JPH10288736A - 内視鏡対物レンズ系 - Google Patents
内視鏡対物レンズ系Info
- Publication number
- JPH10288736A JPH10288736A JP9099170A JP9917097A JPH10288736A JP H10288736 A JPH10288736 A JP H10288736A JP 9099170 A JP9099170 A JP 9099170A JP 9917097 A JP9917097 A JP 9917097A JP H10288736 A JPH10288736 A JP H10288736A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- lens group
- lens system
- endoscope objective
- objective lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 歪曲収差が低減され、周辺部の像面強度比の
低下が少なく、非球面の加工難易度の低い低コストの内
視鏡対物レンズ系を得ること。 【構成】 物体側から順に、負のパワーを有する第１レ
ンズ群と、明るさ絞りと、正のパワーを有する第２レン
ズ群と、近軸付近でほぼパワーのない第３レンズ群とか
ら構成される内視鏡対物レンズ系において、第３レンズ
群中の最も物体側の面は、平面または凹面であり、第３
レンズ群のうち最も像側の面は、凸面でかつ光軸から離
れるに従って曲率が緩くなる非球面である内視鏡対物レ
ンズ系。
低下が少なく、非球面の加工難易度の低い低コストの内
視鏡対物レンズ系を得ること。 【構成】 物体側から順に、負のパワーを有する第１レ
ンズ群と、明るさ絞りと、正のパワーを有する第２レン
ズ群と、近軸付近でほぼパワーのない第３レンズ群とか
ら構成される内視鏡対物レンズ系において、第３レンズ
群中の最も物体側の面は、平面または凹面であり、第３
レンズ群のうち最も像側の面は、凸面でかつ光軸から離
れるに従って曲率が緩くなる非球面である内視鏡対物レ
ンズ系。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は、内視鏡の対物レンズ系に関し、
特にバックフォーカスを大きくする必要のある、固定撮
像素子を使用する電子内視鏡用に好適な対物レンズ系に
関する。
特にバックフォーカスを大きくする必要のある、固定撮
像素子を使用する電子内視鏡用に好適な対物レンズ系に
関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】電子内視鏡の対物レンズ系
は、病変等の見落としを防止し、作業性を向上させるた
めに、広い視野角を要求され、同時に、レンズ系と固体
撮像素子（ＣＣＤ）との間に、レンズ系と比較して相対
的に厚いフィルター類やＣＣＤカバーガラスを配置する
ため、長いバックフォーカスを要求される。このため従
来、前群が負、後群が正のレトロフォーカスタイプが用
いられてきたが、このタイプはパワー配置が非対称形で
あるため、負の歪曲収差が大きくなるという欠点があ
る。そこで非球面を用いて、歪曲収差を小さくする手法
がよく用いられている。
は、病変等の見落としを防止し、作業性を向上させるた
めに、広い視野角を要求され、同時に、レンズ系と固体
撮像素子（ＣＣＤ）との間に、レンズ系と比較して相対
的に厚いフィルター類やＣＣＤカバーガラスを配置する
ため、長いバックフォーカスを要求される。このため従
来、前群が負、後群が正のレトロフォーカスタイプが用
いられてきたが、このタイプはパワー配置が非対称形で
あるため、負の歪曲収差が大きくなるという欠点があ
る。そこで非球面を用いて、歪曲収差を小さくする手法
がよく用いられている。
【０００３】一方、歪曲収差を補正しすぎると、中心に
対する周辺部の像面強度比が小さくなる。内視鏡は、ラ
ンプ光源をファイバー束で伝達し、その射出光を配光レ
ンズで照明しているため、その配光特性は、中心部は強
く周辺部は弱いような強度分布を持っている。また、絶
対的な光量も不足気味である。このような照明下で、レ
ンズの中心に対する周辺部の像面強度比が小さくなる
と、ますます周辺部が暗くなってしまい、観察に支障が
でかねない。つまり、より良い光学性能を求めて歪曲収
差を小さくすると、像面強度比の低下と、照明光の不均
一な強度分布とよって、周辺部が暗くなるという現象が
避けられなかった。このため従来、製品として使用可能
な周辺光量を得るためには、歪曲収差をあまり小さくで
きなかった。
対する周辺部の像面強度比が小さくなる。内視鏡は、ラ
ンプ光源をファイバー束で伝達し、その射出光を配光レ
ンズで照明しているため、その配光特性は、中心部は強
く周辺部は弱いような強度分布を持っている。また、絶
対的な光量も不足気味である。このような照明下で、レ
ンズの中心に対する周辺部の像面強度比が小さくなる
と、ますます周辺部が暗くなってしまい、観察に支障が
でかねない。つまり、より良い光学性能を求めて歪曲収
差を小さくすると、像面強度比の低下と、照明光の不均
一な強度分布とよって、周辺部が暗くなるという現象が
避けられなかった。このため従来、製品として使用可能
な周辺光量を得るためには、歪曲収差をあまり小さくで
きなかった。
【０００４】上述したように、非球面レンズを用いて、
歪曲収差を小さくできることは公知であり、また、歪曲
収差を補正するのに効果的な非球面の位置は、対物レン
ズ第１面または最終面であることもよく知られている。
歪曲収差を小さくできることは公知であり、また、歪曲
収差を補正するのに効果的な非球面の位置は、対物レン
ズ第１面または最終面であることもよく知られている。
【０００５】しかし、非球面レンズだけに歪曲収差補正
の役割をもたせても、あまり大きな効果はなく、無理に
補正しようとすると、他の収差が大きくなり光学性能が
悪くなってしまうか、または、非球面量が大きくなって
しまうため、光軸近傍から周辺にかけての面形状の変化
量が大きくなり、加工性が悪くなる。
の役割をもたせても、あまり大きな効果はなく、無理に
補正しようとすると、他の収差が大きくなり光学性能が
悪くなってしまうか、または、非球面量が大きくなって
しまうため、光軸近傍から周辺にかけての面形状の変化
量が大きくなり、加工性が悪くなる。
【０００６】
【発明の目的】本発明は、長いバックフォーカスを保ち
ながら従来よりも歪曲収差を低減すること、歪曲収差が
低減されたときに、周辺部の像面強度比の低下をなるべ
く少なくすること、及び非球面の加工難易度を下げて、
低コストの内視鏡対物レンズ系を得ることを目的とす
る。
ながら従来よりも歪曲収差を低減すること、歪曲収差が
低減されたときに、周辺部の像面強度比の低下をなるべ
く少なくすること、及び非球面の加工難易度を下げて、
低コストの内視鏡対物レンズ系を得ることを目的とす
る。
【０００７】
【発明の概要】本発明の内視鏡対物レンズ系は、物体側
から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、明るさ
絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、近軸付近
ではほぼパワーのない第３レンズ群とから構成される内
視鏡対物レンズ系において、第３レンズ群の最も物体側
の面を、平面または凹面から構成し、第３レンズ群の最
も像側の面を、凸面で構成したことを特徴とする。
から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、明るさ
絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、近軸付近
ではほぼパワーのない第３レンズ群とから構成される内
視鏡対物レンズ系において、第３レンズ群の最も物体側
の面を、平面または凹面から構成し、第３レンズ群の最
も像側の面を、凸面で構成したことを特徴とする。
【０００８】第３レンズ群の最も像側の凸面は、光軸か
ら離れるに従って曲率が緩くなる非球面から構成するこ
とが好ましい。
ら離れるに従って曲率が緩くなる非球面から構成するこ
とが好ましい。
【０００９】本発明の内視鏡対物レンズ系は、より具体
的には、次の条件式（１）ないし（３）を満足すること
が望ましい。 （１）０．８＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜１．６（ｆ1 ＜０） （２）０．９＜ｆ／ｆ2 ＜１．７ （３）−０．２＜ｆ／ｆ3 ＜０．４ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、 ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、 ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離、 である。
的には、次の条件式（１）ないし（３）を満足すること
が望ましい。 （１）０．８＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜１．６（ｆ1 ＜０） （２）０．９＜ｆ／ｆ2 ＜１．７ （３）−０．２＜ｆ／ｆ3 ＜０．４ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、 ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、 ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離、 である。
【００１０】また、次の条件式（４）及び（５）を満足
することが望ましい。 （４）−１５＜ｒa ／ｆ＜−０．６ （５）−２．０＜ｒb ／ｆ＜−０．８ 但し、 ｒa ：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、 ｒb ：第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径、 である。
することが望ましい。 （４）−１５＜ｒa ／ｆ＜−０．６ （５）−２．０＜ｒb ／ｆ＜−０．８ 但し、 ｒa ：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、 ｒb ：第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径、 である。
【００１１】本発明の内視鏡対物レンズ系の第３レンズ
群は、例えば、負と正の単レンズを接合したレンズから
構成することができる。この場合、次の条件式（６）を
満足することが好ましい。 （６）０．８＜ｒS ／ｆ＜２．０ 但し、 ｒS ：接合面の曲率半径、 である。
群は、例えば、負と正の単レンズを接合したレンズから
構成することができる。この場合、次の条件式（６）を
満足することが好ましい。 （６）０．８＜ｒS ／ｆ＜２．０ 但し、 ｒS ：接合面の曲率半径、 である。
【００１２】さらに、次の条件式（７）を満足すること
が好ましい。 （７）０．１５＜ｄa ／ｆ＜０．７ 但し、 ｄa ：第１レンズ群の最も物体側の面から明るさ絞りま
での距離、 である。
が好ましい。 （７）０．１５＜ｄa ／ｆ＜０．７ 但し、 ｄa ：第１レンズ群の最も物体側の面から明るさ絞りま
での距離、 である。
【００１３】また、次の条件式（８）を満足するとより
好ましい。 （８）｜Ｒasp ｜＞１．８ 但し、 Ｒasp ：非球面の近軸曲率半径（ｍｍ）、 である。
好ましい。 （８）｜Ｒasp ｜＞１．８ 但し、 Ｒasp ：非球面の近軸曲率半径（ｍｍ）、 である。
【００１４】本発明の内視鏡対物レンズ系は、さらに具
体的には、第１レンズ群を負の単レンズから構成し、第
２レンズ群を正の単レンズから構成し、第３レンズ群を
両凹単レンズと両凸単レンズの接合レンズから構成する
ことができる。あるいは、第１レンズ群と第２レンズ群
は、同じ構成とした上で、第３レンズ群を正のメニスカ
ス単レンズから構成することができる。
体的には、第１レンズ群を負の単レンズから構成し、第
２レンズ群を正の単レンズから構成し、第３レンズ群を
両凹単レンズと両凸単レンズの接合レンズから構成する
ことができる。あるいは、第１レンズ群と第２レンズ群
は、同じ構成とした上で、第３レンズ群を正のメニスカ
ス単レンズから構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の態様】内視鏡対物レンズ系は、超広角で
あって且つある程度のテレセントリック性が必要であ
る。このような光学系では、軸外光線はレンズ面を通過
するときに光軸と平行となる方向に大きく曲げられ、負
の歪曲収差が発生する。その歪曲度はほぼ像高の２乗に
比例して大きくなる。歪曲収差の発生量を少なくするた
めには、軸外の光束をなめらかに曲げる必要がある。し
かし、その為にレンズ枚数を増やすのではコストアップ
につながるばかりでなく、コンパクト性（径は細く、全
長は長くしたい）が失われしまうため、内視鏡対物レン
ズ系としては非現実的である。
あって且つある程度のテレセントリック性が必要であ
る。このような光学系では、軸外光線はレンズ面を通過
するときに光軸と平行となる方向に大きく曲げられ、負
の歪曲収差が発生する。その歪曲度はほぼ像高の２乗に
比例して大きくなる。歪曲収差の発生量を少なくするた
めには、軸外の光束をなめらかに曲げる必要がある。し
かし、その為にレンズ枚数を増やすのではコストアップ
につながるばかりでなく、コンパクト性（径は細く、全
長は長くしたい）が失われしまうため、内視鏡対物レン
ズ系としては非現実的である。
【００１６】本発明の内視鏡対物レンズ系は、物体側か
ら順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、明るさ絞
りと、全体として正のパワーを有する第２レンズ群と、
近軸付近ではパワーがほとんどない第３レンズ群とから
なり、第３レンズ群の最も物体側の面を平面または凹面
とし、第３レンズ群の最も像側の面を、凸面でかつ光軸
から離れるに従って曲率が緩くなる非球面とすることに
より、歪曲収差を補正している。
ら順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、明るさ絞
りと、全体として正のパワーを有する第２レンズ群と、
近軸付近ではパワーがほとんどない第３レンズ群とから
なり、第３レンズ群の最も物体側の面を平面または凹面
とし、第３レンズ群の最も像側の面を、凸面でかつ光軸
から離れるに従って曲率が緩くなる非球面とすることに
より、歪曲収差を補正している。
【００１７】この構成により、歪曲収差を補正できる理
由は次の通りである。まず、物体側から順に、負、正、
弱パワーのレンズ構成において、弱パワーの第３レンズ
群の物体側の面を平面または凹面とすると、この面で軸
外光束が大きく曲げられることがない。上述のように、
歪曲収差は、軸外光束が大きく曲げられることによって
発生するから、第３レンズ群の第１面での歪曲収差の発
生自体を小さくすることができる。
由は次の通りである。まず、物体側から順に、負、正、
弱パワーのレンズ構成において、弱パワーの第３レンズ
群の物体側の面を平面または凹面とすると、この面で軸
外光束が大きく曲げられることがない。上述のように、
歪曲収差は、軸外光束が大きく曲げられることによって
発生するから、第３レンズ群の第１面での歪曲収差の発
生自体を小さくすることができる。
【００１８】その上で、歪曲収差を補正するための非球
面を、レンズ系最終面（第３レンズ群の最も像側の面）
に配設している。上述のように、歪曲収差の補正は、対
物レンズ系の第１面を非球面にすることで、行なうこと
ができるが、第１面を非球面とすると、コマ収差や非点
収差等の軸外収差のバランスが大きく崩れてしまう。ま
た、周辺に向かうほど曲率がきつくなるため、加工性が
悪くなる。これに対し、第３レンズ群の第１面での歪曲
収差の発生自体を小さくした上で、第３レンズ群の最終
面を非球面とし、しかもその非球面形状を光軸から離れ
るに従って曲率が緩くなる形状とすることにより、この
ような不具合を生じることなく、歪曲収差を補正するこ
とができる。つまり、第３レンズ群の第１面で発生する
歪曲収差が軽減されるため、歪曲収差を補正する第３レ
ンズ群最終面の非球面の負担が軽減される。また、無理
に補正しないため、他のコマ収差や非点収差等が大きく
なることはなく、結果的には結像性能が良くなる。
面を、レンズ系最終面（第３レンズ群の最も像側の面）
に配設している。上述のように、歪曲収差の補正は、対
物レンズ系の第１面を非球面にすることで、行なうこと
ができるが、第１面を非球面とすると、コマ収差や非点
収差等の軸外収差のバランスが大きく崩れてしまう。ま
た、周辺に向かうほど曲率がきつくなるため、加工性が
悪くなる。これに対し、第３レンズ群の第１面での歪曲
収差の発生自体を小さくした上で、第３レンズ群の最終
面を非球面とし、しかもその非球面形状を光軸から離れ
るに従って曲率が緩くなる形状とすることにより、この
ような不具合を生じることなく、歪曲収差を補正するこ
とができる。つまり、第３レンズ群の第１面で発生する
歪曲収差が軽減されるため、歪曲収差を補正する第３レ
ンズ群最終面の非球面の負担が軽減される。また、無理
に補正しないため、他のコマ収差や非点収差等が大きく
なることはなく、結果的には結像性能が良くなる。
【００１９】また、歪曲収差が小さくなると、対角方向
の画角に対して、相対的に対辺画角（視野角）が大きく
なるという効果も得られる。図１３は、歪曲収差（ディ
ストーション）と視野角の関係を示している。図１３で
は、歪曲収差と対角視野角の関係を破線で示し、歪曲収
差と対辺視野角の関係を実線で示している。内視鏡のＣ
ＣＤは一般に正方形である。
の画角に対して、相対的に対辺画角（視野角）が大きく
なるという効果も得られる。図１３は、歪曲収差（ディ
ストーション）と視野角の関係を示している。図１３で
は、歪曲収差と対角視野角の関係を破線で示し、歪曲収
差と対辺視野角の関係を実線で示している。内視鏡のＣ
ＣＤは一般に正方形である。
【００２０】次に、像面強度比を大きくするためには、
瞳の収差を大きくすればよい。そのためには、第１レン
ズ群を、第１面有効径が大きくなりすぎない程度に、明
るさ絞りから離して配置すればよい。また、軸外の光線
がレンズ全体を滑らかに通るように（大きく曲げられる
ことがないように）すれば、口径食が小さくなり、像面
強度比の低下が抑えられる。
瞳の収差を大きくすればよい。そのためには、第１レン
ズ群を、第１面有効径が大きくなりすぎない程度に、明
るさ絞りから離して配置すればよい。また、軸外の光線
がレンズ全体を滑らかに通るように（大きく曲げられる
ことがないように）すれば、口径食が小さくなり、像面
強度比の低下が抑えられる。
【００２１】条件式（１）は、第１レンズ群のパワーに
関するものである。条件式（１）の上限を越えると、バ
ックフォーカスが長くなりすぎて、全長（レンズ第１面
から像面までの距離）が長くなる。全長が長くなると、
スコープ先端部の湾曲操作性が低下する。下限を越える
と、広い視野角と長いバックフォーカスが得られなくな
る。
関するものである。条件式（１）の上限を越えると、バ
ックフォーカスが長くなりすぎて、全長（レンズ第１面
から像面までの距離）が長くなる。全長が長くなると、
スコープ先端部の湾曲操作性が低下する。下限を越える
と、広い視野角と長いバックフォーカスが得られなくな
る。
【００２２】条件式（２）は、第２レンズ群のパワーに
関するものである。内視鏡の対物レンズ系は全体として
正のパワーを持ち、第３レンズ群は弱パワーであるか
ら、第３レンズ群のパワーが正であるとしても、第２レ
ンズ群は、全体として正のパワーの対物レンズ系の中で
正のパワー成分のほとんどを受け持つ。条件式（２）の
上限を越えると、像面湾曲がアンダーになることに加え
て、長いバックフォーカスが得られなくなる。下限を越
えると、負の第１レンズ群とのバランスが崩れて、像面
湾曲がオーバーとなる。
関するものである。内視鏡の対物レンズ系は全体として
正のパワーを持ち、第３レンズ群は弱パワーであるか
ら、第３レンズ群のパワーが正であるとしても、第２レ
ンズ群は、全体として正のパワーの対物レンズ系の中で
正のパワー成分のほとんどを受け持つ。条件式（２）の
上限を越えると、像面湾曲がアンダーになることに加え
て、長いバックフォーカスが得られなくなる。下限を越
えると、負の第１レンズ群とのバランスが崩れて、像面
湾曲がオーバーとなる。
【００２３】条件式（３）は、第３レンズ群のパワーに
関するものである。条件式（３）上限を越えると、第３
レンズ群が比較的強い正のパワーを持つことで、レンズ
射出角は小さくできるが、歪曲収差が大きくなってしま
う。また、絞りから離れた位置で強いパワーを持つと、
コマ収差や非点収差等の収差補正が難しくなる。下限を
越えると、第３レンズ群が比較的強い負のパワーを持つ
こととなり、レンズ射出角が大きくなる。つまり、像面
への入射角が大きくなり、ＣＣＤの受光感度が低下して
しまう。
関するものである。条件式（３）上限を越えると、第３
レンズ群が比較的強い正のパワーを持つことで、レンズ
射出角は小さくできるが、歪曲収差が大きくなってしま
う。また、絞りから離れた位置で強いパワーを持つと、
コマ収差や非点収差等の収差補正が難しくなる。下限を
越えると、第３レンズ群が比較的強い負のパワーを持つ
こととなり、レンズ射出角が大きくなる。つまり、像面
への入射角が大きくなり、ＣＣＤの受光感度が低下して
しまう。
【００２４】条件式（４）は、第３レンズ群の最も物体
側の面の曲率半径に関するものである。条件式（４）の
上限を越えて、この面の曲率半径が小さくなりすぎる
と、軸外光束に対して発散作用が大きくなるため、レン
ズ射出角が大きくなってしまう。下限を越えて、この凹
面の曲率半径が大きくなりすぎると、この面で軸外光束
が光軸方向に大きく曲げられてしまうので、歪曲収差が
大きく発生してしまう。
側の面の曲率半径に関するものである。条件式（４）の
上限を越えて、この面の曲率半径が小さくなりすぎる
と、軸外光束に対して発散作用が大きくなるため、レン
ズ射出角が大きくなってしまう。下限を越えて、この凹
面の曲率半径が大きくなりすぎると、この面で軸外光束
が光軸方向に大きく曲げられてしまうので、歪曲収差が
大きく発生してしまう。
【００２５】条件式（５）は、第３レンズ群の最も像側
の面（凸面）の曲率半径に関するものである。条件式
（５）の上限を越えると、第３レンズ群の最も像側の凸
面の曲率半径が小さくなり、歪曲収差が大きくなる。下
限を越えると、第３レンズ群の最も像面側の凸面の曲率
半径が大きくなり、レンズ射出角が大きくなってしま
う。
の面（凸面）の曲率半径に関するものである。条件式
（５）の上限を越えると、第３レンズ群の最も像側の凸
面の曲率半径が小さくなり、歪曲収差が大きくなる。下
限を越えると、第３レンズ群の最も像面側の凸面の曲率
半径が大きくなり、レンズ射出角が大きくなってしま
う。
【００２６】条件式（６）は、第３レンズ群を正負の接
合レンズとしたときの接合面の曲率半径に関するもので
ある。条件式（６）の上限を越えると、倍率色収差が補
正不足となる。下限を越えると、接合レンズを構成する
正レンズの周縁の厚みが取れなくなる。
合レンズとしたときの接合面の曲率半径に関するもので
ある。条件式（６）の上限を越えると、倍率色収差が補
正不足となる。下限を越えると、接合レンズを構成する
正レンズの周縁の厚みが取れなくなる。
【００２７】条件式（７）は、第１レンズ群最終面から
明るさ絞りまでの距離に関するものである。条件式
（７）の上限を越えて、第１レンズ群が絞りから離れす
ぎると、広角の内視鏡対物レンズ系においては、第１面
の有効径が大きくなってしまう。第１レンズ群の外径が
大きくなると、スコープ径が大きくなるだけでなく、洗
浄性も悪化する。下限を越えると、瞳の収差を大きくす
ることができないので、像面強度比を大きくすることが
できない。
明るさ絞りまでの距離に関するものである。条件式
（７）の上限を越えて、第１レンズ群が絞りから離れす
ぎると、広角の内視鏡対物レンズ系においては、第１面
の有効径が大きくなってしまう。第１レンズ群の外径が
大きくなると、スコープ径が大きくなるだけでなく、洗
浄性も悪化する。下限を越えると、瞳の収差を大きくす
ることができないので、像面強度比を大きくすることが
できない。
【００２８】条件式（８）は、非球面の近軸曲率半径に
関するものである。非球面レンズはプレス加工法が良く
用いられる。非球面金型の製造のしやすさ、あるいはレ
ンズ成形時に離型性の良さ等を考慮すると、曲率半径は
条件式（８）を満足して大きい方が成形上有利である。
関するものである。非球面レンズはプレス加工法が良く
用いられる。非球面金型の製造のしやすさ、あるいはレ
ンズ成形時に離型性の良さ等を考慮すると、曲率半径は
条件式（８）を満足して大きい方が成形上有利である。
【００２９】本発明の内視鏡対物レンズ系は、最も少な
いレンズの構成枚数では、物体側から第１レンズ群を負
レンズ１枚、第２レンズ群を正レンズ１枚、第３レンズ
群を正のメニスカス単レンズで構成した３群３枚が可能
である。あるいは、第３レンズ群を両凹レンズと両凸レ
ンズの接合レンズとした３群４枚も可能である。
いレンズの構成枚数では、物体側から第１レンズ群を負
レンズ１枚、第２レンズ群を正レンズ１枚、第３レンズ
群を正のメニスカス単レンズで構成した３群３枚が可能
である。あるいは、第３レンズ群を両凹レンズと両凸レ
ンズの接合レンズとした３群４枚も可能である。
【００３０】次に具体的な実施例について本発明を説明
する。 ［実施例１］図１は、本発明の内視鏡対物レンズ系の第
１の実施例のレンズ構成図である。物体側から順に、１
枚の負レンズからなる第１レンズ群１０、絞りＳ、１枚
の正レンズからなる第２レンズ群２０、及び両凹単レン
ズ３０ｎと両凸単レンズ３０ｐとの接合レンズからなる
第３レンズ群３０から構成されている。ＣＧは、ＣＣＤ
の撮像面に設けたカバーガラスである。表１は、このレ
ンズ系（カバーガラスを含む）の数値データ、図２は、
このレンズ系による諸収差図である。
する。 ［実施例１］図１は、本発明の内視鏡対物レンズ系の第
１の実施例のレンズ構成図である。物体側から順に、１
枚の負レンズからなる第１レンズ群１０、絞りＳ、１枚
の正レンズからなる第２レンズ群２０、及び両凹単レン
ズ３０ｎと両凸単レンズ３０ｐとの接合レンズからなる
第３レンズ群３０から構成されている。ＣＧは、ＣＣＤ
の撮像面に設けたカバーガラスである。表１は、このレ
ンズ系（カバーガラスを含む）の数値データ、図２は、
このレンズ系による諸収差図である。
【００３１】以下の各表及び各図面において、FNO はＦ
ナンバー、f は全系の焦点距離、Mは近軸横倍率、W は
半画角、fBは空気換算バックフォーカス、R はレンズ各
面の曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は
ｄ線に対する屈折率、νはアッベ数を示す。ｄ線、ｇ線
およびＣ線は、それぞれの波長における、球面収差によ
って示される色収差及び倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍ
はメリディオナルを示している。また、回転対称非球面
は次式で定義される。 x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+・・・ （Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数)
ナンバー、f は全系の焦点距離、Mは近軸横倍率、W は
半画角、fBは空気換算バックフォーカス、R はレンズ各
面の曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N は
ｄ線に対する屈折率、νはアッベ数を示す。ｄ線、ｇ線
およびＣ線は、それぞれの波長における、球面収差によ
って示される色収差及び倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍ
はメリディオナルを示している。また、回転対称非球面
は次式で定義される。 x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+・・・ （Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数)
【００３２】
【表１】 FNO= 1:7.9 f = 1.80 M =-0.174 W =60.0° ｆＢ＝ ２．２７（＝ｄ７＋ｄ８／１．５３１１３＋ｄ９／１．５３０００） 面 Ｎｏ． R D Nd νd 1 4.000 0.59 1.51633 64.1 2 0.752 0.77 - - 絞り ∞ 0.00 - - 3 ∞ 0.86 1.88300 40.8 4 -1.013 0.26 - - 5 -2.628 0.33 1.92286 21.3 6 2.628 1.40 1.66625 55.2 7 ＊ -2.427 1.29 - - 8 ∞ 1.00 1.53113 62.4 9 ∞ 0.50 1.53000 60.0 10 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.7;K=0、 A4=0.2343 ×10-1、A6=0.1547×10-1
【００３３】［実施例２］図３は、本発明の内視鏡対物
レンズ系の第２の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。基本的なレンズ構成は、実施例１と同
じである。表２は、このレンズ系の数値データ、図４
は、このレンズ系による諸収差図である。
レンズ系の第２の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。基本的なレンズ構成は、実施例１と同
じである。表２は、このレンズ系の数値データ、図４
は、このレンズ系による諸収差図である。
【００３４】
【表２】 FNO= 1:5.6 f = 1.83 M =-0.175 W =60.0° fB= 2.30 (=d7+d8/1.52400+d9/1.53000) No. R D Nd νd 1 4.000 0.59 1.88300 40.8 2 1.144 0.83 - - 絞り ∞ 0.00 - - 3 ∞ 1.08 1.88300 40.8 4 -1.275 0.45 - - 5 -5.067 0.33 1.92286 21.3 6 2.165 1.40 1.66625 55.2 7 ＊ -2.307 1.32 - - 8 ∞ 1.00 1.52400 62.4 9 ∞ 0.50 1.53000 60.0 10 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.7;K=0、 A4=0.2030 ×10-1、A6=0.9106×10-2
【００３５】［実施例３］図５は、本発明の内視鏡対物
レンズ系の第３の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。基本的なレンズ構成は、実施例１と同
じである。表３は、このレンズ系の数値データ、図６
は、このレンズ系による諸収差図である。
レンズ系の第３の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。基本的なレンズ構成は、実施例１と同
じである。表３は、このレンズ系の数値データ、図６
は、このレンズ系による諸収差図である。
【００３６】
【表３】 FNO= 1:5.6 f = 1.54 M =-0.141 W =60.0° fB= 1.72 (=d7+d8/1.52400+d9/1.53000) 面 No. R D Nd νd 1 3.300 0.73 1.88300 40.8 2 0.912 0.83 - - 絞り ∞ 0.00 - - 3 ∞ 1.03 1.88300 40.8 4 -1.267 0.50 - - 5 -16.855 0.33 1.92286 21.3 6 1.700 1.84 1.66625 55.2 7 ＊ -1.987 0.74 - - 8 ∞ 1.00 1.52400 62.4 9 ∞ 0.50 1.53000 60.0 10 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.7;K=0、 A4=0.2855 ×10-1、A6=0.1058×10-1
【００３７】［実施例４］図７は、本発明の内視鏡対物
レンズ系の第４の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。レンズ構成は、実施例１と同じであ
る。表４は、このレンズ系の数値データ、図８は、この
レンズ系による諸収差図である。
レンズ系の第４の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。レンズ構成は、実施例１と同じであ
る。表４は、このレンズ系の数値データ、図８は、この
レンズ系による諸収差図である。
【００３８】
【表４】 FNO= 1:5.6 f = 1.92 M =-0.187 W =60.0° fB= 2.68 (=d7+d8/1.52400+d9/1.53000) 面 No. R D Nd νd 1 4.000 0.54 1.88300 40.8 2 0.841 0.47 - - 絞り ∞ 0.00 - - 3 ∞ 1.12 1.88300 40.8 4 -1.272 0.50 - - 5 -79.421 0.33 1.92286 21.3 6 1.772 1.80 1.66625 55.2 7 ＊ -2.707 1.70 - - 8 ∞ 1.00 1.52400 62.4 9 ∞ 0.50 1.53000 60.0 10 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.7;K=0、 A4=0.1259 ×10-1、A6=0.5108×10-2
【００３９】［実施例５］図９は、本発明の内視鏡対物
レンズ系の第５の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。第３レンズ群３０が、正メニスカス単
レンズで構成されている点が各実施例と異なる。表５
は、このレンズ系の数値データ、図１０は、このレンズ
系による諸収差図である。
レンズ系の第５の実施例のレンズ構成図（カバーガラス
を含む）である。第３レンズ群３０が、正メニスカス単
レンズで構成されている点が各実施例と異なる。表５
は、このレンズ系の数値データ、図１０は、このレンズ
系による諸収差図である。
【００４０】
【表５】 FNO= 1:5.6 f = 1.82 M =-0.173 W =65.0° fB= 2.05 (=d7+d8/1.52400+d9/1.53000) 面 No. R D Nd νd 1 4.200 0.70 1.88300 40.8 2 1.164 0.67 - - 絞り ∞ 0.00 - - 3 ∞ 1.16 1.88300 40.8 4 -1.130 0.60 - - 5 -1.486 1.40 1.69680 55.5 6 ＊ -1.900 1.07 - - 7 ∞ 1.00 1.52400 62.4 8 ∞ 0.50 1.53000 60.0 9 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.6;K=0、 A4=0.2736 ×10-1、A6=0.1691×10-1
【００４１】［実施例６］図１１は、本発明の内視鏡対
物レンズ系の第６の実施例のレンズ構成図（カバーガラ
スを含む）である。レンズ構成は、実施例５と同じであ
る。表６は、このレンズ系の数値データ、図１２は、こ
のレンズ系による諸収差図である。
物レンズ系の第６の実施例のレンズ構成図（カバーガラ
スを含む）である。レンズ構成は、実施例５と同じであ
る。表６は、このレンズ系の数値データ、図１２は、こ
のレンズ系による諸収差図である。
【００４２】
【表６】 FNO= 1:5.6 f = 1.69 M =-0.159 W =60.0° fB= 2.13 (=d7+d8/1.52400+d9/1.53000) 面 No. R D Nd νd 1 4.000 0.70 1.88300 40.8 2 0.988 0.75 - - 絞り ∞ 0.03 - - 3 6.430 1.02 1.77250 49.6 4 -1.261 0.65 - - 5 -2.337 1.44 1.69680 55.5 6 ＊ -1.923 1.15 - - 7 ∞ 1.00 1.52400 62.4 8 ∞ 0.50 1.53000 60.0 9 ∞ - - - ＊は回転対称非球面。 非球面データ； No.6;K=0、 A4=0.2762 ×10-1、A6=0.2280×10-1
【００４３】表７に実施例１ないし６の各条件式の値を
示す。
示す。
【表７】 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５ 実施例６ 条件式（１） 0.942 0.912 0.924 1.465 0.891 1.014 条件式（２） 1.571 1.268 1.073 1.333 1.424 1.169 条件式（３） 0.109 0.123 0.320 0.253 0.073 0.264 条件式（４）-1.458 -2.769 -10.940 -41.350 -0.815 -1.381 条件式（５）-1.347 -1.261 -1.290 -1.410 -1.042 -1.136 条件式（６） 1.458 1.183 1.104 0.923 - - 条件式（７） 0.411 0.437 0.519 0.229 0.351 0.425 条件式（８） 2.427 2.307 1.987 2.707 1.900 1.923
【００４４】表７から明らかなように、各実施例は条件
式（１）ないし（８）を満たしている。各収差はよく補
正され、特に歪曲収差がよく補正されている。
式（１）ないし（８）を満たしている。各収差はよく補
正され、特に歪曲収差がよく補正されている。
【００４５】
【発明の効果】本発明の内視鏡対物レンズ系によれば、
従来よりも歪曲収差を低減することができ、歪曲収差が
低減されても、周辺部の像面強度比の低下を少なくする
ことができる。また非球面の加工難易度を下げて、低コ
ストの内視鏡対物レンズ系が得られる。
従来よりも歪曲収差を低減することができ、歪曲収差が
低減されても、周辺部の像面強度比の低下を少なくする
ことができる。また非球面の加工難易度を下げて、低コ
ストの内視鏡対物レンズ系が得られる。
【図１】本発明の内視鏡対物レンズ系の第１の実施例の
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明の内視鏡対物レンズ系の第２の実施例の
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明の内視鏡対物レンズ系の第３の実施例の
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明の内視鏡対物レンズ系の第４の実施例の
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明の内視鏡対物レンズ系の第５の実施例の
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
レンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明の内視鏡対物レンズ系の第６の実施例
のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。
【図１３】歪曲収差と視野角の関係例を示すグラフ図で
ある。
ある。
１０ 第１レンズ群 Ｓ 明るさ絞り ２０ 第２レンズ群 ３０ 第３レンズ群
Claims (9)
- 【請求項１】 物体側から順に、負のパワーを有する第
１レンズ群と；明るさ絞りと；正のパワーを有する第２
レンズ群と；近軸付近ではほぼパワーのない第３レンズ
群と；から構成される内視鏡対物レンズ系において、 第３レンズ群の最も物体側の面は、平面または凹面から
なること；及び第３レンズ群の最も像側の面は、凸面か
らなることを特徴とする内視鏡対物レンズ系。 - 【請求項２】 請求項１記載の内視鏡対物レンズ系にお
いて、第３レンズ群の最も像側の凸面は、光軸から離れ
るに従って曲率が緩くなる非球面からなることを特徴と
する内視鏡対物レンズ系。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の内視鏡対物レン
ズ系において、下記の条件式（１）ないし（３）を満足
する内視鏡対物レンズ系。 （１）０．８＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜１．６ （ｆ1 ＜０） （２）０．９＜ｆ／ｆ2 ＜１．７ （３）−０．２＜ｆ／ｆ3 ＜０．４ 但し、 ｆ：レンズ全系の焦点距離、 ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、 ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、 ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離。 - 【請求項４】 請求項１ないし３記載の内視鏡対物レン
ズ系において、さらに、下記条件式（４）及び（５）を
満足する内視鏡対物レンズ系。 （４）−１５＜ｒa ／ｆ＜−０．６ （５）−２．０＜ｒb ／ｆ＜−０．８ 但し、 ｒa ：第３レンズ群の最も物体側の面の曲率半径、 ｒb ：第３レンズ群の最も像側の面の曲率半径。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
内視鏡対物レンズ系において、第３レンズ群は、正の単
レンズと負の単レンズの接合レンズであり、下記の条件
式（６）を満足する内視鏡対物レンズ系。 （６）０．８＜ｒS ／ｆ＜２．０ 但し、 ｒS ：接合面の曲率半径。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項記載の
内視鏡対物レンズ系において、下記の条件式（７）を満
足する内視鏡対物レンズ系。 （７）０．１５＜ｄa ／ｆ＜０．７ 但し、 ｄa ：第１レンズ群の最も物体側の面から明るさ絞りま
での距離。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれか１項記載の
内視鏡対物レンズ系において、下記の条件式（８）を満
足する内視鏡対物レンズ系。 （８）｜Ｒasp ｜＞１．８ 但し、 Ｒasp ：非球面の近軸曲率半径（ｍｍ）。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれか１項記載の
内視鏡対物レンズ系において、第１レンズ群は負の単レ
ンズからなり、第２レンズ群は正の単レンズからなり、
第３レンズ群は両凹単レンズと両凸単レンズとの接合レ
ンズからなる内視鏡対物レンズ系。 - 【請求項９】 請求項１ないし７のいずれか１項記載の
内視鏡対物レンズ系において、第１レンズ群は負の単レ
ンズからなり、第２レンズ群は正の単レンズからなり、
第３レンズ群は正のメニスカス単レンズからなる内視鏡
対物レンズ系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09917097A JP3758801B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 内視鏡対物レンズ系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09917097A JP3758801B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 内視鏡対物レンズ系 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP3758801B2 JP3758801B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=14240185
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09917097A Expired - Fee Related JP3758801B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 内視鏡対物レンズ系 |
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- 1997-04-16 JP JP09917097A patent/JP3758801B2/ja not_active Expired - Fee Related
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