JP6001229B2 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents
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Description
物体側から順に、負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有する第2群と、正の屈折力を有する第3群とからなり、前記第2群が光軸方向に移動することで通常観察状態と近接観察状態のフォーカシングを行い、以下の条件式を満足する。
9<f2/fa<16 ・・・(1)
但し、f2は第2群の焦点距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。
0.2<l/fa<0.3 ・・・(2)
但し、lはフォーカシングに伴う第2群の移動距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。
内視鏡の光学系には、さまざまなフィルタを設ける場合があるが、第2群のレンズを一枚の平凸レンズとすることで、平凸レンズの平面側に目的に応じた光学フィルタを配置することができる。つまり、第2群のレンズを一枚の平凸レンズとすることで、枠構成を複雑にしたり、部品点数を増やしたりすることなく平行平板の光学フィルタを設けることが可能になる。
また、平凸レンズと光学フィルタの間に明るさ絞りを設けることもできる。明るさ絞り近傍では光線高が低くなるため、平凸レンズと光学フィルタの間の部材を明るさ絞りとすることで、第2群のレンズ径を小さくすることができ、枠も含めた移動群である第2群を小型かつ軽量にすることができる。
1.3<d0a/d0b<3.5 ・・・(3)
但し、d0aは通常観察状態の物点距離であり、d0bは近接観察状態の物点距離である。ここで、物点距離とは、撮像素子の画素ピッチと撮像方式により定まる評価周波数のMTFが最大となる位置に像面がある場合の、内視鏡対物光学系の最も物体側の面から物体までの距離とする。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る内視鏡対物光学系について図面を参照して説明する。
図1に示すように、内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第1群G1と、正の屈折力を有する第2群G2と、正の屈折力を有する第3群G3とを備えている。
第2群G2は、平凸レンズである第3レンズL3を有している。また、第2群G2は、第3レンズL3の物体側に明るさ絞りSを有し、さらに、明るさ絞りSの物体側に光学フィルタLFを有している。内視鏡対物光学系は、第2群G2を光軸方向に移動させることにより物体距離の変化に対してフォーカシングを行い、通常観察と近接観察を行うことができる。
9<f2/fa<16 ・・・(1)
但し、f2は第2群の焦点距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。
但し、lはフォーカシングに伴う第2群の移動距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。
但し、d0aは通常観察状態の物点距離であり、d0bは近接観察状態の物点距離である。
各実施例に記載のレンズデータにおいて、rは曲率半径(単位mm)、dは面間隔(mm)、Neはe線に対する屈折率、νdはアッベ数を示している。
また、非球面に関するデータについて、非球面形状は以下の数式により定義される。
なお、以下の数式において、kは円錐係数であり、rは曲率半径であり、ac4、ac6はそれぞれ4次および6次の非球面係数である。
本発明の実施例1に係る内視鏡対物光学系の全体構成を図2Aおよび図2Bに、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図3Aおよび図3Bに示す。
面番号 r d Ne νd
1 ∞ 0.27 1.85902 40.39
2 (非球面) 0.35
3 ∞ 0.5 1.88815 40.76
4 −2.081 d1
5 ∞ 0.31 1.523 65.13
6 ∞ 0
7 ∞ 0.03
8(絞り)∞ 0
9 ∞ 0.67 1.48915 70.23
10 −5.206 d2
11 ∞ 0.84 1.59143 61.14
12 −1.672 0.12
13 1.637 1.19 1.48915 70.23
14 −1.732 0.27 2.11729 18.05
15 (非球面) 0.46
16 ∞ 0.46 1.51825 64.14
17 ∞ 0.02 1.5119 64.05
18 ∞ 0.64 1.6135 50.49
19(像面)∞ 0
(第2面)
r=0.739
k=−2.077
ac4=3.7596E−01
ac6=−1.8226E−01
(第15面)
r=−7.637
k=−8.876
ac4=5.9263E−02
ac6=−3.6753E−03
d0:物体距離 43 16.5
d1 0.24 0.49
d2 0.59 0.34
Fno. 3.313 3.421
f:焦点距離 0.996 0.964
l:第2群の移動距離 0.25
本発明の実施例2に係る内視鏡対物光学系の全体構成を図4Aおよび図4Bに、レンズデータを以下に示す。なお、本実施例では、第1レンズL1の物体側に平行平板が配置されている。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図5Aおよび図5Bに示す。
面番号 r d Ne νd
1 ∞ 0.3 1.77066 71.79
2 ∞ 0.03
3 ∞ 0.3 1.85902 40.39
4 (非球面) 0.43
5 ∞ 0.6 1.88815 40.76
6 −2.414 d1
7 ∞ 0.3 1.523 65.13
8 ∞ 0.03
9(絞り)∞ 0.91 1.48915 70.23
10 −7.584 d2
11 ∞ 0.81 1.59143 61.14
12 −1.724 0.13
13 2.079 1.11 1.59143 61.14
14 −2.079 0.3 2.11729 18.05
15 (非球面) 0.59
16 ∞ 0.5 1.51825 64.14
17 ∞ 0.02 1.5119 64.05
18 ∞ 0.7 1.6135 50.49
19(像面)∞ 0 0
r=0.834
k=−0.978
ac4=−3.9082E−02
ac6=1.0812E−01
(第15面)
r=−15.052
k=−58.918
ac4=5.1350E−02
ac6=−6.6229E−03
d0:物体距離 38 20
d1 0.28 0.51
d2 0.52 0.29
Fno. 3.229 3.325
f:焦点距離 1.002 0.982
l:第2群の移動距離 0.23
以下に、本発明の第2の実施形態に係る内視鏡対物光学系について図面を参照して説明する。
図6に示すように、内視鏡対物光学系は、上記した第1の実施形態における内視鏡対物光学系と同様に、物体側から順に、負の屈折力を有する第1群G1と、正の屈折力を有する第2群G2と、正の屈折力を有する第3群G3とを備えている。
本実施形態では、第3群G3のレンズ構成が第1の実施形態における第3群と異なる。具体的には、本実施形態における第3群G3は、物体側から順に、物体側を平面とする平凹レンズである第4レンズと両凸レンズである第5レンズとが接合された接合レンズCL2及び、両凸レンズである第6レンズと両凹レンズである第7レンズとが接合された接合レンズCL3とを備えている。
その他の構成は第1の実施形態と同様であるので、同符号を付しその説明を省略する。
本発明の実施例3に係る内視鏡対物光学系の全体構成を図7Aおよび図7Bに、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図8Aおよび図8Bに示す。
面番号 r d Ne νd
1 ∞ 0.3 1.85902 40.39
2 (非球面) 0.4
3 2.248 0.78 1.59667 35.31
4 −2.248 d1
5 ∞ 0.3 1.523 65.13
6 ∞ 0.03
7(絞り)∞ 0.9 1.48915 70.23
8 −4.895 d2
9 ∞ 0.3 1.85504 23.78
10 8.769 0.86 1.59143 61.14
11 −2.032 0.13
12 2.051 1.05 1.59143 61.14
13 −3.419 0.3 2.11729 18.05
14 (非球面) 0.65
15 ∞ 0.5 1.51825 64.14
16 ∞ 0.02 1.5119 64.05
17 ∞ 0.7 1.6135 50.49
18(像面)∞
r=0.702
k=−1.36
ac4=1.4058E−01
ac6=−2.0620E−03
(第14面)
r=−55.087
k=0.264
ac4=3.7398E−02
ac6=−5.0443E−04
d0:物体距離 40 20
d1 0.29 0.5
d2 0.54 0.33
Fno. 3.261 3.297
f:焦点距離 0.997 0.972
l:第2群の移動距離 0.21
本発明の実施例4に係る内視鏡対物光学系の全体構成を図9Aおよび図9Bに、レンズデータを以下に示す。なお、本実施例では、第1レンズL1の物体側に平行平板が配置されている。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図10Aおよび図10Bに示す。
面番号 r d Ne νd
1 ∞ 0.3 1.77066 71.79
2 ∞ 0.03
3 ∞ 0.3 1.85902 40.39
4 (非球面) 0.42
5 2.39 0.79 1.62409 36.26
6 −2.39 d1
7 ∞ 0.3 1.523 65.13
8 ∞ 0.0302
9(絞り)∞ 0.92 1.48915 70.23
10 −4.829 d2
11 ∞ 0.35 1.85504 23.78
12 8.877 0.86 1.59143 61.14
13 −2.057 0.13
14 1.92 1.06 1.59143 61.14
15 −3.755 0.3 2.11729 18.05
16 (非球面) 0.58
17 ∞ 0.5 1.51825 64.14
18 ∞ 0.02 1.5119 64.05
19 ∞ 0.71 1.6135 50.49
20(像面)∞
(第4面)
r=0.715
k=−1.362
ac4=1.3095E−01
ac6=−6.8907E−03
(第15面)
r=37.135
k=0.019
ac4=4.3109E−02
ac6=6.6393E−04
d0 40 20
d1 0.29 0.52
d2 0.52 0.29
Fno. 3.218 3.252
f:焦点距離 0.997 0.970
l:第2群の移動距離 0.23
G2 第2群
G3 第3群
L1 第1レンズ
L2 第2レンズ
L3 第3レンズ
L4 第4レンズ
L5 第5レンズ
L6 第6レンズ
L7 第7レンズ
CL1 接合レンズ
CL2 接合レンズ
CL3 接合レンズ
LF 光学フィルタ
S 明るさ絞り
CG カバーガラス
I 像面
Claims (3)
- 物体側から順に、負の屈折力を有する第1群と、正の屈折力を有する第2群と、正の屈折力を有する第3群とからなり、
前記第2群が、1枚の平凸レンズであり、光軸方向に移動することで通常観察状態から近接観察状態へのフォーカシングを行い、以下の条件式を満足する内視鏡対物光学系。
9<f2/fa<16 ・・・(1)
但し、f2は第2群の焦点距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。 - 以下の条件式を満足する請求項1記載の内視鏡対物光学系。
0.2<l/fa<0.3 ・・・(2)
但し、lはフォーカシングに伴う第2群の移動距離であり、faは通常観察状態の全系の焦点距離である。 - 以下の条件式を満足する請求項2に記載の内視鏡対物光学系。
1.3<d0a/d0b<3.5 ・・・(3)
但し、d0aは通常観察状態の物点距離であり、d0bは近接観察状態の物点距離である。
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