JPH03126006A - 撮像光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば内視鏡等のイメージガイドファイバー
などにより伝送された像を損保素子上に結像させるため
に用いられる撮像光学系に関するものである。

［従来の技術］ 最近の内視鏡による診断では、内視鏡の接眼部に小型の
テレビカメラを接続してのテレビモニター観察がよく行
なわれている。しかし、内視鏡等で用いられるイメージ
ガイドファイバーは、規則的な配列構造をしており又テ
レビカメラ等に使われているＣＣＤ等の撮像素子の受光
部も規則的な構造であり、そのため互いに干渉しあって
一般にエリアシング、モアレ等と呼ばれている偽信号が
モニター上に現われる。

このようなモアレ縞等がモニター上に現われると、画面
全体が見にく（なるばかりが、診断の際病変部を見落と
し、誤診をするおそれがある。

このようなモアレ縞を除去するためには、内視鏡のイメ
ージファイバー径により決まる像面上での空間周波数帯
域もしくは搬像素子のナイキスト周波数程度の空間周波
数におけるレスポンスを零とすればよい、これによって
イメージガイドファイバーが持つ比較的高い空間周波数
成分の低空間周波数帯域への折り返しを防ぐことが出来
るために、モアレ縞の原因となる偽信号発生を防止でき
る。

しかし内視鏡には多くの種類があり、又内視鏡ごとにイ
メージファイバーの径や接眼レンズの倍率が異なる場合
が多く、像面上の特定空間周波数だけのレスポンをすべ
て零にすることは出来ない。

また、撮像素子のナイキスト周波数程度の空間周波数の
レスポンを零にするとしても１通常イメージファイバー
は、規則的な構造を持っているため、基準となる空間周
波数は、ある方向性をもっている。つまり撮像素子の受
光部と干渉しやすい方向が幾つかあるために、モアレ縞
の発生を防ぐためには、各方向での空間周波数を零にし
なければならない。

そのため、一般には水晶板等の複屈折板や位相フィルタ
ー等の光学的ローパスフィルターを複数構成したものを
結像光路中に設けることによってモアレの除去を行なっ
ている。

しかしこの場合も最も強くモアレが発生する場合に合わ
せなければならず、そのため光学的ローパスフィルター
の構成枚数が多くなり、光学的ローパスフィルター全体
が大きくなるために光学系をコンパクトになし得ない。

また多くの光学的ローパスフィルターを使用するので非
常に高価なものになる。

また前記のようにモアレの強いものに光学的ローパスフ
ィルターの構成を合わせることが多いために、逆にモア
レの弱いものと組合わせた時には、モアレ除去効果が大
きすぎて解像力の低下をまねく。

そのために、各内視鏡に応じて、モアレ除去効果の異な
る光学的ローパスフィルターを交換して使用すれば、常
に最適な解像力を得ることが出来る。しかしこの方法で
は交換に手間がかかり、各内視鏡ごとに別々の光学的ロ
ーパスフィルターを用意しなければならない欠点を有し
ている。

また、モアレ除去のための他の手段として、例えば特開
平１−１２６９４６５に記載されているようなデフォー
カスによるものがある。これは、像面を最良像面位置か
ら少しずらした位置に設定することによって、画像にピ
ンボケ状態を与え、モアレを除去するものである。この
方法は、例えば光学的ローパスフィルターとして水晶板
を使用した時に、水晶の複屈折性を利用して一つの像を
二つに分離させて、全体としである程度のぼけを有する
像を作り出すのと同じである。

このぼけ量としては、撮像素子のナイキスト周波数に対
するレスポンスを落とすか、イメージガイドファイバー
による像面上の特定空間周波数のレスポンスを落とすよ
うに設定すれば、ファイバーを伝送した画像を撮像素子
の各絵素ごとにサンプリングすることにより発生するフ
ァイバー構造の高次のスペクトルを抑えられるためにモ
アレ除去を行なうことが出来る。

しかしながら、通常の光学系は、高空間周波数領域でも
かなりのレスポンスを持っており、所望の空間周波数を
おとすためには、デフォーカス量が多くなり、又デフォ
ーカスを行なったことによる像面上の応答特性も、水晶
板などの光学的ローパスフィルターを使用した場合とは
異なり直線的になる。そのために、モアレ除去のため低
空間周波数を零にしようとするとそれ以下の周波数のレ
スポンも落ち、解像力が低下する。逆に解像力が低下し
ないようにするとモアレ除去が充分でなくなる。

更に前述のように内視鏡の種類が多いためそれに対応し
てデフォーカス量を設定しなければならない等の問題も
ある。

［発明が解決しようとする課題１ 本発明の目的は、種々の内視鏡とテレビカメラを組合わ
せた時、特に光学的ローパスフィルター等を使用しなく
ともモアレ縞の発生を十分除去できかつ解像力の低下を
まねくことのない小型性能の良好な撮像光学系を提供す
ることにある。

［課題を解決す名ための手段］ 本発明の撮像光学系は、内視鏡の接眼部に取付けて、特
定の周波数帯域を含んでいる画像を撮像素子上に結像さ
せるための光学系で、特定の収差特に球面収差を有して
いて開口の変化に伴い該収差曲線の略形状が変化するた
めに開口の大小による点像の強度分布が変化して開口の
小さい場合の空間周波数特定を落すようにしたものであ
る。

第１図は本発明の撮像光学系を用いたものの全体構成の
概略図であって、例えば内視鏡のようにイメージガイド
ファイバーによって伝送された画像を、本発明の撮像光
学系を通して撮像素子の受光面上に結像させるものであ
る。この図において、ファイバースコープ１の対物レン
ズ２によってイメージガイド３の端面に物体像を結像さ
せる。このイメージガイドファイバー３によって伝送さ
れた画像は、接眼レンズ５によって拡大され通常肉眼観
察される。このファイバースコープｌの画像を撮像装置
６の撮像素子８の受光面上に結像させるために撮像光学
系７が設けられている。

ここで内視鏡のイメージガイドファイバーは、穀に六方
稠密構造をなしていて規則的に配列されている。そのた
めに前述のようにモアレ縞が発生する。

次に撮像光学系に特定収差を発生させてのモアレ縞の除
去について説明する。

一般にソフトフォーカスといわれているもので、光学系
に特定の収差特に球面収差を発生させることによっての
画（象のぼけを利用することがある。

球面収差は、軸上でも軸外でも存在し光軸に対して対称
であると云う特徴を有している。一般に光学系に球面収
差がある場合、光束の収差状況は、簡単のために３次の
球面収差のみを考えると、第２図に示す通りである。ガ
ラス像面近傍の像面では、第３図のように火線と交わっ
てできる円環り、と他の光束との交わりによってできる
円板状の像Ｌ２が出来る。この円環Ｌ１と像Ｌ２の大き
さが等しいところつまりＦｏに像面をもって来ると光束
径（錯乱円）が第３図（Ｂ）のように最も小さくなる。

この時の像面がこの場合の最良像面となり、ここから前
後に少しでもずれると光束径が大きくなる。この第２図
に示すものは、球面収差が補正不足の場合であるが、第
４図に示す補正過剰の場合も同様である。ただし球面収
差の５次、７次のような高次の項が入って来ると、前記
の火線の形状や球面収差曲線の様子も異なり、複雑にな
って来るが基本的考え方は同じである。

次に内視鏡用として必要な球面収差について述べる。

通常、内視鏡の接眼部に取付ける撮像光学系は、接眼部
の絞り径によって開口が決まる前置絞りタイプの光学系
になる。ところで開口が小さいスコープは、ファイバー
画像が小さいので、一般に接眼倍率が大きい、そのため
像面上のファイバー構造による特定空間周波数は低（な
る、したがって低空間周波数のレスポンス（ＭＴＦ）を
おとすために必要なぼけ量は太き（なり、最良像面を基
準に考えた場合、像面のデフォーカス量が大きくする必
要がある。逆に開口が大きい場合には、接眼倍率が小さ
いので、特定空間周波数は高くなり、この高い周波数の
レスポンスをおとすために必要なぼけ量は小さくなる。

以上のように開口の小さいスコープでは、ぼけ量つまり
像面上での錯乱円が大きいことが必要であり、開口の大
きなスコープでは、像面上での錯乱円は小さくて済む６ 内視鏡にとって必要なのは、画面全体がぼけていてモア
レ縞が発生しないが、ある程度の必要とする解像力を有
していることである。更に開口の小さいスコープと組合
わせた場合に、光学系の周波数特性をある程度低下させ
るが、開口の大きなスコープでは、その特性をあまり低
下させないことが必要である。

次に第５図に示すような通常の球面収差曲線（横収差）
の場合は、開口が大きいほど光線高が大になるため収差
発生量も大になる。そのため開口の大きいスコープの方
が低空間周波数におけるレスポンスの、下が大きく、モ
アレ縞の除去効果以上に解像力の低下をまねく。

又第６図に示すような球面収差の場合、ある開口ａでの
収差量が最大になっている。この場合、開口の大きいス
コープを用いた場合、開口ａよりも大きな開口部分を通
過する光線の収差発生量は小さい、そのため開口がａ程
度のスコープと、これよりも大きい開口のスコープとを
用いた場合、物体上のある一点から出射した光線が開口
の各部分を通過して理想結像点近傍に集まるものと、そ
の周辺部に集まるものとでは、開口が大きい方が光線全
体としてみた場合、理想結像点近傍に集まる割合が大で
ある。

したがって開口が大きい場合でも空間周波数特性を著し
く劣化させることなく、逆に開口の小さい場合よりも特
性のよいものが得られる。つまり実際に使用しようとす
るスコープで最も開口の小さいものを用いた時に球面収
差の量が最大になるようにし、それよりも開口の大きい
ものは収差の量をなるべく小さくするようにすることが
必要である。

以上述べたように１本発明においては、光学系に球面収
差を発生させ開口の大小によりその収差曲線のおおよそ
の形状が変化することのために開口の大小による点像強
度分布が変化しそれによって開口の小さい場合の空間周
波数特性をおとすようにしたものである。

この発明の撮像光学系としては、開口の小さいところで
ある程の収差量を有していて、開口の大きいところでは
収差が充分に補正されている球面収差を有するものであ
ることが好ましい。

一般に正レンズの場合に発生する球面収差は、補正不足
の状態であり、光線高の増加に伴い球面収差は単調に増
加する。

第５図は３次の球面収差を示したもので、実際にはこの
３次の球面収差の他に高次の球面収差が含まれている。

ここで球面収差曲線をある所望の形状にしようとする場
合、５次や７次の高次の項が必要になって来る。この時
球面収差以外の収差に影響を与えずに球面収差を変える
には、光学系を球面レンズだけで構成するよりも非球面
レンズを用いた方がよい。

通常、球面収差は、光学系を通過する光線の光線高が高
いほど大であり又光学系の焦点距離が短いほど発生量が
大きい。それは、正の単レンズに光線が入射する時、光
軸からレンズの周辺部に行（にしたがって光線の屈折作
用が徐々に大きくなるためである。したがっである光線
高において発生している球面収差の量を更に大きくしよ
うとする場合には、この光線高でのレンズの屈折作用を
一層大きくしつまりレンズ面での屈折作用を一層大きく
すればよい、このレンズ面の屈折作用を太き（するため
には、この面の曲率半径を小さくすればよいが、その場
合他の光線高の光線に対する収差量も変化してしまう、
そのために各光線高の光線に対して所望の収差量になる
ようにするためには、非球面を用いることが好ましい、
つまり非球面を用いることにより通常の球面よりも高次
の収差を発生させやすい。又球面レンズだけで高次の収
差を発生させるにはレンズ系全体の構成や各レンズの形
状が大きく変ってしまいレンズの加工性が悪くなったり
、他の収差の補正が困難になることがある。

ここでいう屈折作用を大きくするということは、正レン
ズの場合はその収束作用つまりレンズの正のパワーを強
くすることであり、負レンズの場合は、その発散作用つ
まりレンズの負のパワーを強くすることである。

また前述のように、球面収差の発生量は、光学系の焦点
距離、レンズの屈折作用さらに非球面を設けた場合の各
光線高における基準球面からのずれ量に関係している。

尚基準球面とは光軸近傍で非球面と接する球面のことで
ある。また光軸を基準にして高さ１．のどころでの球面
からのずれ量Δ２は、非球面が基準球面から光線の進行
方向へずれた場合を正、逆方向へずれた場合を負とする
。ここでずれ量が符号が同じ負の値であってもレンズの
パワーの変化が異なることがある０例えば第７図のよう
にずれ量は負であるが周辺部のレンズのパワーは弱くな
るが第８図のようにずれ工は負であるが周辺部のレンズ
のパワーは強くなる。このことは負レンズにおいても同
じである。つまり非球面をレンズの物体側に設けるか像
側に設けるか、又基準面が物体側に凹面を向けた面であ
るか凸面を向けた面であるかによって、ずれる方向が同
じであっても（ΔＺの符号が同じであっても）レンズの
パワーの変化は必ずしも同じにはならなｌ／Ｘ。

一般に非球面は次の式で表わすことができる。

ｚ　＝　Ｃｙ”／（１＋　ｒ「■ｖ？）　＋　Ｂｙ”　
＋　Ｅｙ’　＋　Ｆｙ’　＋　・・−ここでｚ、ｙは光
軸をＺ軸にとり像の方向を正方向とし、非球面と光軸と
の交点を原点としてＺ軸に直交する方向をｙ軸にした座
標系の座標値、Ｃは光軸近傍でこの非球面と接する円の
曲率半径の逆数、Ｐは非球面の形状を表わすパラメータ
Ｂ、Ｅ、Ｆ、・・・は夫々２次、４次、６次、・・・の
非球面係数である。尚Ｐ＝ｌでＢ、Ｅ、Ｆ、・・・がす
べて０の場合は、上記の式は球面を表わす。

本発明の光学系において非球面を設けた場合、次の条件
ｆｌｌ　を満足することが望ましい。

ｆｉｌ　　　ｌ　Ｘ　１０−５＜　ｌΔ２１／ｆ＜　５
　Ｘ　１０−まただしΔ２は開口が最大のときの前記非
球面を通人 遇するマージナル光線の線高における非球面の基準球面
からの光軸方向のずれ量、ｆは全系の焦点距離である。

前述のように球面収差の発生量は、一般に光線高が高く
なると大になるが、本発明においては、特に開口の大き
い場合、つまり光線高が高いところでの球面収差を抑え
る必要がある。

条件ｆｉｌ　の下限を越えると非球面による球面収差の
補正が十分でない。又この条件の上限を越えると収差補
正を行ないすぎることになり好ましくない。

［実施例］ 次に本発明の撮像光学系の各実施例を示す。

実施例１ ｆ＝１．ｏｏＯＦ１５．３　　２ω＝　１２．９６６゜
Ｉ　　Ｈ＝　０．１１２ ｒｌ＝美（絞り） ｄ１＝０．口ｌ口１ ｒ２＝■ ｄａ＝　０．０３３８　　　　ｊｌ、＝　１．５１６３
３ｒ３＝　■ ｄ、＝　０．１３８７ ｒ４＝■ ｄ４＝０．０２７４　　　　Ｑ、＝　１．５１６３３ｒ
５＝■ ｄ、＝　０．０９４７ １”６＝　−ｏ、　５１６０　　（非球面）ｄ、＝　０
．０３３８　　　７１．＝　１．６５１６０ν、　　＝
６４．１５ ν２　＝６４．１５ ν、　　＝５８．５２ ｒ、＝　０．２３７２ ｄ７＝０．０６０９　　　　　ｎ４＝１．７１７３６　
　　　ｖ、　　＝２９．５１ｒａ＝０．４５１６ ｄ、ｔ＝　０．１８２７ ｒｅ＝１．７２６２ ｄｏ”　０．１２１８　　　　ｎ−＝　１．７３４００
　　　１／６　　＝　５１．４９ｒ、。　＝−０，５３
８２ ｄ、。　＝０．０１６９ ｒ＋＋　　”−５１，７００６ ｄ、、　　＝０．１６９Ｉ　　ｎ５＝１．７４４００　
　　　ｖ、＝４４．７３ｒ＋ｚ　　＝−０，２９７０ ｄ、２＝　０．０４４Ｏｎ−＝　１．７８４７２　　　
ｖｔ　＝　２５．７１「＋、　＝−１，４３５４ ｄ、３　＝０．０２７１ ｒｌ　＝＝　ｏ。

ｄ、４　”０．０６０５　　ｎａ＝１．５１６３３　　
　　ｖ、＝６４．１５ｒｌｓ　　：ＯＯ 非球面係数 Ｐ＝１．００００　　、　Ｂ＝０．１０２０９Ｅ　＝　
０．２９２０７　ｘ　１０　　、　Ｆ　＝　−０，１８
８８５ｘ　１０”Δ　Ｚ　＝０．０００９４８ 実施例２ ｆ　　＝　１．００００　　　　　Ｆ／１４．２Ｉ　Ｈ
＝　０．０７１ ２　ω＝７．９２＠ ｒ、＝艶（絞り） ｄ、＝　０．００７２ ｒ２＝■ ｄ、：　０．０３６２　　　旧＝　１．５１６３３ｒｓ
＝　■ ｄ、＝　０．１１８３ ｒ４＝　０．２０７７　（非球面） ｄ　４＝　０　、０８２１　　　　ｎ　ｘ　＝　１　、
７１３００ｒ５ニー２．３５２４ ｄ、＝　０．０６４４ ｒａ＝−０，３０８２ ｄ、＝　０．０５３２　　　　Ｑ３＝　１．７５５２０
ｒｙ＝　０．１９２８ ｄ？＝　０．１１９３ ｒａ＝０．７０７２ ｄａ＝　０．０６８７　　　　ｎ−＝　１．５９２７０
＝６４．１５ ν、　　＝５３．８４ ν、　　＝２７．５１ ν４　＝３５．２９ ｒｅ＝−０．４６４８ ｒ５： ３．１１５２ ｄ．＝　０．１１３２ ｄ，＝　Ｑ．０６４３ ｒｓ＝−０．２６７７ ｄ＋ｏ ＝　０．０３６２ ｎｓ＝１．５１６３３ ν５ ＝６４．１５ ｄａ＝　０．０５３ｔ ｎｚ＝１．７５５２０ ν３ ＝２７．５１ ｒｙ”０．１８７６ 非球面係数 ｄ，＝　ｏ．１１９２ ｐ　　＝　ｉ．ｏｏｏｏ Ｂ　＝ ０．１４０８９ ｒ，＝　０．７２８５ Ｅ　＝　０．５５４６９ ×１０ Ｆ　＝−０．３７１３５ｘ　１０’ ｄｓ：ｏ．０６８７ ｎ４＝　１．５９２７０ ν４ ＝３５．２９ Δ　Ｚ　　＝−０．０００１８５ ｒ．＝−０．４１１３ 実施例３ ｄ．＝　０．１１３１ ｆ　　＝　１．０００ Ｆ／１４．２ ２　ω＝７．９２” ｒ＋ｏ ■ Ｈ＝０．０７１ ｄ，。

＝　０．０３６１ ｎｓ＝１．５１６３３ ν５ ＝６４．１５ （絞り） ｒ＋＋ ｄ．＝０．００７２ 非球面係数 ｒ２＝■ Ｐ　＝　１．００００ Ｂ　＝　０．３８９２４ ＸＩＯ−’ ｄ２＝　０．０３６１ ｎ＋＝１．５１６３３ ν１ ＝６４．１５ Ｅ　＝−０．５３８３８ｘ　１０ Ｆ　：　０．３７１１５ ×　１０４ ｒ３＝　（３） Δ　Ｚ　＝　０．００００５０ ｄ．＝０．１１８２ 実施例４ ｒ．＝　０．２１２４ （非球面） ｆ　　＝　１．００００ Ｆ／２．１ ２　ω＝１３° ｄ．＝　０．０８２０ ｎｔ＝　１．７１３００ ν２ ：　５３．８４ ■ Ｈ＝０．１１３ ｒ＋”　■ （絞り） ＝−１．１９３５ ｄ＋＝０．０２６３ ｄｌｌ ＝　０．０３９２ ｒ２＝閃 ｒ＋ｔ ＝　３．１６９８ ｄ２＝　０．０８７６ ＝　１．５１６３３ ν鳳 ＝　６４．１５ ｄ＋２ ＝　０．０７８８ １１．＝　１．６９６８０ ν６ ＝５５．５２ ｒｓ＝　（資） ｒ＋ｓ ＝　−１．４９５２ ｄｚ＝０．１９２７ ｄ１３ ：　０．２１３４ ｒ４＝　■ ｒ＋４ ｄ．＝　０．０８７６ ｎ，＝　１．５１６３３ ν２ ＝６４．１５ ｄ＋４ ＝　０．０９６４ ｎｔ＝　１．５２０００ νフ ＝　７４．００ ｒｓ＝■ ｒ＋ｓ ｄｓ”０．０９６４ ｄｌ８ ：　０．０１７５ ｒａ＝０．６７４５ （非球面） ｒ＋ａ ｄ．＝　０．１７３４ ｎ−＝　１．７８５９０ ν３ ＝４４．１８ ｄ＋８ ＝０．１２０９ ｊｌａ＝　１．５４８６９ ν８ ＝　４５．５５ ｒｔ＝５．９２１３ ｒ１テ ｄ，＝　０．０４３６ ａＣｔ ＝０．１５７７ ｎ９＝　１．５４８６９ ν９ ＝４５．５５ ｒ．＝−１．１２３０ ｒ＋ａ ｄ．＝　０．０７０１ ｎ４＝　１．７８４７２ ν４ ＝　２５．７１ ｄｌｌｌ ：　０．１３２３ ｎｅｏ ＝　１．５４８６９ ν＋ｏ＝４５．５５ ｒｏ＝０．６３７５ ｒ１９ ｄ．＝　０．０８１６ ｄｌ９ ＝０．０１７５ ｒＩｏ ＝３．４１００ ｒｇｏ ｄｌＧ ＝　０．１１６５ ｊｌ，＝　１．８８３００ ν５ ＝４０．７８ ｄ２ｏ ：　０．３１５３ ｎｌ＋ ＝　１．８０６１０ ν＋＋＝４０．９５ 「２ ｒａ：　ｏ．７０６８ （非球面） （１＋ ：　０．０３５０ ｎ＋ｚ ＝　１．５１６３３ ？１■＝　６４．１５ ｄ．＝　０．１７３４ ｎｓ”　１．７８５９０ ν３ ＝４４．１８ ｒ２２ ｒｔ＝５．８５９６ 非球面係数 ｄ，＝　０．０４３８ Ｐ　　＝　ｔ．ｏｏｏｏ Ｂ　　＝　０．７６０１３ ｘ　ｌＯ〜 ｒｌＩ： １．６３８５ Ｅ　＝＝　０．３５４６９ Ｆ　＝　０．６３０９８ ｄ．＝　０．０７００ ロ，＝　１．７８４７０ ν４ ＝　２８．２２ △　Ｚ　　＝：　０．００５５８８ ｒ＊＝０．７８２６ 実施例５ ｄ．＝　０．０８３２ ｆ　　＝　１．０００ Ｆ／２．１ ２ ω＝１３．Ｏｌ゜ ｒ＋ｏ ＝２．８６５２ ■ Ｈ＝０．ｌｌ３ ｄＩａ ＝　０．１１６５ ｎ，＝　１．８８３００ ν５ ＝　４０．７８ （絞り） ＝−１．２０７４ ｄ，＝０．０２６３ ｄｌｌ ＝　０．０３９４ ｒ２＝　■ ｒＩ２ ＝　−７．６４６５ ｄ２＝　０．０８７６ ｎ，＝　１．５１６３３ ν１ ＝６４．１５ ｄ＋ｚ ＝　０．０７８８ ｎｓ＝　１．７０１５４ ν６ ＝４１．２４ ｒｚ＝　■ ｒ＋ｓ　　＝ １．２６８４ ｄｚ＝ｏ．Ｉ９２６ ｄ＋ｚ ＝　０．２０９７ ｒ４＝　■ ｒＩ４ ｄ４＝　０．０８７６ Ｑ２＝　１．５１６３３ ν２ ＝６４．１５ ｄｌ４ ：　Ｇ．０９６３ ｎｔ＝　１．５２０００ νフ ＝　７４．００ 「，＝　■ ｒｌ６ ｄｓ”０．０９６３ ｄｌ＋ｓ ＝　０．０１７５ ｒｓ”■ ｄｔｅ ＝　０．４１０６ ｎａ＝１．５４８６９ ν８ ＝４５．５５ ｄａ＝　ｏ．１９２６ ｒ＋ｙ ｒ４＝　００ ｄ＋７ ＝０．０１７５ ｄ．＝　０．０８７６ ｎ！＝　１．５１６３３ ν２ ＝６４．１５ ｒｌ８ ｒｓ＝■ ｄ＋ａ ＝０．３１５２ ｆｉ，＝　１．８０６１０ ν９ ＝　４０．９５ ｄ．＝　０．０９６３ ｒａ＝０．６２４１ ｄＩ９ ：　０．０３５０ ＝　１．５１６３３ ν１。＝６４．１５ ｄ．＝　０．１７３４ ｎｓ＝１．７８５９０ νコ ：　４４．１８ ｒ２０ ｒｔ＝−１．９９９６ 非球面係数 ｄ，＝　０．０４３８ Ｐ　＝　ｔ．ｏｏｏｏ Ｅ＝ ０．３０８０２ ｒａ＝−０．８８４１ Ｆ　　＝　ｏ．１６１６１ ＸＩＯ ｄｓ”０．０７００ ｎ．＝　１．７８４７２ ν４ ＝　２５．７１ Δ　Ｚ　　＝−０．０００６９８ ｒｅ＝０．６１７７ 実施例６ ｄ．＝　０．０８３２ ｆ　　＝　１．０００ Ｆ／２．１ ２　ω＝　１２．９７８’ ｒ＋ｏ ＝　−５．４８７９ ■ Ｈ＝０．ｌｌ３ ｄｌｏ ＝　０．１１６５ ｎｓ＝１．８８３００ ν５ ＝４０．７８ （絞り） ｒ＋＋ ＝−１．０６２９ ｄ．＝　０．０２６３ ｄｌｌ ＝０．０３９４ ｒ２＝（資） ｒｌ１ ＝　−２９．７０８８ ｄ．＝　０．０８７６ ｎｌ　＝　１．５１６３３ ν１ ＝６４．ｔＳ ｄ＋２ ＝　０．０７８７ ｎ，：　ＩＪ９７００ ν６ ＝４８．５１ ｒ＋３　＝−０，９１２７ ただしｒｌ＋　ｒ！＋・・・はレンズ各面の曲率半径、
ｄ。

ｄ２．・・・は各レンズの肉厚および空気間隔、ｎ　＋
　＋ｎｚ、・・・は各レンズの屈折率、シ１．シ２．・
・・は各レンズのアラへ数である。

実施例１は、第９図に示すように負のレンズ群と正のレ
ンズ群とからなる２群構成である。この実施例では光学
系の負のレンズ群の第１面（ｒ６）を非球面にしている
。球面収差の発生量は、光線高が高い方が大きいが、こ
の実施例のように開口絞り近傍に非球面を設けることに
よって光線の対称性をとり特に非点収差がなるべく発生
しないようにしている。つまり非点収差や像面湾曲等が
大であると、像面位置を決めてもそこでの錯乱円か大き
くなり、球面収差がいかに適切なものになっていても、
所望のモアレ除去効果と解像力を得ることが出来なくな
る。

この実施例では、最大開口の時に球面収差が０になって
おり、開口比が約０．７のところで球面収差が最大にな
っている。

実施例２．３は夫々第１０図、第１１図のように正のレ
ンズ群、負のレンズ群、正のレンズ群からなるトリプレ
ットクイブの光学系である。

実施例２は、非球面を光学系の第１面（ｒ４）に設けて
あり球面収差は負に発生しており、非球面の形状は、光
軸から離れるにしたがって徐々にゆるくなっている。

実施例３は、実施例２と類似の構成であるが、球面収差
を正に発生させたために非球面の形状が実施例２とは逆
である。つまり光軸から離れるにしたがって徐々にきつ
くなっている。

実施例４．５は、夫々第１２図、第１３図のように正の
レンズ群、負のレンズ群、正のレンズ群圧のレンズ群の
４群４枚構成で、光学系の第１面（「６）が非球面であ
る。

実施例４は、球面収差を負に発生させており、実施例５
は、球面収差を逆に発生させている。

いずれの実施例も、最大開口に対して０．６５〜０．７
程度のところで球面収差が最大になるようにしている。

次に実施例６は、第１．４図に示す通りで非球面を用い
ずに球面レンズのみで構成したものである。

これら実施例では、最大開口の０．７程度のところで球
面収差が最大になるようにしているが、必要に応じて第
２１図に示すように開口のもつと小さいところで最大収
差量になるようにすればよい、またもっと高次の球面収
差を発生させて、例えば第２２図や第２３図に示すよう
な球面収差を発生させてもよい。

一層開口の小さいスコープを用いる場合には、それに応
じて球面収差曲線の最大収差発生時の開口をもっと低く
設定すればよい。

上記各実施例において光学系の前後に配置しである薄い
平行乎面根は、カバーガラスである。又実施例４，５の
像側に配置されている平行平面板は、撮像素子が赤外域
に感度を持つために設けた赤外光をカットするフィルタ
ーや、レーザー治療時に不要なレーザー光の波長をカッ
トするためのフィルター等を示している。

勿論本発明の撮像光学系に光学的ローパスフィルターを
組合わせての使用も可能であり、デフォーカスと併用す
ることも可能である。

更に本発明の撮像光学系は、撮像素子と一体のテレビカ
メラとして取扱うことも又テレビカメラの撮像素子側あ
るいは撮像素子と光学系を含んでいるテレビカメラと接
続して用いるアタブター光学系として構成してもよい。

勿論非球面を用いない構成にしてもよく、又他の収差例
えば非点収差、像面湾曲などを補正するために非球面を
２面以上用いる構成にしてもよい。

また用いる非球面レンズは、内視鏡としての耐性や加工
性、コストなどの点から光学ガラスをモールド化したも
ので構成することが好ましいが。

必要に応じてプラスチックなどの材料を用いてもよい。

［発明の効果Ｊ 本発明によれば、内視鏡などのイメージガイドファイバ
ーによる画像を撮像素子上に結像させる際に、異なる種
類の種々の内視鏡と組合わせ使用する際でも、特に光学
的ローパスフィルターを用いることなしにモアレの発生
を防止することが出来、かつ解像力を落さずに小型で良
好な撮像光学系になし得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の撮像光学系を備えた装置全体の構成を
示す図、第２図は補正不足の球面収差を光学系による光
線収束状況を示す図、第３図は上記光学系の錯乱円を示
す図、第４図は補正過剰の球面収差を有する光学系の光
束の収束状況を示す図、第５図は通常の球面収差（横収
差）の概略図、第６図は他の球面収差の概略図、第７図
、第８図は非球面と基準球面の関係を示す図、第９図乃
至第１４図は夫々本発明の実施例１乃至実施例６の断面
図、第１５図乃至第２０図は上記実施例１乃至実施例６
の収差曲線図、第２１図乃至第２３図は本発明の光学系
で発生される球面収差状況の他の例を示す概略図である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内視鏡の接眼部に取付けて特定の空間周波数帯域を含ん
   でいる画像を撮像素子上に結像させるための光学系で、
   特定の収差特に球面収差を発生させて前記光学系の開口
   の変化に伴い収差曲線の略形状が変化して開口の大小に
   より点像強度分布が変化しそれによって開口が小さい場
   合の空間周波数特性を落すようにした撮像光学系。