JP6975852B2 - 内視鏡光学系、内視鏡、撮像ユニット及び内視鏡挿入部 - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡光学系に関する。
内視鏡用の対物光学系として、特許文献１に記載された対物光学系がある。この対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、から構成されている。
この対物光学系では、第２レンズ群が光軸に沿って移動し、通常観察と拡大観察との切り替えが行われる。
撮像素子の高画素化に伴って、画素ピッチも小さくなってきている。このため、光学系の色収差、ザイデル５収差（球面収差、コマ収差、非点収差、像面弯曲、歪曲）も良好に補正されていることが必要となる。
特許文献１の対物光学系では、第３レンズ群は、１つの正レンズと２つの接合レンズとを有している。接合レンズは、２枚のレンズからなる。この接合レンズでは、２つのレンズの屈折率差やアッベ数差が大きいとはいえない。そのため、色収差の補正が十分とはいえない場合がある。
また、使用者が、内視鏡自体を取り扱う場合、内視鏡の対物光学系を有する先端硬性部を、壁、床などに接触させしまうことがある。このとき、内視鏡は、軽衝撃を受ける。この結果、内視鏡光学系のレンズが本来の位置からシフトしてしまうおそれがある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、色収差が良好に補正され、軽衝撃によるレンズのシフトを防止できる内視鏡光学系、内視鏡、撮像ユニット及び内視鏡挿入部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、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡光学系は、
物体側から順に、固定の負の第１レンズ群と、可動の正の第２レンズ群と、固定の明るさ絞りと、固定の正の第３レンズ群と、からなり、
第２レンズ群を光軸に沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる内視鏡光学系であって、
第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズを接合した３枚接合レンズと、正レンズ、負レンズの２枚のレンズを接合した２枚接合レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
１．７０＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜２．０ …（１）
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜２.０ …（２）
ここで、
ｎｄ3G1は、第３レンズ群の３枚接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G2は、第３レンズ群の３枚接合レンズの物体側から２番目のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G3は、第３レンズ群の３枚接合レンズの最も像側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G4は、第３レンズ群の２枚接合レンズの物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G5は、第３レンズ群の２枚接合レンズの像側のレンズのｄ線における屈折率、
である。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡は、上述の内視鏡光学系を備えることを特徴とする。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る撮像ユニットは、上述の内視鏡光学系と、内視鏡光学系により結像された像を撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡挿入部は、上述の撮像ユニットを先端に備えることを特徴とする。
物体側から順に、固定の負の第１レンズ群と、可動の正の第２レンズ群と、固定の明るさ絞りと、固定の正の第３レンズ群と、からなり、
第２レンズ群を光軸に沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる内視鏡光学系であって、
第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズを接合した３枚接合レンズと、正レンズ、負レンズの２枚のレンズを接合した２枚接合レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする。
１．７０＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜２．０ …（１）
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜２.０ …（２）
ここで、
ｎｄ3G1は、第３レンズ群の３枚接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G2は、第３レンズ群の３枚接合レンズの物体側から２番目のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G3は、第３レンズ群の３枚接合レンズの最も像側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G4は、第３レンズ群の２枚接合レンズの物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G5は、第３レンズ群の２枚接合レンズの像側のレンズのｄ線における屈折率、
である。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡は、上述の内視鏡光学系を備えることを特徴とする。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る撮像ユニットは、上述の内視鏡光学系と、内視鏡光学系により結像された像を撮像する撮像素子とを備えることを特徴とする。
また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡挿入部は、上述の撮像ユニットを先端に備えることを特徴とする。
本発明によれば、色収差が良好に補正され、軽衝撃によるレンズのシフトを防止できる内視鏡光学系、内視鏡、撮像ユニット及び内視鏡挿入部を提供することができる。
以下に、実施形態に係る内視鏡光学系、内視鏡、撮像ユニット及び内視鏡挿入部を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。
（実施形態）
図１（ａ）は実施形態に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。図１（ｂ）は実施形態に係る内視鏡光学系の近接観察状態のレンズ断面図である。通常観察状態から近接観察状態では、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動する。
図１（ａ）は実施形態に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。図１（ｂ）は実施形態に係る内視鏡光学系の近接観察状態のレンズ断面図である。通常観察状態から近接観察状態では、第２レンズ群Ｇ２が像側へ移動する。
本実施形態に係る内視鏡光学系は、物体側から順に、固定の負の第１レンズ群Ｇ１と、可動の正の第２レンズ群Ｇ２と、固定の明るさ絞りＳと、固定の正の第３レンズ群Ｇ３と、を有し、
第２レンズ群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる内視鏡光学系であって、
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正レンズＬ５、負レンズＬ６、正レンズＬ７の３枚のレンズを接合した３枚接合レンズＣＬ１と、正レンズＬ８、負レンズＬ９の２枚のレンズを接合した２枚接合レンズＣＬ２と、からなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足する。
１．７０＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜２．０ …（１）
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜２.０ …（２）
ここで、
ｎｄ3G1は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も物体側のレンズＬ５のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G2は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の物体側から２番目のレンズＬ６のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G3は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G4は、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２の物体側のレンズＬ８のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G5は、第３レンズ群の２枚接合レンズＣＬ２の像側のレンズＬ９のｄ線における屈折率、
である。
第２レンズ群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる内視鏡光学系であって、
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正レンズＬ５、負レンズＬ６、正レンズＬ７の３枚のレンズを接合した３枚接合レンズＣＬ１と、正レンズＬ８、負レンズＬ９の２枚のレンズを接合した２枚接合レンズＣＬ２と、からなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足する。
１．７０＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜２．０ …（１）
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜２.０ …（２）
ここで、
ｎｄ3G1は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も物体側のレンズＬ５のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G2は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の物体側から２番目のレンズＬ６のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G3は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G4は、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２の物体側のレンズＬ８のｄ線における屈折率、
ｎｄ3G5は、第３レンズ群の２枚接合レンズＣＬ２の像側のレンズＬ９のｄ線における屈折率、
である。
以下、本実施形態に係る内視鏡光学系において、このような構成をとった理由と作用を説明する。本実施形態に係る内視鏡光学系は、物体側から順に、負の第１レンズ群Ｇ１と、フォーカシング時に移動可能な正の第２レンズ群Ｇ２と、明るさ絞りＳと、正の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
この構成により、通常観察状態と拡大観察状態が切り替えできる。そして、本実施形態に係る内視鏡光学系は、長いバックフォーカスを確保しながらも、フォーカシング時の収差変動が小さく、製造誤差に強い光学系である。
第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正レンズＬ５、負レンズＬ６、正レンズＬ７の３枚のレンズを、空気間隔を介在させること無く接合させた３枚接合レンズＣＬ１を有する。
さらに、第３レンズ群Ｇ３は、正レンズＬ８、負レンズＬ９の２枚のレンズを、空気間隔を介在させること無く接合させた２枚接合レンズＣＬ２を有する。これにより、色収差の補正が可能になり、特に軸上の色収差を良好に補正できる。
条件式（１）は、３枚接合レンズＣＬ１の適切な屈折率を規定している。条件式（１）の範囲内であれば適切な屈折率であるため、各レンズ面に極度に強い曲率をつける必要が無い。このため、色収差およびザイデル収差を良好に補正できる。
条件式（１）の上限値を上回ると、レンズ硝材の入手性が著しく悪くなってしまう。この場合、レンズの製造コストが高くなるため好ましくない。
条件式（１）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３で必要な正の屈折力（パワー）を得るために各レンズ面に極度に強い曲率を付与する必要がある。これにより、色収差及びザイデル収差を良好に補正できなくなるため好ましくない。
条件式（２）は、２枚接合レンズＣＬ２の適切な屈折率を規定している。条件式（２）の範囲内であれば適切な屈折率である。この場合、各レンズ面に極度に強い曲率を付与する必要が無い。これにより、色収差およびザイデル収差を良好に補正できる。
条件式（２）の上限値を上回ると、レンズの硝材の入手性が著しく悪くなる。この場合、製造コストが高くなるため好ましくない。
条件式（２）の下限値を下回ると、第３レンズ群Ｇ３で必要な正の屈折力を得るため、各レンズ面に極度に強い曲率を付与する必要がある。この場合、色収差及びザイデル収差を良好に補正できなくなるため好ましくない。
条件式（１）に代えて、以下の条件式（１）'を満たすことが望ましい。
１．７２＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜１．８５ …（１）'
また、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１）”を満たすことがより望ましい。
１．７３＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜１．８０ …（１）”
さらに、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２）'を満たすことがより望ましい。
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜１．７５ …（２）'
１．７２＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜１．８５ …（１）'
また、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１）”を満たすことがより望ましい。
１．７３＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜１．８０ …（１）”
さらに、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２）'を満たすことがより望ましい。
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜１．７５ …（２）'
これにより、色収差およびザイデル収差をより良好に補正できる。
本実施形態に係る内視鏡光学系の第３レンズ群Ｇ３は３枚接合レンズＣＬ１と、２枚接合レンズＣＬ２と、からなる。３枚接合レンズＣＬ１では、正レンズＬ５、負レンズＬ６、正レンズＬ７の３枚のレンズを空気間隔を介在させること無く接合している。２枚接合レンズＣＬ２では、正レンズＬ８、負レンズＬ９の２枚のレンズを空気間隔を介在させること無く接合している。
このように、接着固定された接合レンズにより、軽衝撃によるレンズのシフト移動を防止できる。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１．０１＜ω（wide）／ω（tele）＜５．０ …（３）
ここで、
ω（wide）は、内視鏡光学系の通常観察状態での半画角、
ω（tele）は、内視鏡光学系の拡大観察状態での半画角、
である。
１．０１＜ω（wide）／ω（tele）＜５．０ …（３）
ここで、
ω（wide）は、内視鏡光学系の通常観察状態での半画角、
ω（tele）は、内視鏡光学系の拡大観察状態での半画角、
である。
条件式（３）は、フォーカシング時における画角の変化を表した条件式である。ω（wide）／ω（tele）の値が条件式（３）の範囲内にあれば、適切な画角の変化が得られる。
条件式（３）の下限値を下回ると、本実施形態の構成が必要なくなってしまう。
条件式（３）の上限値を上回ると、画角の変化が大きすぎる。このため、第２レンズ群Ｇ２に大きな屈折力を付与する必要がある。この結果、レンズの製造誤差が敏感になる。即ち、レンズの製造誤差の影響が大きくなるため好ましくない。
条件式（３）に代えて、以下の条件式（３）'を満たすことが望ましい。
１．０２＜ω（wide）／ω（tele）＜２．０ …（３）'
また、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３）”を満たすことがより望ましい。
１．０３＜ω（wide）／ω（tele）＜１．２ …（３）”
１．０２＜ω（wide）／ω（tele）＜２．０ …（３）'
また、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３）”を満たすことがより望ましい。
１．０３＜ω（wide）／ω（tele）＜１．２ …（３）”
これにより、フォーカシング時におけるより適切な画角の変化を得ることができる。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
０．８＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．２ …（４）
ここで、
Ｒ3G3frontは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７における物体側面の曲率半径、
Ｒ3G3rearは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７における像側面の曲率半径、
である。
０．８＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．２ …（４）
ここで、
Ｒ3G3frontは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７における物体側面の曲率半径、
Ｒ3G3rearは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７における像側面の曲率半径、
である。
条件式（４）は第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７に関する適切なシェイプファクターを規定している。
条件式（４）の範囲内であれば、適切なレンズ形状である為に色収差およびザイデル収差を良好に補正できる。条件式（４）の上限値を上回るか、または下限値を下回ると、レンズの物体側面またはレンズの像側面の曲率が極端に強くなりすぎてしまう。この場合、良好に収差を補正できなくなるため好ましくない。
条件式（４）に代えて、以下の条件式（４）'を満たすことが望ましい。
０．９＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．１ …（４）'
また、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４）”を満たすことがより望ましい。
０．９５＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．０５ …（４）”
０．９＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．１ …（４）'
また、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４）”を満たすことがより望ましい。
０．９５＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．０５ …（４）”
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（５）、（６）の両方を満足することが望ましい。
２．０＜ＤG31／ＤG32＜３．５ …（５）
１．４＜ＤG33／ＤG32＜１．９ …（６）
ここで、
ＤG31は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も物体側のレンズＬ５のレンズ中肉、
ＤG32は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の物体側から２番目のレンズＬ６のレンズ中肉、
ＤG33は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７のレンズ中肉、
である。
２．０＜ＤG31／ＤG32＜３．５ …（５）
１．４＜ＤG33／ＤG32＜１．９ …（６）
ここで、
ＤG31は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も物体側のレンズＬ５のレンズ中肉、
ＤG32は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の物体側から２番目のレンズＬ６のレンズ中肉、
ＤG33は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７のレンズ中肉、
である。
条件式（５）は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も物体側のレンズＬ５の中肉と、物体側から２番目（真ん中）のレンズＬ６の中肉の適切な関係を規定している。
条件式（６）は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最も像側のレンズＬ７の中肉と、物体側から２番目（真ん中）のレンズＬ６の中肉の適切な関係を規定している。
条件式（５）、（６）の下限値を下回ると、最も物体側の正（凸形状）レンズＬ５の肉厚または最も像側のレンズＬ７の肉厚が薄くなる。このため、レンズＬ５またはレンズＬ７のフチ肉が確保できないため好ましくない。
条件式（５）、（６）の上限値を上回ると、負（凹）レンズＬ６の肉厚が薄くなりすぎてしまい割れ、欠けの原因になる、または正（凸）レンズＬ５、Ｌ７の肉厚が厚くなりすぎて内視鏡光学系全体が大型化してしまうため好ましくない。
条件式（５）に代えて、以下の条件式（５）'を満たすことが望ましい。
２．３＜ＤG31／ＤG32＜３ …（５）'
また、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５）”を満たすことがより望ましい。
２．５＜ＤG31／ＤG32＜２．６ …（５）”
２．３＜ＤG31／ＤG32＜３ …（５）'
また、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５）”を満たすことがより望ましい。
２．５＜ＤG31／ＤG32＜２．６ …（５）”
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）'を満たすことが望ましい。
１．５＜ＤG33／ＤG32＜１．８ …（６）'
また、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）”を満たすことがより望ましい。
１．５５＜ＤG33／ＤG32＜１．７ …（６）”
１．５＜ＤG33／ＤG32＜１．８ …（６）'
また、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）”を満たすことがより望ましい。
１．５５＜ＤG33／ＤG32＜１．７ …（６）”
また、本実施形態の好ましい態様によれば、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１と、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２との間隔は、通常観察状態と拡大観察状態の切り替えに際して固定であり、
以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０．０２＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．３ …（７）
ここで、
ＤG3Gairは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１と、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２との空気間隔、
ｆｗは、通常観察状態での内視鏡光学系全系の焦点距離、
である。
以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
０．０２＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．３ …（７）
ここで、
ＤG3Gairは、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１と、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２との空気間隔、
ｆｗは、通常観察状態での内視鏡光学系全系の焦点距離、
である。
条件式（７）は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１と２枚接合レンズＣＬ２の適切な空気間隔を規定している。
条件式（７）の範囲内にあれば適切な空気間隔が得られる。この場合、特に２枚接合レンズＣＬ２が大型化することが無いため好ましい。
条件式（７）の下限値を下回ると、空気間隔が小さすぎるため、枠やレンズ公差によって３枚接合レンズＣＬ１と２枚接合レンズＣＬ２が接触してしまう。この場合、レンズにひびが入ってしまうことや、割れてしまうことが生ずるため好ましくない。
条件式（７）の上限値を上回ると、空気間隔が広くなりすぎるため、特に２枚接合レンズＣＬ２が大型化してしまう。この場合、内視鏡光学系が大きくなりすぎてしまうため好ましくない。
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７）'を満たすことが望ましい。
０．０２５＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．０５５ …（７）'
また、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７）”を満たすことがより望ましい。
０．０４＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．０５ …（７）”
０．０２５＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．０５５ …（７）'
また、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７）”を満たすことがより望ましい。
０．０４＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．０５ …（７）”
また、本実施形態の好ましい態様によれば、第１レンズ群Ｇ１のレンズと、第２レンズ群Ｇ２のレンズと、第３レンズ群Ｇ３のレンズは、すべて球面レンズであることが望ましい。
球面レンズのため、製造コストが安くなるため好ましい。
また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
０．６＜ＥＲ3G1／ＥＲ3G2＜０．９ …（８）
ここで、
ＥＲ3G1は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最大外径、
ＥＲ3G2は、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２の最大外径、
である。
０．６＜ＥＲ3G1／ＥＲ3G2＜０．９ …（８）
ここで、
ＥＲ3G1は、第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１の最大外径、
ＥＲ3G2は、第３レンズ群Ｇ３の２枚接合レンズＣＬ２の最大外径、
である。
条件式（８）は第３レンズ群Ｇ３の３枚接合レンズＣＬ１と２枚接合レンズＣＬ２の最大外径における適切な関係を規定している。
条件式（８）の上限値を上回ると、レンズ外径の差がない。この場合、３枚接合レンズＣＬ１の接着するための接着しろがとれないため好ましくない。
条件式（８）の下限値を下回ると、２枚接合レンズＣＬ２が大きくなりすぎ、内視鏡光学系が大型化してしまうため好ましくない。
条件式（８）に代えて、以下の条件式（８）'を満たすことが望ましい。
０．７＜ＥＲ3G1／ＥＲ3G2＜０．８５ …（８）'
０．７＜ＥＲ3G1／ＥＲ3G2＜０．８５ …（８）'
（実施例１）
図１（ａ）は実施例１に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例１に係る内視鏡光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。
図１（ａ）は実施例１に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例１に係る内視鏡光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。
内視鏡光学系は、物体側から順に、固定の負の第１レンズ群Ｇ１と、可動の正の第２レンズ群Ｇ２と、固定の明るさ絞りＳと、固定の正の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。像面（撮像面）はＩで示してある。
第２レンズ群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板Ｆと、両凹負レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、を有する。負レンズＬ２と正メニスカスレンズＬ３とは接合されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４を有する。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に平面を向けた平凹負レンズＬ６と、物体側に平面を向けた平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、を有する。正レンズＬ５と、負レンズＬ６と、正レンズＬ７とは接合され接合レンズＣＬ１を形成している。正レンズＬ８と、負メニスカスレンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬ２を形成している。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に明るさ絞りＳが設けられている。
平行平板Ｆは、例えば、赤外吸収フィルタである。平行平板Ｆ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。
図３は、実施例１に係る内視鏡光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
（実施例２）
図４（ａ）は実施例２に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例２に係る内視鏡光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。
図４（ａ）は実施例２に係る内視鏡光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例２に係る内視鏡光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。
内視鏡光学系は、物体側から順に、固定の負の第１レンズ群Ｇ１と、可動の正の第２レンズ群Ｇ２と、固定の明るさ絞りＳと、固定の正の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。像面（撮像面）はＩで示してある。
第２レンズ群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板Ｆと、両凹負レンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、を有する。負レンズＬ２と正メニスカスレンズＬ３とは接合されている。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４を有する。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に平面を向けた平凹負レンズＬ６と、物体側に平面を向けた平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、を有する。正レンズＬ５と、負レンズＬ６と、正レンズＬ７とは接合され接合レンズＣＬ１を形成している。正レンズＬ８と、負メニスカスレンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬ２を形成している。
第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に明るさ絞りＳが設けられている。
平行平板Ｆは、例えば、赤外吸収フィルタである。平行平板Ｆ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。
図５は、実施例２に係る内視鏡光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、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である。（Ｓ）は明るさ絞りである。ｆｂはバックフォーカスである。ｆ１は第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、ｆ２は第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離である。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.53 1.88300 40.76
2 1.883 1.99
3 ∞ 0.61 1.49400 75.01
4 ∞ 0.50
5 -13.349 0.53 1.88300 40.76
6 2.161 3.13 1.84666 23.78
7 997.256 可変
8 2.083 0.82 1.48749 70.23
9 2.190 可変
10(S) ∞ 0.09
11 4.050 1.14 1.63854 55.38
12 -1.705 0.46 1.88300 40.76
13 ∞ 0.71 1.69895 30.13
14 -3.657 0.05
15 7.396 1.08 1.48749 70.23
16 -3.572 0.53 1.95906 17.47
17 -6.112 可変
18(像面) ∞
ズームデータ
通常観察状態 拡大観察状態
焦点距離 1.07 1.06
ＦＮＯ． 3.57 3.53
画角２ω 141.81 138.62
fb (in air) 4.81 4.71
全長 (in air) 19.32 19.22
d7 0.47 1.26
d9 1.87 1.08
d17 4.89 4.89
各群焦点距離
f1=-1.49 f2=24.85 f3=3.80
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.53 1.88300 40.76
2 1.883 1.99
3 ∞ 0.61 1.49400 75.01
4 ∞ 0.50
5 -13.349 0.53 1.88300 40.76
6 2.161 3.13 1.84666 23.78
7 997.256 可変
8 2.083 0.82 1.48749 70.23
9 2.190 可変
10(S) ∞ 0.09
11 4.050 1.14 1.63854 55.38
12 -1.705 0.46 1.88300 40.76
13 ∞ 0.71 1.69895 30.13
14 -3.657 0.05
15 7.396 1.08 1.48749 70.23
16 -3.572 0.53 1.95906 17.47
17 -6.112 可変
18(像面) ∞
ズームデータ
通常観察状態 拡大観察状態
焦点距離 1.07 1.06
ＦＮＯ． 3.57 3.53
画角２ω 141.81 138.62
fb (in air) 4.81 4.71
全長 (in air) 19.32 19.22
d7 0.47 1.26
d9 1.87 1.08
d17 4.89 4.89
各群焦点距離
f1=-1.49 f2=24.85 f3=3.80
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.53 1.88300 40.76
2 1.846 0.74
3 ∞ 0.61 1.49400 75.01
4 ∞ 0.50
5 -20.951 0.53 1.88300 40.76
6 1.917 4.24 1.84666 23.78
7 32.435 可変
8 2.166 1.06 1.48749 70.23
9 2.283 可変
10(S) ∞ 0.09
11 3.975 1.14 1.63854 55.38
12 -1.625 0.46 1.88300 40.76
13 ∞ 0.71 1.69895 30.13
14 -3.536 0.05
15 7.141 1.08 1.48749 70.23
16 -4.085 0.52 1.95906 17.47
17 -6.594 可変
18(像面) ∞
ズームデータ
通常観察状態 拡大観察状態
焦点距離 1.06 1.06
ＦＮＯ． 3.57 3.53
画角２ω 141.85 137.25
fb (in air) 4.65 4.55
全長 (in air) 19.55 19.45
d7 0.96 1.75
d9 1.69 0.90
d17 4.72 4.72
各群焦点距離
f1=-1.48 f2=21.78 f3=3.69
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d nd νd
1 ∞ 0.53 1.88300 40.76
2 1.846 0.74
3 ∞ 0.61 1.49400 75.01
4 ∞ 0.50
5 -20.951 0.53 1.88300 40.76
6 1.917 4.24 1.84666 23.78
7 32.435 可変
8 2.166 1.06 1.48749 70.23
9 2.283 可変
10(S) ∞ 0.09
11 3.975 1.14 1.63854 55.38
12 -1.625 0.46 1.88300 40.76
13 ∞ 0.71 1.69895 30.13
14 -3.536 0.05
15 7.141 1.08 1.48749 70.23
16 -4.085 0.52 1.95906 17.47
17 -6.594 可変
18(像面) ∞
ズームデータ
通常観察状態 拡大観察状態
焦点距離 1.06 1.06
ＦＮＯ． 3.57 3.53
画角２ω 141.85 137.25
fb (in air) 4.65 4.55
全長 (in air) 19.55 19.45
d7 0.96 1.75
d9 1.69 0.90
d17 4.72 4.72
各群焦点距離
f1=-1.48 f2=21.78 f3=3.69
次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。
条件式
(1) (nd3G1+nd3G2+nd3G3)/3
(2) (nd3G4+nd3G5)/2
(3) ω(wide)/ω(tele)
(4) (R3G3front+R3G3rear)/(R3G3front-R3G3rear)
(5) DG31/DG32
(6) DG33/DG32
(7) DG3Gair/fw
(8) ER3G1/ER3G2
条件式 実施例１ 実施例２
(1) 1.740 1.740
(2) 1.723 1.723
(3) 1.023 1.034
(4) 1.0 1.0
(5) 2.50 2.50
(6) 1.57 1.57
(7) 0.900 0.818
(8) 0.046 0.046
条件式
(1) (nd3G1+nd3G2+nd3G3)/3
(2) (nd3G4+nd3G5)/2
(3) ω(wide)/ω(tele)
(4) (R3G3front+R3G3rear)/(R3G3front-R3G3rear)
(5) DG31/DG32
(6) DG33/DG32
(7) DG3Gair/fw
(8) ER3G1/ER3G2
条件式 実施例１ 実施例２
(1) 1.740 1.740
(2) 1.723 1.723
(3) 1.023 1.034
(4) 1.0 1.0
(5) 2.50 2.50
(6) 1.57 1.57
(7) 0.900 0.818
(8) 0.046 0.046
以上のように、本発明は、色収差が良好に補正され、軽衝撃によるレンズのシフトを防止できる内視鏡光学系、内視鏡、撮像ユニット及び内視鏡挿入部に適している。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
ＣＬ１ ＣＬ２ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
ＡＸ 光軸
Ｉ 像面（撮像面）
Ｆ 平行平板
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
ＣＬ１ ＣＬ２ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
ＡＸ 光軸
Ｉ 像面（撮像面）
Ｆ 平行平板
Claims (10)
- 物体側から順に、固定の負の第１レンズ群と、可動の正の第２レンズ群と、固定の明るさ絞りと、固定の正の第３レンズ群と、からなり、
前記第２レンズ群を光軸に沿って移動させることによって、通常観察状態と拡大観察状態を切り替えることができる内視鏡光学系であって、
前記第３レンズ群は、物体側から順に、正レンズ、負レンズ、正レンズの３枚のレンズを接合した３枚接合レンズと、正レンズ、負レンズの２枚のレンズを接合した２枚接合レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）を満足することを特徴とする内視鏡光学系。
１．７０＜（ｎｄ3G1＋ｎｄ3G2＋ｎｄ3G3）／３＜２．０ …（１）
１．７２＜（ｎｄ3G4＋ｎｄ3G5）／２＜２.０ …（２）
ここで、
ｎｄ3G1は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G2は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの物体側から２番目のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G3は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も像側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G4は、前記第３レンズ群の前記２枚接合レンズの物体側のレンズのｄ線における屈折率、
ｎｄ3G5は、前記第３レンズ群の前記２枚接合レンズの像側のレンズのｄ線における屈折率、
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に記載の内視鏡光学系。
１．０１＜ω（wide）／ω（tele）＜５．０ …（３）
ここで、
ω（wide）は、前記内視鏡光学系の通常観察状態での半画角、
ω（tele）は、前記内視鏡光学系の拡大観察状態での半画角、
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または２に記載の内視鏡光学系。
０．８＜（Ｒ3G3front＋Ｒ3G3rear）／（Ｒ3G3front−Ｒ3G3rear）＜１．２ …（４）
ここで、
Ｒ3G3frontは、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も像側のレンズにおける物体側面の曲率半径、
Ｒ3G3rearは、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も像側のレンズにおける像側面の曲率半径、
である。 - 以下の条件式（５）、（６）の両方を満足することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内視鏡光学系。
２．０＜ＤG31／ＤG32＜３．５ …（５）
１．４＜ＤG33／ＤG32＜１．９ …（６）
ここで、
ＤG31は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も物体側のレンズのレンズ中肉、
ＤG32は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの物体側から２番目のレンズのレンズ中肉、
ＤG33は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最も像側のレンズのレンズ中肉、
である。 - 前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズと、前記第３レンズ群の前記２枚接合レンズとの間隔は、通常観察状態と拡大観察状態の切り替えに際して固定であり、
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内視鏡光学系。
０．０２＜ＤG3Gair／ｆｗ＜０．３ …（７）
ここで、
ＤG3Gairは、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズと、前記第３レンズ群の前記２枚接合レンズとの空気間隔、
ｆｗは、通常観察状態での前記内視鏡光学系全系の焦点距離、
である。 - 前記第１レンズ群のレンズと、前記第２レンズ群のレンズと、前記第３レンズ群のレンズは、すべて球面レンズであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内視鏡光学系。
- 以下の条件式（８）を満足することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の内視鏡光学系。
０．６＜ＥＲ3G1／ＥＲ3G2＜０．９ …（８）
ここで、
ＥＲ3G1は、前記第３レンズ群の前記３枚接合レンズの最大外径、
ＥＲ3G2は、前記第３レンズ群の前記２枚接合レンズの最大外径、
である。 - 請求項１に記載の内視鏡光学系を備える内視鏡。
- 請求項１に記載の内視鏡光学系と、前記内視鏡光学系により結像された像を撮像する撮像素子とを備える撮像ユニット。
- 請求項９に記載の撮像ユニットを先端に備える内視鏡挿入部。
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