JP6764813B2 - Objective optics and endoscope - Google Patents
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Description
本発明は対物光学系、特に、2D観察用または3D観察用の内視鏡対物光学系に関する。 The present invention relates to objective optics, particularly endoscopic objective optics for 2D or 3D observation.
医療分野の電子内視鏡では、処置や診断に関する技能が高度化している。電子内視鏡は生体内に挿入し、より微小な病変の発見や検出を行う。2D観察用の電子内視鏡では、平面的(2次元的)な観察を行う。3D観察用の電子内視鏡は、立体的(3次元的)な観察を行う。 In the medical field of electronic endoscopes, skills related to treatment and diagnosis are becoming more sophisticated. An electronic endoscope is inserted into a living body to detect and detect smaller lesions. An electronic endoscope for 2D observation performs planar (two-dimensional) observation. An electronic endoscope for 3D observation performs three-dimensional (three-dimensional) observation.
いずれの観察の場合も、正確なピント合わせが必須となる。3D観察用では、右眼用画像と左眼用画像を1つの撮像素子で取得する構成が知られている。この構成において、ピント調整のために1つの撮像素子を光軸に沿って移動すると、右眼用画像と左眼用画像の両方の画像のピント位置が同時に変化してしまう。このため、撮像素子の移動では、2つの視差画像のうち、一方の画像のみのピント合わせを行うことはできない。 Accurate focusing is essential for both observations. For 3D observation, a configuration is known in which an image for the right eye and an image for the left eye are acquired by one image sensor. In this configuration, if one image sensor is moved along the optical axis for focus adjustment, the focus positions of both the right eye image and the left eye image change at the same time. Therefore, when the image sensor is moved, it is not possible to focus only one of the two parallax images.
また、2D観察用の電子内視鏡の対物光学系及び3D観察用の電子内視鏡の対物光学系の両方の光学系において、最終レンズから撮像面までの距離(空間)を確保できることが望ましい。これにより、撮像面の物体側にプリズム等を配置する空間を確保できる。 Further, it is desirable that the distance (space) from the final lens to the imaging surface can be secured in both the optical system of the objective optical system of the electronic endoscope for 2D observation and the objective optical system of the electronic endoscope for 3D observation. .. As a result, it is possible to secure a space for arranging the prism or the like on the object side of the imaging surface.
従来の対物光学系としては、例えば、特許文献1、2、3、4に、物体側から順に、負・負・正・絞り・正・正(接合レンズ)のパワー配置を有する5郡構成が開示されている。
As a conventional objective optical system, for example,
ここで、特に、3D観察用の対物光学系では、上述のようにピント調整でき、かつ最終レンズから撮像面までの距離(空間)を確保すること、及び最も物体側の負屈折力のレンズでの光線高を下げることで、右眼用光学系と左眼用光学系との視差を小さく設定できることが望ましい。また、2D観察用の対物光学系では、上述のように撮像面の物体側にプリズム等を配置する空間を確保すること、及び最も物体側の負屈折力のレンズでの光線高を下げることで、対物光学系を小型化することが望ましい。 Here, in particular, in the objective optical system for 3D observation, the focus can be adjusted as described above, the distance (space) from the final lens to the imaging surface is secured, and the lens having the most negative refractive power on the object side is used. It is desirable that the parallax between the right-eye optical system and the left-eye optical system can be set small by lowering the light beam height. Further, in the objective optical system for 2D observation, as described above, the space for arranging the prism or the like on the object side of the imaging surface is secured, and the light beam height of the lens having the negative refractive power on the object side is lowered. It is desirable to reduce the size of the objective optical system.
特許文献1、2、3、4の光学系において、3D観察用の光学系では、レンズを移動してピント調整するための調整ストローク(空間)を確保することができない。さらに、3D観察用の光学系では1mm程度の小さな視差を確保することが困難である。また、2D観察用の光学系では光学系を小型化することが困難である。
In the optical systems of
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、3D観察用の対物光学系では、レンズ移動してピント調整した場合、調整ストローク(空間)を確保することができ、さらに、1mm程度の小さな視差を確保することが可能であり、2D観察用の対物光学系では光学系を小型化することができる対物光学系を提供することを目的とする。
また、上述の対物光学系を有する内視鏡を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and in the objective optical system for 3D observation, when the lens is moved to adjust the focus, an adjustment stroke (space) can be secured, and further, about 1 mm. It is an object of the present invention to provide an objective optical system capable of ensuring a small parallax and reducing the size of the objective optical system for 2D observation.
Another object of the present invention is to provide an endoscope having the above-mentioned objective optical system.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る対物光学系は、
物体側から順に、像側に凹面を向けた負屈折力を有する単レンズの第1レンズと、物体側に凹面を向けた負屈折力を有する単レンズの第2レンズと、正屈折力を有する単レンズの第3レンズと、明るさ絞りと、正屈折力を有する単レンズの第4レンズと、正屈折力を有する接合レンズである第5レンズと、からなり、
以下の条件式(1’)、(2)を満足することを特徴とする。
2.5<f45/f≦4 (1’)
|f12|/f3<0.18 (2)
ここで、
f45は、第4レンズと第5レンズとの合成焦点距離、
fは、対物光学系全系の焦点距離、
f12は、第1レンズと第2レンズとの合成焦点距離、
f3は、第3レンズの焦点距離、
である。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡は、上述の対物光学系を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the objective optical system according to at least some embodiments of the present invention is used.
In order from the object side has a first lens of a single lens having a negative refractive power with a concave surface facing the image side, a second lens of a single lens having a negative refractive power with a concave surface facing the object side, a positive refractive power It consists of a third single lens , a brightness aperture, a fourth single lens having positive refractive power, and a fifth lens that is a junction lens having positive refractive power.
It is characterized by satisfying the following conditional expressions (1 ' ) and (2).
2.5 <f45 / f ≤ 4 (1 ' )
| F12 | / f3 <0.18 (2)
here,
f45 is the combined focal length of the 4th lens and the 5th lens.
f is the focal length of the entire objective optical system,
f12 is the combined focal length of the first lens and the second lens.
f3 is the focal length of the third lens,
Is.
Further, the endoscope according to at least some embodiments of the present invention is characterized by having the above-mentioned objective optical system.
本発明は、3D観察用の対物光学系では、レンズ移動してピント調整した場合、調整ストローク(空間)を確保することができ、さらに、視差を確保することが可能であり、2D観察用の対物光学系では光学系を小型化することができる対物光学系を提供できるという効果を奏する。 In the objective optical system for 3D observation, the present invention can secure an adjustment stroke (space) when the lens is moved to adjust the focus, and further, parallax can be secured, and is used for 2D observation. The objective optical system has the effect of being able to provide an objective optical system that can reduce the size of the optical system.
以下に、実施形態に係る対物光学系を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the objective optical system according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
図1は、実施形態に係る対物光学系のレンズ断面図である。本実施形態は、2D観察用に一つの光軸Axを有する構成である。また、図6は、図1に示す対物光学系を2つ並列した構成で、右眼用光学系、左眼用光学系として用いる3D観察用の対物光学系である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a lens of an objective optical system according to an embodiment. This embodiment has a configuration having one optical axis Ax for 2D observation. Further, FIG. 6 is a configuration in which two objective optical systems shown in FIG. 1 are arranged in parallel, and is an objective optical system for 3D observation used as an optical system for the right eye and an optical system for the left eye.
本実施形態は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負屈折力を有する第1レンズL1と、物体側に凹面を向けた負屈折力を有する第2レンズL2と、正屈折力を有する第3レンズL3と、明るさ絞りSと、正屈折力を有する第4レンズL4と、正屈折力を有する接合レンズである第5レンズL5と、からなり、以下の条件式(1)、(2)を満足することを特徴とする。
2.5<f45/f (1)
|f12|/f3<0.18 (2)
ここで、
f45は、第4レンズL4と第5レンズL5との合成焦点距離、
fは、対物光学系全系の焦点距離、
f12は、第1レンズL1と第2レンズL2との合成焦点距離、
f3は、第3レンズL3の焦点距離、
である。
In this embodiment, in order from the object side, the first lens L1 having a negative refractive power with the concave surface facing the image side, the second lens L2 having the negative refractive power with the concave surface facing the object side, and the positive refractive power are applied. The third lens L3, the brightness aperture S, the fourth lens L4 having a positive refractive power, and the fifth lens L5, which is a junction lens having a positive refractive power, are composed of the following conditional expression (1). It is characterized by satisfying (2).
2.5 <f45 / f (1)
| F12 | / f3 <0.18 (2)
here,
f45 is the combined focal length of the fourth lens L4 and the fifth lens L5.
f is the focal length of the entire objective optical system,
f12 is the combined focal length of the first lens L1 and the second lens L2.
f3 is the focal length of the third lens L3,
Is.
また、平行平板であるフィルタF1は第3レンズL3の像側に配置されている。また、フィルタF2は、不図示の撮像素子のカバーガラスCGの物体側面に接着されている。 Further, the filter F1 which is a parallel flat plate is arranged on the image side of the third lens L3. Further, the filter F2 is adhered to the object side surface of the cover glass CG of the image sensor (not shown).
本実施形態は、物体側から順に、負、負、正、明るさ絞り、正、正のパワー配置とすることで、レトロフォーカス光学系としている。そして、第5レンズL5の前後に空間を確保できる(図2(a)参照)。 In this embodiment, the retrofocus optical system is formed by arranging negative, negative, positive, brightness diaphragm, positive, and positive power in order from the object side. Then, a space can be secured before and after the fifth lens L5 (see FIG. 2A).
2D観察用の対物光学系における効果を説明する。像面Iの位置と第5レンズL5の間に広い空間ができるため、プリズム等を配置できるという効果が得られる。 The effect on the objective optical system for 2D observation will be described. Since a wide space is created between the position of the image plane I and the fifth lens L5, the effect that a prism or the like can be arranged can be obtained.
また、3D観察用の対物光学系における効果を説明する。対物光学系を2つ並列し、第5レンズL5を移動させてピント調整を行う。例えば、実施例1として後述するように、図2(b)、(c)に示すように第4レンズL4と第5レンズL5の位置を±0.26mm変更することで、像面Iの位置(ピント位置)を調整できる。 Moreover, the effect in the objective optical system for 3D observation will be described. Two objective optical systems are arranged in parallel, and the fifth lens L5 is moved to adjust the focus. For example, as will be described later as Example 1, the position of the image plane I can be changed by changing the positions of the fourth lens L4 and the fifth lens L5 by ± 0.26 mm as shown in FIGS. 2 (b) and 2 (c). (Focus position) can be adjusted.
次に、条件式について説明する。条件式(1)の下限値を2.5以上に設定していることで、第4レンズL4から第5レンズL5の焦点距離が長くなり、像面Iの位置までの距離を遠くすることができる。これにより、第5レンズL5の前後に空間を確保している(図2(a)参照)。 Next, the conditional expression will be described. By setting the lower limit of the conditional expression (1) to 2.5 or more, the focal length of the fourth lens L4 to the fifth lens L5 becomes longer, and the distance to the position of the image plane I can be increased. it can. As a result, a space is secured before and after the fifth lens L5 (see FIG. 2A).
また、条件式(2)の上限値を0.18未満に設定していることで、第1レンズL1から第2レンズL2の負の焦点距離を短くしている。これにより、以下の効果(a)、(b)、(c)を奏する。
(a)強いレトロフォーカスとなり、条件式(1)で示した像面Iの位置までの距離を、より遠く設定できる。
(b)第1レンズL1の光線高を小さくできるので、第1レンズL1の小型化も可能となる。
(c)条件式(1)と条件式(2)との組み合わせで、対物光学系全体のパワー配置が最適化され、図3に示すような良好な光学性能が得られる。
Further, by setting the upper limit value of the conditional expression (2) to less than 0.18, the negative focal length of the first lens L1 to the second lens L2 is shortened. As a result, the following effects (a), (b), and (c) are obtained.
(A) It becomes a strong retrofocus, and the distance to the position of the image plane I represented by the conditional expression (1) can be set farther.
(B) Since the light beam height of the first lens L1 can be reduced, the size of the first lens L1 can also be reduced.
(C) By combining the conditional expression (1) and the conditional expression (2), the power arrangement of the entire objective optical system is optimized, and good optical performance as shown in FIG. 3 can be obtained.
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
4<f5/f (3)
ここで、
f5は、第5レンズの焦点距離、
である。
Further, according to the preferred embodiment of the present embodiment, it is desirable to satisfy the following conditional expression (3).
4 <f5 / f (3)
here,
f5 is the focal length of the 5th lens,
Is.
条件式(3)の下限値を4よりも大きくすることで、第5レンズL5の焦点距離を長く設定できる。これにより、第5レンズL5の位置誤差による光学性能の劣化を低減できる。例えば、3D観察用の対物光学系の場合は、レンズの位置誤差による像面Iの位置への影響を小さくすることができる。 By making the lower limit of the conditional expression (3) larger than 4, the focal length of the fifth lens L5 can be set longer. As a result, deterioration of optical performance due to a position error of the fifth lens L5 can be reduced. For example, in the case of an objective optical system for 3D observation, the influence of the lens position error on the position of the image plane I can be reduced.
以下、各実施例について説明する。 Hereinafter, each embodiment will be described.
(実施例1)
実施例1に係る対物光学系について説明する。図2(a)は、設計状態の対物光学系のレンズ断面図である。図2(b)は、第11面r11のd11の値(空気間隔)を0.437から0.177に変更し、像面Iの位置を変更した場合のレンズ断面図である。図2(c)は、第11面r11のd11の値(空気間隔)を0.437から0.697に変更し、像面Iの位置を変更した場合のレンズ断面図である。
(Example 1)
The objective optical system according to the first embodiment will be described. FIG. 2A is a cross-sectional view of the lens of the objective optical system in the designed state. FIG. 2B is a cross-sectional view of the lens when the value (air spacing) of d11 on the eleventh surface r11 is changed from 0.437 to 0.177 and the position of the image plane I is changed. FIG. 2C is a cross-sectional view of the lens when the value (air spacing) of d11 on the eleventh surface r11 is changed from 0.437 to 0.697 and the position of the image plane I is changed.
実施例1の対物光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負屈折力を有する平凹形状の第1レンズL1と、物体側に凹面を向けた負屈折力を有するメニスカス形状の第2レンズL2と、像側に平面を向けた正屈折力を有する平凸形状の第3レンズL3と、平行平板であるフィルタF1と、明るさ絞りSと、物体側に平面を向けた正屈折力を有する平凸形状の第4レンズL4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が接合された正屈折力を有する接合レンズである第5レンズL5と、を有する。本実施例は、上述した実施形態と同じレンズ構成を有している。 The objective optical system of the first embodiment has a plano-concave first lens L1 having a negative refractive power with a concave surface facing the image side and a meniscus shape having a negative refractive power with the concave surface facing the object side in order from the object side. The second lens L2, the plano-convex third lens L3 having a positive refractive power with the plane facing the image side, the filter F1 which is a parallel flat plate, the brightness aperture S, and the plane facing the object side. A plano-convex fourth lens L4 having a positive refractive power, a fifth lens L5 which is a junction lens having a positive refractive power in which a biconvex positive lens and a negative meniscus lens with a convex surface facing the image side are joined, Has. This embodiment has the same lens configuration as the above-described embodiment.
また、赤外吸収フィルタF1の物体側に、YAGレーザーカットのコーティング、像側にLDレーザーカットのコーティングを施している。また、フィルタ(カバーガラス)F2とCCDカバーガラスCGとは接合されている。d16は接着層である。 Further, the object side of the infrared absorption filter F1 is coated with a YAG laser cut, and the image side is coated with an LD laser cut. Further, the filter (cover glass) F2 and the CCD cover glass CG are joined. d16 is an adhesive layer.
図3(a)、(b)、(c)、(d)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。 3 (a), (b), (c), and (d) show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and chromatic aberration of magnification (CC) of this embodiment.
諸収差図は、656.27nm(C線)、587.56nm(d線)、486.13nm(F線)及び435.84nm(g線)の各波長について示されている。また、各図中、FNOは、Fナンバー、IHは最大像高を示す。以下、収差図に関しては、同様である。各収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差、非点収差及び倍率収差については、収差量の単位はmmである。また、歪曲収差については、収差量の単位は%である。また、IHは像高で単位はmm、FNOはFナンバーである。 Aberration diagrams are shown for each wavelength of 656.27 nm (C line), 587.56 nm (d line), 486.13 nm (F line) and 435.84 nm (g line). In each figure, FNO indicates an F number and IH indicates a maximum image height. Hereinafter, the same applies to the aberration diagram. In each aberration diagram, the horizontal axis represents the amount of aberration. For spherical aberration, astigmatism, and Magnification aberration, the unit of aberration amount is mm. For distortion, the unit of aberration is%. In addition, IH is the image height, the unit is mm, and FNO is the F number.
(実施例2)
図4(a)は、実施例2に係る対物光学系のレンズ断面図である。
(Example 2)
FIG. 4A is a cross-sectional view of the lens of the objective optical system according to the second embodiment.
実施例2の対物光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負屈折力を有する平凹形状の第1レンズL1と、物体側に凹面を向けた負屈折力を有するメニスカス形状の第2レンズL2と、像側に平面を向けた正屈折力を有する平凸形状の第3レンズL3と、平行平板であるフィルタF1と、明るさ絞りSと、物体側に平面を向けた正屈折力を有する平凸形状の第4レンズL4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が接合された正屈折力を有する接合レンズである第5レンズL5と、を有する。 The objective optical system of the second embodiment has a plano-concave first lens L1 having a negative refractive power with a concave surface facing the image side and a meniscus shape having a negative refractive power with the concave surface facing the object side in order from the object side. The second lens L2, the plano-convex third lens L3 having a positive refractive power with the plane facing the image side, the filter F1 which is a parallel flat plate, the brightness aperture S, and the plane facing the object side. A plano-convex fourth lens L4 having a positive refractive power, a fifth lens L5 which is a junction lens having a positive refractive power in which a biconvex positive lens and a negative meniscus lens with a convex surface facing the image side are joined, Has.
本実施例は、実施例1に比べ、第4レンズL4と第5レンズL5の距離が長い例である。また、第11面r11のd11の値(空気間隔)が0.437から0.52に変更している。これにより、条件式(1)の値も3.15と値が大きくなっている。 This embodiment is an example in which the distance between the fourth lens L4 and the fifth lens L5 is longer than that of the first embodiment. Further, the value (air interval) of d11 on the 11th surface r11 is changed from 0.437 to 0.52. As a result, the value of the conditional expression (1) also increases to 3.15.
条件式(1)は、好ましくは4以下が望ましい。4以上になると第5レンズL5の位置が遠くなりすぎ、第5レンズL5での光線高が大きくなる。これにより、小型化が困難になる。 The conditional expression (1) is preferably 4 or less. When it becomes 4 or more, the position of the fifth lens L5 becomes too far, and the light ray height in the fifth lens L5 becomes large. This makes miniaturization difficult.
また、赤外吸収フィルタF1の物体側に、YAGレーザーカットのコーティング、像側にLDレーザーカットのコーティングを施している。また、フィルタ(カバーガラス)F2とCCDカバーガラスCGとは接合されている。d16は接着層である。 Further, the object side of the infrared absorption filter F1 is coated with a YAG laser cut, and the image side is coated with an LD laser cut. Further, the filter (cover glass) F2 and the CCD cover glass CG are joined. d16 is an adhesive layer.
図4(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。 4 (b), (c), (d), and (e) show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and chromatic aberration of magnification (CC) of this embodiment.
(実施例3)
図5(a)は、実施例3に係る対物光学系のレンズ断面図である。
(Example 3)
FIG. 5A is a cross-sectional view of the lens of the objective optical system according to the third embodiment.
実施例3の対物光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負屈折力を有する平凹形状の第1レンズL1と、物体側に凹面を向けた負屈折力を有するメニスカス形状の第2レンズL2と、物体側に凸面を向けた正屈折力を有するメニスカス形状の第3レンズL3、明るさ絞りSと、平行平板であるフィルタF1と、物体側に平面を向けた正屈折力を有する平凸形状の第4レンズL4と、両凸正レンズと像側に凸面を向けた負屈折力を有するメニスカス形状のレンズとが接合された正屈折力を有する接合レンズである第5レンズL5と、を有する。 The objective optical system of the third embodiment has a plano-concave first lens L1 having a negative refractive power with a concave surface facing the image side and a meniscus shape having a negative refractive power with the concave surface facing the object side in order from the object side. 2nd lens L2, a meniscus-shaped third lens L3 having a positive refractive power with a convex surface facing the object side, a brightness aperture S, a filter F1 which is a parallel flat plate, and positive refraction with a flat surface facing the object side. A fifth lens having a positive refractive power, which is a combination of a plano-convex fourth lens L4 having a force, a biconvex positive lens, and a meniscus-shaped lens having a negative refractive power with a convex surface facing the image side. It has a lens L5 and.
本実施例は、実施例1に比べ、第4レンズL4と第5レンズL5の距離を短くしている例である。第11面r11のd11の値(空気間隔)を0.437から0.29に変更している。
これにより、条件式(1)の値も2.8と値が小さくなっている。条件式(1)は、好ましくは2.7以上が望ましい。2.7以上であれば、第5レンズL5付近の空間を確保できる。
This embodiment is an example in which the distance between the fourth lens L4 and the fifth lens L5 is shorter than that of the first embodiment. The value (air interval) of d11 on the eleventh surface r11 is changed from 0.437 to 0.29.
As a result, the value of the conditional expression (1) is also as small as 2.8. The conditional expression (1) is preferably 2.7 or more. If it is 2.7 or more, a space near the fifth lens L5 can be secured.
また、赤外吸収フィルタF1の物体側に、YAGレーザーカットのコーティング、像側にLDレーザーカットのコーティングを施している。また、フィルタ(カバーガラス)F2とCCDカバーガラスCGとは接合されている。d16は接着層である。 Further, the object side of the infrared absorption filter F1 is coated with a YAG laser cut, and the image side is coated with an LD laser cut. Further, the filter (cover glass) F2 and the CCD cover glass CG are joined. d16 is an adhesive layer.
図5(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。 5 (b), (c), (d), and (e) show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and chromatic aberration of magnification (CC) of this embodiment.
(実施例4)
図6は、実施例4に係る3D観察用の対物光学系のレンズ断面図である。例えば、実施例1に係る対物光学系を光軸Ax1を有する右眼用光学系と、光軸Ax2を有する左眼用光学系とを並列して配置した構成である。光軸Ax1と光軸Ax2の間隔を視差と定義している。本実施例では視差を1.1mmとしている。L11、L12は凹面部である。
(Example 4)
FIG. 6 is a cross-sectional view of the lens of the objective optical system for 3D observation according to the fourth embodiment. For example, the objective optical system according to the first embodiment has a configuration in which a right eye optical system having an optical axis Ax1 and a left eye optical system having an optical axis Ax2 are arranged in parallel. The distance between the optical axis Ax1 and the optical axis Ax2 is defined as parallax. In this embodiment, the parallax is 1.1 mm. L11 and L12 are concave surfaces.
ここで、第5レンズL5は、円形形状のレンズの一部を直線的にカットした、所謂Dカットを行っている。3D観察用の対物光学系のピント調整は、左眼用光学系と右眼用光学系と、で独立に行う必要がある。本実施例では、一方の対物光学系は撮像素子の位置を動かしてピント調整し、他方の対物光学系は第5レンズL5を移動してピント調整する。よって、本実施例では、第5レンズL5の移動のために、第5レンズL5の前後に空間を持たせる構成である。 Here, the fifth lens L5 performs a so-called D-cut in which a part of the circular lens is linearly cut. The focus adjustment of the objective optical system for 3D observation needs to be performed independently for the left eye optical system and the right eye optical system. In this embodiment, one objective optical system moves the position of the image sensor to adjust the focus, and the other objective optical system moves the fifth lens L5 to adjust the focus. Therefore, in this embodiment, a space is provided in front of and behind the fifth lens L5 for the movement of the fifth lens L5.
即ち、本実施例では、以下の構成をすべて有している。
(構成1)第5レンズL5(正の接合レンズ)を光軸方向に移動することでピント調整を行うため、調整ストロークを確保する構成。
(構成2)第1レンズL1で凹面の光線高を下げることで、視差を確保できる構成。
(構成3)第5レンズL5(正の接合レンズ)の屈折力を小さくし、ピント調整感度を低減する構成。好ましくは、第1レンズL1〜第3レンズL3の偏心による光学性能劣化を低減させることが望ましい。
That is, this embodiment has all of the following configurations.
(Structure 1) Since the focus is adjusted by moving the fifth lens L5 (positive junction lens) in the optical axis direction, an adjustment stroke is secured.
(Structure 2) A configuration in which parallax can be secured by lowering the height of light rays on a concave surface with the first lens L1.
(Structure 3) A configuration in which the refractive power of the fifth lens L5 (positive junction lens) is reduced to reduce the focus adjustment sensitivity. Preferably, it is desirable to reduce the deterioration of optical performance due to the eccentricity of the first lens L1 to the third lens L3.
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、neは各レンズのe線の屈折率、νdは各レンズのアッベ数、FnoはFナンバー、である。また、絞りは、明るさ絞りである。 The numerical data of each of the above examples is shown below. The symbols are r is the radius of curvature of each lens surface, d is the distance between each lens surface, ne is the refractive index of the e-line of each lens, νd is the Abbe number of each lens, and Fno is the F number. The diaphragm is a brightness diaphragm.
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.564 1
3 -1.522 0.46 1.85504 23.78
4 -2.406 0.04 1
5 4.079 0.63 1.85504 23.78
6 ∞ 0.03 1
7 ∞ 0.4 1.49557 75.00
8 ∞ 0.38 1
9(絞り) ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.42 1.75453 35.33
11 -1.717 0.437 1
12 1.381 0.82 1.69979 55.53
13 -0.907 0.36 1.93429 18.90
14 -4.334 0.38 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.43
最大像高 0.429
画角 163.4
Fno 3.77
物体距離 7.25
f12=-0.60
f3=4.77
f45=1.25
f5=2.17
Numerical Example 1
Unit mm
Surface data Surface number rd ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.564 1
3 -1.522 0.46 1.85504 23.78
4 -2.406 0.04 1
5 4.079 0.63 1.85504 23.78
6 ∞ 0.03 1
7 ∞ 0.4 1.49557 75.00
8 ∞ 0.38 1
9 (Aperture) ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.42 1.75453 35.33
11 -1.717 0.437 1
12 1.381 0.82 1.69979 55.53
13 -0.907 0.36 1.93429 18.90
14 -4.334 0.38 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
Image plane ∞
Various data focal length 0.43
Maximum image height 0.429
Angle of view 163.4
Fno 3.77
Object distance 7.25
f12 = -0.60
f3 = 4.77
f45 = 1.25
f5 = 2.17
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.56 1
3 -1.5461 0.66 1.85504 23.78
4 -2.9761 0.043 1
5 3.4898 0.5353 1.85504 23.78
6 ∞ 0.03 1
7 ∞ 0.4 1.49557 75.00
8 ∞ 0.38 1
9(絞り) ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.4771 1.75453 35.33
11 -1.8688 0.52 1
12 1.383 0.8779 1.69979 55.53
13 -0.8976 0.5955 1.93429 18.90
14 -4.0999 0.27 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.43
最大像高 0.429
画角 163
Fno 3.88
物体距離 7.25
f12=-0.58
f3=4.08
f45=1.35
f5=2.18
Numerical Example 2
Unit mm
Surface data Surface number rd ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.56 1
3 -1.5461 0.66 1.85504 23.78
4 -2.9761 0.043 1
5 3.4898 0.5353 1.85504 23.78
6 ∞ 0.03 1
7 ∞ 0.4 1.49557 75.00
8 ∞ 0.38 1
9 (Aperture) ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.4771 1.75453 35.33
11 -1.8688 0.52 1
12 1.383 0.8779 1.69979 55.53
13 -0.8976 0.5955 1.93429 18.90
14 -4.0999 0.27 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
Image plane ∞
Various data focal length 0.43
Maximum image height 0.429
Angle of view 163
Fno 3.88
Object distance 7.25
f12 = -0.58
f3 = 4.08
f45 = 1.35
f5 = 2.18
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.54 1
3 -1.9637 0.76 1.85504 23.78
4 -4.8559 0.0244 1
5 1.6123 0.3 1.85504 23.78
6 2.653 0.39 1
7(絞り) ∞ 0.03 1
8 ∞ 0.4 1.49557 75.00
9 ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.48 1.75453 35.33
11 -1.6741 0.29 1
12 1.387 1.0241 1.69979 55.53
13 -0.896 0.446 1.93429 18.90
14 -4.6984 0.275 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.43
最大像高 0.429
画角 160
Fno 3.784
物体距離 7.25
f12=-0.55
f3=4.24
f45=1.20
f5=2.24
Numerical Example 3
Unit mm
Surface data Surface number rd ne νd
1 ∞ 0.35 1.88815 40.76
2 0.592 0.54 1
3 -1.9637 0.76 1.85504 23.78
4-4.8559 0.0244 1
5 1.6123 0.3 1.85504 23.78
6 2.653 0.39 1
7 (Aperture) ∞ 0.03 1
8 ∞ 0.4 1.49557 75.00
9 ∞ 0.03 1
10 ∞ 0.48 1.75453 35.33
11 -1.6741 0.29 1
12 1.387 1.0241 1.69979 55.53
13 -0.896 0.446 1.93429 18.90
14 -4.6984 0.275 1
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.01 1.515 64.00
17 ∞ 0.35 1.507 63.26
Image plane ∞
Various data focal length 0.43
Maximum image height 0.429
Angle of view 160
Fno 3.784
Object distance 7.25
f12 = -0.55
f3 = 4.24
f45 = 1.20
f5 = 2.24
各実施例の条件式対応値を以下に示す。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3
(1) f45/f 2.91 3.15 2.80
(2) |f12|/f3 0.13 0.14 0.13
(3) f5/f 5.05 5.09 5.22
The values corresponding to the conditional expressions of each embodiment are shown below.
Conditional expression Example 1 Example 2 Example 3
(1) f45 / f 2.91 3.15 2.80
(2) | f12 | / f3 0.13 0.14 0.13
(3) f5 / f 5.05 5.09 5.22
なお、上述の対物光学系は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な対物光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。 The above-mentioned objective optical system may satisfy a plurality of configurations at the same time. This is preferable in order to obtain a good objective optical system. Moreover, the combination of preferable configurations is arbitrary. Further, for each conditional expression, only the upper limit value or the lower limit value of the numerical range of the more limited conditional expression may be limited.
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。 Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the embodiments are configured by appropriately combining the configurations of these embodiments without departing from the spirit of the present invention. The form is also within the scope of the present invention.
以上のように、本発明は、3D観察用の対物光学系では、レンズ移動してピント調整した場合、調整ストローク(空間)を確保することができ、さらに、視差を確保することが可能であり、2D観察用の対物光学系では光学系を小型化することができる対物光学系に有用である。 As described above, in the objective optical system for 3D observation, the present invention can secure an adjustment stroke (space) when the lens is moved to adjust the focus, and further, parallax can be secured. The objective optical system for 2D observation is useful for an objective optical system that can be miniaturized.
L1〜L5 レンズ
Ax、Ax1、Ax2 光軸
S 明るさ絞り
F1 フィルタ(赤外吸収フィルタ)
F2 フィルタ(カバーガラス)
CG CCDカバーガラス
L11、L12 凹面部
L1 to L5 Lens Ax, Ax1, Ax2 Optical Axis S Brightness Aperture F1 Filter (Infrared Absorption Filter)
F2 filter (cover glass)
CG CCD cover glass L11, L12 Concave surface
Claims (5)
物体側に凹面を向けた負屈折力を有する単レンズの第2レンズと、
正屈折力を有する単レンズの第3レンズと、
明るさ絞りと、
正屈折力を有する単レンズの第4レンズと、
正屈折力を有する接合レンズである第5レンズと、からなり、
以下の条件式(1’)、(2)を満足することを特徴とする対物光学系。
2.5<f45/f≦4 (1’)
|f12|/f3<0.18 (2)
ここで、
f45は、前記第4レンズと前記第5レンズとの合成焦点距離、
fは、前記対物光学系全系の焦点距離、
f12は、前記第1レンズと前記第2レンズとの合成焦点距離、
f3は、前記第3レンズの焦点距離、
である。 From the object side , the first single lens having a negative refractive power with the concave surface facing the image side, and
A second single lens with a negative refractive power with a concave surface facing the object side,
A third single lens with positive refractive power and
Brightness aperture and
The fourth lens, which is a single lens with positive refractive power,
It consists of a fifth lens, which is a junction lens with positive refractive power.
An objective optical system characterized by satisfying the following conditional expressions (1 ' ) and (2).
2.5 <f45 / f ≤ 4 (1 ' )
| F12 | / f3 <0.18 (2)
here,
f45 is the combined focal length of the fourth lens and the fifth lens.
f is the focal length of the entire objective optical system,
f12 is the combined focal length of the first lens and the second lens.
f3 is the focal length of the third lens,
Is.
4<f5/f (3)
ここで、
f5は、前記第5レンズの焦点距離、
である。 The objective optical system according to claim 1, wherein the objective optical system satisfies the following conditional expression (3).
4 <f5 / f (3)
here,
f5 is the focal length of the fifth lens,
Is.
2.5<f45/f≦3.15 (1”) 2.5 <f45 / f≤3.15 (1 ")
4<f5/f≦5.22 (3’) 4 <f5 / f≤5.22 (3')
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