(57)【要約】  簡易な構成によって被写界深度を拡大する。光軸（Ｏ）の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部（Ａ）を有する明るさ絞り（Ｓ）を備え、該明るさ絞り（Ｓ）が、光軸（Ｏ）に一致する部分に入射光を遮断する遮光部（Ｂ）を有する対物光学系を提供する。また、上記の対物光学系と、該対物光学系によって結像された物体の光学像を撮影する撮像素子とを備える撮像装置を提供する。
2013042456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部を有する明るさ絞りを備え、
該明るさ絞りが、前記光軸に一致する部分に前記入射光を遮断する遮光部を有する対物光学系。
【請求項２】
複数のレンズを備え、
全ての前記レンズが、前記光軸に対して回転対称な形状を有する請求項１に記載の対物光学系。
【請求項３】
前記明るさ絞りが、１つの前記開口部と、該開口部の内側に設けられた１つの前記遮光部とを有する請求項１または請求項２に記載の対物光学系。
【請求項４】
前記明るさ絞りが、下記条件式（１）を満足する請求項３に記載の対物光学系。
（１）        ４  ＜  Ｑ  ＜  ５０
ただし、
Ｑ：（前記遮光部の面積／前記開口部の面積）×１００
である。
【請求項５】
前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなる請求項３または請求項４に記載の対物光学系。
【請求項６】
前記明るさ絞りが、前記光軸を囲むように配列された複数の前記開口部を有する請求項１または請求項２に記載の対物光学系。
【請求項７】
前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなる請求項６に記載の対物光学系。
【請求項８】
前記明るさ絞りが、金属からなる請求項６に記載の対物光学系。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の対物光学系と、
該対物光学系によって結像された前記物体の光学像を撮影する撮像素子とを備える撮像装置。
【請求項１０】
前記遮光部は、前記撮像素子の一の画素の中心から該画素に隣接する画素までの距離に反比例する点を結んだ形状を有する請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の撮像装置を備える内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対物光学系、撮像装置および内視鏡に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内視鏡等の撮像装置に備えられる光学系において、被写界深度を拡大する手段として瞳変調素子が用いられている（例えば、特許文献１および２参照。）。瞳変調素子は、広い被写界深度にわたって光学的伝達関数をほぼ一定とする作用を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９８３０２号公報
【特許文献２】特開２００３−２３５７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、瞳変調素子の光学面は複雑な３次元形状を有しているため、製造が非常に難しく、製造コストが高くなるという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成によって被写界深度を拡大することができる対物光学系、撮像装置および内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第１の態様は、光軸の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部を有する明るさ絞りを備え、該明るさ絞りが、前記光軸に一致する部分に前記入射光を遮断する遮光部を有する対物光学系である。
本発明の第１の態様によれば、明るさ絞りの開口部を通過して結像した入射光の光学像を撮像素子等によって撮影することにより物体の画像を取得することができる。【０００６】
この場合に、像の空間周波数に対する分解能を表す変調伝達関数（ＭＴＦ）は、一般に空間周波数の低い側から高い側に向かって単調に減少する。本発明によれば、明るさ絞りの光軸と一致する位置に設けられた遮光部により、変調伝達関数の減少は途中で留まり、高周波領域において略横ばいとなる。すなわち、低周波領域から、従来十分な分解能が得られなかった高周波領域にわたって十分な分解能が得られる。このように、明るさ絞りの開口の一部に遮光部を設けるだけの簡易な構成によって被写界深度を拡大することができる。【０００７】
上記第１の態様においては、複数のレンズを備え、全ての前記レンズが、前記光軸に対して回転対称な形状を有することが好ましい。
このようにすることで、対物光学系から射出される光束には光軸に対して非対称な収差成分が含まれないので結像性能を向上することができる。【０００８】
上第１の態様においては、前記明るさ絞りが、１つの前記開口部と、該開口部の内側に設けられた１つの前記遮光部とを有する構成であってもよい。この構成においては、前記明るさ絞りが、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）        ４  ＜  Ｑ  ＜  ５０
ただし、Ｑ＝（前記遮光部の面積／前記開口部の面積）×１００である。
このようにすることで、開口部を通過する入射光の光量を十分に確保しつつ、遮光部による被写界深度の拡大効果を十分に得ることができる。【０００９】
また、上記の開口の内側に遮光部を有する構成においては、前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなることとしてもよい。
このようにすることで、レンズやカバーガラス等の表面に金属を成膜するだけの簡便な方法で明るさ絞りを製造することができる。【００１０】
上記第１の態様においては、前記明るさ絞りが、前記光軸を囲むように配列された複数の前記開口部を有する構成であってもよい。この構成においては、前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなることとしてもよい。
このようにすることで、レンズやカバーガラス等の表面に金属を成膜するだけの簡便な方法で明るさ絞りを製造することができる。【００１１】
また、上記の複数の前記開口部を有する構成においては、前記明るさ絞りが、金属からなることとしてもよい。
このようにすることで、金属からなる平板に開口部となる貫通穴を形成するだけの簡便な方法で明るさ絞りを製造することができる。【００１２】
本発明の第２の態様は、上記いずれかに記載の対物光学系と、該対物光学系によって結像された前記物体の光学像を撮影する撮像素子とを備える撮像装置である。
本発明の第２の態様によれば、明るさ絞りの光軸と一致する位置に設けられた遮光部によって被写界深度が拡大されることにより、光軸方向の広い範囲にわたって像が鮮明に撮影された画像を取得することができる。【００１３】
上記第２の態様においては、前記遮光部は、前記撮像素子の各画素の中心からその画素に隣接する画素までの距離に反比例する点を結んだ形状を有することが好ましい。
このようにすることで、撮像素子の配列方向による被写界深度の拡大効果を均等に得ることができる。
本発明の第３の態様は、上記いずれかに記載の撮像装置を備える内視鏡である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成によって被写界深度を拡大することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２】図１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３Ａ】図２の明るさ絞りと撮像素子の画素の配列方向との位置関係を説明する図であり、図２の明るさ絞りを示している。
【図３Ｂ】図２の明るさ絞りと撮像素子の画素の配列方向との位置関係を説明する図であり、撮像素子の画素の配列を示している。
【図４】図１の対物光学系のＭＴＦの一例と従来の対物光学系のＭＴＦの一例とを示すグラフである。
【図５】図２の明るさ絞りの変形例を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図７】本発明の実施例１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図９】本発明の実施例２の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１１】本発明の実施例３の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１３】本発明の実施例４の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１５】本発明の実施例５の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１６】本発明の実施例６に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１７】本発明の実施例６の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１８】本発明の実施例７に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１９】本発明の実施例７の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２０】本発明の実施例８に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２１】本発明の実施例８の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２２】本発明の実施例９に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２３】本発明の実施例９の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２４】本発明の実施例１０に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２５】本発明の実施例１０の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２６】本発明の実施例１１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２７】本発明の実施例１１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２８】本発明の実施例１２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２９】本発明の実施例１２の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３０】本発明の実施例１３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３１】本発明の実施例１３の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３２】本発明の実施例１４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３３】本発明の実施例１４の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３４】所定の空間周波数におけるＭＴＦと物体距離との関係を模式的に示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の一実施形態に係る対物光学系１及び該対物光学系１を備える撮像装置１０について図１から図５を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１は、図１に示されるように、物体側から順に第１から第５のレンズＬ１からＬ５と、第２のレンズと第３のレンズの間および第５のレンズの像側に配置された平行平板Ｆ１，Ｆ２と、平行平板Ｆ１の像側面に形成された明るさ絞りＳとを備えている。
【００１７】
第１から第５のレンズＬ１からＬ５は、単一の硝材から構成されるとともに、光軸Ｏに対して回転対称な光学特性を有する。
【００１８】
平行平板Ｆ１，Ｆ２は、光学的に透明な哨材からなるカバーガラス等である。明るさ絞りＳは、図２に示されるように、物体（図示略）から第１のレンズＬ１に入射された入射光を通過させる開口部（ハッチングで示される領域）Ａと、対物光学系１の光軸Ｏと一致する位置に形成され入射光を遮断する遮光部Ｂとを有している。開口部Ａは、光軸Ｏを中心とする半径Φの円形の外形を有している。遮光部Ｂは、光軸Ｏを中心とする一辺の長さｌの正四角形であり、光軸Ｏに対して点対称の形状を有している。
【００１９】
明るさ絞りＳは、平行平板Ｆ１の像側面に直接金属を蒸着等によって成膜して開口部Ａの周辺部Ｃおよび遮光部Ｂを形成することにより製造されている。これにより、開口部Ａの中央に遮光部Ｂが配される構造の明るさ絞りＳを容易に製造することができる。
なお、明るさ絞りＳは、平凸レンズ等の平面に金属を成膜することにより製造されてもよい。また、図２において、外形が円形の周辺部Ｃを例示しているが、周辺部Ｃの外形に特に制限はなく、例えば、矩形等でもよい。
【００２０】
明るさ絞りＳは、以下の条件式（１）を満たしている。
（１）        ４  ＜  Ｑ＜  ５０
ただし、
Ｑ＝（遮光部Ｂの面積／開口部Ａの面積）×１００
である。
【００２１】
条件式（１）は、開口部Ａの面積と遮光部Ｂの面積との比率を規定している。Ｑが４以下の場合、明るさ絞りＳによる被写界深度の拡大効果（後述）を十分に得られないため好ましくない。一方、Ｑが５０以上の場合、入射光が過度に遮断されることにより撮像素子２によって取得される画像の質を低下させるため好ましくない。
なお、明るさ絞りＳは、好ましくは以下の条件式（１−１）を満たし、より好ましくは以下の条件式（１−２）を満たし、最も好ましくは（１−３）を満たす。
（１−１）        １５  ＜  Ｑ＜  ４０
（１−２）        １５  ＜  Ｑ＜  ３５
（１−３）        ２０  ＜  Ｑ＜  ３５
【００２２】
本実施形態に係る対物光学系１は、ＣＣＤやＣＭＯＳのような撮像素子２とともに撮像装置１０を構成している。撮像装置１０は、撮像素子２の撮像面を封止するガラスリッドに平行平板Ｆ２が接合され、撮像面に結像された物体の光学像を撮影する。
【００２３】
撮像面２ａには、図３Ｂに示されるように、互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に沿って画素２ｂが正方配列されている。対物光学系１は、図３Ａに示されるように、明るさ絞りＳの遮光部Ｂの辺の方向（矢印Ｐ参照。）が画素の配列方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向に対して４５°傾くように、撮像素子２に対して配置される。このように、遮光部Ｂが、一の画素の中心から該画素に隣接する画素までの距離に反比例する点を結んだ形状を有することで、後述する遮光部Ｂによる被写界深度の拡大効果が画像の各方向に均等に現れることとなり、好ましい。
【００２４】
次に、このように構成された対物光学系１およびこれを備える撮像装置１０の作用について説明する。
本実施形態に係る対物光学系１のＭＴＦは、図４に実線で示されるような特性を有する。すなわち、ＭＴＦ（縦軸）は、低周波領域においては空間周波数（横軸）の増加に伴って単調に減少するが、高周波領域においては減少が一旦留まって略横ばいに変化する。ここで、ＭＴＦは、像の空間周波数に対するコントラストの応答を示した関数であり、ある空間周波数においてＭＴＦが高いほどその空間周波数に対応する寸法の構造を鮮明に解像することができる。したがって、図４に示されるＭＴＦの特性を有する対物光学系１によれば、高周波領域においても分解能が十分に高い状態が維持される。
【００２５】
このようなＭＴＦの特性は以下のように説明される。ＭＴＦは、瞳関数の自己相関関数によって表わされる。本実施形態に係る対物光学系１の瞳関数の自己相関関数は、瞳の中心位置に相当する光軸の位置に遮光部Ｂが存在することにより減少が一旦留まる。これに伴いＭＴＦも高周波領域で減少が留まることとなる。
本実施形態の参考例として、遮光部を有さず開口部のみによって構成される従来の明るさ絞りを備える対物光学系のＭＴＦを図４に破線で示す。このような従来の対物光学系によれば、ＭＴＦは低周波側から高周波側に向かって単調に減少し続ける。
【００２６】
このように、本実施形態に係る対物光学系１および撮像装置１０によれば、高周波領域においてＭＴＦが十分な値を有する範囲、例えば、１０％を超える範囲が拡大される。これは、十分な分解能が得られる視野の光軸Ｏ方向の範囲が拡大される、すなわち、被写界深度が実質的に拡大されることを意味する。このように、本実施形態によれば、明るさ絞りＳの光軸Ｏと一致する位置に遮光部Ｂを設けるだけの簡易な構成でありながら、被写界深度を効果的に拡大することができるという利点がある。
【００２７】
さらに、対物光学系１を構成する全てのレンズＬ１からＬ５および明るさ絞りＳが光軸Ｏに対して回転対称な光学的特性を有しているので、撮像面２ｃに形成される光学像には光軸Ｏに対して非対称な収差成分が含まれない。これにより、画像処理の効果を最大限に発揮することができるという利点がある。また、本実施形態に係る撮像装置１０を備える内視鏡によれば、特別な画像処理装置やズーム機能等に頼らなくとも、十分に広い被写界深度にわたって鮮明な画像を得ることができるという利点がある。
【００２８】
なお、本実施形態に係る対物光学系１のＭＴＦは、従来の明るさ絞りを用いた対物光学系に比べ、低周波領域において減少する傾向がある。このような低周波領域における分解能の低下は、撮像素子２によって取得された画像に対して画像処理を施すことによって十分に良好に補正される。画像処理は、例えば、対物光学系１によるＭＴＦをシミュレーションにより算出し、その結果に基づいてＭＴＦの低周波領域が所定の特性となるように設定される。
【００２９】
本実施形態においては、正方形の遮光部Ｂを例示したが、遮光部Ｂの形状はこれに限定されるものではない。例えば、図２において、遮光部Ｂを円形としてもよい。また、光軸Ｏを囲むように複数の開口部を設けてもよい。このようにしても、簡易で安価な構成でありながら高周波領域におけるＭＴＦを向上させ、それにより被写界深度を拡大することができる。また、開口部Ａの周辺部Ｃの形状も、図２に示されるような円形に限定されるものではなく、他の形状としてもよい。
【００３０】
開口部Ａが複数設けられる場合には、図５に示されるように、開口部Ａは、画素の配列方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）に沿って光軸Ｏに対して均等に配列されることが好ましい。このような配列にすることで、被写界深度を画像の各位置において均等に拡大することができる。
図５に示される明るさ絞りＳ’は、図２に示される明るさ絞りＳと同様に、レンズ面に金属を成膜して遮光部Ｂを形成することにより容易に製造される。また、明るさ絞りＳ’は、金属等の遮光性を有する材料からなる平板に貫通穴を加工して開口部Ａを形成することによっても容易に製造されることができる。
【実施例】
【００３１】
次に、上述した実施形態の実施例１から１４について図６から図３４を参照して説明する。なお、各実施例の対物光学系の構成について先に説明し、各対物光学系による被写界深度の拡大効果については構成の説明の後に説明する。各実施例に記載のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｅはｅ線に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッべ数、ＯＢＪは物体面、ＩＭＧは像面である。また、明るさ絞りに相当する面番号にはＳを付している。レンズ断面図において、ＩＭＧは像面を示している。【００３２】
〔実施例１〕
本発明の実施例１に係る対物光学系は、図６および下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図７に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．３３ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２２６ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝１４．９である。【００３３】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １７．００    １．
１                ∞    ０．４７    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８１２０    ０．４２    １．
３                ∞    ０．７３    １．９３４２９    １８．９０
４    ２０．４０５４    ０．１５    １．
５                ∞    ０．５６    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．０５    １．
７                ∞    １．２３    １．８８８１５    ４０．７６
８    −１．９０７３    ０．２０    １．
９      ５．９７９７    １．１８    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３３４７    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −３．８７５７    ０．９７    １．
１２                ∞    ２．２０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００３４】
各種データ
像高          ０．９８６
焦点距離      １．０００
レンズ全長    ８．５８２
Ｆナンバー    １．２８２
画角          １３９．１°【００３５】
〔実施例２〕
本発明の実施例２に係る対物光学系は、図８及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図９に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．３２ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２２６ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝１５．９である。【００３６】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １５．２０    １．
１                ∞    ０．４５    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８０７０    ０．４２    １．
３                ∞    ０．７５    １．９３４２９    １８．９０
４  −１８．８６１０    ０．３２    １．
５                ∞    ０．３３    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．０６    １．
７                ∞    １．２０    １．８８８１５    ４０．７６
８    −１．９０１０    ０．１０    １．
９      ６．３８８３    １．１４    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３４２３    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −３．９９５０    ０．９４    １．
１２                ∞    ２．４０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００３７】
各種データ
像高          ０．９４３
焦点距離      １．００００３
レンズ全長    ８．５３７
Ｆナンバー    １．３５６
画角          １２８．８°【００３８】
〔実施例３〕
本発明の実施例３に係る対物光学系は、図１０及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図１１に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２４６５ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２２６ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝２６．８である。【００３９】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １５．００    １．
１                ∞    ０．４１    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８４５０    ０．３８    １．
３                ∞    ０．７４    １．８５５０４    ２３．７８
４    −９．６２３６    ０．１９    １．
５                ∞    ０．５７    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．００    １．
７                ∞    ０．１６    １．
８      ９．４９４９    １．２５    １．８３９３２    ３７．１６
９    −１．９７１２    ０．０５    １．
１０      ３．９８６７    １．２５    １．６９９７９    ５５．５３
１１    −１．２６９６    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１２    −５．８７６０    １．０４    １．
１３                ∞    ０．７５    １．５１８２５    ６４．１４
１４                ∞    ０．７５    １．６１３７９    ５０．２０
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００４０】
各種データ
像高          ０．９６
焦点距離      １．００２１５
レンズ全長    ７．９６８
Ｆナンバー    １．３１９
画角          １３０．８°【００４１】
〔実施例４〕
本発明の実施例４に係る対物光学系は、図１２及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第７面）に形成されている。明るさ絞りは、図１３に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２２４ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２２６ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝３２．４である。【００４２】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １２．５０    １．
１                ∞    ０．４１    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８７６５    ０．５９    １．
３  −１０．１３２２    ０．７３    １．８５５０４    ２３．７８
４    −４．２８７８    ０．１８    １．
５                ∞    ０．５７    １．５１５６４    ７５．００
６                ∞    ０．００    １．
７（Ｓ）          ∞    ０．１６    １．
８      ９．６１２０    １．３０    １．８３９３２    ３７．１６
９    −２．０９３２    ０．０５    １．
１０      ４．５９７９    １．２７    １．６９９７９    ５５．５３
１１    −１．２２９８    ０．４４    １．９３４２９    １８．９０
１２    −６．２１６５    ０．５４    １．
１３                ∞    １．５０    １．５１８２５    ６４．１４
１４                ∞    ０．７５    １．６１３７９    ５０．２０
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００４３】
各種データ
像高          ０．９６
焦点距離      １．０００００
レンズ全長    ８．４８７
Ｆナンバー    １．６４４
画角          １２９．９°【００４４】
〔実施例５〕
本発明の実施例５に係る対物光学系は、図１４及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの物体側面（第５面）に形成されている。明るさ絞りは、図１５に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２２５ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２４ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝３６．２である。【００４５】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １１．５０    １．
１                ∞    ０．４５    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８０６４    ０．４２    １．
３                ∞    ０．７３    １．８５５０４    ２３．７８
４  −１６．２３３２    ０．１７    １．
５                ∞    ０．５６    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．０３    １．
７                ∞    １．２４    １．８８８１５    ４０．７６
８    −１．８９６６    ０．０９    １．
９      ６．４１１６    １．１３    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３３７４    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −４．０２８２    ０．８９    １．
１２                ∞    ２．５０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００４６】
各種データ
像高          ０．９４３
焦点距離      １．０００
レンズ全長    ８．６４９
Ｆナンバー    １．７０３
画角          １２７．６°【００４７】
〔実施例６〕
本発明の実施例６に係る対物光学系は、図１６及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスと平凸レンズとの接合面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図１７に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２８ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．１８４ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝１３．７である。【００４８】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １９．５０    １．
１                ∞    ０．５０    ２．１８２４６    ３３．０１
２      ０．９６８３    ０．４２    １．
３                ∞    ０．７２    １．９３４２９    １８．９０
４    −５．４０２７    ０．１５    １．
５                ∞    ０．５６    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．００    １．
７                ∞    １．５４    １．８８８１５    ４０．７６
８    −２．０９５３    ０．２０    １．
９      ６．８５９９    １．１８    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３２０１    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −３．７２３３    ０．８３    １．
１２                ∞    ２．５０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００４９】
各種データ
像高          ０．９４
焦点距離      ０．９９９９９
レンズ全長    ９．０２４
Ｆナンバー    １．５６
画角          １２７．７°【００５０】
〔実施例７〕
本発明の実施例７に係る対物光学系は、図１８及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの物体側面（第５面）に形成されている。明るさ絞りは、図１９に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２７ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．１９８ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝１７．１である。【００５１】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １８．１０    １．
１                ∞    ０．３３    １．８８８１４    ４０．７８
２      ０．６７８３    ０．６０    １．
３      ３．５３４８    １．３７    １．７３２３４    ５４．６８
４    −１．３６３０    ０．０９    １．
５（Ｓ）          ∞    ０．３５    １．５２４９５    ５９．８９
６                ∞    ０．５２    １．
７      ２．９１０４    １．２６    １．６９９７９    ５５．５３
８    −０．９１９１    ０．２６    １．８５５０４    ２３．７８
９    −３．８２５２    ０．６１    １．
１０                ∞    １．２３    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００５２】
各種データ
像高          ０．８９５
焦点距離      ０．９９９８８
レンズ全長    ６．６０８
Ｆナンバー    ４．２３６
画角          １１７．１°【００５３】
〔実施例８〕
本発明の実施例８に係る対物光学系は、図２０及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第５面）に形成されている。明るさ絞りは、図２１に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２４ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．１９８ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝２１．７である。【００５４】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １７．００    １．
１                ∞    ０．３６    １．８８８１４    ４０．７８
２      ０．７３６４    ０．６４    １．
３      ２．７０５９    １．４２    １．７３２３４    ５４．６８
４    −１．５１８３    ０．１０    １．
５（Ｓ）          ∞    ０．３８    １．５２４９５    ５９．８９
６                ∞    ０．５１    １．
７      ２．２４６２    ０．９９    １．６９９７９    ５５．５３
８    −０．９３８７    ０．２５    １．８５５０４    ２３．７８
９    −５．８３２０    ０．７２    １．
１０                ∞    ０．９５    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００５５】
各種データ
像高          ０．９７１
焦点距離      １．００００１
レンズ全長    ６．３０９１
Ｆナンバー    ４．４１５
画角          １３５．４°【００５６】
〔実施例９〕
本発明の実施例９に係る対物光学系は、図２２及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、第２のレンズとカバーガラスとの間（第５面）に配置されている。明るさ絞りは、図２３に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２６ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２２６ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝２４．１である。【００５７】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １５．５０    １．
１                ∞    ０．３５    １．７７０６６    ７１．７９
２      ０．７６９８    ０．７１    １．
３    １４．２１３６    １．７９    １．７３２３４    ５４．６８
４    −１．５２５７    ０．０３    １．
５（Ｓ）          ∞    ０．０４    １．
６                ∞    ０．５０    １．４９５５７    ７５．００
７                ∞    ０．６２    １．
８      ５．３８４０    １．００    １．７９１９６    ４７．３７
９    −１．２０１４    ０．２９    １．９３４３０    １８．９０
１０    −３．２３４９    ０．７３    １．
１１                ∞    １．８５    １．６１３７９    ５０．２０
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００５８】
各種データ
像高          １．０２
焦点距離      １．００００１
レンズ全長    ７．９０２
Ｆナンバー    １．４５２
画角          １４９．６°【００５９】
〔実施例１０〕
本発明の実施例１０に係る対物光学系は、図２４及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、平凸レンズの平面（第４面）に形成されている。明るさ絞りは、図２５に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．２６ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．２４ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝２７．１である。【００６０】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １３．６０    １．
１    ３４．３０１８    ０．４５    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８４９６    ０．６９    １．
３      ５．３２０１    ０．９３    １．８３９３２    ３７．１６
４（Ｓ）          ∞    ０．０３    １．
５                ∞    １．５８    １．８１０７８    ４０．８８
６    −１．７１６４    ０．１１    １．
７      ４．１４７９    １．１８    １．７３２３４    ５４．６８
８    −１．２９６９    ０．３５    １．９３４２９    １８．９０
９    −６．０６００    ０．８９    １．
１０                ∞    １．５６    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００６１】
各種データ
像高          １．００
焦点距離      １．００００１
レンズ全長    ７．７６４８
Ｆナンバー    ４．０７８
画角          １３６．７°【００６２】
〔実施例１１〕
本発明の実施例１１に係る対物光学系は、図２６及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図２７に示されるように、光軸を中心とし半径Φ＝０．３１ｍｍの円形の外形を有する開口部と、光軸を中心とし一辺ｌ＝０．３２５ｍｍの正方形の遮光部とを有している。条件式（１）において、Ｑ＝３５．０である。【００６３】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １４．５０    １．
１                ∞    ０．５０    ２．１８２４６    ３３．０１
２      ０．９４５６    ０．４６    １．
３                ∞    ０．７２    １．９３４２９    １８．９０
４    −７．４０１０    ０．４０    １．
５                ∞    ０．５６    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．２３    １．
７    １８．８８３０    １．２４    ２．１８２４６    ３３．０１
８    −２．６６００    ０．２０    １．
９      ６．２８４５    １．１７    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３１２９    ０．４５    １．９３４２９    １８．９０
１１    −８．７６５４    １．１０    １．
１２                ∞    ２．０６    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００  【００６４】
各種データ
像高          ０．９３５
焦点距離      １．００００２
レンズ全長    ９．０８９
Ｆナンバー    ４．１１９
画角          １２８．７°【００６５】
〔実施例１２〕
本発明の実施例１２に係る対物光学系は、図２８及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図２９に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．０９２６ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１２０ｍｍである。【００６６】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １３．５０    １．０００００
１                ∞    ０．４１    １．８８８１５    ４０．７６
２      ０．８４５０    ０．３８    １．０００００
３                ∞    ０．７４    １．８５５０４    ２３．７８
４    −９．６２３６    ０．１９    １．０００００
５                ∞    ０．５７    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．１６    １．０００００
７      ９．４９４９    １．２５    １．８３９３２    ３７．１６
８    −１．９６７７    ０．０５    １．０００００
９      ３．９８６７    １．２５    １．６９９７９    ５５．５３
１０    −１．２６９６    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −５．８７６０    １．０１    １．０００００
１２                ∞    １．５０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００６７】
各種データ
像高          ０．９６
焦点距離      １．００００１
レンズ全長    ７．９３７
Ｆナンバー    １．６２４
画角          １３１．２°【００６８】
〔実施例１３〕
本発明の実施例１３に係る対物光学系は、図３０及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスと平凸レンズとの接合面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図３１に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．０９３ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１４０ｍｍである。【００６９】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １４．８０    １．
１                ∞    ０．５０    ２．１８２４６    ３３．０１
２      ０．９６８３    ０．４２    １．
３                ∞    ０．７２    １．９３４２９    １８．９０
４    −５．４０２７    ０．１５    １．
５                ∞    ０．５６    １．５１５６４    ７５．００
６（Ｓ）          ∞    ０．００    １．
７                ∞    １．５４    １．８８８１５    ４０．７６
８    −２．０９５３    ０．２０    １．
９      ６．８５９９    １．１８    １．７３２３４    ５４．６８
１０    −１．３２０１    ０．４３    １．９３４２９    １８．９０
１１    −３．７２３３    ０．８５    １．
１２                ∞    ２．５０    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００７０】
各種データ
像高          ０．９４
焦点距離      ０．９９９９９
レンズ全長    ９．０４２
Ｆナンバー    １．５６５
画角          １２７．１°【００７１】
〔実施例１４〕
本発明の実施例１４に係る対物光学系は、図３２及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本実施例において明るさ絞りは、カバーガラスの物体側面（第５面）に形成されている。明るさ絞りは、図３３に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．１２０ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１４４ｍｍである。【００７２】
レンズデータ
面番号                ｒ          ｄ              ｎｅ          νｄ
ＯＢＪ                ∞  １９．８０    １．
１                ∞    ０．３３    １．８８８１４    ４０．７８
２      ０．６７８３    ０．６０    １．
３      ３．５３４８    １．３７    １．７３２３４    ５４．６８
４    −１．３６３０    ０．０９    １．
５（Ｓ）          ∞    ０．３５    １．５２４９５    ５９．８９
６                ∞    ０．５２    １．
７      ２．９１０４    １．２６    １．６９９７９    ５５．５３
８    −０．９１９１    ０．２６    １．８５５０４    ２３．７８
９    −３．８２５２    ０．６０    １．
１０                ∞    １．２３    １．５１８２５    ６４．１４
ＩＭＧ                ∞    ０．００【００７３】
各種データ
像高          ０．８９５
焦点距離      ０．９９９８８
レンズ全長    ６．６
Ｆナンバー    ２．０９１
画角          １１７．１°【００７４】
次に、上述した本発明の実施例１から１４に係る対物光学系および該対物光学系を備える撮像装置による被写界深度の拡大効果について説明する。
各実施例に係る対物光学系について、表１に示されるように、使用が想定される撮像素子の解像度に基づいて被写界深度を算出した。すなわち、撮像素子の画素の２．５個分に相当する空間周波数に対してＭＴＦが１０％以上となる光軸方向の範囲を被写界深度として算出した。【００７５】
【表１】
2013042456.tif 000003
【００７６】
例えば、実施例１の場合、配列方向に隣接する画素同士の中心間隔の距離であるピッチが１．５μである撮像素子と組み合わせて使用される。この場合の画素２．５個分に相当する空間周波数ｆは、
空間周波数ｆ＝１／（２．５×１．５ｅ−３）＝２６６．７（本／ｍｍ）
と算出される。次に、対物光学系の視野の光軸方向の各位置において、空間周波数２６６．７（本／ｍｍ）に相当するＭＴＦを算出すると、図３４に示されるようなＭＴＦのグラフが得られる。ＭＴＦは、図３４に示されるように、対物光学系の先端面からの距離（物体距離）応じて変化し、対物光学系の合焦位置に対応する物体距離において最大となり、物体距離が合焦位置よりも近くまたは遠くなるにしたがって減少する。このようなグラフにおいて、ＭＴＦが１０％以上となる物体位置の範囲を被写界深度として算出した。【００７７】
また、比較例として、本発明の各実施例に係る対物光学系と同一のレンズ構成有し、明るさ絞りのみを従来の明るさ絞りに代えた対物光学系の被写界深度（単位：ｍｍ）についても同様の方法で算出した。つまり、実施例１から実施例１４に対する比較例においては、半径Φまたはφの１つの開口部のみを有する明るさ絞りを備えた対物光学系の被写界深度を算出した。【００７８】
本発明の実施例１から１４に係る対物光学系および各比較例に係る対物光学系の被写界深度は表１に示される通りである。このように、本発明の実施例１から１４に係る対物光学系は、従来の明るさ絞りを備える対物光学系と比較して、いずれも広い被写界深度を有している。
【符号の説明】
【００７９】
１  対物光学系
２  撮像素子
１０  撮像装置
Ｌ１〜Ｌ５  レンズ
Ｆ１，Ｆ２  平行平板
Ａ  開口部
Ｂ  遮光部
Ｃ  周辺部
Ｏ  光軸
Ｓ，Ｓ’  明るさ絞り
【図１】
2013042456.tif 000004
【図２】
2013042456.tif 000005
【図３Ａ】
2013042456.tif 000006
【図３Ｂ】
2013042456.tif 000007
【図４】
2013042456.tif 000008
【図５】
2013042456.tif 000009
【図６】
2013042456.tif 000010
【図７】
2013042456.tif 000011
【図８】
2013042456.tif 000012
【図９】
2013042456.tif 000013
【図１０】
2013042456.tif 000014
【図１１】
2013042456.tif 000015
【図１２】
2013042456.tif 000016
【図１３】
2013042456.tif 000017
【図１４】
2013042456.tif 000018
【図１５】
2013042456.tif 000019
【図１６】
2013042456.tif 000020
【図１７】
2013042456.tif 000021
【図１８】
2013042456.tif 000022
【図１９】
2013042456.tif 000023
【図２０】
2013042456.tif 000024
【図２１】
2013042456.tif 000025
【図２２】
2013042456.tif 000026
【図２３】
2013042456.tif 000027
【図２４】
2013042456.tif 000028
【図２５】
2013042456.tif 000029
【図２６】
2013042456.tif 000030
【図２７】
2013042456.tif 000031
【図２８】
2013042456.tif 000032
【図２９】
2013042456.tif 000033
【図３０】
2013042456.tif 000034
【図３１】
2013042456.tif 000035
【図３２】
2013042456.tif 000036
【図３３】
2013042456.tif 000037
【図３４】
2013042456.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月15日(2013.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部を有する明るさ絞りを備える対物光学系と、
該対物光学系によって結像された前記物体の光学像を撮影する撮像素子とを備え、
該撮像素子は、互いに直交する２軸方向に沿って画素が正方配列され、
前記明るさ絞りが、前記画素の配列方向に対して４５°傾いた辺からなる四角形状の遮光部を、前記光軸に一致する部分に有する撮像装置。
【請求項２】
前記対物光学系が、複数のレンズを備え、
全ての前記レンズが、前記光軸に対して回転対称な形状を有する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記明るさ絞りが、下記条件式（１）を満足する請求項１に記載の撮像装置。
（１）        ４  ＜  Ｑ  ＜  ５０
ただし、
Ｑ：（前記遮光部の面積／前記開口部の面積）×１００
である。
【請求項４】
前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなる請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像装置を備える内視鏡。
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月9日(2013.8.9)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、撮像装置および内視鏡に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかしながら、瞳変調素子の光学面は複雑な３次元形状を有しているため、製造が非常に難しく、製造コストが高くなるという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成によって被写界深度を拡大することができる撮像装置および内視鏡を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の参考例は、光軸の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部を有する明るさ絞りを備え、該明るさ絞りが、前記光軸に一致する部分に前記入射光を遮断する遮光部を有する対物光学系である。
本発明の参考例によれば、明るさ絞りの開口部を通過して結像した入射光の光学像を撮像素子等によって撮影することにより物体の画像を取得することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記参考例においては、複数のレンズを備え、全ての前記レンズが、前記光軸に対して回転対称な形状を有することが好ましい。
このようにすることで、対物光学系から射出される光束には光軸に対して非対称な収差成分が含まれないので結像性能を向上することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記参考例においては、前記明るさ絞りが、１つの前記開口部と、該開口部の内側に設けられた１つの前記遮光部とを有する構成であってもよい。この構成においては、前記明るさ絞りが、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）        ４  ＜  Ｑ  ＜  ５０
ただし、Ｑ＝（前記遮光部の面積／前記開口部の面積）×１００である。
このようにすることで、開口部を通過する入射光の光量を十分に確保しつつ、遮光部による被写界深度の拡大効果を十分に得ることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記参考例においては、前記明るさ絞りが、前記光軸を囲むように配列された複数の前記開口部を有する構成であってもよい。この構成においては、前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなることとしてもよい。
このようにすることで、レンズやカバーガラス等の表面に金属を成膜するだけの簡便な方法で明るさ絞りを製造することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第１の態様は、光軸の途中位置に配置されて物体からの入射光を通過させる開口部を有する明るさ絞りを備える対物光学系と、該対物光学系によって結像された前記物体の光学像を撮影する撮像素子とを備え、該撮像素子は、互いに直交する２軸方向に沿って画素が正方配列され、前記明るさ絞りが、前記画素の配列方向に対して４５°傾いた辺からなる四角形状の遮光部を、前記光軸に一致する部分に有する撮像装置である。
本発明の第１の態様によれば、明るさ絞りの光軸と一致する位置に設けられた遮光部によって被写界深度が拡大されることにより、光軸方向の広い範囲にわたって像が鮮明に撮影された画像を取得することができる。また、上記第１の態様においては、撮像素子の配列方向による被写界深度の拡大効果を均等に得ることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記第１の態様においては、前記対物光学系が、複数のレンズを備え、全ての前記レンズが、前記光軸に対して回転対称な形状を有することが好ましい。
上記第１の態様においては、前記明るさ絞りが、１つの前記開口部と、該開口部の内側に設けられた１つの前記遮光部とを有する構成であってもよい。この構成においては、前記明るさ絞りが、下記条件式（１）を満足することが好ましい。
（１）        ４  ＜  Ｑ  ＜  ５０
ただし、Ｑ＝（前記遮光部の面積／前記開口部の面積）×１００である。
上記第１の態様においては、前記遮光部が、ガラスの表面に金属を成膜してなることとしてもよい。
本発明の第２の態様は、上記いずれかに記載の撮像装置を備える内視鏡である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２】図１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３Ａ】図２の明るさ絞りと撮像素子の画素の配列方向との位置関係を説明する図であり、図２の明るさ絞りを示している。
【図３Ｂ】図２の明るさ絞りと撮像素子の画素の配列方向との位置関係を説明する図であり、撮像素子の画素の配列を示している。
【図４】図１の対物光学系のＭＴＦの一例と従来の対物光学系のＭＴＦの一例とを示すグラフである。
【図５】図２の明るさ絞りの変形例を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図７】本発明の実施例１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図８】本発明の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図９】本発明の実施例２の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１１】本発明の実施例３の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１３】本発明の実施例４の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１４】本発明の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１５】本発明の実施例５の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１６】本発明の実施例６に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１７】本発明の実施例６の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図１８】本発明の実施例７に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１９】本発明の実施例７の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２０】本発明の実施例８に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２１】本発明の実施例８の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２２】本発明の実施例９に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２３】本発明の実施例９の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２４】本発明の実施例１０に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２５】本発明の実施例１０の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２６】本発明の実施例１１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２７】本発明の実施例１１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図２８】本発明の参考例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２９】本発明の参考例１の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３０】本発明の参考例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３１】本発明の参考例２の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３２】本発明の参考例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３３】本発明の参考例３の対物光学系が備える明るさ絞りの正面図である。
【図３４】所定の空間周波数におけるＭＴＦと物体距離との関係を模式的に示すグラフである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
撮像面２ａには、図３Ｂに示されるように、互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）に沿って画素２ｂが正方配列されている。対物光学系１は、図３Ａに示されるように、明るさ絞りＳの遮光部Ｂの辺の方向（矢印Ｐ参照。）が画素の配列方向であるＸ軸方向およびＹ軸方向に対して４５°傾くように、撮像素子２に対して配置される。このようにすることで、後述する遮光部Ｂによる被写界深度の拡大効果が画像の各方向に均等に現れることとなり、好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本実施形態においては、正方形の遮光部Ｂを例示したが、本実施形態の参考例においては、遮光部Ｂの形状はこれに限定されるものではない。例えば、図２において、遮光部Ｂを円形としてもよい。また、光軸Ｏを囲むように複数の開口部を設けてもよい。このようにしても、簡易で安価な構成でありながら高周波領域におけるＭＴＦを向上させ、それにより被写界深度を拡大することができる。また、開口部Ａの周辺部Ｃの形状も、図２に示されるような円形に限定されるものではなく、他の形状としてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
次に、上述した実施形態の実施例１から１１と参考例１から３について図６から図３４を参照して説明する。なお、各実施例の対物光学系の構成について先に説明し、各対物光学系による被写界深度の拡大効果については構成の説明の後に説明する。各実施例に記載のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｅはｅ線に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッべ数、ＯＢＪは物体面、ＩＭＧは像面である。また、明るさ絞りに相当する面番号にはＳを付している。レンズ断面図において、ＩＭＧは像面を示している。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
〔参考例１〕
本発明の参考例１に係る対物光学系は、図２８及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本参考例において明るさ絞りは、カバーガラスの像側面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図２９に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．０９２６ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１２０ｍｍである。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
〔参考例２〕
本発明の参考例２に係る対物光学系は、図３０及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本参考例において明るさ絞りは、カバーガラスと平凸レンズとの接合面（第６面）に形成されている。明るさ絞りは、図３１に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．０９３ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１４０ｍｍである。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
〔参考例３〕
本発明の参考例３に係る対物光学系は、図３２及び下記のレンズデータに示されるレンズ構成を有している。本参考例において明るさ絞りは、カバーガラスの物体側面（第５面）に形成されている。明るさ絞りは、図３３に示されるように、光軸を中心に正方配列された４つの開口部と、これらの開口部を除く部分である遮光部とを有している。開口部の半径φ＝０．１２０ｍｍ、開口部の中心間距離の半分ｍ＝０．１４４ｍｍである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
【表１】
2013042456.tif 000039
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
また、比較例として、本発明の各実施例に係る対物光学系と同一のレンズ構成有し、明るさ絞りのみを従来の明るさ絞りに代えた対物光学系の被写界深度（単位：ｍｍ）についても同様の方法で算出した。つまり、実施例１から実施例１１および参考例１から参考例３に対する比較例においては、半径Φまたはφの１つの開口部のみを有する明るさ絞りを備えた対物光学系の被写界深度を算出した。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
本発明の実施例１から１１と参考例１から３に係る対物光学系および各比較例に係る対物光学系の被写界深度は表１に示される通りである。このように、本発明の実施例１から１１に係る対物光学系は、従来の明るさ絞りを備える対物光学系と比較して、いずれも広い被写界深度を有している。
【国際調査報告】
2013042456.tif 000040
2013042456.tif 000041
2013042456.tif 000042
2013042456.tif 000043