(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、少なくとも周辺部で正のパワーを持つ第３レンズ群とが配列して構成され、
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、最も像側の面が凹面であり、かつ、１枚の正の単レンズと１枚の接合レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の単レンズから構成され、
以下の条件（１）、（５）、（６）、（７）、を満たすことを特徴とする内視鏡対物レンズ。
０．０５＜｜ｆ／ｆ０｜、ｆ０＜０…（１）
０．４＜｜ｆ／ｆ１｜＜１．５，ｆ１＜０  …（５）
０．９＜ｆ／ｆ２＜１．８…（６）
０．０≦ｆ／ｆ３＜０．７…（７）
ただし、ｆは全系の焦点距離、
ｆ０は第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間に形成される空気レンズの焦点距離、
ｆ１、ｆ２はそれぞれ、前記第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の軸上での焦点距離である。
【請求項２】
物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、少なくとも周辺部で正のパワーを持つ第３レンズ群とが配列して構成され、
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、最も像側の面が凹面であり、かつ２枚の正の単レンズと１枚の負の単レンズとから構成され、
前記第３レンズ群は、１枚の単レンズから構成され、
以下の条件（１）、（５）、（６）、（７）、を満たすことを特徴とする内視鏡対物レンズ。
０．０５＜｜ｆ／ｆ０｜、ｆ０＜０…（１）
０．４＜｜ｆ／ｆ１｜＜１．５，ｆ１＜０  …（５）
０．９＜ｆ／ｆ２＜１．８…（６）
０．０≦ｆ／ｆ３＜０．７…（７）
ただし、ｆは全系の焦点距離、
ｆ０は第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間に形成される空気レンズの焦点距離、
ｆ１、ｆ２はそれぞれ、前記第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の軸上での焦点距離である。
【請求項３】
以下の条件（２）を満たすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内視鏡対物レンズ。
｜ｆ／ｆ０｜＜１．００…（２）
【請求項４】
前記第２レンズ群は、最も像側に負レンズを備え、以下の条件（４）を満たすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の内視鏡対物レンズ。
νｎ＜３５…（４）
ただし、νｎは、それぞれ第２レンズ群の最も像側の負レンズのアッベ数である。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、像側にテレセントリックな内視鏡対物レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内視鏡の対物レンズは、像伝達系であるファイバーバンドルの端面や、撮像素子であるＣＣＤセンサの受光面に対して主光線が垂直になるように、かつ、物体側では広角の画角を確保できるように、絞りの物体側に位置する前群に負レンズ、絞りの像側に位置する後群に正レンズを配置して広角で像側にテレセントリックな結像レンズ系として構成される。像側にテレセントリックという条件を満たすためには、最も像側のレンズを像面と同一径を持ち比較的パワーの大きい正レンズとする必要がある。
【０００３】
このように絞りに対して非対称なパワー配分を持つ結像レンズ系は倍率色収差を発生させやすいため、後群の正レンズを正レンズと負レンズとを貼り合わせた接合レンズとして構成し、これにより倍率色収差を補正する手法が従来から用いられている。
【０００４】
例えば、特開平４−２８９８１１号公報には、前群に単独の負レンズ、後群に絞り側から正レンズ、接合レンズ、正レンズを配列して構成される５枚構成の内視鏡対物レンズが開示される。この公報に開示される内視鏡対物レンズは、接合レンズの貼り合わせ面の曲率半径を小さくすることにより、倍率色収差の発生を抑えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例の内視鏡対物レンズは、接合面に倍率色収差の補正機能を持たせるために接合面の曲率半径を小さく設定しているため、接合レンズを構成する正レンズの周縁部の厚さ（コバ厚）を確保するためにレンズ厚が大きくなり、レンズ全長が長くなるという問題がある。内視鏡対物レンズは、内視鏡の湾曲部より先端側に設けられるため、湾曲の際に要するスペースを小さくするためには対物レンズの全長はできる限り短い方が望ましい。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、全長を長くすることなく倍率色収差を良好に補正することができる内視鏡対物レンズを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる内視鏡対物レンズは、上記の目的を達成させるため、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、少なくとも周辺部で正のパワーを持つ第３レンズ群とが配列して構成され、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、最も像側の面が凹面であり、かつ、１枚の正の単レンズと１枚の接合レンズとから構成され、第３レンズ群は、１枚の単レンズから構成され、以下の条件（１）、（５）、（６）、（７）、を満たすことを特徴とする。
０．０５＜｜ｆ／ｆ０｜、ｆ０＜０…（１）
０．４＜｜ｆ／ｆ１｜＜１．５，ｆ１＜０  …（５）
０．９＜ｆ／ｆ２＜１．８…（６）
０．０≦ｆ／ｆ３＜０．７…（７）
ただし、ｆは全系の焦点距離、
ｆ０は第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間に形成される空気レンズの焦点距離、
ｆ１、ｆ２はそれぞれ、前記第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離、
ｆ３は、第３レンズ群の軸上での焦点距離である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる内視鏡対物レンズの実施形態を説明する。発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負のパワーを有する第１レンズ群と、絞りと、正のパワーを有する第２レンズ群と、少なくとも周辺部で正のパワーを持つ第３レンズ群とが配列して構成される。第１レンズ群は、物体側が平面で像側が凹面である平凹の負の単レンズ、あるいは、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズにより構成される。第１レンズ群が負のパワーを持つことにより、広い画角を得ることができる。
【０００９】
第２レンズ群は、絞り側から配列した正レンズと接合レンズとの組み合わせ、あるいは、２枚の正レンズと負レンズとの組み合わせにより構成される。第２レンズ群の最も像側のレンズ面は凹面である。第２レンズ群が負のパワーを持つ接合面を有する接合レンズを持つ場合、倍率色収差の補正機能を第２レンズ群の最も像側の凹面と接合面とに振り分けることができるため、接合面の曲率半径を大きくすることができ、結果的に接合レンズのレンズ厚を小さくし、レンズ全長を小さくすることができる。
【００１０】
この発明の内視鏡対物レンズは、第２レンズ群と第３レンズ群との間に形成される空気レンズが、以下の条件（１）を満たすことを特徴としている。
０．０５＜｜ｆ／ｆ０｜，ｆ０＜０…（１）
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ０は第２レンズ群の最も像側の面と第３レンズ群の最も物体側の面との間に形成される空気レンズの焦点距離である。
【００１１】
空気中におかれた厚レンズのパワーψｔは、レンズ両面の曲率半径をそれぞれｒ１、ｒ２、レンズ厚をｄ、レンズの屈折率をｎとして、以下の式（８）で与えられる。
ψｔ＝１／ｆ＝（ｎ−１）（ｒ１−１−ｒ２−１）＋（ｎ−１）２ｄ／（ｎｒ１ｒ２）…（８）
【００１２】
一方、空気レンズは、２つのレンズに挟まれた空間を屈折率「１」のレンズと捉えたものであり、そのパワーψ０は、前側のレンズの後ろ側のレンズ面の曲率半径をｒ１、後ろ側のレンズの前側のレンズ面の曲率半径をｒ２、前後のレンズの屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、レンズ間隔をｄとして、以下の式（９）により与えられる。
ψ０＝１／ｆ０＝（１−ｎ１）／ｒ１＋（ｎ２−１）／ｒ２−（１−ｎ１）（ｎ２−１）ｄ／（ｒ１ｒ２）…（９）
【００１３】
第２レンズ群と第３レンズ群との間に形成される空気レンズが負のパワーを持つ（ｆ０＜０）ということは、第２レンズ群の最も像側のレンズ面の負のパワーが大きく、第３レンズ群の物体側のレンズ面の正のパワーが小さいことを意味する。この空気レンズに負のパワーを持たせることにより、全長を長くすることなく倍率色収差の発生を抑えることができる。
【００１４】
条件（１）の｜ｆ／ｆ０｜が０．０５を下回る場合、あるいは空気レンズの焦点距離ｆ０が正の値を持つ場合には、第２レンズ群の最も像側の面の負のパワーが弱くなり、この面での倍率色収差の補正効果が小さくなり、他の面の負担が増大する。
【００１５】
また、像側にテレセントリックな状態を保つためには、上記の空気レンズが以下の条件（２）を満たすよう設定することが望ましい。
｜ｆ／ｆ０｜＜１．００…（２）
【００１６】
条件（２）の上限を越える場合には、空気レンズの負のパワーが過大となり、第２レンズ群の最も像側の凹面で発散された主光線を第３レンズ群の正のパワーにより光軸と平行な方向に屈折させることができず、テレセントリック性を保つことができない。
【００１７】
第２レンズ群は、最も像側に負レンズを備え、その焦点距離、およびアッベ数をそれぞれｆｓ、νｎとして、以下の条件（３）および（４）の条件を満たすことが望ましい。
０．０５＜｜ｆ／ｆｓ｜＜０．８，ｆｓ＜０…（３）
νｎ＜３５…（４）
【００１８】
条件（３）は、第２レンズ群の最も像側に配置された負レンズのパワーを規定する。この条件（３）を満たすことにより、第３レンズ群の物体側面で発生する倍率色収差を補正し、全系の倍率色収差の発生を抑えることができる。条件（３）の上限を越えると、第２レンズ群の最も像側に配置された負レンズの負のパワーが第３レンズ群の正のパワーと比較して過大になり、テレセントリック性を保つことができなくなる。
【００１９】
条件（４）は、上記の負レンズの分散を規定する。全体として強い正のパワーを有する内視鏡対物レンズにおいて、倍率色収差の発生量を抑えるためには、第２レンズ群を構成する正負の各レンズのうち、正レンズの分散を小さくし、負レンズの分散を大きくする必要がある。条件（４）を満たすことにより、正レンズで発生する倍率色収差を良好に補正することができる。条件（４）の上限を越える場合には、負レンズの分散が過小となり、倍率色収差の補正効果が不十分となる。
【００２０】
さらに、第１レンズ群、第２レンズ群の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２、第３レンズ群の軸上の焦点距離をｆ３として、以下の条件（５）、（６）、（７）を満たすことが望ましい。
０．４＜｜ｆ／ｆ１｜＜１．５，ｆ１＜０…（５）
０．９＜ｆ／ｆ２＜１．８…（６）
０．０≦ｆ／ｆ３＜０．７…（７）
【００２１】
条件（５）は、負の第１レンズ群のパワーを規定する。この条件を満たすことにより、広い画角を確保すると共に、他の正レンズとのバランスで球面収差、像面湾曲を小さく保つことができる。条件（５）の下限を下回る場合には、負のパワーが弱くなり、十分に広い画角を得られなくなると共に、ペッツバール和が正に大きくなり、像面湾曲が補正不足となる。条件（５）の上限を越える場合には、第１レンズ群の負のパワーが過大となり、球面収差、像面湾曲が補正過剰となる。また、バックフォーカスも大きくなるため、全長が長くなり、全系をコンパクトにすることができなくなる。
【００２２】
条件（６）は、正の第２レンズ群のパワーを規定する。この条件を満たすことにより、球面収差、像面湾曲を小さく抑えることができる。条件（６）の下限を下回る場合には、第２レンズ群の正のパワーが弱くなり、ペッツバール和が負に大きくなり、像面湾曲が補正過剰となる。条件（６）の上限を越える場合には、第２レンズ群の正のパワーが過大となり、球面収差、像面湾曲が補正不足となる。
【００２３】
条件（７）は、正の第３レンズ群の軸上でのパワーを規定する。第３レンズ群は少なくとも周辺部で正のパワーを持つことにより、テレセントリック性を保つよう構成されているが、条件（７）を満たすように軸上でも正のパワーを持つか、無パワーであることが望ましい。条件（７）の下限を下回ると、第３レンズ群が負のパワーを持つこととなり、テレセントリック性が保てなくなる。条件（７）の上限を越える場合には、第３レンズ群の正のパワーが過大となり、球面収差、像面湾曲が補正不足となり、かつ、非点収差が大きく発生し、他のレンズ群で補正することができなくなる。
【００２４】
【実施例】
次に、上述した実施形態の各条件を満たす具体的な実施例を７例提示する。
【００２５】
【実施例１】
図１は、実施例１にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表１に示されている。表中、ＦＮＯ．はＦナンバー、ｆは全系の焦点距離、ｍは倍率、ωは基準設計距離１０ｍｍでの半画角、ｒはレンズ各面の曲率半径、ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎｄは各レンズのｄ−ｌｉｎｅ（５８８ｎｍ）での屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。図２は、ｄ線、ｇ線、Ｃ線における球面収差によって示される色収差、ｇ線、Ｃ線における倍率色収差、非点収差（Ｓ：サジタル、Ｍ：メリディオナル）、歪曲収差を示している。歪曲収差量を示す横軸の単位はパーセント（％）、他の収差量を示す横軸の単位はｍｍである。
【００２６】
また、実施例１では、第３レンズ群の物体側面である第８面が回転対称な非球面で構成されている。非球面は、光軸からの高さがＹとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離（サグ量）をＸ、非球面の光軸上での曲率（１／ｒ）をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次の非球面係数をＡ４，Ａ６として、以下の式（１０）で表される。なお、表１における非球面の曲率半径は光軸上の曲率半径であり、これらの面の円錐係数、非円弧係数は表２に示される。
Ｘ＝ＣＹ２／（１＋√（１−（１＋Ｋ）Ｃ２Ｙ２））＋Ａ４Ｙ４＋Ａ６Ｙ６…（１０）
【００２７】
【表１】
0003683995.tif 000002
【００２８】
【表２】
0003683995.tif 000003
【００２９】
実施例１では、第１面、第２面で表される負レンズが第１レンズ群、絞りＳを介して、第３面から第７面で示される正レンズと貼り合わせレンズとが第２レンズ群、第８面と第９面で表される正レンズが第３レンズ群である。第９面と第１０面との間の平板は色補正フィルター、第１０面と第１１面との間の平板は撮像素子であるＣＣＤ（図示せず）のカバーガラスを示しており、結像面は第１１面に一致している。
【００３０】
【実施例２】
図３は、実施例２にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表３に示されている。図４は、上記構成による諸収差を示している。
【００３１】
【表３】
0003683995.tif 000004
【００３２】
実施例２では、対物レンズ自体の配列は実施例１と同一であるが、フィルターと第３レンズ群との間に間隔があいている。第８面と第９面で表される正レンズが第３レンズ群であり、色補正フィルターは第１０面と第１１面との間の平板、カバーガラスは第１１面と第１２面との間の平板として表されている。なお、この実施例では、非球面は用いられていない。
【００３３】
【実施例３】
図５は、実施例３にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表４に示されている。図６は、上記構成による諸収差を示している。レンズの配列は実施例２と同様であり、この例でも非球面は用いられていない。
【００３４】
【表４】
0003683995.tif 000005
【００３５】
【実施例４】
図７は、実施例４にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表５に示されている。図８は、上記構成による諸収差を示している。レンズの配列は実施例２と同様であり、この例でも非球面は用いられていない。
【００３６】
【表５】
0003683995.tif 000006
【００３７】
【実施例５】
図９は、実施例５にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表６に示されている。図１０は、上記構成による諸収差を示している。レンズの配列は実施例２と同様である。この例では、第１面と第８面とが非球面であり、各面の非球面係数は表７に示される。
【００３８】
【表６】
0003683995.tif 000007
【００３９】
【表７】
0003683995.tif 000008
【００４０】
【実施例６】
図１１は、実施例６にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表８に示されている。図１２は、上記構成による諸収差を示している。レンズの配列は実施例２と同様である。この例では、第１面と第８面とが非球面であり、各面の非球面係数は表９に示される。
【００４１】
【表８】
0003683995.tif 000009
【００４２】
【表９】
0003683995.tif 000010
【００４３】
【実施例７】
図１３は、実施例７にかかる内視鏡対物レンズのレンズ構成を示したものである。具体的な数値構成は表１０に示されている。図１４は、上記構成による諸収差を示している。
【００４４】
【表１０】
0003683995.tif 000011
【００４５】
実施例７では、他の実施例と異なり、第２レンズ群に接合レンズが設けられておらず、全てのレンズが単レンズとして配列されている。この例では、第１面と第２面とで表される負レンズが第１レンズ群、絞りＳを介して第３面から第８面で示される２枚の正レンズと１枚の負レンズとが第２レンズ群、第９面、第１０面で表される正レンズが第３レンズ群を構成している。第１１面と第１２面との間の平板が色補正フィルター、第１２面と第１３面との間の平板がカバーガラスである。
【００４６】
以下の表１１は、上述した各実施例１〜７と請求の範囲に記載された条件式との対応関係を示す。この表から、全ての実施例がそれぞれ各条件式を全て満たしていることが理解できる．
【００４７】
【表１１】
0003683995.tif 000012
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、像側にテレセントリックな状態を保ちつつ、かつ、倍率色収差を良好に補正しつつ、全長の短い内視鏡対物レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図２】  実施例１にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図３】  実施例２にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図４】  実施例２にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図５】  実施例３にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図６】  実施例３にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図７】  実施例４にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図８】  実施例４にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図９】  実施例５にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図１０】  実施例５にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図１１】  実施例６にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図１２】  実施例６にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図１３】  実施例７にかかる内視鏡対物レンズのレンズ図である。
【図１４】  実施例７にかかる内視鏡対物レンズの諸収差図である。
【図１】
0003683995.tif 000013
【図２】
0003683995.tif 000014
【図３】
0003683995.tif 000015
【図４】
0003683995.tif 000016
【図５】
0003683995.tif 000017
【図６】
0003683995.tif 000018
【図７】
0003683995.tif 000019
【図８】
0003683995.tif 000020
【図９】
0003683995.tif 000021
【図１０】
0003683995.tif 000022
【図１１】
0003683995.tif 000023
【図１２】
0003683995.tif 000024
【図１３】
0003683995.tif 000025
【図１４】
0003683995.tif 000026