JP2876252B2 - 内視鏡対物レンズ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内視鏡対物レンズに関するものである。

〔従来の技術〕

近年、内視鏡においては、高画素化、広角化の方向に
向かっており、医師が集団検診等で汎用的に扱うルーチ
ン機における画質の向上が望まれている。又ビデオスコ
ープ等では、様々な画像処理や画像解析手段を用いての
特殊な観察分野を開拓し、これによって医学有用性につ
いてのアプローチがなされている。

このような、医療分野でのニーズにマッチすると考え
られる特殊観察スコープとして、従来から有用性の高か
った通常観察状態と近接拡大観察状態との切換え使用が
可能な内視鏡対物レンズが知られている。その一例とし
て特公昭61−44283号に記載されたものがある。この対
物レンズは、正，負，正の３群構成であって、負の第２
群を光軸に沿って移動させて、倍率の変化とフォーカシ
ングとを同時に行なうようにしたものである。しかしこ
の対物レンズは、全長が長く、コンパクト化に難点があ
り、又通常観察状態（ワイド状態）での画角が70゜近辺
で狭く、近年主流である広角な内視鏡対物レンズに比べ
て画角が小である。尚前記公報中に広角にしても近接拡
大を行ない得ることが記載されているが、広角化に伴う
諸条件や収差等に関する解決手段は記載されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、コンパクトで、しかも通常観察状態で広角
でありながら、諸収差が通常観察状態と近接拡大状態と
の２状態において良好に補正された内視鏡対物レンズを
提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の内視鏡対物レンズは、例えば第１図に示すよ
う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、負の屈折力を有する第３群と、正の屈折力を有
する第４群とからなり、次の各条件を満足すると共に第
３群を光軸に沿って移動させることによって通常観察状
態（ワイド）と近接拡大観察状態（テレ）の２状態での
観察を可能にしたものである。

（１） ｜β_3W|＞0.9 （２） |f₄/f_W|＜1.85 （３） ｜β_3T/β_3W|＞１ ただし、f_Wはワイド端における全系の焦点距離、f₄は
第４群の焦点距離、β_3W,β_3Tは夫々ワイド端およびテ
レ端における第３群の倍率である。

条件（１），（２）は、主として対物レンズをコンパ
クトにするため設けた条件である。

第25図は、本発明の対物レンズの基本構成である各群
のパワー配置を示す図でI,II,III,IVは夫々第1,第2,第
3,第４群である。このレンズ構成において、第１群と第
２群を合成したレンズ群I IIとして考えると第26図に示
す構成となる。この第26図のレンズ系での全長Ｌは次の
式（ｉ）で与えられる。

ただしf₁₂は第１群と第２群の合成焦点距離、f_3Wはワ
イド端における第３群の焦点距離、f₄は第４群の焦点距
離、β₁₂は第１群と第２群の合成の倍率、β_3Wはワイド
端における第３群の倍率、β_４は第４群の倍率である。

今、ワイド端における全系の倍率をβ_Ｗとしワイド端
における全系の焦点距離をf_Wとすると、β_W,f_Wは夫々次
のようになる。

β_Ｗ＝β₁₂・β_3W・β_４ f_W＝f₁₂・β_3W・β_４ したがって式（ｉ）におけるａは次のように表わされ
る。

f_Wとβ_Ｗは、仕様上のある一定の値であると考えられ
るので、Ｌは第３群が関与するf₃,β_3Wと第４群の関与
するf₄,β_４の４変数に依存する。

第26図において、ａおよびｃをより小さくし、ｂをよ
り大きくすれば、全長Ｌを小さく出来る。そのため｜β
_3W|と|f₃|はある程度大きく、f₄は小さくすることが望
ましい。このような理由から前記の条件（１），（２）
を定めた。

これら条件（１），（２）よりはずれると、いずれも
対物レンズをコンパクトになし得ない。なお、f₃,β_３
はコンパクト化の制約以外に第３群の移動に伴う収差の
変化や広角化の関係から他の制約がある。これらの点を
考慮した上で近接拡大倍率を確保する上で必要なのが条
件（３）である。

ワイド時およびテレ時の全系の焦点距離を夫々f_W,f_T
とすると次の関係が成立つ。

テレ時の全系の倍率（近接拡大倍率）β_Ｔ、その時の
物体距離をｘとすると、β_Ｔは次のようになる。

ここでf_W,x₁は、仕様によりある一定の値をもつと考
えられるので、β_Ｔを確保するためにはβ_3T/β_3Wの値
を一定値以上にすることが必要であり、前記条件（３）
を満足する必要がある。

条件（３）をはずれると近接拡大倍率が低下する。

次に本発明の対物レンズが、次の条件（４）を満足す
ることがワイド状態での広角化を実現し得るので好まし
い。

（４） ｜β₄|＜１ レンズ系を広角化するためには、その状態での全系の
焦点距離を小さくする必要がある。

ワイド時の全系の焦点距離f_Wは、式（ii）に示すよう
に次のように表わされる。

f_W＝f₁₂・β_3W・β_４ したがってf₁₂,f_3W,β_４のいずれかを小さくすればf_W
を小さく出来る。

ここで第27図に示すように第1,2群I,IIと第３群IIIと
の間の距離ｌは、次のようになる。

ｌ＝ｄ−ｅ ｄ＝f₁₂＋|x₁₂′｜＝f₁₂（１＋｜β₁₂|） ｅ＝|f₃|＋|x₃| ＝|f₃|（１＋1/|β_3W|） ただしx₁₂′は、第1,2群の合成群の後側焦点位置から
像位置までの距離、x₃は像位置から第３群の前側焦点位
置までの距離である。

前記のｌは前述のコンパクト化の条件（１），（２）
等により制限されており、f₁₂を小さくするか｜β_3W|を
小さくするとｌを小さく出来る。しかし必要以上にｌが
小になるとワイド状態でレンズが当り又レンズが当るの
をさけようとするワイド側での３群のフォーカス範囲が
十分確保できない。したがってf_Wを小さくするためには
β_４を小さくすることが望ましい。そのため設けたのが
前記の条件（４）である。

この条件（４）から外れるとf_Wを小さく出来ず、つま
りワイド状態での十分な広角化が出来ない。

ワイド時とテレ時の両状態において非点隔差やコマ収
差に影響力の大きい面は、第１群の最も像側の面、第２
群の最も像側の面および第３群の最も像側の面の三つの
面であり、第１群、第２群、第３群ともパワーを強くす
ると収差が発生しやすく、物体距離の変動に伴うテレ時
とワイド時の収差のバランスもとりにくい。これらの群
に比較して第４群は、全系における物体距離が移動し、
第３群の変動に伴いその倍率が変化しても第４群の物点
（第３群の像点）および結像点は不変であり、Ｆナンバ
ーの変化に伴い光線高の変化が若干ある程度で収差係数
も小さく、他の群に比較してパワーを変化させた時の収
差のくずれが小さい。

更に次の条件（５）を満足すれば全系の構成するレン
ズ枚数の削減が出来好ましい。

（５） 1.0≦|f₃/f|≦５ 基本的には、各面に対する入射光線、出射光線の傾角
が小さければ収差絶対発生量が小さい。次にレンズ系の
面数を削減すると特に軸外収差の補正の自由度が減り残
った面での収差発生に依存することとなる。

本発明のように負，正，負，正の構成にした場合、特
に第３群の負の群は倍率変換機能を有しており、テレか
らワイドに渡ってコマ収差や非点隔差の大きく補正過剰
な面を有しており、これを他の群の補正不足な面で補正
している。したがって従来枚数の多い第２群、第４群の
枚数を減少させるにつれて補正の自由度が狭くなり、レ
ンズ系全体の収差を良好に補正しにくくなる。

そのため第３群自体のパワーをある程度弱くして補正
するために設けたのが前記の条件（５）である。条件
（５）の下限を越えるとコマ収差、非点隔差とも補正過
剰になり、高次（５次以上）のコマ収差は補正不足にな
り枚数の削減が出来なくなる。又上限を越えると、第３
群の変倍機能が低下し、近接拡大能が劣化する。

第４群は、レンズ系のコンパクト化および広角化のた
めにパワーが大であり、レンズ枚数をあまり削減すると
収差発生量が大になり、レンズが加工不能な形状になる
ため、少なくとも二つのレンズ成分にて構成することが
好ましい。

次に第２群と第３群の間に明るさ絞りを設け第３群と
一体に移動させることにより、テレからワイドにわたっ
て、Ｆナンバーの変動量を押えることが出来る。

従来は、明るさ絞りの設定位置は特に明示していない
が、本発明では、外径の制約上第２群と第３群の間に配
置することが望ましい。

一方、近年ファイバースコープにおいてもビデオスコ
ープにおいても高画素化の傾向にある。これにともない
ファイバーバンドルのファイバー間の距離やCCDの絵素
ピッチもより細かくなると考えられる。画素ピッチがφ
からφ′へ細かくなる（φ＞φ′）と、被写界深度の遠
点x₂から近点x₁までを一定に保つためには、つまり従来
レベルの被写界深度を得るには次のようにする必要があ
る。

前記の遠点および近点までの距離x₁,x₂とφとは次の
関係が成立つ。

ただしｋは許容錯乱円係数、φｋが許容錯乱円であ
る。

この関係から、被写界深度の遠点x₂から近点までを一
定に保つためには絵素ピッチがφ′になった時のＦナン
バーをＦ′とすれば、Ｆ′は次のように表わせる。

即ち、画素ピッチの縮小比の逆数分だけＦナンバーを
大きくするように絞る必要がある。このような情況なの
で、テレ時とワイド時のＦナンバーの差があまり大きい
と、被写界深度を大にするためにワイド時のＦナンバー
を最低限にしてもテレ時のＦナンバーが大きくなり光束
が細くなりすぎて、レンズ表面のゴミや傷が画像に写り
好ましくない。またテレ時のＦナンバーがレンズ表面の
ゴミや傷が写らない程度に設定しても、ワイド時のＦナ
ンバーが小さくなりすぎて十分な被写界深度が得られな
くなり好ましくない。

次に上記のような問題点を考慮して、明るさ絞りを固
定にする場合と可動にする場合について述べる。

第28図は入射瞳の結像関係を示した図で、レンズI,II
は第26図等に示す構成の第１群、第２群を合成した群を
示し、これに絞り側つまり結像面側より逆追跡した図で
ある。したがって第１群が負レンズ、第２群が正レンズ
であるので、合成したレンズ群の前側焦点位置f_Fが明る
さ絞りＳより大きく左側に片寄っている。

この図から瞳の結像倍率をｋとすると次の式（iii）
で表わされる。

ただし▲▼は明るさを絞り径φ_０の半径、▲
▼は入射瞳径φ_Ｅの半径、f₁₂は第１群と第２群の
合成焦点距離、ｘは明るさ絞り位置から前側焦点位置f_F
までの距離である。

次にワイド側のＦナンバーF_Wおよびテレ側のＦナンバ
ーF_T(F)（固定の場合）、F_T(M)（第３群と一体に移動す
る場合）は、次の通りである。

明るさ絞りが第28図（Ｂ）のように移動した場合の瞳
の結像倍率ｋ′は次の通りである。

したがって|x₁|＜|x|よりｋ′＞ｋ、φ_Ｅ′＞φ_Ｅ故
にF_T(M)＜F_T(F) 又F_T(M)は、｜β_3T/β_3W|＝ｍとおき、式（ii），（i
ii），（vi），（ｖ）から次のように表わされる。

今、入射瞳係数の変動比を上まわる十分な変倍比ｍが
あることから、式（vi）と合わせて次の関係が成立つ。

F_W＜F_T(M)＜F_T(F) （vii） 以上の関係から、明るさ絞りが固定であるよりも第３
群と一体的に移動させた方が、テレ端とワイド端とのＦ
ナンバーの差を小さく押えられる。したがって高画素イ
メージャーを用いてもテレ時にレンズ表面のゴミや傷が
写ることによる画像の劣化を防止でき、ワイド時におけ
る被写界深度も十分確保できる。

更に、本発明対物レンズにおいて、第３群以外の群に
少なくとも１面非球面を配置すれば、球面のみでは高次
の非点収差が特にワイド状態で補正過剰になるのを補正
できるので好ましい。

まず、テレ状態で非点収差を補正することを考える。
テレ状態では、視野角が狭く各レンズにおける主光線高
も低くなるため、非点収差は３次の領域で補正すればよ
い。第３群の後面で上記非点収差を補正しようとする
と、その面の正の３次の非点収差係数がある程度大にな
る。この状態から第３群を移動させて、ワイド状態にす
ると各レンズにおける主光線高が増大するため、非点収
差は、５次以上の高次の収差の影響を受けやすくなる。
テレ時の３次の非点収差の補正により第３群後面での非
点収差係数は、他の面よりも大きくなり、３次収差の発
生量と高次収差の発生量が連動するため、第３群の後面
の５次以上の高次の非点収差が大になり、ワイド時の非
点収差は像高の高いところで補正過剰になる。

このようなワイドとテレの２状態における非点収差の
乖離を、非球面を用いて抑制するためには、ワイド時で
の５次以上の高次の非点収差の補正過剰を補正不足の非
点収差を発生させるようなパワーを持たせた非球面を配
置して互いに打ち消して補正すればよい。非球面係数の
次数と、それによって影響を受ける収差係数の次数の関
係は、 （非球面係数の次数）−１が（収差係数の次数）であ
る。したがって６次以上の非球面係数をまとめてＡと
し、非球面の物体側の媒質の屈折率をｎ、像側の媒質の
屈折率をｎ′とすると、下記の条件（６）を満足する６
次以上の非球面係数が少なくとも一つある非球面を用い
れば、高次の非点収差を補正できる。

（６） Ａ（ｎ−ｎ′）＜０ この条件を満足しないと非球面によるワイド時の非点
収差の補正過剰をキャンセルできない。

非球面レンズ配置は、テレ時とワイド時の主光線高の
変化の大きな面が望ましく、また球面収差、コマ収差等
の他の収差にあまり影響を及ぼさないようにするために
は、マーシナル光線高が主光線高に対し相対的に低い面
が望ましく、このことから第１群第１面が最も良いが、
第３群以外の群の少なくとも１面に配置すれば実用上十
分な程度に非点収差を補正出来る。

尚、本発明で用いる非球面の形状は、下記の式で表わ
される。

ここでx,yは光軸をｘ軸にとって像の方向を正方向に
とり、ｙ軸を面と光軸との交点を原点としてｘ軸に直交
した方向にとった座標の値、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は非球面の形状をあら
わすパラメーター、B,E,F,G…は夫々２次,4次,6次,8次
…の非球面係数である。

Ｐ＝１でB,E,F,G,…がすべて０の場合は上式は球面を
表わす。

〔実施例〕

次に本発明の内視鏡対物レンズの各実施例を示す。

実施例１ f_W＝1.188、f_T＝1.721、 F_W＝4.498、F_T＝6.877、 ２ω＝111.7゜（ワイド）、63.9゜（テレ） 物体距離＝9.4162（ワイド）、4.7081（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.3189 d₂＝0.4394 r₃＝∞ d₃＝0.3139 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.7407 r₅＝7.1406 d₅＝0.3578 n₃＝1.79952 ν_３＝42.24 r₆＝−7.1406 d₆＝0.0628 r₇＝3.8500 d₇＝0.4645 n₄＝1.79952 ν_４＝42.24 r₈＝−3.8500 d₈＝0.0942 r₉＝∞（絞り） d₉＝D₁（可変） r₁₀＝−2.5223 d₁₀＝0.3139 n₅＝1.75520 ν_５＝27.51 r₁₁＝2.5223 d₁₁＝D₂（可変） r₁₂＝∞ d₁₂＝0.6905 n₆＝1.78800 ν_６＝47.38 r₁₃＝−2.6365 d₁₃＝0.0628 r₁₄＝3.2649 d₁₄＝1.1927 n₇＝1.65160 ν_７＝58.52 r₁₅＝−3.2649 d₁₅＝0.3139 n₈＝1.84666 ν_８＝23.78 r₁₆＝∞ d₁₆＝0.0628 r₁₇＝4.4689 d₁₇＝1.1927 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₈＝−4.4689 d₁₈＝0.3139 n₁₀＝1.84666 ν₁₀＝23.78 r₁₉＝∞ ｆ 1.188 1.721 D₁ 0.22 0.942 D₂ 1.036 0.314 ｜β_3W|＝1.066、|f₄/f_W|＝1.597 ｜β_3T/β_3W|＝1.42、｜β₄|＝0.622 |f₃/f_W|＝1.369 実施例２ f_W＝1.234、f_T＝1.739、 F_W＝8.367、F_T＝10.179、 ２ω＝112.1゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝9.0909（ワイド）、9.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3117 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.1682 d₂＝0.4416 r₃＝∞ d₃＝0.4026 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0195 r₅＝∞ d₅＝0.2597 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.3117 r₇＝2.9870 d₇＝0.2597 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝1.2980 d₈＝0.5195 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝∞ d₉＝0.0649 r₁₀＝3.3948 d₁₀＝0.3766 n₆＝1.79952 ν_６＝42.24 r₁₁＝−3.3948 d₁₁＝D₁（可変） r₁₂＝∞（絞り） d₁₂＝0.1299 r₁₃＝−2.8565 d₁₃＝0.2597 n₇＝1.75520 ν_７＝27.51 r₁₄＝2.8565 d₁₄＝D₂（可変） r₁₅＝45.8933 d₁₅＝0.6883 n₈＝1.78800 ν_８＝47.38 r₁₆＝−2.7273 d₁₆＝0.0649 r₁₇＝2.2383 d₁₇＝1.1948 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₈＝−2.2383 d₁₈＝0.2597 n₁₀＝1.84666 ν₁₀＝23.78 r₁₉＝7.2552 d₁₉＝0.1299 r₂₀＝40.4641 d₂₀＝0.2338 n₁₁＝1.88300 ν₁₁＝40.78 r₂₁＝5.5805 d₂₁＝0.7013 n₁₂＝1.62374 ν₁₂＝47.10 r₂₂＝−5.5805 d₂₂＝0.5844 r₂₃＝∞ d₂₃＝1.3636 n₁₃＝1.51633 ν₁₃＝64.15 r₂₄＝∞ ｆ 1.234 1.739 D₁ 0.201 1.006 D₂ 1.097 0.292 ｜β_3W|＝1.122、|f₄/f_W|＝1.643 ｜β_3T/β_3W|＝1.37、｜β₄|＝0.585 |f₃/f_W|＝1.503 実施例３ f_W＝1.259、f_T＝1.589、 F_W＝7.336、F_T＝10.082、 ２ω＝112゜（ワイド）、68.5゜（テレ） 物体距離＝8.4416（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.2725 d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.7174 r₇＝1.5115 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝0.8792 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−6.2812 d₉＝0.2702 r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝D₁（可変） r₁₁＝−5.9569 d₁₁＝0.3896 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝4.1176 d₁₂＝D₂（可変） r₁₃＝−40.2756 d₁₃＝0.6494 n₇＝1.78800 ν_７＝47.38 r₁₄＝−2.5121 d₁₄＝0.0628 r₁₅＝2.0596 d₁₅＝1.1299 n₈＝1.65160 ν_８＝58.52 r₁₆＝−8.8058 d₁₆＝0.2436 n₉＝1.84666 ν_９＝23.78 r₁₇＝4.0803 d₁₇＝0.6494 r₁₈＝∞ d₁₈＝1.3636 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₁₉＝∞ ｆ 1.259 1.589 D₁ 0.126 1.164 D₂ 1.167 0.13 ｜β_3W|＝1.688、|f₄/f_W|＝1.607 ｜β_3T/β_3W|＝1.20、｜β₄|＝0.272 |f₃/f_W|＝2.419 実施例４ f_W＝1.249、f_T＝1.584、 F_W＝8.453、F_T＝10 ２ω＝112゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝8.4416（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.0167 d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.5836 r₇＝1.8897 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝0.9171 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−2.6637 d₉＝D₁（可変） r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝0.1299 r₁₁＝−15.5126 d₁₁＝0.2558 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝1.0138 d₁₂＝0.5037 n₇＝1.18466 ν_７＝23.78 r₁₃＝2.2273 d₁₃＝D₂（可変） r₁₄＝5.7686 d₁₄＝0.6494 n₈＝1.78800 ν_８＝48.38 r₁₅＝−3.2464 d₁₅＝0.0628 r₁₆＝1.8233 d₁₆＝1.1299 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₇＝−2.7427 d₁₇＝0.2436 n₁₀＝1.84666 ν₁₀＝23.78 r₁₈＝1.8496 d₁₈＝0.6494 r₁₉＝∞ d₁₉＝1.3636 n₁₁＝1.51633 ν₁₁＝64.15 r₂₀＝∞ ｆ 1.249 1.584 D₁ 0.261 1.326 D₂ 1.292 0.227 ｜β_3W|＝1.276、|f₄/f_W|＝1.598 ｜β_3T/β_3W|＝1.31、｜β₄|＝0.415 |f₃/f_W|＝2.152 実施例５ f_W＝1.16、f_T＝1.68、 F_W＝8.026、F_T＝10.037 ２ω＝112゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝8.4416（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.7038 d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝1.1561 r₇＝1.8942 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝0.9385 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−3.9721 d₉＝D₁（可変） r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝0.1299 r₁₁＝9.2382 d₁₁＝0.2558 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝1.3870 d₁₂＝D₂（可変） r₁₃＝−12.7526 d₁₃＝0.6494 n₇＝1.78800 ν_７＝47.38 r₁₄＝−1.6887 d₁₄＝0.0628 r₁₅＝2.2557 d₁₅＝1.1299 n₈＝1.65160 ν_８＝58.52 r₁₆＝−1.5193 d₁₆＝0.2436 n₉＝1.84666 ν_９＝23.78 r₁₇＝5.1441（非球面） d₁₇＝0.6494 r₁₈＝∞ d₁₈＝1.3636 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₁₉＝∞ 非球面係数 Ｐ＝1.0000、Ｂ＝０、Ｅ＝0.60313×10^-2 Ｆ＝−0.19169×10^-1 ｆ 1.16 1.68 D₁ 0.218 1.283 D₂ 1.292 0.227 ｜β_3W|＝1.115、|f₄/f_W|＝1.523 ｜β_3T/β_3W|＝1.45、｜β₄|＝0.445 |f₃/f_W|＝1.816 実施例６ f_W＝1.277、f_T＝1.612 F_W＝8.673、F_T＝10.083 ２ω＝112゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝8.4415（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞（非球面） d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.5594 d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.9666 r₇＝2.4639 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝1.0207 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−2.7286 d₉＝D₁（可変） r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝0.1299 r₁₁＝8.2848 d₁₁＝0.2558 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝1.7400 d₁₂＝D₂（可変） r₁₃＝8.2594 d₁₃＝0.6494 n₇＝1.78800 ν_７＝47.38 r₁₄＝−2.3221 d₁₄＝0.0628 r₁₅＝2.5422 d₁₅＝1.1299 n₈＝1.65160 ν_８＝58.52 r₁₆＝−2.0391 d₁₆＝0.2436 n₉＝1.84666 ν_９＝23.78 r₁₇＝2.7469 d₁₇＝0.6493 r₁₈＝∞ d₁₈＝1.3636 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₁₉＝∞ 非球面係数 Ｐ＝1.0000、Ｂ＝０、Ｅ＝−0.16274×10^-1 Ｆ＝0.26220×10^-3 ｆ 1.277 1.612 D₁ 0.215 1.28 D₂ 1.292 0.227 ｜β_3W|＝1.381、|f₄/f_W|＝1.589 ｜β_3T/β_3W|＝1.27、｜β₄|＝0.36 |f₃/f_W|＝2.234 実施例７ f_W＝1.352、f_T＝1.711 F_W＝8.818、F_T＝10.022 ２ω＝112゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝8.4416（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝0.7459（非球面） d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.3051 r₇＝1.8445 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝0.8820 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−14.4489（非球面） d₉＝D₁（可変） r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝0.1299 r₁₁＝−41.8944 d₁₁＝0.2558 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝2.4416 d₁₂＝D₂（可変） r₁₃＝3.2087 d₁₃＝0.6494 n₇＝1.78800 ν_７＝47.38 r₁₄＝−5.1568 d₁₄＝0.0628 r₁₅＝3.7203 d₁₅＝1.1299 n₈＝1.65160 ν_８＝58.52 r₁₆＝−1.7003 d₁₆＝0.2436 n₉＝1.84666 ν_９＝23.78 r₁₇＝∞ d₁₇＝0.6494 r₁₈＝∞ d₁₈＝1.3636 n₁₀＝1.51633 ν₁₀＝64.15 r₁₉＝∞ 非球面係数 （第２面） Ｐ＝0.6023、Ｂ＝−0.28747 Ｅ＝−0.91541、Ｆ＝−0.49844×10^-1 （第９面） Ｐ＝∞、Ｂ＝−0.16621 Ｅ＝−0.18488×10^-1、Ｆ＝−0.24408×10^-1 ｆ 1.352 1.711 D₁ 0.13 1.195 D₂ 1.292 0.227 ｜β_3W|＝1.701、|f₄/f_W|＝1.539 ｜β_3T/β_3W|＝1.21、｜β₄|＝0.291 |f₃/f_W|＝2.166 実施例８ f_W＝1.252、f_T＝1.644 F_W＝8.527、F_T＝10.042 ２ω＝112゜（ワイド）、60゜（テレ） 物体距離＝8.4415（ワイド）、4.2208（テレ） r₁＝∞ d₁＝0.3139 n₁＝1.88300 ν_１＝40.78 r₂＝1.2769 d₂＝0.4005 r₃＝∞ d₃＝0.2597 n₂＝1.51633 ν_２＝64.15 r₄＝∞ d₄＝0.0325 r₅＝∞ d₅＝0.4026 n₃＝1.51633 ν_３＝64.15 r₆＝∞ d₆＝0.6263 r₇＝1.7783 d₇＝0.3247 n₄＝1.84666 ν_４＝23.78 r₈＝0.9818 d₈＝0.7143 n₅＝1.72000 ν_５＝43.70 r₉＝−3.3786（非球面） d₉＝D₁（可変） r₁₀＝∞（絞り） d₁₀＝0.1299 r₁₁＝−9.4775 d₁₁＝0.2558 n₆＝1.78590 ν_６＝44.18 r₁₂＝−1.8810 d₁₂＝0.1412 n₇＝1.84666 ν_７＝23.78 r₁₃＝3.2484 d₁₃＝D₂（可変） r₁₄＝17.6986（非球面） d₁₄＝0.6493 n₈＝1.78800 ν_８＝47.38 r₁₅＝−2.6909 d₁₅＝0.0628 r₁₆＝1.9395 d₁₆＝1.1299 n₉＝1.65160 ν_９＝58.52 r₁₇＝−4.5033 d₁₇＝0.2436 n₁₀＝1.84666 ν₁₀＝23.78 r₁₈＝2.9695 d₁₈＝0.6493 r₁₉＝∞ d₁₉＝1.3636 n₁₁＝1.51633 ν₁₁＝64.15 r₂₀＝∞ 非球面係数 （第９面） Ｐ＝1.000、Ｂ＝０、Ｅ＝0.22180×10^-1 Ｆ＝−0.68201×10^-2 （第14面） Ｐ＝1.0000、Ｂ＝０、Ｅ＝−0.45788×10^-2 Ｆ＝0.11100×10^-2 ｆ 1.252 1.644 D₁ 0.254 1.319 D₂ 1.292 1.227 ｜β_3W|＝1.368、|f₄/f_W|＝1.563、｜β₄|＝0.36 ｜β_3T/β_3W|＝1.30、|f₃/f_W|＝2.093 ただしr₁,r₂…はレンズ各面の曲率半径、d₁,d₂,…は
各レンズの肉厚およびレンズ間隔、n₁,n₂,…は各レンズ
の屈折率、ν₁,ν₂,…は各レンズのアツベ数である。

実施例１は、第１図に示すレンズ構成で、物体側より
順に物体側が平面の平凹レンズからなる負のパワーの第
１群と、赤外線カットフィルターと２枚の両凸レンズか
らなる正のパワーの第２群と、固定された明るさ絞り
と、両凹レンズからなる不のパワーの第３群と、物体側
が平面の平凸レンズと両凹レンズとを接合した接合レン
ズからなり正のパワーの第４群とからなる。第１群と第
２群の間の赤外線カットフィターは、この実施例の対物
レンズをビデオスコープに採用した場合、赤外線にも感
度のあるCCDへの赤外線の入射するのを除去するためで
ある。第３群が第１図に示すワイド状態の位置にあると
き、第４群の光線高が高く、倍率の色収差を除去するた
めに第４群は三つのレンズよりなりそのうち二つは接合
されている。

実施例２は第２図に示すレンズ構成で、実施例１より
も高画素用にしたものである。高画素化に伴い画素ピッ
チが細くなるため、それに対応出来るように倍率の色収
差を一層良好に補正する必要がある。そのために第２群
の物体側のレンズ成分つまり軸外主光線の高い位置のレ
ンズ成分を接合レンズにして色収差を補正している。又
第２群と第３群との間に配置された明るさ絞りを第３群
と一体的に移動させてテレ時からワイド時までのＦナン
バーの変動を小さくして広い被写界深度を確保してい
る。

実施例３はいわば実施例２を低コスト化したものであ
る。その構成は第３図の通りで、第３群のパワーを弱く
してコマ収差、非点収差の発生を緩和した。又第２群を
物体側に凸面を向けた凹のメニスカスレンと両凸レンズ
の接合レンズ、第４群を物体側に凹面を向けた凸のメン
スカスレンズと、両凸レンズと両凹レンズの接合レンズ
とした。

実施例４も、実施例２を低コストにしたもので、構成
は、第４図に示す通りで、明るさ絞りを第３群と一体に
移動する。また第３群を両凹レンズと凸のメニスカスレ
ンズとを接合した全体として負のパワーの接合レンズと
し又第４群の物体側のレンズを両凸レンズにした点で実
施例３と異なる。実施例２と同様被写界深度は深い。

これら実施例3,4は、従来例や実施例1,2よりもレンズ
枚数が少なく安価になし得る。

実施例５乃至実施例８は、夫々第５図乃至第８図に示
すレンズ構成で、球面系で発生する過剰な高次の非点収
差を非球面を設けて補正している。

これらのうち実施例のうち実施例５は、第４群の最終
面に像高が高くなるにつれて凹の作用と凸の作用を持つ
ような非球面を１面設けている。

実施例６は、第１群の第１面に像高が高くなるにつれ
て徐々に凹の作用が強くなって行くような非球面を１面
設けている。

実施例７は第１群の像例の面および第２群の像側の面
の２面に非球面にしたもので、非点収差以外に補正不足
のコマ収差を上記非球面で補正過剰の収差で補正してい
る。

実施例８は、第２群の像側の面と第４群の物体側の面
の２面に非球面を配置している。そして非点収差以外に
ワイド側のコマ収差の補正不足を前記の二つの非球面で
補正過剰な収差を発生させて補正している。

このように実施例５〜８は非球面を用いてレンズ枚数
を削除しても非点収差の劣化を防止でき周辺の画質を良
好に保つことが出来る。

〔発明の効果〕

本発明の対物レンズは、光学系の全長および外径をコ
ンパクトにして内視鏡先端部の細径化および硬質部の長
さの短縮化が可能になり、通常観察状態においては近接
拡大倍率を確保しながら広角化が実現出来、特殊観察用
でありながら、一般用としての使用も可能である。更に
レンズ枚数の削減による低コスト化も可能であり、明る
さ絞りを第３群と一体に移動させることにより画像を良
好に保ち得る。更に近接時から通常観察時にわたって被
写界を十分確保出来、高画素イメージャー用としても用
い得る。又非球面レンズを用いれば、周辺の画質も良好
に保ち得る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は夫々本発明の実施例１乃至実施例８
の断面図、第９図，第10図は夫々実施例１のワイド時、
テレ時における収差曲線図、第11図，第12図は夫々実施
例２のワイド時、テレ時における収差曲線図、第13図，
第14図は夫々実施例３のワイド時、テレ時における収差
曲線図、第15図，第16図は夫々実施例４のワイド時、テ
レ時における収差曲線図、第17図，第18図は夫々実施例
５のワイド時、テレ時における収差曲線図、第19図，第
20図は夫々実施例６のワイド時、テレ時における収差曲
線図、第21図，第22図は夫々実施例７のワイド時、テレ
時における収差曲線図、第23図，第24図は夫々実施例８
のワイド時、テレ時における収差曲線図、第25図は本発
明の構成の概要を示す図、第26図，第27図は本発明の第
1,2群を合成群と考えた時の構成の概要を示す図、第28
図はレンズ系の入射瞳の結像関係を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、負の屈折力を有する第３群と、正の
   屈折力を有する第４群とからなり、下記条件を満足する
   と共に前記第３群を光軸に沿って移動させることにより
   倍率の変化と焦点合わせを同時に行なうようにした内視
   鏡対物レンズ。 （１） ｜β_3W|＞0.9 （２） |f₄/f_W|＜1.85 （３） ｜β_3T/β_3W|＞１ ただし、f_Wはワイド端における全系の焦点距離、f₄は第
   ４群の焦点距離、β_3W,β_3Tは夫々ワイド端およびテレ
   端における第３群の倍率である。