JP3590439B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents
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Description
【技術分野】
本発明は、医用及び工業用の内視鏡の対物レンズに関する。
【0002】
【従来技術】
内視鏡を使った治療の一つに、YAGレーザ治療がある。これは、遠赤外域に発振波長があり、強いパワーを持つYAGレーザを患部に照射して焼き切るものである。このYAGレーザ治療では、内視鏡として電子内視鏡を用いると、患部からの反射光がCCD撮像面に入射することがあり、入射すると、モニタ画面上にノイズ光(ゴースト、フレアー等)が現れ、観察が難しくなる。
【0003】
従来、このノイズ光によるゴーストやフレアーを防止するため、内視鏡の対物レンズの最終面とCCD撮像面との間に、吸収型のYAGカットフィルターを配置して、ノイズ光の原因となる波長光を遮光する方法が取られている。
しかし、YAGカットフィルターの厚さが十分でないと、YAGレーザの強い光が対物レンズに入射した場合に、全てをフィルターで吸収することができなくなり、ノイズ光が残ってしまう場合があった。
【0004】
従って、ノイズ光を除去するために、より厚いYAGカットフィルターが必要であり、それを組み込むスペースを確保するためには、バックフォーカス(fB)を長くする必要があった。
しかし、内視鏡の対物レンズにおいて、全長(レンズ第1面からCCD撮像面までの距離;以下TLと略す。)を長くすることは、先端部の操作性を悪化させるため、好ましくない。TLを長くしないで、バックフォーカスを長くするためには、レンズ全長(レンズ第1面からレンズ最終面までの距離;以下LDと略す。)が短くなければならない。
【0005】
LDを短くする第1の方法としては、対物レンズを構成する各レンズの厚みを薄くすることが考えられるが、負レンズは中心厚、正レンズはレンズ周縁部の厚さ(コバ厚)をある程度確保できないと、加工、組立が難しくなり、量産化が困難となる。
【0006】
LDを短くする第2の方法として、構成レンズ枚数を少なくすることがある。しかし、レンズ枚数が少なくなると、諸収差の補正が難しくなり、特に色収差が補正不足になってしまう。すなわち、LDを短くすることと、諸収差を良好に補正することとは、二律背反的な要求であり、両者をバランスよく実現することは困難であった。
【0007】
【発明の目的】
本発明は、視野角が広いという内視鏡の対物レンズとしての基本的要求は満足したまま、レンズ全長を短縮し、かつ色収差を含む諸収差を良好に補正した内視鏡対物レンズを得ることを目的とする。
【0008】
【発明の概要】
本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、第1発散レンズと、明るさ絞りと、第2収斂レンズと、正レンズと負レンズまたは負レンズと正レンズの貼り合わせレンズからなる第3収斂レンズとから構成され、次の条件式(1)ないし(7)を満足することを特徴とする。
(1)ν1 >45
(2)-0.8<f/f1 <-0.5
(3)0.8<|r6 /f|<2.0
(4)|ν3 -ν4 |>25
(5)0.524≦d2 / f<1.2
(6)1.5<LD/f<2.5
(7)-10<r3 /f<-1.0
但し、
ν1 :第1発散レンズのアッベ数、
f:全系の焦点距離、
f1 :第1発散レンズの焦点距離、
r6 :第3収斂レンズの貼り合わせ面の曲率半径、
d2 :第2収斂レンズの中心厚、
LD:第1発散レンズの物体側面から第3収斂レンズの像側面までの距離、
r3 :第2収斂レンズの物体側の面の曲率半径、
である。
【0009】
【発明の実施例】
本発明は、まず、第1発散レンズで発生する倍率色収差を小さくするために、第1発散レンズをν値の大きい硝材から構成する。倍率色収差の発生が小さくなれば、必然的に貼り合わせ面の曲率半径を大きくできるため、レンズ全長を短くすることができる。また、第1発散レンズのパワーを小さくすることで、軸上色収差の発生量を小さくできるため、軸上色収差と倍率色収差のバランスを適度なものにすることができる。
【0010】
条件式(1)は、第1発散レンズのアッベ数の範囲を表す。下限を越えてアッベ数が小さくなると、倍率色収差の発生量が大きくなり、これを後群で補正することが困難になり、さらにレンズ全長を短く保つことが困難になる。
【0011】
条件式(2)は、第1発散レンズのパワーの範囲を示す。下限を越えて、負のパワーが弱くなると、必要な視野角が得られなくなり、また必要なバックフォーカスも得られなくなる。上限を越えて、負のパワーが強くなると、バックフォーカスは長くなるが、球面収差や像面湾曲がオーバーとなって性能が悪化する。
【0012】
条件式(3)は、第3収斂レンズの貼り合わせ面の曲率半径の範囲を表す。下限を越えて、曲率半径の絶対値が小さくなると、倍率色収差の補正には有利であるが、貼り合わせ第3レンズの負レンズの中心厚、あるいは正レンズのコバ厚が不足してしまい、製造上好ましくない。上限を越えて、曲率半径の絶対値が大きくなると、色収差、特に倍率色収差の補正が十分でなくなり、良好な性能を保つことができない。より良好な光学性能を得るためには、次の条件式(3’)を満足することが好ましい。
(3’)0.8<|r6 /f|<1.4
【0013】
条件式(4)は、第3収斂レンズを構成する正レンズと負レンズの分散値の差の範囲を表す。条件式(3)に関して述べた理由から、貼り合わせ面の曲率半径はあまり小さくできないため、さらに、条件式(4)を満足しなければ、十分に倍率色収差を補正できない。なお、より良好な光学性能を得るためには、次の条件式(4’)を満足することが望ましい。
(4’)30<|ν3 −ν4 |
【0014】
条件式(5)は、第2収斂レンズのレンズ厚の範囲を表す。下限を越えて、レンズが薄くなると、第2収斂レンズの像側の面への光線の入射高が低くなってしまうため、バックフォーカスを長くすることが困難になる。上限を越えてレンズが厚くなると、対物レンズの全長が長くなってしまい、好ましくない。
【0015】
条件式(6)は、レンズ全長の範囲を表す。レンズ全長LDが短くなると、内視鏡先端部を短くでき、湾曲操作時において、その可動性を向上させることができる。LDが短くなりすぎると、負レンズの中心厚や、正レンズのコバ厚の確保が困難になり、加工、組立が難しくなり、量産性が悪くなる。
【0016】
条件式(7)は、第2収斂レンズの物体側の面の曲率半径の範囲を表す。下限を越えて、この面の曲率半径の絶対値が大きくなると、コマ収差及び非点収差の補正ができなくなる。上限を越えて、この面の曲率半径の絶対値が小さくなると、この面で光束が曲げられず、その分第2収斂レンズの像側の面のパワーを強めなければならないため、第2収斂レンズの像側の面で発生する球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲収差等が大きくなり、性能が悪くなる。なお、より良好な光学性能を得るためには、次の条件式(7’)を満足することが好ましい。
(7’)−5.0<r3 /f<−1.0
【0017】
以下、具体的な数値実施例について説明する。次の実施例1ないし7は、いずれも、物体側から順に、第1発散レンズ11、第2収斂レンズ12、第3収斂レンズ群13及び赤外光吸収フィルタ及びCCDカバーガラス14からなる。15はCCDの撮像面を示す。第3収斂レンズ13は、実施例1、2では物体側から順に正レンズと負レンズの貼合せレンズからなり、実施例3ないし7では物体側から順に負レンズと正レンズの貼合せレンズからなっている。絞りは、いずれの実施例でも、第1発散レンズ11と第2収斂レンズ12の間に位置している。
【0018】
[実施例1]
図1は、本発明の第1の実施例のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表1に示し、諸収差を図2に示す。諸収差図中、SAは球面収差、SCは正弦条件、d線、g線、C線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差と倍率色収差、Sはサジタル、Mはメリディオナルを示している。
【0019】
表および図面中、Feは基準設計距離15mmでの実効F値、f は対物レンズ系全体の焦点距離、M は横倍率、ωは半画角、Y は像高、fBは対物レンズ最終面からCCD撮像面までの空気換算距離、ri はレンズ各面の曲率半径、di はレンズ厚もしくはレンズ間隔、nはd線に対する屈折率、νはアッベ数を示す。面No. 8ないし11は、赤外光吸収フィルタ及びCCDカバーガラスである。
【0020】
【表1】
【0021】
[実施例2]
図3は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例2のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表2に示し、その諸収差を図4に示す。
【0022】
【表2】
【0023】
[実施例3]
図5は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例3のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表3に示し、その諸収差を図6に示す。
【0024】
【表3】
【0025】
[実施例4]
図7は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例4のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表4に示し、その諸収差を図8に示す。
【0026】
【表4】
【0027】
[実施例5]
図9は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例5のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表5に示し、その諸収差を図10に示す。
【0028】
【表5】
【0029】
[実施例6]
図11は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例6のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表6に示し、その諸収差を図12に示す。
【0030】
【表6】
【0031】
[実施例7]
図13は、本発明の内視鏡対物レンズの実施例7のレンズ構成図である。このレンズ系の具体的数値データを表7に示し、その諸収差を図14に示す。
【0032】
【表7】
【0033】
次に、実施例1ないし7の各条件式に対応する値を表8に示す。
【表8】
【0034】
表8から明らかなように、実施例1ないし実施例7の数値は、いずれも条件式(1)ないし(7)を満足している。また、本発明の内視鏡対物レンズは、倍率色収差が小さく、他の収差も比較的よく補正されている。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、視野角が広くてレンズ全長が短く、光学性能が優れた内視鏡対物レンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による内視鏡対物レンズの第1の実施例を示すレンズ構成図である。
【図2】図1のレンズ系の諸収差図である。
【図3】本発明による内視鏡対物レンズの第2の実施例を示すレンズ構成図である。
【図4】図3のレンズ系の諸収差図である。
【図5】本発明による内視鏡対物レンズの第3の実施例を示すレンズ構成図である。
【図6】図5のレンズ系の諸収差図である。
【図7】本発明による内視鏡対物レンズの第4の実施例を示すレンズ構成図である。
【図8】図7のレンズ系の諸収差図である。
【図9】本発明による内視鏡対物レンズの第5の実施例を示すレンズ構成図である。
【図10】図9のレンズ系の諸収差図である。
【図11】本発明による内視鏡対物レンズの第6の実施例を示すレンズ構成図である。
【図12】図11のレンズ系の諸収差図である。
【図13】本発明による内視鏡対物レンズの第7の実施例を示すレンズ構成図である。
【図14】図13のレンズ系の諸収差図である。
【符号の説明】
11 第1発散レンズ
12 第2収斂レンズ
13 第3レンズ
14 赤外光吸収フィルタ及びCCDカバーガラス
Claims (1)
- 物体側から順に、第1発散レンズと、明るさ絞りと、第2収斂レンズと、正レンズと負レンズまたは負レンズと正レンズの貼り合わせレンズからなる第3収斂レンズとから構成され、次の条件式(1)ないし(7)を満足することを特徴とする内視鏡対物レンズ。
(1)ν1 >45
(2)-0.8<f/f1 <-0.5
(3)0.8<|r6 /f|<2.0
(4)|ν3 -ν4 |>25
(5)0.524≦d2 / f<1.2
(6)1.5<LD/f<2.5
(7)-10<r3 /f<-1.0
但し、
ν1 :第1発散レンズのアッベ数、
f:全系の焦点距離、
f1 :第1発散レンズの焦点距離、
r6 :第3収斂レンズの貼り合わせ面の曲率半径、
d2 :第2収斂レンズの中心厚、
LD:第1発散レンズの物体側面から第3収斂レンズの像側面までの距離、
r3 :第2収斂レンズの物体側の面の曲率半径。
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JP10603095A JP3590439B2 (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 内視鏡対物レンズ |
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JPH08304710A JPH08304710A (ja) | 1996-11-22 |
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1995
- 1995-04-28 JP JP10603095A patent/JP3590439B2/ja not_active Expired - Fee Related
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