JPH0648327B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents

内視鏡対物レンズ

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JPH0648327B2
JPH0648327B2 JP59156513A JP15651384A JPH0648327B2 JP H0648327 B2 JPH0648327 B2 JP H0648327B2 JP 59156513 A JP59156513 A JP 59156513A JP 15651384 A JP15651384 A JP 15651384A JP H0648327 B2 JPH0648327 B2 JP H0648327B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、内視鏡の対物レンズに関するものである。
従来技術 内視鏡対物レンズとしては第１図に示す特開昭４９−１
２１５４７号に記載されたもののようにレトロフオーカ
スタイプのものが知られている。この対物レンズは、イ
メージガイド１に主光線２を垂直に入射させるために都
合のよいレンズ系であつた。しかし歪曲収差が大きく、
全長が長く、レンズの外径が像径に比べて大きいなどの
欠点があつた。
目的 本発明は、歪曲収差が小さく，全長が短く外径が小さく
広角で周辺光量の多い内視鏡対物レンズを提供すること
を目的とするものである。
概要 第２図は本発明の基本レンズ構成を示すもので本発明対
物レンズはこの図に示すように負の屈折力を持つ第１群
と、正の屈折力を持つ第２群と、正の屈折力を持ち物体
側に凸面を有するレンズを含む第３群と、第２群の前端
と第３群の後端との間に配置された明るさ絞りと、物体
側に凹面を向けた単体又は接合のメニスカスレンズを含
む第４群とよりなり、次の条件を満足する内視鏡対物レ
ンズである。
但し、ｈ1は最大像高の主光線の第１群の各面における
主光線高の平均値、ｈ4は最大像高の主光線の第４群の
各面における主光線高の平均値、ｆ1，ｆ4は夫々第１
群，第４群の焦点距離、Ｒ3は第３群の最も物体側の面
の曲率半径、ｆは全系の焦点距離である。
例えば第２図に示すように固体撮像素子３を用いた電子
内視鏡においては、この図に示すように主光線４が固体
撮像素子３に対して斜めに入射してもイメージフアイバ
ーを用いた時のような欠点はなく、画像は伝送される。
本発明は、像面の前にメニスカスの凹レンズを含む第４
群を配置することによつて従来のレトロフオーカスタイ
プの内視鏡対物レンズの欠点であつた歪曲収差が大きく
全長（第１面から像面までの距離）が長く、レンズ外径
が大きい点を解決したものである。
また本発明の対物レンズは明るさ絞りを第２群の最も物
体側の面から第３群の最も像側の面までの間に配置した
ものでこれによつて歪曲収差の補正等を可能にした。つ
まり前記の個所に明るさ絞りを配置すれば、通常のテレ
セントリツクタイプのレトロフオーカス型内視鏡対物レ
ンズに比較して絞りが後方に下がる分だけ像面への主光
線の入射角を大きくでき、歪曲収差の補正にとつて有効
である。また絞りを前記位置にすれば、レトロフオーカ
ス型の発散群と収斂群の間に絞りを置いた場合のレンズ
系の著しい非対称性（絞りの前は負の群だけで絞りの後
は正の群だけにて構成されている）が、正の屈折力の第
２群の一部が絞りより前に来ることによつて緩和され、
これによつてコマ収差の補正にとつても有利である。
又本発明のレンズ系に類似する光学系として第３図に示
す特公昭４２−２３８９６号の光学系がある。ここで｜
ｈ1／ｆ1｜を第１群の最大像高の主光線に対する屈折
力、又｜ｈ4／ｆ4｜を第４群の最大像高の主光線に対す
る屈折力と呼ぶこととする。前記の第４群の最大像高の
主光線に対する屈折力｜ｈ4／ｆ4｜が強すぎるために画
角が大になればなるほど主光線が像面に対して大きな角
度で入射するのでcos４乗則による周辺光量の低下が著
しい。
この点に鑑み、本発明では第１群の最大像高の主光線に
対する屈折力｜ｈ1／ｆ1｜を第４群の最大像高の主光線
に対する屈折力｜ｈ4／ｆ4｜より強くしこれによつて第
１群でレンズを広角化し第４群では、主光線を適度に曲
げて周辺光量があまり低下しない範囲で歪曲収差を除去
しまた全長（第１面から像面までの長さ）を短くしレン
ズ外径を小さくしたものである。そのためには第１群の
焦点距離ｆ1および第４群の焦点距離ｆ4を条件(1)を満
足するように定める必要がある。したがつて前記の条件
(1)よりはずれると歪曲収差が補正できずまたレンズ系
が大きくならざるを得ず本発明の目的に反することとな
る。
また前述の従来の光学系（特公昭４２−２３８９６）は
球面収差の発生が著しく大口径化できない欠点もあつ
た。
本発明では条件(2)を満足するようにして球面収差を除
去するようにした。つまりこの条件(2)より外れると球
面収差が補正不足になる。
また条件(1)，(2)のほかに次の条件(3)，(4)を満足する
ことが望ましい。
(3) ｜ｆ4｜＜６ｆ (4) −Ｒ2≦１５ｆ ただしＲ2は第２群の像側の面の曲率半径である。
第４群の屈折力は、条件(1)に規定したようにゆるくな
つている。しかし｜ｆ4｜があまり大になつて条件(3)を
満足しなくなつても条件(1)の効果が弱くなるため好ま
しくない。また条件(4)よりはずれると球面収差が補正
不足になる。
更に本発明の目的にかなつた対物レンズを得る為には下
記条件(5)，(6)，(7)，(8)を満足することが好ましい。
(5) ｜ｆ1｜＜1.7ｆ (6) ｜ｆ23｜＜1.5ｆ (7) Ｒ2′＞０ (8) ｜Ｒ3′｜＜1.5ｆ ただしｆ23は第２群と第３群の合成焦点距離、Ｒ2は第
２群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ3′は第３群中の
接合面の曲率半径である。
上記条件(5)，(6)を満足するようにした場合、第１群の
負のパワーと第２群，第３群の正のパワーが比較的強く
なるのでレンズ系の全長を短くする上で特に好ましい。
これら条件を外れるといずれも全長の短縮化にとつては
不利になる。
条件(5)，(6)のように各群のパワーを強くした場合には
諸収差の補正がむずかしくなつて来る。特に絞りが第２
群の前面から第３群の後端までの間に位置した場合には
一層むずかしくなる。これを解消するためには条件(7)
を満足することが好ましい。
条件(7)は、第２群の最前面の曲率半径を決めるもの
で、この曲率半径を正にすることによつて、この面への
軸外光線の入射角が極端に大になるのを防いで非点隔差
の発生を抑えることが出来る。この条件を外れた場合非
点隔差が大になる。
また第３群の接合面の曲率半径Ｒ3′が条件(8)を満足す
ることによつて球面収差を更に良好に補正することが出
来る。この条件(8)より外れると球面収差が補正不足に
なる。
更に後に述べる実施例のように第１群の物体側の面を面
の周辺に向かうほど曲率が強くなる非球面にすることが
歪曲収差を除去する上で望ましい。また第１群の像側の
面を面の周辺ほど曲率半径の大きくなる非球面にしても
よい。これら非球面の形状としては第４図に示すような
座標のとり方をした時に次の式にて表わされる面が考え
られる。
ｘ＝Ey4 ただしＥは非球面係数である。
実施例 次に本発明の内視鏡用対物レンズの各実施例を示す。
実施例１ ｆ＝1.00 ， F/3.78 ， 像高1.0040 ， 画角１１５° ｒ1＝∞ ｄ1＝0.2520 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.6655 ｄ2＝1.2601 ｒ3＝2.2444 ｄ3＝0.2520 ｎ2＝1.74100 ν2＝52.68 ｒ4＝−6.8676 ｄ4＝0.0504 ｒ5＝∞（絞り） ｄ5＝0.0504 ｒ6＝2.5764 ｄ6＝0.5544 ｎ3＝1.62041 ν3＝60.27 ｒ7＝−0.5040 ｄ7＝0.2016 ｎ4＝1.80518 ν4＝25.43 ｒ8＝−0.9738 ｄ8＝0.7436 ｒ9＝−0.6990 ｄ9＝0.2520 ｎ5＝1.72825 ν5＝28.46 ｒ10＝−1.2601 ｆ1＝−1.29，ｆ23＝1.08，ｆ4＝−2.66 実施例２ ｆ＝1.00 ， F/3.14 ， 像高1.2102 ， 画角１１５° ｒ1＝3.1235 ｄ1＝0.3038 ｎ1＝1.65160 ν1＝58.52 ｒ2＝0.7758 ｄ2＝1.5519 ｒ3＝1.7854 ｄ3＝0.3038 ｎ2＝1.74100 ν2＝52.68 ｒ4＝−10.6273 ｄ4＝0.0608 ｒ5＝∞（絞り） ｄ5＝0.0608 ｒ6＝1.5013 ｄ6＝0.6683 ｎ3＝1.62041 ν3＝60.27 ｒ7＝−0.6075 ｄ7＝0.2430 ｎ4＝1.80518 ν4＝25.43 ｒ8＝−1.2264 ｄ8＝0.4860 ｒ9＝−0.6198 ｄ9＝0.3038 ｎ5＝1.72825 ν5＝28.46 ｒ10＝−1.8226 ｆ1＝−1.67，ｆ23＝1.04，ｆ4＝−1.44 実施例３ ｆ＝1.00 ， F/3.228 ， 像高1.1914 画角１１４° ｒ1＝2.3923 ｄ1＝0.2990 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.5981 ｄ2＝1.0830 ｒ3＝2.5608 ｄ3＝0.2990 ｎ2＝1.74100 ν2＝52.68 ｒ4＝∞（絞り） ｄ4＝0.2990 ｎ3＝1.74100 ν3＝52.68 ｒ5＝−1.6972 ｄ5＝0.0598 ｒ6＝2.4832 ｄ6＝0.2392 ｎ4＝1.71736 ν4＝29.51 ｒ7＝1.0766 ｄ7＝1.0391 ｎ5＝1.71300 ν5＝53.84 ｒ8＝−2.0701 ｄ8＝0.3069 ｒ9＝−0.7419 ｄ9＝0.2990 ｎ6＝1.72825 ν6＝28.46 ｒ10＝−2.4014 ｆ1＝−1.64，ｆ23＝1.02，ｆ4＝−1.60 実施例４ ｆ＝1.00 ， F/3.781 ， 像高1.0091 画角１１５° ｒ1＝∞ ｄ1＝0.2533 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.6947 ｄ2＝1.2665 ｒ3＝1.1738 ｄ3＝0.2533 ｎ2＝1.74100 ν2＝52.68 ｒ4＝−9.5318 ｄ4＝0.0507 ｒ5＝∞（絞り） ｄ5＝0.0507 ｒ6＝1.7243 ｄ6＝0.5572 ｎ3＝1.51633 ν3＝64.15 ｒ7＝−0.5220 ｄ7＝0.2026 ｎ4＝1.80518 ν4＝25.43 ｒ8＝−0.9198 ｄ8＝0.4008 ｒ9＝−0.5470 ｄ9＝0.2026 ｎ5＝1.59270 ν5＝35.29 ｒ10＝1.9496 ｄ10＝0.4559 ｎ6＝1.80610 ν6＝40.95 ｒ11＝−2.4895 ｆ1＝−1.35，ｆ23＝0.96，ｆ4＝−1.95 実施例５ ｆ＝1.00 ， F/3.438 ， 像高1.1036 画角１０１° ｒ1＝∞（非球面） ｄ1＝0.2770 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.7047 ｄ2＝1.3918 ｒ3＝1.8404 ｄ3＝0.2770 ｎ2＝1.74100 ν2＝52.68 ｒ4＝−6.2624 ｄ4＝0.0554 ｒ5＝∞（絞り） ｄ5＝0.0554 ｒ6＝3.4891 ｄ6＝0.6094 ｎ3＝1.62041 ν3＝60.27 ｒ7＝−0.5540 ｄ7＝0.2216 ｎ4＝1.80518 ν4＝25.43 ｒ8＝−1.1104 ｄ8＝0.9041 ｒ9＝−0.6186 ｄ9＝0.2770 ｎ5＝1.72825 ν5＝28.46 ｒ10＝−10.830 Ｅ＝0.46954×１０-1 ｆ1＝−1.37，ｆ23＝1.14，ｆ4＝−2.65 実施例６ ｆ＝1.00 ， F/3.365 ， 像高1.0969 画角９８° ｒ1＝∞（非球面） ｄ1＝0.2753 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.7513 ｄ2＝1.4662 ｒ3＝2.3609 ｄ3＝0.5507 ｎ2＝1.59270 ν2＝35.29 ｒ4＝−1.0953 ｄ4＝0.2203 ｎ3＝1.83400 ν3＝37.16 ｒ5＝−2.7689 ｄ5＝０．0551 ｒ6＝∞（絞り） ｄ6＝0.0551 ｒ7＝2.3940 ｄ7＝0.6057 ｎ4＝1.62041 ν4＝60.27 ｒ8＝−0.5884 ｄ8＝0.2203 ｎ5＝1.80518 ν5＝25.43 ｒ9＝−1.1177 ｄ9＝0.8941 ｒ10＝−0.6526 ｄ10＝0.2753 ｎ6＝1.84666 ν6＝23.88 ｒ11＝−0.9566 Ｅ＝0.58567×１０-1 ｆ1＝−1.46，ｆ23＝1.27，ｆ4＝−4.15 実施例７ ｆ＝1.00 ， F/3.295 ， 像高1.1141 ， 画角９９° ｒ1＝∞（非球面） ｄ1＝0.2796 ｎ1＝1.51633 ν1＝64.15 ｒ2＝0.7952 ｄ2＝1.4787 ｒ3＝5.3878 ｄ3＝0.5593 ｎ2＝1.59270 ν2＝35.29 ｒ4＝−0.7414 ｄ4＝0.2237 ｎ3＝1.83400 ν3＝37.16 ｒ5＝−1.9280 ｄ5＝0.0559 ｒ6＝∞（絞り） ｄ6＝0.0559 ｒ7＝1.5169 ｄ7＝0.2237 ｎ4＝1.80518 ν4＝25.43 ｒ8＝0.6123 ｄ8＝0.6152 ｎ5＝1.56883 ν5＝56.34 ｒ9＝−1.0448 ｄ9＝0.8849 ｒ10＝−0.7375 ｄ10＝0.2796 ｎ6＝1.84666 ν6＝23.88 ｒ11＝−1.0612 Ｅ＝0.54347×１０-1 ｆ1＝−1.54，ｆ23＝1.27，ｆ4＝−4.73 ただしｒ1，ｒ2，…はレンズ各面の曲率半径、ｄ1，
ｄ2，…は各レンズの肉厚および空気間隔、ｎ1，ｎ2，
…は各レンズの屈折率、ν1，ν2，は各レンズのアツベ
数である。
上記実施例のうち実施例１，実施例２は夫々第５図およ
び第６図に示すレンズ構成のもので、第１群が負レン
ズ、第２群が正レンズ、第３群が接合正レンズ、第４群
が物体側に凹面を有するメニスカスレンズよりなつてい
る。これら実施例の明るさ絞りは第２群と第３群の間に
位置している。また実施例３は第７図の通りで、実施例
１，２と類似の構成であるが絞りは、第２群中に位置し
ている。実施例４は第８図に示す通りで第４群が物体側
に凹面を向けた接合メニスカスレンズである。このレン
ズ系の絞りは第２群と第３群の間である。実施例５は第
９図の通りで実施例１と類似したレンズ構成であるが、
第１群の負レンズの物体側の面が前述のような形状の非
球面である。実施例６，７は夫々第１０図および第１１
図に示すレンズ構成で、第２群と第３群がいずれも接合
レンズであり又第１群の負レンズの物体側の面がいずれ
も非球面になつている。絞りはいずれも第２群と第３群
の間である。
これら実施例５，６，７の非球面は第４図に示すように
面の頂点を原点にした座標系にて表わした時に下記の式
にて表わされる面である。
ｘ＝Ey4 各実施例の非球面係数Ｅはデーター中に示す通りであ
る。
発明の効果 本発明の内視鏡用対物レンズは、以上詳細に説明したよ
うにまた実施例より明らかなように歪曲収差が小さくレ
ンズ系全長が短くレンズの径が小さいしかも画角が広く
周辺光量の大きなレンズ系である。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の内視鏡対物レンズの構成を示す図、第２
図は本発明対物レンズの基本構成を示す図、第３図は他
の従来レンズ系の構成を示す図、第４図は本発明の実施
例で用いる非球面の形状を説明する図、第５図乃至第１
１図は夫々本発明の実施例１乃至実施例７の断面図、第
１２図乃至第１８図は夫々実施例１乃至実施例７の収差
曲線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物体側から順に負の屈折力を有する第１群
    と正の屈折力を有する第２群と、物体側に凸面を有する
    レンズを含む正の屈折力を有する第３群と、第２群前端
    と第３群の後端との間に配置された明るさ絞りと、物体
    側に凹面を有するメニスカスレンズを含む第４群とより
    構成され、上記第１レンズ群が非球面を有し、上記非球
    面が、レンズの物体側に配置された時は光軸から離れる
    に従って曲率が強くなる部分を含む形状を有し、レンズ
    の像側に配置された時は光軸から離れるに従って曲率が
    弱くなる部分を含む形状を有すると共に、以下の条件を
    満足する内視鏡対物レンズ。 （１） ｜ｈ1／ｆ1｜＞１．１５｜ｈ4／ｆ4｜ （２） Ｒ3＜５ｆ 但し、ｈ1は最大像高の主光線の第１群の各面における
    主光線高の平均値、ｈ4は最大像高の主光線の第４群の
    各面における主光線高の平均値、ｆ1，ｆ4は夫々第１
    群，第４群の焦点距離、Ｒ3は第３群の最も物体側の面
    の曲率半径、ｆは全系の焦点距離である。
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