JPH07134246A

JPH07134246A - 硬性鏡光学系

Info

Publication number: JPH07134246A
Application number: JP5300803A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Igarashi; 勉五十嵐; Tokuyuki Tateyama; 徳之立山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、軸上色収差が良好に補正
されしかも使い捨て可能なレベルまでコストの低減を可
能にした硬性鏡光学系を提供することにある。【構成】本発明の硬性鏡光学系は、挿入部と接眼部
とを分離可能にした硬性鏡において、挿入部内の観察光
学系にて発生する軸上色収差を接眼部内の光学系により
補正するようにしたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、医療分野で広く用いら
れている硬性内視鏡（硬性鏡）に関するもので、特に使
い捨て可能な硬性鏡に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、医療の外科分野において内視鏡と
専用処置具を用いた低侵襲手術が普及しつつある。従来
より開腹手術を必要とした疾病を内視鏡下で低侵襲に処
置が可能になり、入院期間の短縮等により患者の社会的
負担が軽減される。このように、内視鏡下外科手術は、
今後も発展が期待されている。

【０００３】内視鏡は、挿入部の構造により軟性鏡と硬
性鏡の二つに分けられる。このうち、内視鏡下外科手術
には、画質の優れた硬性鏡が用いられる。更に硬性鏡
は、水蒸気滅菌（オートクレーブ）を行なうことが出来
るというメリットがある。近年院内感染が大きな問題に
なっており、医療機器の滅菌に対する意識が非常に高く
なっている。この水蒸気滅菌用の装置は、他の滅菌装置
よりも広く普及しており、内視鏡もこの水蒸気滅菌に耐
えられるものが要求される。硬性鏡は、軟性部を有しな
いことから、水蒸気滅菌に耐え得るような素材の選択や
構造にすることが容易である。

【０００４】一方、硬性鏡の院内感染防止のための方法
として、硬性鏡自身を使い捨てにする試みがなされてい
る。このような使い捨ての硬性鏡を実現するためには、
実用性能を確保しつついかにコストを下げるかが重要な
問題である。

【０００５】図７は従来の硬性鏡の観察光学系を示す図
である。この図に示すように、従来の硬性鏡は、対物光
学系Ｏ、リレー光学系Ｒ、接眼光学系Ｅが本体内に一体
になっている。このような従来の硬性鏡は、収差補正上
大きな役割を持つ接合レンズを複数設けている。このた
め、例えばプラスチックレンズを用いても、部品点数が
多く、接合による組立工数が大である等、使い捨てにし
得る程に低コストにはなし得ない。

【０００６】又、特開平２−５０３３６１号公報には、
使い捨ての硬性鏡について開示されている。この公報に
開示されている硬性鏡は、コストの低減と量産性を考慮
して、対物レンズ系、リレーレンズ系、検視（接眼）レ
ンズ系にプラスチックレンズを用いている。また組立性
や部品点数を考慮して、軸上色収差を補正するための接
合レンズを用いていない。そのために実用的な画質を確
保することが困難である。

【０００７】次にその理由を簡単な計算例をもとに説明
する。まずリレー光学系による色収差について述べる。
図８はリレー光学系のパワー配置図を示すもので、Ｒは
リレー光学系、Ｏ_d ，Ｏ_F はｄ線，Ｆ線の物***置、Ｉ
_d ，Ｉ_F はｄ線，Ｆ線の像位置である。実際にはＯ_d ，
Ｉ_d の近傍に瞳伝送用の正のパワーが配置されている
が、軸上色収差にはほとんど影響がないため無視して考
える。又この図の中央には等倍で像伝送を行なうための
正のパワーが配置されている。この図に示す光学系で
は、中央の正のパワーの波長の違いによる差がそのまま
軸上色収差となってあらわれる。まずｄ線（波長５８
７．５６ｎｍ）とＦ線（波長４８６．１３ｎｍ）の間の
色収差を考えると、１リレー当りの軸上色収差ΔＦは、
下記のように表わされる。

【０００８】 ΔＦ＝４（ｆ_F −ｆ_d ）（ａ）ここで、ｆ_F はＦ線における焦点距離、ｆ_d はｄ線にお
ける焦点距離である。

【０００９】又ｆ_F とｆ_d との間には次の関係が成立
つ。

【００１０】ｆ_d （ｎ_d −１）＝ｆ_F （ｎ_F −１）（ｂ）ここで、ｎ_d ，ｎ_F は夫々ｄ線，Ｆ線における屈折率で
ある。

【００１１】式（ａ）、式（ｂ）からｆ_F を消去して式
を整理すると次の式（ｃ）を求めることが出来る。

【００１２】 ΔＦ＝４ｆ_d ［（ｎ_d −ｎ_F ）／（ｎ_F −１）］（ｃ）ここで、１リレー長を１００mmとすると、ｆ_d ＝２５m
m、又アクリル製のプラスチックレンズを用いるとｎ_d
＝１．４９２、ｎ_F ＝１．４９８であり、式（ｃ）より
ΔＦ＝−１．２０mmとなる。通常硬性鏡の挿入部の長さ
は３００ｍｍ以上であり、３回リレーした場合のＦ線の
軸上色収差は３ΔＦ＝−３．６０mmになる。

【００１３】観察倍率が１０倍の（焦点距離２５mm）の
接眼レンズと上記の３回リレー系を組合わせる場合を考
え、軸上色収差を視度換算すると、リレー系の−３．６
０mmの軸上色収差は、−３．６０／（−２５² ／１００
０）＝５．７６［ｍ^-1］の視度ずれに相当する。

【００１４】以上のことは、例えばｄ線での観察視度が
−１ｍ^-1とすると、Ｆ線の観察視度は４．７６ｍ^-1とな
り、人間の眼の網膜上でＦ線の像はひどくぼけてしま
う。通常、人間の観察視度調整範囲は、−４ｍ^-1〜０ｍ
^-1程度であり、±２ｍ^-1の調整幅しかもたない。前記の
軸上色収差による視度ずれ５．７６ｍ^-1は、調整幅±２
ｍ^-1に比べ非常に大である。可視光は少なくとも４００
ｎｍ〜７００ｎｍの波長域にわたるためＦ線以外の光に
よる軸上色収差も合わせ考えると上記の例のような軸上
色収差をもつ光学系では、広範な色彩をもつ物体の像を
良好に再現することは不可能である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、軸上色収差
が良好に補正されかつ使い捨て可能なレベルまでコスト
を低減し得る硬性鏡光学系を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、挿入部と接眼
部を分離可能とした硬性鏡において、挿入部内の観察光
学系において発生する軸上色収差を接眼部内の光学系で
補正したことを特徴とするものである。

【００１７】図５及び図６は本発明を適用可能な硬性鏡
の概要を説明するための図である。図５において、硬性
鏡は挿入部１と接眼部２とに分かれている。挿入部１は
内部に対物レンズＯと、対物レンズにより形成された物
体像（矢印により示したもの）を順次結像させて接眼部
まで導くためのリレーレンズＲとを含んでいる。又、接
眼部２は接眼レンズＥを含んでいる。この例では、接眼
レンズＥの物体側のレンズがリレーレンズの一部の機能
を負担しており、物体像は接眼レンズＥの内部に形成さ
れている。尚、接眼レンズの前後に設けられた平面板は
カバーガラスである。

【００１８】この硬性鏡は、挿入部１と接眼部２とが適
宜な機構により着脱自在となっており、使用の際には挿
入部１と接眼部２とを結合して接眼レンズを介して物体
像を観察し、用済み後は両者を切り離して挿入部１を使
い捨てるものである。

【００１９】一方、図６においては硬性鏡は挿入部１
と、テレビカメラ用アダプタ３と、カメラヘッド４とか
ら構成されている。テレビカメラ用アダプタ３は内部に
結像レンズＴを含み、カメラヘッドは内部にＣＣＤイメ
ージセンサを含んでいる。ここでは挿入部１、アダプタ
３、及びカメラヘッド４が各々適宜な機構により互いに
着脱自在となっている。そして、使用の際にこれらを結
合すると、挿入部１のリレーレンズにより伝達されてき
た物体像が、アダプタ３内の結像レンズＴによりカメラ
ヘッド４内のＣＣＤイメージセンサ上に再結像される。
そして、このＣＣＤイメージセンサより得られた画像信
号を図示しないモニターＴＶに映出して観察し、用済み
後はこれらを切り離して挿入部１を使い捨てるものであ
る。

【００２０】斯かる構成において、本発明では、挿入部
をできる限り簡単な構成にすることによってコストを低
減させ、一方、高コストにならざるを得ない部品や構造
の部分を接眼部やアダプタ等に集中させる、という設計
思想のもとに光学系を構成した。即ち、挿入部内に配置
される光学系をできる限り簡単な構成にし、その結果こ
れらの光学系において十分な収差補正ができないことを
カバーするために、接眼部、あるいはアダプタ等の内部
に収差補正用の光学系を設け、硬性鏡光学系全体として
は良好な収差補正レベルが確保されるようにした。この
ようにした結果、接眼部やアダプタ内の光学系の構成が
複雑化し高価になったとしても、こららの部分は使い捨
てる訳ではないので全く問題はない。

【００２１】尚挿入部以外の部分の汚れを防ぐためには
例えば図９のようにすれば良い。この例では、硬性鏡シ
ステムは挿入部１、接眼部２、及び接眼部２に取りつけ
られたテレビカメラ４とからなっているが、先端を挿入
部１と一体化した減菌カバー１０を設けておいて、接眼
部より後方の部材が減菌カバー１０内に収納されるよう
にする。この構成では、使用後に挿入部１と減菌カバー
１０とを一体にして接眼部から取り外し、捨ててしまえ
ば残った部分は清潔に保たれる。

【００２２】

【実施例】以下の示す実施例は、いずれも挿入部に配置
される対物レンズとリレーレンズにより発生する軸上色
収差を接眼部の光学系で補正することを特に重視したも
のである。

【００２３】図１は本発明の実施例１の光学系の断面図
で、Ｏは対物光学系、Ｒはリレー光学系、Ｅは接眼光学
系である。この実施例１は図５に示すような硬性鏡に用
いられるものであってこの実施例のデーターは下記の通
りである。実施例１物体距離＝-35 ，観察視度＝-1ｍ^-1，入射ＮＡ＝0.0076，画角＝70° 像高＝1.48 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.7000 ｎ₁ ＝1.52566 ν₁ ＝56.28 ｒ₂ ＝1.5912 ｄ₂ ＝3.1900 ｒ₃ ＝-11.7850 ｄ₃ ＝4.9000 ｎ₂ ＝1.52566 ν₂ ＝56.28 ｒ₄ ＝-11.0852 ｄ₄ ＝34.8500 ｒ₅ ＝24.6414 ｄ₅ ＝8.8741 ｎ₃ ＝1.52566 ν₃ ＝56.28 ｒ₆ ＝∞（仮想絞り）ｄ₆ ＝10.6659 ｎ₄ ＝1.52566 ν₄ ＝56.28 ｒ₇ ＝-24.6414 ｄ₇ ＝38.7900 ｒ₈ ＝24.6414 ｄ₈ ＝19.5400 ｎ₅ ＝1.52566 ν₅ ＝56.28 ｒ₉ ＝-24.6414 ｄ₉ ＝39.4600 ｒ₁₀＝24.6414 ｄ₁₀＝19.5400 ｎ₆ ＝1.52566 ν₆ ＝56.28 ｒ₁₁＝-24.6414 ｄ₁₁＝39.4600 ｒ₁₂＝24.6414 ｄ₁₂＝19.5400 ｎ₇ ＝1.52566 ν₇ ＝56.28 ｒ₁₃＝-24.6414 ｄ₁₃＝39.4600 ｒ₁₄＝24.6414 ｄ₁₄＝19.5400 ｎ₈ ＝1.52566 ν₈ ＝56.28 ｒ₁₅＝-24.6414 ｄ₁₅＝39.4600 ｒ₁₆＝24.6414 ｄ₁₆＝19.5400 ｎ₉ ＝1.52566 ν₉ ＝56.28 ｒ₁₇＝-24.6414 ｄ₁₇＝15.0000 ｒ₁₈＝∞ ｄ₁₈＝1.0000 ｎ₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝3.5400 ｒ₂₀＝26.3700 ｄ₂₀＝2.5000 ｎ₁₁＝1.77250 ν₁₁＝49.60 ｒ₂₁＝-8.6370 ｄ₂₁＝1.0000 ｎ₁₂＝1.84666 ν₁₂＝23.78 ｒ₂₂＝-90.9350 ｄ₂₂＝0.5000 ｒ₂₃＝26.3700 ｄ₂₃＝2.5000 ｎ₁₃＝1.77250 ν₁₃＝49.60 ｒ₂₄＝-8.6370 ｄ₂₄＝1.0000 ｎ₁₄＝1.84666 ν₁₄＝23.78 ｒ₂₅＝-90.9350 ｄ₂₅＝7.9500 ｒ₂₆＝∞ ｄ₂₆＝2.0000 ｎ₁₅＝1.77250 ν₁₅＝49.60 ｒ₂₇＝-5.3520 ｄ₂₇＝1.0000 ｎ₁₆＝1.78472 ν₁₆＝25.71 ｒ₂₈＝∞ ｄ₂₈＝0.0300 ｒ₂₉＝∞ ｄ₂₉＝2.0000 ｎ₁₇＝1.77250 ν₁₇＝49.60 ｒ₃₀＝-5.3520 ｄ₃₀＝1.0000 ｎ₁₈＝1.78472 ν₁₈＝25.71 ｒ₃₁＝∞ ｄ₃₁＝14.6100 ｒ₃₂＝9.0340 ｄ₃₂＝3.8000 ｎ₁₉＝1.77250 ν₁₉＝49.60 ｒ₃₃＝-6.4830 ｄ₃₃＝1.0000 ｎ₂₀＝1.84666 ν₂₀＝23.78 ｒ₃₄＝24.0550 ｄ₃₄＝6.9800 ｒ₃₅＝∞ ｄ₃₅＝13.3700 ｒ₃₆＝19.7060 ｄ₃₆＝3.5000 ｎ₂₁＝1.69680 ν₂₁＝55.53 ｒ₃₇＝-7.8250 ｄ₃₇＝1.0000 ｎ₂₂＝1.80610 ν₂₂＝40.95 ｒ₃₈＝-17.4010 ｄ₃₈＝4.0400 ｒ₃₉＝∞ ｄ₃₉＝1.0000 ｎ₂₃＝1.51633 ν₂₃＝64.15 ｒ₄₀＝∞ 非球面係数（第２面）Ｋ＝-0.8146 ，（第４面）Ｋ＝5.9508，（第
５面）Ｋ＝-2.3156 （第７面）Ｋ＝-2.3156 ，（第８面）Ｋ＝-2.3156 ，
（第９面）Ｋ＝-2.3156 （第１０面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１１面）Ｋ＝-2.3156 （第１２面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１３面）Ｋ＝-2.3156 （第１４面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１５面）Ｋ＝-2.3156 （第１６面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１７面）Ｋ＝-2.3156 上記データーにおいて、ｒ₁ ，ｒ₂ ，・・・はレンズ各面
の曲率半径、ｄ₁ ，ｄ₂ ，・・・は各レンズの厚さおよび
レンズ間隔、ｎ₁ ，ｎ₂ ，・・・は各レンズの屈折率、ν
₁ ，ν₂ ，・・・は各レンズのアッベ数である。

【００２４】又上記実施例で用いられる非球面は下記の
式で表わされる。

【００２５】ｚ＝（ｙ² ／ｒ）／［１＋｛１−（ｋ＋
１）（ｙ／ｒ）² ｝^1/2 ］ただし、ｚは面と光軸との交点を基準とする光軸方向の
距離、ｙは光軸からの距離、ｒは曲率半径、ｋは２次曲
面の形状を示すパラメーターである。

【００２６】上記の実施例１において、ｒ₁ 〜ｒ₁₇が挿
入部観察光学系である。この観察光学系のみについて、
物体側から接眼部側に向かって光線追跡し、観察光学系
の最終像位置での軸上色収差は下記の通りである。

【００２７】Ｃ線：１．３９５、Ｆ線：−３．５１９、
ｇ線：−６．６５０尚上記の値はｄ線の像位置を基準とし、接眼部側を正と
している。

【００２８】又ｒ₁₈〜ｒ₄₀が接眼部光学系である。この
接眼部光学系のみのアイポイント側から挿入部側に向か
って光線追跡した時の最終像位置での軸上色収差は、下
記の通りである。

【００２９】Ｃ線：−１．０３２、Ｆ線：３．２９９、
ｇ線：７．２０５尚上記値は、同様にｄ線の像位置を基準にし挿入部側を
正にしている。

【００３０】この実施例１の挿入部１の観察光学系（対
物光学系Ｏとリレー光学系Ｒ）は、単レンズのみで構成
され、接合レンズを含んでいない。このような正の単レ
ンズは、通常負の軸上色収差（短波長光の結像位置が長
波長光の結像位置よりも物体側にずれる）が発生する。
又負の単レンズの場合、正の軸上色収差が発生する。

【００３１】この実施例１では、挿入部観察光学系中、
対物レンズＯに負の単レンズ１枚を含むが、この負の単
レンズは、画角の広角化と像面湾曲の補正のために設け
られたもので、軸上色収差の補正にはあまり寄与しな
い。これ以外のレンズはすべて正の単レンズであるため
に低分散の光学素材を用いたとしても挿入部観察光学系
のみでは、負の残存色収差を発生する割合が圧倒的に高
い。そのため、挿入部観察光学系のみでは、負の軸上色
収差が残存する。

【００３２】これに対して接眼光学系Ｅは、正の軸上色
収差を発生する接合レンズを多用しており、この接眼光
学系Ｅ単独で大きな正の軸上色収差が残存している。接
眼光学系Ｅのみの逆方向光線追跡による軸上色収差は、
挿入部観察光学系の軸上色収差とは逆符号であり、しか
も絶対値はほぼ等しい。そのため挿入観察部と接眼光学
系とを接続すると、接続部での像において双方のモジュ
ールによる各波長の像位置がマッチするため挿入部観察
光学系と接眼光学系Ｅとを合わせた総合の観察光学系の
軸上色収差は、実用的なレベルまで補正されている。

【００３３】尚図３には、実施例１の挿入観察光学系と
接眼光学系とを合わせた全系の収差図を示してある。こ
の図のように、全系における軸上色収差による視度ずれ
は、Ｃ線、Ｆ線、ｇ線において±２ｍ^-1以内におさまっ
ており、眼視観察上許容し得るレベルである。又他の収
差も良好に補正されている。

【００３４】以上の実施例１は、眼視観察可能な硬性鏡
以外にテレビ観察専用の硬性鏡にも適用し得る実施例２
は、図６に示すようなテレビ観察用硬性鏡に用いる光学
系に関するもので図２に示す通りの構成である。又実施
例２は、下記の通りのデーターを有する。実施例２物体距離＝-35 ，入射ＮＡ＝0.0076，画角＝70°，像高＝2.14 ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.7000 ｎ₁ ＝1.52566 ν₁ ＝56.28 ｒ₂ ＝1.5912 ｄ₂ ＝3.1900 ｒ₃ ＝-11.7850 ｄ₃ ＝4.9000 ｎ₂ ＝1.52566 ν₂ ＝56.28 ｒ₄ ＝-11.0852 ｄ₄ ＝34.8500 ｒ₅ ＝24.6414 ｄ₅ ＝8.8741 ｎ₃ ＝1.52566 ν₃ ＝56.28 ｒ₆ ＝∞（仮想絞り）ｄ₆ ＝10.6659 ｎ₄ ＝1.52566 ν₄ ＝56.28 ｒ₇ ＝-24.6414 ｄ₇ ＝38.7900 ｒ₈ ＝24.6414 ｄ₈ ＝19.5400 ｎ₅ ＝1.52566 ν₅ ＝56.28 ｒ₉ ＝-24.6414 ｄ₉ ＝39.4600 ｒ₁₀＝24.6414 ｄ₁₀＝19.5400 ｎ₆ ＝1.52566 ν₆ ＝56.28 ｒ₁₁＝-24.6414 ｄ₁₁＝39.4600 ｒ₁₂＝24.6414 ｄ₁₂＝19.5400 ｎ₇ ＝1.52566 ν₇ ＝56.28 ｒ₁₃＝-24.6414 ｄ₁₃＝39.4600 ｒ₁₄＝24.6414 ｄ₁₄＝19.5400 ｎ₈ ＝1.52566 ν₈ ＝56.28 ｒ₁₅＝-24.6414 ｄ₁₅＝39.4600 ｒ₁₆＝24.6414 ｄ₁₆＝19.5400 ｎ₉ ＝1.52566 ν₉ ＝56.28 ｒ₁₇＝-24.6414 ｄ₁₇＝15.0000 ｒ₁₈＝∞ ｄ₁₈＝1.0000 ｎ₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 ｒ₁₉＝∞ ｄ₁₉＝3.5400 ｒ₂₀＝26.3700 ｄ₂₀＝2.5000 ｎ₁₁＝1.77250 ν₁₁＝49.60 ｒ₂₁＝-8.6370 ｄ₂₁＝1.0000 ｎ₁₂＝1.84666 ν₁₂＝23.78 ｒ₂₂＝-90.9350 ｄ₂₂＝0.5000 ｒ₂₃＝26.3700 ｄ₂₃＝2.5000 ｎ₁₃＝1.77250 ν₁₃＝49.60 ｒ₂₄＝-8.6370 ｄ₂₄＝1.0000 ｎ₁₄＝1.84666 ν₁₄＝23.78 ｒ₂₅＝-90.9350 ｄ₂₅＝7.9500 ｒ₂₆＝∞ ｄ₂₆＝2.0000 ｎ₁₅＝1.77250 ν₁₅＝49.60 ｒ₂₇＝-5.3520 ｄ₂₇＝1.0000 ｎ₁₆＝1.78472 ν₁₆＝25.71 ｒ₂₈＝∞ ｄ₂₈＝0.0300 ｒ₂₉＝∞ ｄ₂₉＝2.0000 ｎ₁₇＝1.77250 ν₁₇＝49.60 ｒ₃₀＝-5.3520 ｄ₃₀＝1.0000 ｎ₁₈＝1.78472 ν₁₈＝25.71 ｒ₃₁＝∞ ｄ₃₁＝9.9713 ｒ₃₂＝6.5209 ｄ₃₂＝3.8000 ｎ₁₉＝1.77250 ν₁₉＝49.60 ｒ₃₃＝-4.3080 ｄ₃₃＝1.0000 ｎ₂₀＝1.84666 ν₂₀＝23.78 ｒ₃₄＝8.0115 非球面係数（第２面）Ｋ＝-0.8146 ，（第４面）Ｋ＝5.9508，（第
５面）Ｋ＝-2.3156 （第７面）Ｋ＝-2.3156 ，（第８面）Ｋ＝-2.3156 ，
（第９面）Ｋ＝-2.3156 （第１０面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１１面）Ｋ＝-2.3156 （第１２面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１３面）Ｋ＝-2.3156 （第１４面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１５面）Ｋ＝-2.3156 （第１６面）Ｋ＝-2.3156 ，（第１７面）Ｋ＝-2.3156 この実施例２は、ｒ₁ 〜ｒ₁₇までの観察光学系は、実施
例１と同じである。したがって、軸上色収差も前記の通
りである。又ｒ₁₈〜ｒ₃₄がテレビカメラ用結像光学系
で、固体撮像素子から挿入部へ向け光線を逆追跡した時
の軸上色収差は下記の通りである。

【００３５】Ｃ線：−１．１６５、Ｆ線：３．６８２、
ｇ線：８．０２７尚ｄ線の像位置を基準とし、挿入部側を正としている。

【００３６】この実施例２も使い捨て可能な挿入部と、
再利用可能な部分としてのテレビカメラ用アダプター３
とより構成されている。この実施例２も、実施例１と同
じように、挿入部を簡単な構成にしてコストを下げ、又
コストの高い部品等は再利用部であるテレビカメラ用ア
ダプターに集中させている。この場合、テレビカメラ用
アダプターとテレビカメラを一体化して結像光学系とし
てもよい。

【００３７】実施例２はテレビカメラ用結像光学系Ｔ
に、接合レンズを多用しており、この光学系単独で大き
な正の軸上色収差が残存するようにしてある。この正の
軸上色収差は、実施例１の接合光学系と同様に挿入部観
察光学系の負の軸上色収差を補正し得るようにしてい
る。図４は実施例２の挿入部観察光学系とテレビカメラ
用結像光学系とを合わせた総合の収差図である。この実
施例２は、テレビカメラ用結像光学系の近軸倍率がほぼ
等倍であるため、挿入部観察光学系の最終像の軸上色収
差と全系の軸上色収差とを比較することが出来る。図４
から明らかなように実施例２の全系の軸上色収差は、挿
入部観察光学系の最終像における軸上色収差を大幅に改
善し良好なものになっている。又全系の他の収差も良好
に補正されている。

【００３８】以上述べた両実施例に関して、次に詳細に
説明する。

【００３９】実施例１と実施例２とは、挿入部観察光学
系は、同一のものが用いられている。この挿入部観察光
学系は、各レンズの光学素材として低分散の光学プラス
チックを用いるようにしている。本発明は、挿入部を使
い捨てにすることを考えているため、大量生産が可能で
あって量産によりコストを低下させ得るようにプラスチ
ックレンズを用いることが望ましい。また挿入部観察光
学系を構成するレンズには非球面を多用しており、その
ためにガラスよりなるレンズを研磨して非球面を形成す
る方法では、量産が不可能でありコスト高になる。しか
しガラスのプレスによりレンズを加工すれば量産が可能
になる。したがってガラスプレスレンズを用いてもよ
い。

【００４０】前記の実施例では、挿入部観察光学系のレ
ンズは８枚であるが、最も物体側の２枚を除いたレンズ
は、前記のデーターからも明らかなようにすべて同一形
状、同一素材である。そのため成形用の金型は３種類で
済み、金型費用の削減および同一レンズの数量増しによ
るメリットを得ることが出来る。又対物レンズは、通常
リレー光学系とは別のレンズ構成になり、かつ全長が短
いため実施例においては、リレー光学系に使用している
レンズを流用して部品の共通化と１リレーに近い全長の
確保によりリレー回数の削減を行なっている。又リレー
光学系で用いている非球面は、前述のように色収差以外
の収差補正のためであって、主として球面収差と非点収
差をコントロールしている。球面のみの単レンズよりな
るリレー光学系では、通常、負の球面収差が発生するた
め前記実施例のリレー光学系では、周辺にて曲率が弱く
なる形状の非球面を用いて球面収差を補正している。

【００４１】硬性鏡における観察光学系は、部品のしめ
るコスト比率が非常に大きいので、上記のような挿入部
であれば非常に安価になし得る。

【００４２】次に実施例１は、接眼光学系が用いられて
いる。この接眼光学系は単なるルーペではなく光学系中
に実像の中間結像を行なうようにしている。このように
中間結像するようにしているのは、接眼光学系の内部に
瞳を形成する必要があるためである。

【００４３】中間結像しないルーペのような接眼光学系
は、瞳がアイポイントの位置とほぼ等しくなるためそこ
にレンズを配置することが出来ない。

【００４４】実施例１の接眼光学系（本発明で用いる接
眼光学系）は、大きな正の軸上色収差を発生させる必要
から、瞳から離れたレンズのみで軸上色収差を大きく発
生させようとすると、同時に倍率の色収差も大量に発生
する。そのために、大きな正の軸上色収差を発生させる
レンズは、接眼光学系中の瞳位置付近に集めなければな
らない。そのために、実施例１では、接眼光学系の内部
で実像の中間結像を行ない、この結像位置よりも物体側
に生ずる瞳位置付近に多くの接合レンズを配置してい
る。またこの実施例では、中間結像させていることから
正立像になる。

【００４５】この接眼光学系に含まれる接合レンズの数
Ｎ_OCは次の条件（４）を満足することが望ましい。

【００４６】（４）Ｎ_OC≧Ｎ_R ＋１ただしＮ_R は、挿入部内のリレー光学系のリレー回数で
ある。

【００４７】軸上色収差を良好に補正した従来のリレー
光学系は、通常、１回のリレーにつき一つの接合レンズ
が用いられる。そのため、本発明のように、リレー光学
系に接合レンズを用いないため、その分、接眼光学系が
軸上色収差を補正するための負担を負わなければならな
い。また接眼光学系の中間結像部の１リレーが加わるた
め、接眼光学系の接合レンズは少なくともリレー系のリ
レー回数に１を加えた個数以上必要であり、それ以下だ
と軸上色収差の補正が出来ない。

【００４８】又、挿入部観察光学系側で発生するピント
のばらつきを調整するため、接眼光学系は、フォーカシ
ング機構を有することが望ましい。挿入部観察光学系に
プラスチックレンズを用いると温度や湿度により光学常
数が大きく変化し、大きなピントの変動が生ずる。挿入
部を安価にするためには、挿入部単独でピント調整を行
なうことが出来ないため、接眼部に挿入部のピントのば
らつきを補償するフォーカシング機構を設けなければ挿
入部を安価に保ったままピントずれによる像のぼけを防
止出来ない。そのためのフォーカシング機構としては、
挿入部の取付部を光軸方向に移動させてもよいし、接眼
部内で接眼光学系全体を光軸方向に移動させてもよい。
又接眼光学系のうちの一部のレンズを光軸に沿って移動
させるインナーフォーカスを用いてもよい。

【００４９】次に、実施例２のようにテレビカメラ用結
像光学系を用いる場合の、結像光学系について述べる。
このテレビカメラ用結像光学系にて用いる接合レンズの
数Ｎ_TVは下記の条件（５）を満足する必要がある。

【００５０】（５）Ｎ_TV≧Ｎ_R ＋１この条件（５）を満足しないと軸上色収差の補正が出来
なくなる。

【００５１】また、テレビカメラ用結像光学系は、フォ
ーカシング機構を備えることが好ましい。このフォーカ
シング機構として、挿入部の取付部を光軸方向に移動さ
せる方法がある。又テレビカメラ用アダプターもしくは
結像光学系を有するテレビカメラの内部で、テレビカメ
ラ用結像光学系全体を光軸方向に移動させてもよい。ま
た、テレビカメラ用結像光学系中の一部のレンズを移動
させるインナーフォーカスを用いてもよい。更に撮像光
学系を有するテレビカメラの場合、固体撮像素子を光軸
方向に動かしてもよい。

【００５２】以上、医療用の使い捨て硬性鏡について述
べたが、医療用、工業用を問わず再利用可能な硬性鏡の
コスト低減が可能になる。

【００５３】図７に示す従来の硬性鏡は、挿入部内に多
数の接合レンズが配置されている。特にリレー光学系
は、リレー回数分だけ接合レンズの数が増え多くの接合
レンズを含まざるを得ない。特に曲率の強い面を持つ接
合レンズは、加工コストが大径のレンズに比べ高くなら
ざるを得ない。又レンズが小径であるため接合の自動化
が困難であるため、接合作業に伴うコストが非常に大に
なる。そのため挿入部内の接合レンズ特にリレー光学系
中の接合レンズを挿入部以外の外径制約の少ない部分に
移動出来れば部品点数が変わらなくともコストの低減が
可能である。そのため図７に示す光学系の構成をそのま
ま１本の硬性鏡におさめて挿入部内に対物光学系、リレ
ー光学系、挿入部以外に接眼光学系を設けてもよい。こ
の場合、対物光学系とリレー光学系で発生する軸上色収
差を接眼光学系で補正すればよい。

【００５４】

【発明の効果】本発明の硬性鏡は、挿入部と接眼部とを
分離した構成のもので、挿入部内の観察光学系の軸上色
収差を接眼部内の光学系にて補正するようにしたことに
より、挿入部の構成を簡単で安価とし挿入部を使い捨て
とする上で極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の断面図

【図２】本発明の実施例２の断面図

【図３】本発明の実施例１の収差曲線図

【図４】本発明の実施例２の収差曲線図

【図５】本発明の光学系が用いられる使い捨てタイプの
硬性鏡の構成を示す図

【図６】本発明の光学系が用いられる使い捨てタイプの
テレビ観察用硬性鏡の構成を示す図

【図７】従来の硬性鏡の構成を示す図

【図８】リレー光学系による結像関係を示す図

【図９】硬性鏡の滅菌カバー付挿入部の構成を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０２Ｂ 23/26 Ｄ 9317−2ＫＨ０４Ｎ 5/225 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】挿入部と接眼部とを分離可能にした硬性鏡
において、前記挿入部内に配置された観察光学系と前記
接眼部内に配置された光学系とよりなり、前記観察光学
系にて発生する軸上色収差を前記接眼部内の光学系で補
正するようにしたことを特徴とする硬性鏡光学系。
【請求項２】挿入部とテレビカメラ用アダプターもしく
は結像光学系を有するテレビカメラとを分離可能にした
テレビ観察用光学システムにおいて、挿入部内に配置さ
れた観察光学系とテレビカメラ用アダプターもしくは結
像光学系を有するテレビカメラ内に配置された他の光学
系とよりなり、前記観察光学系にて発生する軸上色収差
を前記の他の光学系にて補正するようにしたことを特徴
とするテレビ観察用硬性鏡システム光学系。
【請求項３】対物光学系と、リレー光学系と、接眼光学
系とを備え、挿入部内に前記対物光学系とリレー光学
系、挿入部以外の部分に前記接眼光学系を有する硬性鏡
において、前記対物光学系とリレー光学系で発生する軸
上色収差を前記接眼光学系で補正したことを特徴とする
硬性鏡光学系。