(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群、正又はノンパワーの第２レンズ群、及び正のパワーの第３レンズ群から構成された内視鏡対物光学系において、
上記第２レンズ群が、赤外線カットガラス素子からなり、該第２レンズ群の前方に明るさ絞りが配置され、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
（１）ｎ＞１．６５
（２）ν＞４０
但し、
ｎ：赤外線カットガラス素子の屈折率、
ν：赤外線カットガラス素子のアッベ数。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、固定撮像素子（ＣＣＤ）上に結像させる電子内視鏡用に好適な対物光学系に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
内視鏡治療において、患部にＹＡＧレーザー（波長は赤外域：１．０６μｍ、高出力：数ｗ〜数百ｗ）を照射して焼く等の治療法がよく行われる。ＣＣＤは可視光以外の赤外光に対しても感度を持つため、レーザー患部からの反射光や焼いた時に患部から発生する熱線（赤外光）等が原因となって、モニター上にホワイトアウトが生じ、観察を著しく阻害することがある。レーザー照射時の処置を安全に且つ迅速に行うためには、患部を見ながら処置できなくてはならない。よって、照射時に患部付近がわずかでもホワイトアウトしてしまうと、治療に支障がでてくる。
【０００３】
このような有害な赤外線を遮断するために、ＹＡＧカットフィルターをＣＣＤの前方に設けたり、ＹＡＧカットコートを施したりする方法が用いられてきた。しかし、吸収型のフィルターは一定値以上の厚さがないと効果がなく、内視鏡対物レンズのように微小な光学系中に厚いＹＡＧカットフィルターを配置しなければならないことは、光学設計上大きな制約でもあるし、対物レンズの全長が長くなることにもつながる。近年、ＣＣＤの小型化が行われているが、技術向上によりＣＣＤの感度は小型化しても大きく変わることはない。つまり、ＣＣＤは小型化しても、厚いＹＡＧフィルターを配置しなければならないために、レンズ全長を大幅に短くすることができないばかりか、光学設計上の制約がますます大きくなることになる。
【０００４】
このような背景から既に、特開平５−１５０１７２号公報等で、対物光学系の一部を赤外カットガラス素子から構成することが提案されている。しかし、従来のこれらの提案はいずれも、赤外カットガラスの屈折率について考慮されておらず、このため、像面湾曲収差や倍率色収差等が大きく発生し、光学性能の良い対物レンズは得られていない。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は、ＣＣＤに有害な赤外光をカットでき、全長が短く、光学性能の優れた内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の概要】
本発明は、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群、正又はノンパワーの第２レンズ群、及び正のパワーの第３レンズ群から構成された内視鏡対物光学系において、第２レンズ群が、赤外線カットガラス素子からなり、該第２レンズ群の前方に明るさ絞りが配置され、次の条件式（１）及び（２）を満足することを特徴としている。
（１）ｎ＞１．６５
（２）ν＞４０
但し、
ｎ：赤外線カットガラス素子の屈折率、
ν：赤外線カットガラス素子のアッベ数、
である。
赤外線カットガラス素子は、パワーを持つレンズ、ノンパワーの平行平面板のいずれも使用できる。
【０００７】
このように、赤外線カットガラス素子を高屈折率ガラス素子から構成すると、全系の設計の自由度が高まり、諸収差を良好に補正することができる。
【０００８】
より好ましくは、
（１’）ｎ＞１．８０
を満足する高屈折率素子から構成するとよい。
【０００９】
明るさ絞りは、赤外線カットガラス素子からなる第２レンズ群の後方に配置する態様も可能であり、この態様では次の条件式（３）を満足させることが好ましい。
（３）ν＜４５
但し、
ν：赤外線カットガラス素子のアッベ数、
本発明では、この赤外線カットガラス素子からなる第２レンズ群の後方に明るさ絞りを配置する態様を参考例として説明する。
【００１０】
【発明の実施の態様】
本発明の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負のパワーの第１レンズ群、正又はノンパワーの第２レンズ群、及び正のパワーの第３レンズ群から構成された内視鏡対物光学系において、第２レンズ群を、条件式（１）及び（２）を満足する高屈折率で高アッベ数の赤外線カットガラス素子から構成し、この第２レンズ群の前方に明るさ絞り配置したものである。
【００１１】
表１と図１は、屈折率とアッベ数が似た、代表的な光学ガラス（ＢＫ７、ＯＨＡＲＡ製、屈折率ｎd ＝１．５１６３３、アッベ数ν＝６４．１）と、赤外線カットガラス（熱線吸収フィルターガラス、ＨＡ−３０、ＨＯＹＡ製、屈折率ｎd ＝１．５２４、アッベ数ν＝６９）の分光透過率の差異を示すものである。これらの表と図から明かなように、一般的な光学ガラスは赤外域で分光透過率が高いが、赤外線カットガラスは赤外域での分光透過率が低い。よって、内視鏡対物光学系内に、このような分光透過率を持つ赤外カットガラスを配置することにより、ＣＣＤに有害な赤外光をカットすることができる。なお、本発明でいう赤外線カットガラスは、熱線吸収フィルタ−に限らず、青色フィルターや色補正フィルター等の赤外域での透過率が低いカラーフィルター全般を含む概念である。
【００１２】
【表１】
0003851417.tif 000002
【００１３】
条件式（１）は、本発明で用いる赤外線カットガラス素子の屈折率に関するものである。条件式（１）を満足する高屈折率の硝材を用いると、屈折率が低い硝材しか用いない場合に比べて光学設計上の利点が非常に大きい。すなわち、赤外線カットガラスを、単にＣＣＤに有害な赤外光を除去するという目的以外に、収差補正のための素子としても利用できることになる。
【００１４】
第２レンズ群を、赤外線カットガラス素子から構成することにより、収差補正のための素子としての特徴を利用して、特に倍率色収差補正を効率的に行うことができる。
【００１５】
本発明の内視鏡対物光学系では、第２レンズ群の前方に明るさ絞りを配置しており、パワー配置が絞りに対して非対称となる。このため軸外光束のうち、第１レンズ群で基準波長のｄ線と比べてより光軸と平行な方向に曲げられるｇ線が、第２レンズ群でより光軸と平行な方向（テレセントリック）に曲げられる。このため、第１レンズ群、第２レンズ群でともに倍率色収差が発生してしまう。これを補正する（発生を抑える）ため、第２レンズ群には、条件式（２）（ν＞４０）を満たすアッベ数の大きいレンズを使用している。
【００１６】
明るさ絞りは、正またはノンパワーの第２レンズ群の後方に配置することもでき、この場合には、第２レンズ群のアッベ数が条件式（３）（ν＜４５）を満たすように小さい方が、レンズ系全体の倍率色収差の補正効果が大きい。第２レンズ群の後方に明るさ絞りが位置すると、パワー配置が絞りに対して略対称となる。このため条件式（３）を満足するアッベ数のレンズにより第２レンズ群を構成することで、軸外光束のうち、第１レンズ群で基準波長のｄ線と比べてより光軸と平行な方向に曲げられるｇ線を、第２レンズ群で光軸と平行でない方向に曲げて、倍率色収差を補正することができる。
【００１７】
次に明るさ絞りを第２レンズ群の後方に配置した比較例と、前方に配置した実施例について本発明を説明する。
［比較例１］
図２は、本発明の内視鏡対物光学系の第１の比較例のレンズ構成図である。物体側から順に、１枚の負レンズからなる第１レンズ群１０、１枚の平行平面板からなるノンパワーの第２レンズ群２０、明るさ絞りＳ、１枚の正レンズと、物体側から負レンズ、正レンズの接合レンズとからなる全体として正の第３レンズ群３０及びカバーガラスＣＧから構成されている。第２レンズ群２０（面No. ３及び４）が赤外線カットガラスにて構成されたカラーフィルターガラス（平行平面板）である。表２は、このレンズ系（カバーガラスを含む）の数値データ、図３は、このレンズ系による諸収差図である。
【００１８】
以下の各表及び各図面において、FNO はＦナンバー、f は全系の焦点距離、M は近軸横倍率、W は半画角、fBは空気換算バックフォーカス、R はレンズ各面の曲率半径、D はレンズ厚もしくはレンズ間隔、N はｄ線に対する屈折率、νはアッベ数を示す。ｄ線、ｇ線および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及び倍率色収差、Ｓはサジタル、Ｍはメリディオナルを示している。
【００１９】
【表２】
0003851417.tif 000003
【００２０】
［比較例２］
図４は、本発明の内視鏡対物光学系の第２の比較例のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。基本的なレンズ構成は、比較例１と同じである。第２レンズ群２０（面No. ３及び４）が赤外線カットガラスにより構成された正のパワーのレンズである。また面No. ９は回転対称非球面である。表３は、このレンズ系の数値データ、図５は、このレンズ系による諸収差図である。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）
【００２１】
【表３】
0003851417.tif 000004
【００２２】
［実施例１］
図６は、本発明の内視鏡対物光学系の第１の実施例のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。基本的なレンズ構成は、実施例１と同じであるが、第２レンズ群２０の前方（第１レンズ群１０の後方）に絞りＳが配置され、第３レンズ群は物体側から順に、負レンズと正レンズの接合レンズで構成されている。また、第２レンズ群２０（面No.３及び４）が赤外線カットガラスにより構成された正のパワーのレンズである。表４は、このレンズ系の数値データ、図７は、このレンズ系による諸収差図である。
【００２３】
【表４】
0003851417.tif 000005
【００２４】
表５に比較例１、２及び実施例１の各条件式の値を示す。
（表５）
比較例１    比較例２    実施例１
条件式（１）   1.88300     1.80518    1.88300
条件式（２）     - - 40.8
条件式（３）    40.8  25.4  -
【００２５】
表５から明らかなように、実施例１は条件式（１）及び（２）を満足し、比較例１、２は条件式（１）及び（３）を満たしている。各収差はよく補正され、光学性能の優れた内視鏡対物光学系が得られている。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の内視鏡対物光学系によれば、ＣＣＤに有害な赤外光をカットでき、全長が短く、光学性能、特に倍率色収差補正の優れた内視鏡対物光学系が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】屈折率とアッベ数が似た、一般的な光学ガラスと赤外線カットガラスの分光透過率の差異の一例を示す図である。
【図２】本発明の内視鏡対物光学系の第１の比較例のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図３】図２のレンズ系の諸収差図である。
【図４】本発明の内視鏡対物光学系の第２の比較例のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図５】図４のレンズ系の諸収差図である。
【図６】本発明の内視鏡対物光学系の第１の実施例のレンズ構成図（カバーガラスを含む）である。
【図７】図６のレンズ系の諸収差図である。
【図１】
0003851417.tif 000006
【図２】
0003851417.tif 000007
【図３】
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【図４】
0003851417.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003851417.tif 000012