JP2639963B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents

内視鏡対物レンズ

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JP2639963B2 JP63098164A JP9816488A JP2639963B2 JP 2639963 B2 JP2639963 B2 JP 2639963B2 JP 63098164 A JP63098164 A JP 63098164A JP 9816488 A JP9816488 A JP 9816488A JP 2639963 B2 JP2639963 B2 JP 2639963B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内視鏡対物レンズで、特に管内の観察等に用
いられる内視鏡対物レンズに関するものである。
［従来の技術］ 水道管の内部やエンジンの内部等の管状体の内壁面を
観察するために用いられる内視鏡においては、対物レン
ズの正面には何も存在せず被観察部分である管の内壁面
は、対物レンズの側方に延在している。そのために対物
レンズとしては画角の非常に広いものが必要となる。
しかしながら、画角の広い内視鏡対物レンズは、焦点
距離が極めて短くなってしまうために、バックフォーカ
スを長くとることがむずかしい。そのために内視鏡の先
端部に対物レンズと固体撮像素子とを配置して物体像を
ビデオ信号に変換して観察するいわゆるビデオスコープ
を実現することが困難であった。その理由は、ビデオス
コープにおいては固体撮像素子が比較的大きいために、
これを対物レンズの光軸に垂直に配置すると、内視鏡の
先端部が著しく太くなってしまう。これを防ぐために、
固体撮像素子を対物レンズの光軸に対して平行に又は傾
斜して配置した構成にしている。このような構成にする
ためには、対物レンズと撮像素子との間に光路を曲げる
ためのプリズム等を配置する必要があり、バックフォー
カスの短い対物レンズでは、このプリズム等を入れるス
ペースを確保することが出来ない。
また対物レンズにおいて画角が大になると、歪曲収差
や画像わん曲等が増大し、画角が劣化する。特に歪曲収
差は、物体の形状を歪ませるために、管内壁面の傷の大
きさを正確に知る等の要求に答えるためには充分に補正
する必要がある。
従来の内視鏡対物レンズとして、特開昭61−162021号
公報に記載されたものがある。この対物レンズは、非球
面を導入することによって歪曲収差を補正しており、画
角が非常に広いにも拘らず、視野の中心も周辺も物体の
形状，大きさを正しく知ることが出来る。
［発明が解決しようとする課題］ 前記従来例は、バックフォーカスを長くすると云う問
題点は解決されておらず、この従来の対物レンズを用い
て細い径のビデオスコープを実現することは困難であ
る。
本発明の目的は、画角が広くしかもバックフォーカス
の長い内視鏡対物レンズを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の内視鏡対物レンズは、負の屈折力を有する前
群と、正の屈折力を有する後群と、明るさ絞りとを備え
た内視鏡対物レンズにおいて、前記前群の最も物体側
に、負のレンズ成分を配置し、前記後群の最も像側のレ
ンズ成分と像位置との間に光軸を屈曲させる反射作用面
を有するプリズム部材を配置し、更に次の条件（１），
（２）を満足するものである。
（１） −3.8f＜f1＜−0.4f （２） 2f＜f2＜30f ただし、f1,f2は夫々前群，後群の焦点距離、ｆは全
系の焦点距離である。
前記の構成の対物レンズで前群，後群を薄肉レンズで
近似し後群から像面までの距離をSK、後群の結像倍率を
β２とすると、次の関係が成立つ。
SK＝f2（１−β２） ｆ＝f1β２ 上の関係式から、SKを大にするためには、f2を大きく
することと、｜β2|を大きくすることが必要である。し
たがって3.7f＜f2なる関係を満足する必要がある。これ
よりもf2が小さくなり、条件（２）の下限をこえるとバ
ックフォーカスを充分にとることが出来ない。一方f2が
大きくなると後群の屈折力が弱くなるために対物レンズ
全景が長くなり内視鏡の先端部に入らなくなる。そのた
め条件（２）のようにf2＜30fが必要である。つまり条
件（２）の上限をこえると対物レンズが内視鏡先端部に
入らなくなり好ましくない。
次に｜β2|を大きくすると、ｆ＝f1β２の関係から｜
β1|は必然的に小さくなる。このように|f1|が小になっ
て負の成分の屈折力が強くなりすぎると、ペッツバール
和が負の値になり像面が正の側にわん曲する。そのため
にf1＜−0.4fにする必要がある。ここで条件（１）の上
限をこえると像面わん曲を良好に補正し得なくなる。ま
たバックフォーカスを長くするためには、前述のように
|f1|は小さい方がよく、−3.8f＜f1とする必要がある。
f1がこれ以下の値であるとつまり条件（１）の下限をこ
えるとバックフォーカスを充分に確保出来なくなる。
［実施例］ 次に本発明の内視鏡対物レンズの各実施例を示す。
実施例１ ｆ＝１ F/4.7 ２ω＝146.5゜ r1＝∞（非球面） d1＝0.5151 n1＝1.80610 ν１＝40.95 r2＝1.5480 d2＝1.0947 r3＝−32.0618 d3＝0.2382 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝1.9176 d4＝0.4829 r5＝−40.3883 d5＝0.5473 n3＝1.72000 ν３＝41.98 r6＝−3.8023 d6＝0.2640 r7＝−8.3419 d7＝0.3220 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝3.2531 d8＝0.9723 n5＝1.64769 ν５＝33.80 r9＝−2.7882 d9＝0.4572 r10＝−11.0959 d10＝0.5023 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝1.6864 d11＝0.7727 n7＝1.61293 ν７＝37.00 r12＝−3.6716 d12＝0.1159 r13＝−29.0264 d13＝0.8564 n8＝1.51742 ν８＝52.41 r14＝−1.2260 d14＝0.3091 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r15＝−1.6085 d15＝0.2576 r16＝∞（絞り） d16＝0.3735 r17＝−1.6954 d17＝0.2704 n10＝1.77250 ν10＝49.66 r18＝1.4205 d18＝0.9659 n11＝1.67270 ν11＝32.10 r19＝−9.1777 d19＝0.5924 r20＝−4.3535 d20＝0.9015 n12＝1.56384 ν12＝60.69 r21＝−2.0509 d21＝0.1288 r22＝∞ d22＝0.3220 n13＝1.51633 ν13＝64.15 r23＝∞ d23＝0.7727 r24＝9.8802 d24＝0.9015 n14＝1.53256 ν14＝45.91 r25＝−2.3117 d25＝0.3220 n15＝1.84666 ν15＝23.78 r26＝−3.8751 d26＝0.0644 r27＝4.5422 d27＝1.0174 n16＝1.72916 ν16＝54.68 r28＝−4.5422 d28＝0.3220 n17＝1.72825 ν17＝28.46 r29＝3.1314 d29＝0.9530 r30＝∞ d30＝1.6549 n18＝1.54869 ν18＝45.55 r31＝∞ d31＝0.9659 n19＝1.51633 ν19＝64.15 r32＝∞ d32＝4.9697 n20＝1.69500 ν20＝42.16 r33＝∞ d33＝0.0013 r34＝∞ d34＝0.6967 n21＝1.69500 ν21＝42.16 r35＝∞ d35＝0.0010 r36＝∞ d36＝0.3220 n22＝1.51633 ν22＝64.15 r37＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝1.0000,A2＝0.47340×10-1 A4＝0.28486×10-2,A6＝0.13830×10-4 実施例２ ｆ＝１ F/4.7 ２ω＝145.8゜ r1＝∞（非球面） d1＝0.5115 n1＝1.80610 ν１＝40.95 r2＝1.5371 d2＝1.0870 r3＝−31.8363 d3＝0.2366 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝1.9041 d4＝0.4795 r5＝−40.1042 d5＝0.5435 n3＝1.72000 ν３＝41.98 r6＝−3.7756 d6＝0.2621 r7＝−8.2832 d7＝0.3197 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝3.2302 d8＝0.9655 n5＝1.64769 ν５＝33.80 r9＝−2.7685 d9＝0.4540 r10＝−11.0179 d10＝0.4987 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝1.6764 d11＝0.7673 n7＝1.61293 ν７＝37.00 r12＝−3.6458 d12＝0.1151 r13＝−28.8223 d13＝0.8504 n8＝1.51742 ν８＝52.41 r14＝−1.2174 d14＝0.3069 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r15＝−1.5972 d15＝0.2558 r16＝∞（絞り） d16＝0.3708 r17＝−1.6835 d17＝0.2685 n10＝1.77250 ν10＝49.66 r18＝1.4105 d18＝0.9591 n11＝1.67270 ν11＝32.10 r19＝−9.1132 d19＝0.5882 r20＝−4.3229 d20＝0.8951 n12＝1.56384 ν12＝60.69 r21＝−2.0426（非球面） d21＝0.1279 r22＝∞ d22＝0.3197 n13＝1.51633 ν13＝64.15 r23＝∞ d23＝0.7673 r24＝9.8107 d24＝0.8951 n14＝1.53256 ν14＝45.91 r25＝−2.2954 d25＝0.3197 n15＝1.84666 ν15＝23.78 r26＝−3.8778 d26＝0.0639 r27＝4.5102 d27＝1.0102 n16＝1.72916 ν16＝54.68 r28＝−4.5102 d28＝0.3197 n17＝1.72825 ν17＝28.46 r29＝3.1093 d29＝0.9463 r30＝∞ d30＝1.6432 n18＝1.54869 ν18＝45.55 r31＝∞ d31＝0.9591 n19＝1.51633 ν19＝64.15 r32＝∞ d32＝4.9348 n20＝1.69500 ν20＝42.16 r33＝∞ d33＝0.0013 r34＝∞ d34＝0.6918 n21＝1.69500 ν21＝42.16 r35＝∞ d35＝0.0010 r36＝∞ d36＝0.3197 n22＝1.51633 ν22＝64.15 r37＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝1.0000,A2＝0.47675×10-1 A4＝0.29096×10-2,A6＝0.14326×10-4 （第21面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝−0.11610×10-2 A6＝0.21893×10-2,A8＝−0.12008×10-2 実施例３ ｆ＝１ F/4.4 ２ω＝146.4゜ r1＝∞（非球面） d1＝0.4937 n1＝1.80610 ν１＝40.95 r2＝1.5629 d2＝1.1256 r3＝−8.5863 d3＝0.1802 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝4.5944 d4＝0.4995 r5＝11.7043 d5＝0.5609 n3＝1.72000 ν３＝41.98 r6＝−6.6151 d6＝0.2750 r7＝−4.1044 d7＝0.3246 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝3.4956 d8＝1.0251 n5＝1.64769 ν５＝33.80 r9＝−3.0565 d9＝0.4506 r10＝−5.0551 d10＝0.4573 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝1.7793 d11＝0.7863 n7＝1.61293 ν７＝37.00 r12＝−7.3603 d12＝0.0724 r13＝4.0732 d13＝0.8412 n8＝1.51742 ν８＝52.41 r14＝−1.2464 d14＝0.2909 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r15＝−1.7144 d15＝0.3487 r16＝∞（絞り） d16＝0.2796 r17＝−1.6877 d17＝0.2167 n10＝1.77250 ν10＝49.66 r18＝−2.8333 d18＝0.9836 n11＝1.67270 ν11＝32.10 r19＝−8.2670 d19＝0.5844 r20＝−3.0761 d20＝0.9385 n12＝1.56384 ν12＝60.69 r21＝−2.2304 d21＝0.1372 r22＝∞ d22＝0.3429 n13＝1.51633 ν13＝64.15 r23＝∞ d23＝0.8230 r24＝10.5240 d24＝0.9602 n14＝1.53256 ν14＝45.91 r25＝−2.4623 d25＝0.3429 n15＝1.84666 ν15＝23.78 r26＝−4.1276 d26＝0.0686 r27＝4.8381 d27＝1.0837 n16＝1.72916 ν16＝54.68 r28＝−4.8381 d28＝0.3429 n17＝1.72825 ν17＝28.46 r29＝4.2672（非球面） d29＝1.0151 r30＝∞ d30＝1.7627 n18＝1.54869 ν18＝45.55 r31＝∞ d31＝1.0288 n19＝1.51633 ν19＝64.15 r32＝∞ d32＝5.2936 n20＝1.69500 ν20＝42.16 r33＝∞ d33＝0.0014 r34＝∞ d34＝0.7421 n21＝1.69500 ν21＝42.16 r35＝∞ d35＝0.0011 r36＝∞ d36＝0.3429 n22＝1.51633 ν22＝64.15 r37＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝1.0000,A2＝0.49679×10-1 A4＝0.52268×10-2,A6＝−0.63762×10-4 （第29面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝0.56168×10-3 A6＝0.76142×10-3,A8＝−0.16854×10-3 実施例４ ｆ＝１ F/5.0 ２ω＝145.8゜ r1＝∞（非球面） d1＝0.2020 n1＝1.80610 ν１＝40.95 r2＝1.4616 d2＝1.2615 r3＝−13.4981 d3＝0.3505 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝2.9393 d4＝1.3078 r5＝−40.1282 d5＝1.2811 n3＝1.60717 ν３＝40.26 r6＝−3.0037 d6＝1.3906 r7＝−34.4369 d7＝1.2036 n4＝1.49700 ν４＝81.61 r8＝−2.0586 d8＝0.2105 r9＝∞（絞り） d9＝0.3061 r10＝−1.6992 d10＝0.2223 n5＝1.77250 ν５＝49.66 r11＝1.2067 d11＝1.0362 n6＝1.67270 ν６＝32.10 r12＝−6.2799 d12＝0.6948 r13＝−9.3087 d13＝0.9763 n7＝1.56384 ν７＝60.69 r14＝−3.4161（非球面） d14＝0.1347 r15＝∞ d15＝0.3367 n8＝1.51633 ν８＝64.15 r16＝∞ d16＝0.8081 r17＝−17.4362 d17＝0.9428 n9＝1.53256 ν９＝45.91 r18＝−2.4312 d18＝0.3367 n10＝1.84666 ν10＝23.78 r19＝−5.0008 d19＝0.0673 r20＝6.5728 d20＝1.0640 n11＝1.72916 ν11＝54.68 r21＝−4.3771 d21＝0.3367 n12＝1.72825 ν12＝28.46 r22＝−15.4030（非球面） d22＝0.9966 r23＝∞ d23＝1.7306 n13＝1.54869 ν13＝45.55 r24＝∞ d24＝1.0101 n14＝1.51633 ν14＝64.15 r25＝∞ d25＝5.1973 n15＝1.69500 ν15＝42.16 r26＝∞ d26＝0.0013 r27＝∞ d27＝0.7286 n16＝1.69500 ν16＝42.16 r28＝∞ d28＝0.0011 r29＝∞ d29＝0.3367 n17＝1.51633 ν17＝64.15 r30＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝1.0000,A2＝0.94982×10-1 A4＝0.29303×10-2,A6＝0.94836×10-4 （第14面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝−0.15782×10-1 A6＝0.57010×10-3,A8＝−0.62758×10-3 （第22面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝0.41262×10-2 A6＝0.32732×10-5, A8＝−0.94554×10-5 実施例５ ｆ＝１ F/9.1 ２ω＝142.1゜ r1＝∞ d1＝0.2337 n1＝1.80610 ν１＝40.95 r2＝1.5991（非球面） d2＝1.1432 r3＝1.5569 d3＝0.3735 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝1.7491 d4＝0.3325 r5＝4.4949 d5＝0.5109 n3＝1.72000 ν３＝41.98 r6＝−5.8820 d6＝0.1516 r7＝−3.0884 d7＝0.3524 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝2.3779 d8＝0.7328 n5＝1.64769 ν５＝33.80 r9＝−2.0791 d9＝0.1260 r10＝−5.7663 d10＝0.3389 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝1.2176 d11＝0.3996 n7＝1.61293 ν７＝37.00 r12＝−25.4187 d12＝0.2875 r13＝∞（絞り） d13＝0.1551 r14＝−1.2876 d14＝0.0982 n8＝1.77250 ν８＝49.66 r15＝−1.5787 d15＝0.6155 n9＝1.67270 ν９＝32.10 r16＝−1.9929 d16＝0.3249 r17＝−1.9919 d17＝0.5966 n10＝1.56384 ν10＝60.69 r18＝−3.1955 d18＝0.0932 r19＝∞ d19＝0.2331 n11＝1.51633 ν11＝64.15 r20＝∞ d20＝0.5639 r21＝7.1534 d21＝0.6527 n12＝1.53256 ν12＝45.91 r22＝−1.7845 d22＝0.2331 n13＝1.84666 ν13＝23.78 r23＝−2.8090 d23＝0.0466 r24＝3.3785 d24＝0.7366 n14＝1.72916 ν14＝54.68 r25＝−3.5129 d25＝0.2331 n15＝1.72825 ν15＝28.46 r26＝14.5134（非球面） d26＝1.2613 r27＝∞ d27＝1.1981 n16＝1.54869 ν16＝45.55 r28＝∞ d28＝0.6993 n17＝1.51633 ν17＝64.15 r29＝∞ d29＝3.5981 n18＝1.69500 ν18＝42.16 r30＝∞ d30＝0.0009 r31＝∞ d31＝0.5044 n19＝1.69500 ν19＝42.16 r32＝∞ d32＝0.0007 r33＝∞ d33＝0.2331 n20＝1.51633 ν20＝64.15 r34＝∞ 非球面係数 （第２面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝0.28196×10-1 A6＝−0.10679×10-2, A8＝−0.94190×10-2 （第26面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝−0.95353×10-2 A6＝0.13881×10-1,A8＝−0.31650×10-2 実施例６ ｆ＝１ F/3.9 ２ω＝145.9゜ r1＝∞（非球面） d1＝0.3981 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝1.8193 d2＝1.3090 r3＝−72.8908 d3＝0.2807 n2＝1.88300 ν２＝40.78 r4＝2.7932 d4＝0.7149 r5＝−5.6555 d5＝0.2276 n3＝1.72000 ν３＝50.25 r6＝−11.5634 d6＝1.1766 r7＝−27.6215 d7＝0.2352 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝3.2495 d8＝1.2140 n5＝1.65128 ν５＝38.25 r9＝−3.3711 d9＝1.7377 r10＝−8.2722 d10＝0.6337 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝−1.8539 d11＝0.5996 n7＝1.67003 ν７＝47.25 r12＝7.6520 d12＝1.6012 r13＝8.7536 d13＝1.0061 n8＝1.58144 ν８＝40.75 r14＝−1.4719 d14＝0.3642 n9＝1.88300 ν９＝40.78 r15＝−5.6501 d15＝0.3036 r16＝∞（絞り） d16＝0.4403 r17＝16.7439 d17＝0.3111 n10＝1.88300 ν10＝40.78 r18＝3.2671 d18＝0.9105 n11＝1.64769 ν11＝33.80 r19＝8.5524 d19＝0.6829 r20＝−5.9879 d20＝0.6829 n12＝1.57309 ν12＝42.57 r21＝−2.5176（非球面） d21＝0.1517 r22＝∞ d22＝0.3794 n13＝1.51633 ν13＝64.15 r23＝∞ d23＝0.9105 r24＝11.6419 d24＝1.0622 n14＝1.53256 ν14＝45.91 r25＝−2.7238 d25＝0.3794 n15＝1.84666 ν15＝23.78 r26＝−4.5660 d26＝0.0759 r27＝5.3520 d27＝1.1988 n16＝1.72916 ν16＝54.68 r28＝−5.3520 d28＝0.3794 n17＝1.72825 ν17＝28.46 r29＝3.6897 d29＝1.1229 r30＝∞ d30＝1.9499 n18＝1.54869 ν18＝45.55 r31＝∞ d31＝1.1381 n19＝1.51633 ν19＝64.15 r32＝∞ d32＝5.8558 n20＝1.69500 ν20＝42.16 r33＝∞ d33＝0.0015 r34＝∞ d34＝0.8209 n21＝1.69500 ν21＝42.16 r35＝∞ d35＝0.0012 r36＝∞ d36＝0.3794 n22＝1.51633 ν22＝64.15 r37＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝1.0000,A2＝0.10402 A4＝0.68546×10-2,A6＝−0.79544×10-4 （第21面） Ｐ＝1.0000,A2＝0,A4＝−0.13817×10-2 A6＝0.44990×10-3,A8＝−0.36433×10-3 実施例７ ｆ＝１ F/7.9 ２ω＝146.4゜ r1＝12.1744（非球面） d1＝0.3522 n1＝1.78472 ν１＝25.71 r2＝2.1612 d2＝0.7383 r3＝−27.5173 d3＝0.2483 n2＝1.67003 ν２＝47.25 r4＝1.7754 d4＝0.4832 r5＝−12.2444 d5＝0.2248 n3＝1.69350 ν３＝53.23 r6＝4.1759 d6＝0.9089 r7＝45.2934 d7＝0.2081 n4＝1.88300 ν４＝40.78 r8＝3.1181 d8＝0.9904 n5＝1.64769 ν５＝33.80 r9＝−2.1117 d9＝2.4683 r10＝−3.8865 d10＝0.8900 n6＝1.88300 ν６＝40.78 r11＝0.9464 d11＝0.3222 n7＝1.64769 ν７＝33.80 r12＝−2.1675 d12＝0.2685 r13＝∞（絞り） d13＝0.3895 r14＝−1.1780 d14＝0.2752 n8＝1.78590 ν８＝44.18 r15＝−0.6712 d15＝1.2807 n9＝1.56384 ν９＝60.69 r16＝−1.9170（非球面） d16＝0.1342 r17＝∞ d17＝0.6712 n10＝1.51633 ν10＝64.15 r18＝∞ d18＝0.8725 r19＝10.2985 d19＝0.9396 n11＝1.53256 ν11＝45.91 r20＝−2.4095 d20＝0.3356 n12＝1.84666 ν12＝23.78 r21＝−4.0391 d21＝0.0671 r22＝4.7344 d22＝1.0739 n13＝1.72916 ν13＝54.68 r23＝−4.7344 d23＝0.3356 n14＝1.72825 ν14＝28.46 r24＝3.2639 d24＝1.2081 r25＝∞ d25＝2.3491 n15＝1.54869 ν15＝45.55 r26＝∞ d26＝5.1801 n16＝1.69500 ν16＝42.16 r27＝∞ d27＝0.0013 r28＝∞ d28＝0.7262 n17＝1.69500 ν17＝42.16 r29＝∞ d29＝0.0011 r30＝∞ d30＝0.3356 n18＝1.51633 ν18＝64.15 r31＝∞ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝−1.2757,A2＝０ A4＝0.18319×10-2,A6＝−0.29742×10-4 A8＝0.58713×10-6,A10＝0.41324×10-7 A12＝−0.86217×10-8 A14＝0.52716×10-8 A16＝0.31216×10-11 A18＝−0.16519×10-9 A20＝−0.11530×10-12 （第16面） Ｐ＝0.2643,A2＝０ A4＝−0.11837×10-2,A6＝0.16746×10-1 A8＝−0.12472×10-1 A10＝−0.10773×10-1 A12＝−0.11794×10-1 A14＝0.38049×10-9 A16＝0.32762×10-16 A18＝−0.90619×10-18 A20＝−0.37055×10-21 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空気間隔、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。
上記の各実施例は、いずれも明るさ絞りＳよりも前に
歪曲収差を補正するための非球面を含んでいる。この非
球面の形状は、 （イ） その面が物体側を向いた面である場合には、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む
非球面であり、 （ロ） その面が像側を向いた面である場合には、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非
球面である。
ここで曲率は、符号も含めて大小を考えており、その
面上のある点における接触円の中心がその面の物体側に
あれば曲率は負、像側にあれば曲率は正である。そして
曲率は、負→零→正の順に強くなる。例えば第17図に示
すレンズでは、その物体側の面が光軸近傍では負の曲率
（物体側に凹の形状）であるが、光軸から離れるにつれ
て曲率が強くなり正の曲率（物体側に凸の形状）になっ
ている。
このような形状の非球面を設けた場合、この面におい
ては、レンズの周辺に行くにつれて負の作用が弱まる
（正の作用が強まる）ことになる。その結果、軸外主光
線に対する絞りＳより前のレンズ群の屈折作用が弱くな
り、この部分で発生する強い負の歪曲収差を補正するこ
とが出来る。
上記各実施例の非球面形状は光軸方向をｘ軸方向と垂
直方向をｙ軸にとり、非球面頂点での曲率半径をｒとし
た場合、次の式にて表わされる。
ただしＰは円錐定数、A2iは第2i次の非球係数であ
る。
この非球面を設ける位置は、なるべく像面わん曲に影
響を与えずに歪曲収差を補正できる位置が好ましい。そ
のため明るさ絞りからなるべく離れた軸外主光線の光線
高の高い位置が望ましい。
本発明の内視鏡対物レンズは、各実施例にみられるよ
うに、絞りより前にあるレンズ群中に像側に凸面を向け
た接合又は単レンズの平凸レンズあるいはメニスカスレ
ンズを設けている。
本発明のレンズ系は、超広角化を実現するために前群
Ｉに極めて強い負のレンズ群を設けであり、ここで負の
歪曲収差および正の像面わん曲が発生する。そこで前記
の像側に凸面を向けたレンズの凸の面で逆の収差を発生
させて両者が打消し合うようにして全系の収差を良好に
補正している。この補正作用を充分発揮させるためには
上記の面はなるべく光線高の高い位置に設けた方がよ
い。各実施例では、実施例４がレンズ（r5〜r6）で他の
実施例はレンズ（r7〜r9）がこれに該当する。
実施例１は、第１図のように対物レンズの後方にプリ
ズムＰを配置してあるが、これは固体撮像素子を対物レ
ンズの光軸に対して傾斜させて配置した場合に、撮像素
子に垂直に光を入射させるための光路屈曲プリズムであ
る。またプリズムＰの前後の平行平面板Ｆは、光学的ロ
ーパスフィルター、赤外カットフィルター等である。
また実施例２〜７も実施例１と同様に対物レンズの後
方に光学部材Ｐを設けてある。この光学部材Ｐは図面に
は単にブロックとして描いてあるが、第１図と類似する
ようなプリズム等が配置されている。
各実施例は、いずれもレンズ系中に平行平面板Ｃを配
置してある。各実施例では、この平行平面板Ｃを含む空
間において軸上マージナル光線が光軸にほぼ平行になる
ように全系のパワー配置が定められている。そしてこの
空間を境にして前後のレンズ群を分割し、平行平面板Ｃ
よりも前方のレンズ群全体をいわゆるフロントコンバー
ジョンレンズとして着雑自在のアダプター形式にするこ
とが可能になる。
このようにすることによって、前方のアダプターを取
外した状態にて平行平面板Ｃより後方のレンズ群（マス
ターレンズ）により比較的狭い画角で物体像の観察が出
来、アダプターを取付けて非常に広い画角で物体を観察
するという、２通りの使い方が可能となる。これによっ
て応用範囲が大幅に拡がり極めて便利である。特にアダ
プターとして画角等の仕様の異なる多数のものを用意
し、これを交換して使用すれば一本の内視鏡にて、あら
ゆる物体に対して最適の状態での観察が出来るようにな
り極めて望ましい。
第15図に示すレンズ系は他のアダプターの一例であ
る。このレンズ系のデーターは下記の通りである。
ｆ＝１ F/5.0 ２ω＝120゜ r1＝∞ d1＝0.1839 n1＝1.88300 ν１＝40.78 r2＝0.7822 d2＝1.1873 r3＝11.7683 d3＝0.3704 n2＝1.78590 ν２＝44.18 r4＝1.2750 d4＝0.9194 n3＝1.64769 ν３＝33.80 r5＝−1.6110 d5＝0.0000 r6＝∞（絞り） d6＝0.2443 r7＝∞ d7＝0.1313 n4＝1.51633 ν４＝64.15 r8＝∞ d8＝0.3152 r9＝4.0305 d9＝0.3677 n5＝1.53256 ν５＝45.91 r10＝−0.9430 d10＝0.1313 n6＝1.84666 ν６＝23.78 r11＝−1.5808 d11＝0.0263 r12＝1.8529 d12＝0.4150 n7＝1.72916 ν７＝54.68 r13＝−1.8529 d13＝0.1313 n8＝1.72825 ν８＝28.46 r14＝1.2774 d14＝0.3888 r15＝∞ d15＝0.6751 n9＝1.54869 ν９＝45.55 r16＝∞ d16＝0.3940 n10＝1.51633 ν10＝64.15 r17＝∞ d17＝2.0273 n11＝1.69500 ν11＝42.16 r18＝∞ d18＝0.0005 r19＝∞ d19＝0.2842 n12＝1.69500 ν12＝42.16 r20＝∞ d20＝0.0004 r21＝∞ d21＝0.1313 n13＝1.51633 ν13＝64.15 r22＝∞ この例では、平行平面板Ｃより後方の光学系が実施例
１と全く同じ（係数倍したもの）である。したがってこ
の例は、実施例１の対物レンズにおいてそのうちの平行
平面板Ｃより前方のレンズ系であるフロントコンバージ
ョンを交換したものであるということが出来る。
このようにすると、画角は120゜で若干狭いが対物レ
ンズの正面の物体像の倍率が実施例１の対物レンズより
も大になる。このようなレンズ系を備えた内視鏡は、飛
行機のエンジンの内部の検査等に好適である。又アダプ
ターとして側視用の視野変換プリズムを備えたものを用
意すれば、超広角の光学系で管内壁面の傷の位置を確認
しておき、次に側視アダプターに交換して傷を拡大して
観察することが可能になる。このような各種のアダプタ
ーを用意することによって観察，使用方法のバリエーシ
ョンが無限に拡がる。
上記のように種々のアダプターを交換して使用する場
合、各アダプターに含まれるレンズ系の収差状態がまち
まちであると、アダプターを交換するたびに著しく画角
が変化するとになり好ましくない。そのためアダプター
のレンズ系単独で所定のレベルまで収差補正を行なって
おくことが望ましい。
以上のことから、実施例１〜実施例７の対物レンズに
おいては、以下のような構成にしておくことが、平行平
面板Ｃの前方のレンズ群をアダプター形成として用いる
場合には好ましい。
まず、第１に明るさ絞りＳを平行平面板より前にある
レンズ群の内部に設けることが望ましい。これは超広角
の場合には、絞りの前方レンズ群で発生する軸外諸収差
を、絞りより後方のレンズ群で補正することを可能にす
るもので、平行平面板Ｃを境にして前後に切離した場合
でも、アダプター内のレンズ系単独で軸外収差を良好に
保つことが出来るからである。この場合、明るさ絞りＳ
と平行平面板Ｃの間に像側に凸面を設けたメニスカスレ
ンズを配置することによって球面収差、非点収差の補正
にとって有効になる。更に明るさ絞りＳと平行平面板Ｃ
との間に負レンズを配置すると明るさ絞りＳの前後のレ
ンズの配置の非対称性が緩和され、上側光線の縦方向の
コマ収差の補正にとって有効である。また、このような
構成は、レンズの外径得に物体に近い位置のレンズの外
径をあまり大きくしないためにも望ましい。
次に平行平面板Ｃよりも前にあるレンズ群のうち負の
屈折力を有する前群Ｉ以外の全体として正の屈折力を有
するレンズ群（例えば実施例１ではr5〜r21のレンズ
群）を後群IIと区別して後方レンズ群と呼ぶことにする
と、この後方レンズ群の焦点距離fA2が次の関係を満足
することが望ましい。
２≦fA2/|f1| この焦点距離の比は、アダプター内のレンズ系の角倍
率となり、平行平面板Ｃの後方のマスターレンズの画角
とアダプター内のレンズ系の画角の比にほぼ比例してい
る。したがってこの比が２より小さいとアダプターレン
ズを取付けた状態で同じ画角にするためには、予めマス
ターレンズの画角を大きくしておかなければならない
が、その場合アダプターレンズの外径を大きくしないと
光線がけられる。したがって対物レンズの外径が大にな
り、太い管を観察する場合はともかく、細い管を観察す
る場合は使用できない。
各実施例のように平行平面板Ｃより後方のレンズ群が
比較的簡単な構成の正の屈折力のレンズ群からなってい
る場合には、このレンズ群のペッツバール和が正の値に
なるので、平行平面板Ｃより前方のレンズ群のペッツバ
ール和PAが次の関係を満足することが好ましい。
−1.5＜PA＜０ このペッツバール和を−1.5＜PAとしたのは全系のペ
ッツバール和が負で大きくなりすぎて、像面が正の側に
わん曲するのを防ぐためである。
次に平行平面板御Ｃより後方のマスターレンズに関し
ては、その焦点距離fMが下記の関係を満足することが望
ましい。
fM＞2f 対物レンズをアダプター式にする場合には、マスター
レンズ単独で対物レンズとして用いる場合もあるので、
その焦点距離を長くしバックフォーカスを確保してお
き、アダプターレンズを取外した時でも固体撮像素子上
に物体像が形成されるようにしなければならない。fM＜
2fになるとアダプターを外した時に像がぼやけてしまう
おそれがある。
各実施例において、平行平面板Ｃの後方のレンズ群を
光軸に沿って前後に可動であるようにすれば、この部分
にてフォーカシングを行なうことが出来るので好まし
い。このフォーカシング機能は、単に物体距離に応じて
フォーカシングを行なうためだけではなく、本発明の内
視鏡対物レンズをアダプター方式で使用した場合に、各
アダプター毎に射出光の平行度にばらつきがあった時の
調整用として適用し、これによっていかなるアタプター
を使用した時でも常に鮮明な像を観察することが出来
る。
また非球面を設ける箇所は、前述の点を考慮して最も
物体側の面、アダプターとして用いる場合の絞りの像側
でそれより最も遠い面である平行平面板Ｃの前の面、対
物レンズの最も像側の面のいずれか１枚，又はいずれか
のうち２枚，またはすべての面が考えられる。
尚各実施例の負の屈折力の前群および正の屈折力の後
群は、図面中に符号I,IIにて示してある。又説明中の各
条件に関係する各実施例の値は次の通りである。
上記の各実施例のように諸収差特に歪曲収差が良好に
補正された対物レンズを用いて管内を観察すると第18図
に示すように見える。この第18図は、管内に正方形のチ
ャートを貼付けこれを結像させた様子を描いたものであ
る。この図より明らかなように視野周辺部においても各
ます目の半径方向と円周方向の比がほぼ一定になってお
り、管内面の大きさを正しく再現していることがわか
る。
［発明の効果］ 本発明によればバックフォーカスが長く歪曲収差等の
諸収差が良好に補正された超広角の内視鏡対物レンズを
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第７図は夫々本発明の実施例１乃至実施例７
の断面図、第８図乃至第14図は夫々上記実施例１乃至実
施例７の収差曲線図、第15図は本発明の対物レンズをア
ダプター方式として使用する場合の一例を示す断面図、
第16図は第15図のレンズ系の収差曲線図、第17図は本発
明で用いる非球面形状の説明のためのレンズの断面図、
第18図は本発明対物レンズを用いた時のチャートの像を
示す図である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】負の屈折力を有する前群と、正の屈折力を
    有する後群と、明るさ絞りとを備えた内視鏡対物レンズ
    において、前記前群の最も物体側の面から屈折率（ｎ）
    が１よりも大きい（ｎ＞１）媒質のみを挟んで像側が空
    気に接する面までの全体の屈折力が負となる形状のレン
    ズを配置し、前記後群の最も像側のレンズと像位置との
    間に光軸を屈曲させる反射作用面を有するプリズム部材
    を配置し、以下の条件（１），（２）を満足する内視鏡
    対物レンズ。 （１） −3.8f＜f1＜−0.4f （２） 3.7f＜f2＜30f 但し、f1は前群の焦点距離、f2は後群の焦点距離、ｆは
    全系の焦点距離とする。
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