JP2008083316A

JP2008083316A - 内視鏡対物光学系

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Publication number: JP2008083316A
Application number: JP2006262264A
Authority: JP
Inventors: Hideyasu Takato; 英泰高頭
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: JP4814746B2

Abstract

【課題】光学系内に視野方向変換用プリズムを配置した斜視または側視用内視鏡対物光学系で広画角で小型な構成にする。
【解決手段】物体側から順に、負の第１群と、絞りと、正の第２群からなり、第１群と第２群との間に視野方向変換のための光学部材を配置し、次の条件を満足し、これにより広角で小型な光学系にした。
（１） −０．８＜Ｆ１／Ｆ＜−０．４
（２）１．０＜Ｆ２／Ｆ＜１．７
（３）０．９＜Ｄ／Ｆ＜１．６
【選択図】図１

Description

本発明は、医療用又は工業用内視鏡対物光学系で、特に視野方向を変換する光学部材を備えた斜視又は側視用に適したの内視鏡対物光学系に関するものである。

近年、ＣＣＤ等の撮像素子が、画素サイズの微細化技術の進歩によって高画質でコンパクトになり、その結果、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた内視鏡システムにおいては、高性能で小型の対物光学系が求められている。特に視野変換光学素子を用いた斜視や側視の光学系は、直視の光学系に比べて光学系全体が大型になる。そのためこの種の斜視又は側視の光学系は一層の小型化が要求される。

このような、視野変換素子を用いた斜視又は側視の対物光学系として、次の文献に記載されている光学系が知られている。
特開２０００−８９１０５号公報特開２００４−２２６７２２号公報特許３５７４４８４号公報これら従来例のうち、特許文献１に記載されている光学系は、近年の内視鏡システムの高画質化の流れの中で、高精細なＣＣＤ等の撮像素子に対応した高性能であって小型な対物光学系である。この対物光学系は、レンズの枚数を減らすことによって、小型化を実現したものであるが、接合レンズを用いていないために色収差補正に難があり、これ以上の高画素化には対応できない光学系である。また、特許文献２に記載されている光学系は、小型であるが画角が１００°程度で十分な画角とはいえない。

更に、特許文献３に記載されている光学系は、画角が１２０°程度のものであるが全長が大きくスコープが大型化する。

本発明は、前記従来例の欠点を解消するためのもので、視野方向変換素子を用いた内視鏡対物光学系であって、広画角で全長が短く、かつレンズ枚数の少ない小型で高精細な光学系にも対応し得る高性能な対物光学系を提供するものである。

本発明の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の第１群と、絞りと、正の第２群とから構成されていて、第１群と第２群との間に視野方向変換のための光学部材を配置したもので、次の条件（１）、（２）、（３）を満足するようにした。

（１） −０．８＜Ｆ１／Ｆ＜−０．４
（２）１．０＜Ｆ２／Ｆ＜１．７
（３）０．９＜Ｄ／Ｆ＜１．６
ただし、Ｆは対物光学系全系の焦点距離、Ｆ１は第１群の焦点距離、Ｆ２は第２群の焦点距離、Ｄは第１レンズから絞りまでの空気換算長である。

一般に、内視鏡対物光学系は、病変部を発見するために、生体内をスクリーニングする必要があり、そのために広画角であることが望まれる。しかしながら、斜視や側視の対物光学系は、視野方向変換のための光学部材の配置が必要であり、第１レンズの後方に光学部材配置のためのスペースを設けなければならない。したがって、第１レンズの入射面から絞りまでの距離が長くなり、あまり広画角にすると第１レンズにおける軸外光線の主光線高が高くなり好ましくない。そのため、斜視や側視の内視鏡対物光学系は、画角が１００°程度のものが多い。本発明の内視鏡対物光学系は、広画角でありながら、第１レンズにおける光線高を低く抑えるために、第１群の焦点距離Ｆ１を前記条件（１）を満足するようにした。

この条件（１）においてＦ１／Ｆの値が、下限値の−０．８を超えると、第１群のパワーが弱くなり、プリズム等の光路変換のための光学部材を配置するスペースを十分とることができなくなるばかりか、第１レンズにおける光線高が高くなり、レンズの径が大になって大型化し、更に広画角を確保しにくくなる。

また、条件（１）においてＦ１／Ｆがその上限値の−０．４を超えると第１群のパワーが強くなりすぎるため像面湾曲が大になり好ましくない。

また、本発明の対物光学系において、第２群の焦点距離Ｆ２が前記条件（２）を満足することが収差補正等から好ましい。

この条件（２）において、Ｆ２／Ｆの値がその下限値の１．０を超えると第２群のパワーが強くなりすぎて球面収差、更にはコマ収差の補正が困難になる。また、Ｆ２／Ｆの値が上限値の１．７を超えると光学系の全長が長くなり好ましくない。

また、本発明の対物光学系は、斜視または側視用内視鏡対物光学系であるため、視野方向を変換するための光学部材が必要である。この光学部材として、プリズムまたはミラーが用いられるが、第１群と絞りとの間にこれら光学部材を配置するためのスペースを確保する必要がある。

前記条件（３）は、そのために必要な条件である。

この条件（３）において、Ｄ／Ｆの値が下限値の０．９を超えると視野方向変換光学部材を配置するためのスペースを確保できなくなる。特に視野方向変換角が３０°から６０°程度の場合は、２回反射のプリズムまたはミラーを設ける必要があるが、そのための光路長を確保することが困難である。

また、条件（３）において、Ｄ／Ｆの値が上限値の１．６を超えると視野方向変換のための光学部材を配置するのに十分なスペースを確保し得るが、第１レンズから視野方向変換光学部材の第１反射面までの距離が長くなり、内視鏡先端の径が大になり好ましくない。

このような構成の本発明の内視鏡対物光学系において、色収差等の補正のためには、第２群を少なくとも正レンズと接合レンズとにて構成することが望ましい。更に、前記の第２群中の接合レンズを正レンズと負レンズとを貼り合わせた構成とし、下記条件（４）、（５）を満足すれば色収差の補正にとってより望ましい。

（４）１．０＜ｆ１／Ｆ＜２．０
（５） −１．８＜ｆ２／Ｆ＜−０．８
ただし、ｆ１は接合レンズの正レンズの焦点距離、ｆ２は接合レンズの負レンズの焦点距離、Ｆは対物光学系全系の焦点距離である。

これら条件（４）、（５）は、色収差を補正するために必要な条件で、条件（４）においてｆ１／Ｆの値が下限値の１．０以下であると接合レンズの正レンズのパワーが強くなり、軸上色収差の発生量が大になり、色フレアーの原因になる。またｆ１／Ｆの値が条件（４）の上限値の２．０を超えると、正レンズのパワーが弱くなり、光学系全長の大型化を招く。

また、条件（５）において、ｆ２／Ｆの値が下限値の−１．８より小になると、接合レンズの負レンズのパワーが弱くなり、倍率の色収差を補正し得なくなる。また、条件（５）において、ｆ２／Ｆの値が上限値の−０．８より大になると、接合レンズの負レンズのパワーが強くなり、全系の画角を確保し得なくなる。

また、本発明の光学系において第１群を負レンズにて構成し、第２群を前記のような少なくとも正レンズと接合レンズにて構成すれば収差補正等にとって望ましい。

この場合も、第２群の接合レンズを正レンズと負レンズとを貼り合わせた構成にし、前記条件（４）、（５）を満足するようにすれば一層望ましい。

また、本発明の内視鏡対物光学系において、光学系を小型化するためには、次の条件（６）を満足することが望ましい。

（６）ＥＮＰ／Ｆ＜０．７
ただし、ＥＮＰはレンズ第１面から入射瞳位置までの距離である。

又、前記の第１群、第２群にて構成される光学系で、第２群が少なくとも正レンズと、正レンズと負レンズよりなる接合レンズを有し、あるいは第１群が負レンズにて構成され、第２群が少なくとも正レンズと負レンズを貼り合わせて接合レンズを有する構成で、前記条件（４）、（５）、（６）を満足することが一層望ましい。

この条件（６）において、入射瞳位置（レンズ第１面から入射瞳までの距離）ＥＮＰが条件（６）を満足しないと、つまり上限値の０．７を超えると、画角の確保はし易いが、レンズの径が大になり好ましくない。

また、本発明の光学系において、第２群の最も物体側に配置されるレンズは、色収差補正上およびレンズの加工上下記条件（７）を満足することが好ましい。

（７）｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＜０．２
ただし、Ｒ１、Ｒ２は夫々第２群の最も物体側のレンズの物体側および像側の面の曲率半径である。

この条件（７）より外れると、つまり｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜の値が０．２を超えると、軸上色収差の補正が困難になる。また、レンズの縁肉が十分確保できず、加工上の問題が生ずる。

更に、本発明の光学系は、画角ωが下記条件（８）を満足することが好ましい。

（８） ω＞５０°
ただし、ωは観察時の半画角である。

内視鏡検査時に、十分なスクリーニングを行なうためには、半画角ωを上記条件を満足することが好ましい。

もし、半画角ωが上記条件（８）の範囲内にないと、内視鏡対物光学系として十分な視野範囲を確保しているとはいえず、医者等の光学系の使用者にとって使い勝手のよい光学系とはいえなくなる。

以上述べた本発明の内視鏡対物光学系は、光学系中の視野方向変換光学部材を配置するのに適した構成である。

しかし、この視野方向変換光学部材を配置することなしに光学系を用いることが可能である。

即ち、この本発明の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の第１群と絞りと正の第２群とからなり、下記条件（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とするものである。

（１） −０．８＜Ｆ１／Ｆ＜−０．４
（２）１．０＜Ｆ２／Ｆ＜１．７
（３）０．９＜Ｄ／Ｆ＜１．６

本発明の内視鏡対物光学系は、視野方向変換光学部材を配置し得るスペースを確保し得、しかも小型な構成で広い画角で高性能になし得る。

次に、本発明の実施の形態を各実施例をもとに説明する。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例１は、図１に示す通りの構成で、次のデータを有する。

物体距離１８．０ｍｍ，焦点距離１．９６０ｍｍ，Ｆｎｏ９．５５
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.572 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.2745 ｄ₂ ＝0.667
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.435 ｎ₂ ＝1.88815 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.295
ｒ₆ ＝3.6694 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.59667 ν₃ ＝35.31
ｒ₇ ＝-2.5653 ｄ₇ ＝0.541
ｒ₈ ＝6.6560 ｄ₈ ＝1.098 ｎ₄ ＝1.48915 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-1.4225 ｄ₉ ＝0.240 ｎ₅ ＝1.85504 ν₅ ＝23.78
ｒ₁₀＝-4.8425 ｄ₁₀＝0.895
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51564 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝1.536
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51825 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52207 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７３２
Ｆ２／Ｆ＝１．３１５
Ｄ／Ｆ＝１．２６９
ｆ１／Ｆ＝１．２８
ｆ２／Ｆ＝−１．２４２
ＥＮＰ／Ｆ＝０．６１９
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．１７７
ω＝６０．３°

上記データ中、ｒ₁、ｒ₂、・・・は各レンズ面の曲率半径、ｄ₁、ｄ₂、・・・は各レンズの肉厚および空気間隔、ｎ₁、ｎ₂、・・・は各レンズのｅ線に対する屈折率、ν₁、ν₂、・・・は各レンズのｄ線におけるアッベ数である。なお、データ中の長さの単位はｍｍである。

この実施例１は、図１のように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、視野方向変換光学部材Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）と、絞りＳ（ｒ₅）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

また、第１群Ｇ１は負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみからなり、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と負レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を接合した接合レンズからなる。

また、図１において第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間に記載されている平行平面板Ｌ０２は、視野方向変換光学部材であるプリズムを展開して示した。また明るさ絞りＳは、視野方向変換プリズムの像側の面（ｒ₄）に配置されている。

更に、第２群Ｇ２の像側に配置されている平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーや赤外域をカットするためのフィルターである。また平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスで、ＣＣＤカバーガラスＬ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例１の光学系は、データ中に示すように、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、その半画角ωは６０．３°で、条件（８）にて示す範囲の広い画角を有する。

また、この実施例１の収差状況は、図９に示す通りであって、色収差を含む各収差が良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例２は、図２に示す通りの構成で、次のデータを有する。

物体距離１６．０ｍｍ，焦点距離１．９５０ｍｍ，Ｆｎｏ９．４９
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.560 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.2615 ｄ₂ ＝0.719
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.018 ｎ₂ ＝1.88815 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.292
ｒ₆ ＝4.2584 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.58482 ν₃ ＝40.75
ｒ₇ ＝-2.9926 ｄ₇ ＝0.216
ｒ₈ ＝4.1617 ｄ₈ ＝1.800 ｎ₄ ＝1.48915 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-1.5651 ｄ₉ ＝0.360 ｎ₅ ＝1.85504 ν₅ ＝23.78
ｒ₁₀＝-6.9213 ｄ₁₀＝0.654
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51564 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝1.818
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51825 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52207 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７２９
Ｆ２／Ｆ＝１．３７８
Ｄ／Ｆ＝１．４６１
ｆ１／Ｆ＝１．３３１
ｆ２／Ｆ＝−１．２５３
ＥＮＰ／Ｆ＝０．６３９
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．１７５
ω＝６１．５°

この実施例２は、図２のように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、視野方向変換光学部材Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

そして、第１群Ｇ１は負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみにて構成されている。また第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と負レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₀）からなる。

また、図における平行平面板Ｌ０２は、視野方向変換光学部材で、プリズムを展開して示してある。第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間には明るさ絞りＳ（ｒ₅）が配置され、この実施例２では視野方向変換光学部材であるプリズムＬ０２の像側の面（ｒ₄）に配置されている。

更に、第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスであって、カバーガラスＬ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例２の光学系は、データに示すように、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは６１．５°で、条件（８）の範囲の広画角である。

また、実施例２の収差状況は、図１０に示す通りで、いずれの収差も良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例３は、図３に示す通りの構成で、次のデータを有する。

物体距離１９．３ｍｍ，焦点距離２．０７０ｍｍ，Ｆｎｏ８．２４
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.580 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.3197 ｄ₂ ＝0.706
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.020 ｎ₂ ＝1.88815 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.296
ｒ₆ ＝3.5919 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.59667 ν₃ ＝35.31
ｒ₇ ＝-4.2215 ｄ₇ ＝0.086
ｒ₈ ＝4.7796 ｄ₈ ＝0.762 ｎ₄ ＝1.48915 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-10.7218 ｄ₉ ＝0.182
ｒ₁₀＝17.4473 ｄ₁₀＝1.164 ｎ₅ ＝1.48915 ν₅ ＝70.23
ｒ₁₁＝-1.4437 ｄ₁₁＝0.260 ｎ₆ ＝1.85504 ν₆ ＝23.78
ｒ₁₂＝-9.4550 ｄ₁₂＝0.240
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0.620 ｎ₇ ＝1.51564 ν₇ ＝75.00
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.965
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝1.500 ｎ₈＝1.51825 ν₈ ＝64.14
ｒ₁₆＝∞ ｄ₁₆＝1.230 ｎ₉ ＝1.52207 ν₉ ＝60.00
ｒ₁₇＝∞ ｄ₁₇＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７１８
Ｆ２／Ｆ＝１．２５５
Ｄ／Ｆ＝１．３７
ｆ１／Ｆ＝１．３４４
ｆ２／Ｆ＝−０．９７７
ＥＮＰ／Ｆ＝０．６１９
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．０８１
ω＝５５．５°

この実施例３の対物光学系は、図３のように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、視野方向変換光学部材Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₂）とにて構成されている。

この実施例３の第１群Ｇ１は負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみよりなる。また第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と、正レンズＬ０５（ｒ₁₀〜ｒ₁₁）と負レンズＬ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₁₀〜ｒ₁₂）からなる。

また、平行平面板Ｌ０２は、視野方向変換光学部材であって、プリズムを展開して示してある。

また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間に配置される明るさ絞りＳ（ｒ₅）は視野方向変換光学部材であるプリズムＬ０２の像側の面（ｒ₄）に配置されている。

第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また平行平面板Ｌ０８（ｒ₁₅〜ｒ₁₆）、Ｌ０９（ｒ₁₆〜ｒ₁₇）はＣＣＤカバーガラスであって、カバーガラスＬ０９の像側面（ｒ₁₇）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例３はデータに示すように、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは５５．５°で、条件（８）にて規定する範囲の広い画角である。

この実施例３の収差状況は、図１１に示す通りで、収差は良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例４は、図４に示す通りの構成であり、下記データを有する。

物体距離１８．０ｍｍ，焦点距離２．１８７ｍｍ，Ｆｎｏ９．９２
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.572 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.4698 ｄ₂ ＝0.667
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.559 ｎ₂ ＝1.88815 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.300
ｒ₆ ＝3.7365 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.59667 ν₃ ＝35.31
ｒ₇ ＝-3.3509 ｄ₇ ＝0.844
ｒ₈ ＝5.4689 ｄ₈ ＝0.240 ｎ₄ ＝1.85504 ν₄ ＝23.78
ｒ₉ ＝1.9757 ｄ₉ ＝1.098 ｎ₅ ＝1.48915 ν₅ ＝70.23
ｒ₁₀＝-6.0345 ｄ₁₀＝0.202
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51564 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝2.739
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51825 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52207 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７５７
Ｆ２／Ｆ＝１．３３３
Ｄ／Ｆ＝１．１６７
ｆ１／Ｆ＝−１．７０８
ｆ２／Ｆ＝１．４５７
ＥＮＰ／Ｆ＝０．５９７
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．０５４
ω＝５６．８°

この実施例４の光学系は、図４のように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、視野方向変換光学部材Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

この実施例４は、第１群Ｇ１は負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみにて構成され、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と負レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と正レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₀）からなる。

第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に図示されている平行平面板Ｌ０２は、視野方向変換光学部材であるプリズムを展開して示したものである。また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間には明るさ絞りＳ（ｒ₅）が配置されており、この実施例では視野方向変換光学部材であるプリズムＬ０２の像側の面（ｒ₄）に配置されている。

また、第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスであって、Ｌ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例４の光学系は、データに示すように条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは５６．８°で、条件（８）にて規定する範囲内の広い画角である。

また、実施例４の収差状況は、図１２に示す通りであって、いずれの収差も良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例５は、図５に示す通りの構成であって、下記データを有する。

物体距離１９．３ｍｍ，焦点距離２．０７４ｍｍ，Ｆｎｏ８．５７
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.570 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.3293 ｄ₂ ＝0.667
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.013 ｎ₂ ＝1.88815 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.296
ｒ₆ ＝3.4527 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.59667 ν₃ ＝35.31
ｒ₇ ＝-3.2862 ｄ₇ ＝0.346
ｒ₈ ＝4.5666 ｄ₈ ＝1.635 ｎ₄ ＝1.48915 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-1.4197 ｄ₉ ＝0.240 ｎ₅ ＝1.85504 ν₅ ＝23.78
ｒ₁₀＝-6.3309 ｄ₁₀＝0.934
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51564 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝1.511
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51825 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52207 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７２２
Ｆ２／Ｆ＝１．２８１
Ｄ／Ｆ＝１．３４６
ｆ１／Ｆ＝１．１７３
ｆ２／Ｆ＝−１．０５６
ＥＮＰ／Ｆ＝０．６１５
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．０２５
ω＝５５．５°

この実施例５の光学系は、図５に示すように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、視野方向変換光学部材Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

第１群Ｇ１は、負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみにて構成されている。また、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と負レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間の平行平面板Ｌ０２は、視野方向変換光学部材であるプリズムを展開して示してある。また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間に配置されている明るさ絞りＳ（ｒ₅）は、視野方向変換光学部材であるプリズムＬ０２の像側の面（ｒ₄）に配置されている。

第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また、平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスで、そのうちカバーガラスＬ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例５は、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは５５．５°で、条件（８）の範囲の広画角である。

また、実施例５の収差状況は、図１３に示す通りであって、すべての収差も良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例６は、図６に示す通りの構成であって、下記データを有する。

物体距離１６．０ｍｍ，焦点距離１．９４３ｍｍ，Ｆｎｏ９．４５
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.560 ｎ₁ ＝1.88814 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.2154 ｄ₂ ＝2.600
ｒ₃ ＝∞（絞り）ｄ₃ ＝0.200
ｒ₄ ＝3.7172 ｄ₄ ＝0.850 ｎ₂ ＝1.72794 ν₂ ＝37.95
ｒ₅ ＝-4.2087 ｄ₅ ＝0.358
ｒ₆ ＝5.6186 ｄ₆ ＝1.800 ｎ₃ ＝1.48915 ν₃ ＝70.23
ｒ₇ ＝-1.2563 ｄ₇ ＝0.2800 ｎ₄ ＝1.85504 ν₄ ＝23.78
ｒ₈ ＝-3.8247 ｄ₈ ＝0.9700
ｒ₉ ＝∞ ｄ₉ ＝0.6200 ｎ₅ ＝1.51564 ν₅ ＝75.00
ｒ₁₀＝∞ ｄ₁₀＝1.2530
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝1.5000 ｎ₆＝1.51825 ν₆ ＝64.14
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝1.2300 ｎ₇ ＝1.52207 ν₇ ＝60.00
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．７０４
Ｆ２／Ｆ＝１．３２
Ｄ／Ｆ＝１．３３８
ｆ１／Ｆ＝１．１８２
ｆ２／Ｆ＝−１．１８６
ＥＮＰ／Ｆ＝０．６１４
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．０６２
ω＝６２．３°

この実施例６の光学系は、図６に示すように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₄〜ｒ₈）とにて構成されている。

第１群Ｇ１は、負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみにて構成され、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０２（ｒ₄〜ｒ₅）と、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と負レンズＬ０４（ｒ₇〜ｒ₈）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₆〜ｒ₈）とにて構成されている。

第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間には、明るさ絞りＳ（ｒ₃）が配置されている。

この実施例６は、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に平行平面板（視野方向変換光学部材）が配置されていない。したがって、前述の実施例１〜５のように、視野方向変換プリズムを設けた光学系に比べ、光路長が短くなっている。

しかし、第１群Ｇ１と絞りＳとの間は、視野方向変換光学系を配置し得るスペースが設けられている。そのため、例えばミラーを１枚配置することにより視野方向変換の角度が９０°程度の比較的大きい場合は、ミラーを配置するのに十分なスペースである。

この実施例６の第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また、平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）、Ｌ０７（ｒ₁₂〜ｒ₁₃）はＣＣＤカバーガラスで、そのうちの平行平面板Ｌ０７の像側面（ｒ₁₃）はＣＣＤ撮像面となっている。

この実施例６は、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは６２．３°で、条件（８）の範囲内の広画角である。

また、この実施例６の収差状況は、図１４に示す通りで、収差は良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例７は、図７に示す通りの構成で、次のデータを有する。

物体距離１６．０ｍｍ，焦点距離１．９７３ｍｍ，Ｆｎｏ９．６９
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.560 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝1.010 ｄ₂ ＝0.380
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝4.050 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.295
ｒ₆ ＝3.946 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.58144 ν₃ ＝40.75
ｒ₇ ＝-2.951 ｄ₇ ＝0.753
ｒ₈ ＝2.446 ｄ₈ ＝1.210 ｎ₄ ＝1.48749 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-1.648 ｄ₉ ＝0.120 ｎ₅ ＝1.84666 ν₅ ＝23.78
ｒ₁₀＝-78.500 ｄ₁₀＝0.550
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51400 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝2.451
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51633 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52000 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．５８
Ｆ２／Ｆ＝１．２６３
Ｄ／Ｆ＝１．２８３
ｆ１／Ｆ＝１．１３４
ｆ２／Ｆ＝−１．００９
ＥＮＰ／Ｆ＝０．５５０
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．１４４
ω＝６１．７°

この実施例７の光学系は、図７に示すように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

そして、第１群Ｇ１は、負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみよりなり、また、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と負レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₀）とよりなる。

また、第１群Ｇ１の像側の平行平面板Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）は、視野方向変換光学部材であるプリズムを展開したものである。

第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間に明るさ絞りＳ（ｒ₅）が配置されており、視野方向変換光学部材であるプリズムＬ０２の像側の面（ｒ₄）に設けられている。

また、平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスで、カバーガラスＬ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例７は、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは６１．７°で、条件（８）の範囲の広画角である。

実施例７の収差状況は、図１５に示す通りであって、各収差が良好に補正されている。

本発明の内視鏡対物光学系の実施例８は、図８に示す通りの構成で、次のデータを有する。

物体距離１６．０ｍｍ，焦点距離１．９８７ｍｍ，Ｆｎｏ９．４９
ｒ₁ ＝∞ ｄ₁ ＝0.360 ｎ₁ ＝1.88300 ν₁ ＝40.78
ｒ₂ ＝0.880 ｄ₂ ＝0.508
ｒ₃ ＝∞ ｄ₃ ＝3.020 ｎ₂ ＝1.88300 ν₂ ＝40.76
ｒ₄ ＝∞ ｄ₄ ＝0
ｒ₅ ＝∞（絞り）ｄ₅ ＝0.300
ｒ₆ ＝3.799 ｄ₆ ＝0.850 ｎ₃ ＝1.58144 ν₃ ＝40.75
ｒ₇ ＝-2.883 ｄ₇ ＝1.240
ｒ₈ ＝2.222 ｄ₈ ＝1.215 ｎ₄ ＝1.48749 ν₄ ＝70.23
ｒ₉ ＝-1.634 ｄ₉ ＝0.240 ｎ₅ ＝1.84666 ν₅ ＝23.78
ｒ₁₀＝-33.015 ｄ₁₀＝0.335
ｒ₁₁＝∞ ｄ₁₁＝0.620 ｎ₆ ＝1.51400 ν₆ ＝75.00
ｒ₁₂＝∞ ｄ₁₂＝2.63
ｒ₁₃＝∞ ｄ₁₃＝1.500 ｎ₇＝1.51633 ν₇ ＝64.14
ｒ₁₄＝∞ ｄ₁₄＝1.230 ｎ₈ ＝1.52000 ν₈ ＝60.00
ｒ₁₅＝∞ ｄ₁₅＝0

Ｆ１／Ｆ＝−０．５０１
Ｆ２／Ｆ＝１．１９７
Ｄ／Ｆ＝１．０６３
ｆ１／Ｆ＝１．０８４
ｆ２／Ｆ＝−１．０２５
ＥＮＰ／Ｆ＝０．４３７
｜（Ｒ１＋Ｒ２）／（Ｒ１−Ｒ２）｜＝０．１３７
ω＝６２．５°

この実施例８の光学系は、図８に示すように、物体側より順に、負の屈折力の第１群Ｇ１（ｒ₁〜ｒ₂）と、正の屈折力の第２群Ｇ２（ｒ₆〜ｒ₁₀）とにて構成されている。

この実施例の第１群Ｇ１は、負レンズＬ０１（ｒ₁〜ｒ₂）のみよりなり、また、第２群Ｇ２は、正レンズＬ０３（ｒ₆〜ｒ₇）と正レンズＬ０４（ｒ₈〜ｒ₉）と負レンズＬ０５（ｒ₉〜ｒ₁₀）を貼り合わせた接合レンズ（ｒ₈〜ｒ₁₀）とから構成されている。

また、平行平面板Ｌ０２（ｒ₃〜ｒ₄）は、視野方向変換光学部材であるプリズムを展開したものである。また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の間に配置される明るさ絞りＳ（ｒ₅）は、平行平面板Ｌ０２の像側の面（ｒ₄）に設けられている。第２群Ｇ２の像側に配置された平行平面板Ｌ０６（ｒ₁₁〜ｒ₁₂）は、特定波長例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、その他の半導体、ＰＤＴ、ＫＴＰ等の処置用レーザーあるいは赤外域をカットするためのフィルターである。

また、平行平面板Ｌ０７（ｒ₁₃〜ｒ₁₄）、Ｌ０８（ｒ₁₄〜ｒ₁₅）はＣＣＤカバーガラスで、Ｌ０８の像側面（ｒ₁₅）がＣＣＤ撮像面である。

この実施例８の光学系は、条件（１）乃至条件（７）を満足する。また、半画角ωは６２．５°であって、条件（８）の範囲の広画角である。

実施例８の収差状況は、図１６に示す通りであって、諸収差が良好に補正されている。

以上述べた実施例において、視野方向変換光学部材を用いた実施例は、いずれもこの視野方法変換光学部材について、図には平行平面板として、又データ中にはその入射面と射出面のみを記載してある。

この視野方向変換光学部材の構成の一例を示すと図１７、図１８に示す通りである。これら図は、いずれも、本発明の対物光学系中に配置した状態を示すもので、それらのうち、図１７は、斜視用である視野方向を４５°変換するものであり、又図１８は側視用で視野方向を９０°変換するものである。

本発明の内視鏡用対物光学系は、医療用または工業用の内視鏡に使用するもので、斜視や側視での使用が可能であって、広い画角で色収差をはじめとする諸収差が十分に補正された良好な画像での観察を行ない得る。

本発明の実施例１の構成を示す図本発明の実施例２の構成を示す図本発明の実施例３の構成を示す図本発明の実施例４の構成を示す図本発明の実施例５の構成を示す図本発明の実施例６の構成を示す図本発明の実施例７の構成を示す図本発明の実施例８の構成を示す図本発明の実施例１の収差図本発明の実施例２の収差図本発明の実施例３の収差図本発明の実施例４の収差図本発明の実施例５の収差図本発明の実施例６の収差図本発明の実施例７の収差図本発明の実施例８の収差図本発明の光学系で４５°斜視のタイプの構成を示す図本発明の光学系で９０°斜視のタイプの構成を示す図

Claims

物体側から順に、負の第１群と、絞りと、正の第２群とから構成され、第１群と第２群との間に視野方向変換のための光学部材が配置され、下記条件（１）、（２）、（３）を満足する内視鏡対物光学系。
（１） −０．８＜Ｆ１／Ｆ＜−０．４
（２）１．０＜Ｆ２／Ｆ＜１．７
（３）０．９＜Ｄ／Ｆ＜１．６
ただし、Ｆ１、Ｆ２は夫々第１群および第２群の焦点距離、Ｆは対物光学系全系の焦点距離、Ｄは第１レンズの像側の面から絞りまでの空気換算長である。
前記第２群が少なくとも正レンズおよび正レンズと負レンズを接合した接合レンズとよりなる請求項１の内視鏡対物光学系。
下記条件（４）、（５）、（６）を満足する請求項２の内視鏡対物光学系。
（４）１．０＜ｆ１／Ｆ＜２．０
（５） −１．８＜ｆ２／Ｆ＜−０．８
（６）ＥＮＰ／Ｆ＜０．７
ただし、ｆ１、ｆ２は夫々第２群の接合レンズの正レンズと負レンズの焦点距離、Ｆは対物光学系全系の焦点距離、ＥＮＰは光学系の第１面から入射瞳位置までの距離である。
前記第１群が負レンズにて構成され、前記第２群が少なくとも正レンズと正レンズと負レンズとの接合レンズである請求項１の内視鏡対物光学系。
前記第２群の接合レンズが、下記条件（４）、（５）、（６）を満足する請求項４の内視鏡対物光学系。
（４）１．０＜ｆ１／Ｆ＜２．０
（５） −１．８＜ｆ２／Ｆ＜−０．８
（６）ＥＮＰ／Ｆ＜０．７
ただし、ｆ１、ｆ２は夫々第２群の接合レンズの正レンズと負レンズの焦点距離、Ｆは対物光学系全系の焦点距離、ＥＮＰは光学系の第１面から入射瞳位置までの距離である。
物体側から順に、負の第１群と、絞りと、正の第２群とよりなり、下記条件（１）、（２）、（３）を満足する内視鏡対物光学系。
（１） −０．８＜Ｆ１／Ｆ＜−０．４
（２）１．０＜Ｆ２／Ｆ＜１．７
（３）０．９＜Ｄ／Ｆ＜１．６
ただし、Ｆ１、Ｆ２は夫々第１群および第２群の焦点距離、Ｆは対物光学系全系の焦点距離、Ｄは第１レンズの像側の面から絞りまでの空気換算長である。