JPWO2014132494A1 - 対物光学系 - Google Patents
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Abstract
通常観察時から拡大観察まで十分な深度を確保することができ、通常観察時は広角の視野角を有し、さらに、拡大観察時におけるピント合わせを容易とする。物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群（Ｇ１）、負の光学的パワーを有する第２レンズ群（Ｇ２）、正の光学的パワーを有する第３レンズ群（Ｇ３）を備え、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズ（Ｌ１）と正の光学的パワーを有する第２レンズ（Ｌ２）とを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系である。−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。
Description
本発明は、合焦機能を有する光学系に関し、例えば、拡大観察可能な内視鏡対物レンズ、マクロ撮影可能なデジタルカメラやビデオカメラ、携帯用カメラ等の撮影レンズに関するものである。
近年、医療用内視鏡にかかる分野においては、病変の質的診断を行なうために拡大観察が可能な光学系の必要性が高まっている。
このような内視鏡対物レンズの例として、特許文献１乃至特許文献６には、正負正３群構成、第２群が動いて合焦を行ない拡大観察が可能なものが開示されている。また、特許文献５及び特許文献６には、負正負の３群構成、２群が動くことによって合焦を行なうものが開示されている。
また、高画質な診断画像の要求に伴い、ＣＣＤやＣＭＯＳ等撮像素子の高精細化も進んでいることから、光学系に対しては、合焦機能のみならず撮像素子の高精細化への対応も要求されている。
ところで、内視鏡による観察は遠点から近点まで広い観察深度が要求されるため、光学系としては、Ｆｎｏを大きくし開口を絞ったパンフォーカスに近いものが必要となる。
一方、光学系のＦｎｏは回折の影響を受けないように、下記の範囲でなければならない。
Ｆｎｏ＜ ２×Ｐ／１．２２／λ
撮像素子の高画素化が進むと回折の影響があり、あまりＦｎｏを大きくできないため、深度が浅くなることが懸念される。
このような内視鏡対物レンズの例として、特許文献１乃至特許文献６には、正負正３群構成、第２群が動いて合焦を行ない拡大観察が可能なものが開示されている。また、特許文献５及び特許文献６には、負正負の３群構成、２群が動くことによって合焦を行なうものが開示されている。
また、高画質な診断画像の要求に伴い、ＣＣＤやＣＭＯＳ等撮像素子の高精細化も進んでいることから、光学系に対しては、合焦機能のみならず撮像素子の高精細化への対応も要求されている。
ところで、内視鏡による観察は遠点から近点まで広い観察深度が要求されるため、光学系としては、Ｆｎｏを大きくし開口を絞ったパンフォーカスに近いものが必要となる。
一方、光学系のＦｎｏは回折の影響を受けないように、下記の範囲でなければならない。
Ｆｎｏ＜ ２×Ｐ／１．２２／λ
撮像素子の高画素化が進むと回折の影響があり、あまりＦｎｏを大きくできないため、深度が浅くなることが懸念される。
これらの実情に鑑み、拡大内視鏡では、特に拡大観察時において対物レンズと物体間距離が短く観察深度が浅くなるため、光学系のＦｎｏを回折限界まで絞っている。このとき、従来の拡大内視鏡では通常観察時のＦｎｏは十分深度が得られていて実用上問題ないが、高画素の撮像素子に対応した対物レンズでは観察深度が浅く観察範囲の確保が難しくなってくる。このため、見たい病変部に対してピントが合わせづらい。
また、観察深度を確保しようとした場合、物体距離をやや遠距離として観察することが考えられ、遠距離にした場合はフォーカシングレンズの移動量が小さくなる。しかしながら、レンズ移動量が小さいと倍率変化に対する感度が高くなるため、術者が見たい位置にマニュアルでフォーカシングするには、使い勝手が悪くなるといった課題も生じる。そして、ある程度の倍率確保という観点からも、拡大観察時の物点距離をあまり遠距離にすることは好ましくない。
上述した特許文献１に記載の光学系は、高倍率であるものの通常観察時の視野が狭いため、広い観察視野範囲の中から病変部を拾い上げるという作業が困難となる。
特許文献２乃至特許文献４に記載の光学系は、拡大倍率は十分なものの、近接観察時における深度幅が小さいため、ピント合わせがしづらく、拍動などにより病変部のピントがずれやすくなる。このため、拡大観察時にピント合わせの微調整を行う必要があるが、合焦範囲がピンポイントであるため、病変部の周囲の情報が得るのが困難となる。また、静止画を撮影しようとした際、ピント外れの画像となりやすい。
特許文献２乃至特許文献４に記載の光学系は、拡大倍率は十分なものの、近接観察時における深度幅が小さいため、ピント合わせがしづらく、拍動などにより病変部のピントがずれやすくなる。このため、拡大観察時にピント合わせの微調整を行う必要があるが、合焦範囲がピンポイントであるため、病変部の周囲の情報が得るのが困難となる。また、静止画を撮影しようとした際、ピント外れの画像となりやすい。
特許文献５に記載された光学系は、負正負の３群構成のうち、正の群が可動群である第２群一つしかないため、この第２群のパワーが強くなる傾向がある。このため、通常観察時と拡大観察時での収差変動が大きくなり、より高性能な光学系が要求される高精細な撮像素子向けの対物レンズに適さない。特に色収差の変動が大きく、モニタ観察上での色にじみを生じ得る。
特許文献６に記載された光学系は、高画素撮像素子に対応しているものの、通常観察の視野角が１３０°程度であるため、十分に広角であるとは言い難い。
このように、上述の各特許文献に開示された光学系を高精細、高画素の撮像素子に対応させると、拡大時のＦｎｏを回折限界まで絞ったとしても、通常観察時のＦｎｏが小さくなり過ぎるため、所望の深度を得ることができない。
このように、上述の各特許文献に開示された光学系を高精細、高画素の撮像素子に対応させると、拡大時のＦｎｏを回折限界まで絞ったとしても、通常観察時のＦｎｏが小さくなり過ぎるため、所望の深度を得ることができない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、通常観察時から拡大観察まで十分な深度を確保することができ、広角の視野角を有し、病変のピント合わせがしやすい、高性能な対物光学系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。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備え、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備え、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。
本態様によれば、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備え、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、合焦点の際に物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させ、上記条件式を満たすように対物光学系が構成される。これにより、拡大観察時に移動させるレンズ群を特定すると共にその移動量を制限し、全系の焦点距離を適切に保つことができる。従って、所望の深度を確保すると共にレンズ系を小型化、高性能化することができる。
上記した態様において、前記第２レンズが、物体側が凹面である正メニスカスレンズであることが好ましい。
このようにすることで、前側焦点位置が像面側に位置することになるため、近距離物点の観察時にも倍率を必要以上に大きくすることなく、深度を拡大させることができる。
このようにすることで、前側焦点位置が像面側に位置することになるため、近距離物点の観察時にも倍率を必要以上に大きくすることなく、深度を拡大させることができる。
本発明によれば、通常観察時から拡大観察まで十分な深度を確保することができ、広角の視野角を有し、病変のピント合わせを容易に行うことができるという効果を奏する。
以下に、本発明の一実施形態に係る対物光学系について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る対物光学系の全体構成を示す断面図を示している。図１に示すように、対物光学系は、物体側から順に、正の光学的パワーを有する（以下、単に「正の」という）第１レンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、負の光学的パワーを有する（以下、単に「負の」という）第２レンズ群Ｇ２、正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇ３を備えている。
図１は、本実施形態に係る対物光学系の全体構成を示す断面図を示している。図１に示すように、対物光学系は、物体側から順に、正の光学的パワーを有する（以下、単に「正の」という）第１レンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、負の光学的パワーを有する（以下、単に「負の」という）第２レンズ群Ｇ２、正の光学的パワーを有する第３レンズ群Ｇ３を備えている。
正の第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１、第１平行平板Ｆ１、正の第２レンズＬ２、正の第３レンズ及び負の第４レンズを有している。このうち正の第３レンズＬ３と負の第４のレンズＬ４とは接合された接合レンズＣＬ１となっている。
負の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の第５レンズＬ５と正の第６レンズＬ６とが接合された接合レンズＣＬ２を有し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された明るさ絞りＳと共に光軸に沿って移動する。
正の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第７レンズＬ７、正の第８レンズＬ８及び負の第９レンズＬ９が接合された接合レンズＣＬ３を有している。
平行平面板Ｆ、及び、正の第６レンズＬ６と負の第７レンズＬ７と正の第８レンズＬ８とが接合された接合レンズＣＬ３を有している。
そして、対物光学系の像面近傍には図示しない撮像素子が配置され、対物光学系と撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するための平行平板Ｆ２及びカバーガラスＣＧが貼りつけられている。
正の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第７レンズＬ７、正の第８レンズＬ８及び負の第９レンズＬ９が接合された接合レンズＣＬ３を有している。
平行平面板Ｆ、及び、正の第６レンズＬ６と負の第７レンズＬ７と正の第８レンズＬ８とが接合された接合レンズＣＬ３を有している。
そして、対物光学系の像面近傍には図示しない撮像素子が配置され、対物光学系と撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するための平行平板Ｆ２及びカバーガラスＣＧが貼りつけられている。
ここで、対物光学系は、以下の条件式を満足するように構成されている。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。
条件式（１）は、全系の焦点距離を適切にすることで深度確保を図るとともに、レンズ系の小型化、高性能化に寄与するものである。
このため、条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が大きくなると共に全系の焦点距離も大きくなるため、通常観察から拡大観察において深度が浅くなり、特に拡大観察時に必要な深度を確保することが困難となる。
また、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が小さくなり、レンズ系全長の小型化には有利にはなるものの、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。
このため、条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が大きくなると共に全系の焦点距離も大きくなるため、通常観察から拡大観察において深度が浅くなり、特に拡大観察時に必要な深度を確保することが困難となる。
また、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が小さくなり、レンズ系全長の小型化には有利にはなるものの、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。
条件式（２）は、通常観察から拡大観察時の第２群の移動量に係るものである。
このため、条件式（２）の下限を下回ると、フォーカシング群である第２レンズ群の移動量が小さくなり、この時の感度が高くなり過ぎ、うまくピント合わせができなくなる。
また、条件式（２）の上限を超えると、第２レンズ群の移動量が大きくなり、より近接物点にピントが合うことになる。すなわち観察距離が小さくなることを意味する。観察距離が小さくなると観察倍率は大きくなり微小病変が見やすくなるが、深度は狭くなるためピント合わせが難しく、使い勝手が悪くなる。さらには、レンズ駆動部のストロークが長くなり、レンズ系の全長が長くなり大型化してしまう。また、レンズを駆動させるためにアクチュエータを搭載した場合などは、ストロークが長いことによってアクチュエータ部の大型化を招きかねない。
このため、条件式（２）の下限を下回ると、フォーカシング群である第２レンズ群の移動量が小さくなり、この時の感度が高くなり過ぎ、うまくピント合わせができなくなる。
また、条件式（２）の上限を超えると、第２レンズ群の移動量が大きくなり、より近接物点にピントが合うことになる。すなわち観察距離が小さくなることを意味する。観察距離が小さくなると観察倍率は大きくなり微小病変が見やすくなるが、深度は狭くなるためピント合わせが難しく、使い勝手が悪くなる。さらには、レンズ駆動部のストロークが長くなり、レンズ系の全長が長くなり大型化してしまう。また、レンズを駆動させるためにアクチュエータを搭載した場合などは、ストロークが長いことによってアクチュエータ部の大型化を招きかねない。
なお、本実施形態に係る内視鏡光学系１は、拡大観察時の深度確保のために倍率を必要以上に大きくしていない。このため、病変部微細構造や毛細血管等を詳細に観察するには、高解像な撮像素子とそれに対応した高性能な光学系であることが好ましい。
よって、各レンズ群のパワーを以下の条件式によって最適化すると更に好ましい。
よって、各レンズ群のパワーを以下の条件式によって最適化すると更に好ましい。
すなわち、対物光学系は、以下の条件式（３）〜（１３）を満足するように構成されることが好ましい。
０．９５＜ｇ１／ｆ＜１．６５ …（３）
−４＜ｇ２／ｆ＜−２ …（４）
２．１＜ｇ３／ｆ＜２．９ …（５）
０．７＜｜ｇ２／ｇ３｜＜１．５ …（６）
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５ …（７）
ここで、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離であり、ｇ３は第３レンズ群の焦点距離である。
０．９５＜ｇ１／ｆ＜１．６５ …（３）
−４＜ｇ２／ｆ＜−２ …（４）
２．１＜ｇ３／ｆ＜２．９ …（５）
０．７＜｜ｇ２／ｇ３｜＜１．５ …（６）
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５ …（７）
ここで、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離であり、ｇ３は第３レンズ群の焦点距離である。
条件式（３）〜（５）は、高解像な対物光学系を実現するのに必要となる条件式である。
条件式（３）の下限を下回ると、球面収差の発生量が特に拡大観察時に大きくなってしまう。また、通常観察時の像面湾曲がアンダーに倒れ好ましくない。また、条件式（３）の上限を超えると、拡大観察時の像面が画面中央付近でアンダーに、画面周辺部ではオーバーにそれぞれ大きく曲がってしまう。
条件式（３）の下限を下回ると、球面収差の発生量が特に拡大観察時に大きくなってしまう。また、通常観察時の像面湾曲がアンダーに倒れ好ましくない。また、条件式（３）の上限を超えると、拡大観察時の像面が画面中央付近でアンダーに、画面周辺部ではオーバーにそれぞれ大きく曲がってしまう。
条件式（４）の下限を下回ると、軸上色収差、倍率色収差共に大きくなる。また、条件式（４）の上限を超えると、像面がアンダーに倒れ解像力低下が著しくなる。
条件式（５）は通常観察状態と拡大観察状態での像面変動を抑えるための条件式であり、条件式の範囲を超えると、画面最周辺部での像面変動が大きくなる。つまり、条件式（５）の下限を下回ると、通常観察時にはアンダーに、拡大観察時にはオーバーとなる。また、条件式（５）の上限を超えると通常観察時にオーバーに拡大観察時にはアンダーになる。
条件式（５）は通常観察状態と拡大観察状態での像面変動を抑えるための条件式であり、条件式の範囲を超えると、画面最周辺部での像面変動が大きくなる。つまり、条件式（５）の下限を下回ると、通常観察時にはアンダーに、拡大観察時にはオーバーとなる。また、条件式（５）の上限を超えると通常観察時にオーバーに拡大観察時にはアンダーになる。
また、条件式（６）、（７）は、条件式（３）〜（５）と同様に高解像な対物光学系を実現するのに必要となる条件式であると共に光学系の小型化にも寄与する条件式である。
高画素撮像素子に対応した光学系においては、色収差補正が重要となるが、条件式（６）は条件式（４）と共に、主に倍率色収差補正に関するものである。
条件式（６）の下限を下回ると、ｆ線の倍率色収差がオーバー側に大きくなり、拡大観察では、ｃ線もアンダー側に大きくなる。また、第３レンズ群の焦点距離が大きくなるためレンズ系のバックフォーカス及びレンズ全長が長くなり結果として大型化を招く。レンズ系の全長が長くなることは、すなわち内視鏡先端部の硬質長が長くなることを意味するので、挿入時の患者の負担も大きくなり好ましくない。
条件式（６）の上限を超えると、特に通常観察においてｃ線がオーバーにｆ線がアンダーに大きくなる。
高画素撮像素子に対応した光学系においては、色収差補正が重要となるが、条件式（６）は条件式（４）と共に、主に倍率色収差補正に関するものである。
条件式（６）の下限を下回ると、ｆ線の倍率色収差がオーバー側に大きくなり、拡大観察では、ｃ線もアンダー側に大きくなる。また、第３レンズ群の焦点距離が大きくなるためレンズ系のバックフォーカス及びレンズ全長が長くなり結果として大型化を招く。レンズ系の全長が長くなることは、すなわち内視鏡先端部の硬質長が長くなることを意味するので、挿入時の患者の負担も大きくなり好ましくない。
条件式（６）の上限を超えると、特に通常観察においてｃ線がオーバーにｆ線がアンダーに大きくなる。
条件式（７）は、球面収差、コマ収差、軸上色収差補正に関するものである。
条件式（７）の下限を下回ると、球面収差が補正不足となる。特に倍率の大きくなる近接拡大時に球面収差の発生が大きくなると、拡大した画像にもかかわらず高解像の画像が得られなくなってしまうばかりでなく、コマフレアの要因にもなりかねない。
条件式（７）の上限を超えると、通常観察から拡大観察までのｆ線、さらにはｇ線においての軸上色収差が大きくなる。さらには、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。また、第１レンズ群の焦点距離が大きくなることで、レンズ系全体の大型化を招く。
条件式（７）の下限を下回ると、球面収差が補正不足となる。特に倍率の大きくなる近接拡大時に球面収差の発生が大きくなると、拡大した画像にもかかわらず高解像の画像が得られなくなってしまうばかりでなく、コマフレアの要因にもなりかねない。
条件式（７）の上限を超えると、通常観察から拡大観察までのｆ線、さらにはｇ線においての軸上色収差が大きくなる。さらには、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。また、第１レンズ群の焦点距離が大きくなることで、レンズ系全体の大型化を招く。
条件式（８）、（９）は、以下のように定められ、画角に関する条件式である。
ｗ１＞７５ …（８）
ｗ２＜５５ …（９）
ただし、ｗ１は通常観察時の半画角であり、ｗ２は拡大観察時の半画角である。
ｗ１＞７５ …（８）
ｗ２＜５５ …（９）
ただし、ｗ１は通常観察時の半画角であり、ｗ２は拡大観察時の半画角である。
条件式（８）は、通常観察時の半画角に係る条件式である。例えば、大腸観察における襞裏の病変部の見逃し低減のため、広角化した内視鏡光学系の要望が強く、ｗ１が条件式（８）の範囲となることが望ましい。
条件式（９）は、拡大観察時の半画角に係る条件式である。拡大観察時は被写体に近接しての観察となるため照明の配光ムラが生じやすいため、光学系としては狭角であることが望ましく、ｗ２が条件式（９）の範囲となることが望ましい。
条件式（９）は、拡大観察時の半画角に係る条件式である。拡大観察時は被写体に近接しての観察となるため照明の配光ムラが生じやすいため、光学系としては狭角であることが望ましく、ｗ２が条件式（９）の範囲となることが望ましい。
条件式（１０）は、以下のように定められ、光学系の小型化と倍率に関する条件式である。
１．０＜ｌｔｌ／ｆ／（β２／β１）＜１．８ …（１０）
ただし、ｌｔｌは光学系全長（第１レンズ物体側面から撮像面までの距離）であり、β１は通常観察状態ベスト物点距離での倍率であり、β２は拡大観察状態ベスト物点距離での倍率である。
１．０＜ｌｔｌ／ｆ／（β２／β１）＜１．８ …（１０）
ただし、ｌｔｌは光学系全長（第１レンズ物体側面から撮像面までの距離）であり、β１は通常観察状態ベスト物点距離での倍率であり、β２は拡大観察状態ベスト物点距離での倍率である。
条件式（１０）のを満たすことにより、光学系全長を大型化する必要がなくなり、倍率の変化を十分に得つつ、小型化を実現することができる。
また、条件式（１０）の上限を超えると、通常観察時と拡大観察時の倍率変化が小さくなるため、拡大内視鏡としては近接した際の倍率が物足りないものとなる。
また、条件式（１０）の上限を超えると、通常観察時と拡大観察時の倍率変化が小さくなるため、拡大内視鏡としては近接した際の倍率が物足りないものとなる。
また、高画素撮像素子は以下の条件式（１１）を満足していることが好ましい。
０．４＜ＩＨ／ｐ／１０００＜０．７ …（１１）
ただし、ＩＨは最大像高であり、ｐは画素ピッチである。
０．４＜ＩＨ／ｐ／１０００＜０．７ …（１１）
ただし、ＩＨは最大像高であり、ｐは画素ピッチである。
条件式（１１）の下限を下回ると、撮像素子のピッチが大きく高画素の撮像素子とは言い難い。条件式（１１）の上限を超えると、より高画素化となるが、回折の影響を受けやすくなり必要な被写界深度が得られない。
さらに、最終レンズの後面における最大光線高は、以下の条件式（１２）を満足することが好ましい。
０．５＜ｈ２／ｈ１＜１．２ …（１２）
ただし、ｈ２は拡大観察時の最終面における最大光線高であり、ｈ１は通常観察時の最終面における最大光線高である。
０．５＜ｈ２／ｈ１＜１．２ …（１２）
ただし、ｈ２は拡大観察時の最終面における最大光線高であり、ｈ１は通常観察時の最終面における最大光線高である。
条件式（１２）を満たさない場合には、撮像素子への入射角度が所定の範囲に入らず、周辺光量低下を招く要因になる。
特に条件式（１２）の下限を下回ると、拡大観察時の周辺減光が著しいものとなり好ましくない。条件式（１２）の上限を超えると、通常観察時の第３群での光線高が高くなり、レンズ径が大型化してしまう。レンズ径が大型化することによって内視鏡の先端径が太くなると、挿入時にスムースな動作が難しくなり、患者の負担増となる。
なお、レンズ径の小型化のためには、条件式（１２）の上限は下記のように限定するとさらに好ましい。
０．５＜ｈ２／ｈ１＜０．８５ …（１２）’
特に条件式（１２）の下限を下回ると、拡大観察時の周辺減光が著しいものとなり好ましくない。条件式（１２）の上限を超えると、通常観察時の第３群での光線高が高くなり、レンズ径が大型化してしまう。レンズ径が大型化することによって内視鏡の先端径が太くなると、挿入時にスムースな動作が難しくなり、患者の負担増となる。
なお、レンズ径の小型化のためには、条件式（１２）の上限は下記のように限定するとさらに好ましい。
０．５＜ｈ２／ｈ１＜０．８５ …（１２）’
第１レンズ群のレンズ径の小型化のためには、下記条件式（１３）を満足することが好ましい。
０．５＜Ｅｎｐ／ｆ＜１．５ …（１３）
ただし、Ｅｎｐは通常観察時の入射瞳位置である。
０．５＜Ｅｎｐ／ｆ＜１．５ …（１３）
ただし、Ｅｎｐは通常観察時の入射瞳位置である。
条件式（１３）の下限を下回ると、入射瞳に対し全系の焦点距離が大きくなり、画角を確保するために大きなディストーションを発生させることとなり、画面中心と周辺の倍率の差が大きくなりすぎ好ましくない。
条件式（１３）の上限を超えると、第１レンズ径が大きくなり、対物光学系の大型化を招く。
なお、更なる対物レンズの小型化のためには、条件式（１３）の上限を下記のように限定するとより好ましい。
０．５＜Ｅｎｐ／ｆ＜１．０ …（１３）’
条件式（１３）の上限を超えると、第１レンズ径が大きくなり、対物光学系の大型化を招く。
なお、更なる対物レンズの小型化のためには、条件式（１３）の上限を下記のように限定するとより好ましい。
０．５＜Ｅｎｐ／ｆ＜１．０ …（１３）’
このように構成された本実施形態に係る対物光学系によれば、物体側から像側へ順に、正の第１レンズ群Ｇ１、負の第２レンズ群Ｇ２、正の第３レンズ群Ｇ３を備え、第１レンズ群Ｇ１が、物体側から像側へ順に、負の第１レンズＬ１と正の第２レンズＬ２とを有し、合焦点の際に物点距離の変化に対して前記第２レンズ群Ｇ２を移動させ、上記条件式（１）及び条件式（２）を満たすように構成される。これにより、拡大観察時に移動させるレンズ群を特定すると共にその移動量を制限し、全系の焦点距離を適切に保つことができる。従って、所望の深度を確保すると共にレンズ系を小型化、高性能化することができる。
第２レンズＬ２が、物体側が凹面である正メニスカスレンズであることが好ましく、このようにすることで、前側焦点位置が像面側に位置することになるため、近距離物点の観察時にも倍率を必要以上に大きくすることなく、深度を拡大させることができる。
続いて、上述した実施形態に係る対物光学系の実施例１〜実施例５について、図２〜図２１を参照して説明する。各実施例に記載のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径（単位ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎｅはｅ線に対する屈折率、Ｖｄは、ｄ線に対するアッベ数を示している。
（実施例１）
本発明の実施例１に係る対物光学系の構成を図２に示す。なお、図２において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図３に、中間状態の収差曲線図を図４に、拡大観察状態の収差曲線図を図５に示す。
本発明の実施例１に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
本発明の実施例１に係る対物光学系の構成を図２に示す。なお、図２において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図３に、中間状態の収差曲線図を図４に、拡大観察状態の収差曲線図を図５に示す。
本発明の実施例１に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
レンズデータ
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３８ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３６３ ０．８５
３ ∞ ０．３１ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．４５
５ −５．３５５ １．０５ １．６５２２２ ３３．７９
６ −２．３５５ ０．０３
７ ４．０１９ ０．９８ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．２９６ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −１９．８４３ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０１
１１ ∞ ０．２８ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．４５５ ０．３８ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．９１２ Ｄ１３
１４ ３．９１５ １．５２ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．９１５ ０．０４
１６ １３．７０４ １．５４ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．５８４ ０．４２ １．９３４２９ １８．９０
１８ −６．２４４ ０．５２
１９ ∞ ０．４０ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．６５
２１ ∞ ０．８０ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．８０ １．５０８０１ ６０．００
２３ 撮像面
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３８ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３６３ ０．８５
３ ∞ ０．３１ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．４５
５ −５．３５５ １．０５ １．６５２２２ ３３．７９
６ −２．３５５ ０．０３
７ ４．０１９ ０．９８ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．２９６ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −１９．８４３ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０１
１１ ∞ ０．２８ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．４５５ ０．３８ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．９１２ Ｄ１３
１４ ３．９１５ １．５２ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．９１５ ０．０４
１６ １３．７０４ １．５４ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．５８４ ０．４２ １．９３４２９ １８．９０
１８ −６．２４４ ０．５２
１９ ∞ ０．４０ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．６５
２１ ∞ ０．８０ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．８０ １．５０８０１ ６０．００
２３ 撮像面
各種データ 通常観察 中 間 拡大観察
焦点距離 １．７０ １．８ １．８５
Ｆｎｏ ７．０９ ８．０９ ８．１５
物点距離 １８．０ ４．０ ２．０
Ｄ９ ０．３２ ０．８５ １．３８
Ｄ１３ １．６４ １．１１ ０．５８
焦点距離 １．７０ １．８ １．８５
Ｆｎｏ ７．０９ ８．０９ ８．１５
物点距離 １８．０ ４．０ ２．０
Ｄ９ ０．３２ ０．８５ １．３８
Ｄ１３ １．６４ １．１１ ０．５８
（実施例２）
本発明の実施例２に係る対物光学系の構成を図６に示す。なお、図６において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図７に、中間状態の収差曲線図を図８に、拡大観察状態の収差曲線図を図９に示す。
本発明の実施例２に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
本発明の実施例２に係る対物光学系の構成を図６に示す。なお、図６において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図７に、中間状態の収差曲線図を図８に、拡大観察状態の収差曲線図を図９に示す。
本発明の実施例２に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
レンズデータ
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３８ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３９６ ０．８５
３ ∞ ０．３１ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．４５
５ −４．１００ １．０５ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．２５５ ０．０３
７ ３．７５９ ０．９８ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．７５９ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −１０．３４１ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０１８
１１ ∞ ０．２７４ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．４１６ ０．３１３ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．７６０ Ｄ１３
１４ ３．８６５ １．４９４ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．８６５ ０．０３９
１６ ６．２２４ １．５５２ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．９４４ ０．４１１ １．９３４２９ １８．９０
１８ −１３．８２３ ０．３５０
１９ ∞ ０．３９０ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．９０６
２１ ∞ １．０００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．５７０ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３８ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３９６ ０．８５
３ ∞ ０．３１ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．４５
５ −４．１００ １．０５ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．２５５ ０．０３
７ ３．７５９ ０．９８ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．７５９ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −１０．３４１ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０１８
１１ ∞ ０．２７４ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．４１６ ０．３１３ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．７６０ Ｄ１３
１４ ３．８６５ １．４９４ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．８６５ ０．０３９
１６ ６．２２４ １．５５２ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．９４４ ０．４１１ １．９３４２９ １８．９０
１８ −１３．８２３ ０．３５０
１９ ∞ ０．３９０ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．９０６
２１ ∞ １．０００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．５７０ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
各種データ 通常観察 中 間 拡大観察
焦点距離 １．６９ １．７６ １．８０
Ｆｎｏ ７．７７ ８．２２ ８．３８
物点距離 １７．６ ３．３ ２．０５
Ｄ９ ０．３１３ ０．６６４ １．０２７
Ｄ１３ １．５９２ ０．９６８ ０．６０５
焦点距離 １．６９ １．７６ １．８０
Ｆｎｏ ７．７７ ８．２２ ８．３８
物点距離 １７．６ ３．３ ２．０５
Ｄ９ ０．３１３ ０．６６４ １．０２７
Ｄ１３ １．５９２ ０．９６８ ０．６０５
（実施例３）
本発明の実施例３に係る対物光学系の構成を図１０に示す。なお、図１０において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１１に、中間状態の収差曲線図を図１２に、拡大観察状態の収差曲線図を図１３に示す。
本発明の実施例３に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
本発明の実施例３に係る対物光学系の構成を図１０に示す。なお、図１０において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１１に、中間状態の収差曲線図を図１２に、拡大観察状態の収差曲線図を図１３に示す。
本発明の実施例３に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
レンズデータ
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３６５ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３９０ ０．７００
３ ∞ ０．６００ １．５１５００ ７５．００
４ ∞ １．０３４
５ −２．７９６ １．１８４ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．２７７ ０．０２９
７ ３．９２１ １．００５ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．２５９ ０．２７５ １．９３４２９ １８．９０
９ −７．３３５ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０２５
１１ ６．１５５ ０．２７５ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．５９１ ０．３１４ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．７２６ Ｄ１３
１４ ３．３９５ １．４３１ １．４９８４６ ８１．５４
１５ −４．３５３ ０．０３９
１６ ２４．３９８ １．５６９ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．２９３ ０．３９２ １．９３４２９ １８．９０
１８ −６．１１７ ０．１００
１９ ∞ ０．４００ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．６００
２１ ∞ １．０００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６４０ １．５０８０１ ６０．００
２３ 撮像面
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３６５ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．３９０ ０．７００
３ ∞ ０．６００ １．５１５００ ７５．００
４ ∞ １．０３４
５ −２．７９６ １．１８４ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．２７７ ０．０２９
７ ３．９２１ １．００５ １．７７６２１ ４９．６０
８ −３．２５９ ０．２７５ １．９３４２９ １８．９０
９ −７．３３５ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０２５
１１ ６．１５５ ０．２７５ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．５９１ ０．３１４ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．７２６ Ｄ１３
１４ ３．３９５ １．４３１ １．４９８４６ ８１．５４
１５ −４．３５３ ０．０３９
１６ ２４．３９８ １．５６９ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．２９３ ０．３９２ １．９３４２９ １８．９０
１８ −６．１１７ ０．１００
１９ ∞ ０．４００ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．６００
２１ ∞ １．０００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６４０ １．５０８０１ ６０．００
２３ 撮像面
各種データ 通常観察 中 間 拡大観察
焦点距離 １．６１ １．６７ １．７０
Ｆｎｏ ８．１０ ８．０２ ７．９３
物点距離 １７．０ ３．８ １．８３
Ｄ９ ０．３０ ０．９０５ １．５５５
Ｄ１３ １．８０ １．１９５ ０．５４５
焦点距離 １．６１ １．６７ １．７０
Ｆｎｏ ８．１０ ８．０２ ７．９３
物点距離 １７．０ ３．８ １．８３
Ｄ９ ０．３０ ０．９０５ １．５５５
Ｄ１３ １．８０ １．１９５ ０．５４５
（実施例４）
本発明の実施例４に係る対物光学系の構成を図１４に示す。なお、図１４において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１５に、中間状態の収差曲線図を図１６に、拡大観察状態の収差曲線図を図１７に示す。
本発明の実施例４に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
本発明の実施例４に係る対物光学系の構成を図１４に示す。なお、図１４において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１５に、中間状態の収差曲線図を図１６に、拡大観察状態の収差曲線図を図１７に示す。
本発明の実施例４に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
レンズデータ
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．４１ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．５８０ ０．６６
３ ∞ ０．６０ １．５２３００ ６５．１３
４ ∞ ０．５２
５ −２．４３５ １．５９ １．７５４５３ ３５．３３
６ −２．８３８ ０．０３
７ ５．０６４ １．２１ １．７７６２１ ４９．６０
８ −２．７６７ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −５．３５８ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０３
１１ ∞ ０．３２ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．８３８ ０．４３ １．５９６６７ ３５．３１
１３ ２．３５５ Ｄ１３
１４ ５．５８０ １．５１ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．５０９ ０．０４
１６ ６．７３３ ２．２６ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．４３６ ０．３６ １．９３４２９ １８．９０
１８ −７．４１１ ０．１８
１９ ∞ ０．４０ １．５２５１０ ５８．５０
２０ ∞ ０．７５
２１ ∞ １．００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６４ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．４１ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．５８０ ０．６６
３ ∞ ０．６０ １．５２３００ ６５．１３
４ ∞ ０．５２
５ −２．４３５ １．５９ １．７５４５３ ３５．３３
６ −２．８３８ ０．０３
７ ５．０６４ １．２１ １．７７６２１ ４９．６０
８ −２．７６７ ０．３０ １．９３４２９ １８．９０
９ −５．３５８ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０３
１１ ∞ ０．３２ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．８３８ ０．４３ １．５９６６７ ３５．３１
１３ ２．３５５ Ｄ１３
１４ ５．５８０ １．５１ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −３．５０９ ０．０４
１６ ６．７３３ ２．２６ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．４３６ ０．３６ １．９３４２９ １８．９０
１８ −７．４１１ ０．１８
１９ ∞ ０．４０ １．５２５１０ ５８．５０
２０ ∞ ０．７５
２１ ∞ １．００ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６４ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
各種データ 通常観察 中 間 拡大観察
焦点距離 １．６６ １．９０ １．９６
Ｆｎｏ ７．７３ ８．０１ ８．１３
物点距離 １６．３ ３．４５ ２．４８
Ｄ９ ０．３３ １．４６ １．９４
Ｄ１３ ２．１３ １．００ ０．５２
焦点距離 １．６６ １．９０ １．９６
Ｆｎｏ ７．７３ ８．０１ ８．１３
物点距離 １６．３ ３．４５ ２．４８
Ｄ９ ０．３３ １．４６ １．９４
Ｄ１３ ２．１３ １．００ ０．５２
（実施例５）
本発明の実施例５に係る対物光学系の構成を図１８に示す。なお、図１８において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１９に、中間状態の収差曲線図を図２０に、拡大観察状態の収差曲線図を図２１に示す。
本発明の実施例５に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
本発明の実施例５に係る対物光学系の構成を図１８に示す。なお、図１８において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は中間状態を、（Ｃ）は拡大観察状態を示している。また、本実施例に係る対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１９に、中間状態の収差曲線図を図２０に、拡大観察状態の収差曲線図を図２１に示す。
本発明の実施例５に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
レンズデータ
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３７ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．４６７ ０．８２
３ ∞ ０．３０ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．３１
５ −３．４３０ １．０４ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．４００ ０．０３
７ ３．２４５ ０．３１ １．９３４２９ １８．９０
８ １．９５５ ０．９１ １．７７６２１ ４９．６０
９ −１１．１７４ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０２
１１ ∞ ０．２７ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．３６６ ０．３１ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．８２２ Ｄ１３
１４ ３．３６３ １．４２ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −６．４１１ ０．０４
１６ ４．６４４ １．９４ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．４８４ ０．４１ １．９３４２９ １８．９０
１８ −１０．７５７ ０．２０
１９ ∞ ０．３８ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．７４
２１ ∞ ０．８０ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６０ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
面番号 ｒ ｄ Ｎｅ Ｖｄ
１ ∞ ０．３７ １．８８８１５ ４０．７６
２ １．４６７ ０．８２
３ ∞ ０．３０ １．５１５６４ ７５．００
４ ∞ １．３１
５ −３．４３０ １．０４ １．５１９７７ ５２．４３
６ −２．４００ ０．０３
７ ３．２４５ ０．３１ １．９３４２９ １８．９０
８ １．９５５ ０．９１ １．７７６２１ ４９．６０
９ −１１．１７４ Ｄ９
１０ 明るさ絞り ０．０２
１１ ∞ ０．２７ １．４８９１５ ７０．２３
１２ １．３６６ ０．３１ １．５９６６７ ３５．３１
１３ １．８２２ Ｄ１３
１４ ３．３６３ １．４２ １．４８９１５ ７０．２３
１５ −６．４１１ ０．０４
１６ ４．６４４ １．９４ １．４８９１５ ７０．２３
１７ −２．４８４ ０．４１ １．９３４２９ １８．９０
１８ −１０．７５７ ０．２０
１９ ∞ ０．３８ １．５２４９８ ５９．８９
２０ ∞ ０．７４
２１ ∞ ０．８０ １．５１８２５ ６４．１４
２２ ∞ ０．６０ １．５１８２５ ６４．１４
２３ 撮像面
各種データ 通常観察 中 間 拡大観察
焦点距離 １．７１ １．８４ １．８７
Ｆｎｏ ７．８０ ７．９６ ８．０５
物点距離 １７．４ ３．２８ ２．０２
Ｄ９ ０．３１ １．０１ １．４３
Ｄ１３ １．９５ １．２５ ０．８３
焦点距離 １．７１ １．８４ １．８７
Ｆｎｏ ７．８０ ７．９６ ８．０５
物点距離 １７．４ ３．２８ ２．０２
Ｄ９ ０．３１ １．０１ １．４３
Ｄ１３ １．９５ １．２５ ０．８３
なお、上記した実施例１〜実施例５の構成における上記条件式（１）〜（１３）の数値を表１に示す。
〔付記項〕
下記条件式のうち、何れかを満たす請求項１又は請求項２に記載の対物光学系。
０．９５ ＜ ｇ１／ｆ ＜ １．６５ …（３）
−４ ＜ ｇ２／ｆ ＜ −２ …（４）
２．１ ＜ ｇ３／ｆ ＜ ２．９ …（５）
０．７ ＜ ｜ ｇ２／ｇ３ ｜ ＜ １．５ …（６）
０．３ ＜ ｜ ｇ１／ｇ２ ｜ ＜ ０．５ …（７）
ｗ１ ＞ ７５ …（８）
ｗ２ ＜ ５５ …（９）
１．０ ＜ ｌｔｌ／ｆ／（β２／β１）＜ １．８ …（１０）
０．４ ＜ ＩＨ／ｐ／１０００ ＜ ０．７ …（１１）
０．５ ＜ ｈ２／ｈ１ ＜ １．２ …（１２）
０．５ ＜ Ｅｎｐ／ｆ ＜ １．５ …（１３）
下記条件式のうち、何れかを満たす請求項１又は請求項２に記載の対物光学系。
０．９５ ＜ ｇ１／ｆ ＜ １．６５ …（３）
−４ ＜ ｇ２／ｆ ＜ −２ …（４）
２．１ ＜ ｇ３／ｆ ＜ ２．９ …（５）
０．７ ＜ ｜ ｇ２／ｇ３ ｜ ＜ １．５ …（６）
０．３ ＜ ｜ ｇ１／ｇ２ ｜ ＜ ０．５ …（７）
ｗ１ ＞ ７５ …（８）
ｗ２ ＜ ５５ …（９）
１．０ ＜ ｌｔｌ／ｆ／（β２／β１）＜ １．８ …（１０）
０．４ ＜ ＩＨ／ｐ／１０００ ＜ ０．７ …（１１）
０．５ ＜ ｈ２／ｈ１ ＜ １．２ …（１２）
０．５ ＜ Ｅｎｐ／ｆ ＜ １．５ …（１３）
ただし、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離であり、ｇ３は第３レンズ群の焦点距離である。
ｗ１は通常観察時の半画角であり、ｗ２は拡大観察時の半画角である。
ｌｔｌは光学系全長（第１レンズ物体側面から撮像面までの距離）であり、β１は通常観察状態ベスト物点距離での倍率であり、β２は拡大観察状態ベスト物点距離での倍率である。
ＩＨは、最大像高であり、ｐは画素ピッチであり、ｈ２は拡大観察時の最終面における最大光線高であり、ｈ１は通常観察時の最終面における最大光線高であり、Ｅｎｐは通常観察時の入射瞳位置である。
ｗ１は通常観察時の半画角であり、ｗ２は拡大観察時の半画角である。
ｌｔｌは光学系全長（第１レンズ物体側面から撮像面までの距離）であり、β１は通常観察状態ベスト物点距離での倍率であり、β２は拡大観察状態ベスト物点距離での倍率である。
ＩＨは、最大像高であり、ｐは画素ピッチであり、ｈ２は拡大観察時の最終面における最大光線高であり、ｈ１は通常観察時の最終面における最大光線高であり、Ｅｎｐは通常観察時の入射瞳位置である。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
Ｌ８ 第８レンズ
Ｌ９ 第９レンズ
ＣＬ１ 接合レンズ
ＣＬ２ 接合レンズ
ＣＬ３ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１ 平行平面板
Ｆ２ 平行平板
ＣＧ カバーガラス
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ 第１レンズ
Ｌ２ 第２レンズ
Ｌ３ 第３レンズ
Ｌ４ 第４レンズ
Ｌ５ 第５レンズ
Ｌ６ 第６レンズ
Ｌ７ 第７レンズ
Ｌ８ 第８レンズ
Ｌ９ 第９レンズ
ＣＬ１ 接合レンズ
ＣＬ２ 接合レンズ
ＣＬ３ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１ 平行平面板
Ｆ２ 平行平板
ＣＧ カバーガラス
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。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。
本態様によれば、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、合焦点の際に物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させ、上記条件式を満たすように対物光学系が構成される。これにより、拡大観察時に移動させるレンズ群を特定すると共にその移動量を制限し、全系の焦点距離を適切に保つことができる。従って、所望の深度を確保すると共にレンズ系を小型化、高性能化することができる。
負の第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、負の第５レンズＬ５と正の第６レンズＬ６とが接合された接合レンズＣＬ２を有し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置された明るさ絞りＳと共に光軸に沿って移動する。
正の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第７レンズＬ７、正の第８レンズＬ８及び負の第９レンズＬ９が接合された接合レンズＣＬ３を有している。
そして、対物光学系の像面近傍には図示しない撮像素子が配置され、対物光学系と撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するための平行平板Ｆ２及びカバーガラスＣＧが貼りつけられている。
正の第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正の第７レンズＬ７、正の第８レンズＬ８及び負の第９レンズＬ９が接合された接合レンズＣＬ３を有している。
そして、対物光学系の像面近傍には図示しない撮像素子が配置され、対物光学系と撮像光学系を構成している。撮像素子には、撮像面を保護するための平行平板Ｆ２及びカバーガラスＣＧが貼りつけられている。
ここで、対物光学系は、以下の条件式を満足するように構成されている。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。
条件式（１）は、全系の焦点距離を適切にすることで深度確保を図るとともに、レンズ系の小型化、高性能化に寄与するものである。
このため、条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が大きくなると共に全系の焦点距離も大きくなるため、最遠景観察（通常観察）から拡大観察において深度が浅くなり、特に拡大観察時に必要な深度を確保することが困難となる。
また、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が小さくなり、レンズ系全長の小型化には有利にはなるものの、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。
このため、条件式（１）の下限を下回ると、第２レンズ群の焦点距離が大きくなると共に全系の焦点距離も大きくなるため、最遠景観察（通常観察）から拡大観察において深度が浅くなり、特に拡大観察時に必要な深度を確保することが困難となる。
また、条件式（１）の上限を超えると、第１レンズ群の焦点距離に対して第２レンズ群の焦点距離が小さくなり、レンズ系全長の小型化には有利にはなるものの、色収差の変動が大きくなる。特に倍率色収差の発生量が大きくなるので、色にじみの原因にもなる。
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。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．６９
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。また、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離である。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．６９
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。また、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離である。
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。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１≦−３．６９
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。また、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離である。
本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群からなり、前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式を満たす対物光学系である。
−１９＜ｆ２／ｆ１≦−３．６９
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１
０．３＜｜ｇ１／ｇ２｜＜０．５
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは最遠景観察時（通常観察時）における全系の焦点距離である。また、ｇ１は第１レンズ群の焦点距離であり、ｇ２は第２レンズ群の焦点距離である。
Claims (2)
- 物体側から像側へ順に、正の光学的パワーを有する第１レンズ群、負の光学的パワーを有する第２レンズ群、正の光学的パワーを有する第３レンズ群を備え、
前記第１レンズ群が、物体側から像側へ順に、負の光学的パワーを有する第１レンズと正の光学的パワーを有する第２レンズとを有し、
物点距離の変化に対して前記第２レンズ群を移動させて合焦し、以下の条件式（１）及び（２）を満たす対物光学系。
−１９＜ｆ２／ｆ１＜−３．５ …（１）
０．５＜ｖ／ｆ＜１．１ …（２）
ただし、ｆ２は第２レンズの焦点距離であり、ｆ１は第１レンズの焦点距離である。
また、ｖは第２レンズ群の移動量であり、ｆは通常観察時における全系の焦点距離である。 - 前記第２レンズが、物体側が凹面である正メニスカスレンズである請求項１記載の対物光学系。
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