JPH09274146A

JPH09274146A - 硬性鏡像伝送光学系

Info

Publication number: JPH09274146A
Application number: JP8274096A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hasegawa; 直樹長谷川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1996-04-04
Filing date: 1996-04-04
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた加工性，組立性を備え、非点収差も良
好に補正し得る硬性鏡伝送光学系を提供する。【解決手段】本発明の像伝送光学系２１は、ロッドガ
ラス２２の両端に夫々屈折率の異なるレンズ２３，２４
が接合されてなるロッド状レンズ２５が瞳に対してほぼ
対称に配置し、１回当たりの像伝送を行っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬性鏡に用いられ
る像伝送光学系、特に、レンズ系の外径が３mm以下と細
く、像伝送回数が５回以上行われる像伝送光学系に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２（ａ）は硬性鏡を用いて観察を行
う場合のシステム構成を示す概略図である。硬性鏡本体
１はその着脱部２において光源側ライトガイド３を介し
て光源４と接続されている。光源４から出射された光は
硬性鏡本体１内部に設けられているライトガイド５を介
して内視鏡本体１の先端部１ａへ導かれ、被写体６の照
明光として用いられる。尚、通常は、着脱部２におい
て、硬性鏡本体１と光源側ライトガイド３とは着脱可能
に構成されている。ここで、内視鏡本体１において、先
端部１ａに配光を拡げる手段が備えられていない場合、
着脱部２には配光を拡げるための結合光学系が配置され
る。結合光学系には、レンズやコニカルファイバ等様々
な素子が用いられる。勿論、配光が実用上十分であれ
ば、着脱部２には何も配置する必要はない。照明された
被写体６の像は内視鏡本体１内部に備えられた対物光学
系７により結像され、後続する像伝送光学系８により伝
送され、接眼光学系９を介し拡大されて観察される。

【０００３】一方、図１２（ｂ）はＴＶカメラを用いて
硬性鏡像の観察を行うシステム構成を示す図である。こ
こでは、硬性鏡本体１の接眼部に撮影アダプタ１１を介
して撮像素子１２を備えたＴＶカメラヘッド１３が取付
けられる。又、ＴＶカメラヘッド１３はＣＣＵ（カメラ
コントロールユニット）１４を介してモニタ１５と接続
されている。このような構成により、硬性鏡本体１によ
り得られた被写体像は撮影アダプタ１１を介してＴＶカ
メラヘッド１３の撮像素子１２に結像され、ＣＣＵ１４
において信号処理された後、モニタ１５に画像として表
示される。尚、この場合、必ずしも硬性鏡本体１の接眼
部は硬性鏡本体１と一体化される必要はなく、着脱可能
に構成されてもよい。又、外科分野での使用のように目
視観察を行わない場合には、硬性鏡本体１の接眼光学系
は撮像アダプタ１１と一体化してＴＶカメラヘッド１３
側に設けられる場合もある。

【０００４】このような硬性鏡に用いられる像伝送光学
系としては、欧州特許明細書第370,191 号に開示されて
いるホプキンスタイプのものがよく知られている。図１
３は、この像伝送光学系のレンズの形状を示す断面図で
ある。この像伝送光学系では、ロッド状正レンズ１６の
瞳側に屈折率の高い負レンズ１７が接合されて構成され
た正ロッドレンズ１８が瞳に対して対称に配置され、１
回当たりの像伝送を行っている。尚、この像伝送光学系
で発生する非点収差に関しては、これと共に用いられる
硬性鏡の対物光学系で逆の非点収差を発生させる方法を
用いることにより補正している。又、像伝送光学系自体
で非点収差の補正が可能なものとしては、米国特許明細
書第5,142,410 号に開示された像伝送光学系がある。図
１４はこの光学系の概略構成を示す図であるが、正ロッ
ドレンズ１８の像側に更に屈折率の異なるレンズ１９を
接合することにより、非点収差の補正を行うものであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示したタイプの像伝送光学系では、瞳側の負レンズ１
７で主に球面収差と軸上色収差を補正しているが、像側
に非点収差を補正する面が備えられていないため、非点
収差を完全に補正することはできない。更に、このタイ
プの像伝送光学系を用いて５回以上の像伝送を行う場合
には、硬性鏡の対物光学系で逆の非点収差を発生させる
ことによってかかる像伝送光学系において発生する非点
収差を補正する方法を用いることも困難になる。像伝送
光学系において発生する非点収差が大きくなりすぎる
と、この非点収差を硬性鏡の対物光学系で補正する場
合、像伝送光学系の偏芯誤差に対する対物レンズの感度
が敏感になり、硬性鏡全体における光学的性能を劣化さ
せる虞も生じる。このため、像伝送回数が多い場合に
は、自らある程度の非点収差の補正が可能な像伝送光学
系を用いることが好ましい。

【０００６】又、図１４に示したタイプの像伝送光学系
では、この光学系自身により非点収差の補正は可能では
ある。しかし、この像伝送光学系は両面が曲面のロッド
レンズを採用しているので、偏芯に対する加工精度が悪
くなっている。図１５に示すように、ロッドレンズ１８
を一体平面２０で分割加工した後に、接合して構成する
ことも考えられるが、部品点数の増加と製造工程の複雑
化を招き、コスト増の要因となるため好ましくない。

【０００７】そこで、上記のような従来技術の有する問
題点に鑑み、本発明は、優れた加工性，組立性を備え、
非点収差も良好に補正し得る硬性鏡像伝送光学系を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、瞳位置に対してほぼ対称に配置された２
つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を行う
硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記ロッド状レ
ンズをロッドガラスの両端に屈折率の異なるレンズを接
合し、又、そのロッド状レンズの像側の接合面が平面に
なるようにして構成し、以下に示す条件式を満足するよ
うにしたことを特徴とする。Ｎ₁−Ｎ₂＞０．２８・・・・（１）但し、Ｎ₁は最も像側に位置するレンズの屈折率、Ｎ₂
は前記ロッドガラスの屈折率を示している。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による像伝送光学
系の構成を示す断面図であり、硬性鏡の挿入部に配置さ
れている状態を示すものである。本発明の像伝送光学系
２１では、ロッドガラス２２の両端に夫々屈折率の異な
るレンズ２３，２４が接合されてなるロッド状レンズ２
５が瞳に対してほぼ対称に配置されて、１回当たりの像
伝送が行われる（従って、所望される像伝送回数分だけ
像伝送光学系２１が必要となる）。又、ロッド状レンズ
２５の像側に配置される接合面（ロッドガラス２２とレ
ンズ２３との接合面）が平面に構成されているため優れ
た加工性を有している。更に、本発明の像伝送光学系２
１では、像側のレンズ２３とロッドガラス２２と屈折率
の差が０．２８以上になるように設計されているので、
平面に構成された接合面を含んでいても、十分な非点収
差の補正が可能である。尚、前記屈折率の差は０．２８
以上あれば実用上十分に非点収差を補正することはでき
るが、理想的にはその差が０．３１以上あることが好ま
しい。

【００１０】以下、図１に示された本発明の像伝送光学
系２１を構成しているレンズ等光学部材の数値データを
示す。物体距離２．７６像高０．５１開口数０．０８

【００１１】ｒ₁＝∞ (像) ｄ₁＝2.7601 ｒ₂＝10.0156 ｄ₂＝0.8012 ｎ₂＝1.88300 ｒ₃＝∞ ｄ₃＝10.8881 ｎ₃＝1.51633 ｒ₄＝-2.4340 ｄ₄＝0.3205 ｎ₄＝1.59551 ｒ₅＝-5.0250 ｄ₅＝2.7360

【００１２】ｒ₆＝∞ (瞳) ｄ₆＝2.7360 ｒ₇＝5.0250 ｄ₇＝0.3205 ｎ₇＝1.59551 ｒ₈＝2.4340 ｄ₈＝10.8881 ｎ₈＝1.51633 ｒ₉＝∞ ｄ₉＝0.8012 ｎ₉＝1.88300 ｒ₁₀＝-10.0156 ｄ₁₀＝2.7601 ｒ₁₁＝∞ (像)

【００１３】尚、上記各数値データにおいて、ｒ₁，ｒ
₂，・・・・は各光学部材の曲率半径、ｄ₁，ｄ₂，・
・・・は各光学部材の肉厚又はそれらの間隔、ｎ₁，ｎ
₂，・・・・は各光学部材の屈折率を示している（以
下、同様）。

【００１４】更に、図２は本発明による像伝送光学系を
用いて７回の像伝送を行った場合における収差曲線図で
あり、（ａ）は球面収差，（ｂ）は非点収差，（ｃ）は
歪曲収差，（ｄ）はコマ収差を夫々示している。

【００１５】ロッドガラスの両面にレンズを接合してロ
ッド状レンズを構成した場合、レンズの裏の判別が困難
になることがある。このような問題は、例えば、レンズ
の表裏の曲率やコバ厚の差が小さい場合や、レンズの外
径が小さい場合等に起こり得る。レンズの表裏判別手段
として面取りを利用する方法があるが、レンズの外径と
光線高に十分な余裕がないため、実際には実施が困難で
ある。そこで、このような問題を解決するために、本発
明の像伝送光学系では両端部のレンズのコバ厚に１．５
倍以上の差を設けてある。即ち、図１に示した像伝送光
学系２１において、レンズ２３のコバ厚Ｄ₁とレンズ２
４のコバ厚Ｄ₂とが、Ｄ₁／Ｄ₂＞１．５・・・・（２）の関係を満足するようにしている。このように構成する
と、レンズの表裏の判別も容易となり、前述の問題が生
じるようなことはない。

【００１６】又、本発明の像伝送光学系では、瞳若しく
は像を挟んだロッド状レンズ間において同じスペーサが
利用できるように設計されている。このため、組立時に
部品を誤ることがない。もし、瞳付近にガラス材を配置
せず空気で代用するような場合には、スペーサ内面の反
射光によりフレアを生じる虞がある。この場合には、フ
レアを除去するするために、瞳側に配置するスペーサは
図３に示すように、内面に遮光線を設けておく必要があ
る。

【００１７】挿入部が比較的細い硬性鏡では、実使用時
に挿入部が湾曲した状態となることがある。このとき、
前記挿入部に内蔵されているレンズには曲げ応力が作用
する。特に、コバ厚が厚いロッド状レンズが用いられて
いる場合には、この曲げ応力により容易に破壊される虞
がある。又、曲げ応力に対するロッド状レンズの接合面
の耐性はガラスより弱いため、その接合面を設ける位置
を十分配慮する必要がある。但し、かかる接合面がロッ
ド状レンズの中心に近づくほど曲げ応力に対する抗力が
弱まり、レンズの剥離が生じ易くなることに注意を要す
る。そこで、このような問題を回避するために、本発明
の像伝送光学系では、図１に示すように、ロッドガラス
２２に接合されたレンズ２３，２４のコバ厚を夫々
Ｄ₁，Ｄ₂としたとき、接合されて構成されたロッド状
レンズ２５の全長Ｌに対して、以下に示す条件式を満足
していることが好ましい。ＭＡＸ（Ｄ₁，Ｄ₂）・２／Ｌ＜０．２・・・・（３）但し、ＭＡＸ（Ｄ₁，Ｄ₂）はＤ₁，Ｄ₂の値の何れか
大きい方を示している。

【００１８】挿入部が湾曲した状態は内包するレンズの
バリ，カケを引き起こす場合がある。欠けたガラスは瞳
面側の場合フレアを引き起こす要因となる。像側の場合
は欠けたガラスが像として見えてしまい画像が著しく劣
化することがある。レンズは間隔管を介して保持されて
いるが、曲げ応力は間隔管とレンズの接触面に集中する
ので、金属より強度の劣るガラスにバリ，カケが発生し
易い。このとき、バリ，カケを防止するためには、間隔
管と接触するガラスの摩耗度は１１０以下であることが
望ましい。コバが厚い像伝送光学系のロッドレンズ等
は、間隔管と接触するガラスのうち少なくとも像側のガ
ラスについては上記条件を満足することが望ましい。レ
ンズの形状や硝材つまり摩耗度により加工／組立時に発
生するバリ，カケを防止する手段としてレンズ外周に面
取りを施す場合、面取り量は０．０５以下とすることが
望ましい。外径が３ｍｍ以下と細径の像伝送光学系は明
るくする必要から間隔管の肉厚を極力薄くする必要があ
る。このため、間隔管の厚みは０．１ｍｍ程度が望まし
い。レンズ間隔の精度を保つために、間隔管の内径は必
ずレンズの研磨面で受けている必要がある。以上の理由
により、像伝送レンズに設ける面取り量には制約が加わ
り、０．０５以下が望ましい。

【００１９】図４は、本発明の像伝送光学系における光
分布を示す図である。本発明の像伝送光学系において
は、視野マスクが配置される像高では、開口効率を中心
部の６０〜７０％とし、マスク外では急速に光量が低下
するように、瞳とレンズ及び像とレンズの位置を設定し
ている。このように開口効率を設定することによって、
中心光量及び視野内総光量が増加し十分な明るさが得ら
れる。尚、開口効率が６０％までは周囲の明るさも実用
上差し支えないレベルである。又、本発明の像伝送光学
系では、像とこれに近接するレンズ面までの距離を３０
ディオプトリ以上離してあるので、ピント調整時にもレ
ンズ面に付着したゴミ等が目立つこともない。

【００２０】図５は本発明の像伝送光学系を用いて構成
した硬性鏡挿入部の各光学部材の配置の様子を示す図で
あり、図６はその先端部の詳細な構成を示す光軸に沿う
断面図である。ここでは、視野方向を０°として構成し
た硬性鏡を示す。

【００２１】この硬性鏡の挿入部では、ライトガイド３
３が外管３４及び内管３２と予め一体的に構成されてい
る。対物ユニット３０の前方には、その組立後、別途用
意された基準となる像伝送光学系治具に対して予め片ボ
ケがないようメニスカスレンズ３１が調整されて固定さ
れる。そして、対物ユニット３０が接眼側より内管３２
内に挿入された後、本発明の像伝送光学系が挿入されて
硬性鏡が組立てられる。又、硬性鏡の先端に配置される
サファイアカバーガラス３５は、その外周に金属コーテ
ィングが施された後、硬性鏡挿入部の先端部３６に直接
半田付けにより固定される。このときサファイアカバー
ガラス３５が用いられるのは、硬性鏡には通常オートク
レーブ滅菌が施されることから、高温・高湿度下では、
通常、光学ガラスでは耐性上もたないためであり、又、
機密構造とする必要性から、サファイアカバーガラス３
５とその外周に施される金属コーティングとの接着は半
田付けによりなされる。このような構造とすることで、
硬性鏡挿入部の内管３２内の機密性が保持され、オート
クレーブ処理が可能になる。又、サファイアカバーガラ
ス３５とメニスカスレンズ３１との間隔Ｄ₁₁は機械的付
当て面３７によって保証されている。この付当て面３７
は対物枠３８及び先端部３６の内面の双方に設けられて
いる。更に、サファイアカバーガラス３５の外径はライ
トガイド３３の挿入量、即ち照明光量に影響を及ぼすた
め、極力小さくすることが好ましい。このため、サファ
イアカバーガラス３５はフレームを介さず直接固定でき
るように、硬性鏡挿入部の先端部３６は形成されてい
る。

【００２２】又、対物ユニット３０に最も近い像伝送光
学系２１Ａの曲面２３ａはこれと共役な位置にある面２
３ｂとは異なり、曲率が小さくなっている。このため、
像伝送光学系２１Ａは等倍ではなく、拡大系になってい
る。又、この像伝送光学系２１Ａは対物ユニット３０の
最終面３０ａでの光線高を下げるために非テレセントリ
ックに構成され、光線が低い位置から斜めの方向に出射
するようなっている。更に、本発明の像伝送光学系で
は、入射後の光の損失を避けるため、拡大系として構成
された像伝送光学系２１Ａを除いた像伝送光学系２１Ｂ
にはテレセントリック構成を採用している。

【００２３】以下、図５に示された硬性鏡挿入部の光学
系を構成しているレンズ等各光学部材の数値データを示
す（図６に示した対物部を含む）。物体距離８．０９像高０．５１開口数０．０８焦点距離 −１画角６０°

【００２４】ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.2404 ｎ₁＝1.76820 ｒ₂＝∞ ｄ₂＝0.1202 ｒ₃＝∞ ｄ₃＝0.1602 ｎ₃＝1.77250 ｒ₄＝0.3782 ｄ₄＝0.2083 ｒ₅＝∞ ｄ₅＝1.1457 ｎ₅＝1.78590

【００２５】ｒ₆＝∞ ｄ₆＝2.1312 ｎ₆＝1.78590 摩耗度 79 ｒ₇＝-1.5687 ｄ₇＝1.1056 ｒ₈＝2.2273 ｄ₈＝0.8893 ｎ₈＝1.56873 摩耗度 116 ｒ₉＝-1.2002 ｄ₉＝3.6614 ｎ₉＝1.84666 摩耗度 165 ｒ₁₀＝-7.3949 ｄ₁₀＝1.7810

【００２６】ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝2.5237 ｒ₁₂＝7.2996 ｄ₁₂＝0.8012 ｎ₁₂＝1.88300 摩耗度 60 ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝10.8881 ｎ₁₃＝1.51633 ｒ₁₄＝-2.4340 ｄ₁₄＝0.3205 ｎ₁₄＝1.59551 摩耗度 151 ｒ₁₅＝-5.0250 ｄ₁₅＝2.7360

【００２７】ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝2.7360 ｒ₁₇＝5.0250 ｄ₁₇＝0.3205 ｎ₁₇＝1.59551 ｒ₁₈＝2.4340 ｄ₁₈＝10.8881 ｎ₁₈＝1.51633 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝0.8012 ｎ₁₉＝1.88300 ｒ₂₀＝-10.0156 ｄ₂₀＝2.7601

【００２８】ｒ₂₁＝∞ ｄ₂₁＝2.7601 ｒ₂₂＝10.0156 ｄ₂₂＝0.8012 ｎ₂₂＝1.88300 ｒ₂₃＝∞ ｄ₂₃＝10.8881 ｎ₂₃＝1.51633 ｒ₂₄＝-2.4340 ｄ₂₄＝0.3205 ｎ₂₄＝1.59551 ｒ₂₅＝-5.0250 ｄ₂₅＝2.7360

【００２９】ｒ₂₆＝∞ ｄ₂₆＝2.7360 ｒ₂₇＝5.0250 ｄ₂₇＝0.3205 ｎ₂₇＝1.59551 ｒ₂₈＝2.4340 ｄ₂₈＝10.8881 ｎ₂₈＝1.51633 ｒ₂₉＝∞ ｄ₂₉＝0.8012 ｎ₂₉＝1.88300 ｒ₃₀＝-10.0156 ｄ₃₀＝2.7601

【００３０】ｒ₃₁＝∞ ｄ₃₁＝2.7601 ｒ₃₂＝10.0156 ｄ₃₂＝0.8012 ｎ₃₂＝1.88300 ｒ₃₃＝∞ ｄ₃₃＝10.8881 ｎ₃₃＝1.51633 ｒ₃₄＝-2.4340 ｄ₃₄＝0.3205 ｎ₃₄＝1.59551 ｒ₃₅＝-5.0250 ｄ₃₅＝2.7360

【００３１】ｒ₃₆＝∞ ｄ₃₆＝2.7360 ｒ₃₇＝5.0250 ｄ₃₇＝0.3205 ｎ₃₇＝1.59551 ｒ₃₈＝2.4340 ｄ₃₈＝10.8881 ｎ₃₈＝1.51633 ｒ₃₉＝∞ ｄ₃₉＝0.8012 ｎ₃₉＝1.88300 ｒ₄₀＝-10.0156 ｄ₄₀＝2.7601

【００３２】ｒ₄₁＝∞ ｄ₄₁＝2.7601 ｒ₄₂＝10.0156 ｄ₄₂＝0.8012 ｎ₄₂＝1.88300 ｒ₄₃＝∞ ｄ₄₃＝10.8881 ｎ₄₃＝1.51633 ｒ₄₄＝-2.4340 ｄ₄₄＝0.3205 ｎ₄₄＝1.59551 ｒ₄₅＝-5.0250 ｄ₄₅＝2.7360

【００３３】ｒ₄₆＝∞ ｄ₄₆＝2.7360 ｒ₄₇＝5.0250 ｄ₄₇＝0.3205 ｎ₄₇＝1.59551 ｒ₄₈＝2.4340 ｄ₄₈＝10.8881 ｎ₄₈＝1.51633 ｒ₄₉＝∞ ｄ₄₉＝0.8012 ｎ₄₉＝1.88300 ｒ₅₀＝-10.0156 ｄ₅₀＝2.7601

【００３４】ｒ₅₁＝∞ ｄ₅₁＝2.7601 ｒ₅₂＝10.0156 ｄ₅₂＝0.8012 ｎ₅₂＝1.88300 ｒ₅₃＝∞ ｄ₅₃＝10.8881 ｎ₅₃＝1.51633 ｒ₅₄＝-2.4340 ｄ₅₄＝0.3205 ｎ₅₄＝1.59551 ｒ₅₅＝-5.0250 ｄ₅₅＝2.7360

【００３５】ｒ₅₆＝∞ ｄ₅₆＝2.7360 ｒ₅₇＝5.0250 ｄ₅₇＝0.3205 ｎ₅₇＝1.59551 ｒ₅₈＝2.4340 ｄ₅₈＝10.8881 ｎ₅₈＝1.51633 ｒ₅₉＝∞ ｄ₅₉＝0.8012 ｎ₅₉＝1.88300 ｒ₆₀＝-10.0156 ｄ₆₀＝2.7601

【００３６】ｒ₆₁＝∞ ｄ₆₁＝2.7601 ｒ₆₂＝10.0156 ｄ₆₂＝0.8012 ｎ₆₂＝1.88300 ｒ₆₃＝∞ ｄ₆₃＝10.8881 ｎ₆₃＝1.51633 ｒ₆₄＝-2.4340 ｄ₆₄＝0.3205 ｎ₆₄＝1.59551 ｒ₆₅＝-5.0250 ｄ₆₅＝2.7360

【００３７】ｒ₆₆＝∞ ｄ₆₆＝2.7360 ｒ₆₇＝5.0250 ｄ₆₇＝0.3205 ｎ₆₇＝1.59551 ｒ₆₈＝2.4340 ｄ₆₈＝10.8881 ｎ₆₈＝1.51633 ｒ₆₉＝∞ ｄ₆₉＝0.8012 ｎ₆₉＝1.88300 ｒ₇₀＝-10.0156 ｄ₇₀＝2.7601

【００３８】ｒ₇₁＝∞ ｄ₇₁＝2.7601 ｒ₇₂＝10.0156 ｄ₇₂＝0.8012 ｎ₇₂＝1.88300 ｒ₇₃＝∞ ｄ₇₃＝10.8881 ｎ₇₃＝1.51633 ｒ₇₄＝-2.4340 ｄ₇₄＝0.3205 ｎ₇₄＝1.59551 ｒ₇₅＝-5.0250 ｄ₇₅＝2.7360

【００３９】ｒ₇₆＝∞ ｄ₇₆＝2.7360 ｒ₇₇＝5.0250 ｄ₇₇＝0.3205 ｎ₇₇＝1.59551 ｒ₇₈＝2.4340 ｄ₇₈＝10.8881 ｎ₇₈＝1.51633 ｒ₇₉＝∞ ｄ₇₉＝0.8012 ｎ₇₉＝1.88300 ｒ₈₀＝-10.0156 ｄ₈₀＝2.7601 ｒ₈₁＝∞

【００４０】更に、図７は図５に示した硬性鏡挿入部の
光学系全体（接眼系以降を除く）における収差曲線図で
あり、（ａ）は球面収差，（ｂ）非点収差，（ｃ）は歪
曲収差，（ｄ）はコマ収差を夫々示している。

【００４１】次に、図８に本発明による像伝送光学系が
搭載される硬性鏡本体（接眼側）の構成を示す。ライト
ガイド３３は硬性鏡本体４０内でポスト４１に導かれ
る。内管３２の末端には支持部材４２が接続されてい
る。最終のロッド状レンズ４３は内管３２より露出して
いるが、蓋４４を支持部材４２にねじ込むことでバネ４
５により押さえ４６が最終のロッド状レンズ４３を押し
付けて固定する構造となっており、内管３２内の各ロッ
ド状レンズのずれを防止している。支持部材４２には接
眼受け４７を介して接眼枠４８が固定されている。接眼
枠４８には接眼レンズ４９及び視野マスク５０が設けら
れており、この接眼枠４８を前後の方向（図の矢印方
向）に動かしてピント調整を行った後、ネジ５１で固定
する。接眼受け４７はその外周の３箇所に設けられてい
るネジ５２で支持されており、これらのネジで接眼受け
４７を左右に移動させることができ、視野マスク５０の
偏芯調整を行うことができる。又、支持部材４２には部
材５３を介してサファイアカバーガラス５４が取付けら
れている。このような構成により、硬性鏡本体４０は、
内部（太線５５で囲まれた範囲）の機密性が保持されて
いる。機密構造のため、金属同士の接合にはレーザ溶接
が用いられ、又、前述した理由からサファイアカバーガ
ラス５４と部材５３との接合は半田付けにより行われ
る。尚、このとき、機密すべき硬性鏡本体４０の内部に
空気が残存しているとレンズ等に曇りが生じる原因とな
るため、その内部を窒素ガスに置換後、密封される。

【００４２】更に、この硬性鏡本体４０には、接眼受け
４７に吸湿材５６が備えられている。この吸湿材５６
は、例えば塩化ナトリウムや塩化カリウム等からなって
おり、もし、硬性鏡本体４０の機密性が破れ、内部に空
気が侵入してくるようなことがあっても空気を吸収でき
るようになっている。このような吸湿材５６を設けるこ
とにより、硬性鏡本体４０の機密構造の信頼性が向上す
る。尚、この吸湿材５６は、簡単に交換することが可能
である。

【００４３】図９は、本発明の像伝送光学系を搭載した
視野方向が３０°に設定された硬性鏡挿入部における光
学部材の配置の様子を示す図であり、図１０はその先端
部の詳細な構成を示す光軸に沿う断面図である。まず、
この硬性鏡の挿入部では、外管７１はライトガイド７０
及び内管６０と予め一体化されている。このとき、内管
６０と接続されている先端部材６８の斜面６８ａでライ
トガイド７０を外管７１に押しつけて適切な照明方向を
維持し得るように構成されている。次に、先端部材６８
には対物枠８０に対応した付当て面６１が設けられてお
り、この付当て面６１はプリズム６２の面６２ａと略平
行になっている。プリズム６２はＤ₁₂で示された間隔が
一定となる角度に図示しない治具を用いて対物枠８０に
機械的に固定される。プリズム６２とレンズ６３との間
にはスペーサが無く、レンズ６３はその面６４から対物
枠８０の末端８０ａまでの距離Ｄ₁₃が一定となるように
図示しない治具を用いて対物枠８０内に挿入され、穴部
６６から接着材を流し込むことにより固定される。その
後、対物枠８０は別途用意される図示しない像伝送光学
系治具に接続され、予めメニスカスレンズ６７で片ボケ
調整を行い固定する。その後、接眼側より、内管へ対物
枠８０，像伝送光学系２１が順次挿入される。更に、先
端部材６８にはサファイアメニスカス６９が直接半田に
よって固定される。

【００４４】尚、この硬性鏡の挿入部において、付当て
面６１により、メニスカスレンズ６７とサファイアメニ
スカスレンズ６９との間の距離Ｄ₁₄，偏芯，ねじれ等が
適切な範囲に収まるように保証されている。又、サファ
イアメニスカスレンズ６９を用いることにより、このレ
ンズの第１面での光線高を上げることなく、即ち、サフ
ァイヤメニスカスレンズ６９の外径の大きさを変えず
に、又ライトガイド７０の量を減らすことなく、広角化
を実現することができる。

【００４５】以下、図９に示された硬性鏡挿入部の光学
系を構成するレンズ等各光学部材の数値データを示す
（図１０に示された対物部を含む）。物体距離７．３８３２像高０．７２開口数０．０８焦点距離 −１画角８８°

【００４６】ｒ₁＝∞ ｄ₁＝0.2237 ｎ₁＝1.76820 ｒ₂＝1.8178 ｄ₂＝0.1678 ｒ₃＝∞ ｄ₃＝0.2237 ｎ₃＝1.69680 ｒ₄＝0.5280 ｄ₄＝0.1678 ｒ₅＝∞ ｄ₅＝1.4424 ｎ₅＝1.78590

【００４７】ｒ₆＝∞ ｄ₆＝3.2225 ｎ₆＝1.78590 摩耗度 79 ｒ₇＝-2.1031 ｄ₇＝1.3536 ｒ₈＝3.1927 ｄ₈＝1.6333 ｎ₈＝1.56873 摩耗度 116 ｒ₉＝-1.5538 ｄ₉＝4.3069 ｎ₉＝1.84666 ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝0.5593 ｎ₁₀＝1.84666 摩耗度 165

【００４８】ｒ₁₁＝-8.0253 ｄ₁₁＝2.2635 ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝3.8538 ｒ₁₃＝13.9845 ｄ₁₃＝1.1187 ｎ₁₃＝1.88300 摩耗度 60 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝15.2027 ｎ₁₄＝1.51633 ｒ₁₅＝-3.3985 ｄ₁₅＝0.4475 ｎ₁₅＝1.59551 摩耗度 151

【００４９】ｒ₁₆＝-7.0163 ｄ₁₆＝3.8203 ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝3.8203 ｒ₁₈＝7.0163 ｄ₁₈＝0.4475 ｎ₁₈＝1.59551 ｒ₁₉＝3.3985 ｄ₁₉＝15.2027 ｎ₁₉＝1.51633 ｒ₂₀＝∞ ｄ₂₀＝1.1187 ｎ₂₀＝1.88300

【００５０】ｒ₂₁＝-13.9845 ｄ₂₁＝3.8538 ｒ₂₂＝∞ ｄ₂₂＝3.8538 ｒ₂₃＝13.9845 ｄ₂₃＝1.1187 ｎ₂₃＝1.88300 ｒ₂₄＝∞ ｄ₂₄＝15.2027 ｎ₂₄＝1.51633 ｒ₂₅＝-3.3985 ｄ₂₅＝0.4475 ｎ₂₅＝1.59551

【００５１】ｒ₂₆＝-7.0163 ｄ₂₆＝3.8203 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝3.8203 ｒ₂₈＝7.0163 ｄ₂₈＝0.4475 ｎ₂₈＝1.59551 ｒ₂₉＝3.3985 ｄ₂₉＝15.2027 ｎ₂₉＝1.51633 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝1.1187 ｎ₃₀＝1.88300

【００５２】ｒ₃₁＝-13.9845 ｄ₃₁＝3.8538 ｒ₃₂＝∞ ｄ₃₂＝3.8538 ｒ₃₃＝13.9845 ｄ₃₃＝1.1187 ｎ₃₃＝1.88300 ｒ₃₄＝∞ ｄ₃₄＝15.2027 ｎ₃₄＝1.51633 ｒ₃₅＝-3.3985 ｄ₃₅＝0.4475 ｎ₃₅＝1.59551

【００５３】ｒ₃₆＝-7.0163 ｄ₃₆＝3.8203 ｒ₃₇＝∞ ｄ₃₇＝3.8203 ｒ₃₈＝7.0163 ｄ₃₈＝0.4475 ｎ₃₈＝1.59551 ｒ₃₉＝3.3985 ｄ₃₉＝15.2027 ｎ₃₉＝1.51633 ｒ₄₀＝∞ ｄ₄₀＝1.1187 ｎ₄₀＝1.88300

【００５４】ｒ₄₁＝-13.9845 ｄ₄₁＝3.8538 ｒ₄₂＝∞ ｄ₄₂＝3.8538 ｒ₄₃＝13.9845 ｄ₄₃＝1.1187 ｎ₄₃＝1.88300 ｒ₄₄＝∞ ｄ₄₄＝15.2027 ｎ₄₄＝1.51633 ｒ₄₅＝-3.3985 ｄ₄₅＝0.4475 ｎ₄₅＝1.59551

【００５５】ｒ₄₆＝-7.0163 ｄ₄₆＝3.8203 ｒ₄₇＝∞ ｄ₄₇＝3.8203 ｒ₄₈＝7.0163 ｄ₄₈＝0.4475 ｎ₄₈＝1.59551 ｒ₄₉＝3.3985 ｄ₄₉＝15.2027 ｎ₄₉＝1.51633 ｒ₅₀＝∞ ｄ₅₀＝1.1187 ｎ₅₀＝1.88300

【００５６】ｒ₅₁＝-13.9845 ｄ₅₁＝3.8538 ｒ₅₂＝∞ ｄ₅₂＝3.8538 ｒ₅₃＝13.9845 ｄ₅₃＝1.1187 ｎ₅₃＝1.88300 ｒ₅₄＝∞ ｄ₅₄＝15.2027 ｎ₅₄＝1.51633 ｒ₅₅＝-3.3985 ｄ₅₅＝0.4475 ｎ₅₅＝1.59551

【００５７】ｒ₅₆＝-7.0163 ｄ₅₆＝3.8203 ｒ₅₇＝∞ ｄ₅₇＝3.8203 ｒ₅₈＝7.0163 ｄ₅₈＝0.4475 ｎ₅₈＝1.59551 ｒ₅₉＝3.3985 ｄ₅₉＝15.2027 ｎ₅₉＝1.51633 ｒ₆₀＝∞ ｄ₆₀＝1.1187 ｎ₆₀＝1.88300

【００５８】ｒ₆₁＝-13.9845 ｄ₆₁＝3.8538 ｒ₆₂＝∞ ｄ₆₂＝3.8538 ｒ₆₃＝13.9845 ｄ₆₃＝1.1187 ｎ₆₃＝1.88300 ｒ₆₄＝∞ ｄ₆₄＝15.2027 ｎ₆₄＝1.51633 ｒ₆₅＝-3.3985 ｄ₆₅＝0.4475 ｎ₆₅＝1.59551

【００５９】ｒ₆₆＝-7.0163 ｄ₆₆＝3.8203 ｒ₆₇＝∞ ｄ₆₇＝3.8203 ｒ₆₈＝7.0163 ｄ₆₈＝0.4475 ｎ₆₈＝1.59551 ｒ₆₉＝3.3985 ｄ₆₉＝15.2027 ｎ₆₉＝1.51633 ｒ₇₀＝∞ ｄ₇₀＝1.1187 ｎ₇₀＝1.88300

【００６０】ｒ₇₁＝-13.9845 ｄ₇₁＝3.8538 ｒ₇₂＝∞ ｄ₇₂＝3.8538 ｒ₇₃＝13.9845 ｄ₇₃＝1.1187 ｎ₇₃＝1.88300 ｒ₇₄＝∞ ｄ₇₄＝15.2027 ｎ₇₄＝1.51633 ｒ₇₅＝-3.3985 ｄ₇₅＝0.4475 ｎ₇₅＝1.59551

【００６１】ｒ₇₆＝-7.0163 ｄ₇₆＝3.8203 ｒ₇₇＝∞ ｄ₇₇＝3.8203 ｒ₇₈＝7.0163 ｄ₇₈＝0.4475 ｎ₇₈＝1.59551 ｒ₇₉＝3.3985 ｄ₇₉＝15.2027 ｎ₇₉＝1.51633 ｒ₈₀＝∞ ｄ₈₀＝1.1187 ｎ₈₀＝1.88300

【００６２】ｒ₈₁＝-13.9845 ｄ₈₁＝3.8538 ｒ₈₂＝∞

【００６３】更に、図１１は図９に示した硬性鏡挿入部
の光学系全体（接眼系以降を除く）における収差曲線図
であり、（ａ）は球面収差，（ｂ）非点収差，（ｃ）は
歪曲収差，（ｄ）はコマ収差を夫々示している。

【００６４】以上説明したように、本発明による硬性鏡
像伝送光学系は特許請求の範囲に記載の特徴と合わせ、
以下の（１）〜（５）に示すような特徴も備えている。

【００６５】（１）瞳位置に対してほぼ対称に配置され
た２つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を
行う硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記ロッド
状レンズはロッドガラスの両端に屈折率の異なるレンズ
が接合されてなり、又、そのロッド状レンズの像側の面
は平面に構成され、以下に示す条件式を満足するように
したことを特徴とする硬性鏡像伝送光学系。Ｎ₁−Ｎ₂＞０．３１但し、Ｎ₁は最も像側に位置するレンズの屈折率、Ｎ₂
は前記ロッドガラスの屈折率を示している。

【００６６】（２）瞳位置に対してほぼ対称に配置され
た２つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を
行う硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記ロッド
状レンズは両端にレンズが接合されて構成されており、
前記接合されたレンズのコバ厚を夫々Ｄ₁，Ｄ₂、前記
ロッド状レンズの全長をＬとしたとき、以下に示す条件
式を同時に満足するようにしたことを特徴とする請求項
１又は前記（１）に記載の硬性鏡像伝送光学系。Ｄ₁／Ｄ₂＞１．５ＭＡＸ（Ｄ₁，Ｄ₂）・２／Ｌ＜０．２但し、ＭＡＸ（Ｄ₁，Ｄ₂）はＤ₁，Ｄ₂の値のうち何
れか大きい方を示している。

【００６７】（３）瞳位置に対してほぼ対称に配置され
た２つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を
行う硬性鏡に用いる像伝送光学系において、最も硬性鏡
の対物光学系の近くに配置される前記像伝送光学系の倍
率が１倍より大きくなるように構成したことを特徴とす
る前記（２）に記載の硬性鏡像伝送光学系。

【００６８】（４）瞳位置に対してほぼ対称に配置され
た２つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を
行う硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記瞳側に
は内面に遮光線が設けられたスペーサが配置されている
ことを特徴とする前記（２）又は（３）に記載の硬性鏡
像伝送光学系。

【００６９】（５）瞳位置に対してほぼ対称に配置され
た２つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を
行う硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記ロッド
状レンズのうち間隔管と接触するガラスの少なくとも一
方は摩耗度が１１０以下であることを特徴とする硬性鏡
像伝送光学系。

【００７０】

【発明の効果】上述のように、本発明による硬性鏡像伝
送光学系は、非点収差を良好に補正でき、加工性，組立
性も向上させることができる。又、曲げ応力に対して十
分な耐性を有しており、しかも、同時に用いられる対物
光学系の後群の外径を小さくすることができるという利
点を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による像伝送光学系の構成を示す断面図
である。

【図２】本発明による像伝送光学系を７組配置して７回
の像伝送を行った場合における収差曲線図であり、
（ａ）は球面収差図，（ｂ）は非点収差図，（ｃ）は歪
曲収差図，（ｄ）はコマ収差図である。

【図３】本発明の像伝送光学系と共に使用されるスペー
サの構成を示す図である。

【図４】本発明の像伝送光学系における光分布を示す図
である。

【図５】本発明の像伝送光学系を用いた硬性鏡挿入部の
光学部材の配置の様子を示す図である。

【図６】図５に示された硬性鏡挿入部の先端部の詳細な
構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図７】図５に示した硬性鏡挿入部の光学系全体（接眼
系以降を除く）における収差曲線図であり、（ａ）は球
面収差図，（ｂ）非点収差図，（ｃ）は歪曲収差図，
（ｄ）はコマ収差図である。

【図８】本発明による像伝送光学系が搭載される硬性鏡
本体部の構成を示す図である。

【図９】本発明の像伝送光学系を搭載した視野方向が３
０°に設定された硬性鏡挿入部の光学部材の配置の様子
を示す図である。

【図１０】図９に示された硬性鏡挿入部の先端部の詳細
な構成を示す光軸に沿う断面図である。

【図１１】図９に示した硬性鏡挿入部の光学系全体（接
眼系以降を除く）における収差曲線図であり、（ａ）は
球面収差図，（ｂ）非点収差図，（ｃ）は歪曲収差図，
（ｄ）はコマ収差図である。

【図１２】（ａ）は硬性鏡を用いて観察を行う場合のシ
ステム構成を示す概略図、（ｂ）はＴＶカメラを用いて
硬性鏡像の観察を行うシステム構成を示す図である。

【図１３】ホプキンスタイプの像伝送光学系のレンズ形
状を示す断面図である。

【図１４】非点収差を補正し得る従来の像伝送光学系の
概略構成を示す図である。

【図１５】従来の像伝送光学系の概略構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，４０硬性鏡本体１ａ，３８先端部２着脱部３，３３，７０ライトガイド４光源６被写体７対物光学系８，２１，２１Ａ，２１Ｂ像伝送光学系１１撮影アダプタ１２撮像素子１３ＴＶカメラヘッド１４カメラコントロールユニット１５モニタ１６ロッド状正レンズ１７負レンズ１８，２５，４３ロッド状レンズ１９，２３，２４，６３レンズ２０平面２２ロッドガラス２３ａ，２３ｂ，６４面３０対物ユニット３０ａ対物ユニット最終面３１メニスカスレンズ３２，６０内管３４，７１外管３５，５４サファイアカバーガラス３７，６１付当て面３８，８０対物枠４１ポスト４２支持部材４４蓋４５バネ４６押さえ４７接眼受け４８接眼枠４９接眼レンズ５０視野マスク５１，５２ネジ５３部材５６吸湿材６２プリズム６２ａプリズム面６７メニスカスレンズ６８先端部材６８ａ斜面６９サファイアメニスカスレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】瞳位置に対してほぼ対称に配置された２
つのロッド状レンズによって１回当たりの像伝送を行う
硬性鏡に用いる像伝送光学系において、前記ロッド状レンズはロッドガラスの両端に屈折率の異
なるレンズが接合されてなり、又、該ロッド状レンズの
像側の接合面は平面に構成され、以下に示す条件式を満
足するようにしたことを特徴とする硬性鏡像伝送光学
系。Ｎ₁−Ｎ₂＞０．２８但し、Ｎ₁は最も像側に位置するレンズの屈折率、Ｎ₂
は前記ロッドガラスの屈折率を示している。