JPH05288986A - 内視鏡用観察光学系 - Google Patents

内視鏡用観察光学系

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JPH05288986A
JPH05288986A JP4116673A JP11667392A JPH05288986A JP H05288986 A JPH05288986 A JP H05288986A JP 4116673 A JP4116673 A JP 4116673A JP 11667392 A JP11667392 A JP 11667392A JP H05288986 A JPH05288986 A JP H05288986A
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JP
Japan
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optical system
lens
aspherical surface
objective optical
object side
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JP4116673A
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English (en)
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Akira Kikuchi
彰 菊地
Hiroshi Tsuyuki
浩 露木
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、液体中で観察時に歪曲収
差の良好に補正された像が得られる内視鏡対物光学系を
提供するものである。 【構成】 本発明の内視鏡光学系は下記の条件を満足
するように構成して上記目的を達成し得るようにした。 0.82≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1}]/I1 ≦1.18 0.9 ≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 ≦1.
1

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体環境下の物体を観察
するために用いられる、諸収差、特に歪曲収差が良好に
補正された内視鏡対物光学系に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の硬性内視鏡用対物光学系として特
開昭59−226315号公報に記載された光学系が知
られている。この光学系は、図41に示すようにレトロ
フォーカスタイプで、瞳位置Sをはさんで物体側に負の
屈折力を有するレンズL1 を又像側に正の屈折力を有す
るレンズ系L2 を配置したレンズ系である。
【0003】前記の従来の対物光学系を図42に示すよ
うにリレーレンズと組合わせた場合、対物光学系で結像
された空中像I1 は、リレーレンズR1 ,R2 ,R3
よって夫々I2 ,I3 ,I4 と伝達され、同時に明るさ
を決定する瞳の位置も伝達されて行く。そして、空中像
4 の後方に接眼レンズEを配置して上記の空中像を拡
大観察することができる。瞳位置は、対物光学系中で
は、図中のSに相当するが、リレー系中では、S1 ,S
2 ,S3 に相当し、多くの場合リレー系の外径と瞳S
1 ,S2 ,S3 の径は等しい。したがって、明るさは、
リレー系の外径によっておよそ決定され、対物光学系の
瞳位置Sに遮光効果を有する明るさ絞りを設ける必要は
ない。
【0004】また従来より内視鏡用対物光学系は射出瞳
がほぼ無限遠であるテレセントリック系であることが要
求されている。それはファイバースコープ、硬性鏡にお
いては、それぞれイメージガイド、リレー光学系におけ
る軸外光束の伝送効率を劣化させないようにするため
に、また単板カラー固体撮像素子を用いたビデオスコー
プでは、色シェーディング等の問題を回避するためのも
のである。
【0005】このようなテレセントリックな内視鏡対物
光学系は広角になるにつれて大きな負の歪曲収差が発生
する正射影レンズ(h=fsinθの関係を満足するレ
ンズ)であることが知られている。
【0006】歪曲収差は入射瞳への主光線の入射角θP
に依存し、また像高は入射角θPの関数である。ここで
歪曲収差をD(θP )、像高をI(θP )とすると、歪
曲収差D(θP )は次の式(a)にて定義される。 D(θP )=100{I(θP )/f・tanθP −1} (%) (a) ここでfは対物光学系の焦点距離である。
【0007】通常I(θP )はA(θP )をθP の関数
としてI(θP )=fA(θP )という形で表される。
よって上記の式(a)は、下記の式(b)のようにな
る。 D(θP )=100{A(θP )/tan θP −1} (%) (b) このように、歪曲収差と主光線の入射角との関係は像高
と主光線の入射角との関係を決める関数A(θP )のみ
で定まり、この関数は光学系の歪曲特性を表している。
【0008】一般に、この関数A(θP )は瞳の結像関
係のみに依存し、瞳の収差がない場合は、つまり対物光
学系の全像高にわたって瞳の正弦条件が満足されてい
て、かつ入射瞳と出射瞳とにおける瞳の球面収差がない
と仮定すると、A(θP )は全系の近軸瞳倍率のみをパ
ラメーターとして一意に定まり、下記の式(c)で与え
られる。 A(θP )=sin θP {1−(sin2θP )/βP-1/2 (c) ただしβP は近軸瞳位率である。
【0009】テレセントリック性を保つために、内視鏡
の対物光学系は近軸瞳倍率の絶対値を十分大きくする必
要がある。そのとき上記の式(c)は、次の式(d)の
ように近似される。 A(θP )≒ sinθP (d) よって、歪曲収差D(θP )は下記式(e)のようにな
る。 D(θP )≒100(cos θP −1) (e) この式(e)から明らかなようにθP が増加するに従っ
て負の歪曲収差が増大する。
【0010】このテレセントリックな内視鏡対物光学系
の負の歪曲収差を補正するために種々の発明がなされて
いる。例えば、特開平2−277015、特開平3−3
9915、特開平3−200911などである。これら
はいずれもレトロフォーカスタイプ対物光学系であっ
て、その前群または後群に非球面レンズを用い歪曲収差
を補正したものである。
【0011】また図43に示すような銀塩写真用カメラ
レンズでは、一般に次の式(f)が成立つ。 A(θP )= tanθP (f) 式(f)を式(b)に代入すると、歪曲収差D(θP
=0となり、上記式(f)を満足する光学系は、歪曲収
差が発生しないことが明らかである。
【0012】さらにレーザービームプリンターなどに使
用されている光学系として図44に示すような等距離射
影レンズ(以下fθレンズと呼ぶ)が知られており、こ
のレンズではA(θP )は下記の式(g)で示される。 A(θP )=θP (g) 通常レーザービームプリンターの走査光学系には、等角
速度で回転する多面鏡(ポリゴンミラー)と、明るさ絞
りが多面鏡面上に位置したfθレンズが用いられる。レ
ーザービームプリンター用のfθレンズは一般的にFナ
ンバーが大きく球面収差、コマ収差の補正はほとんど考
慮しなくともよい。また光源が単色光であるため色収差
の補正も不要である。そのため図44に示すような1枚
の凹レンズ、凸レンズからなる比較的簡単な構成で必要
な性能が得られることが多い。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】カメラレンズに用いら
れるような式(f)を満足するタイプの光学系は、θP
の値が大になるにつれてcos4θP の割合で像面の光量が
減少する。(一般にコサイン4乗則と呼ばれる。)その
ために広角の内視鏡対物光学系としては不適当である。
更に最も物体側のレンズが他のレンズに比べて大きくな
る為に、外径に大きな制約をともなう内視鏡対物光学系
には適していない。
【0014】これに対して従来の内視鏡は、負の歪曲収
差が大であるために、前記のコサイン4乗則と打消しあ
い、A(θP )= sinθP を満足する光学系の場合、θ
Pが増加しても中心から周辺まで均一な明るさになる。
【0015】したがって、正弦条件を満足する多くの内
視鏡対物光学系は、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
差が大きいため、この歪曲収差により中心に比べ周辺の
像が小さく歪んで見え、例えば工業用分野における物体
の検査や観察に用いたときは、形状測定や解析が正確に
行えず、また医療用分野においても同様の理由から誤診
につながる危険性がある。
【0016】ところで、これまで述べてきた光学系は全
て空気中、すなわち物体側媒質の屈折率N0 ≒1での使
用を前提にしている。前述の内視鏡対物レンズ、カメラ
レンズ、レーザービームプリンター光学系はいづれも主
として空気中で使用することを想定しての光学系であ
る。
【0017】しかしながら内視鏡の中でも、医療用硬性
内視鏡、特に泌尿器分野で用いられている膀胱鏡、尿管
鏡、また整形外科分野で用いられる関節鏡、産婦人科分
野における子宮鏡などは、観察部位を水(生理食塩水、
非電解質の水溶液等)で還流しつつ観察するのが一般的
である。すなわち、物体側媒質の屈折率:N0'≒1.3
33である。
【0018】特に整形外科分野では関節鏡を膝関節の低
侵襲手術用に広く用いているが、水中で歪曲収差が残存
している場合、半月板の形状、格子状血管の走行状態
や、図45の(A)に示すように、歪曲収差が補正され
ていれば処置に用いられるナイフの刃が上方を向いてい
ると容易にわかるが、図45の(B)のように負の歪曲
収差が残存しているとナイフの刃の向きが判別しづらく
なり、手術走査に支障をきすことになる。
【0019】内視鏡対物光学系のように、最も物体側の
面がほぼ平面であるレンズ系では、空気中での観察と水
中での観察とでは、歪曲収差の発生の様子が大きく異な
る。例えば最も物体側の面が平面である対物光学系は、
空気中の場合(N0 =1の場合)は、図46の(A)の
通りであり、又水中の場合(例えばN0'=1.333の
場合)は、図46の(C)のようになる。そして空気中
での歪曲収差が完全に補正されていて、格子状の空気中
での物体の像が図46の(B)に示すような光学系を考
えると、この光学系のA(θP )は式(f)で与えられ
る。図46の(A)において、光学系の第1面への任意
の入射角をθ0 、又第1面からの出射角をθ1 、第1面
の射出側の屈折率をN1 とすると、スネルの法則から次
の式(h)が成立つ。 sin θ0 =N1・ sinθ1 (h) また図46(C)に示す水中の場合次の式(i)が成立
つ。 1.333 sinθ0'=N1・ sinθ1 (i) ここでθ0'は物体側雰囲気が水の場合の第1面への入射
角であり、1.333は水の屈折率である。
【0020】上記の式(h)と式(i)とからθ0 は次
の式(j)にて表わされる。 θ0 = sin-1(1.333 sinθ0') (j) また水中での光学系の焦点距離は1.333fで表わさ
れるので前掲の式(a)は次の式に変形される。 D(θ0')=100{I(θ0')/(1.333f・tanθ0')−1} (%) よって歪曲収差は下記の式(k)で示される。 D(θ0')=100[tan {sin-1( 1.333sinθ0')/1.333tanθ0}−1] (k) 図47は、0≦θ0 ≦70°、すなわち0≦θ0'≦4
4.8°のときの水中における歪曲収差図、図48の
(A)は0≦θ0 ≦60°、すなわち0≦θ0'≦40.
5°のときの、図48の(B)は0≦θ0 ≦70°、す
なわち0≦θ0'≦44.8°における歪曲収差の模式図
を示す。これらの図から画角が大きくなるに従って非常
に大きな正の歪曲収差が発生することが解る。このよう
な歪曲収差が発生している光学系は物の形が歪んで観察
され、更に負の歪曲収差が発生している従来の内視鏡に
順応していた観察者に対しては、非常に大きな違和感を
与え望ましくない。
【0021】また特開昭59−226315の硬性内視
鏡対物レンズは、後群収斂系を構成する最も像側のレン
ズの物体側を向いた凹面で光線を大きく曲げて像面湾曲
を補正しているため、レンズが偏心したり、傾いた場
合、収差が大きく変動し像に大きな悪影響を与え望まし
くない。
【0022】また近年の傾向として、内視鏡が外科手術
に用いられる機会が増えてきている。外科手術に用いら
れる場合は経皮的に直接体内に挿入されるため、内視鏡
の消毒性が大きな問題となる。手術機器の消毒の方法で
代表的なものに、高温高圧の水蒸気中に機器を入れ滅菌
する方法が知られている。この場合、直接蒸気に触れる
部分が通常の光学ガラスで構成されている場合、光学ガ
ラスが水蒸気により腐食され、たちまち使用不可能にな
ってしまう。そこで腐食されない光学素材として直接蒸
気に接触する部分には人工サファイア(Al23
晶)からなるカバーガラスを使用することが知られてい
る。この構成では対物光学系の視野角を広角にした場
合、サファイアカバーガラスで光線がけられてしまう問
題があった。
【0023】本発明は以上の点に鑑み、水等の液体中で
観察する時に良好に歪曲収差が補正されている広角な内
視鏡対物光学系を提供するものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡対物光学
系は、任意の液体中にある対象物を観察する際に歪曲収
差が良好に補正された像を得ることを目的として、少な
くとも物体の観察開口が液体中に配置されるもので、下
記の条件(1),(2)を満足するものである。 (1) 0.82≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA1}]/I1 ≦1.18 (2) 0.9 ≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA0.5} ]/I0.5 ≦1.1 ただしNwは前記の液体の屈折率、fは対物光学系の焦
点距離、θA1は最大像高における空気中での視野角、θ
A0.5は最大像高の半分の像高における空気中での視野
角、I1 は最大像高、I0.5 は最大像高の半分の像高で
ある。
【0025】図34は、対物光学系での軸外主光線の屈
折の様子を示すもので、(A)は水中、(B)は空気中
のものである。この図からわかるように水中での観察時
に歪曲収差が発生しない光学系では、次の式(イ),
(ロ)が成立つ。 NW・sin θw=N1・sin θw’ (イ) I(θw)=Nwf・tanθw (ロ) ここでθwは水中において対物光学系に入射する任意の
軸外主光線が光軸となす角、θw' は対物光学系の第1
面で屈折した直後の軸外主光線が光軸となす角N1はレ
ンズの屈折率である。
【0026】式(イ)は、軸外主光線に関するスネルの
法則で、式(ロ)は水中での軸外主光線角(視野角)と
対物光学系の像高との関係を示す式である。
【0027】又空気中での観察の場合は、前記の式
(イ),(ロ)と同様に次の式(ハ),(ニ)が成立
つ。 NA・sin θA =N1・sin θA ' (ハ) I(θA )=f・ A(θA ) (ニ) ここで、θA は空気中において対物光学系に入射する任
意の軸外主光線が光軸となす角、θA'は対物光学系の第
1面で屈折した直後の軸外主光線が光軸となす角、NA
は空気の屈折率で、以下1と置き換える。
【0028】式(イ)と(ハ)は、物体側の媒質が異な
るだけであってθW' =θA'であるので、式(イ)と
(ハ)から次の式(ホ)が得られる。 θW=sin-1 {(1/Nw )sin θA } (ホ) 又式(ホ)を式(ロ)に代入すると次の式(ヘ)が得ら
れる。 I(θA )=NW・ f・tan[sin-1 {(1/Nw )sin θA }] (ヘ) すなわち、式(ニ)のA(θA )は下記の式(ト)で表
される。 A(θA )=NW・tan[sin-1 {(1/Nw )sin θA }] (ト) つまり式(ヘ)は、対物光学系の第1面が概略平面の場
合、水中観察時に歪曲収差がないときの空気中における
視野角と像高の関係(射影系)を表したものである。
【0029】図35は、式(ヘ)で表わされ空気中の歪
曲収差(A)と、水中の歪曲収差(B)を示すものであ
る。又図36中に曲線d,f,g,qで表わされるもの
は、光学系の空気中での視野角と像高との関係を示すグ
ラフである。この図で式(ト)で示される水中での歪曲
収差が完全に補正された光学系の特徴は、視野角θA
比較的狭い領域ではfθレンズと似た特性を示すが、視
野角θA が30°を越え大になると傾きが増し、視野角
θA が更に大になり60°を越えると傾きが小になると
いう傾向をもっている。
【0030】図36のグラフおよび従来例での説明中に
示した図から、水中で使用される内視鏡の射影が図36
の曲線qの上方に外れた場合つまり条件(1),(2)
の上限を越えると水中観察時に大きく正の歪曲収差が発
生し好ましくない。又曲線qの下方に外された場合つま
り両条件の下限を越えると水中観察時正の歪曲収差を補
正しきれず好ましくない。
【0031】更に、水中にて発生する歪曲収差を有する
像を違和感なく使用するためには、次の(1’),
(2’)に示す範囲で使用することが望ましい。 (1') 0.9 ≦NW・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA1} ]/I1 ≦1.1 (2') 0.95≦NW・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA0.5} ]/I0.5 ≦1.0 硬性内視鏡の対物光学系で、前記の条件(1),(2)
あるいは条件(1’),(2’)を満足するようにする
ためには、次のような構成にすることが望ましい。
【0032】図37に示すように、物体像を形成する対
物光学系Oと、対物光学系Oにより形成された像を複数
回伝送するリレー光学系R1,R2・・・を有する内視鏡
観察光学系で、対物光学系Oが物体側より順に、物体側
の面に周辺にいくにしたがって正の屈折力が強くなって
いく非球面ASP1を配置した1枚のメニスカス凹レン
ズL1 からなる前群発散系G1 と接合レンズを含み少な
くとも2つのレンズ成分からなる正の屈折力を有する後
群収斂系G2 で構成されるレトロフォーカスタイプのテ
レセントリック系で、入射瞳が対物光学系内にあり更に
次の条件(3),(4)を満足するものである。 (3) 1≦f2 /f≦10 (4) −0.1≦f1 /f≦−4 ただし、f1 は前群発散系G1 の焦点距離、f2 は後群
収斂系G2 の焦点距離である。
【0033】条件(3)は、後群収斂系G2 の正の屈折
力を規定したものである。f2 が条件(3)の下限を越
えて小さくなると、像高が一定である場合後群収斂系に
入射する軸外主光線の入射角が大になる。図38に示す
ように前群と後群との間に視野方向変換プリズムを設け
る場合、この間隔における軸外主光線の光軸に対する角
度が大きく、前群における光線高が高くなってレンズの
外径が大になり好ましくない。またf2 が条件(3)の
上限を越えて大になると像高が一定である場合後群収斂
系に入射する光線の角度が小になる。ここで全系の画角
を大きくしようとすると前群発散系の焦点距離を小にし
なければならず、収差補正や組立時の偏芯調整が困難に
なり好ましくない。
【0034】条件(4)は、前群発散系の負の屈折力を
規定するものである。f1 が条件(4)の下限を越えて
小になると像高が一定である場合、全系の画角を大にし
ようとすると前群発散系の焦点距離が小になり収差補正
や偏芯調整が困難になり好ましくない。条件(4)の上
限を越えて大になると、広角化のためには後群収斂系の
焦点距離を小さくしなければならず、像高が一定である
場合後群収斂系に入射する軸外主光線の入射角が大にな
る。図38に示すように前群と後群の間に視野方向変換
プリズムを設ける場合、この間隔における軸外主光線の
光軸に対する角度が大きくなり前群における光線高が高
くなりレンズ外径が大になるので好ましくない。
【0035】又、内視鏡観察光学系が図39に示すよう
な物体像を形成する対物光学系Oと、対物光学系Oによ
る像を複数回伝送するリレー光学系R1,R2,・・・と
を有していて、対物光学系Oが物体側から順に、凹レン
ズL1 と物体側の面が周辺にいくにしたがって正の屈折
力が強くなっていく非球面ASP1 の凹レンズL2から
なる前群発散系G1 と、少なくとも2つのレンズ成分か
らなり最も像側の凸面が周辺にいくにしたがって正の屈
折力が弱くなっていく非球面ASP2 を配置した後群収
斂系G2 とにて構成されたレトロフォーカスタイプのテ
レセントリック系で、対物光学系Oの入射瞳が対物光学
系内部にあり、更に次の条件(3),(4),(5),
(6)を満足するものである。 (3) 1≦f2 /f≦10 (4) −0.1≦f1 /f≦−4 (5) 0.2≦f12/f11≦1.2 (6) −0.5≦r2 /r1 ≦0.5 ただし、f11は前群発散系の物体側の凹レンズL1 の焦
点距離、f12は前群発散系の非球面を有する凹レンズL
2 の焦点距離、r1 ,r2 は夫々前群発散系の物体側の
凹レンズの物体側の面および像側の面の曲率半径であ
る。
【0036】これら条件のうち条件(3),(4)は、
図37に示す構成の対物光学系が満足する条件(3),
(4)と同じ条件で、対物光学系が図39に示す構成の
場合にもこれを満足することが好ましいことを表わして
いる。したがってこれら条件(3),(4)の意味につ
いても基本的には、既に述べたと同じである。
【0037】尚図37の最も物体側はカバーガラスで、
図38や図39の場合凹レンズがカバーガラスを兼ねて
いる。
【0038】次に条件中条件(5)は、前群発散系G1
を構成する2枚の凹レンズL1 ,L2 の焦点距離の比を
示すものである。条件(5)の下限を越えて小さくなる
と視野を広くする作用が凹レンズL2 に片寄るために、
最も物体側の凹レンズでの光線高が高くなり必然的にレ
ンズの外径が大になるので望ましくない。又条件(5)
の上限を越えると凹レンズL2 の非球面において各像高
の主光線高が接近するため、歪曲収差を良好に補正でき
なくなる。
【0039】条件(6)は、最も物体側の凹レンズの両
屈折面の曲率半径の比を示したものである。先に述べた
水中で歪曲収差がない条件は、最も物体側の屈折面が平
面であると仮定してのことである。しかし実際に使用す
る上では非点収差等の他の収差を補正するためにも最も
物体側の屈折面は、比較的曲率半径の大きな球面にする
ことが多いが、その場合も条件(1),(2)に大きな
影響を与えることはない。
【0040】条件(6)の上限を越えると、最も物体側
の屈折面の曲率と像側の面の曲率が接近し芯とりなどの
加工が行ないにくくなり好ましくない。また上限および
下限を越えると、いずれも比較的曲率半径の小さい面に
研磨する必要性が生じてコストが上昇するので好ましく
なく、さらに面r1 が曲率を有するとその曲面に沿った
窪みが出来、液体中での観察時にレンズの中心又は周辺
に気泡がまとわりつき、視野がけられる等観察に支障と
なる。
【0041】本発明において、最も物体側の凹レンズを
サファイア素材にすることによって滅菌時の高温高圧水
蒸気に対する耐久性が増し、さらに対物光学系と物体と
の光路中にカバーガラスを位置せしめる必要がなくな
る。そのため対物光学系の最も物体側の屈折面の光線高
が低くなり、それによりレンズの外径が小さくコンパク
トになり好ましい。さらにサファイアは通常の光学ガラ
スと比較して硬度が高く研磨が比較的困難である。した
がって条件(6)を満足することが一層に重要になる。
【0042】次に本発明で用いる非球面は、次の式
(7)で近似されるものである。
【0043】ここでx,yは光軸をx軸にとりその像の
方向を正とし、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た座標系の座標値である。
又rは2次曲面頂における曲率半径、pは円錐定数、
E,F,Gは夫々4次,6次,8次の非球面係数であ
る。
【0044】この図37、図38等に示す対物光学系の
前群発散系の物体側の面に用いられる周辺にいくにした
がって正の屈折力が強くなっていく非球面の場合、有効
光束が通過する範囲における非球面形状は、次の条件
(8),(9),(10)を満足するものである。 (8) Pf =1 (9) Ef・f3 >0 (10) |Ef・f3 |>|Ff・f5 | ここでPf ,Ef ,Ff はそれぞれ前群発散系に用いら
れる非球面の円錐定数、4次,6次の非球面係数であ
る。
【0045】条件(8)は、円錐定数を1に固定し上記
の非球面の式を用いて非球面を近似することを意味して
いる。条件(9),(10)は非球面が周辺に行くにし
たがって正の屈折力が強くなるものであることを示して
いる。
【0046】条件(9)および条件(10)において、
f ,Ff が同符号で条件の範囲を外れた場合、周辺部
の屈折力が強くなりすぎて水中における歪曲収差が補正
過剰になり好ましくない。また条件(9)および条件
(10)においてEf ,Ffが異符号で条件の範囲を外
れるとレンズ周辺部で非球面が変曲面を有する形状にな
り、加工が困難になるので好ましくない。
【0047】以上の条件(8),(9),(10)を満
足するか、あるいは次に示す条件(11)を満足するか
のいずれかであることが好ましい。 (11) 0.005≦|Δf /f|≦0.03 ここで、Δf は最大像高の軸外主光線が前群非球面と交
わる点における非球面量である。ただしこの非球面量
は、非球面の式で決まるx座標の値とrを曲率半径とす
る球面レンズを想定した時のx座標値との差である。
【0048】条件(11)の上限を外れると歪曲収差の
補正が過剰になり、条件(11)の下限より外れると歪
曲収差が補正不足になり好ましくない。
【0049】図39に示す対物光学系の後群収斂光学系
の最も像側の凸面に用いられる非球面が、周辺にいくに
したがって正の屈折力が弱くなっていく非球面の場合に
は、この非球面の形状が有効光束が通過する範囲内で以
下の条件(12)を満足するものであることが望まし
い。 (12) −2≦Pr ≦0.1 ここでPr は、後群収斂系に用いられる非球面のその形
状を表わす式における円錐定数である。
【0050】条件(12)は、後群収斂系で用いられる
非球面が双曲面、放物面もしくは放物面に近い楕円形状
で近似できることを意味している。条件(12)を満足
する非球面は、その周辺部の屈折力が徐々に弱くなる形
状である。この条件(12)の下限を越えると水中にお
ける歪曲収差が補正過剰になり好ましくなく、上限を越
えると歪曲収差が補正不足になり好ましくない。
【0051】また上記非球面は次の条件(13)を満足
するようにすることが望ましい。 (13) 0.003≦|Δr /f|≦0.03 ここでΔr は最大像高の軸外主光線が後群収斂系中の非
球面と交わる点における非球面量で、前記の非球面の式
で決まるx座標値と上記式のrの値を曲率半径とした球
面のx座標値との差である。
【0052】上記条件(13)を外れると歪曲収差が補
正過剰あるいは補正不足になり好ましくない。
【0053】更に上記非球面が次の条件(14)を満足
することが望ましい。 (14) |Er・f3 |≦0.1 かつ |Fr・f5 |≦0.1 ただしEr、Frは夫々後群収斂系に用いられた非球面の
4次、6次の係数である。
【0054】この条件(14)を外れると非球面が変曲
点を有する形状になり加工上好ましくない。
【0055】また図39に示す対物光学系の場合、次の
条件(15)を満足することが望ましい。 (15) 0.5≦Δr /Δf ≦2 この条件(15)は、前群発散系に用いられる非球面の
非球面量Δf と後群収斂系に用いられる非球面の非球面
量Δr との比を規定したもので、これによって前群と後
群の非球面による歪曲収差の補正の割合いを定めたもの
である。条件(15)の上限を越えると後群中の非球面
での歪曲収差を補正する作用が大きくなり、この非球面
の非球面量が大になり又変曲点を持つ形状になり加工が
困難になる。条件(15)の下限を越えると前群中の非
球面での歪曲収差補正作用が大になり、又非球面量が大
になる等同様の問題が生ずる。また条件(15)の上限
又は下限を越えるといずれも他の収差特に非点収差に対
し悪影響を及ぼすので好ましくない。それは、前群中の
非球面で発生する非点収差と後群中の非球面で発生する
非点収差とでは符号が異なりかつ非球面量が同じであれ
ば非点収差の発生量の絶対値はほぼ等しい。したがって
どちらか一方の非球面量が大になりすぎると大きな非点
収差が発生するので、歪曲収差と非点収差をバランスを
とりながら補正を行なうことが困難になる。
【0056】更に図39に示すような、内視鏡光学系で
用いる対物光学系の場合、後群収斂系は、図40に示す
ような構成にすることが望ましい。つまり、この図に示
すように、後群収斂系を物体側から順に凸レンズL3
次に凸レンズL4 と凹レンズL5 と像側の面が非球面で
ある凸レンズL6 とを接合した3枚接合レンズとで構成
することである。リレー光学系を用いた硬性内視鏡にお
いては、リレー光学系で発生する大きな負の像面湾曲を
対物光学系で補正する必要がある。図40の対物光学系
は、前群発散系で用いている2枚の凹レンズが、前記の
負の像面湾曲を補正するためのもので、この2枚の凹レ
ンズにより、ペッツバール和を補正している。そのため
に従来の内視鏡対物光学系のように後群収斂系に強い凹
面を設ける必要はない。このように後群収斂系中に強い
凹面を用いなければ、組立て時に偏芯や傾きが発生して
も像への影響は小さい。さらに3枚接合レンズにするこ
とによってレンズの厚さが増加し、傾きが発生しにくい
構造である。
【0057】
【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1 f=1.000 ,Fナンバー=6.961 ,像高=1.0823 ,物体距離=-10.8225 r1 =∞ d1 =0.2706 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.8433 d2 =0.4221 r3 =3.2577(非球面) d3 =0.2165 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.7333 d4 =0.3383 r5 =∞ d5 =1.6380 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.6615 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.6906 d7 =1.4223 r8 =4.5493 d8 =1.4801 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.9294 d9 =0.9629 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.3293 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.0675 (非球面)d11=9.3723 r12=11.4502 d12=14.5455 n8 =1.63980 ν8 =34.48 r13=4.6764 d13=14.4589 n9 =1.56883 ν9 =56.34 r14=−12.7132 d14=2.2727 r15=12.7132 d15=14.4589 n10=1.56883 ν10=56.34 r16=-4.6764 d16=14.5455 n11=1.63980 ν11=34.48 r17=-11.4502 d17=10.5952 r18=11.4502 d18=14.5455 n12=1.63980 ν12=34.48 r19=4.6764 d19=14.4589 n13=1.56883 ν13=56.34 r20=-12.7132 d20=2.2727 r21=12.7132 d21=14.4589 n14=1.56883 ν14=56.34 r22=-4.6764 d22=14.5455 n15=1.63980 ν15=34.48 r23=-11.4502 d23=10.5952 r24=11.4502 d24=14.5455 n16=1.63980 ν16=34.48 r25=4.6764 d25=14.4589 n17=1.56883 ν17=56.34 r26=-12.7132 d26=2.2727 r27=12.7132 d27=14.4589 n18=1.56883 ν18=56.34 r28=-4.6764 d28=14.5455 n19=1.63980 ν19=34.48 r29=-11.4502 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.23382 ,F=-0.91809
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.5152 ,E=0.67273 ×10-2 ,F
=0.13870 ×10-2 G=-0.35319×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.010 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.00
9 f2 /f=3.324 ,f1 /f=-0.710 ,f12/f11
0.522 Pr =-0.51520 ,Er・f3 =0.00673 ,Fr・f5 =0.
00139 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.23382 ,Ff・f5 =-0.0
9181 Δr /f=0.01477 ,Δf /f=0.01452 ,Δr /Δf
=1.01698 RH1 /I1 =0.881 実施例2 f=1.000 ,Fナンバー=7.032 ,像高=1.0571 ,物体距離=-10.5708 r1 =∞ d1 =0.2643 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.1832 d2 =0.4123 r3 =3.0632(非球面) d3 =0.2114 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6417 d4 =0.3301 r5 =∞ d5 =1.5997 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.5764 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.6424 d7 =1.3868 r8 =4.0577 d8 =1.4449 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.8105 d9 =0.9521 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=11.3280 d10=1.3124 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.8026 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.24601 ,F=-0.10328
,G=0 (第11面)P=-0.4753 ,E=0.63765 ×10-2 ,F
=-0.28208×10-3 G=0.23367 ×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.040 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
0 f2 /f=3.242 ,f1 /f=-0.682 ,f12/f11
0.379 Pr =-0.47530 ,Er・f3 =0.00638 ,Fr・f5 =−
0.00028 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.24601 ,Ff・f5 =-0.1
0328 Δr /f=0.01225 ,Δf /f=0.01494 ,Δr /Δf
=0.82053 RH1 /I1 =0.915 実施例3 f=1.000 ,Fナンバー=6.982 ,像高=1.0341 ,物体距離=-10.3413 r1 =∞ d1 =0.2585 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.8791 d2 =0.4033 r3 =3.1610(非球面) d3 =0.2068 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6553 d4 =0.3213 r5 =∞ d5 =1.5612 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.5025 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5809 d7 =1.4198 r8 =4.5117 d8 =1.3243 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.3261 d9 =0.8355 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.2068 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.7005 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.24403 ,F=-0.10295
,G=0 (第11面)P=-0.1977 ,E=0.25649 ×10-2 ,F
=-0.18360×10-2 G=-0.58170×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1}
]/I1 =1.063 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
0 f2 /f=3.229 ,f1 /f=-0.653 ,f12/f11
0.447 Pr =-0.19770 ,Er・f3 =0.00256 ,Fr・f5 =0.
00184 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.24403 ,Ff・f5 =-0.1
0295 Δr /f=0.00794 ,Δf /f=0.01179 ,Δr /Δf
=0.67331 RH1 /I1 =0.880 実施例4 f=1.000 ,Fナンバー=7.191 ,像高=1.0194 ,物体距離=-10.1937 r1 =∞ d1 =0.2548 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.8887 d2 =0.3975 r3 =3.1113(非球面) d3 =0.2039 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6227 d4 =0.3162 r5 =∞ d5 =1.5387 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.4527 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5603 d7 =1.4003 r8 =4.4048 d8 =1.3049 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.2783 d9 =0.9161 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.2700 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.7531 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.25069 ,F=-0.12191
,G=0 (第11面)P=-0.1864 ,E=0.21158 ×10-2 ,F
=0.12969 ×10-2 G=-0.40633×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.086 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
3 f2 /f=3.235 ,f1 /f=-0.626 ,f12/f11
0.418 Pr =-0.18640 ,Er・f3 =0.00212 ,Fr・f5 =0.
00130 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.25069 ,Ff・f5 =-0.1
2191 Δr /f=0.00641 ,Δf /f=0.01083 ,Δr /Δf
=0.59151 RH1 /I1 =0.880 実施例5 f=1.000 ,Fナンバー=6.972 ,像高=0.9940 ,物体距離=-9.9403 r1 =∞ d1 =0.2485 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.9132 d2 =0.3877 r3 =3.0543(非球面) d3 =0.1988 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.5842 d4 =0.3061 r5 =∞ d5 =1.4979 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.3695 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.4352 d7 =1.4418 r8 =4.0715 d8 =1.3342 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.0505 d9 =1.0438 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.3683 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.8761 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.24395 ,F=-0.13368
,G=0 (第11面)P=0.0109 ,E=0.89242 ×10-3 ,F=
0.10708 ×10-2 G=-0.35392×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.122 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.03
0 f2 /f=3.211 ,f1 /f=-0.598 ,f12/f11
0.383 Pr =0.01090 ,Er・f3 =0.00089 ,Fr・f5 =0.
00107 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.24395 ,Ff・f5 =-0.1
3368 Δr /f=0.00371 ,Δf /f=0.00897 ,Δr /Δf
=0.41384 RH1 /I1 =0.880 実施例6 f=1.000 ,Fナンバー=7.046 ,像高=1.2837 ,物体距離=-12.8370 r1 =∞ d1 =0.3209 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.3846 d2 =0.5006 r3 =2.3736(非球面) d3 =0.2567 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8650 d4 =0.3969 r5 =∞ d5 =1.9447 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.3411 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.4553 d7 =0.9922 r8 =5.0053 d8 =2.0117 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-4.7892 d9 =1.1192 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.5694 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.7932 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.16721 ,F=0.11591
×10-2 ,G=0 (第11面)P=-0.3708 ,E=0.47311 ×10-2 ,F
=0.16145 ×10-2 G=-0.27338×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.021 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
1 f2 /f=3.681 ,f1 /f=-0.764 ,f12/f11
1.041 Pr =-0.37080 ,Er・f3 =0.00473 ,Fr・f5 =0.
00161 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.16721 ,Ff・f5 =0.00
116 Δr /f=0.02248 ,Δf /f=0.02675 ,Δr /Δf
=0.84035 RH1 /I1 =0.924 実施例7 f=1.000 ,Fナンバー=6.882 ,像高=1.2579 ,物体距離=-12.5788 r1 =∞ d1 =0.3145 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.3292 d2 =0.4906 r3 =2.4656(非球面) d3 =0.2516 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8623 d4 =0.3883 r5 =∞ d5 =1.9049 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.2544 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.3930 d7 =1.1394 r8 =4.9754 d8 =1.9720 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-4.6296 d9 =1.1140 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.5528 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.8590 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.17434 ,F=-0.11384
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.3517 ,E=0.45110 ×10-2 ,F
=0.15651 ×10-2 G=-0.27550×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.042 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 0.5 =1.01
5 f2 /f=3.702 ,f1 /f=-0.736 ,f12/f11
1.049 Pr =-0.35170 ,Er・f3 =0.00451 ,Fr・f5 =0.
00157 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.17434 ,Ff・f5 =-0.0
1138 Δr /f=0.01961 ,Δf /f=0.02280 ,Δr /Δf
=0.86026 RH1 /I1 =0.908 実施例8 f=1.000 ,F/-6.419 ,像高=1.2315 ,物体距離=-12.3153 r1 =∞ d1 =0.3079 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.2767 d2 =0.4803 r3 =2.5821(非球面) d3 =0.2463 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8572 d4 =0.3796 r5 =∞ d5 =1.8645 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.1658 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.3283 d7 =1.3009 r8 =4.9327 d8 =1.9317 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-4.4815 d9 =1.1140 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.5405 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.9443 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.18150 ,F=-0.26834
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.3237 ,E=0.43451 ×10-2 ,F
=0.14583 ×10-2 G=-0.26273×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.064 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
9 f2 /f=3.726 ,f1 /f=-0.706 ,f12/f11
1.050 Pr =-0.32370 ,Er・f3 =0.00435 ,Fr・f5 =0.
00146 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.18150 ,Ff・f5 =-0.0
2683 Δr /f=0.01694 ,Δf /f=0.01939 ,Δr /Δf
=0.87368 RH1 /I1 =0.891 実施例9 f=1.000 ,Fナンバー=6.892 ,像高=1.2048 ,物体距離=-12.0482 r1 =∞ d1 =0.3012 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.2610 d2 =0.4699 r3 =2.9569(非球面) d3 =0.2410 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8227 d4 =0.3765 r5 =∞ d5 =1.8272 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.0723 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.1683 d7 =1.5747 r8 =4.8056 d8 =1.7863 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-3.8637 d9 =1.1775 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=26.5208 d10=1.5625 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.4008 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.18429 ,F=-0.35216
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.2740 ,E=0.37727 ×10-2 ,F
=0.11271 ×10-2 G=-0.22503×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.088Nw
・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.026 f2 /f=3.853 ,f1 /f=-0.654 ,f12/f11
0.931 Pr =-0.27400 ,Er・f3 =0.00377 ,Fr・f5 =0.
00113 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.18429 ,Ff・f5 =-0.0
3522 Δr /f=0.01446 ,Δf /f=0.01556 ,Δr /Δf
=0.92938 RH1 /I1 =0.872 実施例10 f=1.000 ,Fナンバー=6.957 ,像高=1.1655 ,物体距離=-11.6550 r1 =∞ d1 =0.2914 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.2952 d2 =0.4546 r3 =3.0903(非球面) d3 =0.2331 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8108 d4 =0.3639 r5 =∞ d5 =1.7675 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.9395 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.0726 d7 =1.4999 r8 =4.5400 d8 =1.7282 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-3.7309 d9 =1.1408 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=30.8611 d10=1.5032 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.4508 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.19965 ,F=-0.10989
,G=0 (第11面)P=-0.2539 ,E=0.40453 ×10-2 ,F
=0.57476 ×10-3 G=-0.63055×10-4w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.124 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
7 f2 /f=3.683 ,f1 /f=-0.652 ,f12/f11
0.870 Pr =-0.25390 ,Er・f3 =0.00405 ,Fr・f5 =0.
00057 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.19965 ,Ff・f5 =-0.1
0989 Δr /f=0.01208 ,Δf /f=0.01369 ,Δr /Δf
=0.88266 RH1 /I1 =0.881 実施例11 f=1.000 ,Fナンバー=6.839 ,像高=1.0173 ,物体距離=-10.1726 r1 =∞ d1 =0.2543 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.9678 d2 =0.3967 r3 =3.1031(非球面) d3 =0.2035 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6328 d4 =0.3161 r5 =∞ d5 =1.5361 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.4451 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5356 d7 =1.3888 r8 =4.3532 d8 =1.3020 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.3000 d9 =0.8992 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.2544 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.7375 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.25518 ,F=-0.11884
,G=0 (第11面)P=-0.2343 ,E=0.32156 ×10-2 ,F
=0.12975 ×10-2 G=-0.43564×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.062 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
8 f2 /f=3.198 ,f1 /f=-0.648 ,f12/f11
0.396 Pr =-0.23430 ,Er・f3 =0.00322 ,Fr・f5 =0.
00130 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.25518 ,Ff・f5 =-0.1
1884 Δr /f=0.00766 ,Δf /f=0.01135 ,Δr /Δf
=0.67515 RH1 /I1 =0.880 実施例12 f=1.000 ,Fナンバー=6.966 ,像高=1.0352 ,物体距離=-10.3520 r1 =∞ d1 =0.2588 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.1401 d2 =0.4037 r3 =2.5543(非球面) d3 =0.2070 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.5708 d4 =0.3106 r5 =∞ d5 =1.3763 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.6971 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5717 d7 =2.0270 r8 =4.0195 d8 =1.4966 n5 =1.56873 ν5 =63.16 r9 =-2.7906 d9 =1.1387 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=∞ d10=0.7593 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-5.6376 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.19607 ,F=-0.12207
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.8118 ,E=0.85868 ×10-2 ,F
=-0.28924×10-3 G=0.62463 ×10-4w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.064 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
8 f2 /f=3.154 ,f1 /f=-0.632 ,f12/f11
0.352 Pr =-0.81180 ,Er・f3 =0.00859 ,Fr・f5 =-
0.00029 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.19607 ,Ff・f5 =-0.0
1221 Δr /f=0.01108 ,Δf /f=0.00874 ,Δr /Δf
=1.26775 RH1 /I1 =0.882 実施例13 f=1.000 ,Fナンバー=6.123 ,像高=1.0707 ,物体距離=-10.7064 r1 =∞ d1 =0.2677 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.1738 d2 =0.4176 r3 =3.2983(非球面) d3 =0.2141 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6084 d4 =0.3284 r5 =∞ d5 =1.6123 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.6304 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r8 =4.3220 d8 =1.4947 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.3605 d9 =1.2848 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=∞ d10=1.3457 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.8908 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.20224 ,F=-0.12648
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.9672 ,E=0.30557 ×10-2 ,F
=0.46831 ×10-3 G=-0.70924×10-4w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.066 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
3 f2 /f=3.383 ,f1 /f=-0.636 ,f12/f11
0.348 Pr =-0.96720 ,Er・f3 =0.00306 ,Fr・f5 =0.
00047 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.20224 ,Ff・f5 =-0.0
1265 Δr /f=0.00992 ,Δf /f=0.01284 ,Δr /Δf
=0.77259 RH1 /I1 =0.913 実施例14 f=1.000 ,Fナンバー=6.117 ,像高=1.0515 ,物体距離=-10.5152 r1 =∞ d1 =0.2629 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.1051 d2 =0.4101 r3 =2.6052(非球面) d3 =0.2103 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.5636 d4 =0.3155 r5 =∞ d5 =1.3957 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.7532 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.7032 d7 =2.0574 r8 =3.9320 d8 =1.5110 n5 =1.56873 ν5 =63.16 r9 =-2.9100 d9 =1.1567 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=31.5457 d10=0.7755 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-5.3754 (非球面)d11=8.8328 r12=10.1630 d12=24.5426 n8 =1.58913 ν8 =61.18 r13=-5.4322 d13=1.2198 n9 =1.72342 ν9 =37.95 r14=-10.8107 d14=2.1030 r15=10.8107 d15=1.2198 n10=1.72342 ν10=37.95 r16=5.4322 d16=24.5426 n11=1.58913 ν11=61.18 r17=-10.1630 d17=9.4637 r18=10.1630 d18=24.5426 n12=1.58913 ν12=61.18 r19=-5.4322 d19=1.2198 n13=1.72342 ν13=37.95 r20=-10.8107 d20=2.1030 r21=10.8107 d21=1.2198 n14=1.72342 ν14=37.95 r22=5.4322 d22=24.5426 n15=1.58913 ν15=61.18 r23=-10.1630 d23=9.4637 r24=10.1630 d24=24.5426 n16=1.58913 ν16=61.18 r25=-5.4322 d25=1.2198 n17=1.72342 ν17=37.95 r26=-10.8107 d26=2.1030 r27=10.8107 d27=1.2198 n18=1.72342 ν18=37.95 r28=5.4322 d28=24.5426 n19=1.58913 ν19=61.18 r29=-10.1630 d29=9.4637 r30=10.1630 d30=24.5426 n20=1.58913 ν20=61.18 r31=-5.4322 d31=1.2198 n21=1.72342 ν21=37.95 r32=-10.8107 d32=2.1030 r33=10.8107 d33=1.2198 n22=1.72342 ν22=37.95 r34=5.4322 d34=24.5426 n23=1.58913 ν23=61.18 r35=-10.1630 d35=9.4637 r36=10.1630 d36=24.5426 n24=1.58913 ν24=61.18 r37=-5.4322 d37=1.2198 n25=1.72342 ν25=37.95 r38=-10.8107 d38=2.1030 r39=10.8107 d39=1.2198 n26=1.72342 ν26=37.95 r40=5.4322 d40=24.5426 n27=1.58913 ν27=61.18 r41=-10.1630 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.19711 ,F=0.21332
×10-2 ,G=0 (第11面)P=-1.6493 ,E=0.80385 ×10-2 ,F
=-0.43085×10-3 G=0.75286 ×10-4w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.063 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
2 f2 /f=3.252 ,f1 /f=-0.616 ,f12/f11
0.350 Pr =-1.64930 ,Er・f3 =0.00804 ,Fr・f5 =-
0.00043 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.19711 ,Ff・f5 =0.00
213 Δr /f=0.01205 ,Δf /f=0.00916 ,Δr /Δf
=1.31532 RH1 /I1 =0.880 実施例15 f=1.000 ,Fナンバー=6.969 ,像高=0.9712 ,物体距離=-10.6724 r1 =∞ d1 =0.2668 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.0538 d2 =0.4162 r3 =3.2136(非球面) d3 =0.2135 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.7646 d4 =0.3349 r5 =∞ d5 =1.6200 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.6059 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5270 d7 =1.3099 r8 =3.6394 d8 =1.4301 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.6704 d9 =0.8834 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=∞ d10=1.2378 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.2449 (非球面)d11=5.4749 r12=12.1398 d12=25.6137 n8 =1.62004 ν8 =36.25 r13=∞ d13=1.8036 r14=-16.4952 d14=2.8282 n9 =1.65160 ν9 =58.67 r15=-3.7268 d15=1.4408 n10=1.80610 ν10=40.95 r16=-8.3244 d16=2.9989 r17=∞ d17=25.6137 n11=1.62004 ν11=36.25 r18=-12.1398 d18=4.2689 r19=12.1398 d19=25.6137 n12=1.62004 ν12=36.25 r20=∞ d20=1.8036 r21=16.4952 d21=2.8282 n13=1.65160 ν13=58.67 r22=-3.7268 d22=1.4408 n14=1.80610 ν14=40.95 r23=-8.3244 d23=2.9989 r24=∞ d24=25.6137 n15=1.62004 ν15=36.25 r25=-12.1398 d25=4.2689 r26=12.1398 d26=25.6137 n16=1.62004 ν16=36.25 r27=∞ d27=1.8036 r28=16.4952 d28=2.8282 n17=1.65160 ν17=58.67 r29=-3.7268 d29=1.4408 n18=1.80610 ν18=40.95 r30=-8.3244 d30=2.9989 r31=∞ d31=25.6137 n19=1.62004 ν19=36.25 r32=-12.1398 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.13167 ,F=-0.32093
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-1.0302 ,E=0.11359 ×10-1 ,F
=-0.24794×10-2 G=0.56402 ×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.064 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
4 f2 /f=3.014 ,f1 /f=-0.776 ,f12/f11
0.497 Pr =-1.03020 ,Er・f3 =0.01136 ,Fr・f5 =-
0.00248 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.13167 ,Ff・f5 =-0.0
3209 Δr /f=0.01146 ,Δf /f=0.00761 ,Δr /Δf
=1.50605 RH1 /I1 =0.949 実施例16 f=1.000 ,Fナンバー=-6.957 ,像高=1.0202 ,物体距離=-11.2107 r1 =∞ d1 =0.2803 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.0816 d2 =0.4373 r3 =3.3761(非球面) d3 =0.2242 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.7676 d4 =0.3525 r5 =∞ d5 =1.7018 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.7877 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.6453 d7 =1.3850 r8 =3.9137 d8 =1.5248 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.9057 d9 =0.9492 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=∞ d10=1.3161 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.3545 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.11562 ,F=-0.22734
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-1.1846 ,E=0.11470 ×10-1 ,F
=-0.19759×10-2 G=0.43484 ×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.065 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
4 f2 /f=3.190 ,f1 /f=-0.770 ,f12/f11
0.486 Pr =-1.18460 ,Er・f3 =0.01147 ,Fr・f5 =-
0.00198 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.11562 ,Ff・f5 =-0.0
2273 Δr /f=0.01432 ,Δf /f=0.00837 ,Δr /Δf
=1.71095 RH1 /I1 =0.968 実施例17 f=1.000 ,Fナンバー=7.121 ,像高=1.2315 ,物体距離=-12.3153 r1 =∞ d1 =0.3079 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.2890 d2 =0.4803 r3 =2.8820(非球面) d3 =0.2463 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8189 d4 =0.3853 r5 =∞ d5 =1.8680 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.1624 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.2267 d7 =1.6246 r8 =4.9893 d8 =1.8261 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-3.9785 d9 =1.1977 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=22.2049 d10=1.5955 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.3091 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.17648 ,F=-0.26174
×-1 ,G=0 (第11面)P=-0.2863 ,E=0.37904 ×10-2 ,F
=0.15203 ×10-2 G=-0.31287×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.064 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
0 f2 /f=3.966 ,f1 /f=-0.662 ,f12/f11
0.917 Pr =-0.28630 ,Er・f3 =0.00379 ,Fr・f5 =0.
00152 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.17648 ,Ff・f5 =-0.0
2617 Δr /f=0.01716 ,Δf /f=0.01632 ,Δr /Δf
=1.05156 RH1 /I1 =0.873 実施例18 f=1.000 ,Fナンバー=6.978 ,像高=1.2315 ,物体距離=-12.3153 r1 =∞ d1 =0.3079 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.2652 d2 =0.4803 r3 =2.9281(非球面) d3 =0.2463 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.8223 d4 =0.3850 r5 =∞ d5 =1.8679 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =4.1626 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-3.2354 d7 =1.6265 r8 =4.9708 d8 =1.8256 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-3.9488 d9 =1.2017 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=23.4199 d10=1.6019 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-4.3643 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.17506 ,F=0.27795
×10-2 ,G=0 (第11面)P=-0.2850 ,E=0.37047 ×10-2 ,F
=0.13122 ×10-2 G=-0.27698×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.064 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
2 f2 /f=3.969 ,f1 /f=-0.654 ,f12/f11
0.933 Pr =-0.28500 ,Er・f3 =0.00370 ,Fr・f5 =0.
00131 Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.17506 ,Ff・f5 =0.00
278 Δr /f=0.01624 ,Δf /f=0.01693 ,Δr /Δf
=0.95900 RH1 /I1 =0.869 実施例19 f=1.000 ,Fナンバー=7.000 ,像高=0.8543 ,物体距離=-8.9928 r1 =∞ d1 =0.2698 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =∞ d2 =0.0899 r3 =4.9254(非球面) d3 =0.1799 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.5414 d4 =0.2698 r5 =∞ d5 =1.3427 n3 =1.78800 ν3 =47.38 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.1177 n4 =1.78800 ν4 =47.38 r7 =-1.9838 d7 =0.0899 r8 =28.5890 d8 =1.2680 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-1.4460 d9 =0.9263 n6 =1.84666 ν6 =23.78 r10=-3.6133 d10=0.1799 r11=7.2932 d11=0.6115 n7 =1.78472 ν7 =25.68 r12=1.5126 d12=1.1511 n8 =1.85026 ν8 =32.28 r13=10.1250 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.92890 ×10-1 ,F=0.
13021 ×10-2G=0.97914 ×10-8w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.044 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
7 f2 /f=2.257 ,f1 /f=-0.788 ,Pf =1.0000
0 Ef・f3 =0.09289 ,Ff・f5 =0.00130 ,Δf /f=
0.00529 RH1 /I1 =0.872 実施例20 f=1.000 ,Fナンバー=7.007 ,像高=0.8418 ,物体距離=-8.4173 r1 =∞ d1 =0.2525 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =∞ d2 =0.0842 r3 =4.6103(非球面) d3 =0.1684 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.5067 d4 =0.2525 r5 =∞ d5 =1.5859 n3 =1.78800 ν3 =47.38 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.2374 n4 =1.78800 ν4 =47.38 r7 =-1.9672 d7 =0.1684 r8 =2.4747 d8 =1.2290 n5 =1.58913 ν5 =61.18 r9 =-1.9327 d9 =0.4209 n6 =1.78472 ν6 =25.71 r10=-27.2576 d10=0.8502 r11=-1.1978 d11=0.6734 n7 =1.78472 ν7 =25.71 r12=∞ d12=0.6734 n8 =1.77250 ν8 =49.66 r13=-1.8375 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.11327 ,F=0.18122
×10-2 G=0.15554 ×10-7w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.047 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
9 f2 /f=2.474 ,f1 /f=-0.739 ,Pf =1.0000
0 Ef・f3 =0.11327 ,Ff・f5 =0.00181 ,Δf /f=
0.00640 RH1 /I1 =0.866実施例21 f=1.000 ,Fナンバー=7.044 ,像高=1.0163 ,物体距離=-10.1626 r1 =20.3252 d1 =0.2541 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =1.8042 d2 =0.3964 r3 =3.1037(非球面) d3 =0.2033 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6243 d4 =0.3156 r5 =∞ d5 =1.5345 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.4418 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5249 d7 =1.3854 r8 =4.3431 d8 =1.3013 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.2946 d9 =0.8931 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.2486 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.7583 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.25516 ,F=-0.12031
,G=0 (第11面)P=-0.2112 ,E=0.28328 ×10-2 ,F
=0.13314 ×10-2 G=-0.40308×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.035 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.01
5 f2 /f=3.163 ,f1 /f=-0.645 ,f12/f11
0.398 r2 /r1 =0.089 ,Pr =-0.21120 ,Er・f3 =0.
00283 Fr・f5 =0.00133 ,Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.25
516 Ff・f5 =-0.12031 ,Δr /f=0.00719 ,Δf /f
=0.01152 Δr /Δf =0.62399 ,RH1 /I1 =0.884 実施例22 f=1.000 ,Fナンバー=6.904 ,像高=1.0466 ,物体距離=-10.4660 r1 =-20.9325 d1 =0.2617 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =2.0703 d2 =0.4082 r3 =3.1899(非球面) d3 =0.2093 n2 =1.78472 ν2 =25.71 r4 =0.6724 d4 =0.3253 r5 =∞ d5 =1.5805 n3 =1.77250 ν3 =49.66 r6 =∞「明るさ絞り位置」d6 =3.5444 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r7 =-2.5782 d7 =1.4285 r8 =4.5018 d8 =1.3464 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r9 =-2.3994 d9 =0.9222 n6 =1.80518 ν6 =25.43 r10=∞ d10=1.2880 n7 =1.56384 ν7 =60.69 r11=-3.8254 (非球面) 非球面係数 (第3面)P=1.0000 ,E=0.23739 ,F=-0.99493
×10-1 ,G=0 (第11面)P=-0.2823 ,E=0.40717 ×10-2 ,F
=0.11266 ×10-2 G=-0.37668×10-3w・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA1} ]/I1 =1.099 Nw・f・tan[sin-1{(1/N1)sinθA0.5} ]/I0.5 =1.02
3 f2 /f=3.268 ,f1 /f=-0.664 ,f12/f11
0.462 r2 /r1 =-0.099 ,Pr =-0.28230,Er・f3 =0.0
0407 Fr・f5 =0.00113 ,Pf =1.00000 ,Ef・f3 =0.23
739 Ff・f5 =-0.09949 ,Δr /f=0.00937 ,Δf /f
=0.01203 Δr /Δf =0.77927 ,RH1 /I1 =0.883 ただしr1 ,r2 ,・・・ はレンズ各面の曲率半径、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。
【0058】これら実施例で、実施例1は図1に示すよ
うな3回リレーのリレーレンズを含むもので、対物光学
系は、図2に示す通りである。又実施例2〜4、5、1
1、12、13、16の対物光学系も図2に示す構成の
ものである。又実施例6〜10の対物光学系は、図3に
示す通りの構成である。実施例14は図4に示すもので
5回リレーのリレーレンズを含むもので、対物光学系は
図2や図3と類似のものだが、リレーレンズが異なって
いる。実施例15は、図5に示す3回リレーのリレーレ
ンズを含むもので、対物光学系は前記の各実施例と類似
の構成であるが、リレーレンズが図1,図4に示すもの
と相違する。実施例17,18は図6に示す通りであ
る。又実施例19乃至実施例22は夫々図7乃至図10
に示す通りである。
【0059】実施例1の空気中および水中での収差状況
は、夫々図11,12に示す通りである。又実施例2乃
至実施例22の収差状況(水中)は夫々図13乃至図3
3に示す通りである。
【0060】図49および50は、夫々本発明の対物光
学系を用いた直視および前方斜視の硬性内視鏡の先端部
の断面図である。ここで平凹レンズL1 は人工サファイ
アで形成され、凹レンズL2 は物体が非球面の非球面レ
ンズ、平凸レンズL3 は後群収斂系を構成する凸レン
ズ、Pは視野方向変換プリズム、1,2,3は硬性鏡を
構成するパイプ、4は間隔管、5は照明用ライトガイド
である。尚レンズL1は高温高圧水蒸気による滅菌時に
硬性鏡内部へ水蒸気が侵入しないようにパイプ2に半田
付けされている。そのためレンズLの周辺には金属が蒸
着されている。このようにレンズへの金属の蒸着を良好
に行なうためには、結晶軸方向を光軸に対しほぼ90°
とすることが望ましい。又フレアー等の有害光を除去す
るためにレンズL1 等の周辺部その他に黒色塗料を塗付
してある。
【0061】本発明の各実施例は、いずれも第1面にお
ける入射高が低くおさえられ、内視鏡挿入部の径を小さ
くし得るようにしてある。このように入射光線高を低く
おさえるためには下記の式を満足することが望ましい。
RH1 /I1 ≦2ただしRH1 は光学系第1面における
主光線高の最大値、I1 は最大像高である。
【0062】上記条件を外れると、第1面の光線高が高
くなるか又はレンズ外径に対して必要以上に像高が低く
なり、明るい鮮明な画像を得ることが出来ない。
【0063】
【発明の効果】本発明の内視鏡対物光学系は、水中観察
時に歪曲収差が良好に補正され広角での内視鏡観察が可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の内視鏡光学系の構成を
示す図
【図2】 本発明の実施例1,2〜4,11,12,
13,16の対物光学系の断面図
【図3】 本発明の実施例6〜10の対物光学系の断
面図
【図4】 本発明の実施例14の内視鏡光学系の構成
を示す図
【図5】 本発明の実施例15の内視鏡光学系の構成
を示す図
【図6】 本発明の実施例17,18の対物光学系の
断面図
【図7】 本発明の実施例19の対物光学系の断面図
【図8】 本発明の実施例20の対物光学系の断面図
【図9】 本発明の実施例21の対物光学系の断面図
【図10】 本発明の実施例22の対物光学系の断面図
【図11】 本発明の実施例1の空気中における収差曲
線図
【図12】 本発明の実施例1の水中における収差曲線
【図13】 本発明の実施例2の水中における収差曲線
【図14】 本発明の実施例3の水中における収差曲線
【図15】 本発明の実施例4の水中における収差曲線
【図16】 本発明の実施例5の水中における収差曲線
【図17】 本発明の実施例6の水中における収差曲線
【図18】 本発明の実施例7の水中における収差曲線
【図19】 本発明の実施例8の水中における収差曲線
【図20】 本発明の実施例9の水中における収差曲線
【図21】 本発明の実施例10の水中における収差曲
線図
【図22】 本発明の実施例11の水中における収差曲
線図
【図23】 本発明の実施例12の水中における収差曲
線図
【図24】 本発明の実施例13の水中における収差曲
線図
【図25】 本発明の実施例14の水中における収差曲
線図
【図26】 本発明の実施例15の水中における収差曲
線図
【図27】 本発明の実施例16の水中における収差曲
線図
【図28】 本発明の実施例17の水中における収差曲
線図
【図29】 本発明の実施例18の水中における収差曲
線図
【図30】 本発明の実施例19の水中における収差曲
線図
【図31】 本発明の実施例20の水中における収差曲
線図
【図32】 本発明の実施例21の水中における収差曲
線図
【図33】 本発明の実施例22の水中における収差曲
線図
【図34】 内視鏡対物光学系における軸外主光線の屈
折状況を示す図
【図35】 水中で歪曲収差が補正された対物光学系で
の空気中、水中での像の見えを示す図
【図36】 上記対物光学系および従来の対物光学系の
視野角と像高との関係を示すグラフ
【図37】 リレーレンズを備えた内視鏡観察光学系の
構成を示す図
【図38】 前群発散系と後群収斂系の間にプリズムを
配置した対物光学系の構成を示す図
【図39】 他の対物光学系を有する観察光学系の構成
を示す図
【図40】 後群収斂系に3枚接合レンズを用いた本発
明の対物光学系の構成を示す図
【図41】 従来の対物光学系の構成を示す図
【図42】 上記対物光学系とリレーレンズとを組合わ
せた光学系の構成を示す図
【図43】 カメラレンズの構成を示す図
【図44】 fθレンズの構成を示す図
【図45】 歪曲収差のある光学系による物体像の見え
を示す図
【図46】 物体側の面が平面である光学系の入射角、
出射角の空気中と水中とでの差を示す図
【図47】 上記光学系の歪曲収差図
【図48】 上記歪曲収差の構成図
【図49】 本発明の対物光学系を備えた内視鏡の先端
部の構造を示す図
【図50】 本発明の対物光学系を備えた前方斜視の内
視鏡の先端部の構造を示す図
【手続補正書】
【提出日】平成5年5月31日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡対物光学
系は、任意の液体中にある対象物を観察する際に歪曲収
差が良好に補正された像を得ることを目的として、少な
くとも物体の観察開口が液体中に配置されるもので、下
記の条件(1)または(2)を満足するものである。 (1) 0.82≦N・f・tan[sin
−1{(1/N)sinθA1}]/I≦1.18 (2) 0.9≦N・f・tan[sin−1{(1
/N)sinθA0.5}]/I0.5≦1.1 ただしNは前記の液体の屈折率、fは対物光学系の焦
点距離、θA1は最大像高における空気中での視野角、
θA0.5は最大像高の半分の像高における空気中での
視野角、Iは最大像高、I0.5は最大像高の半分の
像高である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0057
【補正方法】変更
【補正内容】
【0057】
【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1 ただしr1’2’・・・はレンズ各面の曲率半径、d
1’2’・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、
1’2’・・・は各レンズの屈折率、ν1’ν2’
・・・は各レンズのアッベ数である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】観察対象物が任意の液体中に存在し、少な
    くとも物体側観察開口が該液体で使用される内視鏡にお
    いて、前記内視鏡用の観察光学系が以下の条件(1)又
    は(2)を満足する事を特徴とする内視鏡対物光学系。 (1) 0.82≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA1}]/I1 ≦1.18 (2) 0.9 ≦Nw・ f・tan[sin-1{(1/Nw)sinθA0.5} ]/I0.5 ≦1.1 但し、Nwは前記液体の屈折率、fは対物光学系の焦点
    距離、θA1は最大像高における空気中での視野角、θ
    A0.5は最大像高の半分の像高における空気中での視野
    角、I1 は最大像高、I0.5 は最大像高の半分の像高で
    ある。
  2. 【請求項2】前記観察光学系が物体像を形成する対物光
    学系とこの像を複数回伝送するリレー光学系とを有し、
    前記対物光学系が物体側より順に、物体側の面に周辺に
    行くにしたがって正の屈折力が強くなっていく非球面を
    有する負メニスカスレンズからなる前群発散系と、接合
    レンズを含み少なくとも2つのレンズ成分からなる後群
    収斂系とで構成されるレトロフォーカスタイプのテレセ
    ントリック光学系であり、前記対物光学系の入射瞳が対
    物光学系の内部にあり、更に以下の条件(3)、(4)
    を満足する請求項1の内視鏡用観察光学系。 (3) 1≦f2/f≦10 (4) −0.1≦f1/f≦−4 但し、f1は前群発散系の焦点距離、f2は後群収斂系の
    焦点距離、f11は前群発散系の物体側の負レンズの焦点
    距離、f12は前群発散系の非球面を有する負レンズの焦
    点距離、r1は前記物体側の負レンズの物体側面の曲率
    半径、r2は前記物体側の負レンズの像側面の曲率半径
    である。
  3. 【請求項3】前記観察光学系が物体像を形成する対物光
    学系と、この像を複数回伝送するリレー光学系とを有
    し、前記対物光学系が物体側より順に、負レンズと物体
    側の面に周辺に行くにしたがって正の屈折力が強くなっ
    ていく非球面を配置した負レンズとからなる前群発散系
    と、少なくとも2つのレンズ成分からなり最も像側の凸
    面に周辺に行くにしたがって正の屈折力が弱くなってい
    く非球面を配置した後群収斂系とで構成されるレトロフ
    ォーカスタイプのテレセントリック光学系であり、前記
    対物光学系の入射瞳が対物光学系の内部にあり、更に以
    下の条件を満足する請求項1の内視鏡用観察光学系。 (3) 1≦f2/f≦10 (4) −0.1≦f1/f≦−4 (5) 0.2≦f12/f11≦1.2 (6) −0.5≦r2/r1≦0.5 但し、f1は前群発散系の焦点距離、f2は後群収斂系の
    焦点距離、f11は前群発散系の物体側の負レンズの焦点
    距離、f12は前群発散系の非球面を有する負レンズの焦
    点距離、r1は前記物体側の負レンズの物体側面の曲率
    半径、r2は前記物体側の負レンズの像側面の曲率半径
    である。
  4. 【請求項4】物体像を形成する対物光学系と、この像を
    複数回伝送するリレー光学系を有する内視鏡観察光学系
    において、前記対物光学系が物体側から順に、物体側の
    面に周辺に行くにしたがって正の屈折力が強くなってい
    く非球面を有する負メニスカスレンズからなる前群発散
    系と、接合レンズを含み少なくとも2つのレンズ成分か
    らなる後群収斂系とで構成されるレトロフォーカスタイ
    プのテレセントリック光学系であり、前記対物光学系の
    入射瞳が対物光学系の内部にあり、更に以下の条件
    (3)、(4)を満足し、かつ前記非球面を(7)式で
    近似したとき条件(8)〜(11)を満足する内視鏡観
    察光学系。 (3) 1≦f2/f≦10 (4) −0.1≦f1/f≦−4 (7) x=(y2/r)/[1+{1−P(y/
    r)21/2]+Ey4+Fy6+Gy8 (8) Pf=1 (9) Ef・f3>0 (10)|Ef・f3|>|Ff・f5| (11)0.005≦|Δf/f|≦0.03 但し、f1は前群発散系の焦点距離、f2は後群収斂系の
    焦点距離、x,yは光軸をx軸として光の進行方向を正
    とし、光軸と垂直な方向をy軸とし、面と光軸の交点を
    原点としたときの座標で、rは基準となる2次曲面頂に
    おける曲率半径、Pは円錐定数、E、F、Gは夫々4
    次、6次、8次の非球面係数であり、Pf、Ef、Ff
    夫々前群発散系に用いられる非球面の円錐定数、4次、
    6次の非球面、Δfは最大像高の軸外主光線が前群発散
    系の非球面と交わる点における非球面量である。ここで
    非球面量とは式(7)のrを曲率半径とする球面と非球
    面とのx方向の変位である。
  5. 【請求項5】物体像を形成する対物光学系と、この像を
    複数回伝送するリレー光学系を有する内視鏡観察光学系
    において、前記対物光学系が物体側から順に、負レンズ
    と物体側の面に周辺に行くにしたがって正の屈折力が強
    くなっていく非球面を配置した負レンズとからなる前群
    発散系と、少なくとも2つのレンズ成分からなり最も像
    側の凸面に周辺に行くにしたがって正の屈折力が弱くな
    っていく非球面を配置した後群収斂系をで構成されるレ
    トロフォーカスタイプのテレセントリック光学系であ
    り、前記対物光学系の入射瞳が対物光学系の内部にあ
    り、更に以下の条件(3)、(6)を満足し、かつ前記
    非球面を(7)式で近似したとき条件(8)〜(15)
    を満足する内視鏡観察光学系。 (3) 1≦f2/f≦10 (4) −0.1≦f1/f≦−4 (5) 0.2≦f12/f11≦1.2 (6) −0.5≦r2/r1≦0.5 (7) x=(y2/r)/[1+{1−P(y/
    r)21/2]+Ey4+Fy6+Gy8 (8) Pf=1 (9) Ef・f3>0 (10)|Ef・f3|>|Ff・f5| (11)0.005≦|Δf/f|≦0.03 (12)−2≦Pr≦0.1 (13)0.003≦|Δr/f|≦0.03 (14)|Ef・f3|≦0.1、|Fr・f5|≦0.1 (15)0.5≦Δr/Δf≦2 但し、f1は前群発散系の焦点距離、f2は後群収斂系の
    焦点距離、f11は前群発散系の物体側の凹レンズの焦点
    距離、f12は前群発散系の非球面を有する凹レンズの焦
    点距離、r1は前記物体側の凹レンズの物体側面の曲率
    半径、r2は前記物体側の凹レンズの像側面の曲率半
    径、x,yは光軸をx軸にとり、光の進行方向を正、光
    軸と垂直な方向をy軸にとったもので、面と光軸の交点
    を原点としており、rは2次曲面頂における曲率半径、
    Pは円錐定数、E、F、Gは夫々4次、6次、8次の非
    球面係数であり、Pf、Ef、Ffは夫々前群発散系に用
    いられる非球面の円錐定数、4次、6次の非球面、
    r、Er、Frは夫々後群収斂系に用いれれる円錐定
    数、4次、6次の非球面係数、Δfは最大像高の軸外主
    光線が前群発散系の非球面と交わる点における非球面
    量、Δrは最大像高の軸外主光線が後群非球面と交わる
    点における非球面量である。ここで非球面量とは式
    (7)のrを曲率半径とする球面と非球面とのx方向の
    差である。
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