JP2628627B2 - 内視鏡用非球面対物レンズ - Google Patents

内視鏡用非球面対物レンズ

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JP2628627B2
JP2628627B2 JP60002064A JP206485A JP2628627B2 JP 2628627 B2 JP2628627 B2 JP 2628627B2 JP 60002064 A JP60002064 A JP 60002064A JP 206485 A JP206485 A JP 206485A JP 2628627 B2 JP2628627 B2 JP 2628627B2
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aspherical
aspheric
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公彦 西岡
菊美 東條
朗 横田
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内視鏡，硬性鏡に用いる対物レンズで、特
に広角で歪曲収差が少なく像面わん曲が良好に補正され
た対物レンズに関するものである。
従来技術 従来、内視鏡用対物レンズで、第１図に示すようなレ
トロフオーカスタイプのもの例えば特開昭49−121547号
公報に記載されたものが知られている。このレトロフオ
ーカスタイプの対物レンズは、絞りＳをはさんで物体側
に凹のレンズ群Ｉを、また像側に凸のレンズ群IIを配置
したものである。この対物レンズは、絞りＳより前に配
置した凹のレンズ群Ｉで主光線Ｐを強くまげて広角化を
可能にし、更に絞りＳより後方の凸のレンズ群IIにより
像面に入射する主光線Ｐが光軸に平行になるようにして
イメージガイドＧに光束が入射するようにしている。こ
のようにイメージガイドＧに垂直に光束を入射せしめる
ことによつてイメージガイドＧ内での光の損失を少なく
することが出来る。またこの対物レンズを硬性鏡に使用
する場合も、第２図に示すようにリレー系Ｒでの光の損
失を少なくするために主光線Ｐが像面Ｏ′に対して垂直
である必要がある。
このように、従来のレトロフオーカスタイプの内視鏡
対物レンズは、広角化と、像面に入射する主光線がこれ
に垂直であることとの、内視鏡対物レンズにとつて要求
される二つの要件を満足するものである。しかし負の歪
曲収差が大であると云う欠点がある。例えば第１図に示
す内視鏡対物レンズでは、半画角ω＝37゜のところでの
歪曲収差は、−21％である。このほか他の従来のレトロ
フオーカスタイプの内視鏡対物レンズの画角と歪曲収差
の関係は下記の表の通りであつて同様に負の歪曲収差が
大である。
このような負の歪曲収差を補正するためには、レンズ
系中に非球面を設けることが考えられる。そして非球面
を用いて歪曲収差と他の収差を補正した対物レンズの例
として特開昭57−173810号公報に記載されたものがあ
る。しかしこの対物レンズは画角が56゜とせまいにもか
かわらず歪曲収差は完全には補正されていない。
目的 本発明は、以上の事情に鑑みなされたものであつて、
広角で歪曲収差が少なく更に像面わん曲が良好に補正さ
れた内視鏡対物レンズを提供することを目的とするもの
である。
概要 本発明の内視鏡対物レンズは、例えば第10図に示す後
に述べる実施例１のようなレンズ構成つまり凹のレンズ
像Ｉ（前群）と凸のレンズ群II（後群）とにて構成され
これら両レンズ群の間でレンズ群IIの前側焦点位置付近
に絞りＳを配置したもので、前群Ｉ中の一つのレンズの
物体側の面（第１面）が、その曲率が光軸から離れるに
つれて徐徐に強くなる部分を含む面を有するか、第15図
に示す実施例６のように前群Ｉ中の一つのレンズの像側
の面（第２面）が、その曲率が光軸から難れるにつれて
徐々に弱くなるような面を有するかの少なくともいずれ
か一方の面を一つ以上有し、更に前記第15図のように後
群II中の一つのレンズの物体側の面（第６面）が、その
曲率が光軸から離れるにつれて徐々に弱くなる部分を含
む面を有するか、前記第10図に示すように後群IIの中の
一つのレンズの像側の面（第10図）がその曲率が光軸か
ら離れるにつれて、徐々に強くなるような面を有するか
の少なくともいずれか一方の面を一つ以上有するように
したものである。
次にこのような内視鏡対物レンズが歪曲収差と像面わ
ん曲の両方を十分に良好に補正し得ることについての理
由を説明する。
第１図に示すような構成の従来の内視鏡対物レンズが
負の強い歪曲収差を発生するのは、像側から主光線を逆
に追跡した時、像高の増大と共に主光線が絞りＳよりも
前の前群Ｉおよび絞りより後の後群IIによつて画角の広
がる方向に屈折されることにある。したがつて光軸から
離れるにつれて、主光線と屈折力が弱くなる非球面をレ
ンズ系中に設けることによつて強い負の歪曲収差を補正
することが出来る。
そのためには、絞りＳよりも前の前群Ｉ中の１枚のレ
ンズの物体側の面が第10図に示すよう光軸から離れるに
つれて面の曲率が強くなるような部分を含むようにする
か、あるいは第15図に示すように前群Ｉ中の１枚のレン
ズの像側の面が光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱
くなる部分を含むようにするか、あるいは後群IIの中の
１枚のレンズの物体側の面が第15図に示すように光軸か
ら離れるにつれて面の曲率が弱くなるような部分を含む
ようにするか、あるいは後群IIの中の１枚のレンズの像
側の面が第10図に示すように光軸から離れるにつれて面
の曲率が強くなるような部分を含むようにすればよい。
上記の光軸より離れるにつれて曲率が徐々に強なるよ
うな部分を含む面としては第３図，第４図に示すような
形状の非球面も有効である。尚曲率は符号も含めて考え
てその面のある点における接触円の中心が面の物体側に
あれば負、像側にあれば正とする。したがつて第３図の
例は符号も含めて曲率が光軸から離れるにつれて増大す
る（物体側に凹である負の曲率から物体側に凸である正
の曲率へ増大する）例であり、第４図の例は曲率が一度
増大した後に次に減少する例である。
第４図のような面においても歪曲収差が補正できるの
は、歪曲収差の収差曲率が第５図に示すようにうねりを
もつていても実用上さしつかえないことと、第４図の非
球面のうち周辺部分は下側光線は通つても主光線は通ら
ないので歪曲収差の補正には関係しないからである。
又レンズの像側の面の曲率が光軸から離れるにつれて
徐々に弱くなる部分を含む曲面の例としては第６図、第
７図の形状のものもある。
以上説明したように本発明の内視鏡対物レンズの前群
に設けられる非球面は、レンズの物体側の面に設けられ
た場合は第３図，第４図に示すような面等も含めて少な
くともその一部に曲率が徐々に強くなつて行く部分を含
む面であり、側像の面に設けられる場合は第６図、第７
図のような面等をも含め少なくともその一部に曲率が徐
々に弱くなつて行く部分を含む面である。そしてこの非
球面を少なくとも一つ含む対物レンズは歪曲収差を良好
に補正し得る。
歪曲収差のみを補正するのであれば、上述のような非
球面を絞りの片側だけに配置すればよい。しかしその場
合、第８図に示すように中間像高における子午像面わん
曲のふくらみが大きくなり、中間像高における画質が著
しく低下する。そこで前群Ｉと後群IIの両方に上述のよ
うな非球面を配置すると、前群Ｉに設けた非球面による
子午像面わん曲のふくらみの符号つまりマイナスと後群
IIに設けた非球面による子午像面わん曲のふくらみの符
号つまりプラスとが逆の符号であるために互いに打消し
合つて前記のふくらみをとることができる。
以上の理由によつて本発明によれば歪曲収差が少なく
更に像面わん曲が良好に補正された内視鏡対物レンズを
得ることが出来る。
次に歪曲収差を補正するために必要な非球面の形状に
ついて定量的に説明する。
一般に非球面は次の式（１）にて表わすことが出来
る。
ここでx,yは第９図に示すように光軸をｘ軸にとつて
像の方向を正方向にとりｙ軸を面と光軸との交点を原点
としてｘ軸に直交した方向にとつた座標での値、Ｃは光
軸近傍でこの非球面と接する円の曲率半径の逆数、Ｐは
非球面の形状をあらわすパラメーター、B,E,F,G…は夫
々２次,4次,6次,8次…の非球面係数である。
Ｐ＝１でB,E,F,G,…がすべて０の場合は上記式は球面
を表わす。
またザイデルの収差係数を次のように定義する。これ
は汎用レンズ設計プログラムACCOS−Ｖで用いられてい
るものと同じものである。
メリジオナル光線（＝０）に対して ΔＹ＝（SA3）３＋（CMA3）２ ＋｛３（AST3）＋（PTZ3）｝▲▼２＋（DIS3）３ ＋（SA5）５＋（CMA5）４＋（TOBSA）３ ２ ＋（ELCMA）２ ３＋｛５（AST5）＋（PTZ5）｝▲
▼４ ＋（DIS5）５＋（SA7）７ ……（２） サジタル光線（＝０）に対して ΔＺ＝（SA3）３＋｛（AST3）＋（PTZ3）｝２ ＋（SA5）５＋（SOBSA）３ ２ ＋｛（AST5）＋（PTZ5）｝４＋（SA7）７ ……（３） 上記の式（２）は、メリデイオナル光線に対して近軸
像点（収差がない時の像点）と実際の像点とのずれをΔ
Ｙとしたもので、は最大像高で規格化した像面におけ
る近軸主光線の入射位置、Ｈは瞳面における瞳径で規格
化したマージナル光線の入射位置である。またSA3,SA5,
SA7は夫々３次,5次,7次の球面収差、CMA3,CMA5は夫々３
次,5次のタンジエンシヤルコマ、AST3,AST5は夫々３次,
5次の非点収差、PTZ3,PTZ5は夫々３次,5次のペツツバー
ル和、DIS3,DIS5は３次,5次の歪曲収差、TOBSAは５次の
斜方向のタンジエンシヤル球面収差、ELCMAは５次の楕
円コマ、SOBSAは５次の斜方向のサジタル球面収差であ
る。
レンズ中に非球面を設けたことによつて子午像面わん
曲のふくらみが生ずるのは、非球面の球面からのずれに
よるもので、前記ザイデル収差係数の式（２），（３）
において３次の非点収差係数Ａの値の５次の非点収差係
数に対する比率が球面に比べて大きいことによるもので
ある。したがつて前群Ｉ中に設けられた非球面で生じた
非点収差を後群II中に設けた非球面で打ち消さなければ
ならない。
すなわち前群中の各面のうちｉ番目の面に設けた非球
面の球面からのずれによつて生ずる非点収差係数ＡをA
Fi,後群中の第ｊ番目の面に設けた非球面の球面からの
ずれによつて生ずる非点収差係数をARjとする時、 とおけば AFR＝AF＋AR （６） のAFRの値を０に近くする必要がある。
あるいはこれを別の表わし方をすると次の式（７），
（８）のように示すことが出来る。
AF・AR＜０ （７） かつ |AF/AR|≒１ …（８） この式（７），（８）で示す値を第10図に示すレンズ
系を例にして求めてみると次の通りである。
AF＝−0.01847 AR＝0.0294 |AF/AR|＝−0.62823 後に示す実施例からもわかるように|AF/AR|の値は、
実用的には１からはずれても収差は充分補正でき、次の
式（９）にて表わされる範囲であれば許される。
0.01|AF/AR|＜10 （９） つまり式（７），式（９）を満足するように非球面の
形状を決定すれば、像面わん曲も良好に補正された歪曲
収差の少ない内視鏡対物レンズを得ることが出来る。
尚第ｉ番目の面の非球面の球面からのずれによつて生
ずる３次の収差係数を対物レンズのFNOで割ったものをA
iとすると、非球面が式（１）で表され且つＢ＝０、Ｐ
＝１の場合には、Aiは次の式（10）にて表わされる。
Ai＝8h2 ah2 b・Ｅ（Ni−Ni+1） （10） ただしha,hbは夫々第ｉ番目の面における近軸光線お
よび近軸主光線の光線高、Ｅは第ｉ番目の面の４次の非
球面係数、NiおよびNi+1は夫々第ｉ番目の面の物体側お
よび像側の媒質の屈折率である。
なお、非球面は二つのレンズの接合面に設けてもよ
く、その場合は屈折率の低い側を空気側とみなせば非球
面の形状は前述のようにして決められ本発明の目的にか
なう非球面になし得る。
一般に歪曲収差は、主光線の光線高の高い面で発生が
大である。したがつて非球面は主光線の光線高が高い面
に設けることが歪曲収差の補正にとつて望ましい。つま
り絞りからはなれた面たとえば第１レンズの近傍あるい
は最終レンズの近傍の面に用いるのがよい。
非球面の製作についてはプラステイツクあるいはガラ
スのモールドがコストの面から好ましい。特にガラスモ
ールドは耐薬品性等においてプラスチツクモールドより
すぐれており望ましい。
〔実施例〕
次に本発明の内視鏡の対物レンズの各実施例を示す。
実施例１ r1＝6.1180（非球面） d1＝0.5298 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝0.6522 d2＝0.8609 r3＝∞（絞り） d3＝0.1987 r4＝−5.6100 d4＝1.1921 n2＝1.58913 ν２＝61.11 r5＝−1.4817 d5＝0.1325 r6＝197.8841 d6＝1.1921 n3＝1.58913 ν３＝61.11 r7＝−4.2546 d7＝0.1325 r8＝2.4509 d8＝1.9868 n4＝1.61800 ν４＝63.38 r9＝−2.4826 d9＝0.4503 n5＝1.84666 ν５＝23.90 r10＝−50.0313（非球面） d10＝0.2181 r11＝2.5823 d11＝1.0680 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r12＝∞ ｆ＝1,2ω＝105.004゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.58449×10-1, Ｆ＝−0.20633×10-2 第10面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.49349×10-1, Ｆ＝0.11654×10-1 AF＝−0.01847 f1＝−1.462 AR＝0.0294 D1＝1.06 AF/AR＝−0.62823 実施例２ r1＝6.3984（非球面） d1＝0.5595 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝0.6778 d2＝0.9092 r3＝∞（絞り） d3＝0.2098 r4＝−5.5166 d4＝1.2588 n2＝1.58913 ν２＝61.11 r5＝−1.5634 d5＝0.1399 r6＝29.9814 d6＝1.2588 n3＝1.58913 ν３＝61.11 r7＝−4.3416 d7＝0.1399 r8＝2.8491 d8＝2.0980 n4＝1.61800 ν４＝63.38 r9＝−2.3590 d9＝0.4755 n5＝1.84666 ν５＝23.90 r10＝−148.8749 d10＝0.2114 r11＝1.7587（非球面） d11＝1.1277 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r12＝∞ ｆ＝1,2ω＝119.986゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.35094×10-1 Ｆ＝−0.35734×10-2 第11面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.11938 Ｆ＝0.11557×10-2 AF＝−0.01539 f1＝−1.519 AR＝0.04461 D1＝1.119 AF/AR＝−0.34499 実施例３ r1＝4.2490（非球面） d1＝0.4310 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝0.5336 d2＝0.7004 r3＝∞（絞り） d3＝0.1616 r4＝−5.1135 d4＝0.9698 n2＝1.58913 ν２＝61.11 r5＝−1.1946 d5＝0.1078 r6＝431.8244 d6＝0.9698 n3＝1.58913 ν３＝61.11 r7＝−3.3672 d7＝0.1078 r8＝2.4551 d8＝1.6164 n4＝1.61800 ν４＝63.38 r9＝−1.6551 d9＝0.3664 n5＝1.84666 ν５＝23.90 r10＝10.7060（非球面） d10＝0.3668 r11＝1.7661 d11＝1.0237 n6＝1.51633 ν６＝64.15 r12＝∞ ｆ＝1,2ω＝104.908゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.38819×10-1 Ｆ＝−0.23123×10-2 第10面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.42299×10-1 Ｆ＝−0.15892×10-1 AF＝−0.00364 f1＝−1.231 AR＝0.00995 D1＝0.862 AF/AR＝−0.36583 実施例４ r1＝6.8768（非球面） d1＝0.7795 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝1.9045 d2＝4.2438 r3＝∞（絞り） d3＝0.6058 r4＝−18.3568 d4＝0.8762 n2＝1.69680 ν２＝55.52 r5＝−3.5516 d5＝0.3341 r6＝2.4922 d6＝1.5367 n3＝1.64000 ν３＝60.09 r7＝−1.7814 d7＝0.4454 n4＝1.84666 ν４＝23.88 r8＝−3.4576（非球面） ｆ＝1,2ω＝95.0゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.63687×10-2 Ｆ＝−0.12992×10-3 第８面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.22882×10-1 Ｆ＝−0.38644×10-2 AF＝−0.00116 f1＝−3.22 AR＝0.01893 D1＝4.85 AF/AR＝−0.06128 実施例５ r1＝9.3756（非球面） d1＝0.8621 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝2.0517 d2＝4.8958 r3＝∞（絞り） d3＝0.8554 r4＝15.9800 d4＝0.9690 n2＝1.69680 ν２＝55.52 r5＝−5.9752 d5＝0.3695 r6＝3.4698 d6＝1.6374 n3＝1.64000 ν３＝60.09 r7＝−1.7857 d7＝0.4926 n4＝1.84666 ν４＝23.88 r8＝−2.9875（非球面） ｆ＝1,2ω＝94.424゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.41954×10-2 Ｆ＝−0.52825×10-4 第８面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.18885×10-1 Ｆ＝−0.24735×10-2 AF＝−0.00001 f1＝−3.148 AR＝0.00003 D1＝5.751 AF/AR＝−0.33333 実施例６ r1＝4.1406 d1＝0.8005 n1＝1.88300 ν１＝40.76 r2＝1.1345（非球面） d2＝4.1302 r3＝∞（絞り） d3＝0.3680 r4＝6.9159 d4＝0.8469 n2＝1.69680 ν２＝55.52 r5＝−4.1736 d5＝1.7075 r6＝2.8187（非球面） d6＝1.9723 n3＝1.64000 ν３＝60.09 r7＝−1.4348 d7＝0.5801 n4＝1.84666 ν４＝23.88 r8＝−4.0238 ｆ＝1,2ω＝66.482゜ 第２面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.92345×10-1 Ｆ＝−0.33387×10-1 第６面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.79246×10-2 Ｆ＝0.36822×10-2 AF＝−0.01433 f1＝−2.002 AR＝0.00246 D1＝4.498 AF/AR＝−5.8252 実施例７ r1＝∞（非球面） d1＝0.5725 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝∞（絞り） d2＝1.3991 n2＝1.80610 ν２＝40.95 r3＝−1.2000 d3＝0.5436 r4＝1.5780（非球面） d4＝1.2126 n3＝1.80610 ν３＝40.95 r5＝∞ ｆ＝1,2ω＝81.502゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.12374,F＝０ 第４面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.87329×10-1 Ｆ＝−0.18044×10-1 AF＝−0.00267 AR＝0.01139 AF/AR＝−0.23442 実施例８ r1＝16.1623（非球面） d1＝0.7273 n1＝1.49109 ν１＝57.00 r2＝1.6598 d2＝1.2510 r3＝19.6061 d3＝1.1736 n2＝1.78800 ν２＝47.43 r4＝1.9317 d4＝1.0628 r5＝∞（絞り） d5＝0.1119 r6＝14.1042 d6＝1.2096 n3＝1.58913 ν３＝60.97 r7＝−2.9033 d7＝0.6212 r8＝−17.7424 d8＝1.1115 n4＝1.58913 ν４＝60.97 r9＝−3.1102 d9＝0.1372 r10＝6.4185 d10＝2.1674 n5＝1.61800 ν５＝63.38 r11＝−2.2840 d11＝0.2467 n6＝1.84666 ν６＝23.90 r12＝−8.1806 d12＝0.6832 r13＝2.5389（非球面） d13＝2.5050 n7＝1.49109 ν７＝57.00 r14＝∞ ｆ＝1,2ω＝116.002゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.79514×10-2,F＝０ 第13面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.26623×10-1,F＝０ AF＝−0.01083 fF＝−1.251 AR＝0.03888 AF/AR＝−0.27855 実施例９ r1＝13.3333 d1＝0.7333 n1＝1.49109 ν１＝57.00 r2＝3.6471（非球面） d2＝1.0730 r3＝2240.3652 d3＝2.1988 n2＝1.78800 ν２＝47.43 r4＝1.2225 d4＝1.0494 r5＝∞（絞り） d5＝0.1241 r6＝−77.6317 d6＝1.2380 n3＝1.58913 ν３＝60.97 r7＝−1.9899 d7＝0.7377 r8＝−6.0607 d8＝1.3244 n4＝1.58913 ν４＝60.97 r9＝−2.7972 d9＝0.1333 r10＝4.3283 d10＝2.1067 n5＝1.61800 ν５＝63.38 r11＝−2.2200 d11＝0.4667 n6＝1.84666 ν６＝23.90 r12＝−16.4147 d12＝0.9325 r13＝2.0725（非球面） d13＝1.9851 n7＝1.49109 ν７＝57.00 r14＝∞ ｆ＝1,2ω＝115.9゜ 第２面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.11242×10-1,F＝０ 第13面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.54135×10-1,F＝０ AF＝−0.01753 fF＝−1.151 AR＝0.05767 AF/AR＝−0.30397 実施例10 r1＝5.8227（非球面） d1＝0.6155 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝1.7026 d2＝1.0434 r3＝2.3876 d3＝0.4505 n2＝1.78800 ν２＝47.43 r4＝0.9653 d4＝0.8366 r5＝∞（絞り） d5＝0.1222 r6＝−7.1626 d6＝1.1660 n3＝1.58913 ν３＝60.97 r7＝−1.5456 d7＝0.6796 r8＝−5.6290 d8＝1.1942 n4＝1.58913 ν４＝60.97 r9＝−2.7189 d9＝0.1287 r10＝3.5875 d10＝2.0335 n5＝1.61800 ν５＝63.38 r11＝−2.1429 d11＝0.3520 n6＝1.84666 ν６＝23.90 r12＝20.9041 d12＝0.5519 r13＝2.1991（非球面） d13＝2.2863 n7＝1.49109 ν７＝57.00 r14＝∞ ｆ＝1,2ω＝112.91゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.96277×10-2,F＝０ 第13面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝−0.32235×10-1,F＝０ AF＝−0.01292 fF＝−1.044 AR＝0.03088 AF/AR＝−0.41839 実施例11 r1＝∞（非球面） d1＝0.2681 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝1.0400 d2＝1.4189 r3＝2.1359 d3＝0.5362 n2＝1.59270 ν２＝35.29 r4＝−1.5405 d4＝0.2145 n3＝1.83400 ν３＝37.16 r5＝−3.9303 d5＝0.0536 r6＝∞（絞り） d6＝0.0536 r7＝3.1352 d7＝0.5898 n4＝1.62041 ν４＝60.27 r8＝−0.6278 d8＝0.2145 n5＝1.80518 ν５＝25.43 r9＝−1.2322 d9＝0.8609 r10＝−2.2697 d10＝0.2681 n6＝1.84666 ν６＝23.88 r11＝−1.9100（非球面） ｆ＝1,2ω＝100.0゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.39752×102 第11面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.25509 AF＝−0.00044,AR＝0.01371 AF/AR＝−0.03209,EF＝0.003975 EB＝0.25509,EB/EF＝64.17,f4＝10.608 実施例12 r1＝∞（非球面） d1＝0.2772 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝1.8565 d2＝1.5573 r3＝2.4166 d3＝0.5543 n2＝1.59270 ν２＝35.29 r4＝−2.1023 d4＝0.2217 n3＝1.83400 ν３＝37.16 r5＝−3.7245 d5＝0.0554 r6＝∞（絞り） d6＝0.0554 r7＝3.1854 d7＝0.6098 n4＝1.62041 ν４＝60.27 r8＝−0.6391 d8＝0.2217 n5＝1.80518 ν５＝25.43 r9＝−1.2642 d9＝0.8900 r10＝−1.7084 d10＝0.2772 n6＝1.84666 ν６＝23.88 r11＝−2.1791（非球面） ｆ＝1,2ω＝100.012゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.25013×10-1 第11面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.11723,F＝0.11906 AF＝−0.00283,AR＝0.00718 AF/AR＝−0.39415,EF＝0.02501 EB＝0.1172,EB/EF＝4.686,f4＝−12.795 実施例13 r1＝∞（非球面） d1＝0.2743 n1＝1.51633 ν１＝64.15 r2＝0.8373 d2＝1.5685 r3＝4.2174 d3＝0.5485 n2＝1.59270 ν２＝35.29 r4＝−10.5058 d4＝0.2194 n3＝1.83400 ν３＝37.16 r5＝−3.4706 d5＝0.0549 r6＝∞（絞り） d6＝0.0549 r7＝2.6304 d7＝0.6034 n4＝1.62041 ν４＝60.27 r8＝−0.7752 d8＝0.2194 n5＝1.80518 ν５＝25.43 r9＝−1.4995 d9＝0.8795 r10＝−2.2103 d10＝0.2743 n6＝1.84666 ν６＝23.88 r11＝−4.1560（非球面） ｆ＝1,2ω＝99.978゜ 第１面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.15461×10-1 Ｆ＝0.13610×10-2 第11面の非球面係数 Ｐ＝1,E＝0.14239,F＝0.19039 AF＝−0.00158,AR＝0.00701 AF/AR＝−0.22539,EF＝0.01546 EB＝0.1424,,EB/EF＝9.211,f4＝−5.961 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,…は各レンズのアツベ数、ｆは全系
の焦点距離である。尚非球面係数でデーター中に記載し
てないものは０である。
以上示した各実施例について更に詳細に説明する。
実施例１乃至実施例３は、夫々第10図乃至第12図に示
すレンズ構成のものである。つまりこれら実施例は負の
メニスカスレンズよりなる前群Ｉと正のメニスカスレン
ズと正のレンズと接合正レンズと正レンズよりなる後群
IIとより構成されている。そして絞りより前の負のメニ
スカスレンズ（物体側の面が非球面）と絞りより後の正
レンズ（実施例1,3が正の接合レンズの像側の面が又実
施例２は最も像側の正レンズの物体側の面が非球面）が
非球面レンズであるレトロフオーカスタイプの対物レン
ズである。
絞りより前の負レンズは、光線高を低くするために絞
りに近づけることが望ましいが、その場合必要な画角を
確保するためにはこの負レンズの焦点距離f1を小さくす
る必要がある。したがつてf1は次の式（11）を満足する
ことが望ましい。
|f1|＜2.5f （11） 又、光線高を低くしレンズを小型化するためには、こ
の負レンズの像側の面から後群IIの最も物体側の面まで
の距離Ｄは、次の式（12）を満足することが望ましい。
Ｄ＜1.8f （12） 上記の式（11），（12）を満足しない場合は広角化が
できなくなるか、内視鏡のレンズの外径が大になる。
この場合、|f1|の値が式（11）に示すように小さいた
めに、歪曲収差は前群Ｉの負レンズで著しく発生する。
この歪曲収差を非球面で除去するためには前群Ｉ又は後
群IIに設けた非球面を強い非球面にする必要があり、Ｐ
＝1,B＝０のとき前記非球面の非球面係数Ｅが次の式（1
3）を満足する必要がある。
|E|＞0.007/f3 （13） この式（13）を満足しないと歪曲収差の補正がむづか
しくなる。
尚倍率の色収差，球面収差，コマ収差を除去するため
には、後群II中に少なくとも１枚の凹レンズを含むこと
が好ましい。これら実施例では正の接合レンズの像側の
レンズが凹レンズである。
実施例４乃至実施例６は、第13図乃至第15図に示すレ
ンズ係で、前群Ｉは負のメニスカスレンズよりなり、後
群IIは正レンズと接合正レンズよりなつている。これら
実施例では前群Ｉの負レンズの物体側の面と後群IIの接
合レンズ（実施例4,5はその像側の面，実施例６は物体
側の面）に非球面を設けてある。後群IIには倍率の色収
差，球面収差，コマ収差を除去するために少なくとも１
枚の負レンズ（接合レンズの像側のレンズ）を含んでい
る。
これら実施例は、実施例１〜３に比較すると|f1|の値
は大きく、次の式（14）の範囲内になつている。
|f1|＞1.8f （14） これは前群Ｉの負レンズで発生する収差が少ないため
で、少ないレンズ枚数で済ませることが可能である。式
（14）を満足するようにした時、レンズ系の画角を大に
するためには、前群Ｉと後群IIの間隔Ｄは次の式（15）
を満足させる必要がある。
Ｄ＞1.5f （15） この式（15）を満足しないと画角が狭くなり内視鏡と
して使いにくくなる。或は負レンズのパワーが弱いため
にペツツバール和が大きくなり像面わん曲を補正するこ
とが出来ない。また歪曲収差を補正するためには、前群
Ｉおよび後群IIに設けられた非球面のうち少なくとも一
方が、次式（16）を満足する必要がある。
|E|＞0.001/f3 （16） この式（16）が満足されないと強い負の歪曲収差が残
り、内視鏡の対物レンズとして好ましくない。
実施例７は第16図に示すように正の接合レンズと正レ
ンズより構成され、絞りは接合面に設けられている。し
たがつて接合レンズの接合面より前がいわば前群Ｉに相
当し、接合面以後が後群IIに相当する。この実施例は第
１面が絞りより前の非球面で正レンズの物体側の面（第
４面）が絞りより後の非球面である。このように正レン
ズの物体側の面を非球面にしたのは、主光線の高さが高
いので歪曲収差，像面わん曲の除去が容易になるからで
ある。又歪曲収差を除去するためには、後群に設けた非
球面が次の式（17）を満足することが好ましい。
|E|＞0.001/f3 （17） 式（17）を満足しない時は、歪曲収差、像面わん曲の
除去が充分に行なえない。
実施例８乃至実施例10は夫々第17図乃至第19図に示す
通りのレンズ構成である。つまり前群Ｉが２枚の負レン
ズよりなり後群IIが２枚の正レンズと正の接合レンズと
正レンズよりなつている。これら実施例は、第１面と最
も像側の正レンズの物体側の面（第13図）とが非球面で
ある。又、後群IIには倍率の色収差，球面収差，非点収
差を除去するために少なくとも１枚の負レンズを含むこ
とが望ましく、これら実施例の接合レンズの像側のレン
ズがそれである。
絞りより前に配置された前群Ｉが２枚の負レンズより
なつているので、実施例１乃至実施例３に比較してより
広角化し得る。又、歪曲収差，コマ収差が少ない特徴を
有している。前群Ｉは、パワーを強くして絞り近づけて
配置しないと光線高が高くなりレンズ系全体が大型化し
てしまう。そのため前群Ｉの焦点距離fFは、次の式（1
8）を満足する範囲内にする必要がある。
|fF|＜1.8f （18） 上記式（18）を満足しないとレンズの外径が大きくな
るか、画角が狭くなるかの問題が発生する。
又、前群Ｉ又は後群II中に設けた非球面のうち少なく
とも一方が次の式（19）を満足する必要がある。
|E|＞0.001/f3 （19） この式（19）が満たされないと歪曲収差の補正が不充
分になり強い負の歪曲収差が残る。
実施例11乃至実施例13は、夫々第20図乃至第22図に示
すレンズ構成で絞りをはさんで前後に配置された二つの
正の接合レンズと最も物体側におかれた負レンズと最も
像側におかれたレンズとよりなつている。
絞りをはさんで配置された二つの凸群には球面収差を
除去するために負レンズを少なくとも含んでいることが
必要である。
第４群レンズ（最も像側のレンズ）は、負のパワーを
強くする程度曲収差を除去することができ好ましいが、
一方パワーが強くなると主光線の光軸に対する傾角が大
になるので、周辺光量が低下する。そのためこの第４群
レンズの焦点距離をf4とする時、f4の値が次の式（20）
又は式（21）を満足することが必要となる。
f4＞０でかつf4＞5f （20） f4＜０でかつ|f4|＞3f （21） 式（20）が満足されないと強い負の歪曲収差が残り、
一方（21）が満足されないと主光線の傾角が大になり周
辺光量が不足する。
また歪曲収差を良好に補正するためには、前群Ｉ又は
後群IIの少なくとも一方の非球面をその４次の非球面係
数Ｅが次の式（22）を満足する必要がある。
|E|＞0.001/f3 （22） この式（22）を満たさないと強い負の歪曲収差が残
る。
更に諸収差を一層良好に補正するためには、下記の式
（23）を満足することが望ましい。
|EB/EF|＞２ （23） ただしEFは前群Ｉに設けられた非球面の４次の係数、
EBは後群IIに設けられた非球面の４次の係数である。
この式（23）が満たされないと子午面方向の像面わん
曲が補正不足になる。また上側光線のコマ収差も補正不
足になる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したようにまた各実施例より明らかな
ように、本発明の内視鏡対物レンズは前群中と後群中に
非球面を設けることによつて広角で歪曲収差が少なく像
面わん曲の良好に補正されかつ小型なレンズ系である。
【図面の簡単な説明】
第１図，第２図は従来の内視鏡対物レンズ、第３図，第
４図はいずれも本発明の内視鏡対物レンズで用いられる
非球面レンズの一例を示す図、第５図は歪曲収差の一例
を示す図、第６図，第７図は本発明の対物レンズで用い
られる非球面レンズの他の例を示す図、第８図は絞りの
前又は後のいずれか一方にのみ非球面を設けたレンズ系
の像面わん曲の一例を示す図、第９図は非球面形状を表
わす式の座標系を示す図、第10図乃至第22図は夫々本発
明の実施例１乃至実施例13の断面図、第23図乃至第35図
は夫々本発明の実施例１乃至実施例13の収差曲線図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭39−137916（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】絞りを間に挟んで、その前側に配置された
    負レンズを含む全体として負のパワーの前群と、前記絞
    りの後側に配置された少なくとも１枚のレンズを含む全
    体として正のパワーの後群より成り、 前記前群中に物体側の面が物体側に凸面を向け光軸から
    離れるにつれて曲率が徐々に強くなる部分を含んでいる
    非球面であるレンズあるいは像側の面が像側に凹面を向
    け光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱くなる部分を
    含んでいる非球面であるレンズのうち少なくとも一方を
    一つ以上含んでおり、 かつ前記後群中に光軸から離れるにつれて負のパワーが
    強くなるあるいは正のパワーが弱くなるような非球面を
    少なくとも一つ以上含んでいて、前記前群中の非球面と
    前記後群中の非球面を ｘ＝｛Cy2/（１＋（１−PC2y2）1/2）｝＋By2＋Ey4 ＋Fy6＋Gy8＋…… で表わすとき、次の各条件を満足する内視鏡用非球面対
    物レンズ。 AF・AR＜０ 0.01＜|AF/AR|＜10 |f1|＜2.5f |E|＞0.007/f3 ただし、AFは前記前群中の非球面の非点収差係数の和、
    ARは前記後群中の非球面の非点収差係数の和、f1は前群
    中の負レンズの焦点距離、Ｅは非球面の４次の非球面係
    数、ｆは全系の焦点距離、ｘとｙは光軸をｘ軸にとって
    像の方向を正方向にとりｙ軸を面と光軸との交点を原点
    としてｘ軸に直交した方向にとった座標での値、Ｃは光
    軸近傍でこの非球面と接する円の曲率半径の逆数、Ｐは
    非球面の形状をあらわすパラメーター、B,E,F,G……は
    夫々２次,4次,6次,8次……の非球面係数である。
  2. 【請求項２】絞りを間に挟んで、その前側に配置された
    負レンズを含む全体として負のパワーの前群と、前記絞
    りの後側に配置された少なくとも１枚のレンズを含む全
    体として正のパワーの後群より成り、 前記前群中に物体側の面が物体側に凸面を向け光軸から
    離れるにつれて曲率が徐々に強くなる部分を含んでいる
    非球面であるレンズあるいは像側の面が像側に凹面を向
    け光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱くなる部分を
    含んでいる非球面であるレンズのうち少なくとも一方を
    一つ以上含んでおり、 かつ前記後群中に光軸から離れるにつれて負のパワーが
    強くなるあるいは正のパワーが弱くなるような非球面を
    少なくとも一つ以上含んでいて、前記前群中の非球面と
    前記後群中の非球面を ｘ＝｛Cy2/（１＋（１−PC2y2）1/2）｝＋By2＋Ey4 ＋Fy6＋Gy8＋…… で表わすとき、次の各条件を満足する内視鏡用非球面対
    物レンズ。 AF・AR＜０ 0.01＜|AF/AR|＜10 |f1|＞1.8f Ｄ＞1.5f |E|＞0.001/f3 ただし、AFは前記前群中の非球面の非点収差係数の和、
    ARは前記後群中の非球面の非点収差係数の和、f1は前群
    中の負レンズの焦点距離、Ｄは前群の負のレンズの像側
    の面から後群の最も物体側の面までの距離、Ｅは非球面
    の４次の非球面係数、ｆは全系の焦点距離、ｘとｙは光
    軸をｘ軸にとって像の方向を正方向にとりｙ軸を面と光
    軸との交点を原点としてｘ軸に直交した方向にとった座
    標での値、Ｃは光軸近傍でこの非球面と接する円の曲率
    半径の逆数、Ｐは非球面の形状をあらわすパラメータ
    ー、B,E,F,G……は夫々２次,4次,6次,8次……の非球面
    係数である。
  3. 【請求項３】絞りを間に挟んで、その前側に配置され物
    体側に非球面を有する光学素子から成る全体として負の
    パワーの前群と、前記絞りの後側に配置された複数の正
    レンズを含み該複数の正レンズの少なくとも１枚の物体
    側に非球面を有する全体として正のパワーの後群より成
    り、 前記前群中に物体側の面が物体側に凸面を向け光軸から
    離れるにつれて曲率が徐々に強くなる部分を含んでいる
    非球面であるレンズあるいは像側の面が像側に凹面を向
    け光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱くなる部分を
    含んでいる非球面であるレンズのうち少なくとも一方を
    一つ以上含んでおり、 かつ前記後群中に光軸から離れるにつれて負のパワーが
    強くなるあるいは正のパワーが弱くなるような非球面を
    少なくとも一つ以上含んでいて、前記前群中の非球面と
    前記後群中の非球面を ｘ＝｛Cy2/（１＋（１−PC2y2）1/2）｝＋By2＋Ey4 ＋Fy6＋Gy8＋…… で表わすとき、次の各条件を満足する内視鏡用非球面対
    物レンズ。 AF・AR＜０ 0.01＜|AF/AR|＜10 |E|＞0.001/f3 ただし、AFは前記前群中の非球面の非点収差係数の和、
    ARは前記後群中の非球面の非点収差係数の和、Ｅは非球
    面の４次の非球面係数、ｆは全系の焦点距離、ｘとｙは
    光軸をｘ軸にとって像の方向を正方向にとりｙ軸を面と
    光軸との交点を原点としてｘ軸に直交した方向にとった
    座標での値、Ｃは光軸近傍でこの非球面と接する円の曲
    率半径の逆数、Ｐは非球面の形状をあらわすパラメータ
    ー、B,E,F,G……は夫々２次,4次,6次,8次……の非球面
    係数である。
  4. 【請求項４】絞りを間に挟んで、その前側に配置された
    像側に凹面を有する複数の負レンズを含む全体として負
    のパワーの前群と、前記絞りの後側に配置された少なく
    とも１枚の正レンズを含む全体として正のパワーの後群
    より成り、 前記前群中に物体側の面が物体側に凸面を向け光軸から
    離れるにつれて曲率が徐々に強くなる部分を含んでいる
    非球面であるレンズあるいは像側の面が像側に凹面を向
    け光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱くなる部分を
    含んでいる非球面であるレンズのうち少なくとも一方を
    一つ以上含んでおり、 かつ前記後群中に光軸から離れるにつれて負のパワーが
    強くなるあるいは正のパワーが弱くなるような非球面を
    少なくとも一つ以上含んでいて、前記前群中の非球面と
    前記後群中の非球面を ｘ＝｛Cy2/（１＋（１−PC2y2）1/2）｝＋By2＋Ey4 ＋Fy6＋Gy8＋…… で表わすとき、次の各条件を満足する内視鏡用非球面対
    物レンズ。 AF・AR＜０ 0.01＜|AF/AR|＜10 |fF|＜1.8f |E|＞0.001/f3 ただし、AFは前記前群中の非球面の非点収差係数の和、
    ARは前記後群中の非球面の非点収差係数の和、fFは前群
    の焦点距離、Ｅは非球面の４次の非球面係数、ｆは全系
    の焦点距離、ｘとｙは光軸をｘ軸にとって像の方向を正
    方向にとりｙ軸を面と光軸との交点を原点としてｘ軸に
    直交した方向にとった座標での値、Ｃは光軸近傍でこの
    非球面と接する円の曲率半径の逆数、Ｐは非球面の形状
    をあらわすパラメーター、B,E,F,G……は夫々２次,4次,
    6次,8次……の非球面係数である。
  5. 【請求項５】絞りを間に挟んで、その前側に配置された
    像側に凹面を有する負レンズと正レンズとを含む全体と
    して負のパワーの前群と、接合正レンズと像側に凸のメ
    ニスカスレンズを含む全体として正のパワーの後群より
    なり、 前記前群中に物体側の面が物体側に凸面を向け光軸から
    離れるにつれて曲率が徐々に強くなる部分を含んでいる
    非球面であるレンズあるいは像側の面が像側に凹面を向
    け光軸から離れるにつれて曲率が徐々に弱くなる部分を
    含んでいる非球面であるレンズのうち少なくとも一方を
    一つ以上含んでおり、 かつ前記後群中に光軸から離れるにつれて負のパワーが
    強くなるあるいは正のパワーが弱くなるような非球面を
    少なくとも一つ以上含んでいて、前記前群中の非球面と
    前記後群中の非球面を ｘ＝｛Cy2/（１＋（１−PC2y2）1/2）｝＋By2＋Ey4 ＋Fy6＋Gy8＋…… で表わすとき、次の各条件を満足する内視鏡用非球面対
    物レンズ。 AF・AR＜０ 0.01＜|AF/AR|＜10 f4＞5f 又は f4＜−3f |E|＞0.001/f3 |EB/EF|＞２ ただし、AFは前記前群中の非球面の非点収差係数の和、
    ARは前記後群中の非球面の非点収差係数の和、f4後群の
    メニスカスレンズの焦点距離、EFは前群に設けられた非
    球面の４次の非球面係数、EBは後群に設けられた非球面
    の４次の非球面係数、ｆは全系の焦点距離、ｘとｙは光
    軸をｘ軸にとって像の方向を正方向にとりｙ軸を面と光
    軸との交点を原点としてｘ軸に直交した方向にとった座
    標での値、Ｃは光軸近傍でこの非球面と接する円の曲率
    半径の逆数、Ｐは非球面の形状をあらわすパラメータ
    ー、B,E,F,G……は夫々２次,4次,6次,8次……の非球面
    係数である。
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