JP5479818B2 - Optical system and endoscope apparatus including the same - Google Patents
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Description
本発明は、前方の物体及び略側方の物体の同時観察と前方の物体に対する近接拡大観察とを行うための光学系及びそれを備えた内視鏡装置に関する。 The present invention relates to an optical system for performing simultaneous observation of a front object and a substantially lateral object and close-up magnification observation with respect to a front object, and an endoscope apparatus including the same.
従来から、前方の物体の観察と略側方の物体の観察とを同時に行うことのできる光学系が知られている。そのような光学系の中には、略側方の物体側からの光を、内部で２回反射した後に、像側へ出射する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。なお、略側方とは、光学系自体の側方だけではなく、光学系の斜め前方や斜め後方も含むものとする。 Conventionally, there has been known an optical system capable of simultaneously observing a front object and a substantially lateral object. Among such optical systems, one having a configuration in which light from a substantially lateral object side is reflected twice inside and then emitted to the image side (see, for example, Patent Document 1). ). Note that “substantially side” includes not only the side of the optical system itself but also the diagonally forward and diagonally rear sides of the optical system.
しかし、特許文献１に記載の光学系は、観察領域で前方の物体の像又は略側方の物体の像が形成される領域の拡大をすることができないため、対象物の細部を詳細に観察することができないという問題があった。そのため、例えば、特許文献１に記載されている光学系を、内視鏡装置に採用した場合には、病変部を発見することはできても、その病変部の悪性度や浸潤度等の評価をすることはできなかった。 However, since the optical system described in Patent Document 1 cannot enlarge the area in which an image of a front object or an image of a substantially lateral object is formed in the observation area, the details of the object are observed in detail. There was a problem that could not be done. Therefore, for example, when the optical system described in Patent Document 1 is employed in an endoscope apparatus, evaluation of malignancy, infiltration degree, and the like of the lesion is possible even though the lesion can be found. I couldn't.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、前方の物体と略側方の物体の同時観察と、前方の物体の近接拡大観察とを行うことのできる光学系及びそれを備えた内視鏡装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is simultaneous observation of a front object and a substantially lateral object, and close-up observation of a front object. It is an object to provide an optical system capable of performing the above and an endoscope apparatus including the same.
上記の目的を達成するために、本発明の光学系は、前方の物体と略側方の物体とを観察するための光学系において、前方の物体側から順に、反射屈折光学素子を有し負の屈折力を持つ前群、開口絞り、光軸に沿う方向に移動する移動レンズ群を有し正の屈折力を持つ後群が配置されており、前記反射屈折光学素子は、光軸を中心に形成された第一透過面と該第一透過面の周囲に環状に形成され像側を向いた第一反射面とを有し前方の物体側に形成された第一面と、光軸を中心に形成された第二透過面と該第二透過面の周囲に環状に形成され前方の物体側を向いた第二反射面とを有し像側に形成された第二面と、前記第一面と前記第二面との間に透過面として形成された第三面と、を有しており、前記移動レンズ群を移動させることにより、前記前群及び前記後群の屈折力を相対的に変化させて、観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を、拡大又は縮小し、次の条件式を満足することを特徴とする。
１．０５ ＜ ｆrc／ｆrw ＜ １．４５
ただし、ｆrwは前方の物体及び略側方の物体を同時観察する際の前記後群の焦点距離、ｆrcは観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を拡大して観察する際の前記後群の焦点距離である。
In order to achieve the above object, the optical system of the present invention is an optical system for observing a front object and a substantially lateral object, and has a catadioptric optical element in order from the front object side. A rear lens group having a positive refractive power and a front lens group having a refractive power of 1 mm, an aperture stop, and a moving lens group moving in a direction along the optical axis, and the catadioptric optical element is centered on the optical axis. A first transmission surface formed on the front object side and having a first reflection surface formed in an annular shape around the first transmission surface and facing the image side, and an optical axis A second surface formed on the image side having a second transmission surface formed in the center and a second reflection surface formed annularly around the second transmission surface and facing the front object side; A third surface formed as a transmission surface between the one surface and the second surface, and by moving the moving lens group, the front surface The refractive power of the front group and the rear group is relatively changed to enlarge or reduce the area where the image of the front object is formed in the observation area, and satisfies the following conditional expression: .
1.05 < frc / frw <1.45
Where f rw is the focal length of the rear group when simultaneously observing a front object and a substantially lateral object, and f rc is an enlarged view of a region where an image of the front object is formed in the observation region. This is the focal length of the rear group .
また、本発明の光学系は、前記移動レンズ群が、正の屈折力を持つことが好ましい。 In the optical system of the present invention, it is preferable that the moving lens group has a positive refractive power.
また、本発明の光学系は、前記後群のうち、最も前記開口絞りに近いレンズ群が前記移動レンズであることが好ましい。 In the optical system of the present invention, it is preferable that a lens group closest to the aperture stop in the rear group is the moving lens.
また、本発明の光学系は、前記前群は、負の屈折力を持つ第一レンズ群と、第二レンズ群とを備え、前記後群は、正の屈折力を持つ第三レンズ群を備え、前記第一レンズ群と、前記第二レンズ群と、前記開口絞りと、前記第三レンズ群とにより、前方の物体を観察するための第一光学系が構成され、前記第二レンズ群と、前記開口絞りと、前記第三レンズ群とにより、略側方の物体を観察するための第二光学系が構成されていることが好ましい。 In the optical system of the present invention, the front group includes a first lens group having a negative refractive power and a second lens group, and the rear group includes a third lens group having a positive refractive power. The first lens group, the second lens group, the aperture stop, and the third lens group constitute a first optical system for observing a front object, and the second lens group Preferably, the aperture stop and the third lens group constitute a second optical system for observing a substantially lateral object.
また、本発明の光学系は、前方の物体側からの光は、前記第一透過面に入射した後に、前記第二透過面から像側へ出射され、略側方の物体側からの光は、前記第三面に入射した後に、前記第二反射面と前記第一反射面とで順に反射され、前記第二透過面から像側へ出射されることが好ましい。 In the optical system of the present invention, light from the front object side is incident on the first transmission surface and then emitted from the second transmission surface to the image side, and light from the substantially object side is It is preferable that after entering the third surface, the light is sequentially reflected by the second reflecting surface and the first reflecting surface and emitted from the second transmitting surface to the image side.
また、本発明の内視鏡装置は、上記本発明のいずれかの光学系を備えている。 Moreover, the endoscope apparatus of the present invention includes any one of the optical systems of the present invention.
本発明によれば、前方の物体と略側方の物体の同時観察と、前方の物体の近接拡大観察
とを行うことのできる光学系及びそれを備えた内視鏡装置が得られる。
According to the present invention, a simultaneous observation of the object approximately lateral and forward object, Ru endoscope apparatus provided with an optical system and it can perform a proximity magnified observation of front object obtained.
本発明の光学系の実施例の説明に先立ち、本実施例の構成による作用効果を説明する。 Prior to the description of the embodiment of the optical system of the present invention, the operational effects of the configuration of this embodiment will be described.
本発明の光学系は、光軸を中心に形成された第一透過面と該第一透過面の周囲に環状に形成され像側を向いた第一反射面とを有し前方の物体側に形成された第一面と、光軸を中心に形成された第二透過面と該第二透過面の周囲に環状に形成され前方の物体側を向いた第二反射面とを有し像側に形成された第二面と、第一面と第二面との間に透過面として形成された第三面と、を有した反射屈折光学素子を備えている。 The optical system of the present invention has a first transmission surface formed around the optical axis and a first reflection surface formed in an annular shape around the first transmission surface and facing the image side. An image side having a first surface formed, a second transmission surface formed around the optical axis, and a second reflection surface formed in an annular shape around the second transmission surface and facing the front object side And a catadioptric optical element having a third surface formed as a transmission surface between the first surface and the second surface.
このように、本発明の光学系は、反射屈折光学素子を備えているため、前方の物体と略側方の物体の同時観察をすることができる。なお、反射屈折光学素子とは、光の反射作用と屈折作用とを利用する部材を意味する。 As described above, since the optical system of the present invention includes the catadioptric optical element, it is possible to simultaneously observe a front object and a substantially lateral object. The catadioptric optical element refers to a member that utilizes the light reflection and refraction actions.
また、本発明の光学系は、前方の物体と略側方の物体とを観察するための光学系において、前方の物体側から順に、反射屈折光学素子を有し負の屈折力を持つ前群、開口絞り、光軸に沿う方向に移動する移動レンズ群を有し正の屈折力を持つ後群が配置されており、移動レンズ群を移動させることにより、前群及び後群の屈折力を相対的に変化させて、観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を、拡大又は縮小することを特徴としている。 Further, the optical system of the present invention is an optical system for observing a front object and a substantially lateral object, and includes a front group having a catadioptric optical element in order from the front object side and having a negative refractive power. A rear lens group having a positive refracting power having an aperture stop and a moving lens group moving in a direction along the optical axis, and by moving the moving lens group, the refracting power of the front group and the rear group is It is characterized in that a region where an image of a front object is formed in the observation region is enlarged or reduced by being relatively changed.
本発明の光学系は、このように、前方の物体側から入射する光に対してレトロフォーカスタイプの光学系となるように構成されている。 The optical system of the present invention is thus configured to be a retrofocus type optical system for light incident from the front object side.
一般に、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系では、前群の負の屈折力と後群の正の屈折力が変化すれば、焦点距離が変化し、同時に、結像面における像が拡大又は縮小する。 In general, in a so-called retrofocus type optical system, if the negative refractive power of the front group and the positive refractive power of the rear group change, the focal length changes, and at the same time, the image on the imaging plane is enlarged or reduced.
そのため、前方の物体側から入射する光に対してレトロフォーカスタイプの光学系として構成されている本発明の光学系も、後群中に設けた移動レンズ群を光軸に沿って移動させると、前群及び後群の屈折力が相対的に変化するため、焦点距離が変化し、同時に、観察領域内で前方の物体の像が形成される領域が拡大又は縮小する。 Therefore, the optical system of the present invention configured as a retrofocus type optical system for light incident from the front object side also moves the moving lens group provided in the rear group along the optical axis. Since the refractive powers of the front group and the rear group change relatively, the focal length changes, and at the same time, the area where the image of the front object is formed in the observation area is enlarged or reduced.
したがって、本発明の光学系は、移動レンズ群を光軸に沿って移動させるだけで、前方の物体と略側方の物体の同時観察に適した光学系から前方の物体に対する近接拡大観察に適した光学系へと変化することができるようになっている。 Therefore, the optical system of the present invention is suitable for close-up observation from an optical system suitable for simultaneous observation of a front object and a substantially lateral object by simply moving the moving lens group along the optical axis. It can be changed to an optical system.
また、本発明の光学系は、移動レンズ群が、正の屈折力を持つことが好ましい。 In the optical system of the present invention, it is preferable that the moving lens group has a positive refractive power.
このように、後群に含まれる移動レンズが正の屈折力を持つように構成すれば、その移動レンズ群が物体側に移動することにより、前群の負の屈折力と後群の正の屈折力を相対的に弱めることができる。また、後群は全体として正の屈折力を持つものであるため、後群に含まれる移動レンズ群を正の屈折力を持つレンズ群とすれば、レンズ枚数を削減することができる。 In this way, if the moving lens included in the rear group is configured to have a positive refractive power, the moving lens group moves toward the object side, thereby causing the negative refractive power of the front group and the positive power of the rear group. Refractive power can be weakened relatively. Further, since the rear group has a positive refractive power as a whole, the number of lenses can be reduced if the moving lens group included in the rear group is a lens group having a positive refractive power.
また、本発明の光学系は、後群のうち、最も開口絞りに近いレンズ群が移動レンズであることが好ましい。 In the optical system of the present invention, it is preferable that the lens group closest to the aperture stop in the rear group is a moving lens.
このように、後群のうち最も開口絞りに近いレンズ群が移動レンズ群であるということは、移動レンズ群が、前群にも近いということである。そして、移動レンズ群がそのような位置に配置されていると、前群は、移動レンズ群の移動の影響を受けやすくなるので、前群の負の屈折力が変化しやすくなる。つまり、移動レンズ群を大きく移動させなくても、前群の負の屈折力を十分に変化させることができる。 Thus, the fact that the lens group closest to the aperture stop in the rear group is the moving lens group means that the moving lens group is also close to the front group. When the moving lens group is arranged at such a position, the front group is easily affected by the movement of the moving lens group, and thus the negative refractive power of the front group is likely to change. That is, the negative refractive power of the front group can be sufficiently changed without greatly moving the moving lens group.
また、本発明の光学系は、次の条件式を満足することが好ましい。
１．０５ ＜ ｆr c／ｆr w ＜ １．４５
ただし、ｆr wは前方の物体及び略側方の物体を同時観察する際の前記後群の焦点距離、ｆr cは観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を拡大して観察する際の前記後群の焦点距離である。
Moreover, it is preferable that the optical system of the present invention satisfies the following conditional expression.
1.05 <f r c / f r w <1.45
Where f r w is the focal length of the rear group when simultaneously observing a front object and a substantially lateral object, and f r c is an enlarged area in which an image of the front object is formed in the observation area. This is the focal length of the rear group when observing.
この条件式「１．０５ ＜ ｆr c／ｆr w ＜ １．４５」の下限を下回ると、前方の物体と略側方の物体の同時観察時における後群の焦点距離と前方の物体の近接拡大観察時における後群の焦点距離との差が小さくなり過ぎてしまい、それらの観察状態を適切に変化させにくくなってしまう。一方、上限を上回ると、焦点距離の差が大きくなり過ぎてしまい、諸収差のバランスをとることが難しくなってしまう。 If the lower limit of this conditional expression “1.05 < fr c / fr w <1.45” is not reached, the focal length of the rear group and the front object at the time of simultaneous observation of the front object and the substantially lateral object will be described. The difference from the focal length of the rear group at the time of close-up magnification observation becomes too small, and it becomes difficult to change the observation state appropriately. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the difference in focal length becomes too large, making it difficult to balance various aberrations.
以下に、実施例１及び実施例２に係る光学系ついて図面を参照して説明する。 Hereinafter, optical systems according to the first and second embodiments will be described with reference to the drawings.
なお、光学系断面図のｒ1，ｒ2，・・・及びｄ1，ｄ2，・・・において下付き文字として示した数字は、数値データにおける面番号１，２，・・・に対応している。 The numbers shown as subscripts in the optical system sectional views r 1 , r 2 ,... And d 1 , d 2 ,. doing.
また、数値データにおいては、ｓは面番号、ｒは各面の曲率半径、ｄは面間隔、ｎｄはｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）における屈折率、νｄはｄ線におけるアッベ数、Ｋは円錐係数、Ａ4，Ａ6，Ａ8，Ａ10は非球面係数をそれぞれ示している。 In the numerical data, s is the surface number, r is the radius of curvature of each surface, d is the surface spacing, nd is the refractive index at the d-line (wavelength 587.56 nm), νd is the Abbe number at the d-line, and K is the cone. Coefficients A 4 , A 6 , A 8 and A 10 indicate aspheric coefficients, respectively.
また、数値データの非球面係数においては、Ｅは１０のべき乗を表している。例えば、「Ｅ−１０」は、１０のマイナス１乗を表している。また、各非球面形状は、数値データに記載した各非球面係数を用いて以下の式で表される。ただし、光軸に沿う方向の座標をＺ、光軸と垂直な方向の座標をＹとする。
Ｚ＝（Ｙ2／ｒ）／［１＋｛１−（１＋ｋ）・（Ｙ／ｒ）2｝1/2］
＋Ａ4Ｙ4＋Ａ6Ｙ6＋Ａ8Ｙ8＋Ａ10Ｙ10＋・・・
In the aspherical coefficient of the numerical data, E represents a power of 10. For example, “E-10” represents 10 minus the first power. Each aspheric shape is expressed by the following equation using each aspheric coefficient described in the numerical data. However, the coordinate in the direction along the optical axis is Z, and the coordinate in the direction perpendicular to the optical axis is Y.
Z = (Y 2 / r) / [1+ {1− (1 + k) · (Y / r) 2 } 1/2 ]
+ A 4 Y 4 + A 6 Y 6 + A 8 Y 8 + A 10 Y 10 +...
また、収差図において、メリジオナル面とは、光学系の光軸と主光線とを含む面（紙面に平行な面）、サジタル面とは、光軸を含みメリジオナル面に垂直な面（紙面に垂直な面）を意味する。本発明の光学系は、メリジオナル面に対して対称であるため、サジタル面についての収差量は、横軸について、負の値を省略している。コマ収差を示す図における、縦軸は収差量（単位ｍｍ）、横軸は開口比（−１〜１）をそれぞれ表している。各線に対応する波長は、図中の右端に記載されている。例えば、実線に対応する波長は、６５６．２７ｎｍである。非点収差を示す図における、縦軸は角度（単位ｄｅｇ）、横軸は焦点位置（単位ｍｍ）をそれぞれ表している。また、実線（図中のｙ）はサジタル面に関して、破線（図中のｘ）はメリジオナル面に関して、５４６．０７ｎｍの波長での収差量を表している。 In the aberration diagrams, the meridional plane is a plane including the optical axis and the principal ray of the optical system (a plane parallel to the paper), and the sagittal plane is a plane including the optical axis and perpendicular to the meridional plane (perpendicular to the plane of the paper). Meaning). Since the optical system of the present invention is symmetric with respect to the meridional surface, the aberration amount for the sagittal surface is omitted from the negative value with respect to the horizontal axis. In the graph showing coma aberration, the vertical axis represents the aberration amount (unit: mm), and the horizontal axis represents the aperture ratio (−1 to 1). The wavelength corresponding to each line is shown at the right end in the figure. For example, the wavelength corresponding to the solid line is 656.27 nm. In the diagram showing astigmatism, the vertical axis represents the angle (unit deg), and the horizontal axis represents the focal position (unit mm). The solid line (y in the figure) represents the amount of aberration at a wavelength of 546.07 nm with respect to the sagittal surface, and the broken line (x in the figure) represents the meridional surface.
ここで、図１を用いて、本発明の光学系の反射屈折光学素子に対し、略側方の物体側から入射する光の画角の定義について説明をしておく。図１は、本発明の反射屈折光学素子に対し、略側方の物体側から入射する光に関する画角を示す模式図である。 Here, with reference to FIG. 1, the definition of the angle of view of light incident from substantially the object side to the catadioptric optical element of the optical system of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing an angle of view related to light incident from a substantially lateral object side with respect to the catadioptric optical element of the present invention.
反射屈折光学素子ＲＬの第三面ＲＬｃに、略側方の物体側から入射する光の主光線が入射するが、その主光線と光軸ＬＣとが、前方の物体側でなす角度が、反射屈折光学素子ＲＬの略側方の物体側に対する半画角となる。 The chief ray of light incident from substantially the object side is incident on the third surface RLc of the catadioptric optical element RL. The angle formed by the chief ray and the optical axis LC on the front object side is reflected. This is a half angle of view with respect to the object side substantially on the side of the refractive optical element RL.
また、このような反射屈折光学素子ＲＬの場合、第三面ＲＬｃを介して、前方の物体、すなわち、光軸ＬＣ上に存在する物体を観察することはできない。そのため、画角には、最小画角θMinと最大画角θMaxが存在することになる。このとき、最小画角θMinとは、第三面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も前方の物体側の光の主光線と光軸とがなす角度θMinのことである。一方、最大画角θMaxとは、第三面ＲＬｃを介して観察できる範囲のうち、最も像側の光の主光線と光軸とがなす角度θMaxのことである。 Further, in the case of such a catadioptric optical element RL, it is impossible to observe a front object, that is, an object existing on the optical axis LC via the third surface RLc. Therefore, the angle of view has a minimum angle of view θ Min and a maximum angle of view θ Max . At this time, the minimum angle of view θ Min is an angle θ Min formed by the principal ray of the light on the foremost object side and the optical axis in the range that can be observed through the third surface RLc. On the other hand, the maximum angle of view θ Max is an angle θ Max formed by the principal ray of the most image-side light and the optical axis in the range that can be observed through the third surface RLc.
以下に、図２〜図８を用いて実施例１に係る光学系について詳細に説明する。 Hereinafter, the optical system according to Example 1 will be described in detail with reference to FIGS.
まず、図２及び図３を用いて、本実施例の光学系の構成を説明する。 First, the configuration of the optical system of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例の光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、が配置されている。 The optical system of the present embodiment includes, on the optical axis LC of light from the front object side, in order from the front object side, a front group G f having a negative refractive power as a whole, an aperture stop S, and a whole. A rear group G r having a positive refractive power is arranged.
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、第一レンズ群Ｇ1と第二レンズ群Ｇ2とからなる。 The front group G f includes a first lens group G 1 and a second lens group G 2 in order from the front object side.
後群Ｇrは、第三レンズ群Ｇ3からなる。 The rear group G r includes a third lens group G 3 .
第一レンズ群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1により構成されている。 The first lens group G 1 is composed of a lens L 1 which is a plano-concave lens having a concave surface facing the image side.
第二レンズ群Ｇ2は、前方の物体側から順に、前方の物体側の面が非球面の反射屈折光学素子であるレンズＬ21と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズであるレンズＬ22と、平板レンズであるレンズＬ23とにより構成されている。 The second lens group G 2 includes, in order from the front object side, a lens L 21 that is a catadioptric optical element having an aspheric surface on the front object side, and a lens that is a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side. L 22 and a lens L 23 which is a flat lens.
開口絞りＳは、レンズＬ23の像側の面に、レンズＬ23と一体的に配置されている。 The aperture stop S is disposed integrally with the lens L 23 on the image side surface of the lens L 23 .
第三レンズ群Ｇ3は、前方の物体側から順に、光軸上を移動する両凸レンズであるレンズＬ31と、両凸レンズであるレンズＬ32と、両凹レンズであるレンズＬ33と、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ34と、平板レンズであるレンズＬ35とにより構成されている。なお、レンズＬ32の像側の面とレンズＬ33の物体側の面とは接合されている。 The third lens group G 3 includes, in order from the front object side, a lens L 31 that is a biconvex lens that moves on the optical axis, a lens L 32 that is a biconvex lens, a lens L 33 that is a biconcave lens, and an image side. The lens L 34 is a biconvex lens having an aspheric surface and a lens L 35 which is a flat lens. The image side surface of the lens L 32 and the object side surface of the lens L 33 are cemented.
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸近傍における形状である。 The shape of these lenses is a shape in the vicinity of the optical axis of light from the front object side.
ここで、図４を用いて前方の物体と略側方の物体の観察を同時に行うための反射屈折光学素子であるレンズＬ21について詳細に説明する。 Here, the lens L 21 which is a catadioptric optical element for simultaneously observing a front object and a substantially lateral object will be described in detail with reference to FIG.
反射屈折光学素子であるレンズＬ21は、前方の物体側に形成された第一面Ｌ21ａと、像側に形成された第二面Ｌ21ｂと、第一面Ｌ21ａと第二面Ｌ21ｂとの間で全周面に形成された第三面Ｌ21ｃとを有する。 Catadioptric element lens L 21 is includes a first surface L 21 a formed on the front-object side, and a second surface L 21 b formed on the image side, the first surface L 21 a and the second A third surface L 21 c formed on the entire circumferential surface between the surface L 21 b and the surface L 21 b.
第一面Ｌ21ａは、光軸を中心に形成されている第一透過面Ｌ21ａ1と、像側を向いていて第一透過面Ｌ21ａ1の周囲に環状に形成されている第一反射面Ｌ21ａ2とを有している。第二面Ｌ21ｂは、光軸を中心に形成されている第二透過面Ｌ21ｂ1と、前方の物体側を向いていて第二透過面Ｌ21ｂ1の周囲に環状に形成されている第二反射面Ｌ21ｂ2とを有している。第三面Ｌ21ｃは全面が透過面として形成されている。 The first surface L 21 a is formed in an annular shape around the first transmission surface L 21 a 1 that faces the image side and the first transmission surface L 21 a 1 that is formed around the optical axis. And a first reflecting surface L 21 a 2 . The second surface L 21 b is formed in an annular shape around the second transmission surface L 21 b 1 facing the front object side and the second transmission surface L 21 b 1 formed around the optical axis. And a second reflecting surface L 21 b 2 . The entire third surface L 21 c is formed as a transmission surface.
なお、第一反射面Ｌ21ａ2や第二反射面Ｌ21ｂ2は、蒸着法により形成されている。具体的には、例えば、第一透過面Ｌ21ａ1に、第一透過面Ｌ21ａ1と同形状のマスクをした上で、第一面Ｌ21ａ全体に対してミラーコーティングを施し、その後該マスクを剥がす。このような方法を用いれば、マスクされた部分はミラーコーティングされないため、第一反射面Ｌ21ｂ2を形成した後でも、第一透過面Ｌ21ａ1を透過面として用いることができる。 The first reflective surface L 21 a 2 and the second reflective surface L 21 b 2 are formed by vapor deposition. Specifically, for example, after a mask having the same shape as the first transmission surface L 21 a 1 is formed on the first transmission surface L 21 a 1 , mirror coating is applied to the entire first surface L 21 a, Thereafter, the mask is peeled off. If such a method is used, since the masked portion is not mirror-coated, the first transmission surface L 21 a 1 can be used as the transmission surface even after the first reflection surface L 21 b 2 is formed.
次に、図３及び図４を用いて、本実施例の光学系に入射した光の辿る経路を説明する。 Next, the path followed by the light incident on the optical system of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例の光学系に前方の物体側から入射する光ＬFは、まず、レンズＬ1を通過する。そして、レンズＬ1を通過した光ＬFは、レンズＬ21の第一透過面Ｌ21ａ1に入射する。その後、第一透過面Ｌ21ａ1に入射した光ＬFは、レンズＬ21の第二透過面Ｌ21ｂ1から出射する。第二透過面Ｌ21ｂ1から出射した光ＬFは、レンズＬ22、レンズＬ23、開口絞りＳ、レンズＬ31〜レンズＬ35を順に通過し、結像面において、観察領域の中央部に前方の物体の像を形成する。 The light L F incident on the optical system of the present embodiment from the front object side first passes through the lens L 1 . Then, the light L F passing through the lens L 1 is incident on the first transmitting surface L 21 a 1 of the lens L 21. Then, the light L F incident on the first transmitting surface L 21 a 1 is emitted from the second transmitting surface L 21 b 1 of the lens L 21. Light L F emitted from the second transmitting surface L 21 b 1 is a lens L 22, the lens L 23, passes through the aperture stop S, a lens L 31 ~ lens L 35 in order, in the imaging plane, a central portion of the observation area An image of the object in front is formed.
他方、本実施例の光学系に略側方の物体側から入射する光Ｌsは、まず、レンズＬ21の第三面Ｌ21ｃに入射する。そして、第三面Ｌ21ｃに入射した光Ｌsは、レンズＬ21の第二反射面Ｌ21ｂ2で反射される。次に、第二反射面Ｌ21ｂ2で反射された光Ｌsは、レンズＬ21の第一反射面Ｌ21ａ2で反射される。その後、第一反射面Ｌ21ａ2で反射された光Ｌsは、レンズＬ21の第二透過面Ｌ21ｂ1から出射される。第二透過面Ｌ21ｂ1から出射した光Ｌsは、レンズＬ22、レンズＬ23、開口絞りＳ、レンズＬ31〜レンズＬ35を順に通過し、結像面において、観察領域の中央部に形成された前方の物体の像の周囲に、環状に、略側方の物体の像を形成する。 On the other hand, the light L s incident on the optical system of the present embodiment from the substantially object side first enters the third surface L 21 c of the lens L 21 . The light L s incident on the third surface L 21 c is reflected by the second reflecting surface L 21 b 2 of the lens L 21 . Next, the light L s reflected by the second reflecting surface L 21 b 2 is reflected by the first reflecting surface L 21 a 2 of the lens L 21 . Thereafter, the light L s reflected by the first reflecting surface L 21 a 2 is emitted from the second transmitting surface L 21 b 1 of the lens L 21 . The light L s emitted from the second transmission surface L 21 b 1 sequentially passes through the lens L 22 , the lens L 23 , the aperture stop S, and the lenses L 31 to L 35 , and on the imaging surface, the central portion of the observation region An image of a substantially lateral object is formed in a ring shape around the image of the front object formed in (1).
次に、図３及び図５を用いて、本実施例の光学系が、前方の物体及び略側方の物体を同時観察に適した状態から前方の物体の近接拡大観察に適した状態への変化と、その際に観察領域に形成される像について説明する。 Next, referring to FIGS. 3 and 5, the optical system of the present embodiment changes from a state suitable for simultaneous observation of a front object and a substantially lateral object to a state suitable for close-up magnification observation of the front object. The change and the image formed in the observation area at that time will be described.
本実施例の光学系は、前方の物体及び略側方の物体を同時観察する場合（図３（ａ）参照）、観察領域（図５（ａ）参照）には、その中央領域に前方の物体の像が形成され、その周囲の環状の領域（図５（ａ）の斜線で示した領域）に略側方の物体の像が形成されることになる。 The optical system of the present embodiment, when simultaneously observing a front object and a substantially lateral object (see FIG. 3A), in the observation area (see FIG. An image of the object is formed, and an image of a substantially lateral object is formed in a surrounding annular region (a region indicated by hatching in FIG. 5A).
ところで、本実施例の光学系は、前方の物体側から入射する光に対して、いわゆるレトロフォーカスタイプの光学系となっている。そのため、前群Ｇfの負の屈折力と後群Ｇrの正の屈折力が、前方の物体及び略側方の物体を同時観察している状態よりも相対的に弱くなれば、観察領域内において前方の物体の像が形成される領域が拡大され、前方の物体の近接拡大観察に適した状態（図５（ｂ）参照）となる。 By the way, the optical system of the present embodiment is a so-called retrofocus type optical system for light incident from the front object side. Therefore, if the negative refractive power of the front group G f and the positive refractive power of the rear group G r are relatively weaker than the state in which the front object and the substantially lateral object are observed simultaneously, the observation region A region in which an image of the front object is formed is enlarged, and a state suitable for close-up magnification observation of the front object is obtained (see FIG. 5B).
具体的には、本発明の光学系は、後群Ｇr、すなわち、第三レンズ群Ｇ3に含まれる正の屈折力を持つレンズＬ31を有しているため、そのレンズＬ31を像側に移動する（図３（ｂ）参照）。レンズＬ31をそのように移動させるだけで、前群Ｇfの負の屈折力と後群Ｇrの正の屈折力が、前方の物体及び略側方の物体を同時観察している状態よりも相対的に弱くなり、前方の物体を近接して観察するのに適した状態となる。 Specifically, the optical system of the present invention, the rear group G r, i.e., because it has a lens L 31 having a positive refractive power included in the third lens group G 3, the lens L 31 image (See FIG. 3B). By simply moving the lens L 31 in such a manner, the negative refractive power of the front group G f and the positive refractive power of the rear group G r are compared with a state in which a front object and a substantially lateral object are simultaneously observed. Becomes relatively weak, and is in a state suitable for observing a front object in close proximity.
次に、本実施例に係る光学系を構成するレンズの構成及び数値データを示す。 Next, the configuration and numerical data of the lenses constituting the optical system according to the present example are shown.
数値データ１
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
0 （物体面） Ｄ０
1 ∞ 0.7 1.8830 40.8
2 1.98645 0.7
3 （非球面） -17.75837 0.85 1.5163 64.1
4 2.26757 1.787
5 2.7 2.7
6 -1.56527 0.6 1.8830 40.8
7 -1.9108 0.1
8 ∞ 0.4 1.5163 64.1
9 ∞ 0
10 （開口絞り） ∞ Ｄ１０
11 3.49907 1.4 1.7725 49.6
12 -5.5374 Ｄ１２
13 24.49464 1.5 1.7292 54.7
14 -2.00692 0.4 1.8467 23.8
15 5.58093 0.1
16 3.18186 1 1.5163 64.1
17 （非球面） -5.08989 0.75
18 ∞ 2 1.5163 64.1
19 ∞ 0
20 （結像面）
なお、面番号５に係る曲率半径は、反射屈折光学素子であるレンズＬ21の第三面Ｌ21ｃ、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径であり、また、面番号５に係る面間隔は、光軸から面番号５の面までの距離である。
Numerical data 1
Unit mm
Surface data Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number s r d nd νd
0 (Object surface) D0
1 ∞ 0.7 1.8830 40.8
2 1.98645 0.7
3 (Aspherical surface) -17.75837 0.85 1.5163 64.1
4 2.26757 1.787
5 2.7 2.7
6 -1.56527 0.6 1.8830 40.8
7 -1.9108 0.1
8 ∞ 0.4 1.5163 64.1
9 ∞ 0
10 (Aperture stop) ∞ D10
11 3.49907 1.4 1.7725 49.6
12 -5.5374 D12
13 24.49464 1.5 1.7292 54.7
14 -2.00692 0.4 1.8467 23.8
15 5.58093 0.1
16 3.18186 1 1.5163 64.1
17 (Aspherical surface) -5.08989 0.75
18 ∞ 2 1.5163 64.1
19 ∞ 0
20 (imaging plane)
The radius of curvature related to surface number 5 is the radius of curvature of the third surface L 21 c of the lens L 21 that is a catadioptric optical element, that is, a cylindrical surface centered on the optical axis. The surface interval according to 5 is the distance from the optical axis to the surface of surface number 5.
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数 非球面係数
ｓ ｒ ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
3 -17.75837 0 3.21E-02 -4.74E-03 -5.46E-05 8.59E-05
17 -5.06969 0 2.15E-02 3.34E-02 6.86E-03 -1.45E-03
Aspheric data surface number Curvature radius Conical coefficient Aspheric coefficient
s r k A 4 A 6 A 8 A 10
3 -17.75837 0 3.21E-02 -4.74E-03 -5.46E-05 8.59E-05
17 -5.06969 0 2.15E-02 3.34E-02 6.86E-03 -1.45E-03
各種データ
Ｆナンバー：６．９
レンズ全長：１４．２ｍｍ
バックフォーカス：０ｍｍ
像高：１．３ｍｍ
Various data F number: 6.9
Total lens length: 14.2 mm
Back focus: 0mm
Image height: 1.3mm
面間隔
同時観察 近接拡大観察
Ｄ０ 9.440 1.505
Ｄ１０ 1.814 0.1
Ｄ１２ 0.1 1.814
移動レンズ群Ｌ31の移動距離：１．７４１ｍｍ
Face spacing
Simultaneous observation Close-up observation D0 9.440 1.505
D10 1.814 0.1
D12 0.1 1.814
Moving distance of moving lens unit L 31 : 1.741 mm
半画角
前方の物体側に対する半画角
同時観察時、近接拡大観察時共通：６９°
略側方の物体側に対する半画角（最小画角〜最大画角）
同時観察時 ：７４°〜１１６°
近接拡大観察時：測定不能
Half angle of view Half angle of view with respect to the front object side Common for simultaneous observation and close-up observation: 69 °
Half angle of view with respect to the object side at the side (minimum angle of view-maximum angle of view)
Simultaneous observation: 74 ° to 116 °
During close-up observation: Measurement not possible
焦点距離
前方の物体側に対する全系焦点距離
同時観察時 ：０．６９５ｍｍ
近接拡大観察時：１．１５７４６ｍｍ
第一レンズ群Ｇ1の焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−２．２３７ｍｍ
第二レンズ群Ｇ2の前方の物体側に対する焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−３．９８８ｍｍ
第一レンズ群Ｇ1と第二レンズ群Ｇ2の合成焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−１．２８１ｍｍ
第三レンズ群Ｇ3の焦点距離
同時観察時（ｆr w） ：２．８７４ｍｍ
近接拡大観察時（ｆr c）：３．３５１ｍｍ
移動レンズ群Ｌ31の焦点距離（ｆm）
同時観察時、近接拡大観察時共通：２．９６３ｍｍ
Focal length Whole system focal length to the front object side Simultaneous observation: 0.695 mm
During close-up observation: 1.15746 mm
Focal length of the first lens group G 1 Common for simultaneous observation and close-up magnification observation: -2.237 mm
When the focal length simultaneous observation of the front-object side of the second lens group G 2, near the magnification observation time common: -3.988Mm
Synthetic focal length of the first lens group G 1 and the second lens group G 2 Common for simultaneous observation and close-up magnification observation: −1.281 mm
The third lens group when the focal length simultaneous observation of G 3 (f r w): 2.874mm
During close-up observation (f r c ): 3.351 mm
The focal length of the moving lens group L 31 (f m)
Common for simultaneous observation and close-up observation: 2.963 mm
条件式に係るデータ
ｆr c／ｆr w＝１．１６６
Data related to conditional expression f r c / f r w = 1.166
次に、図９〜図１３を用いて実施例２に係る光学系について詳細に説明する。なお、本実施例の光学系における反射屈折光学素子の形状、光学系に入射した光の辿る光路、観察状態の変化方法は、実施例１の光学系とほぼ同じであるため、ほぼ同じ構成を有する部材には、同一の符号を付すとともに、それらについての詳細な説明は省略する。 Next, the optical system according to Example 2 will be described in detail with reference to FIGS. Note that the shape of the catadioptric optical element in the optical system of the present embodiment, the optical path followed by the light incident on the optical system, and the method of changing the observation state are substantially the same as those of the optical system of the first embodiment. The members having the same reference numerals are given, and detailed descriptions thereof are omitted.
まず、図９及び図１０を用いて、本実施例の光学系の構成を説明する。 First, the configuration of the optical system of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
本実施例の光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、開口絞りＳと、全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、が配置されている。 The optical system of the present embodiment includes, on the optical axis LC of light from the front object side, in order from the front object side, a front group G f having a negative refractive power as a whole, an aperture stop S, and a whole. A rear group G r having a positive refractive power is arranged.
前群Ｇfは、前方の物体側から順に、第一レンズ群Ｇ1と第二レンズ群Ｇ2とからなる。 The front group G f includes a first lens group G 1 and a second lens group G 2 in order from the front object side.
後群Ｇrは、第三レンズ群Ｇ3からなる。 The rear group G r includes a third lens group G 3 .
本実施例の光学系は、前方の物体側からの光の光軸ＬＣ上に、前方の物体側から順に、第一レンズ群Ｇ1と第二レンズ群Ｇ2とからなり全体として負の屈折力を持つ前群Ｇfと、開口絞りＳと、第三レンズ群Ｇ3からなり全体として正の屈折力を持つ後群Ｇrと、が配置されている。 The optical system of the present embodiment is composed of a first lens group G 1 and a second lens group G 2 in order from the front object side on the optical axis LC of light from the front object side. a front group G f with the power, an aperture stop S, a rear group G r having positive refractive power as a whole from the third lens group G 3, it is disposed.
第一レンズ群Ｇ1は、像側に凹面を向けた平凹レンズであるレンズＬ1により構成されている。 The first lens group G 1 is composed of a lens L 1 which is a plano-concave lens having a concave surface facing the image side.
第二レンズ群Ｇ2は、前方の物体側から順に、前方の物体側の面が非球面の反射屈折光学素子であるレンズＬ21と、平板レンズであるレンズＬ22とにより構成されている。 The second lens group G 2 includes, in order from the front object side, a lens L 21 that is a catadioptric optical element whose front object side surface is aspheric and a lens L 22 that is a flat lens.
開口絞りＳは、レンズＬ22の像側の面に配置されている。 The aperture stop S is disposed on the image-side surface of the lens L 22.
第三レンズ群Ｇ3は、前方の物体側から順に、光軸上を移動する両凸レンズであるレンズＬ31と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズであるレンズＬ32と、両凹レンズであるレンズＬ33と、像側の面が非球面の両凸レンズであるレンズＬ34と、平板レンズであるレンズＬ35とにより構成されている。なお、レンズＬ32の像側の面とレンズＬ33の物体側の面とは接合されている。 The third lens group G 3 includes, in order from the front object side, a lens L 31 that is a biconvex lens that moves on the optical axis, a lens L 32 that is a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, and a biconcave lens. a lens L 33 is a lens L 34 surface on the image side is a biconvex aspheric, is constituted by the lens L 35 is a planar lens. The image side surface of the lens L 32 and the object side surface of the lens L 33 are cemented.
なお、これらのレンズの形状は、前方の物体側からの光の光軸近傍における形状である。 The shape of these lenses is a shape in the vicinity of the optical axis of light from the front object side.
次に、本実施例に係る光学系を構成するレンズの構成及び数値データを示す。 Next, the configuration and numerical data of the lenses constituting the optical system according to the present example are shown.
数値データ２
単位 ｍｍ
面データ
面番号 曲率半径 面間隔 屈折率 アッベ数
ｓ ｒ ｄ ｎｄ νｄ
0 （物体面） Ｄ０
1 ∞ 0.7 1.5163 64.1
2 1.58699 0.9
3 （非球面） 114.08067 0.85 1.5163 64.1
4 2.2 2.6138
5 3 3
6 ∞ 0.6 1.8830 40.8
7 ∞ 0.287
8 （開口絞り） ∞ Ｄ８
9 5.00915 1.4 1.7725 49.6
10 -3.89454 Ｄ１０
11 -23.93361 1.7 1.7292 54.7
12 -2.15 0.4 1.8467 23.8
13 10781.23595 0.1
14 7.53056 1.25 1.5163 64.1
15 （非球面） -3.46941 0.85
16 ∞ 2 1.5163 64.1
17 ∞ 0
18 （結像面）
なお、面番号５に係る曲率半径は、反射屈折光学素子であるレンズＬ21の第三面Ｌ21ｃ、すなわち、光軸を中心とした筒状の面の曲率半径であり、また、面番号５に係る面間隔は、光軸から面番号５の面までの距離である。
Numerical data 2
Unit mm
Surface data Surface number Curvature radius Surface spacing Refractive index Abbe number s r d nd νd
0 (Object surface) D0
1 ∞ 0.7 1.5163 64.1
2 1.58699 0.9
3 (Aspherical surface) 114.08067 0.85 1.5163 64.1
4 2.2 2.6138
5 3 3
6 ∞ 0.6 1.8830 40.8
7 ∞ 0.287
8 (Aperture stop) ∞ D8
9 5.00915 1.4 1.7725 49.6
10 -3.89454 D10
11 -23.93361 1.7 1.7292 54.7
12 -2.15 0.4 1.8467 23.8
13 10781.23595 0.1
14 7.53056 1.25 1.5163 64.1
15 (Aspherical surface) -3.46941 0.85
16 ∞ 2 1.5163 64.1
17 ∞ 0
18 (imaging plane)
The radius of curvature related to surface number 5 is the radius of curvature of the third surface L 21 c of the lens L 21 that is a catadioptric optical element, that is, a cylindrical surface centered on the optical axis. The surface interval according to 5 is the distance from the optical axis to the surface of surface number 5.
非球面データ
面番号 曲率半径 円錐係数 非球面係数
ｓ ｒ ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 Ａ10
3 114.08067 0 2.08E-02 -4.13E-03 -5.76E-04 -3.53E-05
15 -3.46941 0 2.45E-02 -5.44E-03 9.28E-03 -1.55E-03
Aspheric data surface number Curvature radius Conical coefficient Aspheric coefficient
s r k A 4 A 6 A 8 A 10
3 114.08067 0 2.08E-02 -4.13E-03 -5.76E-04 -3.53E-05
15 -3.46941 0 2.45E-02 -5.44E-03 9.28E-03 -1.55E-03
各種データ
Ｆナンバー：５．３
レンズ全長：１５．５ｍｍ
バックフォーカス：０ｍｍ
像高：１．３ｍｍ
Various data F number: 5.3
Total lens length: 15.5mm
Back focus: 0mm
Image height: 1.3mm
面間隔
同時観察 近接拡大観察
Ｄ０ 10.828 1.206
Ｄ８ 1.749 0.339
Ｄ１０ 0.1 1.510
移動レンズ群Ｌ31の移動距離：１．４１０ｍｍ
Face spacing
Simultaneous observation Close-up observation D0 10.828 1.206
D8 1.749 0.339
D10 0.1 1.510
Moving distance of moving lens unit L 31 : 1.410 mm
半画角
前方の物体側に対する半画角
同時観察時、近接拡大観察時共通：６０°
略側方の物体側に対する半画角（最小画角〜最大画角）
同時観察時 ：７２°〜１１８°
近接拡大観察時：測定不能
Half angle of view Half angle of view with respect to the front object side Common for simultaneous observation and close-up observation: 60 °
Half angle of view with respect to the object side at the side (minimum angle of view-maximum angle of view)
Simultaneous observation: 72 ° to 118 °
During close-up observation: Measurement not possible
焦点距離
前方の物体側に対する全系焦点距離
同時観察時 ：０．７５４ｍｍ
近接拡大観察時：１．１５４ｍｍ
第一レンズ群Ｇ1の焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−３．０６２ｍｍ
第二レンズ群Ｇ2の前方の物体側に対する焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−４．３４０ｍｍ
第一レンズ群Ｇ1と第二レンズ群Ｇ2の合成焦点距離
同時観察時、近接拡大観察時共通：−１．４９７ｍｍ
第三レンズ群Ｇ3の焦点距離
同時観察時（ｆr w） ：２．９７８ｍｍ
近接拡大観察時（ｆr c）：３．７４０ｍｍ
移動レンズ群Ｌ31の焦点距離（ｆm）
同時観察時、近接拡大観察時共通：３．０３１ｍｍ
Focal length Whole system focal length with respect to the front object side Simultaneous observation: 0.754 mm
During close-up observation: 1.154 mm
Focal length of the first lens group G 1 Common during simultaneous observation and close-up magnification observation: −3.062 mm
When the focal length simultaneous observation of the front-object side of the second lens group G 2, near the magnification observation time common: -4.340Mm
Composite focal length of the first lens group G 1 and the second lens group G 2 Common for simultaneous observation and close-up magnification observation: -1.497 mm
Focal length of the third lens group G 3 Simultaneous observation (f r w ): 2.978 mm
During close-up observation (f r c ): 3.740 mm
The focal length of the moving lens group L 31 (f m)
For simultaneous observation and common close-up observation: 3.031 mm
条件式に係るデータ
ｆr c／ｆr w＝１．２５６
Data related to conditional expression f r c / f r w = 1.256
なお、上記各実施例においては、前方の物体を近接拡大観察することについてのみ記載しているが、略側方の物体を近接拡大観察できるようにしても良い。 In each of the above embodiments, only the close-up observation of the object in front is described. However, it is also possible to enable close-up observation of the object in the side.
また、上記各実施例における移動レンズ群以外の移動レンズを備え、それを移動させることにより、観察領域に形成される前方の物体の像を変倍するようにしても良い。 In addition, a moving lens other than the moving lens group in each of the above embodiments may be provided, and moving the lens may change the magnification of the image of the front object formed in the observation region.
また、上記各実施例においては、近接拡大観察時においても略側方の物体の像が殆ど形成されない位置まで移動レンズ群を移動させているが、近接拡大観察時にも略側方の物体の像がある程度観察領域に形成されるような位置に、移動レンズ群を移動させても良い。すなわち、上記各実施例においては、前方の物体及び略側方の物体の同時観察と前方の物体の近接拡大観察のいずれか一方の状態のみを示しているが、当然のことながら、その中間の状態となるように移動レンズ群を移動させて使用してもかまわない。 In each of the above embodiments, the moving lens group is moved to a position where an image of a substantially lateral object is hardly formed even in close-up magnification observation. The moving lens group may be moved to such a position that is formed in the observation region to some extent. That is, in each of the above embodiments, only one state of the simultaneous observation of the front object and the substantially lateral object and the close-up magnification observation of the front object is shown. The moving lens group may be moved so as to be in a state.
また、上記各実施例においては、前方の物体及び略側方の物体の同時観察時と前方の物体の近接拡大観察時における焦点合わせについては言及していない。ここで、例えば、前群や後群の屈折力が大きく変化しない程度に、移動レンズ群を移動させて焦点合わせを行うようにしても良い。 In each of the above-described embodiments, there is no mention of focusing during simultaneous observation of a front object and a substantially lateral object and during close-up observation of a front object. Here, for example, focusing may be performed by moving the movable lens group so that the refractive power of the front group and the rear group does not change significantly.
また、本発明の光学系のレンズ群を構成するレンズは、上記各実施例により示された形状や枚数に限定されるものではなく、反射屈折光学素子を含む種々の光学系も含まれる。 The lenses constituting the lens group of the optical system of the present invention are not limited to the shapes and the number of sheets shown in the above embodiments, but also include various optical systems including catadioptric optical elements.
また、上記各実施例においては配置されていないが、光学系の像側に撮像素子を配置したり、光学系とその撮像素子との間にＩＲカットコートを施したローパスフィルターやＣＣＤカバーガラス等を配置したりしても良い。 Although not arranged in each of the above embodiments, an image sensor is arranged on the image side of the optical system, or a low-pass filter or a CCD cover glass in which an IR cut coat is applied between the optical system and the image sensor. Or may be arranged.
また、上記各実施例においては、光学系は、３つのレンズ群により構成されているが、本発明の光学系は、これらの例に限定されるものではなく、２つのレンズ群又は４つ以上のレンズ群により構成しても良い。 In each of the above embodiments, the optical system is constituted by three lens groups. However, the optical system of the present invention is not limited to these examples, and two lens groups or four or more lens groups are used. You may comprise by the lens group of.
また、上記各実施例においては、反射屈折光学素子の第三面は、前方の物体側の径と像側の径とが、略一致するような形状となっているが、前方の物体側の径よりも像側の径が大きい形状のものや、前方の物体側の径よりも像側の径が小さい形状のものを用いても良い。なお、前方の物体側の径とは、第三面における最も前方の物体側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいい、像側の径とは、第三面における最も像側の位置での、光軸に垂直な面内における径をいう。さらに、上記各実施例において、反射屈折光学素子の第三面は、第一面と第二面との間において全周面にわたって形成されているが、必ずしも、全周面にわたって形成されている必要はなく、周面の一部のみを透過面として形成しても良い。 In each of the above embodiments, the third surface of the catadioptric optical element has a shape in which the front object side diameter and the image side diameter substantially coincide with each other. A shape having a larger diameter on the image side than the diameter or a shape having a smaller diameter on the image side than the diameter on the front object side may be used. The front object-side diameter is the diameter in the plane perpendicular to the optical axis at the foremost object-side position on the third surface, and the image-side diameter is the most image on the third surface. The diameter in the plane perpendicular to the optical axis at the side position. Further, in each of the above embodiments, the third surface of the catadioptric optical element is formed over the entire circumferential surface between the first surface and the second surface, but it is not necessarily formed over the entire circumferential surface. Instead, only a part of the peripheral surface may be formed as the transmission surface.
また、上記各実施例においては、反射屈折光学素子を１つのレンズで構成しているが、本発明の光学系の反射屈折光学素子は、接合レンズで構成しても良い。 In each of the above embodiments, the catadioptric optical element is constituted by one lens, but the catadioptric optical element of the optical system of the present invention may be constituted by a cemented lens.
さらに、上記各実施例においては、第一反射面や第二反射面を、蒸着法により形成しているが、その形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。 Furthermore, in each said Example, although the 1st reflective surface and the 2nd reflective surface are formed by the vapor deposition method, the formation method is not limited to said method.
Ｇf 前群
Ｇr 後群
Ｇ1 第一レンズ群
Ｇ2 第二レンズ群
Ｇ3 第三レンズ群
ＬＣ 光軸
ＬF 反射屈折光学素子に前方の物体側から入射する光
Ｌs 反射屈折光学素子に略側方の物体側から入射する光
Ｌ1，Ｌ21，Ｌ22，Ｌ23，Ｌ31，Ｌ32，Ｌ33，Ｌ34，Ｌ35 レンズ
Ｌ21ａ 第一面
Ｌ21ａ1 第一透過面
Ｌ21ａ2 第一反射面
Ｌ21ｂ 第二面
Ｌ21ｂ1 第二透過面
Ｌ21ｂ2 第二反射面
Ｌ21ｃ，ＲＬｃ 第三面
ＲＬ 反射屈折光学素子
Ｓ 開口絞り
G f front group G r rear group G 1 first lens group G 2 second lens group G 3 third lens group LC optical axis L F light incident on the front catadioptric optical element L s catadioptric optical element L 1 , L 21 , L 22 , L 23 , L 31 , L 32 , L 33 , L 34 , L 35 lens L 21 a first surface L 21 a 1 first Transmission surface L 21 a 2 First reflection surface L 21 b Second surface L 21 b 1 Second transmission surface L 21 b 2 Second reflection surface L 21 c, RLc Third surface RL Catadioptric optical element S Aperture stop
Claims (6)
前方の物体側から順に、反射屈折光学素子を有し負の屈折力を持つ前群、開口絞り、光軸に沿う方向に移動する移動レンズ群を有し正の屈折力を持つ後群が配置されており、
前記反射屈折光学素子は、光軸を中心に形成された第一透過面と該第一透過面の周囲に環状に形成され像側を向いた第一反射面とを有し前方の物体側に形成された第一面と、光軸を中心に形成された第二透過面と該第二透過面の周囲に環状に形成され前方の物体側を向いた第二反射面とを有し像側に形成された第二面と、前記第一面と前記第二面との間に透過面として形成された第三面と、を有しており、
前記移動レンズ群を移動させることにより、前記前群及び前記後群の屈折力を相対的に変化させて、観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を、拡大又は縮小し、
次の条件式を満足することを特徴とする光学系。
１．０５ ＜ ｆrc／ｆrw ＜ １．４５
ただし、ｆrwは前方の物体及び略側方の物体を同時観察する際の前記後群の焦点距離、ｆrcは観察領域内で前方の物体の像が形成される領域を拡大して観察する際の前記後群の焦点距離である。 In an optical system for observing a front object and a substantially lateral object,
In order from the front object side, a front group having a catadioptric optical element and a negative refractive power, an aperture stop, a moving lens group moving in a direction along the optical axis, and a rear group having a positive refractive power are arranged. Has been
The catadioptric optical element has a first transmission surface formed around the optical axis and a first reflection surface formed in an annular shape around the first transmission surface and facing the image side. An image side having a formed first surface, a second transmission surface formed around the optical axis, and a second reflection surface formed annularly around the second transmission surface and facing the front object side And a second surface formed as a transmission surface between the first surface and the second surface, and
By moving the moving lens group, the refractive power of the front group and the rear group is relatively changed, and an area where an image of a front object is formed in the observation area is enlarged or reduced,
An optical system characterized by satisfying the following conditional expression:
1.05 < frc / frw <1.45
Where f rw is the focal length of the rear group when simultaneously observing a front object and a substantially lateral object, and f rc is an enlarged view of a region where an image of the front object is formed in the observation region. This is the focal length of the rear group.
前記後群は、正の屈折力を持つ第三レンズ群を備え、
前記第一レンズ群と、前記第二レンズ群と、前記開口絞りと、前記第三レンズ群とにより、前方の物体を観察するための第一光学系が構成され、
前記第二レンズ群と、前記開口絞りと、前記第三レンズ群とにより、略側方の物体を観察するための第二光学系が構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。 The front group includes a first lens group having a negative refractive power, and a second lens group,
The rear group includes a third lens group having a positive refractive power,
The first lens group, the second lens group, the aperture stop, and the third lens group constitute a first optical system for observing a front object,
It said second lens group, and the aperture stop, the said third lens group, for viewing objects in approximately lateral of claims 1 to 3 the second optical system is characterized by being composed The optical system according to any one of the above.
略側方の物体側からの光は、前記第三面に入射した後に、前記第二反射面と前記第一反射面とで順に反射され、前記第二透過面から像側へ出射されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。 Light from the front object side is incident on the first transmission surface and then emitted from the second transmission surface to the image side.
The light from the substantially object side is incident on the third surface, is then sequentially reflected by the second reflecting surface and the first reflecting surface, and is emitted from the second transmitting surface to the image side. The optical system according to any one of claims 1 to 4 , wherein:
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