JP2016133569A - 対物レンズ及びそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体が小径でありながら、高解像化に対応することのできる対物レンズを提供すること。
【解決手段】物体側より順に、前レンズ群、開口絞り、後レンズ群とからなり、ＥＸＰ：射出瞳距離、ｆ：光学系全系の焦点距離、Ｙ：最大像高、ＳＴＯ：開口絞りを通過する軸上光束の最大半径とするとき、（１）１６．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆ （２） Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．６００を満足する対物レンズ及びそれを備えた撮像装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、観察用光学系の対物レンズ及びそれを備えた撮像装置に関する。

近年、観察用光学系及びそれを備えた撮像装置は、限られた狭い空間に挿入して撮像するために、物体側レンズ群の小径化が望まれている。

また、このような観察用光学系及びそれを備えた撮像装置においては、高解像度化も達成しなければならない課題の一つである。高解像度化は、被写体像をより精密に確認するためのみならず、関係者間での情報の共有、または遠隔操作での被写体の確認等にも必要とされることからも、高解像度化が望まれている。

上述した従来の観察用光学系及びそれを備えた撮像装置における対物レンズの小径化は、高解像度化に関し、以下の三つの問題がある。
第一は、Ｆナンバーが大きく暗い光学系にすると、前述したように小径化を実現することができる。しかし、Ｆナンバーが大きく暗い光学系を用いると、回折限界によって光学系の解像性能の限界が低くなり、高解像度の画質を達成できないという問題が生じる。

第二は、対物レンズによって形成される空間中間結像が小さいことである。例えば、対物レンズ及びリレーレンズ系を小径にし、かつそれに対応して空間中間結像も小径にすることで所定領域へ挿入される部分の全体を小径にすることが考えられる。一方で、高解像度化を実現するためには、対物レンズによる空間中間結像の解像度をリレーレンズ系の横倍率と、撮像素子に必要な解像度との積にする事が必要である。そのため、対物レンズに求められる解像度が高くなり、レンズ枚数を多くしかつ有効径を大きくしなければならないという問題が生じる。

第三は、従来の観察用光学系では、物体側より順に、対物レンズ、単数又は複数のリレーレンズ系、接眼レンズ、結像レンズ、撮像素子の順で結像をリレーさせている。前記単数又は複数のリレーレンズ系は、小径部分の長さが一定以上長くして被写体に近接した撮像することを可能にするためである。しかし、複数の空間中間結像を形成した場合、各空間中間結像間で解像度が劣化することは避けられず、最終的には望んでいる高解像度の画質が得られないという問題が生じる。

従来の観察用対物レンズとして、物体までのベストフォーカス距離が変動する光学系において、近接観察時の有効Ｆナンバー、遠方観察時の有効Ｆナンバー、ＣＣＤの画素ピッチ、ｄ線の波長（５８７ｎｍ）に係る所定の条件式を満たす光学系が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の他の観察用対物レンズとして、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１群と、正の屈折力を持つ第２群と、正の屈折力を持ちかつ非球面を１つ含む第３群とからなり、各群が有するレンズは１つであり、第３群のレンズの物体側の面が非球面であって、第２群の球面による非点収差の３次の係数をＦナンバーで割った値、第３群の非球面による非点収差の３次の係数をＦナンバーで割った値に係る所定の条件式を満足する対物レンズが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

従来の他の観察用対物レンズとして、負の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、負の屈折力を有する第３群と、正の屈折力を有する第４群とからなり、ワイド端における全系の焦点距離、第４群の焦点距離、ワイド端およびテレ端における第３群の倍率に係る所定条件式を満足すると共に、前記第３群を光軸に沿って移動させることにより倍率の変化と焦点合わせを同時に行なうようにした撮像装置用の対物レンズが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

従来の他の観察用対物レンズとして、物体側より順に凹面を像側に向けた負の第１レンズL1 と、曲率半径の小なる面を物体側に向けた正の第２レンズL2 と、曲率半径の小なる面を像側に向けた正の第３レンズL3 と、正の第４レンズL4 とから構成された対物レンズにおいて、レンズL1 ,L3 ,L4 のｄ線に対する屈折率、レンズL1 ,L2 ,L3 ,L4 のアッベ数、第１レンズL1 の物体側面から第２レンズL2像側面までの合成中心厚、全系の合成焦点距離、第４レンズL4 の物体側の曲率半径に係る条件式を満足することを特徴とする観察用対物レンズが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

従来の他の観察用対物レンズとして、物体側から順に、発散レンズ群と、明るさ絞りと、収斂レンズ群とよりなり、前記収斂レンズ群の倍率が、長焦点時の収斂レンズ群の倍率、短焦点時の収斂レンズ群の倍率、収斂レンズ群の焦点距離、短焦点時の全系の焦点距離に係る条件式を満足する観察用対物レンズが提案されている（例えば、特許文献５参照）。

従来の他の観察用対物レンズとして、最も物体側に正レンズを配置すると共に全体として正の屈折力の第１群レンズを備えたレンズ系と、該レンズ系によって形成された物体像を受光する受光手段を含む対物レンズであって、前記レンズ系が、前記第１群レンズの少なくとも像側に明るさ絞りを有し、且つ、少なくとも前記第１群レンズを含む部分が、前記受光手段を含む部分に対して着脱可能で、画角を４０゜以下にするアダプター部を構成すると共に、第１群レンズ全体の焦点距離、レンズ系全体の焦点距離に係る条件式を満足するように構成された観察用対物レンズが提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００９−１６３２５６号公報 特許第３０４４５７８号公報 特許第２８７６２５２号公報 特公平０７−１２２６９２号公報 特許第２８０４２６７号公報 特許第２６９７８２２号公報

特許文献１、３によって提案された対物レンズ光学系は、Ｆナンバーが７〜１４程度（特許文献１）又はＦナンバーが４．５〜９程度（特許文献３）の暗い光学系であるために、回折限界によって、光学系の解像性能が低く、高解像度化を達成することが困難である。

特許文献２、４、５によって提案された対物レンズは、撮像素子上の像高に対してレンズ全長が短いため、小径部分の十分な長さを必要とする観察用光学系には不向きである。またレンズ枚数が少ないために、収差補正が不十分であり、高解像度化を達成することが困難である。

（発明の目的）
本発明は、従来技術の対物レンズの上述した問題点に鑑みてなされたものであって、全体が小径でありながら、高解像度化に対応することができる対物レンズを提供することを目的とする。

第１発明は、物体側より順に、前レンズ群、開口絞り、後レンズ群とからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする対物レンズ。
（１） １６．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆ
（２） Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．６００
ただし、
ＥＸＰ：射出瞳距離
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｙ：最大像高
ＳＴＯ：開口絞りを通過する軸上光束の最大半径
である。

第２発明は、前記第１発明の対物レンズと、その像側に配置されて前記対物レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

本発明の対物レンズによれば、全体が小径でありながら、高解像度化に対応することができる。

第１実施例の対物レンズの光学断面図である。 第１実施例の対物レンズの収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。 第２実施例の対物レンズの光学断面図である。 第２実施例の対物レンズの収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。 第３実施例の対物レンズの光学断面図である。 第３実施例の対物レンズの収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。 第４実施例の対物レンズの光学断面図である。 第４実施例の対物レンズの収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。 屈折光学素子を有する対物レンズの第５実施例の光学断面図である。 撮像装置の実施例の光学断面図である。

以下、本発明の対物レンズ及び撮像装置について説明する。
本発明に係る対物レンズは、物体側より順に、前レンズ群、開口絞り、後レンズ群とからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１） １６．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆ
（２） Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．６００
ただし、
ＥＸＰ：射出瞳距離
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｙ：最大像高
ＳＴＯ：開口絞りを通過する軸上光束の最大半径
である。

条件式（１）は、対物レンズ全系の焦点距離に対する射出瞳距離の比に関する。この数値が条件式（１）の下限を下回ると、対物レンズの結像面において軸外光束が垂直（法線）から大きく外れた角度で通過することになる。そのため、対物レンズと、リレーレンズ、結像レンズ等とを組み合わせた場合には、対物レンズの瞳と、リレーレンズ、結像レンズ等の瞳のミスマッチにより、周辺光量の低下や軸外光線の諸収差の悪化が避けられなくなる。

条件式（２）は、開口絞りの半径に対する像高の比に関する。この数値が上限を超えると、対物レンズの全長が短くなり、入口が狭く奥まった場所へ挿入する撮影・観察が困難になる。リレーレンズ等を用いて複数の空間中間結像を形成することにより観察用光学系の光路長を長くすることは可能であるが、リレーレンズを経由して空間中間結像を形成する度に解像度が劣化するため、高解像度化を達成することが困難である。

本発明は、このように開口絞りを通過する軸上光束の最大半径に対する最大像高を小さくすることにより、対物レンズを小型化できる。また、開口絞りを通過する軸上光束の最大半径を大きく確保することによって、光学系の明るさを確保することができ、回折限界の影響を小さくして高解像度化を実現することができる。これにより、全体が小径でありながら、高解像度化に対応することができる。また、光学系の解像性能を低下させる回折限界の影響を小さくすることができる。

条件式（１）は、前記目的を達成するため、好ましくは、１７．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆであり、より好ましくは、１８．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆである。
条件式（２）は、前記目的を達成するため、好ましくは、Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．４００であり、より好ましくは、Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．２００である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（３） ０．２００ ≦ Ｔａｎθ１／ＴａｎＷ ≦ ０．５００
ただし、
θ１：軸上光束が像面入射時に光軸となす角度の最大値
Ｗ：半画角

条件式（３）式は、半画角と軸上光束が像面入射時に光軸となす角度の最大値に関し、それぞれ角度のＴａｎの比を示す。この数値が下限を下回ると、Ｆナンバーが大きく暗い光学系になってしまう。また、この数値が上限を超えると、画角が小さくなるため、必要な領域の撮影・観察が困難になり被写体周辺の様子を十分に視認することが困難になる。

本発明の対物レンズは、このように構成することにより、広視野を有し、観察用光学系の周辺の障害物等を十分に視認することができる。

条件式（３）は、前記目的を達成するため、好ましくは、 ０．２４０ ≦ Ｔａｎθ１／ＴａｎＷ ≦ ０．４５０であり、より好ましくは、０．２８０ ≦ Ｔａｎθ１／ＴａｎＷ ≦ ０．４００である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（４） １．５００ ≦ ｆｐ／ｆ ≦ ４．０００
ただし、
ｆｐ：開口絞りに隣接した物体側のレンズ素子から開口絞りに隣接した像側のレンズ素子までの合成焦点距離

条件式（４）式は、対物レンズ全体の焦点距離に対する開口絞りに隣接した物体側のレンズ素子から開口絞りに隣接した像側のレンズ素子までの合成焦点距離の比に関する。この数値が下限を下回ると、開口絞り近傍の正のパワーが強くなり過ぎて球面収差の補正が困難となる。この数値が上限を超えると、開口絞り近傍の正のパワーが弱く、後群の有効径が大きくなり、小径化を実現することが困難となる。
なお、ここで示すレンズ素子とは、光学的に収斂及び発散の作用を及ぼす素子であり、単一の研磨レンズや、非球面レンズ、接合レンズ、複合非球面レンズを含む。空気を介して物理的に離れている場合には、二つのレンズ素子となる。

本発明の対物レンズは、このように構成することにより、合理的な枚数のレンズを含み、十分に収差補正された対物レンズを構成することができる。

条件式（４）は、前記目的を達成するため、好ましくは、１．６００ ≦ ｆｐ／ｆ ≦ ３．８００であり、より好ましくは、１．７００ ≦ ｆｐ／ｆ ≦ ３．６００である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（５） ３．０００ ≦ ｆｉ／ｆ ≦ ４．０００
ただし、
ｆｉ：最も像側に位置するレンズ素子の焦点距離

条件式（５）は、対物レンズ全系の焦点距離に対する最も像側に位置するレンズ素子の焦点距離の比に関する。この数値が下限を下回ると、最も像側に位置するレンズ素子の正のパワーが強くなり過ぎ、それよりも物体側の正のパワーが弱くなり、特に後群の光学有効径を小さくすることが困難となる。この数値が上限を超えると、最も像側に位置するレンズ素子の正のパワーが弱くなり、Ｆナンバーを明るくすることが困難となる。

条件式（５）は、前記目的を達成するため、好ましくは、３．１００ ≦ ｆｉ／ｆ ≦ ３．９００であり、より好ましくは、３．２００ ≦ ｆｉ／ｆ ≦ ３．８００である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、前記前レンズ群が、屈折光学素子を有し、該屈折光学素子が光路を反射させることにより撮像素子の光軸に対して側方の領域の観察を可能としたことが好ましい。

対物レンズにおいて、視認したい方向は光軸に垂直な平面だけではない。観察用光学系は、入口が狭く奥まった場所を撮影する場合、対物レンズを挿入する向きや位置が限られるから、対物レンズは挿入方向に対しある角度を持った視野を持つことが要求されることがある。本実施形態では、前レンズ群内に挿入されている屈折光学素子をプリズムとして形成し、対物レンズの主要光軸に対して任意の角度で光線を反射させ、視認する向きを選択可能としている。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（６） １．７００ ≦ ｎｄｐ１
（７） ２３．０００ ≦ ｖｄｐ１
ただし、
ｎｄｐ１：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子のｄ線における屈折率
ｖｄｐ１：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子のアッベ数

条件式（６）は、前記目的を達成するため、好ましくは、１．７２０ ≦ ｎｄｐ１ ≦ ２．１５０であり、より好ましくは、１．７４０ ≦ ｎｄｐ１ ≦ ２．１００である。
条件式（７）は、前記目的を達成するため、好ましくは、２５．０００ ≦ ｖｄｐ１であり、より好ましくは、２７．０００ ≦ ｖｄｐ１である。

前レンズ群の最物体面から開口絞りまでの距離を長くするために、中心厚の厚い屈折光学素子を挿入している。
条件式（６）式は、屈折光学素子の硝材のｄ線における屈折率を示す。この数値が下限を下回ると、空気換算光路長が長くなり、球面収差及びコマ収差の補正が困難になる。
条件式（７）は、前記屈折光学素子の硝材のアッベ数を示す。この数値が下限を下回ると、屈折光学素子の分散が大きくなり、軸上色収差や倍率色収差を補正することが困難となる。
なお、ここで示す屈折光学素子とは、収斂作用及び発散作用の有無に係わらない単一光学素子であり、すなわち球面、非球面の有無、接合面の有無、反射面の有無に係わらない単一屈折率の材質からなる、プリズム部材等である。空気を介して物理的に離れている場合には、二つの屈折光学素子となる。

条件式（６）は、前記目的を達成するため、好ましくは、１．７２０ ≦ ｎｄｐ１ ≦ ２．１５０であり、より好ましくは、１．７４０ ≦ ｎｄｐ１ ≦ ２．１００である。
条件式（７）は、前記目的を達成するため、好ましくは、２５．０００ ≦ ｖｄｐ１であり、より好ましくは、２７．０００ ≦ ｖｄｐ１である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（８） −２．０００ ≦ ｆｎ１／ｆ ≦ −１．０００
ただし、
ｆｎ１：最も物体側に位置するレンズ素子の焦点距離

条件式（８）は、焦点距離に対する最も物体側に位置するレンズ素子の焦点距離との比に関する。この数値が下限を下回ると、レトロフォーカスのレンズ配置が弱まり、任意の広角の画角を得ることが困難になる。この数値が上限を超えると、前レンズ群の物体側の負のパワーが強まり、開口絞り径が大型化し、全体の小径化が困難になる

本発明の対物レンズは、このように構成することにより、使い勝手のよいフォーカシングが可能な対物レンズを構成することができる。

条件式（８）は、前記目的を達成するため、好ましくは、−１．９００ ≦ ｆｎ１／ｆ ≦ −１．１００であり、より好ましくは、−１．８００ ≦ ｆｎ１／ｆ ≦ −１．２００である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（９） ＴＡ／ＴＴ ≦ ０．２００
ただし、
ＴＡ：最物体側面から像面までの空気間隔の合計
ＴＴ：最物体側面から像面までの距離

本発明に係る対物レンズは、光軸上の空気間隔が占める領域を極力少なくして、明るい対物レンズを実現するため、前レンズ群及び後レンズ群で中心厚の厚い屈折光学素子を挿入して、空気換算光路長を短くしている。

条件式（９）式は、最物体側面から像面までの距離に対する最物体側面から像面までの空気間隔の合計の比に関する。この数値が上限を超えると、空気換算光路長が長くなり、長尺小径化が困難となる。

条件式（９）は、前記目的を達成するため、好ましくは、ＴＡ／ＴＴ ≦ ０．１８０であり、より好ましくは、ＴＡ／ＴＴ ≦ ０．１６０である。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（１０） ２０．０００ ≦ ＴＴ／Ｙ

条件式（１０）は、像高に対する最物体側面から像面までの距離の比に関する。この数値が大きければ大きい程、与えられている空間中間結像に対して光路長を長く取ることができる。この数値が下限を下回ると、対物レンズとして十分な長さを実現できない。

条件式（１０）は、前記目的を達成するため、好ましくは、２０．４００ ≦ ＴＴ／Ｙであり、より好ましくは、２０．８００ ≦ ＴＴ／Ｙである。

本発明に係る対物レンズはまた、前記対物レンズにおいて、以下の条件式を満足することが好ましい。
（１１） ５．０００ ≦ ＴＰ／Ｙ
ただし、
ＴＰ：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子の光軸上の長さ

条件式（１１）は、像高に対する前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子の光軸上の長さに関する。この数値が下限を下回ると、前レンズ群の長さを充分に確保することができず、結果として対物レンズとして十分な長さを得ることができない。

本発明の対物レンズは、このように構成することにより、像高に対してレンズ全長が長く、小径部分の十分な長さを必要とする観察光学系にも有効に使用可能な対物レンズを構成することができる。

条件式（１１）は、前記目的を達成するため、好ましくは、６．０００ ≦ ＴＰ／Ｙであり、より好ましくは、６．５００ ≦ ＴＰ／Ｙである。

また、本発明に係る撮像装置は、物体側より順に、前レンズ群、開口絞り、後レンズ群とからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする対物レンズと、
該対物レンズの像側に配置されて前記対物レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。
（１） １６．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆ
（２） Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．６００
ただし、
ＥＸＰ：射出瞳距離
ｆ：光学系全系の焦点距離
Ｙ：最大像高
ＳＴＯ：開口絞りを通過する軸上光束の最大半径

（第１実施例）
以下、本発明の数値実施例を示す。
以下の表において、FNO.はFナンバー、ｆは全系の焦点距離（ｍｍ）、Wは半画角（°）、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、Ndはd線の屈折率、vdはd線基準のアッベ数を示す。

図１，３，５，７の各光学断面図において、数字１，２，３，・・・・は面番号を示し、Ｇ１が前レンズ群を示し、Ｇ２は後レンズ群を示す。ＩＭＧは、結像を示す。図１，３，５，７の各光学断面図において、左方が物体側、右方が像側である。
図２，４，６，８の各収差図において、（ａ）は球面収差（ＳＡ（ｍｍ））を示し、（ｂ）は非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、（ｃ）は歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。
球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、FNO.で示す）を示し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、一点鎖線はｇ線（ｇ−ｌｉｎｅ）、破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の収差を示す。非点収差図において、縦軸は半画角（図中、Ｗで示す）を示し、実線はサジタル平面（図中、Ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、Ｍで示す）を示す。歪曲収差図において、縦軸は半画角（図中、Ｗで示す）を示す。

本発明の第１実施例の対物レンズを、図１の光学断面図及び図２の収差図を参照して説明する。表１は、第１実施例の対物レンズの数値データである。

第１実施例の対物レンズは、物体側から順に、前レンズ群Ｇ１、開口絞り１２、及び、後レンズ群Ｇ２を備えている。また、前レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平行平板のカバーガラス、負の屈折力を有するメニスカスレンズ、負レンズ、また前記負レンズに接合された屈折光学素子、また前記屈折光学素子に接合された負レンズと正レンズからなる接合レンズ、正の屈折力を有するメニスカスレンズを備えている。そして、後レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズ、正レンズと負の屈折力を有するメニスカスレンズからなる接合レンズ、屈折光学素子、及び正レンズと負レンズからなる接合レンズを備えている。

（表１）諸元表
FNO.＝2.80
f ＝6.00
W ＝29.07

（第２実施例）
本発明の第２実施例の対物レンズを、図３の光学断面図及び図４の収差図を参照して説明する。表２は、第２実施例の対物レンズの数値データである。

第２実施例の対物レンズは、物体側から順に、前レンズ群Ｇ１、開口絞り１２、及び、後レンズ群Ｇ２を備えている。前レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平行平板のカバーガラス、負の屈折率力を有するメニスカスレンズ、負レンズ、また前記負レンズに接合された屈折光学素子、正レンズと負レンズからなる接合レンズ、及び正レンズを備えている。また、後レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズ、正レンズと負レンズからなる接合レンズ、屈折光学素子、及び正レンズと負の屈折率力を有するメニスカスレンズからなる接合レンズを備えている。

（表２）諸元表
FNO.＝2.80
f ＝6.00
W ＝29.11

（第３実施例）
本発明の第３実施例の対物レンズを、図５の光学断面図及び図６の収差図を参照して説明する。表３は、第３実施例の対物レンズの数値データである。

第３実施例の対物レンズは、物体側から順に、前レンズ群Ｇ１、開口絞り１２、及び、後レンズ群Ｇ２を備えている。また、前レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズ、負レンズ、また前記負レンズに接合された屈折光学素子、正レンズと負レンズからなる接合レンズ、正レンズを備えている。そして、後レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負レンズと正レンズからなる接合レンズ、正レンズと負の屈折率力を有するメニスカスレンズからなる接合レンズ、屈折光学素子、正レンズと負レンズからなる接合レンズを備えている。

（表３）諸元表
FNO.＝2.80
f ＝6.44
W ＝27.40

（第４実施形態）
本発明の第４実施例の対物レンズを、図７の光学断面図及び図８の収差図を参照して説明する。表４は、第４実施例の対物レンズの数値データである。

第４実施例の対物レンズは、物体側から順に、前レンズ群Ｇ１、開口絞り１２、及び、後レンズ群Ｇ２を備えている。また、前レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、平行平板のカバーガラス、負レンズ、負レンズ、また前記負レンズに接合された屈折光学素子、正の屈折率力を有するメニスカスレンズと負の屈折率力を有するメニスカスレンズからなる接合レンズ、正の屈折率力を有するメニスカスレンズを備えている。そして、後レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の屈折率力を有するメニスカスレンズと正レンズからなる接合レンズ、正レンズと負の屈折率力を有するメニスカスレンズからなる接合レンズ、屈折光学素子、正レンズと負レンズからなる接合レンズを備えている。

（表４）諸元表
FNO.＝2.99
f ＝6.11
W ＝29.40

（第５実施例）
本発明の第５実施例の対物レンズを、図９の光学断面図を参照して説明する。第５実施例の対物レンズの数値データは、第１実施例の対物レンズと同じである。第１実施例の対物レンズと第５実施例の対物レンズの相違は、面番号６と面番号７を有する光学部材において、第１実施例は６面と７面が平行の位置関係であって該光学部材内の光軸が直線状である。しかし、第５実施例は６面と７面が直交する位置関係であり該光学部材内の光軸が反射面Ｆによって直角に曲げられている。
このような構成の第５実施例の対物レンズは、観察用光学系が、入口が狭く奥まった場所を撮影する場合、対物レンズを挿入する向きや位置が限られるから、対物レンズは挿入方向に対しある角度を持った視野を持ってほしいという希望に答えるものである。本実施形態では、前レンズ群内に挿入されている屈折光学素子をプリズムとして形成し、対物レンズの主要光軸に対して任意の角度で光線を反射させ、視認する向きを選択可能としている。第５実施形態のプリズム状光学部材内の光軸の曲がり角度、すなわち反射面Ｆの向きは任意であり、いずれの視野方向も実現可能である。

（撮像装置の実施例）
撮像装置の実施例は、図１０に示すように、対物レンズ部１１０と、結像レンズ部１２０と、撮像表示部１３０とからなる。対物レンズ部１１０は、第１実施例の対物レンズと同一の構成であり、前レンズ群Ｇ１と後レンズ群Ｇ２を有する。結像レンズ部１２０は、結像レンズ１２２を有する。撮像表示部１３０は、撮像素子１３２及び表示部材１３４を有する。撮像表示部１３０の被写体側面には、照明光源１０２が配置されている。照明光源１０２からの照明光は、対物レンズ部１１０と結像レンズ部１２０の周囲に設けられた照明光路１０４を介して、被写体に到達する。対物レンズ部１１０によって形成された空間中間結像ＩＭＧは、結像レンズ１２２によって、撮像素子１３２上に再形成されて、撮像される。撮像素子１３２の出力は、表示部材１３４に入力され、表示部材１３４上に被写体像として表示される。

各実施形態の請求項記載の条件式に対応する条件式対応値を表５に示す。
（表５）条件式対応値

Ｇ１ 前レンズ群
Ｇ２ 後レンズ群
ＩＭＧ 空間中間結像
１、２、３、・・・ 面
１０２ 照明光源
１０４ 照明光路
１１０ 対物レンズ部
１２０ 結像レンズ部
１２２ 結像レンズ
１３０ 撮像表示部
１３２ 撮像素子
１３４ 表示部材

Claims (11)

1. 物体側より順に、前レンズ群、開口絞り、後レンズ群とからなり、以下の条件式を満足することを特徴とする対物レンズ。
   （１） １６．０００ ≦ ｜ＥＸＰ｜／ｆ
   （２） Ｙ／ＳＴＯ ≦ １．６００
   ただし、
   ＥＸＰ：射出瞳距離
   ｆ：光学系全系の焦点距離
   Ｙ：最大像高
   ＳＴＯ：開口絞りを通過する軸上光束の最大半径
2. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の対物レンズ。
   （３） ０．２００ ≦ Ｔａｎθ１／ＴａｎＷ ≦ ０．５００
   ただし、
   θ１：軸上光束が像面入射時に光軸となす角度の最大値
   Ｗ：半画角
3. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の対物レンズ。
   （４） １．５００ ≦ ｆｐ／ｆ ≦ ４．０００
   ただし、
   ｆｐ：開口絞りに隣接した物体側のレンズ素子から開口絞りに隣接した像側のレンズ素子までの合成焦点距離
4. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の対物レンズ。
   （５） ３．０００ ≦ ｆｉ／ｆ ≦ ４．０００
   ただし、
   ｆｉ：最も像側に位置するレンズ素子の焦点距離
5. 前記前レンズ群が、屈折光学素子を有し、該屈折光学素子が光路を反射させることにより撮像素子の光軸に対して側方の領域の観察を可能としたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の対物レンズ。
6. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の対物レンズ。
   （６） １．７００ ≦ ｎｄｐ１
   （７） ２３．０００ ≦ ｖｄｐ１
   ただし、
   ｎｄｐ１：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子のｄ線における屈折率
   ｖｄｐ１：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子のアッベ数
7. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の対物レンズ。
   （８） −２．０００ ≦ ｆｎ１／ｆ ≦ −１．０００
   ただし、
   ｆｎ１：最も物体側に位置するレンズ素子の焦点距離
8. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の対物レンズ。
   （９） ＴＡ／ＴＴ ≦ ０．２００
   ただし、
   ＴＡ：最物体側面から像面までの空気間隔の合計
   ＴＴ：最物体側面から像面までの距離
9. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項８に記載の対物レンズ。
   （１０） ２０．０００ ≦ ＴＴ／Ｙ
10. 以下の条件式を満足することを特徴とする請求項８又は９に記載の対物レンズ。
    （１１） ５．０００ ≦ ＴＰ／Ｙ
    ただし、
    ＴＰ：前レンズ群内の最も中心厚の厚い屈折光学素子の光軸上の長さ
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の対物レンズと、その像側に配置されて前記対物レンズによって形成された光学像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

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