JP5393305B2 - 対物レンズ - Google Patents

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Description

本発明は対物レンズに関し、特に、内視鏡に好適な、小型で広角の内視鏡用対物レンズに関するものである。
内視鏡は体腔内を観察するために用いられ、その対物レンズは小型のものが求められている。従来の内視鏡の対物レンズは、物体側が平凹レンズから始まり全体として４〜６枚のレンズで構成されるもの（例えば、特許文献１参照。）、また、２〜３枚のレンズで構成された簡易で小型なもの（例えば、特許文献２および３参照。）が一般的である。
一方、内視鏡以外に用いられる簡易な構成の対物レンズとして、電子スチルカメラ用の３枚で構成されたものが例に挙げられる（例えば、特許文献４参照。）。
また一方、近年、対物レンズを構成する光学素子に関して、ガラスとエネルギ硬化型樹脂とを組み合わせた複合光学素子が提案されている（例えば、特許文献５参照。）。
特開２００４−３５４８８８号公報 欧州特許出願公開第２８６７３３号明細書 特開平８−１４６２９１号公報 特開２００３−１４９５４５号公報 特開２００８−１２９４５６号公報
内視鏡の対物レンズのような広角レンズでは、上述のように小型化を図る一方で、画面周辺性能の確保が大きな課題である。しかしながら、特許文献１の対物レンズの場合、レンズ構成は内視鏡に好適であるが、画面全域の結像性能を重視する場合、より一層の小型化には不向きであるという問題がある。より一層の小型化には特許文献２に示されるレンズ構成が好適であるが、物体側から順に明るさ絞りと２枚の正レンズとにより構成されるため、画面周辺性能に大きく影響を与える倍率の色収差が原理的に補正できず、画面の周辺性能確保には限界があるという問題がある。特許文献３のレンズ構成は、歪曲収差の補正を目的としたものであり、例えば、第３実施例において付加した樹脂層は正の屈折力を有するが、倍率の色収差は補正できないという問題がある。
一方、特許文献４に示される対物レンズの画角２ωは５５．２〜６４．７°であり、内視鏡には不十分である。
また、特許文献５では、複合光学素子をデジタルカメラ等の電子スチルカメラの光学系に適用しているが、内視鏡に適用した設計例については示されていない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内視鏡に好適な、小型で広角でありながら周辺性能の良い内視鏡の対物レンズを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、前記第１群は、物体側が凹面の正メニスカス単レンズからなり、前記第２群は、物体側から順に両凸レンズと負レンズの接合レンズからなり、以下の条件式（１）を満足する対物レンズを提供する。
（１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
ただし、ＦＬは全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆｂは第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、νｄは第２群の負レンズのアッベ数である。
小型で広角でありながら周辺性能の良い対物レンズを達成するためには、光学系の基本構成が重要である。色収差以外に関しては、例えば特許文献２に示されるように、物体側から順に明るさ絞り、第１の正レンズおよび第２の正レンズからなる構成は、簡易で小型化に有利であるとともに広角にも対応できるため、内視鏡に好適である。このレンズ構成を基本にし、色収差のうち特に倍率の色収差を補正する為には、第２群の像側に負レンズを配置することが最も効果的である。第２群の像側は軸外の主光線が高く倍率の色収差の補正に適している。
各レンズの形状に関して、第１群の正レンズは、物体側が凹面の正メニスカスレンズが好ましい。なぜなら、像面湾曲および非点収差の補正に有利だからである。第２群は、物体側から順に両凸レンズと負レンズの接合レンズで構成することが好ましい。両凸レンズと負レンズとを接合することにより、第２群を一体化して組立誤差による性能劣化の影響を防ぐことができる。
条件式（１）においては、倍率の色収差の補正に関し、条件式（１）が下限０．０４より小さいと、倍率の色収差が補正不足となり、負レンズを配置した効果が低下する。一方、条件式（１）が上限０．１２より大きいと、倍率の色収差の補正には有利であるが、画角の確保が困難となる。あるいはレンズのバックフォーカスが不足し、第２群と撮像素子のカバーガラスとが干渉しやすくなる。
このように、本発明によれば、３枚のレンズを用いた簡易な構成で小型でありながら、広角で周辺性能の良い対物レンズを実現できる。
上記発明においては、以下の条件式（２）および（３）を満足することが好ましい。
（２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
（３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
ただし、Ｌ＿ｅｎｐは明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆ２は第２群の焦点距離である。
条件式（２）は、第１群を構成するレンズの外径と画角の確保に関し、明るさ絞りの位置を規定したものである。第１群を構成するレンズの外径の小型化と画角の確保のためには、明るさ絞りを正メニスカスレンズの物体側面近傍に配置するのが望ましい。条件式（２）が上限０．２７より大きいと、第１群を構成するレンズを通る軸外光線が高くなり、第１群を構成するレンズの外径が大きくなるとともに、画角の確保が困難となる。一方、条件式（２）の下限０は、第１群の正メニスカスレンズの物体側面に明るさ絞りを配置することを意味し、本発明の範囲内である。条件式（２）が下限０より小さいということは、例えば、正メニスカスレンズ中に明るさ絞りを配置することを意味し、製作が困難である、あるいは、第１群を２つに分割することを意味し、構成が複雑となり好ましくない。
条件式（３）は、射出瞳の適切な設定に関し、第１群と第２群の屈折力の比を規定したものである。条件式（３）が下限−０．２より小さいと、射出瞳位置が像面よりマイナス側（光線の進む方向と逆方向）となり、像面に対する軸外光線の入射角が大きくなる。その結果、像面に対する軸外光線の入射角と撮像素子の光線入射特性との適合が悪くなり、シェーディングが発生しやすくなる。
一方、条件式（３）が上限２より大きいと、射出瞳位置が像面よりプラス側（光線の進む方向）になりやすく、下限値より小さいときと同様にシェーディングが発生しやすくなる。また、軸外光線が高くなりやすく画角の確保に不利である。
本発明では、第２群の屈折力は正に限らず負の値を取り得る。条件式（３）の下限−０．２から０の範囲は、第２群の焦点距離がマイナスで、第２群全体で負の屈折力を持つ範囲である。
また、上記発明においては、以下の条件式（４）を満足することとしてもよい。
（４）νｄ＜１９
条件式（４）は、第２群の負レンズのアッベ数を規定したものである。
第２群の両凸レンズはアッベ数が大きいもの、第２群の負レンズはアッベ数が小さいものを選択することが、倍率の色収差の補正には有利である。特に、第２群の負レンズのアッベ数を規定することが効果的であり、アッベ数が１９未満のレンズを用いることが好ましい。
また、上記発明においては、前記第２群の負レンズが、低融点硝材からなり、以下の条件式（５）を満足することとしてもよい。
（５）Ｔｇ＿ｐ−Ｔｇ＿ｎ＞１００
ただし、Ｔｇ＿ｐは第２群の両凸レンズの材質の転移点、Ｔｇ＿ｎは第２群の負レンズの材質の転移点である。
第２群の負レンズに低融点硝材を用いることで、負レンズをガラス成型レンズにしてその面の非球面化を容易にすることができる。これは、第２群の軸外の光線が高いので、軸外収差の補正に有利である。さらに、第２群の負レンズにおいて、軟化の目安である転移点を第２群の両凸レンズと一定以上差をつけることで、あらかじめ作成した両凸レンズに軟化した負レンズの硝材を一体成形することも可能である。
この場合、低融点硝材の転移点Ｔｇ＿ｎは、条件式（５）を満足することが望ましい。低融点硝材の転移点Ｔｇ＿ｎが、条件式（５）の範囲から外れると、第２の群の一体成形に不利である。
また、あらかじめ作成した両凸レンズの接合面側を非球面にしておけば、一体成形後、接合面を非球面にすることができ、主に色収差の補正に有利である。なお、第２群の両レンズを一体成形できない場合は、両凸レンズ、負レンズを各々作成した後に接合してもよい。
また、本発明は、物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、前記第１群は、物体側から順に、物体側が凹面の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第２群は、物体側から順に、両凸レンズと負レンズとの接合レンズからなり、以下の条件式（１）〜（３）を満足する対物レンズを提供する。
（１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
（２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
（３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
ただし、ＦＬは全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆｂは第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、νｄは第２群の負レンズのアッベ数、Ｌ＿ｅｎｐは明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆ２は第２群の焦点距離である。
対物レンズを、上記の構成にさらに１枚レンズを加えて４枚のレンズから構成する場合は、第１群の像側に負レンズを加えるのが良い。なぜなら、倍率の色収差の補正により有利であり、また、軸上の色収差の補正にも有利だからである。
このように、対物レンズを４枚構成にすることにより、簡易さの点で３枚構成には劣るが、３枚構成に準じ小型で広角でありながら周辺性能の良い対物レンズを実現できる。
上記発明においては、前記第２群の負レンズが、エネルギ硬化型樹脂からなり、以下の条件式（６）を満たすこととしてもよい。
（６）ｔｎ／（ｔｐ＋ｔｎ）＜０．２
ただし、ｔｐは第２群の両凸レンズの光軸上の厚さ、ｔｎは第２群の負レンズの光軸上の厚さである。
第２群の負レンズをガラス以外の材料で作成する場合、エネルギ硬化型樹脂を用いることが好ましい。エネルギ硬化型樹脂とは、例えば特許文献５に示されるものである。本発明では第２群の負レンズに用いるのが最も効果的である。あらかじめ作成した両凸レンズに軟化した樹脂を接触させて紫外線で硬化すると、第２群を一体成形することができる。また、ガラス同士の接合の場合と同様に、あらかじめ作成した両凸レンズの接合面側を非球面にしておけば、一体成形後、接合面を非球面にすることができる。これは、主に色収差の補正に有利である。
この場合、第２群の負レンズの光軸上の厚さｔｎは、条件式（６）を満足することが好ましい。このようにすることで、第２群の厚さを両凸レンズ１枚の場合と同等にすることができる。
本発明によれば、内視鏡に好適な、小型で広角でありながら周辺性能の良い対物レンズを提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係る対物レンズの全体構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る対物レンズの全体構成図である。 実施例１に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例１の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例２に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例２の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例３に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例３の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例４に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例４の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例５に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例５の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例６に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例６の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例７に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例７の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例８に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例８の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。 実施例９に係る対物レンズのレンズ構成図である。 実施例９の対物レンズの収差図であり、（ａ）球面収差、（ｂ）非点収差、（ｃ）倍率の色収差、（ｄ）歪曲収差である。
以下に、本発明の実施形態について図１および図２を参照して以下に説明する。
なお、参照する図面において、符号２は、カバーガラス、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ー等を想定した光学部材、符号３は、ＣＣＤチップ封止ガラス、ＦＳはフレア絞りをそれぞれ示し、光学系の光軸をｚ方向、像高方向をｙ方向とする。
本発明の第１の実施形態に係る対物レンズ１は、図１に示されるように、物体側から順に、明るさ絞りＡＳと、１枚の正メニスカスレンズＬ１からなる第１群Ｇ１と、両凸レンズＬ２および負レンズＬ３の接合レンズからなる第２群Ｇ２とからなり、第１群Ｇ１および第２群Ｇ２は、条件式（１）〜（４）を満たしている。
（１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
（２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
（３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
（４）νｄ＜１９
ただし、ＦＬは全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆｂは第２群Ｇ２の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、νｄは第２群Ｇ２の負レンズＬ３のアッベ数、Ｌ＿ｅｎｐは明るさ絞りＡＳから第１群Ｇ１の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、ｆ１は第１群Ｇ１の焦点距離、ｆ２は第２群Ｇ２の焦点距離である。
また、第２群Ｇ２の負レンズＬ３は低融点硝材からなり、両凸レンズＬ２と負レンズＬ３には、条件式（５）を満たす材質がそれぞれ用いられている。
（５）Ｔｇ＿ｐ−Ｔｇ＿ｎ＞１００
ただし、Ｔｇ＿ｐは第２群Ｇ２の両凸レンズＬ２の材質の転移点、Ｔｇ＿ｎは第２群Ｇ２の負レンズＬ３の材質の転移点である。
このように、本実施形態によれば、対物レンズ１が明るさ絞りＡＳと３枚のレンズＬ１〜Ｌ３から構成され、物体側に正レンズＬ１，Ｌ２が配置されている。これにより、対物レンズ１を簡易な構成で小型化できるとともに、広角であるため内視鏡に好適に用いることができる。また、正メニスカスレンズＬ１により像面湾曲および非点収差を効果的に補正することができる。また、軸外の主光線が高い第２群Ｇ２の像側に配置された条件式（１）を満たす負レンズＬ３により、倍率の色収差を効果的に補正することができる。
また、第２群Ｇ２の両レンズＬ２，Ｌ３を接合することで第２群Ｇ２を一体化し、組立誤差による性能劣化の影響を防ぐことができる。また、明るさ絞りＡＳの位置を条件式（２）によって規定することにより、正メニスカスレンズＬ１の外径を小さく抑え、また、画角を大きく確保することができる。また、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２の屈折力の比を条件式（３）によって規定することにより、射出瞳を適切な位置に配置することができる。
また、第２群Ｇ２の負レンズＬ３のアッベ数を条件式（４）に規定することにより、倍率の色収差を効果的に補正することができる。
アッベ数が１９未満の硝材としては、例えば、以下のものがある。
硝材名：Ｋ−ＰＳＦｎ２１４、アッベ数（νｄ）:１７．８、ガラスコード：１４４１７８（株式会社住田光学ガラス、http://www.sumita-opt.co.jp/ja/goods/data/glassdata.pdf）
Ｋ−ＰＳＦｎ２１４は色分散が大きく、極めて色収差補正能力が大きいため、第２群Ｇ２に用いることで倍率の色収差の補正に有利である。硝材は、Ｋ−ＰＳＦｎ２１４に限らず、アッベ数（νｄ）が１９未満であれば色収差の補正に関して同様の効果を得られる。
また、負レンズＬ３に、両凸レンズＬ２の材質に対して転移点が十分に低い硝材を用いることにより、予め作成された両凸レンズＬ２に、軟化させた負レンズＬ３の硝材を容易に一体成形させることができる。また、容易に接合面を非球面に成形することができる。これは、主に、色収差の補正に有利である。
次に、本発明の第２の実施形態に係る対物レンズ１について図２を参照して説明する。
なお、第１の実施形態と共通する構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る対物レンズ１は、図２に示されるように、第１の実施形態の第１群Ｇ１を、正メニスカスレンズＬ１の単レンズから、正メニスカスレンズＬ１と負レンズＬ４との接合レンズに代えたものである。
このように、４枚のレンズＬ１〜Ｌ４を用いて対物レンズ１を構成することにより、第１の実施形態に比べて簡易さおよび小型化の点では劣るものの、十分に小型かつ広角でありながら周辺性能の優れた対物レンズ１を実現することができる。
上記実施形態においては、第２群Ｇ２の負レンズＬ３が、エネルギ硬化型樹脂からなり、以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。
（６）ｔｎ／（ｔｐ＋ｔｎ）＜０．２
ただし、ｔｐは２群Ｇ２の両凸レンズＬ２の光軸上の厚さ、ｔｎは第２群Ｇ２の負レンズＬ３の光軸上の厚さである。
第２群Ｇ２の負レンズＬ３の材質にエネルギ硬化型樹脂を用いことにより、第１の実施形態と同様に、両凸レンズＬ２との接合面を容易に非球面に成形することができる。また、そのときの第２群Ｇ２の負レンズＬ３の厚さを条件式（６）により規定される寸法まで小さくすることにより、第２群Ｇ２の全体の厚さを両凸レンズＬ２が１枚の場合と同等にし、３枚のレンズからなる構成に匹敵する寸法まで対物レンズ１の小型化を図ることができる。
次に、上記第１の実施形態の実施例１〜７について、図３〜図１６を参照して以下に説明する。
なお、本明細書に記載のレンズの面データにおいて、ＯＢＪは物体面、ＩＭＧは像面、ＩＮＦは無限大、ｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッベ数を示す。また、面番号の後に付された符号＊は非球面を示し、それらの面の非球面データを面データの下に示す。また、参照する図面の収差図において、ＦＮＯは有効Ｆナンバー、ＦＩＹは像高を示す。
（実施例１）
本実施形態の実施例１に係る対物レンズのレンズ構成図を図３に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図４に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） オハラ製、Ｌ−ＢＡＬ３５
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 14.1783 1.
1 INF 0.3202 1.76820 71.79
2 INF 0.1326 1.
3（明るさ絞り） INF 0.1334 1.
4* -0.7791 0.7076 1.76802 49.24
5* -0.6046 0.1150 1.
6* 1.1459 0.5335 1.58913 61.15
7 -3.4219 0.1372 2.14352 17.77
8* 2.5780 0.2664 1.
9（フレア絞り） INF 0.0137 1.
10 INF 0.3476 1.51633 64.14
11（接着剤） INF 0.0091 1.51000 64.10
12 INF 0.4574 1.61350 50.20
13（接着剤） INF 0.0046 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.7675E+00，A6=-4.0712E+01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=6.4635E-02，A6=1.7382E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.2555E-01，A6=7.3083E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.8672E-01，A6=9.9565E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例２）
本実施形態の実施例２に係る対物レンズのレンズ構成図を図５に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図６に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） オハラ製、Ｓ−ＦＰＬ５３
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 13.6036 1.
1 INF 0.3072 1.76820 71.79
2 INF 0.1273 1.
3（明るさ絞り） INF 0.1076 1.
4* -0.6779 0.6230 1.76802 49.24
5* -0.5520 0.1111 1.
6* 0.9729 0.5714 1.43875 94.93
7 -2.9273 0.1316 2.14352 17.77
8* 3.4631 0.2371 1.
9（フレア絞り） INF 0.0132 1.
10 INF 0.3335 1.51633 64.14
11（接着剤） INF 0.0088 1.51000 64.10
12 INF 0.4388 1.61350 50.20
13（接着剤） INF 0.0044 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.5820E+00，A6=-4.7691E+01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=1.7393E-01，A6=3.1259E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-9.8034E-02，A6=-1.8890E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.8672E-01，A6=9.9565E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例３）
本実施形態の実施例３に係る対物レンズのレンズ構成図を図７に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図８に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） オハラ製、Ｌ−ＬＡＬ１２
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 15.9834 1.
1 INF 0.3197 1.76820 71.79
2 INF 0.0799 1.
3（明るさ絞り） INF 0. 1.
4* -0.8330 0.6782 1.76802 49.24
5* -0.7530 0.0480 1.
6* 1.1863 0.7193 1.67790 54.89
7 -1.1848 0.3197 2.14352 17.77
8* -7.8512 0.2825 1.
9（フレア絞り） INF 0.0480 1.
10 INF 0.6393 1.61090 50.20
11（接着剤） INF 0.0160 1.52000 50.00
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.0273E+00，A6=9.3881E+00，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-6.2344E-02，A6=-4.7819E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.6421E-01，A6=1.6410E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.6795E-01，A6=8.8247E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例４）
本実施形態の実施例４に係る対物レンズのレンズ構成図を図９に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図１０に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） オハラ製、Ｌ−ＬＡＬ１２
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 16.8267 1.
1 INF 0.3365 1.76820 71.79
2 INF 0.0841 1.
3（明るさ絞り） INF 0. 1.
4* -1.2900 0.9680 1.76802 49.24
5* -1.1215 0.0505 1.
6* 1.0818 0.7572 1.67790 54.89
7* -3.1540 0.1683 2.14352 17.77
8* 52.0410 0.2993 1.
9（フレア絞り） INF 0.0505 1.
10 INF 0.6731 1.61090 50.20
11（接着剤） INF 0.0168 1.52000 50.00
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-2.9953E-01，A6=4.7726E+00，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-3.6953E-02，A6=-4.6842E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-7.5731E-02，A6=-5.5485E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第７面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=2.9535E-02，A6=1.0615E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=1.1353E-01，A6=-3.1599E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例５）
本実施形態の実施例５に係る対物レンズのレンズ構成図を図１１に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図１２に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 16.2848 1.
1 INF 0.3677 1.7682 71.79
2 INF 0.1523 1.
3（明るさ絞り） INF 0.0747 1.
4* -0.9781 0.7582 1.76802 49.24
5* -0.6604 0.0270 1.
6* 1.5552 0.5386 1.76802 49.24
7 -3.7614 0.1576 2.14352 17.77
8* 2.7145 0.2326 1.
9（フレア絞り） INF 0.0158 1.
10 INF 0.3992 1.51633 64.14
11（接着剤） INF 0.0105 1.51000 64.10
12 INF 0.5253 1.61350 50.20
13（接着剤） INF 0.0053 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.2085E+00，A6=4.9353E+00，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=1.0539E-01，A6=3.1526E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=3.6643E-02，A6=-6.5934E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.0884E-01，A6=-1.0935E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例６）
本実施形態の実施例６に係る対物レンズのレンズ構成図を図１３に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図１４に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 17.3574 1.
1 INF 0.3919 1.76820 71.79
2 INF 0.1624 1.
3（明るさ絞り） INF 0.1021 1.
4* -1.0784 0.7645 1.76802 49.24
5* -0.6749 0.0251 1.
6* 2.5102 0.5485 1.76802 49.24
7 -2.6704 0.1680 2.14352 17.77
8* 23.8595 0.2459 1.
9（フレア絞り） INF 0.0168 1.
10 INF 0.4255 1.51633 64.14
11（接着剤） INF 0.0112 1.51000 64.10
12 INF 0.5599 1.61350 50.20
13（接着剤） INF 0.0056 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-2.1150E+00，A6=5.3292E+00，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=8.2421E-02，A6=1.5688E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=2.0655E-01，A6=-1.6101E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=1.1039E-01，A6=-1.2988E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
（実施例７）
本実施形態の実施例７に係る対物レンズのレンズ構成図を図１５に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図１６に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群両凸レンズ材質（面データ第６面） ＨＯＹＡ製、Ｍ−ＴＡＦ１０１
第２群負レンズ材質（面データ第７面） 住田製、Ｋ−ＰＳＦＮ２１４
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 16.8172 1.
1 INF 0.3797 1.76820 71.79
2 INF 0.1573 1.
3（明るさ絞り） INF 0.0542 1.
4* -1.4449 0.9278 1.76802 49.24
5* -0.7439 0.0217 1.
6* 1.7454 0.5016 1.76802 49.24
7* -3.0157 0.0542 2.14352 17.77
8* 4.1430 0.2737 1.
9（フレア絞り） INF 0.0163 1.
10 INF 0.4123 1.51633 64.14
11（接着剤） INF 0.0108 1.51000 64.10
12 INF 0.5425 1.61350 50.20
13（接着剤） INF 0.0054 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第４面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-1.8761E+00，A6=2.1374E+00，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第５面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=9.5182E-02，A6=2.7618E-02，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=1.1065E-01，A6=-1.3686E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第７面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=5.6376E-02，A6=-4.7024E-03，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
第８面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=7.5012E-02，A6=-1.3128E-01，A8=0.0000E+00，A10=0.0000E+00
次に、上記第２の実施形態の実施例８，９について、図１７〜図２０を参照して説明する。
（実施例８）
本実施形態の実施例８に係る対物レンズのレンズ構成図を図１７に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図１８に示す。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） オハラ製、Ｓ−ＬＡＨ５８
第１群負レンズ材質（面データ第５面） 特許文献５の第１実施例のＬＡＰを構成する材質
第２群両凸レンズ材質（面データ第７面） オハラ製、Ｓ−ＦＰＬ５３
第２群負レンズ材質（面データ第８面） オハラ製、Ｌ−ＴＩＨ５３
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 13.1896 1.
1 INF 0.2978 1.76820 71.79
2 INF 0.1234 1.
3（明るさ絞り） INF 0.1583 1.
4 -0.9244 0.6029 1.88300 40.76
5 -0.5443 0.0425 1.63494 23.22
6* -0.8049 0.0213 1.
7* 0.9112 0.6557 1.43875 94.93
8 -1.4148 0.1489 1.84666 23.78
9* 5.2259 0.1968 1.
10（フレア絞り） INF 0.0128 1.
11 INF 0.3234 1.51633 64.14
12（接着剤） INF 0.0085 1.51000 64.10
13 INF 0.4255 1.61350 50.20
14（接着剤） INF 0.0043 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=5.0374E-02，A6=3.1799E-02，A8=-1.3920E-02，A10=0.0000E+00
第７面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-2.3271E-01，A6=1.9547E-02，A8=-4.4906E-01，A10=0.0000E+00
第９面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-3.0578E-01，A6=-4.5641E-02，A8=3.2401E-02，A10=0.0000E+00
（実施例９）
本実施形態の実施例９に係る対物レンズのレンズ構成図を図１９に、レンズデータを下記に示す。また、本実施例の対物レンズの各収差図を図２０に示す。本実施例において、第２群の負レンズは、エネルギ硬化型樹脂から成形され、その光軸上の厚さが条件式（６）を満たしている。
なお、本実施例では、各レンズに下記の材質を用いた。
第１群正メニスカスレンズ材質（面データ第４面） オハラ製、Ｓ−ＬＡＨ５８
第１群負レンズ材質（面データ第５面） 特許文献５の第１実施例のＬＡＰを構成する材質
第２群両凸レンズ材質（面データ第７面） オハラ製、Ｓ−ＦＰＬ５３
第２群負レンズ材質（面データ第８面） 特許文献５の第１実施例のＬＡＰを構成する材質
面データ
面番号 r d nd νd
OBJ INF 13.2292 1.
1 INF 0.2987 1.76820 71.79
2 INF 0.1238 1.
3（明るさ絞り） INF 0.1905 1.
4 -0.8968 0.5794 1.88300 40.76
5 -0.5693 0.0427 1.63494 23.22
6* -0.7781 0.0213 1.
7* 0.9477 0.6886 1.43875 94.93
8 -1.1680 0.0427 1.63494 23.22
9* 3.0364 0.2454 1.
10（フレア絞り） INF 0.0128 1.
11 INF 0.3243 1.51633 64.14
12（接着剤） INF 0.0085 1.51000 64.10
13 INF 0.4267 1.61350 50.20
14（接着剤） INF 0.0043 1.52000 64.10
IMG INF 0.
非球面データ
第６面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=4.5388E-02，A6=-6.3368E-02，A8=7.3136E-01，A10=0.0000E+00
第７面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-2.4491E-01，A6=-9.4083E-02，A8=-1.6379E-01，A10=0.0000E+00
第９面
K=0.0000E+00，A2=0.0000E+00，A4=-3.7022E-01，A6=-2.5938E-01，A8=2.7164E-01，A10=0.0000E+00
表１に、実施例１〜９の対物レンズの変数および条件式の数値を、表２に、実施例１〜９の対物レンズの主な仕様を示す。
Figure 0005393305
Figure 0005393305
なお、上記の実施例１〜９の面データは、各レンズの材質を製造している会社から提供されている情報に基づいている。各会社について参照した文献は下記の通りである。
株式会社住田光学ガラス
http://www.sumita-opt.co.jp/ja/goods/data/glassdata.pdf
ＨＯＹＡ株式会社
http://www.hoya-opticalworld.com/japan/catalogue/hoyaopt20080718.csv
株式会社オハラ
http://www.ohara-inc.co.jp/jp/product/optical/low_tg/data.html
（付記）
なお、これらの実施例から以下構成の発明が導かれる。
（付記項１）物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、前記第１群は、物体側が凹面の正メニスカス単レンズからなり、前記第２群は、物体側から順に両凸レンズと負レンズとの接合レンズからなり、以下の条件式（１）を満足する対物レンズ。
（１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
ただし、ＦＬは全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆｂは第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、νｄは第２群の負レンズのアッベ数である。
（付記項２）以下の条件式（２）および（３）を満足する付記項１に記載の対物レンズ。
（２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
（３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
ただし、Ｌ＿ｅｎｐは明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆ２は第２群の焦点距離である。
（付記項３）以下の条件式（４）を満足する付記項２に記載の対物レンズ。
（４）νｄ＜１９
（付記項４）前記第２群の負レンズが低融点硝材からなり、以下の条件式（５）を満足する付記項３に記載の対物レンズ。
（５）Ｔｇ＿ｐ−Ｔｇ＿ｎ＞１００
ただし、Ｔｇ＿ｐは第２群の両凸レンズの材質の転移点、Ｔｇ＿ｎは第２群の負レンズの材質の転移点である。
（付記項５）物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、前記第１群は、物体側から順に、物体側が凹面の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第２群は、物体側から順に、両凸レンズと負レンズとの接合レンズからなり、以下の条件式（１）〜（３）を満足する対物レンズ。
（１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
（２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
（３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
ただし、ＦＬは全系の焦点距離、ωは半画角、Ｆｂは第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、νｄは第２群の負レンズのアッベ数、Ｌ＿ｅｎｐは明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、ｆ１は第１群の焦点距離、ｆ２は第２群の焦点距離である。
（付記項６）前記第２の群の負レンズが、エネルギ硬化型樹脂からなり、以下の条件式（６）を満たす付記項５に記載の対物レンズ。
（６）ｔｎ／（ｔｐ＋ｔｎ）＜０．２
ただし、ｔｐは第２群の両凸レンズの光軸上の厚さ、ｔｎは第２群の負レンズの光軸上の厚さである。
（付記項７）前記第１群または前記第２群が、成形複合光学素子である付記項１から付記項６のいずれかに記載の対物レンズ。
（付記項８）前記第２群の両凸レンズと負レンズとの接合面が、非球面である付記項１から付記項６のいずれかに記載の対物レンズ。
（付記項９）前記第２群の物体側面が、非球面である付記項１から付記項６のいずれかに記載の対物レンズ。
（付記項１０）前記第１群および第２群において、空気に接触するすべての物体側面および像側面が、非球面である付記項１から付記項６のいずれかに記載の対物レンズ。
（付記項１１）画角（２ω）が、８０°以上である付記項１から付記項６のいずれかに記載の対物レンズ。
１ 対物レンズ
２ 光学部材
３ ＣＣＤチップ封止ガラス
Ｇ１ 第１群
Ｇ２ 第２群
Ｌ１ 正メニスカス単レンズ（正メニスカスレンズ）
Ｌ２ 両凸レンズ
Ｌ３ 負レンズ
Ｌ４ 負レンズ
ＡＳ 明るさ絞り
ＦＳ フレア絞り

Claims (6)

  1. 物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、
    前記第１群は、物体側が凹面の正メニスカス単レンズからなり、
    前記第２群は、物体側から順に両凸レンズと負レンズとの接合レンズからなり、
    以下の条件式（１）を満足する対物レンズ。
    （１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
    ただし、
    ＦＬ：全系の焦点距離、
    ω：半画角、
    Ｆｂ：第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、
    νｄ：第２群の負レンズのアッベ数
    である。
  2. 以下の条件式（２）および（３）を満足する請求項１に記載の対物レンズ。
    （２）０≦Ｌ＿ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
    （３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
    ただし、
    Ｌ＿ｅｎｐ：明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、
    ｆ１：第１群の焦点距離、
    ｆ２：第２群の焦点距離
    である。
  3. 以下の条件式（４）を満足する請求項２に記載の対物レンズ。
    （４）νｄ＜１９
  4. 前記第２群の負レンズが、低融点硝材からなり、
    以下の条件式（５）を満足する請求項３に記載の対物レンズ。
    （５）Ｔｇ＿ｐ−Ｔｇ＿ｎ＞１００
    ただし、
    Ｔｇ＿ｐ：第２群の両凸レンズの材質の転移点、
    Ｔｇ＿ｎ：第２群の負レンズの材質の転移点
    である。
  5. 物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、正または負の第２群からなり、
    前記第１群は、物体側から順に、物体側が凹面の正メニスカスレンズと負レンズとの接合レンズからなり、
    前記第２群は、物体側から順に、両凸レンズと負レンズとの接合レンズからなり、
    以下の条件式（１）〜（３）を満足する対物レンズ。
    （１）０．０４＜ＦＬ×ｓｉｎω／（Ｆｂ×νｄ）＜０．１２
    （２）０≦Ｌ_ｅｎｐ／（ＦＬ×ｓｉｎω）＜０．２７
    （３）−０．２＜ｆ１／ｆ２＜２
    ただし、
    ＦＬ：全系の焦点距離、
    ω：半画角、
    Ｆｂ：第２群の最も像側の面頂から後側焦点位置までの、空気換算長で表した距離、
    νｄ：第２群の負レンズのアッベ数、
    Ｌ＿ｅｎｐ：明るさ絞りから第１群の最も物体側の面頂までの、空気換算長で表した距離、
    ｆ１：第１群の焦点距離、
    ｆ２：第２群の焦点距離
    である。
  6. 前記第２群の負レンズが、エネルギ硬化型樹脂からなり、
    以下の条件式（６）を満たす請求項５に記載の対物レンズ。
    （６）ｔｎ／（ｔｐ＋ｔｎ）＜０．２
    ただし、
    ｔｐ：第２群の両凸レンズの光軸上の厚さ、
    ｔｎ：第２群の負レンズの光軸上の厚さ
    である。
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