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WO2015025802A1 - 拡大内視鏡光学系 - Google Patents

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Publication number
WO2015025802A1
WO2015025802A1 PCT/JP2014/071485 JP2014071485W WO2015025802A1 WO 2015025802 A1 WO2015025802 A1 WO 2015025802A1 JP 2014071485 W JP2014071485 W JP 2014071485W WO 2015025802 A1 WO2015025802 A1 WO 2015025802A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
group
optical system
conditional expression
negative
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/071485
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伸也 佐藤
Original Assignee
オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパスメディカルシステムズ株式会社 filed Critical オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority to CN201480016424.5A priority Critical patent/CN105074531B/zh
Priority to EP14838057.9A priority patent/EP3037859A4/en
Priority to JP2015506016A priority patent/JP5767423B1/ja
Publication of WO2015025802A1 publication Critical patent/WO2015025802A1/ja
Priority to US14/848,664 priority patent/US10251537B2/en

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G02B23/2438—Zoom objectives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/044—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for absorption imaging
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
    • G02B9/36—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- +

Definitions

  • the present invention relates to an objective optical system, and more particularly to a magnifying endoscope optical system that is applied to a medical endoscope and enables magnifying observation.
  • Patent Document 1 to Patent Document 4 can be switched between a normal observation state and a magnified observation state by moving the moving lens group along the optical axis.
  • An objective optical system is disclosed.
  • the off-axis ray on the image side is higher than the stop in the optical system, particularly in the normal observation state (wide-angle end), and it is difficult to correct off-axis aberrations. It becomes.
  • the stroke of the moving lens group in the objective optical system is relatively longer than that of a normal size image sensor.
  • the off-axis aberration correction becomes more difficult.
  • the objective optical systems of Patent Documents 1 to 4 do not include a lens having negative refractive power in the vicinity of the image plane, the incident angle of the off-axis chief ray is increased while increasing the stroke of the moving lens group. If maintained appropriately, off-axis aberration correction becomes difficult and cannot be combined with a small image pickup device, which violates the demand for smaller endoscopes.
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and maintains a long stroke of the moving lens group, ensures a large off-axis chief ray incident angle, and facilitates a focusing operation during zooming.
  • An object of the present invention is to provide a magnifying endoscope optical system.
  • One aspect of the present invention includes a plurality of lens groups and a negative lens that is joined to an imaging device, and at least switching between a normal observation state and a close-up magnification state by moving some of the lens groups.
  • the magnifying endoscope optical system that satisfies the following conditional expression (1) is provided. ⁇ 65 ⁇ fr / fw ⁇ 2 (1)
  • fr is the focal length of the negative lens cemented to the image sensor
  • fw is the focal length of the entire system in the normal observation state (wide-angle end).
  • the first negative lens is provided closest to the object side and the following conditional expression (2) is satisfied. ⁇ 60 ⁇ Rr / R01 ⁇ 2 (2)
  • Rr is the radius of curvature of the object side surface of the negative lens cemented to the image sensor
  • R01 is the radius of curvature of the image side surface of the negative first lens.
  • Conditional expression (2) defines the refractive power of the negative first lens and the negative lens joined to the image sensor. By satisfying conditional expression (2), the radius of curvature of the object side surface of the negative lens and the image side surface of the negative first lens to be joined to the imaging device are appropriately maintained, and the exit pupil position is set. Aberration correction can be performed satisfactorily while ensuring the incident angle of a large off-axis chief ray appropriately.
  • Tr is the thickness of the negative lens joined to the image sensor.
  • Conditional expression (3) defines the thickness of the negative lens cemented to the image sensor and the focal length in the normal observation state (wide-angle end). By satisfying the conditional expression (3), it is possible to appropriately adjust the exit pupil position while keeping the thickness of the negative lens cemented to the imaging element to be an appropriate thickness, and to maintain the lens strength appropriately. it can. Further, the overall length of the objective optical system is not too long, which is advantageous for downsizing.
  • the first negative lens is provided closest to the object side and the following conditional expression (4) is satisfied. 5 ⁇ fr / f01 ⁇ 68 (4)
  • f01 is the focal length of the negative first lens.
  • Conditional expression (4) defines the refractive power of the negative lens joined to the first lens and the imaging device.
  • the positive first group, the negative second group, the positive third group, and the negative fourth group are provided in this order from the object side, and the fourth group includes a negative lens that is joined to the image sensor.
  • the negative lens is a negative lens having a concave surface directed toward the object side, and the image position is adjusted by a group interval between the third group and the fourth group, and only the second group moves on the optical axis. It is preferable to perform focusing and zooming by moving.
  • the refractive power of the moving lens group can be set to an appropriate value, a long stroke can be secured, and the change in the observation magnification with respect to the moving amount of the moving lens group (hereinafter referred to as zooming sensitivity) can be reduced.
  • zooming sensitivity the change in the observation magnification with respect to the moving amount of the moving lens group
  • Conditional expression (5) defines the stroke of the moving lens group.
  • the stroke of the moving group is set to an appropriate length, and a large off-axis chief ray incident angle is secured, and the zooming sensitivity is also set to an appropriate value to improve operability. it can.
  • Conditional expression (6) defines the refractive powers of the second group and the fourth group. By satisfying conditional expression (6), it is possible to ensure a large incident angle of the off-axis principal ray while ensuring a long stroke of the second group, which is the moving group.
  • Conditional expression (7) defines the exit pupil arrangement.
  • f1 is the focal length of the first group.
  • Conditional expression (8) defines the refractive powers of the fourth group and the first group.
  • the present invention while maintaining a long stroke of the moving lens group, it is possible to ensure a large off-axis chief ray incident angle and to reduce the size while facilitating the focusing operation at the time of zooming. Play.
  • FIG. 6 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is an aberration diagram in a close-up / enlarged state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 1 of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the expansion endoscope optical system which concerns on Example 2 of this invention, (A) is a normal observation state, (B) is an interruption (intermediate state), (C) is a close-up enlarged state. Show.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a close-up state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 2 of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the expansion endoscope optical system which concerns on Example 3 of this invention, (A) is a normal observation state, (B) is an interruption (intermediate state), (C) is a close-up enlarged state. Show.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a close-up enlarged state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 3 of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the expansion endoscope optical system which concerns on Example 4 of this invention, (A) is a normal observation state, (B) is a discontinuation (intermediate state), (C) is a close-up enlarged state. Show.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 4 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a close-up enlarged state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 4 of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the expansion endoscope optical system which concerns on Example 5 of this invention, (A) is a normal observation state, (B) is a discontinuation (intermediate state), (C) is a close-up magnification state. Show.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 5 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a close-up enlarged state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 5 of the present invention. It is sectional drawing which shows the whole structure of the expansion endoscope optical system which concerns on Example 6 of this invention, (A) is a normal observation state, (B) is a discontinuation (intermediate state), (C) is a close-up enlarged state. Show.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a normal observation state (wide-angle end) in the magnification endoscope optical system according to Example 6 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in an intermediate state in the magnification endoscope optical system according to Example 6 of the present invention.
  • FIG. 10 is an aberration diagram in a close-up enlarged state (telephoto end) in the magnification endoscope optical system according to Example 6 of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system.
  • the magnifying endoscope optical system includes a plurality of lens groups, that is, a first lens group G1, an aperture stop S, a second lens group G2, a third lens group G3, in order from the object side.
  • a fourth lens group G4 is provided.
  • the first lens group G1 is a positive cemented lens in which a first lens L1 that is a plano-concave lens, a plane parallel plate F, a second lens L2 that is a negative meniscus lens, and a third lens L3 that is a biconvex lens are cemented. CL1 and has a positive refractive power.
  • the second lens group G2 includes a fourth lens L4 that is a plano-concave lens, and has a negative refractive power.
  • the second lens group G2 is movable on the optical axis, and the magnification can be changed from the normal observation state to the close-up magnification state by moving the second lens group G2.
  • the third lens group G3 includes a positive cemented lens CL2 formed by cementing a fifth lens L5 that is a biconvex lens, a sixth lens L6 that is a biconvex lens, and a seventh lens L7 that is a biconcave lens, and has a positive refractive power. have.
  • the fourth lens group G4 is an eighth lens L8 that has a negative refractive power and is joined to the image sensor. That is, the eighth lens L8 is a concave flat lens, and is joined to the imaging element sealing glass bonded integrally with the imaging surface. Then, image position adjustment is performed at the group interval between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.
  • Conditional expression (1) is a condition for correcting various aberrations satisfactorily while securing a long moving group stroke and a large off-axis principal ray incident angle simultaneously by joining a negative lens to the image sensor.
  • fr is the focal length of the negative lens, that is, the eighth lens L8 cemented to the image sensor
  • fw the focal length of the entire system in the normal observation state (wide-angle end).
  • variable magnification optical system Along with the downsizing of the image sensor, it is difficult for the variable magnification optical system to secure the incident angle of the off-axis chief ray, which tends to deteriorate the image quality.
  • the magnifying endoscope optical system satisfies the conditional expression (1), a large off-axis principal ray can be obtained due to the effect of adjusting the exit pupil position of the negative lens joined to the image sensor even if the stroke of the moving group is long. Can be ensured, and off-axis aberrations such as field curvature and astigmatism, which are problems in the variable magnification optical system, can be corrected well.
  • conditional expression (1) If the upper limit ⁇ 2 of conditional expression (1) is exceeded, the refractive power of the negative lens cemented to the image sensor increases, making it difficult to correct various aberrations and increasing the sensitivity of decentering manufacturing errors, resulting in high accuracy. Connection is required. On the other hand, if the lower limit ⁇ 65 of conditional expression (1) is exceeded, the refractive power of the negative lens cemented to the image sensor becomes small, and a sufficient exit pupil position adjustment effect cannot be obtained. It becomes difficult to ensure.
  • the magnifying endoscope optical system is configured to satisfy conditional expressions (2) to (4). ⁇ 60 ⁇ Rr / R01 ⁇ 2 (2)
  • Rr is the radius of curvature of the object side surface of the negative eighth lens L8 cemented to the image sensor
  • R01 is the radius of curvature of the image side surface of the most negative first lens L1 on the object side.
  • Conditional expression (2) defines the refractive power of the first lens L1 and the negative eighth lens L8 joined to the imaging device. If the upper limit ⁇ 2 of conditional expression (2) is exceeded, the radius of curvature of the eighth lens L8 becomes small, which is advantageous for setting the exit pupil position, but disadvantageous for aberration correction. On the other hand, if the lower limit ⁇ 60 of the conditional expression (2) is exceeded, the radius of curvature of the eighth lens L8 becomes large, which is disadvantageous for disposing the exit pupil near the image plane, and ensures a large incident angle of the off-axis principal ray. It is not preferable.
  • Tr is the thickness of the negative lens joined to the image sensor.
  • Conditional expression (3) defines the inner thickness of the negative eighth lens L8 joined to the image sensor and the focal length in the normal observation state (wide-angle end). If the upper limit of 1.7 in conditional expression (3) is exceeded, the inner thickness of the negative eighth lens L8 becomes large, which is disadvantageous for adjusting the exit pupil position, and further, the total length becomes large, which is not preferable for downsizing. On the other hand, if the lower limit of 0.15 of conditional expression (3) is exceeded, the inner thickness of the eighth lens L8 becomes small, and defects such as cracks are likely to occur in the lens, which is not preferable.
  • f01 is the focal length of the negative first lens L1.
  • Conditional expression (4) defines the refractive power of the first lens L1 and the negative eighth lens L8 cemented to the imaging device.
  • the refractive power of the eighth lens L8 becomes small, which is disadvantageous for adjusting the exit pupil position.
  • the refractive power of the eighth lens L8 becomes large, which is advantageous for adjusting the exit pupil position, but disadvantageous for aberration correction.
  • the magnifying endoscope optical system is configured to satisfy the following conditional expressions (5) to (7).
  • dm is the amount of movement of the second group
  • f4 is the focal length of the fourth group
  • f2 is the focal length of the second group
  • expi (w) is the maximum in the normal observation state (wide-angle end). It is the exit pupil position of the image height real ray
  • ⁇ d is the total length of the optical system.
  • zooming In the magnifying endoscope optical system, in order to facilitate the focusing operation at the time of zooming and to provide the operator with excellent operability, the change in observation magnification with respect to the moving amount of the moving lens group (hereinafter referred to as zooming) (Referred to as sensitivity) must be made small and scaled slowly. That is, it is important to set the refractive power of the moving lens group to an appropriate value and ensure a long stroke.
  • Conditional expression (5) defines the stroke of the moving lens group. If the upper limit of 2.4 of the conditional expression (5) is exceeded, the stroke of the moving group becomes too long, so that the light height of the third group becomes large and it becomes difficult to secure a large incident angle of the off-axis principal ray. If the lower limit 1.2 of conditional expression (5) is exceeded, the stroke of the moving group becomes small, so that the zooming sensitivity becomes large, which is not preferable in terms of operability.
  • Conditional expression (6) defines the refractive power of the second lens group G2 and the fourth lens group G4. Outside this range, it is difficult to achieve both a long stroke of the second lens group G2, which is the moving group, and an incident angle of a large off-axis principal ray. That is, if the upper limit of 9.5 in conditional expression (6) is exceeded, the refractive power of the second group becomes large, which is disadvantageous for ensuring a long stroke of the moving group.
  • conditional expression (6) when the lower limit of 0.9 in conditional expression (6) is exceeded, the refractive power of the second group becomes small, and the stroke of the moving group becomes too long, which is disadvantageous for miniaturization, and also the incidence of a large off-axis principal ray It is disadvantageous to secure the corner.
  • conditional expression (6) ′ or conditional expression (6) ′′ instead of conditional expression (6). 0.95 ⁇ f4 / f2 ⁇ 6.8 (6) ′ 1.05 ⁇ f4 / f2 ⁇ 2.4 (6) ''
  • Conditional expression (7) defines the exit pupil arrangement. Exceeding the upper limit of -0.3 of conditional expression (7) is advantageous for obtaining a large off-axis chief ray incident angle, but the refractive power of the fourth lens group G4 tends to be large, which is disadvantageous for aberration correction. Become. On the other hand, if the lower limit ⁇ 0.6 of the conditional expression (7) is exceeded, the exit pupil position is far from the image plane, which is disadvantageous for obtaining a large incident angle of the off-axis principal ray.
  • the magnifying endoscope optical system is configured to satisfy the following conditional expression (8). -25 ⁇ f4 / f1 ⁇ -2 (8)
  • f1 is the focal length of the first group.
  • Conditional expression (8) defines the refractive power of the fourth lens group G4 and the first lens group G1. If the upper limit ⁇ 2 of conditional expression (8) is exceeded, the refractive power of the fourth group becomes large, which is disadvantageous for aberration correction. On the other hand, if the lower limit ⁇ 25 of the conditional expression (8) is exceeded, the refractive power of the fourth group becomes small, and a sufficient exit pupil position adjustment effect cannot be obtained, and a large incident angle of the off-axis principal ray is ensured. It becomes difficult.
  • conditional expression (8) ′ or conditional expression (8) ′′ instead of conditional expression (8).
  • the magnifying endoscope according to this embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (9). 13.5 ⁇ d / IH ⁇ 19 (9)
  • IH is the maximum image height.
  • conditional expression (9) can ensure the workability of the lens.
  • conditional expression (9) is a condition for ensuring the workability of the lens. If the upper limit 19 of conditional expression (9) is exceeded, the total length becomes large with respect to the image height, which is disadvantageous for miniaturization. On the other hand, if the lower limit of 13.5 of the conditional expression (9) is exceeded, the total length becomes small with respect to the image height, the rim and the middle of each lens become small, and defects such as cracks and chipping are likely to occur. It is not preferable.
  • the magnifying endoscope according to this embodiment is preferably configured to satisfy the conditional expression (10). 6.7 ⁇ d_R / fw ⁇ 7.8 (10) However, ⁇ d_R is the length from the moving group image side end to the image plane in the close-up magnification state (telephoto end).
  • a mechanism for moving the lens for example, there is an actuator that is connected to a lens frame that holds the moving lens group and applies a driving force to the lens frame.
  • conditional expression (10) secures a space for arranging a component for moving the lens in a high-performance magnifying endoscope optical system having a full field angle of 120 ° or more in a normal observation state (wide-angle end). It is a condition to make it easier. If the upper limit of 7.8 of conditional expression (10) is exceeded, it is advantageous to dispose a component that moves the lens, but the total length becomes long, which is disadvantageous for miniaturization. On the other hand, if the lower limit 6.7 of the conditional expression (10) is exceeded, it is difficult to dispose a part for moving the lens, which is not preferable.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (11). ⁇ 8 ⁇ f2 / fw ⁇ 5 (11)
  • f2 is the focal length of the second group.
  • Conditional expression (11) defines the refractive power of the second lens group G2. If the upper limit ⁇ 5 of conditional expression (11) is exceeded, the refractive power of the second lens group G2 becomes large, which is disadvantageous for securing a long stroke. On the other hand, if the lower limit ⁇ 8 of conditional expression (12) is exceeded, the stroke becomes too long and the light ray height of the third lens group G3 becomes large, which is disadvantageous for aberration correction.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (12). 2.7 ⁇ f3 / fw ⁇ 4.2 (12)
  • Conditional expression (12) defines the refractive power of the third lens group G3. If the upper limit of 4.2 of the conditional expression (12) is exceeded, the refractive power of the third lens group G3 becomes small, which is disadvantageous for ensuring a large incident angle of the off-axis principal ray. On the other hand, if the lower limit 2.7 of conditional expression (12) is exceeded, the refractive power of the third lens group G3 becomes large, which is disadvantageous for aberration correction.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (13). -1.1 ⁇ f01 / fw ⁇ -0.87 (13)
  • Conditional expression (13) defines the refractive power of the first lens L1.
  • the refractive power of the first lens L1 becomes large, and it becomes difficult to correct various aberrations.
  • the lower limit ⁇ 1.1 of conditional expression (13) is exceeded, the diameter of the first lens L1 tends to be large, which is disadvantageous for downsizing.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (14). -90 ⁇ f4 / Bf ⁇ -2 (14)
  • Bf is a group interval between the third lens group G3 and the fourth lens group G4.
  • Conditional expression (14) defines the refractive power of the fourth lens group G4 and the distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4. If the upper limit ⁇ 2 of conditional expression (14) is exceeded, the group distance between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 becomes large, which is disadvantageous for downsizing. On the other hand, if the lower limit ⁇ 90 of conditional expression (14) is exceeded, the group interval between the third lens group G3 and the fourth lens group G4 becomes small, and it is not preferable because the interval necessary for image position adjustment cannot be secured.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (15). ⁇ 20 ⁇ f4 / f3 ⁇ 1.6 (15)
  • Conditional expression (15) defines the refractive power of the fourth lens group G4 and the third lens group G3.
  • the refractive power of the fourth lens group G4 becomes large, which is disadvantageous for aberration correction.
  • the lower limit ⁇ 20 of conditional expression (15) is exceeded, the refractive power of the fourth lens group G4 will be small, and a sufficient exit pupil position adjustment effect will not be obtained, and a large incident angle of off-axis principal rays will be ensured. It becomes difficult.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (16). ⁇ 0.67 ⁇ f3 / f2 ⁇ 0.42 (16)
  • f3 is the focal length of the third lens group G3.
  • Conditional expression (16) defines the refractive power of the third lens group G3 and the second lens group G2.
  • the refractive power of the second lens group G2 becomes small and the stroke becomes long. That is, the total length becomes long, and the light ray height of the third lens group G3 becomes large, which is disadvantageous for aberration correction.
  • the lower limit ⁇ 0.67 of conditional expression (16) is exceeded, the refractive power of the third lens group G3 becomes small and the back focus of the optical system becomes long, which is disadvantageous for miniaturization.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (17). 1.2 ⁇ f3 / f1 ⁇ 1.65 (17)
  • Conditional expression (17) defines the refractive power of the third lens group G3 and the first lens group G1. If the upper limit of 1.65 of conditional expression (17) is exceeded, the refractive power of the third lens group G3 will be small and the Petzval sum will be large, making it difficult to correct field curvature. On the other hand, if the lower limit 1.2 of conditional expression (17) is exceeded, the refractive power of the first lens group G1 becomes small, and the spherical aberration becomes insufficiently corrected.
  • the magnifying endoscope according to the present embodiment is preferably configured to satisfy the following conditional expression (18). -3.7 ⁇ f2 / f1 ⁇ -2 (18)
  • Conditional expression (18) defines the refractive power of the second lens group G2 and the first lens group G1.
  • the refractive power of the second group becomes larger than the refractive power of the first group, and the variation of chromatic aberration due to the movement of the second lens group G2 becomes large.
  • the lower limit ⁇ 3.7 of conditional expression (18) is exceeded, the refractive power of the first lens group G1 becomes large and the amount of spherical aberration generated becomes large.
  • the second lens group G2 moves on the optical axis, and zooming and focusing are performed, so that a simple configuration of 8 elements in 4 groups can be taken in the entire system. it can.
  • the first lens may be a negative meniscus lens having a concave surface on the image plane side.
  • the magnifying endoscope optical system can be configured as follows. As shown in FIG. 2, the magnifying endoscope optical system according to the modification includes a first lens group G1, an aperture stop S, a second lens group G2, a third lens group G3, and a fourth lens in order from the object side. A group G4 is provided, and each lens group is configured as follows.
  • the first lens group G1 includes a first lens L1 that is a plano-concave lens having a concave surface facing the image surface, a second lens L2 that is a positive meniscus lens having a convex surface facing the image surface, and a third lens that is a positive lens.
  • a positive cemented lens CL1 is provided in which a lens L3 and a fourth lens L4 that is a negative lens are cemented in the order of positive and negative.
  • the second lens group G2 includes a negative cemented lens CL2 in which a fifth lens L5, which is a plano-concave lens with a concave surface facing the image surface side, and a sixth lens L6, which is a positive lens, are cemented.
  • the third lens group G3 includes a seventh lens L7 that is a positive lens, and a positive cemented lens CL3 in which an eighth lens L8 that is a positive lens and a ninth lens L9 that is a negative lens are cemented in order of positive and negative. Yes.
  • the fourth lens group G4 includes a tenth lens L10 that is a concave flat lens having a concave surface directed toward the object side. Note that the tenth lens L10 is bonded to the imaging element sealing glass bonded integrally with the imaging surface.
  • the first lens may be a negative meniscus lens having a concave surface on the image plane side.
  • the magnifying endoscope optical system according to this modification is also configured to satisfy the conditional expressions (1) to (8), and further satisfy the conditional expressions (9) to (18). More preferably, it is configured.
  • the aperture stop S can be arranged on the image side of the second lens group G2.
  • the second lens group and the aperture stop S are integrally moved on the optical axis, and the light beam height of the third lens group G3 is reduced by focusing and zooming. There is. That is, it is possible to reduce the lens diameter of the third lens group G3, and there is a great merit when it is desired to reduce the lens diameter of the third lens group G3 due to the configuration of the lens frame components and the actuator.
  • Examples 1 to 6 of the objective optical system according to any one of the above-described embodiments will be described with reference to FIGS. 3 to 26.
  • r is a radius of curvature (unit: mm)
  • d is a surface separation (mm)
  • Ne is a refractive index with respect to e-line
  • ⁇ d is an Abbe number with respect to d-line.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the first embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to Example 1 includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group. It is composed of a fourth lens unit having a refractive power.
  • the aperture stop is fixed on the object side of the second lens group.
  • the second lens group moves on the optical axis to the image side, and performs zooming and focusing from the normal observation state (wide-angle end) to the close-up magnification state (telephoto end). That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group is composed of a plano-concave lens, a plane parallel plate, a positive cemented lens in which a negative meniscus lens and a biconvex lens are cemented
  • the second lens group is composed of a plano-concave lens
  • the third lens group is composed of a biconvex lens, a positive cemented lens in which a biconvex lens and a biconcave lens are cemented
  • the fourth lens group is composed of a concave flat lens. Note that the concave lens of the fourth lens group, the imaging element sealing glass, and the imaging surface are bonded together.
  • the first embodiment satisfies the conditional expressions (1) to (8), thereby ensuring a long stroke of the moving group and a large off-axis principal ray incident angle.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared region can be applied to the plane parallel plate.
  • FIGS. 4 to 6 Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 1 are shown in FIGS. 4 to 6, and lens data thereof are shown below.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the second embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group.
  • the fourth lens unit has a refractive power.
  • the aperture stop is disposed on the object side of the second lens group.
  • the second lens group is integrated with the aperture stop and moves to the image side on the optical axis, and close-up magnification is performed from the normal observation state (wide-angle end). Magnification and focusing to the state (telephoto end). That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group includes a plano-concave lens, a plane parallel plate, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, and a negative meniscus having a convex surface facing the image side.
  • the second lens group is composed of a negative cemented lens in which a plano-concave lens and a positive meniscus lens having a convex surface facing the object side are cemented
  • the third lens group includes both The lens is composed of a convex lens, a positive cemented lens in which a biconvex lens and a biconcave lens are cemented
  • the fourth lens group is composed of a concave flat lens.
  • conditional expressions (1) to (8) are satisfied, thereby ensuring a long stroke of the moving group and a large off-axis principal ray incident angle.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared region can be applied to the plane parallel plate.
  • FIGS. 8 to 10 Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 2 are shown in FIGS. 8 to 10, and lens data thereof are shown below.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the third embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group.
  • the fourth lens unit has a refractive power.
  • the aperture stop is disposed on the object side of the second lens group.
  • the second lens group moves on the optical axis to the image side to change from the normal observation state (wide-angle end) to the close-up magnification state (telephoto end). Double and focus. That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group includes a plano-concave lens, a plane parallel plate, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, and a positive cemented lens obtained by cementing a biconvex lens and a negative meniscus lens having a convex surface facing the image side.
  • the second lens group is composed of a negative cemented lens in which a plano-concave lens and a biconvex lens are cemented
  • the third lens group is a biconvex lens, a positive cemented lens in which a biconvex lens and a biconcave lens are cemented, and a plane-parallel plate
  • the fourth lens group is composed of a concave flat lens.
  • conditional expressions (1) to (8) are satisfied, thereby ensuring a long stroke of the moving group and a large off-axis principal ray incident angle.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared light can be applied to the plane parallel plate.
  • Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 3 are shown in FIGS. 12 to 14, and lens data thereof are shown below.
  • FIG. 15 is a sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group.
  • the fourth lens unit has a refractive power.
  • the brightness stop is disposed on the image side of the second lens group.
  • the second lens unit is integrated with the aperture stop and moves on the optical axis to the image side to change the magnification and focus from the normal observation state (wide-angle end) to the close-up magnification state (telephoto end). I do. That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group includes a plano-concave lens, a plane parallel plate, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, and a positive cemented lens in which a biconvex lens and a negative meniscus lens are cemented.
  • the third lens group is composed of a biconvex lens and a positive cemented lens in which a biconvex lens and a biconcave lens are cemented.
  • the fourth lens group is composed of a concave flat lens.
  • the brightness stop is disposed on the image side of the second lens group.
  • the fourth lens group, the imaging element sealing glass L1, and the imaging surface are bonded together.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared region can be applied to the plane parallel plate.
  • FIGS. 16 to 18 Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 4 are shown in FIGS. 16 to 18 and lens data thereof are shown below.
  • FIG. 19 is a sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group.
  • the fourth lens unit has a refractive power.
  • the aperture stop is disposed on the object side of the second lens group.
  • the second lens group moves on the optical axis to the image side to change from the normal observation state (wide-angle end) to the close-up magnification state (telephoto end). Double and focus. That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group is composed of a plano-concave lens, a plane parallel plate, a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side, and a positive cemented lens in which a biconvex lens is cemented
  • the second lens group is composed of a plano-concave lens.
  • the third lens group includes a biconvex lens, a positive cemented lens in which the biconvex lens and the biconcave lens are cemented
  • the fourth lens group includes a concave flat lens.
  • the concave flat lens and the imaging surface of the fourth lens group are bonded together.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared light can be applied to the plane parallel plate.
  • Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 5 are shown in FIGS. 20 to 22, and lens data thereof are shown below.
  • FIG. 23 is a sectional view showing the overall configuration of the magnifying endoscope optical system according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the magnifying endoscope optical system according to the present embodiment includes, in order from the object side, a first lens group having a positive refractive power, a second lens group having a negative refractive power, a third lens group having a positive refractive power, and a negative lens group.
  • the fourth lens unit has a refractive power.
  • the aperture stop is disposed on the object side of the second lens group.
  • the second lens group moves on the optical axis to the image side to change from the normal observation state (wide-angle end) to the close-up magnification state (telephoto end). Double and focus. That is, zooming and focusing are performed by moving the second lens group along the optical axis.
  • the first lens group includes a plano-concave lens, a plane parallel plate, a positive meniscus lens having a convex surface facing the image side, and a positive cemented lens in which a negative meniscus lens having a convex surface facing the object side and a biconvex lens are cemented.
  • the second lens group is composed of a plano-concave lens
  • the third lens group is composed of a biconvex lens, a positive cemented lens in which the biconvex lens and the biconcave lens are cemented
  • the fourth lens group is composed of a concave flat lens.
  • the concave flat lens of the fourth lens group, the imaging element sealing glass, and the imaging surface are bonded together.
  • conditional expressions (1) to (8) are satisfied, thereby ensuring a long stroke of the moving group and a large off-axis principal ray incident angle.
  • a filter for cutting light in a specific wavelength for example, 1060 nm of a YAG laser, 810 nm of a semiconductor laser, or near-infrared light can be applied to the plane parallel plate.
  • Aberration diagrams of the magnifying endoscope optical system according to Example 6 are shown in FIGS. 24 to 26, and lens data thereof are shown below.
  • Example 1 the values according to the above formulas (1) to (8) are shown in Table 1.

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Abstract

　移動レンズ群のストロークを長く保ちつつ、大きい軸外主光線の入射角を確保して、変倍時の合焦操作が容易でありながら小型化する。　複数のレンズ群と、撮像素子に接合する負レンズとを備え、前記レンズ群うちの一部のレンズ群を移動させることにより少なくとも通常観察状態と近接拡大状態との切替えが可能であり、以下の条件式（１）を満足する拡大内視鏡光学系を提供する。　－６５＜ｆｒ／ｆｗ＜―２　・・・（１）　但し、ｆｒは撮像素子に接合する負レンズの焦点距離であり、ｆｗは通常観察状態（広角端）での全系の焦点距離である。

Description

拡大内視鏡光学系
　本発明は、対物光学系に関し、特に、医療用の内視鏡に適用され、拡大観察が可能な拡大内視鏡光学系に関するものである。
　医療用の内視鏡において、病変の精密な診断を行うために、拡大観察が可能な対物光学系の要求が強まっている。
　このような変倍機能を有する対物光学系の例として、例えば、特許文献１乃至特許文献４に、移動レンズ群を光軸に沿って移動させることで通常観察状態と拡大観察状態とを切替え可能な対物光学系が開示されている。
　ところで、拡大観察可能な対物光学系において変倍を行うためには、少なくとも１つのレンズ群を移動させる必要がある。そして、このような対物光学系において、変倍に伴う合焦操作を容易とするためには、移動レンズ群のストロークを長く確保して、緩やかに変倍させることが望ましい。
　また、内視鏡の小型化の要請に伴って撮像素子の小型化が進み、軸外主光線の入射角に応じてシェーディング特性を最適化した小型の撮像素子が提供されており、小型でありながら拡大観察が可能な内視鏡が望まれている。
特開２０１１－４８０８６号公報 特開２００９－１０３８７４号公報 特開平６－１０２４５３号公報 特開２００７－２３３０３６号公報
　しかしながら、対物光学系において、移動レンズ群のストロークを長く確保すると、特に通常観察状態（広角端）において光学系の中で絞りより像側の軸外光線が高くなり、軸外の収差補正が困難となる。小型の撮像素子を適用する場合には、通常サイズの撮像素子に比して、対物光学系における移動レンズ群のストロークが相対的に長くなるため、絞りより像側の軸外光線も相対的に高くなり、軸外の収差補正がより困難となる。
　特に、特許文献１乃至特許文献４の対物光学系は、像面近傍に負の屈折力を有するレンズを備えていないことから、移動レンズ群のストロークを長くしつつ軸外主光線の入射角を適切に保つと、軸外の収差補正が困難となり、小型の撮像素子と組み合わせることができず、内視鏡の小型化の要請に反することとなる。
　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、移動レンズ群のストロークを長く保ちつつ、大きい軸外主光線の入射角を確保し、変倍時の合焦操作が容易な小型化の拡大内視鏡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、複数のレンズ群と、撮像素子に接合する負レンズとを備え、前記レンズ群うちの一部のレンズ群を移動させることにより少なくとも通常観察状態と近接拡大状態との切替えが可能であり、以下の条件式（１）を満足する拡大内視鏡光学系を提供する。
　－６５＜ｆｒ／ｆｗ＜―２　　　・・・（１）
　但し、ｆｒは撮像素子に接合する負レンズの焦点距離であり、ｆｗは通常観察状態（広角端）での全系の焦点距離である。
　本態様によれば、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を同時に確保しながらも、良好に諸収差を補正し、優れた操作性と高画質な画像での内視鏡観察が可能となる。つまり、条件式（１）を満たすことにより、移動群のストロークを長く確保しても、撮像素子に接合した負レンズの射出瞳位置調整の効果で、大きい軸外主光線の入射角を確保することが可能であり、変倍光学系で課題となる像面湾曲や非点収差といった軸外の収差も良好に補正することできる。
　上記態様において、最も物体側に負の第１レンズを有し、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
　－６０＜Ｒｒ／Ｒ０１＜－２　　　・・・（２）
　但し、Ｒｒは前記撮像素子に接合する負レンズの物体側の面の曲率半径であり、Ｒ０１は前記負の第１レンズの像側の面の曲率半径である。
　条件式（２）は、負の第１レンズと撮像素子に接合する負レンズの屈折力を規定したものである。条件式（２）を満たすことで、撮像素子に接合する負レンズの物体側の面の曲率半径及び負の第１レンズの像側の面の曲率半径を適切に保ち、射出瞳位置の設定を適切に行って大きい軸外主光線の入射角を確保しながら、良好に収差補正を行うことができる。
　上記態様において、以下の条件式（３）を満足することが好ましい。
　０．１５＜Ｔｒ／ｆｗ＜１．７　　　・・・（３）
　但し、Ｔｒは撮像素子に接合した負レンズの中肉厚である。
　条件式（３）は、撮像素子に接合した負レンズの中肉厚と通常観察状態（広角端）の焦点距離を規定したものである。条件式（３）を満たすことで、撮像素子に接合した負レンズの中肉厚を適切な厚さとして、射出瞳位置調整を適切に行うことができるとともに、レンズの強度を適切に保つことができる。また、対物光学系の全長も長すぎることがなく、小型化に有利となる。
　上記態様において、最も物体側に負の第１レンズを有し、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。
　５＜ｆｒ／ｆ０１＜６８　　　・・・（４）
　但し、ｆ０１は負の第１レンズの焦点距離である。
　条件式（４）は、第１レンズと撮像素子に接合した負レンズの屈折力を規定したものである。条件式（４）を満たすことで、負レンズの屈折力を適切な値として、射出瞳位置調整及び収差補正を共に良好に行うことができる。
　上記態様において、物体側から順に、正の第１群、負の第２群、正の第３群及び負の第４群を備え、該第４群が、撮像素子に接合する負レンズを有し、該負レンズが、物体側に凹面を向けた負レンズであり、前記第３群と前記第４群との群間隔で像位置の調整を行い、前記第２群のみが光軸上を移動することにより合焦及び変倍を行うことが好ましい。
　このようにすることで、移動レンズ群の屈折力を適正な値にし、ストロークを長く確保することができ、移動レンズ群の移動量に対する観察倍率の変化（以下、変倍感度と呼ぶ）を小さくして緩やかに変倍させることができる。つまり、変倍時の合焦操作を容易にし、術者に優れた操作性を提供することができる。
　上記態様において、以下の条件式（５）乃至（７）を満足することが好ましい。
　１．２＜ｄｍ／ｆｗ＜２．４　　　・・・（５）
　０．９＜ｆ４／ｆ２＜９．５　　　・・・（６）
　－０．６＜ｅｘｐｉ（ｗ）／Σｄ＜－０．３　　　・・・（７）
　但し、ｄｍは第２群の移動量であり、ｆ４は第４群の焦点距離であり、ｆ２は第２群の焦点距離であり、ｅｘｐｉ（ｗ）は通常観察状態（広角端）での最大像高実光線の射出瞳位置であり、Σｄは光学系の全長である。
　条件式（５）は、移動レンズ群のストロークを規定するものである。条件式（５）を満足することで、移動群のストロークがを適切な長さとし、大きい軸外主光線の入射角を確保しながら、変倍感度も適切な値として操作性を向上させることができる。
　条件式（６）は、第２群と第４群の屈折力を規定するものである。条件式（６）を満たすことで、移動群である第２群の長いストロークを確保しながら、大きい軸外主光線の入射角を確保することができる。
　条件式（７）は、射出瞳配置を規定したものである。条件式（７）を満たすことで、大きい軸外主光線の入射角の確保しながら収差補正を良好に行うことができる。
　上記態様において、以下の条件式（８）を満足することが好ましい。
　－２５＜ｆ４／ｆ１＜－２　　　・・・（８）
　但し、ｆ１は第１群の焦点距離である。
　条件式（８）は第４群と第１群の屈折力を規定するものである。条件式（８）を満たすことで、良好に収差補正を行いながら、大きい軸外主光線の入射角を確保することができる。
　本発明によれば、移動レンズ群のストロークを長く保ちつつ、大きい軸外主光線の入射角を確保して、変倍時の合焦操作が容易でありながら小型化することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態の変形例に係る拡大内視鏡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に係る拡大内視鏡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に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例１に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例１に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。 本発明の実施例２に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図であり、（Ａ）は通常観察状態、（Ｂ）は中断（中間状態）、（Ｃ）は近接拡大状態を示す。 本発明の実施例２に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例２に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例２に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。 本発明の実施例３に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図であり、（Ａ）は通常観察状態、（Ｂ）は中断（中間状態）、（Ｃ）は近接拡大状態を示す。 本発明の実施例３に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例３に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例３に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。 本発明の実施例４に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図であり、（Ａ）は通常観察状態、（Ｂ）は中断（中間状態）、（Ｃ）は近接拡大状態を示す。 本発明の実施例４に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例４に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例４に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。 本発明の実施例５に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図であり、（Ａ）は通常観察状態、（Ｂ）は中断（中間状態）、（Ｃ）は近接拡大状態を示す。 本発明の実施例５に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例５に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例５に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。 本発明の実施例６に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図であり、（Ａ）は通常観察状態、（Ｂ）は中断（中間状態）、（Ｃ）は近接拡大状態を示す。 本発明の実施例６に係る拡大内視鏡光学系において、通常観察状態（広角端）の収差図である。 本発明の実施例６に係る拡大内視鏡光学系において、中間状態の収差図である。 本発明の実施例６に係る拡大内視鏡光学系において、近接拡大状態（望遠端）の収差図である。
　以下に、本発明の一実施形態に係る拡大内視鏡光学系について図面を参照して説明する。
　図１は、拡大内視鏡光学系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、拡大内視鏡光学系は、複数のレンズ群、すなわち、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４を備えている。
　第１レンズ群Ｇ１は、平凹レンズである第１レンズＬ１と、平行平面板Ｆと、負のメニスカスレンズである第２レンズＬ２と両凸レンズである第３レンズＬ３とを接合した正の接合レンズＣＬ１とを備え、正の屈折力を有している。
　第２レンズ群Ｇ２は、平凹レンズである第４レンズＬ４からなり、負の屈折力を有している。第２レンズ群Ｇ２は光軸上を移動可能になっており、第２レンズ群Ｇ２が移動することにより通常観察状態から近接拡大状態などへの変倍が可能となっている。
　第３レンズ群Ｇ３は、両凸レンズである第５レンズＬ５と、両凸レンズである第６レンズＬ６と両凹レンズである第７レンズＬ７とを接合した正の接合レンズＣＬ２からなり、正の屈折力を有している。
　第４レンズ群Ｇ４は、負の屈折力を有し、撮像素子に接合する第８レンズＬ８である。つまり、第８レンズＬ８は凹平レンズであり、撮像面と一体的に接着された撮像素子封止ガラスに接合している。
　そして、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４との群間隔で像位置調整を行うようになっている。
　また、本実施形態に係る拡大内視鏡光学系は、以下の条件式（１）を満たすように構成されている。
　条件式（１）は、負レンズを撮像素子に接合することによって、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を同時に確保しながらも、良好に諸収差を補正する条件である。
　－６５＜ｆｒ／ｆｗ＜―２　　　・・・（１）
　但し、ｆｒは撮像素子に接合する負レンズ、つまり第８レンズＬ８の焦点距離であり、ｆｗは通常観察状態（広角端）での全系の焦点距離である。
　撮像素子の小型化に伴い、変倍光学系においては、より軸外主光線の入射角を確保することが困難となり、画質の劣化を招きやすい。
　拡大内視鏡光学系が、条件式（１）を満たすことにより、移動群のストロークを長く確保しても、撮像素子に接合した負レンズの射出瞳位置調整の効果で、大きい軸外主光線の入射角を確保することが可能となり、変倍光学系で課題となる像面湾曲や非点収差といった軸外の収差も良好に補正することができる。
　条件式（１）の上限－２を超えると、撮像素子に接合した負レンズの屈折力が大となり、諸収差の補正が困難となる上、偏芯の製造誤差感度が大となるため高精度な接合が必要となる。また、条件式（１）の下限－６５を超えると、撮像素子に接合した負レンズの屈折力が小となり十分な射出瞳位置調整の効果が得られず、大きい軸外主光線の入射角を確保することが困難となる。
　また、拡大内視鏡光学系は、条件式（２）乃至（４）を満足するように構成されている。
　－６０＜Ｒｒ／Ｒ０１＜－２　　　・・・（２）
　但し、Ｒｒは前記撮像素子に接合する負の第８レンズＬ８の物体側の面の曲率半径であり、Ｒ０１は最も物体側の負の第１レンズＬ１の像側の面の曲率半径である。
　条件式（２）は、第１レンズＬ１と撮像素子に接合した負の第８レンズＬ８の屈折力を規定したものである。条件式（２）の上限－２を超えると第８レンズＬ８の曲率半径が小となり、射出瞳位置の設定には有利であるが、収差補正に不利となる。一方、条件式（２）の下限－６０を超えると第８レンズＬ８の曲率半径が大となり、射出瞳を像面近傍に配置することに不利となり、大きい軸外主光線の入射角を確保するのに好ましくない。
　０．１５＜Ｔｒ／ｆｗ＜１．７　　　・・・（３）
　但し、Ｔｒは撮像素子に接合した負レンズの中肉厚である。
　条件式（３）は、撮像素子に接合した負の第８レンズＬ８の中肉厚と通常観察状態（広角端）の焦点距離を規定したものである。条件式（３）の上限１．７を超えると、負の第８レンズＬ８の中肉厚が大となり、射出瞳位置調整に不利となり、さらには全長が大となり小型化する上で好ましくない。一方、条件式（３）の下限０．１５を超えると、第８レンズＬ８の中肉厚が小となり、レンズに割れ等の欠陥が発生しやすくなり好ましくない。
　５＜ｆｒ／ｆ０１＜６８　　　・・・（４）
　但し、ｆ０１は負の第１レンズＬ１の焦点距離である。
　条件式（４）は、第１レンズＬ１と撮像素子に接合した負の第８レンズＬ８の屈折力を規定したものである。条件式（４）の上限６８を超えると、第８レンズＬ８の屈折力が小となり射出瞳位置調整に不利となる。一方、条件式（４）の下限５を超えると、第８レンズＬ８の屈折力が大となり射出瞳位置調整には有利であるが、収差補正に不利となる。
　なお、上記条件式（４）に代えて、（４）’又は（４）’’を適用すると更に好ましい。
　６．５＜ｆｒ／ｆ０１＜３５　　　・・・（４）’
　７．５＜ｆｒ／ｆ０１＜１５　　　・・・（４）’’
　さらに、本実施形態に係る拡大内視鏡光学系は、以下の条件式（５）乃至条件式（７）を満足するように構成されている。
　１．２＜ｄｍ／ｆｗ＜２．４　　　・・・（５）
　０．９＜ｆ４／ｆ２＜９．５　　　・・・（６）
　－０．６＜ｅｘｐｉ（ｗ）／Σｄ＜－０．３　　　・・・（７）
　但し、ｄｍは第２群の移動量であり、ｆ４は第４群の焦点距離であり、ｆ２は第２群の焦点距離であり、ｅｘｐｉ（ｗ）は通常観察状態（広角端）での最大像高実光線の射出瞳位置であり、Σｄは光学系の全長である。
　このようにすることで、負の第２レンズ群のみが光軸上を移動して変倍と合焦を行う簡素な変倍光学系とすることが可能となる。
　拡大内視鏡光学系において、変倍時の合焦操作を容易にし、術者に優れた操作性を提供するためには、移動レンズ群の移動量に対する観察倍率の変化、（以下、変倍感度と呼ぶ）を小さくして緩やかに変倍させる必要がある。つまり、移動レンズ群の屈折力を適正な値にし、ストロークを長く確保することが重要である。
　条件式（５）は、移動レンズ群のストロークを規定するものである。条件式（５）の上限２．４を超えると移動群のストロークが長くなりすぎるため、第３群の光線高が大となり、大きい軸外主光線の入射角を確保することが困難となる。条件式（５）の下限１．２を超えると移動群のストロークが小となるため、変倍感度が大となり操作性の面で好ましくない。
　条件式（６）は、第２レンズ群Ｇ２と第４レンズ群Ｇ４の屈折力を規定するものである。この範囲を外れると、移動群である第２レンズ群Ｇ２の長いストロークと大きい軸外主光線の入射角の両立が困難となる。
　即ち、条件式（６）の上限９．５を超えると第２群の屈折力が大となり、長い移動群のストロークを確保するのに不利となる。一方、条件式（６）の下限０．９を超えると第２群の屈折力が小となり、移動群のストロークが長くなりすぎるため小型化に不利であり、さらには大きい軸外主光線の入射角を確保するのに不利となる。
　なお、条件式（６）に代えて、条件式（６）’又は条件式（６）’’を適用することがさらに好ましい。
　０．９５＜ｆ４／ｆ２＜６．８　　　・・・（６）’
　１．０５＜ｆ４／ｆ２＜２．４　　　・・・（６）’’
　条件式（７）は、射出瞳配置を規定したものである。条件式（７）の上限－０．３を超えると、大きい軸外主光線の入射角を得るのに有利であるが、第４レンズ群Ｇ４の屈折力が大きくなりやすく、収差補正に不利となる。一方、条件式（７）の下限－０．６を超えると、射出瞳位置が像面から遠ざかり、大きい軸外主光線の入射角を得るのに不利となる。
　拡大内視鏡光学系は、以下の条件式（８）を満足するように構成されている。
　－２５＜ｆ４／ｆ１＜－２　　　・・・（８）
　但し、ｆ１は第１群の焦点距離である。
　条件式（８）は第４レンズ群Ｇ４と第１レンズ群Ｇ１の屈折力を規定するものである。条件式（８）の上限－２を超えると第４群の屈折力が大となり収差補正に不利である。一方、条件式（８）の下限－２５を超えると、第４群の屈折力が小となり十分な射出瞳位置調整の効果が得られず、大きい軸外主光線の入射角を確保するのが困難となる。
　なお、条件式（８）に代えて、条件式（８）’又は条件式（８）’’を適用することがさらに好ましい。
　―１６＜ｆ４／ｆ１＜－２．３　　　・・・（８）’
　―５．５＜ｆ４／ｆ１＜－２．５　　　・・・（８）’’
　さらに、本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（９）を満足するように構成されていることが好ましい。
　１３．５＜Σｄ／ＩＨ＜１９　　　・・・（９）
　但し、ＩＨは最大像高である。
　拡大内視鏡光学系の小型化が一層進み、その全長が小さくなると、レンズの縁肉や中肉の確保が難しくなり、ワレや欠け等の欠陥が発生しやすくなる。そこで、条件式（９）を満足することで、レンズの加工性を確保することができる。
　即ち、条件式（９）はレンズの加工性を確保する条件である。条件式（９）の上限１９を超えると、像高に対して全長が大となり小型化に不利である。一方、条件式（９）の下限１３．５を超えると、像高に対して全長が小となり、各レンズの縁肉、及び中肉が小となり、ワレや欠け等の不良が発生しやすくなり好ましくない。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、条件式（１０）を満足するように構成されていることが好ましい。
　６．７＜Σｄ＿Ｒ／ｆｗ＜７．８　　　・・・（１０）
　但し、Σｄ＿Ｒは、近接拡大状態（望遠端）での移動群像側端から像面までの長さである。
　変倍可能な光学系では、少なくとも１つのレンズを移動させる必要があり、レンズを移動させるための機構が必要である。そして、レンズを移動させるための機構としては、例えば、移動レンズ群を保持するレンズ枠に接続されていて、このレンズ枠に駆動力を与えるアクチュエーター等がある。
　レンズ系を小型化した場合、レンズを移動させるための機構も同じ係数倍で小型化することは困難であり、大型のレンズ系に比べて、レンズを移動させるための構成部品は相対的に大きくなりがちである。
　すなわち、条件式（１０）は、通常観察状態（広角端）で全画角１２０°以上を有する高性能な拡大内視鏡光学系において、レンズを移動させる部品を配置するためのスペースを確保しやすくするための条件である。条件式（１０）の上限７．８を超えるとレンズを移動させる部品を配置するのに有利であるが、全長が長くなり小型化に不利である。一方、条件式（１０）の下限６．７を超えると、レンズを移動させるための部品を配置することが困難となり好ましくない。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１１）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－８＜ｆ２／ｆｗ＜－５　　　・・・（１１）
　但し、ｆ２は第２群の焦点距離である。
　条件式（１１）は、第２レンズ群Ｇ２の屈折力を規定したものである。条件式（１１）の上限－５を超えると第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大となり長いストロークを確保するのに不利である。一方、条件式（１２）の下限－８を超えると、ストロークが長くなりすぎて第３レンズ群Ｇ３の光線高が大となり、収差補正に不利である。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１２）を満足するように構成されていることが好ましい。
　２．７＜ｆ３／ｆｗ＜４．２　　　・・・（１２）
　条件式（１２）は第３レンズ群Ｇ３の屈折力を規定したものである。条件式（１２）の上限４．２を超えると第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小となり、大きい軸外主光線の入射角を確保するのに不利となる。一方、条件式（１２）の下限２．７を超えると第３レンズ群Ｇ３の屈折力が大となるため、収差補正に不利である。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１３）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－１．１＜ｆ０１／ｆｗ＜－０．８７　　　・・・（１３）
　条件式（１３）は第１レンズＬ１の屈折力を規定したものである。条件式（１３）の上限－０．８７を超えると第１レンズＬ１の屈折力が大となり、諸収差の補正が困難となる。一方、条件式（１３）の下限－１．１を超えると、第１レンズＬ１の径が大となりやすく、小型化に不利である。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１４）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－９０＜ｆ４／Ｂｆ＜－２　　　・・・（１４）
　但し、Ｂｆは第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の群間隔である。
　条件式（１４）は第４レンズ群Ｇ４の屈折力と、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の群間隔を規定するものである。条件式（１４）の上限－２を超えると、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の群間隔が大となり小型化に不利である。一方、条件式（１４）の下限－９０を超えると、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の郡間隔が小となり、像位置調整に必要な間隔が確保できなくなり好ましくない。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１５）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－２０＜ｆ４／ｆ３＜－１．６　　　・・・（１５）
　条件式（１５）は第４レンズ群Ｇ４と第３レンズ群Ｇ３の屈折力を規定したものである。条件式（１５）の上限－１．８を超えると、第４レンズ群Ｇ４の屈折力が大となり、収差補正に不利となる。一方、条件式（１５）の下限－２０を超えると第４レンズ群Ｇ４の屈折力が小となり十分な射出瞳位置調整の効果が得られず、大きい軸外主光線の入射角を確保することが困難となる。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１６）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－０．６７＜ｆ３／ｆ２＜－０．４２　　　・・・（１６）
　但し、ｆ３は第３レンズ群Ｇ３の焦点距離である。
　条件式（１６）は第３レンズ群Ｇ３と第２レンズ群Ｇ２の屈折力を規定したものである。条件式（１６）の上限－０．４２を超えると、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が小となりストロークが長くなる。つまり、全長が長くなり、さらには第３レンズ群Ｇ３の光線高も大となって、収差補正にも不利となる。一方、条件式（１６）の下限－０．６７を超えると、第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小となり、光学系のバックフォーカスが長くなるため、小型化に不利となる。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１７）を満足するように構成されていることが好ましい。
　１．２＜ｆ３／ｆ１＜１．６５　　　・・・（１７）
　条件式（１７）は第３レンズ群Ｇ３と第１レンズ群Ｇ１の屈折力を規定したものである。条件式（１７）の上限１．６５を超えると第３レンズ群Ｇ３の屈折力が小となり、ペッツバール和が大となるため、像面湾曲を補正することが困難となる。一方、条件式（１７）の下限１．２を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が小となり、球面収差が補正不足となるため好ましくない。
　本実施形態に係る拡大内視鏡は、以下の条件式（１８）を満足するように構成されていることが好ましい。
　－３．７＜ｆ２／ｆ１＜－２　　　・・・（１８）
　条件式（１８）は第２レンズ群Ｇ２と第１レンズ群Ｇ１の屈折力を規定したものである。条件式（１８）の上限－２を超えると、第１群の屈折力に対して第２群の屈折力が大となり、第２レンズ群Ｇ２の移動による色収差の変動が大となる。一方、条件式（１８）の下限－３．７を超えると第１レンズ群Ｇ１の屈折力が大となり球面収差の発生量が大となる。
　このように、本実施形態によれば、第２レンズ群Ｇ２のみが光軸上を移動し、変倍と合焦を行うことにより、全系で４群８枚の簡素な構成を取ることができる。つまり、移動レンズ群である第２レンズ群Ｇ２のストロークを長く保ちつつ、大きい軸外主光線の入射角を確保して、変倍時の合焦操作が容易でありながら拡大内視鏡光学系を小型化することができる。なお、第１レンズは像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズでも良い。
（変形例）
　また、変形例として、拡大内視鏡光学系を以下のように構成することもできる。
　変形例に係る拡大内視鏡光学系は、図２に示すように、物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１、明るさ絞りＳ、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４を備えており、各レンズ群が以下のように構成されている。
　第１レンズ群Ｇ１は、像面側に凹面を向けた平凹レンズである第１レンズＬ１、像面側に凸面を向けた正のメニスカスレンズである第２レンズＬ２、及び正レンズである第３レンズＬ３と負レンズである第４レンズＬ４とを正負の順に接合した正の接合レンズＣＬ１を備えている。
　第２レンズ群Ｇ２は、像面側に凹面を向けた平凹レンズである第５レンズＬ５と正レンズである第６レンズＬ６とを接合した負の接合レンズＣＬ２を備えている。
　第３レンズ群Ｇ３は、正レンズである第７レンズＬ７、及び、正レンズである第８レンズＬ８と負レンズである第９レンズＬ９とを正負の順に接合した正の接合レンズＣＬ３を備えている。
　第４レンズ群Ｇ４は、物体側に凹面を向けた凹平レンズである第１０レンズＬ１０を備えている。なお、第１０レンズＬ１０は撮像面と一体的に接着された撮像素子封止ガラスに接合している。
　そして、第３レンズ群Ｇ３と負の第４レンズ群Ｇ４との群間隔で像位置調整を行い、第２レンズ群Ｇ２と第２レンズ群Ｇ２の物体側に配置した明るさ絞りＳとが一体となって光軸上を移動し、変倍と合焦を行うことにより、全系で４群１０枚の偏芯の製造誤差に強い構成を取ることができる。なお、第１レンズは像面側に凹面を向けた負のメニスカスレンズでも良い。
　本変形例に係る拡大内視鏡光学系も、上記条件式（１）乃至条件式（８）を満たすように構成されており、更に条件式（９）乃至条件式（１８）を満たすように構成されることが更に好ましい。
　なお、明るさ絞りＳを第２レンズ群Ｇ２の像側に配置することもできる。この場合には、第２レンズ群と明るさ絞りＳとが一体となって光軸上を移動し、合焦および変倍を行うことによって、第３レンズ群Ｇ３の光線高を小とする効果がある。つまり、第３レンズ群Ｇ３のレンズ径を小とすることが可能であり、レンズ枠部品やアクチュエーターの構成上、第３レンズ群Ｇ３のレンズ径を小としたい場合に大きなメリットがある。
　続いて、上述した何れかの実施形態に係る対物光学系の実施例１乃至実施例６について、図３乃至図２６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）、Ｎｅはｅ線に対する屈折率、νｄ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に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図３に示す。
　実施例１に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群から構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の物体側に固定されている。
　そして、第２レンズ群が光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍と合焦を行う。
　また、図３に示す通り、第１レンズ群が平凹レンズと、平行平面板、負のメニスカスレンズと両凸レンズを接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群が平凹レンズから構成され、第３レンズ群が両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズとを接合した正の接合レンズから構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成されている。なお、第４レンズ群の凹平レンズと撮像素子封止ガラスと撮像面は一体に接着されている。
　本実施例１は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例１に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図４乃至図６に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０（物体面）∞　　　　　Ｄ０
　１　　　　　∞　　　　　０．１９３８　　１．８８８１４　　４０．７８
　２　　　０．４９７０　　０．７８４５
　３　　　　　∞　　　　　０．２９０７　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．１２４８
　５　　１２．２６９９　　０．２４２２　　１．８８８１５　　４０．７６
　６　　　０．６５８４　　０．７５０３　　１．７２３４１　　５０．２３
　７　　－０．９９２７　　０．０４８４
　８（絞り）　∞　　　　　Ｄ１
　９　　　　　∞　　　　　０．２４２２　　１．８２０１７　　４６．６２
１０　　　２．８８７５　　Ｄ２
１１　　　１．７２４４　　１．１８９０　　１．４８９１５　　７０．２３
１２　　－８．４３７８　　０．０４８０
１３　　　１．６３４２　　１．１０３０　　１．５９１４３　　６１．１４
１４　　－１．４２８１　　０．３８１７　　１．９３４２９　　１８．９０
１５　　３６．６７７７　　０．５０８２
１６　　－２．６１８９　　０．３１９８　　１．５１８２５　　６４．１４
１７　　　　　∞　　　　　０．００９７　　１．５１５００　　６４．００
１８　　　　　∞　　　　　０．３８７６　　１．５０７００　　６３．２６
１９　　　　　∞
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　　９．６８９９　　　４．３６０５　　　２．３２５６
　Ｄ１　　　０．１１６３　　　０．５５９７　　　１．１５３１
　Ｄ２　　　１．２９８４　　　０．８５５０　　　０．２６１６
　ｆｌ　　　０．５６８　　　　０．６３２　　　　０．７１１
　Ｆｎｏ　　４．９２　　　　　５．５６　　　　　６．５１
（実施例２）
　本発明の実施例２に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図７に示す。
　本実施例に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群にて構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の物体側に配置されている。
　そして、本実施例に係る拡大内視鏡用光学系においては、第２レンズ群が明るさ絞りと一体となって光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍と合焦を行う。
　第１レンズ群は、平凹レンズと、平行平面板と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと像側に凸面を向けた負のメニスカスレンズを接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群は、平凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した負の接合レンズから構成され、第３レンズ群は、両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズを接合した正の接合レンズから構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成されている。第４レンズ群の凹平レンズと撮像素子封止ガラスと撮像面は一体に接着されている。
　本実施例は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例２に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図８乃至図１０に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０　　　　　∞　　　　　Ｄ０　
　１　　　　　∞　　　　　０．２０００　　１．８８８１５　　４０．７６
　２　　　０．５３３７　　０．５３５０
　３　　　　　∞　　　　　０．２９００　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．３０００　　
　５　　－１．７９６９　　０．８０５８　　１．５９１４３　　６１．１４
　６　　－１．２７４７　　０．０５２３
　７　－３２．５１５１　　０．６４８８　　１．６５４２５　　５８．５５
　８　　－１．４５６７　　０．２７２８　　１．９３４２９　　１８．９０
　９　　－１．９０１５　　Ｄ１
ＳＴＯ　　　　∞　　　　　０．０３１４
１１　　　　　∞　　　　　０．２６１６　　１．８８８１５　　４０．７６
１２　　　１．１８４７　　０．４２９１　　１．６５２２２　　３３．７９
１３　　１５．３３３５　　Ｄ２
１４　　　２．１４４３　　１．２８７２　　１．５９１４３　　６１．１４
１５　　－８．４５０６　　０．０５２３
１６　　　１．６８３８　　１．０７７９　　１．４８９１５　　７０．２３
１７　　－１．９７９０　　０．５７５６　　１．９３４２９　　１８．９０
１８　　　７．２４８１　　０．６３０９
１９　　－４．２６８７　　０．３４５３　　１．５１８２５　　６４．１４
２０　　　　　∞　　　　　０．００９０　　１．５１５００　　６４．００
２１　　　　　∞　　　　　０．４１００　　１．５０７００　　６３．２６
２２　　　　　∞
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　１０．４５　　　　　４．２０００　　　２．４５
　Ｄ１　　　０．１５７０　　　０．８０２０　　　１．３６０５
　Ｄ２　　　１．４１２８　　　０．７６７８　　　０．２０９３
　Ｆｌ　　　０．６２１　　　　０．７０９　　　　０．７７９
　Ｆｎｏ　　５．３６　　　　　５．７２　　　　　６．０４
（実施例３）
　本発明の実施例３に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図１１に示す。
　本実施例に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群にて構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の物体側に配置されている。
　そして、本実施例に係る拡大内視鏡用光学系においては、第２レンズ群が光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍と合焦を行う。
　第１レンズ群は、平凹レンズと、平行平面板と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、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を接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群が平凹レンズと両凸レンズを接合した負の接合レンズから構成され、第３レンズ群が両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズを接合した正の接合レンズと、平行平面板から構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成される。第４レンズ群の凹平レンズと撮像素子封止ガラスと撮像面は一体に接着されている。
　本実施例は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例３に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図１２乃至図１４に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０（物体面）∞　　　　　Ｄ０
　１　　　　　∞　　　　　０．３４５４　　１．８８８１５　　４０．７６
　２　　　０．８０５４　　０．６６７１　　
　３　　　　　∞　　　　　０．５９００　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．２５６８
　５　　－３．７６４９　　１．０５６３　　１．５９１４３　　６１．１４
　６　　－１．７３２０　　０．０７８７
　７　　４９．４１５９　　１．０４８４　　１．５７３９２　　５２．９５
　８　　－１．８３３３　　０．３１５６　　１．９３４２９　　１８．９０
　９　　－２．４６２１　　Ｄ１
１０（絞り）　∞　　　　　０．０３００
１１　　　　　∞　　　　　０．３０７１　　１．８８８１５　　４０．７６
１２　　　１．３４１８　　０．５６２０　　１．６５２２２　　３３．７９
１３　－１４．６５４３　　Ｄ２
１４　　　２．６５００　　０．８８０６　　１．５１８２５　　６４．１４
１５　　－４．７２６８　　０．０７８６　　
１６　　　４．２４０１　　１．１７６９　　１．５３４３０　　４８．８４
１７　　－２．３１８６　　０．４４３６　　１．９３４２９　　１８．９０
１８　　２３．１３７４　　０．１２８３
１９　　　　　∞　　　　　０．４０００　　１．５２５１０　　５８．５０
２０　　　　　∞　　　　　０．６１９６
２１　　－８．７３０７　　０．６９０８　　１．５１８２５　　６４．１４
２２　　　　　∞　　　　　０．００９９　　１．５１５００　　６４．００
２３　　　　　∞　　　　　０．６９０８　　１．６１３５０　　５０．４９
２４　　　　　∞
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　１０．３６１８　　　４．３０００　　　２．０７２４
　Ｄ１　　　０．１９７４　　　０．８０９５　　　１．７７６３
　Ｄ２　　　１．８７５０　　　１．２６２９　　　０．２９６１
　ｆｌ　　　１．００４　　　　１．０５７　　　　１．１２１４
　Ｆｎｏ　　７．６８　　　　　７．７３　　　　　７．８４
（実施例４）
　本発明の実施例４に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図１５に示す。
　本実施例に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群にて構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の像側に配置されている。
　本実施例は、第２レンズ群が明るさ絞りと一体となって光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させて変倍と合焦を行う。
　第１レンズ群は、平凹レンズと、平行平面板と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、両凸レンズと負のメニスカスレンズを接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群が平凹レンズと物体側に凸面を向けた正のメニスカスレンズを接合した負の接合レンズから構成され、第３レンズ群が両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズを接合した正の接合レンズから構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成される。また、明るさ絞りは、第２レンズ群の像側に配置されている。第４レンズ群と撮像素子封止ガラスＬ１と撮像面は一体に接着されている。
　本実施例においては、明るさ絞りを移動群の像側端に配置することで第３レンズ群の光線高を小とする効果があり、アクチュエーター等のレンズ駆動部品を構成する上で、第３レンズ群のレンズ径を小としたい場合に有利である。
　本実施例は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例４に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図１６乃至図１８に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０（物体面）∞　　　　　Ｄ０
　１　　　　　∞　　　　　０．２２００　　１．８８８１５　　４０．７６
　２　　　０．５９１０　　０．３５８８
　３　　　　　∞　　　　　０．３２００　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．１３００　　
　５　　－１．８１２７　　１．０３８４　　１．８８８１５　　４０．７６
　６　　－２．１６６２　　０．０５５２　　
　７　　３２．３９８３　　０．７７３３　　１．８８８１５　　４０．７６
　８　　－１．２９９１　　０．３０９３　　１．９３４２９　　１８．９０
　９　　－２．０８８９　　Ｄ１
１０　　　　　∞　　　　　０．２２０９　　１．８８８１５　　４０．７６
１１　　　１．０７９２　　０．４３０８　　１．６５２２２　　３３．７９
１２　　　７．６９０６　　０．０３３１
１３（絞り）　∞　　　　　Ｄ２
１４　　　２．３２７５　　１．４３６０　　１．４８９１５　　７０．２３
１５　　－３．１５３８　　０．０５５２
１６　　　１．７２９９　　１．２７０３　　１．５８４８２　　４０．７５
１７　　－１．６５９２　　０．２９８３　　１．９３４２９　　１８．９０
１８　　　３．５９４５　　０．６０１９
１９　－１１．０９２９　　０．３６４５　　１．５１８２５　　６４．１４
２０　　　　　∞　　　　　０．０１１０　　１．５１５００　　６４．００
２１　　　　　∞　　　　　０．４４１９　　１．５０７００　　６３．２６
２２　　　　　∞　　　　　０
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　１１．０５００　　　４．４１８６　　　２．５５００
　Ｄ１　　　０．２２０９　　　　０．７９９５　　　１．３２５６
　Ｄ２　　　１．４４７１　　　　０．８６８６　　　０．３４２４
　ｆｌ　　　０．６３４４　　　　０．７４２６　　　０．８３５７
　Ｆｎｏ　　５．１５　　　　　　５．５３　　　　　５．８７
（実施例５）
　本発明の実施例５に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図１９に示す。
　本実施例に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群にて構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の物体側に配置されている。
　そして、本実施例に係る拡大内視鏡用光学系においては、第２レンズ群が光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍と合焦を行う。
　第１レンズ群は、平凹レンズと、平行平面板と、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を接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群が平凹レンズから構成され、第３レンズ群が両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズを接合した正の接合レンズから構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成される。第４レンズ群の凹平レンズと撮像面は一体に接着されている。
　本実施例は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例５に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図２０乃至図２２に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０（物体面）∞　　　　　Ｄ０
　１　　　　　∞　　　　　０．１９００　　１．８８８１４　　４０．７８
　２　　　０．４８４３　　０．７１７４
　３　　　　　∞　　　　　０．２７００　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．１２３４
　５　　１３．０７１４　　０．２３７４　　１．８８８１５　　４０．７６
　６　　　０．６９２３　　０．７７８７　　１．７３２３４　　５４．６８
　７　　－１．０１８０　　０．０４７５　　１．
　８（絞り）　∞　　　　　Ｄ１
　９　　　　　∞　　　　　０．２３５０　　１．７３２３４　　５４．６８
１０　　　２．９１６３　　Ｄ２
１１　　　１．８９９２　　１．０７３１　　１．４８９１５　　７０．２３
１２　　－４．２７５２　　０．０４７５
１３　　　１．４１０２　　１．２１５５　　１．４８９１５　　７０．２３
１４　　－１．５５８３　　０．５４１３　　１．９３４２９　　１８．９０
１５　　　３．６１２３　　０．４６２９
１６　－１８．２２１２　　０．３３２４　　１．５１８２５　　６４．１４
１７　　　　　∞　　　　　０．
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　　９．４９６１　　　４．５０　　　　　２．２８
　Ｄ１　　　０．０９５０　　　０．５３７８　　　１．３２９５
　Ｄ２　　　１．４７１９　　　１．０２９０　　　０．２３７４
　ｆｌ　　　０．５６６　　　　０．６２２　　　　０．７１０９
　Ｆｎｏ　　４．９２　　　　　５．４９　　　　　６．５８
（実施例６）
　本発明の実施例６に係る拡大内視鏡光学系の全体構成を示す断面図を図２３に示す。
　本実施例に係る拡大内視鏡光学系は、物体側より順に、正の屈折力の第１レンズ群と負の屈折力の第２レンズ群と正の屈折力の第３レンズ群と負の屈折力の第４レンズ群にて構成されている。また、明るさ絞りは第２レンズ群の物体側に配置されている。
　そして、本実施例に係る拡大内視鏡用光学系においては、第２レンズ群が光軸上を像側に移動して通常観察状態（広角端）から近接拡大状態（望遠端）への変倍と合焦を行う。つまり、第２レンズ群を光軸に沿って移動させることにより変倍と合焦を行う。
　第１レンズ群は、平凹レンズと、平行平面板と、像側に凸面を向けた正のメニスカスレンズと、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を接合した正の接合レンズから構成され、第２レンズ群が平凹レンズから構成され、第３レンズ群が両凸レンズと、両凸レンズと両凹レンズを接合した正の接合レンズから構成され、第４レンズ群が凹平レンズから構成される。第４レンズ群の凹平レンズと撮像素子封止ガラスと撮像面は一体に接着されている。
　本実施例は、条件式（１）乃至条件式（８）を満足し、これにより、長い移動群のストロークと大きい軸外主光線の入射角を確保している。
　なお、平行平面板には、特定波長、例えばＹＡＧレーザーの１０６０ｎｍ、半導体レーザーの８１０ｎｍあるいは近赤外線領域の光をカットするためのフィルタを適用することができる。
　本実施例６に係る拡大内視鏡光学系の収差図を図２４乃至図２６に夫々示すと共に、そのレンズデータを以下に示す。
　レンズデータ　
面番号　　　　ｒ　　　　　　ｄ　　　　　　　Ｎｅ　　　　　　νｄ
　０（物体面）∞　　　　　Ｄ０
　１　　　　　∞　　　　　０．２０００　　１．８８８１４　　４０．７８
　２　　　０．４９６９　　０．４５８４＊
　３　　　　　∞　　　　　０．３５００　　１．５２３００　　６５．１３
　４　　　　　∞　　　　　０．２０１６
　５　　－１．５４６８　　０．３０１５　　１．５１９７７　　５２．４３
　６　　－１．２４３４　　０．０５３２
　７　　１３．１２９３　　０．２４４３　　１．８８８１５　　４０．７６
　８　　　０．７３５５　　０．７４９６　　１．７２３４１　　５０．２３
　９　　－１．１４６８　　０．０５０４
１０（絞り）　∞　　　　　Ｄ１
１１　　　　　∞　　　　　０．２５１９　　１．８２０１７　　４６．６２
１２　　　２．５４８８　　Ｄ２
１３　　　１．８９３０　　１．２９８１　　１．４８９１５　　７０．２３
１４　　－６．４５０４　　０．０５０２
１５　　　１．６３７０　　１．０６００　　１．５９１４３　　６１．１４
１６　　－１．８３５３　　０．３１９５　　１．９３４２９　　１８．９０
１７　　　　　∞　　　　　０．５８８７
１８　　－１．７３００　　０．４５３５　　１．５１８２５　　６４．１４
１９　　　　　∞　　　　　０．０１５０　　１．５１５００　　６４．００
２０　　　　　∞　　　　　０．３９００　　１．５０７００　　６３．２６
２１　　　　　∞
　各種データ
　　　　　　通常観察状態　　　中間状態　　　　　近接拡大状態
　　　　　　（広角端）　　　　　　　　　　　　　（望遠端）
　Ｄ０　　１０．０７７５　　　４．５０００　　　２．３５００
　Ｄ１　　　０．１２０９　　　０．５８２６　　　１．１９９２
　Ｄ２　　　１．３０００　　　０．８３８４　　　０．２２１７
　ｆｌ　　　０．５８９　　　　０．６６９　　　　０．７６４
　Ｆｎｏ　　４．８６　　　　　５．６２　　　　　６．７６
　なお、上記した実施例１乃至実施例６において、上記（１）乃至（８）式に係る値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　Ｇ１　第１レンズ群
　Ｇ２　第２レンズ群
　Ｇ３　第３レンズ群
　Ｇ４　第４レンズ群
　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　接合レンズ
　ＣＬ２　接合レンズ

Claims (7)

  1. 　複数のレンズ群と、撮像素子に接合する負レンズとを備え、
    　前記レンズ群うちの一部のレンズ群を移動させることにより少なくとも通常観察状態と近接拡大状態との切替えが可能であり、以下の条件式（１）を満足する拡大内視鏡光学系。
    　－６５＜ｆｒ／ｆｗ＜―２　　　・・・（１）
    　但し、ｆｒは撮像素子に接合する負レンズの焦点距離であり、ｆｗは通常観察状態（広角端）での全系の焦点距離である。
  2. 　最も物体側に負の第１レンズを有し、以下の条件式（２）を満足する請求項１記載の拡大内視鏡光学系。
    　－６０＜Ｒｒ／Ｒ０１＜－２　　　・・・（２）
    　但し、Ｒｒは前記撮像素子に接合する負レンズの物体側の面の曲率半径であり、Ｒ０１は前記負の第１レンズの像側の面の曲率半径である。
  3. 　以下の条件式（３）を満足する請求項１記載の拡大内視鏡光学系。
    　０．１５＜Ｔｒ／ｆｗ＜１．７　　　・・・（３）
    　但し、Ｔｒは撮像素子に接合した負レンズの中肉厚である。
  4. 　最も物体側に負の第１レンズを有し、以下の条件式（４）を満足する請求項１記載の拡大内視鏡光学系。
    　５＜ｆｒ／ｆ０１＜６８　　　・・・（４）
    　但し、ｆ０１は負の第１レンズの焦点距離である。
  5. 　物体側から順に、正の第１群、負の第２群、正の第３群及び負の第４群を備え、
    　該第４群が、撮像素子に接合する負レンズを有し、
    　該負レンズが、物体側に凹面を向けた負レンズであり、
    　前記第３群と前記第４群との群間隔で像位置の調整を行い、前記第２群のみが光軸上を移動することにより合焦及び変倍を行う、請求項１記載の拡大内視鏡光学系。
  6. 　以下の条件式（５）乃至（７）を満足する請求項５記載の拡大内視鏡光学系。
    　１．２＜ｄｍ／ｆｗ＜２．４　　　・・・（５）
    　０．９＜ｆ４／ｆ２＜９．５　　　・・・（６）
    　－０．６＜ｅｘｐｉ（ｗ）／Σｄ＜－０．３　　　・・・（７）
    　但し、ｄｍは第２群の移動量であり、ｆ４は第４群の焦点距離であり、ｆ２は第２群の焦点距離であり、ｅｘｐｉ（ｗ）は通常観察状態（広角端）での最大像高実光線の射出瞳位置であり、Σｄは光学系の全長である。
  7. 　以下の条件式（８）を満足する、請求項６記載の拡大内視鏡光学系。
    　－２５＜ｆ４／ｆ１＜－２　　　・・・（８）
    　但し、ｆ１は第１群の焦点距離である。
     
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