JP2596810B2 - 内視鏡用光学系 - Google Patents

内視鏡用光学系

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内視鏡撮影装置における光学系に関するも
のである。
［従来の技術］ 内視鏡としては、イメージガイドファイバーを用いた
ファイバースコープが多く用いられているが、最近では
イメージガイドの代りに各種固体撮像素子を用いたビデ
オスコープも多く使用されるようになった。
ビデオスコープの撮像方式には、主に面順次方式と点
順次方式のものがあり、種々使われている。ここで点順
次方式とは、固体撮像素子の各絵素に対応させて微少な
色フイルターをモザイク状に集積した色符号化フイルタ
ー（通常カラーモザイクフイルター等と呼ばれる）を固
体撮像素子の入射側に設けて、色信号を得るようにした
ものである。
ところが従来モザイク式の撮像素子を用いた場合、固
体撮像素子の各絵素上に各色フイルターが配置された構
造となっている。しかしフイルターと固体撮像素子の受
光面との間隔が離れていると固体撮像素子に対して大き
な入射角をなす光線は、色フイルターを通過後、本来入
射すべき絵素に入射せず、それに隣接する絵素上に入射
して得られる画像が色むら（以下色シェーディングとい
う）を起こすという不具合を生ずることがあった。この
ことは、例えば第14図に示す特開昭62−173415号に記載
されたもののような撮像素子に対して斜めに主光線が入
射するようなレンズタイプでは、色シェーディングの発
生を防ぐことは出来ない。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前記のようなモザイクフイルターを備えた
固体撮像素子を用いた内視鏡装置においても色シェーデ
ィングの発生のない内視鏡用光学系を提供することを目
的とするものである。
［課題を解決する手段］ 本発明の内視鏡装置に用いる光学系は、前記の目的を
達成するために例えば第１図に示すようなレンズ構成を
基本とするもので、つまり第１図に示すように明るさ絞
りＳを備えた結像レンズLMと、この結像レンズの像側に
設けられたフィールドレンズLFと、このフィードレンズ
より物体側に設けた光学フィルターとを備えた光学系
で、前記光学系全体をフィルターを境に前群と後群とに
分けた時該前群は少なくとも負レンズを含む内視鏡用光
学系であって、以下の条件を満足するものである。
（１） fF＜10f （２） D1＞0.2f （３） 0.2f＜D2＜5f （４） f1＞0.3f （５） |fn|＜4f （６） 0.3f＜fp＜5f ただしfFはフィールドレンズの焦点距離、ｆは全系の
焦点距離、D1は明るさ絞りとフィールドレンズの間の最
大空気換算長、D2はフィードレンズから結像面までの空
気換算長、f1は前記前群の焦点距離、fnは前群中に独立
して存在する負レンズの焦点距離、fpは前群中の前記負
レンズを除いたレンズ系の焦点距離である。
尚、光学系中にフィルターが２枚以上ある時は、フィ
ールドレンズに最も近いフィルターを境にして前群と後
群に分ける。
本発明の光学系は、以上のように構成することにより
像面に対して主光線をほぼ垂直に入射させることが出
来、前記の色シェーディングの発生を抑えることが出来
る。
前記のフイールドレンズLFの焦点距離fFが大きすぎる
とレンズ系の全長が長くなるばかりか、レンズの外径も
大になってしまい内視鏡用としては不都合である。した
がってコンパクト化のためには、fFの値が条件（１）を
満足することが望ましい。つまり条件（１）より外れる
と、全長が長くなりレンズ径が大になり好ましくない。
本発明の内視鏡装置用の光学系は、更に次の条件
（２）を満足することが望ましい。
（２） D1＞0.2f ただしD1は、明るさ絞りＳのフイールドレンズLFの間
の最大空気換算長である 固体撮像素子は、赤外波長にも感度をもつため、その
ままでは色再現性の悪い画像になってしまう。この欠点
を除去するための通常赤外線カットフイルター等の光学
フイルター等を結像光路中に設ける必要がある。前記条
件中の値D1はそのために必要な空気換算長であって、あ
る所望の特性をもった光学フイルターを結像光路中に設
けるために前記条件（２）を満足することが好ましい。
この条件を満足しないと前記のフイルター等を配置する
ことがむずかしくなる。
本発明の内視鏡装置において、前記条件（１），
（２）の他に次の条件（３）を満足するようにすれば一
層望ましい。
（３） 0.2f＜D2＜5f ただし、D2はフイールドレンズLFから結像面までの空
気換算長で、前記フイールドレンズLFが撮像素子と一体
になっている場合は、フイールドレンズLFの前側の面の
面頂から結像４までの空気換算長、フイールドレンズが
撮像素子と別体の場合には、フイールドレンズLFの後側
の面頂から結像面までの空気換算長である。
上記のD2の値が小さすぎると、例えばモアレ除去用の
光学的ローパスフイルター等を配置する間隔が取れなく
なってしまい、また逆に大きすぎると光学的ローパスフ
イルター等を設けるための間隔は十分取れるがレンズ系
の全長が長くなり、コンパクト化出来ないという不具合
を生じてしまう。
本発明の光学系において、フイールドレンズよりも前
方、すなわち結像レンズ内又は結像レンズとフイールド
レンズとの間に光学フイルターのような平行平面板な配
置されている場合には、この光学系は平行平面板を境に
して物体側の前群と、像側の後群とに分けて考えること
が出来る。尚平行平面板が２枚以上配置されている時
は、フイールドレンズに近い方の平行平面板を境にして
考える。そしてこの前群は、収差補正の関係から正レン
ズと負レンズを含む複数のレンズより構成することがあ
る。その場合には、次の条件（４），（５），（６）を
満足することが望ましい。
（４） fI＞0.3f （５） |fn|＜4f （６） 0.3f＜fp＜5f ただしfIは前記の前群の焦点距離、fnは前群中の負レ
ンズ（独立して存在する負レンズで接合レンズ中の負レ
ンズは含まない）の焦点距離、fpは前群中の負レンズを
除いたレンズ系の焦点距離である。
条件（４）は、前記の前群の焦点距離fIを規定するも
ので、このfIの値が小さすぎると前群と後群の間の空気
換算長が短くなり、条件（４）を満足しないと光学フイ
ルターを配置することが出来なくなる。
条件（５），条件（６）においてfnおよびfpの値が条
件の上限より外れて大きくなりすぎると、レンズ系の全
長およびレンズの外径が大になるため内視鏡用としては
好ましくない。
また条件（６）においてfpの値が条件の下限より外れ
て小になるすぎると、光学フイルターを入れるための空
気間隔がなくなってしまう。
［実施例］ 次に本発明の撮像素子用光学系の各実施例を示す。
実施例１ ｆ＝1.000,F/3.941,2ω＝133.698゜ IH＝1.0049 r1＝∞ d1＝0.3045 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.5725 d2＝0.2253 r3＝2.9842 d3＝0.3228 n2＝1.84666 ν２＝23.78 r4＝−1.0924 d4＝0.0609 r5＝∞（絞り） d5＝0.0609 r6＝−1.2314 d6＝0.1827 n3＝1.80518 ν３＝25.43 r7＝1.6809 d7＝0.6395 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.7893 d8＝0.0609 r9＝5.5341 d9＝0.1583 n5＝1.84666 ν５＝23.78 r10＝1.7381 d10＝0.8222 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r11＝−1.7381 d11＝0.1279 r12＝∞ d12＝0.9135 n7＝1.52000 ν７＝74.00 r13＝∞ d13＝0.2436 r14＝2.2400 d14＝0.7004 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r15＝19.9239 d15＝0.3045 r16＝∞ d16＝1.1389 n9＝1.54869 ν９＝45.55 r17＝∞ d17＝0.2436 n10＝1.51633 ν10＝64.15 r18＝∞ fF＝4.823,D1＝0.972,D2＝1.2 fI＝1.481,fn＝−0.648,fp＝1.314 実施例２ ｆ＝1.000,F/4.815,2ω＝133゜ IH＝0.9857 r1＝∞ d1＝0.2987 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.4920 d2＝0.2210 r3＝30.2837 d3＝0.2747 n2＝1.84666 ν６＝23.78 r4＝−1.1561 d4＝0.0597 r5＝∞（絞り） d5＝0.1016 r6＝−4.1194 d6＝0.1792 n3＝1.80518 ν３＝25.43 r7＝2.1470 d7＝0.4779 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.7172 d8＝0.1135 r9＝−46.5690 d9＝0.1553 n5＝1.84666 ν５＝23.78 r10＝1.2640 d10＝0.7168 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r11＝−1.714 d11＝0.1254 r12＝∞ d12＝0.2389 n7＝1.51633 ν７＝64.15 r13＝∞ d13＝0.4182 n8＝1.52000 ν８＝74.00 r14＝∞ d14＝0.2389 n9＝.1.51633 ν９＝64.15 r15＝∞ d15＝0.0896 r16＝2.3145 d16＝0.7168 n10＝1.53172 ν10＝48.90 r17＝−8.4075 d17＝0.6094 r18＝∞ d18＝1.1171 n11＝1.54869 ν11＝45.55 r19＝∞ d19＝0.2389 n12＝1.51633 ν12＝64.15 r20＝∞ fF＝3.494,D1＝0.805,D2＝1.488 fI＝1.954,fn＝−0.557,fp＝1.18 実施例３ ｆ＝1.000,F/5.884,2ω＝96.902゜ IH＝0.8238 r1＝∞ d1＝0.2496 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝1.1373 d2＝0.3145 r3＝∞ d3＝2.5062 n2＝1.80610 ν２＝40.95 r4＝∞（絞り） d4＝0.0999 r5＝2.2247 d5＝0.3645 n3＝1.72916 ν３＝54.68 r6＝−2.2247 d6＝0.0999 r7＝∞ d7＝0.67489 n4＝1.52000 ν４＝74.00 r8＝∞ d8＝0.6990 r9＝∞ d9＝0.6490 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝−0.8562 d10＝0.2496 n6＝1.84666 ν６＝23.78 r11＝−2.2676 d11＝0.2496 r12＝2.4094 d12＝0.5392 n7＝1.72916 ν７＝54.68 r13＝∞ d13＝0.7489 n8＝1.54869 ν８＝45.55 r14＝∞ d14＝0.1997 n9＝1.51633 ν９＝64.15 r15＝∞ fF＝3.078,D1＝1.2916,D2＝0.927 fI＝1.257,fn＝−1.288,fp＝1.58 実施例４ ｆ＝1.000,F/4.984,2ω＝113゜ IH＝0.9242 r1＝∞ d1＝0.2801 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.6120 d2＝0.3221 r3＝22.2335 d3＝0.3269 n3＝1.76182 ν２＝26.55 r4＝−1.1753 d4＝0.1947 r5＝∞（絞り） d5＝0.2880 r6＝−2.6427 d6＝0.2739 n3＝1.72916 ν３＝54.68 r7＝−1.0365 d7＝0.0884 r8＝∞ d8＝0.8403 n4＝1.52000 ν４＝74.00 r9＝∞ d9＝0.1120 r10＝2.7229 d10＝0.7899 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r11＝−0.9884 d11＝0.2196 n6＝1.84666 ν６＝23.78 r12＝−4.9509 d12＝0.2522 r13＝2.4923 d13＝0.4482 n7＝1.88300 ν７＝40.78 r14＝∞ d14＝0.8403 n8＝1.54814 ν８＝45.78 r15＝∞ d15＝0.2241 n9＝1.51633 ν９＝64.15 r16＝∞ fF＝2.741,D1＝0.753,D2＝0.928 fI＝1.651,fn＝−0.693,fp＝1.101 実施例５ ｆ＝1.000,F/5.099,2ω＝113.58゜ IH＝0.9693 r1＝∞ d1＝0.2938 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.5752 d2＝0.3779 r3＝3.6466 d3＝0.4113 n2＝1.76182 ν２＝26.55 r4＝−0.6895 d4＝0.1763 n3＝1.60729 ν３＝49.19 r5＝−1.7504 d5＝0.0588 r6＝∞（絞り） d6＝0.0588 r7＝−4.2368 d7＝0.2644 n4＝1.72916 ν４＝54.68 r8＝−1.2170 d8＝0.0588 r9＝∞ d9＝0.4700 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝∞ d10＝0.4113 n6＝1.52000 ν６＝74.00 r11＝∞ d11＝0.0588 r12＝10.2100 d12＝0.2627 n7＝1.84666 ν７＝23.78 r13＝1.0151 d13＝0.8813 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r14＝−2.7301 d14＝0.2563 r15＝2.4108 d15＝0.4700 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r16＝∞ d16＝0.9988 n10＝1.54814 ν10＝45.78 r17＝∞ d17＝0.2350 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r18＝∞ fF＝2.567,D1＝0.698,D2＝1.05 fI＝1.305,fn＝−0.651,fp＝0.97 実施例６ ｆ＝1.000,F/5.392,2ω＝114.19゜ IH＝0.9170 r1＝∞ d1＝0.2501 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.7277 d2＝0.2339 r3＝4.3359 d3＝0.4153 n2＝1.84666 ν２＝23.78 r4＝−1.4744 d4＝0.1366 r5＝∞（絞り） d5＝0.0362 r6＝−0.9343 d6＝0.3474 n3＝1.51633 ν３＝64.15 r7＝−0.4485 d7＝0.2293 n4＝1.84666 ν４＝23.78 r8＝−0.7496 d8＝0.0556 r9＝9.6712 d9＝0.4725 n5＝1.65830 ν５＝57.33 r10＝−1.5915 d10＝0.0556 r11＝∞ d11＝0.3891 n6＝1.52000 ν６＝74.00 r12＝∞ d12＝0.3335 n7＝1.51633 ν７＝64.15 r13＝∞ d13＝0.4169 r14＝−1.0070 d14＝0.2628 n8＝1.84666 ν８＝23.78 r15＝−1.3897 d15＝0.2501 r16＝2.4619 d16＝0.4558 n9＝1.77250 ν９＝49.66 r17＝∞ d17＝0.8338 n10＝1.54814 ν10＝45.78 r18＝∞ d18＝0.2223 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r19＝∞ fF＝3.187,D1＝1.375,D2＝0.942 fI＝1.011,fn＝−0.824,fp＝1.097 fan＝−6.307,fap/an＝−0.505,fap＝3.185 実施例７ ｆ＝1.000,F/4.731,2ω＝91.87゜ IH＝0.9779 r1＝∞ d1＝0.2964 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.5733 d2＝0.2359 r3＝−8.1777 d3＝0.4149 n2＝1.76182 ν２＝26.55 r4＝−1.0023 d4＝0.0593 r5＝∞（絞り） d5＝0.6944 r6＝−3.3322 d6＝0.2559 n3＝1.72916 ν３＝54.68 r7＝−1.0387 d7＝0.0593 r8＝∞ d8＝0.2371 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r9＝∞ d9＝0.0593 r10＝∞ d10＝0.4149 n5＝1.52000 ν５＝74.00 r11＝∞ d11＝0.0593 r12＝3.3312 d12＝0.8416 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r13＝−0.9211 d13＝0.2323 n7＝1.84666 ν７＝23.78 r14＝−6.2157 d14＝0.2744 r15＝2.7070 d15＝0.4742 n8＝1.88300 ν８＝40.78 r16＝∞ d16＝0.8892 n9＝1.54814 ν９＝45.78 r17＝∞ d17＝0.2371 n10＝1.51633 ν10＝64.15 r18＝∞ fF＝3.065,D1＝0.607,D2＝0.783 fI＝1.394,fn＝−0.649,fp＝1.151 fan＝−22.063,fap/fan＝−0.139,fap＝3.067 実施例８ ｆ＝1.000,F/4.890,2ω＝113.60゜ IH＝0.9519 r1＝∞ d1＝0.2885 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.4627 d2＝0.3789 r3＝−1.5369 d3＝0.4039 n2＝1.76182 ν２＝26.55 r4＝−0.6422 d4＝0.0577 n3＝1.60729 ν３＝49.19 r5＝−1.3542 d5＝0.0577 r6＝∞（絞り） d6＝0.2308 r7＝−11.5530 d7＝0.2597 n4＝1.72916 ν４＝54.68 r8＝−1.0497 d8＝0.0769 r9＝6.3392 d9＝0.2613 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝−3.2683 d10＝0.0577 r11＝∞ d11＝0.4616 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r12＝∞ d12＝0.4039 n7＝1.52000 ν７＝74.00 r13＝∞ d13＝0.0577 r14＝−18.4805 d14＝0.2580 n8＝1.84666 ν８＝23.78 r15＝0.7943 d15＝0.8656 n9＝1.51633 ν９＝64.15 r16＝14.3791 d16＝0.4365 r17＝2.2630 d17＝0.4616 n10＝1.88300 ν10＝40.78 r18＝∞ d18＝0.8656 n11＝1.54814 ν11＝45.78 r19＝∞ fF＝2.563,D1＝0.686,D2＝0.804 fI＝0.698,fn＝−0.524,fp＝0.901 fan＝−1.961,fap/fan＝−1.307,fap＝2.563 実施例９ ｆ＝1.000,F/4.557,2ω＝93.64゜ IH＝1.0171 r1＝∞ d1＝0.3083 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.4949 d2＝0.2401 r3＝−3.9191 d3＝0.4316 n2＝1.76182 ν２＝26.55 r4＝−0.8797 d4＝0.0617 r5＝∞（絞り） d5＝0.2279 r6＝3.6532 d6＝0.1233 n31.84666 ν３＝23.78 r7＝1.2519 d7＝0.5584 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.8993 d8＝0.0617 r9＝∞ d9＝0.2466 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝∞ d10＝0.4316 n6＝1.52000 ν６＝74.00 r11＝∞ d11＝0.1467 r12＝3.8777 d12＝0.2757 n7＝1.84666 ν７＝23.78 r13＝0.9114 d13＝0.9248 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r14＝−13.0363 d14＝0.2774 r15＝2.5448 d15＝0.4932 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r16＝∞ d16＝0.9248 n10＝1.54814 ν10＝45.78 r17＝∞ d17＝0.2466 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r18＝∞ fF＝2.883,D1＝0.655,D2＝1.022 fI＝1.227,fn＝−0.561,fp＝0.999 fan＝−11.02,fap/fan＝−0.262,fap＝2.887 実施例10 ｆ＝1.000,F/4.877,2ω＝115.07゜ IH＝0.9121 r1＝∞ d1＝0.2488 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.7435 d2＝0.5417 r3＝1.3809 d3＝0.2764 n2＝1.84666 ν２＝23.78 r4＝−1.3809 d4＝0.0276 r5＝∞（絞り） d5＝0.0829 r6＝−0.8646 d6＝0.1382 n3＝1.84666 ν３＝23.78 r7＝0.8646 d7＝0.4809 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.8646 d8＝0.0553 r9＝47.8043 d9＝0.4146 n5＝1.69680 ν５＝55.52 r10＝−1.2394 d10＝0.0553 r11＝∞ d11＝0.8292 n6＝1.52000 ν６＝74.00 r12＝∞ d12＝0.2266 r13−1.5777 d13＝0.1658 n7＝1.84666 ν７＝23.78 r14＝−5.2858 d14＝0.3206 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r15＝−2.7855 d15＝0.2545 r16＝23306 d16＝0.4699 n9＝1.77250 ν９＝49.66 r17＝∞ d17＝0.8292 n10＝1.5814 ν10＝45.78 r18＝∞ d18＝0.2211 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r19＝∞ fF＝3.018,D1＝0.828,D2＝0.946 fI＝0.913,fn＝−0.842,fp＝1.162 fan＝−3.871,fap/fan＝−0.780,fap＝3.019 実施例11 ｆ＝1.000,F/5.000,2ω＝85.12゜ IH＝0.8561 r1＝∞ d1＝0.2595 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.5514 d2＝0.3444 r3＝3.1680 d3＝0.2595 n2＝1.84666 ν２＝23.78 r4＝−3.7801 d4＝0.1038 r5＝∞（絞り） d5＝0.1557 r6＝2.8022 d6＝0.1038 n3＝1.84666 ν３＝23.78 r7＝1.1582 d7＝0.4152 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.9899 d8＝0.0519 r9＝∞ d9＝0.3633 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝∞ d10＝0.0519 r11＝2.9990 d11＝0.2595 n6＝1.65830 ν６＝57.33 r12＝−1.4480 d12＝0.0519 r13＝∞ d13＝0.2076 n7＝1.51633 ν７＝64.15 r14＝∞ d14＝0.2617 r15＝−0.8532 d15＝0.2076 n8＝1.84666 ν８＝23.78 r16＝−19.2311 d16＝0.3281 r17＝2.6607 d17＝0.4152 n9＝1.77250 ν９＝49.66 r18＝−3.2189 d18＝0.2076 r19＝∞ d19＝0.7784 n10＝1.54814 ν10＝45.78 r20＝∞ d20＝0.2076 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r21＝∞ fF＝1.946,D1＝0.45,D2＝0.847 fI＝0.602,fn＝−0.625,fp＝0.970 fan＝−1.060,fap/fan＝−1.836,fap＝1.946 実施例12 ｆ＝1.000,F/5.622,2ω＝100゜ IH＝0.7937 r1＝∞ d1＝0.2405 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.9296 d2＝0.3367 r3＝∞ d3＝2.4146 n2＝1.80610 ν２＝40.95 r4＝∞（絞り） d4＝0.0962 r5＝2.3932 d5＝0.4666 n3＝1.78472 ν３＝25.71 r6＝−3.2917 d6＝0.0481 r7＝2.3396 d7＝0.6494 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−0.8320 d8＝0.2405 n5＝1.84666 ν５＝23.78 r9＝−14.5825 d9＝0.0962 r10＝∞ d10＝0.3752 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r11＝−1.4667 d11＝0.0962 r12＝∞ d12＝0.7215 n7＝1.51633 ν７＝64.15 r13＝∞ d13＝0.2453 r14＝−1.0861 d14＝0.3848 n8＝1.88300 ν８＝40.78 r15＝−1.9685 d15＝0.1717 r16＝1.6004 d16＝0.5435 n9＝1.51633 ν９＝64.15 r17＝∞ d17＝0.8995 n10＝1.54869 ν10＝45.55 r18＝∞ d18＝0.1924 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r19＝∞ fF＝3.099,D1＝0.817,D2＝1.066 fI＝0.890,fn＝−1.053,fp＝1.524 fan＝−4.196,fap/fan＝−0.898,fap＝3.768 実施例13 ｆ＝1.000,F/5.468,2ω＝57.02゜ IH＝0.8287 r1＝∞ d1＝0.2511 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝1.0415 d2＝0.3516 r3＝∞ d3＝2.5213 n2＝1.80610 ν２＝40.95 r4＝∞（絞り） d4＝0.1005 r5＝3.2269 d5＝0.2511 n3＝1.51454 ν３＝54.69 r6＝−1.9257 d6＝0.0506 r7＝−2.8064 d7＝0.3415 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝−2.7808 d8＝0.1005 r9＝∞ d9＝0.7534 n5＝1.51633 ν５＝64.15 r10＝∞ d10＝0.2562 r11＝−3.4521 d11＝0.2500 n6＝1.84666 ν６＝23.78 r12＝1.0907 d12＝0.6529 n7＝1.51633 ν７＝64.15 r13＝−2.0553 d13＝0.3813 r14＝1.6451 d14＝0.5676 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r15＝∞ d15＝0.7534 n9＝1.54869 ν９＝45.55 r16＝∞ d16＝0.2009 n10＝1.51633 ν10＝64.15 r17＝∞ fF＝3.185,D1＝0.854,D2＝0.993 fI＝0.829,fn＝−1.179,fp＝1.339 fan＝−4.196,fap/fan＝−0.759,fap＝3.185 ただしr1,r2,…はレンズ各面の曲率半径、d1,d2,…は
各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n1,n2,…は各レンズ
の屈折率、ν1,ν2,…は各レンズのアッベ数である。
これら実施例中例えば第１図に示す実施例１等のよう
に明るさ絞りの前に正のパワーを有するレンズ群を配置
することによってコマ収差や倍率の色収差を良好に補正
することが出来るので望まい。
これは、対物レンズの絞りより前が負レンズのみで光
学的非対称になるのを緩和することが出来、下側コマが
正に補正出来るためである。又倍率の色収差を補正する
ためにも絞りの前に凸レンズを配置することが有利であ
る。
又実施例６乃至実施例13は、後群がほぼアフォーカル
になっている部分を含んでいる。ここで後群中のアフォ
ーカルの部分とは、入射する主光線が光軸とほぼ平行で
それが射出する時も光軸とほぼ平行になる部分を云う。
例えば実施例６（第６図）においては、レンズLAとレン
ズLBの間で主光線が光軸とほぼ平行（約15゜）となり、
フイールドレンズLFを射出した後に再び光軸と平行にな
っており、ここでアフォーカルな光学系とはレンズLBと
レンズLFによって構成される部分である。
上記実施例では、像面での主光線の傾角は４゜以下で
あり、光軸とほぼ平行となっているが、その他主光線の
傾角が18゜以下の部分を含んでおり、ほぼアフォーカル
な部分を含んでいる。このようにすることによって、例
えば赤外カットフイルターのような干渉フイルターを挿
入した場合でも像高による干渉フイルターへの光線の入
射角の変化が小さくなり、画面上で色むらを除去するこ
とが出来る。
また上記の実施例６乃至実施例13は、下記の条件
（７）を満足するように構成している。
（７） fap/fan＜−0.1 ここでfap,fanは夫々アフォーカル系の正パワーを持
つ群および負のパワーを持つ群の焦点距離である。
条件（７）は一般にアフォーカル比と呼ばれるものを
規定したもので、この値が０に近づくと後群への光線を
入射角度が大きくなり、前群と後群の間に挿入したフイ
ルターへの入射角度も大になる。そのため入射角度の変
化によって特性の変わりやすいフイルターは、配置出来
なくなる。一方上記のアフォーカル比の絶対値が大きく
なると、後群への入射光線が下がり、光学系の細径化に
とっては都合が良く、逆に、上記アフォーカル比が−0.
1よりも０に近づくとレンズの径が大きくなり内視鏡の
先端に入らなくなる。
また下記の条件（８）を満足することが望ましい 。
（８） −40f＜fan＜−0.2f これは、後群をほぼアフォーカルに保った状態で、|f
n|が大になると光学系の全長が長くなる傾向になり、−
40f＞fanになると対物レンズが内視鏡の先端に入らなく
なる。一方fanのパワーが強すぎfan＞−0.2fになると収
差補正がむずかしくなる。
又次に述べるようにすべての実施例は、撮像素子への
入射角が角像高に対してほぼ０になっている。
実施例1,2は、フイールドレンズが撮像素子と一体化
されていない場合で、撮像素子を所定の位置におくため
に組立時に光学系と撮像素子の間の距離を調整しても主
光線の撮像素子への入射角度が変わらず、画角の変動も
少ない。
実施例3,4,5は、フイールドレンズが撮像素子と一体
化しているので、その分全長を短く出来る。
実施例3,12,13は、側視もしくは斜視用としても用い
ることのできるレンズ系である。つまり絞りの前側に配
置された平行平面のかわりにダハプリズムのような視野
方向変換プリズムを用いればよい。これら実施例のうち
実施例12,13は、後群にほぼアフォーカルの部分を含ん
だ例である。
実施例６は、後群をほぼアフォーカルにした直視用の
レンズ系である。
実施例７は、レンズ枚数を少なくしたので、絞りと絞
りの後の凸レンズとの間隔を離して光線が光軸と平行に
近くなるようにしている。
実施例８は、絞りの前側の凸レンズを接合レンズにし
て倍率の色収差を補正している。
実施例９は、絞り後方の凸レンズを接合レンズにして
コマ収差を補正している。
実施例10は、後群の凹レンズを接合レンズにしてこの
レンズの加工性を良くしている。
実施例11は、フイルターを二つに分割し、その前側を
吸収フイルター又後側を干渉フイルターにして全長を短
くし、フイールドレンズとその後のフイルターとの間に
ピント調整間隔を設けることによってピント出し時の画
角の変動を少なくしたことを特徴としている。
以上述べた実施例１乃至実施例13は、夫々第１図乃至
第13図に示す通りのレンズ構成のレンズ系である。
これらレンズ系においてレンズ系内に設置された平行
平面板は、物体側から順に固体撮像子において赤外線長
域の光をカットするための赤外カットフイルターおよび
モザイク式の固体撮像素子を用いた場合のモアレ防止用
の光学的ローパスフイルターである。ここで赤外カット
フイルターは、干渉フイルターでも吸収フイルターでも
よい。又吸収フイルターにコーティングをほどこしたも
のでもよい。更に通常観測波長以外の光をカットするた
めのカットフイルターでもよい。
また光学的ローパスフイルターと光学フイルターの位
置は逆にしてもよく、各々のフイルターを組合わせたも
のを配置してもよい。
また像高の変化にともない撮像素子への主光線の入射
角がわずかではあるが変化するので、フイールドレンズ
を例えば主光線の屈折力が像高の増加にともなって徐々
に弱くなるような形状の非球面レンズに構成し、主光線
傾角の変化を抑えるようにしてもよい。これら実施例で
は例えば第１図のようにカラーモザイクフイルターＭが
CCDの前に配置される。
尚以上の実施例の説明は、モザイク式固体撮像素子を
用いた場合について行なったが、通常のファイバースコ
ープや面順次式固体撮像素子やその他の撮像デバイスを
用いたものにも使用できる。
［発明の効果］ 本発明の光学系は、以上詳細に説明したように全長が
短く、外径が小で内視鏡用光学系として適したもので、
しかもモザイク式固体撮像素子組合わせた時も色シェー
ディングやモアレ等の発生を防ぎ良好な画像を得ること
が出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第13図は夫々本発明の実施例１乃至実施例13
の断面図、第14図は内視鏡光学系の断面図、第15図乃至
第27図は夫々実施例１乃至実施例13の収差曲線図であ
る。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】明るさ絞りを備えた結像レンズと、この結
    像レンズの像側に設けられたフィールドレンズと、この
    フィールドレンズより物体側に設けた光学フィルターと
    を備えた光学系で、前記光学系全体をフィルターを境に
    前群と後群とに分けた時該前群は少なくとも負レンズを
    含み、以下の条件を満足する内視鏡用光学系。 （１） fF＜10f （２） D1＞0.2f （３） 0.2f＜D2＜5f （４） f1＞0.3f （５） |fn|＜4f （６） 0.3f＜fp＜5f ただしfFはフィールドレンズの焦点距離、ｆは全系の焦
    点距離、D1は明るさ絞りとフィールドレンズの間の最大
    空気換算長、D2はフィードレンズから結像面までの空気
    換算長、f1は前記前群の焦点距離、fnは前群中に独立し
    て存在する負レンズの焦点距離、fpは前群中の前記負レ
    ンズを除いたレンズ系の焦点距離である。
  2. 【請求項２】前記後群中にほぼアフォーカルになってい
    る部分があり、このアフォーカルになってる部分が正の
    パワーの群と負のパワーの群を含んでいて、以下の条件
    を満足する請求項１の内視鏡用光学系。 （７） fap/fan＜−0.1 ただし、fap,fanは夫々アフォーカル系の正のパワーを
    持つ群および負のパワーを持つ群の焦点距離である。
  3. 【請求項３】更に以下の条件を満足する請求項２の内視
    鏡用光学系。 （８） −40f＜fan＜−0.2f
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