JP2714686B2 - 内視鏡用リレーレンズ - Google Patents
内視鏡用リレーレンズInfo
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- JP2714686B2 JP2714686B2 JP1070531A JP7053189A JP2714686B2 JP 2714686 B2 JP2714686 B2 JP 2714686B2 JP 1070531 A JP1070531 A JP 1070531A JP 7053189 A JP7053189 A JP 7053189A JP 2714686 B2 JP2714686 B2 JP 2714686B2
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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、内視鏡のイメージガイドの出射端に形成さ
れた光学像を撮像素子に拡大投影する内視鏡用リレーレ
ンズに関するものである。
れた光学像を撮像素子に拡大投影する内視鏡用リレーレ
ンズに関するものである。
近年、固体撮像素子（C.C.D.等）等の普及に伴い、内
視鏡の分野でも内視鏡の挿入部の先端硬質部に固体撮像
素子を配装した電子内視鏡が増えつつあるが、固体撮像
素子のサイズの小型化には、限度があり、極めて細い内
視鏡を必要とする分野では、未だ挿入部の先端硬質部に
光学系を配装し、その結像位置に光学繊維束を配設して
光学像を伝達する機種が主流である。しかし、そのよう
な機種においても、多人数で、同時に、モニター画面を
観察できる電子内視鏡の有用性は捨てがたく、第５図に
示すように、従来より、光学繊維束を用いた内視鏡の接
眼部に、さらに、リレーレンズもしくはモジュールと称
するレンズを装着し、これを介して固体撮像素子に光学
繊維束の出射側端面の光学像を結像させる装置が知られ
ていた。
視鏡の分野でも内視鏡の挿入部の先端硬質部に固体撮像
素子を配装した電子内視鏡が増えつつあるが、固体撮像
素子のサイズの小型化には、限度があり、極めて細い内
視鏡を必要とする分野では、未だ挿入部の先端硬質部に
光学系を配装し、その結像位置に光学繊維束を配設して
光学像を伝達する機種が主流である。しかし、そのよう
な機種においても、多人数で、同時に、モニター画面を
観察できる電子内視鏡の有用性は捨てがたく、第５図に
示すように、従来より、光学繊維束を用いた内視鏡の接
眼部に、さらに、リレーレンズもしくはモジュールと称
するレンズを装着し、これを介して固体撮像素子に光学
繊維束の出射側端面の光学像を結像させる装置が知られ
ていた。
しかし、この装置は内視鏡の接眼レンズが配設された
接眼部にリレーレンズを配装したモジュールを装着する
ので、高重量となり、内視鏡の操作性を損なうととも
に、第６図に示すように軸上色収差と倍率色収差が残存
して結像性能を劣化させる一因となっていた。
接眼部にリレーレンズを配装したモジュールを装着する
ので、高重量となり、内視鏡の操作性を損なうととも
に、第６図に示すように軸上色収差と倍率色収差が残存
して結像性能を劣化させる一因となっていた。
本発明は、接眼レンズにリレー・レンズを組み合わせ
るという従来の方式の欠点を改善するため、光学繊維束
の出射端面の光学像を、一組のレンズ系で、直接、撮像
素子に結像させるようにすることを目的とするものであ
る。
るという従来の方式の欠点を改善するため、光学繊維束
の出射端面の光学像を、一組のレンズ系で、直接、撮像
素子に結像させるようにすることを目的とするものであ
る。
本発明は、かかる現状に鑑み、内視鏡のイメージガイ
ドの出射端面の光学像を撮像素子に伝達する内視鏡用リ
レーレンズにおいて、イメージガイド側から順に第１レ
ンズL1と第２レンズL2との接合レンズからなり合成焦点
距離が正の接合レンズL1＋L2、曲率半径の小さい面をイ
メージガイド側に向けた正の第３レンズL3、曲率半径の
大きい面をイメージガイド側に向けた正の第４レンズ
L4、曲率半径の小さい面をイメージガイド側に向けた負
の第５レンズL5によって構成され、 ν4:第４レンズL4のアツベ数 f1+2+3:接合レンズL1ないし第３レンズL3までのレンズ
系の合成焦点距離 f4:第４レンズL4の焦点距離 f5:第５レンズL5の焦点距離 f :全系の合成焦点距離 としたとき、 （１） ν４＜50.0 （２） 0.80＜f1+2+3/f＜1.25 （３） 0.40＜|f5/f4|＜0.60 （４） 0.70＜|f/f5| なる各条件を満足する如くなしたることを特徴とする内
視鏡用リレーレンズである。
ドの出射端面の光学像を撮像素子に伝達する内視鏡用リ
レーレンズにおいて、イメージガイド側から順に第１レ
ンズL1と第２レンズL2との接合レンズからなり合成焦点
距離が正の接合レンズL1＋L2、曲率半径の小さい面をイ
メージガイド側に向けた正の第３レンズL3、曲率半径の
大きい面をイメージガイド側に向けた正の第４レンズ
L4、曲率半径の小さい面をイメージガイド側に向けた負
の第５レンズL5によって構成され、 ν4:第４レンズL4のアツベ数 f1+2+3:接合レンズL1ないし第３レンズL3までのレンズ
系の合成焦点距離 f4:第４レンズL4の焦点距離 f5:第５レンズL5の焦点距離 f :全系の合成焦点距離 としたとき、 （１） ν４＜50.0 （２） 0.80＜f1+2+3/f＜1.25 （３） 0.40＜|f5/f4|＜0.60 （４） 0.70＜|f/f5| なる各条件を満足する如くなしたることを特徴とする内
視鏡用リレーレンズである。
一般に、固体撮像素子の撮像サイズが、直径で、光学
繊維束の出射端面のサイズのほぼ10倍前後になるので、
本発明のレンズ系の結像倍率も10倍前後のものが必要と
される一方、レンズ系に要求される明るさは、光学繊維
束の前方に配する対物レンズと同様の明るさが必要とさ
れる。このことにより、光学繊維束の入射側に用いた対
物レンズとほぼ同数のレンズを出射側のリレーレンズに
用いれば、結像サイズと明るさの点で満足できる。そこ
で、本発明では内視鏡の対物レンズとして使用されてい
るようなレンズ系を採用することとし、これをリレーレ
ンズとして採用することによる問題点である収差補正の
不十分な点を以下の条件式を満足させることにより改善
することとした。なお、絞りＳは第３レンズL3と第４レ
ンズL4の間に配置することとする。
繊維束の出射端面のサイズのほぼ10倍前後になるので、
本発明のレンズ系の結像倍率も10倍前後のものが必要と
される一方、レンズ系に要求される明るさは、光学繊維
束の前方に配する対物レンズと同様の明るさが必要とさ
れる。このことにより、光学繊維束の入射側に用いた対
物レンズとほぼ同数のレンズを出射側のリレーレンズに
用いれば、結像サイズと明るさの点で満足できる。そこ
で、本発明では内視鏡の対物レンズとして使用されてい
るようなレンズ系を採用することとし、これをリレーレ
ンズとして採用することによる問題点である収差補正の
不十分な点を以下の条件式を満足させることにより改善
することとした。なお、絞りＳは第３レンズL3と第４レ
ンズL4の間に配置することとする。
以下、各条件の持つ意義について説明することとす
る。
る。
先ず、条件（１）は第４レンズL4に使用すべき硝材の
アツベ数を規定するもので、この範囲を外れると、軸上
色収差および倍率色収差のバランスのとれた補正が困難
になる。
アツベ数を規定するもので、この範囲を外れると、軸上
色収差および倍率色収差のバランスのとれた補正が困難
になる。
条件（２）全系の合成焦点距離に対する第１レンズL1
ないし第３レンズL3までの合成焦点距離の比を表したも
ので、全系の中で第１、第２、第３レンズがトータルで
分担すべきパワーを規定するものにして、この３つのレ
ンズのトータルが全系の合成焦点距離にほぼ等しいパワ
ーをもつことを示す。すなわち、この３つのレンズ以外
の第４レンズL4、第５レンズL5はパワーに寄与せず、主
に収差補正に寄与していることを示す。この上限を越え
ると、第４レンズL4と第５レンズL5の合成したパワーが
負で強くなり、歪曲収差が正方向へ増大して好ましくな
い。反対に、下限を越えると、第４レンズL4と第５レン
ズL5の合成した負のパワーが弱まり、ペッツバール和が
正に大きくなり、像面をバランス良く補正することが困
難になる。
ないし第３レンズL3までの合成焦点距離の比を表したも
ので、全系の中で第１、第２、第３レンズがトータルで
分担すべきパワーを規定するものにして、この３つのレ
ンズのトータルが全系の合成焦点距離にほぼ等しいパワ
ーをもつことを示す。すなわち、この３つのレンズ以外
の第４レンズL4、第５レンズL5はパワーに寄与せず、主
に収差補正に寄与していることを示す。この上限を越え
ると、第４レンズL4と第５レンズL5の合成したパワーが
負で強くなり、歪曲収差が正方向へ増大して好ましくな
い。反対に、下限を越えると、第４レンズL4と第５レン
ズL5の合成した負のパワーが弱まり、ペッツバール和が
正に大きくなり、像面をバランス良く補正することが困
難になる。
条件（３）は第４レンズL4と第５レンズL5とパワーの
比を示すもので、第４レンズL4のパワーが第５レンズL5
のほぼ２倍であることを示す。この条件は軸上および倍
率色収差の発生を抑えている。
比を示すもので、第４レンズL4のパワーが第５レンズL5
のほぼ２倍であることを示す。この条件は軸上および倍
率色収差の発生を抑えている。
条件（４）は第５レンズL5のパワーを規定するもの
で、この下限を越えると、イメージガイド端面と第１レ
ンズL1の間に、十分な距離が取れなくなり、第１レンズ
L1のキズやゴミ等が拡大投影されて結像性能を劣化させ
る。
で、この下限を越えると、イメージガイド端面と第１レ
ンズL1の間に、十分な距離が取れなくなり、第１レンズ
L1のキズやゴミ等が拡大投影されて結像性能を劣化させ
る。
以上の条件のほか、下記の条件を満足する場合には一
層良好な結果を得ることができる。
層良好な結果を得ることができる。
（５） n1＞1.75 （６） ν１＜28.0 （７） ν２＞50.0 （８） ν３＞50.0 （９） ν５＜50.0 （10） ｜ν４−ν5|＜10.0 条件（５）は第１レンズL1に使用される硝材の屈折率
を規定するもので、この範囲内では、一層良好な像面の
補正が可能となる。
を規定するもので、この範囲内では、一層良好な像面の
補正が可能となる。
条件（６），（７），（８），（９）はそれぞれ第１
レンズL1,第２レンズL2,第３レンズL3,第５レンズL5の
使用すべき硝材のアツベ数を規定するもので、条件（1
0）は第４レンズL4のアツベ数ν４と第５レンズL5のア
ツベ数ν５の差を規定するもので、この範囲内では、軸
上色収差および倍率色収差のバランスの一層良好な補正
が可能となる。
レンズL1,第２レンズL2,第３レンズL3,第５レンズL5の
使用すべき硝材のアツベ数を規定するもので、条件（1
0）は第４レンズL4のアツベ数ν４と第５レンズL5のア
ツベ数ν５の差を規定するもので、この範囲内では、軸
上色収差および倍率色収差のバランスの一層良好な補正
が可能となる。
以下、第１図に示したレンズ構成基本形を備えた本発
明の各実施例を詳述することとする。
明の各実施例を詳述することとする。
ただし、以下の説明において、 L1ないしL5:第１レンズないし第５レンズ X:光軸 S:絞り m:イメージガイド側より順次数えた面番号 r1,r2,・・・r9:各レンズ面の曲率半径 d1,d2,・・・d8:各レンズの厚みまたは空気間隔 n1,n2,n3,n4,n5:各レンズのｄ線に対する屈折率 ν1,ν2,ν3,ν4,ν5:各レンズのアツベ数 とする。なお、各光路図は結像倍率10倍のときのものを
示す。
示す。
第１実施例の具体的構成は、下表のとおりである。
ｍ ｒ ｄ ｎ ν １ 3.169 ２ 0.760 0.304 1.80518 25.4 ３ −1.810 0.836 1.62041 60.3 ４ 0.922 0.076 ５ ∞ 0.760 1.62041 60.3 ６ ∞ 0.023 ７ −0.950 0.608 1.72000 43.7 ８ −0.592 0.069 ９ ∞ 0.304 1.80610 40.9 |f1+2+3/f|＝1.036 |f5/f4|＝0.556 |f/f5|＝1.363 この具体的構成による収差曲線は第２図の如くなる。
なお、各収差図はイメージガイド出射端面から出射され
る光束のうちFno＝3.0相当（NA＝0.164、対物レンズの
開口条件に相当）を取り込めるように絞り径を決め、そ
のときの収差量を示す。
なお、各収差図はイメージガイド出射端面から出射され
る光束のうちFno＝3.0相当（NA＝0.164、対物レンズの
開口条件に相当）を取り込めるように絞り径を決め、そ
のときの収差量を示す。
また、第２実施例の具体的構成は、下表のとおりであ
る。
る。
ｍ ｒ ｄ ｎ ν １ 3.929 ２ 0.649 0.400 1.80518 25.4 ３ −1.705 0.799 1.62041 60.3 ４ 0.880 0.100 ５ −806.936 0.799 1.62041 60.3 ６ 18.021 0.060 ７ −1.255 0.599 1.72342 38.0 ８ −0.554 0.100 ９ −3.214 0.400 1.80610 40.9 |f1+2+3/f|＝1.033 |f5/f4|＝0.542 |f/f5|＝1.124 この具体的構成による収差曲線は第３図の如くくな
る。
る。
さらに、第３実施例の具体的構成は、下表のとおりで
ある。
ある。
ｍ ｒ ｄ ｎ ν １ 2.532 ２ 0.665 0.399 1.80518 25.4 ３ −1.493 0.798 1.62041 60.3 ４ 0.759 0.100 ５ 9.948 0.599 1.62041 60.3 ６ −9.940 0.060 ７ −1.737 0.499 1.72826 28.3 ８ −0.459 0.150 ９ −1.078 0.399 1.80518 25.4 |f1+2+3/f|＝0.902 |f5/f4|＝0.495 |f/f5|＝0.717 この具体的構成による収差曲線は第３図の如くなる。
上記第１ないし第３の各実施例の収差曲線図である第
2,3,4図における軸上色収差、倍率色収差は、従来例の
収差曲線図である第６図における軸上色収差、倍率色収
差よりも良好に補正されている。
2,3,4図における軸上色収差、倍率色収差は、従来例の
収差曲線図である第６図における軸上色収差、倍率色収
差よりも良好に補正されている。
なお、上記の実施例では結像倍率を10倍としたが、こ
れを適宜変更することは可能であり、また接合レンズは
イメージガイド側から凸凹の順に配列してもよい。撮像
素子としては、固体撮像素子や撮像管が使用される。
れを適宜変更することは可能であり、また接合レンズは
イメージガイド側から凸凹の順に配列してもよい。撮像
素子としては、固体撮像素子や撮像管が使用される。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、レ
ンズ構成と条件（１）〜（４）の各条件を満足させるよ
うにしたので、内視鏡用リレーレンズとして諸特性を備
えるほか、軸上色収差、倍率色収差などを良好に補正し
て、解像力を改善することができ、前記観察、診断機能
を向上させるとともに、軽量で、操作性の良好な内視鏡
用リレーレンズの提供が可能となった。
ンズ構成と条件（１）〜（４）の各条件を満足させるよ
うにしたので、内視鏡用リレーレンズとして諸特性を備
えるほか、軸上色収差、倍率色収差などを良好に補正し
て、解像力を改善することができ、前記観察、診断機能
を向上させるとともに、軽量で、操作性の良好な内視鏡
用リレーレンズの提供が可能となった。
第１図は本発明のレンズ構成基本形のレンズ構成図、第
２図は第１実施例の収差曲線図、第３図は第２実施例の
収差曲線図、第４図は第３実施例の収差曲線図、第５図
は従来のレンズ構成図、第６図は第５図に対応する収差
曲線図である。 L1ないしL5:第１レンズないし第５レンズ X:光軸 S:絞り P:イメージガイドの出射端面 Ｐ′：撮像素子の受光面 r1,r2,・・・r9:各レンズ面の曲率半径d1 ,d2,・・・d8:各レンズの厚みまたは空気間隔
２図は第１実施例の収差曲線図、第３図は第２実施例の
収差曲線図、第４図は第３実施例の収差曲線図、第５図
は従来のレンズ構成図、第６図は第５図に対応する収差
曲線図である。 L1ないしL5:第１レンズないし第５レンズ X:光軸 S:絞り P:イメージガイドの出射端面 Ｐ′：撮像素子の受光面 r1,r2,・・・r9:各レンズ面の曲率半径d1 ,d2,・・・d8:各レンズの厚みまたは空気間隔
Claims (1)
- 【請求項１】内視鏡のイメージガイドの出射端面の光学
像を撮像素子に伝達する内視鏡用リレーレンズにおい
て、イメージガイド側から順に第１レンズL1と第２レン
ズL2との接合レンズからなり合成焦点距離が正の接合レ
ンズL1＋L2、曲率半径の小さい面をイメージガイド側に
向けた正の第３レンズL3、曲率半径の大きい面をイメー
ジガイド側に向けた正の第４レンズL4、曲率半径の小さ
い面をイメージガイド側に向けた負の第５レンズL5によ
って構成され、 ν4:第４レンズL4のアツベ数 f1+2+3:第１レンズL1ないし第３レンズL3までのレンズ
系の合成焦点距離 f4:第４レンズL4の焦点距離 f5:第５レンズL5の焦点距離 f :全系の合成焦点距離 としたとき、 （１） ν４＜50.0 （２） 0.80＜f1+2+3/f＜1.25 （３） 0.40＜|f5/f4|＜0.60 （４） 0.70＜|f/f5| なる各条件を満足する如くなしたることを特徴とする内
視鏡用リレーレンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070531A JP2714686B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 内視鏡用リレーレンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070531A JP2714686B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 内視鏡用リレーレンズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250014A JPH02250014A (ja) | 1990-10-05 |
| JP2714686B2 true JP2714686B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=13434211
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1070531A Expired - Fee Related JP2714686B2 (ja) | 1989-03-24 | 1989-03-24 | 内視鏡用リレーレンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2714686B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4588077B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2010-11-24 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 再結像光学系及びそれを用いた内視鏡 |
-
1989
- 1989-03-24 JP JP1070531A patent/JP2714686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02250014A (ja) | 1990-10-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |