JPWO2019159778A1 - 内視鏡用光学系及び内視鏡 - Google Patents

Abstract

光学系は、物体側から順に、第１のレンズ群、絞り、第２のレンズ群を備え、前記第１のレンズ群は、物体側に凸面を有する負のメニスカスレンズと、片面が平面である正レンズあるいは平板を有し、前記第２のレンズ群は、正レンズと接合レンズを有する。光学系は、１．２≦ＳＦ１≦１．３５、１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５、０．１５≦ＤＦａ／ＤＦ≦０．３を満足する。ＳＦ１は、（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）、ｒｐ１［ｍｍ］及びｒｐ２［ｍｍ］は、前記メニスカスレンズの、物体側及び像側の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は全系の合成焦点距離、ＤＦは、前記メニスカスレンズの物体側の面と前記絞りの間の距離、ＤＦａは、前記メニスカスレンズの像側の面と前記絞りとの間の空気間隔の距離の和である。

Description

本発明は、内視鏡対物レンズユニットに用いる内視鏡用光学系及び内視鏡に関する。

今日、人体内部の生体組織を検査するために内視鏡が用いられる。内視鏡は、人体内に挿入される挿入部の先端部に、照明光で照明された生体組織を撮像する撮像素子及び撮像素子に付随した対物レンズユニットを備える。対物レンズユニットは、先端部の小型化のために、極めて小さいサイズであり高い光学性能を有することが求められる。

対物レンズユニットに求められる光学性能として、広い視野角を有すること（例えば、視野角は１５０度以上、さらには、１６０度以上であって、１８０度未満）、被写体の像の周辺光量の低下を抑制すること、及び、レンズ収差を適正な範囲内にすること、が含まれる。また、内視鏡の対物レンズユニットにおいて、レンズの外径を小さくすることも求められる。

このような対物レンズユニットに関して、画像の中心と周辺の倍率のバランスが良好であり、外径が細く、部品や組立のばらつきによる視野角の変動が小さい、最大視野角が１５０度以上である内視鏡撮像ユニットが知られている（特許文献１）。
当該内視鏡撮像ユニットは、対物光学系が球面レンズと平行平面板とよりなり、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズを含み全体として負の屈折力を有する第１群と、少なくとも１枚の凸レンズを含み全体として正の屈折力を有する第２群と、第１群と第２群との間に配置された明るさ絞りと、より構成される。対物光学系の焦点距離と、固体撮像素子の表示エリア内での最大像高と、第１群の焦点距離と、第１群の第１レンズの像側の面から明るさ絞りまでの光軸上の空気換算長との間には、所定の関係を有する。

特許第４５７５１９８号公報

しかし、上記対物光学系では、組立時の部品や対物光学系の位置のばらつきにより、視野角の変動が十分に抑制されない。このため、目標とする視野角を得ることが難しい。このため、上記対物光学系は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学系の位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができない。

そこで、本発明は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の光学系や部品の配置位置のばらつきによる目標性能に対する誤差変動を抑えることができる、内視鏡用光学系及び内視鏡を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、内視鏡対物レンズユニットに用いる内視鏡用光学系である。当該内視鏡用光学系は、
物体の側から順に、第１のレンズ群、絞り、第２のレンズ群を備え、
前記第１のレンズ群は、物体の側から順に、
負のパワーを持ち、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと、
正のパワーを持ち、少なくとも片面が平面である正レンズ、あるいは平板と、を有し、
前記第２のレンズ群は、物体の側から順に、
正のパワーを持つ正レンズと、
負のパワーを持つ負レンズ及び正のパワーを持つ正レンズ、あるいは正のパワーを持つ正レンズ及び負のパワーを持つ負レンズ、を接合した接合レンズと、を有する。
前記内視鏡用光学系は、
式（１）：１．２≦ＳＦ_１≦１．３５、
式（２）：１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５、
式（３）：０．１５≦ＤＦａ／ＤＦ≦０．３、
（ＳＦ_１は、ＳＦ_１＝（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）であり、ｒｐ１［ｍｍ］及びｒｐ２［ｍｍ］は、それぞれ、前記メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径及び像側の面の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は、全系の合成焦点距離であり、ＤＦは、前記メニスカスレンズの物体側の面から前記絞りまでの間の光軸上の距離であり、ＤＦａは、前記メニスカスレンズの像側の面から前記絞りまでの間の、前記光軸上の空気間隔の距離の和である）を満足する。

前記ＤＦａ／ＤＦは、０．２以上０．２５以下である、ことが好ましい。
式（４）：０．３５≦ＤＦａ／ｆ≦０．６、を満足することが好ましい。
さらに、ＤＦ／ｆは、１．８以上２．５以下であることが好ましく、１．９以上２．５以下であることがより好ましい。

本発明の一態様も、内視鏡対物レンズユニットに用いる内視鏡用光学系である。当該内視鏡用光学系は、
物体の側から順に、第１のレンズ群、絞り、第２のレンズ群を備え、
前記第１のレンズ群は、物体の側から順に、
負のパワーを持ち、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと、
正のパワーを持ち、少なくとも片面が平面である正レンズ、あるいは平板と、を備え、
前記第２のレンズ群は、物体の側から順に、
正のパワーを持つ正レンズと、
負のパワーを持つ負レンズ及び正のパワーを持つ正レンズ、あるいは正のパワーを持つ正レンズ及び負のパワーを持つ負レンズ、を接合した接合レンズと、を有する。
前記内視鏡用光学系は、
式（１）：１．２≦ＳＦ_１≦１．３５、
式（２）：１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５、
式（４）：０．３５≦ＤＦａ／ｆ≦０．６、
（ＳＦ_１は、ＳＦ_１＝（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）であり、ｒｐ１［ｍｍ］及びｒｐ２［ｍｍ］は、それぞれ前記メニスカスレンズの、物体側の面の曲率半径及び像側の面の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は、全系の合成焦点距離であり、ＤＦは、前記メニスカスレンズの物体側の面から前記絞りまでの間の光軸上の距離であり、ＤＦａは、前記第メニスカスレンズの像側の面から前記絞りまでの間の、前記光軸上の空気間隔の距離の和である）を満足する。
このとき、式（３）：０．１５≦ＤＦａ／ＤＦ≦０．３、を満足することが好ましい。

前記第１のレンズ群における前記正レンズあるいは前記平板の物体側の面は、前記メニスカスレンズの像側の面の一部と当接する、ことが好ましい。

本発明の一態様は、前記内視鏡用光学系と、前記内視鏡用光学系により結像した物体の像を受光するように構成された撮像素子と、を備えることを特徴とする内視鏡である。

上述の内視鏡用光学系及び内視鏡によれば、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の光学系や部品の配置位置のばらつきによる目標性能に対する誤差変動を抑えることができる。

本実施形態の内視鏡用光学系を搭載した内視鏡の構成の一例を模式的に示す図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図２に示すレンズ構成の実施例１の各種収差図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の別の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図４に示すレンズ構成の実施例２の各種収差図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の別の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図６に示すレンズ構成の実施例３の各種収差図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の別の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図８に示すレンズ構成の実施例４の各種収差図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の別の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１０に示すレンズ構成の実施例５の各種収差図である。 一実施形態の内視鏡用光学系のレンズ構成の別の一例を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１２に示すレンズ構成の実施例６の各種収差図である。

以下、一実施形態の内視鏡用光学系及び内視鏡について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る内視鏡１の外観を示す外観図である。
内視鏡１は、図１に示されるように、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の先端部分に設けられる湾曲部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、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。挿入部可撓管１１、先端部１２、及び湾曲部１４が、体腔内に挿入された状態で、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、内視鏡１による撮影領域が移動する。

このような先端部１２の樹脂製筐体の内部には、広い視野角を有し、観察に適したレンズ性能を保持した、対物レンズユニットとして用いる内視鏡用光学系１００が組み込まれている。内視鏡用光学系１００は、撮影領域中の被写体の画像データを採取するため、被写体からの光の像を撮像素子（図示省略）の受光面上に結像させ撮像素子に受光させる。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は、一実施形態の内視鏡用光学系１００の構成の一例を示す図である。内視鏡用光学系１００は、図２に示されるように、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。
第１のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負のパワーを持ち、物体側に凸面を有するメニスカスレンズであるレンズＬ１と、平板Ｌ２と、を有する。なお、後述する種々の変形したレンズ構成において、平板Ｌ２に代えて、正のパワーを持ち、少なくとも片面が平面である正レンズを用いることができるため、平板Ｌ２と上記正レンズを纏めて、同じ符号“Ｌ２”を用いて光学部材Ｌ２ともいう。光学部材Ｌ２は、場合によって平板Ｌ２あるいは正レンズとしてのレンズＬ２ともいう。
第２のレンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正のパワーを持つ正レンズであるレンズＬ３と、負のパワーを持つ負レンズＬ４及び正のパワーを持つ正レンズＬ５を接合した接合レンズＣＬと、を有する。なお、接合レンズＣＬは、負レンズＬ４が物体側に配置され、正レンズＬ５が像側に配置されているが、一実施形態では、正レンズＬ５が物体側に配置され、負レンズＬ４が像側に配置されてもよい。

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である。絞りＳの厚みは、内視鏡用光学系１００を構成する各光学レンズの厚みと比べて非常に薄い。

第２のレンズ群Ｇ２の後段には、撮像素子用の色補正フィルタＦ及びカバーガラスＣＧが設けられ、色補正フィルタＦはカバーガラスＣＧに接着されている。図２中の“×”は、光軸ＡＸ上の結像位置を示す。

このようなレンズ構成の内視鏡用光学系１００は、下記式（１）〜（３）を満足する。
式（１）：１．２≦ＳＦ_１≦１．３５
式（２）：１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５
式（３）：０．１５≦ＤＦａ／ＤＦ≦０．３
ここで、ＳＦ_１は、ＳＦ_１＝（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）であり、ｒｐ１［ｍｍ］は、レンズＬ１の物体側の面の曲率半径であり、ｒｐ２［ｍｍ］は、レンズＬ１の像側の面の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は、全系の合成焦点距離であり、ＤＦは、レンズＬ１の物体側の面から絞りＳまでの間の光軸ＡＸ上の距離であり、ＤＦａは、レンズＬ１の像側の面から絞りＳまでの間の、光軸ＡＸ上の空気間隔の距離の和である。

本実施形態では、メニスカスレンズであるレンズＬ１の物体側の面を凸面とするので、表面反射による周辺光量の低下を抑えることができる。このとき、式（１）により、レンズＬ１の物体側の凸面と像側の凹面の形状を規定する。この規定により、大きな画角（例えば８０度以上の画角）となる入射光でもレンズＬ１への入射角は抑えられ、さらに像の歪を低減することができる。ＳＦ_１が１．２未満の場合、レンズＬ１の物体側の面は平面に近づくので、この面に入射する入射角が大きい光（大きな画角となる方向から入射する光）は、表面反射が大きくなって、周辺光量が不足しやすい。ＳＦ_１が１．３５を超える場合、先端部１２の先端面であるレンズＬ１の物体側の凸面の突出量は増大して、レンズＬ１の凸面に異物が付着し易くなる他、先端面となるレンズＬ１の凸面の洗浄が困難になり、使い勝手が悪化する。さらに、第１のレンズ群Ｇ１の外径（有効径）が大きくなり先端部１２の小型化に適さなくなる。したがって、レンズＬ１の形状を定めるＳＦ_１は、１．２以上１．３５以下である。

式（２）は、第１のレンズ群Ｇ１の光軸ＡＸに沿った長さ（レンズＬ１の物体側の面から絞りＳまでの間の光軸ＡＸ上の距離）であるＤＦを、全系の合成焦点距離ｆで割った比の範囲を示し、主にＤＦを短くするように設定されている。式（２）を満足するようにＤＦを設定することにより、第１のレンズ群Ｇ１の長さを抑えレンズＬ１の外径（有効径）の増大を抑えることができる。ＤＦ／ｆを１．５以上とする場合、第１のレンズ群Ｇ１の長さが長くなり、レンズＬ１の負のパワーが小さくなり、レンズＬ１の形状誤差のばらつき及び組立時の光学部材や部品の配置位置のばらつきに起因する、レンズ性能の目標に対するレンズ性能の誤差の感度を小さくすることができ、また、像の歪を小さくでき、内視鏡１による被写体の観察に適する。ＤＦ／ｆを２．５以下とする場合、第１のレンズ群Ｇ１の上記長さが制限されるので、第１のレンズ群Ｇ１の外径（有効径）を抑えることができ、先端部１２を小型にすることができる。上記観点から、ＤＦ／ｆは、１．８以上２．５以下であることが好ましく、１．９以上２．５以下であることがより好ましい。

式（３）は、第１のレンズ群Ｇ１の空気間隔の長さＤＦａを短くして、ＤＦａ／ＤＦが所定の範囲内になるように定める。ＤＦａ／ＤＦを０．１５以上とする場合、レンズＬ１、さらにレンズＬ２（正レンズの場合）のパワーを抑えることができる。この結果、レンズＬ１，Ｌ２の形状誤差のばらつき及び組立時の光学部材や部品の配置位置のばらつきに起因する、レンズ性能の目標に対するレンズ性能の誤差の感度を小さくすることができ、さらに、像の歪が小さくなり、内視鏡１による被写体の観察に適する。ＤＦａ／ＤＦを０．３以下とする場合、レンズＬ１、レンズＬ２、さらには、レンズＬ３を部分的に当接させて組み立てることが容易になり、上記組立時の配置位置のばらつきは生じ難くなる他、第１のレンズ群Ｇ１の長さが短くでき、第１レンズ群Ｇ１の外径（有効径）が抑えられ、先端部１２を小型にすることができる。

本実施形態のレンズ構成において、レンズＬ２の物体側の面が平面である場合、この平面を、図２に示すように、像側の凹面の外周側の平面と当接させて、先端部１２内に組み付けることができるので、組立時の光学部材の配置位置のばらつきを抑えることができる。
また、レンズＬ２の像側の面が平面である場合、レンズＬ３との離間距離を短くして、レンズの対向する面同士を当接させて、先端部１２内に組み付けることができるので、組立時の光学部材の配置位置のばらつきを抑えることができる。

このように本実施形態のレンズ構成によれば、視野角が１５０度以上、好ましくは１６０度以上の広い視野角を有していても、レンズＬ１の像側の面を、式（１）を満足するような凸面とするので、周辺光量不足を抑制することができる。さらに、像の歪を低減することができる。また、式（２）、（３）により、レンズＬ１の外径（有効径）を抑えることができ、レンズＬ１の物体側の面の有効半径を最大像高さよりも低くすることができる。また、レンズの一部同士を当接させて先端部１２に組み付けることができるので、レンズを配置するための機械部品を用いる場合に比べて、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきを抑えることができ、視野角を含む目標性能に対する誤差の変動を抑制することができる。本実施形態のレンズ構成は、後述するように、内視鏡１に適したレンズ収差を得ることができる。

一実施形態によれば、式（３）の代わりに、ＤＦａ／ＤＦは、０．２以上０．２５以下であることが好ましい。これにより、式（３）による上述した効果はより一層向上する。

また、本実施形態のレンズ構成において、上記式（１）〜（３）のうち、式（３）の代わりに、下記式（４）を用いることもできる。また、一実施形態によれば、式（１）〜（３）に加えて式（４）を満足することも好ましい。
式（４）：０．３５≦ＤＦａ／ｆ≦０．６
式（４）は、第１のレンズ群Ｇ１の空気間隔の長さＤＦａを短くして、ＤＦａ／ｆが所定の範囲内になるように定める。内視鏡用光学系１００が式（４）を満足することにより、レンズＬ１，Ｌ２の形状誤差のばらつき及び組立時の光学部材の配置位置のばらつきに起因する、レンズ性能の目標に対するレンズ性能の誤差感度を小さくし、さらに、像の歪を抑制する。さらに、レンズ同士を部分的に当接させて組み立てることができるので、組立時の光学部材や部品の配置位置のばらつきが小さくなる。さらに、第１のレンズ群Ｇ１の長さを短くして第１レンズ群Ｇ１の外径（有効径）を小さくすることができる。

上述したように、第１のレンズ群Ｇ１における光学部材Ｌ２（正レンズあるいは平板）の物体側の面は、レンズＬ１の像側の面の一部と当接することが、レンズの組立時の光学部材や部品の配置位置のばらつきを小さくすることができる点から好ましい。

上述した内視鏡用光学系１００の図２に示すレンズ構成では、レンズＬ１の像側に、平板Ｌ２を用いるが、平板Ｌ２に代えて、少なくとも片面が平面の正のパワーを持つレンズＬ２を用いることができる。
一実施形態によれば、レンズＬ２は、物体側の面が凸面であり、像側の面が平面である正レンズである。また、別の一実施形態によれば、レンズＬ２は、物体側の面が平面であり、像側の面が凸面である正レンズである。

以下、種々の実施例を用いてレンズ性能を説明する。

（実施例１）
図２に示す内視鏡用光学系１００の構成を、実施例１として用いた。
実施例１の具体的な数値（設計値）は、表１に示される。表１の上欄（面データ）に示される面番号ＮＯは、絞りＳに対応する面番号５を除き、図２中の面符号ｒｎ（ｎは自然数）に対応する。表１の上欄において、Ｒ［ｍｍ］はレンズを含む光学部材の各面の曲率半径を、Ｄ［ｍｍ］は光軸ＡＸ上の光学部材の厚さ又は光学部材間隔を、Ｎ（ｄ）はｄ線（波長５８８ｎｍ）の屈折率を、ＶＤはｄ線のアッベ数を、それぞれ示す。表１において、面番号ＮＯがｎであるときのＤは、図２に示すＤｎ（ｎは自然数）に対応する。図２にはＤの寸法の場所が示されている。図２に示すように、Ｄｎは、面符号ｒｎと面符号ｒ（ｎ＋１）の間の間隔をいう。Ｄｎが光学部材間距離である場合、空気間隔である。 表１の下欄（各種データ）は、実施例１の仕様（実効Ｆナンバー、全系の焦点距離［ｍｍ］
光学倍率、半画角［度］、像高［ｍｍ］のそれぞれを示す。
実施例１のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図３（ａ）〜（ｄ）は、実施例１の各種収差図である。図３（ａ）は、ｄ線（波長５８８ｎｍ）、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（ｂ）は、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での倍率色収差を示す。図３（ａ），（ｂ）中、実線はｄ線における収差を、点線はｇ線における収差を、一点鎖線はＣ線における収差を、それぞれ示す。図３（ｃ）は、非点収差を示す。図３（ｃ）中、実線はサジタル成分“Ｓ”を、点線はメリディオナル成分“Ｍ”を、それぞれ示す。図３（ｄ）は、歪曲収差を示す。図３（ａ）〜（ｃ）の縦軸は像高を、横軸は収差量を、それぞれ示す。図３（ｄ）の縦軸は像高を、横軸は歪曲率（％表示）を、それぞれ示す。なお、実施例１の表１または図３（ａ）〜（ｄ）についての符号や文言の説明は、以降の実施例の各表または各図においても適用する。

実施例１では、半画角を８７．３度（視野角１７４．６度）としつつ、レンズＬ１の有効径（外径）を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図３（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例１は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

（実施例２）
図４に示す内視鏡用光学系１００のレンズ構成を、実施例２として用いた。図４は、内視鏡用光学系１００の構成の別の一例を示す図である。実施例２の内視鏡用光学系１００は、実施例１のレンズ構成と同様に、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。実施例２のレンズ構成において、実施例１のレンズ構成と異なる点は、平板Ｌ２の代わりに、物体側の面が凸面、像側の面が平面の正レンズを用いた点であり、その他の寸法も異なる。この正レンズは、図２に示す平板Ｌ２と同じ符号を用いてレンズＬ２とする。

実施例２の具体的な数値（設計値）は、表２に示される。表２は、表１と同じ項目について示している。
実施例２のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図５（ａ）〜（ｄ）は、実施例２の各種収差図である。図５（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、球面収差及び軸上色収差、倍率色収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

実施例２でも、半画角を８５．２度（視野角１７０．４度）としつつ、レンズＬ１の有効径を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図５（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例２は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

（実施例３）
図６に示す内視鏡用光学系１００のレンズ構成を、実施例３として用いた。図６は、内視鏡用光学系１００の別のレンズ構成の一例を示す図である。実施例３の内視鏡用光学系１００は、実施例１のレンズ構成と同様に、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。
実施例３のレンズ構成において、実施例１のレンズ構成と異なる点は、平板Ｌ２の代わりに、物体側の面が凸面、像側の面が平面の正レンズを用いた点であり、その他の寸法も異なる。この正レンズは、図２に示す平板Ｌ２と同じ符号を用いてレンズＬ２とする。実施例３のレンズＬ２の物体側の凸面の曲率半径Ｒ３は、実施例２のレンズＬ２の物体側の凸面の曲率半径よりＲ３も大きい。

実施例３の具体的な数値（設計値）は、表３に示される。表３は、表１と同じ項目について示している。
実施例３のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図７（ａ）〜（ｄ）は、実施例３の各種収差図である。図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、球面収差及び軸上色収差、倍率色収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

実施例３でも、半画角を８０．０度（視野角１６０．０度）としつつ、レンズＬ１の有効径を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図７（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例３は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

（実施例４）
図８に示す内視鏡用光学系１００のレンズ構成を、実施例４として用いた。図８は、内視鏡用光学系１００の別のレンズ構成の一例を示す図である。実施例４の内視鏡用光学系１００は、実施例２に示すレンズ構成と同様に、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。
実施例４のレンズ構成において、実施例２の構成と異なる点は、平板Ｌ２の代わりに、物体側の面が平面、像側の面が凸面の正レンズを用いた点であり、さらに、他の寸法も異なる。この正レンズは、図２に示す平板Ｌ２と同じ符号を用いてレンズＬ２とする。

実施例４の具体的な数値（設計値）は、表４に示される。表４は、表１と同じ項目について示している。
実施例４のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図９（ａ）〜（ｄ）は、実施例４の各種収差図である。図９（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、球面収差及び軸上色収差、倍率色収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

実施例４でも、半画角を８４．５度（視野角１６９．０度）としつつ、レンズＬ１の有効径を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図９（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例４は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

（実施例５）
図１０に示す内視鏡用光学系１００のレンズ構成を、実施例５として用いた。図１０は、内視鏡用光学系１００の別のレンズ構成の一例を示す図である。実施例５の内視鏡用光学系１００は、実施例のレンズ構成と同様に、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。
実施例５のレンズ構成において、実施例１のレンズ構成と異なる点は、平板Ｌ２の代わりに、物体側の面が平面、像側の面が凸面の正レンズを用いた点にあり、さらに、他のレンズの寸法も異なる。この正レンズは、図２に示す平板Ｌ２と同じ符号を用いてレンズＬ２とする。実施例５のレンズＬ２の物体側の凸面の曲率半径Ｒ４は、実施例４の表４に示すレンズＬ２の物体側の凸面の曲率半径Ｒ４よりも大きく、他の寸法も実施例４のレンズの寸法と異なる。

実施例５の具体的な数値（設計値）は、表５に示される。表５は、表１と同じ項目について示している。
実施例５のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図１１（ａ）〜（ｄ）は、実施例５の各種収差図である。図１１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、球面収差及び軸上色収差、倍率色収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

実施例５でも、半画角を８８．１度（視野角１７６．２度）としつつ、レンズＬ１の有効径を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図１１（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例５は、小型でありながら、広い視野角を有し、組立時の部品や光学部材の配置位置のばらつきによる、視野角を含む目標性能に対する誤差変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

（実施例６）
図１２に示す内視鏡用光学系１００のレンズ構成を、実施例６として用いた。図１２は、内視鏡用光学系１００の別のレンズ構成の一例を示す図である。実施例６の内視鏡用光学系１００は、実施例１のレンズ構成と同様に、物体（被写体）側から順に、第１のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第２のレンズ群Ｇ２を備える。
実施例６のレンズ構成において、実施例１のレンズ構成と異なる点は、各レンズの寸法を異ならせた点である。

実施例６の具体的な数値（設計値）は、表６に示される。表６は、表１と同じ項目について示している。
実施例６のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆについては、後述する（表７参照）ように、式（１）〜（３）及び（４）を満足する。

図１３（ａ）〜（ｄ）は、実施例６の各種収差図である。図１３（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）〜（ｄ）と同様に、球面収差及び軸上色収差、倍率色収差、非点収差、及び歪曲収差を示す。

実施例６でも、半画角を８２．１度（視野角１６４．２度）としつつ、レンズＬ１の有効径を抑えることができ、内視鏡用光学系１００全体の径方向の寸法が抑えられた構成となっている。しかも、収差が良好に抑えられている（図１３（ａ）〜（ｄ）参照）。したがって、実施例６は、小型でありながら、広い視野角を有し、部品や組立時の光学部材の位置のばらつきによる視野角の変動を抑えることができ、内視鏡１の対物レンズユニットとして適している。

表７は、各実施例のＳＦ_１、ＤＦ／ｆ、ＤＦａ／ＤＦ、及びＤＦａ／ｆの数値を示す。
表７に示すように、実施例１〜７は、いずれも式（１）〜（４）を満足する。

以上、本発明の内視鏡用光学系及び内視鏡について詳細に説明したが、本発明の内視鏡用光学系及び内視鏡は上記実施形態あるいは実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１ 内視鏡
１１ 挿入部可撓管
１１ａ シース
１２ 先端部
１３ 手元操作部
１３ａ 湾曲操作ノブ
１４ 湾曲部
１００ 内視鏡用変倍光学系

Claims (5)

1. 内視鏡対物レンズユニットに用いる内視鏡用光学系であって、
   物体の側から順に、第１のレンズ群、絞り、第２のレンズ群を備え、
   前記第１のレンズ群は、物体の側から順に、
   負のパワーを持ち、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと、
   正のパワーを持ち、少なくとも片面が平面である正レンズ、あるいは平板と、を有し、
   前記第２のレンズ群は、物体の側から順に、
   正のパワーを持つ正レンズと、
   負のパワーを持つ負レンズ及び正のパワーを持つ正レンズ、あるいは正のパワーを持つ正レンズ及び負のパワーを持つ負レンズ、を接合した接合レンズと、を有し、
   式（１）：１．２≦ＳＦ_１≦１．３５、
   式（２）：１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５、
   式（３）：０．１５≦ＤＦａ／ＤＦ≦０．３、
   （ＳＦ_１は、ＳＦ_１＝（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）であり、ｒｐ１［ｍｍ］及びｒｐ２［ｍｍ］は、それぞれ、前記メニスカスレンズの物体側の面の曲率半径及び像側の面の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は、全系の合成焦点距離であり、ＤＦは、前記メニスカスレンズの物体側の面から前記絞りまでの間の光軸上の距離であり、ＤＦａは、前記メニスカスレンズの像側の面から前記絞りまでの間の、前記光軸上の空気間隔の距離の和である）
   を満足する、内視鏡用光学系。
2. 前記ＤＦａ／ＤＦは、０．２以上０．２５以下である、請求項１に記載の内視鏡用光学系。
3. 内視鏡対物レンズユニットとして用いる内視鏡用光学系であって、
   物体の側から順に、第１のレンズ群、絞り、第２のレンズ群を備え、
   前記第１のレンズ群は、物体の側から順に、
   負のパワーを持ち、物体側に凸面を有するメニスカスレンズと、
   正のパワーを持ち、少なくとも片面が平面である正レンズ、あるいは平板と、を備え、
   前記第２のレンズ群は、物体の側から順に、
   正のパワーを持つ正レンズと、
   負のパワーを持つ負レンズ及び正のパワーを持つ正レンズを接合した接合レンズと、を有し、
   式（１）：１．２≦ＳＦ_１≦１．３５、
   式（２）：１．５≦ＤＦ／ｆ≦２．５、
   式（４）：０．３５≦ＤＦａ／ｆ≦０．６、
   （ＳＦ_１は、ＳＦ_１＝（ｒｐ１＋ｒｐ２）／（ｒｐ１−ｒｐ２）であり、ｒｐ１［ｍｍ］及びｒｐ２［ｍｍ］は、それぞれ前記メニスカスレンズの、物体側の面の曲率半径及び像側の面の曲率半径であり、ｆ［ｍｍ］は、全系の合成焦点距離であり、ＤＦは、前記メニスカスレンズの物体側の面から前記絞りまでの間の光軸上の距離であり、ＤＦａは、前記第メニスカスレンズの像側の面から前記絞りまでの間の、前記光軸上の空気間隔の距離の和である）
   を満足する、内視鏡用光学系。
4. 前記第１のレンズ群における前記正レンズあるいは前記平板の物体側の面は、前記メニスカスレンズの像側の面の一部と当接する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内視鏡用光学系。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の内視鏡用光学系と、
   前記内視鏡用光学系により結像した物体の像を受光するように構成された撮像素子と、を備えることを特徴とする内視鏡。

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