JP7095076B2 - 立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡 - Google Patents
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Description
本発明は、立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡に関する。
内視鏡を用いた観察では、組織の立体構造をより細かく把握できる拡大観察が有効とされている。拡大観察を行う光学系では、焦点が合う物点位置を遠点から近点に移動させることで、組織を拡大表示できる。
焦点を合わせることができる範囲（以下、「合焦範囲」という）のうち、光学系から最も遠い物点の位置を遠点とし、光学系に最も近い物点の位置を近点とする。また、近点観察を近点の物体に合焦した状態での観察とし、遠点観察を遠点の物体に合焦した状態での観察とする。
遠点観察では、広い範囲を観察できることが望まれている。一方、近点観察では、物体の立体情報が得られることが望まれている。
立体情報は、立体視を行うことで得ることができる。立体視では、視差を有する一対の画像が用いられる。視差を有する一対の画像は、視差を有する一対の光学像から得る。視差を有する一対の光学像は、一対の光学系を並列に配置することで得ることができる。
一対の光学像を形成する光学系が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
特許文献１には、負の屈折力を有する第１負レンズ群と、正の屈折力を有する第１正レンズ群と、正の屈折力を有する第２正レンズ群と、を有する結像光学系が開示されている。第１負レンズ群と第１正レンズ群は、共通の中心軸に沿って配置され、第２正レンズ群が、共通の中心軸を挟んで視差方向に並んで配置されている。
特許文献２には、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、一対の第３レンズ群と、からなる内視鏡対物光学系が開示されている。一対の第３レンズ群は、互いに視差方向に並列に配置されている。
特許文献１の光学系や特許文献２の光学系では、立体感を向上させようとすると、軸外主光線の光学系の入射角が大きくなる。この場合、一対の光学系における光束が大きくなる。その結果、一対の光学系におけるレンズ径が大きくなる。
一対の光学系におけるレンズ径が大きくなると、２つの光学系が接触する。接触を避けるためには、２つの光学系を離すか、又は、一対の光学系の有効口径を小さくすれば良い。しかしながら、２つの光学系を離すと全体の光学系が大きくなる。また、有効口径を小さくすると、広い画角の確保が難しい。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することを目的とする。
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立体内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、
負屈折力の第１レンズ群と、
正屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の後側レンズ群と、を有し、
第２レンズ群は、両凸正レンズと、両凹負レンズと、両凸正レンズと、からなり、
後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、
第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、
第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置し、
第１後群と第２後群は、各々、物体側から順に、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、
第１副群では、最も物体側から順に、負レンズと、正レンズと、が配置され、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の最も物体側の負レンズの焦点距離、
ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
である。
物体側から順に、
負屈折力の第１レンズ群と、
正屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の後側レンズ群と、を有し、
第２レンズ群は、両凸正レンズと、両凹負レンズと、両凸正レンズと、からなり、
後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、
第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、
第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置し、
第１後群と第２後群は、各々、物体側から順に、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、
第１副群では、最も物体側から順に、負レンズと、正レンズと、が配置され、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の最も物体側の負レンズの焦点距離、
ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
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、
立体内視鏡対物光学系と、
立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有する。
立体内視鏡対物光学系と、
立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有する。
本発明によれば、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡を提供できる。
以下、本実施形態に係る立体内視鏡対物光学系と内視鏡について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。以下の説明における正レンズには、正屈折力の単レンズと正屈折力の接合レンズが含まれる。負レンズには、負屈折力の単レンズと負屈折力の接合レンズが含まれる。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の後側レンズ群と、を有し、後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、第１レンズ群の光軸、第１後群の光軸及び第２後群の光軸は、同一平面上に位置し、第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置し、第１後群と第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、第１副群は負レンズを有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
である。
０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
である。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の後側レンズ群と、を有する。第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置されている。
第１レンズ群の光軸、第１後群の光軸及び第２後群の光軸は、同一平面上に位置している。第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置している。よって、第１後群と第２後群は、並列に配置されている。
第１後群と第２後群は、同一の光学系である。第１後群と第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなる。第１副群は、負レンズを有する。
その結果、本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、広い画角の確保、適切な立体感の確保、及び光学系の小型化が実現できる。この点について説明する。
図１は、軸外光が結像される様子を示す図である。図１（ａ）は、従来の光学系における軸外光が結像される様子を示す図、図１（ｂ）は、本実施形態の立体内視鏡対物光学系における軸外光が結像される様子を示す図である。図１（ａ）と図１（ｂ）では、レンズは簡略な図で表示されている。
図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、を有する。このようにすることで、光学系の画角を広くできる。
画角が広い光学系では、第１レンズ群に入射する軸外主光線ＬＢの角度ε１が大きい。この場合、適切な立体感を確保しようとすると、従来の光学系では、後側レンズ群ＧＲに入射する軸外主光線の角度ε２が大きくなる。その結果、後側レンズ群ＧＲにおける光束径が大きくなる。
後側レンズ群ＧＲでは、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２が、並列に配置されている。後側レンズ群ＧＲにおける光束径が大きくなると、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径が大きくなる。その結果、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触する。
レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触しないためには、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げるか、又は、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくすれば良い。
しかしながら、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げると、光学系が大きくなる。レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくすると、有効口径が小さくなる。そのため、画角が狭くなってしまう。
これに対して、本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、後側レンズ群ＧＲに負レンズＮＬが配置されている。負レンズＮＬは、物体側で、第２レンズ群Ｇ２の近くに配置されている。負レンズＮＬの像側に、開口絞りＡＳが配置されている。
このようにすることで、後側レンズ群ＧＲに入射する軸外主光線の角度ε２’は、角度ε２に比べて小さくなる。この場合、後側レンズ群ＧＲにおける光束径が小さくなる。その結果、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触することはない。
レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触しないので、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げる必要や、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくする必要がない。その結果、広い画角の確保と光学系の小型化を両立できる。また、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を適切にできるので、適切な立体感を確保できる。
図１（ｂ）における間隔Ａと間隔Ｌは、近軸的には、以下の式で定義される。
Ａ（ｍｍ）＝－Ｌ×ｆ1／ｆ2（ｍｍ）
ここで、
Ａは、所定の間隔、
Ｌは、レンズ群ＧＲ１の光軸ＡＸ１とレンズ群ＧＲ２の光軸ＡＸ２との間隔、
ｆ1は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
所定の間隔は、第１レンズ群Ｇ１の物体側における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、
である。
Ａ（ｍｍ）＝－Ｌ×ｆ1／ｆ2（ｍｍ）
ここで、
Ａは、所定の間隔、
Ｌは、レンズ群ＧＲ１の光軸ＡＸ１とレンズ群ＧＲ２の光軸ＡＸ２との間隔、
ｆ1は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
所定の間隔は、第１レンズ群Ｇ１の物体側における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、
である。
間隔Ｌは、後側レンズ群ＧＲにおける、レンズ群ＧＲ１の光軸ＡＸ１とレンズ群ＧＲ２の光軸ＡＸ２との間隔である。間隔Ｌは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズＧ２により変換される。その結果、第１レンズ群の物体側では、第１レンズ群Ｇ１の光軸ＡＸ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸ＡＸ２との間隔は、間隔Ａとなる。
レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々には、開口絞りＡＳが配置されている。開口絞りＡＳを物体とみなすと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とで、開口絞りＡＳの像が形成される。開口絞りＡＳの像は、入射瞳と呼ばれる。図１（ｂ）では、入射瞳は、ＥＮＰで表示されている。
一方の入射瞳の中心と他方の入射瞳の中心との間隔（以下、「入射瞳の中心間隔」という）の値は、間隔Ａの値で近似することができる。入射瞳の中心間隔は、人間の目の間隔に相当する。中心間隔の値は、立体感を決める値である。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、条件式（１）を満足する。条件式（１）は、後側レンズ群に入射する軸外主光線の傾きを小さくする条件式である。
値が条件式（１）の下限値を下回る場合、負レンズの屈折力を大きくなりすぎる。この場合、収差補正が難しくなるので、鮮明な光学像が形成されない。値が条件式（１）の上限値を上回る場合、軸外主光線の傾きを十分に小さくできない。そのため、光学系が大きくなるか、又は、広い画角を確保できない。
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
０．３＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１’）
０．３＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１’）
本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は正の屈折力を有すると共に、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．２（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ） （２）
ここで、
Ｌは、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間隔、
ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
０．２（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ） （２）
ここで、
Ｌは、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間隔、
ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
また、条件式（２）を満足すると良い。条件式（２）は、間隔Ａに関する条件式である。前述したように、間隔Ａは中心間隔に相当するので、条件式（２）は入射瞳の中心間隔に関する条件式に相当する。よって、条件式（２）を満足することで、適切な立体感が得られる。
値が条件式（２）の下限値を下回る場合、立体感が小さくなりすぎる。よって、実用的な立体視ができない。値が条件式（２）の上限値を上回る場合、立体感が大きくなりすぎる。この場合、融像がしにくくなるので、実用的な立体視ができない。
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。条件式（２’）を満足することで、より適切な立体感が得られる。
０．３５（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ） （２’）
０．３５（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ） （２’）
本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、前側副群が光軸に沿って移動することで、合焦が行われることが好ましい。
立体内視鏡における観察では、最初に、広い範囲を観察し、その範囲の中から患部を見つけ出す。患部を見つけ出したら、患部に先端部を近接させて、患部を拡大観察する。広い範囲の観察と拡大観察の両方で、適切な立体感が得られることが望まれる。
そのためには、光学系に合焦機能を持たせることが望ましい。本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、前側副群が光軸に沿って移動する。前側副群の焦点距離は、第１レンズ群の焦点距離や第２レンズ群の焦点距離よりも、短くできる。そのため、合焦時の移動量を少なくできる。
合焦時の移動量が少なくできると、移動機構を小型化できる。また、隣接するレンズとの間隔を狭くできるので、前側副群における光線高を低くできる。よって、小型で合焦機能を有する光学系を実現できる。
また、前側副群は第１後群と第２後群の両方に配置されている。この場合、２つの前側副群を一体で移動できるので、移動範囲における体積を小さくできる。その結果、移動機構を小型化できる。
また、負屈折力のレンズを移動させるので、拡大観察時の観察倍率を大きくできる。その結果、より大きな拡大効果が得られる。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、後側副群の最も物体側に正レンズが位置し、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
０．６≦ｆ22R1／ｆ22R≦１．９ （３）
ここで、
ｆ22R1は、正レンズの焦点距離、
ｆ22Rは、後側副群の焦点距離、
である。
０．６≦ｆ22R1／ｆ22R≦１．９ （３）
ここで、
ｆ22R1は、正レンズの焦点距離、
ｆ22Rは、後側副群の焦点距離、
である。
後側副群の物体側には、前側副群が配置されている。前側副群の屈折力は負屈折力なので、前側副群から出射する光束は広がり易い。後側副群の最も物体側に正レンズを配置することで、前側副群から出射する光束の広がりを抑えることができる。
値が条件式（３）の上限値を上回る場合、前側副群から出射する光束の広がりを抑えることが難しくなる。この場合、後側副群におけるレンズ径が大きくなる。後側レンズ群では、２つの後側副群が並列に配置されている。２つの後側副群の各々で、レンズ径が大きくなる。その結果、２つの後側副群が接触する。
２つの後側副群が接触しないためには、２つの後側副群の間隔を広げるか、又は、２つの後側副群の各々で、レンズ径を小さくすれば良い。
しかしながら、２つの後側副群の間隔を広げると、光学系が大きくなる。２つの後側副群の各々で、レンズ径を小さくすると、有効口径が小さくなる。そのため、画角が狭くなってしまう。
値が条件式（３）の下限値を下回る場合、軸外主光線が大きく屈折される。そのため、コマ収差が増大する。その結果、光学像の周辺部における結像性能が劣化する。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、第２副群の後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５ （４）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５ （４）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
後側副群が、正レンズ、負レンズ、及び正レンズを有することで、各レンズの屈折力を大きくできる。そのため、後側副群の組立が容易にできる。
値が条件式（４）の下限値を下回る場合、第１副群の負レンズと第１副群の正レンズとで発生する像面湾曲を補正しにくくなる。値が条件式（４）の上限値を上回る場合、第１副群で光線を屈折させる効果が少なくなる。この場合、第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズの外径が大きくなる。そのため、光学系の小型化が難しくなる。
本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、第２副群の後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
０．５≦－ｆ21ｎ／ｆ21p≦１ （４’）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
０．５≦－ｆ21ｎ／ｆ21p≦１ （４’）
ここで、
ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
後側副群が、正レンズ、正レンズ、及び負レンズを有することで、後側副群での収差補正が容易になる。その結果、解像度が高い光学像を形成できる。
値が条件式（４’）の下限値を下回る場合、第１副群で軸外主光線が大きく屈折される。そのため、軸外収差の補正が難しくなる。値が条件式（４’）の上限値を上回る場合、第１副群の負レンズの屈折力が小さくなるか、又は、第１副群の正レンズの屈折力が大きくなる。そのため、球面収差の補正が難しくなる。
本実施形態に係る内視鏡は、本実施形態に係る立体内視鏡対物光学系と、立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有することを特徴とする。
本実施形態に係る内視鏡によれば、近点観察時に適切な立体感で、鮮明な立体像を観察することができる。
以下に、立体視光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
各実施例のレンズ断面図について説明する。図２は、像面に最も合焦している物体位置が固定されている光学系のレンズ断面図である。また、図２以外のレンズ断面図は、合焦する物体位置を可変できる光学系のレンズ断面図である。これらのレンズ断面図において、（ａ）は遠点合焦時（遠点観察時）のレンズ断面、（ｂ）は近点合焦時（近点観察時）のレンズ断面図である。
第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、開口絞りはＳ、像面（撮像面）はＩで示してある。また、第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間に、カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２が配置されている。
第３レンズ群Ｇ３は、後側レンズ群である。第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と同じ光学系が、第２後群に用いられている。
各実施例の収差図について説明する。図３において、（ａ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｂ）は非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、像面に最も合焦している物体位置での収差図である。
図３以外の収差図において、（ａ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｂ）は非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、遠点合焦時の収差図である。（ｄ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｅ）は非点収差（ＡＳ）、（ｆ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、近点合焦時のものである。
各収差図において、横軸は収差量を表している。横収差と非点収差については、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。収差曲線の波長の単位はｎｍである。
実施例１の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、を有する。
ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、負レンズと、第４接合レンズと、からなる。
実施例１の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えていない。
非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
実施例２の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、を有する。
ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、負レンズと、第４接合レンズと、からなる。
実施例２の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例２の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
実施例３の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、平面を像側に向けた平凸正レンズＬ１５と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１６と、両凹負レンズＬ１７と、両凸正レンズＬ１８と、を有する。
ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１５と平凹負レンズＬ１６とで、第４接合レンズが形成されている。両凹負レンズＬ１７と両凸正レンズＬ１８とで、第５接合レンズが形成されている。
第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、第４接合レンズと、第５接合レンズと、からなる。
実施例３の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例３の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
実施例４の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、両凸正レンズＬ１５と、両凹負レンズＬ１６と、両凹負レンズＬ１７と、両凸正レンズＬ１８と、を有する。
ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。両凸正レンズＬ１５と両凹負レンズＬ１６とで、第４接合レンズが形成されている。両凹負レンズＬ１７と両凸正レンズＬ１８とで、第５接合レンズが形成されている。
第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、第４接合レンズと、第５接合レンズと、からなる。
実施例４の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例４の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
実施例５の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。
第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、負メニスカスレンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、両凸正レンズＬ１４と、平面を像側に向けた平凸正レンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１７と、を有する。
ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。正メニスカスレンズＬ１６と負メニスカスレンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、正レンズと、第４接合レンズと、からなる。
実施例５の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例５の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。
また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
また、非球面係数において、「Ｅ－ｎ」（ｎは整数）は、「１０－ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
また、非球面係数において、「Ｅ－ｎ」（ｎは整数）は、「１０－ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
本実施例では、物体面側のレンズから順に合成焦点距離を計算し、最も焦点距離が大きくなるレンズ範囲（最も負の屈折力が大きくなるレンズ範囲）を、第１レンズ群Ｇ１と定義している。第１レンズ群Ｇ１の定義は、上記定義に限定されるものではない。
また、各種データにおいて、ＩＨは像高、φは開口絞りの直径、Ｌは第１後群の光軸と第２後群の光軸との間隔、ＮＡは物体側の開口数、ΔＩは像面のシフト量である。
第３レンズ群のシフト量は、第１レンズ群の光軸と第１後群の光軸との間隔、又は、第１レンズ群の光軸と第２後群の光軸との間隔から求めれば良い。
第１後群の像面には第１光学像が形成される。第２後群の像面には第２光学像が形成される。第１後群の光軸と第２後群の光軸位置は、共に、第１レンズ群の光軸に対してシフトしている。そのため、第１レンズ群の光軸上の物点の像は、第１後群の光軸上や第２後群の光軸上に形成されない。すなわち、第１光学像の中心は第１後群の光軸と一致せず、第２光学像の中心は第２後群の光軸と一致しない。
像面のシフト量は、第１後群の光軸と第１光学像の中心との差から求めるか、又は、第２後群の光軸と第２光学像の中心との差から求めれば良い。像面のシフト量の符号の正負については、第１後群の光軸よりも第１レンズ群の光軸側に第１光学像の中心が位置している場合、及び、第２後群の光軸よりも第１レンズ群の光軸側に第２光学像の中心が位置している場合を負とする。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 10.0000
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -0.8235 0.2100 1.95906 17.47
14 8.3698 0.3600 1.48749 70.23
15 -0.7912 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 0.8312 0.4200 1.80518 25.42
18 -2.0255 0.0500
19(絞り) ∞ 0.19262
20 ∞ 0.3100 1.80610 40.92
21 -1.4007 0.2400 1.75520 27.51
22 2.6888 0.65738
23 1.4452 0.3900 2.00330 28.27
24 7.8217 0.1851
25 -2.5095 0.2038 1.92286 18.90
26 -3.9683 0.6793
27 1.6582 0.2100 1.95906 17.47
28 0.6086 0.5100 1.48749 70.23
29 -1.8356 0.1000
30 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.72
Ｌ 1.4
ＮＡ 0.00795
ΔＩ 0.01393
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 10.0000
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -0.8235 0.2100 1.95906 17.47
14 8.3698 0.3600 1.48749 70.23
15 -0.7912 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 0.8312 0.4200 1.80518 25.42
18 -2.0255 0.0500
19(絞り) ∞ 0.19262
20 ∞ 0.3100 1.80610 40.92
21 -1.4007 0.2400 1.75520 27.51
22 2.6888 0.65738
23 1.4452 0.3900 2.00330 28.27
24 7.8217 0.1851
25 -2.5095 0.2038 1.92286 18.90
26 -3.9683 0.6793
27 1.6582 0.2100 1.95906 17.47
28 0.6086 0.5100 1.48749 70.23
29 -1.8356 0.1000
30 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.72
Ｌ 1.4
ＮＡ 0.00795
ΔＩ 0.01393
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -0.8235 0.2100 1.95906 17.47
14 8.3698 0.3600 1.48749 70.23
15 -0.7912 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 0.8312 0.4200 1.80518 25.42
18 -2.0255 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3100 1.80610 40.92
21 -1.4007 0.2400 1.75520 27.51
22 2.6888 d2
23 1.4452 0.3900 2.00330 28.27
24 7.8217 0.1851
25 -2.5095 0.2038 1.92286 18.90
26 -3.9683 0.6793
27 1.6582 0.2100 1.95906 17.47
28 0.6086 0.5100 1.48749 70.23
29 -1.8356 0.1000
30 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.72
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00795 0.02626
ΔＩ 0.01393 0.05381
d0 10 2
d1 0.19262 0.8
d2 0.65738 0.05
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -0.8235 0.2100 1.95906 17.47
14 8.3698 0.3600 1.48749 70.23
15 -0.7912 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 0.8312 0.4200 1.80518 25.42
18 -2.0255 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3100 1.80610 40.92
21 -1.4007 0.2400 1.75520 27.51
22 2.6888 d2
23 1.4452 0.3900 2.00330 28.27
24 7.8217 0.1851
25 -2.5095 0.2038 1.92286 18.90
26 -3.9683 0.6793
27 1.6582 0.2100 1.95906 17.47
28 0.6086 0.5100 1.48749 70.23
29 -1.8356 0.1000
30 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.72
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00795 0.02626
ΔＩ 0.01393 0.05381
d0 10 2
d1 0.19262 0.8
d2 0.65738 0.05
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -1.1309 0.2100 1.95906 17.47
14 1.5997 0.3600 1.48749 70.23
15 -1.3908 0.1000
16 ∞ 0.2200 1.80610 40.92
17 1.5184 0.3700 1.80518 25.42
18 -1.4145 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3100 1.80518 25.42
21 -6.1791 0.2400 1.53172 48.84
22 1.9254 d2
23 1.4918 0.3900 2.00330 28.27
24 7.1660 0.0500
25 1.3286 0.3300 1.77250 49.60
26 ∞ 0.2300 1.80518 25.42
27 1.4096 0.1300
28 -18.3946 0.2100 1.95906 17.47
29 0.5534 0.5600 1.48749 70.23
30 -1.2753 0.1000
31 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
32 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
33 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
34 ∞ 0.0006
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.74
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00776 0.02563
ΔＩ 0.01399 0.05364
d0 10 2
d1 0.19277 0.8
d2 0.65723 0.05
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.1000
13 -1.1309 0.2100 1.95906 17.47
14 1.5997 0.3600 1.48749 70.23
15 -1.3908 0.1000
16 ∞ 0.2200 1.80610 40.92
17 1.5184 0.3700 1.80518 25.42
18 -1.4145 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3100 1.80518 25.42
21 -6.1791 0.2400 1.53172 48.84
22 1.9254 d2
23 1.4918 0.3900 2.00330 28.27
24 7.1660 0.0500
25 1.3286 0.3300 1.77250 49.60
26 ∞ 0.2300 1.80518 25.42
27 1.4096 0.1300
28 -18.3946 0.2100 1.95906 17.47
29 0.5534 0.5600 1.48749 70.23
30 -1.2753 0.1000
31 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
32 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
33 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
34 ∞ 0.0006
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.74
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00776 0.02563
ΔＩ 0.01399 0.05364
d0 10 2
d1 0.19277 0.8
d2 0.65723 0.05
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.2000
13 -1.2746 0.2100 1.95906 17.47
14 0.7836 0.3600 1.48749 70.23
15 -1.6364 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 1.5793 0.4900 1.84666 23.78
18 -1.1918 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.4100 1.81600 46.62
21 -3.3553 0.2400 1.71736 29.52
22 1.6881 d2
23 1.5758 0.4900 2.00330 28.27
24 3.4809 0.1000
25 1.2152 0.5800 1.72916 54.68
26 -28.0805 0.2800 1.84666 23.78
27 16.1478 0.1300
28 -1.9818 0.2100 1.92286 18.90
29 0.5602 0.5600 1.48749 70.23
30 -1.2459 0.1180
31 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
32 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
33 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
34 ∞ -0.0001
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.74
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.0041 0.02526
ΔＩ 0.0079 0.0551
d0 20 2
d1 0.08 0.495
d2 0.485 0.05
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 2.7003 0.6100
3 -2.4659 0.3000 1.81600 46.62
4 2.7009 0.6100 1.92286 18.90
5 -18.5670 0.1500
6* -4.6983 0.3000 1.51633 64.14
7 4.6936 0.1025
8 2.1908 0.7300 1.69680 55.53
9 -15.9753 0.1000
10* -13.1672 0.3000 1.85026 32.27
11 4.0126 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.0357 0.2000
13 -1.2746 0.2100 1.95906 17.47
14 0.7836 0.3600 1.48749 70.23
15 -1.6364 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.81600 46.62
17 1.5793 0.4900 1.84666 23.78
18 -1.1918 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.4100 1.81600 46.62
21 -3.3553 0.2400 1.71736 29.52
22 1.6881 d2
23 1.5758 0.4900 2.00330 28.27
24 3.4809 0.1000
25 1.2152 0.5800 1.72916 54.68
26 -28.0805 0.2800 1.84666 23.78
27 16.1478 0.1300
28 -1.9818 0.2100 1.92286 18.90
29 0.5602 0.5600 1.48749 70.23
30 -1.2459 0.1180
31 ∞ 0.4500 1.51633 64.14
32 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
33 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
34 ∞ -0.0001
像面 ∞
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
各種データ
ＩＨ 0.48
φ 0.74
Ｌ 1.4
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.0041 0.02526
ΔＩ 0.0079 0.0551
d0 20 2
d1 0.08 0.495
d2 0.485 0.05
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 5.0431 0.4300
3 -4.6915 0.3000 1.74100 52.64
4 4.9455 0.6100 1.92286 18.90
5 130.4245 0.3800
6 -1.8638 0.3000 1.48749 70.23
7 2.3779 0.4105
8 4.3309 0.7300 1.69680 55.53
9 -3.8769 0.1000
10 33.9260 0.3000 1.85026 32.27
11 3.3817 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.6859 0.1200
13 -1.3145 0.2100 2.00330 28.27
14 0.6756 0.4100 1.51633 64.14
15 -1.8029 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.84666 23.78
17 7.9287 0.4900 1.80610 40.92
18 -1.1000 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3200 1.49700 81.54
21 1.1309 0.3300 1.84666 23.78
22 1.2208 d2
23 1.7338 0.7000 1.48749 70.23
24 -7.4321 0.1000
25 1.8975 0.6000 1.49700 81.54
26 ∞ 0.1300
27 1.2646 0.5100 1.51633 64.14
28 9.4761 0.3000 1.95906 17.47
29 0.7000 0.3400
30 3.1035 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
各種データ
ＩＨ 0.45
φ 0.8
Ｌ 0.7
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00663 0.02061
ΔＩ 0.01399 0.05266
d0 10 2
d1 0.11969 0.465
d2 0.53031 0.185
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ d0
1 ∞ 0.3000 1.88300 40.76
2 5.0431 0.4300
3 -4.6915 0.3000 1.74100 52.64
4 4.9455 0.6100 1.92286 18.90
5 130.4245 0.3800
6 -1.8638 0.3000 1.48749 70.23
7 2.3779 0.4105
8 4.3309 0.7300 1.69680 55.53
9 -3.8769 0.1000
10 33.9260 0.3000 1.85026 32.27
11 3.3817 0.9500 1.49700 81.54
12 -2.6859 0.1200
13 -1.3145 0.2100 2.00330 28.27
14 0.6756 0.4100 1.51633 64.14
15 -1.8029 0.1000
16 ∞ 0.2400 1.84666 23.78
17 7.9287 0.4900 1.80610 40.92
18 -1.1000 0.0500
19(絞り) ∞ d1
20 ∞ 0.3200 1.49700 81.54
21 1.1309 0.3300 1.84666 23.78
22 1.2208 d2
23 1.7338 0.7000 1.48749 70.23
24 -7.4321 0.1000
25 1.8975 0.6000 1.49700 81.54
26 ∞ 0.1300
27 1.2646 0.5100 1.51633 64.14
28 9.4761 0.3000 1.95906 17.47
29 0.7000 0.3400
30 3.1035 0.4500 1.51633 64.14
31 ∞ 0.0100 1.51300 64.00
32 ∞ 0.3500 1.50510 63.26
33 ∞ 0.0000
像面 ∞
各種データ
ＩＨ 0.45
φ 0.8
Ｌ 0.7
遠点観察時 近点観察時
ＮＡ 0.00663 0.02061
ΔＩ 0.01399 0.05266
d0 10 2
d1 0.11969 0.465
d2 0.53031 0.185
次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。-（ハイフン）は該当する構成がないことを示す。実施例２～５については、条件式（１）の値が２つ記載されている。上段の値は近点観察時の値で、下段の値は遠点観察時の値である。
実施例１ 実施例２ 実施例３
(1)-f21n/fSUB 1.908 1.694 0.889
1.908 0.973
(2)-L×f1/f2 0.56 0.56 0.56
(3)f22R1/f22R 0.855 0.855 0.81
(4)-f21n/f21p 1.101 1.101 -
(4’)-f21n/f21p - - 0.827
実施例４ 実施例５
(1)-f21n/fSUB 0.609 0.551
0.678 0.623
(2)-L×f1/f2 0.56 0.56
(3)f22R1/f22R 1.453 1.7
(4)-f21n/f21p - -
(4’)-f21n/f21p 0.741 0.654
実施例１ 実施例２ 実施例３
(1)-f21n/fSUB 1.908 1.694 0.889
1.908 0.973
(2)-L×f1/f2 0.56 0.56 0.56
(3)f22R1/f22R 0.855 0.855 0.81
(4)-f21n/f21p 1.101 1.101 -
(4’)-f21n/f21p - - 0.827
実施例４ 実施例５
(1)-f21n/fSUB 0.609 0.551
0.678 0.623
(2)-L×f1/f2 0.56 0.56
(3)f22R1/f22R 1.453 1.7
(4)-f21n/f21p - -
(4’)-f21n/f21p 0.741 0.654
図１２は、本実施形態の内視鏡を示す図である。本実施形態の内視鏡は、立体視内視鏡である。立体視内視鏡１は、本体部２と、光源装置３と、カメラコントロールユニット４（以下、「ＣＣＵ４」という）と、スキャンコンバータ５と、モニタ６と、シャッタメガネ７とを有する。
本体部２は、挿入部８と、把持部９とを有する。挿入部８は、体腔内等に挿入される部分で、硬質の外套管で形成されている。外套管は、円管形状で、ステンレス等の金属等からなる。このように、立体視内視鏡１は、硬性内視鏡である。把持部９は、術者により把持される部分である。
把持部９には、ライトガイド口金１０が設けてある。ライトガイド口金１０に、ライトガイドケーブル１１の一端が接続される。ライトガイドケーブル１１の他端には、ライトガイトコネクタ１２が設けられている。ライトガイドケーブル１１は、把持部９と光源装置３に着脱自在で接続される。
光源装置３は、ランプ１３とレンズ１４とを有する。ランプ１３は、例えば、白色光の照明光を発生する。レンズ１４は、照明光を集光する。レンズ１４で集光された照明光は、ライトガイドコネクタ１２の端面に照射される。端面に照射された照明光は、ライトガイドケーブル１１内のライトガイドにより、本体部２に伝送される。
本体部２には、ライトガイド１５が設けられている。ライトガイド１５は把持部９内で屈曲され、挿入部８内を挿通されている。ライトガイド１５は、ライトガイドケーブル１１から供給された照明光を、挿入部８の先端部１６に固定された先端面に伝送する。これにより、先端面から前方に照明光が射出される。
先端部１６内には、本実施形態の立体視光学系が配置されている。立体視光学系は、第１レンズ群１８ａと、第２レンズ群１８ｂと、後側レンズ群１８ｃと、を有する。後側レンズ群１８ｃは、第１後群１８ｃ１と、第２後群１８ｃ２と、を有する。
物体１７は、照明光で照明される。物体１７からの光は、第１レンズ群１８ａと第２レンズ群１８ｂに入射する。第２レンズ群１８ｂから出射した光は、第１後群１８ｃ１に入射し、これにより、結像位置に第１光学像が形成される。第２レンズ群１８ｂから出射した光は第２後群１８ｃ２に入射し、これにより、結像位置に第２光学像が形成される。
第１光学像と第２光学像は、同一の領域に形成される。よって、第１光学像と第２光学像を撮像する場合、１つの撮像素子又は２つの撮像素子を用いれば良い。立体視内視鏡１では、結像位置に、撮像素子１９ａと撮像素子１９ｂとが配置されている。
出力部２０には、信号ケーブル２１の一端が接続されている。信号ケーブル２１の他端は、ＣＣＵ４に接続されている。撮像素子１９から出力された信号は、信号ケーブル２１を経由して、ＣＣＵ４に入力される。
ＣＣＵ４では、撮像素子１９から出力された信号に対して、信号処理が行われる。ＣＣＵ４で信号処理された画像信号は、スキャンコンバータ５に入力される。スキャンコンバータ５では、ＣＣＵ４から出力された信号が映像信号に変換される。
映像信号は、モニタ６に入力される。モニタ６は、入力された映像信号を表示する。モニタ６には、視差のある２つの画像が交互に表示される。シャッタメガネ７は、シャッター機能を有する。シャッタメガネ７を用いることで、モニタ６に表示された画像を、立体的に視認することができる。
（付記）
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
負屈折力が最も小さい負レンズが、第１レンズ群の最も像側に位置していることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項２）
第１レンズ群が４枚のレンズからなることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項３）
第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔が、０．４ｍｍから４ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔は、０．７ｍｍから１ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項４）
第１レンズの入射側からみた第１後群内の開口絞りと第２後群内の開口絞りの間隔（入射瞳の間隔）が、０．２ｍｍから１．６ｍｍであることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。好ましくは、入射瞳の間隔が０．３５ｍｍから１．０ｍｍである。
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
負屈折力が最も小さい負レンズが、第１レンズ群の最も像側に位置していることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項２）
第１レンズ群が４枚のレンズからなることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項３）
第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔が、０．４ｍｍから４ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔は、０．７ｍｍから１ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項４）
第１レンズの入射側からみた第１後群内の開口絞りと第２後群内の開口絞りの間隔（入射瞳の間隔）が、０．２ｍｍから１．６ｍｍであることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。好ましくは、入射瞳の間隔が０．３５ｍｍから１．０ｍｍである。
以上のように、本発明は、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡に適している。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＳＵＢ１ 第１副群
ＳＵＢ２ 第２副群
ＳＵＢＦ 前側副群
ＳＵＢＲ 後側副群
Ｓ 開口絞り（絞り）
Ｃ１、Ｃ２ カバーガラス
Ｉ 像面
１ 立体視内視鏡
２ 本体部
３ 光源装置
４ カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
５ スキャンコンバータ
６ モニタ
７ シャッタメガネ
８ 挿入部
９ 把持部
１０ ライトガイド口金
１１ ライトガイドケーブル
１２ ライトガイトコネクタ
１３ ランプ
１４ レンズ
１５ ライトガイド
１６ 先端部
１７ 物体
１８ａ 第１レンズ群
１８ｂ 第２レンズ群
１８ｃ 後群レンズ群
１８ｃ１ 第１後群
１８ｃ２ 第２後群
１９、１９ａ、１９ｂ 撮像素子
２０ 出力部
２１ 信号ケーブル
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＳＵＢ１ 第１副群
ＳＵＢ２ 第２副群
ＳＵＢＦ 前側副群
ＳＵＢＲ 後側副群
Ｓ 開口絞り（絞り）
Ｃ１、Ｃ２ カバーガラス
Ｉ 像面
１ 立体視内視鏡
２ 本体部
３ 光源装置
４ カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
５ スキャンコンバータ
６ モニタ
７ シャッタメガネ
８ 挿入部
９ 把持部
１０ ライトガイド口金
１１ ライトガイドケーブル
１２ ライトガイトコネクタ
１３ ランプ
１４ レンズ
１５ ライトガイド
１６ 先端部
１７ 物体
１８ａ 第１レンズ群
１８ｂ 第２レンズ群
１８ｃ 後群レンズ群
１８ｃ１ 第１後群
１８ｃ２ 第２後群
１９、１９ａ、１９ｂ 撮像素子
２０ 出力部
２１ 信号ケーブル
Claims (9)
- 物体側から順に、
負屈折力の第１レンズ群と、
正屈折力の第２レンズ群と、
正屈折力の後側レンズ群と、を有し、
前記第２レンズ群は、両凸正レンズと、両凹負レンズと、両凸正レンズと、からなり、
前記後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、
前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、
前記第１レンズ群の光軸は、前記第１後群の光軸と前記第２後群の光軸との間に位置し、
前記第１後群と前記第２後群は、各々、物体側から順に、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、
前記第１副群では、最も物体側から順に、負レンズと、正レンズと、が配置され、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３ （１）
ここで、
ｆ21nは、前記第１副群の最も物体側の前記負レンズの焦点距離、
ｆSUBは、前記第１後群の焦点距離、又は前記第２後群の焦点距離、
である。 - 前記第１副群は正の屈折力を有し、
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学
系。
０．２（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ） （２）
ここで、
Ｌは、前記第１後群の光軸と前記第２後群の光軸との間隔、
ｆ1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
である。 - 前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
前記前側副群が光軸に沿って移動することで、合焦が行われることを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。 - 前記後側副群の最も物体側に正レンズが位置し、
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項３に記載の立体内視鏡対物光学
系。
０．６≦ｆ22R1／ｆ22R≦１．９ （３）
ここで、
ｆ22R1は、前記正レンズの焦点距離、
ｆ22Rは、前記後側副群の焦点距離、
である。 - 前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項３に記載の立体内視鏡対物光学系。
０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５ （４）
ここで、
ｆ21nは、前記第１副群の最も物体側の前記負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
である。 - 前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、
以下の条件式（４’）を満足することを特徴とする請求項３に記載の立体内視鏡対物光学系。
０．５≦－ｆ21n／ｆ21p≦１ （４’）
ここで、
ｆ21nは、前記第１副群の最も物体側の前記負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
である。 - 前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５ （４）
ここで、
ｆ21nは、前記第１副群の最も物体側の前記負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
である。 - 前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、
以下の条件式（４’）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
０．５≦－ｆ21n／ｆ21p≦１ （４’）
ここで、
ｆ21nは、前記第１副群の最も物体側の前記負レンズの焦点距離、
ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
である。 - 請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系と、
前記立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有することを特徴とする内視鏡。
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| WO2014129089A1 (ja) | 2013-02-22 | 2014-08-28 | オリンパスメディカルシステムズ株式会社 | 内視鏡用対物光学系及び撮像装置 |
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- 2019-02-21 CN CN201980025152.8A patent/CN111954840B/zh active Active
- 2019-02-21 JP JP2020513100A patent/JP7095076B2/ja active Active
- 2019-02-21 WO PCT/JP2019/006445 patent/WO2019198348A1/ja active Application Filing
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2020
- 2020-10-01 US US17/061,447 patent/US11933961B2/en active Active
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|---|---|---|---|---|
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