WO2016006486A1 - 対物光学系 - Google Patents

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WO2016006486A1
WO2016006486A1 PCT/JP2015/068619 JP2015068619W WO2016006486A1 WO 2016006486 A1 WO2016006486 A1 WO 2016006486A1 JP 2015068619 W JP2015068619 W JP 2015068619W WO 2016006486 A1 WO2016006486 A1 WO 2016006486A1
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lens
group
optical system
positive
objective optical
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高頭英泰
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an objective optical system, and relates to an optical system having a focusing function, and more particularly, to an endoscope objective lens capable of performing close-up observation and other photographing lenses such as a small consumer camera.
  • a general endoscope objective lens has a wide depth of field of approximately 5 to 100 mm on the object side.
  • An endoscope equipped with such an endoscope objective lens mainly provides an image using a solid-state imaging device such as a CCD.
  • endoscopes are increasing the number of CCD pixels, that is, increasing the number of CCD pixels.
  • an endoscope using a high-pixel CCD has a narrow depth of field as compared with a conventional endoscope. This is because it is necessary to reduce the Fno (F number) of the endoscope objective lens in order to avoid image quality deterioration due to light diffraction, and when the CCD becomes large due to the increase in the number of pixels, the endoscope objective lens. The main reason is that it is necessary to increase the focal length.
  • the endoscope objective lens may have a focusing function. For this reason, the need for an endoscope objective lens having a focusing function is increasing.
  • An endoscope objective lens having a focusing function is required to be able to be used in the same manner as a conventional endoscope objective lens. For this reason, an endoscope objective lens having a focusing function is required to have an observation angle of view that does not change when focusing.
  • Patent Documents 1 to 4 There is an objective lens (objective optical system) disclosed in Patent Documents 1 to 4 as an objective lens having a small focusing angle and a focusing function.
  • the objective lens of Patent Document 1 is composed of two groups of negative and positive
  • the objective lens of Patent Document 4 is composed of three groups of negative, positive and positive. Both objective lenses are configured to perform focusing by moving the second group.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 disclose an objective lens composed of two groups of positive and positive.
  • Patent Documents 5 to 7 there are objective lenses disclosed in Patent Documents 5 to 7 as magnifying endoscope objective lenses that are capable of focusing on an object point at a closer distance. These magnifying endoscope objective lenses are configured by three groups of positive, negative, and positive, and are configured to perform focusing by moving the negative second group. Further, Patent Document 8 discloses an optical system that is configured by three groups of negative, positive, and negative, and the positive second group moves to perform focusing.
  • Patent Document 1 or Patent Document 2 The objective lens described in Patent Document 1 or Patent Document 2 is hardly a wide angle and has a narrow field of view during observation. For this reason, it is difficult to perform in-vivo screening for finding a lesioned part or performing a treatment on the lesioned part.
  • the objective lens described in Patent Document 3 has a large variation in the image plane during focusing, and the optical performance is not sufficient.
  • the objective lens described in Patent Document 4 is an example of an optical system that is optimal for focusing.
  • the Fno of this objective lens is relatively large, about 6-8. For this reason, there exists a fault which cannot respond to the image pick-up element with higher pixel.
  • the objective lenses described in Patent Documents 5 to 8 have a wide range of object points that can be focused and can be observed closer to the object, so that the magnification during closest observation is large. Therefore, these objective lenses are suitable for performing magnified observation. However, these objective lenses have a large change in the angle of view during focusing.
  • these objective lenses are wide-angle during normal observation, but are extremely narrow-angle during close-up observation. For this reason, difficulty arises in the workability
  • the normal observation refers to the observation of a long distance object point
  • the close observation refers to the observation of a short distance object point.
  • the present invention has been made in view of such a problem, has a small change in the angle of view during focusing, has a sufficient depth of field at each object point distance, and is a high pixel imaging device.
  • the object is to provide a high-performance and bright objective optical system.
  • One aspect of the present invention includes, in order from the object side, a positive first group, a negative second group, and a positive third group, and performs focusing by moving the second group. Is composed of, in order from the object side, a negative lens, a positive lens or a cemented lens, and a positive lens, and the third group includes a positive lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens. This is an objective optical system.
  • One embodiment of the present invention includes, in order from the object side, a positive first group, a negative second group, and a positive third group, and the second group is a meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • the objective optical system is characterized in that focusing is performed by moving on the optical axis, and the following conditional expression (1) is satisfied. 0.12 ⁇ d 2g /f ⁇ 1.02 (1) here, d 2g is the amount of movement of the second group, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, It is.
  • the objective optical system according to an embodiment of the present invention has a small change in the angle of view during focusing, has a sufficient depth of field at each object point distance, and has a high performance corresponding to a high pixel imaging device. There is an effect that a bright objective optical system can be provided.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view in a normal observation state
  • FIG. 4 is an aberration diagram showing spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in Example 1.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion
  • CC lateral chromatic aberration
  • FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in Example 2. It is a figure which shows the cross-sectional structure of the objective optical system which concerns on Example 3 of this invention, (a) is sectional drawing in a normal observation state, (b) is sectional drawing in a close-up observation state.
  • FIG. 6 is an aberration diagram showing spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in Example 3.
  • FIG. 7 is an aberration diagram showing spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in Example 4.
  • SA spherical aberration
  • AS astigmatism
  • DT distortion
  • CC lateral chromatic aberration
  • FIG. 10 is an aberration diagram showing spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in Example 5.
  • the objective optical system according to the embodiment includes, in order from the object side, a positive first group, a negative second group, and a positive third group.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the objective optical system according to the first embodiment and the objective optical system according to the second embodiment.
  • the objective optical system includes, in order from the object side, a first group G1 having positive power (refractive power), an aperture stop S, a second group G2 having negative power, The third group G3 having the following power is provided.
  • the first group G1 includes, in order from the object side, a negative lens, a positive lens or a cemented lens, and a positive lens.
  • the third group G3 includes a positive lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a negative first lens L1, a positive second lens L2, and a positive third lens L3. have. Further, focusing is performed by moving the second group G2. Further, as shown in FIG. 1A, the positive third group G3 includes, in order from the object side, a positive fifth lens L5, a negative sixth lens L6, and a positive seventh lens L7. ing. The positive fifth lens L5 and the negative sixth lens L6 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • the positive first group G1 has a negative first lens L1, a cemented lens CL1, and a positive fourth lens L4 in order from the object side.
  • the positive second lens L2 and the negative third lens L3 are cemented to form a cemented lens CL1. Further, focusing is performed by moving the second group G2.
  • the positive third group G3 includes, in order from the object side, a positive sixth lens L6, a negative seventh lens L7, and a positive eighth lens L8.
  • the positive sixth lens L6 and the negative seventh lens L7 are cemented to form a cemented lens CL2.
  • the second group G2 is composed of a meniscus lens having a convex surface directed toward the object side, and performs focusing by moving on the optical axis. 1) is satisfied.
  • the second group G2 includes a meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.
  • the meniscus lens L4 moves on the optical axis to perform focusing.
  • the second group G2 includes a meniscus lens L5 having a convex surface directed toward the object side.
  • the meniscus lens L5 moves on the optical axis to perform focusing.
  • conditional expression (1 ′) 0.22 ⁇ d 2g /f ⁇ 0.94 (1 ′)
  • conditional expression (1 ′) By satisfying conditional expression (1 ′), further reduction in error sensitivity and miniaturization of the optical system can be achieved.
  • the objective optical system according to the first embodiment and the objective optical system according to the second embodiment (hereinafter referred to as “objective optical system of the present embodiment”) can be configured as follows.
  • the aperture stop S is disposed between the first group G1 and the second group G2.
  • a first parallel plate F1 is disposed between the negative first lens L1 and the positive second lens L2.
  • the first parallel plate F1 is disposed on the image side of the third group G3.
  • the first parallel plate F1 can be arranged at an arbitrary position in the objective optical system.
  • an imaging element (not shown) may be arranged near the image plane of the objective optical system to constitute the objective optical system and the imaging optical system.
  • a parallel flat plate F2 and a cover glass CG are attached to the image sensor to protect the imaging surface.
  • the second group G2 has a negative fourth lens L4.
  • the negative fourth lens L4 is a negative meniscus lens having a convex surface directed toward the object side.
  • the second group G2 is composed of a negative fifth lens L5.
  • the lens group to be moved for focusing may move any of a plurality of groups constituting the objective optical system.
  • the movable group may be one group or a plurality of groups.
  • the mechanical structure can be simplified.
  • focusing is performed by moving the second group G2.
  • the negative fourth lens L4 moves along the optical axis AX during focusing.
  • the negative fifth lens L5 moves along the optical axis AX.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (2). 1.8 ⁇ f 1 /f ⁇ 4.2 (2) here, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, f 1 is the focal length of the first group, It is.
  • Conditional expression (2) stipulates conditions that contribute to miniaturization and high performance of the objective optical system.
  • conditional expression (2) If the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the power of the first group G1 will increase. For this reason, it is advantageous for downsizing the optical system, but it is not preferable because the spherical aberration is too under (undercorrected). If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the total length of the optical system becomes longer. In this case, it is difficult to reduce the size of the optical system, which is not desirable.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (3). ⁇ 20 ⁇ f 2 / f ⁇ 5 (3) here, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, f 2 is the focal length of the second group, It is.
  • Conditional expression (3) is a conditional expression for appropriately setting the power of the second lens group G2, and defines conditions for suppressing image plane fluctuation during focusing and contributing to downsizing of the optical system. Yes.
  • conditional expression (3) If the lower limit value of conditional expression (3) is not reached, the power of the second group G2 becomes small. In this case, the amount of movement of the second group G2 becomes too large, leading to an increase in the size of the optical system. If the upper limit value of conditional expression (3) is exceeded, the variation in field curvature accompanying focusing increases. This is not preferable because a significant difference appears between the image plane position during normal observation and the image plane position during close-up observation.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (4). 2 ⁇ f 3 / f ⁇ 5 (4) here, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, f 3 is the focal length of the third group, It is.
  • Conditional expression (4) defines conditions that contribute to correction of field curvature.
  • conditional expression (4) If the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the image plane will fall to the under side. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the image plane tilts toward the over side. As described above, if the conditional expression (4) is not satisfied, an image in which the center portion and the peripheral portion of the screen are not in focus is formed, which is not preferable.
  • conditional expression (4 ′) 2.7 ⁇ f 3 / f ⁇ 5 (4 ′)
  • the image plane in the peripheral part tends to fall to the under side at the position of each near point during normal observation and close-up observation.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (5). 0.85 ⁇ f n /f ⁇ 1.15 (5) here, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, f n is the focal length of the entire objective optical system in the close-up observation state, It is.
  • the objective optical system of this embodiment is equipped with a focusing mechanism.
  • the angle of view change and the magnification change are small so that the observation image is not affected when focusing. Therefore, by satisfying conditional expression (5), the change in the focal length during focusing can be reduced.
  • conditional expression (5) 0.95 ⁇ f n /f ⁇ 1.1
  • Satisfying conditional expression (5 ′) further increases the effect of reducing the change in the angle of view during focusing.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (6).
  • f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state
  • D 2 is the thickness of the second lens
  • conditional expression (6 ′) 2.2 ⁇ D 2 /f ⁇ 3.2 (6 ′)
  • conditional expression (6 ′) Astigmatism and curvature of field can be minimized by satisfying conditional expression (6 ′).
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (7).
  • f 3t is the focal length of the positive single lens in the third group
  • f 3p is the focal length of the positive lens in the cemented lens in the third group
  • the third group G3 includes a positive lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens.
  • the positive single lens mainly contributes to correction of field curvature.
  • chromatic aberration can be favorably corrected by providing a cemented lens.
  • conditional expression (7) 1.6 ⁇ f 3t / f 3p ⁇ 3.2 (7 ′)
  • conditional expression (7 ′) By limiting to conditional expression (7 ′), chromatic aberration correction and field curvature correction can be corrected in a well-balanced manner.
  • the objective optical system includes a first lens disposed closest to the object side and a final lens disposed closest to the image side, and satisfies the following conditional expressions (9) and (10): It is desirable to do. 0.74 ⁇ f th /f ⁇ 1.12 (9) 1.02 ⁇ f mh /f ⁇ 1.58 (10) here, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, f th is the maximum diagonal principal ray height on the image side of the final lens, f mh is the maximum diagonal chief ray height on the object side of the first lens, It is.
  • Conditional expressions (9) and (10) are conditional expressions for reducing the size of the optical system. By satisfying at least one of the conditional expressions (9) and (10), not only the lens diameter can be reduced, but also the optical performance is advantageous.
  • conditional expression (9) If the lower limit value of conditional expression (9) is not reached, the beam height decreases. For this reason, downsizing of the optical system can be achieved. However, the oblique incident angle on the imaging surface increases. As a result, the decrease in the amount of peripheral light becomes remarkable, which is not preferable. If the upper limit value of conditional expression (9) is exceeded, the beam height increases. As a result, the lens diameter is increased, which is not preferable.
  • conditional expression (10) If the lower limit value of conditional expression (10) is not reached, the beam height decreases. For this reason, size reduction can be achieved. However, the incident position of the off-axis light beam on the first surface is closer to the optical axis AX. Therefore, it is necessary to place the entrance pupil position in front of the lens system more than necessary. As a result, it is not suitable for an objective optical system of an endoscope that is required to have a wide angle. If the upper limit of conditional expression (10) is exceeded, the light beam height increases. As a result, the lens diameter is increased, which is not preferable.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (11).
  • r a is the radius of curvature of the most object side surface of the second group
  • r b is the radius of curvature of the most image side surface of the second group radius
  • the second group G2 is composed of a meniscus lens having a convex surface facing the object side.
  • the shape of the lens of the second group G2 approaches the plano-convex shape from the meniscus shape. For this reason, the principal point position of the 2nd group G2 is located relatively ahead. As a result, it is difficult to appropriately secure a space for moving the lens during focusing.
  • the objective optical system according to the present embodiment include the first lens disposed closest to the object side and satisfy the following conditional expression (12). here, -2.2 ⁇ f l1 /f ⁇ -0.8 (12) here, f l1 is the focal length of the first lens, f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, It is.
  • conditional expression (12) When the conditional expression (12) is satisfied, the curvature of field can be appropriately corrected. Furthermore, it is desirable to satisfy conditional expression (12) because an appropriate viewing angle can be secured.
  • conditional expression (12) If the lower limit value of conditional expression (12) is not reached, the image surface falls to the under side, which is not preferable. Exceeding the upper limit value of conditional expression (12) is not preferable because the image surface falls to the over side. Further, if the lower limit value of conditional expression (12) is not reached, distortion will be excessively corrected. For this reason, a viewing angle becomes narrow and is unsuitable for screening etc.
  • the objective optical system according to the present embodiment preferably satisfies the following conditional expressions (13-1) and (13-2) at the same time.
  • ⁇ f is the half angle of view of the normal observation state of the objective optical system
  • ⁇ n is the half field angle of the close-up observation state of the objective optical system, It is.
  • the objective optical system according to the present embodiment is as wide as possible in order to reduce oversight of a lesioned part during in vivo screening.
  • a viewing angle of at least 120 ° or more is desired in all object point regions.
  • the viewing angle is 100 ° or more.
  • conditional expressions (13-1) and (13-2) By satisfying conditional expressions (13-1) and (13-2) at the same time, the lesioned part can be detected more reliably during in vivo screening.
  • the objective optical system according to this embodiment preferably satisfies the following conditional expression (14). 0.8 ⁇ f 23f / f 23n ⁇ 1.2 (14) here, f 23f is the combined focal length of the second group and the third group in the normal observation state, f 23n is the combined focal length of the second group and the third group in the close-up observation state, It is.
  • the aperture stop S is disposed on the image side with respect to the first group G1.
  • the conditional expression (14) is satisfied, the position of the exit pupil becomes substantially unchanged during focusing even when the position of the aperture stop S is fixed and the lens group on the image side of the aperture stop is movable. Therefore, the angle of light incident on the image sensor can be kept constant. As a result, it is possible to realize an optical system that is not affected by shading during focusing.
  • conditional expression (14) If the lower limit value of conditional expression (14) is not reached, the combined focal length of the second group G2 and the third group G3 becomes smaller in the normal observation state. In this case, since the oblique incident angle on the imaging surface becomes large, the loss of light quantity to the imaging device becomes large. Furthermore, it becomes difficult to appropriately ensure the back focus in the entire objective optical system.
  • conditional expression (14) If the upper limit value of conditional expression (14) is exceeded, the combined point distance between the second group G2 and the third group G3 in the close-up observation state becomes small. In this case, the change in the amount of peripheral light is increased by switching between the normal observation state and the proximity observation state, which is not preferable.
  • conditional expression (14 ′) By satisfying conditional expression (14 ′), an optical system that is not further affected by shading can be realized even during focusing.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (15). ⁇ 8 ⁇ f 2 / f 3 ⁇ 2 (15) here, f 2 is the focal length of the second group, f 3 is the focal length of the third group, It is.
  • Conditional expression (15) defines conditions for appropriate correction of field curvature.
  • the objective optical system according to the present embodiment satisfies the following conditional expression (16). ⁇ 8.2 ⁇ f 2 / f 1 ⁇ 2.8 (16) here, f 1 is the focal length of the first group, f 2 is the focal length of the second group, It is.
  • Conditional expression (16) defines conditions for appropriate correction of spherical aberration and axial chromatic aberration.
  • conditional expression (16) If the lower limit of conditional expression (16) is not reached, spherical aberration will be overcorrected. Further, the longitudinal chromatic aberration is not preferable because it increases on the minus side in the C line and increases on the plus side in the F line. If the upper limit of conditional expression (16) is exceeded, spherical aberration will be undercorrected. Also, the longitudinal chromatic aberration is not preferable because it increases on the plus side in the C line and increases on the minus side in the F line.
  • the imaging apparatus includes the above-described objective optical system and imaging element, and satisfies the following conditional expression (8).
  • conditional expression (8) If the lower limit value of conditional expression (8) is not reached, the image pickup device has a large pixel pitch and a small number of pixels. Therefore, even if a high-performance objective optical system can be realized, a high-definition image cannot be obtained. If the upper limit value of conditional expression (8) is exceeded, the pixel pitch is small, and high definition of the image sensor can be achieved.
  • the optical system is weak against error sensitivity, that is, the optical performance against the same manufacturing variation. Is not preferred because it tends to deteriorate.
  • Example 1 The objective optical system according to Example 1 will be described.
  • 2A is a cross-sectional view of the objective optical system according to the present embodiment in a normal observation state (far-distance object point)
  • FIG. 2B is a cross-sectional view in a close-up observation state (short-distance object point). is there.
  • a positive first group G1, an aperture stop S1, a negative second group G2, and a positive third group G3 are provided. Yes.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a plano-concave negative first lens L1, a positive second meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a negative first lens having a convex surface facing the image side. 3 meniscus lens L3 and positive fourth meniscus lens L4 having a convex surface facing the object side.
  • the positive second meniscus lens L2 and the negative third meniscus lens L3 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • An aperture stop S1 is arranged behind the first group G1 (on the image plane I side).
  • the negative second group G2 includes a negative fifth meniscus lens L5 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative fifth meniscus lens L5 moves to the image side (image plane I) along the optical axis AX when focusing from the normal observation state (FIG. 2A) to the close observation state (FIG. 2B). To do.
  • the positive third group G3 includes a biconvex positive sixth meniscus lens L6, a negative seventh meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive eighth lens L8. .
  • the positive sixth meniscus lens L6 and the negative seventh meniscus lens L7 are cemented to form a cemented lens CL2.
  • a parallel plate F1 is disposed behind the third group G3 (on the image plane I side), and a cover glass CG is attached to the front surface of an image pickup device (not shown).
  • a parallel plate F2 is bonded to the entire surface of the cover glass CG.
  • Parallel plates F1 and F2 are filters provided with a coating for cutting a specific wavelength, for example, YAG laser 1060 nm, semiconductor laser 810 nm, or infrared region.
  • 3A, 3B, 3C, and 3D show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion aberration (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the normal observation state of this embodiment. ).
  • 3 (e), (f), (g), and (h) show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the close-up observation state of this example. ).
  • These aberration diagrams show the respective wavelengths of 656.3 nm (C line), 486.1 nm (F line) and 546.1 nm (e line).
  • ⁇ indicates a half angle of view.
  • the same reference numerals are used for the aberration diagrams.
  • Example 2 An objective optical system according to Example 2 will be described.
  • 4A is a cross-sectional view of the objective optical system according to the present embodiment in a normal observation state (far-distance object point)
  • FIG. 4B is a cross-sectional view in a close-up observation state (short-distance object point). is there.
  • a positive first group G1, an aperture stop S1, a negative second group G2, and a positive third group G3 are provided.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a plano-concave negative first lens L1, a parallel plate F1, a positive second meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive lens.
  • a third lens L3 is included.
  • An aperture stop S1 is arranged behind the first group G1 (on the image plane I side).
  • the negative second group G2 includes a negative fourth meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative fourth meniscus lens L4 moves to the image side (image plane I) along the optical axis AX when focusing from the normal observation state (FIG. 4A) to the close observation state (FIG. 4B). To do.
  • the positive third group G3 includes a biconvex positive fifth lens L5, a negative sixth meniscus lens L6 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive seventh lens L7.
  • the positive fifth lens L5 and the negative sixth meniscus lens L6 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • a cover glass CG is attached to the front surface of the image sensor (not shown).
  • the parallel plate F1 and the parallel plate F2 are filters provided with a coating for cutting a specific wavelength, for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or an infrared region.
  • FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion aberration (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the normal observation state of this embodiment.
  • FIGS. 5E, 5F, 5G, and 5H show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion aberration (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the close-up observation state of this example. ).
  • Example 3 An objective optical system according to Example 3 will be described.
  • 6A is a cross-sectional view of the objective optical system according to the present embodiment in a normal observation state (far-distance object point)
  • FIG. 6B is a cross-sectional view in a close-up observation state (short-distance object point). is there.
  • a positive first group G1, an aperture stop S1, a negative second group G2, and a positive third group G3 are provided. Yes.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a plano-concave negative first lens L1, a parallel plate F1, a positive second meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive lens.
  • a third lens L3 is included.
  • An aperture stop S1 is arranged behind the first group G1 (on the image plane I side).
  • the negative second group G2 includes a negative fourth meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative fourth meniscus lens L4 moves to the image side (image plane I) along the optical axis AX when focusing from the normal observation state (FIG. 6A) to the close observation state (FIG. 6B). To do.
  • the positive third group G3 includes a biconvex positive fifth lens L5, a biconvex positive sixth lens L6, and a negative seventh meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side.
  • the positive sixth lens L6 and the negative seventh meniscus lens L7 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • a parallel plate F1 is disposed behind the first lens L1 (on the image plane I side). Further, a cover glass CG is attached to the front surface of the image pickup device (not shown). In the present embodiment, a parallel plate F2 is bonded to the entire surface of the cover glass CG.
  • Parallel plates F1 and F2 are filters provided with a coating for cutting a specific wavelength, for example, YAG laser 1060 nm, semiconductor laser 810 nm, or infrared region.
  • FIGS. 7E, 7F, 7G, and 7H show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion aberration (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the close-up observation state of this example. ).
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the objective optical system according to the present embodiment in a normal observation state (distant object point), and FIG. 8B is a cross-sectional view in a close observation state (short distance object point). is there.
  • a positive first group G1, an aperture stop S1, a negative second group G2, and a positive third group G3 are provided in order from the object side. Yes.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a plano-concave negative first lens L1, a parallel plate F1, a positive second meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a convex surface facing the object side.
  • a positive third meniscus lens L3 is provided.
  • An aperture stop S1 is arranged behind the first group G1 (on the image plane I side).
  • the negative second group G2 includes a negative fourth meniscus lens L4 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative fourth meniscus lens L4 moves to the image side (image plane I) along the optical axis AX when focusing from the normal observation state (FIG. 8A) to the close observation state (FIG. 8B). To do.
  • the positive third group G3 includes a biconvex positive fifth lens L5, a negative sixth meniscus lens L6 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive seventh lens L7.
  • the positive fifth lens L5 and the negative sixth meniscus lens L6 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • a cover glass CG is pasted on the front surface of the image sensor (not shown).
  • a parallel plate F2 is bonded to the entire surface of the cover glass CG.
  • Parallel plates F1 and F2 are filters provided with a coating for cutting a specific wavelength, for example, YAG laser 1060 nm, semiconductor laser 810 nm, or infrared region.
  • Example 5 An objective optical system according to Example 5 will be described.
  • 10A is a cross-sectional view of the objective optical system according to the present embodiment in a normal observation state (far-distance object point)
  • FIG. 10B is a cross-sectional view in a close-up observation state (short-distance object point). is there.
  • a positive first group G1, an aperture stop S1, a negative second group G2, and a positive third group G3 are provided in this order from the object side. Yes.
  • the positive first group G1 includes, in order from the object side, a plano-concave negative first lens L1, a parallel plate F1, a positive second meniscus lens L2 having a convex surface facing the image side, and a convex surface facing the object side.
  • a negative third meniscus lens L3 directed to the lens and a positive biconvex fourth lens L4 are provided.
  • the negative third meniscus lens L3 and the positive fourth lens L4 are cemented to form a cemented lens CL1.
  • An aperture stop S1 is arranged behind the first group G1 (on the image plane I side).
  • the negative second group G2 includes a negative fifth meniscus lens L5 having a convex surface directed toward the object side.
  • the negative fifth meniscus lens L5 moves to the image side (image plane I) along the optical axis AX when focusing from the normal observation state (FIG. 10A) to the close observation state (FIG. 10B). To do.
  • the positive third group G3 includes a biconvex positive sixth lens L6, a negative seventh meniscus lens L7 having a convex surface facing the image side, and a biconvex positive eighth lens L8.
  • the positive sixth lens L6 and the negative seventh meniscus lens L7 are cemented to form a cemented lens CL2.
  • a parallel plate F2 is disposed behind the third group G3 (on the image plane I side).
  • a cover glass CG is affixed to the front surface of an image sensor (not shown).
  • a parallel plate F3 is bonded to the entire surface of the cover glass CG.
  • Parallel plates F1 and F2 are filters provided with a coating for cutting a specific wavelength, for example, YAG laser 1060 nm, semiconductor laser 810 nm, or infrared region.
  • 11A, 11B, 11C, and 11D show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion aberration (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the normal observation state of this embodiment.
  • 11E, 11F, 11G, and 11H show spherical aberration (SA), astigmatism (AS), distortion (DT), and lateral chromatic aberration (CC) in the close-up observation state of this example. ).
  • r are the radii of curvature of the lens surfaces
  • d is the distance between the lens surfaces
  • ne is the refractive index of the e-line of each lens
  • ⁇ d is the Abbe number of each lens
  • Fno is the F number.
  • Table 1 below shows values corresponding to the conditional expressions (1) to (16) in the configuration of each example.
  • Table 1 Conditional Example Example 1
  • Example 2 Example 3
  • Example 4 Example 5 (1) d 2g / f 0.28 0.90 0.31 0.70 0.46 (2) f 1 / f 1.98 3.07 2.11 2.81 2.12 (3) f 2 / f -7.56 -18.19 -7.29 -10.22 -6.39 (4) f 3 / f 3.22 3.38 3.04 3.14 2.86 (5) f n / f 1.03 1.03 1.03 1.06 1.05 (6) D 2 / f 3.01 2.86 2.45 2.84 2.73 (7) f 3t / f 3p 1.75 2.20 2.20 2.56 2.58 (8) (Fno) * (f) / (p * 1000) 1.50 1.44 2.03 2.88 2.80 (9) f th / f 0.90 0.90 0.84 0.99 0.86 (10) f mh / f 1.37 1.30 1.22
  • the invention of the following structures is guide
  • (Additional item 1) In order from the object side, it is composed of a positive first group, a negative second group, and a positive third group. Focusing is done by moving the second group, The first group includes, in order from the object side, a negative lens, a positive lens or a cemented lens, and a positive lens.
  • the third group includes an objective optical system having a positive lens and a cemented lens of a positive lens and a negative lens.
  • (Appendix 2) In order from the object side, it is composed of a positive first group, a negative second group, and a positive third group.
  • the second group consists of a meniscus lens with a convex surface facing the object side, and performs focusing by moving on the optical axis.
  • Additional items 1 to 6, comprising the objective optical system according to any one of 8 to 22 and an image sensor, An image pickup apparatus satisfying the following conditional expression (8): 1.2 ⁇ (Fno) ⁇ (f) / (p ⁇ 1000) ⁇ 3.2 (8) f is the focal length of the entire objective optical system in the normal observation state, Fno is the normal observation F number, p is the pixel pitch in the image sensor, It is.
  • the present invention relates to an objective optical system having a focusing function, and more particularly to an imaging objective lens such as an endoscopic objective lens capable of close-up observation and other small consumer cameras.

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Abstract

　フォーカシングの際に画角変化が少なく、また、各物点距離において十分な被写界深度を有し、高画素撮像素子に対応した高性能で明るい対物光学系を提供する。　物体側から順に、正の第１群Ｇ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３で構成され、第２群Ｇ２を移動することでフォーカシングを行い、第１群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズＬ１と、正レンズＬ２または接合レンズと、正レンズＬ３で構成され、第３群Ｇ３は、正レンズＬ７と、正レンズＬ５と負レンズＬ６の接合レンズを有していることを特徴とする対物光学系である。

Description

対物光学系
　本発明は、対物光学系に関するもので、フォーカシング機能を有する光学系に関し、特に、近接観察が可能な内視鏡対物レンズ、その他民生用の小型カメラ等の撮影レンズに関する。
　一般的な内視鏡対物レンズは、物体側におおよそ５～１００ｍｍの広い範囲の被写界深度を有している。このような内視鏡対物レンズを搭載した内視鏡では、主にＣＣＤなどの固体撮像素子を用いて画像を提供している。
　近年、診断の精度を向上させるために、内視鏡画像の高画質化が求められている。この要求を満たすため、内視鏡では、ＣＣＤの画素数を増やすこと、すなわちＣＣＤの高画素化が進んでいる。しかしながら、高画素のＣＣＤを使用した内視鏡では、従来の内視鏡に比べて被写界深度が狭くなる。これは、光の回折による画質劣化を避けるために内視鏡対物レンズのＦｎｏ（Ｆナンバー）を小さくする必要が出てきたことと、高画素化の影響でＣＣＤが大きくなると内視鏡対物レンズの焦点距離も長くする必要があることが、主な理由である。
　ここで、従来の内視鏡と同程度の被写界深度を確保するためには、内視鏡対物レンズにフォーカシング機能を持たせれば良い。このようなことから、フォーカシング機能を有する内視鏡対物レンズの必要性が増してきている。
　フォーカシング機能を有する内視鏡対物レンズには、従来の内視鏡対物レンズと同様の使い方ができることが求められる。このため、フォーカシング機能を有する内視鏡対物レンズには、フォーカシングした際、観察画角が変化しないことが求められる。
　画角変動が少なく、フォーカシング機能を有する対物レンズとして、特許文献１～特許文献４に開示された対物レンズ（対物光学系）がある。特許文献１の対物レンズは負・正の２群で構成され、特許文献４の対物レンズ負・正・正の３群で構成されている。いずれの対物レンズも、第２群を動かすことでフォーカシングを行う構成になっている。また、特許文献２と特許文献３には、正・正の２群で構成された対物レンズが開示されている。
　そのほか、より近距離物点へのフォーカシングが可能である拡大内視鏡対物レンズとして、特許文献５～特許文献７に開示された対物レンズがある。これらの拡大内視鏡対物レンズは、正・負・正の３群で構成され、負の第２群が移動することでフォーカシングを行なう構成になっている。また、特許文献８には、負・正・負の３群で構成され、正の第２群が移動してフォーカシングを行なう光学系が開示されている。
特公昭５５－０１５００５号公報 特開２０００－３３００１５号公報 特開２００２－２８１２６号公報 特許第４８１９９６９号公報 特公昭６１－０４４２８３号公報 特開平０６－３１７７４４号公報 特開平１１－３１６３３９号公報 特開２０００－２６７００２号公報
　特許文献１または特許文献２に記載された対物レンズは、広角とは言い難く、観察時の視野が狭い。このため、病変部を発見するための生体内でのスクリーニングや、病変部に処置を施す等の作業が困難である。
　また、特許文献３に記載の対物レンズは、フォーカシング時の像面の変動が大きく、光学性能が十分ではない。特許文献４に記載の対物レンズは、フォーカシングに最適な光学系の一例である。しかしながら、この対物レンズのＦｎｏは６～８程度と比較的大きい。このため、より高画素化した撮像素子に対応できない欠点がある。
　また、特許文献５～特許文献８に記載の対物レンズは、フォーカシングのできる物点範囲が広く、物体により近接して観察ができるため、最近接観察時の倍率が大きい。よって、これらの対物レンズは、拡大観察を行うには好適である。しかしながら、これらの対物レンズは、フォーカシング時の画角変化が大きい。
　また、これらの対物レンズは、通常観察時は広角であるものの、近接観察時には著しく狭角になる。このため、一般的な内視鏡対物レンズとしてのスクリーニングや、生検や病変部の処置を施す際の作業性に困難が生じてしまう。なお、通常観察時とは遠距離物点を観察するときのことで、近接観察時とは近距離物点を観察するときのことである。
　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、フォーカシングの際に画角変化が少なく、また、各物点距離において十分な被写界深度を有し、高画素撮像素子に対応した高性能で明るい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、本発明は、以下の手段を提供する。
　本発明の一態様は、物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、第２群を移動することでフォーカシングを行い、第１群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズまたは接合レンズと、正レンズで構成され、第３群は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズを有していることを特徴とする対物光学系である。
　また、本発明の一態様は、物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、第２群は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成され、光軸上を移動することでフォーカシングを行い、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である。
　０．１２＜ｄ2g／ｆ＜１．０２　　　（１）
　ここで、
　ｄ2gは第２群の移動量、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
　本発明の一実施形態に係る対物光学系は、フォーカシングの際に画角変化が少なく、また、各物点距離において十分な被写界深度を有し、高画素撮像素子に対応した高性能な明るい対物光学系を提供できるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る対物光学系の断面構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系の断面構成を示す図であり、（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の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ）をそれぞれ示す収差図である。 本発明の実施例２に係る対物光学系の断面構成を示す図であり、（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の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ）をそれぞれ示す収差図である。 本発明の実施例３に係る対物光学系の断面構成を示す図であり、（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の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ）をそれぞれ示す収差図である。 本発明の実施例４に係る対物光学系の断面構成を示す図であり、（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の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ）をそれぞれ示す収差図である。 本発明の実施例５に係る対物光学系の断面構成を示す図であり、（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の球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ）をそれぞれ示す収差図である。
　以下、実施形態に係る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。
　実施形態に係る対物光学系は、物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成されている。図１は、第１の実施形態に係る対物光学系と第２の実施形態に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。図１に示すように、対物光学系は、物体側から順に、正のパワー（屈折力）を有する第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、負のパワーを有する第２群Ｇ２と、正のパワーを有する第３群Ｇ３を備えている。
　第１の実施形態に係る対物光学系では、第２群Ｇ２を移動することでフォーカシングを行い、第１群Ｇ１は、物体側から順に、負レンズと、正レンズまたは接合レンズと、正レンズで構成され、第３群Ｇ３は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズを有していることを特徴とする。
　具体的には、図１（ａ）に示すように、正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、正の第２レンズＬ２と、正の第３レンズＬ３を有している。また、第２群Ｇ２を移動することでフォーカシングを行っている。また、正の第３群Ｇ３は、図１（ａ）に示すように、物体側から順に、正の第５レンズＬ５と、負の第６レンズＬ６と、正の第７レンズＬ７を有している。正の第５レンズＬ５と、負の第６レンズＬ６は接合され、接合レンズＣＬ１を構成している。
　一方、図１（ｂ）では、正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、負の第１レンズＬ１と、接合レンズＣＬ１と、正の第４レンズＬ４を有する。正の第２レンズＬ２と負の第３レンズＬ３は接合され、接合レンズＣＬ１を構成している。また、第２群Ｇ２を移動することでフォーカシングを行っている。また、図１（ｂ）では、正の第３群Ｇ３は、物体側から順に、正の第６レンズＬ６と、負の第７レンズＬ７と、正の第８レンズＬ８を有している。正の第６レンズＬ６と、負の第７レンズＬ７は接合され、接合レンズＣＬ２を構成している。
　次に、第２の本実施形態に係る対物光学系では、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成され、光軸上を移動することでフォーカシングを行い、条件式（１）を満足することを特徴とする。
　図１（ａ）に示すように、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズＬ４で構成されている。そして、メニスカスレンズＬ４が光軸上を移動することで、フォーカシングを行っている。一方、図１（ｂ）では、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズＬ５で構成されている。そして、メニスカスレンズＬ５が光軸上を移動することで、フォーカシングを行っている。
　そして、以下の条件式（１）を満足する。
　０．１２＜ｄ2g／ｆ＜１．０２　　　（１）
　ｄ2gは第２群の移動量、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
　条件式（１）の上限値を上回ると、第２群Ｇ２の移動量が大きくなりすぎる。この場合、光学系の全長が長くなるため、望ましくない。
　なお、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１´）を満足することが望ましい。
　０．２２＜ｄ2g／ｆ＜０．９４　　　（１´）
　条件式（１´）を満足することで、さらなる誤差感度の低減と光学系の小型化を達成できる。
　なお、第１の実施形態に係る対物光学系と第２の実施形態に係る対物光学系（以下、「本実施形態の対物光学系」という）は、以下のように構成することができる。
　図１（ａ）、（ｂ）に示すように、明るさ絞りＳは、第１群Ｇ１と第２群Ｇ２との間に配置されている。
　また、図１（ａ）に示すように、負の第１レンズＬ１と正の第２レンズＬ２の間に、第１の平行平板Ｆ１が配置されている。一方、図１（ｂ）では、第３群Ｇ３の像側に、第１の平行平板Ｆ１が配置されている。このように、第１の平行平板Ｆ１は、対物光学系中の任意の位置に配置することができる。
　また、対物光学系の像面近傍には、図示しない撮像素子が配置され、対物光学系と撮像光学系を構成しても良い。撮像素子には、撮像面を保護するために平行平板Ｆ２、及びカバーガラスＣＧが貼り付けられている。
　また、図１（ａ）に示すように、第２群Ｇ２は、負の第４レンズＬ４を有する。負の第４レンズＬ４は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズである。なお、図１（ｂ）では、第２群Ｇ２は負の第５レンズＬ５で構成されている。
　通常観察時から近接観察時まで、物点の位置の変動に伴いフォーカシング（ピント合わせ）を行う際には、少なくとも１つの群を動かしてフォーカシングを行う必要がある。
　フォーカシングのために移動させるレンズ群は、対物光学系を構成する複数の群のうち、いずれの群を動かしても良い。また、その可動群は、１つの群又は複数の群でも良い。ここで、可動群が１つの群のみの場合、メカ構造を簡略化できるという効果を奏する。
　上述のように、本実施形態の対物光学系では、第２群Ｇ２を移動させてフォーカシングを行っている。図１（ａ）に示すように、フォーカシング時、負の第４レンズＬ４は光軸ＡＸに沿って移動する。また、図５（ｂ）では、負の第５レンズＬ５が光軸ＡＸに沿って移動する。
　なお、フォーカシングのため対物光学系の全体または撮像素子自体を動かす方法もある。しかしながら、この方法では、可動させるレンズ群、または撮像素子の重量が大きくなる。このため、駆動機構にかかる負担が大きくなり、また機構自体も大型化する必要があるので、好ましくない。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
　１．８＜ｆ1／ｆ＜４．２　　　（２）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆ1は第１群の焦点距離、
である。
　条件式（２）は、対物光学系の小型化と高性能化に寄与する条件を規定している。
　条件式（２）の下限値を下回ると、第１群Ｇ１のパワーが大きくなる。このため、光学系の小型化には有利になるが、球面収差がアンダー（補正不足）になり過ぎるので好ましくない。また、条件式（２）の上限値を上回ると、光学系の全長が長くなる。この場合、光学系の小型化が難しくなるので、望ましくない。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
　－２０＜ｆ2／ｆ＜－５　　　（３）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
である。
　条件式（３）は、第２群Ｇ２のパワーを適切に設定する条件式であって、フォーカシング時における像面変動を抑え、また、光学系の小型化へ寄与するための条件を規定している。
　条件式（３）の下限値を下回ると、第２群Ｇ２のパワーが小さくなる。この場合、第２群Ｇ２の移動量が大きくなりすぎるので、光学系の大型化を招いてしまう。また、条件式（３）の上限値を上回ると、フォーカシングに伴う像面湾曲の変動が大きくなる。これにより、通常観察時における像面位置と、近接観察時における像面位置とに著しい差が出てくるため好ましくない。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
　２＜ｆ3／ｆ＜５　　　（４）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆ3は第３群の焦点距離、
である。
　条件式（４）は、像面湾曲の補正に寄与する条件を規定している。
　条件式（４）の下限値を下回ると、像面がアンダー側に倒れてしまう。条件式（４）の上限値を上回ると、像面がオーバー側に傾く。このように、条件式（４）を満足しないと、画面の中心部分と周辺部でピントの合わない画像となってしまうため好ましくない。
　なお、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４´）を満足することが望ましい。
　２．７＜ｆ3／ｆ＜５　　　（４´）
　元々周辺部の像面は、通常観察時、及び近接観察時のそれぞれの近点の位置ではアンダー側に倒れる傾向がある。ここで、条件式（４´）を満足することで、どの物点位置においても像面湾曲の少ない画像を得ることが可能となるので望ましい。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
　０．８５＜ｆn／ｆ＜１．１５　　　（５）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆnは近接観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
　本実施形態の対物光学系は、フォーカシング機構を搭載している。このような対物光学系では、フォーカシングした際、観察画像に影響が出ないよう、画角変化、倍率変化が少ないことが好ましい。そこで、条件式（５）を満足することで、フォーカシング時の焦点距離の変化を小さくできる。
　条件式（５）を満足する範囲にあれば、フォーカシングの際の画角変化が少なくなる。これに対して、条件式（５）の範囲を超えると、画角変化が大きくなるため好ましくない。
　条件式（５）の下限値を下回ると、通常観察状態の焦点深度が浅くなる。このため、スクリ－ニング等の観察時など、使い勝手が悪くなり好ましくない。また、物点が近くなると、それだけ被写界深度は浅くなる。条件式（５）の上限値を上回ると、近距離観察時の被写界深度が浅くなり過ぎるため好ましくない。
　なお、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５´）を満足することが望ましい。
　０．９５＜ｆn／ｆ＜１．１　　　（５´）
　条件式（５´）を満足することで、フォーカシングの際の画角変化が少なくなるという効果がより一層大きくなる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
　１．６＜Ｄ2／ｆ＜３．８　　　（６）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　Ｄ2は第２レンズの肉厚、
である。
　条件式（６）を満足することで、非点収差と像面湾曲を良好に補正することができる。
　条件式（６）の下限値を下回ると、メリジオナル像面がアンダー側に大きく傾くとともに非点収差が大きくなるので好ましくない。条件式（６）の上限値を上回ると、像面湾曲が大きくなるため好ましくない。
　なお、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６´）を満足することが望ましい。
　２．２＜Ｄ2／ｆ＜３．２　　　（６´）
　条件式（６´）を満足することで、非点収差と像面湾曲を最小限に抑えることができる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
　ここで、
　１．２＜ｆ3t／ｆ3p＜３．６　　　（７）
　ｆ3tは第３群内の正の単レンズの焦点距離、
　ｆ3pは第３群内の接合レンズにおける正レンズの焦点距離、
である。
　上述のように、第３群Ｇ３は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズを有している。正の単レンズは、主に像面湾曲の補正に寄与する。また、接合レンズを備えることで、色収差を良好に補正することができる。
　条件式（７）の下限値を下回ると、第３群Ｇ３内の正の単レンズの焦点距離が小さくなる。このため、バックフォーカスの確保ができなくなり、さらには、像面湾曲がアンダー側に大きくなってしまう。
　条件式（７）の上限値を上回ると、接合レンズのパワーが弱くなる。このため、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ）と、Ｆ線（波長４８６．１ｎｍ）の色収差補正が十分に行えなくなる。これにより、軸上色収差、倍率色収差ともに悪化してしまう。
　なお、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７´）を満足することが望ましい。
　１．６＜ｆ3t／ｆ3p＜３．２　　　（７´）
　条件式（７´）のように限定することで、さらに色収差補正と像面湾曲補正をバランス良く補正することができる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、最も物体側に配置された第１レンズと、最も像側に配置された最終レンズを有し、以下の条件式（９）、（１０）を満足することが望ましい。
　０．７４＜ｆth／ｆ＜１．１２　　　（９）
　１．０２＜ｆmh／ｆ＜１．５８　　　（１０）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆthは最終レンズの像側面における最大対角主光線高、
　ｆmhは第１レンズの物体側面における最大対角主光線高、
である。
　条件式（９）、（１０）は、光学系を小型化するための条件式である。条件式（９）、（１０）の少なくとも何れか一方の条件式を満たすことによって、レンズ径の小型化を満足するだけでなく、光学性能面でも有利になる。
　条件式（９）の下限値を下回ると、光線高が小さくなる。このため、光学系の小型化は達成できる。しかしながら、撮像面への斜入射角度が大きくなる。その結果、周辺光量の低下が顕著となるため好ましくない。条件式（９）の上限値を上回ると、光線高が高くなる。その結果、レンズ径の大型化を招くため好ましくない。
　条件式（１０）の下限値を下回ると、光線高が小さくなる。このため、小型化は達成できる。しかしながら、第１面での軸外光線の入射位置が光軸ＡＸ寄りになる。そのため、入射瞳位置を必要以上にレンズ系の前方に配置する必要がある。この結果、広角であることが求められる内視鏡の対物光学系には不向きとなる。条件式（１０）の上限値を上回ると、光線高が高くなる。その結果、レンズ径の大型化を招くため好ましくない。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
　０．１＜｜ｒa－ｒb｜／｜ｒa＋ｒb｜＜０．４　　　（１１）
　ここで、
　ｒaは第２群の最も物体側面の曲率半径、
　ｒbは第２群の最も像側面の曲率半径、
である。
　上述のように、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた形状のメニスカスレンズで構成されている。条件式（１１）を満足することで、フォーカシング時のレンズ可動スペースを適切に確保しつつ、光学系の小型化を実現できる。
　条件式（１１）の下限値を下回ると、第２群Ｇ２のレンズのパワーが小さくなりすぎる。このため、フォーカシング時の第２群Ｇ２のレンズ移動量が大きくなるとともに、光学系の全長が長くなる。この結果、大型化の一因となるため好ましくない。
　条件式（１１）の上限値を上回ると、第２群Ｇ２のレンズの形状がメニスカス形状から平凸形状に近づく。このため、第２群Ｇ２の主点位置が相対的に前方に位置する。これにより、フォーカシング時のレンズ移動のためのスペースを適切に確保することが困難になる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、最も物体側に配置された第１レンズを有し、以下の条件式（１２）を満足することが望ましい。
　ここで、
　－２．２＜ｆl1／ｆ＜－０．８　　　（１２）
　ここで、
　ｆl1は第１レンズの焦点距離、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
　条件式（１２）を満足することによって、像面湾曲の補正を適切に行うことができる。さらに、条件式（１２）を満足することで、適正な視野角を確保できるので望ましい。
　条件式（１２）の下限値を下回ると、像面がアンダー側に倒れるため好ましくない。条件式（１２）の上限値を上回ると、像面がオーバー側に倒れるため好ましくない。また、条件式（１２）の下限値を下回ると、ディストーションが過度に補正されてしまう。このため、視野角が狭くなり、スクリーニング等には不向きとなる。
　なお、条件式（１２）に代えて、条件式（１２´）を満足することが望ましい。これにより、さらに良好な像面湾曲の補正を行うことができる。
　－１．８＜ｆl1／ｆ＜－１．２　　　（１２´）
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（１３－１）、（１３－２）を同時に満足することが望ましい。
　ωf＞６０°　　　（１３－１）
　ωn＞５０°　　　（１３－２）
　ここで、
　ωfは対物光学系の通常観察状態の半画角、
　ωnは対物光学系の近接観察状態の半画角、
である。
　本実施形態に係る対物光学系は、生体内のスクリーニングの際に、病変部の見落としを低減するために、出来るだけ広角であることが望ましい。通常観察状態では、全ての物点の領域において、少なくとも１２０°以上の視野角が望まれる。さらに、近接観察時においても広視野の確保は必須である。このため、視野角は１００°以上あることが望まれる。
　条件式（１３－１）、（１３－２）を同時に満足することで、生体内のスクリーニングの際に、病変部をより確実に検出することができる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（１４）を満足することが望ましい。
　０．８＜ｆ23f／ｆ23n＜１．２　　　（１４）
　ここで、
　ｆ23fは通常観察状態での第２群と第３群の合成焦点距離、
　ｆ23nは近接観察状態での第２群と第３群の合成焦点距離、
である。
　本実施形態の対物光学系では、第１群Ｇ１よりも像側に明るさ絞りＳを配置している。条件式（１４）を満足すると、明るさ絞りＳの位置が固定で、明るさ絞りよりも像側のレンズ群が可動であっても、フォーカシングの際に射出瞳の位置は略不変となる。そのため、撮像素子に入射する光線角度を一定に保つことができる。この結果、フォーカシングに際しても、シェーディングの影響を受けない光学系を実現できる。
　また、第１群Ｇ１よりも像側に明るさ絞りＳを位置させた構成で条件式（１４）を満足することによって、いずれの物点位置でもＦナンバーの変動を最小限に留めることができる。このため、ある程度深い被写界深度を保つことが可能となる。
　条件式（１４）の下限値を下回ると、通常観察状態において、第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の合成焦点距離が小さくなる。この場合、撮像面への斜入射角度が大きくなるので、撮像素子への光量の損失が大きくなる。さらには、対物光学系全系でのバックフォーカスを適切に確保することが難しくなる。
　条件式（１４）の上限値を上回ると、近接観察状態の第２群Ｇ２と第３群Ｇ３の合成点距離が小さくなる。この場合、通常観察状態と近接観察状態の切り替えによって周辺光量の変動が大きくなるため好ましくない。
　なお、条件式（１４）に代えて、条件式（１４´）を満足することが望ましい。
　０．９＜ｆ23f／ｆ23n＜１．０　　　（１４´）
　条件式（１４´）を満足することにより、フォーカシングに際しても、シェーディングの影響を更に受けない光学系を実現できる。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（１５）を満足することが望ましい。
　－８＜ｆ2／ｆ3＜－２　　　（１５）
　ここで、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
　ｆ3は第３群の焦点距離、
である。
　条件式（１５）は、像面湾曲の適切な補正に関する条件を規定している。
　条件式（１５）の下限値を下回ると、像面がマイナス側に大きく傾いてしまう。条件式（１５）の上限値を上回ると、像面がプラス側に大きく傾くため好ましくない。
　また、本実施形態に係る対物光学系は、以下の条件式（１６）を満足することが望ましい。
　－８．２＜ｆ2／ｆ1＜－２．８　　　（１６）
　ここで、
　ｆ1は第１群の焦点距離、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
である。
　条件式（１６）は、球面収差と軸上色収差の適切な補正に関する条件を規定している。
　条件式（１６）の下限値を下回ると、球面収差は補正過剰となる。また、軸上色収差は、Ｃ線においてはマイナス側に大きくなり、Ｆ線においてはプラス側に大きくなるため好ましくない。条件式（１６）の上限値を上回ると、球面収差は補正不足となる。また、軸上色収差は、Ｃ線においてはプラス側に大きくなり、Ｆ線においてはマイナス側に大きくなるため好ましくない。
　本実施形態に係る撮像装置は、上述の対物光学系と撮像素子を備え、以下の条件式（８）を満足することを特徴とする。
　１．２＜（Ｆｎｏ）×（ｆ）／（ｐ×１０００）＜３．２　　　（８）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　Ｆｎｏは通常観察状態のＦナンバー、
　ｐは撮像素子における画素ピッチ、
である。
　条件式（８）の下限値を下回ると、画素ピッチが大きく、画素数の少ない撮像素子となってしまう。そのため、高性能である対物光学系を実現できたとしても、高精細な画像を得られなくなってしまう。
　条件式（８）の上限値を上回ると、画素ピッチが小さく、撮像素子の高精細化を図ることができる。ここで、このような撮像素子に対応するよう対物光学系の高性能化を図ると光学系の大型化を招くことに加えて、誤差感度に弱い光学系、即ち同じ製造ばらつきに対して光学性能が劣化しやすくなるため好ましくない。
（実施例１）
　実施例１に係る対物光学系について説明する。
　図２（ａ）は、本実施例に係る対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、図２（ｂ）は、近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
　図２（ａ）、（ｂ）に示すように、物体側から順に、正の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３を備えている。
　正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負の第１レンズＬ１と、像側に凸面を向けた正の第２メニスカスレンズＬ２と、像側に凸面を向けた負の第３メニスカスレンズＬ３と、物体側に凸面を向けた正の第４メニスカスレンズＬ４を有している。正の第２メニスカスレンズＬ２と負の第３メニスカスレンズＬ３とは接合され、接合レンズＣＬ１を構成する。第１群Ｇ１の後方（像面Ｉ側）には、明るさ絞りＳ１が配置されている。
　負の第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負の第５メニスカスレンズＬ５を有している。負の第５メニスカスレンズＬ５は、通常観察状態（図２（ａ））から近接観察状態（図２（ｂ））へフォーカシングするに際して、光軸ＡＸに沿って像側（像面Ｉ）に移動する。
　正の第３群Ｇ３は、両凸の正の第６メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた負の第７メニスカスレンズＬ７と、両凸の正の第８レンズＬ８を有している。正の第６メニスカスレンズＬ６と、負の第７メニスカスレンズＬ７は接合され、接合レンズＣＬ２を構成する。
　第３群Ｇ３の後ろ（像面Ｉ側）には平行平板Ｆ１が配置され、図示しない撮像素子の前面にはカバーガラスＣＧが貼り付けられている。本実施例では、カバーガラスＣＧの全面に平行平板Ｆ２が接合されている。
　平行平板Ｆ１、Ｆ２は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
　図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例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）を示す。
　図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接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）を示す。
　これら、諸収差図は、６５６．３ｎｍ（Ｃ線）、４８６．１ｎｍ（Ｆ線）及び５４６．1ｎｍ（ｅ線）の各波長について示している。また、各図中、”ω”は半画角を示す。以下、収差図に関しては、同様の符号を用いる。
（実施例２）
　実施例２に係る対物光学系について説明する。
　図４（ａ）は、本実施例に係る対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、図４（ｂ）は、近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
　図４（ａ）、（ｂ）に示すように、物体側から順に、正の第１群Ｇ１、明るさ絞りＳ１、負の第２群Ｇ２、正の第３群Ｇ３を備えている。
　正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負の第１レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、像側に凸面を向けた正の第２メニスカスレンズＬ２と、両凸の正の第３レンズＬ３を有している。第１群Ｇ１の後方（像面Ｉ側）には、明るさ絞りＳ１が配置されている。
　負の第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負の第４メニスカスレンズＬ４を有している。負の第４メニスカスレンズＬ４は、通常観察状態（図４（ａ））から近接観察状態（図４（ｂ））へフォーカシングするに際して、光軸ＡＸに沿って像側（像面Ｉ）に移動する。
　正の第３群Ｇ３は、両凸の正の第５レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負の第６メニスカスレンズＬ６と、両凸の正の第７レンズＬ７を有している。正の第５レンズＬ５と、負の第６メニスカスレンズＬ６とは接合され、接合レンズＣＬ１を構成する。
　図示しない撮像素子の前面にはカバーガラスＣＧが貼り付いている。平行平板Ｆ１、平行平板Ｆ２は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
　図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例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）を示す。
　図５（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接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）を示す。
（実施例３）
　実施例３に係る対物光学系について説明する。
　図６（ａ）は、本実施例に係る対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、図６（ｂ）は、近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
　図６（ａ）、（ｂ）に示すように、物体側から順に、正の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３を備えている。
　正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負の第１レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、像側に凸面を向けた正の第２メニスカスレンズＬ２と、両凸の正の第３レンズＬ３を有している。第１群Ｇ１の後方（像面Ｉ側）には、明るさ絞りＳ１が配置されている。
　負の第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負の第４メニスカスレンズＬ４を有している。負の第４メニスカスレンズＬ４は、通常観察状態（図６（ａ））から近接観察状態（図６（ｂ））へフォーカシングするに際して、光軸ＡＸに沿って像側（像面Ｉ）に移動する。
　正の第３群Ｇ３は、両凸の正の第５レンズＬ５と、両凸の正の第６レンズＬ６と、像側に凸面を向けた負の第７メニスカスレンズＬ７を有している。正の第６レンズＬ６と、負の第７メニスカスレンズＬ７は接合され、接合レンズＣＬ１を構成する。
　第１レンズＬ１の後ろ（像面Ｉ側）には平行平板Ｆ１が配置されている。また、図示しない撮像素子の前面にはカバーガラスＣＧが貼り付けられている。本実施形態では、カバーガラスＣＧの全面に平行平板Ｆ２が接合されている。
　平行平板Ｆ１、Ｆ２は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
　図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例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）を示す。
　図７（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接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）を示す。
（実施例４）
　実施例４に係る対物光学系について説明する。
　図８（ａ）は、本実施例に係る対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、図８（ｂ）は、近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
　図８（ａ）、（ｂ）に示すように、物体側から順に、正の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３を備えている。
　正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負の第１レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、像側に凸面を向けた正の第２メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正の第３メニスカスレンズＬ３を有している。第１群Ｇ１の後方（像面Ｉ側）には、明るさ絞りＳ１が配置されている。
　負の第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負の第４メニスカスレンズＬ４を有している。負の第４メニスカスレンズＬ４は、通常観察状態（図８（ａ））から近接観察状態（図８（ｂ））へフォーカシングするに際して、光軸ＡＸに沿って像側（像面Ｉ）に移動する。
　正の第３群Ｇ３は、両凸の正の第５レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負の第６メニスカスレンズＬ６と、両凸の正の第７レンズＬ７を有している。正の第５レンズＬ５と、負の第６メニスカスレンズＬ６とは接合され、接合レンズＣＬ１を構成する。
　図示しない撮像素子の前面にはカバーガラスＣＧが貼り付けられている。本実施形態では、カバーガラスＣＧの全面に平行平板Ｆ２が接合されている。
　平行平板Ｆ１、Ｆ２は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
（実施例５）
　実施例５に係る対物光学系について説明する。
　図１０（ａ）は、本実施例に係る対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、図１０（ｂ）は、近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
　図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、物体側から順に、正の第１群Ｇ１と、明るさ絞りＳ１と、負の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３を備えている。
　正の第１群Ｇ１は、物体側から順に、平凹の負の第１レンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、像側に凸面を向けた正の第２メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた負の第３メニスカスレンズＬ３と、両凸の正の第４レンズＬ４を有している。負の第３メニスカスレンズＬ３と、正の第４レンズＬ４は接合され、接合レンズＣＬ１を構成している。第１群Ｇ１の後方（像面Ｉ側）には、明るさ絞りＳ１が配置されている。
　負の第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた負の第５メニスカスレンズＬ５を有している。負の第５メニスカスレンズＬ５は、通常観察状態（図１０（ａ））から近接観察状態（図１０（ｂ））へフォーカシングするに際して、光軸ＡＸに沿って像側（像面Ｉ）に移動する。
　正の第３群Ｇ３は、両凸の正の第６レンズＬ６と、像側に凸面を向けた負の第７メニスカスレンズＬ７と、両凸の正の第８レンズＬ８を有している。正の第６レンズＬ６と、負の第７メニスカスレンズＬ７は接合され、接合レンズＣＬ２を構成する。
　第３群Ｇ３の後ろ（像面Ｉ側）には平行平板Ｆ２が配置されている。図示しない撮像素子の前面にはカバーガラスＣＧが貼り付けられている。本実施形態では、カバーガラスＣＧの全面に平行平板Ｆ３が接合されている。
　平行平板Ｆ１、Ｆ２は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルターである。
　図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例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）を示す。
　図１１（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接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）を示す。
　以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、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、ＦｎｏはＦナンバーである。
数値実施例１
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号            r          d         ne         νd
      1              ∞        0.20     1.88815     40.76
      2             0.615      0.50                        
      3            -2.775      1.51     1.48915     70.23
      4            -1.043      0.25     2.01169     28.27
      5            -1.242      0.03                        
      6             1.846      0.33     1.75453     35.33
      7             9.075      0.16                        
      8(明るさ絞り)  ∞        可変                      
      9             1.416      0.22     1.88815     40.76
     10             0.924      可変                        
     11             2.992      0.86     1.73234     54.68
     12            -1.109      0.23     1.93429     18.90
     13            -5.338      0.03                        
     14             2.210      0.64     1.53947     74.70
     15            -2.120      0.08                        
     16              ∞        0.30     1.51500     75.00
     17              ∞        0.28                        
     18              ∞        0.30     1.51825     64.14
     19              ∞        0.30     1.52207     60.00
     20(撮像面)           
 
  各種データ
  パラメータ        通常観察状態     近接観察状態
  焦点距離            0.502            0.514               
  Fno                 3.00             3.09
  物点距離           12.8              4.28
  d8                  0.03             0.17
  d10                 0.44             0.30
 
  撮像素子画素ピッチ p ： 0.001 ｍｍ
 
数値実施例２
単位  ｍｍ
 
面データ
  面番号             r          d         ne         νd
      1              ∞        0.20     1.88815     40.76
      2             0.643      0.31                        
      3              ∞        0.30     1.51500     75.00
      4              ∞        0.14                        
      5            -1.779      1.43     1.48915     70.23
      6            -1.291      0.03                        
      7             2.472      0.28     1.75453     35.33
      8         -1688.228      0.11                        
      9(明るさ絞り)  ∞        可変                       
     10             1.678      0.22     1.88815     40.76
     11             1.304      可変                        
     12             3.908      0.78     1.73234     54.68
     13            -1.099      0.19     1.93429     18.90
     14            -3.382      0.03                        
     15             1.790      0.54     1.48915     70.23
     16            -4.902      0.47                        
     17              ∞        0.35     1.51825     64.14
     18              ∞        0.40     1.52218     60.00
     19(撮像面)                                               
 
  各種データ
  パラメータ        通常観察状態     近接観察状態
  焦点距離            0.501            0.517              
  Fno                 3.46             3.59
  物点距離           12.5              4.2
  d9                  0.03             0.48
  d11                 0.73             0.28
 
  撮像素子画素ピッチ p ： 0.0012 ｍｍ
 
数値実施例３
単位  ｍｍ
 
面データ
  面番号             r          d         ne         νd
      1              ∞        0.21     1.88815     40.76
      2             0.750      0.48                        
      3              ∞        0.40     1.52300     65.13
      4              ∞        0.08                        
      5            -6.474      1.67     1.49846     81.54
      6            -1.470      0.03                        
      7             4.363      0.41     1.69417     31.07
      8            -7.692      0.12                        
      9(明るさ絞り)  ∞        可変                        
     10             2.114      0.28     1.88815     40.76
     11             1.340      可変                        
     12             2.160      0.57     1.48915     70.23
     13            -7.246      0.02                        
     14             7.155      0.73     1.73234     54.68
     15            -1.322      0.25     1.97189     17.47
     16            -2.932      0.72                        
     17              ∞        0.50     1.51825     64.14
     18              ∞        0.50     1.51705     60.00
     19(撮像面)                                           
 
  各種データ
  パラメータ        通常観察状態     近接観察状態
  焦点距離            0.681            0.701               
  Fno                 4.18             4.33
  物点距離           16.5              6.04
  d9                  0.03             0.24
  d11                 0.85             0.64
  
  撮像素子画素ピッチ p ： 0.0014 mm
 
数値実施例４
単位  ｍｍ
 
面データ
  面番号             r          d         ne         νd
      1              ∞        0.38     1.88815     40.76
      2             1.343      0.86                        
      3              ∞        0.40     1.52300     65.13
      4              ∞        0.34                        
      5            -4.495      2.83     1.49846     81.54
      6            -2.622      0.05                        
      7             3.753      0.72     1.65222     33.79
      8            26.231      0.10                        
      9(明るさ絞り)  ∞        可変                         
     10             4.837      0.48     1.58482     40.75
     11             2.572      可変                        
     12             4.333      2.02     1.73234     54.68
     13            -2.096      0.48     1.93429     18.90
     14            -7.265      0.04                        
     15             4.212      1.08     1.49846     81.54
     16            -7.951      1.00                        
     17              ∞        0.50     1.51825     64.14
     18              ∞        0.50     1.50192     60.00
     19(撮像面)                                             
 
  各種データ
  パラメータ        通常観察状態     近接観察状態
  焦点距離            0.997            1.053 
  Fno                 4.62             4.90
  物点距離           18.5              6.64
  d9                  0.22             0.92
  d11                 1.18             0.48
 
  撮像素子画素ピッチ p ： 0.0016 ｍｍ
 
数値実施例５
単位  ｍｍ
 
面データ
  面番号           r          d         ne         νd
      1              ∞        0.32     1.88815     40.76
      2             1.203      0.66                        
      3              ∞        0.55     1.51825     64.14
      4              ∞        0.17                        
      5            -4.943      2.72     1.48915     70.23
      6            -2.267      0.14                        
      7             3.571      0.42     1.85504     23.78
      8             2.154      0.51     1.69417     31.07
      9           -95.823      0.16                        
     10(明るさ絞り)  ∞        可変                        
     11             4.303      0.41     1.88815     40.76
     12             2.336      可変                       
     13             3.958      1.66     1.73234     54.68
     14            -1.795      0.37     1.93429     18.90
     15            -6.782      0.03                        
     16            11.979      0.78     1.67340     47.23
     17            -4.509      0.27                        
     18              ∞        0.30     1.52300     65.13
     19              ∞        0.79                        
     20              ∞        0.50     1.51825     64.14
     21              ∞        0.50     1.51705     60.00
     22(撮像面)                                               
 
  各種データ
  パラメータ        通常観察状態     近接観察状態
  焦点距離            0.998            1.051
  Fno                 5.05             5.37
  物点距離           18                5.88
  d10                 0.31             0.77
  d12                 0.87             0.41
 
  撮像素子画素ピッチ p ： 0.0018 mm
 
　以下の表１に、各実施例の構成における条件式（１）から（１６）の条件式対応値を示す。
（表１）
条件式     実施例1    実施例２    実施例３    実施例４    実施例５
(1)  d2g/f    0.28        0.90        0.31        0.70        0.46 
(2)  f1/f     1.98        3.07        2.11        2.81        2.12 
(3)  f2/f    -7.56      -18.19       -7.29      -10.22       -6.39 
(4)  f3/f     3.22        3.38        3.04        3.14        2.86 
(5)  fn/f     1.03        1.03        1.03        1.06        1.05 
(6)  D2/f     3.01        2.86        2.45        2.84        2.73 
(7)  f3t/f3p   1.75        2.20        2.20        2.56        2.58 
(8)  (Fno)*(f)/(p*1000)
              1.50        1.44        2.03        2.88        2.80 
(9)  fth/f    0.90        0.90        0.84        0.99        0.86 
(10) fmh/f    1.37        1.30        1.22        1.45        1.21 
(11) |ra-rb|/|ra+rb| 0.21  0.13        0.22        0.31        0.30 
(12) fl1/f   -1.37       -1.45       -1.24       -1.52       -1.36 
(13-1) ωf   79.3        70.2       -78.7        80.5        67.1 
(13-2) ωn   71.6        64.4       -70.0        67.0        59.1 
(14) f23f/f23n  0.95        0.94        0.95        0.92        0.91 
(15) f2/f3   -2.35       -5.38       -2.40       -3.25       -2.23 
(16) f2/f1   -3.81       -5.92       -3.45       -3.64       -3.02 
 
　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。
（付記）
　なお、これらの実施例から以下の構成の発明が導かれる。
（付記項１）
　物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、
　第２群を移動することでフォーカシングを行い、
　第１群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズまたは接合レンズと、正レンズで構成され、
　第３群は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズを有していることを特徴とする対物光学系。
（付記項２）
　物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、
　第２群は物体側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成され、光軸上を移動することでフォーカシングを行い、
　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。
　０．１２＜ｄ2g／ｆ＜１．０２　　　（１）
　ここで、
　ｄ2gは第２群の移動量、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
（付記項３）
　以下の条件式（２）、（３）、（４）のうちのいずれかを満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　１．８＜ｆ1／ｆ＜４．２　　　（２）
　－２０＜ｆ2／ｆ＜－５　　　（３）
　２＜ｆ3／ｆ＜５　　　（４）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆ1は第１群の焦点距離、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
　ｆ3は第３群の焦点距離、
である。
（付記項４）
　以下の条件式（５）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　０．８５＜ｆn／ｆ＜１．１５　　　（５）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆnは近接観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
（付記項５）
　以下の条件式（６）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　１．６＜Ｄ2／ｆ＜３．８　　　（６）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　Ｄ2は第２レンズの肉厚、
である。
（付記項６）
　以下の条件式（７）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　１．２＜ｆ3t／ｆ3p＜３．６　　　（７）
　ここで、
　ｆ3tは第３群内の正の単レンズの焦点距離、
　ｆ3pは第３群内の接合レンズにおける正レンズの焦点距離、
である。
（付記項８）
　最も像側に配置された最終レンズを有し、
　以下の条件式（９）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　０．７４＜ｆth／ｆ＜１．１２　　　（９）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆthは最終レンズの像側面における最大対角主光線高、
である。
（付記項９）
　最も物体側に配置された第１レンズを有し、
　以下の条件式（１０）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　１．０２＜ｆmh／ｆ＜１．５８　　　（１０）
　ここで、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　ｆmhは第１レンズの物体側面における最大対角主光線高、
である。
（付記項１０）
　第２群は、以下の条件式（１１）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　０．１＜｜ｒa－ｒb｜／｜ｒa＋ｒb｜＜０．４　　　（１１）
　ここで、
　ｒaは第２群の最も物体側面の曲率半径、
　ｒbは第２群の最も像側面の曲率半径、
である。
（付記項１１）
　最も物体側に配置された第１レンズを有し、
　以下の条件式（１２）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　－２．２＜ｆl1／ｆ＜－０．８　　　（１２）
　ここで、
　ｆl1は第１レンズの焦点距離、
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
である。
（付記項１２）
　以下の条件式（１３－１）、（１３－２）を同時に満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　ωf＞６０°　　　（１３－１）
　ωn＞５０°　　　（１３－２）
　ここで、
　ωfは通常観察状態の対物光学系の半画角、
　ωnは近接観察状態の対物光学系の半画角、
である。
（付記項１３）
　以下の条件式（１４）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　０．８＜ｆ23f／ｆ23n＜１．２　　　（１４）
　ここで、
　ｆ23fは通常観察状態での第２群と第３群の合成焦点距離、
　ｆ23nは近接観察状態での第２群と第３群の合成焦点距離、
である。
（付記項１４）
　以下の条件式（１５）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　－８＜ｆ2／ｆ3＜－２　　　（１５）
　ここで、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
　ｆ3は第３群の焦点距離、
である。
（付記項１５）
　以下の条件式（１６）を満足することを特徴とする付記項１または２に記載の対物光学系。
　－８．２＜ｆ2／ｆ1＜－２．８　　　（１６）
　ここで、
　ｆ1は第１群の焦点距離、
　ｆ2は第２群の焦点距離、
である。
（付記項１６）
　以下の条件式（１´）を満足することを特徴とする付記項２に記載の対物光学系。
　０．２２＜ｄ2g／ｆ＜０．９４　　　（１´）
（付記項１７）
　以下の条件式（４´）を満足することを特徴とする付記項３に記載の対物光学系。
　２．７＜ｆ3／ｆ＜５　　　（４´）
（付記項１８）
　以下の条件式（５´）を満足することを特徴とする付記項４に記載の対物光学系。
　０．９５＜ｆn／ｆ＜１．１　　　（５´）
（付記項１９）
　以下の条件式（６´）を満足することを特徴とする付記項５に記載の対物光学系。
　２．２＜Ｄ2／ｆ＜３．２　　　（６´）
（付記項２０）
　以下の条件式（７´）を満足することを特徴とする付記項６に記載の対物光学系。
　１．６＜ｆ3t／ｆ3p＜３．２　　　（７´）
（付記項２１）
　以下の条件式（１２´）を満足することを特徴とする付記項１１に記載の対物光学系。
　－１．８＜ｆl1／ｆ＜－１．２　　　（１２´）
（付記項２２）
　以下の条件式（１４´）を満足することを特徴とする付記項１３に記載の対物光学系。
　０．９＜ｆ23f／ｆ23n＜１．０　　　（１４´）
（付記項７）
　付記項１から６、８から２２のいずれか１項に記載の対物光学系と撮像素子を備え、
　以下の条件式（８）を満足することを特徴とする撮像装置。
　１．２＜（Ｆｎｏ）×（ｆ）／（ｐ×１０００）＜３．２　　　（８）
　ｆは通常観察状態の対物光学系全系の焦点距離、
　Ｆｎｏは通常観察状態のＦナンバー、
　ｐは撮像素子における画素ピッチ、
である。
　本発明は、フォーカシング機能を有する対物光学系に関し、特に、近接観察可能な内視鏡対物レンズ、その他民生用の小型カメラ等の撮影レンズに関するものである。
　Ｇ１　第１群
　Ｇ２　第２群
　Ｇ３　第３群
　Ｌ１　負の第１レンズ
　Ｌ２　正の第２レンズ
　Ｌ３　正の第３レンズ
　Ｌ４　負の第４レンズ
　Ｌ５　正の第５レンズ
　Ｌ６　負の第６レンズ
　Ｌ７　正の第７レンズ
　Ｓ、Ｓ１　明るさ絞り
　Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３　フィルター
　ＣＧ　カバーガラス

Claims (2)

  1. 　物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、
    　前記第２群を移動することでフォーカシングを行い、
    　前記第１群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズまたは接合レンズと、正レンズで構成され、
    　第３群は、正レンズと、正レンズと負レンズの接合レンズを有していることを特徴とする対物光学系。
  2. 　物体側から順に、正の第１群と、負の第２群と、正の第３群で構成され、
    　前記第２群は、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズで構成され、光軸上を移動することでフォーカシングを行い、
    　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。
    　０．１２＜ｄ2g／ｆ＜１．０２　　　（１）
    　ここで、
    　ｄ2gは前記第２群の移動量、
    　ｆは通常観察状態の前記対物光学系全系の焦点距離、
    である。
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