JP3372980B2 - 内視鏡 - Google Patents
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Description
なる内視鏡対物レンズにおいて、前記複数のレンズ成分
のうちの一つのレンズ成分が明るさ絞りを含み、このレ
ンズ成分の明るさ絞り近傍に、焦点距離が異なる複数の
光学部材の内1つを選択、配置することによって、前記
複数のレンズ成分からなる内視鏡対物レンズの観察距離
を調整することを特徴とする内視鏡対物レンズに関す
る。
ことにより、体腔内蔵器等を観察したり、必要に応じて
鉗子チャンネル内を挿通した鉗子を用いて生体内組織を
採取して患部を詳しく診断したりすることのできる医療
用内視鏡が広く用いられている。また、工業用分野にお
いてもボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の
内部を観察したり検査したりすることのできる工業用内
視鏡が広く利用されている。
が挿入部先端側に対し、その軸前方方向にあれば直視型
アダプター、挿入方向に対して直交する側方の内壁面等
を観察する場合には側視アダプターを装着することが行
なわれている。またこのとき、観察部位に最適な視野角
を持つアダプターを同時に選択することが行なわれてい
る。
部位に適した視野方向、視野角を有する先端アダプター
を装着することができる先端アダプター式内視鏡は経済
的にも極めて有効である。
ダプターを装着することにより、最適な視野角、視野方
向での観察が可能になるが様々な観察状況、対象物に対
応するためには何らかの焦点合わせ手段が必要になる。
うな特開昭63−291019号公報に記載の光学系
は、内視鏡本体内の対物光学系の一部が、光軸方向に前
後動できるような移動手段を設けることにより、観察時
に焦点合わせを行っている。しかし内視鏡本体内にフォ
ーカシング機構を設けると内視鏡の小型化が困難にな
り、小型化が求められる内視鏡にとっては好ましくな
い。
として、ワイヤー等の伝達手段で手元側で遠隔操作する
他に、圧電素子を用いた圧電アクチュエーターで対物光
学系を駆動しフォーカシングを行なう内視鏡対物光学系
も知られている。
ォーカシングを行う場合、操作が煩雑になり易い。例え
ば操作手段がワイヤーである場合、内視鏡先端部の湾曲
機構、及び挿入部の湾曲により挿入部に内蔵されている
ワイヤーが動き、最適なフォーカス状態を固定させるこ
とは困難であり作業性の低下を招く。また、観察部位を
変更する際、その都度焦点合わせする必要があるためや
はり操作が煩雑になり易い。更に、操作ワイヤーの代わ
りに圧電アクチュエーターを用いる場合、その制御部の
小型化が困難であり、小型であることが求められる内視
鏡においては好ましくない。
載されているもののように装着する先端アダプター対物
光学系内にフォーカシング機構を設けることにより焦点
合わせを行う先端アダプター式内視鏡が知られている。
面図である。図に示すように内視鏡先端部は、本体Mの
内部には対物レンズOとイメージガイドファイバーIG
とよりなる観察光学系とこれと並置されている照明用ラ
イトガイドファイバーLGを有している。またこの本体
Mには、ワイヤー挿通路が設けられ、これに先端に係合
部Eを有するワイヤーWMが挿通され手元操作部まで延
びている。このワイヤーWMの一端にはラックRが取付
けられ、このラックRが手元操作部に設けられた操作ノ
ブに固定されたピニオンPIと噛み合っている。
ドファイバーLGと、負レンズLF と、移動枠に取付け
られたレンズFとカバーガラスCGとを備えた観察光学
系とが並置されている。移動枠には一端に係合部Eを有
するワイヤーWMが取付けられている。またこのアダプ
ターADに対し回動可能なねじ環が設けられている。
Dとを夫々配置された照明用ライトガイドLGを光軸が
一致するように又夫々に配置された観察光学系を光軸が
一致するように結合させ、ねじ環を内視鏡本体Mのねじ
部に螺合させてアダプターADを内視鏡本体Mに取付け
る。このようにアダプターADを内視鏡本体Mに結合さ
せた状態で操作ノブを回動させてラックRを動かしワイ
ヤーWにより移動枠を前後動させる。
レンズFを移動することによりフォーカシングを行うタ
イプの内視鏡においては、前記操作性、小型化が困難で
ある他に、レンズの移動量が大きいと収差の劣化のみな
らず、視野角の変動が大になり観察に支障をきたす。
時に明るさ絞り径が固定であるため、例えば、近接観察
時に広い被写界深度を得るために明るさ絞りを小さく設
定すると、遠方観察を行う際、明るさが不足し観察に支
障を来す。また、遠方観察時に十分な明るさを得るため
明るさ絞りを開けて設定すると、近接観察を行う際は、
被写界深度が狭すぎ、実使用上充分な観察は困難であっ
た。一方、オートアイリス機構を備えた内視鏡は、明る
さ絞りの開閉機構が大型となり、内視鏡としては好まし
くない。
性の良い観察距離調整手段を有する内視鏡光学系を提供
することを目的とする。
のレンズ成分と、明るさ絞りとを備え、前記明るさ絞り
に密接配置されたレンズ成分のみを焦点距離の異なる他
のレンズ成分と交換可能に設け、これらレンズ成分を交
換して観察距離の調整を行なうことを特徴としている。
的な構成である先端アダプター方式の内視鏡対物レンズ
の基本構成を示す図である。この図に示すように複数の
レンズ成分からなる内視鏡の本体側の対物レンズ6と対
物レンズ6による像7を伝送する像伝送系8からなり内
視鏡本体に内蔵されている内視鏡本体側の光学系1と、
光学系1の物体側端面に複数のレンズ成分3,5および
明るさ絞り4とからなるアダプター側の対物レンズ2と
からなっている。ここでアダプター側対物レンズは、レ
ンズ成分5が異なるレンズ成分5’,5”を夫々有して
いる異なるアダプター側光学系2’,2”を着脱可能に
して所望の観察距離に調整するようにしている。
うちの光学系2においては、明るさ絞り4の近傍のレン
ズ成分が、光学系3のパワー配置により決まる物体距離
Lに影響を与えないように平行平面板5になっている。
又アダプター側対物光学系2’においては、光学系3の
パワー配置により決まる物体距離Lよりも短い物体距離
Ln を得るために明るさ絞りの近傍のレンズ成分が明る
さ絞り側が凸の正のレンズ成分5’にしてある。更にア
ダプター側対物光学系2”においては、光学系3のパワ
ー配置により決まる物体距離Lよりも長い物体距離Lf
を得るために、明るさ絞りの近傍のレンズ成分が明るさ
絞り側が凹である負のレンズ成分5”になっている。
2”の視野角は、共通の光学系3のパワー配置により決
まる視野角ωにてほぼ固定され、明るさ絞りの近傍のレ
ンズ成分5,5’又は5”による影響はほとんど受けな
い。つまり、視野角は主光線により決定されるが、明る
さ絞りの近傍に配置されているレンズ成分5,5’,
5”を通る主光線の高さは零とみなせるので、これらレ
ンズ成分5,5’,5”にての屈折により変化はほとん
どない。そのため明るさ絞り近傍のレンズ成分のパワー
を変化させて、物体距離の調整を行なっても、視野角は
ほぼ一定に保ち得る。
2’,2”と内視鏡本体側対物光学系6を接続する場
合、部品の公差によって、その間隔が所定の値からずれ
ることが多い。この間隔のずれにより物体距離L,L
n ,Lf に与える影響を小さくするためには、内視鏡本
体側対物レンズ6の後側焦点位置に対物レンズによる像
7が結像するような構成にすることが望ましい。すなわ
ち、アダプター側対物レンズ2,2’,2”から出射さ
れ内視鏡本体側対物レンズに入射する光束がほぼ平行光
であることが望ましい。
近軸結像位置7と内視鏡本体側光学系6の後側焦点位置
のずれ量をΔfB6としたとき、このΔfB6が以下の範囲
であることが望ましい。
なると、内視鏡本体側の対物光学系に入射する光線が発
散、あるいは収束光線となり好ましくない。
ある場合は、アダプター側対物光学系2,2’,2”と
内視鏡本体側対物光学系6の間隔が所定の値からずれて
小さくなり、所定の物体距離Lより遠方の物体距離Lf
に焦点が合ってしまい望ましくない。逆に入射光束が発
散光束の場合、間隔が大きくなり、所定の物体距離より
近接した物体距離に焦点が合ってしまい望ましくない。
合、図1における物体距離Lはアダプター側対物光学系
2(つまり光学系3)の前側焦点位置にほぼ一致する。
明るさ絞り4近傍のレンズ5を5’,5”等に変えた場
合の物体距離は以下のように示される。
2”の前側焦点位置をfF2、レンズ5’,5”の焦点距
離をf5 、光学系3とレンズ5’,5”の主点間隔をd
とした時、アダプター側対物光学系2’,2”の焦点距
離f2 は、下記の式(1)のようになる。
のようになる。
離になるので、図2に示すように光学系2’,2”の前
側主点位置Hから対物光学系第1面までの距離を仮に
d’とすると、次の式(2’)のように表わすことが出
来る。
のレンズ成分の焦点距離f5 のみにより変換される。つ
まり、(2’)より次の式(3)が求められる。
い。つまり、前記レンズ成分5,5’,5”をそれぞれ
配設した各光学系2,2’,2”の全系の焦点距離f2
はほとんど変化していない。しかしながら、レンズ
5’,5”を明るさ絞り位置から離して配置すると、視
野角ωが大きく変化する。つまり、アダプター側対物光
学系の焦点距離f2 が変わってしまう。従って、レンズ
5’,5”は視野角のJIS規定より、ωの変化量が1
5%以内に納まる様、明るさ絞り近傍の範囲内に配設す
ることが望ましい。
ントリック光学系)における像高と画角の関係は、h=
fsin θで表わされることから、下記の条件を満足する
ことが望ましい。
/sin-1( h/f)|≦0.15 ここで、hは対物光学系の最大像高、fはアダプター側
対物レンズ成分3とレンズ成分5と内視鏡本体側対物レ
ンズ6との合成焦点距離、f’はアダプター側対物レン
ズのレンズ成分5をレンズ成分5’またはレンズ成分
5”に変えたときの全系の合成焦点距離である。
たライトガイドから出射する光に照明された物体の明る
さが充分足りているため、明るさ絞り径を小さくしたF
ナンバーを大きくし被写界深度を深くすることが望まし
い。逆に遠方物体観察時は物体の明るさが不足する場合
が多いため、明るさ絞り径を大きくしてFナンバーを小
さくすることが望ましい。
る。
本体に視野角100°の直視遠方観察用先端アダプター
を取付けた状態の断面図である。
先端部20にアダプター30を取付けた状態を示す。こ
の本体10内に保持されているレンズ枠11にカバーガ
ラスC1 ,赤外線カットフィルターF1 ,レンズL4 が
フレアー絞りFS1 ,FS2 を挟んで保持され又その像
側にはフレアー絞りFS4 を兼ねた間隔管とレンズL
5 ’とL5 ”を接合したレンズ成分L5 が固定されてい
る。又レンズ枠11の物体側の先端構成部材12の光学
挿入孔14に挿入され接着固定されている。
絞りFS3 ,フィールドレンズFL,ローパスフィルタ
ーF2 ,カバーガラスC2 ,撮像素子15を夫々接着固
定した撮像ユニット16が嵌合されレンズ枠11と撮像
ユニットが光軸方向に移動され内視鏡本体側の対物レン
ズ6(カバーガラスC1 、赤外線カットフィルターF
1 、レンズL4 ,L5 ’,L5 ”、フィールドレンズF
L、ローパスフィルターF2 、カバーガラスC2 )の焦
点調節を行なった上で接着固定されている。
ーガラスC3 を接着したライトガイドLGを挿入固定す
る孔17が設けられており、ライトガイドLGの他端
は、内視鏡本体を通って図示しないユニバーサルコード
を経て光源に接続されている。
0の先端部20の固定部材22に対して、アダプター固
定部材21の雌ねじ22に本体の固定部材23の雄ねじ
24を螺合することによって取付けられる。又先端アダ
プター30の観察孔31の先端側には、アダプター側対
物光学系2を構成するレンズL1 がアダプター構成部材
32の面33に金属薄板によるフレアー絞りFSを挟ん
で接着固定されている。更にアダプター30の観察孔3
1の内視鏡本体10の側には、レンズL2 と明るさ絞り
ASを兼ねた間隔管34とカバーガラスC5 (L3 )と
が順次挿入され接着固定されている。
イトガイドロッド41がアダプター構成部材32の照明
系挿入孔43に接着固定されている。
50の断面図で、図3に示す直視遠方観察用先端アダプ
ター30の間隔管34とは異なる径が小さい明るさ絞り
AS’を構成する小さく絞った部分を有する間隔管53
とレンズL1 ,L2 と、直視遠方観察用アダプターに用
いられているカバーガラスC5 (L3 )の代りに間隔管
53の明るさ絞りAS’に突き当たる面が凸面のレンズ
L3 ’(焦点調節レンズ)とが設けられている。このレ
ンズL3 ’により既に述べたように直視遠方観察用先端
アダプター30よりも近距離の物体を観察するのに適し
た焦点距離にしてある。尚この図4に示す焦点調節レン
ズL3 ’は間隔管53の側の面に面取りが施されてお
り、これによって、曲率を有する面の判面を行ない得る
ようにしている。
面図で、図5は直視遠方観察用又図6は直視接近観察用
の光学系で、これらのデーターは下記の通りである。 第1実施例 直視遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.8088,fB =0.021 ,2ω=100.27° 物体距離=−42.7960 r1 =∞ d1 =0.2853 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =0.8845 d2 =0.4280 r3 =∞ d3 =0.5492 r4 =∞ d4 =0.7846 n2 =1.63930 ν2 =44.88 r5 =-1.5449 d5 =0.4636 r6 =∞(絞り) d6 =0.3210 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =∞ d7 =0.1070 r8 =∞ d8 =0.2853 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0214 r10=∞ d10=1.4265 n5 =1.52000 ν5 =74.00 r11=∞ d11=0.0214 r12=∞ d12=0.4280 n6 =1.62280 ν6 =57.06 r13=-2.5678 d13=0.0713 r14=2.1897 d14=0.9272 n7 =1.65844 ν7 =50.86 r15=-1.3966 d15=0.2710 n8 =1.75520 ν8 =27.51 r16=2.1897 d16=0.5421 r17=∞ d17=0.0000 r18=2.7832 d18=0.4993 n9 =1.77250 ν9 =49.66 r19=∞ d19=0.9344 n10=1.54814 ν10=45.78 r20=∞ d20=0.2853 n11=1.52287 ν11=59.89 r21=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0031524674 直視近接観察用 f=1.000 ,像高=0.8141,fB =0.011 ,2ω=100.34° 物体距離=−10.3374 r1 =∞ d1 =0.2872 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =0.8902 d2 =0.4307 r3 =∞ d3 =0.5528 r4 =∞ d4 =0.7897 n2 =1.63930 ν2 =44.88 r5 =-1.5549 d5 =0.4666 r6 =68.4235 (絞り)d6 =0.3230 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =∞ d7 =0.1077 r8 =∞ d8 =0.2872 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0215 r10=∞ d10=1.4358 n5 =1.52000 ν5 =74.00 r11=∞ d11=0.0215 r12=∞ d12=0.4307 n6 =1.62280 ν6 =57.06 r13=-2.5844 d13=0.0718 r14=2.2039 d14=0.9332 n7 =1.65844 ν7 =50.86 r15=-1.4056 d15=0.2728 n8 =1.75520 ν8 =27.51 r16=2.2039 d16=0.5456 r17=∞ d17=0.0000 r18=2.8011 d18=0.5025 n9 =1.77250 ν9 =49.66 r19=∞ d19=0.9404 n10=1.54814 ν10=45.78 r20=∞ d20=0.2872 n11=1.52287 ν11=59.89 r21=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0047572483 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.0006981151 ただしr1 ,r2 ,・・・ は各レンズ面の曲率半径、d
1 ,d2 ,・・・ は面間隔、n1 ,n2 ,・・・ は各光学素
子の屈折率、ν1 ,ν2 ,・・・ は各光学素子のアッベ数
である。
面r6 が遠方観察用と近接観察用とで異なり、前者が平
面で後者が凸面である。
る。これら図のうち図7は視野角100°の側視遠方観
察用先端アダプター、又図8は側視近接観察用先端アダ
プターである。
向の側方に設けられた観察孔61に、アダプター側対物
光学系2を構成するレンズL1 がアダプター構成部材6
2の面63に金属薄板よりなるフレアー絞り63を挟ん
で接着固定され、又観察孔61の下方には視野方向変換
プリズムPがアダプター構成部材62の面64、観察窓
の側壁(図示せず)、レンズ枠65の先端部66に支持
され接着固定され、このレンズ枠65に先端側から順に
レンズL2 、フレアー絞りを兼ねた間隔管67、光路調
整用ガラス68、金属薄板よりなる明るさ絞りAS、カ
バーガラスCが接入され接着固定されている。光路調整
用ガラス68は、アダプター側固定部材70をレンズ枠
65に嵌合するためのスペースを設けるために用いられ
ている。
孔に照明レンズ71が接着固定され、この照明レンズ7
1の凹面に近接した位置からライトガイドファイバー束
LGが内視鏡本体先端部の照明窓と対応する位置まで伸
びレンズ枠65のライトガイド挿入孔に接着固定され
る。
ー80は、側視遠方観察用先端アダプター60の明るさ
絞りの代りに近接観察用の絞りである径の小さい明るさ
絞り が用いられて被写界深度の広い光学系にしてい
る。又側視遠方観察用先端アダプター60で用いられて
いるカバーガラスCの代りに内視鏡本体側の面が凸面で
ある焦点距離調節レンズL3 ’が用いられていて、この
側視近接観察用先端アダプター80を用いることによっ
て側視遠方観察用先端アダプター60を用いた場合より
も近距離の物体を観察するのに適したように焦点調節が
行なわれる。この実施例においても焦点調節レンズL
3 ’は内視鏡本体側の面に面取りが施され曲率を持つ面
の判別が容易になるようにしている。
10に示す通りでそのデーターは次の通りである。 第2実施例 遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.8265,fB =0.012 ,2ω=99.368° 物体距離=−8.7464 r1 =13.8491 d1 =0.2551 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =0.9446 d2 =0.3644 r3 =∞ d3 =0.1458 r4 =∞ d4 =1.6764 n2 =1.88300 ν2 =40.78 r5 =∞ d5 =0.0802 r6 =∞ d6 =0.4665 n3 =1.60342 ν3 =38.01 r7 =-1.6603 d7 =0.0729 r8 =∞ d8 =1.2391 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0219 r10=∞(絞り) d10=0.3280 n5 =1.88300 ν5 =40.78 r11=∞ d11=0.1093 r12=∞ d12=0.2915 n6 =1.88300 ν6 =40.78 r13=∞ d13=0.0219 r14=∞ d14=1.4577 n7 =1.52000 ν7 =74.00 r15=∞ d15=0.0219 r16=∞ d16=0.4373 n8 =1.62280 ν8 =57.06 r17=-2.6239 d17=0.0729 r18=2.2376 d18=0.9475 n9 =1.65844 ν9 =50.86 r19=-1.4271 d19=0.2770 n10=1.75520 ν10=27.51 r20=2.2376 d20=0.5539 r21=∞ d21=0.0000 r22=2.8440 d22=0.5102 n11=1.77250 ν11=49.66 r23=∞ d23=0.9548 n12=1.54814 ν12=45.78 r24=∞ d24=0.2915 n13=1.52287 ν13=59.89 r25=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0046141247 近接観察用 f=1.000 ,像高=0.8314,fB =0.013,2ω=99.568° 物体距離=-5.1320 r1 =13.9304 d1 =0.2566 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =0.9501 d2 =0.3666 r3 =∞ d3 =0.1466 r4 =∞ d4 =1.6862 n2 =1.88300 ν2 =40.78 r5 =∞ d5 =0.0806 r6 =∞ d6 =0.4692 n3 =1.60342 ν3 =38.01 r7 =-1.6701 d7 =0.0733 r8 =∞ d8 =1.2463 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0220 r10=∞(絞り) d10=0.3299 n5 =1.88300 ν5 =40.78 r11=-90.7705 d11=0.1100 r12=∞ d12=0.2933 n6 =1.88300 ν6 =40.78 r13=∞ d13=0.0220 r14=∞ d14=1.4663 n7 =1.52000 ν7 =74.00 r15=∞ d15=0.0220 r16=∞ d16=0.4399 n8 =1.62280 ν8 =57.06 r17=-2.6393 d17=0.0733 r18=2.2507 d18=0.9531 n9 =1.65844 ν9 =50.86 r19=-1.4355 d19=0.2786 n10=1.75520 ν10=27.51 r20=2.2507 d20=0.5572 r21=∞ d21=0.0000 r22=2.8607 d22=0.5132 n11=1.77250 ν11=49.66 r23=∞ d23=0.9604 n12=1.54814 ν12=45.78 r24=∞ d24=0.2933 n13=1.52287 ν13=59.89 r25=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0044021807 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.0020127204 この第2の実施例では面r11が遠方観察において平面で
近接観察では凸面になっている。
面図で、この実施例は視野角が60°の直視の光学系で
図11が直視遠方観察用対物光学系又図12は直視近接
観察用対物光学系である。これら光学系のデーターは下
記の通りである。 第3実施例 遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.5108,fB =−0.002,2ω=58.996° 物体距離=-31.5315 r1 =∞ d1 =0.1802 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =0.7423 d2 =0.1802 r3 =∞ d3 =0.5135 r4 =2.5468 d4 =0.2973 n2 =1.61700 ν2 =62.79 r5 =-2.5468 d5 =0.1757 r6 =∞(絞り) d6 =0.2027 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =∞ d7 =0.0676 r8 =∞ d8 =0.1802 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0135 r10=∞ d10=0.9009 n5 =1.52000 ν5 =74.00 r11=∞ d11=0.0135 r12=∞ d12=0.2703 n6 =1.62280 ν6 =57.06 r13=-1.6216 d13=0.0450 r14=1.3829 d14=0.5856 n7 =1.65844 ν7 =50.86 r15=-0.8820 d15=0.1712 n8 =1.75520 ν8 =27.51 r16=1.3829 d16=0.3423 r17=∞ d17=0.0000 r18=1.7577 d18=0.3153 n9 =1.77250 ν9 =49.66 r19=∞ d19=0.5901 n10=1.54814 ν10=45.78 r20=∞ d20=0.1802 n11=1.52287 ν11=59.89 r21=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0095857258 近接観察用 f=1.000 ,像高=0.5157,fB =0.000,2ω=58.984° 物体距離=-8.6403 r1 =∞ d1 =0.1819 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =0.7494 d2 =0.1819 r3 =∞ d3 =0.5184 r4 =2.5712 d4 =0.3001 n2 =1.61700 ν2 =62.79 r5 =-2.5712 d5 =0.1774 r6 =28.3893 (絞り)d6 =0.2046 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =∞ d7 =0.0682 r8 =∞ d8 =0.1819 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =∞ d9 =0.0136 r10=∞ d10=0.9095 n5 =1.52000 ν5 =74.00 r11=∞ d11=0.0136 r12=∞ d12=0.2729 n6 =1.62280 ν6 =57.06 r13=-1.6371 d13=0.0455 r14=1.3961 d14=0.5912 n7 =1.65844 ν7 =50.86 r15=-0.8904 d15=0.1728 n8 =1.75520 ν8 =27.51 r16=1.3961 d16=0.3456 r17=∞ d17=0.0000 r18=1.7744 d18=0.3183 n9 =1.77250 ν9 =49.66 r19=∞ d19=0.5957 n10=1.54814 ν10=45.78 r20=∞ d20=0.1819 n11=1.52287 ν11=59.89 r21=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0102203675 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.0002034036 この第3の実施例では面r6 が遠方観察において平面で
近接観察では凸面である。
構成を示す断面図で、像伝送系として光ファイバーを用
い、視野角が60°の先端アダプター式内視鏡光学系
で、図13は直視遠方観察用アダプターを装着した光学
系の断面図であり、図14は直視近接観察用先端アダプ
ターを装着した光学系の断面図である。
2 ,明るさ絞りAS,焦点調節レンズL3 とで先端アダ
プターを、又正レンズL4 ,正レンズL5 ’と負レンズ
L 5 ”を接合した接合レンズL5 ,カバーガラスC,光
ファイバー束よりなるイメージガイドIGとからなって
いる。又図14に示す光学系では、明るさ絞りに近接す
る焦点調節レンズL3 を物体側の面r6 を凸面にした正
のパワーの焦点調節レンズL3 ”を用いた近接観察用ア
ダプターを用いており又明るさ絞りを絞り込み、被写界
深度を広げてより近距離な物体の観察を可能にしてい
る。
る。 第4実施例 遠方観察用 f=1.001 ,像高=0.4926,fB =0.038,2ω=59.652° 物体距離=-71.8422 r1 =∞ d1 =0.4237 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =1.1197 d2 =0.5614 r3 =1.5074 d3 =0.7415 n2 =1.80518 ν2 =25.43 r4 =∞ d4 =0.5297 r5 =∞(絞り) d5 =0.0000 r6 =∞ d6 =0.5297 n3 =1.51633 ν3 =64.15 r7 =∞ d7 =0.3390 r8 =∞ d8 =0.4555 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =-2.6822 d9 =0.2119 r10=2.2574 d10=0.8475 n5 =1.60311 ν5 =60.70 r11=-1.1716 d11=0.3178 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r12=-1.9513 d12=0.3814 r13=∞ d13=0.6356 n6 =1.51633 ν6 =64.15 r14=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0173816556 近接観察用 f=0.999 ,像高=0.4936,fB=0.049, 2ω=59.644°, 物体距離=-9.3406 r1 =∞ d1 =0.4246 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =1.1221 d2 =0.5626 r3 =1.5106 d3 =0.7431 n2 =1.80518 ν2 =25.43 r4 =∞ d4 =0.5308 r5 =∞(絞り) d5 =0.0000 r6 =15.2686 d6 =0.5308 n3 =1.51633 ν3 =64.15 r7 =∞ d7 =0.3397 r8 =∞ d8 =0.4565 n4 =1.88300 ν4 =40.78 r9 =-2.6879 d9 =0.2123 r10=2.2622 d10=0.8493 n5 =1.60311 ν5 =60.70 r11=-1.1741 d11=0.3185 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r12=-1.9554 d12=0.3822 r13=∞ d13=0.6369 n7 =1.51633 ν7 =64.15 r14=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0224567287 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.0001341112 この第4の実施例も面r6 が遠方観察で平面、近接観察
で凸面である。
示す断面図で、内視鏡本体先端部に側視遠方観察用先端
アダプターを装着した光学系(図15)および側視近接
観察用先端アダプターを装着した光学系(図16)であ
る。
ンズL1 と二つのプリズムP1 ,P2 を接合した側視用
プリズムPと正レンズL2 と明るさ絞りと焦点調節レン
ズL3 とにより先端アダプターを構成し、更にカバーガ
ラスCと正レンズL4 と正レンズL5 ’とL5 ”とを接
合した接合レンズL5 とカバーガラスCと像を接眼レン
ズへ導くイメージガイドIGとからなる内視鏡本体とか
ら構成される先端アダプター式内視鏡光学系である。ま
た図16は、図15の光学系のうち焦点調節レンズL3
の物体側の平面r10を凸面にした焦点調節レンズL3 ’
にしたものである。これら図15,16の光学系は、い
ずれも視野角が120°である。
で、夫々直視遠方観察用先端アダプターを装着した内視
鏡対物光学系と直視近接観察用先端アダプターを装着し
た内視鏡対物光学系である。図17の光学系は、物体側
より順に、負レンズL1 と正レンズL2 と明るさ絞りと
焦点調節レンズL3 とよりなる先端アダプターと、カバ
ーガラスCと正レンズL4 と正レンズL5 ’と負レンズ
L5 ”を接合した接合レンズL5 とカバーガラスCとよ
りなる内視鏡本体で、像を接眼光学系へ導くイメージガ
イドIGとよりなる先端アダプター式内視鏡光学系であ
る。又図18の光学系は、図17の光学系の焦点調節レ
ンズL3 の像側の凹面r7 を緩くした焦点調節レンズL
3 ’を配置して近点に焦点を合わせるようにした。これ
らの光学系は、いずれも視野角90°である。
示す図で、図19は直視遠方観察用アダプターを装着し
た内視鏡対物光学系、図20は直視近接観察用アダプタ
ーを装着した内視鏡対物光学系である。図19の光学系
は、物体側より順に、正レンズL1 と正レンズL2 ’と
負レンズL2 ”とを接合した接合レンズL2 と焦点調節
レンズL3 と明るさ絞りASとよりなる先端アダプター
と、正レンズL4 と正レンズL5 ’と負レンズL5 ”と
を接合した接合レンズL5 とカバーガラスCとイメージ
ガイドIGとからなる先端アダプター式内視鏡光学系で
ある。又図20は、図19に示す光学系の焦点調節レン
ズの像側の面r2 に凸面を持たせたレンズを焦点調節レ
ンズL3 ’とし更に明るさ絞りASを絞って被写界深度
を広くした光学系である。この光学系は、視野角が30
°である。又前述の実施例とは明るさ絞りの位置が異な
っている。
ターを示すと下記の通りである。 第5実施例 遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.8688,fB =0.046,2ω=119.486 ° 物体距離=-22.2094 r1 =∞ d1 =0.5178 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =2.1197 d2 =0.6329 r3 =∞ d3 =0.1726 r4 =∞ d4 =6.3291 n2 =1.88300 ν2 =40.78 r5 =∞ d5 =0.0575 r6 =5.4833 d6 =0.5754 n3 =1.84666 ν3 =23.78 r7 =∞ d7 =0.4258 r8 =∞(絞り) d8 =0.0345 r9 =∞ d9 =0.4603 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r10=∞ d10=0.5984 r11=∞ d11=0.4603 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r12=∞ d12=0.2301 r13=∞ d13=0.8055 n6 =1.51633 ν6 =64.15 r14=-3.6318 d14=0.2647 r15=2.8573 d15=1.9102 n7 =1.77250 ν7 =49.66 r16=-2.8573 d16=0.4028 n8 =1.78472 ν8 =25.68 r17=9.0909 d17=0.7020 r18=∞ d18=0.7250 n9 =1.51633 ν9 =64.15 r19=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0006350306 近接観察用 f=1.000 ,像高=0.8830,fB=0.026,2ω=120.688 ° 物体距離=-7.6023 r1 =∞ d1 =0.5263 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =2.1544 d2 =0.6433 r3 =∞ d3 =0.1754 r4 =∞ d4 =6.4327 n2 =1.88300 ν2 =40.78 r6 =5.5731 d6 =0.5848 n3 =1.84666 ν3 =23.78 r7 =∞ d7 =0.4327 r8 =∞(絞り) d8 =0.0351 r9 =∞ d9 =0.5848 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r10=-46.7626 d10=0.4912 r11=∞ d11=0.4678 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r12=∞ d12=0.2339 r13=∞ d13=0.8187 n6 =1.51633 ν6 =64.15 r14=-3.6912 d14=0.2690 r15=2.9041 d15=1.9415 n7 =1.77250 ν7 =49.66 r16=-2.9041 d16=0.4094 n8 =1.78472 ν8 =25.68 r17=9.2398 d17=0.7135 r18=∞ d18=0.7368 n9 =1.51633 ν9 =64.15 r19=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0020988779 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.010059756 第6実施例 遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.7045,fB=0.046,2ω=90.806° 物体距離=-30.5400 r1 =∞ d1 =0.3724 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =2.1726 d2 =3.2464 r3 =2.2346 d3 =0.4655 n2 =1.51633 ν2 =64.15 r4 =∞ d4 =0.0186 r5 =∞(絞り) d5 =0.4221 r6 =∞ d6 =0.3724 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =8.7232 d7 =0.5400 r8 =∞ d8 =0.2483 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r9 =∞ d9 =0.1241 r10=∞ d10=0.6518 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=-2.6071 d11=0.2173 r12=2.1837 d12=1.5518 n6 =1.72916 ν6 =54.68 r13=-1.9056 d13=0.3228 n7 =1.84666 ν7 =23.78 r14=25.4836 d14=0.5338 r15=∞ d15=0.7697 n8 =1.51633 ν8 =64.15 r16=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0358112952 近接観察用 f=1.000 ,像高=0.7184,fB=0.016,2ω=92.434° 物体距離=-8.3464 r1 =∞ d1 =0.3797 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =2.2152 d2 =3.2102 r3 =2.2785 d3 =0.4747 n2 =1.51633 ν2 =64.15 r4 =∞ d4 =0.0190 r5 =∞(絞り) d5 =0.4304 r6 =∞ d6 =0.3797 n3 =1.88300 ν3 =40.78 r7 =11.1652 d7 =0.5506 r8 =∞ d8 =0.2532 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r9 =∞ d9 =0.1266 r10=∞ d10=0.6646 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=-2.6582 d11=0.2215 r12=2.2266 d12=1.5823 n6 =1.72916 ν6 =54.68 r13=-1.9430 d13=0.3291 n7 =1.84666 ν7 =23.78 r14=25.9835 d14=0.5443 r15=∞ d15=0.7848 n8 =1.51633 ν8 =64.15 r16=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0305184478 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0.0179283307 第7実施例 遠方観察用 f=1.000 ,像高=0.2657,fB =0.010 ,2ω=30.10 ° 物体距離=-28.9013 r1 =∞ d1 =0.2000 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =-4.9310 d2 =0.1143 r3 =1.6052 d3 =0.2685 n2 =1.72000 ν2 =43.70 r4 =-3.5196 d4 =0.1214 n3 =1.51633 ν3 =64.15 r5 =1.1709 d5 =0.1429 r6 =-1.4803 d6 =0.2857 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r7 =∞ d7 =0.0171 r8 =∞(絞り) d8 =0.1829 r9 =∞ d9 =0.2457 n5 =1.88300 ν5 =40.78 r10=-1.4469 d10=0.1143 r11=1.2177 d11=0.4571 n6 =1.60311 ν6 =60.70 r12=-0.6320 d12=0.1714 n7 =1.84666 ν7 =23.78 r13=-1.0526 d13=0.2057 r14=∞ d14=0.3429 n8 =1.51633 ν8 =64.15 r15=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.0145309178 近方観察用 f=1.000 ,像高=0.2722,fB =0.010 ,2ω=30.10 ° 物体距離=-9.3677 r1 =∞ d1 =0.2049 n1 =1.88300 ν1 =40.78 r2 =-5.8920 d2 =0.1171 r3 =1.6246 d3 =0.2804 n2 =1.72000 ν2 =43.70 r4 =-2.4772 d4 =0.1244 n3 =1.51633 ν3 =64.15 r5 =1.1555 d5 =0.1464 r6 =-1.7339 d6 =0.2927 n4 =1.51633 ν4 =64.15 r7 =-6.7785 d7 =0.0176 r8 =∞(絞り) d8 =0.1874 r9 =∞ d9 =0.2518 n5 =1.88300 ν5 =40.78 r10=-1.4824 d10=0.1171 r11=1.2477 d11=0.4684 n6 =1.60311 ν6 =60.70 r12=-0.6475 d12=0.1756 n7 =1.84666 ν7 =23.78 r13=-1.0785 d13=0.2108 r14=∞ d14=0.3513 n8 =1.51633 ν8 =64.15 r15=∞ |ΔfB6 /f6 2|=0.013853912 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|=0 以上述べた第1〜第7の実施例の光学系は、焦点調節レ
ンズL3 ,L3 ’を除いては、遠方観察用と近接観察用
とで基本的に同じである。しかし、両者の光学系は全系
の焦点距離が僅かに異なっているため、全系の焦点距離
で規格化した場合、焦点調節レンズ以外の値も異なって
しまう。そのためにデーターの他の値も異なった値にな
っているが実際は両者同じ値である。
対物レンズであるが、アダプター方式の内視鏡対物レン
ズに本発明を適用することも可能である。つまり、前述
の各実施例は、焦点調節レンズおよび明るさ絞りより前
方の光学系が一体になって内視鏡本体に対し着脱可能に
なっているが焦点レンズと明るさ絞りだけを交換可能し
てもよい。
原子炉の内部等を観察するために使用する内視鏡は、次
のような点を考慮する必要がある。即ち、X線,γ線等
の各種放射線のエネルギーによりガラスを構成するイオ
ンのいずれかから電子がたたき出され、それが捕らえら
れるのに都合のよい正の電荷をもったガラス構造中の格
子欠陥、主として酸素イオンの抜け孔に納まり、それに
よって岩塩結晶などにあらわれるF中心に相当する固有
の吸収が出来る。ただしガラスの場合は、内部構造の特
異性によって酸素イオンの占める結合の位置にも数種類
あり、また原子配列の不規則性によってさらに連続的な
偏りもあるのでそれにもとづく吸収が重なり合う結果、
一般には明瞭な独立した吸収を生ずることは少なく連続
的な吸収曲線となることが多い。そのために、ガラスは
褐色、桃色等の色に着色し、ガラスの透過率が著しく低
下し観察が不可能になる。
ウムを多量に含んだガラスに酸化セリウムを添加するこ
とにより放射線照射を受けても着色しなくなることが知
られている。しかしながら、セリウムを含むガラスはC
e 4+ の存在により放射線照射前に短波長可視部に吸収が
あるためガラスは黄色を呈する。この傾向は屈折率の大
きな重フリント系のガラスになるほど大きくなり重フリ
ント系のガラスほど黄色味を強く帯びる。そのため酸化
セリウムを含み、耐放射線性のガラスで光学系を構成す
る際、屈折率の高い硝材を多く用いたり光学系の硝路長
が長い場合には、放射線照射以前に強い黄色味を帯びた
像になり観察時に良好な画像が得られない。
せた耐放射線ガラス(厚さ10mm)の分光透過率特性を
夫々図37〜図42に示す。 (1) BK7に酸化セリウムを添付 nd:1.51630
νd:64.46 (2) SK4に酸化セリウムを添付 nd:1.61222
νd:58.14 (3) F2に酸化セリウムを添付 nd:1.62004
νd:36.68 (4)LAK9に酸化セリウムを添付 nd:1.69089
νd:54.83 (5) SF1に酸化セリウムを添付 nd:1.71414
νd:29.72 (6) Fn3に酸化セリウムを添付 nd:1.84738
νd:23.86 上記の図37〜図42から明らかなように屈折率の高い
硝材ほど短波長域での透過率が低く黄色味をおびること
がわかる。したがって放射線用対物レンズを構成する際
は、耐放射線ガラスを硝材として用い、かつ屈折率の高
いガラスからなりレンズの肉厚を薄くして像が変色する
のを防ぐ必要がある。
ラス(1)〜(6)の放射線照射前後の波長450nmお
よび500nmの透過率は下記の通りである。
透過率の低下はあまり大きくなく、又低下も短い波長に
おいてである。更に照射から5日後の透過率からわかる
ように照射後若干の改善がみられる。
用光学系で、明るさ絞りおよびその直後のレンズを交換
することによって直視近接観察用に変換することが可能
である。
平行平面板を用いる場合、これを省略してもよい。
さ絞り近傍において焦点距離の異なるレンズに交換する
ことにより観察距離を調整し得るものである。更にレン
ズの交換と共に明るさ絞りの径を変えることにより、最
適の被写界深度を選択し得る。
図
図
図
図
図
面図
の断面図
面図
の断面図
面図
の断面図
面図
の断面図
面図
の断面図
面図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
差曲線図
フ
フ
フ
フ
フ
Claims (4)
- 【請求項1】 複数のレンズ成分と、明るさ絞りとを備
えた内視鏡対物レンズにおいて、 前記明るさ絞りと該明るさ絞りに密接配置されたレンズ
成分とそれらより物体側に配置された光学要素とが一体
で着脱自在なアダプタ側光学系を構成し、 前記明るさ絞りに密接配置されたレンズ成分の焦点距離
のみが互いに異なる他のアダプタ側光学系と交換して観
察距離の調整を行うことを特徴とする内視鏡対物レン
ズ。 - 【請求項2】 複数のレンズ成分と、明るさ絞りとを備
えた内視鏡対物レンズにおいて、 前記明るさ絞りと該明るさ絞りに密接配置されたレンズ
成分とそれらより物体側に配置された光学要素とが一体
で着脱自在なアダプタ側光学系を構成し、 前記明るさ絞りの径及び前記明るさ絞りに密接配置され
たレンズ成分の焦点距離が互いに異なる他のアダプタ側
光学系と交換して観察距離の調整を行うことを特徴とす
る内視鏡対物レンズ。 - 【請求項3】 下記の条件を満足することを特徴とする
請求項1又は2に記載の内視鏡対物レンズ。 |ΔfB6/f6 2|≦0.05 ただし、f6は前記内視鏡対物レンズのうち前記アダプ
タ側光学系の射出側にある本体側光学系の後側焦点距
離、ΔfB6は前記内視鏡対物レンズ全体の結像位置の、
前記本体側光学系の後側焦点位置からのずれ量である。 - 【請求項4】 下記の条件を満足することを特徴とする
請求項3に記載の内視鏡対物レンズ。 |{sin-1(h/f)−sin-1(h/f’)}/sin-1(h/f)|≦0.15 ただし、hは前記内視鏡対物レンズの最大像高、f、
f’はそれぞれ前記アダプタ側光学系を前記他のアダプ
タ側光学系と交換する前後における、前記内視鏡対物レ
ンズの焦点距離である。
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