JPH03200911A

JPH03200911A - 内視鏡対物レンズ

Info

Publication number: JPH03200911A
Application number: JP2243790A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Igarashi; 勉五十嵐
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-10-13
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1991-09-02
Anticipated expiration: 2014-07-19
Also published as: JP2920670B2; US5119238A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、はぼテレセントリックな内視鏡対物レンズで
、特にテレセンドリンク系において発生する負の歪曲収
差を補正しつつ比較的小型に構成した対物光学系に関す
るものである。

〔従来の技術］従来から知られているように、ファイバースコ−プ、内
視鏡、単板カラー固体撮像素子を使用したビデオスコー
プに用いる対物光学系は、テレセンドリンク系であるこ
とが要求される。またテレセンドリンクな内視鏡対物光
学系は、広角になるにつれて大きな歪曲収差が発生する
ことが一般に知られている。

瞳の結像に関して正弦条件が成立ち入射瞳および射出瞳
に球面収差がない場合、入射瞳への主光線の入射角θ、
と歪曲収差Ｄ（θ、）との関係は、近軸瞳倍率βえをパ
ラメーターとして次の式（ｉ）で表わすことが出来る。

Ｄ（θ１）＝厳密にテレセンドリンクである対物光学系は、近軸瞳倍
率の絶対値が無限大になるため、歪曲収差が次の式（ｉ
ｉ）のようになり、したがって負の歪曲収差が発生する
。

Ｄ（θ＋　）　＝１００Ｘ　（ｃｏｓθ、−１）（％）
（ｉｉ）通常の設計においては、テレセンドリンク系と
いっでも厳密に近軸瞳倍率β、を無限大にする必要はな
いが、近軸瞳倍率の絶対値１βｔ　１を２より大にしな
ければならない。もしも１βＥ　１〈２になった場合、
テレセントリックの条件からの外れが大きくなりすぎて
、内視鏡用対物光学系として使用出来なくなる。

このような対物光学系は、テレセントリック性を有する
ので大きな負の歪曲収差が発生する。この歪曲収差を非
球面を用いて瞳の結像関係を変化させることにより補正
を行なう方法が提案されている。

像面わん曲を補正するためにレトロフォーカス型のレン
ズ構成をとりつつ、更に歪曲収差を減少させるために非
球面を用いたほぼテレセントリックな内視鏡対物レンズ
の従来例として、特開昭６０−１６９８１８号公報およ
び特開昭６１−１６２０２１号公報に記載されたレンズ
系が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来例のうち特開昭６０−１６９８１８号公報に記
載されたレンズ系は、絞りの前の前群のみに非球面を用
いて歪曲収差を補正している。しかし前群のみに非球面
を用いたレンズ系は、像高に比べてレンズの外径が大に
なり、これは前記公報に記載された実施例からも明らか
である。それは、前群にて元々発生している負の歪曲収
差を非球面を用いることにより補正することが他の諸収
差特に子午像面の曲がりに大きな悪影響を与えることに
起因していると考えられる。そのため前群の負のパワー
を強めてレンズ系を小型にしようとすると子午像面の曲
がり等の歪曲収差以外の収差が悪化しレンズ系の使用が
不可能になる。

特開昭６１−１６２０２１号公報のレンズ系は、前記レ
ンズ系の欠点を解消するため、絞りより前の前群と絞り
より後の後群の夫々に非球面を用いて、歪曲収差と像面
わん曲を同時に補正したものである。

このように前群に加えて後群にも非球面を設けて、負の
歪曲収差を補正しつつ非球面を設けたことによる像面わ
ん曲への影響を前群と後群とで補正するようにし、特開
昭６０−１６９８１８号のレンズ系よりも各群のパワー
を強くすることが可能になり、小型化をはかることが出
来る。しかしペッツバール和を補正するためにレンズ系
をレトロフォーカス型にした時は、前群の非球面レンズ
による影響が生ずる。

レトロフォーカス型の内視鏡対物レンズは、最も物体側
のレンズが負のレンズで、光学系の小型化をはかるとこ
の負レンズのパワーが必然的に強くなる。前記特開昭６
１−１６２０２１号公報の記載によれば、前群に用いる
非球面の位置は、歪曲収差補正のため物体に近いことが
望まれる。つまり最も物体側の強い負のパワーを有する
レンズを非球面レンズにせざるを得ず、この従来例の実
施例中レトロフォーカス型のレンズ系は、すべてが最も
物体側の負レンズが非球面レンズである。このように最
も物体側の負レンズを非球面レンズにする場合、そのど
ちらの面を非球面にしても以下述べるような問題が生ず
る。

最も物体側の面を非球面とすると、内視鏡特有の水きれ
性が悪化する。水きれ性とは、内視鏡先端のレンズの表
面に、水や粘液等が付着した場合の、表面に残りにくさ
を云い、医療用内視鏡の使用の多くを占める消化器分野
では、送気、送水等の内視鏡先端部を洗浄する機能を含
めて総合的に評価される。この水きれ性が悪いと、対物
レンズの外面に水等が残った時に、送気、送水等の操作
を行なっても、レンズ表面から水を除去できず、正常な
観察が不可能になる。このように水きれ性が良いことは
内視鏡にとって非常に重要な要件である。

レンズ表面が、前記従来例の実施例のように物体側に凸
の非球面である場合、レンズ最周辺の傾きが大きいため
、第２１図に示すようにレンズ１とレンズ固定枠２の境
界付近のくぼみに水や粘液３が残りやすい。また前記非
球面は、曲率が周辺部で大きく変化する形状であるため
、第２２図に示すように送気や送水時の空気や水のスム
ーズな流れが阻害され、レンズ周辺部に残った水などの
除去が困難となる。そのためレンズ表面に粘液等が付着
する場合の多い医療用内視鏡に、従来例の対物レンズを
用いることは困難である。

次に最も物体側の負レンズの像側の面を非球面とすると
、非球面のレンズの加工性が悪化する。

レンズ系の小型化のために、最も物体側の負レンズは、
強い負のパワーを持つ必要がある。対物レンズの前面を
凹面にすることは、歪曲収差の補正上又異物がたまりや
すい等、内視鏡の機能上好ましくない。したがって必然
的に負レンズの像側の面は負の強いパワーにせざるを得
ない。この強いパワーの凹面を非球面とし、かつ歪曲収
差を補正するためにその非球面化の度合いを非常に大き
なものにすると、この非球面レンズをプレス成形により
高精度に加工することが困難になる。このような非球面
レンズをプレス成形する場合の母材は、プレス時の大変
形による面精度の悪化をさけるために、非球面にある程
度適合する球面を持つように予め加工しておき、プレス
時における変形量をなるべく小さくし、金型とガラスの
間の応力のかたよりを防ぐ工夫をされることが多い。し
かし元の非球面化の度合いが大きすぎると、又面が凹面
でレンズの肉厚の変化が激しいと、プレス加工時の応力
のかたよりを小さく出来ず、このような形状のレンズは
、予め加工した母材を用いる工夫をしても、高度な面精
度を保ちつつプレス加工を行なうことが困難である。

尚、非球面レンズの加工は、プレス成形以外の方法もあ
るが量産性が悪く、コスト高になる等により、適用でき
る非球面の自由度が少なく、−船釣とはいえない。した
がって本発明のレンズ系で用いる非球面レンズの加工は
、ブレス成形以外は考えられない。

本発明の目的は、比較的コンパクトで、歪曲収差が良好
に補正されたテレセンドリンクな対物光学系を提供する
ことにある。

更に本発明の目的は、像面わん曲を充分補正できる内視
鏡対物レンズを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りと、絞りよ
り後方に設けられている正の屈折力のレンズ群からなる
ほぼテレセントリックなレンズ系で正の屈折力を有する
レンズ群中に次の条件（１）を満足する非球面を少くと
も１面有しているレンズ系である。

（１）　　Ｅｉ（ｎｉ−＋−ｎ＝）＞０ただしＥ、は上
記非球面の４次の非球面係数、ｎｉ−＋＋　ｎｉは夫々
上記非球面の物体側および像側の媒質の屈折率である。

本発明の内視鏡対物レンズは、上記の構成に加えて明る
さ絞りの物体側に負レンズを含むレンズ群を配置するこ
とが出来る。この場合は次の条件（２）を満足すること
が望ましい。

（２）　　ω≦　　　　≦０．９ｔａｎ　（ω／０．９
）ただしωは対物レンズの半画角、■は最大像高、ｆは
対物レンズの焦点距離である。

以下上記の本発明の内視鏡対物レンズについて詳細に説
明する。

先づ本発明の対物レンズで用いられる非球面について説
明する。

本発明の対物レンズで用いる非球面は、次の式％式％十ＧＶ”　　十・・・・・・（市）ここで、ｘ、ｙは、第２３図に示すように光軸をＸ軸に
とりその像の方向を正、光軸と垂直な方向をｙ軸にとっ
たもので、面と光軸との交点を原点としている。またｒ
は２次曲面頂における曲率半径、ｐは円錐定数、Ｂ、Ｅ
、Ｆ、Ｇ・・・は夫々２次、４次、６次、８次・・・の
非球面係数である。

しかし本発明では、次に述べる収差補正に関連して、非
球面を表わす式（ｉｉｉ）を球面項と非球面項とに分け
て示した方が好ましいので、以後非球面を表わす式とし
て次の（ｉｖ　）式を用いて説明する。

＋Ｇ’　ｙ’＋・・・・・・（１■）ただしｒ′は非球面の基準球面（面頂において非球面に
接する球面）の曲率半径、Ｅ’、Ｆ’Ｇ′、・・・は夫
々変換後の４次、６次、８次、・・・の非球面係数であ
る。

式（ｊｉ　）においてＰ＝１かつＢ＝Ｏの場合は式（ｉ
ｖ　）に変換する必要がなくＥ＝Ｅ’、Ｆ＝Ｆ’Ｇ＝Ｇ
’・・・である。しかしそれ以外ではＥ≠Ｅ′Ｆｆ−Ｆ
’　、Ｇ−＃Ｇ’・・・となる。

次に前述の構成について説明する。

内視鏡対物レンズは、組合わせるイメージガイドや固体
撮像素子の画素数等との兼ね合いで、像面湾曲の補正さ
れた高性能なタイプと、像面湾曲の補正されていない簡
単なタイプの二つのタイプがある。これら二つのタイプ
の対物レンズは、いずれも歪曲収差が十分補正される必
要がある。しかし従来の対物レンズと同じように明るさ
絞りの前にレンズ群を配置し、このレンズ群中に非球面
を設けて歪曲収差を補正すると、先に述べたような問題
が生ずる。

本発明の対物レンズは、明るさ絞りの後のレンズにのみ
非球面を設けて歪曲収差を補正するようにしている。こ
のように非球面の位置を限定した場合に必要になるのが
条件（１）である。

次にこの条件（１）について説明する。

非球面により生ずる歪曲収差ΔＶｉと非点収差ΔＬとは
、４次の非球面係数Ｅ、を用いて次のように表わすこと
が出来る。

ΔＶ＝　　＝　８　ｈｉＦＶ、３　・　Ｅｔ’（ｎ＝−
１ｒ＋４）　　　（Ｖ　）ΔＩＩＩ　ｒ　＝８　ｈｉｈ
ｉ　　−Ｅｘ　（ｎ＝−＋　　ｎ＝）　　（Ｖｌ　）た
だし、ｈ、、　ｈ、は夫々第１番目の面における近軸マ
ージナル光線高および近軸主光線高、ΔＶ８．ΔＵ１ｉ
は夫々４次の非球面係数Ｅｉにより生ずる３次の歪曲収
差係数および３次の非点収差係数である。

上記の式（ｖ）、　　（ｖｉ）より明らかなように、ｈ
、、　ｈｉの符号の関係から、前群ではΔＶ、とΔ■。

とが異符号になり、又後群ではΔＶ、とΔ■えとが同符
号になる。

テレセンドリンクな内視鏡対物レンズ系は、負の歪曲収
差が発生し、又上記レンズ系の後群は、全体として正の
屈折力を保ちながら主光線を大きく屈折させるため負の
非点収差が大きく発生する。

そのため後群に非球面を用いて歪曲収差を補正すれば、
同時に負の非点収差も補正できる。

後群で非球面を用いて負の歪曲収差を補正するために後
群にてΔＶｔ＞Ｏになるようにするためには、上記非球
面を前記の条件（１）を満足するようにすればよい。

本発明のレンズ系で、後群中に設ける非球面は、一つで
もよく又複数でもよい。しかし、条件（１）を満足する
非球面が少なくとも１面ないと歪曲収差を補正すること
が出来ない。

更に歪曲収差の補正量を考えると、後群中の各々の非球
面のＥｉ（ｎｉ−４ｎｉ）の値の和ΣＥｉ’（ｎｉ−４
ｎｉ）が次の条件を満足することが望ましい。

（３）　　ΣＥ４Ｃｎｉ−１−ｎｉ）　・ｆ’＞０．０
０１上記の条件（３）を満足しないと、歪曲収差の補正
量が小さすぎて歪曲収差を十分良好に補正出来ない。

更に次の条件（４）を満足すれば一層好ましい。

（４）　　ΣＬ（ｎ、−１ｎｉ）　’　ｆ３＞０．０１
後群中の非球面の配置は、先に述べた非球面の収差係数
に関する式（ｖ）、　　（ｖｉ）における光線高の次数
から考えると、マージナル光線高および主光線高の低す
ぎない面に用いるのが歪曲収差と非点収差を補正するた
めには望ましい。

非球面におけるマージナル光線高を１ｌｌｌｌｓ最大像
高の主光線高をり、、絞り半径をｒ、、、最大像高を■
とする時、次の条件（５）、（６）を同時に満足する位
置に非球面を配置することが歪曲収差と非点収差とを良
好に補正する上で望ましい。

（５）　　ｌ　ｈ、／ｒ、　ｌ　＞０．５（６）　　ｌ
　ｈｃ／　Ｉ　ｌ　＞０．５条件（５）、（６）から外
れる位置に非球面を配置すると、非球面度を大きくして
も十分な収差補正の作用が得られず好ましくない。

上記条件を満足する位置は、絞りに最も近いレンズより
も像側でかつ像位置に近すぎない位置である。

更に非球面は、正の屈折力を有する面に設けることが好
ましい。内視鏡対物レンズは、広角化が望まれるため後
群中に強い正のパワーの屈折面を設けなければならず、
これらの面で大きな収差が発生する。これらの面を非球
面にしてその面白体で発生する収差の量を減少させれば
全系の収差補正が容易になる。そのため非球面の近軸パ
ワーｆ　（ｎｉ−１ｎｌ）ｒｉ　　があるレベル以上に
強いことが望ましく、その値が０．１以上であれば全系
のパワーを十分保ちつつ収差を良好に補正できる。

またコマ収差の発生をできるだけ抑えるためには、像側
に凸の形状を有する面を非球面にするのが望ましい。

本発明の対物レンズにおける絞りより後の後群は、単レ
ンズまたは接合レンズによる３群構成より構成すること
が出来るが、特に物体側から順に正のレンズ成分と像側
の面が正の屈折力を有する正のレンズ成分と物体側の面
が正の屈折力を有する正のレンズ成分とより構成するこ
とが望ましい。

内視鏡対物レンズは、比較的簡単な構成のものでも、画
角が広いため、絞りの後のレンズ群も主光線を強く曲げ
るだけの屈折力が必要になる。そのためこのレンズ群が
２群構成では軸外収差のもともとの発生量が大になり、
非球面を用いても軸外収差の補正が難しくなる。またこ
のレンズ群を４群構成以上にすると、対物レンズを配置
する空間が少ないため加工性の悪いレンズ形状にならざ
るを得ない。

次に絞りの前に、負レンズを含むレンズ群（前群）を設
けた対物レンズについて説明する。

負レンズを絞りの前に設けると、対物レンズ全体がレト
ロフォーカス型になり、像面湾曲の補正が行ない易い。

しかしこのようなレンズ系は、前群において負の歪曲収
差が発生するので、前群を単レンズで構成する場合、そ
の物体側の面が正の屈折力になるようにレンズをベンデ
ィングさせることが歪曲収差、非点収差、コマ収差を補
正する上で好ましい。

絞りの前にレンズ群を有する対物レンズは、前述の条件
（２）を満足することが望ましい。この条件（２）は、
絞りの前に負レンズを含むレンズ群を設けて像面湾曲を
補正しながら歪曲収差をより一層良好に補正するために
必要なものである。

従来のテレセントリックな内視鏡対物レンズは、一般に
Ｉ−ｆｓｉｎωと云う歪曲特性を有している。

そのため大きな負の歪曲収差が生ずる。この歪曲収差を
非球面を用いて補正しても歪曲特性が■ 状ｓｉｎωでは、実質上補正が十分なされた■ とはいえない。そのため少なくとも　　　≧ωを満足す
るレベルまで歪曲収差を補正しなければならない。

写真レンズ等の歪曲収差のないレンズ系は、■ 般に　　　ハｔａｎωの関係を満足する。そのため、■ ＞０．９ｔａｎ　（（１）１０．９　）を満足するまで
歪曲収差を補正すると逆に正の歪曲収差が問題になる。

そのために前述の条件（２）を満足することが好ましい
。

条件（２）から外れると歪曲収差を補正しつつ他の収差
を良好に補正し又レンズの加工性等を良好に保つことが
困難になる。

本発明は、その目的を達成するための手段として、大き
くわけて二つの構成を含んでいる。一つは後群中にのみ
非球面を設けることと、他の構成は前群中に負レンズの
ほかに正レンズを含むものである。

後者のように前群中に正レンズを含ませると、この正レ
ンズによる主光線の屈折により前群中でも歪曲収差を補
正することが可能になる。これにより歪曲収差の補正の
レベルを高めることが出来、又は前群中に正レンズを用
いないレンズ系と同じレベルの歪曲収差のレンズ系の場
合、後群中の非球面による収差補正作用の負担が軽減さ
れ、この非球面レンズの加工性を改善することが出来る
。

又前群中に正レンズを設けた場合、前群にも非球面を設
けることが出来る。しかしこの非球面は単独で収差補正
作用を負担するわけではないので、非球面化の度合を減
らすことが出来、加工性を改善出来る。又水きれ性の問
題も、レンズの周辺の傾きを減らすことにより改善出来
る。前群中に非球面を用いることは、収差補正にとって
好ましいので、非球面レンズの加工性と水きれ性の悪化
が解消されれば前群に非球面を用いることは好ましい。

そのため前群中に正レンズを含むことによって、後群の
みに非球面を配置しても良好な性能のレンズ系が得られ
、更に前群中に非球面を配置してもよい。

〔実施例〕

次に本発明の内視鏡対物レンズの各実施例を示す。

実施例１ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．１２０　、　２ω＝１
２０’Ｉ　Ｈ＝１．１７８７　、　　物体距離＝−１５
，００００近軸倍率βＥ　＝−２，４４４ｒＩ　′：ｃ。

ｄ　、　＝０．５７９７　　ｎ　、　＝１．５１６３３
　　ｖ　、　＝６４．１５ｒ２＝Ｏｏ（絞り）ｄ　ｚ＝０．９６９７　　ｎ　ｚ＝１．７２９１６　　
ｖ　、＝５４．６８ｒ　３＝−１，４８４４ｄ３＝０．１９３２ｒ４＝のｄ４＝１．０７７１　　ｎ３＝１．５６３８４　　　シ
ー＝６０．６９ｒ　５＝−０，７１７６（非球面）ａ　、　＝　０．１９３２ｒ　、　＝　３．１２８２ｄｂ＝０．６８０３　　ｎｎ＝１．５１６３３　　　シ
４＝６４．１５ｒ、＝■ 非球面係数Ｐ＝−０，８７９１。

Ｅ　；　（ｎｔ−＋−ｎｉ）　ｆ３＝０．３５８ｈｍ／
ｒ、＝０．６３０　、　ｈｅ／Ｉ＝０．８２３（１）　
（ｒａｄ）　＝１．０４７　、０．９ｔａｎ（ω／０．
９　）＝２．０８６１７ｆ　＝１．１７９　、平均屈折
率＝１．６０３ｆ　（ｎｕ−＋−ｎｉ）／　ｒｉ＋　　
（非球面の近軸ハワー）＝０．７８６実施例２ｆ　＝１．ＯＯＯ、Ｆ／２．３４１　、　２ω＝１２０
＠Ｉ　Ｈ＝１．１６５０　、　　物体距離＝−１５，０
０００βｔ　＝−１０，０６５ｒ　、　＝２．３９２０ｄ　１＝０．６４６０　　ｎ　１＝１．５１６３３　　
　シ＋＝６４．１５ｒｚ＝０．７３８３ｄ、＝０．７３８３ｒ３＝ｏｏ（’絞り）ｄ　ｚ＝０．８４９０　　ｎ　ｚ＝１．７２９１６　　
　ｖ　ｔ＝５４．６８ｒ　、　＝−１，１１１１ｄ、＝０．１８４６ｒｓ＝■ ａ、＝１．４９５０　　ｎ、＝１．５６３８４　　　ｐ
ｚ＝６０．６９ｒ６＝−１，４７６５（非球面）ａｂ＝０．１８４６ｒｙ＝２．９９９２ｄ、＝１．２３６６　　ｎ、＝１．７２９１６　　　シ
、＝５４．６８ｒｓ＝■ 非球面係数Ｐ　＝−４，７０００。

Ｅｚ　（ｎｔ−ｔ−ｎｔ）　ｆ’　＝０．１２５ｈａｉ
ｒ、　＝０．７０４　、　ｈｃ／Ｉ＝０．８２９（１１
（ｒａｄ）　＝１．０４７　、０．９ｔａｎ　（ω／０
．９　）＝２．０８６Ｉ／ｆ　＝１．１６５　、平均屈
折率＝１．６３５ｆ　　（ｎｉ−＋−ｎｉ）／　ｒｔ　
　−０，３８２実施例３ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．３１１　、　２ω＝１
４０゜Ｉ　Ｈ＝１．２４００　、　　物体距離＝−１５
，００００β、　＝−１３９，７４２ｒ　、　＝２．６３８５ｄ、＝０．７１２６　　ｎ、＝１．５１６３３　　ｖ、
　＝６４．１５ｒｚ＝０．８１４４ｄｚ＝０．５２９３ｒ３＝■（絞り）ｄ　３＝０．９３６５　　ｎ　２＝１．７２９１６　　
ｖ　ｚ＝５４．６８ｒ　、　−−１，０８５１ｄ４＝０．２０３６ｒ、−■ ｄ　ｓ＝０．９５６９　　ｎ　３＝１．５６３８４　　
ｖ　３＝６０．６９ｒ　６＝　−１，６２８７（非球面
）ｄ　６＝０．２０３６ｒ７＝２．９３５８ｄ　７＝１．３８３８　　ｎ　、＝１．７２９１６　　
ｖ　、＝５４．６８ｒ８＝ＣＸ）非球面係数Ｐ　＝　−４，７０００。

Ｅ、（ｎｉ−＋−ｎ；）　ｆ３＝０．０９３ｈｍ／ｒ、
　＝０．８４２　、　ｈｃ／Ｉ＝０．７８８ω（ｒａｄ
）　＝１．２２２　、０．９ｔａｎ　（ω／０．９　）
＝４．１５５Ｉ／ｆ　＝１．２４０　、平均屈折率＝１
．６３５ｆ　（ｎｉ−＋−ｎ；）／　ｒｔ’　＝０．３
４６実施例４ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．３６４　、　２　ω＝
１２０゜Ｉ　Ｈ＝１．２８３７　、　　物体距離＝−１
５，００００βＥ　＝−３，９２５ｒ　、　＝３．３２９０ｄ、　＝０．６７７３　　ｎ、　＝１．５１６３３　７
　＝６４．１５ｒｚ　＝０．６５０４ｄｚ　＝０．８３１４ｒ３＝２３．３１８０　　（絞り）ｄ、　＝０．８９３８　　ｎ２＝１．７２９１６　１／
ｚ　＝５４．６８ｒ４＝−１，２３８４ｄ４＝０．４８７９ｒ　、＝　−２６，３４７２ｄ、＝１．８７８８　　ｎ３＝１．５６３８４　　１／
３　　＝６０．６９ｒ、　＝４．１９７７　　（非球面
）ｄｂ　＝０．２１６５ｒ、＝４．６１２０ｄ＝　　＝１．４３４９　　ｎ４　＝１．７２９１６　
　　ｖ、＝５４．６８ｒ８：ｏＯ非球面係数Ｐ＝−０，９０４２，Ｂ＝Ｑ　　　Ｅ＝０．１１５９９
ｘｌＯ−’Ｆ＝０．９４８８６　Ｘｌ０−”　、　　Ｇ
＝０．２３４２１　Ｘｌ０−”Ｅ、（ｎ＝−＋−ｎＳ）
　ｆ３＝０．０８５ｈｍ／ｒｓ＝０．７００　、　ｈｃ
／Ｉ＝０．８６１ω（ｒａｄ）　＝１．０４７　、０．
９ｔａｎ　（（１１１０，９）＝２．０８６１／ｆ　＝
１．２８４　、平均屈折率＝１．６３５ｆ　（ｎ７−＋
−ｎ；）／ｒ、’　＝０．４７１実施例５ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．３５４　、　２ω＝１
２０゜Ｉ　Ｈ＝１．１５８９、物体距離＝−１５，００
００βＥ　＝−６，１５０ｒ　、　＝２．６２０５ｄ、　＝０．６６４９　　ｎ、　＝１．５１６３３　７
　＝６４．１５ｒｚ　　＝０．７５９９ｄ２　＝０．７５９９ｎ＝　　＝−７，２７９３（絞り）ｄ＝　　−０，９６７０１ｚ　　＝１．７２９１６　　
　ｖｚ　　＝５４．６８ｒ　ａ　　＝−１，１３５１ｄ４　＝０．１９００ｒ、＝７゜３７９９ｄｓ　　＝１．８９２０　　ｎ、＝１．７２９１６　　
　ｖ、＝５４．６８ｒ　ｂ　　＝−３，９１１８ｄ、＝０．１９００ｒ　？　＝１．４４８０　（非球面）ｄ７　＝１．１５２２　　ｎ４　＝１．５６３８４　　
　ｖ４　＝６０．６９ｒ８＝■ 非球面係数Ｐ　＝−５，２２５６。

Ｅ＋　（ｎ；−＋−ｎ；）　ｆ’　＝０．１４５ｈｍ／
ｒｓ　＝０．５５２　、　ｈｃ／Ｉ＝１．０ＯＯ（１１
（ｒａｄ）　＝１．０４７　、０．９ｔａｎ　（（１）
１０．９　）”２．０８６１／ｆ　＝１１５９　、平均
屈折率＝１．６３５ｆ　（ｎ、−１−ｎ＝）／　ｒｉ　
　＝０．３８９実施例６ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．２３０　、　２ω＝１
３２．８’Ｉ　Ｈ＝１．２５８７　、　　物体距離＝−
１３，９８６０βｘ　＝−１２，５４０ｒ　１＝１１．８８８１ｄ、　＝０．５５９４　　ｎ、　＝１．８８３００　　
ｖ、　＝４０．７８ｒｚ　＝１．２７６９ａ、　＝０．７８３２ｒ　３　＝−１６，４７８３ｄ３＝０．８３９２　　ｎｚ　＝１．８３３５０　　ｖ
ｔ　＝２１．０Ｏｒ、　＝−２，５７６２ｄ、　＝０．４３３６ｒｓ＝ω（絞り）ａ、　＝０．０４２０ｒ６　＝■ ｄｈ＝１．１４６９　　ｎ３　＝１．７２９１６　　ｖ
ｓ　＝５４．６８ｒ？＝−１，４２３８ｄ、　＝０．４１９６　　ｎａ　＝１．８３３５０　　
ｖ、　＝２１．０Ｏｒａ　＝−５，１１０５ｄ、　＝０．１３９９ｒｑ＝■ ｄ、＝１．７７６２　　ｎｓ　　＝１．５６３８４　　
　ｖｓ　　＝６０．６９ｒ１゜＝−１，５８３２（非球
面）ｄ　＋ａ＝０．２７９７ｒ　１　ｒ　＝４．０６４３ａｔ＋＝１９５８ｏ　　ｎ、　　＝１．７２９１６　　
　ｖ、　　＝５４．６８ｒ　＋ｚ＝−２．２７２７ｄ、、＝０．９０９１　　ｎ、　　＝１．８３３５０　
　１７７　　＝２１．０Ｏｒ　ＩＩ”’■ 非球面係数Ｐ＝０．１１７０　　、８＝０　、　　Ｅ＝−０，５５
９２５Ｘ１０−”Ｆ＝０．１４３１４　Ｘｌ０−’　、
　　Ｇ＝−０，２１６８５Ｘ１０−”Ｅｔ（ｎｔ−＋−
ｎｔ）　Ｈｆ’＝０．０１２５ｈｍ／ｒ、　＝１．０８
１　、　ｈｃ／Ｉ＝０．９０９ω（ｒａｄ）　＝１．１
５９　、０．９ｔａｎ　（ω／０．９　）＝３．０９８
Ｉ／ｆ　＝１．２５９　、平均屈折率＝１．７７２ｆ　
（Ｊ−＋−ｎ４　）／　ｒ、′＝０．３５６実施例７ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．２６８　、　２ω＝１
５３．１’Ｉ　Ｈ＝１．４３０８　、　　物体距離＝−
１２，７１８６βｔ　　”’−２３．８６１ｒ＋　　＝６．１３０４ｄ、　　＝０．６３５９　　ｎ、　　＝１．８８３００
ｒｚ　　＝１．１５２６ｄ、＝０．８７４４ｒ　ｓ　　＝−７，８９３５ｄＢ　　＝０．７６３１　　　ｎ、　　＝１．８３３５
０ｒ　ａ　　＝−２，９２８５ｄ、＝０．３８１６ｒｓ　＝ｏｏ（絞り）ｄ、　　＝０．０４７７ｒ＆＝■ ｄ　ｂ　　＝１．３３５５　　ｎ　ｚ　　＝１．７２９
１６ｒ７　　＝−１，５５１７ｄ、＝０．４７６９　１４　　＝１．８３３５０ｒ　ｓ
　　＝　−４，１８６０ｄａ　　”０．１５９０ｒ９＝■ ｄ、　　＝１．５１０３　　ｎｓ　　＝１．５６３８４
ｒ、、＝−１，８２１９（非球面） ν＋　　＝４０．７８ νｚ　　＝２１．００ｒｓ　　＝＝５４．６８ｒａ　　＝２１．００ｒｓ　　”６０．６９ｄｌ。＝０．３１８０ｒ　ｒ　＋　＝４．２３５３ｄ、、＝２．２２５８　　ｎ１＝１．７２９１６　　　
Ｊ／、、＝５４．６８ｒ　ｌｚ　＝　−２，５８３５ｄ　＋ｚ＝１．０３３４　　ｎ　？　　＝１．８３３５
０　　　ｖ　ｑ　　＝２１．０Ｏｆ　、、＝ＯＯ非球面係数Ｐ＝−０，０２２４、Ｂ＝０　、　　Ｅ＝−０，２１８
７５Ｘ１０−”Ｆ＝０．３６８２３　Ｘｌ０−”　、　
　（１；＝−０，４８６９３Ｘ１０−’Ｅｉ（１−＋−
ｎｔ）ｆ３＝０．０１０７ｈｎ＋／ｒ、　＝１．１８２
　、　ｈｃ／Ｉ＝０．８８８（１）　（ｒａ、ｄ）　＝
１．３３６　、０．９ｔａｎ　（ω／０．９　）＝１０
．３４７Ｉ／ｆ　＝１．４３１　、平均屈折率＝１．７
７２ｆ　（ｎｌ−１−ｎｚ）／　ｒｉ　　＝０．３０９
実施例８ｆ　＝１．ＯＯＯ、Ｆ／２．２７１　、　２ω＝１５２
．９＠Ｉ　Ｈ＝１．４２７１　、　　物体距離＝−１２
，６８５７βＥ　＝−１５，５５０ｒ　＋　＝１０．３４３６ｄ＋　＝０．６３４３　　ｎ、＝１．８８３００　　ν
＋　＝４０．７８ｒ　ｚ　　”’１．２６０６ｄｚ　　＝１．０３０７ｆ３＝ＣＸ）ｄ　３　　＝０．８７２１　　ｎ　−＝１．８３３５０
ｒ　ａ　　＝　−２，６１３３ｄ、＝０．３８０６ｒ、−の（絞り）ａ、＝０．３１７１ｒｂ　　−−３，０１９２ｄ、＝０．４５９９　　ｎ３　＝１．８３３５０ｒ７−
８．２９０１ｄ　７　　＝１．２５２７　　ｎ　４＝１．７２９１６
ｒ　、　　−−２，３５１６ｄｏ　　””０．１５８６ｒ　、　　−４，８６８１ｄ、＝２．０４５６　１ｓ　　＝１．５６３８４ｒ、。

＝−２，２２３８（非球面）ｄｌ。−０，３１７１ｒ　ＩＩ＝　１０．２４５３ｄ　１１＝１．７９１９　　ｎ　ｂ　　＝１．７２９１
６シＺ　　＝２１．００シ、＝２１．００ ν４　＝５４．６８シュー６０．６９シロ＝５４．６８ｒ　、ｚ　＝　−２，５４９ｉｄ＋ｚ＝０．７１７０　　ｎｔ　　＝１．８３３５０　
　　！’？　　＝２１．０Ｏｒ１３＝の非球面係数Ｐ＝−１，０１３２、Ｂ＝Ｏ、Ｅ＝０．５０５１４　Ｘ
ｌ０−２Ｆ＝０．２０００９　Ｘｌ０−”　、　　Ｇ＝
０．４７７１０Ｘ１０−’Ｅ＋　（ｎｉ−＋−ｎｔ）　
・ｆ３＝０．０１５８ｈｍ／ｒ、　＝０．９７３　、ｈ
ｃ／Ｉ＝０．９９３ω（ｒａｄ）　＝１．３３４　、０
．９ｔａｎ　（ω／０．９　）＝１０．１６７１／ｆ　
＝１．４２７　、平均屈折率＝１．７７２ｆ　（ｎｉ−
１−ｎｔ）／　ｒ％　＝０．２５４実施例９ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．３５５　、　２ω＝１
１６．０’Ｉ　Ｈ＝１．１３５９　、　　物体距離＝−
１４，８９７６β、　＝−８，１７３ｒ　、　＝３．６００６ｄ、　＝０．６５１８　　ｎ１＝１．５１６３３　　ｖ
、　＝６４．１５ｒ２　＝０．７１８７ｄｚ　＝０．６２９７ｒ　３＝　−４７，６０７１（絞り）ｄ３　＝０．８９２２　　ｎ、＝１．７２９１６　　　
ｖ２　＝５４．６８ｒ、　　＝−１，１６１１ｄ、＝０．１８６２ｒ　ｓ　　＝−１６，４８９８ｄｓ　　＝１．６７４８　　ｒｉ３　　＝１．５６３８
４　　　！／３　　＝６０．６９ｒ、　＝−１，４１５
１（非球面）ｄ６　＝０．１８６２ｒｔ　　＝３．４４１５ｄ、　　＝１．７０４９　　ｎ４＝１．７２９１６　　
　ｖ、　　＝５４．６８ｒ８　＝の非球面係数Ｐ　−−３，６５７８。

Ｅ：　（ｎｉ−、−ｎｒ）　　・ｆ３＝０．１１５８ｈ
ｍ／ｒ、　＝０．８７４　、　ｈｃ／Ｉ＝０．８４７ω
［ｒａｄ］　＝１．０１２　、０．９ｔａｎ　（ω／０
．９　）＝１．８８２Ｉ／ｆ　＝１．１３６　、平均屈
折率＝１．６３５ｆ　（ｎＨ−＋−ｎ；）／　ｒｉ　　
＝０．３９８実施例１０ｆ　＝１．０００　、　Ｆ／２．４０６　、　２　ω＝
１１６．０’Ｉ　Ｈ＝１．１３１４　、　　物体距離＝
−１４，８３８２βＥ＝−８，９６８ｒ　、　　＝３．５９７２ｄ　Ｉ＝０．６４９２　　ｎ　Ｉ＝１．５１６３３ｒｚ
　　＝０．７４７８ｄｚ　　＝０．６１８０ｒ　３＝−１８，２８４７（絞り）ｄ　３　　＝０．８６０６　　ｎ　ｚ　　＝１．７２９
１６ｒ、　　＝−１，１５４６ａ４　＝０．１８５５ｒｓ　　＝−２３，３３７１ｄ、＝１．５２１２　１３　　＝１．５６３８４ｒｂ　
　−−２，６９１９ｄ６　＝０．１８５５ｒ７＝１．７８３５　（非球面）ｄ、　　＝１．７９２７　　ｎ４＝１．７２９１６ｒ、
＝■ 非球面係数Ｐ　＝−４，４２２３。

Ｅ　ｔ　（ｎｉ−＋−ｎ；）　ｆ’＝０．０８７１ｈｍ
／ｒ、　＝０．７９９　、　ｈｃ／Ｉ＝１．０ＯＯν、
　　＝６４．１５ νｚ　　＝５４．６８ ν３　　＝６０．６９ ν、　　＝５，１．６８（１）　（ｒａｄ）　＝１．０１２　、０．９ｔａｎ　
（ω／０．９　）＝１．８８２１／ｆ　＝１．１３１　
、平均屈折率＝１．６３５ｆ（ｎｌ−、−ｎｉ）／　ｒ
ｉ　　＝０．４０９ただしｒｌ＋ｒ２＋　・・・はレン
ズ各面の曲率半径、ｄ＋、ｄｚ、・・・は各レンズの肉
厚および空気間隔、ｎｌ　＋　　ｎｉ　＊　・・・は各
レンズの屈折率、シ、シ２．・。

は各レンズのアツベ数である。

実施例１は、第１図に示す構成で、絞りより前の前群に
パワーを持たせない設計で、後群は三つの正レンズから
なり、その２番目の正レンズの像側の面を非球面にした
。この非球面により歪曲収差を補正するようにしたが、
そのために生じやすいメリジオナル像面の曲がりやうね
りは、はとんどみられない。又非球面の形状はなめらか
で変曲点もないので、非球面レンズをプレス底形する時
の金型の加工が行ないやすい。歪曲収差は半画角６０″
において一２９％まで補正されている。

実施例２乃至実施例５は、夫々第２図乃至第５図に示す
構成で、前群に負レンズを用いてレトロフォーカスタイ
プのレンズ系にした。又後群は三つのレンズよりなる。

実施例２，３．４は後群の２番目のレンズの像側の面を
非球面とした。又実施例５は後群の３番目のレンズの物
体側の面を非球面とした。実施例２．３．５で用いてい
る非球面は、変曲点を有しないが、実施例４で用いてい
る非球面は、変曲点を有している。

実施例２〜５の歪曲収差は、夫々、半画角６０゜におい
て−３２％、半画角７０°において一５４％、半画角６
０°において一２４％、半画角６０°において一３２％
である。

実施例６〜８は、前群中に正レンズを含むもので、前群
は、物体側から順に像側に強い凹面を有する負レンズと
、像側に強い凸面を有する正レンズで構成したものであ
る。また後群は、絞りから順に像側に凸面を有する正レ
ンズと、像側に非球面の凸面を有する正レンズと、絞り
側に凸面を有するレンズとからなっている。又これら実
施例は、後群中に接合レンズを配置して倍率の色収差を
補正し、又前群中の正レンズにアツベ数が４５以上の高
分散ガラスを用いて倍率の色収差を補正している。更に
最も物体側の負レンズに屈折率が１．７以上の高屈折率
のガラスを用いて負レンズの加工正を良くしている。又
絞り直後の正レンズを接合レンズとして軸上色収差を補
正している。

又像面とレンズとを接合可能な構成にして像位置のゴミ
等がみえないようにし、最も物体側の面を平面に近い形
状にして水きれ性を一層良好にしている。

内視鏡先端部の限られた空間内に加工性の良いレンズを
配置するため高屈折率のレンズを多用し、レンズの平均
屈折率（各レンズの屈折率の和）／（レンズ枚数）が１
．６５以上になるようにした。

また実施例６，７は、非球面レンズが平凸レンズである
ので、プレス成形時の面間の偏芯がない。

実施例９．１０は夫々第９図、第１０図に示すレンズ構
成で、前群が負レンズのみで構成されており、又後群は
、絞り側から順に像側に凸面を有する正レンズと、像側
に凸面を有する正レンズと、物体側に凸面を有する正レ
ンズとからなっている。

実施例９は、後群の中間の正レンズの像側に非球面を設
は又実施例ＩＯは、最も像側の正レンズの物体側に非球
面を設けている。どちらの実施例もマージナル光線高、
主光線高からみて最も適した位置に非球面を設けている
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の構成を採用することによっ
て、コンパクトで、水もれ性が良好で、又加工が難しい
形状の非球面を用いることなしに像面湾曲を補正しつつ
歪曲収差を減少させたほぼテレセントリックな内視鏡対
物レンズを得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１０図は夫々本発明内視鏡対物レンズの実
施例１乃至実施例１０の断面図、第１１図乃至第２０図
は夫々実施例１乃至実施例ＩＯの収差曲線図、第２１図
は対物レンズ外面周辺部の水の残り具合いを示す図、第
２２図は送水時レンズ表面の水の流れを示す図、第２３
図は非球面の式の座標系を示す図である。第１図第２図第３図第４図第６図第７図球面収差非点収差歪曲収差第１２図第１３図球面収差非点収差歪曲状差第１６図球面収差非点収差歪曲収差第２１７図第１４図球面収差非点収差歪曲収差第１５図第１８図球′面収差非点収差歪曲収差第１９図第２０図球面収差非点収差歪曲収差第２３図グ

Claims

【特許請求の範囲】（１）物体側より順に明るさ絞りと正の屈折力を有する
レンズ群とを備え、前記明るさ絞りが前記レンズ群の前
側焦点近傍に位置するように配置された内視鏡対物レン
ズにおいて、前記絞りの後のレンズ群のみが非球面を含
んでおり、該非球面が下記の条件（１）を満足すること
を特徴とする内視鏡対物レンズ。（１）Ｅ＿ｉ′（ｎ＿ｉ＿−＿１−ｎ＿ｉ）＞０ただし
Ｅ＿ｉ′は上記非球面の４次の非球面係数、ｎ＿ｉ＿−
＿１、ｎ＿ｉは夫々上記非球面の物体側および像側の媒
質の屈折率である。（２）物体側より順に負レンズと正レンズとを含む前群
と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群とを備え、
前記明るさ絞りが前記後群の前側焦点近傍に位置するよ
うに配置されたレンズ系で、少くとも前記後群が下記の
条件（１）を満足する非球面を含んでいることを特徴と
する内視鏡対物レンズ。（１）Ｅ＿ｉ′（ｎ＿ｉ＿−＿１−ｎ＿ｉ）＞０ただし
Ｅ＿ｉ′は前記非球面の４次の非球面係数、ｎ＿ｉ＿−
＿１、ｎ＿ｉは夫々前記非球面の物体側および像側の媒
質の屈折率である。（３）更に次の条件（２）を満足することを特徴とする
請求項（１）又は（２）の内視鏡対物レンズ。（２）ω≦Ｉ／ｆ≦０．９ｔａｎ（ω／０．９）ただし
ωは対物レンズの半画角、Ｉは最大像高、ｆは対物レン
ズの焦点距離である。