JPH09197298A - 内視鏡接眼レンズ系 - Google Patents
内視鏡接眼レンズ系Info
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- JPH09197298A JPH09197298A JP8051584A JP5158496A JPH09197298A JP H09197298 A JPH09197298 A JP H09197298A JP 8051584 A JP8051584 A JP 8051584A JP 5158496 A JP5158496 A JP 5158496A JP H09197298 A JPH09197298 A JP H09197298A
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Abstract
ぎ、異常進路光を減少させ、レンズ形状の公差内での寸
法誤差による結像性能の劣化の度合が低い低感度な内視
鏡接眼レンズ系を得ること。 【構成】 イメージガイドの光束射出端面の像を観察す
る内視鏡接眼レンズ系において、眼側から順に、少なく
とも1枚の正レンズを含む第1レンズ群と、少なくとも
1枚の負レンズ及び1枚の正レンズを含む第2レンズ群
と、イメージガイドの光束射出端面に対向する、該イメ
ージガイド側に凹の正のメニスカスレンズを含む第3レ
ンズ群とからなり、かつ第2レンズ群の最も眼側の面
は、負の屈折力を有する内視鏡接眼レンズ系。
Description
する。
いては、写真撮影用のアダプターレンズを取り付けて写
真撮影を行い記録することが必須である。そのため、内
視鏡の接眼光学系には露出光量測定用の受光素子が内蔵
されたものがある。受光素子による測光の方法として
は、固定絞りで遮られた光の利用がある。この方法にお
いて、受光素子は固定絞りを兼ねており、固定絞りで遮
光された光(測光用光)が測光に利用される。光量的に
十分な測光用光を得るため、固定部材等による該光の遮
断を少なくしたい。
れずに眼に届いた光(眼視用光)に重点をおいて球面収
差やコマ収差の補正を行うため、固定絞り径の外側に届
く光(測光用光)に対してのこれらの収差の補正は十分
に行われていない。このような収差が補正不足である測
光用光は、接眼レンズの各面を通過して固定絞りに到達
するはずであるが、該光が高角度で入射(あるいは射
出)する面では大きな収差が発生し、その影響により測
光用光は異常進路光となることがある。そのような光
は、直接あるいは部材等で反射を起こして視野内に到達
し、解像力を低下させるばかりか、受光素子を兼ねた固
定絞りに全ての測光用光が届かず、その結果、光量不足
や測光不良の原因にもなる。
差補正された内視鏡接眼光学系は既に報告されている。
しかし、この従来例では、イメージガイド側の第1レン
ズの正の屈折力が強く、そのレンズによる球面収差の発
生量は非常に大きい。この球面収差を補正するため、正
レンズ直後の負レンズの屈折力が強くなり、同負レンズ
の光線入射面の曲率半径が小さくなっている。このよう
なレンズは感度(レンズ形状の公差内での寸法誤差によ
る結像性能の劣化の度合)が高く、高倍率な接眼光学系
としてはあまり望ましくない。
受光量損失を防ぎ、また、異常進路光を減少させ、レン
ズ形状の公差内での寸法誤差による結像性能の劣化の度
合が低い低感度な内視鏡接眼レンズ系を提供することを
目的とする。
面の像を観察する内視鏡接眼レンズ系において、眼側か
ら順に、少なくとも1枚の正レンズを含む第1レンズ群
と、少なくとも1枚の負レンズ及び1枚の正レンズを含
む第2レンズ群と、イメージガイドの光束射出端面に対
向する、該イメージガイド側に凹の正のメニスカスレン
ズを含む第3レンズ群とからなり、かつ第2レンズ群の
最も眼側の面は、負の屈折力を有することを特徴として
いる。
式(1)ないし(3)を満足することが好ましい。 (1)0.4<f/f1 <0.8 (2)−0.4<f/f2 <0.9 (3)0.2<f/f3 <1.1 但し、 fi :第iレンズ群の合成焦点距離、 f:全系の合成焦点距離、 である。さらに次の条件式(4)を満足することが好ま
しい。 (4)−1.1<f/r21<−0.6 但し、 r21:第2レンズ群の最も眼側の面の曲率半径、 である。
の条件式(5)及び(6)を満足することが好ましい。 (5)0.8<f/r31<1.9 (6)1.6<N1p 但し、 r31:第3レンズ群の正メニスカスレンズの眼側の面の
曲率半径、 N1p:第1レンズ群を構成する正レンズの硝材の屈折率
の平均値、 である。
せレンズを含むことが望ましい。この1組の貼り合わせ
レンズは、正レンズと負レンズとの貼り合わせレンズか
ら構成し、次の条件式(7)及び(8)を満足すること
が望ましい。 (7)νp −νn >25.0 (8)Nn −Np >0.2 但し、 νp :上記正レンズのd線に対するアッベ数、 νn :上記負レンズのd線に対するアッベ数、 Nn :上記負レンズのd線に対する屈折率、 Np :上記正レンズのd線に対する屈折率、 である。第3レンズ群は、メニスカス単レンズから構成
すれば、レンズ構成がより単純になる。
ンズ系の実施例を示す。図の左側が眼側、右がイメージ
ガイドIG側であり、眼側から順に、カバーガラスC
G、絞(受光素子)S、第1レンズ群10、第2レンズ
群20、第3レンズ群30及びカバーガラスCGからな
っている。第1レンズ群10は、少なくとも1枚の正レ
ンズを含むものであり、図示例では眼側に凸の単メニス
カスレンズからなっている。第2レンズ群20は、少な
くとも1枚の負レンズ及び1枚の正レンズを含むもの
で、図示例では、眼側から順に、負レンズ21と正レン
ズ22の接合レンズ、及び正レンズ23からなってい
る。第3レンズ群30は、イメージガイドIGの光束射
出端面に対向する、該イメージガイド側に凹の正のメニ
スカスレンズを含むものであり、図示例では、正のメニ
スカス単レンズからなっている。そして、第2レンズ群
の最も眼側の面には、負の屈折力が与えられている。
群は、イメージガイド側に凹面(眼側に凸面)を向けた
正のメニスカス形状の正レンズを含んでいる。この形状
にすることで、次のような効果が得られる。イメージガ
イド端面上からの発散光の該レンズへの入射角および該
レンズからの射出角が小さくなるため、このレンズでの
球面収差の発生を抑制できる。イメージガイドからは発
散光束が射出している。従って、後続するレンズの径を
大きくせず、レンズサイズの大型化を避けるためには、
最もイメージガイドに近いレンズは正レンズである必要
があり、この条件を満足する。
を配置し、その第1面(眼側の面)に負の屈折力を持た
せることにより、異常進路光の発生を防ぐことができ
る。図32の従来例では、強い負の屈折力を有する両凹
レンズ1の直前(イメージガイド側)に、2枚の正レン
ズ2、3が2枚配置されている。このような場合、正の
屈折力を有するレンズの凸面の射出角と負の屈折面であ
る凹面への入射角が高角度となる。そのような面での球
面収差やコマ収差は大きく発生し、異常進路光が生じ
る。このような要因で発生する異常進路光をなくすため
には、特に、軸外の光線の入射または射出角が低角度と
なるような面とパワーの配置が必要である。本発明は、
負の屈折力を第2レンズ群の第1面に持たせることで、
各面における光線の入射角あるいは射出角が低角度とな
るようなレンズのパワー配置が得られ、その結果、球面
収差やコマ収差が大きく発生しないので、異常進路光の
発生を防ぐことができる。よって、受光素子を兼ねた固
定絞Sには、十分な測光用光が届き、正確な測光が可能
となる。
鏡接眼レンズ系と、図32の従来例の同レンズ系をスケ
ルトンで描いたものである。両レンズ系のFナンバーと
バックフォーカスを同一とする。両レンズ系はともに、
1枚構成の第1レンズ群10、3枚構成の第2レンズ群
20、及び1枚構成の第3レンズ群30とからなり、合
計で正レンズ4枚と負レンズ1枚とからなっている。違
いは、本発明では、第2レンズ群20中の負レンズが最
も眼側に位置しているのに対し、従来例では、同負レン
ズが第2群中の2枚の正レンズに挟まれている点であ
る。
した球面収差を負レンズ1枚でオーバーに戻して補正す
るが、従来例では、負レンズの前に正レンズが2枚存在
するのに対し、本願発明では負レンズの前には正レンズ
1枚だけが存在する。正レンズは光束を集束させる作用
を持っているので、従来例における負レンズの軸上マー
ジナル光線の入射高さhA は、本発明における負レンズ
の同入射高さhB よりも低くなる。両負レンズの屈折力
を同一とすれば、軸上マージナル光線の入射高さが高い
方が球面収差をオーバ側に大きく発生させることができ
るから、本発明と従来例の像面における球面収差の発生
量が同じならば、本発明の負レンズの屈折力は従来例の
負レンズの屈折力より小さくできる。つまり従来例で
は、屈折力の大きな負レンズと正レンズで球面収差をバ
ランスさせるのに対し、本発明では屈折力の小さな負レ
ンズと正レンズで球面収差をバランスさせることができ
る。レンズの感度は、屈折力が小さいほど低いから、本
発明によれば、感度の低いレンズで内視鏡接眼レンズ系
を構成できることとなる。
メニスカスレンズを該イメージガイドの直後に配置する
と、該イメージガイドからの発散光が該凹面に低角度で
入射するため、その面で発生する球面収差を小さくでき
る。
距離に関する条件である。この第1レンズ群の正の屈折
力により全系の非点収差をバランス良く補正することが
できる。また、ペッツバール和への正の寄与を小さく
し、像面湾曲を抑える。下限を越えて第1レンズ群の正
の屈折力が弱くなると、第2レンズ群中の負レンズで発
生する非点収差を打ち消してバランスの良い非点収差補
正ができなくなる。上限を越えて正の屈折力が強くなる
と、ペッツバール和に対しての正の寄与が大きくなり、
像面湾曲が大きくなる。
距離に関する条件である。この第2レンズ群が含む負レ
ンズは、他の群の正レンズで発生した球面収差を補正す
る上で重要である。下限を越えて第2レンズ群の負の屈
折力が強くなると、球面収差の補正効果は上がるが、フ
ァイバー側から見た後続レンズへ入射する光線の有効径
が大きくなるので、レンズ外径が大きくなってしまう。
第2レンズ群の屈折力が上限を越えて正の値をとると、
第1、第3レンズ群の正の屈折力によって生じた球面収
差を、第2レンズ群中に含まれる負レンズで十分に補正
できなくなる。
距離に関する条件である。条件式(3)の下限を越えて
第3レンズ群の正の屈折力が弱くなると、軸外光線の
(ファイバー側から見た)後続レンズへの入射高さが高
くなり、後続レンズの外径が大きくなってしまう。上限
を越えて第3レンズ群の正の屈折力が強くなると、ペッ
ツバール和に対して正の屈折力の寄与が大きくなって像
面湾曲が増す。また、球面収差もアンダーになる。
た負レンズの眼側の面の曲率半径に関する条件である。
第1、第3レンズ群の正の屈折力によりアンダーとなる
球面収差を、この面が有する負の屈折力によりオーバー
側に戻して、全体のバランスをとっている。また、この
第2レンズ群の第1面(眼側の面)に負の屈折力を持た
せることにより、上述のように、異常進路光の発生を防
ぐことができる。
さくなると、負の屈折力が強まり、球面収差がオーバー
になり過ぎて補正が過剰になる。上限を越えて曲率半径
が大きくなると、逆に負の屈折力が弱まり、球面収差が
アンダーになり過ぎて補正が不足する。
メニスカスレンズの曲率半径に関する条件である。この
条件式を満たすことにより、この第3レンズ群の正の屈
折力が抑えられてファイバー側から見た後続レンズの外
径を小さくでき、加工し易いレンズ形状とすることがで
きる。下限を越えて、曲率半径が大きくなると、正の屈
折力が弱くなり、後続レンズ(ファイバー側から見て)
での軸外のマージナル光線の高さが高くなり、光線有効
径が大きくなる。上限を越えて曲率半径が小さくなる
と、メニスカスレンズのコバ面がレンズの肉厚中心から
離れていき、加工と保持が困難なレンズ形状となる。
ズの硝材の屈折率に関する条件である。接眼光学系は全
体の倍率が正の値をとるので、像面湾曲を小さくするた
めに、ペッツバール和をできるだけ0に近づけたい。下
限を越えて正レンズの硝材の屈折率が小さくなると、そ
のレンズのペッツバール和が正の側に大きくなり、像面
湾曲を十分に補正できなくなる。また、一定の屈折力を
得るために同レンズの曲率半径が小さくなり、球面収差
がアンダーになりすぎる。
ズと負レンズの接合レンズの硝材の分散値に関する条件
である。色収差を補正するために、分散の小さな正レン
ズと分散の大きな負レンズを組み合わせた接合レンズが
用いることが好ましい。色収差補正の効果を高めるため
に、両分散値の差を大きくする必要がある。下限を越え
て分散値の差が小さくなると、色収差を十分に補正する
ことができない。
ンズの正レンズと負レンズの硝材の屈折率に関する条件
である。両レンズの屈折率差を大きくすることによっ
て、この面の負の屈折力が大きくなる。この面の負の屈
折力は球面収差をオーバー側に補正する効果を持つと同
時に、第1レンズ群の正の屈折力で生じた非点収差をこ
の面の負の屈折力で補正している。下限を越えて屈折率
の差が小さくなると、貼合わせ面の屈折力による球面収
差及び非点収差の補正効果が小さくなる。
説明する。以下の実施例1から15の全てのレンズ構成
図では、図31と同様に、図の左方を眼側、右方をイメ
ージガイド側として描いており、面番号は眼側の面から
カウントしている。基本的なレンズ構成はいずれも、図
31と同じであり、眼側から、カバーガラスCG、絞り
(受光素子)S、第1レンズ群10、第2レンズ群2
0、第3レンズ群30、及びカバーガラスCGからな
る。表1は、各実施例の各レンズ群の構成枚数の一覧表
である。第3レンズ群30は、全ての実施例において、
眼側に凸面を向けた正のメニスカス単レンズからなって
いる。
視鏡接眼レンズ系の実施例1のレンズ構成図及び諸収差
図である。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正
のメニスカス単レンズからなり、第2レンズ群20は眼
側から順に、負レンズ21と正レンズ22の接合レン
ズ、及び正レンズ23からなっている。
示す。諸収差図中、d線、g線、C線、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及び倍率色
収差、Sはサジタル、Mはメリディオナルの非点収差を
示している。なお、光線追跡も眼側から行ない、収差等
の超光学性能はイメージガイド射出端面上で評価してい
る。
内視鏡接眼レンズ系全系の焦点距離、W は包括角、fBは
レンズ(カバーガラスCG)最終面から撮像面までのバ
ックフォーカスを表す。Rは曲率半径、Dはレンズ厚ま
たはレンズ間隔、Nd はd線の屈折率、νd はd線のア
ッベ数を示す。
視鏡接眼レンズ系の実施例2のレンズ構成図及び諸収差
図であり、表3はその具体的数値データを示す。第1レ
ンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス単レ
ンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に負レン
ズ21と正レンズ22の接合レンズからなっている。
視鏡接眼レンズ系の実施例3のレンズ構成図及び諸収差
図であり、表4はその具体的数値データを示す。第1レ
ンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス単レ
ンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、負レ
ンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正レンズ2
3からなっている。
視鏡接眼レンズ系の実施例4のレンズ構成図及び諸収差
図であり、表5はその具体的数値データを示す。第1レ
ンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス単レ
ンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、負レ
ンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正レンズ2
3からなっている。
内視鏡接眼レンズ系の実施例5のレンズ構成図及び諸収
差図であり、表6はその具体的数値データを示す。第1
レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス単
レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、負
レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正レンズ
23からなっている。
の内視鏡接眼レンズ系の実施例6のレンズ構成図及び諸
収差図であり、表7はその具体的数値データを示す。第
1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス
単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、
負レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正レン
ズ23からなっている。
の内視鏡接眼レンズ系の実施例7のレンズ構成図及び諸
収差図であり、表8はその具体的数値データを示す。第
1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス
単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、
負レンズ21と正レンズ22の接合レンズからなってい
る。
の内視鏡接眼レンズ系の実施例8のレンズ構成図及び諸
収差図であり、表9はその具体的数値データを示す。第
1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカス
単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順に、
負レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正レン
ズ23からなっている。
の内視鏡接眼レンズ系の実施例9のレンズ構成図及び諸
収差図であり、表10はその具体的数値データを示す。
第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニスカ
ス単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から順
に、負レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び正
レンズ23からなっている。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例10のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表11はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニ
スカス単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から
順に、負レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び
正レンズ23からなっている。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例11のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表12はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた2枚のメ
ニスカスレンズ11と12の接合レンズからなり、第2
レンズ群20は眼側から順に、負レンズ21と正レンズ
22の接合レンズ、及び正レンズ23からなっている。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例12のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表13はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた2枚のメ
ニスカスレンズ11と12の非接合レンズからなり、第
2レンズ群20は眼側から順に、負レンズ21と正レン
ズ22の接合レンズ、及び正レンズ23からなってい
る。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例13のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表14はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた2枚のメ
ニスカスレンズ11と12の非接合レンズからなり、第
2レンズ群20は眼側から順に、負レンズ21と正レン
ズ22の接合レンズ、及び正レンズ23からなってい
る。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例14のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表15はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正レンズ
11と負レンズ12の接合レンズからなり、第2レンズ
群20は眼側から順に、負レンズ21と正レンズ22の
接合レンズ、及び正レンズ23からなっている。
明の内視鏡接眼レンズ系の実施例15のレンズ構成図及
び諸収差図であり、表16はその具体的数値データを示
す。第1レンズ群10は、眼側に凸面を向けた正のメニ
スカス単レンズからなり、第2レンズ群20は眼側から
順に、負レンズ21と正レンズ22の接合レンズ、及び
正レンズ23からなっている。この実施例では、眼側の
カバーガラスが存在しない。眼側のカバーガラスが存在
しないと、眼をそれだけレンズに近付けることができ
る。
る値を表17に示す。
実施例15の数値は、条件式(1)ないし(8)を満足
しており、各収差も比較的よく補正されている
素子の受光量損失を防ぎ、異常進路光を減少させ、レン
ズ形状の公差内での寸法誤差による結像性能の劣化の度
合が低い低感度な内視鏡接眼レンズ系を得ることができ
る。
のレンズ構成図である。
のレンズ構成図である。
のレンズ構成図である。
のレンズ構成図である。
のレンズ構成図である。
例のレンズ構成図である。
例のレンズ構成図である。
例のレンズ構成図である。
例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
施例のレンズ構成図である。
示す図である。
ある。
して説明するスケルトン図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 イメージガイドの光束射出端面の像を観
察する内視鏡接眼レンズ系において、 眼側から順に、少なくとも1枚の正レンズを含む第1レ
ンズ群と、少なくとも1枚の負レンズ及び1枚の正レン
ズを含む第2レンズ群と、イメージガイドの光束射出端
面に対向する、該イメージガイド側に凹の正のメニスカ
スレンズを含む第3レンズ群とからなり、 第2レンズ群の最も眼側の面は、負の屈折力を有するこ
とを特徴とする内視鏡接眼レンズ系。 - 【請求項2】 請求項1において、次の条件式(1)な
いし(3)を満足する内視鏡接眼レンズ系。 (1)0.4<f/f1 <0.8 (2)−0.4<f/f2 <0.9 (3)0.2<f/f3 <1.1 但し、 fi :第iレンズ群の合成焦点距離、 f:全系の合成焦点距離。 - 【請求項3】 請求項2において、次の条件式(4)を
満足する内視鏡接眼レンズ系。 (4)−1.1<f/r21<−0.6 但し、 r21:第2レンズ群の最も眼側の面の曲率半径。 - 【請求項4】 請求項3において、次の条件式(5)及
び(6)を満足する内視鏡接眼レンズ系。 (5)0.8<f/r31<1.9 (6)1.6<N1p 但し、 r31:第3レンズ群の正メニスカスレンズの眼側の面の
曲率半径、 N1p:第1レンズ群を構成する正レンズの硝材の屈折率
の平均値。 - 【請求項5】 請求項4において、第2レンズ群は少な
くとも1組の貼り合わせレンズを含む内視鏡接眼レンズ
系。 - 【請求項6】 請求項5において、1組の貼り合わせレ
ンズは、正レンズと負レンズとの貼り合わせレンズであ
り、次の条件式(7)及び(8)を満足する内視鏡接眼
レンズ系。 (7)νp −νn >25.0 (8)Nn −Np >0.2 但し、 νp :上記正レンズのd線に対するアッベ数、 νn :上記負レンズのd線に対するアッベ数、 Nn :上記負レンズのd線に対する屈折率、 Np :上記正レンズのd線に対する屈折率。
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JP29720995 | 1995-11-15 | ||
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