JP2012103721A - 内視鏡用対物レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】絞りSを挟みレンズ群G1、G2を有し、群G1が物体側に凸の負メニスカス第1レンズ、正の第2レンズからなり、群G2が中心から周辺へ向けて曲率が緩くなる非球面を像側へ向けた正の第3レンズ、正の第4レンズと負の第5レンズとの接合レンズからなり、次式を満たす。−2<SF<−0.90.65<D/(f×sinθ)≦0.940.86<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.13SFは第1レンズシェイプファクターで物体、像側曲率半径R1、R2で(R2+R1)/(R2−R1)。Dは第1レンズ像側面頂〜絞り空気換算距離、fは全系合成焦点距離、θは半画角、D1は第1レンズ物体側面頂〜絞り実測定距離、D2は絞り〜第3レンズ像側面空気換算距離、f1は第1レンズ焦点距離、f3は第3レンズ焦点距離。
【選択図】図7
Description
しかるに、従来、第1面を曲面で構成した内視鏡用対物レンズとして、例えば、次の特許文献1,2に開示されたものがある。
Bf’>1,5f’ …(51)
1.80<D/r2<2.40 …(52)
ν2<45.0 …(53)
ν3>50.0 …(54)
ν4>50.0 …(55)
但し、Bf’はバックフォーカス、f’はこの光学系全体の焦点距離、r2は第1レンズの像側の曲率半径、Dは「d2+(d3/n2)+d4」の値を示し、d2は第1レンズと第2レンズとの空気間隔、d3は第2レンズの中心厚、d4は第2レンズと絞りとの空気間隔、n2は第2レンズの屈折率である。
0.60<|f1/f|<0.70 …(61)
n2>1.60 ν2<45.0 …(62)
n3>1.60 ν3>50.0 …(63)
ν4<40.0 …(64)
n5>1.60 ν5>50.0 …(65)
但し、f1は第1レンズの焦点距離、fは全系の合成焦点距離、n2,n3,n5は第2レンズ,第3レンズ,第4接合レンズの凸レンズに使用されている硝材のd線に対する屈折率、ν2,ν3,ν4,ν5,は第2レンズ,第3レンズ,第4接合レンズの凹レンズ,第4接合レンズの凸レンズに使用されている硝材のアッベ数である。
また、特許文献2に記載の内視鏡用対物レンズでは、像面湾曲やコマ収差の補正ができず画質が悪くなり、微小な細部を観察する内視鏡に実用できない。
−2<SF<−0.9 …(1)
0.65<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4)
0.86<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.13 …(3)
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。
−1.5<SF<−1.0 …(1')
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。
0.90<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.06 …(3')
但し、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。
0.8<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4')
但し、Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角である。
本発明に対する参考発明としての本第一の発明の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りを挟んで前群レンズ群と後群レンズ群とを有し、前記前群レンズ群が、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力を持つ第2レンズとからなり、前記後群レンズ群が、曲率半径の小さな面を像側へ向けた正の屈折力を持つ第3レンズと、正の屈折力を持つ第4レンズと、負の屈折力を持つ第5レンズとからなり、前記第4レンズと前記第5レンズとが接合されている。
第1レンズを物体側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状にすれば、第1面が平面ではなく曲面となるので、画角のバラツキを極力小さくすることができ、また、被写界深度を大きくとることができる。
−2<SF<−0.9 …(1)
0.94<D/(f×sinθ)<1.7 …(2)
0.86<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.13 …(3)
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。
一方、条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズの負のパワーが小さくなり、画角を広く保つことができなくなる。ここで、特許文献1のように明るさ絞りに対し、第1レンズを離せば画角を広く保つことができるが、それでは上述したようにレンズが巨大化してしまい、近年の細径化が求められている内視鏡には適さない。また、第1レンズの負のパワーが小さくなった条件で、画角を広く保つためには、後群の、そして全体の焦点距離を決める上で重要な役割をしている第3レンズのパワーを大きくする必要があり、それでは、第3レンズのパワーが大きくなり過ぎて、レンズの加工性が非常に悪くなるとともに収差の補正が難しくなる。
−1.5<SF<−1.0 …(1')
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。
一方、条件式(2)の上限値を上回ると、第1凹レンズのパワーが小さくなっている条件で内視鏡に求められる画角を得ようとすれば、特許文献1のように第1レンズが大きくなり過ぎて、近年の細径化が求められている内視鏡には使えない。
一方、条件式(3)の上限値を上回ると、第3レンズの曲率が弱くなり過ぎて、レンズが巨大化してしまうと同時に、像面湾曲が補正過剰となり補正が難しくなる。
0.90<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.06 …(3')
但し、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。
このようにすると、第4レンズと第5レンズの接合面の曲率を緩くすることができ、加工性が良くなる。
第1レンズを物体側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状にすれば、第1面が平面ではないので、画角のバラツキを極力小さくすることができ、また、被写界深度を大きくとることができる。
−2<SF<−0.9 …(1)
0.65<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4)
0.86<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.13 …(3)
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。
一方、条件式(1)の下限値を下回ると、第1レンズの負のパワーが小さくなり、画角を広く保つことができなくなる。ここで、特許文献1のように明るさ絞りに対し、第1レンズを離せば画角を広く保つことができるが、それでは上述したようにレンズが巨大化してしまい、近年の細径化が求められている内視鏡には適さない。また、第1レンズの負のパワーが小さくなった条件で、画角を広く保つためには、後群の、そして全体の焦点距離を決める上で重要な役割をしている第3レンズのパワーを大きくする必要があり、それでは、第3レンズのパワーが大きくなり過ぎて、レンズの加工性が非常に悪くなるとともに収差の補正が難しくなる。
−1.5<SF<−1.0 …(1')
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。
一方、条件式(4)の上限値を上回ると、第1凹レンズのパワーが小さくなっている条件で内視鏡に求められる画角を得ようとすれば、やはり第3レンズにはある程度大きなパワーが必要となるが、条件式(2)を満たす場合には、本第一の発明となり、非球面レンズを必ずしも必要としなくても像面湾曲やコマ収差の補正ができるようになる。
0.8<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4')
但し、Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角である。
実施例1
図1は本発明の参考例としての実施例1にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図2は実施例1の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例1の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSとフィルタFを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図1中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
ここで、フィルタFは、赤外カットフィルタである。実施例1の内視鏡用対物レンズでは、第3レンズL3における中肉厚が比較的厚くなる一部を赤外フィルタに置き換え、置き換えた赤外フィルタが第3レンズL3と明るさ絞りSの間に位置するようにして、対物光学系に挿入したものである。また、この赤外カットフィルタのレンズ面には、内視鏡処置で使用するレーザー処置のため、YAGレーザーカットコートが一方の片面に施されている。また、もう一方の片面にYAGレーザーカットコートを追加しても、あるいはLDレーザーカットコートを施しても、あるいは他の機能性コートを施しても良い。また、両面に機能性コートを施してもよく、また単にマルチコートのような反射防止コートでも良い。このように、図1に示す実施例1の内視鏡用対物レンズにおいては、赤外カットフィルタを挿入したが、他の機能性フィルタを挿入しても良い。例えば、赤外カットフィルタの代わりに色フィルタを挿入し、内視鏡画像の色再現性に変化を与えてもよい。また、図1に示す実施例1の内視鏡用対物レンズでは、第3レンズL3における中肉厚が厚くなる一部を赤外カットフィルタ1枚に置き換えて、第3レンズL3と明るさ絞りSの間に挿入しているが、第3レンズL3の加工性が許す限りの範囲で2枚、3枚というように複数枚の赤外カットフィルタを第3レンズL3と明るさ絞りSの間に挿入しても良いし、異なる機能を持たせたフィルタを2枚、3枚というように複数枚挿入してもよい。例えば、赤外カットフィルタとノッチフィルタを同時に挿入してもよいし、また、例えば、赤外カットフィルタ1枚、色フィルタ1枚、ノッチフィルタ1枚などを同時に挿入しても問題ない。もちろん、機能性フィルタであればどのようなフィルタでも置き換えができる。
また、図1に示す実施例1の内視鏡用対物レンズでは、第3レンズL3における中肉厚の一部をフィルタに置き換えたが、第2レンズL2における中肉厚の一部をフィルタに置き換えて第2レンズL2と明るさ絞りSの間に挿入してもよいし、加工性の許す範囲で数枚のフィルタを対物レンズ内部に挿入してもよい。また無理にレンズにおける中肉厚の一部をフィルタに置き換えなくても、フィルタを前群レンズ群G1と後群レンズ群G2の間及びその前後に挿入することができれば、その範囲においてフィルタをどこに挿入してもよい。これらフィルタについての配置、構成は、本発明のすべての実施例において成り立つ。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が凸面の平凸形状の第3レンズL3と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
なお、図1に示したレンズ断面図におけるr1、r2、……及びd1、d2、……の数字は、以下の数値データにおける面番号の数字1、2、……に対応する。また、以下の数値データにおいて、屈折率及びアッベ数は、e線における値である。これらは、他の実施例において共通である。
数値実施例1
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.0000
1 16.1898 0.4642 1.88815 40.76
2 0.8149 0.6108
3 8.5567 1.1240 1.81078 40.88
4(絞り) ∞ 0.0421
5 ∞ 0.3665 1.51965 75.00
6 ∞ 0.0313
7 ∞ 1.2339 1.81078 40.88
8 -1.7861 0.1344
9 3.3987 1.2217 1.72341 50.23
10 -1.4184 0.3665 1.93429 18.90
11 -9.6782 1.0079
12 ∞ 1.6700 1.51825 64.14
13 ∞ 0
14(像面) ∞ 0
各種データ
焦点距離 0.99997
Fナンバー 6.7904
画角 80.73700°
像高 1.114
レンズ全長 8.2733
バックフォーカス -0.11402
図3は本発明の参考例としての実施例2にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図4は実施例2の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例2の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図3中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1、後群レンズ群G2の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
数値実施例2
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 7.7000
1 8.2676 0.4606 1.88815 40.76
2 0.6968 0.5510
3 5.3127 0.7344 1.73234 54.68
4(絞り) ∞ 0.0322
5 ∞ 1.5530 1.81078 40.88
6 -1.5718 0.1181
7 3.8580 1.2165 1.73234 54.68
8 -1.2105 0.3662 1.93429 18.90
9 -6.1306 0.9170
10 ∞ 1.6200 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
各種データ
焦点距離 1.00005
Fナンバー 6.5017
画角 75.31034°
像高 1.133
レンズ全長 7.5691
バックフォーカス -0.12059
図5は本発明の参考例としての実施例3にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図6は実施例3の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例3の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図5中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が非球面の凸面の平凸形状の第3レンズL3”と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
ここで、実施例2の内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である図3と、実施例3の内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図である図5とを比較すると、接合された第4レンズL4の像側の曲率Rに大きな違いがあり、非球面レンズを導入した実施例3の内視鏡用対物レンズのほうが、第4レンズL4の像側の曲率を大きくでき、第4レンズL4の加工性を大きく改善していることが分かる。このように、条件式パラメータの値が本第一の発明の範囲において非球面レンズは必ずしも必要ではないが、レンズの加工性改善等の生産性を考慮した場合には、本第一の発明の範囲に条件式パラメータの値があっても非球面を導入することのメリットを見出すことができる。実施例3の内視鏡用対物レンズにおいては、条件式パラメータの値は本第一の発明の範囲でありながら、非球面レンズを導入することにより第4レンズL4の像側の曲率の加工性を改善することができた。なお、非球面レンズを用いることによる加工性改善等の効果は、接合レンズだけに限られるものではなく、他の球面レンズに対しても有効である。
なお、以下の数値データの中において示される回転対称な非球面は次式の定義にしたがって示してある。
Z=ch2/[1+√{1−(1+k)c2h2}]+A2h2+A4h4+A6h6+A8h8+A10h10+A12h12+A14h14+A16h16+A18h18+A20h20・・・
但し、cは頂点の曲率、kは円錐係数、A2は2次非球面係数、A4は4次非球面係数、A6は6次非球面係数、A8は8次非球面係数、A10は10次非球面係数、A12は12次非球面係数、A14は14次非球面係数、A16は16次非球面係数、A18は18次非球面係数、A20は20次非球面係数である。また、hは光軸からの距離であり、光軸に対し垂直な面における水平方向をx、垂直方向をyとしたときh2=x2+y2で示される。
この非球面の定義式は、以下の各実施例においても共通である。
数値実施例3
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.0000
1 7.8792 0.4581 1.88815 40.76
2 0.6923 0.5480
3 6.0626 0.8222 1.81078 40.88
4(絞り) ∞ 0.0355
5 ∞ 1.5495 1.81078 40.88
6(非球面)-1.5499 0.1175
7 4.2882 1.2098 1.73234 54.68
8 -1.4682 0.3641 1.93429 18.90
9 -7.1899 1.3600
10 ∞ 1.0000 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
非球面データ
第6面
K=0
A2=0.0000E+00,A4=6.1204E-03,A6=4.1123E-03,A8=1.3460E-02,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00,A14=0.0000E+00,A16=0.0000E+00,A18=0.0000E+00,A20=0.0000E+00
各種データ
焦点距離 1.00005
Fナンバー 6.3276
画角 74.48333°
像高 1.130
レンズ全長 7.4647
バックフォーカス -0.11359
これに対し、本願発明の目的にあるように、内視鏡用対物レンズにおける重要な課題としての画角のバラツキを小さくするため、内視鏡用対物レンズにおける前群レンズ群G1の最も物体側のレンズを、負の屈折力を持つメニスカス形状にしながら(条件式(1)や(1')を満足し)、レンズを大きくすることなく(条件式(2)を満足し)、内視鏡用対物レンズとして使える画角を保つには、曲率半径の小さな面を像側へ向けた正の屈折力を持つ第3レンズにはある程度強いパワーが必要となり、第3レンズの像側の曲率半径は仕様から小さくなる。
そのような構成は、収差補正の観点でみた場合、第3レンズの曲率半径の小さな面における影響が大きく、像面湾曲の補正が特に難しい。このようなことから、第3レンズの曲率半径の小さな面に非球面を導入する場合には、中心から周辺へ向けて曲率半径が緩くなるようにすることが必要となる。つまり、この実施例3の内視鏡用対物レンズのように、第3レンズL3”の曲率半径の小さな面に非球面を導入したときの各次の非球面係数は必ず0以上となる。
図7は本発明の実施例4にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図8は実施例4の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例4の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図7中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が非球面の凸面の平凸形状の第3レンズL3”と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
非球面を導入している目的についてはすでに述べた通りであり、実施例4の内視鏡用対物レンズにおいては、4次と6次、8次の非球面係数を使っているが、ともに0以上である。
数値実施例4
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.0000
1 6.8003 0.4534 1.88815 40.76
2 0.6509 0.4200
3 5.2720 0.6053 1.93429 18.90
4(絞り) ∞ 0.0322
5 ∞ 1.5013 1.81078 40.88
6(非球面)-1.3006 0.0567
7 4.8259 1.0427 1.73234 54.68
8 -1.3601 0.3400 1.93429 18.90
9 -7.0908 1.2114
10 ∞ 1.0011 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
非球面データ
第6面
K=0
A2=0.000E+00,A4=1.9581E-02,A6=1.7765E-02,A8=1.4906E-02,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00,A14=0.0000E+00,A16=0.0000E+00,A18=0.0000E+00,A20=0.0000E+00
各種データ
焦点距離 1.00015
Fナンバー 6.2473
画角 64.83589°
像高 1.052
レンズ全長 6.6641
バックフォーカス -0.11291
図9は本発明の実施例5にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図10は実施例5の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例5の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図9中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、像側が非球面である両凸形状の第3レンズL3”’と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
数値実施例5
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.0000
1 6.8097 0.4540 1.88815 40.76
2 0.6559 0.4210
3 5.9889 0.5675 1.81078 40.88
4(絞り) ∞ 0.1248
5 9.0796 1.4294 1.81078 40.88
6(非球面)-1.33314 0.0567
7 5.1625 1.0441 1.73234 54.68
8 -1.3619 0.3405 1.93429 18.90
9 -8.5160 0.7870
10 ∞ 1.5500 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
非球面データ
第6面
K=0
A2=0.0000E+00,A4=2.3222E-02,A6=2.6517E-02,A8=7.8886E-03,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00,A14=0.0000E+00,A16=0.0000E+00,A18=0.0000E+00,A20=0.0000E+00
各種データ
焦点距離 1.00000
Fナンバー 4.9693
画角 65.01851°
像高 1.053
レンズ全長 6.7751
バックフォーカス -0.10902
図11は本発明の実施例6にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図12は実施例6の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例6の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図11中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が非球面の凸面の平凸形状の第3レンズL3”と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
数値実施例6
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.0000
1 6.8112 0.4541 1.88815 40.76
2 0.6541 0.4208
3 4.9128 0.6063 1.93429 18.90
4(絞り) ∞ 0.0257
5 ∞ 1.4911 1.81078 40.88
6(非球面)-1.3125 0.0568
7 5.2503 1.0444 1.73234 54.68
8 -1.1352 0.3266 1.85504 23.78
9 -7.2330 0.8300
10 ∞ 1.5491 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
非球面データ
第6面
K=0
A2=0.0000E+00,A4=1.6773E-02,A6=1.4371E-02,A8=1.1602E-02,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00,A14=0.0000E+00,A16=0.0000E+00,A18=0.0000E+00,A20=0.0000E+00
各種データ
焦点距離 1.00000
Fナンバー 4.9069
画角 65.11309°
像高 1.053
レンズ全長 6.8048
バックフォーカス -0.10818
図13は本発明の実施例7にかかる内視鏡用対物レンズの構成を示す光軸に沿う断面図、図14は実施例7の光学系における球面収差、コマ収差(メリジオナル光線)、コマ収差(サジタル光線)像面湾曲を示すグラフである。
実施例7の内視鏡用対物レンズは、明るさ絞りSを挟んで、前群レンズ群G1と、後群レンズ群G2を有して構成されている。図13中、CGはカバーガラス、IMは像面である。
前群レンズ群G1の基本的なレンズ構成は、実施例1と略同じである。
後群レンズ群G2は、曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が非球面の凸面の平凸形状の第3レンズL3”と、両凸形状の第4レンズL4と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズL5とで構成されている。第4レンズL4と第5レンズL5は接合されている。
数値実施例7
単位:mm
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ 8.5000
1 8.5688 0.4896 1.88815 40.76
2 0.7351 0.5413
3 5.1986 0.6270 1.85504 23.78
4(絞り) ∞ 0.0314
5 ∞ 1.5836 1.81078 40.88
6(非球面)-1.4484 0.0612
7 4.8629 1.1262 1.73234 54.68
8 -1.4689 0.3672 1.93429 18.90
9 -6.3545 0.7500
10 ∞ 1.6500 1.51825 64.14
11 ∞ 0
12(像面) ∞ 0
非球面データ
第6面
K=0
A2=0.0000E+00,A4=1.3449E-02,A6=1.6201E-02,A8=2.4472E-03,A10=0.0000E+00,A12=0.0000E+00,A14=0.0000E+00,A16=0.0000E+00,A18=0.0000E+00,A20=0.0000E+00
各種データ
焦点距離 1.00001
Fナンバー 6.0087
画角 76.80901°
像高 1.150
レンズ全長 7.2276
バックフォーカス -0.09887
G2 後群レンズ群
L1 物体側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第1レンズ
L2 物体側が凸面で像側が平面の平凸形状の第2レンズ
L2 両凸形状の第2レンズ
L3 曲率半径の小さな面を像側へ向けた、物体側が平面で像側が凸面の平凸形状の第3レンズ
L3’ 両凸形状の第3レンズ
L3” 物体側が平面で像側が非球面の凸面の平凸形状の第3レンズ
L3”’ 曲率半径の小さな面を像側へ向けた、像側が非球面である両凸形状の第3レンズ
L4 両凸形状の第4レンズ
L5 物体側に凹面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第5レンズ
CG カバーガラス
F フィルタ
IM 像面
S 明るさ絞り
Claims (4)
- 明るさ絞りを挟んで前群レンズ群と後群レンズ群とを有し、
前記前群レンズ群が、物体側より順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を持つメニスカス形状の第1レンズと、正の屈折力を持つ第2レンズとからなり、
前記後群レンズ群が、その中心から周辺へ向けて曲率が緩くなる非球面からなる面を像側へ向けた正の屈折力を持つ第3レンズと、正の屈折力を持つ第4レンズと、負の屈折力を持つ第5レンズとからなり、
前記第4レンズと前記第5レンズとが接合され、且つ、
次の条件式(1)、(4)、(3)を満足することを特徴とする内視鏡用対物レンズ。
−2<SF<−0.9 …(1)
0.65<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4)
0.86<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.13 …(3)
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。 - 次の条件式(1')を満足することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡用対物レンズ。
−1.5<SF<−1.0 …(1')
但し、SFは第1レンズのシェイプファクターであり、物体側の曲率半径をR1、像側の曲率半径をR2としたとき、SF=(R2+R1)/(R2−R1)で示される値である。 - 次の条件式(3')を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡用対物レンズ。
0.90<(D1+D2−f1)/(2×f3)<1.06 …(3')
但し、D1は第1レンズの物体側の面の面頂から明るさ絞りまでの実測定距離、D2は明るさ絞りから第3レンズの像側の面までの距離(空気換算長)、f1は第1レンズの焦点距離、f3は第3レンズの焦点距離である。 - 次の条件式(4')を満足することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内視鏡用対物レンズ。
0.8<D/(f×sinθ)≦0.94 …(4')
但し、Dは第1レンズの像側の面の面頂から明るさ絞りまでの距離(空気換算長)、fは全系の合成焦点距離、θは半画角である。
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