JPH0558527B2 - - Google Patents
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- JPH0558527B2 JPH0558527B2 JP62285454A JP28545487A JPH0558527B2 JP H0558527 B2 JPH0558527 B2 JP H0558527B2 JP 62285454 A JP62285454 A JP 62285454A JP 28545487 A JP28545487 A JP 28545487A JP H0558527 B2 JPH0558527 B2 JP H0558527B2
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- lens group
- lens
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
- G02B23/243—Objectives for endoscopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、フアイバースコープや硬性鏡等の接
眼部に取付けモニターの撮像素子上に結像させる
光学系で、ズーミング機能を有する撮像光学系に
関するものである。 〔従来の技術〕 第３図は、体腔内部又は機械的機構内部をテレ
ビモニターにて観察する場合に用いられる装置の
構成を示す図で、１は内部に対物レンズ２、イメ
ージガイド３、接眼レンズ４等よりなる観察光学
系と、光源５、ライトガイド６等よりなる証明系
とを収納するフアイバースコープで物体を証明系
で証明した上で観察光学系によつて観察する。こ
の像をテレビモニターにて観察する場合には、接
眼レンズ４の後方にアダプターレンズ７をおき撮
像面上に結像させテレビ１０に写し出す。 このようにアダプターによりフアイバースコー
プの像を撮像管上に結像させてモニターに写し出
す方式では、使用するフアイバースコープの違い
により、フアイバースコープイメージガイドの太
さや接眼レンズの倍率が異り、そのためにテレビ
モニター１０上に写る像の大きさが異なる。 通常のNTSC方式のテレビ信号の場合、モニタ
ーのたて辺の長さの５〜６倍の距離の位置で観察
するのが適切であり、モニターに写る像が小さす
ぎる場合は、像が見ずらくなる。又モニターに写
る像が大きすぎるとイメージガイドに写る像の一
部しかモニターに写し出されなくなり好ましくな
い。 従来は、以上の理由から倍率の異なつた多くの
固定倍率アダプターを用意し、モニター上の像が
適切な大きさになるようにアダプターを交換しな
ければならなかつたため不便であつた。 また、撮影する時の明るさ（Ｆナンバー）は、
フアイバースコープ１の接眼側の明るさ絞りＳに
よつて決定されるため、倍率を適正にしようとし
て高い倍率のアダプターを使用すると、Ｆナンバ
ーは大になり暗くなる。そのためモニター上に写
る像は、大きさが適切であつても暗くなると云う
不都合が生ずる。そのため近くの物体を観察する
場合はよいが、遠くの物体を観察出来ない。した
がつて大きさを犠牲にして明るい像を得るように
する必要があり、倍率の低いアダプターに切換え
ねばならず非常に不便である。 以上の問題を解消するために近年アダプターレ
ンズとしてズームレンズを用いる要望が高まつて
いる。しかし撮像素子は、イメージサイズにかな
りの種類があり、同じフアイバースコープの像を
同一の倍率にて撮像素子上に結像させても、撮像
素子のサイズの相異によつてモニター上に写し出
される像の大きさは異なる。 そのためにアダプターレンズとしてズームレン
ズを用いたとしても、撮像素子のイメージサイズ
が変わるとモニターの画画の大きさに対するモニ
ター上のイメージガイド端画像の大きさの割合の
変倍範囲が違つてしまう。 種々のイメージサイズの撮像素子を使用でき、
かつ種々の太さのフアイバースコープを適正な大
きさにモニター上に写すためにズーム比の大きい
アダプターレンズを用いることが考えられるが、
ズーム比が大きくなると一般にレンズ系が大きく
なりコンパクト化しにくい欠点がある。 近年撮像素子は、2/3インチ、1/2インチの２種
類が大部分であり、コンパクト性から考え１／２イ ンチが主流になりつつある。またその性能（解像
力、明るさ等）レベルは、確実に上がつている。
しかしさまざまな用途を考えるとどんなイメージ
サイズの撮像素子で使用しても不具合があつては
ならないと云う必要性が生ずる。 またCCD等を撮像素子として使用する場合、
水晶フイルター等のローパスフイルターをCCD
の前方におく必要があり、したがつてアダプター
レンズはバツクフオーカスが長くなければならな
い。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、各種フアイバースコープ、硬性鏡等
を組合わせて使用するもので接眼レンズの後方に
おかれる光学系であつて明るさ絞りが前方にある
絞り前置のもので最適な倍率、明るさでの撮像が
可能であつて、更にいかなるサイズの撮像素子で
あつても最適な撮像が可能でしたがつてモニター
上に最適な像を写し出すことが出来る撮像光学系
を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の光学系は、第１図に示すように、絞り
を前に置いた構成で、この絞りより順にコンペン
セーターとしての機能を有する正の屈折力の第１
レンズ群L1とバリエーターとしての機能を有す
る負の屈折力の第２レンズ群L2と結像レンズ群
としての正の屈折力の第３レンズ群L3とにて構
成され、次の条件(1)乃至条件(5)を満足するもので
ある。 (1) 1.4＞β1／βST＞0.71 (2) fW≦f1≦fT (3) ｜ｄ／f2｜0.45 (4) ２＜fW／f3＜3.2 (5) ν2＞40 ただしf1は第１レンズ群L1の焦点距離、f2は第
２レンズ群L2の焦点距離、f3は第３レンズ群L3の
焦点距離、fWは広角端における全系の焦点距離、
fTは望遠端における全系の焦点距離、β1は第１レ
ンズ群L1の倍率、βSTはスタンダード状態におけ
る全系の倍率、ｄは第２レンズ群L2の移動距離、
ν2は第２レンズ群の負レンズのアツベ数である。 条件(1)はレンズ系の全長をコンパクトにするた
めの条件である。これは各レンズのうちの負のレ
ンズ群L2と正のレンズ群L3の物体と像の距離が
最小の付近にて使用するためのものである。 第４図において物体Ｏと像Ｉの距離IO（＋
′）は次の式（ｉ）にて表わされる。 IO＝ｌ＋l′＝fL（２＋βL＋１／βL） (i) ただしfLはレンズＬの焦点距離、βLはレンズＬ
の倍率である。 ここで式（ｉ）の値の絶対値を最小にするため
には、βの値は明らかに±１である。このことを
第３レンズ群L3に適用することによつてレンズ
系をコンパクトにすることが出来る。すなわち結
像レンズの倍率をβ3とするとβ3≒−１にすればよ
い。 また式（ｉ）を第２レンズ群L2に適用すれば
一層コンパクトになし得る。第５図は、倍率とバ
リエーターL2の物体と像の距離IOとの関係を示
すグラフである。尚この図において横軸は倍率で
あり、縦軸は焦点距離を１に規格化した物像間距
離である。このグラフより明らかなようにズーム
比をＺとするとIOが最小であつてかつレンズの
移動量が小さいのは、第２レンズ群L2の倍率を
−１を中心にしてβ2W＝−１／√Ｚ，β2T＝−√ （β2W，β2Tは夫々ワイド端およびテレ端での第２
レンズ群L2の倍率）とした時である。つまり条
件(1)を満足させることによりコンパクトなズーム
レンズになし得る。 この条件の上限、下限のいずれを越えてもレン
ズ系の全長が大になり取扱いが悪くなる。 条件(2)は正の第１レンズ群L1と負の第２レン
ズ群L2の間隔とレンズ系全体の大きさ、バツク
フオーカスとを決めるためのものである。 レンズ系の全長を小さくするためには、条件(1)
より第２レンズ群L2の倍率をスタンダードの状
態で−１とすることが望ましく、第３レンズ群
L3の倍率も−１にすることが望ましい。 つまりスタンダードの状態での全系の倍率を
βSTとすると次の式（）のようにすることが好
ましい。 β1＝βST (ii) 物点距離は、接眼レンズが前に付加されるため
に、全体の焦点距離に比べ充分大きく、したがつ
て式（）は次のように書くことが出来る。 f1＝fST (iii) つまり式（）の時にレンズ系の全長を短くで
きる。 またCCDの前面には一般に赤外カツトフイル
リターや水晶等のローパスフイルターがおかれる
ためにレンズ系のバツクフオーカスを長くする必
要があり、主点位置を後方にずらすのが良く、あ
る程度大きめの方が良い場合がある。 したがつて条件(2)においてf1がfWより小になる
とバツクフオーカスを充分長くすることが困難に
なり、また第２レンズ群L2の移動量を大きく出
来なくなり、充分なズーム範囲が得られなくな
る。逆にf1がfTよりも大きくなるとf1の結像点が
遠くなりすぎ第１レンズ群L1と第２レンズ群L2
の間隔が大になり、レンズ系の全長が長くなり、
取扱いが容易でなくなる。 条件(3)は、第２レンズ群L2の移動量と焦点距
離を規定したものである。 ズーミングに伴つて光線高が変化するために収
差変動が生ずる。この条件(3)の範囲を越えると収
差変動が大きくなりすぎ収差補正を充分行なえな
くなる。また第３レンズ群L3へのワイド状態で
の最大入射光線高が高くなり結像レンズを大きく
せざるを得なくなつてコンパクトになし得なくな
る。 条件(4)はバツクフオーカスを定めるものであ
る。 ズーミングに伴う光線高の変化による収差変動
を抑えるためには、第３レンズ群L3は対称型に
近い形にするのが望ましく、第２レンズ群L2の
像点すなわち第３レンズ群L3の物点とその像点
に対してアプラナテイツクに近いのが良く、かつ
全長を短くするためにも、β3は−１近辺にするの
が望ましい。そのためにレンズ系のバツクフオー
カスは第３レンズ群L3の焦点距離f3で決まる。ま
た光線高が一番高くなるのはワイド側である。こ
の条件(4)でfW／f3が3.2より大になるとバツクフオ
ーカスが小さくなり、CCD前面へフイルター類
を入れるスペースがなくなる。 又第３レンズ群L3のパワーが強くなり、ワイ
ド側での上側光線の曲がりが強くなり上コマの縦
収差を正に補正できなくなる。それに加えて第２
レンズ群L2と第３レンズ群L3の間隔が接近し条
件(3)で決まる第２レンズ群L2のズーミング時の
移動距離が確保できなくなるという不都合が生ず
る。 また本発明のレンズ系は前置絞りの３群ズーム
レンズなので上側光線の縦方向のコマ収差を正に
補正し得るのは第２レンズ群L2の凹の両面と第
３レンズ群L3の接合面とその後の凹面である。
そのため第３レンズ群L3のパワーを大きくする
と正に補正しきれなくなる。またfW／f3が条件の
下限の２よりも小さくなると第３レンズ群の光線
高が高くなり外径、物体と像の距離とも大きくな
り取扱いが容易でなくなる。 条件(5)は第２レンズ群L2の焦点距離を条件(3)
のように定めた時に分散を定めるもので、第２レ
ンズ群L2がズーミングの際に動くにつれて主光
線の第２レンズ群L2への入射高が変化するため
に倍率の色収差が変動する。条件(3)を満足するよ
うにした上で、この倍率の色収差の変動を実用上
問題がないレベルにおさえるための条件がこの条
件(5)である。この条件よりはずれると倍率の色収
差が変動し好ましくない。 次に本発明の撮像光学系を用いて撮像素子上に
物体像を形成する場合、この撮像素子をイメージ
サイズしの異なる他の撮像素子に変えた場合まで
もモニター上の像が変わらないようにするために
は次のようにする。つまり本発明の光学系におい
て第３レンズ群L3を異なる第３レンズ群L3′と交
換する方法と、第３レンズ群L3を変倍系とする
方法とがある。 その場合交換又は変倍により変化させる倍率
β3′は次の範囲内であることが望ましい。 (6) 1.4＞｜β3′｜＞0.71 第６図は撮像素子のイメージサイズを変化させ
た時に撮像光学系中の第３レンズ群の倍率を変化
させた時の状態を示すものである。この図で例え
ばＡ，Ｂはイメージサイズが１／２インチの撮像素 子の場合で、Ｃ，Ｄはこれより大きい２／３インチ の場合である。 ここで第１レンズ群L1、第２レンズ群L2，第
３レンズ群L3、L3′の倍率を夫々β1，β2，β3，
β3′又第２レンズ群L2のワイド端、テレ端におけ
る倍率を夫々β2W，β2T，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける
総合倍率をβA，βB，βC，βDとすると次の関係が成
立つ。 βA＝β1×β2W×β3 βB＝β1×β2T×β3 βC＝β1×β2W×β3′ βD＝β1×β2T×β3′ （） イメージサイズが１／２インチの撮像素子の長さ をａ，２／３インチの撮像素子の長さをＡとすると、 実際はａ＝6.4，Ａ＝8.8であるのでａ／Ａ＝6.4／
8.8≒0.73となる。又ワイド像でイメージガイド
の光学系により撮像素子上に形成された像の径
を、第６図Ａ，Ｃにおいて夫々ｂ，Ｂとすると
ｂ／ａ＝Ｂ／Ａの時にモニター上での大きさが同
一になる。 これから次の式のようになる。 ａ／Ａ＝ｂ／Ｂ （） したがつて、（），（）から次の関係が成立
つ。 βA：βC＝β3：β3′＝ａ：Ａ＝βB：βD（） 第６図に示す例では、レンズ群L1，L2によつ
て結像される像位は、ズーミングを行なつた場合
でも常に一定になるように設計されており、した
がつてズーミングの際に移動しない第３レンズ群
L3，L3′を交換することによつてβ3／β3′＝ａ／Ａ
の関係を満たすようにしている。 この場合、レンズ系をコンパクトにするために
は物体と像との距離IOが小であることが好まし
い。 第４図においてレンズＬの焦点距離をfL、その
倍率をβLとするとIO（ｌ＋l′）は次のようになる。 ｌ＋l′＝fL（２＋βL＋１／βL） この式が最小になるβLの値は±１である。この
式と（）式とから次の値が求まる。 即ち、イメージサイズを変えた場合、その比
ａ／Ａを求め、式（），（）により結像レンズ群 の倍率β3，β3′を求めればよい。 ここで本発明は前記条件(1)〜(5)を満足すること
を特徴とするもので、条件(4)の説明で述べたよう
にズーミンクに伴う光線高の変化によつて生ずる
収差変動を小さくするためにはこの交換する第３
レンズ群は対称型にするのが良く、倍率も−１近
辺が好ましい。 又条件(6)において0.71よりも小になると必要充
分なバツクフオーカスを得ることが出来ず、この
第３レンズ群L3′の焦点距離f3′を大にしなければ
ならなくなる。その場合条件(4)から外れることに
なり好ましくない。又β3′が1.4よりも大になると
第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差変動
量にこの第３レンズ群の倍率がそのままかかつて
しまい、第１レンズ群、第２レンズ群で一層収差
を除去しておかなければならなくなり、これらレ
ンズ群のレンズ枚数を増加させねばならず好まし
くない。 〔実施例〕 次に本発明の撮像光学系の各実施例を示す。
眼部に取付けモニターの撮像素子上に結像させる
光学系で、ズーミング機能を有する撮像光学系に
関するものである。 〔従来の技術〕 第３図は、体腔内部又は機械的機構内部をテレ
ビモニターにて観察する場合に用いられる装置の
構成を示す図で、１は内部に対物レンズ２、イメ
ージガイド３、接眼レンズ４等よりなる観察光学
系と、光源５、ライトガイド６等よりなる証明系
とを収納するフアイバースコープで物体を証明系
で証明した上で観察光学系によつて観察する。こ
の像をテレビモニターにて観察する場合には、接
眼レンズ４の後方にアダプターレンズ７をおき撮
像面上に結像させテレビ１０に写し出す。 このようにアダプターによりフアイバースコー
プの像を撮像管上に結像させてモニターに写し出
す方式では、使用するフアイバースコープの違い
により、フアイバースコープイメージガイドの太
さや接眼レンズの倍率が異り、そのためにテレビ
モニター１０上に写る像の大きさが異なる。 通常のNTSC方式のテレビ信号の場合、モニタ
ーのたて辺の長さの５〜６倍の距離の位置で観察
するのが適切であり、モニターに写る像が小さす
ぎる場合は、像が見ずらくなる。又モニターに写
る像が大きすぎるとイメージガイドに写る像の一
部しかモニターに写し出されなくなり好ましくな
い。 従来は、以上の理由から倍率の異なつた多くの
固定倍率アダプターを用意し、モニター上の像が
適切な大きさになるようにアダプターを交換しな
ければならなかつたため不便であつた。 また、撮影する時の明るさ（Ｆナンバー）は、
フアイバースコープ１の接眼側の明るさ絞りＳに
よつて決定されるため、倍率を適正にしようとし
て高い倍率のアダプターを使用すると、Ｆナンバ
ーは大になり暗くなる。そのためモニター上に写
る像は、大きさが適切であつても暗くなると云う
不都合が生ずる。そのため近くの物体を観察する
場合はよいが、遠くの物体を観察出来ない。した
がつて大きさを犠牲にして明るい像を得るように
する必要があり、倍率の低いアダプターに切換え
ねばならず非常に不便である。 以上の問題を解消するために近年アダプターレ
ンズとしてズームレンズを用いる要望が高まつて
いる。しかし撮像素子は、イメージサイズにかな
りの種類があり、同じフアイバースコープの像を
同一の倍率にて撮像素子上に結像させても、撮像
素子のサイズの相異によつてモニター上に写し出
される像の大きさは異なる。 そのためにアダプターレンズとしてズームレン
ズを用いたとしても、撮像素子のイメージサイズ
が変わるとモニターの画画の大きさに対するモニ
ター上のイメージガイド端画像の大きさの割合の
変倍範囲が違つてしまう。 種々のイメージサイズの撮像素子を使用でき、
かつ種々の太さのフアイバースコープを適正な大
きさにモニター上に写すためにズーム比の大きい
アダプターレンズを用いることが考えられるが、
ズーム比が大きくなると一般にレンズ系が大きく
なりコンパクト化しにくい欠点がある。 近年撮像素子は、2/3インチ、1/2インチの２種
類が大部分であり、コンパクト性から考え１／２イ ンチが主流になりつつある。またその性能（解像
力、明るさ等）レベルは、確実に上がつている。
しかしさまざまな用途を考えるとどんなイメージ
サイズの撮像素子で使用しても不具合があつては
ならないと云う必要性が生ずる。 またCCD等を撮像素子として使用する場合、
水晶フイルター等のローパスフイルターをCCD
の前方におく必要があり、したがつてアダプター
レンズはバツクフオーカスが長くなければならな
い。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、各種フアイバースコープ、硬性鏡等
を組合わせて使用するもので接眼レンズの後方に
おかれる光学系であつて明るさ絞りが前方にある
絞り前置のもので最適な倍率、明るさでの撮像が
可能であつて、更にいかなるサイズの撮像素子で
あつても最適な撮像が可能でしたがつてモニター
上に最適な像を写し出すことが出来る撮像光学系
を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の光学系は、第１図に示すように、絞り
を前に置いた構成で、この絞りより順にコンペン
セーターとしての機能を有する正の屈折力の第１
レンズ群L1とバリエーターとしての機能を有す
る負の屈折力の第２レンズ群L2と結像レンズ群
としての正の屈折力の第３レンズ群L3とにて構
成され、次の条件(1)乃至条件(5)を満足するもので
ある。 (1) 1.4＞β1／βST＞0.71 (2) fW≦f1≦fT (3) ｜ｄ／f2｜0.45 (4) ２＜fW／f3＜3.2 (5) ν2＞40 ただしf1は第１レンズ群L1の焦点距離、f2は第
２レンズ群L2の焦点距離、f3は第３レンズ群L3の
焦点距離、fWは広角端における全系の焦点距離、
fTは望遠端における全系の焦点距離、β1は第１レ
ンズ群L1の倍率、βSTはスタンダード状態におけ
る全系の倍率、ｄは第２レンズ群L2の移動距離、
ν2は第２レンズ群の負レンズのアツベ数である。 条件(1)はレンズ系の全長をコンパクトにするた
めの条件である。これは各レンズのうちの負のレ
ンズ群L2と正のレンズ群L3の物体と像の距離が
最小の付近にて使用するためのものである。 第４図において物体Ｏと像Ｉの距離IO（＋
′）は次の式（ｉ）にて表わされる。 IO＝ｌ＋l′＝fL（２＋βL＋１／βL） (i) ただしfLはレンズＬの焦点距離、βLはレンズＬ
の倍率である。 ここで式（ｉ）の値の絶対値を最小にするため
には、βの値は明らかに±１である。このことを
第３レンズ群L3に適用することによつてレンズ
系をコンパクトにすることが出来る。すなわち結
像レンズの倍率をβ3とするとβ3≒−１にすればよ
い。 また式（ｉ）を第２レンズ群L2に適用すれば
一層コンパクトになし得る。第５図は、倍率とバ
リエーターL2の物体と像の距離IOとの関係を示
すグラフである。尚この図において横軸は倍率で
あり、縦軸は焦点距離を１に規格化した物像間距
離である。このグラフより明らかなようにズーム
比をＺとするとIOが最小であつてかつレンズの
移動量が小さいのは、第２レンズ群L2の倍率を
−１を中心にしてβ2W＝−１／√Ｚ，β2T＝−√ （β2W，β2Tは夫々ワイド端およびテレ端での第２
レンズ群L2の倍率）とした時である。つまり条
件(1)を満足させることによりコンパクトなズーム
レンズになし得る。 この条件の上限、下限のいずれを越えてもレン
ズ系の全長が大になり取扱いが悪くなる。 条件(2)は正の第１レンズ群L1と負の第２レン
ズ群L2の間隔とレンズ系全体の大きさ、バツク
フオーカスとを決めるためのものである。 レンズ系の全長を小さくするためには、条件(1)
より第２レンズ群L2の倍率をスタンダードの状
態で−１とすることが望ましく、第３レンズ群
L3の倍率も−１にすることが望ましい。 つまりスタンダードの状態での全系の倍率を
βSTとすると次の式（）のようにすることが好
ましい。 β1＝βST (ii) 物点距離は、接眼レンズが前に付加されるため
に、全体の焦点距離に比べ充分大きく、したがつ
て式（）は次のように書くことが出来る。 f1＝fST (iii) つまり式（）の時にレンズ系の全長を短くで
きる。 またCCDの前面には一般に赤外カツトフイル
リターや水晶等のローパスフイルターがおかれる
ためにレンズ系のバツクフオーカスを長くする必
要があり、主点位置を後方にずらすのが良く、あ
る程度大きめの方が良い場合がある。 したがつて条件(2)においてf1がfWより小になる
とバツクフオーカスを充分長くすることが困難に
なり、また第２レンズ群L2の移動量を大きく出
来なくなり、充分なズーム範囲が得られなくな
る。逆にf1がfTよりも大きくなるとf1の結像点が
遠くなりすぎ第１レンズ群L1と第２レンズ群L2
の間隔が大になり、レンズ系の全長が長くなり、
取扱いが容易でなくなる。 条件(3)は、第２レンズ群L2の移動量と焦点距
離を規定したものである。 ズーミングに伴つて光線高が変化するために収
差変動が生ずる。この条件(3)の範囲を越えると収
差変動が大きくなりすぎ収差補正を充分行なえな
くなる。また第３レンズ群L3へのワイド状態で
の最大入射光線高が高くなり結像レンズを大きく
せざるを得なくなつてコンパクトになし得なくな
る。 条件(4)はバツクフオーカスを定めるものであ
る。 ズーミングに伴う光線高の変化による収差変動
を抑えるためには、第３レンズ群L3は対称型に
近い形にするのが望ましく、第２レンズ群L2の
像点すなわち第３レンズ群L3の物点とその像点
に対してアプラナテイツクに近いのが良く、かつ
全長を短くするためにも、β3は−１近辺にするの
が望ましい。そのためにレンズ系のバツクフオー
カスは第３レンズ群L3の焦点距離f3で決まる。ま
た光線高が一番高くなるのはワイド側である。こ
の条件(4)でfW／f3が3.2より大になるとバツクフオ
ーカスが小さくなり、CCD前面へフイルター類
を入れるスペースがなくなる。 又第３レンズ群L3のパワーが強くなり、ワイ
ド側での上側光線の曲がりが強くなり上コマの縦
収差を正に補正できなくなる。それに加えて第２
レンズ群L2と第３レンズ群L3の間隔が接近し条
件(3)で決まる第２レンズ群L2のズーミング時の
移動距離が確保できなくなるという不都合が生ず
る。 また本発明のレンズ系は前置絞りの３群ズーム
レンズなので上側光線の縦方向のコマ収差を正に
補正し得るのは第２レンズ群L2の凹の両面と第
３レンズ群L3の接合面とその後の凹面である。
そのため第３レンズ群L3のパワーを大きくする
と正に補正しきれなくなる。またfW／f3が条件の
下限の２よりも小さくなると第３レンズ群の光線
高が高くなり外径、物体と像の距離とも大きくな
り取扱いが容易でなくなる。 条件(5)は第２レンズ群L2の焦点距離を条件(3)
のように定めた時に分散を定めるもので、第２レ
ンズ群L2がズーミングの際に動くにつれて主光
線の第２レンズ群L2への入射高が変化するため
に倍率の色収差が変動する。条件(3)を満足するよ
うにした上で、この倍率の色収差の変動を実用上
問題がないレベルにおさえるための条件がこの条
件(5)である。この条件よりはずれると倍率の色収
差が変動し好ましくない。 次に本発明の撮像光学系を用いて撮像素子上に
物体像を形成する場合、この撮像素子をイメージ
サイズしの異なる他の撮像素子に変えた場合まで
もモニター上の像が変わらないようにするために
は次のようにする。つまり本発明の光学系におい
て第３レンズ群L3を異なる第３レンズ群L3′と交
換する方法と、第３レンズ群L3を変倍系とする
方法とがある。 その場合交換又は変倍により変化させる倍率
β3′は次の範囲内であることが望ましい。 (6) 1.4＞｜β3′｜＞0.71 第６図は撮像素子のイメージサイズを変化させ
た時に撮像光学系中の第３レンズ群の倍率を変化
させた時の状態を示すものである。この図で例え
ばＡ，Ｂはイメージサイズが１／２インチの撮像素 子の場合で、Ｃ，Ｄはこれより大きい２／３インチ の場合である。 ここで第１レンズ群L1、第２レンズ群L2，第
３レンズ群L3、L3′の倍率を夫々β1，β2，β3，
β3′又第２レンズ群L2のワイド端、テレ端におけ
る倍率を夫々β2W，β2T，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける
総合倍率をβA，βB，βC，βDとすると次の関係が成
立つ。 βA＝β1×β2W×β3 βB＝β1×β2T×β3 βC＝β1×β2W×β3′ βD＝β1×β2T×β3′ （） イメージサイズが１／２インチの撮像素子の長さ をａ，２／３インチの撮像素子の長さをＡとすると、 実際はａ＝6.4，Ａ＝8.8であるのでａ／Ａ＝6.4／
8.8≒0.73となる。又ワイド像でイメージガイド
の光学系により撮像素子上に形成された像の径
を、第６図Ａ，Ｃにおいて夫々ｂ，Ｂとすると
ｂ／ａ＝Ｂ／Ａの時にモニター上での大きさが同
一になる。 これから次の式のようになる。 ａ／Ａ＝ｂ／Ｂ （） したがつて、（），（）から次の関係が成立
つ。 βA：βC＝β3：β3′＝ａ：Ａ＝βB：βD（） 第６図に示す例では、レンズ群L1，L2によつ
て結像される像位は、ズーミングを行なつた場合
でも常に一定になるように設計されており、した
がつてズーミングの際に移動しない第３レンズ群
L3，L3′を交換することによつてβ3／β3′＝ａ／Ａ
の関係を満たすようにしている。 この場合、レンズ系をコンパクトにするために
は物体と像との距離IOが小であることが好まし
い。 第４図においてレンズＬの焦点距離をfL、その
倍率をβLとするとIO（ｌ＋l′）は次のようになる。 ｌ＋l′＝fL（２＋βL＋１／βL） この式が最小になるβLの値は±１である。この
式と（）式とから次の値が求まる。 即ち、イメージサイズを変えた場合、その比
ａ／Ａを求め、式（），（）により結像レンズ群 の倍率β3，β3′を求めればよい。 ここで本発明は前記条件(1)〜(5)を満足すること
を特徴とするもので、条件(4)の説明で述べたよう
にズーミンクに伴う光線高の変化によつて生ずる
収差変動を小さくするためにはこの交換する第３
レンズ群は対称型にするのが良く、倍率も−１近
辺が好ましい。 又条件(6)において0.71よりも小になると必要充
分なバツクフオーカスを得ることが出来ず、この
第３レンズ群L3′の焦点距離f3′を大にしなければ
ならなくなる。その場合条件(4)から外れることに
なり好ましくない。又β3′が1.4よりも大になると
第１レンズ群、第２レンズ群で発生する収差変動
量にこの第３レンズ群の倍率がそのままかかつて
しまい、第１レンズ群、第２レンズ群で一層収差
を除去しておかなければならなくなり、これらレ
ンズ群のレンズ枚数を増加させねばならず好まし
くない。 〔実施例〕 次に本発明の撮像光学系の各実施例を示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
本発明の撮像光学系は、前置絞りのズームレン
ズであつて、各種のフアイバースコープ、硬性鏡
等を組合わせても最適な倍率と明るさになし得る
ものであり更に種々のイメージサイズの撮像素子
と組合わせてもモニター上での像の大きさを同じ
に出来、変倍範囲も同一にし得るもので、またフ
アインダー側ではズーミングを行なつても固定倍
率である等の利点を有している。
ズであつて、各種のフアイバースコープ、硬性鏡
等を組合わせても最適な倍率と明るさになし得る
ものであり更に種々のイメージサイズの撮像素子
と組合わせてもモニター上での像の大きさを同じ
に出来、変倍範囲も同一にし得るもので、またフ
アインダー側ではズーミングを行なつても固定倍
率である等の利点を有している。
第１図は本発明の実施例１，２のレンズ構成を
示す図、第２図は本発明の実施例３のレンズ構成
を示す図、第３図は撮像光学系を用いたイメージ
フアイバー装置の構成を示す図、第４図はレンズ
における物体と像の距離等の関係を示す図、第５
図は倍率と物体と像の距離との関係を示すグラ
フ、第６図は撮像素子のイメージサイズに応じて
の光学系の変換を示す図、第７図乃至第１８図は
本発明の実施例の収差状況を示す図である。
示す図、第２図は本発明の実施例３のレンズ構成
を示す図、第３図は撮像光学系を用いたイメージ
フアイバー装置の構成を示す図、第４図はレンズ
における物体と像の距離等の関係を示す図、第５
図は倍率と物体と像の距離との関係を示すグラ
フ、第６図は撮像素子のイメージサイズに応じて
の光学系の変換を示す図、第７図乃至第１８図は
本発明の実施例の収差状況を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ フアイバスコープ、硬性鏡等の接眼部に取り
つけられた撮像素子等の上に結像させるズーミン
グ撮像光学系において、接眼部側より順に、コン
ペンセーター機能を有する正の屈折力の第１レン
ズ群と、バリレーター機能を有する負の屈折力の
第２レンズ群と、全体として正の屈折力を有する
結像レンズ群である第３レンズ群とより構成さ
れ、瞳が前記第１レンズ群の前に位置し、以下の
条件(1)〜(5)を満足すると共に、前記第３レンズ群
の倍率が常に以下の条件(6)の範囲内にあるズーミ
ング撮像光学系。 (1) 1.4＞β1／βST＞0.71 (2) fW≦f1≦fT (3) ｜ｄ／f2｜＜0.45 (4) ２＜fW／f3＜3.2 (5) ν2＞40 (6) 1.4＞｜β3｜＞0.71 但し、f1は第１レンズ群の焦点距離、f2は第２
レンズ群の焦点距離、f3は第３レンズ群の焦点距
離、fWはワイド端における全系の焦点距離、fTは
テレ端における全系の焦点距離、β1は第１レンズ
群の倍率、βSTはスタンダード状態での全系の倍
率、β3は第３レンズ群の倍率、ν2は第２レンズ群
の負レンズのアツベ数、ｄは第２レンズ群の移動
距離である。 ２ 第１レンズ群が単レンズからなる特許請求の
範囲１の撮像光学系。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62285454A JPH01128031A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 撮像光学系 |
| US07/269,453 US4874232A (en) | 1987-11-13 | 1988-11-10 | Imaging optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62285454A JPH01128031A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 撮像光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01128031A JPH01128031A (ja) | 1989-05-19 |
| JPH0558527B2 true JPH0558527B2 (ja) | 1993-08-26 |
Family
ID=17691728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62285454A Granted JPH01128031A (ja) | 1987-11-13 | 1987-11-13 | 撮像光学系 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4874232A (ja) |
| JP (1) | JPH01128031A (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2804267B2 (ja) * | 1988-05-02 | 1998-09-24 | オリンパス光学工業株式会社 | 内視鏡対物レンズ |
| US5214538A (en) * | 1988-07-25 | 1993-05-25 | Keymed (Medical And Industrial Equipment) Limited | Optical apparatus |
| JP2582435B2 (ja) * | 1989-04-29 | 1997-02-19 | オリンパス光学工業株式会社 | 撮像光学系 |
| JP2864420B2 (ja) * | 1989-09-19 | 1999-03-03 | オリンパス光学工業株式会社 | 撮像光学系 |
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-
1987
- 1987-11-13 JP JP62285454A patent/JPH01128031A/ja active Granted
-
1988
- 1988-11-10 US US07/269,453 patent/US4874232A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4874232A (en) | 1989-10-17 |
| JPH01128031A (ja) | 1989-05-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |