JPWO2016006505A1 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents
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Abstract
Description
このような対物光学系の一例として、特許文献1には、物体側から順に左右共通(2つの視差方向)の前群光学系と、左右一対の結像光学系とを備える対物光学系が開示されている。
しかしながら、特許文献1の対物光学系では、後段の左右一対の結像光学系が並列に配置されており、より高画素を実現するためにF値を小さくしようとすると、レンズ径が大きくなる。従って、光束のケラレがなく、分解能の低下を防止するためには、二つの結像光学系の間隔を広くする必要が生じる。上記したいずれの場合も小型化の要請に悖ることとなる。
本発明の一態様は、物体側から順に、負の第1レンズ群と、正の第2レンズ群と、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群とからなり、該第3レンズ群に夫々絞りが配置され、以下の条件式(1)を満足する内視鏡対物光学系を提供する。
Fob_n/Fob_p>−0.5 ・・・(1)
但し、Fob_nは第1レンズ群の焦点距離であり、Fob_pは第2レンズ群の焦点距離である。
fs/fb<2.5 ・・・(2)
但し、fsは絞りの位置から結像面までの距離であり、fbは最終レンズから結像面までの距離である。
このように絞りの位置を条件式(2)の範囲とすることで、光束径をより小さくすることができる。
このように2つの反射面を有する反射光学系を適用することで、1つの撮像素子に2つの視差のある光学像をより近接して結像することが可能となる。
fb/ihy>4 ・・・(3)
但し、fbは最終レンズから結像面までの距離であり、ihyは視差方向の最大の像高である。
このようにすることで、反射光学系において光束にケラレが生じることを防止することができる。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る内視鏡対物光学系について図面を参照して説明する。
図1は、内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図を示している。図1に示すように、内視鏡対物光学系は、物体側から順に、複数のレンズ群、すなわち、負の第1レンズ群G1と、正の第2レンズ群G2と、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群G3とを備えている。なお、本実施形態においては、説明の便宜上、第3レンズ群G3の視差方向の一対の光学系のうち、一方のみを図示している。
第2レンズ群G2は、物体側から順に第4レンズL4と第5レンズL5との接合レンズCL1と、第6レンズL6とからなり、全体として正の屈折力を有している。
Fob_n/Fob_p>−0.5 ・・・(1)
但し、Fob_nは第1レンズ群G1の焦点距離であり、Fob_pは第2レンズ群G2の焦点距離である。
fs/fb<2.5 ・・・(2)
但し、fsは絞りSの位置から結像面(受光面A)までの距離であり、fbは最終レンズである第9レンズL9から結像面までの距離である。
条件式(2)を満たさない場合、絞りSから結像面までの距離が長くなるために、第3レンズ群G3の第8レンズL8や第9レンズL9における光束径が大きくなってしまう。従って、第3レンズ群G3において、光束のケラレが生じ、高画素に対応することが難しくなる。
また、本発明の第2の実施形態として、内視鏡対物光学系を以下のように構成することもできる。
本実施形態に係る内視鏡対物光学系は、図2に示すように、物体側から順に、負の第1レンズ群G1、正の第2レンズ群G2、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群G3及び2つの反射面を有する反射光学系Pからなる。つまり、反射光学系Pが、第3レンズ群G3から結像面Aの間に設けられている。また、本実施形態では、第3レンズ群G3において、絞りSは、最も物体側のレンズである第7レンズL7の物体側に配置されている。
fb/ihy>4 ・・・(3)
但し、fbは最終レンズである第9レンズL9から結像面Aまでの距離であり、ihyは視差方向の最大の像高である。
第1の実施形態の一実施例に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図を図3に示す。
実施例1に係る内視鏡対物光学系は、物体側より順に、負の第1レンズ群と正の第2レンズ群と視差方向に配置された一対の第3レンズ群とから構成されている。また、絞りSは第3レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの像面側に配置されている。
本実施例1に係る内視鏡対物光学系のレンズデータを以下に示す。
面番号 r d Ne νd
物体面 15
1 -3.80837 1.5 1.883 40.7645
2 4.14645 0.400822
3 -9.69475 1.50498 1.76182 26.5174
4 -2.85208 0.288
5 -3.27565 1.50498 1.63854 55.3792
6 6.22293 0.226368
7 6.83208 1.41587 1.84666 23.7775
8 6.75522 1.46717 1.7495 35.3319
9 3.18333 0.214991
10 3.73937 1.72575 1.603 65.4427
11 -3.71946 0.392832
12 -1.7681 1.04509 1.54072 47.2264
13 -2.48904 0.209019
14(絞り) 0.298598
15 2.5571 0.895795 1.92286 18.8966
16 1.45226 0.298598
17 1.98468 0.82944 1.62041 60.2887
18 -3.11608 3.503161
19(像面)
第1レンズ群の焦点距離Fob_n −1.4266mm
第2レンズ群の焦点距離Fob_p 5.60043mm
結像面から絞りまでの距離fs 5.8256mm
最終レンズから結像面までの距離fb 3.503161mm
視差方向の最大像高ihy 0.45mm
第3レンズ群の光軸と第1、第2レンズ群の光軸とのずれ量0.72mm
F値 4
画角 59.9433°
Fob_n/Fob_p −0.25473044
fs/fb 1.662955257
fb/ihy 7.784802222
第1の実施形態の他の実施例に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図を図4に示す。
本実施例に係る内視鏡対物光学系は、物体側より順に、負の第1レンズ群と正の第2レンズ群と視差方向に配置された一対の第3レンズ群とから構成されている。また、絞りSは、第3レンズ群の最も像面側に配置されたレンズの物体側に隣接して配置されている。
本実施例2に係る内視鏡対物光学系のレンズデータを以下に示す。
面番号 r d Ne νd
物体面 15
1 -6.95702 1.5 1.883 40.7645
2 2.98074 0.689341
3 -11.5723 1.7935 1.76182 26.5174
4 -2.83423 0.288
5 -2.74912 1.7935 1.63854 55.3792
6 11.0428 0.514887
7 10.0787 1.70439 1.84666 23.7775
8 7.26287 1.75569 1.7495 35.3319
9 4.59815 0.214991
10 5.33836 2.01427 1.603 65.4427
11 -4.52516 0.392832
12 -1.47378 1.04509 1.54072 47.2264
13 -2 0.209019
14 2.70984 0.895795 1.92286 18.8966
15 1.49409 0.298598
16(絞り) 0.1
17 2.19475 0.82944 1.62041 60.2887
18 -2.97994 3.68799
19(像面)
第2レンズ群の焦点距離Fob_p 7.10026mm
結像面から絞りまでの距離fs 4.61743mm
最終レンズから結像面までの距離fb 3.68799mm
視差方向の最大像高ihy 0.45mm
第3レンズ群の光軸と第1、第2レンズ群の光軸とのずれ量0.72mm
F値 3
画角 59.9961°
Fob_n/Fob_p −0.227308577
fs/fb 1.252018037
fb/ihy 8.195533333
第2の実施形態の一実施例に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図を図5に示す。
本実施例に係る内視鏡対物光学系は、物体側より順に、負の第1レンズ群と正の第2レンズ群と視差方向に配置された一対の第3レンズ群と2つの反射面を有する反射光学系とから構成されている。また、絞りSは、第3レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの物体側に隣接して配置されている。
本実施例3に係る内視鏡対物光学系のレンズデータを以下に示す。
面番号 r d Ne νd
物体面 15
1 -12.5697 0.6 1.883 40.7645
2 3.12377 1.04167
3 -15.47 1.36097 1.92286 18.8966
4 -3.84137 0.801512
5 -4.20218 1.36097 1.63854 55.3792
6 2.89504 1.00414
7 -19.4523 1.33611 1.84666 23.7775
8 4.08815 1.78599 1.7495 35.3319
9 -11.1098 0.1
10 -14.0755 1.6083 1.603 65.4427
11 -3.71871 0.12
12(絞り) 0.1
13 -1.00081 0.35 1.78472 25.683
14 -1.19388 0.17
15 1.59833 0.4 1.92286 18.8966
16 1.05853 0.05
17 1.22734 1.08349 1.51633 64.1411
18 -2.30257 0.965003
19 ∞ 0.45 1.51633 64.1411
20 ∞(反射面) 0.9 1.51633 64.1411
21 ∞(反射面) 0.4 1.51633 64.1411
22 ∞ 0.3
23(像面)
第1レンズ群の焦点距離Fob_n −1.36547mm
第2レンズ群の焦点距離Fob_p 6.93611mm
結像面から絞りまでの距離fs 5.16849mm
最終レンズから結像面までの距離fb 3.015003mm
視差方向の最大像高ihy 0.3mm
第3レンズ群の光軸と第1、第2レンズ群の光軸とのずれ量1.3mm
F値 3.5
画角 47°
Fob_n/Fob_p −0.196863948
fs/fb 1.714257001
fb/ihy 10.05001
第2の実施形態の他の実施例に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図を図6に示す。
本実施例に係る内視鏡対物光学系は、物体側より順に、負の第1レンズ群と正の第2レンズ群と視差方向に配置された一対の第3レンズ群と2つの反射面を有する反射光学系とから構成されている。また、絞りSは、第3レンズ群の最も物体側に配置されたレンズの像面側に隣接して配置されている。
本実施例4に係る内視鏡対物光学系のレンズデータを以下に示す。
面番号 r d Ne νd
物体面 15
1 -8.92789 0.864 1.883 40.7645
2 2.72124 0.953406
3 -3.02092 1.64979 1.92286 18.8966
4 -2.99104 0.844168
5 -2.80703 1.64979 1.63854 55.3792
6 -15.6192 1.13595
7 6.11084 1.61398 1.84666 23.7775
8 3.56736 1.79002 1.7495 35.3319
9 4.60374 0.2
10 5.72221 2.00594 1.603 65.4427
11 -6.89945 0.17
12 -1.50531 0.504 1.78472 25.683
13 -1.77592 0.1008
14(絞り) 0.144
15 1.51588 0.576 1.92286 18.8966
16 0.903019 0.1
17 1.06837 1.25022 1.51633 64.1411
18 -1.94052 0.645411
19 ∞ 0.45 1.51633 64.1411
20 ∞(反射面) 0.9 1.51633 64.1411
21 ∞(反射面) 0.4 1.51633 64.1411
22 ∞ 0.3
23(像面)
第1レンズ群の焦点距離Fob_n −1.62639mm
第2レンズ群の焦点距離Fob_p 7.69043mm
結像面から絞りまでの距離fs 4.76563mm
最終レンズから結像面までの距離fb 2.695411mm
視差方向の最大像高ihy 0.35mm
第3レンズ群の光軸と第1、第2レンズ群の光軸とのずれ量1.3mm
F値 3.5
画角 70.0116°
Fob_n/Fob_p −0.211482323
fs/fb 1.768053184
fb/ihy 7.701174286
G2 第2レンズ群
G3 第3レンズ群
P 反射光学系
S 絞り
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L6 第6レンズ
L7 第7レンズ
L8 第8レンズ
L9 第9レンズ
CL1 接合レンズ
本発明の一態様は、物体側から順に、単一の中心軸を有する負の第1レンズ群と、単一の中心軸を有する正の第2レンズ群と、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が少なくとも二つの負レンズを有し、前記第2レンズ群が正レンズと接合レンズを有し、前記第3レンズ群に夫々絞りが配置され、以下の条件式(1)を満足する内視鏡対物光学系を提供する。
Fob_n/Fob_p>−0.5 ・・・(1)
但し、Fob_nは第1レンズ群の焦点距離であり、Fob_pは第2レンズ群の焦点距離である。
本発明の一態様は、物体側から順に、単一の中心軸を有する負の第1レンズ群と、単一の中心軸を有する正の第2レンズ群と、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群とからなり、前記第1レンズ群が、前記物体側から順に、負レンズと、正レンズと、負レンズとからなり、前記第2レンズ群が、前記物体側から順に、接合レンズと、正レンズとからなり、前記第3レンズ群に夫々絞りが配置され、以下の条件式(1)を満足する内視鏡対物光学系を提供する。
Fob_n/Fob_p>−0.5 ・・・(1)
但し、Fob_nは第1レンズ群の焦点距離であり、Fob_pは第2レンズ群の焦点距離である。
Claims (4)
- 物体側から順に、負の第1レンズ群と、正の第2レンズ群と、視差方向に並列に配置され視差を有する2つの光学像を結像させる一対の第3レンズ群とからなり、
該第3レンズ群に夫々絞りが配置され、
以下の条件式(1)を満足する内視鏡対物光学系。
Fob_n/Fob_p>−0.5 ・・・(1)
但し、Fob_nは第1レンズ群の焦点距離であり、Fob_pは第2レンズ群の焦点距離である。 - 以下の条件式(2)を満足する請求項1記載の内視鏡対物光学系。
fs/fb<2.5 ・・・(2)
但し、fsは絞りの位置から結像面までの距離であり、fbは最終レンズから結像面までの距離である。 - 各前記第3レンズ群から結像面までの間に、2つの反射面を有する反射光学系が夫々配置される請求項1又は請求項2記載の内視鏡対物光学系。
- 以下の条件式(3)を満足する請求項3記載の内視鏡対物光学系。
fb/ihy>4 ・・・(3)
但し、fbは最終レンズから結像面までの距離であり、ihyは視差方向の最大の像高である。
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