JP5455472B2 - 内視鏡用対物レンズ、及び内視鏡 - Google Patents

内視鏡用対物レンズ、及び内視鏡 Download PDF

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Description

この発明は、医師が患者の体腔内を診断する際に使用する内視鏡、及び該内視鏡の先端部に組み込まれた内視鏡用対物レンズに関連し、詳しくは、小型かつ広視野角でありつつも、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び像面湾曲変化が良好に抑えられた内視鏡用対物レンズ、及び内視鏡に関する。
医師が患者の体腔内を診断する際に使用する機器として医療用内視鏡（ファイバスコープ、電子スコープ）が一般的に知られている。この種の医療用内視鏡の先端部は、挿入部が患者の体腔内や微少な隙間に円滑に挿入されるように小型に設計されている。医療用内視鏡の先端部には種々の部品が内蔵されている。先端部の設計上可能な最小外形寸法は、内視鏡用対物レンズ等の寸法の大きい内蔵部品によって実質的に規定される。従って、先端部を小型化させるため、内視鏡用対物レンズを少ない枚数の小型レンズで構成して内視鏡用対物レンズ自体を小型に設計することが望まれる。
また、内視鏡用対物レンズは、観察視野を広範にして病変部を発見し易くするため、広視野角に設計されている。特に、胃等の広い範囲の診断に適した消化器系用内視鏡においては、視野角が非常に広く設計されている。しかし、光学レンズにおいては、一般に、視野角を広くするほど像面湾曲が二乗に比例して大きくなり、画質を劣化させる問題がある。正確な診断に供される高品質の画像を得るため、内視鏡用対物レンズには、小型化でありつつも高い光学性能が要求される。
ところで、光学レンズを加工する際に生じる製造誤差は、光学レンズの設計寸法の大小に拘わらず基本的には変わらない。そのため、光学レンズが小型であるほど製造誤差に対する光学性能の変化が顕著に現れる。同様に、組立誤差による光学性能の変化も光学ユニットが小型であるほど顕著に現れる。この種の光学性能の変化については、内視鏡用対物レンズが枚数の少ない構成であってレンズ一枚当たりのパワー負担を大きくせざるを得ない点からも不利に作用する。すなわち、高い光学性能を発揮させるためには、内視鏡用対物レンズを構成する各光学レンズを高精度に加工して且つ位置決めする必要がある。
小型かつ広視野角な内視鏡用対物レンズにおいては、特に、製造誤差や組立誤差による視野角変化や像面湾曲変化が問題視される。高い光学性能を達成するためには、例えば厳格な公差管理を行って製造誤差の少ない光学レンズ又は光学レンズ周辺の部品（例えばレンズ保持枠）を製造する製造管理上の対策が考えられる。しかし、この場合、歩留まりの低下や製造単価の増加等の弊害が生じる。また、小型な光学レンズにおいては、誤差発生量の把握及び管理が技術上難しい問題もある。そのため、厳格な公差管理による対策は、安易には採用できない。
内視鏡用対物レンズの具体的構成例は、特許文献１〜６等に記載されている。特許文献１〜６に記載の内視鏡用対物レンズにおいては、小型かつ広視野角に設計した代償として生じる諸収差を補正する試みがされている。しかし、各特許文献に記載の内視鏡用対物レンズの構成では、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び像面湾曲変化が十分に抑えられておらず、実際上、厳正な公差管理を行わなければ良好な光学性能を達成することが難しい。
特開平２−２９３７０９号公報 特開平６−３０８３８１号公報 特開平８−１２２６３２号公報 特開２００４−６１７６３号公報 特開２００４−３５４８８８号公報 特開２００７−２４９１８９号公報
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型かつ広視野角でありつつも、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び像面湾曲変化を良好に抑えた内視鏡用対物レンズ、及び内視鏡を提供することである。
上記の課題を解決する本発明の一形態に係る内視鏡用対物レンズは、絞りを挟んで配置された負のパワーを持つ前群レンズと正のパワーを持つ後群レンズとを有する。このうち前群レンズは、物体側から順に、少なくとも負の前群側レンズ、正の前群側レンズを有する。絞りを挟んで後段に配置された後群レンズは、物体側から順に、少なくとも正の後群側レンズ、負のレンズと正のレンズとを接合した接合レンズを有する。かかる内視鏡用対物レンズは、小型かつ広視野角でありつつも、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び像面湾曲変化を抑えるべく、前群レンズの焦点距離をｆF（単位：ｍｍ）と定義し、前群レンズと後群レンズとの合成焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、正の後群側レンズの焦点距離をｆＲＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（１）及び（２）
−４．５≦ｆF／ｆ≦−２．０・・・（１）
１．５≦ｆＲＰ／ｆ≦２．５・・・（２）
を満たすように構成されている。
条件式（１）の上限を超える場合、前群レンズが低倍率に設計されるため、前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化は抑えられる。しかし、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔変化に伴う後群レンズの倍率変化が抑制できず視野角変化が大きくなるため、仕様を満足する視野角が保障されない。
条件式（１）の下限を下回る場合には、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔変化に伴う後群レンズの倍率変化が抑えられるため、視野角変化が小さい。しかし、前群レンズの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑えられない。
条件式（２）の上限を超える場合、正の後群側レンズのパワー負担が軽減されるため、正の後群側レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化は抑えられる。しかし、前群レンズの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑えられない。別の側面によれば、前群レンズの焦点距離ｆFを長く設定せざるを得なくなり、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔が必然的に広くなる。当該間隔が広い条件下で内視鏡用対物レンズの全長を抑えて小型化するには、射出瞳距離を短く設定しなければならず、バックフォーカスの確保が難しい。
条件式（２）の下限を下回る場合には、正の後群側レンズにパワーを過度に負担させることとなり、正の後群側レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑えられない。また、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔が狭く設定された結果全長が抑えられるものの、前群レンズ側でパワーを過度に負担させなければならないため、前群レンズで発生するコマ収差及び歪曲収差を良好に補正することが難しい。
本発明に係る内視鏡用対物レンズは、像面湾曲変化をより一層抑えるべく、正の前群側レンズの物体側の面が非球面に形成された凸面であって、該正の前群側レンズの焦点距離をｆＦＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（３）
−１．５≦ｆＦＰ／ｆF≦−０．５・・・（３）
を満たすように構成されてもよい。
条件式（３）の上限を超える場合、正の前群側レンズの物体側の面にパワーを過度に負担させざるを得ないため、正の前群側レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化を抑えることが難しい。
条件式（３）の下限を下回る場合には、負の前群側レンズにパワーを過度に負担させることとなり、前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が大きくなる。また、正の前群側レンズのパワーが弱くなる結果、後群レンズの倍率を大きく設定せざるを得ないため、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔変化に伴う全系の焦点距離ｆが変化しやすくなる。すなわち、視野角変化が大きくなる。
本発明に係る内視鏡用対物レンズは、像面湾曲変化をより一層抑えるべく、正の後群側レンズの像側の面が非球面に形成された凸面であって、該正の後群側レンズの焦点距離をｆＲＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）
−０．９≦ｆＲＰ／ｆF≦−０．４・・・（４）
を満たすように構成されてもよい。
条件式（４）の上限を超える場合、正の後群側レンズにパワーを過度に負担させることとなり、正の後群側レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑え難くなる。また、正の後群側レンズのパワー増加に伴って射出瞳距離が短くなり、バックフォーカスの確保が困難になる。射出瞳距離を確保するためには、例えば接合レンズの接合面の曲率を強く設定する必要があり、接合レンズ（特に正のレンズ）の加工が難しい問題がある。
条件式（４）の下限を下回る場合には、前群レンズ側でパワーを負担させざるを得ないため、前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑え難くなる。また、後群レンズの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、正の前群側レンズと正の後群側レンズとの間隔変化に伴う後群レンズの倍率変化が大きい。後群レンズの倍率変化が大きく発生して、内視鏡用対物レンズの視野角が大きく変化する。
ここで、負の前群側レンズは、像側の面が凹面に形成され、正の前群側レンズは、物体側の面が凸面に、像側の面が平面に形成されてもよい。正の前群側レンズの像側の面を平面形状とすることにより、視野角変化がより一層抑えられるようになる。
正の後群側レンズは、物体側の面が平面又は凹面に、像側の面が凸面に形成されてもよい。また、接合レンズにおける負のレンズは、物体側の面が凸面に形成された負メニスカスレンズとしてもよい。
本発明に係る内視鏡用対物レンズは、像面湾曲変化を抑えることで増加するコマ収差や歪曲収差等を抑えるべく、正の前群側レンズの物体側の面から絞りの面までの空気換算距離をＤＦ（単位：ｍｍ）と定義し、該絞りの面から正の後群側レンズの像側の面までの空気換算距離をＤＲ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（５）
０．２≦ＤＦ／ＤＲ≦０．５・・・（５）
を満たすように構成されてもよい。
条件式（５）の上限を超える場合、正の前群側レンズへの入射光線高が高くなり過ぎて、コマ収差のコントロールが難しくなる。また、正の前群側レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化が抑え難くなる。
条件式（５）の下限を下回る場合、正の後群側レンズへの入射光線高が高くなり過ぎるため、歪曲収差補正に配慮しつつ、正の後群側レンズ又は前群レンズの取付位置誤差に起因する像面湾曲変化を抑えることが難しくなる。
本発明に係る内視鏡用対物レンズは、視野角が例えば１３０°以上である。
このように本発明によれば、小型かつ広視野角でありつつも、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び像面湾曲変化が良好に抑えられた内視鏡用対物レンズ、及び内視鏡が提供される。
本発明の実施形態の電子スコープの外観を示す外観図である。 本発明の実施形態（実施例１）の内視鏡用対物レンズ及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの球面収差及び軸上色収差を示す図である。 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの倍率色収差を示す図である。 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの非点収差を示す図である。 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズ及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの球面収差及び軸上色収差を示す図である。 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの倍率色収差を示す図である。 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの非点収差を示す図である。 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズ及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの球面収差及び軸上色収差を示す図である。 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの倍率色収差を示す図である。 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの非点収差を示す図である。 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの歪曲収差を示す図である。 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズ及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの球面収差及び軸上色収差を示す図である。 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの倍率色収差を示す図である。 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの非点収差を示す図である。 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの歪曲収差を示す図である。 本発明の実施形態において抑制されるべき像面湾曲変化を説明するための図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の電子スコープ、及び該電子スコープに組み込まれた内視鏡用対物レンズについて説明する。
図１は、本実施形態の電子スコープ１の外観を示す外観図である。図１に示されるように、電子スコープ１は、可撓管によって外装された挿入可撓部１１を有している。挿入可撓部１１の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された挿入先端部１２が連結されている。挿入可撓部１１と挿入先端部１２との連結箇所は、挿入可撓部１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作によって屈曲自在に構成されている。挿入先端部１２の方向が上記遠隔操作による屈曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１による撮影領域が移動する。
挿入先端部１２の樹脂製筐体の内部には、内視鏡用対物レンズ１００（図１中斜線で示されたブロック）が組み込まれている。内視鏡用対物レンズ１００は、撮影領域中の被写体の画像データを採取するため、被写体からの散乱光を固体撮像素子（図示省略）の受光面上に結像させる。
内視鏡用対物レンズ１００は、挿入先端部１２の樹脂製筐体内の限られたスペースに組み込み可能であるように小型に設計されている。また、内視鏡用対物レンズ１００は、観察視野を広範にして病変部を発見し易くするため、例えば１００°（「内視鏡用対物レンズ１００の光軸ＡＸ（図２等参照）を基準に±５０°」と同義である。）以上の視野角に設計されている。電子スコープ１が例えば消化器系用内視鏡である場合、内視鏡用対物レンズ１００は、当該視野角が１３０°以上、好適な例としては１４０°前後となるように設計される。
図２は、本発明の実施例１（詳しくは後述）の内視鏡用対物レンズ１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。次においては、図２を利用して、本発明の実施形態の内視鏡用対物レンズ１００について詳細に説明することとする。
図２に示されるように、内視鏡用対物レンズ１００中の所定位置には絞りＡが配置されている。本明細書中、絞りＡより物体側に配置されたレンズ群が前群レンズＬＦと定義され、絞りＡより像側に配置されたレンズ群が後群レンズＬＲと定義される。
内視鏡用対物レンズ１００は、物体（被写体）側から順に、前群レンズＬＦ、後群レンズＬＲを有している。前群レンズＬＦは、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ１、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２を有している。前群レンズＬＦは、内視鏡用対物レンズ１００の広視野角化、つまり広範囲に亘る被写体を取り込むため、全体として負のパワーを有している。
後群レンズＬＲは、絞りＡを挟んで前群レンズＬＦの後段に配置されており、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズＬ３、負レンズＬ４と正レンズＬ５とを接合した接合レンズＣＬを有している。後群レンズＬＲは、前群レンズＬＦによって取り込まれた広範囲に亘る被写体を固体撮像素子の受光面上で結像させるため、全体として正のパワーを有している。
なお、ここに説明された前群レンズＬＦ、後群レンズＬＲを構成する各光学レンズは、内視鏡用対物レンズ１００の光軸ＡＸを中心として回転対称な形状を有している。後群レンズＬＲの後段には、固体撮像素子用の色補正フィルタＦが配置されている。色補正フィルタＦは、固体撮像素子を保護するカバーガラスＣＧに接着されている。
以下において、説明の便宜上、各光学部品の物体側の面、像側の面をそれぞれ、第一面、第二面と記す。また、図２に示されるように、負レンズＬ１の第一面、第二面に符号ｒ１１、ｒ１２をそれぞれ付す。同様に、正レンズＬ２の第一面、第二面に符号ｒ２１、ｒ２２を、正レンズＬ３の第一面、第二面に符号ｒ３１、ｒ３２を、接合レンズＣＬの第一面、接合面、第二面に符号ｒＣＬ１、ｒＣＬ２、ｒＣＬ３を、色補正フィルタＦの第一面に符号ｒＦを、色補正フィルタＦとカバーガラスＣＧとの接着面に符号ｒＡＳを、カバーガラスＣＧの第二面に符号ｒＣＧを、それぞれ付す。また、絞りＡの面（位置）に符号ｒＡを付す。
絞りＡは、光軸ＡＸを中心とした所定の円形開口を有する板状部材、又は正レンズＬ２の第二面ｒ２２上であって光軸ＡＸを中心とした所定の円形領域以外にコーティングされた遮光層である。絞りＡの厚みは、負レンズＬ１や正レンズＬ２等の各光学レンズの厚みと比べて非常に薄く、内視鏡用対物レンズ１００の光学性能を計算する上で無視しても差し支えない。また、内視鏡用対物レンズ１００の全長Ｌ（単位：ｍｍ）の設計寸法を決める上でも実質的に影響を及ぼさない。そのため、本明細書においては、絞りＡの厚みを０とみなして説明を進める。なお、全長Ｌは、図２に示されるように、負レンズＬ１の第一面ｒ１１から接合レンズＣＬの第二面ｒＣＬ３までの距離と定義される。
内視鏡用対物レンズ１００を小型化させるためには、前群レンズＬＦと後群レンズＬＲとの群間隔Ｄ（単位：ｍｍ）を短く設定して、全長Ｌを縮めることが好適である。ここで、群間隔Ｄは、正レンズＬ２の第二面ｒ２２と正レンズＬ３の第一面ｒ３１との距離と定義される。群間隔Ｄを縮めるためには、特定のレンズ（例えば正レンズＬ３）にパワーを負担させて、絞りＡに入射（又は絞りＡから射出）される光線の角度を大きく設定する必要がある。しかし、その代償として、パワーの強いレンズに厚み誤差や組立誤差があるとき、当該光線の角度変化が大きく、より一層の視野角変化又は像面湾曲変化として現れる。組立誤差に関しては、特に、光軸ＡＸに対する前群レンズＬＦ又は後群レンズＬＲの軸ずれが生じた際に像面湾曲変化が大きく発生することが懸念される。
ここで、図２２（ａ）、図２２（ｂ）に、本実施形態において抑制されるべき像面湾曲変化を説明するための図を示す。図２２（ａ）は像面湾曲が発生した状態を、図２２（ｂ）は像面湾曲が完全に抑えられている状態を、それぞれ示す。図２２（ａ）又は図２２（ｂ）中符号ＩＰ、ＦＣ、Ｐはそれぞれ、理想的な像面、収差補正された一般的な結像レンズによる湾曲した像面、像面湾曲が完全に抑えられた理想的な結像レンズによる像面を示す。像面Ｐは、像面ＩＰと一致している。
図２２（ａ）に示されるように、像面湾曲は、一般に、収差補正されたレンズであっても完全には除去されない。しかし、収差補正されたレンズにおいては、残存する像面湾曲量が許容量Ｔ以下に抑えられているため、仕様を満たす周辺解像度が得られることとなる。
図２２（ｂ）中符号Ｐ’は、像面湾曲が完全に抑えられた理想的な結像レンズが基準位置（ここでは光軸ＡＸ）に対して偏心して組み付けられた場合の像面を示す。図２２（ｂ）に示されるように、像面Ｐ’は、結像レンズの組立時の偏心量及び偏心方向に依存して光軸ＡＸを基準に傾く。結像レンズの組立誤差が大きい場合には、像面Ｐ’と理想的な像面ＩＰとのずれ量が一部の周辺領域において許容量Ｔを上回り、解像度が劣化する。
図２２（ａ）中符号ＦＣ’は、収差補正された一般的な結像レンズが基準位置（ここでは光軸ＡＸ）に対して偏心して組み付けられた場合の像面を示す。この場合、像面湾曲は、全体としての発生量こそ組立誤差の無い状態（像面ＦＣ）と比べて実質的に変わらないものの、図２２（ｂ）の像面Ｐ’の場合と同じように、結像レンズの組立時の偏心量及び偏心方向に依存して光軸ＡＸを基準に非対称に残存することとなる。その結果として、図２２（ａ）に示されるように、一部の周辺領域において許容量Ｔを超える像面湾曲が残存して、当該領域の解像度を劣化させることが問題視されている。以下、説明の便宜上、光軸を基準に非対称に残存するように変化した像面湾曲を「偏心像面湾曲」と記す。小型かつ広視野角な内視鏡用対物レンズの製品分野においては、公差管理等の製造管理面での負担をかけること無く、偏心像面湾曲を如何にして抑えるかが大きな課題とされてきた。
そこで、内視鏡用対物レンズ１００は、前群レンズＬＦの焦点距離をｆF（単位：ｍｍ）と定義し、全系の（前群レンズＬＦと後群レンズＬＲの合成）焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、後群レンズＬＲ中の絞りＡに最も近いレンズ、すなわち正レンズＬ３の焦点距離をｆＲＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（１）及び（２）を満たすように構成されている。
−４．５≦ｆF／ｆ≦−２．０・・・（１）
１．５≦ｆＲＰ／ｆ≦２．５・・・（２）
条件式（１）は、前群レンズＬＦの焦点距離ｆFと全系の焦点距離ｆとの比を規定している。
条件式（１）の上限を超える場合、前群レンズＬＦが低倍率に設計されるため、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲は抑えられる。しかし、絞りＡ前後のレンズ（正レンズＬ２又はＬ３）の組立誤差又は厚み誤差に起因した群間隔Ｄの変化に伴う後群レンズＬＲの倍率変化が抑制できず視野角変化が大きくなるため、仕様を満足する視野角が保障されない。
条件式（１）の下限を下回る場合には、群間隔Ｄの変化に伴う後群レンズＬＲの倍率変化が抑えられるため、視野角変化が小さい。しかし、前群レンズＬＦの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲が抑えられない。
条件式（２）は、正レンズＬ３の焦点距離ｆＲＰと全系の焦点距離ｆとの比を規定している。
条件式（２）の上限を超える場合、正レンズＬ３のパワー負担が軽減されるため、レンズＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲は抑えられる。しかし、前群レンズＬＦの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲が抑えられない。別の側面によれば、前群レンズＬＦの焦点距離ｆFを長く設定せざるを得なくなり、群間隔Ｄが必然的に広くなる。群間隔Ｄが広い条件下で全長Ｌを抑えるには、射出瞳距離を短く設定しなければならず、バックフォーカスの確保が難しい。
条件式（２）の下限を下回る場合には、正レンズＬ３にパワーを過度に負担させることとなり、レンズＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲が抑えられない。また、群間隔Ｄが狭く設定された結果全長Ｌが抑えられるものの、前群レンズＬＦ側でパワーを過度に負担させなければならないため、前群レンズＬＦで発生するコマ収差及び歪曲収差を良好に補正することが難しい。
条件式（１）、（２）が同時に満たされるとき、前群レンズＬＦを低倍率に設計しつつも正レンズＬ３のパワーを弱く設定できるため、組立偏心誤差発生時の偏心像面湾曲が良好に抑えられる。また、群間隔Ｄの変化に伴う後群レンズＬＲの倍率変化が抑えられて、内視鏡用対物レンズ１００の視野角変化が生じ難くなる。更に、前群レンズＬＦの焦点距離ｆFが短く設定されるため、群間隔Ｄを短くして全長Ｌが抑えられる。
内視鏡用対物レンズ１００は、視野角変化を抑えるべく、ある程度のパワーを正レンズＬ２に負担させざるを得ないため、前群レンズＬＦ側で発生する諸収差が懸念される。諸収差を補正して内視鏡用対物レンズ１００の光学性能をより一層向上させるためには、前群レンズＬＦの各レンズ面のうち少なくとも一面を非球面形状にすることが望ましい。本実施形態において、前群レンズＬＦのうち非球面形状に形成されるべき最適なレンズ面は、正レンズＬ２（言い換えると、前群レンズＬＦ中の絞りＡに最も近いレンズ）の第一面ｒ２１である。第一面ｒ２１は、具体的には、正レンズＬ２の光軸から離れるほどパワーが強く（曲率半径が小さく）なり、有効口径におけるサグ量が近軸の曲率半径を持つ球面に対し０．２〜０．４％程度増加する値であるように設計されている。かかる非球面形状により、正レンズＬ２で発生するコマ収差が良好に補正される。それと同時に、歪曲収差が過剰補正されないため、像面照度比の低下が有効に避けられる。更に、倍率色収差も過剰補正されないため、周辺解像度の劣化が効果的に抑えられる。
なお、非球面形状は、例えば光軸からの高さがｈ（単位：ｍｍ）となる非球面上の座標点の該非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ（ｈ）と定義し、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ（但し、ｒ（単位：ｍｍ）は曲率半径））をＣと定義し、円錐係数をκと定義し、４次以上の偶数次の非球面係数をＡ２ｉ（ただしｉは２以上の整数）と定義した場合に、次の式で表すことができる。
Figure 0005455472
内視鏡用対物レンズ１００は、上記の通り正レンズＬ２の第一面ｒ２１が非球面に形成されており、正レンズＬ２の焦点距離をｆＦＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（３）を満たすように構成されている。
−１．５≦ｆＦＰ／ｆF≦−０．５・・・（３）
条件式（３）は、正レンズＬ２の焦点距離ｆＦＰと前群レンズＬＦの焦点距離ｆFとの比を規定している。条件式（３）が満たされるとき、正レンズＬ２の第一面ｒ２１のパワー負担が軽減されるため、正レンズＬ２の偏心に起因する偏心像面湾曲が抑えられる。
条件式（３）の上限を超える場合、正レンズＬ２の第一面ｒ２１にパワーを過度に負担させざるを得ないため、正レンズＬ２の偏心に起因する偏心像面湾曲を抑えることが難しい。
条件式（３）の下限を下回る場合には、負レンズＬ１にパワーを過度に負担させることとなり、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲が大きくなる。また、正レンズＬ２のパワーが弱くなる結果、後群レンズＬＲの倍率を大きく設定せざるを得ないため、群間隔Ｄの変化に伴う全系の焦点距離ｆが変化しやすくなる。すなわち、視野角変化が大きくなる。
内視鏡用対物レンズ１００は、偏心像面湾曲を抑えるべく、ある程度のパワーを正レンズＬ３に負担させざるを得ないため、後群レンズＬＲ側で発生する諸収差が懸念される。諸収差を補正して内視鏡用対物レンズ１００の光学性能をより一層向上させるためには、後群レンズＬＲの各レンズ面のうち少なくとも一面を非球面形状にすることが望ましい。本実施形態において、後群レンズＬＲのうち非球面形状に形成されるべき最適なレンズ面は、正レンズＬ３（言い換えると、後群レンズＬＲ中の絞りＡに最も近いレンズ）の第二面ｒ３２である。第二面ｒ３２は、具体的には、正レンズＬ３の光軸から離れるほどパワーが弱く（曲率半径が大きく）なり、有効口径におけるサグ量が近軸の曲率半径を持つ球面に対して０．３〜１．４％程度減少する値であるように設計されている。かかる非球面形状により、正レンズＬ３で発生する球面収差が補正されると共に、正レンズＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲を抑えつつ歪曲収差の過剰補正が有効に避けられる。なお、第二面ｒ３２の非球面の形状も上記数１に示す数式などで規定できる。
内視鏡用対物レンズ１００は、上記の通り正レンズＬ３の第二面ｒ３２が非球面に形成されており、正レンズＬ３の焦点距離をｆＲＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）を満たすように構成されている。
−０．９≦ｆＲＰ／ｆF≦−０．４・・・（４）
条件式（４）は、正レンズＬ３の焦点距離ｆＲＰと前群レンズＬＦの焦点距離ｆFとの比を規定している。条件式（４）が満たされるとき、正レンズＬ３のパワー負担が軽減されるため、正レンズＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲がより一層抑えられる。更に、前群レンズＬＦ側のパワー負担が軽減されるため、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲もより一層抑えられる。
条件式（４）の上限を超える場合、正レンズＬ３にパワーを過度に負担させることとなり、正レンズＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲が抑え難くなる。また、正レンズＬ３のパワー増加に伴って射出瞳距離が短くなり、バックフォーカスの確保が困難になる。射出瞳距離を確保するためには、例えば接合レンズＣＬの接合面ｒＣＬ２の曲率を強く設定する必要があり、接合レンズＣＬ、特に、正レンズＬ５の加工が難しい問題がある。
条件式（４）の下限を下回る場合には、前群レンズＬＦ側でパワーを負担させざるを得ないため、前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲が抑え難くなる。また、後群レンズＬＲの倍率を大きく設定せざるを得なくなり、正レンズＬ３等の厚み誤差に起因した群間隔Ｄの変化に伴う後群レンズＬＲの倍率変化が大きい。後群レンズＬＲの倍率変化が大きく発生して、内視鏡用対物レンズ１００の視野角が大きく変化する。
正レンズＬ２の第二面ｒ２２は、正レンズＬ２の厚み変化に起因する後群レンズＬＲの倍率変化、つまり視野角変化をより一層抑えるべく、平面形状を有している。
正レンズＬ３の第一面ｒ３１は、平面又は凹面の何れかの面形状を有している。第一面ｒ３１を平面形状とした場合には、正レンズＬ３等の厚み誤差に起因した群間隔Ｄの変化に伴う後群レンズＬＲの倍率変化、つまり、視野角変化をより一層抑える効果が得られて好適である。第一面ｒ３１を凹面とした場合には、軸外光線の角度変化が小さくなるため、偏心に起因する偏心像面湾曲の発生を抑えられる。
負レンズＬ４は、第一面ｒＣＬ１が凸面状に形成された負メニスカスレンズである。かかる場合、軸外光線の角度変化が小さくなるため、負レンズＬ４の偏心に起因する偏心像面湾曲が抑えられる。更に、負メニスカスレンズと正レンズとを接合したことで、全長Ｌの増加を抑えつつも色収差が良好に補正されることとなる。
内視鏡用対物レンズ１００は、正レンズＬ２の第一面ｒ２１から絞りＡの絞り面ｒＡまでの空気換算距離をＤＦ（単位：ｍｍ）と定義し、絞り面ｒＡから正レンズＬ３の第二面ｒ３２までの空気換算距離をＤＲ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（５）を満たすように構成されている。
０．２≦ＤＦ／ＤＲ≦０．５・・・（５）
条件式（５）は、絞りＡの位置を規定している。条件式（５）が満たされるとき、正レンズＬ２又はＬ３の偏心に起因する偏心像面湾曲を抑えつつ、正レンズＬ２又はＬ３への入射光線高が抑えられるため、歪曲収差を過剰補正することなく、正レンズＬ２のパワーに起因して発生するコマ収差を良好に補正することができる。
条件式（５）の上限を超える場合、正レンズＬ２への入射光線高が高くなり過ぎて、コマ収差のコントロールが難しくなると共に、正レンズＬ２の偏心に起因する偏心像面湾曲が抑え難くなる。
条件式（５）の下限を下回る場合、正レンズＬ３への入射光線高が高くなり過ぎるため、歪曲収差補正に配慮しつつ、正レンズＬ３又は前群レンズＬＦの偏心に起因する偏心像面湾曲を抑えることが難しくなる。
次に、これまで説明された内視鏡用対物レンズ１００の具体的数値実施例を４例説明する。各数値実施例１〜４は、図１に示される電子スコープ１の挿入先端部１２に配置されている。各数値実施例１〜４の内視鏡用対物レンズ１００の共通仕様、具体的には、ＦナンバーＦＮｏ、全系の焦点距離ｆ（単位：ｍｍ）、光学倍率ｍは、次に表す通りである。
ＦＮｏ：５．６
ｆ：１．０００
ｍ：−０．０８０
なお、半視野角ω（単位：ｄｅｇ）及び像高ｙ（単位：ｍｍ）は実施例毎に異なるため、各実施例の構成とともに示す。
上述したように、本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズ１００の構成は、図２に示される通りである。本実施例１の内視鏡用対物レンズ１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）は、表１に示される。表１において、ｒ（単位：ｍｍ）は光学部材の各面の曲率半径を、ｄ（単位：ｍｍ）は光軸ＡＸ上の光学部材厚又は光学部材間隔を、Ｎｄはｄ線（波長５８８ｎｍ）の屈折率を、νｄはｄ線のアッベ数を、それぞれ示す。なお、非球面素子におけるｒは、光軸ＡＸ上での曲率半径を示す。また、表１中、負レンズＬ１の第一面ｒ１１、第二面ｒ１２にそれぞれ、面番号１、２を付す。正レンズＬ２の第一面ｒ２１、第二面ｒ２２にそれぞれ、面番号３、４を付す。絞りＡの面ｒＡに面番号５を付す。正レンズＬ３の第一面ｒ３１、第二面ｒ３２にそれぞれ、面番号６、７を付す。接合レンズＣＬの第一面ｒＣＬ１、接合面ｒＣＬ２、第二面ｒＣＬ３にそれぞれ、面番号８、９、１０を付す。色補正フィルタの第一面ｒＦ、色補正フィルタＦとカバーガラスＣＧとの接着面ｒＡＳ、カバーガラスＣＧの第二面ｒＣＧにそれぞれ、面番号１１、１２、１３を付す。
ω：７０．１
ｙ：１．０６
（表１）
面番号 r d Nd νd
1 ∞ 0.522 1.88300 40.8
2 0.846 0.705 - -
3 1.918 0.442 1.86400 40.6
4 ∞ 0.000 - -
5 (絞り) ∞ 0.560 - -
6 ∞ 0.624 1.86400 40.6
7 -1.862 0.275 - -
8 4.049 0.248 1.92286 18.9
9 1.164 0.900 1.77250 49.6
10 -8.260 0.598 - -
11 ∞ 0.828 1.51633 64.2
12 ∞ 0.248 1.51000 64.1
13 ∞ - - -
正レンズＬ２の第一面ｒ２１及び正レンズＬ３の第二面ｒ３２は非球面である。各面の非球面形状を規定する円錐係数κと非球面係数Ａ４、Ａ６、Ａ８、・・・（何れも設計値）は表２に示される。なお、各表における表記Ｅは、１０を基数、Ｅの右の数字を指数とする累乗を表している。
（表２）
面番号３ κ= 0.000 A4= 0.8779E-01 A6= 0.1387E+01 A8=-0.7834E+01
面番号７ κ= 0.000 A4= 0.3655E-01 A6=-0.2360E-01 A8=0.2326E-01
図３〜図６は、本実施例１の内視鏡用対物レンズ１００の各種収差図である。具体的には、図３は、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での球面収差及び軸上色収差を示す。図４は、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での倍率色収差を示す。図３、４中、実線はｄ線での収差を、破線はｇ線での収差を、一点鎖線はＣ線での収差を、それぞれ示す。図５は、非点収差を示す。図５中、実線はサジタル成分を、破線はメリディオナル成分を、それぞれ示す。図６は、歪曲収差を示す。図３〜図５の各図の縦軸は像高を、横軸は収差量を、それぞれ示す。また、図６の縦軸は像高を、横軸は像の歪み量を、それぞれ示す。本実施例１の内視鏡用対物レンズ１００は、図３〜図６に示されるように、各種収差が良好に補正されていることが分かる。なお、本実施例１の各図表についての説明は、他の数値実施例で提示される各図表においても適用される。
次に、本発明の実施例２について説明する。図７は、本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。表３は、本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）を、表４は、本実施例２の第一面ｒ２１、第二面ｒ３２の非球面形状を規定する各係数（設計値）を、それぞれ示す。図８は、本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００の球面収差及び軸上色収差を、図９は、倍率色収差を、図１０は、非点収差を、図１１は、歪曲収差を、それぞれ示す。本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００は、図８〜図１１に示されるように、各種収差が良好に補正されていることが分かる。
ω：７０．０
ｙ：１．０５
（表３）
面番号 r d Nd νd
1 ∞ 0.520 1.88300 40.8
2 0.886 0.613 - -
3 1.890 0.506 1.86400 40.6
4 ∞ 0.000 - -
5(絞り) ∞ 0.065 - -
6 -2.737 1.072 1.86400 40.6
7 -1.236 0.570 - -
8 7.434 0.248 1.92286 18.9
9 1.268 0.892 1.77250 49.6
10 -3.687 0.606 - -
11 ∞ 0.825 1.51633 64.2
12 ∞ 0.248 1.51000 64.1
13 ∞ - - -
（表４）
面番号３ κ= 0.000 A4=-0.8855E-02 A6= 0.2226E+01 A8=-0.1025E+02
面番号７ κ= 0.000 A4= 0.4491E-01 A6=-0.1476E+00 A8=0.2817E+00
次に、本発明の実施例３について説明する。図１２は、本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。表５は、本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）を、表６は、本実施例３の第一面ｒ２１、第二面ｒ３２の非球面形状を規定する各係数（設計値）を、それぞれ示す。図１３は、本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００の球面収差及び軸上色収差を、図１４は、倍率色収差を、図１５は、非点収差を、図１６は、歪曲収差を、それぞれ示す。本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００は、図１３〜図１６に示されるように、各種収差が良好に補正されていることが分かる。
ω：７３．３
ｙ：１．０８
（表５）
面番号 r d Nd νd
1 ∞ 0.519 1.88300 40.8
2 0.869 0.687 - -
3 2.475 0.433 1.86400 40.6
4 ∞ 0.000 - -
5 (絞り) ∞ 0.534 - -
6 ∞ 0.634 1.86400 40.6
7 -1.696 0.349 - -
8 5.607 0.412 1.92286 18.9
9 1.219 0.937 1.77250 49.6
10 -4.703 0.646 - -
11 ∞ 0.824 1.51633 64.2
12 ∞ 0.247 1.51000 64.1
13 ∞ - - -
（表６）
面番号３ κ= 0.000 A4= 0.1191E+00 A6= 0.1782E+00 A8=0.0000E+00
面番号７ κ= 0.000 A4= 0.4808E-01 A6=-0.4831E-01 A8=0.3964E-01
次に、本発明の実施例４について説明する。図１７は、本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す側面図である。表７は、本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）を、表８は、本実施例４の第一面ｒ２１、第二面ｒ３２の非球面形状を規定する各係数（設計値）を、それぞれ示す。図１８は、本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００の球面収差及び軸上色収差を、図１９は、倍率色収差を、図２０は、非点収差を、図２１は、歪曲収差を、それぞれ示す。本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００は、図１８〜図２１に示されるように、各種収差が良好に補正されていることが分かる。
ω：６８．３
ｙ：１．０４
（表７）
面番号 r d Nd νd
1 ∞ 0.522 1.88300 40.8
2 0.835 0.488 - -
3 2.309 0.512 1.90200 25.1
4 ∞ 0.000 - -
5 (絞り) ∞ 0.549 - -
6 ∞ 0.685 1.86400 40.6
7 -1.507 0.066 - -
8 5.063 0.295 1.92286 18.9
9 1.303 0.935 1.72916 54.7
10 -5.506 0.758 - -
11 ∞ 0.828 1.51633 64.2
12 ∞ 0.248 1.51000 64.1
13 ∞ - - -
（表８）
面番号３ κ= 0.000 A4= 0.8716E-01 A6= 0.4206E+00 A8=0.0000E+00
面番号７ κ= 0.000 A4= 0.3513E-01 A6=-0.2895E-02 A8=0.7798E-02
表９は、本実施例１〜４における各条件式（１）〜（５）の値を示す図である。表９に示されるように、本実施例１〜４の何れにおいても各条件式（１）〜（５）が満たされている。そのため、本実施例１〜４の何れの内視鏡用対物レンズ１００も、小型かつ広視野角でありつつも、製造誤差や組立誤差による視野角変化及び偏心像面湾曲が良好に抑えられている。
（表９）
実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４
条件式（１） -3.82 -3.85 -2.36 -2.15
条件式（２） 2.15 1.96 1.96 1.74
条件式（３） -0.58 -0.57 -1.21 -1.19
条件式（４） -0.56 -0.51 -0.83 -0.81
条件式（５） 0.26 0.42 0.27 0.29
次に、これまで説明された本実施例１〜４の内視鏡用対物レンズ１００の光学性能（製造誤差や組立誤差による視野角変化又は偏心像面湾曲による像面湾曲変化量）を検証する。検証するにあたり、特許文献６の実施例６、特許文献５の実施例３の各内視鏡用対物レンズを比較例として挙げる。以下、説明の便宜上、特許文献６の実施例６を比較例１と、特許文献５の実施例３を比較例２と、それぞれ記す。比較例１は本実施例２との比較検証に、比較例２は本実施例３との比較検証に、それぞれ用いる。
表１０は、比較例１、２における各条件式（１）〜（５）の値を示す図である。表１０に示されるように、比較例１においては条件式（２）及び（４）〜（５）が満たされておらず、比較例２においては各条件式（１）〜（５）が満たされていない。
（表１０）
比較例１ 比較例２
条件式（１） −２．０２ −１．７３
条件式（２） ３．３４ ２．８０
条件式（３） −０．８７ −２．２５
条件式（４） −１．６６ −１．６１
条件式（５） ０．８６ １．１７
本実施例２、比較例１の各内視鏡用対物レンズにおいて、絞り前後のレンズの光軸上の各レンズ厚、絞り前後のレンズ間隔の何れかに＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合の視野角変化を考える。本実施例２において正レンズＬ２のレンズ厚、正レンズＬ３のレンズ厚、群間隔Ｄに＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合、最大像高における視野角変化量はそれぞれ、０．２°、３．４°、０．５°である。このように、本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００は、視野角変化量が何れの場合も小さく（０．１ｍｍの上記誤差に対して４．０°未満に、また、正レンズＬ２厚、正レンズＬ３厚、群間隔Ｄの各々の＋０．１ｍｍの誤差に対する視野角変化量の平均値が２．０°未満に）抑えられており、高い光学性能が保障される。なかでも、正レンズＬ２の厚み誤差、群間隔Ｄの誤差による視野角変化は非常に小さく抑えられており、製造誤差に対する許容度が高い。なお、ＪＩＳ規格に規定される一般的な水準を考慮すると、内視鏡分野において必要な光学性能を保障するためには、視野角変化量を±１５％以下に抑えることが望ましい。本実施例２によれば、内視鏡用対物レンズ１００全系の視野角変化量は、正レンズＬ２厚、正レンズＬ３厚、群間隔Ｄの各々において０．１ｍｍの誤差に対する視野角変化量を４．０°に抑えることにより、ＪＩＳ規格で規定される上記水準に対して十分に小さく抑えられている。
比較例１において絞り前段のレンズの厚み、絞り後段のレンズの厚み、絞り前後のレンズ間隔に＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合、最大像高における視野角変化量はそれぞれ、１．５°、６．３°、３．３°である。このように、比較例１の内視鏡用対物レンズは、各誤差に対する視野角変化量が本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００に対して総じて大きい。そのため、内視鏡用対物レンズ全系の視野角変化量が抑えられず、仕様を満足する視野角の保障が難しい。また、絞り前後のレンズ間隔に誤差が生じた場合の視野角変化量が４．０°以上の値であり、視野角変化に及ぼす影響が大きい。
本実施例２、比較例１の各内視鏡用対物レンズにおいて、絞り前後のレンズの取付位置が設計上の位置に対して全系の光軸に直交する方向に０．０１ｍｍ偏心した場合の像面湾曲変化量を考える。本実施例２において正レンズＬ２の取付位置、正レンズＬ３の取付位置が上記の通り偏心した場合、最大像高における像面湾曲変化量（図２２に示される最大像高での像面ＦＣとＦＣ’との差）はそれぞれ、４μｍ、１μｍである。このように、本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００は、像面湾曲変化量が何れの場合も小さく（０．０１ｍｍの上記偏心に対して６μｍ以下に）抑えられており、高い光学性能が保障される。なお、内視鏡分野において必要な光学性能を保障するためには、上記の通り、像面湾曲変化量を０．０１ｍｍの上記偏心に対して６μｍ以下に抑えることが一般的と考えられている。
比較例１において絞り前段のレンズの取付位置、絞り後段のレンズの取付位置が上記の通り偏心した場合、最大像高における像面湾曲変化量はそれぞれ、１７μｍ、１５μｍである。このように、比較例１の内視鏡用対物レンズは、像面湾曲変化量が本実施例２の内視鏡用対物レンズ１００に対して総じて大きい。何れのレンズに組立誤差が生じた場合にも、像面湾曲変化量が大きいため、品質の高い画像を保障するのが難しい。
本実施例３、比較例２の各内視鏡用対物レンズにおいて、絞り前後のレンズの光軸上の各レンズ厚、絞り前後のレンズ間隔の何れかに＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合の視野角変化を考える。本実施例３において正レンズＬ２のレンズ厚、正レンズＬ３のレンズ厚、群間隔Ｄに＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合、最大像高における視野角変化量はそれぞれ、１．２°、１．２°、２．５°である。このように、本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００は、各々の誤差に対する視野角変化量、それらの平均値が何れも小さく（それぞれ４．０°未満、２．０未満に）抑えられており、高い光学性能が保障される。
比較例２において絞り前段のレンズの厚み、絞り後段のレンズの厚み、絞り前後のレンズ間隔に＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合、最大像高における視野角変化量はそれぞれ、２．４°、１．９°、４．０°である。このように、比較例２の内視鏡用対物レンズは、各誤差に対する視野角変化量が本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００に対して総じて大きい。そのため、内視鏡用対物レンズ全系の視野角変化量が抑えられず、仕様を満足する視野角の保障が難しい。また、絞り前後のレンズ間隔に誤差が生じた場合の視野角変化量が４．０°以上の値であり、視野角変化に及ぼす影響が大きい。
本実施例３、比較例２の各内視鏡用対物レンズにおいて、絞り前後のレンズの取付位置が設計上の位置に対して全系の光軸に直交する方向に０．０１ｍｍ偏心した場合の像面湾曲変化量を考える。本実施例３において正レンズＬ２の取付位置、正レンズＬ３の取付位置が上記の通り偏心した場合、最大像高における像面湾曲変化量はそれぞれ、４μｍ、２μｍである。このように、本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００は、像面湾曲変化量が何れの場合も小さく（６μｍ以下に）抑えられており、高い光学性能が保障される。
比較例２において絞り前段のレンズの取付位置、絞り後段のレンズの取付位置が上記の通り偏心した場合、最大像高における像面湾曲変化量はそれぞれ、５μｍ、８μｍである。このように、比較例２の内視鏡用対物レンズは、像面湾曲変化量が本実施例３の内視鏡用対物レンズ１００に対して総じて大きい。特に、絞り後段のレンズの取付位置に誤差が生じた場合の像面湾曲変化量が大きいため、品質の高い画像を保障するのが難しい。
なお、本実施例１の内視鏡用対物レンズ１００において、正レンズＬ２、Ｌ３の光軸上の各レンズ厚、群間隔Ｄに＋０．１ｍｍの誤差が生じた場合の最大像高における視野角変化量はそれぞれ、０．３°、０．２°、０．５°である。本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００における同様の視野角変化量はそれぞれ、１．２°、１．２°、２．５°である。また、本実施例１において正レンズＬ２の取付位置、正レンズＬ３の取付位置が上記の通り偏心した場合、最大像高における像面湾曲変化量はそれぞれ、４μｍ、６μｍである。本実施例４の内視鏡用対物レンズ１００における同様の像面湾曲変化量はそれぞれ、２μｍ、６μｍである。このように、本実施例１、４の何れにおいても、製造誤差や組立誤差による視野角変化又は偏心像面湾曲による像面湾曲変化量が小さく、高い光学性能が保障される。
以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。
１ 電子スコープ
１００ 内視鏡用対物レンズ

Claims (5)

  1. 物体側から順に、負のパワーを持つ前群レンズ、絞り、正のパワーを持つ後群レンズ
    が配置された構成であり、
    前記前群レンズは、
    物体側から順に、負の前群側レンズ、正の前群側レンズ
    が配置された構成であり、
    前記後群レンズは、
    物体側から順に、正の後群側レンズ、接合レンズ
    が配置された構成であり、
    前記接合レンズは、
    物体側から順に、負のレンズ、正のレンズ
    が配置された構成であり、
    前記前群レンズの焦点距離をｆF（単位：ｍｍ）と定義し、前記前群レンズと前記後群レンズとの合成焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義し、前記正の後群側レンズの焦点距離をｆＲＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    −４．５≦ｆF／ｆ≦−２．０
    １．５≦ｆＲＰ／ｆ≦２．５
    を満たし、
    前記正の前群側レンズの物体側の面から前記絞りの面までの空気換算距離をＤ Ｆ （単位：ｍｍ）と定義し、該絞りの面から前記正の後群側レンズの像側の面までの空気換算距離をＤ Ｒ （単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    ０．２≦Ｄ Ｆ ／Ｄ Ｒ ≦０．５
    を満たし、
    前記正の後群側レンズは、
    物体側の面が平面又は凹面に、像側の面が凸面に形成され、
    前記接合レンズにおける負のレンズは、
    物体側の面が凸面に形成された負メニスカスレンズである、
    内視鏡用対物レンズ。
  2. 前記正の前群側レンズの物体側の面が非球面に形成された凸面であって、該正の前群側レンズの焦点距離をｆＦＰ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    −１．５≦ｆＦＰ／ｆF≦−０．５
    を満たす、
    請求項１に記載の内視鏡用対物レンズ。
  3. 前記正の後群側レンズの像側の面が非球面に形成された凸面であり、次の条件式
    −０．９≦ｆＲＰ／ｆF≦−０．４
    を満たす、
    請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物レンズ。
  4. 前記負の前群側レンズは、
    像側の面が凹面に形成され、
    前記正の前群側レンズは、
    物体側の面が凸面に、像側の面が平面に形成された、
    請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡用対物レンズ。
  5. 視野角が１３０°以上である、
    請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用対物レンズ。
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