JPH08122667A - 硬性鏡光学系 - Google Patents
硬性鏡光学系Info
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- JPH08122667A JPH08122667A JP7247062A JP24706295A JPH08122667A JP H08122667 A JPH08122667 A JP H08122667A JP 7247062 A JP7247062 A JP 7247062A JP 24706295 A JP24706295 A JP 24706295A JP H08122667 A JPH08122667 A JP H08122667A
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- lens system
- image
- primary image
- objective lens
- cavity
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- Endoscopes (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、対物レンズ系の長さを長くする
ことによりリレーレンズ系により伝送する長さを短くし
てＮＡの大きな明るい硬性鏡光学系を提供するものであ
る。 【構成】 生体内等の空洞内に挿入される細長い挿入
部と空洞外に位置する把持部を備えた硬性鏡において、
挿入部先端に配置され物体の１次像を形成する対物レン
ズ系と、１次像をリレーするリレーレンズ系とを含み、
対物レンズ系先端から１次像までの距離Ｌ1と１回リレ
ーに必要な距離Ｌ2を下記のように定めた硬性鏡光学
系。 ０．３＜Ｌ１ ／Ｌ２ ＜２．０
ことによりリレーレンズ系により伝送する長さを短くし
てＮＡの大きな明るい硬性鏡光学系を提供するものであ
る。 【構成】 生体内等の空洞内に挿入される細長い挿入
部と空洞外に位置する把持部を備えた硬性鏡において、
挿入部先端に配置され物体の１次像を形成する対物レン
ズ系と、１次像をリレーするリレーレンズ系とを含み、
対物レンズ系先端から１次像までの距離Ｌ1と１回リレ
ーに必要な距離Ｌ2を下記のように定めた硬性鏡光学
系。 ０．３＜Ｌ１ ／Ｌ２ ＜２．０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療分野で広く用
いられている硬性内視鏡（硬性鏡）および硬性鏡光学系
に関するものである。
いられている硬性内視鏡（硬性鏡）および硬性鏡光学系
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、医療の外科分野において、内視鏡
と専用の処置具とを用いての低侵襲手術が普及しつつあ
る。この手術によれば、従来開腹手術を必要とした疾病
を内視鏡による観察下で低侵襲に処置することが可能に
なり、入院期間の短縮等により患者の社会的負担が軽減
される。そのため、内視鏡での観察下においての外科手
術は、今後も一層の発展が期待されている。
と専用の処置具とを用いての低侵襲手術が普及しつつあ
る。この手術によれば、従来開腹手術を必要とした疾病
を内視鏡による観察下で低侵襲に処置することが可能に
なり、入院期間の短縮等により患者の社会的負担が軽減
される。そのため、内視鏡での観察下においての外科手
術は、今後も一層の発展が期待されている。
【０００３】内視鏡は、生体内に挿入される挿入部の構
造によって、軟性鏡と硬性鏡の二つに分けられる。これ
ら内視鏡のうち、良好な画質の硬性鏡が、内視鏡下での
外科手術に用いられる。
造によって、軟性鏡と硬性鏡の二つに分けられる。これ
ら内視鏡のうち、良好な画質の硬性鏡が、内視鏡下での
外科手術に用いられる。
【０００４】図１４は、従来の硬性鏡観察光学系を示す
図で、挿入部１の先端に配置された長さの短い対物レン
ズ系Ｏと、挿入部１のほぼ全長にわたる長さのリレーレ
ンズ系Ｒと、把持部２内に配置されている接眼レンズ系
Ｅが本体内に一体に納められている。この硬性鏡光学系
は、対物レンズ系Ｏにより結像された物体の像がリレー
レンズ系Ｒ1 ，Ｒ2 ，・・・により通常３回程度リレー
され、把持部２内の接眼部３に設けられた接眼レンズ系
Ｅを通して観察される。この従来の光学系のリレーレン
ズ系は、等倍の像伝送を行なうレンズ系を基本単位と
し、これを繰返し配置することにより、複数回の像伝送
を行なう構成になっている。
図で、挿入部１の先端に配置された長さの短い対物レン
ズ系Ｏと、挿入部１のほぼ全長にわたる長さのリレーレ
ンズ系Ｒと、把持部２内に配置されている接眼レンズ系
Ｅが本体内に一体に納められている。この硬性鏡光学系
は、対物レンズ系Ｏにより結像された物体の像がリレー
レンズ系Ｒ1 ，Ｒ2 ，・・・により通常３回程度リレー
され、把持部２内の接眼部３に設けられた接眼レンズ系
Ｅを通して観察される。この従来の光学系のリレーレン
ズ系は、等倍の像伝送を行なうレンズ系を基本単位と
し、これを繰返し配置することにより、複数回の像伝送
を行なう構成になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の硬性鏡光学系
は、リレーレンズ系Ｒにより複数回リレーを行なうこと
により光学系の明るさを確保するようにしている。
は、リレーレンズ系Ｒにより複数回リレーを行なうこと
により光学系の明るさを確保するようにしている。
【０００６】硬性鏡の挿入部は、外径が細く有効長が長
いために、このように挿入部内において像を伝送する際
に明るさを確保するためにリレー回数を多くしてＮＡが
大になるようにしている。
いために、このように挿入部内において像を伝送する際
に明るさを確保するためにリレー回数を多くしてＮＡが
大になるようにしている。
【０００７】しかし、従来の硬性鏡光学系は、対物レン
ズ系の長さが非常に短く、リレーレンズ系Ｒにより像を
伝送する距離が長くなり１回あたりのリレー長も長くな
るためＮＡを大きくすることが出来ず光学系を明るくす
ることが出来ない。
ズ系の長さが非常に短く、リレーレンズ系Ｒにより像を
伝送する距離が長くなり１回あたりのリレー長も長くな
るためＮＡを大きくすることが出来ず光学系を明るくす
ることが出来ない。
【０００８】本発明は、対物レンズ系の長さを長くする
ことによりリレーレンズ系により伝送する長さを短くし
てＮＡの大きな明るい硬性鏡光学系を提供することであ
る。
ことによりリレーレンズ系により伝送する長さを短くし
てＮＡの大きな明るい硬性鏡光学系を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の硬性鏡光学系
は、生体内等の空洞内を観察するために空洞内に挿入さ
れる細長い挿入部の先端に配置されていてこの挿入部内
に１次像を形成する対物レンズ系と、挿入部内に配置さ
れていて、１次像を１回又は複数回リレーして挿入部の
近位端付近又は挿入部に結合される把持部内に最終像を
形成するリレーレンズ系とを含む光学系で、下記の条件
（１）を満足するものである。
は、生体内等の空洞内を観察するために空洞内に挿入さ
れる細長い挿入部の先端に配置されていてこの挿入部内
に１次像を形成する対物レンズ系と、挿入部内に配置さ
れていて、１次像を１回又は複数回リレーして挿入部の
近位端付近又は挿入部に結合される把持部内に最終像を
形成するリレーレンズ系とを含む光学系で、下記の条件
（１）を満足するものである。
【００１０】（１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。
【００１１】本発明の硬性鏡光学系が使用される硬性鏡
は、図１６に示す従来の接眼部３を有するものと同様の
ものである。つまり、後に述べる本発明の実施の形態の
第１の例の硬性鏡光学系を備えた硬性鏡を示した図１に
示す通りであって、生体内等の空洞内に挿入される細長
い挿入部１と、使用時も空洞外に位置する把持部２とか
らなり、把持部２の近位端が接眼部３を構成している。
は、図１６に示す従来の接眼部３を有するものと同様の
ものである。つまり、後に述べる本発明の実施の形態の
第１の例の硬性鏡光学系を備えた硬性鏡を示した図１に
示す通りであって、生体内等の空洞内に挿入される細長
い挿入部１と、使用時も空洞外に位置する把持部２とか
らなり、把持部２の近位端が接眼部３を構成している。
【００１２】本発明の硬性鏡光学系は、例えば挿入部１
の先端部に配置された対物レンズ系Ｏと、この対物レン
ズ系Ｏによる１次像Ｉ1 をリレーするリレーレンズ系Ｒ
と、リレーレンズ系Ｒによる最終像Ｉn からの光をほぼ
平行光束にする接眼部３に配置された接眼レンズ系Ｅと
よりなる。
の先端部に配置された対物レンズ系Ｏと、この対物レン
ズ系Ｏによる１次像Ｉ1 をリレーするリレーレンズ系Ｒ
と、リレーレンズ系Ｒによる最終像Ｉn からの光をほぼ
平行光束にする接眼部３に配置された接眼レンズ系Ｅと
よりなる。
【００１３】又、図２に示すように接眼部３に把持部２
とは別体の内視鏡用テレビカメラシステム４を取付ける
ことが出来る。このテレビシステムには、結像レンズ系
ＬI と固体撮像素子５とが配置されている。この図２に
示す硬性鏡は、テレビカメラシステム４が機械的に一体
の構成になっているが、破線６の部分にて分離し、結像
レンズ系ＬI を含むアダプター４ａと固体撮像素子５を
含むテレビカメラヘッド４ｂとを別々に構成して、アダ
プター４ａとテレビカメラヘッド４ｂを機械的に着脱可
能にしてもよい。このようにアダプター４ａとテレビカ
メラヘッド４ｂを着脱可能にすることにより、複数種類
を用意して種々の組合わせでの撮影が可能になる。
とは別体の内視鏡用テレビカメラシステム４を取付ける
ことが出来る。このテレビシステムには、結像レンズ系
ＬI と固体撮像素子５とが配置されている。この図２に
示す硬性鏡は、テレビカメラシステム４が機械的に一体
の構成になっているが、破線６の部分にて分離し、結像
レンズ系ＬI を含むアダプター４ａと固体撮像素子５を
含むテレビカメラヘッド４ｂとを別々に構成して、アダ
プター４ａとテレビカメラヘッド４ｂを機械的に着脱可
能にしてもよい。このようにアダプター４ａとテレビカ
メラヘッド４ｂを着脱可能にすることにより、複数種類
を用意して種々の組合わせでの撮影が可能になる。
【００１４】本発明の硬性鏡光学系は、例えば図１又は
図２に示すように挿入部１の先端側に配置され挿入部１
内に１次像Ｉ1を形成する対物レンズ系Ｏと前記１次像
Ｉ1を挿入部１の近位端もしくは把持部２内に最終像Ｉn
を形成するために、１回又は数回１次像を伝送するリレ
−レンズ系と把持部２内の接眼部３に配置され最終像Ｉ
nから入射する光束をほぼ平行な状態で射出させて目視
観察を可能にする接眼レンズ系Ｅとより構成されてい
る。
図２に示すように挿入部１の先端側に配置され挿入部１
内に１次像Ｉ1を形成する対物レンズ系Ｏと前記１次像
Ｉ1を挿入部１の近位端もしくは把持部２内に最終像Ｉn
を形成するために、１回又は数回１次像を伝送するリレ
−レンズ系と把持部２内の接眼部３に配置され最終像Ｉ
nから入射する光束をほぼ平行な状態で射出させて目視
観察を可能にする接眼レンズ系Ｅとより構成されてい
る。
【００１５】次に前記のような構成の本発明の硬性鏡光
学系について、図１又は図２に示す３回のリレーの場合
をもとに述べる。本発明の光学系の特徴は、硬性鏡にと
って必要な挿入部の長さ（有効長）を確保しつつＮＡを
大にして明るい光学系にするために前記Ｌ1 とＬ2 がほ
ぼ等しくなるようにした点にある。
学系について、図１又は図２に示す３回のリレーの場合
をもとに述べる。本発明の光学系の特徴は、硬性鏡にと
って必要な挿入部の長さ（有効長）を確保しつつＮＡを
大にして明るい光学系にするために前記Ｌ1 とＬ2 がほ
ぼ等しくなるようにした点にある。
【００１６】又接眼レンズ系Ｅの物体側に形成される最
終像は、通常挿入部の近位端付近の把持部２の内部に形
成されるが、本発明の光学系も同様に、図１、図２に示
す４次像が最終像Ｉn で、例えばこれら図に示すように
把持部２の内部に形成される。そのため、挿入部先端か
ら最終像Ｉn までの距離は、挿入部有効長もしくはそれ
よりも長くする必要がある。この挿入部先端から最終像
までの距離が短い程光学系を明るくすることが出来る
が、挿入部の有効長は、手術に必要な長さによりおよそ
定まるために、それ以上は短くすることが出来ない。
終像は、通常挿入部の近位端付近の把持部２の内部に形
成されるが、本発明の光学系も同様に、図１、図２に示
す４次像が最終像Ｉn で、例えばこれら図に示すように
把持部２の内部に形成される。そのため、挿入部先端か
ら最終像Ｉn までの距離は、挿入部有効長もしくはそれ
よりも長くする必要がある。この挿入部先端から最終像
までの距離が短い程光学系を明るくすることが出来る
が、挿入部の有効長は、手術に必要な長さによりおよそ
定まるために、それ以上は短くすることが出来ない。
【００１７】本発明の光学系で、３回リレーの場合、４
回像が形成され、そのうちの最終像Ｉn の位置は、前記
の理由により決定される。また、リレーレンズ系Ｒは、
等倍の像伝送を行なうリレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，・・・
を基本単位としており、本発明は、このリレーレンズを
繰返し用いることによって対物レンズ系とリレーレンズ
系を次に述べるように適切に選ぶことにより明るい光学
系を得るようにしたものである。
回像が形成され、そのうちの最終像Ｉn の位置は、前記
の理由により決定される。また、リレーレンズ系Ｒは、
等倍の像伝送を行なうリレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，・・・
を基本単位としており、本発明は、このリレーレンズを
繰返し用いることによって対物レンズ系とリレーレンズ
系を次に述べるように適切に選ぶことにより明るい光学
系を得るようにしたものである。
【００１８】例えば、前記の３回リレ−の場合４回像が
形成されるが、そのうちの２次像以降の中間像および最
終像の位置は、前記の理由により決定される。そのた
め、本発明は、１次像の位置を次に述べるように適切に
選ぶことにより明るい光学系を得るようにした。
形成されるが、そのうちの２次像以降の中間像および最
終像の位置は、前記の理由により決定される。そのた
め、本発明は、１次像の位置を次に述べるように適切に
選ぶことにより明るい光学系を得るようにした。
【００１９】図３は、本発明の硬性鏡光学系において、
代表的な３回リレーの場合に関して、１次像の位置を変
えた時の光学系のＮＡの変化を示す図である。
代表的な３回リレーの場合に関して、１次像の位置を変
えた時の光学系のＮＡの変化を示す図である。
【００２０】この図において（Ａ）は対物レンズ系Ｏを
長くして対物レンズ系Ｏの長さＬ1 と１回の像伝送に必
要なリレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の長さＬ2 を等しく
した場合、（Ｂ）は対物レンズ系Ｏを短くして１次像Ｉ
1 を先端側へ寄せた場合、（Ｃ）は対物レンズ系Ｏを非
常に長くして１次像Ｉ1 を中間像Ｉ2 の側へ寄せた場合
である。上記の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のうち、本発明
の目的を達成する上で望ましいパワー配置に相当するの
は（Ａ）である。尚（Ｂ）は対物レンズ系の短い従来の
硬性鏡光学系に近い構成である。
長くして対物レンズ系Ｏの長さＬ1 と１回の像伝送に必
要なリレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の長さＬ2 を等しく
した場合、（Ｂ）は対物レンズ系Ｏを短くして１次像Ｉ
1 を先端側へ寄せた場合、（Ｃ）は対物レンズ系Ｏを非
常に長くして１次像Ｉ1 を中間像Ｉ2 の側へ寄せた場合
である。上記の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のうち、本発明
の目的を達成する上で望ましいパワー配置に相当するの
は（Ａ）である。尚（Ｂ）は対物レンズ系の短い従来の
硬性鏡光学系に近い構成である。
【００２１】これら図３の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、
リレーレンズ系Ｒの各リレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の
倍率を等倍に設定しかつ１次フィールドレンズＬF を１
次像と一致する位置に配置してあるため対物レンズ系Ｏ
の１次像Ｉ1 の位置での入射側ＮＡと出射側ＮＡとは等
しい。ここでＮＡはマージナル光線と光軸とのなす角で
ある。又ＮＡが大きい程、明るい光学系になし得る。
リレーレンズ系Ｒの各リレーレンズＲ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 の
倍率を等倍に設定しかつ１次フィールドレンズＬF を１
次像と一致する位置に配置してあるため対物レンズ系Ｏ
の１次像Ｉ1 の位置での入射側ＮＡと出射側ＮＡとは等
しい。ここでＮＡはマージナル光線と光軸とのなす角で
ある。又ＮＡが大きい程、明るい光学系になし得る。
【００２２】図３においては、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
ともにマージナル光線の最大光線高を等しくしてある
が、ＮＡの大きさは明らかに（Ａ）の場合が一番大で最
も明るい。その理由は、（Ａ）の場合、マージナル光線
高の限界を決めるレンズ系が対物レンズ系にもリレーレ
ンズ系にもどちらにも片寄っていないことによる。
（Ｂ）の場合は、マージナル光線高の限界を決めるのは
リレーレンズ系であり、リレーレンズ系の長さによりＮ
Ａが決まってしまう。また（Ｃ）は対物レンズ系により
マージナル光線高の限界が決まり対物レンズの長さによ
りＮＡが決まる。
ともにマージナル光線の最大光線高を等しくしてある
が、ＮＡの大きさは明らかに（Ａ）の場合が一番大で最
も明るい。その理由は、（Ａ）の場合、マージナル光線
高の限界を決めるレンズ系が対物レンズ系にもリレーレ
ンズ系にもどちらにも片寄っていないことによる。
（Ｂ）の場合は、マージナル光線高の限界を決めるのは
リレーレンズ系であり、リレーレンズ系の長さによりＮ
Ａが決まってしまう。また（Ｃ）は対物レンズ系により
マージナル光線高の限界が決まり対物レンズの長さによ
りＮＡが決まる。
【００２３】図３の（Ａ）の場合、マージナル光線高の
限界を決めるレンズ系は、対物レンズ系とリレーレンズ
系の両方であり、どちらの長さをとっても（Ｂ）のリレ
ーレンズおよび（Ｃ）の対物レンズ系の長さより短くな
り、同じ外径の光学系においてＮＡを大きくすることが
出来る。
限界を決めるレンズ系は、対物レンズ系とリレーレンズ
系の両方であり、どちらの長さをとっても（Ｂ）のリレ
ーレンズおよび（Ｃ）の対物レンズ系の長さより短くな
り、同じ外径の光学系においてＮＡを大きくすることが
出来る。
【００２４】このＮＡを大きくするための条件が、条件
（１）である。
（１）である。
【００２５】この条件（１）において、Ｌ1 ／Ｌ2 は明
るさを変動させるパラメーターであり、図３の（Ａ）の
状態に相当するＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０の時の明るさが最大
になる。このＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０からずれると明るさは
低下し、その際の明るさは、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝１．０の時の
明るさを１とすると下記のようになる。
るさを変動させるパラメーターであり、図３の（Ａ）の
状態に相当するＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０の時の明るさが最大
になる。このＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０からずれると明るさは
低下し、その際の明るさは、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝１．０の時の
明るさを１とすると下記のようになる。
【００２６】 （Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．０のとき） ［｛１＋（Ｎ−１）×Ｌ2 ／Ｌ1 ｝／Ｎ］2 （Ｌ1 ／Ｌ2 ＞１．０のとき） ［｛１＋Ｌ1 ／（Ｎ−１）／Ｌ2 ｝×（Ｎ−１）／Ｎ］2 上記の式でＮはリレーレンズ系による像の結像回数であ
る。
る。
【００２７】ここで、本発明の硬性鏡光学系の代表的な
構成である３回リレーつまりＮ＝４の時のパラメーター
Ｌ1 ／Ｌ2 の各値における明るさのＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０
の時の明るさに対する比を計算すると下記の通りであ
る。
構成である３回リレーつまりＮ＝４の時のパラメーター
Ｌ1 ／Ｌ2 の各値における明るさのＬ1 ／Ｌ2 ＝１．０
の時の明るさに対する比を計算すると下記の通りであ
る。
【００２８】 Ｌ1 ／Ｌ2 明るさの比 ０．０１および１．４２ ０．５７ ０．３３および１．２９ ０．６９ １．０ １．０ 上記の計算値のように、Ｌ1 ／Ｌ2 が０．０１又は１．
４２の時の明るさは０．５７であり、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝１．
０の時の明るさのほぼ半分に減少する。したがって明る
さがこれより減少することは許容出来ない。つまり条件
（１）の下限を越えると、図３の（Ｂ）の状態になり、
又上限を越えると図３の（Ｃ）の状態になり、共に明る
さが能力の半分以下になるため実用可能な明るさが得ら
れなくなる。尚条件（１）の代りに下記の条件を満足す
るようにすれば、能力の約７０％以上の明るさが得られ
るため一層望ましい。
４２の時の明るさは０．５７であり、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝１．
０の時の明るさのほぼ半分に減少する。したがって明る
さがこれより減少することは許容出来ない。つまり条件
（１）の下限を越えると、図３の（Ｂ）の状態になり、
又上限を越えると図３の（Ｃ）の状態になり、共に明る
さが能力の半分以下になるため実用可能な明るさが得ら
れなくなる。尚条件（１）の代りに下記の条件を満足す
るようにすれば、能力の約７０％以上の明るさが得られ
るため一層望ましい。
【００２９】０．３３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２９ 図１に示す光学系において、１次像Ｉ1 近くに配置され
ている１次フィールドレンズＬF は対物レンズ系Ｏの瞳
をリレーレンズ系Ｒに伝送するものである。対物レンズ
系Ｏから出射される主光線は、光軸から離れる方向に進
むため、１次像の近傍にフィールドレンズが配置されて
いない場合、前記主光線がリレーレンズ系Ｒを通過出来
なくなり、視野周辺の像がけられてしまう。そのため、
フィールドレンズＬF を設ける必要がある。しかしフィ
ールドレンズの空気接触面と１次像が重なるとフィール
ドレンズの表面のゴミや傷がうつるため、フィールドレ
ンズはその空気に接する面が１次像から僅かに離れるよ
うに配置することが好ましい。
ている１次フィールドレンズＬF は対物レンズ系Ｏの瞳
をリレーレンズ系Ｒに伝送するものである。対物レンズ
系Ｏから出射される主光線は、光軸から離れる方向に進
むため、１次像の近傍にフィールドレンズが配置されて
いない場合、前記主光線がリレーレンズ系Ｒを通過出来
なくなり、視野周辺の像がけられてしまう。そのため、
フィールドレンズＬF を設ける必要がある。しかしフィ
ールドレンズの空気接触面と１次像が重なるとフィール
ドレンズの表面のゴミや傷がうつるため、フィールドレ
ンズはその空気に接する面が１次像から僅かに離れるよ
うに配置することが好ましい。
【００３０】以上の説明は、リレーレンズ系において代
表的な３回リレー（Ｎ＝４）について行なったが、２回
リレーの場合、４回リレーの場合、・・・ｎ回リレーの
場合も同じである。なお、結像回数Ｎが２，３，４・・
・と変化した場合、Ｌ1 ／Ｌ2 の値が夫々以下の範囲内
であれば能力の７０％以上の明るさが得られるので好ま
しい。
表的な３回リレー（Ｎ＝４）について行なったが、２回
リレーの場合、４回リレーの場合、・・・ｎ回リレーの
場合も同じである。なお、結像回数Ｎが２，３，４・・
・と変化した場合、Ｌ1 ／Ｌ2 の値が夫々以下の範囲内
であれば能力の７０％以上の明るさが得られるので好ま
しい。
【００３１】 Ｎ（結像回数） ２ ０．６６＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．５ ３ ０．５６＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２９ ４ ０．３３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２９ ５ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２６ ６ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２５ ７ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２５ ８ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２４ ９ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２２ １０ ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜１．２ 以上、本発明の硬性鏡光学系の基本構成について述べた
が、この光学系を備えた硬性鏡に、硬性鏡用テレビカメ
ラシステムを取付けることによって、内視鏡下での外科
手術にとって欠かせないテレビ観察が可能になる。その
場合、図２に示すような硬性鏡のように把持部１に硬性
鏡用テレビカメラシステム４を取付け、このテレビカメ
ラシステム内に配置された結像レンズ系ＬI により最終
像Ｉnを形成し、この最終像Ｉn が固体撮像素子５の受
光面に一致するようにして撮像すればよい。
が、この光学系を備えた硬性鏡に、硬性鏡用テレビカメ
ラシステムを取付けることによって、内視鏡下での外科
手術にとって欠かせないテレビ観察が可能になる。その
場合、図２に示すような硬性鏡のように把持部１に硬性
鏡用テレビカメラシステム４を取付け、このテレビカメ
ラシステム内に配置された結像レンズ系ＬI により最終
像Ｉnを形成し、この最終像Ｉn が固体撮像素子５の受
光面に一致するようにして撮像すればよい。
【００３２】次に本発明の硬性鏡光学系にて用いられる
対物レンズ系の望ましい構成について述べる。即ち、物
体側から順に、挿入部の先端に配置され負のパワーを有
する第１群と、第１群と１次フィールドレンズＬF との
中間にあり正のパワーの第２群にて構成されるのが好ま
しい。対物レンズ系のこのパワー配置は、必要な画角を
確保しつつ対物レンズ系のレンズ枚数を減らすのに望ま
しい。第１群の負のパワーは画角を広げる作用を有し、
第２群の正のパワーは、第１群にて形成される物体の虚
像を結像して実像の１次像を形成する役割りを有してい
る。対物レンズ系の第１群は、対物レンズ系、リレーレ
ンズ系よりなる観察光学系中最も強いパワーを有する群
であるので、像面湾曲を補正する作用を有している。又
第２群は対物レンズ系内の瞳を決定する役割を持ってい
る。したがって対物レンズ系のパワー配置として前述の
パワー配置がレンズ枚数を最も少なくし得るパワー配置
である。
対物レンズ系の望ましい構成について述べる。即ち、物
体側から順に、挿入部の先端に配置され負のパワーを有
する第１群と、第１群と１次フィールドレンズＬF との
中間にあり正のパワーの第２群にて構成されるのが好ま
しい。対物レンズ系のこのパワー配置は、必要な画角を
確保しつつ対物レンズ系のレンズ枚数を減らすのに望ま
しい。第１群の負のパワーは画角を広げる作用を有し、
第２群の正のパワーは、第１群にて形成される物体の虚
像を結像して実像の１次像を形成する役割りを有してい
る。対物レンズ系の第１群は、対物レンズ系、リレーレ
ンズ系よりなる観察光学系中最も強いパワーを有する群
であるので、像面湾曲を補正する作用を有している。又
第２群は対物レンズ系内の瞳を決定する役割を持ってい
る。したがって対物レンズ系のパワー配置として前述の
パワー配置がレンズ枚数を最も少なくし得るパワー配置
である。
【００３３】例えば、図１に示す実施例では、対物レン
ズ系が負の単レンズ１枚の第１群と、正の単レンズ１枚
の第２群とからなっている。しかし、画角等の仕様によ
っては、第１群は負の単レンズ１枚ではパワーが不足す
る場合があり、その場合負のパワーのレンズを追加して
もよい。また倍率の色収差や非点収差を良好に補正する
ためには、正のパワーのレンズを加えたり接合レンズを
用いてもよい。
ズ系が負の単レンズ１枚の第１群と、正の単レンズ１枚
の第２群とからなっている。しかし、画角等の仕様によ
っては、第１群は負の単レンズ１枚ではパワーが不足す
る場合があり、その場合負のパワーのレンズを追加して
もよい。また倍率の色収差や非点収差を良好に補正する
ためには、正のパワーのレンズを加えたり接合レンズを
用いてもよい。
【００３４】更に、対物レンズ系を球面レンズのみで構
成する場合、発生する樽型の歪曲収差を補正するために
は、主光線高の高い第１群内に非球面を配置し、主光線
が過度に屈折しないようにすればよい。又第２群により
軸上色収差を補正するためには、分散の大きい負レンズ
を用いる必要があり、第２群を１枚の正レンズと１枚の
負レンズを組合わせた構成にすればよい。この場合正レ
ンズと負レンズを接合しても間隔を置いて配置してもよ
い。この第２群は−１×に近い倍率が最も望ましく、−
２×〜−０．５×の間であればよい。この第２群の倍率
が−２×〜−０．５×の範囲から外れると、対物レンズ
系の瞳が先端と１次像の中央から大きくずれるため軸外
光束がけられ好ましくない。
成する場合、発生する樽型の歪曲収差を補正するために
は、主光線高の高い第１群内に非球面を配置し、主光線
が過度に屈折しないようにすればよい。又第２群により
軸上色収差を補正するためには、分散の大きい負レンズ
を用いる必要があり、第２群を１枚の正レンズと１枚の
負レンズを組合わせた構成にすればよい。この場合正レ
ンズと負レンズを接合しても間隔を置いて配置してもよ
い。この第２群は−１×に近い倍率が最も望ましく、−
２×〜−０．５×の間であればよい。この第２群の倍率
が−２×〜−０．５×の範囲から外れると、対物レンズ
系の瞳が先端と１次像の中央から大きくずれるため軸外
光束がけられ好ましくない。
【００３５】本発明の光学系は、対物レンズ系の長さを
長くし、又リレーレンズ系のＮＡとほぼ等しくなるよう
にしているため、明るさを確保するためには、像の伝送
と共に瞳を伝送する必要がある。図３において、対物レ
ンズの瞳Ｑ1 を通過した光束がリレーレンズ系Ｒの瞳Ｑ
2 を通過しなおかつ同じ光束径でなければ等しい明るさ
の像伝送を行なうことが出来ない。そのために、対物レ
ンズの瞳Ｑ1 における光束の径φ1 とリレーレンズ系の
瞳Ｑ2 の位置における光束系φ2 が下記条件（２）を満
足することが望ましい。
長くし、又リレーレンズ系のＮＡとほぼ等しくなるよう
にしているため、明るさを確保するためには、像の伝送
と共に瞳を伝送する必要がある。図３において、対物レ
ンズの瞳Ｑ1 を通過した光束がリレーレンズ系Ｒの瞳Ｑ
2 を通過しなおかつ同じ光束径でなければ等しい明るさ
の像伝送を行なうことが出来ない。そのために、対物レ
ンズの瞳Ｑ1 における光束の径φ1 とリレーレンズ系の
瞳Ｑ2 の位置における光束系φ2 が下記条件（２）を満
足することが望ましい。
【００３６】（２） ０．５＜φ2 ／φ1＜１．５ 更に、対物レンズ系Ｏにおける瞳Ｑ1 と１次像Ｉ1 との
距離Ｌ3 と、リレーレンズ系Ｒの瞳Ｑ2 と１次像Ｉ1 と
の距離Ｌ4 がほぼ等しければ、１次像Ｉ1 に関して瞳Ｑ
1 と瞳Ｑ2 とがほぼ対称な位置になり、光量の損失の少
ない良好な瞳伝送が可能になる。又１次フィールドレン
ズの位置は、１次像の対物レンズ側でもリレーレンズ側
でもよく、又１次像をレンズ内部に含む位置でもよい。
しかし１次像からの距離が離れすぎると周辺光量が低下
する。そのため、１次フィールドレンズと１次像との距
離は、Ｌ2 の１０％以下にするのが好ましい。１次フィ
ールドレンズと１次像との距離がＬ2 の１０％を越える
と１次フィールドレンズ自身での軸外光束のけられが生
じ、視野周辺の像がけられるかあるいは周辺光量が低下
する。この１次フィールドレンズは、瞳を伝送するため
に正のパワーを有する必要があり、正の単レンズ１枚に
てその機能を十分果たすことが出来る。ただし倍率の色
収差や非点収差を補正するために用いる場合は、正レン
ズと負レンズの接合レンズにしてもよい。
距離Ｌ3 と、リレーレンズ系Ｒの瞳Ｑ2 と１次像Ｉ1 と
の距離Ｌ4 がほぼ等しければ、１次像Ｉ1 に関して瞳Ｑ
1 と瞳Ｑ2 とがほぼ対称な位置になり、光量の損失の少
ない良好な瞳伝送が可能になる。又１次フィールドレン
ズの位置は、１次像の対物レンズ側でもリレーレンズ側
でもよく、又１次像をレンズ内部に含む位置でもよい。
しかし１次像からの距離が離れすぎると周辺光量が低下
する。そのため、１次フィールドレンズと１次像との距
離は、Ｌ2 の１０％以下にするのが好ましい。１次フィ
ールドレンズと１次像との距離がＬ2 の１０％を越える
と１次フィールドレンズ自身での軸外光束のけられが生
じ、視野周辺の像がけられるかあるいは周辺光量が低下
する。この１次フィールドレンズは、瞳を伝送するため
に正のパワーを有する必要があり、正の単レンズ１枚に
てその機能を十分果たすことが出来る。ただし倍率の色
収差や非点収差を補正するために用いる場合は、正レン
ズと負レンズの接合レンズにしてもよい。
【００３７】従来の硬性鏡は、結像位置に観察視野範囲
を明確にするための視野マスクを用いているが、本発明
でも視野マスクを設けてもよい。その場合は、黒い金属
薄板等からなる視野マスクを最終中間像Ｉn の位置に配
置するのが空間的制約が少なく最も望ましい。しかし１
次像Ｉ1 や他の中間像Ｉ2 ，Ｉ3 ，・・・やマージナル
光線が低く主光線高の高い対物レンズ系の第１群内に設
けてもよい。
を明確にするための視野マスクを用いているが、本発明
でも視野マスクを設けてもよい。その場合は、黒い金属
薄板等からなる視野マスクを最終中間像Ｉn の位置に配
置するのが空間的制約が少なく最も望ましい。しかし１
次像Ｉ1 や他の中間像Ｉ2 ，Ｉ3 ，・・・やマージナル
光線が低く主光線高の高い対物レンズ系の第１群内に設
けてもよい。
【００３８】
【発明の実施の形態】次に本発明の硬性鏡光学系の実施
の形態を図面をもとに説明する。
の形態を図面をもとに説明する。
【００３９】図１は本発明の硬性鏡光学系の実施の形態
を示す第１の例で、その内容は、既に述べた通りであ
る。即ち、生体内等の空洞内に挿入される挿入部１と空
洞の外に位置する把持部２とよりなり、把持部２の近位
端付近には接眼部３が設けられた硬性鏡である。この硬
性鏡の挿入部１の先端部分には、対物レンズ系Ｏが配置
され、この対物レンズ系Ｏによる物体の１次像Ｉ1 を伝
送するリレーレンズ系Ｒが挿入部１に又リレーレンズ系
Ｒの最終像Ｉn からの光束をほぼ平行な光束にする接眼
レンズ系Ｅが接眼部３に配置されている。
を示す第１の例で、その内容は、既に述べた通りであ
る。即ち、生体内等の空洞内に挿入される挿入部１と空
洞の外に位置する把持部２とよりなり、把持部２の近位
端付近には接眼部３が設けられた硬性鏡である。この硬
性鏡の挿入部１の先端部分には、対物レンズ系Ｏが配置
され、この対物レンズ系Ｏによる物体の１次像Ｉ1 を伝
送するリレーレンズ系Ｒが挿入部１に又リレーレンズ系
Ｒの最終像Ｉn からの光束をほぼ平行な光束にする接眼
レンズ系Ｅが接眼部３に配置されている。
【００４０】この図１に示す本発明の硬性鏡光学系に用
いられるリレーレンズ系Ｒは、リレーレンズＲ1 ，Ｒ
2 ，Ｒ3 による３回リレーの光学系である。
いられるリレーレンズ系Ｒは、リレーレンズＲ1 ，Ｒ
2 ，Ｒ3 による３回リレーの光学系である。
【００４１】この第１の例の光学系は、図１における長
さＬ1 およびＬ2 、即ち対物レンズＯの先端面から１次
像Ｉ1 までの距離Ｌ1 とこの１次像Ｉ1 から次の像Ｉ2
までの１回のリレーの距離Ｌ2 との比であるパラメータ
ー（Ｌ1 ／Ｌ2 ）が条件（１）を満足するように構成さ
れている。
さＬ1 およびＬ2 、即ち対物レンズＯの先端面から１次
像Ｉ1 までの距離Ｌ1 とこの１次像Ｉ1 から次の像Ｉ2
までの１回のリレーの距離Ｌ2 との比であるパラメータ
ー（Ｌ1 ／Ｌ2 ）が条件（１）を満足するように構成さ
れている。
【００４２】図２に示す実施の形態を示す第２の例は、
第１の実施例と同じ対物レンズ系、リレーレンズ系、接
眼レンズ系を備えた同じ硬性鏡の把持部２にテレビカメ
ラシステム４を接続した構成である。このテレビカメラ
システム４には結像レンズ系ＬI とこの結像レンズＬI
による結像位置に固体撮像素子５を配置している。
第１の実施例と同じ対物レンズ系、リレーレンズ系、接
眼レンズ系を備えた同じ硬性鏡の把持部２にテレビカメ
ラシステム４を接続した構成である。このテレビカメラ
システム４には結像レンズ系ＬI とこの結像レンズＬI
による結像位置に固体撮像素子５を配置している。
【００４３】この第２の例において、テレビカメラシス
テム４を把持部２より切り離し可能とすれば、各種のテ
レビカメラシステムと交換して異なる各種の使用が可能
になる。更にテレビカメラシステム４を破線６の部分で
切り離し可能とすることも出来、これによって結像レン
ズ系ＬI を含んだアダプター４ａと、固体撮像素子５を
含んだテレビカメラヘッド４ｂとを夫々異なる多くの種
類用意してそれらを交換、組み合わせて多くの種類の使
用が可能になる。
テム４を把持部２より切り離し可能とすれば、各種のテ
レビカメラシステムと交換して異なる各種の使用が可能
になる。更にテレビカメラシステム４を破線６の部分で
切り離し可能とすることも出来、これによって結像レン
ズ系ＬI を含んだアダプター４ａと、固体撮像素子５を
含んだテレビカメラヘッド４ｂとを夫々異なる多くの種
類用意してそれらを交換、組み合わせて多くの種類の使
用が可能になる。
【００４４】更にアダプター４ａ内の結像レンズ系Ｌ1
において、レンズを移動可能にすることによってフォー
カス調整機構や変倍機構をもたせることができ、ピント
位置や画面サイズの調整ができて便利である。
において、レンズを移動可能にすることによってフォー
カス調整機構や変倍機構をもたせることができ、ピント
位置や画面サイズの調整ができて便利である。
【００４５】本発明の実施の形態の第３の例は、図４に
示す通りであって、挿入部１と把持部２と、把持部２に
接続されたアダプター７とテレビカメラヘッド８とにて
構成され、挿入部１，把持部２内には対物レンズ系Ｏお
よびリレーレンズ系Ｒとが配置され、アダプター７に
は、リレーレンズ系Ｒによる最終像Ｉn をテレビカメラ
ヘッド８内に配置された固体撮像素子５の受光面に結像
する結像レンズＬI が配置されている。
示す通りであって、挿入部１と把持部２と、把持部２に
接続されたアダプター７とテレビカメラヘッド８とにて
構成され、挿入部１，把持部２内には対物レンズ系Ｏお
よびリレーレンズ系Ｒとが配置され、アダプター７に
は、リレーレンズ系Ｒによる最終像Ｉn をテレビカメラ
ヘッド８内に配置された固体撮像素子５の受光面に結像
する結像レンズＬI が配置されている。
【００４６】この第３の例は、第１，第２の実施例と異
なり接眼レンズ系を設けず、したがって硬性鏡やテレビ
アダプターを小型に出来る。更に、挿入部１、アダプタ
ー７、テレビカメラヘッド８を着脱可能にして、アダプ
ターやテレビカメラヘッドを複数種類用意して種々の組
合わせにより、各種の使用方法が可能になる。
なり接眼レンズ系を設けず、したがって硬性鏡やテレビ
アダプターを小型に出来る。更に、挿入部１、アダプタ
ー７、テレビカメラヘッド８を着脱可能にして、アダプ
ターやテレビカメラヘッドを複数種類用意して種々の組
合わせにより、各種の使用方法が可能になる。
【００４７】この第３の例においては、アダプター７に
配置された結像レンズＬI を構成するレンズＬa 又はＬ
b を移動可能としフォーカシング機構や変倍機構をもた
せ、ピント位置の調整や画面サイズの調整が可能であ
る。
配置された結像レンズＬI を構成するレンズＬa 又はＬ
b を移動可能としフォーカシング機構や変倍機構をもた
せ、ピント位置の調整や画面サイズの調整が可能であ
る。
【００４８】本発明の実施の形態の第４の例は、図５に
示す構成で、挿入部１と把持部２とよりなっている。そ
して挿入部１，把持部２内に対物レンズ系Ｏおよびリレ
ーレンズ系Ｒを配置し又把持部２には固体撮像素子１５
を配置し、光学系の最終像Ｉn が固体撮像素子５の受光
面に位置するようにしてある。これにより硬性鏡テレビ
観察システムをコンパクトにでき又操作性もよくなる。
この第４の例も破線１０の部分にてテレビカメラヘッド
９の部分を他の部分から切り離し得るようにして他のテ
レビカメラヘッドと交換し得るように出来る。
示す構成で、挿入部１と把持部２とよりなっている。そ
して挿入部１，把持部２内に対物レンズ系Ｏおよびリレ
ーレンズ系Ｒを配置し又把持部２には固体撮像素子１５
を配置し、光学系の最終像Ｉn が固体撮像素子５の受光
面に位置するようにしてある。これにより硬性鏡テレビ
観察システムをコンパクトにでき又操作性もよくなる。
この第４の例も破線１０の部分にてテレビカメラヘッド
９の部分を他の部分から切り離し得るようにして他のテ
レビカメラヘッドと交換し得るように出来る。
【００４９】次に本発明の硬性鏡光学系の実施例を示
す。以下述べる実施例１，２は、夫々図６、図７に示す
通りの構成で、下記データーを有する。 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である。実施例１は、対物レンズ
と三つのリレーレンズを備えており、対物レンズにより
形成された像Ｉ1を像Ｉ2，Ｉ3に３回リレーするタイプ
の硬性鏡光学系である。図６には対物レンズからリレー
レンズまでを示してあるが、最終像Ｉ4の後方には、図
１、図２、図４、図５に示す通りの接眼レンズ、テレビ
撮影光学系、固体撮像素子等が配置される。この実施例
１の光学系において、対物レンズは、物体側から順に、
負レンズと正レンズと正レンズとからなり、最後の正レ
ンズ（ｒ6，ｒ7）が１次フィールドレンズである。この
対物レンズ中１番目の正レンズ（ｒ3〜ｒ5）は、面ｒ4
にて接合された接合レンズのように描かれているが、こ
れは、絞りを設ける場合にレンズ（ｒ3〜ｒ5）を二つの
レンズに分け面ｒ4の位置に絞りを設ければよいことを
示している。したがって絞りを設けない場合は、一つの
レンズ（単レンズ）にしてもよい。又、絞りを設けない
場合でも、二つのレンズより構成してもよい。又リレー
レンズは、三つのリレーレンズ共に同じ構成で、夫々二
つのロッドレンズの間に接合正レンズを挟んだ構成であ
る。この実施例１は、下記データーのように対物レンズ
の先端（ｒ1）から１次像Ｉ1（ｒ8）までの距離Ｌ1と１
回のリレーの長さＬ2は等しく、Ｌ1／Ｌ2に関する各条
件を満足している。又対物レンズ系の瞳における光束径
φ1およびリレーレンズ系の瞳における光束径φ2もデー
ター中に示す通りで、それらの関係を示す条件（２）を
満足している。又図７に示す実施例２波、対物レンズと
一つのリレーレンズとを備えた光学系で、対物レンズに
より形成された像Ｉ1を１回リレーするタイプの光学系
である。この実施例２の対物レンズは、物体側から順
に、負レンズと正レンズと正レンズとからなり、最後の
正レンズが１次フィールドレンズである。又リレーレン
ズは、単一の接合レンズからなる。この実施例も、対物
レンズの先端（ｒ1）から１次像Ｉ1（ｒ8）Ｌ1と１回の
リレーの長さＬ2は等しく、Ｌ1／Ｌ2に関する各実施例
を満足する。又この実施例のφ1，φ2もデーター中に記
載した通りで、条件（２）を満足する。
す。以下述べる実施例１，２は、夫々図６、図７に示す
通りの構成で、下記データーを有する。 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である。実施例１は、対物レンズ
と三つのリレーレンズを備えており、対物レンズにより
形成された像Ｉ1を像Ｉ2，Ｉ3に３回リレーするタイプ
の硬性鏡光学系である。図６には対物レンズからリレー
レンズまでを示してあるが、最終像Ｉ4の後方には、図
１、図２、図４、図５に示す通りの接眼レンズ、テレビ
撮影光学系、固体撮像素子等が配置される。この実施例
１の光学系において、対物レンズは、物体側から順に、
負レンズと正レンズと正レンズとからなり、最後の正レ
ンズ（ｒ6，ｒ7）が１次フィールドレンズである。この
対物レンズ中１番目の正レンズ（ｒ3〜ｒ5）は、面ｒ4
にて接合された接合レンズのように描かれているが、こ
れは、絞りを設ける場合にレンズ（ｒ3〜ｒ5）を二つの
レンズに分け面ｒ4の位置に絞りを設ければよいことを
示している。したがって絞りを設けない場合は、一つの
レンズ（単レンズ）にしてもよい。又、絞りを設けない
場合でも、二つのレンズより構成してもよい。又リレー
レンズは、三つのリレーレンズ共に同じ構成で、夫々二
つのロッドレンズの間に接合正レンズを挟んだ構成であ
る。この実施例１は、下記データーのように対物レンズ
の先端（ｒ1）から１次像Ｉ1（ｒ8）までの距離Ｌ1と１
回のリレーの長さＬ2は等しく、Ｌ1／Ｌ2に関する各条
件を満足している。又対物レンズ系の瞳における光束径
φ1およびリレーレンズ系の瞳における光束径φ2もデー
ター中に示す通りで、それらの関係を示す条件（２）を
満足している。又図７に示す実施例２波、対物レンズと
一つのリレーレンズとを備えた光学系で、対物レンズに
より形成された像Ｉ1を１回リレーするタイプの光学系
である。この実施例２の対物レンズは、物体側から順
に、負レンズと正レンズと正レンズとからなり、最後の
正レンズが１次フィールドレンズである。又リレーレン
ズは、単一の接合レンズからなる。この実施例も、対物
レンズの先端（ｒ1）から１次像Ｉ1（ｒ8）Ｌ1と１回の
リレーの長さＬ2は等しく、Ｌ1／Ｌ2に関する各実施例
を満足する。又この実施例のφ1，φ2もデーター中に記
載した通りで、条件（２）を満足する。
【００５０】図８および図９は、ロッドレンズにて構成
した対物レンズ系の例である。対物レンズ系を少ないレ
ンズ枚数で全長の長いレンズ系にすると、各レンズ間の
間隔を保つための間隔管が非常に長くなる。これを従来
の硬性鏡のようにレンズ間の間隔をガラスで埋めれば明
るさを増加させ得る。
した対物レンズ系の例である。対物レンズ系を少ないレ
ンズ枚数で全長の長いレンズ系にすると、各レンズ間の
間隔を保つための間隔管が非常に長くなる。これを従来
の硬性鏡のようにレンズ間の間隔をガラスで埋めれば明
るさを増加させ得る。
【００５１】図８および図９は、これまで述べた本発明
硬性鏡光学系の例において空気で占められている空間を
屈折率の高いガラスでおきかえてあるので、空気換算長
が大きくなった分だけ有効長が短くなるのと同じ効果が
得られ、ＮＡが増大し光学系を明るく出来る。
硬性鏡光学系の例において空気で占められている空間を
屈折率の高いガラスでおきかえてあるので、空気換算長
が大きくなった分だけ有効長が短くなるのと同じ効果が
得られ、ＮＡが増大し光学系を明るく出来る。
【００５２】図１０乃至図１２は、斜視の硬性鏡光学系
を示す図である。これらの光学系は、直視用にも使用出
来る。
を示す図である。これらの光学系は、直視用にも使用出
来る。
【００５３】図１０は、斜視用硬性鏡の対物レンズ系の
構成を示す図で、対物レンズ系の第１群と第２群の間の
第１群側に斜視用プリズム１１ａ，１１ｂを配置して斜
視用にしたものである。プリズム１１ａと１１ｂの間の
狭い空間は、空気又は光学接着剤等のプリズムよりも屈
折率の低い層である。
構成を示す図で、対物レンズ系の第１群と第２群の間の
第１群側に斜視用プリズム１１ａ，１１ｂを配置して斜
視用にしたものである。プリズム１１ａと１１ｂの間の
狭い空間は、空気又は光学接着剤等のプリズムよりも屈
折率の低い層である。
【００５４】この対物レンズ系は、物体から入射した光
束が第１群を通過後にプリズム１１ａ内を通り、プリズ
ム１１ａとプリズム１１ｂの間の低屈折率層を透過して
プリズム１１ｂに入り、プリズム１１ｂの底面で反射し
プリズム１１ｂの斜面に到達し、低屈折率層との間で全
反射し第２群側に方向を変える。プリズム１１ｂの底面
には、アルミニウム等の金属反射膜を用いるのが望まし
いが、屈折率の高いプリズムを用いて全反射させる場合
は、金属反射膜は不要である。プリズム１１ａ，１１ｂ
は高屈折率の素材を用いるのが望ましいが、高屈折率の
素材はガラスに限定されるため、加工コストを下げるこ
とが困難である。そのため、使い捨てにするためには、
プリズム１１ａ，１１ｂはアクリル等の光学プラスチッ
クを用いて射出成形にて製作することがコストを抑える
上で好ましい。この場合、プリズムの屈折率が低くなる
ので、プリズム１１ｂの斜面にて全反射させるために
は、プリズム１１ａとプリズム１１ｂの間に間隙を設け
て空気層を形成すればよい。
束が第１群を通過後にプリズム１１ａ内を通り、プリズ
ム１１ａとプリズム１１ｂの間の低屈折率層を透過して
プリズム１１ｂに入り、プリズム１１ｂの底面で反射し
プリズム１１ｂの斜面に到達し、低屈折率層との間で全
反射し第２群側に方向を変える。プリズム１１ｂの底面
には、アルミニウム等の金属反射膜を用いるのが望まし
いが、屈折率の高いプリズムを用いて全反射させる場合
は、金属反射膜は不要である。プリズム１１ａ，１１ｂ
は高屈折率の素材を用いるのが望ましいが、高屈折率の
素材はガラスに限定されるため、加工コストを下げるこ
とが困難である。そのため、使い捨てにするためには、
プリズム１１ａ，１１ｂはアクリル等の光学プラスチッ
クを用いて射出成形にて製作することがコストを抑える
上で好ましい。この場合、プリズムの屈折率が低くなる
ので、プリズム１１ｂの斜面にて全反射させるために
は、プリズム１１ａとプリズム１１ｂの間に間隙を設け
て空気層を形成すればよい。
【００５５】図１１，図１２は、夫々図８，図９に示す
対物レンズを斜視用対物レンズ系にした例で、これらの
斜視用対物レンズ系は、図８又は図９に示す対物レンズ
系の空間を光学材料にて埋めた構成の棒状レンズのうち
第１群（凹レンズ）の後方に配置された棒状レンズを斜
視用のプリズム（図１０におけるプリズム１１ａおよび
プリズム１１ｂ）におきかえた構成である。
対物レンズを斜視用対物レンズ系にした例で、これらの
斜視用対物レンズ系は、図８又は図９に示す対物レンズ
系の空間を光学材料にて埋めた構成の棒状レンズのうち
第１群（凹レンズ）の後方に配置された棒状レンズを斜
視用のプリズム（図１０におけるプリズム１１ａおよび
プリズム１１ｂ）におきかえた構成である。
【００５６】本発明の硬性鏡光学系で用いる対物レンズ
系は、第１群の内部での光線高が従来の全長の短い対物
レンズ系に比べて高くなるため斜視用プリズムの設計が
むずかしい。しかし、前記のような構成にすれば、プリ
ズム内での有効径を十分に確保し得るので斜視用硬性鏡
の対物レンズ系の設計が可能になる。
系は、第１群の内部での光線高が従来の全長の短い対物
レンズ系に比べて高くなるため斜視用プリズムの設計が
むずかしい。しかし、前記のような構成にすれば、プリ
ズム内での有効径を十分に確保し得るので斜視用硬性鏡
の対物レンズ系の設計が可能になる。
【００５７】本発明の硬性鏡光学系で用いる対物レンズ
系は、図１３（３回リレーの硬性鏡光学系の対物レンズ
系）や図１４（５回リレーの硬性鏡光学系の対物レンズ
系）のように、従来の硬性鏡用対物レンズ系に比べてレ
ンズ間の間隔が非常に大になる。そのため金属性の間隔
管を用いて各レンズを所定間隔に保持すると、間隔管の
内面反射により視野内に有害光束が入射してフレアーと
なるため好ましくない。そのため本発明の光学系では、
間隔管を図１５に示すような内面を砂目状に荒らしたも
のを用いて間隔管での内面反射を減らしてフレアーの防
止を行なっている。又間隔管を合成樹脂にして製作し、
成形時等にガラス等の異物を混入して内面が砂目状に荒
らされた間隔管を製作出来る。これにより、フレアーを
防止し得る間隔管になし得る。
系は、図１３（３回リレーの硬性鏡光学系の対物レンズ
系）や図１４（５回リレーの硬性鏡光学系の対物レンズ
系）のように、従来の硬性鏡用対物レンズ系に比べてレ
ンズ間の間隔が非常に大になる。そのため金属性の間隔
管を用いて各レンズを所定間隔に保持すると、間隔管の
内面反射により視野内に有害光束が入射してフレアーと
なるため好ましくない。そのため本発明の光学系では、
間隔管を図１５に示すような内面を砂目状に荒らしたも
のを用いて間隔管での内面反射を減らしてフレアーの防
止を行なっている。又間隔管を合成樹脂にして製作し、
成形時等にガラス等の異物を混入して内面が砂目状に荒
らされた間隔管を製作出来る。これにより、フレアーを
防止し得る間隔管になし得る。
【００５８】本発明の硬性鏡光学系は、ガラスレンズに
て構成されているが、アクリル等の光学プラスチックを
用いて射出成形にて製作すればコストを低く抑えること
が可能になる。その場合単レンズのみで構成することが
好ましいが、接合レンズの場合接合せずに両レンズを僅
かに間隙を設けて配置してもよい。
て構成されているが、アクリル等の光学プラスチックを
用いて射出成形にて製作すればコストを低く抑えること
が可能になる。その場合単レンズのみで構成することが
好ましいが、接合レンズの場合接合せずに両レンズを僅
かに間隙を設けて配置してもよい。
【００５９】又図８、図９に示す対物レンズ系の場合、
瞳Ｑの位置を第１群（凹レンズ）の側に寄せることによ
り第１群の近傍に形成される虚像の大きさを小さくして
第１群における主光線の光線高を下げて視野がけられな
いようにしてある。
瞳Ｑの位置を第１群（凹レンズ）の側に寄せることによ
り第１群の近傍に形成される虚像の大きさを小さくして
第１群における主光線の光線高を下げて視野がけられな
いようにしてある。
【００６０】
【発明の効果】本発明の硬性鏡光学系は、１回のリレー
長を短くするように対物レンズ系による１次像の位置を
決めることによって、ＮＡの大きい明るい光学系にした
ものである。
長を短くするように対物レンズ系による１次像の位置を
決めることによって、ＮＡの大きい明るい光学系にした
ものである。
【図１】本発明の実施の形態の第１の例の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態の第２の例の構成を示す図
【図３】本発明の原理を説明する図
【図４】本発明の実施の形態の第３の例の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態の第４の例の構成を示す図
【図６】本発明光学系の実施例１の断面図
【図７】本発明光学系の実施例２の断面図
【図８】本発明の光学系で用いる対物レンズ系の他の例
を示す図
を示す図
【図９】本発明の光学系で用いる対物レンズ系の更に他
の例を示す図
の例を示す図
【図１０】本発明の光学系で用いる斜視用対物レンズ系
の構成を示す図
の構成を示す図
【図１１】図８の対物レンズ系を斜視用としたレンズ系
の構成を示す図
の構成を示す図
【図１２】図９に示す対物レンズ系を斜視用としてレン
ズ系の構成を示す図
ズ系の構成を示す図
【図１３】３回リレー用対物レンズ系を示す図
【図１４】５回リレー用対物レンズ系を示す図
【図１５】本発明光学系で用いる間隔管を示す図
【図１６】従来の硬性鏡光学系の構成を示す図
１・・・挿入部、２・・・把持部、４・・・テレビカメ
ラシステム、Ｏ・・・対物レンズ系、Ｒ・・・リレーレ
ンズ系、Ｅ・・・接眼レンズ系、ＬF ・・・フィールド
レンズ、ＬI ・・・結像レンズ系。
ラシステム、Ｏ・・・対物レンズ系、Ｒ・・・リレーレ
ンズ系、Ｅ・・・接眼レンズ系、ＬF ・・・フィールド
レンズ、ＬI ・・・結像レンズ系。
Claims (5)
- 【請求項１】生体内等の空洞内を観察するために空洞内
に挿入される細長い挿入部と空洞外に位置する把持部と
を備えた硬性鏡において、前記挿入部の先端に配置され
ていて該挿入部内に１次像を形成する対物レンズ系と、
前記１次像を少なくとも１回リレーして前記挿入部の近
位端付近又は前記把持部内に最終像を形成するリレーレ
ンズ系とを含む光学系で、下記の条件（１）を満足する
硬性鏡光学系。 （１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。 - 【請求項２】生体内等の空洞内を観察するために空洞内
に挿入される挿入部と、空洞外に位置する把持部よりな
る硬性鏡において、前記挿入部の先端に配置され該挿入
部内に１次像を形成する対物レンズ系と、前記１群次像
を前記挿入部の近位端付近又は前記把持部内に最終像を
形成するために少なくとも１回リレーするリレーレンズ
系と、前記把持部内に配置され前記最終像からの光をほ
ぼ平行な光束として射出する接眼レンズ系とを備え、下
記の条件（１）を満足する硬性鏡光学系。 （１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。 - 【請求項３】生体内等の空洞内を観察するために空洞内
に挿入される細長い挿入部と、空洞外に位置する硬性鏡
と、前記硬性鏡の把持部に接続するテレビカメラシステ
ムとを備え、前記挿入部の先端に配置されていて該挿入
部内に１次像を形成する対物レンズ系と、前記挿入部内
に配置されていて、前記１次像を少なくとも１回リレー
して前記挿入部の近位端付近又は前記把持部内に中間像
を形成するリレーレンズ系と、前記把持部内に配置され
前記中間像から入射する光束をほぼ平行な状態で射出す
る接眼レンズ系と、前記テレビカメラシステム内にあり
前記接眼レンズ系を射出した光束を結像して最終像を形
成する結像レンズ系と、前記テレビカメラシステム内に
あり前記最終像を撮像するための固体撮像素子とを備
え、下記の条件（１）を満足する硬性鏡観察装置。 （１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。 - 【請求項４】生体内等の空洞内を観察するために空洞内
に挿入される細長い挿入部と、空洞外に位置する把持部
とよりなる硬性鏡において、前記挿入部の先端に配置さ
れていて該挿入部内に１次像を形成する対物レンズ系
と、前記１次像を少なくとも１回リレーして前記挿入部
の近位端付近又は前記把持部内に最終像を形成するリレ
ーレンズ系と前記把持部内に設けられ前記最終像を撮像
するための固体撮像素子とを備え、下記の条件（１）を
満足する硬性鏡観察装置。 （１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。 - 【請求項５】生体内等の空洞内を観察するために空洞内
に挿入される細長い挿入部と、空洞外に位置する把持部
と、前記把持部に接続するテレビカメラシステムとを備
え、前記挿入部内の先端に配置されていて該挿入部内に
１次像を形成する対物レンズ系と、前記挿入部内に配置
されていて、前記１次像を少なくとも１回リレーして前
記挿入部の近位端付近又は前記把持部内に中間像を形成
するリレーレンズ系と、前記把持部内にあり中間像を把
持部近位端付近又はテレビカメラシステム内に最終像を
形成する結像レンズ系と、前記テレビカメラシステム内
にあり前記最終像を撮像するための固体撮像素子とを備
え、下記の条件（１）を満足する硬性鏡観察装置。 （１） ０．３＜Ｌ1 ／Ｌ2 ＜２．０ ただし、Ｌ1 は対物レンズ系の先端から１次像までの距
離、Ｌ2 はリレーレンズ系が１次像を１回リレーするの
に必要な距離である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7247062A JPH08122667A (ja) | 1994-09-02 | 1995-09-01 | 硬性鏡光学系 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-232433 | 1994-09-02 | ||
| JP23243394 | 1994-09-02 | ||
| JP7247062A JPH08122667A (ja) | 1994-09-02 | 1995-09-01 | 硬性鏡光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08122667A true JPH08122667A (ja) | 1996-05-17 |
Family
ID=26530460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7247062A Withdrawn JPH08122667A (ja) | 1994-09-02 | 1995-09-01 | 硬性鏡光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08122667A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016114080A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 株式会社タムロン | 観察用光学系及びそれを備えた撮像装置 |
| JPWO2018123583A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2019-01-10 | オリンパス株式会社 | リレーレンズおよびリレーレンズの製造方法 |
| US11598947B2 (en) * | 2018-08-28 | 2023-03-07 | Sumita Optical Glass, Inc. | Relay optical system for rigid endoscope |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP7247062A patent/JPH08122667A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016114080A1 (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-21 | 株式会社タムロン | 観察用光学系及びそれを備えた撮像装置 |
| JPWO2018123583A1 (ja) * | 2016-12-28 | 2019-01-10 | オリンパス株式会社 | リレーレンズおよびリレーレンズの製造方法 |
| US11262561B2 (en) | 2016-12-28 | 2022-03-01 | Olympus Corporation | Relay lens and method of manufacturing relay lens |
| US11598947B2 (en) * | 2018-08-28 | 2023-03-07 | Sumita Optical Glass, Inc. | Relay optical system for rigid endoscope |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |