内視鏡用対物光学系
【課題】高画素の撮像素子を適用しても十分な観察深度を得ることが可能な内視鏡用対物光学系を提供する。
【解決手段】物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群G1と、明るさ絞りSと、負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を有する第３群G3とからなり、第２群G2を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系。第１群G1の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする。
【解決手段】物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群G1と、明るさ絞りSと、負の屈折力を有する第２群G2と、正の屈折力を有する第３群G3とからなり、第２群G2を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系。第１群G1の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変倍機能を有し拡大観察が可能である内視鏡用対物光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野では、病変の精密な診断を行うために、拡大観察が可能な光学系の要求が強くなっている。拡大観察が可能な光学系として、物体側から順に配置された正、負、正の３つのレンズ群で構成され、負の第２群を移動させて焦点距離の変化、即ち変倍と合焦を行う光学系が、下記の特許文献１及び２に開示されている。
【特許文献１】特開平４−２１８０１２号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６３３９号公報
【０００３】
内視鏡においては、観察深度が広く、且つ近点から遠点まで画質の劣化がないことが観察し易さ、病変の見つけ易さにつながる。観察深度は、下記の関係式で表される。
Δｘ ∝ P × Fno./ f 2
ここで、Δｘは観察深度、Pは撮像素子の画素ピッチ、Fno.は対物光学系のFナンバー、ｆは対物光学系の焦点距離である。この式により、観察深度は下記のような特徴があることがわかる。
・ 撮像素子の画素ピッチが大きいほど観察深度が広い。
・ 対物光学系のFナンバーが大きい(開口が小さい)ほど観察深度が広い。
・ 対物光学系の焦点距離が小さいほど観察深度が広い。
【０００４】
また、診断の精度を向上させるために、内視鏡画像の高画質化が求められ、従来よりも高画素の撮像素子が採用され始めている。それに伴い撮像素子の画素ピッチは小さくなるため、高画素の撮像素子を使う場合、観察深度が狭くなる。また、Fナンバーを大きくする、つまり明るさ絞りの開口を絞ることにより回折現象が発生して画質が劣化しないように、Fナンバーが下記のレイリーリミット条件式を満たすように光学系の仕様を決定する必要がある。
Fno. < １．６４ × P / λ
ここで、Fno.は対物光学系のFナンバー、Pは撮像素子の画素ピッチ、λは波長である。
上記の式によれば、画素ピッチPが小さくなるとFナンバーをあまり大きくすることができないことがわかる。
以上の理由により、内視鏡の高画質化により、撮像素子の画素ピッチ及びFナンバーが小さくなるため、撮像光学系の観察深度が狭くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１及び２に記載されている従来例の光学系は、何れも第１群の最も物体側のレンズが平凹レンズで負の強いパワーを持つため、第１群の正のパワーが弱くなり全系のパワーが弱く、つまり焦点距離が大きくなる。そのため、高画素の撮像素子と組み合わせると観察深度が狭くなり、観察に支障をきたす可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来と同じ群構成で移動する群が一つしか無いにもかかわらず、高画素の撮像素子を適用しても十分な観察深度を得ることが可能な内視鏡用対物光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明による内視鏡用対物光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とからなり、前記第２群を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系において、前記第１群の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、広角端での最大像高に対する視野角が１００°以上であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明によれば、焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によれば、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．５ ＜｜ｆ０１/ ｆｗ｜ ＜１．２ （１）
但し、ｆ０１は第１群の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【００１１】
また、本発明によれば、下記条件式（２）を満足することを特徴とする。
５ ＜ r０１ /ｆｗ ＜ ２０ （２）
但し、r０１は第１群の最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径である。
【００１２】
また、本発明によれば、変倍時に、明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によれば、前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によれば、前記第１群の最も像側のレンズ又は接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によれば、前記第１群の最も物体側のレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によれば、下記条件式（３）を満足することを特徴とする。
｜θｔ / θｗ ｜＜３．５ （３）
但し、θｔは狭角端での像面への主光線の入射角度、θｗは広角端での像面への主光線の入射角度である。
【００１７】
また、本発明によれば、下記条件式（４）を満足することを特徴とする。
１．５ ＜ f３ /ｆｗ ＜ ３．５ （４）
但し、f３は第３群の焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広角端での焦点距離を長くすることで、高画素の撮像素子を適用しても十分な観察深度を得ることが可能な、内視鏡用対物光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち本発明の作用効果について説明する。
内視鏡は、広い視野角を実現するため、第１群の最も物体側のレンズは凹レンズで構成されている。この凹レンズの物体側を凸面とすることにより、第１群の正のパワーを強くすることが出来る。そのため、全系でのパワーも強くなり、同じ視野角の場合に焦点距離が小さくなる。
前述のように、観察深度は、同じ撮像素子を使い、対物光学系のFナンバーが同じであれば焦点距離が小さい方が広くなる。そのため、第１群の最も物体側の面を物体側に凸面とすることにより、観察深度を広くすることができる。
【００２０】
また、本発明の拡大内視鏡の構成において、広角端での最大像高に対する視野角が１００°以上であると良い。内視鏡では、体内を観察したり、スムーズに体内に挿入するために通常観察状態である広角端では、なるべく広い範囲が一度に見えることが望ましい。そのため、視野角は１００°以上あると良い。
更に、焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定である構成となっている。内視鏡は体内で使用し、診断や処置に使った後に洗浄及び/又は消毒するあるため、挿入部分の水密構造が必要である。そのため、光学系の先端部は挿入部先端部材に固定されている。内視鏡対物光学系の全長が変化する場合、長さの変化を吸収する必要がある。しかし、撮像素子から操作部及びプロセッサーとの接続部にかけては電気信号を送るためのケーブルが配置してあり、光学系の全長が変化した場合にケーブル全体を動かさなければならず、技術的に難易度が高い。そのため、内視鏡対物光学系は焦点距離が変化しても、全長が変わらないことが望ましい。
【００２１】
更に、本発明の拡大内視鏡においては、前記条件式（１）を満足することを特徴とするが、この条件式（1）は、対物光学系の最も物体側のレンズのパワーを規定したものである。
本発明の対物光学系は、視野角が１００°以上と広角であるため、視野角を広くするために物体側に比較的強い負のパワーが必要となる。そのため、本発明では、第１レンズを負レンズで構成している。しかし、負のパワーを光学系の全系のパワーに対して強くしすぎると、第１レンズの像側の凹面の曲率半径が小さくなり、レンズの加工が困難になる。また、曲率や球欠深さの製造誤差が視野角や中心偏角に及ぼす影響が大きくなる。条件式式（１）の下限０．５を下回ると、第１レンズの負のパワーが強くなりすぎて、安定した生産が困難となる。一方、第レンズのパワーを小さくし、つまり条件式（１）において上限１．２を上回ると、第１レンズでの光線高が高くなってレンズ径が大きくなってしまい、内視鏡本体の外径サイズを大きくしてしまう。
【００２２】
また、本発明の拡大内視鏡においては、前記条件式（２）を満足することを特徴とするが、この条件式（２）は、最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径を規定するものである。内視鏡観察時に、体内の粘膜や残留物に触れて異物が付いたり汚れたりして、観察に支障をきたす場合がある。その場合には、内視鏡本体に設けられているノズルから水をレンズ面に吹き付けることにより、異物や汚れを除去する。内視鏡光学系の最も物体側のレンズの物体側の面を曲面にした場合に、条件式（２）の下限５を下回ると、レンズの曲率が強くなり、ノズルから出た水がレンズの反対側に届かなくなってしまう。一方、条件式（２）の上限２０を上回ると、第１群の正のパワーを強くする効果が低くなり、観察深度があまり深くならない。
【００２３】
更に、本発明の拡大内視鏡の構成においては、変倍時に明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする。明るさ絞りが第２群と共に移動すると、第２群での光線高が低くなるため、移動群である第２群のレンズ径を小さくすることができ、レンズ群を動かすための機構を設けるのに有利であると共に、重量が軽くなり移動の負荷を小さくすることができる。また、明るさ絞りを第２群と一体で動かすと、広角端と拡大観察状態でのFナンバーの変動を抑えることができる。そのため、それぞれの状態で回折限界を考慮した値までFナンバーを大きくして、観察深度を広くすることが可能となる。
【００２４】
本発明の拡大内視鏡の構成においては、更に前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする。また、前記第１群の最も像側のレンズまたは接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
明るさ絞りが第２群と一体で移動する場合、第１群の像側での光線高は、広角端では低く、拡大観察状態では高くなる。光線高が高いところでは、光線の屈折が大きくなるため、拡大観察状態での像面湾曲、非点収差及びコマ収差が発生する。そこで、第１群の最も像側のレンズまたは接合レンズの何れかの面に非球面を適用することにより、拡大観察状態での収差を補正することが可能となる。
また、最も物体側のレンズの少なくとも１面に非球面を設けても良い。本発明の拡大内視鏡光学系は視野角が広く、特に最も物体側のレンズで光線を大きく曲げて、広角を実現している。そのため、最も物体側のレンズのパワーが強くなり、周辺での光線の屈折が大きいため、非点収差やコマ収差が発生する。そこで、最も物体側のレンズに非球面を設けることにより、それらの収差を補正することができる。
【００２５】
本発明の拡大内視鏡の構成においては、前記条件式（３）を満足することを特徴とするが、条件式（３）は広角端と拡大観察状態での撮像素子への入射角の変化を規定する。最大対角における主光線が撮像素子に対して中心から外側に向かって入射する場合、撮像素子での光線高が低くなるため、光学系を小型化することができる。撮像素子に入射する光線に角度がついている場合、受光面での光量損失が起きるが、撮像素子の受光面側のマイクロレンズやカラーフィルターの構造を工夫することにより、特定の入射角度に対する光量損失を防ぐことができる。しかし、変倍によって入射角度が大きく変化してしまうと、撮像素子での最適化ができなくなる。条件式（３）の上限３．５を上回ると、入射角の変動が大きくなって、撮像素子の最適化の成果が発揮できず、広角端もしくは拡大観察状態のどちらかで周辺光量の低下が起きる。
【００２６】
更に、本発明の拡大内視鏡の構成においては、前記条件式（４）を満足することを特徴とするが、条件式（４）は第３群のパワーを規定することにより、広角端での最大像高の光線の撮像素子への入射角度を規定する。広角端では、第２群と第３群の間隔が広いため、第２群の負パワーではねあがった光線を第３群の正パワーで屈折させ、像面に対する光線の入射角度を小さくする、という光線の動きになる。条件式（４）の下限１．５を下回ると、つまり第３群の焦点距離が短くパワーが強くなると、第３群で主光線を屈折する力が強く、撮像素子に入射する光線が外側から光軸に向かう方向になったり、光軸から外側に向かう方向であっても角度が小さくなったりする。そのため、第３群内での光線高が高くなり、第３群のレンズの外径を大きくする必要があり、内視鏡全体が大きくなる。一方、条件式（４）の上限３．５を上回ると、つまり第３群の焦点距離が大きくなりパワーが小さくなると、１群で発生した収差を補正することができなくなる。
【００２７】
実施例１
本発明の内視鏡対物光学系の実施例１は、図１に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 15.136 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 1.061 d2 ＝ 0.75
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.62 n2 ＝ 1.51564 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.24
r5 ＝ 4.141 d5 ＝ 0.48 n3 ＝ 1.81078 ν3 ＝ 40.92
r6 ＝ 1.535 d6 ＝ 1.19 n4 ＝ 1.75844 ν4 ＝ 52.32
r7 ＝ -2.107 d7 ＝ 0.03
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ D1
r9 ＝ -8.226 d9 ＝ 0.34 n5 ＝ 1.48915 ν5 ＝ 70.23
r10 ＝ 2.856 d10 ＝ 0.14
r11 ＝ ∞ d11 ＝ D2
r12 ＝ 5.741 d12 ＝ 0.75 n6 ＝ 1.59143 ν6 ＝ 61.14
r13 ＝ ∞ d13 ＝ 0.08
r14 ＝ 7.985 d14 ＝ 1.23 n7 ＝ 1.73234 ν7 ＝ 54.68
r15 ＝ -2.461 d15 ＝ 0.4 n8 ＝ 1.93429 ν8 ＝ 18.9
r16 ＝ -5.373 d16 ＝ 1.84
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 1.5 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
d18 ＝ ∞ d18 ＝ 1.23 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r19 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 17 3.75
D1 ＝ 0.4 1.37
D2 ＝ 1.33 0.36
Fno. ＝ 8.467 10.338
ｆｗ ＝ 1.846
f T ＝ 2.086
視野角 ＝ 103.7
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.71
r０１ /ｆｗ ＝8.20
|θt/θw|＝0.61
f３/ｆｗ＝2.09
【００２８】
上記数値データにおいて、r1, r2,‥はレンズ各面の曲率半径、d1, d2,‥は各レンズの肉厚及び面間隔、n1, n2,‥は各レンズのe線に対する屈折率、ν1, ν2,‥は各レンズのｄ線に対するアッベ数である。なお、D0は 物体面から光学系の第１面（r1）までの距離、f T は対物光学系の拡大観察時の焦点距離である。また、r及びdの長さの単位はｍｍである。また、これらの符号は他の実施例においても共通に用いられている。
【００２９】
実施例１の光学系は、図１及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r12〜r16）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第１群G1の像側に配置されている。
本実施例は、図１に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、平凸レンズ（r12〜r13）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r14〜r16）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
ここで、平行平板F1及びF2は、各々特定波長例えばYAGレーザーの１０６０nm、半導体レーザーの８１０nmあるいは近赤外領域の光をカットするためのフィルターで、他の実施例においても同様に用いられている。
【００３０】
本実施例は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成されることにより、同じ視野角でも焦点距離が短く、観察深度を十分確保することができる。また、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。更に、前記条件式（１）を満足することにより、最も物体側のレンズの加工性が良く製造誤差を小さく抑えることができると共に、レンズの外径を小さくすることができ、また、前記条件式（２）を満足することにより十分な観察深度を確保しながら、水切れの良い光学系を達成することができる。
【００３１】
図２は実施例１の枠構成の概略を示す。図中、１０１は第１群G1のレンズ及び明るさ絞りの枠、１０２は第２群G2の枠、１０３は第３群G3のレンズの枠であり、枠１０１及び１０２と嵌合している。また、１０４はフィルターF2とカバーガラスCG及び撮像素子の保持枠である。
組立時に、枠１０１，１０２及び１０３を組み立てた後、枠１０４との間隔を調整することにより、適正なピントを確保する。また、枠１０２が光軸方向に移動することにより変倍を行う。図２中、第２群G2が実線で示されているのが広角端、点線で示されているのが拡大観察状態の位置である。枠１０２の移動は、枠１０２の突出部分１０５にワイヤーなどを取り付けて、これを外部から力を与えることにより行われる。従って、枠１０２の外周部、枠１０３の枠１０２及び１０４と接する内周部、及び枠１０４の枠１０３の内周部と接する部分は、摩擦係数の低い部材で構成することが望ましい。
【００３２】
図２に示したように、変倍するために枠１０２が移動するとき、枠１０２の外周部分と枠１０３の物体側の内周部分は接触している。そのため、それぞれの面の摩擦係数が大きいと、移動させるために外部から与える力は多く必要になる。枠同士のクリアランスを大きくすれば、動きは軽くなるが、移動するレンズの光軸に対する偏心が大きくなり、視野角が不均一になったり、画像の一部の解像が悪くなったりする可能性がある。
一方、ピント位置を調整するための作業で枠１０４を動かすとき、枠１０４の外周部と枠１０３の撮像面側の内周部は接触している。そのため、各々の面の摩擦係数が小さい方がスムーズに動く。この場合も同様に、クリアランスを大きくとれば動きは良くなるが、対物光学系が傾くことにより、画像周辺部の一部の解像が悪くなったりする可能性がある。
【００３３】
摩擦係数の小さい部材としては、例えば、セラミックスがある。セラミックス材料に黒色の色素染料を混合して黒色にすれば、枠の反射による画像への影響がなくなり、更に良い。また、枠本体は金属で作成し、摩擦係数を小さくしたい部分にセラミックスのコーティングをしても良い。金属で作った枠を接触させて動かす場合、金属同士が擦れることにより表面が剥がれてゴミが発生する場合がある。また、上述した枠の反射による画像への影響をなくすために、金属にメッキなどの表面処理を施して反射率を低くした場合、部材の接触によりメッキの材質が剥がれ落ちる。落ちたゴミがレンズ表面に付着すると、画像に影のように現れて画質を劣化させる。セラミックスのように摩擦係数が小さく、且つ黒色化させた部材で枠を構成すれば、ゴミが発生することによる画質の劣化が起きることが無くなる。
【００３４】
図３は実施例１の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況を示す。この図から明らかなように、実施例１の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。また、前記条件式（３）及び（４）を満足することにより、広角端と拡大観察での周辺光量の変化を小さくすることが出来ると共に、第３群G3のレンス径を小さくすることができる。
【００３５】
実施例２
本発明の内視鏡対物光学系の実施例２は、図４に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 16.055 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.131 d2 ＝ 0.73
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.515 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.03
r5 ＝ ∞ d5 ＝ 1.02 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -7.801 d6 ＝ 0.13
r7 ＝ 5.52 d7 ＝ 0.9 n4 ＝ 1.73234 ν4 ＝ 54.68
r8 ＝ -1.425 d8 ＝ 0.3 n5 ＝ 1.85504 ν5 ＝ 23.78
r9 ＝ -2.297 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.13
r11 ＝ -6.902 d11 ＝ 0.45 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 4.643 d12 ＝ D2
r13 ＝ 9.065 d13 ＝ 1.1 n7 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r14 ＝ -4.067 d14 ＝ 0.06
r15 ＝ 3.637 d15 ＝ 1.28 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r16 ＝ -5.02 d16 ＝ 0.35 n9 ＝ 1.93429 ν9 ＝ 18.9
r17 ＝ 22.3 d17 ＝ 1.62
r18 ＝ ∞ d18 ＝ 1 n10 ＝ 1.51825 ν10 ＝ 64.14
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 0.65 n11 ＝ 1.50801 ν11 ＝ 60
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0
r21 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 18.5 4.87
D1 ＝ 0.245 0.93
D2 ＝ 1.175 0.49
Fno. ＝ 7.753 8.092
ｆｗ ＝ 1.691
f T ＝ 1.878
視野角 ＝ 117.3
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.82
r０１ /ｆｗ ＝9.49
|θt/θw|＝0.52
f３/ｆｗ＝1.93
【００３６】
実施例２の光学系は、図４及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r10〜r11）と、正の屈折力の第３群G3（r13〜r17）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図４に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、平凸レンズ（r5〜r6）と両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r11〜r12）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r13〜r14）と、両凸レンズと負レンズを接合してなる正の接合レンズ（r15〜r17）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００３７】
本実施例２も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成されることにより、同じ視野角でも焦点距離が短く、観察深度を十分確保することができ、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、前記条件式（１）を満足することにより、最も物体側のレンズの加工性が良く製造誤差を小さく抑えることができると共に、レンズの外径を小さくすることができ、前記条件式（２）を満足することにより十分な観察深度を確保しながら、水切れの良い光学系を達成することができる。更に、変倍時に明るさ絞りが第２群と共に移動することにより、第２群のレンズ外径を小さく重量を軽くすることが出来ると共に、広角端と拡大観察状態でのFナンバーの変動を小さくし、各状態でのFナンバーを回折限界を考慮して適切に選択することにより、それぞれの深度を確保することができる。
【００３８】
また、前記条件式（３）及び（４）を満足することにより、広角端と拡大観察状態での周辺光量の変化を小さくすることが出来ると共に、第３群G3のレンズ径を小さくすることが出来る。
図５は実施例２の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況を示す。この図から明らかなように、実施例２の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００３９】
実施例３
本発明の内視鏡対物光学系の実施例３は、図６に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 18.212 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 0.983 d2 ＝ 0.9
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.51564 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.17
r5 ＝ -5.699 d5 ＝ 0.67 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -3.15 d6 ＝ 0.12
r7 ＝ 3.486 d7 ＝ 0.8 n4 ＝ 1.72341 ν4 ＝ 50.23
r8 ＝ -1.566 d8 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.81264 ν5 ＝ 25.42
r9 ＝ -2.646 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.05
r11 ＝ ∞ d11 ＝ 0.24 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 6.907 d12 ＝ 0.26 n7 ＝ 1.85504 ν7 ＝ 23.78
r13 ＝ 2.548 d13 ＝ D2
r14 ＝ 5.209 d14 ＝ 0.8 n8 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r15 ＝ -79.11 d15 ＝ 0.1
r16 ＝ 3.015 d16 ＝ 1.55 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ -2.351 d17 ＝ 0.39 n10 ＝ 1.93429 ν10 ＝ 18.9
r18 ＝ -4.181 d18 ＝ 1.28
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 1 n11 ＝ 1.51825 ν11 ＝ 64.14
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0.6 n12 ＝ 1.50801 ν12 ＝ 60
r21 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.8
D1 ＝ 0.3 0.68
D2 ＝ 1.15 0.77
Fno. ＝ 7.384 7.388
ｆｗ ＝ 1.646
f T ＝ 1.724
視野角 ＝ 129.5
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.72
r０１ /ｆｗ ＝11.07
|θt/θw|＝0.53
f３/ｆｗ＝2.12
【００４０】
実施例３の光学系は、図６及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r11〜r13）と、正の屈折力の第３群G3（r14〜r18）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図６に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、メニスカス凸レンズ（r5〜r6）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が平凹レンズとメニスカスレンズとを接合してなる負の接合レンズ（r11〜r13）よりなり、第３群G3が、平凸レンズ（r14〜r15）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r16〜r18）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００４１】
本実施例３も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図７は実施例３の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例３の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４２】
実施例４
本発明の内視鏡対物光学系の実施例４は、図８に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 18.798 d1 ＝ 0.43 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.105 d2 ＝ 0.79
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.515 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.03
r5 ＝ ∞ d5 ＝ 0.69 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -6.955 d6 ＝ 0.14
r7 ＝ 4.644 d7 ＝ 0.78 n4 ＝ 1.73234 ν4 ＝ 54.68
r8 ＝ -1.794 d8 ＝ 0.29 n5 ＝ 1.93429 ν5 ＝ 18.9
r9 ＝ -2.35 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.17
r11 ＝ -10.678 d11 ＝ 0.48 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 3.769 d12 ＝ D2
r13 ＝ 9.167 d13 ＝ 1.18 n7 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r14 ＝ -4.405 d14 ＝ 0.08
r15 ＝ 3.555 d15 ＝ 1.4 n8 ＝ 1.75844 ν8 ＝ 52.32
r16 ＝ -4.79 d16 ＝ 0.35 n9 ＝ 1.93429 ν9 ＝ 18.9
r17 ＝ 20.998 d17 ＝ 1.22
r18 ＝ ∞ d18 ＝ 1 n10 ＝ 1.51825 ν10 ＝ 64.14
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 0.65 n11 ＝ 1.52536 ν11 ＝ 55
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0
広角端 拡大観察
D0 ＝ 17 4.2
D1 ＝ 0.2 0.91
D2 ＝ 1.12 0.41
Fno. ＝ 7.74 7.98
ｆｗ ＝ 1.698
f T ＝ 1.862
視野角 ＝ 117.4
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.79
r０１ /ｆｗ ＝11.07
|θt/θw|＝0.43
f３/ｆｗ＝1.90
【００４３】
実施例４の光学系は、図８及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r11〜r12）と、正の屈折力の第３群G3（r13〜r17）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図８に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、平凸レンズ（r5〜r6）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r11〜r12）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r13〜r14）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r15〜r17）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００４４】
本実施例４も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図９は実施例４の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例４の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４５】
実施例５
本発明の内視鏡対物光学系の実施例5は、図10に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 17.116 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.131 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 1 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.081 d4 ＝ 0.09
r5 ＝ 5.373 d5 ＝ 0.86 n3 ＝ 1.73234 ν3 ＝ 54.68
r6 ＝ -1.485 d6 ＝ 0.3 n4 ＝ 1.85504 ν4 ＝ 23.78
r7 ＝ -2.339 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.13
r9 ＝ -6.526 d9 ＝ 0.44 n5 ＝ 1.73234 ν5 ＝ 54.68
r10 ＝ 4.502 d10 ＝ D2
r11 ＝ 8.596 d11 ＝ 1.1 n6 ＝ 1.48915 ν6 ＝ 70.23
r12 ＝ -4.021 d12 ＝ 0.07
r13 ＝ 3.602 d13 ＝ 1.58 n7 ＝ 1.73234 ν7 ＝ 54.68
r14 ＝ -4.451 d14 ＝ 0.35 n8 ＝ 1.93429 ν8 ＝ 18.9
r15 ＝ 22.014 d15 ＝ 1.35
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.65 n10 ＝ 1.52436 ν10 ＝ 55
r18 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 18.5 4.85
D1 ＝ 0.245 0.955
D2 ＝ 1.115 0.405
Fno. ＝ 7.648 7.981
ｆｗ ＝ 1.694
f T ＝ 1.885
視野角 ＝ 117.0
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.81
r０１ /ｆｗ ＝10.10
|θt/θw|＝0.53
f３/ｆｗ＝1.88
【００４６】
実施例５の光学系は、図１０及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１０に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平凸レンズ（r3〜r4）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r11〜r12）と、両凸レンズと両凹レンズを接合してなる正の接合レンズ（r13〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００４７】
本実施例５も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りSは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図１１は実施例５の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例５の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４８】
実施例６
本発明の内視鏡対物光学系の実施例６は、図1２に示す構成で下記数値データを有する。本実施例に用いる非球面の形状は、下記式（５）で定義されるものとする。
x＝(y2/r) / [1 ＋｛1 −(k＋1)(y /ｒ)2｝1/2] ＋ ΣAC2i × y2i （５）
但し、上記式（５）はx軸を光軸方向にとり、y軸を光軸と直角方向にとったときのもので、rは光軸上の曲率半径、kは円錐係数、ACkは非球面係数である。また、各実施例のk、及びAC2iはデータ中に示すとおりである。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.851 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ -29.857 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.551 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.999 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.284 d6 ＝ 0.56 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.909 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -10.118 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.336 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.709 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.094 d13 ＝ 0.04
r14 ＝ 8.972 d14 ＝ 0.68 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -9.043 d15 ＝ 1.21
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）
rdy ＝ 8.09 k ＝ -0.0217 AC4 ＝ -1.244×10−3 AC6 ＝ 9.563×10−4
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.55
D1 ＝ 0.23 0.63
D2 ＝ 1.26 0.86
Fno. ＝ 7.221 7.226
ｆｗ ＝ 1.464
f T ＝ 1.573
視野角 ＝ 134.6
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.52
|θt/θw|＝0.38
f３/ｆｗ＝2.06
【００４９】
実施例６の光学系は、図１２及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１２に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、メニスカス凸レンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５０】
本実施例６は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動する。更に、第１群の最も物体側の面が非球面で構成されている。そのため、変倍に伴う明るさ絞りSの移動により、広角端と拡大観察側のそれぞれに発生する収差を非球面で補正することが出来る。
図１３は実施例６の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例６の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５１】
実施例７
本発明の内視鏡対物光学系の実施例７は、図1４に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面 ） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.852 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ -29.701 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.524 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 3 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.283 d6 ＝ 0.55 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.91 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -10.09 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.336 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.699 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.099 d13 ＝ 0.04
r14 ＝ 8.991 d14 ＝ 0.69 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -9.039 d15 ＝ 1.24
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）
rdy ＝ 8.066 k ＝ -0.066 AC4 ＝ -1.511×10−3 AC6 ＝ 9.317×10−4
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.8
D1 ＝ 0.23 0.63
D2 ＝ 1.26 0.86
Fno. ＝ 7.225 7.203
ｆｗ ＝ 1.468
f T ＝ 1.577
視野角 ＝ 134.2
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.49
|θt/θw|＝0.39
f３/ｆｗ＝2.05
【００５２】
実施例７の光学系は、図１４及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１４に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。更に、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５３】
本実施例７は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動する。更に、第１群の最も物体側の面が非球面で構成されている。そのため、広角でありながら周辺部で発生する収差を非球面で補正することが出来る。
図１５は実施例７の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例７の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５４】
実施例８
本発明の内視鏡対物光学系の実施例８は、図1６に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.859 d2 ＝ 0.97
r3 ＝ -28.151 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.42 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.997 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.279 d6 ＝ 0.52 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.914 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -9.812 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.329 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.62 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.098 d13 ＝ 0.05
r14 ＝ 9.076 d14 ＝ 0.69 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -8.935 d15 ＝ 1.22
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）ｑ
rdy ＝ 0.859 k ＝ 0.002 AC4 ＝ 6.632×10−3 AC6 ＝ 2.280×10−2
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.75
D1 ＝ 0.23 0.62
D2 ＝ 1.27 0.88
Fno. ＝ 7.222 7.237
ｆｗ ＝ 1.485
f T ＝ 1.596
視野角 ＝ 133.9
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.37
|θt/θw|＝0.36
f３/ｆｗ＝2.02
【００５５】
実施例８の光学系は、図１６及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１６に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５６】
本実施例８も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動し、第１群の最も物体側のレンズの像側の面が非球面で構成されている。
図１７は実施例８の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例８の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５７】
実施例９
本発明の内視鏡対物光学系の実施例９は、図1８に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 10.291 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.901 d2 ＝ 0.96
r3 ＝ -15.032 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -11.056 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.193 d5 ＝ 0.3 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.315 d6 ＝ 0.55 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ （非球面） d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -7.42 d9 ＝ 0.3 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.084 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.565 d11 ＝ 1.49 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -5.475 d13 ＝ 0.12
r14 ＝ 10.537 d14 ＝ 0.94 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -8.496 d15 ＝ 1.2
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第７面）
rdy ＝ -2.101 k ＝ 0.1394 AC4 ＝ 1.532×10−2 AC6 ＝ -1.069×10−2
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.5
D1 ＝ 0.23 0.61
D2 ＝ 1.43 1.05
Fno. ＝ 7.385 7.415
ｆｗ ＝ 1.568
f T ＝ 1.727
視野角 ＝ 129.1
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.72
r０１ /ｆｗ ＝6.56
|θt/θw|＝0.23
f３/ｆｗ＝1.91
【００５８】
実施例９の光学系は、図１８及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１９に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５９】
本実施例９も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動し、第１群の最も像側のレンズの像側の面が非球面で構成されている。そのため、変倍に伴う明るさ絞りSの移動により広角端と拡大観察側のそれぞれに発生する収差を非球面で補正することができる。
図１９は実施例９の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例９の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図２】本発明の実施例１の枠構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例１の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図４】本発明の実施例２の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明の実施例２の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図６】本発明の実施例３の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明の実施例３の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図８】本発明の実施例４の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図９】本発明の実施例４の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１０】本発明の実施例５の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１１】本発明の実施例５の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１２】本発明の実施例６の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１３】本発明の実施例６の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１４】本発明の実施例７の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１５】本発明の実施例７の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１６】本発明の実施例８の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１７】本発明の実施例８の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１８】本発明の実施例９の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１９】本発明の実施例９の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 第１群レンズ及び明るさ絞りの枠
１０２ 第２群の枠
１０３ 第３群レンズの枠
１０４ フィルター及び撮像素子の枠
G1 第１群
G2 第２群
G3 第３群
S 明るさ絞り
F1 平行平板
F2 フィルター
CG カバーガラス
I 撮像面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変倍機能を有し拡大観察が可能である内視鏡用対物光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野では、病変の精密な診断を行うために、拡大観察が可能な光学系の要求が強くなっている。拡大観察が可能な光学系として、物体側から順に配置された正、負、正の３つのレンズ群で構成され、負の第２群を移動させて焦点距離の変化、即ち変倍と合焦を行う光学系が、下記の特許文献１及び２に開示されている。
【特許文献１】特開平４−２１８０１２号公報
【特許文献２】特開平１１−３１６３３９号公報
【０００３】
内視鏡においては、観察深度が広く、且つ近点から遠点まで画質の劣化がないことが観察し易さ、病変の見つけ易さにつながる。観察深度は、下記の関係式で表される。
Δｘ ∝ P × Fno./ f 2
ここで、Δｘは観察深度、Pは撮像素子の画素ピッチ、Fno.は対物光学系のFナンバー、ｆは対物光学系の焦点距離である。この式により、観察深度は下記のような特徴があることがわかる。
・ 撮像素子の画素ピッチが大きいほど観察深度が広い。
・ 対物光学系のFナンバーが大きい(開口が小さい)ほど観察深度が広い。
・ 対物光学系の焦点距離が小さいほど観察深度が広い。
【０００４】
また、診断の精度を向上させるために、内視鏡画像の高画質化が求められ、従来よりも高画素の撮像素子が採用され始めている。それに伴い撮像素子の画素ピッチは小さくなるため、高画素の撮像素子を使う場合、観察深度が狭くなる。また、Fナンバーを大きくする、つまり明るさ絞りの開口を絞ることにより回折現象が発生して画質が劣化しないように、Fナンバーが下記のレイリーリミット条件式を満たすように光学系の仕様を決定する必要がある。
Fno. < １．６４ × P / λ
ここで、Fno.は対物光学系のFナンバー、Pは撮像素子の画素ピッチ、λは波長である。
上記の式によれば、画素ピッチPが小さくなるとFナンバーをあまり大きくすることができないことがわかる。
以上の理由により、内視鏡の高画質化により、撮像素子の画素ピッチ及びFナンバーが小さくなるため、撮像光学系の観察深度が狭くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１及び２に記載されている従来例の光学系は、何れも第１群の最も物体側のレンズが平凹レンズで負の強いパワーを持つため、第１群の正のパワーが弱くなり全系のパワーが弱く、つまり焦点距離が大きくなる。そのため、高画素の撮像素子と組み合わせると観察深度が狭くなり、観察に支障をきたす可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来と同じ群構成で移動する群が一つしか無いにもかかわらず、高画素の撮像素子を適用しても十分な観察深度を得ることが可能な内視鏡用対物光学系を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明による内視鏡用対物光学系は、物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とからなり、前記第２群を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系において、前記第１群の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、広角端での最大像高に対する視野角が１００°以上であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明によれば、焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明によれば、下記条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．５ ＜｜ｆ０１/ ｆｗ｜ ＜１．２ （１）
但し、ｆ０１は第１群の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【００１１】
また、本発明によれば、下記条件式（２）を満足することを特徴とする。
５ ＜ r０１ /ｆｗ ＜ ２０ （２）
但し、r０１は第１群の最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径である。
【００１２】
また、本発明によれば、変倍時に、明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明によれば、前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明によれば、前記第１群の最も像側のレンズ又は接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明によれば、前記第１群の最も物体側のレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明によれば、下記条件式（３）を満足することを特徴とする。
｜θｔ / θｗ ｜＜３．５ （３）
但し、θｔは狭角端での像面への主光線の入射角度、θｗは広角端での像面への主光線の入射角度である。
【００１７】
また、本発明によれば、下記条件式（４）を満足することを特徴とする。
１．５ ＜ f３ /ｆｗ ＜ ３．５ （４）
但し、f３は第３群の焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広角端での焦点距離を長くすることで、高画素の撮像素子を適用しても十分な観察深度を得ることが可能な、内視鏡用対物光学系を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図示した実施例に基づき説明するが、説明に先立ち本発明の作用効果について説明する。
内視鏡は、広い視野角を実現するため、第１群の最も物体側のレンズは凹レンズで構成されている。この凹レンズの物体側を凸面とすることにより、第１群の正のパワーを強くすることが出来る。そのため、全系でのパワーも強くなり、同じ視野角の場合に焦点距離が小さくなる。
前述のように、観察深度は、同じ撮像素子を使い、対物光学系のFナンバーが同じであれば焦点距離が小さい方が広くなる。そのため、第１群の最も物体側の面を物体側に凸面とすることにより、観察深度を広くすることができる。
【００２０】
また、本発明の拡大内視鏡の構成において、広角端での最大像高に対する視野角が１００°以上であると良い。内視鏡では、体内を観察したり、スムーズに体内に挿入するために通常観察状態である広角端では、なるべく広い範囲が一度に見えることが望ましい。そのため、視野角は１００°以上あると良い。
更に、焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定である構成となっている。内視鏡は体内で使用し、診断や処置に使った後に洗浄及び/又は消毒するあるため、挿入部分の水密構造が必要である。そのため、光学系の先端部は挿入部先端部材に固定されている。内視鏡対物光学系の全長が変化する場合、長さの変化を吸収する必要がある。しかし、撮像素子から操作部及びプロセッサーとの接続部にかけては電気信号を送るためのケーブルが配置してあり、光学系の全長が変化した場合にケーブル全体を動かさなければならず、技術的に難易度が高い。そのため、内視鏡対物光学系は焦点距離が変化しても、全長が変わらないことが望ましい。
【００２１】
更に、本発明の拡大内視鏡においては、前記条件式（１）を満足することを特徴とするが、この条件式（1）は、対物光学系の最も物体側のレンズのパワーを規定したものである。
本発明の対物光学系は、視野角が１００°以上と広角であるため、視野角を広くするために物体側に比較的強い負のパワーが必要となる。そのため、本発明では、第１レンズを負レンズで構成している。しかし、負のパワーを光学系の全系のパワーに対して強くしすぎると、第１レンズの像側の凹面の曲率半径が小さくなり、レンズの加工が困難になる。また、曲率や球欠深さの製造誤差が視野角や中心偏角に及ぼす影響が大きくなる。条件式式（１）の下限０．５を下回ると、第１レンズの負のパワーが強くなりすぎて、安定した生産が困難となる。一方、第レンズのパワーを小さくし、つまり条件式（１）において上限１．２を上回ると、第１レンズでの光線高が高くなってレンズ径が大きくなってしまい、内視鏡本体の外径サイズを大きくしてしまう。
【００２２】
また、本発明の拡大内視鏡においては、前記条件式（２）を満足することを特徴とするが、この条件式（２）は、最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径を規定するものである。内視鏡観察時に、体内の粘膜や残留物に触れて異物が付いたり汚れたりして、観察に支障をきたす場合がある。その場合には、内視鏡本体に設けられているノズルから水をレンズ面に吹き付けることにより、異物や汚れを除去する。内視鏡光学系の最も物体側のレンズの物体側の面を曲面にした場合に、条件式（２）の下限５を下回ると、レンズの曲率が強くなり、ノズルから出た水がレンズの反対側に届かなくなってしまう。一方、条件式（２）の上限２０を上回ると、第１群の正のパワーを強くする効果が低くなり、観察深度があまり深くならない。
【００２３】
更に、本発明の拡大内視鏡の構成においては、変倍時に明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする。明るさ絞りが第２群と共に移動すると、第２群での光線高が低くなるため、移動群である第２群のレンズ径を小さくすることができ、レンズ群を動かすための機構を設けるのに有利であると共に、重量が軽くなり移動の負荷を小さくすることができる。また、明るさ絞りを第２群と一体で動かすと、広角端と拡大観察状態でのFナンバーの変動を抑えることができる。そのため、それぞれの状態で回折限界を考慮した値までFナンバーを大きくして、観察深度を広くすることが可能となる。
【００２４】
本発明の拡大内視鏡の構成においては、更に前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする。また、前記第１群の最も像側のレンズまたは接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする。
明るさ絞りが第２群と一体で移動する場合、第１群の像側での光線高は、広角端では低く、拡大観察状態では高くなる。光線高が高いところでは、光線の屈折が大きくなるため、拡大観察状態での像面湾曲、非点収差及びコマ収差が発生する。そこで、第１群の最も像側のレンズまたは接合レンズの何れかの面に非球面を適用することにより、拡大観察状態での収差を補正することが可能となる。
また、最も物体側のレンズの少なくとも１面に非球面を設けても良い。本発明の拡大内視鏡光学系は視野角が広く、特に最も物体側のレンズで光線を大きく曲げて、広角を実現している。そのため、最も物体側のレンズのパワーが強くなり、周辺での光線の屈折が大きいため、非点収差やコマ収差が発生する。そこで、最も物体側のレンズに非球面を設けることにより、それらの収差を補正することができる。
【００２５】
本発明の拡大内視鏡の構成においては、前記条件式（３）を満足することを特徴とするが、条件式（３）は広角端と拡大観察状態での撮像素子への入射角の変化を規定する。最大対角における主光線が撮像素子に対して中心から外側に向かって入射する場合、撮像素子での光線高が低くなるため、光学系を小型化することができる。撮像素子に入射する光線に角度がついている場合、受光面での光量損失が起きるが、撮像素子の受光面側のマイクロレンズやカラーフィルターの構造を工夫することにより、特定の入射角度に対する光量損失を防ぐことができる。しかし、変倍によって入射角度が大きく変化してしまうと、撮像素子での最適化ができなくなる。条件式（３）の上限３．５を上回ると、入射角の変動が大きくなって、撮像素子の最適化の成果が発揮できず、広角端もしくは拡大観察状態のどちらかで周辺光量の低下が起きる。
【００２６】
更に、本発明の拡大内視鏡の構成においては、前記条件式（４）を満足することを特徴とするが、条件式（４）は第３群のパワーを規定することにより、広角端での最大像高の光線の撮像素子への入射角度を規定する。広角端では、第２群と第３群の間隔が広いため、第２群の負パワーではねあがった光線を第３群の正パワーで屈折させ、像面に対する光線の入射角度を小さくする、という光線の動きになる。条件式（４）の下限１．５を下回ると、つまり第３群の焦点距離が短くパワーが強くなると、第３群で主光線を屈折する力が強く、撮像素子に入射する光線が外側から光軸に向かう方向になったり、光軸から外側に向かう方向であっても角度が小さくなったりする。そのため、第３群内での光線高が高くなり、第３群のレンズの外径を大きくする必要があり、内視鏡全体が大きくなる。一方、条件式（４）の上限３．５を上回ると、つまり第３群の焦点距離が大きくなりパワーが小さくなると、１群で発生した収差を補正することができなくなる。
【００２７】
実施例１
本発明の内視鏡対物光学系の実施例１は、図１に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 15.136 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 1.061 d2 ＝ 0.75
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.62 n2 ＝ 1.51564 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.24
r5 ＝ 4.141 d5 ＝ 0.48 n3 ＝ 1.81078 ν3 ＝ 40.92
r6 ＝ 1.535 d6 ＝ 1.19 n4 ＝ 1.75844 ν4 ＝ 52.32
r7 ＝ -2.107 d7 ＝ 0.03
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ D1
r9 ＝ -8.226 d9 ＝ 0.34 n5 ＝ 1.48915 ν5 ＝ 70.23
r10 ＝ 2.856 d10 ＝ 0.14
r11 ＝ ∞ d11 ＝ D2
r12 ＝ 5.741 d12 ＝ 0.75 n6 ＝ 1.59143 ν6 ＝ 61.14
r13 ＝ ∞ d13 ＝ 0.08
r14 ＝ 7.985 d14 ＝ 1.23 n7 ＝ 1.73234 ν7 ＝ 54.68
r15 ＝ -2.461 d15 ＝ 0.4 n8 ＝ 1.93429 ν8 ＝ 18.9
r16 ＝ -5.373 d16 ＝ 1.84
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 1.5 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
d18 ＝ ∞ d18 ＝ 1.23 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r19 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 17 3.75
D1 ＝ 0.4 1.37
D2 ＝ 1.33 0.36
Fno. ＝ 8.467 10.338
ｆｗ ＝ 1.846
f T ＝ 2.086
視野角 ＝ 103.7
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.71
r０１ /ｆｗ ＝8.20
|θt/θw|＝0.61
f３/ｆｗ＝2.09
【００２８】
上記数値データにおいて、r1, r2,‥はレンズ各面の曲率半径、d1, d2,‥は各レンズの肉厚及び面間隔、n1, n2,‥は各レンズのe線に対する屈折率、ν1, ν2,‥は各レンズのｄ線に対するアッベ数である。なお、D0は 物体面から光学系の第１面（r1）までの距離、f T は対物光学系の拡大観察時の焦点距離である。また、r及びdの長さの単位はｍｍである。また、これらの符号は他の実施例においても共通に用いられている。
【００２９】
実施例１の光学系は、図１及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r12〜r16）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第１群G1の像側に配置されている。
本実施例は、図１に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、平凸レンズ（r12〜r13）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r14〜r16）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
ここで、平行平板F1及びF2は、各々特定波長例えばYAGレーザーの１０６０nm、半導体レーザーの８１０nmあるいは近赤外領域の光をカットするためのフィルターで、他の実施例においても同様に用いられている。
【００３０】
本実施例は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成されることにより、同じ視野角でも焦点距離が短く、観察深度を十分確保することができる。また、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。更に、前記条件式（１）を満足することにより、最も物体側のレンズの加工性が良く製造誤差を小さく抑えることができると共に、レンズの外径を小さくすることができ、また、前記条件式（２）を満足することにより十分な観察深度を確保しながら、水切れの良い光学系を達成することができる。
【００３１】
図２は実施例１の枠構成の概略を示す。図中、１０１は第１群G1のレンズ及び明るさ絞りの枠、１０２は第２群G2の枠、１０３は第３群G3のレンズの枠であり、枠１０１及び１０２と嵌合している。また、１０４はフィルターF2とカバーガラスCG及び撮像素子の保持枠である。
組立時に、枠１０１，１０２及び１０３を組み立てた後、枠１０４との間隔を調整することにより、適正なピントを確保する。また、枠１０２が光軸方向に移動することにより変倍を行う。図２中、第２群G2が実線で示されているのが広角端、点線で示されているのが拡大観察状態の位置である。枠１０２の移動は、枠１０２の突出部分１０５にワイヤーなどを取り付けて、これを外部から力を与えることにより行われる。従って、枠１０２の外周部、枠１０３の枠１０２及び１０４と接する内周部、及び枠１０４の枠１０３の内周部と接する部分は、摩擦係数の低い部材で構成することが望ましい。
【００３２】
図２に示したように、変倍するために枠１０２が移動するとき、枠１０２の外周部分と枠１０３の物体側の内周部分は接触している。そのため、それぞれの面の摩擦係数が大きいと、移動させるために外部から与える力は多く必要になる。枠同士のクリアランスを大きくすれば、動きは軽くなるが、移動するレンズの光軸に対する偏心が大きくなり、視野角が不均一になったり、画像の一部の解像が悪くなったりする可能性がある。
一方、ピント位置を調整するための作業で枠１０４を動かすとき、枠１０４の外周部と枠１０３の撮像面側の内周部は接触している。そのため、各々の面の摩擦係数が小さい方がスムーズに動く。この場合も同様に、クリアランスを大きくとれば動きは良くなるが、対物光学系が傾くことにより、画像周辺部の一部の解像が悪くなったりする可能性がある。
【００３３】
摩擦係数の小さい部材としては、例えば、セラミックスがある。セラミックス材料に黒色の色素染料を混合して黒色にすれば、枠の反射による画像への影響がなくなり、更に良い。また、枠本体は金属で作成し、摩擦係数を小さくしたい部分にセラミックスのコーティングをしても良い。金属で作った枠を接触させて動かす場合、金属同士が擦れることにより表面が剥がれてゴミが発生する場合がある。また、上述した枠の反射による画像への影響をなくすために、金属にメッキなどの表面処理を施して反射率を低くした場合、部材の接触によりメッキの材質が剥がれ落ちる。落ちたゴミがレンズ表面に付着すると、画像に影のように現れて画質を劣化させる。セラミックスのように摩擦係数が小さく、且つ黒色化させた部材で枠を構成すれば、ゴミが発生することによる画質の劣化が起きることが無くなる。
【００３４】
図３は実施例１の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況を示す。この図から明らかなように、実施例１の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。また、前記条件式（３）及び（４）を満足することにより、広角端と拡大観察での周辺光量の変化を小さくすることが出来ると共に、第３群G3のレンス径を小さくすることができる。
【００３５】
実施例２
本発明の内視鏡対物光学系の実施例２は、図４に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 16.055 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.131 d2 ＝ 0.73
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.515 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.03
r5 ＝ ∞ d5 ＝ 1.02 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -7.801 d6 ＝ 0.13
r7 ＝ 5.52 d7 ＝ 0.9 n4 ＝ 1.73234 ν4 ＝ 54.68
r8 ＝ -1.425 d8 ＝ 0.3 n5 ＝ 1.85504 ν5 ＝ 23.78
r9 ＝ -2.297 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.13
r11 ＝ -6.902 d11 ＝ 0.45 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 4.643 d12 ＝ D2
r13 ＝ 9.065 d13 ＝ 1.1 n7 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r14 ＝ -4.067 d14 ＝ 0.06
r15 ＝ 3.637 d15 ＝ 1.28 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r16 ＝ -5.02 d16 ＝ 0.35 n9 ＝ 1.93429 ν9 ＝ 18.9
r17 ＝ 22.3 d17 ＝ 1.62
r18 ＝ ∞ d18 ＝ 1 n10 ＝ 1.51825 ν10 ＝ 64.14
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 0.65 n11 ＝ 1.50801 ν11 ＝ 60
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0
r21 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 18.5 4.87
D1 ＝ 0.245 0.93
D2 ＝ 1.175 0.49
Fno. ＝ 7.753 8.092
ｆｗ ＝ 1.691
f T ＝ 1.878
視野角 ＝ 117.3
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.82
r０１ /ｆｗ ＝9.49
|θt/θw|＝0.52
f３/ｆｗ＝1.93
【００３６】
実施例２の光学系は、図４及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r10〜r11）と、正の屈折力の第３群G3（r13〜r17）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図４に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、平凸レンズ（r5〜r6）と両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r11〜r12）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r13〜r14）と、両凸レンズと負レンズを接合してなる正の接合レンズ（r15〜r17）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００３７】
本実施例２も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成されることにより、同じ視野角でも焦点距離が短く、観察深度を十分確保することができ、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、前記条件式（１）を満足することにより、最も物体側のレンズの加工性が良く製造誤差を小さく抑えることができると共に、レンズの外径を小さくすることができ、前記条件式（２）を満足することにより十分な観察深度を確保しながら、水切れの良い光学系を達成することができる。更に、変倍時に明るさ絞りが第２群と共に移動することにより、第２群のレンズ外径を小さく重量を軽くすることが出来ると共に、広角端と拡大観察状態でのFナンバーの変動を小さくし、各状態でのFナンバーを回折限界を考慮して適切に選択することにより、それぞれの深度を確保することができる。
【００３８】
また、前記条件式（３）及び（４）を満足することにより、広角端と拡大観察状態での周辺光量の変化を小さくすることが出来ると共に、第３群G3のレンズ径を小さくすることが出来る。
図５は実施例２の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況を示す。この図から明らかなように、実施例２の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００３９】
実施例３
本発明の内視鏡対物光学系の実施例３は、図６に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 18.212 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 0.983 d2 ＝ 0.9
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.51564 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.17
r5 ＝ -5.699 d5 ＝ 0.67 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -3.15 d6 ＝ 0.12
r7 ＝ 3.486 d7 ＝ 0.8 n4 ＝ 1.72341 ν4 ＝ 50.23
r8 ＝ -1.566 d8 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.81264 ν5 ＝ 25.42
r9 ＝ -2.646 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.05
r11 ＝ ∞ d11 ＝ 0.24 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 6.907 d12 ＝ 0.26 n7 ＝ 1.85504 ν7 ＝ 23.78
r13 ＝ 2.548 d13 ＝ D2
r14 ＝ 5.209 d14 ＝ 0.8 n8 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r15 ＝ -79.11 d15 ＝ 0.1
r16 ＝ 3.015 d16 ＝ 1.55 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ -2.351 d17 ＝ 0.39 n10 ＝ 1.93429 ν10 ＝ 18.9
r18 ＝ -4.181 d18 ＝ 1.28
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 1 n11 ＝ 1.51825 ν11 ＝ 64.14
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0.6 n12 ＝ 1.50801 ν12 ＝ 60
r21 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.8
D1 ＝ 0.3 0.68
D2 ＝ 1.15 0.77
Fno. ＝ 7.384 7.388
ｆｗ ＝ 1.646
f T ＝ 1.724
視野角 ＝ 129.5
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.72
r０１ /ｆｗ ＝11.07
|θt/θw|＝0.53
f３/ｆｗ＝2.12
【００４０】
実施例３の光学系は、図６及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r11〜r13）と、正の屈折力の第３群G3（r14〜r18）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図６に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、メニスカス凸レンズ（r5〜r6）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が平凹レンズとメニスカスレンズとを接合してなる負の接合レンズ（r11〜r13）よりなり、第３群G3が、平凸レンズ（r14〜r15）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r16〜r18）とよりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００４１】
本実施例３も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、数値データ中に示すように、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図７は実施例３の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例３の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４２】
実施例４
本発明の内視鏡対物光学系の実施例４は、図８に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 18.798 d1 ＝ 0.43 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.105 d2 ＝ 0.79
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 0.31 n2 ＝ 1.515 ν2 ＝ 75
r4 ＝ ∞ d4 ＝ 0.03
r5 ＝ ∞ d5 ＝ 0.69 n3 ＝ 1.85504 ν3 ＝ 23.78
r6 ＝ -6.955 d6 ＝ 0.14
r7 ＝ 4.644 d7 ＝ 0.78 n4 ＝ 1.73234 ν4 ＝ 54.68
r8 ＝ -1.794 d8 ＝ 0.29 n5 ＝ 1.93429 ν5 ＝ 18.9
r9 ＝ -2.35 d9 ＝ D1
r10 ＝ ∞(絞り) d10 ＝ 0.17
r11 ＝ -10.678 d11 ＝ 0.48 n6 ＝ 1.73234 ν6 ＝ 54.68
r12 ＝ 3.769 d12 ＝ D2
r13 ＝ 9.167 d13 ＝ 1.18 n7 ＝ 1.48915 ν7 ＝ 70.23
r14 ＝ -4.405 d14 ＝ 0.08
r15 ＝ 3.555 d15 ＝ 1.4 n8 ＝ 1.75844 ν8 ＝ 52.32
r16 ＝ -4.79 d16 ＝ 0.35 n9 ＝ 1.93429 ν9 ＝ 18.9
r17 ＝ 20.998 d17 ＝ 1.22
r18 ＝ ∞ d18 ＝ 1 n10 ＝ 1.51825 ν10 ＝ 64.14
r19 ＝ ∞ d19 ＝ 0.65 n11 ＝ 1.52536 ν11 ＝ 55
r20 ＝ ∞ d20 ＝ 0
広角端 拡大観察
D0 ＝ 17 4.2
D1 ＝ 0.2 0.91
D2 ＝ 1.12 0.41
Fno. ＝ 7.74 7.98
ｆｗ ＝ 1.698
f T ＝ 1.862
視野角 ＝ 117.4
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.79
r０１ /ｆｗ ＝11.07
|θt/θw|＝0.43
f３/ｆｗ＝1.90
【００４３】
実施例４の光学系は、図８及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r9）と、負の屈折力の第２群G2（r11〜r12）と、正の屈折力の第３群G3（r13〜r17）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r10）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図８に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平行平面板F1（r3〜r4）と、平凸レンズ（r5〜r6）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r7〜r9）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r11〜r12）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r13〜r14）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r15〜r17）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F2が配置されている。
【００４４】
本実施例４も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図９は実施例４の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例４の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４５】
実施例５
本発明の内視鏡対物光学系の実施例5は、図10に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 17.116 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88815 ν1 ＝ 40.76
r2 ＝ 1.131 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ ∞ d3 ＝ 1 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.081 d4 ＝ 0.09
r5 ＝ 5.373 d5 ＝ 0.86 n3 ＝ 1.73234 ν3 ＝ 54.68
r6 ＝ -1.485 d6 ＝ 0.3 n4 ＝ 1.85504 ν4 ＝ 23.78
r7 ＝ -2.339 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.13
r9 ＝ -6.526 d9 ＝ 0.44 n5 ＝ 1.73234 ν5 ＝ 54.68
r10 ＝ 4.502 d10 ＝ D2
r11 ＝ 8.596 d11 ＝ 1.1 n6 ＝ 1.48915 ν6 ＝ 70.23
r12 ＝ -4.021 d12 ＝ 0.07
r13 ＝ 3.602 d13 ＝ 1.58 n7 ＝ 1.73234 ν7 ＝ 54.68
r14 ＝ -4.451 d14 ＝ 0.35 n8 ＝ 1.93429 ν8 ＝ 18.9
r15 ＝ 22.014 d15 ＝ 1.35
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.65 n10 ＝ 1.52436 ν10 ＝ 55
r18 ＝ ∞
広角端 拡大観察
D0 ＝ 18.5 4.85
D1 ＝ 0.245 0.955
D2 ＝ 1.115 0.405
Fno. ＝ 7.648 7.981
ｆｗ ＝ 1.694
f T ＝ 1.885
視野角 ＝ 117.0
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.81
r０１ /ｆｗ ＝10.10
|θt/θw|＝0.53
f３/ｆｗ＝1.88
【００４６】
実施例５の光学系は、図１０及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１０に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、平凸レンズ（r3〜r4）と、両凸レンズと負のメニスカスレンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズ（r11〜r12）と、両凸レンズと両凹レンズを接合してなる正の接合レンズ（r13〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００４７】
本実施例５も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化しない。また、明るさ絞りSは第２群と共に移動し、前記条件式（１）〜（４）を満足する。
図１１は実施例５の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例５の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００４８】
実施例６
本発明の内視鏡対物光学系の実施例６は、図1２に示す構成で下記数値データを有する。本実施例に用いる非球面の形状は、下記式（５）で定義されるものとする。
x＝(y2/r) / [1 ＋｛1 −(k＋1)(y /ｒ)2｝1/2] ＋ ΣAC2i × y2i （５）
但し、上記式（５）はx軸を光軸方向にとり、y軸を光軸と直角方向にとったときのもので、rは光軸上の曲率半径、kは円錐係数、ACkは非球面係数である。また、各実施例のk、及びAC2iはデータ中に示すとおりである。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.851 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ -29.857 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.551 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.999 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.284 d6 ＝ 0.56 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.909 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -10.118 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.336 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.709 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.094 d13 ＝ 0.04
r14 ＝ 8.972 d14 ＝ 0.68 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -9.043 d15 ＝ 1.21
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）
rdy ＝ 8.09 k ＝ -0.0217 AC4 ＝ -1.244×10−3 AC6 ＝ 9.563×10−4
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.55
D1 ＝ 0.23 0.63
D2 ＝ 1.26 0.86
Fno. ＝ 7.221 7.226
ｆｗ ＝ 1.464
f T ＝ 1.573
視野角 ＝ 134.6
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.52
|θt/θw|＝0.38
f３/ｆｗ＝2.06
【００４９】
実施例６の光学系は、図１２及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１２に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、メニスカス凸レンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５０】
本実施例６は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動する。更に、第１群の最も物体側の面が非球面で構成されている。そのため、変倍に伴う明るさ絞りSの移動により、広角端と拡大観察側のそれぞれに発生する収差を非球面で補正することが出来る。
図１３は実施例６の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例６の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５１】
実施例７
本発明の内視鏡対物光学系の実施例７は、図1４に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面 ） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.852 d2 ＝ 0.98
r3 ＝ -29.701 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.524 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 3 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.283 d6 ＝ 0.55 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.91 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -10.09 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.336 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.699 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.099 d13 ＝ 0.04
r14 ＝ 8.991 d14 ＝ 0.69 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -9.039 d15 ＝ 1.24
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）
rdy ＝ 8.066 k ＝ -0.066 AC4 ＝ -1.511×10−3 AC6 ＝ 9.317×10−4
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.8
D1 ＝ 0.23 0.63
D2 ＝ 1.26 0.86
Fno. ＝ 7.225 7.203
ｆｗ ＝ 1.468
f T ＝ 1.577
視野角 ＝ 134.2
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.49
|θt/θw|＝0.39
f３/ｆｗ＝2.05
【００５２】
実施例７の光学系は、図１４及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１４に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。更に、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５３】
本実施例７は、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動する。更に、第１群の最も物体側の面が非球面で構成されている。そのため、広角でありながら周辺部で発生する収差を非球面で補正することが出来る。
図１５は実施例７の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例７の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５４】
実施例８
本発明の内視鏡対物光学系の実施例８は、図1６に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ （非球面） d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.859 d2 ＝ 0.97
r3 ＝ -28.151 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -7.42 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.997 d5 ＝ 0.21 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.279 d6 ＝ 0.52 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ -1.914 d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -9.812 d9 ＝ 0.25 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.329 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.62 d11 ＝ 1.34 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -6.098 d13 ＝ 0.05
r14 ＝ 9.076 d14 ＝ 0.69 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -8.935 d15 ＝ 1.22
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第１面）ｑ
rdy ＝ 0.859 k ＝ 0.002 AC4 ＝ 6.632×10−3 AC6 ＝ 2.280×10−2
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.75
D1 ＝ 0.23 0.62
D2 ＝ 1.27 0.88
Fno. ＝ 7.222 7.237
ｆｗ ＝ 1.485
f T ＝ 1.596
視野角 ＝ 133.9
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.75
r０１ /ｆｗ ＝5.37
|θt/θw|＝0.36
f３/ｆｗ＝2.02
【００５５】
実施例８の光学系は、図１６及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１６に示すように、第１群G1が、物体側の面が非球面である負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５６】
本実施例８も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動し、第１群の最も物体側のレンズの像側の面が非球面で構成されている。
図１７は実施例８の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例８の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【００５７】
実施例９
本発明の内視鏡対物光学系の実施例９は、図1８に示す構成で下記数値データを有する。
（物体面） d0 ＝ D0
r1 ＝ 10.291 d1 ＝ 0.4 n1 ＝ 1.88814 ν1 ＝ 40.78
r2 ＝ 0.901 d2 ＝ 0.96
r3 ＝ -15.032 d3 ＝ 0.51 n2 ＝ 1.85504 ν2 ＝ 23.78
r4 ＝ -11.056 d4 ＝ 0.1
r5 ＝ 2.193 d5 ＝ 0.3 n3 ＝ 1.88815 ν3 ＝ 40.76
r6 ＝ 1.315 d6 ＝ 0.55 n4 ＝ 1.77621 ν4 ＝ 49.6
r7 ＝ （非球面） d7 ＝ D1
r8 ＝ ∞(絞り) d8 ＝ 0.05
r9 ＝ -7.42 d9 ＝ 0.3 n5 ＝ 1.59143 ν5 ＝ 61.14
r10 ＝ 2.084 d10 ＝ D2
r11 ＝ 5.565 d11 ＝ 1.49 n6 ＝ 1.75844 ν6 ＝ 52.32
r12 ＝ -2.2 d12 ＝ 0.3 n7 ＝ 1.93429 ν7 ＝ 18.9
r13 ＝ -5.475 d13 ＝ 0.12
r14 ＝ 10.537 d14 ＝ 0.94 n8 ＝ 1.73234 ν8 ＝ 54.68
r15 ＝ -8.496 d15 ＝ 1.2
r16 ＝ ∞ d16 ＝ 1 n9 ＝ 1.51825 ν9 ＝ 64.14
r17 ＝ ∞ d17 ＝ 0.6 n10 ＝ 1.50801 ν10 ＝ 60
r18 ＝ ∞
（第７面）
rdy ＝ -2.101 k ＝ 0.1394 AC4 ＝ 1.532×10−2 AC6 ＝ -1.069×10−2
広角端 拡大観察
D0 ＝ 16 3.5
D1 ＝ 0.23 0.61
D2 ＝ 1.43 1.05
Fno. ＝ 7.385 7.415
ｆｗ ＝ 1.568
f T ＝ 1.727
視野角 ＝ 129.1
|ｆ０１/ｆｗ|＝0.72
r０１ /ｆｗ ＝6.56
|θt/θw|＝0.23
f３/ｆｗ＝1.91
【００５８】
実施例９の光学系は、図１８及び上記数値データに示すように、物体側より順に配置された、正の屈折力の第１群G1（r1〜r7）と、負の屈折力の第２群G2（r9〜r10）と、正の屈折力の第３群G3（r11〜r15）とにより構成されており、第２群G2の移動により変倍する。明るさ絞りS（r8）は第２群G2の物体側に配置されており、変倍時に第２群G2と共に移動する。
本実施例は、図１９に示すように、第１群G1が、負のメニスカスレンズ（r1〜r2）と、正のメニスカスレンズ（r3〜r4）と、負のメニスカスレンズと像側の面が非球面である両凸レンズとを接合してなる正の接合レンズ（r5〜r7）とよりなり、第２群G2が両凹レンズ（r9〜r10）よりなり、第３群G3が、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合してなる正の接合レンズ（r11〜r13）と、両凸レンズ（r14〜r15）よりなる。また、撮像素子の撮像面Iには、撮像面を保護するためのカバーガラスCGとカバーガラスCGに接合した平行平板F1が配置されている。
【００５９】
本実施例９も、第１群G1の最も物体側の面が凸面で構成され、視野角は１００°より大きく、広角端と拡大観察状態で像面から第１面までの距離が変化せず、前記条件式（１）〜（４）を満足する。また、明るさ絞りSが第２群G2と共に移動し、第１群の最も像側のレンズの像側の面が非球面で構成されている。そのため、変倍に伴う明るさ絞りSの移動により広角端と拡大観察側のそれぞれに発生する収差を非球面で補正することができる。
図１９は実施例９の光学系の広角端及び拡大観察状態における収差状況をそれぞれ示す。この図から明らかなように、実施例９の光学系は、いずれの状態においても良好に収差が補正されている。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図２】本発明の実施例１の枠構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例１の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図４】本発明の実施例２の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図５】本発明の実施例２の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図６】本発明の実施例３の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図７】本発明の実施例３の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図８】本発明の実施例４の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図９】本発明の実施例４の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１０】本発明の実施例５の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１１】本発明の実施例５の球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１２】本発明の実施例６の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１３】本発明の実施例６の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１４】本発明の実施例７の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１５】本発明の実施例７の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１６】本発明の実施例８の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１７】本発明の実施例８の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１８】本発明の実施例９の光学構成を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【図１９】本発明の実施例９の 球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す図で、（a）は広角端、（b）は拡大観察時の状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【００６１】
１０１ 第１群レンズ及び明るさ絞りの枠
１０２ 第２群の枠
１０３ 第３群レンズの枠
１０４ フィルター及び撮像素子の枠
G1 第１群
G2 第２群
G3 第３群
S 明るさ絞り
F1 平行平板
F2 フィルター
CG カバーガラス
I 撮像面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とからなり、前記第２群を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系において、前記第１群の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする内視鏡用対物光学系。
【請求項２】
広角端で、最大像高に対する視野角が１００°以上あ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。
【請求項３】
焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項４】
下記条件式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。
０．５ <|ｆ０１/ ｆｗ| < １．２
但し、ｆ０１は第１群の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【請求項５】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
５ < r０１ /ｆｗ < ２０
但し、r０１は第１群の最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径である。
【請求項６】
変倍時に、明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項７】
前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項８】
前記第１群の最も像側のレンズ又は接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項９】
前記第１群の最も物体側のレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項１０】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
|θｔ / θｗ | < ３．５
但し、θｔは狭角端での像面への主光線の入射角度、θｗは広角端での像面への主光線の入射角度である。
【請求項１１】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡用対物光学系。
１．５ < f３ /ｆｗ < ３．５
但し、f３は第３群の焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【請求項１】
物体側から順に配置された、正の屈折力を有する第１群と、明るさ絞りと、負の屈折力を有する第２群と、正の屈折力を有する第３群とからなり、前記第２群を光軸に沿って移動させることによって焦点距離が変化する対物光学系において、前記第１群の最も物体側の面が物体側に凸であることを特徴とする内視鏡用対物光学系。
【請求項２】
広角端で、最大像高に対する視野角が１００°以上あ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。
【請求項３】
焦点距離が変化しても、像面から最も物体側のレンズまでの距離が一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項４】
下記条件式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。
０．５ <|ｆ０１/ ｆｗ| < １．２
但し、ｆ０１は第１群の最も物体側のレンズの焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【請求項５】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
５ < r０１ /ｆｗ < ２０
但し、r０１は第１群の最も物体側のレンズの物体側面の曲率半径である。
【請求項６】
変倍時に、明るさ絞りが第２群と共に移動することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項７】
前記第１群の少なくとも１面に非球面を有することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項８】
前記第１群の最も像側のレンズ又は接合レンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項９】
前記第１群の最も物体側のレンズの少なくとも１面が非球面であることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡用対物光学系。
【請求項１０】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１又は４に記載の内視鏡用対物光学系。
|θｔ / θｗ | < ３．５
但し、θｔは狭角端での像面への主光線の入射角度、θｗは広角端での像面への主光線の入射角度である。
【請求項１１】
下記条件式を満足することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡用対物光学系。
１．５ < f３ /ｆｗ < ３．５
但し、f３は第３群の焦点距離、ｆｗは対物光学系の広角端の焦点距離である。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−３２６８０（Ｐ２０１０−３２６８０Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３１９８（Ｐ２００８−１９３１９８）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]