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WO2013065296A1 - 対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置 - Google Patents

対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置 Download PDF

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WO2013065296A1
WO2013065296A1 PCT/JP2012/006973 JP2012006973W WO2013065296A1 WO 2013065296 A1 WO2013065296 A1 WO 2013065296A1 JP 2012006973 W JP2012006973 W JP 2012006973W WO 2013065296 A1 WO2013065296 A1 WO 2013065296A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
optical system
objective optical
negative
object side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/006973
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
恵介 原田
石井　良明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2013541629A priority Critical patent/JP5587513B2/ja
Priority to CN201280053395.0A priority patent/CN103907045B/zh
Publication of WO2013065296A1 publication Critical patent/WO2013065296A1/ja
Priority to US14/266,080 priority patent/US9063340B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only

Definitions

  • the present invention relates to an objective optical system in which a first lens group and a second lens group are disposed with a diaphragm interposed therebetween, and an endoscope apparatus using the objective optical system.
  • an objective optical system having a high angle of view used in an endoscope apparatus for observing the inside of a body cavity.
  • Such an objective optical system is known in which a cemented lens is arranged on each of both sides with a diaphragm interposed therebetween to correct lateral chromatic aberration.
  • the thickness of the lens arranged on the object side of the stop, or using a single lens instead of a cemented lens the size of the objective optical system in the optical axis direction can be reduced to reduce the objective optical system.
  • a lens or an optical member disposed on the image side with respect to the diaphragm of the objective optical system having a high angle of view for example, an optical axis orthogonal direction (radial direction) of an optical path conversion prism
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an objective optical system that can be miniaturized without deteriorating optical performance and an endoscope apparatus using the objective optical system. is there.
  • the first objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the second lens group is composed of a positive single lens, a positive lens and a negative lens, sequentially from the object side. It consists of a lens and satisfies the conditional expression (1): f1 / f ⁇ 1.1.
  • f1 is the focal length of the lens arranged closest to the object side
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the second objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the second lens group is composed of a positive single lens, a positive lens and a negative lens, sequentially from the object side. It consists of a lens and satisfies the conditional expression (2): 2.95 ⁇ f4 / f.
  • f4 is the focal length of the positive single lens constituting the second lens group
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the third objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the second lens group is composed of a positive single lens, a positive lens and a negative lens, sequentially from the object side. It consists of a lens and satisfies the conditional expression (3): f (RN) / f ⁇ 3.6.
  • f (RN) is the focal length of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the fourth objective optical system includes, in order from the object side, a first lens group having a negative refractive power, a stop, and a second lens group having a positive refractive power.
  • the second lens group includes a positive single lens, a positive lens, and a negative lens in order from the object side.
  • f (RN) is the focal length of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the cemented lens constituting the first lens group may be composed of a positive lens and a negative lens having a convex surface on the image side in order from the object side.
  • the cemented lens constituting the second lens group may be composed of, in order from the object side, a positive lens and a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side.
  • the cemented lens constituting the second lens group may be composed of, in order from the object side, a negative lens and a positive lens having a convex surface on the image side.
  • the second, third, and fourth objective optical systems satisfy the conditional expression (1): f1 / f ⁇ 1.1.
  • f1 is the focal length of the lens arranged closest to the object side
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the first to fourth objective optical systems satisfy the conditional expression (6): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 3.
  • f2-6 is the combined focal length of other lenses excluding only the lens arranged closest to the object side.
  • the first to fourth objective optical systems can be used for an endoscope objective optical system.
  • the endoscope apparatus includes any one of the first to fourth objective optical systems.
  • the objective optical system is substantially composed of two lens groups.
  • substantially composed of two lens groups means a lens having substantially no refractive power, an optical element other than a lens such as a diaphragm or a cover glass, a lens flange, etc., in addition to the two lens groups.
  • the objective optical system is substantially composed of six lenses.
  • the term “consisting essentially of six lenses” means lenses other than six lenses, optical elements other than lenses, such as a diaphragm and a cover glass, lens flanges, and lenses. Also included are those having a mechanism part such as a barrel, an image sensor, a camera shake correction mechanism, and the like.
  • the objective optical system may be configured by only two lens groups and six lenses, or substantially other than the two lens groups and six lenses. It may have a lens having no power or an optical element other than the lens.
  • the number of lenses when a cemented lens is included is counted assuming that a cemented lens formed by cementing n lenses is composed of n lenses.
  • Single lens means one lens. That is, a single lens means a single lens that is not cemented.
  • the aspherical irregularity, the aspherical refractive power positive / negative, and the aspherical curvature radius positive / negative are the aspherical paraxial region irregularity, refractive power positive / negative, It shall be defined by the sign of the radius of curvature.
  • a negative lens means a lens having a negative refractive power
  • a positive lens means a lens having a positive refractive power
  • the first lens group having a negative refractive power, a diaphragm, and a positive refractive power
  • the first lens group is composed of a negative single lens, a cemented lens formed by cementing a positive lens and a negative lens in order from the object side
  • the second lens group is disposed on the object side.
  • the second objective optical system is configured to satisfy the conditional expression (2): 2.95 ⁇ f4 / f
  • the third objective optical system is configured to satisfy the conditional expression (3): Since it is configured to satisfy f (RN) / f ⁇ 3.6, the first, second, and third As for the objective optical system, the outer diameter of the cemented lens disposed on the image side from the stop can be reduced, and the height of the light beam emitted from the objective optical system to the image side and imaged can be reduced. It is possible to reduce the size without degrading the optical performance.
  • the first objective optical system and the endoscope apparatus using the same are configured so as to satisfy the conditional expression (1): f1 / f ⁇ 1.1, thereby widening the angle of view (130 degrees). ⁇ 140 degrees) is possible.
  • the angle of view can be increased, but the height of the light beam passing through the negative single lens arranged closest to the object side becomes high, and the outer diameter of this single lens is increased. Will have to do.
  • the lower limit of conditional expression (1) is not reached, the angle of view becomes small and does not contribute to the required widening of the angle.
  • the second objective optical system and the endoscope apparatus are configured so as to satisfy the conditional expression (2): 2.95 ⁇ f4 / f, the second objective optical system is disposed closer to the image side than the stop. The diameter of the cemented lens can be reduced.
  • conditional expression (2) If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the angle of view becomes smaller and does not contribute to the required widening of the angle. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (2) is not reached, the height of the light beam passing through the cemented lens arranged on the image side of the positive single lens constituting the second lens group becomes high. Since it must be increased, it is difficult to reduce the diameter of the cemented lens disposed on the image side of the stop.
  • the field curvature can be reduced. While suppressing the occurrence, the outer diameter of the negative lens constituting the cemented lens arranged on the aperture image side can be reduced. Since this negative lens has a greater sensitivity of field curvature to the change in focal length than other lenses (the degree of change in field curvature), correction of this field curvature and a reduction in the diameter of the negative lens are performed simultaneously. There is a need. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the curvature of field becomes over (overcorrected).
  • the first lens group having a negative refractive power, the diaphragm, and the second lens group having a positive refractive power is composed of a negative single lens, a cemented lens having a negative refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens in order from the object side
  • the second lens group is composed of an object It is assumed that a positive single lens and a cemented lens having a positive refractive power formed by cementing a positive lens and a negative lens are sequentially formed from the side, and conditional expression (4): ⁇ 5 ⁇ f (RN) / f ⁇ 2 , (5): 1.6 ⁇ f (RP) / f ⁇ 2 is satisfied at the same time, so that the outer diameter of the cemented lens arranged on the image side with respect to the stop is reduced, and the objective optical system is used.
  • the fourth objective optical system and the endoscope apparatus using the same are configured so as to satisfy the conditional expression (4): ⁇ 5 ⁇ f (RN) / f ⁇ 2, thereby generating field curvature. It is possible to reduce the outer diameter of the negative lens that constitutes the cemented lens disposed on the aperture image side. In particular, since this negative lens is more sensitive to the curvature of field (the degree of change of the field curvature) than the other lenses, the correction of the field curvature and the reduction of the diameter of the negative lens can be achieved. Must be done at the same time. If the upper limit of conditional expression (4) is exceeded, the field curvature will be over (overcorrected). On the other hand, if the lower limit of conditional expression (4) is not reached, the back focus is shortened and the field curvature becomes under (undercorrected).
  • the fourth objective optical system and the endoscope apparatus using the same are configured so as to satisfy the conditional expression (4), and further, conditional expression (5): 1.6 ⁇ f (RP) / f
  • conditional expression (5) 1.6 ⁇ f (RP) / f
  • conditional expression (5) If the upper limit of conditional expression (5) is exceeded, the angle of view becomes smaller and does not contribute to the required widening of the angle. On the other hand, if the lower limit of conditional expression (5) is not reached, the back focus is reduced, and it becomes difficult to dispose another optical member such as an optical path conversion prism on the image side of the objective optical system.
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the endoscope apparatus provided with the objective optical system by embodiment of this invention
  • Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 1 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 2 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 3 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 4 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 5 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 6 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 7 with an optical path Sectional drawing which shows schematic structure of the objective optical system of Example 8 with an optical path Aberration diagram of objective optical system of Example 1 Aberration diagram of objective optical system of Example 2 Aberration diagram of objective optical system of Example 3 Aberration diagram of objective optical system of Example 4 Aberration diagram of objective optical system of Example 5 Aberration diagram of objective optical system of Example 6 Aberration diagram of objective optical system of Example 7 Aberration diagram of objective optical
  • FIG. 1 shows four types of objective optical systems from an endoscope apparatus provided with the objective optical system according to the first embodiment of the present invention to an endoscope apparatus provided with the objective optical system according to the fourth embodiment.
  • arrows X, Y, and Z in FIG. 1 indicate three directions orthogonal to each other, and the arrow Z direction indicates the same direction as the optical axis Z1.
  • the optical axis Z1 is an axis that coincides with a straight line passing through the top of each lens surface constituting the objective optical system.
  • the four types of objective optical systems 101 to 104 corresponding to the first to fourth embodiments are collectively referred to as the objective optical system 100.
  • the four types of endoscope apparatuses 201 to 204 corresponding to the first to fourth embodiments are collectively referred to as an endoscope apparatus 200.
  • the illustrated endoscope apparatus 200 includes an image pickup element 210 that is a solid-state image pickup element such as a CCD or a CMOS, and an objective optical system 101.
  • FIG. 1 shows a distal end portion of a part to be inserted into a body cavity in the endoscope apparatus.
  • the light propagating along the optical axis Z1 determined with respect to the single-focus objective optical system 101 is bent by approximately 90 degrees in the direction toward the image sensor 210 by the optical path conversion prism Pr.
  • the light receiving surface 210J of the image sensor 210 is disposed parallel to the optical axis Z1.
  • the image sensor 210 converts an optical image Im representing the subject 1 imaged on the light receiving surface 210J of the image sensor 210 through the single-focus objective optical system 100 into an electrical signal, and an image signal indicating the optical image Im. Gs is output.
  • a first lens group G1 having a negative refractive power, an aperture stop St, and a second lens group G2 having a positive refractive power are arranged in order from the object side (the arrow-Z direction side in the figure). It is made.
  • the first lens group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 that is a single lens having negative refractive power, and a cemented lens LS1 formed by cementing a lens having positive refractive power and a lens having negative refractive power.
  • the second lens group G2 includes, in order from the object side, a fourth lens L4 that is a single lens having positive refractive power, a lens having positive refractive power, and a lens having negative refractive power.
  • a cemented lens LS2 is arranged.
  • These objective optical systems 100 can be used not only as an endoscope apparatus but also as an objective lens in other apparatuses.
  • the objective optical system 101 satisfies the conditional expression (1): f1 / f ⁇ 1.1 in addition to the configuration described for the objective optical system 100.
  • f1 is the focal length of the lens arranged closest to the object side
  • f is the focal length of the entire lens system.
  • the objective optical system 101 of the first embodiment preferably satisfies the conditional expression (1a): ⁇ 1.5 ⁇ f1 / f ⁇ 1.1, and the conditional expression (1b): ⁇ 1. It is more desirable to satisfy 4 ⁇ f1 / f ⁇ 1.2.
  • conditional expression (1a) and (1b) is the same as that of the above-mentioned conditional expression (1).
  • the objective optical system 102 according to the second embodiment satisfies the conditional expression (2) in addition to the configuration described for the objective optical system 100.
  • the objective optical system 102 preferably satisfies the conditional expression (2a): 3 ⁇ f4 / f ⁇ 6, and satisfies the conditional expression (2b): 3 ⁇ f4 / f ⁇ 5. It is more desirable to do.
  • conditional expressions (2a) and (2b) are the same as those of conditional expression (2) described above.
  • the objective optical system 103 satisfies the conditional expression (3): in addition to the configuration described for the objective optical system 100.
  • f (RN) is the focal length of the negative lens in the cemented lens constituting the second lens group.
  • the objective optical system 103 preferably satisfies the conditional expression (3a): ⁇ 5 ⁇ f (RN) / f ⁇ 3.7, and the conditional expression (3b): ⁇ 4 It is more desirable to satisfy .5 ⁇ f (RN) / f ⁇ -3.8.
  • conditional expression (3) If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the curvature of field becomes over (overcorrected). On the other hand, if the lower limit of conditional expression (3) is not reached, the back focus is shortened and the field curvature becomes under (undercorrected). In addition, the effect about conditional expression (3a) and (3b) is the same as that of the case of conditional expression (3).
  • the cemented lens LS1 constituting the first lens group G1 has a negative refractive power as a whole
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 has a positive refractive power as a whole, and satisfies the conditional expressions (4) and (5) at the same time.
  • conditional expression (4a) and (4b) is the same as that of the above-mentioned conditional expression (4). Further, the effects of conditional expressions (5a) and (5b) are the same as those of conditional expression (5) described above.
  • the cemented lens LS1 constituting the first lens group G1 has a positive refractive power in which the image side (the arrow + Z direction side in the drawing) forms a convex surface in order from the object side.
  • the second lens L ⁇ b> 2 and the third lens L ⁇ b> 3 having negative refractive power may be disposed. If the second lens L2 has a convex surface on the image side and has a positive refractive power, the back focus can be made sufficiently long, and the optical path conversion prism Pr and filter can be more easily included in the optical path corresponding to the back focus.
  • An optical element LL having no power such as Lf can be inserted.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 includes, in order from the object side, a fifth lens L5 having a positive refractive power, a negative surface with a convex surface facing the image side.
  • the sixth lens L6, which is a meniscus lens having a refractive power of 1, can be arranged. If the cemented lens LS ⁇ b> 2 is configured in this way, good telecentricity can be obtained, and the principal ray can be incident substantially perpendicular to the light receiving surface 210 ⁇ / b> J of the image sensor 210.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 is, in order from the object side, the fifth lens L5 having negative refractive power, and the positive refraction in which the image side forms a convex surface.
  • the sixth lens L6 having power can be arranged. If the cemented lens LS2 is configured in this way, good telecentricity can be obtained as in the case described above, and the chief ray can be incident substantially perpendicular to the light receiving surface 210J.
  • the objective optical systems 102, 103, and 104 desirably satisfy the conditional expression (1): f1 / f ⁇ 1.1, and the conditional expression (1a): ⁇ 1.5 ⁇ f1 / f ⁇ 1. .1 is more preferable, and it is more preferable that conditional expression (1b): ⁇ 1.4 ⁇ f1 / f ⁇ 1.2 is satisfied.
  • conditional expression (1), (1a), (1b) is the same as the effect of conditional expression (1) regarding the above-mentioned objective optical system 101.
  • the objective optical system 100 (101 to 104) preferably satisfies the conditional expression (6): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 3, and the conditional expression (6a): 1.92 ⁇ f2-6. It is more desirable to satisfy /f ⁇ 2.6, and it is even more desirable to satisfy conditional expression (6b): 1.92 ⁇ f2-6 / f ⁇ 2.2.
  • f2-6 is the combined focal length of other lenses excluding only the first lens L1 arranged closest to the object side. That is, f2-6 is the combined focal length of the second lens L2, the third lens L3, the fourth lens L4, the fifth lens L5, and the sixth lens L6.
  • conditional expression (6a) and (6b) is the same as that of said case.
  • Examples 1 to 8 showing specific numerical data of the objective optical system according to the present invention will be described together with reference to FIGS. 2 to 9, FIGS. 10 to 17, Tables 1 to 8, and Table 9. .
  • 2 to 9 that correspond to the reference numerals in FIG. 1 showing the objective optical system 100 (101 to 104) described above indicate the components corresponding to each other.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 1 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 1 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6).
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 1 is different from the objective optical system of Example 2 described later, and is a fifth lens L5 having positive refractive power in order from the object side.
  • Table 1 shows lens data of the objective optical system of Example 1.
  • the lens data in Table 1 is assigned surface numbers including the aperture stop St, the optical element LL having no power (for example, an optical path conversion prism, a filter, etc.) and the imaging surface on which the optical image Im is formed. ing.
  • interval on the optical axis Z1 with a surface is shown.
  • the unit of the radius of curvature and the surface interval is mm, and the radius of curvature is positive when convex on the object side and negative when convex on the image side.
  • ⁇ dj represents the Abbe number for the d-line of the j-th optical element.
  • optical system as described above can maintain a predetermined performance even when the dimensions of optical elements such as lenses are proportionally enlarged or proportionally reduced, the entire lens data is proportionally enlarged or proportionally reduced.
  • the objective optical system can also be an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 shows aberration diagrams of the objective optical system of Example 1.
  • FIG. 10A shows spherical aberration
  • FIG. 10B shows astigmatism
  • FIG. 10C shows distortion aberration
  • FIG. 10C shows lateral chromatic aberration. .
  • the solid line in the astigmatism diagram indicates the sagittal aberration, and the broken line indicates the tangential aberration.
  • Table 9 shows values corresponding to mathematical expressions and variable symbols in each conditional expression.
  • the values of these mathematical formulas and variable symbols can be obtained from the lens data shown in Table 1. It should be noted that the focal length of the lens corresponding to the variable symbol in the formula and the focal lengths (combined focal lengths) of a plurality of lenses combined are distinguished from each other.
  • Table 9 also shows values corresponding to mathematical expressions and variable symbols in each conditional expression related to the imaging lenses of Examples 2 to 8 described later.
  • the objective optical system of Example 1 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 2 showing the configuration of the objective optical system of Example 1, FIG. 10 showing aberrations, Table 1 showing lens data, and how to read Table 9 relating to each conditional expression are diagrams relating to Examples 2 to 8 to be described later. Since the same applies to the tables, the description thereof will be omitted for the examples described later.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 2 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 2 corresponds to the first, second, and fourth embodiments.
  • Conditional expression (3) is not satisfied, but conditional expression (1), (2), (4), (5), and (6) are configured to be satisfied.
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 2 is different from the objective optical system of Example 1 above, and the fifth lens L5 having negative refractive power in order from the object side.
  • a sixth lens L6 having a positive refractive power having a convex surface on the image side is disposed.
  • FIG. 11 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 2.
  • Table 2 below shows lens data of the objective optical system of Example 2.
  • the objective optical system of Example 2 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 3 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 3 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6). Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 3 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above.
  • FIG. 12 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 3.
  • Table 3 below shows lens data of the objective optical system of Example 3.
  • the objective optical system of Example 3 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 5 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 4 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 4 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6). Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 4 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above.
  • FIG. 13 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 4.
  • Table 4 below shows lens data of the objective optical system of Example 4.
  • the objective optical system of Example 4 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 5 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 5 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6). Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 5 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1.
  • FIG. 14 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 5.
  • Table 5 below shows lens data of the objective optical system of Example 5.
  • the objective optical system of Example 5 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 6 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 6 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6).
  • the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 6 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1.
  • FIG. 15 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 6.
  • Table 6 below shows lens data of the objective optical system of Example 6.
  • the objective optical system of Example 6 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 8 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 7 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 7 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6). Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 7 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above.
  • FIG. 16 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 7.
  • Table 7 below shows lens data of the objective optical system of Example 7.
  • the objective optical system of Example 7 can be downsized without degrading the optical performance.
  • FIG. 9 is a sectional view showing a schematic configuration of the objective optical system of Example 8 together with an optical path of a light beam passing through the objective optical system.
  • the objective optical system of Example 8 corresponds to the first to fourth embodiments, and is configured to satisfy all of conditional expressions (1) to (6). Further, the cemented lens LS2 constituting the second lens group G2 of the objective optical system of Example 8 is a fifth lens L5 having a positive refractive power in order from the object side, like the objective optical system of Example 1 above.
  • FIG. 17 is a diagram showing aberrations of the objective optical system of Example 8.
  • Table 8 below shows lens data of the objective optical system of Example 8.
  • the objective optical system of Example 8 can be downsized without degrading the optical performance.
  • Table 9 below shows values related to the conditional expressions as described above.
  • the present invention has been described above with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made.
  • the values of the radius of curvature, the surface spacing, the refractive index, the Abbe number, etc. of each lens element are not limited to the values shown in the above numerical examples, but can take other values.

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Abstract

　対物光学系において、光学性能を低下させることなく小型化する。 物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群（Ｇ１）、絞り（Ｓｔ）、正の屈折力を持つ第２レンズ群（Ｇ２）を配置し、第１レンズ群（Ｇ１）は、物体側から順に、負の単レンズである第１レンズ（Ｌ１）、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズ（ＬＳ１）を配置してなるものとし、第２レンズ群（Ｇ２）は、物体側から順に、正の単レンズである第４レンズ（Ｌ４）、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズ（ＬＳ２）を配置してなるものとし、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足するように構成する。 ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の合成焦点距離とする。

Description

対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置
　本発明は、絞りを間に挟んで第１レンズ群と第２レンズ群が配置されている対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置に関するものである。
　従来より、体腔内を観察するための内視鏡装置に用いられる高画角の対物光学系には小型化が求められている。このような対物光学系には、絞りを間に挟んだ両側それぞれに接合レンズを配置して倍率色収差を補正するように構成したものが知られている。さらに、絞りよりも物体側に配されているレンズの厚みを小さくしたり、接合レンズの代わりに単レンズを用いたりしてこの対物光学系の光軸方向の寸法を小さくして対物光学系を小型化しようとするものや、最も物体側に配されたレンズを通る光線の光線高さが低くなるように設計して光軸直交方向の寸法（外径）を小さくすることにより、対物光学系を小型化しようとするものが知られている（特許文献１、２、３参照）。
特開２００８－２５７１０８号公報 特開２００８－２５７１０９号公報 特開２００４－２０５７７９号公報
　ところで、さらに内視鏡装置を小型化するため、上記高画角の対物光学系の絞りよりも像側に配されるレンズや光学部材、例えば、光路変換プリズムの光軸直交方向（径方向）の寸法を小さくしたいという要請がある。この要請に応えるためには、画角を小さくしたり収差の発生を増大させることなく、絞りよりも像側に配される接合レンズの外径を小さくするとともに、対物光学系から像側に射出され結像される光線の光線高さを低くすることが求められる。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学性能を低下させることなく小型化することができる対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を提供することを目的とするものである。
　本発明の第１の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　本発明の第２の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、条件式（２）：２．９５＜ｆ４／ｆを満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ４は第２レンズ群を構成する正の単レンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　本発明の第３の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、条件式（３）：ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．６を満足することを特徴とするものである。ただし、ｆ（ＲＮ）を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　本発明の第４の対物光学系は、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、条件式（４）：－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２、条件式（５）：１．６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜２を同時に満足することを特徴をとするものである。ただし、ｆ(ＲＮ)を第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　前記第１レンズ群を構成する前記接合レンズは、物体側から順に、像側が凸面をなす正レンズ、負レンズからなるものとすることができる。
　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズは、物体側から順に、正レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなるものとすることができる。
　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズは、物体側から順に、負レンズ、像側が凸面をなす正レンズからなるものとすることができる。
　前記第２、第３、および第４の対物光学系は、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することが望ましい。ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　前記第１～第４の対物光学系は、条件式（６）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３を満足することが望ましい。ただし、ｆ２-６を最も物体側に配されたレンズのみを除いた他のレンズの合成焦点距離とする。
　前記第１～第４の対物光学系は、内視鏡用対物光学系に用いられるものとすることができる。
　本発明の内視鏡装置は、前記第１～第４いずれかの対物光学系を備えたことを特徴とするものである。
　前記対物光学系は、実質的に２個のレンズ群からなるものである。なお、「実質的に２個のレンズ群からなるもの」とは、２個のレンズ群以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含む。
　前記対物光学系は、実質的に６枚のレンズからなるものである。なお、「実質的に６枚のレンズからなるもの」とは、６枚のレンズ以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル、撮像素子、手振れ補正機構等の機構部分、等を持つものも含む。
　このように、前記対物光学系は、２個のレンズ群および６枚のレンズのみで構成されたものであってもよいし、あるいは、２個のレンズ群および６枚のレンズ以外に、実質的にパワーを有さないレンズやレンズ以外の光学要素等を持つものであってもよい。
　なお、接合レンズを含む場合のレンズ枚数については、ｎ枚のレンズを接合してなる接合レンズはｎ枚のレンズからなるものとしてそのレンズ枚数をカウントする。
　単レンズは、１枚のレンズを意味する。すなわち、単レンズは、接合されていない単独のレンズを意味する。
　対物光学系に非球面を用いる場合には、非球面の凹凸、非球面の屈折力の正負、および非球面の曲率半径の正負は、この非球面の近軸領域における凹凸、屈折力の正負、および曲率半径の正負によって規定するものとする。
　なお、負レンズは負の屈折力を有するレンズを、正レンズは正の屈折力を有するレンズを意味する。
　本発明の第１、２、および３の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置によれば、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群を配置し、第１レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなるものとし、さらに、第１の対物光学系については条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足するように構成し、第２の対物光学系については条件式（２）：２．９５＜ｆ４／ｆを満足するように構成し、第３の対物光学系については条件式（３）：ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．６を満足するように構成したので、第１、第２、第３いずれの対物光学系についても、絞りより像側に配される接合レンズの外径を小さくするとともに、対物光学系から像側に射出され結像される光線の光線高さを低くすることができ、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
　さらに、第１の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足するように構成することにより、広画角化（１３０度～１４０度）が可能となる。
　条件式（１）の上限を上回ると、画角を大きくすることはできるが、最も物体側に配された負の単レンズを通る光線の光線高が高くなり、この単レンズの外径を大きくしなければならなくなる。一方、条件式（１）の下限を下回ると、画角が小さくなり、要請されている広角化に寄与しなくなる。
　また、第２の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を、条件式（２）：２．９５＜ｆ４／ｆを満足するように構成することにより、絞りよりも像側に配置された接合レンズを小径化することができる。
　条件式（２）の上限を上回ると、画角が小さくなり、要請されている広角化に寄与しなくなる。一方、条件式（２）の下限を下回ると、第２レンズ群を構成する正の単レンズの像側に配された接合レンズを通る光線の光線高が高くなり、この接合レンズの外径を大きくしなければならなくなるため、絞りよりも像側に配される接合レンズの小径化が困難となる。
　また、第３の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を、条件式（３）：ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．６を満足するように構成することにより、像面湾曲の発生を抑えながら、絞り像側に配された接合レンズを構成する負レンズの外径を小さくすることができる。この負レンズは、他のレンズに比べて焦点距離の変化に対する像面湾曲の感度（像面湾曲の変化度合）が大きいため、この像面湾曲の補正と上記負レンズの小径化とを同時に行う必要がある。なお、この条件式（３）の上限を上回ると、像面湾曲がオーバー（補正過剰）になる。
　本発明の第４の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置によれば、物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群を配置し、第１レンズ群を、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、第２レンズ群を、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなるものとし、条件式（４）：－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２、（５）：１．６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜２を同時に満足するように構成したので、絞りよりも像側に配される接合レンズの外径を小さくするとともに、対物光学系から像側に射出され結像される光線の光線高さを低くすることができ、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
　第４の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を、条件式（４）：－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２を満足するように構成することにより、像面湾曲の発生を抑えながら、絞り像側に配された接合レンズを構成する負レンズの外径を小さくすることができる。特に、この負レンズは、他のレンズに比べて焦点距離の変化に対する像面湾曲の感度（像面湾曲の変化度合）が大きいため、この像面湾曲の補正と上記負レンズの小径化とを同時に行う必要がある。また、この条件式（４）の上限を上回ると、像面湾曲がオーバー（補正過剰）になる。一方、条件式（４）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなるとともに、像面湾曲がアンダー（補正不足）になってしまう。
　第４の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置を、上記条件式（４）を満足するように構成した上で、さらに条件式（５）：１．６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜２を満足するように構成することにより、要請される広い画角とバックフォーカスを満足することができる。
　条件式（５）の上限を上回ると、画角が小さくなり、要請されている広角化に寄与しなくなる。一方、条件式（５）の下限を下回ると、バックフォーカスが減少し、対物光学系の像側に他の光学部材、例えば光路変換プリズムを配置することが困難になる。
本発明の実施の形態による対物光学系を備えた内視鏡装置の概略構成を示す断面図 実施例１の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例２の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例３の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例４の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例５の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例６の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例７の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例８の対物光学系の概略構成を光路とともに示す断面図 実施例１の対物光学系の収差図 実施例２の対物光学系の収差図 実施例３の対物光学系の収差図 実施例４の対物光学系の収差図 実施例５の対物光学系の収差図 実施例６の対物光学系の収差図 実施例７の対物光学系の収差図 実施例８の対物光学系の収差図
　以下、本発明の対物光学系およびこれを用いた内視鏡装置について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の第１の実施の形態の対物光学系を備えた内視鏡装置から第４の実施の形態の対物光学系を備えた内視鏡装置までの４種類の対物光学系および内視鏡装置の概略構成を共通に示す断面図である。なお、図１中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは、互いに直交する３方向を示すものであり、矢印Ｚ方向は光軸Ｚ１と同じ方向を示している。なお、光軸Ｚ１は、対物光学系を構成する各レンズ面の面頂を通る直線と一致する軸である。
　なお、上記第１から第４の実施の形態に対応する４種類の対物光学系１０１～１０４をまとめて対物光学系１００ともいう。また、上記第１から第４の実施の形態に対応する４種類の内視鏡装置２０１～２０４をまとめて内視鏡装置２００ともいう。
　図示の内視鏡装置２００は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子である撮像素子２１０と対物光学系１０１とを備えている。なお、図１は内視鏡装置において体腔内に挿入される部位の先端部を示している。
　単焦点の対物光学系１０１に対して定められる光軸Ｚ１に沿って伝搬する光は、光路変換プリズムＰｒによって撮像素子２１０へ向かう方向に略９０度折り曲げられる。撮像素子２１０の受光面２１０Ｊは、光軸Ｚ１に対して平行に配置されている。
　撮像素子２１０は、単焦点の対物光学系１００を通してこの撮像素子２１０における受光面２１０Ｊ上に結像された被写体１を表す光学像Ｉｍを電気信号に変換して、この光学像Ｉｍを示す画像信号Ｇｓを出力するものである。
　上記対物光学系１００は、物体側（図中矢印－Ｚ方向の側）から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ１、絞りＳｔ、正の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ２を配置してなるものである。第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負の屈折力を有する単レンズである第１レンズＬ１、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合してなる接合レンズＬＳ１を配置してなり、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正の屈折力を有する単レンズである第４レンズＬ４、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズを接合してなる接合レンズＬＳ２を配置してなるものである。
　これらの対物光学系１００は、内視鏡装置に限らず、他の装置における対物レンズとして用いることもできる。
　なお、第１の実施の形態の対物光学系１０１は、上記対物光学系１００について説明した構成に加えて、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足するものである。ただし、ｆ１を最も物体側に配されたレンズの焦点距離、ｆをレンズ全系の焦点距離とする。
　この、第１の実施の形態の対物光学系１０１は、条件式（１ａ）：－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することが望ましく、条件式（１ｂ）：－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２を満足することがより望ましい。
　なお、条件式（１ａ）および（１ｂ）についての作用効果は上述の条件式（１）の場合と同様である。
　また、第２の実施の形態の対物光学系１０２は、上記対物光学系１００について説明した構成に加えて、条件式（２）：を満足するものである。
　この、第２の実施の形態の対物光学系１０２は、条件式（２ａ）：３＜ｆ４／ｆ＜６を満足することが望ましく、条件式（２ｂ）：３＜ｆ４／ｆ＜５を満足することがより望ましい。
　なお、条件式（２ａ）および（２ｂ）についての作用効果は上述の条件式（２）の場合と同様である。
　また、第３の実施の形態の対物光学系１０３は、上記対物光学系１００について説明した構成に加えて、条件式（３）：を満足するものである。ただし、ｆ（ＲＮ）は第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズの焦点距離とする。
　この、第３の実施の形態の対物光学系１０３は、条件式（３ａ）：－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．７を満足することが望ましく、条件式（３ｂ）：－４．５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．８を満足することがより望ましい。
　条件式（３）の上限を上回ると、像面湾曲がオーバー（補正過剰）になる。一方、条件式（３）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなるとともに、像面湾曲がアンダー（補正不足）になってしまう。なお、条件式（３ａ）および（３ｂ）についての作用効果は条件式（３）の場合と同様である。
　さらに、第４の実施の形態の対物光学系１０４は、上記対物光学系１００について説明した構成に加えて、第１レンズ群Ｇ１を構成する接合レンズＬＳ１が全体として負の屈折力を持ち、第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２が全体として正の屈折力を持つものであり、かつ、条件式（４）、（５）を同時に満足するものである。
　この、第４の実施の形態の対物光学系１０４は、条件式（４ａ）：－４．５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２．５を満足することが望ましく、条件式（４ｂ）：－４．３＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３を満足することがより望ましい。
　また、この、第４の実施の形態の対物光学系１０４は、条件式（５ａ）：１．６４＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜１．９を満足することが望ましく、条件式（５ｂ）：１．６６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜１．８５を満足することがより望ましい。
　なお、条件式（４ａ）および（４ｂ）についての作用効果は上述の条件式（４）の場合と同様である。また、条件式（５ａ）および（５ｂ）についての作用効果は上述の条件式（５）の場合と同様である。
　上記対物光学系１００（１０１～１０４）は、第１レンズ群Ｇ１を構成する接合レンズＬＳ１が、物体側から順に、像側（図中矢印＋Ｚ方向の側）が凸面をなす正の屈折力を有する第２レンズＬ２、負の屈折力を有する第３レンズＬ３を配置してなるものとすることができる。第２レンズＬ２を像側が凸面をなし正の屈折力を有するものとすれば、バックフォーカスを十分に長くすることができ、より容易に、バックフォーカスに対応する光路中に光路変換プリズムＰｒやフィルタＬｆ等のパワーを持たない光学要素ＬＬを挿入することができる。
　また、対物光学系１００（１０１～１０４）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２が、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものとすることができる。接合レンズＬＳ２をこのように構成すれば、良好なテレセントリック性を得ることができ、撮像素子２１０の受光面２１０Ｊに対して略垂直に主光線を入射させることができる。
　また、対物光学系１００（１０１～１０４）は、第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２が、物体側から順に、負の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側が凸面をなす正の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置してなるものとすることができる。接合レンズＬＳ２をこのように構成すれば、上記の場合と同様に良好なテレセントリック性を得ることができ、受光面２１０Ｊに対して略垂直に主光線を入射させることができる。
　また、対物光学系１０２、１０３、１０４は、条件式（１）：ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することが望ましく、条件式（１ａ）：－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１を満足することがより望ましく、条件式（１ｂ）：－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２を満足することがさらに望ましい。なお、条件式（１）、（１ａ）、（１ｂ）についての作用効果は上述の対物光学系１０１に関する条件式（１）の作用効果と同様である。
　また、対物光学系１００（１０１～１０４）は、条件式（６）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３を満足することが望ましく、条件式（６ａ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．６を満足することがより望ましく、条件式（６ｂ）：１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．２を満足することがさらに望ましい。ただし、ｆ２-６を最も物体側に配された第１レンズＬ１のみを除いた他のレンズの合成焦点距離とする。すなわち、ｆ２-６は、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４、第５レンズＬ５、第６レンズＬ６の合成焦点距離とする。
　ここで、条件式（６）の上限を上回ると、画角が小さくなり、この対物光学系１０１に要請されている広画角化を達成することが難しくなる。一方、条件式（６）の下限を下回ると、バックフォーカスが短くなり、このバックフォーカスに対応する光路中へのパワーを持たない光学要素ＬＬ（例えば、光路変換プリズムＰｒやフィルタＬｆ等）の挿入および配置が難しくなる。なお、条件式（６ａ）および（６ｂ）についての作用効果も上記の場合と同様である。
　次に、本発明による対物光学系の具体的な数値データを示す実施例１～８について、図２～９、図１０～１７、表１～８、および表９を参照し、まとめて説明する。なお、上述の対物光学系１００（１０１～１０４）を示す図１中の符号と一致する図２～９中の符号は互に対応する構成要素を示している。
＜実施例１＞
　図２は、実施例１の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　実施例１の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。この実施例１の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、後述する実施例２の対物光学系とは異なり、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　表１は、実施例１の対物光学系のレンズデータを示すものである。表１に示すレンズデータにおいて、面番号ｉは最も物体側に配置された面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面Ｓｉの面番号を示す。なお、表１のレンズデータには開口絞りＳｔ、パワーを持たない光学要素ＬＬ(例えば、光路変換プリズムやフィルタ等)、および光学像Ｉｍが形成される結像面も含めて面番号を付している。
　表１中の記号Ｒｉはｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面の曲率半径を示し、記号Ｄｉはｉ（ｉ＝１、２、３、…）番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ１上の面間隔を示す。記号Ｒｉおよび記号Ｄｉは、レンズ面や絞り等を示す記号Ｓｉ（ｉ＝１、２、３、・・・）と番号が対応している。なお、表１において、曲率半径および面間隔の単位はｍｍであり、曲率半径は物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としている。
　表１中の記号Ｎｄｊは最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊはｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。
　なお、上記のような光学系は、一般にレンズ等の光学要素の寸法を比例拡大または比例縮小しても所定の性能を維持することが可能なため、上記レンズデータ全体を比例拡大または比例縮小した対物光学系についても本発明に係る実施例とすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図１０に、実施例１の対物光学系の収差図を示す。図１０（ａ）には球面収差、図１０（ｂ）には非点収差、図１０（ｃ）にはディストーション（歪曲収差）の収差図を示し、図１０（ｃ）には倍率色収差を示す。
　なお、非点収差図の実線はサジタル方向の収差、破線はタンジェンシャル方向の収差を示す。また、球面収差図の上部に記載の「Ｆ５．０６」はＦナンバーが５．０６であることを意味し、その他の収差図の上部に記載の「ω＝６８．２°」は半画角が６８．２°であることを意味する。
　さらに、実施例１の撮像レンズについて、各条件式中の数式や変数記号に対応する値を表９に示す。これらの数式や変数記号の値は、表１に示すレンズデータ等から求めることができる。なお数式中の変数記号に対応するレンズの焦点距離、および組み合わされた複数のレンズの焦点距離（合成焦点距離）は、正負を区別している。
　上記表９には、後述する実施例２～８の撮像レンズに関する各条件式中の数式や変数記号に対応する値も示されている。
　上記レンズデータ等から解るように実施例１の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
　実施例１の対物光学系の構成を示す図２、収差を示す図１０、レンズデータを示す表１、および各条件式に関する表９の読取り方等は、後述する実施例２～８に関する図、表についても同様なので、後述の実施例についてはそれらの説明を省略する。
＜実施例２＞
　図３は、実施例２の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例２の対物光学系は、上記第１、第２、第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（３）は満足しないが、条件式（１）、（２）、（４）、（５）、（６）を満足するように構成されたものである。また、実施例２の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系とは異なり、物体側から順に、負の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側が凸面をなす正の屈折力を有する第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１１は、実施例２の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表２に実施例２の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　上記レンズデータ等から解るように実施例２の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例３＞
　図４は、実施例３の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例３の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例３の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１２は、実施例３の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表３に実施例３の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　上記レンズデータ等から解るように実施例３の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例４＞
　図５は、実施例４の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例４の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例４の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１３は、実施例４の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表４に実施例４の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　上記レンズデータ等から解るように実施例４の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例５＞
　図６は、実施例５の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例５の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例５の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１４は、実施例５の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表５に実施例５の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記レンズデータ等から解るように実施例５の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例６＞
　図７は、実施例６の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例６の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例６の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１５は、実施例６の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表６に実施例６の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　上記レンズデータ等から解るように実施例６の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例７＞
　図８は、実施例７の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例７の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例７の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１６は、実施例７の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表７に実施例７の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　上記レンズデータ等から解るように実施例７の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
＜実施例８＞
　図９は、実施例８の対物光学系の概略構成を、この対物光学系を通る光束の光路とともに示す断面図である。
　この実施例８の対物光学系は、上記第１から第４の実施の形態に対応するものであり、条件式（１）～（６）の全てを満足するように構成されたものである。また、実施例８の対物光学系の第２レンズ群Ｇ２を構成する接合レンズＬＳ２は、上記実施例１の対物光学系と同様に、物体側から順に、正の屈折力を有する第５レンズＬ５、像側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズである第６レンズＬ６を配置してなるものである。
　また、図１７は、実施例８の対物光学系の収差を示す図である。
　下記表８に実施例８の対物光学系のレンズデータを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　上記レンズデータ等から解るように実施例８の対物光学系によれば、光学性能を低下させることなく小型化することができる。
　下記表９は、上述のように各条件式に関する値を示すものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　以上、実施の形態および実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズ要素の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

Claims (23)

  1. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする対物光学系。
    　　　ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（１）
    ただし、
    ｆ１：最も物体側に配されたレンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  2. 　以下の条件式（１ａ）を満足することを特徴とする請求項１記載の対物光学系。
    　　　－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（１ａ）
  3. 　以下の条件式（１ｂ）を満足することを特徴とする請求項１記載の対物光学系。
    　　　－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２　・・・（１ｂ）
  4. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　以下の条件式（２）を満足することを特徴とする対物光学系。
    　　　２．９５＜ｆ４／ｆ　・・・（２）
    ただし、
    ｆ４：第２レンズ群を構成する正の単レンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  5. 　以下の条件式（２ａ）を満足することを特徴とする請求項４記載の対物光学系。
    　　　３＜ｆ４／ｆ＜６　・・・（２ａ）
  6. 　以下の条件式（２ｂ）を満足することを特徴とする請求項４記載の対物光学系。
    　　　３＜ｆ４／ｆ＜５　・・・（２ｂ）
  7. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる接合レンズからなり、
    　以下の条件式（３）を満足することを特徴とする対物光学系。
    　　　ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．６・・・（３）
    ただし、
    ｆ（ＲＮ）：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  8. 　以下の条件式（３ａ）を満足することを特徴とする請求項７記載の対物光学系。
    　　　－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．７　・・・（３ａ）
  9. 　以下の条件式（３ｂ）を満足することを特徴とする請求項７記載の対物光学系。
    　　　－４．５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３．８　・・・（３ｂ）
  10. 　物体側から順に、負の屈折力を持つ第１レンズ群、絞り、正の屈折力を持つ第２レンズ群からなり、
    　前記第１レンズ群は、物体側から順に、負の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる負の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　前記第２レンズ群は、物体側から順に、正の単レンズ、正レンズと負レンズを接合してなる正の屈折力を持つ接合レンズからなり、
    　以下の条件式（４）、（５）を同時に満足することを特徴をとする対物光学系。
    　　　－５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２　・・・（４）
    　　　１．６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜２　・・・（５）
    ただし、
    ｆ(ＲＮ)：第２レンズ群を構成する接合レンズ中の負レンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  11. 　以下の条件式（４ａ）、（５ａ）を満足することを特徴とする請求項１０記載の対物光学系。
    　　　－４．５＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－２．５　・・・（４ａ）
    　　　１．６４＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜１．９　・・・（５ａ）
  12. 　以下の条件式（４ｂ）、（５ｂ）を満足することを特徴とする請求項１０記載の対物光学系。
    　　　－４．３＜ｆ（ＲＮ）／ｆ＜－３　・・・（４ｂ）
    　　　１．６６＜ｆ（ＲＰ）／ｆ＜１．８５　・・・（５ｂ）
  13. 　前記第１レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、像側が凸面をなす正レンズ、負レンズからなるものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の対物光学系。
  14. 　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、正レンズ、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズからなるものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の対物光学系。
  15. 　前記第２レンズ群を構成する前記接合レンズが、物体側から順に、負レンズ、像側が凸面をなす正レンズからなるものであることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の対物光学系。
  16. 　以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項２から１２のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（１）
    ただし、
    ｆ１：最も物体側に配されたレンズの焦点距離
    ｆ：レンズ全系の焦点距離
  17. 　以下の条件式（１ａ）を満足することを特徴とする請求項１６記載の対物光学系。
    　　　－１．５＜ｆ１／ｆ＜－１．１　・・・（１ａ）
  18. 　以下の条件式（１ｂ）を満足することを特徴とする請求項１６記載の対物光学系。
    　　　－１．４＜ｆ１／ｆ＜－１．２　・・・（１ｂ）
  19. 　以下の条件式（６）を満足することを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜３　・・・（６）
    ただし、
    ｆ２-６：最も物体側に配されたレンズのみを除いた他のレンズの合成焦点距離
  20. 　以下の条件式（６ａ）を満足することを特徴とする請求項１９記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．６　・・・（６ａ）
  21. 　以下の条件式（６ｂ）を満足することを特徴とする請求項１９記載の対物光学系。
    　　　１．９２＜ｆ２-６／ｆ＜２．２　・・・（６ｂ）
  22. 　前記対物光学系が、内視鏡用の対物光学系に用いられるものであることを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項記載の対物光学系。
  23. 　請求項１から２２のいずれか１項記載の対物光学系を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
     
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