JPH05107471A

JPH05107471A - 内視鏡対物レンズ

Info

Publication number: JPH05107471A
Application number: JP29381591A
Authority: JP
Inventors: Akira Kikuchi; 彰菊地
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-10-15
Filing date: 1991-10-15
Publication date: 1993-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、レンズ枚数が少なく、安価で、
全長の短い諸収差の良好に補正された内視鏡対物レンズ
を提供することを目的とする。【構成】負の前群と明るさ絞りと正の後群とよりな
り、前群中に屈折率分布型レンズを用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屈折率分布型レンズを
用いた内視鏡対物レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡対物レンズとして、特公昭６０−
４６４１０号公報に記載されたような図３０に示す通り
の構成のレンズ系が多く知られている。それは、明るさ
絞りを挟んで前群に発散光学系を、又後群に収斂光学系
を夫々配置したレトロフォーカスタイプのレンズ系で前
群発散光学系は、視野角を広角化するとともに、ペッツ
バール和を小さくして像面湾曲の発生を少なくする効果
がある。又後群収斂レンズ系は、３枚の凸レンズと一組
の接合レンズにて構成してパワーを分散するようにして
いる。このようにパワーを分散することにより各面での
収差の発生量を小さくし、全体の諸収差が良好に補正さ
れるようにしている。

【０００３】しかしながら、構成枚数が多くなるために
全長が長くなる。又構成枚数を減らし全長を短くするた
めに、非球面レンズを用いることによって後群収斂光学
系の構成枚数を減らしつつザイデル収差（球面収差，非
点収差，コマ収差）を良好に補正することが出来るが色
収差は補正できない。

【０００４】レトロフォーカス型の内視鏡対物レンズ
は、前記のように絞りを挟んで前群と後群とにて構成さ
れているが、前群発散系は、物体側の面が平面で像側の
面が凹面の１枚構成のものが多い。この前群発散系は、
負のパワーであるが明るさ絞りより前に位置しているた
めに、負の倍率色収差が発生する。又後群収斂系は、基
本的には構成要素のすべてが正のパワーであるために倍
率色収差は大きく負に発生する。

【０００５】この前群と後群とで発生する大きな負の倍
率の色収差を補正するためには、従来、後群収斂系中に
低分散ガラスの凸レンズと高分散ガラスの凹レンズとを
接合した接合レンズを用いている。又後群収斂系中のレ
ンズに比較的高屈折率低分散のガラスを用いて各面での
倍率色収差の発生量を極力小さくしている。

【０００６】前記の従来例の特公昭６０−４６４１０号
公報のレンズ系は、広角でかつ諸収差が良好に補正され
た内視鏡対物レンズである。

【０００７】しかしながら、この従来例は、レンズ枚数
が６枚と多いため、構造が複雑になり高価である。又レ
ンズ系の全長が長く、医療用内視鏡に用いた場合、内視
鏡を体内に挿入する先端部の硬質部が長くなり内視鏡の
先端部湾曲構造を用いた検査を行ないにくい欠点があ
る。

【０００８】又内視鏡対物レンズに屈折率分布型レンズ
を用いた従来例に特公昭４７−２８０６１号公報のレン
ズ系が知られている。このレンズ系は、両端面が平面で
径方向に屈折率が分布している屈折率分布型レンズを用
いている。

【０００９】この特公昭４７−２８０６１号公報のレン
ズ系は、構成が簡単であり、内視鏡用としては望ましい
が、視野角が屈折率分布で決まってしまい、広角化でき
ず、又外径がある程度太くなり、像高が大きくなると軸
外の諸収差の発生量が増え、外径の太い内視鏡対物レン
ズには使用出来ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、レンズ枚数
の少ない安価なかつ諸収差が良好に補正されている内視
鏡対物レンズを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡対物レン
ズは、例えば図１に示す構成のものである。即ち物体側
から順に負のパワーを有する前群発散系と、明るさ絞り
と、正のパワーを有する後群収斂系とからなり、前記前
群発散系中の少なくとも１枚のレンズが屈折率分布型レ
ンズよりなっている。そしてこの屈折率分布型レンズ
は、屈折率分布を下記の式（１）〜（５）で近似した
時、式（６），（７）を満足するものである。（１）Ｎ_d(r)＝Ｎ_0d＋Ｎ_1dｒ² ＋Ｎ_2dｒ⁴ ＋Ｎ_3dｒ⁶ （２）Ｎ_F(r)＝Ｎ_0F＋Ｎ_1Fｒ² ＋Ｎ_2Fｒ⁴ ＋Ｎ_3Fｒ⁶ （３）Ｎ_C(r)＝Ｎ_0C＋Ｎ_1Cｒ² ＋Ｎ_2Cｒ⁴ ＋Ｎ_3Cｒ⁶ （４） ν_0d＝（１−Ｎ_0d）／（Ｎ_0F−Ｎ_0C）（５） ν_1d＝Ｎ_1d／（Ｎ_1F−Ｎ_1C）（６）Ｎ_1d＜０（７）０≦ν_0d≦ν_1d ただしＮ_d(r)，Ｎ_F(r)，Ｎ_C(r)は夫々光軸からの径方向
の距離をｒとした時のｄ線、Ｆ線，Ｃ線に関する屈折率
分布、Ｎ_0d，Ｎ_1d，Ｎ_2d，Ｎ_3dはｄ線に関する屈折率分
布係数、Ｎ_0F，Ｎ_1F，Ｎ_2F，Ｎ_3FはＦ線に関する屈折率
分布係数、Ｎ_0C，Ｎ_1C，Ｎ_2C，Ｎ_3CはＣ線に関する屈折
率分布係数、ν_0d，ν_1dはＮ_0d，Ｎ_0F，Ｎ_0C，Ｎ_1d，Ｎ
_1F，Ｎ_1Cを用いて式（４），（５）に表わされるアッベ
数である。

【００１２】上記のように式（１）〜（７）で示される
屈折率分布型レンズは、光軸から周辺に行くにしたがっ
て屈折率が小になり、又屈折率が小になるにしたがって
分散が小さくなる分布を有している。即ち媒質のパワー
は正であり、色収差に関しては、通常の凸レンズと同じ
作用を有している。したがって絞りより前に配置されて
いる凸レンズであるので、倍率色収差は正に発生し、後
群収斂系で発生する負の倍率色収差を補正することが出
来る。

【００１３】この屈折率分布型レンズの色収差補正能力
は、屈折率とアッベ数を通常の光学ガラスに置き換えて
考えればよい。

【００１４】軸上色収差を補正するための条件として、
次の式（８）が一般に知られている。（８） Σ（φ／ν）＝０ここで、φは通常の光学ガラスのレンズの屈折力（1/f
）、νはアッベ数である。

【００１５】式（８）のφ／Ｎに着目して上記の屈折率
分布型レンズと通常の光学ガラスとが等価であると仮定
すると、薄肉系では、次の式（９）が成立つ。（９） φ_e/ν_e ＝φ_S/ν_0d＋φ_M/ν_1d ただしν_e は屈折率分布型レンズのアッベ数分布を通常
の光学ガラスのアッベ数に置きかえたもの（以後等価ア
ッベ数と呼ぶ）、φ_e は屈折率分布型レンズの屈折力、
φ_S は夫々屈折率分布型レンズの各面のパワーの和、φ
_M は屈折率分布型レンズの媒質のパワーである。

【００１６】尚φ_M ，φ_S は次の式（１０）で表わされ
る。（１０） φ_M ＝−２Ｎ_1d sin（α・ｄ_M ）／α （Ｎ_1d＜０のとき） −２Ｎ_1d sinｈ（α・ｄ_M ）／α （Ｎ_1d＞０のとき） ≒−２ｄ_M ・Ｎ_1d φ_S ＝（Ｎ_0d−１）（1/r₁−1/r₂）ただしｄ_M は前記屈折率分布型レンズの面間隔、αは下
記の式で定義される。 α＝｜２Ｎ_1d／Ｎ_0d｜^1/2 ここでφ_e ＝φ_S ＋φ_M と近似し、式（９）を変形すれ
ば次の式（１１）が得られる。（１１） ν_e ＝ν_0d×ν_1d／｛（ν_0d−ν_1d）×φ_M/φ_e ＋ν_1d｝式（１１）の右辺の分子分母をν_1dで割れば次の式（１
２）が得られる。（１２） ν_e ＝ν_0d／｛( ν_0d/ ν_1d−１) ×φ_M/φ_e ＋１｝上記の式（１２）から、ν_1dを小さくするとν_e がν_0d
より小さくなることがわかる。即ち、前群発散系に凸の
屈折力を有する等価アッベ数が比較的小さい屈折率分布
型レンズを用いると、ν_0dが同じ値をとる通常の光学ガ
ラスを用いた場合よりも倍率の色収差を良好に補正する
ことが出来る。

【００１７】この場合次の条件（１３）又は条件（１
４）を満足することが望ましい。（１３） ν_e ／ν_0d≧１．２（１４） ν_e ≦０式（１３）は、前群発散系で発生する負の色収差をきわ
めて小さい値に抑えるための条件である。又式（１４）
は、前群発散系で正の色収差を発生させるための条件で
ある。

【００１８】式（１３）又は式（１４）に示す範囲を越
えた場合は、後群収斂系で発生する負の色収差を前群発
散系で補正出来なくなり望ましくない。

【００１９】また前群発散系に用いた屈折率分布型レン
ズの屈折率分布形状を制御することによって、前群中の
凹面と後群収斂系とで発生する球面収差、コマ収差、非
点収差を補正することが出来る。これにより後群収斂系
の構成レンズ枚数を減らし対物レンズの全長を短く出来
る。

【００２０】

【実施例】次に本発明内視鏡対物レンズの各実施例を示
す。実施例1 f=1.000 ,F/2.578 ,IH=0.8427 ,物体距離=-14.0449 r₁ =∞ d₁ =0.4682 n₁ (屈折率分布型レン
ズ) r₂ =0.9698 d₂ =1.0077 r₃ =∞(絞り) d₃ =0.0005 r₄ =-7.3302 d₄ =1.7996 n₂=1.88300 ν₂ =40.7
8 r₅ =-1.8653 d₅ =1.0479 r₆ =2.7957 d₆ =4.2106 n₃=1.88300 ν₃ =40.7
8 r₇ =∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.67000 -0.23420×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.10038×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.54645×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.52503 0.00000 0.00000 d_M =0.4682,r_a =∞ ,r_b =0.9698,φ_R =0.625 ,φ_M =0.0
22,φ_S =-0.691,φ_e =-0.669,ν_e =-35.693 ,ν_e/ν_0d=
-1.190 実施例2 f=1.000 ,F/2.561 ,IH=0.8427 ,物体距離=-14.0449 r₁ =∞ d₁ =0.4682 n₁ (屈折率分布型レン
ズ) r₂ =0.9698 d₂ =1.0077 r₃ =∞(絞り) d₃ =0.0005 r₄ =-7.3302 d₄ =1.7996 n₂=1.88300 ν₂ =40.7
8 r₅ =-1.8653 d₅ =1.0479 r₆ =2.7957 d₆ =4.2106 n₃=1.88300 ν₃ =40.7
8 r₇ =∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.67000 -0.23420×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.19907×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.31617×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.20000×10 0.00000 0.00000 d_M =0.4682,r_a =∞ ,r_b =0.9698,φ_R =0.625 ,φ_M =0.0
22,φ_S =-0.691,φ_e =-0.669,ν_e =55.451,ν_e/ν_0d=1.
848 実施例3 f=1.000 ,F/2.463 ,IH=0.8688 ,物体距離=-14.4793 r₁ =∞ d₁ =0.4826 n₁ (屈折率分布型レン
ズ) r₂ =0.9116 d₂ =1.0623 r₃ =∞(絞り) d₃ =0.0005 r₄ =-6.5252 d₄ =1.8372 n₂=1.88300 ν₂ =40.7
8 r₅ =-1.8474 d₅ =1.0041 r₆ =2.8593 d₆ =4.1461 n₃=1.88300 ν₃ =40.7
8 r₇ =∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.60000 -0.35535×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.59280 -0.29612×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.61680 -0.49354×10^-1 0.00000 0.00000 ν 25.00000 0.18000×10 0.00000 0.00000 d_M =0.4826,r_a =∞ ,r_b =0.9116,φ_R =0.63 ,φ_M =0.03
4,φ_S =-0.658,φ_e =-0.624,ν_e =85.785 ,ν_e/ν_0d=3.
431 実施例4 f=1.000 ,F/2.543 ,IH=0.8344 ,物体距離=-13.9059 ｒ_１＝∞ d₁ =0.4635 n₁ (屈折率分布型レン
ズ) r₂ =1.0149 d₂ =1.0141 r₃ =∞(絞り) d₃ =0.0005 r₄ =-6.7463 d₄ =1.7550 n₂ =1.88300 ν₂ =4
0.78 r₅ =-1.8665 d₅ =0.9738 r₆ =2.8068 d₆ =4.3459 n₃=1.88300 ν₃ =40.7
8 r₇ =∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.70000 -0.10485×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.69160 -0.92986×10^-3 0.00000 0.00000 486.13 1.71960 -0.32779×10^-1 0.00000 0.00000 ν 25.00000 0.32920 0.00000 0.00000 d_M =0.4635,r_a =∞ ,r_b =1.0149,φ_R =0.63 ,φ_M =0.01
0,φ_S =-0.690,φ_e =-0.680,ν_e =-351.247 ,ν_e/ν_0d=
-14.050 実施例5 f=1.000 ,F/2.504 ,IH=0.8286 ,物体距離=-13.8092 r₁ =∞ d₁ =0.4603 n₁ (屈折率分布型レンズ) r₂ =1.2134 d₂ =0.9458 r₃ =∞(絞り) d₃ =0.0004 r₄ =9.6824 d₄ =1.7261 n₂=1.88300 ν₂ =40.7
8 r₅ =-1.7868 d₅ =0.8994 r₆ =1.6590 d₆ =1.5889 n₃=1.60300 ν₃ =65.4
8 r₇ =-2.1647 d₇ =0.8560 n₄=1.84666 ν₄ =23.7
8 r₈ =∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.70000 -0.23323×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.69160 -0.19825×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.71960 -0.31486×10^-1 0.00000 0.00000 ν 25.00000 0.20000×10 0.00000 0.00000 d_M =0.4603,r_a =∞ ,r_b =1.2134,φ_R =0.729 ,φ_M =0.0
21,φ_S =-0.577,φ_e =-0.555,ν_e =45.009 ,ν_e/ν_0d=
1.800 実施例6 ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.523 ，ＩＨ＝0.9128 ，物体距離＝
-15.2130 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.5071 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ）ｒ₂ ＝0.7535 ｄ₂ ＝1.0775 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0005 ｒ₄ ＝5.2886 ｄ₄ ＝2.3381 ｎ₂ ＝1.88
300 ν₂ ＝40.78 ｒ₅ ＝-2.1678 ｄ₅ ＝1.0891 ｒ₆ ＝1.7738 ｄ₆ ＝1.0754 ｎ₃ ＝1.58
913 ν₃ ＝61.18 ｒ₇ ＝-1.7895 ｄ₇ ＝2.2980 ｎ₄ ＝1.84
666 ν₄ ＝23.78 ｒ₈ ＝∞ 屈折率分布型レンズ（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.67000 -0.48610×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.45693×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.55415×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.50000×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.5071，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝0.7535 ，φ_R ＝0.59
5 ，φ_M ＝0.049,φ_S ＝-0.889，φ_e ＝-0.840，ν_e ＝
42.463 ，ν_e/ν_0d＝1.415 実施例７ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.451 ，ＩＨ＝0.8763 ，物体距離＝
-14.6056 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4869 ｎ₁ ＝1.84
666 ν₁ ＝23.78 ｒ₂ ＝-5.8423 ｄ₂ ＝0.4869 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ）ｒ₃ ＝0.9989 ｄ₃ ＝1.0696 ｒ₄ ＝∞（絞り）ｄ₄ ＝0.0005 ｒ₅ ＝-7.9040 ｄ₅ ＝1.8222 ｎ₃ ＝1.88
300 ν₃ ＝40.78 ｒ₆ ＝-1.7976 ｄ₆ ＝1.2090 ｒ₇ ＝2.8369 ｄ₇ ＝3.8111 ｎ₄ ＝1.88
300 ν₄ ＝40.78 ｒ₈ ＝∞ 屈折率分布型レンズ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.67000 -0.13330×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.11200×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.18301×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.18772×10 0.00000 0.00000 d_M =0.4869,r_a =-5.8423 ,r_b =0.9986 ,φ_R =0.615 ,φ
_M =0.013,φ_S =-0.786,φ_e =-0.773,ν_e =40.090 ,ν_e/
ν_0d=1.336 実施例８ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.465 ，ＩＨ＝0.9424 ，物体距離＝
-15.7068 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4188 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝0.9824 ｄ₂ ＝0.3888 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0000 ｒ₄ ＝15994.9145 ｄ₄ ＝2.0628 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-1.3563 ｄ₅ ＝0.6824 ｒ₆ ＝3.5259 ｄ₆ ＝1.7066 ｎ₃ ＝1.58
913 ν₃ ＝61.18 ｒ₇ ＝∞ 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.65000 -0.31608×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.64350 -0.24540×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.66517 -0.48100×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.13416×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.4188，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝0.9824 ，φ_R ＝0.78
6 ，φ_M ＝0.026,φ_S ＝-0.662，φ_e ＝-0.635，ν_e ＝
273.658 ，ν_e/ν_0d＝9.122 屈折率分布型レンズ２（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.58913 -0.12601 0.87539×10^-2 0.00000 656.28 1.58618 -0.12538 0.87101×10^-2 0.00000 486.13 1.59600 -0.12748 0.88560×10^-2 0.00000 ν 60.00000 0.60000×10² 0.60000×10² 0.00000 d_M =2.0628,r_a =15994.91,r_b =-1.3563 ,φ_R =0.786 ,
φ_M =0.520,φ_S =0.434,φ_e =0.954 ,ν_e =60.000,N_e =
1.991 ,ν_e/ν_0d=1.000,N_e/N_od=1.253 ,φ_e/φ_R =1.214
,φ_M/φ_e =0.545 実施例9 f=1.000 ,F/2.580 ,IH=0.9276 ,物体距離=-15.4595 r₁ =∞ d₁ =0.6890 n₁ (屈折率分布型レンズ
１) r₂ =0.7846 d₂ =0.3817 r₃ =∞(絞り） d₃ =0.0000 r₄ =-8.1496 d₄ =2.0372 n₂(屈折率分布型レンズ
２) r₅ =-1.3523 d₅ =0.6540 r₆ =3.2784 d₆ =2.4500 n₃=1.58913 ν₃ =61.1
8 r₇ =∞ 屈折率分布型レンズ１ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.65000 -0.28806×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.64350 -0.23076×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.66517 -0.42177×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.15081×10 0.00000 0.00000 d_M =0.689 ,r_a =∞ ,r_b =0.7846,φ_R =0.767 ,φ_M =0.0
40,φ_S =-0.828,φ_e =-0.789,ν_e =609.574 ,ν_e/ν_0d=
20.319 屈折率分布型レンズ２ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.58913 -0.10864 -0.69255×10^-3 0.00000 656.28 1.58618 -0.10810 -0.68909×10^-3 0.00000 486.13 1.59600 -0.10991 -0.70063×10^-3 0.00000 ν 60.00000 0.60000×10² 0.60000×10² 0.00000 d_M =2.0372,r_a =-8.1496 ,r_b =-1.3523 ,φ_R =0.767 ,
φ_M =0.443,φ_S =0.363 ,φ_e =0.806 ,ν_e =60.000,N_e
=1.995 ,ν_e/ν_0d=1.000,N_e/N_od=1.256 ,φ_e/φ_R=1.051
,φ_M/φ_e =0.549 実施例１０ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.426 ，ＩＨ＝0.9730 ，物体距離＝
-16.2162 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4324 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝1.1864 ｄ₂ ＝0.5295 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0000 ｒ₄ ＝-5.3805 ｄ₄ ＝2.9358 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-1.7351 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.67000 -0.51596×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.43857×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.69655×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.20000×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.4324，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝1.1864 ，φ_R ＝0.73
9 ，φ_M ＝0.045,φ_S ＝-0.565，φ_e ＝-0.520，ν_e ＝
-149.215 ，ν_e/ν_0d＝-4.974 屈折率分布型レンズ２（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.58913 -0.13144 0.14756×10^-1 -0.40818 ×10^-2 656.28 1.58618 -0.13078 0.14682×10^-1 -0.40614 ×10^-2 486.13 1.59600 -0.13297 0.14928×10^-1 -0.41295 ×10^-2 ν 60.00000 0.60000×10² 0.60000×10² 0.60000 ×10² ｄ_M ＝2.9358，ｒ_a ＝-5.3805 ，ｒ_b ＝-1.7351 ，φ_R
＝0.739 ，φ_M ＝0.772,φ_S ＝0.230 ，φ_e ＝1.002 ，
ν_e ＝60.000，Ｎ_e＝2.224 ，ν_e/ν_0d＝1.000,Ｎ_e/Ｎ
_od＝1.400 ，φ_e/φ_R ＝1.356 ，φ_M/φ_e ＝0.770 実施例１１ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.471 ，ＩＨ＝0.9444 ，物体距離＝
-15.7398 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.8000 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝1.3155 ｄ₂ ＝0.3601 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0000 ｒ₄ ＝-3.6526 ｄ₄ ＝2.7172 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-2.1371 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.75000 -0.54000×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.74250 -0.48600×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.76750 -0.66600×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.30000×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.8 ，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝1.3155 ，φ_R ＝0.83
，φ_M ＝0.086,φ_S ＝-0.570，φ_e ＝-0.484，ν_e ＝-
49.381 ，ν_e/ν_0d＝-1.646 屈折率分布型レンズ２（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.58913 -0.18660 0.16009×10^-1 -0.85767 ×10^-2 656.28 1.58618 -0.18567 0.15929×10^-1 -0.85338 ×10^-2 486.13 1.59600 -0.18878 0.16196×10^-1 -0.86768 ×10^-2 ν 60.00000 0.60000×10² 0.60000×10² 0.60000 ×10² ｄ_M ＝2.7172，ｒ_a ＝-3.6526 ，ｒ_b ＝-2.1371, φ_R
＝0.83 ，φ_M ＝1.014,φ_S ＝0.114 ，φ_e ＝1.128 ，
ν_e ＝60.000，Ｎ_e ＝2.383 ，ν_e/ν_0d＝1.000,Ｎ_e/Ｎ
_od＝1.500 ，φ_e/φ_R ＝1.360 ，φ_M/φ_e ＝0.899 実施例１２ｆ＝1.001 ，Ｆ／2.421 ，ＩＨ＝0.9688 ，物体距離＝
-16.1464 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.6459 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝0.9102 ｄ₂ ＝0.6979 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0964 ｒ₄ ＝12.8012 ｄ₄ ＝2.3323 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-1.6770 ｄ₅ ＝0.4541 ｒ₆ ＝2.1972 ｄ₆ ＝1.1042 ｎ₃ ＝1.58
913 ν₃ ＝61.18 ｒ₇ ＝-2.0452 ｄ₇ ＝1.8155 ｎ₄ ＝1.84
666 ν₄ ＝23.78 ｒ₈ ＝∞ 587.56 1.75000 -0.53096×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.74250 -0.50821×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.76750 -0.58406×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.70000×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.8948，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝0.9693 ，φ_R ＝0.68
6 ，φ_M ＝0.095, 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.67000 -0.49542×10^-1 0.00000 0.00000 656.28 1.66330 -0.46569×10^-1 0.00000 0.00000 486.13 1.68563 -0.56477×10^-1 0.00000 0.00000 ν 30.00000 0.50000×10 0.00000 0.00000 ｄ_M ＝0.6459，ｒ_a ＝∞ ，ｒ_b ＝0.9102 ，φ_R ＝0.69
8 ，φ_M ＝0.064,φ_S ＝-0.736，φ_e ＝-0.672，ν_e ＝
57.263 ，ν_e/ν_0d＝1.909 屈折率分布型レンズ２（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.58913 -0.64805×10^-1 -0.56170×10^-4 -0.64285 ×10^-4 656.28 1.58618 -0.64481×10^-1 -0.55889×10^-4 -0.63963 ×10^-4 486.13 1.59600 -0.65561×10^-1 -0.56825×10^-4 -0.65035 ×10^-4 ν 60.00000 0.60000×10² 0.60000×10² 0.60000 ×10² ｄ_M ＝2.3323，ｒ_a ＝12.8012 ，ｒ_b ＝-1.677，φ_R ＝
0.698 ，φ_M ＝0.302,φ_S ＝0.397 ，φ_e ＝0.700 ，ν
_e ＝60.000，Ｎ_e ＝1.892 ，ν_e/ν_0d＝1.000,Ｎ_e/Ｎ_od
＝1.191 ，φ_e/φ_R ＝1.002 ，φ_M/φ_e ＝0.432 実施例１３ｆ＝1.009 ，Ｆ／2.463 ，ＩＨ＝1.0066 ，物体距離＝
-16.7771 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.8948 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝0.9693 ｄ₂ ＝0.7280 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.0739 ｒ₄ ＝11.1017 ｄ₄ ＝2.3934 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-1.6987 ｄ₅ ＝0.5694 ｒ₆ ＝2.1751 ｄ₆ ＝1.1327 ｎ₃ ＝1.58
913 ν₃ ＝61.18 ｒ₇ ＝-1.9573 ｄ₇ ＝1.6244 ｎ₄ ＝1.84
666 ν₄ ＝23.78 ｒ₈ ＝∞ 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ φ_S ＝-0.774，φ_e ＝-0.679，ν_e ＝55.555 ，ν_e/ν_0d＝1.852 屈折率分布型レンズ２（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.58913 -0.64647×10^-1 0.11784×10^-2 0.00000 656.28 1.58618 -0.64162×10^-1 0.11607×10^-2 0.00000 486.13 1.59600 -0.65778×10^-1 0.12196×10^-2 0.00000 ν 60.00000 0.40000×10² 0.20000×10² 0.00000 ｄ_M ＝2.3934，ｒ_a ＝11.1017 ，ｒ_b ＝-1.6987 ，φ_R
＝0.686 ，φ_M ＝0.309,φ_S ＝0.400 ，φ_e ＝0.709 ，
ν_e ＝49.256，Ｎ_e＝1.896 ，ν_e/ν_0d＝0.821,Ｎ_e/Ｎ
_od＝1.193 ，φ_e/φ_R ＝1.034 ，φ_M/φ_e ＝0.436 実施例１４ｆ＝1.000 ，Ｆ／2.501 ，ＩＨ＝0.8886 ，物体距離＝
-14.8108 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3950 ｎ₁ （屈折
率分布型レンズ１）ｒ₂ ＝1.2976 ｄ₂ ＝0.4454 ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.3348 ｒ₄ ＝-6.0247 ｄ₄ ＝2.8325 ｎ₂ （屈折
率分布型レンズ２）ｒ₅ ＝-2.8686 ｄ₅ ＝1.6513 ｎ₃ （屈折
率分布型レンズ３）ｒ₆ ＝∞ 屈折率分布型レンズ１（波長）Ｎ₀ Ｎ₁ Ｎ₂ Ｎ₃ 587.56 1.60000 -0.24229×10^-1 0.12503×10^-2 -0.72126 ×10^-2 656.28 1.59640 -0.23329×10^-1 0.12378×10^-2 -0.69963 ×10^-2 486.13 1.60840 -0.26330×10^-1 0.12795×10^-2 -0.77175 ×10^-2 ν 50.00000 0.80737×10 0.30000×10² 0.10000 ×10² d_M =0.395 ,r_a =∞ ,r_b =1.2976 ,φ_R =0.848 ,φ_M =0.
019,φ_S =-0.462,φ_e =-0.443,ν_e =64.454 ,ν_e/ν_0d=
1.289 屈折率分布型レンズ２ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.80000 -0.20622 0.25537×10^-2 -0.76726 ×10^-3 656.28 1.79520 -0.20494 0.25317×10^-2 -0.75960 ×10^-3 486.13 1.81120 -0.20921 0.26052×10^-2 -0.78516 ×10^-3 ν 50.00000 0.48311×10² 0.34764×10² 0.30012 ×10² d_M =2.8325,r_a =-6.0247 ,r_b =-2.8686, φ_R =0.848 ,
φ_M =1.168,φ_S =0.146 ,φ_e =1.314 ,ν_e =48.493,N_e
=2.975 ,ν_e/ν_0d=0.970,N_e/N_od=1.653 ,φ_e/φ_R =1.55
0 ,φ_M/φ_e =0.889 屈折率分布型レンズ３ (波長) N₀ N₁ N₂ N₃ 587.56 1.60000 0.44309×10^-1 -0.86881×10^-2 0.28040 ×10^-3 656.28 1.59550 0.40018×10^-1 -0.79162×10^-2 0.22250 ×10^-3 486.13 1.61050 0.54323×10^-1 -0.10489×10^-1 0.41549 ×10^-3 ν 40.00000 0.30975×10 0.33767×10 0.14529 ×10 d_M =1.6513,r_a =-2.8686 ,r_b =∞ ,φ_R =0.848 ,φ_M
=-1.463, φ_S =-0.209,φ_e =-1.673,ν_e =3.501 ,N_e =
2.381 ,ν_e/ν_0d=0.088,N_e/N_od=1.488 ,φ_e/φ_R =-1.97
2,φ_M/φ_e =0.875 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ
₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ
₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズの屈折率、ν₁ ，ν₂ ，・・・
は各レンズのアッベ数である。又、ｒ_a ，ｒ_b は夫々各
屈折率分布型レンズの物体側および像側の面の曲率半径
を表わしている。

【００２１】実施例１乃至実施例４は、夫々図１〜図４
に示す構成で、前群発散系に凸の屈折率分布型レンズを
用いた例である。

【００２２】実施例５，６は、夫々図５，６に示す構成
で、後群収斂系に色消し接合レンズを用い、倍率の色収
差を良好に補正した例である。

【００２３】実施例７は、図７に示す通りで、前群発散
系が物体側から順に凸レンズと凹レンズとにて構成さ
れ、凹レンズが屈折率分布型レンズで、これにより倍率
の色収差を更に良好に補正した。

【００２４】実施例８，９は、夫々図８，９に示す構成
で、後群収斂系が物体側より順に屈折率分布型レンズと
凸レンズとより構成されている。この屈折率分布型レン
ズは、式（１）〜式（７）を満足すると共に、更に条件
（１５）を満足するようにしている。（１５）０．２≦｜φ_e/φ_R ｜≦３．６ただしφ_R は後群収斂系のパワーである。

【００２５】上記の条件（１５）は、後群のパワーをど
の程度屈折率分布型レンズに分担させたらよいかを示す
ものである。

【００２６】条件（１５）の下限を越えると前記の後群
中の凸レンズが受け持つパワーが大になり、均質レンズ
の曲率が強くなるため、このレンズで発生するコマ収
差、非点収差が大になり望ましくない。又条件（１５）
の上限を越えると、屈折率分布型レンズの受け持つパワ
ーが大になり、屈折率分布型レンズの媒質や両屈折面で
発生する球面収差、コマ収差、非点収差の発生量が大に
なり好ましくない。

【００２７】これら実施例の通りの構成の本発明のレン
ズ系において、前記条件（１５）の代りに下記条件（１
５’）を満足するようにすれば一層好ましい。（１５’）０．５≦｜φ_e/φ_R ｜≦１．５更にこれら実施例の後群中の屈折率分布型レンズで発生
する諸収差を一層小さくするためには、屈折率分布型レ
ンズ単体のパワー配分つまり媒質のパワーと面のパワー
との配分が次の条件（１６）を満足することが望まし
い。（１６）０．０１≦｜φ_M/φ_e ｜≦３．０この条件（１６）の下限を越えて媒質のパワーが小さく
なると、屈折率分布型レンズの空気接触面の曲率を強く
してレンズ全体のパワーを得るようにしなければなら
ず、空気接触面での球面収差、コマ収差、非点収差の発
生量が大なり、屈折率分布型レンズの屈折率分布による
媒質での収差補正効果や、屈折率分布型レンズの空気接
触面での屈折力が媒質の屈折率分布に伴って漸次変化す
ることによって得られる収差補正効果や、後群中の他の
均質レンズの収差補正効果では、全系の収差を良好に補
正することが出来ない。又条件（１６）の上限を越えて
媒質のパワーが大になると、媒質での諸収差発生量が大
になり、同様の理由から好ましくない。

【００２８】次に本発明における各収差の補正について
述べる。

【００２９】球面収差は、前群発散系の凹面でプラス側
に発生し、後群収斂系の屈折率分布型レンズの像側の凸
面でマイナス側に発生させてトータルで極めて小さい値
になるように補正している。この場合、後群中の屈折率
分布型レンズの像側の凸面でのマイナス側の球面収差の
発生量が前群発散系での発生量とほぼ等しくなるように
する。つまり後群の屈折率分布型レンズの像側の凸面の
屈折力が周辺に行くにしたがって徐々に弱くなるように
上記屈折率分布型レンズの屈折率分布を定めている。

【００３０】又コマ収差は、前群発散系の凹面で内コマ
側に発生し、後群収斂系中の屈折率分布型レンズの物体
側の面と凸レンズの物体側の面で外コマ側に発生させて
補正している。後群の屈折率分布型レンズの媒質とその
像側の面でのコマ収差の発生量はほぼ等しく、符号が反
対であるので互いにキャンセルされる。

【００３１】更に非点収差は、前群発散系の発生量は比
較的小さくほとんど問題にはならない。又後群収斂系の
屈折率分布型レンズの物体側の面と媒質で発生する非点
収差を、その像側の面と凸レンズとで発生する非点収差
で補正している。その場合、屈折率分布型レンズの屈折
率分布を周辺に行くにしたがって屈折力が徐々に弱くな
るようにして補正を可能にしている。

【００３２】以上述べたように、後群収斂系を凸の屈折
率分布型レンズと凸レンズとで構成して諸収差を良好に
補正することが可能であるが、更に図１０，図１１に示
す実施例１０，１１のように、後群収斂系の構成枚数を
減らして屈折率分布型レンズ１枚にて構成しても十分良
好な性能を得ることが出来る。

【００３３】即ち、後群の屈折率分布型レンズの屈折率
分布定数Ｎ_1dを十分に小さくして光軸と周辺との屈折率
差を大きくすることによって、媒質の凸のパワーを増大
させ後群収斂系に必要なパワーを得ることが出来る。

【００３４】収差補正の様子は、後群収斂系が、屈折率
分布型レンズと凸レンズとで構成されている場合と同様
である。

【００３５】ここで、後群の屈折率分布型レンズの収差
補正を能力を見極めるために、屈折率分布型レンズの屈
折率を通常の光学ガラスに置き換えて考える。

【００３６】像面湾曲を補正するための条件としてペッ
ツバール和の次の式（１７）が知られている。（１７） Σφ/N＝０ただしＮは屈折率である。

【００３７】上記式（１７）のφ／Ｎに着目して屈折率
分布型レンズと通常のガラスの屈折率とが等価であると
し、レンズ系が薄肉系であると仮定すると、次の式（１
８）が成立つ。（１８） φ_e/Ｎ_e ＝（φ_S/Ｎ_0d）＋（φ_M/Ｎ_0d ² ）ここでＮ_eは両屈折率分布型レンズの屈折率分布をいず
れも通常の光学ガラスの屈折率に置き換えたものであ
る。

【００３８】φ_e ＝φ_S ＋φ_M と近似して式（１８）を
変形すると次の式（１９）のようになる。（１９）Ｎ_e ＝Ｎ_0d ²/｛（１−Ｎ_0d）φ_M/φ_e ＋Ｎ_0d｝更に変形して次の式（２０）を得る。（２０）Ｎ_e ＝Ｎ_0d ²/｛(1−Ｎ_0d)/(1＋φ_s/（−２×Ｎ_1d×ｄ_M)）＋Ｎ_0d｝式（２０）から、Ｎ_1d，ｄ_M を大にすれば等価屈折率Ｎ
_e が大になることがわかる。したがってＮ_1d，ｄ_M を大
きくするとペッツバール和を小さくすることが出来る。

【００３９】またＮ_e を通常の光学ガラスより大きく出
来るので、後群収斂系に必要なパワーを小さな曲率で得
ることが可能になり、屈折面での収差発生量が比較的小
さく、屈折率分布の非球面的な収差補正効果とあいまっ
て、レンズ枚数の削減と、レンズ系の全長を短くするた
めの効果がある。

【００４０】この場合、式（２１）を満足するようにＮ
_e ，Ｎ_0dを設定することが望ましい。（２１）Ｎ_e/Ｎ_0d≧１．１この条件（２１）を外れると、屈折率分布型レンズを用
いた効果がなく、諸収差を良好に補正できない。

【００４１】次に、後群収斂系で発生する倍率の色収差
を良好に補正したのが実施例１２〜１４である。

【００４２】実施例１２，１３は夫々図１２，１３に示
す構成で、後群収斂系の屈折率分布型レンズ以外の光学
要素を色消しに用いている。つまり、後群収斂系の構成
要素として比較的屈折率が高く分散の大きい凹レンズを
加えている。そして後群を屈折率分布型レンズと、凸レ
ンズと、凹レンズとで構成し、そのうちの凸レンズを比
較的屈折率が低く分散の小さいガラスの凸レンズと比較
的屈折率が高くて分散の大きいガラスの凹レンズとから
なる色消し接合レンズとすることが望ましい。又この凸
レンズと凹レンズを接合しなくともよい。

【００４３】又図２９のように後群収斂系を屈折率分布
型レンズＧに凹レンズＬ_n を接合した構成としても、倍
率の色収差を補正することが出来る。

【００４４】図１４は実施例１４を示す。この実施例
は、後群収斂系に式（１）〜（５），（７）、および次
の式（２２）に示される屈折率分布型レンズを加えて倍
率の色収差を補正している。（２２）Ｎ_1d＞０即ち、この実施例は、後群が少なくとも二つの光学素子
よりなり、そのうちの一つが式（１）〜（７）で表わさ
れる屈折率分布型レンズで、他の一つは式（１）〜
（５），（７），（２２）で示される屈折率分布型レン
ズである。

【００４５】この実施例においては、後群で用いた屈折
率分布型レンズの等価アッベ数ν^' _eが、式（２２）から
明らかなようにν_0dより小である。つまり後群収斂系に
凹の屈折力を有する等価アッベ数が比較的小さい屈折率
分布型レンズを用いるとν_0dが同じ値の通常の光学ガラ
スを用いた場合より倍率の色収差を良好に補正すること
が出来る。

【００４６】この場合式（２３）を満足することが望ま
しい。（２３） ν^' _e/ν_0d≦０．８この条件を外れると色収差が補正不足になり内視鏡対物
レンズとして好ましくない。

【００４７】

【発明の効果】本発明の内視鏡対物レンズは、少ないレ
ンズ枚数の安価な、全長の短い、かつ収差の良好に補正
されたレンズ系である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図

【図２】本発明の実施例２の断面図

【図３】本発明の実施例３の断面図

【図４】本発明の実施例４の断面図

【図５】本発明の実施例５の断面図

【図６】本発明の実施例６の断面図

【図７】本発明の実施例７の断面図

【図８】本発明の実施例８の断面図

【図９】本発明の実施例９の断面図

【図１０】本発明の実施例１０の断面図

【図１１】本発明の実施例１１の断面図

【図１２】本発明の実施例１２の断面図

【図１３】本発明の実施例１３の断面図

【図１４】本発明の実施例１４の断面図

【図１５】本発明の実施例１の収差曲線図

【図１６】本発明の実施例２の収差曲線図

【図１７】本発明の実施例３の収差曲線図

【図１８】本発明の実施例４の収差曲線図

【図１９】本発明の実施例５の収差曲線図

【図２０】本発明の実施例６の収差曲線図

【図２１】本発明の実施例７の収差曲線図

【図２２】本発明の実施例８の収差曲線図

【図２３】本発明の実施例９の収差曲線図

【図２４】本発明の実施例１０の収差曲線図

【図２５】本発明の実施例１１の収差曲線図

【図２６】本発明の実施例１２の収差曲線図

【図２７】本発明の実施例１３の収差曲線図

【図２８】本発明の実施例１４の収差曲線図

【図２９】本発明レンズ系の構成の他の例を示す断面図

【図３０】従来の内視鏡対物レンズの断面図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、負のパワーを有する前群
発散系と、明るさ絞りと、正のパワーを有する後群収斂
系とからなり、前記発散系の少なくとも１枚に、屈折率
分布を次の式（１）〜（５）で近似した時、次の式
（６），（７）で表わされる屈折率分布型レンズを用い
た内視鏡対物レンズ。（１）Ｎ_d(r)＝Ｎ_0d＋Ｎ_1dｒ² ＋Ｎ_2dｒ⁴ ＋Ｎ_3dｒ⁶ （２）Ｎ_F(r)＝Ｎ_0F＋Ｎ_1Fｒ² ＋Ｎ_2Fｒ⁴ ＋Ｎ_3Fｒ⁶ （３）Ｎ_C(r)＝Ｎ_0C＋Ｎ_1Cｒ² ＋Ｎ_2Cｒ⁴ ＋Ｎ_3Cｒ⁶ （４） ν_0d＝（１−Ｎ_0d）／（Ｎ_0F−Ｎ_0C）（５） ν_1d＝Ｎ_1d／（Ｎ_1F−Ｎ_1C）（６）Ｎ_1d＜０（７）０≦ν_0d≦ν_1d ただしＮ_d(r)，Ｎ_F(r)，Ｎ_C(r)は夫々光軸からの径方向
の距離をｒとした時のｄ線、Ｆ線，Ｃ線に関する屈折率
分布、Ｎ_0d，Ｎ_1d，Ｎ_2d，Ｎ_3dはｄ線に関する屈折率分
布係数、Ｎ_0F，Ｎ_1F，Ｎ_2F，Ｎ_3FはＦ線に関する屈折率
分布係数、Ｎ_0C，Ｎ_1C，Ｎ_2C，Ｎ_3CはＣ線に関する屈折
率分布係数、ν_0d，ν_1dはＮ_0d，Ｎ_0F，Ｎ_0C，Ｎ_1d，Ｎ
_1F，Ｎ_1Cを用いて式（４），（５）に表わされるアッベ
数である。