JPH07191265A

JPH07191265A - 内視鏡光学系

Info

Publication number: JPH07191265A
Application number: JP5346918A
Authority: JP
Inventors: Mitsujiro Konno; 光次郎金野; Akira Hasegawa; 晃長谷川; Toshiichi Takayama; 敏一高山; Takayuki Suzuki; 隆之鈴木; Shinya Matsumoto; 伸也松本
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28
Also published as: US5793539A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、遠点側で明るさが不足すること
なくかつ解像力の劣化がなく、近点側で被写界深度が向
上するようにした内視鏡光学系を提供することを目的と
する。【構成】本発明の内視鏡光学系は、物体像を伝送す
るリレー系を備え、光学系の瞳位置又はその近傍に正の
球面収差を発生する光学素子を開口の形状と大きさを変
化させ得る絞り手段とを設けたもので絞り開口を遠点時
大に近点時小にして適正な観察範囲が得られるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、径が可変な絞り機構を
備えた内視鏡光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、内視鏡装置には、図３０に示すよ
うな硬性鏡１の接眼部にＣＣＤイメージセンサ等の固体
撮像素子３（以下ＣＣＤと云う）を内蔵したテレビカメ
ラ２を取付け、体腔内の画像をテレビモニター７上に表
示して診断や治療を行ない得るようにしたものが知られ
ている。尚、図３０中４は光学的ローパスフィルター、
５は結像レンズ、６はカメラコントロールユニット、８
は硬性鏡の対物レンズ、９ａおよび９ｂはリレーレン
ズ、１０は接眼レンズである。このように内視鏡装置
は、主として手術の際に用いられるために、手術中に医
師がピント合わせを行なって観察範囲を確保するように
操作することは煩雑である。この欠点を解決するための
手段の一つとしてオートフォーカス機構を利用すること
が考えられる。しかし通常の写真用カメラとは異なり、
内視鏡による医師の観察する部位は、必ずしも視野中心
に限るものではなく、そのために、オートフォーカス機
構によって医師が観察したい部位に的確にフォーカシン
グすることは困難である。したがって、内視鏡におい
て、観察範囲を的確に確保するためには、被写界深度を
拡大させることによるのが望ましい。図３１の（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）は、いずれも収差が良く補正されている
レンズ系によるＭＴＦとデフォーカスとの関係を示すも
ので、（Ａ）は物点がベスト距離、（Ｂ）が遠点、
（Ｃ）が近点の場合である。ＭＴＦの図は、横軸が光軸
方向の位置を示し、Ｉは予め定めた像面である。図中、
実線は絞りを開放した状態、破線は絞り込んだ状態での
ＭＴＦを示すカーブである。尚ＭＴＦは空間周波数とと
もに値が変化するため、この図は光学系の性能評価に適
当な特定の空間周波数（評価周波数）について描いたも
のである。物点距離が変化すると、像面は撮像面Ｉに対
して移動する。この時に、撮像面上におけるＭＴＦが許
容値以上になる近点から遠点までの範囲が被写界深度で
ある。ここで光学系の絞りを単純に絞り込めば、同じ位
置でのＭＴＦが全体的に向上し、被写界深度は広くな
る。

【０００３】このように、単純に被写界深度を拡大させ
るためには、絞りを絞ってＦナンバーを大きくすればよ
いが、図３０に示すような内視鏡装置の場合、リレーレ
ンズ等により多数回像伝送を行なうので、球面収差が図
３２（Ａ）に示すように負であることが多い。このた
め、絞りを絞り込んだ時に図３２（Ｂ）に示すようにＭ
ＴＦカーブのピークが移動し、ベスト像面が物体側とは
反対側へ移動する。ここで座標系は、物体側から像の方
向へを正方向としている。これは、逆に予め定めた受像
面を基準にして考えた時、絞りを絞り込むとベストフォ
ーカス状態となる物点位置が遠くなることを意味してい
る。したがって絞り込んだ場合に近点側の被写界深度が
不足し至近距離の観察を充分に行ない得ない場合があ
る。一方遠点側の被写界深度は、拡大する傾向になるが
絞りを絞り込むために明るさが不足して観察を行ない得
ないことがある。

【０００４】特開昭６３−７８１１９号に記載された光
学系は、図３３に示すように、ＮＡ（開口数）の相違に
よってつまり領域１（Ａ₁ ）と領域２（Ａ₂ ）とで焦点
距離が変化するレンズを瞳の近傍に配置したもので、こ
れによって遠方物体観察時には絞りが開放状態になるよ
うにして明るさの不足を防止し、近接物体観察時には絞
り込むことによって近軸像面が物体側に移動するので撮
像面にはより近点の像にピントが合うようになり、近点
側の深度を広げるようになる。しかしこの方法を、図３
０に示すような内視鏡装置に適応すると、リレーレンズ
により多数回像伝送を行ない球面収差が負になるため、
図３４（Ａ）に示すような球面収差になる。

【０００５】このレンズは、第１の領域Ａ₁ と第２の領
域Ａ₂ の焦点距離が異なるため夫々の領域にガウス像面
が存在する。図３４において、Ｇ₁ が第１の領域Ａ₁ の
ガウス像面、Ｇ₂ は第２領域Ａ₂ のガウス像面である。
また横軸は光軸方向の位置、縦軸は開口数で、ＭＳは球
面収差カーブである。又図３４の（Ｂ）はこの光学系に
よる像面近傍の集光状態を示す。この図のように、レン
ズ位置における光線高の異なる光線が別々のガウス像面
に向かって集まるため絞り開放状態では、二つの集光点
になる。そのため開口数ＮＡ_Mの状態から絞り込んでい
くと、光軸方向のどの位置でも光束がある程度の拡がり
を持ち解像力は良くない。尚図３４（Ａ）においてＮＡ
_M は開放時の開口数、ＮＡ_B は第１の領域Ａ₁ と第２の
領域Ａ₂ の境界に相当する開口数である。また、解像力
を向上させるためには領域１のみを透過する光を用いる
状態と領域２のみを透過する光を用いる状態とを選択的
に切り換えることができるような絞りを用いれば良い
が、このようにすると明るさが２段階に切替わり、明る
さの変化が急激であるため使用しにくい欠点がある。更
に実際には、遠方物体観察時に十分な明るさを得ること
が出来ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、遠点側で明
るさの不足がなく、かつ解像力の劣化がなく、近点側で
被写界深度が向上するようにした光学系を備えた内視鏡
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡光学系
は、物体像を所望の位置に伝送するリレー系を備えたも
ので、光学系の瞳位置又はその近傍に正の球面収差を発
生する光学素子と開口の形状と大きさとを変化させ得る
絞り手段とを配置し、遠点の観察・撮影時には絞り開口
を大きくし、近点の観察・撮影時には絞り開口を小さく
絞り込んで適正な観察範囲が得られるようにしたもので
ある。

【０００８】例えば、硬性内視鏡は、図３０に示すよう
な構成で、その光学系は負の球面収差を発生するのが一
般的である。このような光学系において、図３５に示す
ように絞り開放の状態（Ａ）から（Ｂ）のように絞りＳ
を絞り込んだ場合、図３５に示すようにベストフォーカ
ス位置Ｂ_fが遠点側にシフトする。そのために近点側の
被写界深度は、絞り込んでもほとんど改善されない。こ
こで、負の球面収差を有する光学系中に正の球面収差を
発生する光学素子を配置することにより、負の球面収差
を発生している光学系を出来る限り正の方向へ移動させ
るようにすれば、近点側の被写界深度を向上させる効果
を持たせ得る。この場合、前記の正の球面収差を発生す
る光学素子は、光学系の瞳位置近傍に配置することが望
ましい。つまり前記光学素子を光学系の瞳位置近傍に配
置することにより、光学系の球面収差を本発明で目的と
するように移動させ得ると共に他の収差への影響を少な
くし得る。尚正の球面収差を発生させる光学素子として
は、非球面レンズ等が考えられる。

【０００９】例えば図３６（Ａ）に示すように球面収差
を過剰補正に設定すれば、瞳の周辺部より矢印方向に絞
って行った時に図３６（Ｂ）のようにベスト像面は物体
側に移動する。尚、図３６（Ｂ）において実線は開放
時、破線は絞った時のＭＴＦである。

【００１０】上記のように本発明の第２の特徴は、内視
鏡の光学系を球面収差が補正過剰となるようにし、この
光学系と開口の形状と大きさが可変である絞り機構を備
えたことにある。

【００１１】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は本発明の内視鏡装置において用いる光学系の実施例１
の構成を示す図であって、下記データーを有するもので
ある。実施例１ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー=19.131，像高＝0.6550 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1118 ｎ₁ ＝1.76900 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.0319 ｒ₃ ＝2.6462（非球面）ｄ₃ ＝0.2077 ｎ₂ ＝1.78472 ν₂ ＝25.71 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0.0639 ｎ₃ ＝1.58144 ν₃ ＝40.75 ｒ₅ ＝0.1917 ｄ₅ ＝0.1278 ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.4095 ｎ₄ ＝1.80610 ν₄ ＝40.95 ｒ₇ ＝∞（絞り）ｄ₇ ＝1.0857 ｎ₅ ＝1.80610 ν₅ ＝40.95 ｒ₈ ＝-0.6903 ｄ₈ ＝0.0479 ｒ₉ ＝1.3246 ｄ₉ ＝0.4792 ｎ₆ ＝1.60311 ν₆ ＝60.70 ｒ₁₀＝-0.5042 ｄ₁₀＝0.1597 ｎ₇ ＝1.84666 ν₇ ＝23.88 ｒ₁₁＝-2.2115 ｄ₁₁＝0.4521 ｒ₁₂＝-0.4345 ｄ₁₂＝0.1597 ｎ₈ ＝1.58144 ν₈ ＝40.75 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.3674 ｎ₉ ＝1.60311 ν₉ ＝60.70 ｒ₁₄＝-0.6363 ｄ₁₄＝1.1182 ｒ₁₅＝3.0238 ｄ₁₅＝6.9808 ｎ₁₀＝1.62004 ν₁₀＝36.25 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝0.4121 ｒ₁₇＝2.2567 ｄ₁₇＝0.1597 ｎ₁₁＝1.80610 ν₁₁＝40.95 ｒ₁₈＝1.0310 ｄ₁₈＝0.4792 ｎ₁₂＝1.65160 ν₁₂＝58.52 ｒ₁₉＝-4.0382 ｄ₁₉＝0.2875 ｒ₂₀＝∞ ｄ₂₀＝6.9808 ｎ₁₃＝1.62004 ν₁₃＝36.25 ｒ₂₁＝-3.0238 ｄ₂₁＝1.2780 ｒ₂₂＝3.0238 ｄ₂₂＝6.9808 ｎ₁₄＝1.62004 ν₁₄＝36.25 ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝0.4121 ｒ₂₄＝2.2567 ｄ₂₄＝0.1597 ｎ₁₅＝1.80610 ν₁₅＝40.95 ｒ₂₅＝1.0310 ｄ₂₅＝0.4792 ｎ₁₆＝1.65160 ν₁₆＝58.52 ｒ₂₆＝-4.0382 ｄ₂₆＝0.2875 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝6.9808 ｎ₁₇＝1.62004 ν₁₇＝36.25 ｒ₂₈＝-3.0238 ｄ₂₈＝1.2780 ｒ₂₉＝3.0238 ｄ₂₉＝6.9808 ｎ₁₈＝1.62004 ν₁₈＝36.25 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝0.4121 ｒ₃₁＝2.2567 ｄ₃₁＝0.1597 ｎ₁₉＝1.80610 ν₁₉＝40.95 ｒ₃₂＝1.0310 ｄ₃₂＝0.4792 ｎ₂₀＝1.65160 ν₂₀＝58.52 ｒ₃₃＝-4.0382 ｄ₃₃＝0.2875 ｒ₃₄＝∞ ｄ₃₄＝6.9808 ｎ₂₁＝1.62004 ν₂₁＝36.25 ｒ₃₅＝-2.2567 ｄ₃₅＝3.1214 ｒ₃₆＝3.3895 ｄ₃₆＝0.1438 ｎ₂₂＝1.78472 ν₂₂＝25.71 ｒ₃₇＝1.3059 ｄ₃₇＝0.4153 ｎ₂₃＝1.66672 ν₂₃＝48.32 ｒ₃₈＝-3.0026 ｄ₃₈＝0.5415 ｒ₃₉＝∞ ｄ₃₉＝0.4792 ｎ₂₄＝1.76820 ν₂₄＝71.79 ｒ₄₀＝∞ ｄ₄₀＝0.5112 ｒ₄₁＝∞ ｄ₄₁＝1.1540 ｎ₂₅＝1.76820 ν₂₅＝71.79 ｒ₄₂＝∞ ｄ₄₂＝0.1597 ｎ₂₆＝1.51633 ν₂₆＝64.15 ｒ₄₃＝∞（非球面）ｄ₄₃＝1.9968 ｒ₄₄＝1.5974 ｄ₄₄＝0.6663 ｎ₂₇＝1.81600 ν₂₇＝46.62 ｒ₄₅＝6.9371 ｄ₄₅＝0.4275 ｒ₄₆＝-4.3812 ｄ₄₆＝0.4639 ｎ₂₈＝1.74077 ν₂₈＝27.79 ｒ₄₇＝1.0667 ｄ₄₇＝0.5329 ｒ₄₈＝2.3230 ｄ₄₈＝0.5469 ｎ₂₉＝1.67003 ν₂₉＝47.25 ｒ₄₉＝-4.1071 ｄ₄₉＝0.7987 ｒ₅₀＝∞ ｄ₅₀＝0.1597 ｎ₃₀＝1.51633 ν₃₀＝64.15 ｒ₅₁＝∞ 非球面係数（第３面）Ｐ＝1 ，Ｅ＝0.14239 ×10，Ｆ＝-0.35843×
10 （第４３面）Ｐ＝1 ，Ｅ＝0.58421 ×10^-1，Ｆ＝0.1083
3 ×10^-4 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・は各面の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ
₂ ，・・・は各面間の間隔、ｎ₁ ，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。

【００１２】上記実施例１は、一般に用いられている収
差が良好に補正された硬性内視鏡の光学系のアイポイン
ト付近に、全系の球面収差を正方向に発生させるための
非球面レンズを設けた構成にしたもので、この非球面レ
ンズにより正の球面収差を発生させて全系の球面収差を
補正過剰の方向にもっていっている。つまりこの実施例
の光学系中、面ｒ₄₃が全系の球面収差を正方向に発生さ
せるための非球面である。尚図１においてＯは対物レン
ズ、Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ は夫々リレーレンズ、Ｅは接眼レ
ンズ、Ａはアダプターレンズである。

【００１３】この実施例１の収差状況は、図２に示す通
りであり、又そのＮＡ０．００５１の球面収差のみを示
したものが図３である。更にこの実施例のＭＴＦを示す
と図４に示す通りである。

【００１４】又従来の硬性鏡光学系として、前記実施例
１と同じ構成で、アイポイント位置の近傍に非球面レン
ズを用いないもの、即ち面ｒ₄₃が非球面ではなく平面で
ある光学系の収差状況を示すと、図５の通りであり、又
ＮＡ０．００５１の球面収差のみを示すと図６の通りで
ある。又この従来例のＭＴＦは図７に示す通りである。

【００１５】前記の実施例１は、図２，図３の収差曲線
図より明らかなように、従来例の収差曲線図（図５，図
６）と比較すると球面収差が補正過剰になっている。尚
他の収差は従来例とほぼ同じ状態を保っている。又従来
例のＭＴＦは、図７に示すように（Ａ）に示すＦナンバ
ー９．７３１（ＮＡ０．０１００）の時のベスト位置Ｇ
より（Ｂ）に示すＦナンバー１９．９３１（ＮＡ０．０
０５１）の時のベスト位置Ｇが物体とは反対側に０．１
移動しており、この従来例では、絞り込んだ時にベスト
位置が物体と反対側に０．１移動する。これに対して、
本発明の実施例は、図４に示すように（Ａ）におけるＦ
ナンバー９．７３１（ＮＡ０．０１００）の時のベスト
位置に対し（Ｂ）におけるＦナンバー１９．９３１（Ｎ
Ａ０．００５１）のベスト位置が物体側に０．１ずれて
位置し、絞り込むことによりベスト位置が物体側へ０．
１移動することがわかる。

【００１６】このように従来例においては、絞り込んだ
状態においては、遠点側にピントが出るが本発明ではこ
の欠点が解消されている。

【００１７】上記の実施例１において、補正過剰の球面
収差を発生させるための非球面レンズ（以下近点シフト
レンズと呼ぶ）としては、非球面形状として４次，６次
の非球面係数のみを用いたものとすれば、全系の近軸量
を変化させることなしに球面収差のみを発生させること
が出来るため好ましい。またこの近点シフトレンズは、
瞳の近傍に配置してあるので、他の収差にはあまり影響
を与えることなしにこの近点シフトレンズを設計し得る
ので望ましい。又このレンズは対物レンズ，リレーレン
ズ，アダプターレンズのいずれに用いてもよく瞳の近傍
であればよい。

【００１８】次に球面収差が負に発生している光学系
は、遠点寄りに被写界深度を持つような性質があるた
め、これを補正するだけで近点側の被写界深度を向上す
る効果がある。

【００１９】図３０に示すように硬性鏡にアダプターレ
ンズを組合わせた光学系は、球面収差が負に発生するた
め絞り込むとベスト距離が遠点側にシフトする。そのた
め近点側の被写界深度は、あまり広がらない。しかし球
面収差を良く補正して絞りによるＦナンバーの移動を少
なくすれば、近点側の被写界深度が向上する。

【００２０】上記のような光学系において、球面収差を
良好に補正するためには、アダプターレンズの球面収差
を大きく正に発生させて硬性鏡の収差と打ち消し合うよ
うにすればよい。しかしアダプターレンズは、結像系で
あるため球面収差は負に発生する傾向がある。そのため
に球面レンズのみを用いて球面収差を大きく正に発生さ
せることは不可能である。そのために、非球面を硬性鏡
の瞳近傍に配置し、この非球面により他の収差にあまり
影響を与えることなしに球面収差を正に発生させる必要
がある。

【００２１】本発明の実施例２は、以上のような考えに
もとづいて設計されたもので、下記のデーターを有す
る。実施例２ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝9.716 ，像高＝0.6829 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.1119 ｎ₁ ＝1.76900 ν₁ ＝64.15 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.0320 ｒ₃ ＝2.6492（非球面）ｄ₃ ＝0.2079 ｎ₂ ＝1.78472 ν₂ ＝25.71 ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0.0640 ｎ₃ ＝1.58144 ν₃ ＝40.75 ｒ₅ ＝0.1919 ｄ₅ ＝0.1279 ｒ₆ ＝∞ ｄ₆ ＝0.4100 ｎ₄ ＝1.80610 ν₄ ＝40.95 ｒ₇ ＝∞（絞り）ｄ₇ ＝1.0869 ｎ₅ ＝1.80610 ν₅ ＝40.95 ｒ₈ ＝-0.6910 ｄ₈ ＝0.0480 ｒ₉ ＝1.3261 ｄ₉ ＝0.4798 ｎ₆ ＝1.60311 ν₆ ＝60.70 ｒ₁₀＝-0.5047 ｄ₁₀＝0.1599 ｎ₇ ＝1.84666 ν₇ ＝23.88 ｒ₁₁＝-2.2140 ｄ₁₁＝0.4526 ｒ₁₂＝-0.4350 ｄ₁₂＝0.1599 ｎ₈ ＝1.58144 ν₈ ＝40.75 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.3678 ｎ₉ ＝1.60311 ν₉ ＝60.70 ｒ₁₄＝-0.6370 ｄ₁₄＝1.1195 ｒ₁₅＝3.0272 ｄ₁₅＝6.9886 ｎ₁₀＝1.62004 ν₁₀＝36.25 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝0.4126 ｒ₁₇＝2.2592 ｄ₁₇＝0.1599 ｎ₁₁＝1.80610 ν₁₁＝40.95 ｒ₁₈＝1.0321 ｄ₁₈＝0.4798 ｎ₁₂＝1.65160 ν₁₂＝58.52 ｒ₁₉＝-4.0427 ｄ₁₉＝0.2879 ｒ₂₀＝∞ ｄ₂₀＝6.9886 ｎ₁₃＝1.62004 ν₁₃＝36.25 ｒ₂₁＝-3.0272 ｄ₂₁＝1.2794 ｒ₂₂＝3.0272 ｄ₂₂＝6.9886 ｎ₁₄＝1.62004 ν₁₄＝36.25 ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝0.4126 ｒ₂₄＝2.2592 ｄ₂₄＝0.1599 ｎ₁₅＝1.80610 ν₁₅＝40.95 ｒ₂₅＝1.0321 ｄ₂₅＝0.4798 ｎ₁₆＝1.65160 ν₁₆＝58.52 ｒ₂₆＝-4.0427 ｄ₂₆＝0.2879 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝6.9886 ｎ₁₇＝1.62004 ν₁₇＝36.25 ｒ₂₈＝-3.0272 ｄ₂₈＝1.2794 ｒ₂₉＝3.0272 ｄ₂₉＝6.9886 ｎ₁₈＝1.62004 ν₁₈＝36.25 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝0.4126 ｒ₃₁＝2.2592 ｄ₃₁＝0.1599 ｎ₁₉＝1.80610 ν₁₉＝40.95 ｒ₃₂＝1.0321 ｄ₃₂＝0.4798 ｎ₂₀＝1.65160 ν₂₀＝58.52 ｒ₃₃＝-4.0427 ｄ₃₃＝0.2879 ｒ₃₄＝∞ ｄ₃₄＝6.9886 ｎ₂₁＝1.62004 ν₂₁＝36.25 ｒ₃₅＝-2.2592 ｄ₃₅＝0.5629 ｒ₃₆＝∞（視野絞り）ｄ₃₆＝2.5620 ｒ₃₇＝3.3933 ｄ₃₇＝0.1439 ｎ₂₂＝1.78472 ν₂₂＝25.71 ｒ₃₈＝1.3074 ｄ₃₈＝0.4158 ｎ₂₃＝1.66672 ν₂₃＝48.32 ｒ₃₉＝-3.0059 ｄ₃₉＝0.5421 ｒ₄₀＝∞ ｄ₄₀＝0.4798 ｎ₂₄＝1.76820 ν₂₄＝71.79 ｒ₄₁＝∞ ｄ₄₁＝0.5118 ｒ₄₂＝∞ ｄ₄₂＝1.2416 ｎ₂₅＝1.76820 ν₂₅＝71.79 ｒ₄₃＝∞ ｄ₄₃＝0.1599 ｎ₂₆＝1.51633 ν₂₆＝64.15 ｒ₄₄＝∞（非球面）ｄ₄₄＝0.4798 ｒ₄₅＝∞（絞り）ｄ₄₅＝1.5193 ｒ₄₆＝1.5992 ｄ₄₆＝0.6669 ｎ₂₇＝1.81600 ν₂₇＝46.62 ｒ₄₇＝6.9506 ｄ₄₇＝0.4286 ｒ₄₈＝-4.3899 ｄ₄₈＝0.4638 ｎ₂₈＝1.74077 ν₂₈＝27.79 ｒ₄₉＝1.0662 ｄ₄₉＝0.5341 ｒ₅₀＝2.3259 ｄ₅₀＝0.5469 ｎ₂₉＝1.67003 ν₂₉＝47.25 ｒ₅₁＝-4.0918 ｄ₅₁＝0.7996 ｒ₅₂＝∞ ｄ₅₂＝0.1599 ｎ₃₀＝1.51633 ν₃₀＝64.15 ｒ₅₃＝∞ 非球面係数（第３面）Ｐ＝1.0000，Ｅ＝0.14191 ×10，Ｆ＝-0.3
5643×10 （第４４面）Ｐ＝1.0000，Ｅ＝0.10042 ，Ｆ＝-0.60555 この実施例２は、図８に示すような構成で、明るさ絞り
位置付近に近点シフトレンズとして非球面加工を施した
平行平面板（ｒ₄₃〜ｒ₄₄）を配置してある。この近点シ
フトレンズは、図９に拡大して示す形状でｒ₄₄が非球面
である。尚図９はｚ方向の非球面量をｙ方向の２００倍
に拡大してして示してある。

【００２２】この実施例２において、近点シフトレンズ
を使用しない場合は、図１３に示す通りの収差状況であ
る。又、図１５（Ａ）〜（Ｄ）は各物点距離における軸
上ＭＴＦを示したもので、（Ａ）は物点距離１３ｍｍ
（遠点）でＦナンバーが９．７、（Ｂ）は物点距離が
４．８ｍｍ（ベスト距離）でＦナンバーが９．７、
（Ｃ）は物点距離が４．８ｍｍ（ベスト距離）でＦナン
バーが１８．３、（Ｄ）は物点距離が２．９ｍｍ（近
点）でＦナンバーが１８．３の場合である。なお、物点
距離は対物レンズの先端から物体までの距離である。こ
の状態で明るさ絞りｒ₄₅を明るさが1/4 になるように絞
ると（Ｆナンバー１８．３にすると）収差状況は図１４
に示すようになる。又この光学系のＭＴＦは、図１５の
（Ｂ）から（Ｃ）に変化する。

【００２３】ＭＴＦが２０％以下になるとぼけが分かる
ようになるので、物点距離を変えた時にＭＴＦ２０％以
上になる範囲が被写界深度である。この場合、開閉する
絞りを組み合わせたことにより得られる観察範囲は、図
１５の（Ａ）および（Ｄ）からベスト距離４．８mmを中
心に近点側２．９mmから遠点側１３mmの範囲である。こ
こで図１５（Ｂ）のＭＴＦの形は撮像体の位置Ｉを中心
に非対称な形をしているが、球面収差が負に発生してい
るためスポットの重心が負の方向にあり、ＮＡの小さい
領域における光線はガラス像面近くで集光するため遠点
物点に対しレスポンスの落ち方がなだらかになる。これ
も硬性鏡における遠点の被写界深度が深い理由の一つで
ある。

【００２４】これに対して、前記の近点シフトレンズ
（ｒ₄₃，ｒ₄₄）を使用した時の収差状況は、図１０に示
す通りである。この図ではＦナンバーは９．７で、すべ
てのＮＡに対して球面収差が良好に補正されている。次
にＦナンバー１８．３まで絞りを絞った時の球面収差の
状況は、図１１に示す通りである。この図１１から絞り
の開閉によって球面収差がほとんど変動しないことがわ
かる。

【００２５】この近点シフトレンズを使用した光学系の
ＭＴＦは、図１２に示す通りである。この図で、（Ａ）
は物点距離６ｍｍ（遠点）でＦナンバーが９．７、
（Ｂ）は物点距離が４．８ｍｍ（ベスト距離）でＦナン
バーが９．７、（Ｃ）は物点距離が４．８ｍｍ（ベスト
距離）でＦナンバーが１８．３、（Ｄ）は物点距離が
２．２ｍｍ（近点）でＦナンバーが１８．３の場合であ
る。

【００２６】このＭＴＦをみると、ベスト距離４．８mm
に対し、絞りを絞り込むことによって図１２の（Ｂ）に
示すＭＴＦが図１２の（Ｃ）のように変化する。これら
図から、ベスト像面の位置がほとんどないことがわか
る。

【００２７】また図１２（Ｂ）からわかるように球面収
差を補正したためにＭＴＦの形が撮像体の位置を中心に
して対称形になっている。

【００２８】この近点シフトレンズを使用した光学系に
おける観察深度は、２．２mm〜６mmで明らかに近点での
被写界深度が向上していることがわかる。更に図１０と
図１３を比較すると、近点シフトレンズを使用した光学
系と使用しない光学系とで非点収差はほとんど変らず、
使い勝手が非常によい。このように本発明で用いる近点
シフトレンズは、大きな効果を有する。

【００２９】以上述べたように、実施例２において近点
シフトレンズを用いない場合、図１３，図１４のように
球面収差は、補正不足であるが、図１０，図１１のよう
に近点シフトレンズを用いることにより球面収差は、図
１３，図１４に比べて正の側へ変化させ得る。又図１０
と図１３とより近点シフトレンズを瞳近傍に配置した場
合と、球面収差以外の収差は、近点シフトレンズを用い
た場合と用いない場合とで殆ど変化がないことがわか
る。

【００３０】更に実施例２の光学系に関して、そのＭＴ
Ｆにもとづいて説明したように、近点シフトレンズを用
いることによる近点側の観察深度が向上することもわか
る。

【００３１】即ち、光学系全系の球面収差を特に補正過
剰にしなくとも、正の側へ変化させて良好な補正状態に
近い状態にすれば、近点側の観察深度が改善されること
が、この実施例から明らかである。

【００３２】次に本発明の光学系の実施例３を示す。こ
の実施例３は、図１６に示す構成で、実施例２に比べて
リレー系の外径が細くＦナンバーの大きい硬性鏡に適し
た実施例である。実施例３ｆ＝1.000 ，Ｆナンバー＝-23.210 ，像高＝0.1818 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.0557 ｎ₁ ＝1.76820 ν₁ ＝71.79 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.0371 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝0.0371 ｎ₂ ＝1.78800 ν₂ ＝47.43 ｒ₄ ＝0.1262 ｄ₄ ＝0.0557 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝0.4253 ｎ₃ ＝1.88300 ν₃ ＝40.76 ｒ₆ ＝∞（絞り）ｄ₆ ＝0.1554 ｎ₄ ＝1.88300 ν₄ ＝40.76 ｒ₇ ＝∞ ｄ₇ ＝0.3711 ｎ₅ ＝1.78800 ν₅ ＝47.43 ｒ₈ ＝-0.4419 ｄ₈ ＝0.0575 ｒ₉ ＝0.8609 ｄ₉ ＝0.3414 ｎ₆ ＝1.63854 ν₆ ＝55.38 ｒ₁₀＝-0.3338 ｄ₁₀＝0.1113 ｎ₇ ＝1.84666 ν₇ ＝23.88 ｒ₁₁＝-1.4870 ｄ₁₁＝0.3395 ｒ₁₂＝-0.3293 ｄ₁₂＝0.0928 ｎ₈ ＝1.72825 ν₈ ＝28.46 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.4082 ｎ₉ ＝1.77250 ν₉ ＝49.66 ｒ₁₄＝-0.5121 ｄ₁₄＝0.7421 ｒ₁₅＝2.1104 ｄ₁₅＝4.4527 ｎ₁₀＝1.62004 ν₁₀＝36.25 ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝0.3135 ｒ₁₇＝2.8764 ｄ₁₇＝0.4787 ｎ₁₁＝1.65160 ν₁₁＝58.67 ｒ₁₈＝-0.6494 ｄ₁₈＝0.2635 ｎ₁₂＝1.80610 ν₁₂＝40.95 ｒ₁₉＝-1.4568 ｄ₁₉＝0.5213 ｒ₂₀＝∞ ｄ₂₀＝4.4527 ｎ₁₃＝1.62004 ν₁₃＝36.25 ｒ₂₁＝-2.1104 ｄ₂₁＝0.7421 ｒ₂₂＝2.1104 ｄ₂₂＝4.4527 ｎ₁₄＝1.62004 ν₁₄＝36.25 ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝0.3135 ｒ₂₄＝2.8764 ｄ₂₄＝0.4787 ｎ₁₅＝1.65160 ν₁₅＝58.67 ｒ₂₅＝-0.6494 ｄ₂₅＝0.2635 ｎ₁₆＝1.80610 ν₁₆＝40.95 ｒ₂₆＝-1.4568 ｄ₂₆＝0.5213 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝4.4527 ｎ₁₇＝1.62004 ν₁₇＝36.25 ｒ₂₈＝-2.1104 ｄ₂₈＝0.7421 ｒ₂₉＝2.1104 ｄ₂₉＝4.4527 ｎ₁₈＝1.62004 ν₁₈＝36.25 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝0.3135 ｒ₃₁＝2.8764 ｄ₃₁＝0.4787 ｎ₁₉＝1.65160 ν₁₉＝58.67 ｒ₃₂＝-0.6494 ｄ₃₂＝0.2635 ｎ₂₀＝1.80610 ν₂₀＝40.95 ｒ₃₃＝-1.4568 ｄ₃₃＝0.5213 ｒ₃₄＝∞ ｄ₃₄＝4.4527 ｎ₂₁＝1.62004 ν₂₁＝36.25 ｒ₃₅＝-2.1104 ｄ₃₅＝0.7421 ｒ₃₆＝2.1104 ｄ₃₆＝4.4527 ｎ₂₂＝1.62004 ν₂₂＝36.25 ｒ₃₇＝∞ ｄ₃₇＝0.3135 ｒ₃₈＝2.8764 ｄ₃₈＝0.4787 ｎ₂₃＝1.65160 ν₂₃＝58.67 ｒ₃₉＝-0.6494 ｄ₃₉＝0.2635 ｎ₂₄＝1.80610 ν₂₄＝40.95 ｒ₄₀＝-1.4568 ｄ₄₀＝0.5213 ｒ₄₁＝∞ ｄ₄₁＝4.4527 ｎ₂₅＝1.62004 ν₂₅＝36.25 ｒ₄₂＝-2.1104 ｄ₄₂＝0.7421 ｒ₄₃＝2.1104 ｄ₄₃＝4.4527 ｎ₂₆＝1.62004 ν₂₆＝36.25 ｒ₄₄＝∞ ｄ₄₄＝0.3135 ｒ₄₅＝2.8764 ｄ₄₅＝0.4787 ｎ₂₇＝1.65160 ν₂₇＝58.67 ｒ₄₆＝-0.6494 ｄ₄₆＝0.2635 ｎ₂₈＝1.80610 ν₂₈＝40.95 ｒ₄₇＝-1.4568 ｄ₄₇＝0.5213 ｒ₄₈＝∞ ｄ₄₈＝4.0223 ｎ₂₉＝1.62004 ν₂₉＝36.25 ｒ₄₉＝∞ ｄ₄₉＝0.4026 ｎ₃₀＝1.51633 ν₃₀＝64.15 ｒ₅₀＝-4.6814 ｄ₅₀＝2.4686 ｒ₅₁＝2.2468 ｄ₅₁＝0.1855 ｎ₃₁＝1.78472 ν₃₁＝25.71 ｒ₅₂＝0.8377 ｄ₅₂＝0.5566 ｎ₃₂＝1.67003 ν₃₂＝47.25 ｒ₅₃＝-2.3558 ｄ₅₃＝0.5325 ｒ₅₄＝∞ ｄ₅₄＝0.5566 ｎ₃₃＝1.76820 ν₃₃＝71.79 ｒ₅₅＝∞ ｄ₅₅＝0.5937 ｒ₅₆＝∞ ｄ₅₆＝1.4404 ｎ₃₄＝1.76820 ν₃₄＝71.79 ｒ₅₇＝∞ ｄ₅₇＝0.1855 ｎ₃₅＝1.51633 ν₃₅＝64.15 ｒ₅₈＝∞（非球面）ｄ₅₈＝0.5566 ｒ₅₉＝∞（絞り）ｄ₅₉＝1.7625 ｒ₆₀＝1.8553 ｄ₆₀＝0.7737 ｎ₃₆＝1.81600 ν₃₆＝46.62 ｒ₆₁＝8.0635 ｄ₆₁＝0.4972 ｒ₆₂＝-5.0928 ｄ₆₂＝0.5380 ｎ₃₇＝1.74077 ν₃₇＝27.79 ｒ₆₃＝1.2369 ｄ₆₃＝0.6197 ｒ₆₄＝2.6983 ｄ₆₄＝0.6345 ｎ₃₈＝1.67003 ν₃₈＝47.25 ｒ₆₅＝-4.7469 ｄ₆₅＝0.9276 ｒ₆₆＝∞ ｄ₆₆＝0.1855 ｎ₃₉＝1.51633 ν₃₉＝64.15 ｒ₆₇＝∞ 非球面係数Ｐ＝1.0000，Ｅ＝0.38309 ，Ｆ＝-0.99225×10 図１８は、この実施例で近点シフトレンズを外した光学
系の収差図、図１７は近点シフトレンズを挿入した場合
の収差図であり、共にＦナンバー２３．２の時のもので
ある。この実施例３も、近点シフトレンズを用いない場
合は、図１８のように球面収差が補正不足であり、近点
シフトレンズを用いることにより、図１７のように正の
側に変化させている。又両収差曲線図共、他の収差は殆
ど変化がない。したがって、前述の理由により他の収差
に影響を与えることなく、近点側の観察深度を向上させ
得る。

【００３３】この実施例３は、前述の実施例２よりもＮ
Ａの小さい領域で球面収差を補正するので非球面量が大
きくなっている。しかし近点シフトレンズの非球面の基
本形状は図９と同様である。それは使用する硬性鏡の基
本構成は、ほぼ同じであるため発生する球面収差は、図
１９（Ａ）に示す概略図のような接眼レンズの球面収差
の形状を基本にしていることによる。

【００３４】通常リレー系は、球面収差が図２０に示す
ように棒状レンズの間に接合レンズを配置した構成を有
し、像のリレーは実質上接合レンズのみで行なってお
り、棒状レンズの接合レンズに近接した面は平面である
ため、負の方向に振られるためである。

【００３５】リレー系の構成が図２０に示す以外のレン
ズ構成の場合も、球面収差は図１９（Ａ）と同じような
特性になる。この収差を光学的に補正するためには、概
略図１９（Ｂ）に示すような球面収差を発生させなけれ
ばならない。この図１９（Ｂ）に示すような球面収差を
発生させるためには、図９に示すような形状のものであ
ればよい。

【００３６】以上述べた理由から、本発明の光学系に使
用される近点シフトレンズは、非球面が正の球面収差を
発生し次の関係を満足するものである。

【００３７】Ｅ・Ｆ＜０更に非球面量は、ＮＡが大になると非球面量が小さくな
り、ＮＡが小になると非球面量が大になる。つまりＮＡ
が小さい時に最適化した近点シフトレンズは、ＮＡが大
になると球面収差が過剰に発生し画質をそこなうことに
なるためＮＡと非球面量との関係を規定する必要があ
る。

【００３８】実施例２の光学系において、近点シフトレ
ンズへ入射する光線のうち最も大きい光線高ｈ_A は、Ｆ
ナンバー９．７の時にｈ₂ ＝０．２８４で、その時、Ｅ
₂・ｈ₂ ⁴＝６．５３３×１０^-4、Ｆ₂ ・ｈ⁶ ₂＝３．１７
７×１０^-4である。

【００３９】又実施例３の光学系においては、近点シフ
トレンズへ入射する光線の最も大きい光線高ｈはＦナン
バー２３．２の時でｈ₃ ＝０．１３７の時である。この
時Ｅ₃ ・ｈ₃ ⁴＝１．３５×１０^-4、Ｆ₃ ・ｈ₃ ⁶＝６．５
６×１０^-5である。これらの値がほぼ一定であるのは、
光学系の構成が類似しているからである。

【００４０】実施例３の近点シフトレンズを実施例２の
ＮＡで使用すると画質が悪くなる。この時、Ｅ₃ ・ｈ₂ ⁴
＝２．５×１０^-3、Ｆ₃ ・ｈ₂ ⁶＝５．２１×１０^-3であ
り、使用不能になる時のＮＡと非球面量とは、実験的に
規定出来る。即ち、球面収差を過剰に発生させる近点シ
フトレンズの非球面のｍ次の非球面係数をＭとし、この
近点シフトレンズへ入射する光線高をｈとすると下記の
関係を満足すれば画質を悪化させることなしに近点シフ
ト効果を得ることが出来る。

【００４１】Ｍｈ^m＜５．２１×１０^-3 又近点シフトレンズとして図２１に示すようなプリズム
レンズでもよい。このレンズも図２１（Ｂ）に示すよう
な正の球面収差を発生し、実施例における非球面レンズ
と同様の効果を奏する。

【００４２】次に光学系が図２２（Ａ）に示すような負
の球面収差を有するものの光学系の瞳位置に絞り機構を
設けて、遠点撮影時には絞り開放にし又近点撮影時には
絞り込むようにして本発明の目的を達成することが出来
る。つまり（Ｂ）に示すＭＴＦのように、開放時に実線
にて示すものが絞り込んだ時に破線にて示すように変化
する。このように開放時に比べ絞り込んだ時にはベスト
像面が物体側へ移動し、被写界深度は向上する。

【００４３】この時に用いられる絞りは図２３に示す通
りのものが考えられる。

【００４４】上述の近点シフトレンズの配置例を図２４
に示す。この図の（Ａ）は、硬性鏡の接眼部Ｅとテレビ
カメラヘッドＨとの間に近点シフトレンズＬを設置した
部品を取外し可能に取付ける構成としたものであり、又
（Ｂ）は硬性鏡の接眼部のカバーガラスを兼ねて近点シ
フトレンズＬを設けてもよい。

【００４５】次に理想的な近点シフトレンズの球面収差
の発生量に関して説明する。Ｆナンバーと被写界深度
（Ｚ）との関係を示すと図２５の通りである。尚Ｚは矢
印方向が遠点側である。通常の光学系は、図２５（Ａ）
に示すようにＦナンバー（Ｆ_NO）によらず、ベスト像位
置Ｇは不変であり、又被写界深度は、Ｆナンバーが大に
なるにつれて（矢印方向に向かうにつれて）深度が深く
なる。又近点シフトレンズは、Ｆナンバーが大になるに
つれて、ベスト像位置は近点側へ移動する。したがっ
て、被写界深度も全体として矢印Ｓ₁のように近点側へ
シフトする。そのために図２５（Ｂ）のように被写界深
度は、近点側の深度が深まるだけで遠点側の深度が一定
であるようにしたとすると、その時の球面収差は次のよ
うに規定することが出来る。

【００４６】図２６に示すように、レンズの球面収差を
補正過剰にし、絞り開放状態のベスト像位置と絞り込ん
だ時のベスト像位置との間の移動量をΔｚとし、夫々の
状態におけるＮＡをＮＡ１，ＮＡ２（ＮＡ１＜ＮＡ２）
とし、両状態の錯乱円径を夫々φ₁ ，φ₂ （φ₁ ＜φ
₂ ）とするとφ₁ ，φ₂ は下記のようになる。

【００４７】φ₁ ＝２ＮＡ₁ （Δｚ＋ｘ） φ₂ ＝２ＮＡ₂ ｘ φ₁ ＝φ₂ となる時のｘの値は下記の通りである。

【００４８】ｘ＝ＮＡ₁ Δｚ／（ＮＡ₁ ＋ＮＡ₂ ）ここでφ₁ ，φ₂ が撮像体のぼけの許容範囲を越えない
ためには次の関係が成立つ必要がある。

【００４９】φ≦２ＫＰただしφは許容錯乱円、Ｐは撮像素子のピッチ、Ｋは光
学的ローパスフィルターや電気的エンハンス等による撮
像系全体のレスポンスを考慮した係数で、通常Ｋ≒５と
する。

【００５０】以上の式を整理するとΔｚは次のように規
定され得る。

【００５１】 Δ_Z≦５Ｐ｛（１／ＮＡ₂ ）−（１／ＮＡ₁ ）｝つまり正の球面収差による開放状態のベスト位置と絞り
込んだ状態のベスト位置とのずれ量Δｚが上記の範囲内
であればよい。又正の球面収差の形状（収差曲線の形
状）は、どのようなものでもよく、Δｚが上記の範囲内
であればよい。例えば図２７（Ａ），（Ｂ）に示すよう
な正の球面収差でもよい。

【００５２】また、従来の内視鏡装置は、光源よりの光
りを物体に照射しその反射光を観察光としているために
観察可能な明るさの限界は、特に物体が遠方の場合は、
光源の輝度と物体までの距離と観察光学系のＦナンバー
とにより決定される。それ故、図２５（Ａ）に破線にて
示すような明るさ限界（明るさ深度）になる。

【００５３】本発明の内視鏡装置によれば被写界深度は
向上するが、照明光が十分に届かなければ、本発明の効
果が十分得られないこともある。そのため図２５（Ｃ）
のように遠点の深度範囲を明るさ深度の曲線に合わせる
ことが一層好ましく、より効果的な被写界深度の向上が
可能になる。この場合は、絞りを絞る前はベスト距離を
図２５（Ａ）に比べて十分に明るい遠点側（矢印Ｓ₂の
方向）に設定し、絞りを絞った時にはベスト距離を図２
５（Ｂ）に比べてより近点側（矢印Ｓ₃の方向）に設定
して全体として非常に広い被写界深度を実現出来る。

【００５４】以上の説明では、絞り径を変化させて（絞
りを絞って）ベスト像位置を近点寄りに変化させるよう
な構成としたが、光学系の球面収差を補正過剰にしただ
けである程度の深度を向上させる効果を得ることが出来
る。

【００５５】例えば光学系の球面収差が図２６（Ａ）に
示すような場合、ベスト像面より物体側に光線が集光す
ることになり、図２８のようにベスト像面よりも物体側
にレスポンスを持つようになるためである。この傾向は
特に高周波において顕著であり、このような特性の光学
系であれば、近接物点撮影時、レスポンスが高く近点に
おける被写界深度が向上していることになる。

【００５６】逆に、負の球面収差が発生している硬性鏡
光学系は、遠点寄りに被写界深度を持つような性質があ
り、これを球面収差が正しく発生するように補正するこ
とは、近点において不足する被写界深度が改善されたこ
とになる。したがって、本発明で用いる近点シフトレン
ズは、被写界深度を向上させる役割をもち、または十分
でない被写界深度を改善するのに効果的である。

【００５７】内視鏡装置は、リレーレンズ系を用いた硬
性鏡を備えたもののほか、光ファイバーを用いたファイ
バースコープを取付けたものもある。このファイバース
コープを取付けた内視鏡装置の場合、図２９に示すよう
なファイバーの端面の像とＣＣＤのサンプリングポイン
トとが干渉してモアレ縞を生ずることがある。

【００５８】前述の近点での被写界深度を深くした光学
系は、かなりの球面収差が発生しているので、これをフ
ァイバー端面による強度の大な周波数スペクトルがぼけ
るように設定し、絞り開放にしてファイバースコープを
取付けるようにすればモアレ除去の効果を兼ねることが
出来る。

【００５９】

【発明の効果】本発明の内視鏡装置は、光学系の球面収
差を補正過剰にして遠点観察時より絞り込むことにより
ベスト像面を物体側へ移動させて近点側の被写界深度の
向上をはかり、ピント合わせ操作が煩雑でないようにし
たものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内視鏡光学系の実施例１の断面図

【図２】上記実施例１の収差曲線図

【図３】上記実施例１の狭いＮＡ領域での球面収差図

【図４】上記実施例１のＭＴＦを示す図

【図５】従来の内視鏡光学系の断面図

【図６】上記の従来例の狭いＮＡ領域での球面収差図

【図７】上記の従来例のＭＴＦを示す図

【図８】本発明の実施例２の断面図

【図９】上記実施例２で用いるシフトレンズの拡大図

【図１０】上記実施例２の収差曲線図

【図１１】上記実施例２の狭いＮＡ領域での球面収差

【図１２】上記実施例２のＭＴＦを示す図

【図１３】上記実施例２でシフトレンズを用いない場合
の収差曲線図

【図１４】上記実施例２でシフトレンズを用いない場合
の狭いＮＡ領域での球面収差

【図１５】上記実施例２でシフトレンズを用いない場合
のＭＴＦを示す図

【図１６】本発明の実施例３の断面図

【図１７】上記実施例３の収差曲線図

【図１８】上記実施例３でシフトレンズを用いない場合
の収差曲線図

【図１９】一般の接眼レンズの球面収差とこれを補正す
るために必要な球面収差の概略図

【図２０】通常のリレー系の構成を示す図

【図２１】本発明の光学系で用いる近点シフトレンズの
他の例を示す図

【図２２】負の球面収差とそのＭＴＦを示す図

【図２３】図９に示す球面収差を有する光学系において
ベスト像面の物体側への移動のための絞りの概要を示す
図

【図２４】近点シフトレンズの内視鏡装置への配置例を
示す図

【図２５】Ｆナンバーと被写界深度との関係を示す図

【図２６】補正過剰の球面収差を有する光学系の絞りと
ベスト位置の移動量、錯乱円径との関係を示す図

【図２７】補正過剰の球面収差の収差曲線の他の例を示
す図

【図２８】補正過剰の球面収差を有する光学系のＭＴＦ
を示す図

【図２９】ファイバー端面の像の概要を示す図

【図３０】硬性鏡を備えた内視鏡装置の構成を示す図

【図３１】収差が補正されたレンズ系の結像位置とＭＴ
Ｆとを示す図

【図３２】負の球面収差とＭＴＦとを示す図

【図３３】近点での深度向上をはかった従来のレンズ系
の構成を示す図

【図３４】上記レンズ系の球面収差とＭＴＦを示す図

【図３５】内視鏡光学系における絞りとベスト位置、被
写界深度等との関係を示す図

【図３６】正の球面収差を有するレンズ系の絞りとベス
ト像面およびＭＴＦとの関係を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木隆之東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内 (72)発明者松本伸也東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体像を所望の位置に伝送するリレーレン
ズを備えた内視鏡光学系において、前記光学系の瞳位置
の近傍に正の球面収差を発生させる光学素子と開口の形
状と大きさが可変の絞り手段とを配置したことを特徴と
する内視鏡光学系。
【請求項２】前記光学系全体の球面収差が補正過剰であ
る請求項１の内視鏡対物光学系。
【請求項３】前記絞り手段が、物点が遠い場合には光軸
から離れた位置における光束を通過させるように拡が
り、物点が近い場合には光軸から離れた位置の光束を遮
蔽するように変形させる請求項１の内視鏡光学系。
【請求項４】前記光学系の予め定められた像面上のベス
トフォーカス状態に対応する物点が、前記絞りの開閉に
拘らず被写界深度の遠点側境界が実質的に一定の位置に
なるように移動するように前記光学系の球面収差が制御
されている請求項３の内視鏡光学系。
【請求項５】前記光学系の予め定められた像面上のベス
トフォーカス状態に対応する物点が、前記絞り手段の開
閉に拘らず被写界深度の遠点側境界の明るさが一定にな
るように移動するように前記光学系の球面収差が制御さ
れている請求項３の内視鏡光学系。