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WO2014054407A1 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents

内視鏡対物光学系 Download PDF

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WO2014054407A1
WO2014054407A1 PCT/JP2013/074768 JP2013074768W WO2014054407A1 WO 2014054407 A1 WO2014054407 A1 WO 2014054407A1 JP 2013074768 W JP2013074768 W JP 2013074768W WO 2014054407 A1 WO2014054407 A1 WO 2014054407A1
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WO
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lens
optical system
objective optical
endoscope objective
conditional expression
Prior art date
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PCT/JP2013/074768
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English (en)
French (fr)
Inventor
正弘 片倉
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
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Priority to EP13843217.4A priority patent/EP2905644A4/en
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Priority to US14/264,704 priority patent/US9684152B2/en

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B1/00163—Optical arrangements
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
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    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0015—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design
    • G02B13/005—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras characterised by the lens design having spherical lenses only
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    • G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
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    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/04—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only
    • G02B9/10—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having two components only one + and one - component

Definitions

  • the present invention relates to a wide-angle endoscope objective optical system applied to an endoscope apparatus.
  • a sufficient angle of view is required for an objective optical system applied to an endoscope apparatus.
  • a wide-angle objective optical system applicable to an endoscope for example, in Patent Documents 1 to 4, a negative first lens, a negative second lens, and a positive third lens are disclosed from the object side.
  • An endoscope objective optical system that includes an aperture stop and a positive lens group and has an angle of view of 200 degrees or more while suppressing the lens diameter is disclosed.
  • the first lens on the most object side has a convex menis shape, distortion is well corrected while having a wide angle.
  • the endoscope objective optical system disclosed in each of the above-mentioned patent documents has a problem that off-axis aberrations are not corrected well because the third lens is thin, and an aspheric lens is used. It corrects aberrations on and off the axis, and the lens cost is high.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides an endoscope objective optical system that can favorably correct off-axis and on-axis aberrations at low cost while having a wide angle of view.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention provides the following means.
  • a first lens having negative optical power in order from the object side to the image side, a first lens having negative optical power, a second lens having negative optical power, a third lens having positive optical power, brightness
  • a lens group having a stop and a positive optical power the lens group having a cemented lens in which at least one positive lens and one negative lens are cemented, and the following conditional expression (1)
  • an endoscope objective optical system satisfying (2) in order from the object side to the image side, a first lens having negative optical power, a second lens having negative optical power, a third lens having positive optical power, brightness
  • the lens group having a stop and a positive optical power the lens group having a cemented lens in which at least one positive lens and one negative lens are cemented, and the following conditional expression (1)
  • an endoscope objective optical system satisfying (2) in order from the object side to the image side, a first lens having negative optical power, a second lens having negative optical power, a third lens having positive optical power, brightness
  • D3 (96 deg) is a distance through which the principal ray of the d line having an incident angle of 96 degrees incident on the first lens passes through the third lens
  • f_all is a focal length of the entire system.
  • R1 is the radius of curvature of the object side surface of the first lens L1
  • r2 is the radius of curvature of the image side surface of the second lens L2.
  • the first lens having the negative optical power, the second lens having the negative optical power, and the third lens having the positive optical power which are sequentially arranged from the object side to the image side.
  • Constitutes a lens group having negative optical power hereinafter, simply referred to as “negative lens group”
  • this negative lens group, an aperture stop, and a lens group having positive optical power hereinafter, simply “ Since the endoscope objective optical system is composed of a "positive lens group"), the number of lenses can be reduced, the overall length can be reduced, the cost can be reduced, and the first lens diameter can be kept small.
  • a cemented lens for the positive lens group it is possible to satisfactorily correct on-axis and off-axis aberrations without using an aspheric lens, thereby reducing costs.
  • ND1 is the refractive index of the d-line of the first lens.
  • ND2 is the refractive index of the d-line of the second lens.
  • the second lens and the third lens are cemented. By doing so, the on-axis and off-axis chromatic aberration can be corrected well. Moreover, since the lens interval between the negative second lens and the positive third lens can be eliminated, the entrance pupil position can be moved to the object side, and the first lens diameter can be kept small.
  • the optical power of the first lens is expressed as PW_f1 and the optical power of the cemented lens of the second lens and the third lens is expressed as PW_f2, the following conditional expression (6) is satisfied. It is preferable. 0.3 ⁇ PW_1 / PW_2 ⁇ 2.0 (6) By satisfying the above conditional expression, an appropriate power arrangement can be obtained, so that the lens diameter can be kept small while maintaining a wide angle of view.
  • the first lens, the second lens, the third lens, and the positive lens group are all composed of spherical lenses. By doing in this way, cost can be reduced.
  • FIG. 3 is an aberration curve diagram showing (a) spherical aberration, (b) astigmatism, (c) distortion, and (d) lateral chromatic aberration of the endoscope illumination optical system in FIG. 2. It is sectional drawing which shows the whole structure of the endoscope objective optical system which concerns on Example 2 of this invention.
  • FIG. 3 is an aberration curve diagram showing (a) spherical aberration, (b) astigmatism, (c) distortion, and (d) lateral chromatic aberration of the endoscope illumination optical system in FIG. 2. It is sectional drawing which shows the whole structure of the endoscope objective optical system which concerns on Example 2 of this invention.
  • FIG. 5 is an aberration curve diagram showing (a) spherical aberration, (b) astigmatism, (c) distortion, and (d) lateral chromatic aberration of the endoscope illumination optical system in FIG. 4. It is sectional drawing which shows the whole structure of the endoscope objective optical system which concerns on Example 3 of this invention.
  • FIG. 7 is an aberration curve diagram showing (a) spherical aberration, (b) astigmatism, (c) distortion, and (d) lateral chromatic aberration of the endoscope illumination optical system in FIG. 6. It is sectional drawing which shows the whole structure of the endoscope objective optical system which concerns on Example 4 of this invention.
  • FIG. 9 is an aberration curve diagram showing (a) spherical aberration, (b) astigmatism, (c) distortion, and (d) lateral chromatic aberration of the endoscope illumination optical system in FIG. 8.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an endoscope objective optical system 1 according to this embodiment.
  • the endoscope objective optical system 1 includes a negative lens group G1, an aperture stop S, and a positive lens group G2 in order from the object side.
  • the negative lens group G1 includes, in order from the object side, a negative first lens L1, a negative second lens L2, and a positive third lens L3. Among these, the negative second lens L2 and the positive third lens L3 are cemented lenses CL1.
  • the positive lens group G2 includes a cemented lens CL2 in which a negative fourth lens L4 and a positive fifth lens L5 are cemented, a plane parallel plate F, a positive sixth lens L6, and a negative seventh lens L7. It has a cemented lens CL3 cemented with the positive eighth lens L8.
  • An imaging element (not shown) is disposed in the vicinity of the image plane of the endoscope objective optical system 1 to constitute an endoscope objective optical system and an imaging optical system.
  • a cover glass CG for protecting the imaging surface is attached to the imaging element.
  • the endoscope objective optical system 1 is configured to satisfy the following conditional expression.
  • D3 (96 deg) is a distance through which the principal ray having an incident angle of 96 degrees incident on the first lens surface is transmitted through the third lens surface
  • f_all is a focal length of the entire system.
  • R1 is the radius of curvature of the object side surface of the first lens L1
  • r2 is the radius of curvature of the image side surface of the second lens L2.
  • Conditional expression (1) is a relational expression between the distance through which the principal ray of the d-line having an incident angle of 96 degrees incident on the first lens surface passes through the third lens surface and the focal length of the entire system.
  • the third lens L3 can have an appropriate lens thickness while having an angle of view of about 200 degrees, and off-axis aberrations can be corrected well. If the lower limit of conditional expression (1) is not reached, off-axis aberrations cannot be corrected well. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the aperture stop S moves too far to the image side, and the entrance pupil is image There exists a malfunction that it moves to the surface side and the diameter of a 1st lens becomes large too much.
  • Conditional expression (2) is a conditional expression related to the shape factor of the first lens L1 of the negative lens group G1. By satisfying conditional expression (2), the necessary negative power can be obtained while having a wide angle of view. If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the refractive power of the negative first lens L1 will decrease, whereas if the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the productivity of each lens will be significantly reduced. is there.
  • conditional expressions (1) ′ and (2) ′ are satisfied instead of the conditional expressions (1) and (2).
  • 1.5 ⁇ D3 (96 deg) / f_all ⁇ 7 (1) ′ 1.2 ⁇ (r1 + r2) / (r1-r2) ⁇ 3.0 (2) ′
  • 1.7 ⁇ D3 (96 deg) / f_all ⁇ 5 (1) " 1.3 ⁇ (r1 + r2) / (r1-r2) ⁇ 1.7 (2)
  • the endoscope objective optical system 1 is preferably configured to satisfy the following conditional expression (3). 51 ⁇
  • the conditional expression (3) is a conditional expression related to the Abbe numbers of the negative second lens L2 and the positive third lens L3, and an appropriate Abbe number difference can be maintained by satisfying the conditional expression (3).
  • the on-axis and off-axis chromatic aberration can be corrected well. If the lower limit of conditional expression (3) is not reached, it is difficult to correct on-axis and off-axis chromatic aberration due to the small Abbe number difference. On the other hand, if the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, such a combination of lenses Is extremely difficult to obtain and has the problem of high costs.
  • the endoscope objective optical system 1 is preferably configured to satisfy the following conditional expression (4).
  • Nd1 is the refractive index of the d-line of the first lens.
  • conditional expression (4) ′ is satisfied instead of conditional expression (4), and conditional expression (4) ′′ is replaced with conditional expression (4) or conditional expression (4) ′. It is more preferable to satisfy. 1.8 ⁇ Nd1 ⁇ 2.41 (4) ′ 1.85 ⁇ Nd1 ⁇ 2.4 (4) "
  • conditional expressions (4), (4) ′, and (4) ′′ are conditional expressions relating to the refractive index of the negative first lens, and an appropriate refractive index can be maintained by satisfying conditional expression (4). Even if the curvature of the negative first lens L1 on the object side does not become extremely strong, an appropriate negative power can be obtained, and if the lower limit of the conditional expression (4) is not reached, the negative first lens L1 is reduced. While an extremely strong curvature must be applied and off-axis aberrations are likely to occur, exceeding the upper limit of conditional expression (4) makes it difficult to obtain the lens itself and increases the cost.
  • the endoscope objective optical system 1 is preferably configured to satisfy the following conditional expression (5).
  • Nd2 is the refractive index of the d-line of the second lens.
  • conditional expression (5) ′ instead of conditional expression (5).
  • conditional expression (5) ′′ It is more preferable to satisfy. 1.8 ⁇ Nd2 ⁇ 2.41 (5) ′ 1.85 ⁇ Nd2 ⁇ 2.4 (5) "
  • conditional expressions (5), (5) ′, and (5) ′′ are conditional expressions relating to the refractive index of the negative second lens.
  • conditional expression (5) an appropriate refractive index can be maintained. Even if the curvature of the negative second lens L2 on the object side does not become extremely strong, an appropriate negative power can be obtained, and if the lower limit of the conditional expression (5) is not reached, the negative second lens L2 can be obtained.
  • the upper limit of the conditional expression (5) is exceeded, it is difficult to obtain the lens itself and the cost increases.
  • the lens is configured to satisfy the following conditional expression (6). 0.3 ⁇ PW_1 / PW_2 ⁇ 2.0 (6)
  • conditional expression (6) ′ instead of conditional expression (6).
  • conditional expression (6) ′′ It is more preferable to satisfy. 0.5 ⁇ PW_1 / PW_2 ⁇ 1.7 (6) ′ 0.8 ⁇ PW_1 / PW_2 ⁇ 1.5 (6) "
  • the conditional expression (6) is a conditional expression regarding the power arrangement of the negative lens group G1.
  • Exceeding the upper limit of conditional expression (6) is not preferable because the power of the first lens L1 becomes too strong and a wide angle of view cannot be maintained, and particularly off-axis aberrations are easily generated.
  • the lower limit of conditional expression (6) is not reached, the power of the second lens L2 becomes too strong, so that off-axis aberrations are likely to occur, leading to enlargement of the first lens L1.
  • the negative lens group G1, the aperture stop S, and the positive lens group G2 are arranged in this order from the object side. Since the number of lenses in each group can be reduced, the total length of the endoscope objective optical system 1 can be shortened and the cost can be reduced. In addition, the diameter of the first lens L1 can be kept small. Furthermore, by applying the cemented lens CL2 or the cemented lens CL3 to the positive lens group G2, it is possible to satisfactorily correct on-axis and off-axis aberrations without using an aspheric lens, thereby reducing costs. it can.
  • the entrance pupil position can be moved to the object side, and the diameter of the first lens can be kept small.
  • r is a radius of curvature (unit: mm)
  • d is a surface interval (mm)
  • Nd is a refractive index with respect to the d line
  • Vd is an Abbe number with respect to the d line.
  • FIG. 2 shows a configuration of the endoscope objective optical system according to Example 1 of the present invention, and lens data is shown below.
  • FIG. 3 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system according to the present example.
  • FIG. 4 shows a configuration of an endoscope objective optical system according to Example 2 of the present invention, and lens data is shown below.
  • FIG. 5 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system according to the present example.
  • Lens data Surface number r d Nd Vd 1 4.500 0.40 1.88300 40.76 2 0.625 0.31 3 -0.958 0.30 2.30030 28.27 4 0.727 0.86 1.49700 81.54 5 -2.236 0.10 6 Brightness stop 0.15 7 2.811 0.30 1.88300 40.76 8 0.902 0.60 1.58144 40.75 9 -0.878 0.04 10 ⁇ 0.50 1.51965 75.01 11 ⁇ 0.04 12 1.574 0.60 1.64769 33.79 13-1.125 0.30 1.92286 18.90 14 1.180 0.60 1.88300 40.76 15 -2.340 0.30 16 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 17 ⁇ 0.00 1.51000 63.01 18 ⁇ 0.50 1.51633 64.14 19 ⁇
  • FIG. 6 shows the configuration of an endoscope objective optical system according to Example 3 of the present invention, and lens data is shown below.
  • FIG. 7 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system according to the present example.
  • FIG. 8 shows a configuration of an endoscope objective optical system according to Example 4 of the present invention, and lens data is shown below.
  • FIG. 9 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system according to the present example.
  • Table 1 shows the numerical values of the conditional expressions (1) to (6) in the configurations of the first to fourth embodiments.

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Abstract

　広い画角を有しつつ、低コストで軸外及び軸上の収差を良好に補正する。　物体側から像側へ順に、負の第１レンズ（Ｌ１）、負の第２レンズ（Ｌ２）、第３レンズ（Ｌ３）、明るさ絞り（Ｓ）及び正のレンズ群（Ｇ２）を備え、該レンズ群が少なくとも１枚の正のレンズと１枚の負のレンズとが接合された接合レンズ（ＣＬ２）を有すると共に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡対物光学系（１）を提供する。　１．０＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜１０　…（１）　１．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜５．０　…（２）　ここで、Ｄ３（９６ｄｅｇ）は第１レンズの入射する入射角９６度となるｄ線の主光線が第３レンズを透過する距離、ｆ＿ａｌｌは全系の焦点距離である。また、ｒ１は第１レンズの物体側面の曲率半径、ｒ２は第２レンズの像側面の曲率半径である。

Description

内視鏡対物光学系
　本発明は、内視鏡装置に適用される広角の内視鏡対物光学系に関するものである。
　内視鏡装置に適用される対物光学系には、十分な画角が要求される。このような、内視鏡に適用可能な広角の対物光学系として、例えば、特許文献１乃至特許文献４には、物体側から負の第１レンズ、負の第２レンズ、正の第３レンズ、明るさ絞り及び正レンズ群を備え、レンズ径を抑えながらも画角を２００度以上とした内視鏡対物光学系が開示されている。これらの内視鏡対物光学系は、最も物体側の第１レンズが凸メニス形状となっていることから、広角でありながらディストーションが良好に補正されている。
特開２０１２－４７９０９号公報 特開２０１１－２２７３８０号公報 特開２００７－２５４９９号公報 国際公開第２００９／０６６５３２号
　しかしながら、上記した各特許文献に開示された内視鏡対物光学系は、第３レンズの厚みが薄いために、軸外収差が良好に補正されていないという問題があると共に、非球面レンズを用いて軸上および軸外の収差を補正しており、レンズコストが高いと。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、広い画角を有しつつ、低コストで軸外及び軸上の収差を良好に補正することができる内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ、負の光学的パワーを有する第２レンズ、正の光学的パワーを有する第３レンズ、明るさ絞り及び正の光学的パワーを有するレンズ群を備え、該レンズ群が少なくとも１枚の正のレンズと１枚の負のレンズとが接合された接合レンズを有すると共に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡対物光学系を提供する。
　　１．０＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜１０　　　…（１）
　　１．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜５．０　　…（２）
　ただし、Ｄ３（９６ｄｅｇ）は第１レンズの入射する入射角９６度となるd線の主光線が第３レンズを透過する距離であり、ｆ＿ａｌｌは全系の焦点距離である。
　また、ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径、ｒ２は第２レンズＬ２の像側面の曲率半径である。
　本態様によれば、物体側から像側に向かって順に配置された負の光学的パワーを有する第１レンズ、負の光学的パワーを有する第２レンズ及び正の光学的パワーを有する第３レンズが負の光学的パワーを有するレンズ群（以下、単に「負のレンズ群」という）を構成し、この負のレンズ群、明るさ絞り及び正の光学的パワーを有するレンズ群（以下、単に「正のレンズ群」という）から内視鏡対物光学系が構成されるので、レンズ枚数を削減することが可能であり、全長の短縮やコストの削減、第１レンズ径を小さく保つことができる。また、正のレンズ群に接合レンズを用いることで、非球面レンズを用いずとも軸上および軸外の収差を良好に補正することが可能になり、コストを削減することができる。
　上記した態様において、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
　　５１＜｜ν２－ν３｜＜６０　　　…（３）
　ただし、｜ν２－ν３｜は第２レンズと第３レンズとのアッベ数差の絶対値である。
　上記条件式を満たすことで、軸上および軸外色収差を良好に補正することができる。
　上記した態様において、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
　　１．７＜Ｎｄ１＜２．４２　　　…（４）
　ただし、ＮＤ１は第１レンズのｄ線の屈折率である。
　上記条件式を満たすことで、第１レンズの屈折率を適切な値とすることができ、負の第１レンズの物体側の曲率が極端に強くならなくても、適切な負のパワーを得ることができる。
　上記した態様において、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
　　１．７　＜Ｎｄ２＜２．４２　　　…（５）
　ただし、ＮＤ２は第２レンズのｄ線の屈折率である。
　上記条件式を満たすことで、第２レンズの屈折率を適切な値とすることができ、負の第２レンズの物体側の曲率が極端に強くならなくても、適切な負のパワーを得ることができる。
　上記した態様において、前記第２レンズと前記第３レンズとが接合されていることが好ましい。
　このようにすることで、軸上および軸外色収差を良好に補正することができる。また、負の第２レンズと正の第３レンズとのレンズ間隔をなくすことができるため、入射瞳位置を物体側に移動することができ、第１レンズ径を小さく保つことができる。
　上記した態様において、前記第１レンズの光学的パワーをＰＷ＿ｆ１、前記第２レンズと前記第３レンズとの接合レンズの光学的パワーをＰＷ＿ｆ２と表したとき、以下の条件式（６）を満足することが好ましい。
　　０．３＜ＰＷ＿１／ＰＷ＿２＜２．０　　　…（６）
　上記条件式を満たすことで、適切なパワー配置とすることができるので、広い画角を保ちながらもレンズ径を小さく保つことができる。
　上記した態様において、前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び正レンズ群が、すべて球面レンズで構成されることが好ましい。
　このようにすることで、コストを低減することができる。
　本発明によれば、広い画角を有しつつ、低コストで軸外及び軸上の収差を良好に補正することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図である。 図２の内視鏡用照明光学系の（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）ディストーション、（ｄ）倍率色収差を示す収差曲線図である。 本発明の実施例２に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図である。 図４の内視鏡用照明光学系の（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）ディストーション、（ｄ）倍率色収差を示す収差曲線図である。 本発明の実施例３に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図である。 図６の内視鏡用照明光学系の（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）ディストーション、（ｄ）倍率色収差を示す収差曲線図である。 本発明の実施例４に係る内視鏡対物光学系の全体構成を示す断面図である。 図８の内視鏡用照明光学系の（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）ディストーション、（ｄ）倍率色収差を示す収差曲線図である。
　以下に、本発明の一実施形態に係る内視鏡対物光学系について図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係る内視鏡対物光学系１の全体構成を示す断面図を示している。図１に示すように、内視鏡対物光学系１は、物体側から順に、負のレンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、及び正のレンズ群Ｇ２を備えている。
　負のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、負の第２レンズＬ２及び正の第３レンズＬ３を有している。このうち負の第２レンズＬ２と正の第３レンズＬ３とは接合された接合レンズＣＬ１となっている。
　正のレンズ群Ｇ２は、負の第４レンズＬ４と正の第５レンズＬ５とが接合された接合レンズＣＬ２、平行平面板Ｆ、及び、正の第６レンズＬ６と負の第７レンズＬ７と正の第８レンズＬ８とが接合された接合レンズＣＬ３を有している。
　そして、内視鏡対物光学系１の像面近傍には図示しない撮像素子が配置され、内視鏡対物光学系と撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するためのカバーガラスＣＧが貼りつけられている。
　ここで、内視鏡対物光学系１は、以下の条件式を満足するように構成されている。
　　１．０＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜１０　　　…（１）
　　１．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜５．０　　　…（２）
　ただし、Ｄ３（９６ｄｅｇ）は第１レンズ面に入射する入射角９６度となる主光線が第３レンズ面を透過する距離であり、ｆ＿ａｌｌは全系の焦点距離である。
　また、ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径、ｒ２は第２レンズＬ２の像側面の曲率半径である。
　条件式（１）は、第１レンズ面に入射する入射角９６度となるd線の主光線が第３レンズ面を透過する距離と全系の焦点距離の関係式である。条件式（１）を満たすことで、２００度程度の画角を有しながらも第３レンズＬ３を適切なレンズ厚とすることができ、軸外の収差を良好に補正することができる。条件式（１）の下限を下回ると、軸外の収差が良好に補正できなくなる一方、条件式（１）の上限を超えると、明るさ絞りＳが像側に移動しすぎ、入射瞳が像面側に移動してしまい、第１レンズの径が大きくなりすぎてしまうという不具合がある。
　条件式（２）は負のレンズ群Ｇ１の第１レンズＬ１のｓｈａｐｅ　ｆａｃｔｏｒに関する条件式である。条件式（２）を満たすことで、広画角を有しながらも必要な負のパワーを得ることができる。条件式（２）の下限を下回ると、負の第１レンズＬ１の屈折力が低下してしまう一方、条件式（２）の上限を超えると、各レンズの生産性が著しく低下するという不具合がある。
　なお、上記条件式（１）及び（２）に代えて、以下の条件式（１）’及び（２）’を満たすことが好ましい。
　　１．５＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜７　　　…（１）’
　　１．２＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜３．０　　　…（２）’
　さらに、上記条件式（１）及び（２）又は条件式（１）’及び（２）’に代えて、以下の条件式（１）”及び（２）”を満たすことが好ましい。
　　１．７＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜５　　　…（１）”
　　１．３＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜１．７　　　…（２）”
　また、内視鏡対物光学系１は、以下の条件式（３）を満足するように構成されることが好ましい。
　　５１＜｜ν２－ν３｜＜６０　　　…（３）
　ただし、｜ν２－ν３｜は第２、第３レンズのアッベ数差の絶対値である。
　上記条件式（３）は、負の第２レンズＬ２および正の第３レンズＬ３のアッベ数に関する条件式であり、条件式（３）を満たすことで、適切なアッベ数差を維持することができ、軸上および軸外色収差を良好に補正することが可能となる。条件式（３）の下限を下回ると、アッベ数差が少ないために軸上および軸外色収差を補正することが難しくなる一方、条件式（３）の上限を超えると、そのような組み合わせのレンズは入手が著しく困難であり、コストが高騰するという問題がある。
　また、内視鏡対物光学系１は、以下の条件式（４）を満足するように構成されることが好ましい。
　　１．７＜Ｎｄ１＜２．４２　　　…（４）
　ただし、Ｎｄ１は第１レンズのｄ線の屈折率である。
　また、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４）’を満たすことがより好ましく、さらに条件式（４）又は条件式（４）’に代えて、条件式（４）”を満たすことがさらに好ましい。
　　１．８＜Ｎｄ１＜２．４１　　　…（４）’
　　１．８５＜Ｎｄ１＜２．４　　　…（４）”
　上記条件式（４）、（４）’、（４）”は負の第１レンズの屈折率に関する条件式であり、条件式（４）を満たすことにより適度な屈折率を維持することができ、負の第１レンズＬ１の物体側の曲率が極端に強くならなくても、適切な負のパワーを得ることができる。条件式（４）の下限を下回ると、負の第１レンズＬ１に極端に強い曲率をつけなければならず軸外の収差を発生させやすくなる一方、条件式（４）の上限を超えると、レンズ自体の入手が著しく困難となり、コストが嵩むという問題がある。
　さらに、内視鏡対物光学系１は、以下の条件式（５）を満足するように構成されることが好ましい。
　　１．７＜Ｎｄ２＜２．４２　　　…（５）
　ただし、Ｎｄ２は第２レンズのｄ線の屈折率である。
　また、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５）’を満たすことがより好ましく、さらに条件式（５）又は条件式（５）’に代えて、条件式（５）”を満たすことがさらに好ましい。
　　１．８＜Ｎｄ２＜２．４１　　　…（５）’
　　１．８５＜Ｎｄ２＜２．４　　　…（５）”
　上記条件式（５）、（５）’、（５）”は負の第２レンズの屈折率に関する条件式であり、条件式（５）を満たすことによって、適度な屈折率を維持することができ、負の第２レンズＬ２の物体側の曲率が極端に強くならなくても、適切な負のパワーを得ることができる。条件式（５）の下限を下回ると、負の第２レンズＬ２に極端に強い曲率をつけなければならず軸外の収差を発生させやすくなる一方、条件式（５）の上限を超えると、レンズ自体の入手が著しく困難となり、コストが嵩むという問題がある。
　さらに、内視鏡対物光学系１は、負の第１レンズＬ１のパワーをＰＷ＿ｆ１、負の第２レンズＬ２と正の第３レンズＬ３とが接合された接合レンズＣＬ１のパワーをＰＷ＿ｆ２としたとき、以下の条件式（６）を満足するように構成されていることが好ましい。
　　０．３＜ＰＷ＿１／ＰＷ＿２＜２．０　　　…（６）
　また、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）’を満たすことがより好ましく、さらに条件式（６）又は条件式（６）’に代えて、条件式（６）”を満たすことがさらに好ましい。
　　０．５＜ＰＷ＿１／ＰＷ＿２＜１．７　　　…（６）’
　　０．８＜ＰＷ＿１／ＰＷ＿２＜１．５　　　…（６）”
　上記条件式（６）は、負レンズ群Ｇ１のパワー配置に関する条件式である。条件式（９
６）を満足することで、適切なパワー配置とすることができるので、広い画角を保ちながらもレンズ径を小さく保つことが可能となる。条件式（６）の上限を超えると、第１レンズＬ１のパワーが強くなりすぎ、広画角を保てなくなるだけでなく、特に軸外の収差を発生させやすくなるため好ましくない。一方、条件式（６）の下限を下回ると、第２レンズＬ２のパワーが強くなりすぎるため、軸外の収差を発生させやすくなり、第１レンズＬ１の肥大化にもつながるという問題がある。
　なお、本実施形態に係る内視鏡対物光学系を構成する各レンズをすべて球面レンズで構成することにより、コストが高騰することを抑制することができる。
　このように構成された本実施形態に係る内視鏡対物光学系１によれば、物体側から順に、負のレンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、正のレンズ群Ｇ２を配置することによって、構成する各群のレンズ枚数を削減することができるので、内視鏡対物光学系１の全長を短縮することができると共に、コストを削減することができる。また、第１レンズＬ１の径を小さく保つことができる。さらに、正のレンズ群Ｇ２に接合レンズＣＬ２または接合レンズＣＬ３を適用することで、非球面レンズを用いずとも軸上および軸外の収差を良好に補正することができ、コストを削減することができる。
　また、負の第２レンズと正の第３レンズとが接合された接合レンズを構成することで、軸上及び軸外色収差を良好に補正することが可能となると共に、負の第２レンズと正の第３レンズとのレンズ間隔をなくすことができるため、入射瞳位置が物体側に移動でき、第１レンズの径を小さく保つことができる。
　続いて、上述した実施形態に係る内視鏡対物光学系の実施例１～実施例４について、図２～図９を参照して説明する。各実施例に記載のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径（単位ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎｄはｄ線に対する屈折率、Ｖｄは、ｄ線に対するアッベ数を示している。
（実施例１）
　本発明の実施例１に係る内視鏡対物光学系の構成を図２に、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図３に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　　１　　　３．０００　　　０．３０　　　２．１７８４０　　　３３．００
　　２　　　０．６２５　　　０．３７
　　３　　－１．３６１　　　０．３０　　　２．００３３０　　　２８．２７
　　４　　　０．８００　　　１．１９　　　１．４９７００　　　８１．５４
　　５　　－４．９９６　　　０．１０
　　６　　　明るさ絞り　　　０．１５
　　７　　　３．３４７　　　０．３０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　８　　　０．９１２　　　０．６０　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　９　　－０．８８２　　　０．０４
　１０　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１９６５　　　７５．０１
　１１　　　　　　　∞　　　０．０４
　１２　　　１．５９６　　　０．６０　　　１．６４７６９　　　３３．７９
　１３　　－１．１２５　　　０．３０　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１４　　　１．０４４　　　０．６０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１５　　－２．２８２　　　０．３０
　１６　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　　０．００　　　１．５１０００　　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞
　ｆｂ　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　　　１．０６
　全長　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　　　６．４５
（実施例２）
　本発明の実施例２に係る内視鏡対物光学系の構成を図４に、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図５に示す。
　レンズデータ
　　面番　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　　１　　　４．５００　　　０．４０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　０．６２５　　　０．３１
　　３　　－０．９５８　　　０．３０　　　２．００３３０　　　２８．２７
　　４　　　０．７２７　　　０．８６　　　１．４９７００　　　８１．５４
　　５　　－２．２３６　　　０．１０
　　６　　　明るさ絞り　　　０．１５
　　７　　　２．８１１　　　０．３０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　８　　　０．９０２　　　０．６０　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　９　　－０．８７８　　　０．０４
　１０　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１９６５　　　７５．０１
　１１　　　　　　　∞　　　０．０４
　１２　　　１．５７４　　　０．６０　　　１．６４７６９　　　３３．７９
　１３　　－１．１２５　　　０．３０　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１４　　　１．１８０　　　０．６０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１５　　－２．３４０　　　０．３０
　１６　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　　０．００　　　１．５１０００　　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞
　ｆｂ　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　１．０６
　全長　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　６．１５
（実施例３）
　本発明の実施例３に係る内視鏡対物光学系の構成を図６に、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図７に示す。
　レンズデータ
　　面番　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　　１　　　４．５００　　　０．４０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　０．６２５　　　０．３６
　　３　　－１．３５０　　　０．２５　　　２．００３３０　　　２８．２７
　　４　　　０．６９２　　　０．６９　　　１．４９７００　　　８１．５４
　　５　　－１．２０７　　　０．１０
　　６　　　明るさ絞り　　　０．１５
　　７　　　６．０９４　　　０．３０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　８　　　１．１６６　　　０．９０　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　９　　－０．９４３　　　０．０５
　１０　　　　　　　∞　　　０．６０　　　１．５１９６５　　　７５．０１
　１１　　　　　　　∞　　　０．０５
　１２　　　１．４３８　　　０．８８　　　１．６４７６９　　　３３．７９
　１３　　－１．０１５　　　０．３０　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１４　　　１．１３１　　　０．６０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１５　　－３．６２８　　　０．２５
　１６　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　　０．０１　　　１．５１０００　　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞
　ｆｂ　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　０．９３
　全長　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　６．５６
（実施例４）
　本発明の実施例４に係る内視鏡対物光学系の構成を図８に、レンズデータを以下に示す。また、本実施例に係る内視鏡対物光学系の収差曲線図を図９に示す。
　レンズデータ
　　面番　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　　１　　　２．６００　　　０．３０　　　２．１７８４０　　　３３．００
　　２　　　０．６２５　　　０．３７
　　３　　－１．３８２　　　０．２５　　　２．００３３０　　　２８．２７
　　４　　　０．６９５　　　０．９６　　　１．４９７００　　　８１．５４
　　５　　－１．７９６　　　０．１０
　　６　　　明るさ絞り　　　０．１５
　　７　　　３．０６８　　　０．３０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　８　　　１．１６６　　　０．９０　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　９　　－１．１０２　　　０．０５
　１０　　　　　　　∞　　　０．６０　　　１．５１９６５　　　７５．０１
　１１　　　　　　　∞　　　０．０５
　１２　　　１．４５１　　　０．８８　　　１．６４７６９　　　３３．７９
　１３　　－１．０１５　　　０．３０　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１４　　　１．０３４　　　０．６０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１５　　－３．０６６　　　０．２５
　１６　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１７　　　　　　　∞　　　０．０１　　　１．５１０００　　　６３．０１
　１８　　　　　　　∞　　　０．５０　　　１．５１６３３　　　６４．１４
　１９　　　　　　　∞
　ｆｂ　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　０．９３
　全長　（ｉｎ　ａｉｒ）　　　６．７４　
　なお、上記した実施例１～実施例４の構成における上記条件式（１）～（６）の数値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
１　内視鏡対物光学系
Ｇ１　負のレンズ群
Ｇ２　正のレンズ群
Ｌ１　第１レンズ
Ｌ２　第２レンズ
Ｌ３　第３レンズ
Ｌ４　第４レンズ
Ｌ５　第５レンズ
Ｌ６　第６レンズ
Ｌ７　第７レンズ
Ｌ８　第８レンズ
ＣＬ１　接合レンズ
ＣＬ２　接合レンズ
ＣＬ３　接合レンズ
Ｓ　明るさ絞り
Ｆ　平行平面板
ＣＧ　カバーガラス

Claims (7)

  1. 　物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ、負の光学的パワーを有する第２レンズ、正の光学的パワーを有する第３レンズ、明るさ絞り及び正の光学的パワーを有するレンズ群を備え、
    　該レンズ群が少なくとも１枚の正のレンズと１枚の負のレンズとが接合された接合レンズを有すると共に、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡対物光学系。
    　　１．０＜Ｄ３（９６ｄｅｇ）／ｆ＿ａｌｌ＜１０　　　…（１）
    　　１．１＜（ｒ１＋ｒ２）／（ｒ１－ｒ２）＜５．０　　…（２）
    　ただし、Ｄ３（９６ｄｅｇ）は第１レンズの入射する入射角９６度となるd線の主光線が第３レンズを透過する距離であり、ｆ＿ａｌｌは全系の焦点距離である。
    　また、ｒ１は第１レンズＬ１の物体側面の曲率半径、ｒ２は第２レンズＬ２の像側面の曲率半径である。
  2. 　以下の条件式（３）を満たす請求項１記載の内視鏡対物光学系。
    　　５１＜｜ν２－ν３｜＜６０　　　…（３）
    　ただし、｜ν２－ν３｜は第２レンズと第３レンズとのアッベ数差の絶対値である。
  3. 　以下の条件式（４）を満たす請求項１又は請求項２記載の内視鏡対物光学系。
    　　１．７＜Ｎｄ１＜２．４２　　　…（４）
    　ただし、Ｎｄ１は第１レンズのｄ線の屈折率である。
  4. 　以下の条件式（５）を満たす請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の内視鏡対物光学系。
    　　１．７　＜Ｎｄ２＜２．４２　　　…（５）
    　ただし、Ｎｄ２は第２レンズのｄ線の屈折率である。
  5. 　前記第２レンズと前記第３レンズとが接合されている請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内視鏡対物光学系。
  6. 　前記第１レンズの光学的パワーをＰＷ＿ｆ１、前記第２レンズと前記第３レンズとの接合レンズの光学的パワーをＰＷ＿ｆ２と表したとき、以下の条件式（６）を満足する請求項５記載の内視鏡対物光学系。
    　　０．３＜ＰＷ＿１／ＰＷ＿２＜２．０　　　…（６）
  7. 　前記第１レンズ、前記第２レンズ、前記第３レンズ及び正レンズ群が、すべて球面レンズで構成される請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の内視鏡対物光学系。
     
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