(57)【要約】【課題】プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率が得られる対物光学系を提供すること。【解決手段】物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、明るさ絞りＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２と、光軸上を移動する移動レンズ群ＧＶとを備えた対物光学系であって、第１レンズ群Ｇ１の像側端面から移動レンズ群ＧＶの物体側端面までの空気換算長をＤＬとし、広角端における全系の焦点距離をｆＷとし、移動レンズ群ＧＶの物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨとすると、２≦ＤＬ／ｆＷ≦６かつ−２≦ＤＶＨ／ｆＷ≦０．３７の条件を満たすことを特徴とする。【選択図】    図１
2005025059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、光軸上を移動する移動レンズ群とを備えた対物光学系であって、
前記第１レンズ群の像側端面から前記移動レンズ群の物体側端面までの空気換算長をＤＬ（ｍｍ）とし、広角端における全系の焦点距離をｆＷ（ｍｍ）とし、前記移動レンズ群の物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨ（ｍｍ）とすると、
２≦ＤＬ／ｆＷ≦６
かつ
−２≦ＤＶＨ／ｆＷ≦０．３７
の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
【請求項２】
請求項１記載の対物光学系において、
前記移動レンズ群の焦点距離ｆＶ（ｍｍ）は、
２．５≦ｆＶ／ｆＷ≦４
の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
【請求項３】
請求項１または２記載の対物光学系において、
前記移動レンズ群の望遠端における倍率βＶＴは、
−１．２≦βＶＴ≦−０．８３
の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の対物光学系において、
前記移動レンズ群は、少なくとも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とを物体側から順に備えていることを特徴とする対物光学系。
【請求項５】
請求項４記載の対物光学系において、
前記移動レンズ群は、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との間に別の正の屈折力を有するレンズを備えていることを特徴とする対物光学系。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の対物光学系において、
前記第１レンズ群の像側端面から前記明るさ絞りの位置までの空気換算長ＤＡ（ｍｍ）は、
１．６７４（ｍｍ）≦ＤＡ≦４（ｍｍ）
の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の対物光学系において、
前記明るさ絞りと前記移動レンズ群との間に、赤外カットフィルタが設けられていることを特徴とする対物光学系。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の対物光学系において、
望遠端における全系の焦点距離ｆＴ（ｍｍ）は、
２（１／ｍｍ）≦ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）≦４（１／ｍｍ）
の条件を満たすことを特徴とする対物光学系。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の対物光学系において、
前記第１レンズ群と前記明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられていることを特徴とする対物光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変倍機能を有する対物光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、医療用の内視鏡には、先端の端部に対物光学系の第１レンズを設け、この第１レンズの光軸上に直線状に他のレンズやＣＣＤ等の撮像素子を並べる直視型と、内視鏡先端の側部に同第１レンズを設け、この第１レンズの光軸をプリズム等で曲げてその曲折光軸上に他のレンズやＣＣＤを並べる側視（斜視）型とがあり、体内への挿入場所の違いや検査目的の違いに応じて、使い分けられている。
両者の内視鏡も共に、患者の負担軽減を図るためにも、外径の小型化が望まれている。当然そのためには対物光学系の小型化を求められる。
【０００３】
この側視型内視鏡では、プリズム等の光軸方向変換光学素子が一般に必要であり、内視鏡の細径化を阻害しないためには、この光軸方向変換素子は第１レンズに近く、かつ光線高の低い、明るさ絞りに近接していることが望ましい。
このような側視型内視鏡の対物光学系として、例えば、特許文献１に記載されている光学系が知られている。これら実施例は、物体面から順に、負の屈折力の第１レンズ群と、プリズムと、明るさ絞りと、正の屈折力の第２レンズ群より構成されている。
【０００４】
さらに、内視鏡の中でも、病変部を近接拡大し、微細構造を観察することで、微小病変の浸潤の度合いや切除範囲の診断を目的とした、いわゆる拡大内視鏡が注目されている。この拡大内視鏡の側視型の対物光学系として、例えば、特許文献２に記載されている光学系が知られている。これら実施例は、物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群と明るさ絞りと正の屈折力の移動レンズ群より構成され、移動レンズ群が光軸上を明るさ絞りに向かって移動することにより、焦点距離が長くなると同時に合焦位置が近接距離になり、望遠端では拡大像が得られる。すなわち、一操作で、変倍と合焦作用を同時に行うレンズ系が実現されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５１−６２０５３号公報（第２−６頁、第１−９図）
【特許文献２】
特開平１−２７９２１９号公報（第４−８頁、第１−４図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の対物光学系において、特許文献１に記載されている側視型の拡大内視鏡用の対物光学系は、移動レンズ群が明るさ絞りから一番離れる広角端で移動レンズ群の光線高が上がるためにレンズ径が大きくなる。それにも関わらず、いずれも望遠端で光軸方向変換光学素子や明るさ絞りのすぐ後まで移動レンズ群が接近する。
また、特許文献２に記載されている側視型の拡大内視鏡用の対物光学系は、第１レンズ群と移動レンズ群との間に、プリズムが設けられている。側視型の電子内視鏡において、ＣＣＤ等の撮像素子は内視鏡の外壁面スレスレではなく、耐性上ある程度内側に収まっている必要があり、そのため、第１レンズの光軸を光軸方向変換光学素子により折り曲げた後の光軸は、内視鏡のある程度内部に構成していることが必要になる。また、鏡枠構造上、明るさ絞りの後のレンズを収める鏡枠の内径は、第１レンズを受ける枠があるために、ある程度の距離は小径にする必要がある。
したがって、ある程度の大きい光軸方向変換素子が入っていて、かつ移動レンズ群のレンズ径の大きい、拡大内視鏡用の対物光学系を達成することは、枠設計、製品耐性上困難であるばかりか、光学性能も犠牲にされるという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、プリズム等の光軸方向変換素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率が得られる対物光学系を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項１に係る発明は、物体側より順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第２レンズ群と、光軸上を移動する移動レンズ群とを備えた対物光学系であって、前記第１レンズ群の像側端面から前記移動レンズ群の物体側端面までの空気換算長をＤＬ（ｍｍ）とし、広角端における全系の焦点距離をｆＷ（ｍｍ）とし、前記移動レンズ群の物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨ（ｍｍ）とすると、２≦ＤＬ／ｆＷ≦６かつ−２≦ＤＶＨ／ｆＷ≦０．３７の条件を満たすことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、第１レンズ群の像側端面から移動レンズ群の物体側端面までの空気換算長をＤＬ（ｍｍ）とし、広角端における全系の焦点距離をｆＷ（ｍｍ）とし、移動レンズ群の物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨ（ｍｍ）とすると、２≦ＤＬ／ｆＷ≦６の条件を満たすことにより、第１レンズ群と移動レンズ群との距離が最も近づく望遠端においても、第１レンズ群と十分な距離を確保され、これによって移動レンズ群の望遠端においても光軸方向変換素子が入り、明るさ絞り近傍の径の小さい枠に対しても余裕のある距離が確保されることとなる。
しかしながら、ＤＬ／ｆＷが２より小さくなると、光軸方向変換素子や明るさ絞り近傍の径の小さい枠が収まるスペースを確保することができなくなる。また、ＤＬ／ｆＷが６より大きくなると、上記スペースを確保する以上に余分なスペースが空いているため、必要以上に光学系の全長が長くなり、さらに、第２レンズ群が大径化する。
【００１０】
また、−２≦ＤＶＨ／ｆＷ≦０．３７の条件を満たすことにより、第１レンズ群と移動レンズ群との間に距離があっても、移動レンズ群の前側主点位置が移動レンズ群の物体側端面と略同位置もしくはその前側に設定されるため、望遠端における倍率が大きくなる。
ここで、本発明の対物光学系の移動レンズ群は、望遠端で倍率を稼ぐために全体で正の屈折力を持ち、構成として負の屈折力を持つ第１レンズ群と正の屈折力を持つ第２レンズ群を基本構成にすることで、移動レンズ群の前側主点位置を物体側端と略同位置もしくは前側に設定している。
しかしながら、ＤＶＨ／ｆＷが−２より小さくなると、移動レンズ群の負の屈折力が大きくなりすぎて、バックフォーカスが長くなり、光学系全長が長くなる。また、ＤＶＨ／ｆＷが０．３７より大きくなると、望遠端の倍率を大きくすることが困難となる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の対物光学系において、前記移動レンズ群の焦点距離ｆＶ（ｍｍ）は、２．５≦ｆＶ／ｆＷ≦４の条件を満たすことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、移動レンズ群の焦点距離ｆＶ（ｍｍ）が、２．５≦ｆＶ／ｆＷ≦４の条件を満たすことにより、望遠端の倍率を確保しつつ、対物光学系の全長を短縮することとなる。
しかしながら、ｆＶ／ｆＷが２．５より小さいと、バックフォーカスが短くなりすぎてピント調整する間隔を十分確保できなくなる。また、ｆＶ／ｆＷが４より大きいと、対物光学系の全長が長くなる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の対物光学系において、
前記移動レンズ群の望遠端における倍率βＶＴは、−１．２≦βＶＴ≦−０．８３の条件を満たすことを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、移動レンズ群の望遠端における倍率βＶＴが、−１．２≦βＶＴ≦−０．８３の条件を満たすことにより、物点距離の一番近い望遠端において、十分な光学倍率が確保されることとなる。
しかしながら、βＶＴが−１．２より小さくなると、物点距離が離れてしまい全系の倍率が小さくなる。また、βＶＴが−０．８３より大きくなると、移動レンズ群の望遠端における倍率が小さくなり、全系の倍率を十分に確保することができない。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の対物光学系において、前記移動レンズ群は、少なくとも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とを前記先端部から順に備えていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、移動レンズ群が、少なくとも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とを先端部から順に備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出され、望遠端での高倍率が実現されることとなる。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の対物光学系において、前記移動レンズ群は、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との間に別の正の屈折力を有するレンズを備えていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、移動レンズ群が、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との間に別の正の屈折力を有するレンズを備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出すと同時に、正の屈折力を有する２つのレンズによって屈折力を分散できるために、収差補正の自由度があがることとなる。
【００１９】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の対物光学系において、前記第１レンズ群の像側端面から前記明るさ絞り位置までの空気換算長ＤＡ（ｍｍ）は、１．６７４（ｍｍ）≦ＤＡ≦４（ｍｍ）の条件を満たすことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、第１レンズ群の像側端面から明るさ絞り位置までの空気換算長ＤＡ（ｍｍ）が、１．６７４（ｍｍ）≦ＤＡ≦４（ｍｍ）の条件を満たすことにより、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースが確保されるため、ＣＣＤ等の撮像素子が小型化され、撮像素子の像高が小さくなっても、正の屈折力を有するレンズの光軸を光軸方向変換光学素子によって折り曲げた後の光軸が内視鏡の内側に構成されることとなる。
しかしながら、ＤＡ（ｍｍ）が１．６７４（ｍｍ）より小さくなると、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースが確保できなくなる。また、ＤＡ（ｍｍ）が４（ｍｍ）より大きくなると、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースに余分な空間が確保されるため、内視鏡の外形の仕様に影響を与えることとなる。
【００２１】
請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載の対物光学系において、前記明るさ絞りと前記移動レンズ群との間に、赤外カットフィルタが設けられていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、明るさ絞りと移動レンズ群との間に赤外カットフィルタが設けられていることにより、対物光学系の全長を短縮したまま赤外光が遮断されることとなる。
【００２３】
請求項８に係る発明は、請求項１から７のいずれかに記載の対物光学系において、望遠端における全系の焦点距離ｆＴ（ｍｍ）は、２（１／ｍｍ）≦ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）≦４（１／ｍｍ）の条件を満たすことを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、望遠端における全系の焦点距離ｆＴ（ｍｍ）が、２（１／ｍｍ）≦ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）≦４（１／ｍｍ）の条件を満たすことにより、望遠端において、第１レンズ群と移動レンズ群とが接近し、望遠端における全系の焦点距離が大きいことで高い倍率が得られやすくなる。
しかしながら、ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）（１／ｍｍ）が２（１／ｍｍ）より小さくなると、光軸方向変換素子あるいは明るさ絞り赤外カットフィルタを設けるスペースが確保できなくなる。また、ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）（１／ｍｍ）が４（１／ｍｍ）より大きくなると、望遠端における倍率が得られなくなる。
【００２５】
請求項９に係る発明は、請求項１から８のいずれかに記載の対物光学系において、前記第１レンズ群と前記明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、第１レンズ群と明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられていることにより、プリズムが組立及び加工の取扱いが簡易であるため、コストのかからない対物光学系が実現されることとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の対物光学系の実施の形態を下記実施例にもとづき説明する。
【表１】
2005025059.tif 000003
ＤＬ  ／ｆＷ＝２．９８３，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝−１．１１４，ｆＶ／ｆＷ＝３．４４４，βＶＴ＝−１．１５，ＤＡ＝１．６５２，ＤＬ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝２．０３３
【００２８】
【表２】
2005025059.tif 000004
ＤＬ  ／ｆＷ＝４．９１０，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝−１．７８８，ｆＶ／ｆＷ＝３．３６５，βＶＴ＝−０．９３９，ＤＡ＝３．８９，ＤＬ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝３．９７２
【００２９】
【表３】
2005025059.tif 000005
ＤＬ  ／ｆＷ＝３．２１５，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝０．３８６，ｆＶ／ｆＷ＝３．２５，βＶＴ＝−０．６６１，ＤＡ＝２．１８，ＤＬ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝２．４８６
【００３０】
【表４】
2005025059.tif 000006
ＤＬ  ／ｆＷ＝３．３９６，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝０．０９４，ｆＶ／ｆＷ＝３．３６４，βＶＴ＝−１．０４７，ＤＡ＝２．０７６，ＤＬ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝２．５３８
【００３１】
【表５】
2005025059.tif 000007
ＤＬ  ／ｆＷ＝３．１２，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝−０．６０７，ｆＶ／ｆＷ＝３．０４，βＶＴ＝−０．８３，ＤＡ＝１．９４３，ＤＶＨ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝２．６６５
【００３２】
【表６】
2005025059.tif 000008
ＤＬ  ／ｆＷ＝３．４０４，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝−０．１８４，ｆＶ／ｆＷ＝３．２１１，βＶＴ＝−１．１３５，ＤＡ＝２．０９４，ＤＶＨ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝２．３５６
【００３３】
【表７】
2005025059.tif 000009
ＤＬ  ／ｆＷ＝５．０６９，ＤＶＨ  ／ｆＷ＝−０．３３２，ｆＶ／ｆＷ＝３．１７０，βＶＴ＝−１．１２０，ＤＡ＝１．９９８，ＤＶＨ  ／（ｆＷ・ｆＴ）＝３．５９８
【００３４】
ただし、ｒ１、ｒ２、・・はレンズ各面の曲率半径、ｄ１、ｄ２、・・は各レンズの肉厚又はレンズ間隔、ｎ１、ｎ２、・・は各レンズの屈折率、ν１、ν２、・・は各レンズのアッベ数であり、Ｄ０は物体距離である。データ中長さの単位はｍｍである。
【００３５】
［実施例１］
実施例１は図１に示す構成で、（ａ）は広角端、（ｂ）は望遠端を示す。この実施例１は、図示するように物体側より順に、負の屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、光軸方向変換素子Ｐ１と、正の屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正の屈折力の移動レンズ群ＧＶとからなる。
第１レンズ群Ｇ１は負の単レンズで構成され、第２レンズ群Ｇ２は、物体側から順に負レンズと正レンズの接合レンズで構成され、移動レンズ群ＧＶは物体側から順に正の単レンズと負の単レンズと正の単レンズで構成されている。その後方にあるフィルタＦ１は赤外域をカットするためのものであり、Ｆ２〜Ｆ３は撮像素子の撮像面の前に置かれたフィルタ類である。明るさ絞りＳは光軸方向変換素子の後に配置されている。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図２及び図３に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００３６】
［実施例２］
実施例２は図４に示す構成で、（ａ）は広角端、（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図５及び図６に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００３７】
［実施例３］
実施例３は図７に示す構成で、（ａ）は広角端、（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図８及び図９に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００３８】
［実施例４］
実施例４は図１０に示す構成で、（ａ）は広角端、（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図１１及び図１２に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００３９】
［実施例５］
実施例５は図１３に示す構成で、（ａ）は広角端（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図１４及び図１５に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００４０】
［実施例６］
実施例６は図１６に示す構成で、（ａ）は広角端（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図１７及び図１８に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００４１】
［実施例７］
実施例７は図１９に示す構成で、（ａ）は広角端（ｂ）は望遠端を示す。基本的なレンズ構成は実施例１と同様である。その時の収差図を広角端及び望遠端をそれぞれ図２０及び図２１に示す。このように収差は良好にとれていることがわかる。
【００４２】
次に、上記の構成からなる対物光学系の作用について説明する。
第１レンズ群の像側端面から移動レンズ群の物体側端面までの空気換算長をＤＬ（ｍｍ）とし、広角端における全系の焦点距離をｆｗ（ｍｍ）とし、移動レンズ群の物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨ（ｍｍ）とすると、２≦ＤＬ／ｆＷ≦６の条件を満たすことにより、第１レンズ群と移動レンズ群との距離が最も近づく望遠端においても、第１レンズ群と十分な距離を確保され、これによって移動レンズ群の望遠端においても光軸方向変換素子が入り、明るさ絞り近傍の径の小さい枠に対しても余裕のある距離が確保されることとなる。
【００４３】
しかしながら、ＤＬ／ｆＷが２より小さくなると、光軸方向変換素子や明るさ絞り近傍の径の小さい枠が収まるスペースを確保することができなくなる。また、ＤＬ／ｆＷが６より大きくなると、上記スペースを確保する以上に余分なスペースが空いているため、必要以上に光学系の全長が長くなり、さらに、第２レンズ群が大径化する。
【００４４】
また、−２≦ＤＶＨ／ｆＷ≦０．３７の条件を満たすことにより、第１レンズ群と移動レンズ群との間に距離があっても、移動レンズ群の前側主点位置が移動レンズ群の物体側端面と略同位置もしくはその前側に設定されるため、望遠端における倍率が大きくなる。
ここで、本発明の対物光学系の移動レンズ群は、望遠端で倍率を稼ぐために全体で正の屈折力を持ち、構成として負の屈折力を持つ第１レンズ群と正の屈折力を持つ第２レンズ群を基本構成にすることで、移動レンズ群の前側主点位置を物体側端と略同位置もしくは前側に設定している。
【００４５】
しかしながら、ＤＶＨ／ｆＷが−２より小さくなると、移動レンズ群の負の屈折力が大きくなりすぎて、バックフォーカスが長くなり、光学系全長が長くなる。また、ＤＶＨ／ｆＷが０．３７より大きくなると、望遠端の倍率を大きくすることが困難となる。
【００４６】
ここで、本発明の対物光学系における第１レンズ群、第２レンズ群及び移動レンズ群を用いた像位置の合わせ方について、図２２を用いて説明する。
負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、光軸上を移動する移動レンズ群ＧＶとからなる対物光学系において、物点位置の変化に応じて移動レンズ群ＧＶを（ａ）に示す遠点物体の広角端より（ｂ）に示す近点物体の望遠端へ移動させる。さらに、この光学系においては、移動レンズ群ＧＶが第１レンズ群Ｇ１に近づくほど高い光学倍率が得られる。その後、（ｃ）に示すように移動レンズ群ＧＶと第１レンズ群Ｇ１との距離を離すと、この光学系においては遠点側に物点位置が移動してしまう為、（ｂ）のときの望遠端における物点位置を物点とした場合は、像位置が当然ずれてしまう。
そこで、（ｄ）に示すように第１レンズ群Ｇ１と移動レンズ群ＧＶとの間に正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２を設けることにより、移動レンズ群ＧＶと第１レンズ群Ｇ１とが多少離れていても、望遠端における物点位置でも像位置を合わせることが可能になる。
【００４７】
また、移動レンズ群の焦点距離ｆＶ（ｍｍ）が、２．５≦ｆＶ／ｆＷ≦４の条件を満たすことにより、望遠端の倍率を確保しつつ、対物光学系の全長を短縮することとなる。しかしながら、ｆＶ／ｆＷが２．５より小さいと、バックフォーカスが短くなりすぎてピント調整する間隔を十分確保できなくなる。また、ｆＶ／ｆＷが４より大きいと、対物光学系の全長が長くなる。
【００４８】
また、移動レンズ群の望遠端における倍率βＶＴが、−１．２≦βＶＴ≦−０．８３の条件を満たすことにより、物点距離の一番近い望遠端において、光学倍率が確保されることとなる。
しかしながら、βＶＴが−１．２より小さくなると、物点距離が離れてしまい全系の倍率を確保することができない。また、βＶＴが−０．８３より大きくなると、移動レンズ群の望遠端における倍率が小さくなり、全系の倍率を確保することができない。
【００４９】
ここで、本発明の対物光学系を簡単に考えるために、負、正の２群よりなり、負の群を固定し正の群を移動させて後群の倍率β２’を変化させる光学系の物点位置と焦点距離との関係を説明する。なお、この対物光学系は、可動部分は正の群のみであり、像面は固定と考える。
図２３において、１を前群負のレンズ系、２を後群正のレンズ系とする。また、全系の焦点距離をＦ、前群負のレンズ系の焦点距離をＦ１、後群正のレンズ系の焦点距離をＦ２、広角端観察時の前群負のレンズ系の倍率をβ１’、後群正のレンズ系の倍率をβ２’、前群負のレンズ系から全系の後側焦点位置までの距離をＬとすると、Ｆ及びＬは次の式（１）及び（２）で表せる。
（１）    Ｆ＝Ｆ１β２’
（２）    Ｌ＝Ｆ１（１−β１’）＋Ｆ２（２−β２’−１／β２’）
ここで、後群正のレンズ系を移動させてβ２’を変化させると、式（１）にしたがって焦点距離Ｆが変化し、式（２）にしたがって全長Ｌは変動し、β２’＝−１のとき全長Ｌは最小になる。つまり、β２’＝−１のときに、この光学系の一番近寄れる物点距離が得られるのである。
【００５０】
任意のβ２’に対する前群負のレンズ系の前側焦点位置から物点までの距離をｘとしたとき、β２’を特定の状態に設定して、その状態で後群正のレンズ系を動かして、β２’を変化させたときのｘを求めることができる。
最長物点距離観察時である広角端における後群の倍率β２’＝β２ｗ’のときのｘをｘｗとすると、ｘは次の式（３）にて表せる。
（３）    ｘ＝［（Ｆ２／Ｆ１２）（β２ｗ’＋１／β２ｗ’−β２’−１／β２’）＋１／ｘｗ］−１
ここで、β２’＝−１のときのｘをｘ０ｗとすると、ｘ０ｗは次の式（４）で求められる。
（４）    ｘ０ｗ＝［１／ｘｗ＋（Ｆ２／Ｆ１２）（２＋β２ｗ’＋１／β２ｗ’）−１
【００５１】
図２４は、式（４）の関係を示したグラフである。ただし、縦軸を−ｘ、横軸を−β２’とする。なお、ｘＴは、望遠端における後群正のレンズ系の倍率β２’＝β２Ｔ’のときのｘである。
本発明において、望遠端で高倍率を達成するためには、次の式（５）
（５）    β＝β１’β２’
からわかるとおり、β２’を大きくし、かつ物体距離を短くすることが必要となる。
【００５２】
また、移動レンズ群が、少なくとも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とを先端部から順に備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出され、望遠端での高倍率が実現されることとなる。
【００５３】
また、移動レンズ群が、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との間に別の正の屈折力を有するレンズを備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出すと同時に、正の屈折力を有する２つのレンズによって屈折力を分散できるために、収差補正の自由度があがることとなる。
【００５４】
また、第１レンズ群の像側端面から明るさ絞り位置までの空気換算長ＤＡ（ｍｍ）が、１．６７４（ｍｍ）≦ＤＡ≦４（ｍｍ）の条件を満たすことにより、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースが確保されるため、ＣＣＤ等の撮像素子が小型化され、撮像素子の像高が小さくなっても、正の屈折力を有するレンズの光軸を光軸方向変換光学素子によって折り曲げた後の光軸が内視鏡の内側に構成されることとなる。
【００５５】
しかしながら、ＤＡ（ｍｍ）が１．６７４（ｍｍ）より小さくなると、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースが確保できなくなる。また、ＤＡ（ｍｍ）が４（ｍｍ）より大きくなると、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースに余分な空間が確保されるため、内視鏡の外形の仕様に影響を与えることとなる。
【００５６】
また、望遠端における全系の焦点距離ｆＴが、２（１／ｍｍ）≦ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）≦４（１／ｍｍ）の条件を満たすことにより、望遠端において、第１レンズ群と移動レンズ群とが接近し、望遠端における全系の焦点距離が大きいことで高い倍率が得られやすくなる。
しかしながら、ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）（１／ｍｍ）が２（１／ｍｍ）より小さくなると、光軸方向変換素子あるいは明るさ絞り赤外カットフィルタを設けるスペースが確保できなくなる。また、ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）（１／ｍｍ）が４（１／ｍｍ）より大きくなると、望遠端における倍率が得られなくなる。
【００５７】
上記の構成によれば、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００５８】
なお、明るさ絞りと移動レンズ群との間に赤外カットフィルタが設けられてもよい。明るさ絞りと移動レンズ群との間に赤外カットフィルタが設けられていることにより、対物光学系の全長を短縮したまま赤外光が遮断されることとなる。
また、第１レンズ群と明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられてもよい。第１レンズ群と明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられていることにより、プリズムが組立及び加工の取扱いが簡易であるため、コストのかからない対物光学系が実現されることとなる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したこの発明の対物光学系においては、以下の効果を奏する。
請求項１に係る発明によれば、第１レンズ群の像側端面から移動レンズ群の物体側端面までの空気換算長をＤＬ（ｍｍ）とし、広角端における全系の焦点距離をｆＷ（ｍｍ）とし、移動レンズ群の物体側端面から前側主点位置までの距離をＤＶＨ（ｍｍ）とすると、２≦ＤＬ／ｆＷ≦６の条件を満たすことにより、第１レンズ群と移動レンズ群との距離が最も近づく望遠端においても、第１レンズ群と十分な距離を確保され、これによって移動レンズ群の望遠端においても光軸方向変換素子が入り、明るさ絞り近傍の径の小さい枠に対しても余裕のある距離が確保されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６０】
請求項２に係る発明によれば、移動レンズ群の焦点距離ｆＶ（ｍｍ）が、２．５≦ｆＶ／ｆＷ≦４の条件を満たすことにより、望遠端の倍率を確保しつつ、対物光学系の全長を短縮することとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６１】
請求項３に係る発明によれば、移動レンズ群の望遠端における倍率βＶＴが、−１．２≦βＶＴ≦−０．８３の条件を満たすことにより、物点距離の一番近い望遠端において、光学倍率が確保されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６２】
請求項４に係る発明によれば、移動レンズ群が、少なくとも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とを先端部から順に備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出され、望遠端での高倍率が実現されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６３】
請求項５に係る発明によれば、移動レンズ群が、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との間に別の正の屈折力を有するレンズを備えていることにより、移動レンズ群がテレフォトに近い構成となって前側主点位置が前方に繰り出すと同時に、正の屈折力を有する２つのレンズによって屈折力を分散できるために、収差補正の自由度があがることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６４】
請求項６に係る発明によれば、第１レンズ群の像側端面から明るさ絞り位置までの空気換算長ＤＡ（ｍｍ）が、１．６７４（ｍｍ）≦ＤＡ≦４（ｍｍ）の条件を満たすことにより、光軸方向変換光学素子が挿入されるスペースが確保されるため、ＣＣＤ等の撮像素子が小型化され、撮像素子の像高が小さくなっても、正の屈折力を有するレンズの光軸を光軸方向変換光学素子によって折り曲げた後の光軸が内視鏡の内側に構成されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６５】
請求項７に係る発明によれば、明るさ絞りと移動レンズ群との間に赤外カットフィルタが設けられていることにより、対物光学系の全長を短縮したまま赤外光が遮断されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６６】
請求項８に係る発明によれば、望遠端における全系の焦点距離ｆＴ（ｍｍ）が、２（１／ｍｍ）≦ＤＬ／（ｆＷ・ｆＴ）≦４（１／ｍｍ）の条件を満たすことにより、望遠端において、第１レンズ群と移動レンズ群とが接近し、望遠端における全系の焦点距離が大きいことで高い倍率が得られやすくなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【００６７】
請求項９に係る発明によれば、第１レンズ群と明るさ絞りとの間には、プリズムが設けられていることにより、プリズムが組立及び加工の取扱いが簡易であるため、コストのかからない対物光学系が実現されることとなるので、プリズム等の視野変換光学素子の後にある明るさ絞りから移動レンズ群まで充分な距離を確保しつつ、高倍率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例１に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図２】本発明における実施例１に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図３】本発明における実施例１に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図４】本発明における実施例２に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図５】本発明における実施例２に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図６】本発明における実施例２に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図７】本発明における実施例３に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図８】本発明における実施例３に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図９】本発明における実施例３に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図１０】本発明における実施例４に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図１１】本発明における実施例４に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図１２】本発明における実施例４に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図１３】本発明における実施例５に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図１４】本発明における実施例５に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図１５】本発明における実施例５に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図１６】本発明における実施例６に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図１７】本発明における実施例６に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図１８】本発明における実施例６に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図１９】本発明における実施例７に係る対物光学系の断面図であり、（ａ）は広角端の断面図、（ｂ）は望遠端の断面図を示す。
【図２０】本発明における実施例７に係る対物光学系の広角端の収差曲線図である。
【図２１】本発明における実施例７に係る対物光学系の望遠端の収差曲線図である。
【図２２】本発明における対物光学系における第１レンズ群、第２レンズ群及び移動レンズ群を用いた像位置の合わせ方の説明図である。
【図２３】本発明における対物光学系における物点位置と焦点距離との関係を説明する図である。
【図２４】本発明における対物光学系の倍率と物点距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ１  第１レンズ群
Ｇ２  第２レンズ群
ＧＶ  移動レンズ群
Ｐ１  光軸方向変換素子
Ｓ  明るさ絞り
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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