JPWO2017043351A1

JPWO2017043351A1 - 内視鏡用変倍光学系、及び内視鏡

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Publication number: JPWO2017043351A1
Application number: JP2017515248A
Authority: JP
Inventors: 幸子那須
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2015-09-07
Filing date: 2016-08-29
Publication date: 2018-06-21
Also published as: US20170303774A1; DE112016000122T5; CN106716214A; WO2017043351A1; DE112016000122B4

Abstract

像側に凹面を向けた負レンズ、像側の凸面を向けた正レンズ、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一のレンズ群と、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負のパワーを持つ第二のレンズ群と、正レンズ、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三のレンズ群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が組み込まれた内視鏡に関する。

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。

特許第５５８０９５６号公報（以下、「特許文献１」と記す。）に記載の内視鏡用変倍光学系は、物体側から順に、正のパワーを持つ第一のレンズ群、負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レンズ群が配置されており、正のパワーを持つ各レンズ群内で収差を補正することにより、変倍による収差の変化が抑えられている。

しかし、特許文献１に例示されるレンズ構成では、変倍時の制御を考慮しつつ内視鏡による体腔内の観察に十分な倍率を確保しようとすると、変倍時における可動レンズ群（第二のレンズ）の移動量を大きく確保しなければならないので、小型化が難しいという問題が指摘される。

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、可動レンズ群について変倍時の制御に必要な移動量を確保すると共に内視鏡による体腔内の観察に十分な倍率を確保しながらも、小型化設計に適した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、物体側から順に、正のパワーを持つ第一のレンズ群、負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レンズ群からなり、固定レンズ群である該第一のレンズ群に対して少なくとも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、像側の凸面を向けた正レンズ、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。第二のレンズ群は、負レンズと正レンズとを接合した接合レンズであって、物体側から順に負レンズ、正レンズが並ぶもの又は物体側から順に正レンズ、負レンズが並ぶものを少なくとも有する。第三のレンズ群は、物体側から順に、正レンズ、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。

本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、望遠端での第一のレンズ群と第二のレンズ群との間隔をＤ_１ｔ（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での該第一のレンズ群と該第二のレンズ群との間隔をＤ_１ｗ（単位：ｍｍ）と定義し、最大像高をｙ（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ｆ_ｔ（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ｆ_ｗ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
０．４３＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｙ＜０．７０
１．２０＜ｆ_ｔ／ｆ_ｗ＜１．４５
を満たす。

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第一のレンズ群の最も物体側に位置する負レンズの焦点距離をｆ_０１（単位：ｍｍ）と定義し、第二のレンズ群の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
０．６＜ｆ_０１／ｆ_２＜１．０
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、次の条件式
０．４５＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｆ_ｗ＜０．７５
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、次の条件式
０．３＜ＳＦ_２＜４．０
但し、ＳＦ_２：（ｒ_ｓ１＋ｒ_ｓ２）／（ｒ_ｓ１−ｒ_ｓ２）
ｒ_ｓ１：第一のレンズ群が有する正レンズの物体側の曲率半径（単位：ｍｍ）
ｒ_ｓ２：第一のレンズ群が有する正レンズの像面側の曲率半径（単位：ｍｍ）
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、第一のレンズ群の最も物体側に位置する負レンズの物体側の面に対する、広角端での最大像高ｙにおける入射角をθ（単位：ｄｅｇｒｅｅ）と定義した場合に、次の条件式
θ≦７５°
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は、上記の内視鏡用変倍光学系が先端に搭載された機器である。

本発明の一実施形態によれば、可動レンズ群について変倍時の制御に必要な移動量を確保すると共に内視鏡による体腔内の観察に十分な倍率を確保しながらも、小型化設計に適した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、及び内視鏡用変倍光学系を有する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（ａ）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。次においては、図２（ａ）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（ａ）に示されるように、物体（被写体）側から順に、正のパワーを持つ第一のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、負のパワーを持つ第二のレンズ群Ｇ２、正のパワーを持つ第三のレンズ群Ｇ３を有している。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、絞りＳよりも物体側に配置された正のパワーを持つレンズ群である。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Ｌ１、像側に凸面を向けた正レンズＬ２、負レンズＬ３と正レンズＬ４とを接合した接合レンズＣＬ１を少なくとも有している。「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。

第二のレンズ群Ｇ２は、負のパワーを持つレンズ群であり、色収差の変化を抑えるため、負レンズＬ５と正レンズＬ６とを接合した接合レンズＣＬ２を少なくとも有している。図２において、接合レンズＣＬ２は、負レンズＬ５が物体側に配置され、正レンズ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いてもよい（例えば後述の本発明の実施例２参照）。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。

第三のレンズ群Ｇ３は、正のパワーを持つレンズ群であり、物体側から順に、正レンズＬ７、負レンズＬ８と正レンズＬ９とを接合した接合レンズＣＬ３を少なくとも有している。正レンズＬ７は、主に球面収差を補正する目的で配置され、接合レンズＣＬ３は、主に倍率色収差を補正する目的で配置されている。

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（ａ）の構成例においては、負レンズＬ５の物体側の面ｒ９）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。

内視鏡用変倍光学系１００は、望遠端での第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との間隔をＤ_１ｔ（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との間隔をＤ_１ｗ（単位：ｍｍ）と定義し、最大像高をｙ（単位：ｍｍ）と定義し、望遠端での全系の焦点距離（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ｆ_ｔ（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での全系の焦点距離をｆ_ｔ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（１）、（２）
０．４３＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｙ＜０．７０・・・（１）
１．２０＜ｆ_ｔ／ｆ_ｗ＜１．４５・・・（２）
を満たす構成となっている。

条件式（１）は、第二のレンズ群Ｇ２の移動量と最大像高ｙとの比を規定する。条件式（１）を満たすことにより、変倍時における第二のレンズ群Ｇ２の移動量を十分に確保して変倍時の制御を容易にすると共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率を確保しながらも、内視鏡用変倍光学系１００を小型に設計することが可能となる。

条件式（１）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きすぎるため、内視鏡用変倍光学系１００の全長を短く抑えることが難しく、内視鏡用変倍光学系１００を小型に設計することが難しい。

条件式（１）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、内視鏡用変倍光学系１００の全長を短く抑えることはできるが、第二のレンズ群Ｇ２の移動量が小さいことから変倍時の制御が難しくなり、また、像高が大きくなることから外径が大きくなる。

条件式（２）は、広角端での全系の焦点距離と望遠端での全系の焦点距離との比を規定する。条件式（２）を満たすことにより、電子スコープ１を用いて体腔内を拡大観察するときの典型的な観察距離に対して（例示的には、体腔内の管壁等から少し離れた位置で撮影を行う場合に）被写体の拡大率を適正な範囲に収めることができる。

条件式（２）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、倍率の変化に伴うＦナンバの変化が大きくなることから、拡大観察時の（望遠端側での）解像度が低下する。

条件式（２）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、拡大観察時の倍率（望遠端側での倍率）を十分に確保することができない。

また、内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１の最も物体側に位置する負レンズ（図２の例では、負レンズＬ１）の焦点距離をｆ_０１（単位：ｍｍ）と定義し、第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（３）
０．６＜ｆ_０１／ｆ_２＜１．０・・・（３）
を満たす構成となっている。

条件式（３）は、負レンズＬ１の焦点距離と第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離との比を規定する。条件式（３）を満たすことにより、第一のレンズ群Ｇ１の有効光束径が抑えられて、内視鏡用変倍光学系１００の小型化に有利となる。

条件式（３）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、可動レンズ群である第二のレンズ群Ｇ２の負のパワーが強くなり、第二のレンズ群Ｇ２の移動量を少なく抑えることができる代償として、負レンズＬ１の負のパワーが弱くなりすぎて、拡大観察時の（望遠端側での）実効Ｆナンバが大きくなり、解像度が低下する。

条件式（３）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、負レンズＬ１の負のパワーが強くなり、第一のレンズ群Ｇ１の有効光束径が抑えられるが、コマ収差が大きくなると共に、第２のレンズ群Ｇ２の負のパワーが弱くなり、第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きくなるので、内視鏡用変倍光学系１００の小型化に不利となる。

また、内視鏡用変倍光学系１００は、次の条件式（４）
０．４５＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｆ_ｗ＜０．７５・・・（４）
を満たす構成となっている。

条件式（４）は、第二のレンズ群Ｇ２の移動量と広角端での全系の焦点距離との比を規定する。条件式（４）を満たすことにより、内視鏡用変倍光学系１００を小型化しつつも、変倍時における第二のレンズ群Ｇ２の移動量を十分に確保して変倍時の制御を容易にすることができる。

条件式（４）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きくなるため、内視鏡用変倍光学系１００の小型化に不利となる。

条件式（４）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、内視鏡用変倍光学系１００の全長を短く抑えることはできるが、第二のレンズ群Ｇ２の移動量が小さいことから変倍時の制御が難しくなる。

また、内視鏡用変倍光学系１００は、次の条件式（５）
０．３＜ＳＦ_２＜４．０・・・（５）
但し、ＳＦ_２：（ｒ_ｓ１＋ｒ_ｓ２）／（ｒ_ｓ１−ｒ_ｓ２）
ｒ_ｓ１：第一のレンズ群Ｇ１が有する正レンズの物体側の曲率半径（単位：ｍｍ）
ｒ_ｓ２：第一のレンズ群Ｇ１が有する正レンズの像面側の曲率半径（単位：ｍｍ）
を満たす構成となっている。

条件式（５）は、第一のレンズ群Ｇ１が有する正レンズ（図２の例では、正レンズＬ２）の形状を規定する。条件式（５）を満たすことにより、第一のレンズ群Ｇ１内における偏芯感度（例えば光軸ＡＸに対して配置面・形状面での偏芯が生じたときの収差の変化量）が低減される。

条件式（５）において中辺の値が右辺の値以上となる場合や中辺の値が左辺の値以下となる場合、前段レンズ（図２の例では、正レンズＬ２）から接合レンズＣＬ１への光の射出角度が大きくなり、第一のレンズ群Ｇ１内における偏芯感度が大きくなる。

また、内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１の最も物体側に位置する負レンズ（図２の例では、負レンズＬ１）の物体側の面（以下、説明の便宜上、「最も物体側の面」と略記する。）に対する最大像高ｙにおける入射角をθ（単位：ｄｅｇｒｅｅ）と定義した場合に、次の条件式（６）
θ≦７５°・・・（６）
を満たす構成となっている。

条件式（６）は、内視鏡用変倍光学系１００内の最も物体側の面に対する、広角端での最大像高ｙにおける入射角を規定する。一般に、内視鏡対物レンズ内の最も物体側の面には、反射防止コートが施されない。本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系１００では、条件式（６）を満たすことにより、表面反射による光量低下が抑えられる。

条件式（６）が満たされない場合、第一のレンズ群Ｇ１の最も物体側に位置する負レンズを屈折率が１．８を超える高屈折率硝材で形成すると、表面反射率がおよそ３０％を超えてしまうため、光量低下が著しい。

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（ａ）に示される通りである。図２（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図は、図２（ｂ）に示される。

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に示される面番号ＮＯは、絞りＳに対応する面番号８を除き、図２中の面符号ｒｎ（ｎは自然数）に対応する。表１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２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、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Ｄ７（単位：ｍｍ）、群間隔Ｄ１１（単位：ｍｍ））を広角端、望遠端それぞれについて示す。群間隔Ｄ７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Ｄ１１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Ｄ７、群間隔Ｄ１１は、変倍位置に応じて変わる。

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、図２並びに表１及び表２から判るように、変倍時における第二のレンズ群Ｇ２の移動量を十分に確保することで変倍制御し易くなっていると共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率を確保しながらも、小型に構成されている。また、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、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ている。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、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

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３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を、表４は、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様を、それぞれ示す。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３及び表４から判るように、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

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５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を、表６は、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様を、それぞれ示す。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５及び表６から判るように、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

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７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を、表８は、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様を、それぞれ示す。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７及び表８から判るように、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

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９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を、表１０は、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様を、それぞれ示す。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９及び表１０から判るように、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

（比較検証）
表１１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。

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１１に示されるように、少なくとも条件式（１）、（２）を同時に満たすことにより、各本実施例の説明で提示した図又は表に示す通り、小型でありながらも、変倍制御し易いと共に電子スコープ１による体腔内の観察に十分な倍率が確保されており、尚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。

また、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１１に示されるように、条件式（３）〜（５）も満たす。また、本実施例３〜５の各実施例に係る内視鏡用変倍光学系１００は、条件式（６）も満たす。本実施例１〜５の各実施例では、各条件式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。

上記の実施形態では、第二のレンズ群Ｇ２だけが可動レンズ群であるが、別の実施形態では、第二のレンズ群Ｇ２に加えて第三のレンズ群Ｇ３も可動レンズ群として構成されてもよい。すなわち、別の実施形態に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第二のレンズ群Ｇ２及び第三のレンズ群Ｇ３を第一のレンズ群Ｇ１に対して光軸方向に移動させることによって光学像を変倍させる構成としてもよい。

Claims

物体側から順に、正のパワーを持つ第一のレンズ群、負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レンズ群からなり、固定レンズ群である該第一のレンズ群に対して少なくとも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、像側の凸面を向けた正レンズ、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し、
前記第二のレンズ群は、
負レンズと正レンズとを接合した接合レンズであって、物体側から順に負レンズ、正レンズが並ぶもの又は物体側から順に正レンズ、負レンズが並ぶものを少なくとも有し、
前記第三のレンズ群は、
物体側から順に、正レンズ、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し、
望遠端での前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群との間隔をＤ_１ｔ（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での該第一のレンズ群と該第二のレンズ群との間隔をＤ_１ｗ（単位：ｍｍ）と定義し、最大像高をｙ（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ｆ_ｔ（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ｆ_ｗ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
０．４３＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｙ＜０．７０
１．２０＜ｆ_ｔ／ｆ_ｗ＜１．４５
を満たす、
内視鏡用変倍光学系。
前記第一のレンズ群の最も物体側に位置する前記負レンズの焦点距離をｆ_０１（単位：ｍｍ）と定義し、前記第二のレンズ群の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
０．６＜ｆ_０１／ｆ_２＜１．０
を満たす、
請求項１に記載の内視鏡用変倍光学系。
次の条件式
０．４５＜（Ｄ_１ｔ−Ｄ_１ｗ）／ｆ_ｗ＜０．７５
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。
次の条件式
０．３＜ＳＦ_２＜４．０
但し、ＳＦ_２：（ｒ_ｓ１＋ｒ_ｓ２）／（ｒ_ｓ１−ｒ_ｓ２）
ｒ_ｓ１：前記第一のレンズ群が有する前記正レンズの物体側の曲率半径（単位：ｍｍ）
ｒ_ｓ２：前記第一のレンズ群が有する前記正レンズの像面側の曲率半径（単位：ｍｍ）
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。
前記第一のレンズ群の最も物体側に位置する前記負レンズの物体側の面に対する、広角端での前記最大像高ｙにおける入射角をθ（単位：ｄｅｇｒｅｅ）と定義した場合に、次の条件式
θ≦７５°
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。
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。
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を先端に搭載した、
内視鏡。