JP2000010024A

JP2000010024A - 硬性鏡光学系

Info

Publication number: JP2000010024A
Application number: JP10186995A
Authority: JP
Inventors: Naoki Hasegawa; 直樹長谷川
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1998-06-18
Publication date: 2000-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】狭い視野角で直径が４ｍｍ程度以下、長さ
が３００ｍｍ程度以上の細長い挿入部を有する硬性鏡光
学系で周辺画質を良好にする。【解決手段】対物光学系と、像伝送光学系と、視野
絞りと、接眼光学系よりなり、視野絞りを像伝送光学系
の最大外径の７０％の有効画像範囲より小さい範囲の画
像を観察するようにし、視野絞りと接眼光学系とを一体
に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として泌尿器の
分野で用いられる挿入部が細く視野角の比較的狭い硬性
鏡光学系に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】硬性鏡光学系は、像伝送手段として複数
のリレーレンズを有し、リレーレンズで発生する負の像
面湾曲を対物光学系で補正するようにしている。

【０００３】泌尿器分野で用いられる硬性鏡は、直径が
４mm程度と細く長さが３００mm程度と長い挿入部を有し
ている。このように細くて長い硬性鏡はリレーレンズに
より通常５回程度の像伝送が行われる。

【０００４】図７は、このような硬性鏡の従来例を示す
もので、前立腺処置等に用いられる泌尿器硬性鏡は、手
術中に電極を視野中心で拡大観察する必要から斜視角θ
が１０°〜２０°の斜視が用いられる。

【０００５】また、先端シースでの視野のけられを防ぐ
ためにこの硬性鏡の視野角２ωは５０°〜６０°程度の
比較的狭い角度である。

【０００６】また、ファイバースコープの斜視光学系の
従来例としては、図８に示すような特開昭５１−２１８
３５号公報に開示されたものがある。この光学系は、対
物レンズの像面に対してイメージファイバーＩＦを偏芯
させることにより斜視を実現するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】硬性鏡が用いられる医
療の分野においては、低侵襲手段の普及により硬性鏡の
挿入部の一層の細径化が要求されている。

【０００８】硬性鏡において、挿入部の細径化は、リレ
ー光学系のリレー回数を例えば５回から７回と多くする
ことになる。その第１の理由は、１回当りのリレー長を
短くして挿入部の曲げ応力によるリレー光学系に用いら
れるロッドガラス等の破壊を回避するためである。又第
２の理由は、ＮＡを大にすることにより、実用上必要な
レベルの明るさが得られるようにするためである。

【０００９】硬性鏡による画像観察は、主としてテレビ
カメラを利用してモニター上で行なわれることが多く、
テレビカメラのＣＣＤは高解像、コンパクト化の傾向に
あるため画素サイズは縮小傾向にある。

【００１０】硬性鏡の挿入部の細径化による明るさの減
少は、回路処理技術の向上によるテレビカメラの明るさ
（感度）の向上や光源技術の進歩により改善し得る。一
方ＣＣＤ画素の縮小は焦点深度の縮小を招く。そのた
め、片ぼけ等による周辺画質に対するテレビカメラの検
出感度が高くなるため、設計時に十分に補正しておく必
要がある。

【００１１】しかし、視野角が狭い場合、リレー光学系
によるリレー回数が多くなるにしたがって像面湾曲が強
くなり、これを対物光学系の弱い像面湾曲で補正するこ
とは困難である。

【００１２】この像面湾曲を物体側の光線高を高くしな
いで補正するには、凹レンズのパワーを強くすることが
必要であるが、その場合レンズの加工が困難になり特に
球欠部分の加工能力には限度がある。

【００１３】前記従来例（特開昭５１−２１８３５号公
報）は、対物光学系の像面で偏芯をさせているが、硬性
鏡は、挿入部の物体側で偏芯させることは外径等の制約
のためむづかしく、組立時に調整固定する作業が高精度
になり実施が困難である。

【００１４】本発明は、特に狭い視野角で直径が４mm程
度以下で長さが３００mm程度以上の細長い挿入部で、周
辺画質が良好な硬性鏡光学系を提供するものである。

【００１５】又、本発明は画質が良好な弱斜視硬性鏡光
学系（斜視角が比較的小である硬性鏡光学系）を提供す
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の硬性鏡光学系
は、物体側より順に、対物光学系と、像伝送光学系と、
視野絞りと、接眼光学系とよりなり、視野絞りが像伝送
光学系の最大外径の７０％の有効面像範囲よりも小さい
範囲の画像を観察するためのもので、視野絞りと接眼光
学系とを一体に配置したことを特徴としている。

【００１７】本発明の硬性鏡光学系は、利用する像範囲
よりも大きな像範囲を予め広角な設計にして像面湾曲を
十分補正して、これを必要とする狭い角度の像範囲を切
り出して拡大して利用するようにしている。

【００１８】この場合、有効画像範囲の径をＢ、利用す
る像範囲の径をＡとする時、次の条件（１）を満足する
ことが望ましい。（１）０．４＜Ａ／Ｂ＜０．６

【００１９】条件（１）の下限の０．４を超えて有効画
像範囲に対する観察画像として利用する像範囲の割合で
あるＡ／Ｂが小さくなりすぎると実用上明るさに支障を
きたす。又条件（１）の上限の０．６を超えて、Ａ／Ｂ
が大きくなりすぎると像面湾曲を十分良好に補正し得な
くなる。

【００２０】硬性鏡において利用し得る画像範囲は、像
伝送系の外径に依存する。この像伝送系としてリレー光
学系を用いる場合、瞳径と像の大きさとの双方に影響す
るため同じ画像サイズなら明るさは外径の４乗に比例す
る。そのため、リレー光学系の外径に対して有効画像範
囲を大きくとることが一般に行なわれているが、この範
囲は、スペーサーの厚みや像伝送系のパワー配置（開口
効率）によって若干異なるが、概リレー光学系の外径の
７０％から８０％の範囲内である。そのため本発明で
は、リレー光学系の外径の７０％を有効画像範囲とし
た。

【００２１】又、本発明の硬性鏡光学系は、前記のよう
に、物体側から順に、対物光学系と、像伝送光学系と、
視野絞りと、接眼光学系とよりなり、視野絞りと接眼光
学系とを一体に光軸に対して垂直方向に偏芯させて斜視
用とし、この斜視方向と同一方向に接眼光学系を偏芯さ
せた状態で調整し、固定したことを特徴とする。

【００２２】このように、弱斜視硬性鏡つまり前述のよ
うに斜視角が比較的小さい硬性鏡にするために、利用す
る像範囲を偏芯させる場合、斜視角に対する偏芯量を次
の条件（２）を満足する範囲内にすることが望ましい。（２）０．２５＜２×Ｃ／Ｂ＜０．７ただし、Ｃは有効画面範囲に対する利用観察画像中心の
偏芯量である。

【００２３】条件（２）において下限の０．２５を超え
てＣ／Ｂが小さくなりすぎると、十分な斜視角が得られ
ない。又上限の０．７を超えてＣ／Ｂが大きくなりすぎ
ると周辺画質の劣化やけられにより周辺光量が低下す
る。

【００２４】次に、本発明の硬性鏡光学系において、対
物光学系にクサビを用いて斜視を得る場合について述べ
る。

【００２５】本発明の硬性鏡光学系は、斜視用とするた
めに対物光学系の先端つまり最も物体側に偏角楔を用い
て５°〜２０°の弱斜視硬性鏡光学系としている。

【００２６】つまり、本発明では図７に示されている斜
視方向の対物光学系の光軸に対する角θが下記条件
（Ａ）の範囲内の弱斜視硬性鏡光学系である。（Ａ）５°＜θ＜２０°

【００２７】このような弱斜視硬性鏡光学系において用
いる偏角楔は下記条件（３）、（４）を満足することが
望ましい。（３）ｎ_d ＞１．６５（４） ν_d ＞６０ただし、ｎ_d は偏角楔のｄ線に対する屈折率、ν_d は偏
角楔のアッベ数である。

【００２８】ｎ_d の値が条件（３）の下限の１．６５を
超えて小さくなると像面傾きが大きくなり画像の周辺で
の結像性能が劣化する。又、ν_d の値が条件（４）の下
限の６０を超えて小になると色収差の発生が大になり好
ましくない。

【００２９】この偏角楔の、表面に接する面は、楔をＡ
ｌ₂ Ｏ₃ 単結晶、Ａｌ₂ Ｏ₃ 焼結体、Ｍ_g Ｏ単結晶のい
ずれかを含む材料にて構成すれば、高温多湿の環境下で
も劣化せず又、硬性鏡の消毒方法であるオートクレーブ
で滅菌を行なっても劣化しないようにし得る。

【００３０】又、従来楔の前面を湿度から保護するため
にサファイアのカバーガラスが配置されていた。そのた
め、光線高が高くなり光学系先端の外径が大になる欠点
を有していたが、前述の光学系のように耐湿性を有する
楔を用いることによりカバーガラスを省略し楔を最も物
体側に配置し得るので、先端の径が大になることなく必
要な画像の範囲を得ることが出来る。

【００３１】又、本発明の硬性鏡光学系において、偏角
楔により１０°〜２０°の弱斜視用とする場合は、つま
り、斜視角θが下記条件（Ａ−１）を満足する場合は、
前記条件（３）、（４）の代りに下記条件（３−１）、
（４−１）を満足することが望ましい。（Ａ−１）１０°＜θ＜２０° （３−１）ｎ_d ＞１．７（４−１） ν_d ＞６５

【００３２】対物光学系で発生する像面湾曲を補正する
ためには、基本的には凹レンズのパワーを強くすればよ
い。凹レンズのパワーを強くする手段としてレンズ面の
曲率半径を小にすることが考えられる。しかし硬性鏡の
対物光学系は、直径が極めて小であるために、レンズ面
の曲率半径を極端に小にするとレンズの加工が困難であ
り、加工可能な曲率半径は０．４５mm程度である。この
ような加工可能な曲率半径の凹レンズを用いて像面湾曲
を一層良好に補正するためには、凹レンズの屈折率を高
くする必要があり、下記条件（５）を満足することが望
ましい。（５）ｎ_d （Ｎ）＞１．８ただし、ｎ_d （Ｎ）は凹レンズのｄ線に対する屈折率で
ある。

【００３３】又、硬性鏡の挿入部の先端径を小さくする
ためには、最も物体側に配置され、且つ対物光学系の光
軸に対して傾いた面を凹レンズ側に持つカバーガラス
（楔を含む）とこのカバーガラスの像側に配置された凹
レンズの外径とがいずれも下記条件（６）を満足するこ
とが望ましい。（６）０．６＜Ｄ／Ｅ＜０．７５ただし、Ｄは凹レンズの外径、Ｅはカバーガラスの外径
である。

【００３４】この条件（６）において、下限の０．６を
超えてＤ／Ｅの値が小になると、凹レンズを通過すべき
光線のすべてを通過させるのに十分な凹レンズの外径が
得られず、周辺光束がけられる。また、上限の０．７５
を超えると、カバーガラスと凹レンズの間隔が広くな
り、カバーガラスにより周辺光束がけられる。

【００３５】又、カバーガラスに入射する光線の高さを
低く抑えかつ必要な視野角を得るためには、下記条件
（７）を満足することが望ましい。（７）０．５＜Ｅ_np／ｆ＜１．５ただし、Ｅ_npは対物光学系の入射瞳位置、ｆは対物光学
系の焦点距離である。

【００３６】条件（７）において、下限の０．５を超え
ると凹レンズの曲率半径が小になり加工が困難になり、
上限の１．５を超えると光線が高くなり対物光学系の直
径を小さくすることができなくなる。

【００３７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の硬性鏡対物光学系
の実施の形態を、下記実施例をもとに述べる。

【００３８】実施例１斜視角＝11.7°（空中）、画角＝53°、視野絞り径＝1.28mm 、ｆ＝1 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.3067 ｎ₁ ＝1.76820 ν₁ ＝71.70 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.2800 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝0.1500 ｎ₂ ＝1.84666 ν₂ ＝23.78 ｒ₄ ＝0.4910 ｄ₄ ＝0.2500 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝6.13 ｎ₃ ＝1.83481 ν₃ ＝42.72 ｒ₆ ＝-2.6650 ｄ₆ ＝0.4000 ｒ₇ ＝1.9610 ｄ₇ ＝0.7000 ｎ₄ ＝1.72916 ν₄ ＝54.68 ｒ₈ ＝-3.3640 ｄ₈ ＝0.8300 ｎ₅ ＝1.78472 ν₅ ＝25.68 ｒ₉ ＝3.3640 ｄ₉ ＝1.1400 ｒ₁₀＝-0.7580 ｄ₁₀＝0.6800 ｎ₆ ＝1.84666 ν₆ ＝23.78 ｒ₁₁＝6.3130 ｄ₁₁＝0.9800 ｎ₇ ＝1.83481 ν₇ ＝42.72 ｒ₁₂＝-1.5220 ｄ₁₂＝5.4408 ｒ₁₃＝5.7020 ｄ₁₃＝14.8500 ｎ₈ ＝1.58913 ν₈ ＝61.18 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.5220 ｒ₁₅＝5.3552 ｄ₁₅＝0.8300 ｎ₉ ＝1.61272 ν₉ ＝58.75 ｒ₁₆＝-3.3640 ｄ₁₆＝2.3500 ｎ₁₀＝1.78800 ν₁₀＝47.38 ｒ₁₇＝3.3640 ｄ₁₇＝0.8300 ｎ₁₁＝1.61272 ν₁₁＝58.75 ｒ₁₈＝-5.3552 ｄ₁₈＝1.5220 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝14.8500 ｎ₁₂＝1.58913 ν₁₂＝61.18 ｒ₂₀＝-7.2040 ｄ₂₀＝6.9190 ｒ₂₁＝7.2040 ｄ₂₁＝14.8500 ｎ₁₃＝1.58913 ν₁₃＝61.18 ｒ₂₂＝∞ ｄ₂₂＝1.5220 ｒ₂₃＝5.3552 ｄ₂₃＝0.8300 ｎ₁₄＝1.61272 ν₁₄＝58.75 ｒ₂₄＝-3.3640 ｄ₂₄＝2.35 ｎ₁₅＝1.78800 ν₁₅＝47.38 ｒ₂₅＝3.3640 ｄ₂₅＝0.8300 ｎ₁₆＝1.61272 ν₁₆＝58.75 ｒ₂₆＝-5.3552 ｄ₂₆＝1.5220 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝14.8500 ｎ₁₇＝1.58913 ν₁₇＝61.18 ｒ₂₈＝-7.2040 ｄ₂₈＝6.9190 ｒ₂₉＝7.2040 ｄ₂₉＝14.8500 ｎ₁₈＝1.58913 ν₁₈＝61.18 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝1.5220 ｒ₃₁＝5.3552 ｄ₃₁＝0.8300 ｎ₁₉＝1.61272 ν₁₉＝58.75 ｒ₃₂＝-3.3640 ｄ₃₂＝2.35 ｎ₂₀＝1.78800 ν₂₀＝47.38 ｒ₃₃＝3.3640 ｄ₃₃＝0.8300 ｎ₂₁＝1.61272 ν₂₁＝58.75 ｒ₃₄＝-5.3552 ｄ₃₄＝1.5220 ｒ₃₅＝∞ ｄ₃₅＝14.8500 ｎ₂₂＝1.58913 ν₂₂＝61.18 ｒ₃₆＝-7.2040 ｄ₃₆＝6.9190 ｒ₃₇＝7.2040 ｄ₃₇＝14.8500 ｎ₂₃＝1.58913 ν₂₃＝61.18 ｒ₃₈＝∞ ｄ₃₈＝1.5220 ｒ₃₉＝5.3552 ｄ₃₉＝0.8300 ｎ₂₄＝1.61272 ν₂₄＝58.75 ｒ₄₀＝-3.3640 ｄ₄₀＝2.35 ｎ₂₅＝1.78800 ν₂₅＝47.38 ｒ₄₁＝3.3640 ｄ₄₁＝0.8300 ｎ₂₆＝1.61272 ν₂₆＝58.75 ｒ₄₂＝-5.3552 ｄ₄₂＝1.5220 ｒ₄₃＝∞ ｄ₄₃＝14.8500 ｎ₂₇＝1.58913 ν₂₇＝61.18 ｒ₄₄＝-7.2040 ｄ₄₄＝6.9190 ｒ₄₅＝7.2040 ｄ₄₅＝14.8500 ｎ₂₈＝1.58913 ν₂₈＝61.18 ｒ₄₆＝∞ ｄ₄₆＝1.5220 ｒ₄₇＝5.3552 ｄ₄₇＝0.8300 ｎ₂₉＝1.61272 ν₂₉＝58.75 ｒ₄₈＝-3.3640 ｄ₄₈＝2.35 ｎ₃₀＝1.78800 ν₃₀＝47.38 ｒ₄₉＝3.3640 ｄ₄₉＝0.8300 ｎ₃₁＝1.61272 ν₃₁＝58.75 ｒ₅₀＝-5.3552 ｄ₅₀＝1.5220 ｒ₅₁＝∞ ｄ₅₁＝14.8500 ｎ₃₂＝1.58913 ν₃₂＝61.18 ｒ₅₂＝-7.2040 ｄ₅₂＝6.9190 ｒ₅₃＝7.2040 ｄ₅₃＝14.8500 ｎ₃₃＝1.58913 ν₃₃＝61.18 ｒ₅₄＝∞ ｄ₅₄＝1.5220 ｒ₅₅＝5.3552 ｄ₅₅＝0.8300 ｎ₃₄＝1.61272 ν₃₄＝58.75 ｒ₅₆＝-3.3640 ｄ₅₆＝2.35 ｎ₃₅＝1.78800 ν₃₅＝47.38 ｒ₅₇＝3.3640 ｄ₅₇＝0.8300 ｎ₃₆＝1.61272 ν₃₆＝58.75 ｒ₅₈＝-5.3552 ｄ₅₈＝1.5220 ｒ₅₉＝∞ ｄ₅₉＝14.8500 ｎ₃₇＝1.58913 ν₃₇＝61.18 ｒ₆₀＝-7.2040 ｄ₆₀＝6.9190 ｒ₆₁＝7.2040 ｄ₆₁＝14.8500 ｎ₃₈＝1.58913 ν₃₈＝61.18 ｒ₆₂＝∞ ｄ₆₂＝1.5220 ｒ₆₃＝5.3552 ｄ₆₃＝0.8300 ｎ₃₉＝1.61272 ν₃₉＝58.75 ｒ₆₄＝-3.3640 ｄ₆₄＝2.35 ｎ₄₀＝1.78800 ν₄₀＝47.38 ｒ₆₅＝3.3640 ｄ₆₅＝0.8300 ｎ₄₁＝1.61272 ν₄₁＝58.75 ｒ₆₆＝-5.3552 ｄ₆₆＝1.5220 ｒ₆₇＝∞ ｄ₆₇＝14.8500 ｎ₄₂＝1.58913 ν₄₂＝61.18 ｒ₆₈＝∞ ｄ₆₈＝4.8329 ｒ₆₉＝∞（像）ｄ₆₉＝0.0077 ｒ₇₀＝∞（視野絞り）ｄ₇₀＝6.8190 ｒ₇₁＝9.3300 ｄ₇₁＝0.3200 ｎ₄₃＝1.84666 ν₄₃＝23.78 ｒ₇₂＝3.6370 ｄ₇₂＝1.44 ｎ₄₄＝1.58267 ν₄₄＝46.39 ｒ₇₃＝-5.1350 ｄ₇₃＝10.841 ｒ₇₄＝∞（瞳）Ａ／Ｂ＝0.47 、２×Ｃ／Ｂ＝0.32 、Ｄ／Ｅ＝0.67 Ｅ_np＝0.95 、Ｅ_np／ｆ＝0.95

【００３９】実施例２斜視角＝16.6°（空中）、画角＝55°、視野絞り径＝1.56mm 、ｆ＝1.278 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.5600 ｎ₁ ＝1.76820 ν₁ ＝71.70 ｒ₂ ＝∞ ｄ₂ ＝0.3200 ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝0.1500 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.78 ｒ₄ ＝0.4910 ｄ₄ ＝0.2500 ｒ₅ ＝∞ ｄ₅ ＝5.0700 ｎ₃ ＝1.83481 ν₃ ＝42.72 ｒ₆ ＝-2.6340 ｄ₆ ＝0.7000 ｒ₇ ＝2.3850 ｄ₇ ＝1.3300 ｎ₄ ＝1.77250 ν₄ ＝49.60 ｒ₈ ＝-1.2180 ｄ₈ ＝0.6200 ｎ₅ ＝1.78472 ν₅ ＝25.68 ｒ₉ ＝4.8010 ｄ₉ ＝1.5000 ｒ₁₀＝-0.6750 ｄ₁₀＝0.4000 ｎ₆ ＝1.83481 ν₆ ＝42.72 ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.9700 ｎ₇ ＝1.78590 ν₇ ＝44.19 ｒ₁₂＝-1.2980 ｄ₁₂＝5.1430 ｒ₁₃＝5.7020 ｄ₁₃＝14.8500 ｎ₈ ＝1.58913 ν₈ ＝61.18 ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.5220 ｒ₁₅＝5.3552 ｄ₁₅＝0.8300 ｎ₉ ＝1.61272 ν₉ ＝58.75 ｒ₁₆＝-3.3640 ｄ₁₆＝2.3500 ｎ₁₀＝1.78800 ν₁₀＝47.38 ｒ₁₇＝3.3640 ｄ₁₇＝0.8300 ｎ₁₁＝1.61272 ν₁₁＝58.75 ｒ₁₈＝-5.3552 ｄ₁₈＝1.5220 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝14.8500 ｎ₁₂＝1.58913 ν₁₂＝61.18 ｒ₂₀＝-7.2040 ｄ₂₀＝6.9190 ｒ₂₁＝7.2040 ｄ₂₁＝14.8500 ｎ₁₃＝1.58913 ν₁₃＝61.18 ｒ₂₂＝∞ ｄ₂₂＝1.5220 ｒ₂₃＝5.3552 ｄ₂₃＝0.8300 ｎ₁₄＝1.61272 ν₁₄＝58.75 ｒ₂₄＝-3.3640 ｄ₂₄＝2.3500 ｎ₁₅＝1.78800 ν₁₅＝47.38 ｒ₂₅＝3.3640 ｄ₂₅＝0.8300 ｎ₁₆＝1.61272 ν₁₆＝58.75 ｒ₂₆＝-5.3552 ｄ₂₆＝1.5220 ｒ₂₇＝∞ ｄ₂₇＝14.8500 ｎ₁₇＝1.58913 ν₁₇＝61.18 ｒ₂₈＝-7.2040 ｄ₂₈＝6.9190 ｒ₂₉＝7.2040 ｄ₂₉＝14.8500 ｎ₁₈＝1.58913 ν₁₈＝61.18 ｒ₃₀＝∞ ｄ₃₀＝1.5220 ｒ₃₁＝5.3552 ｄ₃₁＝0.8300 ｎ₁₉＝1.61272 ν₁₉＝58.75 ｒ₃₂＝-3.3640 ｄ₃₂＝2.3500 ｎ₂₀＝1.78800 ν₂₀＝47.38 ｒ₃₃＝3.3640 ｄ₃₃＝0.8300 ｎ₂₁＝1.61272 ν₂₁＝58.75 ｒ₃₄＝-5.3552 ｄ₃₄＝1.5220 ｒ₃₅＝∞ ｄ₃₅＝14.8500 ｎ₂₂＝1.58913 ν₂₂＝61.18 ｒ₃₆＝-7.2040 ｄ₃₆＝6.9190 ｒ₃₇＝7.2040 ｄ₃₇＝14.8500 ｎ₂₃＝1.58913 ν₂₃＝61.18 ｒ₃₈＝∞ ｄ₃₈＝1.5220 ｒ₃₉＝5.3552 ｄ₃₉＝0.8300 ｎ₂₄＝1.61272 ν₂₄＝58.75 ｒ₄₀＝-3.3640 ｄ₄₀＝2.3500 ｎ₂₅＝1.78800 ν₂₅＝47.38 ｒ₄₁＝3.3640 ｄ₄₁＝0.8300 ｎ₂₆＝1.61272 ν₂₆＝58.75 ｒ₄₂＝-5.3552 ｄ₄₂＝1.5220 ｒ₄₃＝∞ ｄ₄₃＝14.8500 ｎ₂₇＝1.58913 ν₂₇＝61.18 ｒ₄₄＝-7.2040 ｄ₄₄＝6.9190 ｒ₄₅＝7.2040 ｄ₄₅＝14.8500 ｎ₂₈＝1.58913 ν₂₈＝61.18 ｒ₄₆＝∞ ｄ₄₆＝1.5220 ｒ₄₇＝5.3552 ｄ₄₇＝0.8300 ｎ₂₉＝1.61272 ν₂₉＝58.75 ｒ₄₈＝-3.3640 ｄ₄₈＝2.3500 ｎ₃₀＝1.78800 ν₃₀＝47.38 ｒ₄₉＝3.3640 ｄ₄₉＝0.8300 ｎ₃₁＝1.61272 ν₃₁＝58.75 ｒ₅₀＝-5.3552 ｄ₅₀＝1.5220 ｒ₅₁＝∞ ｄ₅₁＝14.8500 ｎ₃₂＝1.58913 ν₃₂＝61.18 ｒ₅₂＝-7.2040 ｄ₅₂＝6.9190 ｒ₅₃＝7.2040 ｄ₅₃＝14.8500 ｎ₃₃＝1.58913 ν₃₃＝61.18 ｒ₅₄＝∞ ｄ₅₄＝1.5220 ｒ₅₅＝5.3552 ｄ₅₅＝0.8300 ｎ₃₄＝1.61272 ν₃₄＝58.75 ｒ₅₆＝-3.3640 ｄ₅₆＝2.3500 ｎ₃₅＝1.78800 ν₃₅＝47.38 ｒ₅₇＝3.3640 ｄ₅₇＝0.8300 ｎ₃₆＝1.61272 ν₃₆＝58.75 ｒ₅₈＝-5.3552 ｄ₅₈＝1.5220 ｒ₅₉＝∞ ｄ₅₉＝14.8500 ｎ₃₇＝1.58913 ν₃₇＝61.18 ｒ₆₀＝-7.2040 ｄ₆₀＝6.9190 ｒ₆₁＝7.2040 ｄ₆₁＝14.8500 ｎ₃₈＝1.58913 ν₃₈＝61.18 ｒ₆₂＝∞ ｄ₆₂＝1.5220 ｒ₆₃＝5.3552 ｄ₆₃＝0.8300 ｎ₃₉＝1.61272 ν₃₉＝58.75 ｒ₆₄＝-3.3640 ｄ₆₄＝2.3500 ｎ₄₀＝1.78800 ν₄₀＝47.38 ｒ₆₅＝3.3640 ｄ₆₅＝0.8300 ｎ₄₁＝1.61272 ν₄₁＝58.75 ｒ₆₆＝-5.3552 ｄ₆₆＝1.5220 ｒ₆₇＝∞ ｄ₆₇＝14.8500 ｎ₄₂＝1.58913 ν₄₂＝61.18 ｒ₆₈＝-19.0010 ｄ₆₈＝4.226 ｒ₆₉＝∞（像）ｄ₆₉＝0.021 ｒ₇₀＝∞（視野絞り）ｄ₇₀＝8.223 ｒ₇₁＝14.544 ｄ₇₁＝0.6000 ｎ₄₃＝1.80518 ν₄₃＝25.43 ｒ₇₂＝4.3300 ｄ₇₂＝1.7000 ｎ₄₄＝1.62374 ν₄₄＝47.10 ｒ₇₃＝-6.5830 ｄ₇₃＝12.6400 ｒ₇₄＝∞（瞳）Ｄ／Ｅ＝0.63 、Ｅ_np＝1.03 、Ｅ_np／ｆ＝0.806 ただしｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ
₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの肉厚およびレンズ間隔、ｎ
₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズのｄ線に対する屈折率、ν
₁ ，ν₂ ，・・・は各レンズのアッベ数である。

【００４０】実施例１、２は夫々図１、図２に示す通り
の構成である。これら実施例は、物体側より順に、第１
実施例では平行平面板、第２実施例では偏角プリズムＰ
（ｒ₁ 〜ｒ₂ ）と、対物光学系Ｏ（ｒ₃ 〜ｒ₁₂）と、像
伝達光学系ＲＬ（ｒ₁₃〜ｒ₆₈）と、視野絞りＦＳ
（ｒ₇₀）、接眼光学系Ｅ（ｒ₇₁〜ｒ₇₃）よりなる。又ｒ
₆₇は像位置Ｉ、ｒ₇₃は射出瞳位置ＥＰである。尚、焦点
距離等の長さの単位はｍｍである。

【００４１】又、像伝達光学系は、同じ構成の第１リレ
ーレンズ系ＲＬ１（ｒ₁₃〜ｒ₂₀），第２リレーレンズ系
ＲＬ２（ｒ₂₁〜ｒ₂₈），第３リレーレンズ系ＲＬ３（ｒ
₂₉〜ｒ₃₆），第４リレーレンズ系ＲＬ４（ｒ₃₇〜
ｒ₄₄），第５リレーレンズ系ＲＬ５（ｒ₄₅〜ｒ₅₂），第
６リレーレンズ系ＲＬ６（ｒ₅₃〜ｒ₆₀）、第７リレーレ
ンズ系ＲＬ７（ｒ₆₁〜ｒ₆₈）よりなる。

【００４２】これら実施例のうち、実施例１は、対物光
学系の先端部に平行平面板（カバーガラス）が配置さ
れ、この平行平面板は観察光学系の光軸と直交してい
る。これにより水中での観察の際に視野方向の傾斜角が
小さくなるのを防いでいる。

【００４３】この実施例１は、挿入部の径が３mmの細い
径であり、そのため像伝送光学系によるリレー回数を多
くしている。

【００４４】この実施例１の平行平面板の径は１．８ｍ
ｍ、対物光学系の径は１．２ｍｍである。

【００４５】又この実施例１において像伝送光学系を構
成するリレーレンズ系のリレー距離（中間像から次の中
間像までの距離）を、挿入部の太い硬性鏡光学系と同じ
距離にすると、細径化によりレンズ外径が小さいために
リレーレンズ系の開口数が小さくなる。このように開口
数が小さくなると像の明るさが減少し好ましくない。

【００４６】実施例１は、一つのリレー距離を短くする
ことによりリレーレンズ系の外径が小さくなってもリレ
ーレンズ系の開口数が小さくならないようにしている。
そして一つのリレー距離を短くしたためリレー回数を従
来の５回に対して７回にしてある。

【００４７】この実施例１の像伝送光学系を構成する各
レンズの外径は１．９mmで、各レンズ間にはレンズの位
置決めと保持のためのスペーサーが配置されている。こ
のスぺーサーの厚みは０．０５mmである。従来の硬性鏡
で用いられているスペーサーの厚みは０．１mmである
が、この実施例のように挿入部が細くなるとスペーサー
の厚みによる光量ロスが問題になる。例えば外径が２mm
のレンズに対して厚さ０．１mmのスペーサーを用いると
レンズの有効径は１．８mmになる。

【００４８】一方、この実施例のように厚さ０．０５mm
のスペーサーを用いるとレンズの有効径は１．９mmにな
り、約２０％の光量ロスを防止できる。尚スペーサーと
接するレンズ面には０．０５mmの面取りを施こしてい
る。

【００４９】又、この実施例１は、対物光学系に最も近
い第１リレーレンズ系（ｒ₁₃〜ｒ₂₀）は、対物光学系に
より形成された像を拡大する拡大光学系になっている。
それは、第１リレーレンズ系に入射する光線の軸外主光
線は、第１リレーレンズ系の入射面（対物光学系側の
面）へ斜めに入射させることによって対物光学系の射出
面（対物光学系の最終面）での光線高を低くでき、その
結果、射出面で軸外光束の上側光線がスペーサーでけら
れることを防ぐことができる。

【００５０】又、この実施例の像伝送光学系は、第２リ
レーレンズ系（ｒ₂₁〜ｒ₂₈）から第６リレーレンズ系
（ｒ₅₃〜ｒ₆₀）までは等倍光学系であり、第７リレーレ
ンズ系（ｒ₆₁〜ｒ₆₈）は約１．４８倍の拡大光学系であ
る。

【００５１】この実施例１のリレーレンズ系は、外径が
小さくなっているために、これによりリレーされる像も
小さい。このような小さい像を接眼光学系にて拡大観察
する場合、接眼光学系のみで所望の大きさに拡大しよう
とすると接眼光学系の焦点距離を短くせざるを得ず、射
出瞳位置（アイポイント）が接眼光学系に近づき、眼鏡
をかけた観察者の場合観察しにくく、又接眼光学系の収
差を良好に補正し得ない。第７リレーレンズ系を拡大倍
率にすることにより、接眼光学系による拡大倍率の負担
が軽減し、接眼光学系のアイポイントを適切な位置に保
ち得、又接眼光学系の収差補正が容易になる。

【００５２】又、実施例１は、有効画像範囲の一部を実
際に観察する観察範囲として切り出すようにしており、
有効画像範囲内で予め像面湾曲を良好に補正してあるた
め、どこから切り出しても像面湾曲のない観察画像が得
られる。

【００５３】有効画像範囲は、例えば第２リレーレンズ
系から第６リレーレンズ系で形成される中間像の大きさ
が直径１．２８mmで、有効画像範囲の７０％である直径
０．９mmの範囲を観察画像として利用している。これを
第７リレーレンズ系にて約１．４８倍に拡大し、直径
１．８９mmの最終画像になる。これを絞り径１．２８mm
の視野絞りにて切り出し、有効画像範囲の約７０％の範
囲が観察画像範囲になる。

【００５４】又、実施例１は、接眼光学系枠を第７リレ
ーレンズ系の光軸に対して０．３０５mm偏芯させて、１
１．７°の斜視角になるようにしている。この時の有効
画像範囲Ｂ＝１．８９mmであるので２×Ｃ／Ｂ＝２×
０．３０５／１．８９＝０．３２となり条件（２）を満
足している。

【００５５】又、図５に示すように画像の大きさを決め
る視野絞りＦＳは、接眼光学系Ｆを保持している枠３に
一体に保持されており、これにより接眼光学系Ｅを動か
してもこれと視野絞りＦＳとの関係は常に一定に保たれ
視野絞りＦＳを常にピントが合った状態にてみることが
できる。接眼光学系枠３は、第７リレーレンズＲＬ７
系に対して図５に示すねじ５を緩めることによって光軸
方向に移動させることができる。そのため、接眼光学系
Ｅのピントを第７リレーレンズ系ＲＬ７によって形成さ
れた最終像に合わせるためには、ねじ５を緩めて接眼光
学系枠を緩めて接眼光学系枠を光軸方向に前後させて調
整すればよい。

【００５６】光軸と垂直な面内での移動は、接眼光学系
枠３を保持する保持部材４に対し３方向よりのねじ６が
設けられており、このねじ６によって行なわれる。した
がって視野絞り中心で所望の斜視角が得られるように斜
視方向と同一方向に視野絞りを調整固定すればよい。

【００５７】また観察画像をテレビモニターにて表示し
て見るためには、接眼光学系の後方に撮像アダプターを
接続して行なう。この場合、接眼光学系と撮像アダプタ
ーとの間は、アフォーカル系になっており、接続部分が
瞳位置になっている。したがって撮像アダプターの光軸
を接眼光学系の光軸もしくは像伝達光学系の光軸のいず
れに合わせたとしても結像性能にはなんら悪影響を及ぼ
さない。そのため、像伝送光学系の光軸に合うように設
計されている従来の撮像アダプターを使用し得る。

【００５８】接眼光学系がダブレットのみからなる少な
いレンズ枚数にて構成されている場合、接眼光学系にて
像面湾曲が発生する。この場合は、接眼光学系は、視野
中心にピントを合わせるようにして、視野中心に対して
接眼光学系の像面湾曲分だけ視野絞り位置を接眼光学系
側にずらして配置すればよい。

【００５９】本発明の光学系の実施例２は、図２に示す
通りの構成で、物体側より順に、楔と対物光学系とリレ
ー光学系と接眼光学系とよりなる。リレー光学系は、第
１リレーレンズ系〜第７リレーレンズ系の７回リレーで
ある。実施例２も楔の径が１．９ｍｍ、対物光学系の径
が１．２ｍｍ、像伝送光学系の径が１．９ｍｍである。

【００６０】この実施例２は、最も物体側（対物光学系
の物体側）に、図６に示すような楔を配置することによ
り弱斜視の内視鏡光学系にしている。このように光学系
中に楔を配置して弱斜視にする場合、楔にて発生する色
収差および像面の倒れを抑える必要がある。又オートク
レーブで殺菌を行ない得るようにするためには、楔の外
表面は、高温、多湿な環境に十分耐え得るようにする必
要がある。

【００６１】これら要求を満足するために、この実施例
２においては、楔の硝材として、高屈折率で低分散（ｎ
_d ＝1.76、ν_d ＝71.7）のサファイヤガラスを使用して
いる。又楔の頂角は２１°である。

【００６２】尚楔の表面に、高温、高湿に対し十分耐え
得る保護膜を設けることによって、高温、高湿に対する
耐性のない硝材を用いることも可能である。このような
保護膜としては例えばバルザー（Ｂａｌｚｅｒ）社のＩ
ＲＡＬＩＮ５６（商品名）を使用すれば、合わせて反射
防止効果を得ることができる。

【００６３】以上述べた本発明硬性鏡光学系にいて特許
請求の範囲に記載する光学系のほか、次の各項に記載す
る光学系も発明の目的を達成し得る。

【００６４】（１）特許請求の範囲の請求項１又は２に
記載する光学系で、観察に利用する画角が下記条件
（１）を満足することを特徴とする硬性鏡光学系。（１）０．４＜Ａ／Ｂ＜０．６

【００６５】（２）特許請求の範囲の請求項１又は２あ
るいは前記の（１）の項に記載する光学系で、対物光学
系が下記条件（３）、（５）、（６）を満足することを
特徴とする硬性鏡光学系。（５）ｎ_d (N)＞１．８（６）０．６＜Ｄ／Ｅ＜０．７５（７）０．５＜Ｅ_np／Ｆ＜１．５

【００６６】（３）特許請求の範囲の請求項２に記載す
る光学系で、偏芯量が下記条件（２）を満足することを
特徴とする硬性鏡光学系。（２）０．２５＜２×Ｃ／Ｂ＜０．７

【００６７】（４）物体側より順に、対物光学系と、像
伝送光学系と、視野絞りと、接眼光学系とよりなり、前
記対物光学系の最も物体側にＡｌ₂Ｏ₃単結晶、Ａｌ₂Ｏ₂
焼結晶体又はＭ_g Ｏの単結晶のいずれかを含む材料より
なり、下記条件を満足する楔を配置したことを特徴とす
る硬性鏡光学系。（Ａ）５°＜θ＜２０° （３）ｎ_d ＞１．６５（４） ν_d ＞６０

【００６８】（５）前記の（４）の項に記載する光学系
で、前記条件の代りに下記各条件（３−１），（４−
１）を満足することを特徴とする硬性鏡光学系。（Ａ−１）１０°＜θ＜２０° （３−１）ｎ_d ＞１．７（４−１） ν_d ＞６５

【００６９】

【発明の効果】本発明の硬性鏡光学系は、狭い視野角
で、４mm程度以下の外径で、３００mm程度以上の長さを
有する細長い挿入部を有し、周辺部を含め良好な画質が
得られ、又、良好な画質の弱斜視の光学系である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を示す図

【図２】本発明の実施例２の構成を示す図

【図３】本発明の実施例１の収差曲線図

【図４】本発明の実施例２の収差曲線図

【図５】本発明の光学系を組込んだ鏡筒の断面図

【図６】本発明の第２実施例の楔を示す図

【図７】従来の硬性鏡の構成を示す図

【図８】従来の斜視硬性鏡光学系のの構成を示す図

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体側より順に、対物光学系と像伝送光学
系と接眼光学系とよりなり、前記像伝送光学系の最大外
径の７０％の有効画像範囲よりも小さい範囲の画像を観
察するための視野絞りを前記像伝送光学系と前記接眼光
学系との間に該接眼光学系と一体的に配置したことを特
徴とする硬性鏡光学系。
【請求項２】前記視野絞りと前記接眼光学系とを一体的
に光軸に対して垂直方向に偏芯させて斜視方向の観察を
行なうようにした光学系で、前記斜視方向と同一方向に
前記視野絞りと接眼光学系とを一体的に偏芯させた状態
に調整し固定するようにしたことを特徴とする請求項１
に記載の硬性鏡光学系。