(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を持つ第１単レンズと、明るさ絞りと、正単レンズまたは正負レンズの接合レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正負レンズの接合レンズまたは正単レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなる全系で４枚構成であって、下記条件式（１）及び（２’）を満足する内視鏡対物レンズ。
（１）-７．０＜ＳＦ＜-１．５
（２’）０．０５＜｜ｆ／ｆ1 ｜≦０．２７２ （ｆ1 ＜０）
但し、
ＳＦ：第１単レンズのシェイプ・ファクター（ＳＦ＝（ｒ2 ＋ｒ1 ）／（ｒ2 -ｒ1 ）、
ｒ1 ：第１単レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ2 ：第１単レンズの像側面の曲率半径、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１単レンズの焦点距離。
【請求項２】
請求項１において、さらに、下記条件式（３）を満足する内視鏡対物レンズ。
（３）０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ＜１．０
但し、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離。
【請求項３】
請求項１または２記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は正の単レンズからなり、第３レンズ群は正の単レンズと負の単レンズとの接合レンズからなり、下記条件式（４）を満足する内視鏡対物レンズ。
（４）０．０３＜｜ｒｓ3 ／（ｆ（νｐ3-νｎ3 ））｜＜０．１２
但し、
ｒｓ3 ：第３レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
νｐ3 ：第３レンズ群の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ3 ：第３レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数。
【請求項４】
請求項１または２記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は正の単レンズと負の単レンズとの接合レンズからなり、第３レンズ群は正の単レンズからなり、下記条件式（５）を満足する内視鏡対物レンズ。
（５）０．０３＜｜ｒｓ2 ／（ｆ（νｐ2-νｎ2 ））｜＜０．１２
但し、
ｒｓ2 ：第２レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
νｐ2 ：第２レンズ群の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ2 ：第２レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数。
【請求項５】
物体側から順に、負の屈折力を持つ第１単レンズと、明るさ絞りと、正単レンズまたは正負レンズの接合レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正負レンズの接合レンズまたは正単レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなる全系で４枚構成であって、下記条件式（１）ないし（３’）を満足する内視鏡対物レンズ。
（１）-７．０＜ＳＦ＜-１．５
（２）０．０５＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜０．３ （ｆ1 ＜０）
（３’）０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ≦０．８１３
但し、
ＳＦ：第１単レンズのシェイプ・ファクター（ＳＦ＝（ｒ2 ＋ｒ1 ）／（ｒ2 -ｒ1 ）、
ｒ1 ：第１単レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ2 ：第１単レンズの像側面の曲率半径、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１単レンズの焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、医用または工業用で、視野角が７０〜１００°程度であり、ほぼテレセントリック光学系である内視鏡対物レンズに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
内視鏡対物レンズは、常に小型化が要求されていて、よりレンズ全長や外径の小さいものが望まれている。
近年、ファイバー径の細径化やＣＣＤ画素ピッチの小型化等の製造技術の進歩により、高解像度を保ちつつ、細径化が図れるようになってきている。
従って、対物レンズとしてはより結像性能の良いものが要求され、大口径化による光学性能の悪化は許されない。
【０００３】
さらに、医用内視鏡は、体腔内が観察できるように自己照明が必要である。従来は、大掛かりな光源装置を必要としたが、最近、病室の患者のそばまで簡単に持ち運びできる、ポータブルスコープなるものが開発されつつある。このポータブルスコープでは、光源部分が手元操作部分近傍に配置されるため、重く、発熱する大掛かりな照明装置は用いることができず、いきおい比較的小光量の照明光しか得られない。このため、ポータブルスコープでは、従来のＦ２程度の明るさの対物レンズでは、事実上使用が困難であり、より明るい対物レンズが求められている。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、少ないレンズ枚数を保ちつつ、大口径でかつ小型で、光学性能の良い内視鏡対物レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１単レンズと、明るさ絞りと、正単レンズまたは正負レンズの接合レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正負レンズの接合レンズまたは正単レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなる全系で４枚構成であって、下記条件式（１）及び（２’）を満足することを特徴としている。
（１）-７．０＜ＳＦ＜-１．５
（２’）０．０５＜｜ｆ／ｆ1 ｜≦０．２７２ （ｆ1 ＜０）
但し、
ＳＦ：第１単レンズのシェイプ・ファクター（ＳＦ＝（ｒ2 ＋ｒ1 ）／（ｒ2 -ｒ1 ）、
ｒ1 ：第１単レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ2 ：第１単レンズの像側面の曲率半径、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１単レンズの焦点距離、
である。
この内視鏡対物レンズは、さらに次の条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ＜１．０
但し、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離、
である。
【０００６】
本発明の内視鏡対物レンズは、例えば第２レンズ群を正の単レンズ、第３レンズ群を正の単レンズと負の単レンズとの接合レンズから構成し、さらに次の条件式（４）を満足させることが好ましい。
（４）０．０３＜｜ｒｓ3 ／（ｆ（νｐ3-νｎ3 ））｜＜０．１２
但し、
ｒｓ3 ：第３レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
νｐ3 ：第３レンズ群の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ3 ：第３レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数、
である。
【０００７】
あるいは、第２レンズ群を正の単レンズと負の単レンズとの接合レンズ、第３レンズ群を正の単レンズから構成し、さらに次の条件式（５）を満足させることが好ましい。
（５）０．０３＜｜ｒｓ2 ／（ｆ（νｐ2-νｎ2 ））｜＜０．１２
但し、
ｒｓ2 ：第２レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
νｐ2 ：第２レンズ群の接合レンズを構成する正レンズのアッベ数、
νｎ2 ：第２レンズ群の接合レンズを構成する負レンズのアッベ数、
である。
【０００８】
本発明の内視鏡対物レンズは、別の態様では、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１単レンズと、明るさ絞りと、正単レンズまたは正負レンズの接合レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第２レンズ群と、正負レンズの接合レンズまたは正単レンズからなる全体として正の屈折力を持つ第３レンズ群とからなる全系で４枚構成であって、下記条件式（１）ないし（３’）を満足することを特徴としている。
（１）-７．０＜ＳＦ＜-１．５
（２）０．０５＜｜ｆ／ｆ1 ｜＜０．３ （ｆ1 ＜０）
（３’）０．５＜ｆ2 ／ｆ3 ≦０．８１３
但し、
ＳＦ：第１単レンズのシェイプ・ファクター（ＳＦ＝（ｒ2 ＋ｒ1 ）／（ｒ2 -ｒ1 ）、
ｒ1 ：第１単レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ2 ：第１単レンズの像側面の曲率半径、
ｆ：レンズ全系の焦点距離、
ｆ1 ：第１単レンズの焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
ｆ3 ：第３レンズ群の焦点距離、
である。
【０００９】
【発明の実施の態様】
７０〜１００゜程度の視野角を持つ本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負の屈折率を持つ第１単レンズ、明るさ絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群、及び正の屈折力を持つ第３レンズ群から構成している。
【００１０】
条件式（１）及び（２）で規定される第１単レンズのメニスカス形状は、本発明の内視鏡対物レンズの重要な特徴の一つである。条件式（１）と（２）は、両者を同時に満足することにより、大口径化と小型化（全長の短縮）を図り、光学性能のよい対物レンズを得ることができる。さらに、小型であることを保ちながらテレセントリック光学系にするために、条件式（３）を満足することが好ましく、倍率色収差を小さくして、より良好な光学性能を得るために条件式（４）を満足することが好ましい。各条件式の意味をより詳細に説明する。
【００１１】
条件式（１）は、負の第１単レンズの形状を規定するシェイプ・ファクターの範囲に関するものである。条件式（１）の下限を越えると、つまりメニスカスの度合いがきつくなりすぎると、倍率色収差等は良好に補正されるが、加工性が悪くなる。また、第１面の突出量が大きくなるため、製品として使用するとき外部にぶつけて割れやすくなる等の問題があり、取扱が難しくなる。上限を越えると、倍率色収差が補正不足になることに加えて、歪曲収差も大きくなってしまう。
【００１２】
条件式（２）、（２’）は、負の第１単レンズのパワーの範囲に関するものである。下限を越えて負のパワーが小さくなると、バックフォーカスが短くなるので、レンズ全長（第１面〜像面）を短くすることには有利であるが、像面湾曲の補正が困難になる。上限を越えて負のパワーが大きくなると、歪曲収差が大きく発生する。また、バックフォーカスが長くなるのでレンズ全長が長くなってしまう。
【００１３】
条件式（３）、（３’）は、第２レンズ群の焦点距離と第３レンズ群の焦点距離の比（パワーの比）に関するものである。下限を越えると、第２レンズ群の正のパワーに対する第３レンズ群の正のパワーが小さくなるために、テレセントリック性が失われる。上限を越えると、テレセントリック性は保たれるが、第３レンズ群の第１面で非点収差が大きく発生してしまい、全系の光学性能が悪化する。
【００１４】
レトロフォーカス型のレンズは、レンズ構成が非対称であるために倍率色収差の補正が難しく、後群に色消しのための接合レンズを用いることがよく行なわれている。
条件式（４）または条件式（５）は、第３レンズ群または第２レンズ群に正負の接合レンズを用いる場合において、接合面の曲率半径（焦点距離ｆで規格化してある）と、接合レンズを構成する正レンズと負レンズのアッベ数の差との比を示す条件である。
一般に、色消しのための接合レンズを構成する正レンズと負レンズに、アッベ数の差が小さい硝材を用いると、接合面の曲率半径が小さくなり、アッベ数の差が大きいと、接合面の曲率半径は大きくできる。
条件式（４）または（５）の下限を越えると、アッベ数の差が小さい範囲では、接合面の曲率半径が小さくなってしまうために、構成する正レンズの周縁部の厚さが確保しにくくなる等、加工性が悪くなる。
上限を越えると、倍率色収差が補正不足になる。
【００１５】
次に具体的な数値実施例について本発明を説明する。いずれの実施例も、物体側から順に、負の第１単レンズ１０、明るさ絞りＳ、第２レンズ群２０及び第３レンズ群３０からなっている。実施例１〜４では、第２レンズ群が単レンズで、第３レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズ、実施例５では、第２レンズ群が正レンズと負レンズの接合レンズで、第３レンズ群が単レンズからなっている。
［実施例１］
図１は、本発明の内視鏡対物レンズの第１の実施例のレンズ構成図である。表１は、このレンズ系の数値データ、図２は、このレンズ系による諸収差図である。
以下の各表及び各図面において、F はＦナンバー、f は全系の焦点距離、M は近軸横倍率、W は半画角、fBはバックフォーカス、R はレンズ各面の曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N はｄ線に対する屈折率、νはｄ線のアッベ数を示す。ｄ線、ｇ線およびＣ線は、それぞれの波長における、球面収差によって示される色収差と倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１６】
【表１】
0003728033.tif 000002
【００１７】
［実施例２］
図３は、本発明の内視鏡対物レンズの第２の実施例のレンズ構成図である。表２は、このレンズ系の数値データ、図４は、このレンズ系による諸収差図である。
【００１８】
【表２】
0003728033.tif 000003
【００１９】
［実施例３］
図５は、本発明の内視鏡対物レンズの第３の実施例のレンズ構成図である。この実施例では、最終レンズは像面（ファイバー端面あるいはＣＣＤ撮像面）に接合され、または像面近傍に配置されており、組み付け時のピント調整は最終レンズと１つ前のレンズの空気間隔の調整で行う。表３は、このレンズ系の数値データ、図６は、このレンズ系による諸収差図である。
【００２０】
【表３】
0003728033.tif 000004
【００２１】
［実施例４］
図７は、本発明の内視鏡対物レンズの第４の実施例のレンズ構成図である。表４は、このレンズ系の数値データ、図８は、このレンズ系による諸収差図である。
【００２２】
【表４】
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【００２３】
［実施例５］
図９は、本発明の内視鏡対物レンズの第５の実施例のレンズ構成図である。表５は、このレンズ系の数値データ、図１０は、このレンズ系による諸収差図である。
【００２４】
【表５】
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【００２５】
表６に実施例１ないし５の各条件式の値を示す。
【表６】
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【００２６】
表６から明らかなように、各実施例は条件式（１）ないし（５）を満たしていおり、各収差も良く補正されている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、少ないレンズ構成枚数であり、大口径でかつ小型の光学性能の良い内視鏡対物レンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内視鏡対物レンズの第１の実施例のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明の内視鏡対物レンズの第２の実施例のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明の内視鏡対物レンズの第３の実施例のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明の内視鏡対物レンズの第４の実施例のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明の内視鏡対物レンズの第５の実施例のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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