JPS6046410B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents

内視鏡対物レンズ

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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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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。
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。
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。
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。
、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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【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

Claims (1)

  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。
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