JPH09304693A - 硬性鏡対物光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 挿入部の外径が比較的細い、特に３ｍｍ程度
以下の硬性鏡において、組立条件による画質の劣化を防
止すると共に、組立性を向上させる。 【解決手段】対物レンズ２は、カバーガラス３１、平凹
レンズ３２、３０°プリズム３３、平凸の正レンズ３４
及び接合レンズ３５よりなり、カバーガラス３１は、像
側に凹面をもち、アウターチューブ２１に一体に形成さ
れた先端枠３０に接着等により固定されている。そし
て、接合レンズ３５の外径：φ＝２．０００； 接合レ
ンズ３５の厚み：ｄ＝６．４９９； ｄ／φ＝３．２５
０； 接合レンズ３５の正レンズ３８の硝路長：ｄ1 ＝
１．６３３； 接合レンズ３５の正レンズ３８より後ろ
の硝路長：ｄ2 ＝４．８６６である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は硬性鏡対物光学系、
更に詳しくは接合レンズの形状部分に特徴のある硬性鏡
対物光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】体腔内に挿入し観察及び治療を行う医療
用硬性鏡が広く用いられており、例えば硬性鏡対物光学
系が種々開示されている。

【０００３】すなわち、例えば特公平４−１４３２４号
公報の硬性鏡対物光学系は、図１９に示すように、物体
より順に負のレンズ群１０１、正のレンズ群１０２及び
凹面を物体側に向けたメニスカスレンズ１０３とから構
成されている。

【０００４】この構成では、対物光学系で作られた空中
像１０４が、図示はしないが、後段のリレーレンズによ
り伝送され、接眼レンズ前に結像され、その像を接眼レ
ンズで拡大観察するようになっている。

【０００５】この硬性鏡では、リレーレンズで発生した
負の方向の像面湾曲を前記メニスカスレンズ１０３の凹
作用により対物レンズで正方向に出し、硬性鏡観察光学
系全体の像面湾曲を補正している。

【０００６】また、特開平５−２８８９８６号公報の硬
性鏡対物光学系は、図２０に示すように、非球面を含む
負メニスカスレンズからなる前群発散系接合レンズ１１
０を含む少なくとも２つのレンズ成分からなる後群収斂
系１１１で構成され、後段の接合レンズ１１２は３枚の
レンズを接合することより構成されている。

【０００７】さらに、特開昭６０−１４０３１２号公報
の硬性鏡対物光学系は、図２１に示すように、レトロフ
ォーカスタイプの対物レンズ１２１と、この対物レンズ
１２１による像をリレーする屈折率分布型レンズ１２２
とから構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】現在、医療用硬性鏡の
適用分野である整形外科、産婦人科、泌尿器科では、挿
入部の外径が４ｍｍの硬性鏡が主流となっており、この
ときレンズとしては、外径が３ｍｍ弱ものが使用されて
いる。また、硬性鏡は、接眼部に小型のＣＣＤカメラを
取り付けてＴＶモニター上で診断することが主流となっ
ている。

【０００９】このような硬性鏡は、患者の体内に挿入し
て使用するものであるため、患者の負担低減のため低侵
襲となるよう、より細径の硬性鏡、例えば挿入部の外径
が３ｍｍ程度、レンズ外径が２ｍｍ弱の硬性鏡等の開発
が望まれている。

【００１０】硬性鏡の挿入部が細くなることによってレ
ンズ外径が細くなるが、レンズ外径の細径化は、一般に
種々の光学性能の劣化につながる。

【００１１】すなわち、レンズ外径の細径化により、第
１に像の明るさの低下がある。像の明るさを保つため
に、外径の太い硬性鏡の光学系のレンズデータを係数倍
すれば、細い硬性鏡の光学系を実現できるが、全長が短
くなる。逆に、全長を確保するためはリレー回数を増や
すことになるが、レンズ枚数が増えるのでコストの面よ
り制限され、明るさは太い径の硬性鏡に比べ、暗いもの
となる。

【００１２】第２に像の画質が劣化がある。硬性鏡のレ
ンズを支持する筒状メカ枠の内径公差とレンズの外径公
差は加工能力で決まりほぼ一定である。対物光学系の外
径が細くなればなるほどレンズと筒状メカ枠の隙間は相
対的に大きくなり、レンズの傾きが大きく発生すること
になる。レンズの傾きは、像の片ボケにつながり画質を
劣化させる。設計性能が十分であっても組立上、レンズ
の傾きにより像の片ボケを発生しやすく最終的な画質が
悪くなるという問題がある。

【００１３】近年のＣＣＤの性能向上に伴い、その感度
が向上し、上記の明るさの問題に関しては、挿入部の細
径化の余地が出てきている。しかし、従来の硬性鏡対物
光学系においては、上記の像の画質の劣化という問題が
解決できない。

【００１４】すなわち、特公平４−１４３２４号公報の
対物光学系をレンズ外径が２ｍｍ以下の場合に適用した
場合、正レンズ群やメニスカスレンズの肉厚が小さく傾
き易くなっており、画質の劣化の問題がある。また、レ
ンズが小さくなり、組み立て時の取扱いが難しく、組立
性が悪いという問題がある。

【００１５】また、特開平５−２８８９８６号公報にお
いては、接合レンズの長さも短く、傾きやすくなってい
るので、特公平４−１４３２４号公報と同様に画像の劣
化という問題がある。

【００１６】さらに、特開昭６０−１４０３１２号公報
では、ちょうど対物レンズの最終面に像があり、最終面
に付着した接着面のゴミが見やすいという組立上の問題
がある。また、接合レンズの長さも十分長いとは言え
ず、やはり、レンズの傾きによる画質劣化の問題があ
る。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、挿入部の外径が比較的細い、特に３ｍｍ程度以
下の硬性鏡において、組立条件による画質の劣化を防止
すると共に、組立性を向上させることのできる硬性鏡対
物光学系を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の硬性鏡対物光学
系は、物体側から順に対物光学系、物体像を伝送するリ
レーレンズとよりなる硬性鏡観察光学系において、前記
対物光学系が物体側から順に、少なくとも１枚の負レン
ズからなる全体として負パワーの発散レンズ系と、像側
に凸面を持つ正レンズと、負の屈折力を持った物体側に
凹面を向けた接合面を持つ全体として正の屈折率を持つ
の接合レンズとで構成され、以下の条件式（１）、
（２）を満たすように構成される。

【００１９】条件式：（１）２．５＜ｄ／φ＜７ （２）２ｄ１＜ｄ２ ただし、ｄ及び、φは前記接合レンズ厚みと外径、ｄ１
は前記接合レンズの前記接合面より前の硝路長、ｄ２は
前記接合レンズの前記接合面より後ろの硝路長である。

【００２０】本発明の硬性鏡対物光学系では、上記条件
式（１）、（２）を満たすことで、組立時のレンズの傾
きによる画質劣化を防ぎ、組立性を良くするため、接合
レンズを従来の接合レンズに比べ長くし、上記の問題を
解決し、挿入部の外径が比較的細い、特に３ｍｍ程度以
下の硬性鏡において、組立条件による画質の劣化を防止
すると共に、組立性を向上させることを可能とする。つ
まり、接合レンズを長く構成することにより、対物光学
系のレンズの配置される筒状メカ枠内での傾き角度が小
さくなり、レンズの傾きによる画質の劣化を防ぐと共
に、接合レンズが長くなることにより、組立時の取扱い
がしやすくなり、組立性を向上させることを可能とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００２２】図１ないし図１２は本発明の第１の実施の
形態に係わり、図１は硬性鏡の構成を示す断面図、図２
は図１の硬性鏡の先端の構成を示す断面図、図３は図２
の対物レンズの構成を示す構成図、図４は図１の硬性鏡
の収差状態を示す収差図、図５は図３の対物レンズの第
１の変形例の構成を示す構成図、図６は図５の対物レン
ズを備えた硬性鏡の収差状態を示す収差図、図７は図３
の対物レンズの第２の変形例の構成を示す構成図、図８
は図７の対物レンズを備えた硬性鏡の収差状態を示す収
差図、図９は図３の対物レンズの第３の変形例の構成を
示す構成図、図１０は図９の対物レンズを備えた硬性鏡
の収差状態を示す収差図、図１１は図３の対物レンズの
第４の変形例の構成を示す構成図、図１２は図１１の対
物レンズを備えた硬性鏡の収差状態を示す収差図であ
る。

【００２３】本実施の形態の硬性鏡１は、図１に示すよ
うに、物体側（先端側）から順に大きく分けて、対物レ
ンズ２、例えば７つのリレーレンズ３（１）〜３（７）
が配設され、これらに併設してライトガイドファイバ４
が入った、実際に人体に挿入する部位である金属ででき
たアウタチューブと呼ばれる棒状部１１と、棒状部１１
の基端側部から延出し、前記ライトガイドファイバ４に
図示しない光源装置から発せられる照明光を入射させる
ために前記ライトガイドファイバ４を接続させるための
ＬＧジョイント部１２と、前記リレーレンズ３（７）の
基端面に光学的に接続され、接眼レンズ５、カバーガラ
ス６が入ったアイピース部７を持つ基部１３とから構成
される。

【００２４】前記硬性鏡１の棒状部１１においては、図
２に示すように、外側より順に、構造部材がアウターチ
ューブ２１、ファイバーチューブ２２、システムチュー
ブ２３で構成され、３重の構造となっている。

【００２５】ファイバーチューブ２２は、アウターチュ
ーブ２１の中に挿入固定され、アウターチューブ２１と
はさむ形で、前記ライトガイドファイバ４を固定してい
る筒状構造部材であって、このファイバーチューブ２２
の中に前記システムチューブ２３を挿入するようになっ
ている。

【００２６】システムチューブ２３は、対物レンズ２、
リレーレンズ３（１）〜３（７）からなる光学レンズを
入れる筒状構造部材であって、システムチューブ２３に
対物レンズ２、リレーレンズ３（１）〜３（７）が挿入
されている。なお、対物レンズ２は、カバーガラスを除
く対物光学系を入れた対物枠と呼ばれる筒状枠に入れ固
定してからシステムチューブ２３に入れることもある
が、本実施の形態では、対物枠を使わず対物レンズ２、
リレーレンズ３（１）〜３（７）をシステムチューブ２
３に直接挿入している。

【００２７】硬性鏡対物光学系である対物レンズ２は、
カバーガラス３１、平凹レンズ３２、３０°プリズム３
３、平凸の正レンズ３４及び接合レンズ３５よりなり、
カバーガラス３１は、像側に凹面をもち、アウターチュ
ーブ２１に一体に形成された先端枠３０に接着等により
固定されている。なお、カバーガラス３１は、例えばＡ
ｌ₂Ｏ₃を主成分としている。

【００２８】図３に示すように、平凹レンズ３２は、３
０°プリズム３３上に接着されており、前記カバーガラ
ス３１と合わせて発散レンズ系を形成している。

【００２９】ここで、発散レンズ系のカバーガラス３１
の次にある発散レンズ３２の物体側の面に光軸から周辺
に向って徐々に曲率半径が小さくなるような非球面を使
用することにより、歪曲収差が減少し、周辺部で画像の
ゆがみの少ないまたはゆがみの無い光学系を実現するこ
とができる。

【００３０】３０°プリズム３３は、カバーガラス３１
及び平凹レンズ３２からなる発散レンズ系からの光線が
入射する位置にある第１のプリズム３６と、第１、第２
の反射面をもつ第２のプリズム３７の２つのプリズムで
構成されている。３０°プリズム３３の反射面は、Ａｌ
反射コートで形成されている。なお、Ａｌ反射コートの
代わりに、多層膜の反射増加膜などで反射率を増やすと
いっそうとよい。そして、３０°プリズム３３は、平凸
の正レンズ３４と接着されている。

【００３１】接合レンズ３５は、両凸の正レンズ３８
と、凹平の棒状レンズ３９と、平凸レンズ４０からなっ
ている。なお、凹平の棒状レンズ３９と平凸レンズ４０
が一体に形成されていると組み立て性が良くなり、いっ
そうよい。

【００３２】本実施の形態では、３０°プリズム３３と
一体化された正レンズ３４と、接合レンズ３５との間に
は、その間隔を出すための対物枠に接着される管状メカ
部材のスペーサ（間隔管）を持たず、システムチューブ
２３に接着する。

【００３３】すなわち、図２に戻り、システムチューブ
２３には、小さな穴４１が設けられ、この穴４１に接着
剤を充填することで、システムチューブ２３に直接、正
レンズ３４と接合レンズ３５とを接着している。

【００３４】また、接合レンズ３５の後には、リレーレ
ンズ３（１）との間隔を規定するスペーサ４２が挿入さ
れ、以下、リレーレンズ３（２）〜３（７）がスペーサ
４２と交互に挿入されている。

【００３５】ここで、表１に本実施の形態の硬性鏡１の
レンズデータを、図４に収差図を示す。なお、対物レン
ズ２における各光学パラメータは、焦点距離：ｆ＝１．
０００； 開口数：ＮＡ＝０．０８７； 像高：Ｉmh＝
０．７１６； 物体距離＝７．３８３； 視野角：２ω
＝８８°； 接合レンズ３５の外径：φ＝２．０００；
接合レンズ３５の厚み：ｄ＝６．４９９； ｄ／φ＝
３．２５０； 接合レンズ３５の正レンズ３８の硝路
長：ｄ1 ＝１．６３３； 接合レンズ３５の正レンズ３
８より後ろの硝路長：ｄ2 ＝４．８６６； ｜ｆ凹／ｆ
｜＝０．５２４（発散レンズ３５の焦点距離：ｆ凹）；
Ｒ1 ／Ｒ2 ＝３．４４３（カバーガラス３１の凹面の
曲率半径：Ｒ１、発散レンズ３５の最も像側の曲率半
径：Ｒ２）；Ｄi／φ＝１．１３２（接合レンズ３５の
最も像側の面と対物光学系直後にできる像の間の距離：
Ｄi）である。

【００３６】

【表１】 Ｓ Ｒ Ｄ ｎ ν 1 ∞ 0.2237 1.76820 71.79 2 1.8178 0.1678 1. 3 ∞ 0.2237 1.69680 55.53 4 0.5280 0.1678 1. 5 ∞ 1.4423 1.78590 44.19 6（瞳） ∞ 3.2224 1.78590 44.19 7 -2.1030 1.3535 1. 8 3.1926 1.6332 1.56873 63.16 9 -1.5538 4.3067 1.84666 23.78 10 ∞ 0.5593 1.84666 23.78 11 -8.0251 6.1171 1. 12 13.9840 1.1186 1.88300 40.78 13 ∞ 15.2022 1.51633 64.15 14 -3.3984 0.4475 1.59551 39.21 15 -7.0161 7.6402 1. 16 7.0161 0.4475 1.59551 39.21 17 3.3984 15.2022 1.51633 64.15 18 ∞ 1.1186 1.88300 40.78 19 -13.9840 1. なお、Ｓはレンズ面番号、Ｒはレンズ面の曲率半径、Ｄ
はレンズ面間の間隔、ｎは屈折率、νはアッベ数をそれ
ぞれ示す。また、Ｓ＝１２〜１９がリレーレンズ３
（１）のレンズデータを示しており、Ｓ＝１９の後のレ
ンズ面番号に、リレーレンズ３（１）と同じレンズデー
タが、リレーレンズ３（２）〜３（７）のレンズデータ
として６回繰り返される。

【００３７】以上のように、本実施の形態の硬性鏡１の
硬性鏡対物光学系である対物レンズ２においては、ｄ／
φ＝３．２５０、ｄ1 ＝１．６３３、ｄ2 ＝４．８６６
であって、 条件式：（１）２．５＜ｄ／φ＜７ （２）２ｄ１＜ｄ２ を満たしている。

【００３８】レンズ外径に対して前記接合レンズが十分
長くして傾きにくくするときの条件を示す条件式（１）
において、ｄ／φが条件式（１）の下限より小さくなる
と筒状枠内でのレンズの傾きが大きくレンズ偏芯による
画質の劣化の発生を防ぐことが難しい。

【００３９】また、ｄ／φが条件式（１）の上限を越え
ると、周辺光量の低下と収差補正上の問題がある。対物
光学系の直後の像位置を基準に発散レンズ系、正レンズ
の位置を変えずに接合レンズのみ短くした場合、接合レ
ンズの最も像側の面はフィールドレンズ面として作用
し、大きなパワーを持たないで像の方向から物体方向に
むかって光線追跡を行うと、光束は広がる方向であり、
途中に負のパワーを持つ接合面があるので、さらに広が
りプリズム内または前記正レンズの最も像側に近い面、
または接合レンズの最も物体像に近い面で光束のけられ
が発生し周辺光量の低下を起こす。

【００４０】対物光学系の長さを短くしながら、つまり
接合レンズの最も像側の面と対物直後の像の距離を小さ
くしながら接合レンズを短くした場合は、負のパワーを
持つ接合面が像に近づくことになり、光束が十分広がら
ない位置で接合面に入射することになる。そのため球面
収差、コマ収差が十分補正できなくなる。

【００４１】本実施の形態では、上記条件式（１）を満
たすことで、組立時のレンズの傾きによる画質劣化を防
ぎ、組立性を良くするため、接合レンズを従来の接合レ
ンズに比べ長くし、上記の問題を解決し、挿入部の外径
が比較的細い、特に３ｍｍ程度以下の硬性鏡において、
組立条件による画質の劣化を防止すると共に、組立性を
向上させることができる。

【００４２】つまり、接合レンズを長く構成することに
より、対物光学系のレンズの配置される筒状メカ枠内で
の傾き角度が小さくなり、レンズの傾きによる画質の劣
化を防ぐと共に、接合レンズが長くなることにより、組
立時の取扱いがしやすくなり、組立性を向上させること
ができる。

【００４３】また、条件式（２）の下限を超えると接合
面が像に近い位置に来ることになり、周辺像の光束が細
い位置で接合面に入射するため、コマ収差の補正が十分
できなくなる。

【００４４】本実施の形態では、接合面の位置が接合レ
ンズの物体側に近い位置に有り十分収差を補正できる範
囲を示す条件式（２）を満たすことで、前記発散レンズ
系は強い負のパワーを持ち、曲率半径が小さくなるの
で、軸外上側光線が大きく曲げられ、コマ収差が発生す
るが、この収差を瞳に近いところにある負のパワーを持
つ接合面に近い位置に軸外光束の下側光線を面の周辺部
に入射させコマ収差の補正するので、画質の劣化を防止
することができる。

【００４５】また、本実施の形態では、｜ｆ凹／ｆ｜＝
０．５２４であり、 条件式： （３）０．４＜｜ｆ凹／ｆ｜＜０．７ を満たしている。

【００４６】条件式（３）は対物光学系の発散レンズ系
と対物光学系全系の焦点距離の比を規定している。

【００４７】この条件式（３）の上限を超えると、発散
レンズ系の焦点距離が長くなり、広角化しようとしたと
き、軸外の主光線を光軸に対しておきた角度で入射させ
ることが必要になり正レンズの最も像側の面などで光束
のけられが大きくなる。また、下限を超えると発散レン
ズ系の焦点距離が短くなりすぎて収差補正が難しく、組
立上偏心に影響されやすい光学系になる。

【００４８】本実施の形態では、条件式（３）を満たす
ことで、上記問題を解決している。

【００４９】また、本実施の形態では、Ｒ1 ／Ｒ2 ＝
３．４４３であり、 条件式： （４）３＜Ｒ１／Ｒ２＜３０ を満たしている。

【００５０】条件式（４）はカバーガラスの最も物体側
の面で光線がけられないようにする為のＲ１とＲ２の比
を規定している。条件式（４）の下限を超えるとカバー
ガラスの凹面の曲率半径が小さくなり、偏心による片ボ
ケ調整が困難になり、組立上の問題を発生する恐れがあ
るが、本実施の形態では、条件式（４）を満たすことで
問題を解決している。

【００５１】また、本実施の形態では、Ｄi／φ＝１．
１３２であり、 条件式： （５）０．４＜Ｄi／φ＜１．５ を満たしている。

【００５２】条件式（５）の下限を超えると、像とレン
ズ面が近付き、組立作業レンズ面にのったゴミが目立つ
という問題があり、ゴミなどが目立たないように、像位
置より離す必要がある。

【００５３】逆に上限を超えると、一般に硬性鏡対物光
学系はテレセントリックであるため、すべての像高の主
光線は光軸にほぼ平行であり、従属光線はリレーで決ま
るＮＡで対物光学系後ろの像位置から物体側に向かって
広がっていくので周辺像の光束は接合レンズの最も像側
の面のレンズの縁でけられることになる。これにより周
辺の光量の低下が発生する。

【００５４】本実施の形態では、条件式（５）を満たす
ことで、上記問題を解決している。

【００５５】また、本実施の形態の硬性鏡１の硬性鏡対
物光学系である対物レンズ２においては、上述したよう
に、発散レンズ系が平凹のカバーガラス３１と平凹レン
ズ３２からなっているので、カバーガラス３１の第１面
の光線高を下げることができ、組立上の誤差による像周
辺のけられを防ぐ効果がある。

【００５６】さらに、正レンズ３４と接合レンズ３５の
間にスペーサを持たず、システムチューブ２３に接着し
ているので、軸外光の光束のけられを減らすことがで
き、周辺光量の低下を防ぐ効果がある。

【００５７】また、、硬性鏡１は、アウターチューブ２
１、ファイバーチューブ２２、システムチューブ２３の
３重構造で構成されているので、システムチューブ２３
を外に出した状態で光学系の組立ができ、片ボケなどの
調整がしやすくでき、また修理も簡単に行えるという効
果がある。

【００５８】なお、リレーレンズ３（ｎ）（ｎ＝１〜
７）は、上記のレンズデータのリレーレンズに限らず、
例えば以下の表３に示すレンズデータを有するリレーレ
ンズでもよく、このリレーレンズを用いた第１の変形例
である硬性鏡の対物レンズ２の構成を図５に示し、図６
に第１の変形例の硬性鏡の収差図、表２に対物レンズ２
のレンズデータを示す。

【００５９】なお、第１の変形例の対物レンズ２におけ
る各光学パラメータは、ｆ＝１．０００； ＮＡ＝０．
０８７； Ｉmh＝０．７０７； 物体距離＝７．３０
１；２ω＝８８°； φ＝２．０００； ｄ＝５．９２
５； ｄ／φ＝２．９６２；ｄ1 ＝１．６５２； ｄ2
＝４．２７３； ｜ｆ凹／ｆ｜＝０．５５４； Ｒ1 ／
Ｒ2 ＝２７．５４０； Ｄｉ／φ＝１．４９３である。

【００６０】

【表２】 Ｓ Ｒ Ｄ ｎ ν 1 ∞ 0.2212 1.76820 71.79 2 11.2724 0.1659 1. 3 ∞ 0.2212 1.69680 55.53 4 0.4093 0.1659 1. 5 ∞ 1.4279 1.78590 44.19 6（瞳） ∞ 3.1815 1.78590 44.19 7 -2.2376 0.4730 1. 8 2.9948 1.6522 1.56873 63.16 9 -1.6021 4.2729 1.84666 23.78 10 -6.8705 また、硬性鏡の第２の変形例として、表３に示すレンズ
データを有する硬性鏡でもよく、第２の変形例である硬
性鏡の対物レンズ２の構成を図７に示し、図８に第２の
変形例の硬性鏡の収差図を示す。

【００６１】なお、対物レンズ２における各光学パラメ
ータは、ｆ＝１．０００； ＮＡ＝０．０８７； Ｉmh
＝０．５６１； 物体距離＝８．８５２； ２ω＝６
０．２°； φ＝１．７； ｄ＝４．９７８３； ｄ／
φ＝２．９２８； ｄ1 ＝０．９７２９； ｄ2 ＝４．
００５； ｜ｆ凹／ｆ｜＝０．５３６； Ｄi／φ＝
１．１４６である。

【００６２】

【表３】 Ｓ Ｒ Ｄ ｎ ν 1 ∞ 0.2629 1.76820 71.79 2 ∞ 0.1315 1. 3 ∞ 0.1735 1.77250 49.60 4 0.4137 0.2279 1. 5 ∞ 1.2533 1.78590 44.19 6（瞳） ∞ 2.3314 1.78590 44.19 7 -1.7161 1.2095 1. 8 2.4366 0.9729 1.56873 63.16 9 -1.3129 4.0054 1.84666 23.78 10 -8.0897 4.7093 1. 11 7.9855 0.8765 1.88300 40.78 12 ∞ 11.9111 1.51633 64.15 13 -2.6627 0.3506 1.59551 39.21 14 -5.4972 5.9862 1. 15 5.4972 0.3506 1.59551 39.21 16 2.6627 11.9111 1.51633 64.15 17 ∞ 0.8765 1.88300 40.78 18 -10.9567 1. なお、Ｓ＝１１〜１８が第２の変形例のリレーレンズの
レンズデータを示しており、Ｓ＝１８の後のレンズ面番
号に、表１のＳ＝１２〜１９に示したリレーレンズ３
（１）のレンズデータを対物レンズとリレーレンズの合
成焦点距離が１になるように係数倍したレンズデータ
が、リレーレンズ３（２）〜３（７）のレンズデータと
して６回繰り返される。

【００６３】このような第２の変形例では、リレーレン
ズの最も物体側の面の曲率半径を小さくして他のリレー
レンズと非共通にしている。これにより軸外光の主光線
が物体側に向かって収束する形になり、軸外光線の従属
光線も光軸側へ角度を変えるので、接合玉の最も像側の
面でのけられを減らすことができ、像周辺の光量の低下
を防ぐ効果がある。

【００６４】第２の変形例と同様に、リレーレンズの最
も物体側の面の曲率半径を小さくして他のリレーレンズ
と非共通にした第３の変形例または非共通にしていない
第４の変形例でもよく、第３及び第４の変形例としての
硬性鏡のレンズデータを表４及び表５に、このときの第
３及び第４の変形例である硬性鏡の対物レンズ２の構成
を図９及び図１１に示し、図１０及び図１２に第３及び
第４の変形例の硬性鏡の収差図を示す。

【００６５】なお、第３の変形例の対物レンズ２におけ
る各光学パラメータは、ｆ＝１．０００； ＮＡ＝０．
０７５； Ｉmh＝０．６９６； 物体距離＝７．１７
８；２ω＝７８°； φ＝１．７９５； ｄ＝７．１５
５； ｄ／φ＝４．０４６；ｄ1 ＝１．０２４； ｄ2
＝６．２３８； ｜ｆ凹／ｆ｜＝０．４８； Ｄi／φ
＝１．４３７である。

【００６６】

【表４】 Ｓ Ｒ Ｄ ｎ ν 1 ∞ 0.2175 1.76820 71.79 2 ∞ 0.1631 1. 3 ∞ 0.2175 1.88300 40.78 4 0.4241 0.1631 1. 5 ∞ 1.1598 1.78590 44.19 6（瞳） ∞ 3.2628 1.78590 44.19 7 -2.0393 0.2575 1. 8 2.9292 1.0239 1.56873 63.16 9 -1.8015 6.2379 1.84666 23.78 10 -13.2527 6.1309 1. 11 6.2315 16.1728 1.58913 61.18 12 ∞ 1.6670 1. 13 5.8339 0.9462 1.61272 58.75 14 -3.6576 2.3928 1.78800 47.39 15 3.6576 0.9462 1.61272 58.75 16 -5.8339 1.6770 1. 17 ∞ 16.1728 1.58913 61.18 18 -7.8330 7.5436 1. 19 7.8330 16.1728 1.58913 61.18 20 ∞ 1.6770 1. 21 5.8339 0.9462 1.61272 58.75 22 -3.6576 2.3928 1.78800 47.38 23 3.6576 0.9462 1.61272 58.75 24 -5.8339 1.6770 1. 25 ∞ 16.1728 1.58913 61.18 26 -7.8330 3.7718 1. なお、第３の変形例において、Ｓ＝１１〜１８が第１の
リレーレンズのレンズデータを示しており、Ｓ＝１９〜
２６が第２のリレーレンズのレンズデータを示してい
る。そして、Ｓ＝２６の後のレンズ面番号に、Ｓ＝１９
〜２６の第２のリレーレンズと同じレンズデータが、リ
レーレンズ３（３）〜３（７）のレンズデータとして５
回繰り返される。

【００６７】また、第４の変形例の対物レンズ２におけ
る各光学パラメータは、ｆ＝１．０００； ＮＡ＝０．
０７５； Ｉmh＝０．５１５； 物体距離＝８．１２
１；２ω＝６０°； φ＝１．５； ｄ＝４．９７７；
ｄ／φ＝３．３１８； ｄ1＝０．８３６； ｄ2 ＝
４．１４１１； ｜ｆ凹／ｆ｜＝０．６４６； Ｄｉ／
φ＝１．０２８である。

【００６８】

【表５】 Ｓ Ｒ Ｄ ｎ ν 1 ∞ 0.2412 1.76820 71.79 2 ∞ 0.1206 1. 3 ∞ 0.1608 1.69680 55.53 4 0.4503 0.1287 1. 5 ∞ 1.1177 1.78800 47.38 6（瞳） ∞ 2.5007 1.78800 47.38 7 -1.6074 0.4825 1. 8 2.4686 0.8363 1.56873 63.16 9 -1.2930 4.1411 1.84666 23.78 10 -6.4078 4.3317 1. 11 5.7911 11.9569 1.58913 61.18 12 ∞ 1.2399 1. 13 4.3132 0.6996 1.61272 58.75 14 -2.7042 1.769 1.78800 47.38 15 2.7042 0.6996 1.61272 58.75 16 -4.3132 1.2399 1. 17 ∞ 11.9569 1.58913 61.18 18 -5.7911 1. なお、Ｓ＝１１〜１８が第４の変形例のリレーレンズの
レンズデータを示しており、Ｓ＝１８の後のレンズ面番
号に、表１のＳ＝１１〜１９に示したリレーレンズ３
（１）と同じレンズデータが、リレーレンズ３（２）〜
３（７）のレンズデータとして６回繰り返される。

【００６９】図１３ないし図１８は本発明の第２の実施
の形態に係わり、図１３は硬性鏡の先端の構成を示す断
面図、図１４は図１３の対物枠の外観を示す斜視図、図
１５は７０°プリズムを備えた図１３の対物レンズの変
形例の構成を示す構成図、図１６は１２°プリズムを備
えた図１３の対物レンズの第１の変形例の構成を示す構
成図、図１７は１２°プリズムを備えた図１３の対物レ
ンズの第２の変形例の構成を示す構成図、図１８は１２
°プリズムを備えた図１３の対物レンズの第３の変形例
の構成を示す構成図である。

【００７０】第２の実施の形態は、第１の実施の形態と
ほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の
構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００７１】光学系レンズデータは実施例１と同じであ
る。

【００７２】本実施の形態の硬性鏡の棒状部１１は、先
端部では、図１３に示すように、外側から順にアウター
チューブ２１、ファイバーチューブ２２、対物枠５１で
構成されている。本実施の形態では、システムチューブ
は省略され、棒状部１１はリレーレンズ部では２重の構
造となっている。

【００７３】対物レンズ２のカバーガラス３１は、フレ
ームと呼ばれる環状のメカ部材に固定された後、第１の
実施形態と同様に、アウターチューブ２１に一体に形成
される先端枠３０に接着等により固定されている。

【００７４】対物光学系を構成するプリズム３３、正レ
ンズ３４及び接合レンズ３５は、上記対物枠５１に入れ
られ、対物枠５１に設けられた穴５２に接着剤を充填す
ることにより接着固定されている。

【００７５】対物枠５１の像側先端部は、リレーレンズ
３（１）に突き当てられ、リレーレンズ３（１）の位置
を規定するスペーサの役割を果たしている。

【００７６】対物枠５１の物体側先端部は、図１４に示
すように、斜めのカット部５３が設けられている。そし
て、対物枠５１にあるプリズム３３の光学系がその視野
方向を斜めカットの方向に対して所定の方向に向けられ
て設置されている。

【００７７】具体的には、上側にある第１のプリズム３
６の上面または下側の第２のプリズム３７との接合面と
方向が一致した断面をもつカット部５３をつくり、その
斜めカット部５３に一致するようプリズム３３を回転さ
せ接着する。一方、先端枠３０側にも同様の斜めのカッ
ト部を持つ対物枠受け部５４があり、対物枠５１を挿入
することによって先端枠３０に取り付けられたカバーガ
ラス３１の持つ光軸方向とプリズム３３によって規定さ
れる光軸方向が一致するようになっている。

【００７８】ここで、プリズム３３では、接着固定され
ている平凹レンズ３２以外の入射面が、例えば黒塗りさ
れており、平凹レンズ３２以外からのプリズム３３への
光の入射を防止している。なお、黒塗りに限らず、光遮
蔽板等を接着してもよく、平凹レンズ３２以外からのプ
リズム３３への光の入射を防止することが可能な構成と
すればよい。

【００７９】その他の構成及び作用は第１の実施の形態
と同じであり、硬性鏡１のレンズデータ及び収差図は、
第１の実施の形態で示した表１及び図４と同じである。

【００８０】このように本実施の形態では、第１の実施
の形態の効果に加え、対物レンズ１を挿入するだけで、
視野方向を所定の方向に向けることができ、組立性向上
の効果がある。

【００８１】なお、図１５に示すような７０°プリズム
６１を用いた対物レンズ２や、図１６ないし図１８に示
すような１２°プリズム６２を用いた対物レンズ２の場
合でも、同様な作用効果を得ることができる。

【００８２】［付記］ １．物体側から順に対物光学系、物体像を伝送するリレ
ーレンズとよりなる硬性鏡観察光学系において、前記対
物光学系が物体側から順に、少なくとも１枚の負レンズ
からなる全体として負パワーの発散レンズ系と、像側に
凸面を持つ正レンズと、負の屈折力を持った物体側に凹
面を向けた接合面を持つ全体として正の屈折率を持つの
接合レンズとで構成され、以下の条件式（１）、（２）
を満たすことを特徴とする硬性鏡対物光学系。

【００８３】条件式：（１）２．５＜ｄ／φ＜７ （２）２ｄ１＜ｄ２ ただし、ｄ及び、φは前記接合レンズ厚みと外径、ｄ１
は前記接合レンズの前記接合面より前の硝路長、ｄ２は
前記接合レンズの前記接合面より後ろの硝路長である。

【００８４】２．対物光学系のレンズ外径が２ｍｍ以下
であることを特徴とする付記項１に記載の硬性鏡対物光
学系。

【００８５】３．前記発散レンズ系と正レンズの間に視
野方向を変更するためのプリズム光学系を設けたことを
特徴とする付記項１または２に記載の硬性鏡対物光学
系。

【００８６】４．前記発散レンズ系が少なくとも物体側
の面が平面のカバーガラスを含むことを特徴とする付記
項１、２または３のいずれか１つに記載の硬性鏡対物光
学系。

【００８７】付記項４の構成では、硬性鏡先端部に高温
高圧の水蒸気減菌に耐える材質でできたカバーガラスを
設けることで、硬性鏡を高温高圧の水蒸気減菌すること
を可能とする。

【００８８】５．以下の条件（３）を満足することを特
徴とする付記項４に記載の硬性鏡対物光学系。

【００８９】 条件式：（３）０．４＜｜ｆ凹／ｆ｜＜０．７ ただし、ｆ凹は前記発散レンズ系の焦点距離、ｆは対物
光学系の焦点距離である。

【００９０】６．前記発散レンズ系は、像側に凹面を向
けた負レンズのカバーガラスを含み、以下の条件式
（４）を満足することを特徴とする付記項５に記載の硬
性鏡対物光学系。

【００９１】条件式：（４）３＜Ｒ１／Ｒ２＜３０ ただし、Ｒ１はカバーガラスの凹面の曲率半径、Ｒ２は
発散レンズ系の最も像側の面の曲率半径である。

【００９２】７．前記発散レンズ系にあるカバーガラス
はＡｌ₂Ｏ₃を主成分とすることを特徴とする付記項４ま
たは６に記載の硬性鏡対物光学系。

【００９３】８．前記接合レンズと対物光学系の直後に
できる像の距離が、以下の条件式（５）を満たすことを
特徴とする付記項４に記載の硬性鏡対物光学系。

【００９４】条件式：（５）０．４＜Ｄi／φ＜１．５ ただし、Ｄiは接合レンズの最も像側の面と対物光学系
直後にできる像の間の距離、φは接合レンズの外径であ
る。

【００９５】９．前記対物光学系は筒状の枠の中に配置
され、前記正レンズと前記接合レンズは前記筒状の枠に
接着されていること特徴とする付記項４または５に記載
の硬性鏡対物光学系。

【００９６】１０．対物枠の物体側先端部に斜めのカッ
ト部が設けられていることを特徴とする請求項２、４、
５または９のいずれか１つに記載の硬性鏡対物光学系。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の硬性鏡対物
光学系によれば、条件式（１）、（２）を満たすので、
挿入部の外径が比較的細い、特に３ｍｍ程度以下の硬性
鏡において、組立条件による画質の劣化を防止すると共
に、組立性を向上させることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る硬性鏡の構成
を示す断面図

【図２】図１の硬性鏡の先端の構成を示す断面図

【図３】図２の対物レンズの構成を示す構成図

【図４】図１の硬性鏡の収差状態を示す収差図

【図５】図３の対物レンズの第１の変形例の構成を示す
構成図

【図６】図５の対物レンズを備えた硬性鏡の収差状態を
示す収差図

【図７】図３の対物レンズの第２の変形例の構成を示す
構成図

【図８】図７の対物レンズを備えた硬性鏡の収差状態を
示す収差図

【図９】図３の対物レンズの第３の変形例の構成を示す
構成図

【図１０】図９の対物レンズを備えた硬性鏡の収差状態
を示す収差図

【図１１】図３の対物レンズの第４の変形例の構成を示
す構成図

【図１２】図１１の対物レンズを備えた硬性鏡の収差状
態を示す収差図

【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る硬性鏡の先
端の構成を示す断面図

【図１４】図１３の対物枠の外観を示す斜視図

【図１５】７０°プリズムを備えた図１３の対物レンズ
の変形例の構成を示す構成図

【図１６】１２°プリズムを備えた図１３の対物レンズ
の第１の変形例の構成を示す構成図

【図１７】１２°プリズムを備えた図１３の対物レンズ
の第２の変形例の構成を示す構成図

【図１８】１２°プリズムを備えた図１３の対物レンズ
の第３の変形例の構成を示す構成図

【図１９】第１の従来例の硬性鏡対物光学系の構成を示
す構成図

【図２０】第２の従来例の硬性鏡対物光学系の構成を示
す構成図

【図２１】第３の従来例の硬性鏡対物光学系の構成を示
す構成図

【符号の説明】

１…硬性鏡 ２…対物レンズ ３（１）〜３（７）…リレーレンズ ４…ライトガイドファイバ ５…接眼レンズ ６、３１…カバーガラス ７…アイピース部 １１…棒状部 １２…ＬＧジョイント部 １３…基部 ２１…アウターチューブ ２２…ファイバーチューブ ２３…システムチューブ ３０…先端枠 ３２…平凹レンズ ３３…３０°プリズム ３４、３８…正レンズ ３５…接合レンズ ３６…第１のプリズム ３７…第２のプリズム ３９…棒状レンズ ４０…平凸レンズ ４１…穴

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月２３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】また、特開平５−２８８９８６号公報の硬
性鏡対物光学系は、図２０に示すように、非球面を含む
負メニスカスレンズからなる前群発散系１１０と、接合
レンズを含む少なくとも２つのレンズ成分からなる後群
収斂系１１１で構成され、後段の接合レンズ１１２は３
枚のレンズを接合することより構成されている。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２０】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体側から順に対物光学系、物体像を伝
   送するリレーレンズとよりなる硬性鏡観察光学系におい
   て、 前記対物光学系が物体側から順に、少なくとも１枚の負
   レンズからなる全体として負パワーの発散レンズ系と、
   像側に凸面を持つ正レンズと、負の屈折力を持った物体
   側に凹面を向けた接合面を持つ全体として正の接合レン
   ズとで構成され、以下の条件式（１）、（２）を満たす
   ことを特徴とする硬性鏡対物光学系。 条件式：（１）２．５＜ｄ／φ＜７ （２）２ｄ１＜ｄ２ ただし、ｄ及びφは前記接合レンズの厚みと外径、ｄ１
   は前記接合レンズの前記接合面より前の硝路長、ｄ２は
   前記接合レンズの前記接合面より後ろの硝路長である。