JP2016122208A - 内視鏡カメラ - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1として、内視鏡カメラ用レンズ10の構成の第1例を示す。
焦点距離f=0.5mm、Fナンバー=3.5、絞り径Da=0.15mm、像高=0.5mm、画角=110度、物体距離=∞面番号 曲率半径r(mm) 距離d(mm) 屈折率n アッベ数ν
1 r1=∞ d1=0.2 n1=1.5168 ν1=64.1
2 r2=∞ d2=0
3 r3=∞ d3=0.2 n2=1.4941 ν2=58.1
4 r4=−0.25 d4=0.24
(非球面)
5 r5=∞ d5=0.4 n3=1.5168 ν3=64.1
6 r6=∞ d6=0
7 撮像面
防水ガラス12の前端面が面番号1、レンズ11側の後端面が面番号2であり、防水ガラス12の屈折率がn1、アッベ数がν1である。そして、防水ガラス12の肉厚がd1、防水ガラス12とレンズ11との間隔がd2である。すなわち、防水ガラス12は、肉厚d1=0.2mm、屈折率n1=1.5168、アッベ数ν1=64.1である。
レンズ11の物体側(防水ガラス12側)の面(前端面)が面番号3、像側(撮像素子20側)の面(後端面)が面番号4であり、レンズ11の屈折率がn2、アッベ数がν2である。そして、レンズ11の凸レンズ部15の肉厚がd3、レンズ11の凸レンズ部15とカバーガラス22との間隔がd4である。すなわち、レンズ11は、肉厚d3=0.2mm、屈折率n2=1.4941、アッベ数ν2=58.1である。レンズ11の第1面(面番号3)は、曲率半径r3が無限大で平面である。実施例1では、レンズ材料として耐熱性のアクリル系樹脂材料を用いている。レンズ11の枠部14を含む外径はΦ1.0mmである。
…(1)
ここで、各定数はK=0、A=0.1584×10-2、B=−0.1974×10-3、C=0、D=0であり、c=1/r、h=像高(半径方向)である。
カバーガラス22のレンズ11側の面が面番号5、撮像チップ21側の面が面番号6であり、カバーガラス22の屈折率がn3、アッベ数がν3である。そして、カバーガラス22の肉厚がd5、カバーガラス22と撮像チップ21との間隔がd6である。すなわち、カバーガラス22は、肉厚d5=0.4mm、屈折率n3=1.5168、アッベ数ν3=64.1である。本実施例では、防水ガラス12とカバーガラス22とは同じガラス材料を用いている。
実施例2は、内視鏡カメラ用レンズ10の構成の第2例として、実施例1におけるレンズ11の肉厚を変更して0.3mmとした例を示す。
焦点距離f=0.5mm、Fナンバー=3.5、絞り径Da=0.15mm、像高=0.5mm、画角=110度、物体距離=∞面番号 曲率半径r(mm) 距離d(mm) 屈折率n アッベ数ν
1 r1=∞ d1=0.2 n1=1.5168 ν1=64.1
2 r2=∞ d2=0
3 r3=∞ d3=0.3 n2=1.4941 ν2=58.1
4 r4=−0.25 d4=0.24
(非球面)
5 r5=∞ d5=0.4 n3=1.5168 ν3=64.1
6 r6=∞ d6=0
7 撮像面
実施例1と同じである。
レンズ11は、肉厚d3=0.3mm、屈折率n2=1.4941、アッベ数ν2=58.1である。
実施例1と同じである。
本実施形態の実施例に対する比較例1として、一般的な3枚構成のレンズを有する内視鏡カメラ用レンズの構成を示す。
焦点距離f=0.65mm、Fナンバー=3.5、像高=0.5mm、画角=110度、物体距離=∞面番号 曲率半径r(mm) 距離d(mm) 屈折率n アッベ数ν
1 r1=∞ d1=0.25 n1=1.5168 ν1=64.1
2 r2=∞ d2=0.1
3 r3=−1.0 d3=0.57 n2=1.8540 ν2=40.4
4 r4=∞ d4=0.05
5 r5=∞ d5=0.55 n3=1.8100 ν3=41.0
6 r6=−0.65 d6=0.0
(非球面)
7 r7=+1.0 d7=0.6 n4=1.7720 ν4=50.0
(非球面)
8 r8=+0.8 d8=0.23
(非球面)
9 r9=∞ d9=0.4 n5=1.5168 ν5=64.1
10 r10=∞ d10=0
11 撮像面
防水ガラス54の前端面が面番号1、第1レンズ51側の後端面が面番号2であり、防水ガラス54の屈折率がn1、アッベ数がν1である。そして、防水ガラス54の肉厚がd1、防水ガラス54と第1レンズ51との間隔がd2である。すなわち、防水ガラス54は、肉厚d1=0.25mm、屈折率n1=1.5168、アッベ数ν1=64.1である。
第1レンズ51の物体側(防水ガラス54側)の面が面番号3、第2レンズ52側の面が面番号4であり、第1レンズ51の屈折率がn2、アッベ数がν2である。そして、第1レンズ51の肉厚がd3、第1レンズ51と第2レンズ52との間隔がd4である。すなわち、第1レンズ51は、肉厚d3=0.57mm、屈折率n2=1.8540、アッベ数ν2=40.4である。第1レンズ51において、第1面(面番号3)は曲率半径r=−1.0の凹面であり、第2面(面番号4)は曲率半径r4が無限大で平面である。
第2レンズ52の第1レンズ51側の面が面番号5、第3レンズ53側の面が面番号6であり、第2レンズ52の屈折率がn3、アッベ数がν3である。そして、第2レンズ52の肉厚がd5、第2レンズ52と第3レンズ53との間隔がd6である。すなわち、第2レンズ52は、肉厚d5=0.55mm、屈折率n3=1.8100、アッベ数ν3=41.0である。第2レンズ52において、第1面(面番号5)は曲率半径r5が無限大で平面であり、非球面の第2面(面番号6)の曲率半径r6は、上記の数式(1)で示される非球面定義式Zによって規定され、光軸における曲率半径r6が−0.65である。ただし、数式(1)における各定数は、K=0、A=0.1000×10-4、B=0、C=0、D=0である。
第3レンズ53の第2レンズ52側の面が面番号7、撮像素子60側の面が面番号8であり、第3レンズ53の屈折率がn4、アッベ数がν4である。そして、第3レンズ53の肉厚がd7、第3レンズ53とカバーガラス62との間隔がd8である。すなわち、第3レンズ53は、肉厚d7=0.6mm、屈折率n4=1.7720、アッベ数ν4=50.0である。第3レンズ53において、非球面の第1面(面番号7)の曲率半径r7と、第2面(面番号8)の曲率半径r8は、上記の数式(1)で示される非球面定義式Zによって規定される。曲率半径r7は、光軸における曲率半径r7が+1.0であり、数式(1)における各定数は、K=0、A=−0.301963×10-1、B=−0.364008×10-0、C=0、D=0である。また、曲率半径r8は、光軸における曲率半径r8が+0.8であり、数式(1)における各定数は、K=0、A=0.220094×10-0、B=−0.287774×10-1、C=0、D=0である。
カバーガラス62の第3レンズ53側の面が面番号9、撮像チップ61側の面が面番号10であり、カバーガラス62の屈折率がn5、アッベ数がν5である。そして、カバーガラス62の肉厚がd9、カバーガラス62と撮像チップ61との間隔がd10である。すなわち、カバーガラス62は、肉厚d9=0.4mm、屈折率n5=1.5168、アッベ数ν3=64.1である。
本実施形態の実施例に対する比較例2として、実施例1におけるレンズ11のアッベ数を変更して約30とした例を示す。
焦点距離f=0.5mm、Fナンバー=3.5、絞り径Da=0.15mm、像高=0.5mm、画角=110度、物体距離=∞面番号 曲率半径r(mm) 距離d(mm) 屈折率n アッベ数ν
1 r1=∞ d1=0.2 n1=1.5168 ν1=64.1
2 r2=∞ d2=0
3 r3=∞ d3=0.2 n2=1.5855 ν2=29.9
4 r4=−0.29 d4=0.23
(非球面)
5 r5=∞ d5=0.4 n3=1.5168 ν3=64.1
6 r6=∞ d6=0
7 撮像面
実施例1と同じである。
レンズ11は、肉厚d3=0.2mm、屈折率n2=1.5855、アッベ数ν2=29.9である。比較例2では、レンズ材料としてポリカーボネート系樹脂材料を用いている。
実施例1と同じである。
この構成によれば、安価で細径の内視鏡カメラ用レンズを提供できる。
この構成によれば、レンズの肉厚を薄く設定したことにより、球面収差、歪曲収差を小さくできる。
この構成によれば、レンズの屈折率を低く設定したことにより、レンズの素材を例えばプラスチックで形成することができ、安価に細径のレンズを製作できる。また、レンズのアッベ数を高く設定したことにより、色収差を小さくできる。従って、収差が小さく安価な細径の内視鏡カメラ用レンズを提供できる。
この構成によれば、広角のレンズであっても、収差が小さく安価な細径の内視鏡カメラ用レンズを提供できる。
この構成によれば、レンズの光軸に合わせて絞りを高精度で形成する必要がなく、組立作業性が良好で安価な内視鏡カメラ用レンズを提供できる。
この構成によれば、周辺光量をあまり下げずに周辺MTFを上げることができ、絞りの厚みの影響を最小限にできる。従って、収差が小さく安価な細径の内視鏡カメラ用レンズを提供できる。
この構成によれば、安価で細径の内視鏡カメラを提供できる。
11 レンズ
12 防水ガラス
13 絞り
14 枠部
15 凸レンズ部
20 撮像素子
21 撮像チップ
22 カバーガラス
Claims (3)
- 撮像素子と、
被写体側の第1面に平面を有し撮像側の第2面に非球面の凸面を有してなり、光軸に対して垂直方向の断面がU字状又はコの字状に形成された単一レンズと、を有し、
前記単一レンズと前記撮像素子との間に空気層が形成される、
内視鏡カメラ。 - 前記単一レンズの材料は透明のプラスチック材料である、請求項1記載の内視鏡カメラ。
- 前記撮像素子は、イメージセンサとカバーガラスとから成り、前記単一レンズと前記カバーガラスとが接着されて、前記撮像素子と前記単一レンズが取付固定される、請求項2記載の内視鏡カメラ。
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