JPH03229210A - 内視鏡用対物光学系 - Google Patents

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、細径電子内視鏡に好適な内視鏡用対物光学系
に関するものである。

［往来の技術］ 内視鏡としては、イメージガイドファイバーを用いたフ
ァイバースコープが多く用いられているが、先端硬性部
内にＣＣＤ等の固体撮像素子を用いたビデオスコープも
多く使用されるようになった。

また、最近では撮像素子も小さくなり、それにともない
スコープの外径も細く出来るようになった。そのため、
気管支系、泌尿器系のビデオスコブも開発されてきた。

ビデオスコープにおいては、固体撮像素子が可視光以外
の赤外光にも感度をもつためモニター上に映し出す画像
は、正確な色再現が出来ないので、赤外線を遮断するた
めのフィルターを設ける必要があった。又ビデオスコー
プを用いて、近赤外から遠赤外のレーザー光による治療
を行なう場合、レーザー光でＣＣＤが飽和しスミア−や
プルーミングなどによって被検体部分を観察しにくくな
るため、使用するレーザー光の波長を遮断するためのフ
ィルターを光学系中に設けなければならない。

しかし、光学系中に設けられた赤外カットフィルター　
ＣＣＤカバーガラス、レーザー光遮断のためのフィルタ
ー等の厚みは、撮像素子が小さくなり焦点距離が短くな
っても変わらない、そのため焦点距離に対するこれらフ
ィルターの厚みの空気換算長のしめる割合が大になる。

光学系中にフィルターを設けた内視鏡対物レンズとして
、第２１図に示すタイプのものが知られている。この第
２１図に示す光学系は１通常レトロフォーカスタイプの
もので、次の関係が成立つ。

Ｉ　　＝　　ｆ　ｓｉｎθ ただし■は像高、ｆは光学系の焦点距離、θは半画角で
ある。

このタイプのレンズ系で、焦点距離ｆに対する空気換算
長の大きいフィルターＦ１．ＦａやカバーガラスＣを配
置し得るようにするためには、レトロ比を大きくしなけ
ればならない、レンズ系の全長を短く保ったままレトロ
比を大にすると、各群のパワーが強くなり、収差の補正
が困難になる。特に画角を広くしようとすると、焦点距
離は一層小さくなるので、広角化できない、このタイプ
のレンズ系は、収差を良好に補正しようとすると、レン
ズ枚数が増え、それにともない全長が長くなり、細径用
内視鏡のレンズ系としては好ましくなし）。

又吸収型赤外カットフィルターには、通常リン酸系ガラ
スが用いられる。このリン酸系ガラスは、耐湿度性が低
いため、必ずコーティングして外気と接触しないように
する必要がある。このコーティングをほどこしたフィル
ターは、加工上フィルターの周辺には傷等がつき又はか
れたりすることがあり、その部分が外気に触れて周辺部
から白濁することがある。そのためにフィルターへ入射
する光線の高さを外径に比べ低くする必要がある。しか
し前述のタイプのレンズ系では、２枚のフィルターＦ３
．ＦｘがＣＣＤカバーガラスＣの直前に配置されている
ためフィルターに入射する光線高は、はぼ像高と同一か
それ以上であり、光学系中の最大の光線高の部分に配置
されているために、光線高をフィルター径に対し十分低
くすることは出来ない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、フィルターに入射する光線高がフィルターの
径に対して十分低く広角で光学系の全長が短くかつ解像
力の良い内視鏡用対物光学系を提供することを目的とす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の対物光学系は、物体側より順に負しズと、明る
さ絞りと、少なくとも一つの正のレンズ群とよりなり、
前記の明るさ絞りの直前に赤外カットフィルター、レー
ザー光を遮断するためのフィルターのいずれかを配置し
文明るさ絞りの直後の正のレンズ群よりも後方に他の１
枚のフィルターを配置したもので、次の条件（１）、（
２）を満足するようにした。

（１）　　０．５＜　ｊｆ、ｊｆ１＜　２．０（２１１
／ｆｌ　＜０．６４ ただし、ｆは光学系全系の焦点距離、ｆｌは負レンズの
焦点距離、ｆ２は明るさ絞りより後方の正のレンズ群の
合成焦点距離、１は最大像高である。

本発明の内視鏡用光学系は、以上のような構成にするこ
とによってレンズ系の全長が短くフィルターに入射する
光線高を低くおさえ、高い解像力を得るようにした。

条件（１）は、明るさ絞りの直前にフィルターを配置す
るスペースを設け、全長を規定するためのものである。

ｆ、／ｆｌが条件（１）の下限以下になると負のレンズ
群と正のレンズ群の間隔が短くなり、明るさ絞りの直前
にフィルターを設けることが困難になる。又１ｆ、／ｆ
＋が条件＋１）の上限以上になると、負のレンズ群と正
のレンズ群の間隔が大になりすぎて、レンズ系の全長も
長くなるため好ましくない、したがってフィルターを光
学系中に設けしかも光学系の全長を短くするためにはこ
の条件（１）を満足することが望ましい。

条件（２）は、明るさ絞り直前に設けたフィルタ−に入
射する軸外主光線の入射角を制限するための条件である
６通常干渉型の赤外カットフィルターは、光線の入射角
が４０°以上になると赤外域の透過率が急激に高くなり
赤外域の光を遮断することが出来なくなる。又吸収型の
フィルターの場合も、光線の入射角が大になると、像高
の違いにより囲路に差が生じ画面上での色むらの原因に
なる。そのため干渉型、吸取型のいずれのタイプのフィ
ルターを用いる場合でも、フィルターへの入射角を小さ
くする必要がある。

条件（２）において、Ｉ／ｆ、の値が、この条件の上限
以上になるとフィルターへの入射角が大きくなり、前記
のような問題が生じ好ましくない。したがってフィルタ
ーへの入射角を小さくするためには、条件（２）を満足
することが望ましい。

［実施例］ 次に本発明の内視鏡用光学系の各実施例を示す。

実施例１ ｆ　＝　ｌ　、　Ｆ／６．［１６５、２ω＝９６゜ｒ、
＝　■ ｄ、：ｏ、４４８４ ｎミニ１．５１６３３ シ、＝６４．１５ ｒ、＝０．６５４３ ｄ、＝　０．３９０６ ｒ３＝ｃＸ） ｄ、＝　０．９２６８ ｎ、＝　ｉ、５１６３３ シ、＝６４．１５ ｒ４＝■ （絞り） ｄ４＝０．１５０４ ｒｓ＝ ２．５９４０ ｄ、＝　０．７９６１ ｎミニ１．８８３００ νｇ＝４０．”１８ ｒｓ＝ ３６９８ ｄ、＝　０．１４９５ ｒ、＝　２．８９８５ ｄ、＝　０．５１０５ ｊｌ、＝　１．８４６６６ シ、＝２３．７８ ｒｅ＝１．２０７５ ｄ、＝１ １６３ ｎミニ１．５８９１３ シ、＝　６０．９７ ｒ、＝　−１，９５３８ ｄ、＝０．１４９５ ｒ＋。

ｏ＝　０．５２３２ ｎａ＝１．５１６３３ シ、＝　６４．１５ ｒｌ　：Ｏｏ ｄ、、＝　０．４６８３ ｒｌ２　　：　００ ｄ１□＝　１．４９４８ ｒ、、＝＝ＱＱ ｆ、／ｆ 第１フ 実施例２ ｆ＝１゜ ｒ、＝　■ ＝１．２６７、　　　Ｉ／ｆ、＝０．５１６゜Ｆ１５．
５２６ イルター人射角　２５．３゜ ｆｉア＝　１．５１６３３ シ、＝６４．１５ Ｄ／ｆ＝　１９４９ ２ω＝１２０゜ ｄ、＝　０．５２２３ ｎｌ　＝　１．５１６３３ ν、＝　６４．１５ ｒａ＝０．６５２１ ｄ、＝　０．４３１１ ｒ３＝　■ ｄ、＝　１．０７９３ ｒ、＝閃（絞り） ｄ４＝　０．１８７１ ｒｓ　”　−２，８４０７ ｄ、＝　０．９７６１ ｒ、＝−１，７１２０ ｎ、＝　１．５１６３３ ｎ、＝　１．８８３００ シ！＝６４．１５ シ、＝４０．７８ ｄ、＝　０．１７４２ ｒ７＝　２．７６８３ ｄ、＝　０．５８１８ １１４＝　１．８４６６６ シ、＝２３．７８ ｒａ＝１．２５０３ ｄ、＝　ｔ、５３２０ ｎＳ＝　１．５８９１３ シ５＝６０．９７ ｒ、＝−１−９６９８ ｄ、＝　０．１７４１ ｒｌ。　＝■ ｄ、、＝０．６０９３　　　　ｎ５＝１．５１６３３ｒ
ｌｌ　　＝　■ ｄ、、＝　０．５２２３ ｒｌ２　＝■ ｄ、、＝１．７４０９　　　　ｎ、”１．５１６３３ｒ
１３　：■ ｆ、／ｆｌ　＝　１．２６３．　　　Ｉ／ｆ、＝　０．
５３３゜第１フイルター人射角２８．４゜ 実施例３ ｆ　＝　１　、　Ｆ／３．８９９　、２ω＝　１０１”
ｒｌ＝■ ｄ＋＝　０．４６６４　　　ｎｔ＝　１．８８３００ν
、：６４．１５ シ、＝６４．１５ Ｄ／ｆ＝　２．２４６ シ＋＝４０．７８ ｒ、＝　０．７３７２ ｄ、＝　０．５４１６ １、＝ＯＯ ｄｓ＝　０．６０１８ ｒ４＝ｏｏ（絞り） ｄ、＝０．１５０５ ｒｓ　＝　１６．９０３３ ｄ％＝０．８７２６ ｒａ＝−１，３６１６ ｄ％＝　０．１５０５ ｒ７：ｏ。

ｄｙ＝Ｄ、９３２８ ｒａ＝■ ｄ、＝　０．５５６７ ｒｅ＝２．３５３１ ｄｏ”１．１８８６ ｒＩＯ＝−１，４１４２ ｄｌ。＝０．３１５９ ｒ＋ｉ　　＝−４，８１４５ ｄ、、＝　０．４５１４ ｎ＊＝　１．５２２８７ ｎｍ＝１．７２９１６ ｊ１４＝　１．５２０００ ｎｓ”　１．６０３１１ ｎｓ”　１．８４６６６ シ、＝５９．８９ シ、＝５４．６８ シロニア４．ＯＯ シ、＝６０．７０ シロ＝２３ ｒＩ！　＝　Ｏｏ ｄ、、＝１．５０４５　　　　ｎ、＝１．５１６３３　
　　　シ、＝６４．１５ｒｌｌ　　：ＱＱ ｆ、／ｆｌ＝０．８３５　　、　　　Ｉ／ｆ、　　＝０
．４７５ｆ□／ｆ！＝１．０６７　　、　　ｆ２．／ｆ
、＝２．３６５第１フイルタ一人射角２１．７” 実施例４ ｆ　＝ｌ　、Ｆ／３．８７０　、２　ω＝１２０”ｒ１
＝■ ｄ、＝０．５０７２　　　　　ｎ１＝１．８８３００　
　　　　　ｖ、＝４０．７８ｒ２＝　０．６９３８ ｄ、＝　０．６１３５ ｒ３＝■ ｄ、＝　０．６７６３ ｒａ＝■（絞り） ｄ、＝　０．１６５５ ｒｓ＝５．１６４７ Ｑ２＝　１−５２２８７ シ２＝５９．８９ ｄ％＝　０．９８７５ ｎ、＝　１．７２９１６ シ、＝５４．６８ ｒｓ： １．８３５６ ｄ、＝　０．１８３６ ｒ７＝　００ ｄｙ”　１．０４８２　　　　ｎ４＝　１．５２００Ｏ
ｒ、：００ ｄ、＝　０．６４０１ ｒ＊＝２．２９６２ ｄ、＝　１．３４８３　　　　ｎ、＝　１．６０３１１
ｒ＋ｏ　　＝−１，３２６４ ｄ、。＝　０．４９２３　　　　０．＝　１．８４６６
６シ４＝７４．００ シ、＝６０．７０ シ、＝２３．７８ ｒ＋１　＝−４，０８７０ ｄ、、＝　０．５０７２ ｒｌｇ　　＝＝ＱＱ ｄ＋＊＝１．６９０７　　　　ｎｍ＝１．５１６３３　
　　　　シ、＝６４．１５ｒ＋ｓ　　＝　■ Ｌ／ｆｌ＝０．７８６　　、　　　Ｉ／ｆ＊ｌ＝０．４
４７Ｉｆ＊＋／ｆｉｌ＝０．９９９　　、　１ｆｔ＊／
ｆｘｌ＝　１．８４４第１フイルタ一人射角２２．３゜ 実施例５ ｆ　＝　ｌ　、　Ｆ／４．０Ｇ７　、２ω＝　１２０．
２”ｒ＋＝１６−８８０３　　（非球面） ｄ、＝　０．６４７２　　　ｎ、　＝　１．５１６３３
　　　ｖ、　＝　６４．１５ｒａ＝０．８６２１ ｄ２＝０．５９６５ ｒｓ＝　■ ｄ−＝　１．４５７４　　　　ｉｌ、＝　１．５１６３
３ｒ４＝ｏｏ（絞り） ｄ４＝　０．２６８７ ｒ、＝−３，９７４１ ｄｓ＝ｔ、１８１５　　　　ｎｓ＝　１．８８３００ｒ
ｓ＝−２，０８６５ ｄａ”０．２１２７ ｒｙ＝３．６１７２ ｄｙ＝＝０．２６８７　　　　　ｎ−＝　１．８４６６
６ｒｓ＝１．５７１３ ｄｓ＝　１．７５４８　　　　　Ｑ、、＝　１．５８９
１３ｒｅ＝−１，８５７６（非球面） ｄ、＝　０．１２２１ ｒＩＯ：ｏ。

シ２＝６４．１５ ν３＝４０ シ４＝２３．７８ νｇ”６０．９７ ｄ＋ｏ”０．７３２７ ｎａ＝１．５１６３３ シ５−＝６４．ｔｓ ｒ＋＋　　＝　閃 ｄｌ、＝０．５１２９ ｒ１□　＝　（２） ｄｌａ＝　１．６４８６　　　　ｎ−＝　１．５１６３
３　　　　　ｖ、＝　６４．１５ｒＩ３　　：　ＯＯ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝１．００００．　　Ｂ＝ロ　、　　Ｅ　＝　０．８
８５２３　　ｘ　１０−”Ｆ　＝　０．９２０６５　ｘ
　１０−’（第９面） Ｐ＝１．００００　、　　Ｂ＝０　、　Ｅ＝０．２８５
３２　ｘｌＯＦ　＝　−０，１２８８７Ｘ　１Ｏ−２ｆ
、／ｆｌ＝　１．７８４　、　Ｉ／ｆ２＝０．６０６　
、０／ｆ、＝２．２０５ｆ、／ｆ＝１．８３０　、　　
θ１０．６４　（ｒａｄｌ　＝　１　、６３６第１フィ
ルター大財角３３．８゜ 実施例６ ｆ　＝１　；　Ｆ／３，８９０　、２ω＝１２０゜ｒ１
＝　２１．４２５２　　（非球面）ｄ、＝　０．６５８
２　　　ｎ、＝　１．５１６３３　　　ｖ、＝　６４．
１５ｒ２＝０．７６３４ ｄａ　＝　０．５８０６ ｒ３＝　ＯＯ ｄ、＝　１．３６０３ ｆｉ２＝　１．５１．６３３ シ、＝　６４．１５ ｒ４＝（１） （絞り） ｄ４＝０ ３２７ ｒｓ＝ １．８８５１ ｄ５＝１ ４８６ ｊ１３＝　１．８８３００ νｓ”４０．７８ ｒｅ： １．９０７４ ｄ、＝　０．１５８６ ｒ、＝　３．３２０２ （非球面） ｄ、＝　０．３１５１ ｎ、＝　１．８４６６６ シ、＝２３．７８ ｒ、＝　２．０７９６ ｄ、＝　１．７６１１ ｎ％＝　１．５８９１３ νｓ”６０．９７ ｒ９＝−２，２５９２ ｄ、＝　０．２１９４ ｒｌ。

ｄ、。＝　０ ６７９ ｊ１８＝　１．５１６３３ シ、＝６４．１５ １ ＝０ ５８２ 、＝　２．１４２６ ｎ、＝１ １６３３ シ、＝６４．１５ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝１．０口００　　、　　　Ｂ＝０　　、　　Ｅ＝０
．２２６７０　　ｘｌＯ−’Ｆ　＝−０，７１０７７ｘ
　１Ｏ−３ （第７面） Ｐ＝１．００００　、　　Ｂ＝０　、　Ｅ＝−０，２０
３７３ｘｌＤ−’Ｆ　＝　０．１５９９６　ｘ　１０−
”ｆ、／ｆｌ＝１．５５　　、　　Ｉ／ｆ、　＝０．６
１９　、　０／ｆ＝２．７９７ｆ、／ｆ＝１．８４９　
、　　θ１０．６４　ｆｒａｄ）　＝　１．６３６第１
フイルタ一人射角３６．１” 実施例７ ｆ　＝　１　、　Ｆ／４．１８Ｂ　、　２ω＝　１１７
．４０’ｒ、＝１２．９６４９　　（非球面） ｄ＋”　０．６２５１　　　ｎ１＝　１．５１６３３　
　　ν＋：　６４．１５１−２　＝０　、７０６４ ｄ、＝　０．５２０２ ｒａ”　■ ｄｓ”　１．３０１４　　　ｎｔ＝　１．５１６３３　
　　ｖｇ＝　６４．１５ｒ４”■（絞り） ｄ、　＝　０．２２８７ ９４１ ｄ、＝　１．１７６２ ｎ３＝　１．８８３００ ν３＝４０ ８ ｒ８＝−１，８０１２ （非球面） ｄ、＝０ ７３３ ｒ７＝３．３８１０ ｄ、＝０ ６６２ ｎ、＝　１．８４６６６ シ４＝２３．７８ ｒ８＝　１．４５６８ ｄ、＝　１．７４２９ ＱＢ＝　１．５８９１３ シｓ：６０．９７ ｒｅ”−２，１５３６ ｄ、＝　０．２０８４ ｒｈ。

ｏ”０．５０００ 口、＝　１．５１６３３ シ、＝　６４．１５ ｒ＋＋ ｄ、、：　０．４０００ １２ ｄ、、＝　１．４０００ 口、＝　１．５１６３３ シ、＝６４．１５ 非球面係数 （第１面） Ｐ　　＝　１．００００ Ｂ＝０ Ｅ　＝　０．１６１９８ ＸＩＯ−’ Ｆ　＝−０，１３５５５ｘ　１０−” （第６面） Ｐ＝１．００００　、　　Ｂ＝０　、　Ｅ＝０．１８３
９５　ｘｌｏ−’Ｆ　＝−０，５１９７２ｘ　１０−” Ｉｆ、／ｆｌ＝１．４７２　、１／ｆ、＝０．５７４　
、　０／ｆ＝１．８６１ｆ、／ｆ＝　１．８３３　、　
０１０．６４　（ｒａｄ）　＝　１．６０１第１フイル
タ一人射角３２．７゜ 実施例８ ｆ　＝　ｌ　、　Ｆ／３．９４６　、２ω＝　１２０’
″ｒ＋＝２１．７０８３　　（非球面） ｄ、　＝０．６８１１　　　ｎ＋　＝１．８８３００　
　　シ、＝４０．７８ｒ、＝０．８５２８ ｄ、＝　０．８６４９ ｒ、＝００ ｄ、＝０．９０８２　　　ｎ、＝　１．５２２８７　　
　ν、：　５９．８９ｒ４：ω　（絞り） ｄ、＝０．１８６４ ｒａ＝１３．６１６６ ｄｓ＝１．３０６１　　１ｓ　＝１．７２９１６　　　
シ、＝５４．６８ｒｅ”　−２，５０７１ ｄ、＝　０．１０７４ ｒｖ＝■ ｄｙ＝１．４０７６ ｊ１４＝　１．５２０００ シ、＝７４．０Ｏ ｒＩＩ＝ω ｄｓ＝０．６８２６ ｒｓ＝２．８７５７ ｄｓ＝　１．７９３２ ｎ！＝　１．６０３１１ シ５＝６０．７０ ｒｈ。

＝−１，９７８１ ｄ＋０＝０．５１６７ ｊｌ、＝　１．８４６６６ シ５＝２３．７８ １口０ ３．３４１０ （非球面） ａ、、＝　０．６８１１ ｒｌ宜 ｄ、、＝　２．２７０５ ｉｌ、＝　１．５１６３３ ν、＝　６４．１５ １ｍ 非球面係数 （第１面） Ｐ　＝　１．００００ Ｂ＝０ Ｅ　＝　０．３２７８９ ＸＩＯ−’ Ｆ　＝−０，４９１６１・１０’ （第１ １面） Ｐ　＝　１．００００ Ｂ＝０ Ｅ　＝　０．２２８６２ ＸＩＯ−’ Ｆ　ニー〇。２２０５０Ｘ　１０−８ １ｆ＋／ｆｌ＝０．９８０　　、　　！／ｆ＊　　＝０
．４４４ｆ、ｌ／ｆ＊＝　１．１２５　、　　ｆｘ＊／
ｆｓ＝　１．２４３ｆ！／ｆ＝２．６７１　　、　　　
θ１０．６４　　（ｒａｄ）　＝　１．６３６第１フイ
ルタ一人射角２６．６゜ 実施例９ ｆ　＝　ｌ　、　Ｆ／４．０４２　、２ω＝　１２０＠
ｒｌ＝６０．９５０４　　（非球面） ｄｓ＝０．７００５　　　ｎ＋＝　１．８８３００　　
　ｖ＋＝　４０．７８ｒ＊＝０．９６４０ ｄｉ＝　０Ｊ８７５ ｒｓ＝■ ｄ、＝　０．８９２９　　　ｎ、　＝　１．５２２８７
　　　ｖ、　＝　５９．８９ｒ４＝■（絞り） ｄ４　＝　０．２２７３ ｒｉ＝１９−０９２８ ｄｓ＝１．３５４５　　１ｍ＝　１．７２９１６　　　
νｍ＝　５４．６８１”ｌＩ＝　−２，４３０３ ｄ、＝　０．０９６２ ｒ７＝■ ｄ、＝　１．３７３６ ｊ１４＝　１．５２０００ シ、＝７４．００ ｒａ＝　閃 ｄ、＝　０．３３３６ ｒｅ＝２．８３９８ （非球面） ｄ、＝　１．５０８５ ｎｓ＝１．６０３１１ シ５＝６０．７０ ｒｌ。

＝−１，６８９６ ｄ＋ｏ＝０．４３７７ ｎｓ＝１．８４６６６ シ、＝２３．７８ １ｌ ＝−３，２６７３ ｄ、、＝　０．７０７４ １１ ｄ＋２＝２．２１１５ ｎ、＝　１．５１６３３ シ、＝６４．１５ ｌＫ 非球面係数 （第１面） Ｐ　＝　１．００００ Ｂ＝０ Ｅ　＝　０．３９１７８ Ｘ　１０−’ Ｆ＝−０゜５７２５９ｘ　１０−” （第９面） Ｐ＝１．口０００ Ｂ＝０ Ｅ　＝　−０，２５３８６ｘ　１０−’Ｆ　＝　０．４
２１０２ ＸＩＯ−藁 ｌｆ＋／ｆｌ＝　１．１１５ Ｉ／ｆｔ ＝０．５２０ ｆ、ｔ／ｆｚ＝　１．３０３　　、ｆｉｚ／ｆ＊＝　１
．５０３ｆ、／ｆ＝２．２３０　　、　　０１０．６４
　　（ｒａｄ）　＝　１．６３６第１フイルタ一人射角
２９．５” 実施例１０ ｆ　＝１　、　Ｆ／４．２５１　、２ω＝　１２０’ｒ
　＋　＝　７．０８６０　（非球面）ｄ、　＝　０．６
７４２　　１＋　＝　１．８８３００　　　ｖ、　＝　
４０．７８ｒｚ＝０．７３９５ ｄ、＝　０．８２８５ ｒ、＝■ ｄ、＝０．８６９９　　　　ｊｌ、＝　１．５２２８７
　　　　　ｖｔ＝　５９．８９ｒ４＝■（絞り） ｄ、＝　０．２６１１ ｒｓ＝−２９，５０６０ ｄｓ＝１．３４３９　　　ｎ、＝　１．７２９１６　　
　ｖ、＝　５４．６８ｒ６＝　−１，７８４７（非球面
） ｄ、＝　０．１８１０ ｒア＝■ ｄ、＝　１．３４８４ １１、＝　１．５２０００ シ、＝　７４．００ ｒａ＝　（資） ｄ、＝　０．７６８２ ｒ、＝３．８０５３ ｄ＊＝　１．６３５２　　　０ｓ＝　１．６０３１１　
　　　　Ｖｓ＝　６０．７０ｒ１゜　＝−１，６７４７ ｄ、、＝　０．３２６２　　　　ｎｓ＝　１．８４６６
６　　　　　ｖ＊＝　２３．７８ｒｔ＋　　＝−３，２
９５３ ｄ、、＝０．５６５５ ｒｌ、＝ＯＯ ｄ、、”２．１７４８　　　　ｎ、＝１．５１６３３　
　　　　シｔ＝６４．１５ｒ＋ｓ　　”　■ 非球面係数 （第１面） Ｐ＝１．００００　、　　Ｂ＝０　、　Ｅ＝０．２４２
６４　ｘｌＯ伺Ｆ　＝　−０，８３６１７ｘ　１０−”
（第６面） Ｐ＝１．００００　、　　Ｅ＝０　、　Ｅ＝（Ｌ１４６
３１　ｘｌＯ−’Ｆ　＝　−０，７２８６５Ｘ　１０−
”ｆ、／ｆｌ＝０．９８４　、　　Ｉ／ｆ！　＝０．４
５６ｆｘ＋／ｆ＊＝　１．０２６　、　ｆａｘ／ｆｘ＝
　１．６０５ｆ２／ｆ＝２．４８９　、　　θ１０．６
４　ｆｒａｄ）　＝　１．６３６第１フイルタ一人射角
２８．２゜ ただしｒｌ＋　ｒｆｆｉ＋・・・はレンズ各面の曲率半
径、ｄ□ｄｘ、・・・は各レンズの肉厚および空気間隔
、ｎｌ。

ｎｚ、−・・は各レンズの屈折率、シ１．シ２．・・・
は各レンズのアツベ数である。

実施例１．２は、夫々第１図、第２図に示す構成で、明
るさ絞り直前に吸収型の赤外カットフィルターをおき、
レーザー光を遮断するための干渉型のフィルターを接合
レンズの後ろに配置したものである。これらの実施例は
、条件（１１，（２１のほかに更に次の条件（３）を満
足するものである。

＋３１　１．５＜Ｄ／ｆ　＜３．０ ただしＤは接合レンズの最終面から固体撮像素子までの
空気換算長、ｆは光学系の焦点距離である。

この条件（３）は、接合レンズの後ろにフィルターを配
置するための間隔を規定したもので、レンズ系の全長を
短く保った状態でＤ／ｆの値が条件（３）の下限以下に
なるとフィルターを置くのに十分な間隔がとれなくなり
、各面のパワーが強くなって収差補正が困難になる。０
／ｆの値が条件（３）の上限以上になると、レンズと固
体撮像素子との間の間隔が長くなりすぎ、レンズ系の全
長も長くなり好ましくない。

これら実施例１．２は、条件（１１〜（３）を満足する
もので、そのうち実施例１はフィルターに入射する軸外
主光線の入射角が前方のフィルターで２５．３＠、後方
のフィルターで５−６”になっており、又吸収型赤外カ
ットフィルター面上での軸外主光線の高さは、固体撮像
素子面上での像高を１とすると、約０．３５の高さであ
る。又実施例２は、フィルターに入射する軸外主光線の
入射角が、前方のフィルターで２８．４°、後方のフィ
ルターで２．５゜で、赤外カットフィルターでの軸外主
光線の高さは、固体撮像素子面上での像高を１として約
０．４である。

以上のようにこれら実施例は、各条件を満足することに
より全長が短く、フィルターへの入射角が小で光線高を
低く出来、収差が良好に補正されている。

実施例３．４は、第３図、第４図に示す構成で、明るさ
絞りの直前に干渉型のレーザー光遮断フィルターを置き
、吸収型赤外カットフィルターを正レンズと接合レンズ
との間に配置しである。

この実施例は、条件（１）、（２１を満足し更に次の条
件（４）　、　＋５１を満足している。

［４）　　０．５＜　ｆ□／ｆ、＜２．０（５１０，５
＜ｆｉＪｆｉ＜３．０ ただしｆｌ＋は絞り直後の正レンズの焦点距離。

ｆ□は赤外カットフィルター直後の接合レンズの焦点距
離である。

条件（４）は、絞りより後方のフィルターや接合レンズ
へ入射する光の光線高を低くするための条件で、この条
件（４）とともに条件（５）を満足せしめることによっ
て絞り直後の正レンズと接合レンズの間にフィルターを
配置する際の二つのレンズ群の間隔が規定される。

条件（４）においてｆｉ、／ｆａが条件の上限をこえる
と、後方のフィルターや接合レンズへ入射する光線の光
線高が高（なり、レンズの外径を大にしなければならな
くなり、内視鏡用光学系としては好ましくない、又接合
レンズでの光線高が高くなりコマ収差の補正が困難にな
る。　ｆａｔ／ｆ＊がこの条件の下限以下になると絞り
直後の凸レンズのパワーが強くなりすぎ、球面収差が発
生してしまう。

以上のように後方に配置されるフィルターや、接合レン
ズへの入射光線の高を低くおさえてレンズ系の全長を短
くするためには、条件１４）、（５）を満足することが
望ましい。

実施例３．４は、条件＋１１　、　＋２１　、　＋４１
　、　（５１を満足するもので、そのうち実施例３は、
フィルターへ入射する軸外主光線の入射角が前方に配置
されたフィルターで２１，７°、後方に配置されたフィ
ルターで１３．７°であり、赤外カットフィルター面上
での像高を１とすると約０．５５の高さである。

実施例４は、フィルターに入射する軸外主光線の入射角
が前方のフィルターで２２．３°、後方のフィルターで
１４．９＠で、赤外カットフィルター面上での軸外主光
線の光線高が、固体撮像素子面上での像高に対して約０
．６の高さである。

以上のように条件＋１）　、　（２１、（４１、（５）
を満足するようにしてレンズ系の全長が短（フィルター
への入射角が小で光線高が低く、収差が良好な光学系に
することが出来る。

実施例５．６．７は、実施例１．２と同様のレンズタイ
プであって、非球面を２面設けたものである。

又実施例８．９．１０は、実施例３．４と同じレンズタ
イプであって、非球面を２面設けたものである。

以上述べた実施例１〜４は、球面レンズのみからなるも
ので、このような構成の内視鏡用対物レンズは、第２２
図のように、明るさ絞りＳよりも物体側に位置するレン
ズＬ、　（負レンズ）に入射する主光線Ｐの光軸に対す
る傾きθと、レンズＬ１から出射して明るさ絞りＳより
像側に位置するレンズＬｓ　（少なくとも一つの正レン
ズ群からなる）に入射する前記主光線Ｐの光軸に対する
傾きθ°とを比較した時、θに対してθ°がかなり小さ
いことがわかる。これは、レンズＬ、が視野角を広げる
負の屈折作用を持っていることからも明らかである。

このような特徴をもつレンズ系において、θ°が小さい
ことと収差との間には次のような関係があることが一般
に知られている。つまりザイデルの収差でみると、被写
体に対して、像面湾曲、非点収差、歪曲収差は発生量が
少なく、球面収差、コマ収差は比較的大きい、この関係
は第２３図に示す通りである。したがって、正の屈折力
を有するレンズＬ２は、レンズＬ、との間の瞳を被写体
としての球面収差とコマ収差が補正されていればよく、
それを満足する条件として正弦条件が知られている。正
弦条件は、第２２図において、像高を■、レンズＬ２の
合成焦点距離をｆ８、レンズＬ２へ入射する主光ｌＩＰ
の光軸に対する傾き角をθ゛とすると、主光線Ｐが像面
Ｉに垂直に入射するテレセントリックな光学系の場合１
次の式で表わすことが出来る。

Ｉ　　＝　　ｆ＊ｓｉｎθ。

またレンズＬ、についても、第２２図のように一般的な
球面レンズ１枚用いたとき、明るさ絞りより前側でも正
弦条件はあまりくずれてはいない。

したがって、全系の焦点距離をｆ、レンズＬ１へ入射す
る主光線Ｐの光軸に対する傾きをθとすると次の式が成
立つ。

１　＝　ｆ　ｓｉｎθ 現在用いられている内視鏡用対物レンズは、レンズの外
径やレンズ枚数の制約の上から上記正弦条件をほぼ満足
するものがほとんどである。

上記正弦条件を満足すると、第２３図に示すように歪曲
収差は、視野角θの増加に伴い急激に増加する傾向にあ
り、その関係は次の式で表わすことが出来る。

ＤＴ（θ１＝ｃｏｓθ−ま ただしＤＴは、歪曲収差により変形した像の大きさをｙ
、近軸計算による理想像の大きさをｙ。とすると次の式
で与えられる。

ＤＴ＝　Ｉｙ　　ｙｏ）／ｙｏＸ　　ｔｏｏ　　　（％
）上記の正弦条件および歪曲収差ＤＴ（θ）とθの関係
が成立つとき、通常の内視鏡対物レンズの場合θの増加
に伴って負の歪曲収差（樽型の歪曲収差）が急激に増加
する。

またＩ　＝　ｆ　ｓｉｎθ型の対物レンズにおいて、θ
を変化させた時の０丁（θ）の値は次の通りである。

視野角　２０　　８０”　　１００”　　１２０’″　
１４０″″歪曲収差ＤＴ（θｌ　　−２３−３６−５０
−６６［％）以上のように、従来の内視鏡対物レンズは
、内視鏡対物レンズとして不可欠である、広角で、テレ
亨セントリック系で、収差が良好に補正されていて、コ
ンパクトであるという要件を満足するために正弦条件を
満たしているが、負の歪曲収差が大である。

歪曲収差が発生している内視鏡対物レンズは、中心の像
に比べて周辺の像が小さく、歪んでみえる。

そのため、このような歪曲収差を有する対物レンズを例
えば工業製品の検査に用いたときは、形状測定や解析が
正確に行なえず、又医療分野においては、同様の理由か
ら誤診につながるおそれがある。

又、歪曲収差の少ない、例えば第２４図に示すような広
角なカメラレンズでは、次の式が成立つ。

Ｉ　　＝　　ｆ　ｔａｎθ このタイプの対物レンズでは、θの値が大になるにつれ
てｃｏｓ’θの割合で像面の光量が減少する。ところが
従来の内視鏡は負の歪曲収差が大であるために、中心か
ら周辺まで同じ大きさの物体を比較した場合、中心に対
して、周辺の像は小さくなり、これが前記のｃｏｓ’θ
の割合いで明るさが減少するものと打消しあい、Ｉ　＝
　ｆ　ｓｉｎθの場合、θが増加しても中心から周辺ま
で均一な明るさになる。

したがって、正弦条件を満足する多くの内視鏡対物レン
ズは、像の明るさが中心から周辺まで一様であると言う
優れた特徴を有している。しかし、歪曲収差を有するの
で好ましくなく、少なくともＩ　＝　ｆ　ｓｉｎθ型の
対物レンズの歪曲収差を、Ｉ＝ｆθ型の値まで小さくす
ることが必要である。

Ｉ＝ｆθ型の対物レンズにおいてθを変化させた時のＤ
Ｔ（θ）の値は次の通りである。

視野角　２＋９　　　８０＠１００’　　４２０”　　
　１４０＠歪曲取差ＤＴ（θ］　　−１７％　　−２７
％　−３９，５％　−５５，５％実施例５〜１０のよう
に非球面を用いる目的は、これまでの実施例１〜４の目
的に加えて、視野角が大きいにもかかわらず、歪曲収差
が実用上十分に除去されていて、かつ像の明るさが中心
から周辺までほぼ一様である内視鏡用光学系を提供する
ためである。

このような目的を達成するために、これら実施例５〜１
０は、第２５図に示すような光学系において、これに非
球面を導入することによって１次の式ｆ６）、ｆ７）を
満足するように構成した。

Ｉ＝ｆａｓｉｎθ８（６） Ｉ＝ｆθ８（７） 上記の式において式（６）は、球面収差、コマ収差等を
良好に補正するために必要な条件で、明るさ絞りより後
方の正の屈折力を有する正のレンズ群においてなりたつ
ものである。

したがって明るさ絞りより後方のこれら正のしンズ群で
は、θ、の増加に伴って歪曲収差の発生考えられるが、
θ冨は値が小さいので上記収差の生は問題にならない、
文武（６）が成立つ光学系“は、θ２の増加に関係な（
像の中心から周辺までＥるさが均一になる。

式（７）は、Ｉ＝ｆθ型の歪曲収差の少ない光ｉ系に関
して成立つ。

実施例５〜ｌＯの対物レンズは、瞳位ＷＳよζ物体側の
負レンズにおいて、Ｉ＝ｆｓｉｎθ、を溝山するタイプ
の従来の光学系を、上記の明るさ絞町より後方の正のレ
ンズ群に関する正弦条件Ｉ＝ｆ、ｓｉｎ＆＊　’ｋ　＜
すすことなしに非球面を用いることにより、Ｉ＝ｆθに
変換して歪曲収差を実用上５題ないレベルに除去すると
共に中心から周辺まで均一な明るさの像を得るようにし
たものである。

一般に非球面は次の式にて表わすことが出来る。

ここでｘ、ｙは光軸をｙ軸にとって像の方向を正方向に
とり、ｙ軸を面と光軸との交点を原点としてｙ軸に直交
した方向にとった座標の値、Ｃは光軸近傍でこの非球面
と接する円の曲率半径の逆数、Ｐは非球面の形状をあら
れすパラメーターＢ、Ｅ、Ｆ、Ｇ・・・は夫々２次、４
次、６次。

８次・・・の非球面係数である。

Ｐ＝ｌでＢ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、　　・・・がすべて０の場合
は、上記式は球面を表す。

実施例５〜９は、条件（１３、（２３を満足すると共に
更に次の条件（８）をも満足する。

（８）　　ｆ、＃　＞θ（ｒａｄｌｌｏ−６４尚θは内
視鏡対物レンズの半画角である。

条件（８）は、非球面を光学系中に設け、歪曲収差を補
正した時に、明るさ絞りの直前に配置したフィルターに
入射する光線の角度を規定している。

条件（８）において、ｆ２ノｆがθ１０．６４以下にな
ると絞り直前のフィルターに入射する光線の入射角が大
になり好ましくない。

以上のように実施例５〜７は、条件（１１、（２１。

（３）　、　＋８）を、又実施例８〜１０は条件（１１
、（２）　。

（４）　、　＋５）　、　（８）を満足することにより
、全長が短（、フィルターへの入射角が小さくしかも歪
曲収差が実用上十分に除去されており、明るさが中心か
ら周辺までほぼ−様な画像が得られる。

［発明の効果］ 本発明の光学系は、レンズ系の全長が短く、フィルター
に入射する光線高をフィルターの外径に比べて小さくで
き、かつ解像力の良い像の得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至１１１１０図は夫々本発明の内視鏡用対物光
学系の実施例１乃至実施例１ｏの断面図、第１１図乃至
第２０図は夫々実施例１乃至実施例１０の収差曲線図、
第２１図は従来の内視鏡用対物光学系の断面図、第２２
図は内視鏡対物レンズにおける主光線の屈折状況を示す
図、第２３図は第２２図に示す対物レンズの主光線の傾
き角と各収差量の関係の概要を示す図、！！２４図は広
角カメラレンズの１例を示す断面団、ｌＩ２Ｆｔｇａｊ
号富施例５〜ｌＯの光学系に右ける主光線の屈折状況を
示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 物体側より順に凹レンズと、明るさ絞りと、少なくとも
   一つの凸のレンズ群とよりなり、前記明るさ絞りの直前
   に赤外カットフィルター、レーザー光を遮断するための
   フィルターのいずれか１枚のフィルターを配置し、明る
   さ絞りの直後の凸のレンズ群より後ろに他の１枚のフィ
   ルターを配置した光学系で、次の条件（１）、（２）を
   満足する内視鏡用対物光学系。 （１）０．５＜｜ｆ＿１／ｆ｜＜２．０ （２）Ｉ／ｆ＿２＜０．６４ ただし、ｆは光学系全体の焦点距離、ｆ＿１は凹レンズ
   の焦点距離、ｆ＿２は明るさ絞りより後方の凸のレンズ
   群の合成焦点距離、Ｉは最大像高である。