JPH0269710A

JPH0269710A - 内視鏡対物光学系

Info

Publication number: JPH0269710A
Application number: JP63222884A
Authority: JP
Inventors: Akira Kikuchi; 菊地　彰
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-08
Anticipated expiration: 2011-11-27
Also published as: JP2558333B2

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】（産業上の利用分野〕本発明は、外径の細い内視鏡対物光学系に関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来から内視鏡用対物光学系は、像伝送光学系内での光
の損失を極力減らすためにテレセントリック光学系を用
いている。また近年特に体内観察において、管状被検体
を観察するために、より外径の細い内視鏡が必要とされ
ている。この要望に対して、特公昭６１−２８９６５号
公報に記載されているタイプの対物光学系が知られてい
る。

これは、第３５図に示すように入射面に明るさ絞りＳを
備え、射出面の曲率中心がこの絞りＳに大略−敗するよ
うな形状を有する半球状の第１の平凸レンズＬ１　と第
２の平凸レンズＬ、とを第２の平凸レンズＬ！の前側焦
点が、絞りＳに大略−敗するように凸面を向い合わせて
配置したもので、極めて簡単な構成で比較的外径の小さ
い対物光学系を実現している。

しかし、前記特公昭６１−２８９６５号公報に示されて
いる光学系では、対物レンズの第１群レンズと第２群レ
ンズの間の空気間隔を狭くして第１の平凸レンズＬｌ　
、第２の平凸レンズＬ２の屈折力を弱くしているため、
像面からレンズＬｚの入射面までの距離が長くなってし
まう、このため、主光線に付随する開口光束の径が平凸
しンズＬｔの入射面で大きくなり必然的にこれをカバー
するためにはレンズの外径をある程度以上小さくするこ
とは困難であった。

本発明は以上の点に鑑み成されたものであり、簡単な構
成でより一層外径の細い内視鏡用対物光学系を提供する
ことを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、正の屈折力を有する第１１７１群と正の屈折
力を有する第２レンズ群とを備えた内視鏡用対物光学系
において、以下の条件（１）を満足するようにしたこと
を特徴とするものである。

の屈折力を像面に近づけることにより第２レンズ群にお
ける結像光束の径を小さくし、レンズ系全体の外径を小
さくするためのものである。

全体の焦点距離およびテレセンドリンク光学系の状態を
保つことを前提にした場合、第１゜第２レンズ群の間隔
を拡げると各群の屈折力の一方または双方が強（なる傾
向になる。このため、第２レンズ群を像面に近づけても
結像光束の収斂作用に十分な寄与をもつようになる。し
たがって第１１７１群の収斂作用によって充分細く絞ら
れた光束が第２レンズ群に入射することになり、外径を
小さくしても第２レンズ群の入射面で開口光束がけられ
る恐れがなくなるの但し、ｆｌｌは第１１７１群と第２
レンズ群の合成焦点距離、ｄ、　は第１１７１群と第２
レンズ群の間の空気換算長である。

〔作用〕

条件（１１は２つの正の屈折力のレンズ群の間隔を所定
の値以上に大きくして第２レンズ群の正離して配置せざ
るを得なくなり、第２レンズ群なり内視鏡の外径を細く
することはできるが、部品の加工、組立がたいへん困難
となる上、第２レンズ群の物体側に向いた凸面の表面上
にゴミ、傷等があった場合、焦点距離が短かいためにゴ
ミや傷の像が物体像と重なって見えてしまい観察の障害
となる。

〔実施例〕

以下に示す実施例は、いずれも更にいくつかの条件を満
足することにより、極めて良好に収差補正がなされてい
るものである。

まず、以下の条件（２）を満足することが望ましい。

但し、ｄｔは第２レンズ群の第１面から像面までの空気
換算長である。

条件（２）は、第２レンズ群の像面に対する位置を限定
するものであり、この条件の範囲から外２レンズ群の物
体側に向いた凸面の表面上にゴミ、傷等があった場合、
焦点距離が短いためゴミや傷が物体像と重なって見えて
しまい観察の障害となる。

次に、本発明においては第１．第２レンズ群の前方に負
レンズ群を付加して全系をレトロフォーカス型レンズと
することにより一層の広角化を図ることができる２、特
に、負レンズ群と正の第１１７１群との間に視野変換プ
リズムを設けて側視、斜視等の光学系を構成する場合に
は、画角の広い割には負レンズ群と正の第１１７１群の
間の主光線での傾きが緩いのでレンズ、プリズムの著し
い大型化を伴うことなく斜視、側視等が実現できるので
好ましい。この場合には条件（３１，（４）を満足する
ことが好適である。

ｆ３１　０．０５　　＜　　　　　　　　　　　　　＜
　　０．５但し、ｆは負レンズ群を含めた全系の合成焦
点距離、ｒ、は負レンズ群の焦点距離、ｒｌは第１１７
１群の焦点距離である。条件！３）、　（４）の下限を
越えた場合は、対物光学系の全長は短かくなるが、前記
負レンズ群の屈折力が弱くなるため、画角を広くとるに
は、負レンズ群と正の第１１７１群の間の主光線の傾き
を大きくせざるを得なくなる。このためプリズム等が大
型となり、外径を細くできなくなってしまう０次に条件
＋３１．　（４１の上限を越えた場合は、前記負レンズ
群の屈折力と前記第１１７１群の屈折力が非常に強くな
りそこで発生する諸収差特に歪曲収差を良好に補正でき
なくなるので望ましくない。

なお、歪曲収差をはじめとする諸収差の補正のためには
、負レンズ群の物体側の面に、光軸から離れるにつれて
曲率が徐々に強（なるかあまいは像側の面の曲率が徐々
に弱くなる非球面を導入することが効果的である。

ｊＵ虹ＩＬＬｆ家　Ｉ　　　　　　　ＮＡ−０，１７２ω−４９，７
４゜ｒ、＝ｏｏ３Ｄ　１−０．７０８２　　　　　ｎ　１耽１．８８３０
０　　　　ｖ　＋＝４０．７８ｒ　＊−−１，３０３６Ｄ　ｘ−０，７７２５ｎ　ｔ□　１　　　　　　　　　
υｚ−Ｏｒ　：１　　ｄ、３０３６Ｄ　３−０．９６５７　　　　　ｎ　、−１，８Ｂ３０
０　　　　ｕ　ｘ−４０，７８４Ｉｌｏａｄ　＋７　ｆ　　＋ｔ１１０．７７２５ｄ　ｔｌ　ｆ　
＋ｔ−０，５１２９遺」１遣ＬＬｆ寓　Ｉ　　　　　　　ＮＡ−０，１８２ω−４９，９
９゜ｒ　ｌｌＩｃ１ｏ　ＳＤ　＋−０，３０２２ｎ　＋−１，５１６３３ｖ　＋−
６４，１５７ｘｓｏ。

Ｄ　意Ｊ、００９２　　　　　ｎ　＊・１．５６３８４
　　　１’　ｚ・６０．６９ｒ　才＝■ Ｄ　ｊＪ、５６７８　　　　　　ｎ　　５＝−１，８８
３００ｏ　５−４０．１８ｒ　　、−１，４３２２Ｄ　、−０，６１３６ｒ　５＝１１．４３２２Ｄ　、−１，２２７１ｒｈｌｌｏ。

ｄ　＋／　ｒ　　＋ｚ−０．６１３６ｄ　ｔｌ　ｒ　　＋ｔ”０．６５１７遺」虻ｍｆ　・　１ｒＩｉＩｏ。

Ｄ　、−０，７７４３ｒ　ｘ＝−１，３４３２Ｄ　１−０．７２８３　　　　１　！−１ｒ　　ｓ＝１
．３４３２Ｄ　、−１，０７６１ｒ４１Ｉｏ。

ｄ　　＋／　ｆ　　＋ｚＪ、７２Ｂ３ｄ□／　ｆ　　、ｘ−０，５７ｔ５１」虹」Ｌ［ｒ・１ｒ　Ｉ−ａｏ　Ｓｎ、・１．８８３００ｎ　＋−１，８８３００ｎ　ｓ＝１．８８３０ＯＮＡ、０．１２ＮＡ劇０．１６ υ　４Ｉ−０ｎ　、−４０，７８２ω−４９，７４” ｕ　、−４０，７８ｏ　ｔ・０ＩＪ　　５−４０．７８２　ω−４０，００。

Ｄ　、−０，６８７６ｎ　、−１，８８３００ｖ　１−
４０．７８ｒ　鵞＝−１，０７６４Ｄ　ｚ−０，９５２０ｎ　ｚ−Ｉ　　　　　　Ｃ１ｔ＝
　Ｏｒ　ｓ＝１．０７６４Ｄ　３−０．６８７６　　　　ｎ　、−１，８８３００
ｖ　、−４０，７８ｒ　４菖＠ｄ　＋／　ｆ　　ｒｔ〜０．９５２ｄ　２／　ｆ　　＋ｔ−０．３６５２遺」１ｍｆ−Ｉ　　　　　　ＮＡ・０．１６　　　　２　ω・６
０．６５゜ｒ　ＩａＩω Ｄ　＋−０，５１６１ｎ　＋−１，８８３００ｕ　、＝
４０．７８ｒ　ト」、１９７４Ｄ　ｔ”ｏ、５８０６　　　　ｎ　ｔ−１ｖ　ｚ−’　
Ｏｒ　３＋ｌｏ。

Ｄｓ−２，７０９７ｎ　ｓ−１，８８３００１）−＝４
０．７８ｒ＃ｌＩ　　Ｏ’ＯＤ　ｅＪ、１９３５　　　　ｎ　＃−１ｕ　４−　Ｏｒ
　ＳＭｏｏ　ＳＤ　ｓ＝１．０３２３　　　　ｎ　ｓ・１．８８３００
　　　ｔｌ　５＝４０．７８ｒ轟−１，４０１３Ｄ　＆−１，３５４８ｎ　ｂ＝　１　　　　　　　　　
ｖ　ｈ−Ｏｒ　７−２．１２６５Ｄ　ｔ−１，０３２３ｎ　、−１，８８３００ｕ　−−
４０，７８ｒｓ＝　（４）ｄ　　＋／　ｒ　　＋ｉ−０．９３６３ｄ　！／　ｆ　
　ｒ□−０，３７８９ｆ／１ｆｏｌ−０，２＼０３ｆ　／　ｆ　　、＝０．６３０１１」１１ＬＥｆ　＝　Ｉ　　　　　　　Ｎ　　Ａ＝０．１６　　　　
　２　６Ｊ＝５０．ＯＯ。

ｒＩ：ｏ。

Ｄ　、＝０．４２８７　　　　　ｎ　、−１，８８３０
０ｖ　　＋＝４０．７８ｒ　ｓ齢７．９４２０Ｄ　ｘ−０，４８９０ｎ　ｔ□　１　　　　　　　　　
（Ｊ　ｔ−Ｏｒ　ｓ＋Ｉ　ｏ。

Ｄ　ｓ＝２．２５０８　　　　　ｎ　ｓ・１．８８３０
０　　　　ｕｓ−４０，７８ｒａ　ｍ　Ｃｏ。

Ｄ　ｅｓＯ８１６０８ｎ　＊−１ｕ　ｔ−Ｏｒ　５ｌｉ
ｏＯＳＤ　、−１，０１２３ｒ　、寞−１，２１３５Ｄｉ＝１．１１８３ｒ　、・１．６６１６Ｄ　？　０．８５５９ｒｇズ■ ｄ　Ｉ７　ｆ　　ｔｇ−０，９２４２ｄ　！／　ｆ　　＋ｚ＝０．３７５７ｒ　／　　ｌ　　ｆ　　、　　ｌ　　−０，１１１２ｆ
　／　ｆ　　、０．７２７８］目虹［ｆ　＝　　Ｉ　　　　　　　Ｎ　　Ａ−０，１６ｒ　Ｉ
！■ Ｄ＋・０．５９０１ｒ　Ｐ３．４３９７Ｄ　ｆｆ１＝０．６５４０ｒ　３エ　■ Ｄ　、−３，０９７９ｒ４＝　■ Ｄ　、−０，２２１３ｎ　５＝１１．８８３００ｎ　６−　１ｎ　ｙ−１，８８３００ｎ　＋＝１．８８３００ｎ　ｓ＝１．８８３００ｎ茸−１ｎ４＝　１ υ５−４０．７８ υ　６・　０ υ　？−４０．７８ ω−７０，００’ 、−４０，７８ υ　寞〜０ｏｆｆ−４０，７８ υ　４−０ｒ　５ｌｌｏｏ　ＳＤ　、４．１５２３ｒ　＆−−１．５４００Ｄ　＆−１，５８５７ｎ　ｂ−１ｒ　、−２，２６７９Ｄ　ツー１．２０３１ｒ　ＩＩ寞■ ｄ　Ｉ／　ｆ　　ｌ！−０，９６５１ｄｘ／ｒ＋ｔ・０．３８８９ｆ　／　ｌ　　ｆ　、ｌ　−０，２５６７ｆ　／　ｆ　
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ｎ＃−１ｎ　ｓ＝１．８０６１０ｎ　、４．８０６１０ｎ　＋−１，８８３００ｎ、・　１ υ　９−０ υ５＝４０．９５ｇ　＆ｌＩ　０ υ　ツー４０．９５ ω−８０，００” υ１・４０．７８ υ！−〇ｎ　！＝１．８８３００Ｄ、・３．４８３２ｒａ　＊　００Ｄ　、−０，２４８８ｒ　５１１００　ＳＤ　Ｓ−１，３７８３ｒ　１＝−１，７２９０Ｄ　＆、１．６２７９ｒ、・２．７６３１Ｄ　ツー１．６０９７ｒ　Ｉ冨■ ｄ　ｌ／　ｆ　　＋ｚＯ，９１９２ｄ　ｚ／　ｆ　＋ｉ−０．４８２７ｆ　／　Ｉ　　ｆ　＠　　ｌ　−０，２８０７ｆ　／　
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　＋意−０，８５０３ｄ　、／　ｆ目−０，５６１ｆ／ｌ　　ｆ　囃　１−０．２２９３ｆ　／　ｆ　＋−０，５６２１但し、実施例１７において、各面の曲率半径の後ろのＡ
は、その面が非球面であることを表わしている。その非
球面は、光軸をＸ軸とし、Ｙ軸を非球面の頂点を通り光
軸に垂直な方向にとったとき、なる式で表わされるものである。ここでＲ＾は非球面の
近軸曲率半径、Ｐは円錐係数、Ａ■は２１次の非球面係
数である。また、各実施例において、ｆは全系焦点距離
、ＮＡは開口数、２ωは画角、ｒ！はレンズ系第１面の
曲率半径、Ｄ＋はレンズ系第１面から第１＋１面までの
面間隔、ｎｌはｄ線（５Ｂ７．５６ｎｍ）に対するレン
ズ系第１面と第ｔ＋１面の間の媒質の屈折率、νＬはレ
ンズ系第１面と第１＋１面の間の媒質のアツベ数である
。

実施例１乃至１７のレンズ形状は第１乃至１７図に示す
通りであり、収差曲線図は第１８乃至第３４図に示す通
りである。

前記各実施例は、以下に示すような構成のものである。

実施例１乃至４は、第１乃至４図に示すような２枚の平
凸レンズを向かい合わせた構成で直視の外径の細い内視
鏡用対物光学系を示したものである。

実施例５乃至ｌＯは、第５乃至１０図に示すような最も
物体側に平凹レンズを物体側に平面を向けて配置し、こ
の平凹レンズと正レンズの間にプリズムを配置したレト
ロフォーカス型の対物光学系を用いた外径の細い側視又
は斜視の内視鏡用対物光学系である。

実施例１１は、第１１図に示すような最も物体側にある
光学系で凸面を物体側に向けた負の屈折力を有する負メ
ニスカスレンズを配置したレトロフォーカス型の光学系
を用いた外径の細い側視の内視鏡用対物光学系である。

実施例１２及び１３は、第１２及び１３図に示すような
最も物体側の光学系で、凹面を物体側に向けた平凹レン
ズを配置したレトロフォーカス型の光学系を用いた外径
の細い側視の内視鏡用対物光学系である。

実施例１４乃至１６は、第１４乃至第１６図に示すよう
な光学系の最も物体側に両凹レンズを配置したレトロフ
ォーカス型光学系を用いた外径の細い側視の内視鏡用対
物光学系である。

実施例１７は、第１７図に示すような実施例８に示した
負メニスカスレンズの凸面に光軸から離れるに従って曲
率が徐々に強くなる非球面を用い、歪曲収差を良好に補
正した外径の細い側視の内視鏡用対物光学系である。

なおこれらの対物光学系は、ファイバースコープ、硬性
鏡、ビデオスコープ等いずれも用いることができるもの
である。また視野方向変換光学部材として、プリズム、
ミラー等のいずれを用いてもかまわない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、外径が細（かつ光学系の構成枚数が少
な（構造の簡単な内視鏡用対物光学系を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１７図は本発明の実施例１乃至１７のレン
ズ配置図、第１８図乃至第３４図は実施例１乃至１７の
収差曲線図、第３５図は従来の内視鏡用対物光学系の断
面図である。

Claims

【特許請求の範囲】正の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有す
る第２レンズ群とを備えた内視鏡対物光学系において、
以下の条件（１）を満足する内視鏡対物光学系。（１）０．５＜ｄ＿１／ｆ＿１＿２＜１．４但し、ｆ＿
１＿２は第１レンズ群、第２レンズ群の合成焦点距離、
ｄ＿１は第１レンズ群と第２レンズ群の間の空気換算長
である。