JP5586369B2 - Imaging optical system for endoscope and endoscope provided with the same - Google Patents
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Description
本発明は、反射屈折レンズを含み、直視光路と側視光路の２つの光路を有していて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替えることのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡に関する。 The present invention includes an imaging optical system for an endoscope that includes a catadioptric lens, has two optical paths, a direct-view optical path and a side-view optical path, and can switch between a wide-angle observation state and a telephoto observation state, and the same Related to the endoscope.
従来から、負の屈折力を持つ第１群と反射屈折レンズを含む第２群を備え、前方の物体側からの光の辿る直視光路と略側方の物体側から入射する光の辿る側視光路の２つの光路を有していて、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行うことのできる内視鏡用撮像光学系が知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、略側方とは、光学系自体の側方だけではなく、光学系の斜め前方や斜め後方も含むものである。 Conventionally, a first group having a negative refractive power and a second group including a catadioptric lens are provided, and a direct-view optical path followed by light from the front object side and a side view followed by light incident from the substantially object side. 2. Description of the Related Art An endoscope imaging optical system that has two optical paths and can simultaneously observe a front object and a substantially lateral object is known (see, for example, Patent Document 1). Note that “substantially lateral” includes not only the side of the optical system itself, but also the diagonally forward and diagonally rear sides of the optical system.
そして、特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系を用いて、前方の物体と略側方の物体とを同時に観察する広角観察のほかに、前方の物体のみを拡大して観察する望遠観察も行う方法としては、前方の物体の像と略側方の物体の像の両方を撮像した後、前方の物体の像のみを取り出して画像処理により拡大するといった方法がある。
Then, using the endoscope imaging optical system described in
しかし、そのような画像処理による方法では、望遠観察を行う際に画質が低下してしまうという問題があった。そのため、使用者からは、特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系を、光学系の構成によって広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え可能にしたいとの要望があった。
However, such a method based on image processing has a problem that the image quality deteriorates when performing telescopic observation. For this reason, there has been a request from the user that the imaging optical system for an endoscope as described in
そのような切り替え機能を特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系に備えさせる方法としては、光学系を負の前群と正の後群とからなるレトロフォーカスタイプのものとして構成するとともに、前群の屈折力と後群の屈折力とを相対的に変化させ得るように後群を構成するレンズ群の一部を光軸に沿って移動可能な移動レンズ群として構成するという方法がある。
As a method of providing such a switching function in an imaging optical system for an endoscope as described in
そのような構成にすると、移動レンズ群の位置に応じて、広角観察状態においては、直視光路を辿る光により有効撮像領域の中央に形成された前方の物体の像の周囲に、側視光路を辿る光により環状に略側方の物体の像を形成できる。一方、望遠観察状態においては、直視光路を辿る光により有効撮像領域全体に実質的に前方の物体側の像のみを形成できる。 With such a configuration, according to the position of the moving lens group, in the wide-angle observation state, the side viewing optical path is formed around the image of the front object formed in the center of the effective imaging area by the light that follows the direct viewing optical path. Ru can form an image of the object of the approximately lateral annularly by light tracing. On the other hand, in the telephoto observation state, Ru can substantially form only an image of the front-object side to the entire effective image pickup area by light tracing the direct view optical path.
ところが、特許文献１に記載されたような内視鏡用撮像光学系は、第２群が反射屈折系であるため、第２群において発生する倍率色収差の強さが直視光路と側視光路とで異なる。すなわち、側視光路においては、光線が第２群において２回しか屈折しないので、前群により強い倍率色収差が発生することはないが、直視光路においては、光線が第１群及び第２群において４回屈折するので、前群により強い倍率色収差が発生する。
However, in the endoscope imaging optical system described in
そのため、望遠観察状態においては、直視光路を辿る光により形成される像が有効撮像領域全体に拡大されるので、倍率色収差による影響が大きくなってしまうという問題があった。さらには、望遠観察状態において倍率色収差を補正しようとすると、広角観察状態において、特に側視光路を辿る光により形成される像についての倍率色収差の補正が過剰になってしまうという問題があった。 For this reason, in the telephoto observation state, the image formed by the light that follows the direct-viewing optical path is enlarged to the entire effective imaging region, and there is a problem that the influence of the chromatic aberration of magnification becomes large. Furthermore, when the lateral chromatic aberration is corrected in the telephoto observation state, there is a problem that the lateral chromatic aberration correction is excessive in the wide angle observation state, particularly for an image formed by the light that follows the side-viewing optical path.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と実質的に前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えることができ、いずれの状態においても倍率色収差を良好に補正することのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art. The object of the present invention is to achieve a wide-angle observation state in which a front object and a substantially lateral object are simultaneously observed and a substantially front side. An imaging optical system for an endoscope capable of switching between a telescopic observation state in which only the object is observed and which can satisfactorily correct lateral chromatic aberration in any state, and an endoscope including the same That is.
上記の目的を達成するために、本発明の内視鏡用撮像光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む１つの接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成され、前記第１群と、前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、前方の物体を観察するための直視光路と、前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、側方の物体を観察するための側視光路とを有している内視鏡用撮像光学系において、前記第１群、前記第２群、前記第４群を固定して、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力を相対的に変化させて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、前記広角観察状態では、前記直視光路と前記側視光路を用いて観察を行い、前記望遠観察状態では、実質的に前記直視光路のみを用いて観察を行うように構成され、前記第３群は以下の条件式（２）を満足する正レンズを有し、前記第４群中の前記接合レンズは１つの正レンズと１つの負レンズからなり、前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズと前記第３群における前記条件式（２）を満足する何れかの正レンズが以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は前記第３群の何れかの正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
In order to achieve the above object, an imaging optical system for an endoscope according to the present invention includes, in order from the object side, a first lens unit having a negative refractive power and a first lens unit having a single lens with a concave surface facing the image side. A second group having a negative refractive power, having a lens, an aperture stop, a third group having a positive refractive power, and a fourth group having one cemented lens including a positive lens and having a positive refractive power The first group, the second group, the third group, and the fourth group, a direct-view optical path for observing a front object, and the second group, In the endoscope imaging optical system that includes the third group and the fourth group and includes a side-view optical path for observing a side object , the first group and the second group groups, and fixing the fourth group, the third group, by moving along the optical axis in a fixed two positions on the optical axis, the first group and before And relatively varying the refractive power of the rear group consisting of a second and the third group and the fourth lens and the refractive power of the front group consisting of group switches the wide-angle observation state and the telephoto observation state, the angle In the observation state, observation is performed using the direct-viewing optical path and the side-viewing optical path, and in the telephoto observation state, observation is performed using substantially only the direct-viewing optical path. A positive lens that satisfies the conditional expression (2), wherein the cemented lens in the fourth group includes one positive lens and one negative lens, and the positive lens in the cemented lens in the fourth group; Any positive lens satisfying the conditional expression (2) in the third group satisfies the following conditional expression (1) .
1 <νd 4p / νd 3 <2.4 (1)
νd 3 <51 (2)
However, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in front Symbol cemented lens of the fourth group, [nu] d 3 is the Abbe number at the d-line of one of the positive lens of the third group.
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
Moreover, it is preferable that the imaging optical system for an endoscope of the present invention satisfies the following conditional expression.
0.03 <Fw / D <0.06 (3)
0.05 <Ft / D <0.1 (4)
Where Fw is the focal length of the entire system with respect to the front object side in the wide-angle observation state, D is the distance from the object side surface in front of the most object side lens of the first group to the imaging surface, and Ft is the telephoto observation state The focal length of the entire system.
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
Moreover, it is preferable that the imaging optical system for an endoscope of the present invention satisfies the following conditional expression.
nd G1 > 1.7 (5)
νd G1 > 70 (6)
Where nd G1 is the refractive index of the first group at the d-line, and νd G1 is the Abbe number of the first group at the d-line.
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の前記接合レンズ中の前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
Moreover, the endoscope imaging optical system of the present invention, it is preferable to satisfy the expression below.
0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5 (7)
However, [nu] d 4n is the Abbe number at the d-line of the negative lens in the cemented lens of the fourth group, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in the cemented lens of the fourth group.
また、上記の目的を達成するために、本発明の内視鏡は、上記いずれかの内視鏡用撮像光学系を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the endoscope of the present invention includes any one of the above-described endoscope imaging optical systems.
本発明によれば、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と実質的に前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えることができ、いずれの状態においても倍率色収差を良好に補正することのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to switch between a wide-angle observation state in which a front object and a substantially lateral object are simultaneously observed and a telephoto observation state in which only a front object is substantially observed. An imaging optical system for an endoscope that can satisfactorily correct lateral chromatic aberration and an endoscope including the same can be provided.
本実施例の内視鏡用撮像光学系の説明に先立ち、本実施形態の内視鏡用撮像光学系の構成及びその作用効果を説明する。 Prior to the description of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment, the configuration and operational effects of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment will be described.
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む１つの接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成され、前記第１群と、前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、前方の物体を観察するための直視光路と、前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、側方の物体を観察するための側視光路とを有している内視鏡用撮像光学系において、前記第１群、前記第２群、前記第４群を固定して、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力とを相対的に変化させて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、前記広角観察状態では、前記直視光路と前記側視光路を用いて観察を行い、前記望遠観察状態では、実質的に前記直視光路のみを用いて観察を行うように構成されている。 The endoscope imaging optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens unit having a negative refractive power and a first lens unit having a negative refractive power and a negative refractive power. A second group having a positive refractive power, an aperture stop, a third group having positive refractive power, and a fourth group having one cemented lens including a positive lens and having positive refractive power . A group, the second group, the third group, and the fourth group, a direct-view optical path for observing a front object, the second group, the third group, and the second group In the endoscope imaging optical system that includes four groups and includes a side-view optical path for observing a side object , the first group, the second group, and the fourth group are fixed. to the third group, by moving along the optical axis in a fixed two positions on the optical axis, bending of the front group consisting of the second group and the first group And relatively varying the refractive power of the rear group consisting of force and said third group and said fourth group, switching between the wide angle observation state and Nozomu far observation state, in the wide-angle observation state, the direct view optical path And the side-viewing optical path, and in the telephoto observation state, the observation is made substantially using only the direct-viewing optical path .
上記のように、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、レトロフォーカスタイプの光学系となるように構成されている。 As described above, the endoscope imaging optical system of the present embodiment is configured to be a retrofocus type optical system.
一般に、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系では、前群の負の屈折力と後群の正の屈折力が変化すれば、焦点距離が変化し、同時に、撮像面における像が拡大又は縮小する。 In general, in a so-called retrofocus type optical system, if the negative refractive power of the front group and the positive refractive power of the rear group change, the focal length changes, and at the same time, the image on the imaging surface is enlarged or reduced.
そのため、本実施例の内視鏡用撮像光学系も、後群に配置した移動レンズ群である第３群を光軸に沿って移動させると、前群及び後群の屈折力が相対的に変化するため、焦点距離が変化し、同時に、観察領域内で前方の物体の像が拡大又は縮小することになる。 Therefore, in the endoscope imaging optical system of the present embodiment, when the third group, which is a moving lens group arranged in the rear group, is moved along the optical axis, the refractive powers of the front group and the rear group are relatively increased. Therefore, the focal length changes, and at the same time, the image of the front object in the observation area is enlarged or reduced.
したがって、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、第３群を光軸に沿って移動させるだけで、撮像面上に前方の物体の像と略側方の物体の像とを形成する広角観察状態と、撮像面上に実質的に前方の物体の像のみを形成する望遠観察状態とを、切り替えることができるようになっている。 Therefore, the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment forms an image of a front object and an image of a substantially lateral object on the imaging surface only by moving the third group along the optical axis. It is possible to switch between a wide-angle observation state and a telephoto observation state in which only an image of a substantially front object is formed on the imaging surface.
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前記第３群は以下の条件式（２）を満足する正レンズを有し、前記第４群中の前記接合レンズは１つの正レンズと１つの負レンズからなり、前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズと前記第３群における前記条件式（２）を満足する何れかの正レンズが以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるア
ッベ数、νｄ3は前記第３群の何れかの正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
In the endoscope imaging optical system according to the present embodiment, the third group has a positive lens that satisfies the following conditional expression (2), and the cemented lens in the fourth group is one positive lens. Any one positive lens that satisfies the conditional expression (2) in the third lens group and the positive lens in the cemented lens of the fourth group satisfies the following conditional expression (1) : It is characterized by satisfaction.
1 <νd 4p / νd 3 <2.4 (1)
νd 3 <51 (2)
However, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in front Symbol cemented lens of the fourth group, [nu] d 3 is the Abbe number at the d-line of one of the positive lens of the third group.
本実施例の内視鏡用撮像光学系では、直視光路を辿る光について第１群と第２群で発生する倍率色収差は、特に望遠観察状態において第３群の位置が開口絞りの配置位置に近く第３群に入射する際にその光線高が低いので、第３群だけでは補正しきれないため、第４群においても補正している。 In the endoscope imaging optical system of the present embodiment, the chromatic aberration of magnification that occurs in the first group and the second group with respect to the light that follows the direct-viewing optical path is the position of the third group in the telephoto observation state, in particular. Since the height of the light beam is low when it is incident on the third group nearby, correction cannot be made with the third group alone, so correction is also performed with the fourth group.
ここで、本実施例の内視鏡用撮像光学系における、倍率色収差についての補正の概念を以下の表１に示す。なお、表の中の数値は概念を理解するための数値であり、本実施例の内視鏡用撮像光学系における数値を示したものではない。 Here, the concept of correction for lateral chromatic aberration in the endoscope imaging optical system of the present embodiment is shown in Table 1 below. In addition, the numerical value in a table | surface is a numerical value for understanding a concept, and does not show the numerical value in the imaging optical system for endoscopes of a present Example.
上記の表１に示すように、側視光路を辿る光について発生する倍率色収差は、第１群を透過せず、また、第２群が反射屈折系であるため直視光路よりも小さく、特に広角観察状態においては第３群の位置が開口絞りの配置位置に近く第３群に入射する際にその光線高が高いので、過剰に補正することになってしまう。 As shown in Table 1 above, the lateral chromatic aberration that occurs for the light that follows the side-viewing optical path does not pass through the first group, and is smaller than the direct-viewing optical path because the second group is a catadioptric system. In the observation state, when the position of the third group is close to the position of the aperture stop and enters the third group, the height of the light beam is high, so that the correction is excessive.
そこで、通常ならば、移動による倍率色収差の変動を抑えるために移動レンズ群である第３群をアッベ数の大きな硝材により形成されたレンズを用いて構成するところ、本実施例の内視鏡用撮像光学系では、側視光路を辿る光についての過剰な補正を相殺するために敢えてアッベ数の小さな硝材により形成されたレンズを用いて構成している。具体的には、条件式（１）、（２）を満足するように、第３群及び第４群を構成している。 Therefore, normally, in order to suppress the variation of the chromatic aberration of magnification due to movement, the third group which is a moving lens group is configured using a lens formed of a glass material having a large Abbe number. The imaging optical system is configured by using a lens formed of a glass material having a small Abbe number in order to cancel the excessive correction of the light that follows the side viewing optical path. Specifically, the third group and the fourth group are configured so as to satisfy the conditional expressions (1) and (2).
条件式（１）、（２）は、本実施例の内視鏡用撮像光学系の第３群及び第４群の光学特性を規定するための条件式である。 Conditional expressions (1) and (2) are conditional expressions for defining the optical characteristics of the third group and the fourth group of the endoscope imaging optical system of the present embodiment.
この条件式（１）を満足することにより、望遠観察状態において、直視光路を辿る光線について第１群及び第２群で発生した倍率色収差を、第４レンズ群により十分に補正することができる。また、条件式（２）を満足することにより、広角観察状態において、側視光路を辿る光線の倍率色収差についての第４群による過剰な補正を、第３群により抑制することができる。 By satisfying the conditional expression (1), the chromatic aberration of magnification generated in the first group and the second group with respect to the light ray that follows the direct light path in the telephoto observation state can be sufficiently corrected by the fourth lens group. Further, by satisfying conditional expression (2), in the wide-angle observation state, excessive correction by the fourth group for the lateral chromatic aberration of the light beam that follows the side-view optical path can be suppressed by the third group.
なお、条件式（１）の下限値を下回ると、第４群による倍率色収差の補正が不十分になってしまう。一方、上限値を上回ると、補正が過剰になってしまう。また、条件式（２）の上限値を上回ると、広角観察状態において、第４群の過剰な補正を相殺しきれなくなってしまう。 If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the correction of lateral chromatic aberration by the fourth group will be insufficient. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the correction becomes excessive. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, excessive correction of the fourth lens unit cannot be canceled in the wide-angle observation state.
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
Moreover, it is preferable that the imaging optical system for an endoscope of the present embodiment satisfies the following conditional expression.
0.03 <Fw / D <0.06 (3)
0.05 <Ft / D <0.1 (4)
Where Fw is the focal length of the entire system with respect to the front object side in the wide-angle observation state, D is the distance from the object side surface in front of the most object side lens of the first group to the imaging surface, and Ft is the telephoto observation state The focal length of the entire system.
この条件式（３）の下限値を下回ると、広角観察状態での最大画角近辺における倍率色収差が大きくなる。一方、上限値を上回ると、広角観察状態での直視光路の画角を１００度以上とすることが難しくなる。また、条件式（４）の下限値を下回ると、望遠観察状態での画角を１２０度以下にすることができなくなる。一方、上限値を上回ると、切替倍率が十分に確保できなくなる。 If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, lateral chromatic aberration in the vicinity of the maximum field angle in the wide-angle observation state becomes large. On the other hand, if the upper limit is exceeded, it becomes difficult to set the angle of view of the direct-view optical path in the wide-angle observation state to 100 degrees or more. If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the angle of view in the telescopic observation state cannot be made 120 degrees or less. On the other hand, if the upper limit value is exceeded, the switching magnification cannot be sufficiently secured.
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
Moreover, it is preferable that the imaging optical system for an endoscope of the present embodiment satisfies the following conditional expression.
nd G1 > 1.7 (5)
νd G1 > 70 (6)
Where nd G1 is the refractive index of the first group at the d-line, and νd G1 is the Abbe number of the first group at the d-line.
この条件式（５）及び（６）を満たすと、広角観察状態、望遠観察状態のいずれの状態においても倍率色収差の発生が小さく、また、アッベ数が大きいことから、倍率色収差の発生が小さい。なお、具体的にこれらの条件式を満足する硝材としては、サファイアがある。 When the conditional expressions (5) and (6) are satisfied, the occurrence of lateral chromatic aberration is small in both the wide-angle observation state and the telephoto observation state, and since the Abbe number is large, the occurrence of lateral chromatic aberration is small. Note that sapphire is a glass material that specifically satisfies these conditional expressions.
ここで、本実施例の内視鏡用撮像光学系で第１群を構成するレンズの硝材としてサファイアを用いた場合における、倍率色収差についての補正の概念を以下の表２に示す。なお、表の中の数値は概念を理解するための数値であり、本実施例の内視鏡用撮像光学系における数値を示したものではない。 Table 2 below shows the concept of correction for chromatic aberration of magnification when sapphire is used as the glass material of the lens constituting the first group in the endoscope imaging optical system of the present embodiment. In addition, the numerical value in a table | surface is a numerical value for understanding a concept, and does not show the numerical value in the imaging optical system for endoscopes of a present Example.
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の前記接合レンズ中の前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
Moreover, the endoscope imaging optical system of this embodiment preferably satisfies the conditional expression below.
0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5 (7)
However, [nu] d 4n is the Abbe number at the d-line of the negative lens in the cemented lens of the fourth group, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in the cemented lens of the fourth group.
この条件式（７）の下限値を下回ると、第４群による倍率色収差の補正が過剰になりやすい。一方、上限値を上回ると、第４群による倍率色収差の補正が不十分になりやすい。 If the lower limit of conditional expression (7) is not reached, correction of lateral chromatic aberration by the fourth group tends to be excessive. On the other hand, if the upper limit value is exceeded, correction of lateral chromatic aberration by the fourth group tends to be insufficient.
以下に、本実施例の内視鏡用撮像光学系の実施例について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
なお、光学系断面図のｒ1，ｒ2，・・・及びｄ1，ｄ2，・・・において下付き文字として示した数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。 The numbers shown as subscripts in the optical system sectional views r 1 , r 2 ,... And d 1 , d 2 ,. doing.
また、数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数、Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10は非球面係数をそれぞれ示している。 In the numerical data, s is the surface number, r is the radius of curvature of each surface, d is the surface spacing, nd is the refractive index at the d-line (wavelength 587.56 nm), νd is the Abbe number at the d-line, and K is the cone. Coefficients A 4 , A 6 , A 8 and A 10 indicate aspheric coefficients, respectively.
また、数値データの非球面係数においては、Ｅは１０のべき乗を表している。例えば、「Ｅ−０１」は、１０のマイナス１乗を表している。また、各非球面形状は、数値データに記載した各非球面係数を用いて以下の式で表される。ただし、光軸に沿う方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4Ｙ4＋Ａ6Ｙ6＋Ａ8Ｙ8＋Ａ10Ｙ10＋・・・
In the aspherical coefficient of the numerical data, E represents a power of 10. For example, “E-01” represents 10 minus the first power. Each aspheric shape is expressed by the following equation using each aspheric coefficient described in the numerical data. However, the coordinate in the direction along the optical axis is Z, and the coordinate in the direction perpendicular to the optical axis is Y.
Z = (Y 2 / r) / [1+ {1− (1 + k) · (Y / r) 2 } 1/2 ]
+ A 4 Y 4 + A 6 Y 6 + A 8 Y 8 + A 10 Y 10 +...
また、収差図において、メリジオナル面とは、光学系の光軸と主光線とを含む面（紙面に平行な面）、サジタル面とは、光軸を含みメリジオナル面に垂直な面（紙面に垂直な面）を意味する。本実施例の光学系は、メリジオナル面に対して対称であるため、サジタル面についての収差量は、横軸について、負の値を省略している。 In the aberration diagrams, the meridional plane is a plane including the optical axis and the principal ray of the optical system (a plane parallel to the paper), and the sagittal plane is a plane including the optical axis and perpendicular to the meridional plane (perpendicular to the plane of the paper). Meaning). Since the optical system of the present embodiment is symmetric with respect to the meridional surface, the aberration amount for the sagittal surface is omitted from the negative value with respect to the horizontal axis.
ここで、図１を用いて、本実施例の光学系の反射屈折レンズに対し、略側方の物体側から入射する光の画角の定義について説明をしておく。図１は、本実施例の反射屈折レンズに対し、略側方の物体側から入射する光に関する画角を示す模式図である。 Here, with reference to FIG. 1, the definition of the angle of view of light incident from substantially the object side to the catadioptric lens of the optical system of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an angle of view related to light incident from a substantially lateral object side with respect to the catadioptric lens of the present embodiment.
反射屈折レンズＲＬの第３面ＲＬｃに、略側方の物体側から入射する光の主光線が入射するが、その主光線と光軸ＬＣとが、前方の物体側でなす角度が、反射屈折レンズＲＬの略側方の物体側に対する半画角となる。 The principal ray of light incident from the substantially object side is incident on the third surface RLc of the catadioptric lens RL. The angle formed between the principal ray and the optical axis LC on the front object side is catadioptric. This is a half angle of view with respect to the object side substantially on the side of the lens RL.
また、このような反射屈折レンズＲＬの場合、第３面ＲＬｃを介して、前方の物体、すなわち、光軸ＬＣ上に存在する物体を観察することはできない。そのため、画角には、最小画角θMinと最大画角θMaxが存在することになる。このとき、最小画角θMinとは、第３面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も前方の物体側の光の主光線と光軸とがなす角度θMinのことである。一方、最大画角θMaxとは、第３面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も像側の光の主光線と光軸とがなす角度θMaxのことである。 Further, in the case of such a catadioptric lens RL, it is not possible to observe a front object, that is, an object present on the optical axis LC via the third surface RLc. Therefore, the angle of view has a minimum angle of view θ Min and a maximum angle of view θ Max . At this time, the minimum angle of view θ Min is an angle θ Min formed by the principal ray of the light on the foremost object side and the optical axis in the range that can be observed through the third surface RLc. On the other hand, the maximum angle of view θ Max is an angle θ Max formed by the principal ray of the most image-side light and the optical axis in the range that can be observed through the third surface RLc.
以下に、図２〜図７を用いて、実施例１に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。 The endoscope imaging optical system according to the first embodiment will be described in detail below with reference to FIGS.
なお、図２は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図３は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図４は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の有する反射屈折レンズの拡大図である。 2A and 2B are cross-sectional views along the optical axis showing the configuration of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment. FIG. 2A shows a wide-angle observation state, and FIG. 2B shows a telephoto observation state. ing. FIG. 3 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration and optical path of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment, where (a) shows a wide-angle observation state and (b) shows a telephoto observation state. ing. FIG. 4 is an enlarged view of a catadioptric lens included in the endoscope imaging optical system according to the present embodiment.
また、図５は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図６は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図７は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。 FIG. 5 is an aberration curve diagram of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment when a light ray traveling from the front object side to the imaging surface is traced during wide-angle observation. Magnification chromatic aberration related to the meridional surface, (b) shows chromatic aberration of magnification related to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top. FIG. 6 is an aberration curve diagram of the imaging optical system for an endoscope according to the present example when a light ray traveling from the substantially object side to the imaging surface is traced during wide-angle observation. Magnification chromatic aberration related to the meridional surface, (b) shows chromatic aberration of magnification related to the sagittal surface. Each figure shows aberrations when the incident angles of light rays are 65 ° and 115 ° in order from the top. FIG. 7 is an aberration curve diagram of the imaging optical system for an endoscope according to the present example in the case of tracing a light ray traveling from the front object side to the imaging surface at the time of telescopic observation, and (a) is a meridional surface. (B) shows the chromatic aberration of magnification with respect to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top.
まず、図２及び図３を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。 First, the configuration of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。 The imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment includes, on the optical axis LC of light from the front object side, the front group G f having a negative refractive power as a whole in order from the front object side, and an optical filter. F 1 , an aperture stop S integrally provided on the image side surface of the optical filter F 1 , a rear group G r having a positive refractive power as a whole, an optical filter F 2, and an imaging surface IM. CCD is arranged.
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。 The front group G f includes, in order from the front object side, a first group G 1 having negative refractive power and a second group G 2 including a catadioptric lens and having negative refractive power.
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。 The rear group G r is a moving lens group that moves on the optical axis LC sequentially from the front object side, and has a third group G 3 having a positive refractive power, a fourth group G 4 having a positive refractive power, Consists of.
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。 The first group G 1 includes only a lens L 1 that is a plano-concave lens having a concave surface directed toward the image side.
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。 The second group G 2 includes only a lens L 2 that is a catadioptric lens whose front object side surface is an aspherical surface.
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。 The third group G 3 includes only a lens L 3 that is a biconvex lens.
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凸レンズであるレンズＬ41と両凹レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。 The fourth group G 4 includes a cemented lens including a lens L 41 that is a biconvex lens and a lens L 42 that is a biconcave lens in order from the front object side, and an aspherical surface on the image side. The lens L 43 is a biconvex lens.
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。 In addition, the shape of these lenses is a shape in the vicinity of the optical axis LC of light from the front object side.
ここで、図４を用いて前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための反射屈折レンズであるレンズＬ2について詳細に説明する。 Here, the lens L 2 is a catadioptric lens for performing observation of the forward object and the object of the approximately lateral simultaneously will be described in detail with reference to FIG.
反射屈折レンズであるレンズＬ2は、前方の物体側に形成された第１面Ｌ2ａと、像側に形成された第２面Ｌ2ｂと、第１面Ｌ2ａと第２面Ｌ2ｂとの間で周面に形成された第３面Ｌ2ｃとを有する。 Lens L 2 is a catadioptric lens, the first surface L 2 a and a second surface L 2 b formed on the image side, the first side L 2 a and a second surface formed on the front-object side And a third surface L 2 c formed on the circumferential surface between L 2 b.
第１面Ｌ2ａは、光軸を中心に形成されている第１透過面Ｌ2ａ1と、像側を向いていて第１透過面Ｌ2ａ1の周囲に環状に形成されている第１反射面Ｌ2ａ2とを有している。第２面Ｌ2ｂは、光軸を中心に形成されている第２透過面Ｌ2ｂ1と、前方の物体側を向いていて第２透過面Ｌ1ｂ1の周囲に環状に形成されている第２反射面Ｌ2ｂ2とを有している。第３面Ｌ2ｃは全面が透過面として形成されている。 The first surface L 2 a is formed in an annular shape around the first transmission surface L 2 a 1 that faces the image side and the first transmission surface L 2 a 1 that is formed around the optical axis. And a first reflecting surface L 2 a 2 . The second surface L 2 b is formed in an annular shape around the second transmission surface L 1 b 1 facing the front object side and the second transmission surface L 2 b 1 formed around the optical axis. And a second reflecting surface L 2 b 2 . The entire third surface L 2 c is formed as a transmission surface.
なお、第１反射面Ｌ2ａ2や第２反射面Ｌ2ｂ2は、蒸着法により形成されている。具体的には、例えば、第１透過面Ｌ2ａ1に、第１透過面Ｌ2ａ1と同形状のマスクをした上で、第１面Ｌ2ａ全体に対してミラーコーティングを施し、その後該マスクを剥がす。このような方法を用いれば、マスクされた部分はミラーコーティングされないため、第１反射面Ｌ2ｂ2を形成した後でも、第１透過面Ｌ2ａ1を透過面として用いることができる。 The first reflecting surface L 2 a 2 and the second reflecting surface L 2 b 2 are formed by vapor deposition. Specifically, for example, a mask having the same shape as the first transmission surface L 2 a 1 is applied to the first transmission surface L 2 a 1, and then mirror coating is applied to the entire first surface L 2 a. Thereafter, the mask is peeled off. If such a method is used, the masked portion is not mirror-coated, so that the first transmission surface L 2 a 1 can be used as the transmission surface even after the first reflection surface L 2 b 2 is formed.
次に、図２〜図４を用いて、本実施例の光学系に入射した光の辿る経路を説明する。 Next, a path followed by light incident on the optical system of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例の内視鏡用撮像光学系に前方の物体側から入射する光は、まず、レンズＬ1を通過する。そして、レンズＬ1を通過した光は、レンズＬ2の第１透過面Ｌ2ａ1に入射する。その後、第１透過面Ｌ2ａ1に入射した光は、レンズＬ2の第２透過面Ｌ2ｂ1から出射する。第２透過面Ｌ2ｂ1から出射した光は、光学フィルターＦ1、開口絞りＳ、レンズＬ3、レンズＬ41〜レンズＬ43、光学フィルターＦ2を順に通過し、撮像面ＩＭにおいて、観察領域の中央部に前方の物体の像を形成する。 The light incident on the endoscope imaging optical system of the present embodiment from the front object side first passes through the lens L 1 . Then, light passing through the lens L 1 is incident on the first transmitting surface L 2 a 1 lens L 2. Thereafter, the light incident on the first transmission surface L 2 a 1 is emitted from the second transmission surface L 2 b 1 of the lens L 2 . The light emitted from the second transmission surface L 2 b 1 sequentially passes through the optical filter F 1 , aperture stop S, lens L 3 , lens L 41 to lens L 43 , and optical filter F 2 , and is observed on the imaging surface IM. An image of a front object is formed at the center of the region.
他方、本実施例の内視鏡用撮像光学系に略側方の物体側から入射する光は、まず、レンズＬ2の第３面Ｌ2ｃに入射する。そして、第３面Ｌ2ｃに入射した光は、レンズＬ2の第２反射面Ｌ2ｂ2で反射される。次に、第２反射面Ｌ2ｂ2で反射された光は、レンズＬ2の第１反射面Ｌ2ａ2で反射される。その後、第１反射面Ｌ2ａ2で反射された光は、レンズＬ2の第２透過面Ｌ2ｂ1から出射される。第２透過面Ｌ2ｂ1から出射した光は、光学フィルターＦ1、開口絞りＳ、レンズＬ3、レンズＬ41〜レンズＬ43、光学フィルターＦ2を順に通過し、撮像面ＩＭにおいて、観察領域の中央部に形成された前方の物体の像の周囲に、環状に、略側方の物体の像を形成する。 On the other hand, the light incident on the endoscope imaging optical system of the present embodiment from a substantially lateral object side first enters the third surface L 2 c of the lens L 2 . The light incident on the third surface L 2 c is reflected by the second reflecting surface L 2 b 2 of the lens L 2 . Next, the light reflected by the second reflecting surface L 2 b 2 is reflected by the first reflecting surface L 2 a 2 of the lens L 2 . Thereafter, the light reflected by the first reflection surface L 2 a 2 is emitted from the second transmission surface L 2 b 1 of the lens L 2 . The light emitted from the second transmission surface L 2 b 1 sequentially passes through the optical filter F 1 , aperture stop S, lens L 3 , lens L 41 to lens L 43 , and optical filter F 2 , and is observed on the imaging surface IM. An image of a substantially lateral object is formed in a ring shape around the image of the front object formed at the center of the region.
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体及び略側方の物体を同時観察する場合（図３（ａ）参照）、観察領域には、その中央領域に前方の物体の像が形成され、その周囲の環状の領域に略側方の物体の像が形成されることになる。 The endoscope imaging optical system according to the present embodiment, when simultaneously observing a front object and a substantially lateral object (see FIG. 3A), includes an image of the front object in the central area in the observation area. Is formed, and an image of a substantially lateral object is formed in an annular region around it.
ところで、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側から入射する光に対して、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系となっている。そのため、前群Ｇfの負の屈折力と後群Ｇrの正の屈折力を変化させることにより、観察領域内において前方の物体の像が形成される領域を拡大又は縮小して、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替えることができる。 By the way, the imaging optical system for endoscopes of this embodiment is a so-called retrofocus type optical system for light incident from the front object side. Therefore, by changing the negative refracting power of the front group G f and the positive refracting power of the rear group G r , the area where the image of the front object is formed in the observation area is enlarged or reduced, and wide angle observation is performed. The state and the telephoto observation state can be switched.
具体的には、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、後群Ｇr、すなわち、第３群Ｇ3に含まれる正の屈折力を持つレンズＬ3を前方の物体側に移動させるだけで（図３（ｂ）参照）、切り替えを行うことができる。 Specifically, the endoscope imaging optical system of this embodiment, the rear group G r, i.e., to move the lens L 3 having a positive refractive power included in the third group G 3 to the front-object side Only (see FIG. 3B) can be switched.
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。 Next, numerical data relating to the lenses constituting the endoscope imaging optical system of the present embodiment will be shown.
数値データ１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 1.563 0.90
3 （非球面） 75.178 0.85 1.5163 64.1
4 2.221 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 7.563 1.40 1.7725 49.6
9 -3.566 Ｄ９
10 45.129 1.70 1.7292 54.7
11 -2.060 0.40 1.8467 23.8
12 13.726 0.10
13 3.751 1.25 1.5163 64.1
14 （非球面） -4.672 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
Unit mm
Surface data Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number s r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 1.563 0.90
3 (Aspherical surface) 75.178 0.85 1.5163 64.1
4 2.221 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 (Aperture) ∞ D7
8 7.563 1.40 1.7725 49.6
9 -3.566 D9
10 45.129 1.70 1.7292 54.7
11 -2.060 0.40 1.8467 23.8
12 13.726 0.10
13 3.751 1.25 1.5163 64.1
14 (Aspherical surface) -4.672 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 (Imaging surface) ∞
The distance from the optical axis of the third surface L 2 c of the lens L 2 that is a catadioptric lens, that is, the radius of curvature of the cylindrical surface with the optical axis as the center is 3.00 mm.
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 75.178 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.223078E-01 -0.414382E-02 0.534480E-03 -0.364399E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -4.672 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.282446E-01 -0.956641E-02 0.652679E-02 -0.143679E-02
Aspheric data surface number Radius of curvature Conic coefficient s r k
3 75.178 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
0.223078E-01 -0.414382E-02 0.534480E-03 -0.364399E-04
Surface number Curvature radius Conical coefficient s r k
14 -4.672 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
0.282446E-01 -0.956641E-02 0.652679E-02 -0.143679E-02
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.75 − 1.24
Ｆナンバー 5.1 5.1 8.5
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
Various data
Wide angle telephoto
Direct viewing optical path Side viewing optical path Focal length (mm) 0.75-1.24
F number 5.1 5.1 8.5
Half angle of view (deg) 60 65-115 60
Maximum image height (mm) 0.75 0.75 to 1.3 1.3
Object distance (mm) 10 10 10
・ Focal distance cannot be calculated because the optical path of the side view is eccentric.
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
Distance between surfaces Wide angle Telephoto D7 2.07 0.36
D9 0.10 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.023
Ｇ2 3 -4.45
Ｇ3 8 3.303
Ｇ4 10 7.012
Lens group data
group Start surface Focal length (mm)
G 1 1 -3.023
G 2 3 -4.45
G 3 8 3.303
G 4 10 7.012
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．４９７ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．５００ｍｍ
Data related to conditional expression Composite focal length of first group G 1 and second group G 2 : -1.497 mm
Distance from the object-side surface in front of the most object-side lens of the first group G 1 to the imaging surface: D = 15.500 mm
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．１０
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４９．６
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０５
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０８
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
Conditional expression (1) 1 <νd 4p / νd 3 <2.4 : 1.10
(2) νd 3 <51 : 49.6
(3) 0.03 <Fw / D <0.06 : 0.05
(4) 0.05 <Ft / D <0.1 : 0.08
(7) 0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5: 0.43
次に、図８〜図１２を用いて実施例２に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。なお、本実施例の内視鏡用撮像光学系における反射屈折レンズの形状、内視鏡用撮像光学系に入射した光の辿る光路、観察状態の変化方法は、実施例１の内視鏡用撮像光学系とほぼ同じであるため、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。 Next, the endoscope imaging optical system according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIGS. The shape of the catadioptric lens in the imaging optical system for the endoscope of the present embodiment, the optical path followed by the light incident on the imaging optical system for the endoscope, and the method for changing the observation state are as described for the endoscope of the first embodiment. Since it is almost the same as the imaging optical system, members having substantially the same configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
なお、図８は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図９は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。 FIG. 8 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment, where (a) shows a wide-angle observation state and (b) shows a telephoto observation state. ing. FIG. 9 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration and optical path of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment, where (a) shows a wide-angle observation state and (b) shows a telephoto observation state. ing.
また、図１０は、本実施例に係る光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図１１は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図１２は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。 FIG. 10 is an aberration curve diagram of the optical system according to the present example in the case of tracking a light ray traveling from the front object side to the imaging surface during wide-angle observation, and (a) is a chromatic aberration of magnification with respect to the meridional surface. (B) shows the chromatic aberration of magnification with respect to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top. FIG. 11 is an aberration curve diagram of the endoscope imaging optical system according to the present example in the case of tracking a light ray traveling from the substantially object side to the imaging surface during wide-angle observation. Magnification chromatic aberration related to the meridional surface, (b) shows chromatic aberration of magnification related to the sagittal surface. Each figure shows aberrations when the incident angles of light rays are 65 ° and 115 ° in order from the top. FIG. 12 is an aberration curve diagram of the imaging optical system for an endoscope according to the present example when a light ray traveling from the front object side to the imaging surface is traced during telescopic observation, and (a) is a meridional surface. (B) shows the chromatic aberration of magnification with respect to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top.
まず、図８及び図９を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。 First, the configuration of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。 The imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment includes, on the optical axis LC of light from the front object side, the front group G f having a negative refractive power as a whole in order from the front object side, and an optical filter. F 1 , an aperture stop S integrally provided on the image side surface of the optical filter F 1 , a rear group G r having a positive refractive power as a whole, an optical filter F 2, and an imaging surface IM. CCD is arranged.
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。 The front group G f includes, in order from the front object side, a first group G 1 having negative refractive power and a second group G 2 including a catadioptric lens and having negative refractive power.
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。 The rear group G r is a moving lens group that moves on the optical axis LC sequentially from the front object side, and has a third group G 3 having a positive refractive power, a fourth group G 4 having a positive refractive power, Consists of.
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。 The first group G 1 includes only a lens L 1 that is a plano-concave lens having a concave surface directed toward the image side.
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。 The second group G 2 includes only a lens L 2 that is a catadioptric lens whose front object side surface is an aspherical surface.
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。 The third group G 3 includes only a lens L 3 that is a biconvex lens.
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凹レンズであるレンズＬ41と両凸レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。 The fourth group G 4 includes a cemented lens including a lens L 41 that is a biconcave lens and a lens L 42 that is a biconvex lens in order from the front object side, and an aspheric surface on the image side. The lens L 43 is a biconvex lens.
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。 In addition, the shape of these lenses is a shape in the vicinity of the optical axis LC of light from the front object side.
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。 Next, numerical data relating to the lenses constituting the endoscope imaging optical system of the present embodiment will be shown.
数値データ２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 2.111 1.20
3 （非球面） -6.424 0.85 1.5163 64.1
4 4.133 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 3.922 1.40 1.7552 27.5
9 -6.326 Ｄ９
10 -3.889 0.40 1.8467 23.8
11 2.699 1.70 1.5891 61.1
12 -2.954 0.10
13 4.307 1.25 1.5891 61.1
14 （非球面） -3.180 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
Unit mm
Surface data Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number s r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 2.111 1.20
3 (Aspherical surface) -6.424 0.85 1.5163 64.1
4 4.133 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 (Aperture) ∞ D7
8 3.922 1.40 1.7552 27.5
9 -6.326 D9
10 -3.889 0.40 1.8467 23.8
11 2.699 1.70 1.5891 61.1
12 -2.954 0.10
13 4.307 1.25 1.5891 61.1
14 (Aspherical surface) -3.180 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 (Imaging surface) ∞
The distance from the optical axis of the third surface L 2 c of the lens L 2 that is a catadioptric lens, that is, the radius of curvature of the cylindrical surface with the optical axis as the center is 3.00 mm.
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.424 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.305373E-01 -0.550614E-02 0.565456E-03 -0.236261E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -3.180 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.338644E-01 -0.755039E-02 0.140803E-02 -0.104891E-03
Aspheric data surface number Radius of curvature Conic coefficient s r k
3 -6.424 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
0.305373E-01 -0.550614E-02 0.565456E-03 -0.236261E-04
Surface number Curvature radius Conical coefficient s r k
14 -3.180 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
0.338644E-01 -0.755039E-02 0.140803E-02 -0.104891E-03
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.640 − 1.00
Ｆナンバー 3.8 3.8 5.9
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
Various data
Wide angle telephoto
Direct viewing optical path Side viewing optical path Focal length (mm) 0.640-1.00
F number 3.8 3.8 5.9
Half angle of view (deg) 60 65-115 60
Maximum image height (mm) 0.75 0.75 to 1.3 1.3
Object distance (mm) 10 10 10
・ Focal distance cannot be calculated because the optical path of the side view is eccentric.
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 1.85 0.36
Ｄ９ 0.31 1.81
Surface spacing Wide-angle telephoto D7 1.85 0.36
D9 0.31 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -4.073
Ｇ2 3 -4.723
Ｇ3 8 3.378
Ｇ4 10 2.590
Lens group data
group Start surface Focal length (mm)
G 1 1 -4.073
G 2 3 -4.723
G 3 8 3.378
G 4 10 2.590
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．８６３ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００
Data related to conditional expression Composite focal length of first group G 1 and second group G 2 : −1.863 mm
Distance from the object-side surface in front of the most object-side lens of the first group G 1 to the imaging surface: D = 15.800
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： ２．２２
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ２７．５
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０６
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．３９
Conditional expression (1) 1 <νd 4p / νd 3 <2.4 : 2.22
(2) νd 3 <51 : 27.5
(3) 0.03 <Fw / D <0.06 : 0.04
(4) 0.05 <Ft / D <0.1 : 0.06
(7) 0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5: 0.39
次に、図１３〜図１７を用いて実施例３に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。なお、本実施例の内視鏡用撮像光学系における反射屈折レンズの形状、内視鏡用撮像光学系に入射した光の辿る光路、観察状態の変化方法は、実施例１、２の内視鏡用撮像光学系とほぼ同じであるため、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。 Next, the endoscope imaging optical system according to Example 3 will be described in detail with reference to FIGS. Note that the shape of the catadioptric lens in the endoscope imaging optical system of the present embodiment, the optical path followed by the light incident on the endoscope imaging optical system, and the method of changing the observation state are the same as those in the first and second embodiments. Since it is substantially the same as the imaging optical system for mirrors, members having substantially the same configuration are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
なお、図１３は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図１４は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。 FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views along the optical axis showing the configuration of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment, where FIG. 13A shows a wide-angle observation state, and FIG. 13B shows a telephoto observation state. ing. FIG. 14 is a cross-sectional view along the optical axis showing the configuration and optical path of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment, where (a) shows a wide-angle observation state and (b) shows a telephoto observation state, respectively. ing.
また、図１５は、本実施例に係る光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図１６は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図１７は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。 FIG. 15 is an aberration curve diagram of the optical system according to the present example in the case of tracing a light ray traveling from the front object side to the imaging surface during wide-angle observation, and (a) is a chromatic aberration of magnification with respect to the meridional surface. (B) shows the chromatic aberration of magnification with respect to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top. FIG. 16 is an aberration curve diagram in the case of tracing a light ray from the substantially side object side to the imaging surface during wide-angle observation in the imaging optical system for an endoscope according to the present example. Magnification chromatic aberration related to the meridional surface, (b) shows chromatic aberration of magnification related to the sagittal surface. Each figure shows aberrations when the incident angles of light rays are 65 ° and 115 ° in order from the top. FIG. 17 is an aberration curve diagram of the imaging optical system for an endoscope according to the present example when a light ray traveling from the front object side to the imaging surface is traced during telescopic observation, and (a) is a meridional surface. (B) shows the chromatic aberration of magnification with respect to the sagittal surface. Each drawing shows aberrations in the case where the incident angles of light rays are 0 ° and 60 ° in order from the top.
まず、図１３及び図１４を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。 First, the configuration of the endoscope imaging optical system according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 13 and 14.
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。 The imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment includes, on the optical axis LC of light from the front object side, the front group G f having a negative refractive power as a whole in order from the front object side, and an optical filter. F 1 , an aperture stop S integrally provided on the image side surface of the optical filter F 1 , a rear group G r having a positive refractive power as a whole, an optical filter F 2, and an imaging surface IM. CCD is arranged.
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。 The front group G f includes, in order from the front object side, a first group G 1 having negative refractive power and a second group G 2 including a catadioptric lens and having negative refractive power.
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。 The rear group G r is a moving lens group that moves on the optical axis LC sequentially from the front object side, and has a third group G 3 having a positive refractive power, a fourth group G 4 having a positive refractive power, Consists of.
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。なお、このレンズＬ1の硝材はサファイアである。 The first group G 1 includes only a lens L 1 that is a plano-concave lens having a concave surface directed toward the image side. Note that the glass material of the lens L 1 is sapphire.
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。 The second group G 2 includes only a lens L 2 that is a catadioptric lens whose front object side surface is an aspherical surface.
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。 The third group G 3 includes only a lens L 3 that is a biconvex lens.
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凹レンズであるレンズＬ41と両凸レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、物体側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。 The fourth group G 4 includes, in order from the front object side, a cemented lens including a lens L 41 that is a biconcave lens and a lens L 42 that is a biconvex lens in order from the front object side, and an object-side surface that is aspheric. The lens L 43 is a biconvex lens.
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。 In addition, the shape of these lenses is a shape in the vicinity of the optical axis LC of light from the front object side.
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。 Next, numerical data relating to the lenses constituting the endoscope imaging optical system of the present embodiment will be shown.
数値データ３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.76824 72.3
2 2.676 1.20
3 （非球面） -6.884 0.85 1.5163 64.1
4 3.426 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 4.842 1.40 1.743997 44.8
9 -4.608 Ｄ９
10 -7.930 0.40 1.805181 25.4
11 2.768 1.70 1.651597 58.6
12 -4.392 0.10
13 （非球面） 3.219 1.25 1.48749 70.2
14 -70.972 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
Unit mm
Surface data Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number s r d nd νd
1 ∞ 0.70 1.76824 72.3
2 2.676 1.20
3 (Aspherical surface) -6.884 0.85 1.5163 64.1
4 3.426 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 (Aperture) ∞ D7
8 4.842 1.40 1.743997 44.8
9 -4.608 D9
10 -7.930 0.40 1.805181 25.4
11 2.768 1.70 1.651597 58.6
12 -4.392 0.10
13 (Aspherical surface) 3.219 1.25 1.48749 70.2
14 -70.972 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 (Imaging surface) ∞
The distance from the optical axis of the third surface L 2 c of the lens L 2 that is a catadioptric lens, that is, the radius of curvature of the cylindrical surface with the optical axis as the center is 3.00 mm.
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.884 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.360871E-01 -0.724169E-02 0.793831E-03 -0.332932E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
13 3.219 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
-0.187814E-01 0.387300E-02 -0.118342E-02 0.000000E+00
Aspheric data surface number Radius of curvature Conic coefficient s r k
3 -6.884 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
0.360871E-01 -0.724169E-02 0.793831E-03 -0.332932E-04
Surface number Curvature radius Conical coefficient s r k
13 3.219 0
Aspheric coefficient
A 4 A 6 A 8 A 10
-0.187814E-01 0.387300E-02 -0.118342E-02 0.000000E + 00
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.70 − 1.15
Ｆナンバー 4.7 4.7 7.7
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
Various data
Wide angle telephoto
Direct viewing optical path Side viewing optical path Focal length (mm) 0.70-1.15
F number 4.7 4.7 7.7
Half angle of view (deg) 60 65-115 60
Maximum image height (mm) 0.75 0.75 to 1.3 1.3
Object distance (mm) 10 10 10
・ Focal distance cannot be calculated because the optical path of the side view is eccentric.
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
Distance between surfaces Wide angle Telephoto D7 2.07 0.36
D9 0.10 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.483
Ｇ2 3 -4.309
Ｇ3 8 3.370
Ｇ4 10 4.920
Lens group data
group Start surface Focal length (mm)
G 1 1 -3.483
G 2 3 -4.309
G 3 8 3.370
G 4 10 4.920
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．６００ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００ｍｍ
Data related to conditional expression Composite focal length of first group G 1 and second group G 2 : -1.600 mm
Distance from the object-side surface in front of the most object-side lens of the first group G 1 to the imaging surface: D = 15.800 mm
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．３１
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４４．８
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０７
（５） ｎｄG1 ＞ １．７ ： １．７６８２
（６） νｄG1 ＞ ７０ ： ７２．３
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
Conditional expression (1) 1 <νd 4p / νd 3 <2.4 : 1.31
(2) νd 3 <51 : 44.8
(3) 0.03 <Fw / D <0.06 : 0.04
(4) 0.05 <Ft / D <0.1 : 0.07
(5) nd G1 > 1.7 : 1.7682
(6) νd G1 > 70 : 72.3
(7) 0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5: 0.43
また、上記各実施例においては、広角観察時と望遠観察時における焦点合わせについては言及していないが、例えば、前群や後群の屈折力が大きく変化しない程度に、移動レンズ群を移動させて焦点合わせを行うようにしても良い。 In each of the above embodiments, focusing on wide-angle observation and telephoto observation is not mentioned.For example, the moving lens group is moved so that the refractive power of the front group and the rear group does not change significantly. Focusing may be performed.
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、その各レンズ群を構成するレンズが上記各実施例により示された形状や枚数に限定されるものではなく、反射屈折レンズを含む種々の光学系も含まれる。また、上記各実施例においては、内視鏡用撮像光学系は、４つのレンズ群により構成されているが、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、これらの例に限定されるものではなく、３つ以下のレンズ群又は５つ以上のレンズ群により構成しても良い。 In addition, the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment is not limited to the shape and the number of lenses included in each of the above-described embodiments, and various lenses including a catadioptric lens. An optical system is also included. In each of the above embodiments, the endoscope imaging optical system is configured by four lens groups. However, the endoscope imaging optical system of the present embodiment is limited to these examples. Instead, it may be constituted by three or less lens groups or five or more lens groups.
また、上記各実施例においては配置されていないが、内視鏡用撮像光学系中にＩＲカットコートを施したローパスフィルターやＣＣＤカバーガラス等を配置したりしても良い。 Although not arranged in each of the above embodiments, a low-pass filter with an IR cut coat, a CCD cover glass, or the like may be arranged in the imaging optical system for an endoscope.
また、上記各実施例においては、反射屈折レンズの第３面は、前方の物体側の径と像側の径とが、略一致するような形状となっているが、前方の物体側の径よりも像側の径が大きい形状のものや、前方の物体側の径よりも像側の径が小さい形状のものを用いても良い。なお、前方の物体側の径とは、第３面における最も前方の物体側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいい、像側の径とは、第３面における最も像側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいう。さらに、上記各実施例において、反射屈折レンズの第３面は、第１面と第２面との間において全周面にわたって形成されているが、必ずしも、全周面にわたって形成されている必要はなく、周面の一部のみを透過面として形成しても良い。 In each of the above embodiments, the third surface of the catadioptric lens is shaped so that the front object-side diameter and the image-side diameter are substantially the same, but the front object-side diameter is the same. Alternatively, a shape having a larger diameter on the image side than the diameter on the object side or a shape having a smaller diameter on the image side than the diameter on the front object side may be used. The front object-side diameter is the diameter in the plane perpendicular to the optical axis at the foremost object-side position on the third surface, and the image-side diameter is the most image on the third surface. The diameter in the plane perpendicular to the optical axis at the side position. Further, in each of the above embodiments, the third surface of the catadioptric lens is formed over the entire peripheral surface between the first surface and the second surface, but it is not necessarily required to be formed over the entire peripheral surface. Alternatively, only a part of the peripheral surface may be formed as the transmission surface.
また、上記各実施例においては、反射屈折レンズを１つのレンズで構成しているが、本実施例の内視鏡用撮像光学系の反射屈折レンズは、接合レンズで構成しても良い。 In each of the above embodiments, the catadioptric lens is configured by one lens. However, the catadioptric lens of the imaging optical system for an endoscope according to the present embodiment may be configured by a cemented lens.
さらに、上記各実施例においては、第１反射面や第２反射面を、蒸着法により形成しているが、その形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。 Furthermore, in each said Example, although the 1st reflective surface and the 2nd reflective surface were formed by the vapor deposition method, the formation method is not limited to said method.
さらに、本発明の内視鏡用結像光学系は、図１８に示すような内視鏡装置に用いても良い。なお、この内視鏡装置は、患者の体内へ挿入するための挿入部１と、内視鏡操作部２と、内部に光源ユニットと画像処理ユニットを備えた制御ユニット３と、制御ユニット３から出力された画像を表示するモニター４とからなる。そして、挿入部１１は、その先端部１ａに、本発明の内視鏡用結像光学系を備えている。
Further, the endoscope imaging optical system of the present invention may be used in an endoscope apparatus as shown in FIG. The endoscope apparatus includes an
Ｇf 前群
Ｇr 後群
Ｇ1 第１群
Ｇ2 第２群
Ｇ3 第３群
Ｇ4 第４群
Ｆ1，Ｆ2 光学フィルター
ＬＣ 光軸
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ41，Ｌ42，Ｌ43 レンズ
Ｌ2ａ 第１面
Ｌ2ａ1 第１透過面
Ｌ2ａ2 第１反射面
Ｌ2ｂ 第２面
Ｌ2ｂ1 第２透過面
Ｌ2ｂ2 第２反射面
Ｌ2ｃ，ＲＬｃ 第３面
ＲＬ 反射屈折レンズ
Ｓ 開口絞り
１ 挿入部
１ａ 先端部
２ 内視鏡操作部
３ 制御ユニット
４ モニター
G f front group G r rear group G 1 first group G 2 second group G 3 third group G 4 fourth group F 1 , F 2 optical filter LC optical axis L 1 , L 2 , L 3 , L 41 , L 42, L 43 lens L 2 a first surface L 2 a 1 a first transmitting surface L 2 a 2 a first reflective surface L 2 b second surface L 2 b 1 second transmitting surface L 2 b 2 a second reflecting surface L 2 c, RLc Third surface RL Catadioptric lens S Aperture stop 1
Claims (5)
前記第１群と、前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、前方の物体を観察するための直視光路と、
前記第２群と、前記第３群と、前記第４群とにより構成され、側方の物体を観察するための側視光路とを有している内視鏡用撮像光学系において、
前記第１群、前記第２群、前記第４群を固定して、前記第３群を光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力とを相対的に変化させて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、前記広角観察状態では、前記直視光路と前記側視光路を用いて観察を行い、前記望遠観察状態では、実質的に前記直視光路のみを用いて観察を行うように構成され、
前記第３群は以下の条件式（２）を満足する正レンズを有し、
前記第４群中の前記接合レンズは１つの正レンズと１つの負レンズからなり、
前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズと前記第３群における前記条件式（２）を満足する何れかの正レンズが以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡用撮像光学系。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は前記第３群の何れかの正レンズのｄ線におけるアッベ数である。 In order from the object side, a first lens unit having a negative refractive power, a second lens unit having a negative refractive power, a second lens unit having a negative refractive power, an aperture stop, and a positive aperture. A third group having refractive power and a fourth group having one cemented lens including a positive lens and having positive refractive power ;
A direct-view optical path for observing a front object, comprising the first group, the second group, the third group, and the fourth group;
In the imaging optical system for an endoscope configured by the second group, the third group, and the fourth group, and having a side viewing optical path for observing a side object ,
The first group, the second group, and the fourth group are fixed, and the third group is moved to two fixed positions on the optical axis along the optical axis, thereby the first group and the By relatively changing the refractive power of the front group consisting of the second group and the refractive power of the rear group consisting of the third group and the fourth group, switching between the wide-angle observation state and the telephoto observation state , In the wide-angle observation state, observation is performed using the direct-viewing optical path and the side-viewing optical path, and in the telephoto observation state, observation is performed using substantially only the direct-viewing optical path .
The third group has a positive lens that satisfies the following conditional expression (2):
The cemented lens in the fourth group is composed of one positive lens and one negative lens.
The positive lens in the cemented lens of the fourth group and any positive lens that satisfies the conditional expression (2) in the third group satisfy the following conditional expression (1): Imaging optical system for endoscopes.
1 <νd 4p / νd 3 <2.4 (1)
νd 3 <51 (2)
However, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in front Symbol cemented lens of the fourth group, [nu] d 3 is the Abbe number at the d-line of one of the positive lens of the third group.
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。 The imaging optical system for an endoscope according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
0.03 <Fw / D <0.06 (3)
0.05 <Ft / D <0.1 (4)
Where Fw is the focal length of the entire system with respect to the front object side in the wide-angle observation state, D is the distance from the object side surface in front of the most object side lens of the first group to the imaging surface, and Ft is the telephoto observation state The focal length of the entire system.
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。 The imaging optical system for an endoscope according to claim 1, wherein the following conditional expression is satisfied.
nd G1 > 1.7 (5)
νd G1 > 70 (6)
Where nd G1 is the refractive index of the first group at the d-line, and νd G1 is the Abbe number of the first group at the d-line.
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の前記接合レンズ中の前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４群の前記接合レンズ中の前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。 Endoscope imaging optical system according to claim 2, characterized by satisfying the expression below.
0.3 <νd 4n / νd 4p <0.5 (7)
However, [nu] d 4n is the Abbe number at the d-line of the negative lens in the cemented lens of the fourth group, [nu] d 4p is the Abbe number at the d-line of the positive lens in the cemented lens of the fourth group.
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