JP2012037768A - 内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡 - Google Patents
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Abstract
【課題】 前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えることができ、いずれの状態においても倍率色収差を良好に補正することのできる内視鏡用撮像光学系を提供すること。
内視鏡用撮像光学系を提供すること。
【解決手段】 物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成され、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、以下の条件式を満足する。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４
νｄ3 ＜ ５１
ただし、νｄ4pは前記正レンズのアッベ数、νｄ3は第３群のアッベ数である。
【選択図】 図３
内視鏡用撮像光学系を提供すること。
【解決手段】 物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成され、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、以下の条件式を満足する。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４
νｄ3 ＜ ５１
ただし、νｄ4pは前記正レンズのアッベ数、νｄ3は第３群のアッベ数である。
【選択図】 図３
Description
本発明は、反射屈折レンズを含み、直視光路と側視光路の２つの光路を有していて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替えることのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡に関する。
従来から、負の屈折力を持つ第１群と反射屈折レンズを含む第２群を備え、前方の物体側からの光の辿る直視光路と略側方の物体側から入射する光の辿る側視光路の２つの光路を有していて、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行うことのできる内視鏡用撮像光学系が知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、略側方とは、光学系自体の側方だけではなく、光学系の斜め前方や斜め後方も含むものである。
そして、特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系を用いて、前方の物体と略側方の物体とを同時に観察する広角観察のほかに、前方の物体のみを拡大して観察する望遠観察も行う方法としては、前方の物体の像と略側方の物体の像の両方を撮像した後、前方の物体の像のみを取り出して画像処理により拡大するといった方法がある。
しかし、そのような画像処理による方法では、望遠観察を行う際に画質が低下してしまうという問題があった。そのため、使用者からは、特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系を、光学系の構成によって広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え可能にしたいとの要望があった。
そのような切り替え機能を特許文献１に記載されているような内視鏡用撮像光学系に備えさせる方法としては、光学系を負の前群と正の後群とからなるレトロフォーカスタイプのものとして構成するとともに、前群の屈折力と後群の屈折力とを相対的に変化させ得るように後群を構成するレンズ群の一部を光軸に沿って移動可能な移動レンズ群として構成するという方法がある。
そのような構成にすると、移動レンズ群の位置に応じて、広角観察状態においては、直視光路を辿る光により有効撮像領域の中央に形成された前方の物体の像の周囲に、側視光路を辿る光により環状に略側方の物体の像が形成される。一方、望遠観察状態においては、直視光路を辿る光により有効撮像領域全体に前方の物体側の像のみが形成される。
ところが、特許文献１に記載されたような内視鏡用撮像光学系は、第２群が反射屈折系であるため、第２群において発生する倍率色収差の強さが直視光路と側視光路とで異なる。すなわち、側視光路においては、光線が第２群において２回しか屈折しないので、前群により強い倍率色収差が発生することはないが、直視光路においては、光線が第１群及び第２群において４回屈折するので、前群により強い倍率色収差が発生する。
そのため、望遠観察状態においては、直視光路を辿る光により形成される像が有効撮像領域全体に拡大されるので、倍率色収差による影響が大きくなってしまうという問題があった。さらには、望遠観察状態において倍率色収差を補正しようとすると、広角観察状態において、特に側視光路を辿る光により形成される像についての倍率色収差の補正が過剰になってしまうという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えることができ、いずれの状態においても倍率色収差を良好に補正することのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明の内視鏡用撮像光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成されている内視鏡用撮像光学系において、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力を相対的に変化させて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替え、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の有する前記接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は第３群のｄ線におけるアッベ数である。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の有する前記接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は第３群のｄ線におけるアッベ数である。
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
また、本発明の内視鏡用撮像光学系は、前記第４群の有する前記接合レンズが、前記正レンズと負レンズとからなり、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の接合レンズの前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４レンズの接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の接合レンズの前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４レンズの接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
また、上記の目的を達成するために、本発明の内視鏡は、上記いずれかの内視鏡用撮像光学系を備えることを特徴とする。
本発明によれば、前方の物体及び略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えることができ、いずれの状態においても倍率色収差を良好に補正することのできる内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することができる。
本実施例の内視鏡用撮像光学系の説明に先立ち、本実施形態の内視鏡用撮像光学系の構成及びその作用効果を説明する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成されている内視鏡用撮像光学系において、前記第３群を、光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力とを相対的に変化させて、前方の物体と略側方の物体の同時観察を行う広角観察状態と前方の物体のみの観察を行う望遠観察状態とを切り替えるように構成されている。
上記のように、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、レトロフォーカスタイプの光学系となるように構成されている。
一般に、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系では、前群の負の屈折力と後群の正の屈折力が変化すれば、焦点距離が変化し、同時に、撮像面における像が拡大又は縮小する。
そのため、本実施例の内視鏡用撮像光学系も、後群に配置した移動レンズ群である第３群を光軸に沿って移動させると、前群及び後群の屈折力が相対的に変化するため、焦点距離が変化し、同時に、観察領域内で前方の物体の像が拡大又は縮小することになる。
したがって、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、第３群を光軸に沿って移動させるだけで、撮像面上に前方の物体の像と略側方の物体の像とを形成する広角観察状態と、撮像面上に前方の物体の像のみを形成する望遠観察状態とを、切り替えることができるようになっている。
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することを特徴とする。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の有する前記接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は第３群のｄ線におけるアッベ数である。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の有する前記接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は第３群のｄ線におけるアッベ数である。
本実施例の内視鏡用撮像光学系では、直視光路を辿る光について第１群と第２群で発生する倍率色収差は、特に望遠観察状態において第３群の位置が開口絞りの配置位置に近く第３群に入射する際にその光線高が低いので、第３群だけでは補正しきれないため、第４群においても補正している。
ここで、本実施例の内視鏡用撮像光学系における、倍率色収差についての補正の概念を以下の表１に示す。なお、表の中の数値は概念を理解するための数値であり、本実施例の内視鏡用撮像光学系における数値を示したものではない。
上記の表１に示すように、側視光路を辿る光について発生する倍率色収差は、第１群を透過せず、また、第２群が反射屈折系であるため直視光路よりも小さく、特に広角観察状態においては第３群の位置が開口絞りの配置位置に近く第３群に入射する際にその光線高が高いので、過剰に補正することになってしまう。
そこで、通常ならば、移動による倍率色収差の変動を抑えるために移動レンズ群である第３群をアッベ数の大きな硝材により形成されたレンズを用いて構成するところ、本実施例の内視鏡用撮像光学系では、側視光路を辿る光についての過剰な補正を相殺するために敢えてアッベ数の小さな硝材により形成されたレンズを用いて構成している。具体的には、条件式（１）、（２）を満足するように、第３群及び第４群を構成している。
条件式（１）、（２）は、本実施例の内視鏡用撮像光学系の第３群及び第４群の光学特性を規定するための条件式である。
この条件式（１）を満足することにより、望遠観察状態において、直視光路を辿る光線について第１群及び第２群で発生した倍率色収差を、第４レンズ群により十分に補正することができる。また、条件式（２）を満足することにより、広角観察状態において、側視光路を辿る光線の倍率色収差についての第４群による過剰な補正を、第３群により抑制することができる。
なお、条件式（１）の下限値を下回ると、第４群による倍率色収差の補正が不十分になってしまう。一方、上限値を上回ると、補正が過剰になってしまう。また、条件式（２）の上限値を上回ると、広角観察状態において、第４群の過剰な補正を相殺しきれなくなってしまう。
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。
この条件式（３）の下限値を下回ると、広角観察状態での最大画角近辺における倍率色収差が大きくなる。一方、上限値を上回ると、広角観察状態での直視光路の画角を１００度以上とすることが難しくなる。また、条件式（４）の下限値を下回ると、望遠観察状態での画角を１２０度以下にすることができなくなる。一方、上限値を上回ると、切替倍率が十分に確保できなくなる。
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、以下の条件式を満足することが好ましい。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。
この条件式（５）及び（６）を満たすと、広角観察状態、望遠観察状態のいずれの状態においても倍率色収差の発生が小さく、また、アッベ数が大きいことから、倍率色収差の発生が小さい。なお、具体的にこれらの条件式を満足する硝材としては、サファイアがある。
ここで、本実施例の内視鏡用撮像光学系で第１群を構成するレンズの硝材としてサファイアを用いた場合における、倍率色収差についての補正の概念を以下の表２に示す。なお、表の中の数値は概念を理解するための数値であり、本実施例の内視鏡用撮像光学系における数値を示したものではない。
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前記第４群の有する前記接合レンズが、前記正レンズと負レンズとからなり、以下の条件式を満足することが好ましい。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の接合レンズの前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４レンズの接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の接合レンズの前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４レンズの接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。
この条件式（７）の下限値を下回ると、第４群による倍率色収差の補正が過剰になりやすい。一方、上限値を上回ると、第４群による倍率色収差の補正が不十分になりやすい。
以下に、本実施例の内視鏡用撮像光学系の実施例について図面を参照しながら説明する。
なお、光学系断面図のｒ1，ｒ2，・・・及びｄ1，ｄ2，・・・において下付き文字として示した数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。
また、数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数、Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10は非球面係数をそれぞれ示している。
また、数値データの非球面係数においては、Ｅは１０のべき乗を表している。例えば、「Ｅ−０１」は、１０のマイナス１乗を表している。また、各非球面形状は、数値データに記載した各非球面係数を用いて以下の式で表される。ただし、光軸に沿う方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4Ｙ4＋Ａ6Ｙ6＋Ａ8Ｙ8＋Ａ10Ｙ10＋・・・
Ｚ＝（Ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4Ｙ4＋Ａ6Ｙ6＋Ａ8Ｙ8＋Ａ10Ｙ10＋・・・
また、収差図において、メリジオナル面とは、光学系の光軸と主光線とを含む面（紙面に平行な面）、サジタル面とは、光軸を含みメリジオナル面に垂直な面（紙面に垂直な面）を意味する。本実施例の光学系は、メリジオナル面に対して対称であるため、サジタル面についての収差量は、横軸について、負の値を省略している。
ここで、図１を用いて、本実施例の光学系の反射屈折レンズに対し、略側方の物体側から入射する光の画角の定義について説明をしておく。図１は、本実施例の反射屈折レンズに対し、略側方の物体側から入射する光に関する画角を示す模式図である。
反射屈折レンズＲＬの第３面ＲＬｃに、略側方の物体側から入射する光の主光線が入射するが、その主光線と光軸ＬＣとが、前方の物体側でなす角度が、反射屈折レンズＲＬの略側方の物体側に対する半画角となる。
また、このような反射屈折レンズＲＬの場合、第３面ＲＬｃを介して、前方の物体、すなわち、光軸ＬＣ上に存在する物体を観察することはできない。そのため、画角には、最小画角θMinと最大画角θMaxが存在することになる。このとき、最小画角θMinとは、第３面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も前方の物体側の光の主光線と光軸とがなす角度θMinのことである。一方、最大画角θMaxとは、第３面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も像側の光の主光線と光軸とがなす角度θMaxのことである。
以下に、図２〜図７を用いて、実施例１に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。
なお、図２は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図３は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図４は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の有する反射屈折レンズの拡大図である。
また、図５は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図６は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図７は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。
まず、図２及び図３を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凸レンズであるレンズＬ41と両凹レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。
ここで、図４を用いて前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための反射屈折レンズであるレンズＬ2について詳細に説明する。
反射屈折レンズであるレンズＬ2は、前方の物体側に形成された第１面Ｌ2ａと、像側に形成された第２面Ｌ2ｂと、第１面Ｌ2ａと第２面Ｌ2ｂとの間で周面に形成された第３面Ｌ2ｃとを有する。
第１面Ｌ2ａは、光軸を中心に形成されている第１透過面Ｌ2ａ1と、像側を向いていて第１透過面Ｌ2ａ1の周囲に環状に形成されている第１反射面Ｌ2ａ2とを有している。第２面Ｌ2ｂは、光軸を中心に形成されている第２透過面Ｌ2ｂ1と、前方の物体側を向いていて第２透過面Ｌ1ｂ1の周囲に環状に形成されている第２反射面Ｌ2ｂ2とを有している。第３面Ｌ2ｃは全面が透過面として形成されている。
なお、第１反射面Ｌ2ａ2や第２反射面Ｌ2ｂ2は、蒸着法により形成されている。具体的には、例えば、第１透過面Ｌ2ａ1に、第１透過面Ｌ2ａ1と同形状のマスクをした上で、第１面Ｌ2ａ全体に対してミラーコーティングを施し、その後該マスクを剥がす。このような方法を用いれば、マスクされた部分はミラーコーティングされないため、第１反射面Ｌ2ｂ2を形成した後でも、第１透過面Ｌ2ａ1を透過面として用いることができる。
次に、図２〜図４を用いて、本実施例の光学系に入射した光の辿る経路を説明する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系に前方の物体側から入射する光は、まず、レンズＬ1を通過する。そして、レンズＬ1を通過した光は、レンズＬ2の第１透過面Ｌ2ａ1に入射する。その後、第１透過面Ｌ2ａ1に入射した光は、レンズＬ2の第２透過面Ｌ2ｂ1から出射する。第２透過面Ｌ2ｂ1から出射した光は、光学フィルターＦ1、開口絞りＳ、レンズＬ3、レンズＬ41〜レンズＬ43、光学フィルターＦ2を順に通過し、撮像面ＩＭにおいて、観察領域の中央部に前方の物体の像を形成する。
他方、本実施例の内視鏡用撮像光学系に略側方の物体側から入射する光は、まず、レンズＬ2の第３面Ｌ2ｃに入射する。そして、第３面Ｌ2ｃに入射した光は、レンズＬ2の第２反射面Ｌ2ｂ2で反射される。次に、第２反射面Ｌ2ｂ2で反射された光は、レンズＬ2の第１反射面Ｌ2ａ2で反射される。その後、第１反射面Ｌ2ａ2で反射された光は、レンズＬ2の第２透過面Ｌ2ｂ1から出射される。第２透過面Ｌ2ｂ1から出射した光は、光学フィルターＦ1、開口絞りＳ、レンズＬ3、レンズＬ41〜レンズＬ43、光学フィルターＦ2を順に通過し、撮像面ＩＭにおいて、観察領域の中央部に形成された前方の物体の像の周囲に、環状に、略側方の物体の像を形成する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体及び略側方の物体を同時観察する場合（図３（ａ）参照）、観察領域には、その中央領域に前方の物体の像が形成され、その周囲の環状の領域に略側方の物体の像が形成されることになる。
ところで、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側から入射する光に対して、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系となっている。そのため、前群Ｇfの負の屈折力と後群Ｇrの正の屈折力を変化させることにより、観察領域内において前方の物体の像が形成される領域を拡大又は縮小して、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替えることができる。
具体的には、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、後群Ｇr、すなわち、第３群Ｇ3に含まれる正の屈折力を持つレンズＬ3を前方の物体側に移動させるだけで（図３（ｂ）参照）、切り替えを行うことができる。
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。
数値データ１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 1.563 0.90
3 （非球面） 75.178 0.85 1.5163 64.1
4 2.221 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 7.563 1.40 1.7725 49.6
9 -3.566 Ｄ９
10 45.129 1.70 1.7292 54.7
11 -2.060 0.40 1.8467 23.8
12 13.726 0.10
13 3.751 1.25 1.5163 64.1
14 （非球面） -4.672 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 1.563 0.90
3 （非球面） 75.178 0.85 1.5163 64.1
4 2.221 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 7.563 1.40 1.7725 49.6
9 -3.566 Ｄ９
10 45.129 1.70 1.7292 54.7
11 -2.060 0.40 1.8467 23.8
12 13.726 0.10
13 3.751 1.25 1.5163 64.1
14 （非球面） -4.672 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 75.178 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.223078E-01 -0.414382E-02 0.534480E-03 -0.364399E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -4.672 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.282446E-01 -0.956641E-02 0.652679E-02 -0.143679E-02
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 75.178 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.223078E-01 -0.414382E-02 0.534480E-03 -0.364399E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -4.672 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.282446E-01 -0.956641E-02 0.652679E-02 -0.143679E-02
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.75 − 1.24
Ｆナンバー 5.1 5.1 8.5
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.75 − 1.24
Ｆナンバー 5.1 5.1 8.5
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.023
Ｇ2 3 -4.45
Ｇ3 8 3.303
Ｇ4 10 7.012
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.023
Ｇ2 3 -4.45
Ｇ3 8 3.303
Ｇ4 10 7.012
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．４９７ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．５００ｍｍ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．４９７ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．５００ｍｍ
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．１０
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４９．６
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０５
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０８
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．１０
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４９．６
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０５
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０８
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
次に、図８〜図１２を用いて実施例２に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。なお、本実施例の内視鏡用撮像光学系における反射屈折レンズの形状、内視鏡用撮像光学系に入射した光の辿る光路、観察状態の変化方法は、実施例１の内視鏡用撮像光学系とほぼ同じであるため、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
なお、図８は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図９は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。
また、図１０は、本実施例に係る光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図１１は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図１２は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。
まず、図８及び図９を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凹レンズであるレンズＬ41と両凸レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。
数値データ２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 2.111 1.20
3 （非球面） -6.424 0.85 1.5163 64.1
4 4.133 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 3.922 1.40 1.7552 27.5
9 -6.326 Ｄ９
10 -3.889 0.40 1.8467 23.8
11 2.699 1.70 1.5891 61.1
12 -2.954 0.10
13 4.307 1.25 1.5891 61.1
14 （非球面） -3.180 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.5163 64.1
2 2.111 1.20
3 （非球面） -6.424 0.85 1.5163 64.1
4 4.133 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 3.922 1.40 1.7552 27.5
9 -6.326 Ｄ９
10 -3.889 0.40 1.8467 23.8
11 2.699 1.70 1.5891 61.1
12 -2.954 0.10
13 4.307 1.25 1.5891 61.1
14 （非球面） -3.180 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.424 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.305373E-01 -0.550614E-02 0.565456E-03 -0.236261E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -3.180 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.338644E-01 -0.755039E-02 0.140803E-02 -0.104891E-03
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.424 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.305373E-01 -0.550614E-02 0.565456E-03 -0.236261E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
14 -3.180 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.338644E-01 -0.755039E-02 0.140803E-02 -0.104891E-03
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.640 − 1.00
Ｆナンバー 3.8 3.8 5.9
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.640 − 1.00
Ｆナンバー 3.8 3.8 5.9
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 1.85 0.36
Ｄ９ 0.31 1.81
広角 望遠
Ｄ７ 1.85 0.36
Ｄ９ 0.31 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -4.073
Ｇ2 3 -4.723
Ｇ3 8 3.378
Ｇ4 10 2.590
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -4.073
Ｇ2 3 -4.723
Ｇ3 8 3.378
Ｇ4 10 2.590
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．８６３ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．８６３ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： ２．２２
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ２７．５
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０６
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．３９
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： ２．２２
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ２７．５
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０６
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．３９
次に、図１３〜図１７を用いて実施例３に係る内視鏡用撮像光学系について詳細に説明する。なお、本実施例の内視鏡用撮像光学系における反射屈折レンズの形状、内視鏡用撮像光学系に入射した光の辿る光路、観察状態の変化方法は、実施例１、２の内視鏡用撮像光学系とほぼ同じであるため、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。
なお、図１３は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。図１４は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の構成と光路を示す光軸に沿う断面図であり、（ａ）は広角観察状態、（ｂ）は望遠観察状態を、それぞれ示している。
また、図１５は、本実施例に係る光学系の、広角観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。図１６は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、広角観察時における、略側方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が６５°，１１５°の場合の収差を示している。図１７は、本実施例に係る内視鏡用撮像光学系の、望遠観察時における、前方の物体側から撮像面へ向かう光線を追跡した場合の収差曲線図であり、（ａ）はメリジオナル面に関する倍率色収差、（ｂ）はサジタル面に関する倍率色収差を示している。また、各図は、上から順に、光線の入射角度が０°，６０°の場合の収差を示している。
まず、図１３及び図１４を用いて、本実施例の内視鏡用撮像光学系の構成を説明する。
本実施例の内視鏡用撮像光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、光学フィルターＦ1と、光学フィルターＦ1の像側の面に一体的に設けられた開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、光学フィルターＦ2と、撮像面ＩＭを持つＣＣＤが配置されている。
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群Ｇ1と、反射屈折レンズを含み負の屈折力を持つ第２群Ｇ2とからなる。
後群Ｇrは、前方の物体側から順に、光軸ＬＣ上を移動する移動レンズ群であり正の屈折力を持つ第３群Ｇ3と、正の屈折力を持つ第４群Ｇ4とからなる。
第１群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1のみにより構成されている。なお、このレンズＬ1の硝材はサファイアである。
第２群Ｇ2は、前方の物体側の面が非球面の反射屈折レンズであるレンズＬ2のみにより構成されている。
第３群Ｇ3は、両凸レンズであるレンズＬ3のみにより構成されている。
第４群Ｇ4は、前方の物体側から順に、前方の物体側から順に両凹レンズであるレンズＬ41と両凸レンズであるレンズＬ42とからなる接合レンズと、物体側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ43とにより構成されている。
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ近傍における形状である。
次に、本実施例の内視鏡用撮像光学系を構成しているレンズに係る数値データを示す。
数値データ３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.76824 72.3
2 2.676 1.20
3 （非球面） -6.884 0.85 1.5163 64.1
4 3.426 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 4.842 1.40 1.743997 44.8
9 -4.608 Ｄ９
10 -7.930 0.40 1.805181 25.4
11 2.768 1.70 1.651597 58.6
12 -4.392 0.10
13 （非球面） 3.219 1.25 1.48749 70.2
14 -70.972 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
1 ∞ 0.70 1.76824 72.3
2 2.676 1.20
3 （非球面） -6.884 0.85 1.5163 64.1
4 3.426 2.58
5 ∞ 0.60 1.8830 40.8
6 ∞ 0
7 （絞り） ∞ Ｄ７
8 4.842 1.40 1.743997 44.8
9 -4.608 Ｄ９
10 -7.930 0.40 1.805181 25.4
11 2.768 1.70 1.651597 58.6
12 -4.392 0.10
13 （非球面） 3.219 1.25 1.48749 70.2
14 -70.972 0.85
15 ∞ 2.00 1.5163 64.1
16 ∞ 0
17 （撮像面） ∞
なお、反射屈折レンズであるレンズＬ2の第３面Ｌ2ｃの光軸からの距離、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径は、３．００ｍｍである。
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.884 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.360871E-01 -0.724169E-02 0.793831E-03 -0.332932E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
13 3.219 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
-0.187814E-01 0.387300E-02 -0.118342E-02 0.000000E+00
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
3 -6.884 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
0.360871E-01 -0.724169E-02 0.793831E-03 -0.332932E-04
面番号 曲率半径 円錐係数
ｓ ｒ ｋ
13 3.219 0
非球面係数
Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
-0.187814E-01 0.387300E-02 -0.118342E-02 0.000000E+00
各種データ
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.70 − 1.15
Ｆナンバー 4.7 4.7 7.7
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
広角 望遠
直視光路 側視光路
焦点距離（ｍｍ） 0.70 − 1.15
Ｆナンバー 4.7 4.7 7.7
半画角（ｄｅｇ） 60 65〜115 60
最大像高（ｍｍ） 0.75 0.75〜1.3 1.3
物点距離（ｍｍ） 10 10 10
・側視光路は偏心系であるため、焦点距離の計算は不可
面間隔
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
広角 望遠
Ｄ７ 2.07 0.36
Ｄ９ 0.10 1.81
レンズ群データ
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.483
Ｇ2 3 -4.309
Ｇ3 8 3.370
Ｇ4 10 4.920
群 始面 焦点距離（ｍｍ）
Ｇ1 1 -3.483
Ｇ2 3 -4.309
Ｇ3 8 3.370
Ｇ4 10 4.920
条件式に係るデータ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．６００ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００ｍｍ
第１群Ｇ1と第２群Ｇ2との合成焦点距離：−１．６００ｍｍ
第１群Ｇ1の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離：Ｄ＝１５．８００ｍｍ
条件式
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．３１
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４４．８
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０７
（５） ｎｄG1 ＞ １．７ ： １．７６８２
（６） νｄG1 ＞ ７０ ： ７２．３
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
（１） １ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ： １．３１
（２） νｄ3 ＜ ５１ ： ４４．８
（３） ０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ： ０．０４
（４） ０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ： ０．０７
（５） ｎｄG1 ＞ １．７ ： １．７６８２
（６） νｄG1 ＞ ７０ ： ７２．３
（７） ０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ： ０．４３
また、上記各実施例においては、広角観察時と望遠観察時における焦点合わせについては言及していないが、例えば、前群や後群の屈折力が大きく変化しない程度に、移動レンズ群を移動させて焦点合わせを行うようにしても良い。
また、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、その各レンズ群を構成するレンズが上記各実施例により示された形状や枚数に限定されるものではなく、反射屈折レンズを含む種々の光学系も含まれる。また、上記各実施例においては、内視鏡用撮像光学系は、４つのレンズ群により構成されているが、本実施例の内視鏡用撮像光学系は、これらの例に限定されるものではなく、３つ以下のレンズ群又は５つ以上のレンズ群により構成しても良い。
また、上記各実施例においては配置されていないが、内視鏡用撮像光学系中にＩＲカットコートを施したローパスフィルターやＣＣＤカバーガラス等を配置したりしても良い。
また、上記各実施例においては、反射屈折レンズの第３面は、前方の物体側の径と像側の径とが、略一致するような形状となっているが、前方の物体側の径よりも像側の径が大きい形状のものや、前方の物体側の径よりも像側の径が小さい形状のものを用いても良い。なお、前方の物体側の径とは、第３面における最も前方の物体側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいい、像側の径とは、第３面における最も像側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいう。さらに、上記各実施例において、反射屈折レンズの第３面は、第１面と第２面との間において全周面にわたって形成されているが、必ずしも、全周面にわたって形成されている必要はなく、周面の一部のみを透過面として形成しても良い。
また、上記各実施例においては、反射屈折レンズを１つのレンズで構成しているが、本実施例の内視鏡用撮像光学系の反射屈折レンズは、接合レンズで構成しても良い。
さらに、上記各実施例においては、第１反射面や第２反射面を、蒸着法により形成しているが、その形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。
さらに、本発明の内視鏡用結像光学系は、図１８に示すような内視鏡装置に用いても良い。なお、この内視鏡装置は、患者の体内へ挿入するための挿入部１と、内視鏡操作部２と、内部に光源ユニットと画像処理ユニットを備えた制御ユニット３と、制御ユニット３から出力された画像を表示するモニター４とからなる。そして、挿入部１１は、その先端部１ａに、本発明の内視鏡用結像光学系を備えている。
Ｇf 前群
Ｇr 後群
Ｇ1 第１群
Ｇ2 第２群
Ｇ3 第３群
Ｇ4 第４群
Ｆ1，Ｆ2 光学フィルター
ＬＣ 光軸
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ41，Ｌ42，Ｌ43 レンズ
Ｌ2ａ 第１面
Ｌ2ａ1 第１透過面
Ｌ2ａ2 第１反射面
Ｌ2ｂ 第２面
Ｌ2ｂ1 第２透過面
Ｌ2ｂ2 第２反射面
Ｌ2ｃ，ＲＬｃ 第３面
ＲＬ 反射屈折レンズ
Ｓ 開口絞り
１ 挿入部
１ａ 先端部
２ 内視鏡操作部
３ 制御ユニット
４ モニター
Ｇr 後群
Ｇ1 第１群
Ｇ2 第２群
Ｇ3 第３群
Ｇ4 第４群
Ｆ1，Ｆ2 光学フィルター
ＬＣ 光軸
Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ41，Ｌ42，Ｌ43 レンズ
Ｌ2ａ 第１面
Ｌ2ａ1 第１透過面
Ｌ2ａ2 第１反射面
Ｌ2ｂ 第２面
Ｌ2ｂ1 第２透過面
Ｌ2ｂ2 第２反射面
Ｌ2ｃ，ＲＬｃ 第３面
ＲＬ 反射屈折レンズ
Ｓ 開口絞り
１ 挿入部
１ａ 先端部
２ 内視鏡操作部
３ 制御ユニット
４ モニター
Claims (5)
- 物体側から順に、像側に凹面を向けた単レンズからなり負の屈折力を持つ第１群と、反射屈折レンズを有し負の屈折力を持つ第２群と、開口絞りと、正の屈折力を持つ第３群と、正レンズを含む接合レンズを有し正の屈折力を持つ第４群とにより構成されている内視鏡用撮像光学系において、
前記第３群を光軸上の２箇所の定位置に光軸に沿って移動させることにより、前記第１群と前記第２群とからなる前群の屈折力と前記第３群及び前記第４群とからなる後群の屈折力とを相対的に変化させて、広角観察状態と望遠観察状態とを切り替えるように構成され、
以下の条件式を満足することを特徴とする内視鏡用撮像光学系。
１ ＜ νｄ4p／νｄ3 ＜ ２．４ ・・・（１）
νｄ3 ＜ ５１ ・・・（２）
ただし、νｄ4pは前記第４群の有する前記接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ3は第３群のｄ線におけるアッベ数である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像光学系。
０．０３ ＜ Ｆｗ／Ｄ ＜ ０．０６ ・・・（３）
０．０５ ＜ Ｆｔ／Ｄ ＜ ０．１ ・・・（４）
ただし、Ｆｗは広角観察状態の前方の物体側に対する全系の焦点距離、Ｄは前記第１群の最も物体側のレンズの前方の物体側の面から撮像面までの距離、Ｆｔは望遠観察状態の全系の焦点距離である。 - 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用撮像光学系。
ｎｄG1 ＞ １．７ ・・・（５）
νｄG1 ＞ ７０ ・・・（６）
ただし、ｎｄG1は、前記第１群のｄ線における屈折率、νｄG1は前記第１群のｄ線におけるアッベ数である。 - 前記第４群の有する前記接合レンズが、前記正レンズと負レンズとからなり、
以下の条件式を満足することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用撮像光学系。
０．３ ＜ νｄ4n／νｄ4p ＜ ０．５ ・・・（７）
ただし、νｄ4nは前記第４群の接合レンズの前記負レンズのｄ線におけるアッベ数、νｄ4pは前記第４レンズの接合レンズの前記正レンズのｄ線におけるアッベ数である。 - 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の内視鏡用撮像光学系を備えることを特徴とする内視鏡。
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| JP2010178775A JP5586369B2 (ja) | 2010-08-09 | 2010-08-09 | 内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡 |
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| JP2010178775A JP5586369B2 (ja) | 2010-08-09 | 2010-08-09 | 内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡 |
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|---|---|
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- 2010-08-09 JP JP2010178775A patent/JP5586369B2/ja not_active Expired - Fee Related
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