WO2016171043A1 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents
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Abstract
小型、高画質で視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を確保した内視鏡対物光学系を提供する。物体側から順に、負の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の第2群G2からなり、第1群G1は、物体側から順に、負の第1レンズL1と視野方向変換部材Pからなり、第2群G2は、物体側から順に、両凸形状の第2レンズL2と、正の第3レンズL3と負の第4レンズL4との順に接合した接合レンズからなり、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。 2.4≦d1/f≦4.6 (1) 1.85≦f2/f≦2.6 (2) -50≦r21/r22≦-0.4 (3) ここで、 d1は、第1レンズL1の像側の面から明るさ絞りSの面までの空気換算長、 fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、 f2は、第2群G2の焦点距離、 r21は、第2レンズL2の物体側の面の曲率半径、 r22は、第2レンズL2の像側の面の曲率半径、 である。
Description
本発明は、内視鏡対物光学系、例えば医療分野や工業分野などで用いられる内視鏡装置に適用できる内視鏡対物光学系に関するものである。
内視鏡対物光学系において、斜視観察を行うために光学系の中にプリズム等の視野方向変換部材を配置する場合がある。このような、斜視観察用の光学系の例が提案されている(例えば、特許文献1~10参照)。
近年、内視鏡の小型化の要請に伴って、撮像素子の小型化が進んでいる。ここで、斜視用内視鏡では、対物光学系の中にプリズム等の視野方向変換部材を配置している。このため、撮像素子を小型化した場合でも、視野方向変換部材を配置するための空間的な間隔を相応に長く確保しなければならない場合がある。空間的な間隔を確保する場合とは、例えば、撮像素子や、撮像素子と対物光学系とを保持する機械部品を対物光学系内に配置する場合である。
一般に、光学系の大きさは、係数倍して小型化、即ち縮小することができる。ここで、撮像素子を単純に係数倍して小型化したとき、視野方向変換部材を同じ係数倍で小型化できない場合がある。さらに近年、より一層の小型化を実現するため、対物光学系からの大きな射出角の光線に応じてシェーディング特性を最適化した撮像素子が提供されている。
特許文献1、2、3の構成では、単純に撮像素子の大きさに合わせて、光学系を係数倍して小型化した場合、視野方向変換部材を配置する間隔が小さくなってしまう。このため、小型な斜視用内視鏡を得ることが困難である。
特許文献4、5の構成では、第2群の接合レンズを負、正の順に接合している。この結果、倍率色収差の補正能力が低くなる。従って、画面周辺部で色にじみが発生しやすく、高画質な内視鏡画像を得ることが困難である。
特許文献6では、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、プリズム、接合レンズの構成が開示されている。ここで、負の第1レンズの像側の面の曲率半径が小さいため、正の第2レンズとの相対的な偏心が性能へ及ぼす影響が大きく、更なる小型化と高画質化が困難である。
特許文献7の構成では、接合レンズを備えていない。このため、画面周辺部での色にじみが発生しやすく、更なる高画質化が困難である。
特許文献8、9において、特許文献9の実施例3以外の構成は、画角が90°以下であり、十分な視野範囲を得ることが困難である。また、特許文献9の実施例3の構成は、対物光学系の射出角が小さい。このため、シェーディング特性を最適化した撮像素子には好ましくなく、より一層の小型で高画質な内視鏡を得ることが困難である。
特許文献10において、実施例5以外の構成は、第2群の接合レンズを負、正の順に接合している。このため、倍率色収差の補正能力が低い。また、特許文献10の実施例5の構成は、第2群の接合レンズを正、負の順に接合しているが、視野方向変換部材を配置する間隔が小さい。さらに、特許文献10の全ての実施例において、第2群の屈折力が大きい。このため、像面湾曲が補正不足ぎみであり、小型で高画質な斜視用内視鏡を得ることが困難である。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型、高画質で視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を確保した内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の第1群と、明るさ絞りと、正の第2群からなり、第1群は、物体側から順に、負の第1レンズと視野方向変換部材からなり、第2群は、物体側から順に、両凸形状の第2レンズと、正の第3レンズと負の第4レンズとの順に接合した接合レンズからなり、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
d1は、第1レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
f2は、第2群の焦点距離、
r21は、第2レンズの物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズの像側の面の曲率半径、
である。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
d1は、第1レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
f2は、第2群の焦点距離、
r21は、第2レンズの物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズの像側の面の曲率半径、
である。
本発明によれば、小型、高画質で、視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を備えた内視鏡対物光学系が得られるという効果を奏する。
以下、本実施形態に係る内視鏡対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図である。
本実施形態は、物体側から順に、負の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の第2群G2からなり、第1群G1は、物体側から順に、負の第1レンズL1と視野方向変換部材Pからなり、第2群G2は、物体側から順に、両凸形状の第2レンズL2と、正の第3レンズL3と負の第4レンズL4との順に接合した接合レンズからなる。
そして、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
d1は、第1レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
f2は、第2群の焦点距離、
r21は、第2レンズの物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズの像側の面の曲率半径、
である。
本実施形態は、物体側から順に、負の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の第2群G2からなり、第1群G1は、物体側から順に、負の第1レンズL1と視野方向変換部材Pからなり、第2群G2は、物体側から順に、両凸形状の第2レンズL2と、正の第3レンズL3と負の第4レンズL4との順に接合した接合レンズからなる。
そして、以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
d1は、第1レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
f2は、第2群の焦点距離、
r21は、第2レンズの物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズの像側の面の曲率半径、
である。
このように、本実施形態は、内視鏡に使用できる小型で広画角な内視鏡対物光学系(結像光学系)とするために、第1群G1の最も物体側に、平凹形状の第1レンズL1を配置して、負の屈折力を確保している。これにより、レトロフォーカスタイプの構成をとることができる。そして、第1レンズL1の像側には、視野方向変換部材Pを配置して、斜視観察を可能にしている。なお、図1においては、プリズム等の視野方向変換部材を展開した図として示している。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。
第2群G2の物体側には、主に結像に寄与する正レンズL2を配置している。正レンズL2の像側で周辺光線の光軸からの高さが高くなる位置に、正レンズL3と負レンズL4との順に接合した接合レンズを配置している。この接合レンズにより、倍率色収差を補正する。倍率色収差は、周辺光線の光軸からの高さが高くなる位置の方が収差補正への寄与度が大きい。そこで、接合レンズは、より軸外光線が高くなる位置において倍率色収差を補正するように、物体側から、正レンズL3、負レンズL4の順に接合している。
ここで、斜視用内視鏡においては、撮像素子を小型化しても、視野方向変換部材を配置する間隔は相応に長く確保しなければならない場合がある。この場合、単純に撮像素子を小型化した係数倍の光学系では、視野方向変換部材Pを配置する間隔も短くなってしまうため、好ましくない。即ち、光学系の焦点距離に対して相対的に長い視野方向変換部材を配置する間隔を確保する必要がある。このため、以下の条件式(1)を満たすことが望ましい。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
ここで、
d1は、第1レンズL1の像側の面から明るさ絞りSの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
ここで、
d1は、第1レンズL1の像側の面から明るさ絞りSの面までの空気換算長、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(1)は、視野方向変換部材Pを配置する間隔(空気換算長)と全系の焦点距離を規定している。
条件式(1)の上限値を上回ると、視野方向変換部材Pを配置する間隔が大きくなる。このため、第1レンズの径を維持したまま光学系を構成しようとすると第1レンズL1の屈折力が大きくなり全ての収差が悪化してしまう。条件式(1)の下限値を下回ると、視野方向変換部材Pを配置する間隔が小さくなってしまう。このため、小型な斜視用の内視鏡を得ることが困難となる。
条件式(1)の上限値を上回ると、視野方向変換部材Pを配置する間隔が大きくなる。このため、第1レンズの径を維持したまま光学系を構成しようとすると第1レンズL1の屈折力が大きくなり全ての収差が悪化してしまう。条件式(1)の下限値を下回ると、視野方向変換部材Pを配置する間隔が小さくなってしまう。このため、小型な斜視用の内視鏡を得ることが困難となる。
条件式(1)に代えて、以下の条件式(1’)を満足することが好ましい。
2.6≦d1/f≦4.4 (1’)
さらに、条件式(1)に代えて、以下の条件式(1”)を満足することがより好ましい。
2.6≦d1/f≦4.1 (1”)
2.6≦d1/f≦4.4 (1’)
さらに、条件式(1)に代えて、以下の条件式(1”)を満足することがより好ましい。
2.6≦d1/f≦4.1 (1”)
また、正の第2群G2の屈折力を適切に設定しないと、球面収差と像面湾曲の発生量が大きくなり画質の劣化を招きやすくなる。このため、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
ここで、
f2は、第2群G2の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
ここで、
f2は、第2群G2の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(2)の上限値を上回ると、第2群G2の屈折力が小さくなり、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式(2)の下限値を下回ると、第2群G2の屈折力が大きくなり、像面湾曲が補正不足となって好ましくない。
条件式(2)に代えて、以下の条件式(2’)を満足することが好ましい。
1.85≦f2/f≦2.5 (2’)
さらに、条件式(2)に代えて、以下の条件式(2”)を満足することがより好ましい。
1.9≦f2/f≦2.4 (2”)
1.85≦f2/f≦2.5 (2’)
さらに、条件式(2)に代えて、以下の条件式(2”)を満足することがより好ましい。
1.9≦f2/f≦2.4 (2”)
また、第2レンズL2は、結像のための正屈折力と大きい射出角を確保するため、適切な正屈折力を保持しながらも、球面収差、コマ収差を補正する必要がある。このため、以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
r21は、第2レンズL2の物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズL2の像側の面の曲率半径、
である。
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
r21は、第2レンズL2の物体側の面の曲率半径、
r22は、第2レンズL2の像側の面の曲率半径、
である。
条件式(3)の上限値を上回る、または条件式(3)の下限値を下回ると、球面収差、コマ収差が大きくなってしまい好ましくない。
条件式(3)に代えて、以下の条件式(3’)を満足することが好ましい。
-44≦r21/r22≦-0.4 (3’)
さらに、条件式(3)に代えて、以下の条件式(3”)を満足することがより好ましい。
-38≦r21/r22≦-0.5 (3”)
-44≦r21/r22≦-0.4 (3’)
さらに、条件式(3)に代えて、以下の条件式(3”)を満足することがより好ましい。
-38≦r21/r22≦-0.5 (3”)
また、第3レンズL3の屈折力を大きくしすぎると、光学系がテレセントリックに近くなる。このため、大きい射出角を確保するのが困難となる。この結果、像面I近くのレンズの光線高が高くなり、レンズが大径化しやすい。したがって、第3レンズL3を適切な屈折力に設定し、大きい射出角となるように光学系を構成することが好ましい。このため、条件式(4)を満たすことが望ましい。
1.6≦f03/f≦2.5 (4)
ここで、
f03は、第3レンズL3の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
1.6≦f03/f≦2.5 (4)
ここで、
f03は、第3レンズL3の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(4)の上限値を上回ると、第3レンズL3の屈折力が小さくなり、光線の射出角が大きくなりすぎてシェーディングによる画質の劣化を招きやすい。条件式(4)の下限値を下回ると、第3レンズL3の屈折力が大きくなり、射出角が小さくなりすぎる。つまり、レンズが大径化しやすくなるので、好ましくない。さらには、シェーディング特性を最適化した撮像素子にも不向きとなり、画質の劣化を招きやすい。
条件式(4)に代えて、以下の条件式(4’)を満足することが好ましい。
1.7≦f03/f≦2.4 (4’)
さらに、条件式(4)に代えて、以下の条件式(4”)を満足することがより好ましい。
1.8≦f03/f≦2.3 (4”)
1.7≦f03/f≦2.4 (4’)
さらに、条件式(4)に代えて、以下の条件式(4”)を満足することがより好ましい。
1.8≦f03/f≦2.3 (4”)
また、小型で高画質な斜視用内視鏡を得るためには、第1レンズL1の屈折力を適切に設定し、レンズ径と光学性能とのバランスを保つ必要がある。このため、以下の条件式(5)を満たすことが望ましい。
-2.2≦f01/f≦-1.1 (5)
ここで、
f01は、第1レンズL1の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
-2.2≦f01/f≦-1.1 (5)
ここで、
f01は、第1レンズL1の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(5)の上限値を上回ると、第1レンズL1の負屈折力が大きくなり、全ての収差が悪化してしまう。条件式(5)の下限値を下回ると、第1レンズL1の屈折力が小さくなり、第1レンズL1が大径化してしまい好ましくない。
条件式(5)に代えて、以下の条件式(5’)を満足することが好ましい。
-2.0≦f01/f≦-1.1 (5’)
さらに、条件式(5)に代えて、以下の条件式(5”)を満足することがより好ましい。
-1.8≦f01/f≦-1.1 (5”)
-2.0≦f01/f≦-1.1 (5’)
さらに、条件式(5)に代えて、以下の条件式(5”)を満足することがより好ましい。
-1.8≦f01/f≦-1.1 (5”)
また、長い視野方向変換部材Pを配置する間隔を確保しながらも、内視鏡の長手方向にはコンパクトな光学系であることが望ましい。このため、以下の条件式(6)を満足することが望ましい。
0.5≦d1/d2≦1.2 (6)
ここで、
d1は、第1レンズL1の像側の面から明るさ絞りSの面までの空気換算長、
d2は、明るさ絞りSの面から像面Iまでの空気換算長、
である。
0.5≦d1/d2≦1.2 (6)
ここで、
d1は、第1レンズL1の像側の面から明るさ絞りSの面までの空気換算長、
d2は、明るさ絞りSの面から像面Iまでの空気換算長、
である。
条件式(6)の上限値を上回ると、視野方向変換部材Pを配置する間隔が大きくなりすぎ、第1レンズL1が大径化しやすい。条件式(6)の下限値を下回ると、光学系が内視鏡の長手方向に大きくなりすぎ好ましくない。
条件式(6)に代えて、以下の条件式(6’)を満足することが好ましい。
0.55≦d1/d2≦1.15 (6’)
さらに、条件式(6)に代えて、以下の条件式(6”)を満足することがより好ましい。
0.6≦d1/d2≦1.1 (6”)
0.55≦d1/d2≦1.15 (6’)
さらに、条件式(6)に代えて、以下の条件式(6”)を満足することがより好ましい。
0.6≦d1/d2≦1.1 (6”)
また、本実施形態は、以下の条件式(7)を満たすことが望ましい。
1.8≦f02/f≦3.2 (7)
ここで、
f02は、第2レンズL2の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
1.8≦f02/f≦3.2 (7)
ここで、
f02は、第2レンズL2の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(7)の上限値を上回ると、第2レンズL2の屈折力が小さくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式(7)の下限値を下回ると、第2レンズL2の屈折力が大きくなる。このため、球面収差が補正不足となり好ましくない。
条件式(7)に代えて、以下の条件式(7’)を満足することが好ましい。
1.9≦f02/f≦3.1 (7’)
さらに、条件式(7)に代えて、以下の条件式(7”)を満足することがより好ましい。
2≦f02/f≦3 (7”)
1.9≦f02/f≦3.1 (7’)
さらに、条件式(7)に代えて、以下の条件式(7”)を満足することがより好ましい。
2≦f02/f≦3 (7”)
また、高画質な内視鏡画像を得るためには、正の第2レンズL2及び正の第3レンズL3で発生する補正不足の球面収差と像面湾曲を、適切な負の屈折力を有する第4レンズL4により補正することが望ましい。このため、以下の条件式(8)を満たすことが望ましい。
-2.8≦f04/f≦-1.2 (8)
ここで、
f04は、第4レンズL4の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
-2.8≦f04/f≦-1.2 (8)
ここで、
f04は、第4レンズL4の焦点距離、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(8)の上限値を上回ると、第4レンズL4の屈折力が大きくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式(8)の下限値を下回ると、第4レンズL4の屈折力が小さくなる。このため、球面収差が補正不足となって好ましくない。
条件式(8)に代えて、以下の条件式(8’)を満足することが好ましい。
-2.7≦f04/f≦-1.5 (8’)
さらに、条件式(8)に代えて、以下の条件式(8”)を満足することがより好ましい。
-2.6≦f04/f≦-1.8 (8”)
-2.7≦f04/f≦-1.5 (8’)
さらに、条件式(8)に代えて、以下の条件式(8”)を満足することがより好ましい。
-2.6≦f04/f≦-1.8 (8”)
また、小型化のためには第1群G1の径を小さくすることが望ましい。このため、以下の条件式(9)を満たすことが望ましい。
0.6≦en/f≦1.15 (9)
ここで、
enは、最大像高光線の入射瞳における位置、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
0.6≦en/f≦1.15 (9)
ここで、
enは、最大像高光線の入射瞳における位置、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(9)の上限値を上回ると、負の第1レンズL1の径が大型化するため好ましくない。条件式(9)の下限値を下回ると、負の第1レンズL1の屈折力が大きくなり好ましくない。
条件式(9)に代えて、以下の条件式(9’)を満足することが好ましい。
0.64≦en/f≦1.1 (9’)
さらに、条件式(9)に代えて、以下の条件式(9”)を満足することがより好ましい。
0.68≦en/f≦1.05 (9”)
0.64≦en/f≦1.1 (9’)
さらに、条件式(9)に代えて、以下の条件式(9”)を満足することがより好ましい。
0.68≦en/f≦1.05 (9”)
また、本実施形態は、以下の条件式(10)を満たすことが望ましい。
-6.5≦ex/f≦-2.8 (10)
ここで、
exは、最大像高光線の射出瞳における位置、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
-6.5≦ex/f≦-2.8 (10)
ここで、
exは、最大像高光線の射出瞳における位置、
fは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式(10)の上限値を上回ると、光線の射出角が大きくなる。即ち、第2レンズL2の屈折力が大きくなり、球面収差が悪化する。条件式(10)の下限値を下回ると、光線の射出角が小さくなる。このため、シェーディング特性を最適化した撮像素子に不向きとなる。
条件式(10)に代えて、以下の条件式(10’)を満足することが好ましい。
-5.8≦ex/f≦-3.3 (10’)
さらに、条件式(10)に代えて、以下の条件式(10”)を満足することがより好ましい。
-5.1≦ex/f≦-3.8 (10”)
-5.8≦ex/f≦-3.3 (10’)
さらに、条件式(10)に代えて、以下の条件式(10”)を満足することがより好ましい。
-5.1≦ex/f≦-3.8 (10”)
(実施例1)
実施例1に係る内視鏡対物光学系について説明する。図2(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。以下、すべての実施例において、視野方向変換部材P、例えばプリズムは、展開した状態で示している。このため、視野方向変換部材Pは、プリズムと等価な光路長を有する平行平面板として図示されている。
実施例1に係る内視鏡対物光学系について説明する。図2(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。以下、すべての実施例において、視野方向変換部材P、例えばプリズムは、展開した状態で示している。このため、視野方向変換部材Pは、プリズムと等価な光路長を有する平行平面板として図示されている。
本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、両凸正レンズL2と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、平行平板F1からなる。ここで、正レンズL3と負メニスカスレンズL4は接合されている。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図2(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。これら諸収差図は、546.07nm(e線)、435.84nm(g線)、486.13nm(F線)及び656.27nm(C線)の各波長について示されている。また、各図中、FnoはFナンバー、ωは半画角を示す。以下、収差図に関しては、同様である。また、像高は0.5mm、Fnoは6.375、半画角は50.0°である。
(実施例2)
図3(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
図3(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、両凸正レンズL2と、平行平板F1と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4からなる。ここで、正レンズL3と負メニスカスレンズL4は接合されている。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図3(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。像高は0.5mm、Fnoは6.104、半画角は50.4°である。
(実施例3)
図4(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
図4(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL2と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、平行平面板F1とからなる。ここで、正レンズL3と負メニスカスレンズL4は接合されている。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図4(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。像高は0.5mm、Fnoは5.802、半画角は50.1°である。
(実施例4)
図5(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
図5(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL2と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4と、平行平面板F1とからなる。ここで、両凸正レンズL3と負メニスカスレンズL4とは接合されている。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図5(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。像高は0.5mm、Fnoは5.483、半画角は50.8°である。
(実施例5)
図6(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
図6(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、両凸正レンズL2と、平行平面板F1と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4とからなる。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図6(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。像高は0.5mm、Fnoは5.588、半画角は50.2°である。
(実施例6)
図7(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
図7(a)は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第1群G1と、明るさ絞りSと、正の屈折力の第2群G2とにより構成されている。
第1群G1は、物体側から順に、平凹の負レンズL1と、視野方向変換部材Pとからなる。第2群G2は、物体側から順に、両凸正レンズL2と、平行平面板F1と、両凸正レンズL3と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズL4とからなる。ここで、正レンズL3と負メニスカスレンズL4とは接合されている。第2群G2の像側には、平行平板F2と、カバーガラスCGが配置されている。
平行平面板F1は、特定の波長、例えばYAGレーザーの1060nm、半導体レーザーの810nm、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
図7(b)、(c)、(d)、(e)は、本実施例の球面収差(SA)、非点収差(AS)、歪曲収差(DT)、倍率色収差(CC)を示す。像高は0.5mm、Fnoは5.539、半画角は49.8°である。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、rは各レンズ面の曲率半径、dは各レンズ面間の間隔、ndは各レンズのe線の屈折率、νdは各レンズのアッベ数、FnoはFナンバーである。
数値実施例1
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 4.3605
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6463 0.3101
3 ∞ 2.2674 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.126
6 1.9264 0.5136 1.81078 40.92
7 -1.9264 0.1744
8 2.2926 0.6395 1.51977 52.43
9 -0.814 0.2907 1.93429 18.90
10 -3.7607 0.2326
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.3886
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6187
Fno 6.375
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 4.3605
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6463 0.3101
3 ∞ 2.2674 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.126
6 1.9264 0.5136 1.81078 40.92
7 -1.9264 0.1744
8 2.2926 0.6395 1.51977 52.43
9 -0.814 0.2907 1.93429 18.90
10 -3.7607 0.2326
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.3886
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6187
Fno 6.375
数値実施例2
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.7592 0.2907
3 ∞ 2.2481 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0969
6 39.5292 0.4464 1.77621 49.60
7 -1.0693 0.2958
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.3147
10 2.7791 0.6343 1.73234 54.68
11 -1.4607 0.3018 1.97189 17.47
12 18.6587 0.4059
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6148
Fno 6.104
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.7592 0.2907
3 ∞ 2.2481 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0969
6 39.5292 0.4464 1.77621 49.60
7 -1.0693 0.2958
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.3147
10 2.7791 0.6343 1.73234 54.68
11 -1.4607 0.3018 1.97189 17.47
12 18.6587 0.4059
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6148
Fno 6.104
数値実施例3
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.1357
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6741 0.2904
3 ∞ 2.2774 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.1316
6 2.3270 0.5463 1.79012 44.20
7 -2.0048 0.1708
8 2.3145 0.7102 1.51825 64.14
9 -0.8563 0.2907 1.93429 18.90
10 -2.3840 0.1870
11 ∞ 0.5814 1.523 65.13
12 ∞ 0.4016
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6225
Fno 5.802
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.1357
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6741 0.2904
3 ∞ 2.2774 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.1316
6 2.3270 0.5463 1.79012 44.20
7 -2.0048 0.1708
8 2.3145 0.7102 1.51825 64.14
9 -0.8563 0.2907 1.93429 18.90
10 -2.3840 0.1870
11 ∞ 0.5814 1.523 65.13
12 ∞ 0.4016
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6225
Fno 5.802
数値実施例4
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 6.1047
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 2.1943 1.2617 1.88815 40.76
7 -3.316 0.1163
8 2.2462 0.6810 1.59143 61.14
9 -1.0563 0.2821 1.93429 18.90
10 -5.2068 0.0484
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.4244
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6189
Fno 5.483
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 6.1047
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 2.1943 1.2617 1.88815 40.76
7 -3.316 0.1163
8 2.2462 0.6810 1.59143 61.14
9 -1.0563 0.2821 1.93429 18.90
10 -5.2068 0.0484
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.4244
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6189
Fno 5.483
数値実施例5
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9620 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 1.7223 0.4823 1.73234 54.68
7 -3.3188 0.1367
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.2422
10 1.4769 0.7630 1.5343 48.84
11 -0.8247 0.2907 1.93429 18.90
12 -3.8931 0.3604
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6170
Fno 5.588
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9620 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 1.7223 0.4823 1.73234 54.68
7 -3.3188 0.1367
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.2422
10 1.4769 0.7630 1.5343 48.84
11 -0.8247 0.2907 1.93429 18.90
12 -3.8931 0.3604
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6170
Fno 5.588
数値実施例6
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.3682
5(絞り) ∞ 0.0969
6 2.5285 0.8326 1.79196 47.37
7 -2.8131 0.1268
8 ∞ 0.3876 1.523 65.13
9 ∞ 0.1223
10 2.0400 0.7674 1.59143 61.14
11 -1.1548 0.2907 1.93429 18.90
12 -6.1764 0.6617
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6300
Fno 5.539
単位 mm
面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.3682
5(絞り) ∞ 0.0969
6 2.5285 0.8326 1.79196 47.37
7 -2.8131 0.1268
8 ∞ 0.3876 1.523 65.13
9 ∞ 0.1223
10 2.0400 0.7674 1.59143 61.14
11 -1.1548 0.2907 1.93429 18.90
12 -6.1764 0.6617
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞
各種データ
焦点距離 0.6300
Fno 5.539
各実施例の条件式対応値を以下に示す。
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
(1) d1/f 2.68 2.77 2.64 3.78 3.79 3.94
(2) f2/f 1.92 1.95 2.03 2.28 2.15 2.36
(3) r21/r22 -1.00 -36.97 -1.16 -0.66 -0.52 -0.90
(4) f03/f 2.01 2.27 2.10 2.13 1.81 2.17
(5) f01/f -1.18 -1.39 -1.22 -1.72 -1.76 -1.69
(6) d1/d2 0.66 0.67 0.61 0.89 0.97 0.88
(7) f02/f 2.04 2.19 2.32 2.69 2.62 2.87
(8) f04/f -1.89 -2.25 -2.53 -2.37 -1.90 -2.48
(9) en/f 0.75 0.82 0.76 0.99 1.02 1.01
(10) ex/f -4.06 -4.13 -4.78 -4.76 -4.00 -4.95
条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
(1) d1/f 2.68 2.77 2.64 3.78 3.79 3.94
(2) f2/f 1.92 1.95 2.03 2.28 2.15 2.36
(3) r21/r22 -1.00 -36.97 -1.16 -0.66 -0.52 -0.90
(4) f03/f 2.01 2.27 2.10 2.13 1.81 2.17
(5) f01/f -1.18 -1.39 -1.22 -1.72 -1.76 -1.69
(6) d1/d2 0.66 0.67 0.61 0.89 0.97 0.88
(7) f02/f 2.04 2.19 2.32 2.69 2.62 2.87
(8) f04/f -1.89 -2.25 -2.53 -2.37 -1.90 -2.48
(9) en/f 0.75 0.82 0.76 0.99 1.02 1.01
(10) ex/f -4.06 -4.13 -4.78 -4.76 -4.00 -4.95
以上のように、本発明は、内視鏡対物光学系に有用であり、特に、斜視用の内視鏡対物光学系に適している。
G1 第1群
G2 第2群
S 明るさ絞り
L1、L2、L3、L4 レンズ
F1、F2 平行平面板
CG カバーガラス
G2 第2群
S 明るさ絞り
L1、L2、L3、L4 レンズ
F1、F2 平行平面板
CG カバーガラス
Claims (4)
- 物体側から順に、負の第1群と、明るさ絞りと、正の第2群からなり、
前記第1群は、物体側から順に、負の第1レンズと視野方向変換部材からなり、
前記第2群は、物体側から順に、両凸形状の第2レンズと、正の第3レンズと負の第4レンズとの順に接合した接合レンズからなり、
以下の条件式(1)、(2)、(3)を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
2.4≦d1/f≦4.6 (1)
1.85≦f2/f≦2.6 (2)
-50≦r21/r22≦-0.4 (3)
ここで、
d1は、前記第1レンズの像側の面から前記明るさ絞りの面までの空気換算長、
fは、前記内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
f2は、前記第2群の焦点距離、
r21は、前記第2レンズの物体側の面の曲率半径、
r22は、前記第2レンズの像側の面の曲率半径、
である。 - 以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡対物光学系。
1.6≦f03/f≦2.5 (4)
ここで、
f03は、前記第3レンズの焦点距離、
fは、前記内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。 - 以下の条件式(5)を満足することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡対物光学系。
-2.2≦f01/f≦-1.1 (5)
ここで、
f01は、前記第1レンズの焦点距離、
fは、前記内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。 - 以下の条件式(6)を満足することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡対物光学系。
0.5≦d1/d2≦1.2 (6)
ここで、
d1は、前記第1レンズの像側の面から前記明るさ絞りの面までの空気換算長、
d2は、前記明るさ絞りの面から像面までの空気換算長、
である。
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