JP4997348B2

JP4997348B2 - 内視鏡対物レンズユニットおよび内視鏡

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Publication number: JP4997348B2
Application number: JP2011551138A
Authority: JP
Inventors: 勉笹本
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2010-05-20
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: CN102713717A; EP2551710A4; US8441529B2; CN102713717B; JPWO2011145505A1; EP2551710A1; US20120147164A1; WO2011145505A1

Description

本発明は、内視鏡の先端部に配設される内視鏡対物レンズユニットおよび前記内視鏡対物レンズユニットを有する内視鏡に関する。

医療分野においては、患者体内の外部から観察することが難しい部位の治療／診断等に内視鏡が用いられている。そして、経鼻内視鏡に代表される細径の内視鏡において、より細径化の要求は大きい。内視鏡の細径化には、ＣＣＤ等の小型の撮像素子の開発が大きく寄与しており、撮像素子の画素ピッチは年々縮小化している。それに伴い、内視鏡対物レンズユニット（以下、「レンズユニット」ともいう。）は、小型化を達成しつつ性能を満足させる必要があり、種々の構成が開発されている。

例えば、出願人は日本国特開平６−３０８３８１号公報に、絞りをはさんで前レンズ群と後レンズ群とよりなり、前レンズ群は、物体側より順に、負レンズの第１群と、正の屈折力の第２群とからなり、第２群は曲率半径の小さな面を像側に設けた形状であり、後レンズ群は、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、所定の条件を満たす内視鏡対物レンズを開示している。

一方、出願人は、日本国特開２００６−５１１３２号公報には、滅菌耐久性に優れた高屈折率材料からなるレンズを有するレンズユニットも開示している。

しかし、日本国特開２００６−５１１３２号公報に記載のレンズユニットは、本願記載のレンズタイプの記載がなく、また日本国特開平６−３０８３８１号公報に記載の構成を用いたとしても、近年、要求されているレベルの小型化を達成しつつ、倍率色収差を十分に小さくすることは容易ではなかった。

本発明は、倍率色収差の小さい内視鏡対物レンズユニットおよび倍率色収差の小さい内視鏡対物レンズユニットを有する内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の実施例の内視鏡対物レンズユニットは、絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、下記式（１Ａ）、（２）、（３）、および（４）を満足する。

（１Ａ） −３＜ＳＦ≦−１
（２） −３．０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．１
（３） −１．６＜Ｆｆ／ｆ＜−０．６
（４）Ｆｆ／ｆ１＜１．６
ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。

また、本発明の別の実施例の内視鏡は、前記内視鏡対物レンズユニットと、前記内視鏡対物レンズユニットによる像を撮像する撮像素子と、を具備する。

実施例１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例４のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例４のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例４のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例５のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例５のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例５のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例６のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例６のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例６のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例７のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例７のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例７のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例８のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例８のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例８のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例９のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例９のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例９のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１０のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１０のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１０のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。本発明の第１参考例のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。第１参考例のレンズユニットを説明するための球面収差図である。第１参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。第１参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。第１参考例のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。本発明の第２参考例のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。第２参考例のレンズユニットを説明するための球面収差図である。第２参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。第２参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。第２参考例のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１４のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１４のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１４のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１５のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１５のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１５のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１６のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１６のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１６のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１７のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１７のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１７のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１８のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１８のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１８のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例１９のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例１９のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例１９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例１９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例１９のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２０のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例２０のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例２０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例２０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例２０のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例２１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例２１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例２１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例２１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例２２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例２２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例２２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例２２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。本発明の第３参考例のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。第３参考例のレンズユニットを説明するための球面収差図である。第３参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。第３参考例のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。第３参考例のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。実施例２３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。実施例２３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。実施例２３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。実施例２３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。実施例２４の内視鏡の構成図である。

本発明の実施の形態の内視鏡対物レンズユニットは以下の通りである。

１．絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、下記条件（１）、（２）、（３）、および（４）を満足する。

（１） −６＜ＳＦ＜０
（２） −３．０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．１
（３） −１．６＜Ｆｆ／ｆ＜−０．６
（４）Ｆｆ／ｆ１＜１．６
ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。

条件（１）は、倍率色収差を良好に補正するための面の方向を指定する条件で、条件（１）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。条件（１）の下限未満では、全長を小さく小型化を保ったまま倍率色収差を良好に補正することはできるが、他の収差補正が困難である。条件（１）の上限を超えた場合は、倍率色収差補正が困難である。

また、条件（１）に替えて下記条件（１Ａ）を満足することで、倍率色収差をさらに良好に補正することができる。

（１Ａ） −３＜ＳＦ≦−１
さらに、条件（１Ａ）に替えて下記条件（１Ｂ）を満足することで、倍率色収差をさらに良好に補正することができる。

（１Ｂ） −３＜ＳＦ＜−１．２
また、条件（２）および条件（３）は小型化を達成するための条件である。条件（２）の下限未満では、近年の小型化に対応したレンズユニットを提供できなくなり、条件（２）の上限を超えた場合は、小型のレンズユニットを供給できるが、他の収差の補正が困難である。

また、条件（３）の下限未満では、全長が長くなり、小型のレンズユニットを供給できなくなり、条件（３）の上限を超えた場合は、小型のレンズユニットを供給できるが、前レンズ群で発生したコマ収差補正が困難である。

また、条件（２）に替えて下記条件（２Ａ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。

（２Ａ） −１．８＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．２
さらに、条件（２Ａ）に替えて下記条件（２Ｂ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。

（２Ｂ） −１．７５＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．３
また、条件（３）に替えて下記条件（３Ａ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。

（３Ａ） −１．５＜Ｆｆ／ｆ＜−０．９
さらに、条件（３Ａ）に替えて下記条件（３Ｂ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。

（３Ｂ） −１．４＜Ｆｆ／ｆ＜−０．９５
条件（４）は、レンズユニットの小型化を考えつつ、像面湾曲を良好に補正するための条件である。条件（４）の上限を超えた場合は、像面湾曲補正が過剰となり、像面湾曲の補正が困難である。

また、条件（４）に替えて下記条件（４Ａ）を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することができる。

（４Ａ）Ｆｆ／ｆ１＜１．５１
さらに、条件（４Ａ）に替えて下記条件（４Ｂ）を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することができる。

（４Ｂ）Ｆｆ／ｆ１＜１．３９
また、本発明の実施形態のレンズユニットは、バックフォーカスを長くとることが容易である。バックフォーカスが長い、実施形態のレンズユニットは、撮像素子のＣＣＤの直前にプリズムを配置し、ＣＣＤを横置きにすることができる。すなわち、後述する実施例６、７、１０、または１８のように、ＣＣＤガラスリッドに接合する光学部材Ｌ７の硝路が長いレンズユニットでは、光学部材Ｌ７として直角プリズムを用いることができるため、いわゆるＣＣＤ横置きが可能である。すなわち、本発明の実施形態のレンズユニットは、ＣＣＤ横置きを容易に実現できる。

２．前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする上記１記載のレンズユニット。

（５）ｎ１＞２
前レンズ群のパワーを大きくすることが容易となるため、条件（５）を満足するのが好ましい。

３．前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする上記１または上記２に記載のレンズユニット。

（６）ｎ１×Ｈｋ＞２０００
ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ_２）である。

条件（６）を満足する材料によれば、外面レンズ（第１レンズ）が、割れ、およびレンズキズに対する耐性を有したレンズユニットを提供することが可能となる。

４．前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアである。

イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は、上記３を満足する材料の具体例である。すなわち、ＹＳＺは、ｎ１＝２．１８２５、Ｈｋ＝１２００Ｎ／ｍｍ_２であり、ｎ１×Ｈｋ＝２６１７＞２０００である。

本発明の内視鏡は、上記１〜４の内視鏡対物レンズユニットを有する。

次に、本発明のレンズユニットの実施例を示す。

＜実施例１＞
以下に、実施例１のレンズユニット１を構成する光学部材の数値データ等を示す。数値データ中、ｒは各面の曲率半径、ｄは各光学部材の肉厚または空気間隔、ｎは各光学部材のｅ線における屈折率、νは各光学部材のｅ線におけるアッベ数、ＦＮＯはＦナンバーを表している。ｒおよびｄの単位はｍｍである。

なお、これらの記号は、後述の他の実施例の数値データ等においても共通に使用されている。

実施例１の数値データは、下記の通りである。

FNO= 4.68
全系の焦点距離:f= １ mm、像高= 0.946 ｍｍ、物体距離= 20 mm、画角= 128.05°
Ｆｒ= 1.617 mm、Ｆｆ= -1.123 mm、ｆ１= -0.950 mm
図１Ａは本実施例のレンズユニット１の構成図であり、図１Ｂ〜図１Ｅはレンズユニット１の収差図である。図１Ａに示すように、レンズユニット１は絞りＳＴＯをはさんだ前レンズ群ＦＬと後レンズ群ＲＬとを具備している。前レンズ群ＦＬは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズＬ１と、正の屈折力の第２レンズＬ２を有している。後レンズ群ＲＬは、正の屈折力の第３レンズＬ４と、接合されている正の屈折力の第４レンズＬ５と負の屈折力の第５レンズＬ６と、を有する。図１Ａにおいては、ｒ１４が、ＣＣＤ等の撮像素子の撮像面である。

なお、図１Ａにおいて光学部材Ｌ３は、フィルタであり、特に好ましくは赤外カットフィルタである。なお、後述する他の実施例においても、光学部材Ｌ３は機能性フィルタであるが、赤外カットフィルタではなく、色フィルタを用いることで、内視鏡画像の色再現性に変化を与えることができる。

また、光学部材Ｌ３の位置に配置可能であれば、複数のフィルタ、例えば、３枚の赤外カットフィルタを配置してもよい。さらに機能の異なるフィルタ、例えば、赤外カットフィルタおよびノッチフィルタを配置してもよいし、赤外カットフィルタ、色フィルタおよびノッチフィルタを配置してもよい。

なお、フィルタの配置位置は、光学部材Ｌ３の位置に限られるものではない。例えば、光学部材Ｌ３として通常の透明ガラスを用い、別の位置に赤外カットフィルタを配置してもよい。すなわち、後述する実施例において、フィルタが配置されていないレンズユニットにおいては、空気部分に必要なフィルタを適宜、配置することができる。

また、フィルタには、ＹＡＧレーザー光カット膜等の機能性膜が少なくとも一方の面に形成されていることが好ましく、さらに他方の面にも、ＹＡＧレーザー光カット膜、ＬＤレーザー光カット膜等の機能性膜が形成されていることが特に好ましい。すなわち、フィルタには、片面または両面に反射防止膜を含めた機能性膜を形成することが好ましい。また異なる機能の複数の機能性膜が、フィルタの一の面に積層されていてもよい。

図１Ｂは球面収差を、図１Ｃおよび図１Ｄはコマ収差を、図１Ｅは像面湾曲（像面収差）を示している。図１Ｂにおいて、符号は測定波長線を示しており、それぞれ（ＣＬ）６５６．２７ｎｍ：Ｃ線、（ｄＬ）５８７．５６ｎｍ：ｄ線、（ｅＬ）５４６．０７ｎｍ：ｅ線、（Ｆ）４８６．１３ｎｍ：Ｆ線、（ｇ）４３５．８３ｎｍ：ｇ線である。図１Ｃはｅ線に対するコマ収差ΔＭ（メリジオナル）を、図１Ｄはコマ収差ΔＳ（サジタル）を示している。また図１Ｅにおいては、ΔSを実線で示し、ΔＭを破線で示している。なお以下の収差図においても同様である。

＜実施例２＞
実施例２のレンズユニット２を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.868
全系の焦点距離:f= １ mm、像高= 1 ｍｍ、物体距離= 17 mm、画角= 140.05°
Ｆｒ= 1.729 mm、Ｆｆ= -1.280 mm、ｆ１= -0.989 mm
図２Ａは本実施例のレンズユニット２の構成図であり、図２Ｂ〜図２Ｅはレンズユニット２の収差図である。

＜実施例３＞
実施例３のレンズユニット３を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.18
全系の焦点距離:f= １ mm、像高= 1.33 ｍｍ、物体距離= 10 mm、画角= 147.36°
Ｆｒ= 1.766 mm、Ｆｆ= -1.353 mm、ｆ１= -0.987 mm
図３Ａは本実施例のレンズユニット３の構成図であり、図３Ｂ〜図３Ｅはレンズユニット３の収差図である。

＜実施例４＞
実施例４のレンズユニット４を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.601
全系の焦点距離:f= １ mm、像高= 1.04 ｍｍ、物体距離= 10 mm、画角= 151.25°
Ｆｒ= 1.771 mm、Ｆｆ= -1.276 mm、ｆ１= -0.986 mm
図４Ａは本実施例のレンズユニット４の構成図であり、図４Ｂ〜図４Ｅはレンズユニット４の収差図である。

＜実施例５＞
実施例５のレンズユニット５を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.407
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.956 ｍｍ、物体距離=11 mm、画角=128.38°
Ｆｒ= 1.797 mm、Ｆｆ= -1.439 mm、ｆ１= -0.982 mm
図５Ａは本実施例のレンズユニット５の構成図であり、図５Ｂ〜図５Ｅはレンズユニット５の収差図である。

＜実施例６＞
実施例６のレンズユニット６を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.807
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.954 ｍｍ、物体距離=10.5 mm、画角=128.1°
Ｆｒ= 1.868 mm、Ｆｆ= -1.228 mm、ｆ１= -1.031 mm
図６Ａは本実施例のレンズユニット６の構成図であり、図６Ｂ〜図６Ｅはレンズユニット６の収差図である。

＜実施例７＞
実施例７のレンズユニット７を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.743
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.957 ｍｍ、物体距離=10 mm、画角=127.8°
Ｆｒ= 1.853 mm、Ｆｆ= -1.294 mm、ｆ１= -0.973 mm
図７Ａは本実施例のレンズユニット７の構成図であり、図７Ｂ〜図７Ｅはレンズユニット７の収差図である。

＜実施例８＞
実施例８のレンズユニット８を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.673
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.956 ｍｍ、物体距離=10.4 mm、画角=127.98°
Ｆｒ= 1.877 mm、Ｆｆ= -1.332 mm、ｆ１= -0.988 mm
図８Ａは本実施例のレンズユニット８の構成図であり、図８Ｂ〜図８Ｅはレンズユニット８の収差図である。

＜実施例９＞
実施例９のレンズユニット９を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.095
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.941 ｍｍ、物体距離=18.013 mm、画角=128°
Ｆｒ= 1.661 mm、Ｆｆ= -0.967 mm、ｆ１= -0.887 mm
図９Ａは本実施例のレンズユニット９の構成図であり、図９Ｂ〜図９Ｅはレンズユニット９の収差図である。

＜実施例１０＞
実施例１０のレンズユニット１０を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.152
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.945 ｍｍ、物体距離=19.591 mm、画角=128.18°
Ｆｒ= 1.593 mm、Ｆｆ= -1.383 mm、ｆ１= -0.918 mm
図１０Ａは本実施例のレンズユニット１０の構成図であり、図１０Ｂ〜図１０Ｅはレンズユニット１０の収差図である。

＜第１参考例＞
本発明の参考となる例を示す。
本発明の第１参考例のレンズユニット１１を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.27
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.942 ｍｍ、物体距離=19.516 mm、画角=128.19°
Ｆｒ= 1.567 mm、Ｆｆ= -1.320 mm、ｆ１= -0.903 mm
図１１Ａは第１参考例のレンズユニット１１の構成図であり、図１１Ｂ〜図１１Ｅはレンズユニット１１の収差図である。

＜実施例１１＞
実施例１１のレンズユニット１２を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 3.777
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.943 ｍｍ、物体距離=16 mm、画角=127.83°
Ｆｒ= 1.668 mm、Ｆｆ= -0.993 mm、ｆ１= -0.909 mm
図１２Ａは本実施例のレンズユニット１２の構成図であり、図１２Ｂ〜図１２Ｅはレンズユニット１２の収差図である。

＜第２参考例＞
本発明の参考となる例を示す。
本発明の第２参考例のレンズユニット１３を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.888
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.96 ｍｍ、物体距離=9.8 mm、画角=129.73°
Ｆｒ= 1.863 mm、Ｆｆ= -1.226 mm、ｆ１= -0.946 mm
図１３Ａは第２参考例のレンズユニット１３の構成図であり、図１３Ｂ〜図１３Ｅはレンズユニット１３の収差図である。

＜実施例１２＞
実施例１２のレンズユニット１４を構成する光学部材の数値データ等を示す。なお、レンズユニット１４〜２５の第１レンズＬ１の材料は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）である。

FNO= 4.88
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.94 ｍｍ、物体距離=18.108 mm、画角=127.62°
Ｆｒ= 1.812 mm、Ｆｆ= -1.135 mm、ｆ１= -0.819 mm
図１４Ａは本実施例のレンズユニット１４の構成図であり、図１４Ｂ〜図１４Ｅはレンズユニット１４の収差図である。

＜実施例１３＞
実施例１３のレンズユニット１５を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 3.752
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.941 ｍｍ、物体距離=18.134 mm、画角=127.85°
Ｆｒ= 1.832 mm、Ｆｆ= -1.174 mm、ｆ１= -0.812 mm
図１５Ａは本実施例のレンズユニット１５の構成図であり、図１５Ｂ〜図１５Ｅはレンズユニット１５の収差図である。

＜実施例１４＞
実施例１４のレンズユニット１６を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 3.979
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.94 ｍｍ、物体距離=18.118 mm、画角=127.81°
Ｆｒ= 1.933 mm、Ｆｆ= -1.310 mm、ｆ１= -0.838 mm
図１６Ａは本実施例のレンズユニット１６の構成図であり、図１６Ｂ〜図１６Ｅはレンズユニット１６の収差図である。

＜実施例１５＞
実施例１５のレンズユニット１７を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.285
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.935 ｍｍ、物体距離=17.89 mm、画角=127.85°
Ｆｒ= 1.967 mm、Ｆｆ= -1.290 mm、ｆ１= -0.880 mm
図１７Ａは本実施例のレンズユニット１７の構成図であり、図１７Ｂ〜図１７Ｅはレンズユニット１７の収差図である。

＜実施例１６＞
実施例１６のレンズユニット１８を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.067
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.937 ｍｍ、物体距離=17.932 mm、画角=127.96°
Ｆｒ= 1.931 mm、Ｆｆ= -1.144 mm、ｆ１= -0.849 mm
図１８Ａは本実施例のレンズユニット１８の構成図であり、図１８Ｂ〜図１８Ｅはレンズユニット１８の収差図である。

＜実施例１７＞
実施例１７のレンズユニット１９を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.29
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.935 ｍｍ、物体距離=18 mm、画角=127.93°
Ｆｒ= 1.756 mm、Ｆｆ= -1.000 mm、ｆ１= -0.800 mm
図１９Ａは本実施例のレンズユニット１９の構成図であり、図１９Ｂ〜図１９Ｅはレンズユニット１９の収差図である。

＜実施例１８＞
実施例１８のレンズユニット２０を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.141
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.939 ｍｍ、物体距離=18.1 mm、画角=127.41°
Ｆｒ= 1.830 mm、Ｆｆ= -1.235 mm、ｆ１= -0.782 mm
図２０Ａは本実施例のレンズユニット２０の構成図であり、図２０Ｂ〜図２０Ｅはレンズユニット２０の収差図である。

＜実施例１９＞
実施例１９のレンズユニット２１を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 4.448
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.893 ｍｍ、物体距離=17.2 mm、画角=117.85°
Ｆｒ= 1.764 mm、Ｆｆ= -1.110 mm、ｆ１= -0.725 mm
図２１Ａは本実施例のレンズユニット２１の構成図であり、図２１Ｂ〜図２１Ｅはレンズユニット２１の収差図である。

＜実施例２０＞
実施例２０のレンズユニット２２を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.548
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.881 ｍｍ、物体距離=17.01 mm、画角=115.4°
Ｆｒ= 1.612 mm、Ｆｆ= -0.838 mm、ｆ１= -0.622 mm
図２２Ａは本実施例のレンズユニット２２の構成図であり、図２２Ｂ〜図２２Ｅはレンズユニット２２の収差図である。

＜実施例２１＞
実施例２１のレンズユニット２３を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 5.672
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.939 ｍｍ、物体距離=18 mm、画角=127.86°
Ｆｒ= 1.868 mm、Ｆｆ= -1.231 mm、ｆ１= -0.865 mm
図２３Ａは本実施例のレンズユニット２３の構成図であり、図２３Ｂ〜図２３Ｅはレンズユニット２３の収差図である。

＜実施例２２＞
実施例２２のレンズユニット２４を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.176
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.939 ｍｍ、物体距離=18.098 mm、画角=128.03°
Ｆｒ= 1.894 mm、Ｆｆ= -1.301 mm、ｆ１= -0.904 mm
図２４Ａは本実施例のレンズユニット２４の構成図であり、図２４Ｂ〜図２４Ｅはレンズユニット２４の収差図である。

＜第３参考例＞
本発明の参考となる例を示す。
本発明の第３参考例のレンズユニット２５を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.122
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.913 ｍｍ、物体距離=18.93 mm、画角=123.19°
Ｆｒ= 1.687 mm、Ｆｆ= -1.346 mm、ｆ１= -0.849 mm
図２５Ａは第３参考例のレンズユニット２５の構成図であり、図２５Ｂ〜図２５Ｅはレンズユニット２５の収差図である。

＜実施例２３＞
実施例２３のレンズユニット２６を構成する光学部材の数値データ等を示す。

FNO= 6.346
全系の焦点距離:f=１ mm、像高=0.94 ｍｍ、物体距離=18.116 mm、画角=128.00°
Ｆｒ= 1.733 mm、Ｆｆ= -1.042 mm、ｆ１= -0.861 mm
図２６Ａは本実施例のレンズユニット２６の構成図であり、図２６Ｂ〜図２６Ｅはレンズユニット２６の収差図である。

＜実施例１〜実施例２３のまとめ＞
表２７および表２８に実施例１〜実施例２３（第１〜第３参考例含む）のレンズユニットの構成を記載する。なお、表２７および表２８には、比較のため、特開平６−３０８３８１号公報に開示したレンズユニットの構成を比較例１〜３として記載してある。なお、表２において、丸印は条件を満足していることを、Ｘ印は条件を満足していないことを示している。

また、比較例１〜３のレンズユニットは以下の構成である。

比較例１：f=１ mm、Ｆｒ= 1.838 mm、Ｆｆ= -1.752 mm、ｆ１= -1.020 mm
比較例２：f=１ mm、Ｆｒ= 1.877 mm、Ｆｆ= -1.812 mm、ｆ１= -1.041 mm
比較例３：f=１ mm、Ｆｒ= 1.889 mm、Ｆｆ= -2.062 mm、ｆ１= -0.808 mm

以上の結果から、実施例のレンズユニットの効果は明らかである。すなわち、比較例１〜３では、倍率色収差補正のために後レンズ群に配置された接合レンズの接合面の加工性が悪く、また像面湾曲など他の収差を補正しつつ、近年の小型化を達成することは容易ではなかったが、実施例のレンズユニットでは、上記問題点が解消されている。すなわち、実施例のレンズユニット１〜２５は、倍率色収差が小さい。

また、実施例１３〜実施例２３、第３参考例のレンズユニットは、条件（６）ｎ１×Ｈｋ＞２０００、を満足するため、実施例１〜実施例１２、第１参考例、第２参考例のレンズユニットに比べて、外面レンズ（第１レンズＬ１）が、割れおよびレンズキズに対する耐性が高い。

＜実施例２４＞
次に本発明の実施例２４としてレンズユニット２７を有する内視鏡３０について説明する。図２７に示す内視鏡システム４０は、被検者の体内に挿入される挿入部３１を有する内視鏡３０と、体内を照明する光源装置４１と、信号処理を行うプロセッサ４２とにより構成されている。すなわち挿入部３１内には光源装置４１からの照明光を先端部３２に導光するライトガイドファイバ４５が挿通され照射光学系３２を介して体内を照明する。プロセッサ４２は、種々の内視鏡および／または種々の光源装置と組み合わせることで、種々の目的に適合した内視鏡システムとして使用できる。さらに、内視鏡システム４０は、内視鏡画像等を表示するモニタ４３と、術者が設定等を行うキーボード等の入力部４４を有している。

内視鏡３０は、操作部３７と接続された挿入部３１、の先端部３２にカラー内視鏡画像を撮影する撮像部であるＣＣＤ３３と、プリプロセス（Ｐ／Ｐ）部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、パラレルシリアル変換（Ｐ／Ｓ）部３６を有する電子内視鏡である。先端部３２には光学像を結ぶためのレンズユニット２７と、被検者の体内を撮影するＣＣＤ３３とが配置され、ＣＣＤ３３が撮影した内視鏡画像はデジタル信号に変換されてプロセッサ４２に送信される。撮像部としては、ＣＣＤ３３の代わりにＣＭＤ（Charged Modulation Device）撮像素子、Ｃ−ＭＯＳ撮像素子、ＡＭＩ（Amplified MOS Imager）、ＢＣＣＤ（Back Illuminated ＣＣＤ）等でも良い。なお、カラーＣＣＤの代わりに白黒ＣＣＤを用い、照射光をＲＢＧに時系列的に変化させてもよい。

内視鏡３０のレンズユニット２７は、すでに説明した実施例１のレンズユニット１３等と同様の構成である。すでに説明したようにレンズユニット１３等は小径であり、光学特性に優れている。このため、内視鏡３０は小径であり、撮像する画像の特性がよい。すなわち内視鏡３０が撮像する画像は倍率色収差が小さい。

またレンズユニット２７は、第１レンズＬ１の材料として、主成分として、Ｚｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆのうち少なくともいずれかの成分を含み屈折率が２を超える材料、例えば、イットリア安定化ジルコニアを用いている。このため第１レンズＬ１）が、割れおよびレンズキズに対する耐性、を有している。また、レンズユニット２７は、１４０℃前後の高温高圧でかつ飽和水蒸気による滅菌システム、いわゆるオートクレーブ滅菌のような過酷な条件下での耐久性も有している。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本出願は、２０１０年５月２０日に日本国に出願された特願２０１０−１１６５２６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、
前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、
前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、
下記式（１Ａ）、（２）、（３）、および（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物レンズユニット。
（１Ａ） −３＜ＳＦ≦−１
（２） −３＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．１
（３） −１．６＜Ｆｆ／ｆ＜−０．６
（４）Ｆｆ／ｆ１＜１．６
ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の内視鏡対物レンズユニット。
（５）ｎ１＞２
前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡対物レンズユニット。
（６）ｎ１×Ｈｋ＞２０００
ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ^２）である。
前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡対物レンズユニット。
前記内視鏡対物レンズユニットと、前記内視鏡対物レンズユニットによる像を撮像する撮像素子と、を具備する内視鏡であって、
前記内視鏡対物レンズユニットは、
絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、
前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、
前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、
下記式（１Ａ）、（２）、（３）、および（４）を満足することを特徴とする。
（１Ａ） −３＜ＳＦ≦−１
（２） −３＜Ｆｒ／Ｆｆ＜−１．１
（３） −１．６＜Ｆｆ／ｆ＜０．６
（４）Ｆｆ／ｆ１＜１．６
ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２−Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項５記載の内視鏡。
（５）ｎ１＞２
前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
（６）ｎ１×Ｈｋ＞２０００
ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ^２）である。
前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡。