JP5412348B2 - カプセル型内視鏡用撮像光学系 - Google Patents
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Description
ΔZr:2ωmaxの光束に対する実像面位置と、ωmaxの光束に対する実像面位置との差
ΔZp:被写体12と2ωmaxの主光線との交点P1を通り、光軸XPに垂直な平面を仮想物体面24としたときの近軸像面位置と、被写体12とωmaxの主光線との交点P2を通り、光軸XPに垂直な平面を仮想物体面25としたときの近軸像面位置との差
図6に示すように、実施例1の撮像光学系20は5枚の第1〜第5レンズL1〜L5と開口絞りS6とを備え、カプセル13内において、凹状半球面の物体面12側から、第1レンズL1、開口絞りS6、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5の順に配置されている。第3レンズL3と第4レンズL4とは貼り合わせレンズとなっている。
図9に示すように、実施例2の撮像光学系30は4枚の第1〜第4レンズL1〜L4と開口絞りS8とを備え、カプセル13内において、凹状半球面の物体面12側から、第1レンズL1、第2レンズL2、開口絞りS8、第3レンズL3、第4レンズL4の順に配置されている。この撮像光学系30は、以下の[表3]に示すレンズデータとなっている。
図12に示すように、実施例3の撮像光学系40は5枚の第1〜第5レンズL1〜L5と開口絞りS6とを備え、カプセル13内において、凹状半球面の被写体12側から、第1レンズL1、開口絞りS6、第2レンズL2、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5の順に配置されている。この撮像光学系40のレンズデータは次の表5のとおりである。
実施例4の撮像光学系50は図15に示すとおりで、物体面12から順に、第1レンズL1、第2レンズL2、開口絞りS8、第3レンズL3、第4レンズL4、第5レンズL5と配置され、第3レンズL3と第4レンズL4とは貼り合わせレンズとなっている。これまでの実施例と同様に、表7にレンズデータ、表8に面番号欄に*が付されたそれぞれの非球面のデータを示す。
参考例1の撮像光学系60の構成を図18に示す。上記実施例と同様に、表9にレンズデータ、表10に面番号S4,S5,S11,S12で用いられている非球面のデータ、図19に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
実施例5の撮像光学系70の構成を図21に示す。上記実施例と同様に、表11にレンズデータ、表12に非球面のデータ、図22に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
実施例6の撮像光学系80の構成を図24に示す。上記実施例と同様に、表13にレンズデータ、表14に非球面のデータ、図25に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
実施例7の撮像光学系90の構成を図27に示す。上記実施例と同様に、表15にレンズデータ、表16に非球面のデータ、図28に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
実施例8の撮像光学系100の構成を図30に示す。上記実施例と同様に、表17にレンズデータ、表18に非球面のデータ、図31に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
実施例9の撮像光学系110の構成を図33に示す。上記実施例と同様に、表19にレンズデータ、表20に非球面のデータ、図34に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。
参考例2の撮像光学系120の構成を図36に示す。上記実施例と同様に、表21にレンズデータ、表22に非球面のデータ、図37に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。また、同様に(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)の値に基づくディストーションの程度を表すグラフを図38に示す。
実施例10の撮像光学系130の構成を図39に示す。上記実施例と同様に、表23にレンズデータ、表24に非球面のデータ、図40に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。また、同様に(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)の値に基づくディストーションの程度を表すグラフを図41に示す。
実施例11の撮像光学系140の構成を図42に示す。上記実施例と同様に、表25にレンズデータ、表26に非球面のデータ、図43に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。また、同様に(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)の値に基づくディストーションの程度を表すグラフを図44に示す。
実施例12の撮像光学系150の構成を図45に示す。上記実施例と同様に、表27にレンズデータ、表28に非球面のデータ、図46に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。また、同様に(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)の値に基づくディストーションの程度を表すグラフを図47に示す。
参考例3の撮像光学系160の構成を図48に示す。上記実施例と同様に、表29にレンズデータ、表30に非球面のデータ、図49に球面収差、非点収差、倍率色収差を示す。また、同様に(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)の値に基づくディストーションの程度を表すグラフを図50に示す。
特許文献2の「添付光学系データ1」に示される撮像光学系で、光学的なパワーを持たない透明カバーを通して、撮像レンズの入射瞳位置を中心とした球面状の物体面を撮像すると、ΔZrは−0.109となり、ΔZpは0.016となる。したがって、この撮像光学系では最大画角が120°未満であるにもかかわらず、ΔZr/ΔZpは−6.683となって[数1]の範囲外となる。そのため、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれてしまい、撮像により得られる画像の一部が被写界深度外となって良好な結像を得ることができない。
同様に、特許文献2の「添付光学系データ2」に示される撮像光学系で、光学的なパワーを持たない透明カバーを通して、撮像レンズの入射瞳位置を中心とした球面状の物体面を撮像すると、ΔZrは−0.010、ΔZpは0.017となる。したがって、最大画角が120°未満であるのにΔZr/ΔZpは−0.594となって、やはり[数1]の範囲外となる。そのため、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれてしまい、撮像により得られる画像の一部が被写界深度外となって良好な結像を得ることができない。
同様に、特許文献2の「添付光学系データ3」に示される撮像光学系で、光学的なパワーを持たない透明カバーを通して、撮像レンズの入射瞳位置を中心とした球面状の物体面を撮像すると、ΔZrは−0.158、ΔZpは0.015となる。したがって、最大画角が120°未満であるのにΔZr/ΔZpは−10.849となって[数1]の範囲外である。そのため、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれてしまい、撮像により得られる画像の一部が被写界深度外となって良好な結像を得ることができない。
同様にして特許文献2の「添付光学系データ4」に示される撮像光学系を用いた場合でも、ΔZrは−0.024、ΔZpは0.035であり、ΔZr/ΔZpは−0.687となる。最大画角が120°未満であっても[数1]の範囲外になり、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれてしまう。この結果、画像の一部が被写界深度外となって良好な結像を得ることができない。
特許文献3の「添付光学系データ1」に示される撮像光学系を同様にして用いた場合には、ΔZrは−0.021、ΔZpは0.031となるから、ΔZr/ΔZpは−0.691となる。やはり最大画角120°未満であるにもかかわらず[数1]の範囲外となり、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれ、良好な結像性能を得ることはできない。
特許文献3の「添付光学系データ2」に示される撮像光学系を用いた場合も同様で、ΔZrは−0.024、ΔZpは0.036となるから、最大画角が120°未満であるにもかかわらずΔZr/ΔZpは−0.666となって[数1]の範囲外である。そのため、2ωmaxの光束に対する実像面位置が、ωmaxの光束に対する実像面位置よりも物体側に大きくずれ、良好な結像性能を得ることはできない。
20 撮像レンズ
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
Claims (6)
- 体内に飲み込まれるカプセルの内部に収容され、前記カプセルの一部を構成する球面状の透明カバーを通して体腔内部の撮像に用いるカプセル型内視鏡用撮像光学系において、
前記透明カバーと同心となる凹状の曲面形状の物体面を光軸に垂直な平面状の撮像面に結像させるとき、
−5.0≦ΔZr/ΔZp≦5.0
を満たすことを特徴とするカプセル型内視鏡用撮像光学系。
ただし、前記ΔZrは最大画角2ωmaxの光束に対する実像面位置と半画角ωmaxの光束に対する実像面位置との差を表し、前記ΔZpは前記物体面と2ωmaxの主光線との交点を通り光軸に垂直な平面を仮想物体面としたときの近軸結像位置と、前記物体面とωmaxの主光線との交点を通り光軸に垂直な平面を仮想物体面としたときの近軸結像位置との差を表す。 - 最大画角2ωmaxが135°以上であることを特徴とする請求項1記載のカプセル型内視鏡用撮像光学系。
- 最大画角2ωmaxが120°以上であり、かつ−0.5≦ΔZr/ΔZp≦0.5であることを特徴とする請求項1記載のカプセル型内視鏡用撮像光学系。
- 任意の画角ωに対する像高をY(ω)、任意の画角ωの微小変化量をΔωとするとき、
0.7<(Y(ω+Δω)−Y(ω))/Y(Δω)
を満たすことを特徴とする請求項2または3記載のカプセル型内視鏡用撮像光学系。 - 前記物体面に最も近い位置に物体面に凸面を向けた負レンズ、像面側に最も近い位置に正レンズを有し、前記負レンズの少なくとも像面側の面と、前記正レンズのいずれか一方の面とが非球面であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のカプセル型内視鏡用撮像光学系。
- 前記負レンズよりも像面側に、複数のレンズで構成され全体として正の正レンズ群を有し、前記正レンズ群の中で、最も物体面側に位置するレンズと最も像面側に位置するレンズとが正レンズであることを特徴とする請求項5記載のカプセル型内視鏡用撮像光学系。
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