮像光学系51のデータを表7に示す。表7の面番号欄に*で示すように、撮像レンズ53は、第1レンズL1の面S4,S5、第2レンズL2の面S8、第3レンズL3の面S9,S10が非球面となっており、第2レンズL2の面S7は球面となっている。さらに、撮像レンズ53は、第1レンズL1が回折レンズとなっており、表7の面番号欄に#で示すように、第1レンズL1の被写体13側の面S4が回折面となっている。したがって、第1レンズL1の被写体13側の面S4は、非球面であるとともに、回折面でもある。   Table 7 shows data of the imaging optical system 51 configured as described above. As indicated by * in the surface number column of Table 7, in the imaging lens 53, the surfaces S4 and S5 of the first lens L1, the surface S8 of the second lens L2, and the surfaces S9 and S10 of the third lens L3 are aspherical. The surface S7 of the second lens L2 is a spherical surface. Further, in the imaging lens 53, the first lens L1 is a diffractive lens, and the surface S4 on the subject 13 side of the first lens L1 is a diffractive surface, as indicated by # in the surface number column of Table 7. . Therefore, the surface S4 on the subject 13 side of the first lens L1 is an aspheric surface and also a diffractive surface.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

撮像光学系51の各面の形状は、前述の数1及び数2の式で表されるので、撮像光学系51の各面の中でも、非球面または回折面となっているものについて、その非球面係数Aを表8に示し、位相差係数B2jを表9に示す。さらに、撮像光学系41の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を図7に示す。 Since the shape of each surface of the imaging optical system 51 is expressed by the above-described formulas 1 and 2, among the surfaces of the imaging optical system 51, those that are aspherical surfaces or diffractive surfaces are The spherical coefficient A i is shown in Table 8, and the phase difference coefficient B 2j is shown in Table 9. Furthermore, FIG. 7 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration of the imaging optical system 41.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

Figure 2009297401
Figure 2009297401

<実施例4>
図8に示すように、撮像光学系61は、ドーム62、撮像レンズ63、カバーガラス64とから構成され、球面状の被写体13を平面である撮像面に結像させるように構成されている。ドーム62は、樹脂製で、被写体13側,像側ともに球面に形成されている。また、カバーガラス64は、平行平板のガラス板であり、撮像素子18の撮像面に密着して設けられている。このため、カバーガラス64の像側の面は撮像面に一致する。
<Example 4>
As shown in FIG. 8, the imaging optical system 61 includes a dome 62, an imaging lens 63, and a cover glass 64, and is configured to form an image of a spherical subject 13 on a flat imaging surface. The dome 62 is made of resin and has a spherical surface on both the subject 13 side and the image side. The cover glass 64 is a parallel flat glass plate, and is provided in close contact with the imaging surface of the imaging element 18. For this reason, the image side surface of the cover glass 64 coincides with the imaging surface.

撮像レンズ63は、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2から構成される。撮像レンズ63の第1群G1は、負の屈折力の第1レンズL1からなる。この第1レンズL1は、樹脂製であり、被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。また、第2群G2は、正の屈折力の第2レンズL2からなる。第2レンズL2は、樹脂製であり、両凸形状となっている。   The imaging lens 63 includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group G2 having a positive refractive power. The first group G1 of the imaging lens 63 includes a first lens L1 having a negative refractive power. The first lens L1 is made of resin and has a meniscus shape convex toward the subject 13 side. The second group G2 includes a second lens L2 having a positive refractive power. The second lens L2 is made of resin and has a biconvex shape.

以下では、被写体13の表面をS1、ドーム62の被写体13側(物体側)の面をS2、ドーム62の像側の面をS3、第1レンズL1の被写体13側の面をS4,第1レンズL1の像側の面をS5、開口絞りをS6、第2レンズL2の被写体13側の面をS7、第2レンズL2の像側の面をS8、カバーガラス64の被写体13側の面をS9、カバーガラス64の像側の面をS10とし、面Si(面番号i=1〜10)で表す。また、面Sとこれに隣り合う像側の面Si+1との光軸上での間隔を面間隔D(i=1〜9)で表す。なお、被写体13及び撮像光学系61の各面や面間隔の表し方は、後述する実施例5についてもこれと同様とする。 In the following, the surface of the subject 13 is S1, the surface of the dome 62 on the subject 13 side (object side) is S2, the image side surface of the dome 62 is S3, the surface of the first lens L1 on the subject 13 side is S4, the first. The image side surface of the lens L1 is S5, the aperture stop is S6, the surface of the second lens L2 on the subject side S7, the image side surface of the second lens L2 is S8, and the surface of the cover glass 64 on the subject 13 side. S9, the image side surface of the cover glass 64 is denoted by S10, and is represented by a surface Si (surface number i = 1 to 10). Further, representing the distance on the optical axis between the surface Si + 1 on the image side adjacent to the surface S i in surface spacing D i (i = 1~9). It should be noted that the surface of the subject 13 and the imaging optical system 61 and how to represent the surface intervals are the same as in Example 5 described later.

上述のように構成される撮像光学系61のデータを表10に示す。表10の面番号欄に*で示すように、撮像レンズ63は、第1レンズL1及び第2レンズL2の両面S4,S5,S7,S8が全て非球面となっている。さらに、撮像レンズ63は、第1レンズL1が回折レンズとなっており、表10の面番号欄に#で示すように、第1レンズL1の被写体13側の面S4が回折面となっている。したがって、第1レンズL1の被写体13側の面S4は、非球面であるとともに、回折面でもある。   Table 10 shows data of the imaging optical system 61 configured as described above. As indicated by * in the surface number column of Table 10, in the imaging lens 63, both surfaces S4, S5, S7, and S8 of the first lens L1 and the second lens L2 are all aspherical surfaces. Further, in the imaging lens 63, the first lens L1 is a diffractive lens, and the surface S4 on the subject 13 side of the first lens L1 is a diffractive surface, as indicated by # in the surface number column of Table 10. . Therefore, the surface S4 on the subject 13 side of the first lens L1 is an aspheric surface and also a diffractive surface.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

撮像光学系61の各面の形状は、前述の数1及び数2の式で表されるので、撮像光学系61の各面の中でも、非球面または回折面となっているものについて、その非球面係数Aを表11に示し、位相差係数B2jを表12に示す。さらに、撮像光学系61の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を図9に示す。 Since the shape of each surface of the imaging optical system 61 is expressed by the formulas 1 and 2, the surface of the imaging optical system 61 that is an aspherical surface or a diffractive surface is not The spherical coefficient A i is shown in Table 11, and the phase difference coefficient B 2j is shown in Table 12. Further, FIG. 9 shows spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration of the imaging optical system 61.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

Figure 2009297401
Figure 2009297401

<実施例5>
図10に示すように、撮像光学系71は、ドーム72、撮像レンズ73、カバーガラス74とから構成され、球面状の被写体13を平面である撮像面に結像させるように構成されている。ドーム72は、樹脂製で、被写体13側,像側ともに球面に形成されている。また、カバーガラス74は、平行平板のガラス板であり、撮像素子18の撮像面に密着して設けられている。このため、カバーガラス74の像側の面は撮像面に一致する。
<Example 5>
As shown in FIG. 10, the imaging optical system 71 includes a dome 72, an imaging lens 73, and a cover glass 74, and is configured to form an image of a spherical subject 13 on a flat imaging surface. The dome 72 is made of resin, and is formed into a spherical surface on both the subject 13 side and the image side. The cover glass 74 is a parallel flat glass plate and is provided in close contact with the imaging surface of the imaging element 18. For this reason, the image side surface of the cover glass 74 coincides with the imaging surface.

撮像レンズ73は、負の屈折力を有する第1群G1、開口絞りS6、正の屈折力を有する第2群G2とから構成される。撮像レンズ73の第1群G1は、負の屈折力の第1レンズL1からなる。この第1レンズL1は、樹脂製であり、被写体13側に凸のメニスカス形状となっている。また、第2群G2は、正の屈折力の第2レンズL2からなる。第2レンズL2は、樹脂製であり、両凸形状となっている。   The imaging lens 73 includes a first group G1 having a negative refractive power, an aperture stop S6, and a second group G2 having a positive refractive power. The first group G1 of the imaging lens 73 includes a first lens L1 having a negative refractive power. The first lens L1 is made of resin and has a meniscus shape convex toward the subject 13 side. The second group G2 includes a second lens L2 having a positive refractive power. The second lens L2 is made of resin and has a biconvex shape.

上述のように構成される撮像光学系71のデータを表13に示す。表13の面番号欄に*で示すように、撮像レンズ73は、第1レンズL1及び第2レンズL2の両面S4,S5,S7,S8の全てが非球面となっている。さらに、撮像レンズ73は、第2レンズL2が回折レンズとなっており、表13の面番号欄に#で示すように、第2レンズL2の像側の面S8が回折面となっている。したがって、第2レンズL2の像側の面S8は、非球面であるとともに、回折面でもある。   Table 13 shows data of the imaging optical system 71 configured as described above. As indicated by * in the surface number column of Table 13, in the imaging lens 73, all of both surfaces S4, S5, S7, and S8 of the first lens L1 and the second lens L2 are aspherical surfaces. Further, in the imaging lens 73, the second lens L2 is a diffractive lens, and the surface S8 on the image side of the second lens L2 is a diffractive surface as indicated by # in the surface number column of Table 13. Therefore, the image-side surface S8 of the second lens L2 is an aspheric surface and also a diffractive surface.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

撮像光学系71の各面の形状は、前述の数1及び数2の式で表されるので、撮像光学系71の中でも、非球面または回折面となっているものについて、その非球面係数Aを表14に示し、位相差係数B2jを表15に示す。さらに、撮像光学系71の球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差を図11に示す。 Since the shape of each surface of the imaging optical system 71 is expressed by the above-described equations (1) and (2), the aspheric coefficient A of the imaging optical system 71 that is an aspherical surface or a diffractive surface is used. i is shown in Table 14, and the phase difference coefficient B 2j is shown in Table 15. Furthermore, the spherical aberration, astigmatism, distortion, and lateral chromatic aberration of the imaging optical system 71 are shown in FIG.

Figure 2009297401
Figure 2009297401

Figure 2009297401
Figure 2009297401

上述の実施形態及び実施例からわかるように、カプセル型内視鏡11の撮像光学系17に回折面を設けることにより、2〜3枚という少数のレンズでコンパクトかつ広角の撮像光学系とすることができるとともに、色収差やディストーションを、特に広角で顕著になる倍率色収差を容易に補正することができる。   As can be seen from the above-described embodiments and examples, by providing a diffractive surface in the imaging optical system 17 of the capsule endoscope 11, a compact and wide-angle imaging optical system can be formed with a small number of two or three lenses. In addition, it is possible to easily correct chromatic aberration and distortion, particularly lateral chromatic aberration that becomes remarkable at a wide angle.

また、回折面を設ける位置は、撮像レンズに限らず、ドームやカバーガラスを含めた撮像光学系の任意の位置に設けても良いが、精密な位置合わせが容易なことや、カプセル12や撮像素子18等の他の部分の製造に干渉しなくても良いこと等から、上述の実施形態及び実施例の撮像光学系のように、回折面は撮像レンズに設けることが最も好ましい。   The position where the diffractive surface is provided is not limited to the imaging lens, but may be provided at an arbitrary position of the imaging optical system including the dome and the cover glass. Since it is not necessary to interfere with the manufacture of other parts such as the element 18, it is most preferable that the diffractive surface is provided on the imaging lens as in the imaging optical systems of the above-described embodiments and examples.

さらに、上述の実施形態及び実施例からわかるように、撮像レンズは、回折面によって色収差を良好に補正するだけでなく、被写体13側から順に、負の屈折力を有する第1群、開口絞り、正の屈折力を有する第2群で構成されていることにより、球面収差や非点収差、歪曲収差を、容易に良好に補正することができる。   Further, as can be seen from the above-described embodiments and examples, the imaging lens not only corrects chromatic aberration satisfactorily by the diffractive surface, but also in order from the subject 13 side, a first group having a negative refractive power, an aperture stop, By being configured by the second group having positive refractive power, spherical aberration, astigmatism, and distortion can be easily and satisfactorily corrected.

また、上述の実施例1,2,5に示すように、撮像光学系に、開口絞りS6よりも後方に回折面を設ける場合には、位相差関数φの2次の係数Bが負の値となるように定めるから、回折面による色収差の補正をさらに良好なものとすることができる。同様に、実施例3,4に示すように、開口絞りS6よりも前方に回折面を設ける場合には、位相差関数φの2次の係数Bを正の値に定めることで、回折面による色収差の補正をさらに良好なものとすることができる。 Further, as shown in Examples 1, 2, 5 described above, the imaging optical system, when providing a diffraction surface to the rear of the aperture stop S6, the second-order coefficient B 2 of the phase difference function φ is negative Since the value is determined to be a value, correction of chromatic aberration by the diffractive surface can be further improved. Similarly, as shown in Examples 3 and 4, in the case of providing the diffractive surface in front of the aperture stop S6, by determining the second-order coefficient B 2 phase difference function φ to a positive value, the diffraction surface It is possible to further improve the correction of chromatic aberration due to the above.

樹脂材料は、非球面形状等の複雑な形状に容易に成形することができるが、選択できる屈折率の選択の幅も狭く、樹脂材料には複屈折性を示すものがあるなど、レンズとして利用できる樹脂材料は、硝材と比較して少ない。このため、撮像レンズを全て樹脂材料から構成しようとすると、材料の選定は難しく、ガラスレンズを用いる場合よりも、各種収差をバランス良く補正することが難しく、色収差が残りやすい。しかし、上述の実施形態及び実施例のように、回折面を設けた撮像光学系では、撮像レンズの各レンズを全て樹脂材料からなるレンズとしても、色収差までも容易に良好に補正することができ、かつ、撮像レンズを、安価かつ軽量,コンパクトに構成することができる。同時に、撮像レンズに樹脂材料からなるレンズを用いることで、撮像レンズに回折面を設ける場合には、複雑な形状とならざるを得ない回折面を容易に成形することができる。   Resin materials can be easily molded into complex shapes such as aspherical shapes, but the range of selectable refractive indexes is narrow, and some resin materials exhibit birefringence, and are used as lenses. The resin material that can be produced is less than that of glass. For this reason, if it is going to comprise all the imaging lenses from a resin material, selection of a material is difficult, and it is difficult to correct various aberrations with sufficient balance rather than the case where a glass lens is used, and chromatic aberration tends to remain. However, as in the above-described embodiments and examples, in an imaging optical system provided with a diffractive surface, it is possible to easily and satisfactorily correct even chromatic aberration even if each lens of the imaging lens is made of a resin material. In addition, the imaging lens can be configured to be inexpensive, lightweight, and compact. At the same time, by using a lens made of a resin material for the imaging lens, when providing a diffractive surface on the imaging lens, it is possible to easily form a diffractive surface that has to have a complicated shape.

また、上述の実施形態及び実施例に示すように、カプセル型内視鏡11に搭載するレンズなので、撮像レンズの画角は、コンパクトでありながらも、できる限り広画角であることが好ましく、上述の実施形態及び実施例で説明した撮像レンズのように画角2ωを100度以上とすることがより好ましい。さらに、画角2ωを130度以上とすることが特に好ましい。   Further, as shown in the above-described embodiments and examples, since the lens is mounted on the capsule endoscope 11, it is preferable that the angle of view of the imaging lens is as wide as possible while being compact. More preferably, the angle of view 2ω is 100 degrees or more as in the imaging lens described in the above-described embodiment and examples. Furthermore, it is particularly preferable that the angle of view 2ω is 130 degrees or more.

また、上述の実施例1〜3で示したように、撮像レンズは、カプセル型内視鏡11に搭載するレンズなので、広角でありながらもコンパクトに構成されることが望まれるから、上述の実施例1〜3のように3枚のレンズで構成することが好ましく、上述の実施例4〜5のように2枚のレンズで構成することが特に好ましい。   Further, as described in the first to third embodiments, since the imaging lens is a lens mounted on the capsule endoscope 11, it is desired to be configured to be compact while having a wide angle. It is preferable to configure with three lenses as in Examples 1 to 3, and it is particularly preferable to configure with two lenses as in Examples 4 to 5 described above.

なお、上述の実施形態では、被写体13が球面の場合に最適な撮像光学系の例を説明したが、これに限らず、カプセル型内視鏡11から見た被検者の体腔内のより実際的な形状に合わせた他の曲面形状を被写体13とする場合に適した撮像光学系としても良い。   In the above-described embodiment, an example of an imaging optical system that is optimal when the subject 13 is a spherical surface has been described. However, the present invention is not limited to this, and the actual imaging system in the body cavity of the subject viewed from the capsule endoscope 11 is more practical. An imaging optical system suitable for the case where the subject 13 has another curved surface shape that matches a specific shape may be used.

なお、上述の実施形態及び実施例では、撮像光学系のなかに回折面を1面設ける例を説明したが、これに限らず、複数の回折面を設けても良い。しかし、回折面の数が多くなるほど撮像光学系は高価なものとなり、またフレアも生じやすくなるので、上述の実施形態及び実施例のように、回折面は1面設けることが好ましい。   In the above-described embodiments and examples, an example in which one diffractive surface is provided in the imaging optical system has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a plurality of diffractive surfaces may be provided. However, as the number of diffractive surfaces increases, the imaging optical system becomes more expensive and flare is more likely to occur. Therefore, it is preferable to provide one diffractive surface as in the above-described embodiments and examples.

なお、上述の実施形態及び実施例では、カバーガラス22がガラス板である例を説明したが、これに限らず、カバーガラスをも樹脂製のものとしても良い。   In the above-described embodiment and examples, an example in which the cover glass 22 is a glass plate has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the cover glass may be made of resin.

なお、上述の実施形態及び実施例では、回折面として単にレリーフが設けられている面を例に説明したが、これに限らず、さらに不要光の発生を抑えるために、互いに凹凸が嵌り合うようにレリーフが設けられた1対のレンズを張り合わせたものを回折レンズ、その貼り合わせ面を回折面としても良い。   In the above-described embodiments and examples, a description has been given of an example in which a relief is simply provided as a diffractive surface. However, the present invention is not limited to this, and in order to suppress generation of unnecessary light, irregularities are fitted to each other. Alternatively, a pair of lenses provided with a relief may be bonded to a diffractive lens, and the bonded surface may be a diffractive surface.

なお、上述の実施形態及び実施例では、撮像レンズの様々な位置に回折面を設ける例を説明したが、倍率色収差をより良好に補正するためには、開口絞りからできるだけ離れた位置に回折面を設けることが好ましい。したがって、撮像レンズに回折面を設ける場合であって、開口絞りS6よりも物体側の面を回折面とする場合には、第1群の最も物体側の面に回折面を設けることが好ましい。同様に、撮像レンズに回折面を設ける場合であって、開口絞りS6よりも像側の面を回折面とする場合には、第2群の最も像側の面に回折面を設けることが好ましい。このことは、ドームやカバーガラスに回折面を設ける場合も同様である。   In the above-described embodiments and examples, an example in which diffractive surfaces are provided at various positions of the imaging lens has been described. However, in order to better correct lateral chromatic aberration, the diffractive surface is located as far as possible from the aperture stop. Is preferably provided. Therefore, in the case where a diffractive surface is provided on the imaging lens and the surface on the object side of the aperture stop S6 is a diffractive surface, it is preferable to provide the diffractive surface on the most object side surface of the first group. Similarly, in the case where a diffractive surface is provided on the imaging lens and the image side surface of the aperture stop S6 is a diffractive surface, it is preferable to provide the diffractive surface on the most image side surface of the second group. . The same applies to the case where a diffractive surface is provided on the dome or cover glass.

なお、上述の実施形態及び実施例では、回折面を凹凸形状のレリーフによって形成する例を説明したが、これに限らず、凹凸形状の変わりに、同心円状に粗面化したスリットを設けたり、同心円状に屈折率の分布を形成したりすることによって回折面を形成しても良い。このため、「レリーフ」は、物理的な凹凸構造だけを意味するのではなく、回折を生じさせるような光学的な性質の起伏,分布をも意味するものとする。また、回折面は、レンズ等の表面に設けられていることに限られず、レンズ等の内部にレーザーによって加工されたものであっても良い。   In the above-described embodiments and examples, the example in which the diffractive surface is formed by the relief of the concavo-convex shape has been described, but not limited to this, instead of the concavo-convex shape, a concentrically roughened slit is provided, The diffractive surface may be formed by forming a refractive index distribution concentrically. For this reason, “relief” does not only mean a physical uneven structure, but also means relief and distribution of optical properties that cause diffraction. Further, the diffractive surface is not limited to be provided on the surface of a lens or the like, and may be one that is processed by a laser inside the lens or the like.

なお、上述の実施形態及び実施例では、被写体が球面であり、これを平面に結像させる例を説明するが、これに限らない。撮像光学系及び撮像レンズを、被検者の体腔内の形状に応じた他の形状(円筒形等)に適したものとしても良い。また、結像させる面も平面でなく任意の形状として良い。   In the above-described embodiments and examples, an example in which a subject is a spherical surface and forms an image on a plane will be described, but the present invention is not limited to this. The imaging optical system and the imaging lens may be suitable for other shapes (cylindrical shape or the like) according to the shape in the body cavity of the subject. Further, the surface to be imaged may be an arbitrary shape instead of a flat surface.

なお、上述の実施形態では、撮像レンズを、絞りを挟んだ2群構成のレンズとする例を説明したが、これに限らず、撮像レンズは他の3群構成とする等、他の群構成であっても良い。   In the above-described embodiment, an example has been described in which the imaging lens is a lens having a two-group configuration with a diaphragm interposed therebetween. However, the present invention is not limited to this, and other group configurations such as another three-group configuration are used. It may be.

カプセル型内視鏡の構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a capsule type endoscope roughly. 実施例1の撮像光学系の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging optical system according to Example 1. FIG. 実施例1の撮像光学系の収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the first example. 実施例2の撮像光学系の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging optical system according to Example 2. FIG. 実施例2の撮像光学系の収差図である。FIG. 6 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the second embodiment. 実施例3の撮像光学系の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging optical system according to Example 3. FIG. 実施例3の撮像光学系の収差図である。10 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to Example 3. FIG. 実施例4の撮像光学系の構成を示す断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging optical system according to Example 4. FIG. 実施例4の撮像光学系の収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the fourth embodiment. 実施例5の撮像光学系の構成を示す断面図である。10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an imaging optical system according to Example 5. FIG. 実施例5の撮像光学系の収差図である。FIG. 10 is an aberration diagram of the image pickup optical system according to the fifth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11 カプセル型内視鏡
12 カプセル
13 被写体
16,33,43,53,63,73 撮像レンズ
17,31,41,51,61,71 撮像光学系
18 撮像素子
21,32,42,52,62,72 ドーム(ドームカバー)
22,34,44,54,64,74 カバーガラス
G1 第1群
G2 第2群
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
S6 開口絞り
11 Capsule Endoscope 12 Capsule 13 Subject 16, 33, 43, 53, 63, 73 Imaging Lens 17, 31, 41, 51, 61, 71 Imaging Optical System 18 Imaging Device 21, 32, 42, 52, 62, 72 Dome (dome cover)
22, 34, 44, 54, 64, 74 Cover glass G1 1st group G2 2nd group L1 1st lens L2 2nd lens L3 3rd lens S6 Aperture stop

Claims (10)

被検者に飲み込まれて使用され、前記被検者の体腔内部を撮像するカプセル型内視鏡用の撮像光学系において、
前記カプセル型内視鏡の外形をなし、透明でドーム状に形成されたドームカバーと、
前記被検者の体内から前記ドームカバーを通って入射する光を撮像素子に結像させる撮像レンズと、
前記撮像素子の撮像面を覆う平行平板のカバーガラスとを備え、
前記ドームカバー、前記撮像レンズ、前記カバーガラスのいずれかの面に、回折面を備えることを特徴とする撮像光学系。
In an imaging optical system for a capsule endoscope that is swallowed by a subject and used to image the inside of the body cavity of the subject,
The outer shape of the capsule endoscope, and a dome cover that is transparent and formed in a dome shape;
An imaging lens that forms an image on the imaging element of light incident from the body of the subject through the dome cover;
A parallel flat cover glass covering the imaging surface of the imaging element;
An imaging optical system comprising a diffractive surface on one of the surfaces of the dome cover, the imaging lens, and the cover glass.
前記回折面は、前記撮像レンズに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the diffractive surface is provided in the imaging lens. 前記撮像レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第1群、絞り、正の屈折力を有する第2群を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging lens includes, in order from the object side, a first group having a negative refractive power, a diaphragm, and a second group having a positive refractive power. 前記回折面は、前記第1群のレンズに設けられ、
前記回折面の形状を表す位相差関数の2次の係数をBとするときに、B>0を満たすことを特徴とする請求項3に記載の撮像光学系。
The diffractive surface is provided on the lens of the first group,
The imaging optical system according to claim 3, wherein B 2 > 0 is satisfied when a second-order coefficient of a phase difference function representing the shape of the diffractive surface is B 2 .
前記回折面は、前記第2群のレンズに設けられ、
前記回折面の形状を現す位相差関数の2次の係数をBとするときに、B<0を満たすことを特徴とする請求項3に記載の撮像光学系。
The diffractive surface is provided on the lens of the second group,
The imaging optical system according to claim 3, wherein B 2 <0 is satisfied when a second-order coefficient of a phase difference function representing the shape of the diffractive surface is B 2 .
前記撮像レンズは、2枚のレンズからなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging lens includes two lenses. 前記撮像レンズは、3枚のレンズからなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging lens includes three lenses. 前記撮像レンズを構成するレンズが、全て樹脂材料からなることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の撮像光学系。   The imaging optical system according to claim 1, wherein all of the lenses constituting the imaging lens are made of a resin material. 前記撮像レンズの画角が100度以上であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の撮像光学系。   9. The imaging optical system according to claim 1, wherein an angle of view of the imaging lens is 100 degrees or more. 請求項1ないし9のいずれかに記載の撮像光学系を備えることを特徴とするカプセル型内視鏡。   A capsule endoscope comprising the imaging optical system according to claim 1.
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