特開 2016-133570 観察用光学系及びそれを備えた撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-133570(P2016-133570A)

(43)【公開日】2016年7月25日

(54)【発明の名称】観察用光学系及びそれを備えた撮像装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 21/02 20060101AFI20160627BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20160627BHJP

   G03B 5/00 20060101ALI20160627BHJP

【ＦＩ】

   G02B21/02

   G02B13/18

   G03B5/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2015-7263(P2015-7263)

(22)【出願日】2015年1月16日

(71)【出願人】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100092093

【弁理士】

【氏名又は名称】辻居 幸一

(74)【代理人】

【識別番号】100082005

【弁理士】

【氏名又は名称】熊倉 禎男

(74)【代理人】

【識別番号】100082821

【弁理士】

【氏名又は名称】村社 厚夫

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100103609

【弁理士】

【氏名又は名称】井野 砂里

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(72)【発明者】

【氏名】帯金 靖彦

【テーマコード（参考）】

2H087

2K005

【Ｆターム（参考）】

2H087KA09

2H087LA01

2H087LA27

2H087MA07

2H087MA08

2H087NA07

2H087PA13

2H087PA14

2H087PA16

2H087PB19

2H087PB20

2H087QA02

2H087QA03

2H087QA06

2H087QA07

2H087QA17

2H087QA19

2H087QA21

2H087QA26

2H087QA37

2H087QA39

2H087QA41

2H087QA45

2H087QA46

2H087RA05

2H087RA12

2H087RA13

2H087RA32

2H087RA41

2K005AA01

2K005CA02

2K005CA23

(57)【要約】

【課題】物体側の光学有効径が小径でありながら、高解像度化が可能な観察用光学系及びそれを備えた撮像装置を提供すること。
【解決手段】物体側の被写体像を拡大し結像させる光学系であって、少なくとも物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、前記第２レンズ群は遠距離物体から近距離物体へのフォーカシング時に物体側に移動し、所定の条件式を満足する観察用光学系及びそれを備えた撮像装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側の被写体像を拡大し結像させる光学系であって、少なくとも物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、前記第２レンズ群は遠距離物体から近距離物体へのフォーカシング時に物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする観察用光学系。
（１） ０．８００ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ５．０００
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ：遠距離物体合焦状態での光学系全系の焦点距離

【請求項2】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１に記載の観察用光学系。
（２） ０．２００ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．９００
ただし、
ｂ２ｆ：第２レンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率

【請求項3】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の観察用光学系。
（３） ０．５００ ≦ （１−ｂ２ｆ²）×ｂ３ｆ² ≦ ２．０００
ｂ３ｆ：第３レンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率
なお、第３レンズ群が無い場合は、ｂ３ｆは１．０００

【請求項4】

前記第１レンズ群内に光軸に対して垂直に移動させて手振れ補正を行う手振れ補正群を具備し、以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の観察用光学系。
（４） ０．４００ ≦ ｆｖ／ｆ ≦ ５．０００
ただし、
ｆｖ：手振れ補正群の焦点距離

【請求項5】

以下の条件式を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の観察用光学系。
（５） ０．５００ ≦ （１−ｂｖｆ）×ｂａｆ ≦ １．５００
ただし、
ｂｖｆ：手振れ補正群の遠距離物体合焦状態での横倍率
ｂａｆ：手振れ補正群よりも像側に位置するレンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の観察用光学系と、前記観察用光学系よりも物体側に配置した結像光学系とを有し、観察用光学系と前記結像光学系とによって形成される結像が、前記観察用光学系のみによって形成される結像と異なる倍率であることを特徴とする拡大縮小観察用光学系。

【請求項7】

請求項１から５のいずれか一項に記載の観察用光学系と、該観察用光学系によって形成された結像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。

【請求項8】

物体側の被写体像を拡大して結像させる手振れ補正観察用光学系であって、少なくとも、物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とを有し、前記第１レンズ群が、光軸上の厚さ値より直径値が小さい少なくとも１個のロッドレンズと、該ロッドレンズより像側に配置されて光軸に対し直交する方向に移動して手振れ補正を行う手振れ補正群とを含むことを特徴とする手振れ補正観察用光学系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、観察用光学系およびそれを備えた撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、観察用光学系及びそれを備えた撮像装置は、限られた狭い空間に挿入して撮像するために、物体側レンズ群の小径化が望まれている。

【0003】

また、このような観察用光学系及びそれを備えた撮像装置においては、高解像度化も達成しなければならない課題の一つである。高解像度化は、被写体像をより精密に確認するためのみならず、関係者間での情報の共有、または遠隔操作での被写体の確認等にも必要とされることからも、高解像度化が望まれている。

【0004】

上述した従来の観察用光学系及びそれを備えた撮像装置における対物レンズの小径化は、高解像度化に関し、以下の三つの問題がある。
第一は、Ｆナンバーが大きく暗い光学系にすると、小径化を容易に実現することができる。しかし、Ｆナンバーが大きく暗い光学系を用いると、回折限界によって光学系の解像性能が制限され、高解像度の画質を達成できないという問題が生じる。

【0005】

第二は、対物レンズによって形成される空間中間結像が小さいことである。例えば、対物レンズ及びリレーレンズ系を小径にし、かつそれに対応して空間中間結像も小径にすることで所定領域へ挿入される部分の全体を小径にすることが考えられる。一方で、高解像度化を実現するためには、対物レンズによる空間中間結像の解像度をリレーレンズ系の横倍率と、撮像素子に必要な解像度との積にする事が必要である。そのため、対物レンズに求められる解像度が高くなるため、結果的にレンズ枚数を多くしかつ有効径を大きくしなければならないという問題が生じる。

【0006】

第三は、従来の観察用光学系では、物体側より順に、対物レンズ、単数又は複数のリレーレンズ系、接眼レンズ、結像レンズ、撮像素子の順で結像をリレーさせている。前記単数又は複数のリレーレンズ系は、小径部分の長さが一定以上長くして被写体に近接した撮像することを可能にするためである。しかし、複数の空間中間結像を形成した場合、各空間中間結像間で解像度が劣化することは避けられず、最終的には望んでいる高解像度の画質が得られないという問題が生じる。

【0007】

従来の観察用光学系として、試料からの光を集光する対物光学系と、該対物光学系により集光された光を所定の位置に結像させる結像光学系との間の光軸上に配置され、前記対物光学系側を前側、結像光学系側を後側として、前側から光軸方向に沿って順に前群光学系と後群光学系とを備えるとともに、これら光学系を光軸方向に相対的に移動させるレンズ駆動手段を備え、前記前群光学系および前記後群光学系は、それらの焦点距離の符号が異なり、かつ、焦点距離の絶対値がほぼ等しいフォーカス調整ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0008】

従来の他の観察用光学系として、物体側より順に、負のレンズ群と正のレンズ群の少なくとも二つのレンズ群よりなり、少なくとも一つのレンズ群を移動させることによって作動距離を変え得るようにし、ｆ_p を正のレンズ群の焦点距離、Ｄを作動距離を変化させるために移動するレンズ群の移動量とするとき、条件（１） ５０mm＜ｆ_p ＜１００mm及び条件式（２） ５mm＜Ｄ＜２０mmを満足する実体顕微鏡の対物光学系が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0009】

従来の他の観察用光学系として、顕微鏡対物レンズであるが、物体側から順に、正の屈折力を持つ第１レンズ群Ｇ₁ と負の屈折力を持つ第２レンズ群Ｇ₂ とを有し、前記第１レンズ群Ｇ₁ と物体面との間に配置される透明物体の光学的光路長の変化に応じて前記第２レンズ群Ｇ₂ が光軸方向に沿って移動可能に構成され、全系の焦点距離をｆとし、前記第１レンズ群Ｇ₁ の焦点距離をｆ₁ 、前記第２レンズ群Ｇ₂ の焦点距離をｆ₂ 、前記第１レンズ群Ｇ₁ の最も物体側の面の曲率半径をｒ₁ 、前記透明物体の光学的光路長を０．１だけ変化させた時の前記第２レンズ群Ｇ₂ の移動量をΔｄとするとき、（１） １＜ｆ₁ ／ｆ＜５（２） −１０＜ｆ₂ ／ｆ＜−１（３） −１＜ｆ／ｒ₁ ≦０（４） ０．０６＜Δｄ／ｆ＜３を満足する顕微鏡対物レンズが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００９−２０５００８号公報

【特許文献2】特開２０００−１０５３３９号公報

【特許文献3】特許第３２５４７８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

特許文献１等によって提案された対物レンズは、作動距離を変化させても、観察倍率をさほど変化させず、対物レンズの倍率をそのまま適用することができるフォーカス調整ユニットおよび顕微鏡である。しかしながら、観察用光学系として利用した場合、作動距離変化に対して観察倍率の変化がないことから、拡大したい被写体がある際に対物レンズを近付けて倍率を上げ精細に確認するということができないという問題がある。

【0012】

また、特許文献２、３では、対物光学系内でレンズを可動とすると、少なからず小径部分の径が大きくなるため、観察用光学系には不向きである。

【0013】

（発明の目的）
本発明は、従来技術の対物レンズ等の観察光学系の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、物体側の光学有効径が小径でありながら、高解像度化が可能な観察用光学系及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

第１発明は、物体側の被写体像を拡大し結像させる光学系であって、少なくとも物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、前記第２レンズ群は遠距離物体から近距離物体へのフォーカシング時に物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする観察用光学系。
（１） ０．８００ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ５．０００
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ：遠距離物体合焦状態での光学系全系の焦点距離
である。

【0015】

第２発明は、第１発明の観察用光学系と、前記観察用光学系よりも物体側に配置した結像光学系とを有し、観察用光学系と前記結像光学系とによって形成される結像が、前記観察用光学系のみによって形成される結像と異なる倍率であることを特徴とする拡大縮小観察用光学系である。

【0016】

第３発明は、第１発明の観察用光学系と、該観察用光学系によって形成された結像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置である。

【0017】

第４発明は、物体側の被写体像を拡大して結像させる手振れ補正観察用光学系であって、少なくとも、物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とを有し、前記第１レンズ群が、光軸上の厚さ値より直径値が小さい少なくとも１個のロッドレンズと、該ロッドレンズより像側に配置されて光軸に対し直交する方向に移動して手振れ補正を行う手振れ補正群とを含むことを特徴とする手振れ補正観察用光学系である。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、物体側の光学有効径が小径でありながら、高解像度化が可能な観察用光学系及びそれを備えた撮像装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１発明の第１実施例の観察光学系の光学断面図である。（ａ）は遠距離物体合焦状態を示し、（ｂ）は近距離物体合焦状態を示す。

【図2】第１発明の第１実施例の観察光学系の遠距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図3】第１発明の第１実施例の観察光学系の近距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図4】第１発明の第１実施例の観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。（ａ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｂ）は軸上像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｃ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図である。（ｄ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｅ）は軸上像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｆ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図である。

【図5】第１発明の第２実施例の観察光学系の光学断面図である。（ａ）は遠距離物体合焦状態を示し、（ｂ）は近距離物体合焦状態を示す。

【図6】第１発明の第２実施例の観察光学系の遠距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図7】第１発明の第１実施例の観察光学系の近距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図8】第１発明の第２実施例の観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。（ａ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｂ）は軸上像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｃ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図である。（ｄ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｅ）は軸上像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｆ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図である。

【図9】第１発明の第３実施例の観察光学系の光学断面図である。（ａ）は遠距離物体合焦状態を示し、（ｂ）は近距離物体合焦状態を示す。

【図10】第１発明の第３実施例の観察光学系の遠距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図11】第１発明の第３実施例の観察光学系の近距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図12】第１発明の第４実施例の観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。（ａ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｂ）は軸上像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｃ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図である。（ｄ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｅ）は軸上像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｆ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図である。

【図13】第１発明の第４実施例の観察光学系の光学断面図である。（ａ）は遠距離物体合焦状態を示し、（ｂ）は近距離物体合焦状態を示す。

【図14】第１発明の第４実施例の観察光学系の遠距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図15】第１発明の第４実施例の観察光学系の近距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図16】第１発明の第４実施例の観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。（ａ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｂ）は軸上像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｃ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図である。（ｄ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｅ）は軸上像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｆ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図である。

【図17】第１発明の第５実施例の観察光学系の光学断面図である。（ａ）は遠距離物体合焦状態を示し、（ｂ）は近距離物体合焦状態を示す。

【図18】第１発明の第５実施例の観察光学系の遠距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図19】第１発明の第１実施例の観察光学系の近距離物体合焦状態の縦収差図である。（ａ）は球面収差図であり、（ｂ）は非点収差図であり、（ｃ）は歪曲収差図である。

【図20】第１発明の第５実施例の観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。（ａ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｂ）は軸上像点における手振れ補正を行っていない横収差図であり、（ｃ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行っていない横収差図である。（ｄ）は最大像高の７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｅ）は軸上像点における手振れ補正を行った横収差図であり、（ｆ）は最大像高の−７０％の像点における手振れ補正を行った横収差図である。

【図21】第３発明の撮像装置の実施例の光学断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の観察用光学系及びそれを備えた撮像装置について説明する。
本発明に係る観察用光学系は、物体側の被写体像を拡大し結像させる光学系であって、少なくとも物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とからなり、前記第２レンズ群は遠距離物体から近距離物体へのフォーカシング時に物体側に移動し、以下の条件式を満足することを特徴とする。
（１） ０．８００ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ５．０００
ただし、
ｆ２：第２レンズ群の焦点距離
ｆ：遠距離物体合焦状態での光学系全系の焦点距離
である。

【0021】

条件式（１）は、第２レンズ群の焦点距離と遠距離物体合焦状態における光学系全系の焦点距離の比に関する。この数値が下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが強くなり、各物体距離での球面収差や像面湾曲等の収差補正が不十分となる。また、この数値が上限を超えると、第２レンズ群のパワーが弱くなって、フォーカスに要する移動量が大きくなり、第２レンズ群近傍の径の小型化が困難となる。

【0022】

上述の構成によれば、本発明に係る観察用光学系は、遠距離物体合焦状態での光学系全系の焦点距離と第２レンズ群との比を任意の範囲で設定することによって、第２レンズ群のフォーカシングでの移動量を適正に保つことができるため、観察用光学系全体を小型化する事ができる。また、本発明に係る観察用光学系は、フォーカシングを備えることにより、被写体との光軸間隔が変化した際にフォーカシングにより簡易にピント調整をすることができるため、高解像度を実現することができる。

【0023】

さらに、本発明に係る観察用光学系は、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群よりも物体側にフォーカシング時に結像面に対して固定された第１レンズ群を配置していることにより、物体側の小径部分の光路長を長く確保することもできる。

【0024】

本発明に係る観察用光学系は、上述のように構成することにより、物体側の光学有効径が小径でありながら、小径部分の光路長を長く確保でき、高解像度化が可能な観察用光学系及びそれを備えた撮像装置を構成することができる。

【0025】

本発明に係る観察用光学系は、上述の構成のように、フォーカシングに際し第２レンズ群のみを可動としていることにより、フォーカシング時に全体繰出しや複数群可動を行う従来の構成と比べて高速なフォーカシングが可能である。これにより、高速なフォーカス調整が可能な観察用光学系およびそれを備えた撮像装置を構成することができる。

【0026】

条件式（１）は、より有効な効果を得るため、好ましくは０．９００ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ４．０００であり、より好ましくは１．０００ ≦ ｆ２／ｆ ≦ ３．５００である。

【0027】

本発明に係る観察用光学系はまた、以下の条件式を満足することが好ましい。
（２） ０．２００ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．９００
ただし、
ｂ２ｆ：第２レンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率

【0028】

条件式（２）は、第２レンズ群の遠距離物体合焦状態における横倍率に関する。この数値が下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが強くなり、各物体距離での球面収差や像面湾曲等の収差補正が不十分となる。また、この数値が上限を超えると、第２レンズ群のパワーが弱くなって、フォーカスに要する移動量が大きくなり、第２レンズ群近傍の径の小型化が困難となる。

【0029】

条件式（２）は、より有効な効果を得るため、好ましくは０．３００ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．７００、より好ましくは ０．３５０ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．５５０である。

【0030】

本発明に係る観察用光学系はまた、以下の条件式を満足することが好ましい。
（２） ０．２００ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．９００
ただし、
ｂ２ｆ：第２レンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率

【0031】

条件式（２）は、第２レンズ群の遠距離物体合焦状態における横倍率に関する。この数値が下限を下回ると、第２レンズ群のパワーが強くなり、各物体距離での球面収差や像面湾曲等の収差補正が不十分となる。また、この数値が上限を超えると、第２レンズ群のパワーが弱くなって、フォーカスに要する移動量が大きくなり、第２レンズ群近傍の径の小型化が困難となる。

【0032】

条件式（２）は、より有効な効果を得るため、好ましくは０．３００ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．７００であり、より好ましくは０．３５０ ≦ ｂ２ｆ ≦ ０．５５０である。

【0033】

本発明に係る観察用光学系はまた、以下の条件式を満足することが好ましい。
（３） ０．５００ ≦ （１−ｂ２ｆ²）×ｂ３ｆ² ≦ ２．０００
ｂ３ｆ：第３レンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率
なお、第３レンズ群が無い場合は、ｂ３ｆは１．０００

【0034】

条件式（３）は、第２レンズ群の光軸上の移動量に対する像面変動の比に関する。この数値が下限を下回ると、物体距離を変動させるための第２レンズ群の移動量が大きくなり、第２レンズ群近傍の径の小型化が困難となる。また、この数値が上限を超えると、第２レンズ群のパワーが強くなり、各物体距離での球面収差や像面湾曲等の収差補正が不十分となる。

【0035】

条件式（３）は、より有効な効果を得るため、好ましくは０．６００ ≦ （１−ｂ２ｆ²）×ｂ３ｆ² ≦ １．８００、より好ましくは０．７００ ≦ （１−ｂ２ｆ²）×ｂ３ｆ² ≦ １．６００である。

【0036】

本発明に係る観察用光学系はまた、前記第１レンズ群内に光軸に対して垂直に移動させて手振れ補正を行う手振れ補正群を具備し、以下の条件式を満足することが好ましい。
（４） ０．４００ ≦ ｆｖ／ｆ ≦ ５．０００
ただし、
ｆｖ：手振れ補正群の焦点距離

【0037】

条件式（４）は、手振れ補正群の焦点距離と遠距離物体合焦状態における光学系全系の焦点距離の比に関する。この数値が下限を下回ると、手振れ補正群のパワーが強くなって、手振れ補正時の球面収差やコマ収差の収差補正が不十分となる。また、この数値が上限をこえると、手振れ補正群のパワーが弱くなって、手振れ補正群の光軸に対する垂直方向の手振れ補正量が大きくなり、外径が大きくなる。

【0038】

観察用光学系はこのように、手振れ補正レンズ群を容易に組み入れて、手振れによる被写体像のブレを効率的に抑制することが可能な観察用光学系およびそれを備えた撮像装置を構成することができる。

【0039】

条件式（４）は、より有効な効果を得るため、好ましく ０．５００ ≦ ｆｖ／ｆ ≦ ４．０００、より好ましくは０．６００ ≦ ｆｖ／ｆ ≦ ３．５００である。

【0040】

本発明に係る観察用光学系はまた、以下の条件式を満足することが好ましい。
（５） ０．５００ ≦ （１−ｂｖｆ）×ｂａｆ ≦ １．５００
ただし、
ｂｖｆ：手振れ補正群の遠距離物体合焦状態での横倍率
ｂａｆ：手振れ補正群よりも像側に位置するレンズ群の遠距離物体合焦状態での横倍率

【0041】

条件式（５）は、手振れ補正群の光軸に対する垂直方向の移動量に対する像面の移動量の比に関する。この数値が下限を下回ると、手振れ補正群のパワーが弱くなって、手振れ補正群の光軸に対する垂直方向の手振れ補正量が大きくなり、外径が大きくなる。また、この数値が上限を超えると、手振れ補正群のパワーが強くなり、手振れ補正時の球面収差やコマ収差の収差補正が不十分となる。

【0042】

条件式（５）は、より有効な効果を得るため、好ましく０．７００ ≦ （１−ｂｖｆ）×ｂａｆ ≦ １．３００、より好ましくは０．９００ ≦ （１−ｂｖｆ）×ｂａｆ ≦ １．１００である。

【0043】

また、本発明に係る拡大縮小観察用光学系は、第１発明の観察用光学系と、前記観察用光学系よりも物体側に配置した結像光学系とを有し、観察用光学系と前記結像光学系とによって形成される結像が、前記観察用光学系のみによって形成される結像と異なる大きさであることを特徴とする。

【0044】

本発明に係る観察用光学系は、上述の構成のみでも拡大撮像可能な光学系として使用することができるが、この拡大縮小観察用光学系によれば、物体側に任意の画角の対物レンズと組み合わせて光学像のリレーをさせることによって、より大きな拡大倍率もしくは縮小倍率を実現することができる。

【0045】

また、本発明に係る撮像装置は、上述の観察用光学系と、該観察用光学系によって形成された結像を電気的信号に変換する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

【0046】

本発明に係る観察用光学系は、観察用光学系を構成することのみならず、撮像装置にも適用することができる。

【0047】

また、本発明に係る手振れ補正観察用光学系は、物体側の被写体像を拡大して結像させる手振れ補正観察用光学系であって、少なくとも、物体側から順に配置された、フォーカシング時に結像面に対して固定された正の屈折力を有する第１レンズ群と、フォーカシング時に光軸に沿って移動する正の屈折力を有する第２レンズ群とを有し、前記第１レンズ群が、光軸上の厚さ値より直径値が小さい少なくとも１個のロッドレンズと、該ロッドレンズより像側に配置されて光軸に対し直交する方向に移動して手振れ補正を行う手振れ補正群とを含むことを特徴とする。

【0048】

入口が狭く奥まった場所を撮影する観察用光学系においては、挿入する物体側のレンズ有効径が小さいことが望まれる。また、撮影する環境としては、観察用光学系及び撮像装置を撮影者が持ちながら撮影することが多い。そのような環境の中で高解像度の画像を得るためには、観察用光学系にフォーカシング時に光軸に沿って移動する第２レンズ群すなわちフォーカシング群、及び手振れ補正群を備えている必要がある。これに対し、本発明に係る手振れ補正観察用光学系は、第２レンズ群はフォーカシング時、例えば被写体もしくは撮影者が光軸方向に移動した際にピントを調整することで高解像度化に寄与し、手振れ補正群は例えば撮影者が当該観察用光学系を持つことによって生じる光軸に対し略直行する方向への手振れを補正することで高解像度化に寄与することができる。

【0049】

手振れ補正観察用光学系は、また、第１レンズ群にロッドレンズを含むことにより、奥まった場所を撮影するために光路長を長くすることができる。さらに、手振れ補正観察用光学系は、また第２レンズ群は第１レンズ群よりも像側に位置し、第１レンズ群のロッドレンズよりも像側に防振群を含むことにより、第１レンズ群の光学有効径の肥大化を低減することができる。
上述のように、当該手振れ補正観察用光学系は、入口が狭く奥まった場所を撮影する場合にも、高解像度化を実現することができる。

【実施例1】

【0050】

以下、本発明の数値実施例を示す。
以下の表において、FNO.はFナンバー、ｆは全系の焦点距離（ｍｍ）、Wは半画角（°）、rは曲率半径、dはレンズ厚またはレンズ間隔、Ndはd線の屈折率、vdはd線基準のアッベ数を示す。

【0051】

図１，５，９，１３，１７の各光学断面図において、数字１，２，３，・・・・は面番号を示し、Ｇ１が前レンズ群を示し、Ｇ２は後レンズ群を示す。ＩＭＧは、空間中間結像を示す。Ｇ３は手振れ補正レンズ群を示し、Ｇ４は合焦レンズ群を示し、Ｇ５は撮像レンズ群を示す。後レンズ群Ｇ２は手振れ補正レンズ群Ｇ３を含む。
図２，３，６，７，１０，１１，１４，１５，１８、１９の各収差図において、（ａ）は球面収差（ＳＡ（ｍｍ））を示し、（ｂ）は非点収差（ＡＳＴ（ｍｍ））を示し、（ｃ）は歪曲収差（ＤＩＳ（％））を示す。
球面収差図において、縦軸はＦナンバー（図中、FNO.で示す）を示し、実線はｄ線（ｄ−ｌｉｎｅ）、短破線はｇ線（ｇ−ｌｉｎｅ）、長破線はＣ線（Ｃ−ｌｉｎｅ）の収差を示す。非点収差図において、縦軸は半画角（図中、Ｗで示す）を示し、実線はサジタル平面（図中、Ｓで示す）、破線はメリディオナル平面（図中、Ｍで示す）を示す。歪曲収差 図において、縦軸は半画角（図中、Ｗで示す）を示す。
図４，８，１２，１６，２０は、観察光学系の望遠端で遠距離物体合焦状態の横収差図である。横軸は、瞳面上での主光線からの距離を示す。実線はｄ線を示し、短破線はｇ線を示し、長破線はＣ線を示す。

【0052】

非球面は次式で定義される。
z=ch²/[1+{1-(1+k)c²h²}^1/2]+A4h⁴+A6h⁶+A8h⁸+A10h¹⁰・・・
但し、cは曲率(1/r)、hは光軸からの高さ、kは円錐係数、A4、A6、A8、A10・・・は各次数の非球面係数を示す。

【0053】

本発明による観察用光学系の実施例１を図面を参照して説明する。図１は光学断面図、図２,３はそれぞれ遠距離物体合焦状態、近距離物体合焦状態での縦収差図である。表１,２はその数値データである。

【0054】

実施例１の観察用光学系ＩＬは、図１に示すように、前レンズ群Ｇ１、後レンズ群Ｇ２、合焦レンズ群Ｇ４、及び撮像レンズ群Ｇ５を有する。

【0055】

（表１）諸元表
FNO.＝14.626
f ＝ 9.755
Ｙ ＝17.000

（表２）可変間隔表

【実施例2】

【0056】

本発明による観察用光学系の実施例２を図面を参照して説明する。図５は光学断面図、図６,７はそれぞれ遠距離物体合焦状態、近距離物体合焦状態での縦収差図である。表３,４はその数値データである。

【0057】

実施例２の観察用光学系ＩＬは、図５に示すように、前レンズ群Ｇ１、後レンズ群Ｇ２、合焦レンズ群Ｇ４、及び撮像レンズ群Ｇ５を有する。

【0058】

（表３）諸元表
FNO.＝14.565
f ＝ 9.822
Ｙ ＝17.000

（表４）可変間隔表

【実施例3】

【0059】

本発明による観察用光学系の実施例３を図面を参照して説明する。図９は光学断面図、図１０,１１はそれぞれ遠距離物体合焦状態、近距離物体合焦状態での縦収差図である。表５,６はその数値データである。

【0060】

実施例３の観察用光学系ＩＬは、図９に示すように、前レンズ群Ｇ１、後レンズ群Ｇ２、合焦レンズ群Ｇ４、及び撮像レンズ群Ｇ５を有する。

【0061】

（表５）諸元表
FNO.＝14.575
f ＝ 9.757
Ｙ ＝17.000

（表６）可変間隔表

【実施例4】

【0062】

本発明による観察用光学系の実施例４を図面を参照して説明する。図１３は光学断面図、図１４,１５はそれぞれ遠距離物体合焦状態、近距離物体合焦状態での縦収差図である。表７,８はその数値データである。

【0063】

実施例４の観察用光学系ＩＬは、図１３に示すように、前レンズ群Ｇ１、後レンズ群Ｇ２、合焦レンズ群Ｇ４、及び撮像レンズ群Ｇ５を有する。

【0064】

（表７）諸元表
FNO.＝15.102
f ＝10.073
Ｙ ＝17.000

（表８）可変間隔表

【実施例5】

【0065】

本発明による観察用光学系の実施例５を図面を参照して説明する。図１７は光学断面図、図１８,１９はそれぞれ遠距離物体合焦状態、近距離物体合焦状態での縦収差図である。表９〜１１はその数値データである。

【0066】

実施例５の観察用光学系ＩＬは、図５に示すように、前レンズ群Ｇ１、後レンズ群Ｇ２、及び合焦レンズ群Ｇ４を有する。すなわち、実施例５は、実施例１〜４の撮像レンズ群Ｇ５に対応するレンズ群を有しない。

【0067】

（表９）諸元表
FNO.＝12.220
f ＝34.796
Ｙ ＝14.200

（表１０）非球面データ（表示していない非球面係数は0.00である。）

（表１１）可変間隔表

【0068】

［条件式対応値］
各実施例の請求項記載の数式に対応する条件式の対応値を表１２に示す。
（表１２）条件式対応値

【0069】

各実施例の観察用光学系において、手振れ補正状態での防振群の光軸と垂直な方向への移動量は全て０．３３０ｍｍである。また、その時の物体面上の光軸移動量は下記に記載の通りである。
実施例１ ０．０６３ｍｍ
実施例２ ０．０６３ｍｍ
実施例３ ０．０６５ｍｍ
実施例４ ０．０６７ｍｍ
実施例５ ０．０７６ｍｍ

【0070】

第３発明の撮像装置の実施例は、図２１の断面説明図に示すように、照明光源１０１から出射した照明光が、照明光路１０２を経由して被写体（図示せず）へ照射される。被写体で反射された被写体光は、対物レンズ系ＯＬによって空間中間結像ＩＭＧを形成する。空間中間結像ＩＭＧは、結像レンズ系ＩＬによって撮像装置１０５内の撮像素子１０６上に再結像する。撮像素子１０６から出力された撮像信号は表示装置１０７に入力され、表示装置１０７が被写体像を表示する。

【符号の説明】

【0071】

ＩＭＧ 空間中間結像
ＯＬ 対物レンズ系
ＩＬ 結像レンズ系
Ｇ１ 前レンズ群
Ｇ２ 後レンズ群
Ｇ３ 手振れ補正レンズ群
Ｇ４ 合焦レンズ群
Ｇ５ 撮像レンズ群
１、２、３、・・・ レンズ面
１０１ 照明光源
１０２ 照明光路
１０５ 撮像装置
１０６ 撮像素子
１０７ 表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】