(57)【要約】  収差補正が良好であり高精細・高画素な固体撮像素子にも好適に対応可能でありながら小型で広角な対物光学系を提供する。物体側から順に、明るさ絞り（Ｓ）、正の第１群（Ｇ１）、第２群（Ｇ２）および第３群（Ｇ３）を含み、第１群（Ｇ１）の像側の面が、像側に向かって凸であり、第２群（Ｇ２）が、２枚の正レンズまたは単レンズ（Ｌ３）からなる対物光学系（１）を提供する。
2012176791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、第２群および第３群を含み、  前記第１群の像側の面が、像側に向かって凸であり、
前記第２群が、２枚の正レンズまたは単レンズからなる対物光学系。
【請求項２】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、正の第２群および第３群からなり、
前記第１群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、該接合レンズは、最も物体側の面が物体側に向かって凹、最も像側の面が像側に向かって凸であり、
前記第３群が、下記条件式（１）を満足する１枚のレンズからなる請求項１に記載の対物光学系。
（１）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３｜  ≦  ０．３
ただし、
ｆ３：前記第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離
である。
【請求項３】
前記第３群が、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなる請求項２に記載の対物光学系。
【請求項４】
前記第３群が、下記条件式（２）を満足する請求項３に記載の対物光学系。
（２）        ２  ＜  ｜（Ｃａ＋Ｃｂ）/（Ｃａ−Ｃｂ）｜  ＜  ５０
ただし、
Ｃａ：前記メニスカスレンズの物体側面の曲率、
Ｃｂ：前記メニスカスレンズの像側面の曲率
である。
【請求項５】
前記第１群が、下記条件式（３）を満足する請求項３または請求項４に記載の対物光学系。
（３）        ０．２  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  ０．７
ただし、
ｆ１：前記第１群の焦点距離、
である。
【請求項６】
前記第１群が、下記条件式（４）を満足する請求項５に記載の対物光学系。
（４）        −９  ＜  （Ｃ１＋Ｃ３）／（Ｃ１−Ｃ３）  ＜  −４
ただし、
Ｃ１：前記第１群の最も物体側の面の曲率、
Ｃ３；前記第１群の最も像側の面の曲率
である。
【請求項７】
前記第２群が、下記条件式（５）を満足する請求項５または請求項６に記載の対物光学系。
（５）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ２  ＜  ０．８
ただし、
ｆ２：前記第２群の焦点距離、
である。
【請求項８】
前記第２群が、物体側から順に像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側の面が像側に向かって凸面である正レンズとからなる請求項７に記載の対物光学系。
【請求項９】
前記第２群が、下記条件式（６）を満足する請求項８に記載の対物光学系。
（６）        −４  ≦  ｆ３／ｆ２１  ≦  −０．５
ただし、
ｆ２１：前記正のメニスカスレンズの焦点距離、
である。
【請求項１０】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、
前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、
前記第２群が、１枚のレンズからなり、
前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、
前記第４群が、１枚のレンズからなり、
下記条件式（７）および（８）を満足する請求項１に記載の対物光学系。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ４：前記第４群の焦点距離、
ｆ２：前記第２群の焦点距離
である。
【請求項１１】
下記条件式（９）を満足する請求項１０に記載の対物光学系。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、
ｆ３：前記第３群の焦点距離
である。
【請求項１２】
下記条件式（１０）を満足する請求項１１に記載の対物光学系。
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
ただし、
ｆ１：前記第１群の焦点距離
である。
【請求項１３】
前記第１群が、下記条件式（１１）を満足する請求項１２に記載の対物光学系。
（１１）        １  ≦  ｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|  ＜  ４０
ただし、
Ｃ１：前記第１群の物体側面の曲率、
Ｃ２：前記第１群の像側面の曲率
である。
【請求項１４】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、
前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは１枚の平凸レンズからなり、
前記第２群が、１枚のレンズからなり、
前記第３群が、回折光学素子を含む請求項１に記載の対物光学系。
【請求項１５】
下記条件式（１２）および（１３）を満足する請求項１４に記載の対物光学系。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、
ｆ２：前記第２群の焦点距離、
ｆ３：前記第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離
である。
【請求項１６】
前記第３群が、物体側から順に前記回折光学素子を含むレンズと、もう１枚のレンズとからなる請求項１４または請求項１５に記載の対物光学系。
【請求項１７】
下記条件式（１４）を満足する請求項１６に記載の対物光学系。
（１４）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３４｜  ≦  ０．２
ただし、
ｆ３４：前記もう１枚のレンズの焦点距離、
ｆ：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、カメラ付き携帯電話や内視鏡などに利用される小型で広角な対物光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子の高精細・高画素化が進んでおり、撮影範囲の拡大つまり広角化も望まれている。一方、撮影光学系は、携帯性・機動性の面で小型化が強く望まれている。特に、内視鏡用の撮像光学系は、小型化、低コスト化、広角化および高精細化が同時に要求され、広角でかつ少数のレンズで収差を抑えた構成の対物光学系が望まれている。【０００３】
従来の内視鏡用の対物光学系は、レトロフォーカスタイプで４枚から６枚のレンズ構成のもの（例えば、特許文献１参照。）や、２枚から４枚のレンズ構成のもの（例えば、特許文献２，３，５参照。）が一般的である。また、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話用として、トリプレットと呼ばれる３枚のレンズ構成のものや（例えば、特許文献４参照。）、４群構成のものが知られている（例えば、特許文献６参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２３１８３号公報
【特許文献２】特開２００９−２５１２２７号公報
【特許文献３】特開２０１１−１７９１８号公報
【特許文献４】特開２００４−３２５７１３号公報
【特許文献５】特開２００２−１６２５６１号公報
【特許文献６】特開２００６−２９３０４２号公報
【特許文献７】特開平１０−１９７８０６号公報
【特許文献８】国際公開第２００８／０３２４４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
固体撮像素子の高精細・高画素化に対応するためには、対物光学系で発生する収差をより小さく抑える必要がある。また、広角化するためには、周辺性能に強く影響する倍率の色収差を特に小さく抑える必要がある。【０００６】
特許文献１では、アッベ数の異なる様々な硝材や接合レンズを用いることで、収差、特に、倍率の色収差を補正しており広角化には好適であるが、対物レンズの長さが像高（ＩＨ）に対して６倍以上と長くなる。また、特許文献１および６では、絞りが光学系の中間に配置されているために広角化した場合に入射側レンズ径が大きくなるという問題がある。一方、特許文献２から５では、絞りが第１レンズより物体側に配置されているので、第１レンズの外径を小さくし全長を短くすることが可能であるが、撮像素子の高精細化、および、広角化に対して結像性能が不十分であるという問題がある。【０００７】
倍率の色収差を抑える手段として、特許文献７および８のように、接合レンズの代わりにＤＯＥを用いることが考えられている。しかし、特許文献７，８の光学系は両方とも、小型化と広角化との両立に対しては不十分であるという問題がある。【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、収差補正が良好であり高精細・高画素な固体撮像素子にも好適に対応可能でありながら小型で広角な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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、第２群および第３群を含み、前記第１群の像側の面が、像側に向かって凸であり、前記第２群が、２枚の正レンズまたは単レンズからなる対物光学系を提供する。【００１０】
上記発明の一態様においては、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、正の第２群および第３群からなり、前記第１群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、該接合レンズは、最も物体側の面が物体側に向かって凹、最も像側の面が像側に向かって凸であり、前記第３群が、下記条件式（１）を満足する１枚のレンズからなり、６０°以上の画角を有していてもよい。
（１）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３｜  ≦  ０．３
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。【００１１】
対物光学系を小型化するためには、特許文献３に示されるように、物体側に絞りを配置し、正の第１群と正の第２群の構成にすることが有効である。しかし、この構成では、画角を広角にしたときに軸外収差を十分に抑制することができず、高精細な撮像素子に対応する性能を確保することが難しい。そこで、本発明の一態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、正の第２群および第３群の構成にすることで、広い画角においても、軸外収差（コマ収差、非点隔差、像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、３群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。【００１２】
また、上記一態様の構成によれば、最も物体側に配置される明るさ絞りから像側に向って、軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができる。よって、第１群で発生したコマ収差を、第２群および第３群において、軸上性能・焦点距離・全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。【００１３】
また、広角にしつつ高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。特許文献３では、像側に配置した接合レンズにより倍率の色収差を補正しているが、この配置では接合レンズの大きさが撮像素子と同程度になる。そうすると、接合レンズの性質上、凸レンズのパワーが大きくなるため、レンズ縁のコバ厚を確保するために中心が厚くなり、外径とともに全体を大きくする必要が生じる。さらに、接合面での曲率半径が外径に対して小さくなるために、深い凹面の負レンズが必要となり、加工性が悪化する。これに対し、本発明の一態様では、レンズ外径を最小とすることができる第１群に接合レンズを配置することで、接合レンズを小型にすることができ、加工性も良好にすることができる。【００１４】
また、第１群において、最も物体側の面を物体側に向って凹面とし、かつ、最も像側の面を像側に向って凸面とすることにより、第１群の主点位置が明るさ絞りから像側へ離されることとなる。これにより、第１群のパワー配置が明るさ絞りに対して略同心円状となり、非点隔差および軸外コマ収差の発生を抑えることができる。【００１５】
また、条件式（１）によって第３群のパワーを適切な範囲に規定することにより、収差を良好に補正することができる。｜ｆ／ｆ３｜が上限０．３より大きい場合、第３群のパワーが相対的に強くなり過ぎることにより、ペッツバール和の過剰補正のため軸外像面が倒れたり、コマ収差が大きくなったりし、画質が低下する。一方、｜ｆ／ｆ３｜が下限０．００１より小さい場合、第３群のパワーが相対的に小さくなり、第１群のパワーが相対的に大きくなるため、第１群でコマ収差が大きく発生したり、像面湾曲を十分に補正できなくなったりし、画質が低下する。【００１６】
上記一態様においては、前記第３群が、物体側に凸面を向けたメニスカスレンズからなることが好ましい。
第３群は、ペッツバール和を補正して像面湾曲を調整し、第１群で発生したコマ収差を補正している。第３群は、物体側面を物体側に凸にすることでコマ収差を良好に補正することができ、また、像側面を像側に凹にすることで像面湾曲を良好に補正することができる。【００１７】
上記一態様においては、前記第３群が、下記条件式（２）を満足する構成が好ましい。
（２）        ２  ＜  ｜（Ｃａ＋Ｃｂ）/（Ｃａ−Ｃｂ）｜  ＜  ５０
ただし、Ｃａは前記メニスカスレンズの物体側面の曲率、Ｃｂは前記メニスカスレンズの像側面の曲率である。【００１８】
｜（Ｃａ＋Ｃｂ）/（Ｃａ−Ｃｂ）｜が下限２以下の場合、メニスカスレンズの形状が両凸レンズまたは両凹レンズに近づき、コマ収差の補正が難しくなる。一方、｜（Ｃａ＋Ｃｂ）/（Ｃａ−Ｃｂ）｜が上限５０以上場合、メニスカスレンズは、凸面の突出量が大きくなり、厚くなる。また、レンズ縁のコバ厚さを確保することが難しくなる。【００１９】
上記の条件式（２）を満足する構成においては、前記第１群が、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
（３）        ０．２  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  ０．７
ただし、ｆ１は前記第１群の焦点距離である。【００２０】
条件式（３）において、ｆ／ｆ１が下限０．２以下の場合、第２群および第３群のパワーが相対的に強くなり、軸外性能が劣化する。一方、ｆ／ｆ１が上限０．７以上の場合、第１群のパワーが相対的に強くなり、コマ収差の発生が大きくなり、第２群および第３群においてコマ収差を十分に補正することが難しくなる。【００２１】
上記の条件式（３）を満足する構成においては、前記第１群が、下記条件式（４）を満足することが好ましい。
（４）        −９  ＜  （Ｃ１＋Ｃ３）／（Ｃ１−Ｃ３）  ＜  −４
ただし、Ｃ１は前記第１群の最も物体側の面の曲率、Ｃ３は前記第１群の最も像側の面の曲率である。【００２２】
条件式（４）において、（Ｃ１＋Ｃ３）／（Ｃ１−Ｃ３）が下限−９以下の場合、メニスカスレンズは、凸面の突出量が大きくなり、厚くなる。また、レンズ縁のコバ厚さを確保するのが難しくなる。一方、（Ｃ１＋Ｃ３）／（Ｃ１−Ｃ３）が上限−４以上の場合、メニスカスレンズの形状が平凸レンズに近くなる。その場合、明るさ絞りに対して曲率が同心円状から外れてくるので、非点隔差が大きくなり、軸外性能が悪くなる。【００２３】
さらに、上記の条件式（３）を満足する構成においては、前記第２群が、下記条件式（５）を満足することが好ましい。
（５）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ２  ＜  ０．８
ただし、ｆ２は前記第２群の焦点距離である。【００２４】
条件式（５）において、ｆ／ｆ２が下限０．３以下の場合、第１群および第３群のパワーが相対的に強くなり、軸外性能が劣化する。一方、ｆ／ｆ２が上限０．８以上の場合、第２群のパワーが相対的に強くなり、コマ収差の発生が大きくなるため、第３群においてコマ収差を十分に補正することが難しくなる。【００２５】
上記の条件式（５）を満足する構成においては、前記第２群が、物体側から順に像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側の面が像側に向かって凸面である正レンズとからなる構成であってもよい。【００２６】
第１群は、正の接合レンズであるためにパワーを強くすることが難しく、第２群のパワーを強くする必要がある。そこで、第２群を２つの正レンズに分けることで、収差の発生を防ぐことができる。また、物体側のレンズを像側に凸面を向けた正メニスカスレンズにし、像側のレンズの像側の面を像側に凸にすることで、絞りに対して曲率が略同心円的状になり非点隔差の発生を抑えることができる。【００２７】
上記の第２群が正のメニスカスレンズと正レンズとからなる構成においては、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）        −４  ≦  ｆ３／ｆ２１  ≦  −０．５
ただし、ｆ２１は前記正のメニスカスレンズの焦点距離である。【００２８】
第２群においては物体側の正レンズで像面湾曲、コマ収差が発生し、これらの収差を第３群が補正している。そこで、条件式（６）において、ｆ３／ｆ２１が下限−４より小さい場合、第２群の物体側の正レンズでの収差発生量が大きくなり、第３群で十分に収差を補正することが難しくなる。一方、ｆ３／ｆ２１が上限−０．５より大きい場合、第３群によって収差が過剰に補正されることにより、画質が低下する。【００２９】
また、上記発明の他の態様においては、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第４群が、１枚のレンズからなり、下記条件式（７）および（８）を満足していてもよい。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は前記第４群の焦点距離、ｆ２は前記第２群の焦点距離である。【００３０】
対物レンズが小型であるためには、特許文献２，３に示されるように、物体側に絞りを配置し、正の第１群と正の第２群との構成にすることが有効である。しかしながら、画角を１００°以上の広角とした場合に、高精細な撮像素子に対応する性能を確保するための軸外収差を十分に抑制することができない。そこで、本発明の他の態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群および第４群の構成にすることで、広い画角においても、軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、４群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。【００３１】
また、上記他の態様によれば、最も物体側に配置される明るさ絞りから像側に向って、軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができ、第１群で発生したコマ収差を第２群、第３および第４群で、軸上性能・焦点距離・全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。特許文献１および６の構成は、明るさ絞りが光学系の中間位置に配置されているため、小型化には不向きである。一方、本発明の他の態様によれば、画角１００°以上の広角の対物光学系を少ないレンズ枚数により達成することができる。【００３２】
また、第１群において最も物体側の面を物体側に向かって凹または平面とし、かつ、最も像側の面を像側に向って凸とすることにより、第１群の主点位置を明るさ絞りから像側へ離すことができる。これにより、第１群のパワー配置を絞りに対して略同心円状とし、非点隔差および軸外コマ収差の発生を抑えることができる。【００３３】
また、広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明の他の態様では、第３群に接合レンズを用いることで、倍率の色収差を良好に補正している。一方、特許文献４では、接合レンズが配置されてないため広角化したときに倍率の色収差を十分に補正することが難しい。【００３４】
また、条件式（７）によって第４群のパワーを適切な範囲に規定することにより、収差補正を良好にできる。ｆ／ｆ４が下限−０．５以下の場合、第４群のパワーが相対的に強くなり、ペッツバール和の過剰補正のため軸外像面が倒れ、また、コマ収差が大きくなり、画質が低下する。一方、ｆ／ｆ４が上限−０．００１以上の場合、第４群のパワーが相対的に小さくなり、像面湾曲を十分に補正できなくなり、画質が低下する。【００３５】
また、条件式（８）によって第２群と第４群の相対的なパワーの比を規定することにより、第２群で発生する像面湾曲及びコマ収差を、第４群によって良好に補正することができる。｜ｆ４／ｆ２｜が上限５より大きい場合、第２群での収差発生量が大きくなり、第４群で十分に補正できなくなる。一方、｜ｆ４／ｆ２｜が下限０．１より小さい場合、第２群のパワーが相対的に弱くなり過ぎて像面湾曲の補正が第４群に偏り、第４群のパワーが相対的に強くなってコマ収差が発生し、光学系全体が大きくなる。【００３６】
上記他の態様においては、下記条件式（９）を満足する構成が好ましい。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離である。【００３７】
第３群の接合レンズは、色収差を補正していると同時に、広角化に対して全系のパワー配分を分担している。条件式（９）において、ｆ／ｆ３が下限０．３以下の場合、第１群のパワーが増大し、性能が低下する。一方、ｆ／ｆ３が上限０．８以上の場合、第３群のパワーが強くなり、第３群の接合レンズを構成する正レンズのレンズ縁のコバが薄くなり、接合レンズの製造が難しくなる。【００３８】
上記の条件式（９）を満足する構成においては、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
ただし、ｆ１は前記第１群の焦点距離である。
条件式（１０）において、ｆ／ｆ１が下限０．１５以下の場合、第３群のパワーが相対的に強くなり、軸外性能が劣化する。一方、ｆ／ｆ１が上限１．１以上の場合、第１群のパワーが相対的に強くなり、コマ収差の発生が大きくなり、第２および４群でコマ収差を十分に補正することが難しくなる。【００３９】
上記の条件式（１０）を満足する構成においては、上記前記第１群が、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。
（１１）        １  ≦  ｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|  ＜  ４０
ただし、Ｃ１は前記第１群の物体側面の曲率、Ｃ２は前記第１群の像側面の曲率である。【００４０】
条件式（１１）において、｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|が上限４０以上の場合、メニスカスレンズの凸面の突出量が大きくなり厚くなる。また、レンズ縁のコバ厚さを確保することが難しくなる。一方、｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|が下限１より小さい場合、メニスカスレンズまたは平凸レンズの形状が両凸レンズの形状に近くなり、明るさ絞りに対して曲率が同心円状からはずれてくるので、非点隔差が大きくなり、軸外性能を低下する。【００４１】
また、上記発明のもう１つの他の態様においては、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは１枚の平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、回折光学素子を含んでいてもよい。【００４２】
上記もう１つの他の態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群の構成にすることで、広い画角においても軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、３群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。【００４３】
また、第１群は像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズ１枚の構成とすることにより、第１群の主点位置を明るさ絞りから像側へ離すことができ、これにより第１群のパワー配置が絞りに対して略コンセントリックとなり、非点隔差および軸外コマ収差の発生を抑えることができる。【００４４】
また、上記もう１つの他の態様の対物光学系の構成によれば、最も物体側に配置されている明るさ絞りから像側に向って軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができる。これにより、第１群で発生したコマ収差を、第２群および第３群において軸上性能、焦点距離、全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。【００４５】
広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明のもう１つの他の態様では、第３群に回折光学素子を含ませることにより倍率の色収差を抑えている。また、回折光学素子は、従来の接合レンズに比べて軸方向の厚さを薄くできるので、全長短縮にも寄与している。【００４６】
ここで、回折光学素子の色収差の補正作用について簡単に説明する。
従来の屈折レンズでは、中肉厚を０と仮定した薄肉レンズとして考えた場合、各々の面の曲率半径をそれぞれＲ１、Ｒ２、媒質の屈折率をｎ、焦点距離をｆとする次式（１００）が成り立つ。
（１００）    １／ｆ  ＝  （ｎ−１）（１／Ｒ１−１／Ｒ２）【００４７】
屈折レンズの場合、図３０に示されるように、式（２００）に示すスネルの法則に従って光線は屈折する。
（２００）    ｎｓｉｎθ  ＝  ｎ’ｓｉｎθ’
ただし、ｎは入射側媒質の屈折率、ｎ’は出射側媒質の屈折率、θは入射光線の角度、θ’は出射光線の角度である。【００４８】
次に、一般的な回折光学素子について説明する。図３１のように格子間隔ｄの回折格子に入射する光線は次式（３００）に従って回折する。
（３００）    ｎｓｉｎθ−ｎ’ｓｉｎθ’  ＝  ｍλ／ｄ
（ｍ＝０,±１,  ±２  …）
ただし、ｍは回折次数、λは光の波長である。【００４９】
ここで、式（１００）の両辺を波長λで微分することにより次式（４００）が得られる。
ｄｆ／ｄλ  ＝  −ｆ（ｄｎ／ｄλ）／（ｎ−１）
（４００）    Δｆ  ＝  −ｆΔｎ／（ｎ−１）【００５０】
また、ｆｄｏｅを回折光学素子の焦点距離、ｈを入射光線の光線高、ｄｈを光線高ｈの格子間隔とし、式（３００）でθ＝０としたものを代入することにより、次式（５００）が導かれる。
（５００）    ｆｄｏｅ  ＝  ｈ／（ｎ’＊ｓｉｎθ’）  ＝  ｄｈｈ／ｍλ【００５１】
ｄｈｈは一定なので、式（５００）はｆ＝Ｃ／λ（Ｃ＝定数）と表される。この式の両辺をλで微分すると、次式（６００）が成り立つ。
ｄｆ  ／  ｄλ  ＝  −Ｃ／λ２  ＝  −ｆ／λ
（６００）    Δｆ  ＝  −ｆ（Δλ／λ）【００５２】
ここで、アッベ数νは、ν＝（ｎ−１）／Δｎなので、式（４００）および式（６００）より、ν＝λ／Δλとなる。よって、回折光学素子の可視域でのアッベ数νｄは以下となる。
νｄ＝λｄ／（λＦ−λｃ）＝−３．４５３【００５３】
以上のように、回折光学素子は大きな負の分散特性をもつ。通常の光学ガラスのアッベ数は２０から９５なので、回折光学素子は非常に大きな逆分散特性をもつ。したがって、通常のレンズと回折光学素子を組み合わせることで、軸上および倍率の色収差の除去に大きな効果がある。【００５４】
上記もう１つの他の態様においては、以下の条件式（１２）および（１３）を満足することが好ましい。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。【００５５】
条件式（１２）にて、第２群のパワーを負とすることで、全体のペッツバール和が小さくなり像面湾曲を補正することができる。ただし、ｆ／ｆ２が上限の−０．０５を上回ると、ペッツバール和の補正が弱くなり軸外像面が倒れて画質が低下する。一方、ｆ／ｆ２が下限の−０．４を下回ると、ペッツバール和は良好に補正できるが、コマ収差のバランスがとれなくなり画質が低下する。【００５６】
条件式（１３）にて、第３群のパワーを適切な範囲とすることで収差補正を良好にできる。ｆ／ｆ３が上限の０．４を上回って第３群のパワーが強くなると、ペッツバール和が大きくなり軸外像面が倒れて画質が低下する。一方、ｆ／ｆ３が下限の０．１を下回って第３群のパワーが小さくなると第１群のパワーが大きくなるため、第１群で発生するコマ収差が大きくなり画質が低下する。【００５７】
上記もう１つの他の態様においては、前記第３群が、物体側から順に前記回折光学素子を含むレンズと、もう１枚のレンズとからなる構成が好ましい。
第３群の働きは、前述のように回折光学素子を用いて倍率の色収差を補正することと、軸上と軸外とが分離していることを利用して像面への光線の入射方向および像面湾曲を調節することである。第３群を、回折光学素子を含むレンズともう１枚のレンズとに分けることにより、この役割をそれぞれに分担させやすくなり、より広角化を図ることができる。【００５８】
上記構成においては、条件式（１４）を満足することが好ましい。
（１４）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３４｜  ≦  ０．２
ただし、ｆ３４はもう１枚のレンズの焦点距離である。
条件式（１４）にて、第３群のもう１枚のレンズのパワーを適切な範囲内に規定することで収差補正を良好にすることができる。｜ｆ／ｆ３４｜が上限の０．２を上回ると、ペッツバール和が大きくなり軸外像面が倒れて画質が低下する。一方、｜ｆ／ｆ３４｜が下限の０．００１を下回ってパワーが弱くなると、像面湾曲および像面への光線入射方向の調整の役割が著しく弱くなるため広角化が難しくなる。
【発明の効果】
【００５９】
本発明によれば、収差補正が良好であり高精細・高画素な固体撮像素子にも好適に対応可能でありながら小型で広角な対物光学系を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３】図２の対物光学系の各種収差を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図５】図４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図７】図６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図９】図８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１２】図１１の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１４】図１３の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１６】図１５の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１８】図１７の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２０】図１９の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２３】図２２の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２５】図２４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２７】図２６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２９】図２８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図３０】光の屈折の原理を説明する図である。
【図３１】回折格子における光の屈折の原理を説明する図である。
【図３２】スネルの法則とウルトラ−ハイインデックス法との関係を説明する図である。
【図３３】密着積層型の回折光学素子の構成の一例を示す図である。
【図３４】密着積層型の回折光学素子の構成のもう１つ例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６１】
以下、本発明に係る対物光学系について、第１から第３の実施形態および実施例を用いて詳細に説明する。
各実施例の収差図において、（ａ）は縦の球面収差、（ｂ）は非点収差、（ｃ）は倍率色収差、（ｄ）は歪曲収差（単位％）、（ｅ）は縦のコマ収差（像高比０．８）を示している。また、（ｂ）の非点収差図において、実線はサジタル像面（ｓ）を示し、破線はメリジオナル像面（ｍ）を示している。
【００６２】
また、各実施例に記載のレンズデータにおいてｒは曲率半径、ｄは面間隔、ｎｅはｅ線に対する屈折率、νｄはｄ線に対するアッべ数、ＥＲはレンズ面の有効半径、ＯＢＪは物体面、ＩＭＧは像面である。明るさ絞りに対応する面については、面番号にＳを示している。非球面については、面番号に＊を示し、次式で表される非球面形状の近軸曲率半径ｒ、円錐形数Ｋ、非球面系数Ａｉ（ｉ＝２，４，６，８）を非球面データに示す。次式は、光軸方向をｚ、光軸に直交する方向をｙにとっている。ただし、各実施例の非球面データにおいて、非球面系数Ａｉの値が０の場合にはその記載を省略する。
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）（ｙ／ｒ）２｝1／２］
＋Ａ２ｙ２＋Ａ４ｙ４＋Ａ６ｙ６＋Ａ８ｙ８
【００６３】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る対物光学系１について図１を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１は、６０°以上の画角を有する広角対物光学系であって、図１に示されるように、物体側から順に明るさ絞りＳ、正の第１群Ｇ１、正の第２群Ｇ２および第３群Ｇ３からなる。符号Ｆ１，Ｆ２は平行平板を示している。また、矢印ＩＭＧは像面を示している。
【００６４】
第１群Ｇ１は、正レンズＬ１と負レンズＬ２との接合レンズＬＣからなる。接合レンズＬＣは、最も物体側の面である正レンズＬ１の物体側面が物体側に向って凹面となり、最も像側の面である負レンズＬ２の像側面が像側に向かって凸面となっている。
第２群Ｇ２は、像側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズＬ３からなっている。
第３群Ｇ３は、物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ４からなっている。
【００６５】
対物光学系１は、下記条件式（１）から（５）を満足している。
（１）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３｜  ≦  ０．３
（２）        ２  ＜  ｜（Ｃａ＋Ｃｂ）/（Ｃａ−Ｃｂ）｜  ＜  ５０
（３）        ０．２  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  ０．７
（４）        −９  ＜  （Ｃ１＋Ｃ３）／（Ｃ１−Ｃ３）  ＜  −４
（５）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ２  ＜  ０．８
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は第１群Ｇ１の焦点距離、ｆ２は第２群Ｇ２の焦点距離、ｆ３は第３群Ｇ３の焦点距離、Ｃ１は正レンズＬ１の物体側面の曲率、Ｃ３は負レンズＬ２の像側面の曲率、ＣａはメニスカスレンズＬ４の物体側面の曲率、ＣｂはメニスカスレンズＬ４の像側面の曲率である。
【００６６】
このように構成された本実施形態に係る対物光学系１によれば、小型で広角でありながら、収差が良好に補正されているので高精細・高画素な固体撮像素子にも好適に対応することができる。
【００６７】
なお、本実施形態においては、第２群Ｇ２が、１枚の正のメニスカスレンズＬ３からなることとしたが、これに代えて、物体側から順に像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側の面が像側に向かって凸面である正レンズとからなることとしてもよい。この構成においては、第２群Ｇ２が、下記条件式（６）を満足することが好ましい。
（６）        −４  ≦  ｆ３／ｆ２１  ≦  −０．５
ただし、ｆ２１は正のメニスカスレンズの焦点距離、ｆ３は第３群Ｇ３の焦点距離である。
【００６８】
（第１の実施形態の実施例）
次に、上述した第１の実施形態の実施例１から４について、図２から図９を参照して説明する。
【００６９】
〔実施例１〕
第１の実施形態の実施例１に係る対物光学系は、図２に示されるように、第１群が正と負の２枚のメニスカスレンズの接合レンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図３に示す。
【００７０】
レンズデータ
面番号                ｒ            ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  ９．５７８２  １．０００００
１                ∞  ０．３１９３  １．５１８２５  ６４．１４  ０．２８６
２                ∞  ０．００００  １．０００００              ０．０７０
３（Ｓ）          ∞  ０．０５３６  １．０００００          ０．０７０
４    −０．８０４２  ０．４１８２  １．７２４０７  ４１．９８  ０．１２１
５    −０．３２９７  ０．０９５８  １．９３４２９  １８．９０  ０．２８４
６＊  −０．６２０３  ０．０１９２  １．０００００              ０．３８９
７    −２．８３８０  ０．４２４１  １．５３３３６  ５６．００  ０．４７９
８＊  −０．８４９４  ０．０２２３  １．０００００              ０．５８９
９＊    １．７７０４  ０．５７１５  １．５３３３６  ５６．００  ０．７６６
１０      １．８９１８  ０．６０８９  １．０００００              ０．７３７
１１                ∞  ０．３８３１  １．５１８２５  ６４．１４  ０．８０１
１２                ∞  ０．０５３７  １．０００００              ０．８３６
ＩＭＧ                ∞  ０．００００
【００７１】
非球面データ
第６面
ｒ＝−０．６２０３，  Ｋ＝−０．４６５２
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝５．２５６１Ｅ−０１
Ａ６＝−７．０１３９Ｅ−０１，  Ａ８＝０．００００Ｅ＋００
第８面
ｒ＝−０．８４９４，  Ｋ＝０．２６８８
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝−３．６８８１Ｅ−０１
Ａ６＝１．７３６５Ｅ−０１，  Ａ８＝８．３００６Ｅ−０１
第９面
ｒ＝１．７７０４，  Ｋ＝０．３０３３
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝５．３０９１Ｅ−０２
Ａ６＝１．７７６６Ｅ−０１，  Ａ８＝−１．３１９９Ｅ−０１
【００７２】
各種データ
焦点距離      １．０
像高          ０．８４
Ｆｎｏ．      ７．１１９
有効Ｆｎｏ．  ７．４２０
物点距離      ９．５７８２
半画角        ５８．３
歪曲収差      −４９．８％
【００７３】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．５と小型であり、かつ、画角１１７°を達成している。また、第１群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的に接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０３４と十分に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ１１×νｄ１１）＋１／（ｆ１２×νｄ１２）＝０
ただし、
ｆ１１：第１群の正メニスカスレンズの焦点距離
νｄ１１：第１群の正メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ１２：第１群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ１２：第１群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
である。
【００７４】
〔実施例２〕
第１の実施形態の実施例２に係る対物光学系は、図４に示されるように、第１群が両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚の正のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図５に示す。
【００７５】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  １０．５３０５  １．０００００
１（Ｓ）          ∞    ０．０５９０  １．０００００              ０．０７０
２    −０．７９４３    ０．１０５３  １．９３４２９  １８．９０  ０．１４６
３      ０．８６４４    ０．３１２１  １．７３２３４  ５４．６８  ０．２６１
４＊  −０．５５３４    ０．０２１１  １．０００００              ０．３９８
５    −３．７５８９    ０．４００１  １．７３２３４  ５４．６８  ０．５６４
６＊  −１．０５４７    ０．０２４６  １．０００００              ０．６４６
７＊    ２．１５９９    ０．２１０６  １．５３３３６  ５６．００  ０．７７２
８      ２．０６７５    ０．８４９７  １．０００００              ０．７６４
９                ∞    ０．４２１２  １．５１８２５  ６４．１４  ０．８７１
１０                ∞    ０．０７０２  １．０００００              ０．９１３
１１                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．９２８
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【００７６】
非球面データ
第４面
ｒ＝−０．５５３４，  Ｋ＝−０．４８８５
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝５．７８７９Ｅ−０１
Ａ６＝−３．２８４５Ｅ−０１，  Ａ８＝０．００００Ｅ＋００
第６面
ｒ＝−１．０５４７，  Ｋ＝０．２５９９
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝−４．６６６１Ｅ−０１
Ａ６＝９．５４４５Ｅ−０２，  Ａ８＝−４．５９７７Ｅ−０１
第７面
ｒ＝２．１５９９，  Ｋ＝−０．１１８６
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝５．８４８７Ｅ−０２
Ａ６＝−８．０４９４Ｅ−０２，  Ａ８＝１．４８４７Ｅ−０１
【００７７】
各種データ
焦点距離      １．０
像高          ０．９２４
Ｆｎｏ．      ７．１２２
有効Ｆｎｏ．  ７．４１２
物点距離      １０．５３０５
半画角        ６６．２
歪曲収差      −６２．８％
【００７８】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約２．７と小型であり、かつ、画角１３２°を達成している。また、第１群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的に接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０１４と十分に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ１１×νｄ１１）＋１／（ｆ１２×νｄ１２）＝０
ただし、
ｆ１１：第１群の両凹レンズの焦点距離
νｄ１１：第１群の両凹レンズ材質のアッベ数
ｆ１２：第１群の両凸レンズの焦点距離
νｄ１２：第１群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
【００７９】
〔実施例３〕
第１の実施形態の実施例３に係る対物光学系は、図６に示されるように、第１群が正と負の２枚のメニスカスレンズの接合レンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた２枚の正のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図７に示す。
【００８０】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  １０．５０６０  １．０００００
１（Ｓ）          ∞    ０．０５８８  １．０００００              ０．０７０
２    −０．８３０３    ０．４２０３  １．７３２３４  ５４．６８  ０．１６７
３    −０．３１７５    ０．１０５１  １．９３４２９  １８．９０  ０．３１３
４＊  −０．５６６１    ０．０２１０  １．０００００              ０．４８０
５    −２．９５９８    ０．５２９３  １．５３３３６  ５６．００  ０．６４４
６＊  −１．４９２０    ０．０２１０  １．０００００              ０．７６８
７  −１１．９０５４    ０．４０６９  １．７３２３４  ５４．６８  ０．９０２
８    −２．０４１６    ０．０２１０  １．０００００              ０．９４８
９＊    １．６０８４    ０．３５０２  １．５３３３６  ５６．００  ０．９５２
１０      １．１４６０    ０．４６７８  １．０００００              ０．８４９
１１                ∞    ０．４２０２  １．５１８２５  ６４．１４  ０．８６４
１２                ∞    ０．０７００  １．０００００              ０．９１２
１３                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．９２４
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【００８１】
非球面データ
第４面
ｒ＝−０．５６６１，  Ｋ＝−０．５０３０
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝７．１３５５Ｅ−０１
Ａ６＝−９．１２１７Ｅ−０１，  Ａ８＝０．００００Ｅ＋００
第６面
ｒ＝−１．４９２０，  Ｋ＝０．２９９７
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝−７．２３４５Ｅ−０１
Ａ６＝６．７００７Ｅ−０１，  Ａ８＝−７．３４５１Ｅ−０１
第９面
ｒ＝１．６０８４，  Ｋ＝０．２５７１
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝４．７２００Ｅ−０３
Ａ６＝２．５１７５Ｅ−０３，  Ａ８＝−３．３２１６Ｅ−０３
【００８２】
各種データ
焦点距離      １．０
像高          ０．９２２
Ｆｎｏ．      ７．１０３
有効Ｆｎｏ．  ７．３３５
物点距離      １０．５０６
半画角        ６６．５
歪曲収差      −６１．２％
【００８３】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．１と小型であり、かつ、画角１３３°を達成している。また、第１群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的に接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０４２と十分に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ１１×νｄ１１）＋１／（ｆ１２×νｄ１２）＝０
ただし、
ｆ１１：第１群の正メニスカスレンズの焦点距離
νｄ１１：第１群の正メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ１２：第１群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ１２：第１群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
である。
【００８４】
〔実施例４〕
第１の実施形態の実施例４に係る対物光学系は、図８に示されるように、第１群が両凹レンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた２枚の正のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図９に示す。
【００８５】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  １０．３５３５  １．０００００
１                ∞    ０．２０７１  １．５１８２５  ６４．１４  ０．３８０
２                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．０７０
３（Ｓ）          ∞    ０．０５８０  １．０００００              ０．０７０
４    −０．７１２８    ０．１０３５  １．９３４２９  １８．９０  ０．１３５
５      ０．９２１２    ０．４０９７  １．７３２３４  ５４．６８  ０．３８０
６＊  −０．５３３５    ０．０２０７  １．０００００              ０．４１４
７  −１１．８７３０    ０．４０８６  １．５３３３６  ５６．００  ０．５８２
８＊  −１．７６００    ０．０２４２  １．０００００              ０．６７９
９  −１３．２５８６    ０．３３８２  １．７３２３４  ５４．６８  ０．７５６
１０    −２．２８１９    ０．０２０７  １．０００００              ０．８００
１１＊    ３．６６３６    ０．２７６１  １．５３３３６  ５６．００  ０．８２３
１２      ２．０８８３    ０．６８９７  １．０００００              ０．８０２
１３                ∞    ０．４１４１  １．５１８２５  ６４．１４  ０．８６７
１４                ∞    ０．０６９０  １．０００００              ０．９００
１５                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．９０８
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【００８６】
非球面データ
第６面
ｒ＝−０．５３３５，  Ｋ＝−０．４１０８
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝４．７７３４Ｅ−０１
Ａ６＝−１．２４９８Ｅ＋００，  Ａ８＝０．００００Ｅ＋００
第８面
ｒ＝−１．７６００，  Ｋ＝０．２７４５
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝−５．５３９０Ｅ−０１
Ａ６＝３．３５９６Ｅ−０１，  Ａ８＝−３．９２９４Ｅ−０１
第１１面
ｒ＝３．６６３６，  Ｋ＝０．０８３８
Ａ２＝０．００００Ｅ＋００，  Ａ４＝１．１６４２Ｅ−０１
Ａ６＝−１．６５６２Ｅ−０１，  Ａ８＝１．１２６７Ｅ−０１
【００８７】
各種データ
焦点距離      １．０
像高          ０．９０８
Ｆｎｏ．      ７．１０２２
有効Ｆｎｏ．  ７．３３９
物点距離      １０．３５４
半画角        ６５．９
歪曲収差      −６０．５％
【００８８】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．４と小型であり、かつ、画角１３２°を達成している。また、第１群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的に接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０１３と十分に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ１１×νｄ１１）＋１／（ｆ１２×νｄ１２）＝０
ただし、
ｆ１１：第１群の両凹レンズの焦点距離
νｄ１１：第１群の両凹レンズ材質のアッベ数
ｆ１２：第１群の両凸レンズの焦点距離
νｄ１２：第１群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
【００８９】
第１の実施形態の実施例１から４に係る対物光学系の条件式（１）から（６）の値を表１に示す。
【００９０】
【表１】
2012176791.tif 000003
【００９１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る対物光学系１’について図１０を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１’は、図１０に示されるように、物体側から順に明るさ絞りＳ、正の第１群Ｇ１’、第２群Ｇ２’、正の第３群Ｇ３’および第４群Ｇ４’からなる。符号Ｆ１，Ｆ２は平行平板を示している。また、矢印ＩＭＧは像面を示している。
【００９２】
第１群Ｇ１’は、像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ１’からなっている。
第２群Ｇ２’は、像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ２’からなっている。
第３群Ｇ３’は、物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズ（負レンズ）Ｌ３１’と、両凸レンズ（正レンズ）Ｌ３２’とが貼り合わせられた接合レンズからなっている。
第４群Ｇ４’は、物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズＬ４’からなっている。
【００９３】
対物光学系１’は、下記条件式（７）から（１１）を満足している。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
（１１）        １  ≦  ｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|  ＜  ４０
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ１は第１群Ｇ１’の焦点距離、ｆ２は第２群Ｇ２’の焦点距離、ｆ３は第３群Ｇ３’の焦点距離、ｆ４は第４群Ｇ４’の焦点距離、Ｃ１は第１群Ｇ１’のメニスカスレンズＬ１’の物体側面の曲率、Ｃ２は第１群Ｇ１’のメニスカスレンズＬ１’の像側面の曲率である。
【００９４】
このように構成された本実施形態に係る対物光学系１’によれば、小型で広角でありながら、収差が良好に補正されているので高精細・高画素な固体撮像素子にも好適に対応することができる。
【００９５】
なお、本実施形態においては、対物光学系１’が、下記条件式（７）’、（８）’および（１１）’を満足することがより好ましい。
（７）’    −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．０５
（８）’    ０．７  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ３
（１１）’    −２５  ＜  （Ｃ１＋Ｃ２）/（Ｃ１−Ｃ２）  ＜  −２
【００９６】
また、本実施形態においては、第１群Ｇ１’が、１枚のメニスカスレンズＬ１’からなることとしたが、これに代えて、像側に凸面を向けた１枚の平凸レンズからなることとしてもよい。
【００９７】
（第２の実施形態の実施例）
次に、上述した第２の実施形態の実施例１から５について、図１１から図２０を参照して説明する。
【００９８】
〔実施例１〕
第２の実施形態の実施例１に係る対物光学系は、図１１に示されるように、第１群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第４群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図１２に示す。
【００９９】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．４とコンパクトであるにも関わらず、画角１６２°を達成できている。これは、第１群、第２群および第４群に使用した非球面を有効に活用し、第１群のパワーを比較的弱めることができている点が一因となっている。第１群、第２群および第４群は、非球面を安価に製造できるように、樹脂素材の光学部材の屈折率、アッベ数になっている。
【０１００】
また、第３群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的な接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が０．０００２と非常に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ３１×νｄ３１）＋１／（ｆ３２×νｄ３２）＝０
ただし、
ｆ３１：第３群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ３１：第３群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ３２：第３群の両凸レンズの焦点距離
νｄ３２：第３群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
【０１０１】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  １０．７４０７  １．０００００
１                ∞    ０．２８６４  １．５１８２５  ６４．１４  ０．４４４
２                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．０７０
３（Ｓ）          ∞    ０．０２５１  １．０００００              ０．０７０
４    −０．５６４７    ０．４３８２  １．５３３３６  ５６．００  ０．１３１
５＊  −０．５０８７    ０．０２１５  １．０００００              ０．４４１
６    −８．５３６０    ０．５３８４  １．５３３３６  ５６．００  ０．７０６
７＊  −２．６７６５    ０．０２１５  １．０００００              ０．８３５
８      １．９６４９    ０．１４３２  １．９３４２９  １８．９０  １．１１１
９      １．２５５２    ０．９６１９  １．７３２３４  ５４．６８  １．０５０
１０    −３．７６５３    ０．０２１５  １．０００００              １．０４３
１１＊    ３．０２６２    ０．１４３２  １．５３３３６  ５６．００  ０．９８３
１２      ２．０４０４    ０．２６８８  １．０００００              ０．９３３
１３                ∞    ０．２８６４  １．５１８２５  ６４．１４  ０．９３５
１４                ∞    ０．０７１６  １．０００００              ０．９４１
１５                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．９４４
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【０１０２】
非球面データ
第５面
ｒ＝−０．５０８７，  Ｋ＝−０．５７３０
Ａ４＝３．４１３５Ｅ−０１，  Ａ６＝−１．６６６７Ｅ−０１
第７面
ｒ＝−２．６７６５，  Ｋ＝０．３２３６
Ａ４＝−５．６８６６Ｅ−０１，  Ａ６＝２．９９１５Ｅ−０１
Ａ８＝−２．９３５８Ｅ−０１
第１１面
ｒ＝３．０２６２，  Ｋ＝−０．７３２６
Ａ４＝−１．２１２４Ｅ−０１，  Ａ６＝−５．２１５６Ｅ−０２
Ａ８＝４．９１４３Ｅ−０２
【０１０３】
各種データ
焦点距離        １．０
像高            ０．９４２
Ｆｎｏ．        ７．１
有効Ｆｎｏ．    ７．３１６
物点距離        １０．７４０７
半画角          ８１．０
歪曲収差        −８５．３％
【０１０４】
〔実施例２〕
第２の実施形態の実施例２に係る対物光学系は、図１３に示されるように、第１群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第３群が両凸レンズと像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズとの接合レンズからなり、第４群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図１４に示す。
【０１０５】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．４とコンパクトであるにも関わらず、画角１３４°を達成できている。また、第３群の接合レンズの配置を、物体側から両凸レンズ、負のメニスカスレンズとすることで、両凸レンズの物体側の曲率を比較的緩くすることができ、加工性を向上することができる。
【０１０６】
また、第３群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的な接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０００９と非常に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ３１×νｄ３１）＋１／（ｆ３２×νｄ３２）＝０
ただし、
ｆ３１：第３群の両凸レンズの焦点距離
νｄ３１：第３群の両凸レンズ材質のアッベ数
ｆ３２：第３群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ３２：第３群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
である。
【０１０７】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞  １０．８２０６  １．０００００
１                ∞    ０．２８８５  １．５１８２５  ６４．１４  ０．５０５
２                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．０７０
３（Ｓ）          ∞    ０．０６０６  １．０００００              ０．０７０
４    −０．６８８９    ０．４７４３  １．５３３３６  ５６．００  ０．１６７
５＊  −０．５２３６    ０．０２１６  １．０００００              ０．４６７
６    −５．０８９２    ０．５１７２  １．５３３３６  ５６．００  ０．６６３
７＊  −１．５１７１    ０．０２１６  １．０００００              ０．７６６
８    １５．８２３７    ０．６６５４  １．７３２３４  ５４．６８  ０．８９０
９    −１．１７９７    ０．１４４３  １．９３４２９  １８．９０  ０．９１７
１０    −１．８０４２    ０．０２１６  １．０００００              ０．９８４
１１＊    ７．１８９５    ０．３６０７  １．５３３３６  ５６．００  ０．９３４
１２      ２．４５６１    ０．１９１８  １．０００００              ０．９００
１３                ∞    ０．４３２８  １．５１８２５  ６４．１４  ０．９０２
１４                ∞    ０．０７２１  １．０００００              ０．９３８
１５                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．９４９
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【０１０８】
非球面データ
第５面
ｒ＝−０．５２３６，  Ｋ＝−０．５６０２
Ａ４＝８．２６８４Ｅ−０１，  Ａ６＝−８．８００５Ｅ−０１
第７面
ｒ＝−１．５１７１，  Ｋ＝０．３０８６
Ａ４＝−６．０８３５Ｅ−０１，  Ａ６＝３．５６４８Ｅ−０１
Ａ８＝−４．１９１４Ｅ−０１
第１１面
ｒ＝７．１８９５，  Ｋ＝−０．８４２６
Ａ４＝−３．２１４０Ｅ−０２，  Ａ６＝−２．８０３４Ｅ−０２
Ａ８＝９．１１５９Ｅ−０４
【０１０９】
各種データ
焦点距離        １．０
像高            ０．９４９  
Ｆｎｏ．        ７．１０１
有効Ｆｎｏ．    ７．２７７
物点距離        １０．８２０６
半画角          ６７．３
歪曲収差        −６１．７％
【０１１０】
〔実施例３〕
第２の実施形態の実施例３に係る対物光学系は、図１５に示されるように、第１群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第４群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図１６に示す。
【０１１１】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．４とコンパクトである。これは、第１群、第２群および第４群に使用した非球面を有効に活用し、第１群および第３のパワー配分が中庸で良好であることと、第２群に対する第４群のパワーの関係が良好であることが一因となっている。また、第１群、第２群および第４群は、非球面を安価に製造できるように、樹脂素材の光学部材の屈折率、アッベ数になっている。
【０１１２】
また、第３群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的な接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が０．００３１と非常に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ３１×νｄ３１）＋１／（ｆ３２×νｄ３２）＝０
ただし、
ｆ３１：第３群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ３１：第３群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ３２：第３群の両凸レンズの焦点距離
νｄ３２：第３群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
【０１１３】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞    ９．１１１７  １．０００００
１（Ｓ）          ∞    ０．０４８６  １．０００００              ０．０７０
２    −０．５１１３    ０．３５０５  １．５３３３６  ５６．００  ０．１３１
３＊  −０．４１１８    ０．０１８２  １．０００００              ０．３５１
４    −６．４９２６    ０．４１７２  １．５３３３６  ５６．００  ０．５１２
５＊    ９．６４６７    ０．０１８２  １．０００００              ０．７０３
６      １．４５５０    ０．１２１５  １．９３４２９  １８．９０  ０．９５５
７      １．０２２８    ０．９１７６  １．７３２３４  ５４．６８  ０．８９１
８    −３．４８８２    ０．０１８２  １．０００００              ０．８６９
９＊    ２．９１０２    ０．２００５  １．５３３３６  ５６．００  ０．７９７
１０      １．８２４６    ０．１９９４  １．０００００              ０．７６８
１１                ∞    ０．３６４５  １．５１８２５  ６４．１４  ０．７７１
１２                ∞    ０．０６０７  １．０００００              ０．７９５
１３                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．８０１
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【０１１４】
非球面データ
第３面
ｒ＝−０．４１１８，  Ｋ＝−０．７８２３
Ａ４＝３．２２３７Ｅ−０１，  Ａ６＝７．０２２７Ｅ＋００
第５面
ｒ＝９．６４６７，  Ｋ＝−１８．６０１２
Ａ４＝−７．９８３５Ｅ−０１，  Ａ６＝８．６１９７Ｅ−０１
Ａ８＝−１．１３１０Ｅ＋００
第９面
ｒ＝２．９１０２，  Ｋ＝−０．５３７４
Ａ４＝８．０５２７Ｅ−０２，  Ａ６＝１．３５０８Ｅ−０１
Ａ８＝−６．２４３６Ｅ−０１
【０１１５】
各種データ
焦点距離        １．０
像高            ０．７９９
Ｆｎｏ．        ７．１
有効Ｆｎｏ．    ７．４５８
物点距離        ９．１１１７
半画角          ６２．６
歪曲収差        −６０．６％
【０１１６】
〔実施例４〕
第２の実施形態の実施例４に係る対物光学系は、図１７に示されるように、第１群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第４群が物体側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図１８に示す。
【０１１７】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．５とコンパクトであるにも関わらず、画角１３０°を達成できている。
また、第３群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的な接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．０００３と非常に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ３１×νｄ３１）＋１／（ｆ３２×νｄ３２）＝０
ただし、
ｆ３１：第３群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ３１：第３群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ３２：第３群の両凸レンズの焦点距離
νｄ３２：第３群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
【０１１８】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞    ８．９６３５  １．０００００
１                ∞    ０．２３９０  １．５１８２５  ６４．１４  ０．３５９
２                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．０７０
３（Ｓ）          ∞    ０．０４７８  １．０００００              ０．０７０
４    −０．６１６２    ０．３５３７  １．５３３３６  ５６．００  ０．１３９
５＊  −０．３４６８    ０．０１７９  １．０００００              ０．３４５
６    −１．８７８２    ０．３２５７  １．５３３３６  ５６．００  ０．４６８
７＊  ２１．７６５０    ０．０１７９  １．０００００              ０．６２９
８      １．７２７７    ０．１１９５  １．９３４２９  １８．９０  ０．８１９
９      １．０５６０    ０．７８３３  １．７３２３４  ５４．６８  ０．８０３
１０    −２．５０５３    ０．０１７９  １．０００００              ０．８２４
１１＊  −５．０３８２    ０．１９７２  １．５３３３６  ５６．００  ０．７９３
１２      ２．０５９４    ０．１７３３  １．０００００              ０．７６８
１３                ∞    ０．３５８５  １．５１８２５  ６４．１４  ０．７６９
１４                ∞    ０．０５９８  １．０００００              ０．７８５
１５                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．７８９
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【０１１９】
非球面データ
第５面
ｒ＝−０．３４６８，  Ｋ＝−１．４８５１
Ａ４＝−５．９７０６Ｅ−０１，  Ａ６＝３．８９１８Ｅ＋００
第７面
ｒ＝２１．７６５０，  Ｋ＝−１１４．７６３３
Ａ４＝−１．０７５２Ｅ＋００，  Ａ６＝１．０４１７Ｅ＋００
Ａ８＝−２．３８１７Ｅ＋００
第１１面
ｒ＝−５．０３８２，  Ｋ＝−４．６９８１
Ａ４＝１．００５５Ｅ＋００，  Ａ６＝−１．１９９３Ｅ＋００
Ａ８＝２．７８２６Ｅ−０１
【０１２０】
各種データ
焦点距離        １．０
像高            ０．７８６
Ｆｎｏ．        ７．１
有効Ｆｎｏ．    ７．６０８
物点距離        ８．９６３５
半画角          ６５．０
歪曲収差        −６８．０％
【０１２１】
〔実施例５〕
第２の実施形態の実施例５に係る対物光学系は、図１９に示されるように、第１群が像側に凸面を向けた１枚の平凸レンズからなり、第２群が像側に凸面を向けた１枚のメニスカスレンズからなり、第３群が物体側に凸面を向けた負のメニスカスレンズと両凸レンズとの接合レンズからなり、第４群が１枚のレンズからなる。このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図２０に示す。
【０１２２】
本実施例に係る対物光学系は、全長が像高に対して約３．０とコンパクトである。
また、第３群の接合レンズのパワー配置とガラスの選定が良好になっており、倍率色収差を良好に補正することができる。具体的には、一般的な接合レンズの色消し条件を定義する下式の左辺の値が−０．００４５と非常に小さく、当該条件を十分に満足している。
１／（ｆ３１×νｄ３１）＋１／（ｆ３２×νｄ３２）＝０
ただし、
ｆ３１：第３群の負メニスカスレンズの焦点距離
νｄ３１：第３群の負メニスカスレンズ材質のアッベ数
ｆ３２：第３群の両凸レンズの焦点距離
νｄ３２：第３群の両凸レンズ材質のアッベ数
である。
また、第１群が平凸レンズであるので、加工性が良い。
【０１２３】
レンズデータ
面番号                ｒ              ｄ            ｎｅ        Ｖｄ        ＥＲ
ＯＢＪ                ∞    ９．７０６４  １．０００００
１（Ｓ）          ∞    ０．０１６２  １．０００００              ０．０７０
２                ∞    ０．５８２４  １．７７６２１  ４９．６０  ０．０７４
３    −１．０５０５    ０．０１９４  １．０００００              ０．３６２
４    −２．４６１２    ０．２５８８  １．６９４１７  ３１．０７  ０．４００
５＊  −１．９６９６    ０．０１９４  １．０００００              ０．５２５
６      ５．００５４    ０．１２９４  １．９３４２９  １８．９０  ０．６２４
７      １．５４７９    ０．７０２６  １．７３２３４  ５４．６８  ０．７１６
８    −１．０４３５    ０．０１９４  １．０００００              ０．７９６
９＊  −１．８１５１    ０．２１３５  １．５３３３６  ５６．００  ０．８４０
１０      ３．４０４５    ０．１１３２  １．０００００              ０．８２６
１１                ∞    ０．３８８３  １．５１８２５  ６４．１４  ０．８２７
１２                ∞    ０．０６４７  １．０００００              ０．８４６
１３                ∞    ０．００００  １．０００００              ０．８５７
ＩＭＧ                ∞    ０．００００
【０１２４】
非球面データ
第５面
ｒ＝−１．９６９６，  Ｋ＝−１０１．６６１９
Ａ４＝−３．５８２７Ｅ−０３，  Ａ６＝８．１０９７Ｅ−０１
Ａ８＝−２．２４４３Ｅ−０１
第９面
ｒ＝−１．８１５１，  Ｋ＝−４．６８７３
Ａ４＝５．２８５５Ｅ−０１，  Ａ６＝−７．２９８７Ｅ−０１
Ａ８＝５．３５１０Ｅ−０１
【０１２５】
各種データ
焦点距離        １．０
像高            ０．８５２
Ｆｎｏ．        ７．１２７７
有効Ｆｎｏ．    ７．４８１
物点距離        ９．７０６４
半画角          ５９．７
歪曲収差        −５５．４％
【０１２６】
第２の実施形態の実施例１から５に係る対物光学系の条件式（７）から（１１）の値を表２に示す。
【０１２７】
【表２】
2012176791.tif 000004
【０１２８】
上述の第２の実施形態の実施例１から５から以下の発明が導かれる。
〔付記項１〕
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群および第４群からなり、前記第１群が１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズからなり、前記第２群が１枚のレンズからなり、前記第３群が正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第４群が１枚のレンズからなり、下記条件式（７）’および（８）’を満足する対物光学系。
（７）’    −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．０５
（８）’    ０．７  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ３
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は前記第４群の焦点距離、ｆ２は前記第２群の焦点距離である。
【０１２９】
付記項１の対物光学系によれば、第１群を像側に凸面に向けたメニスカスレンズとすることで、主点位置をより像側に配置し、曲率を明るさ絞りに対して同心円状にできるので、非点格差の発生を抑えることができる。また、条件式（７）’によって第４群のパワーを規定することにより、像面湾曲を良好に補正することできる。また、条件式（８）’によって第２群のパワーと第４群のパワーとの比を規定することにより、像面湾曲およびコマ収差を良好に補正することができ、かつ、レンズ全体の小型化を達成することができる。
【０１３０】
〔付記項２〕
下記条件式（９）を満足する付記項１に記載の対物光学系。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  <  ０．８
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離である。
【０１３１】
〔付記項３〕
下記条件式（１０）を満足する付記項２に記載の対物光学系。
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
ただし、ｆ１は前記第１群の焦点距離である。
【０１３２】
〔付記項４〕
前記第１群が、下記条件式（１１）’を満足する付記項３に記載の対物光学系。
（１１）’    −２５  ＜  （Ｃ１＋Ｃ２）/（Ｃ１−Ｃ２）  ＜  −２
ただし、Ｃ１は前記第１群の物体側面の曲率、Ｃ２は前記第１群の像側面の曲率である。
【０１３３】
付記項４の対物光学系によれば、条件式（１１）’によって規定されるメニスカスレンズの形状が広角化と高精細画質に対して有効である。条件式（１１）’において、下限−２５以下の場合にはメニスカスレンズの凸面の突出量が大きくなり厚くなり、また、レンズ縁のコバ厚さを確保することが難しくなる。一方、上限−２以上の場合には、メニスカスレンズの形状が平凸レンズに近くなり、明るさ絞りに対して曲率が同心円からはずれてくるため、非点隔差が大きくなり軸外性能が低下する。
【０１３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る対物光学系１”について図２１を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１”は、図２１に示されるように、物体側から順に明るさ絞りＳ、正の第１群Ｇ１”、第２群Ｇ２”および正の第３群Ｇ３”を備えている。
【０１３５】
第１群Ｇ１”は、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズＬ１”からなる。なお、第１群Ｇ１”は、メニスカスレンズＬ１”に代えて、像側に凸面を向けた１枚の平凸レンズから構成されていてもよい。
第２群Ｇ２”は、１枚のメニスカスレンズＬ２”からなる。
【０１３６】
第３群Ｇ３”は、物体側から順に、回折光学素子を含むレンズＬ３”、および、メニスカスレンズ（もう１枚のレンズ）Ｌ４”からなる。回折光学素子は、回折格子が形成された回折光学面を有するレンズＬ３１”，Ｌ３２”である。レンズ３”は、２つのレンズＬ３１”，Ｌ３２”の回折光学面３１ａ，３２ａが互いに密着されてなる。
また、対物光学系１”は、最も物体側および最も像側にそれぞれ平行平板Ｆ１，Ｆ２を備えている。
【０１３７】
対物光学系１”は、次式（１２）から（１４）を満足している。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
（１４）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３４｜  ≦  ０．２
ただし、ｆ２は第２群Ｇ２”の焦点距離、ｆ３は第３群Ｇ３”の焦点距離、ｆは全系の焦点距離、ｆ３４は第３群のもう１枚のレンズの焦点距離である。
【０１３８】
このように構成された本実施形態に係る対物光学系１”によれば、収差が良好に補正されているので高精細・高画素の固体撮像素子に好適に用いることができるとともに、小型化かつ広角化を実現することができる。
【０１３９】
ここで、密着積層型の回折光学素子について説明する。
単層の回折格子は回折効率が波長に依存するため、積層化することにより波長依存性をなくしかつ高回折効率を得ることができる。このように２つの回折格子の回折光学面を密着させて積層化したものが密着積層型の回折光学素子である。
【０１４０】
図３３および図３４は密着積層型の回折光学素子の模式図である。
図３３は、２つの回折光学素子１１，１２から密着積層型の回折光学素子が構成されている。回折光学素子１１，１２を構成する材質としては、波長依存性が小さく回折効率が良好な屈折率と分散の組み合わせが用いられる。符号１３は回折光学面を示している。回折光学素子１２は、回折光学面ではない面を凸面とすることにより屈折作用を有している。
【０１４１】
図３４は、ベースとなる一般的なガラス研磨の平凸レンズ１４の平面側に、密着積層型の回折光学素子を形成した例が示されている。図３３と同様に、回折光学素子１１，１２は、波長依存性が小さく回折効率が良好な屈折率と分散の組み合わせの材質からなる。
【０１４２】
なお、密着積層型の回折光学素子および密着積層型の回折光学素子の材質の高回折効率な組み合わせについては、「増補改訂版  回折光学素子入門（オプトロニクス社、平成１８年２月８日発行）」等に詳細に記載されている。
【０１４３】
（第３の実施形態の実施例）
次に、上述した本発明の第３の実施形態の実施例について説明する。
なお、各種データにおいてｆは全系の焦点距離、Ｆｎｏ．はＦナンバー、２ωは画角、ＩＨは像高である。これらの値は焦点距離を１として規格化されている。また、ｄ線は５８７．５６ｎｍ、Ｃ線は６５６．２７ｎｍ、ｅ線は５４６．０７ｎｍ、Ｆ線は４８６．１３ｎｍ、ｇ線は４３５．８４ｎｍの波長のスペクトル線である。
【０１４４】
また、非球面は次式で定義される。
Ｚ＝ＣＨ２／｛（１−（１＋Ｋ）（ＣＨ）２）｝１／２
＋Ａ４Ｈ４＋Ａ６Ｈ６＋Ａ８Ｈ８＋Ａ１０Ｈ１０
ただし、Ｚは光軸方向の非球面の位置、Ｈは光軸からの距離、Ｃは曲率半径の逆数、Ｋは円錐係数、Ａｉ（ｉ＝４，６，８，１０）はｉ次の非球面係数である。ただし、各実施例の非球面データにおいて、非球面系数Ａｉの値が０の場合にはその記載を省略する。
【０１４５】
次に、各実施例の説明の前に、回折光学素子を含む光学系の設計方法である高屈折率法（別名：ウルトラ−ハイインデックス法（ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ  ｉｎｄｅｘ  ｍｅｔｈｏｄｓ））について説明する。ウルトラ−ハイインデックス法は、回折光学素子を屈折率の極めて大きい仮想レンズ（ウルトラ−ハイ  インデックス  レンズ）に置き換えて設計する方法である。
【０１４６】
このウルトラ−ハイインデックス  レンズにおいては、次式が成り立つ。
（７００）    （ｎＵ−１）ｄｚ／ｄｈ  ＝  ｎｓｉｎθ−ｎ’ｓｉｎθ’
ただし、ｎＵはウルトラ−ハイ  インデックスレンズの屈折率、ｚはウルトラ−ハイ  インデックスレンズの光軸方向の座標、ｈは光軸からの距離、ｎおよびｎ’はそれぞれ入射側媒質及び出射側媒質の屈折率、θおよびθ’はそれぞれ光線の入射角及び出射角である。図３２は、式（７００）に含まれる各パラメータの関係を図示したものである。
【０１４７】
式（３００）および式（７００）より、次式（８００）が成り立つ。
（８００）    （ｎＵ−１）ｄｚ／ｄｈ＝ｍλ／ｄ
よって、ウルトラ−ハイ  インデックス  レンズの面形状と回折光学素子のピッチとの間には式（８００）の等価関係が成り立つ。この式（８００）に基づいて、ウルトラ−ハイインデックス法で設計したデータから回折光学素子のピッチを求めることができる。
【０１４８】
一方、一般的な軸対称の非球面形状は、次式（９００）によって表される。
（９００）    ｚ  ＝ｃ  ｈ２／[１＋｛１−（１＋ｋ）ｃ２ｈ２}１／２]
＋Ａｈ４＋Ｂｈ６＋Ｃｈ８＋Ｄｈ１０＋…
ただし、ｚは光軸（像の方向を正）、ｃは基準面の曲率、ｈは面とｚ軸との交点を原点としｚ軸に直交する座標軸のうちのメリジオナル方向の座標軸、ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
【０１４９】
ここで、式（８００）および式（９００）より、ある光線高における上記非球面と等価の回折光学素子のピッチｄは次式で表される。
（１０００）  ｄ  ＝  
ｍλ／[（ｎ−１）{ｃｈ／（１−ｃ２（１＋ｋ）ｈ２）１／２
＋４Ａｈ３＋６Ｂｈ５＋８Ｃｈ７＋１０Ｄｈ９＋・・・}]
従って、ウルトラ−ハイ  インデックス  レンズとして表現されたレンズ形状から、等価な回折型レンズの面形状を求めることができ、実際に製作することが可能である。
なお、ウルトラ−ハイインデックス法については、前述の「増補改訂版  回折光学素子入門」等に詳細に記載されている。
【０１５０】
〔実施例１〕
第３の実施形態の実施例１に係る対物光学系は、図２２および以下のレンズデータに示されるように、物体側から順にカバーガラスと、明るさ絞りと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１群と、１枚のレンズからなる第２群と、回折光学素子を含むレンズおよび物体側の面が非球面となっているレンズからなる第３群とから構成されている。第１群のメニスカスレンズは、像側の面が光軸から外側に向かって曲率が緩くなる非球面となっている。第２群のレンズは、像側の面が非球面となっている。
【０１５１】
回折光学素子を含むレンズは、ｄ線の屈折率１．６、アッベ数２０の材料と、ｄ線の屈折率１．７５、アッベ数３３との材料とを貼合わせた密着積層型の回折光学素子である。また、回折光学面（第９面、第１０面）の面形状は、上述のウルトラハイインデックス法によって表示している。ウルトラハイインデックス法による第９面の各波長に対する屈折率は以下のとおりである。
ｄ線：１００１
Ｃ線：１１１７．９４１
ｅ線：９３０．３８５９
Ｆ線：８２８．３７０８
ｇ線：７４２．７６２５
第１０面の非球面形状でウルトラハイインデックス法から計算される位相が得られる密着積層型の回折光学素子面の形状を求め、実物の回折光学素子を製作できる。
【０１５２】
このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図２３に示す。本実施例によれば、画角１６２°と非常に広角であるにも関わらず、画像全体にわたって収差を良好に抑えることができ、高精細・高画素な撮像素子に対しても十分な性能を有している。また、全長が像高に対して２．９程度と非常に短く、構成する光学レンズの外径もイメージサークル径付近より小さくでき、コンパクトなものとなっている。
【０１５３】
レンズデータ
面番号                  ｒ            ｄ            ｎｅ        νｄ
１                  ∞  ０．３７２９  １．５１８２５  ６４．１４
２                  ∞  ０．００００  １．０００００
３（Ｓ）            ∞  ０．０３５８  １．０００００
４      −１．１９７０  ０．４０１４  １．７７６２１  ４９．６０
５＊    −０．５２４０  ０．０２２４  １．０００００
６      −２．４２５２  ０．４１０７  １．６９４１７  ３１．０７
７＊  −１２．１１５１  ０．０２２４  １．０００００
８                  ∞  ０．１１９９  １．６０６９７  ２０．００
９                  ∞  ０．００００  ９．３Ｅ＋２    −３．４５
１０＊−１．１９３Ｅ＋０４  ０．２８７２  １．７５５３８  ３３．００
１１      −５．５５５８  ０．０２２４  １．０００００
１２＊      ５．２８８９  ０．３２６８  １．５３３３６  ５６．００
１３      １２．２１７５  ０．２１４８  １．０００００
１４                  ∞  ０．４４７５  １．５１８２５  ６４．１４
１５                  ∞  ０．０７４６  １．０００００
１６（ＩＭＧ）        ∞
【０１５４】
非球面データ
第５面
Ｋ＝−０．８９２５，  Ａ４＝−６．０８６８Ｅ−０２
Ａ６＝３．０３５５Ｅ＋００
第７面
Ｋ＝２２５．３９１７，  Ａ４＝−５．８８２６Ｅ−０１
Ａ６＝１．７５９６Ｅ−０１，  Ａ８＝−２．８０２３Ｅ−０１
第１０面
Ｋ＝−１．００００，  Ａ４＝１．３２５６Ｅ−０５
Ａ６＝−２．３８２９Ｅ−０５，  Ａ８＝２．３３６４Ｅ−０７
第１２面
Ｋ＝−０．７５６８，  Ａ４＝３．２７４２Ｅ−０２
Ａ６＝−２．８０７７Ｅ−０２，  Ａ８＝１．３７９９Ｅ−０２
Ａ１０＝１．０４７５Ｅ−０４
【０１５５】
各種データ
ｆ＝１，  Ｆｎｏ．＝７．１３，  ２ω＝１６１．６°
ＩＨ＝０．９８２，  物点距離１１．１９
【０１５６】
なお、本実施例の密着型積層型の回折光学素子は、図３３に示される構成となっているが、以下の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示される若干の変更により、性能を変えずに図３４に示される構成とすることができる。
（Ａ）第１０面の面間隔（ｄ）を０．２８７２から０．０４に変更する。
（Ｂ）第１０面と第１１面との間に以下に示される第１０’面を追加する。
ｒ＝∞、ｄ＝０．２５５、ｎｅ＝１．８１０７８、νｄ＝４０．９２
（Ｃ）第１１面の曲率半径（ｒ）を−５．５５５８から−５．９６４に変更する。
【０１５７】
〔実施例２〕
第３の実施形態の実施例２に係る対物光学系は、図２４および以下のレンズデータに示されるように、物体側から順に明るさ絞りと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１群と、１枚のレンズからなる第２群と、回折光学素子を含むレンズおよび物体側の面が非球面のレンズからなる第３群とから構成されている。第１群のメニスカスレンズは、像側の面が光軸から外に向い曲率が緩くなる非球面となっている。第２群のレンズは、像側の面が非球面となっている。
【０１５８】
回折光学素子を含むレンズは、ｄ線の屈折率１．６、アッベ数２０の材料と、ｄ線の屈折率１．７４、アッベ数３３との材料とを貼合わせた密着積層型の回折光学素子である。回折光学面（第７面、第８面）の面形状の表現は、上述のウルトラハイインデックス法によって表示している。ウルトラハイインデックス法による各波長に対する第７面の屈折率は以下の通りである。
ｄ線：１００１
Ｃ線：１１１７．９４１
ｅ線：９３０．３８５９
Ｆ線：８２８．３７０８
ｇ線：７４２．７６２５
第８面の非球面形状でウルトラハイインデックス法から計算される位相が得られる密着積層型の回折光学素子面の形状を求め、実物の回折光学素子を製作できる。
【０１５９】
このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図２５に示す。本実施例によれば、画角１４５°非常に広角であるにも関わらず、画像全体にわたって収差を良好に抑えることができ、高精細・高画素な撮像素子に対しても十分な性能を持っている。また、全長が像高に対して３程度と非常に短く、構成する光学レンズ外径もイメージサークル径付近より小さくでき、コンパクトなものとなっている。
【０１６０】
レンズデータ
面番号                  ｒ            ｄ            ｎｅ        νｄ
１（Ｓ）            ∞  ０．０４３４  １．０００００
２      −１．１３２６  ０．４３６６  １．７７６２１  ４９．６０
３＊    −０．５３４１  ０．０２１７  １．０００００
４      −３．２９１２  ０．４３７２  １．６９４１７  ３１．０７
５＊  −１２．７５１０  ０．０２１７  １．０００００
６                  ∞  ０．１３８３  １．６０６９７  ２０．００
７                  ∞  ０．００００  ９．３Ｅ＋０２  −３．４５
８＊−１．１２９Ｅ＋０４  ０．２９４０  １．７４５３０  ３３．００
９      −６．１４０７  ０．０２１７  １．００００
１０＊      ６．８０４３  ０．３０８３  １．５３３３６  ５６．００
１１        ７．７２０３  ０．２１７８  １．００００
１２                  ∞  ０．４３４１  １．５１８２５  ６４．１４
１３                  ∞  ０．０７２４  １．００００
１４（ＩＭＧ）        ∞
【０１６１】
非球面データ
第３面
Ｋ＝−０．８６３３，  Ａ４＝−１．５７０６Ｅ−０１
Ａ６＝３．５５９９Ｅ＋００
第５面
Ｋ＝２２５．３８９２，  Ａ４＝−６．１３９６Ｅ−０１
Ａ６＝２．４６２４Ｅ−０１，  Ａ８＝−３．４６６５Ｅ−０１
第８面
Ｋ＝−１．００００，  Ａ４＝３．１６８０Ｅ−０５
Ａ６＝−２．７７３５Ｅ−０５，  Ａ８＝７．７０５９Ｅ−０６
第１０面
Ｋ＝−０．７３６８，  Ａ４＝２．９２６９Ｅ−０２
Ａ６＝−５．１２８１Ｅ−０２，  Ａ８＝５．０７５３Ｅ−０２
【０１６２】
各種データ
ｆ＝１，  Ｆｎｏ．＝７．０７，  ２ω＝１４５．２°
ＩＨ＝０．９５２，  物点距離１０．８５３２
【０１６３】
なお、本実施例の密着型積層型の回折光学素子は、図３３に示される構成となっているが、以下の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示される若干の変更により、性能を変えずに図３４に示される構成とすることができる。
（Ａ）第８面の面間隔（ｄ）を０．２９４から０．０４６１に変更する。
（Ｂ）第８面と第９面との間に以下に示される第８’面を追加する。
ｒ＝∞、ｄ＝０．２５７、ｎｅ＝１．８１０７８、νｄ＝４０．９２
（Ｃ）第９面の曲率半径（ｒ）を−６．１４０７から−６．６８１０に変更する。
【０１６４】
〔実施例３〕
第３の実施形態の実施例３に係る対物光学系は、図２６および以下のレンズデータに示されるように、物体側から順にカバーガラスと、明るさ絞りと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズからなる第１群と、１枚のレンズからなる第２群と、回折光学素子を含むレンズ１つからなる第３群とから構成されている。第１のメニスカスレンズは、像側の面が光軸から外に向い曲率が緩くなる非球面となっている。第２群のレンズは、像側の面が非球面となっている。
【０１６５】
回折光学素子を含むレンズは、ｄ線の屈折率１．６、アッベ数２０の材料と、ｄ線の屈折率１．７５、アッベ数３３との材料とを貼合わせた密着積層型である。回折光学面の面形状（第９面、第１０面）は、上述のウルトラハイインデックス法によって表現されている。ウルトラハイインデックス法による第９面の各波長に対する屈折率は以下の通りである。
ｄ線：１００１
Ｃ線：１１１７．９４１
ｅ線：９３０．３８５９
Ｆ線：８２８．３７０８
ｇ線：７４２．７６２５
第１０面の非球面形状でウルトラハイインデックス法から計算される位相が得られる密着積層型の回折光学素子面の形状を求め、実物の回折光学素子を製作できる。
【０１６６】
このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図２７に示す。本実施例によれば、画角１３３°と広角であるにも関わらず、画像全体にわたって収差を良好に抑えることができ、高精細・高画素な撮像素子に対しても十分な性能を持っている。また、大きさも、全長が像高に対して３．５程度と非常に短く、構成する光学レンズ外径もイメージサークル径付近より小さくでき、コンパクトなものとなっている。
【０１６７】
レンズデータ
面番号                  ｒ            ｄ            ｎｅ        νｄ
１                  ∞  ０．３５２８  １．５１８２５  ６４．１４
２                  ∞  ０．００００  １．０００００
３（Ｓ）            ∞  ０．０５６４  １．０００００
４      −１．１０８５  ０．４２３５  １．７７６２１  ４９．６０
５＊    −０．５２０７  ０．０２１２  １．０００００
６      −３．１９７７  ０．４２４９  １．６９４１７  ３１．０７
７＊  −１２．７６１２  ０．０２１２  １．０００００
８                  ∞  ０．１３８３  １．６０６９７  ２０．００
９                  ∞  ０．００００  ９．３Ｅ＋０２  −３．４５
１０＊−１．１２９Ｅ＋０４  ０．２８９４  １．７５５３８  ３３．００
１１      −６．１１７５  ０．４５３４  １．０００００
１２                  ∞  ０．４２３３  １．５１８２５  ６４．１４
１３                  ∞  ０．０７０６  １．０００００
１４（ＩＭＧ）        ∞
【０１６８】
非球面データ
第５面
Ｋ＝−０．８６５４，  Ａ４＝−１．６３６６Ｅ−０１
Ａ６＝４．０５１２Ｅ＋００
第７面
Ｋ＝２２５．３８８１，  Ａ４＝−６．５４８６Ｅ−０１
Ａ６＝２．８７８７Ｅ−０１，  Ａ８＝−４．０３２０Ｅ−０１
第１０面
Ｋ＝−１．００００，  Ａ４＝１．９９３４Ｅ−０５
Ａ６＝−３．１４６７Ｅ−０５，  Ａ８＝６．８９６７Ｅ−０６
【０１６９】
各種データ
ｆ＝１，  Ｆｎｏ．＝７．０９，  ２ω＝１３２．６°
ＩＨ＝０．９２８，  物点距離１０．５８
【０１７０】
〔実施例４〕
第３の実施形態の実施例４に係る対物光学系は、図２８および以下のレンズデータに示されるように、物体側から順に明るさ絞りと、像側に凸面を向けた正の平凸レンズからなる第１群と、１枚のレンズからなる第２群と、回折光学素子を含むレンズおよび像側に凸面を向けた正の平凸レンズからなる第３群とから構成されている。第１群のメニスカスレンズは、像側の面が光軸から外に向い曲率が緩くなる非球面である。第２群のレンズは、像側の面が非球面である。
【０１７１】
第３群の回折光学素子は、ｄ線の屈折率１．６、アッベ数２０の材料と、ｄ線の屈折率１．７５、アッベ数３３の材料とを貼合わせた密着積層型である。回折光学面（第７面、第８面）の面形状は、上述のウルトラハイインデックス法によって表現している。ウルトラハイインデックス法による第７面の屈折率は以下の通りである。
ｄ線：１００１
Ｃ線：１１１７．９４１
ｅ線：９３０．３８５９
Ｆ線：８２８．３７０８
ｇ線：７４２．７６２５
第８面の非球面形状でウルトラハイインデックス法から計算される位相が得られる密着積層型の回折光学素子面の形状を求め、実物の回折光学素子を製作できる。
【０１７２】
このように構成された本実施例の対物光学系の収差図を図２９に示す。本実施例によれば、画角１３０°と広角であるにも関わらず、画像全体にわたって収差を良好に抑えることができ、高精細・高画素な撮像素子に対しても十分な性能を持っている。また、大きさも、全長が像高に対して３程度と非常に短く、構成する光学レンズ外径もイメージサークル径付近より小さくでき、コンパクトなものとなっている。
【０１７３】
レンズデータ
面番号                  ｒ            ｄ            ｎｅ        νｄ
１（Ｓ）            ∞  ０．０１５４  １．０００００
２                  ∞  ０．３８４８  １．７７６２１  ４９．６０
３＊    −０．６３２９  ０．０２３１  １．０００００
４      −１．５５３１  ０．４２３３  １．６９４１７  ３１．０７
５＊  −１０．２１０２  ０．０２３１  １．０００００
６                  ∞  ０．１２３１  １．６０６９７  ２０．００
７                  ∞  ０．００００  ９．３Ｅ＋０２  −３．４５
８＊−１．２３１Ｅ＋０４  ０．２９２５  １．７４５３０  ３３．００
９      −８．１０７１  ０．０２３１  １．０００００
１０        ５．２２７２  ０．３０７９  １．５３３３６  ５６．００
１１                  ∞  ０．０２７９  １．０００００
１２                  ∞  ０．４６１８  １．５１８２５  ６４．１４
１３                  ∞  ０．０７７０  １．０００００
１４（ＩＭＧ）        ∞
【０１７４】
非球面データ
第３面
Ｋ＝−１．５９７９，  Ａ４＝１．２３７０Ｅ＋００
Ａ６＝−５．７１１６Ｅ＋００
第５面
Ｋ＝２２４．９８３９，  Ａ４＝−３．８９４０Ｅ−０１
Ａ６＝−２．５３９７Ｅ−０２，  Ａ８＝７．２２９２Ｅ−０１
第８面
Ｋ＝−１．００００，  Ａ４＝１．２０６４Ｅ−０５
Ａ６＝−２．０３６７Ｅ−０５，  Ａ８＝１．８７５５Ｅ−０７
【０１７５】
各種データ
ｆ＝１，  Ｆｎｏ．＝７．０６，  ２ω＝１３０．３°
ＩＨ＝１．０１３，  物点距離１１．５４５
【０１７６】
上述した第３の実施形態の実施例１から４に係る対物光学系の条件式（１２）から（１５）の値を表３に示す。
【０１７７】
【表３】
2012176791.tif 000005
【０１７８】
〔付記〕
なお、上述した第３の実施形態の実施例から以下の構成の発明が導かれる。
〔付記項１’〕
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、密着複層型回折光学素子を含む１枚のレンズからなり、かつ、下記条件式（１２）および（１３）を満足する対物光学系。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、ｆ２は前記第２群の焦点距離、ｆ３は前記第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【０１７９】
〔付記項２’〕
下記条件式（１５）を満足する付記項１’に記載の対物光学系。
（１５）        ０．９  ≦  ｆ／ｆ１  ≦  １．４
ただし、ｆ１は前記第１群の焦点距離である。
〔付記項３’〕
前記第２群のレンズは、像側の面が非球面である付記項２’に記載の光学系。
【０１８０】
〔付記項４’〕
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、密着複層型回折光学素子ともう１枚のレンズとからなり、かつ、下記条件式（１２）から（１４）を満足する対物光学系。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
（１４）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３４｜  ≦  ０．２
ただし、ｆ２は前記第２群の焦点距離、ｆ３は前記第３群の焦点距離、ｆ３４は前記別のもう１枚のレンズの焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【０１８１】
〔付記項５’〕
下記条件式（１５）を満足する付記項４’に記載の対物光学系。
（１５）        ０．９  ≦  ｆ／ｆ１  ≦  １．４
ただし、ｆ１は前記第１群の焦点距離である。
〔付記項６’〕
前記第２群のレンズは、像側の面が非球面である付記項５’に記載の対物光学系。
【符号の説明】
【０１８２】
１，１’，１”  対物光学系
Ｇ１，Ｇ１’，Ｇ１”  第１群
Ｇ２，Ｇ２’，Ｇ２”  第２群
Ｇ３，Ｇｓ３’，Ｇ３”  第３群
Ｇ４’  第４群
Ｌ１  正レンズ
Ｌ１’，Ｌ１”，Ｌ２’，Ｌ２”，Ｌ４，Ｌ４’，Ｌ４”  メニスカスレンズ
Ｌ２  負レンズ
Ｌ３  正のメニスカスレンズ
Ｌ３’，ＬＣ  接合レンズ
Ｌ３”  回折光学素子を含むレンズ
Ｌ３１’  メニスカスレンズ（負レンズ）
Ｌ３２’  両凸レンズ（正レンズ）
Ｌ３１”，Ｌ３２”  回折光学素子
３１ａ，３２ａ  回折光学面
Ｆ１，Ｆ２  平行平板
ＩＭＧ  像面
Ｓ  明るさ絞り
【図１】
2012176791.tif 000006
【図２】
2012176791.tif 000007
【図３】
2012176791.tif 000008
【図４】
2012176791.tif 000009
【図５】
2012176791.tif 000010
【図６】
2012176791.tif 000011
【図７】
2012176791.tif 000012
【図８】
2012176791.tif 000013
【図９】
2012176791.tif 000014
【図１０】
2012176791.tif 000015
【図１１】
2012176791.tif 000016
【図１２】
2012176791.tif 000017
【図１３】
2012176791.tif 000018
【図１４】
2012176791.tif 000019
【図１５】
2012176791.tif 000020
【図１６】
2012176791.tif 000021
【図１７】
2012176791.tif 000022
【図１８】
2012176791.tif 000023
【図１９】
2012176791.tif 000024
【図２０】
2012176791.tif 000025
【図２１】
2012176791.tif 000026
【図２２】
2012176791.tif 000027
【図２３】
2012176791.tif 000028
【図２４】
2012176791.tif 000029
【図２５】
2012176791.tif 000030
【図２６】
2012176791.tif 000031
【図２７】
2012176791.tif 000032
【図２８】
2012176791.tif 000033
【図２９】
2012176791.tif 000034
【図３０】
2012176791.tif 000035
【図３１】
2012176791.tif 000036
【図３２】
2012176791.tif 000037
【図３３】
2012176791.tif 000038
【図３４】
2012176791.tif 000039
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月27日(2012.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、
前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、
前記第２群が、１枚のレンズからなり、
前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、
前記第４群が、１枚のレンズからなり、
下記条件式（７）および（８）を満足する対物光学系。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ４：前記第４群の焦点距離、
ｆ２：前記第２群の焦点距離
である。
【請求項２】
下記条件式（９）を満足する請求項１に記載の対物光学系。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、
ｆ３：前記第３群の焦点距離
である。
【請求項３】
下記条件式（１０）を満足する請求項２に記載の対物光学系。
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
ただし、
ｆ１：前記第１群の焦点距離
である。
【請求項４】
前記第１群が、下記条件式（１１）を満足する請求項３に記載の対物光学系。
（１１）        １  ≦  ｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|  ＜  ４０
ただし、
Ｃ１：前記第１群の物体側面の曲率、
Ｃ２：前記第１群の像側面の曲率
である。
【請求項５】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、
前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは１枚の平凸レンズからなり、
前記第２群が、１枚のレンズからなり、
前記第３群が、回折光学素子を含む対物光学系。
【請求項６】
下記条件式（１２）および（１３）を満足する請求項５に記載の対物光学系。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、
ｆ２：前記第２群の焦点距離、
ｆ３：前記第３群の焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離
である。
【請求項７】
前記第３群が、物体側から順に前記回折光学素子を含むレンズと、もう１枚のレンズとからなる請求項５に記載の対物光学系。
【請求項８】
下記条件式（１４）を満足する請求項７に記載の対物光学系。
（１４）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３４｜  ≦  ０．２
ただし、
ｆ３４：前記もう１枚のレンズの焦点距離、
ｆ：全系の焦点距離
である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は参考例として、物体側から順に、明るさ絞り、正の第１群、第２群および第３群を含み、前記第１群の像側の面が、像側に向かって凸であり、前記第２群が、２枚の正レンズまたは単レンズからなる対物光学系を提供する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記発明の参考例としての一態様においては、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、正の第２群および第３群からなり、前記第１群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、該接合レンズは、最も物体側の面が物体側に向かって凹、最も像側の面が像側に向かって凸であり、前記第３群が、下記条件式（１）を満足する１枚のレンズからなり、６０°以上の画角を有していてもよい。
（１）        ０．００１  ≦  ｜ｆ／ｆ３｜  ≦  ０．３
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の第１の態様に係る対物光学系は、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第４群が、１枚のレンズからなり、下記条件式（７）および（８）を満足している。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は前記第４群の焦点距離、ｆ２は前記第２群の焦点距離である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
対物レンズが小型であるためには、特許文献２，３に示されるように、物体側に絞りを配置し、正の第１群と正の第２群との構成にすることが有効である。しかしながら、画角を１００°以上の広角とした場合に、高精細な撮像素子に対応する性能を確保するための軸外収差を十分に抑制することができない。そこで、本発明の第１の態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群および第４群の構成にすることで、広い画角においても、軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、４群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、上記第１の態様によれば、最も物体側に配置される明るさ絞りから像側に向って、軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができ、第１群で発生したコマ収差を第２群、第３および第４群で、軸上性能・焦点距離・全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。特許文献１および６の構成は、明るさ絞りが光学系の中間位置に配置されているため、小型化には不向きである。一方、本発明の第１の態様によれば、画角１００°以上の広角の対物光学系を少ないレンズ枚数により達成することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明の第１の態様では、第３群に接合レンズを用いることで、倍率の色収差を良好に補正している。一方、特許文献４では、接合レンズが配置されてないため広角化したときに倍率の色収差を十分に補正することが難しい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記第１の態様においては、下記条件式（９）を満足する構成が好ましい。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、本発明の第２の態様に係る対物光学系は、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは１枚の平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、回折光学素子を含んでいる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上記第２の態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群の構成にすることで、広い画角においても軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、３群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、上記第２の態様の対物光学系の構成によれば、最も物体側に配置されている明るさ絞りから像側に向って軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができる。これにより、第１群で発生したコマ収差を、第２群および第３群において軸上性能、焦点距離、全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明の第２の態様では、第３群に回折光学素子を含ませることにより倍率の色収差を抑えている。また、回折光学素子は、従来の接合レンズに比べて軸方向の厚さを薄くできるので、全長短縮にも寄与している。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記第２の態様においては、以下の条件式（１２）および（１３）を満足することが好ましい。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上記第２の態様においては、前記第３群が、物体側から順に前記回折光学素子を含むレンズと、もう１枚のレンズとからなる構成が好ましい。
第３群の働きは、前述のように回折光学素子を用いて倍率の色収差を補正することと、軸上と軸外とが分離していることを利用して像面への光線の入射方向および像面湾曲を調節することである。第３群を、回折光学素子を含むレンズともう１枚のレンズとに分けることにより、この役割をそれぞれに分担させやすくなり、より広角化を図ることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
【図１】本発明の参考例としての第１の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３】図２の対物光学系の各種収差を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図５】図４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図７】図６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図９】図８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１２】図１１の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１４】図１３の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１６】図１５の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１８】図１７の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２０】図１９の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２３】図２２の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２５】図２４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２７】図２６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２９】図２８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図３０】光の屈折の原理を説明する図である。
【図３１】回折格子における光の屈折の原理を説明する図である。
【図３２】スネルの法則とウルトラ−ハイインデックス法との関係を説明する図である。
【図３３】密着積層型の回折光学素子の構成の一例を示す図である。
【図３４】密着積層型の回折光学素子の構成のもう１つ例を示す図である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の参考例としての第１の実施形態に係る対物光学系１について図１を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１は、６０°以上の画角を有する広角対物光学系であって、図１に示されるように、物体側から順に明るさ絞りＳ、正の第１群Ｇ１、正の第２群Ｇ２および第３群Ｇ３からなる。符号Ｆ１，Ｆ２は平行平板を示している。また、矢印ＩＭＧは像面を示している。
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月26日(2013.4.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、
前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、
前記第２群が、１枚のレンズからなり、
前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、
前記第４群が、１枚のレンズからなり、
下記条件式（７）および（８）を満足する対物光学系。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、
ｆ：全系の焦点距離、
ｆ４：前記第４群の焦点距離、
ｆ２：前記第２群の焦点距離
である。
【請求項２】
下記条件式（９）を満足する請求項１に記載の対物光学系。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、
ｆ３：前記第３群の焦点距離
である。
【請求項３】
下記条件式（１０）を満足する請求項２に記載の対物光学系。
（１０）        ０．１５  ＜  ｆ／ｆ１  ＜  １．１
ただし、
ｆ１：前記第１群の焦点距離
である。
【請求項４】
前記第１群が、下記条件式（１１）を満足する請求項３に記載の対物光学系。
（１１）        １  ≦  ｜（Ｃ１＋Ｃ２）／（Ｃ１−Ｃ２）|  ＜  ４０
ただし、
Ｃ１：前記第１群の物体側面の曲率、
Ｃ２：前記第１群の像側面の曲率
である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本発明の一態様に係る対物光学系は、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群、第４群からなり、前記第１群が、１枚の像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、正レンズと負レンズとの接合レンズからなり、前記第４群が、１枚のレンズからなり、下記条件式（７）および（８）を満足している。
（７）        −０．５  ＜  ｆ／ｆ４  ＜  −０．００１
（８）        ０．１  ≦  ｜ｆ４／ｆ２｜  ≦  ５
ただし、ｆは全系の焦点距離、ｆ４は前記第４群の焦点距離、ｆ２は前記第２群の焦点距離である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
対物レンズが小型であるためには、特許文献２，３に示されるように、物体側に絞りを配置し、正の第１群と正の第２群との構成にすることが有効である。しかしながら、画角を１００°以上の広角とした場合に、高精細な撮像素子に対応する性能を確保するための軸外収差を十分に抑制することができない。そこで、本発明の一態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群および第４群の構成にすることで、広い画角においても、軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、４群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、上記一態様によれば、最も物体側に配置される明るさ絞りから像側に向って、軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができ、第１群で発生したコマ収差を第２群、第３および第４群で、軸上性能・焦点距離・全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。特許文献１および６の構成は、明るさ絞りが光学系の中間位置に配置されているため、小型化には不向きである。一方、本発明の一態様によれば、画角１００°以上の広角の対物光学系を少ないレンズ枚数により達成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
また、広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明の一態様では、第３群に接合レンズを用いることで、倍率の色収差を良好に補正している。一方、特許文献４では、接合レンズが配置されてないため広角化したときに倍率の色収差を十分に補正することが難しい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
上記一態様においては、下記条件式（９）を満足する構成が好ましい。
（９）        ０．３  ＜  ｆ／ｆ３  ＜  ０．８
ただし、ｆ３は前記第３群の焦点距離である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
また、上記発明の参考例としてのもう１つの態様においては、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群および正の第３群を備え、前記第１群が、像側に凸面を向けたメニスカスレンズまたは１枚の平凸レンズからなり、前記第２群が、１枚のレンズからなり、前記第３群が、回折光学素子を含んでいてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
上記もう１つの態様では、物体側から順に明るさ絞り、正の第１群、第２群、正の第３群の構成にすることで、広い画角においても軸外収差（コマ収差、非点隔差・像面湾曲）を良好に補正しその発生を抑えることを可能としている。特に、３群構成によるパワー配分によりペッツバール和を小さく抑えることができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、上記もう１つの態様の対物光学系の構成によれば、最も物体側に配置されている明るさ絞りから像側に向って軸外光束と中心光軸との距離を除々に離すことができる。これにより、第１群で発生したコマ収差を、第２群および第３群において軸上性能、焦点距離、全長への影響を小さく抑えながら補正することが可能となっている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
広角化と高精細な撮像素子に対応する性能を確保するためには、倍率の色収差を十分に抑える必要がある。本発明のもう１つの態様では、第３群に回折光学素子を含ませることにより倍率の色収差を抑えている。また、回折光学素子は、従来の接合レンズに比べて軸方向の厚さを薄くできるので、全長短縮にも寄与している。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
上記もう１つの態様においては、以下の条件式（１２）および（１３）を満足することが好ましい。
（１２）        −０．４  ≦  ｆ／ｆ２  ≦  −０．０５
（１３）        ０．１  ≦  ｆ／ｆ３  ≦  ０．４
ただし、ｆ２は第２群の焦点距離、ｆ３は第３群の焦点距離、ｆは全系の焦点距離である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
上記もう１つの態様においては、前記第３群が、物体側から順に前記回折光学素子を含むレンズと、もう１枚のレンズとからなる構成が好ましい。
第３群の働きは、前述のように回折光学素子を用いて倍率の色収差を補正することと、軸上と軸外とが分離していることを利用して像面への光線の入射方向および像面湾曲を調節することである。第３群を、回折光学素子を含むレンズともう１枚のレンズとに分けることにより、この役割をそれぞれに分担させやすくなり、より広角化を図ることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
【図１】本発明の参考例としての第１の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図３】図２の対物光学系の各種収差を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図５】図４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図７】図６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図９】図８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１２】図１１の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１４】図１３の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１６】図１５の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図１８】図１７の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２０】図１９の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２１】本発明の参考例としての第３の実施形態に係る対物光学系の全体構成図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２３】図２２の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２４】本発明の第３の実施形態の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２５】図２４の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２６】本発明の第３の実施形態の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２７】図２６の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図２８】本発明の第３の実施形態の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示すレンズ断面図である。
【図２９】図２８の対物光学系の各種の収差を示す図である。
【図３０】光の屈折の原理を説明する図である。
【図３１】回折格子における光の屈折の原理を説明する図である。
【図３２】スネルの法則とウルトラ−ハイインデックス法との関係を説明する図である。
【図３３】密着積層型の回折光学素子の構成の一例を示す図である。
【図３４】密着積層型の回折光学素子の構成のもう１つ例を示す図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の参考例としての第３の実施形態に係る対物光学系１”について図２１を参照して説明する。
本実施形態に係る対物光学系１”は、図２１に示されるように、物体側から順に明るさ絞りＳ、正の第１群Ｇ１”、第２群Ｇ２”および正の第３群Ｇ３”を備えている。
【国際調査報告】
2012176791.tif 000040
2012176791.tif 000041
2012176791.tif 000042
2012176791.tif 000043
2012176791.tif 000044
2012176791.tif 000045
2012176791.tif 000046
2012176791.tif 000047