特許 6857572 内視鏡用対物光学系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6857572

(24)【登録日】2021年3月24日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】内視鏡用対物光学系

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20210405BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/04 D

【請求項の数】3

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-152609(P2017-152609)

(22)【出願日】2017年8月7日

(65)【公開番号】特開2019-32407(P2019-32407A)

(43)【公開日】2019年2月28日

【審査請求日】2020年3月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123962

【弁理士】

【氏名又は名称】斎藤 圭介

(72)【発明者】

【氏名】辻 善文

【審査官】 岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１１９１８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０３２５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０２５８０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０６９２６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００−１７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２−２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、を有する内視鏡用対物光学系であって、
前記正屈折力の第１レンズ群は、最も物体側に、負屈折力の単レンズからなる第１レンズを有し、
前記正屈折力の第３レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の単レンズと、接合レンズと、正屈折力の単レンズと、からなり、
前記負屈折力の第２レンズ群が光軸上を移動することにより合焦及び変倍を行ない、
前記正屈折力の第３レンズ群の最も像側の正屈折力の単レンズは撮像素子に接合されており、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡用対物光学系。
１．０≦Ｆｉｍ／ＦＧ３≦３．５ ・・・（１）
ここで、
Ｆｉｍは、前記撮像素子に接合された前記正屈折力の単レンズの焦点距離、
ＦＧ３は、前記第３レンズ群の焦点距離、
である。

【請求項2】

以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
−１．９８≦ＦＧ３／Ｆ１≦−１．３０ ・・・（２）
ここで、
ＦＧ３は、前記第３レンズ群の焦点距離、
Ｆ１は、前記第１レンズの焦点距離、
である。

【請求項3】

以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
０．３５≦ＦＧ３ｓ／Ｆｉｍ≦０．８５ ・・・（３）
ここで、
ＦＧ３ｓは、前記第３レンズ群の最も物体側の前記正屈折力の単レンズの焦点距離、
Ｆｉｍは、前記撮像素子に接合された前記正屈折力の単レンズの焦点距離、
である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡用対物光学系に関するものである。特に、内視鏡用対物光学系（結像光学系）に関するものであり、例えば医療分野や工業分野などで用いられる内視鏡装置に利用できるものである。

【背景技術】

【0002】

内視鏡は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている装置である。特に医療用分野においては、患者への負担低減や診断精度の向上等の観点から、内視鏡の撮像素子、例えばＣＣＤやＣＭＯＳの小型化と高画素化が進んでいる。

【0003】

これにより、撮像素子の画素ピッチが年々、小さくなってきている。この結果、内視鏡用対物光学系についても、広角化や収差補正等の光学性能を満足させつつ、観察は遠点から近点まで広い観察深度が要求されている。

【0004】

そのため、近年ではさらに広範囲の深度で観察できるようなズーム光学系やフォーカス光学系を用いた結像光学系が提案されている。このような内視鏡のズーム対物光学系の例が、以下の特許文献１、２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−０３２５７６号公報

【特許文献2】特開２０１０−０３２６８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

対物光学系のＦｎｏ（Ｆナンバー）は、回折の影響を受けないように、下記の式の範囲を満足することが望ましい。
Ｆｎｏ＜２×Ｐ／１．２２／λ
ここで、
Ｐは、画素ピッチ、
λは、波長、
を意味する。

【0007】

画素ピッチの小さい光学系には回折による光学性能の劣化が発生してしまう。そこで、Ｆｎｏを小さくすることで回折の影響を受けずに済む。しかしながら、Ｆｎｏを小さくすることによって、観察深度が狭くなってしまう。

【0008】

このような対物光学系においてピント調整を行った場合、安定して良好な光学性能を得ることが困難である。例えば、ピント調整後にピント位置を固定するためには、メカ部材によりロックし、メカ部材を接着剤により固定する必要がある。

【0009】

このとき、メカ部材をロックしたときに生じる位置ずれや、接着剤の硬化収縮、さらには、接着剤を硬化促進させるために高温環境下においた場合、ピント位置を把持しているメカ部材の熱膨張による位置ずれなどが考えられる。

【0010】

そのため、同じ構成の対物光学系にも関わらず、上述した製造ばらつきによって、観察深度が異なるという現象が生じてしまう。このため、近距離物点（近点）もしくは遠距離物点（遠点）での観察では画像がボケてしまうことがある。特に、ズーム対物光学系では、拡大観察（近接観察）時において対物レンズと物体距離が短く、観察深度が狭くなる。このため、術者が観察したい病変部に対してピントが合わせづらいといった課題が生じてしまう。その場合、高精細な観察ができなくなり、術者にとっては診断精度が落ちてしまう課題が生じてくる。

【0011】

すなわち、上述の内視鏡対物光学系では、小型化によって生じる回折の影響や、組み立て負荷によってピント位置がずれた場合、光学性能が劣化してしまうために、良好な観察に適用することは困難である。

【0012】

特許文献１、２に開示されているズーム対物光学系は、小型であるがＦｎｏは大きい光学仕様となっている。このため、近年の撮像素子の小型化、高画素化に伴って画素ピッチが小さくなってきている傾向において、特許文献１、２に開示されているズーム対物光学系では、回折の影響により光学性能が劣化してしまうために良好な観察に適用できない。

【0013】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、物体距離の変化に応じて拡大観察（近点観察）が可能であり、小型で十分な観察深度を確保でき、広角の視野角を有し、容易に病変の観察及び診断を行うことができる、高性能な内視鏡用対物光学系を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群と、負屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の第３レンズ群と、を有する内視鏡用対物光学系であって、正屈折力の第１レンズ群は、最も物体側に、負屈折力の単レンズからなる第１レンズを有し、正屈折力の第３レンズ群は、物体側から順に、正屈折力の単レンズと、接合レンズと、正屈折力の単レンズと、からなり、負屈折力の第２レンズ群が光軸上を移動することにより合焦及び変倍を行ない、正屈折力の第３レンズ群の最も像側の正屈折力の単レンズは撮像素子に接合されており、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０≦Ｆｉｍ／ＦＧ３≦３．５ ・・・（１）
ここで、
Ｆｉｍは、撮像素子に接合された正屈折力の単レンズの焦点距離、
ＦＧ３は、第３レンズ群の焦点距離、
である。

【発明の効果】

【0015】

本発明は、物体距離の変化に応じて拡大観察（近点観察）が可能であり、小型で十分な観察深度を確保でき、広角の視野角を有し、容易に病変の観察及び診断を行うことができる、高性能な内視鏡用対物光学系を提供できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（ａ）は実施形態に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施形態に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図2】（ａ）は実施例１に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例１に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図3】実施例１に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ)、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ)、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【図4】（ａ）は実施例２に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例２に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図5】実施例２に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ)、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ)、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【図6】（ａ）は実施例３に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例３に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図7】実施例３に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【図8】（ａ）は実施例４に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例４に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図9】実施例４に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【図10】（ａ）は実施例５に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例５に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図11】実施例５に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ)、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ)、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【図12】（ａ）は実施例６に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例６に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【図13】実施例６に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、実施形態に係る内視鏡用対物光学系を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。

【0018】

（第１実施形態）
図１（ａ）は実施形態に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施形態に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0019】

本実施形態は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する内視鏡用対物光学系であって、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１は、最も物体側に、負屈折力の単レンズからなる第１レンズＬ１を有し、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正屈折力の単レンズＬ７と、接合レンズＣＬと、正屈折力の単レンズＬ１０と、からなり、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２が光軸ＡＸ上を移動することにより合焦及び変倍を行ない、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３の最も像側の正屈折力の単レンズＬ１０は撮像素子ＩＭＧに接合されており、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
１．０≦Ｆｉｍ／ＦＧ３≦３．５ ・・・（１）
ここで、
Ｆｉｍは、撮像素子ＩＭＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０の焦点距離、
ＦＧ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、
である。
なお、単レンズＬ１０が撮像素子ＩＭＧに接合されているとは、単レンズＬ１０が直接撮像素子ＩＭＧに接合されている構成、及び単レンズＬ１０がカバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧに接合されている構成を含む。

【0020】

以下、本実施形態において、このような構成をとった理由と作用を説明する。
内視鏡用対物光学系を、正屈折力、負屈折力、正屈折力の３群構成とし、第２レンズ群Ｇ２で合焦及び変倍を行うことで、広い観察深度を実現している。

【0021】

そして、第３レンズ群Ｇ３は、主に結像に寄与する正屈折力を保持するために正レンズ群を配置し、Ｆｎｏが小さく、明るくても、各収差の発生を抑え、かつ小型化に必要な屈折力（パワー）を配分している。

【0022】

また、第３レンズ群Ｇ３の正屈折力の単レンズＬ７の像側であって、周辺の光線高が高くなる位置に、正屈折力のレンズＬ８と負屈折力のレンズＬ９との接合レンズＣＬを配置する。これにより、色収差を補正するような構成としている。

【0023】

さらに、撮像素子ＩＭＧのカバーガラスＣＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０を配置することで、ピント位置ずれによる感度を低減し、ピント位置がばらついても光学性能への影響を低減できる。

【0024】

ここで、小型でかつ、各収差を抑えるためには条件式（１）を満足するように構成されていることが望ましい。

【0025】

条件式（１）は、ＦｉｍとＦＧ３の適切な比に関する。条件式（１）の上限値を上回る場合、撮像素子ＩＭＧのカバーガラスＣＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０の屈折力が小さくなり、ピント位置調整感度が大きくなる。このため、ピント位置ずれによる観察深度が狭くなってしまう。

【0026】

条件式（１）の下限値を下回る場合、第３レンズ群Ｇ３の収差補正作用が過剰となってしまう。これにより、非点収差が大きくなり周辺性能が劣化してしまう。この結果、小型で高精細な画質を得ることができない。

【0027】

条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
１．４≦Ｆｉｍ／ＦＧ３≦３ …（１’）

【0028】

また、第１レンズ群Ｇ１が有する負屈折力の第１レンズＬ１は、小型化のため比較的大きい負屈折力が必要である。ただし、あまり負屈折力を大きくしすぎると、コマ収差などが悪化してしまうことがある。

【0029】

また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
−１．９８≦ＦＧ３／Ｆ１≦−１．３０ ・・・（２）
ここで、
ＦＧ３は、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離、
Ｆ１は、第１レンズＬ１の焦点距離、
である。

【0030】

条件式（２）は、ＦＧ３とＦ１の適切な比に関する。正屈折力の第３レンズ群Ｇ３は、明るさ絞りＳから遠くに配置されていることから光線高が上がる。このため、第３レンズ群Ｇ３は、周辺性能のコマ収差、各色収差などのバランスを取っている。
これにより、負屈折力の第１レンズＬ１と正屈折力の第３レンズ群Ｇ３の屈折力を適切に設定する。これにより、本実施形態のＦｎｏが小さく、ピント位置調整感度が低減された内視鏡用対物光学系において、全体の収差バランスを取ることが可能になる。よって、条件式（２）を満足することが好ましい

【0031】

条件式（２）の上限値を上回る場合、レンズ径が大きくなりすぎて小型化を満たせないか、または色収差が補正過剰となってしまう。

【0032】

条件式（２）の下限値を下回る場合、負屈折力が大きくなりすぎてコマ収差が補正しきれず悪化してしまうか、色収差が補正不足となってしまう。

【0033】

また、本実施形態の好ましい態様によれば、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
０．３５≦ＦＧ３ｓ／Ｆｉｍ≦０．８５ ・・・（３）
ここで、
ＦＧ３ｓは、第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正屈折力の単レンズＬ７の焦点距離、
Ｆｉｍは、撮像素子ＩＭＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０の焦点距離、
である。

【0034】

撮像素子ＩＭＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０と第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正屈折力の単レンズＬ７は、明るさ絞りＳから遠くに配置されている。このことから、画面周辺の光学性能に影響し、かつ周辺光線高が高くなるためレンズ径にも影響する。したがって、レンズ径を小さくしつつ、周辺の収差補正を満たすためには、撮像素子ＩＭＧに接合された正屈折力の単レンズＬ１０と第３レンズ群Ｇ３の最も物体側の正屈折力の単レンズＬ７の屈折力のバランスが重要となる。よって、条件式（３）を満足することが好ましい。

【0035】

条件式（３）は、ＦＧ３ｓとＦｉｍの適切な比に関する。条件式（３）の上限値を上回る場合、コマ収差が補正不足となってしまう。

【0036】

条件式（３）の下限値を下回る場合、レンズ径が大きくなってしまうため、小型化が困難である。

【0037】

条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。
０．４≦ＦＧ３ｓ／Ｆｉｍ≦０．８１ …（３’）

【0038】

（実施例１）
実施例１に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図２（ａ）は実施例１に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例１に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0039】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。

【0040】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、を有する。正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

【0041】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、を有する。負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６とは接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することにより合焦及び変倍を行っている。

【0042】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0043】

第３レンズ群Ｇ３は、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ１０と、を有する。正レンズＬ８と負レンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１０は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0044】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ない。このため、各観察状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0045】

図３は、実施例１に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0046】

なお、全ての実施例の収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差、非点収差及び倍率色収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。また、ＦＩＹは像高で単位はｍｍ、ＦＮＯはＦナンバーである。また、収差曲線の波長の単位はｎｍである。

【0047】

（実施例２）
実施例２に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図４（ａ）は実施例２に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例２に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0048】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群と、を有する。

【0049】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、を有する。正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

【0050】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、を有する。負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６とは接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することによりフォーカシングを行っている。

【0051】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0052】

第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ１０と、を有する。正レンズＬ８と負レンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１０は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0053】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ない。このため、各状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0054】

図５は、実施例２に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0055】

（実施例３）
実施例３に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図６（ａ）は実施例３に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例３に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0056】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。

【0057】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、を有する。正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

【0058】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、を有する。負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６とは接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することによりフォーカシングを行っている。

【0059】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0060】

第３レンズ群Ｇ３は、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ１０と、を有する。正レンズＬ８と負レンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１０は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0061】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ない。このため、各状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0062】

図７は、実施例３に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0063】

（実施例４）
実施例４に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図８（ａ）は実施例４に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例４に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0064】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。

【0065】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、を有する。正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

【0066】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、を有する。負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６とは接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することによりフォーカシングを行っている。

【0067】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0068】

第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ１０と、を有する。正レンズＬ８と負レンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１０は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0069】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ない。このため、各状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0070】

図９は、実施例４に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0071】

（実施例５）
実施例５に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図１０（ａ）は実施例５に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例５に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0072】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。

【0073】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側より順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、を有する。正レンズＬ３と負メニスカスレンズＬ４は接合されている。

【0074】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、を有する。負メニスカスレンズＬ５と正メニスカスレンズＬ６とは接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することによりフォーカシングを行っている。

【0075】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0076】

第３レンズ群Ｇ３は、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、両凹負レンズＬ９と、像側に平面を向けた平凸正レンズＬ１０と、を有する。正レンズＬ８と負レンズＬ９とは接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１０は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0077】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ない。このため、各状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0078】

図１１は、実施例５に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0079】

（実施例６）
実施例６に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図１２（ａ）は実施例６に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態のレンズ断面図である。（ｂ）は実施例６に係る内視鏡用対物光学系の拡大観察状態のレンズ断面図である。

【0080】

物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。

【0081】

第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、物体側に平面を向けた平凹負レンズＬ１と、平行平板である赤外カットフィルターＦと、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、を有する。正メニスカスレンズＬ２と正メニスカスレンズＬ３は接合されている。正レンズＬ４と負メニスカスレンズＬ５は接合されている。

【0082】

第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、を有する。負メニスカスレンズＬ６と正メニスカスレンズＬ７が接合されている。接合レンズは、光軸ＡＸ上を移動することによりフォーカシングを行っている。

【0083】

第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間に明るさ絞りＳが配置されている。明るさ絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２と一体となって移動する。

【0084】

第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、両凹負レンズＬ１０と、像面に平面を向けた平凸正レンズＬ１１と、を有する。正レンズＬ９と負レンズＬ１０は接合され接合レンズＣＬを構成する。正レンズＬ１１は、カバーガラスＣＧを介して撮像素子ＩＭＧと接合されている。

【0085】

本実施例は、通常観察から拡大観察までのＦｎｏの変動は少ないため、各状態の光学系にて回折の影響を受けることなく、適切な被写界深度を確保している。

【0086】

図１３は、実施例６に係る内視鏡用対物光学系の、（ａ）は通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は通常観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は通常観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）は通常観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。
また、（ｅ）は拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は拡大観察状態における非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は拡大観察状態における歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は拡大観察状態における倍率色収差（ＣＣ）を示している。

【0087】

以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｅは各レンズのｅ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、ＦｎｏはＦナンバー、視野角は全画角、ＦＩＹは像高、絞りは、明るさ絞りである。

【0088】

数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.40 1.88815 40.76
2 1.483 1.10 1
3 ∞ 0.40 1.52291 65.12
4 ∞ 0.70 1
5 -3.831 3.20 1.58482 40.75
6 -3.314 0.05 1
7 3.553 1.20 1.51977 52.43
8 -3.798 0.40 1.93429 18.9
9 -8.101 可変 1
10(絞り) ∞ 0.05 1
11 4.483 0.40 1.88815 40.76
12 1.591 0.65 1.76859 26.52
13 2.662 可変 1
14 3.177 1.17 1.82017 46.62
15 ∞ 0.07 1
16 4.191 1.24 1.64129 55.38
17 -2.91 0.40 1.93429 18.9
18 4.614 0.50 1
19 2.5 1.25 1.51825 64.14
20 ∞ 0.01 1
21 ∞ 0.56 1.507 63.26
22(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.03 1.13
Fno 2.93 2.81
物点距離 25.5 3.5
視野角 158.9 114.3
d9 0.15 1.26
d13 1.36 0.25

【0089】

数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3987 1.88815 40.76
2 1.3403 1.1327 1
3 ∞ 0.3987 1.52291 65.12
4 ∞ 0.2688 1
5 -7.1941 3.1248 1.58482 40.75
6 -2.5822 0.129 1
7 2.4734 0.9445 1.51977 52.43
8 -3.6346 0.398 1.93429 18.9
9 -31.5543 可変 1
10(絞り) ∞ 0.0464 1
11 9.3141 0.3983 1.88815 40.76
12 1.3126 0.5131 1.76859 26.52
13 3.0025 可変 1
14 3.3365 1.2687 1.82017 46.62
15 -17.2063 0.0787 1
16 2.9349 1.4375 1.62033 63.33
17 -2.5399 0.398 1.93429 18.9
18 6.1174 0.4997 1
19 4.1029 0.6539 1.51825 64.14
20 ∞ 0.0087 1
21 ∞ 0.5582 1.507 63.26
22(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.046 1.194
Fno 2.916 2.880
物点距離 25.5 3.5
視野角 160.7 105.7
d9 0.157 0.944
d13 1.361 0.574

【0090】

数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3987 1.88815 40.76
2 1.6136 1.0249 1
3 ∞ 0.3987 1.52291 65.12
4 ∞ 1.1671 1
5 -3.0924 3.3124 1.58482 40.75
6 -3.1842 0.0478 1
7 3.7333 1.2121 1.51977 52.43
8 -3.7864 0.3987 1.93429 18.9
9 -8.9204 可変 1
10(絞り) ∞ 0.0515 1
11 2.9112 0.3987 1.88815 40.76
12 1.57 0.6459 1.76859 26.52
13 2.0432 可変 1
14 2.4753 1.3145 1.82017 46.62
15 ∞ 0.0146 1
16 13.7882 0.9887 1.64129 55.38
17 -2.1125 0.3987 1.93429 18.9
18 3.4976 0.3867 1
19 1.8587 0.7286 1.51825 64.14
20 ∞ 0.0087 1
21 ∞ 0.5582 1.507 63.26
22(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.027 1.050
Fno 3.064 2.698
物点距離 25.5 3.5
視野角 153.3 122.0
d9 0.303 1.600
d13 1.361 0.063

【0091】

数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3987 1.88815 40.76
2 1.3612 1.0754 1
3 ∞ 0.3987 1.52291 65.12
4 ∞ 0.2133 1
5 -7.3645 3.1127 1.58482 40.75
6 -2.6177 0.0319 1
7 2.982 0.9393 1.51977 52.43
8 -3.7699 0.3987 1.93429 18.9
9 -19.4298 可変 1
10(絞り) ∞ 0.0479 1
11 6.7181 0.3677 1.88815 40.76
12 1.4433 0.6893 1.76859 26.52
13 3.2305 可変 1
14 3.1585 1.2458 1.82017 46.62
15 -15.8022 0.0409 1
16 3.0659 1.2737 1.62033 63.33
17 -2.4442 0.2091 1.93429 18.9
18 5.9192 0.4896 1
19 4.8014 0.6539 1.51825 64.14
20 ∞ 0.0087 1
21 ∞ 0.5582 1.507 63.26
22(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.030 1.174
Fno 2.887 2.755
物点距離 25.5 3.5
視野角 161.0 102.7
d9 0.160 1.361
d13 1.361 0.160

【0092】

数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3987 1.88815 40.76
2 1.7991 1.2804 1
3 ∞ 0.3987 1.52291 65.12
4 ∞ 0.8748 1
5 -8.1303 3.4784 1.58482 40.75
6 -3.9099 0.0478 1
7 3.292 1.2121 1.51977 52.43
8 -4.1617 0.3987 1.93429 18.9
9 -10.5738 可変 1
10(絞り) ∞ 0.0515 1
11 4.0717 0.3987 1.88815 40.76
12 1.5839 0.6459 1.76859 26.52
13 2.3132 可変 1
14 2.841 0.9575 1.82017 46.62
15 ∞ 0.0797 1
16 3.1859 1.0246 1.64129 55.38
17 -2.7316 0.3987 1.93429 18.9
18 5.0598 0.4848 1
19 2.8252 0.6063 1.51825 64.14
20 ∞ 0.0087 1
21 ∞ 0.5582 1.507 63.26
22(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.042 1.138
Fno 3.008 2.823
物点距離 25.5 3.5
視野角 160.5 111.1
d9 0.196 1.235
d13 1.361 0.322

【0093】

数値実施例６
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.3987 1.88815 40.76
2 1.3597 0.7102 1
3 ∞ 0.3987 1.52291 65.12
4 ∞ 0.7245 1
5 -5.6713 1.5949 1.56279 37.10
6 -4.3402 1.558 1.64702 30.32
7 -2.6633 0.0617 1
8 2.8388 0.8198 1.51977 52.43
9 -3.7252 0.3976 1.93429 18.9
10 -43.0582 可変 1
11(絞り) ∞ 0.0469 1
12 6.1952 0.3982 1.88815 40.76
13 1.5945 0.5287 1.76859 26.52
14 3.2273 可変 1
15 3.4456 1.2681 1.82017 46.62
16 -14.6327 0.0784 1
17 3.7608 1.4039 1.62033 63.33
18 -2.5206 0.3988 1.93429 18.9
19 7.088 0.4943 1
20 3.5805 0.6539 1.51825 64.14
21 ∞ 0.0087 1
22 ∞ 0.5582 1.507 63.26
23(撮像面) ∞

各種データ
通常観察 拡大観察
焦点距離 1.008 1.144
Fno 3.082 2.965
物点距離 25.5 3.5
視野角 161.5 107.4
d10 0.158 1.394
d14 1.361 0.124

【0094】

以下、各実施例の条件式対応値を示す。
条件式（１） Ｆｉｍ／ＦＧ３
条件式（２） ＦＧ３／Ｆ１
条件式（３） ＦＧ３ｓ／Ｆｉｍ


条件式 実施例1 実施例2 実施例3
(１) 1.48 2.97 1.00
(２) -1.95 -1.77 -1.97
(３) 0.80 0.44 0.84

条件式 実施例4 実施例5 実施例6
(１) 3.44 2.01 2.38
(２) -1.76 -1.34 -1.89
(３) 0.36 0.64 0.51

【0095】

なお、上述の内視鏡用光学系は、複数の構成を同時に満足してもよい。このようにすることが、良好な内視鏡用対物光学系を得る上で好ましい。また、好ましい構成の組み合わせは任意である。また、各条件式について、より限定した条件式の数値範囲の上限値あるいは下限値のみを限定しても構わない。

【0096】

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。

【産業上の利用可能性】

【0097】

以上のように、本発明は、物体距離の変化に応じて拡大観察（近点観察）が可能であり、小型で十分な観察深度を確保でき、広角の視野角を有し、容易に病変の観察及び診断を行うことができる、高性能な内視鏡用対物光学系に有用である。

【符号の説明】

【0098】

Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１−Ｌ１１ レンズ
Ｓ 明るさ絞り
ＣＬ 接合レンズ
ＡＸ 光軸
ＣＧ カバーガラス
Ｆ 赤外カットフィルタ−
ＩＭＧ 撮像素子
Ｉ 撮像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】