JPWO2016013302A1 - 広角光学系および内視鏡 - Google Patents

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Abstract

全ての視野の像の方向を揃えながら後段の共通の光学素子によって倍率色収差を十分に補正することを目的として、広角光学系（３）は、負および正のレンズ（４，５）を有する負の屈折力の第１群（６）と、反射屈折光学素子（１４）を有する第２群（７）と、第３群（８）とを備え、反射屈折光学素子（１４）が、第１透過面（１１ａ）およびこの周囲に配置される第１反射面（１１ｂ）を有する物体側の第１面（１１）と、第２透過面（１２ａ）およびこの周囲に配置される第２反射面（１２ｂ）を有する像側の第２面（１２）と、第１面（１１）および第２面（１２）の間に配置され物体側に頂角を有する円錐面状の透過面である第３面（１３）とを備え、次式を満たす。νｎ＞νｐα／２＞９０°−θｋνｎは負レンズ（４）のアッベ数、νｐは正レンズ（５）のアッベ数、αは第３面（１３）の頂角角度、θｋは側方視野内の最小画角の主光線の半画角（０＜θｋ＜９０°）。

Description

本発明は、広角光学系および内視鏡に関するものである。
前方からの光を透過させ、側方からの光を像側の反射面において反射させる負の屈折力を有する第１の光学素子と、該第１の光学素子を介した前方および側方からの２つの光路を合成して共通の撮像素子上に結像する正の屈折力を有する第２の光学素子とを備え、超広角な画角を有することにより、前方および側方の両画像を同時に観察可能な光学系が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特許文献１の光学系においては、側方からの光は、第１の光学素子の円筒面に入射して屈折され、像側と該像側に対向する物体側の反射面とにおいて順に１回ずつ反射された後、像側の中心軸周辺に設けられた透過面を透過して正の光学素子に入射するようになっている。
特許文献２では、第１の光学素子の像側の反射面で１回だけ反射された側方からの光と、物体側から入射して屈折し、像側の透過面を透過した前方からの光とが正の光学素子に入射するようになっている。
特開２００８−３０９８６１号公報 特開２００８−２５７１２１号公報
特許文献１の光学系は、円筒面の法線方向に対して物体側、すなわち狭角側から円筒面に入射した光線と、法線方向に対して像側、すなわち広角側から円筒面に入射した光線との屈折方向が相互に異なるため、後段の共通の光学素子による倍率色収差の補正が困難である。
特許文献２の光学系は、倍率色収差の補正の問題は生じないが、第１の光学素子における側方からの光の反射回数が１回のみであるため、前方視野の像と側方視野の像とが上下反転してしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、全ての視野の像の方向を揃えながら後段の共通の光学素子によって倍率色収差を十分に補正することができる広角光学系および内視鏡を提供する。
本発明の一態様は、負の屈折力の負レンズおよび正の屈折力の正レンズを有する第１群と、該第１群の像側に配置され反射屈折光学素子を有する第２群と、該第２群の像側に配置され正の屈折力の第３群とを備え、前記反射屈折光学素子が、中心に光軸を備える第１透過面および該第１透過面の周囲に環状に配置され像側からの光を反射する第１反射面を備え、物体側に配置された第１面と、中心に光軸を備える第２透過面および該第２透過面の周囲に環状に配置され物体側からの光を反射する第２反射面を備え、像側に配置された第２面と、前記第１面および前記第２面の間に配置され物体側に頂角を有する円錐面状の透過面である第３面とを備え、次の式（１），（２），（３）を満足する広角光学系である。
（１） νｎ＞νｐ
（２） ｜φｎ｜＞｜φｐ｜
（３） α／２＞９０°−θｋ
ここで、νｎは前記負レンズのアッベ数、νｐは前記正レンズのアッベ数、φｎは前記負レンズの屈折力、φｐは前記正レンズの屈折力、αは前記第３面の頂角の角度、θｋは側方視野内の最小画角の主光線の半画角であり、０＜θｋ＜９０°である。
本態様によれば、前方の物体からの光が第１群に入射すると、アッベ数の大きな負レンズおよびアッベ数の小さい正レンズを通過する。倍率色収差の発生し易い負レンズのアッベ数を大きくすることで、第１群を通過する光における倍率色収差の発生を抑制することができる。そして、第１群を通過した光は、第２群の第１透過面および第２透過面を通過した後に、第３群によって集光される。
側方の物体からの光は、第１群に入射することなく第２群の第３面に入射する。この場合に、第３面に入射する光は、式（３）を満足することで、その主光線の全てが第３面の法線よりも像側から入射して像側に屈折する。その結果、側方の物体からの全ての光に発生する倍率色収差の符号を前方の物体からの光に発生する倍率色収差の符号と揃えることができる。そして、第３面において像側に屈折させられた側方からの光は、第２面の第２反射面および第１面の第１反射面の順に１回ずつ反射された後に、第２面の第２透過面を通過して第３群によって集光される。
すなわち、第３群に入射する前方および側方の物体からの２つの光の倍率色収差の符号が揃っているので、共通の第３群によって全ての光の倍率色収差を十分に補正することができる。
側方の物体からの光は反射屈折光学素子内において２回反射されるため、側方視野の像が上下反転することが防止される。これにより、全ての視野の像の方向を揃えることができる。
上記態様においては、前記第１群の前記負レンズおよび前記正レンズが次の式（４）を満足していてもよい。
（４） νｎ＞３５＞νｐ
本発明の他の態様は、上記いずれかの広角光学系を備える内視鏡である。
本態様によれば、倍率色収差を十分に補正した広角の内視鏡画像を取得することができる。
本発明によれば、全ての視野の像の方向を揃えながら後段の共通の光学素子によって倍率色収差を十分に補正することができる。
本発明の一実施形態に係る内視鏡の全体図である。 本発明の一実施形態に係る広角光学系の構成図である。 図２の広角光学系の第１の実施例のレンズ配列を示す図である。 図３の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１３°の場合を示している。 図３の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０４°の場合を示している。 図３の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９５°の場合を示している。 図３の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８６°の場合を示している。 図３の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７７°の場合を示している。 図３の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７６°の場合を示している。 図３の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図３の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図３の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図３の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。 図２の広角光学系の第２の実施例のレンズ配列を示す図である。 図６の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１５°の場合を示している。 図６の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０５°の場合を示している。 図６の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９５°の場合を示している。 図６の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８５°の場合を示している。 図６の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７５°の場合を示している。 図６の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７４°の場合を示している。 図６の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図６の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図６の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図６の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。 図２の広角光学系の第３の実施例のレンズ配列を示す図である。 図９の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１４°の場合を示している。 図９の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０５°の場合を示している。 図９の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９５°の場合を示している。 図９の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８５°の場合を示している。 図９の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７５°の場合を示している。 図９の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７３°の場合を示している。 図９の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図９の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図９の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図９の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。 図２の広角光学系の第４の実施例のレンズ配列を示す図である。 図１２の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１６°の場合を示している。 図１２の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０６°の場合を示している。 図１２の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９６°の場合を示している。 図１２の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８６°の場合を示している。 図１２の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７６°の場合を示している。 図１２の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７４°の場合を示している。 図１２の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図１２の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図１２の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図１２の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。 図２の広角光学系の第５の実施例のレンズ配列を示す図である。 図１５の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１６°の場合を示している。 図１５の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０７°の場合を示している。 図１５の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９８°の場合を示している。 図１５の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８９°の場合を示している。 図１５の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８０°の場合を示している。 図１５の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７９°の場合を示している。 図１５の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図１５の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図１５の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図１５の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。 図２の広角光学系の第６の実施例のレンズ配列を示す図である。 図１８の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１１５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が１０５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が９５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が８５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における側方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が７３°の場合を示している。 図１８の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が６０°の場合を示している。 図１８の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が４５°の場合を示している。 図１８の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が３０°の場合を示している。 図１８の広角光学系における前方の物体からの光の収差図であり、最小画角の主光線の半画角が０°の場合を示している。
本発明の第１の実施形態に係る内視鏡１および広角光学系３について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡１は、図１に示されるように、体内に挿入される細長く柔軟な挿入部２と、該挿入部２の先端に設けられ前方および側方の物体Ｐ，Ｓの画像を取得する広角光学系３とを備えている。
本実施形態に係る広角光学系３は、図２に示されるように、前方の物体Ｐ側から順に、前方からの光を集光する第１群６と、該第１群６により集光された光および側方からの光が入射する第２群７と、該第２群７を通過した２方向からの光を集光する第３群８と、撮像面９を有する撮像素子１０とを備えている。
第１群６は、物体Ｐ側に配置され負の屈折力を有する負レンズ４と、該負レンズ４より像側に配置され正の屈折力を有する正レンズ５とを備えている。
負レンズ４は、像側に凹面を配置した平凹レンズであり、正レンズ５は、像側に凸面を有する平凸レンズである。
負レンズ４および正レンズ５は、次の式（１），（２）の条件を満足している。
（１） νｎ＞νｐ
（２） ｜φｎ｜＞｜φｐ｜
ここで、νｎは負レンズ４のアッベ数、νｐは正レンズ５のアッベ数、φｎは負レンズ４の屈折力であり、φｐは正レンズ５の屈折力である。
第２群７は、物体Ｐ側に配置される第１面１１と、像側に配置される第２面１２と、これら第１面１１および第２面１２の間に配置された第３面１３とを備える反射屈折光学素子１４と、平行平板１５と、該平行平板１５の像側に配置される開口絞り１６と、両凸レンズ１７とを備えている。
第１面１１は、光軸を中央に配置して、第１群６からの光を透過する略円形の第１透過面１１ａと、該第１透過面１１ａの周囲に略円環状に配置され像側からの光を内面反射する第１反射面１１ｂとを備えている。
第２面１２は、光軸を中央に配置して、第１透過面１１ａを透過してきた光および第１反射面１１ｂにおいて内面反射された光を透過する略円形の第２透過面１２ａと、該第２透過面１２ａの周囲に略円環状に配置され光を内面反射する第２反射面１２ｂとを備えている。第２反射面１２ｂにおける内面反射は、全反射である。
第３面１３は、前方の物体Ｐ側に頂角を有する円錐面状に形成され、側方からの光を透過するようになっている。
第３面１３の頂角の角度は、式（３）の条件を満足している。
（３） α／２＞９０°−θｋ
ここで、αは第３面１３の頂角の角度、θｋは側方視野内の最小画角の主光線の半画角であり、０＜θｋ＜９０°である。
第３面１３を透過した側方の物体Ｓからの光は、第３面１３において屈折した後、第２面１２の第２反射面１２ｂにおいて内面反射し、さらに第１面１１の第１反射面１１ｂにおいて内面反射し、第２面１２の第２透過面１２ａを透過して、平行平板１５および開口絞り１６を通過した部分が両凸レンズ１７によって集光されて第３群８に入射するようになっている。
第３群８は、開口絞り１６を通過してきた光が入射する接合レンズ１８を備え、正の屈折力を有するレンズ群である。符号１９は第３群８を構成する他のレンズである。
接合レンズ１８は、物体Ｐ側に配置される両凸レンズ２０と、メニスカスレンズ２１とを接合したものである。
このように構成された本実施形態に係る内視鏡１および広角光学系３の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡１を用いて前方および側方の物体Ｐ，Ｓを観察するには、挿入部２の先端を前方の物体Ｐに対向させて配置する。
前方からの光は、広角光学系３の第１群６に入射し、第１群６を透過して第２群７の反射屈折光学素子１４の第１面１１の第１透過面１１ａに入射し、反射屈折光学素子１４を透過して第２面１２の第２透過面１２ａから第３群８に向かって射出される。
第１群６は、式（１）に示すように負レンズ４のアッベ数が正レンズ５のアッベ数より大きく設定されているので、負レンズ４における倍率色収差の発生を抑制することができる。第１群６は、式（２）に示すように全体として負の屈折力を有しているので、前方の広い範囲からの光を集光することができる。
側方からの光は、第２群７の反射屈折光学素子１４の第３面１３に入射する。側方からの光は、式（３）を満足するので、第３面１３に入射する際に全ての主光線が第３面１３の法線よりも像側から入射する。
これにより、側方から第３面１３に入射した全ての主光線は像側に屈折し、屈折により発生する倍率色収差の符号を揃えるとともに、前方の物体Ｐからの光に発生する倍率色収差の符号とも揃えることができる。そして、第３面１３において像側に屈折させられた側方からの光は、第２面１２の第２反射面１２ｂおよび第１面１１の第１反射面１１ｂの順に２回内面反射された後に、第２面１２の第２透過面１２ａから第３群８に向かって射出される。
すなわち、前方および側方からの２つの光は、第２群７を通過した後に共通の第３群８を通過させられて撮像素子１０により撮影される。
このように、本実施形態に係る広角光学系３によれば、前方および側方からの２つの光は第２群７から射出された時点で倍率色収差の符号が揃えられているので、共通の第３群８によって全ての光の倍率色収差を十分に補正することができるという利点がある。
側方の物体Ｓからの光は反射屈折光学素子１４内において２回内面反射されるため、像が上下反転することが防止される。これにより、全ての視野の像の方向を揃えることができるという利点がある。
本実施形態においては、第１群６として、物体Ｐ側から順に負レンズ４および正レンズ５を配置したものを例示したが、これに代えて、正レンズ５と負レンズ４との順序を入れ替えてもよい。
広角光学系３は、次の式（４）を満足することが好ましい。
（４） νｎ＞３５＞νｐ
これによれば、負レンズ４において発生する倍率色収差をより抑制し易くすることができる。
本実施形態においては、第２反射面１２ｂとして、第３面１３を透過した側方の物体Ｓからの光を全反射するものを例示したが、これに代えて、第２反射面１２ｂの内面側がミラーコートであってもよい。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第１の実施例について、図３から図５Ｅおよびレンズデータを用いて以下に説明する。
図３は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図４Ａから図５Ｅは本実施例に係るレンズ配列の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
以下のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径（ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、νはアッベ数、Ｎｄはｄ線に対する屈折率、ＯＢＪは被写体（前方の物体Ｐ）、ＩＭＧは撮像面９を示している。レンズデータ中、記号＊は非球面レンズであることを示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ ４．８７８１４４
１ ∞ ０．２８６８８５ ４０．８ １．８８３０
２ ０．８２１９４ ０．４８３６０７
３ ∞ ０．４７５２８８ １７．４ １．９５９１
４ −２．７０７４４ ０．０８１９６７
５＊ −７．７７６５６ ０．８０３２７９ ６４．１ １．５１６３
６＊ １．５３３６０ ０．３２７８６９
７ ∞ ０．４９１８０３ ４６．６ １．８１６０
８ ∞ ０．０２４５９０
ＳＴＯ ∞ ０．００００００
１０ １２．２９５０８ ０．９４８４０１ ４６．６ １．８１６０
１１ −４．５６０８２ ０．０８１９６７
１２ ２．６２２９５ １．２７０４９２ ５４．７ １．７２９２
１３ −１．７７６８６ ０．３２７８６９ １７．４ １．９５９１
１４ −４．７２３５７ ０．１８３６７４
１５ ４．２９３４０ １．０２４５９０ ４０．９ １．８０６１
１６＊ −４．６４８９７ ０．４９１８０３
１７ ∞ ０．７３７７０５ ６４．１ １．５１６３
１８ ∞ ０．５７３７７０ ６４．１ １．５１６３
１９ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面デ−タ
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．１８１５８５Ｅ＋００，Ａ６＝−０．１７０９９０Ｅ＋００，Ａ８＝０．２９２５５１Ｅ−０１，Ａ１０＝０．３５０３３９Ｅ−０１
第６面
Ｋ＝−０．４８４０１２，Ａ４＝０．３５６４４７Ｅ−０１，Ａ６＝０．３００６８２Ｅ−０１，Ａ８＝−０．２６１５２８Ｅ−０１，Ａ１０＝０．６０９５７４Ｅ−０２
第１６面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．４１３８１４Ｅ−０１，Ａ６＝０．３５３９８６Ｅ−０２，Ａ８＝０．５５３８２３Ｅ−０１，Ａ１０＝−０．３６４４６５Ｅ−０１
本実施例における各値は以下の通りである。ｆｎは負レンズ４の焦点距離（ｍｍ）、ｆｐは正レンズの焦点距離（ｍｍ）を示している。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−０．９２５
ｆｐ＝２．７８６
φｎ＝−１．８０１
φｐ＝０．３５９
νｎ＝４０．８
νｐ＝１７．４
｜φｎ｜／νｎ＝０．０２６
｜φｐ｜／νｐ＝０．０２１
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝１．２８４
α＝４６°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に４．７７（ｍｍ）離れた位置にある。
本実施例において、前方の物体Ｐからの光の最大半画角は７６°、側方の物体Ｓからの主光線の半画角は７６°から１１６°、焦点距離（前方光路）は０．５６９ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は５．０、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６０９ｍｍである。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第２の実施例について、図６から図８Ｅおよびレンズデータを用いて以下に説明する。
図６は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図７Ａから図８Ｅは本実施例に係る広角光学系３の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ ４．０６６１０２
１ ∞ ０．２８６８８５ ４０．８ １．８８３０
２ ０．７９２０５ ０．４６７２１３
３ ∞ ０．４６８０４８ １８．９ １．９３４３
４ −２．８４８８８ ０．０８１９６７
５＊ −２１．３１１４８ ０．８７０５５６ ６４．１ １．５１６３
６＊ １．１２４３３ ０．５６７７７８
７ ∞ ０．４９１８０３ ６４．１ １．５１６３
８ ∞ ０．０２４５９０
ＳＴＯ ∞ ０．０８７００９
１０ １２．２９５０８ ０．９４８４０１ ４６．６ １．８１６０
１１ −４．４９３６７ ０．１７０６９７
１２ ２．３２８２５ １．２７０４９２ ５４．７ １．７２９２
１３ −２．７３６６１ ０．３２７８６９ １８．９ １．９３４３
１４ −２８．２２８４７ ０．２３３２８７
１５ ∞ ０．３２７８６９ ６４．１ １．５１６３
１６ ∞ ０．１１８６８５
１７ ２．８７０４７ １．１４７５４１ ６４．１ １．５１６３
１８＊ −２．８６８８５ ０．５３２７８７
１９ ∞ ０．７３７７０５ ６４．１ １．５１６３
２０ ∞ ０．５７３７７０ ６４．１ １．５１６３
２１ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面データ
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．１７７７５０Ｅ−０１，Ａ６＝０．５１４１４３Ｅ−０１，Ａ８＝−０．１４６８７６Ｅ＋００，Ａ１０＝０．９６６７５３Ｅ−０１
第６面
Ｋ＝−１０．４８６５４４，Ａ４＝０．１８１５８５Ｅ＋００，Ａ６＝−０．９６１８３４Ｅ−０１，Ａ８＝０．２４９６８３Ｅ−０１，Ａ１０＝−０．２５７２９８Ｅ−０２
第１８面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．１７７８１０Ｅ＋００，Ａ６＝−０．１３７４１８Ｅ＋００，Ａ８＝０．１３７２３６Ｅ＋００，Ａ１０＝−０．１９０２３１Ｅ−０１
本実施例における各値は以下の通りである。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−０．８９２
ｆｐ＝３．０４９
φｎ＝−１．１２１
φｐ＝０．３２８
νｎ＝４０．８
νｐ＝１８．９
｜φｎ｜／νｎ＝０．０２７
｜φｐ｜／νｐ＝０．０１７
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝１．５８４
α＝４５．２°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に５．０３ｍｍ離れた位置にある。
本実施例におけるスペックは、前方最大半画角は７４°、側方からの主光線の半画角は７５°から１１６°、焦点距離（前方光路）は０．５６６ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は５．０、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６０７ｍｍである。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第３の実施例について、図９から図１１およびレンズデータを用いて以下に説明する。
図９は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図１０Ａから図１１Ｅは本実施例に係る広角光学系３の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ １１．６８１５４４
１ ∞ ０．５１５６２５ １８．９ １．９３４３
２ −４．９１８６４ ０．２５００００ ７１．８ １．７６８２
３ ０．８０３８８ ０．７４１０９４
４＊ −３．８８７７３ １．３３３３３３ ６４．１ １．５１６３
５＊ ２．５７５４０ ０．２５０４２０
６ ∞ ０．６２５０００ ６４．１ １．５１６３
７ ∞ ０．０５００００
ＳＴＯ ∞ ０．３１０７７８
９ ７８６．２５１２２ １．０１５６２５ ４６．６ １．８１６０
１０ −３．６２９２３ ０．１６６６６７
１１ ３．０００００ １．４０６２５０ ４６．６ １．８１６０
１２ −２．９８７７７ ０．３９０６２５ １８．９ １．９３４３
１３ −６５．８０７４４ ０．４７７５０９
１４ ４．８７９２０ １．３２６２４０ ６４．１ １．５１６３
１５＊ −３．５８５７８ ０．６１６６６７
１６ ∞ ０．８３３３３３ ６４．１ １．５１６３
１７ ∞ ０．８３３３３３ ６４．１ １．５１６３
１８ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面データ
第４面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．８０８０６０Ｅ−０１，Ａ６＝−０．６２２０８０Ｅ−０１，Ａ８＝０．９７８９８７Ｅ−０２，Ａ１０＝０．８０６２１６Ｅ−０２
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝−０．６１５６７３Ｅ−０３，Ａ６＝−０．８６０８２１Ｅ−０２，Ａ８＝０．１８４７４５Ｅ−０２，Ａ１０＝−０．１６８１３４Ｅ−０３
第１５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．５７５４８８Ｅ−０１，Ａ６＝０．１８４５０１Ｅ−０１，Ａ８＝−０．１４３６７６Ｅ−０１，Ａ１０＝０．８０６２１６Ｅ−０２
本実施例における各値は以下の通りである。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−０．８８０
ｆｐ＝５．２６５
φｎ＝−１．１３７
φｐ＝０．１９０
νｎ＝７１．８
νｐ＝１８．９
｜φｎ｜／νｎ＝０．０１６
｜φｐ｜／νｐ＝０．０１０
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝１．５７５
α＝５０．５°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に７ｍｍ離れた位置にある。
本実施例におけるスペックは、前方最大半画角は７３°、側方からの主光線の半画角は７３°から１１４°、焦点距離（前方光路）は０．５７４ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は３．０、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６１２ｍｍである。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第４の実施例について、図１２から図１４Ｅおよびレンズデータを用いて以下に説明する。
図１２は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図１３Ａから図１４Ｅは本実施例に係る広角光学系３の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ ８．３７９３２５
１ ∞ ０．３３５１９６ ４０．８ １．８８３０
２ １．００８４７ ０．４６９２７４
３ １．７３１８４ ０．４７００８５ １７．４ １．９５９１
４ ２．９１４６４ ０．３５１９５５
５＊ −１１．８８４５７ １．００５５８７ ６４．１ １．５１６３
６＊ １．８２９６１ ０．５２５１４０
７ −１．６４４６９ ０．８８３９０１ ４６．６ １．８１６０
８ −１．８１３０６ ０．１１１７３２
ＳＴＯ ∞ ０．２０９５７８
１０ １４．５２５１４ ０．７８２１１９ ４６．６ １．８１６０
１１ −５．００９８０ ０．１１１７３２
１２ ４．００７３３ １．４２８１７７ ４６．６ １．８１６０
１３ −２．２７０２２ ０．３９１０６１ １７．４ １．９５９１
１４ −１２．６３４４７ ０．１１１７３２
１５ ∞ ０．６７０３９１ ６４．１ １．５１６３
１６ ∞ ０．１１１７３２
１７ ８．４５２８２ １．１８４４１３ ４０．９ １．８０６１
１８＊ −２１．８３９９８ ０．５２５１４０
１９ ∞ ０．６３６８７２ ６４．１ １．５１６３
２０ ∞ ０．５５８６５９ ６４．１ １．５１６３
２１ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面データ
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．７１６８９８Ｅ−０１，Ａ６＝−０．６８９１２２Ｅ−０１，Ａ８＝０．５７４４７２Ｅ−０２，Ａ１０＝０．２０４５９８Ｅ−０１
第６面
Ｋ＝−０．１３０２５９，Ａ４＝０．５３１０４５Ｅ−０１，Ａ６＝−０．６８９１２２Ｅ−０１，Ａ８＝０．２１２９１１Ｅ−０１，Ａ１０＝−０．２７９６２６Ｅ−０２
第１８面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝−０．４０９９４６Ｅ−０２，Ａ６＝０．６１０７４７Ｅ−０１，Ａ８＝−０．３６８００３Ｅ−０１，Ａ１０＝０．７９６２５０Ｅ−０３
本実施例における各値は以下の通りである。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−１．１３５
ｆｐ＝３．６７２
φｎ＝−０．８８１
φｐ＝０．２７２
νｎ＝４０．８
νｐ＝１７．４
｜φｎ｜／νｎ＝０．０２２
｜φｐ｜／νｐ＝０．０１６
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝１．３７９
α＝５０°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に６．８１ｍｍ離れた位置にある。
本実施例におけるスペックは、前方最大半画角は７５°、側方からの主光線の半画角は７６°から１１５°、焦点距離（前方光路）は０．７０２ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は４．７、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６４６ｍｍである。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第５の実施例について、図１５から図１７Ｅおよびレンズデータを用いて以下に説明する。
図１５は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図１６Ａから図１７Ｅは本実施例に係る広角光学系３の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ ６．２９２１６５
１ ∞ ０．２９４１１８ ４０．８ １．８８３０
２ ０．８４７９０ ０．４８７３９５
３ ∞ ０．４６４６０７ １８．９ １．９３４３
４ −３．３６３０３ ０．０８４０３４
５＊ −８．４０３３６ ０．８４０３３６ ６４．１ １．５１６３
６＊ １．２２０７９ ０．５３３９３８
７ ∞ ０．５０４２０２ ６４．１ １．５１６３
８ ∞ ０．０２５２１０
ＳＴＯ ∞ ０．２８１８２７
１０ ５．０９４２６ ０．９４９５８０ ４７．４ １．７９２０
１１ −５．０９４２６ ０．１３０１９５
１２ ２．７９３２８ １．３１０９２４ ５４．７ １．７２９２
１３ −２．７９３２８ ０．３２７７３１ １８．９ １．９３４３
１４ ∞ ０．０８４０３４
１５ ∞ ０．３３６１３４ ６４．１ １．５１６３
１６ ∞ ０．０８４０３４
１７ ２．８９９１６ １．１５９６６４ ６４．１ １．５１６３
１８＊ −２．４３６９７ ０．５５４４３９
１９ ∞ ０．７５６３０３ ６４．１ １．５１６３
２０ ∞ ０．５８８２３５ ６４．１ １．５１６３
２１ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面データ
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．１７２０８３Ｅ＋００，Ａ６＝−０．２１６０６０Ｅ＋００，Ａ８＝０．９７１０５４Ｅ−０１，Ａ１０＝０．００００００Ｅ＋００
第６面
Ｋ＝−５．１０１８２９，Ａ４＝０．７７０９３５Ｅ−０１，Ａ６＝−０．１２４６０７Ｅ−０１，Ａ８＝−０．６１７２９５Ｅ−０２，Ａ１０＝０．１８５２４３Ｅ−０２
第１８面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．１５９６２９Ｅ＋００，Ａ６＝−０．１２４０１９Ｅ＋００，Ａ８＝０．１４２４２９Ｅ＋００，Ａ１０＝−０．４８９３１４Ｅ−０１
本実施例における各値は以下の通りである。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−０．９５５
ｆｐ＝３．６００
φｎ＝−１．０４７
φｐ＝０．２７８
νｎ＝４０．８
νｐ＝１８．９
｜φｎ｜／νｎ＝０．０２６
｜φｐ｜／νｐ＝０．０１５
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝１．７４７
α＝４８°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に４．７１ｍｍ離れた位置にある。
本実施例におけるスペックは、前方最大半画角は８０°、側方からの主光線の半画角は８０°から１１６°、焦点距離（前方光路）は０．５４７ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は５．０、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６２０ｍｍである。
次に、本実施形態に係る広角光学系３の第６の実施例について、図１８から図２０Ｅおよびレンズデータを用いて以下に説明する。
図１８は本実施例に係る広角光学系３のレンズ配列を示している。図１９Ａから図２０Ｅは本実施例に係る広角光学系３の収差図を示し、Ｘ方向が倍率色収差、Ｙ方向がコマ収差を示している。
面番号 ｒ ｄ ν Ｎｄ
ＯＢＪ ∞ １９．９１７５０２
１ ∞ ０．４１６６６７ ７１．８ １．７６８２
２ １．１２８３３ ０．７１６６６７
３ −３．６６６６７ ０．４５８３３３ １８．９ １．９３４３
４ −３．１３８６４ ０．０８３３３３
５＊ −６．１４４９９ １．５０００００ ６４．１ １．５１６３
６＊ ２．８８２５２ １．１４３７８９
７ ∞ ０．６６６６６７ ６４．１ １．５１６３
８ ∞ ０．０５００００
ＳＴＯ ∞ ０．１６６６６７
１０ １０．５００００ １．１３３３３３ ４６．６ １．８１６０
１１ −６．４７８７９ ０．１６６６６７
１２ ３．７５０００ １．６８１４２８ ４６．６ １．８１６０
１３ −３．２２５５３ ０．４１６６６７ １８．９ １．９３４３
１４ ２２．７１４１４ ０．１６６６６７
１５ ３．３３３３３ １．３５００００ ６４．１ １．５１６３
１６＊ −３．１４１５５ ０．５８３３３３
１７ ∞ ０．８３３３３３ ６４．１ １．５１６３
１８ ∞ ０．８３３３３３ ６４．１ １．５１６３
１９ ∞ ０．００００００
ＩＭＧ ∞ ０．００００００
非球面データ
第５面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．４８８５１３Ｅ−０１，Ａ６＝−０．２３２５４４Ｅ−０１，Ａ８＝０．３９６６５５Ｅ−０２，Ａ１０＝０．１３４３３５Ｅ−０３
第６面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．２１０４６５Ｅ−０２，Ａ６＝−０．５１８５２６Ｅ−０２，Ａ８＝０．８４８６４２Ｅ−０３，Ａ１０＝−０．６０４８１１Ｅ−０４
第１８面
Ｋ＝０．００００００，Ａ４＝０．４２８５８７Ｅ−０１，Ａ６＝０．３０８２３６Ｅ−０１，Ａ８＝−０．２７９９３６Ｅ−０１，Ａ１０＝０．８６８５３２Ｅ−０２
本実施例における各値は以下の通りである。これによれば、条件式（１）から（４）を満足していることがわかる。
ｆｎ＝−１．４６４
ｆｐ＝１６．４３７
φｎ＝−０．６８３
φｐ＝０．０６１
νｎ＝７１．８
νｐ＝１８．９
｜φｎ｜／νｎ＝０．０１０
｜φｐ｜／νｐ＝０．００３
（｜φｎ｜／νｎ）／（｜φｐ｜／νｐ）＝２．９５５
α＝５０．５°
となる。頂角αは第１面１１から前方の物体Ｐ側に７．３３ｍｍ離れた位置にある。
本実施例におけるスペックは、前方最大半画角は７３．５°、側方からの主光線の半画角は７４°から１１６°、焦点距離（前方光路）は０．５８８ｍｍ、Ｆナンバー（前方光路）は３．０、最大像高は１．０ｍｍ、前方最大像高は０．６２３ｍｍである。
１ 内視鏡
３ 広角光学系
４ 負レンズ
５ 正レンズ
６ 第１群
７ 第２群
８ 第３群
１１ 第１面
１１ａ 第１透過面
１１ｂ 第１反射面
１２ 第２面
１２ａ 第２透過面
１２ｂ 第２反射面
１３ 第３面
１４ 反射屈折光学素子
本発明の一態様は、１枚の負レンズおよび１枚の正レンズからなる第１群と、該第１群の像側に配置された反射屈折光学素子と、該反射屈折光学素子の像側に配置され正の屈折力の第３群とからなり、前記反射屈折光学素子が、中心に光軸を備える第１透過面および該第１透過面の周囲に環状に配置され像側からの光を反射する第１反射面を備え、物体側に配置された第１面と、中心に光軸を備える第２透過面および該第２透過面の周囲に環状に配置され物体側からの光を反射する第２反射面を備え、像側に配置された第２面と、前記第１面および前記第２面の間に配置され物体側に頂角を有する円錐面状の透過面である第３面とを備え、次の式（１），（２），（３）を満足する広角光学系である。
（１） νｎ＞νｐ
（２） ｜φｎ｜＞｜φｐ｜
（３） α／２＞９０°−θｋ
ここで、νｎは前記負レンズのアッベ数、νｐは前記正レンズのアッベ数、φｎは前記負レンズの屈折力、φｐは前記正レンズの屈折力、αは前記第３面の頂角の角度、θｋは側方視野内の最小画角の主光線の半画角であり、０＜θｋ＜９０°である。
本態様によれば、前方の物体からの光が第１群に入射すると、アッベ数の大きな負レンズおよびアッベ数の小さい正レンズを通過する。倍率色収差の発生し易い負レンズのアッベ数を大きくすることで、第１群を通過する光における倍率色収差の発生を抑制することができる。そして、第１群を通過した光は、反射屈折光学素子の第１透過面および第２透過面を通過した後に、第３群によって集光される。
側方の物体からの光は、第１群に入射することなく反射屈折光学素子の第３面に入射する。この場合に、第３面に入射する光は、式（３）を満足することで、その主光線の全てが第３面の法線よりも像側から入射して像側に屈折する。その結果、側方の物体からの全ての光に発生する倍率色収差の符号を前方の物体からの光に発生する倍率色収差の符号と揃えることができる。そして、第３面において像側に屈折させられた側方からの光は、第２面の第２反射面および第１面の第１反射面の順に１回ずつ反射された後に、第２面の第２透過面を通過して第３群によって集光される。

Claims (3)

  1. 負の屈折力の負レンズおよび正の屈折力の正レンズを有する第１群と、
    該第１群の像側に配置され反射屈折光学素子を有する第２群と、
    該第２群の像側に配置され正の屈折力の第３群とを備え、
    前記反射屈折光学素子が、中心に光軸を備える第１透過面および該第１透過面の周囲に環状に配置され像側からの光を反射する第１反射面を備え、物体側に配置された第１面と、中心に光軸を備える第２透過面および該第２透過面の周囲に環状に配置され物体側からの光を反射する第２反射面を備え、像側に配置された第２面と、前記第１面および前記第２面の間に配置され物体側に頂角を有する円錐面状の透過面である第３面とを備え、
    次の式（１），（２），（３）を満足する広角光学系。
    （１） νｎ＞νｐ
    （２） ｜φｎ｜＞｜φｐ｜
    （３） α／２＞９０°−θｋ
    ここで、νｎは前記負レンズのアッベ数、νｐは前記正レンズのアッベ数、φｎは前記負レンズの屈折力、φｐは前記正レンズの屈折力、αは前記第３面の頂角の角度、θｋは側方視野内の最小画角の主光線の半画角であり、０＜θｋ＜９０°である。
  2. 前記第１群の前記負レンズおよび前記正レンズが次の式（４）を満足する請求項１に記載の広角光学系。
    （４） νｎ＞３５＞νｐ
  3. 請求項１または請求項２に記載の広角光学系を備える内視鏡。
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