WO2016013302A1 - 広角光学系および内視鏡 - Google Patents

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    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only

Definitions

  • the present invention relates to a wide-angle optical system and an endoscope.
  • An observable optical system is known (for example, see Patent Documents 1 and 2).
  • the optical system of Patent Document 1 is incident on the cylindrical surface from the object side with respect to the normal direction of the cylindrical surface, that is, from the narrow angle side, and incident on the cylindrical surface from the image side with respect to the normal direction, that is, from the wide angle side. Since the direction of refraction with respect to the light beam is different from each other, it is difficult to correct lateral chromatic aberration with a common optical element at a later stage.
  • the optical system of Patent Document 2 does not cause a problem of correcting the lateral chromatic aberration, but the first optical element has only one reflection of light from the side. The image is inverted upside down.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and a wide-angle optical system capable of sufficiently correcting lateral chromatic aberration by a common optical element in the subsequent stage while aligning the directions of the images of all the fields of view and the endoscope. Provide a mirror.
  • An aspect of the present invention includes a first group having a negative lens having a negative refractive power and a positive lens having a positive refractive power, a second group having a catadioptric optical element disposed on the image side of the first group, A catadioptric optical element disposed on the image side of the second group and having a positive refractive power, the catadioptric optical element having an optical axis at the center and an annular shape around the first transmission surface
  • a second reflecting surface that reflects light from the object side, a second surface disposed on the image side, and a conical surface disposed between the first surface and the second surface and having an apex angle on the object side
  • a wide-angle optical system that satisfies the following expressions (1), (2), and (3).
  • ⁇ n is the Abbe number of the negative lens
  • ⁇ p is the Abbe number of the positive lens
  • ⁇ n is the refractive power of the negative lens
  • ⁇ p is the refractive power of the positive lens
  • ⁇ is the angle of the apex angle of the third surface.
  • ⁇ k is the half field angle of the principal ray with the smallest field angle in the side field of view, and 0 ⁇ k ⁇ 90 °.
  • the light when light from a front object enters the first group, the light passes through a negative lens having a large Abbe number and a positive lens having a small Abbe number. Increasing the Abbe number of the negative lens that easily causes lateral chromatic aberration can suppress the occurrence of lateral chromatic aberration in light passing through the first group. And the light which passed the 1st group is condensed by the 3rd group, after passing the 1st transmission surface of the 2nd group, and the 2nd transmission surface.
  • the light from the side object is incident on the third surface of the second group without entering the first group.
  • the light incident on the third surface satisfies the expression (3)
  • all of the principal rays are incident from the image side with respect to the normal of the third surface and refracted on the image side.
  • the sign of the chromatic aberration of magnification occurring in all the light from the side object can be aligned with the sign of the chromatic aberration of magnification occurring in the light from the front object.
  • the light from the side refracted to the image side on the third surface is reflected once in the order of the second reflecting surface of the second surface and the first reflecting surface of the first surface, and then the second surface. And is condensed by the third group through the second transmission surface.
  • the chromatic aberration of magnification of all the lights can be sufficiently corrected by the common third group. . Since the light from the side object is reflected twice in the catadioptric optical element, the side field image is prevented from being inverted upside down. Thereby, the direction of the image of all the visual fields can be made uniform.
  • the negative lens and the positive lens of the first group may satisfy the following expression (4). (4) ⁇ n>35> ⁇ p
  • Another aspect of the present invention is an endoscope including any one of the above wide-angle optical systems. According to this aspect, it is possible to acquire a wide-angle endoscopic image in which the lateral chromatic aberration is sufficiently corrected.
  • the lateral chromatic aberration can be sufficiently corrected by the common optical element in the subsequent stage while aligning the directions of the images of all the visual fields.
  • FIG. 1 is an overall view of an endoscope according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of the wide angle optical system which concerns on one Embodiment of this invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a lens arrangement of a first example of the wide-angle optical system in FIG. 2.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 113 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 104 °.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a lens arrangement of a first example of the wide-angle optical system in FIG. 2.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 95 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 86 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 77 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 60 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 4A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 3 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a lens arrangement of a second example of the wide-angle optical system in FIG. 2.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 115 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 95 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 85 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 74 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 60 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 7A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 6 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a lens arrangement of a third example of the wide-angle optical system in FIG. 2.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 105 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 95 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 75 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 73 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 60 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 10A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 9 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °. It is a figure which shows the lens arrangement
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 116 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 106 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 96 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 86 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 76 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 74 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 13A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 12 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a lens arrangement of a fifth example of the wide-angle optical system in FIG. 2.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 116 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 107 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 89 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 80 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 60 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 16A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 15 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °. It is a figure which shows the lens arrangement
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 115 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 95 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 85 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a lateral object in the wide-angle optical system in FIG.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 73 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 60 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 45 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 30 °.
  • FIG. 19A is an aberration diagram of light from a front object in the wide-angle optical system in FIG. 18 and illustrates a case where the half field angle of a principal ray at the minimum field angle is 0 °.
  • an endoscope 1 and a wide-angle optical system 3 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • an endoscope 1 according to this embodiment includes an elongated and flexible insertion portion 2 that is inserted into a body, and front and side objects P and S that are provided at the distal end of the insertion portion 2. And a wide-angle optical system 3 for acquiring the first image.
  • the wide-angle optical system 3 is focused by the first group 6 that collects light from the front and the first group 6 in order from the front object P side.
  • the first group 6 includes a negative lens 4 that is disposed on the object P side and has a negative refractive power, and a positive lens 5 that is disposed closer to the image side than the negative lens 4 and has a positive refractive power.
  • the negative lens 4 is a plano-concave lens having a concave surface on the image side
  • the positive lens 5 is a plano-convex lens having a convex surface on the image side.
  • the negative lens 4 and the positive lens 5 satisfy the conditions of the following expressions (1) and (2).
  • ⁇ n is the Abbe number of the negative lens 4
  • ⁇ p is the Abbe number of the positive lens 5
  • ⁇ n is the refractive power of the negative lens 4
  • ⁇ p is the refractive power of the positive lens 5.
  • the second group 7 includes a first surface 11 disposed on the object P side, a second surface 12 disposed on the image side, and a third surface disposed between the first surface 11 and the second surface 12. 13, a catadioptric optical element 14, a parallel plate 15, an aperture stop 16 disposed on the image side of the parallel plate 15, and a biconvex lens 17.
  • the first surface 11 is disposed in a substantially annular shape around the first transmission surface 11a, and a substantially circular first transmission surface 11a that transmits light from the first group 6 with the optical axis disposed in the center. And a first reflecting surface 11b that internally reflects light from the image side.
  • the second surface 12 has a substantially circular second transmission surface 12a that transmits the light that has been transmitted through the first transmission surface 11a and the light that has been internally reflected at the first reflection surface 11b, with the optical axis disposed at the center.
  • a second reflecting surface 12b is provided around the second transmitting surface 12a so as to have a substantially annular shape and reflect light internally.
  • the internal reflection at the second reflection surface 12b is total reflection.
  • the third surface 13 is formed in a conical surface shape having an apex angle on the front object P side, and transmits light from the side.
  • the vertex angle of the third surface 13 satisfies the condition of the expression (3).
  • ⁇ is the apex angle of the third surface 13
  • ⁇ k is the half field angle of the principal ray with the smallest field angle in the side field of view
  • the light from the side object S that has passed through the third surface 13 is refracted by the third surface 13, then internally reflected by the second reflecting surface 12 b of the second surface 12, and further by the first reflection of the first surface 11.
  • the portion that is internally reflected at the surface 11 b, passes through the second transmission surface 12 a of the second surface 12, and passes through the parallel plate 15 and the aperture stop 16 is condensed by the biconvex lens 17 and enters the third group 8. It has become.
  • the third group 8 is a lens group that includes a cemented lens 18 on which light that has passed through the aperture stop 16 enters and has positive refractive power.
  • Reference numeral 19 denotes another lens constituting the third group 8.
  • the cemented lens 18 is obtained by cementing a biconvex lens 20 disposed on the object P side and a meniscus lens 21.
  • the distal end of the insertion portion 2 is disposed to face the front object P.
  • the first group 6 since the Abbe number of the negative lens 4 is set to be larger than the Abbe number of the positive lens 5 as shown in Expression (1), the occurrence of lateral chromatic aberration in the negative lens 4 can be suppressed. Since the first group 6 has a negative refractive power as a whole as shown in Expression (2), it can collect light from a wide range in front.
  • the light from the side is incident on the third surface 13 of the catadioptric optical element 14 of the second group 7. Since the light from the side satisfies the expression (3), all the principal rays are incident from the image side with respect to the normal of the third surface 13 when entering the third surface 13.
  • the two lights from the front and the side are passed through the second group 7 and then passed through the common third group 8 and photographed by the image sensor 10.
  • the signs of the lateral chromatic aberration are aligned when the two lights from the front and the side are emitted from the second group 7, so
  • the third group 8 can sufficiently correct the lateral chromatic aberration of all light. Since the light from the side object S is internally reflected twice in the catadioptric optical element 14, the image is prevented from being inverted upside down. Accordingly, there is an advantage that the directions of the images of all the visual fields can be made uniform.
  • the first group 6 is illustrated in which the negative lens 4 and the positive lens 5 are arranged in order from the object P side, but instead, the order of the positive lens 5 and the negative lens 4 is changed. May be.
  • the wide-angle optical system 3 preferably satisfies the following expression (4). (4) ⁇ n>35> ⁇ p According to this, the lateral chromatic aberration generated in the negative lens 4 can be more easily suppressed.
  • the second reflecting surface 12b is exemplified as one that totally reflects the light from the side object S that has passed through the third surface 13, but instead, the inner surface of the second reflecting surface 12b.
  • the side may be a mirror coat.
  • FIG. 3 shows the lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to the present embodiment.
  • 4A to 5E are aberration diagrams of the lens arrangement according to the present example, in which the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • r is the radius of curvature (mm)
  • d is the surface separation (mm)
  • ⁇ is the Abbe number
  • Nd is the refractive index with respect to the d line
  • OBJ the subject (front object P)
  • IMG is the imaging surface 9. Is shown.
  • the symbol * indicates an aspheric lens.
  • fn represents the focal length (mm) of the negative lens 4
  • fp represents the focal length (mm) of the positive lens. According to this, it is understood that the conditional expressions (1) to (4) are satisfied.
  • / ⁇ n 0.026
  • / ⁇ p 0.021 (
  • the apex angle ⁇ is at a position away from the first surface 11 by 4.77 (mm) toward the front object P.
  • the maximum half field angle of light from the front object P is 76 °
  • the half field angle of principal rays from the side object S is 76 ° to 116 °
  • the focal length (front light path) is 0.
  • the F-number (front optical path) is 5.0
  • the maximum image height is 1.0 mm
  • the maximum front image height is 0.609 mm.
  • FIG. 6 shows the lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to this embodiment.
  • FIGS. 7A to 8E show aberration diagrams of the wide-angle optical system 3 according to the present example, in which the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • the maximum front half angle of view is 74 °
  • the half angle of view of the principal ray from the side is 75 ° to 116 °
  • the focal length (front light path) is 0.566 mm
  • the F number front light path
  • the maximum image height is 1.0 mm
  • the maximum front image height is 0.607 mm.
  • FIG. 9 shows the lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to this embodiment.
  • 10A to 11E are aberration diagrams of the wide-angle optical system 3 according to the present example, in which the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • the specs in this embodiment are: the maximum front half angle of view is 73 °, the half angle of view of the principal ray from the side is 73 ° to 114 °, the focal length (front light path) is 0.574 mm, and the F number (front light path). Is 3.0, the maximum image height is 1.0 mm, and the maximum front image height is 0.612 mm.
  • FIG. 12 shows the lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to the present embodiment.
  • 13A to 14E are aberration diagrams of the wide-angle optical system 3 according to the present example, in which the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • the maximum front half angle of view is 75 °
  • the half angle of view of the principal ray from the side is 76 ° to 115 °
  • the focal length (front light path) is 0.702 mm
  • the maximum image height is 1.0 mm
  • the maximum front image height is 0.646 mm.
  • FIG. 15 shows the lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to the present embodiment.
  • FIGS. 16A to 17E show aberration diagrams of the wide-angle optical system 3 according to the present example.
  • the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • / ⁇ n 0.026
  • / ⁇ p 0.015 (
  • the apex angle ⁇ is located 4.71 mm away from the first surface 11 toward the front object P.
  • the maximum front half angle of view is 80 °
  • the half angle of view of the principal ray from the side is 80 ° to 116 °
  • the focal length (front light path) is 0.547 mm
  • the maximum image height is 1.0 mm
  • the maximum front image height is 0.620 mm.
  • FIG. 18 shows a lens arrangement of the wide-angle optical system 3 according to the present embodiment.
  • 19A to 20E are aberration diagrams of the wide-angle optical system 3 according to the present example, in which the X direction indicates lateral chromatic aberration and the Y direction indicates coma aberration.
  • the maximum front half angle of view is 73.5 °
  • the half angle of view of the principal ray from the side is 74 ° to 116 °
  • the focal length (front light path) is 0.588 mm
  • the F number (front) The optical path) is 3.0
  • the maximum image height is 1.0 mm
  • the maximum front image height is 0.623 mm.

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Abstract

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

Description

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

Claims (3)

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