JPS60263916A

JPS60263916A - 内焦式内視鏡対物レンズ

Info

Publication number: JPS60263916A
Application number: JP59119936A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokota; 横田　朗
Original assignee: Olympus Corp; Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-06-13
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-12-27
Also published as: US4764001A; JPH043851B2; DE3521087C2; DE3521087A1

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】技術分野本発明は、遠点通常観察時と近接拡犬観基時の収差を共
に良好に補正した内視鏡用レトロフォーカス型可変焦点
対物レンズに関するものである。

従来技術従来前群の凹レンズ系と後群の凸レンズ系とよりなるレ
トロフォーカス型の対物レンズにおいて後群の凸レンズ
系を部分的にくり出すことによって可変焦点レンズとし
たものは知られている。しかしこの従来の対物レンズは
、近接時の倍率が低くしか゛も解像力は遠点通常観察時
の解像力を確保した上で補正していた関係上、近接拡大
観察時には非点収差がマイナスにだおれすぎて周辺の画
質が良好でなかった。しかし近年近接拡大観察が重視さ
れて来ており、拡大倍率の向上畿−解像力の改善が望ま
れている。

従来のレトロフォーカス型対物レンズで、後群の凸レン
ズ系を部分的にくり出すことによって可変焦点レンズを
形成した例として特公昭５５−１５００５号公報のもの
がある。この従来の対物レンズは、遠点通常観察時の問
題点はないが、近点拡大観察時において十分な倍率が得
られず、より高倍にしようとすると後、群の凸レンズ系
を更に前方へく９出す必要が生じ前群の凹レンズ系との
レンズ間隔に余裕がなくなってしまうという欠点があっ
た。更に第１０図乃至第１２図かられかるように近接拡
大観察時における解像力は、非点収差がマイナス方向へ
たおれすぎているために周辺部が良好でなかった。

目　的本発明は、近接拡大観察時の倍率が犬でしかも遠点通常
観察時も近接拡大観察時も収差がバランス良く補正され
解像力の良好な内視鏡用レトロフォーカス型可変焦点対
物レンズを提供することを目的とするものである。

概　要本発明の対物レンズは、第１図に示すようなレンズ構成
のレンズ系である。即ち負レンズよりなる第１群と、絞
りの次に配置され凹面を物体側に向ケた正のメニスカス
レンズよシなる第２群と、正レンズの第３群と、正レン
ズと負レンズの接合レンズよりなる第４群と、正レンズ
の第５群とにて構成されていて、第３群と第４群を部分
くり出しすることによって焦点合わせを行なうようにし
たレンズ系で次の条件（１１，（２）を満足するもので
ある。

ｕ）　−０，９＜　ｆ、／ｆａ（２ン　１，０　＜　ｆ　２／ｆ　ａ　＜　１．３ただ
しｆｌは第１群の焦点距離、ｆ２は第２群から第５群の
合成焦点距離、ｆａは全系の近接時の焦点距離である。

本来、レトロフォーカス型対物レンズの場合、絞りの位
置は第１群と第２群の中間に位置し、負レンズである第
１群の前群と正のレンズ群である第２群以後の後群の焦
点距離を夫々ｆ、、　ｆ２、又全系の焦点距離をｆａと
すると、まず物体近接時の拡大倍率を上げるためには、
ｆａに対して前側焦点位置から物体までの距離ｔが十分
小さければ良い。

この距離ｔを小さくするためには、前記条件（２）のよ
うにｆ２がほぼ一定の範囲内に限定された場合、ｆｌが
大きいと絞り位置からの距離を長く確保して光線高の高
い所で光線を強く曲げてやらないと一定の画角がかせげ
ない。、逆にｆｌを全系のｆａに対して小さくすれば、
第１群と絞シ位置の間隔が短く、比較的低い部分で一定
画角からの入射光が得られる。この時ｔが十分小さい値
として得られ近接拡大倍率が確保できる。このことを示
したのが条件（１）である。

この条件よりはずれｆ１／ｆａが−０，９より小になる
と十分大きな倍率が得られない。

一方後群の焦点距離ｆ２は条件（２）のように規定した
。

この条件（２）においてｆ２が１．０より小さいと画角
が大きくなり光線高が高く、ペッツバール和の補正が過
剰になり像面わん曲がプラスへたおれる。

逆にｆ２が１．３を越えると画角が不足し、光線高は問
題ないがペッツバール和の補正が不足し像面わん曲がマ
イナスへたおれる。

以上の条件（１）ｌ　（２）を満足する対物レンズは本
発明の目的を達成し得るものであるが、第１群と第２群
の間隔りを下記条件（３）を満足するようにすれば、正
のレンズ群の後群によるフォーカス範囲を十分かせぐこ
とが出来近接時の倍率を十分確保し得るので望ましい。

（３）Ｄ／ｆａ〈０．７即ちＤ／ｆを０．７より小さくすることによって第１群
〜第２群がコンパクトになり、第２群から射出する光線
の高さが低く制限されるので第３群〜第４群をシフトさ
せることによるフォーカス範囲が十分確保し得ることに
なる。

以上のように全系の焦点距離ｆａに対するｆｌ、ｆ２の
値を制限することによって近接拡大倍率の十分確保され
た対物レンズが得られ、更に第１群と第２群の間隔りを
制限することによってフォーカス範囲が十分あるレンズ
系を得ることが出来る。

更に遠点通常観察時と近接拡犬観堅時の両方共に良好な
画質を得るためには次の条件（４）！　（５）　＋　（
６’）を満足することが望ましい。

（４）　１．０　＜　ｒ、／ｆａ＜　４．０（５）　−
１，５＜　ｒ４／　ｆａ＜　−１，０（６’）　］−，
３＜　Ｒ〈４，０１　／　Ｒ＝　１／ｒ６＋１／ｒ、。

ただしｒ、は第１、群の物体側の面の曲率半径、ｒ４は
第２群の物体側の面の曲率半径、ｒ６は第３群の物体側
の面の曲率半径、ｒｌｏは第４群の像側の而の曲率半径
である。

一般にレトロフォーカス型で後群の正レンズ系をくり出
して焦点合わせを行なう場合、遠点通常観察時の収差を
除去すれば近接観察時の収差は、非点隔差がマイナス方
向に大きく片寄シこれが原因で解像力が著しく低下する
ことが知られている。

又非点隔差の発生はレンズ系の最終像面においてサジタ
ル光束とメリデイオナル光束の各収束点の差をもって定
義され、各曲面が絞りに対してコンセットリックな形状
に近いほど発生しにくいことも知られている。この点を
考慮して設定したのが上記条件（４）、（５）である。

条件（４＞、（５）において、ｒ１／ｆａ、ｒ４／ｆａ
がいずれも下限値よりも小さいと非点隔差が補正過剰に
ヌ上限値よりも大きいと非点隔差が補正不足になる。

次に本発明対物レンズは、第３群と第４群を可動にして
いるので、これを可動な一つのレンズ群としてとらえる
と、このレンズ群の最も物体側の面の曲率゛半径ｒ６と
最も像側の面の曲率半径ｒ１０を条件（６）に示すよう
に制限することによって非点隔差が補正できる。

条件（６）においてＲの値が下限の１，３より小さけれ
ば非点隔差が補正不足にな、？４．０よシ大きいと補正
過剰になる。

以上のように条件（４）、　（５）を満足せしめること
によって、レトロフォーカス型対物レンズにおいて非点
隔差の絶対発生量を前群の面ｒ１と面ｒ４にて押え、更
に後群にて焦点合わせを行なう場合においても条件（６
）に示すようにｒ６１　ｒｌｏを制限することによって
非点隔差をバランス良く１−ｚすることが可能である。

実施例次に以上詳細に説明した本発明の内視鏡用レトロフォー
カス型可変焦点対物レンズの各実施例を示す。

実施例１ｒｌ　二２．６６６７ｄ、　”’０．１９９４　ｎ、、　＝１．５１６３３　
ｖ、　＝６４．１５ｒ２＝０．３４９３ｄ２＝０．４２７４ｒ３−ｏＯ（絞り）ｄ３＝０．１０８３ｒ４　＝−１，０１８８ｄ４−０．４３８７ｎ２−１．５１６３３シ２−６４．
１５ｒ５　＝−０，６４３９ｄ５−０．１６７３（可変）ｒ６＝２．９２４８ｄ６＝１．１４５３　ｎ３＝１．５１６３３　１’３＝
６４．１５ｒ７−−２．０１７７ｄ７−０．１７６６ｒ８＝１．４８０３ｄ８＝１．２１：３７　ｎ４＝１．５１６３３　シ４＝
６４．１５ｒ９　ニー１，０８４．９ｄ９＝０．７１２３ｎ５＝１，８４６６６　シ５＝２３
．７８ｒ、。　＝５．３５７８ｄ、。＝０．７７２９　（可変）ｒ、　１　＝３．６２７９ｄ、　、　＝０．４．２１７　ｎ６＝１．５１６３３　
シロ＝６４．１５ｒ１２−Ｉ″　゛ｆａ＝１．０　、　ＮＡ−０，００９７２、像高−０，
５４９８６ｆ１／ｆａ−−０，８０１７，ｆ２／ｆａ−
１，１６９８Ｄ　／　ｆａ＝０．５３５６　、ｒ１／　
ｆａ＝２．６６６７ｒ４／　ｆａ＝−１，０１８８、Ｒ
＝　１．８９物体距離　倍　率　ｄ５ｄ１゜１４．２４５０　−０．０５９　０，７１２３　０，２
２７９１．５３８５　−０，５ｆ３３　０，１６７３　
０．・７７２９実施例２ｒ、　＝２．８４０９ｄ、　＝０．１９８８　ｎ、　＝１．５１６３３　ν、
　＝６４．１５ｒ２＝０．３６１５ｄ２−０．４２５７ｒ３−Ｏ）（絞り）ｄ３＝０．１７０５ｒ４＝−１，０４２９ｄ、　＝Ｏ，，４３７２ｎ２＝１．５１６３３　シ２＝
６４．１５ｒ５＝−０，６５６３ｄ５−０．１７０５　（可変）ｒ６　二２．４９４４ｄ６＝１．０２２８　ｎ３＝１，５１６３３　Ｖ３　＝
６４．１５ｒ７’＝−２，−２１３９ｄ７＝０．１７６３ｒ８＝１．４５０２ｄ８＝１．２］０４．　ｎ４＝１．５１６３３　１／４
＝６４．１５ｒ９＝−Ｑ、　９７６６ｄ９＝０．５６８３　ｎ５＝１．８４６６６　シ５＝２
３．７８ｒ、　。＝３．６８１３ｄｌｏ−０，７６７（可変）ｒ、　、　＝２．７８９９ｄ、　、　＝０．４２０７　ｎ６＝１．５１６３３　ｖ
６＝６４．１５ｒ１２−（Ｘ）ｆ　＝１．０　、　ＮＡ　＝−０，００９８５、像高−
〇、５４８３０ｆ１／ｆａ−一〇、８２５．ｆ２／ｆａ
−１，１０４５Ｄ　／　−ｆ　ａ−０，５９６２、ｒ　
ｔ　／　ｆ　ａ　−２，８４０９ｒ４／ｆａ＝−１，０
４２９、Ｒ＝　１．４９物体距離　倍　率　ｄ５ｄ１゜１４．２０４５　−０．０５８　０，７１０２　０，２
２７３１．５３４０９　−０．５６６　０．１７０５　
０．７６７０実施例３ｒ、　−−３，６９’５７ｄ、＝０．１９８９　ｎ　＝１，５１６３３　Ｌ’、＝
６４．１５ｒ２＝０．３７０１ｄ２−０．４６７６ｒ３＝ｃｏ（絞り）ｄ３＝０．１２７２ｒ４＝−１，４４７６ｄ　＝０，３８８８　ｎ　＝１，５１６３３　シ２＝６
４．１５２ｒ５＝−０，６９１８ｄ５−０．１７０８（可変）ｒ６　ゴ３．２８９１ｄ６　＝０．６９３６　ｎ３−＝１．５１６３３　＝Ｕ
、＝６４．１５ｒ７　ニー２．０５５４ｄ７　二０．４０２９ｒ８　二１．５４８６ｄ８＝１，２３７２　ｎ４＝１，５１６３３　シ４＝６
４．１５ｒ９−＝−１．０５］１ｄ９＝０，３８９９　ｎ５＝１．８４６６６　１１５＝
２３．７８ｒ、ｏ　＝１．９．７１１５ｄ１ｏ二０．７６６７　（、可変）ｒ、、　＝３．７００１ｄ、　、　＝０．６８１８　ｎ６＝１．５１６３３　ｖ
６＝６４．１．５ｒ１２　−″ ｆａ＝１．０　、　Ｎ　Ａ　＝−０，００９６６、１を
高−０，５４８３０ｆ、　／　ｆａ−−０，８１３１、
ｆ２／　ｆａ＝１．１３８６Ｄ　／　ｆａ＝０．５９４
８　、ｒ、　／　ｆａ＝３．６９５９ｒ４／　ｆａ−−
１，４４７６、Ｒ＝　２．８２物体距離　倍　率　ｄ５
ｄ１゜１４．２０４５４　−０．０６０　０，７］、０１　０
．２２７４１．５３４０９　−０．５６１．　０，１７
０８　０．７６６７実施例４ｒ、　＝１．９９８９ｄ　＝０　１７］４　ｎ　＝１　５１６３３　ν、＝６
４．１５１−　１　・ｒ２＝０．３４８０ｄ２＝０．４６８９ｒ３＝　（Ｘ）　（絞り）ｄ３＝０．１３８９ｒ、　＝−１，２９８８ｄ４＝０．３４３３　、ｎ、、　＝１．６９６８　ｖ、
、　＝５５，５２ｒ５＝−０，６８８１ｄ５−０．１６９４（可変）ｒ６＝５２．６９１３ｄ６＝０．５３１９　ｎ３＝１．６９６８　ｖ３＝５５
．５２ｒ７＝−１，８７１０ｄ７＝０，２１５９ｒ８二２．３８４３ｄ８−０．９７０９ｎ４−１．７１３０シ４−５３．８
４ｒ９＝−０，８６１３ｄ９＝０．４５５５　ｎ５＝１．７８４７２　ｖ５＝２
５．７１ｒ＋ｏ　＝１．８８３４ｄ　＝０．７８１４　（可変）０ｒ１□＝１．４．４２７ｄ、　、　＝０．７４７６　ｎ６（５１６３３シロ＝６
４．１５ｒ１２　−″ ｆ　＝１．　Ｏ、Ｎ　Ａ　−一０．００９５９　、像高
−０，５５６８２ｆ、　／　ｆ８＝−０，８４５８、ｆ
２／　ｆａ＝１．２７９８Ｄ／　ｆａ＝０．６０７８　
、ｒ、　／　ｆａ＝１．９９８９ｒ４／　ｆａ＝−１，
２９８８、Ｒ＝１．８２物体距離　倍　率　ｄ５ｄ１゜１４．２７７５５　−０．．０５７　０．７３７７　０
，２１３０１．５４１．９８　−０．５３３　０，１６
９４　０．７８１３ただし１〜１＋ｒ２＋　・・・、ｒ
ｌ。はレンズ各面の曲率半径、ｄｌｌ　ｄ２’　”’　
ｌ　ｄｌｌは各レンズの肉厚、ｎｌ。

ｎ２．・−・、ｎ６は各レンズの屈折率、シ１．シ２＋
　ｊ・・。

シロは各レンズのアツベ数である。

以上の実施例はいずれも第３群、第４群を一体にくり出
して近接拡大倍率での観察を行ない得るようになってい
る。つまりデーター中′に示すようにｄ５とｄｌｏを変
化させて遠点通常観察と近接拡大倍率での観察とを行な
う。

比較のために従来例である特公昭５５−１５００５号の
内視鏡対物レンズのデーターを示す。

ｒ、　＝２．７０３３ｄ　＝０２７４７　ｎ　＝１５１６３３　ｖ、　−＝６
４．、１５１　・　１　・ｒ２＝０．５６７５ｄ２＝０．９８５１ｒ３−（１）　（絞り）ｄ　３”０．１６８８ｒ４−２．７５５９ｄ４＝０．４．７１０　ｎ２＝１．６９６８　シ２−５
５，５２ｒ５＝−１．３９９１ｄ、−〇、１６８２（可変）ｒ６　ニア、７１．４７ｄ６　二０．４７１０　ｎ３−１．６９６８　ν３−５
５．５２ｒ７＝−２，２８７７ｄ７＝０．０７８５ｒ８＝３．０５４６ｄ　＝０．７８４９　ｎ　＝１．６９６８　２　＝５５
．５２４ｒ９　＝−１，１，１１１ｄ　＝０．２７４７　ｎ　＝１．７８４７２　１’５　
＝２５．７１５ｒ、。＝１６．９９３７ｄｌｏ−１，７７６０（可変）ｒｌｌ−工　（像面）物体距離　倍　率　ｄ５ｄ、。

１０．５９６５　−０．０８７　０，５６１６　１．３
８２７１．５６９８６　−０．４７５　０，１６８２　
１．７７６０１．２７５５　−０．５６３　０．０７７
０　１，８６７３このデーターにおいて、物体距離１．
２７５５に対するものは、本発明の目標倍率−０，５６
３にこの従来の対物レンズをあてはめた時の参考値であ
って、この対物レンズの実際のデーターは物体距離１０
．５９６５　、１．５６９８６に対するものである。

父上記データーの対物レンズの本発明の各条件に対応す
る値を示すと次の通りである。

ｆａ−１、像高＝　０．５８２８１ｆ、　／　ｆａ−−１，４４２、ｆ２／　ｆａ＝１．３
４．８２Ｄ　／　ｆ　＝１．１４４　、ｒ、　／　ｆａ
＝２．６８０２ｒ４／　ｆａ＝−２，７３２３、Ｒ＝　
５．３１この従来例は条件（４）を除いてすべての条件
を満足していない。

発明の効果以上詳細に説明したように又実施例より明らかなように
本発明の内視鏡用レトロフォーカス型可変焦点対物レン
ズは近接拡大倍率が従来のものに比べ高倍であってしか
も解像力が遠点通常観察時と共にバランスされて補正さ
れ両状態共に良好な画質が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明対物レンズの断面図、第２図。第３図は夫々本発明の実姉例１の物体距離１４，２４５
０、　ｌ、５ｇ５５の収差曲線図、第４図、第５図は夫
々実施例２の物体距離１４．２０４５　、１．５３４０
９の収差曲線図、第６図、第７図は夫々実施例３の物体
距離１４、２０４５４　、１．５３４０９の収差曲線図
、第８図、第９図は夫々実施例４の物体距離１４．２７
７５５　、１．５４１９８の収差曲線図、第１０図、第
１１図、第１２図は夫々従来の内視鏡用対物レンズの物
体距離ｌｏｇ　５９６５　。１、５６９８６　、１．２７５５の収差曲線図である。出願人　オリンパス光学工業株式会社代理人　向　寛　− 第１図第３“図球面収差　非点収差　歪曲収翔第４図第５図球面収差　非点収差　歪曲収差第６図球面収差　非点収差　歪曲収差第７図球面収差　非点収差　歪曲収差第８図球面収差　非点収差　歪曲収差第９図球面収差　非点収差　歪曲収差第１０図球面収差　非点収差　歪曲収差第１１図球面収差　非点収差　歪曲収差第１２図球面収差　非点収差　歪曲収差

Claims

【特許請求の範囲】（１）負レンズからなる第１群と、絞シの次に配置され
凹面を物体側に向けた正のメニスカスレンズからなる第
２群と、正レンズの第３群と、正レンズと負レンズの接
合レンズからなる第４群と、正レンズからなる第５群と
に構成されるレンズ系で第３群と第４群を部分くり出、
すことにより焦点合わせを行ないしかも下記条件を満足
する内視鏡用レトロフォーカス型可変焦点対物レンズ。（１）　−０，９＜　ｆ、／ｆａ（２）　１．０　＜　ｆ２／ｆａ＜　１．３ただしｆｌ
は第１群の焦点距離、ｆ２は第２群から第５群の合成焦
点距離、ｆａは全系の近接合焦時の焦点距離である。（２）下記条件（３）を特徴とする特許請求の範囲（１
）の内視鏡用レトロフォーカス型可変焦点対物レンズ。（８）　Ｄ／ｆａ＜　０．７ただしＤは第１群と第２群の間のレンズ間隔である。（３）下記条件ｔ４）　＋　（５）　、　（６）を満足
する特許請求の範囲（２）の内祝鋭用レトロフォーカス
型可変焦点対物レンズ。（４）　１．　Ｏ＜　ｒ　＋　／　ｆ　ａ　＜　４．０
（５）　−１，５＜　ｒ４／ｆａ＜　−１，０（６）　
］、、３　＜　Ｒ＜４．０ただしｒｌは第１群の物体側の面の曲率半径、ｒ４は第
２群の物体側の面の曲率半径、ｒ６は第３群の物体側の
面の曲率半径、ｒｌｏは第４群の像側の面の曲率半径で
ある。