JP6674450B2

JP6674450B2 - 内視鏡用変倍光学系、及び内視鏡

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Description

本発明は、内視鏡用変倍光学系、及び内視鏡用変倍光学系が組み込まれた内視鏡に関する。

医療分野において、患者の体腔内を観察するための機器として、内視鏡（ファイバスコープ又は電子スコープ）が一般に知られ、実用に供されている。この種の内視鏡には、病変観察を精細に行うため、変倍機能を持つ変倍光学系を搭載したものがある。

例えば特許第３８４５３３１号公報（以下、「特許文献１」と記す。）に、内視鏡用変倍光学系の具体的構成が記載されている。特許文献１に記載の内視鏡用変倍光学系は、物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、正のパワーを持つ第三の３レンズ群、負のパワーを持つ第四のレンズ群からなり、第一のレンズ群から像面までの全長を変化させることなく、物体距離を変化させながら第二及び第三のレンズ群を移動させることにより、合焦状態を保持したまま全系の焦点距離を変化させることが可能な構成となっている。

このように、特許文献１に記載の内視鏡用変倍光学系は、正のパワーを持つ第二、第三の２つのレンズ群を移動させる構成となっているため、変倍制御に関する設計の自由度が高い。しかし、かかる構成では収差が十分に補正されず、特に、変倍時に軸上色収差や倍率色収差が大きく変化する。望遠端側に変化するほど軸上色収差や倍率色収差が過剰補正となってしまい、光学性能の劣化が大きくなる。

近年、電子スコープには、高画素の撮像素子が搭載されていることが多い。しかし、内視鏡用変倍光学系で収差が大きく発生してしまうと、撮像素子が高画素であっても画質の高い画像が得られないという問題が指摘される。

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、収差が良好に補正された内視鏡用変倍光学系及び該内視鏡用変倍光学系を搭載した内視鏡を提供することである。

本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ及び正レンズを少なくとも有する第三のレンズ群からなり、第一のレンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を一定に保ちながら、固定レンズ群である該第一のレンズ群及び第三のレンズ群に対して第二のレンズ群を光軸方向に移動させることで光学像を変倍させる構成となっている。第二のレンズ群は、物体側から順に、正レンズ、正レンズ、正のパワーを持つ接合レンズからなる。第二のレンズ群が有する２枚の正レンズは焦点距離が互いに異なっており、２枚の正レンズの合成焦点距離をｆ _ｃ（単位：ｍｍ）と定義し、該２枚の正レンズの焦点距離のうち長い方の焦点距離をｆ _ｐ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
０．３＜ｆ _ｃ／ｆ _ｐ
を満たす。

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、望遠端での第二のレンズ群の倍率をｍ_２ｔと定義し、広角端での該第二のレンズ群の倍率をｍ_２ｗと定義し、該望遠端から該広角端に又は該広角端から該望遠端に変化するために必要な該第二のレンズ群の移動量をｄ（単位：ｍｍ）と定義し、該第二のレンズ群の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
−１＜ｍ_２ｔ＜ｍ_２ｗ＜−０．３５
０．３＜ｄ／ｆ_２＜０．６
を満たす構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態において、第一のレンズ群は、１枚の単レンズと１つの接合レンズを少なくとも有する構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態において、第一のレンズ群は、負レンズと接合レンズ、又は負のパワーを持つ接合レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを少なくとも有する構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系は、第一と第二のレンズ群との間に光軸上を該第二のレンズ群と一体に移動する絞りを有する構成としてもよい。

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡は、上記の内視鏡用変倍光学系が先端に搭載された機器である。

本発明の一実施形態によれば、収差が良好に補正された内視鏡用変倍光学系及び該内視鏡用変倍光学系を搭載した内視鏡が提供される。

本発明の一実施形態に係る電子スコープの外観を示す外観図である。本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例２に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例２に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例３に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例３に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例４に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例４に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例５に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例５に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例６に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例６に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。本発明の実施例７に係る内視鏡用変倍光学系の構成を示すレンズ配置図である。本発明の実施例７に係る内視鏡用変倍光学系の各種収差図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る内視鏡用変倍光学系、及び内視鏡用変倍光学系を有する電子スコープについて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子スコープ１の外観を示す外観図である。図１に示されるように、電子スコープ１は、可撓性を有するシース１１ａによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端部分（湾曲部１４）は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作（具体的には、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作）に応じて湾曲する。湾曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１４を湾曲させる。湾曲部１４の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部１２の基端が連結している。先端部１２の方向が湾曲操作ノブ１３ａの回転操作による湾曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１による撮影領域が移動する。

先端部１２の樹脂製筐体の内部には、内視鏡用変倍光学系１００（図１中斜線で示されたブロック）が組み込まれている。内視鏡用変倍光学系１００は、撮影領域中の被写体の画像データを採取するため、被写体からの光を固体撮像素子（図示省略）の受光面上に結像させる。固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが挙げられる。

次に、本発明の実施例１〜７に係る内視鏡用変倍光学系１００について説明する。

図２（ａ）、図２（ｂ）は、本発明の実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図２（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図２（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図２に示されるように、物体（被写体）側から順に、第一のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第二のレンズ群Ｇ２、第三のレンズ群Ｇ３を有している。本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１の最も物体側のレンズ面から像面までの距離（すなわち、内視鏡用変倍光学系１００の全長）を一定に保ちながら、固定レンズ群である第一のレンズ群Ｇ１及び第三のレンズ群Ｇ３に対して第二のレンズ群Ｇ２を光軸方向ＡＸに移動させることで、合焦状態を保持しつつ全系の焦点距離（第一のレンズ群Ｇ１から第三のレンズ群までの合成焦点距離）を変化させ、光学像を変倍させる構成となっている。各レンズ群Ｇ１〜Ｇ３を構成する各光学レンズは、内視鏡用変倍光学系１００の光軸ＡＸを中心として回転対称な形状を有している。第三のレンズ群Ｇ３の後段には、固体撮像素子用の色補正フィルタＦが配置されている。色補正フィルタＦは、固体撮像素子を保護するカバーガラスＣＧに接着されている。

第一のレンズ群Ｇ１は、絞りＳよりも物体側に配置された負のパワーを持つレンズ群である。第一のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズＬ１、負レンズＬ２と正レンズＬ３とを接合した接合レンズＣＬ１を少なくとも有している。「少なくとも有している」と記載したのは、本発明の技術的思想の範囲において、平行平板等の別の光学素子を追加配置する構成例もあり得るからである。第二のレンズ群Ｇ２、第三のレンズ群Ｇ３の説明においても、同様の理由で「少なくとも有している」と表現している。

言い換えると、第一のレンズ群Ｇ１は、１枚の単レンズと１つの接合レンズを含む構成となっている。

第一のレンズ群Ｇ１を１枚の単レンズと１つの接合レンズ（本実施例１では、１枚の負レンズと正又は負のパワーを持つ１つの接合レンズ）を含む構成とすることにより、第一のレンズ群Ｇ１内での負のパワーを分散して正のパワーを持つことで群としてコマ収差及び色収差が良好に補正される。これにより、全系での収差の変動が抑えられ、広角端から望遠端に至るまでの各倍率で収差が良好に抑えられる。

第二のレンズ群Ｇ２は、正のパワーを持つレンズ群である。第二のレンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズＬ４、負レンズＬ５と正レンズＬ６とを接合した正のパワーを持つ接合レンズＣＬ２を少なくとも有している。第二のレンズ群Ｇ２は、固体撮像素子の受光面上に結像される光学像を変倍するため、絞りＳと一体に光軸ＡＸ方向に移動する。第二のレンズ群Ｇ２と絞りＳとを一体に移動させることにより、望遠端にしたときの非点収差の発生が効果的に抑えられる。

絞りＳは、光軸ＡＸを中心とした所定の円形開口を有する板状部材、又は第二のレンズ群Ｇ２の絞りＳに最も近いレンズ面（図２の構成例においては、正レンズＬ４の物体側の面ｒ７）であって光軸ＡＸを中心とした所定の円形領域以外にコーティングされた遮光膜である。絞りＳの厚みは、内視鏡用変倍光学系１００を構成する各光学レンズの厚みと比べて非常に薄く、内視鏡用変倍光学系１００の光学性能を計算する上で無視しても差し支えない。そのため、本明細書においては、絞りＳの厚みをゼロとみなして説明を進める。

第三のレンズ群Ｇ３は、物体側から順に、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ７、正レンズＬ８を少なくとも有している。物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ７を第二のレンズ群Ｇ２の像側、すなわち、第三のレンズ群Ｇ３内に配置することにより、電子スコープ１を用いて体腔内を観察する際に求められる倍率を第三のレンズ群Ｇ３に大きく負担させることができる。そのため、第一のレンズ群Ｇ１及び第二のレンズ群Ｇ２を小型化させることができ、電子スコープ１の細径化設計に有利となる。加えて、メニスカスレンズＬ７よりも像側に正レンズＬ８を配置することにより、メニスカスレンズＬ７で大きく発生する軸上色収差及び倍率色収差を良好に補正することができる。これにより、広角端から望遠端に至るまでの各倍率で収差が良好に抑えられる。

本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、望遠端での第二のレンズ群Ｇ２の倍率をｍ_２ｔと定義し、広角端での第二のレンズ群Ｇ２の倍率をｍ_２ｗと定義し、望遠端から広角端に又は広角端から望遠端に変化するために必要な第二のレンズ群Ｇ２の移動量をｄ（単位：ｍｍ）と定義し、第二のレンズ群Ｇ２の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式（１）（２）
−１＜ｍ_２ｔ＜ｍ_２ｗ＜−０．３５・・・（１）
０．３＜ｄ／ｆ_２＜０．６・・・（２）
を満たす構成となっている。

条件式（１）及び（２）が満たされることにより、内視鏡用変倍光学系１００を精細なフォーカス調整に適した構成でありつつも小型化に設計することが可能となる。

条件式（１）において倍率ｍ_２ｗが右辺の値以上となる場合、広角端での第二のレンズ群Ｇ２の倍率ｍ_２ｗが低いことから、変倍に必要な第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きくなり、内視鏡用変倍光学系１００の全長が長くなる。この結果、全長の長い内視鏡用変倍光学系１００を収容する必要上、硬質部分である電子スコープ１の先端部１２の全長を長くしなければならない。また、条件式（１）において倍率ｍ_２ｗが右辺の値以上となる場合、望遠端での第二のレンズ群Ｇ２の倍率ｍ_２ｔが相対的に大きくなることから、第二のレンズ群Ｇ２を移動させたときの最良物体距離の変化が大きくなる。そのため、精細なフォーカス調整ができなくなる。

体腔内を観察する際の電子スコープ１の使い勝手を考慮すると、最良物体距離は、広角端から望遠端に近付くほど短くなり、望遠端に到達したときに最も短くなるのが好ましい。しかし、条件式（１）において倍率ｍ_２ｔが左辺の値以下となる場合、最良物体距離が望遠端に到達する前に最も短くなってしまう。そのため、体腔内を観察する際の電子スコープ１の使い勝手が悪くなる。

条件式（２）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、第二のレンズ群Ｇ２のパワーが強くなりすぎる又は移動量ｄが大きくなりすぎることから、広角端と望遠端との変倍比が大きくなりすぎる。これにより、拡大観察時の（望遠端側での）実効Ｆナンバが大きくなり、光量不足や解像度の低下が発生して、例えば被写界深度が狭くなったり観察し難くなったりする。

条件式（２）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、第二のレンズ群Ｇ２のパワーが弱くなりすぎる又は移動量ｄが小さくなりすぎることから、第二のレンズ群Ｇ２の僅かな移動でフォーカス調整を行わなければならない。そのため、精度の高いフォーカス調整機構が必要となり、電子スコープ１を高コスト化させたり大型化させたりしてしまう。また、フォーカス調整の範囲が狭くなりすぎるため、体腔内を観察する際の電子スコープ１の使い勝手が悪くなる。

また、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第二のレンズ群Ｇ２内の正レンズの焦点距離をｆ_２１（単位：ｍｍ）と定義し、広角端での全系の焦点距離をｆ_ｗ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（３）
２＜ｆ_２１／ｆ_ｗ＜６・・・（３）
を満たす構成となっている。

条件式（３）が満たされることにより、第二のレンズ群Ｇ２内の各レンズの偏芯感度（例えば光軸ＡＸに対して配置面・形状面での偏芯が生じたときの収差の変化量）が低減される。

条件式（３）において中辺の値が右辺の値以上となる場合、第二のレンズ群Ｇ２内の接合レンズのパワーが強くなりすぎて、接合レンズの偏芯感度が大きくなる。ここでは、特に、接合レンズの偏心により非点収差や倍率色収差が大きく発生する。また、変倍時における第二のレンズ群Ｇ２の移動量が大きくなるため、内視鏡用変倍光学系１００の小型化設計に不利である。

条件式（３）において中辺の値が左辺の値以下となる場合、第二のレンズ群Ｇ２内の正レンズのパワーが強くなりすぎて、正レンズの偏芯感度が大きくなる。ここでは、特に、正レンズの偏心により非点収差が大きく発生する。また、望遠端に近いほど球面収差が大きく発生して、解像度が低下する。

表１に、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）を示す。表１中、左上欄に広角端での値（面データ）を示し、右上欄に望遠端での値（面データ）を示す。表１に示される面番号ＮＯは、図２中、物体側から像側に並ぶ各面（絞りＳを含む。）に順に付した番号である。表１において、Ｒ（単位：ｍｍ）は光学部材の各面の曲率半径を、Ｄ（単位：ｍｍ）は光軸ＡＸ上の光学部材厚又は光学部材間隔を、Ｎ（ｄ）はｄ線（波長５８８ｎｍ）の屈折率を、νｄはｄ線のアッベ数を、それぞれ示す。

また、表１に、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００の仕様（各種データ）を示す。具体的には、実効Ｆナンバ、全系の焦点距離（単位：ｍｍ）、光学倍率、半画角（単位：ｄｅｇｒｅｅ）、ＢＦ（バックフォーカス）（単位：ｍｍ）、像高（単位：ｍｍ）、内視鏡用変倍光学系１００の全長（単位：ｍｍ）を示す。表１中、左下欄に広角端での値（各種データ）を示し、右下欄に望遠端での値（各種データ）を示す。

図３（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図３（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＡは、ｄ線、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６ｎｍ）での球面収差及び軸上色収差を示す。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＢは、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での倍率色収差を示す。グラフＡ、Ｂ中、実線はｄ線での収差を、点線はｇ線での収差を、一点鎖線はＣ線での収差を、それぞれ示す。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＣは、非点収差を示す。グラフＣ中、実線はサジタル成分を、点線はメリディオナル成分を、それぞれ示す。図３（ａ）、（ｂ）のグラフＤは、歪曲収差を示す。グラフＡ〜Ｃの縦軸は像高を、横軸は収差量を、それぞれ示す。グラフＤの縦軸は像高を、横軸は歪曲率を、それぞれ示す。なお、広角端と望遠端との中間域においては、図３（ａ）と図３（ｂ）とが示す範囲内で各種収差が変化する。また、本実施例１の各表又は各図面についての説明は、以降の各数値実施例で提示される各表又は各図面においても適用する。

本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図２及び図３並びに表１から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図４（ａ）、図４（ｂ）は、本発明の実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図４（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図４（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図４に示されるように、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

図５（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図５（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表２は、本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例２に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図４及び図５並びに表２から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図６（ａ）、図６（ｂ）は、本発明の実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図６（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図６（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図６に示されるように、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

図７（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図７（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表３は、本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例３に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図６及び図７並びに表３から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図８（ａ）、図８（ｂ）は、本発明の実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図８（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図８（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図８に示されるように、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

図９（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図９（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表４は、本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例４に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図８及び図９並びに表４から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、本発明の実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図１０（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図１０（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図１０に示されるように、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

図１１（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図１１（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表５は、本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例５に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図１０及び図１１並びに表５から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図１２（ａ）、図１２（ｂ）は、本発明の実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図１２（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図１２（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図１２に示されるように、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第二のレンズ群Ｇ２以外は、本実施例１に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

本実施例６に係る第二のレンズ群Ｇ２は、正のパワーを持つレンズ群である。第二のレンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズＬ４、正レンズＬ４’、負レンズＬ５と正レンズＬ６とを接合した正のパワーを持つ接合レンズＣＬ２を少なくとも有している。接合レンズＣＬ２は、物体側から順に負レンズ、正レンズが並ぶものであっても、物体側から順に正レンズ、負レンズが並ぶものであってもよい。

内視鏡用変倍光学系１００の小型化には、移動レンズ群である第二のレンズ群Ｇ２に強いパワーを持たせる必要がある。しかし、第二のレンズ群Ｇ２のパワーを単純に強くしただけでは光学性能が劣化する（ここでは、特に、非点収差について偏芯感度が増大する）虞がある。そこで、第二のレンズ群Ｇ２を２枚の正レンズと接合レンズを含む構成として、パワーの負担を２枚の正レンズに分担させることにより、第二のレンズ群Ｇ２に強い正のパワーを持たせつつ、第二のレンズ群Ｇ２内における偏芯感度を低減させることができる。また、第二のレンズ群Ｇ２内で接合レンズを最も像側に配置することで、軸外光線が光軸ＡＸから離れた位置を通るため、倍率色収差の低減に有利である。

なお、第二のレンズ群Ｇ２内の正レンズの枚数は単純に多ければ多いほど良いというわけではない。例えば、第二のレンズ群Ｇ２内の正レンズの枚数を３枚以上に増やしたとしても、正レンズが２枚の構成と比べて偏芯感度を低減させる効果が大きく得られるわけではない。正レンズの枚数を３枚以上に増やした場合、部品点数の増加によってコストが増加したり内視鏡用変倍光学系１００の全長が長くなったりするなど、却ってデメリットが大きい。

また、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第二のレンズ群Ｇ２が有する２枚の正レンズの焦点距離が互いに異なっており、２枚の正レンズの合成焦点距離をｆ_ｃ（単位：ｍｍ）と定義し、２枚の正レンズの焦点距離のうち長い方の焦点距離をｆ_ｐ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式（４）
０．３＜ｆ_ｃ／ｆ_ｐ・・・（４）
を満たす構成となっている。

条件式（４）において右辺の値が左辺の値以下となる場合、パワーの負担を２枚の正レンズに適切に分担させられていない（２枚の正レンズのうち一方のパワーが強すぎる）ため、第二のレンズ群Ｇ２内における偏芯感度の低減の効果が低い。

図１３（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図１３（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表６は、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図１２及び図１３並びに表６から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

図１４（ａ）、図１４（ｂ）は、本発明の実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。図１４（ａ）は、変倍位置が広角端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。図１４（ｂ）は、変倍位置が望遠端にあるときのレンズ配置を示す断面図である。

図１４に示されるように、本実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１以外は、本実施例６に係る内視鏡用変倍光学系１００とレンズ構成が同一である。

本実施例７に係る第一のレンズ群Ｇ１は、絞りＳよりも物体側に配置された負のパワーを持つレンズ群である。本実施例７に係る第一のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズＬ１’と正レンズＬ２’とを接合した負のパワーを持つ接合レンズＣＬ１’、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズＬ３’を少なくとも有している。

第一のレンズ群Ｇ１を１枚の単レンズと１つの接合レンズ（本実施例７では、負のパワーを持つ１つの接合レンズと１枚のメニスカスレンズ）を含む構成とすることにより、第一のレンズ群Ｇ１内での負のパワーを分散して正のパワーを持つことで群としてコマ収差及び色収差が良好に補正される。これにより、全系での収差の変動が抑えられ、広角端から望遠端に至るまでの各倍率で収差が良好に抑えられる。

図１５（ａ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が広角端にあるときの各種収差図である。図１５（ｂ）のグラフＡ〜Ｄは、本実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００において変倍位置が望遠端にあるときの各種収差図である。

表７は、本実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００を含む各光学部品の具体的数値構成及び仕様を示す。

本実施例７に係る内視鏡用変倍光学系１００は、図１４及び図１５並びに表７から判るように、小型でありながらも、広角端から望遠端に至るまでの各変倍位置で光学性能（特に、非点収差、コマ収差、色収差の補正）が良好である。

（条件式の検証）
表８は、本実施例１〜７の各実施例において、条件式（１）〜（４）の各条件式を適用したときに算出される値の一覧表である。

本実施例１〜５の各実施例に係る内視鏡用変倍光学系１００は、表８に示されるように、条件式（１）〜（３）を満たす。また、本実施例６、７の各実施例に係る内視鏡用変倍光学系１００は、表８に示されるように、条件式（１）、（２）、（４）を満たす。本実施例１〜７の各実施例では、各条件式を満たすことによる効果が奏される。

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明した内容に限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

Claims

物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群、物体側に凹面を向けたメニスカスレンズ及び正レンズを少なくとも有する第三のレンズ群からなり、
前記第一のレンズ群の最も物体側のレンズ面から像面までの距離を一定に保ちながら、固定レンズ群である該第一のレンズ群及び前記第三のレンズ群に対して前記第二のレンズ群を光軸方向に移動させることで光学像を変倍させ、
前記第二のレンズ群は、
物体側から順に、正レンズ、正レンズ、正のパワーを持つ接合レンズからなり、
前記第二のレンズ群が有する２枚の正レンズは焦点距離が互いに異なっており、
前記２枚の正レンズの合成焦点距離をｆ _ｃ（単位：ｍｍ）と定義し、該２枚の正レンズの焦点距離のうち長い方の焦点距離をｆ _ｐ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件式
０．３＜ｆ _ｃ／ｆ _ｐ
を満たす、
内視鏡用変倍光学系。
望遠端での前記第二のレンズ群の倍率をｍ_２ｔと定義し、広角端での該第二のレンズ群の倍率をｍ_２ｗと定義し、該望遠端から該広角端に又は該広角端から該望遠端に変化するために必要な該第二のレンズ群の移動量をｄ（単位：ｍｍ）と定義し、該第二のレンズ群の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件式
−１＜ｍ_２ｔ＜ｍ_２ｗ＜−０．３５
０．３＜ｄ／ｆ_２＜０．６
を満たす、
請求項１に記載の内視鏡用変倍光学系。
前記第一のレンズ群は、
１枚の単レンズと１つの接合レンズを少なくとも有する、
請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用変倍光学系。
前記第一のレンズ群は、
負レンズと接合レンズ、又は負のパワーを持つ接合レンズと物体側に凹面を向けたメニスカスレンズを少なくとも有する、
請求項３に記載の内視鏡用変倍光学系。
前記第一と前記第二のレンズ群との間に光軸上を該第二のレンズ群と一体に移動する絞りを有する、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系。
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の内視鏡用変倍光学系を先端に搭載した、
内視鏡。