JP6230770B1 - 内視鏡用対物光学系 - Google Patents
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Abstract
小型で、かつ光学性能が確保された内視鏡用対物光学系を提供すること。物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた第２メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３と、第４正レンズＬ４と、第５正レンズＬ５と第６負レンズＬ６が接合された接合レンズからなり、第３正メニスカスレンズが光軸ＡＸに沿って移動してフォーカシングを行い、以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足する。０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）ここで、ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、ｆ２は、第２メニスカスレンズＬ２の焦点距離、ｄ４５は、第４正レンズＬ４と第５正レンズＬ５の空気間隔、である。
Description
本発明は、内視鏡用対物光学系に関するものであり、例えば医療や工業の分野などで用いられる内視鏡用対物光学系に関する。
内視鏡は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている装置である。医療用分野においては、体腔内に挿入された内視鏡により、体腔内の様々な部位の画像が得られる。この画像を用いて観察部位の診断が行われる。このように、内視鏡は、体腔内の様々な部位の観察と診断に利用されている。そして、観察において、十分な明るさと十分な解像力で観察できることが望ましい。
さらに、体腔内の近点物体から遠点物体まで観察する場合、支障のない観察深度を有していることが望ましい。これらのニーズを満足するために、近年ではフォーカス機能を搭載した対物光学系（以下、適宜「フォーカス光学系」という）が提案されている。そして、内視鏡用のフォーカス光学系の例として、特許文献１〜４の光学系がある。
フォーカス光学系は、合焦のためレンズを移動させる必要がある。このため、一般的にフォーカス光学系の全長は、固定焦点光学系の全長、外径よりも大きくなってしまう傾向がある。
近年、対物光学系の小型化が望まれている。このため、対物光学系の全長、外径が、固定焦点光学系の全長、外径よりも大きくなってしまっては、ニーズを満たせなくなってしまう。このため、フォーカス光学系において、画質を確保したまま、全長や外径を小さくする必要がある。その手段として、撮像素子の１画素のサイズを小さくすることで、撮像素子を小さくし、フォーカス光学系も係数倍だけ縮小することが挙げられる。ここで、光学系を係数倍だけ縮小するとは、光学系の諸元値、例えば、レンズ面の曲率半径、厚さ、空気間隔などを係数倍だけ縮小することである。
ここで、画質を確保するためには撮像素子だけでなく、それに見合ったフォーカス光学系の性能も確保する必要がある。光学系で形成される点像は、回折の影響による広がりを持つ。画素ピッチを小さくすると、点像の大きさが１つの画素に対して大きくなり過ぎる。そのため、Ｆｎｏを明るくして、点像を小さくしなくてはならない。
このように、画素ピッチを小さくした場合は、Ｆｎｏを明るくしないと、必要なＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を確保できない。必要なＭＴＦが確保できないと、光学系をそのまま係数倍だけ縮小したとしても、良好な光学性能を確保できない。そこで、Ｆｎｏを明るくしてＭＴＦを確保し、収差を適切に補正した対物光学系が求められる。
特許文献１〜４では、光学系を係数倍によって小型化した際の光学性能については考慮されていない。このため、特許文献１〜４では、必ずしも撮像素子の画素ピッチの縮小による小型化は達成できない。
また、画素ピッチを小さくする場合、製造の際のばらつきの問題がある。単純に光学系を係数倍だけ縮小すると、光学系の製造ばらつきに関しても、同じように係数倍だけ縮小されることになる。これは、製造ばらつきの許容値が小さくなることを意味する。よって、製造ばらつきを許容値以下にすることができない場合、単純に光学系だけを係数倍だけ縮小しただけでは、良好な光学性能を確保することができない。
特許文献３、４では、光学性能の確保と製造ばらつきには強い設計がなされている。また、光学系の小型化に関しても言及されているが、近年、先行技術のよりも更なる小型化が求められており、要求を達成しうるものではなかった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は小型で、かつ光学性能が確保された内視鏡用対物光学系を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズと、像側に凸面を向けた第２メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズと、第４正レンズと、第５正レンズと第６負レンズが接合された接合レンズと、からなり、
第３正メニスカスレンズが光軸に沿って移動してフォーカシングを行い、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足することを特徴とする。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズの焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズの焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズと第５正レンズの空気間隔、
である。
第３正メニスカスレンズが光軸に沿って移動してフォーカシングを行い、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足することを特徴とする。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズの焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズの焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズと第５正レンズの空気間隔、
である。
本発明は、小型で、かつ光学性能が確保された内視鏡用対物光学系を提供できるという効果を奏する。
以下、本実施形態に係る内視鏡用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レンズ断面構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は、通常観察状態における内視鏡用対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。図１（ｂ）は、近接観察状態における内視鏡用対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。
実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた第２メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３と、明るさ絞りＳと、第４正レンズＬ４と、第５正レンズＬ５と第６負レンズＬ６が接合された接合レンズと、からなり、
第３正メニスカスレンズＬ３が光軸ＡＸに沿って移動してフォーカシングを行い、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足することを特徴とする。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズＬ２の焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズＬ４と第５正レンズＬ５の空気間隔、
である。
また、条件式（１−１）と条件式（１−２）は、同時に満足することがより好ましい。
また、接合レンズの像側には、赤外カットフィルターＦ１、カバーガラスＦ２、ＣＣＤカバーガラスＣＧが配置されている。
第３正メニスカスレンズＬ３が光軸ＡＸに沿って移動してフォーカシングを行い、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足することを特徴とする。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズＬ２の焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズＬ４と第５正レンズＬ５の空気間隔、
である。
また、条件式（１−１）と条件式（１−２）は、同時に満足することがより好ましい。
また、接合レンズの像側には、赤外カットフィルターＦ１、カバーガラスＦ２、ＣＣＤカバーガラスＣＧが配置されている。
以下、本実施形態において、このような構成をとった理由と効果を説明する。
内視鏡に使用するためには、高性能でかつ小型な対物光学系を構成する必要がある。そのために、まず内視鏡用対物光学系の最も物体側に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１を配置している。これにより、レトロフォーカスの構成とすることができる。さらに、内視鏡の使用状況を鑑み、平凹形状とすることで、観察中の水きれを良好にすると共に、衝撃によるレンズ割れを軽減することができる。
内視鏡に使用するためには、高性能でかつ小型な対物光学系を構成する必要がある。そのために、まず内視鏡用対物光学系の最も物体側に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１を配置している。これにより、レトロフォーカスの構成とすることができる。さらに、内視鏡の使用状況を鑑み、平凹形状とすることで、観察中の水きれを良好にすると共に、衝撃によるレンズ割れを軽減することができる。
そして、第１負レンズＬ１の像側に、像側に凸面を向けた第２メニスカスレンズＬ２を配置する。これにより、第１負レンズＬ１による収差を補正しつつ、レンズ径が大きくならないようにする。
第２メニスカスレンズＬ２の像側に、レンズが移動するフォーカスレンズ群を配置している。フォーカスレンズ群を、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３により構成する。これにより、フォーカスによる収差変動を抑えることができる。
第３正メニスカスレンズＬ３の像側に、正の屈折力を有する第４正レンズＬ４を配置し、さらに、その像側に第５正レンズＬ５と第６負レンズＬ６の接合レンズを配置して、色収差を補正している。このようなレンズ構成において、光学系の小型化のために、第１負レンズＬ１の光線高を小さく抑えようとすると、第４正レンズＬ４の焦点距離を小さく、即ち屈折力を大きくする必要がある。
しかしながら、その結果、球面収差をはじめとする収差が大きくなり、光学系の全系の収差補正バランスが悪化してしまう。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、これらの収差補正のバランスをとるために、以下の条件式（１−１）と条件式（１−２）を満足することが望ましい。好ましくは、同時に満足することがより望ましい。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズＬ２の焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズＬ４と第５正レンズＬ５の空気間隔、
である。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ２は、第２メニスカスレンズＬ２の焦点距離、
ｄ４５は、第４正レンズＬ４と第５正レンズＬ５の空気間隔、
である。
条件式（１−１）は、ｆｌｐとｆ２の比に関する。条件式（１−２）は、ｄ４５とｆｌｐの比に関する。条件式（１−１）の上限値を上回ると、球面収差が大きくなり過ぎて収差補正のバランスがとれなくなる。
条件式（１−１）の下限値を下回ると、像面湾曲が大きくなり過ぎて収差補正のバランスがとれなくなる。
また、条件式（１−２）の上限値を上回ると、軸上色収差が大きくなり過ぎて収差補正のバランスがとれなくなる。
条件式（１−２）の下限値を下回ると、球面収差が大きくなり過ぎて収差補正のバランスがとれなくなる。
条件式（１−１）、（１−２）を満足することで、適切な収差補正ができ、光学性能を確保しつつ、第１負レンズＬ１を通る光線の光線高を抑え、外径を小さくできるという効果を奏する。
また、このレンズ構成において、接合レンズは、第１負レンズＬ１で発生した倍率色収差を補正している。接合レンズの第５正レンズＬ５は、倍率色収差を補正するために接合される第６負レンズＬ６と合わせて適切な硝材が設定されている。
曲率半径や肉厚を変えて、この第５正レンズＬ５の屈折力を大きくし過ぎると、収差のバランスをとるために、物体側直前の第４正レンズＬ４の正の屈折力を抑える必要がある。
そこで、第４正レンズＬ４と接合レンズの適切な屈折力の設定が必要となる。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
２．６＜ｆ５６／ｆｌｐ＜３．８ （２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ５６は、接合レンズの焦点距離、
である。
２．６＜ｆ５６／ｆｌｐ＜３．８ （２）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｆ５６は、接合レンズの焦点距離、
である。
条件式（２）は、ｆ５６とｆｌｐの比に関する。条件式（２）の上限値を上回ると、倍率色収差を十分に補正することが困難になる。
条件式（２）の下限値を下回ると、球面収差が悪化するか、倍率色収差が補正過剰になってしまう。条件式（２）を満足することで、光学系の小型化に伴い発生する収差の課題に関して、適切な収差補正ができ、光学性能を確保できるという効果を奏する。
また、このレンズ構成では、第１負レンズＬ１は、大きな負の屈折力を持ってレトロフォーカスを構成する。第１負レンズＬ１において、大きな収差を発生している。そのため第４正レンズＬ４において大きな正の屈折力を持たせる構成が重要となる。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
４．１＜Σｄ／ｆｌｐ＜５．５ （３）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
Σｄは、内視鏡用対物光学系の光学全長、
である。
４．１＜Σｄ／ｆｌｐ＜５．５ （３）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
Σｄは、内視鏡用対物光学系の光学全長、
である。
条件式（３）は、Σｄとｆｌｐの比に関する。条件式（３）の上限値を上回ると、軸上色収差が悪くなる。
条件式（３）の下限値を下回ると、第４正レンズＬ４の屈折力が大きくなり、球面収差が悪化し、収差補正のバランスが悪くなる。
条件式（３）を満足することで、光学系の小型化に伴い発生する収差の課題に関して、適切な収差補正ができ、光学性能を確保できるという効果を奏する。
また、このレンズ構成において、第４正レンズＬ４の屈折力と、第４正レンズＬ４の肉厚のバランスは、第１負レンズＬ１の光線高を抑えるためには重要となる。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．４４＜ｄ４／ｆｌｐ＜１ （４）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｄ４は、第４正レンズＬ４の肉厚、
である。
０．４４＜ｄ４／ｆｌｐ＜１ （４）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｄ４は、第４正レンズＬ４の肉厚、
である。
条件式（４）は、ｄ４とｆｌｐの比に関する。条件式（４）の上限値を上回ると、コマ収差が悪化してしまう。
条件式（４）の下限値を下回ると、第４正レンズＬ４の屈折力が小さくなり、球面収差が悪化し収差補正のバランスが悪くなる。したがって、条件式（４）を満足することで、光学系の小型化に伴い発生する収差の課題に関して、適切な収差補正ができ、光学性能を確保できるという効果を奏する。
また、近年、撮像素子の１画素のサイズを小さくすることで、撮像素子のサイズを小さくする傾向がある。１画素のサイズを小さくする状況において、第１負レンズＬ１の最大光線高を抑え、外径を小さくし、Ｆｎｏを小さくして、光学性能を確保する必要がある。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
１．８＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｉｈ２＜２．５ （５）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｉｈは、像高、
である。
１．８＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｉｈ２＜２．５ （５）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｉｈは、像高、
である。
条件式（５）は、ｆｌｐとｒｈ１とｉｈとの適切な関係に関する。条件式（５）の上限値を上回ると、第１負レンズＬ１における光線高も高くなってしまう。
条件式（５）の下限値を下回ると、第４正レンズＬ４の正の屈折力が大きくなり、収差補正のバランスが悪くなる。したがって、条件式（５）を満足することで、適切な収差補正ができ、光学性能を確保しつつ、第１負レンズＬ１を通る光線の光線高を抑え、外径を小さくできるという効果を奏する。
また、このレンズ構成において、明るさ絞りＳを挟んで、物体側のレンズ群の負の屈折力と、像側のレンズ群の正の屈折力のバランスは、第１負レンズＬ１の光線高を抑えながら、収差補正のバランスをとるためには重要となる。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
１＜｜ｆｌｐ×ｆ１２３｜／ｒｈ１ ２＜２．１ （６）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｆ１２３は、第１負レンズＬ１と第２メニスカスレンズＬ２と第３正メニスカスレンズＬ３の通常観察状態における合成焦点距離、
である。
１＜｜ｆｌｐ×ｆ１２３｜／ｒｈ１ ２＜２．１ （６）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｆ１２３は、第１負レンズＬ１と第２メニスカスレンズＬ２と第３正メニスカスレンズＬ３の通常観察状態における合成焦点距離、
である。
条件式（６）は、ｆｌｐとｆ１２３とｒｈ１との適切な関係に関する。条件式（６）の上限値を上回ると、コマ収差や軸上色収差など収差が悪化してしまう。
条件式（６）の下限値を下回ると、第１負レンズＬ１の光線高が高くなり、外径が大きくなってしまうか、収差補正のバランスが悪くなる。
条件式（６）を満足することで、適切な収差補正ができ、光学性能を確保しつつ、第１負レンズＬ１を通る光線の光線高を抑え、外径を小さくできるという効果を奏する。
また、このレンズ構成において、第１負レンズＬ１を通る光線の光線高を抑え、外径を小さくしつつ、光学系全系の屈折力と、第４正レンズＬ４の屈折力のバランスをとることが重要となる。
このようなことから、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
１．７６＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｆｌ_ｆ２＜２．５１ （７）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｆｌ_ｆは、通常観察状態における内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
１．７６＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｆｌ_ｆ２＜２．５１ （７）
ここで、
ｆｌｐは、第４正レンズＬ４の焦点距離、
ｒｈ１は、第１負レンズＬ１の通常観察状態における最大光線高、
ｆｌ_ｆは、通常観察状態における内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
条件式（７）は、ｆｌｐとｒｈ１とｆｌ_ｆとの適切な関係に関する。条件式（７）の上限値を上回ると、球面収差など収差が悪化するか、外径が大きくなってしまう。
条件式（７）の下限値を下回ると、全体的な収差のバランスが崩れてしまうか、第１負レンズＬ１の光線高が高くなり、外径が大きくなってしまう。
条件式（７）を満足することで、適切な収差補正ができ、光学性能を確保しつつ、第１負レンズＬ１を通る光線の光線高を抑え、外径を小さくできるという効果を奏する。
以下、各実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡用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用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例１に係る内視鏡用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用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例１では、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた第２負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３と、明るさ絞りＳと、両凸の第４正レンズＬ４と、両凸の第５正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた第６負メニスカスレンズＬ６と、赤外カットフィルターＦ１と、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤカバーガラスＣＧと、から構成される。なお、第５正レンズＬ５と第６負メニスカスレンズＬ６は接合されている。また、カバーガラスＦ２とＣＣＤカバーガラスＣＧは接合されている。
また、赤外カットフィルターＦ１の物体側にＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。また、第３正メニスカスレンズＬ３は通常観察状態（図２（ａ））から近接観察状態（図２（ｂ））へフォーカシングするに際して、像（像面Ｉ）側に移動する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（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、６５６．２７ｎｍ（Ｃ線）、５８７．５６ｎｍ（ｄ線）、４８６．１３ｎｍ（Ｆ線）、４３５．８３ｎｍ（ｇ線）及び５４６．０７ｎｍ（ｅ線）の各波長について示されている。また、各図中、”ＩＨ”は最大像高を示す。以下、収差図に関しては、同様である。
（実施例２）
実施例２に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図４（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例２に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図４（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例２では、実施例１と同様に、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた第２負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３と、明るさ絞りＳと、両凸の第４正レンズＬ４と、両凸の第５正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた第６負メニスカスレンズＬ６と、赤外カットフィルターＦ１と、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤカバーガラスＣＧと、から構成される。なお、第５正レンズＬ５と第６負メニスカスレンズＬ６は接合されている。また、カバーガラスＦ２とＣＣＤカバーガラスＣＧは接合されている。
また、赤外カットフィルターＦ１の物体側にＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。また、第３正メニスカスレンズＬ３は通常観察状態（図４（ａ））から近接観察状態（図４（ｂ））へフォーカシングするに際して、像（像面Ｉ）側に移動する。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
（実施例３）
実施例３に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図６（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例３に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図６（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）におけるレンズ断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）におけるレンズ断面図である。
実施例３では、実施例１と同様に、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた第２負メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズＬ３と、明るさ絞りＳと、両凸の第４正レンズＬ４と、両凸の第５正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた第６負メニスカスレンズＬ６と、赤外カットフィルターＦ１と、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤカバーガラスＣＧと、から構成される。なお、第５正レンズＬ５と第６負メニスカスレンズＬ６は接合されている。また、カバーガラスＦ２とＣＣＤカバーガラスＣＧは接合されている。
また、赤外カットフィルターＦ１の物体側にＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。また、第３正メニスカスレンズＬ３は通常観察状態（図６（ａ））から近接観察状態（図６（ｂ））へフォーカシングするに際して、像（像面Ｉ）側に移動する。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
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ｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ｆは全系の焦点距離である。ＢＦはバックフォーカス、ＬＴＬ（＝Σｄ）は光学系の全長である。バックフォーカスは、最も像側の光学面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。全長は、最も物体側のレンズ面から最も像側の光学面までの距離（空気換算しない）であり、通常観察状態、近接観察状態において一定の値である。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.84 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 2.96 1 1.7725 49.60
10 -2.96 1.4
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.4859
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 5.975 6.009
ω 75.68 72.06
IH 1 1
f 0.997 0.999
BF -0.030 -0.128
LTL 9.376
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.84 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 2.96 1 1.7725 49.60
10 -2.96 1.4
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.4859
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 5.975 6.009
ω 75.68 72.06
IH 1 1
f 0.997 0.999
BF -0.030 -0.128
LTL 9.376
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.8359 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 3.0599 0.9 1.7725 49.60
10 -2.8105 1.6
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.3672
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 6.025 6.056
ω 73.29 70.12
IH 1 1
f 1.002 1.004
BF -0.046 -0.145
LTL 9.357
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.8359 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 3.0599 0.9 1.7725 49.60
10 -2.8105 1.6
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.3672
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 6.025 6.056
ω 73.29 70.12
IH 1 1
f 1.002 1.004
BF -0.046 -0.145
LTL 9.357
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.8359 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 2.8343 1.15 1.7725 49.60
10 -3.2936 1.35
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.7435
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 6.178 6.212
ω 69.94 67.28
IH 1 1
f 1.028 1.029
BF -0.063 -0.168
LTL 9.734
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.3 1.883 40.76
2 0.8359 0.55
3 -2.339 0.42 1.883 40.76
4 -5.702 可変
5 1.354 0.46 1.58913 61.14
6 1.581 可変
7(絞り) ∞ 0.03
8 ∞ 0.15
9 2.8343 1.15 1.7725 49.60
10 -3.2936 1.35
11 2.439 1.1 1.48749 70.23
12 -1.322 0.52 1.95906 17.47
13 -3.071 0.09
14 ∞ 0.8 1.521 65.13
15 ∞ 0.7435
16 ∞ 0.7 1.51633 64.14
17 ∞ 0.01 1.513 64.00
18 ∞ 0.5 1.61062 50.49
像面 ∞
可変データ
通常観察状態 近接観察状態
d4 0.16 0.49
d6 0.7 0.37
通常観察状態 近接観察状態
Fno 6.178 6.212
ω 69.94 67.28
IH 1 1
f 1.028 1.029
BF -0.063 -0.168
LTL 9.734
以下、実施例１、実施例２、実施例３に係る内視鏡用対物光学系における条件式（１−１）〜（７）の数値を示す。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３
(１−１) |flp/f2| 0.434 0.426 0.451
(１−２) d45/flp 0.680 0.791 0.631
(２) f56/flp 2.886 2.937 2.779
(３) Σd/flp 4.554 4.626 4.553
(４) d4/flp 0.486 0.445 0.538
(５) flp×rh1/ih2 1.954 1.889 1.952
(６) |flp×f123|/rh1 2 1.811 1.829 2.023
(７) flp×rh1/fl_f2 1.973 1.889 1.854
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３
(１−１) |flp/f2| 0.434 0.426 0.451
(１−２) d45/flp 0.680 0.791 0.631
(２) f56/flp 2.886 2.937 2.779
(３) Σd/flp 4.554 4.626 4.553
(４) d4/flp 0.486 0.445 0.538
(５) flp×rh1/ih2 1.954 1.889 1.952
(６) |flp×f123|/rh1 2 1.811 1.829 2.023
(７) flp×rh1/fl_f2 1.973 1.889 1.854
なお、上述の内視鏡用対物光学系は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な内視鏡用対物光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
以上のように、本発明は、小型で、かつ光学性能が確保された内視鏡用対物光学系に有用である。
Ｌ１ 第１負レンズ
Ｌ２ 第２負メニスカスレンズ
Ｌ３ 第３正メニスカスレンズ
Ｌ４ 第４正レンズ
Ｌ５ 第５正レンズ
Ｌ６ 第６負メニスカスレンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１ 赤外線カットフィルター
Ｆ２ カバーガラス
ＣＧ ＣＣＤカバーガラス
Ｌ２ 第２負メニスカスレンズ
Ｌ３ 第３正メニスカスレンズ
Ｌ４ 第４正レンズ
Ｌ５ 第５正レンズ
Ｌ６ 第６負メニスカスレンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１ 赤外線カットフィルター
Ｆ２ カバーガラス
ＣＧ ＣＣＤカバーガラス
Claims (7)
- 物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹の第１負レンズと、像側に凸面を向けた第２メニスカスレンズと、物体側に凸面を向けた第３正メニスカスレンズと、第４正レンズと、第５正レンズと第６負レンズが接合された接合レンズと、からなり、
前記第３正メニスカスレンズが光軸に沿って移動してフォーカシングを行い、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満足することを特徴とする内視鏡用対物光学系。
０．４１＜｜ｆｌｐ／ｆ２｜＜１ （１−１）
０．５５＜ｄ４５／ｆｌｐ＜１ （１−２）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｆ２は、前記第２メニスカスレンズの焦点距離、
ｄ４５は、前記第４正レンズと前記第５正レンズの空気間隔、
である。 - 以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
２．６＜ｆ５６／ｆｌｐ＜３．８ （２）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｆ５６は、前記接合レンズの焦点距離、
である。 - 以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
４．１＜Σｄ／ｆｌｐ＜５．５ （３）
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
Σｄは、前記内視鏡用対物光学系の光学全長、
である。 - 以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
０．４４＜ｄ４／ｆｌｐ＜１ （４）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｄ４は、前記第４正レンズの肉厚、
である。 - 以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
１．８＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｉｈ２＜２．５ （５）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｒｈ１は、前記第１負レンズの通常観察状態における最大光線高、
ｉｈは、像高、
である。 - 以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
１＜｜ｆｌｐ×ｆ１２３｜／ｒｈ１ ２＜２．１ （６）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｒｈ１は、前記第１負レンズの通常観察状態における最大光線高、
f１２３は、前記第１負レンズと前記第２メニスカスレンズと前記第３正メニスカスレンズの通常観察状態における合成焦点距離、 - 以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
１．７６＜ｆｌｐ×ｒｈ１／ｆｌ_ｆ２＜２．５１ （７）
ここで、
ｆｌｐは、前記第４正レンズの焦点距離、
ｒｈ１は、前記第１負レンズの通常観察状態における最大光線高、
ｆｌ_ｆは、通常観察状態における前記内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
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