WO2011145505A1 - 内視鏡対物レンズユニットおよび内視鏡 - Google Patents

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WO2011145505A1
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lens unit
lens
unit according
illustrating
endoscope
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勉 笹本
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オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00188—Optical arrangements with focusing or zooming features
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2446—Optical details of the image relay

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope objective lens unit disposed at a distal end portion of an endoscope and an endoscope having the endoscope objective lens unit.
  • endoscopes are used for treatment / diagnosis of sites that are difficult to observe from outside the patient's body.
  • a small diameter endoscope represented by a transnasal endoscope there is a great demand for a smaller diameter.
  • image sensors such as CCDs
  • the pixel pitch of image sensors has been reduced year by year.
  • an endoscope objective lens unit (hereinafter also referred to as “lens unit”) needs to satisfy performance while achieving miniaturization, and various configurations have been developed.
  • the applicant described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-308381 includes a front lens group and a rear lens group across a stop, and the front lens group includes, in order from the object side, a first group of negative lenses;
  • the second group has a positive refractive power, the second group has a shape with a small curvature radius on the image side, and the rear lens group includes a positive single lens, a positive lens, and a negative lens.
  • the endoscope objective lens which consists of lenses and satisfy
  • the applicant also discloses a lens unit having a lens made of a high refractive index material excellent in sterilization durability in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-51132.
  • the lens unit described in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-51132 has no description of the lens type described in the present application, and even if the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-308381 is used, It has not been easy to sufficiently reduce lateral chromatic aberration while achieving the required level of miniaturization.
  • a lens unit includes a front lens group and a rear lens group sandwiching an aperture.
  • the front lens group includes, in order from the object side, a first lens having a negative refractive power and a positive refraction.
  • a second lens having a power, and the rear lens group includes a third lens having a positive refractive power, a fourth lens having a positive refractive power, and a fifth lens having a negative refractive power, And satisfies the following formulas (1), (2), (3), and (4).
  • An endoscope according to another embodiment of the present invention includes the lens unit.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the optical axis for explaining the lens unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 1;
  • FIG. 3C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 1;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 1;
  • FIG. 3 is a field curvature diagram for describing the lens unit according to the first exemplary embodiment.
  • 6 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 6 is a spherical aberration diagram for explaining the lens unit according to example 2;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 2;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 2;
  • FIG. 6 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to the second embodiment. 6 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 6 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 3;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 3;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 3;
  • FIG. 6 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 3; 6 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 4;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 4;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 4;
  • FIG. 10 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 4; 10 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Embodiment 5.
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 5;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 5;
  • FIG. 6C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 5;
  • FIG. 10 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 5;
  • 10 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Embodiment 6.
  • FIG. FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 6;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 6;
  • 10C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 6; 10 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 6; FIG. 10 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Example 7.
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 7;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 7;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 7; 10 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 7;
  • FIG. 10 is a sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to example 8;
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 8;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 8;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 8;
  • FIG. 10D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 8;
  • 10 is a cross-sectional view taken along an optical axis for explaining a lens unit according to Example 9.
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 9;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 9;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 9;
  • FIG. 10D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 9;
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 10;
  • FIG. 10 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 10;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 10;
  • FIG. 10C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 10;
  • FIG. 10D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 10; 14 is a sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 11; FIG. FIG. 12 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 11; FIG. 14C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 11; FIG. 14C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 11; FIG. 10D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 11; 14 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 12. FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 20 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 12;
  • FIG. 14C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 12;
  • FIG. 14C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 12;
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 12;
  • FIG. 16 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 13;
  • FIG. 14 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 13;
  • FIG. 14C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 13;
  • FIG. 14C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 13;
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 13;
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 14;
  • FIG. 16 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 14;
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 14;
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 14;
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 14;
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along the optical axis for illustrating the lens unit according to example 15;
  • FIG. 20 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 15;
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 15;
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 15;
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 15;
  • 22 is a sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 16;
  • FIG. FIG. 22 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 16;
  • 18C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 16
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 16
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 16
  • 18 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 17
  • FIG. FIG. 20 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 17
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 17
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 17
  • 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 17; 22 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 18;
  • FIG. FIG. 20 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 18;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 18;
  • FIG. 18C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 18;
  • FIG. 18D is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 18; 22 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 19;
  • FIG. 22 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 19;
  • FIG. 20C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 19;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 19;
  • FIG. 25 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 19;
  • 22 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 20;
  • FIG. FIG. 22 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 20;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 20;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 20;
  • FIG. 32 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 20;
  • 22 is a sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 21.
  • FIG. 22 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 21.
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 21;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 21.
  • FIG. 25 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 21.
  • FIG. 22 is a sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 22;
  • FIG. FIG. 22 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 22;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 22;
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 22;
  • FIG. 22 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 22;
  • FIG. 22 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 23.
  • FIG. 25 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 23.
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 23.
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 23.
  • FIG. 27 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 23.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 24.
  • FIG. 25 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 24.
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 24.
  • FIG. 22C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 24.
  • FIG. 25 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 24.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 25.
  • FIG. 25 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 25.
  • FIG. 28C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 25.
  • FIG. 27C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 25.
  • FIG. 27 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 25.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view taken along an optical axis for illustrating a lens unit according to example 26.
  • FIG. 35 is a spherical aberration diagram for illustrating the lens unit according to example 26.
  • FIG. 28C is a coma aberration diagram (M) for illustrating the lens unit according to example 26.
  • FIG. 27C is a coma aberration diagram (S) for illustrating the lens unit according to example 26.
  • 27 is a field curvature diagram for illustrating the lens unit according to example 26.
  • FIG. FIG. 28 is a configuration diagram of an endoscope according to Example 27;
  • the endoscope objective lens unit according to the embodiment of the present invention is as follows.
  • the front lens group includes a front lens group and a rear lens group sandwiching an aperture.
  • the front lens group includes, in order from the object side, a first lens having a negative refractive power and a second lens having a positive refractive power.
  • the rear lens group includes a third lens having a positive refractive power, a fourth lens having a positive refractive power and a fifth lens having a negative refractive power, and the following condition (1): (2), (3), and (4) are satisfied.
  • Condition (1) is a condition for designating the direction of the surface for correcting the lateral chromatic aberration satisfactorily. Satisfying the condition (1) can satisfactorily correct the lateral chromatic aberration. If it is less than the lower limit of the condition (1), it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration while keeping the overall length small and miniaturizing, but it is difficult to correct other aberrations. When the upper limit of the condition (1) is exceeded, it is difficult to correct lateral chromatic aberration.
  • the chromatic aberration of magnification can be corrected more satisfactorily by satisfying the following condition (1A) instead of the condition (1).
  • Conditions (2) and (3) are conditions for achieving miniaturization. If the condition (2) is less than the lower limit, a lens unit corresponding to recent miniaturization cannot be provided. If the condition (2) is exceeded, the small lens unit can be supplied, but other aberrations can be corrected. Have difficulty.
  • condition (3) is less than the lower limit, the total length becomes long and a small lens unit cannot be supplied. If the condition (3) is exceeded, the small lens unit can be supplied. It is difficult to correct the generated coma aberration.
  • Condition (4) is a condition for favorably correcting curvature of field while considering miniaturization of the lens unit. When the upper limit of the condition (4) is exceeded, the field curvature correction becomes excessive, and it is difficult to correct the field curvature.
  • the lens unit according to the embodiment of the present invention can easily take a long back focus.
  • a prism can be disposed immediately before the CCD of the image sensor, and the CCD can be placed horizontally. That is, in a lens unit having a long glass path of the optical member L7 joined to the CCD glass lid as in Example 6, 7, 10, or 18 described later, a right-angle prism can be used as the optical member L7.
  • CCD can be installed horizontally. That is, the lens unit according to the embodiment of the present invention can easily realize the horizontal placement of the CCD.
  • n1 is a refractive index (e line)
  • Hk is Knoop hardness (N / mm ⁇ 2 >).
  • the material satisfying the condition (6) it is possible to provide a lens unit in which the outer lens (first lens) is resistant to cracking and lens scratches.
  • the material of the first lens is yttria stabilized zirconia.
  • Example 1 In the following, numerical data of optical members constituting the lens unit 1 of Example 1 are shown.
  • r is the radius of curvature of each surface
  • d is the thickness or air spacing of each optical member
  • n is the refractive index of each optical member at the e-line
  • ⁇ is the Abbe number of each optical member at the e-line
  • FNO is F number is shown.
  • the unit of r and d is mm.
  • FIG. 1A is a configuration diagram of the lens unit 1 of this embodiment
  • FIGS. 1B to 1E are aberration diagrams of the lens unit 1.
  • the lens unit 1 includes a front lens group FL and a rear lens group RL across a stop STO.
  • the front lens group FL includes, in order from the object side, a first lens L1 having a negative refractive power and a second lens L2 having a positive refractive power.
  • the rear lens group RL includes a third lens L4 having a positive refractive power, a fourth lens L5 having a positive refractive power, and a fifth lens L6 having a negative refractive power.
  • r14 is an imaging surface of an imaging element such as a CCD.
  • the optical member L3 is a filter, and particularly preferably an infrared cut filter. In other embodiments described later, the optical member L3 is a functional filter. However, the color reproducibility of the endoscopic image may be changed by using a color filter instead of an infrared cut filter. it can.
  • the arrangement position of the filter is not limited to the position of the optical member L3.
  • normal transparent glass may be used as the optical member L3, and an infrared cut filter may be disposed at another position. That is, in the embodiments described later, in a lens unit in which no filter is arranged, a necessary filter can be appropriately arranged in the air portion.
  • a functional film such as a YAG laser light cut film is formed on at least one surface of the filter, and a YAG laser light cut film, an LD laser light cut film, or the like is further formed on the other surface. It is particularly preferable that a functional film is formed. That is, it is preferable to form a functional film including an antireflection film on one side or both sides of the filter. A plurality of functional films having different functions may be laminated on one surface of the filter.
  • FIG. 1B shows spherical aberration
  • FIGS. 1C and 1D show coma
  • FIG. 1E shows field curvature (field aberration).
  • reference numerals indicate measurement wavelength lines, (CL) 656.27 nm: C line, (dL) 587.56 nm: d line, (eL) 546.07 nm: e line, and (F) 486. 13 nm: F line, (g) 435.83 nm: g line.
  • 1C shows coma aberration ⁇ M (meridional) for e-line
  • FIG. 1D shows coma aberration ⁇ S (sagittal).
  • ⁇ S is indicated by a solid line
  • ⁇ M is indicated by a broken line. The same applies to the following aberration diagrams.
  • Example 2> 9 shows numerical data of optical members constituting the lens unit 2 of Example 2.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of the lens unit 2 of the present embodiment
  • FIGS. 2B to 2E are aberration diagrams of the lens unit 2.
  • Example 3> 9 shows numerical data and the like of optical members constituting the lens unit 3 of Example 3.
  • FIG. 3A is a configuration diagram of the lens unit 3 of the present embodiment
  • FIGS. 3B to 3E are aberration diagrams of the lens unit 3.
  • FIG. 4A is a configuration diagram of the lens unit 4 of the present embodiment
  • FIGS. 4B to 4E are aberration diagrams of the lens unit 4.
  • FIG. 5A is a configuration diagram of the lens unit 5 of the present embodiment
  • FIGS. 5B to 5E are aberration diagrams of the lens unit 5.
  • Example 6> 9 shows numerical data of optical members constituting the lens unit 6 of Example 6.
  • FIG. 6A is a configuration diagram of the lens unit 6 of the present embodiment
  • FIGS. 6B to 6E are aberration diagrams of the lens unit 6.
  • Example 7> 9 shows numerical data of optical members constituting the lens unit 7 of Example 7.
  • FIG. 7A is a configuration diagram of the lens unit 7 of this embodiment
  • FIGS. 7B to 7E are aberration diagrams of the lens unit 7.
  • FIG. 8A is a configuration diagram of the lens unit 8 of the present embodiment
  • FIGS. 8B to 8E are aberration diagrams of the lens unit 8.
  • Example 10> 9 shows numerical data of optical members constituting the lens unit 10 of Example 10.
  • FIG. 10A is a configuration diagram of the lens unit 10 of this embodiment
  • FIGS. 10B to 10E are aberration diagrams of the lens unit 10.
  • Example 11 Numerical data of optical members constituting the lens unit 11 of Example 11 are shown.
  • FIG. 11A is a configuration diagram of the lens unit 11 of the present embodiment
  • FIGS. 11B to 11E are aberration diagrams of the lens unit 11.
  • Example 12 Numerical data of optical members constituting the lens unit 12 of Example 12 are shown.
  • FIG. 12A is a configuration diagram of the lens unit 12 of the present embodiment
  • FIGS. 12B to 12E are aberration diagrams of the lens unit 12.
  • Example 13 Numerical data of optical members constituting the lens unit 13 of Example 13 is shown.
  • FIG. 13A is a configuration diagram of the lens unit 13 of the present embodiment
  • FIGS. 13B to 13E are aberration diagrams of the lens unit 13.
  • Example 15 Numerical data of optical members constituting the lens unit 15 of Example 15 is shown.
  • FIG. 15A is a configuration diagram of the lens unit 15 of the present embodiment
  • FIGS. 15B to 15E are aberration diagrams of the lens unit 15.
  • FIG. 16A is a configuration diagram of the lens unit 16 of the present embodiment
  • FIGS. 16B to 16E are aberration diagrams of the lens unit 16.
  • Example 17 shows numerical data and the like of optical members that constitute the lens unit 17 of Example 17.
  • FIG. 17A is a configuration diagram of the lens unit 17 of the present embodiment
  • FIGS. 17B to 17E are aberration diagrams of the lens unit 17.
  • Example 20 Numerical data of optical members constituting the lens unit 20 of Example 20 is shown.
  • FIG. 21A is a configuration diagram of the lens unit 21 of the present embodiment
  • FIGS. 21B to 21E are aberration diagrams of the lens unit 21.
  • Example 22 Numerical data etc. of the optical members constituting the lens unit 22 of Example 22 are shown.
  • Example 23 The numerical data etc. of the optical member which comprises the lens unit 23 of Example 23 are shown.
  • Example 25 The numerical data etc. of the optical member which comprises the lens unit 25 of Example 25 are shown.
  • FIG. 25A is a configuration diagram of the lens unit 25 of the present embodiment
  • FIGS. 25B to 25E are aberration diagrams of the lens unit 25.
  • Example 26 Numerical data of optical members constituting the lens unit 26 of Example 26 are shown.
  • Tables 27 and 28 describe the configurations of the lens units of Examples 1 to 26.
  • Tables 27 and 28 the configuration of the lens unit disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-308381 is shown as Comparative Examples 1 to 3 for comparison.
  • a circle indicates that the condition is satisfied, and an X indicates that the condition is not satisfied.
  • the lens units of Comparative Examples 1 to 3 have the following configuration.
  • the lens units of Examples 13 to 25 satisfy the condition (6) n1 ⁇ Hk> 2000, the outer lens (first lens L1) is cracked compared to the lens units of Examples 1 to 12. And high resistance to lens scratches.
  • the endoscope 30 includes a CCD 33 that is an imaging unit that captures a color endoscope image at a distal end 32 of an insertion unit 31 connected to an operation unit 37, a preprocess (P / P) unit 34, an A / An electronic endoscope having a D conversion unit 35 and a parallel / serial conversion (P / S) unit 36.
  • a lens unit 27 for connecting an optical image and a CCD 33 for photographing the inside of the subject are arranged at the distal end portion 32. An endoscopic image photographed by the CCD 33 is converted into a digital signal and transmitted to the processor 42.

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Abstract

内視鏡対物レンズユニット１は、絞りＳＴＯをはさんだ前レンズ群ＦＬと後レンズ群ＲＬとを具備し、前レンズ群ＦＬは、負の屈折力の第１レンズＬ１と、正の屈折力の第２レンズＬ２と、を有し、後レンズ群ＦＬは、正の屈折力の第３レンズＬ４と、接合されている正の屈折力の第４レンズＬ５と負の屈折力の第５レンズＬ６と、を有し、下記式（１）～（４）を満足する。（１）－６＜ＳＦ＜０、（２）－３＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．１、（３）－１．６＜Ｆｆ／ｆ＜－０．６、（４）Ｆｆ／ｆ１＜１．６。ただし、ＳＦは、第２レンズＬ２の物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクターであり、Ｆｆは前レンズ群ＦＬの、Ｆｒは後レンズ群ＲＬの、ｆは全系の、ｆ１は第１レンズＬ１の、焦点距離である。

Description

内視鏡対物レンズユニットおよび内視鏡
　本発明は、内視鏡の先端部に配設される内視鏡対物レンズユニットおよび前記内視鏡対物レンズユニットを有する内視鏡に関する。
　医療分野においては、患者体内の外部から観察することが難しい部位の治療／診断等に内視鏡が用いられている。そして、経鼻内視鏡に代表される細径の内視鏡において、より細径化の要求は大きい。内視鏡の細径化には、ＣＣＤ等の小型の撮像素子の開発が大きく寄与しており、撮像素子の画素ピッチは年々縮小化している。それに伴い、内視鏡対物レンズユニット（以下、「レンズユニット」ともいう。）は、小型化を達成しつつ性能を満足させる必要があり、種々の構成が開発されている。
　例えば、出願人は日本国特開平６－３０８３８１号公報に、絞りをはさんで前レンズ群と後レンズ群とよりなり、前レンズ群は、物体側より順に、負レンズの第１群と、正の屈折力の第２群とからなり、第２群は曲率半径の小さな面を像側に設けた形状であり、後レンズ群は、正の単レンズと、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、所定の条件を満たす内視鏡対物レンズを開示している。
　一方、出願人は、日本国特開２００６－５１１３２号公報には、滅菌耐久性に優れた高屈折率材料からなるレンズを有するレンズユニットも開示している。
　しかし、日本国特開２００６－５１１３２号公報に記載のレンズユニットは、本願記載のレンズタイプの記載がなく、また日本国特開平６－３０８３８１号公報に記載の構成を用いたとしても、近年、要求されているレベルの小型化を達成しつつ、倍率色収差を十分に小さくすることは容易ではなかった。
　本発明は、倍率色収差の小さい内視鏡対物レンズユニットおよび倍率色収差の小さい内視鏡対物レンズユニットを有する内視鏡を提供することを目的とする。
　本発明の実施例のレンズユニットは、絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、下記式（１）、（２）、（３）、および（４）を満足する。
（１）　－６＜ＳＦ＜０
（２）　－３．０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．１
（３）　－１．６＜Ｆｆ／ｆ＜－０．６
（４）　Ｆｆ／ｆ１＜１．６
　ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
　また、本発明の別の実施例の内視鏡は、前記レンズユニットを具備する。
実施例１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例４のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例４のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例４のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例５のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例５のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例５のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例６のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例６のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例６のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例７のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例７のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例７のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例８のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例８のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例８のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例９のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例９のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例９のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１０のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１０のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１０のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１４のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１４のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１４のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１５のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１５のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１５のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１６のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１６のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１６のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１７のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１７のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１７のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１７のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１８のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１８のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１８のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１８のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例１９のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例１９のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例１９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例１９のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例１９のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２０のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２０のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２０のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２０のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２１のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２１のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２１のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２１のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２２のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２２のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２２のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２２のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２３のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２３のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２３のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２３のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２４のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２４のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２４のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２４のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２５のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２５のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２５のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２５のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２６のレンズユニットを説明するための光軸に沿った断面図である。 実施例２６のレンズユニットを説明するための球面収差図である。 実施例２６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｍ）である。 実施例２６のレンズユニットを説明するためのコマ収差図（Ｓ）である。 実施例２６のレンズユニットを説明するための像面湾曲図である。 実施例２７の内視鏡の構成図である。
　本発明の実施の形態の内視鏡対物レンズユニットは以下の通りである。
１．　絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、下記条件（１）、（２）、（３）、および（４）を満足する。
（１）　－６＜ＳＦ＜０
（２）　－３．０＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．１
（３）　－１．６＜Ｆｆ／ｆ＜－０．６
（４）　Ｆｆ／ｆ１＜１．６
　ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
　条件（１）は、倍率色収差を良好に補正するための面の方向を指定する条件で、条件（１）を満足することで、倍率色収差を良好に補正することができる。条件（１）の下限未満では、全長を小さく小型化を保ったまま倍率色収差を良好に補正することはできるが、他の収差補正が困難である。条件（１）の上限を超えた場合は、倍率色収差補正が困難である。
　また、条件（１）に替えて下記条件（１Ａ）を満足することで、倍率色収差をさらに良好に補正することができる。
（１Ａ）　－３＜ＳＦ≦－１
　さらに、条件（１Ａ）に替えて下記条件（１Ｂ）を満足することで、倍率色収差をさらに良好に補正することができる。
（１Ｂ）　－３＜ＳＦ＜－１．２
　また、条件（２）および条件（３）は小型化を達成するための条件である。条件（２）の下限未満では、近年の小型化に対応したレンズユニットを提供できなくなり、条件（２）の上限を超えた場合は、小型のレンズユニットを供給できるが、他の収差の補正が困難である。
　また、条件（３）の下限未満では、全長が長くなり、小型のレンズユニットを供給できなくなり、条件（３）の上限を超えた場合は、小型のレンズユニットを供給できるが、前レンズ群で発生したコマ収差補正が困難である。
　また、条件（２）に替えて下記条件（２Ａ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。
（２Ａ）　－１．８＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．２
　さらに、条件（２Ａ）に替えて下記条件（２Ｂ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。
（２Ｂ）　－１．７５＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．３
　また、条件（３）に替えて下記条件（３Ａ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。
（３Ａ）　－１．５＜Ｆｆ／ｆ＜－０．９
　さらに、条件（３Ａ）に替えて下記条件（３Ｂ）を満足することで、さらに小型化を達成できる。
（３Ｂ）　－１．４＜Ｆｆ／ｆ＜－０．９５
　条件（４）は、レンズユニットの小型化を考えつつ、像面湾曲を良好に補正するための条件である。条件（４）の上限を超えた場合は、像面湾曲補正が過剰となり、像面湾曲の補正が困難である。
　また、条件（４）に替えて下記条件（４Ａ）を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することができる。
（４Ａ）　Ｆｆ／ｆ１＜１．５１
　さらに、条件（４Ａ）に替えて下記条件（４Ｂ）を満足することで、像面湾曲をさらに良好に補正することができる。
（４Ｂ）　Ｆｆ／ｆ１＜１．３９
　また、本発明の実施形態のレンズユニットは、バックフォーカスを長くとることが容易である。バックフォーカスが長い、実施形態のレンズユニットは、撮像素子のＣＣＤの直前にプリズムを配置し、ＣＣＤを横置きにすることができる。すなわち、後述する実施例６、７、１０、または１８のように、ＣＣＤガラスリッドに接合する光学部材Ｌ７の硝路が長いレンズユニットでは、光学部材Ｌ７として直角プリズムを用いることができるため、いわゆるＣＣＤ横置きが可能である。すなわち、本発明の実施形態のレンズユニットは、ＣＣＤ横置きを容易に実現できる。
２．　前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする上記１記載のレンズユニット。
　（５）　ｎ１＞２
　前レンズ群のパワーを大きくすることが容易となるため、条件（５）を満足するのが好ましい。
３．　前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする上記１または上記２に記載のレンズユニット。
（６）　ｎ１×Ｈｋ＞２０００
　ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ２）である。
　条件（６）を満足する材料によれば、外面レンズ（第１レンズ）が、割れ、およびレンズキズに対する耐性を有したレンズユニットを提供することが可能となる。
　４．前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアである。
　イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）は、上記３を満足する材料の具体例である。すなわち、ＹＳＺは、ｎ１＝２．１８２５、Ｈｋ＝１２００Ｎ／ｍｍ２であり、ｎ１×Ｈｋ＝２６１７＞２０００である。
　本発明の内視鏡は、上記１～４の内視鏡対物レンズユニットを有する。
　次に、本発明のレンズユニットの実施例を示す。
　＜実施例１＞
　以下に、実施例１のレンズユニット１を構成する光学部材の数値データ等を示す。数値データ中、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、ｎは各光学部材のｅ線における屈折率、νは各光学部材のｅ線におけるアッベ数、ＦＮＯはＦナンバーを表している。ｒおよびｄの単位はｍｍである。
　なお、これらの記号は、後述の他の実施例の数値データ等においても共通に使用されている。
　実施例１の数値データは、下記の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　FNO= 4.68
　全系の焦点距離:f= １　mm、像高= 0.946　ｍｍ、物体距離= 20　mm、画角= 128.05°
　Ｆｒ= 1.617　mm、Ｆｆ= -1.123　mm、ｆ１= -0.950　mm
　図１Ａは本実施例のレンズユニット１の構成図であり、図１Ｂ～図１Ｅはレンズユニット１の収差図である。図１Ａに示すように、レンズユニット１は絞りＳＴＯをはさんだ前レンズ群ＦＬと後レンズ群ＲＬとを具備している。前レンズ群ＦＬは、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズＬ１と、正の屈折力の第２レンズＬ２を有している。後レンズ群ＲＬは、正の屈折力の第３レンズＬ４と、接合されている正の屈折力の第４レンズＬ５と負の屈折力の第５レンズＬ６と、を有する。図１Ａにおいては、ｒ１４が、ＣＣＤ等の撮像素子の撮像面である。
　なお、図１Ａにおいて光学部材Ｌ３は、フィルタであり、特に好ましくは赤外カットフィルタである。なお、後述する他の実施例においても、光学部材Ｌ３は機能性フィルタであるが、赤外カットフィルタではなく、色フィルタを用いることで、内視鏡画像の色再現性に変化を与えることができる。
　また、光学部材Ｌ３の位置に配置可能であれば、複数のフィルタ、例えば、３枚の赤外カットフィルタを配置してもよい。さらに機能の異なるフィルタ、例えば、赤外カットフィルタおよびノッチフィルタを配置してもよいし、赤外カットフィルタ、色フィルタおよびノッチフィルタを配置してもよい。
　なお、フィルタの配置位置は、光学部材Ｌ３の位置に限られるものではない。例えば、光学部材Ｌ３として通常の透明ガラスを用い、別の位置に赤外カットフィルタを配置してもよい。すなわち、後述する実施例において、フィルタが配置されていないレンズユニットにおいては、空気部分に必要なフィルタを適宜、配置することができる。
　また、フィルタには、ＹＡＧレーザー光カット膜等の機能性膜が少なくとも一方の面に形成されていることが好ましく、さらに他方の面にも、ＹＡＧレーザー光カット膜、ＬＤレーザー光カット膜等の機能性膜が形成されていることが特に好ましい。すなわち、フィルタには、片面または両面に反射防止膜を含めた機能性膜を形成することが好ましい。また異なる機能の複数の機能性膜が、フィルタの一の面に積層されていてもよい。
　図１Ｂは球面収差を、図１Ｃおよび図１Ｄはコマ収差を、図１Ｅは像面湾曲（像面収差）を示している。図１Ｂにおいて、符号は測定波長線を示しており、それぞれ（ＣＬ）６５６．２７ｎｍ：Ｃ線、（ｄＬ）５８７．５６ｎｍ：ｄ線、（ｅＬ）５４６．０７ｎｍ：ｅ線、（Ｆ）４８６．１３ｎｍ：Ｆ線、（ｇ）４３５．８３ｎｍ：ｇ線である。図１Ｃはｅ線に対するコマ収差ΔＭ（メリジオナル）を、図１Ｄはコマ収差ΔＳ（サジタル）を示している。また図１Ｅにおいては、ΔSを実線で示し、ΔＭを破線で示している。なお以下の収差図においても同様である。
　＜実施例２＞
　実施例２のレンズユニット２を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　FNO= 4.868
　全系の焦点距離:f= １　mm、像高= 1　ｍｍ、物体距離= 17　mm、画角= 140.05°
　Ｆｒ= 1.729　mm、Ｆｆ= -1.280　mm、ｆ１= -0.989　mm
　図２Ａは本実施例のレンズユニット２の構成図であり、図２Ｂ～図２Ｅはレンズユニット２の収差図である。
　＜実施例３＞
　実施例３のレンズユニット３を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　FNO= 6.18
　全系の焦点距離:f= １　mm、像高= 1.33　ｍｍ、物体距離= 10　mm、画角= 147.36°
　Ｆｒ= 1.766　mm、Ｆｆ= -1.353　mm、ｆ１= -0.987　mm
　図３Ａは本実施例のレンズユニット３の構成図であり、図３Ｂ～図３Ｅはレンズユニット３の収差図である。
　＜実施例４＞
　実施例４のレンズユニット４を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　FNO= 5.601
　全系の焦点距離:f= １　mm、像高= 1.04　ｍｍ、物体距離= 10　mm、画角= 151.25°
　Ｆｒ= 1.771　mm、Ｆｆ= -1.276　mm、ｆ１= -0.986　mm
　図４Ａは本実施例のレンズユニット４の構成図であり、図４Ｂ～図４Ｅはレンズユニット４の収差図である。
　＜実施例５＞
　実施例５のレンズユニット５を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　FNO= 4.407
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.956　ｍｍ、物体距離=11　mm、画角=128.38°
　Ｆｒ= 1.797　mm、Ｆｆ= -1.439　mm、ｆ１= -0.982　mm
　図５Ａは本実施例のレンズユニット５の構成図であり、図５Ｂ～図５Ｅはレンズユニット５の収差図である。
　＜実施例６＞
　実施例６のレンズユニット６を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　FNO= 5.807
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.954　ｍｍ、物体距離=10.5　mm、画角=128.1°
　Ｆｒ= 1.868　mm、Ｆｆ= -1.228　mm、ｆ１= -1.031　mm
　図６Ａは本実施例のレンズユニット６の構成図であり、図６Ｂ～図６Ｅはレンズユニット６の収差図である。
　＜実施例７＞
　実施例７のレンズユニット７を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　FNO= 5.743
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.957　ｍｍ、物体距離=10　mm、画角=127.8°
　Ｆｒ= 1.853　mm、Ｆｆ= -1.294　mm、ｆ１= -0.973　mm
　図７Ａは本実施例のレンズユニット７の構成図であり、図７Ｂ～図７Ｅはレンズユニット７の収差図である。
　＜実施例８＞
　実施例８のレンズユニット８を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　FNO= 5.673
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.956　ｍｍ、物体距離=10.4　mm、画角=127.98°
　Ｆｒ= 1.877　mm、Ｆｆ= -1.332　mm、ｆ１= -0.988　mm
　図８Ａは本実施例のレンズユニット８の構成図であり、図８Ｂ～図８Ｅはレンズユニット８の収差図である。
　＜実施例９＞
　実施例９のレンズユニット９を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　FNO= 4.095
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.941　ｍｍ、物体距離=18.013　mm、画角=128°
　Ｆｒ= 1.661　mm、Ｆｆ= -0.967　mm、ｆ１= -0.887　mm
　図９Ａは本実施例のレンズユニット９の構成図であり、図９Ｂ～図９Ｅはレンズユニット９の収差図である。
　＜実施例１０＞
　実施例１０のレンズユニット１０を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　FNO= 5.152
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.945　ｍｍ、物体距離=19.591　mm、画角=128.18°
　Ｆｒ= 1.593　mm、Ｆｆ= -1.383　mm、ｆ１= -0.918　mm
　図１０Ａは本実施例のレンズユニット１０の構成図であり、図１０Ｂ～図１０Ｅはレンズユニット１０の収差図である。
　＜実施例１１＞
　実施例１１のレンズユニット１１を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　FNO= 5.27
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.942　ｍｍ、物体距離=19.516　mm、画角=128.19°
　Ｆｒ= 1.567　mm、Ｆｆ= -1.320　mm、ｆ１= -0.903　mm
　図１１Ａは本実施例のレンズユニット１１の構成図であり、図１１Ｂ～図１１Ｅはレンズユニット１１の収差図である。
　＜実施例１２＞
　実施例１２のレンズユニット１２を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　FNO= 3.777
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.943　ｍｍ、物体距離=16　mm、画角=127.83°
　Ｆｒ= 1.668　mm、Ｆｆ= -0.993　mm、ｆ１= -0.909　mm
　図１２Ａは本実施例のレンズユニット１２の構成図であり、図１２Ｂ～図１２Ｅはレンズユニット１２の収差図である。
　＜実施例１３＞
　実施例１３のレンズユニット１３を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　FNO= 6.888
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.96　ｍｍ、物体距離=9.8　mm、画角=129.73°
　Ｆｒ= 1.863　mm、Ｆｆ= -1.226　mm、ｆ１= -0.946　mm
　図１３Ａは本実施例のレンズユニット１３の構成図であり、図１３Ｂ～図１３Ｅはレンズユニット１３の収差図である。
　＜実施例１４＞
　実施例１４のレンズユニット１４を構成する光学部材の数値データ等を示す。なお、レンズユニット１４～２５の第１レンズＬ１の材料は、イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　FNO= 4.88
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.94　ｍｍ、物体距離=18.108　mm、画角=127.62°
　Ｆｒ= 1.812　mm、Ｆｆ= -1.135　mm、ｆ１= -0.819　mm
　図１４Ａは本実施例のレンズユニット１４の構成図であり、図１４Ｂ～図１４Ｅはレンズユニット１４の収差図である。
　＜実施例１５＞
　実施例１５のレンズユニット１５を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　FNO= 3.752
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.941　ｍｍ、物体距離=18.134　mm、画角=127.85°
　Ｆｒ= 1.832　mm、Ｆｆ= -1.174　mm、ｆ１= -0.812　mm
　図１５Ａは本実施例のレンズユニット１５の構成図であり、図１５Ｂ～図１５Ｅはレンズユニット１５の収差図である。
　＜実施例１６＞
　実施例１６のレンズユニット１６を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　FNO= 3.979
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.94　ｍｍ、物体距離=18.118　mm、画角=127.81°
　Ｆｒ= 1.933　mm、Ｆｆ= -1.310　mm、ｆ１= -0.838　mm
　図１６Ａは本実施例のレンズユニット１６の構成図であり、図１６Ｂ～図１６Ｅはレンズユニット１６の収差図である。
　＜実施例１７＞
　実施例１７のレンズユニット１７を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
　FNO= 6.285
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.935　ｍｍ、物体距離=17.89　mm、画角=127.85°
　Ｆｒ= 1.967　mm、Ｆｆ= -1.290　mm、ｆ１= -0.880　mm
　図１７Ａは本実施例のレンズユニット１７の構成図であり、図１７Ｂ～図１７Ｅはレンズユニット１７の収差図である。
　＜実施例１８＞
　実施例１８のレンズユニット１８を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
　FNO= 4.067
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.937　ｍｍ、物体距離=17.932　mm、画角=127.96°
　Ｆｒ= 1.931　mm、Ｆｆ= -1.144　mm、ｆ１= -0.849　mm
　図１８Ａは本実施例のレンズユニット１８の構成図であり、図１８Ｂ～図１８Ｅはレンズユニット１８の収差図である。
　＜実施例１９＞
　実施例１９のレンズユニット１９を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
　FNO= 4.29
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.935　ｍｍ、物体距離=18　mm、画角=127.93°
　Ｆｒ= 1.756　mm、Ｆｆ= -1.000　mm、ｆ１= -0.800　mm
　図１９Ａは本実施例のレンズユニット１９の構成図であり、図１９Ｂ～図１９Ｅはレンズユニット１９の収差図である。
　＜実施例２０＞
　実施例２０のレンズユニット２０を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
　FNO= 4.141
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.939　ｍｍ、物体距離=18.1　mm、画角=127.41°
　Ｆｒ= 1.830　mm、Ｆｆ= -1.235　mm、ｆ１= -0.782　mm
　図２０Ａは本実施例のレンズユニット２０の構成図であり、図２０Ｂ～図２０Ｅはレンズユニット２０の収差図である。
　＜実施例２１＞
　実施例２１のレンズユニット２１を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
　FNO= 4.448
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.893　ｍｍ、物体距離=17.2　mm、画角=117.85°
　Ｆｒ= 1.764　mm、Ｆｆ= -1.110　mm、ｆ１= -0.725　mm
　図２１Ａは本実施例のレンズユニット２１の構成図であり、図２１Ｂ～図２１Ｅはレンズユニット２１の収差図である。
　＜実施例２２＞
　実施例２２のレンズユニット２２を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
　FNO= 5.548
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.881　ｍｍ、物体距離=17.01　mm、画角=115.4°
　Ｆｒ= 1.612　mm、Ｆｆ= -0.838　mm、ｆ１= -0.622　mm
　図２２Ａは本実施例のレンズユニット２２の構成図であり、図２２Ｂ～図２２Ｅはレンズユニット２２の収差図である。
　＜実施例２３＞
　実施例２３のレンズユニット２３を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
　FNO= 5.672
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.939　ｍｍ、物体距離=18　mm、画角=127.86°
　Ｆｒ= 1.868　mm、Ｆｆ= -1.231　mm、ｆ１= -0.865　mm
　図２３Ａは本実施例のレンズユニット２３の構成図であり、図２３Ｂ～図２３Ｅはレンズユニット２３の収差図である。
　＜実施例２４＞
　実施例２４のレンズユニット２４を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
　FNO= 6.176
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.939　ｍｍ、物体距離=18.098　mm、画角=128.03°
　Ｆｒ= 1.894　mm、Ｆｆ= -1.301　mm、ｆ１= -0.904　mm
　図２４Ａは本実施例のレンズユニット２４の構成図であり、図２４Ｂ～図２４Ｅはレンズユニット２４の収差図である。
　＜実施例２５＞
　実施例２５のレンズユニット２５を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
　FNO= 6.122
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.913　ｍｍ、物体距離=18.93　mm、画角=123.19°
　Ｆｒ= 1.687　mm、Ｆｆ= -1.346　mm、ｆ１= -0.849　mm
　図２５Ａは本実施例のレンズユニット２５の構成図であり、図２５Ｂ～図２５Ｅはレンズユニット２５の収差図である。
　＜実施例２６＞
　実施例２６のレンズユニット２６を構成する光学部材の数値データ等を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
　FNO= 6.346
　全系の焦点距離:f=１　mm、像高=0.94　ｍｍ、物体距離=18.116　mm、画角=128.00°
　Ｆｒ= 1.733　mm、Ｆｆ= -1.042　mm、ｆ１= -0.861　mm
　図２６Ａは本実施例のレンズユニット２６の構成図であり、図２６Ｂ～図２６Ｅはレンズユニット２６の収差図である。
＜実施例１～実施例２６のまとめ＞
　表２７および表２８に実施例１～実施例２６のレンズユニットの構成を記載する。なお、表２７および表２８には、比較のため、特開平６－３０８３８１号公報に開示したレンズユニットの構成を比較例１～３として記載してある。なお、表２において、丸印は条件を満足していることを、Ｘ印は条件を満足していないことを示している。
　また、比較例１～３のレンズユニットは以下の構成である。
　比較例１：f=１　mm、Ｆｒ= 1.838　mm、Ｆｆ= -1.752　mm、ｆ１= -1.020　mm
　比較例２：f=１　mm、Ｆｒ= 1.877　mm、Ｆｆ= -1.812　mm、ｆ１= -1.041　mm
　比較例３：f=１　mm、Ｆｒ= 1.889　mm、Ｆｆ= -2.062　mm、ｆ１= -0.808　mm
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
　以上の結果から、実施例のレンズユニットの効果は明らかである。すなわち、比較例１～３では、倍率色収差補正のために後レンズ群に配置された接合レンズの接合面の加工性が悪く、また像面湾曲など他の収差を補正しつつ、近年の小型化を達成することは容易ではなかったが、実施例のレンズユニットでは、上記問題点が解消されている。すなわち、実施例のレンズユニット１～２５は、倍率色収差が小さい。
　また、実施例１３～２５のレンズユニットは、条件（６）ｎ１×Ｈｋ＞２０００、を満足するため、実施例１～１２のレンズユニットに比べて、外面レンズ（第１レンズＬ１）が、割れおよびレンズキズに対する耐性が高い。
　＜実施例２７＞
　次に本発明の実施例１５としてレンズユニット２７を有する内視鏡３０について説明する。図２７に示す内視鏡システム４０は、被検者の体内に挿入される挿入部３１を有する内視鏡３０と、体内を照明する光源装置４１と、信号処理を行うプロセッサ４２とにより構成されている。すなわち挿入部３１内には光源装置４１からの照明光を先端部３２に導光するライトガイドファイバ４５が挿通され照射光学系３２を介して体内を照明する。プロセッサ４２は、種々の内視鏡および／または種々の光源装置と組み合わせることで、種々の目的に適合した内視鏡システムとして使用できる。さらに、内視鏡システム４０は、内視鏡画像等を表示するモニタ４３と、術者が設定等を行うキーボード等の入力部４４を有している。
　内視鏡３０は、操作部３７と接続された挿入部３１、の先端部３２にカラー内視鏡画像を撮影する撮像部であるＣＣＤ３３と、プリプロセス（Ｐ／Ｐ）部３４と、Ａ／Ｄ変換部３５と、パラレルシリアル変換（Ｐ／Ｓ）部３６を有する電子内視鏡である。先端部３２には光学像を結ぶためのレンズユニット２７と、被検者の体内を撮影するＣＣＤ３３とが配置され、ＣＣＤ３３が撮影した内視鏡画像はデジタル信号に変換されてプロセッサ４２に送信される。撮像部としては、ＣＣＤ３３の代わりにＣＭＤ （Charged Modulation Device） 撮像素子、Ｃ－ＭＯＳ撮像素子、ＡＭＩ（Amplified MOS Imager）、ＢＣＣＤ（Back Illuminated ＣＣＤ）等でも良い。なお、カラーＣＣＤの代わりに白黒ＣＣＤを用い、照射光をＲＢＧに時系列的に変化させてもよい。
　内視鏡３０のレンズユニット２７は、すでに説明した実施例１のレンズユニット１３等と同様の構成である。すでに説明したようにレンズユニット１３等は小径であり、光学特性に優れている。このため、内視鏡３０は小径であり、撮像する画像の特性がよい。すなわち内視鏡３０が撮像する画像は倍率色収差が小さい。
　またレンズユニット２７は、第１レンズＬ１の材料として、主成分として、Ｚｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｌａ、Ｈｆのうち少なくともいずれかの成分を含み屈折率が２を超える材料、例えば、イットリア安定化ジルコニアを用いている。このため第１レンズＬ１）が、割れおよびレンズキズに対する耐性、を有している。また、レンズユニット２７は、１４０℃前後の高温高圧でかつ飽和水蒸気による滅菌システム、いわゆるオートクレーブ滅菌のような過酷な条件下での耐久性も有している。
　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
　本出願は、２０１０年５月２０日に日本国に出願された特願２０１０－１１６５２６号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (8)

  1. 　絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、
    　前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、
    　前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、
    　下記式（１）、（２）、（３）、および（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物レンズユニット。
    （１）　－６＜ＳＦ＜０
    （２）　－３＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．１
    （３）　－１．６＜Ｆｆ／ｆ＜－０．６
    （４）　Ｆｆ／ｆ１＜１．６
    　ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
  2. 　前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項１記載の内視鏡対物レンズユニット。
    　（５）　ｎ１＞２
  3. 　前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡対物レンズユニット。
    （６）　ｎ１×Ｈｋ＞２０００
    　ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ２）である。
  4. 　前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡対物レンズユニット。
  5. 　撮像部と、
    　前記撮像部の撮像面に光学像を結ぶための内視鏡対物レンズユニットを具備する内視鏡であって、
    　前記内視鏡対物レンズユニットは、
    　絞りをはさんだ前レンズ群と後レンズ群とを具備し、
    　前記前レンズ群は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズと、正の屈折力の第２レンズと、を有し、
    　前記後レンズ群は、正の屈折力の第３レンズと、接合されている正の屈折力の第４レンズと負の屈折力の第５レンズと、を有し、
    　下記式（１）、（２）、（３）、および（４）を満足することを特徴とする。
    （１）　－６＜ＳＦ＜０
    （２）　－３＜Ｆｒ／Ｆｆ＜－１．１
    （３）　－１．６＜Ｆｆ／ｆ＜０．６
    （４）　Ｆｆ／ｆ１＜１．６
    　ただし、ＳＦは、前記第２レンズの物体側の曲率半径をＲ１、像側の曲率半径をＲ２としたときのシェイプファクター：（Ｒ２＋Ｒ１）／（Ｒ２－Ｒ１）であり、Ｆｆは前記前レンズ群の焦点距離、Ｆｒは前記後レンズ群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離である。
  6. 　前記第１レンズの材料の屈折率ｎ１（ｅ線）が、下記式（５）を満足することを特徴とする請求項５記載の内視鏡。
    　（５）　ｎ１＞２
  7. 　前記第１レンズの材料は、下記式（６）を満足することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡。
    （６）　ｎ１×Ｈｋ＞２０００
    　ただし、ｎ１は屈折率（ｅ線）、Ｈｋはヌープ硬度（Ｎ／ｍｍ２）である。
  8. 　前記第１レンズの材料は、イットリア安定化ジルコニアであることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡。
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