JPH0792398A - 内視鏡用光学アダプター - Google Patents

内視鏡用光学アダプター

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JPH0792398A
JPH0792398A JP26043993A JP26043993A JPH0792398A JP H0792398 A JPH0792398 A JP H0792398A JP 26043993 A JP26043993 A JP 26043993A JP 26043993 A JP26043993 A JP 26043993A JP H0792398 A JPH0792398 A JP H0792398A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、内視鏡と組み合わせて使用する
光学アダプターで、使用する内視鏡の特性に応じ被写界
深度の向上や明るさの制御が可能で周辺光量に影響を与
えることのないコンパクトで収差が十分補正されている
光学アダプターを提供することを目的としている。 【構成】 本発明の光学アダプターは、内視鏡と組み
合わせて用いるもので、内視鏡の接眼レンズの射出瞳位
置に入射瞳位置を一致させ配置した撮影レンズを備え、
この撮影レンズの入射瞳位置に口径が可変な絞りを設け
たことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡の接眼部に取付
けて写真撮影やテレビカメラ観察を行ない得るようにす
るための光学アダプターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に内視鏡により得られる体腔内等の
画像を撮像装置へ導くためには、接眼レンズの後方に着
脱自在な光学アダプターが用いられる。この光学アダプ
ターを用いた内視鏡テレビカメラは、例えば図14に示
すように硬性鏡等の接眼レンズ4の後方に撮像レンズ6
を備えたアダプター5を取付けて撮像装置7内のCCD
等の撮像素子上に結像させてモニターテレビ8にての観
察が出来るようにするためのものである。尚硬性鏡1内
には対物レンズ2、リレーレンズ3等が備えられてい
る。又、9はCCU、Dはローパスフィルターである。
【0003】硬性鏡による像をテレビで観察する場合、
被写界深度が浅いという問題がある。又近年テレビカメ
ラの撮像素子であるCCDは、高画素化の傾向にあり、
これによって被写体の高解像化を可能にして来た。しか
しこのことによって1画素の大きさ(画素ピッチ)が小
になり、そのため撮像レンズの許容錯乱円径を小にしな
ければならず、一層被写界深度が狭くなる。それは、図
16に示すように許容錯乱円径φの範囲内のぼけであれ
ばピントがあった状態であり被写界深度ΔS内であると
言える。尚図16において(A)はピントの合った場
合、(B)は近点の場合、(C)は遠点の場合である。
しかし、図17に示すように、許容錯乱円径がφa であ
ったものをφb (φb <φa )のように小さくした場合
には、被写界深度が浅くなる。尚図17において横軸が
被写界深度を示しFの側が遠点側、Nの側が近点側であ
り、上下方向が錯乱円径を示す上方向が大になる方向で
ある。このように画素ピッチが小になると許容錯乱円径
を小にしなければならず、そのため被写界深度は狭くな
る。
【0004】上述のように、硬性鏡光学系等の内視鏡光
学系は、被写界深度が浅いため、内視鏡を操作して手術
を行なう場合、フォーカシングレンズを移動させてピン
トを合わせる必要があり、好ましくない。
【0005】上述の欠点を解消するためにつまり被写界
深度を向上させるために硬性鏡テレビカメラシステムに
口径が固定の明るさ絞りを設けた場合、明るさを必要と
する遠点観察時やシステムに組合わせる硬性鏡の特性に
よっては、明るさが不足する欠点が生ずる。また絞りを
設置する位置によっては、軸上光線と軸外光線とを均一
に絞ることが出来ず、軸外光線を大きく絞ってしまい周
辺光量の不足を生ずることもある。
【0006】また硬性鏡にて用いる接眼レンズは、図1
5に示すような比較的簡単な構成の正の接合レンズであ
るため、像面湾曲が補正されておらず、そのためアダプ
ターレンズを接眼レンズと組合わせた時に像面が平坦に
なるようにする必要がある。この点を考慮したアダプタ
ーレンズの従来例として特公平4−11005号公報に
記載されているものが知られているが、この従来例は絞
りを有しているものの、その絞りをどこに設けるかにつ
いては何等記載されていない。さらに、その絞りの口径
が可変であることについても何等記載されていなかっ
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、内視鏡と組
合わせて使用するもので、内視鏡の特性に応じて被写界
深度の向上や明るさの制御が可能で、しかも周辺光量に
対する影響のないコンパクトで収差が十分に補正されて
いる光学アダプターを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用光学ア
ダプターは、硬性鏡等の内視鏡と組合わせて使用するも
ので、硬性鏡の接眼レンズの射出瞳と光学アダプターの
撮影レンズ入射瞳とを一致させて取付けるようにし、こ
の瞳位置に口径が可変である明るさ絞りを設けたことを
特徴とするものである。
【0009】一般に光学系を近接点にフォーカシングし
た時には、遠点にフォーカシングした時に比べて被写界
深度が浅くなるが、明るさ絞りを絞ることによってこの
被写界深度を向上させることが出来る。また硬性鏡等の
場合、その先端と被写体との距離が近くなるため、撮影
像は明るくなるが、明るさ絞りを絞ることによって明る
さの制御を同時に行なうことができる。例えば、遠点時
においては、硬性鏡の先端と被写体との距離が遠いため
に、遠点時の撮影像は、比較的暗くなるが絞りの口径を
大にすることによって明るさの不足を改善することが出
来る。
【0010】次に図13に示すように、可変絞りをS1
の位置つまり接眼レンズの射出瞳位置Expに設置した場
合、接眼レンズを通った軸上光線および軸外光線は、絞
り径を変化させ小さくして行った時に均等に絞られるこ
とになる。しかし射出瞳位置より離れた位置(例えばS
2又はS3の位置)に絞りを設置した場合、絞りの径を小
さくして行くと、軸上光線よりも軸外光線をより多く絞
ることになり、開口効率が悪化して周辺光量が不足す
る。したがって接眼レンズの射出瞳位置に絞りを配置す
ることにより、開口効率を保ちつつ絞り径を変化させる
ことが出来る。
【0011】以上述べた理由から、本発明の光学アダプ
ターは、光学系内に可変絞りを配置したことによって、
組合わせ使用する内視鏡の特性や使用目的等に応じて絞
り径を変化させ被写界深度を向上させての撮影又は明る
さを優先させての撮影を自由に選択し得るものであり、
更に光学アダプターを内視鏡の接眼レンズの射出瞳にそ
の入射瞳位置が一致するように構成してあるため、絞り
径の変化によって開口効率が悪化して周辺光量が不足す
ることもない。
【0012】尚明るさ絞りの口径の制御は、手動による
制御のほかテレビカメラでの輝度信号等の信号にもとづ
いて自動的に制御してもよい。
【0013】次に本発明の光学アダプターで用いる撮影
レンズとしては、下記の構成のものが望ましい。例え
ば、図1に示すように、物体側より順に、正の第1レン
ズと負の第2レンズと正の第3レンズとのトリプレット
タイプであって、内視鏡の接眼レンズの射出瞳位置に口
径が可変の明るさ絞りを設置し得るスペースを確保し得
るようにすると共に接眼レンズと組合わせた時の全体の
像面がフラットになるようにするために、次に示す条件
(1)乃至条件(5)を満足する構成にすることが好ま
しい。
【0014】 (1) 1.0<f{(n2 −1)/r4 }<3.5 (2) 0.3<f1 /f<1.0 (3) 0.15<|f2 |/f<0.4 (4) 2<|r6 /r7 |<6 (5) 0.15<d3 /f<0.6 ただし、f1 は第1レンズの焦点距離、f2 は第2レン
ズの焦点距離、fは撮影レンズ全系の焦点距離、n2
第1レンズの屈折率、d3 は可変絞りから第1レンズま
での距離、r4 は第1レンズの第1面の曲率半径、r6
は第2レンズの第1面の曲率半径、r7 は第2レンズの
第2面の曲率半径である。
【0015】条件(1)は、第1レンズの第1面のパワ
ーを規定したものである。本発明のアダプターは、接眼
レンズの射出瞳位置に口径が可変の絞り機構を設けたた
めに、アダプターレンズの入射瞳と第1レンズの第1面
との間隔が離れてしまう。そのために周辺光束の上側光
線が第1面に入射する時の光線高が高くなりコマ収差の
補正が難しくなる。そのため、条件(1)において、下
限の1.0を越えると上側光線によるコマ収差が負への
補正過剰となり、又上限の3.5を越えると球面収差が
補正過剰になる。
【0016】条件(2)は、第1レンズのパワーを規定
するものである。長いバックフォーカスを得るために
は、アダプターレンズの主点位置を後方へ持って行く必
要があり、そのため第1レンズのパワーを弱くする必要
がある。条件(2)において、下限の0.3を越えると
長いバックフォーカスを得ることが出来なくなる。また
近軸論により得られる全系の焦点距離fと第1レンズの
焦点距離、第2レンズの倍率β2 、第3レンズの倍率β
3 との関係式f=f1 ×β2 ×β3 から、第1レンズの
焦点距離f1 が小さくなると第2レンズ、第3レンズの
倍率β2 ,β3が大きくなりすぎ、前側で発生した収差
をこれら第2レンズ,第3レンズにより拡大することに
なるため諸収差の補正が難しくなる。したがって、条件
(2)において上限の1.0を越えると、諸収差の補正
が難しくなる。またバックフォーカスが長くなりすぎて
コンパクト性に欠ける。
【0017】条件(3)は、第2レンズのパワーを規定
したものである。本発明のアダプターを接眼レンズと組
合わせた時に、フラットな画像が得られるようにするた
めには、像面湾曲を十分に補正する必要がある。つまり
ペッツバール和を小さく抑える必要があるが、ペッツバ
ール和PS=Σ{1/(ni −fi )}より、負レンズ
のパワーを適切なものにすることがペッツバール和を小
にするためには重要である。条件(3)において、下限
の0.15を越えると像面湾曲の補正が過剰になる。ま
た上限の0.4を越えると像面湾曲が補正不足になり、
球面収差は正への補正が不足してアダプターレンズ全体
では補正過剰になる。
【0018】条件(4)は、第2レンズの両面の曲率の
比を規定するものである。第1レンズの第1面で発生す
る上側光線の負へのコマ収差を正へ補正するためには第
4面の曲率を強くする必要がある。その際に各面で発生
する非点隔差を小さくするために負レンズのベンディン
グを適切な値にする必要がある。条件(4)において、
下限の2を越えると上側光線のコマ収差の正への補正が
不足する。又上限の6を越えると非点隔差が補正過剰に
なる。
【0019】条件(5)は、明るさ絞りと第1レンズの
第1面までの距離を規定したものである。条件(5)に
おいて下限の0.15を越えると接眼レンズの射出瞳位
置に口径が可変の絞り機構を設けるためのスペースを確
保できなくなる。条件(5)において、上限の0.6を
越えるとアダプターレンズの入射瞳の位置と第1レンズ
の第1面との間隔が離れてしまうため、周辺光束の上側
光線の第1面への光線高が高くなり、コマ収差の補正が
難しくなる。又光線高が高いためにレンズの外径を大き
くしなければならずアダプターが大型になる。
【0020】
【実施例】次に本発明におけるアダプターレンズの各実
施例を示す。 実施例1 R1 =6.2364 D1 =0.2645 N1 =1.78472 V1 =25.71 R2 =2.4028 D2 =0.7642 N2 =1.66672 V2 =48.32 R3 =-5.5245 D3 =0.5878 R4 =∞ D4 =0.8818 N3 =1.76820 V3 =71.79 R5 =∞ D5 =0.9406 r1 =∞ d1 =0.2939 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =∞ d2 =2.0104 r3 =∞ d3 =4.5440 r4 =3.2934 d4 =1.2727 n2 =1.77250 ν2 =49.66 r5 =8.7911 d5 =1.0258 r6 =-10.3089 d6 =0.7172 n3 =1.76182 ν3 =26.55 r7 =2.3422 d7 =1.4226 r8 =7.6057 d8 =1.6254 n4 =1.72916 ν4 =54.68 r9 =-4.7306 d9 =2.2015 r10=∞ d10=0.2939 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=∞ f=10,像高=1.25,f1 =6.192 ,f2 =-2.445 f{(n2 −1)/r4 }=2.35,f1 /f=0.62,|f2 |/f=0.25 |r6 /r7 |=4.40,d3 /f=0.45
【0021】実施例2 R1 =7.4774 D1 =0.3172 N1 =1.78472 V1 =25.71 R2 =2.8810 D2 =0.9163 N2 =1.66672 V2 =48.32 R3 =-6.6239 D3 =0.7048 R4 =∞ D4 =1.0572 N3 =1.76820 V3 =71.79 R5 =∞ D5 =1.1277 r1 =∞ d1 =0.3524 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =∞ d2 =2.4105 r3 =∞ d3 =2.5504 r4 =5.6977 d4 =1.5056 n2 =1.78800 ν2 =47.38 r5 =34.8195 d5 =1.7316 r6 =-12.7401 d6 =0.9512 n3 =1.75520 ν3 =27.51 r7 =2.9152 d7 =1.3568 r8 =7.6089 d8 =1.0572 n4 =1.72916 ν4 =54.68 r9 =-4.8582 d9 =0.9867 r10=∞ d10=0.3524 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=∞ f=10,像高=1.256 ,f1 =8.453 ,f2 =-3.061 f{(n2 −1)/r4 }=1.38,f1 /f=0.85,|f2 |/f=0.31 |r6 /r7 |=4.37,d3 /f=0.26
【0022】実施例3 R1 =7.4680 D1 =0.3168 N1 =1.78472 V1 =25.71 R2 =2.8773 D2 =0.9151 N2 =1.66672 V2 =48.32 R3 =-6.6155 D3 =0.7039 R4 =∞ D4 =1.0559 N3 =1.76820 V3 =71.79 R5 =∞ D5 =1.1263 r1 =∞ d1 =0.3520 n1 =1.51633 ν1 =64.15 r2 =∞ d2 =2.4074 r3 =∞ d3 =3.9570 r4 =4.0545 d4 =1.3238 n2 =1.83481 ν2 =42.72 r5 =-63.3980 d5 =0.4305 r6 =-9.7482 d6 =0.7225 n3 =1.80518 ν3 =25.43 r7 =3.0125 d7 =2.0647 r8 =25.3661 d8 =1.6234 n4 =1.77250 ν4 =49.66 r9 =-5.4811 d9 =1.0559 r10=∞ d10=0.3520 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=∞ f=10,像高=1.263 ,f1 =4.606 ,f2 =-2.788 f{(n2 −1)/r4 }=2.06,f1 /f=0.46,|f2 |/f=0.28 |r6 /r7 |=3.24,d3 /f=3.96
【0023】実施例4 R1 =6.3373 D1 =0.2688 N1 =1.78472 V1 =25.71 R2 =2.4417 D2 =0.7766 N2 =1.66672 V2 =48.32 R3 =-5.6139 D3 =1.0125 R4 =∞ D4 =0.8960 N3 =1.76820 V3 =71.79 R5 =∞ D5 =0.9558 r1 =∞ d1 =2.5059 n1 =1.76820 ν1 =71.79 r2 =∞ d2 =0.8960 r3 =∞ d3 =2.8374 r4 =2.9868 d4 =1.2455 n2 =1.81600 ν2 =46.62 r5 =12.9811 d5 =0.8005 r6 =-8.1987 d6 =0.8662 n3 =1.74077 ν3 =27.79 r7 =1.9913 d7 =0.9976 r8 =4.3440 d8 =1.0215 n4 =1.67003 ν4 =47.25 r9 =-7.6419 d9 =1.4934 r10=∞ d10=0.2987 n5 =1.51633 ν5 =64.15 r11=∞ f=10,像高=1.275 ,f1 =4.502 ,f2 =-2.087 f{(n2 −1)/r4 }=2.73,f1 /f=0.45,|f2 |/f=0.21 |r6 /r7 |=4.12,d3 /f=0.28 ただしR1 ,R2 ,・・・,R5 ,r1 ,r2 ,・・・ ,
11はレンズ各面の曲率半径、D1 ,D2 ,・・・,D
5 ,d1 ,d2 ,・・・ ,d10は各レンズの肉厚およびレ
ンズ間隔、N1 ,N2 ,N3 ,n1 ,n2 ,・・・ ,n5
は各レンズの屈折率、V1 ,V2 ,V3 ,ν1 ,ν2
・・・ ,ν5 は各レンズのアッベ数である。
【0024】上記実施例は、夫々図1乃至図4に示す構
成で、内視鏡の接眼レンズに取付けた状態を示してい
る。各実施例共にデーター中のR1 〜R5 が接眼レンズ
であり、r1 ,r2 はカバーガラス、r3 が接眼レンズ
の射出瞳つまりアダプターレンズの入射瞳位置、r6
11がアダプターレンズ(撮影レンズ)である。又デー
ターはアダプターレンズ(撮影レンズ)の焦点距離を1
0とした時のものである。
【0025】実施例1の収差状況は図5に又接眼レンズ
と組合わせた時の収差状況は図6に示す通りである。実
施例2の収差状況は、図7に、この実施例の接眼レンズ
と組合わせた時の収差状況は図8に示す通りである。又
実施例3の収差状況は、図9に示す通りであり、この実
施例3と接眼レンズとを組合わせた時の全体の収差状況
は図10に示す通りである。更に実施例4の収差状況
は、図11に示す通りで、この実施例4と接眼レンズと
を組合わせた時の収差状況は、図12に示す通りであ
る。
【0026】このように例えば実施例1の収差状況の図
5と図6とを比較すれば明らかなように光学アダプター
の撮影レンズのみでは非点収差がかなり正の方向に出て
いるが、接眼レンズと組み合わせた状態では十分に補正
されている。
【0027】また、実施例1で示すように撮影レンズ
r,d,nを適切に設定することにより、上記の結像性
能を損なうことなく、接眼レンズの射出瞳の位置に絞り
の口径を可変する機構のスペースを設けることができ
る。
【0028】以上、実施例に示すように、本発明の内視
鏡用光学アダプターの撮影レンズは、接眼レンズの射出
瞳位置に口径が可変の明るさ絞りを設置するための機構
上のスペースを有することができ、かつ、接眼レンズと
組み合わせたときに全体としてフラットな像面が得られ
る。
【0029】
【発明の効果】本発明の内視鏡用光アダプターは、内視
鏡の接眼レンズの射出瞳と撮影レンズの入射瞳を一致さ
せるようにし、この位置に口径可変の明るさ絞りを配置
することにより、被写界深度向上等を優先させる時は、
明るさ絞りを絞り、又明るさを優先させる時には、明る
さ絞りを開いて夫々対応し得るものである。又上記の位
置に絞りを配置したことによって周辺光量が不足するこ
ともない。
【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1の収差曲線図
【図6】本発明の実施例1を接眼レンズと組合わせた時
の収差曲線図
【図7】本発明の実施例2の収差曲線図
【図8】本発明の実施例2を接眼レンズと組合わせた時
の収差曲線図
【図9】本発明の実施例3の収差曲線図
【図10】本発明の実施例3を接眼レンズと組合わせた
時の収差曲線図
【図11】本発明の実施例4の収差曲線図
【図12】本発明の実施例4を接眼レンズと組合わせた
時の収差曲線図
【図13】接眼レンズの射出瞳と明るさ絞りとの関係を
示す図
【図14】硬性内視鏡テレビカメラシステムの構成を示
す図
【図15】従来の接眼レンズとアダプターレンズとを組
合わせた光学系の構成を示す図
【図16】レンズ系の許容錯乱円径と被写界深度との関
係を示す図
【図17】許容錯乱円径の変化による被写界深度の変化
を示す図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内視鏡と組合わせて用いる撮影レンズを備
    えたアダプターで、前記撮影レンズの入射瞳位置を内視
    鏡の接眼レンズの射出瞳位置に一致させ、前記入射瞳位
    置に口径が可変な絞りを置いたことを特徴とする内視鏡
    用光学アダプター。
  2. 【請求項2】前記撮影レンズが、物体側から順に、正の
    第1レンズと負の第2レンズと正の第3レンズとよりな
    り次の条件を満足する請求項1の内視鏡用光学アダプタ
    ー。 (1) 1.0<f{(n2 −1)/r4 }<3.5 (2) 0.3<f1 /f<1.0 (3) 0.15<|f2 |/f<0.4 (4) 2<|r6 /r7 |<6 (5) 0.15<d3 /f<0.6 ただし、f1 は第1レンズの焦点距離、f2 は第2レン
    ズの焦点距離、fは撮影レンズ全系の焦点距離、n2
    第1レンズの屈折率、d3 は可変絞りから第1レンズま
    での距離、r4 は第1レンズの第1面の曲率半径、r6
    は第2レンズの第1面の曲率半径、r7 は第2レンズの
    第2面の曲率半径である。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007193081A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Nikon Vision Co Ltd 撮影装置および接眼レンズ
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