(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の焦点距離を有する第１レンズ群と、絞りと、正の焦点距離を有する第２レンズ群と、正のメニスカス単レンズからなり、第２レンズ群中の最も像側のレンズの像側の面は、像側に対して凹面をなし、さらに下記条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴とする内視鏡対物レンズ。
（１）-４．０＜ｆ1 ／ｆ＜-１．０
（２）０．８＜ｆ2 ／ｆ＜１．５
（３）０．２＜Ｄ1 ／ｆ＜０．８
（４）０．２＜ｆ／Ｒ2＜０．７
但し、
ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
Ｄ1 ：第１レンズ群の最も像側の面から絞りまでの距離、
Ｒ2 ：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径、
ｆ ：全系の焦点距離。
【請求項２】
請求項１記載の内視鏡対物レンズにおいて、第２レンズ群の最も像側の面は、像側に対して凹である内視鏡対物レンズ。
【請求項３】
請求項１または２において、正のメニスカス単レンズの像側の面は周辺に向かうに従い屈折力が弱くなる非球面である内視鏡対物レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、医用、工業用の内視鏡対物レンズに関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
体内の患部の診断や治療を行うための内視鏡光学系は常に小型化が要求される。ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いる電子内視鏡、特に医用内視鏡では、その固体撮像素子は高解像力でしかも小型なものでなければならない。このような素子は画素数が非常に多く画素ピッチは極めて小さいものである。
画素ピッチが狭くなりそれに伴って画素の面積が小さくなればなるほど、単位画素に取り込まれる光量は減少する。したがって、対物レンズによる光量損失をできるだけ小さくしなければならない。
【０００３】
患部の発見の効率を上げるために観察範囲の広い観察光学系が望まれており、対物レンズとしては視野角の大きいものが適する。よって、レンズタイプとしてはレトロフォーカス型となる。
レトロフォーカス型の対物レンズは、構成レンズを球面レンズに限定する、レンズ枚数を制限するといった条件がある場合、大きな負の歪曲収差を有することが知られている。
この歪曲収差を補正するために非球面レンズを用いることは公知である。しかし、視野角が広く歪曲収差が補正された対物レンズは、像面上において中心に対する周辺の像面強度比の低下（周辺光量の不足）を伴う。
このような像面強度比の低下は観察条件を悪くし、患部発見の妨げとなる。
内視鏡対物光学系の非球面レンズは、その大きさが小型であるため加工等の難易度が非常に高く、製作上のコストも高くなる。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、従来よりも歪曲収差が補正され、中心に対する周辺の像面強度比の低下を抑え、低コストな内視鏡対物レンズを提供することを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】
本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負の焦点距離を有する第１レンズ群と、絞りと、正の焦点距離を有する第２レンズ群と、正のメニスカス単レンズからなり、第２レンズ群中の最も像側のレンズの像側の面は、像側に対して凹面をなし、さらに次の条件式（１）ないし（４）を満足することを特徴としている。
（１）-４．０＜ｆ1 ／ｆ＜-１．０
（２）０．８＜ｆ2 ／ｆ＜１．５
（３）０．２＜Ｄ1 ／ｆ＜０．８
（４）０．２＜ｆ／Ｒ2＜０．７
但し、
ｆ1 ：第１レンズ群の焦点距離、
ｆ2 ：第２レンズ群の焦点距離、
Ｄ1 ：第１レンズ群の最も像側の面から絞りまでの距離、
Ｒ2 ：第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径、
ｆ ：全系の焦点距離、
である。
【０００６】
第２レンズ群の最も像側の面（つまり、正のメニスカス単レンズ側の面）は、像側に対して凹であることが好ましい。
【０００７】
本発明の内視鏡対物レンズを構成する正のメニスカス単レンズの像側の面は、周辺に向かうに従い屈折力が弱くなる非球面であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負の焦点距離を有する第１レンズ群、絞り、正の焦点距離を有する第２レンズ群、及び正のメニスカス単レンズから構成したもので、この構成により、視野角が広く歪曲収差が補正された対物光学系が得られる。
【０００９】
そして、全体で正の焦点距離を有する対物光学系中の正のレンズ群を、正の焦点距離を有する第２レンズ群と正のメニスカス単レンズとの２つ正のパワーを持つ群に分割しておくことで、系を構成する各レンズのパワーを小さくすることができる。よって、各群を構成するレンズの曲率半径が大きくなるので、加工誤差に対する光学性能劣化の度合い（感度）の低い光学系が得られる。感度の低い光学系は製造コストにおいて有利である。
【００１０】
さらに、第２レンズ群の後方に位置するメニスカス単レンズを絞りに対して凹面（像側に対して凸面）の正のメニスカス単レンズにすることによって、非点収差の発生を小さくすることができ、かつ、周辺光束の像面入射角が小さな光学系を得ることができ、像面入射角を小さくすることで撮像素子の受光効率を上げることができる。
また、このメニスカス単レンズの前方の第２レンズ群は、そのメニスカス単レンズ側の最終面が像側に対して凹面をなしている。この凹面は、周辺光束に対して発散作用を持っており、従って、その面は負の歪曲収差を補正する効果を持つ。
【００１１】
条件式（１）は、直接的には第１レンズ群のパワーを規制し、間接的にバックフォーカスと視野角に関する条件を規定している。
下限を越えると、第１レンズ群の負のパワーが小さくなりすぎて、必要な視野角が確保できなくなり、間隔調整に必要なバックフォーカスの長さが短くなる。
上限を越えると、第１レンズ群の負のパワーが大きくなりすぎて、負の歪曲収差が大きくなりすぎる。
【００１２】
条件式（２）は、直接的には第２レンズ群のパワーを規定し、間接的には、全系の球面収差、歪曲収差、メニスカス単レンズの加工性等を規制する。上限を越えると、第２レンズ群の正のパワーが小さくなり過ぎて、後続のメニスカス単レンズの正のパワーが大きくなり、該単レンズの像側の面の曲率半径が小さくなりすぎる。その一方で該像側の面は、歪曲収差を補正するため、周辺の曲率半径が徐々に大きくなる（周辺に向かうに従い屈折力が弱くなる）非球面とすることが望ましい。非球面の加工において、そのような形状は加工難度を増す。下限を越えると、球面収差がアンダーになりすぎる。周辺の軸外光束がメニスカス単レンズへ入射する高さが低くなり、非球面による歪曲収差補正の効果が低くなる。
【００１３】
条件式（３）は、中心に対する周辺の像面強度比（周辺光量）に関する条件である。上限を越えると、開口効率は上がり周辺光量の低下は少ないが、第１レンズ群の第１面への光線の入射高さが高くなりレンズ外径が大きくなる。下限を越えると、開口効率が下がり、中心に対する周辺の像面強度比が低下する。
【００１４】
条件式（４）は、第２レンズ群の最も像側の面の曲率半径を介して歪曲収差について規定している。
下限を越えると、第２レンズ群中の最も像側のレンズの負の屈折力が小さくなり、負のパワーによる歪曲収差の補正効果が小さくなる。
上限を越えると、上記レンズの負の屈折力が大きくなり、負のパワーが強くなり、後続レンズの外径が大きくなる。
【００１５】
正のメニスカス単レンズの最も像側の面を、周辺に向かうに従い屈折力が弱くなるような非球面にすることで、さらに歪曲収差補正の効率を上げることができる。
【００１６】
以下、具体的な数値実施例１ないし８と比較例（従来例）１つを説明する。下記実施例１ないし８は、各実施例の図面に示すように、物体側から順に、第１レンズ群１０、絞りＳ、第２レンズ群２０、像側に対して凸の正のメニスカス単レンズ３０とからなっている。第１レンズ群１０は、すべての実施例で、負の単レンズからなっている。第２レンズ群２０は、実施例８を除き、物体側から順に、正レンズ２１、正レンズ２２、及び負レンズ２３からなり、正レンズ２２と負レンズ２３は貼り合わされている。実施例８の第２レンズ群２０は、正レンズ２４と負レンズ２５とからなっている。また、実施例１ないし７及び比較例では、メニスカス単レンズ３０の後方に、撮像素子のカバーガラスＣＧが設けられている。カバーガラスＣＧの最も像側の面は、ＣＣＤの撮像面である。
【００１７】
また各実施例の諸収差図中、ｄ線、ｇ線、及びＣ線の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。
表および図面中、FNO はＦナンバー、f は焦点距離、M は横倍率、W は半画角、fBはバックフォーカス（ＣＣＤカバーガラスまたは最終レンズの像側の面からＣＣＤ撮像面までの距離）を表す。（Ｒは曲率半径、Ｄはレンズ間隔、Ｎd はｄ線の屈折率、νd はアッベ数を示す。
【００１８】
［実施例１］
図１は内視鏡対物レンズの構成図、表１はそのレンズデータ、図２はその諸収差図である。
【表１】
0003746849.tif 000002
【００１９】
［実施例２］
図３は内視鏡対物レンズの構成図、表２はそのレンズデータ、図４はその諸収差図である。
【表２】
0003746849.tif 000003
【００２０】
［実施例３］
図５は内視鏡対物レンズの構成図、表３はそのレンズデータ、図６はその諸収差図である。
【表３】
0003746849.tif 000004
【００２１】
［実施例４］
図７は内視鏡対物レンズの構成図、表４はそのレンズデータ、図８はその諸収差図である。
【表４】
0003746849.tif 000005
【００２２】
［実施例５］
図９は内視鏡対物レンズの構成図、表５はそのレンズデータ、図１０はその諸収差図である。
【表５】
0003746849.tif 000006
【００２３】
［実施例６］
図１１は内視鏡対物レンズの構成図、表６はそのレンズデータ、図１２はその諸収差図である。
【表６】
0003746849.tif 000007
【００２４】
［実施例７］
図１３は内視鏡対物レンズの構成図、表７はそのレンズデータ、図１４はその諸収差図である。
【表７】
0003746849.tif 000008
【００２５】
［実施例８］
図１５は内視鏡対物レンズの構成図、表８はそのレンズデータ、図１６はその諸収差図である。
【表８】
0003746849.tif 000009
【００２６】
0003746849.tif 000010
図１７は内視鏡対物レンズの従来例の構成図、表９はそのレンズデータ、図１８はその諸収差図である。
【表９】
0003746849.tif 000011
【００２７】
次に、実施例１ないし８の各条件式に対する値を表１０に示す。
【表１０】
条件式(1)  条件式(2)  条件式(3)  条件式(4)
実施例１    -1.276      0.985      0.459 0.422
実施例２    -1.492      0.932      0.432 0.498
実施例３    -3.414      1.333      0.693 0.406
実施例４    -2.187      1.143      0.643 0.600
実施例５    -1.692      0.974      0.503 0.520
実施例６    -1.232      0.931      0.434 0.347
実施例７    -1.420      0.927      0.391 0.377
実施例８    -1.882      1.195      0.697 0.407
【００２８】
次に、実施例１ないし８及び従来例について、入射角度ｗの光束に対する像面強度比Ｒ（ｗ）、歪曲収差Ｄ（ｗ）及び像面への入射角度Ｂ（ｗ）の値を表１１に示す。
但し、歪曲収差Ｄ（ｗ）は次式で定義される。
ｙ＝ｍ・ｈ（ｗ）（１＋Ｄ（ｗ））
ｙ：像高、
ｍ：近軸横倍率、
ｈ（ｗ）：物体高、である。
【表１１】
0003746849.tif 000012
【００２９】
表１０から明かなように、実施例１ないし実施例８の数値は、条件式（１）及び（４）を満足している。また、表１１から明かなように、実施例４を除く実施例１ないし実施例８では、歪曲収差が従来例に比べてよく補正されており、像面入射角も小さいので、撮像素子の受光効率の高い内視鏡対物レンズが得られる。また、実施例４では、従来例と歪曲収差の補正の点ではあまり変わらないが、像面強度比の低下が抑えられ、像面入射角も小さい内視鏡対物レンズが得られている。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、歪曲収差がよく補正され、中心に対する周辺の像面強度比の低下が抑えられ、低コストな内視鏡対物レンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内視鏡対物レンズの第１の実施例のレンズ構成図である。
【図２】図１のレンズ系の諸収差図である。
【図３】本発明による内視鏡対物レンズの第２の実施例のレンズ構成図である。
【図４】図３のレンズ系の諸収差図である。
【図５】本発明による内視鏡対物レンズの第３の実施例のレンズ構成図である。
【図６】図５のレンズ系の諸収差図である。
【図７】本発明による内視鏡対物レンズの第４の実施例のレンズ構成図である。
【図８】図７のレンズ系の諸収差図である。
【図９】本発明による内視鏡対物レンズの第５の実施例のレンズ構成図である。
【図１０】図９のレンズ系の諸収差図である。
【図１１】本発明による内視鏡対物レンズの第６の実施例のレンズ構成図である。
【図１２】図１１のレンズ系の諸収差図である。
【図１３】本発明による内視鏡対物レンズの第７の実施例のレンズ構成図である。
【図１４】図１３のレンズ系の諸収差図である。
【図１５】本発明による内視鏡対物レンズの第８の実施例のレンズ構成図である。
【図１６】図１５のレンズ系の諸収差図である。
【図１７】従来例による内視鏡対物レンズのレンズ構成図である。
【図１８】図１７のレンズ系の諸収差図である。
【図１】
0003746849.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003746849.tif 000019
【図８】
0003746849.tif 000020
【図９】
0003746849.tif 000021
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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