JPS60203910A

JPS60203910A - 高倍率の内視鏡用対物レンズ

Info

Publication number: JPS60203910A
Application number: JP59058368A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokota; 横田　朗
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1985-10-15
Also published as: JPH0476089B2; DE3511151A1; DE3511151C2; US4721372A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分Ｉｆ本発明は、極めて倍率の高い（例えば３０〜４０倍）内
視鏡用対物レンズに関するものである。

従来技術内視鏡においては、近年拡大観察しかも顕微鏡的レベル
の縮拡大観の方向に向かっている。まず通常観察の１０
倍からＩ倍をねらった内視鏡の従来例のなかに、対物レ
ンズが一部のレンズ群をシフトさせ物体が近接するにつ
れて拡大率が増大するようになったいわゆる変倍レンズ
系が知られている。しかし最近接時の対物レンズの倍率
は２倍たらずであって、実際には接眼レンズによる観察
倍率によって全光学系の倍率をかせぎこれによって前記
のような内視鏡全体の倍率になるようにしたものである
。

また顕微観察用内視鏡は、前記目的のみを達成するため
に設計されたものは皆無であって、利用方法によって前
記目的にかなうようにしたもののみである。

この利用方法は第１図に示すような構成の内視鏡を用い
るものである。つまり内視鏡の先端部本体ｌに対物レン
ズ２と先端レンズ３を配置し更に対物レンズ２の後方に
は観察用光学繊維束４が又これと並んで照明用光学繊維
束５が配置されたものでこれらにより内視鏡光学系が構
成されている。

そして先端レンズ３の外側の面３ａを粘膜面６に直接当
接して観察を行なう。また内視鏡の先端（先端レンズ３
）を粘膜面６に密接させた時の安定性を得るために先端
部本体１の先端面Ｌａに固定針を設けたものもある。ま
た他の例として対物レンズと観察用光学繊維束と接眼レ
ンズにて構成された小型顕微鏡を、観察光学系、照明光
学系および挿入通路を有する内視鏡の前記挿入通路に挿
入して高倍率での観察をすることが記載されている。

これらの従来例は、高倍率の観察系の具体例は示されて
おらず、又今までに高倍率の内視鏡用対物レンズは存在
していない。

目　的本発明は、ＮＡが０．５程度で倍率（対物のみの）が３
０〜４０倍の高倍率でしかも諸収差が良好に補正されて
いる内視鏡用対物レンズを提供することを目的とするも
のである。

概　要内視鏡においては、一般に観察時の患者の苦桶を軽減さ
せるために外径は太いものであっても直径ｌＯ■前後で
ある。そのうち対物レンズの外径の占めるスペースは３
■程度が上限で、又イメージガイドの径は折れの問題も
あり直径２叫程度に限られている。例えばマスクサイズ
が２　ｒａｍとするとＩ倍の倍率を対物レンズで確保し
ようとすると物体高はおよそ０．０３ｍである。

本発明の内視鏡用対物レンズは第２図に示すようなレン
ズ構成である。この第２図に示す対物レンズは、大きく
分けると４群からなる正のレンズ群である前群ｌと２１
群からなり負のレンズ群の後群Ｕとよシ構成され、１１
−が前群Ｉの第４群レンズと後群のうちの第１群レンズ
（第５群レンズ）の中間点伺近に位置するように構成さ
れている。

このレンズ系は画角が小さいこととそのレンズタイプと
から歪曲収差はあまり発生しないしまた非点収差も発生
しにくい。まだ球面収差とコマ収差は、軸上光束と軸外
光束を考県すればわかるようにレンズ各面で似かよった
光線高のところを通るので、両収差の発生もレンズ系中
の同じ面で制　約されている。逆に言うと画質を支配す
る第１の制約条件である球面収差を押えるようにすれば
よくそのための条件として下記の条件（１１乃至条件（
８）が考えられる。

（、ｒｌ　０．０５　／　ｆ≦」−１≦０．０８７　ｆ
８６′）°・０３　／　ｆ　＜　°１，１′１６０・０゛
／ｆ／ズの画レンズの屈折率、　ｎ６＋　”７は第４群
レンズの両レンズの屈折率、　ｎ８．　ｎ、は、第５群
レンズの両レンズの屈折率、ｒ８は第３群レンズの接合
面の曲率半径、ｒｌｌは第４群レンズの接合面の曲率半
径、ｒ１４は第５群レンズの接合面の曲率半径である。

以上の条件（１）乃至条件（３）は、第３群レンズから
第５群レンズまでの接合レンズの接合面のパワーを規定
したものである。つまり接合面ｒ８１　ｒＩＩ　１ｒ１
４のパワーを規定したものである。これらの接合面は、
いずれも光線に対して凹の作用を有しており、球面収差
、コマ収差共にプラスの方向へ作用している。そのため
各条件の上限を越えるとこれら収差は補正過剰となり又
下限を越えると補正不足になり、いずれの場合も良好な
画質が得られなくなる。

又これら条件（１）　、　（２）　、　（８１において
、軸上の色収差と倍率に色収差との対応関係を考える。

前述のように瞳位置は、第４群レンズから第５群レンズ
にかけて位置すると考えられる。そして軸外の主光線の
傾きは、物体から瞳みまではゆるやかである。この場合
、上ＩＨＩＩ光軸と下側光軸を″加味して考えると、メ
リデイオナル方向に対してはあまり対称性がくずれるこ
とはなく、接合面のパワーは倍率の色収差よりも軸上の
色収差に相関関係が大きい。したがって条件（ｉ）＋（
２）は軸上の色収差を除去するための要件にもなってい
る。つまりこれら条件の下限を越えるといずれも軸上の
色収差が補正不足になり上限を越えた場合は、補正過剰
になる。

又瞳位置か′ら像面までは比較的強い負のパワーである
ので１象面に向って軸外主光線は大きく曲げられる。そ
のため光束はメリディオナル方向に対し対称性がくずれ
、接合面のパワーは軸上の色収差よりも倍率の色収差と
の相関関係が強くなる。

この意味から条件（８）は倍率の色収差をも規定してい
る。つまり条件（８）の上限を越えてこの接合面のパワ
ーが強くなると倍率の色収°差が補正過剰になる。又下
限を越えてこの接合面のパワーが弱くなると倍率の色収
差が補正不足になる。

本発明の対物レンズにおいて色収差の補正のためには、
更に次の条件（４）乃至条件（６）を満足することが好
ましい。

（４）　シ４−シ５≧５５（５）゛ジローシフ上５０（６）　シ９−シ８≧５０ただしシ４．シ５は第３群レンズの両レンズのアツベ数
、シロ、シフは第４群レンズの両レンズのアツベ数、シ
８．シ９は第５群レンズの両レンズのアツベ数である。

これら条件のうち条件（４）、（５ンは軸上の色収差の
補正に関係するものである。これら条件（４）、（５）
より外れるといずれも軸上の色収差が悪化する。

又条件（６）は倍率の色収差に関係するもので、この条
件より外れると倍率の色収差が悪化する。

更に像面わん曲を良好に補正するためには、次の条件（
７）、（８）を満足することが望ましい。

（７）　−５，Ｏｆ≦ｒ１３≦−３，０ｆ（８１１，１
ｆ≦ｒ１８≦１．４ｆただしｒ１３は第５群レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ１８は第６群レンズの像側の面の曲率半径である。

これらの条件（７）、（８）は後群（第５群レンズ、第
６群レンズ）の最も物体側の面と最も像側の面の曲率半
径を規定したものである。ザイデル係数にヨレば、ペッ
ツバール和の補正に関してはこれら二つの面が最も支配
的である。これらの面の曲率かきついと球面わん曲が補
正不足になりゆるいと補正過剰になる。つまり条件（７
）の上限を越えると又条件（８）の下限を越えるといず
れも像面わん曲が補正不足になり、条件（７）の下限を
越えると又条件（８）の上限を越えると補正過剰になる
。

実施例次に以上詳細に説明した本発明の高倍率の内視礎用対物
レンズの各実施例を示す。

実施例１ｆ＝１．ＯＮＡ＝０，５　β−−２７，４２ｘ　工Ｈ＝
１．３４３５ｒｌ：１１）′）ｄ、　＝１．３８５　ｎ　＝１．５１６３３　ν、　＝
６４．１５ｒ２：Ｃ″ ｄ２．＝１．７３１３ｒ３＝−３，７９７８ｄ３＝０．７７５６　ｎ２＝１．７５５　ν２＝５２．
３３ｒ４＝−２，５５１２ｄ４　＝０．１６６２ｒ５＝７．９００３ｄ５＝１，６６２　ｎ３＝１．４９７　シ３＝８１．６
１ｒ６−−４．９７２３ｄ６＝０．４５７１ｒ７＝６．８７６７ｄ　＝１．６６２　’ｎ４＝１．４３３８９　ｖ　＝９
５．１５４ｒ８−−３．４５９８ｄ　＝０，６９２５　ｎ　＝１，６４７６９　ν５＝３
３．８０５ｒ９＝−６，７７５６ｄ９＝０．４１５５ｒ３．＝３．９２１１ｄ、ｏ＝１．２７４２　ｎ６＝１．４９７　シロ＝８１
．６１ｒ　１．　ニー５．４６４ｄ　＝０．５５４　ｎ７＝１．７４０７７　ｖ７−２７
．７９＋１ｒ、□＝ＩＯ００７３４ｄｌ。＝１．２８８１ｒ、　３＝−４，０７４８ｄ、３＝０．４１５５　ｎ　＝１．７１７３６　ν８＝
２９．５１ｒ、４　＝１．８２８３ｄ、４＝０．８３１　ｎ９＝１．４９７　Ｖ、＝８１．
６１ｒ、５＝７．９１５５ｄ、５＝０．１３８５ｒ、６＝２．１６６２ｄ、６＝１．３１５８　ｎ、。＝１．７６１８　ν、。

＝２７．１１ｒ、、　−−１，７９５ｄ、　７−０．８０３３　ｎ、　、　＝１．６９３５　
ν、　、　＝５３．２３ｒ、８　＝１．２９２２シ４−シ５＝６１．３５　ｒ、３＝＝４．０７４８ジロ
ーシフ＝５３．８２　ｒ、８＝１．２９２２ν８−シ、
＝５２．１実施例２ｆ＝１．ＯＮＡ＝０．５　β＝−３０，８２８Ｘ　ＩＨ
＝１．５４６１ｒ、＝Ｏ０ｄ、　＝２．３９Ｉ　ｎ、　＝１．５１６３３　Ｍ、　
＝６４．１５ｒ２−１ｄ２＝１．５４６２ｒ３−−４．４４８６ｄ３−０．８９２７ｎ２−１．７５５シ２−５２．３３
ｒ４−−３．３０５３ｄ４＝０．１９１４ｒ５−８．２５５５ｄ５＝１．９１２８　ｎ３＝１，４９７８２　ν３＝６
６、８３ｒ６−−５．２１２１ｄ６＝０．５２６ｒ７＝６．５３５５ｄ７　＝１．９１２８　ｎ　＝１，４３３８９　ν４　
＝９５．１５ｒ８＝−３，６６２ｄ８　＝０．７９７　ｎ５　＝１，６５０１６　ν５　
＝３９．３９ｒ、＝−７，９５３４ｄ９＝０．４７８１ｒ、ｏ＝４，３２３ｄ、ｏ＝１，４６６５　ｎ６＝１，４９７　シロ＝８１
．６１ｒ、　、＝−５，５３４ｄ　＝０．６３７７　ｎ　＝１．７４０７７　シアー２
７．７９＋１　７ｒ、□＝１２．０７９１ｄ１□−＝１．７５３４ｒ、　３−−３．９０５ｄ、３＝０．４７８１　ｎ８＝１．７１７３６　ν８＝
２９．５１ｒ、４＝１．６９９７ｄ　＝０．９５５５　ｎ、＝１．４９７　ｖ９＝８１．
６１４ｒ、５＝４．７７９４ｄ、５＝０．１５７２ｒ、、　＝２．０７２１ｄ、６＝１．５１２９　ｎ、。＝１．７６１８　シ、ｏ
＝２７．１１ｒ１□＝−２，３００９ｄ　＝０．９２２７　ｎ　＝１．６９３５　シ、、＝５
３．２３１７　１１ｒ、８＝１．３７５７シ４−ν５＝　５５．７６　ｒ、３＝−３，９０５ジロ
ーシフ＝　５３，８２　ｒ、８＝’１．３７５７シ９−
ν８＝　５２．１実施例３ｆ　＝　１．０　、ＮＡ＝　０．５　β＝−４０Ｘ　Ｉ
Ｈ＝　１．４１７６ｒ　−ω ｄ、＝２．００６　ｎｌ　＝１，５１６３３　シ、＝６
４．１５ｒ２−ω ｄ２＝０．９１６８ｒ３−−３．４９７８ｄ３＝０．６９９６　ｎ　＝１，７２９１６　シ２＝５
−４．６８ｒ、＝−２，３１２１ｄ４＝０．１３３７ｒ５＝７．４８６ｄ　＝１，１１１４　ｎ　＝１．４９７　シ３＝８１．
６１３ｒ６　ニー４．８３２６ｄ６　二Ｏ，４０３ｒ７−５・９６９４ｄ７＝１．４３２７　ｎ４＝１，４３３８９　シ４＝９
５，１５ｒ８−−３．２２７８ｄ８＝０．４３０７　ｎ５＝１，６４７６９　ｖ５＝３
３，８ｒ、＝−５，５９１６ｄ９＝０．４０４２ｒ、ｏ＝３，９３４ｄ　’　＝１．２１９８　ｎ６＝１．４９７　シロ＝８
１．６１１（１ｒ、、＝−５，３５０３ｄ、、　＝０．４９５２　ｎ、　＝１．７４０７７　Ｖ
７＝２７．７９ｒ１゜＝９．０００２、ｄ１□＝１．１７４５ｒ、３＝−４，３３１７ｄ　＝０．１８５５　ｎ　＝１．７１７３６　ｖ　＝２
９ｊ１１３　８　８ｒ、　＝１．７３６２ｄ、　４＝０．７４２９　ｎ９＝１．４９７　シ９＝８
１，６１ｒ、５＝１４゜１６７２ｄ、５＝０．１３３７ｒ１６　二２？０９６３ｄ、６＝１．１６４９　ｎ、ｏ＝１．７６１８　ν　＝
２７．１１０ｒ、　７−−１．７５０１ｄ　＝０．７３６２　ｎ　＝１．６９３５　１／、　、
＝５３．２３１７　．１１　。

ｒ、８＝１．２２５９ ”　＝　０．１２６９１４シ４−シ５＝　６１．３５　ｒ、３＝＝、−４，３３１
７シ６−シ７＝５３．８２　ｒ、８＝　１６２２５９ν
、−ν８＝　５２．　まただしｒ、、ｒ　・・・、ｒ１８はレンズ各面の曲率Ｉ半径、ｄ１＋　ｄ２＋　・・’　＋　ｄ１７は各レンズ
の肉厚、ｎｌ。

ｎ２．・・・、ｎ、１は各レンズの屈折率、シ１．シ２
．・・・、シロ１は各レンズのアツベ数、βは倍率、Ｉ
Ｈは像高である。

以上の実施例はいずれも第２図に示すようなレンズ構成
のもので対物レンズの物体側にカバーガラスを設けであ
る。上記各実施例のデーターはこのカバーガラスを含め
たデーターでｒ、、ｒ２はカバーガラスの両面を、ｄ、
はその肉厚を示している。

発明の効果以上詳細に説明したようにまた実施レリより明らかなよ
うに、本発明の内視鏡用対物レンズは、高い倍率のもの
でしかも諸収差が良好に補正されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は内視鏡の先端部分の構成を示す図、第２図は本
発明の内視鏡用対物レンズの断面図、第３　反１　１’
＋　５　匣　Ｆ１１１２１＆ｔ　→し　々　木登　μ目
　の　９江　）布　勢１１１　ノ〜　至　′ガ　施例３
の収差曲崖図である。出願人　オリンパス光学工業株式会社代理人　向　寛　− 球面収差　非点収差　歪曲収差倍率の色収差　コ　マ収差球面収差　非点収差　歪曲収差倍率の色収差　コ　マ収差球面収差　非点収差　歪＋ｔｂ収差倍率の色収差　コマ収差手続補正書昭Ｗｔ１５９年り月／７日特許庁長官殿 ■　事件の表示昭第１１５９年特許願第５８３６８号２、発明の名称高倍率の内祝説用対物レンズ３　補正をする者事件との関係　特ｄ′「出願人東京都渋谷区幡ケ谷二丁目４３査２号（０３７）オリンパス光学工業株式会社代表者　下　山
　敏　部４代理人東京都港区虎ノ門２−５−２自　づ色６　補正の対象明細Ｍ）の待ｄ′「請求の範囲の欄および発明の詳細な
説明の欄７、補正の内容（１１％許請求の範囲を別紙の通シ訂正する。（２）明細書４頁１４行乃至１５行の「固定針」を「固
定針７」に訂正する。（３）明細Ｗｔ　６頁１１行乃至１２行の「球面収差を
押えるようにすればよく」を「球面収差を押えるように
すればコマ収差も良好に補正され」に訂正する。（４）明細書７頁１６行の「倍率に色収差」を「倍率の
色収差」に訂正する。特許請求の範囲（１）　凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズの
第１群レンズと、両凸レンズの第２群レンズと、正レン
ズと負レンズを貼り合わせた正の接合レンズの第３＃レ
ンズと、正レンズと貝レンズを貼り合わせた正の接合レ
ンズの第４群レンズと、負レンズと正レンズを貼り合わ
せ／こ貝の接合レンズの第５群レンズと、正レンズと負
レンズを貼り合わせた負の接合レンズの第６群レンズと
よりなり下記の条件（１）乃至条件（３）を満足する高
倍率の内祝硯用対物レンズ。ただしｆは全系の焦点距離、ｎ４．ｎ５は夫々第３群レ
ンズの物体側および像（１１１１のレンズの屈折率、ｎ
６．ｎ７は夫々第４群レンズの物体側と像側のレンズの
屈折率、ｎ８．ｎ、は夫々第５群レンズの物体側と像側
のレンズの屈折率、ｒ８は第３群レンズの接合面の曲率
半径、ｒｌｌは第４群レンズの接合面の曲率半径、ｒｌ
ｌは第５群レンズの接合面の曲率半径である。（２ン　下記の条件（４）乃全乗件（６）を満足する特
許請求の範囲（１）の高倍率の内祝鋭用対物レンズ。（４）　シ４−シ５　≧　５５（ｈｒ　ジローシフ　≧　５０（６）　シ９−シ８　≧　５０ただしシ４．シ５は夫々第３群レンズの物体側と像側の
レンズのアツベ数、シロ、シフは夫々第４群レンズの物
体側とｌ個のレンズのアツベ数、シ８．シ９は夫々第５
群レンズの物体側と像側のレンズのアツベ数である。セ（３）下記の条件（７）、（８）をイ岡足するｑｉ　ｉ
’ｒ請求の範囲（１）又は（２）の高倍率の内祝桃用対
１勿レンズ。（υ　−５，Ｏｆ≦ｒ１３≦−３，０ｆｔ８Ｊ　１．Ｉ
ｆ　≦ｒ１８≦　１．４ｆただしｒ１３は１５Ｎ−Ｐレ
ンズの物体＋１１１１の面の曲率半径、ｒ１８は渠６群
レンズの像１１１ｊの而の曲率半径である。

Claims

【特許請求の範囲】（１）　凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズの
第１群レンズと、両凸レンズの第２群レンズと、正レン
ズと負レンズを貼り合わせた正の接合レンズの第３群レ
ンズと、正レンズと負レンズを貼り合わせた正の接合レ
ンズの第４群レンズと、負レンズと正レンズを貼り合わ
せた負の接合レンズの第５群レンズと、正レンズと負レ
ンズを貼り合わせた負の接合レンズの第６群レンズとよ
りなり下記の条件（１）乃至条件（３）を満足する高倍
軍の内視鏡用対物レンズ。ｆ　ｒ、４ｆただしｆは全系の焦点距離、ｎ４．ｎ５は夫々第３群レ
ンズの物体側および像側のレンズの焦点距離、ｎ６．ｎ
７は夫々第４群レンズの物体側と像側のレンズの屈折率
、ｎ８．ｎ９は夫々第５群レンズの物体側と像側のレン
ズの屈折率、ｒ８は第３群レンズの接合面の曲率半径、
ｒｌｌは第４群レンズの接合面の曲率半径、ｒ１４は第
５群レンズの接合面の曲率半径である。（２）下記の条件（４）乃至条件（６）を満足する特許
請求の範囲（１）の高倍率の内視鏡用対物レンズ。（４）　シ４−シ５≧５５（５）　ジローシフ≧５０（６）　シ９−シ８≧５０ただしシ４．シ５は夫々第３群レンズの物体側と像側の
レンズのアツベ数、シロ、シフは夫々第４群レンズの物
体側と像側のレンズのアツベ数、シ８．シ９は夫々第５
群レンズの物体側と像側のレンズのアツベ数である。（３）下記の条件（７）、（８）を満足する特許請求の
範囲（１）又は（２）の高倍率の内視鏡用対物レンズ。（７）　−５，Ｏｆ≦　ｒ１３　≦−３，Ｏｆ（８）　
１．Ｉｆ　≦　ｒｌ８　≦　１．４ｆただしｒ１３は第
５群レンズの物体側の面の曲率半径、ｒｌ８は第６川ミ
レンズの像側の面の曲率半径である。