WO2011125539A1 - 対物レンズ及びそれを用いた内視鏡 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an objective lens and an endoscope using the objective lens.
- Endoscopes used for medical treatment, etc. are required to have a smaller diameter for the insertion part of the endoscope and to shorten the hard end part of the insertion part for the purpose of improving operability and reducing the burden on the patient. Yes. Therefore, it is essential that the objective lens mounted on the endoscope has a small lens outer diameter and a short overall length. In order to improve the diagnostic ability of the endoscope, it is important to correct various optical aberrations and improve the image quality. Thus, an endoscope objective lens having a small and simple configuration and corrected chromatic aberration is known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
- JP 2007-249189 A Japanese Patent No. 4245985 Japanese Patent No. 3051035
- the first problem is correction of chromatic aberration of magnification in terms of high image quality.
- a smaller and higher performance objective lens is desired.
- conventional endoscope objective lenses have a retrofocus type structure in which negative refractive power is arranged on the object side of the aperture stop and positive refractive power is arranged on the image side of the aperture stop, realizing a wide angle. ing.
- the configuration is asymmetric with respect to the stop, and the field curvature, spherical aberration, and the like are deteriorated, and the aberration balance is deteriorated.
- the second issue is the rising manufacturing cost.
- the endoscope objective lens needs to have a very small size. That is, a high level of technology is required for polishing and assembling the lens, which takes time and effort. Therefore, it is said that the manufacturing cost is extremely expensive compared with a general lens.
- the conventional endoscope objective lens cannot solve the second problem at the same time as the first problem.
- the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens is as small as -0.8561, the lens processing performance is poor.
- the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is an objective lens for an endoscope that is suitable for a small, high-pixel imaging device and has a simple configuration, and an endoscope using the same.
- the purpose is to provide.
- the present invention provides the following means.
- a negative first lens, a positive second lens, an aperture stop, a positive third lens, a positive fourth lens, and a negative fifth lens are bonded in order from the object side.
- the cemented lens is an objective lens that satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
- nn ⁇ 2.0 (2) 12 ⁇ ( ⁇ p ⁇ n) ⁇ 34
- nn is the refractive index of the fourth lens with respect to the d-line
- ⁇ p is the Abbe number of the fourth lens
- ⁇ n is the Abbe number of the fifth lens.
- Conditional expression (1) defines the refractive index of the negative lens included in the cemented lens.
- the negative lens in the positive group is made of a material having a large refractive index.
- the aberration correction capability of the rear group disposed at the rear stage of the aperture stop for the entire objective lens system is improved, and the selectivity of the glass material of the first lens is expanded. Outside the range of conditional expression (1), it becomes difficult to correct chromatic aberration in the entire system, and lens processing performance deteriorates.
- Conditional expression (2) defines the Abbe number difference between the positive lens and the negative lens of the cemented lens.
- a positive group negative lens made of a material having a small Abbe number it is possible to correct chromatic aberration and field curvature.
- the radius of curvature of the cemented surface of the cemented lens between the positive lens and the negative lens can be increased, and the lens processing performance can be improved.
- conditional expression (3) 1.52 ⁇ (f23 / fl) ⁇ 1.75
- f23 is a combined focal length of the second lens and the third lens
- fl is a focal length of the entire system.
- Conditional expression (3) defines the combined focal length of the second lens and the third lens before and after the aperture stop.
- the lens curvature radius is a certain value or more. Therefore, it is necessary to balance the focal length and the curvature of field of the second lens and the third lens.
- conditional expression (3) If the lower limit of 1.52 of conditional expression (3) is not reached, it is necessary to increase the refractive index of the second lens and decrease the refractive index of the third lens in order to correct the aberrations of the entire system in a balanced manner. Come. Therefore, the selectivity of the glass material that can correct the aberration of the entire system is narrowed.
- the upper limit of 1.75 of the conditional expression (3) when the upper limit of 1.75 of the conditional expression (3) is exceeded, it is necessary to increase the refractive indexes of the second and third lenses and decrease the radius of curvature of the image plane side surface of the third lens. . Therefore, the selectivity of the glass material that can correct the aberration of the entire system is narrowed, and the processing performance of the third lens tends to be lowered.
- the first lens may satisfy the following conditional expression (4). (4) n1 ⁇ 2.0
- n1 is a refractive index with respect to the d-line of the first lens.
- Conditional expression (4) defines the refractive index of the first lens.
- the concave curvature of the first lens can be relaxed.
- a hard material is often selected because strength is required for the tip lens in contact with the outside environment. Even when such a hard glass material is selected, the lens surface can be easily polished and the manufacturing cost can be reduced. In addition, axial chromatic aberration can be favorably corrected. Further, when the concave side curvature of the first lens is made equal to the conventional one, the angle of view can be increased.
- the second lens may satisfy the following conditional expression (5).
- n2 is a refractive index with respect to the d-line of the second lens.
- the third lens may satisfy the following conditional expression (6).
- (6) (R3b + R3a) / (R3b ⁇ R3a) ⁇ ⁇ 1.0
- R3a is the radius of curvature of the object side surface of the third lens
- R3b is the radius of curvature of the image side surface of the third lens.
- Conditional expression (6) uses the third lens as a biconvex lens or a plano-convex lens. For this reason, even if the third lens has a small diameter, the lens surface can be easily polished, and the manufacturing cost can be reduced. Further, by making the third lens a biconvex lens or a plano-convex lens, the angle of the light beam around the off-axis can be reduced, and the coma aberration correcting ability can be improved. In particular, when the object side surface of the third lens is a flat surface, it is possible to assemble the aperture stop arranged on the object side without being deformed, and the assembling cost can be reduced. If the lower limit -1 of conditional expression (6) is not reached, the radius of curvature of the third lens becomes small, and it becomes difficult to polish the lens surface, and it becomes difficult to correct coma aberration.
- one or more positive lenses may be provided between the rear end of the cemented lens and the image plane.
- the image plane incident angle of the light beam is corrected in parallel with the optical axis.
- the shading phenomenon can be prevented, and it is advantageous for field curvature correction.
- At least the first lens may be made of a material having chemical resistance and / or sterilization resistance.
- tip which contacts an external environment becomes a specification which can endure the washing
- the optical member other than the first lens may be made of a material having sterilization resistance and / or chemical resistance.
- an optical path conversion element that deflects a light beam may be provided between the rear end of the cemented lens and the image plane.
- an optical path is converted by 90 degrees using an optical path conversion device such as a prism, and the imaging device is arranged so that the imaging surface is parallel to the optical axis, thereby providing an endoscope.
- the tip diameter can be reduced.
- the conversion direction of the optical path is not limited to 90 degrees and can be selected as appropriate.
- a second aspect of the present invention is an endoscope including any one of the objective lenses described above.
- the outer diameter of the hard tip portion which is the tip portion of the insertion portion on which the objective lens is mounted, is reduced, the overall length is shortened, and the burden on the living body is reduced. I can do it.
- various aberrations, particularly chromatic aberration are well corrected in the image formed on the imaging surface, so that a high-quality endoscopic image can be obtained even when used in combination with a small, high-pixel imaging device. be able to.
- FIG. 1 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 1.
- FIG. 3 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 2.
- 6 is a lens cross-sectional view showing an objective lens according to Example 2.
- FIG. 5 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens of FIG. 4.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 3.
- FIG. 7 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 6.
- FIG. 6 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 4.
- FIG. 9 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 8.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 5.
- FIG. FIG. 11 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens of FIG. 10.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 6.
- FIG. 13 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 12.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 7.
- FIG. 15 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 14.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 8.
- FIG. 17 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 16.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 9.
- FIG. FIG. 11 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens of FIG. 10.
- 10 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 6.
- FIG. 13 is an aberration diagram showing
- FIG. 19 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 18.
- FIG. 12 is a lens cross-sectional view illustrating an objective lens according to Example 10.
- FIG. 21 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 20.
- 10 is a lens cross-sectional view showing an objective lens according to Example 11.
- FIG. 23 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 22.
- FIG. 14 is a lens cross-sectional view showing an objective lens according to Example 12;
- FIG. 25 is an aberration diagram showing various aberrations of the objective lens in FIG. 24.
- the objective lens 1 is mounted in a hard tip portion that is a tip portion of an insertion portion of an endoscope.
- the objective lens 1 includes a front group FG, an aperture stop A, and a rear group BG in order from the object side.
- the front group FG includes a negative first lens L1 and a positive second lens L2 in order from the object side.
- the rear group BG includes a positive third lens L3, a cemented lens E45 in which a positive fourth lens L4 and a negative fifth lens L5 are bonded together, and a cover glass CG in order from the object side.
- the cemented lens E45 satisfies the following conditional expressions (1) and (2).
- nn is the refractive index of the fifth lens L5 with respect to the d-line
- ⁇ p is the Abbe number of the fourth lens L4
- ⁇ n is the Abbe number of the fifth lens L5.
- the third lens L3 is a plano-convex lens, and is disposed with the plane facing the object side.
- the third lens L3 satisfies the following conditional expression (6). (6) (R3b + R3a) / (R3b ⁇ R3a) ⁇ ⁇ 1.0
- R3a is the radius of curvature of the object side surface of the third lens L3
- R3a is the radius of curvature of the image side surface of the third lens L3.
- At least the first lens L1 is a brazing material excellent in sterilization resistance and chemical resistance such as sapphire and zirconia so that it can withstand high pressure steam sterilization and chemical cleaning and sterilization.
- a brazing material excellent in sterilization resistance and chemical resistance such as sapphire and zirconia so that it can withstand high pressure steam sterilization and chemical cleaning and sterilization.
- sapphire and zirconia so that it can withstand high pressure steam sterilization and chemical cleaning and sterilization.
- Yttrium-stabilized zirconia synthetic quartz, permeable YAG or spinel.
- the chromatic aberration of magnification can be effectively corrected by disposing the negative fifth lens L5 having a high refractive index and a low Abbe number in the positive rear group FG. Moreover, since it becomes possible to make the curvature of the 5th lens L5 small, the process of the 4th lens L4 and the 5th lens L5 becomes easy, and manufacturing cost can be reduced.
- the focal length to the image plane can be shortened and the total length of the objective lens 1 in the optical axis Z direction can be suppressed to be relatively small. Furthermore, the total length of the hard tip portion of the endoscope can be shortened to reduce the burden on the living body into which the endoscope is inserted, and the operability of the hard tip portion can be improved.
- At least one of the first lens L1 and the second lens L2 may be made of a material having a high refractive index of 2.0 or more.
- the refractive index of the first lens L1 is 2.0 or more, the curvature of the concave surface can be reduced while maintaining the angle of view. Further, when the curvature of the concave surface is made equal to the conventional one, the angle of view can be widened.
- An example of a brazing material having a refractive index of 2.0 or more and excellent sterilization resistance and chemical resistance is zirconia.
- the refractive index of the second lens L2 is 2.0 or more, the focal length of the second lens L2 is shortened, and as a result, the lateral chromatic aberration of the entire objective lens 1 system can be reduced.
- At least one positive lens may be disposed after the cemented lens E45.
- a lens having a positive refractive index in the vicinity of the image plane in this way, the incident angle of the light beam to the image plane is corrected to be parallel to the optical axis Z, thereby further correcting the curvature of field. can do.
- an image is formed on the optical axis Z behind the fifth lens L5.
- an optical path conversion element for example, an optical path is provided at the rear stage of the fifth lens L5.
- a prism that converts 90 ° may be disposed to form an image laterally with respect to the optical axis Z of the objective lens 1. In this way, for example, even when the objective lens 1 is used in combination with an imaging element having a large imaging surface, the imaging element is arranged in parallel with the optical axis Z of the objective lens 1 so that the outside of the distal end hard portion is removed. The diameter can be reduced.
- the unit of the radius of curvature and the surface interval is mm
- the refractive index is a value for the d-line.
- r is a radius of curvature
- d is a surface interval
- numbers after r and d are surface numbers
- arrow X is an object surface
- arrow Y is an image surface.
- the objective lens according to Example 1 is a plano-concave lens having a plane facing the object side as the first lens, a plano-convex lens having a plane facing the image plane as the second lens, and a third lens.
- a plano-convex lens with a plane facing the object side, a biconvex lens as the fourth lens, and a concave meniscus lens with a concave surface facing the object side are used as the fifth lens.
- Lens data of the objective lens according to Example 1 is shown below.
- FIG. 3 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 10.128 1.000 1 ⁇ 0.444 1.768 72.23 2 0.6240 0.513 1.000 3 3.9849 0.599 1.923 18.90 4 ⁇ 0.053 1.000 Aperture ⁇ 0.053 1.000 6 ⁇ 1.069 1.729 54.68 7 -1.3363 0.053 1.000 8 2.5462 1.069 1.729 54.68 9 -1.1586 0.688 2.317 22.40 10 ⁇ 3.3144 0.731 1.000 11 ⁇ 1.486 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 2 The objective lens according to Example 2 has the same configuration as that of the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 5 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 10.167 1.000 1 ⁇ 0.446 1.768 72.23 2 0.6144 0.445 1.000 3 4.6085 0.566 1.923 18.90 4 ⁇ 0.054 1.000 Aperture ⁇ 0.054 1.000 6 ⁇ 1.004 1.729 54.68 7-1.2873 0.054 1.000 8 3.5395 1.231 1.883 40.76 9 -1.0609 0.573 2.317 22.40 10-3.4200 0.752 1.000 11 ⁇ 1.509 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 3 The objective lens according to Example 3 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 7 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 9.756 1.000 1 ⁇ 0.527 1.768 72.23 2 0.5824 0.427 1.000 3 1.6676 0.617 1.923 18.90 4 2.5387 0.086 1.000 Aperture ⁇ 0.051 1.000 6 ⁇ 0.812 1.729 54.68 7 -1.2546 0.051 1.000 8 2.0821 1.023 1.729 54.68 9 -1.0007 0.596 2.100 30.00 10 -3.3573 0.697 1.000 11 ⁇ 1.431 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 4 The objective lens according to Example 4 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 9 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.466 1.000 1 ⁇ 0.350 1.768 72.23 2 0.6203 0.502 1.000 3 5.2669 0.989 1.762 26.52 4 ⁇ 0.035 1.000 Aperture ⁇ 0.035 1.000 6 ⁇ 1.031 1.729 54.68 7 -1.3807 0.115 1.000 8 2.1475 1.166 1.729 54.68 9 -1.4072 1.030 2.317 22.40 10 -6.4805 0.581 1.000 11 ⁇ 1.596 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 5 The objective lens according to Example 5 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as illustrated in FIG. 10. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below. FIG. 11 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius
- Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.268 1.000 1 ⁇ 0.341 1.883 40.76 2 0.6078 0.484 1.000 3 2.0572 0.988 1.762 26.52 4 ⁇ 0.034 1.000 Aperture ⁇ 0.034 1.000 6 ⁇ 1.061 1.729 54.68 7 -1.7212 0.152 1.000 8 1.7204 1.186 1.729 54.68 9-1.2791 0.688 2.317 22.40 10-6.3875 0.569 1.000 11 ⁇ 1.554 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 6 The objective lens according to Example 6 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 13 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.372 1.000 1 ⁇ 0.346 2.317 40.00 2 0.8337 0.504 1.000 3 2.2900 0.943 1.762 26.52 4 ⁇ 0.035 1.000 Aperture ⁇ 0.035 1.000 6 ⁇ 1.155 1.729 54.68 7 -1.4779 0.156 1.000 8 2.1724 1.157 1.729 54.68 9 -1.3066 0.700 2.317 22.40 10 -6.3903 0.849 1.000 11 ⁇ 1.576 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 7 The objective lens according to Example 7 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 15 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.270 1.000 1 ⁇ 0.341 2.170 33.00 2 0.6666 0.435 1.000 3 1.8334 1.044 1.762 26.52 4 ⁇ 0.034 1.000 Aperture ⁇ 0.034 1.000 6 ⁇ 1.085 1.729 54.68 7 -1.7541 0.237 1.000 8 1.6554 1.426 1.729 54.68 9 -1.1252 0.687 2.317 22.40 10 -6.4900 0.610 1.000 11 ⁇ 1.554 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 8 The objective lens according to Example 8 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 17 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius
- Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.351 1.000 1 ⁇ 0.345 2.170 33.00 2 0.6895 0.630 1.000 3 2.3214 1.021 1.847 23.78 4 ⁇ 0.035 1.000 Aperture ⁇ 0.035 1.000 6 ⁇ 1.037 1.729 54.68 7 -1.7547 0.131 1.000 8 1.9105 1.189 1.729 54.68 9 -1.2174 0.579 2.317 22.40 10 -6.4282 1.006 1.000 11 ⁇ 1.571 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 9 The objective lens according to Example 9 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 19 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.466 1.000 1 ⁇ 0.350 1.768 72.23 2 0.6203 0.588 1.000 3 6.2504 0.989 2.054 27.80 4 40.327 0.035 1.000 Aperture ⁇ 0.035 1.000 6 ⁇ 1.031 1.729 54.68 7 -1.3807 0.115 1.000 8 2.1475 1.166 1.729 54.68 9 -1.4072 1.030 2.317 22.40 10 -6.4805 0.582 1.000 11 ⁇ 1.596 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 10 The objective lens according to Example 10 has the same configuration as the objective lens according to Example 1 as shown in FIG. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 21 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius
- Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 7.348 1.000 1 ⁇ 0.344 2.170 33.00 2 0.6893 0.630 1.000 3 3.4262 1.243 2.250 24.60 4 ⁇ 0.034 1.000 Aperture ⁇ 0.034 1.000 6 ⁇ 1.036 1.729 54.68 7 ⁇ 1.542 0.131 1.000 8 1.9099 1.189 1.729 54.68 9 -1.2166 0.578 2.317 22.40 10 -6.4261 1.006 1.000 11 ⁇ 1.571 1.516 64.14 12 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Example 11 As shown in FIG. 22, the objective lens according to Example 11 has a configuration in which the objective lens according to Example 1 includes a prism (optical path conversion element) P instead of the cover glass. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 23 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 10.128 1.000 1 ⁇ 0.444 1.768 72.23 2 0.6240 0.513 1.000 3 3.9849 0.599 1.923 18.90 4 ⁇ 0.053 1.000 Aperture ⁇ 0.053 1.000 6 ⁇ 1.069 1.729 54.68 7 -1.3363 0.053 1.000 8 2.5462 1.069 1.729 54.68 9 -1.1586 0.688 2.317 22.40 10 ⁇ 3.3144 0.396 1.000 11 ⁇ 1.000 1.516 64.14 12 ⁇ 1.000 1.516 64.14 13 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇
- Example 12 As shown in FIG. 24, the objective lens according to Example 12 has a configuration in which, in the objective lens according to Example 1, one positive lens L6 is provided in the subsequent stage of the cemented lens. Lens data of the objective lens according to the present example is shown below.
- FIG. 25 shows various aberration diagrams of the objective lens according to the present example configured as described above.
- Lens data surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number Object surface ⁇ 10.788 1.000 1 ⁇ 0.473 1.768 72.23 2 0.6646 0.547 1.000 3 4.2445 0.638 1.923 18.90 4 ⁇ 0.057 1.000 Aperture ⁇ 0.057 1.000 6 ⁇ 1.138 1.729 54.68 7 -1.4233 0.057 1.000 8 2.7121 1.138 1.729 54.68 9 -1.2341 0.733 2.317 22.40 10 -3.5304 0.778 1.000 11 7.5104 0.631 1.516 64.14 12 ⁇ 0.852 1.516 64.14 13 ⁇ 0.000 1.000 Image plane ⁇ 0.000
- Table 1 shows the values of conditional expressions (1) to (6) and the focal length of the entire system of the objective lenses according to Examples 1 to 12 described above.
Abstract
小型で高画素の撮像素子に好適で、かつ簡素な構成である内視鏡用の対物レンズ及びそれを用いた内視鏡を提供する。物体側から順に負の第1レンズ(L1)、正の第2レンズ(L2)、開口絞り(S)、正の第3レンズ(L3)および正の第4レンズ(L4)と負の第5レンズ(L5)とを貼り合わせた接合レンズ(E45)とから構成され、接合レンズ(E45)が、下記条件式(1)および(2)を満足する対物レンズ(1)を提供する。nnは第5レンズ(L5)のd線に対する屈折率、νpは第4レンズ(L4)のアッベ数、νnは第5レンズ(L5)のアッベ数である。 (1) nn ≧ 2.0 (2) 12 < (νp-νn) < 34
Description
本発明は、対物レンズ及びそれを用いた内視鏡に関するものである。
医療等に用いる内視鏡は、操作性の向上や、患者の負担軽減のために内視鏡挿入部の細径化、また、内視鏡挿入部の先端硬質部の短縮化が望まれている。したがって、内視鏡に搭載される対物レンズは、レンズ外径が小さく全長が短く構成されていることが必要不可欠である。また、内視鏡による診断能力の向上のためには、各種光学的収差を補正し画質を向上させることが重要である。このように、小型で簡素な構成で、色収差が補正された内視鏡用対物レンズが知られている(例えば、特許文献1から3参照。)。
第1の課題として、高画質化に関して倍率の色収差の補正が挙げられる。近年では撮像素子の小型化および高画素化に伴い、より小型で高性能な対物レンズが望まれている。しかしながら、従来の内視鏡用対物レンズは、開口絞りの物体側に負の屈折力、開口絞りの像側に正の屈折力を配置したレトロフォーカスタイプの構造を有し、広角化を実現している。すなわち、絞りに対して非対称な構成であり、像面湾曲、球面収差等が悪くなり、収差バランスが悪くなる。特に倍率の色収差の補正が難しい。
第2の課題として、製造コストの高騰が挙げられる。内視鏡用対物レンズは極めて小さなサイズとする必要がある。すなわち、レンズの研磨や組立てに高度な技術を要し、手間や時間がかかる。したがって、一般のレンズに比べてその製造コストが極めて高価となってしまうという。従来の内視鏡用対物レンズでは、上記第1の課題と同時にこの第2の課題を解決することができない。
例えば、特許文献2の第9実施例は簡素な構成であるが、倍率色収差(FラインとCラインの差)は半画角ω=60°で焦点距離の1.2%と大きい。また、例えば特許文献1の第6実施例は、簡素な構成であり、かつ、倍率色収差(FラインとCラインの差)を半画角ω=60°で焦点距離の0.2%と良好に補正しているが、接合レンズの接合面の曲率半径が-0.8561と小さく、レンズ加工性能が悪い。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型で高画素の撮像素子に好適で、かつ簡素な構成である内視鏡用の対物レンズ及びそれを用いた内視鏡を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第1の態様は、物体側から順に、負の第1レンズ、正の第2レンズ、開口絞り、正の第3レンズおよび正の第4レンズと負の第5レンズとを貼り合わせた接合レンズから構成され、前記接合レンズが、下記条件式(1)および(2)を満足する対物レンズである。
(1) nn ≧ 2.0
(2) 12 < (νp-νn) < 34
ここで、nnは第4レンズのd線に対する屈折率、νpは第4レンズのアッベ数、νnは第5レンズのアッベ数である。
本発明の第1の態様は、物体側から順に、負の第1レンズ、正の第2レンズ、開口絞り、正の第3レンズおよび正の第4レンズと負の第5レンズとを貼り合わせた接合レンズから構成され、前記接合レンズが、下記条件式(1)および(2)を満足する対物レンズである。
(1) nn ≧ 2.0
(2) 12 < (νp-νn) < 34
ここで、nnは第4レンズのd線に対する屈折率、νpは第4レンズのアッベ数、νnは第5レンズのアッベ数である。
本発明の第1の態様では小型で光学全長の短い内視鏡用の対物レンズを得るために、光学素子の構成枚数を最小限にして簡素な構成とした。
条件式(1)は、接合レンズに含まれる負レンズの屈折率を規定している。色収差を補正する場合、正群の負レンズとしては屈折率の大きい材質からなるものが好ましい。屈折率の高い材質からなる負レンズを開口絞り後の後群に配置することで倍率の色収差を良好に補正できる。また、このようにして接合レンズの負レンズに高屈折率材料を用いることで、負レンズの肉厚を大きくすることができ、レンズ加工性が良好となる。
条件式(1)は、接合レンズに含まれる負レンズの屈折率を規定している。色収差を補正する場合、正群の負レンズとしては屈折率の大きい材質からなるものが好ましい。屈折率の高い材質からなる負レンズを開口絞り後の後群に配置することで倍率の色収差を良好に補正できる。また、このようにして接合レンズの負レンズに高屈折率材料を用いることで、負レンズの肉厚を大きくすることができ、レンズ加工性が良好となる。
さらに、第5レンズとして高屈折のものを用いることで、対物レンズ全系に対する、開口絞りの後段に配置される後群の収差補正能力が向上し、第1レンズの硝材の選択性が広がる。条件式(1)の範囲を外れると、全系で色収差を補正することが困難となるとともに、レンズ加工性能が低下する。
条件式(2)は、接合レンズの正レンズと負レンズのアッベ数差を規定している。正群の負レンズとしてアッベ数の小さい材料からなるものを用いることにより、色収差の補正と像面湾曲の補正とが可能となる。また、接合レンズの正レンズと負レンズとの接合面の曲率半径を大きくし、レンズ加工性能を向上することができる。
条件式(2)の下限12を下回った場合、接合レンズにおける正レンズのアッベ数が小さくなる、もしくは、負レンズのアッベ数が大きくなる方向にある。そのため、色収差の補正が困難になりやすい。一方、条件式(2)の上限34を上回った場合、接合レンズにおける正レンズと負レンズとのアッベ数差が大きくなり、特に負レンズの分散が大きくなる。そのため倍率色収差(特にgラインとdラインの差)が大きくなりやすく、それを補正するため負レンズの曲率半径を小さくする必要が生じ、加工性能が低下する。
上記発明においては、下記条件式(3)を満足していてもよい。
(3) 1.52<(f23/fl)<1.75
ここで、f23は第2レンズと第3レンズの合成焦点距離、flは全系の焦点距離である。
(3) 1.52<(f23/fl)<1.75
ここで、f23は第2レンズと第3レンズの合成焦点距離、flは全系の焦点距離である。
条件式(3)は、開口絞り前後の第2レンズおよび第3レンズの合成焦点距離を規定している。対物光学系の全長を短くして小型化しかつ像面入射角のばらつきを極力小さくするためには、少数枚数のレンズによって光線のベンディングを行う必要がある。レンズ加工性能、組立て精度に関してもレンズ曲率半径は一定値以上であることが望ましい。そのため第2レンズおよび第3レンズの焦点距離及び像面曲率半径のバランスをとる必要がある。
条件式(3)の下限1.52を下回った場合、全系の収差をバランスよく補正するためには、第2レンズの屈折率を高くし、第3レンズの屈折率を低くする必要が出てくる。そのため、全系の収差補正を行える硝材の選択性が狭まってしまう。一方、条件式(3)の上限1.75を上回った場合、第2および第3レンズの屈折率を高くし、第3レンズの像面側の面の曲率半径を小さくする必要が出てくる。そのため全系の収差補正を行える硝材の選択性が狭まり、第3レンズの加工性能が低下しやすい。
上記第1の態様においては、前記第1レンズが、下記条件式(4)を満足していてもよい。
(4) n1≧2.0
ここで、n1は第1レンズのd線に対する屈折率である。
(4) n1≧2.0
ここで、n1は第1レンズのd線に対する屈折率である。
条件式(4)は、第1レンズの屈折率を規定している。先端レンズに高屈折率硝材を使用することで、第1レンズの凹面側曲率を緩くすることが出来る。外環境と接する先端レンズには強度が求められるため硬い材質が選択されることが多い。そのような硬い硝材を選択してもレンズ面の研磨が容易となり製造コストの低減を図ることが出来る。また、軸上色収差を良好に補正することができる。また、第1レンズの凹面側曲率を従来と同等にした場合には、画角をより大きくすることができる。
上記第1の態様においては、前記第2レンズが、下記条件式(5)を満足していてもよい。
(5) n2≧2.00
ここで、n2は第2レンズのd線に対する屈折率である。
このように、第2レンズに高屈折率硝材を使用することで、第2レンズの焦点距離が短くなり、全系での倍率色収差の補正能力を向上することができる。
(5) n2≧2.00
ここで、n2は第2レンズのd線に対する屈折率である。
このように、第2レンズに高屈折率硝材を使用することで、第2レンズの焦点距離が短くなり、全系での倍率色収差の補正能力を向上することができる。
上記第1の態様においては、前記第3レンズが、下記条件式(6)を満足していてもよい。
(6) (R3b+R3a)/(R3b-R3a)≧-1.0
ここで、R3aは第3レンズの物体側面の曲率半径、R3bは第3レンズの像側面の曲率半径である。
(6) (R3b+R3a)/(R3b-R3a)≧-1.0
ここで、R3aは第3レンズの物体側面の曲率半径、R3bは第3レンズの像側面の曲率半径である。
条件式(6)は、第3レンズを両凸もしくは平凸レンズとしている。このため、第3レンズが小径であっても、レンズ面の研磨が容易となり製造コストの低減を図ることができる。また、第3レンズを両凸もしくは平凸レンズにすることで、軸外周辺の光線の角度小さくし、コマ収差の補正能力を向上することができる。また、特に第3レンズの物体側の面を平面にした場合には、その物体側に配置される開口絞りを変形させずに組み立てることが可能になり、組立てコストの低減を図ることができる。条件式(6)の下限-1を下回った場合、第3レンズの曲率半径が小さくなってレンズ面研磨が困難になりやすく、また、コマ収差補正が困難になる。
上記第1の態様においては、前記接合レンズ後端から像面までの間に正レンズを1枚以上備えていてもよい。
このように、像面近傍に正の屈折力を含むことで、光線の像面入射角が光軸と平行に修正される。これにより、シェーディング現象を防止することができるとともに、像面湾曲補正に有利である。
このように、像面近傍に正の屈折力を含むことで、光線の像面入射角が光軸と平行に修正される。これにより、シェーディング現象を防止することができるとともに、像面湾曲補正に有利である。
上記第1の態様においては、少なくとも前記第1レンズが、耐薬品性および/または滅菌耐性を有する材質で構成されていてもよい。
このようにすることで、外環境と接触する先端の第1レンズが、内視鏡に通常使用する洗浄に耐えうる仕様となり、好ましい。第1レンズ以外の光学部材を、滅菌耐性および/または薬品耐性を有する材質から構成しても良い。
このようにすることで、外環境と接触する先端の第1レンズが、内視鏡に通常使用する洗浄に耐えうる仕様となり、好ましい。第1レンズ以外の光学部材を、滅菌耐性および/または薬品耐性を有する材質から構成しても良い。
上記第1の態様においては、前記接合レンズ後端から像面までの間に、光線を偏向させる光路変換素子を備えていてもよい。
例えば、撮像面が大きな撮像素子と組み合わせて用いる場合、プリズムなどの光路変換素子によって光路を90度変換し、撮像面が光軸と平行になるように撮像素子を配置することで、内視鏡の先端径を小さくすることが出来る。なお、光路の変換方向は90度に限らず、適宜選択できる。
例えば、撮像面が大きな撮像素子と組み合わせて用いる場合、プリズムなどの光路変換素子によって光路を90度変換し、撮像面が光軸と平行になるように撮像素子を配置することで、内視鏡の先端径を小さくすることが出来る。なお、光路の変換方向は90度に限らず、適宜選択できる。
本発明の第2の態様は、上記いずれかに記載の対物レンズを備える内視鏡である。
本発明の第2の態様によれば、対物レンズが内部に搭載される挿入部の先端部分である硬質先端部の外径を小さくし、また、全長を短くし、生体への負担を軽減することがきる。また、撮像面に結像される像は各種の収差、特に色収差が良好に補正されているので、小型で高画素の撮像素子と組み合わせて用いた場合にも高画質な内視鏡画像を得ることができる。
本発明の第2の態様によれば、対物レンズが内部に搭載される挿入部の先端部分である硬質先端部の外径を小さくし、また、全長を短くし、生体への負担を軽減することがきる。また、撮像面に結像される像は各種の収差、特に色収差が良好に補正されているので、小型で高画素の撮像素子と組み合わせて用いた場合にも高画質な内視鏡画像を得ることができる。
本発明によれば、小型で高画素の撮像素子に好適で、かつ簡素な構成である内視鏡用の対物レンズ及びそれを用いた内視鏡を提供することができるという効果を奏する。
以下に、本発明の一実施形態に係る対物レンズ1および該対物レンズ1を硬質先端部に備えた内視鏡について、図1を参照して説明する。
本実施形態に係る対物レンズ1は、内視鏡の挿入部の先端部分である硬質先端部内に搭載されるものである。対物レンズ1は、図1に示されるように、物体側から順に、前群FGと開口絞りAと後群BGとからなっている。前群FGは、物体側から順に負の第1レンズL1および正の第2レンズL2から構成されている。後群BGは物体側から順に正の第3レンズL3、正の第4レンズL4と負の第5レンズL5とを貼り合わせた接合レンズE45およびカバーガラスCGから構成されている。
本実施形態に係る対物レンズ1は、内視鏡の挿入部の先端部分である硬質先端部内に搭載されるものである。対物レンズ1は、図1に示されるように、物体側から順に、前群FGと開口絞りAと後群BGとからなっている。前群FGは、物体側から順に負の第1レンズL1および正の第2レンズL2から構成されている。後群BGは物体側から順に正の第3レンズL3、正の第4レンズL4と負の第5レンズL5とを貼り合わせた接合レンズE45およびカバーガラスCGから構成されている。
接合レンズE45は、下記条件式(1)および(2)を満足している。
(1) nn ≧ 2.0
(2) 12 < (νp-νn) < 34
ここで、nnは第5レンズL5のd線に対する屈折率、νpは第4レンズL4のアッベ数、νnは第5レンズL5のアッベ数である。
(1) nn ≧ 2.0
(2) 12 < (νp-νn) < 34
ここで、nnは第5レンズL5のd線に対する屈折率、νpは第4レンズL4のアッベ数、νnは第5レンズL5のアッベ数である。
第3レンズL3は、平凸レンズであり、物体側に平面を向けて配置されている。第3レンズL3は、以下の条件式(6)を満足している。
(6)(R3b+R3a)/(R3b-R3a)≧-1.0
ここで、R3aは第3レンズL3の物体側面の曲率半径、R3aは第3レンズL3の像側面の曲率半径である。
(6)(R3b+R3a)/(R3b-R3a)≧-1.0
ここで、R3aは第3レンズL3の物体側面の曲率半径、R3aは第3レンズL3の像側面の曲率半径である。
第1から第5レンズL1からL5のうち少なくとも第1レンズL1は、高圧蒸気滅菌や薬品による洗浄・滅菌に耐えられるように、滅菌耐性および薬品耐性に優れた哨材、例えば、サファイヤや、ジルコニア、イットリウム安定化ジルコニア、合成石英、透過性YAGまたはスピネルなどから形成されている。
このように、本実施形態によれば、正の後群FGに屈折率が高くアッベ数の低い負の第5レンズL5を配置することにより、倍率の色収差を効果的に補正することができる。また、第5レンズL5の曲率を小さくすることが可能になるので、第4レンズL4および第5レンズL5の加工が容易になり、製造コストを低減することができる。
また、このようにして接合レンズE45の接合面の曲率を抑えても、像面までの焦点距離を短くして対物レンズ1の光軸Z方向の全長を比較的小さく抑えることができる。さらに、内視鏡の先端硬質部の全長を短くして、内視鏡が挿入される生体への負担を軽減し、また、先端硬質部の操作性を向上することができる。
上記実施形態においては、第1レンズL1または第2レンズL2の少なくとも一方を、2.0以上の高い屈折率を有する材質から構成してもよい。
第1レンズL1の屈折率を2.0以上にした場合には、画角を維持したまま凹面の曲率を小さくすることができる。また、凹面の曲率を従来と同等にした場合には、画角を広くすることができる。なお、屈折率が2.0以上であり滅菌耐性および薬品耐性に優れた哨材としては、例えば、ジルコニアが挙げられる。
第2レンズL2の屈折率を2.0以上にした場合には、第2レンズL2の焦点距離が短くなり、その結果対物レンズ1全系の倍率色収差を小さくすることができる。
第1レンズL1の屈折率を2.0以上にした場合には、画角を維持したまま凹面の曲率を小さくすることができる。また、凹面の曲率を従来と同等にした場合には、画角を広くすることができる。なお、屈折率が2.0以上であり滅菌耐性および薬品耐性に優れた哨材としては、例えば、ジルコニアが挙げられる。
第2レンズL2の屈折率を2.0以上にした場合には、第2レンズL2の焦点距離が短くなり、その結果対物レンズ1全系の倍率色収差を小さくすることができる。
また、上記実施形態においては、接合レンズE45の後段に少なくとも1枚の正レンズを配置することとしてもよい。
このようにして像面近傍に正の屈折率を有するレンズを配置することにより、像面への光線の入射角を光軸Zに平行になるように修正して像面湾曲をさらに良好に補正することができる。
このようにして像面近傍に正の屈折率を有するレンズを配置することにより、像面への光線の入射角を光軸Zに平行になるように修正して像面湾曲をさらに良好に補正することができる。
また、上記実施形態においては、第5レンズL5の後方の光軸Z上に像を結像させる構成としたが、これに代えて、第5レンズL5の後段に光路変換素子、例えば、光路を90°変換するプリズムを配置し、対物レンズ1の光軸Zに対して側方に像を結像させることとしてもよい。
このようにすることで、例えば、対物レンズ1を、撮像面の大きな撮像素子と組み合わせて用いる場合でも、撮像素子を対物レンズ1の光軸Zと平行に配置することにより、先端硬質部の外径を小さくすることができる。
このようにすることで、例えば、対物レンズ1を、撮像面の大きな撮像素子と組み合わせて用いる場合でも、撮像素子を対物レンズ1の光軸Zと平行に配置することにより、先端硬質部の外径を小さくすることができる。
次に、上述した実施形態に係る対物レンズの実施例1から12について、図2から図25を参照して以下に説明する。なお、以下に記載するレンズデータにおいて、曲率半径および面間隔の単位はmmであり、屈折率はd線に対する値である。また、参照する図面のレンズ断面図において、rは曲率半径、dは面間隔、rおよびdの後に付した番号は面番号を表し、矢印Xは物体面、矢印Yは像面を表している。また、参照する図面の収差図において(a)は球面収差、(b)は非点収差、(c)は倍率色収差、(d)は放射(M)方向のコマ収差、(e)は半径(S)方向のコマ収差をそれぞれ示している。
〔実施例1〕
実施例1に係る対物レンズは、図2に示されるように、第1レンズとして物体側に平面を向けた平凹レンズ、第2レンズとして像面側に平面を向けた平凸レンズ、第3レンズとして物体側に平面を向けた平凸レンズ、第4レンズとして両凸レンズ、第5レンズとして物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズを使用している。実施例1に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図3に示す。
実施例1に係る対物レンズは、図2に示されるように、第1レンズとして物体側に平面を向けた平凹レンズ、第2レンズとして像面側に平面を向けた平凸レンズ、第3レンズとして物体側に平面を向けた平凸レンズ、第4レンズとして両凸レンズ、第5レンズとして物体側に凹面を向けた凹メニスカスレンズを使用している。実施例1に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図3に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.128 1.000
1 ∞ 0.444 1.768 72.23
2 0.6240 0.513 1.000
3 3.9849 0.599 1.923 18.90
4 ∞ 0.053 1.000
絞 ∞ 0.053 1.000
6 ∞ 1.069 1.729 54.68
7 -1.3363 0.053 1.000
8 2.5462 1.069 1.729 54.68
9 -1.1586 0.688 2.317 22.40
10 -3.3144 0.731 1.000
11 ∞ 1.486 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.128 1.000
1 ∞ 0.444 1.768 72.23
2 0.6240 0.513 1.000
3 3.9849 0.599 1.923 18.90
4 ∞ 0.053 1.000
絞 ∞ 0.053 1.000
6 ∞ 1.069 1.729 54.68
7 -1.3363 0.053 1.000
8 2.5462 1.069 1.729 54.68
9 -1.1586 0.688 2.317 22.40
10 -3.3144 0.731 1.000
11 ∞ 1.486 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例2〕
実施例2に係る対物レンズは、図4に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図5に示す。
実施例2に係る対物レンズは、図4に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図5に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.167 1.000
1 ∞ 0.446 1.768 72.23
2 0.6144 0.445 1.000
3 4.6085 0.566 1.923 18.90
4 ∞ 0.054 1.000
絞 ∞ 0.054 1.000
6 ∞ 1.004 1.729 54.68
7 -1.2873 0.054 1.000
8 3.5395 1.231 1.883 40.76
9 -1.0609 0.573 2.317 22.40
10 -3.4200 0.752 1.000
11 ∞ 1.509 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.167 1.000
1 ∞ 0.446 1.768 72.23
2 0.6144 0.445 1.000
3 4.6085 0.566 1.923 18.90
4 ∞ 0.054 1.000
絞 ∞ 0.054 1.000
6 ∞ 1.004 1.729 54.68
7 -1.2873 0.054 1.000
8 3.5395 1.231 1.883 40.76
9 -1.0609 0.573 2.317 22.40
10 -3.4200 0.752 1.000
11 ∞ 1.509 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例3〕
実施例3に係る対物レンズは、図6に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図7に示す。
実施例3に係る対物レンズは、図6に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図7に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 9.756 1.000
1 ∞ 0.527 1.768 72.23
2 0.5824 0.427 1.000
3 1.6676 0.617 1.923 18.90
4 2.5387 0.086 1.000
絞 ∞ 0.051 1.000
6 ∞ 0.812 1.729 54.68
7 -1.2546 0.051 1.000
8 2.0821 1.023 1.729 54.68
9 -1.0007 0.596 2.100 30.00
10 -3.3573 0.697 1.000
11 ∞ 1.431 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 9.756 1.000
1 ∞ 0.527 1.768 72.23
2 0.5824 0.427 1.000
3 1.6676 0.617 1.923 18.90
4 2.5387 0.086 1.000
絞 ∞ 0.051 1.000
6 ∞ 0.812 1.729 54.68
7 -1.2546 0.051 1.000
8 2.0821 1.023 1.729 54.68
9 -1.0007 0.596 2.100 30.00
10 -3.3573 0.697 1.000
11 ∞ 1.431 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例4〕
実施例4に係る対物レンズは、図8に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図9に示す。
実施例4に係る対物レンズは、図8に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図9に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.466 1.000
1 ∞ 0.350 1.768 72.23
2 0.6203 0.502 1.000
3 5.2669 0.989 1.762 26.52
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.031 1.729 54.68
7 -1.3807 0.115 1.000
8 2.1475 1.166 1.729 54.68
9 -1.4072 1.030 2.317 22.40
10 -6.4805 0.581 1.000
11 ∞ 1.596 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.466 1.000
1 ∞ 0.350 1.768 72.23
2 0.6203 0.502 1.000
3 5.2669 0.989 1.762 26.52
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.031 1.729 54.68
7 -1.3807 0.115 1.000
8 2.1475 1.166 1.729 54.68
9 -1.4072 1.030 2.317 22.40
10 -6.4805 0.581 1.000
11 ∞ 1.596 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例5〕
実施例5に係る対物レンズは、図10に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図11に示す。
実施例5に係る対物レンズは、図10に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図11に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.268 1.000
1 ∞ 0.341 1.883 40.76
2 0.6078 0.484 1.000
3 2.0572 0.988 1.762 26.52
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.061 1.729 54.68
7 -1.7212 0.152 1.000
8 1.7204 1.186 1.729 54.68
9 -1.2791 0.688 2.317 22.40
10 -6.3875 0.569 1.000
11 ∞ 1.554 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.268 1.000
1 ∞ 0.341 1.883 40.76
2 0.6078 0.484 1.000
3 2.0572 0.988 1.762 26.52
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.061 1.729 54.68
7 -1.7212 0.152 1.000
8 1.7204 1.186 1.729 54.68
9 -1.2791 0.688 2.317 22.40
10 -6.3875 0.569 1.000
11 ∞ 1.554 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例6〕
実施例6に係る対物レンズは、図12に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図13に示す。
実施例6に係る対物レンズは、図12に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図13に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.372 1.000
1 ∞ 0.346 2.317 40.00
2 0.8337 0.504 1.000
3 2.2900 0.943 1.762 26.52
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.155 1.729 54.68
7 -1.4779 0.156 1.000
8 2.1724 1.157 1.729 54.68
9 -1.3066 0.700 2.317 22.40
10 -6.3903 0.849 1.000
11 ∞ 1.576 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.372 1.000
1 ∞ 0.346 2.317 40.00
2 0.8337 0.504 1.000
3 2.2900 0.943 1.762 26.52
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.155 1.729 54.68
7 -1.4779 0.156 1.000
8 2.1724 1.157 1.729 54.68
9 -1.3066 0.700 2.317 22.40
10 -6.3903 0.849 1.000
11 ∞ 1.576 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例7〕
実施例7に係る対物レンズは、図14に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図15に示す。
実施例7に係る対物レンズは、図14に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図15に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.270 1.000
1 ∞ 0.341 2.170 33.00
2 0.6666 0.435 1.000
3 1.8334 1.044 1.762 26.52
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.085 1.729 54.68
7 -1.7541 0.237 1.000
8 1.6554 1.426 1.729 54.68
9 -1.1252 0.687 2.317 22.40
10 -6.4900 0.610 1.000
11 ∞ 1.554 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.270 1.000
1 ∞ 0.341 2.170 33.00
2 0.6666 0.435 1.000
3 1.8334 1.044 1.762 26.52
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.085 1.729 54.68
7 -1.7541 0.237 1.000
8 1.6554 1.426 1.729 54.68
9 -1.1252 0.687 2.317 22.40
10 -6.4900 0.610 1.000
11 ∞ 1.554 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例8〕
実施例8に係る対物レンズは、図16に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図17に示す。
実施例8に係る対物レンズは、図16に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図17に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.351 1.000
1 ∞ 0.345 2.170 33.00
2 0.6895 0.630 1.000
3 2.3214 1.021 1.847 23.78
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.037 1.729 54.68
7 -1.7547 0.131 1.000
8 1.9105 1.189 1.729 54.68
9 -1.2174 0.579 2.317 22.40
10 -6.4282 1.006 1.000
11 ∞ 1.571 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.351 1.000
1 ∞ 0.345 2.170 33.00
2 0.6895 0.630 1.000
3 2.3214 1.021 1.847 23.78
4 ∞ 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.037 1.729 54.68
7 -1.7547 0.131 1.000
8 1.9105 1.189 1.729 54.68
9 -1.2174 0.579 2.317 22.40
10 -6.4282 1.006 1.000
11 ∞ 1.571 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例9〕
実施例9に係る対物レンズは、図18に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図19に示す。
実施例9に係る対物レンズは、図18に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図19に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.466 1.000
1 ∞ 0.350 1.768 72.23
2 0.6203 0.588 1.000
3 6.2504 0.989 2.054 27.80
4 40.3727 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.031 1.729 54.68
7 -1.3807 0.115 1.000
8 2.1475 1.166 1.729 54.68
9 -1.4072 1.030 2.317 22.40
10 -6.4805 0.582 1.000
11 ∞ 1.596 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.466 1.000
1 ∞ 0.350 1.768 72.23
2 0.6203 0.588 1.000
3 6.2504 0.989 2.054 27.80
4 40.3727 0.035 1.000
絞 ∞ 0.035 1.000
6 ∞ 1.031 1.729 54.68
7 -1.3807 0.115 1.000
8 2.1475 1.166 1.729 54.68
9 -1.4072 1.030 2.317 22.40
10 -6.4805 0.582 1.000
11 ∞ 1.596 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例10〕
実施例10に係る対物レンズは、図20に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図21に示す。
実施例10に係る対物レンズは、図20に示されるように、実施例1に係る対物レンズと同様の構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図21に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.348 1.000
1 ∞ 0.344 2.170 33.00
2 0.6893 0.630 1.000
3 3.4262 1.243 2.250 24.60
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.036 1.729 54.68
7 -1.7542 0.131 1.000
8 1.9099 1.189 1.729 54.68
9 -1.2166 0.578 2.317 22.40
10 -6.4261 1.006 1.000
11 ∞ 1.571 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.348 1.000
1 ∞ 0.344 2.170 33.00
2 0.6893 0.630 1.000
3 3.4262 1.243 2.250 24.60
4 ∞ 0.034 1.000
絞 ∞ 0.034 1.000
6 ∞ 1.036 1.729 54.68
7 -1.7542 0.131 1.000
8 1.9099 1.189 1.729 54.68
9 -1.2166 0.578 2.317 22.40
10 -6.4261 1.006 1.000
11 ∞ 1.571 1.516 64.14
12 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
〔実施例11〕
実施例11に係る対物レンズは、図22に示されるように、実施例1に係る対物レンズにおいて、カバーガラスに代えてプリズム(光路変換素子)Pを備えた構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図23に示す。
実施例11に係る対物レンズは、図22に示されるように、実施例1に係る対物レンズにおいて、カバーガラスに代えてプリズム(光路変換素子)Pを備えた構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図23に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.128 1.000
1 ∞ 0.444 1.768 72.23
2 0.6240 0.513 1.000
3 3.9849 0.599 1.923 18.90
4 ∞ 0.053 1.000
絞 ∞ 0.053 1.000
6 ∞ 1.069 1.729 54.68
7 -1.3363 0.053 1.000
8 2.5462 1.069 1.729 54.68
9 -1.1586 0.688 2.317 22.40
10 -3.3144 0.396 1.000
11 ∞ 1.000 1.516 64.14
12 ∞ 1.000 1.516 64.14
13 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.128 1.000
1 ∞ 0.444 1.768 72.23
2 0.6240 0.513 1.000
3 3.9849 0.599 1.923 18.90
4 ∞ 0.053 1.000
絞 ∞ 0.053 1.000
6 ∞ 1.069 1.729 54.68
7 -1.3363 0.053 1.000
8 2.5462 1.069 1.729 54.68
9 -1.1586 0.688 2.317 22.40
10 -3.3144 0.396 1.000
11 ∞ 1.000 1.516 64.14
12 ∞ 1.000 1.516 64.14
13 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞
〔実施例12〕
実施例12に係る対物レンズは、図24に示されるように、実施例1に係る対物レンズにおいて、接合レンズの後段に、1枚の正レンズL6を備えた構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図25に示す。
実施例12に係る対物レンズは、図24に示されるように、実施例1に係る対物レンズにおいて、接合レンズの後段に、1枚の正レンズL6を備えた構成を有している。本実施例に係る対物レンズのレンズデータを以下に示す。また、このように構成された本実施例に係る対物レンズの各種収差図を図25に示す。
レンズデータ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.788 1.000
1 ∞ 0.473 1.768 72.23
2 0.6646 0.547 1.000
3 4.2445 0.638 1.923 18.90
4 ∞ 0.057 1.000
絞 ∞ 0.057 1.000
6 ∞ 1.138 1.729 54.68
7 -1.4233 0.057 1.000
8 2.7121 1.138 1.729 54.68
9 -1.2341 0.733 2.317 22.40
10 -3.5304 0.778 1.000
11 7.5104 0.631 1.516 64.14
12 ∞ 0.852 1.516 64.14
13 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 10.788 1.000
1 ∞ 0.473 1.768 72.23
2 0.6646 0.547 1.000
3 4.2445 0.638 1.923 18.90
4 ∞ 0.057 1.000
絞 ∞ 0.057 1.000
6 ∞ 1.138 1.729 54.68
7 -1.4233 0.057 1.000
8 2.7121 1.138 1.729 54.68
9 -1.2341 0.733 2.317 22.40
10 -3.5304 0.778 1.000
11 7.5104 0.631 1.516 64.14
12 ∞ 0.852 1.516 64.14
13 ∞ 0.000 1.000
像面 ∞ 0.000
上述した実施例1から実施例12に係る対物レンズの条件式(1)から(6)の値と全系の焦点距離を表1に示す。
1 対物レンズ
CG カバーガラス
FG 前群
BG 後群
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
E45 接合レンズ
S 開口絞り
X 物体面
Y 像面
Z 光軸
CG カバーガラス
FG 前群
BG 後群
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
E45 接合レンズ
S 開口絞り
X 物体面
Y 像面
Z 光軸
Claims (9)
- 物体側から順に、負の第1レンズ、正の第2レンズ、開口絞り、正の第3レンズおよび正の第4レンズと負の第5レンズとを貼り合わせた接合レンズから構成され、
前記接合レンズが、下記条件式(1)および(2)を満足する対物レンズ。
(1) nn ≧ 2.0
(2) 12 < (νp-νn) < 34
ここで、
nn:第4レンズのd線に対する屈折率、
νp:第4レンズのアッベ数、
νn:第5レンズのアッベ数
である。 - 下記条件式(3)を満足する請求項1に記載の対物レンズ。
(3) 1.52<(f23/fl)<1.75
ここで、
f23:第2レンズと第3レンズの合成焦点距離、
fl:全系の焦点距離
である。 - 前記第1レンズが、下記条件式(4)を満足する請求項1または請求項2に記載の対物レンズ。
(4) n1≧2.0
ここで、
n1:第1レンズのd線に対する屈折率
である。 - 前記第2レンズが、下記条件式(5)を満足する請求項1から請求項3のいずれかに記載の対物レンズ。
(5) n2≧2.00
ここで、
n2:第2レンズのd線に対する屈折率
である。 - 前記第3レンズが、下記条件式(6)を満足する請求項1から請求項4のいずれかに記載の対物レンズ。
(6) (R3b+R3a)/(R3b-R3a)≧-1.0
ここで、
R3a:第3レンズの物体側面の曲率半径、
R3b:第3レンズの像側面の曲率半径
である。 - 前記接合レンズ後端から像面までの間に正レンズを1枚以上備える請求項1から請求項5のいずれかに記載の対物レンズ。
- 少なくとも前記第1レンズが、耐薬品性および/または滅菌耐性を有する材質で構成されている請求項1から請求項6のいずれかに記載の対物レンズ。
- 前記接合レンズ後端から像面までの間に光路変換素子を備える請求項1から請求項7のいずれかに記載の対物レンズ。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載の対物レンズを備える内視鏡。
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