(57)【要約】  細径で、水中画角が広く、画角のばらつきが小さく、光学系の全長が短い内視鏡対物光学系を提供する。  内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群ＧＦと、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する後群ＧＲと、からなり、前群は、第１の負レンズＬ１と、第２の負レンズＬ２と、からなり、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足する。  １＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）  ４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）  Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）  ０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
2016190184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、である。
【請求項２】
前記後群は、物体側に、第１の正レンズと、第２の正レンズと、を有し、
以下の条件式（５）、（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
ここで、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳｐ12は、前記第１の正レンズと前記第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、前記第１の負レンズと前記第２の負レンズとのペッツバール和、
である。
【請求項３】
前記後群は、前記第２の正レンズの像側に接合レンズを有し、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡対物光学系。
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳ3は、前記接合レンズのペッツバール和、
である。
【請求項４】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
前記後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、である。
【請求項５】
以下の条件式（５）、（６）、（７）を満足することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡対物光学系。
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳｐ12は、前記第１の正レンズと前記第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、前記第１の負レンズと前記第２の負レンズとのペッツバール和、
ＰＳ3は、前記接合レンズのペッツバール和、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡対物光学系に関するもので、主に、医療用内視鏡の対物光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
泌尿器系臓器を対象とした内視鏡として、挿入部を経尿道的に挿入する内視鏡（以下、「泌尿器用内視鏡」という）がある。泌尿器用内視鏡では、挿入部を尿道内に挿入可能とするために、挿入部の外径を７ｍｍ以下とすることが必須である。そのため、泌尿器用内視鏡の挿入部の径は、胃の検診や大腸の検診等で広く知られる消化管用内視鏡の挿入部よりも細径である。また、泌尿器系臓器は、通常は尿で満たされている。そのため、泌尿器用内視鏡に用いられる内視鏡対物光学系は、水中観察を想定した光学設計となっている。【０００３】
特許文献１には、水中観察時の画角（以下、「水中画角」という）が広い内視鏡対物光学系が開示されている。特許文献１の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなる。特許文献１の内視鏡対物光学系では、水中画角は１０５°〜１６４°である。【０００４】
また、特許文献１には、観察空間の媒質について記載されている。ここでの観察空間は、泌尿器系臓器を泌尿器用内視鏡で観察する場合の空間である。特許文献１には、この場合の観察空間の媒質は、水を主成分とする灌流液や尿であることや、それら媒質の屈折率は水と同等とみなして差し支えないことが示されている。【０００５】
更に、特許文献１では、水中画角が空気中観察時の画角（以下、「空気中画角」という）に対して狭角化されることを挙げている。特許文献１では、空気中画角と水中画角の関係が以下のように示されている。
空気中画角    １８０°       １６０°       １４０°       １２０°
水中画角        ９７．２°     ９５．３°     ８９．７°     ８１．０°【０００６】
上記の空気中画角と水中画角は、水のｄ線における屈折率を１．３３３、内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズを平面として算出している。【０００７】
上記の関係は、例えば、空気中画角が１２０°の内視鏡対物光学系であっても、この内視鏡対物光学系を膀胱用内視鏡に用いると、実用時、すなわち、水中観察時は画角が８１°に狭まる、ということを意味している。特許文献１では、空気中画角が広い内視鏡対物光学系であっても、膀胱内面全域での病変の探索を効率良く行えないことを課題として提示している。【０００８】
特許文献２には、画角の切替えが可能、もしくは、画角のばらつきが低減可能な内視鏡対物光学系が開示されている。画角のばらつきは、部品の加工精度や組立誤差等により生じるものである。特許文献２の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなる。そして、一部のレンズを移動させて、焦点距離を可変させている。【０００９】
特許文献２の内視鏡対物光学系では、空気中画角は広角端で約１７０°である。特許文献２の実施例７では、光学系の先端面に正屈折力を持たせている。これにより、実施例７は水中画角が最も広い実施例となっている。実施例７における水中画角は１１９°である。先端面が平面になっている内視鏡対物光学系では、通常は水中画角が１００°未満となることを鑑みると、引用文献２の実施例７の内視鏡対物光学系は、水中観察時でも広角と言える。【００１０】
特許文献３には、画角ばらつきを低減した内視鏡用撮像ユニットが開示されている。特許文献３の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、からなる。そして、一部のレンズを移動させて、画角を可変させている。【００１１】
特許文献３の内視鏡対物光学系では、空気中画角は１４５°〜１７３°である。水中画角に換算すると、先端面が平面になっている実施例では、水中画角は１００°未満である。また、実施例４は先端面が正屈折力を持つ実施例で、水中画角が最も広い実施例であるが、この実施例４でも水中画角は１０５°である。【００１２】
特許文献４には、画角が切替え可能な内視鏡対物光学系が開示されている。特許文献４の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなる。そして、一部のレンズを移動させて、変倍を行っている。特許文献４の内視鏡対物光学系は、特に第１群に少なくとも２枚の負レンズを配置したことが特徴である。【００１３】
特許文献４の全実施例では、先端面は平面で、空気中画角が約１３８°である。そのため、水中画角に換算すると画角は８９°程度しかない。【００１４】
特許文献５は、超広角で、画角の切替えが可能な内視鏡対物光学系が開示されている。特許文献５の内視鏡対物光学系では、空気中画角が１８０°以上になっている。特許文献５の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、負の屈折力を有する第２群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第３群と、正の屈折力を有する第４群と、からなる。そして、一部のレンズを移動させて、変倍を行っている。【００１５】
特許文献５では、水中観察に関して説明されていない。しかしながら、全実施例において、先端面が正屈折力を持つ。そのため、特許文献５の内視鏡対物光学系の構成は、水中画角の広角化に有利な構成になっている。このようなことから、特許文献５の内視鏡対物光学系では、水中画角を十分に大きくとれるものと考えられる。【００１６】
特許文献６には、超広角な内視鏡対物光学系が開示されている。特許文献６の内視鏡対物光学系では、空気中画角が１８０°以上になっている。特許文献６の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなる。【００１７】
特許文献６では、水中観察に関して説明されていない。しかしながら、全実施例において、先端面が正屈折力を持つ。そのため、特許文献６の内視鏡対物光学系の構成は、水中画角の広角化に有利な構成になっている。このようなことから、特許文献６の内視鏡対物光学系では、水中画角を十分に大きくとれるものと考えられる。【００１８】
特許文献７には、超広角な内視鏡対物光学系が開示されている。特許文献７の内視鏡対物光学系では、空気中画角が１８０°以上になっている。特許文献７の内視鏡対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、開口絞りと、正の屈折力を有する第２群と、からなる。【００１９】
特許文献７では、水中観察に関して説明されていない。しかしながら、全実施例において先端面が正屈折力を持つ。そのため、特許文献７の内視鏡対物光学系の構成は、水中画角の広角化に有利な構成になっている。このようなことから、特許文献７の内視鏡対物光学系では、水中画角を十分大きくとれるものと考えられる。【００２０】
特許文献８には水中観察を想定した内視鏡対物光学系が開示されている。ただし、空気中画角が最も大きい実施例(６〜９、１７、１８)でも、画角は１３８．３°である。この画角は、水中画角に換算すると８９°である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開第２０１４／２０８３７３号
【特許文献２】特開平７−１８１３７７号公報
【特許文献３】特開２００６−３５４９号公報
【特許文献４】特開２００２−１４２８２号公報
【特許文献５】特開２０１２−４７９０９号公報
【特許文献６】国際公開第２０１１／７０８９７号
【特許文献７】国際公開第２０１１／１４８８２２号
【特許文献８】特開平５−２８８９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１に開示された内視鏡対物光学系では、画角のばらつきに関して考慮がされていない。また、画角調整を光学的に行うためには、レンズの移動が必要である。しかしながら、特許文献１の内視鏡対物光学系では、レンズの移動に必要な空間が十分に確保されているとは言えない。【００２３】
また、特許文献２に開示された内視鏡対物光学系では、最も物体側のレンズが大き過ぎるため、細径化が困難である。【００２４】
また、特許文献３に開示された内視鏡対物光学系は、水中画角が十分に広いとは言えない。【００２５】
また、特許文献４に開示された内視鏡対物光学系は、水中画角が十分に広いとは言えない。更に、各実施例の図を参照すると、最も物体側にあるレンズの外径が像高に比して大きくなっている。そのため、更なる水中画角の広角化を図った際には、細径化が困難になる。【００２６】
また、特許文献５に開示された内視鏡対物光学系では、広角状態の光線図を参照すると、各実施例で、最も物体側にあるレンズの外径が像高に比して非常に大きい。そのため、細径化が困難になる。【００２７】
また、特許文献６に開示された内視鏡対物光学系では、画角のばらつきに関して考慮がされていない。また、光学的に画角調整を行うためにはレンズの移動が必要であるが、特許文献６の内視鏡対物光学系では、レンズの移動に必要な空間が十分に確保されているとは言えない。【００２８】
また、特許文献７に開示された内視鏡対物光学系では、光学系の全長が長すぎる。【００２９】
また、特許文献８に開示された内視鏡対物光学系では、水中画角が実用時に十分な画角とは言えない。更に、画角のばらつきに関して考慮がされていないので、画角のばらつきを低減する工夫についての開示が無い。【００３０】
以上のように、特許文献１〜８に開示された内視鏡対物光学系では、主に膀胱用内視鏡に必要とされる、細径で、水中画角が広く、画角のばらつきが小さく、光学系の全長が短いという要求を、同時に満足することができない。【００３１】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、細径で、水中画角が広く、画角のばらつきが小さく、光学系の全長が短い内視鏡対物光学系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】
【００３２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。【００３３】
また、本発明の別の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、細径で、水中画角が広く、画角のばらつきが小さく、光学系の全長が短い内視鏡対物光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態の内視鏡対物光学系の基本構成を示す図である。
【図２】本実施形態の内視鏡ユニットを示す図であって、（ａ）は第１の構成を示す図、（ｂ）は第２の構成を示す図である。
【図３】実施例１に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）及び歪曲収差（ＤＴ）をそれぞれ示す収差図である。
【図４】実施例２に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）及び歪曲収差（ＤＴ）をそれぞれ示す収差図である。
【図５】実施例３に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と、球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）及び歪曲収差（ＤＴ）をそれぞれ示す収差図である。
【図６】撮像範囲を示す概念図であって、（ａ）は水中観察状態での撮像範囲を示す図、（ｂ）は空気中観察状態での撮像範囲を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本実施形態に係る内視鏡対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態に係る内視鏡対物光学系によりこの発明が限定されるものではない。
【００３７】
本実施形態の内視鏡対物光学系の基本構成について説明する。基本構成の光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、から構成されている。
【００３８】
本実施形態の内視鏡対物光学系は、超広角光学系である。そこで、本実施形態の内視鏡対物光学系では、非常に広い画角を確保するために、画角の拡大に最適な、所謂レトロフォーカス型の構成を基本構成に採用している。
【００３９】
図１に、本実施形態の内視鏡対物光学系の基本構成の一例を示す。基本構成では、光学系を、物体側から順に、負の屈折力を有する前群ＧＦと、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する後群ＧＲと、で構成している。
【００４０】
更に、基本構成では、前群ＧＦを、第１の負レンズＬ１と第２の負レンズＬ２とで構成している。第１の負レンズＬ１と第２の負レンズＬ２は、共に単レンズである。このように、前群ＧＦを構成するレンズを負の単レンズ２枚に限定することで、明るさ絞りＳよりも物体側の空間において、広角化、入射瞳位置の短縮及び画角調整に寄与しない構造物を排除している。入射瞳位置の短縮とは、入射瞳位置をより物体側に近づけることである。
【００４１】
本実施形態の内視鏡対物光学系は、泌尿器系臓器の観察にも使用できる。前述のように、泌尿器系臓器の観察は水中で行われる。水中観察時に広い画角を確保するためには、前群ＧＦの負レンズが１枚では負の屈折力が足りない。そこで、前群ＧＦを２枚の負レンズで構成することで、負の屈折力を十分に確保している。その結果、水中での観察において広い画角を確保できる。
【００４２】
前群ＧＦの第１の負レンズＬ１と第２の負レンズＬ２のいずれか、もしくは、両方を接合レンズで構成するとレンズ肉厚の増大により、明るさ絞りＳよりも物体側の空間が長くなってしまう。第１の負レンズＬ１と第２の負レンズＬ２の各々を単レンズとすることで前群ＧＦにおけるレンズ肉厚の増大を回避することができる。その結果、明るさ絞りＳよりも物体側の空間にてレンズが占める空間を最小化できる。
【００４３】
このような前群ＧＦの構成は、前群ＧＦの長さの短縮を実現すると共に、光学系全体の長さの短縮にも寄与する。
【００４４】
このように、本実施形態の内視鏡対物光学系における基本構成は、細径化（レンズ外径の小径化）、広角化、光学系の全長の短縮化の全てに配慮した構成になっている。
【００４５】
尚、超広角光学系のなかには、明るさ絞りＳの物体側に正レンズを配置した光学系もある。しかしながら、前群ＧＦに配置した正の屈折力は、画角を狭める方向に作用する。しかも、正の屈折力は、入射瞳位置をより像側に位置させるので、レンズ外径を増大させる。そのため、明るさ絞りＳの物体側に正レンズを配置することは望ましくない。
【００４６】
明るさ絞りＳは、前群ＧＦと後群ＧＲとの間に配置されている。前群ＧＦと後群ＧＲとの間隔が狭い場合、明るさ絞りＳをレンズ面に設けても良い。明るさ絞りＳをレンズ面に設ける方法としては、例えば、レンズ面に金属遮光膜をコーティングしエッチングで開口を形成する方法や、レンズと枠の間に円環状の薄い金属板を挟み込む方法がある。
【００４７】
後群ＧＲは、第１の正レンズＬ３と、第２の正レンズＬ４と、接合レンズＣＬとで構成されている。接合レンズＣＬは、正レンズＬ５と負レンズＬ６とで構成されている。また、後群ＧＲには、光学フィルタＦが配置されている。図１では、光学フィルタＦは、第１の正レンズＬ３と第２の正レンズＬ４との間に配置されている。
【００４８】
光学フィルタＦは、例えば、赤外線カットフィルタや、色温度変換フィルタである。これらのフィルタは、ＣＣＤなどの撮像素子の感度補正に用いられる。
【００４９】
また、レーザーカットフィルタや特殊機能フィルタを、光学系中に配置してもよい。レーザーカットフィルタとしては、例えば、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等のレーザ光をカットするためのフィルタがある。特殊機能フィルタとしては、例えば、特定波長域の光線をカットするノッチフィルタがある。
【００５０】
また、光学フィルタＦには、吸収型のフィルタ、反射型のフィルタ、もしくはそれらを一緒にした複合型のフィルタを用いても良い。また、反射防止膜を施したフィルタを用いてもよい。
【００５１】
後群ＧＲの像側には、ガラスブロックＣが配置されている。ガラスブロックＣは、固体撮像素子のカバーガラスを想定したものである。ガラスブロックＣの像側面には、像高がＩｗの物体の像が形成されている。ガラスブロックＣの像側面は、撮像素子の撮像面と一致している。
【００５２】
以下、第１実施形態の内視鏡対物光学系と第２実施形態の内視鏡対物光学系について、説明する。
【００５３】
第１実施形態の内視鏡対物光学系は、上記の基本構成を備えると共に、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
【００５４】
条件式（１）は、水中画角に関連する条件式である。最大像高Ｉｗは、水中観察も考慮した上での最大像高である。ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離である。ただし、物体側第１面が曲率を有する場合は、物体側媒質の屈折率に応じて焦点距離が変化する。そのため、ｆｔは、一般的なレンズの焦点距離の定義と同様に、物体側媒質を空気としたときの焦点距離とする。
【００５５】
条件式（１）において、Ｉｗ／ｆｔの値が小さくなると水中画角は狭くなり、Ｉｗ／ｆｔの値が大きくなると水中画角は広くなる。
【００５６】
空気中での観察用に設計された従来の内視鏡対物光学系では、像高Ｈが、焦点距離ｆｔと入射角θａの正弦に概ね比例するものが多い。このような内視鏡対物光学系は、所謂Ｈ＝ｆｔ×ｓｉｎ（θａ）型の対物光学系として知られている。θａは、物体側媒質空間での主光線と光軸とのなす角度であって、空気中観察時の角度である。Ｈ＝ｆｔ×ｓｉｎ（θａ）型の対物光学系では、Ｈ／ｆｔの値は１以下となる。
【００５７】
これに対して、第１実施形態の内視鏡対物光学系は、条件式（１）から分かるようにＩｗ／ｆｔの値は１よりも大きくなる。これは、第１実施形態の内視鏡対物光学系では、水中観察時の最大像高を、空気中観察時に想定される像高よりも大きくとっていることを意味する。条件式（１）の下限値を上回ることは、水中画角の広角化に寄与する。条件式（１）の上限値を下回ることで、水中画角の過剰な広角化を回避することができる。
【００５８】
条件式（１）の下限値を下回ると、水中画角が狭くなる。すなわち、水中での観察に必要な画角を十分に得ることが困難になる。
【００５９】
条件式（１）の上限値を上回ると、水中画角が広くなり過ぎてしまう。この場合、観察視野の周辺部や撮像素子で取得した画像周辺部で明るさの低下が生じる。よって、条件式（１）の上限値を上回ることは望ましくない。観察視野の周辺部や画像の周辺で明るさの低下としては、例えば、照明光学系側での配光不足や、対物光学系における周辺光量の低下がある。
【００６０】
条件式（２）は、光学系の全長に関連する条件式である。Ｌｔ／Ｉｗは、光学系の全長を最大像高で規格化することを意味する。Ｌｔ／Ｉｗの値が小さいほど、光学系の全長が短い内視鏡対物光学系を実現できる。最大像高は固体撮像素子の撮像面サイズにほぼ比例すると考えて良い。
【００６１】
条件式（２）の下限値を下回ると、光学系の全長が短くなりすぎてしまう。この結果、画角調整のために必要な空間の確保、十分な収差補正及びレンズ製造時の容易性の確保が困難となる。よって、条件式（２）の下限値を下回ることは望ましくない。
【００６２】
条件式（２）の上限値を上回ると、先端硬質部長が増加する。先端硬質部長が長いと、内視鏡の先端部を湾曲させたときに、被写体までの距離が短くなる。その結果、視野が狭まってしまうので、広角化による視野拡大の価値が低下する。よって、条件式（２）の上限値を上回ることは望ましくない。
【００６３】
条件式（３）は、レンズの最大径に関連する条件式である。一般的に、広角レンズでは、所謂前玉レンズが最大径を有するレンズとなる。第１実施形態の内視鏡対物光学系では、物体側第１面を有するレンズ、すなわち第１の負レンズが前玉レンズに相当する。
【００６４】
超広角レンズでは、第１の負レンズにおける光線高は、画角と入射瞳位置でほぼ定まる。画角を決めた場合、入射瞳位置が、第１の負レンズにおける光線高を決めるパラメータとなる。入射瞳位置が物体側第１面から像側に向かって離れるほど、第１の負レンズにおける光線高が高くなる。そのため、第１の負レンズを小径化するためには、入射瞳位置を物体側第１面に近づける工夫が必要である。
【００６５】
入射瞳位置を物体側第１面に近づけるためには、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔（以下、「Ｌｓｆ」という）を短くすれば良い。そこで、Ｌｓｆを内視鏡対物光学系全系の焦点距離（以下、「ｆｔ」という）で規格化し、上限値を設けた。尚、条件式（３）では、最大像高でなくｆｔで、Ｌｓｆを規格化している。このようにした理由は、画角の要因も条件に加味するためである。
【００６６】
例えば、最大像高が撮像素子の撮像面サイズで決まるとすると、最大像高は画角の要因を含まない。一方、ｆｔについては、最大像高を一定とすると、ｆｔの値が小さくなると画角は広くなるという関係が成立する。このように、ｆｔは、画角の要因を含んでいる。
【００６７】
ｆｔでＬｓｆを規格化することにより、広角化に伴ってｆｔの値が小さくなるほどＬｓｆの上限値も小さくなる。その結果、第１の負レンズの外径の規制を、より厳格に行うことができる。
【００６８】
条件式（３）の上限値を上回ると、第１の負レンズの外径が増大する。これに伴い、内視鏡、特に、先端硬質部が太径化する。よって、条件式（３）の上限値を上回ることは望ましくない。
【００６９】
画角を変化させるには、光学系全系の焦点距離を変化させれば良い。但し、焦点距離変動に伴うピント変動やレンズ移動距離を小さくする必要がある。レトロフォーカス型の光学系では、負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群との間隔を変更することで、ピント変動や移動距離を小さく保ちつつ焦点距離を大きく変化させることができる。よって、レトロフォーカス型の光学系では、負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群との間隔を変更することで画角調整を行うのが好適である。
【００７０】
条件式（４）は画角調整に関連する条件式である。画角調整を行うにはピント変動や移動距離を小さく保ちつつ焦点距離を大きく変化できる間隔を選び、レンズ移動によりその間隔を変化させる必要がある。前述のように、基本構成では、レトロフォーカス型の構成を採用している。第１実施形態の内視鏡対物光学系において、負屈折力と正屈折力との境界は、第１の負レンズと第２の負レンズとの間、又は、第２の負レンズと明るさ絞りとの間になる。よって、第１の負レンズと第２の負レンズとの間隔、又は、第２の負レンズと明るさ絞りとの間隔が、画角調整に好ましい間隔になる。
【００７１】
内視鏡対物光学系は、レンズや光学フィルタ等の光学素子で構成されている。これらの光学素子を、予め決められた間隔で配置するためには、複数のグループに分けた光学素子を、各々枠部材で保持し、枠部材同士の位置を調整すれば良い。この時、光学素子や枠部材などの部品には、各々、製造誤差による寸法のばらつきが存在する。そのため、部品の組み合わせによっては、内視鏡対物光学系の広角端の画角が、予め設定しておいた許容範囲を越えて過剰に広くなることもある。
【００７２】
前述のように、レトロフォーカス型の光学系では、負屈折力と正屈折力との境界における間隔を変化させることで画角調整を行う。この場合、過剰に広い画角を所定の許容範囲内に収めるためには、この間隔を減少させる必要がある。このようなことから、間隔の減少による画角調整が十分に行えるように、レンズの移動幅を大きく確保しておくことが重要である。
【００７３】
第１実施形態の内視鏡対物光学系では、条件式（３）を満足することで、明るさ絞りよりも物体側の空間を極力狭くしている。そのため、その限られた空間内で空気間隔を適正な比率で確保する必要がある。
【００７４】
ΣＬａ／Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔に対する、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の占める比率を表している。尚、明るさ絞りより物体側に位置する光学部材が第１の負レンズと第２の負レンズのみの場合、ΣＬａは第１の負レンズと第２の負レンズとの間の空気間隔、及び、第２の負レンズと明るさ絞りとの間の空気間隔の和となる。
【００７５】
条件式（４）の下限値を下回ると、空気間隔が占める比率が小さくなりすぎる。この場合、画角調整に必要な調整幅を十分に確保することができない。特に、内視鏡対物光学系が、過剰な広角側ばらつきをもたらす部品の組合せで構成されている場合、画角を十分に狭められなくなる。よって、条件式（４）の下限値を下回ることは望ましくない。
【００７６】
条件式（４）の上限値を上回ると、空気間隔が占める比率が大きくなりすぎる。この場合、第１の負レンズや第２の負レンズの厚みを十分に確保できなくなる。その結果、第１の負レンズや第２の負レンズの加工時における破損や、枠組後の破損等の強度的課題が生じる。よって、条件式（４）の上限値を上回ることは望ましくない。
【００７７】
画角調整箇所は、条件式（４）を満足した上で、第１の負レンズと第２の負レンズとの間、及び、第２の負レンズと明るさ絞りの間のいずれかを、選択すれば良い。内視鏡に実装する小型の鏡枠では、鏡枠設計時の要求事項である枠部品加工性、組立性、及び、信頼性品質等に対する配慮が重要である。画角調整箇所の選択は鏡枠設計に強く影響する。そのため、画角調整箇所の選択は鏡枠設計上の要求事項を満足した上で調整幅を確保しやすい方を選択するのが望ましい。
【００７８】
また、第１実施形態の内視鏡対物光学系では、後群は、物体側に、第１の正レンズと、第２の正レンズと、を有し、以下の条件式（５）、（６）を満足することが好ましい。
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
ここで、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳｐ12は、第１の正レンズと第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、第１の負レンズと第２の負レンズとのペッツバール和、
である。
【００７９】
条件式（５）と条件式（６）は、共に、部分的なペッツバール和に関連する条件式である。像面湾曲の尺度となるペッツバール和は、２つの領域が接することで形成された境界面における屈折力を、境界の両側に位置する領域の屈折率で除算したものの和であって、長さの逆数の次元を有する。ペッツバール和は境界面毎に算出できる。そのため、光学系においては、算出の対象となるレンズ面の枚数によって、レンズ毎やレンズ群毎というように、部分的なペッツバール和を算出できる。
【００８０】
前述のように、第１実施形態の内視鏡対物光学系は、レトロフォーカス型の構成を基本構成に採用している。レトロフォーカス型の光学系を超広角化すると、前群が大きな負の屈折力を持つために前群におけるペッツバール和が負となる。その結果、補正が過剰傾向の像面湾曲が発生し易くなる。これを光学系全体として補正するためには、後群で大きな正のペッツバール和を発生させて、前群で発生する負のペッツバール和とのバランスをとる必要がある。
【００８１】
レトロフォーカス型の構成では、前群で大きく光束が発散され、大きく発散された光束が後群に入射する。そこで、後群内の物体側に、大きな正の屈折力を持つレンズを配置して、光束をできるだけ後群内の物体側で収束方向に変換する必要がある。このように、後群内の物体側に配置した正の屈折力を持つレンズとそのレンズの屈折率を利用して、前群で発生する負のペッツバール和を相殺するのが効率的である。
【００８２】
第１実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の正レンズと第２の正レンズを後群に配置し、この２つの正レンズでのペッツバール和が正の大きな値を持つようにしている。尚、内視鏡対物光学系では、光学系の全長短縮が望まれる。そのため、光学系内でレンズが配置される空間は限られる。この限られた空間内で正のペッツバール和を効率良く発生させるためには、第１の正レンズと第２の正レンズを接合レンズにするよりも、単レンズのままにした方が望ましく、更に、正レンズの各々の屈折力と屈折率の選択により条件式（５）を満足することが望ましい。
【００８３】
条件式（５）は第１の正レンズと第２の正レンズのペッツバール和（以下「ＰＳｐ12」という）に関する条件式で、ＰＳｐ12にｆｔを乗算して無次元化すると共に、規格化したものである。
【００８４】
条件式（５）の下限値を下回ると、後群における正のペッツバール和が小さくなり過ぎる。そのため、前群における負のペッツバール和の相殺に正のペッツバール和を利用する際に、正のペッツバール和が絶対的に不足する。よって、条件式（５）の下限値を下回ることは望ましくない。
【００８５】
条件式（６）は、前述のＰＳｐ12と前群のペッツバール和（以下、「ＰＳｎ12」という）のバランスに関する条件式である。第１実施形態の内視鏡対物光学系では、ＰＳｎ12の絶対値をできる限り小さくするのが望ましい。しかしながら、前群の屈折力は、画角やレンズの外径等でほぼ決まってしまう。よって、ＰＳｎ12の絶対値を小さくするための自由度としては、第１の負レンズと第２の負レンズに高屈折率素材を用いる、という程度の自由度しか無い。
【００８６】
このようなことから、ＰＳｎ12は、実質的には、絶対値として大きく残存してしまう。そこで、大きな値を持つＰＳｎ12に対して、意図的に大きな値のＰＳｐ12を発生させて、バランスをとることとなる。ＰＳｐ12の値の符号とＰＳｎ12の値の符号は異符号のため、条件式（６）では、絶対値で両者の比をとっている。
【００８７】
｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜の値が１であれば、これら４枚のレンズでペッツバール和が相殺される状態となっている。よって、ペッツバール和の点では、好ましい内視鏡対物光学系が実現できる。
【００８８】
条件式（６）の下限値を下回ると、ＰＳｎ12に対してＰＳｐ12が相対的に小さくなりすぎる。この場合、正のペッツバール和で、負のペッツバール和を十分に相殺できなくなる。その結果、内視鏡対物光学系の全系でのペッツバール和が補正過剰の状態で残存することになる。よって、条件式（６）の下限値を下回ることは望ましくない。
【００８９】
ちなみに、管腔内を観察する内視鏡では視野周辺の被写体が内視鏡対物光学系に近接しやすい。そのため、像面湾曲は少し補正不足傾向の方が、視野周辺のピントが合い易くなる。逆に、補正が過剰傾向の像面湾曲が残存している場合は、視野周辺のピントをよりさらにぼかすこととなる。よって、補正が過剰傾向の像面湾曲が残存することは好ましくない。
【００９０】
条件式（６）の上限値を上回ると、ＰＳｐ12が必要以上に大きくなる。この場合、第１の正レンズと第２の正レンズを低屈折率素材で構成し、且つ、非常に大きい正の屈折力を２つの正レンズに持たせることとなる。しかしながら、このようにすると、偏心等の製造誤差感度が高くなりすぎる。偏心は一般的に点像強度分布の形状を崩すか、もしくは、像面の対称性と平坦性を悪化させる形で結像性能を劣化させる。偏心の製造誤差感度が高いことは実装時に結像性能が劣化し易いことにつながる。よって、ＰＳｐ12を必要以上に大きくすること、すなわち、条件式（６）の上限値である１．１を上回ることは望ましくない。
【００９１】
また、第１実施形態の内視鏡対物光学系では、後群は、第２の正レンズの像側に接合レンズを有し、接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、以下の条件式（７）を満足することが好ましい。
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳ3は、接合レンズのペッツバール和、
である。
【００９２】
第１の負レンズ、第２の負レンズ、第１の正レンズ及び第２のレンズの４枚のレンズで、所望の光学仕様実現と像面湾曲の良好な補正が概ね可能となる。ただし、この４枚のレンズだけで、球面収差、コマ収差、非点収差及び色収差を良好に補正しきれるものではない。
【００９３】
そこで、後群内に、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとの組み合わせからなる接合レンズを追加する。このようにすることで、球面収差、コマ収差、非点収差及び色収差の補正が可能になる。
【００９４】
負の屈折力を有するレンズには、高屈折率で高分散の硝材を用い、正の屈折力を有するレンズは、負の屈折力を有するレンズに用いた硝材よりも、相対的に低屈折率で低分散の硝材を用いれば良い。このような組み合わせは、通常よく用いられる組み合わせである。
【００９５】
但し、像面湾曲の補正が過剰傾向になることをできる限り回避するため、第１実施形態の内視鏡対物光学系では、接合レンズについてもペッツバール和に関する条件を付加している。
【００９６】
条件式（７）は、接合レンズのペッツバール和にｆｔを乗算して無次元化すると共に、規格化したものである。条件式（７）を満足することで、接合レンズにおけるペッツバール和を前群における負のペッツバール和の相殺に利用できる。その結果、内視鏡対物光学系全系でのペッツバール和の改善につながる。また、前述のように、第１の正レンズと第２の正レンズに対する制約は、製造誤差による画質劣化とトレードオフになり易い。条件式（７）を満足することは、第１の正レンズと第２の正レンズに対する制約の緩和ともなり得る。
【００９７】
条件式（７）の下限値を下回ると、前述のような効果が得られない。よって、条件式（７）の下限値を下回ることは望ましくない。
【００９８】
第２実施形態の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
【００９９】
また、第２実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（５）、（６）、（７）を満足することが好ましい。
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳｐ12は、第１の正レンズと第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、第１の負レンズと第２の負レンズとのペッツバール和、
ＰＳ3は、接合レンズのペッツバール和、
である。
【０１００】
第２実施形態の内視鏡対物光学系における構成や条件式は、第１実施形態の内視鏡対物光学系で説明したので、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
また、第１実施形態の内視鏡対物光学系や第２実施形態の内視鏡対物光学系（以下、「本実施形態の内視鏡対物光学系」という）では、第１の負レンズは物体側面が平面の平凹レンズであることが好ましい。
【０１０２】
物体側面を平面とすることで、レンズ面の破損を低減することができる。また、レンズ面の周辺部に水滴が溜まりにくくなるので、観察可能な範囲が狭まることがない。
【０１０３】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の負レンズの屈折率は１．７５以上であることが好ましい。
【０１０４】
このようにすることで、第１の負レンズの外径を小さくすることができる。
【０１０５】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の負レンズの硝材はサファイアであることが好ましい。
【０１０６】
サファイアは硬度が非常に高い材料なので、外部からの衝撃に強い。よって、物体側のレンズ面に傷が付きにくい。サファイアを用いることで、画像への傷の映り込みや、傷によるフレア発生が起こりにくくなる。
【０１０７】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の負レンズの物体側面は、物体側に凹面を向けていることが好ましい。
【０１０８】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の負レンズは平凹レンズであって、物体側に凹面を向け、像側面が平面であることが好ましい。
【０１０９】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の負レンズの屈折率は１．７５以上であることが好ましい。
【０１１０】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の正レンズの像側面は、像側に凸面を向けていることが好ましい。
【０１１１】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の正レンズは平凸レンズであって、物体側面が平面で、像側面は、像側に凸面を向けていることが好ましい。
【０１１２】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１の正レンズの屈折率は１．７５未満であることが好ましい。
【０１１３】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の正レンズの像側面は、像側に凸面を向けていることが好ましい。
【０１１４】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の正レンズは平凸レンズであって、物体側面が平面で、像側面は、像側に凸面を向けていることが好ましい。
【０１１５】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２の正レンズの屈折率は第１の正レンズの屈折率よりも高いことが好ましい。
【０１１６】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、接合レンズの正の屈折力を有するレンズは両凸レンズであることが好ましい。
【０１１７】
また、本実施形態の内視鏡対物光学系では、凹レンズの屈折率は１．８５以上で、アッベ数は２３以下であることが好ましい。
【０１１８】
本実施形態の内視鏡対物ユニットについて説明する。本実施形態の内視鏡対物ユニットは、内視鏡対物光学系と、第１の保持部材と、第２の保持部材と、を有し、内視鏡対物光学系は、物体側から順に、第１の負レンズと、第２の負レンズと、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、を有し、第１の保持部材は、第１の負レンズを少なくとも有し、第２の保持部材は、第１の正レンズ、第２の正レンズ及び接合レンズを少なくとも有し、第１の保持部材と第２の保持部材を、光軸に沿って相対的に移動させることを特徴とする。
【０１１９】
前述のように、内視鏡対物光学系は、レンズや光学フィルタ等の光学素子で構成されている。これらの光学素子を、予め決められた間隔で配置するためには、複数のグループに分けた光学素子を、各々枠部材で保持し、枠部材同士の位置を調整すれば良い。全ての光学素子が枠部材で保持され、枠部材が組み合わさった状態になっているものを、ここでは、内視鏡対物ユニットとする。
【０１２０】
内視鏡対物ユニットの組立てでは、各種の調整が行われる。その一つに光学系の画角調整がある。超広角光学系では、画角が非常に広い。そのため、超広角光学系における画角調整は、非常に難しいものになる。画角は、光学系の焦点距離を変化させることで調整できる。
【０１２１】
前述のように、レトロフォーカス型の構成では、負の屈折力を有するレンズ群と正の屈折力を有するレンズ群との間隔を変更することで、ピント変動や移動距離を小さく保ちつつ焦点距離を大きく変更させることができる。本実施形態の内視鏡対物光学系も、レトロフォーカス型の構成を基本構成に採用している。よって、本実施形態の内視鏡対物ユニットにおいても、前群と後群との間隔を変更することで、少ない間隔の変更で画角調整が可能となる。
【０１２２】
前述のように、基本構成では、前群ＧＦを２枚の負レンズで構成すると共に、２枚の負レンズを、独立した状態で配置している。よって、負の屈折力を有するレンズ群に１枚の負レンズを用いる構成（以下、「第１の構成」という）と、負の屈折力を有するレンズ群に２枚の負レンズを用いる構成（以下、「第２の構成」という）とが存在する。
【０１２３】
このように、基本構成では、画角調整に好適な箇所の候補が２つ存在する。よって、必要に応じて、２つの候補から画角調整を行う箇所を選択すれば良い。
【０１２４】
図２に、本実施形態の内視鏡ユニットを示す。図２（ａ）は第１の構成を示す図、図２（ｂ）は第２の構成を示す図である。
【０１２５】
第１の構成を有する内視鏡対物ユニットを図２（ａ）に示す。内視鏡対物ユニットは、内視鏡対物光学系とレンズ枠とを少なくとも有する。内視鏡対物光学系は、負レンズＬ１と、負レンズＬ２と、正レンズＬ３と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５と、負レンズＬ６と、で構成されている。正レンズＬ５と負レンズＬ６とが接合されている。
【０１２６】
明るさ絞りＳは、正レンズＬ３の物体側面に設けられている。正レンズＬ３と正レンズＬ４との間に、光学フィルタＦが配置されている。負レンズＬ６の像側には、ガラスブロックＣが配置されている。ガラスブロックＣは、固体撮像素子のカバーガラスを想定したものである。ガラスブロックＣの像側面は、撮像素子の撮像面と一致している。ガラスブロックＣの像側面には、最大像高がＩｗの物体の像が形成されている。
【０１２７】
負レンズＬ２から負レンズＬ６までの光学系は結像作用を有することから、この部分の光学系は必然的に正の屈折力を有するレンズ群となる。そうすると、第１の構成では、負レンズＬ１が前群、負レンズＬ２から負レンズＬ６までが後群になる。よって、第１の構成では、レトロフォーカス型に特有のレンズ群の関係が維持されることになる。その結果、負レンズＬ１と負レンズＬ２との間は、画角を調整する間隔として好適な場所になる。
【０１２８】
そこで、第１の構成では、負レンズＬ１をレンズ枠ＬＢ１で保持し、負レンズＬ２、正レンズＬ３、光学フィルタＦ、正レンズＬ４、正レンズＬ５及び負レンズＬ６をレンズ枠ＬＢ２で保持し、ガラスブロックＣをレンズ枠ＬＢ３で保持している。
【０１２９】
このようにすることで、レンズ枠ＬＢ１とレンズ枠ＬＢ２を光軸に沿う方向に相対移動させることができる。これにより、負レンズＬ１と負レンズＬ２との間隔が変化する。このように、第１の構成では、負レンズＬ１と負レンズＬ２との間隔を変化させることで、画角調整を行うことができる。ここで、負レンズＬ１は第１の負レンズで、負レンズＬ２が第２の負レンズである。よって、第１の構成では、第１の負レンズと第２の負レンズとの間隔を変化させることで、画角調整を行うことができる。
【０１３０】
また、負レンズＬ１と負レンズＬ２との間隔を変化させると、像位置が変化する。前述のように、ガラスブロックＣの像側面は、撮像素子の撮像面と一致している。よって、負レンズＬ１と負レンズＬ２との間隔を変化させたときも、ガラスブロックＣの像側面を像位置と一致させる必要がある。そこで、レンズ枠ＬＢ２とレンズ枠ＬＢ３を、光軸に沿う方向に相対移動させる。これにより、負レンズＬ６とガラスブロックＣとの間隔が変化する。その結果、ピント位置の調整を行うことができる。
【０１３１】
第２の構成を有する内視鏡対物ユニットを図２（ｂ）に示す。内視鏡対物ユニットは、内視鏡対物光学系とレンズ枠とを少なくとも有する。内視鏡対物光学系は、負レンズＬ１と、負レンズＬ２と、正レンズＬ３と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５と、負レンズＬ６と、で構成されている。正レンズＬ５と負レンズＬ６とが接合されている。
【０１３２】
明るさ絞りＳは、負レンズＬ２と正レンズＬ３との間に配置されている。正レンズＬ３と正レンズＬ４との間に、光学フィルタＦが配置されている。負レンズＬ６の像側には、ガラスブロックＣが配置されている。
【０１３３】
第２の構成では、明るさ絞りＳを挟んで物体側の屈折力が負屈折力となり、像側の屈折力が正屈折力となる。そうすると、第２の構成では、負レンズＬ１と負レンズＬ２が前群、負正レンズＬ３から負レンズＬ６までが後群になる。このように、第２の構成では、まさにレトロフォーカス型に特有のレンズ群の関係が実現されている。その結果、負レンズＬ２と明るさ絞りＳとの間が、画角を調整する間隔として好適な場所になる。
【０１３４】
そこで、第２の構成では、負レンズＬ１と負レンズＬ２をレンズ枠ＬＢ１で保持し、正レンズＬ３、光学フィルタＦ、正レンズＬ４、正レンズＬ５及び負レンズＬ６をレンズ枠ＬＢ２で保持し、ガラスブロックＣをレンズ枠ＬＢ３で保持する。
【０１３５】
このようにすることで、レンズ枠ＬＢ１とレンズ枠ＬＢ２を光軸に沿う方向に相対移動させることができる。これにより、負レンズＬ２と明るさ絞りＳとの間隔が変化する。このように、第２の構成では、負レンズＬ２と明るさ絞りＳとの間隔を変化させることで、画角調整を行うことができる。ここで、負レンズＬ２が第２の負レンズである。よって、第２の構成では、第２の負レンズと明るさ絞りとの間隔を変化させることで、画角調整を行うことができる。
【０１３６】
また、負レンズＬ２と明るさ絞りＳとの間隔を変化させると、像位置が変化する。前述のように、カバーガラスＣの像側面は、撮像素子の撮像面と一致している。よって、負レンズＬ２と明るさ絞りＳとの間隔を変化させたときも、ガラスブロックＣの像側面を像位置と一致させる必要がある。そこで、レンズ枠ＬＢ２とレンズ枠ＬＢ３を、光軸に沿う方向に相対移動させる。これにより、負レンズＬ６とガラスブロックＣとの間隔が変化する。その結果、ピント位置の調整を行うことができる。
【０１３７】
以下、実施例について説明する。各実施例におけるレンズ断面図には、物体側空間を水としたときの光線が表示されている。また、各収差図において、横軸は収差量を表している。収差図に示す収差曲線は、水中観察時の収差を示している。球面収差と非点収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。また、Ｉｗは最大像高で単位はｍｍ、ＦＮＯはＦナンバーである。また、収差曲線の波長の単位はｎｍである。球面収差はｄ線での収差を示している。
【０１３８】
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡対物光学系について説明する。図３は、実施例１に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。
【０１３９】
実施例１の内視鏡対物光学系は、図３（ａ）に示すように、物体側から順に、負屈折力の前群と、明るさ絞りＳと、正屈折力の後群と、からなる。
【０１４０】
前群は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側が平面である平凹負レンズＬ２と、からなる。
【０１４１】
後群は、物体側が平面である平凸正レンズＬ３と、物体側が平面である平凸正レンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、像側が平面である平凹負レンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、正屈折力の接合レンズを形成している。
【０１４２】
明るさ絞りＳは、平凸正レンズＬ３の物体側面に設けられている。後群には、光学フィルタＦが配置されている。光学フィルタＦは、平凸正レンズＬ３と平凸正レンズＬ４との間に配置されている。後群の像側には、固体撮像素子のカバーガラスが配置されることを想定して、ガラスブロックＣが配置されている。
【０１４３】
前述のように、部品の製造誤差に伴う画角のばらつきを調整するために、実施例１の内視鏡対物光学系では、第１の負レンズと第２の負レンズとの間を画角調整のための間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学系を設計している。第１の負レンズは平凹負レンズＬ１、第２の負レンズは平凹負レンズＬ２である。また、接合レンズとガラスブロックＣとの間をピント調整間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学設計している。
【０１４４】
この設計を具体的な枠構造で示した構成が、図２（ａ）に示す構成である。図２（ａ）に示す構成では、２つの調整間隔を境界として３体構造としている。レンズ枠ＬＢ２内には、第２の負レンズから接合レンズまでが配置されている。この第２の負レンズから接合レンズまでを、光学概念上の画角調整用移動群とみなせる。
【０１４５】
画角調整間隔の変更は、レンズ枠ＬＢ１とレンズ枠ＬＢ２とを光軸方向に相対移動させることで実現できる。また、ピント調整間隔の変更は、レンズ枠ＬＢ２とレンズ枠ＬＢ３とを光軸方向に相対移動させることで実現できる。通常、画角調整時には、仮のピント調整を行った後に、像のサイズをもとに画角調整を行う。この際に、ピントの変動が小さいほど作業性が良い。
【０１４６】
実施例１における画角調整用移動群の近軸横倍率は、−０．９３２倍である。光学原理上広く知られるようにピントが変動しない特異点は近軸横倍率が−１倍である。実施例１における近軸横倍率は、ピントが変動しない特異点の近軸横倍率に近い。よって、実施例１では、画角調整に伴うピントの変動が小さい。このように、実施例１では、光学系の設計時に、画角調整時のピント変動が小さくなるような配慮が行われている。
【０１４７】
第１の負レンズの特徴を述べる。第１の負レンズでは、物体側面を平面としている。この構造は内視鏡先端構造として一般的である。一般的に超広角レンズや魚眼レンズでは物体側面が凸面である。内視鏡では物体側面を凸面とした場合に照明光が直接入射してしまうため、内視鏡先端部にて遮光構造を工夫する必要がある。そのため、実施例１では、図示しない照明系からの直接光入射フレアに対して、第１の負レンズや枠構造での遮光の工夫を必要としない。
【０１４８】
また、平面であるために出っ張りが無いということは、物体側から物が衝突することがあっても、第１の負レンズが傷付く確率が、凸面の場合よりも低い。尚、第１の負レンズの素材は、機械的耐久性に優れるサファイアとすることが好ましい。サファイアであれば、素材そのものとしても傷付きづらい。また、サファイアの外周にメタライズを行い、レンズ枠ＬＢ１とはんだ付けすることで、非常に信頼性の高い鏡枠構造を提供できる。
【０１４９】
実施例１の内視鏡対物光学系は、一般的には、魚眼レンズに分類されてもよい画角を有する。それにもかかわらず、第１の負レンズの外径は直径で２．２ｍｍと極めて小さいので、内視鏡先端の構造設計に負担をかけない。
【０１５０】
第２の負レンズには高屈折率素材を用いて、負のペッツバール和の絶対値ができる限り小さくなるようにしている。また、第２の負レンズでは、明るさ絞り側を平面としている。このようにすると、明るさ絞りを薄板で構成した場合に、第１の正レンズとの間に明るさ絞りを挟み込むことができる。このように、２つのレンズの隙間に明るさ絞りを挟み込める構造とすることで、空気間隔を削減している。光学調整間隔以外の空気間隔を削減することは、良好なレンズ加工性の確保（薄肉化に伴う加工性の悪化の回避）につながり、また、光学系の全長短縮に寄与する。
【０１５１】
第１の正レンズには低屈折率素材を用いて、正のペッツバール和が大きくなるようにしている。第１の正レンズでは、像側面が、像側に凸面を向けている。このように、第１の正レンズについては、像側面での主光線屈折角が小さくなる設計、所謂コンセントリックな設計が可能である。第１の正レンズにおける正のペッツバール和を大きくするには、大きな正の屈折力を持たせつつ低屈折率化すれば良い。ただし、このようにすると、レンズ面の曲率半径が小さくなるので、収差が発生し易くなる。しかしながら、第１の正レンズはコンセントリックな設計になっている。そのため、第１の正レンズでは、曲率半径を小さくしても、偏心による非点収差の変動を抑えることができる。
【０１５２】
第２の正レンズでも正のペッツバール和を発生させている。ただし、第２の正レンズでは、ペッツバール和の増加よりも、光線高を低下させることを優先しているので、第２の正レンズには高屈折率素材を使用している。第２の正レンズでは、第１の正レンズよりも光線高が高くなる。そのため、第２の正レンズにおける像側凸面の屈折力と中肉厚は第２の正レンズ以降の外径に影響する。
【０１５３】
第２の正レンズでは、像側面が像側に凸面を向けている。第２の正レンズについても、比較的コンセントリックな設計が可能で、正の屈折力を高め易い。そこで、像側面の凸面を近軸的にできるだけ第１の正レンズに近づけることで、第２の正レンズよりも像側での光線高を下げることができる。
【０１５４】
第２の正レンズでは、屈折率を高めるほど曲率半径が増加する。曲率半径の増加に伴ってレンズの中肉を薄肉化できる。更に、空気換算長の低減効果も得られるので、近軸的な屈折力を第１の正レンズの屈折力に近づけられる。
【０１５５】
接合レンズは、低屈折率素材の正レンズと高屈折率素材の負レンズとで構成している。そして、接合面に負の屈折力を持たせることで、非点収差やコマ収差を補正している。更に、接合面の物体側の屈折率と像側の屈折率との差を大きくとることで、接合面の曲率半径が小さくなり過ぎないように配慮している。これにより、偏心に伴う収差変動を抑えている。接合レンズより物体側には、倍率色収差を補正できるレンズが無い。そのため、接合レンズの負レンズには超高分散ガラスを使用し、接合レンズで倍率色収差をまとめて補正している。
【０１５６】
光学フィルタＦは、例えば、色補正フィルタである。色補正フィルタは、可視域の長波長側から近赤外波長域までを減衰する吸収素材からなる。ただし、泌尿器用途では、腫瘍等の処置にＮｄ:ＹＡＧレーザが用いられることがある。そのため、Ｎｄ:ＹＡＧレーザの波長に対してほぼ１００％の反射率を有する多層光学干渉膜を、色補正フィルタの片面、もしくは、両面に施しておいても良い。
【０１５７】
多層光学干渉膜は入射角依存性が強いため、入射角によって反射率が大きく変化する。そこで、色補正フィルタが多層光学干渉膜を備える場合は、主光線入射角が大きくなり過ぎない場所に色補正フィルタを配置する必要がある。実施例１の内視鏡対物光学系の構成では、色補正フィルタは、第１の正レンズより像側に配置することが望ましい。
【０１５８】
実施例１の内視鏡対物光学系の仕様について述べる。実施例１の内視鏡対物光学系では、水中観察状態での最大像高Ｉｗは０．９４２ｍｍである。この最大像高Ｉｗは、固体撮像素子の有効撮像エリアに一致させることを想定している。よって、水中観察状態では、固体撮像素子の有効撮像エリア全体が使用される。
【０１５９】
また、実施例１の内視鏡対物光学系では、水中画角は１３８．０°である。よって、実施例１の内視鏡対物光学系は、水中観察が可能な内視鏡対物光学系としては、非常に広角な光学系になっている。実施例１の内視鏡対物光学系によれば、水中にある被写体を固体撮像素子の有効撮像エリア全てを使用して観察できる。
【０１６０】
実施例１の内視鏡対物光学系では、第１の負レンズの物体側が平面なので、空気中では画角が１８０°までの光線しか第１の負レンズに入射できない。空気中画角が１８０°のときの最大像高をＩａとすると、Ｉａの位置に結像する光線の水中画角は９７．２°になる。水中画角からＩａとＩｗの関係は以下の式で表されることは自明である。
Ｉａ（水中画角９７．２°）＜Ｉｗ（水中画角１３８．０°）
【０１６１】
図６は、撮像範囲を示す概念図であって、（ａ）は水中観察状態での撮像範囲を示す図、（ｂ）は空気中観察状態での撮像範囲を示す図である。図６では、空気中観察状態での撮像範囲が水中観察状態での撮像範囲よりも狭くなることを、直感的に把握できるように図示している。
【０１６２】
ここでは、固体撮像素子の有効撮像エリアに対して、八角形の電気的視野マスクをつけることを前提としている。この場合、有効撮像エリアは八角形で示された領域の内側になるので、撮像範囲も八角形で示された領域の内側になる。図６（ａ）と図６（ｂ）では、撮像範囲にハッチングを施している。
【０１６３】
図６（ａ）は、水中観察状態での撮像範囲を示している。図６（ａ）に示すように、水中観察状態では、八角形で示された領域の内側全てが撮像範囲になる。よって、水中観察状態では、有効撮像エリアの全域を撮像に活用できる。また、撮像範囲は八角形で示された領域になる。よって、最大像高Ｉｗは、八角形の中心から八角形の辺を結ぶ直線の長さのうちで、最大となる長さになる。
【０１６４】
図６（ｂ）は、空気中観察状態での撮像範囲を示している。図６（ｂ）に示すように、空気中観察状態では、八角形で示された領域のうち、円で示された領域が撮像範囲になる。そのため、空気中観察状態では、有効撮像エリアの全域を撮像に活用できていない。また、撮像範囲は円で示された領域になる。よって、最大像高Ｉａは、円の半径になる。円
の外側の領域は、ハッチングが施されていない。この領域では被写体像が結像されないので、この領域は光学的無効領域となる。
【０１６５】
（実施例２）
実施例２に係る内視鏡対物光学系について説明する。図４は、実施例２に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。
【０１６６】
実施例２の内視鏡対物光学系は、図４（ａ）に示すように、物体側から順に、負屈折力の前群と、明るさ絞りＳと、正屈折力の後群と、からなる。
【０１６７】
前群は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側が平面である平凹負レンズＬ２と、からなる。
【０１６８】
後群は、物体側が平面である平凸正レンズＬ３と、物体側が平面である平凸正レンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、像側が平面である平凹負レンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、正屈折力の接合レンズを形成している。
【０１６９】
明るさ絞りＳは、平凸正レンズＬ３の物体側面に設けられている。後群には、光学フィルタＦが配置されている。光学フィルタＦは、平凸正レンズＬ３と平凸正レンズＬ４との間に配置されている。後群の像側には、固体撮像素子のカバーガラスが配置されることを想定して、ガラスブロックＣが配置されている。
【０１７０】
実施例１と同様に、実施例２でも固体撮像素子と組み合わせることを想定している。ただし、実施例２で想定している固体撮像素子の大きさは、実施例１で想定している固体撮像素子の大きさよりも小さい。そのため、実施例２では、最大像高Ｉｗを、実施例１における最大像高よりも小さく設定して、光学系を設計している。
【０１７１】
尚、最大像高を小さくしたことに伴い、回折像のスポットサイズを小さくする必要がある。回折像のスポットサイズを小さくするために、実施例２では、Ｆナンバーを実施例１でのＦナンバーよりも小さくしている。
【０１７２】
実施例２におけるレンズタイプは、実施例１におけるレンズタイプと同様に、固体撮像素子サイズの違いやＦナンバーの違いに対してさほど敏感でないので、ある程度の汎用性がある。
【０１７３】
前述のように、部品の製造誤差に伴う画角のばらつきを調整するために、実施例２の内視鏡対物光学系では、第１の負レンズと第２の負レンズとの間を画角調整のための間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学系を設計している。第１の負レンズは平凹負レンズＬ１、第２の負レンズは平凹負レンズＬ２である。また、接合レンズとガラスブロックＣとの間をピント調整間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学設計している。
【０１７４】
実施例２における具体的な枠構造は、実施例１における枠構造と同じである。
【０１７５】
前述のように、実施例２では、第１の負レンズと第２の負レンズとの間を、画角調整のための間隔としている。この場合の画角調整用移動群の近軸横倍率は、−０．７５４倍である。絶対値で比較すると、実施例２における近軸横倍率の値は、実施例１における近軸横倍率の値よりも小さくなっている。その理由は、実施例２では、実施例１に比べて最大像高Ｉｗが小さくなったからである。その結果、実施例２では、実施例１に比べて近軸横倍率が小さくなっている。
【０１７６】
ここで、仮に画角調整のための間隔を、第２の負レンズと明るさ絞りの間にした場合、明るさ絞りから接合レンズまでの近軸横倍率は−１．１３１倍になる。前述のように、ピントが変動しない特異点では、近軸横倍率が−１倍になる。特異点における近軸横倍率に近いのは、画角調整のための間隔を、第２の負レンズと明るさ絞りの間にした場合となる。よって、実施例２では、第２の負レンズと明るさ絞りの間を、画角調整のための間隔とすることも可能である。
【０１７７】
（実施例３）
実施例３に係る内視鏡対物光学系について説明する。図５は、実施例３に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図と収差図であって、（ａ）はレンズ断面、（ｂ）は球面収差（ＳＡ）、（ｃ）は非点収差（ＡＳ）、（ｄ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。
【０１７８】
実施例３の内視鏡対物光学系は、図５（ａ）に示すように、物体側から順に、負屈折力の前群と、明るさ絞りＳと、正屈折力の後群と、からなる。
【０１７９】
前群は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側が平面である平凹負レンズＬ２と、からなる。
【０１８０】
後群は、物体側が平面である平凸正レンズＬ３と、物体側が平面である平凸正レンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６とで、正屈折力の接合レンズを形成している。
【０１８１】
明るさ絞りＳは、平凹負レンズＬ２と平凸正レンズＬ３との間に設けられている。後群には、光学フィルタＦが配置されている。光学フィルタＦは、平凸正レンズＬ３と平凸正レンズＬ４との間に配置されている。後群の像側には、固体撮像素子のカバーガラスが配置されることを想定して、ガラスブロックＣが配置されている。
【０１８２】
実施例１と同様に、実施例３でも固体撮像素子と組み合わせることを想定している。ただし、実施例３で想定している固体撮像素子の大きさは、実施例２で想定している固体撮像素子の大きさよりも更に小さい。そのため、実施例３では、最大像高Ｉｗを、実施例２における最大像高よりも小さく設定して、光学系を設計している。
【０１８３】
前述のように、部品の製造誤差に伴う画角のばらつきを調整するために、実施例３の内視鏡対物光学系では、第２の負レンズと明るさ絞りとの間を画角調整のための間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学系を設計している。第２の負レンズは平凹負レンズＬ２である。また、接合レンズとガラスブロックＣとの間をピント調整間隔とし、調整幅を十分確保できるよう光学設計している。
【０１８４】
この設計を具体的な枠構造で示した構成が、図２（ｂ）に示す構成である。図２（ｂ）に示す構成では、２つの調整間隔を境界として３体構造としている。レンズ枠ＬＢ２内には、第１の正レンズから接合レンズまでが配置されている。この第１の正レンズから接合レンズまでを、光学概念上の画角調整用移動群とみなせる。
【０１８５】
画角調整間隔の変更は、レンズ枠ＬＢ１とレンズ枠ＬＢ２とを光軸方向に相対移動させることで実現できる。また、ピント調整間隔の変更は、レンズ枠ＬＢ２とレンズ枠ＬＢ３とを光軸方向に相対移動させることで実現できる。
【０１８６】
実施例３では、第２の負レンズと明るさ絞りとの間を、画角調整のための間隔としている。この場合の画角調整用移動群の近軸横倍率は−１．２５５倍である。ここで、仮に画角調整のための間隔を、第１の負レンズと第２の負レンズとの間にした場合、第２の負レンズから接合レンズまでの近軸横倍率は−０．６７８倍になる。前述のように、ピントが変動しない特異点では、近軸横倍率が−１倍になる。特異点における近軸横倍率に近いのは、画角調整のための間隔を、第２の負レンズと明るさ絞りとの間にした場合になる。このようなことから、実施例３では、第２の負レンズと明るさ絞りとの間を、画角調整のための調整箇所にしている。
【０１８７】
近軸横倍率のみに関していえば、最大像高Ｉｗが比較的小さめなら、実施例３の如く第２の負レンズと明るさ絞りとの間を、画角調整間隔とするのが望ましい。一方、最大像高Ｉｗが比較的大きめなら、実施例１の如く第１の負レンズと第２の負レンズとの間を、画角調整間隔とするのが望ましい。但し、画角調整のために間隔を変化させることは、ピントの変動のみならず、収差変動や枠構造制約にも関連する。そのため、それらを総合的に判断して、いずれか適切な方を選べば良い。
【０１８８】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各面の曲率半径、ｄは各光学部材の肉厚または空気間隔、ｎｄは各光学部材のｄ線に対する屈折率、νｄは各光学部材のｄ線に対するアッベ数、ｆｔは内視鏡対物光学系の全系の焦点距離、ＦＮＯ．はＦナンバー、Ｄ０ｗは物体距離、Ｉｗは最大像高、ωｗは半画角、を表している。尚、Ｄ０ｗ、Ｉｗ及びωｗは、各々、水中観察時を想定したものである。また、ｒ、ｄ、ｆｔ、Ｄ０ｗ、Ｉｗ、Ｌｔ、Ｌｓｆ、ΣＬａの単位はｍｍである。ωｗの単位は°（度）である。
【０１８９】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号         r        d         nd         νd
1        ∞      0.25     1.76820      71.7
2       0.639    0.49
3      -3.157    0.30     2.00330      28.27
4        ∞      0.03
5(絞り)  ∞      1.00     1.58913      61.14
6      -0.961    0.08
7        ∞      0.30     1.52100      65.13
8        ∞      0.03
9        ∞      0.52     1.88300      40.76
10      -2.484    0.05
11       2.665    0.83     1.58913      61.14
12      -1.869    0.30     1.95906      17.47
13        ∞      0.42
14        ∞      1.30     1.51633      64.14
15(像面)  ∞
各種データ
ｆｔ         0.717
ＦＮＯ．     5.528
Ｄ０ｗ       8.5
Ｉｗ         0.942
２ωｗ     138.0
Ｌｔ         5.90
Ｌｓｆ       1.07
ΣＬａ       0.52
【０１９０】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号         r        d         nd         νd
1        ∞      0.25     1.76820      71.79
2       0.639    0.49
3      -2.461    0.30     2.00330      28.27
4        ∞      0.03
5(絞り)  ∞      0.91     1.58913      61.14   
6      -0.978    0.08
7        ∞      0.30     1.52100      65.13
8        ∞      0.03
9        ∞      0.56     1.88300      40.76
10      -2.107    0.05
11       2.526    0.82     1.69680      55.53
12      -1.667    0.30     1.95906      17.47
13        ∞      0.44
14        ∞      0.90     1.51633      64.14
15(像面)  ∞
各種データ
ｆｔ         0.584
ＦＮＯ．     3.780
Ｄ０ｗ       8.5
Ｉｗ         0.751
２ωｗ     137.8
Ｌｔ         5.46
Ｌｓｆ       1.07
ΣＬａ       0.52
【０１９１】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号         r        d         nd         νd
1        ∞      0.25     1.76820      71.79
2       0.639    0.41
3      -1.354    0.30     2.00330      28.27
4        ∞      0.25
5(絞り)  ∞      0.06
6        ∞      0.72     1.58144      40.75
7      -0.874    0.08
8        ∞      0.30     1.52100      65.13
9        ∞      0.03
10        ∞      0.49     1.77250      49.60
11      -1.869    0.05
12       2.256    0.71     1.58913      61.14
13      -1.345    0.30     1.95906      17.47
14     -22.300    0.42
15        ∞      1.05     1.51633      64.14
16(像面)  ∞
各種データ
ｆｔ         0.525
ＦＮＯ．     4.761
Ｄ０ｗ       8.5
Ｉｗ         0.652
２ωｗ     138.1
Ｌｔ         5.42
Ｌｓｆ       1.21
ΣＬａ       0.66
【０１９２】
ｆｔを乗算したペッツバール和
実施例1    実施例2    実施例3
第１の負レンズ       -0.487     -0.397     -0.357
第２の負レンズ       -0.114     -0.119     -0.194
第１の正レンズ        0.276      0.221      0.221
第２の正レンズ        0.135      0.130      0.123
接合レンズ            0.054      0.067      0.051
【０１９３】
次に、各実施例における条件式（１）〜（７）の値を掲げる。
条件式           実施例1    実施例2    実施例3
(1)Iw/ft              1.31       1.29       1.24
(2)Lt/Iw              6.26       7.27       8.31
(3)Lsf/ft             1.49       1.83       2.30
(4)ΣLa/Lsf           0.49       0.49       0.55
(5)PSp12×ft          0.411      0.351      0.344
(6)|PSp12/PSn12|      0.684      0.680      0.624
(7)PS3×ft            0.054      0.067      0.051
【産業上の利用可能性】
【０１９４】
以上のように、本発明は、細径で、水中画角が広く、画角のばらつきが小さく、光学系の全長が短い内視鏡対物光学系に有用である。
【符号の説明】
【０１９５】
ＧＦ  前群
ＧＲ  後群
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６  レンズ
ＣＬ  接合レンズ
Ｓ  明るさ絞り
Ｆ  光学フィルタ
Ｃ  ガラスブロック（カバーガラス）
Ｉ  像面
【図１】
2016190184.tif 000003
【図２】
2016190184.tif 000004
【図３】
2016190184.tif 000005
【図４】
2016190184.tif 000006
【図５】
2016190184.tif 000007
【図６】
2016190184.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月27日(2016.9.27)
【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】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）、（３’）、（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
１．４９≦Ｌｓｆ／ｆｔ≦２．３０      （３’）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、である。
【請求項２】
前記後群は、物体側に、第１の正レンズと、第２の正レンズと、を有し、
以下の条件式（５）、（６）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
ここで、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳｐ12は、前記第１の正レンズと前記第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、前記第１の負レンズと前記第２の負レンズとのペッツバール和、
である。
【請求項３】
前記後群は、前記第２の正レンズの像側に接合レンズを有し、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（７）を満足することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡対物光学系。
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
ＰＳ3は、前記接合レンズのペッツバール和、
である。
【請求項４】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
前記後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３’）、（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
１．４９≦Ｌｓｆ／ｆｔ≦２．３０      （３’）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、である。
【請求項５】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
前記後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
ＰＳｐ12は、前記第１の正レンズと前記第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、前記第１の負レンズと前記第２の負レンズとのペッツバール和、
ＰＳ3は、前記接合レンズのペッツバール和、
である。
【請求項６】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
前記後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、を満足し、
前記第２の負レンズの屈折率は１．７５以上であることを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
【請求項７】
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前記前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
前記後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、を満足し、
前記第２の正レンズの屈折率は前記第１の正レンズの屈折率よりも高いことを特徴とする内視鏡対物光学系。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、前記内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、前記内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、前記物体側第１面から前記明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
前記全長は、前記物体側第１面から像位置までの距離、
前記物体側第１面は、前記内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
以下の条件式（１）、（２）、（３’）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
１．４９≦Ｌｓｆ／ｆｔ≦２．３０      （３’）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
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】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、本発明の別の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３’）、（４）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
１．４９≦Ｌｓｆ／ｆｔ≦２．３０      （３’）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
また、本発明の別の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）、（７）を満足することを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
０．２５＜ＰＳｐ12×ｆｔ      （５）
０．５＜｜ＰＳｐ12／ＰＳｎ12｜＜１．１      （６）
０．０２＜ＰＳ3×ｆｔ      （７）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
ＰＳｐ12は、第１の正レンズと第２の正レンズとのペッツバール和、
ＰＳｎ12は、第１の負レンズと第２の負レンズとのペッツバール和、
ＰＳ3は、接合レンズのペッツバール和、
である。
また、本発明の別の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、を満足し、
第２の負レンズの屈折率は１．７５以上であることを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
また、本発明の別の内視鏡対物光学系は、
物体側から順に、負の屈折力を有する前群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は、第１の負レンズと、第２の負レンズと、からなり、
後群は、第１の正レンズと、第２の正レンズと、接合レンズと、からなり、
接合レンズは、正の屈折力を有するレンズと、負の屈折力を有するレンズと、を有し、
以下の条件式（１）、（２）、（３）、（４）、を満足し、
第２の正レンズの屈折率は第１の正レンズの屈折率よりも高いことを特徴とする。
１＜Ｉｗ／ｆｔ＜１．８      （１）
４＜Ｌｔ／Ｉｗ＜９．５      （２）
Ｌｓｆ／ｆｔ＜２．８      （３）
０．３８＜ΣＬａ／Ｌｓｆ＜０．６      （４）
ここで、
Ｉｗは、最大像高、
ｆｔは、内視鏡対物光学系全系の焦点距離、
Ｌｔは、内視鏡対物光学系全系の全長、
Ｌｓｆは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間隔、
ΣＬａは、物体側第１面から明るさ絞りまでの間における空気間隔の和、
全長は、物体側第１面から像位置までの距離、
物体側第１面は、内視鏡対物光学系において最も物体側に位置するレンズ面、
である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
第２実施形態の内視鏡対物光学系における構成や条件式は、第１実施形態の内視鏡対物光学系で説明したので、ここでの説明は省略する。条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足しても良い。
１．４９≦Ｌｓｆ／ｆｔ≦２．３０      （３’）
【国際調査報告】
2016190184.tif 000009
2016190184.tif 000010
2016190184.tif 000011
2016190184.tif 000012