WO2014129089A1 - 内視鏡用対物光学系及び撮像装置 - Google Patents

内視鏡用対物光学系及び撮像装置 Download PDF

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lens
optical system
objective optical
image
endoscope objective
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鵜澤　勉
正弘 片倉
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Olympus Medical Systems Corp
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    • G—PHYSICS
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    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1066—Beam splitting or combining systems for enhancing image performance, like resolution, pixel numbers, dual magnifications or dynamic range, by tiling, slicing or overlapping fields of view

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope objective optical system, and particularly to an endoscope objective optical system having a long back focus.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 have been proposed.
  • an optical member is disposed between the objective lens and its imaging surface.
  • Patent Document 1 includes an optical path bending prism.
  • a spectroscopic element as an optical member is arranged.
  • the depth of field tends to be narrowed due to high image quality of the image sensor.
  • the working distance (WD) is changed for the purpose of securing a wide observation depth.
  • An endoscope objective lens having a focusing function that corrects the movement of the focal position and keeps it constant has also been proposed.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an optical member such as a polarizing prism can be disposed, and the aberration is not easily affected by a manufacturing error, and the fluctuation of the aberration during focusing is small.
  • An object of the present invention is to provide a long objective optical system for an endoscope.
  • One aspect of the present invention includes, in order from the object side to the image side, a front group having a negative refractive power, a focusing lens, and a rear group having a positive refractive power, and the front group and the rear group are on the optical axis.
  • the objective optical system for an endoscope that satisfies the following conditional expressions (1) and (2) is provided. 4 ⁇ FB / FL (1) FL /
  • FB is the back focus of the entire system of the endoscope objective optical system, and is the distance from the most image side lens surface of the rear group to the back focal position of the entire system.
  • FL is the focal length of the entire endoscope objective optical system
  • fc is the focal length of the focusing lens
  • is its absolute value.
  • the focusing lens by satisfying the above conditional expression, it is possible to dispose an optical member such as a polarizing prism, and by defining the focal length of the focusing lens, fluctuations in aberration due to manufacturing errors and aberrations due to focusing can be reduced. Suppress. Specifically, it is possible to suppress the aberration due to the manufacturing error and reduce the influence on the optical performance deterioration, for example, to suppress one-sided blur. In addition, it is possible to suppress fluctuations in aberration due to focusing, thereby reducing fluctuations in astigmatism, and to prevent the image surface from easily falling to the minus side on the side where the working distance is short.
  • the focusing lens has a weak refractive power, positive or negative.
  • the working lens when the focusing lens has a positive refractive index and the working distance changes from the long side toward the short side, the working lens is moved to the image side to move the working distance to the short side. It is preferable to focus.
  • the working lens when the focusing lens has a negative refractive index and the working distance changes from the long side toward the short side, the working lens is moved to the object side so that the working distance is shortened. It is preferable to focus.
  • the endoscope objective optical system one imaging element disposed in the vicinity of the imaging position of the endoscope objective optical system, the objective lens, and the imaging
  • a splitting element disposed between the element and splitting the light flux from the objective lens into two light fluxes, a reflected light flux and a transmitted light flux; a first reflecting member for folding back and reflecting the reflected light flux; A second reflecting member for reflecting the transmitted light beam, and images the light beam reflected by the first reflecting member through the splitting element in a first region of the imaging element, and the second reflecting member.
  • An image pickup apparatus is provided that forms an image of the light flux reflected at the second region different from the first region of the image sensor.
  • the above-described endoscope objective optical system can be provided with an optical member, the aberration is not easily affected by a manufacturing error, and the variation in aberration during focusing is small, and the endoscope has a long back focus.
  • the objective optical system for an imaging device By applying the objective optical system for an imaging device to an imaging device, a high-quality subject image can be acquired.
  • an optical member such as a polarizing prism with a long back focus, and it is possible to reduce aberration fluctuations during focusing because aberrations are not easily affected by manufacturing errors. .
  • FIG. 4 is an aberration curve diagram in the normal observation state of the objective optical system in FIG. It is an aberration curve figure in the short distance observation state of the objective optical system of FIG. 3 (B). It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 2 of this invention.
  • FIG. 8 is an aberration curve diagram of the objective optical system in FIG. 7A in a normal observation state. It is an aberration curve figure in the short distance state of the objective optical system of Drawing 7 (B).
  • FIG. 12 is an aberration curve diagram of the objective optical system in FIG.
  • FIG. 11A in a normal observation state. It is an aberration curve figure in the short distance observation state of the objective optical system of Drawing 11 (B). It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 4 of this invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 4 of this invention, (A) each shows a normal observation state, (B) shows a short-distance observation state.
  • FIG. 16 is an aberration curve diagram of the objective optical system in FIG. 15A in a normal observation state. It is an aberration curve figure in the short distance observation state of the objective optical system of Drawing 15 (B).
  • FIG. 19 is an aberration curve diagram in a normal observation state of the objective optical system in FIG.
  • FIG. 19B is an aberration curve diagram in the short-distance observation state of the objective optical system in FIG.
  • FIG. 23 is an aberration curve diagram of the objective optical system in FIG.
  • FIG. 23 is an aberration curve diagram in the short-distance observation state of the objective optical system in FIG. It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 7 of this invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 7 of this invention, (A) shows a normal observation state, respectively, (B) shows a short-distance observation state.
  • FIG. 27 is an aberration curve diagram in the normal observation state of the objective optical system in FIG.
  • FIG. 27 is an aberration curve diagram of the objective optical system in FIG. It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 8 of this invention.
  • FIG. 8 It is sectional drawing which shows the whole structure of the objective optical system which concerns on Example 8 of this invention, (A) shows a normal observation state, respectively, (B) shows a short-distance observation state. It is an aberration curve figure in the normal observation state of the objective optical system of FIG. It is an aberration curve figure in the short distance observation state of the objective optical system of FIG.30 (B).
  • FIG. 30 It is explanatory drawing which shows schematic structure of the imaging device concerning the 2nd Embodiment of this invention, (A) is a figure which shows the whole structure typically, (B) is the 1st and 2nd area
  • FIG. 34 is a perspective view of an objective optical system, a split element, and a second reflecting member in the image pickup apparatus of FIG. 33. It is explanatory drawing which shows the structural example of the image selection part in the imaging device of FIG. 33, (A) shows the example, (B) shows another example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an endoscope objective optical system 1 according to this embodiment.
  • the endoscope objective optical system 1 has, in order from the object side, a front group G1, a focusing lens F, and positive refraction having negative refractive power (hereinafter simply referred to as “negative”).
  • the rear group G2 having power (hereinafter simply referred to as “positive”) is provided.
  • an optical filter F On the image side of the positive rear group G2, an optical filter F, an optical prism P, and an optical member CG such as a cover glass for sealing an imaging element (not shown) are arranged.
  • An imaging element is arranged in the vicinity of the image plane of the endoscope objective optical system, and constitutes the endoscope objective optical system and the imaging optical system.
  • the endoscope objective optical system is configured such that the front group and the rear group are always fixed on the optical axis and satisfy the following conditional expression. 4 ⁇ FB / FL (1) FL /
  • FB is the back focus of the entire system of the endoscope objective optical system, and is the distance from the most image side lens surface of the rear group to the back focal position of the entire system.
  • FL is the focal length of the entire endoscope objective optical system
  • fc is the focal length of the focusing lens
  • is its absolute value.
  • Conditional expression (1) defines the back focus. If the lower limit 4 of conditional expression (1) is not reached, it is difficult to dispose an optical member such as a polarizing prism.
  • Conditional expression (2) defines the focal length of the focusing lens with respect to aberration variations due to manufacturing errors and aberration variations due to focusing.
  • the focusing lens has a weak refractive power, positive or negative.
  • Exceeding the upper limit of 0.1 to conditional expression (2) is not preferable because the degree of influence of decentration errors on optical performance deterioration increases. Specifically, even with the same eccentric error, one-sided blur or the like is likely to occur.
  • aberration variation due to focusing increases, which is not preferable. In particular, the fluctuation of astigmatism increases, and the image surface tends to fall to the minus side when the working distance is short.
  • the endoscope objective optical system 1 is more preferably configured to satisfy the following conditional expression. -3 ⁇ F_F / FL ⁇ -0.9 (3) 2.5 ⁇ F_R / FL ⁇ 5 (4) However, F_F is the focal length of the front group, and F_R is the focal length of the rear group.
  • conditional expression (3) defines the focal length of the front group with respect to downsizing of the front group. If the lower limit ⁇ 3 of conditional expression (3) is not reached, the refractive power of the front group becomes insufficient, and the diameter of the first lens L1 tends to increase. It is also disadvantageous for widening the angle of view. Exceeding the upper limit of -0.9 in conditional expression (3) is advantageous for reducing the lens diameter of each lens, but off-axis high-order aberrations are likely to occur. In addition, the degree of influence of decentration error on optical performance deterioration tends to increase, which is not preferable.
  • Conditional expression (4) regulates the focal length of the rear group for securing the back focus. If the lower limit of 2.5 of conditional expression (4) is not reached, the refractive power of the rear group becomes insufficient, which is disadvantageous for securing the back focus. Exceeding the upper limit of 5 to the conditional expression (4) is advantageous for securing the back focus, but it is not preferable because the lens size tends to be long.
  • the focusing lens F As the focusing lens F, a lens having positive or negative refractive power can be applied. However, when the focusing lens F has positive refractive power, the working distance changes from the long side toward the short side. In this case, it is preferable that the focusing lens is moved toward the image side to focus on the side where the working distance is short.
  • the focusing lens F has a negative refractive index and the working distance changes from the long side toward the short side, the focusing lens F is moved to the object side to focus on the short working distance side. Is preferred. This is because by moving the focusing lens F to the object side on the optical axis, it is possible to focus on the side where the working distance is short.
  • the present invention by satisfying the above conditional expression, it is possible to dispose an optical member such as a polarizing prism, and by defining the focal length of the focusing lens, fluctuations in aberrations due to manufacturing errors and aberrations due to focusing can be reduced. Suppress. Specifically, it is possible to suppress the aberration due to the manufacturing error and reduce the influence on the optical performance deterioration, for example, to suppress one-sided blur. In addition, it is possible to suppress fluctuations in aberration due to focusing, thereby reducing fluctuations in astigmatism, and to prevent the image surface from easily falling to the minus side on the side where the working distance is short.
  • the focusing lens has a positive or negative weak refractive index, that is, a refractive power.
  • r is a radius of curvature (unit: mm)
  • d is a surface interval (mm)
  • Nd is a refractive index with respect to the d line
  • Vd is an Abbe number with respect to the d line.
  • Example 2 and 3 show the configuration of the endoscope objective optical system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 3 shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • light rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 4 shows an aberration curve diagram in the normal observation state of the objective optical system for an endoscope according to the present example
  • FIG. 5 shows an aberration curve diagram in the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plano-concave lens whose object side is a plane, an infrared cut filter A CF, a second lens L2 of a biconcave lens, and a third lens L3 of a biconvex lens are provided.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are cemented lenses CL1.
  • the focusing lens F includes a fourth lens L4 that is a biconvex lens and a fifth lens L5 that is a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
  • the cemented lens CL2 is formed by joining the fourth lens L4 and the fifth lens L5. It has become.
  • the focusing lens F has a positive refractive power.
  • the positive rear group G2 in order from the object side, is a sixth lens L6 having a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, a seventh lens L7 having a concave surface facing the image side, and an eighth lens having a biconvex lens.
  • L8 a ninth lens L9 of a biconvex lens, and a tenth lens L10 of a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
  • the sixth lens L6 and the seventh lens L7 are cemented to form a cemented lens CL3
  • the ninth lens L9 and the tenth lens L10 are cemented to form a cemented lens CL4.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 which are focusing lenses F, move on the optical axis to the image side, and focus on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the objective optical system according to Example 1 of the present invention is shown below.
  • Example 2 shows the configuration of an endoscope objective optical system according to Example 2 of the present invention.
  • (A) shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 8 shows an aberration curve diagram in the normal observation state of the objective optical system for an endoscope according to the present example
  • FIG. 9 shows an aberration curve diagram in the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plano-concave lens whose object side is a plane, an infrared cut filter A CF, a second lens L2 of a biconcave lens, and a third lens L3 of a biconvex lens are provided.
  • the second lens L2 and the third lens L3 are cemented lenses CL1.
  • the focusing lens F includes a biconvex fourth lens L4 and a biconcave fifth lens L5, and the fourth lens L4 and the fifth lens L5 are cemented lenses CL2.
  • the focusing lens F has a positive refractive power.
  • the positive rear group G2 in order from the object side, is a sixth lens L6 having a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, a seventh lens L7 having a concave surface facing the image side, and an eighth lens having a biconvex lens.
  • L8 a ninth lens L9 of a biconvex lens, and a tenth lens L10 of a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side.
  • the sixth lens L6 and the seventh lens L7 are cemented to form a cemented lens CL3
  • the ninth lens L9 and the tenth lens L10 are cemented to form a cemented lens CL4.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens L4 and the fifth lens L5 which are focusing lenses F, move on the optical axis to the image side, and focus on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the objective optical system according to Example 2 of the present invention is shown below.
  • FIGS. The configuration of the endoscope objective optical system 3 according to Embodiment 3 of the present invention is shown in FIGS.
  • FIG. 11 shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle
  • FIG. 12 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system 3 according to the present embodiment in the normal observation state
  • FIG. 13 shows an aberration curve diagram of the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plano-concave lens having a flat object side, an infrared cut filter A CF, a second lens L2 of a biconcave lens, and a third lens L3 of a biconvex lens are provided.
  • the focusing lens F is a fourth lens of a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side, and has a positive refractive power.
  • the positive rear group includes a fifth lens L5 having a negative meniscus lens having a concave surface facing the image side, a sixth lens L6 having a concave meniscus lens having a concave surface facing the image side, a seventh lens L7 having a biconvex lens, and a biconvex lens. 8th lens L8, and the 9th lens L9 of the negative meniscus lens which turned the concave surface to the object side.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are cemented to be a cemented lens CL5
  • the eighth lens L8 and the ninth lens L9 are cemented to be a cemented lens CL6.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens which is the focusing lens F, moves on the optical axis to the image side, and focuses on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the endoscope objective optical system 3 according to Example 3 of the present invention are shown below.
  • Example 4 14 and 15 show the configuration of an endoscope objective optical system 4 according to Embodiment 4 of the present invention.
  • (A) shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 16 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system 4 according to the present embodiment in the normal observation state
  • FIG. 17 shows an aberration curve diagram of the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plano-concave lens having a flat object side, an infrared cut filter A CF, a second lens L2 of a biconcave lens, and a third lens L3 of a biconvex lens are provided.
  • the focusing lens F is a fourth lens of a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, and has negative refractive power.
  • the positive rear group G2 in order from the object side, is a fifth lens L5 of a biconvex lens, a sixth lens L6 of a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, a seventh lens L7 of a biconvex lens, and a concave surface facing the object side.
  • an eighth lens L8 of a negative meniscus lens is cemented to form a cemented lens CL7
  • the seventh lens L7 and the eighth lens L8 are cemented to form a cemented lens CL8.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens L4 which is the focusing lens F, moves on the optical axis to the object side, and focuses on the side with the short working distance.
  • Lens data of the endoscope objective optical system 4 according to Example 4 of the present invention are shown below.
  • FIG. 18 shows the configuration of an endoscope objective optical system 5 according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the description is abbreviate
  • FIG. 18 shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • light rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 19 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system according to this example in the normal observation state
  • FIG. 20 shows an aberration curve diagram of the short-distance observation state.
  • Lens data of the objective optical system according to Example 5 of the present invention are shown below.
  • Example 6 The configuration of an endoscope objective optical system 6 according to Example 6 of the present invention is shown in FIGS.
  • FIG. 22 shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • light rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 23 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system 6 according to the present embodiment in the normal observation state
  • FIG. 24 shows an aberration curve diagram of the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plane plano-concave lens, an infrared cut filter CF, A second lens L2 that is a biconcave lens and a third lens L3 that is a biconvex lens are provided.
  • the focusing lens F is a fourth lens L4 that is a plano-concave lens having a concave surface directed toward the object side, and has negative refractive power.
  • the positive rear group G2 in order from the object side, is a fifth lens L5 of a positive meniscus lens having a convex surface directed to the image side, an aperture stop AS, a seventh lens L7 of a planoconvex lens having a plane on the object side, and an eighth lens of a biconvex lens.
  • a lens L8 and a ninth lens L9 of a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side are provided.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are cemented to be a cemented lens CL9
  • the eighth lens L8 and the ninth lens L9 are cemented to be a cemented lens CL10.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens L4 which is the focusing lens F, is retracted from the optical axis, and is focused on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the endoscope objective optical system 6 according to Example 6 of the present invention are shown below.
  • Example 7 The configuration of the endoscope objective optical system 7 according to Example 7 of the present invention is shown in FIGS.
  • FIG. 26 shows a normal observation state
  • (B) shows a short-distance observation state
  • light rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle
  • FIG. 27 shows an aberration curve diagram of the endoscope objective optical system 7 according to the present embodiment in the normal observation state
  • FIG. 28 shows an aberration curve diagram of the short-distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, a first lens L1 of a plano-concave lens whose object side is a plane, an infrared cut filter A CF, a second lens L2 of a biconcave lens, and a third lens L3 of a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side are provided.
  • the focusing lens F is a fourth lens of a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, and has negative refractive power.
  • the positive rear group G2 includes a fifth lens L5 having a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, a sixth lens L6 having a negative meniscus lens having a concave surface facing the object side, a seventh lens L7 having a biconvex lens, and the object side.
  • An eighth lens L8, which is a negative meniscus lens with a concave surface facing the lens, is provided.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are cemented to form a cemented lens CL9
  • the seventh lens L7 and the eighth lens L8 are cemented to form a cemented lens CL10.
  • an aperture stop AS is provided between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens which is a focusing lens, is retracted from the optical axis and focused on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the endoscope objective optical system 7 according to Example 7 of the present invention are shown below.
  • Example 8 The configuration of the endoscope objective optical system 8 according to Example 8 of the present invention is shown in FIGS.
  • FIG. 30 (A) shows a normal observation state, (B) shows a short-distance observation state, and light rays indicate an axial marginal ray and a principal ray having a maximum field angle.
  • FIG. 31 shows an aberration curve diagram in the normal observation state of the objective optical system for an endoscope according to the present example
  • FIG. 32 shows an aberration curve diagram in the short distance observation state.
  • the negative front group G1 includes, in order from the object side, the first lens L1 of the plano-concave lens whose object side is a plane, and the first lens L1 of the biconcave lens.
  • the focusing lens F is a fourth lens L4 of a negative meniscus lens having a concave surface directed toward the object side, and has negative refractive power.
  • the positive rear group 2 includes a fifth lens L5 that is a plano-convex lens having a plane on the object side, a sixth lens L6 that is a plano-concave lens having a plane on the image side, an aperture stop AS, a seventh lens L7 that is a plano-convex lens having a plane on the object side, and a biconvex lens. 8th lens L8, and the 9th lens L9 of the negative meniscus lens which turned the concave surface to the object side.
  • the fifth lens L5 and the sixth lens L6 are cemented to be a cemented lens CL11
  • the eighth lens L8 and the ninth lens L9 are cemented to be a cemented lens CL12.
  • An infrared cut filter CF is arranged between the focusing lens F and the rear group G2.
  • the fourth lens which is a focusing lens, is retracted from the optical axis and focused on the side with the shorter working distance.
  • Lens data of the endoscope objective optical system 8 according to Example 8 of the present invention are shown below.
  • Tables 1 to 3 show numerical values of the conditional expressions (1) to (4) in the configurations of the first to eighth embodiments.
  • FIG. 33 shows a schematic configuration of the imaging apparatus 10 according to the second embodiment of the present invention, (A) schematically shows the overall configuration, and (B) shows first and second regions of the imaging device. It is a figure which shows the direction of the to-be-photographed object in the image which respectively forms an image.
  • FIG. 34 is a perspective view of the objective optical system, the dividing element, and the second reflecting member in the imaging apparatus 10 of FIG.
  • FIG. 35 is an explanatory diagram showing a configuration example of the image selection unit in the imaging apparatus 10 of FIG. 33, (A) shows an example thereof, and (B) shows another example.
  • the imaging apparatus 10 includes the objective optical system 11, the depolarization plate 12, the imaging element 13, the polarization beam splitter 14, the wave plate 15, the first reflection member 16, the second reflection member 17, and the image.
  • a processing unit 18 is included.
  • 19 is an image display device.
  • the objective optical system 11 has a function of forming an image of a light beam from an object, and the image side is configured to be telecentric.
  • the depolarization plate 12 is disposed between the objective optical system 11 and the polarization beam splitter 14.
  • the image sensor 13 is composed of a rolling shutter type CMOS sensor, and is disposed in the vicinity of the imaging position of the objective optical system 11.
  • the polarization beam splitter 14 is disposed on the optical path between the objective optical system 11 and the image pickup device 13 and above the first region 13a of the image pickup device 13, and the light beam from the objective optical system 11 on the polarization beam splitter surface 14a. Is divided into two light beams, a reflected light beam and a transmitted light beam.
  • the polarization beam splitter 14 reflects the linearly polarized light of the S polarization component and transmits the linearly polarized light of the P polarization component.
  • the wave plate 15 is composed of a ⁇ / 4 plate and is configured to be rotatable around the optical axis.
  • the first reflecting member 16 is composed of a mirror, and reflects the light beam reflected by the polarization beam splitter surface 14 a and transmitted through the wave plate 15 to be reflected.
  • the second reflecting member 17 is composed of a prism, and reflects the light transmitted through the polarizing beam splitter 14 by the total reflection surface 17a.
  • the prism 17 may comprise a reflective surface by giving a mirror coat to the total reflection surface 17a.
  • the imaging apparatus 10 forms an image of the light beam reflected by the first reflecting member 16 via the wave plate 15 and the polarization beam splitter 14 on the first region 13a of the imaging element 13, while the second The light beam reflected by the reflecting member 17 is imaged in a second region 13b different from the first region 13a in the image sensor 13.
  • the image processing unit 18 is connected to the image sensor 13 and is provided in a central processing unit (not shown).
  • the first image processing unit 18a, the second image processing unit 18b, the third image processing unit 18c, and the fourth An image processing unit 18d and a fifth image processing unit 18e are included.
  • the first image processing unit 18a is configured to correct the orientation (rotation) of the image in the first area 13a and the image in the second area 13b.
  • the orientation of the image formed in the first area 13a and the second area 13b is as shown in FIG. 33B. That is, the image formed in the first region 13a rotates 90 degrees clockwise around the center point of the first region 13a and passes through the center point of the first region 13a in the vertical direction in FIG. The orientation is rotated 180 degrees around the axis. The image formed in the second area 13b is oriented 90 degrees clockwise around the center point of the second area 13b.
  • the first region 13a and the second region 13b are connected via the first image processing unit 18a.
  • the image formed on each image is rotated 90 degrees counterclockwise about the center point of each region, and the image of the first region 13a passes through the center point of the first region 13a as shown in FIG.
  • the mirror image is corrected by rotating it 180 degrees around the vertical axis.
  • the third image processing unit 18c is configured to be able to adjust the white balance of the image of the first area 13a and the image of the second area 13b.
  • the fourth image processing unit 18d is configured to be able to move (select) the center positions of the image of the first area 13a and the image of the second area 13b.
  • the fifth image processing unit 18e is configured to be able to adjust the display range (magnification) of each of the image in the first area 13a and the image in the second area 13b.
  • the second image processing unit 18b corresponds to the image selection unit of the present invention, compares the image in the first region 13a and the image in the second region 13b, and selects the image in the focused region as a display image. It is configured as follows.
  • the second image processing unit 18b is connected to the high-pass filters 18b1a and 18b1b connected to the respective regions 13a and 13b and the high-pass filters 18b1a and 18b1b, for example, as shown in FIG.
  • a comparator 18b2 and a switch 18b3 connected to the comparator 18b2 and the respective regions 13a and 13b.
  • the images of the first region 13a and the second region 13b are converted into high-frequency components by the high-pass filters 18b1a and 18b1b.
  • the extracted high-frequency components are compared by the comparator 18b2, and an image of a region having a high high-frequency component is selected by the switch 18b3.
  • a defocus filter 18b4 connected to only one region 13a, a comparator 18b2 connected to the defocus filter 18b4 and connected to the other region 13b, A switch 18b3 connected to the region 13a and the comparator 18b2 is provided, and the image signal of the other region 13b not focused with the image signal of one region 13a defocused by the defocus filter 18b4 is output by the comparator 18b2.
  • the switching unit 18b3 may be configured to select an image in the other region 13b for a matching portion and an image in the region 13a for a non-matching portion.
  • the image display device 19 has a display area for displaying the image selected by the second image processing unit 18b.
  • the image display device 19 may have a display area for displaying an image formed in each of the first and second areas 13a and 13b.
  • the light beam from the objective optical system 11 passes through the depolarization plate 12 and enters the polarization beam splitter 14 in a state where the polarization direction is eliminated.
  • the light incident on the polarization beam splitter 14 is separated into linearly polarized S-polarized light component and P-polarized light component by the polarization beam splitter surface 14a.
  • the linearly polarized light beam of the S-polarized component reflected by the polarization beam splitter surface 14 a passes through the ⁇ / 4 plate 15, the polarization state is converted to circularly polarized light, and is reflected by the mirror 16.
  • the light beam reflected by the mirror 16 passes through the ⁇ / 4 plate 15 again, the polarization state is converted from circularly polarized light to linearly polarized light of the P-polarized component, enters the polarizing beam splitter 14 again, and passes through the polarizing beam splitter surface 14a.
  • an image is formed on the first region 13 a of the image sensor 13.
  • the linearly polarized light beam of the S-polarized component that has passed through the polarization beam splitter surface 14 a when entering the polarization beam splitter 14 through the objective optical system 11 and the depolarization plate 12 is reflected by the total reflection surface 17 a of the prism 17. Then, an image is formed on the second region 13 b of the image sensor 13.
  • the imaging element 13 is configured by a rolling shutter system as described above, and reads an image line by line in the direction indicated by the arrow in FIG.
  • the second image processing unit 18b compares the images formed in the first region 13a and the second region 13b read out line by line, and selects the focused image as the display image. Note that the image for each line selected by the second image processing unit 18 b is synthesized and displayed on the image display device 19.

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Abstract

　バックフォーカスを長くして偏光プリズム等の光学部材を配置可能としながら、収差が製造誤差による影響を受けにくく、フォーカシング時の収差の変動を少なくする。物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する前群Ｇ１、フォーカシングレンズＦ、正の屈折力を有する後群Ｇ２を備え、前群及び後群が、光軸上に常に固定されており、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡用対物光学系を提供する。　４＜ＦＢ／ＦＬ　…（１）　ＦＬ／｜ｆｃ｜＜０．１　…（２） ただし、ＦＢは、内視鏡用対物光学系全系のバックフォーカスであり、後群の最も像側のレンズ面から全系の後ろ側焦点位置までの距離である。また、ＦＬは、内視鏡用対物光学系全系の焦点距離であり、ｆｃはフォーカシングレンズの焦点距離であり、｜ｆｃ｜はその絶対値である。

Description

内視鏡用対物光学系及び撮像装置
　本発明は、内視鏡用対物光学系に関し、特にバックフォーカスが長い内視鏡用対物光学系に関する。
　内視鏡用対物光学系において、光路内にプリズム等の光学部材を配置するために長いバックフォーカスを確保する必要がある場合がある。このような長いバックフォーカスを有する対物光学系レンズとして、例えば、特許文献１、特許文献２が提案されている。
　特許文献１及び特許文献２は、何れも対物レンズとその結像面との間に光学部材を配置しており、特に特許文献１では、光路折り曲げ用プリズムを配置し、特許文献２では、分光光学部材としての分光素子を配置している。
　また近年、撮像素子の高画質化により被写界深度が狭くなる傾向にあり、例えば、特許文献３のように、広い観察深度を確保することを目的として、作動距離（ＷＤ）の変化に伴う焦点位置の移動を補正し一定に保つフォーカシング機能を有する内視鏡用対物レンズも提案されている。
　一方、撮像素子の高画質化に伴い、フォーカシング機能を有する内視鏡用対物光学系においても、作動距離の変動に伴うピント合わせだけでなく、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることがより一層重要となっている。
特許第４９１９４１９号公報 特許第４６７５３４８号公報 特許第４８１９９６９号公報
　しかしながら、上記した各特許文献では、バックフォーカスの長さが不十分であったり、フォーカシング機能を有しない、又は、有していても光路中にプリズム等の光学素子を配置することを想定していないため、フォーカシング時の収差変動を所望の範囲に抑えることができない。
　また、上述のように、フォーカシング時の収差変動を小さく抑えることがより一層重要となっている。一方で、フォーカシングレンズの摺動性を向上させるために、ある程度の遊びを確保する必要があり、製造誤差によるフォーカシングレンズの偏心は避けられない。そして、フォーカシングレンズの偏心等の製造誤差により、収差の劣化が目立ちやすくなってしまう。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、偏光プリズム等の光学部材を配置可能であり、収差が製造誤差による影響を受けにくく、フォーカシング時の収差の変動が少ないバックフォーカスの長い内視鏡用対物光学系を提供することを目的とする。
　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。
　本発明の一態様は、物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する前群、フォーカシングレンズ、正の屈折力を有する後群を備え、前記前群及び前記後群が、光軸上に常に固定されており、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡用対物光学系を提供する。
　　　４＜ＦＢ／ＦＬ　　　　　　　…（１）
　　　ＦＬ／｜ｆｃ｜＜０．１　　　…（２）
　ただし、ＦＢは、内視鏡用対物光学系全系のバックフォーカスであり、後群の最も像側のレンズ面から全系の後ろ側焦点位置までの距離である。また、ＦＬは、内視鏡用対物光学系全系の焦点距離であり、ｆｃはフォーカシングレンズの焦点距離であり、｜ｆｃ｜はその絶対値である。
　本態様によれば、上記条件式を満たすことで、偏光プリズム等の光学部材を配置可能としながら、フォーカシングレンズの焦点距離を規定することにより、製造誤差による収差の変動とフォーカシングによる収差の変動を抑制する。具体的には、製造誤差による収差を抑制して、光学性能劣化への影響を小さくし、例えば、片ボケを抑制することができる。また、フォーカシングによる収差の変動を抑制して、非点収差の変動を小さくし、作動距離が短い側で像面がマイナス側に倒れやすくなるのを防止することができる。なお、フォーカシングレンズは正あるいは負の、弱い屈折力をもつ。
　上記した態様において、以下の条件式（３）及び（４）を満たすことが好ましい。
　　　－３＜Ｆ＿Ｆ／ＦＬ＜－０．９　　…（３）
　　　２．５＜Ｆ＿Ｒ／ＦＬ＜５　　　　…（４）
　ただし、Ｆ＿Ｆは前群の焦点距離であり、Ｆ＿Ｒは後群の焦点距離である。
　このようにすることで、前群の屈折力を十分に保ちながら、広画角化に有利とし、軸外の高次収差を抑えつつ、偏心誤差の光学性能劣化への影響を小さくすることができる。
　また、後群の屈折力を保ち、バックフォーカスを確保しつつ、レンズサイズを所望の範囲に抑えることができる。
　上記した態様において、前記フォーカシングレンズが、正の屈折率を有し、作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、前記フォーカシングレンズを像側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることが好ましい。
　このようにすることで、フォーカシングレンズを光軸上像側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることができる。
　上記した態様において、前記フォーカシングレンズが、負の屈折率を有し、作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、前記フォーカシングレンズを物体側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることが好ましい。
　このようにすることで、フォーカシングレンズを光軸上物体側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることができる。
　また、本発明の他の態様は、上記の内視鏡用対物光学系と、該内視鏡用対物光学系の結像位置近傍に配置された１つの撮像素子と、前記対物レンズと前記撮像素子との間に配置され、前記対物レンズからの光束を反射光束と透過光束の２つの光束に分割するための分割素子と、前記反射光束を折り返して反射させるための第１反射部材と、前記透過光束を反射させるための第２反射部材と、を有し、前記分割素子を介して前記第１反射部材で反射した光束を前記撮像素子における第１領域に結像させ、前記第２反射部材で反射した光束を前記撮像素子における前記第１領域とは異なる第２領域に結像させる撮像装置を提供する。
　上記した内視鏡用対物光学系が、光学部材を配置可能であり、収差が製造誤差による影響を受けにくく、フォーカシング時の収差の変動が少ないバックフォーカスの長いものであることから、この内視鏡用対物光学系を撮像装置に適用することで、高品質な被写体像を取得することができる。
　本発明によれば、バックフォーカスを長くして偏光プリズム等の光学部材を配置可能としながら、収差が製造誤差による影響を受けにくく、フォーカシング時の収差の変動を少なくすることができるという効果を奏する。
本発明の第１実施形態に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図３（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図３（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例２に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図７（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図７（Ｂ）の対物光学系の近距離状態における収差曲線図である。 本発明の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例３に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図１１（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図１１（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例４に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図１５（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図１５（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例５に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図１８（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図１８（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例６に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例６に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図２２（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図２２（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例７に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例７に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図２６（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図２６（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の実施例８に係る対物光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の実施例８に係る対物光学系の全体構成を示す断面図であり、夫々（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）近距離観察状態を示す。 図３０（Ａ）の対物光学系の通常観察状態における収差曲線図である。 図３０（Ｂ）の対物光学系の近距離観察状態における収差曲線図である。 本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の概略構成を示す説明図であり、（Ａ）は全体構成を模式的に示す図、（Ｂ）は撮像素子の第１及び第２の領域に夫々結像する画像における被写体の向きを示す図である。 図３３の撮像装置における対物光学系と分割素子と第２反射部材の斜視図である。 図３３の撮像装置における画像選択部の構成例を示す説明図で、（Ａ）はその一例を示し、（Ｂ）は他の例を示す。
〔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について図面を参照して説明する。
　図１は、本実施形態に係る内視鏡用対物光学系１の全体構成を示す断面図を示している。図１に示すように、内視鏡用対物光学系１は、物体側から順に、負の屈折力を有する（以下、単に「負の」という）前群Ｇ１、フォーカシングレンズＦ、及び正の屈折力を有する（以下、単に「正の」という）後群Ｇ２を備えている。
　正の後群Ｇ２の像側には光学フィルタＦ、光学プリズムＰ、図示しない撮像素子を封止するカバーガラス等の光学部材ＣＧを配置している。
　そして、内視鏡用対物光学系の像面近傍には撮像素子が配置され、内視鏡用対物光学系と撮像光学系を構成している。
　内視鏡用対物光学系は、前群及び後群が光軸上に常に固定されており、以下の条件式を満足するように構成されている。
　　　４＜ＦＢ／ＦＬ　　　　　　　…（１）
　　　ＦＬ／｜ｆｃ｜＜０．１　　　…（２）
　ただし、ＦＢは、内視鏡用対物光学系全系のバックフォーカスであり、後群の最も像側のレンズ面から全系の後ろ側焦点位置までの距離である。また、ＦＬは、内視鏡用対物光学系全系の焦点距離であり、ｆｃはフォーカシングレンズの焦点距離であり、｜ｆｃ｜はその絶対値である。
　条件式（１）は、バックフォーカスを規定したものである。条件式（１）の下限４を下回ると偏光プリズム等の光学部材を配置することが困難となる。
　条件式（２）は、製造誤差による収差の変動とフォーカシングによる収差の変動に関し、フォーカシングレンズの焦点距離を規定したものである。フォーカシングレンズは正あるいは負の、弱い屈折力をもつ。条件式（２）の上限０．１を超えると偏心誤差の光学性能劣化への影響度が高くなり好ましくない。具体的には、同じ偏心誤差でも片ボケ等が発生しやすくなる。またフォーカシングによる収差の変動が大きくなり好ましくない。特に、非点収差の変動が大きくなり、作動距離が短い側で像面がマイナス側に倒れやすくなる。
　また、内視鏡用対物光学系１は、以下の条件式を満足するように構成されると更に好ましい。
　　　－３＜Ｆ＿Ｆ／ＦＬ＜－０．９　　…（３）
　　　２．５＜Ｆ＿Ｒ／ＦＬ＜５　　　　…（４）
　ただし、Ｆ＿Ｆは前群の焦点距離であり、Ｆ＿Ｒは後群の焦点距離である。
　ここで、条件式（３）は前群の小型化に関し、前群の焦点距離を規定している。この条件式（３）の下限－３を下回ると前群の屈折力が不十分となり、第１レンズＬ１の径が大きくなりやすい。また広画角化に不利となる。条件式（３）の上限－０．９を超えると各レンズのレンズ径の小型化には有利となるが、軸外の高次収差が発生しやすくなる。また偏心誤差の光学性能劣化への影響度が高くなりやすく、好ましくない。
　条件式（４）はバックフォーカスの確保に関し、後群の焦点距離を規定している。条件式（４）の下限２．５を下回ると後群の屈折力が不十分となり、バックフォーカスの確保に不利である。条件式（４）の上限５を超えるとバックフォーカスの確保には有利であるが、レンズサイズが長大化しやすくなり好ましくない。
　フォーカシングレンズＦとしては、正又は負の屈折力を有するものを適用することができるが、フォーカシングレンズＦが、正の屈折力を有する場合には、作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、フォーカシングレンズを像側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることが好ましい。
　また、フォーカシングレンズＦが、負の屈折率を有し、作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、フォーカシングレンズＦを物体側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることが好ましい。
　フォーカシングレンズＦを光軸上物体側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせることができるためである。
　本発明によれば、上記条件式を満たすことで、偏光プリズム等の光学部材を配置可能としながら、フォーカシングレンズの焦点距離を規定することにより、製造誤差による収差の変動とフォーカシングによる収差の変動を抑制する。具体的には、製造誤差による収差を抑制して、光学性能劣化への影響を小さくし、例えば、片ボケを抑制することができる。また、フォーカシングによる収差の変動を抑制して、非点収差の変動を小さくし、作動距離が短い側で像面がマイナス側に倒れやすくなるのを防止することができる。なお、フォーカシングレンズは正あるいは負の、弱い屈折率、すなわち、屈折力をもつ。
　続いて、上述した第１の実施形態に係る対物光学系の実施例１～実施例８について、図２～図３２を参照して説明する。各実施例に記載のレンズデータにおいて、ｒは曲率半径（単位ｍｍ）、ｄは面間隔（ｍｍ）、Ｎｄはｄ線に対する屈折率、Ｖｄは、ｄ線に対するアッベ数を示している。
（実施例１）
　本発明の実施例１に係る内視鏡用対物光学系の構成を図２及び図３に示す。なお、図３において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図４に、近距離観察状態の収差曲線図を図５に示す。
　図２に示すように、実施例１に係る内視鏡用対物光学系１において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２、両凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。このうち、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合された接合レンズＣＬ１となっている。
　フォーカシングレンズＦは、両凸レンズの第４レンズＬ４、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズＬ５を有しており、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は接合された接合レンズＣＬ２となっている。フォーカシングレンズＦは、正の屈折力を有している。
　正の後群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＬ６、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＬ７、両凸レンズの第８レンズＬ８、両凸レンズの第９レンズＬ９、及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１０レンズＬ１０を備えている。このうち、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは接合されて接合レンズＣＬ３となっており、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは接合されて接合レンズＣＬ４となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズＦである第４レンズＬ４と第５レンズＬ５が光軸上を像側へ移動し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例１に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６３２１　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．８８１２　　　０．６９５７　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０１５８　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９４８２　　　１．５２１００　　　６５．１２
　　５　　　　　　∞　　　　　０．３１６１　　　１．
　　６　　－５．３７５５　　　０．４７４１　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　３．２１８８　　　０．７９０２　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　８　－３２．１８２３　　　　（ｄ８）　　　　１．
　　９　　　３．９８０２　　　１．１０６２　　　１．５８２６７　　　４６．４２
　１０　　－２．０２５１　　　０．６３２１　　　１．８１６００　　　４６．６２
　１１　－５４．４７５５　　　　（ｄ１１）　　　１．
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．１５８０　　　１．
　１３　　１１．０６３２　　　０．４７４１　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１４　　　１．７９８８　　　０．９４８２　　　１．８０５１８　　　２５．４２
　１５　　　６．１８６０　　　０．０７９０　　　１．
　１６　　　２．７８５４　　　１．２６４３　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　１７　　－４．４７０２　　　０．１２６４　　　１．
　１８　　　３．３８０６　　　１．２６４３　　　１．５１８２３　　　５８．９０
　１９　　－１．８９６４　　　０．４７４１　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　２０　－２０．５２３４　　　０．７４２８　　　１．
　２１（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４７４　　　１．
　２２　　　　　　∞　　　　　０．０５２２　　　１．５３０００　　　　５６．００
　２３　　　　　　∞　　　　　５．７０１９　　　１．７２９１６　　　　５４．６８
　２４　　　　　　∞　　　　　０．０１５８　　　１．５１０００　　　　６４．００
　２５　　　　　　∞　　　　　０．７９０２　　　１．６１３５０　　　　５０．４９
　２６　　　　　　∞　　　　　０．３１６１　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　２０．４００００　　　４．９００００
　　ｄ８　　　　　　０．４８９９１　　　１．０３２０５
　ｄ１１　　　　　　３．２５３５６　　　２．７１１４２
（実施例２）
　本発明の実施例２に係る内視鏡用対物光学系の構成を図６及び図７に示す。なお、図７において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図８に、近距離観察状態の収差曲線図を図９に示す。
　図６に示すように、実施例２に係る内視鏡用対物光学系２において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２、両凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。このうち、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３とは接合された接合レンズＣＬ１となっている。
　フォーカシングレンズＦは、両凸レンズの第４レンズＬ４、両凹レンズの第５レンズＬ５を有しており、第４レンズＬ４と第５レンズＬ５は接合された接合レンズＣＬ２となっている。フォーカシングレンズＦは、正の屈折力を有している。
　正の後群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＬ６、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第７レンズＬ７、両凸レンズの第８レンズＬ８、両凸レンズの第９レンズＬ９、及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第１０レンズＬ１０を備えている。このうち、第６レンズＬ６と第７レンズＬ７とは接合されて接合レンズＣＬ３となっており、第９レンズＬ９と第１０レンズＬ１０とは接合されて接合レンズＣＬ４となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズＦである第４レンズＬ４と第５レンズＬ５が光軸上を像側へ移動し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例２に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．    
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６０１８　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　　１．７８３８　　０．６６２３　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０１５０　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９０２７　　　１．５２１００　　　６５．１２
　　５　　　　　　∞　　　　　０．３００９　　　１．
　　６　　　－５．８６３２　　０．４５１４　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　　３．０３８８　　０．７５２３　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　　８　－２６２．６１５７　　（ｄ８）　　　　　１．
　　９　　　３．４５５５　　　１．０５３２　　　１．５８２６７　　　４６．４２
　１０　　－１．９５９３　　　０．６０１８　　　１．８１６００　　　４６．６２
　１１　１８８．３６８２　　　（ｄ１１）　　　　１．                
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．１５０５　　　１．
　１３　　　６．６９０２　　　０．４５１４　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１４　　　１．７６２９　　　０．９０２７　　　１．８０５１８　　　２５．４２
　１５　　　４．８１７７　　　０．０７５２　　　１．
　１６　　　２．６１５２　　　１．２０３７　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　１７　　－４．６２５５　　　０．１２０４　　　１．
　１８　　　３．３８８１　　　１．２０３７　　　１．５１８２３　　　５８．９０
　１９　　－１．８０５５　　　０．４５１４　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　２０　－１４．９８７８　　　０．７０６４　　　１．
　２１　　　　　　∞　　　　　０．０４５１　　　１．
　２２　　　　　　∞　　　　　０．０４９７　　　１．５３０００　　　５６．００
　２３　　　　　　∞　　　　　５．４２８５　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２４　　　　　　∞　　　　　０．０１５０　　　１．５１０００　　　６４．００
　２５　　　　　　∞　　　　　０．７５２３　　　１．６１０６２　　　５０．４９
　２６　　　　　　∞　　　　　０．３００９　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．４００００　　　４．７００００
　　ｄ８　　　　　　０．４６６４２　　　１．０５６８３
　ｄ１１　　　　　　２．９１１１３　　　２．３２０７１
（実施例３）
　本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系３の構成を図１０及び図１１に示す。なお、図１１において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系３の通常観察状態の収差曲線図を図１２に、近距離観察状態の収差曲線図を図１３に示す。
　図１０に示すように、実施例３に係る内視鏡用対物光学系３において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２及び両凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。
　フォーカシングレンズＦは、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第４レンズであり、正の屈折力を有している。
　また、正の後群は、像側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第５レンズＬ５、像側に凹面を向けた正メニスカスレンズの第６レンズＬ６、両凸レンズの第７レンズＬ７、両凸レンズの第８レンズＬ８、及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第９レンズＬ９を備えている。このうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６は接合されて接合レンズＣＬ５となっており、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは接合されて接合レンズＣＬ６となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズＦである第４レンズが光軸上を像側へ移動し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系３のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．                
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６０３４　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．６９４６　　　０．６６４０　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０１５１　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９０５１　　　１．５２１００　　　６５．１２
　　５　　　　　　∞　　　　　０．３０１７　　　１．
　　６　－１６．６１９３　　　０．６０３４　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　３．５６３０　　　１．１３４１　　　１．
　　８　　　５．９５２９　　　０．９０４９　　　１．５３１７２　　　４８．８４
　　９　　－７．５２１０　　　（ｄ９）　　　　　１．                
　１０　　　２．８８８９　　　０．７７８０　　　１．４９７００　　　８１．５４
　１１　　　２．９８９１　　　（ｄ１１）　　　　１．                
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．１５０８　　　１．
　１３　　２１．２０９７　　　０．４５３２　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１４　　　１．３９９６　　　０．８９５５　　　１．８０５１８　　　２５．４２
　１５　　　６．６２３５　　　０．１４３８　　　１．
　１６　　　２．４５１８　　　１．０５５９　　　１．５３１７２　　　４８．８４
　１７　　－３．４１８７　　　０．１５０８　　　１．
　１８　　　３．６４０７　　　０．９０５１　　　１．５８１４４　　　４０．７５
　１９　　－１．７４３０　　　０．４５７２　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　２０　－９１．７６１４　　　０．６９４６　　　１．
　２１（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０５８８　　　１．
　２２　　　　　　∞　　　　　０．０４９８　　　１．５３０００　　　５６．００
　２３　　　　　　∞　　　　　５．４４２５　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２４　　　　　　∞　　　　　０．０１５１　　　１．５１０００　　　６４．００
　２５　　　　　　∞　　　　　０．７５４２　　　１．６１０６２　　　５０．４９
　２６　　　　　　∞　　　　　０．３０１７　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．４００００　　　４．７００００
　　ｄ９　　　　　　０．３４９１３　　　２．５８４０７
　ｄ１１　　　　　　３．０２７９８　　　０．７９３０４
（実施例４）
　本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系４の構成を図１４及び図１５に示す。なお、図１５において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系４の通常観察状態の収差曲線図を図１６に、近距離観察状態の収差曲線図を図１７に示す。
　図１４に示すように、実施例４に係る内視鏡用対物光学系４において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２及び両凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。
　フォーカシングレンズＦは、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第４レンズであり、負の屈折力を有している。
　正の後群Ｇ２は、物体側から順に、両凸レンズの第５レンズＬ５、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＬ６、両凸レンズの第７レンズＬ７、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第８レンズＬ８を備えている。このうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６は接合されて接合レンズＣＬ７となっており、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは接合されて接合レンズＣＬ８となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズＦである第４レンズＬ４が光軸上を物体側へ移動し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系４のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　　（ｄ０）　　　　１．                
　　１　　　　　　∞　　　　　０．５９６７　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．７０３６　　　０．７０６２　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４４８　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．８９５１　　　１．５１８００　　　７５．００
　　５　　　　　　∞　　　　　０．２７９６　　　１．
　　６　　－４．０２８４　　　０．４４８５　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　　８．３３８８　　０．１４６６　　　１．
　　８　　　　３．５８９４　　１．１１９４　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　　９　　－１５．８２６１　　　（ｄ９）　　　　１．                
　１０　　　－１．５０８１　　０．７４０１　　　１．７７５２９　　　５１．１３
　１１　　　－２．０３４３　　　（ｄ１１）　　　１．                
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．０４４８　　　１．
　１３　　　　７．３０２９　　０．９１０８　　　１．５０２１７　　　５７．９９
　１４　　　－１．８１５０　　０．３７２９　　　１．９５８５７　　　３２．９５
　１５　　　－２．９２７１　　０．０２９８　　　１．
　１６（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４４８　　　１．
　１７　　　　９．１５０９　　０．９８１１　　　１．５２８９０　　　４５．１１
　１８　　　－１．８１２８　　０．４４７５　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１９　　　－２．８６９９　　０．７０９９　　　１．
　２０（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４４８　　　１．
　２１　　　　　　∞　　　　　０．０４９２　　　１．５３０００　　　５６．００
　２２　　　　　　∞　　　　　５．３８２３　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２３　　　　　　∞　　　　　０．０１４９　　　１．５１０００　　　６４．００
　２４　　　　　　∞　　　　　０．７４５９　　　１．６１０６２　　　５０．４９
　２５　　　　　　∞　　　　　０．２９８４　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．２００００　　　４．６００００
　　ｄ９　　　　　　１．９６４７１　　　０．６３９５５
　ｄ１１　　　　　　０．２８２５０　　　１．６０７６７
（実施例５）
　本発明の実施例５に係る内視鏡用対物光学系５の構成を図１８に示す。なお、本実施例５に係る内視鏡用対物光学系５を構成する各レンズの形状等は実施例４と同一であるのでその説明を省略する。図１８において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図１９に、近距離観察状態の収差曲線図を図２０に示す。
　本発明の実施例５に係る対物光学系のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．                
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６０１９　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．７５５４　　　０．６９７０　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４５１　　　１．　
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９０２９　　　１．５１８００　　　７５．００
　　５　　　　　　∞　　　　　０．２５９９　　　１．
　　６　　－４．５９８３　　　０．４８４３　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　５．２７５９　　　０．１５４０　　　１．
　　８　　　３．２５７７　　　２．１４３９　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　　９　－４５．０１４４　　　　（ｄ９）　　　　１．                
　１０　　－１．３８０９　　　０．６００３　　　１．６５１６０　　５８．５５
　１１　　－１．８２８２　　　（ｄ１１）　　　　１．                
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．０４５１　　　１．
　１３　　　４．９２３２　　　０．９５５１　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　１４　　－１．７０３２　　　０．３７６２　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１５　　－２．５９５５　　　０．０３０１　　　１．
　１６（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４５１　　　１．
　１７　　１１．１４６９　　　０．９７６７　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　１８　　－１．７９３８　　　０．４５１４　　　２．００３３０　　　２８．２７
　１９　　－２．８０６３　　　０．７１６２　　　１．
　２０（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４５１　　　１．
　２１　　　　　　∞　　　　　０．０４９７　　　１．５３０００　　　５６．００
　２２　　　　　　∞　　　　　５．４２９３　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２３　　　　　　∞　　　　　０．０１５０　　　１．５１０００　　　６４．００
　２４　　　　　　∞　　　　　０．７５２４　　　１．６１０６２　　　５０．４９１
　２５　　　　　　∞　　　　　０．３０１０　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．４００００　　　４．６００００
　　ｄ９　　　　　　１．４８１１３　　　０．６３４３４
　ｄ１１　　　　　　０．２８７９９　　　１．１３４７９
（実施例６）
　本発明の実施例６に係る内視鏡用対物光学系６の構成を図２１及び図２２に示す。なお、図２２において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系６の通常観察状態の収差曲線図を図２３に、近距離観察状態の収差曲線図を図２４に示す。
　図２２に示すように、実施例６に係る内視鏡用対物光学系６において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２、両凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。
　フォーカシングレンズＦは、物体側に凹面を向けた平凹レンズの第４レンズＬ４であり、負の屈折力を有している。
　正の後群Ｇ２は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第５レンズＬ５、明るさ絞りＡＳ、物体側が平面の平凸レンズの第７レンズＬ７、両凸レンズの第８レンズＬ８、及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第９レンズＬ９を備えている。このうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６は接合されて接合レンズＣＬ９となっており、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９とは接合されて接合レンズＣＬ１０となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズＦである第４レンズＬ４が光軸から退避し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例６に係る内視鏡用対物光学系６のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．                
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６５６１　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．９２２０　　　０．７５５７　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４９２　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９８４１　　　１．５１８００　　　７５．００
　　５　　　　　　∞　　　　　０．１６９８　　　１．
　　６　　－５．６２６３　　　０．３８５６　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　７　　　３．３９６０　　　０．３０７５　　　１．
　　８　　９３．７１６５　　　０．７６６６　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　　９　　－３．７５４５　　　０．７１３２　　　１．
　１０　　　　（ｒ１０）　　　０．４９２０　　　（ＧＬＡ１０）                    
　１１　　　　（ｒ１１）　　　１．５０８９　　　１．
　１２（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４９２　　　１．
　１３　－６２．７０３０　　　０．８７８４　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１４　　－２．８７０７　　　０．４１００　　　２．００３３０　　　２８．２７
　１５　　　８．２３６３　　　０．０３２８　　　１．
　１６（ＡＳ）　　∞　　　　　０．０４９２　　　１．
　１７　　　　　　∞　　　　　０．７７８４　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　１８　　－２．３７２６　　　０．０８２０　　　１．
　１９　　　３．６０８７　　　１．２４８６　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　２０　　－１．８７１１　　　０．４９２０　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　２１　　－２．９１８９　　　０．７７８６　　　１．
　２２（ＦＳ）　∞　　　　　　０．０４９２　　　１．
　２３　　　　　∞　　　　　　０．０５４１　　　１．５３０００　　　５６．００
　２４　　　　　∞　　　　　　５．９１７６　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２５　　　　　∞　　　　　　０．０１６４　　　１．５１０００　　　６４．００
　２６　　　　　∞　　　　　　０．８２０１　　　１．６１０６２　　　５０．４９５
　２７　　　　　∞　　　　　　０．３２８０　　　１．
　像面　　　　　∞　　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　２１．０００００　　　　　　４．６００００
　ｒ１０　　　　－７９．２４３６５　　　　　　　∞
　ｒ１１　　　　　　　　∞　　　　　　　　　　　∞
　ＧＬＡ１０　１．５１６３３，６４．１４  　空気（Ａｉｒ）
（実施例７）
　本発明の実施例７に係る内視鏡用対物光学系７の構成を図２５及び図２６に示す。なお、図２６において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系７の通常観察状態の収差曲線図を図２７に、近距離観察状態の収差曲線図を図２８に示す。
　図２５に示すように、実施例７に係る内視鏡用対物光学系７において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、赤外カットフィルターＣＦ、両凹レンズの第２レンズＬ２、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第３レンズＬ３を備えている。
　フォーカシングレンズＦは、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第４レンズであり、負の屈折力を有している。
　正の後群Ｇ２は、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズの第５レンズＬ５、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第６レンズＬ６、両凸レンズの第７レンズＬ７、及び物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第８レンズＬ８を備えている。このうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは接合されて接合レンズＣＬ９となっており、第７レンズＬ７と第８レンズＬ８とは接合されて接合レンズＣＬ１０となっている。
　また、フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間に明るさ絞りＡＳが設けられている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズである第４レンズが光軸から退避し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例７に係る内視鏡用対物光学系７のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　　∞　　　　　（ｄ０）　　　　　１．                
　　１　　　　　　∞　　　　　０．６１３１　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　　１．７８７９　　　０．６８９７　　　１．
　　３（ＦＳ）　　∞　　　　　０．５７４９　　　１．
　　４　　　　　　∞　　　　　０．９１９６　　　１．５１８００　　　７５．００
　　５　　　　　　∞　　　　　０．３８３２　　　１．
　　６　　－６．８６３５　　　０．４５９８　　　１．８８３００
　　７　　　３．５０７６　　　０．３８３２　　　１．
　　８　－３５．３１２５　　　０．７５１０　　　１．９２２８６
　　９　　－３．０７５９　　　０．５０４４　　　１．
　１０　　（ｒ１０）　　　　　０．４５９８　　（ＧＬＡ１０）            
　１１　　（ｒ１１）　　　　　１．４０３５　　　１．
　１２（ＡＳ）　　∞　　　　　０．１５３３　　　１．
　１３　－１０．８８５０　　　０．９０４３　　　１．５３１７２　　　４８．８４
　１４　　－１．７１６４　　　０．３８３２　　　２．００３３０　　　２８．２７
　１５　　－２．２７６５　　　０．０７６６　　　１．
　１６　　　５．５２９１　　　０．９１９６　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　１７　　－２．１５４７　　　０．４５９８　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　１８　　－３．７２１７　　　０．７２３１　　　１．
　１９（ＦＳ）　　∞　　　　　０．０４６０　　　１．
　２０　　　　　　∞　　　　　０．０５０６　　　１．５３０００　　　５６．００
　２１　　　　　　∞　　　　　５．５２９８　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２２　　　　　　∞　　　　　０．０１５３　　　１．５１０００　　　６４．００
　２３　　　　　　∞　　　　　０．７６６３　　　１．６１０６２　　　５０．４９
　２４　　　　　　∞　　　　　０．３０６５　　　１．
　像面　　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．２００００　　　　　　　５．３００００
　ｒ１０　　　　　－８．１１５１９　　　　　　　　∞
　ｒ１１　　　　　－９．６７２７４　　　　　　　　∞
　ＧＬＡ１０　　　１．５１６３３，６４．１４　　空気（Ａｉｒ）
（実施例８）
　本発明の実施例８に係る内視鏡用対物光学系８の構成を図２９及び図３０に示す。なお、図３０において、（Ａ）は通常観察状態を、（Ｂ）は近距離観察状態を示し、光線は軸上マージナル光線、最大画角の主光線を示す。また、本実施例に係る内視鏡用対物光学系の通常観察状態の収差曲線図を図３１に、近距離観察状態の収差曲線図を図３２に示す。
　図２９に示すように、実施例８に係る内視鏡用対物光学系８において、負の前群Ｇ１は、物体側から順に、物体側が平面の平凹レンズの第１レンズＬ１、両凹レンズの第２レンズＬ２、物体側が平面の平凸レンズの第３レンズＬ３を備えている。
　フォーカシングレンズＦは、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第４レンズＬ４であり、負の屈折力を有している。
　正の後群２は、物体側が平面の平凸レンズの第５レンズＬ５、像側が平面の平凹レンズの第６レンズＬ６、明るさ絞りＡＳ、物体側が平面の平凸レンズの第７レンズＬ７、両凸レンズの第８レンズＬ８、及び、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズの第９レンズＬ９を備えている。このうち、第５レンズＬ５と第６レンズＬ６とは接合されて接合レンズＣＬ１１となっており、第８レンズＬ８と第９レンズＬ９は接合されて接合レンズＣＬ１２となっている。
　フォーカシングレンズＦと後群Ｇ２との間には、赤外カットフィルターＣＦが配置されている。
　近距離観察時は、フォーカシングレンズである第４レンズが光軸から退避し、作動距離が短い側にピント合わせを行う。
　本発明の実施例８に係る内視鏡用対物光学系８のレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
　面番号　　　　　ｒ　　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｄ　　　　　　　Ｖｄ
　物体面　　　　∞　　　　　　（ｄ０）　　　　　１．                
　　１　　　　　∞　　　　　　０．６１１０　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　２　　１．７７３５　　　　０．７０２７　　　１．
　　３（ＦＳ）　∞　　　　　　０．８５５４　　　１．
　　４　－４．９３５５　　　　０．５６５２　　　１．８８３００　　　４０．７６
　　５　　６．８９９９　　　　０．１３７５　　　１．
　　６（ＦＳ）　∞　　　　　　０．２１３９　　　１．
　　７　　　　　∞　　　　　　０．６５６８　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　　８　－４．３３５２　　　　０．２２９１　　　１．
　　９　　　　（ｒ９）　　　　１．２２２０　　　（ＧＬＡ９）
　１０　　　　（ｒ１０）　　　０．１３７５　　　１．

　１１　　　　　∞　　　　　　０．９１６５　　　１．５１８００　　　７５．００
　１２　　　　　∞　　　　　　０．０４５８　　　１．
　１３（ＦＳ）　∞　　　　　　０．９０１３　　　１．
　１４（ＦＳ）　∞　　　　　　０．０４５８　　　１．
　１５　　　　　∞　　　　　　１．１９１５　　　１．６９８９５　　　３０．１３
　１６　－１．６９２５　　　　０．３８１９　　　１．８８３００　　　４０．７６
　１７　　　　　∞　　　　　　０．０４５８　　　１．
　１８（ＡＳ）　∞　　　　　　０．　　　　　　　１．
　１９　　　　　∞　　　　　　０．９３１８　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　２０　－２．５７５４　　　　０．０１５３　　　１．
　２１（ＦＳ）　∞　　　　　　０．０６１１　　　１．
　２２　　５．２６８５　　　　１．０５４０　　　１．４８７４９　　　７０．２３
　２３　－１．８９８７　　　　０．４５８３　　　１．９２２８６　　　１８．９０
　２４　－２．９９５５　　　　０．８８２１　　　１．
　２５（ＦＳ）　∞　　　　　　０．０４５８　　　１．
　２６　　　　　∞　　　　　　０．０５０４　　　１．５３０００　　　５６．００
　２７　　　　　∞　　　　　　１．５４８９　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　２８　　　　　∞　　　　　　０．０２１５　　　１．５１０００　　　６４．００
　２９　　　　　∞　　　　　　３．８６４７　　　１．７２９１６　　　５４．６８
　３０　　　　　∞　　　　　　１．２４７４　　　１．
　像面　　　　　∞　　　　　　０．
　各種データ　　　　　通常観察　　　　　　　　　　近距離観察
　　ｄ０　　　　　１９．７００００　　　　　　　　４．８００００
　　ｒ９　　　　　－７．２８０２７　　　　　　　　∞
　ｒ１０　　　　　－９．２６９１３　　　　　　　　∞
　ＧＬＡ９　　　　１．８８３００，４０．７６　　　空気（Ａｉｒ）
　なお、上記した実施例１～実施例８の構成における上記条件式（１）～（４）の数値を表１～表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
〔第２の実施形態〕
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　上述した各実施例に係る内視鏡用対物光学系は撮像装置に適用することができ、以下、上記した何れかの内視鏡用対物光学系（以下、単に「対物光学系」という）を適用した撮像装置の例について説明する。
　図３３は、本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置１０の概略構成を示し、（Ａ）は全体構成を模式的に示す図、（Ｂ）は撮像素子の第１及び第２の領域に夫々結像する画像における被写体の向きを示す図である。
　図３４は、図３３の撮像装置１０における対物光学系と分割素子と第２反射部材の斜視図である。図３５は図３３の撮像装置１０における画像選択部の構成例を示す説明図で、（Ａ）はその一例を示し、（Ｂ）は他の例を示している。
　撮像装置１０は、上記した対物光学系１１と、偏光解消板１２と、撮像素子１３と、偏光ビームスプリッタ１４と、波長板１５と、第１反射部材１６と、第２反射部材１７と、画像処理部１８を有している。図３３中、１９は画像表示装置である。
　対物光学系１１は、物体からの光束を結像させる機能を有し、像側がテレセントリックに構成されている。偏光解消板１２は、対物光学系１１と偏光ビームスプリッタ１４との間に配置されている。撮像素子１３は、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳセンサで構成され、対物光学系１１の結像位置近傍に配置されている。
　偏光ビームスプリッタ１４は、対物光学系１１と撮像素子１３との間の光路上であって撮像素子１３における第１領域１３ａの上方に配置され、偏光ビームスプリッタ面１４ａで対物光学系１１からの光束を反射光束と透過光束の２つの光束に分割する。なお、ここでは、偏光ビームスプリッタ１４は、Ｓ偏光成分の直線偏光を反射し、Ｐ偏光成分の直線偏光を透過するものとする。
　波長板１５は、λ／４板からなり、光軸を中心に回転可能に構成されている。第１反射部材１６は、ミラーで構成されており、偏光ビームスプリッタ面１４ａで反射し、波長板１５を透過した光束を折り返して反射させる。
　第２反射部材１７は、プリズムで構成されており、全反射面１７ａで偏光ビームスプリッタ１４を透過した光を反射させる。なお、プリズム１７は、全反射面１７ａにミラーコートを施して反射面を構成してもよい。
　そして、本実施形態に係る撮像装置１０は、波長板１５及び偏光ビームスプリッタ１４を介して第１反射部材１６で反射した光束を撮像素子１３における第１領域１３ａに結像させ、他方、第２反射部材１７で反射した光束を撮像素子１３における第１領域１３ａとは異なる第２領域１３ｂに結像させる。
　画像処理部１８は、撮像素子１３に接続し、図示省略した中央処理演算装置に設けられ、第１画像処理部１８ａと、第２画像処理部１８ｂと、第３画像処理部１８ｃと、第４画像処理部１８ｄと、第５画像処理部１８ｅを有している。
　第１画像処理部１８ａは、第１領域１３ａの画像と第２領域１３ｂの画像の向き（回転）を補正するように構成されている。
　第１領域１３ａ、第２領域１３ｂに結像する画像の向きは、例えば、図３４に示すような”Ｆ”の文字を観察する場合、夫々図３３（Ｂ）に示すような向きになる。即ち、第１領域１３ａに結像する画像は、第１領域１３ａの中心点を中心として時計回りに９０度回転するとともに、第１領域１３ａの中心点を通る図３３（Ｂ）における縦方向の軸を中心として１８０度回転した向きとなっている。また、第２領域１３ｂに結像する画像は、第２領域１３ｂの中心点を中心として時計回りに９０度回転した向きとなっている。
　そこで、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂの夫々に結像する画像を画像表示装置１９に表示させる場合には、第１画像処理部１８ａを介して、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂの夫々に結像する画像を夫々の領域の中心点を中心として反時計回りに９０度回転させ、更に第１領域１３ａの画像に対しては第１領域１３ａの中心点を通る図３３（Ｂ）における縦方向の軸を中心として１８０度回転させて鏡像を補正する。
　第３画像処理部１８ｃは、第１領域１３ａの画像と第２領域１３ｂの画像の夫々のホワイトバランスを調整可能に構成されている。
　第４画像処理部１８ｄは、第１領域１３ａの画像と第２領域１３ｂの画像の夫々の中心位置の移動（選択）可能に構成されている。
　第５画像処理部１８ｅは、第１領域１３ａの画像と第２領域１３ｂの画像の夫々の表示範囲（倍率）を調整可能に構成されている。
　第２画像処理部１８ｂは、本発明の画像選択部に相当し、第１領域１３ａの画像と第２領域１３ｂの画像とを比較し、焦点が合った領域の画像を表示用画像として選択するように構成されている。
　詳しくは、第２画像処理部１８ｂは、例えば、図３５（Ａ）に示すように、夫々の領域１３ａ，１３ｂに接続する高域通過フィルタ１８ｂ１ａ，１８ｂ１ｂと、高域通過フィルタ１８ｂ１ａ，１８ｂ１ｂに接続する比較器１８ｂ２と、比較器１８ｂ２及び夫々の領域１３ａ，１３ｂに接続する切替器１８ｂ３を有し、第１領域１３ａ，第２領域１３ｂの画像を、高域通過フィルタ１８ｂ１ａ，１８ｂ１ｂで高域成分を抽出し、抽出した高域成分を比較器１８ｂ２で比較し、高域成分の多い領域の画像を切替器１８ｂ３で選択するように構成される。
　また、例えば、図３５（Ｂ）に示すように、一方の領域１３ａのみに接続するデフォーカスフィルタ１８ｂ４と、デフォーカスフィルタ１８ｂ４に接続するとともに他方の領域１３ｂに接続する比較器１８ｂ２と、一方の領域１３ａ及び比較器１８ｂ２に接続する切替器１８ｂ３を有し、デフォーカスフィルタ１８ｂ４によりデフォーカスされた一方の領域１３ａの画像信号とでフォーカスされていない他方の領域１３ｂの画像信号を比較器１８ｂ２で比較し、一致した部分は他の領域１３ｂの画像、一致しない部分は領域１３ａの画像、を切替器１８ｂ３で選択するように構成してもよい。
　画像表示装置１９は、第２画像処理部１８ｂが選択した画像を表示する表示領域を有している。なお、画像表示装置１９は、第１及び第２の領域１３ａ，１３ｂの夫々に結像する画像を表示する表示領域を有していてもよい。
　このように構成された撮像装置１０によれば、対物光学系１１からの光束は、偏光解消板１２を通り、偏光方向の偏りが解消された状態で、偏光ビームスプリッタ１４に入射する。偏光ビームスプリッタ１４に入射した光は、偏光ビームスプリッタ面１４ａで直線偏光のＳ偏光成分とＰ偏光成分とに分離される。
　偏光ビームスプリッタ面１４ａで反射したＳ偏光成分の直線偏光の光束は、λ／４板１５を通り偏光状態が円偏光に変換され、ミラー１６で反射する。ミラー１６で反射した光束は、再びλ／４板１５を通り、偏光状態が円偏光からＰ偏光成分の直線偏光に変換され、再び偏光ビームスプリッタ１４に入射し、偏光ビームスプリッタ面１４ａを透過して、撮像素子１３の第１領域１３ａに結像する。
　また、対物光学系１１、偏光解消板１２を経て、偏光ビームスプリッタ１４に入射したときに偏光ビームスプリッタ面１４ａを透過したＳ偏光成分の直線偏光の光束は、プリズム１７の全反射面１７ａで反射され、撮像素子１３の第２領域１３ｂに結像する。
　撮像素子１３は、上述したようにローリングシャッタ方式で構成されており、図３３（Ｂ）に矢印で示す方向に１ラインずつ画像を読み出す。第２画像処理部１８ｂは、１ラインずつ読み出された、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂの夫々に結像する画像を比較し、焦点が合った画像を表示用画像として選択する。
なお、第２画像処理部１８ｂが選択した１ラインずつの画像は、合成されて画像表示装置１９に表示される。
　１～８　内視鏡用対物光学系
　１０　撮像装置
　１１　対物光学系
　１２　偏光解消板
　１３　撮像素子
　１４　偏光ビームスプリッタ
　１５　波長板
　１６　第１反射部材
　１７　第２反射部材
　１８　画像処理部
　１９　画像表示装置
　Ｇ１　前群
　Ｇ２　後群
　Ｌ１　第１レンズ
　Ｌ２　第２レンズ
　Ｌ３　第３レンズ
　Ｌ４　第４レンズ
　Ｌ５　第５レンズ
　Ｌ６　第６レンズ
　Ｌ７　第７レンズ
　Ｌ８　第８レンズ
　Ｌ９　第９レンズ
　Ｌ１０　第１０レンズ
　ＣＬ１～ＣＬ１２　接合レンズ
　ＡＳ　明るさ絞り
　ＦＳ　フレア絞り
　Ｐ　光学プリズム
　ＣＧ　カバーガラス

Claims (5)

  1. 　物体側から像側へ順に、負の屈折力を有する前群、フォーカシングレンズ、正の屈折力を有する後群を備え、
    　前記前群及び前記後群が、光軸上に常に固定されており、以下の条件式（１）及び（２）を満たす内視鏡用対物光学系。
    　　　４＜ＦＢ／ＦＬ　　　　　　　…（１）
    　　　ＦＬ／｜ｆｃ｜＜０．１　　　…（２）
    　ただし、ＦＢは、内視鏡用対物光学系全系のバックフォーカスであり、後群の最も像側のレンズ面から全系の後ろ側焦点位置までの距離である。また、ＦＬは、内視鏡用対物光学系全系の焦点距離であり、ｆｃはフォーカシングレンズの焦点距離であり、｜ｆｃ｜はその絶対値である。
  2. 　以下の条件式（３）及び（４）を満たす請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
    　　　－３＜Ｆ＿Ｆ／ＦＬ＜－０．９　　…（３）
    　　　２．５＜Ｆ＿Ｒ／ＦＬ＜５　　　　…（４）
    　ただし、Ｆ＿Ｆは前群の焦点距離であり、Ｆ＿Ｒは後群の焦点距離である。
  3. 　前記フォーカシングレンズが、正の屈折率を有し、
    　作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、前記フォーカシングレンズを像側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせる請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
  4. 　前記フォーカシングレンズが、負の屈折率を有し、
    　作動距離が長い側から短い側に向かって変化するとき、前記フォーカシングレンズを物体側に移動することで作動距離が短い側にピント合わせる請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
  5. 　請求項１乃至請求項４の何れかに記載の内視鏡用対物光学系と、
    　該内視鏡用対物光学系の結像位置近傍に配置された１つの撮像素子と、
    　前記対物レンズと前記撮像素子との間に配置され、前記対物レンズからの光束を反射光束と透過光束の２つの光束に分割するための分割素子と、
    　前記反射光束を折り返して反射させるための第１反射部材と、
    　前記透過光束を反射させるための第２反射部材と、を有し、
    　前記分割素子を介して前記第１反射部材で反射した光束を前記撮像素子における第１領域に結像させ、
    　前記第２反射部材で反射した光束を前記撮像素子における前記第１領域とは異なる第２領域に結像させる撮像装置。
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