JPWO2017221600A1 - 内視鏡用対物光学系 - Google Patents

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Abstract

Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有し、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系を提供すること。
内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、で構成され、近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は固定で、第２レンズ群Ｇ２は移動し、第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する前群ＧＦと、正の屈折力を有する後群ＧＲと、からなり、前群ＧＦと後群ＧＲは、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成され、以下の条件式（１−１）、（１−２）を満たす。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）

Description

本発明は、対物光学系に関するものであり、例えば医療分野や工業分野などで用いられる内視鏡装置に利用できる内視鏡用対物光学系に関する。
内視鏡は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている装置である。特に医療用分野においては、内視鏡は、観察部位の診断や治療に利用されている。この診断や治療には、体腔内に挿入された内視鏡により得られる画像が用いられる。
内視鏡用の対物光学系では、適切なＦナンバーとピント位置を設定することにより、近点から遠点までピントの合った像を形成している。また、対物光学系では、レンズ径を小さくすることや、光学系の全長を短くすることが行われている。このようにすることにより、挿入部を細くすることができる。その結果、挿入時の苦痛を低減することや、体内で小回りの効く挿入部を実現することができる。近年は、更に高画質で小型な内視鏡が求められるようになってきている。
内視鏡用の対物光学系としては、広い被写界深度を有する対物光学系や、高倍率で観察できる対物光学系が提案されている。高倍率で観察できる対物光学系では、レンズ群を移動させてフォーカスやズームを行っている。このような対物光学系として、特許文献１〜４に記載された対物光学系がある。
特開平１１−３１６３３９号公報 特許第４８３４７９９号公報 特許第５１４８４０３号公報 特許第５５８０９５６号公報
一般的に、撮像素子の画素数を増やすことで、高画質化が可能となる。画素数の増加に応じて撮像面を大型化すると、撮像面に形成する像の高さも高くしなくてはならない。しかしながら像高が高くなってしまうと、対物光学系も大きくなる。この場合、光学系を小型化することが難しくなる。そのため、内視鏡に用いる撮像素子では、撮像素子のサイズを同じまま画素ピッチを小さくすることで、小型化を保ちつつ高画質化する方法が行われることが多い。
しかしながら、画素ピッチが小さくなると、対物光学系には、許容錯乱円を更に小さくすることが求められる。そのため、高い光学性能を持った対物光学系が必要となる。許容錯乱円は、回折の影響を強く受ける。そのため、対物光学系を、Ｆナンバーが小さい光学系にする必要がある。
一般的には、Ｆナンバーが小さくなると、収差補正が難しくなる。収差を良好に補正するためには、レンズ枚数を増やすか、又は、光学系の全長を長くしなければならない。そのため、光学系が大型化してしまう傾向にある。このように、撮像素子のサイズを同じままで画素ピッチを小さくすると、単純に光学系の小型化と高性能化を達成することができない。
更に、Ｆナンバーが小さくなると、光学系が製造ばらつきに対して弱くなってしまう。すなわち、レンズ部品の曲率半径の誤差、肉厚の誤差、及び光学系組立時のメカ枠とレンズとのシフト、チルト誤差等で、光学性能が劣化しやすくなる。このようなことから、光学系には、許容できる誤差量が大きいことが望まれる。
特に、製造時に行われるピント合わせについては、画素ピッチと、Ｆナンバーでほぼ決まる許容錯乱円とで、許容される誤差量が決まってしまう。例えば、ピント合わせの許容誤差が３μｍ〜５μｍだと、許容量としてはかなり小さい。
ピント合わせが終ると、レンズや撮像素子が接着剤で固定される。このとき、接着剤の硬化に伴って、レンズの位置や撮像素子の位置にずれが生じる。上述のように許容量が小さいと、接着剤には、硬化によって生じるずれ量をかなり小さい量にすることが求められる。しかしながら、接着剤では対応が困難な場合もある。このようなことから、製造時のピント誤差に関して、光学系には、許容できる誤差量が大きいことが望まれる。
特許文献１の対物光学系は、Ｆナンバーが６から１２であるため、Ｆナンバーが十分に小さいとはいえない。よって、小さい画素ピッチを持つ撮像素子との組み合わせは困難である。また、光学系の全長も長いため、小型化にも向かない。また、製造時のピント誤差の考慮は全くされていない。
特許文献２の対物光学系は、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群と、で構成されている。この対物光学系では、第３群を２つの群に分割して、２つの群の間隔を変化させている。しかしながら、製造時のピント誤差の問題には対応していなかった。また、Ｆナンバーも６であるため、Ｆナンバーが十分に小さいとはいえない。よって、小さい画素ピッチを持つ撮像素子との組み合わせは困難である。
特許文献３の対物光学系は、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群と、で構成されている。この対物光学系では、第３群を、接合レンズと正レンズとで構成している。しかしながら、製造時のピント誤差への対応はされていない。また、Ｆナンバーも８から１０であるため、Ｆナンバーが十分に小さいとはいえない。よって、小さい画素ピッチを持つ撮像素子との組み合わせは困難である。
特許文献４の対物光学系は、Ｆナンバーが８であるため、Ｆナンバーが十分に小さいとはいえない。よって、小さい画素ピッチを持つ撮像素子との組み合わせは困難である。また、製造時のピント誤差の考慮は全くされていない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有し、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、
近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群は移動し、
第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群と後群は、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成され、
以下の条件式（１−１）、（１−２）を満たすことを特徴とする。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
ここで、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
ｄG3frは、前群の最も像側面から後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
ｄG3rは、後群の光軸に沿った総厚、
である。
本発明は、Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有し、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系を提供できる。
本実施形態の内視鏡用対物光学系の具体的な構成を示す断面図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の断面図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の収差図である。 実施例２の内視鏡用対物光学系の断面図である。 実施例２の内視鏡用対物光学系の収差図である。 実施例３の内視鏡用対物光学系の断面図である。 実施例３の内視鏡用対物光学系の収差図である。 実施例４の内視鏡用対物光学系の断面図である。 実施例４の内視鏡用対物光学系の収差図である。 実施例５の内視鏡用対物光学系の断面図である。 実施例５の内視鏡用対物光学系の収差図である。
以下、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、内視鏡観察において、一つの光学系で通常観察と近接観察とを行うことができる。そのために、対物光学系を複数のレンズ群で構成し、その複数のレンズ群の少なくとも１つのレンズ群が光軸上を移動する。これにより、遠距離物点に合焦した場合に通常観察を行うことができ、近距離物点に合焦した場合に近接観察を行うことができる。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群は移動し、第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、前群と後群は、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成され、以下の条件式（１−１）、（１−２）を満たすことを特徴とする。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
ここで、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
ｄG3frは、前群の最も像側面から後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
ｄG3rは、後群の光軸に沿った総厚、
である。
本実施形態の内視鏡用対物光学系について説明する。図１は、本実施形態の内視鏡用対物光学系を示す図である。図１に示すように、本実施形態の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、負の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３と、で構成されている。
内視鏡用対物光学系では、光学系を小型化しつつ、光学系にフォーカス機能を持たせることが求められている。この要求を満たすために、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、光学系を３つのレンズ群で構成し、更に、３つのレンズ群の屈折力を、物体側から順に、さらに正の屈折力、負の屈折力、正の屈折力にしている。
これにより、正の屈折力を２つのレンズ群に分散させることができ、また、２つの正の屈折力の中間に負の屈折力が位置することになる。その結果、フォーカス時の収差変動が少なく、高い結像性能を持つ内視鏡用対物光学系を構成することが可能となる。
第１レンズ群Ｇ１は、負レンズＬ１と、正レンズＬ２と、正レンズＬ３と、を有する。第２レンズ群Ｇ２は、負レンズＬ４を有する。第３レンズ群Ｇ３は、正の屈折力を有する前群ＧＦと、正の屈折力を有する後群ＧＲと、を有する。
図１では、前群ＧＦは、接合レンズＣＬで構成されている。接合レンズＣＬは、正レンズＬ５と負レンズＬ６とで構成されている。後群ＧＲは、正レンズＬ７で構成されている。
負レンズＬ１と正レンズＬ２との間に、第１の平行平板Ｆ１が配置されている。第１の平行平板Ｆ１は、内視鏡用対物光学系中の任意の位置に配置することができる。正レンズＬ７の像側に、第２の平行平板Ｆ２と第３の平行平板Ｆ３が配置されている。第２の平行平板Ｆ２と第３の平行平板Ｆ３は接合されている。
第２の平行平板Ｆ２と第３の平行平板Ｆ３は、カバーガラスと、撮像素子のカバーガラスである。第３の平行平板Ｆ３の像側には、撮像素子(不図示)が配置されている。第３の平行平板Ｆ３の像側面は、像面Ｉになっている。撮像素子の撮像面は、第３の平行平板Ｆ３の像側面と一致している。
第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に、明るさ絞りＳが配置されている。より具体的には、明るさ絞りＳは、正レンズＬ３の像側面の近傍に位置している。
フォーカシング時、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３は固定で、第２レンズ群Ｇ２が移動する。遠距離物点から近距離物点へのフォーカシング時、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
フォーカシング時に第２レンズ群Ｇ２を移動させることで、少ない移動量で効果的に変倍することができる。このとき、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３を固定とすることで、レンズ枠を簡便にすることができる。その結果、内視鏡の外径の細径化も可能となる。
本実施形態の内視鏡用対物光学系は、撮像素子と組み合わせることができる。近年、撮像素子では、多画素化が進んでいる。多画素化が進むと、それに伴い画素ピッチが小さくなる。画素ピッチが小さくなると、光学系における許容錯乱円も小さくなる。
光学系の組み立てでは、物体像の位置と撮像面の位置とを一致させる調整（以下、「ピント調整」という）が行われる。ピントの合った物体像を撮像するためには、ピント調整が高精度で行われている必要がある。ピント調整では、レンズの移動、撮像素子の移動、又はレンズと撮像素子の移動が行われる。光学系における許容錯乱円が小さいと、更に高い精度がピント調整に求められる。
上述のように、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、第３レンズ群Ｇ３を、前群ＧＦと後群ＧＲとで構成している。そして、物体像の位置と撮像面との位置合わせでは、後群ＧＲと撮像素子とを移動させている。
このようにすることで、後群ＧＲと撮像素子とが一緒に移動したときに、光学系の縦倍率が小さくなる。そのため、ピント調整時の誤差感度を低減できる。その結果、ピント調整を高精度で、かつ、容易に行うことができる。
前群ＧＦと後群ＧＲは、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成することが好ましい。このようにすると、レンズ枠の簡便化と光学系の全長の短縮とを行うことができる。
本実施形態の内視鏡用対物光学系は上述の構成を備えると共に、条件式（１−１）、（１−２）を満たす。
条件式（１−１）の上限値を上回ると、前群の屈折力が大きくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が小さくなりすぎる。前群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差が悪化してしまう。後群の屈折力が小さくなりすぎると、ピント調整時の誤差により、結像性能が劣化してしまう。
条件式（１−１）の下限値を下回ると、前群の屈折力が大きくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が大きくなりすぎる。前群の屈折力が大きくなりすぎると、第３レンズ群を通過する光線の光線高が高くなる。その結果、第３レンズ群におけるレンズ径が大きくなってしまう。後群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差が悪化してしまう。
条件式（１−２）の上限値を上回ると、光学系の全長が長くなるか、又は、第３レンズ群を通過する光線高が高くなる。第３レンズ群を通過する光線高が高くなると、第３レンズ群におけるレンズ径が大きくなってしまう。
条件式（１−２）の下限値を下回ると、第３レンズ群と明るさ絞りとの距離が短くなりすぎる。この場合、像面に入射する光線の入射角が大きくなる。すなわち、光学系の構成を像側にテレセントリックな構成、又はそれに近い構成にすることが困難になる。そのため、後群の製造誤差に対して結像性能が劣化しやすくなる。
条件式（１−１）に代えて、以下の条件式（１−１）’を満たすことが良い。
１．２≦ｆG3f／ｆG3r≦４ （１−１）’
条件式（１−１）に代えて、以下の条件式（１−１）’’を満たすことがより好ましい。
１．３５≦ｆG3f／ｆG3r≦３．５ （１−１）’’
条件式（１−２）に代えて、以下の条件式（１−２）’を満たすことが良い。
０．２≦ｄG3fr／ｄG3r≦０．９ （１−２）’
条件式（１−２）に代えて、以下の条件式（１−２）’’を満たすことがより好ましい。
０．３≦ｄG3fr／ｄG3r≦０．８ （１−２）’’
条件式（１−１）を満足する場合、後群の屈折力は、前群の屈折力と等しいか、又は前群の屈折力よりも大きくなる。後群の屈折力を、前群の屈折力よりも大きくすることが好ましい。
ただし、後群の屈折力が大きくなると、後群は、製造誤差による影響を大きく受ける。製造誤差としては、偏心誤差がある。偏心誤差は、レンズのシフトやレンズチルトによって生じる。特に、偏心誤差が大きいと、結像性能の劣化が大きくなる。
偏心誤差による影響を小さくするためには、像面に対する主光線の入射角が小さくなるようにすることが望ましい。このようにすると、光学系の構成は像側にテレセントリックな構成、又はそれに近い構成になる。その結果、結像性能の劣化が少なくなる。
光学系の構成を像側にテレセントリックな構成にするためには、明るさ絞りから後群までの距離を、なるべく長くすることが好ましい。このようなことから、後群の屈折力を前群の屈折力よりも大きくした場合は、特に、上述の条件式（１−２）を満たすことが好ましい。
本実施形態の内視鏡用対物光学系によれば、Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有する内視鏡用対物光学系を実現することができる。また、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系を実現することができる。すなわち、本実施形態の内視鏡用対物光学系では、製造時に発生する様々な誤差について、許容できる誤差量を大きくすることができる。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。
０．４２≦ｆG1／ｆG3r≦０．９ （２）
ここで、
ｆG1は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
である。
後群の屈折力は、前群の屈折力に対して比較的大きくすることが好ましい。ただし、この場合、第１レンズ群の屈折力を適切に設定しないと、像の周辺における収差を良好に補正できなくなる。このようなことから、条件式（２）を満たすことが好ましい。
条件式（２）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が小さくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が大きくなりすぎる。第１レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると、光学系の全長が長くなってしまう。後群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差が悪化してしまう。
条件式（２）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が小さくなりすぎる。第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、第１レンズ群における諸収差の発生量が大きくなりすぎてしまう。この場合、特に、コマ収差、非点収差及び倍率色収差を、第３レンズ群で補正できなくなってしまう。そのため、光学系全体での収差を良好に補正できなくなる。後群の屈折力が小さくなりすぎると、ピント調整時の誤差により、結像性能が劣化してしまう。
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２）’を満たすことが良い。
０．４５≦ｆG1／ｆG3r≦０．８ （２）’
条件式（２）に代えて、以下の条件式（２）’’を満たすことがより好ましい。
０．４８≦ｆG1／ｆG3r≦０．７ （２）’’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（３）を満たすことが好ましい。
−２≦ｆG2／ｆG3f≦−１．０５ （３）
ここで、
ｆG2は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
である。
前群の屈折力は、後群の屈折力に対して相対的に小さくなる。そのため、第２レンズ群の屈折力を適切に設定しないと、効果的に変倍ができなくなるか、又は、各収差でバランスが取れなくなってしまう。このようなことから、条件式（３）を満たすことが好ましい。
条件式（３）の上限値を上回ると、第２レンズ群の屈折力が大きくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が小さくなりすぎる。第２レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、球面収差、コマ収差及び非点収差が悪化してしまう。後群の屈折力が小さくなりすぎると、ピント調整時の誤差により、結像性能が劣化してしまう。
条件式（３）の下限値を下回ると、第２レンズ群の屈折力が小さくなりすぎるか、又は、後群の屈折力が大きくなりすぎる。第２レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると、第２レンズ群の移動量が大きくなる。その結果、光学系の全長が大きくなってしまう。後群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差が補正過剰になってしまう。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、以下の条件式（４−１）、（４−２）を満たすことが好ましい。
−８≦ｆc／ｒc≦−２ （４−１）
−７≦ｆG2／ｆG3≦−２ （４−２）
ここで、
ｆcは、第３レンズ群の接合レンズの焦点距離、
ｒcは、第３レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
ｆG2は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆG3は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
第１レンズ群で倍率色収差が発生する場合、倍率色収差を別のレンズ群で補正する必要がある。第３レンズ群で倍率色収差を補正するためには、第３レンズ群に接合レンズを配置することが好ましい。
また、第３レンズ群で、ピント調整時の誤差感度を緩和できることが好ましい。そのために、第３レンズ群は、屈折力のバランスを変えつつ、光学系の全長が長くならないように構成することが好ましい。このようなことから、条件式（４−１）、（４−２）を満たすことが好ましい。
条件式（４−１）の上限値を上回ると、接合面での色収差、コマ収差が補正過剰になるか、又は、接合面の曲率半径が小さくなりすぎる。接合面の曲率半径が小さくなりすぎると、レンズの加工性が悪くなる。その結果、コストが増大してしまう。
条件式（４−１）の下限値を下回ると、接合による色補正効果が減ってしまう。そのため、倍率色収差が悪化してしまう。
条件式（４−２）の上限値を上回ると、第２レンズ群の屈折力が大きくなりすぎるか、バックフォーカスが取れなくなってしまうか、又は、第３レンズ群の屈折力が小さくなりすぎる。第２レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、球面収差、コマ収差及び非点収差が悪化してしまう。第３レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると、光学系の全長が長くなるか、又は、第１レンズ群で発生するコマ収差や非点収差を補正できなくなってしまう。
条件式（４−２）の下限値を下回ると、第２レンズ群の屈折力が小さくなりすぎるか、又は、第３レンズ群の屈折力が大きくなりすぎる。第２レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると、第２レンズ群の移動量が大きくなる。その結果、光学系の全長が長くなってしまう。第３レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差が悪化してしまう。
条件式（４−１）に代えて、以下の条件式（４−１）’を満たすことが良い。
−７≦ｆc／ｒc≦−２．２ （４−１）’
条件式（４−１）に代えて、以下の条件式（４−１）’’を満たすことがより好ましい。
−６≦ｆc／ｒc≦−２．４ （４−１）’’
条件式（４−２）に代えて、以下の条件式（４−２）’を満たすことが良い。
−５．５≦ｆG2／ｆG3≦−２．１ （４−２）’
条件式（４−２）に代えて、以下の条件式（４−２）’’を満たすことがより好ましい。
−４．５≦ｆG2／ｆG3≦−２．２ （４−２）’’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、第１レンズ群は、最も物体側に配置された物体側負レンズを有し、以下の条件式（５−１）、（５−２）を満たすことが好ましい。
０．５≦ｆG1／ｆG23≦１ （５−１）
０．２≦ｆ／ｒG1nr≦１ （５−２）
ここで、
ｆG1は、第１レンズ群の焦点距離、
ｆG23は、第２レンズ群と第３レンズ群の合成焦点距離、
ｆは、内視鏡用対物光学系の全系での焦点距離、
ｒG1nrは、物体側負レンズの像側面の曲率半径、
合成焦点距離と全系での焦点距離は、通常状態での焦点距離、
である。
第１レンズ群で発生する収差は、第２レンズ群や第３レンズ群で補正している。そのため、第１レンズ群で発生する収差の量が大きくなりすぎると、第２レンズ群や第３レンズ群で補正しきれなくなってしまう。第１レンズ群で発生する収差の増大を抑制するためには、条件式（５−１）、（５−２）を満たすことが好ましい。通常状態とは近接状態に対して遠点側に焦点があった状態とする。
条件式（５−１）の上限値を上回ると、第１レンズ群の屈折力が小さくなりすぎるか、又は、第２レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力が大きくなりすぎる。第１レンズ群の屈折力が小さくなりすぎると、光学系の全長が長くなってしまう。第２レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力が大きくなりすぎると、球面収差やコマ収差が補正過剰になってしまう。
条件式（５−１）の下限値を下回ると、第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎるか、又は、第２レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力が小さくなりすぎる。第１レンズ群の屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や非点収差の発生が大きくなりすぎる。この場合、第２レンズ群や第３レンズ群で、これらの収差を補正しきれなくなってしまう。第２レンズ群と第３レンズ群の合成屈折力が小さくなりすぎると、光学系の全長が長くなってしまうか、又は、レンズ径が大きくなってしまう。
条件式（５−２）の上限値を上回ると、物体側負レンズの像側面における曲率半径が小さくなりすぎる。そのため、コマ収差や倍率色収差の発生が大きくなりすぎてしまう。条件式（５−２）の下限値を下回ると、光学系の全長が大きくなってしまうか、又は、物体側負レンズのレンズ径が大きくなってしまう。物体側負レンズのレンズ径が大きくなると、光学系を小型化することができなくなる。
条件式（５−１）に代えて、以下の条件式（５−１）’を満たすことが良い。
０．５１≦ｆG1／ｆG23≦０．９ （５−１）’
条件式（５−１）に代えて、以下の条件式（５−１）’’を満たすことがより好ましい。
０．５２≦ｆG1／ｆG23≦０．８ （５−１）’’
条件式（５−２）に代えて、以下の条件式（５−２）’を満たすことが良い。
０．４≦ｆ／ｒG1nr≦０．９ （５−２）’
条件式（５−２）に代えて、以下の条件式（５−２）’’を満たすことがより好ましい。
０．５５≦ｆ／ｒG1nr≦０．８５ （５−２）’’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、前群は、接合レンズからなり、接合レンズは、前側正レンズを有し、後群は、後側正レンズからなり、以下の条件式（６）を満たすことが好ましい。
０．３８≦ｆG3pf／ｆG3pr≦０．９ （６）
ここで、
ｆG3pfは、前側正レンズの焦点距離、
ｆG3prは、後側正レンズの焦点距離、
である。
前群を接合レンズで構成し、後群を単レンズで構成することで、製造誤差によるピントばらつきの影響をさらに小さくすることができる。後群を単レンズで構成すると共に、正の屈折力を大きくすることで、接合レンズを、主に倍率色収差の発生の抑制に用いることができる。その結果、高い結像性能を維持しつつ、製造誤差の影響も小さくすることができる。
第３レンズ群は、前側正レンズと後側正レンズとを有する。これらの正レンズは、収差性能や製造誤差の影響に関わる。そのため、前側正レンズの屈折力と後側正レンズの屈折力とで、バランスをとる必要がある。このようなことから、条件式（６）を満たすことが好ましい。
条件式（６）の上限値を上回ると、前側正レンズの屈折力が小さくなりすぎるか、又は、後側正レンズの屈折力が大きくなりすぎる。前側正レンズの屈折力が小さくなりすぎると、倍率色収差が補正不足になる。後側正レンズの屈折力が大きくなりすぎると、シフト方向のレンズ偏心の誤差による結像性能の劣化が大きくなってしまう。
条件式（６）の下限値を下回ると、前側正レンズの屈折力が大きくなりすぎるか、又は、後側正レンズの屈折力が小さくなりすぎる。前側正レンズの屈折力が大きくなりすぎると、球面収差やコマ収差が悪化してしまう。後側正レンズの屈折力が小さくなりすぎると、製造時のピント誤差による結像性能の劣化が発生してしまう。
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）’を満たすことが良い。
０．４≦ｆG3pf／ｆG3pr≦０．７ （６）’
条件式（６）に代えて、以下の条件式（６）’’を満たすことがより好ましい。
０．４２≦ｆG3pf／ｆG3pr≦０．６ （６）’’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、前群は、接合レンズからなり、接合レンズは、前側負レンズを有し、後群は、後側正レンズからなり、以下の条件式（７）を満たすことが好ましい。
−１．１≦ｆG3nf／ｆG3≦−０．５ （７）
ここで、
ｆG3nfは、前側負レンズの焦点距離、
ｆG3は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、後群の屈折力は、前群の屈折力と等しいか、又は前群の屈折力よりも大きくなる。後群の屈折力を前群の屈折力よりも大きくすることで、前群の屈折力と後群の屈折力のバランスを変えることができる。この場合、前群に含まれる負レンズの焦点距離を適切に設定する必要がある。このようなことから、条件式（７）を満たすことが好ましい。
条件式（７）の上限値を上回ると、前側負レンズの屈折力が大きくなりすぎるか、又は、接合面の曲率半径が小さくなりすぎる。前側負レンズの屈折力が大きくなりすぎると、コマ収差や倍率色収差が補正過剰になる。接合面の曲率半径が小さくなりすぎると、レンズ加工が難しくなってしまう。
条件式（７）の下限値を下回ると、前側負レンズの屈折力が小さくなりすぎる。そのため、コマ収差や倍率色収差が補正不足になってしまう。
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７）’を満たすことが良い。
−１≦ｆG3nf／ｆG3≦−０．５５ （７）’
条件式（７）に代えて、以下の条件式（７）’’を満たすことがより好ましい。
−０．９≦ｆG3nf／ｆG3≦−０．６ （７）’’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、前群は、接合レンズからなり、接合レンズは、前側正レンズを有し、後群は、後側正レンズからなり、以下の条件式（８）を満たすことが好ましい。
０≦（ｒG3pff＋ｒG3pfr）／（ｒG3pff−ｒG3pfr）≦０．４１ （８）
ここで、
ｒG3pffは、前側正レンズの物体側面の曲率半径、
ｒG3pfrは、前側正レンズの像側面の曲率半径、
である。
第３レンズ群では、第２レンズ群から入射した発散光線を収斂して、最終的に像面へ入射する主光線の入射角が小さくなるようにすることが望ましい。すなわち、光学系の構成を像側にテレセントリックな構成、又はそれに近い構成に近づけることが好ましい。
前群の接合レンズは、第２レンズ群から入射した光線を収斂するが、接合レンズでは色収差も補正しなければならない。そのため、この点も考慮して、前側正レンズの曲率半径を適切に設定する必要がある。このようなことから、条件式（８）を満たすことが好ましい。
条件式（８）の上限値を上回ると、前側正レンズの物体側面の曲率半径が大きくなりすぎるか、又は、像側面の曲率半径が小さくなりすぎる。物体側面の曲率半径が大きくなりすぎると、像面へ入射する主光線の入射角を小さくできない。すなわち、光学系の構成を像側にテレセントリックな構成、又はそれに近い構成に近づけることができない。この場合シフトなどのレンズ偏心時での性能が劣化してしまう。像側の曲率半径が小さくなりすぎると、色収差が補正過剰になってしまう。
条件式（８）の下限値を下回ると、前側正レンズの物体側の曲率半径が小さくなりすぎるか、又は、像側の曲率半径が大きくなりすぎる。物体側の曲率半径が小さくなりすぎると、コマ収差や非点収差の発生が大きくなる。その結果、結像性能が劣化してしまう。像側の曲率半径が大きくなりすぎると、色収差が補正不足になってしまう。
条件式（８）に代えて、以下の条件式（８）’を満たすことが良い。
０．１５≦（ｒG3pff＋ｒG3pfr）／（ｒG3pff−ｒG3pfr）≦０．４１ （８）’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、前群は、接合レンズからなり、接合レンズは、前側正レンズを有し、後群は、後側正レンズからなり、以下の条件式（９）を満たすことが好ましい。
−０．６≦ｒG3pff／ｒG3prr≦０ （９）
ここで、
ｒG3pffは、前側正レンズの物体側面の曲率半径、
ｒG3prrは、後側正レンズの像側面の曲率半径、
である。
上述のように、第３レンズ群では、最終的に像面へ入射する主光線の入射角が小さくなるようにすることが望ましい。すなわち、光学系の構成を像側にテレセントリックな構成、又はそれに近い構成に近づけることが好ましい。
ただし、このようにすると、第３レンズ群における光線高が高くなる。そのため、レンズ径も大きくなってしまう。レンズ径の増大を抑制するためには、前群において収斂作用を大きくすることが好ましい。このようなことから、条件式（９）を満たすことが好ましい。
条件式（９）の上限値を上回ると、前側正レンズの物体側面の曲率半径と後側正レンズの像側面の曲率半径のいずれかが、発散作用を生じるような曲率半径となるか、又は、コマ収差や非点収差が十分に補正できない。レンズ面における発散作用が大きくなると、レンズ径が大きくなってしまう。また、コマ収差や非点収差を補正しきれないと、結像性能が劣化する。
条件式（９）の下限値を下回ると、前側正レンズの物体側面の曲率半径が大きくなりすぎるか、又は、後側正レンズの像側面の曲率半径が小さくなりすぎる。前側正レンズの物体側面の曲率半径が大きくなりすぎると、第３レンズ群における光線高が高くなってしまう。その結果、第３レンズ群のレンズ径が大きくなる。後側正レンズの像側面の曲率半径が小さくなりすぎると、非点収差が悪化してしまう。
条件式（９）に代えて、以下の条件式（９）’を満たすことが良い。
−０．５５≦ｒG3pff／ｒG3prr≦０ （９）’
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、前群と後群との間隔を変えて、組み立て時のピント調整を行うことが好ましい。
内視鏡用対物光学系の組み立てでは、各レンズを予め決められたレンズ枠に格納していく。このようにして最初に組み上げた状態では、各レンズにおけるニュートン誤差や肉厚誤差等により、像面の位置が設計時の位置からずれている。設計時の像位置には、例えば撮像素子が配置されている。像面の位置が設計時の位置からずれていると、撮像面上にピントの合った像が形成されない。そこで、ピント調整を行って、各レンズの位置決めを行う。
このピント調整は、前群と後群との間隔を変えることで行うことが好ましい。これにより、レンズの移動量に対して像位置の移動量が減る。その結果、組み立て時のピント調整がし易くなる。
また、レンズをレンズ枠に固定する際に、接着剤が使用される。レンズの移動量に対して像位置の移動量が減ると、接着が硬化するときにレンズの位置ずれが生じても、このずれによる結像性能の劣化を小さくすることができる。
後群を光軸と垂直方向に移動しても良い。このようにすることで、画角の左右差や画面周辺のピント位置のずれを、小さくすることができる。また、非対称な非点収差を補正することができる。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系では、また、物体側負レンズについては、次のように構成することが好ましい。物体側負レンズの物体側面には、観察中に、汚れや血液などが付着する。この状態では、鮮明な観察が行えない。そこで、挿入部の先端にあるノズルから出る水によって、物体側負レンズの物体側面の洗浄が行われる。
物体側負レンズの物体側面が凸形状だと、洗浄の際に汚れが落ちにくくなる。また、物体側負レンズの物体側面が凹形状だと、水が溜まってしまう。特に、物体側負レンズの物体側面が凸形状だと、衝撃によるキズや割れが発生しやすくなる。よって、物体側負レンズの形状は平凹で、平面が物体側に向いていることが好ましい。
以下、各実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図２は、実施例１に係る内視鏡用対物光学系のレンズ断面図であって、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
実施例１の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、平凸正レンズＬ３と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、接合レンズを形成している。
前群は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、で構成されている。後群は、両凸正レンズＬ７で構成されている。
明るさ絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。より詳しくは、明るさ絞りＳは、平凸正レンズＬ３の像側面の近傍に配置されている。
平凹負レンズＬ１の像側には、赤外吸収フィルタＦ１が配置されている。第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤのカバーガラスＦ３と、が配置されている。カバーガラスＦ２とＣＣＤのカバーガラスＦ３は接合されている。
合焦時、第２レンズ群Ｇ２は移動する。遠距離物点に合焦した状態から近距離物点に合焦するとき、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、実施例１の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、実施例１の拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
各収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差、非点収差及び倍率収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。また、ＦＩＹは像高で単位はｍｍ、ＦＮＯはＦナンバーである。また、収差曲線の波長の単位はｎｍである。これらは、他の実施例でも同じである。
（実施例２）
実施例２に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図４は、実施例２に係る内視鏡用対物光学系のレンズ断面図であって、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
実施例２の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、接合レンズを形成している。
前群は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、で構成されている。後群は、両凸正レンズＬ７で構成されている。
明るさ絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。より詳しくは、明るさ絞りＳは、正メニスカスレンズＬ３の像側面の近傍に配置されている。
平凹負レンズＬ１の像側には、赤外吸収フィルタＦ１が配置されている。第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤのカバーガラスＦ３と、が配置されている。カバーガラスＦ２とＣＣＤのカバーガラスＦ３は接合されている。
合焦時、第２レンズ群Ｇ２は移動する。遠距離物点に合焦した状態から近距離物点に合焦するとき、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、実施例２の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。図５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、実施例２の拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
（実施例３）
実施例３に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図６は、実施例３に係る内視鏡用対物光学系のレンズ断面図であって、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
実施例３の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、平凸正レンズＬ３と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、接合レンズを形成している。
前群は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、で構成されている。後群は、両凸正レンズＬ７で構成されている。
明るさ絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。より詳しくは、明るさ絞りＳは、平凸正レンズＬ３の像側面の近傍に配置されている。
平凹負レンズＬ１の像側には、赤外吸収フィルタＦ１が配置されている。第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤのカバーガラスＦ３と、が配置されている。カバーガラスＦ２とＣＣＤのカバーガラスＦ３は接合されている。
合焦時、第２レンズ群Ｇ２は移動する。遠距離物点に合焦した状態から近距離物点に合焦するとき、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、実施例３の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、実施例３の拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
（実施例４）
実施例４に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図８は、実施例４に係る内視鏡用対物光学系のレンズ断面図であって、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
実施例４の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、平凸正レンズＬ３と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、接合レンズを形成している。
前群は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、で構成されている。後群は、両凸正レンズＬ７で構成されている。
明るさ絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。より詳しくは、明るさ絞りＳは、平凸正レンズＬ３の像側面の近傍に配置されている。
平凹負レンズＬ１の像側には、赤外吸収フィルタＦ１が配置されている。第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤのカバーガラスＦ３と、が配置されている。カバーガラスＦ２とＣＣＤのカバーガラスＦ３は接合されている。
合焦時、第２レンズ群Ｇ２は移動する。遠距離物点に合焦した状態から近距離物点に合焦するとき、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、実施例４の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。図９（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、実施例４の拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
（実施例５）
実施例５に係る内視鏡用対物光学系について説明する。図１０は、実施例５に係る内視鏡用対物光学系のレンズ断面図であって、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
実施例５の内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、負屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、からなる。
第１レンズ群Ｇ１は、物体側が平面である平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、からなる。
第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４からなる。
第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、からなる。ここで、両凸正レンズＬ５と平凹負レンズＬ６とで、接合レンズを形成している。
前群は、両凸正レンズＬ５と、平凹負レンズＬ６と、で構成されている。後群は、両凸正レンズＬ７で構成されている。
明るさ絞りＳは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間に配置されている。より詳しくは、明るさ絞りＳは、両凸正レンズＬ３の像側面の近傍に配置されている。
平凹負レンズＬ１の像側には、赤外吸収フィルタＦ１が配置されている。第３レンズ群Ｇ３の像側には、カバーガラスＦ２と、ＣＣＤのカバーガラスＦ３と、が配置されている。カバーガラスＦ２とＣＣＤのカバーガラスＦ３は接合されている。
合焦時、第２レンズ群Ｇ２は移動する。遠距離物点に合焦した状態から近距離物点に合焦するとき、第２レンズ群Ｇ２は像側に移動する。
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、実施例５の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）及び（ｈ）は、それぞれ、実施例５の拡大観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）の収差図である。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｅは各レンズのｅ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、である。
各種データにおいて、ｆはｅ線における焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角、ＩＨは像高である。
数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.2297 1.88815 40.76
2 0.8041 0.5732
3 ∞ 0.3828 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3029
5 -2.2902 1.3872 1.48915 70.23
6 -1.5783 0.0296
7 2.3329 0.5694 1.65222 33.79
8 ∞ 0.0191
9(絞り) ∞ 可変
10 2.4190 0.2871 1.51977 52.43
11 1.3873 可変
12 2.3608 0.8614 1.77621 49.60
13 -1.4302 0.2871 1.93429 18.90
14 ∞ 0.3254
15 2.2688 0.6890 1.70042 48.52
16 -9.1628 0.3592
17 ∞ 0.4785 1.51825 64.14
18 ∞ 0.0100 1.51500 64.00
19 ∞ 0.3350 1.50700 63.26
20(撮像面) ∞

各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ｆ 0.613 0.633
Ｆｎｏ 2.99 3.10
ω 80.2 70.3
ＩＨ 0.6
d9 0.1626 0.4713
d11 0.7242 0.4155
数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.2297 1.88815 40.76
2 0.8044 0.9483
3 ∞ 0.3829 1.52300 65.13
4 ∞ 0.1471
5 -3.7942 1.2817 1.48915 70.23
6 -1.5278 0.0296
7 1.7274 0.3787 1.65222 33.79
8 7.5054 0.0191
9(絞り) ∞ 可変
10 2.1671 0.2872 1.58482 40.75
11 1.0977 可変
12 1.9205 0.8807 1.73234 54.68
13 -1.2825 0.2872 1.93429 18.90
14 ∞ 0.3430
15 3.8561 0.6595 1.88815 40.76
16 -3.8561 0.2840
17 ∞ 0.4786 1.51825 64.14
18 ∞ 0.0100 1.51500 64.00
19 ∞ 0.3400 1.50700 63.26
20(撮像面) ∞

各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ｆ 0.615 0.631
Ｆｎｏ 2.98 3.07
ω 80.2 72.0
ＩＨ 0.6
d9 0.1628 0.3078
d11 0.6289 0.4839
数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.2297 1.88815 40.76
2 0.8041 0.5253
3 ∞ 0.3828 1.52300 65.13
4 ∞ 0.3176
5 -1.8502 1.2432 1.48915 70.23
6 -1.5727 0.0296
7 1.9414 0.4374 1.65222 33.79
8 ∞ 0.0191
9(絞り) ∞ 可変
10 1.8021 0.2871 1.51977 52.43
11 1.1652 可変
12 2.9320 0.8614 1.77621 49.60
13 -1.2343 0.2871 1.93429 18.90
14 ∞ 0.3254
15 1.6266 0.6890 1.70042 48.52
16 -882.1583 0.3437
17 ∞ 0.4785 1.51825 64.14
18 ∞ 0.0096 1.51500 64.00
19 ∞ 0.3349 1.50700 63.26
20(撮像面) ∞

各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ｆ 0.626 0.643
Ｆｎｏ 3.00 3.10
２ω 79.4 70.3
ＩＨ 0.6
d9 0.1626 0.4829
d11 0.6268 0.3065
数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.2297 1.88815 40.76
2 0.8041 0.5688
3 ∞ 0.3828 1.52300 65.13
4 ∞ 0.2539
5 -2.8149 1.5598 1.48915 70.23
6 -1.5561 0.0296
7 2.5499 0.8444 1.65222 33.79
8 ∞ 0.0191
9(絞り) ∞ 可変
10 3.1315 0.2871 1.51977 52.43
11 1.4515 可変
12 2.2357 0.8614 1.77621 49.60
13 -1.4888 0.2871 1.93429 18.90
14 ∞ 0.3254
15 2.2538 0.6890 1.70042 48.52
16 -9.1628 0.3553
17 ∞ 0.4785 1.51825 64.14
18 ∞ 0.0100 1.51500 64.00
19 ∞ 0.3400 1.50700 63.26
20(撮像面) ∞

各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ｆ 0.616 0.641
Ｆｎｏ 3.03 3.17
２ω 80.2 69.1
ＩＨ 0.6
d9 0.1626 0.4424
d11 0.6794 0.3997
数値実施例５
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d ne νd
1 ∞ 0.2297 1.88815 40.76
2 0.8041 0.4744
3 ∞ 0.3828 1.52300 65.13
4 ∞ 0.2040
5 -2.2719 1.2668 1.48915 70.23
6 -2.4215 0.2297
7 3.4112 0.5550 1.65222 33.79
8 -3.1575 0.0191
9(絞り) ∞ 可変
10 2.4533 0.2871 1.51977 52.43
11 1.4938 可変
12 2.3944 0.8614 1.77621 49.60
13 -1.3554 0.2871 1.93429 18.90
14 ∞ 0.3254
15 2.3300 0.6890 1.70042 48.52
16 -9.1628 0.4097
17 ∞ 0.4785 1.51825 64.14
18 ∞ 0.0100 1.51500 64.00
19 ∞ 0.3400 1.50700 63.26
20(撮像面) ∞

各種データ
通常観察状態 近接観察状態
ｆ 0.610 0.634
Ｆｎｏ 2.97 3.10
ω 80.2 69.3
ＩＨ 0.6
d9 0.1626 0.5820
d11 0.7775 0.3582
以下、実施例１〜実施例５に係る内視鏡用対物光学系における条件式（１）〜（９）の数値を示す。
条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３
(1-1)fG3f/fG3r 1.59 1.74 2.82
(1-2)dG3fr/dG3r 0.47 0.52 0.47
(2)fG1/fG3r 0.61 0.51 0.66
(3)fG2/fG3f -1.63 -1.07 -1.15
(4-1)fc/rc -2.96 -3.07 -5.29
(4-2)fG2/fG3 -3.47 -2.26 -3.73
(5-1)fG1/fG23 0.72 0.53 0.65
(5-2)f/rG1nr 0.76 0.76 0.78
(6)fG3pf/fG3pr 0.48 0.53 0.53
(7)fG3nf/fG3 -0.77 -0.73 -0.66
(8)(rG3pff+rG3pfr)
/(rG3pff-rG3pfr) 0.25 0.20 0.41
(9)rG3pff/rG3prr -0.26 -0.50 0.00

条件式 実施例４ 実施例５
(1-1)fG3f/fG3r 1.46 1.63
(1-2)dG3fr/dG3r 0.47 0.47
(2)fG1/fG3r 0.58 0.66
(3)fG2/fG3f -1.43 -1.85
(4-1)fc/rc -2.59 -3.27
(4-2)fG2/fG3 -2.87 -4.01
(5-1)fG1/fG23 0.69 0.79
(5-2)f/rG1nr 0.77 0.76
(6)fG3pf/fG3pr 0.48 0.46
(7)fG3nf/fG3 -0.83 -0.71
(8)(rG3pff+rG3pfr)
/(rG3pff-rG3pfr) 0.20 0.28
(9)rG3pff/rG3prr -0.24 -0.26
各実施例によれば、Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有し、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系を提供できる。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
以上のように、本発明は、Ｆナンバーが小さく、小型でかつ高い結像性能を有し、製造誤差に強い内視鏡用対物光学系に適している。
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
ＧＦ 前群
ＧＲ 後群
Ｌ１〜Ｌ７ レンズ
ＣＬ 接合レンズ
Ｓ 明るさ絞り
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３ 平行平面板
Ｉ 像面
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、
近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群は移動し、
第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群と後群は、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成され、
以下の条件式（１−１）、（１−２）、（４−１）、（４−２）を満たすことを特徴とする。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
−８≦ｆc／ｒc≦−２ （４−１）
−７≦ｆG2／ｆG3≦−２ （４−２）
ここで、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
ｄG3frは、前群の最も像側面から後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
ｄG3rは、後群の光軸に沿った総厚、
ｆcは、第３レンズ群の接合レンズの焦点距離、
ｒcは、第３レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
ｆG2は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆG3は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、
物体側から順に、
正の屈折力を有する第１レンズ群と、
負の屈折力を有する第２レンズ群と、
正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、
近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群は移動し、
第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、
前群は１つの接合レンズ、後群は１つの単レンズで構成され、
以下の条件式（１−１）、（１−２）、（４−１）、（４−２）を満たすことを特徴とする。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
−８≦ｆc／ｒc≦−２ （４−１）
−７≦ｆG2／ｆG3≦−２ （４−２）
ここで、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
ｄG3frは、前群の最も像側面から後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
ｄG3rは、後群の光軸に沿った総厚、
ｆcは、接合レンズの焦点距離、
ｒcは、接合レンズの接合面の曲率半径、
ｆG2は、第２レンズ群の焦点距離、
ｆG3は、第３レンズ群の焦点距離、
である。
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、正の屈折力を有する第１レンズ群と、負の屈折力を有する第２レンズ群と、正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、近距離物点へのフォーカシング時に、第１レンズ群と第３レンズ群は固定で、第２レンズ群は移動し、第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、前群は１つの接合レンズ、後群は１つの単レンズで構成され、以下の条件式（１−１）、（１−２）を満たすことを特徴とする。
１≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
ここで、
ｆG3fは、前群の焦点距離、
ｆG3rは、後群の焦点距離、
ｄG3frは、前群の最も像側面から後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
ｄG3rは、後群の光軸に沿った総厚、
である。

Claims (10)

  1. 物体側から順に、
    正の屈折力を有する第１レンズ群と、
    負の屈折力を有する第２レンズ群と、
    正の屈折力を有する第３レンズ群と、で構成され、
    近距離物点へのフォーカシング時に、前記第１レンズ群と前記第３レンズ群は固定で、前記第２レンズ群は移動し、
    前記第３レンズ群は、正の屈折力を有する前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、
    前記前群と前記後群は、各々、１つの単レンズ又は１つの接合レンズで構成され、
    以下の条件式（１−１）、（１−２）を満たすことを特徴とする内視鏡用対物光学系。
    １≦ｆG3f／ｆG3r≦５ （１−１）
    ０．１≦ｄG3fr／ｄG3r≦１ （１−２）
    ここで、
    ｆG3fは、前記前群の焦点距離、
    ｆG3rは、前記後群の焦点距離、
    ｄG3frは、前記前群の最も像側面から前記後群の最も物体側面までの光軸に沿った距離、
    ｄG3rは、前記後群の光軸に沿った総厚、
    である。
  2. 以下の条件式（２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    ０．４２≦ｆG1／ｆG3r≦０．９ （２）
    ここで、
    ｆG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    ｆG3rは、前記後群の焦点距離、
    である。
  3. 以下の条件式（３）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    −２≦ｆG2／ｆG3f≦−１．０５ （３）
    ここで、
    ｆG2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
    ｆG3fは、前記前群の焦点距離、
    である。
  4. 以下の条件式（４−１）、（４−２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    −８≦ｆc／ｒc≦−２ （４−１）
    −７≦ｆG2／ｆG3≦−２ （４−２）
    ここで、
    ｆcは、前記第３レンズ群の接合レンズの焦点距離、
    ｒcは、前記第３レンズ群の接合レンズの接合面の曲率半径、
    ｆG2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
    ｆG3は、前記第３レンズ群の焦点距離、
    である。
  5. 前記第１レンズ群は、最も物体側に配置された物体側負レンズを有し、
    以下の条件式（５−１）、（５−２）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    ０．５≦ｆG1／ｆG23≦１ （５−１）
    ０．２≦ｆ／ｒG1nr≦１ （５−２）
    ここで、
    ｆG1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    ｆG23は、前記第２レンズ群と前記第３レンズ群の合成焦点距離、
    ｆは、前記内視鏡用対物光学系の全系での焦点距離、
    ｒG1nrは、前記物体側負レンズの像側面の曲率半径、
    前記合成焦点距離と前記全系での焦点距離は、通常状態での焦点距離、
    である。
  6. 前記前群は、接合レンズからなり、
    前記接合レンズは、前側正レンズを有し、
    前記後群は、後側正レンズからなり、
    以下の条件式（６）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    ０．３８≦ｆG3pf／ｆG3pr≦０．９ （６）
    ここで、
    ｆG3pfは、前記前側正レンズの焦点距離、
    ｆG3prは、前記後側正レンズの焦点距離、
    である。
  7. 前記前群は、接合レンズからなり、
    前記接合レンズは、前側負レンズを有し、
    前記後群は、後側正レンズからなり、
    以下の条件式（７）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    −１．１≦ｆG3nf／ｆG3≦−０．５ （７）
    ここで、
    ｆG3nfは、前記前側負レンズの焦点距離、
    ｆG3は、前記第３レンズ群の焦点距離、
    である。
  8. 前記前群は、接合レンズからなり、
    前記接合レンズは、前側正レンズを有し、
    前記後群は、後側正レンズからなり、
    以下の条件式（８）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    ０≦（ｒG3pff＋ｒG3pfr）／（ｒG3pff−ｒG3pfr）≦０．４１ （８）
    ここで、
    ｒG3pffは、前記前側正レンズの物体側面の曲率半径、
    ｒG3pfrは、前記前側正レンズの像側面の曲率半径、
    である。
  9. 前記前群は、接合レンズからなり、
    前記接合レンズは、前側正レンズを有し、
    前記後群は、後側正レンズからなり、
    以下の条件式（９）を満たすことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    −０．６≦ｒG3pff／ｒG3prr≦０ （９）
    ここで、
    ｒG3pffは、前記前側正レンズの物体側面の曲率半径、
    ｒG3prrは、前記後側正レンズの像側面の曲率半径、
    である。
  10. 前記前群と前記後群との間隔を変えて、組み立て時のピント調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
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