JPH0827429B2

JPH0827429B2 - 内視鏡用対物レンズ

Info

Publication number: JPH0827429B2
Application number: JP3037275A
Authority: JP
Inventors: 森孝夫
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1996-03-21
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH04275514A; US5296971A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内視鏡用対物レンズに
関し、特に、広角で、全長及び外径が小さくコンパクト
で、構成枚数が少ない内視鏡用対物レンズに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、内視鏡用対物レンズとして、図１
９図に示すようなレトロフォーカスタイプのものが知ら
れている（例えば、特開昭６３−２８１１１２号参
照）。このレトロフォーカスタイプの対物レンズは、絞
りＳを挟んで物体側に凹のレンズ群を、また、像側に凸
のレンズ群を配置したものである。この対物レンズは、
絞りＳより前に配置した凹のレンズ群で主光線Ｐを強く
曲げて広角化を可能にし、さらに、絞りＳより後方の凸
のレンズ群により像面に入射する主光線Ｐを光軸に平行
になるようにして、光束がイメージガイドＧに垂直に入
射するようにしている。

【０００３】ところが、最近では、イメージガイドの代
わりに各種固体撮像素子を用いたビデオスコープも多く
使用されるようになってきている。ビデオスコープの場
合、固体撮像素子が可視光以外の赤外光に感度を有する
ため、モニター上に映し出される映像は、正確な色再現
ができなくなる。そのために、赤外光を遮断するための
フィルター（赤外カットフィルター）を配置する必要が
ある。また、ビデオスコープにおいては、近赤外から遠
赤外域のレーザー光を用いて治療を行う場合、このレー
ザー光によりＣＣＤ等の固体撮像素子が飽和し、スミア
ーやブルーミング等により被検体部分が観察し難くなる
ため、使用するレーザー光の波長の光を遮断するための
フィルター（ＹＡＧカットフィルター等）を光学系中に
設けなければならない。

【０００４】しかし、例えば特開平１−２１７４１０号
に開示されたタイプの光学系（図２０）では、第１レン
ズ群と第２レンズ群の間及び第２レンズ群と第３レンズ
群の間にこのようなフィルターを挿入すると、軸外周縁
光線の光軸に対する傾角が非常に大きいために、フィル
ターとしての所定の特性を得ることができなかった。す
なわち、吸収型のフィルターの場合は、光線の入射角が
大きくなると、像高の違いにより硝路に差が生ずるた
め、画面上での色むらの原因となる。また、干渉型の赤
外カットフィルターの場合は、光線の入射角が大きくな
ると、分光透過率特性が急速に変化し、赤外域の透過率
が急激に大きくなり、赤外域の光線を十分に遮断するこ
とができない。

【０００５】一方、特開昭６３−２８１１１２号に開示
されたタイプの光学系では、第３レンズ群と像面の間の
スペースが狭いため、フィルターを挿入することは困難
である。第３レンズ群と像面の間隔を広げてフィルター
を挿入するようにすると、第３レンズ群の外径が大きく
なり、内視鏡用の対物レンズとしては好ましくなくな
る。

【０００６】さらに、図１９及び図２０に示すような従
来の内視鏡用対物レンズは、倍率の色収差を後群中の接
合レンズのみで補正しているので、前群の凹レンズで発
生した倍率の色収差を十分に補正することができない。
また、広角にしかつ第１レンズ群の外径を小にするため
に第１レンズ群における光線高を低くするためには、第
１レンズ群の負のパワーを強くする必要があるが、図１
９及び図２０に示すような従来のレンズ系では、第１レ
ンズ群のパワーを強くすることにより発生する大きなコ
マ収差の非対称性を第２レンズ群以降のレンズで補正す
ることができない。また、第１レンズ群の負のパワーを
強くするために第１レンズ群のレンズの屈折率を高くす
ると、そのレンズの分散が高くなり第１レンズ群で大き
な色収差が発生し、これを第２レンズ群以降のレンズで
補正することができなくなる。そのために、従来のレト
ロフォーカスタイプの内視鏡用対物レンズでは、広角化
を図ると、第１レンズ群の外径が大きくなるという問題
点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のよ
うな従来の内視鏡用対物レンズの問題点を解決して、レ
トロフォーカス型の対物光学系で、広角で、全長が短
く、外径が小さく、レンズ枚数が少なく、かつ、収差が
良好に補正された内視鏡用対物レンズを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の内視鏡用対物レンズは、物体側から順に、１枚の単
レンズからなる負の屈折力の第１レンズ群と、１枚の単
レンズからなる正の屈折力の第２レンズ群と、明るさ絞
りと、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有する
レンズを貼り合わせた接合レンズの第３レンズ群との３
群４枚から屈折系が構成され、ｆを全系の焦点距離、ｆ
₁、ｆ₂をそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の焦点
距離、ｆ₁₂を第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距
離とするとき、ｆ₁₂＞０，０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ，０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５，の３条件を満足することを特徴とするものである。

【０００９】この場合、この対物レンズは少なくとも１
つの非球面を有し、その非球面は光軸からレンズ周辺に
行く程負の屈折力が強くなるか、又は、正の屈折力が弱
くなる形状を有するのが望ましい。また、本発明のもう
１つの内視鏡用対物レンズは、物体側から順に、１枚の
単レンズからなる負の屈折力の第１レンズ群と、１枚の
単レンズからなる正の屈折力の第２レンズ群と、明るさ
絞りと、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有す
るレンズを貼り合わせた接合レンズの第３レンズ群との
３群４枚から屈折系が構成され、前記明るさ絞りより物
体側のレンズ面に少なくとも１枚周辺に向かって負の屈
折力が強くなる非球面を有し、ｆを全系の焦点距離、ｆ
₁、ｆ₂をそれぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の焦点
距離、ｆ₁₂を第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距
離とするとき、ｆ₁₂＞０，０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ，０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５，の３条件を満足することを特徴とするものである。

【００１０】（１）０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ・・・・（１）（２）０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５・・・・（２）また、少なくとも１枚の非球面レンズを用いてもよく、
明るさ絞りよりも物体側のレンズ面として、レンズの周
辺に行く程負の方向へ屈折作用が強くなる非球面を少な
くとも１枚用いるようにしてもよい。

【００１１】

【作用】以下、上記の構成を採用する理由及びその作用
について説明する。上記したように、本発明の内視鏡用
対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第
１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、第
２レンズ群の直後に配置された明るさ絞りと、正の屈折
力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを貼り合
わせた接合レンズの第３レンズ群とから構成されたレン
ズ系である。

【００１２】本発明の対物レンズは、前記のように負の
屈折力を有する第１レンズ群と明るさ絞りとの間に正の
パワーを持つ第２レンズ群を配置することにより、第１
レンズ群の凹面で発生するマイナス側のコマ収差と反対
方向のプラス側のコマ収差を第２レンズ群の後面で発生
させることによって、明るさ絞りの前側でコマ収差をほ
ぼ良好に補正できる。ここで、コマ収差の符号はガウス
像面上で主光線より光軸側で結像させる方向をマイナ
ス、その逆をプラスとする。

【００１３】また、明るさ絞りの後側では、第３レンズ
群の接合面でプラス側のコマ収差を発生させることによ
り、明るさ絞りの前側の群で僅かに残ったマイナス側の
コマ収差を補正している。

【００１４】以上のように、本発明のレンズ系は、明る
さ絞りの前側と後側でコマ収差を補正することができる
ので、コマ収差の曲がりも少なく、収差量も少なくでき
る。さらに、本発明のレンズ系は、明るさ絞りと第１レ
ンズ群の間に配置した第２レンズ群でも倍率の色収差を
補正できるため、倍率の色収差を十分補正できる。

【００１５】このように、本発明のレンズ系は、明るさ
絞りより前の前群で収差がほぼ補正されているので、少
ないレンズ枚数で良好な収差補正が可能であり、絞りの
前後で対物光学系を分離し、先端部を交換して画角を変
えることが可能なアダプター方式とした場合も、有効な
ものである。

【００１６】また、広角で、第１レンズ群における光線
高が低く、かつ、第１レンズ群の外径を小にするには、
第１レンズ群の負のパワーを強くする必要がある。本発
明では、前述のように、第１レンズ群で発生するコマ収
差や色収差を第２レンズ群によって打ち消すことができ
るので、第１レンズ群のパワーを非常に強くしても、収
差を十分良好に補正することが可能である。したがっ
て、第１レンズ群の外径を小にすることができ、広角化
が可能である。

【００１７】さらに、広角で第１レンズ群の外径を小に
保ちながら、明るさ絞りから結像位置までの距離を短く
するためには、明るさ絞りより物体側の第１レンズ群、
第２レンズ群の合成焦点距離を正にすることが望まし
い。

【００１８】また、本発明のレンズ系において、全長を
短くし、かつ、収差を良好に補正するためには、次の条
件（１）、（２）を満足することが望ましい。（１）０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ（２）０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ₁、ｆ₂はそれぞれ第
１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離である。

【００１９】ここで、本発明の対物レンズを説明するた
めに、レンズ系を図１５に示すような薄肉レンズ系の配
置で近似する。この図において、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は、
それぞれ第１レンズ群、第２レンズ群、第３レンズ群を
表し、Ｓは明るさ絞りを表す。

【００２０】上記条件（１）において、その上限を越え
ると、絞りＳの前側が長くなり過ぎ、好ましくない。ま
た、条件（１）の下限を越えると、全長を短くすること
はできるが、一方、第１レンズ群Ｌ₁、第２レンズ群Ｌ
₂それぞれのパワーが非常に強くなるため、第１レンズ
群Ｌ₁、第２レンズ群Ｌ₂で発生する収差が大き過ぎ、
絞りの前の前群で発生する収差を小さくすることができ
なくなる。

【００２１】−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜が前記の条件（１）
を満足するとき、第１レンズ群Ｌ₁のパワーに対して第
２レンズ群Ｌ₂のパワーが強過ぎた場合、第１レンズ群
で発生するプラスの球面収差より第２レンズ群Ｌ₂で発
生するマイナスの球面収差が大になり過ぎ、これを後群
で補正できなくなる。逆に、第１レンズ群Ｌ₁のパワー
が第２レンズ群Ｌ₂のパワーより強過ぎると、第１レン
ズ群Ｌ₁で発生するマイナスのコマ収差を第２レンズ群
Ｌ₂で十分に補正できない。そのために、収差を良好に
補正するには、第１レンズ群Ｌ₁と第２レンズ群Ｌ₂と
のパワーの比をある範囲内におさめる必要がある。これ
を規定したのが条件（２）である。この条件の下限を越
えるとコマ収差が悪化し、また、上限を越えると球面収
差が悪化し、何れも補正が困難になる。

【００２２】次に、明るさ絞りより後の後群について考
える。後群つまり第３レンズ群Ｌ₃の焦点距離ｆ₃は、
レンズ系の全長を短くしかつ収差を良好に補正するため
には、次の条件（３）を満足することが望ましい。

【００２３】（３）ｆ＜ｆ₃＜６ｆｆ₃が条件（３）の下限を越えると、明るさ絞りから第
３レンズ群Ｌ₃までの距離が短くなり、レンズ系の全長
を短くできるが、赤外カットフィルター、ＹＡＧカット
フィルター、水晶フィルター等をレンズ系中に配置する
必要のあるビデオスコープ用レンズ系としては好ましく
ない。また、明るさ絞りを通過する軸外主光線の傾角
（図１５におけるθ′）が大になり、絞りより前の前群
の外径が大になる。この場合、第２レンズ群Ｌ₂が絞り
より前に配置されているので、この第２レンズ群Ｌ₂の
パワーを非常に強くすれば、第１レンズ群の外径が大に
なるのを避けることができる。しかし、第２レンズ群Ｌ
₂のパワーを強くすると、球面収差の発生が大になり、
補正が困難になる。

【００２４】逆に、ｆ₃が条件（３）の上限を越える
と、明るさ絞りから結像面までの距離が増大するので、
レンズ系の全長が長くなり好ましくない。この状態で、
レンズ系の全長を短くしようとすると、明るさ絞りより
前側の各レンズのパワーが大になり、球面収差、非点収
差、コマ収差の補正が困難になる。

【００２５】ところで、干渉型の赤外カットフィルター
は、光線の入射角が大きくなると、赤外域の透過率が急
激に高くなり、赤外域の光を遮断することができなくな
る。一方、吸収型のフィルターの場合も、光線の入射角
が大になると、像高の違いにより硝路に差が生ずるた
め、画面上での色むらの原因となる。したがって、干渉
型、吸収型の何れのタイプのフィルターも、それらへの
入射角を小にする必要があり、その角度θ′は実用上約
４０°以下であるのが好ましい。つまり、光学系がテレ
セントリック系であるとすると、赤外カットフィルタ
ー、ＹＡＧカットフィルター等を用いるビデオスコープ
の場合、明るさ絞りの直後に上記フィルターを配置する
場合には、下記条件（４）を満足するように構成するこ
とが望ましい。（４）ｆ₃／Ｈ＞１．２ただし、Ｈは最大像高である。

【００２６】上記（４）式は、明るさ絞り位置での軸外
主光線の傾角がテレセントリック系のときよりも、テレ
セントリック系でないときの方が小さくなるため、テレ
セントリック系でない場合であっても成立し、この式を
満たすことで色むらがなく、かつ、赤外域の光を十分に
遮断することができるフィルター配置を実現することが
できる。上記理由を説明するために、レンズ系の明るさ
絞りよりも後群を図１６に示すような薄肉レンズ系で近
似する。この図は、像面側から物体面側に光線を逆追跡
したものである。図１６において、Ｌ₃は図１５の第３
レンズ群を表し、Ｓは明るさ絞りを表す。また、第３レ
ンズ群から像面までの距離をｄ₁、第３レンズ群と明る
さ絞りとの間隔をｄ₀とし、像高Ｈに到る光線であって
明るさ絞りを通過する軸外主光線の傾角をｕ₀、その軸
外主光線が第３レンズ群から像面側に射出するときの光
軸に対する傾角をｕ₁とする。また、このときのＬ₃の
パワーをφとし、計算を簡略化するためにｄ₀＝−ｄ₁
となるようにＬ₃を配置すると、ｕ₁、Ｈはそれぞれ次
の式（ａ）、（ｂ）で表される。

【００２７】ｕ₁＝ｕ₀（１−φｄ₀）・・・・（ａ）Ｈ＝ｕ₀ｄ₀−ｕ₁ｄ₀ ・・・・（ｂ）次に、第３レンズ群、明るさ絞り位置及び結像位置は変
えないで、第３レンズ群の焦点距離を変えてテレセント
リック系となる場合のｕ₀（これをｕ₀′とする）とそ
うでない場合のｕ₀（これをｕ₀″とする）の大きさの
比較をする。

【００２８】まず、テレセントリック系となる場合、第
３レンズ群の焦点距離をｆ₃′とすると、図１７図に示
すように、ｄ₀＝−ｄ₁＝ｆ₃′となり、ｕ₀′、
ｕ₁′はそれぞれ以下の式（ｃ）、（ｄ）のようにな
る。

【００２９】ｕ₁′＝０・・・・（ｃ）ｕ₀′＝Ｈ／ｆ₃′ ・・・・（ｄ）次に、図１８に示すように、テレセントリック系でない
場合、第３レンズ群の焦点距離をｆ₃″＝ｋｆ₃′（ｋ
＞０）としたときのｕ₀、ｕ₁をそれぞれｕ₀″、
ｕ₁″とすると、以下の式（ｅ）が得られる。

【００３０】ｕ₀″＝ｋ／（２ｋ−１）×ｕ₀′（ただし、ｋ＞１／２）・（ｅ）上記（ｅ）式において、１／２＜ｋ＜１である場合、つ
まり、図１８に示すように、光学系がテレセントリック
系となるときの第３レンズ群Ｌ₃の焦点距離ｆ₃′より
も第３レンズ群の焦点距離ｆ₃″が短い場合、明るさ絞
り位置での軸外主光線の傾角は、テレセントリック系の
ときよりも大きいため、第３レンズ群Ｌ₃に入射する軸
外周縁光線の光線高は非常に大きく、第３レンズ群のレ
ンズ外径も非常に大きくなり、好ましくない。逆に、
（ｅ）式において、ｋ≧１である場合、つまり、光学系
がテレセントリック系となるときの第３レンズ群Ｌ₃の
焦点距離ｆ₃′よりも第３レンズ群の焦点距離ｆ₃″が
長い場合は、明るさ絞り位置での軸外主光線の傾角は、
テレセントリック系のときよりも小さいため、第３レン
ズ群Ｌ₃に入射する軸外周縁光線の光線高は低く、第３
レンズ群のレンズ外径を小さくすることができる。

【００３１】以上のことから、内視鏡に用いる光学系の
場合、（ｅ）式において、ｋ≧１であることが好まし
く、ｋ≧１なる条件の場合には、明るさ絞り位置での軸
外主光線の傾角は、テレセントリック系のときよりも小
さくなるため、（４）式はテレセントリック系でない場
合であっても成立する。

【００３２】

【実施例】次に、本発明の内視鏡用対物レンズの実施例
１〜１２について説明する。各実施例のレンズデータは
後記するが、実施例１のレンズ断面を図１に、また、実
施例２のレンズ断面を図２に示す。実施例３〜１２のレ
ンズ断面は図１と同様であるので省く。また、実施例１
〜１２の球面収差、非点収差、歪曲収差、コマ収差を表
す収差図をそれぞれ図３〜図１４に示す。

【００３３】なお、以下において、記号は、上記の外、
ｆは全系の焦点距離、Ｆ_NOはＦナンバー、ＩＨは像高、
２ωは画角、ｆ₁₂は第１レンズ群と第２レンズ群の合成
焦点距離、ｒ₁、ｒ₂…は各レンズ面の曲率半径、
ｄ₁、ｄ₂…は各レンズ面間の間隔、ｎ_d1、ｎ_d2…は各
レンズのｄ線の屈折率、ν_d1、ν_d2…は各レンズのアッ
ベ数であり、また、非球面形状は、光軸方向をｘ、光軸
に直交する方向をｙとした時、次の式で表される。

【００３４】ｘ=(ｙ²/ｒ）／［1+｛1-Ｐ( ｙ²/ｒ²)｝^1/2］＋A₄ｙ⁴
＋A₆ｙ⁶＋A₈ｙ⁸ ただし、ｒは近軸曲率半径、Ｐは円錐係数、A₄、A₆、A₈
は非球面係数である。

【００３５】実施例１ｆ＝1 Ｆ_NO＝4.205 ＩＨ＝0.8948 ２ω＝114.6 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3304 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.6783 ｄ₂= 0.6000 ｒ₃= 3.5348 ｄ₃= 1.3652 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.3600 ｄ₄= 0.0870 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3478 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0261 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5391 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.1391 ｒ₉= 2.9104 ｄ₉= 1.2609 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -0.9191 ｄ₁₀= 0.2609 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -3.8252 ｄ₁₁= 0.0870 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3478 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.5739 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8696 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.758 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.503 ｆ₁₂ ＝2.403 ｆ₃ ＝3.521 ｆ₃／Ｈ＝3.935 。

【００３６】実施例２ｆ＝1 Ｆ_NO＝6.546 ＩＨ＝0.9123 ２ω＝112.5 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3557 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7148 ｄ₂= 0.8892 ｒ₃= 1.6750 ｄ₃= 0.7592 ｎ_d2 =1.68893 ν_d2 =31.08 r₄= -1.6750 ｄ₄= 0.0611 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.2371 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0178 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.3675 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0178 ｒ₉= ∞ ｄ₉= 0.5928 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -0.5928 ｄ₁₀= 0.2371 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -1.6857 ｄ₁₁= 0.0593 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.2371 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.8628 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 1.2448 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.529 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.604 ｆ₁₂ ＝1.787 ｆ₃ ＝3.171 ｆ₃／Ｈ＝3.476 。

【００３７】実施例３ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.627 ＩＨ＝0.9706 ２ω＝133 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3595 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7364 ｄ₂= 0.6403 ｒ₃= 2.7059 ｄ₃= 1.4187 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.5155 ｄ₄= 0.0946 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3784 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0284 r₇= ∞ ｄ₇= 0.5866 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0946 ｒ₉= 2.2462 ｄ₉= 0.9942 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -0.9387 ｄ₁₀= 0.2490 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.8320 ｄ₁₁= 0.0946 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3784 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.4060 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.9461 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.719 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.537 ｆ₁₂ ＝2.421 ｆ₃ ＝3.392 ｆ₃／Ｈ＝3.495 。

【００３８】実施例４ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.589 ＩＨ＝1.0147 ２ω＝147 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3759 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7565 ｄ₂= 0.6963 ｒ₃= 3.1861 ｄ₃= 1.4646 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.5518 ｄ₄= 0.0989 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3956 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0297 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.6133 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0989 ｒ₉= 2.3827 ｄ₉= 1.0394 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 r₁₀= -0.9814 ｄ₁₀= 0.2603 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.3950 ｄ₁₁= 0.0989 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3956 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.4303 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.9891 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.789 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.521 ｆ₁₂ ＝2.507 ｆ₃ ＝3.422 ｆ₃／Ｈ＝3.372 。

【００３９】実施例５ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.572 ＩＨ＝1.0511 ２ω＝166 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3893 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7628 ｄ₂= 0.7370 ｒ₃= 3.6910 ｄ₃= 1.4798 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.5620 ｄ₄= 0.1025 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.4098 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0307 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.6352 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.1025 ｒ₉= 2.4812 ｄ₉= 1.0767 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -1.0166 ｄ₁₀= 0.2697 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.3022 ｄ₁₁= 0.1025 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.4098 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 r₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.4503 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 1.0246 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.844 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.506 ｆ₁₂ ＝2.566 ｆ₃ ＝3.482 ｆ₃／Ｈ＝3.313 。

【００４０】実施例６ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.902 ＩＨ＝0.8739 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3237 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7979 ｄ₂= 0.7274 ｒ₃= 2.3820 ｄ₃= 1.7041 ｎ_d2 =1.80440 ν_d2 =39.58 ｒ₄= -1.9175 ｄ₄= 0.0852 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3407 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0256 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5281 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0848 ｒ₉= 1.6485 ｄ₉= 0.7070 ｎ_d5 =1.60311 ν_d5 =60.70 ｒ₁₀= -0.9674 ｄ₁₀= 0.2534 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.6583 ｄ₁₁= 0.3833 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3407 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.2165 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8518 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.7 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.564 ｆ₁₂ ＝2.188 ｆ₃ ＝3.61 ｆ₃／Ｈ＝4.131 。

【００４１】実施例７ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.837 ＩＨ＝0.8806 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3262 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.6693 ｄ₂= 0.4464 ｒ₃= 1.9291 ｄ₃= 1.3759 ｎ_d2 =1.64000 ν_d2 =60.09 ｒ₄= -1.2433 ｄ₄= 0.0858 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3433 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0258 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5322 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0854 ｒ₉= 2.0799 ｄ₉= 0.8970 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -0.8862 ｄ₁₀= 0.2259 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.2775 ｄ₁₁= 0.0858 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3433 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.5429 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8584 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.664 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.533 ｆ₁₂ ＝2.718 f₃ ＝3.086 ｆ₃／Ｈ＝3.504 。

【００４２】実施例８ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.471 ＩＨ＝0.8968 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3322 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.6118 ｄ₂= 0.4124 ｒ₃= 1.7056 ｄ₃= 1.0839 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.2065 ｄ₄= 0.0874 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3497 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0262 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5420 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0874 ｒ₉= 1.8617 ｄ₉= 0.7877 ｎ_d5 =1.61800 ν_d5 =63.38 ｒ₁₀= -0.8469 ｄ₁₀= 0.1750 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -3.5174 ｄ₁₁= 0.0874 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3497 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.3058 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8741 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.457 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.603 ｆ₁₂ ＝2.036 ｆ₃ ＝3.279 ｆ₃／Ｈ＝3.656 。

【００４３】実施例９ｆ＝1 Ｆ_NO＝3.627 ＩＨ＝0.8882 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3290 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.5795 ｄ₂= 0.3629 ｒ₃= 2.8246 ｄ₃= 1.0833 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.0590 ｄ₄= 0.0866 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3463 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0260 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5368 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.8715 ｒ₉= 2.8312 ｄ₉= 0.8225 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -1.0375 ｄ₁₀= 0.2071 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -2.6812 ｄ₁₁= 0.0866 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3463 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.3154 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8658 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.541 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.548 ｆ₁₂ ＝2.322 ｆ₃ ＝2.546 ｆ₃／Ｈ＝2.866 。

【００４４】実施例１０ｆ＝1 F_NO＝2.494 ＩＨ＝0.8103 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3002 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.9103（非球面）ｄ₂= 0.5205 ｒ₃= 3.9628 ｄ₃= 1.2467 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.2961 ｄ₄= 0.0790 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3160 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0237 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.4897 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0790 ｒ₉= 1.7906 ｄ₉= 0.8284 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -1.0424 ｄ₁₀= 0.2079 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -12.3458 ｄ₁₁= 0.0790 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3160 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.3474 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.7899 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ 非球面係数第２面Ｐ＝1 A₄＝ 0.29486×10⁰ A₆＝-0.13571×10⁰ A₈＝ 0.23763×10⁺¹ −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.457 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.693 ｆ₁₂ ＝2.301 ｆ₃ ＝3.066 ｆ₃／Ｈ＝3.784 。

【００４５】実施例１１ｆ＝1 Ｆ_NO＝2.484 ＩＨ＝0.8921 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3304 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.7473 ｄ₂= 0.5498 ｒ₃= 2.2952 ｄ₃= 1.5786 ｎ_d2 =1.72916 ν_d2 =54.68 ｒ₄= -1.3331（非球面）ｄ₄= 0.0870 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3478 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0261 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5391 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0870 ｒ₉= 3.0364 ｄ₉= 0.9124 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -1.1510 ｄ₁₀= 0.2289 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -5.5342 ｄ₁₁= 0.0870 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3478 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.3688 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8696 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ 非球面係数第４面Ｐ＝1 A₄＝ 0.45103×10^-1 A₆＝ 0.26902×10^-1 A₈＝-0.47544×10^-1 −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.57 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.597 f₁₂ ＝1.745 ｆ₃ ＝4.044 ｆ₃／Ｈ＝4.533 。

【００４６】実施例１２ｆ＝1 Ｆ_NO＝2.511 ＩＨ＝0.9111 ２ω＝114 ° ｒ₁= ∞ ｄ₁= 0.3375 ｎ_d1 =1.88300 ν_d1 =40.78 ｒ₂= 0.9209 ｄ₂= 0.7167 ｒ₃= 2.2429 ｄ₃= 1.4831 ｎ_d2 =1.72000 ν_d2 =50.25 ｒ₄= -1.9662 ｄ₄= 0.0888 ｒ₅= ∞（絞り）ｄ₅= 0.3552 ｎ_d3 =1.52287 ν_d3 =59.89 ｒ₆= ∞ ｄ₆= 0.0266 ｒ₇= ∞ ｄ₇= 0.5506 ｎ_d4 =1.52000 ν_d4 =74.00 ｒ₈= ∞ ｄ₈= 0.0877 ｒ₉= 2.3798 ｄ₉= 0.8765 ｎ_d5 =1.69680 ν_d5 =55.52 ｒ₁₀= -1.0330 ｄ₁₀= 0.1940 ｎ_d6 =1.84666 ν_d6 =23.78 ｒ₁₁= -3.1602（非球面）ｄ₁₁= 0.0888 ｒ₁₂= ∞ ｄ₁₂= 0.3552 ｎ_d7 =1.52287 ν_d7 =59.89 ｒ₁₃= ∞ ｄ₁₃= 0.4498 ｒ₁₄= ∞ ｄ₁₄= 0.8881 ｎ_d8 =1.51633 ν_d8 =64.15 ｒ₁₅= ∞ 非球面係数第１１面Ｐ＝1 A₄＝ 0.75385×10^-1 A₆＝-0.10527×10⁰ A₈＝ 0.62616×10^-1 −｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＝0.664 ｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＝0.611 ｆ₁₂ ＝3.009 ｆ₃ ＝2.549 ｆ₃／Ｈ＝2.798 。

【００４７】上記実施例１、２は、それぞれ図１、図２
に示す断面形状を有し、固体撮像素子と組み合わせた例
で、画角は、実施例１が１１４．６°、実施例２が１１
２．５°である。図中、Ｆ₁、Ｆ₃は観察に不用なレー
ザー光を遮断するＹＡＧカットフィルターであり、Ｆ₂
は観察に不用な赤外光を吸収する赤外カットフィルター
であり、Ｃは固体撮像素子のカバーガラスである。

【００４８】実施例３、４、５は、図１に示したのと同
様な断面形状を有し、実施例１、２と同様に、固体撮像
素子と組み合わせたものである。実施例３は画角が１３
３°、実施例４は画角が１４７°、第５実施例が１６６
°である。

【００４９】実施例６、７は、図１に示したのと同様な
断面形状を有し、実施例１と同様に固体撮像素子と組み
合わせ、画角が共に１１４°で、第２レンズ群の硝材を
変更したものである。

【００５０】実施例８は、図１に示したのと同様な断面
形状を有し、実施例１と同様に固体撮像素子と組み合わ
せ、画角１１４°で、全長を短くしたものである。

【００５１】実施例９は、図１に示したのと同様な断面
形状を有し、実施例１と同様に固体撮像素子と組み合わ
せ、画角１１４°で、テレセントリック系としたもので
ある。

【００５２】実施例１０は、図１に示したのと同様な断
面形状を有し、画角１１４°で、明るさ絞りよりも前側
の第１レンズ群の凹レンズの像面側の凹面に、レンズの
周辺になる程その面での負の屈折作用が強くなる非球面
を用いた実施例である。このような非球面を用いること
により、高ＮＡ化の際に、絞りよりも前側の第２レンズ
群の凸レンズの像面側の凸面で発生する大きなプラスの
コマ収差に対して、大きなマイナスのコマ収差を発生さ
せ、絞りよりも前側でコマ収差を良好に補正している。
また、同時に、第２レンズ群の凸レンズの像面側の凸面
で発生する大きな非点収差も、第１レンズ群の凹レンズ
の像面側の凹面では、軸上従属光線よりも軸外主光線の
光線高の方が高いため、球面収差を悪化させることなく
良好に補正することができる。

【００５３】実施例１１は、図１に示したのと同様な断
面形状を有し、画角１１４°で、明るさ絞りよりも前側
の第２レンズ群の凸レンズの像側の凸面に、レンズの周
辺になる程その面での負の屈折作用が強くなる、つま
り、正の屈折作用が弱くなる非球面を用いた実施例であ
る。このような非球面を用いることにより、高ＮＡ化の
際に、この面で発生する大きなプラスのコマ収差を小さ
くし、第１レンズ群の凹レンズの像面側の凹面で発生す
るマイナスのコマ収差とバランスさせ、絞りよりも前群
で良好に補正している。また、同時に第２レンズ群の凸
レンズの像側の凸面で発生する大きな球面収差も補正
し、収差を良好に保っている。

【００５４】実施例１２は、図１に示したのと同様な断
面形状を有し、画角１１４°で、明るさ絞りより後方の
第３レンズ群の接合レンズの像側の凸面に、レンズ周辺
になる程その面での正の屈折作用が弱くなる非球面を用
いた実施例である。この面に非球面を用いることによ
り、高ＮＡ化の際に、第１レンズ群の凹レンズの像側の
凹面で発生する大きなマイナスのコマ収差を、他の収差
を良好に保ったまま、補正している。

【００５５】

【発明の効果】本発明の内視鏡用対物レンズは、以上に
説明したような構成にすることによって、レトロフォー
カス型の対物光学系で、広角で、全長及び外径が小さく
コンパクトで、構成枚数が少なく、かつ、収差の良好に
補正されたレンズ系とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内視鏡用対物レンズの実施例１のレン
ズ断面図である。

【図２】本発明の実施例２のレンズ断面図である。

【図３】本発明の実施例１の収差図である。

【図４】本発明の実施例２の収差図である。

【図５】本発明の実施例３の収差図である。

【図６】本発明の実施例４の収差図である。

【図７】本発明の実施例５の収差図である。

【図８】本発明の実施例６の収差図である。

【図９】本発明の実施例７の収差図である。

【図１０】本発明の実施例８の収差図である。

【図１１】本発明の実施例９の収差図である。

【図１２】本発明の実施例１０の収差図である。

【図１３】本発明の実施例１１の収差図である。

【図１４】本発明の実施例１２の収差図である。

【図１５】本発明のレンズ系の配置を薄肉レンズ系で近
似して示す図である。

【図１６】本発明のレンズ系の明るさ絞りよりも後群を
逆追跡したとき図である。

【図１７】図１５をテレセントリック系としたときの図
である。

【図１８】図１５がテレセントリック系でないときの図
である。

【図１９】従来例のレンズ断面図である。

【図２０】従来の別の例のレンズ断面図である。

【符号の説明】

Ｌ₁…第１レンズ群Ｌ₂…第２レンズ群Ｌ₃…第３レンズ群Ｓ …明るさ絞りＦ₁…ＹＡＧカットフィルターＦ₂…赤外カットフィルターＦ₃…ＹＡＧカットフィルターＣ …固体撮像素子のカバーガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側から順に、１枚の単レンズからな
る負の屈折力の第１レンズ群と、１枚の単レンズからな
る正の屈折力の第２レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈
折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを貼り
合わせた接合レンズの第３レンズ群との３群４枚から屈
折系が構成され、ｆを全系の焦点距離、ｆ₁、ｆ₂をそ
れぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離、ｆ₁₂を
第１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離とすると
き、ｆ₁₂＞０，０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ，０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５，の３条件を満足することを特徴とする内視鏡用対物レン
ズ。
【請求項２】前記対物レンズが少なくとも１つの非球
面を有し、該非球面は光軸からレンズ周辺に行く程負の
屈折力が強くなるか、又は、正の屈折力が弱くなる形状
を有することを特徴とする請求項１記載の内視鏡用対物
レンズ。
【請求項３】物体側から順に、１枚の単レンズからな
る負の屈折力の第１レンズ群と、１枚の単レンズからな
る正の屈折力の第２レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈
折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを貼り
合わせた接合レンズの第３レンズ群との３群４枚から屈
折系が構成され、前記明るさ絞りより物体側のレンズ面
に少なくとも１枚周辺に向かって負の屈折力が強くなる
非球面を有し、ｆを全系の焦点距離、ｆ₁、ｆ₂をそれ
ぞれ第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離、ｆ₁₂を第
１レンズ群と第２レンズ群の合成焦点距離とするとき、ｆ₁₂＞０，０．１ｆ＜−｜ｆ₁｜＋｜ｆ₂｜＜３ｆ，０．１＜｜ｆ₁｜／｜ｆ₂｜＜１．５，の３条件を満足することを特徴とする内視鏡用対物レン
ズ。