JPWO2016208367A1

JPWO2016208367A1 - 内視鏡用対物光学系

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Publication number: JPWO2016208367A1
Application number: JP2016570117A
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Inventors: 陽亮江口
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Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2016-06-03
Publication date: 2017-06-29
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Abstract

光学系の小型化と撮像素子の高画素化に対応し、製造誤差範囲内での性能に対するばらつきに強く、周辺解像度が劣化しにくい内視鏡用対物光学系を提供する。内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなり、第１群Ｇ１は、物体側が平面の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、から構成され、第２群Ｇ２は接合レンズＣＬから構成され、接合レンズＣＬは、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、から構成され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。０．１３≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１）−２．７≦ｆ4／ｆ≦−２．２（２）−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦０（３）２．５≦νｄ3／νｄ4≦３．５（４）

Description

本発明は、内視鏡用対物光学系に関する。

内視鏡は、医療分野や工業分野で利用されている光学装置である。特に医療分野では、内視鏡は体腔内に挿入され、これにより体腔内の観察や画像の取得が行われる。そして、観察像や取得した画像に基づいて診断が行われる。このように、内視鏡は体腔内の観察や診断に利用されている。

内視鏡用対物光学系には、レトロフォーカスタイプの光学系が採用されてきた。近年、診断の精度向上のために、内視鏡の画像には高画質化が求められている。これまでの内視鏡用対物光学系では、レトロフォーカスタイプのレンズ配置を維持したまま、広角化など高画質化が進められてきた。このような内視鏡用対物光学系が、特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１に開示された内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、接合レンズと、で構成されている。接合レンズは、正レンズと負レンズとからなる。特許文献１の内視鏡用対物光学系では、従来不十分であった像面湾曲が良好に補正されると共に、撮像素子の高画素化への対応が進められている。

特許文献２に開示された内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、接合レンズと、で構成されている。接合レンズは、正レンズと負レンズとからなる。特許文献２の内視鏡用対物光学系では、レトロフォーカスタイプの内視鏡用途対物レンズ構成が採用されている。

特開平４−２７５５１４号公報特許第５３７４６６７号公報

上述のように、内視鏡では、画像の更なる高画質化が進められている。一方で、患者への負担軽減のためには、挿入部の小型化を進める必要がある。挿入部を小型化した場合、デメリットとして、光学系の解像度の劣化がある。

例えば、光学系で形成される点像の大きさと画素の大きさが、共に等しいとする。この状態から、撮像素子の画素ピッチを小さくして、撮像面のサイズを小さくすると、画素の面積が小さくなる。この場合、点像の大きさは変らないので、点像の大きさよりも画素の大きさが小さくなる。これは、結果的に、光学系の解像度が劣化したことを意味している。このように、撮像素子の高画素化が進むと、回折の影響で光学系の解像度が劣化する。

このようなことから、画像の更なる高画質化が進めるためには、光学系のＦナンバーの値を今まで以上に小さくする必要がある。ただし、Ｆナンバーの値が小さくなることで、像面湾曲や非点収差が悪化し易くなる。特に、像の周辺における解像度（以下、「周辺解像度」という）は、Ｆナンバーの値が小さくなることで劣化し易くなる。また、これまでの製造誤差の範囲では像面湾曲の発生量や非点収差の発生量がばらついてしまうことから、周辺解像度が劣化し易くなってしまう。

特許文献１の内視鏡用対物光学系では、像面湾曲は従来に比べると良好に補正されているが、補正がまだ不十分である。そのため、内視鏡における画像の高画質化には対応することが難しい。

特許文献２の内視鏡用対物光学系では、更なる光学系の小型化や、撮像素子の高画素化への対応を進めるためには、Ｆナンバーの値を小さくする必要がある。ただし、Ｆナンバーの値を小さくすると、像面湾曲を十分に補正できないので、製造誤差による周辺解像度の劣化というリスクを持った光学系となってしまう。

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、光学系の小型化と撮像素子の高画素化に対応し、製造誤差範囲内での性能に対するばらつきに強く、周辺解像度が劣化しにくい内視鏡用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、本発明の内視鏡用対物光学系は、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなり、
第１群は、物体側が平面の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、から構成され、
第２群は接合レンズから構成され、
接合レンズは、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、から構成され、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
０．１３≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１）
−２．７≦ｆ4／ｆ≦−２．２（２）
−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦０（３）
２．５≦νｄ3／νｄ4≦３．５（４）
ここで、
Ｌaは、内視鏡用対物光学系の光軸に沿った空気間隔の総和、
Ｌbは、内視鏡用対物光学系の全長、
ｆ4は、第４レンズの焦点距離、
ｆは、内視鏡用対物光学系の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
ｎｅ2は、第２レンズのｅ線における屈折率、
ｎｅ4は、第４レンズのｅ線における屈折率、
νｄ3は、第３レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ4は、第４レンズのｄ線基準のアッベ数、
である。

本発明によれば、光学系の小型化と撮像素子の高画素化に対応し、製造誤差範囲内での性能に対するばらつきに強く、周辺解像度が劣化しにくい内視鏡用対物光学系を提供することができる。

本実施形態の内視鏡用対物光学系を示す図である。実施例１に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図と、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。実施例２に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図と、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。実施例３に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図と、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。実施例４に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図と、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、以下の実施形態に係る内視鏡用対物光学系により、この発明が限定されるものではない。

本実施形態の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなり、第１群は、物体側が平面の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、から構成され、第２群は接合レンズから構成され、接合レンズは、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、から構成され、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
０．１３≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１）
−２．７≦ｆ4／ｆ≦−２．２（２）
−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦０（３）
２．５≦νｄ3／νｄ4≦３．５（４）
ここで、
Ｌaは、内視鏡用対物光学系の光軸に沿った空気間隔の総和、
Ｌbは、内視鏡用対物光学系の全長、
ｆ4は、第４レンズの焦点距離、
ｆは、内視鏡用対物光学系の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
ｎｅ2は、第２レンズのｅ線における屈折率、
ｎｅ4は、第４レンズのｅ線における屈折率、
νｄ3は、第３レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ4は、第４レンズのｄ線基準のアッベ数、
である。

本実施形態の内視鏡用対物光学系について説明する。図１は、本実施形態の内視鏡用対物光学系を示す図である。

光学系の小型化に対応するためには、光学系を構成するレンズ枚数を少なくする必要がある。その一方で、内視鏡用対物光学系としては、広い画角を維持する必要がある。そこで、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、光学系を４枚のレンズで構成すると共に、レトロフォーカスタイプのレンズ配置となるように、４枚のレンズを配置している。

具体的には、内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなる。第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間には、光学フィルタＦが配置されている。第２群Ｇ２の像側には、カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２が配置されている。

光学フィルタＦは、例えば、赤外線吸収フィルタである。光学フィルタＦの像側面には、半導体レーザのレーザ光をカットするコーティングが施されていても良い。カバーガラスＣ２は、例えば、撮像素子のカバーガラスである。カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２は、接合されていても良い。Ｉは像面（撮像面）である。

内視鏡用対物光学系を、正の屈折力を有する第１群Ｇ１、明るさ絞りＳ及び正の屈折力を有する第２群Ｇ２で構成することで、バランスの取れた収差補正が可能になる。

また、第１群Ｇ１は、負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、で構成されている。第２群Ｇ２は接合レンズＣＬで構成されている。第１レンズＬ１は、物体側面が平面になっている。接合レンズＣＬは、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、で構成されている。

ここで、第１レンズＬ１の屈折力は負の屈折力である。一方、第２レンズＬ２と接合レンズＣＬとの合成屈折力は、正の屈折力になる。このように、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、４枚のレンズで、レトロフォーカスタイプの光学系が実現できている。よって、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、光学系の小型化と広い画角の確保とが両立できている。

そして、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。

条件式（１）は、光学系の小型化に関する条件式であって、内視鏡用対物光学系における光軸に沿った空気間隔の総和（以下、「空気長」という）に関する条件式である。条件式（１）を満足することで、光学系を小型化することができる。

条件式（１）の下限値を下回ると、空気長が短くなってしまうので、レンズを保持する保持枠の設計が困難になる。また、ピントの調整ができなくなる。このように、条件式（１）の下限値を下回ると、光学系の組み立てが困難になる。条件式（１）の上限値を上回ると、空気長が長くなってしまうので、光学系の全長が長くなってしまう。そのため、光学系を小型化することができない。

空気長は、最も物体側のレンズ面から像面までの間の空気間隔の総和である。内視鏡用対物光学系の全長は、最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの距離に、バックフォーカスを加えた長さである。バックフォーカスは、最も像側のレンズ面から像面までの長さであって、空気換算しないときの長さである。

ここで、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。
０．１５≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１’）

条件式（２）は光学系の小型化に関する条件式であって、第４レンズの焦点距離と内視鏡用対物光学系全体の焦点距離との比をとったものである。焦点距離は、ｅ線における焦点距離である。条件式（２）を満足することで、光学系を小型化することができる。

条件式（２）の下限値を下回ると、第４レンズの焦点距離が小さくなってしまうので、第４レンズの負の屈折力が小さくなる。そのため、色収差の補正が過剰になってしまう。補正過剰になっている色収差を補正するためには、第１レンズの焦点距離を短くすれば良い。しかしながら、色収差の補正が十分となる程度まで第１レンズの焦点距離を短くすると、光学系全体で負の屈折力が大きくなってしまう。この場合、球面収差やコマ収差などが悪化してしまうので、光学系の結像性能が劣化する。

条件式（２）の上限値を上回ると、第４レンズの焦点距離が大きくなってしまうので、第４レンズの負の屈折力が大きくなる。そのため、色収差の補正が不足してしまう。補正不足になっている色収差を補正しようとすると、光学系全体で正の屈折力が大きくなってしまう。この場合、光学系の全長が長くなるか、又は、レンズ径が大きくなる。よって、光学系を小型化することが困難になる。

製造誤差による周辺解像度の劣化を起こさないためには、像面湾曲を十分に補正する必要がある。そのためには、ペッツバール和を小さくする必要がある。ペッツバール和は、レンズの屈折率と焦点距離の積の逆数を、各レンズについて足し合わせたものである。

条件式（３）は、第２レンズの屈折率と焦点距離の積と、第４レンズの屈折率と焦点距離の積との比をとったものである。条件式（３）を満足することで、製造誤差による周辺解像度劣化を防止することができる。

条件式（３）の下限値を下回ると、ペッツバール和を十分に小さくすることができない。この場合、像面湾曲を良好に補正できないので、周辺解像度の劣化を防止することが困難になる。条件式（３）の上限値を上回ると、色収差が十分に補正できない。

ここで、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。
−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦−０．３（３’）

条件式（４）は、光学系の全長に関する条件式である。条件式（４）を満足することで、倍率色収差を補正できるので、周辺解像度の劣化を防止することができる。

倍率色収差を良好に補正するためには、各レンズのアッベ数（分散）を考慮する必要がある。しかしながら、内視鏡用対物光学系では、生体適合性の観点から、第１レンズ用として選択できる光学ガラスが少ない。倍率色収差は、レンズを増やすことで良好に補正できるが、レンズを増やすことは光学系の小型化の観点から好ましくない。このようなことから、光学系の全長を長くすること無く、第１レンズで発生した倍率色収差を良好に補正するためには、接合レンズのアッベ数を適切に設定する必要がある。

条件式（４）の下限値を下回ると、第４レンズのアッベ数が大きくなりすぎるので、倍率色収差を十分に補正できない。条件式（４）の上限値を上回ると、第３レンズのアッベ数が大きくなりすぎる。この場合、第３レンズに用いる光学ガラスを現存の光学ガラスの中から選択しようとすると、選択できる光学ガラスは、自動的に、屈折率が小さい光学ガラスになってしまう。そのため、コマ収差や非点収差などを十分に補正することができない。

条件式（１）、（２）、（３）、（４）を同時に満足することで、光学系の小型化と撮像素子の高画素化に対応し、製造誤差範囲内での性能に対するばらつきに強く、周辺解像度が劣化しにくい内視鏡用対物光学系を実現でき、更に、低コスト化も実現できる。

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。
０．８≦ＩＨ／ｆ≦１（５）
ここで、
ＩＨは、最大像高、
ｆは、内視鏡用対物光学系の焦点距離、
である。

条件式（５）は光学系の広角化に関する条件式である。

条件式（５）の下限値を下回ると、画角が小さくなりすぎる。そのため、内視鏡の用途では、観察性が悪くなってしまう。あるいは、光学系の全長が長くなってしまうため、光学系の小型化を実現できない。

条件式（５）の上限値を上回ると、画角が大きくなりすぎる。そのため、画像の周辺部での結像性能の劣化が大きくなりすぎてしまう。あるいは、光学系の全長が短くなりすぎてしまうので、十分なバックフォーカスを確保することが難しくなる。その結果、光学系の組み立て性が悪化する。

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
１．８≦ＢＦ／ｆ≦２．４（６）
ここで、
ＢＦは、バックフォーカス、
ｆは、内視鏡用対物光学系の焦点距離、
である。

上述のように、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、レトロフォーカスタイプの光学系を採用している。そのため、バックフォーカスが長くなりがちである。そこで、条件式（６）を満足することが良い。これにより、適切な長さのバックフォーカスを確保することができる。

条件式（６）の下限値を下回ると、バックフォーカスが短くなりすぎる。この場合、ピントの調整に必要な間隔を確保することが困難になるので、光学系の組み立て性が悪化する。条件式（６）の上限値を上回ると、バックフォーカスが長くなりすぎるので、光学系の小型化が困難になる。

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
−２．６≦ｒ2o／ｒcc≦−２（７）
ここで、
ｒ2oは、第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｒccは、接合レンズの接合面における曲率半径、
である。

高い結像性能を持つ光学系を実現するためには、更にコマ収差と倍率色収差をバランス良く補正すると共に、製造誤差に強い光学系にする必要がある。そのためには、条件式（７）を満足することが良い。

条件式（７）は、第２レンズの物体側面における曲率半径と接合レンズの接合面における曲率半径との比をとったものである。

条件式（７）の下限値を下回ると、接合レンズの接合面における曲率半径に対して第２レンズの物体側面における曲率半径が大きくなりすぎる。この場合、コマ収差が十分に補正されないため、製造誤差による周辺解像度の劣化が増加する。あるいは、接合レンズの接合面における曲率半径が小さくなりすぎるので、レンズの加工性が悪くなってしまう。

条件式（７）の上限値を上回ると、接合レンズの接合面における曲率半径に対して第２レンズの物体側面における曲率半径が小さくなりすぎる。この場合、倍率色収差の補正が過剰になってしまう。あるいは、第２レンズの物体側面における曲率半径に対して接合レンズの接合面における曲率半径が大きくなりすぎる。この場合、倍率色収差の補正が不足してしまう。

ここで、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。
−２．６≦ｒ2o／ｒcc≦−２．２（７’）

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
−１．０≦（ｒ2o×ｒ2i）／（ｒcc×ｒci）≦−０．７（８）
ここで、
ｒ2oは、第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｒ2iは、第２レンズの像側面における曲率半径、
ｒccは、接合レンズの接合面における曲率半径、
ｒciは、接合レンズの像側面における曲率半径、
である。

コマ収差や倍率色収差を良好に補正するだけでなく、像面湾曲も良好に補正することで、光学系の結像性能を高めることができる。そのためには、条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）は第２レンズにおける２つの面の曲率半径との積と、第４レンズにおける２つの面の曲率半径との積との比をとったものである。

条件式（８）の下限値を下回ると、相対的に第４レンズにおける曲率半径の絶対値が小さくなるので、像面湾曲の補正が過剰になってしまうか、又は、レンズ加工が困難になる。また、第２レンズにおける曲率半径の絶対値が大きくなるので、光学系の全長が長くなってしまう。そのため、光学系の小型化が困難になる。

条件式（８）の上限値を上回ると、相対的に第４レンズにおける曲率半径の絶対値が大きくなるので、像面湾曲の補正が不足してしまう。また、第２レンズにおける曲率半径の絶対値が小さくなるので、レンズ加工が困難になる。

条件式（６）、（７）、（８）を同時に満足すると、更に光学系を小型にでき、しかも、高い結像性能を有する内視鏡用対物光学系を実現できる。

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（９）を満足することが好ましい。
−１．２≦ｒ2i／ｆ2≦−０．９（９）
ここで、
ｒ2iは、第２レンズの像側面における曲率半径、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
である。

コマ収差、倍率色収差及び像面湾曲を良好に補正するだけでなく、更に球面収差を良好に補正することで、光学系の結像性能を更に高めることができる。そのためには、条件式（９）を満足することが好ましい。

条件式（９）の下限値を下回った場合第２レンズの焦点距離が小さくなりすぎてしまい、第２レンズの両面における曲率半径が共に小さくなってしまう。そのため、球面収差の発生量が大きくなる他、コマ収差の発生量や非点収差の発生量が大きくなる。又は、第２レンズの像側面における曲率半径の値が大きくなると、光学系の全長が長くなってしまう。

条件式（９）の上限値を上回った場合第２レンズの焦点距離の値が大きくなると、光学系の全長が長くなってしまう。又は、第２レンズの像側面における曲率半径の値が小さくなると、球面収差の発生量が大きくなりすぎるので、結像性能が劣化する。

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（１０）を満足することが好ましい。
２≦ｒ2o／ｆ2≦２．６（１０）
ここで、
ｒ2oは、第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
である。

条件式（１０）を満足することで、更に中心の結像性能と周辺の結像性能のバランスが取れた光学系を実現できる。

条件式（１０）の下限値を下回ると、第２レンズの焦点距離が大きくなる。この場合、全長が長くなってしまう。又は、第２レンズの物体側面における曲率半径が小さくなる。この場合、第２レンズの屈折力が大きくなりすぎる。そのため、像面湾曲の補正が過剰になってしまう。

条件式（１０）の上限値を上回ると、第２レンズの物体側面における曲率半径が大きくなる。この場合、非点収差の補正が不足する。又は、第２レンズの焦点距離が小さくなる。この場合、球面収差の発生量が大きくなる他、コマ収差の発生量や非点収差の発生量が大きくなる。そのため、全体的に収差を良好に補正できない。

ここで、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。
２≦ｒ2o／ｆ2≦２．５（１０’）

また、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（１１）を満足することが好ましい。
−１．４５≦ｆc／ｆ4≦−０．８０（１１）
ここで、
ｆcは、接合レンズの焦点距離、
ｆ4は、第４レンズの焦点距離、
である。

条件式（１１）は、接合レンズの焦点距離と第４レンズの焦点距離との比をとったものである。像面湾曲を補正するためには、第４レンズの焦点距離はマイナスの値であることが必要である。条件式（１１）を満足することで、倍率色収差を良好に補正できる。その結果、周辺解像度の劣化を防ぐことができる。

条件式（１１）の下限値を下回ると、接合レンズの焦点距離が大きくなってしまう。この場合、光学系の全長が長くなってしまう。そのため、光学系の小型化の観点では、条件式（１１）の下限値を下回ることは好ましくない。条件式（１１）の上限値を上回ると、倍率色収差が大きくなってしまう。よって、条件式（１１）の上限値を上回ることは好ましくない。

条件式（９）、（１０）、（１１）を同時に満足することで、像の周辺における解像度を更に良くすることができる。

以下、実施例について説明する。各収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差、非点収差、コマ収差及び倍率収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。ＦＩＹは像高で単位はｍｍ、ＦＮＯはＦナンバーである。収差曲線の波長の単位はｎｍである。

（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は、実施例１に係る内視鏡用対物光学系の断面構成と収差を示す図であって、（ａ）は断面構成、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）及び（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

実施例１の内視鏡用対物光学系は、図２（ａ）に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなる。

第１群Ｇ１は、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、両凸正レンズＬ２と、からなる。

第２群Ｇ２は、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、両凸正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４とが接合されている。

第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間には、光学フィルタＦが配置されている。光学フィルタＦは赤外吸収フィルタである。光学フィルタＦの像側面には、半導体レーザのレーザ光をカットするコーティングが施されている。

また、第２群Ｇ２の像側には、カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２が配置されている。カバーガラスＣ２はＣＣＤのカバーガラスである。カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２は、接合されている。

（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３は、実施例２に係る内視鏡用対物光学系の断面構成と収差を示す図であって、（ａ）は断面構成、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）及び（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

実施例２の内視鏡用対物光学系は、図３（ａ）に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなる。

（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４は、実施例３に係る内視鏡用対物光学系の断面構成と収差を示す図であって、（ａ）は断面構成、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）及び（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

実施例３の内視鏡用対物光学系は、図４（ａ）に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなる。

（実施例４）
実施例４に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図５は、実施例４に係る内視鏡用対物光学系の断面構成と収差を示す図であって、（ａ）は断面構成、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）及び（ｅ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。

実施例４の内視鏡用対物光学系は、図５（ａ）に示すように、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２群Ｇ２と、からなる。

以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各面の曲率半径、ｄは各光学部材の肉厚または空気間隔、ｎｅは各光学部材のｅ線に対する屈折率、νｄは各光学部材のｄ線に対するアッベ数、ＦＬは内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、ＦＮＯ．はＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは最大像高を表している。焦点距離、最大像高の単位はｍｍ、半画角の単位は°である。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3072 1.88815 40.76
2 0.7097 0.5222
3 3.8402 1.6897 1.83945 42.73
4 -1.7020 0.0461
5(絞り) ∞ 0.0461
6 ∞ 1.2289 1.52300 65.13
7 ∞ 0.0768
8 2.9754 1.1060 1.75844 52.32
9 -1.5499 0.4608 1.97189 17.47
10 -4.7174 0.6006
11 ∞ 0.7680 1.51825 64.14
12 ∞ 0.0154 1.51500 64.00
13 ∞ 0.7680 1.61350 50.49
14(像面) ∞

各種データ
ＦＬ 1.04766
ＦＮＯ． 5.530
ω 66.1
ＩＨ 1

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3072 1.88815 40.76
2 0.7379 0.5222
3 3.2645 1.6897 1.83945 42.73
4 -1.7569 0.0461
5(絞り) ∞ 0.0461
6 ∞ 1.2289 1.52300 65.13
7 ∞ 0.0768
8 3.0274 1.1060 1.75844 52.32
9 -1.4905 0.4608 1.97189 17.47
10 -3.8354 0.4565
11 ∞ 0.7680 1.51825 64.14
12 ∞ 0.0154 1.51500 64.00
13 ∞ 0.7680 1.61350 50.49
14(像面) ∞
各種データ
ＦＬ 1.03029
ＦＮＯ． 5.161
ω 68.9
ＩＨ 1

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3072 1.88815 40.76
2 0.7179 0.5222
3 4.1175 1.6897 1.83945 42.73
4 -1.6679 0.0461
5(絞り) ∞ 0.0461
6 ∞ 1.2289 1.52300 65.13
7 ∞ 0.0768
8 2.9343 1.1060 1.75844 52.32
9 -1.4597 0.4608 1.97189 17.47
10 -4.7856 0.5709
11 ∞ 0.7680 1.51825 64.14
12 ∞ 0.0154 1.51500 64.00
13 ∞ 0.7680 1.61350 50.49
14(像面) ∞
各種データ
ＦＬ 1.04767
ＦＮＯ． 4.774
ω 65.7
ＩＨ 1

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3072 1.88815 40.76
2 0.7110 0.5222
3 3.8392 1.6897 1.83945 42.73
4 -1.6442 0.0461
5(絞り) ∞ 0.0461
6 ∞ 1.2289 1.52300 65.13
7 ∞ 0.0768
8 2.9076 1.1060 1.75844 52.32
9 -1.5669 0.4608 1.97189 17.47
10 -5.4770 0.3072
11 ∞ 1.0753 1.51825 64.14
12 ∞ 0.0150 1.51500 64.00
13 ∞ 0.7680 1.61350 50.49
14(像面) ∞
各種データ
ＦＬ 1.04766
ＦＮＯ． 5.899
ω 65.9
ＩＨ 1

次に、各実施例における条件式（１）〜（１１）の値を掲げる。
条件式実施例１実施例２実施例３実施例４
(1)La/Lb 0.169 0.153 0.166 0.13
(2)f4/f -2.44 -2.69 -2.21 -2.28
(3)(ne2×f2)/(ne4×f4) -0.595 -0.539 -0.656 -0.62
(4)νd3/νd4 2.99 2.99 2.99 2.99
(5)IH/f 0.955 0.97 0.954 0.954
(6)BF/f 2.05 1.94 2.02 2.06
(7)r2o/rcc -2.48 -2.19 -2.82 -2.45
(8)(r2o×r2i)/(rcc×rci) -0.894 -1 -0.983 -0.735
(9)r2i/f2 -1.04 -1.09 -1.022 -1.03
(10)r2o/f2 2.35 2.03 2.523 2.4
(11)fc/f4 -1.27 -1.073 -1.43 -1.44

以上のように、本発明は、光学系の小型化と撮像素子の高画素化に対応し、製造誤差範囲内での性能に対するばらつきに強く、周辺解像度が劣化しにくい内視鏡用対物光学系に有用である。

Ｇ１第１群
Ｇ２第２群
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、レンズ
ＣＬ接合レンズ
Ｓ明るさ絞り
Ｆ光学フィルタ
Ｃ１、Ｃ２カバーガラス
Ｉ像面

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内視鏡用対物光学系は、
物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなり、
第１群は、物体側が平面の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、から構成され、
第２群は接合レンズから構成され、
接合レンズは、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、から構成され、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（７）、（９）を満足することを特徴とする。
０．１３≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１）
−２．７≦ｆ4／ｆ≦−２．２（２）
−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦０（３）
２．５≦νｄ3／νｄ4≦３．５（４）
−２．６≦ｒ2o／ｒcc≦−２（７）
−１．２≦ｒ2i／ｆ2≦−０．９（９）
ここで、
Ｌaは、内視鏡用対物光学系の光軸に沿った空気間隔の総和、
Ｌbは、内視鏡用対物光学系の全長、
ｆ4は、第４レンズの焦点距離、
ｆは、内視鏡用対物光学系の焦点距離、
ｆ2は、第２レンズの焦点距離、
ｎｅ2は、第２レンズのｅ線における屈折率、
ｎｅ4は、第４レンズのｅ線における屈折率、
νｄ3は、第３レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ4は、第４レンズのｄ線基準のアッベ数、
ｒ2oは、第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｒccは、接合レンズの接合面における曲率半径、
ｒ2iは、第２レンズの像側面における曲率半径、
である。

Claims

物体側から順に、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなり、
前記第１群は、物体側が平面の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、から構成され、
前記第２群は接合レンズから構成され、
前記接合レンズは、正の屈折力を有する第３レンズと、負の屈折力を有する第４レンズと、から構成され、
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用対物光学系。
０．１３≦Ｌa／Ｌb≦０．１７（１）
−２．７≦ｆ4／ｆ≦−２．２（２）
−０．７≦（ｎｅ2×ｆ2）／（ｎｅ4×ｆ4）≦０（３）
２．５≦νｄ3／νｄ4≦３．５（４）
ここで、
Ｌaは、前記内視鏡用対物光学系の光軸に沿った空気間隔の総和、
Ｌbは、前記内視鏡用対物光学系の全長、
ｆ4は、前記第４レンズの焦点距離、
ｆは、前記内視鏡用対物光学系の焦点距離、
ｆ2は、前記第２レンズの焦点距離、
ｎｅ2は、前記第２レンズのｅ線における屈折率、
ｎｅ4は、前記第４レンズのｅ線における屈折率、
νｄ3は、前記第３レンズのｄ線基準のアッベ数、
νｄ4は、前記第４レンズのｄ線基準のアッベ数、
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。
０．８≦ＩＨ／ｆ≦１（５）
ここで、
ＩＨは、最大像高、
ｆは、前記内視鏡用対物光学系の焦点距離、
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。
１．８≦ＢＦ／ｆ≦２．４（６）
ここで、
ＢＦは、バックフォーカス、
ｆは、前記内視鏡用対物光学系の焦点距離、
である。
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。
−２．６≦ｒ2o／ｒcc≦−２（７）
ここで、
ｒ2oは、前記第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｒccは、前記接合レンズの接合面における曲率半径、
である。
以下の条件式（８）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。
−１．０≦（ｒ2o×ｒ2i）／（ｒcc×ｒci）≦−０．７（８）
ここで、
ｒ2oは、前記第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｒ2iは、前記第２レンズの像側面における曲率半径、
ｒccは、前記接合レンズの接合面における曲率半径、
ｒciは、前記接合レンズの像側面における曲率半径、
である。
以下の条件式（９）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。
−１．２≦ｒ2i／ｆ2≦−０．９（９）
ここで、
ｒ2iは、前記第２レンズの像側面における曲率半径、
ｆ2は、前記第２レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（１０）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≦ｒ2o／ｆ2≦２．６（１０）
ここで、
ｒ2oは、前記第２レンズの物体側面における曲率半径、
ｆ2は、前記第２レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（１１）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。
−１．４５≦ｆc／ｆ4≦−０．８０（１１）
ここで、
ｆcは、前記接合レンズの焦点距離、
ｆ4は、前記第４レンズの焦点距離、
である。