JPS6046410B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents
内視鏡対物レンズInfo
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- JPS6046410B2 JPS6046410B2 JP55139904A JP13990480A JPS6046410B2 JP S6046410 B2 JPS6046410 B2 JP S6046410B2 JP 55139904 A JP55139904 A JP 55139904A JP 13990480 A JP13990480 A JP 13990480A JP S6046410 B2 JPS6046410 B2 JP S6046410B2
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- Japan
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- lens
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- group lens
- objective lens
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- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/60—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having five components only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
- G02B23/2407—Optical details
- G02B23/2423—Optical details of the distal end
- G02B23/243—Objectives for endoscopes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は画角の広い内視鏡の対物レンズに関するもの
である。
である。
内視鏡による検査においては病変部の見落しを少なく
する必要がある。
する必要がある。
そのためには内視鏡の対物レンズとして画角の広いもの
を用いることが要求される。しカル従来の内視鏡対物レ
ンズは画角(2ω)の高々1000程度であつた。 本
発明の目的は病変部の見落しの危険性を少なくし、良い
検査結果が確実に得られるようにするために極めて画角
の広い内視鏡の対物レンズを得ることにある。
を用いることが要求される。しカル従来の内視鏡対物レ
ンズは画角(2ω)の高々1000程度であつた。 本
発明の目的は病変部の見落しの危険性を少なくし、良い
検査結果が確実に得られるようにするために極めて画角
の広い内視鏡の対物レンズを得ることにある。
本発明内視鏡対物レンズは第1図に示すように物体側
に凸面を有する負のメニスカスレンズの第1群レンズと
、物体側に凹面を有する正のメニスカスレンズの第2群
レンズと、正レンズの第3群レンズと、正レンズと負レ
ンズの接合タブレットの第4群レンズと、正レンズの第
5群レンズとよりなる、次の各条件を満足するレンズ系
である(1)に3≦一原(2) −1.5≦に6/に7
≦−0.5(3) −4f≦に6≦−1.0f (4) −3.0f<に、<−0.8f (5)1.0f<1に81<2.5f (6)1rL、一馬1>0.1 ただしに3、に4、に6、に7、に8は夫々第2群レ
ンズの両面、第3群レンズの像側の面、第4群レンズの
物体側の面と接合面の曲率半径、n。
に凸面を有する負のメニスカスレンズの第1群レンズと
、物体側に凹面を有する正のメニスカスレンズの第2群
レンズと、正レンズの第3群レンズと、正レンズと負レ
ンズの接合タブレットの第4群レンズと、正レンズの第
5群レンズとよりなる、次の各条件を満足するレンズ系
である(1)に3≦一原(2) −1.5≦に6/に7
≦−0.5(3) −4f≦に6≦−1.0f (4) −3.0f<に、<−0.8f (5)1.0f<1に81<2.5f (6)1rL、一馬1>0.1 ただしに3、に4、に6、に7、に8は夫々第2群レ
ンズの両面、第3群レンズの像側の面、第4群レンズの
物体側の面と接合面の曲率半径、n。
、庚は夫々第4群レンズの両レンズの屈折率、fは全系
の焦点距離である。本発明レンズ系において第1群レン
ズとして凸面を物体側に向けた凹のメニスカスレンズを
配したのは画角を120凹程度に広角にするためである
。
の焦点距離である。本発明レンズ系において第1群レン
ズとして凸面を物体側に向けた凹のメニスカスレンズを
配したのは画角を120凹程度に広角にするためである
。
又第1群レンズを前記のようにすることによつて、この
レンズよりも後に配置された光学系への入射光束を小さ
くすることが出来、第2群レンズ、第3群レンズ、第4
群レンズ、第5群レンズの外径を小さくすることが出来
る。さらにこの第1群レンズを強い凹レンズとすること
によりペツツバール和を小さくすることが出来、これに
よつて1200程度の広角になつても像面わん曲を補正
することが可能となる。次に第2群レンズを凹面を物体
側に向けたメニスカスレンズとしたのは球面収差を補正
するためであつて、球面収差を補正するにはこのレンズ
の物体側の面の曲率半径R3が条件(1)を満足するよ
うにしなければならない。
レンズよりも後に配置された光学系への入射光束を小さ
くすることが出来、第2群レンズ、第3群レンズ、第4
群レンズ、第5群レンズの外径を小さくすることが出来
る。さらにこの第1群レンズを強い凹レンズとすること
によりペツツバール和を小さくすることが出来、これに
よつて1200程度の広角になつても像面わん曲を補正
することが可能となる。次に第2群レンズを凹面を物体
側に向けたメニスカスレンズとしたのは球面収差を補正
するためであつて、球面収差を補正するにはこのレンズ
の物体側の面の曲率半径R3が条件(1)を満足するよ
うにしなければならない。
この条件(1)をはずれてR3〉−?となる球面収差の
ふくらみが大きくなる。続いて第3群レンズを両凸レン
ズとしたのは、第1群レンズを強い凹のメニスカスレン
ズにしたためにこのレンズで発生する補正不足の非点収
差を補正し又球面収差を補正するためである。本発明レ
ンズ系のように画角を大きくするために第1群レンズと
して強いメニスカスレンズを使用したタイプのレンズ系
にとつてはこの第3群レンズは特に有効である。またこ
の第3群レンズの像側の面を次の面である第4群レンズ
の物体側の面との間の関係において条件(2)を満足す
るようにする必要がある。更に第3群レンズの像側の面
の曲率半径R6は条件(3)を満足する必要がある。こ
れら条件(2)、(3)は球面収差のふくらみを小さく
することと、軸外光線のコマ収差を良好に補正するため
に必要な条件である。特に条件(2)を満足するように
.することは上側光線に関して軸外のコマ収差が非対称
になるのを防ぐ効果がある。つまりR6/R7が条件(
2)の下限の−1.5以下になると軸外光束の主軸線よ
り外側の部分の軸外横収差が負になり、又R6/R7が
上限の−0.5以上になると軸外横収差が正一になり、
いずれの場合もコマの対称性がくずれる。また条件(3
)はR6が常に負の値であることを示している。これは
第3群レンズの像側の面が第2群レンズの物体側の面と
同様に、第1群レンズと第2群レンズとの間に配置され
た絞りに対し凹面を向けた形状にしてあり、これによつ
て各収差の補正効果が十分に得られ、軸外光束が対称に
なる。しかしR6が条件(3)の下限の−4.0f以下
になると第3群レンズの像側の面を絞りに対し凹面とし
たことの効果が薄れ対称性がくずれる。又R6が上限の
−1.0f以上になると条件(1)の説明と同様に球面
収差の周縁でのふくらみが大きくなりその結果各収差の
調和がとりにくくなる。更に第2群レン・ズに関しても
条件(3)の説明と同様の理由からその像側の面の曲率
半径R4が条件(4)を満足するようにする必要がある
。R4が条件(4)の下限−3.0fよりはずれると軸
外光束の対称性がくずれ、上限−0.8fよりはすれる
と球面収差の周縁でのふくらみが大きくなり各収差の調
和がとりにくくなる。尚第2群レンズの像側の面の方が
第3群レンズの像側の面よりも絞りに近いためにその効
果が大きく、したがつて条件(3)と条件(4)とでは
制限範囲が異なつている。次に第4群レンズは主として
色収差の補正と高次の軸上、軸外の横収差の補正にとつ
て有効である。
ふくらみが大きくなる。続いて第3群レンズを両凸レン
ズとしたのは、第1群レンズを強い凹のメニスカスレン
ズにしたためにこのレンズで発生する補正不足の非点収
差を補正し又球面収差を補正するためである。本発明レ
ンズ系のように画角を大きくするために第1群レンズと
して強いメニスカスレンズを使用したタイプのレンズ系
にとつてはこの第3群レンズは特に有効である。またこ
の第3群レンズの像側の面を次の面である第4群レンズ
の物体側の面との間の関係において条件(2)を満足す
るようにする必要がある。更に第3群レンズの像側の面
の曲率半径R6は条件(3)を満足する必要がある。こ
れら条件(2)、(3)は球面収差のふくらみを小さく
することと、軸外光線のコマ収差を良好に補正するため
に必要な条件である。特に条件(2)を満足するように
.することは上側光線に関して軸外のコマ収差が非対称
になるのを防ぐ効果がある。つまりR6/R7が条件(
2)の下限の−1.5以下になると軸外光束の主軸線よ
り外側の部分の軸外横収差が負になり、又R6/R7が
上限の−0.5以上になると軸外横収差が正一になり、
いずれの場合もコマの対称性がくずれる。また条件(3
)はR6が常に負の値であることを示している。これは
第3群レンズの像側の面が第2群レンズの物体側の面と
同様に、第1群レンズと第2群レンズとの間に配置され
た絞りに対し凹面を向けた形状にしてあり、これによつ
て各収差の補正効果が十分に得られ、軸外光束が対称に
なる。しかしR6が条件(3)の下限の−4.0f以下
になると第3群レンズの像側の面を絞りに対し凹面とし
たことの効果が薄れ対称性がくずれる。又R6が上限の
−1.0f以上になると条件(1)の説明と同様に球面
収差の周縁でのふくらみが大きくなりその結果各収差の
調和がとりにくくなる。更に第2群レン・ズに関しても
条件(3)の説明と同様の理由からその像側の面の曲率
半径R4が条件(4)を満足するようにする必要がある
。R4が条件(4)の下限−3.0fよりはずれると軸
外光束の対称性がくずれ、上限−0.8fよりはすれる
と球面収差の周縁でのふくらみが大きくなり各収差の調
和がとりにくくなる。尚第2群レンズの像側の面の方が
第3群レンズの像側の面よりも絞りに近いためにその効
果が大きく、したがつて条件(3)と条件(4)とでは
制限範囲が異なつている。次に第4群レンズは主として
色収差の補正と高次の軸上、軸外の横収差の補正にとつ
て有効である。
したがつて色収差補正のために第4群レンズの接合面の
曲率半径R8を条件(5)を満足するようにし又第4群
レンズを構成する両レンズの屈折率川、川を条件(6)
を満足するようにしてある。これら条件は互いに関連す
るものであつて、軸上の色収差および倍率の色収差の補
正と両色収差の調和をとるためのものである。Irl4
−N5lが条件(6)の範囲を外れると接合面の屈折力
が小になり色収差の補正が出来なくなる。同様に1r8
1が条件(5)の上限の2.5fより外れても、接合面
の屈折力が小になり色収差の補正が困難になる。1r8
1が下限の1.0fより外れると接合面の屈折力が強す
ぎて色収差が補正過剰になる。
曲率半径R8を条件(5)を満足するようにし又第4群
レンズを構成する両レンズの屈折率川、川を条件(6)
を満足するようにしてある。これら条件は互いに関連す
るものであつて、軸上の色収差および倍率の色収差の補
正と両色収差の調和をとるためのものである。Irl4
−N5lが条件(6)の範囲を外れると接合面の屈折力
が小になり色収差の補正が出来なくなる。同様に1r8
1が条件(5)の上限の2.5fより外れても、接合面
の屈折力が小になり色収差の補正が困難になる。1r8
1が下限の1.0fより外れると接合面の屈折力が強す
ぎて色収差が補正過剰になる。
また条件(5)は色収差補正の役割以外に高次の軸上、
軸外の横収差の補正にも役立つ。
軸外の横収差の補正にも役立つ。
このことは本発明の対物レンズのように画角の大きいレ
ンズ系でしかも構成要素が写真レンズのように多くない
ものに関しては非常に有効である。条件(5)の上限お
よび下限を越えた時には上記の横収差を補正し得ない。
内視鏡対物レンズがグラスファイバー束の前に配置して
使用される場合には、後に記載する本発明実施例のよう
に第5群レンズの像側の面を平面とし、この面をグラス
ファイバー束に接着させることが望ましい。
ンズ系でしかも構成要素が写真レンズのように多くない
ものに関しては非常に有効である。条件(5)の上限お
よび下限を越えた時には上記の横収差を補正し得ない。
内視鏡対物レンズがグラスファイバー束の前に配置して
使用される場合には、後に記載する本発明実施例のよう
に第5群レンズの像側の面を平面とし、この面をグラス
ファイバー束に接着させることが望ましい。
本発明対物レンズの第5群レンズは物体側からの光線、
特に主光線を光軸に平行な状態に近い状態にするための
いわゆるフィールドレンズである。
特に主光線を光軸に平行な状態に近い状態にするための
いわゆるフィールドレンズである。
グラスファイバー束の特性として大きな角度で入射する
光線に対しては透過率がきわめて悪い。したがつて通常
、内視鏡対物レンズでは絞りをはさんで像側の群全体の
前側焦点位置に絞りが置かれる。しかし絞りを後群の前
側焦点位置に置くと負の歪曲収差が発生する。特に本発
明対物レンズのように画角の大きな光学系の場合負の歪
曲収差が非常に大きくなつて内視鏡の対物レンズとして
実用に耐え得ないものになつてしまう。(尚実用上問題
にならないと思われる歪曲収差は−50%程度である。
)したがつて、本発明においては、絞りを歪曲収差が実
用上さしつかえない範囲内になるような位置にし、その
ため光線がグラスファイバー束に入射する角度を零に近
ずけるように第5群レンズとして正レンズを配置した。
又本発明のような画角の大きな対物レンズはその焦点距
離が極めて短いもので、そのため結像位置もレンズ系の
近くにある。ここへフィールドレンズを配置すると結像
位置がさらにレンズ面に近くなつてレンズ表面の傷、汚
れ、ゴミ等がみえて好ましくない。したがつて第5群レ
ンズを平凸レンズにしてその平面側をグラスフアイブ束
に接着すれば傷等がめだたなくなり又使用中にゴミ等の
侵入を防くことも出来るのて好ましい。次に以上説明し
た本発明対物レンズの実施例を示す。
光線に対しては透過率がきわめて悪い。したがつて通常
、内視鏡対物レンズでは絞りをはさんで像側の群全体の
前側焦点位置に絞りが置かれる。しかし絞りを後群の前
側焦点位置に置くと負の歪曲収差が発生する。特に本発
明対物レンズのように画角の大きな光学系の場合負の歪
曲収差が非常に大きくなつて内視鏡の対物レンズとして
実用に耐え得ないものになつてしまう。(尚実用上問題
にならないと思われる歪曲収差は−50%程度である。
)したがつて、本発明においては、絞りを歪曲収差が実
用上さしつかえない範囲内になるような位置にし、その
ため光線がグラスファイバー束に入射する角度を零に近
ずけるように第5群レンズとして正レンズを配置した。
又本発明のような画角の大きな対物レンズはその焦点距
離が極めて短いもので、そのため結像位置もレンズ系の
近くにある。ここへフィールドレンズを配置すると結像
位置がさらにレンズ面に近くなつてレンズ表面の傷、汚
れ、ゴミ等がみえて好ましくない。したがつて第5群レ
ンズを平凸レンズにしてその平面側をグラスフアイブ束
に接着すれば傷等がめだたなくなり又使用中にゴミ等の
侵入を防くことも出来るのて好ましい。次に以上説明し
た本発明対物レンズの実施例を示す。
実施例1
f=1.00、物体位置(レンズ第1面より物体までの
距離)15.0..NA(像側)=0.016、像高実
施例2f=1.00、物体位置15.0,.NA=0.
16像高0.952、画角2ω=121.6.実施例3 f=1.00、物体位置15.へNA=0.016像高
0.9\画角2ω=116.06N実施例4 f=1.001物体偉置15.0..NA=0.016
0.9\画角2ω=117.107実施例5 f=1.00、物体距離15.0、NA=0.015像
′0.95.画角2ω=120.4実施例6 f=1.00、物体位置15.0..NA=0.015
像MO.9ヌ画角2ω=119.33.実施例7 f=1.001物体位置15.0,.NA=0.015
0.95、画角2ω=119.実施例8 f=1.0へ物体位置15.0NNA=0.0150.
9\画角2ω=118.6N4V111−VV 実施例9 f=1.00物体位置15.0NA=0.015像高0
.9\画角2ω=118.2N実施例10 f=1.00、物体位置15.0、NA=0.0110
.9524、画角2ω=122.44=実施例11 f=1.00、物体位置15.へNA=0.01320
.9524、画角2ω=122.2909ただしr1、
R2、・ 、Rllはレンズ各面C曲率半径(s
は絞りを表す)、d1、鳴、、Dllは各レンズの肉厚
およびレンズ間隔(D,は第1群レンズの像側の面から
絞りまで、D3は紗りから第2群レンズの物体側の面ま
での間隔)、5n1、N2、 ・・N6は各レ
ンズの屈折率、ν1 ν2、・ ・・、ν6は
各レンズのアンへ数である。
距離)15.0..NA(像側)=0.016、像高実
施例2f=1.00、物体位置15.0,.NA=0.
16像高0.952、画角2ω=121.6.実施例3 f=1.00、物体位置15.へNA=0.016像高
0.9\画角2ω=116.06N実施例4 f=1.001物体偉置15.0..NA=0.016
0.9\画角2ω=117.107実施例5 f=1.00、物体距離15.0、NA=0.015像
′0.95.画角2ω=120.4実施例6 f=1.00、物体位置15.0..NA=0.015
像MO.9ヌ画角2ω=119.33.実施例7 f=1.001物体位置15.0,.NA=0.015
0.95、画角2ω=119.実施例8 f=1.0へ物体位置15.0NNA=0.0150.
9\画角2ω=118.6N4V111−VV 実施例9 f=1.00物体位置15.0NA=0.015像高0
.9\画角2ω=118.2N実施例10 f=1.00、物体位置15.0、NA=0.0110
.9524、画角2ω=122.44=実施例11 f=1.00、物体位置15.へNA=0.01320
.9524、画角2ω=122.2909ただしr1、
R2、・ 、Rllはレンズ各面C曲率半径(s
は絞りを表す)、d1、鳴、、Dllは各レンズの肉厚
およびレンズ間隔(D,は第1群レンズの像側の面から
絞りまで、D3は紗りから第2群レンズの物体側の面ま
での間隔)、5n1、N2、 ・・N6は各レ
ンズの屈折率、ν1 ν2、・ ・・、ν6は
各レンズのアンへ数である。
以上説明したようにまた各実施例および第2レ乃至第1
2図に示す収差カーブより明らかなように、本発明対物
レンズは画角が極めて広くしかも諸収差が良好に補正さ
れたレンズ系である。
2図に示す収差カーブより明らかなように、本発明対物
レンズは画角が極めて広くしかも諸収差が良好に補正さ
れたレンズ系である。
第1図は本発明対物レンズの断面図、第2図ア至第12
図は夫々実施例1乃至実施例11の収差由夕線図てある
。
図は夫々実施例1乃至実施例11の収差由夕線図てある
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 凸面を物体側に向けた負のメニスカスレンズの第1
群レンズと、凹面を物体側に向けた正のメニスカスレン
ズの第2群レンズと、正レンズの第3群レンズと、正レ
ンズと負レンズとの接合レンズの第4群レンズと、正レ
ンズの第5群レンズとよりなる次の各条件を満足する内
視鏡対物レンズ。 (1)r_3≦−3f (2)−1.5≦r_6/f_7≦−0.5(3)−4
.0f≦r_6≦−1.0f(4)−3.0f<r_4
<−0.8f (5)1.0f<|r_8|<2.5f (6)|n_4−n_5|>0.1 ただしr_3、r_4、r_6、r_7、r_8は夫々
第2群レンズの両面、第3群レンズの像側の面、第4群
レンズの物体側面および接合面の曲率半径、n_4、n
_5は第4群レンズの両レンズの屈折率、fは全系の焦
点距離である。 2 第5群レンズが平凸レンズである特許請求の範囲1
の内視鏡対物レンズ。 3 像伝送ファイバー束と共に用いられ、第5群レンズ
の平面を上記ファイバー束の入射端面に接合した特許請
求の範囲2の内視鏡対物レンズ。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55139904A JPS6046410B2 (ja) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | 内視鏡対物レンズ |
US06/309,410 US4403837A (en) | 1980-10-08 | 1981-10-07 | Objective for endoscopes |
DE19813139884 DE3139884A1 (de) | 1980-10-08 | 1981-10-07 | Endoskopobjektiv |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP55139904A JPS6046410B2 (ja) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | 内視鏡対物レンズ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5764207A JPS5764207A (en) | 1982-04-19 |
JPS6046410B2 true JPS6046410B2 (ja) | 1985-10-16 |
Family
ID=15256324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP55139904A Expired JPS6046410B2 (ja) | 1980-10-08 | 1980-10-08 | 内視鏡対物レンズ |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4403837A (ja) |
JP (1) | JPS6046410B2 (ja) |
DE (1) | DE3139884A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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