JP4819203B2

JP4819203B2 - 対物レンズおよび内視鏡装置

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Publication number: JP4819203B2
Application number: JP2011526738A
Authority: JP
Inventors: 勉鵜澤
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2030-11-17
Also published as: US8243129B2; CN102414597B; WO2011070897A1; CN102414597A; JPWO2011070897A1; EP2402808A4; EP2402808A1; US20120007972A1

Description

本発明は、小型で広角の対物レンズ、および該対物レンズを備えた内視鏡装置に関する。

内視鏡は、例えば体腔内を観察するものであるために、内視鏡の対物レンズは小型で広角のものが求められている。そして、従来の内視鏡の対物レンズとして多く提案されているのは、画角（２ω）が９０°から１４０°程度のものである。例えば特開平１０−２０１８９号公報に、画角が１１２°から１４０°のものが提案されている。また、より広角なものとしては、例えば特開２００６−２５１２７２号公報に、画角が１５０°から１７０°のものが提案されている。

一方、内視鏡以外の分野に適用される広角な対物レンズとしては、例えば実用新案登録第３１４０３０４号公報に示すものがある。この実用新案登録第３１４０３０４号公報に記載のものは、車両用情報記録装置用の対物レンズであり、画角が１１０°から１７５°である。内視鏡以外の分野に適用される広角な対物レンズのその他の例としては、例えば特開２００４−２５８５１５号公報、特開２００４−２９２８２号公報などに示すものがある。前者の特開２００４−２５８５１５号公報に記載のものは、デジタル一眼レフカメラ用の魚眼レンズであり、画角が１８０°である。また、後者の特開２００４−２９２８２号公報に記載のものは、監視カメラ用の広角レンズであり、画角が１２８°から１３９°である。

さらに、内視鏡以外の分野に適用される簡易な構成のレンズの例としては、特開平９−２９７２６４号公報に示すものがある。この特開平９−２９７２６４号公報に記載のものは、デジタルカメラ用のレンズであり、画角は６０°程度である。

近年、内視鏡用としてさらに広角な対物レンズが望まれている。広角化が要望される理由は、検査時間の短縮化に関連している。例えば大腸のような管腔内にひだ（襞）がある形状の被写体を観察する場合に、ひだの裏側を見るために内視鏡先端を湾曲させる操作が必要となる。このとき、対物レンズの画角が広いと一度に広い範囲を観察することが可能であるために、内視鏡先端を湾曲させなくて済むか、あるいは少ない湾曲量で済むことになり、検査時間の短縮に貢献できるからである。

上述した実用新案登録第３１４０３０４号公報の第３実施例に記載の対物レンズは画角が１７５°であり、特開平１０−２０１８９号公報に記載の対物レンズより広角を実現しているが、内視鏡用としてはさらに広角のものが望まれている。

また、上述した特開２００４−２５８５１５号公報に記載の対物レンズは、画角が１８０°であって、上記特開２００６−２５１２７２号公報に記載の対物レンズよりも広角を実現しているが、最も物体側のレンズの外径が大きいために内視鏡の対物レンズとしては不適である。また、特開２００４−２９２８２号公報に記載の対物レンズは、上記特開２００６−２５１２７２号公報に記載の対物レンズよりも画角が狭く、かつ最も物体側のレンズの外径が大きいために、やはり内視鏡の対物レンズとしては不適である。

そして、上述した特開平９−２９７２６４号公報に記載の対物レンズは、画角が狭いために内視鏡用としては不適である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡に好適な、小型で画角が１８０°以上の広角な対物レンズ、および該対物レンズを備えた内視鏡装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のある態様による対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力をもつ前群、明るさ絞り、正の屈折力をもつ後群からなり、前記前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズの第２レンズからなり、前記後群は、物体側から順に、正レンズの第３レンズ、正レンズと負レンズが接合された第４レンズからなり、以下の条件式（１）を満足する、
−０．８＜ｆ_F／ｆ_R＜−０．３・・・（１）
ただし、ｆ_Fは前群の焦点距離、ｆ_Rは後群の焦点距離。

また、本発明の他の態様による内視鏡装置は、前記対物レンズと、前記対物レンズにより結像された像を表示する観察画面と、を備え、前記観察画面に、画角を識別する指標を表示するものである。

本発明の一実施形態における第１〜１４実施例の対物レンズの仕様および条件式の要素値を示す図表である。上記実施形態における第１〜１４実施例の対物レンズの条件式の値を、各条件式に課された上限値および／または下限値と並べて示す図表である。上記実施形態における第１実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第２実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第２実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第３実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第３実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第４実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第４実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第５実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第５実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第６実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第６実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第７実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第７実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第８実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第８実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第９実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第９実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第９実施例の対物レンズの、第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。上記実施形態における第１０実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１０実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第１０実施例の対物レンズの、第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。上記実施形態における第１１実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１１実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第１１実施例の対物レンズの、第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。上記実施形態における第１２実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１２実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第１２実施例の対物レンズの、第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。上記実施形態における第１３実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１３実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態における第１３実施例の対物レンズの、第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。上記実施形態における第１４実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図である。上記実施形態における第１４実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。上記実施形態において、内視鏡装置の観察画面に画角１７０°の範囲を識別する指標を表示した例を示す図である。上記実施形態において、内視鏡装置の観察画面に画角１８０°の範囲を識別する指標を表示した例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態］
まず、本実施形態において用いる各記号は、以下のようになっている。

ＦL：全系の焦点距離
Ｆno.：Ｆ値
２ω：画角（degを単位とする）
ＩＨ：像高
ｆ_F：前群の焦点距離
ｆ_R：後群の焦点距離
Ｆb：後側焦点位置（前記第４レンズの最も像側の面から後側焦点までの距離）
ｒ2a：第２レンズの物体側の面の曲率半径
Ｌ_enp：最大画角での入射瞳位置（第１面からの距離であって、符号は像側に向かってが＋方向）
νd：第４レンズ中の負レンズのアッベ数
次に、本発明の実施形態の対物レンズについて説明する。

小型で画角が１８０°以上の広角な対物レンズを達成するためには、光学系のレンズ構成が重要である。単に広角化を図るためだけであるのならば、多数のレンズを配置して、徐々に軸外光を集光する構成を採用することが可能である。しかし、このような構成では光学系の全長および対物レンズの先端の外径が長大化してしまい、小型化を達成することができない。従って、広角化と同時に小型化を図るためには、必要最小限のレンズ構成とすることが望ましい。

そこで本実施形態の対物レンズでは、明るさ絞りを挟んで物体側の前群に負の屈折力、像側の後群に正の屈折力をもたせた基本構成を採用している。前群は、主に、広い画角の光線を明るさ絞りに導く作用と、レンズ全系のバックフォーカスを確保する作用とを行う。後群は、主に、結像作用を行う。

前群の構成に関しては、第１レンズは物体側に凸面を向けた負メニスカス形状とし、１８０°以上の画角の軸外主光線を集光し、第２レンズに導いている。第１レンズが物体側に凸面を向けているのは、もし向けていないと１８０°以上の画角の軸外主光線を集光することができないためである。

第２レンズは物体側に凹面を向けた負レンズとする。物体側に凹面を向けた形状は広い画角の軸外主光線を集光することには不向きであるが、軸外光線高を低く抑えることには適している。すなわち、第１レンズに１８０°以上の画角の軸外主光線を十分に集光する作用をもたせているために、第２レンズに主に軸外光線高を低く抑える作用をもたせることが可能となっている。そして、明るさ絞りの像を第２レンズによって第２レンズ付近に投影して、軸外主光線高を低く抑えている。

後群は、主に結像作用をもつ正の第３レンズと、主に色収差補正作用をもつ第４レンズとで構成している。明るさ絞りから離れた位置にある第４レンズを正レンズと負レンズが接合された接合レンズとすることにより、軸上色収差を補正することができるとともに、倍率の色収差も同時に補正することができる。

以上のような構成とした上で、本実施形態の対物レンズは、以下の条件式（１）を満足することが必要である。

−０．８＜ｆ_F／ｆ_R＜−０．３・・・（１）
この条件式（１）は、画角の確保およびバックフォーカスの確保に関するものであり、前群と後群の屈折力配分を規定した式である。すなわち、後群の焦点距離ｆ_Rに対する前群の焦点距離ｆ_Fの割合ｆ_F／ｆ_Rが下限値−０．８以下になると、画角の確保およびバックフォーカスの確保が困難となる。例えばバックフォーカスが不足すると、フィルタあるいはカバーガラス等の光学部材を第４レンズと像面との間に配置することができなくなる。一方、ｆ_F／ｆ_Rが上限値−０．３以上になると、画角の確保およびバックフォーカスの確保には有利であるが、後群を通る光線高が高くなって後群のレンズ径が増大してしまうことになり、小型化を図るためには好ましくない。従って、この条件式（１）は、画角およびバックフォーカスを確保しながら、かつ後群の小型化を図るための条件式となっている。

また、本実施形態の対物レンズは、条件式（１）に加えて、さらに好ましくは以下の条件式（２）および（３）を満足すると良い。

−１．５＜ｆ_F／ＦL＜−０．５・・・（２）
１．７＜Ｆb／ＦL＜３．５・・・（３）
条件式（２）は、前群のレンズ外径に関連するものであり、前群の屈折力を規定している。全系の焦点距離ＦLに対する前群の焦点距離ｆ_Fの割合ｆ_F／ＦLが下限値−１．５以下になると、前群を通る軸外光線高を低く抑えることが困難となり、小型化を実現することができない。一方、ｆ_F／ＦLが上限値−０．５以上になると、前群を通る軸外光線高を低く抑えることには有利であるが、収差を補正することが困難となる。すなわち、ｆ_F／ＦLが上限値−０．５以上になると、ペッツバール和が負の値となって像面がプラス側に倒れるために、好ましくない。

条件式（３）は、条件式（１）で述べたバックフォーカスに関連するものであり、バックフォーカスに適切な範囲を直接規定したものである。全系の焦点距離ＦLに対する後側焦点位置Ｆbの割合Ｆb／ＦLが下限値１．７以下になるとバックフォーカスが不足して、フィルタあるいはカバーガラス等の光学部材を配置するのに不利となる。一方、Ｆb／ＦLが上限値３．５以上になるとバックフォーカスが過剰になり、全長が不要に長大化して好ましくない。

そして、本実施形態の対物レンズは、条件式（１）〜（３）に加えて、さらに好ましくは以下の条件式（４）〜（６）を満足すると良い。

−１０＜ｒ2a／ＦL＜−２．５・・・（４）
−０．５＜Ｌ_enp／ＦL＜０．３・・・（５）
νd＜２０・・・（６）
これらの内の条件式（４）、（５）は前群の小型化に関するものである。まず、条件式（４）は、第２レンズの物体側の面形状を規定している。全系の焦点距離ＦLに対する第２レンズの物体側の面の曲率半径ｒ2aの割合ｒ2a／ＦLが下限値−１０以下になると、前群を通る軸外光線高を低く抑えることが困難となる。一方、ｒ2a／ＦLが上限値−２．５以上になると、第２レンズの物体側の面の曲率半径が小さくなり、軸外光線が全反射し易くなり好ましくない。

次に、条件式（５）は、最大画角での入射瞳位置を規定したものである。最大画角での入射瞳位置は第１レンズ近傍となることが望ましい。全系の焦点距離ＦLに対する最大画角での入射瞳位置Ｌ_enpの割合Ｌ_enp／ＦLが上限値０．３以上になると、前群を通る軸外光線が高くなり易い。一方、Ｌ_enp／ＦLが下限値−０．５以下になると、第１レンズの物体側の凸形状が強くなるために、内視鏡の先端部分に配置するときに対物レンズの最も物体側の面の突出量が大きくなり、レンズ先端部が傷つき易くなってしまって好ましくない。

また、条件式（６）は、色収差の補正に関し、第４レンズ中の負レンズのアッベ数νdを規定したものである。本実施形態の対物レンズのように、明るさ絞りを挟んで負の屈折力をもつ前群と正の屈折力をもつ後群とを配置したレンズ構成であってかつ画角が大きい場合、倍率色収差の補正が特に重要である。そこで、明るさ絞りから離れた位置にある第４レンズを接合レンズとした上で、この第４レンズ中の負レンズをアッベ数が２０未満のレンズとすると良い。

なお、アッベ数が２０未満の硝材としては、例えば以下のものが幾つかの例として挙げられる。

（硝材例１）
硝材名：Ｓ−ＮＰＨ２
アッベ数（νd）：１８．９０
ガラスコード：９２３１８９
株式会社オハラ
（硝材例２）
硝材名：Ｋ−ＰＳＦｎ２１４
アッベ数（νd）：１７．７７
ガラスコード：１４４１７８
株式会社住田光学ガラス
硝材例１，２の両方とも、色分散が大きく、極めて色収差補正能力が大きい。このような硝材を第４レンズ中の負レンズに用いることにより、倍率の色収差を有効に補正することが可能となる。なお、上述した硝材例１，２に限らず、アッベ数（νd）が２０未満の硝材を用いれば、色収差の補正に関して同様の効果を奏することができる。

さらに、本実施形態の対物レンズは、上述したような対物レンズが内視鏡に適用される内視鏡用対物レンズであって、画角（２ω）が１８０°以上であることが好ましい。１８０°を越える画角の内視鏡用対物レンズを使用することにより、従来に比べて広角な範囲を観察することができる。

また、本実施形態の対物レンズの結像面付近にフィールドレンズを配置しても良い。ここにフィールドレンズは、対物レンズの射出瞳位置を変換するものである。このフィールドレンズを設けることによって、撮像素子に入射する光線の角度を制御することができ、特に画面周辺において良好な角度制御を行うことができる。このフィールドレンズを正の屈折力をもったもの、あるいは負の屈折力をもったものの何れにするかは、必要に応じて適切に決定すれば良い。

なお、本実施形態の対物レンズにおける第４レンズは、物体側から順に正レンズ、負レンズの順に配置され接合されたものであると、倍率色収差を良好に補正することができることから好ましい。しかし、第４レンズは、物体側から順に負レンズ、正レンズの順に配置され接合されたものであっても構わない。

次に、図１から図３７を参照して、本実施形態の対物レンズの第１〜１４実施例を説明する。

図１は、第１〜１４実施例の対物レンズの仕様および上述した条件式の要素値を示す図表である。

また、図２は、第１〜１４実施例の対物レンズの条件式の値を、各条件式に課された上限値および／または下限値と並べて示す図表である。この図表を見れば分かるように、第１〜１１，１４実施例の対物レンズが、上述した条件式（１）〜（６）を満たしている。また、第１２，１３実施例の対物レンズも、条件式（４）を除いた条件式（１）〜（３），（５），（６）を満たしている。

そして、第１〜１４実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を図３、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２２、図２５、図２８、図３１、図３４にそれぞれ示す。ここに、これらの各図においては、光学系の光軸方向をｚ方向、像高方向をｙ方向としている。また、第１〜１４実施例の対物レンズの収差図を図４、図６、図８、図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０、図２３、図２６、図２９、図３２、図３５にそれぞれ示す。さらに、第９〜１３実施例における対物レンズの第１レンズの像側面（下記のように面番号２）の非球面形状を図２１、図２４、図２７、図３０、図３３にＳ２としてそれぞれ示す。

ここに、光路に沿った対物レンズを含む光学系の構成図中、符号Ｌ１は第１レンズ、符号Ｌ２は第２レンズ、符号ＡＳは明るさ絞り、符号Ｌ３は第３レンズ、符号Ｌ４は第４レンズ（第４レンズＬ４の物体側の正レンズが符号Ｌ４Ａ、第４レンズＬ４の像側の負レンズが符号Ｌ４Ｂ）、符号ＯＦはレーザーカットフィルタ、赤外カットフィルタ、光学的ローパスフィルタ等の光学フィルタを想定した光学部材、符号ＣＧはＣＣＤカバーガラス、符号ＳＧはＣＣＤチップ封止ガラスをそれぞれ示し、光軸方向をＺ軸、光軸からの高さ方向をＹ軸としている。さらに、符号ＰＲ００は光軸を、符号ＭＲは軸上マージナル光線を、符号ＰＲ０８は像高比０．８の主光線を、符号ＰＲ１０は像高比１の主光線を、それぞれ示している。

また、第１〜５，８〜１４実施例における光学面の面番号は、第１レンズＬ１の物体側が１、第１レンズＬ１の像側が２、第２レンズＬ２の物体側が３、第２レンズＬ２の像側が４、明るさ絞りＡＳがSTO（ここでは、面番号として「５」を記載する代わりに「STO」を記載している）、第３レンズＬ３の物体側が６、第３レンズＬ３の像側が７、第４レンズＬ４の物体側の正レンズＬ４Ａの物体側が８、第４レンズＬ４の物体側の正レンズＬ４Ａと像側の負レンズＬ４Ｂとの接合面が９、第４レンズＬ４の像側の負レンズＬ４Ｂの像側が１０、光学部材ＯＦの物体側が１１、光学部材ＯＦの像側が１２、ＣＣＤカバーガラスＣＧの物体側が１３、ＣＣＤカバーガラスＣＧの像側が１４、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧの物体側が１５となっている。そして、像面ＩＭＧは、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧの物体側に位置している。

また、第６，７実施例においては、光学部材の配置が異なって第２レンズＬ２と明るさ絞りＡＳとの間となり、しかも第１の光学部材ＯＦ１と第２の光学部材ＯＦ２との２枚により構成されている。従って、第２レンズＬ２までの光学面の面番号は第１〜５，８〜１４実施例と同様であるが、それよりも像側の面番号は、第１の光学部材ＯＦ１の物体側が５、第１の光学部材ＯＦ１の像側が６、第２の光学部材ＯＦ２の物体側が７、第２の光学部材ＯＦ２の像側が８、明るさ絞りＡＳがSTO、第３レンズＬ３の物体側が１０、第３レンズＬ３の像側が１１、第４レンズＬ４の物体側の正レンズＬ４Ａの物体側が１２、第４レンズＬ４の物体側の正レンズＬ４Ａと像側の負レンズＬ４Ｂとの接合面が１３、第４レンズＬ４の像側の負レンズＬ４Ｂの像側が１４、ＣＣＤカバーガラスＣＧの物体側が１５、ＣＣＤカバーガラスＣＧの像側が１６、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧの物体側が１７となっている。そして、像面ＩＭＧがＣＣＤチップ封止ガラスＳＧの物体側に位置しているのは上述と同様である。

さらに、各収差図には、ｇ線（波長４３５．８３ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、メリジオナル線Ｍ、サジタル線Ｓを示している。

加えて、以下の各実施例に示す数値データ中、「INF」は無限大を表し、非球面（ASP）の面番号には記号$を付している。なお、屈折率は、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する値である。そして、OBJは物体面を表し、IMGは上述したように像面である。そして、非球面の数値データ中、記号「RDY」は近軸曲率半径、記号「K」は円錐係数、記号「AC2」〜「AC10」は次に示す非球面式における２次〜１０次までの偶数次の非球面係数、記号「E」とそれに続く数字は１０のべき乗をそれぞれ表している。

（非球面式）

ここに、この非球面式においてもＹは光軸からの高さ、Ｚは非球面の光軸方向の座標を示している。ただし、この非球面式においてのみ、Ｚ軸の原点をＹ＝０となる位置に設定している。

第１実施例

図３は第１実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図４は第１実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第１実施例の対物レンズは、図３に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｓ−ＮＰＨ２により形成され、アッベ数（νd）は１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

第４レンズＬ４の像側には、物体側から順に、上述した光学部材ＯＦ、ＣＣＤカバーガラスＣＧ、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧが配置されている。

図３には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９２．２°で像高比１（像高で１．２９６）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．２９６×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図４に示すようになっている。

この第１実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 5.1465 0.4812 1.88300 40.76
2 1.0567 0.5919 1.
3 -4.0762 1.3950 1.88300 40.76
4 -29.7830 0.0192 1.
STO INF 0.0290 1.
6 INF 2.4069 1.88300 40.76
7 -1.9029 0.0962 1.
8 4.0188 1.2696 1.72916 54.68
9 -1.6134 0.3850 1.92286 18.90
10 -17.7120 0.1251 1.
11 INF 0.5775 1.51800 75.00
12 INF 0.3068 1.
13 INF 0.9625 1.51633 64.14
14 INF 0.0096 1.51000 64.10
15 INF 0.9625 1.61061 50.20
IMG INF 0.

第２実施例

図５は第２実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図６は第２実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第２実施例の対物レンズは、図５に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた平凹レンズ（負レンズ）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｓ−ＮＰＨ２により形成され、アッベ数（νd）は１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

図５には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９５．７°で像高比１（像高で１．３２１）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．３２１×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図６に示すようになっている。

この第２実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.4620 0.4909 2.17840 33.00
2 1.1005 0.4557 1.
3 -4.8533 1.4304 1.88300 40.76
4 INF 0.0196 1.
STO INF 0.0295 1.
6 INF 2.5538 1.88300 40.76
7 -1.9332 0.0982 1.
8 3.9915 1.3346 1.72916 54.68
9 -1.6141 0.3927 1.92286 18.90
10 -19.1193 0.1276 1.
11 INF 0.5891 1.51800 75.00
12 INF 0.4610 1.
13 INF 0.9818 1.51633 64.14
14 INF 0.0098 1.51000 64.10
15 INF 0.9818 1.61061 50.20
IMG INF 0.

第３実施例

図７は第３実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図８は第３実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第３実施例の対物レンズは、図７に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。これらの内の第１レンズＬ１は、像側面が非球面となっていて、その非球面形状は光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状である。また、第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｓ−ＮＰＨ２により形成され、アッベ数（νd）は１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

図７には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９１．８°で像高比１（像高で１．３１７）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．３１７×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図８に示すようになっている。

この第３実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.3298 0.4891 1.88300 40.76
2$ 0.8108 0.5625 1.
3 -3.6006 1.1202 1.88300 40.76
4 -4.2697 0.0196 1.
STO INF 0.0276 1.
6 INF 2.5704 1.88300 40.76
7 -2.1856 0.0978 1.
8 3.9565 1.3123 1.72916 54.68
9 -1.6309 0.3913 1.92286 18.90
10 -11.9682 0.1272 1.
11 INF 0.5869 1.51800 75.00
12 INF 0.3157 1.
13 INF 0.9782 1.51633 64.14
14 INF 0.0098 1.51000 64.10
15 INF 0.9782 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
0.8108 0.1546
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 -4.2044E-02 -3.0553E-02 0.0000E+00 0.0000E+00

第４実施例

図９は第４実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図１０は第４実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第４実施例の対物レンズは、図９に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた平凹レンズ（負レンズ）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。これらの内の第１レンズＬ１は、像側面が非球面となっていて、その非球面形状は光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状である。また、第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｋ−ＰＳＦｎ２１４により形成され、アッベ数（νd）は１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

図９には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９４．４°で像高比１（像高で１．３０５）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．３０５×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図１０に示すようになっている。

この第４実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 3.7076 0.4849 2.17840 33.00
2$ 0.8833 0.4369 1.
3 -6.4963 0.9812 1.88300 40.76
4 INF 0.0194 1.
STO INF 0.0291 1.
6 INF 2.2415 1.88300 40.76
7 -1.7530 0.0970 1.
8 2.8729 1.2611 1.72916 54.68
9 -1.8226 0.3879 2.14352 17.77
10 -16.5518 0.1261 1.
11 INF 0.5819 1.51800 75.00
12 INF 0.3133 1.
13 INF 0.9698 1.51633 64.14
14 INF 0.0097 1.51000 64.10
15 INF 0.9698 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
0.8833 0.2076
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 -2.6023E-02 -1.6619E-02 0.0000E+00 0.0000E+00

第５実施例

図１１は第５実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図１２は第５実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第５実施例の対物レンズは、図１１に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｋ−ＰＳＦｎ２１４により形成され、アッベ数（νd）は１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

図１１には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９５．７°で像高比１（像高で１．３３９）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．３３９×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図１２に示すようになっている。

この第５実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.2090 0.4976 2.17840 33.00
2 0.9136 0.4904 1.
3 -3.1778 1.2243 1.88300 40.76
4 -17.2835 0.0199 1.
STO INF 0.0299 1.
6 3.8124 2.7742 1.88300 40.76
7 -2.3793 0.0995 1.
8 3.3845 1.3553 1.72916 54.68
9 -1.6841 0.3981 2.14352 17.77
10 -7.9766 0.1294 1.
11 INF 0.5971 1.51800 75.00
12 INF 0.3177 1.
13 INF 0.9951 1.51633 64.14
14 INF 0.0100 1.51000 64.10
15 INF 0.9951 1.61061 50.20
IMG INF 0.

第６実施例

図１３は第６実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図１４は第６実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第６実施例の対物レンズは、図１３に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｋ−ＰＳＦｎ２１４により形成され、アッベ数（νd）は１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

また、この第６実施例における光学部材（レーザーカットフィルタ、赤外カットフィルタ、光学的ローパスフィルタ等）は、第２レンズＬ２と明るさ絞りＡＳとの間に配置されていて、物体側から順に、第１の光学部材ＯＦ１、第２の光学部材ＯＦ２となっている。そして、第４レンズＬ４の像側には、物体側から順に、ＣＣＤカバーガラスＣＧ、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧが配置されている。

図１３には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角１９３．８°で像高比１（像高で１．３３０）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．３３０×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図１４に示すようになっている。

この第６実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.4383 0.4939 2.17840 33.00
2 0.9162 0.4882 1.
3 -3.3981 0.3952 1.88300 40.76
4 -7.4622 0.0296 1.
5 INF 0.3062 1.51400 75.00
6 INF 0.0296 1.
7 INF 0.3062 1.52287 59.89
8 INF 0. 1.
STO INF 0.0296 1.
10 5.5964 2.6884 1.88300 40.76
11 -2.1240 0.0988 1.
12 3.0670 1.3467 1.72916 54.68
13 -1.7176 0.3952 2.14352 17.77
14 -16.8211 0.7330 1.
15 INF 0.9879 1.51633 64.14
16 INF 0.0099 1.51000 64.10
17 INF 0.9879 1.61061 50.20
IMG INF 0.

第７実施例

図１５は第７実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図１６は第７実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第７実施例の対物レンズは、図１５に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、両凹レンズ（負レンズ）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと負レンズである両凹レンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｋ−ＰＳＦｎ２１４により形成され、アッベ数（νd）は１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

また、この第７実施例における光学部材（レーザーカットフィルタ、赤外カットフィルタ、光学的ローパスフィルタ等）は、第２レンズＬ２と明るさ絞りＡＳとの間に配置されていて、物体側から順に、第１の光学部材ＯＦ１、第２の光学部材ＯＦ２となっている。そして、第４レンズＬ４の像側には、物体側から順に、ＣＣＤカバーガラスＣＧ、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧが配置されている。

図１５には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角２１１．２°で像高比１（像高で１．４６９）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．４６９×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図１６に示すようになっている。

この第７実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.1535 0.5458 2.17840 33.00
2 1.0714 0.8439 1.
3 -4.5738 0.4367 1.88300 40.76
4 69.2005 0.0328 1.
5 INF 0.3384 1.51400 75.00
6 INF 0.0328 1.
7 INF 0.3384 1.52287 59.89
8 INF 0. 1.
STO INF 0.0328 1.
10 11.7978 2.8645 1.88300 40.76
11 -2.1107 0.1092 1.
12 2.8808 1.5236 1.72916 54.68
13 -1.9423 0.4367 2.14352 17.77
14 20.1858 0.6054 1.
15 INF 1.0917 1.51633 64.14
16 INF 0.0109 1.51000 64.10
17 INF 1.0917 1.61061 50.20
IMG INF 0.

第８実施例

図１７は第８実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図１８は第８実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第８実施例の対物レンズは、図１７に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。これらの内の第１レンズＬ１は、像側面が非球面となっていて、その非球面形状は光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状である。また、第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは硝材Ｋ−ＰＳＦｎ２１４により形成され、アッベ数（νd）は１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

図１７には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角２０９．６°で像高比１（像高で１．４８２）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．４８２×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図１８に示すようになっている。

この第８実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.6641 0.5506 1.88300 40.76
2$ 0.8911 0.9648 1.
3 -2.6962 1.0823 1.88300 40.76
4 -39.3243 0.0220 1.
STO INF 0.1071 1.
6 4.0415 2.7762 1.88300 40.76
7 -2.7045 0.1101 1.
8 3.5956 1.5016 1.72916 54.68
9 -1.8683 0.4405 2.14352 17.77
10 -7.6667 0.1432 1.
11 INF 0.6608 1.51800 75.00
12 INF 0.3409 1.
13 INF 1.1013 1.51633 64.14
14 INF 0.0110 1.51000 64.10
15 INF 1.1013 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
0.8911 -0.1465
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 -9.6839E-03 2.3249E-02 0.0000E+00 0.0000E+00

第９実施例

図１９は第９実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図２０は第９実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図、図２１は第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。

第９実施例の対物レンズは、図１９に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた平凹レンズ（負レンズ）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負レンズである平凹レンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第９実施例の対物レンズにおける非球面は、第１レンズＬ１の像側の面２の１面のみである。より詳しくは、第１レンズＬ１の像側の面２（図２１中で符号Ｓ２により示す）は、基準球面ＳＰとの対比図である図２１に示すように、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状の非球面である。

図１９には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角２２３．３°で像高比１（像高で１．６５５）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．６５５×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図２０に示すようになっている。

この第９実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 5.0824 0.6147 1.88300 40.76
2$ 1.1040 1.2751 1.
3 -3.4470 1.4429 1.88300 40.76
4 INF 0.0246 1.
STO INF 0.0431 1.
6 INF 3.0753 1.88300 40.76
7 -2.2633 0.1229 1.
8 4.5840 1.6474 1.72916 54.68
9 -2.0610 0.4918 1.92286 18.90
10 INF 0.1598 1.
11 INF 0.7377 1.51800 75.00
12 INF 0.4091 1.
13 INF 1.2294 1.51633 64.14
14 INF 0.0123 1.51000 64.10
15 INF 1.2294 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
1.1040 -0.2300
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00

第１０実施例

図２２は第１０実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図２３は第１０実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図、図２４は第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。

第１０実施例の対物レンズは、図２２に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向けた平凹レンズ（負レンズ）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと物体側に凹面を向けた負レンズである平凹レンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第１０実施例の対物レンズにおける非球面は、第１レンズＬ１の物体側の面１、第１レンズＬ１の像側の面２の２面である。第１レンズＬ１の像側の面２（図２４中で符号Ｓ２により示す）は、基準球面ＳＰとの対比図である図２４に示すように、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状の非球面である。

図２２には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角で像高比１（像高で１．６２４）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．６２４×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図２３に示すようになっている。

この第１０実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1$ 4.7434 0.6033 1.88300 40.76
2$ 1.0609 1.1593 1.
3 -2.9850 1.3002 1.88300 40.76
4 INF 0.0241 1.
STO INF 0.0562 1.
6 INF 2.8387 1.88300 40.76
7 -2.1613 0.1207 1.
8 4.3297 1.6284 1.72916 54.68
9 -2.0344 0.4827 1.92286 18.90
10 INF 0.0535 1.
11 INF 0.5349 1.51800 75.01
12 INF 0.8311 1.
13 INF 1.3372 1.51633 64.14
14 INF 0.0178 1.51000 63.01
15 INF 0.7132 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S1 ASP RDY K
4.7434 -6.0989
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 1.1705E-02 -1.4349E-03 8.7443E-05 0.0000E+00

S2 ASP RDY K
1.0609 -0.9713
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 9.3600E-02 1.8642E-02 6.8257E-02 0.0000E+00

第１１実施例

図２５は第１１実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図２６は第１１実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図、図２７は第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。

第１１実施例の対物レンズは、図２５に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、両凹レンズ（すなわち、物体側に凹面を向けた負レンズでもある）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第１１実施例の対物レンズにおける非球面は、第１レンズＬ１の像側の面２の１面のみである。第１レンズＬ１の像側の面２（図２７中で符号Ｓ２により示す）は、基準球面ＳＰとの対比図である図２７に示すように、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状の非球面である。

図２５には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角で像高比１（像高で１．６９６）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．６９６×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図２６に示すようになっている。

この第１１実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.4007 0.6300 1.88300 40.76
2$ 1.1182 1.0858 1.
3 -5.3310 2.2932 1.88300 40.76
4 4.3741 0.2532 1.
STO INF 0.0738 1.
6 4.8829 3.3994 1.88300 40.76
7 -2.8751 0.1260 1.
8 4.8246 1.8648 1.72916 54.68
9 -1.9824 0.5040 1.92286 18.90
10 -24.3537 0.1638 1.
11 INF 0.7560 1.51800 75.00
12 INF 0.4063 1.
13 INF 1.2600 1.51633 64.14
14 INF 0.0126 1.51000 64.10
15 INF 1.2600 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
1.1182 -0.1045
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 -6.8198E-03 -8.1051E-03 0.0000E+00 0.0000E+00

第１２実施例

図２８は第１２実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図２９は第１２実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図、図３０は第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。

第１２実施例の対物レンズは、図２８に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向け像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第１２実施例の対物レンズにおける非球面は、第１レンズＬ１の像側の面２、第２レンズＬ２の物体側の面３の２面である。第１レンズＬ１の像側の面２（図３０中で符号Ｓ２により示す）は、基準球面ＳＰとの対比図である図３０に示すように、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状の非球面である。

図２８には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角で像高比１（像高で１．５８８）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．５８８×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図２９に示すようになっている。

この第１２実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.6117 0.5899 1.88300 40.76
2$ 1.1255 1.2292 1.
3$ -2.0754 1.0722 1.88300 40.76
4 -8.1940 0.0214 1.
STO INF 0.0249 1.
6 INF 2.9599 1.88300 40.76
7 -2.0723 0.1180 1.
8 4.3612 1.4876 1.72916 54.68
9 -2.1221 0.4719 2.14352 17.77
10 -13.9888 0.1534 1.
11 INF 0.7079 1.51800 75.00
12 INF 0.3736 1.
13 INF 1.1799 1.51633 64.14
14 INF 0.0118 1.51000 64.10
15 INF 1.1799 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
1.1255 -2.3547
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 1.8660E-01 -5.9059E-02 8.0699E-02 0.0000E+00

S3 ASP RDY K
-2.0754 0.
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 5.5727E-02 8.2060E-03 0.0000E+00 0.0000E+00

第１３実施例

図３１は第１３実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図３２は第１３実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図、図３３は第１レンズの像側面の非球面形状を示す線図である。

第１３実施例の対物レンズは、図３１に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、物体側に凹面を向け像側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１７．７７である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第１３実施例の対物レンズにおける非球面は、第１レンズＬ１の像側の面２、負メニスカスレンズＬ４Ｂの像側の面１０の２面である。第１レンズＬ１の像側の面２（図３３中で符号Ｓ２により示す）は、基準球面ＳＰとの対比図である図３３に示すように、光軸から離れるにつれて負の屈折力が弱くなる形状の非球面である。

図３１には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角で像高比１（像高で１．５６９）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．５６９×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図３２に示すようになっている。

この第１３実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.6507 0.5827 1.88300 40.76
2$ 0.9898 1.2497 1.
3 -2.0555 0.8646 1.88300 40.76
4 -36.6954 0.0236 1.
STO INF 0.0238 1.
6 5.4583 2.7623 1.88300 40.76
7 -2.3557 0.1165 1.
8 3.7377 1.6249 1.72916 54.68
9 -1.9660 0.4661 2.14352 17.77
10$ -8.9159 0.1515 1.
11 INF 0.6992 1.51800 75.00
12 INF 0.3711 1.
13 INF 1.1653 1.51633 64.14
14 INF 0.0117 1.51000 64.10
15 INF 1.1653 1.61061 50.20
IMG INF 0.

S2 ASP RDY K
0.9898 -0.9203
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 7.5227E-02 7.5287E-03 9.7190E-02 0.0000E+00

S10 ASP RDY K
-8.9159 0.
AC2 AC4 AC6 AC8 AC10
0.0000E+00 -9.3580E-04 -9.3712E-04 0.0000E+00 0.0000E+00

第１４実施例

図３４は第１４実施例の対物レンズを含む光学系の光路に沿った構成を示す図、図３５は第１４実施例の対物レンズの球面収差、非点収差、倍率色収差を示す図である。

第１４実施例の対物レンズは、図３４に示すように、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズＬ１、両凹レンズ（すなわち、物体側に凹面を向けた負レンズでもある）の第２レンズＬ２、明るさ絞りＡＳ、両凸レンズ（正レンズ）の第３レンズＬ３、正レンズである両凸レンズＬ４Ａと像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４Ｂとを接合した第４レンズＬ４から構成されている。第４レンズＬ４中の負レンズＬ４Ｂは、アッベ数（νd）が１８．９０である。そして、レンズＬ１，Ｌ２が負の屈折力をもつ前群を構成し、レンズＬ３，Ｌ４が正の屈折力をもつ後群を構成している。

この第１４実施例の対物レンズは、非球面を用いていない。第１レンズＬ１の像側の面２は球面であり、面２の最周辺部では面２の法線と光軸とのなす角が９０°に近い大きな角度となる。

図３４には光線として、光軸ＰＲ００、軸上マージナル光線ＭＲ、最大画角で像高比１（像高で１．５４９）に結像する主光線ＰＲ１０、像高比０．８（像高で１．５４９×０．８）に結像する主光線ＰＲ０８を示している。

また、球面収差、非点収差、倍率色収差は、図３５に示すようになっている。

この第１４実施例の光学系の数値データは、以下に示す通りである。

面番号曲率半径面間隔屈折率アッベ数νd
OBJ INF INF 1.
1 4.1149 0.5755 1.88300 40.76
2 1.0202 1.3160 1.
3 -4.1343 1.3153 1.88300 40.76
4 6.1538 0.1637 1.
STO INF 0.0674 1.
6 3.7741 2.9862 1.88300 40.76
7 -3.1660 0.1151 1.
8 3.5610 1.6321 1.72916 54.68
9 -1.9023 0.4604 1.92286 18.90
10 -16.6915 0.1496 1.
11 INF 0.6906 1.51800 75.00
12 INF 0.3510 1.
13 INF 1.1510 1.51633 64.14
14 INF 0.0115 1.51000 64.10
15 INF 1.1510 1.61061 50.20
IMG INF 0.
さらに、本実施形態の対物レンズを用いる内視鏡装置において、例えば図３６や図３７に示すような構成を適用すると良い。ここに、図３６は内視鏡装置の観察画面に画角１７０°の範囲を識別する指標を表示した例を示す図、図３７は内視鏡装置の観察画面に画角１８０°の範囲を識別する指標を表示した例を示す図である。

すなわち、本実施形態の対物レンズは、画角が１８０°以上となっており、これは従来の対物レンズ（画角１４０°あるいは１７５°等）に比べて広角であるために、この対物レンズを内視鏡装置に適用する場合には、内視鏡装置の観察画面に、画角を識別する指標を、観察を補助するために表示するようにしても良い。ここに、観察画面は、例えば、対物レンズにより結像された像を撮像素子等により撮像し、撮像して得られた画像を観察するために、内視鏡装置のモニタ画面（例えばＴＶ画面）などとして設けられた画面（図３６および図３７に例示する観察画面ＭＳ）である。ただし、観察画面は、これに限るものではなく、対物レンズにより結像された像を、必要に応じて光学的に伝送した後に、光学的に表示する画面であっても構わない。

そして、観察を補助する指標の例としては、図３６に示すように、従来の内視鏡の画角である例えば画角１７０°の範囲を示す指標ＭＫ１７０を観察範囲ＦＯＶ内に表示することが挙げられる。これにより、従来観察していた画角１７０°の範囲と、新たに観察可能となった画角１７０°を超える範囲と、の両方を明確に認識することが可能となる。

また、図３７に示すように、例えば画角１８０°の範囲を示す指標ＭＫ１８０を観察範囲ＦＯＶ内に表示するようにしても良い。これにより、内視鏡の前方範囲と後方範囲とを明確に認識することが可能となる。

こうした指標の描画法の一例としては、指標生成手段（指標生成部）により指標を電気的に生成し、取得された内視鏡像に重畳する画面表示が考えられる。ここに、指標の重畳は、内視鏡像が撮像して得られた電子画像である場合には電気的に重畳すれば良いし、内視鏡像が光学像である場合には電気的に生成された指標を光学的に表示した後に、内視鏡像に光学的に重畳すれば良い。このような技術を用いれば、指標の表示／非表示を切り替えたり、複数種類の指標を切り替えたり、あるいは複数種類の指標を同時に表示したりすることが容易に可能になるなどの利点がある。

ただし、指標の表示は電気的な技術に限定されるものでは勿論なく、対物レンズを含む光学系自体に指標を付ける技術を採用しても構わない。具体例としては、第１レンズＬ１に指標を付す例、あるいは像面ＩＭＧの付近に配設されている光学部材ＯＦ、ＣＣＤカバーガラスＣＧ、ＣＣＤチップ封止ガラスＳＧ等に指標を付す例、などが考えられる。さらに、これに限らず、その他の技術を用いて指標を表示するようにしても良い。

このような実施形態によれば、内視鏡に好適な、小型で画角が１８０度以上の広角な対物レンズ、および該対物レンズを備えた内視鏡装置を得ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２００９年１２月７日に日本国に出願された特願２００９−２７７８４５号、２０１０年９月１４日に日本国に出願された特願２０１０−２０５８９７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

物体側から順に、負の屈折力をもつ前群、明るさ絞り、正の屈折力をもつ後群からなり、
前記前群は、物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズの第１レンズ、物体側に凹面を向けた負レンズの第２レンズからなり、
前記後群は、物体側から順に、正レンズの第３レンズ、正レンズと負レンズが接合された第４レンズからなり、以下の条件式（１）を満足する対物レンズ、
−０．８＜ｆ_F／ｆ_R＜−０．３・・・（１）
ただし、
ｆ_Fは前群の焦点距離、
ｆ_Rは後群の焦点距離。
以下の条件式（２）〜（３）をさらに満足する請求項１に記載の対物レンズ、
−１．５＜ｆ_F／ＦL＜−０．５・・・（２）
１．７＜Ｆb／ＦL＜３．５・・・（３）
ただし、
ＦLは全系の焦点距離、
Ｆbは後側焦点位置（前記第４レンズの最も像側の面から後側焦点までの距離）。
以下の条件式（４）〜（６）をさらに満足する請求項２に記載の対物レンズ、
−１０＜ｒ2a／ＦL＜−２．５・・・（４）
−０．５＜Ｌ_enp／ＦL＜０．３・・・（５）
νd＜２０・・・（６）
ただし、
ｒ2aは第２レンズの物体側の面の曲率半径、
Ｌ_enpは最大画角での入射瞳位置（第１面からの距離であって、符号は像側に向かってが＋方向）、
νdは第４レンズ中の負レンズのアッベ数。
請求項１に記載の対物レンズと、
前記対物レンズにより結像された像を表示する観察画面と、
を備え、
前記観察画面に、画角を識別する指標を表示する内視鏡装置。
前記指標を電気的に生成する指標生成手段をさらに具備し、
前記指標の前記観察面への表示は、表示／非表示を切り替え可能である請求項４に記載の内視鏡装置。