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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6644292
(24)【登録日】2020年1月10日
(45)【発行日】2020年2月12日
(54)【発明の名称】撮像光学系
(51)【国際特許分類】
G02B 13/04 20060101AFI20200130BHJP
G02B 13/18 20060101ALI20200130BHJP
【ＦＩ】
G02B13/04 D
G02B13/18
【請求項の数】4
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2019-548076(P2019-548076)
(86)(22)【出願日】2019年3月26日
(86)【国際出願番号】JP2019012856
【審査請求日】2019年9月5日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】597073645
【氏名又は名称】ナルックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105393
【弁理士】
【氏名又は名称】伏見 直哉
(72)【発明者】
【氏名】坂上 典久
【審査官】
下村 一石
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２００９／０６３７６６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００６−１３９１９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平４−０５６８１４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１５−０１８０８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１６−０９５５４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１８／００５２３０２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０２Ｂ ９／００−１７／０８
Ｇ０２Ｂ２１／０２−２１／０４
Ｇ０２Ｂ２５／００−２５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
物体側から像側に順に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第５レンズとを備え、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの内視鏡用撮像光学系であって、
該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表し、該第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離をTTLとして、
4 < f5/f <7
5.5 < TTL/f < 6.5
を満たす内視鏡用撮像光学系。
該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表し、該第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離をTTLとして、
4 < f5/f <7
5.5 < TTL/f < 6.5
を満たす内視鏡用撮像光学系。
【請求項2】
該第１レンズの物体側の面以外のすべての面が非球面である請求項１に記載の内視鏡用撮像光学系。
【請求項3】
該第２レンズのアッベ数をν2、該第３レンズのアッベ数をν3、該第４レンズのアッベ数をν4として、
｜ν2-ν3｜ < 10
ν4 < ν2
ν4 < ν3
を満たす請求項１または２に記載の内視鏡用撮像光学系。
｜ν2-ν3｜ < 10
ν4 < ν2
ν4 < ν3
を満たす請求項１または２に記載の内視鏡用撮像光学系。
【請求項4】
エフ・ナンバーをFnoとして、
4.0 < Fno < 6.5
を満たす請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡用撮像光学系。
4.0 < Fno < 6.5
を満たす請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡用撮像光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像光学系、特に、内視鏡用撮像光学系に関する。【背景技術】
【0002】
医療分野で使用される内視鏡には、挿入型内視鏡とカプセル型内視鏡とがある。通常の挿入型内視鏡は、先端部分の撮像光学系、すなわち対物レンズと離れた位置にある撮像素子とが、ファイバまたはリレーレンズによって接続されている。このような通常の挿入型内視鏡の撮像光学系には、光量ロスを小さくするためにテレセントリック性が要求される。また、挿入型内視鏡においても、先端部分に撮像光学系と撮像素子とを有し、離れた位置にある表示装置に画像を表示する電子内視鏡がある。カプセル型内視鏡は、カプセル内に撮像光学系と撮像素子とを備えている。したがって、カプセル型内視鏡、及び電子内視鏡の撮像光学系には、テレセントリック性は要求されない。他方、いずれの型の内視鏡にも、小型で、広角で、高解像度であることが要求される。高解像度であるためには、撮像光学系の収差を小さくする必要がある。また、コストの観点から接合レンズを使用しないのが望ましい。【0003】
特許文献１は、接合レンズを使用しない５枚レンズの内視鏡用撮像光学系を開示している。しかし、上記の撮像光学系の非点収差は比較的大きく、その解像度は十分に満足できるものではない。【0004】
このように、十分に小型で、十分に広角で、十分に高解像度である内視鏡を実現するための、接合レンズを使用しない５枚レンズの撮像光学系は開発されていない。【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2006-276779号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、十分に小型で、十分に広角で、十分に高解像度である内視鏡を実現するための、接合レンズを使用しない５枚レンズの撮像光学系に対するニーズがある。本発明の課題は、十分に小型で、十分に広角で、十分に高解像度である内視鏡を実現するための、接合レンズを使用しない５枚レンズの撮像光学系を提供することである。【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明による撮像光学系は、物体側から像側に順に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとを備え、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの撮像光学系であって、該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表して、2.6 < f5/f <7
を満たす。
【0008】
本発明による撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。接合レンズを使用しないことで、小型で低コストの撮像光学系を提供することが可能となる。【0009】
本発明による撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、を備える。物体側から像側に配置された、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、正の屈折力を有する第３レンズと、を備える構成は、広角における諸収差を補正しやすい。【0010】
第１レンズの物体側の面が平面または凸面であるので、レンズ表面に液滴の滞留及びそれによる解像度の低下が防止される。【0011】
絞りの前の正の屈折力を有する第２レンズの倍率色収差と絞りの後の正の屈折力を有する第３レンズの倍率色収差とが打ち消しあい、倍率色収差が低減される。【0012】
本発明による撮像光学系は、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとを備え、該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表して、2.6 < f5/f <7
を満たす。
【0013】
f5/fを上記の式の上限値より小さくすることにより、第５レンズの屈折力を比較的大きく維持して、像面湾曲の増加及び周辺光量比の低下を抑えることができる。f5/fを上記の式の下限値より大きくすることにより、第５レンズの屈折力が過大にならないようにして非点収差の増加を抑えることができる。【0014】
本発明の第１の実施形態の撮像光学系においては、該第１レンズの物体側の面以外のすべての面が非球面である。【0015】
該第１レンズの物体側の面以外のすべての面を非球面とすることによって収差を低減することが可能となり、良好な解像度が得られる。【0016】
本発明の第２の実施形態の撮像光学系においては、 該第５レンズが両凸レンズである。【0017】
第５レンズを両凸レンズとすることによって周辺光量比の低下を抑えつつ像面湾曲を低減させて良好な解像が得られる。【0018】
本発明の第３の実施形態の撮像光学系は、さらに4 < f5/f <7
を満たす。
【0019】
f5/fを、式4 < f5/f <7
の下限値よりも大きくすることにより、周縁部の光線入射角度の大きな、小型で高解像度のセンサに対応して、光学系の射出瞳位置から像平面までの距離を1.5mm程度に設定しやすくなる。
【0020】
本発明の第４の実施形態の撮像光学系は、該第２レンズのアッベ数をν2、該第３レンズのアッベ数をν3、該第４レンズのアッベ数をν4として、｜ν2-ν3｜ < 10
ν4 < ν2
ν4 < ν3
を満たす。
【0021】
上記の条件を満たす場合に、第４レンズの材料のみをアッベ数の小さな高分散樹脂とすることによって色収差を低減することが可能となる。したがって、高分散樹脂のレンズの数を減らしコストの点から有利になる。【0022】
本発明の第５の実施形態の撮像光学系は、該第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離をTTLとして、5.5 < TTL/f < 6.5
を満たす。
【0023】
TTL/fを、上記の式の下限値よりも大きくすることにより周辺光量比を所定の値以上とすることが容易となり、上限値よりも小さくすることにより光学系のコンパクト化が容易となる。【0024】
本発明の第５の実施形態の撮像光学系は、エフ・ナンバーをFnoとして、4.0 < Fno < 6.5
を満たす。
【0025】
Fnoを上記の式の下限値よりも大きくすることにより、光学系の被写界深度が深くなり広範囲の撮影に対応できる。Fnoを上記の式の上限値よりも小さくすることにより、小さなピクセルサイズのセンサに対応可能な解像度を維持することができ、センサの小型化にも対応することができる。【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施例１の撮像光学系の構成を示す図である。
【図2】実施例１の撮像光学系の球面収差を示す図である。
【図3】実施例１の撮像光学系の歪曲収差を示す図である。
【図4】実施例１の撮像光学系の非点収差を示す図である。
【図5】実施例１の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。
【図6】実施例２の撮像光学系の構成を示す図である。
【図7】実施例２の撮像光学系の球面収差を示す図である。
【図8】実施例２の撮像光学系の歪曲収差を示す図である。
【図9】実施例２の撮像光学系の非点収差を示す図である。
【図10】実施例２の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。
【図11】実施例３の撮像光学系の構成を示す図である。
【図12】実施例３の撮像光学系の球面収差を示す図である。
【図13】実施例３の撮像光学系の歪曲収差を示す図である。
【図14】実施例３の撮像光学系の非点収差を示す図である。
【図15】実施例３の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。
【図16】実施例４の撮像光学系の構成を示す図である。
【図17】実施例４の撮像光学系の球面収差を示す図である。
【図18】実施例４の撮像光学系の歪曲収差を示す図である。
【図19】実施例４の撮像光学系の非点収差を示す図である。
【図20】実施例４の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。
【図21】実施例５の撮像光学系の構成を示す図である。
【図22】実施例５の撮像光学系の球面収差を示す図である。
【図23】実施例５の撮像光学系の歪曲収差を示す図である。
【図24】実施例５の撮像光学系の非点収差を示す図である。
【図25】実施例５の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
図１は、本発明の一実施形態（後で説明する実施例１）の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ１０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ１０２と、絞り１０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ１０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ１０５と、正の屈折力を有する第５レンズ１０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材１０７を通過した後、像平面１０８上に集光される。光学部材１０７は、センサのカバーガラスなどである。本明細書及び特許請求の範囲において、負の屈折力を有するレンズとは、光学系に画角の範囲内で入射する光束であって瞳を通過する光束に対して負の屈折力を有するレンズを意味し、正の屈折力を有するレンズとは、上記の光束に対して正の屈折力を有するレンズを意味する。【0028】
本発明の実施形態の撮像光学系の特徴を以下に説明する。【0029】
本発明の実施形態の撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。接合レンズを使用しないことで、小型で低コストの撮像光学系を提供することが可能となる。【0030】
本発明の実施形態の撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、を備える。物体側から像側に配置された、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、正の屈折力を有する第３レンズと、を備える構成は、広角における諸収差を補正しやすい。テレセントリック性の観点からは、絞りを第１レンズ及び第２レンズの間に配置するのが有利である。小型化、広角化、及び高解像度化の観点からは、絞りを第２レンズ及び第３レンズの間に配置するのが有利である。本発明では、テレセントリック性よりも小型化、広角化、及び高解像度化をより重視するので、絞りを第２レンズ及び第３レンズの間に配置する。【0031】
第１レンズの物体側の面が平面または凸面であるので、レンズ表面の液滴の滞留及びそれによる解像度の低下が防止される。【0032】
本発明の実施形態の撮像光学系は、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとを備え、該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表して、2.6 < f5/f <7 (1)
を満たす。
【0033】
f5/fを式（１）の上限値より小さくすることにより、第５レンズの屈折力を比較的大きく維持して、像面湾曲の増加及び周辺光量比の低下を抑えることができる。f5/fを式（１）の下限値より大きくすることにより、第５レンズの屈折力が過大にならないようにして非点収差の増加を抑えることができる。【0034】
さらに、f5/fを、式4 < f5/f <7 (2)
の下限値よりも大きくすることにより、周縁部の光線入射角度の大きな、小型で高解像度のセンサに対応して、光学系の射出瞳位置から像平面までの距離を1.5mm程度に設定しやすくなる。
【0035】
正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、を配置した構成によって色収差を低減すること可能となる。【0036】
絞りの前の正の屈折力を有する第２レンズの倍率色収差と絞りの後の正の屈折力を有する第３レンズの倍率色収差とが打ち消しあい、倍率色収差が低減される。【0037】
第２レンズのアッベ数をν2、第３レンズのアッベ数をν3、第４レンズのアッベ数をν4として、式｜ν2-ν3｜ < 10 (3)
ν4 < ν2 (4)
ν4 < ν3 (5)
を満たす場合に、第４レンズの材料のみをアッベ数の小さな高分散樹脂とすることによって色収差を低減することが可能となる。
【0038】
第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離をTTLとして、TTL/fを、式5.5 < TTL/f < 6.5 (6)
の下限値よりも大きくすることにより周辺光量比を所定の値以上とすることが容易となり、上限値よりも小さくすることにより光学系のコンパクト化が容易となる。
【0039】
エフ・ナンバーをFnoとして、Fnoを4.0 < Fno < 6.5 (7)
の下限値よりも大きくすることにより、光学系の被写界深度が深くなり広範囲の撮影に対応できる。Fnoを式（７）の上限値よりも小さくすることにより、小さなピクセルサイズのセンサに対応可能な解像度を維持することができ、センサの小型化にも対応することができる。
【0040】
以下において本発明の実施例を説明する。【0041】
各実施例の第１レンズ、第２レンズ第３レンズ及び第５レンズの材料はシクロオレフィンポリマー(グレード:E48R）である。各実施例の第４レンズの材料はポリカーボネート(グレード:EP5000）である。センサカバー（光学部材１０５）の材料はN-BK7である。【0042】
各レンズの各面は以下の式で表せる。【数1】
【数2】
【数3】
【0043】
各レンズの二面の曲率中心を結ぶ線をｚ軸とする。zはそれぞれのレンズ面とｚ軸との交点を基準とし、像側を正とした、レンズ面上の点のｚ軸方向の位置を示す座標である。ｈはｚ軸からレンズ面上の点までの距離を示す。Ｒはレンズ面の頂点における符号付きの曲率半径、すなわち符号付きの中心曲率半径である。ｃはレンズ面の頂点における符号付きの曲率、すなわち符号付きの中心曲率である。ｃの絶対値は、レンズ面の頂点における曲率、すなわち中心曲率であり、符号は、レンズ面が物体側に凸である場合に正、レンズ面が像側に凸である場合に負である。ｋはコーニック定数である。Ａiは非球面係数である。ｉ及びｍは整数である。【0044】
各レンズの一致した主軸を光軸とする。【0045】
各実施例の撮像光学系の収差は、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、及びＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）について示す。【0046】
以下の表における「曲率半径」及び「間隔」の長さの単位は、ミリメータである。【0047】
実施例１図１は、実施例１の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ１０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ１０２と、絞り１０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ１０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ１０５と、正の屈折力を有する第５レンズ１０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材１０７を通過した後、像平面１０８上に集光される。
【0048】
表1は光学素子の面間隔、光学素子の材料の性質、光学素子の面の形状を示す表である。面１−面４は、それぞれ、第１レンズ１０１の物体側面、第１レンズ１０１の像側面、第２レンズ１０２の物体側面、及び第２レンズ１０２の像側面を表す。面1に対応する面間隔は第１レンズ１０１の像側面と第２レンズ１０２の物体側面との間隔を表す。面1に対応する屈折率及びアッベ数は、第１レンズ１０１の屈折率及びアッベ数を表す。【表1】
【0049】
表２は、面２−４及び面６−１１の式（８）の中心曲率半径、コーニック定数、非球面係数を示す表である。【表2】
【0050】
図２は実施例１の撮像光学系の球面収差を示す図である。横軸は結像位置の光軸方向の座標を表す。横軸の０は像平面の位置を表す。縦軸は光軸に平行な光線の光軸からの距離の相対値を表す。０は光軸と一致する光線を表し、１は絞りの開口の縁を通過する光線を表す。【0051】
図３は実施例１の撮像光学系の歪曲収差を表す図である。横軸は歪曲収差を表す。縦軸は、主光線の光軸となす角度を表す。【0052】
図４は、実施例１の撮像光学系の非点収差を示す図である。横軸は、Ｆ線、ｄ線、及びＣ線のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置を表す。図において、Ｔａｎはタンジェンシャル像面を表し、Ｓａｇはサジタル像面を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0053】
図５は、実施例１の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。横軸は、ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0054】
実施例１の撮像光学系の焦点距離、エフ・ナンバー（Ｆｎｏ．）、半画角、第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離（ＴＴＬ）、像平面から物体側方向への射出瞳までの距離（射出瞳位置）、像平面における光軸上の照度に対する周縁の照度の比率（周辺光量比）は以下のとおりである。【0055】
焦点距離 0.693mmＦｎｏ． 5
半画角 60度
ＴＴＬ 4.081mm
射出瞳位置 1.491mm
周辺光量比 55%
【0056】
実施例２図６は、実施例２の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ２０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ２０２と、絞り２０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ２０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ２０５と、正の屈折力を有する第５レンズ２０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材２０７を通過した後、像平面２０８上に集光される。
【0057】
表３は光学素子の面間隔、光学素子の材料の性質、光学素子の面の形状を示す表である。面１−面４は、それぞれ、第１レンズ２０１の物体側面、第１レンズ２０１の像側面、第２レンズ２０２の物体側面、及び第２レンズ２０２の像側面を表す。面1に対応する面間隔は第１レンズ２０１の像側面と第２レンズ２０２の物体側面との間隔を表す。面1に対応する屈折率及びアッベ数は、第１レンズ２０１の屈折率及びアッベ数を表す。【表3】
【0058】
表４は、面２−４及び面６−１１の式（８）の中心曲率半径、コーニック定数、非球面係数を示す表である。【表4】
【0059】
図７は実施例２の撮像光学系の球面収差を示す図である。横軸は結像位置の光軸方向の座標を表す。横軸の０は像平面の位置を表す。縦軸は光軸に平行な光線の光軸からの距離の相対値を表す。０は光軸と一致する光線を表し、１は絞りの開口の縁を通過する光線を表す。【0060】
図８は実施例２の撮像光学系の歪曲収差を表す図である。横軸は歪曲収差を表す。縦軸は、主光線の光軸となす角度を表す。【0061】
図９は、実施例２の撮像光学系の非点収差を示す図である。横軸は、Ｆ線、ｄ線、及びＣ線のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置を表す。図において、Ｔａｎはタンジェンシャル像面を表し、Ｓａｇはサジタル像面を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0062】
図１０は、実施例２の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。横軸は、ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0063】
実施例２の撮像光学系の焦点距離、エフ・ナンバー（Ｆｎｏ．）、半画角、第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離（ＴＴＬ）、像平面から物体側方向への射出瞳までの距離（射出瞳位置）、像平面における光軸上の照度に対する周縁の照度の比率（周辺光量比）は以下のとおりである。【0064】
焦点距離 0.693mmＦｎｏ． 5
半画角 60度
ＴＴＬ 4.096mm
射出瞳位置 1.469mm
周辺光量比 53%
【0065】
実施例３図１１は、実施例３の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ３０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ３０２と、絞り３０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ３０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ３０５と、正の屈折力を有する第５レンズ３０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材３０７を通過した後、像平面３０８上に集光される。
【0066】
表５は光学素子の面間隔、光学素子の材料の性質、光学素子の面の形状を示す表である。面１−面４は、それぞれ、第１レンズ３０１の物体側面、第１レンズ３０１の像側面、第２レンズ３０２の物体側面、及び第２レンズ３０２の像側面を表す。面1に対応する面間隔は第１レンズ３０１の像側面と第２レンズ３０２の物体側面との間隔を表す。面1に対応する屈折率及びアッベ数は、第１レンズ３０１の屈折率及びアッベ数を表す。【表5】
【0067】
表６は、面２−４及び面６−１１の式（８）の中心曲率半径、コーニック定数、非球面係数を示す表である。【表6】
【0068】
図１２は実施例３の撮像光学系の球面収差を示す図である。横軸は結像位置の光軸方向の座標を表す。横軸の０は像平面の位置を表す。縦軸は光軸に平行な光線の光軸からの距離の相対値を表す。０は光軸と一致する光線を表し、１は絞りの開口の縁を通過する光線を表す。【0069】
図１３は実施例３の撮像光学系の歪曲収差を表す図である。横軸は歪曲収差を表す。縦軸は、主光線の光軸となす角度を表す。【0070】
図１４は、実施例３の撮像光学系の非点収差を示す図である。横軸は、Ｆ線、ｄ線、及びＣ線のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置を表す。図において、Ｔａｎはタンジェンシャル像面を表し、Ｓａｇはサジタル像面を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0071】
図１５は、実施例３の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。横軸は、ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0072】
実施例３の撮像光学系の焦点距離、エフ・ナンバー（Ｆｎｏ．）、半画角、第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離（ＴＴＬ）、像平面から物体側方向への射出瞳までの距離（射出瞳位置）、像平面における光軸上の照度に対する周縁の照度の比率（周辺光量比）は以下のとおりである。【0073】
焦点距離 0.692mmＦｎｏ． 5
半画角 60度
ＴＴＬ 4.077mm
射出瞳位置 1.506mm
周辺光量比 56%
【0074】
実施例４図１６は、実施例４の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ４０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ４０２と、絞り４０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ４０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ４０５と、正の屈折力を有する第５レンズ４０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材４０７を通過した後、像平面４０８上に集光される。
【0075】
表７は光学素子の面間隔、光学素子の材料の性質、光学素子の面の形状を示す表である。面１−面４は、それぞれ、第１レンズ４０１の物体側面、第１レンズ４０１の像側面、第２レンズ４０２の物体側面、及び第２レンズ４０２の像側面を表す。面1に対応する面間隔は第１レンズ４０１の像側面と第２レンズ４０２の物体側面との間隔を表す。面1に対応する屈折率及びアッベ数は、第１レンズ４０１の屈折率及びアッベ数を表す。【表7】
【0076】
表８は、面２−４及び面６−１１の式（８）の中心曲率半径、コーニック定数、非球面係数を示す表である。【表8】
【0077】
図１７は実施例４の撮像光学系の球面収差を示す図である。横軸は結像位置の光軸方向の座標を表す。横軸の０は像平面の位置を表す。縦軸は光軸に平行な光線の光軸からの距離の相対値を表す。０は光軸と一致する光線を表し、１は絞りの開口の縁を通過する光線を表す。【0078】
図１８は実施例４の撮像光学系の歪曲収差を表す図である。横軸は歪曲収差を表す。縦軸は、主光線の光軸となす角度を表す。【0079】
図１９は、実施例４の撮像光学系の非点収差を示す図である。横軸は、Ｆ線、ｄ線、及びＣ線のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置を表す。図において、Ｔａｎはタンジェンシャル像面を表し、Ｓａｇはサジタル像面を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0080】
図２０は、実施例４の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。横軸は、ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0081】
実施例４の撮像光学系の焦点距離、エフ・ナンバー（Ｆｎｏ．）、半画角、第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離（ＴＴＬ）、像平面から物体側方向への射出瞳までの距離（射出瞳位置）、像平面における光軸上の照度に対する周縁の照度の比率（周辺光量比）は以下のとおりである。【0082】
焦点距離 0.693mmＦｎｏ． 5
半画角 60度
ＴＴＬ 4.051mm
射出瞳位置 1.48mm
周辺光量比 56%
【0083】
実施例５図２１は、実施例５の撮像光学系の構成を示す図である。撮像光学系は、物体側から像側に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズ５０１と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズ５０２と、絞り５０３と、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズ５０４と、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズ５０５と、正の屈折力を有する第５レンズ５０６とを備える。撮像光学系は、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの光学系である。上記のレンズを通過した光束は、光学部材５０７を通過した後、像平面５０８上に集光される。
【0084】
表９は光学素子の面間隔、光学素子の材料の性質、光学素子の面の形状を示す表である。面１−面４は、それぞれ、第１レンズ５０１の物体側面、第１レンズ５０１の像側面、第２レンズ５０２の物体側面、及び第２レンズ５０２の像側面を表す。面1に対応する面間隔は第１レンズ５０１の像側面と第２レンズ５０２の物体側面との間隔を表す。面1に対応する屈折率及びアッベ数は、第１レンズ５０１の屈折率及びアッベ数を表す。【表9】
【0085】
表１０は、面２−４及び面６−１１の式（８）の中心曲率半径、コーニック定数、非球面係数を示す表である。【表10】
【0086】
図２２は実施例５の撮像光学系の球面収差を示す図である。横軸は結像位置の光軸方向の座標を表す。横軸の０は像平面の位置を表す。縦軸は光軸に平行な光線の光軸からの距離の相対値を表す。０は光軸と一致する光線を表し、１は絞りの開口の縁を通過する光線を表す。【0087】
図２３は実施例５の撮像光学系の歪曲収差を表す図である。横軸は歪曲収差を表す。縦軸は、主光線の光軸となす角度を表す。【0088】
図２４は、実施例５の撮像光学系の非点収差を示す図である。横軸は、Ｆ線、ｄ線、及びＣ線のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置を表す。図において、Ｔａｎはタンジェンシャル像面を表し、Ｓａｇはサジタル像面を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0089】
図２５は、実施例５の撮像光学系の倍率色収差を示す図である。横軸は、ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差を表す。縦軸は、撮像光学系に入射する光束の主光線の光軸に対する角度を表す。縦軸の角度の最大値は半画角に相当する。【0090】
実施例５の撮像光学系の焦点距離、エフ・ナンバー（Ｆｎｏ．）、半画角、第１レンズの物体側の面の頂点から像平面までの距離（ＴＴＬ）、像平面から物体側方向への射出瞳までの距離（射出瞳位置）、像平面における光軸上の照度に対する周縁の照度の比率（周辺光量比）は以下のとおりである。【0091】
焦点距離 0.694mmＦｎｏ． 5
半画角 60度
ＴＴＬ 4.1mm
射出瞳位置 1.907mm
周辺光量比 58%
【0092】
実施例の特徴
表１１は実施例の特徴を示す表である。
【表11】
【0093】
表１１によると、実施例１−５は、式（１）及び式（６）−（７）を満たし、実施例１−４は式（２）を満たす。また、表１、３、５、７及び９によると、実施例１−５は、式（３）−（５）を満たす。実施例１−５の射出瞳位置（像平面から物体側方向への射出瞳までの距離）は２ミリメータより小さく、周辺光量比は５３％以上である。【0094】
また、各実施例の収差図によると、各収差の大きさは以下のとおりである。球面収差に関し、光軸上の結像位置は像平面から±５マイクロメータの範囲である。非点収差に関し、三波長のタンジェンシャル像面及びサジタル像面の光軸方向の位置は、全実施例において像平面から±２０マイクロメータの範囲であり、実施例１、３及び４において±１０マイクロメータの範囲である。歪曲収差は±５０％以下である。ｄ線を基準としたＦ線及びＣ線の倍率色収差は、全実施例において±１マイクロメータ以内であり、実施例１−４において±０．５マイクロメータ以内である。【0095】
このように、実施例１−５の収差は十分に小さく、高解像度の撮像光学系が実現されている。【要約】
十分に小型で、十分に広角で、十分に高解像度である内視鏡を実現するための、接合レンズを使用しない５枚レンズの撮像光学系を提供する。撮像光学系は、物体側から像側に順に配置された、負の屈折力を有し、物体側の面が平面または凸面である第１レンズと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第２レンズと、絞りと、正の屈折力を有し、両凸レンズである第３レンズと、負の屈折力を有し、両凹レンズである第４レンズと、正の屈折力を有する第５レンズとを備え、各レンズが接合レンズではない５枚レンズの撮像光学系であって、該第５レンズの焦点距離をｆ５で表し、全体の焦点距離をｆで表して、2.6 < f5/f <7
を満たす。