JP2015060019A - 内視鏡用対物レンズおよび内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】小径であり良好な光学性能を有する内視鏡用対物レンズおよびこの内視鏡用対物レンズを備えた内視鏡を実現する。
【解決手段】内視鏡用対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、絞り、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから実質的に構成される。第１レンズ群Ｇ１は１枚の負レンズからなる。第２レンズ群Ｇ２は２枚以下のレンズからなる。第１レンズ群の焦点距離をｆ１、全系の焦点距離をｆとしたとき、条件式（１）：−１．０＜ｆ１／ｆ＜０を満足する。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡用対物レンズおよび内視鏡に関するものである。

従来、医療分野において、先端部分に撮像装置が内蔵された長尺の挿入部を口や鼻等から挿入して体腔内を撮像する挿入型の内視鏡が普及している。また、撮像装置等が収納されたカプセルを被験者が飲み込み、このカプセルが被検者の体内を自然に移動する間に体腔内を撮像するカプセル型内視鏡も使用されている。これらの内視鏡では、被検者の負担を軽減するために挿入部の細径化やカプセルの小型化が望まれており、これに伴い内視鏡に搭載される内視鏡用対物レンズにも小型化が求められている。

小型化のために全系の構成レンズ枚数を極力少なくして２枚または３枚とした内視鏡用対物レンズが提案されている。例えば下記特許文献１〜４には、物体側から順に、負レンズ１枚からなる第１レンズ群、絞り、１枚または２枚のレンズからなり正の屈折力を有する第２レンズ群から構成した内視鏡用対物レンズが記載されている。

特開２００９−２９７４０１号公報 特許第４８４３１２１号公報 特許第３７５８８０１号公報 特許第３４５０５４３号公報

レンズ枚数の削減によりレンズ系の光軸方向の長さの短縮は可能となるが、内視鏡の挿入部およびカプセルの細径化のためには、レンズ系の径方向の長さの短縮、すなわち小径化が有効である。小径化にあたり、内視鏡用対物レンズのような広角の光学系では最も物体側に配置されるレンズに入射する光の有効光束径を小さくすることが求められ、この最も物体側のレンズの屈折力の最適化が重要となる。しかしながら、上記特許文献１〜３に記載された内視鏡用対物レンズは、上記点を主要な課題として考案されたものではない。上記特許文献４に記載された内視鏡用対物レンズは、最も像側の面が像面に一致する平面とされたバックフォーカスがゼロのレンズ系であり、バックフォーカスが有限のレンズ系に適用して小径化を図る場合は改良が必要となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小径であり、良好な光学性能を有する内視鏡用対物レンズ、およびこの内視鏡用対物レンズを備えた内視鏡を提供することを目的とするものである。

本発明の内視鏡用対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的に構成され、第１レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、第２レンズ群は、２枚以下のレンズから構成され、下記条件式（１）を満足するものである。
−０．９＜ｆ１／ｆ＜０ （１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離

本発明の内視鏡用対物レンズにおいては、下記条件式（１’）、（２）、（２’）、（３）、（３’）、（４）、（４’）、（５）、（５’）のいずれか１つ、または任意の組合せを満足することが好ましい。
−０．８５＜ｆ１／ｆ＜０ （１’）
Ｎｄ１＞１．５５ （２）
Ｎｄ１＞１．５６ （２’）
０．２＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３）
０．３＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３’）
（Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３７ （４）
（Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３９ （４’）
０．６＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜１．０ （５）
０．７＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜０．９ （５’）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離
Ｎｄ１：第１レンズ群の負レンズのｄ線に関する屈折率
Ｄ１：第１レンズ群の負レンズの中心厚
ΣＤ２ｉ：第２レンズ群を構成するレンズの中心厚の和
Ｄ２Ｇ：第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｂｆ：全系の空気換算距離でのバックフォーカス
Ｄ１Ｓｔ：第１レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面から絞りまでの光軸上の距離

本発明の内視鏡用対物レンズにおいては、第１レンズ群の負レンズは、全系のレンズの中で最も中心厚が薄いレンズであることが好ましい。なお、内視鏡用対物レンズが接合レンズを含む場合は、接合レンズ全体の中心厚ではなく、接合レンズを構成する個々のレンズの中心厚について考えることとする。

本発明の内視鏡用対物レンズにおいては、第１レンズ群の負レンズが、ガラス材料からなり、少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。

本発明の内視鏡用対物レンズにおいては、第２レンズ群を構成する全てのレンズが、プラスチック材料からなり、各々が少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。

本発明の内視鏡用対物レンズにおいては、第１レンズ群の負レンズの物体側の面が、平面あるいは凸面であることが好ましい。

なお、上記「〜実質的に構成され」の「実質的に」とは、構成要素として挙げたもの以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル等を含んでもよいことを意図するものである。

なお、上記のレンズの面形状や屈折力の符号は、非球面が含まれているものについては近軸領域で考えるものとする。

なお、本発明においては、複合非球面レンズ（球面レンズ上に非球面形状の膜を重ねて非球面レンズを構成したもの）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱うものとする。

本発明の内視鏡は、上記記載の本発明の内視鏡用対物レンズを備えたものである。

本発明の内視鏡用対物レンズは、レトロフォーカスタイプの屈折力配置をとることで広角化に有利となり、全系のレンズ枚数を３枚以下とすることで小型化に有利となり、これらの構成に加え、最も物体側に負レンズを配置してこの負レンズの構成を好適に設定することで良好な光学性能を維持しながら小径化を実現することができる。

本発明の内視鏡は、本発明の内視鏡用対物レンズを備えたものであるため、挿入型の内視鏡の場合は挿入部の細径化、カプセル型内視鏡の場合はカプセルの細径化を図ることができ、良好な画像を取得することができる。

本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図、（Ｄ）は倍率色収差図 本発明の実施例２の内視鏡用対物レンズの収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図、（Ｄ）は倍率色収差図 本発明の実施例３の内視鏡用対物レンズの収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図、（Ｄ）は倍率色収差図 本発明の実施例４の内視鏡用対物レンズの収差図であり、（Ａ）は球面収差図、（Ｂ）は非点収差図、（Ｃ）は歪曲収差図、（Ｄ）は倍率色収差図 本発明の実施形態にかかる内視鏡の概略構成を示す図 本発明の実施形態にかかる内視鏡の先端部の要部断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態にかかる内視鏡用対物レンズの光軸Ｚを含む断面における構成を示す。図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。また、図２〜図４に、本発明の実施形態にかかる内視鏡用対物レンズの別の構成を示す。図２〜図４に示す構成例は、後述の実施例２〜４のレンズ構成に対応している。

図１においては左側が物体側、右側が像側であり、符号Ｄｉ（ｉ＝１、２、３、…）は、最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように各面に面番号を付したときのｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。また、図１には無限遠の距離にある物点からの軸上光束２および最大画角の軸外光束３も示す。

本実施形態の内視鏡用対物レンズは、光軸Ｚに沿って物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞りＳｔと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから実質的に構成される。第１レンズ群Ｇ１は、１枚の負レンズから構成される。第２レンズ群Ｇ２は、２枚以下のレンズから構成される。図１〜図３に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は第１レンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３からなる。図４に示す例では、第１レンズ群Ｇ１は第１レンズＬ１からなり、第２レンズ群Ｇ２は第２レンズＬ２からなる。なお、図１〜図４に示す開口絞りＳｔは形状や大きさを表すものではなく、光軸上の位置を示すものである。

また、図１〜図３では、第２レンズ群Ｇ２の像側に、光路を折り曲げるための光路変換プリズム、フィルタ、カバーガラス等を想定した平行平面板状の１枚の光学部材ＰＰを配置した例を示しており、図４では、図１〜図３の光学部材ＰＰの代わりに、２枚の平行平面板状の光学部材ＰＰ１、ＰＰ２を配置した例を示している。ただし、光学部材ＰＰ、ＰＰ１、ＰＰ２は本発明の内視鏡用対物レンズに必須の構成要素ではない。なお、光路変換プリズムを用いた場合は屈曲光路となるが、図１〜図４では理解を容易にするために光路を展開した図を示している。図１〜図３に示す構成では、光学部材ＰＰの像側の面が内視鏡用対物レンズの像面に一致しており、図４に示す構成では光学部材ＰＰ２の像側の面が内視鏡用対物レンズの像面に一致している。

本実施形態の内視鏡用対物レンズでは、物体側から順に、負レンズ群、正レンズ群の屈折力配置とすることでレトロフォーカスタイプのレンズ系となり、内視鏡に要求される広角（例えば全画角が９０度以上、好ましくは全画角が１００度以上）の視野角に好適に対応可能な光学系となる。

第１レンズ群Ｇ１を１枚構成とすることで、開口絞りＳｔから最も物体側のレンズ面までの間隔を小さくすることができ、最も物体側のレンズ面における最大光線高を低くできる。これにより、広角化の際に大径となりやすい第１レンズ群Ｇ１の第１レンズＬ１の物体側のレンズ面における有効光束径を小さくでき、レンズ系の小径化を図ることができる。

開口絞りＳｔより像側の第２レンズ群Ｇ２についても、レンズ枚数を２枚以下とすることで、開口絞りＳｔから最も像側のレンズ面までの間隔を小さくすることができ、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面における最大光線高を低くできる。これにより、第２レンズ群Ｇ２の最も像側のレンズ面における有効光束径を小さくでき、レンズ系の小径化を図ることができる。

本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（１）を満足するように構成されている。
−０．９＜ｆ１／ｆ＜０ （１）
ただし、
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離
ｆ：全系の焦点距離

条件式（１）の下限以下とならないように第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強くすることで、最も物体側のレンズ面における最大光線高を低くでき、このレンズ面における有効光束径を小さくでき、レンズ系の小径化を図ることができる。条件式（１）の上限以上とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１が負の屈折力を有することができ、広角化に有利なレトロフォーカスタイプの光学系の構成が可能となる。

第１レンズ群Ｇ１を負レンズ群としつつ、条件式（１）の下限に関する効果をより高めるためには下記条件式（１’）を満足することがより好ましい。
−０．８５＜ｆ１／ｆ＜０ （１’）

さらに、本実施形態の内視鏡用対物レンズがとりうる好ましい構成について下に述べる。本明細書で述べる好ましい構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。

本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（２）を満足することが好ましい。
Ｎｄ１＞１．５５ （２）
ただし、
Ｎｄ１：第１レンズ群の負レンズのｄ線に関する屈折率

条件式（２）の下限以下とならないように第１レンズ群Ｇ１を構成する第１レンズＬ１の屈折率を高くすることで、第１レンズＬ１の屈折力を強くすることができ、このレンズに入射した光線をより大きく曲げることができるため、第１レンズＬ１における最大光線高を低くでき、第１レンズＬ１における有効光束径を小さくでき、レンズ系の小径化を図ることができる。また、条件式（２）の下限以下とならないように構成することで、内視鏡に要求される広い画角を維持することに有利となる。

上記の条件式（２）に関する効果をより高めるためには下記条件式（２’）を満足することがより好ましい。
Ｎｄ１＞１．５６ （２’）

また、本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
０．２＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３）
ただし、
Ｄ１：第１レンズ群の負レンズの中心厚
ΣＤ２ｉ：第２レンズ群を構成するレンズの中心厚の和

条件式（３）のΣＤ２ｉは、図１〜図３の例ではＤ４、Ｄ６の和に相当し、図４の例ではＤ４に相当する。条件式（３）を満足することで、第１レンズ群Ｇ１のレンズの中心厚と第２レンズ群Ｇ２のレンズの中心厚の和とのバランスをとることができ、全系の最も物体側のレンズ面における有効光束径と全系の最も像側のレンズ面における有効光束径との両方を小さくすることが可能となり、レンズ系の小径化を図ることができる。条件式（３）の下限、上限の少なくともいずれかを満足しない場合は、全系の最も物体側のレンズ面における有効光束径と全系の最も像側のレンズ面における有効光束径のどちらかが大きくなり、レンズ系の小径化に不利となる。

上記の条件式（３）に関する効果をより高めるためには下記条件式（３’）を満足することがより好ましい。
０．３＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３’）

また、本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
（Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３７ （４）
ただし、
Ｄ１：第１レンズ群の負レンズの中心厚
Ｄ２Ｇ：第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
Ｂｆ：全系の空気換算距離でのバックフォーカス
ｆ１：第１レンズ群の焦点距離

条件式（４）もまた、全系の最も物体側のレンズ面における有効光束径と全系の最も像側のレンズ面における有効光束径との両方を小さくするための条件式である。条件式（４）のＤ２Ｇは、図１〜図３の例ではＤ４、Ｄ５、Ｄ６の和に相当し、図４の例ではＤ４に相当する。条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強くすることができ、第１レンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面における有効光束径を小さくすることができる。

また、条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、バックフォーカスを長くすることができ、これにより、最も像側のレンズ面における最大光線高を低くでき、このレンズ面における有効光束径を小さくできる。図１〜図４からわかるように、像高が一定であればバックフォーカスが長くなるほど、最も像側のレンズ面における最大光線高は低くなり、最も像側のレンズをより小径に構成できる。条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、最も像側のレンズの外径を像高より小さくすることが可能となる。例えば、内視鏡用対物レンズを撮像素子と組み合わせて使用する場合、条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、最も像側のレンズの外径を撮像素子の撮像面の光軸に垂直な方向の寸法より小さくすることが可能となる。さらに、条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、前述の特許文献４の光学系とは異なり、バックフォーカスがゼロではなく有限の光学系となり、小径化できるとともに最も像側のレンズから像面までの光路を折り曲げた構成が可能になり、汎用性の高い光学系となる。

条件式（４）のＤ１／Ｄ２Ｇは、いわば第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸上の厚みの比である。条件式（４）の下限以下とならないように構成することで、全系の最も物体側のレンズ面と全系の最も像側のレンズ面における最大光線高の高さの偏りを抑制してバランスをとりながら、バックフォーカスを長くしつつ、第１レンズ群Ｇ１の屈折力を強くすることができ、全系の最も物体側のレンズ面における有効光束径と全系の最も像側のレンズ面における有効光束径との両方を小さくすることができる。条件式（４）を満足することで、レンズ系の小径化を図ることができる。

上記の条件式（４）に関する効果をより高めるためには下記条件式（４’）を満足することがより好ましい。
（Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３９ （４’）

また、本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
０．６＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜１．０ （５）
ただし、
Ｄ１Ｓｔ：第１レンズ群の負レンズの物体側のレンズ面から開口絞りまでの光軸上の距離
ｆ：全系の焦点距離

条件式（５）のＤ１Ｓｔは、図１〜４の例ではＤ１とＤ２の和に相当する。条件式（５）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズ群Ｇ１の第１レンズＬ１の中心厚を確保でき、第１レンズＬ１の倒れが起きにくくなり良好な性能を維持することができる。また、条件式（５）の下限以下とならないように構成することで、第１レンズＬ１の像側の面から開口絞りＳｔまでの距離を確保することができ、広角を維持しながら、像面湾曲の良好な補正が容易となる。条件式（５）の上限以上とならないように構成することで、第１レンズＬ１の物体側のレンズ面における有効光束径を小さくでき、レンズ系の小径化を図ることができる。条件式（５）を満足することで、レンズ系の小径化を図るとともに、広角を維持しながら良好な光学性能を実現することが可能となる。

上記の条件式（５）に関する効果をより高めるためには下記条件式（５’）を満足することがより好ましい。
０．７＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜０．９ （５’）

本実施形態の内視鏡用対物レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズを全系のレンズの中で最も中心厚が薄いレンズとすることが好ましく、このようにした場合は、開口絞りＳｔから最も物体側のレンズ面までの間隔を小さくすることができ、レンズ系の小径化を図ることができる。なお、第２レンズ群Ｇ２が２枚のレンズを接合した接合レンズから構成される場合は、第１レンズ群Ｇ１を構成するレンズの中心厚は、この接合レンズを構成する個々のレンズの中心厚と比較して、いずれのレンズの中心厚よりも薄いことが好ましい。ただし、ここでいう接合レンズには前述した複合非球面レンズは含まれない。

本実施形態の内視鏡用対物レンズにおいては、第１レンズ群Ｇ１を構成する第１レンズＬ１はガラス材料からなることが好ましく、このようにした場合は、屈折率の高い材料を選択可能なため、第１レンズＬ１の屈折力を強くすることができ、レンズ系の小径化を図ることができる。また、挿入型の内視鏡に搭載された際には、最も物体側に位置する第１レンズＬ１は体液、洗浄液、油脂等にさらされるため耐水性、耐酸性、耐薬品性等が高い材料であることが好ましい点、第１レンズＬ１の物体側の面は人体内に接触する可能性があるためキズやブツが少ないことが好ましい点からもガラス材料を選択することが好ましい。

そして、全系の最も物体側に位置する第１レンズＬ１の物体側の面は、内視鏡用対物レンズが内視鏡に搭載されて使用されたときに、この面に液体等の付着物の残留を防止、軽減するために、また、洗浄を容易にするために平面あるいは凸面とすることが好ましい。

さらに、第１レンズＬ１は、小型に構成しながら良好な光学性能を実現するために少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。上述したように、小径化のためには第１レンズＬ１の屈折力を強くすることが好ましいが、屈折力を強くすると収差発生量が増加する虞がある。第１レンズＬ１を非球面レンズとすることで、良好な収差の補正に有利となる。なお、第１レンズＬ１をガラス非球面レンズとする場合は、ガラスモールドレンズとし、量産性の高いレンズとすることが好ましい。

第２レンズ群Ｇ２については、第２レンズ群Ｇ２を構成する全てのレンズがプラスチック材料からなることが好ましく、このようにした場合は、低コストで製造でき、量産が容易となる。また、小型に構成しながら良好な光学性能を実現するためには第２レンズ群Ｇ２を構成する全てのレンズは各々が少なくとも１面の非球面を有することが好ましい。

図１〜図４に示す例では、全てのレンズが単レンズの非球面レンズであり、第１レンズＬ１はガラス材料からなり、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３はプラスチック材料からなる。また、図１に示す例では、第１レンズＬ１は物体側に平面を向けた平凹レンズであり、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３はともに両凸レンズである。図２に示す例では、第１レンズＬ１は物体側に平面を向けた平凹レンズであり、第２レンズＬ２は両凸レンズであり、第３レンズ３は像側に平面を向けた平凸レンズである。図３に示す例では、第１レンズＬ１は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズであり、第２レンズＬ２は両凸レンズであり、第３レンズ３は像側に平面を向けた平凸レンズである。図４に示す例では、第１レンズＬ１は物体側に平面を向けた平凹レンズであり、第２レンズＬ２は両凸レンズである。

なお、本発明の実施形態のレンズ構成を採ることで、小径化を図ることができる旨は上述した通りだが、具体的には例えば、全系のレンズの中で最大となるレンズの外径が１．５ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下となるレンズ系を実現することが可能となる。

次に、本発明の内視鏡用対物レンズの数値実施例について説明する。

［実施例１］
実施例１の内視鏡用対物レンズのレンズ構成図は図１に示したものである。表１に実施例１の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータを示す。表１のＳｉの欄は最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示す。Ｎｄｊの欄は物体側からｊ番目の光学要素のｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に関する屈折率を示し、νｄｊの欄は物体側からｊ番目の光学要素のｄ線に関するアッベ数を示す。

基本レンズデータには、開口絞りＳｔおよび光学部材ＰＰも含めて示しており、開口絞りＳｔに対応する面の面番号の欄には面番号とともに（Ｓｔ）を記入している。曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。

表２に実施例１の内視鏡用対物レンズのｄ線に関する諸元の値を示す。表２のｆは全系の焦点距離、Ｂｆは全系の空気換算距離でのバックフォーカス、ＦＮｏ．はＦナンバー、２ωは全画角（単位は度）である。

表１の面番号に＊印が付いた面は非球面であり、表１の非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を示している。表３にこれら非球面の非球面係数を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ−ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^−ｎ」を意味する。非球面係数は、下式で表される非球面式における各係数ＫＡ、Ａｍ（ｍ＝３、４、５、…１６）の値である。

Ｚｄ＝Ｃ・ｈ^２／｛１＋（１−ＫＡ・Ｃ^２・ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ・ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からのレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数（ｍ＝３、４、５、…１６）

以下に示す各表では所定の桁でまるめた数値を記載している。また、ここで示す実施例１の内視鏡用対物レンズの数値データおよび収差図は全系の焦点距離が１．００８となるように規格化されたときのものである。

図５（Ａ）〜図５（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図にはＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）、Ｆ線(波長４８６．１ｎｍ)についての収差も示し、倍率色収差図には、Ｆ線、Ｃ線についての収差を示す。非点収差図ではサジタル方向（Ｓ）、タンジェンシャル方向（Ｔ）に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。球面収差図のＦＮｏ．はＦ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。図５（Ａ）〜図５（Ｄ）の収差図は、物体距離が１７．０４のときのものである。

上記の実施例１のものに関する各種データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２の内視鏡用対物レンズのレンズ構成図は図２に示したものである。表４、表５、表６にそれぞれ実施例２の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータ、諸元の値、非球面係数を示す。図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に実施例２の内視鏡用対物レンズの各収差図を示す。ここで示す実施例２の内視鏡用対物レンズの数値データおよび収差図は全系の焦点距離が１．００８となるように規格化されたときのものである。図６（Ａ）〜図６（Ｄ）の収差図は、物体距離が１８．０３のときのものである。

［実施例３］
実施例３の内視鏡用対物レンズのレンズ構成図は図３に示したものである。表７、表８、表９にそれぞれ実施例３の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータ、諸元の値、非球面係数を示す。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）に実施例３の内視鏡用対物レンズの各収差図を示す。ここで示す実施例３の内視鏡用対物レンズの数値データおよび収差図は全系の焦点距離が１．００７となるように規格化されたときのものである。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）の収差図は、物体距離が１４．８４のときのものである。

［実施例４］
実施例４の内視鏡用対物レンズのレンズ構成図は図４に示したものである。表１０、表１１、表１２にそれぞれ実施例４の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータ、諸元の値、非球面係数を示す。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）に実施例４の内視鏡用対物レンズの各収差図を示す。ここで示す実施例４の内視鏡用対物レンズの数値データおよび収差図は全系の焦点距離が１．００８となるように規格化されたときのものである。図８（Ａ）〜図８（Ｄ）の収差図は、物体距離が１８．８１のときのものである。

表１３に、上記実施例１〜４の上述した条件式（１）〜（４）の対応値と、各条件式に関連する値を示す。表１３のデータはｄ線に関するものである。

次に、本発明の内視鏡用対物レンズが適用される内視鏡の実施形態について図９、図１０を参照しながら説明する。図９にはその内視鏡の概略的な全体構成図を示す。図９に示す内視鏡１００は、主として、操作部１０２と、挿入部１０４と、ユニバーサルコード１０６を引き出すコネクタ部（図示せず）を備える。操作部１０２の先端側には、患者の体内に挿入される挿入部１０４が連結され、操作部１０２の基端側からは、光源装置等と接続するためのコネクタ部に接続するためのユニバーサルコード１０６が引き出されている。

挿入部１０４の大半は挿入経路に沿って任意の方向に曲がる軟性部１０７であり、この軟性部１０７の先端には、湾曲部１０８が連結され、この湾曲部１０８の先端には、先端部１１０が順次連結されている。湾曲部１０８は、先端部１１０を所望の方向に向けるために設けられるものであり、操作部１０２に設けられた湾曲操作ノブ１０９を回動させることにより湾曲操作が可能となっている。

図１０に、先端部１１０の要部断面図を示す。図１０に示すように、先端部１１０の内部には挿入部１０４の長軸方向と平行にその光軸が配置された内視鏡用対物レンズ１と、内視鏡用対物レンズ１の像側の光路を略９０度折り曲げるための光路変換プリズム７と、その受光面が挿入部１０４の長軸方向と平行になるように光路変換プリズム７に接合された固体撮像素子８とが配置されている。

なお、図１０では内視鏡用対物レンズ１は概念的に図示されている。固体撮像素子８は、内視鏡用対物レンズ１により形成された光学像を撮像して電気信号を出力するものでありその撮像面が内視鏡用対物レンズ１の像面に一致するように配置されている。固体撮像素子８は受光面保護用のカバーガラスを有するが、図１０ではカバーガラスも含めて固体撮像素子８として図示している。図１０では内視鏡用対物レンズ１による観察光学系の光軸を一点鎖線で示している。図１０に示すような光路を折り曲げた構成を採用することにより、先端部１１０の下半分に直視型の観察光学系を構成し、先端部１１０の上半分に処置具挿通チャンネル９を構成し、細径の挿入部内に多数の要素を配設することができる。

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数、非球面係数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

例えば、上述の実施例の内視鏡用対物レンズは全て非球面レンズにより構成されているが、本発明の内視鏡用対物レンズは球面レンズ、ＧＲＩＮレンズ（屈折率分布レンズ）、回折光学素子のいずれか、あるいはこれらの任意の組合せを含む構成としてもよい。

１ 内視鏡用対物レンズ
２ 軸上光束
３ 最大画角の軸外光束
７ 光路変換プリズム
８ 固体撮像素子
９ 処置具挿通チャンネル
１００ 内視鏡
１０２ 操作部
１０４ 挿入部
１０６ ユニバーサルコード
１０７ 軟性部
１０８ 湾曲部
１０９ 湾曲操作ノブ
１１０ 先端部
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
ＰＰ、ＰＰ１、ＰＰ２ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (15)

1. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群とから実質的に構成され、
   前記第１レンズ群は、１枚の負レンズから構成され、
   前記第２レンズ群は、２枚以下のレンズから構成され、
   下記条件式（１）を満足する内視鏡用対物レンズ。
   −０．９＜ｆ１／ｆ＜０ （１）
   ただし、
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ：全系の焦点距離
2. 下記条件式（１’）を満足する請求項１記載の内視鏡用対物レンズ。
   −０．８５＜ｆ１／ｆ＜０ （１’）
3. 下記条件式（２）を満足する請求項１または２記載の内視鏡用対物レンズ。
   Ｎｄ１＞１．５５ （２）
   ただし、
   Ｎｄ１：前記第１レンズ群の前記負レンズのｄ線に関する屈折率
4. 下記条件式（２’）を満足する請求項３記載の内視鏡用対物レンズ。
   Ｎｄ１＞１．５６ （２’）
5. 下記条件式（３）を満足する請求項１から４のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
   ０．２＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３）
   ただし、
   Ｄ１：前記第１レンズ群の前記負レンズの中心厚
   ΣＤ２ｉ：前記第２レンズ群を構成するレンズの中心厚の和
6. 下記条件式（３’）を満足する請求項５記載の内視鏡用対物レンズ。
   ０．３＜Ｄ１／ΣＤ２ｉ＜１．０ （３’）
7. 下記条件式（４）を満足する請求項１から６のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
   （Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３７ （４）
   ただし、
   Ｄ１：前記第１レンズ群の前記負レンズの中心厚
   Ｄ２Ｇ：前記第２レンズ群の最も物体側のレンズ面から最も像側のレンズ面までの光軸上の距離
   Ｂｆ：全系の空気換算距離でのバックフォーカス
8. 下記条件式（４’）を満足する請求項７記載の内視鏡用対物レンズ。
   （Ｄ１／Ｄ２Ｇ）×（Ｂｆ／｜ｆ１｜）＞０．３９ （４’）
9. 下記条件式（５）を満足する請求項１から８のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
   ０．６＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜１．０ （５）
   ただし、
   Ｄ１Ｓｔ：前記第１レンズ群の前記負レンズの物体側のレンズ面から前記絞りまでの光軸上の距離
10. 下記条件式（５’）を満足する請求項９記載の内視鏡用対物レンズ。
    ０．７＜Ｄ１Ｓｔ／ｆ＜０．９ （５’）
11. 前記第１レンズ群の前記負レンズは、全系のレンズの中で最も中心厚が薄いレンズである請求項１から１０のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
12. 前記第１レンズ群の前記負レンズが、ガラス材料からなり、少なくとも１面の非球面を有する請求項１から１１のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
13. 前記第２レンズ群を構成する全てのレンズが、プラスチック材料からなり、各々が少なくとも１面の非球面を有する請求項１から１２のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
14. 前記第１レンズ群の前記負レンズの物体側の面が、平面あるいは凸面である請求項１から１３のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズ。
15. 請求項１から１４のいずれか１項記載の内視鏡用対物レンズを備えた内視鏡。