(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、負の第１群と、正の第２群と、正の第３群と、からなり、
前記第３群は、物体側から順に、正の接合レンズと、正レンズと、からなり、
前記第２群を光軸に沿って移動することにより通常観察状態から近接観察状態までをとることができ、
前記第１群は、接合レンズを有し、
前記第１群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、前記接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは負の接合レンズであり、
前記第２群は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡用対物光学系。
４≦ＦＢ／ｆ≦７      （１）
ここで、
ＦＢは、前記内視鏡用対物光学系のバックフォーカス、
ｆは、通常観察状態での前記内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【請求項２】
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
８≦｜ｆc1／ｆ｜≦２２      （２）
ここで、
ｆc1は、前記第１群の前記接合レンズの焦点距離、
ｆは、通常観察状態での前記内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【請求項３】
以下の条件式（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
１≦｜ｆc1／ｆc3｜≦２．８      （３）
ここで、
ｆc1は、前記第１群の前記接合レンズの焦点距離、
ｆc3は、前記第３群の前記正の接合レンズの焦点距離、
である。
【請求項４】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
４≦ｆc3／ｆ≦１２      （４）
ここで、
ｆc3は、前記第３群の前記正の接合レンズの焦点距離、
ｆは、通常観察状態での前記内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結像（対物）光学系に関するものであり、例えば医療分野や工業分野などで用いられる内視鏡装置に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている装置である。医療用分野においては、体腔内に挿入された内視鏡により、体腔内の様々な部位の画像が得られる。この画像を用いて観察部位の診断が行われる。このように、内視鏡は、体腔内の様々な部位の観察と診断に利用されている。【０００３】
内視鏡用対物光学系では、光路内にプリズム等の光学部材を配置することがある。そのため、内視鏡用対物光学系には、長いバックフォーカスを必要とする場合がある。このような長いバックフォーカスを有する対物光学系が、例えば、特許文献１、２に提案されている。【０００４】
また、近年、内視鏡では、撮像素子の高画素化が進んでいる。高画素化に対応して、光学系で形成される光スポットも小さくする必要がある。しかしながら、この対応ができていないと、撮像によって得られた画像では、回折による画質の劣化が生じる。【０００５】
この劣化を防ぐためには、対物光学系のＦナンバーを小さくする必要がある。そのため、近年の対物光学系は、被写界深度が狭くなる傾向にある。そのような撮像素子に応じて広範囲の被写界深度を確保する方法として、対物光学系にフォーカシング機能を持たせる方法がある。フォーカシング機能を持つ対物光学系は、例えば、特許文献３、４、５に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４９１９４１９号公報
【特許文献２】特許第４６７５３４８号公報
【特許文献３】特許第４８１９９６９号公報
【特許文献４】特開２０１２−３７７６８号公報
【特許文献５】特許第５６０７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に開示された対物光学系は、フォーカシング機能を有していない。このため、近年の高画素化が進んだ撮像素子では、広い被写界深度を確保することが困難である。また、特許文献３、４に開示された対物光学系は、フォーカシング機能を有しているが、バックフォーカスが短い。このため、対物光学系と撮像素子との間の光路中に、プリズム等の光学素子を配置することが困難である。また、特許文献５に開示された対物光学系は、長いバックフォーカスとフォーカシング機能を有しているが、レンズ枚数が多く製造コストが高くなってしまう。【０００８】
また、高画質な画像を撮像する撮像装置では、Ｆナンバーが小さい光学系が必要になる。画質の劣化を防ぐためには、フォーカシング時のレンズ移動による収差変動を小さく抑えることが重要である。Ｆナンバーが小さく、且つフォーカシング時のレンズ移動による収差変動が小さい高性能な光学系を実現しようとすると、このような光学系は、一般的には、光学系を構成するレンズ枚数が多くなる傾向にある。このようなことから、少ないレンズ枚数で、フォーカシングに伴う収差変動が小さい高性能な光学系が望まれている。【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、長いバックフォーカスとフォーカシング機能を備え、フォーカシングに伴う収差変動が小さく、レンズ枚数が少ない高性能な光学特性を有する内視鏡用対物光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。なお、以下、焦点距離は、すべてｅ線における値である。
本発明の一態様は、
物体側から順に、負の第１群と、正の第２群と、正の第３群と、からなり、
第３群は、物体側から順に、正の接合レンズと、正レンズと、からなり、
第２群を光軸に沿って移動することにより通常観察状態から近接観察状態までをとることができ、
前記第１群は、接合レンズを有し、
前記第１群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズと、前記接合レンズと、からなり、
前記接合レンズは負の接合レンズであり、
前記第２群は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなり、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡用対物光学系である。
４≦ＦＢ／ｆ≦７      （１）
ここで、
ＦＢは、内視鏡用対物光学系のバックフォーカス、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
８≦｜ｆc1／ｆ｜≦２２      （２）
ここで、
ｆc1は、第１群の接合レンズの焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１≦｜ｆc1／ｆc3｜≦２．８      （３）
ここで、
ｆc1は、第１群の接合レンズの焦点距離、
ｆc3は、第３群の正の接合レンズの焦点距離、
である。【００１５】
また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
４≦ｆc3／ｆ≦１２      （４）
ここで、
ｆc3は、第３群の正の接合レンズの焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、長いバックフォーカスとフォーカシング機能を備え、フォーカシングに伴う収差変動が小さく、レンズ枚数が少なく高性能な光学特性を有するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図であり、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図であり、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
【図３】実施例１の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。
【図４】本発明の実施例２に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図であり、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
【図５】実施例２の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。
【図６】本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図であり、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
【図７】実施例３の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。
【図８】本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図であり、（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は近接観察状態における断面図である。
【図９】実施例４の球面収差（ＳＡ)、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）及び倍率色収差（ＣＣ)をそれぞれ示す収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図である。ここで、図１（ａ）は、通常観察状態における内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図である。図１（ｂ）は、近接観察状態における内視鏡用対物光学系の断面構成を示す図である。
【００２０】
本実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、負の第１群Ｇ１と、正の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３とを備え、第３群Ｇ３は、物体側から順に、正の接合レンズＣＬ２と、正のレンズＬ７からなり、第２群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動することにより通常観察状態から近接観察状態までをとることができる内視鏡用対物光学系であり、以下の条件式（１）を満足している。
４≦ＦＢ／ｆ≦７      （１）
ここで、
ＦＢは、内視鏡用対物光学系のバックフォーカス、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。「バックフォーカス」とは、最も像側のレンズ面から後側焦点位置までの距離（空気換算長）をいう。
【００２１】
最も物体側に、負の第１群Ｇ１を配置し、その像側に正のレンズ群を配置している。これにより、光学系の構成として、レトロフォーカスタイプの構成を採ることができる。この結果、長いバックフォーカスを確保することができる。第１群Ｇ１の負の屈折力を大きくすると、より長いバックフォーカスを得ることができる。よって、第１群Ｇ１の負の屈折力は大きい方が好ましい。
【００２２】
第１群Ｇ１の像側には、正の第２群Ｇ２を配置している。第２群Ｇ２は、フォーカシング群である。通常観察状態と近接観察状態との間において、第２群Ｇ２は、光軸ＡＸに沿って移動する。第２群Ｇ２の屈折力は、第３群Ｇ３の屈折力よりも小さく設定されている。その結果、第２群Ｇ２における収差の発生量や収差の変動量を小さくすることができる。よって、正の第２群Ｇ２を移動することで、収差変動の少ないフォーカシングを行うことができる。
【００２３】
第２群Ｇ２の像側には、正の第３群Ｇ３を配置している。正の第３群Ｇ３は、主として結像に寄与する、そこで、第３群Ｇ３の屈折力は、第２群Ｇ２の屈折力よりも大きく設定されている。第３群Ｇ３では、物体側に、正のレンズＬ５と負のレンズＬ６で構成された正の接合レンズＣＬ２を配置している。物体側に正の接合レンズＣＬ２を配置することで、結像に必要な正屈折力を維持しながら、軸上色収差を良好に補正することができる。
【００２４】
第３群Ｇ３で軸上色収差と倍率色収差を補正しようとすると、少なくとも２つの接合レンズが必要になる。本実施形態では、第３群Ｇ３は色収差に関して、軸上色収差のみを補正するようにしている。そのため、接合レンズは１つで良い。これにより、少ないレンズ枚数で光学系を構成することができる。
【００２５】
また、第３群Ｇ３の像側では、軸上光束と軸外光束とが分かれる。そこで、第３群Ｇ３の像側の軸外光線が高くなる位置に、正のレンズＬ７を配置している。これにより、非点収差、コマ収差等の軸外の収差を補正することができる。
【００２６】
本実施形態は、上述のように、物体側に負の第１群Ｇ１を配置し、像側に正の第２群Ｇ２と正の第３群Ｇ３を配置すると共に、最も像側に正レンズを配置し、さらに条件式（１）を満たしている。これにより、長いバックフォーカスを確保しながら、少ないレンズ枚数で像面湾曲や非点収差といった軸外の収差まで良好に補正し、高画質な内視鏡画像を得ることができる。
【００２７】
次に、条件式（１）について説明する。条件式（１）は、バックフォーカスと、内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。
条件式（１）の上限値を上回ると、内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離に対してバックフォーカスが長くなりすぎる。そのため、全ての収差が悪化してしまう。
条件式（１）の下限値を下回ると、十分なバックフォーカスを得られない。このため、最も像側に配置された正のレンズＬ７と撮像素子との間の光路中にプリズム等の光学部材を配置することが困難となる。なお、撮像素子は、図１（ａ）、（ｂ）において、像面Ｉの位置に配置される。
【００２８】
なお、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１´）を満たすことが望ましい。
４．３≦ＦＢ／ｆ≦６．４      （１´）
さらに、条件式（１）に代えて、以下の条件式（１´´）を満たすことが望ましい。
４．６≦ＦＢ／ｆ≦６．２      （１´´）
【００２９】
また、本実施形態では、第１群Ｇ１は、接合レンズＣＬ１を有することが望ましい。
最も物体側に配置した第１群Ｇ１では、軸外光線の位置が高くなる。そこで、第１群Ｇ１に接合レンズＣＬ１を配置する。この構成により、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３０】
本実施形態では、第１群Ｇ１は、倍率色収差を補正し、第３群Ｇ３は、軸上色収差を補正するように役割を分担させている。このように、色収差に関しては、収差補正の役割を分担させているので、第３群Ｇ３を少ないレンズ枚数で構成することができる。そのため、内視鏡用対物光学系の全体としても、少ないレンズ枚数で、長いバックフォーカスを確保する構成とすることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、第１群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負のレンズＬ１と、接合レンズＣＬ１とからなり、接合レンズＣＬ１は負の接合レンズであり、第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４とすることが望ましい。なお、レンズＬ１は平凹レンズであることが望ましい。
【００３２】
上述のように、光学系の構成として、レトロフォーカスタイプの構成をとるため、第１群Ｇ１に負屈折力を持たせている。負屈折力が大きいほど、より長いバックフォーカスを得ることができるが、収差も発生し易くなる。そこで、負のレンズＬ１と接合レンズＣＬ１とで、負屈折力を分担させている。最も物体側には、負のレンズＬ１を配置する。負のレンズＬ１の屈折力は、接合レンズＣＬ１の屈折力よりも大きい。このように、本実施形態では、第１群Ｇ１の負屈折力を、主に、負のレンズＬ１に負担させている。
【００３３】
負のレンズＬ１の像側では、周辺光線が高い位置を通過している。そこで、レンズＬ１の像側には、接合レンズＣＬ１を配置している。この位置に接合レンズＣＬ１を配置することで、負のレンズＬ１の収差を補正しつつ、レンズ径が大きくならないようにしている。
【００３４】
また、接合レンズＣＬ１は、全体として像側に凸面を向けた形状をしている。この接合レンズＣＬ１は、物体側に凹面を向けた負のレンズＬ２と正のレンズＬ３とを接合して構成されている。これにより、長いバックフォーカスを得るために必要な負の屈折力（パワー）を保持しながら、倍率色収差を良好に補正することができる。
【００３５】
さらに、接合レンズＣＬ１の像側に、正のメニスカスレンズＬ４を配置している。正のメニスカスレンズＬ４は、物体側に凸面を向けて配置されている。また、正のメニスカスレンズＬ４は第２群Ｇ２を構成するレンズであって、フォーカシングの際に移動するレンズ群である。上述のように、第２群Ｇ２の正屈折力は小さく設定されている。これにより、フォーカシングに伴う収差変動を小さく抑えることができる。
【００３６】
また、本実施形態では、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
８≦｜ｆc1／ｆ｜≦２２      （２）
ここで、
ｆc1は、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００３７】
条件式（２）は、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の焦点距離と、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。条件式（２）を満たすことにより、長いバックフォーカスを得るために必要な負の屈折力を保持しながら、倍率色収差を良好に補正することができる。
条件式（２）の上限値を上回ると、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の負の屈折力が小さくなる。このため、長いバックフォーカスを確保することが困難となる。
条件式（２）の下限値を下回ると、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の負の屈折力が大きくなる。このため、倍率色収差が補正不足となり、好ましくない。
【００３８】
なお、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２´）を満たすことが望ましい。
９．２≦｜ｆc1／ｆ｜≦２２      （２´）
さらに、条件式（２）に代えて、以下の条件式（２´´）を満たすことが望ましい。
１０．５≦｜ｆc1／ｆ｜≦２２      （２´´）
【００３９】
また、本実施形態は、以下の条件式（３）を満足することが望ましい。
１≦｜ｆc1／ｆc3｜≦２．８      （３）
ここで、
ｆc1は、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の焦点距離、
ｆc3は、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離、
である。
【００４０】
条件式（３）は、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の焦点距離と、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離との比を規定している。本実施形態の光学系において、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１と、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２は、それぞれ倍率色収差と軸上色収差を補正しながら、長いバックフォーカスを確保するために必要なレトロフォーカス型を構成するための屈折力を有している。
条件式（３）の上限値を上回ると、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の屈折力が小さくなる。このため、長いバックフォーカスを確保することが困難となる。
条件式（３）の下限値を下回ると、第１群Ｇ１の接合レンズＣＬ１の屈折力が大きくなる。このため、長いバックフォーカスを確保するには有利となる。しかし、収差補正が困難となる。特に、倍率色収差と軸上色収差のバランスが崩れてしまうため、好ましくない。
【００４１】
なお、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３´）を満たすことが望ましい。
１．２≦｜ｆc1／ｆc3｜≦２．８      （３´）
さらに、条件式（３）に代えて、以下の条件式（３´´）を満たすことが望ましい。
１．３≦｜ｆc1／ｆc3｜≦２．８      （３´´）
【００４２】
また、本実施形態では、以下の条件式（４）を満足することが望ましい。
４≦ｆc3／ｆ≦１２      （４）
ここで、
ｆc3は、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００４３】
条件式（４）は、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離と、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。
条件式（４）の上限値を上回ると、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の屈折力が小さくなる。このため、長いバックフォーカスを確保するのには有利となる。しかし、球面収差が補正過剰となるため、好ましくない。
条件式（４）の下限値を下回ると、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の屈折力が大きくなる。このため、長いバックフォーカスを確保することが困難となってしまう。
【００４４】
なお、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４´）を満たすことが望ましい。
５．５≦ｆc3／ｆ≦１０．５      （４´）
さらに、条件式（４）に代えて、以下の条件式（４´´）を満たすことが望ましい。
７≦ｆc3／ｆ≦９      （４´´）
【００４５】
また、本実施形態では、以下の条件式（５）を満足することが望ましい。
１≦｜ｆ1／ｆ｜≦２．４      （５）
ここで、
ｆ1は、第１群Ｇ１の焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００４６】
条件式（５）は、第１群Ｇ１の焦点距離と、通常観察状態での全系の焦点距離との比を規定している。
条件式（５）の上限値を上回ると、第１群Ｇ１の屈折力が小さくなる。このため、長いバックフォーカスを確保するのが困難となる。
条件式（５）の下限値を下回ると、第１群Ｇ１の負の屈折力が大きくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となって好ましくない。
【００４７】
なお、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５´）を満たすことが望ましい。
１．２≦｜ｆ1／ｆ｜≦２．２      （５´）
さらに、条件式（５）に代えて、以下の条件式（５´´）を満たすことが望ましい。
１．４≦｜ｆ1／ｆ｜≦２．１      （５´´）
【００４８】
また、本実施形態では、以下の条件式（６）を満足することが望ましい。
２．８≦ｆ3／ｆ≦５．２      （６）
ここで、
ｆ3は、第３群Ｇ３の焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００４９】
条件式（６）は第３群Ｇ３の焦点距離と、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。
条件式（６）の上限値を上回ると、第３群Ｇ３の屈折力が小さくなる。このため、長いバックフォーカスを確保するには有利となる。しかし、球面収差、像面湾曲が補正過剰となるため、好ましくない。
条件式（６）の下限値を下回ると、第３群Ｇ３の屈折力が大きくなる。このため、長いバックフォーカスを確保しようとすると、すべての収差が悪化してしまう。
【００５０】
なお、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６´）を満たすことが望ましい。
３．１≦ｆ3／ｆ≦４．７      （６´）
さらに、条件式（６）に代えて、以下の条件式（６´´）を満たすことが望ましい。
３．４≦ｆ3／ｆ≦４．２      （６´´）
【００５１】
また、本実施形態では、以下の条件式（７）を満足することが望ましい。
２７≦ｆ2／ｆ≦５０      （７）
ここで、
ｆ2は、第２群Ｇ２の焦点距離、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００５２】
条件式（７）は、第２群Ｇ２の焦点距離と、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。第２群Ｇ２は、フォーカシングの際に移動するレンズ群である。移動レンズ群の移動に伴う収差変動を小さくするためには、移動レンズ群の屈折力を十分小さくする必要がある。このため、条件式（７）を満足することが望ましい。
条件式（７）の上限値を上回ると、収差変動を抑えるには有利となる。しかし、移動レンズ群である第２群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って長い距離を移動させる必要がある。このため、対物光学系の全長が大きくなり、好ましくない。
条件式（７）の下限値を下回ると、移動レンズ群である第２群Ｇ２の屈折力が大きくなる。このため、第２群Ｇ２の移動に伴う収差変動が大きくなり、画質の劣化を招きやすい。
【００５３】
なお、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７´）を満たすことが望ましい。
２９≦ｆ2／ｆ≦４６      （７´）
さらに、条件式（７）に代えて、以下の条件式（７´´）を満たすことが望ましい。
３２≦ｆ2／ｆ≦４１      （７´´）
【００５４】
また、本実施形態では、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２は正のレンズＬ５を有し、以下の条件式（８）を満足することが望ましい。
１．４≦Ｄ31／ｆ≦２．６      （８）
ここで、
Ｄ31は、正のレンズＬ５の厚み、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。
【００５５】
条件式（８）は、第３群Ｇ３の接合レンズＣＬ２の正のレンズＬ５の厚みと、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離との比を規定している。
条件式（８）の上限値を上回ると、第３群Ｇ３の接合レンズＣＬ２の正のレンズＬ５の厚みが大きくなる。このため、光学系の全長が大きくなり、好ましくない。
条件式（８）の下限値を下回ると、非点収差の発生量が大きくなるため、好ましくない。
【００５６】
なお、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８´）を満たすことが望ましい。
１．５≦Ｄ31／ｆ≦２．４      （８´）
さらに、条件式（８）に代えて、以下の条件式（８´´）を満たすことが望ましい。
１．７≦Ｄ31／ｆ≦２．２      （８´´）
【００５７】
また、本実施形態では、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の正のレンズＬ５は、物体側面の曲率半径を像側面の曲率半径より大きくすることが望ましい。
【００５８】
また、本実施形態では、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２は正のレンズＬ５を有し、以下の条件式（９）を満足することが望ましい。
０．４４≦（Ｒ31f＋Ｒ31r）／（Ｒ31f−Ｒ31r）≦０．６７      （９）
ここで、
Ｒ31fは、正のレンズＬ５の物体側面の曲率半径、
Ｒ31rは、正のレンズＬ５の像側面の曲率半径、
である。
条件式（９）の上限値を上回る、または下限値を下回ると、球面収差、コマ収差の発生量が大きくなるため、好ましくない。
【００５９】
なお、条件式（９）に代えて、以下の条件式（９´）を満たすことが望ましい。
０．４９≦（Ｒ31f＋Ｒ31r）／（Ｒ31f−Ｒ31r）≦０．６６      （９´）
さらに、条件式（９）に代えて、以下の条件式（９´´）を満たすことが望ましい。
０．５３≦（Ｒ31f＋Ｒ31r）／（Ｒ31f−Ｒ31r）≦０．６４      （９´´）
【００６０】
また、本実施形態では、以下の条件式（１０）を満足することが望ましい。
０．７≦ｆc3／ｆ33≦２      （１０）
ここで、
ｆc3は、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離、
ｆ33は、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７の焦点距離、
である。
【００６１】
条件式（１０）は、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２の焦点距離と、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７の焦点距離との比を規定している。
条件式（１０）の上限値を上回ると、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７に対して正の接合レンズＣＬ２の屈折力が小さくなる。このため、球面収差が補正過剰となってしまう。
条件式（１０）の下限値を下回ると、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７に対して正の接合レンズＣＬ２の屈折力が大きくなる。球面収差が補正不足となり好ましくない。さらには軸上色収差の発生量も大きくなるため、画質の劣化を招きやすい。
【００６２】
なお、条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０´）を満たすことが望ましい。
０．８≦ｆc3／ｆ33≦１．８      （１０´）
さらに、条件式（１０）に代えて、以下の条件式（１０´´）を満たすことが望ましい。
１≦ｆc3／ｆ33≦１．６      （１０´´）
【００６３】
また、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７は、物体側面の曲率半径を像側面の曲率半径より大きくすることが望ましい。
【００６４】
また、本実施形態では、以下の条件式（１１）を満足することが望ましい。
０．１≦（Ｒ33f＋Ｒ33r）／（Ｒ33f−Ｒ33r）≦１      （１１）
ここで、
Ｒ33fは、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７の物体側面の曲率半径、
Ｒ33rは、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７の像側面の曲率半径、
である。
【００６５】
条件式（１１）は、第３群Ｇ３の正のレンズＬ７の物体側面の曲率半径と像側面の曲率半径とを規定するものである。条件式（１１）の上限値を上回る、または下限値を下回ると、球面収差、コマ収差の発生量が大きくなり、好ましくない。
【００６６】
なお、条件式（１１）に代えて、以下の条件式（１１´）を満たすことが望ましい。
０．２５≦（Ｒ33f＋Ｒ33r）／（Ｒ33f−Ｒ33r）≦０．９      （１１´）
さらに、条件式（１１）に代えて、以下の条件式（１１´´）を満たすことが望ましい。
０．４≦（Ｒ33f＋Ｒ33r）／（Ｒ33f−Ｒ33r）≦０．８５      （１１´´）
【００６７】
また、本実施形態では、第３群Ｇ３の正の接合レンズＣＬ２は負のレンズＬ６を有し、以下の条件式（１２）、（１３）を満足することが望ましい。
１．８４≦Ｎｅ32      （１２）
３５≧νｄ32      （１３）
ここで、
Ｎｅ32は、負のレンズＬ６のｅ線における屈折率、
νｄ32は、負のレンズＬ６のアッベ数、
である。
【００６８】
条件式（１２）の下限値を下回ると、第３群Ｇ３の接合レンズＣＬ２の負のレンズＬ６の屈折力が大きくなる。このため、像面湾曲が補正過剰となり好ましくない。
また、条件式（１３）の上限値を上回ると、軸上色収差が補正不足となるため、好ましくない。
【００６９】
なお、条件式（１２）、（１３）に代えて、以下の条件式（１２´）、（１３´）を満たすことが望ましい。
１．８８≦Ｎｅ32      （１２´）
３２≧νｄ32      （１３´）
さらに、条件式（１２）、（１３）に代えて、以下の条件式（１２´´）、（１３´´）を満たすことが望ましい。
１．９１≦Ｎｅ32      （１２´´）
２９≧νｄ32      （１３´´）
【００７０】
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図２（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
【００７１】
本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力の第２群と、正の屈折力の第３群とから構成されている。また、明るさ絞りＳは、第３群Ｇ３の物体側に固定されている。第２群Ｇ２は、光軸ＡＸ上を像側に移動して、通常観察状態から近接観察状態への変化に伴う焦点位置の変化を補正する。
【００７２】
第１群Ｇ１は、像側に凹面を向けた平凹の負のレンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、両凹の負のレンズＬ２と、両凸の正のレンズＬ３とからなる。負のレンズＬ２と正のレンズＬ３は接合され、負の接合レンズＣＬ１を構成している。平行平板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルタである。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４からなる。
第３群Ｇ３は、両凸の正のレンズＬ５と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ６と、両凸の正のレンズＬ７とからなる。正のレンズＬ５と負のメニスカスレンズＬ６とは接合され、正の接合レンズＣＬ２を構成する。
【００７３】
第３群Ｇ３の像側に、プリズムを配置している。光学系中のプリズムでは、光路が折り曲げられる。実施例１〜実施例４の全ての実施例において、プリズムで光路を折り曲げる代わりに、プリズムと等価な光路長を、光路が直線状のカバーガラスＣＧの厚さに換算して図示している。
【００７４】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本実施例の通常観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、本実施例の近接観察状態における球面収差（ＳＡ）、非点収差（ＡＳ）、歪曲収差（ＤＴ）、倍率色収差（ＣＣ）を示す。
これら、諸収差図は、６５６．２７ｎｍ（Ｃ線）、５４６．０７ｎｍ（ｅ線）、４８６．１３ｎｍ（Ｆ線）及び４３５．８４ｎｍ（ｇ線）の各波長について示されている。また、各図中、”ω”は半画角を示す。以下、収差図に関しては、同様である。
【００７５】
（実施例２）
実施例２に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図４（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
【００７６】
本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力の第２群Ｇ２と、正の屈折力の第３群Ｇ３とから構成されている。明るさ絞りＳは、第３群Ｇ３の物体側に固定されている。第２群Ｇ２は、光軸ＡＸ上を像側に移動して、通常観察状態から近接観察状態への変化に伴う焦点位置の変化を補正する。
【００７７】
第１群Ｇ１は、像側に凹面を向けた平凹の負のレンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、両凹の負のレンズＬ２と、両凸の正のレンズＬ３とからなる。負のレンズＬ２と正のレンズＬ３とは接合され、負の接合レンズＣＬ１を構成している。平行平板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルタである。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４からなる。
第３群Ｇ３は、両凸の正のレンズＬ５と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ６と、両凸の正のレンズ７とからなる。正のレンズＬ５と負のメニスカスレンズＬ６とは接合され、正の接合レンズＣＬ２を構成する。第３群Ｇ３の像側には、プリズムを配置している。
【００７８】
（実施例３）
実施例３に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図６（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
【００７９】
本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力の第２群Ｇ２と、正の屈折力の第３群Ｇ３とから構成されている。明るさ絞りＳは、第３群Ｇ３の物体側に固定されている。第２群Ｇ２は、光軸ＡＸ上を像側に移動して、通常観察状態から近接観察状態への変化に伴う焦点位置の変化を補正する。
【００８０】
第１群Ｇ１は、像側に凹面を向けた平凹の負のレンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、両凹の負のレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ３とからなる。負のレンズＬ２と正のメニスカスレンズＬ３とは接合され、負の接合レンズＣＬ１を構成している。平行平板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルタである。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４からなる。
第３群Ｇ３は、両凸の正のレンズＬ５と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ６と、両凸の正のレンズＬ７とからなる。正のレンズＬ５と負のメニスカスレンズＬ６とは接合され、正の接合レンズＣＬ２を構成する。第３群Ｇ３の像側にはプリズムを配置している。
【００８１】
（実施例４）
実施例４に係る内視鏡用対物光学系について説明する。
図８（ａ）は、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の、通常観察状態（遠距離物点）における断面図、（ｂ）は近接観察状態（近距離物点）における断面図である。
【００８２】
本実施例は、物体側から順に、負の屈折力の第１群Ｇ１と、正の屈折力の第２群Ｇ２と、正の屈折力の第３群Ｇ３とから構成されている。また、明るさ絞りＳは、第３群Ｇ３の物体側に固定されている。第２群Ｇ２は、光軸ＡＸ上を像側に移動して、通常観察状態から近接観察状態への変化に伴う焦点位置の変化を補正する。
【００８３】
第１群Ｇ１は、像側に凹面を向けた平凹の負のレンズＬ１と、平行平板Ｆ１と、両凹の負のレンズＬ２と、両凸の正のレンズＬ３とからなる。負のレンズＬ２と正のレンズＬ３は接合され、負の接合レンズＣＬ１を構成している。平行平板Ｆ１は、特定の波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍ、あるいは赤外域をカットするためのコーティングが施されたフィルタである。
第２群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズＬ４よりなる。
第３群Ｇ３は、両凸の正のレンズＬ５と、像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズＬ６と、両凸の正のレンズＬ７とからなる。正のレンズＬ５と負のメニスカスレンズＬ６とは接合され、正の接合レンズＣＬ２を構成する。
第３群Ｇ３の像側にはプリズムを配置している。
【００８４】
以下に各実施例の数値データを示す。ｒ１、ｒ２、・・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、・・・は各レンズの肉厚および面間隔、ｎ１、ｎ２、・・・は各レンズのｅ線に対する屈折率、ν１、ν２、・・・は各レンズのｄ線に対するアッベ数である。
【００８５】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｅは各レンズのｅ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角である。また、上述したように、焦点距離は、ｅ線における値である。
【００８６】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号           r              d               ne            νd
物体面                         d0(可変)
1             ∞            0.396          1.88815         40.76
2            1.1938         0.7619                        
3             ∞            0.594          1.51965         75.00
4             ∞            0.1746                        
5           -3.8364         0.4006         1.82017         46.62
6            1.7474         0.8067         1.85504         23.78
7          -11.0669         d1(可変)
8            1.7600         0.4510         1.62409         36.26
9            1.7806         d2(可変)
10(明るさ絞り) ∞            0.0515                        
11            4.2331         1.3358         1.57124         56.36
12           -1.1682         0.2772         2.01169         28.27
13           -2.2989         0.0495                        
14           10.8754         0.5384         1.51825         64.14
15           -2.9156         0.5989                        
16             ∞            3.861          1.73234         54.68
17             ∞            0.792                        
撮像面           ∞ 
各種データ
通常観察状態    近接観察状態
像高         0.654           0.654
Ｆｎｏ.      3.53            3.53
ω(°)      80.6            71.9
d0          19.8             2.97
d1           0.29898         2.16902
d2           2.40541         0.53537
【００８７】
数値実施例２
単位  ｍｍ
面データ
面番号           r              d               ne            νd
物体面                         d0(可変)
1             ∞            0.42           1.88815         40.76
2            1.2521         0.8260                        
3             ∞            0.63           1.51965         75.00
4             ∞            0.1817                        
5           -4.1214         0.4280         1.82017         46.62
6            1.8820         0.7833         1.85504         23.78
7          -10.0004         d1(可変)
8            1.8257         0.4916         1.62409         36.26
9            1.8399         d2(可変)
10(明るさ絞り) ∞            0.1045                        
11            5.3546         1.4025         1.62409         36.26
12           -1.2390         0.2940         1.93429         18.90
13           -3.1201         0.0525                        
14           12.3705         0.5540         1.62409         36.26
15           -3.2966         0.6352                        
16             ∞            4.095          1.73234         54.68
17             ∞            0.84                        
撮像面           ∞ 
各種データ
通常観察状態    近接観察状態
像高         0.694           0.694 
Ｆｎｏ.      3.52            3.51
ω(°)      80.6            71.4
d0          21.00000         3.15000
d1           0.31710         2.31410
d2           2.56634         0.56934
【００８８】
数値実施例３
単位  ｍｍ
面データ
面番号           r              d               ne            νd
物体面                         d0(可変)
1             ∞            0.392          1.88815         40.76
2            1.1978         0.7258                        
3             ∞            0.539          1.51965         75.00
4             ∞            0.0916                        
5           -8.5445         0.3562         1.82017         46.62
6            2.0068         0.6236         1.93429         18.9
7            9.6984         d1(可変)                        
8            1.7412         0.4266         1.85504         23.78
9            1.6907         d2(可変)                   
10(明るさ絞り) ∞            0.0434                        
11            4.8299         1.21           1.57392         52.95
12           -1.1335         0.2744         2.01169         28.27
13           -2.2552         0.049                        
14           14.3813         0.5466         1.48915         70.23
15           -2.5615         0.5929                        
16             ∞            4.508          1.73234         54.68
17             ∞            0.784                        
撮像面           ∞ 
各種データ
通常観察状態    近接観察状態
像高         0.648           0.648
Ｆｎｏ.      3.59            3.59
ω(°)      80.4            70.0    
d0          19.60000         2.94000
d1           0.88860         2.68265
d2           2.35204         0.55799
【００８９】
数値実施例４
単位  ｍｍ
面データ
面番号           r              d               ne            νd
物体面                         d0(可変)
1             ∞            0.44           1.88815         40.76
2            1.4956         0.6649                        
3             ∞            0.715          1.51965         75.00
4             ∞            0.229                        
5           -5.8091         0.4486         1.88815         40.76
6            2.1545         1.6075         1.85504         23.78
7           -9.0988         d1(可変)                   
8            2.0446         0.5475         1.70442         30.13
9            2.0342         d2(可変)                   
1O(明るさ絞り) ∞            0.1028                        
11            4.7908         1.5177         1.59667         35.31
12           -1.3254         0.33           1.97189         17.47
13           -3.0836         0.0722                        
14           32.9197         0.5799         1.70442         30.13
15           -3.4904         0.6655                        
16             ∞            3.9225         1.73234         54.68
17             ∞            0.88                  
撮像面           ∞ 
各種データ
通常観察状態    近接観察状態
像高         0.727           0.727
Ｆｎｏ.      3.42            3.42
ω(°)      65.6            62.0
d0          22.00000         3.30000
d1           0.32602         2.52093
d2           2.77813         0.58323
【００９０】
以下、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４に係る内視鏡用対物光学系における条件式（１）〜（１３）の数値を示す。
条件式                      実施例１   実施例２   実施例３   実施例４
(1) ＦＢ/ｆ                    5.43       5.40       6.04       4.78
(2) |ｆc1/ｆ|                  14.23      16.82      11.04      21.73
(3) |ｆc1/ｆc3|                  1.92       1.98       1.38       2.76
(4) ｆc3/ｆ                     7.40       8.49       8.00       7.86
(5) |ｆ1/ｆ|                    1.64       1.69       1.48       1.96
(6) ｆ3/ｆ                      3.84       3.81       3.96       3.62
(7) ｆ2/ｆ                     38.87      37.28      35.75      34.28
(8) Ｄ31/ｆ                     2.01       1.97       1.84       1.90
(9) (Ｒ31f+Ｒ31r)/(Ｒ31f-Ｒ31r)     0.57       0.62       0.62       0.57
(10) ｆc3/ｆ33                   1.10       1.43       1.17       1.39
(11) (Ｒ33f+Ｒ33r)/(Ｒ33f-Ｒ33r)    0.58       0.58       0.70       0.81
(12) Ｎｅ32                     2.01       1.93       2.01       1.97
(13) νｄ32                    28.27      18.90      28.27      17.47
【００９１】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上のように、本発明は、長いバックフォーカスとフォーカシング機能を備え、フォーカシングに伴う収差変動が小さく、レンズ枚数が少なく高性能な光学特性を有する内視鏡用対物光学系に有用である。
【符号の説明】
【００９３】
Ｌ１  負のレンズ
Ｌ２  負のレンズ
Ｌ３  正のレンズ
Ｌ４  正のレンズ
Ｌ５  正のレンズ
Ｌ６  負のレンズ
Ｌ７  正のレンズ
Ｓ    明るさ絞り
Ｆ１  フィルタ
ＣＧ  カバーガラス
【要約】
長いバックフォーカスとフォーカシング機能を備え、フォーカシングに伴う収差変動が小さく、レンズ枚数が少ない高性能な光学特性を有する内視鏡対物光学系を提供すること。
物体側から順に、負の第１群Ｇ１と、正の第２群Ｇ２と、正の第３群Ｇ３と、を備え、第３群Ｇ３は、物体側から順に、正の接合レンズＣＬ２と、正レンズＬ７と、からなり、第２群Ｇ２を光軸ＡＸに沿って移動することにより通常観察状態から近接観察状態までをとることができ、以下の条件式（１）を満足する内視鏡用対物光学系である。
４≦ＦＢ／ｆ≦７      （１）
ここで、
ＦＢは、内視鏡用対物光学系のバックフォーカス、
ｆは、通常観察状態での内視鏡用対物光学系の全系の焦点距離、
である。【図１】
0005989292.tif 000002
【図２】
0005989292.tif 000003
【図３】
0005989292.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005989292.tif 000008
【図８】
0005989292.tif 000009
【図９】
0005989292.tif 000010