JPS6135414A

JPS6135414A - 内視鏡対物レンズ

Info

Publication number: JPS6135414A
Application number: JP15651384A
Authority: JP
Inventors: Kimihiko Nishioka; 公彦西岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1984-07-28
Filing date: 1984-07-28
Publication date: 1986-02-19
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPH0648327B2; DE3526872C2; US4674844A; DE3526872A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、内視鏡の対物レンズに関するものである。

従来技術内視鏡対物レンズとしては第１図に示す特開昭４９＝１
２１５４７号に記載されたもののようにレトロフォーカ
スタイプのものが知られている。

この対物レンズは、イメージガイド１に主光線２を垂直
に入射させるために都合のよいレンズ系であった。しか
し歪曲収差が大きく、全長が長く、レンズの外径が像径
に比べて大きいなどの欠点があった。

目　　　　　的本発明は、歪曲収差が小さく、全長が短く外径が小さく
広角で周辺光量の多い内視鏡対物レンズを提供すること
を目的とするものである。

概　　　要第２図は本発明の基本レンズ構成を示すもので本発明対
物レンズはこの図に示すように負の屈折力を持つ第１群
と、正の屈折力を持つ第２群と、正の屈折力を持ち物体
側に凸面を有するレンズを含む第３群と、第２群の前端
と第３群の後端との間に配置された明るさ絞りと、物体
側に凹面を向けた単体又は接合のメニスカスレンズを含
む第４群とよりなり、次の条件を満足する内視鏡対物し
く２）　　　Ｒｓ＜５ｆただしｈ＋　、ｈ＊は夫々第１群、第４群の各面におけ
る主光線の高さの平均値、ｆｌｒ　ｆ４は夫々第１群、
第４群の焦点距離、Ｒ３は第３群の最も物体側の面の曲
率半径、ｆは対物レンズの焦点距離である。

例えば第２図に示すように固体撮像素子３を用いた電子
内視鏡においては、この図に示すように主光線４が固体
撮像素子３に対して斜めに入射してもイメージファイバ
ーを用いた時のような欠点はなく、画像は伝送される。

本発明は、像面の前にメニスカスの凹レンズを含む第４
群を配置することによって従来のレトロフォーカスタイ
プの内視鏡対物レンズの欠点であつた歪曲収差が大きく
全長（第１面から像面まての距離）が長く、レンズ外径
が大きい点を解決したものである。

また本発明の対物レンズは明るさ絞りを第２群の最も物
体側の面から第３群の最も像側の面までの間に配置した
ものでこれによって歪曲収差の補正等を可能にした。つ
まり前記の個所に明るさ絞りを配置すれば、通常のテレ
センドリンクタイプのレトロフォーカス型内視鏡対物レ
ンズに比較して絞りが後方に下がる分だけ像面への主光
線の入射角を大きくでき、歪曲収差の補正にとって有効
である。ま゛た絞りを前記位置にすれば、レトロフォー
カス型の発散群と収斂群の間に絞りを置いた場合のレン
ズ系の著しい非対称性（絞りの前は負の群だけで絞りの
後は正の群だけにて構成されている）が、正の屈折力の
第２群の一部が絞りより前に来ることによって緩和され
、これによってコマ収差の補正にとっても有利である。

又本発明のレンズ系に類似する光学系として第３図に示
す特公昭４２−２３８９６号の光学系がある。この光学
系は、第４群による主光線の屈折力１著し強すぎるため
に画角が大になればなるほど主光線が像面に対して大き
な角度で入射するのでｃｏｓ４乗則による周辺光量の低
下が著しい。

り強くしこれによって第１群でレンズを広角化し第４群
では、主光線を適度に曲げて周辺光量があまり低下しな
い範囲で歪曲収差を除去しまた全長（第１面から像面ま
での長さ）を短くしレンズ外径を小さくしたものである
。そのためには第１群の焦点距離ｆ１および第４群の焦
点距離ｆ４を条件（１）を満足するように定める必要が
ある。したがって前記の条件（１）よりはずれると歪曲
収差が補正できグまたレンズ系が大きくならざるを得す
本発明の目的に反することとなる。

また前述の従来の光学系（特公昭４２−２３８９６）は
球面収差の発生が著しく大口径化できない欠点もあった
。

本発明では条件（２）を満足するようにして球面収差を
除去するようにした。つまりこの条件（２）より外れる
と球面収差が補正不足になる。

また条件（１）　、　（２）のほかに次の条件（３）　
、　（４）を満足することが望ましい。

（３）　　　ｌｆＪ　＜　６　ｆ（４）　　　　Ｒ２≦１５ｆただしＲ２は第２群の像側の面の曲率半径である。

第４群の屈折力は、条件（１）に規定したようにゆるく
なっている。しかし１ｆ４１があまり犬になって条件（
３）を満足しなくなっても条件（１）の効果が弱くなる
ため好ましくない。また条件（４）よりはずれると球面
収差が補正不足になる。

更に本発明の目的にかなった対物レンズを得る為には下
記条件（５）　、　（６）　、　（７）　、　（８）を
満足することが好ましい。

（ｓ）　　Ｉｆ、Ｉ　＜　１−７１（６）　、　　Ｉｆ２３１　’＜　１．５　ｆ（７）　
　　＆’　＞　。

（８）　　　１Ｒ３１＜　１．５ｆただしｆ２３は第２群と第３群の合成焦点距離、Ｒ２’
は第２群の最も物体側の面の曲率半径、Ｒ３′は第３群
中の接合面の曲率半径である。

上記条件（５）　、　（６）を満足するようにした場合
、第１群の負のパワーと第２群、第３群の正のパワーが
比較的強くなるのでレンズ系の全長を短くする上で特に
好ましい。これら条件を外れるといずれも全長の短縮化
にとっては不利になる。

条件（５）　、　（６）のように各群のパワーを強くし
た場合には諸収差の補正がむずかしくなって来る。特に
絞りが第２群の前面から第３群の後端までの間に位置し
た場合には一層むずかしくなる。これを解消するために
は条件（７）を満足することが好ましい０条件（７）は、第２群の最前面の曲率半径を決めるもの
で、この曲率半径を正にすることによって、この面への
軸外光線の入射角が極端に大になるのを防いで非点隔差
の発生を抑えることが出来る。

この条件を外れた場合非点隔差が犬になる。

また第３群の接合面の曲率半径Ｒｓ’が条件（８）を満
足することによって球面収差を更に良好に補正すること
が出来る。この条件（８）より外れると球面収差が補正
不足になる。

更に後に述べる実施例のように第１群の物体側の面を面
の周辺に向かうほど曲率が強くなる非球面にすることが
歪曲収差を除去する上で望ましい。

また第１群の像側の面を面の周辺はど曲率半径の大きく
なる非球面にしてもよい。これら非球面の形状としては
第４図に示すような座標のとり方をした時に次の式にて
表わされる面が考えられる。

−Ｅｙ４ただしＥは非球面係数である。

実施例次に本発明の内視鏡用対物レンズの各実施例を示す０実施例ＩＦ　　　、像高１．００４．Ｏ。

ｆ−１，００ｌ　／３．７８画角１１５゜ｒｌ　−ω ｄ＋　””　０．２５２Ｏｎ＋　＝１．５１６３３　　
ν＋　＝６４］、５ｒ２　＝　０．６６５５ｄ２””　１．２６０１ｒ３＝　２．２４４．４ｄ３”＝　０．２５２０　　　ｎ２−１．７４１００　
　ｖ２＝　５２．６８ｒ４＝　−６，８６７６ｄ４＝０．０５０４ｒ５＝ω（絞り）ｄ、＝ｏ、ｏ５ｏ４ｒａ　”　２．５７６４ｄｏ””　０．５５４４　　　ｎａ　＝　１．６２０４
１　　　シ３＝６０．２７ｒ７”＝　　０．５０４０ｄフ　＝　　０．２０１６　　　　　ｎ４　＝　　１．
８０５１８　　　　　ν４　＝２５．４３ｒ８＝−０，
９７３８ｄｓ　”　０．７４３６ｒ、＝−０，６９９０ｄｏ　”　０．２５２０　　　ｎｉ　＝　１．７２８２
５　　シ５＝２８．４６ｒ、。＝−１，，２６０１実施例２ｆ＝１．ｏｏ　　、　　Ｆ７　　　　、　　像高１．２
１０２　　。

３．１４画角１１５゜ｒｉ　：　３．１２３５ｄ、＝　０．３０３８　　ｎ、　＝　１．６５１６０　
１／、　＝　５８．５２ｒ２＝　０．７７５８ｄ２＝１．５５１９ｒａ　＝＝　１．７８５４ｄ３＝０．３０３８ｎ２−１，７４１００シ２−５２６
８ｒ４　＝　　１．０．６２７３ｄ、＝０．０６０８ｒ、＝の（絞り）ｄｉ　”’　０．０６０８ｒａ　＝　１．５０１３ｄ６＝　０．６６８３　　ｎ３＝＝　１．６２０４１　
　ν３＝　６０．２７ｒ７：　　０．６０７５ｄ７”　０．２４３Ｏｎ＋　＝　１．８０５１．８　１
／４．　＝　２５．４３ｒＢ＝−１，２２６４ｄ８二０．４８６０ｒｏ二０．６１９８ｄｏ　”　０．３０３８　　　ｎｓ　＝　１．７２８２
５　　　シ、＝２８．４．６ｒ、。ニー１．．８２２６実施例３ｆ＝１．ｏｏ　　、Ｆ／３．２２８　、　　像高１．１
９１４画角１１４゜ｒ＋　＝　２．３９２３ｄｌ−０，２９９Ｏｎ、＝　１．５１６３３　　Ｖｌ　
＝　６４．１５ｒ２＝０．５９８１ｄ２＝　１．０８３０ｒｓ＝２．５６０８ｄａ”　０．２９９０　　ｎｚ　＝　１．７４１００　
　シ２＝５２．６８ｒ４−の（絞り）ｄ４＝　０．２９９ＯＬ＋　＝　１．７４１００　　ｒ
ｓ　＝　５２．６８ｒ５：　　１．６９７２ｄｓ＝０．０５９８ｒ６”　２．４８３２（Ｌ＋　＝　０．２３９２　　　ｎ＋　＝　１．７１７
３６　　１／４　＝　２９．５１ｒ７＝　１．０７６６ｄ、　””　１．０３９１　　　ｎ５　＝＝　１．７１
３００　　ν、＝５３．８４１”８＝−２，０７０１ｄ８＝０．３０６９ｒ、＝　　０．７４１９ｄｏ　＝　０．２９９０　　　ｎａ　＝　１７２８２５
　　シｏ＝２８．４６ｒ、。＝−２，４０１４実施例４ｆ＝１．００　、Ｆ／３．７８□　、像高１．００９１
画角１１５゜ｒｌ−Ｏ：Ｉｄ＋　＝０．２５３３　　ｎ＋　”　１．５１６３３　
　ν１”　６４＝１５ｒ２＝　０．６９４７ｄ２　＝　１．２６６５ｒ３＝　１．．１７３８ｄ３＝　０．２５３３　　ｎ２＝　１．７４１００　　
シ２＝５２．６８ｒ、　＝　−９，５３１８ｄ、＝０．０５０７ｒ、−の（絞り）ｄ、　＝　０．０５０７ｒ６　＝　１．．７２４．３ｄｏ−０，５５７２ｎ３−１．５１６３３　　　ｖｓ　
＝６４．１５ｒｔ＝　　０．５２２０ｄ７”　０．２０２６　　　ｎ４＝　１．８０５１８　
　１／４　＝　２５．４３ｒａ　ニー０．９１９８ｄａ　＝　０．４００８ｒ９＝　　０．５４７０ｄｏ　＝　０．２０２６　　　ｎｉ　＝　１．５９２７
０　　　ν、　＝　３５．２９ｒｔｏ　＝　１．９４９
６ｄ＋ｏ　＝　０．４５５９　　　ｎａ　＝　１．８０６
１０　９ａ　＝　４０．９５ｒ、、　＝　−２，４８９
５実施例５ｆ＝１．ｏｏ　　、　　Ｆ’／３．４−３８　　’　　
像高１．１０３６画角１０１゜ｒ、−の（非球面）ｄ、　＝　０．２７７Ｏｎ、　＝　１．５１６３３　１
／、　＝　６４−．１５ｒ２＝　０．７０４７ｄ、、＝１．３９１８ｒｓ　””　１８４０４ｄａ　＝　０．２７７０　　　ｎ２＝　１．７４１００
　　　ν２”５２．６８ｒ４＝　　６．２６２４ｄ４＝０．０５５４ｒ、＝ω（絞り）ｄ５＝０．０５５４ｒ６　＝　３．４８９１ｄａ　””　０．６０９４　　　ｎ３＝　１．６２０４
１　　９３＝　６０．２７ｒｔ＝　　０．５５４０ｄ７＝　０．２２１６　　　ｎ４　＝　１．８０５１８
　　ν４　＝　２５．４３ｒａ＝　　１．１１０４ｄ８＝０．９０４１Ｔｏ：　　０．６１８６ｄ、　＝　０．２７７０　　　ｎｉ　＝　１．７２８２
５　　　ν５＝２８．４６ｒ、。＝　−１，，０８３０実施例６ｆ＝１．００　、　／３．３６５　、像高１．０９６９
画角９８゜ｒｌ”ω（非球面）ｄ、”　０．２７５３　　ｎ４　”　１．５１６３３　
　ν、””　６４．１６ｒ２＝０．７５１３ｄ２　＝　１．４６６２ｒ３＝２．３６０９ｄ３＝　０．５５０７　　ｎ２　＝　１．５９２７０　
　シアー３５．２９ｒ、　＝　−１，０９５３ｄ４　＝　０．２２０３　　ｎ３＝　１．８３４００　
　シ３＝３７．１６ｒ５＝　　　２．７６８９ｄ、＝０．０５５１ｒ６＝■（絞り）ｄ６＝０．０５５１ｒ７　＝　２．３９４０ｄ７””　０．６０５７　　　ｎ４．＝　１．６２０４
１　　ν＊　＝　６０．２７ｒ８＝−０，５８８４ｄａ　＝　０．２２０３　　　ｎ５　＝　１．８０５１
８　９ｓ　＝　２５．４３ｒｏ＝　　１．１１７７ｄ９＝　０．８９４１ｒ、。＝　−０，６５２６ｄ＋ｏ　＝　０．２７５３　　　ｎｏ　＝　１．８４６
６６　　　シロ””２３．８８ｒ１１　＝　−０，９５
６６ｄ＋　””　０．２７９６　　　ｎ、＝　１．５１６３
３　　シ、＝６４，１５ｒ２＝　０．７９５’２ｄ２＝　１．４７８７ｒｓ＝５．３８７８ｄ３＝　０．５５９３　　　ｎ２　＝　１．５９２７０
　１／２　＝　３５．２９ｒ４　＝＝　　０．７４１４ｄ４−０゜２２３７　　　ｎ３　＝　１．８３４００　
　　シ３＝３７．１６ｒ、＝−１，９２８０ｄ５　＝　０．０５５９ｒ６＝ω（絞り）ｄａ”０．０５５９ｒ７＝１．５１６９ｄ７　”　０．２２３７　　　ｎ４　＝＝　１．８０５
１８　　ν４　＝２５．４３ｒ８＝０．６１２３ｄ８＝　０．６１５２　　　ｎ５　＝　１．５６８８３
　　　シ５＝５６．３４ｒ、＝−１．０４４８ｄｏ　＝　０．８８４９ｒ、ｏ＝　　０．７３７５ｄ４ｏ　＝　０．２７９６　　　ｎｏ　””　１．８４
６６６　　　シロ＝　２３．８８ｒ、、　＝−１，０６
１２テ、＝−１６’ｆ、　　　ヂ’ｘ３＝　Ｉ−”７　、−
！ｒ４　タ七ｑ３ただしｒｌｙ　ｒ２ｍ・・・はレンズ
各面の曲率半径、ｄ＋　＋　ｄ２ｙ・・・は各レンズの
肉厚および空気間隔、１１１　ｒ　ｎ２＋・・・は各レ
ンズの屈折率、シ１．シ２．は各レンズのアツベ数であ
る。

上記実施例のうち実施例１．実施例２は夫々第５図およ
び第６図に示すレンズ構成のもので、第１群が負レンズ
、第２群が正レンズ、第３群が接合正レンズ、第４群が
物体側に凹面を有するメニスカスレンズよりなっている
。これら実施例の明るさ絞りは第２群と第３群の間に位
置している。

また実施例３は第７図の通りで、実施例１，２と類似の
構成であるが絞りは、第２群中に位置している。実施例
４は第８図に示す通りで第４群が物体側に凹面を向けた
接合メニスカスレンズである。

このレンズ系の絞りは第２群と第３群の間である。

実施例５は第９図の通りで実施例１と類似したレンズ構
成であるが、第１群の負レンズの物体側の面が前述のよ
うな形状の非球面である。実施例６．７は夫々第１０図
および第１１図に示すレンズ構成で、第２群と第３群が
いずれも接合レンズであり又第１群の負レンズの物体側
の面がいずれも非球面になっている。絞りはいずれも第
２群と第３群の間である。

これら実施例５，６．７の非球面は第４図に示すように
面の頂点を原点にした座標系にて表わした時に下記の式
にて表わされる面である。

ｘ＝Ｅｙ’ 各実施例の非球面係数Ｅはデーター中に示す通りである
。

発明の効果本発明の内視鏡用対物レンズは、以上詳細に説明したよ
うにまた実施例より明らかなように歪曲収差が小さくレ
ンズ系全長が短くレンズの径が小さいしかも画角が広く
周辺光量の大きなレンズ系である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内視鏡対物レンズの構成を示す図、第２
図は本発明対物レンズの基本構成を示す図、第３図は他
の従来レンズ系の構成を示す図、第４図は本発明の実施
例で用いる非球面の形状を説明する図、第５図乃至第１
１図は夫々本発明の実施例１乃至実施例７の断面図、第
１２図乃至第１８図は夫々実施例１乃至実施例７の収差
曲線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）物体側から順に負の屈折力を有する第１群と、正
の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有し物体側に
凸面を有するレンズを含む第３群と、第２群の前端と第
３群の後端との間に配置された明るさ絞りと、物体側に
凹面を有するメニスカスレンズを含む第４群とよりなり
、次の条件を満足する内視鏡対物レンズ。（１）｜ｈ＿１／ｆ＿１｜＞１．１５｜ｈ＿４／ｆ＿４
｜（２）Ｒ＿３＜５＿ｆただしｈ＿１、ｈ＿４は夫々第１群、第４群の各面にお
ける主光線高の平均値、ｆ＿１、ｆ＿４は夫々第１群、
第４群の焦点距離、Ｒ＿３は第３群の最も物体側の面の
曲率半径、ｆは全系の焦点距離である。
（２）前記第１群に非球面を設けた特許請求の範囲（１
）の内視鏡対物レンズ。