(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、
像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズと、
物体側に凹面を向けた平凹レンズからなる第２レンズと、
明るさ絞りと、
物体側に平面を向けた平凸レンズからなる第３レンズとからなり、
以下の条件式（１）〜（３）を満足する内視鏡対物光学系。
（１）  ０．７≦｜ｆａｂ／ｆ｜≦０．９
（２）  １．７≦｜ｆｅ／ｆａｂ｜≦２
（３）  ２≦ｆｂ／ｆａ≦４
ここで、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆａ：第１レンズの焦点距離、
ｆｂ：第２レンズの焦点距離、
ｆｅ：第３レンズの焦点距離、
ｆａｂ：第１レンズから第２レンズまでの合成焦点距離
である。
【請求項２】
以下の条件式（４）を満足する請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
（４）  ０．９≦Ｎａ／Ｎｂ≦１
ここで、
Ｎａ：第１レンズを構成する硝材のｄ線に対する屈折率、
Ｎｂ：第２レンズを構成する硝材のｄ線に対する屈折率
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡対物光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子の使用に適したレンズ系にするために、バックフォーカスを長く、小型で、かつ色再現性をよくし、像面湾曲を良好に補正する等光学性能をよくする対物光学系が知られている（例えば、特許文献１参照。）。【０００３】
この特許文献１の対物光学系は、直線的な光軸上に配置した固体撮像素子に、被写体の像を結像させるもので、固体撮像素子との間に光軸を屈曲させるプリズム等を配置する必要がないため、ある程度の長さのバックフォーカスがあれば足りる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９７７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、極細のビデオスコープ型内視鏡（例えば、挿入部の外径３mm）においては、固体撮像素子を設置する基板を直線上に延びる対物光学系の光軸に直交して配置することが寸法上困難であり、基板を対物光学系の光軸に平行に配置するとともに、対物光学系と撮像素子との間に配置したプリズムによって光軸を屈曲させる必要がある。このような構成を採用すると、対物光学系としてはプリズムを挿入するために十分に長いバックフォーカスが必要となり、特許文献１の対物光学系では、これを実現することができないとい。【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内視鏡挿入部の小径化を図り、かつ、広い画角を得ることができる内視鏡対物光学系を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズと、物体側に凹面を向けた平凹レンズからなる第２レンズと、明るさ絞りと、物体側に平面を向けた平凸レンズからなる第３レンズとからなり、以下の条件式（１）〜（３）を満足する内視鏡対物光学系を提供する。
（１）  ０．７≦｜ｆａｂ／ｆ｜≦０．９
（２）  １．７≦｜ｆｅ／ｆａｂ｜≦２
（３）  ２≦ｆｂ／ｆａ≦４
ここで、ｆ：全系の焦点距離、ｆａ：第１レンズの焦点距離、ｆｂ：第２レンズの焦点距離、ｆｅ：第３レンズの焦点距離、ｆａｂ：第１レンズから第２レンズまでの合成焦点距離である。
【０００８】
本態様によれば、条件式（１）を満足することにより、長いバックフォーカスを得ることができ、条件式（２）を満足することにより、広い画角を得ることができ、条件式（３）を満足することにより、第１レンズを通過する光線の高さを低く抑え、第１レンズを小径化することができる。すなわち、これらの３条件（１）〜（３）を満足することにより、撮像素子を対物光学系の光軸に平行に配置し、プリズムによって光軸を屈曲させることが可能な長いバックフォーカスを達成するとともに、極細の挿入部に適用可能な小径化および画角の広角化を図ることができる。【０００９】
上記態様においては、以下の条件式（４）を満足してもよい。
（４）  ０．９≦Ｎａ／Ｎｂ≦１
ここで、Ｎａ：第１レンズを構成する硝材のｄ線に対する屈折率、Ｎｂ：第２レンズを構成する硝材のｄ線に対する屈折率である。【００１０】
このようにすることで、第２レンズの曲率を大きくすることができ、その結果、第２レンズの総厚を薄くすることができる。したがって、第１レンズから明るさ絞りまでの距離を短くすることができ、第１レンズを通過する光線の高さを低く抑えることができ、第１レンズをさらに小径化することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内視鏡挿入部の小径化を図り、かつ、広い画角を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡対物光学系を示す図である。
【図２】図１の内視鏡対物光学系を含む撮像光学系を示す図である。
【図３】図１の内視鏡対物光学系の変形例を示す図である。
【図４】図１の内視鏡対物光学系の第１の実施例を含む撮像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図５】図１の内視鏡対物光学系の第２の実施例を含む撮像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図６】図１の内視鏡対物光学系の第３の実施例を含む撮像光学系のレンズ配列を示す図である。
【図７】図１の内視鏡対物光学系の第４の実施例を含む撮像光学系のレンズ配列を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る内視鏡対物光学系１について図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、図１に示されるように、物体側から順に、第１レンズ２、第２レンズ３、赤外カットフィルタ４、明るさ絞り５および第３レンズ６を備えている。
【００１４】
第１レンズ２は、平凹レンズであって、像側に凹面を向けて配置されている。
第２レンズ３は、平凹レンズであって、物体側に凹面を向けて配置されている。
第３レンズ６は、平凸レンズであって、物体側に平面を向けて配置されている。
【００１５】
本実施形態においては、各レンズ２，３，６は、以下の条件式（１）〜（４）を満足している。
（１）  ０．７≦｜ｆａｂ／ｆ｜≦０．９
（２）  １．７≦｜ｆｅ／ｆａｂ｜≦２
（３）  ２≦ｆｂ／ｆａ≦４
（４）  ０．９≦Ｎａ／Ｎｂ≦１
ここで、ｆは全系の焦点距離、ｆａは第１レンズ２の焦点距離、ｆｂは第２レンズ３の焦点距離、ｆｅは第３レンズ６の焦点距離、ｆａｂは第１レンズ２から第２レンズ３までの合成焦点距離、Ｎａは第１レンズ２を構成する硝材のｄ線に対する屈折率、Ｎｂは第２レンズ３を構成する硝材のｄ線に対する屈折率である。
【００１６】
このように構成された本実施形態に係る内視鏡対物光学系１の作用について説明する。
本実施形態に係る内視鏡対物光学系１では、第１レンズ２および第２レンズ３を平凹レンズによって構成することにより、負のパワーを２つのレンズ２，３で分けることができ、単一のレンズで実現する場合よりもそれぞれの負のパワーを小さくすることができる。その結果、小径で強い負のパワーを有するレンズを加工する場合と比較して加工容易性を向上することができる。
【００１７】
また、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、条件式（１）を満足することにより、長いバックフォーカスを得ることができる。
すなわち、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、図２に示されるように、内視鏡対物光学系１の光軸と平行に基板７を配置し、基板７上の固体撮像素子８との間に平行平板９およびプリズム１０を配置して使用される。
【００１８】
内視鏡対物光学系１のバックフォーカスが長くなることにより、平行平板９やプリズム１０を配置することが可能となり、このように配置することで、基板７の大きさが直接的に挿入部の外径寸法に影響しないので、基板７が大きくても挿入部の小径化を図ることができる。図２中、符号１１は基板７への配線、符号１２は接着層である。
【００１９】
また、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、条件式（２）を満足することにより、広い画角を得ることができる。
また、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、条件式（３）を満足することにより、第１レンズ２を通過する光線の高さを低く抑えることができる。その結果、第１レンズ２の外径を小さくすることができ、挿入部の小径化を図ることができる。
本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、上記３条件を満足することにより、プリズム１０等を設置可能な十分に長いバックフォーカスを達成でき、小径化および広角化を図ることができるという利点がある。
【００２０】
また、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１は、さらに条件式（４）を満足することにより、第２レンズ３の曲率を大きく保つことができる。その結果、第２レンズ３の総厚が小さくなり、第１レンズ２から明るさ絞り５までの距離を短くすることができる。すなわち、これによっても第１レンズ２を透過する光線の高さを低く抑えることができ、結果として第１レンズ２の外径を小さくして挿入部のさらなる小径化を図ることができる。
【００２１】
なお、本実施形態においては、赤外カットフィルタ４を第２レンズ３と第３レンズ６との間に配置した例を示したが、これに代えて、図３に示されるように、第１レンズ２と第２レンズ３との間に配置してもよい。
【実施例】
【００２２】
次に、上記実施形態に係る内視鏡対物光学系１の実施例について以下に説明する。
（第１の実施例）
本実施形態の第１の実施例に係る内視鏡対物光学系１を含む撮像光学系２０のレンズ配列を図４に、レンズデータを表１に示す。表１のレンズデータは、全系の焦点距離が略１となるように規格化したものである。
本実施例においては、画角は１０８°である。【００２３】
（表１）
面番号        ｒ              ｄ                  ｎ                  ν
物体          ∞        ５６．５７７
１            ∞        ０．６５０６３０９  １．７６８２００  ７１．７９００００
２    １．００１４０６  ０．４８１３７０１
３  −２．９４４８１２  ０．６２２３４２６  １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
４            ∞        ０．０５７
５            ∞        ０．８４８６４９    １．５２１１３０  ６６．５０００００
６            ∞        ０
ＳＴＯ        ∞        ０．０２８２８８３        
８            ∞        ０
９            ∞        １．１３１５３２    １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
１０  −１．３０６９１９  ０．７３５８５５１
１１          ∞        １．１３１５３２    １．５１６３３０  ６４．１４２０２２
１２          ∞        ０．０５６５７６６  １．５１００００  ６４．１４００００
１３          ∞        ２．４８０８８４    １．６１０６１０  ５０．２０００００
１４          ∞        ０【００２４】
また、本実施例ではレンズの諸元値は以下の通りである。
ｆａｂ＝−０．８４９
ｆ＝０．９８８
ｆａ＝−３．３３５
ｆｂ＝−１．３０４
ｆｅ＝１．４８
Ｎａ＝１．７６８２
Ｎｂ＝１．８８２９９７【００２５】
（第２の実施例）
本実施形態の第２の実施例に係る内視鏡対物光学系１を含む撮像光学系２０のレンズ配列を図５に、レンズデータを表２に示す。表２のレンズデータは、全系の焦点距離が略１となるように規格化したものである。
本実施例においては、画角は１００°である。【００２６】
（表２）
面番号        ｒ              ｄ                  ｎ                  ν
物体          ∞        ５３．８５５
１            ∞        ０．６１９３２８４  １．７６８２００  ７１．７９００００
２  ０．９５３２２７２  ０．３７３
３            ∞        ０．８０７８１９７  １．５２１１３０  ６６．５０００００
４            ∞        ０．１３９
５  −２．８０３１３４  ０．５９２４０１１  １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
６            ∞        ０
ＳＴＯ        ∞        ０．０２６９２７３２        
８            ∞        ０
９            ∞        １．０７７０９３    １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
１０  −１．１４９７９７  ０．７０５４９５９
１１          ∞        １．０７７０９３    １．５１６３３０  ６４．１４２０２２
１２          ∞      ０．０５３８５４６５  １．５１００００  ６４．１４００００
１３          ∞        ２．３６１５２６    １．６１０６１０  ５０．２０００００
１４          ∞        ０【００２７】
また、本実施例ではレンズの諸元値は以下の通りである。
ｆａｂ＝−０．７２２
ｆ＝０．９８９
ｆａ＝−１．２４１
ｆｂ＝−３．１７５
ｆｅ＝１．３０２
Ｎａ＝１．７６８２
Ｎｂ＝１．８８２９９７【００２８】
（第３の実施例）
本実施形態の第３の実施例に係る内視鏡対物光学系１を含む撮像光学系２０のレンズ配列を図６に、レンズデータを表３に示す。表３のレンズデータは、全系の焦点距離が略１となるように規格化したものである。
本実施例においては、画角は１２５°である。【００２９】
（表３）
面番号        ｒ              ｄ                  ｎ                  ν
物体          ∞        ６２．８９３
１            ∞        ０．７２３２７０４  １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
２            １        ０．４８６５８４９
３  −４．２０７９７３  ０．６９１８２３９  １．９２２８６０  １８．８９６９１２
４            ∞        ０．０６２８９３０８
５            ∞        ０．９４３３９６２  １．５２１１３０  ６６．５０００００
６            ∞        ０
ＳＴＯ        ∞        ０．０６２８９３０８        
８            ∞        ０
９            ∞        １．２５９１０３    １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
１０  −１．４３５４７  ０．８１１５１６８
１１          ∞        １．２５７８６２    １．５１６３３０  ６４．１４２０２２
１２          ∞      ０．０６２８９３０８  １．５１００００  ６４．１４００００
１３          ∞        ２．７５７８６２    １．６１０６１０  ５０．２０００００
１４          ∞        ０【００３０】
また、本実施例ではレンズの諸元値は以下の通りである。
ｆａｂ＝−０．８２９
ｆ＝０．９９９
ｆａ＝−１．１２６
ｆｂ＝−４．５０４
ｆｅ＝１．６１６
Ｎａ＝１．８８２９９７
Ｎｂ＝１．９２２８６【００３１】
（第４の実施例）
本実施形態の第４の実施例に係る内視鏡対物光学系１を含む撮像光学系２０のレンズ配列を図７に、レンズデータを表４に示す。表４のレンズデータは、全系の焦点距離が略１となるように規格化したものである。
本実施例においては、画角は１３４°である。【００３２】
（表４）
面番号        ｒ              ｄ                  ｎ                  ν
物体          ∞        ６２．８９３
１            ∞        ０．７２３２７０４  １．７７２４９９  ４９．５９８３７１
２    １．１９９２９８  ０．６５９５８６３
３  −２．８８７１８１  ０．６９１８２３９  １．９２２８６０  １８．８９６９１２
４            ∞        ０．０６２８９３０８
５            ∞        ０．９４３３９６２  １．５２１１３０  ６６．５０００００
６            ∞        ０
ＳＴＯ        ∞        ０．０６２８９３０８        
８            ∞        ０
９            ∞        １．２５９１０３    １．８８２９９７  ４０．７６５１０７
１０  −１．４２７７９    ０．５３９
１１          ∞        １．２５７８６２    １．５１６３３０  ６４．１４２０２２
１２          ∞      ０．０６２８９３０８  １．５１００００  ６４．１４００００
１３          ∞        ２．７５７８６２    １．６１０６１０  ５０．２０００００
１４          ∞        ０【００３３】
また、本実施例ではレンズの諸元値は以下の通りである。
ｆａｂ＝−０．９０２
ｆ＝１．００１
ｆａ＝−１．５４５
ｆｂ＝−３．０９
ｆｅ＝１．６０８
Ｎａ＝１．７７２４９９
Ｎｂ＝１．９２２８６【００３４】
表５に、上記第１〜第４の実施例における条件式（１）〜（４）の値を示す。
これによれば、これらの実施例は、全て、条件式（１）〜（４）を満たしている。
また、参考例として、特許文献１の各実施例における条件式（１）〜（４）の値を表６
に示す。これらの実施例は全て、条件式（１）〜（４）を満足していないことがわかる。【００３５】
【表５】
0005450909.tif 000002
【００３６】
【表６】
0005450909.tif 000003
【符号の説明】
【００３７】
１  内視鏡対物光学系
２  第１レンズ
３  第２レンズ
５  明るさ絞り
６  第３レンズ
【要約】
内視鏡挿入部の小径化を図り、かつ、広い画角を得る。
物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズ（２）と、物体側に凹面を向けた平凹レンズからなる第２レンズ（３）と、明るさ絞り５と、物体側に平面を向けた平凸レンズからなる第３レンズ（６）とを備え、以下の条件式（１）〜（３）を満足する内視鏡対物光学系１を提供する。
（１）  ０．７≦｜ｆａｂ／ｆ｜≦０．９
（２）  １．７≦｜ｆｅ／ｆａｂ｜≦２
（３）  ２≦ｆｂ／ｆａ≦４
ここで、ｆ：全系の焦点距離、ｆａ：第１レンズ２の焦点距離、ｆｂ：第２レンズ３の焦点距離、ｆｅ：第３レンズ６の焦点距離、ｆａｂ：第１レンズ２から第２レンズ３までの合成焦点距離である。【図１】
0005450909.tif 000004
【図２】
0005450909.tif 000005
【図３】
0005450909.tif 000006
【図４】
0005450909.tif 000007
【図５】
0005450909.tif 000008
【図６】
0005450909.tif 000009
【図７】
0005450909.tif 000010