WO2019198348A1 - 立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡 - Google Patents

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optical system
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榛澤豊治
菅武志
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オリンパス株式会社
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    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration

Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic endoscope objective optical system and an endoscope including the same.
  • the tissue can be enlarged and displayed by moving the focused object point position from the far point to the near point.
  • the position of the object point farthest from the optical system is defined as the far point
  • the position of the object point closest to the optical system is defined as the near point.
  • the near point observation is an observation in a state where the near point object is focused
  • the far point observation is an observation in a state where the far point object is focused.
  • 3D information can be obtained by performing stereoscopic viewing.
  • a pair of images having parallax is used.
  • a pair of images having parallax is obtained from a pair of optical images having parallax.
  • a pair of optical images having parallax can be obtained by arranging a pair of optical systems in parallel.
  • Patent Document 1 An optical system for forming a pair of optical images is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-26883 discloses imaging optics having a first negative lens group having a negative refractive power, a first positive lens group having a positive refractive power, and a second positive lens group having a positive refractive power.
  • a system is disclosed.
  • the first negative lens group and the first positive lens group are arranged along a common central axis, and the second positive lens group is arranged side by side in the parallax direction across the common central axis.
  • Patent Document 2 discloses an endoscope objective optical system including a negative first lens group, a positive second lens group, and a pair of third lens groups.
  • the pair of third lens groups are arranged in parallel in the parallax direction.
  • the two optical systems When the lens diameter of a pair of optical systems increases, the two optical systems come into contact. In order to avoid contact, the two optical systems may be separated or the effective apertures of the pair of optical systems may be reduced. However, when the two optical systems are separated, the overall optical system becomes large. Further, if the effective aperture is reduced, it is difficult to ensure a wide angle of view.
  • the present invention has been made in view of such problems, and has a wide angle of view, an appropriate stereoscopic effect, and a compact stereoscopic endoscope objective optical system and an endoscope including the same.
  • the purpose is to provide.
  • a stereoscopic endoscope objective optical system includes: From the object side, A first lens unit having negative refractive power; A second lens group having positive refractive power; A rear lens group having a positive refractive power, The rear lens group has a first rear group and a second rear group, The first lens group and the second lens group are arranged so that their optical axes coincide, The optical axis of the first lens group, the optical axis of the first rear group, and the optical axis of the second rear group are located on the same plane, The optical axis of the first lens group is located between the optical axis of the first rear group and the optical axis of the second rear group, Each of the first rear group and the second rear group includes a first sub group, an aperture stop, and a second sub group.
  • the first subgroup has a negative lens;
  • the following conditional expression (1) is satisfied. 0 ⁇ -f21n / fSUB ⁇ 3 (1) here, f21n is the focal length of the negative lens of the first subgroup, fSUB is the focal length of the first rear group, or the focal length of the second rear group, It is.
  • An endoscope includes: A stereoscopic endoscope objective optical system; An imaging element that captures an optical image formed by the stereoscopic endoscope objective optical system.
  • FIG. 3 is a lens cross-sectional view of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 1.
  • FIG. FIG. 6 is an aberration diagram of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 1.
  • 6 is a lens cross-sectional view of a stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 2.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 2.
  • FIG. 6 is a lens cross-sectional view of a stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 3.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 3.
  • FIG. 10 is a lens cross-sectional view of a stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 4.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 4.
  • FIG. 10 is a lens cross-sectional view of a stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 5.
  • FIG. 10 is an aberration diagram of the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 5. It is a figure which shows the endoscope of this embodiment.
  • the positive lens in the following description includes a single lens having a positive refractive power and a cemented lens having a positive refractive power.
  • the negative lens includes a single lens having a negative refractive power and a cemented lens having a negative refractive power.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a rear lens group having a positive refractive power.
  • the rear lens group includes a first rear group and a second rear group, and the first lens group and the second lens group are arranged so that their optical axes coincide with each other, and the first lens
  • the optical axis of the group, the optical axis of the first rear group, and the optical axis of the second rear group are located on the same plane, and the optical axis of the first lens group is the optical axis of the first rear group and the second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are each composed of a first sub group, an aperture stop, and a second sub group, and the first sub group includes a negative lens. And satisfying the following conditional expression (1). 0 ⁇ -f21n / fSUB ⁇ 3 (1) here, f21n is the focal length of the negative lens of the first subgroup, fSUB is the focal length of the first rear group, or the focal length of the second rear group, It is.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a second lens group having a positive refractive power, and a rear lens group having a positive refractive power. .
  • the first lens group and the second lens group are arranged so that their optical axes coincide.
  • the optical axis of the first lens group, the optical axis of the first rear group, and the optical axis of the second rear group are located on the same plane.
  • the optical axis of the first lens group is located between the optical axis of the first rear group and the optical axis of the second rear group. Therefore, the first rear group and the second rear group are arranged in parallel.
  • the first rear group and the second rear group are the same optical system.
  • Each of the first rear group and the second rear group includes a first sub group, an aperture stop, and a second sub group.
  • the first subgroup has a negative lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of the present embodiment it is possible to secure a wide angle of view, secure an appropriate stereoscopic effect, and reduce the size of the optical system. This point will be described.
  • FIG. 1 is a diagram showing how off-axis light is imaged.
  • FIG. 1A is a diagram showing a state in which off-axis light is imaged in a conventional optical system
  • FIG. 1B is an image of off-axis light in the stereoscopic endoscope objective optical system of the present embodiment. It is a figure which shows a mode that it is performed.
  • the lens is shown in a simplified diagram.
  • the optical system includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power and a second lens group G2 having a positive refractive power. By doing so, the angle of view of the optical system can be widened.
  • the angle ⁇ 1 of the off-axis principal ray LB incident on the first lens group is large.
  • the angle ⁇ 2 of the off-axis principal ray incident on the rear lens group GR is increased.
  • the light beam diameter in the rear lens group GR is increased.
  • the lens group GR1 and the lens group GR2 are arranged in parallel.
  • the lens group GR1 and the lens group GR2 come into contact.
  • the distance between the lens group GR1 and the lens group GR2 may be increased, or the lens diameter may be reduced in each of the lens group GR1 and the lens group GR2.
  • the optical system becomes larger.
  • the lens diameter is reduced in each of the lens group GR1 and the lens group GR2, the effective aperture is reduced. Therefore, the angle of view becomes narrow.
  • the negative lens NL is arranged in the rear lens group GR.
  • the negative lens NL is disposed near the second lens group G2 on the object side.
  • An aperture stop AS is disposed on the image side of the negative lens NL.
  • the angle ⁇ 2 'of the off-axis principal ray incident on the rear lens group GR becomes smaller than the angle ⁇ 2.
  • the light beam diameter in the rear lens group GR is reduced.
  • the lens group GR1 and the lens group GR2 do not come into contact with each other.
  • the lens group GR1 and the lens group GR2 do not come into contact with each other, it is not necessary to widen the distance between the lens group GR1 and the lens group GR2 or to reduce the lens diameter in each of the lens group GR1 and the lens group GR2. As a result, it is possible to achieve both a wide angle of view and a compact optical system. Further, since the distance between the lens group GR1 and the lens group GR2 can be made appropriate, an appropriate stereoscopic effect can be ensured.
  • the interval A and the interval L in FIG. 1 (b) are defined by the following formulas paraxially.
  • a (mm) -L x f1 / f2 (mm) here, A is a predetermined interval, L is the distance between the optical axis AX1 of the lens group GR1 and the optical axis AX2 of the lens group GR2.
  • f1 is the focal length of the first lens group G1
  • f2 is the focal length of the second lens group G2
  • the predetermined interval is an interval between the first lens group G1 and the second lens group G2 on the object side of the first lens group G1, It is.
  • the interval L is the interval between the optical axis AX1 of the lens group GR1 and the optical axis AX2 of the lens group GR2 in the rear lens group GR.
  • the interval L is converted by the first lens group G1 and the second lens G2.
  • the distance between the optical axis AX1 of the first lens group G1 and the optical axis AX2 of the second lens group G2 is the distance A.
  • An aperture stop AS is disposed in each of the lens group GR1 and the lens group GR2.
  • an image of the aperture stop AS is formed by the first lens group G1 and the second lens group G2.
  • the image of the aperture stop AS is called the entrance pupil.
  • the entrance pupil is displayed in ENP.
  • the value of the distance between the center of one entrance pupil and the center of the other entrance pupil (hereinafter referred to as “center distance of entrance pupil”) can be approximated by the value of the distance A.
  • the center interval of the entrance pupil corresponds to the interval between human eyes.
  • the value of the center interval is a value that determines the stereoscopic effect.
  • Conditional expression (1) is a conditional expression for reducing the inclination of the off-axis principal ray incident on the rear lens group.
  • conditional expression (1) When the value is below the lower limit value of conditional expression (1), the refractive power of the negative lens becomes too large. In this case, since aberration correction becomes difficult, a clear optical image is not formed.
  • the value exceeds the upper limit value of conditional expression (1) the inclination of the off-axis principal ray cannot be made sufficiently small. Therefore, the optical system becomes large or a wide angle of view cannot be secured.
  • conditional expression (1 ′) 0.3 ⁇ -f21n / fSUB ⁇ 3 (1 ')
  • the first subgroup has a positive refractive power, and in turn from the object side, has a negative lens and a positive lens, and the following conditional expression (2) Is preferably satisfied.
  • Conditional expression (2) is a conditional expression regarding the interval A. As described above, since the interval A corresponds to the center interval, the conditional expression (2) corresponds to the conditional expression related to the center interval of the entrance pupil. Therefore, an appropriate stereoscopic effect can be obtained by satisfying conditional expression (2).
  • conditional expression (2) When the value falls below the lower limit value of conditional expression (2), the stereoscopic effect becomes too small. Therefore, practical stereoscopic viewing is not possible. When the value exceeds the upper limit value of conditional expression (2), the stereoscopic effect becomes too large. In this case, since it is difficult to fuse, practical stereoscopic viewing is impossible.
  • conditional expression (2 ′) it is preferable to satisfy the following conditional expression (2 ′) instead of conditional expression (2).
  • conditional expression (2 ′) By satisfying conditional expression (2 ′), a more appropriate stereoscopic effect can be obtained. 0.35 ⁇ ⁇ L ⁇ f1 / f2 ⁇ 2 (2)
  • the second subgroup includes a front subgroup having a negative refractive power and a rear subgroup having a positive refractive power, and the front subgroup extends along the optical axis. It is preferable that focusing is performed by moving.
  • the optical system a focusing function.
  • the front subgroup moves along the optical axis.
  • the focal length of the front sub group can be made shorter than the focal length of the first lens group and the focal length of the second lens group. Therefore, the movement amount at the time of focusing can be reduced.
  • the moving mechanism can be reduced in size. Further, since the distance between adjacent lenses can be narrowed, the light beam height in the front subgroup can be reduced. Therefore, a small optical system having a focusing function can be realized.
  • the front subgroup is arranged in both the first rear group and the second rear group.
  • the two front subgroups can be moved together, the volume in the moving range can be reduced.
  • the moving mechanism can be reduced in size.
  • the lens with negative refracting power is moved, the observation magnification during magnification observation can be increased. As a result, a larger enlargement effect can be obtained.
  • the positive lens is located closest to the object side in the rear subgroup, and the following conditional expression (3) is satisfied.
  • f22R1 is the focal length of the positive lens
  • f22R is the focal length of the rear subgroup
  • the front side subgroup is arranged on the object side of the rear side subgroup. Since the refractive power of the front subgroup is negative, the light beam emitted from the front subgroup tends to spread. By disposing the positive lens on the most object side of the rear side sub group, it is possible to suppress the spread of the light beam emitted from the front side sub group.
  • the lens diameter in the rear subgroup becomes large.
  • two rear subgroups are arranged in parallel. The lens diameter increases in each of the two rear subgroups. As a result, the two rear subgroups come into contact.
  • the distance between the two rear subgroups may be increased, or the lens diameter may be reduced in each of the two rear subgroups.
  • conditional expression (3) When the value is below the lower limit value of conditional expression (3), the off-axis chief ray is refracted greatly. For this reason, coma increases. As a result, the imaging performance at the periphery of the optical image is deteriorated.
  • the first sub group includes a negative lens and a positive lens in order from the object side
  • the rear sub group of the second sub group is from the object side.
  • the lens includes a positive lens, a negative lens, and a positive lens, and satisfies the following conditional expression (4). 0.9 ⁇ ⁇ f21n / f21p ⁇ 1.5 (4) here, f21n is the focal length of the negative lens of the first subgroup, f21p is the focal length of the positive lens in the first subgroup, It is.
  • the rear subgroup includes a positive lens, a negative lens, and a positive lens, so that the refractive power of each lens can be increased. Therefore, the rear side subgroup can be easily assembled.
  • conditional expression (4) When the value is lower than the lower limit value of the conditional expression (4), it is difficult to correct curvature of field generated by the negative lens of the first sub group and the positive lens of the first sub group.
  • the value exceeds the upper limit value of conditional expression (4) the effect of refracting light rays in the first subgroup is reduced. In this case, the outer diameter of the lens located closest to the object side in the first lens group is increased. This makes it difficult to reduce the size of the optical system.
  • the first sub group includes a negative lens and a positive lens in order from the object side
  • the rear sub group of the second sub group is from the object side.
  • the lens includes a positive lens, a positive lens, and a negative lens, and satisfies the following conditional expression (4 ′).
  • f21n is the focal length of the negative lens of the first subgroup
  • f21p is the focal length of the positive lens in the first subgroup
  • the rear subgroup includes a positive lens, a positive lens, and a negative lens
  • aberration correction in the rear subgroup is facilitated.
  • an optical image with high resolution can be formed.
  • the endoscope according to the present embodiment includes the stereoscopic endoscope objective optical system according to the present embodiment, and an imaging element that captures an optical image formed by the stereoscopic endoscope objective optical system. To do.
  • the endoscope according to the present embodiment it is possible to observe a clear stereoscopic image with an appropriate stereoscopic effect at the time of near point observation.
  • FIG. 2 is a lens cross-sectional view of an optical system in which the object position that is most focused on the image plane is fixed. Further, the lens cross-sectional views other than FIG. 2 are lens cross-sectional views of an optical system capable of changing the object position to be focused.
  • (a) is a lens cross-sectional view at the time of focusing on a far point (at the time of far-point observation)
  • (b) is a lens cross-sectional view at the time of focusing on a near point (at the time of near-point observation).
  • the first lens group is indicated by G1
  • the second lens group is indicated by G2
  • the third lens group is indicated by G3
  • the aperture stop is indicated by S
  • the image surface is indicated by I.
  • a cover glass C1 and a cover glass C2 are disposed between the third lens group G3 and the image plane I.
  • the third lens group G3 is a rear lens group.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group. The same optical system as the first rear group is used for the second rear group.
  • FIG. 3 shows lateral aberration (DZY), (b) shows astigmatism (AS), and (c) shows distortion aberration (DT). Both are aberration diagrams at the object position most focused on the image plane.
  • (a) shows transverse aberration (DZY), (b) shows astigmatism (AS), and (c) shows distortion aberration (DT). Both are aberration diagrams when focusing on the far point.
  • D shows lateral aberration (DZY),
  • e shows astigmatism (AS), and
  • DT distortion aberration
  • the horizontal axis represents the amount of aberration.
  • the unit of aberration is mm.
  • the unit of aberration is%.
  • the unit of the wavelength of the aberration curve is nm.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system according to the first embodiment includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power.
  • a first lens group G1 having a negative refractive power a first lens group G1 having a negative refractive power
  • a second lens group G2 having a positive refractive power
  • a third lens group G3 having a positive refractive power.
  • the first lens group G1 includes a planoconcave negative lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconvex positive lens L3, and a biconcave negative lens L4 with the plane facing the object side.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L2 and the biconvex positive lens L3.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L5, a biconcave negative lens L6, and a biconvex positive lens L7.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L6 and the biconvex positive lens L7.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • a negative meniscus lens L16 and a biconvex positive lens L17 are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • the first cemented lens is formed by the biconcave negative lens L8 and the biconvex positive lens L9.
  • the plano-concave negative lens L10 and the biconvex positive lens L11 form a second cemented lens.
  • a third cemented lens is formed by the planoconvex positive lens L12 and the biconcave negative lens L13.
  • the negative meniscus lens L16 and the biconvex positive lens L17 form a fourth cemented lens.
  • Both the first rear group and the second rear group are composed of a first subgroup SUB1 having a positive refractive power and a second subgroup SUB2.
  • the aperture stop (stop) S is disposed between the first sub group SUB1 and the second sub group SUB2.
  • the first subgroup SUB1 includes a first cemented lens and a second cemented lens.
  • the second subgroup SUB2 includes a front subgroup SUBF having a negative refractive power and a rear subgroup SUBR having a positive refractive power.
  • the front subgroup SUBF is composed of a third cemented lens.
  • the rear subgroup SUBR includes a positive lens, a negative lens, and a fourth cemented lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 1 does not have a focusing function.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of two surfaces, that is, the object side surface of the biconcave negative lens L4 and the object side surface of the biconcave negative lens L6.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 2 includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. Have.
  • the first lens group G1 includes a planoconcave negative lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconvex positive lens L3, and a biconcave negative lens L4 with the plane facing the object side.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L2 and the biconvex positive lens L3.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L5, a biconcave negative lens L6, and a biconvex positive lens L7.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L6 and the biconvex positive lens L7.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • a negative meniscus lens L16 and a biconvex positive lens L17 are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • the first cemented lens is formed by the biconcave negative lens L8 and the biconvex positive lens L9.
  • the plano-concave negative lens L10 and the biconvex positive lens L11 form a second cemented lens.
  • a third cemented lens is formed by the planoconvex positive lens L12 and the biconcave negative lens L13.
  • the negative meniscus lens L16 and the biconvex positive lens L17 form a fourth cemented lens.
  • Both the first rear group and the second rear group are composed of a first subgroup SUB1 having a positive refractive power and a second subgroup SUB2.
  • the aperture stop (stop) S is disposed between the first sub group SUB1 and the second sub group SUB2.
  • the first subgroup SUB1 includes a first cemented lens and a second cemented lens.
  • the second subgroup SUB2 includes a front subgroup SUBF having a negative refractive power and a rear subgroup SUBR having a positive refractive power.
  • the front subgroup SUBF is composed of a third cemented lens.
  • the rear subgroup SUBR includes a positive lens, a negative lens, and a fourth cemented lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 2 has a focusing function. When focusing from the far point to the near point, the front subgroup SUBF moves to the image side. In the stereoscopic optical system of Example 2, the moving mechanism can be simplified because the front subgroup SUBF of the first rear group and the front subgroup SUBF of the second rear group are moved simultaneously.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of two surfaces, that is, the object side surface of the biconcave negative lens L4 and the object side surface of the biconcave negative lens L6.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 3 includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. Have.
  • the first lens group G1 includes a planoconcave negative lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconvex positive lens L3, and a biconcave negative lens L4 with the plane facing the object side.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L2 and the biconvex positive lens L3.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L5, a biconcave negative lens L6, and a biconvex positive lens L7.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L6 and the biconvex positive lens L7.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • a biconcave negative lens L17, and a biconvex positive lens L18 are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • the first cemented lens is formed by the biconcave negative lens L8 and the biconvex positive lens L9.
  • the plano-concave negative lens L10 and the biconvex positive lens L11 form a second cemented lens.
  • a third cemented lens is formed by the planoconvex positive lens L12 and the biconcave negative lens L13.
  • a fourth cemented lens is formed by the planoconvex positive lens L15 and the planoconcave negative lens L16.
  • a fifth cemented lens is formed by the biconcave negative lens L17 and the biconvex positive lens L18.
  • Both the first rear group and the second rear group are composed of a first subgroup SUB1 having a positive refractive power and a second subgroup SUB2.
  • the aperture stop (stop) S is disposed between the first sub group SUB1 and the second sub group SUB2.
  • the first subgroup SUB1 includes a first cemented lens and a second cemented lens.
  • the second subgroup SUB2 includes a front subgroup SUBF having a negative refractive power and a rear subgroup SUBR having a positive refractive power.
  • the front subgroup SUBF is composed of a third cemented lens.
  • the rear subgroup SUBR includes a positive lens, a fourth cemented lens, and a fifth cemented lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 3 has a focusing function.
  • the front subgroup SUBF moves to the image side.
  • the front subgroup SUBF of the first rear group and the front subgroup SUBF of the second rear group are moved simultaneously, so that the moving mechanism can be simplified.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of two surfaces, that is, the object side surface of the biconcave negative lens L4 and the object side surface of the biconcave negative lens L6.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system according to Example 4 includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. Have.
  • the first lens group G1 includes a planoconcave negative lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconvex positive lens L3, and a biconcave negative lens L4 with the plane facing the object side.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L2 and the biconvex positive lens L3.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L5, a biconcave negative lens L6, and a biconvex positive lens L7.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L6 and the biconvex positive lens L7.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • the first cemented lens is formed by the biconcave negative lens L8 and the biconvex positive lens L9.
  • the plano-concave negative lens L10 and the biconvex positive lens L11 form a second cemented lens.
  • a third cemented lens is formed by the planoconvex positive lens L12 and the biconcave negative lens L13.
  • the biconvex positive lens L15 and the biconcave negative lens L16 form a fourth cemented lens.
  • a fifth cemented lens is formed by the biconcave negative lens L17 and the biconvex positive lens L18.
  • Both the first rear group and the second rear group are composed of a first subgroup SUB1 having a positive refractive power and a second subgroup SUB2.
  • the aperture stop (stop) S is disposed between the first sub group SUB1 and the second sub group SUB2.
  • the first subgroup SUB1 includes a first cemented lens and a second cemented lens.
  • the second subgroup SUB2 includes a front subgroup SUBF having a negative refractive power and a rear subgroup SUBR having a positive refractive power.
  • the front subgroup SUBF is composed of a third cemented lens.
  • the rear subgroup SUBR includes a positive lens, a fourth cemented lens, and a fifth cemented lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 4 has a focusing function.
  • the front subgroup SUBF moves to the image side.
  • the front subgroup SUBF of the first rear group and the front subgroup SUBF of the second rear group are moved simultaneously, so that the moving mechanism can be simplified.
  • the aspheric surfaces are provided on a total of two surfaces, that is, the object side surface of the biconcave negative lens L4 and the object side surface of the biconcave negative lens L6.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 5 includes, in order from the object side, a first lens group G1 having a negative refractive power, a second lens group G2 having a positive refractive power, and a third lens group G3 having a positive refractive power. Have.
  • the first lens group G1 includes a planoconcave negative lens L1, a biconcave negative lens L2, a biconvex positive lens L3, and a biconcave negative lens L4 with the plane facing the object side.
  • a cemented lens is formed by the biconcave negative lens L2 and the biconvex positive lens L3.
  • the second lens group G2 includes a biconvex positive lens L5, a negative meniscus lens L6 having a convex surface directed toward the object side, and a biconvex positive lens L7.
  • a cemented lens is formed by the negative meniscus lens L6 and the biconvex positive lens L7.
  • the third lens group G3 has a first rear group and a second rear group.
  • the first rear group and the second rear group are both a biconcave negative lens L8, a biconvex positive lens L9, a planoconcave negative lens L10 with the plane facing the object side, a biconvex positive lens L11, and a plane.
  • Plano-concave negative lens L12 facing the object side positive meniscus lens L13 having a convex surface facing the object side, biconvex positive lens L14, plano-convex positive lens L15 having the plane facing the image side, and convex surface facing the object side
  • a negative meniscus lens L17 having a convex surface facing the object side.
  • the first cemented lens is formed by the biconcave negative lens L8 and the biconvex positive lens L9.
  • the plano-concave negative lens L10 and the biconvex positive lens L11 form a second cemented lens.
  • a third cemented lens is formed by the plano-concave negative lens L12 and the positive meniscus lens L13.
  • the positive meniscus lens L16 and the negative meniscus lens L17 form a fourth cemented lens.
  • Both the first rear group and the second rear group are composed of a first subgroup SUB1 having a positive refractive power and a second subgroup SUB2.
  • the aperture stop (stop) S is disposed between the first sub group SUB1 and the second sub group SUB2.
  • the first subgroup SUB1 includes a first cemented lens and a second cemented lens.
  • the second subgroup SUB2 includes a front subgroup SUBF having a negative refractive power and a rear subgroup SUBR having a positive refractive power.
  • the front subgroup SUBF is composed of a third cemented lens.
  • the rear subgroup SUBR includes a positive lens, a positive lens, and a fourth cemented lens.
  • the stereoscopic endoscope objective optical system of Example 5 has a focusing function. When focusing from the far point to the near point, the front subgroup SUBF moves to the image side. In the stereoscopic optical system of Example 5, the front sub-group SUBF of the first rear group and the front sub-group SUBF of the second rear group are moved simultaneously, so that the moving mechanism can be simplified.
  • r is a radius of curvature of each lens surface
  • d is an interval between the lens surfaces
  • nd is a refractive index of d-line of each lens
  • ⁇ d is an Abbe number of each lens.
  • the aspherical shape is expressed by the following equation when the optical axis direction is z, the direction orthogonal to the optical axis is y, the conical coefficient is k, the aspherical coefficients are A4, A6, A8, A10, A12. expressed.
  • z (y 2 / r) / [1+ ⁇ 1 ⁇ (1 + k) (y / r) 2 ⁇ 1/2 ] + A4y 4 + A6y 6 + A8y 8 + A10y 10 + A12y 12 +
  • “E ⁇ n” (n is an integer) indicates “10 ⁇ n ”.
  • the symbols of these specification values are common to the numerical data of the examples described later.
  • the combined focal length is calculated in order from the lens on the object plane side, and the lens range with the largest focal length (lens range with the largest negative refractive power) is defined as the first lens group G1. Yes.
  • the definition of the first lens group G1 is not limited to the above definition.
  • IH is the image height
  • ⁇ is the diameter of the aperture stop
  • L is the distance between the optical axis of the first rear group and the optical axis of the second rear group
  • NA is the numerical aperture on the object side
  • ⁇ I is the image This is the shift amount of the surface.
  • the shift amount of the third lens group is obtained from the distance between the optical axis of the first lens group and the optical axis of the first rear group, or the distance between the optical axis of the first lens group and the optical axis of the second rear group. It ’s fine.
  • a first optical image is formed on the image surface of the first rear group.
  • a second optical image is formed on the image plane of the second rear group. Both the optical axis positions of the first rear group and the second rear group are shifted with respect to the optical axis of the first lens group. Therefore, the image of the object point on the optical axis of the first lens group is not formed on the optical axis of the first rear group or the optical axis of the second rear group. That is, the center of the first optical image does not coincide with the optical axis of the first rear group, and the center of the second optical image does not coincide with the optical axis of the second rear group.
  • the shift amount of the image plane can be obtained from the difference between the optical axis of the first rear group and the center of the first optical image, or from the difference between the optical axis of the second rear group and the center of the second optical image. good.
  • the sign of the shift amount of the image plane when the center of the first optical image is positioned closer to the optical axis of the first lens group than the optical axis of the first rear group, The case where the center of the second optical image is located closer to the optical axis side of the first lens group than the optical axis is negative.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 (1) -f21n / fSUB 1.908 1.694 0.889 1.908 0.973 (2) -L ⁇ f1 / f2 0.56 0.56 0.56 (3) f22R1 / f22R 0.855 0.855 0.81 (4) -f21n / f21p 1.101 1.101- (4 ')-f21n / f21p--0.827
  • Example 4 Example 5 (1) -f21n / fSUB 0.609 0.551 0.678 0.623 (2) -L ⁇ f1 / f2 0.56 0.56 (3) f22R1 / f22R 1.453 1.7 (4) -f21n / f21p-- (4 ')-f21n / f21p 0.741 0.654
  • FIG. 12 is a diagram showing the endoscope of the present embodiment.
  • the endoscope of this embodiment is a stereoscopic endoscope.
  • the stereoscopic endoscope 1 includes a main body 2, a light source device 3, a camera control unit 4 (hereinafter referred to as “CCU 4”), a scan converter 5, a monitor 6, and shutter glasses 7.
  • CCU 4 camera control unit 4
  • the main body 2 has an insertion portion 8 and a grip portion 9.
  • the insertion portion 8 is a portion that is inserted into a body cavity or the like, and is formed of a hard mantle tube.
  • the outer tube has a circular tube shape and is made of a metal such as stainless steel.
  • the stereoscopic endoscope 1 is a rigid endoscope.
  • the grasping part 9 is a part grasped by the operator.
  • the grip portion 9 is provided with a light guide base 10. One end of a light guide cable 11 is connected to the light guide base 10. A light guide connector 12 is provided at the other end of the light guide cable 11. The light guide cable 11 is detachably connected to the grip portion 9 and the light source device 3.
  • the light source device 3 includes a lamp 13 and a lens 14.
  • the lamp 13 generates white illumination light, for example.
  • the lens 14 collects the illumination light.
  • the illumination light collected by the lens 14 is irradiated on the end surface of the light guide connector 12.
  • the illumination light applied to the end face is transmitted to the main body 2 by the light guide in the light guide cable 11.
  • the main body 2 is provided with a light guide 15.
  • the light guide 15 is bent in the grip portion 9 and inserted through the insertion portion 8.
  • the light guide 15 transmits the illumination light supplied from the light guide cable 11 to the distal end surface fixed to the distal end portion 16 of the insertion portion 8. Thereby, illumination light is inject
  • the stereoscopic optical system of the present embodiment is disposed.
  • the stereoscopic optical system includes a first lens group 18a, a second lens group 18b, and a rear lens group 18c.
  • the rear lens group 18c includes a first rear group 18c1 and a second rear group 18c2.
  • the object 17 is illuminated with illumination light.
  • Light from the object 17 enters the first lens group 18a and the second lens group 18b.
  • the light emitted from the second lens group 18b is incident on the first rear group 18c1, thereby forming a first optical image at the imaging position.
  • the light emitted from the second lens group 18b enters the second rear group 18c2, thereby forming a second optical image at the imaging position.
  • the first optical image and the second optical image are formed in the same region. Therefore, when imaging the first optical image and the second optical image, one image sensor or two image sensors may be used.
  • an image pickup device 19a and an image pickup device 19b are arranged at an image forming position.
  • One end of a signal cable 21 is connected to the output unit 20.
  • the other end of the signal cable 21 is connected to the CCU 4.
  • a signal output from the image sensor 19 is input to the CCU 4 via the signal cable 21.
  • the CCU 4 signal processing is performed on the signal output from the image sensor 19.
  • the image signal processed by the CCU 4 is input to the scan converter 5.
  • the scan converter 5 the signal output from the CCU 4 is converted into a video signal.
  • the video signal is input to the monitor 6.
  • the monitor 6 displays the input video signal.
  • Two images with parallax are alternately displayed on the monitor 6.
  • the shutter glasses 7 have a shutter function. By using the shutter glasses 7, the image displayed on the monitor 6 can be viewed three-dimensionally.
  • a stereoscopic endoscope objective optical system characterized in that the interval between the entrance pupil in the first rear group and the entrance pupil in the second rear group is between 0.7 mm and 1 mm. (Appendix 4) The space between the aperture stop in the first rear group and the aperture stop in the second rear group as viewed from the incident side of the first lens (interval between entrance pupils) is 0.2 mm to 1.6 mm. Endoscope objective optical system. Preferably, the interval between the entrance pupils is 0.35 mm to 1.0 mm.
  • the present invention has a wide angle of view, provides an appropriate stereoscopic effect, and is suitable for a small three-dimensional endoscope objective optical system and an endoscope including the same.

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Abstract

広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡を提供する。　立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の後側レンズ群ＧＲと、を有し、後側レンズ群Ｇ３は、第１後群ＧＲ１と、第２後群ＧＲ２と、を有し、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２は、各々の光軸が一致するように配置され、第１レンズ群Ｇ１の光軸、第１後群ＧＲ１の光軸及び第２後群ＧＲ２の光軸は、同一平面上に位置し、第１レンズ群Ｇ１の光軸は、第１後群ＧＲ１の光軸と第２後群ＧＲ２の光軸との間に位置し、第１後群ＧＲ１と第２後群ＧＲ２は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、第１副群は負レンズを有し、以下の条件式（１）を満足する。　０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３　（１）

Description

立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡
　本発明は、立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡に関する。
　内視鏡を用いた観察では、組織の立体構造をより細かく把握できる拡大観察が有効とされている。拡大観察を行う光学系では、焦点が合う物点位置を遠点から近点に移動させることで、組織を拡大表示できる。
　焦点を合わせることができる範囲（以下、「合焦範囲」という）のうち、光学系から最も遠い物点の位置を遠点とし、光学系に最も近い物点の位置を近点とする。また、近点観察を近点の物体に合焦した状態での観察とし、遠点観察を遠点の物体に合焦した状態での観察とする。
　遠点観察では、広い範囲を観察できることが望まれている。一方、近点観察では、物体の立体情報が得られることが望まれている。
　立体情報は、立体視を行うことで得ることができる。立体視では、視差を有する一対の画像が用いられる。視差を有する一対の画像は、視差を有する一対の光学像から得る。視差を有する一対の光学像は、一対の光学系を並列に配置することで得ることができる。
　一対の光学像を形成する光学系が、特許文献１や特許文献２に開示されている。
　特許文献１には、負の屈折力を有する第１負レンズ群と、正の屈折力を有する第１正レンズ群と、正の屈折力を有する第２正レンズ群と、を有する結像光学系が開示されている。第１負レンズ群と第１正レンズ群は、共通の中心軸に沿って配置され、第２正レンズ群が、共通の中心軸を挟んで視差方向に並んで配置されている。
　特許文献２には、負の第１レンズ群と、正の第２レンズ群と、一対の第３レンズ群と、からなる内視鏡対物光学系が開示されている。一対の第３レンズ群は、互いに視差方向に並列に配置されている。
特許第６０７２３８１号公報 特許第５９４５６４９号公報
　特許文献１の光学系や特許文献２の光学系では、立体感を向上させようとすると、軸外主光線の光学系の入射角が大きくなる。この場合、一対の光学系における光束が大きくなる。その結果、一対の光学系におけるレンズ径が大きくなる。
　一対の光学系におけるレンズ径が大きくなると、２つの光学系が接触する。接触を避けるためには、２つの光学系を離すか、又は、一対の光学系の有効口径を小さくすれば良い。しかしながら、２つの光学系を離すと全体の光学系が大きくなる。また、有効口径を小さくすると、広い画角の確保が難しい。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る立体内視鏡対物光学系は、
　物体側から順に、
　負屈折力の第１レンズ群と、
　正屈折力の第２レンズ群と、
　正屈折力の後側レンズ群と、を有し、
　後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、
　第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、
　第１レンズ群の光軸、第１後群の光軸及び第２後群の光軸は、同一平面上に位置し、
　第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置し、
　第１後群と第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、
　第１副群は負レンズを有し、
　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
　０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３　　　（１）
　ここで、
　ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
　ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
である。
　また、本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係る内視鏡は、
　立体内視鏡対物光学系と、
　立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有する。
　本発明によれば、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡を提供できる。
軸外光が結像される様子を示す図である。 実施例１の立体内視鏡対物光学系のレンズ断面図である。 実施例１の立体内視鏡対物光学系の収差図である。 実施例２の立体内視鏡対物光学系のレンズ断面図である。 実施例２の立体内視鏡対物光学系の収差図である。 実施例３の立体内視鏡対物光学系のレンズ断面図である。 実施例３の立体内視鏡対物光学系の収差図である。 実施例４の立体内視鏡対物光学系のレンズ断面図である。 実施例４の立体内視鏡対物光学系の収差図である。 実施例５の立体内視鏡対物光学系のレンズ断面図である。 実施例５の立体内視鏡対物光学系の収差図である。 本実施形態の内視鏡を示す図である。
　以下、本実施形態に係る立体内視鏡対物光学系と内視鏡について、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。以下の説明における正レンズには、正屈折力の単レンズと正屈折力の接合レンズが含まれる。負レンズには、負屈折力の単レンズと負屈折力の接合レンズが含まれる。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の後側レンズ群と、を有し、後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、第１レンズ群の光軸、第１後群の光軸及び第２後群の光軸は、同一平面上に位置し、第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置し、第１後群と第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、第１副群は負レンズを有し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
　０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３　　　（１）
　ここで、
　ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
　ｆSUBは、第１後群の焦点距離、又は第２後群の焦点距離、
である。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群と、正屈折力の第２レンズ群と、正屈折力の後側レンズ群と、を有する。第１レンズ群と第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置されている。
　第１レンズ群の光軸、第１後群の光軸及び第２後群の光軸は、同一平面上に位置している。第１レンズ群の光軸は、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間に位置している。よって、第１後群と第２後群は、並列に配置されている。
　第１後群と第２後群は、同一の光学系である。第１後群と第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなる。第１副群は、負レンズを有する。
　その結果、本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、広い画角の確保、適切な立体感の確保、及び光学系の小型化が実現できる。この点について説明する。
　図１は、軸外光が結像される様子を示す図である。図１（ａ）は、従来の光学系における軸外光が結像される様子を示す図、図１（ｂ）は、本実施形態の立体内視鏡対物光学系における軸外光が結像される様子を示す図である。図１（ａ）と図１（ｂ）では、レンズは簡略な図で表示されている。
　図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、を有する。このようにすることで、光学系の画角を広くできる。
　画角が広い光学系では、第１レンズ群に入射する軸外主光線ＬＢの角度ε１が大きい。この場合、適切な立体感を確保しようとすると、従来の光学系では、後側レンズ群ＧＲに入射する軸外主光線の角度ε２が大きくなる。その結果、後側レンズ群ＧＲにおける光束径が大きくなる。
　後側レンズ群ＧＲでは、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２が、並列に配置されている。後側レンズ群ＧＲにおける光束径が大きくなると、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径が大きくなる。その結果、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触する。
　レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触しないためには、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げるか、又は、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくすれば良い。
　しかしながら、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げると、光学系が大きくなる。レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくすると、有効口径が小さくなる。そのため、画角が狭くなってしまう。
　これに対して、本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、後側レンズ群ＧＲに負レンズＮＬが配置されている。負レンズＮＬは、物体側で、第２レンズ群Ｇ２の近くに配置されている。負レンズＮＬの像側に、開口絞りＡＳが配置されている。
　このようにすることで、後側レンズ群ＧＲに入射する軸外主光線の角度ε２’は、角度ε２に比べて小さくなる。この場合、後側レンズ群ＧＲにおける光束径が小さくなる。その結果、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触することはない。
　レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２とが接触しないので、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を広げる必要や、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々で、レンズ径を小さくする必要がない。その結果、広い画角の確保と光学系の小型化を両立できる。また、レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２との間隔を適切にできるので、適切な立体感を確保できる。
　図１（ｂ）における間隔Ａと間隔Ｌは、近軸的には、以下の式で定義される。
　Ａ（ｍｍ）＝－Ｌ×ｆ1／ｆ2（ｍｍ）
　ここで、
　Ａは、所定の間隔、
　Ｌは、レンズ群ＧＲ１の光軸ＡＸ１とレンズ群ＧＲ２の光軸ＡＸ２との間隔、
　ｆ1は、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離、
　ｆ2は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
　所定の間隔は、第１レンズ群Ｇ１の物体側における第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２との間隔、
である。
　間隔Ｌは、後側レンズ群ＧＲにおける、レンズ群ＧＲ１の光軸ＡＸ１とレンズ群ＧＲ２の光軸ＡＸ２との間隔である。間隔Ｌは、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズＧ２により変換される。その結果、第１レンズ群の物体側では、第１レンズ群Ｇ１の光軸ＡＸ１と第２レンズ群Ｇ２の光軸ＡＸ２との間隔は、間隔Ａとなる。
　レンズ群ＧＲ１とレンズ群ＧＲ２の各々には、開口絞りＡＳが配置されている。開口絞りＡＳを物体とみなすと、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とで、開口絞りＡＳの像が形成される。開口絞りＡＳの像は、入射瞳と呼ばれる。図１（ｂ）では、入射瞳は、ＥＮＰで表示されている。
　一方の入射瞳の中心と他方の入射瞳の中心との間隔（以下、「入射瞳の中心間隔」という）の値は、間隔Ａの値で近似することができる。入射瞳の中心間隔は、人間の目の間隔に相当する。中心間隔の値は、立体感を決める値である。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系は、条件式（１）を満足する。条件式（１）は、後側レンズ群に入射する軸外主光線の傾きを小さくする条件式である。
　値が条件式（１）の下限値を下回る場合、負レンズの屈折力を大きくなりすぎる。この場合、収差補正が難しくなるので、鮮明な光学像が形成されない。値が条件式（１）の上限値を上回る場合、軸外主光線の傾きを十分に小さくできない。そのため、光学系が大きくなるか、又は、広い画角を確保できない。
　条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
　０．３＜－ｆ21n／ｆSUB≦３　　　（１’）
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は正の屈折力を有すると共に、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
　０．２（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ）　　　（２）
　ここで、
　Ｌは、第１後群の光軸と第２後群の光軸との間隔、
　ｆ1は、第１レンズ群の焦点距離、
　ｆ2は、第２レンズ群の焦点距離、
である。
　また、条件式（２）を満足すると良い。条件式（２）は、間隔Ａに関する条件式である。前述したように、間隔Ａは中心間隔に相当するので、条件式（２）は入射瞳の中心間隔に関する条件式に相当する。よって、条件式（２）を満足することで、適切な立体感が得られる。
　値が条件式（２）の下限値を下回る場合、立体感が小さくなりすぎる。よって、実用的な立体視ができない。値が条件式（２）の上限値を上回る場合、立体感が大きくなりすぎる。この場合、融像がしにくくなるので、実用的な立体視ができない。
　条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。条件式（２’）を満足することで、より適切な立体感が得られる。
　０．３５≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２　　　（２）
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、前側副群が光軸に沿って移動することで、合焦が行われることが好ましい。
　立体内視鏡における観察では、最初に、広い範囲を観察し、その範囲の中から患部を見つけ出す。患部を見つけ出したら、患部に先端部を近接させて、患部を拡大観察する。広い範囲の観察と拡大観察の両方で、適切な立体感が得られることが望まれる。
　そのためには、光学系に合焦機能を持たせることが望ましい。本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、前側副群が光軸に沿って移動する。前側副群の焦点距離は、第１レンズ群の焦点距離や第２レンズ群の焦点距離よりも、短くできる。そのため、合焦時の移動量を少なくできる。
　合焦時の移動量が少なくできると、移動機構を小型化できる。また、隣接するレンズとの間隔を狭くできるので、前側副群における光線高を低くできる。よって、小型で合焦機能を有する光学系を実現できる。
　また、前側副群は第１後群と第２後群の両方に配置されている。この場合、２つの前側副群を一体で移動できるので、移動範囲における体積を小さくできる。その結果、移動機構を小型化できる。
　また、負屈折力のレンズを移動させるので、拡大観察時の観察倍率を大きくできる。その結果、より大きな拡大効果が得られる。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、後側副群の最も物体側に正レンズが位置し、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
　０．６≦ｆ22R1／ｆ22R≦１．９　　　（３）
　ここで、
　ｆ22R1は、正レンズの焦点距離、
　ｆ22Rは、後側副群の焦点距離、
である。
　後側副群の物体側には、前側副群が配置されている。前側副群の屈折力は負屈折力なので、前側副群から出射する光束は広がり易い。後側副群の最も物体側に正レンズを配置することで、前側副群から出射する光束の広がりを抑えることができる。
　値が条件式（３）の上限値を上回る場合、前側副群から出射する光束の広がりを抑えることが難しくなる。この場合、後側副群におけるレンズ径が大きくなる。後側レンズ群では、２つの後側副群が並列に配置されている。２つの後側副群の各々で、レンズ径が大きくなる。その結果、２つの後側副群が接触する。
　２つの後側副群が接触しないためには、２つの後側副群の間隔を広げるか、又は、２つの後側副群の各々で、レンズ径を小さくすれば良い。
　しかしながら、２つの後側副群の間隔を広げると、光学系が大きくなる。２つの後側副群の各々で、レンズ径を小さくすると、有効口径が小さくなる。そのため、画角が狭くなってしまう。
　値が条件式（３）の下限値を下回る場合、軸外主光線が大きく屈折される。そのため、コマ収差が増大する。その結果、光学像の周辺部における結像性能が劣化する。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、第２副群の後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
　０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５　　　（４）
　ここで、
　ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
　ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
　後側副群が、正レンズ、負レンズ、及び正レンズを有することで、各レンズの屈折力を大きくできる。そのため、後側副群の組立が容易にできる。
　値が条件式（４）の下限値を下回る場合、第１副群の負レンズと第１副群の正レンズとで発生する像面湾曲を補正しにくくなる。値が条件式（４）の上限値を上回る場合、第１副群で光線を屈折させる効果が少なくなる。この場合、第１レンズ群において最も物体側に位置するレンズの外径が大きくなる。そのため、光学系の小型化が難しくなる。
　本実施形態の立体内視鏡対物光学系では、第１副群は、物体側から順に、負レンズと、正レンズと、を有し、第２副群の後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。
　０．５≦－ｆ21ｎ／ｆ21p≦１　　　（４’）
　ここで、
　ｆ21nは、第１副群の負レンズの焦点距離、
　ｆ21pは、第１副群の正レンズの焦点距離、
である。
　後側副群が、正レンズ、正レンズ、及び負レンズを有することで、後側副群での収差補正が容易になる。その結果、解像度が高い光学像を形成できる。
　値が条件式（４’）の下限値を下回る場合、第１副群で軸外主光線が大きく屈折される。そのため、軸外収差の補正が難しくなる。値が条件式（４’）の上限値を上回る場合、第１副群の負レンズの屈折力が小さくなるか、又は、第１副群の正レンズの屈折力が大きくなる。そのため、球面収差の補正が難しくなる。
　本実施形態に係る内視鏡は、本実施形態に係る立体内視鏡対物光学系と、立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有することを特徴とする。
　本実施形態に係る内視鏡によれば、近点観察時に適切な立体感で、鮮明な立体像を観察することができる。
　以下に、立体視光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　各実施例のレンズ断面図について説明する。図２は、像面に最も合焦している物体位置が固定されている光学系のレンズ断面図である。また、図２以外のレンズ断面図は、合焦する物体位置を可変できる光学系のレンズ断面図である。これらのレンズ断面図において、（ａ）は遠点合焦時（遠点観察時）のレンズ断面、（ｂ）は近点合焦時（近点観察時）のレンズ断面図である。
　第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、開口絞りはＳ、像面（撮像面）はＩで示してある。また、第３レンズ群Ｇ３と像面Ｉとの間に、カバーガラスＣ１とカバーガラスＣ２が配置されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、後側レンズ群である。第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と同じ光学系が、第２後群に用いられている。
　各実施例の収差図について説明する。図３において、（ａ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｂ）は非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、像面に最も合焦している物体位置での収差図である。
　図３以外の収差図において、（ａ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｂ）は非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、遠点合焦時の収差図である。（ｄ）は横収差（ＤＺＹ）、（ｅ）は非点収差（ＡＳ）、（ｆ）は歪曲収差（ＤＴ）を示している。いずれも、近点合焦時のものである。
　各収差図において、横軸は収差量を表している。横収差と非点収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。収差曲線の波長の単位はｎｍである。
　実施例１の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
　第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。 
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、を有する。
　ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
　第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
　第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、負レンズと、第４接合レンズと、からなる。
　実施例１の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えていない。
　非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
　実施例２の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
　第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。 
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６と、両凸正レンズＬ１７と、を有する。
　ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。負メニスカスレンズＬ１６と両凸正レンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
　第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
　第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、負レンズと、第４接合レンズと、からなる。
　実施例２の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例２の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
　非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
　実施例３の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
　第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。 
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、平面を像側に向けた平凸正レンズＬ１５と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１６と、両凹負レンズＬ１７と、両凸正レンズＬ１８と、を有する。
　ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１５と平凹負レンズＬ１６とで、第４接合レンズが形成されている。両凹負レンズＬ１７と両凸正レンズＬ１８とで、第５接合レンズが形成されている。
　第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
　第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、第４接合レンズと、第５接合レンズと、からなる。
　実施例３の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例３の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
　非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
　実施例４の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
　第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。 
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、両凹負レンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凸正レンズＬ１２と、両凹負レンズＬ１３と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、両凸正レンズＬ１５と、両凹負レンズＬ１６と、両凹負レンズＬ１７と、両凸正レンズＬ１８と、を有する。
　ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凸正レンズＬ１２と両凹負レンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。両凸正レンズＬ１５と両凹負レンズＬ１６とで、第４接合レンズが形成されている。両凹負レンズＬ１７と両凸正レンズＬ１８とで、第５接合レンズが形成されている。
　第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
　第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、第４接合レンズと、第５接合レンズと、からなる。
　実施例４の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例４の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
　非球面は、両凹負レンズＬ４の物体側面と、両凹負レンズＬ６の物体側面と、の合計２面に設けられている。
　実施例５の立体内視鏡対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
　第１レンズ群Ｇ１は、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凹負レンズＬ４と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と両凸正レンズＬ３とで、接合レンズが形成されている。 
　第２レンズ群Ｇ２は、両凸正レンズＬ５と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、を有する。ここで、負メニスカスレンズＬ６と両凸正レンズＬ７とで、接合レンズが形成されている。
　第３レンズ群Ｇ３は、第１後群と第２後群とを有する。第１後群と第２後群は、共に、両凹負レンズＬ８と、両凸正レンズＬ９と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１０と、両凸正レンズＬ１１と、平面を物体側に向けた平凹負レンズＬ１２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３と、両凸正レンズＬ１４と、平面を像側に向けた平凸正レンズＬ１５と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１７と、を有する。
　ここで、両凹負レンズＬ８と両凸正レンズＬ９とで、第１接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１０と両凸正レンズＬ１１とで、第２接合レンズが形成されている。平凹負レンズＬ１２と正メニスカスレンズＬ１３とで、第３接合レンズが形成されている。正メニスカスレンズＬ１６と負メニスカスレンズＬ１７とで、第４接合レンズが形成されている。
　第１後群と第２後群は、共に、正屈折力の第１副群ＳＵＢ１と、第２副群ＳＵＢ２と、からなる。開口絞り（絞り）Ｓは、第１副群ＳＵＢ１と第２副群ＳＵＢ２との間に配置されている。
　第１副群ＳＵＢ１は、第１接合レンズと第２接合レンズとからなる。第２副群ＳＵＢ２は、負屈折力の前側副群ＳＵＢＦと、正屈折力の後側副群ＳＵＢＲと、からなる。前側副群ＳＵＢＦは、第３接合レンズからなる。後側副群ＳＵＢＲは、正レンズと、正レンズと、第４接合レンズと、からなる。
　実施例５の立体内視鏡対物光学系は、合焦機能を備えている。遠点から近点への合焦時、前側副群ＳＵＢＦが像側に移動する。実施例５の立体視光学系では、第１後群の前側副群ＳＵＢＦと第２後群の前側副群ＳＵＢＦを同時に移動させるため、移動機構を簡素化することができる。
　以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。
　また、非球面形状は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとり、円錐係数をｋ、非球面係数をＡ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、Ａ１２…としたとき、次の式で表される。
　ｚ＝（ｙ2／ｒ）／［１＋｛１－（１＋ｋ）（ｙ／ｒ）2｝1/2］
　　　　＋Ａ４ｙ4＋Ａ６ｙ6＋Ａ８ｙ8＋Ａ１０ｙ10＋Ａ１２ｙ12＋…
　また、非球面係数において、「Ｅ－ｎ」（ｎは整数）は、「１０－ｎ」を示している。なお、これら諸元値の記号は後述の実施例の数値データにおいても共通である。
　本実施例では、物体面側のレンズから順に合成焦点距離を計算し、最も焦点距離が大きくなるレンズ範囲（最も負の屈折力が大きくなるレンズ範囲）を、第１レンズ群Ｇ１と定義している。第１レンズ群Ｇ１の定義は、上記定義に限定されるものではない。
　また、各種データにおいて、ＩＨは像高、φは開口絞りの直径、Ｌは第１後群の光軸と第２後群の光軸との間隔、ＮＡは物体側の開口数、ΔＩは像面のシフト量である。
　第３レンズ群のシフト量は、第１レンズ群の光軸と第１後群の光軸との間隔、又は、第１レンズ群の光軸と第２後群の光軸との間隔から求めれば良い。
　第１後群の像面には第１光学像が形成される。第２後群の像面には第２光学像が形成される。第１後群の光軸と第２後群の光軸位置は、共に、第１レンズ群の光軸に対してシフトしている。そのため、第１レンズ群の光軸上の物点の像は、第１後群の光軸上や第２後群の光軸上に形成されない。すなわち、第１光学像の中心は第１後群の光軸と一致せず、第２光学像の中心は第２後群の光軸と一致しない。
　像面のシフト量は、第１後群の光軸と第１光学像の中心との差から求めるか、又は、第２後群の光軸と第２光学像の中心との差から求めれば良い。像面のシフト量の符号の正負については、第１後群の光軸よりも第１レンズ群の光軸側に第１光学像の中心が位置している場合、及び、第２後群の光軸よりも第１レンズ群の光軸側に第２光学像の中心が位置している場合を負とする。
数値実施例１
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号     r             d          nd        νd
  物面       ∞         10.0000
   1         ∞          0.3000      1.88300    40.76
   2        2.7003       0.6100
   3       -2.4659       0.3000      1.81600    46.62
   4        2.7009       0.6100      1.92286    18.90
   5      -18.5670       0.1500
   6*      -4.6983       0.3000      1.51633    64.14
   7        4.6936       0.1025
   8        2.1908       0.7300      1.69680    55.53
   9      -15.9753       0.1000
  10*     -13.1672       0.3000      1.85026    32.27
  11        4.0126       0.9500      1.49700    81.54
  12       -2.0357       0.1000
  13       -0.8235       0.2100      1.95906    17.47
  14        8.3698       0.3600      1.48749    70.23
  15       -0.7912       0.1000
  16         ∞          0.2400      1.81600    46.62
  17        0.8312       0.4200      1.80518    25.42
  18       -2.0255       0.0500
  19(絞り)   ∞          0.19262
  20         ∞          0.3100      1.80610    40.92
  21       -1.4007       0.2400      1.75520    27.51
  22        2.6888       0.65738
  23        1.4452       0.3900      2.00330    28.27
  24        7.8217       0.1851
  25       -2.5095       0.2038      1.92286    18.90
  26       -3.9683       0.6793
  27        1.6582       0.2100      1.95906    17.47
  28        0.6086       0.5100      1.48749    70.23
  29       -1.8356       0.1000
  30         ∞          0.4500      1.51633    64.14
  31         ∞          0.0100      1.51300    64.00
  32         ∞          0.3500      1.50510    63.26
  33         ∞          0.0000
  像面       ∞
 
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
 
各種データ
  ＩＨ    0.48
  φ      0.72
  Ｌ      1.4
  ＮＡ    0.00795
  ΔＩ    0.01393
数値実施例２
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号     r             d          nd        νd
  物面       ∞          d0
   1         ∞          0.3000      1.88300    40.76
   2        2.7003       0.6100
   3       -2.4659       0.3000      1.81600    46.62
   4        2.7009       0.6100      1.92286    18.90
   5      -18.5670       0.1500
   6*      -4.6983       0.3000      1.51633    64.14
   7        4.6936       0.1025
   8        2.1908       0.7300      1.69680    55.53
   9      -15.9753       0.1000
  10*     -13.1672       0.3000      1.85026    32.27
  11        4.0126       0.9500      1.49700    81.54
  12       -2.0357       0.1000
  13       -0.8235       0.2100      1.95906    17.47
  14        8.3698       0.3600      1.48749    70.23
  15       -0.7912       0.1000
  16         ∞          0.2400      1.81600    46.62
  17        0.8312       0.4200      1.80518    25.42
  18       -2.0255       0.0500
  19(絞り)   ∞          d1
  20         ∞          0.3100      1.80610    40.92
  21       -1.4007       0.2400      1.75520    27.51
  22        2.6888       d2
  23        1.4452       0.3900      2.00330    28.27
  24        7.8217       0.1851
  25       -2.5095       0.2038      1.92286    18.90
  26       -3.9683       0.6793
  27        1.6582       0.2100      1.95906    17.47
  28        0.6086       0.5100      1.48749    70.23
  29       -1.8356       0.1000
  30         ∞          0.4500      1.51633    64.14
  31         ∞          0.0100      1.51300    64.00
  32         ∞          0.3500      1.50510    63.26
  33         ∞          0.0000
  像面       ∞
 
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
 
各種データ
  ＩＨ    0.48
  φ      0.72
  Ｌ      1.4
        遠点観察時      近点観察時
  ＮＡ    0.00795         0.02626
  ΔＩ    0.01393         0.05381
  d0     10               2
  d1      0.19262         0.8
  d2      0.65738         0.05
数値実施例３
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号     r             d          nd        νd
  物面       ∞          d0
   1         ∞          0.3000      1.88300    40.76
   2        2.7003       0.6100
   3       -2.4659       0.3000      1.81600    46.62
   4        2.7009       0.6100      1.92286    18.90
   5      -18.5670       0.1500
   6*      -4.6983       0.3000      1.51633    64.14
   7        4.6936       0.1025
   8        2.1908       0.7300      1.69680    55.53
   9      -15.9753       0.1000
  10*     -13.1672       0.3000      1.85026    32.27
  11        4.0126       0.9500      1.49700    81.54
  12       -2.0357       0.1000
  13       -1.1309       0.2100      1.95906    17.47
  14        1.5997       0.3600      1.48749    70.23
  15       -1.3908       0.1000
  16         ∞          0.2200      1.80610    40.92
  17        1.5184       0.3700      1.80518    25.42
  18       -1.4145       0.0500
  19(絞り)   ∞          d1
  20         ∞          0.3100      1.80518    25.42
  21       -6.1791       0.2400      1.53172    48.84
  22        1.9254       d2
  23        1.4918       0.3900      2.00330    28.27
  24        7.1660       0.0500
  25        1.3286       0.3300      1.77250    49.60
  26         ∞          0.2300      1.80518    25.42
  27        1.4096       0.1300
  28      -18.3946       0.2100      1.95906    17.47
  29        0.5534       0.5600      1.48749    70.23
  30       -1.2753       0.1000
  31         ∞          0.4500      1.51633    64.14
  32         ∞          0.0100      1.51300    64.00
  33         ∞          0.3500      1.50510    63.26
  34         ∞          0.0006
  像面       ∞
 
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03 
 
各種データ
  ＩＨ    0.48
  φ      0.74
  Ｌ   　 1.4
        遠点観察時      近点観察時
  ＮＡ    0.00776         0.02563
  ΔＩ    0.01399         0.05364
  d0     10               2
  d1      0.19277         0.8
  d2      0.65723         0.05
数値実施例４
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号     r             d          nd        νd
  物面       ∞          d0
   1         ∞          0.3000      1.88300    40.76
   2        2.7003       0.6100
   3       -2.4659       0.3000      1.81600    46.62
   4        2.7009       0.6100      1.92286    18.90
   5      -18.5670       0.1500
   6*      -4.6983       0.3000      1.51633    64.14
   7        4.6936       0.1025
   8        2.1908       0.7300      1.69680    55.53
   9      -15.9753       0.1000
  10*     -13.1672       0.3000      1.85026    32.27
  11        4.0126       0.9500      1.49700    81.54
  12       -2.0357       0.2000
  13       -1.2746       0.2100      1.95906    17.47
  14        0.7836       0.3600      1.48749    70.23
  15       -1.6364       0.1000
  16         ∞          0.2400      1.81600    46.62
  17        1.5793       0.4900      1.84666    23.78
  18       -1.1918       0.0500
  19(絞り)   ∞          d1
  20         ∞          0.4100      1.81600    46.62
  21       -3.3553       0.2400      1.71736    29.52
  22        1.6881       d2
  23        1.5758       0.4900      2.00330    28.27
  24        3.4809       0.1000
  25        1.2152       0.5800      1.72916    54.68
  26      -28.0805       0.2800      1.84666    23.78
  27       16.1478       0.1300
  28       -1.9818       0.2100      1.92286    18.90
  29        0.5602       0.5600      1.48749    70.23
  30       -1.2459       0.1180
  31         ∞          0.4500      1.51633    64.14
  32         ∞          0.0100      1.51300    64.00
  33         ∞          0.3500      1.50510    63.26
  34         ∞         -0.0001
  像面       ∞
 
非球面データ
第６面
k=-1.0541
A4=-4.4267E-02,A6=6.8814E-03,A8=3.0686E-03
第１０面
k=-0.2974
A4=-2.3416E-02,A6=-7.5181E-03
 
各種データ
  ＩＨ    0.48
  φ      0.74
  Ｌ      1.4
        遠点観察時      近点観察時
  ＮＡ    0.0041          0.02526
  ΔＩ    0.0079          0.0551
  d0     20               2
  d1      0.08            0.495
  d2      0.485           0.05
数値実施例５
単位    ｍｍ
 
面データ
  面番号     r             d          nd        νd
  物面       ∞          d0
   1         ∞          0.3000      1.88300    40.76
   2        5.0431       0.4300
   3       -4.6915       0.3000      1.74100    52.64
   4        4.9455       0.6100      1.92286    18.90
   5      130.4245       0.3800
   6       -1.8638       0.3000      1.48749    70.23
   7        2.3779       0.4105
   8        4.3309       0.7300      1.69680    55.53
   9       -3.8769       0.1000
  10       33.9260       0.3000      1.85026    32.27
  11        3.3817       0.9500      1.49700    81.54
  12       -2.6859       0.1200
  13       -1.3145       0.2100      2.00330    28.27
  14        0.6756       0.4100      1.51633    64.14
  15       -1.8029       0.1000
  16         ∞          0.2400      1.84666    23.78
  17        7.9287       0.4900      1.80610    40.92
  18       -1.1000       0.0500
  19(絞り)   ∞          d1
  20         ∞          0.3200      1.49700    81.54 
  21        1.1309       0.3300      1.84666    23.78
  22        1.2208       d2
  23        1.7338       0.7000      1.48749    70.23
  24       -7.4321       0.1000
  25        1.8975       0.6000      1.49700    81.54
  26         ∞          0.1300
  27        1.2646       0.5100      1.51633    64.14
  28        9.4761       0.3000      1.95906    17.47
  29        0.7000       0.3400
  30        3.1035       0.4500      1.51633    64.14
  31         ∞          0.0100      1.51300    64.00
  32         ∞          0.3500      1.50510    63.26
  33         ∞          0.0000
  像面       ∞
 
各種データ
  ＩＨ    0.45
  φ      0.8
  Ｌ      0.7
        遠点観察時      近点観察時
  ＮＡ    0.00663         0.02061
  ΔＩ    0.01399         0.05266
  d0     10               2
  d1      0.11969         0.465
  d2      0.53031         0.185
　次に、各実施例における条件式の値を以下に掲げる。-（ハイフン）は該当する構成がないことを示す。実施例２～５については、条件式（１）の値が２つ記載されている。上段の値は近点観察時の値で、下段の値は遠点観察時の値である。
 
                          実施例１     実施例２     実施例３
(1)-f21n/fSUB              1.908        1.694        0.889
                                        1.908        0.973
(2)-L×f1/f2               0.56         0.56         0.56
(3)f22R1/f22R              0.855        0.855        0.81
(4)-f21n/f21p              1.101        1.101         -
(4’)-f21n/f21p              -           -           0.827
 
                          実施例４     実施例５
(1)-f21n/fSUB              0.609        0.551
                           0.678        0.623
(2)-L×f1/f2               0.56         0.56
(3)f22R1/f22R              1.453        1.7
(4)-f21n/f21p               -            -
(4’)-f21n/f21p            0.741        0.654
　図１２は、本実施形態の内視鏡を示す図である。本実施形態の内視鏡は、立体視内視鏡である。立体視内視鏡１は、本体部２と、光源装置３と、カメラコントロールユニット４（以下、「ＣＣＵ４」という）と、スキャンコンバータ５と、モニタ６と、シャッタメガネ７とを有する。
　本体部２は、挿入部８と、把持部９とを有する。挿入部８は、体腔内等に挿入される部分で、硬質の外套管で形成されている。外套管は、円管形状で、ステンレス等の金属等からなる。このように、立体視内視鏡１は、硬性内視鏡である。把持部９は、術者により把持される部分である。
　把持部９には、ライトガイド口金１０が設けてある。ライトガイド口金１０に、ライトガイドケーブル１１の一端が接続される。ライトガイドケーブル１１の他端には、ライトガイトコネクタ１２が設けられている。ライトガイドケーブル１１は、把持部９と光源装置３に着脱自在で接続される。
　光源装置３は、ランプ１３とレンズ１４とを有する。ランプ１３は、例えば、白色光の照明光を発生する。レンズ１４は、照明光を集光する。レンズ１４で集光された照明光は、ライトガイドコネクタ１２の端面に照射される。端面に照射された照明光は、ライトガイドケーブル１１内のライトガイドにより、本体部２に伝送される。
　本体部２には、ライトガイド１５が設けられている。ライトガイド１５は把持部９内で屈曲され、挿入部８内を挿通されている。ライトガイド１５は、ライトガイドケーブル１１から供給された照明光を、挿入部８の先端部１６に固定された先端面に伝送する。これにより、先端面から前方に照明光が射出される。
　先端部１６内には、本実施形態の立体視光学系が配置されている。立体視光学系は、第１レンズ群１８ａと、第２レンズ群１８ｂと、後側レンズ群１８ｃと、を有する。後側レンズ群１８ｃは、第１後群１８ｃ１と、第２後群１８ｃ２と、を有する。
　物体１７は、照明光で照明される。物体１７からの光は、第１レンズ群１８ａと第２レンズ群１８ｂに入射する。第２レンズ群１８ｂから出射した光は、第１後群１８ｃ１に入射し、これにより、結像位置に第１光学像が形成される。第２レンズ群１８ｂから出射した光は第２後群１８ｃ２に入射し、これにより、結像位置に第２光学像が形成される。
　第１光学像と第２光学像は、同一の領域に形成される。よって、第１光学像と第２光学像を撮像する場合、１つの撮像素子又は２つの撮像素子を用いれば良い。立体視内視鏡１では、結像位置に、撮像素子１９ａと撮像素子１９ｂとが配置されている。
　出力部２０には、信号ケーブル２１の一端が接続されている。信号ケーブル２１の他端は、ＣＣＵ４に接続されている。撮像素子１９から出力された信号は、信号ケーブル２１を経由して、ＣＣＵ４に入力される。
　ＣＣＵ４では、撮像素子１９から出力された信号に対して、信号処理が行われる。ＣＣＵ４で信号処理された画像信号は、スキャンコンバータ５に入力される。スキャンコンバータ５では、ＣＣＵ４から出力された信号が映像信号に変換される。
　映像信号は、モニタ６に入力される。モニタ６は、入力された映像信号を表示する。モニタ６には、視差のある２つの画像が交互に表示される。シャッタメガネ７は、シャッター機能を有する。シャッタメガネ７を用いることで、モニタ６に表示された画像を、立体的に視認することができる。
（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）
　負屈折力が最も小さい負レンズが、第１レンズ群の最も像側に位置していることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項２）
　第１レンズ群が４枚のレンズからなることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項３）
　第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔が、０．４ｍｍから４ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。第１後群における入射瞳と第２後群における入射瞳との間隔は、０．７ｍｍから１ｍｍの間にあることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
（付記項４）
　第１レンズの入射側からみた第１後群内の開口絞りと第２後群内の開口絞りの間隔（入射瞳の間隔）が、０．２ｍｍから１．６ｍｍであることを特徴とする立体内視鏡対物光学系。好ましくは、入射瞳の間隔が０．３５ｍｍから１．０ｍｍである。
　以上のように、本発明は、広い画角を有し、適切な立体感が得られ、小型の立体内視鏡対物光学系及びそれを備えた内視鏡に適している。
　Ｇ１　第１レンズ群
　Ｇ２　第２レンズ群
　Ｇ３　第３レンズ群
　ＳＵＢ１　第１副群
　ＳＵＢ２　第２副群
　ＳＵＢＦ　前側副群
　ＳＵＢＲ　後側副群
　Ｓ　開口絞り（絞り）
　Ｃ１、Ｃ２　カバーガラス
　Ｉ　像面
　１　立体視内視鏡
　２　本体部
　３　光源装置
　４　カメラコントロールユニット（ＣＣＵ）
　５　スキャンコンバータ
　６　モニタ
　７　シャッタメガネ
　８　挿入部
　９　把持部
　１０　ライトガイド口金
　１１　ライトガイドケーブル
　１２　ライトガイトコネクタ
　１３　ランプ
　１４　レンズ
　１５　ライトガイド
　１６　先端部
　１７　物体
　１８ａ　第１レンズ群
　１８ｂ　第２レンズ群
　１８ｃ　後群レンズ群
　１８ｃ１　第１後群
　１８ｃ２　第２後群
　１９、１９ａ、１９ｂ　撮像素子
　２０　出力部
　２１　信号ケーブル

Claims (9)

  1. 　物体側から順に、
    　負屈折力の第１レンズ群と、
    　正屈折力の第２レンズ群と、
    　正屈折力の後側レンズ群と、を有し、
    　前記後側レンズ群は、第１後群と、第２後群と、を有し、
    　前記第１レンズ群と前記第２レンズ群は、各々の光軸が一致するように配置され、
    　前記第１レンズ群の光軸、前記第１後群の光軸及び前記第２後群の光軸は、同一平面上に位置し、
    　前記第１レンズ群の光軸は、前記第１後群の光軸と前記第２後群の光軸との間に位置し、
    　前記第１後群と前記第２後群は、各々、第１副群と、開口絞りと、第２副群と、からなり、
    　前記第１副群は負レンズを有し、
    　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする立体内視鏡対物光学系。
    　０＜－ｆ21n／ｆSUB≦３　　　（１）
    　ここで、
    　ｆ21nは、前記第１副群の前記負レンズの焦点距離、
    　ｆSUBは、前記第１後群の焦点距離、又は前記第２後群の焦点距離、
    である。
  2. 　前記第１副群は正の屈折力を有すると共に、物体側から順に、前記負レンズと、正レンズと、を有し、
    　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．２（ｍｍ）≦－Ｌ×ｆ1／ｆ2≦２（ｍｍ）　　　（２）
    　ここで、
    　Ｌは、前記第１後群の光軸と前記第２後群の光軸との間隔、
    　ｆ1は、前記第１レンズ群の焦点距離、
    　ｆ2は、前記第２レンズ群の焦点距離、
    である。
  3. 　前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
    　前記前側副群が光軸に沿って移動することで、合焦が行われることを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
  4. 　前記後側副群の最も物体側に正レンズが位置し、
    　以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項３に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．６≦ｆ22R1／ｆ22R≦１．９　　　（３）
    　ここで、
    　ｆ22R1は、前記正レンズの焦点距離、
    　ｆ22Rは、前記後側副群の焦点距離、
    である。
  5. 　前記第１副群は、物体側から順に、前記負レンズと、正レンズと、を有し、
    　前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、
    　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項３又は４に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５　　　（４）
    　ここで、
    　ｆ21nは、前記第１副群の前記負レンズの焦点距離、
    　ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
    である。
  6. 　前記第１副群は、物体側から順に、前記負レンズと、正レンズと、を有し、
    　前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、
    　以下の条件式（４’）を満足することを特徴とする請求項３又は４に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．５≦－ｆ21n／ｆ21p≦１　　　（４’）
    　ここで、
    　ｆ21nは、前記第１副群の前記負レンズの焦点距離、
    　ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
    である。
  7. 　前記第１副群は、物体側から順に、前記負レンズと、正レンズと、を有し、
    　前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
    　前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、負レンズと、正レンズと、からなり、
    　以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．９≦－ｆ21n／ｆ21p≦１．５　　　（４）
    　ここで、
    　ｆ21nは、前記第１副群の前記負レンズの焦点距離、
    　ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
    である。
  8. 　前記第１副群は、物体側から順に、前記負レンズと、正レンズと、を有し、
    　前記第２副群は、負屈折力の前側副群と、正屈折力の後側副群と、からなり、
    　前記第２副群の前記後側副群は、物体側から順に、正レンズと、正レンズと、負レンズと、からなり、
    　以下の条件式（４’）を満足することを特徴とする請求項１に記載の立体内視鏡対物光学系。
    　０．５≦－ｆ21n／ｆ21p≦１　　　（４’）
    　ここで、
    　ｆ21nは、前記第１副群の前記負レンズの焦点距離、
    　ｆ21pは、前記第１副群の前記正レンズの焦点距離、
    である。
  9. 　請求項１から８の何れか一項に記載の立体内視鏡対物光学系と、
    　前記立体内視鏡対物光学系によって形成された光学像を撮像する撮像素子と、を有する内視鏡。
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