WO2013065294A1 - 対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置 - Google Patents

対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置 Download PDF

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WO2013065294A1
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lens
optical system
objective optical
conditional expression
negative
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恵介 原田
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富士フイルム株式会社
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
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    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
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    • G—PHYSICS
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    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes

Definitions

  • the present invention relates to an objective optical system in which a first lens group and a second lens group are disposed with a diaphragm interposed therebetween, and an endoscope apparatus using the objective optical system.
  • the correction of the lateral chromatic aberration is performed by an achromatic cemented lens disposed at a position away from the stop of the endoscope objective optical system.
  • the achromatic cemented lens disposed on the image side of the aperture is used.
  • a lens using a high-dispersion (small Abbe number) material for a lens having negative power constituting the lens is known (see Patent Documents 1, 2, and 3).
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an objective optical system capable of widening the angle of view while suppressing the occurrence of lateral chromatic aberration and an endoscope apparatus using the same. To do.
  • the first objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the second lens group includes a positive single lens, a positive lens, and a negative lens in order from the object side Is a cemented lens having a positive refractive power, and satisfies the conditional expression (1): 15.0 ⁇ d (RN) ⁇ 18.6.
  • ⁇ d (RN) is the Abbe number at the d-line of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the first objective optical system preferably satisfies conditional expression (1a): 16 ⁇ d (RN) ⁇ 18.4, and conditional expression (1b): 16.5 ⁇ d (RN) ⁇ 18.2. It is further desirable to satisfy
  • the second objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • a cemented lens having a negative refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens and the second lens group includes a positive single lens, a positive lens, and a negative lens in order from the object side.
  • ⁇ d (RN) is the Abbe number of the d-line of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group
  • ng is the g-line (435.84 nm) of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the second objective optical system preferably satisfies conditional expression (2a): 380 ⁇ ⁇ d (RN) / (ng ⁇ nF) ⁇ 600, and conditional expression (2b): 380 ⁇ ⁇ d (RN) / ( It is more desirable to satisfy ng ⁇ nF) ⁇ 525.
  • the cemented lens constituting the first lens group of the first and second objective optical systems can be composed of a positive lens and a negative lens having a convex surface on the image side in order from the object side.
  • the cemented lens constituting the second lens group of the first and second objective optical systems is composed of, in order from the object side, a positive lens and a negative meniscus lens having a convex surface on the image side, In this order, the lens can be composed of a negative lens and a positive lens having a convex surface on the image side.
  • the first and second objective optical systems preferably satisfy the conditional expression (3): ⁇ d (RP) + ⁇ d (RN) ⁇ 79, and the conditional expression (3a): 70 ⁇ d (RP) + ⁇ d (RN ) ⁇ 78.8 is more preferable, and conditional expression (3b): 75 ⁇ d (RP) + ⁇ d (RN) ⁇ 78.5 is more preferable.
  • ⁇ d (RP) is the Abbe number of the positive lens in the cemented lens constituting the second lens group at the d-line
  • ⁇ d (RN) is the Abbe number of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group at the d-line. It is a number.
  • the first and second objective optical systems preferably satisfy the conditional expression (4): 41.5 ⁇ d (RP) ⁇ d (RN), and the conditional expression (4a): 41.8 ⁇ d ( It is more desirable to satisfy RP) ⁇ d (RN) ⁇ 45.0, and it is even more desirable to satisfy the conditional expression (4b): 42.0 ⁇ d (RP) ⁇ d (RN) ⁇ 44.0.
  • the first and second objective optical systems preferably satisfy the conditional expression (5): f1 / f ⁇ 1.1, and the conditional expression (5a): ⁇ 1.5 ⁇ f1 / f ⁇ 1. 0.1 is more preferable, and it is more preferable that conditional expression (5b): ⁇ 1.4 ⁇ f1 / f ⁇ 1.2 is satisfied.
  • f1 be the focal length of the lens arranged closest to the object side
  • f be the focal length of the entire lens system.
  • the first and second objective optical systems desirably satisfy the conditional expression (6): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 3, and the conditional expression (6a): 1.92 ⁇ f2-6 / It is more desirable to satisfy f ⁇ 2.5, and it is further desirable to satisfy conditional expression (6b): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 2.2.
  • f2-6 is the combined focal length of other lenses excluding only the lens arranged closest to the object side.
  • the first and second objective optical systems may be used for an endoscope objective optical system.
  • the endoscope apparatus includes the first objective optical system or the second objective optical system.
  • the first and second objective optical systems are substantially composed of two lens groups.
  • substantially composed of two lens groups means a lens having substantially no refractive power, an optical element other than a lens such as a diaphragm or a cover glass, a lens flange, etc., in addition to the two lens groups.
  • the first and second objective optical systems are substantially composed of six lenses.
  • the term “consisting essentially of six lenses” means lenses other than six lenses, optical elements other than lenses, such as a diaphragm and a cover glass, lens flanges, and lenses. Also included are those having a mechanism part such as a barrel, an image sensor, a camera shake correction mechanism, and the like.
  • the first and second objective optical systems may be configured by only two lens groups and six lenses, or two lens groups and six lenses.
  • a lens having substantially no power or an optical element other than the lens may be used.
  • the number of lenses when a cemented lens is included is counted assuming that a cemented lens formed by cementing n lenses is composed of n lenses.
  • Single lens means one lens. That is, a single lens means a single lens that is not cemented.
  • the aspherical irregularity, the aspherical refractive power positive / negative, and the aspherical curvature radius positive / negative are the aspherical paraxial region irregularity, refractive power positive / negative, It shall be defined by the sign of the radius of curvature.
  • the first lens group having a negative refractive power, the diaphragm, and the second lens group having a positive refractive power is composed of a negative single lens, a cemented lens having a negative refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens in order from the object side
  • the second lens group is composed of an object
  • conditional expression (1) defines the Abbe number of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the first objective optical system is configured to exceed the upper limit of conditional expression (1), the lateral chromatic aberration will be undercorrected.
  • the first objective optical system is configured to fall below the lower limit of conditional expression (1), the axial chromatic aberration will be undercorrected.
  • the first lens group having a negative refractive power, the diaphragm, and the second lens group having a positive refractive power is composed of, in order from the object side, a negative single lens, a cemented lens having a negative refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens, and a second lens.
  • the group is composed of a positive single lens and a cemented lens having a positive refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens in order from the object side, and conditional expression (2): 380 ⁇ ⁇ d (RN) / ( ng ⁇ nF) ⁇ 1080, it is possible to widen the angle of view while suppressing the occurrence of lateral chromatic aberration. That is, chromatic aberration of magnification occurs remarkably at a position with a high ray height away from the stop in the optical axis direction.
  • the cemented lens in the second lens group has the positive single lens in between and the optical axis direction from the stop. Since they are arranged at distant positions, it is possible to satisfactorily correct the lateral chromatic aberration by adjusting the achromaticity (adjusting the Abbe number) using the negative lens constituting the cemented lens.
  • conditional expression (2) defines the ratio between the Abbe number and the partial dispersion, and is a conditional expression for limiting the selection range of the lens material to a range having a small Abbe number.
  • the second objective optical system is configured to exceed the upper limit of conditional expression (2), the lateral chromatic aberration will be undercorrected.
  • the second objective optical system is configured so as to fall below the lower limit of conditional expression (2), the axial chromatic aberration will be undercorrected.
  • the first and second objective optical systems of the present invention it is possible to perform optimization design by selecting a material belonging to the class having the lowest Abbe number among the high dispersion lens materials.
  • a material belonging to the class having the lowest Abbe number among the high dispersion lens materials By giving negative power to the cemented lens arranged in the first lens group to widen the angle of view, it is possible to widen the angle of view while correcting the lateral chromatic aberration well.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an endoscope apparatus including an objective optical system according to a first embodiment of the present invention and an endoscope apparatus including an objective optical system according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 1 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 2 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 3 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 4 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 5 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 6 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 7 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 8 with an optical path Aberration diagram of objective optical system of Example 1 Aberration diagram of objective optical system of Example 2 Aberration diagram of objective optical system of Example 3 Aberration diagram of objective optical system of Example 4
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an endoscope apparatus provided with an objective optical system according to a first embodiment of the present invention and an endoscope apparatus provided with an objective optical system according to a second embodiment of the present invention. It is sectional drawing shown in common. Note that arrows X, Y, and Z in FIG. 1 indicate three directions orthogonal to each other, and the arrow Z direction indicates the same direction as the optical axis Z1.
  • the optical axis Z1 is an axis that coincides with a straight line passing through the top of each lens surface constituting the objective optical system.
  • the endoscope apparatus 201 of the illustrated first embodiment includes an imaging element 210 that is a solid-state imaging element such as a CCD or a CMOS, and the objective optical system 101 of the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a distal end portion of a part to be inserted into a body cavity in the endoscope apparatus 201.
  • the light propagating along the optical axis Z1 determined with respect to the single-focus objective optical system 101 is bent by approximately 90 degrees in the direction toward the image sensor 210 by the optical path conversion prism Pr.
  • the light receiving surface 210J of the image sensor 210 is disposed parallel to the optical axis Z1.
  • the image sensor 210 converts an optical image Im representing the subject 1 imaged on the light receiving surface 210J through the single-focus objective optical system 101 into an electrical signal, and outputs an image signal Gs indicating the optical image Im. It is.
  • the endoscope apparatus 202 of the second embodiment shown in the figure also has an image pickup element 210 that is a solid-state image pickup element such as a CCD or a CMOS, and the objective optical system of the single focus second embodiment.
  • Image pickup element 210 that is a solid-state image pickup element such as a CCD or a CMOS, and the objective optical system of the single focus second embodiment.
  • System 102 the objective optical system of the single focus second embodiment.
  • the optical image Im representing the subject 1 imaged on the light receiving surface 210J of the image sensor 210 through the objective optical system 102 is converted into an electrical signal, and an image signal Gs indicating the optical image Im is converted into the image sensor. 210 is output.
  • the objective optical system 101 according to the first embodiment and the objective optical system 102 according to the second embodiment can be used not only as an endoscope apparatus but also as an objective lens in other apparatuses.
  • the objective optical system 101 of the first embodiment and the objective optical system 102 of the second embodiment have a common configuration with respect to the arrangement of lenses and diaphragms and the refractive power of some lenses.
  • This common configuration includes a first lens group G1 having a negative refractive power, a diaphragm St, and a second lens group G2 having a positive refractive power in order from the object side (the arrow-Z direction side in the figure).
  • the first lens group G1 is composed of, in order from the object side, a first lens L1 that is a single lens having negative refractive power, a lens having positive refractive power, and a lens having negative refractive power.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a fourth lens L4, which is a single lens having a positive refractive power, and a lens having a positive refractive power. And a lens having a negative refractive power, and a cemented lens LS2 having a positive refractive power as a whole is disposed.
  • the objective optical system 101 is configured to satisfy the conditional expression (1): 15.0 ⁇ d (RN) ⁇ 18.6 in addition to the common configuration. .
  • ⁇ d (RN) is the Abbe number at the d-line of the lens having negative refractive power in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the objective optical system 101 preferably satisfies the conditional expression (1a): 16 ⁇ d (RN) ⁇ 18.4, and the conditional expression (1b): 16.5 ⁇ d (RN). It is more desirable to satisfy ⁇ 18.2).
  • the objective optical system 102 of the second embodiment is configured to satisfy the conditional expression (2): 380 ⁇ ⁇ d (RN) / (ng ⁇ nF) ⁇ 1080. ing.
  • ng is a refractive index with respect to g line (435.84 nm) of a lens having negative refractive power in the cemented lens constituting the second lens group
  • nF is a negative index in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the refractive index with respect to the F-line (486.13 nm) of a lens having a refractive power of 2 is used.
  • the cemented lens LS1 constituting the first lens group G1 has positive refraction in which the image side (the arrow + Z direction side in the figure) forms a convex surface in order from the object side.
  • a second lens L2 having power and a third lens L3 having negative refractive power may be arranged. If the second lens L2 having a positive refractive power has a convex surface on the image side, the back focus can be made sufficiently long, and the optical path conversion prism Pr and the optical path corresponding to the back focus can be more easily formed.
  • An optical element LL having no power such as a filter Lf can be inserted.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 includes, in order from the object side, a fifth lens L5 having a positive refractive power, a negative surface with a convex surface facing the image side.
  • the sixth lens L6, which is a meniscus lens having a refractive power of 1, can be arranged. If the cemented lens LS ⁇ b> 2 is configured in this way, good telecentricity can be obtained, and the principal ray can be incident substantially perpendicular to the light receiving surface 210 ⁇ / b> J of the image sensor 210.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 is, in order from the object side, the fifth lens L5 having a negative refractive power, and the positive refraction in which the image side forms a convex surface.
  • the sixth lens L6 having power can be arranged. If the cemented lens LS2 is configured in this way, good telecentricity can be obtained as in the case described above, and the chief ray can be incident substantially perpendicular to the light receiving surface 210J.
  • the objective optical system 101 and the objective optical system 102 satisfy the conditional expression (3): ⁇ d (RP) + ⁇ d (RN) ⁇ 79, and the conditional expression (3a): 70 ⁇ d (RP) + ⁇ d ( It is more desirable to satisfy (RN) ⁇ 78.8, and it is further desirable to satisfy the conditional expression (3b): 75 ⁇ d (RP) + ⁇ d (RN) ⁇ 78.5.
  • ⁇ d (RP) is the Abbe number of the lens having positive refractive power in the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2
  • ⁇ d (RN) is the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2.
  • the Abbe number at the d-line of the lens having a negative refractive power is used.
  • This conditional expression (3) is a conditional expression for limiting the selection range of the lens material to a range having a small Abbe number.
  • conditional expression (3) if the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, lateral chromatic aberration will be undercorrected. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (3) is not reached, the longitudinal chromatic aberration will be undercorrected. In addition, the effect about conditional expression (3a) and (3b) is the same as that of said case.
  • the objective optical system 101 and the objective optical system 102 preferably satisfy the conditional expression (4): 41.5 ⁇ d (RP) ⁇ d (RN), and the conditional expression (4a): 41.8 ⁇ d. It is more desirable to satisfy (RP) ⁇ d (RN) ⁇ 45.0, and it is even more desirable to satisfy the conditional expression (4b): 42.0 ⁇ d (RP) ⁇ d (RN) ⁇ 44.0. .
  • Conditional expression (4) is also a conditional expression for restricting the selection range of the lens material to a range with a small Abbe number, similar to the conditional expression (3).
  • conditional expression (4a) and (4b) is the same as that of said case.
  • the objective optical system 101 and the objective optical system 102 preferably satisfy the conditional expression (5): f1 / f ⁇ 1.1, and the conditional expression (5a): ⁇ 1.5 ⁇ f1 / f ⁇ . It is more desirable to satisfy 1.1, and it is further desirable to satisfy the conditional expression (5b): 1.4 ⁇ f1 / f ⁇ 1.2.
  • f1 is the focal length of the lens arranged closest to the object side
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • conditional expression (5) if the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the angle of view increases, but the height of the light beam passing through the first lens L1 increases, and the outer diameter of the first lens L1 must be increased. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the angle of view becomes small, and it becomes difficult to achieve the wide angle of view required for the objective optical systems 101 and 102. In addition, the effect about conditional expression (5a) and (5b) is the same as that of said case.
  • the objective optical system 101 and the objective optical system 102 preferably satisfy the conditional expression (6): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 3, and the conditional expression (6a): 1.92 ⁇ f2-6. It is more desirable to satisfy / f ⁇ 3, and it is further desirable to satisfy the conditional expression (6b): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 2.2.
  • f2-6 is the combined focal length of other lenses excluding only the first lens L1 arranged closest to the object side. That is, f2-6 is the combined focal length of the second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the sixth lens L6.
  • conditional expression (6a) and (6b) is the same as that of said case.
  • Examples 1 to 8 showing specific numerical data of the objective optical system according to the present invention will be described together with reference to FIGS. 2 to 9, FIGS. 10 to 17, Tables 1 to 8, and Table 9. .
  • the reference numerals in FIGS. 2 to 9 that correspond to the reference numerals in FIG. 1 showing the objective optical systems 101 and 102 described above indicate the corresponding components.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 1 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 1 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all of the conditional expressions (1) to (6). It is a thing.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 1 is different from the objective optical system of Example 2 described later, and is a fifth lens L5 having positive refractive power in order from the object side.
  • Table 1 shows lens data of the objective optical system of Example 1.
  • the lens data in Table 1 is assigned surface numbers including the aperture stop St, the optical element LL having no power (for example, an optical path conversion prism, a filter, etc.) and the imaging surface on which the optical image Im is formed. ing.
  • interval on the optical axis Z1 with a surface is shown.
  • the unit of the radius of curvature and the surface interval is mm, and the radius of curvature is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
  • ⁇ dj represents the Abbe number for the d-line of the j-th optical element.
  • optical system as described above can maintain a predetermined performance even when the dimensions of optical elements such as lenses are proportionally enlarged or proportionally reduced, the entire lens data is proportionally enlarged or proportionally reduced.
  • the objective optical system can also be an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 shows aberration diagrams of the objective optical system of Example 1.
  • FIG. 10A shows spherical aberration
  • FIG. 10B shows astigmatism
  • FIG. 10C shows distortion aberration
  • FIG. 10C shows lateral chromatic aberration. .
  • the solid line in the astigmatism diagram indicates the sagittal aberration, and the broken line indicates the tangential aberration.
  • Table 9 shows values corresponding to mathematical expressions and variable symbols in each conditional expression.
  • the values of these mathematical formulas and variable symbols can be obtained from the lens data shown in Table 1. It should be noted that the focal length of the lens corresponding to the variable symbol in the formula and the focal lengths (combined focal lengths) of a plurality of lenses combined are distinguished from each other.
  • Table 9 also shows values corresponding to mathematical expressions and variable symbols in each conditional expression related to the imaging lenses of Examples 2 to 8 described later.
  • FIG. 2 showing the configuration of the objective optical system of Example 1, FIG. 10 showing aberrations, Table 1 showing lens data, and how to read Table 9 relating to each conditional expression are diagrams relating to Examples 2 to 8 to be described later. Since the same applies to the tables, the description thereof will be omitted for the examples described later.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 2 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 2 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all of the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 2 is different from the objective optical system of Example 1 above, and the fifth lens L5 having negative refractive power in order from the object side. A sixth lens L6 having a positive refractive power having a convex surface on the image side is disposed.
  • FIG. 11 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 2.
  • Table 2 below shows lens data of the objective optical system of Example 2.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 3 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 3 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 3 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above. The sixth lens L6, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the image side, is disposed.
  • FIG. 12 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 3.
  • Table 3 below shows lens data of the objective optical system of Example 3.
  • FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 4 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 4 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 4 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above. The sixth lens L6, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the image side, is disposed.
  • FIG. 13 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 4.
  • Table 4 below shows lens data of the objective optical system of Example 4.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 5 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 5 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 5 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1. The sixth lens L6, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the image side, is disposed.
  • FIG. 14 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 5.
  • Table 5 below shows lens data of the objective optical system of Example 5.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 6 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 6 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all the conditional expressions (1) to (6). It has been done.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 6 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1.
  • FIG. 15 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 6.
  • Table 6 below shows lens data of the objective optical system of Example 6.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 7 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 7 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 7 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above. The sixth lens L6, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the image side, is disposed.
  • FIG. 16 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 7.
  • Table 7 below shows lens data of the objective optical system of Example 7.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 8 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 8 corresponds to both the first objective optical system and the second objective optical system, and is configured to satisfy all of the conditional expressions (1) to (6). It has been done. Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 8 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above. The sixth lens L6, which is a meniscus lens having negative refractive power with the convex surface facing the image side, is disposed.
  • FIG. 17 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 8.
  • Table 8 below shows lens data of the objective optical system of Example 8.
  • Table 9 below shows values related to the conditional expressions as described above.
  • the present invention has been described above with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens element are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.

Abstract

【課題】対物光学系において、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化する。 【解決手段】物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｇ１）、絞り（Ｓｔ）、正の屈折力を持つ第２レンズ群（Ｇ２）を配置し、第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、負の単レンズである第１レンズ（Ｌ１）、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズ（ＬＳ１）を配置してなるものとし、第２レンズ群（Ｇ２）は、物体側から順に、正の単レンズである第４レンズ（Ｌ４）、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズ（ＬＳ２）を配置してなるものとし、条件式（１）：１５．０＜νｄ（ＲＮ）＜１８．６を満足するように構成する。ただし、νd(ＲＮ)を第２レンズ群（Ｇ２）を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数とする。

Description

対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置
　本発明は、絞りを間に挟んで第１レンズ群と第２レンズ群が配置されている対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置に関するものである。
　従来より、内視鏡による体腔内の診断の際、内視鏡用対物光学系の倍率色収差が十分に補正されていないと周辺部に色にじみが発生してしまい病変部を見にくくすることがある。この倍率色収差の補正は、内視鏡用対物光学系の絞りから離れた位置に配された色消しの接合レンズにより行なわれており、例えば、絞りよりも像側に配置された色消しの接合レンズを構成する負のパワーを持つレンズに対して高分散の（アッベ数の小さい）材料を用いたものが知られている（特許文献１、２、３参照）。
　このような内視鏡用対物光学系では、高画角化を狙って、絞りの物体側に配置されたレンズのパワーを定めようとすると、諸収差を抑制することが難しくなる。そのため、絞りよりも物体側に配置された接合レンズに正のパワーを持たせて広画角化よりも収差の補正を優先したもの（特許文献３の実施例１，２，３，４参照）、また、絞りよりも物体側に配置された接合レンズに負のパワーを持たせて収差の補正よりも広画角化を優先したもの（特許文献１の実施例５、特許文献２の実施例６参照）等が知られている。
特開２００８－２５７１０８号公報 特開２００８－２５７１０９号公報 特開２００４－２０５７７９号公報
　ところで、近年、さらに高分散の（アッベ数の小さい）材料がレンズ材料として用いることができるようになってきている。そのため、このような高分散の材料を用いて、倍率色収差を十分に補正しつつ広画角化した内視鏡用対物光学系を取得したいという要請がある。
　なお、このような要請は、内視鏡用対物光学系の場合に限らず、一般の対物光学系の場合においても要請されている。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を提供することを目的とするものである。
　本発明の第１の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、条件式（１）:１５．０＜νｄ（ＲＮ）＜１８．６を満足することを特徴とするものである。
　ただし、νd(ＲＮ)を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数とする。
　前記第１の対物光学系は、条件式（１ａ）:１６＜νｄ（ＲＮ）＜１８．４を満足することが望ましく、条件式（１ｂ）:１６．５＜νｄ（ＲＮ）＜１８．２を満足することがさらに望ましい。
　本発明の第２の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、条件式（２）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜１０８０を満足することを特徴とするものである。
　ただし、νｄ（ＲＮ）を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数、ｎｇを第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する屈折率、ｎＦを第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率とする。
　前記第２の対物光学系は、条件式（２ａ）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜６００を満足することが望ましく、条件式（２ｂ）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜５２５を満足することがさらに望ましい。
　前記第１および第２の対物光学系の第１レンズ群を構成する前記接合レンズは、物体側から順に、像側が凸面をなす正レンズ、負レンズからなるものとすることができる。
　前記第１および第２の対物光学系の第２レンズ群を構成する前記接合レンズは、物体側から順に、正レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなるものとしたり、物体側から順に、負レンズ、像側が凸面をなす正レンズからなるものとしたりすることができる。
　前記第１および第２の対物光学系は、条件式（３）：νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７９を満足することが望ましく、条件式（３ａ）：７０＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．８を満足することがより望ましく、条件式（３ｂ）：７５＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．５を満足することがさらに望ましい。
　ただし、νd(ＲＰ)を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の正レンズのｄ線におけるアッベ数、νd(ＲＮ)を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数とする。
　前記第１および第２の対物光学系は、条件式（４）：４１．５＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）を満足することが望ましく、条件式（４ａ）：４１．８＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４５．０を満足することがより望ましく、条件式（４ｂ）：４２．０＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４４．０を満足することがさらに望ましい。
　前記第１および第２の対物光学系は、条件式（５）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することが望ましく、条件式（５ａ）：－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することがより望ましく、条件式（５ｂ）：－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２を満足することがさらに望ましい。
　ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　前記第１および第２の対物光学系は、条件式（６）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３を満足することが望ましく、条件式（６ａ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．５を満足することがより望ましく、条件式（６ｂ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．２を満足することがさらに望ましい。
　ただし、ｆ２-６を最も物体側に配されたレンズのみを除いた他のレンズの合成焦点距離とする。
　前記第１および第２の対物光学系は、内視鏡用対物光学系に用いられるものとすることができる。
　本発明の内視鏡装置は、前記第１の対物光学系または前記第２の対物光学系を備えたことを特徴とするものである。
　前記第１および第２の対物光学系は、実質的に２個のレンズ群からなるものである。なお、「実質的に２個のレンズ群からなるもの」とは、２個のレンズ群以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含む。
　前記第１および第２の対物光学系は、実質的に６枚のレンズからなるものである。なお、「実質的に６枚のレンズからなるもの」とは、６枚のレンズ以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含む。
　このように、第１および第２の対物光学系は、２個のレンズ群および６枚のレンズのみで構成されたものであってもよいし、あるいは、２個のレンズ群および６枚のレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズやレンズ以外の光学要素等を持つものであってもよい。
　なお、接合レンズを含む場合のレンズ枚数については、ｎ枚のレンズを接合してなる接合レンズはｎ枚のレンズからなるものとしてそのレンズ枚数をカウントする。
　単レンズは、１枚のレンズを意味する。すなわち、単レンズは、接合されていない単独のレンズを意味する。
　対物光学系に非球面を用いる場合には、非球面の凹凸、非球面の屈折力の正負、および非球面の曲率半径の正負は、この非球面の近軸領域における凹凸、屈折力の正負、および曲率半径の正負によって規定するものとする。
　本発明の第１の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置によれば、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群を配置し、第１レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、条件式（１）：１５．０＜νｄ（ＲＮ）＜１８．６を満足するようにしたので、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
　ここで、条件式（１）は第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのアッベ数を規定するものである。条件式（１）を満足するように第１の対物光学系を構成することにより、倍率色収差を良好に補正することができる。すなわち、倍率色収差は絞りから光軸方向に離れた光線高の高い位置において顕著に生じるが、第２レンズ群中の接合レンズは上記正の単レンズを間に挟んでこの絞りから光軸方向に離れた位置に配されているので、この接合レンズを構成する負レンズを用いて色消しの調節（アッベ数の調節）を行うことにより、倍率色収差を良好に補正することができる。
　なお、条件式（１）の上限を上回るように第１の対物光学系を構成すると、倍率色収差が補正不足となる。一方、条件式（１）の下限を下回るように第１の対物光学系を構成すると、軸上色収差が補正不足となる。
　本発明の第２の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置によれば、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群を配置してなるものとし、第１レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、条件式（２）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜１０８０を満足するようにしたので、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。すなわち、倍率色収差は絞りから光軸方向に離れた光線高の高い位置において顕著に生じるが、第２レンズ群中の接合レンズは上記正の単レンズを間に挟んでこの絞りから光軸方向に離れた位置に配されているので、この接合レンズを構成する負レンズを用いて色消しの調節（アッベ数の調節）を行うことにより、倍率色収差を良好に補正することができる。
　ここで、条件式（２）は、アッベ数と部分分散との比率を規定するものであり、レンズ材料の選択範囲をアッベ数の小さい範囲に制限するための条件式である。
　条件式（２）を満足するように第２の対物光学系を構成することにより、倍率色収差を良好に補正することができる。
　なお、条件式（２）の上限を上回るように第２の対物光学系を構成すると倍率色収差が補正不足となる。一方、条件式（２）の下限を下回るように第２の対物光学系を構成すると軸上色収差が補正不足となる。
　また、上記本発明の第１、および第２の対物光学系によれば、高分散レンズ材料の中でもアッベ数が最も低い部類に属する材料を選択して最適化設計を行うことができ、これとともに第１レンズ群に配された接合レンズに負のパワーを与えて画角を広くすることにより、良好な倍率色収差の補正を行いつつ広画角化することができる。
本発明の第１の実施の形態による対物光学系を備えた内視鏡装置、および本発明の第２の実施の形態による対物光学系を備えた内視鏡装置の概略構成を共通に示す断面図 実施例１の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例２の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例３の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例４の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例５の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例６の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例７の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例８の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例１の対物光学系の収差図 実施例２の対物光学系の収差図 実施例３の対物光学系の収差図 実施例４の対物光学系の収差図 実施例５の対物光学系の収差図 実施例６の対物光学系の収差図 実施例７の対物光学系の収差図 実施例８の対物光学系の収差図
　以下、本発明の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１の実施の形態の対物光学系を備えた内視鏡装置、および本発明の第２の実施の形態の対物光学系を備えた内視鏡装置の概略構成を共通に示す断面図である。なお、図１中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３方向を示すものであり、矢印Ｚ方向は光軸Ｚ１と同じ方向を示している。なお、光軸Ｚ１は、対物光学系を構成する各レンズ面の面頂を通る直線と一致する軸である。
　図示の第１の実施の形態の内視鏡装置２０１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子である撮像素子２１０と第１の実施の形態の対物光学系１０１とを備えている。なお、図１は内視鏡装置２０１における体腔内に挿入される部位の先端部を示している。
　単焦点の対物光学系１０１に対して定められる光軸Ｚ１に沿って伝搬する光は、光路変換プリズムＰｒによって撮像素子２１０へ向かう方向に略９０度折り曲げられる。撮像素子２１０の受光面２１０Ｊは、光軸Ｚ１に対して平行に配置されている。
　撮像素子２１０は、単焦点の対物光学系１０１を通して受光面２１０Ｊ上に結像された被写体１を表す光学像Ｉｍを電気信号に変換して、この光学像Ｉｍを示す画像信号Ｇｓを出力するものである。
　また、図示の第２の実施の形態の内視鏡装置２０２も上記の場合と同様に、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子である撮像素子２１０と単焦点の第２の実施の形態の対物光学系１０２とを備えている。
　上記と同様に、対物光学系１０２を通して撮像素子２１０の受光面２１０Ｊ上に結像された被写体１を表す光学像Ｉｍは電気信号に変換されて、この光学像Ｉｍを示す画像信号Ｇｓが撮像素子２１０から出力される。
　なお、第１の実施の形態の対物光学系１０１および第２の実施の形態の対物光学系１０２は、内視鏡装置に限らず、他の装置における対物レンズとして用いることもできる。
　第１の実施の形態の対物光学系１０１と第２の実施の形態の対物光学系１０２とは、レンズや絞りの配置および一部のレンズの屈折力について共通の構成を有している。この共通の構成とは、物体側（図中矢印－Ｚ方向の側）から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、絞りＳｔ、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２を配置し、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズである第１レンズＬ１、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合してなる全体として負の屈折力を持つ接合レンズＬＳ１を配置してなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する単レンズである第４レンズＬ４、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合してなる全体として正の屈折力を持つ接合レンズＬＳ２を配置してなる構成である。
　なお、第１の実施の形態の対物光学系１０１は、上記共通の構成に加えて、条件式（１）：１５．０＜νｄ（ＲＮ）＜１８．６を満足するように構成されている。
　ただし、νd(ＲＮ)を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数とする。
　この第１の実施の形態の対物光学系１０１は、条件式（１ａ）：１６＜νｄ（ＲＮ）＜１８．４を満足することが望ましく、条件式（１ｂ）：１６．５＜νｄ（ＲＮ）＜１８．２を満足することがより望ましい。
　また、第２の実施の形態の対物光学系１０２は、上記共通の構成に加えて、条件式（２）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜１０８０を満足するように構成されている。
　ただし、ｎｇを上記第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負の屈折力を有するレンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する屈折率、ｎＦを上記第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負の屈折力を有するレンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率とする。
　この第２の実施の形態の対物光学系１０２は、条件式（２ａ）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜６００を満足することが望ましく、条件式（２ｂ）：３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜５２５を満足することがさらに望ましい。
　また、上記対物光学系１０１および対物光学系１０２は、第１レンズ群Ｇ１を構成する接合レンズＬＳ１が、物体側から順に、像側（図中矢印＋Ｚ方向の側）が凸面をなす正の屈折力を有する第２レンズＬ２、負の屈折力を有する第３レンズＬ３を配置してなるものとすることができる。正の屈折力を有する第２レンズＬ２を、像側が凸面をなすものとすれば、バックフォーカスを十分に長くすることができ、より容易に、バックフォーカスに対応する光路中に光路変換プリズムＰｒやフィルタＬｆ等のパワーを持たない光学要素ＬＬを挿入することができる。
　また、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２が、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものとすることができる。接合レンズＬＳ２をこのように構成すれば、良好なテレセントリック性を得ることができ、撮像素子２１０の受光面２１０Ｊに対して略垂直に主光線を入射させることができる。
　また、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２が、物体側から順に、負の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側が凸面をなす正の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置してなるものとすることができる。接合レンズＬＳ２をこのように構成すれば、上記の場合と同様に良好なテレセントリック性を得ることができ、受光面２１０Ｊに対して略垂直に主光線を入射させることができる。
　さらに、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、条件式（３）：νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７９を満足することが望ましく、条件式（３ａ）：７０＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．８を満足することがより望ましく、条件式（３ｂ）：７５＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．５を満足することがさらに望ましい。ただし、νd(ＲＰ)を第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２中の正の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数、νd(ＲＮ)を第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２中の負の屈折力を有するレンズのｄ線におけるアッベ数とする。
　この条件式（３）は、レンズ材料の選択範囲をアッベ数の小さい範囲に制限するための条件式である。
　条件式（３）を満足すれば、良好な倍率色収差の補正が可能となる。
　ここで、条件式（３）の上限を上回ると倍率色収差が補正不足となる。一方、条件式（３）の下限を下回ると軸上色収差が補正不足となる。なお、条件式（３ａ）および（３ｂ）についての作用効果も上記の場合と同様である。
　また、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、条件式（４）：４１．５＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）を満足することが望ましく、条件式（４ａ）：４１．８＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４５．０を満足することがより望ましく、条件式（４ｂ）：４２．０＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４４．０を満足することがさらに望ましい。
　条件式（４）も、上記条件式（３）と同様に、レンズ材料の選択範囲をアッベ数の小さい範囲に制限するための条件式である。
　条件式（４）を満足すれば、良好な倍率色収差の補正が可能となる。
　ここで、条件式（４）の上限を上回ると倍率色収差が補正不足となる。一方、条件式（４）の下限を下回ると適切な硝材の選択の幅が少なくなるとともに、軸上色収差が補正不足となる。なお、条件式（４ａ）および（４ｂ）についての作用効果も上記の場合と同様である。
　また、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、条件式（５）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することが望ましく、条件式（５ａ）：－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することがより望ましく、条件式（５ｂ）：１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２を満足することがさらに望ましい。ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　条件式（５）を満足すれば、画角１３０～１４０度の広画角化が可能となる。
　ここで、条件式（５）の上限を上回ると、画角は大きくなるが、第１レンズＬ１を通る光線高さが高くなり、第１レンズＬ１の外径を大きくしなければならなくなる。一方、条件式（５）の下限を下回ると、画角が小さくなり、この対物光学系１０１，１０２に要請されている広画角化を達成することが難しくなる。なお、条件式（５ａ）および（５ｂ）についての作用効果も上記の場合と同様である。
　また、対物光学系１０１および対物光学系１０２は、条件式（６）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３を満足することが望ましく、条件式（６ａ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３を満足することがより望ましく、条件式（６ｂ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．２を満足することがさらに望ましい。ただし、ｆ２-６を最も物体側に配された第１レンズＬ１のみを除いた他のレンズの合成焦点距離とする。すなわち、ｆ２-６は、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６の合成焦点距離とする。
　ここで、条件式（６）の上限を上回ると、画角が小さくなり、この対物光学系１０１，１０２に要請されている広画角化を達成することが難しくなる。一方、条件式（６）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなり、このバックフォーカスに対応する光路中へのパワーを持たない光学要素ＬＬ（例えば、光路変換プリズムＰｒやフィルタＬｆ等）の挿入および配置が難しくなる。なお、条件式（６ａ）および（６ｂ）についての作用効果も上記の場合と同様である。
　次に、本発明による対物光学系の具体的な数値データを示す実施例１～８について、図２～９、図１０～１７、表１～８、および表９を参照し、まとめて説明する。なお、上述の対物光学系１０１、１０２を示す図１中の符号と一致する図２～９中の符号は互に対応する構成要素を示している。
＜実施例１＞
　図２は、実施例１の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　実施例１の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。この実施例１の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、後述する実施例２の対物光学系とは異なり、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　表１は、実施例１の対物光学系のレンズデータを示すものである。表１に示すレンズデータにおいて、面番号ｉは最も物体側に配置された面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面Ｓｉの面番号を示す。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔ、パワーを持たない光学要素ＬＬ(例えば、光路変換プリズムやフィルタ等)、および光学像Ｉｍが形成される結像面も含めて面番号を付している。
　表１中の記号Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、記号Ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、…）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。記号Ｒｉおよび記号Ｄｉは、レンズ面や絞り等を示す記号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と番号が対応している。なお、表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
　表１中の記号Ｎｄｊは最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。
　なお、上記のような光学系は、一般にレンズ等の光学要素の寸法を比例拡大または比例縮小しても所定の性能を維持することが可能なため、上記レンズデータ全体を比例拡大または比例縮小した対物光学系についても本発明に係る実施例とすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図１０に、実施例１の対物光学系の収差図を示す。図１０（ａ）には球面収差、図１０（ｂ）には非点収差、図１０（ｃ）にはディストーション（歪曲収差）の収差図を示し、図１０（ｃ）には倍率色収差を示す。
　なお、非点収差図の実線はサジタル方向の収差、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。また、球面収差図の上部に記載の「Ｆ５．０６」はＦナンバーが５．０６でああることを意味し、その他の収差図の上部に記載の「ω＝６８．２°」は半画角が６８．２°であることを意味する。
　さらに、実施例１の撮像レンズについて、各条件式中の数式や変数記号に対応する値を表９に示す。これらの数式や変数記号の値は、表１に示すレンズデータ等から求めることができる。なお数式中の変数記号に対応するレンズの焦点距離、および組み合わされた複数のレンズの焦点距離（合成焦点距離）は、正負を区別している。
　上記表９には、後述する実施例２～８の撮像レンズに関する各条件式中の数式や変数記号に対応する値も示されている。
　上記レンズデータ等から解るように実施例１の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
　実施例１の対物光学系の構成を示す図２、収差を示す図１０、レンズデータを示す表１、および各条件式に関する表９の読取り方等は、後述する実施例２～８に関する図、表についても同様なので、後述の実施例についてはそれらの説明を省略する。
＜実施例２＞
　図３は、実施例２の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例２の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例２の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系とは異なり、物体側から順に、負の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側が凸面をなす正の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１１は、実施例２の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表２に実施例２の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記レンズデータ等から解るように実施例２の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例３＞
　図４は、実施例３の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例３の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例３の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１２は、実施例３の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表３に実施例３の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記レンズデータ等から解るように実施例３の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例４＞
　図５は、実施例４の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例４の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例４の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１３は、実施例４の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表４に実施例４の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記レンズデータ等から解るように実施例４の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例５＞
　図６は、実施例５の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例５の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例５の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１４は、実施例５の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表５に実施例５の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記レンズデータ等から解るように実施例５の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例６＞
　図７は、実施例６の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例６の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例６の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１５は、実施例６の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表６に実施例６の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　上記レンズデータ等から解るように実施例６の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例７＞
　図８は、実施例７の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例７の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例７の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１６は、実施例７の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表７に実施例７の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上記レンズデータ等から解るように実施例７の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
＜実施例８＞
　図９は、実施例８の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例８の対物光学系は、第１の対物光学系および第２の対物光学系の両方に対応するものであり、上記条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例８の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１７は、実施例８の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表８に実施例８の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記レンズデータ等から解るように実施例８の対物光学系によれば、倍率色収差の発生を抑制しつつ広画角化することができる。
　下記表９は、上述のように各条件式に関する値を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　以上、実施の形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ要素の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

Claims (23)

  1. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする対物光学系。
    　　　１５．０＜νｄ（ＲＮ）＜１８．６　・・・（１）
    ただし、
    νd(ＲＮ)：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数
  2. 　以下の条件式（１ａ）を満足することを特徴とする請求項１記載の対物光学系。
    　　　１６＜νｄ（ＲＮ）＜１８．４　・・・（１ａ）
  3. 　以下の条件式（１ｂ）を満足することを特徴とする請求項１記載の対物光学系。
    　　　１６．５＜νｄ（ＲＮ）＜１８．２　・・・（１ｂ）
  4. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする対物光学系。
    　　　３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜１０８０　・・・（２）
    ただし、
    νｄ（ＲＮ）：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数
    ｎｇ：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｇ線（４３５．８４ｎｍ）に対する屈折率
    ｎＦ：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのＦ線（４８６．１３ｎｍ）に対する屈折率
  5. 　以下の条件式（２ａ）を満足することを特徴とする請求項４記載の対物光学系。
    　　　３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜６００　・・・（２ａ）
  6. 　以下の条件式（２ｂ）を満足することを特徴とする請求項４記載の対物光学系。
    　　　３８０≦νｄ（ＲＮ）／（ｎｇ－ｎＦ）＜５２５　・・・（２ｂ）
  7. 　前記第１レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、像側が凸面をなす正レンズ、負レンズからなるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の対物光学系。
  8. 　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、正レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなるものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の対物光学系。
  9. 　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、負レンズ、像側が凸面をなす正レンズからなるものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の対物光学系。
  10. 　以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７９　・・・（３）
    ただし、
    νd(ＲＰ)：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の正レンズのｄ線におけるアッベ数
    νd(ＲＮ)：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズのｄ線におけるアッベ数
  11. 　以下の条件式（３ａ）を満足することを特徴とする請求項１０記載の対物光学系。
    　　　７０＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．８　・・・（３ａ）
  12. 　以下の条件式（３ｂ）を満足することを特徴とする請求項１０記載の対物光学系。
    　　　７５＜νｄ（ＲＰ）＋νｄ（ＲＮ）＜７８．５　・・・（３ｂ）
  13. 　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　４１．５＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）　・・・（４）
  14. 　以下の条件式（４ａ）を満足することを特徴とする請求項１３記載の対物光学系。
    　　　４１．８＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４５．０　・・・（４ａ）
  15. 　以下の条件式（４ｂ）を満足することを特徴とする請求項１３記載の対物光学系。
    　　　４２．０＜νｄ（ＲＰ）－νｄ（ＲＮ）＜４４．０　・・・（４ｂ）
  16. 　以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（５）
    ただし、
    ｆ１：最も物体側に配されたレンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  17. 　以下の条件式（５ａ）を満足することを特徴とする請求項１６記載の対物光学系。
    　　　－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（５ａ）
  18. 　以下の条件式（５ｂ）を満足することを特徴とする請求項１６記載の対物光学系。
    　　　－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２　・・・（５ｂ）
  19. 　以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３　・・・（６）
    ただし、
    ｆ２-６：最も物体側に配されたレンズのみを除いた他のレンズの合成焦点距離
  20. 　以下の条件式（６ａ）を満足することを特徴とする請求項１９記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．５　・・・（６ａ）
  21. 　以下の条件式（６ｂ）を満足することを特徴とする請求項１９記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．２　・・・（６ｂ）
  22. 　前記対物光学系が、内視鏡用対物光学系に用いられるものであることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載の対物光学系。
  23. 　請求項１から２２のいずれか１項記載の対物光学系を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
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