JPH05341185A - 内視鏡用対物光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はコンパクトで構成枚数が少なくし
かも像面湾曲が良好に補正された内視鏡用対物光学系を
提供することを目的とする。 【構成】 本発明の内視鏡用対物光学系は、絞りを挟
んで、物体側の単体の負レンズからなる第１群と像側の
単体の正レンズからなる第２群とにて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、比較的画素数の少ない
外径も小さい内視鏡に用いる対物光学系に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】内視鏡用対物光学系は、ファイバー束や
ＣＣＤ等の撮像部の高画素化が進むにつれて、諸収差を
良好に補正するために構成レンズ枚数が通常３枚以上で
ある。しかし気管支や胆導、あるいは工業用の細径内視
鏡、更には廉価版内視鏡等の比較的画素数の少ない内視
鏡では、特開昭５６−２５７０９号公報に開示されてい
るレンズ系のように構成レンズ枚数が２枚のものが知ら
れている。しかしこのタイプのレンズ系は、像面湾曲を
補正出来ず、周辺画質が劣化する。

【０００３】一方、レトロフォーカス型対物光学系は、
現在内視鏡対物光学系の主流となっているが、レンズ構
成枚数が３枚以上と多い。又このレンズ系には色収差を
補正するために接合レンズが用いられている。又レトロ
フォーカス型で簡単な構成の光学系として、例えば実開
昭６３−８４１０９号公報の光学系がある。それは、物
体側より順に物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと
明るさ絞りと正の屈折力を有するレンズから構成されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来のレトロフォ
ーカス型光学系は、物体側に凸面を有するメニスカスレ
ンズを用いその焦点距離をｆ₁ を全系の焦点距離をｆと
したとき｜ｆ₁ ｜＞１０ｆを満足するような非常にパワ
ーの小さなレンズにて収差の非対称性を除去している。
しかしこの光学系はビデオカメラ用レンズであって内視
用ではなく、又、内視鏡用対物レンズとして用いる場合
の広角化や像面湾曲の補正等に関しては、この従来例の
公報には開示されていない。

【０００５】本発明は、コンパクトで構成枚数の少ない
光学系で、しかも像面湾曲が良好に補正された内視鏡用
対物光学系を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用対物光
学系は、例えば図１に示す通りのレンズ構成で、絞りＳ
を挟んで物体側に単体の負レンズからなる第１群Ｌ₁ と
像側に単体の正レンズからなる第２群Ｌ₂ を配置した構
成である。

【０００７】このような構成の本発明の対物レンズは、
収差補正上面数や面間隔、硝材数等の自由度が少ないた
め、高画素の撮像素子に対しては、十分な収差補正を行
なうことが困難である。しかし光ファイバーバンドルに
おいては２〜３画素以内、ＣＣＤの場合読み出し方法等
によっては、数画素以内に諸収差を抑えれば解像力で３
０本／mmレベルであれば、十分使用に耐え得る性能を確
保出来る可能性がある。

【０００８】本発明では、コンパクト性を確保するため
に前述のように絞りＳを挟んで物体側に負レンズを像側
に正レンズを配置した。もし絞りを最も物体側に配置す
ると正レンズの外径が大になり、又絞りを最も像側に配
置するとバックフォーカスが長くなりすぎて、いずれも
コンパクトになし得ない。

【０００９】次に像面湾曲を小さく保つためには、次の
条件（１）を満足することが望ましい。 （１） ０．３＜｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＜２ ただしｆ₁ ，ｆ₂ は夫々第１群Ｌ₁ ，第２群Ｌ₂ の焦点
距離である。

【００１０】像面湾曲の判断に用いられるペッツバール
和は、面のパワーを屈折率差で割ったものである。本発
明は絞りの物体側の前群が負のパワー、像側の後群が正
のパワーであるので、第１群Ｌ₁ と第２群Ｌ₂ の焦点距
離ｆ₁ ，ｆ₂ のバランスをとることによってペッツバー
ル和を小にし像面湾曲を良好に保つことが出来る。条件
（１）において｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜が０．３より小になると
像高の高い所で像面が物体側に倒れ又｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜が
２よりも大になると像高の高い所で像面が物体側とは反
対の側に倒れてしまう。

【００１１】更にコマ収差および非点収差を良好に補正
するためには、次の条件（２）を満足することが望まし
い。 （２） ｜ｒ₄ ｜＞｜ｒ₅ ｜ ただし、ｒ₄ ，ｒ₅ は夫々第２群の物体側の面および像
側の面の曲率半径である。

【００１２】一般に主光線の屈折の大きい面を強いパワ
ーにすると諸収差の発生が大になる。そのためすべての
面が絞りに対してコンセントリックに近い面になること
が望ましい。本発明のレンズ系の構成では、第２群の像
側の凸面ｒ_５ が上記の条件を満足するようにし、この
面に強いパワーを配置することが望ましい。もしも｜ｒ
_４ ｜≦｜ｒ_５ ｜になると、明るさ絞りを通過した軸
外光束の特に上側周縁光線が面ｒ_４ で急激に屈折し、
コマ収差、非点収差が補正不足になる。

【００１３】更に、本発明では各群を単レンズ構成し、
通常色収差を補正するために用いる接合レンズがないの
で、色収差を補正するために次の条件を満足することが
望ましい。 （３） ν₁ ＞４０ （４） ν₂ ＞４０ ただし、ν₁ ，ν₂ は夫々第１群および第２群のアッベ
数である。

【００１４】ν₁ が条件（３）を満足しないと倍率の色
収差が補正過剰になり、ν₂ が条件（４）を満足しない
と倍率の色収差と軸上色収差が共に補正不足になる。

【００１５】以上の各条件（１）〜（４）と共にまたは
上記条件とは別に第２群の像側の面に非球面を導入し、
この非球面を下記の条件（５）を満足するようにすれば
球面収差，コマ収差等を良好に補正することが出来る。
尚非球面は、第２群の像側の面以外の面に用いても収差
補正にとって有効である。 （５） 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。

【００１６】本発明の実施例では、非球面の表現に下記
の式（ａ）を用いている。

【００１７】上記式（ａ）におけるｘ，ｙは図２５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
点とした時の座標値である。また、ｒ_i は２次曲面項に
おける曲率半径、Ｐは円錐定数、Ｂ_i ，Ｅ_i ，Ｆ_i ，Ｇ
_i ・・・は夫々２次，４次，６次，８次，・・・の非球
面係数である。この式（ａ）は軸対称な面を表現するた
めには自由度が高く好適であるが、収差論的な説明には
不向きであるため、作用の説明には下記の式（ｂ）を用
いる。

【００１８】上記式（ｂ）でｒ_i 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_i'，Ｆ_i'，Ｇ_i'・・・は夫々変換後の４次，６次，８
次・・・の非球面係数である。又式（ａ）から式（ｂ）
への変換はテイラー展開を用いて行なうことができ、ｒ
_i'と１２次までの低次の係数の変換式（ｃ）を次に示
す。 ｒ_i'＝ｒ_i ／（１＋２Ｂ_i ｒ_i ） Ｅ_i'＝0.125 ｛Ｐ_i −（１＋２Ｂ_i ｒ_i ）³ ｝／ｒ_i ³＋Ｅ_i Ｆ_i'＝0.0625｛Ｐ_i ²−（１＋２Ｂ_i ｒ_i ）⁵ ｝／ｒ_i ⁵＋Ｆ_i Ｇ_i'＝0.0390625 ｛Ｐ_i ³−（１＋２Ｂ_i ｒ_i ）⁷ ｝／ｒ_i ⁷＋Ｇ_i Ｈ_i'＝0.02734375｛Ｐ_i ⁴−（１＋２Ｂ_i ｒ_i ）⁹ ｝／ｒ_i ⁹＋Ｈ_i Ｉ_i'＝0.02050782｛Ｐ_i ⁵−（１＋２Ｂ_i ｒ_i ）¹¹｝／ｒ_i ¹¹ ＋Ｉ_i 式（ｃ）［以下上記の各式をまとめて式（ｃ）と呼ぶ］
において各非球面係数式の右辺第１項が２次曲面項をテ
イラー展開して求めたものである。展開して求めた式は
無限級数となるため、有限次数の表現では近似になって
しまうが、通常１２次の係数までを含めておけば極めて
よく近似できるためここでは１２次までの計算式をのせ
るにとどめる。尚、式（ａ）においてＰ_i ＝１，Ｂ_i ＝
０であれば、変換の必要はなくなりｒ_i'＝ｒ_i ，Ｅ_i'＝
Ｅ_i ，Ｆ_i'＝Ｆ_i ，Ｇ_i'＝Ｇ_i・・・となる。

【００１９】前記の条件（５）は、非球面の形状を規定
するもので、非球面により球面収差，コマ収差等を良好
に補正するための条件である。非球面は、色収差と像面
湾曲以外の収差補正に威力を発揮する。本発明では、レ
ンズ枚数を減らした時に増大する残存収差を非球面の作
用を用いて打ち消すようにした。そのためには、非球面
を用いない時の対物レンズの残存収差の状況を知る必要
がある。本発明の対物レンズのようにほぼテレセントリ
ックなレンズ系で、接合レンズのような逆補正要因を含
まない場合、一般には負の球面収差、負のコマ収差（内
コマ）、負の非点収差（サジタル像面に対してメリジオ
ナル像面が物体側に倒れる）が残存する。これらの残存
収差を非球面により補正するためには、非球面でこれら
収差に対して正の収差を発生させればよい。前記の非球
面の式の非球面係数Ｅ_i'と非球面にしたことにより生ず
る３次の収差係数との関係は、次の式（ｄ），（ｅ），
（ｆ）で示される。 ΔＳＡ_i ＝８ｈ_i ⁴・Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ） （ｄ） ΔＣＭ_i ＝８ｈ_i ³ｈ_pi・Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ） （ｅ） ΔＡＳ_i ＝８ｈ_i ²ｈ_pi ² ・Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ） （ｆ） ただしΔＳＡ_i ，ΔＣＭ_i ，ΔＡＳ_i は夫々非球面の４
次の係数Ｅ_i'で生じる球面収差，コマ収差，非点収差の
３次収差係数、ｈ_i は非球面における近軸マージナル光
線高、ｈ_piは非球面における近軸主光線高である。

【００２０】式（ｄ），（ｅ），（ｆ）から、収差の種
類によって、ｈ_i ，ｈ_piの次数が異なるため非球面の配
置の仕方により各収差への影響に違いが生ずる。本発明
の内視鏡対物レンズの場合、近軸マージナル光線は、レ
ンズ系中常に光軸に対し同じ側にあり、ｈ_i は常に正で
ある。一方近軸主光線は、絞りの中心で光軸を横切るの
でｈ_piは絞りの前後で符号が反転し、絞りより前では
負、絞りより後ろでは正である。このｈ_i とｈ_piとの符
号を用いて算出したΔＳＡ_i ，ΔＣＭ_i ，ΔＡＳ_i の符
号がそのまま非球面で発生する収差の符号になる。前群
に非球面を設けてΔＡＳ_i を正にするためにはＥ_i'（ｎ
_i-1 −ｎ_i ）を正にする必要がある。この時ΔＣＭ_i は
負になってしまうため、残存コマ収差を非球面により一
層悪化させることになり好ましくない。又後群に非球面
を設ける場合、Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）が負であるとすれ
ばΔＳＡ_i ，ΔＣＭ_i ，ΔＡＳ_i のいずれも正になり、
非球面を設けない場合の残存収差を夫々非球面で打ち消
すことが出来る。

【００２１】以上のことから、本発明では、後群に非球
面を設け、しかも条件（５）を満足するようにした。条
件（５）を満足しないと、非球面の作用が収差を一層悪
化させる方向に働くので好ましくない。

【００２２】尚、後群中に配置する非球面は、高ＮＡ化
の際に影響の大きい球面収差，コマ収差を効率良く補正
するためには、マージナル光線高が相対的に高い面で、
かつ収差の発生量の大きい正のパワーの強い面が適して
おり、第２群の像側の面が最も望ましい。

【００２３】更に、非球面を第２群の像側に用いる場
合、この非球面の６次の係数Ｆ_i'が次の条件（６）を満
足することが一層好ましい。 （６） Ｆ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）＞０ 前述のように第２群の像側の面のパワーを強くしている
ため３次収差のみでなく、球面で発生する５次の収差の
影響も大になるので、５次の収差に影響を与える６次の
非球面係数Ｆ_i'を上記条件（６）を満足するようにすれ
ば、負の残存５次収差を非球面の正の５次収差と相殺し
て補正することが出来る。上記条件（６）を満足しない
と５次収差の補正が困難になり好ましくない。

【００２４】前記の条件（５）は、非球面係数の符号を
規定したものであるが、非球面の近軸曲率半径をｒ' と
した時、基準面からの非球面の変移量Δｘ（ｙ）を用い
て代用してもよい。非球面の式（ｂ）の第１項を除いた
ものがΔｘ（ｙ）になるので、Δｘ（ｙ）は下記のよう
に定義される。 Δｘ（ｙ）＝Ｅ_i'ｙ⁴ ＋Ｆ_i'ｙ⁶ ＋Ｇ_i'ｙ⁸ ＋・・・ （ｇ） 上記の式（ｇ）において、ｙの次数はすべて偶数である
ので、非球面係数の符号とその影響によるΔｘ（ｙ）の
変位の符号とは同じになる。そのため条件（５）の代り
に下記の条件（７）にて規定することが可能である。 （７） Δｘ（ｙ）｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝＞０ 上記のΔｘ（ｙ）は、光軸からの距離であるｙの関数で
あるが、本発明の主目的である球面収差の補正のために
は、マージナル光線（明るさ絞りの周辺を通る軸上物点
からの光線）の非球面上での光線高をｈ_M とすると、ｙ
＝ｈ_M のところで、上記の条件（７）を満足する必要が
ある。そのため条件（５）の代りに下記の条件（８）を
用いることも出来る。 （８） Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝＞０

【００２５】

【実施例】次に本発明の内視鏡用対物光学系の各実施例
を示す。 実施例１ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝7.855 ，像高＝0.7681，物体距離＝∞，２ω＝95° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1600 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝1.0651 ｄ₂ ＝0.0995 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0555 ｒ₄ ＝-2.6556 ｄ₄ ＝0.6035 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.78 ｒ₅ ＝-0.6447 f₁＝-2.063，ｆ₂ ＝0.8452，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.4097，ＰＳ＝0.231 実施例２ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝9.206 ，像高＝0.8203，物体距離＝∞ ２ω＝103.9 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1245 ｎ₁ ＝1.48749 ν₁ ＝70.20 ｒ₂ ＝0.5962 ｄ₂ ＝0.1444 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0399 ｒ₄ ＝-1.0447 ｄ₄ ＝0.4290 ｎ₂ ＝1.78650 ν₂ ＝50.00 ｒ₅ ＝-0.4557 f₁＝-1.223，ｆ₂ ＝0.7781，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.636 ，ＰＳ＝-0.005 実施例３ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝8.902 ，像高＝0.7727，物体距離＝∞ ２ω＝94.1° ｒ₁ ＝3.7962 ｄ₁ ＝0.1179 ｎ₁ ＝1.48749 ν₁ ＝70.20 ｒ₂ ＝0.4925 ｄ₂ ＝0.1085 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0632 ｒ₄ ＝-0.9842 ｄ₄ ＝0.3758 ｎ₂ ＝1.78650 ν₂ ＝50.00 ｒ₅ ＝-0.4293 f₁＝-1.174，ｆ₂ ＝0.7459，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.635 ，ＰＳ＝-0.001 実施例４ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝4.712 ，像高＝0.8089，物体距離＝-18.2004 ２ω＝99° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.6067 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝1.1486 ｄ₂ ＝2.3460 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0000 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0.6936 ｎ₂ ＝1.52000 ν₂ ＝74.00 ｒ₅ ＝-0.8104 ｄ₅ ＝1.4965 ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.8089 ｎ₃ ＝1.51633 ν₃ ＝64.15 ｒ₇ ＝∞ f₁＝-2.225，ｆ₂ ＝1.558 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.7 ，ＰＳ＝0.126 実施例５ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝2.917 ，像高＝0.7628，物体距離＝∞ ２ω＝90° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.4854 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.6565 ｄ₂ ＝0.2774 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.3060 ｒ₄ ＝2.4894 ｄ₄ ＝0.7628 ｎ₂ ＝1.56384 ν₂ ＝60.69 ｒ₅ ＝-0.6511 （非球面） 非球面係数 Ｐ_i＝-0.1510 ，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.10713，Ｆ_i＝0.7320
5 ×10^-1，Ｇ_i＝0.15932 Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 Ｅ_i'＝0.4141，Ｆ_i'＝0.5951，Ｇ_i'＝0.9495，Ｈ_i'＝1.
2996，Ｉ_i'＝2.3005 f₁＝-1.272，ｆ₂ ＝1.003 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.789 ，
ＰＳ＝0.18 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.2335，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝0.3355 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.001861 実施例６ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝2.671 ，像高＝0.8393，物体距離＝∞ ２ω＝100 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.5341 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.6843 ｄ₂ ＝0.3053 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.3386 ｒ₄ ＝2.4023 ｄ₄ ＝0.8393 ｎ₂ ＝1.56384 ν₂ ＝60.69 ｒ₅ ＝-0.6835 （非球面） 非球面係数 Ｐ_i＝-0.1510 ，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.60721×10^-1，Ｆ_i＝
0.34347 ×10^-1， Ｇ_i＝0.13393 ，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 Ｅ_i'＝0.3899，Ｆ_i'＝0.4438，Ｇ_i'＝0.6964，Ｈ_i'＝0.
8394，Ｉ_i'＝1.3484 f₁＝-1.325，ｆ₂ ＝1.046 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.789 ，
ＰＳ＝0.18 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.2198，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝0.2502 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.003138 実施例７ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝2.571 ，像高＝0.9759，物体距離＝∞ ２ω＝120 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.6210 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.7949 ｄ₂ ＝0.5674 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.3368 ｒ₄ ＝2.6326 ｄ₄ ＝0.9557 ｎ₂ ＝1.56384 ν₂ ＝60.69 ｒ₅ ＝-0.7648 （非球面） 非球面係数 Ｐ_i＝-0.1493 ，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.19413×10^-1，Ｆ_i＝
0.20523 ×10^-1 Ｇ_i＝0.60249 ×10^-1，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 Ｅ_i'＝0.3017，Ｆ_i'＝0.2541，Ｇ_i'＝0.3163，Ｈ_i'＝0.
3053，Ｉ_i'＝0.3917 f₁＝-1.54 ，ｆ₂ ＝1.17，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.76，ＰＳ
＝0.18 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.1701，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝0.1433 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.002876 実施例８ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝3.173 ，像高＝0.9306，物体距離＝∞ ２ω＝120 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.5922 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78 ｒ₂ ＝1.2420 ｄ₂ ＝0.8593 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.5877 ｒ₄ ＝2.3824 ｄ₄ ＝0.8460 ｎ₂ ＝1.51633 ν₂ ＝64.15 ｒ₅ ＝-0.8852 （非球面） 非球面係数 Ｐ_i＝-0.1510 ，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝0.28385 ×10^-1，Ｆ_i＝
0.17276 ×10^-1 Ｇ_i＝0.22293 ×10^-1，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 Ｅ_i'＝0.2358，Ｆ_i'＝0.1296，Ｇ_i'＝0.1143，Ｈ_i'＝0.
08190 ，Ｉ_i'＝0.07843 f₁＝-1.407，ｆ₂ ＝1.371 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.974 ，
ＰＳ＝0.15 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.1218，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝0.06692 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.001859 実施例９ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝2.847 ，像高＝1.0496，物体距離＝∞ ２ω＝120 ° ｒ₁ ＝5.7252 ｄ₁ ＝0.6107 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.6376 ｄ₂ ＝0.9367 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.1040 ｒ₄ ＝2.0459 ｄ₄ ＝1.0279 ｎ₂ ＝1.56384 ν₂ ＝60.69 ｒ₅ ＝-0.8414 （非球面） 非球面係数 Ｐ_i＝0.0017，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.18736×10^-1，Ｆ_i＝0.
18167 ， Ｇ_i＝0.56209 ×10^-1，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 Ｅ_i'＝0.1908，Ｆ_i'＝0.3299，Ｇ_i'＝0.1870，Ｈ_i'＝0.
1294，Ｉ_i'＝0.1371 f₁＝-1.449，ｆ₂ ＝1.213 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.837 ，
ＰＳ＝0.13 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.1076，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝0.1860 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.001522 実施例１０ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝4.818 ，像高＝0.8119，物体距離＝∞ ２ω＝100 ° ｒ₁ ＝∞（非球面） ｄ₁ ＝0.1723 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.9712 ｄ₂ ＝0.0317 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0632 ｒ₄ ＝6.8326 ｄ₄ ＝0.4664 ｎ₂ ＝1.69680 ν₂ ＝55.52 ｒ₅ ＝-0.5709 非球面係数 Ｐ_i＝1.0000，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.17041×10，Ｆ_i＝0.21
442 ×10² Ｇ_i＝-0.12273×10³ ，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 f₁＝-1.881，ｆ₂ ＝0.776 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.413 ，
ＰＳ＝0.429 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝0.8799 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.000090 実施例１１ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝4.735 ，像高＝0.8206，物体距離＝∞ ２ω＝100 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1742 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝0.7717（非球面）ｄ₂ ＝0.0228 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0520 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0.4889 ｎ₂ ＝1.69680 ν₂ ＝55.52 ｒ₅ ＝-0.5190 非球面係数 Ｐ_i＝1.0000，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝0.37204 ×10，Ｆ_i＝-0.1
4004×10³ Ｇ_i＝0.40069 ×10⁴ ，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 f₁＝-1.495，ｆ₂ ＝0.745 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.498 ，
ＰＳ＝0.35 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝1.9210 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.000173 実施例１２ ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝4.205 ，像高＝0.8150，物体距離＝∞ ２ω＝100 ° ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1893 ｎ₁ ＝1.51633 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝1.4020 ｄ₂ ＝0.2561 ｒ₃ ＝∞（絞り） ｄ₃ ＝0.0137 ｒ₄ ＝-2.0773 （非球面）ｄ₄ ＝0.4722 ｎ₂ ＝1.56384 ν₂ ＝60.69 ｒ₅ ＝-0.4401 非球面係数 Ｐ_i＝1.0000，Ｂ_i＝０，Ｅ_i＝-0.36629×10，Ｆ_i＝-0.6
0289×10² Ｇ_i＝0.10021 ×10⁴ ，Ｈ_i＝0 ，Ｉ_i＝0 f₁＝-2.715，ｆ₂ ＝0.897 ，｜ｆ₂ ／ｆ₁ ｜＝0.33，Ｐ
Ｓ＝0.403 Ｅ_i'（ｎ_i-1 −ｎ_i ）×ｆ³ ＝2.0653，Ｆ_i'（ｎ_i-1 −
ｎ_i ）×ｆ⁵ ＝33.993 Δｘ（ｈ_M ）・｛ｎ_i-1 −ｎ_i ｝／ｆ＝0.000708 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、ＰＳはペッツバール和である。

【００２６】実施例１乃至実施例３は、夫々図１乃至図
３に示す構成で、いずれも比較的バックフォーカスが長
い。したがって受光部としてレンズの径よりも大きい撮
像素子を用いる場合に、撮像素子を内視鏡先端部の長手
方向に対し平行な方向に向け配置する際に、第２群の後
方にミラー乃至プリズムを配置して光軸を９０°屈折さ
せても光学系と固体撮像部とが干渉することがない。

【００２７】これら実施例のうち、実施例１は画角が９
０°、実施例２は画角が１０３．９°、実施例３は画角
が９４．１°である。又この実施例３は、第１群の物体
側の面を物体側に凸面を向けてコマ収差，非点収差が一
層良好に補正されるようにした。

【００２８】実施例４は、図４に示す構成で、第１群の
像側の凹面にＹＡＧカットコートを施し、第２群を吸収
型の赤外カットフィルターで構成し、固体撮像素子と組
合わせたもので、画角は１００°である。ビデオスコー
プの場合、固体撮像素子が可視光以外の赤外光にも感度
を有するため、ＹＡＧレーザーの光を用いて治療を行な
う場合、レーザー光で固体撮像素子が飽和しスミアーや
ブルーミング等により被写体の観察が行ないにくくな
る。そのため、レーザー光の波長の光を遮断するための
フィルターを光学系に設けることが必要となる。しかし
干渉型のＹＡＧカットフィルターを用いる場合、固体撮
像素子等で反射したＹＡＧ光は、ＹＡＧカットフィルタ
ーで再度反射してフレアーを起すことがあり、吸収型の
赤外カットフィルターも設ける必要がある。一方、ＹＡ
Ｇカットフィルターおよび赤外吸収フィルターを光学系
内に挿入すると、光学系の全長が長くなり好ましくな
い。また、干渉型のＹＡＧカットフィルターは、光線の
入射角が大になると赤外域での透過率が急激に高くな
る。そのため、干渉型のＹＡＧカットフィルターを用い
た場合、赤外域の光を遮断することが出来なくなる。又
吸収型の赤外カットフィルターは、フィルターを通過す
る光線に光路差があると色むらを発生させる。

【００２９】これらの理由と光学系の全長を短くするた
めとから、この実施例では、ＹＡＧカットコートを、第
１群の凹レンズに施し、ＹＡＧ光を効果的に遮断すると
共に、第２群を吸収型の赤外カットフィルターにて構成
し、これを絞りの直後に配置することによって色むらを
発生させないようにした。

【００３０】実施例５乃至実施例９は夫々図５乃至図９
に示すもので、第２群の像側の面を非球面にしたもので
ある。実施例５は画角が９０°、実施例６は画角が１０
０°、実施例７，８，９はいずれも画角が１２０°であ
る。そのうち実施例８は、第１群の加工性を向上させる
ために硝材の屈折率を高くし凹面の曲率半径を大にして
いる。又実施例９は、第１群の物体側の面を凸面にし
て、コマ収差および非点収差が一層良好に補正されるよ
うにしている。これら実施例をビデオスコープに用いる
場合は、第２群と固体撮像素子との間に赤外カットフィ
ルターおよびＹＡＧカットフィルターを配置すればよ
い。

【００３１】実施例１０は、図１０に示す構成で、第１
群の物体側の面を非球面にして主として非点収差を補正
し、更に球面収差，コマ収差を良好に補正した例であ
る。この実施例では、非球面を絞りよりも前に配置した
ので、式（ｄ），（ｅ），（ｆ）におけるΔＳＡ_i ，Δ
ＡＳ_i が正になり、したがってこの非球面にて球面収差
と非点収差を補正出来る。しかしΔＣＭ_i が負になるた
めに、コマ収差は非球面により悪くなる。しかし軸外主
光線が第２群の像側の面にほぼ垂直になるよう、第２群
を構成することによって、この第２群で発生する負のコ
マ収差を小さく抑え、又第１群の像側の面で発生する正
のコマ収差により前記の第１群の物体側の非球面で発生
する負のコマ収差を相殺して、光学系全体として負のコ
マ収差が補正されるようにしてある。

【００３２】実施例１１は、図１１に示すもので、第１
群の像側の面を非球面にして主として球面収差を補正
し、又非点収差、コマ収差も良好に補正している。この
実施例も、非球面を絞りよりも前に配置したために、実
施例１０と同様にこの非球面によりコマ収差を悪化させ
ることになる。しかし、第２群の像側の面を軸外主光線
がその面とほぼ垂直に交わるように第２群を構成するこ
とによって、第２群で発生する負のコマ収差を小さくお
さえ、又第１群の像側の面の非球面の作用により発生す
る負のコマ収差をその面の球面の作用により発生する正
のコマ収差で相殺させて全体として負のコマ収差が良好
に補正されるようにした。

【００３３】実施例１２は、図１２に示す通りで第２群
の物体側の面を非球面にして主として球面収差を補正
し、又コマ収差，非点収差についても良好に補正してい
る。この実施例は、絞りより後ろに非球面を配置して球
面収差を良好に補正するようにしたが、球面収差を良好
に補正するとコマ収差が補正過剰になる。このコマ収差
が補正過剰になるのを防ぐために非球面と絞りとの間隔
を極力小さくして球面収差と同時にコマ収差も良好に補
正されるようにした。このように非球面を絞り直後に配
置した場合、非球面での非点収差の補正はほとんど出来
なくなる。しかし第１群の像側の面で正の非点収差を発
生させれば、第２群で発生する負の非点収差を相殺させ
ることができるので、これによって全体の非点収差が良
好に補正されるようにしている。

【００３４】

【発明の効果】本発明の内視鏡対物光学系は、少ない構
成枚数で像面湾曲および他の収差が良好に補正されてい
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１の収差曲線図

【図１４】本発明の実施例２の収差曲線図

【図１５】本発明の実施例３の収差曲線図

【図１６】本発明の実施例４の収差曲線図

【図１７】本発明の実施例５の収差曲線図

【図１８】本発明の実施例６の収差曲線図

【図１９】本発明の実施例７の収差曲線図

【図２０】本発明の実施例８の収差曲線図

【図２１】本発明の実施例９の収差曲線図

【図２２】本発明の実施例１０の収差曲線図

【図２３】本発明の実施例１１の収差曲線図

【図２４】本発明の実施例１２の収差曲線図

【図２５】本発明の実施例で用いている非球面を表わす
式の座標系の図

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【手続補正書】

【提出日】平成５年７月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】内視鏡用対物光学系は、ファイバー束や
ＣＣＤ等の撮像部の高画素化が進むにつれて、諸収差を
良好に補正するために構成レンズ枚数が通常３枚以上で
ある。しかし気管支や胆道、あるいは工業用の細径内視
鏡、更には廉価版内視鏡等の比較的画素数の少ない内視
鏡では、特開昭５６−２５７０９号公報に開示されてい
るレンズ系のように構成レンズ枚数が２枚のものが知ら
れている。しかしこのタイプのレンズ系は、像面湾曲を
補正出来ず、周辺画質が劣化する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絞りを挟んで、物体に配置された単体の負
   レンズからなる第１群と、像側に配置された単体の正レ
   ンズからなる第２群とにて構成された内視鏡用対物光学
   系。