(57)【要約】【課題】全長が短く、レンズ径が小さく、良好な光学性能を有する内視鏡用対物レンズを得る。【解決手段】物体側から順に配列された、像側に凹面を向けた平凹形状またはメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、絞りと、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と正の屈折力を有する第４レンズＬ４とがこの順に接合されてなる接合レンズＬ３４と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズＬ５とを備え、（１）ＴＬ／ｆ＜３．５、（２）１．０＜ｆ５／ｆ１＜４．０、（３）ｎ１＞１．７、（４）│ν１−ν２│＜１５．０を満足する（ＴＬ：全長、ｆ：全系の焦点距離、ｆ５：第５レンズＬ５の焦点距離、ｆ１：第１レンズＬ１の焦点距離、ｎ１：第１レンズＬ１の屈折率、ν１：第１レンズＬ１のアッベ数、ν２：第２レンズＬ２のアッベ数）。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配列された、像側に凹面を向けた平凹形状またはメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第３レンズと正の屈折力を有する第４レンズとがこの順に接合されてなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズとを備え、下記の条件式を満足することを特徴とする内視鏡用対物レンズ。
ＴＬ／ｆ＜３．５                  （１）
１．０＜ｆ５／ｆ１＜４．０          （２）
ｎ１＞１．７                       （３）
│ν１−ν２│＜１５．０            （４）
ただし、ＴＬ：前記第１レンズの物体側の面から像側焦点までの光軸上の距離
ｆ：全系の焦点距離
ｆ５：前記第５レンズの焦点距離
ｆ１：前記第１レンズの焦点距離
ｎ１：前記第１レンズのｄ線に対する屈折率
ν１：前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数
ν２：前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡用対物レンズに関し、特に側視等の用途に好適な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、医療現場等において患者の体内の観察あるいは治療を行う際などに、内視鏡が使用されている。内視鏡の観察方式としては、挿入部の挿入方向を観察する直視式と、挿入部の側面方向を観察する側視式がある。管状器官の内壁等を観察するときには、直視式よりも側視式のほうが有効である。内視鏡挿入部の先端には、観察用の対物レンズが配置されており、この種の対物レンズには、コンパクト性が望まれる。内視鏡用対物レンズとしては、例えば特許文献１に記載された４群５枚構成のレンズが知られている。
【特許文献１】特公平６−４８３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
側視式の内視鏡は、挿入部の径方向が観察方向となるため、例えば図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、挿入部１の径方向と観察用の対物レンズ２の光軸ＡＸが平行になるように、対物レンズ２および撮像素子３が配置される構成をとる。図１５Ａは挿入部１の先端部分の長手方向の要部断面図、図１５Ｂは光軸ＡＸを含み挿入部１の長手方向に垂直な面における要部断面図である。通常、挿入部１には、観察窓（対物レンズ２の最外面に相当）に付着した汚物等を除去するための送気・送水用経路４および送気・送水用噴射口５が設けられる。そのため、挿入部１の先端には図１５Ａ、図１５Ｂに示すように段差構造が形成され、挿入部１の直径ＯＤよりも対物レンズ２が配置される部分の径はさらに細径となり、対物レンズ２にはよりいっそうのコンパクト性が要求されることとなる。
【０００４】
また近年では、挿入部の細径化が進み、その直径ＯＤは１０ｍｍ以下となり、現在では８ｍｍ以下のものが主流になっている。図１５Ａ、図１５Ｂは、直径ＯＤが８ｍｍの挿入部１に、全長ＴＬが４ｍｍの対物レンズ２を配置した例である。なおここで、全長ＴＬとは、対物レンズ２の最も物体側の面から像側焦点までの光軸ＡＸ上の距離をいう。図からわかるように、この構成では全長ＴＬが４ｍｍ以上になると対物レンズ２および撮像素子３を挿入部１の径方向に配置することが困難になる。以上のことと、一般的な内視鏡用対物レンズの焦点距離は１ｍｍ前後であることを考慮すると、上記配置を実現させるためには、全長ＴＬは焦点距離の４倍よりも短いことが必要になる。特許文献１に記載されたものは、現況と照合すると、焦点距離に比べて全長が長く、レンズ径も大きく、コンパクト性に優れたものとは言えなくなっていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑み、全長が短く、レンズ径が小さく、良好な光学性能を有する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、物体側から順に配列された、像側に凹面を向けた平凹形状またはメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第３レンズと正の屈折力を有する第４レンズとがこの順に接合されてなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズとを備え、下記の条件式を満足することを特徴とするものである。  
ＴＬ／ｆ＜３．５                  （１）
１．０＜ｆ５／ｆ１＜４．０          （２）
ｎ１＞１．７                       （３）
│ν１−ν２│＜１５．０            （４）
ただし、ＴＬは前記第１レンズの物体側の面から像側焦点までの光軸上の距離であり、ｆは全系の焦点距離であり、ｆ５は前記第５レンズの焦点距離であり、ｆ１は前記第１レンズの焦点距離であり、ｎ１は前記第１レンズのｄ線に対する屈折率であり、ν１は前記第１レンズのｄ線に対するアッベ数であり、ν２は前記第２レンズのｄ線に対するアッベ数である。
【０００７】
上記構成を有する本発明の内視鏡用対物レンズは、条件式（１）を満足することにより、焦点距離に比して全長を短くし、条件式（２）を満足することにより、第１レンズと第５レンズのパワー（屈折力）バランスをとって画角の広角化およびレンズ系のコンパクト化を図り、条件式（３）を満足することにより、収差性能の悪化を抑制し、条件式（４）を満足することにより、軸上の色収差および倍率の色収差を良好に保つものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の内視鏡用対物レンズによれば、物体側から順に配列された、像側に凹面を向けた平凹形状またはメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズと、正の屈折力を有する第２レンズと、絞りと、負の屈折力を有する第３レンズと正の屈折力を有する第４レンズとがこの順に接合されてなる接合レンズと、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズとを備え、上記条件式（１）〜（４）を満足するように構成されているため、全長を短く、レンズ径を小さくすることができ、良好な光学性能を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の内視鏡用対物レンズの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態の内視鏡用対物レンズは、内視鏡の挿入部の先端部にその光軸が内視鏡の挿入方向とほぼ垂直に交わるように配置されて側視等の用途に好適に使用可能なものである。
【００１０】
図１は本発明の一実施形態にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成図である。なお、図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。
【００１１】
本発明の実施形態にかかる内視鏡用対物レンズは、４群５枚構成からなり、物体側から順に配列された、像側に凹面を向けた平凹形状またはメニスカス形状の負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２と、絞り（開口絞り）Ｓと、負の屈折力を有する第３レンズＬ３と正の屈折力を有する第４レンズＬ４とがこの順に接合されてなる接合レンズＬ３４と、物体側に凹面を向けた負の屈折力を有する第５レンズＬ５とを備え、下記の条件式を満足することを特徴とするものである。  
ＴＬ／ｆ＜３．５                  （１）
１．０＜ｆ５／ｆ１＜４．０          （２）
ｎ１＞１．７                       （３）
│ν１−ν２│＜１５．０            （４）
ただし、ＴＬは前記第１レンズＬ１の物体側の面から像側焦点までの光軸上の距離（全長）であり、ｆは全系の焦点距離であり、ｆ５は前記第５レンズＬ５の焦点距離であり、ｆ１は前記第１レンズＬ１の焦点距離であり、ｎ１は前記第１レンズＬ１のｄ線に対する屈折率であり、ν１は前記第１レンズＬ１のｄ線に対するアッベ数であり、ν２は前記第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数である。
【００１２】
上記条件式（１）は、全長と焦点距離の比について適切な範囲を規定している。条件式（１）の上限を上回ると、焦点距離に比べて全長が長くなり、細径化が進んだ内視鏡挿入部、例えば直径８ｍｍ以下の内視鏡挿入部の先端に、光軸ＡＸが内視鏡の挿入方向とほぼ垂直に交わるように配置することが困難になる。
【００１３】
上記条件式（２）は、第1レンズＬ１と第５レンズＬ５のパワーの比について適切な範囲を規定している。内視鏡用対物レンズは、広い画角が要求されるため、第１レンズＬ１は強い負のパワーをもつことになるが、これによりレトロフォーカスタイプの光学系となり、バックフォーカスが長くなり、このままでは全長の短縮が困難になる。そこで、本実施形態の内視鏡用対物レンズでは、この点を解決するために、像側にも負レンズである第５レンズＬ５を配置して、後側主点位置がレンズ内に位置するようにしている。条件式（２）の下限を下回ると、バックフォーカスを短縮することが難しくなる。条件式（２）の上限を上回ると、フロントフォーカスが伸びて、広角化が難しくなる。すなわち、この条件式（２）を満足することにより、第１レンズＬ１と第５レンズＬ５のパワーバランスを良好に保ち、バックフォーカスを短縮するとともに、広い画角を確保することができる。
【００１４】
上記条件式（３）は、第１レンズＬ１の屈折率について適切な範囲を規定している。前述したように、第１レンズは強いパワーを有するため、第１レンズＬ１の屈折率が低いと、その凹面の曲率半径が小さくなりすぎてしまい、収差発生量が多くなり、好ましくない。よって、第１レンズＬ１の屈折率は、１．７より高く、さらには１．８より高いことが望ましい。
【００１５】
上記条件式（４）は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２のｄ線に対するアッベ数について適切な範囲を規定している。本実施形態の内視鏡用対物レンズにおいては、絞りＳより物体側に負の屈折力を有する第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２を配置している。色収差補正のためには、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に使用される硝材のアッベ数は、ほぼ同程度であることが望ましく、そのように構成した場合には、絞りより像側の接合レンズＬ３４および第５レンズＬ５からなるレンズ系により、軸上の色収差および倍率の色収差が良好に補正される。条件式（４）の上限を上回ると、第１レンズＬ１および第２レンズＬ２に使用される硝材のアッベ数の差が大きくなり、色収差を良好に補正することができない。
【００１６】
次に、本実施形態にかかる内視鏡用対物レンズの具体的な数値実施例について説明する。
【００１７】
＜実施例１＞
実施例１にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表１に、レンズ構成図を図１に示す。表１において、Ｓｉは最も物体側の構成要素の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１〜１１）の面番号を示す。ｒｉはｉ番目の面の曲率半径を示し、ｄｉはｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸ＡＸ上の面間隔を示す。また、ｎｊは最も物体側のレンズを１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１〜５）のレンズのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｊはｊ番目（ｊ＝１〜５）のレンズのｄ線に対するアッベ数を示す。表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。なお、表中の記号の意味は表２〜表６、表８についても同様である。
【００１８】
図１における符号ｒｉ、ｄｉは表１のｒｉ、ｄｉと対応している。また、図１において、Ｐは像面であり、図中の絞りＳは形状や大きさを表すものではなくその位置を示すものである。なお、表１および図１の符号は、絞りＳおよび像面Ｐも含めて付している。
【００１９】
【表１】
2008116877.tif 000003
【００２０】
実施例１にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差（ディストーション）、倍率色収差の収差図を図７に示す。各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図および倍率色収差図には、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）についての収差も示す。非点収差図において、実線はサジタル方向、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。球面収差図のＦはＦ値であり、その他の収差図の縦軸は半画角を示す。なお、これらの図示は図８〜図１２、図１４についても同様である。
【００２１】
実施例１における条件式（１）〜（４）の値は、他の実施例および比較例とともに表７にまとめて示す。
【００２２】
＜実施例２＞
実施例２にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表２に、レンズ構成図を図２に示す。図２において、符号ｒｉ、ｄｉは表２のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例２にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図８に示す。
【００２３】
【表２】
2008116877.tif 000004
【００２４】
＜実施例３＞
実施例３にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表３に、レンズ構成図を図３に示す。図３において、符号ｒｉ、ｄｉは表３のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例３にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図９に示す。
【００２５】
【表３】
2008116877.tif 000005
【００２６】
＜実施例４＞
実施例４にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表４に、レンズ構成図を図４に示す。図４において、符号ｒｉ、ｄｉは表４のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例４にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１０に示す。
【００２７】
【表４】
2008116877.tif 000006
【００２８】
＜実施例５＞
実施例５にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表５に、レンズ構成図を図５に示す。図５において、符号ｒｉ、ｄｉは表５のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例５にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１１に示す。
【００２９】
【表５】
2008116877.tif 000007
【００３０】
＜実施例６＞
実施例６にかかる内視鏡用対物レンズの諸元値を表６に、レンズ構成図を図６に示す。図６において、符号ｒｉ、ｄｉは表６のｒｉ、ｄｉと対応している。また、実施例６にかかる内視鏡用対物レンズの球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１２に示す。
【００３１】
【表６】
2008116877.tif 000008
【００３２】
上記実施例１〜実施例６における条件式（１）〜（４）の値を表７に示す。なお、表７には後述する比較例における条件式（１）〜（４）の値も示している。
【００３３】
【表７】
2008116877.tif 000009
【００３４】
表７から明らかなように、実施例１〜実施例６は条件式（１）〜（４）を満足している。また、図７〜図１２からわかるように、上記実施例１〜実施例６は各収差が良好に補正されている。
【００３５】
次に、比較例として特許文献１の実施例１を例にとり説明する。この比較例は物体側から順に、負レンズ、正レンズ、接合レンズ、負レンズの４群５枚構成を有する。比較例の諸元値を表８に、レンズ構成図を図１３に示す。比較例の球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差の収差図を図１４に示す。図１３、図１４に示す符号の意味は前述のものと同様である。
【００３６】
【表８】
2008116877.tif 000010
【００３７】
また、比較例における条件式（１）〜（４）の値を表７の最も右の列に示す。表７からわかるように、この比較例は、条件式（１）、（３）を満足していない。
【００３８】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ成分の曲率半径、面間隔および屈折率の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図２】本発明の実施例２にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図３】本発明の実施例３にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図４】本発明の実施例４にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図５】本発明の実施例５にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図６】本発明の実施例６にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図７】本発明の実施例１にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図８】本発明の実施例２にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図９】本発明の実施例３にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図１０】本発明の実施例４にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図１１】本発明の実施例５にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図１２】本発明の実施例６にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図１３】比較例にかかる内視鏡用対物レンズのレンズ構成を示す図
【図１４】比較例にかかる内視鏡用対物レンズの各収差図
【図１５Ａ】側視用の内視鏡挿入部の要部断面図
【図１５Ｂ】側視用の内視鏡挿入部の要部断面図
【符号の説明】
【００４０】
１    挿入部
２    対物レンズ
３    撮像素子
４    送気・送水用経路
５    送気・送水用噴射口
ＡＸ    光軸
ｄｉ（ｉ＝１〜９）    ｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸上の面間隔
Ｌ１    第１レンズ
Ｌ２    第２レンズ
Ｌ３    第３レンズ
Ｌ３４    接合レンズ
Ｌ４    第４レンズ
Ｌ５    第５レンズ
ＯＤ    外径
Ｐ    像面
ｒｉ（ｉ＝１〜１１）    ｉ番目の面の曲率半径
Ｓ    絞り
ＴＬ    全長
【図１】
2008116877.tif 000011
【図２】
2008116877.tif 000012
【図３】
2008116877.tif 000013
【図４】
2008116877.tif 000014
【図５】
2008116877.tif 000015
【図６】
2008116877.tif 000016
【図７】
2008116877.tif 000017
【図８】
2008116877.tif 000018
【図９】
2008116877.tif 000019
【図１０】
2008116877.tif 000020
【図１１】
2008116877.tif 000021
【図１２】
2008116877.tif 000022
【図１３】
2008116877.tif 000023
【図１４】
2008116877.tif 000024
【図１５Ａ】
2008116877.tif 000025
【図１５Ｂ】
2008116877.tif 000026