JP2019008251A - 内視鏡対物光学系 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型でありながら、高い結像性能を有し、ピント調整感度が低い内視鏡対物光学系を提供すること。【解決手段】内視鏡対物光学系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、第２群は、フォーカス機能を有し、第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されている。【選択図】図１
Description
本発明は、内視鏡対物光学系に関するものである。
近年、医療用内視鏡による観察では、拡大内視鏡を用いた拡大観察が数多く行われるようになってきている。そのため拡大観察は特殊用途の観察ではなく、一般的な観察になってきている。
拡大内視鏡では、通常観察と拡大観察とを行うことができる。通常観察では、拡大観察よりも広い範囲を観察することができる。そこで、例えば、通常観察を行って、病変部の有無の確認を行う。通常状態で病変部を発見した場合は、病変部を拡大観察する。このようにすることで、病変部の粘膜の模様や、血管の模様を詳細に観察できるようになる。また、詳細な観察ができるので、より確度の高い診断をすることができる。
通常観察と拡大観察とを行うために、拡大内視鏡では、対物光学系内のレンズを動かしている。通常観察と拡大観察とでは、物体距離が異なる。そのため、対物光学系は、フォーカス機能を有する。
拡大内視鏡の対物光学系が、特許文献１乃至特許文献４に開示されている。
特許文献１に開示された対物光学系は、負の屈折力を有する第１群と、正メニスカスレンズからなる第２群と、正の屈折力を有する第３群と、からなり、第２群が光軸方向に移動する。
特許文献２に開示された対物光学系は、正の屈折力を有する第１群と、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、負の屈折力を有する第４群と、からなり、第２群が光軸方向に移動する。
特許文献３と特許文献４に開示された対物光学系は、正の屈折力を有する第１群と、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、第２群が光軸方向に移動する。
拡大内視鏡の利用拡大に伴い、拡大内視鏡でも細径化が望まれている。小型の撮像素子を拡大内視鏡に用いることで、拡大内視鏡の細径化が可能になる。小型な撮像素子では、撮像素子のサイズを同じにしたまま、画素ピッチを小さくしている。この場合、画素数は減らないので、画質を低下させること無く小型化を行うことができる。
撮像素子の画素ピッチが小さくなったにもかかわらず、光学系のＦナンバーが大きいままだと、回折の影響により、撮像で得た画像の画質が低下してしまう。そのため、画素ピッチが小さい撮像素子に使用する光学系は、Ｆナンバーが小さい光学系でなければならない。
光学系の製造工程の１つに、光学系の組み立てがある。光学系の組み立てでは、最良像面の位置と撮像面の位置とを一致させる調整（以下、「ピント調整」という）が行われる。ピント調整では、例えば、撮像面の位置を固定して、最良像面の位置を変化させる。最良像面の位置は、少なくとも１つのレンズを移動させることで変化させることができる。
Ｆナンバーが小さくなると、レンズの移動量に対する最良像面の移動量の割合（以下、「ピント調整感度」という）が高くなるので、ピント調整が難しくなる。よって、画素ピッチが小さい撮像素子に使用する光学系は、ピント調整感度が低い光学系であることが好ましい。
特許文献１乃至特許文献４に開示されている対物光学系は、何れも、Ｆナンバーが小さい光学系である。そのため、特許文献１乃至特許文献４に開示されている対物光学系を、画素ピッチが小さい撮像素子に使用することは難しい。
特許文献１、特許文献３及び特許文献４に開示されている対物光学系では、最も像側に位置するレンズとカバーガラスとが、離れて配置されている。一方、特許文献２に開示されている対物光学系では、最も像側に位置するレンズとカバーガラスとが、接合されている。しかしながら、最も像側に位置するレンズは、凹平レンズである。そのため、特許文献１乃至特許文献４に開示されている対物光学系では、ピント調整感度が高くなってしまう。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、小型でありながら、高い結像性能を有し、ピント調整感度が低い内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡対物光学系は、
物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、
物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、
第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、
第２群は、フォーカス機能を有し、
第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、
像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、
凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする。
物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、
物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、
第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、
第２群は、フォーカス機能を有し、
第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、
像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、
凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする。
本発明によれば、小型でありながら、高い結像性能を有し、ピント調整感度が低い内視鏡対物光学系を提供することができる。
以下、本実施形態の内視鏡対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態の内視鏡対物光学系によりこの発明が限定されるものではない。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、内視鏡観察において、一つの光学系で通常観察と拡大観察とを行うことができる光学系である。そのために、内視鏡対物光学系を複数のレンズ群で構成すると共に、物体距離の変化に対して少なくとも１つのレンズ群が光軸に沿って移動する。これにより、遠距離物点に合焦した場合に通常観察を行うことができ、近距離物点に合焦した場合に拡大観察を行うことができる。
通常観察における光学系の結像倍率と、拡大観察における光学系の結像倍率と、は異なる。よって、以下の説明では、通常観察から拡大観察への観察状態の変更や、拡大観察から通常観察への観察状態の変更を、変倍という。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、第２群は、フォーカス機能を有し、第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする。
本実施形態の内視鏡対物光学系について説明する。図１は、本実施形態の内視鏡対物光学系を示す図である。図１（ａ）は通常観察時のレンズ断面図、図１（ｂ）は、拡大観察時のレンズ断面図である。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、を有する。このように、本実施形態の内視鏡対物光学系では、光学系を、第１群Ｇ１、第２群Ｇ２及び第３群Ｇ３の３つのレンズ群で構成すると共に、屈折力の並びが、正屈折力、負屈折力及び正屈折力となるようにしている。
本実施形態の内視鏡対物光学系では、物体距離の変化に対して、少なくとも第２群Ｇ２が光軸に沿って移動する。このようにすることで、変倍を行うことができる。
通常観察時の物体距離と拡大観察時の物体距離とは、異なる。そのため、例えば、変倍を行うと、変倍後の観察状態で合焦を行う必要がある。本実施形態の内視鏡対物光学系では、第２群Ｇ２がフォーカス機能を有している。よって、第２群Ｇ２が光軸に沿って移動することで、変倍と共に合焦を行うことができる。通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。
上述のように、本実施形態の内視鏡対物光学系では、屈折力の並びが、正屈折力、負屈折力及び正屈折力となっている。そのため、第２群Ｇ２で合焦を行うことで、合焦時の収差変動を抑えることができる。
内視鏡対物光学系では、広角化のために、大きな負の屈折力を有するレンズを最も物体側に配置している。最も物体側に配置するレンズに大きな負の屈折力を持たせると、主点がより像の近くに位置する。これにより、バックフォーカスを十分に確保することが可能となる。
第１群Ｇ１では、最も物体側に、負レンズＬ１が配置されている。負レンズＬ１は平凹負レンズで、大きな負の屈折力を有する。負レンズＬ１により、バックフォーカスを十分に確保することが可能となる。
負レンズＬ１の像側には、正レンズＬ２と、接合レンズＣＬ１と、が配置されている。接合レンズＣＬ１では、正レンズＬ３と負レンズＬ４とが接合されている。接合レンズＣＬ１は、物体側接合レンズである。
負レンズＬ１と正レンズＬ２との間に、光学フィルタＦが配置されている。光学フィルタＦは、例えば、赤外線カットフィルタ、色温度変換フィルタ、又は、レーザーカットフィルタである。
第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間には、開口絞りＳが配置されている。
第２群Ｇ２は、負レンズＬ５を有する。負レンズＬ５が光軸に沿って移動することで、通常観察と拡大観察とを行うことができる。通常観察から拡大観察への変倍時、負レンズＬ５が像側に移動する。
上述のように、本実施形態の内視鏡対物光学系では、最も物体側に負レンズＬ１が配置されているので、バックフォーカスを十分に確保することが可能となる。しかしながら、バックフォーカスが長すぎると、光学系の小型化が難しくなる。
そこで、第３群Ｇ３には、正レンズＬ６、接合レンズＣＬ２及び正レンズＬ９が配置されている。接合レンズＣＬ２では、正レンズＬ７と負レンズＬ８とが接合されている。接合レンズＣＬ２は、像側接合レンズである。正レンズＬ６は両凸正レンズ、正レンズＬ７は像側正レンズ、負レンズＬ８は像側負レンズ、及び正レンズＬ９は凸平正レンズである。
このように、第３群Ｇ３には、両凸正レンズ、像側接合レンズ及び凸平正レンズが配置されている。そして、像側接合レンズには、像側正レンズが配置されている。よって、第３群Ｇ３に、光束を収束させる作用を持たせることができる。その結果、バックフォーカスを短くすることができるので、光学系の全長を短縮することができる。
ただし、第３群Ｇ３における正の屈折力が過剰になりすぎると、像面における主光線と像面の法線とのなす角度（以下、「斜入射角」という）が、より大きくなる。この場合、斜入射角がプラス側へ傾いてしまう。このようなことから、像側接合レンズには、負レンズを配置することが望ましい。像側接合レンズに負レンズを配置することで、第３群Ｇ３における正の屈折力が過剰になることを抑制することができる。本実施形態の内視鏡対物光学系では、像側接合レンズに、像側負レンズが配置されている。
角度の符号は、主光線が像面の法線に対して光軸側に傾いているときがマイナスで、逆のときがプラスである。斜入射角がプラス側へ傾いている状態では、主光線は、像面に向かって、光軸に対して徐々に近づくように進行する。
また、像側接合レンズと像面との間に凸平正レンズを配置すると、第３群Ｇ３における正の屈折力が過剰になる。そのため、斜入射角がプラス側に傾いてしまう。そこで、像側負レンズを両凹レンズにすることで、テレセン性を確保することができる。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、画素ピッチが小さい撮像素子と組み合わせることができる。上述のように、画素ピッチが小さい撮像素子に使用する光学系は、Ｆナンバーが小さい光学系でなければならない。Ｆナンバーが小さい対物光学系では、許容錯乱円が小さくなるので、ピント調整感度が高くなりやすい。
ピント調整感度が高いと、ピント調整時の誤差感度が高くなってしまう。そこで、本実施形態の内視鏡対物光学系では、正レンズＬ９がカバーガラスＣＧに接合されている。カバーガラスＣＧは撮像素子のカバーガラスである。よって、正レンズＬ９と撮像素子とが一体化されている。
正レンズＬ９をカバーガラスＣＧと接合した場合、正レンズＬ９が撮像素子の近傍に位置する。この場合、カバーガラスＣＧに接合された正レンズＬ９は、フィールドレンズとして機能する。この状態で、正レンズＬ９と撮像素子とを一体にすると、光学系の縦倍率が小さくなる。その結果、ピント調整時の誤差感度を下げることができる。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。
−０．５３＜ｆ62／ｆ7＜−０．１５ （１）
ここで、
ｆ62は、像側負レンズの焦点距離、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
である。
−０．５３＜ｆ62／ｆ7＜−０．１５ （１）
ここで、
ｆ62は、像側負レンズの焦点距離、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
である。
条件式（１）はピント調整感度に関する条件式である。
条件式（１）の上限値を上回ると、凸平正レンズの屈折力が大きくなりすぎる。この場合、ピント調整時の誤差感度を弱めすぎてしまうので、像面位置の調整ができない。
条件式（１）の下限値を下回ると、凸平正レンズの屈折力が小さくなりすぎてしまう。この場合、ピント調整時の誤差感度を弱めきれない。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
−０．４＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．８ （２）
ここで、
ｒ62は、像側負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ63は、像側負レンズの像側面の曲率半径、
である。
−０．４＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．８ （２）
ここで、
ｒ62は、像側負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ63は、像側負レンズの像側面の曲率半径、
である。
条件式（２）は、斜入射角に関する条件式である。
条件式（２）の上限値を上回ると、像側負レンズの物体側面の曲率半径、すなわち、像側接合レンズにおける接合面の曲率半径が大きくなりすぎてしまう。そのため、倍率色収差が補正できない。
条件式（２）の下限値を下回ると、像側負レンズの像面側の曲率が小さくなってしまう。この場合、斜入射角がプラス側に傾いてしまう。
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満たすようにするとなお良い。
−０．３＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．３ （２’）
−０．３＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．３ （２’）
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
−９＜ｆ7／ｆ1＜−４．７ （３）
ここで、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
である。
−９＜ｆ7／ｆ1＜−４．７ （３）
ここで、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
である。
凸平正レンズを撮像素子の撮像面と接合するか、又は、凸平正レンズを撮像素子のカバーガラスと接合することで、組立時の調整感度を緩めることができる。条件式（３）は、組立時の調整感度に関する条件式である。
条件式（３）の上限値を上回ると、凸平正レンズの焦点距離が小さくなりすぎてしまう。そのため、組み立て時の調整感度がきつくなってしまう。
条件式（３）の下限値を下回ると、平凹負レンズ屈折力が大きくなりすぎてしまう。そのため、製造誤差による像の周辺における結像性能のバラつきが大きくなってしまう。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（４）を満たすことが好ましい。
１．３＜ｆ5／ｆ61＜１．９ （４）
ここで、
ｆ5は、両凸正レンズの焦点距離、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
である。
１．３＜ｆ5／ｆ61＜１．９ （４）
ここで、
ｆ5は、両凸正レンズの焦点距離、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
である。
条件式（４）は倍率色収差に関する条件式である。本実施形態の内視鏡対物光学系では、通常観察時と拡大観察時とで倍率色収差の出方が変わってしまう。条件式（４）を満たすことで、倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式（４）の上限値を上回ると、像側正レンズの焦点距離が大きくなってしまう。この場合、通常観察時に、倍率色収差がマイナスに傾く。そのため、倍率色収差を補正しきれない。
条件式（４）の下限値を下回ると、像側正レンズの焦点距離が小さくなってしまう。この場合、拡大観察時に、倍率色収差がプラスに傾く。そのため、倍率色収差を補正しきれない。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（５）を満たすことが好ましい。
１５＜Ｌ／ｄn＜３０ （５）
ここで、
Ｌは、内視鏡対物光学系の全長、
ｄnは、第２群の移動量、
である。
１５＜Ｌ／ｄn＜３０ （５）
ここで、
Ｌは、内視鏡対物光学系の全長、
ｄnは、第２群の移動量、
である。
また、条件式（５）は、光学系の小型化のための条件式である。
条件式（５）の上限値を上回ると、光学系の全長が長くなる。そのため、光学系を小型化することができない。
条件式（５）の下限値を下回ると、第２群の移動量が大きくなりすぎてしまう。この場合、第３群における光線高が高くなってしまう。そのため、第３群が大径化してしまう。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。
１≦ｚ／ａ≦１．２５ （６）
ここで、
ｚは、像側正レンズにおける所定の外径、
ａは、像側正レンズの外径、
所定の外径は、像側正レンズの物体側面の延長面と、像側正レンズの像側面の延長面と、の交線によって形成される円の直径、
である。
１≦ｚ／ａ≦１．２５ （６）
ここで、
ｚは、像側正レンズにおける所定の外径、
ａは、像側正レンズの外径、
所定の外径は、像側正レンズの物体側面の延長面と、像側正レンズの像側面の延長面と、の交線によって形成される円の直径、
である。
第３群では、十分な大きさの正の屈折力が確保されていることが好ましい。像側正レンズは光束を収束する作用を持つため、像側正レンズの屈折力を大きくする必要がある。像側正レンズの屈折力を大きくしようとすると、レンズ面の曲率半径が小さくなってしまう。この場合、レンズの中肉厚が大きくなるので、第３群の全長が長くなってしまう。
条件式（６）は、第３群を小型化するための条件式である。条件式（６）を満たすことで、像側正レンズの屈折力を大きくしつつ、中肉厚を小さくすることができる。
条件式（６）の上限値を上回ると、像側正レンズの外径に対して、加工余裕量を大きく取りすぎてしまう。そのため、像側正レンズを小型化できない。条件式（６）の下限値を下回ることはない。
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（７）を満たすことが好ましい。
ここで、
０．７５＜ｆ61／ｆc＜１．６ （７）
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
ｆcは、第３群の焦点距離、
である。
ここで、
０．７５＜ｆ61／ｆc＜１．６ （７）
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
ｆcは、第３群の焦点距離、
である。
条件式（７）は、第３群において十分な大きさの正の屈折力を保つための条件式である。第３群では、十分な大きさの正の屈折力を保つ必要がある。そのため、両凸正レンズの屈折力と凸平正レンズの屈折力の少なくとも一方が大きくなる。
ただし、両凸正レンズの屈折力が大きくなると、コマ収差への影響が大きくなってしまう。凸平正レンズの屈折力が大きくなると、調整感度が鈍くなりすぎてしまう。よって、両凸正レンズの屈折力や凸平正レンズの屈折力を適切にする必要がある。
条件式（７）の上限値を上回ると、第３群の焦点距離に対して像側正レンズの焦点距離が大きくなる。そのため、接合レンズの正の屈折力が小さくなってしまう。
条件式（７）の下限値を下回ると、第３群の焦点距離が小さくなるので、第３群の屈折力が大きくなりすぎてしまう。そのため、第１群で発生した負のパワーに対して過剰補正してしまう。
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７’）を満たすようにするとなお良い。
０．９＜ｆ61／ｆc＜１．１ （７’）
０．９＜ｆ61／ｆc＜１．１ （７’）
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（８）を満たすことが好ましい。
−１．５＜ｆ1／ｆL＜−１．１ （８）
ここで、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
である。
−１．５＜ｆ1／ｆL＜−１．１ （８）
ここで、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
である。
条件式（８）は、像の周辺における結像性能に関する条件式である。
条件式（８）の上限値を上回ると、内視鏡対物光学系全体の焦点距離が大きくなる。この場合、光学系の全長が長くなってしまう。
条件式（８）の下限値を下回ると、平凹負レンズの焦点距離が小さくなる。この場合、平凹負レンズの曲率半径が小さくなるので、平凹負レンズの屈折力が大きくなってしまう。その結果、製造誤差による像の周辺における結像性能のバラつきが大きくなってしまう。
条件式（８）に代えて、以下の条件式（８’）を満たすようにするとなお良い。
−１．４６＜ｆ1／ｆL＜−１．２２ （８’）
−１．４６＜ｆ1／ｆL＜−１．２２ （８’）
本実施形態の内視鏡対物光学系では、第１群は、物体側接合レンズを有し、以下の条件式（９）を満たすことが好ましい。
３．８＜ｆ6／ｆ3＜１０ （９）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
３．８＜ｆ6／ｆ3＜１０ （９）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
条件式（９）は色収差の補正に関する条件式である。色収差を良好に補正するためには、条件式（９）を満たす必要がある。
条件式（９）の上限値を上回ると、物体側接合レンズの焦点距離が小さくなりすぎてしまう。この場合、通常観察時に、軸上色収差がプラスに出てしまう。
条件式（９）の下限値を下回ると、拡大観察時に、倍率色収差がプラスに出てしまう。
条件式（９）に代えて、以下の条件式（９’）を満たすようにするとなお良い。
４．５＜ｆ6／ｆ3＜８ （９’）
４．５＜ｆ6／ｆ3＜８ （９’）
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（１０）を満たすことが好ましい。
０．１５＜ｆL／ｆ3＜０．３５ （１０）
ここで、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
０．１５＜ｆL／ｆ3＜０．３５ （１０）
ここで、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
条件式（１０）は、対物光学系の小型化に関する条件式である。
条件式（１０）の上限値を上回ると、内視鏡対物光学系全体の焦点距離が大きくなる。そのため、光学系の全長が長くなってしまう。
条件式（１０）の下限値を下回ると、内視鏡対物光学系全体の焦点距離が小さくなりすぎてしまう。この場合、レンズを配置するために必要な空間を、十分に確保することができない。そのため、必要な枚数のレンズを配置できない。その結果、十分な結像性能を確保することができない。
条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０’）を満たすようにするとなお良い。
０．１６＜ｆL／ｆ3＜０．３３ （１０’）
０．１６＜ｆL／ｆ3＜０．３３ （１０’）
本実施形態の内視鏡対物光学系は、以下の条件式（１１）を満たすことが好ましい。
−９＜ｆ6／ｆb＜−１ （１１）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆbは、第２群の焦点距離、
である。
−９＜ｆ6／ｆb＜−１ （１１）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆbは、第２群の焦点距離、
である。
条件式（１１）は、レンズの移動による結像性能の劣化に関する条件式である。レンズが移動すると、機械的要因で、レンズには、偏心やチルトが起きやすくなる。そのため、移動するレンズの屈折力が大きすぎると、偏心による結像性能の劣化や、チルトによる結像性能の劣化を招きやすくなってしまう。像を撮像素子で撮像した場合、撮像で得られた画像の画質が劣化する。
条件式（１１）の上限値を上回ると、像側接合レンズの焦点距離が小さくなってしまう。そのため、軸上色収差を補正しきれない。
条件式（１１）の下限値を下回ると、第２群の焦点距離の屈折力が大きくなってしまう。そのため、第２群が移動したときに、偏心による結像性能の劣化や、チルトによる結像性能の劣化を招きやすくなる。
条件式（１１）に代えて、以下の条件式（１１’）を満たすようにするとなお良い。
−６＜ｆ6／ｆb＜−３ （１１’）
−６＜ｆ6／ｆb＜−３ （１１’）
以下に、内視鏡対物光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
各実施例のレンズ断面図について説明する。（ａ）は通常観察状態におけるレンズ断面図、（ｂ）は拡大観察状態におけるレンズ断面図である。
各実施例の収差図について説明する。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
各収差図において、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。
実施例１の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
赤外線吸収フィルタＦ（以下、「フィルタＦ」という）は、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
実施例２の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
フィルタＦは、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
実施例３の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
フィルタＦは、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
実施例４の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、両凹負レンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
フィルタＦは、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
実施例５の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
フィルタＦは、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
実施例６の内視鏡対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１群Ｇ１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、で構成されている。開口絞り（絞り）Ｓは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
第１群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１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正メニスカスレンズＬ４と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ３と正メニスカスレンズＬ４とが接合されている。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５で構成されている。
第３群Ｇ３は、両凸正レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凹負レンズＬ８と、凸平正レンズＬ９と、で構成されている。ここで、両凸正レンズＬ７と両凹負レンズＬ８とが接合されている。
フィルタＦは、平凹負レンズＬ１と正メニスカスレンズＬ２との間に配置されている。カバーガラスＣＧは、凸平正レンズＬ９と接合されている。
変倍時、第２群Ｇ２が移動する。より詳しくは、通常観察状態から拡大観察状態への変倍時、第２群Ｇ２が像側に移動する。また、第２群Ｇ２の移動により、合焦が行われる。このように、変倍と合焦は同時に行われる。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、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、である。
各種データにおいて、ＯＢＪは物点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高、ａは像側正レンズの外径、である。ｒ、ｄ、ＩＨ、ａの単位はｍｍ、半画角ωの単位は°である。
数値実施例１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2257 0.8549
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1472 0.9321 1.79196 47.37
6 -3.2336 0.1559
7 24.8444 1.1143 1.59143 61.14
8 -3.3345 0.7610 1.93429 18.90
9 -2.9504 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 20.4959 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0909 1.8263 1.48915 70.23
14 -4.8186 0.0891
15 3.0554 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.3055 0.7795 1.93429 18.90
17 5.4605 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.27 3.62
ω 66.41 54.95
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.14902 0.41948
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2257 0.8549
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1472 0.9321 1.79196 47.37
6 -3.2336 0.1559
7 24.8444 1.1143 1.59143 61.14
8 -3.3345 0.7610 1.93429 18.90
9 -2.9504 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 20.4959 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0909 1.8263 1.48915 70.23
14 -4.8186 0.0891
15 3.0554 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.3055 0.7795 1.93429 18.90
17 5.4605 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.27 3.62
ω 66.41 54.95
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.14902 0.41948
ａ 3.18 3.18
数値実施例２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.3936 1.1066 1.79196 47.37
6 -3.0414 0.1559
7 23.1535 1.3761 1.59143 61.14
8 -3.2992 0.9307 1.93429 18.90
9 -3.2651 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 19.7062 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0005 1.8263 1.48915 70.23
14 -5.0949 0.0891
15 3.0198 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.4564 0.7795 1.93429 18.90
17 5.6034 0.8241
18 5.7651 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.35 3.71
ω 66.41 54.96
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.52437 0.79482
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.3936 1.1066 1.79196 47.37
6 -3.0414 0.1559
7 23.1535 1.3761 1.59143 61.14
8 -3.2992 0.9307 1.93429 18.90
9 -3.2651 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 19.7062 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0005 1.8263 1.48915 70.23
14 -5.0949 0.0891
15 3.0198 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.4564 0.7795 1.93429 18.90
17 5.6034 0.8241
18 5.7651 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.35 3.71
ω 66.41 54.96
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.52437 0.79482
ａ 3.18 3.18
数値実施例３
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.2209 1.2267 1.79196 47.37
6 -3.0741 0.1559
7 26.9970 1.3669 1.59143 61.14
8 -3.2917 0.9499 1.93429 18.90
9 -3.1757 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 17.8376 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0449 1.8263 1.48915 70.23
14 -6.8228 0.0891
15 2.9374 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.8274 0.7795 1.93429 18.90
17 5.2324 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.42 3.89
ω 66.84 54.34
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.33320 0.60366
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.2209 1.2267 1.79196 47.37
6 -3.0741 0.1559
7 26.9970 1.3669 1.59143 61.14
8 -3.2917 0.9499 1.93429 18.90
9 -3.1757 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 17.8376 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.0449 1.8263 1.48915 70.23
14 -6.8228 0.0891
15 2.9374 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.8274 0.7795 1.93429 18.90
17 5.2324 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.42 3.89
ω 66.84 54.34
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.33320 0.60366
ａ 3.18 3.18
数値実施例４
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1451 2.2333 1.79196 47.37
6 -3.4316 0.1559
7 4.7603 0.6103 1.59143 61.14
8 -2.8074 1.1481 1.93429 18.90
9 -3.0145 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 -7.6012 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 8.2575 1.8263 1.48915 70.23
14 -3.8240 0.0891
15 3.0324 0.9577 1.65425 58.55
16 -5.6642 0.7795 1.93429 18.90
17 5.8981 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 0.66815
Ｆｎｏ 3.41 3.78
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 0.84631
d12 1.11604 0.55925
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1451 2.2333 1.79196 47.37
6 -3.4316 0.1559
7 4.7603 0.6103 1.59143 61.14
8 -2.8074 1.1481 1.93429 18.90
9 -3.0145 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 -7.6012 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 8.2575 1.8263 1.48915 70.23
14 -3.8240 0.0891
15 3.0324 0.9577 1.65425 58.55
16 -5.6642 0.7795 1.93429 18.90
17 5.8981 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 0.66815
Ｆｎｏ 3.41 3.78
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 0.84631
d12 1.11604 0.55925
ａ 3.18 3.18
数値実施例５
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.3855 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1473 1.2601 1.79196 47.37
6 -3.3458 0.1559
7 15.9321 1.4218 1.59143 61.14
8 -2.8823 1.0428 1.93429 18.90
9 -3.1523 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 22.2735 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.3199 1.8263 1.48915 70.23
14 -4.7719 0.0891
15 3.0381 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.5499 0.7795 1.93429 18.90
17 5.6444 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.25 3.61
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.11600 0.38646
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.3855 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1473 1.2601 1.79196 47.37
6 -3.3458 0.1559
7 15.9321 1.4218 1.59143 61.14
8 -2.8823 1.0428 1.93429 18.90
9 -3.1523 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 22.2735 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 4.3199 1.8263 1.48915 70.23
14 -4.7719 0.0891
15 3.0381 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.5499 0.7795 1.93429 18.90
17 5.6444 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.25 3.61
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.01906
d12 1.11600 0.38646
ａ 3.18 3.18
数値実施例６
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1456 1.2341 1.79196 47.37
6 -2.9766 0.1559
7 44.0561 1.3219 1.59143 61.14
8 -3.2782 0.9160 1.93429 18.90
9 -3.3638 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 10.9540 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 3.9968 1.8263 1.48915 70.23
14 -5.9781 0.0891
15 3.0747 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.4316 0.7795 1.93429 18.90
17 5.2860 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.41 3.78
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.18039
d12 1.36154 0.47067
ａ 3.18 3.18
単位 ｍｍ
面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.4454 1.88815 40.76
2 1.2472 0.8463
3 ∞ 0.6682 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3118
5 -4.1456 1.2341 1.79196 47.37
6 -2.9766 0.1559
7 44.0561 1.3219 1.59143 61.14
8 -3.2782 0.9160 1.93429 18.90
9 -3.3638 0.1336
10(絞り) ∞ (可変)
11 10.9540 0.5568 1.58482 40.75
12 3.2506 (可変)
13 3.9968 1.8263 1.48915 70.23
14 -5.9781 0.0891
15 3.0747 0.9577 1.65425 58.55
16 -6.4316 0.7795 1.93429 18.90
17 5.2860 0.8241
18 4.0089 1.0022 1.51825 64.14
19 ∞ 0.0156 1.51500 64.00
20 ∞ 0.7795 1.50700 63.26
21(像面) ∞
各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ＯＢＪ 31.18040 6.68151
Ｆｎｏ 3.41 3.78
ω 66.4 54.99
ＩＨ 1 1
d10 0.28952 1.18039
d12 1.36154 0.47067
ａ 3.18 3.18
次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３
(1)f62/f7 -0.392 -0.280 -0.397
(2)(r62+r63)/(r62-r63) 0.072 0.071 0.132
(3)f7/f1 -5.61 -7.92 -5.51
(4)f5/f61 1.48 1.50 1.68
(5)L/dn 18.70 20.03 19.95
(6)z/a 1.19 1.20 1.19
(7)f61/fc 1.01 0.99 0.95
(8)f1/fL -1.27 -1.27 -1.28
(9)f6/f3 6.51 4.77 4.90
(10)fL/f3 0.27 0.24 0.24
(11)f6/fb -4.00 -3.30 -3.23
条件式 実施例４ 実施例５ 実施例６
(1)f62/f7 -0.387 -0.407 -0.389
(2)(r62+r63)/(r62-r63) -0.020 0.074 0.098
(3)f7/f1 -5.51 -4.96 -5.51
(4)f5/f61 1.78 1.50 1.57
(5)L/dn 26.56 19.89 16.30
(6)z/a 1.17 1.20 1.20
(7)f61/fc 0.94 1.02 0.98
(8)f1/fL -1.32 -1.44 -1.29
(9)f6/f3 6.72 4.92 6.13
(10)fL/f3 0.32 0.24 0.21
(11)f6/fb -5.83 -3.39 -3.84
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３
(1)f62/f7 -0.392 -0.280 -0.397
(2)(r62+r63)/(r62-r63) 0.072 0.071 0.132
(3)f7/f1 -5.61 -7.92 -5.51
(4)f5/f61 1.48 1.50 1.68
(5)L/dn 18.70 20.03 19.95
(6)z/a 1.19 1.20 1.19
(7)f61/fc 1.01 0.99 0.95
(8)f1/fL -1.27 -1.27 -1.28
(9)f6/f3 6.51 4.77 4.90
(10)fL/f3 0.27 0.24 0.24
(11)f6/fb -4.00 -3.30 -3.23
条件式 実施例４ 実施例５ 実施例６
(1)f62/f7 -0.387 -0.407 -0.389
(2)(r62+r63)/(r62-r63) -0.020 0.074 0.098
(3)f7/f1 -5.51 -4.96 -5.51
(4)f5/f61 1.78 1.50 1.57
(5)L/dn 26.56 19.89 16.30
(6)z/a 1.17 1.20 1.20
(7)f61/fc 0.94 1.02 0.98
(8)f1/fL -1.32 -1.44 -1.29
(9)f6/f3 6.72 4.92 6.13
(10)fL/f3 0.32 0.24 0.21
(11)f6/fb -5.83 -3.39 -3.84
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。
（付記）
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、
物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、
第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、
第２群は、フォーカス機能を有し、
第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、
像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、
凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする内視鏡対物光学系。
なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、
物体距離の変化に対して、少なくとも第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、
第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、
第２群は、フォーカス機能を有し、
第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、
像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、
凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする内視鏡対物光学系。
（付記項２）
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．５３＜ｆ62／ｆ7＜−０．１５ （１）
ここで、
ｆ62は、像側負レンズの焦点距離、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．５３＜ｆ62／ｆ7＜−０．１５ （１）
ここで、
ｆ62は、像側負レンズの焦点距離、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
である。
（付記項３）
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．４＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．８ （２）
ここで、
ｒ62は、像側負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ63は、像側負レンズの像側面の曲率半径、
である。
以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．４＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．８ （２）
ここで、
ｒ62は、像側負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ63は、像側負レンズの像側面の曲率半径、
である。
（付記項４）
以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−９＜ｆ7／ｆ1＜−４．７ （３）
ここで、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−９＜ｆ7／ｆ1＜−４．７ （３）
ここで、
ｆ7は、凸平正レンズの焦点距離、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
である。
（付記項５）
以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１．３＜ｆ5／ｆ61＜１．９ （４）
ここで、
ｆ5は、両凸正レンズの焦点距離、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１．３＜ｆ5／ｆ61＜１．９ （４）
ここで、
ｆ5は、両凸正レンズの焦点距離、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
である。
（付記項６）
以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１５＜Ｌ／ｄn＜３０ （５）
ここで、
Ｌは、内視鏡対物光学系の全長、
ｄnは、第２群の移動量、
である。
以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１５＜Ｌ／ｄn＜３０ （５）
ここで、
Ｌは、内視鏡対物光学系の全長、
ｄnは、第２群の移動量、
である。
（付記項７）
以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１≦ｚ／ａ≦１．２５ （６）
ここで、
ｚは、像側正レンズにおける所定の外径、
ａは、像側正レンズの外径、
所定の外径は、像側正レンズの物体側面の延長面と、像側正レンズの像側面の延長面と、の交線によって形成される円の直径、
である。
以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
１≦ｚ／ａ≦１．２５ （６）
ここで、
ｚは、像側正レンズにおける所定の外径、
ａは、像側正レンズの外径、
所定の外径は、像側正レンズの物体側面の延長面と、像側正レンズの像側面の延長面と、の交線によって形成される円の直径、
である。
（付記項８）
以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．７５＜ｆ61／ｆc＜１．６ （７）
ここで、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
ｆcは、第３群の焦点距離、
である。
以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．７５＜ｆ61／ｆc＜１．６ （７）
ここで、
ｆ61は、像側正レンズの焦点距離、
ｆcは、第３群の焦点距離、
である。
（付記項９）
以下の条件式（８）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−１．５＜ｆ1／ｆL＜−１．１ （８）
ここで、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
である。
以下の条件式（８）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−１．５＜ｆ1／ｆL＜−１．１ （８）
ここで、
ｆ1は、平凹負レンズの焦点距離、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
である。
（付記項１０）
第１群は、物体側接合レンズを有し、
以下の条件式（９）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
３．８＜ｆ6／ｆ3＜１０ （９）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
第１群は、物体側接合レンズを有し、
以下の条件式（９）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
３．８＜ｆ6／ｆ3＜１０ （９）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
（付記項１１）
以下の条件式（１０）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．１５＜ｆL／ｆ3＜０．３５ （１０）
ここで、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
以下の条件式（１０）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
０．１５＜ｆL／ｆ3＜０．３５ （１０）
ここで、
ｆLは、通常観察時の内視鏡対物光学系全体の焦点距離、
ｆ3は、物体側接合レンズの焦点距離、
である。
（付記項１２）
以下の条件式（１１）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−９＜ｆ6／ｆb＜−１ （１１）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆbは、第２群の焦点距離、
である。
以下の条件式（１１）を満たすことを特徴とする付記項１に記載の内視鏡対物光学系。
−９＜ｆ6／ｆb＜−１ （１１）
ここで、
ｆ6は、像側接合レンズの焦点距離、
ｆbは、第２群の焦点距離、
である。
以上のように、本発明は、小型でありながら、高い結像性能を有し、ピント調整感度が低い内視鏡対物光学系に適している。
Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｇ３ 第３群
ＣＬ１、ＣＬ２ 接合レンズ
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
Ｆ 光学フィルタ、赤外線吸収フィルタ
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
ＣＧ カバーガラス
Ｇ２ 第２群
Ｇ３ 第３群
ＣＬ１、ＣＬ２ 接合レンズ
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
Ｆ 光学フィルタ、赤外線吸収フィルタ
Ｓ 開口絞り
Ｉ 像面
ＣＧ カバーガラス
Claims (7)
- 物体側より順に、正の屈折力を有する第１群と、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、を有し、
物体距離の変化に対して、少なくとも前記第２群を光軸に沿って動かすことにより変倍を行い、
前記第１群は、最も物体側に平凹負レンズを有し、
前記第２群は、フォーカス機能を有し、
前記第３群は、物体側から順に、両凸正レンズと、像側接合レンズと、凸平正レンズと、を有し、
前記像側接合レンズは、像側正レンズと、両凹形状の像側負レンズと、を有し、
前記凸平正レンズは、撮像素子の撮像面、もしくは前記撮像面上に形成されたカバーガラスと接合されていることを特徴とする内視鏡対物光学系。 - 以下の条件式（１）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．５３＜ｆ62／ｆ7＜−０．１５ （１）
ここで、
ｆ62は、前記像側負レンズの焦点距離、
ｆ7は、前記凸平正レンズの焦点距離、
である。 - 以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
−０．４＜（ｒ62＋ｒ63）／（ｒ62−ｒ63）＜０．８ （２）
ここで、
ｒ62は、前記像側負レンズの物体側面の曲率半径、
ｒ63は、前記像側負レンズの像側面の曲率半径、
である。 - 以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
−９＜ｆ7／ｆ1＜−４．７ （３）
ここで、
ｆ7は、前記凸平正レンズの焦点距離、
ｆ1は、前記平凹負レンズの焦点距離、
である。 - 以下の条件式（４）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
１．３＜ｆ5／ｆ61＜１．９ （４）
ここで、
ｆ5は、前記両凸正レンズの焦点距離、
ｆ61は、前記像側正レンズの焦点距離、
である。 - 以下の条件式（５）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
１５＜Ｌ／ｄn＜３０ （５）
ここで、
Ｌは、前記内視鏡対物光学系の全長、
ｄnは、前記第２群の移動量、
である。 - 以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
１≦ｚ／ａ≦１．２５ （６）
ここで、
ｚは、前記像側正レンズにおける所定の外径、
ａは、前記像側正レンズの外径、
前記所定の外径は、前記像側正レンズの物体側面の延長面と、前記像側正レンズの像側面の延長面と、の交線によって形成される円の直径、
である。
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