JP4426236B2 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents
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Description
った個所で最短となり、この最短状態から拡大側にレンズ群を移動させると物体距離が大きくなるので中間の焦点域での使用には不向きである。特開2000-267002号公
報は、一つの群だけを移動させて変倍していて、移動群が等倍を挟まない実施例も含んでいるが、この実施例では、拡大時の物体距離を0.8mm程度(広角端の焦点距離が1mmの場合)と非常に短くして倍率を大きくしているため照明がうまくあたらない部分がでてしまう。また、通常観察時の広画角を得るためには第1レンズ群の外径が大きくなる。特許第2876252号公報では、パワーの大きい負レンズ群で変倍しているため、収差補正のためにレンズ枚数が多い。
などの撮像素子は信号処理基板やケーブルが付随するため、これを移動させるには強い駆動力が必要になる。特にアクチュエーターやモーターなどで駆動する場合、移動群(体)の負荷を軽減するのは重要になる。従って像面は変倍によらず固定された状態が望ましい。
報や特開2001-91832号公報がある。前者は全体として負-正-正の3群構成で、
第2、第3レンズ群を移動させて変倍しているが、第2群のパワーが小さくて変倍比が小さい。また、拡大観察時の像面湾曲が大きい。後者は負-正-負-正の4群構成で、第3群
と第2または第4群を移動させて変倍しているが、第3レンズ群のパワーが強いため、収差補正のためにレンズ枚数が多くなり、全長が長くなる。
(1)−0.05<fw/f4<0.01
(5)6<f3/fw<7
但し、
f3;第3レンズ群の焦点距離。
f4;第4レンズの焦点距離、
fw;全系の短焦点距離端での焦点距離、
である。
また、本発明の内視鏡対物光学系は、第2の態様では、物体側から順に、負のパワーを有する第1レンズ群、正のパワーを有する第2レンズ群、正のパワーを有する第3レンズ群、及び像側が凸面であるメニスカスレンズの第4レンズからなり、第1レンズ群から像面迄の全長を変化させることなく、物体距離を変化させながら第2レンズ群と第3レンズ群を移動させることにより、全系の焦点距離を変化させつつ合焦状態を保持し、次の条件式(1’)を満足することを特徴としている。
(1’)−0.0335≦fw/f4<0.01
但し、
f4;第4レンズの焦点距離、
fw;全系の短焦点距離端での焦点距離、
である。
(5)6<f3/fw<7
但し、
f3;第3レンズ群の焦点距離、
である。
また、第1、第2のいずれの態様でも、次の条件式(4)を満足することが好ましい。
(4)1.9<f2/fw<2.3
但し、
f2;第2レンズ群の焦点距離、
である。
(2)−2.2<f1/fw<−1.5
但し、
f1;第1レンズ群の焦点距離、
である。
(3) 0.80<d 2w /d 2t <1.32
但し、
d 2w ;短焦点距離端における第2レンズ群後側主点から第3レンズ群前側主点までの距離、
d 2t ;最大倍率位置における第2レンズ群後側主点から第3レンズ群前側主点までの距離、
である。
(6)0.4<(f23t×fw)/(f23w×ft)<0.65
但し、
f23t;第2レンズ群と第3レンズ群の最大倍率位置における合成焦点距離、
f23w;第2レンズ群と第3レンズ群の短焦点距離端における合成焦点距離、
ft;全系の最大倍率位置での焦点距離、
である。
る可動の第3レンズ群30と、像側が凸面であるメニスカスレンズの固定第4レンズ群40と、カバーガラス(フィルタ類)CGと、撮像素子50とが位置している。第4レンズ群40は正負のいずれのパワーも取り得る。絞りSは第2レンズ群20に搭載されていて、第2レンズ群20と一緒に移動する。
遠ざかることを意味するから、物体距離が単調に変化することは、短焦点距離端、最大倍率位置の中間領域で観察を行う場合に重要である。物体距離変化が単調でない場合、通常観察から拡大観察に連続的に移行する操作において、スコープ先端を途中までは物体に近づいていくが途中からは遠ざかるという不自然な操作をしなければならず操作性が悪い(あるいは操作に熟練を要する)。
(7)1.0<m4<1.2
但し、
m4;第4レンズの横倍率、
である。
x=cy2/[1+[1-(1+K)c2y2]1/2]+A4y4+A6y6+A8y8 +A10y10+A12y12・・・
(但し、xは非球面形状、cは曲率、yは光軸からの高さ、Kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・・・は各次数の非球面係数)
[実施例1]
図1ないし図4は、本発明の内視鏡対物光学系の実施例1を示している。図1及び図3はそれぞれ、短焦点距離端(最低倍率位置)及び最大倍率位置におけるレンズ構成図であり、図2及び図4はそれぞれ、図1及び図3のレンズ構成での諸収差図である。表1はその数値データである。負の第1レンズ群10は単レンズからなり、正の第2レンズ群20は正レンズと負レンズの接合レンズからなり、正の第3レンズ群30は負レンズと正レンズの接合レンズからなり、正の第4レンズ40は像側に凸のメニスカス単レンズからなっている。絞りSは、第2レンズ群20(3面)の前方(物体側)0.119の位置にある。
(表1)
FE= 1:6.6 - 9.4
f = 1.01 - 2.12
ODIS=-7.729 - -2.973
m = -0.114 - -0.741
W = 65.6 - 22.0
fB= 0.05
面NO. r d Nd νd
1 ∞ 0.357 1.88300 40.8
2 1.860 2.703-0.595
3 -13.525 0.595 1.88300 40.8
4 -3.298 0.357 1.84666 23.8
5 -1.546 0.635
6 ∞ 0.357 1.92286 18.9
7 1.246 0.752 1.77250 49.6
8 -2.936 0.663-3.058
9 -3.245 0.357 1.84666 23.8
10 -3.340 0.286
11 ∞ 0.595 1.52400
12 ∞ 0.357 1.53000
13 ∞ -
[実施例2]
図5ないし図8は、本発明の内視鏡対物光学系の実施例2を示している。図5及び図7
はそれぞれ、短焦点距離端(最低倍率位置)及び最大倍率位置におけるレンズ構成図であり、図6及び図8はそれぞれ図5及び図7のレンズ構成での諸収差図である。表2はその数値データである。基本的なレンズ構成は、第2レンズ群20が正単レンズからなる点、及び第4レンズ群が負の単レンズからなる点を除き、実施例1と同様である。絞りSは、第2レンズ群20(3面)の前方(物体側)0.116の位置にある。
(表2)
FE= 1:6.6 - 9.3
f = 1.00 - 2.07
ODIS=-7.574 - -2.913
m = -0.115 - -0.741
W = 60.3 - 20.4
fB= 0.05
面NO. r d Nd νd
1 ∞ 0.350 1.88300 40.8
2 1.697 2.867-0.699
3 -6.966 0.946 1.88300 40.8
4 -1.504 1.030
5 10.940 0.350 1.92286 18.9
6 1.352 0.978 1.77250 49.6
7 -4.438 0.396-2.937
8 -2.840 0.350 1.84666 23.8
9 -3.293 0.234
10 ∞ 0.583 1.52400
11 ∞ 0.350 1.53000
12 ∞ -
[実施例3]
図9ないし図12は、本発明の内視鏡対物光学系の実施例3を示している。図9及び図11はそれぞれ、短焦点距離端及(最低倍率位置)び最大倍率位置におけるレンズ構成図であり、図10及び図12はそれぞれ図9及び図11のレンズ構成での諸収差図である。表3はその数値データである。 基本的なレンズ構成は実施例2と同様である。絞りSは
、第2レンズ群20(3面)の前方(物体側)0.140の位置にある。
(表3)
FE= 1:5.2 - 6.1
f = 0.99 - 1.67
ODIS=-12.382 - -3.095
m =-0.075 - -0.494
W =70.0 - 31.9
fB=0.05
面NO. r d Nd νd
1 ∞ 0.371 1.88300 40.8
2 1.377 2.037-0.759
3 -103.642 1.542 1.77250 49.6
4 -1.505 0.604
5 7.456 0.371 1.92286 18.9
6 1.354 0.771 1.77250 49.6
7 -5.304 0.366-1.694
8 -1.993 0.371 1.84666 23.8
9 -2.349 0.630
10 ∞ 0.619 1.52400
11 ∞ 0.371 1.53000
12 ∞ -
[実施例4]
図13ないし図16は、本発明の内視鏡対物光学系の実施例4を示している。図13及び図15はそれぞれ、短焦点距離端(最低倍率位置)及び最大倍率位置におけるレンズ構成図であり、図14及び図16はそれぞれ図13及び図15のレンズ構成での諸収差図である。表4はその数値データである。基本的なレンズ構成は、第2レンズ群20が正単レンズからなる点を除き、実施例1と同様である。絞りSは、第2レンズ群20(3面)の前方(物体側)0.123の位置にある。
(表4)
FE= 1:5.2 - 6.2
f= 1.00 - 1.73
ODIS=-12.354 - -3.089
m =-0.075 - -0.494
W =70.3 - 31.9
fB= 0.05
面NO. r d Nd νd
1 ∞ 0.371 1.88300 40.8
2 1.644 2.160-0.741
3* -2.768 1.272 1.77250 49.6
4 -1.183 0.924
5 15.428 0.371 1.92286 18.9
6 1.579 0.751 1.77250 49.6
7 -4.144 0.365-1.539
8 -2.264 0.371 1.84666 23.8
9 -2.409 0.618
10 ∞ 0.618 1.52400
11 ∞ 0.371 1.53000
12 ∞ -
*は回転対称非球面。
非球面データ(表示していない非球面係数は0.00である。);
NO A4 A6 A8
3 -0.54874×10-1 -0.44115×10 0.18410×102
各実施例の各条件式に対する値を表5に示す。
(表5)
Claims (8)
- 物体側から順に、負のパワーを有する第1レンズ群、正のパワーを有する第2レンズ群、正のパワーを有する第3レンズ群、及び像側が凸面であるメニスカスレンズの第4レンズからなり、第1レンズ群から像面迄の全長を変化させることなく、物体距離を変化させながら第2レンズ群と第3レンズ群を移動させることにより、全系の焦点距離を変化させつつ合焦状態を保持し、次の条件式(1)及び(5)を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
(1)−0.05<fw/f4<0.01
(5)6<f3/fw<7
但し、
f3;第3レンズ群の焦点距離。
f4;第4レンズの焦点距離、
fw;全系の短焦点距離端での焦点距離。 - 物体側から順に、負のパワーを有する第1レンズ群、正のパワーを有する第2レンズ群、正のパワーを有する第3レンズ群、及び像側が凸面であるメニスカスレンズの第4レンズからなり、第1レンズ群から像面迄の全長を変化させることなく、物体距離を変化させながら第2レンズ群と第3レンズ群を移動させることにより、全系の焦点距離を変化させつつ合焦状態を保持し、次の条件式(1’)を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
(1’)−0.0335≦fw/f4<0.01
但し、
f4;第4レンズの焦点距離、
fw;全系の短焦点距離端での焦点距離。 - 請求項2記載の内視鏡対物光学系において、次の条件式(5)を満足する内視鏡対物光学系。
(5)6<f3/fw<7
但し、
f3;第3レンズ群の焦点距離。 - 請求項1ないし3のいずれか1項記載の内視鏡対物光学系において、次の条件式(4)を満足する内視鏡対物光学系。
(4)1.9<f2/fw<2.3
但し、
f2;第2レンズ群の焦点距離。 - 請求項1ないし4のいずれか1項記載の内視鏡対物光学系において、次の条件式(2)を満足する内視鏡対物光学系。
(2)−2.2<f1/fw<−1.5
但し、
f1;第1レンズ群の焦点距離。 - 請求項1ないし5のいずれか1項記載の内視鏡対物光学系において、次の条件式(3)を満足する内視鏡対物光学系。
(3) 0.80<d2w/d2t<1.32
但し、
d2w;短焦点距離端における第2レンズ群後側主点から第3レンズ群前側主点までの距離、
d2t;最大倍率位置における第2レンズ群後側主点から第3レンズ群前側主点までの距離。 - 請求項1ないし6のいずれか1項記載の内視鏡対物光学系において、次の条件式(6)を満足する内視鏡対物光学系。
(6)0.4<(f23t×fw)/(f23w×ft)<0.65
但し、
f23t;第2レンズ群と第3レンズ群の最大倍率位置における合成焦点距離、
f23w;第2レンズ群と第3レンズ群の短焦点距離端における合成焦点距離、
ft;全系の最大倍率位置での焦点距離。 - 請求項1ないし7のいずれか1項記載の内視鏡対物光学系を設けた内視鏡。
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- 2003-09-17 JP JP2003323943A patent/JP4426236B2/ja not_active Expired - Fee Related
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