(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群と、明るさ絞りと、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群とからなり、上記第１レンズ群はともに負の屈折力の物体側の第１レンズと像側の第２レンズの単レンズ２枚で構成され、下記条件式（１）ないし（４）を満足する内視鏡対物レンズ。
（１）-５．０＜ｑ1 ＜-０．９
（２）-０．５＜ｑ2 ＜９．０
（３）０．５＜｜ｆ／ｆI ｜＜１．０，ｆI ＜０
（４）１．５＜ｆ／ｆII＜２．５
但し、
ｑ1 ：第１レンズのシェーピングファクター（＝（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２-ｒ１））
ｑ2 ：第２レンズのシェーピングファクター（＝（ｒ４＋ｒ３）／（ｒ４-ｒ３））
ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径、
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離、
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ：全系の合成焦点距離。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、正レンズ１枚からなっている内視鏡対物レンズ。
【請求項３】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、正レンズ２枚からなっている内視鏡対物レンズ。
【請求項４】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、物体側から正レンズと負レンズからなっている内視鏡対物レンズ。
【請求項５】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、物体側から正レンズと、正レンズと負レンズを接合した全体として正の屈折力を有する接合レンズからなっている内視鏡対物レンズ。
【請求項６】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、物体側から正レンズ２枚と負レンズからなっている内視鏡対物レンズ。
【請求項７】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群は、物体側から正レンズ２枚と負レンズと正レンズからなっている内視鏡対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、医用及び工業用の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、その性質上、一般的に広い視野角を必要とする。このため、明るさ絞りよりも前方の前群（第１レンズ群）に強い負のパワーが与えられる。近年ますます広角化の要求が強まっていることに加え、電子内視鏡ではＣＣＤの小型化につれて対物レンズの小型化も進んでおり、このため、前群の像側の面はますます曲率半径が小さくなっている。
【０００３】
また、小型化、細径化、及び周辺光量のアップのために、内視鏡対物レンズでは歪曲収差は補正しないのが普通である。しかし視野角が１２０°を越えるような超広角対物レンズでは、負の歪曲収差が大きくなり過ぎて像が歪むため、医用内視鏡では体腔内の病変等を正確に見ることができなくなり、誤診を招くおそれがある。少ないレンズ枚数で歪曲収差を小さくするには、例えば特開昭６１−１６２０２１号公報のように非球面を用いればよいが、歪曲収差を小さくしてしまうと、周辺光量が低下するという問題が生じる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、内視鏡対物レンズの広角化を図ったときに発生する２つの問題点、つまり前群レンズの曲率半径が小さくなること、及び歪曲収差を小さく補正したときに周辺光量が低下することを解決することを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明は、前群（第１レンズ群）を特定の形状を有する負の単レンズ２枚から構成することにより、負の強いパワーを２枚のレンズに分散して曲率を弱くし、かつ前玉径を大きくしないで周辺の開口効率を大きくして、広角化に伴って発生する周辺光量の低下を補うという着想に基づいて完成されたものである。
【０００６】
本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、全体として負の屈折力をもつ第１レンズ群と、明るさ絞りと、全体として正の屈折力をもつ第２レンズ群とからなり、上記第１レンズ群はともに負の屈折力の物体側の第１レンズと像側の第２レンズの単レンズ２枚で構成され、下記条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴としている。
（１）-５．０＜ｑ1 ＜-０．９
（２）-０．５＜ｑ2 ＜９．０
（３）０．５＜｜ｆ／ｆI ｜＜１．０，ｆI ＜０
（４）１．５＜ｆ／ｆII＜２．５
但し、
ｑ1 ：第１レンズのシェーピングファクター（＝（ｒ２＋ｒ１）／（ｒ２-ｒ１））
ｑ2 ：第２レンズのシェーピングファクター（＝（ｒ４＋ｒ３）／（ｒ４-ｒ３））
ｒ１：第１レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ２：第１レンズの像側の面の曲率半径、
ｒ３：第２レンズの物体側の面の曲率半径、
ｒ４：第２レンズの像側の面の曲率半径、
ｆI ：第１レンズ群の合成焦点距離、
ｆII：第２レンズ群の合成焦点距離、
ｆ：全系の合成焦点距離、
である。
【０００８】
第２レンズ群は、次の６タイプのいずれかを採用することが好ましい。
▲１▼正レンズ１枚、
▲２▼正レンズ２枚（貼合せレンズでもよい）、
▲３▼物体側から正レンズと負レンズ
▲４▼物体側から正レンズと、正レンズと負レンズを接合した全体として正の屈折力を有する接合レンズ、
▲５▼物体側から正レンズ２枚と負レンズ、または
▲６▼物体側から正レンズ２枚と負レンズと正レンズ、
である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の内視鏡対物レンズは、第１レンズ群（前群）を特定の形状を有する負の単レンズ２枚から構成したことに最大の特徴がある。条件式（１）、（２）は、この第１レンズ群を構成する２枚の負レンズの形状を規定している。２枚の負レンズのうちの物体側の第１レンズは、条件式（１）に規定するように、第２面（像側面）が第１面（物体側面）より小さい曲率半径を有する、像側に凹面を有する負レンズからなっており、像側の第２レンズは、条件式（２）に規定するように、第１面が第２面より小さい曲率半径を有する、物体側に凹面を有する負レンズからなっている。
【００１０】
この条件式（１）、（２）を満足することにより、最も物体側の面を含む第１レンズ群の負レンズの曲率半径を大きくすることができる。また、その結果、第２レンズ群（後群）への入射角を小さくできるので、第２レンズ群での諸収差の発生量を小さくすることができる。
【００１１】
例えば、特開昭６１−１６２０２１号公報の実施例１〜３のように第１レンズ群が負の単レンズ１枚で構成される場合には、その第２面の曲率半径が小さくなってレンズ加工が難しくなる。また、非球面を用いれば歪曲収差を少なくすることができるが、今度は周辺光量が減少してしまうという問題が発生する。本発明は、第１レンズ群を条件式（１）、（２）で規定される特定の形状をもつ負の単レンズ２枚で構成することにより、軸外光束の開口効率を大きくして、周辺光量の低下を補っている。
【００１２】
上記特開昭６１−１６２０２１号公報の実施例８〜１０は、第１レンズ群を負の単レンズ２枚で構成しているが、第２レンズが像側に凹面を有するメニスカスレンズである点で本発明と異なる。第２レンズが像側に凹面を有するメニスカスレンズであると、前玉（第１レンズ）の径が大きくなり、内視鏡対物レンズとして好ましくない。本発明では、第１レンズ群の第２レンズは、条件式（２）で規定するように物体側に凹面を有しており、このため、軸外光の第２レンズ群への入射角が小さくなり、第２レンズ群での諸収差の発生が少なくなる。また、第２レンズ群の有効径を小さくできるため、第２レンズ群中の正レンズのコバ厚（周縁部の厚さ）を確保しやすくなり、結果的にレンズ全長を短くすることができる。
【００１３】
条件式（１）の下限を越えて、第１レンズ群の第１レンズのシェーピングファクターｑ1 が小さくなると、第１レンズの負のメニスカスの度合いがきつく（両面の曲率半径が小さく）なり過ぎるため、第２面でコマ収差、非点収差が大きく発生してしまう。また、第２面の曲率半径が小さくなり過ぎ、その結果、加工が困難になることに加えて、第１面の突出度が大きくなるため、取り扱いが難しくなる。
【００１４】
条件式（１）の上限を越えて、第１レンズ群の第１レンズのシェーピングファクターｑ1 が大きくなると、第１レンズの第１面の物体側の面は凹面となり、コマ収差と非点収差の発生量が大きくなる。また第１レンズの第１面が凹面となるため、体腔内観察等の使用時に付着するゴミ、汚れ等が洗浄しにくくなるという問題も生じる。物体側の面が平面あるいは凸面であれば、このような問題は生じない。
【００１５】
条件式（２）の下限を越えて、第１レンズ群の第２レンズのシェーピングファクターｑ2 が小さくなると、第２レンズの第１面で軸外光線を充分に曲げることができないため、結果的に第１レンズの第１面の有効径が大きくなってしまう。
【００１６】
条件式（２）の上限を越えて、第１レンズ群の第２レンズのシェーピングファｑ2 が大きくなると、第２レンズのメニスカスの度合いがきつく（両面の曲率半径が小さく）なり過ぎるため、ディストーションが大きくなることに加え、第２レンズの第１面ではコマ収差、第２面では非点収差が大きく発生してしまう。
【００１７】
条件式（３）は、負の屈折力をもつ第１レンズ群全体のパワーの範囲を規定している。条件式（３）の下限を越えて負のパワーが小さくなると、視野角を広くすることができない。上限を越えて負のパワーが大きくなると、視野角は広くすることができるが、バックフォーカスが長くなり過ぎて、結果的に全長が長くなってしまう。
【００１８】
条件式（４）は、全体として正のパワーをもつ第２レンズ群のパワー範囲を規定している。条件式（４）の下限を越えて正のパワーが小さくなると、全長が長くなることに加えて、負のパワーをもつ第１レンズ群とのバランスが崩れて像面湾曲がアンダーとなる。上限を越えて正のパワーが大きくなると、全長は短くできるが、像面湾曲がアンダーとなる。
【００１９】
以下、具体的な数値実施例について、本発明の内視鏡対物レンズを説明する。以下の実施例１ないし１０は、いずれも、物体側から順に、第１負レンズ１１と第２負レンズ１２からなる第１レンズ群１０、明るさ絞りＳ、第２レンズ群２０、及び撮像素子のカバーガラスである平行平面ガラスＧを基本構成とする。平行平面ガラスＧは、各実施例では、ＹＡＧカットフィルターＹＧと、ＣＣＤカバーガラスＣＧからなっており、カバーガラスＣＧの像側の面が撮像面である。
【００２０】
第２レンズ群２０は、次の６タイプがある。
▲１▼正レンズ１枚（実施例１０）、
▲２▼正レンズ２枚（実施例９）、
▲３▼物体側から正レンズと負レンズ（実施例８）、
▲４▼物体側から正レンズと、全体として正の屈折力を有する正・負の接合（貼り合わせ）レンズ（実施例７）、
▲５▼物体側から正レンズ２枚と負レンズ（実施例５、６）、
▲６▼物体側から正レンズ２枚と負レンズと正レンズ（実施例１、２、３、４）。
【００２１】
［実施例１］
図１及び図２は、本発明の内視鏡対物レンズの第１の実施例を示すもので、図１はそのレンズ構成図、図２はその諸収差図である。
このレンズの具体的数値データを表１に示す。諸収差図中、ｄ線、ｇ線、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。
【００２２】
表および図面中、FNO はＦナンバー、F はレンズ全系の焦点距離、M は近軸横倍率、W は基準設計距離１０ｍｍでのレンズの半画角、fBはバックフォーカスを表す。Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ厚またはレンズ間隔、ｎd はｄ線の屈折率、νd はｄ線のアッベ数を示す。バックフォーカスfBは、第２レンズ群の最終面から平行平面ガラスＧの像側面迄の距離の空気換算距離である。
【００２３】
【表１】
0003718286.tif 000002
【００２４】
［実施例２］
図３及び図４は、本発明の内視鏡対物レンズの第２の実施例を示すもので、図３はレンズ構成図、図４は諸収差図である。表２は具体的数値データである。
【００２５】
【表２】
0003718286.tif 000003
＊は回転対称非球面
但し、回転対称非球面は次式で定義される。
x=Ch2/{1+[1-(1+K)C2h2]1/2}+A4h4+A6h6+A8h8+・・・
（Ｃは曲率(1/r)、ｈは光軸からの高さ、Ｋは円錐係数)
非球面データ
0003718286.tif 000004
【００２６】
［実施例３］
図５及び図６は、本発明の内視鏡対物レンズの第３の実施例を示すもので、図５はレンズ構成図、図６は諸収差図である。表３は具体的数値データである。
【００２７】
【表３】
0003718286.tif 000005
【００２８】
［実施例４］
図７及び図８は、本発明の内視鏡対物レンズの第４の実施例を示すもので、図７はレンズ構成図、図８は諸収差図である。表４は具体的数値データである。
【００２９】
【表４】
0003718286.tif 000006
非球面データ
0003718286.tif 000007
【００３０】
［実施例５］
図９及び図１０は、本発明の内視鏡対物レンズの第５の実施例を示すもので、図９はレンズ構成図、図１０は諸収差図である。表５は具体的数値データである。
【００３１】
【表５】
0003718286.tif 000008
【００３２】
［実施例６］
図１１及び図１２は、本発明の内視鏡対物レンズの第６の実施例を示すもので、図１１はレンズ構成図、図１２は諸収差図である。表６は具体的数値データである。
【００３３】
【表６】
0003718286.tif 000009
【００３４】
［実施例７］
図１３及び図１４は、本発明の内視鏡対物レンズの第７の実施例を示すもので、図１３はレンズ構成図、図１４は諸収差図である。表７は具体的数値データである。
【００３５】
【表７】
0003718286.tif 000010
非球面データ
0003718286.tif 000011
【００３６】
［実施例８］
図１５及び図１６は、本発明の内視鏡対物レンズの第８の実施例を示すもので、図１５はレンズ構成図、図１６は諸収差図である。表８は具体的数値データである。
【００３７】
【表８】
0003718286.tif 000012
【００３８】
［実施例９］
図１７及び図１８は、本発明の内視鏡対物レンズの第９の実施例を示すもので、図１７はレンズ構成図、図１８は諸収差図である。表９は具体的数値データである。
【００３９】
【表９】
0003718286.tif 000013
非球面データ
0003718286.tif 000014
【００４０】
［実施例１０］
図１９及び図２０は、本発明の内視鏡対物レンズの第１０の実施例を示すもので、図１９はレンズ構成図、図２０は諸収差図である。表１０は具体的数値データである。
【００４１】
【表１０】
0003718286.tif 000015
【００４２】
次に、実施例１ないし１０の各条件式に対する値を表１１に示す。
【表１１】
0003718286.tif 000016
【００４３】
表１１から明らかなように、実施例１ないし実施例１０の数値は、条件式（１）ないし（４）を満足している。また、収差図から明らかなように、各収差も良好に補正されている。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、前群レンズの曲率半径が小さくなり過ぎるのを抑え、周辺光量をそれほど低下させずに歪曲収差を小さく補正しながら、内視鏡対物レンズの広角化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による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のレンズの諸収差図である。
【図３】本発明による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のレンズの諸収差図である。
【図５】本発明による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のレンズの諸収差図である。
【図７】本発明による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のレンズの諸収差図である。
【図９】本発明による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のレンズの諸収差図である。
【図１１】本発明による内視鏡対物レンズの第６の実施例のレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズの諸収差図である。
【図１３】本発明による内視鏡対物レンズの第７の実施例のレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズの諸収差図である。
【図１５】本発明による内視鏡対物レンズの第８の実施例のレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズの諸収差図である。
【図１７】本発明による内視鏡対物レンズの第９の実施例のレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズの諸収差図である。
【図１９】本発明による内視鏡対物レンズの第１０の実施例のレンズ構成図である。
【図２０】図１９のレンズの諸収差図である。
【符号の説明】
１０  第１レンズ群
２０  第２レンズ群
Ｓ  絞り
Ｇ  平行平面ガラス
【図１】
0003718286.tif 000017
【図２】
0003718286.tif 000018
【図３】
0003718286.tif 000019
【図４】
0003718286.tif 000020
【図５】
0003718286.tif 000021
【図６】
0003718286.tif 000022
【図７】
0003718286.tif 000023
【図８】
0003718286.tif 000024
【図９】
0003718286.tif 000025
【図１０】
0003718286.tif 000026
【図１１】
0003718286.tif 000027
【図１２】
0003718286.tif 000028
【図１３】
0003718286.tif 000029
【図１４】
0003718286.tif 000030
【図１５】
0003718286.tif 000031
【図１６】
0003718286.tif 000032
【図１７】
0003718286.tif 000033
【図１８】
0003718286.tif 000034
【図１９】
0003718286.tif 000035
【図２０】
0003718286.tif 000036