JP6046322B1 - 内視鏡用変倍光学系及び内視鏡 - Google Patents

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Abstract

像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズを少なくとも有する負のパワーを持つ第一のレンズ群、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズを少なくとも有する正のパワーを持つ第二のレンズ群、物体側に凸面を向けた正レンズを少なくとも有する第三のレンズ群からなるからなる内視鏡用変倍光学系を所定の条件を満たすように構成する。

Description

本発明は、内視鏡用変倍光学系及び内視鏡用変倍光学系を備える内視鏡に関する。
医療分野において、患者の体腔内を観察するための機器として、内視鏡（ファイバスコープ又は電子スコープ）が一般に知られ、実用に供されている。この種の内視鏡には、病変観察を精細に行うため、変倍機能を持つ変倍光学系を搭載したものがある。
例えば特許第４８１９９６９号公報（以下、「特許文献１」と記す。）に、内視鏡用変倍光学系の具体的構成が記載されている。特許文献１に記載の内視鏡用変倍光学系は、物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、正のパワーを持つ第三の３レンズ群からなり、第一のレンズ群から像面までの全長を変化させることなく、物体距離の変化に対して第二のレンズ群を移動させることによりフォーカシングを行う構成となっている。
しかし、特許文献１に例示される負先行タイプ（最も物体側のレンズが負レンズのタイプ）のレンズ構成では、広角端での画角を確保しつつ収差の発生を抑えるため、最も物体側の負レンズの有効径を大きくしなければならない。このような負先行タイプの変倍光学系は、内視鏡先端部内に組み込まれる他の構成要素（ライドガイドや鉗子チャネル、送気・送水チャネル等）の配置の自由度を低下させるだけでなく、細径な内視鏡先端部内への組み込みが難しい。また、特許文献１に例示されるレンズ構成では、物体距離の変化に対してフォーカシングは行えるものの、観察倍率の変化は小さい。また、観察倍率を変化させたときの収差変動が大きいため、広角端から望遠端に亘って良好な光学性能を維持することが難しい。
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、負先行タイプでありながら径方向の寸法を抑えることができ、且つ広角端から望遠端に亘って良好な光学性能を維持すると共に十分な観察倍率を確保することが可能な内視鏡用変倍光学系及び内視鏡を提供することである。
本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、物体から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、第三のレンズ群からなり、該第一のレンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を一定に保ちながら、固定レンズ群である該第一のレンズ群及び該第三のレンズ群に対して該第二のレンズ群を光軸方向に移動させることで光学像を変倍させるものである。第一のレンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズを少なくとも有する。第二のレンズ群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと、負レンズ及び正レンズを接合した接合レンズと、を少なくとも有する。第三のレンズ群は、物体側に凸面を向けた正レンズを少なくとも有する。
本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第一のレンズ群が有するメニスカスレンズの焦点距離をｆｓ１（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での該第一から該第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｗ（単位：ｍｍ）と定義し、望遠端での該第一から該第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｔ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
２０＜ｆｓ１／ｆｗ＜５０
１．２＜ｆｔ／ｆｗ＜１．５
を満たす。
なお、上記の条件式（２０＜ｆｓ１／ｆｗ＜５０）は、第一群のレンズ群の焦点距離をｆ１（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
５＜｜ｆｓ１／ｆ１｜＜２０
に置き換えることができる。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第二群のレンズ群の焦点距離をｆ２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
２＜ｆ２／ｆｗ＜５
を満たす構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第三群のレンズ群の焦点距離をｆ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
５＜ｆ３／ｆｗ＜２０
を満たす構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第一群のレンズ群の焦点距離をｆ１（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
−４＜ｆ１／ｆｗ＜−２
を満たす構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第一と第二のレンズ群との間に光軸上を該第二のレンズ群と一体に移動する絞りを有する構成としてもよい。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、例えば画角が１２０°以上である。
また、本発明の一実施形態に係る内視鏡は、上記の内視鏡用変倍光学系が先端に組み込まれた機器である。
本発明の一実施形態によれば、負先行タイプでありながら径方向の寸法を抑えることができ、且つ広角端から望遠端に亘って良好な光学性能を維持すると共に十分な観察倍率を確保することが可能な内視鏡用変倍光学系及び内視鏡が提供される。
本発明の一実施形態に係る電子スコープの外観を示す外観図である。 本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。 本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。 本発明の実施例２に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。 本発明の実施例２に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。 本発明の実施例３に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。 本発明の実施例３に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。 本発明の実施例４に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。 本発明の実施例４に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。 本発明の実施例５に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。 本発明の実施例５に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系、及び該内視鏡用変倍光学系が組み込まれた電子スコープについて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る電子スコープ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、可撓性を有するシース１１ａによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端部分（湾曲部１４）は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作（具体的には、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作）に応じて湾曲する。湾曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１４を湾曲させる。湾曲部１４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先端部１２の基端が連結している。先端部１２の方向が湾曲操作ノブ１３ａの回転操作による湾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。
先端部１２の樹脂製筐体の内部には、内視鏡用変倍光学系１００（図１中斜線で示されたブロック）が組み込まれている。内視鏡用変倍光学系１００は、撮影領域中の被写体の画像データを採取するため、被写体からの光を固体撮像素子（図示省略）の受光面上に結像させる。固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが挙げられる。
図２は、本発明の実施例１（詳しくは後述）に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図２（ａ）、図２（ｂ）は、それぞれ、変倍位置が広角端、望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。次においては、図２を援用して、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系１００について詳細な説明を行う。
内視鏡用変倍光学系１００は、図２に示されるように、物体（被写体）側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、正のパワーを持つ第二のレンズ群Ｇ２、正又は負のパワーを持つ第三のレンズ群Ｇ３を有している。内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から像面までの距離（すなわち、内視鏡用変倍光学系１００の全長）を一定に保ちながら、固定レンズ群である第一のレンズ群Ｇ１及び第三のレンズ群Ｇ３に対して第二のレンズ群Ｇ２を光軸方向ＡＸに移動させることで、合焦状態を保持しつつ全系の焦点距離（第一のレンズ群Ｇ１から第三のレンズ群までの合成焦点距離）を変化させ、光学像を変倍させる構成となっている。内視鏡用変倍光学系１００は、広角端の画角が１２０°以上（半画角が６０°以上）となっている。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を構成する各光学レンズは、内視鏡用変倍光学系１００の光軸ＡＸを中心として回転対称な形状を有している。第三のレンズ群Ｇ３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。
第一のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ（図２の例では、レンズＬ１）、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズ（図２の例では、レンズＬ３）を少なくとも有し、絞りＳよりも物体側に配置された負のパワーを持つレンズ群である。「少なくとも有している」と記載したのは、本発明の技術的思想の範囲において、平行平板等の別の光学素子を追加配置する構成例もあり得るからである。第二のレンズ群Ｇ２、第三のレンズ群Ｇ３の説明においても、同様の理由で「少なくとも有している」と表現している。
このように、第一のレンズ群Ｇ１内に物体側に凹面（言い換えると、像面に凸面）を向けた正のパワーを持つメニスカスレンズを配置することにより、像側に凹面を向けた負レンズで発生する収差が相殺される。これにより、全系での収差変動が抑えられて、広角端から望遠端に亘って良好な光学性能が維持される。
第二のレンズ群Ｇ２は、絞りＳの直後に配置された正のパワーを持つレンズ群であり、色収差の発生を抑えるため、物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズ（図２の例では、レンズＬ４）と、正負２枚のレンズを接合した接合レンズ（図２の例では、レンズＬ５とレンズＬ６とを接合した接合レンズＣＬ１）を少なくとも有する構成となっている。なお、図２の例では、接合レンズＣＬ１は、負レンズ（レンズＬ５）が物体側に配置され、正レンズ（レンズＬ６）が像側に配置されているが、別の実施形態では、正レンズが物体側に配置され、負レンズが像側に配置されてもよい。
第二のレンズ群Ｇ２は、固体撮像素子の受光面上に結像される光学像を変倍するため、絞りＳと一体に光軸ＡＸ方向に移動する。第二のレンズ群Ｇ２と絞りＳとを一体に移動させることにより、望遠端にしたときの非点収差の発生が効果的に抑えられる。
絞りＳ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、又は第二のレンズ群Ｇ２の絞りＳに最も近いレンズ面（図２の構成例においては、レンズＬ４の物体側面ｒ８）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膜である。絞りＳの厚みは、内視鏡用変倍光学系１００を構成する各光学レンズの厚みと比べて非常に薄く、内視鏡用変倍光学系１００の光学性能を計算する上で無視しても差し支えない。そのため、本明細書においては、絞りＳの厚みをゼロとみなして説明を進める。
第三のレンズ群Ｇ３は、正又は負のパワーを持つレンズ群であり、内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度を抑えるため、物体側に凸面を向けた正レンズ（図２の例では、レンズＬ８）を少なくとも有する構成となっている。
内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１が有するメニスカスレンズの焦点距離をｆｓ１（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での全系の焦点距離をｆｗ（単位：ｍｍ）と定義し、望遠端での全系の焦点距離をｆｔ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式（１）及び（２）
２０＜ｆｓ１／ｆｗ＜５０・・・（１）
１．２＜ｆｔ／ｆｗ＜１．５・・・（２）
を満たす構成となっている。
条件式（１）が満たされることにより、内視鏡用変倍光学系１００の中で有効径が最も大きくなりがちな第一のレンズ群Ｇ１内の負レンズの有効径が抑えられて、内視鏡用変倍光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられる。そのため、細径に設計された電子スコープ１の先端部１２内への組み込みに好適である。また、内視鏡用変倍光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられることにより、先端部１２内に組み込まれる他の構成要素（ライドガイドや鉗子チャネル、送気・送水チャネル等）の配置の自由度が向上する。
また、条件式（１）が満たされることにより、第一のレンズ群Ｇ１内で発生する収差が抑えられて、広角端から望遠端に亘って良好な光学性能がより一層維持される。
条件式（１）においてｆｓ１／ｆｗが右辺の値である５０以上となる場合、第一のレンズ群Ｇ１内において正のパワーが弱くなりすぎて、第一のレンズ群Ｇ１内の負レンズで発生する収差を相殺することが難しくなる。また、条件式（１）においてｆｓ１／ｆｗが右辺の値である５０以上となる場合、第一のレンズ群Ｇ１内で発生する収差を適正な量に抑えるには、画角を狭く設計せざるを得ない。
条件式（１）においてｆｓ１／ｆｗが左辺の値である２０以下となる場合、第一のレンズ群Ｇ１内において正のパワーが強くなりすぎるため、第一のレンズ群Ｇ１内で発生する収差を適正な量に抑えるべく、第一のレンズ群Ｇ１内の負レンズの有効径を大きくしなければならない。
体腔内を観察する際の電子スコープ１の使い勝手を考慮すると、最良物体距離は、広角端から望遠端に近付くほど短くなり、望遠端に到達したときに最も短くなるのが好ましい。条件式（２）が満たされることにより、観察倍率に対する物体距離の変化が適正となる。また、観察倍率が十分に確保される。
条件式（２）においてｆｔ／ｆｗが右辺の値である１．５以上となる場合、倍率変化に伴うＦナンバーの変化が大きくなりすぎて、望遠端での解像が低下する。
条件式（２）においてｆｔ／ｆｗが左辺の値である１．２以下となる場合、望遠端での倍率が小さくなりすぎるため、術者による十分な観察が難しくなる。
なお、条件式（１）は、第一群のレンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（３）に置き換えてもよい。
５＜｜ｆｓ１／ｆ１｜＜２０・・・（３）
条件式（２）及び（３）が満たされる場合も、条件式（１）及び（２）が満たされる場合と同等の効果が得られる。
内視鏡用変倍光学系１００は、第二群のレンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）
２＜ｆ２／ｆｗ＜５・・・（４）
を満たす構成となっている。
条件式（４）が満たされることにより、内視鏡用変倍光学系１００の全長を抑えつつも変倍に必要な第二のレンズ群Ｇ２の移動量を確保することが可能となる。
条件式（４）においてｆ２／ｆｗが右辺の値である５以上となる場合、第二のレンズ群Ｇ２のパワーが弱くなりすぎることから、変倍に必要な第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、内視鏡用変倍光学系１００の全長が長くなる。この結果、全長の長い内視鏡用変倍光学系１００を収容する必要上、硬質部分である電子スコープ１の先端部１２の全長を長くしなければならない。また、条件式（４）においてｆ２／ｆｗが右辺の値である５以上となる場合、観察倍率が高くなりすぎてしまい、望遠端での観察を行う際の電子スコープ１の操作性が低下する。例示的には、電子スコープ１の先端部１２が僅かな操作で大きく動くようになるため、術者が観察したい領域を画角内に収めることが難しくなる。
条件式（４）においてｆ２／ｆｗが左辺である２以下となる場合、第二のレンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎることから、変倍に必要な第二のレンズ群Ｇ２の移動量を抑えることができるものの、ペッツバール和が負に大きくなり像面湾曲が大きく発生する。
内視鏡用変倍光学系１００は、第三群のレンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（５）
５＜ｆ３／ｆｗ＜２０・・・（５）
を満たす構成となっている。
条件式（５）が満たされることにより、内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が広角端から望遠端に亘って抑えられる。
条件式（５）においてｆ３／ｆｗが右辺の値である２０以上となる場合、第三のレンズ群Ｇ３のパワーが弱くなることにより、変倍に伴う射出角度の変化が小さくなる一方、コマ収差及び色収差が大きく発生する。
条件式（５）においてｆ３／ｆｗが左辺の値である５以下となる場合、第三のレンズ群Ｇ３のパワーが強くなりすぎて、変倍に伴う射出角度の変化が大きくなる。
内視鏡用変倍光学系１００は、次の条件式（６）
−４＜ｆ１／ｆｗ＜−２・・・（６）
を満たす構成となっている。
条件式（６）が満たされることにより、第一群のレンズ群Ｇ１の有効径が抑えられる。
条件式（６）においてｆ１／ｆｗが右辺の値である−２以上となる場合、最も物体側に位置する第一のレンズ群Ｇ１内の負レンズのパワーが強くなりすぎて、コマ収差が大きく発生する。
条件式（６）においてｆ１／ｆｗが左辺の値である−４以下となる場合、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを確保するため、最も物体側に位置する第一のレンズ群Ｇ１内の負レンズの有効径を大きくしなければならない。
次に、これまで説明した内視鏡用変倍光学系１００の具体的数値実施例を５例説明する。各数値実施例１〜５に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図１に示される電子スコープ１の先端部１２に配置されている。
上述したように、本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００の構成は、図２に示される通りである。
本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系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の上欄（面データ）に示される面番号ＮＯは、絞りＳに対応する面番号７を除き、図２中の面符号ｒｎ（ｎは自然数）に対応する。表１の上欄において、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、Ｎ（ｄ）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。
表１の下欄（各種データ）は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様（実効Ｆナンバー、全系の焦点距離（単位：ｍｍ）、光学倍率、半画角（単位：ｄｅｇｒｅｅ）、像高（単位：ｍｍ）、群間隔Ｄ６（単位：ｍｍ）、群間隔Ｄ１２（単位：ｍｍ））を広角端、望遠端のそれぞれについて示す。群間隔Ｄ６は、第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との群間隔である。群間隔Ｄ１２は、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３との群間隔である。群間隔Ｄ６、群間隔Ｄ１２は、変倍位置に応じて変わる。
Figure 0006046322
図３（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図３（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＡは、ｄ線、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６ｎｍ）での球面収差及び軸上色収差を示す。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＢは、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での倍率色収差を示す。グラフＡ、Ｂ中、実線はｄ線での収差を、点線は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３（ａ）、（ｂ）のグラフＣは、非点収差を示す。グラフＣ中、実線はサジタル成分を、点線はメリディオナル成分を、それぞれ示す。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＤは、歪曲収差を示す。グラフＡ〜Ｃの縦軸は像高を、横軸は収差量を、それぞれ示す。グラフＤの縦軸は像高を、横軸は歪曲率を、それぞれ示す。なお、本実施例１の各表又は各図面についての説明は、以降の各数値実施例で提示される各表又は各図面においても適用する。
本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、レンズＬ１の有効径が抑えられていることにより、内視鏡用変倍光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている（表１参照）。また、広角端、望遠端の何れにおいても諸収差が良好に補正されつつ（図３参照）、第三のレンズ群Ｇ３として、少なくとも、物体側に凸面を向けた正レンズが配置されることにより（図２及び表１参照）、内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が抑えられた構成となっている。また、十分な観察倍率が確保されている（表１参照）。なお、広角端と望遠端との中間域においては、図３（ａ）と図３（ｂ）とが示す範囲内で各種収差が変化する。すなわち、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、広角端から望遠端までの各変倍位置で光学性能が良好である。
図４（ａ）、（ｂ）は、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図４（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す。図４（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す。
図５（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図５（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。
表２は、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。なお、表２では、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３との群間隔を符号「Ｄ１４」で示す。
Figure 0006046322
本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図４及び図５並びに表２から判るように、光学系全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっており、また、十分な観察倍率が確保され、且つ広角端から望遠端までの各変倍位置で光学性能が良好であると共に内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が抑えられた構成となっている。
図６（ａ）、（ｂ）は、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図６（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す。図６（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す。
図７（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図７（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。
表３は、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。なお、表３では、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３との群間隔を符号「Ｄ１４」で示す。
Figure 0006046322
本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図６及び図７並びに表３から判るように、光学系全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっており、また、十分な観察倍率が確保され、且つ広角端から望遠端までの各変倍位置で光学性能が良好であると共に内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が抑えられた構成となっている。
図８（ａ）、（ｂ）は、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図８（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す。図８（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す。
図９（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図９（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。
表４は、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。なお、表４では、第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との群間隔を符号「Ｄ４」で示し、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３との群間隔を符号「Ｄ１２」で示す。
Figure 0006046322
本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図８及び図９並びに表４から判るように、光学系全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっており、また、十分な観察倍率が確保され、且つ広角端から望遠端までの各変倍位置で光学性能が良好であると共に内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が抑えられた構成となっている。
図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図１０（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す。図１０（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す。
図１１（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図１１（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。
表５は、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。なお、表５では、第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との群間隔を符号「Ｄ４」で示し、第二のレンズ群Ｇ２と第三のレンズ群Ｇ３との群間隔を符号「Ｄ１２」で示す。
Figure 0006046322
本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図１０及び図１１並びに表５から判るように、光学系全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっており、また、十分な観察倍率が確保され、且つ広角端から望遠端までの各変倍位置で光学性能が良好であると共に内視鏡用変倍光学系１００から固体撮像素子への光の射出角度が抑えられた構成となっている。
（条件式検証）
表６は、本実施例１〜５の各実施例において、条件式（１）〜（６）の各条件式を適用したときに算出される値の一覧表である。
Figure 0006046322
本実施例１〜５の各実施例に係る内視鏡用変倍光学系１００は、表６に示されるように、条件式（１）及び（２）（並びに条件式（１）及び（３））を満たす。これにより、本実施例１〜５の各実施例では、光学系全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっており、また、十分な観察倍率が確保され、且つ広角端から望遠端に亘って良好な光学性能がより一層維持されている。本実施例１〜５の各実施例に係る内視鏡用変倍光学系１００は、条件式（４）〜（６）も更に満たす。そのため、本実施例１〜５の各実施例では、条件式（４）〜（６）を満たすことによる更なる効果が奏される。
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明した内容に限定されず、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。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

Claims (8)

  1. 物体から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、第三のレンズ群からなり、該第一のレンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を一定に保ちながら、固定レンズ群である該第一のレンズ群及び該第三のレンズ群に対して該第二のレンズ群を光軸方向に移動させることで光学像を変倍させる内視鏡用変倍光学系において、
    前記第一のレンズ群は、
    物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズを少なくとも有し、
    前記第二のレンズ群は、
    物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと、負レンズ及び正レンズを接合した接合レンズとを少なくとも有し、
    前記第三のレンズ群は、
    物体側に凸面を向けた正レンズを少なくとも有し、
    前記第一のレンズ群が有する前記メニスカスレンズの焦点距離をｆｓ１（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での該第一から該第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｗ（単位：ｍｍ）と定義し、望遠端での該第一から該第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｔ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
    ２０＜ｆｓ１／ｆｗ＜５０
    １．２＜ｆｔ／ｆｗ＜１．５
    を満たす、
    内視鏡用変倍光学系。
  2. 物体から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、第三のレンズ群からなり、該第一のレンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を一定に保ちながら、固定レンズ群である該第一のレンズ群及び該第三のレンズ群に対して該第二のレンズ群を光軸方向に移動させることで光学像を変倍させる内視鏡用変倍光学系において、
    前記第一のレンズ群は、
    物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、物体側に凹面を向けた正メニスカスレンズを少なくとも有し、
    前記第二のレンズ群は、
    物体側から順に、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズと、負レンズ及び正レンズを接合した接合レンズとを少なくとも有し、
    前記第三のレンズ群は、
    物体側に凸面を向けた正レンズを少なくとも有し、
    前記第一のレンズ群が有する前記メニスカスレンズの焦点距離をｆｓ１（単位：ｍｍ）と定義し、該第一群のレンズ群の焦点距離をｆ１（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での該第一から前記第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｗ（単位：ｍｍ）と定義し、望遠端での該第一から該第三のレンズ群の合成焦点距離をｆｔ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
    ５＜｜ｆｓ１／ｆ１｜＜２０
    １．２＜ｆｔ／ｆｗ＜１．５
    を満たす、
    内視鏡用変倍光学系。
  3. 前記第二群のレンズ群の焦点距離をｆ２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    ２＜ｆ２／ｆｗ＜５
    を満たす、
    請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用変倍光学系。
  4. 前記第三群のレンズ群の焦点距離をｆ３（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    ５＜ｆ３／ｆｗ＜２０
    を満たす、
    請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系。
  5. 前記第一群のレンズ群の焦点距離をｆ１（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
    −４＜ｆ１／ｆｗ＜−２
    を満たす、
    請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系。
  6. 前記第一と前記第二のレンズ群との間に光軸上を該第二のレンズ群と一体に移動する絞りを有する、
    請求項１から請求項５の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系。
  7. 画角が１２０°以上である、
    請求項１から請求項６の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系。
  8. 請求項１から請求項７の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系が先端に組み込まれた、
    内視鏡。
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