(57)【要約】【課題】３枚という比較的少ない枚数のレンズ構成で、レンズ全長が短く、像面湾曲を始めとする各種光学性能が良好な内視鏡用対物レンズを提供する。【解決手段】物体側より順に、像側に凹面を向けた第１レンズＬ１、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第２レンズＬ２、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズＬ３を配列し、前記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に明るさ絞りを配置してなる。また、以下の条件式を満足する。  2.00＜│ｆ1／ｆ│＜3.00  (1)、0.50＜│ｆ2／ｆ3│＜0.70  (2)、2.00＜│ｆ1／ｄ1-2│＜5.00  (3)  、0.40＜│Ｒ2R／Ｒ2F│＜0.60  (4)ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ1〜ｆ3はそれぞれ第１レンズ〜第３レンズの焦点距離、ｄ1-2は第１レンズと第２レンズとの空気間隔、Ｒ2Fは第２レンズの物体側の面の曲率半径、Ｒ2Rは第２レンズの像側の面の曲率半径【選択図】          図１
2006330194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、像側に凹面を向けた第１レンズ、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第２レンズ、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズを配列し、前記第１レンズと前記第２レンズの間に明るさ絞りを配置してなり、以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とする内視鏡用対物レンズ。
(1)  2.00＜│ｆ1／ｆ│＜3.00
(2)  0.50＜│ｆ2／ｆ3│＜0.70
(3)  2.00＜│ｆ1／ｄ1-2│＜5.00
(4)  0.40＜│Ｒ2R／Ｒ2F│＜0.60
ただし、
ｆ  ：全系の焦点距離
ｆ1  ：第１レンズの焦点距離
ｆ2  ：第２レンズの焦点距離
ｆ3  ：第３レンズの焦点距離
ｄ1-2  ：第１レンズと第２レンズとの空気間隔
Ｒ2F  ：第２レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ2R  ：第２レンズの像側の面の曲率半径
【請求項２】
前記第３レンズにおける像側の面は、光学繊維束の端面、または撮像素子の端面ガラスと接合されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡用対物レンズ。
【請求項３】
前記第１レンズ、前記第２レンズおよび前記第３レンズの各レンズ面が球面もしくは平面からなることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡用対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の先端部分に配置される小型の対物レンズよりなる、内視鏡用対物レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、直接見ることが困難な場所、特に人体内部等において内視鏡が活用されており、その対物レンズ系として複数枚のレンズ構成とされたものが種々知られている。
このうち例えば下記特許文献1においては、対物レンズ全長を短くするために、ピント調整間隔を短縮したものが示されているが、この対物レンズでは非球面レンズを用いなければ、コマ収差および非点収差を抑制することが困難であり、加工性が悪く製造コストが高くなるという問題があった。また、下記特許文献２においては、物体側より負、正、正の３枚構成とされレンズ全長が短いものが提案されているが、非点収差の補正が不十分という問題があった。そこで本願発明者は、これらの問題を解決し得る下記特許文献３に記載された３枚構成の内視鏡用対物レンズを提案している。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１７６６１２号公報
【特許文献２】特開平９−６８６４７号公報
【特許文献３】特開２００４−２６４８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従前は、上記特許文献３で提案された発明であっても実用上問題なく使用できると考えられていた。しかし、この特許文献３記載の技術では、像面湾曲の補正の点において必ずしも十分な検討がなされておらず、医療現場からは更なる高性能な内視鏡用対物レンズが要求されていた。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、比較的少ない３枚というレンズ構成でレンズ全長が短く、像面湾曲を始めとする各種光学性能が良好な内視鏡用対物レンズを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内視鏡用対物レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた第１レンズ、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第２レンズ、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズを配列し、前記第１レンズと前記第２レンズの間に明るさ絞りを配置してなり、以下の条件式（１）〜（４）を満足することを特徴とするものである。
(1)  2.00＜│ｆ1／ｆ│＜3.00
(2)  0.50＜│ｆ2／ｆ3│＜0.70
(3)  2.00＜│ｆ1／ｄ1-2│＜5.00
(4)  0.40＜│Ｒ2R／Ｒ2F│＜0.60
ただし、
ｆ  ：全系の焦点距離
ｆ1  ：第１レンズの焦点距離
ｆ2  ：第２レンズの焦点距離
ｆ3  ：第３レンズの焦点距離
ｄ1-2  ：第１レンズと第２レンズとの空気間隔
Ｒ2F  ：第２レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ2R  ：第２レンズの像側の面の曲率半径
【０００７】
ここで、上述した「像側に凹面を向けた第1レンズ」の形状の態様としては、像側に凹面を向けた平凹レンズ、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、および像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ等がある。
【０００８】
また、上記第３レンズにおける像側の面は、光学繊維束の端面、または撮像素子の端面ガラスと接合されていることが望ましい。そして、上記第１レンズ、上記第２レンズおよび上記第３レンズの各レンズ面が球面もしくは平面からなることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の内視鏡用対物レンズは、第２レンズを像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズにより構成するとともに、上記条件式（４）を満足することにより、像面湾曲を抑えることができるようになっている。
上記条件式（１）〜（４）を同時に満足させることにより、３枚という比較的少ないレンズ構成にもかかわらずレンズ全長が短く、光学性能の良好な内視鏡用対物レンズを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１に示す実施形態（実施例１のものを代表させて示している）の内視鏡用対物レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズＬ１、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第２レンズＬ２、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズＬ３を配列し、前記第１レンズＬ１と前記第２レンズＬ２の間に明るさ絞り１を配置してなる内視鏡用対物レンズである。また、第３レンズＬ３の像側の面に光ファイババンドル２の端面が接合されている。ここで、第１レンズＬ１の物体側の面および第３レンズＬ３の像側の面は、平面であり、第１レンズＬ１の像側の面、第２レンズＬ２の両面および第３レンズＬ３の物体側の面は、球面である。
【００１１】
なお、上記第１レンズＬ１は、像側に凹面を向けた負のメニスカスレンズ、もしくは像側に強い曲率の面を向けた両凹レンズ等でも良い。ただし、この場合における第１レンズＬ１の両面は球面とされる。
【００１２】
また、本実施形態の内視鏡用対物レンズは、以下の条件式（１）〜（４）を満足している。
(1)  2.00＜│ｆ1／ｆ│＜3.00
(2)  0.50＜│ｆ2／ｆ3│＜0.70
(3)  2.00＜│ｆ1／ｄ1-2│＜5.00
(4)  0.40＜│Ｒ2R／Ｒ2F│＜0.60
ただし、
ｆ  ：全系の焦点距離
ｆ1  ：第１レンズの焦点距離
ｆ2  ：第２レンズの焦点距離
ｆ3  ：第３レンズの焦点距離
ｄ1-2  ：第１レンズと第２レンズとの空気間隔
Ｒ2F  ：第２レンズの物体側の面の曲率半径
Ｒ2R  ：第２レンズの像側の面の曲率半径
【００１３】
以下、上述した各条件式（１）〜（４）についての技術的意義を説明する。
上記条件式（１）は、第１レンズのパワーの範囲を定めるもので、この条件式（１）の上限を上回ると十分な視野角の確保が困難になる。その一方条件式（１）の下限を下回ると、負のパワーが強くなり像面湾曲が過度にアンダーとなる。
【００１４】
上記条件式（２）は、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の焦点距離の比を表す式であり、第３レンズＬ３のパワーが強くなってその上限を上回ると、像面湾曲と非点収差の補正が不十分となり、その一方下限を下回ると、第３レンズＬ３のパワーが弱くなってコマ収差が大きくなる。
【００１５】
上記条件式（３）は、第１レンズのパワーの範囲、および第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔の範囲を定めるもので、この条件式（３）の上限を上回ると十分な視野角の確保が困難になる。その一方条件式(３)の下限を下回ると、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間隔が広くなり、像面湾曲が過度にアンダーとなる。
【００１６】
上記条件式（４）は、第２レンズＬ２の前後の面の曲率半径の比を規定する式であり、その上限を上回ると第２レンズＬ２のパワーが小さくなってレンズ全長が長くなり、一方その下限を下回ると像面湾曲の補正が不十分になる。なお、上記曲率半径の比であるＲ2R／Ｒ2Fは、より好ましくは0.42＜│Ｒ2R／Ｒ2F│＜0.50に設定する。
【００１７】
本実施形態の内視鏡用対物レンズによれば、第２レンズＬ２を像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズにし、上記条件式（４）を満足することにより、像面湾曲を抑えることができる。なお、第２レンズＬ２が平凸レンズであれば、該条件式（４）の値は０となる。この像面湾曲の抑制により、医療現場からの更に質の高い画像提供という要請に応えることが可能となる。
【００１８】
また、上記条件式（１）および（３）を満足することにより、十分な視野角を確保しつつ像面湾曲を良好なものとすることができ、また上記条件式（２）を満足することにより良好な収差補正がなされる。
これらの４つの条件式を同時に満足させることにより、３枚という比較的少ない枚数のレンズ構成にもかかわらずレンズ全長が短く、光学性能の良好な内視鏡用対物レンズを得ることができる。
【００１９】
さらに、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２および第３レンズＬ３の各レンズ面が球面もしくは平面からなり、非球面レンズを用いていないため、加工の容易性を利点とすることができる。加えて、第３レンズＬ３の像側の面と、光学繊維の端面または撮像素子の端面ガラスとを接合し、これらを一体的に移動させることにより、組立調整時のピント調整作業を容易にすることができる。
【実施例】
【００２０】
以下、具体的な実施例および従来技術に係る比較例を用いて、本発明の内視鏡用対物レンズをさらに説明する。
なお、以下の各実施例および比較例に示す数値は、全系の焦点距離を０．５ｍｍとして規格化された値となっている。
【００２１】
＜実施例１＞
実施例１に係る内視鏡用対物レンズの概略構成を図１に示す。この内視鏡用対物レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズＬ１、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第２レンズＬ２、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズを配列し、前記第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間に明るさ絞り１が配置されている。なお、各レンズ面は球面もしくは平面により形成されている。
【００２２】
この内視鏡用対物レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表１に示す。なお表中の数字は、物体側からの順番を表すものである（第３面は絞り面）。
【００２３】
【表１】
2006330194.tif 000003
【００２４】
また、実施例１の内視鏡用対物レンズによれば、表４に示すように、条件式（１）〜（４）は全て満足されている。そして、レンズ系の全長は２．７２ｍｍとされている。
【００２５】
図２は実施例１の内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーションを示す収差図である。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。これらの収差図においてωは半画角を示す。これらの収差図から明らかなように、実施例１の内視鏡用対物レンズによれば、各収差を極めて良好に補正することができる。
【００２６】
＜実施例２＞
実施例２に係る内視鏡用対物レンズの概略構成を図３に示す。この内視鏡用対物レンズの構成も実施例１のものと略同様であり、対応する図面の説明において同一の要素については同一の符号を付し、重複する説明については省略する。
【００２７】
この内視鏡用対物レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表２に示す。なお表中の数字は、物体側からの順番を表すものである（第３面は絞り面）。表２から、この内視鏡用対物レンズは、軸上面間隔が実施例１に比べ長くなっていることが明らかである。
【００２８】
【表２】
2006330194.tif 000004
【００２９】
また、実施例２の内視鏡用対物レンズによれば、表４に示すように、条件式（１）〜（４）は全て満足されている。そして、レンズ系の全長は３．２５ｍｍとされている。
【００３０】
図４は実施例２の内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーションを示す収差図である。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。これらの収差図においてωは半画角を示す。
これらの収差図から明らかなように、実施例２の内視鏡用対物レンズによれば、各収差を良好に補正することができる。
【００３１】
＜比較例＞
比較例に係る内視鏡用対物レンズの概略構成を図５に示す。この内視鏡用対物レンズは、物体側より順に、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズＬ１、像側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズＬ２、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第３レンズを配列し、第２レンズＬ２の物体側の面上に明るさ絞り１が配置されている。
【００３２】
この内視鏡用対物レンズの各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における、屈折率Ｎおよびアッベ数νの値を表３に示す。なお表中の数字は、物体側からの順番を表すものである。
【００３３】
【表３】
2006330194.tif 000005
【００３４】
また、比較例の内視鏡用対物レンズによれば、条件式（１）〜（４）に対応する各値は表４に示すようになっている。条件式（１）〜（３）は満足されているが、条件式（４）は第２レンズＬ２が平凸レンズであるため満足されていない。レンズ系の全長は２．９３ｍｍとされている。
【００３５】
図６は比較例の内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーションを示す収差図である。なお、非点収差図には、サジタル像面およびタンジェンシャル像面に対する収差が示されている。
【００３６】
【表４】
2006330194.tif 000006
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係る内視鏡用対物レンズの構成を示す概略図
【図２】実施例１の内視鏡用対物レンズの諸収差（球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーション）を示す収差図
【図３】本発明の実施例２に係る内視鏡用対物レンズの構成を示す概略図
【図４】実施例２の内視鏡用対物レンズの諸収差（球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーション）を示す収差図
【図５】比較例に係る内視鏡用対物レンズの構成を示す概略図
【図６】比較例の内視鏡用対物レンズの諸収差（球面収差、非点収差、コマ収差およびディストーション）を示す収差図
【符号の説明】
【００３８】
Ｌ１〜Ｌ３    レンズ
Ｘ    光軸
１    明るさ絞り
２    光ファイババンドル
【図１】
2006330194.tif 000007
【図２】
2006330194.tif 000008
【図３】
2006330194.tif 000009
【図４】
2006330194.tif 000010
【図５】
2006330194.tif 000011
【図６】
2006330194.tif 000012