JP6062137B1 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents

Abstract

小型、高画質で視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を確保した内視鏡対物光学系を提供する。物体側から順に、負の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の第２群Ｇ２からなり、第１群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と視野方向変換部材Ｐからなり、第２群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と負の第４レンズＬ４との順に接合した接合レンズからなり、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。２．４≦ｄ1／ｆ≦４．６ （１）１．８５≦ｆ2／ｆ≦２．６ （２）−５０≦ｒ21／ｒ22≦−０．４ （３）ここで、ｄ1は、第１レンズＬ１の像側の面から明るさ絞りＳの面までの空気換算長、ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、ｆ2は、第２群Ｇ２の焦点距離、ｒ21は、第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径、ｒ22は、第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径、である。

Description

本発明は、内視鏡対物光学系、例えば医療分野や工業分野などで用いられる内視鏡装置に適用できる内視鏡対物光学系に関するものである。

内視鏡対物光学系において、斜視観察を行うために光学系の中にプリズム等の視野方向変換部材を配置する場合がある。このような、斜視観察用の光学系の例が提案されている（例えば、特許文献１〜１０参照）。

特開２００８−８３３１６号公報 特開平９−２６９４５０号公報 特許第３５７４４８４号公報 特許第４４３９１８４号公報 特許第３７４２４８４号公報 特許第５５５８０５８号公報 特許第４２７４６０２号公報 特公昭５３−３６７８７号公報 特開昭５１−６２０５３号公報 特開平７−２９４８０６号公報

近年、内視鏡の小型化の要請に伴って、撮像素子の小型化が進んでいる。ここで、斜視用内視鏡では、対物光学系の中にプリズム等の視野方向変換部材を配置している。このため、撮像素子を小型化した場合でも、視野方向変換部材を配置するための空間的な間隔を相応に長く確保しなければならない場合がある。空間的な間隔を確保する場合とは、例えば、撮像素子や、撮像素子と対物光学系とを保持する機械部品を対物光学系内に配置する場合である。

一般に、光学系の大きさは、係数倍して小型化、即ち縮小することができる。ここで、撮像素子を単純に係数倍して小型化したとき、視野方向変換部材を同じ係数倍で小型化できない場合がある。さらに近年、より一層の小型化を実現するため、対物光学系からの大きな射出角の光線に応じてシェーディング特性を最適化した撮像素子が提供されている。

特許文献１、２、３の構成では、単純に撮像素子の大きさに合わせて、光学系を係数倍して小型化した場合、視野方向変換部材を配置する間隔が小さくなってしまう。このため、小型な斜視用内視鏡を得ることが困難である。

特許文献４、５の構成では、第２群の接合レンズを負、正の順に接合している。この結果、倍率色収差の補正能力が低くなる。従って、画面周辺部で色にじみが発生しやすく、高画質な内視鏡画像を得ることが困難である。

特許文献６では、物体側から順に、負レンズ、正レンズ、プリズム、接合レンズの構成が開示されている。ここで、負の第１レンズの像側の面の曲率半径が小さいため、正の第２レンズとの相対的な偏心が性能へ及ぼす影響が大きく、更なる小型化と高画質化が困難である。

特許文献７の構成では、接合レンズを備えていない。このため、画面周辺部での色にじみが発生しやすく、更なる高画質化が困難である。

特許文献８、９において、特許文献９の実施例３以外の構成は、画角が９０°以下であり、十分な視野範囲を得ることが困難である。また、特許文献９の実施例３の構成は、対物光学系の射出角が小さい。このため、シェーディング特性を最適化した撮像素子には好ましくなく、より一層の小型で高画質な内視鏡を得ることが困難である。

特許文献１０において、実施例５以外の構成は、第２群の接合レンズを負、正の順に接合している。このため、倍率色収差の補正能力が低い。また、特許文献１０の実施例５の構成は、第２群の接合レンズを正、負の順に接合しているが、視野方向変換部材を配置する間隔が小さい。さらに、特許文献１０の全ての実施例において、第２群の屈折力が大きい。このため、像面湾曲が補正不足ぎみであり、小型で高画質な斜視用内視鏡を得ることが困難である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型、高画質で視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を確保した内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の第１群と、明るさ絞りと、正の第２群からなり、第１群は、物体側から順に、負の第１レンズと視野方向変換部材からなり、第２群は、物体側から順に、両凸形状の第２レンズと、正の第３レンズと負の第４レンズとの順に接合した接合レンズからなり、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
２．４≦ｄ₁／ｆ≦４．６ （１）
１．８５≦ｆ₂／ｆ≦２．６ （２）
−５０≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．４ （３）
２．０１≦ｆ ₀₃ ／ｆ≦２．５ （４）
ここで、
ｄ₁は、第１レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
ｆ₂は、第２群の焦点距離、
ｒ₂₁は、第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₂₂は、第２レンズの像側の面の曲率半径、
ｆ ₀₃ は、第３レンズの焦点距離、
である。

本発明によれば、小型、高画質で、視野方向変換部材を配置するための十分な間隔を備えた内視鏡対物光学系が得られるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 （ａ）は本発明の実施例１に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）はそれぞれ実施例１の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。 （ａ）は本発明の実施例２に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は実施例１の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。 （ａ）は本発明の実施例３に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は実施例３の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。 （ａ）は本発明の実施例４に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は実施例４の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。 （ａ）は本発明の実施例５に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は実施例５の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。 （ａ）は本発明の実施例６に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は実施例６の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。

以下、本実施形態に係る内視鏡対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図である。
本実施形態は、物体側から順に、負の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の第２群Ｇ２からなり、第１群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と視野方向変換部材Ｐからなり、第２群Ｇ２は、物体側から順に、両凸形状の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３と負の第４レンズＬ４との順に接合した接合レンズからなる。
そして、以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
２．４≦ｄ₁／ｆ≦４．６ （１）
１．８５≦ｆ₂／ｆ≦２．６ （２）
−５０≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．４ （３）
ここで、
ｄ₁は、第１レンズの像側の面から明るさ絞りの面までの空気換算長、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
ｆ₂は、第２群の焦点距離、
ｒ₂₁は、第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ₂₂は、第２レンズの像側の面の曲率半径、
である。

このように、本実施形態は、内視鏡に使用できる小型で広画角な内視鏡対物光学系（結像光学系）とするために、第１群Ｇ１の最も物体側に、平凹形状の第１レンズＬ１を配置して、負の屈折力を確保している。これにより、レトロフォーカスタイプの構成をとることができる。そして、第１レンズＬ１の像側には、視野方向変換部材Ｐを配置して、斜視観察を可能にしている。なお、図１においては、プリズム等の視野方向変換部材を展開した図として示している。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。

第２群Ｇ２の物体側には、主に結像に寄与する正レンズＬ２を配置している。正レンズＬ２の像側で周辺光線の光軸からの高さが高くなる位置に、正レンズＬ３と負レンズＬ４との順に接合した接合レンズを配置している。この接合レンズにより、倍率色収差を補正する。倍率色収差は、周辺光線の光軸からの高さが高くなる位置の方が収差補正への寄与度が大きい。そこで、接合レンズは、より軸外光線が高くなる位置において倍率色収差を補正するように、物体側から、正レンズＬ３、負レンズＬ４の順に接合している。

ここで、斜視用内視鏡においては、撮像素子を小型化しても、視野方向変換部材を配置する間隔は相応に長く確保しなければならない場合がある。この場合、単純に撮像素子を小型化した係数倍の光学系では、視野方向変換部材Ｐを配置する間隔も短くなってしまうため、好ましくない。即ち、光学系の焦点距離に対して相対的に長い視野方向変換部材を配置する間隔を確保する必要がある。このため、以下の条件式（１）を満たすことが望ましい。
２．４≦ｄ₁／ｆ≦４．６ （１）
ここで、
ｄ₁は、第１レンズＬ１の像側の面から明るさ絞りＳの面までの空気換算長、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（１）は、視野方向変換部材Ｐを配置する間隔（空気換算長）と全系の焦点距離を規定している。
条件式（１）の上限値を上回ると、視野方向変換部材Ｐを配置する間隔が大きくなる。このため、第１レンズの径を維持したまま光学系を構成しようとすると第１レンズＬ１の屈折力が大きくなり全ての収差が悪化してしまう。条件式（１）の下限値を下回ると、視野方向変換部材Ｐを配置する間隔が小さくなってしまう。このため、小型な斜視用の内視鏡を得ることが困難となる。

条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
２．６≦ｄ₁／ｆ≦４．４ （１’）
さらに、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１”）を満足することがより好ましい。
２．６≦ｄ₁／ｆ≦４．１ （１”）

また、正の第２群Ｇ２の屈折力を適切に設定しないと、球面収差と像面湾曲の発生量が大きくなり画質の劣化を招きやすくなる。このため、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
１．８５≦ｆ₂／ｆ≦２．６ （２）
ここで、
ｆ₂は、第２群Ｇ２の焦点距離、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（２）の上限値を上回ると、第２群Ｇ２の屈折力が小さくなり、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式（２）の下限値を下回ると、第２群Ｇ２の屈折力が大きくなり、像面湾曲が補正不足となって好ましくない。

条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。
１．８５≦ｆ₂／ｆ≦２．５ （２’）
さらに、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２”）を満足することがより好ましい。
１．９≦ｆ₂／ｆ≦２．４ （２”）

また、第２レンズＬ２は、結像のための正屈折力と大きい射出角を確保するため、適切な正屈折力を保持しながらも、球面収差、コマ収差を補正する必要がある。このため、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
−５０≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．４ （３）
ここで、
ｒ₂₁は、第２レンズＬ２の物体側の面の曲率半径、
ｒ₂₂は、第２レンズＬ２の像側の面の曲率半径、
である。

条件式（３）の上限値を上回る、または条件式（３）の下限値を下回ると、球面収差、コマ収差が大きくなってしまい好ましくない。

条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。
−４４≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．４ （３’）
さらに、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３”）を満足することがより好ましい。
−３８≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．５ （３”）

また、第３レンズＬ３の屈折力を大きくしすぎると、光学系がテレセントリックに近くなる。このため、大きい射出角を確保するのが困難となる。この結果、像面Ｉ近くのレンズの光線高が高くなり、レンズが大径化しやすい。したがって、第３レンズＬ３を適切な屈折力に設定し、大きい射出角となるように光学系を構成することが好ましい。このため、条件式（４）を満たすことが望ましい。
１．６≦ｆ₀₃／ｆ≦２．５ （４）
ここで、
ｆ₀₃は、第３レンズＬ３の焦点距離、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズＬ３の屈折力が小さくなり、光線の射出角が大きくなりすぎてシェーディングによる画質の劣化を招きやすい。条件式（４）の下限値を下回ると、第３レンズＬ３の屈折力が大きくなり、射出角が小さくなりすぎる。つまり、レンズが大径化しやすくなるので、好ましくない。さらには、シェーディング特性を最適化した撮像素子にも不向きとなり、画質の劣化を招きやすい。

条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
１．７≦ｆ₀₃／ｆ≦２．４ （４’）
さらに、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４”）を満足することがより好ましい。
１．８≦ｆ₀₃／ｆ≦２．３ （４”）

また、小型で高画質な斜視用内視鏡を得るためには、第１レンズＬ１の屈折力を適切に設定し、レンズ径と光学性能とのバランスを保つ必要がある。このため、以下の条件式（５）を満たすことが望ましい。
−２．２≦ｆ₀₁／ｆ≦−１．１ （５）
ここで、
ｆ₀₁は、第１レンズＬ１の焦点距離、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（５）の上限値を上回ると、第１レンズＬ１の負屈折力が大きくなり、全ての収差が悪化してしまう。条件式（５）の下限値を下回ると、第１レンズＬ１の屈折力が小さくなり、第１レンズＬ１が大径化してしまい好ましくない。

条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足することが好ましい。
−２．０≦ｆ₀₁／ｆ≦−１．１ （５’）
さらに、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５”）を満足することがより好ましい。
−１．８≦ｆ₀₁／ｆ≦−１．１ （５”）

また、長い視野方向変換部材Ｐを配置する間隔を確保しながらも、内視鏡の長手方向にはコンパクトな光学系であることが望ましい。このため、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
０．５≦ｄ₁／ｄ₂≦１．２ （６）
ここで、
ｄ₁は、第１レンズＬ１の像側の面から明るさ絞りＳの面までの空気換算長、
ｄ₂は、明るさ絞りＳの面から像面Ｉまでの空気換算長、
である。

条件式（６）の上限値を上回ると、視野方向変換部材Ｐを配置する間隔が大きくなりすぎ、第１レンズＬ１が大径化しやすい。条件式（６）の下限値を下回ると、光学系が内視鏡の長手方向に大きくなりすぎ好ましくない。

条件式（６）に代えて、以下の条件式（６’）を満足することが好ましい。
０．５５≦ｄ₁／ｄ₂≦１．１５ （６’）
さらに、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６”）を満足することがより好ましい。
０．６≦ｄ₁／ｄ₂≦１．１ （６”）

また、本実施形態は、以下の条件式（７）を満たすことが望ましい。
１．８≦ｆ₀₂／ｆ≦３．２ （７）
ここで、
ｆ₀₂は、第２レンズＬ２の焦点距離、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（７）の上限値を上回ると、第２レンズＬ２の屈折力が小さくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式（７）の下限値を下回ると、第２レンズＬ２の屈折力が大きくなる。このため、球面収差が補正不足となり好ましくない。

条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満足することが好ましい。
１．９≦ｆ₀₂／ｆ≦３．１ （７’）
さらに、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７”）を満足することがより好ましい。
２≦ｆ₀₂／ｆ≦３ （７”）

また、高画質な内視鏡画像を得るためには、正の第２レンズＬ２及び正の第３レンズＬ３で発生する補正不足の球面収差と像面湾曲を、適切な負の屈折力を有する第４レンズＬ４により補正することが望ましい。このため、以下の条件式（８）を満たすことが望ましい。
−２．８≦ｆ₀₄／ｆ≦−１．２ （８）
ここで、
ｆ₀₄は、第４レンズＬ４の焦点距離、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（８）の上限値を上回ると、第４レンズＬ４の屈折力が大きくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。条件式（８）の下限値を下回ると、第４レンズＬ４の屈折力が小さくなる。このため、球面収差が補正不足となって好ましくない。

条件式（８）に代えて、以下の条件式（８’）を満足することが好ましい。
−２．７≦ｆ₀₄／ｆ≦−１．５ （８’）
さらに、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８”）を満足することがより好ましい。
−２．６≦ｆ₀₄／ｆ≦−１．８ （８”）

また、小型化のためには第１群Ｇ１の径を小さくすることが望ましい。このため、以下の条件式（９）を満たすことが望ましい。
０．６≦ｅｎ／ｆ≦１．１５ （９）
ここで、
ｅｎは、最大像高光線の入射瞳における位置、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（９）の上限値を上回ると、負の第１レンズＬ１の径が大型化するため好ましくない。条件式（９）の下限値を下回ると、負の第１レンズＬ１の屈折力が大きくなり好ましくない。

条件式（９）に代えて、以下の条件式（９’）を満足することが好ましい。
０．６４≦ｅｎ／ｆ≦１．１ （９’）
さらに、条件式（９）に代えて、以下の条件式（９”）を満足することがより好ましい。
０．６８≦ｅｎ／ｆ≦１．０５ （９”）

また、本実施形態は、以下の条件式（１０）を満たすことが望ましい。
−６．５≦ｅｘ／ｆ≦−２．８ （１０）
ここで、
ｅｘは、最大像高光線の射出瞳における位置、
ｆは、内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
である。

条件式（１０）の上限値を上回ると、光線の射出角が大きくなる。即ち、第２レンズＬ２の屈折力が大きくなり、球面収差が悪化する。条件式（１０）の下限値を下回ると、光線の射出角が小さくなる。このため、シェーディング特性を最適化した撮像素子に不向きとなる。

条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０’）を満足することが好ましい。
−５．８≦ｅｘ／ｆ≦−３．３ （１０’）
さらに、条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０”）を満足することがより好ましい。
−５．１≦ｅｘ／ｆ≦−３．８ （１０”）

（実施例１）
実施例１に係る内視鏡対物光学系について説明する。図２（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。以下、すべての実施例において、視野方向変換部材Ｐ、例えばプリズムは、展開した状態で示している。このため、視野方向変換部材Ｐは、プリズムと等価な光路長を有する平行平面板として図示されている。

本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、両凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、平行平板Ｆ１からなる。ここで、正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。これら諸収差図は、５４６．０７ｎｍ（ｅ線）、４３５．８４ｎｍ（ｇ線）、４８６．１３ｎｍ（Ｆ線）及び６５６．２７ｎｍ（Ｃ線）の各波長について示されている。また、各図中、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角を示す。以下、収差図に関しては、同様である。また、像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは６．３７５、半画角は５０．０°である。

（実施例２）
図３（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、両凸正レンズＬ２と、平行平板Ｆ１と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。ここで、正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは６．１０４、半画角は５０．４°である。

（実施例３）
図４（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、平行平面板Ｆ１とからなる。ここで、正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは５．８０２、半画角は５０．１°である。

（実施例４）
図５（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、平行平面板Ｆ１とからなる。ここで、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とは接合されている。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは５．４８３、半画角は５０．８°である。

（実施例５）
実施例５は参考例である。図６（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、両凸正レンズＬ２と、平行平面板Ｆ１と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４とからなる。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは５．５８８、半画角は５０．２°である。

（実施例６）
図７（ａ）は、本実施例に係る内視鏡対物光学系の断面図である。本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力の第２群Ｇ２とにより構成されている。

第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負レンズＬ１と、視野方向変換部材Ｐとからなる。第２群Ｇ２は、物体側から順に、両凸正レンズＬ２と、平行平面板Ｆ１と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４とからなる。ここで、正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とは接合されている。第２群Ｇ２の像側には、平行平板Ｆ２と、カバーガラスＣＧが配置されている。

平行平面板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。

図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）は、本実施例の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。像高は０．５ｍｍ、Ｆｎｏは５．５３９、半画角は４９．８°である。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｅ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、ＦｎｏはＦナンバーである。

数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 4.3605
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6463 0.3101
3 ∞ 2.2674 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.126
6 1.9264 0.5136 1.81078 40.92
7 -1.9264 0.1744
8 2.2926 0.6395 1.51977 52.43
9 -0.814 0.2907 1.93429 18.90
10 -3.7607 0.2326
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.3886
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6187
Fno 6.375

数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.7592 0.2907
3 ∞ 2.2481 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0969
6 39.5292 0.4464 1.77621 49.60
7 -1.0693 0.2958
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.3147
10 2.7791 0.6343 1.73234 54.68
11 -1.4607 0.3018 1.97189 17.47
12 18.6587 0.4059
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6148
Fno 6.104

数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.1357
1 ∞ 0.2907 1.88815 40.76
2 0.6741 0.2904
3 ∞ 2.2774 1.88815 40.76
4 ∞ 0.1453
5(絞り) ∞ 0.1316
6 2.3270 0.5463 1.79012 44.20
7 -2.0048 0.1708
8 2.3145 0.7102 1.51825 64.14
9 -0.8563 0.2907 1.93429 18.90
10 -2.3840 0.1870
11 ∞ 0.5814 1.523 65.13
12 ∞ 0.4016
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6225
Fno 5.802

数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 6.1047
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 2.1943 1.2617 1.88815 40.76
7 -3.316 0.1163
8 2.2462 0.6810 1.59143 61.14
9 -1.0563 0.2821 1.93429 18.90
10 -5.2068 0.0484
11 ∞ 0.3876 1.523 65.13
12 ∞ 0.4244
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6189
Fno 5.483

数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9620 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.2229
5(絞り) ∞ 0.0775
6 1.7223 0.4823 1.73234 54.68
7 -3.3188 0.1367
8 ∞ 0.2907 1.523 65.13
9 ∞ 0.2422
10 1.4769 0.7630 1.5343 48.84
11 -0.8247 0.2907 1.93429 18.90
12 -3.8931 0.3604
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6170
Fno 5.588

数値実施例６
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 5.4264
1 ∞ 0.2955 1.88815 40.76
2 0.9467 0.3246
3 ∞ 3.3794 1.88815 40.76
4 ∞ 0.3682
5(絞り) ∞ 0.0969
6 2.5285 0.8326 1.79196 47.37
7 -2.8131 0.1268
8 ∞ 0.3876 1.523 65.13
9 ∞ 0.1223
10 2.0400 0.7674 1.59143 61.14
11 -1.1548 0.2907 1.93429 18.90
12 -6.1764 0.6617
13 ∞ 0.3198 1.51825 64.14
14 ∞ 0.0097 1.515 64.00
15 ∞ 0.3876 1.507 63.26
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6300
Fno 5.539

各実施例の条件式対応値を以下に示す。

条件式 実施例1 実施例2 実施例3 実施例4 実施例5 実施例6
(1) d₁/f 2.68 2.77 2.64 3.78 3.79 3.94
(2) f₂/f 1.92 1.95 2.03 2.28 2.15 2.36
(3) r₂₁/r₂₂ -1.00 -36.97 -1.16 -0.66 -0.52 -0.90
(4) f₀₃/f 2.01 2.27 2.10 2.13 1.81 2.17
(5) f₀₁/f -1.18 -1.39 -1.22 -1.72 -1.76 -1.69
(6) d₁/d₂ 0.66 0.67 0.61 0.89 0.97 0.88
(7) f₀₂/f 2.04 2.19 2.32 2.69 2.62 2.87
(8) f₀₄/f -1.89 -2.25 -2.53 -2.37 -1.90 -2.48
(9) en/f 0.75 0.82 0.76 0.99 1.02 1.01
(10) ex/f -4.06 -4.13 -4.78 -4.76 -4.00 -4.95

以上のように、本発明は、内視鏡対物光学系に有用であり、特に、斜視用の内視鏡対物光学系に適している。

Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｓ 明るさ絞り
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ レンズ
Ｆ１、Ｆ２ 平行平面板
ＣＧ カバーガラス

Claims (3)

1. 物体側から順に、負の第１群と、明るさ絞りと、正の第２群からなり、
   前記第１群は、物体側から順に、負の第１レンズと視野方向変換部材からなり、
   前記第２群は、物体側から順に、両凸形状の第２レンズと、正の第３レンズと負の第４レンズとの順に接合した接合レンズからなり、
   以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
   ２．４≦ｄ₁／ｆ≦４．６ （１）
   １．８５≦ｆ₂／ｆ≦２．６ （２）
   −５０≦ｒ₂₁／ｒ₂₂≦−０．４ （３）
   ２．０１≦ｆ ₀₃ ／ｆ≦２．５ （４）
   ここで、
   ｄ₁は、前記第１レンズの像側の面から前記明るさ絞りの面までの空気換算長、
   ｆは、前記内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
   ｆ₂は、前記第２群の焦点距離、
   ｒ₂₁は、前記第２レンズの物体側の面の曲率半径、
   ｒ₂₂は、前記第２レンズの像側の面の曲率半径、
   ｆ ₀₃ は、前記第３レンズの焦点距離、
   である。
2. 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
   −２．２≦ｆ ₀₁ ／ｆ≦−１．１ （５）
   ここで、
   ｆ ₀₁ は、前記第１レンズの焦点距離、
   ｆは、前記内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、
   である。
3. 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
   ０．５≦ｄ ₁ ／ｄ ₂ ≦１．２ （６）
   ここで、
   ｄ ₁ は、前記第１レンズの像側の面から前記明るさ絞りの面までの空気換算長、
   ｄ ₂ は、前記明るさ絞りの面から像面までの空気換算長、
   である。
   

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