JP3359092B2

JP3359092B2 - 内視鏡対物レンズ

Info

Publication number: JP3359092B2
Application number: JP11924893A
Authority: JP
Inventors: 直樹長谷川
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 2002-12-24
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JPH06308381A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡対物レンズに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明の対物レンズと類似した従来例と
して、特開平２−２９３７０９号公報に記載されたもの
が知られている。この特開平２−２９３７０９号公報に
記載されたレンズ系は、全長が短く、外径が小さく、広
角で、歪曲収差を良好に補正した内視鏡対物レンズであ
る。

【０００３】図７は、この従来例を示す断面図で、前群
の絞りの前に正レンズを配置することによって絞りから
後群に射出する光線の傾きを減小させることによって歪
曲収差を補正するようにしたものである。又絞りの前に
正レンズを配置することによって、絞りに対して非対称
であるのを緩和することによりコマ収差を補正したもの
である。更に後群に配置された接合レンズの両レンズの
屈折率差を０．２以上にして接合面の負のパワーを利用
して球面収差、上側コマ収差の補正を行なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来例では、後
群の接合レンズの屈折率差を０．２以上にして球面収
差、上側コマ収差を補正しているが、そのため接合レン
ズに用いられる正レンズの屈折率が低くなり、面の曲率
を強くしなければならない。そのためこの正レンズは充
分なコバ厚を確保出来ず、レンズの加工性が悪い。

【０００５】本発明は、前記の従来例と同等の光学性能
を有しながら、加工性の良いレンズ形状とした内視鏡対
物レンズを提供することを目的としている。

【０００６】

【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、絞りを挟んで前群と後群とよりなり、前群は物体
側より順に、全体として負の屈折力の第１群と単レンズ
又は接合レンズよりなる正の屈折力の第２群とからな
り、後群は正レンズと負レンズとの接合レンズを少なく
とも含むもので、下記の条件（１），（２），（３）を
満足するレンズ系である。

【０００７】（１）｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜≦１．５（２）０．３３≦ｆ_p ／ｆ≦１１．５（３）ｎ_p ≧１．７ただしｆ₁ は前群の焦点距離、ｆ₂ は後群の焦点距離、
ｆ_p は前群中の正の屈折力のレンズの焦点距離、ｆは全
系の焦点距離、ｎ_p は後群の接合レンズの正レンズの屈
折率である。

【０００８】条件（１）の上限の１．５を越えて前群の
焦点距離が長くなると、下側コマ収差、像面湾曲の補正
が困難になる。

【０００９】条件（２）の上限の１１．５を越えると下
側コマ収差、歪曲収差の補正が困難になる。又前群の正
レンズの屈折力が小になるためレンズ系の第１面での光
線高が高くなり、レンズ外径が大になる。又条件（２）
の下限の０．３３を越えると前群の各レンズのパワーが
強くなりすぎてコマ収差、非点収差の補正が困難にな
る。

【００１０】ここで、前群中の正レンズは、後に示す実
施例のように曲率半径の小さな面を像側に設ける形状に
すれば更に好ましい。前記正レンズをこのような形状に
することにより第１レンズの凹面で発生する下側コマ収
差を良好に補正することが出来る。又像側から見て絞り
から射出する光線を凸の作用で曲げてから第１レンズの
凹面に入射させることになるので光線高を低くでき、第
１レンズの外径を小さく出来る。前記の正レンズを逆の
形状とし曲率半径の小さい面を物体側に設けると前記の
ような効果は得られない。

【００１１】条件（３）の下限の１．７を越えてｎ_pの
値が小になると後群の接合レンズのうちの正レンズの曲
率が強くなり加工に充分なコバ厚を確保できない。

【００１２】次に、本発明において更に良好な収差補正
を達成するための構成について述べる。まず、後群の接
合レンズの位置に関しては以下の条件（４）を満足する
ことが好ましい。

【００１３】（４）０．２≦Ｄ／ｆ≦５ただし、Ｄは後群中の最も物体側のレンズの像側の面と
最も像側におかれた接合レンズの最も物体側の面との間
の空気換算長である。

【００１４】上記のように接合レンズを配置することに
よって、接合レンズを絞りからはなすことができ、接合
面の高い位置を軸外光線が通過して倍率の色収差を良好
に補正できる。又、前群の凹レンズとの距離を長くとれ
るので、各レンズのパワーを弱くでき、コマ収差、非点
収差の補正にとって有利である。又、実用上は後群に赤
外カットフィルター等の光学フィルターが挿入出来るよ
うにすることが望ましいがＤ／ｆが下限の０．２を越え
て小さくなると、赤外カットフィルター等の光学素子を
配置する間隔がとれなくなる。又Ｄ／ｆが上限の５を越
えて大になりすぎるとレンズの全長が長くなりコンパク
トに出来ない。

【００１５】又、後群中の接合レンズの材質に関しては
次の条件（５），（６）を満足することが好ましい。

【００１６】（５）０．０５≦｜ｎ_p −ｎ_n ｜≦０．２（６）２０≦｜ν_p −ν_n ｜ただし、ｎ_p ，ｎ_n は、それぞれ後群接合レンズの正レ
ンズおよび負レンズの屈折率、ν_p ，ν_n はそれぞれ後
群接合レンズの正レンズおよび負レンズのアッベ数であ
る。

【００１７】上記条件（５）において、屈折率差が下限
の０．０５を越えて小さくなると接合面の凹の作用が弱
まり上側コマ収差、球面収差の補正が困難になる。又屈
折率差が上限の０．２を越えて大きくなりすぎると正レ
ンズの加工性が悪くなる。

【００１８】又条件（６）においてアッベ数差が下限の
２０を越えて小さくなると倍率の色収差の補正が困難に
なる。

【００１９】尚、本発明において、後群に接合レンズの
他に正の単レンズを設けることが望ましい。そして正の
単レンズを設ける場合は次の条件（７），（８）を満足
することが望ましい。

【００２０】（７）１≦｜ｆ₃ ／ｆ₄ ｜≦６（８）ｎ₃ ≧１．６ただしｆ₃ ，ｆ₄ はそれぞれ後群の正の単レンズおよび
接合レンズの正レンズの焦点距離、ｎ₃ は後群の正の単
レンズの屈折率である。

【００２１】条件（７）において、下限の１を越えると
球面収差、上側コマ収差が補正不足になり、上限の６を
越えると球面収差、コマ収差が補正過剰になる。

【００２２】条件（８）において、ｎ₃ が１．６より小
になると上側コマ収差の補正が困難になる。

【００２３】尚、前群の負レンズは以下の条件を満足す
ると更に良い。

【００２４】（９）０．８≦｜ｆ_n／ｆ｜≦３但し、ｆ_nは前群中の負の屈折力のレンズの焦点距離で
ある。

【００２５】条件（９）の下限０．８を越えてｆ_nの値
が小さくなりすぎると、前群の個々のレンズパワーが強
くなりすぎるので、コマ収差、非点収差の補正が困難に
なる。又、条件（９）の上限３を越えてｆ_nの値が大き
くなりすぎると、広角化に際してレンズ外径が大きく、
全長が長くなってしまいコンパクト化が困難になる。

【００２６】

【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１ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝5.498 ，像高＝0.9653，物体距離＝-20.6379 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3659 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝0.9006 ｄ₂ ＝0.7035 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝0.7505 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.78 ｒ₄ ＝-4.3152 ｄ₄ ＝0.3283 ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.3659 ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.5066 ｎ₃ ＝1.69680 ν₃ ＝55.52 ｒ₇ ＝-1.7523 ｄ₇ ＝0.1313 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.8912 ｎ₄ ＝1.72916 ν₄ ＝54.68 ｒ₉ ＝-0.9447 ｄ₉ ＝0.3659 ｎ₅ ＝1.84666 ν₅ ＝23.78 ｒ₁₀＝-2.4193 ｄ₁₀＝0.1876 ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.3752 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.15 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.0281 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.5816 ｎ₇ ＝1.52000 ν₇ ＝74.00 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝0.0281 ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0.3752 ｎ₈ ＝1.51633 ν₈ ＝64.15 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝0.6098 ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝0.9381 ｎ₉ ＝1.51633 ν₉ ＝64.15 ｒ₁₈＝∞ ｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜＝0.95，ｆ_p ／ｆ＝5.10，ｎ_p ＝1.73，Ｄ／ｆ＝0.64 ｜ｎ_p −ｎ_n ｜＝0.12，｜ν_p −ν_n ｜＝31，｜ｆ₃ ／ｆ₄ ｜＝1.94 ｎ₃ ＝1.7 ，｜ｆ_n／ｆ｜＝１．０２

【００２７】実施例２ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝9.206 ，像高＝0.9856，物体距離＝-4.6552 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3736 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝0.9195 ｄ₂ ＝0.7567 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝0.7663 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.78 ｒ₄ ＝-4.4061 ｄ₄ ＝0.3352 ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.3736 ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.5172 ｎ₃ ＝1.69680 ν₃ ＝55.52 ｒ₇ ＝-1.7893 ｄ₇ ＝0.1341 ｒ₈ ＝∞ ｄ₈ ＝0.9100 ｎ₄ ＝1.72916 ν₄ ＝54.68 ｒ₉ ＝-0.9646 ｄ₉ ＝0.3736 ｎ₅ ＝1.84666 ν₅ ＝23.78 ｒ₁₀＝-2.4703 ｄ₁₀＝0.0479 ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.3831 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.15 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.0287 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.5939 ｎ₇ ＝1.52000 ν₇ ＝74.00 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝0.0287 ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0.3831 ｎ₈ ＝1.51633 ν₈ ＝64.15 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝0.3927 ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝0.7375 ｎ₉ ＝1.51633 ν₉ ＝64.15 ｒ₁₈＝∞ ｄ₁₈＝0.9579 ｎ₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 ｒ₁₉＝∞ ｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜＝0.97，ｆ_p ／ｆ＝5.20，ｎ_p ＝1.73，Ｄ／ｆ＝0.66 ｜ｎ_p −ｎ_n ｜＝0.12，｜ν_p −ν_n ｜＝31，｜ｆ₃ ／ｆ₄ ｜＝1.94 ｎ₃ ＝1.70，｜ｆ_n／ｆ｜＝1.04

【００２８】実施例３ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝5.385 ，像高＝0.9843，物体距離＝-19.6850 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.2903 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝0.7134 ｄ₂ ＝0.6966 ｒ₃ ＝-60.6717 ｄ₃ ＝0.6127 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.78 ｒ₄ ＝-2.4801 ｄ₄ ＝0.1935 ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.2082 ｒ₆ ＝-2.2974 ｄ₆ ＝0.5180 ｎ₃ ＝1.69680 ν₃ ＝55.52 ｒ₇ ＝-1.3467 ｄ₇ ＝0.0968 ｒ₈ ＝5.0808 ｄ₈ ＝0.8485 ｎ₄ ＝1.72916 ν₄ ＝54.68 ｒ₉ ＝-0.9301 ｄ₉ ＝0.2580 ｎ₅ ＝1.84666 ν₅ ＝23.78 ｒ₁₀＝-3.1127 ｄ₁₀＝0.0645 ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.2580 ｎ₆ ＝1.51633 ν₆ ＝64.15 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝0.0194 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.3999 ｎ₇ ＝1.52287 ν₇ ＝59.89 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝0.0194 ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0.2580 ｎ₈ ＝1.51633 ν₈ ＝64.15 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝1.4393 ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝0.6450 ｎ₉ ＝1.51633 ν₉ ＝64.15 ｒ₁₈＝∞ ｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜＝1.09，ｆ_p ／ｆ＝3.04，ｎ_p ＝1.73，Ｄ／ｆ＝0.59 ｜ｎ_p −ｎ_n ｜＝0.12，｜ν_p −ν_n ｜＝31，｜ｆ₃ ／ｆ₄ ｜＝3.33 ｎ₃ ＝1.70，｜ｆ_n／ｆ｜＝0.81 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ
₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ
₁ ，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。

【００２９】上記実施例のうち、実施例１は図１に示す
通りの構成で光学フィルターＰ₁〜Ｐ₄ としてＹＡＧカ
ットフィルター、赤外線カットフィルター等が用いられ
ている。治療用としてＹＡＧレーザーを用いる時に画面
が白くとんでしまうことを防止するために、ＣＣＤを用
いた内視鏡では、ＹＡＧカットフィルターを挿入するこ
とが多い。ＣＣＤは受光部の反射率が非常に高いためし
ばしばＣＣＤ表面で反射した光がレンズ系中のレンズ表
面で反射してゴーストやフレアー光となることがある。
特にこの実施例のように絞りより後ろの後群に曲率のゆ
るい面を有する場合や、反射した光束がＣＣＤに対し収
束するような形状の面を有する場合、これら面により反
射されてもどる光に対する十分な配慮が必要である。

【００３０】この実施例１は、特に絞りの直後のレンズ
の物体側の面、接合レンズの物体側の面での反射がゴー
ストやフレアー光になりやすい。レンズ面の縁等に未コ
ート部分が残っていると、この未コート部分で反射が起
こるので上記のレンズ面は全面コートするのが望まし
い。

【００３１】この実施例１の収差状況は図４に示す通り
である。

【００３２】実施例２は、図２に示す通りで実施例１の
近点強化タイプの例であり、Ｆナンバーを大にし絞りを
絞って、ピント位置を近点よりにシフトさせた実施例で
ある。

【００３３】この実施例２の収差状況は、図５に示す通
りである。

【００３４】又実施例３は図３に示す構成で、その収差
状況は、図６の通りである。

【００３５】

【発明の効果】本発明の内視鏡対物レンズは、全長が短
く、外径が小さく広角で歪曲収差が良好に補正されてい
て、しかも凸レンズの加工性が飛躍的に改善されたレン
ズ系である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図

【図２】本発明の実施例２の断面図

【図３】本発明の実施例３の断面図

【図４】本発明の実施例１の収差曲線図

【図５】本発明の実施例２の収差曲線図

【図６】本発明の実施例３の収差曲線図

【図７】従来の内視鏡対物レンズの断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/00 - 25/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絞りをはさんで前群と後群とよりなり、前
記前群は、物体側より順に、負レンズの第１群と、単レ
ンズよりなる正の屈折力の第２群とからなり、前記第２
群の単レンズは曲率半径の小さな面を像側に設けた形状
であり、前記後群は、正の単レンズと、正レンズと負レ
ンズとの接合レンズからなり、下記の条件（１）、
（２）、（３）を満足する内視鏡対物レンズ。（１）｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜≦１．５（２）０．３３≦ｆ_p ／ｆ≦１１．５（３）ｎ_p ≧１．７ただしｆ₁ は前群の焦点距離、ｆ₂ は後群の焦点距離、
ｆ_p は前記前群中の第２群の焦点距離、ｆは全系の焦点
距離、ｎ_p は前記後群の接合レンズ中の正レンズの屈折
率である。
【請求項２】絞りをはさんで前群と後群とよりなり、前
記前群は、物体側より順に、負レンズの第１群と、単レ
ンズよりなる正の屈折力の第２群とからなり、前記第２
群の単レンズは曲率半径の小さな面を像側に設けた形状
であり、前記後群は、正の単レンズと、正レンズと負レ
ンズとの接合レンズからなり、下記の条件（１）、
（２）、（３）、（６）を満足する内視鏡対物レンズ。（１）｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜≦１．５（２）０．３３≦ｆ_p ／ｆ≦１１．５（３）ｎ _p ≧１．７（６）２０≦｜ν_p−ν_n｜ただしｆ₁ は前群の焦点距離、ｆ₂ は後群の焦点距離、
ｆ_p は前群中の第２群の焦点距離、ｆは全系の焦点距
離、ｎ _p は前記後群の接合レンズ中の正レンズの屈折
率、ν_pは前記後群の接合レンズの正レンズのアッベ
数、ν_n は前記後群の接合レンズの負レンズのアッベ数
である。
【請求項３】絞りをはさんで前群と後群とよりなり、前
記前群は、物体側より順に、負レンズの第１群と、単レ
ンズよりなる正の屈折力の第２群とからなり、前記第２
群の単レンズは曲率半径の小さな面を像側に設けた形状
であり、前記後群は、正の単レンズと、正レンズと負レ
ンズとの接合レンズからなり、下記の条件（１）、
（２）、（３）、（７）、（８）を満足する内視鏡対物
レンズ。（１）｜ｆ₁ ／ｆ₂ ｜≦１．５（２）０．３３≦ｆ_p ／ｆ≦１１．５（３）ｎ _p ≧１．７（７）１≦｜ｆ₃ ／ｆ₄ ｜≦６（８）ｎ₃ ≧１．６ただしｆ₁ は前群の焦点距離、ｆ₂ は後群の焦点距離、
ｆ_p は前群中の第２群の焦点距離、ｆは全系の焦点距
離、ｎ _p は前記後群の接合レンズ中の正レンズの屈折
率、ｆ₃ は前記後群の正の単レンズの焦点距離、ｆ₄ は
前記後群の接合レンズの正レンズの焦点距離、ｎ₃ は前
記後群の正の単レンズの屈折率である。