JP4653823B2 - 対物光学系 - Google Patents
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Description
ただし、β:最至近合焦時の光学倍率、
である。
ただし、β:最至近合焦時の光学倍率、
である。
1.62<f2 /f1 <2.75 ・・・(3)
ただし、f:全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f1 :第1群の焦点距離、
f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
である。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
ただし、f:通常観察時の全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f1 :第1群の焦点距離、
である。
全長に関しては、条件式(2)の範囲であることが望ましいが、本発明の対物光学系を内視鏡に搭載るためには上限を条件式(2’)の範囲まで限定するとさらに望ましい。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
である。
軸上色収差にも影響が出てくる。このとき、球面収差はアンダーに、特に最近接観察時に大きく傾く。また、軸上色収差は、Fラインが補正過剰となり好ましくない。また、コマ収差についても補正困難となり好ましくない。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
ただし、f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
条件式(5)の下限を限定すると、フォーカス感度を低めに抑えることができ、さらに好ましい。また、上限を限定すると、全長の小型化により一層効果がある。
ただし、Δ2G:遠点から最至近まで合焦した際の第2群の移動量、
LTL:レンズ全長(第1面から撮像面までの距離)、
である。
ただし、P:像面に配置される撮像素子の画素ピッチ(μm)、
β:最至近合焦時の光学倍率、
IH:像面に配置される撮像素子における最大像高(mm)、
である。
ただし、ω:遠点時の最大画角(°)、
である。
視野範囲を通常観察での診断の際に確保することができ、顕微観察が可能な内視鏡対物光学系であっても広範囲な視野を確保できるため、通常の診断は問題なく行うことができる。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図1に示す。また、本実施例の数値データを後記する表1に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表2に示す。後記する数値データにおいては、物体側から数えた光学面の面番号を“No”で示してあり、曲率半径は“r”で、面間隔又は空気間隔は“d”で、e線の屈折率は“ne ”で、アッベ数は“vd ”でそれぞれ示してある。曲率半径及び面間隔はmm単位である。また、図1では、面番号“No”が1、2、3、・・・・の光学面はr1 、r2 、r3 、・・・・で、面番号No1と2、2と3、3と4、・・・・の間の面間隔又は空気間隔はd1 、d2 、d3 、・・・・で示してある。以下、同じ。
観察状態への合焦作用を持たせている。第1群G1と第2群G2の間に明るさ絞りSが配置されており、合焦時には第2群G2と一体となって移動する。第3群G3は、物体側より順に、両凸正レンズと、両凸正レンズと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズとを貼り合せた正の接合レンズにより構成されている。第1群G1には、平凹負レンズと物体側の接合レンズの間に平行平面板F1が配置されている。平行平面板F1は特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nmあるいは近赤外領域の光等をカットするためのフィルターである。内視鏡対物光学系の像面I近傍には撮像素子が配置され、この内視鏡対物光学系と合わせて撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するためのカバーガラスCGが貼り付けられている。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図2に示す。また、本実施例の数値データを後記する表3に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表4に示す。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図3に示す。また、本実施例の数値データを後記する表5に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表6に示す。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図4に示す。また、本実施例の数値データを後記する表7に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表8に示す。
。第3群G3は、物体側より順に、両凸正レンズと、両凸正レンズと凹平負レンズとを貼り合せた正の接合レンズにより構成されている。第1群G1中、単レンズの負メニスカスレンズは特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nmあるいは近赤外領域の光等をカットするためのフィルターである。内視鏡対物光学系の像面I近傍には撮像素子が配置され、この内視鏡対物光学系と合わせて撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するためのカバーガラスCGが貼り付けられている。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図5に示す。また、本実施例の数値データを後記する表9に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表10に示す。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図6に示す。また、本実施例の数値データを後記する表11に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表12に示す。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図7に示す。また、本実施例の数値データを後記する表13に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表14に示す。
図9と同様の本実施例の収差曲線図を示してある。
本実施例の内視鏡対物光学系の構成を示す光軸を通る断面図を図8に示す。また、本実施例の数値データを後記する表15に、その通常観察状態(a)、中間状態(b)、最近接観察状態(c)の3状態における変動パラメータの値を表16に示す。
表1(実施例1)
No r d ne vd
1 ∞ 0.3200 1.88814 40.78
2 1.3704 0.4520
3 ∞ 0.3100 1.51564 75.00
4 ∞ 1.8470
5 -10.6402 1.0380 1.82017 46.62
6 -1.5020 0.2800 1.93429 18.90
7 -2.3221 0.0200
8 2.1477 0.7040 1.48915 70.23
9 -2.2494 0.2400 1.85504 23.78
10 -4.7343 D10
11(絞り) ∞ 0.0160
12 -3.3558 0.2400 1.77621 49.60
13 0.6995 0.5500 1.85504 23.78
14 1.6703 D14
15 7.2107 1.2280 1.48915 70.23
16 -2.1635 0.0400
17 2.6506 1.5800 1.48915 70.23
18 -2.3866 0.2800 1.93429 18.90
19 -18.7551 1.9540
20 ∞ 1.2000 1.51825 64.14
21(像面) ∞ 。
表2(実施例1)
パラメータ NP MP CP
FD 1.317 1.559 1.567
FNo 6.082 6.612 7.834
OD 12.50 1.88 0.00
D10 0.168 0.533 1.400
D14 1.504 1.139 0.272
IH:1.2mm
β :-2.00
P :2.8 μm 。
表3(実施例2)
No r d ne vd
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 0.9858 0.874
3 ∞ 0.310 1.51564 75.00
4 ∞ 0.941
5 -4.8526 1.038 1.82017 46.62
6 -1.5020 0.280 1.93429 18.90
7 -1.9928 0.020
8 3.0108 0.860 1.48915 70.23
9 -1.9465 0.240 1.85504 23.78
10 -4.1423 D10
11(絞り) ∞ 0.016
12 20.2767 0.240 1.77621 49.60
13 0.9664 0.550 1.85504 23.78
14 1.8050 D14
15 5.8416 1.158 1.48915 70.23
16 -2.5464 0.110
17 6.1872 1.629 1.56606 60.67
18 -2.0860 0.280 1.93429 18.90
19 -12.0725 1.468
20 ∞ 1.220 1.51825 64.14
21(像面) ∞ 。
表4(実施例2)
パラメータ NP MP CP
FD 1.298 1.429 1.363
FNo 7.541 7.689 8.201
OD 12.50 1.88 0.00
D10 0.168 0.635 2.296
D14 2.368 1.901 0.240
IH:1.2mm
β :-2.13
P :3.2 μm 。
表5(実施例3)
No r d ne vd
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.3317 0.800
3 ∞ 0.310 1.51564 75.00
4 ∞ 1.791
5 -81.4733 1.038 1.82017 46.62
6 -1.5020 0.280 1.93429 18.90
7 -2.8526 0.020
8 2.4750 0.500 1.48915 70.23
9 127.6395 D9
10(絞り) ∞ 0.015
11 -15.3349 0.448 1.85504 23.78
12 -1.2758 0.475 1.77621 49.60
13 2.2060 D13
14 4.0011 1.023 1.48915 70.23
15 -3.5513 0.040
16 2.3078 1.382 1.48915 70.23
17 -3.4525 0.280 1.93429 18.90
18 5.2124 0.967
19 ∞ 1.350 1.51825 64.14
20(像面) ∞ 。
表6(実施例3)
パラメータ NP MP CP
FD 1.380 1.462 1.377
FNo 7.552 7.647 7.885
OD 12.50 2.00 0.00
D9 0.245 0.648 1.835
D13 2.602 2.199 1.012
IH:1.2mm
β :-1.65
P :2.1 μm 。
表7(実施例4)
No r d ne vd
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.1392 1.750
3 5.2800 0.310 1.51564 75.00
4 2.8470 0.295
5 -22.1047 1.038 1.82017 46.62
6 -1.5020 0.280 1.93429 18.90
7 -2.4207 0.020
8 3.7480 0.730 1.48915 70.23
9 -2.7666 0.240 1.85504 23.78
10 -3.8129 D10
11(絞り) ∞ 0.020
12 -22.7856 0.240 1.77621 49.60
13 0.9533 0.513 1.85504 23.78
14 1.8529 D14
15 10.5496 0.932 1.48915 70.23
16 -2.6945 0.040
17 3.3427 1.016 1.48915 70.23
18 -4.2610 0.280 1.93429 18.90
19 ∞ 3.232
20 ∞ 1.350 1.51825 64.14
21(像面) ∞ 。
表8(実施例4)
パラメータ NP MP CP
FD 1.348 1.617 1.565
FNo 6.797 7.378 9.143
OD 12.50 1.88 0.00
D10 0.168 0.770 2.460
D14 2.424 1.822 0.132
IH:1.2mm
β :-2.60
P :3.2 μm 。
表9(実施例5)
No r d ne vd
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.0920 0.874
3 ∞ 0.310 1.51564 75.00
4 ∞ 1.341
5 8193.6408 1.038 1.82017 46.62
6 -1.9112 0.280 1.93429 18.90
7 -2.4683 0.020
8 3.1410 0.926 1.48915 70.23
9 -2.0897 0.240 1.85504 23.78
10 -5.5191 D10
11(絞り) ∞ 0.015
12 -21.0571 0.280 1.77621 49.60
13 0.9616 0.480 1.85504 23.78
14 1.7815 D14
15 7.5218 0.802 1.48915 70.23
16 -2.8584 0.111
17 2.9704 0.980 1.51825 64.14
18 -7.1080 0.100
19 -5.6050 0.280 1.93429 18.90
20 11.8650 2.522
21 ∞ 1.500 1.51825 64.14
22(像面) ∞ 。
表10(実施例5)
パラメータ NP MP CP
FD 1.573 1.766 1.428
FNo 7.524 7.960 9.317
OD 12.50 1.88 0.00
D10 0.168 0.676 2.288
D14 2.374 1.866 0.254
IH:1.2mm
β :-2.81
P :3.5 μm 。
表11(実施例6)
No r d ne vd
1 ∞ 0.380 1.88814 40.78
2 0.9874 0.538
3 ∞ 0.420 1.51564 75.00
4 ∞ 0.725
5 -6.1755 1.300 1.77621 49.60
6 -1.3747 0.320 1.93429 18.90
7 -2.0667 0.020
8 2.9281 1.080 1.48915 70.23
9 -1.7301 0.300 2.01169 23.78
10 -2.6722 D10
11(絞り) ∞ 0.016
12 ∞ 0.220 1.77621 49.60
13 0.9752 0.390 1.85504 23.78
14 1.5469 D14
15 4.1576 1.143 1.48915 70.23
16 -3.6602 0.046
17 2.9525 1.155 1.75844 52.32
18 -7.1726 0.195
19 -4.0923 0.360 1.93429 18.90
20 4.9202 0.570
21 ∞ 0.400 1.52498 59.89
22 ∞ 0.600
23 ∞ 1.800 1.51825 64.14
24(像面) ∞ 。
表12(実施例6)
パラメータ NP MP CP
FD 1.242 1.520 1.226
FNo 8.517 9.456 11.436
OD 13.50 1.35 0.00
D10 0.160 0.869 2.417
D14 2.546 1.837 0.289
IH:1.06mm
β :-2.71
P :4.2 μm 。
表13(実施例7)
No r d ne vd
1 ∞ 0.280 1.88814 40.78
2 0.9473 0.500
3 ∞ 0.400 1.51564 75.00
4 ∞ 1.000
5 6.9425 1.000 1.59143 61.14
6 -1.3398 0.520 1.93429 18.90
7 -1.8321 0.015
8 3.0694 0.897 1.48915 70.23
9 -1.6461 0.200 2.01169 28.27
10 -3.2015 D10
11(絞り) ∞ 0.02
12 11.3687 0.176 1.77621 49.60
13 1.0145 0.200 1.85504 23.78
14 1.5239 D14
15 11.4412 0.876 1.48915 70.23
16 -2.4314 0.050
17 2.2561 1.000 1.49846 81.54
18 -9.0813 0.170
19 -5.5265 0.284 1.93429 18.90
20 6.8860 0.250
21 ∞ 0.270 1.52498 59.89
22 ∞ 1.526
23 ∞ 1.080 1.51825 64.14
24(像面) ∞ 。
表14(実施例7)
パラメータ NP MP CP
FD 1.271 1.512 1.216
FNo 8.079 8.661 10.200
OD 13.50 1.28 0.00
D10 0.128 0.853 2.587
D14 2.587 1.862 0.128
IH:1.06mm
β :-2.79
P :4.8 μm 。
表15(実施例8)
No r d ne vd
1 ∞ 0.320 1.88814 40.78
2 1.3186 0.550
3 ∞ 0.310 1.51564 75.00
4 ∞ 1.656
5 -13.4783 1.038 1.82017 46.62
6 -1.5020 0.280 1.93429 18.90
7 -2.3537 0.020
8 2.4400 0.659 1.48915 70.23
9 -2.1307 0.240 1.85504 23.78
10 -4.0769 D10
11(絞り) ∞ 0.016
12 -6.1895 0.240 1.77621 49.60
13 0.7967 0.550 1.85504 23.78
14 1.5453 D14
15 9.1245 1.276 1.48915 70.23
16 -2.2055 0.040
17 2.5086 1.670 1.48915 70.23
18 -2.6699 0.280 1.93429 18.90
19 -167.6532 1.545
20 ∞ 1.350 1.51825 64.14
21(像面) ∞ 。
表16(実施例8)
パラメータ NP MP CP
FD 1.321 1.520 1.492
FNo 5.515 5.892 6.834
OD 12.50 1.88 0.00
D10 0.168 0.534 1.479
D14 1.609 1.243 0.298
IH:1.20mm
β :-1.97
P :2.8 μm 。
表17
条件式 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)
実施例1 -2.00 0.75 1.53 0.39 0.59 0.09 1.17 64.1
実施例2 -2.13 0.92 2.49 0.35 0.86 0.15 1.25 64.6
実施例3 -1.65 0.88 2.37 0.36 0.85 0.11 1.06 65.5
実施例4 -2.60 0.92 1.97 0.36 0.71 0.15 1.03 65.6
実施例5 -2.81 0.77 1.91 0.35 0.67 0.14 1.04 52.4
実施例6 -2.71 0.93 1.86 0.40 0.74 0.15 1.46 65.6
実施例7 -2.79 0.94 2.08 0.38 0.79 0.18 1.62 65.1
実施例8 -1.97 0.78 1.64 0.39 0.64 0.09 1.19 65.3
。
ただし、β:最至近合焦時の光学倍率、
である。
ただし、β:最至近合焦時の光学倍率、
である。
1.62<f2 /f1 <2.75 ・・・(3)
ただし、f:全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f1 :第1群の焦点距離、
f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
である。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
ただし、f:全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f1 :第1群の焦点距離、
である。
ただし、f:全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f1 :第1群の焦点距離、
である。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
である。
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
ただし、f2 :第2群の焦点距離の絶対値、
f3 :第3群の焦点距離、
である。
〔12〕 下記条件式を満足することを特徴とする上記1〜11の何れか1項記載の対物光学系。
ただし、Δ2G:遠点から最至近まで合焦した際の第2群の移動量、
LTL:レンズ全長(第1面から撮像面までの距離)、
である。
ただし、P:像面に配置される撮像素子の画素ピッチ(μm)、
β:最至近合焦時の光学倍率、
IH:像面に配置される撮像素子における最大像高(mm)、
である。
ただし、ω:遠点時の最大画角、
である。
G2…第2群
G3…第3群
F1、F2…平行平面板
CG…カバーガラス
I…像面
Claims (3)
- 物体側から順に、正の第1群、負の第2群、正の第3群で構成され、物点距離の変化に対し前記第2群のみを光軸に沿って動かすことにより合焦を行い、下記条件式を満足することを特徴とする対物光学系。
|β|>1.8 ・・・(1)
0.7<f 1 /f<1.0 ・・・(2)
1.62<f 2 /f 1 <2.75 ・・・(3)
ただし、β:最至近合焦時の光学倍率、
f:全系の焦点距離(遠点合焦点時)、
f 1 :第1群の焦点距離、
f 2 :第2群の焦点距離の絶対値、
である。 - 物点距離の変化に対し前記第2群を絞りと一体で光軸に沿って動かすことにより合焦を行い、下記条件式を満足することを特徴とする請求項1記載の対物光学系。
0.25<f1 /f3 <0.45 ・・・(4)
ただし、f1 :第1群の焦点距離、
f3 :第3群の焦点距離、
である。 - 内視鏡に用いられることを特徴とする請求項1又は2記載の対物光学系。
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