JP5031631B2 - 光学系及びそれを用いた内視鏡 - Google Patents
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- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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Description
特徴とする。
0.5<D/(2×Imax)<10 ・・・(1)
なる条件を満足することを特徴とする。
0.5<L/(2×Imax)<10 ・・・(2)
なる条件を満足することを特徴とする。
0.2<R1/R2<5 ・・・(3)
なる条件を満足することを特徴とする。
構成にすることが可能となり、広画角化が可能となる。また、この配置により光学系の主点を物体側に配置することが可能となり、Fバックを取ることが可能となる。さらに、光路途中で中間像を形成しない為に、光学系を小型にすることが可能である。
と、を有し、前群透明媒体Lfに入射する光束は、順光線追跡の順に、前群第1透過面11を経て前群透明媒体Lf内に入り、前群第1反射面12で像面5と反対側に反射され、前群第2反射面13で像面5側に反射され、前群第2透過面14を経て前群透明媒体Lfから像面5側に外へ出る光路を構成することが好ましい。
0.5<D/(2×Imax)<10 ・・・(1)
なる条件を満足することが望ましい。
0.5<L/(2×Imax)<10 ・・・(2)
なる条件を満足することが望ましい。
0.2<R1/R2<5 ・・・(3)
なる条件を満足することが望ましい。
右手直交座標系を構成する軸をX軸正方向とする。
Z=(Y2 /R)/[1+{1−(1+k)Y2 /R2 }1 /2]
+aY4 +bY6 +cY8 +dY10+・・・
・・・(a)
ただし、Zを軸とし、Yを軸と垂直な方向にとる。ここで、Rは近軸曲率半径、kは円錐定数、a、b、c、d、…はそれぞれ4次、6次、8次、10次の非球面係数である。この定義式のZ軸が回転対称非球面の軸となる。
+C2 Y+C3 Y2 +C4 Y3 +C5 Y4 +C6 Y5 +C7 Y6
+・・・・+C21Y20+・・・・+Cn+1 Yn +・・・・
・・・(b)
次いで、この曲線(b)をX軸正方向を向いて左回りを正として角度θ(°)回転した曲線F(Y)が定められる。この曲線F(Y)もY−Z座標面上で原点を通る。
全系の画角 50.00°〜360.0°
後群の画角 26.81°〜60.22°
入射瞳径 φ0.94mm
像の大きさ φ4.04mm〜φ7.83mm
である。
面を向けた後1群第2反射面23と、後1群第2反射面23より像面5側に配置され、負のパワーをもつ後1群第2透過面24とを有する。後1群第1透過面21と後1群第2反射面23は、同一位置同一形状からなり、後1群第1反射面22と後1群第2透過面24は、同一位置同一形状からなる。
全系の画角 80.00°〜360°
後群の画角 22.92°〜58.29°
入射瞳径 φ0.10mm
像の大きさ φ3.58mm〜φ7.91mm
である。
透過面14とからなる。
全系の画角 60.00°×360°
後群の画角 13.52°〜52.56°
後群の入射瞳径 φ1.00mm
像の大きさ φ2.44mm〜φ7.95mm
である。
2と中心軸2上で前群第2反射面13より像面5側に配置され、前群第2反射面13で反射された光束が入射し非球面からなる前群第2透過面14とからなる。
全系の画角 60.00°×360°
後群の画角 26.47°〜55.67°
後群の入射瞳径 φ1.00mm
像の大きさ φ4.12mm〜φ7.66mm
である。
前群Gfは、中心軸2の周りで回転対称な前群反射体Rfからなる。前群反射体Rfは、像面5側に凸の前群第1反射面12からなる。
パワーをもつ像面側に凹面を向けた後1群第1反射面22と、後1群第1反射面22に対して像面5と反対側に配置され、反射コーティング4bし、正のパワーをもつ像面側に凹面を向けた後1群第2反射面23と、後1群第2反射面23より像面5側に配置され、負のパワーをもつ後1群第2透過面24とを有する。後1群第1透過面21と後1群第2反射面23は、同一位置同一形状からなり、後1群第1反射面22と後1群第2透過面24は、同一位置同一形状からなる。
全系の画角 60.00°(10±30°)×360°
後群の画角 29.59°〜49.38°
後群の入射瞳径 φ1.00mm
像の大きさ φ2.56mm〜φ3.92mm
である。
(度)、後群Grの最小画角をθmin(度)、焦点距離F=(Imax-Imin)/(θmax−
θmin)とし、後群Grの外径をD(mm)、平行平面の保護ガラスを除いた後群Grの全
長をLs(mm)、後群第1反射面22の曲率をR1、後群第2反射面23の曲率をR2とするとき、
実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5
I max 3.92 3.96 3.98 3.83 1.96
θmax 60.22 58.29 52.56 55.67 49.38
I min 2.02 1.78 1.22 2.06 1.28
θmin 26.81 22.92 13.52 26.47 29.59
F 0.057 0.061 0.071 0.061 0.034
D 24.80 21.60 25.20 20.40 12.00
L 9.600 7.800 13.000 6.20 4.20
D(2×Imax) 3.167 2.730 3.169 2.663 3.069
L(2×Imax) 1.226 0.986 1.635 0.809 1.074
R1 6.92 7.33 8.06 9.35 3.32
R2 8.10 8.15 8.95 8.89 4.13
R1/R2 0.85 0.90 0.90 1.05 0.81
である。
反射面を示す。
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞ 偏心(1)
1 ERFS[1] 0.00 偏心(2) 1.8348 42.7
2(RE)ERFS[2] 0.00 偏心(3) 1.8348 42.7
3(RE)ERFS[3] 0.00 偏心(4) 1.8348 42.7
4 81.36 0.00 偏心(5)
5 ∞(絞り) 0.00
6 8.10 3.48 1.8348 42.7
7(RE) 6.92 -3.48 1.8348 42.7
8(RE) 8.10 3.48 1.8348 42.7
9 6.92 4.23
10 ∞ 1.00 1.5163 64.1
11 ∞ 0.70
像 面 ∞
ERFS[1]
RY 27.36
θ 53.19
R -10.91
ERFS[2]
RY -23.52
θ 37.63
R 7.93
C4 2.4445E-05
ERFS[3]
RY -56.42
θ -5.65
R 6.05
C4 8.0159E-05
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z -9.64
α 75.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z -12.56
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 0.00 Z -3.71
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z -13.93
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y 0.00 Z -1.00
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞ 偏心(1)
1 ERFS[1] 0.00 偏心(2) 1.8348 42.7
2(RE)ERFS[2] 0.00 偏心(3) 1.8348 42.7
3(RE)ERFS[3] 0.00 偏心(4) 1.8348 42.7
4 -6.46 0.00 偏心(5)
5 ∞(絞り) 0.00
6 8.15 3.33 1.8348 42.7
7(RE) 7.33 -3.33 1.8348 42.7
8(RE) 8.15 3.33 1.8348 42.7
9 7.33 2.66
10 ∞ 1.00 1.5163 64.1
11 ∞ 0.70
像 面 ∞
ERFS[1]
RY -5.96
θ 72.36
R -9.56
ERFS[2]
RY -16.71
θ 50.86
R 7.55
C4 -2.4173E-04
ERFS[3]
RY 8.79
θ 31.80
R -6.39
C4 1.9000E-03
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z -5.79
α 42.56 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z -16.21
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 0.00 Z -4.96
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z -18.89
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y 0.00 Z -0.10
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞ 偏心(1)
1 ERFS[1] 0.00 偏心(2)
2(RE)ERFS[2] 0.00 偏心(3) 1.8348 42.7
3 -16.07 0.00 偏心(4)
4 ∞(絞り) 0.10
7 8.95 3.62 1.8348 42.7
8(RE) 8.06 -3.62 1.8348 42.7
9(RE) 8.95 3.62 1.8348 42.7
10 8.06 9.31
像 面 ∞
ERFS[1]
RY -2685.93
θ -34.51
R -6.91
ERFS[2]
RY 14.47
θ -45.37
R 5.36
C4 -4.6617E-05
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z -7.24
α -90.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z -7.24
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 0.00 Z -12.35
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z -0.10
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞ 偏心(1)
1 ERFS[1] 0.00 偏心(2) 2.0033 28.3
2(RE)ERFS[2] 0.00 偏心(3) 2.0033 28.3
3(RE)ERFS[3] 0.00 偏心(4) 2.0033 28.3
4 ASS[1] 0.00 偏心(5)
5 ∞(絞り) 0.10
6 8.89 3.34 1.8348 42.7
7(RE) 9.35 -3.34 1.8348 42.7
8(RE) 8.89 3.34 1.8348 42.7
9 9.35 4.76
像 面 ∞
ERFS[1]
RY 21.56
θ 88.06
R -7.74
ERFS[2]
RY -13.48
θ 87.67
R 8.55
C4 -1.5105E-04
ERFS[3]
RY 10.49
θ 43.16
R -6.45
C4 6.0876E-04
ASS[1]
R -12.90
k 0.0000
a 2.4853E-03
偏心[1]
X 0.00 Y 0.00 Z -14.91
α 132.30 β 0.00 γ 0.00
偏心[2]
X 0.00 Y 0.00 Z -6.96
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[3]
X 0.00 Y 0.00 Z -12.37
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[4]
X 0.00 Y 0.00 Z -18.62
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
偏心[5]
X 0.00 Y 0.00 Z -0.10
α 0.00 β 0.00 γ 0.00
面番号 曲率半径 面間隔 偏心 屈折率 アッベ数
物体面 ∞ ∞
1(RE)-16.88 5.00
2 ∞(絞り) 0.10
3 4.13 1.74 1.8348 42.7
4(RE) 3.32 -1.74 1.8348 42.7
5(RE) 4.13 1.74 1.8348 42.7
6 3.32 2.52
像 面 ∞
以下に、本発明の光学系1の適用例として、撮影光学系101又は投影光学系102の使用例を説明する。図14は、内視鏡先端の撮影光学系として本発明による撮影光学系101を用いた例を示すための図であり、図14(a)は、硬性内視鏡110の先端101に本発明による撮影光学系を取り付けて画像を撮像観察する例である。図14(b)にその先端の概略の構成を示す。本発明によるパノラマ撮影光学系101の入射面11の周囲には円周方向に伸びる開口106を有するケーシング等からなるフレア絞り107が配置され、フレア光が入射するのを防止している。また、図14(c)は、軟性電子内視鏡113の先端に本発明によるパノラマ撮影光学系101を同様に取り付けて、表示装置114に撮影された画像を、画像処理を施して歪みを補正して表示するようにした例である。
等に、フレア絞り107が形成され、フレア光が入射するのを防止している。
2…中心軸
3…物体面(無限遠なので図示しない)
5…像面
Claims (14)
- 少なくとも1つの反射面を含む前群と、後群と、前記前群と前記後群の間に配置された開口とを有し、中心軸を含む断面内で、前記中心軸の周りで回転対称な光学系において、前記後群は、前記開口の像面側に配置され、屈折率が1より大きい後群透明媒体を有し、前記後群透明媒体は、前記開口近傍の前記中心軸上に配置された後群第1透過面と、前記後群第1透過面より像面側に配置され、像面側に凹面を向けた後群第1反射面と、前記後群第1反射面より像面と反対側に配置され、像面側に凹面を向けた後群第2反射面と、前記後群第2反射面より像面側に配置された後群第2透過面と、を有し、前記後群第1反射面と前記後群第2反射面のうち少なくとも1面は、中心軸上で連続な曲面で構成されており、前記後群透明媒体に入射する光束は、順光線追跡の順に、前記開口を通り、前記後群第1透過面を経て前記後群透明媒体内に入り、前記後群第1反射面で像面と反対側に反射され、前記後群第2反射面で像面側に反射され、前記後群第2透過面を経て前記後群透明媒体から像面側に外へ出る略Z字状の第1光路を構成し、前記第1光路の少なくとも前記後群第1反射面と前記後群第2反射面の間は、前記中心軸に対して片側のみで構成され、前記第1光路中に中間像が結像されることなく、像面に円環状に結像されることを特徴とする光学系。
- 前記後群の第1反射面は球面であることを特徴とする請求項1に記載の光学系。
- 前記後群第1反射面は、全反射作用と、反射コーティングにより反射するように構成され、前記反射コーティングは前記後群第1反射面の中心軸近傍のみに施されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光学系。
- 前記後群第1透過面と前記後群第2反射面は、前記後群透明媒体の物体側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光学系。
- 前記後群第1透過面と前記後群第2反射面は、同一位置同一形状からなることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の光学系。
- 前記後群第1反射面と前記後群第2透過面は、前記後群透明媒体の像面側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の光学系。
- 前記後群第1反射面と前記後群第2透過面は、同一位置同一形状からなることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の光学系。
- 前記前群は、中心軸の周りで回転対称な屈折率が1より大きい前群透明媒体を有し、前記前群透明媒体は、前群第1透過面と、前記前群第1透過面より像面側に配置された前群第1反射面と、前記前群第1反射面より像面と反対側に配置された前群第2反射面と、前記前群第2反射面より像面側に配置された前群第2透過面と、を有し、前記前群透明媒体に入射する光束は、順光線追跡の順に、前記前群第1透過面を経て前記前群透明媒体内に入り、中心軸と交差した後、前記前群第1反射面で像面と反対側に反射され、中心軸と交差することなく、前記前群第2反射面で像面側に反射され、前記前群第2透過面を経て前記前群透明媒体から像面側に外へ出る光路を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の光学系。
- 前記前群は、中心軸の周りで回転対称な屈折率が1より大きい前群透明媒体を有し、前記前群透明媒体は、前群第1透過面と、前記前群第1透過面より像面側に配置された前群第1反射面と、前記前群第1反射面より像面と反対側に配置された前群第2反射面と、前記前群第2反射面より像面側に配置された前群第2透過面と、を有し、前記前群透明媒体
に入射する光束は、順光線追跡の順に、前記前群第1透過面を経て前記前群透明媒体内に入り、中心軸と交差した後、前記前群第1反射面で像面と反対側に反射され、再度中心軸と交差した後、前記前群第2反射面で像面側に反射され、前記前群第2透過面を経て前記前群透明媒体から像面側に外へ出る光路を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の光学系。 - 前記前群は、中心軸の周りで回転対称な屈折率が1より大きい前群透明媒体を有し、前記前群透明媒体は、前群第1透過面と、前記前群第1透過面より像面と反対側に配置された前群第1反射面と、前記前群第1反射面より像面側に配置された前群第2透過面と、を有し、前記前群透明媒体に入射する光束は、順光線追跡の順に、前記前群第1透過面を経て前記前群透明媒体内に入り、中心軸と交差した後、前記前群第1反射面で像面側に反射され、前記前群第2透過面を経て前記前群透明媒体から像面側に外へ出る光路を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の光学系。
- 最大像高をImax、前記後群の外径をDとするとき、
0.5<D/(2×Imax)<10 ・・・(1)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の光学系。 - 最大像高をImax、前記開口から前記像面までの距離をLとするとき、
0.5<L/(2×Imax)<10 ・・・(2)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の光学系。 - 後群第1反射面の曲率をR1、後群第2反射面の曲率をR2とするとき、
0.2<R1/R2<5 ・・・(3)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれかに記載の光学系。 - 請求項1乃至請求項13のいずれかに記載の光学系を用いた内視鏡。
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