特許 6602738 観察光学系、観察撮像装置、観察撮像システム、結像レンズ系及び観察光学系の調整方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6602738

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】観察光学系、観察撮像装置、観察撮像システム、結像レンズ系及び観察光学系の調整方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/00 20060101AFI20191028BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20191028BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/00

   G02B23/24

   A61B1/00

【請求項の数】20

【全頁数】43

(21)【出願番号】特願2016-205521(P2016-205521)

(22)【出願日】2016年10月19日

(62)【分割の表示】特願2016-96756(P2016-96756)の分割

【原出願日】2016年5月13日

(65)【公開番号】特開2017-203972(P2017-203972A)

(43)【公開日】2017年11月16日

【審査請求日】2018年10月4日

(73)【特許権者】

【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】100124327

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100143786

【弁理士】

【氏名又は名称】根岸 宏子

(72)【発明者】

【氏名】岩澤 嘉人

【審査官】 下村 一石

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−３２３１８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１９１２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３６５５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１４６４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１７２００５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２２５１１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４２７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１３４４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１９８０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／００５７５０１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００−１７／０８

Ｇ０２Ｂ２１／０２−２１／０４

Ｇ０２Ｂ２５／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

観察被写体側から順に対物レンズ系と、結像レンズ系とで構成され、前記対物レンズ系によって結像された観察被写体像を前記結像レンズ系により撮像素子の像面に結像させるための観察光学系であって、
前記対物レンズ系における最物体側面の有効径が前記像面における当該観察光学系の最大画角の像高より小さく、
前記結像レンズ系は、前記対物レンズ系の結像面と前記像面との間の中間結像面に前記観察被写体像を結像させるリレーレンズ系を少なくとも一つ備え、
以下の条件を満足することを特徴とする観察光学系。
０．９ ＜ ｜βｒ｜ ・・・（６）
２．２８ ≦ ｜β｜ ＜ １２．００ ・・・（９）
但し、
βｒ： 前記リレーレンズ系の横倍率
β ： 前記結像レンズ系の横倍率

【請求項2】

以下の条件を満足する請求項１に記載の観察光学系。
４０００ ＜ Ｙ／Ｐ×｜β｜ ＜ ３２０００ ・・・（１）
但し、
Ｙ ： 前記像面の対角長の半分の長さ
Ｐ ： 前記像面における当該観察光学系の画素ピッチ

【請求項3】

以下の条件を満足する請求項１又は請求項２に記載の観察光学系。
５０ ＜ Ｙ／Ｐ／Ｆｎｏ ＜ ６００ ・・・（２）
但し、
Ｆｎｏ ： 当該観察光学系のＦナンバー
Ｙ ： 前記像面の対角長の半分の長さ

【請求項4】

前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが負の屈折力を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の観察光学系。

【請求項5】

前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが以下の条件を満足する請求項4に記載の観察光学系。
−３．００ ＜ ｆＬ１／ｆｆ ＜ −０．８０ ・・・（３）
但し、
ｆＬ１ ：前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの焦点距離
ｆｆ ： 当該対物レンズ系の焦点距離

【請求項6】

当該観察光学系は、以下の条件を満足する所定のレンズを少なくとも１枚有する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の観察光学系。
１．８６ ＜ Ｎｄ ・・・（４）
但し、
Ｎｄ ： ｄ線における屈折率

【請求項7】

前記所定のレンズは負の屈折力を有する請求項６に記載の観察光学系。

【請求項8】

前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが以下の条件を満足する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の観察光学系。
０．７０ ＜ ＣｒＬ１ｒ／ｆｆ ＜ ２．５０ ・・・（８）
但し、
ＣｒＬ１ｒ： 前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像側面の曲率半径
ｆｆ ： 当該対物レンズ系の焦点距離

【請求項9】

前記対物レンズ系は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとが接合された接合レンズを少なくとも１枚有し、その接合面が負の屈折力を有する請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の観察光学系。

【請求項10】

前記対物レンズ系が以下の条件を満足する請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の観察光学系。
０．１０ ＜ ｆｆ／｜ｆ｜ ＜ ０．４５ ・・・（５）
但し、
ｆｆ： 当該対物レンズ系の焦点距離
ｆ ： 当該観察光学系全系の合成焦点距離

【請求項11】

前記撮像素子の画素ピッチが８μｍ以下である請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の観察光学系。

【請求項12】

前記撮像素子の画素ピッチが２μｍ以上である請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の観察光学系。

【請求項13】

前記撮像素子の像高が８ｍｍ以上である請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の観察光学系。

【請求項14】

以下の条件を満足する請求項１に記載の観察光学系。
１１．０８ ≦ ＴＬ／Ｙ ≦ ３３．３３ ・・・（１０）
但し、
ＴＬ ： 当該観察光学系の最も観察被写体側の面から像面までの長さ
Ｙ ： 前記像面の対角長の半分の長さ

【請求項15】

請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の観察光学系と、当該観察光学系の像側に前記撮像素子とを備え、前記観察光学系によって形成された観察被写体像を前記撮像素子により画像データに変換することを特徴とする観察撮像装置。

【請求項16】

請求項１５に記載の観察撮像装置を含む観察撮像システムであって、
前記観察撮像装置により生成された観察被写体像に関する画像データを電気的に加工する画像処理部を有することを特徴とする観察撮像システム。

【請求項17】

前記画像処理部は、前記画像データのうち、歪曲収差に関するデータを電気的に加工する請求項１６に記載の観察撮像システム。

【請求項18】

前記画像処理部は、前記画像データのうち、倍率色収差に関するデータを電気的に加工する請求項１６又は請求項１７に記載の観察撮像システム。

【請求項19】

請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の観察光学系の調整方法であって、
空気間隔を調整することで製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることを特徴とする観察光学系の調整方法。

【請求項20】

請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の観察光学系の調整方法であって、
当該観察光学系に含まれるレンズのうち、少なくとも１つのレンズを偏芯させることで製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることを特徴とする観察光学系の調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被写体の観察画像を取得するための観察光学系及び撮像装置等に関し、特に、微細な被写体の観察、或いは、狭小空間の内部観察に適した観察光学系及び撮像装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、デジタルスチルカメラ等の撮像装置が広く普及しており、固体撮像素子の高性能化、高画素も進んでいる。また、近年では、モニタ等の画像出力装置の大画面化、高画素化も進んでいる。これらに伴い、撮像装置で取得した被写体像を画像出力装置の大きな画面に表示させ、多くの人が同時に被写体像を細部まで観察できるようにした観察システムの普及も進んでいる。例えば、顕微鏡などで微細な被写体を観察するとき、或いは、人が直接入ることのできない狭小空間内を観察するときなどにこのような観察システムが用いられる。当該観察システムでは、極めて高画素の固体撮像素子が用いられるため、光学系においても一層の高性能化、高解像度化が求められている。

【0003】

このような観察システムに用いられる光学系として、例えば、特許文献１に記載の光学系が知られている。特許文献１に記載の光学系は、細い筒状の挿入部内に収容される対物レンズを備えている。特許文献１に記載の光学系では、対物レンズの小型化及び広角化が図られており、生体内部等の狭小空間内にも当該挿入部を挿入することができる。そのため、これらの狭小空間の内部観察を良好に行えるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０−７３７６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年の画像出力装置の大画面化、高画素化の進展は著しく、フルハイビジョン以上の解像度に対応した固体撮像素子が用いられるようになってきている。しかしながら、特許文献１に記載の光学系はハイビジョン程度の解像度は満足するものの、現状ではより高い解像度の固体撮像素子に対応可能な光学系が求められる。

【0006】

また、近年では、画像出力装置の大画面化、高画素化に応じて、像高８ｍｍ以上の大型の固体撮像素子が使用されるようになってきている。しかしながら、特許文献１に記載の光学系では、像高３．５ｍｍ程度の小型の固体撮像素子を用いることが前提となっている。そのため、特許文献１に記載の光学系を大型の固体撮像素子に適用しようとすると、光学系全体を大型化せざるを得ず、挿入部の大型化を招き、狭小空間の内部観察が困難になる。

【0007】

本件発明の課題は、解像度が高く、小型の観察光学系、当該観察光学系を備えた観察撮像装置、観察撮像システム、結像レンズ系及び観察光学系の調整方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、本件発明に係る観察光学系は、観察被写体側から順に対物レンズ系と、結像レンズ系とで構成され、前記対物レンズ系によって結像された観察被写体像を前記結像レンズ系により撮像素子の像面に結像させるための観察光学系であって、前記対物レンズ系における最物体側面の有効径が前記像面における当該観察光学系の最大画角の像高より小さく、前記結像レンズ系は、前記対物レンズ系の結像面と前記像面との間の中間結像面に前記観察被写体像を結像させるリレーレンズ系を少なくとも一つ備え、以下の条件を満足することを特徴とする。

【0009】

０．９ ＜ ｜βｒ｜ ・・・（６）
２．２８ ≦ ｜β｜ ＜ １２．００ ・・・（９）
但し、
βｒ： 前記リレーレンズ系の横倍率
β ： 前記結像レンズ系の横倍率

【0010】

上記課題を解決するため、本件発明に係る観察撮像装置は、上記観察光学系と、当該観察光学系の像側に前記撮像素子とを備え、前記観察光学系によって形成された観察被写体像を前記撮像素子により画像データに変換することを特徴とする。

【0011】

上記課題を解決するため、本件発明に係る観察撮像システムは、上記観察撮像装置を含み、前記観察撮像装置により生成された画像データを電気的に加工する画像処理部を有することを特徴とする。

【0012】

上記課題を解決するため、本件発明に係る観察光学系の調整方法は、上記観察光学系において、空気間隔を調整すること、或いは、当該観察光学系に含まれるレンズのうち、少なくとも１つのレンズを偏芯させることで、製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本件発明によれば、解像度が高く、小型の観察光学系、当該観察光学系を備えた観察撮像装置、観察撮像システム、結像レンズ系及び観察光学系の調整方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本件発明に係る実施例１の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ断面図を示す。但し、（ａ）はリレーレンズ系の構成を簡略化した観察光学系全系を示し、（ｂ）はリレーレンズ系の具体的構成を示す（以下、レンズ断面図において同じ）。

【図2】実施例１の観察光学系の無限遠合焦時における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。

【図3】本件発明に係る実施例２の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ断面図を示す。

【図4】実施例２の観察光学系の無限遠合焦時における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。

【図5】本件発明に係る実施例３の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ断面図を示す。

【図6】実施例３の観察光学系の無限遠合焦時における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。

【図7】本件発明に係る実施例４の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ断面図を示す。

【図8】実施例４の観察光学系の無限遠合焦時における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。

【図9】本件発明に係る実施例５の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ断面図を示す。

【図10】実施例５の観察光学系の無限遠合焦時における球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、倍率色収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本件発明に係る観察光学系、結像レンズ系、観察光学系の調整方法、観察撮像装置、観察撮像システムの実施の形態を順に説明する。

【0016】

１．観察光学系
１−１．レンズ構成
まず、本件発明に係る観察光学系の実施の形態を説明する。本件発明に係る観察光学系は、観察被写体側から順に対物レンズ系と、結像レンズ系とで構成され、対物レンズ系によって結像された観察被写体像を結像レンズ系により撮像素子の像面に結像させるための観察光学系であって、後述する所定の条件式を満足することを特徴とする。

【0017】

ここで、当該観察光学系は、観察被写体と撮像素子の像面との間に、少なくとも１つの結像面を含むものとする。当該観察光学系において、最も被写体側に位置する結像面を第１の中間結像面と称したとき、対物レンズ系とは、観察被写体側からこの第１の中間結像面までに含まれるレンズにより構成されるレンズ系をいうものとする。また、本明細書において第１の中間結像面とは、対物レンズ系によって観察被写体像が結像される結像面、つまり対物レンズ系の結像面を指す。また、当該観察光学系において、結像レンズ系とは、この第１の中間結像面から撮像素子の像面との間に配置されるレンズにより構成されるレンズ系をいうものとする。

【0018】

当該観察光学系では、対物レンズ系により第１の中間結像面において観察被写体像が一次結像される。この第１の中間結像面において結像された観察被写体像は、結像レンズ系により撮像素子の像面に再結像される。このように、対物レンズ系により観察被写体像を一次結像させることにより、最も観察被写体側に配置される対物レンズ系を構成するレンズの外径を大きくすることなく、高解像度の像高の大きな撮像素子（例えば、像高８ｍｍ以上の大型の撮像素子）にも対応可能な観察光学系を実現することができる。なお、以下において、便宜上、観察被写体と像面との間の結像面を中間結像面と称し、当該中間結像面に結像された観察被写体像を中間被写体像と称する場合がある。

【0019】

当該観察光学系において、上記中間結像面は、平面であっても湾曲していても問題ないが、収差補正を良好に行うことができるという観点から、平面であることが好ましい。

【0020】

当該観察光学系は、ｎ個（但し、ｎ≧１の整数）の中間結像面を含んでいてもよい。当該観察光学系に含まれる中間結像面の個数（ｎ）は特に限定されるものではないが、当該観察光学系に含まれる中間結像面の数（ｎ）が増加すると、収差補正上好ましくない。解像度の高い観察被写体像を撮像素子の像面に結像させるという観点から、当該観察光学系に含まれる中間結像面の個数（ｎ）は３以下であることが好ましく、２以下であることがより好ましく、１であることが最も好ましい。

【0021】

また、当該観察光学系が被写体側から順に第１の中間結像面、第２の中間結像面、・・・第ｎの中間結像面を含む場合、第２の中間結像面から第ｎの中間結像面は結像レンズ系に含まれるものとする。

【0022】

当該観察光学系が２以上の中間結像面を含む場合、各中間結像面間に配置されるレンズにより構成されるレンズ系をリレーレンズ系と称する。すなわち、第１の中間結像面から第２の中間結像面の間に配置されるレンズにより構成されるレンズ系、第２の中間結像面から第３の結像面の間に配置されるレンズにより構成されるレンズ系、・・・第ｎ−１の結像面から第ｎの中間結像面の間に配置されるレンズにより構成されるレンズ系、をそれぞれリレーレンズ系と称する。当該観察光学系に２以上の中間結像面が含まれる場合、結像レンズ系は１以上のリレーレンズ系を有する。中間結像面が１つのときはリレーレンズ系を含まない。

【0023】

なお、以下の実施の形態及び実施例では、当該観察光学系に複数のリレーレンズ系が含まれる場合、同じ構成のリレーレンズ系を複数配置する構成を例に挙げて説明するが、本件発明に係る観察光学系はこれに限定されるものではない。例えば、リレーレンズ系が複数配置される際に、倍率の異なるリレーレンズ系を配置することもできるし、異なるレンズ配置のリレーレンズ系を配置することもできる。

【0024】

結像レンズ系に１以上のリレーレンズ系を含ませることにより、対物レンズ系を構成するレンズの外径を大きくすることなく、当該観察光学系の光路長を長くすることができる。この場合、対物レンズ系の小型化を図ったときも、十分な光路長が得られることから、生体内部等の細く長い狭小空間内に対物レンズ系を挿入して使用することが容易になり、これらの狭小空間の内部観察を良好に行うことが可能になる。但し、リレーレンズ系は無収差ではないため、結像レンズ系に含まれるリレーレンズ系の数が多くなり過ぎると結像性能が低下するため好ましくない。当該観点から、結像レンズ系に含まれるリレーレンズ系の数は１であることがより好ましい。

【0025】

また、結像レンズ系は、光軸方向に移動可能なフォーカス群を有することが好ましい。そして、当該観察光学系では、結像レンズ系に含まれるフォーカス群を観察被写体の距離に応じて光軸方向に移動させることで合焦を行わせることが好ましい。

【0026】

高解像度の撮像素子では画素ピッチが小さくなるため、そのような高解像度の撮像素子に対応させるためには当該観察光学系の回折限界の点からＦナンバー（Ｆｎｏ）を小さくする必要がある。なお、焦点深度は、Ｆｎｏ×２×Ｐで表される。合焦位置が焦点深度からずれると、その撮像画像はいわゆるピンボケ画像と判断される。そのため、高解像度の像高の大きな撮像素子に対応可能な観察光学系とするには、観察被写体の距離が変動してもピント位置を焦点深度内に納めなければならない。そのため、結像レンズ系内にフォーカス群を設けることにより、観察被写体の距離に応じて、ピント位置を調整することができるため、ピンボケのない鮮明な輪郭の観察被写体像を得ることが容易になる。

【0027】

１−２．条件式
以下、当該観察光学系が満足することが好ましい条件について説明する。

【0028】

１−２−１．条件式（１）
当該観察光学系は、以下の条件を満足することを特徴とする。

【0029】

４０００ ＜ Ｙ／Ｐ×｜β｜ ＜ ３２０００ ・・・（１）
但し、
Ｙ ： 撮像素子の像面の対角長の半分の長さ
Ｐ ： 撮像素子の像面における画素ピッチ
β ： 結像レンズ系の横倍率

【0030】

条件式（１）は、当該観察光学系の像側に設けられる撮像素子の大きさと、画素ピッチと、結像レンズ系の横倍率との関係を規定する式である。条件式（１）を満足する場合、高画素の大型の撮像素子にも対応可能な解像度が高く、小型の観察光学系を得ることができる。また、Ｆナンバーの小さい明るい光学系とすることができる。これらのことから、光量の少ない狭小空間の内部観察に適した対物レンズ系とすることができる。また、当該対物レンズ系により結像された中間被写体像を結像レンズ系により拡大して撮像素子の撮像面に結像させるようにしたときも、輪郭の鮮明な観察被写体像を得ることができる。

【0031】

これに対して、条件式（１）の数値が上限値以上である場合、すなわち撮像素子の画素数に対して結像レンズ系の横倍率が大きくなり過ぎる。結像レンズ系が中間被写体像を拡大するとき、収差も同時に拡大される。そのため、良好な結像性能を維持するためには対物レンズ系における収差発生量を小さくする必要がある。しかしながら、対物レンズ系における収差発生量を小さくしようとすると、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になる。

【0032】

また、結像レンズ系の横倍率が大きくなりすぎると、Ｆナンバーの小さい明るい光学系を実現することが困難になる。この場合、回折限界によって高周波成分の解像性能が低くなるため、好ましくない。

【0033】

一方、条件式（１）の数値が下限値以下である場合、すなわち撮像素子の画素数に対して結像レンズ系の横倍率が小さくなり過ぎると、高画素の大きな撮像素子に対応可能な解像度を実現しようとすると、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になる。

【0034】

上記効果を得る上で、条件式（１）の上限値は２８０００であることが好ましく、２５０００であることがより好ましく、２２０００であることがさらに好ましい。また、条件式（１）の下限値は５０００であることが好ましく、６０００であることがより好ましく、７０００であることがさらに好ましい。

【0035】

ここで、撮像素子の撮像面とは、当該観察光学系の像面に配置される撮像素子の撮像面をいう。但し、複数の撮像素子をその撮像面が互いに重ならないようにして上記像面に配置し、結像レンズ系の光路を分割プリズムにより分割して、各撮像素子の撮像面にそれぞれ投射するような場合、これらの複数の撮像素子全体で、一つの大きな撮像素子を用いたときと等価の機能を有する。このように複数の撮像素子を用いる場合、上記撮像素子の撮像面は、複数の撮像素子と等価とみなされる一つの大きな撮像素子の撮像面を意味するものとする。なお、画素ピッチとは、撮像面において互いに隣り合う画素の画素中心間隔として定義され、複数の撮像素子を画素をずらして配置した場合、当該画素ピッチは画素をずらした量と定義される。

【0036】

また、当該観察光学系において、当該対物レンズ系は、正の屈折力を有するレンズと負の屈折力を有するレンズとが接合された接合レンズを少なくとも１枚有し、その接合面が負の屈折力を有することが好ましい。対物レンズ系がこのような接合レンズを有することにより、当該対物レンズ系で発生する色収差を小さくすることができる。条件式（１）を満足することにより、上述のとおり当該観察光学系は対物レンズ系の小型化を図っている。上記結像レンズ系の横倍率（β）が大きくなると、対物レンズ系で発生する縦収差は結像レンズ系の横倍率の二乗分、対物レンズ系で発生する横収差は当該結像レンズ系の横倍率の分だけ拡大されてしまう。そのため、対物レンズ系を上記接合レンズを少なくとも１枚含む構成とし、対物レンズ系において発生する色収差を小さくすることにより、条件式（１）の効果をより良好に得ることができ、当該観察光学系の高性能化及び小型化を図る上で好ましい。

【0037】

１−２−２．条件式（２）
当該観察光学系は、以下の条件を満足することが好ましい。

【0038】

５０ ＜ Ｙ／Ｐ／Ｆｎｏ ＜ ６００ ・・・（２）
但し、
Ｆｎｏ ： 当該観察光学系のＦナンバー

【0039】

上記条件式（２）は、撮像素子の大きさと、画素ピッチと、当該観察光学系のＦナンバー（Ｆｎｏ）との関係を規定する式である。条件式（２）を満足する場合、少ないレンズ枚数で収差補正を良好に行うことができ、小型で解像度の高い観察光学系を得ることがより容易になる。

【0040】

これに対して、条件式（２）の数値が上限値以上になると、すなわち、撮像素子の画素数に対して、当該観察光学系のＦナンバーが小さくなり過ぎると、少ないレンズ枚数で収差補正を良好に行うことが困難になり、解像度の高い観察光学系を得ようとすると、当該観察光学系の小型化を図ることが困難になる。一方、条件式（２）の数値が下限値以下になると、すなわち、撮像素子の画素数に対して、当該観察光学系のＦナンバーが大きくなり過ぎると、回折限界によって高周波成分の解像性能が低くなるため、好ましくない。

【0041】

上記効果を得る上で、条件式（２）の上限値は５００であることが好ましく、４００であることがより好ましく、３５０であることがさらに好ましい。また、条件式（２）の下限値は５２であることが好ましく、５５であることがより好ましく、６０であることがさらに好ましい。

【0042】

１−２−３．条件式（３）
条件式（３）は、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズに関する条件を規定した式である。条件式（３）の説明に先立ち、当該レンズの屈折力について説明する。当該観察光学系では、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが負の屈折力を有することが好ましい。対物レンズ系において、最も観察被写体側に配置されるレンズが負の屈折力を有する場合、当該対物レンズ系の広角化を図ることが容易になり、広い範囲の観察を可能としつつ、当該対物レンズ系を構成するレンズの外径の小型化を図ることができる。そのため、狭小空間の内部観察に適した対物レンズ系とすることができる。これと同時に、像面湾曲及びコマ収差の補正を良好に行うことができる。そのため、より高性能の観察光学系を実現することが可能になる。

【0043】

但し、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズは、負の屈折力を有すればよく、当該レンズは単レンズであってもよいし、正レンズと負レンズとを接合した接合レンズ等の複数のレンズを接合した接合レンズであってもよい。また、当該レンズの少なくとも一の面が非球面であると、歪曲収差や像面湾曲の補正をより良好に行うことができるため、好ましい。また、当該レンズの少なくとも一の面に回折格子構造が設けられていると、軸上色収差や倍率色収差の補正をより良好に行うことができるため、好ましい。

【0044】

当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが負の屈折力を有するとき、条件式（３）で表される以下の条件を満足することが好ましい。

【0045】

−３．００ ＜ ｆＬ１／ｆｆ ＜ −０．８０ ・・・（３）
但し、
ｆＬ１ ：対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの焦点距離
ｆｆ ：対物レンズ系の焦点距離
なお、当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが複数の単レンズを接合した接合レンズである場合、ｆＬ１は、当該接合レンズ全体の焦点距離をいうものとする。

【0046】

条件式（３）は、対物レンズ系の焦点距離に対する、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの焦点距離の比を規定する式である。条件式（３）を満足する場合、対物レンズ系の焦点距離に対する当該レンズの焦点距離の比が適正な範囲内となり、最も観察被写体側に配置される当該対物レンズ系の小型化を実現することがより容易になる。また、歪曲収差、像面収差及びコマ収差の補正を行う上でも有効である。

【0047】

これに対して、条件式（３）の数値が上限値以上になると、すなわち、当該対物レンズ系の焦点距離に対して、当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの焦点距離が短くなるため、歪曲収差、像面収差及びコマ収差等の発生量が大きくなり、当該観察光学系の一層の高性能化を図る上で好ましくない。一方、条件式（３）の数値が下限値以下になると、すなわち、当該対物レンズ系の焦点距離に対して、当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの焦点距離が長くなる。この場合、外径の大きなレンズを、当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置する必要が生じるため、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になり、好ましくない。

【0048】

上記効果を得る上で、条件式（３）の上限値は−０．８５であることが好ましく、−０．９０であることがより好ましく、−０．９５であることがさらに好ましく、−１．００であることが最も好ましい。また、条件式（３）の下限値は−２．５０であることが好ましく、−２．００であることがより好ましく、−１．８０であることがさらに好ましい。

【0049】

１−２−４．条件式（４）
当該観察光学系は、以下の条件を満足する所定のレンズを少なくとも１枚有することが好ましい。

【0050】

１．８６ ＜ Ｎｄ ・・・（４）
但し、
Ｎｄ ： ｄ線における屈折率

【0051】

条件式（４）は、当該観察光学系に含まれる少なくともいずれか１枚のレンズに関する式である。条件式（４）を満足するレンズは屈折率が大きく、屈折力の大きなレンズとすることができ、ペッツバール和を改善することができる。そのため、条件式（４）を満足する所定のレンズを少なくとも１枚含ませることにより、当該観察光学系の一層の高性能化が容易になる。なお、当該観察光学系が少なくとも１枚の当該所定のレンズを含むことが好ましく、対物レンズ系、結像レンズ系のいずれに当該所定のレンズが含まれていてもよい。また、当該観察光学系は複数の当該所定のレンズを含んでいてもよい。

【0052】

上記効果を得る上で、条件式（４）の下限値は１．９０であることが好ましく、１．９１であることがより好ましく、１．９４であることがさらに好ましく、２．００であることが最も好ましい。

【0053】

当該観察光学系が上記所定のレンズを含むとき、当該所定のレンズは負の屈折力を有することが好ましい。当該観察光学系は観察被写体像を撮像素子の像面に結像するため、当該観察光学系は全体で正の屈折力を有する。従って、当該観察光学系に含まれる負の屈折力は、当該観察光学系に含まれる正の屈折力よりも弱い。そのため、上記条件式（４）を満足するレンズを、負の屈折力を有するレンズとすることにより、ペッツバール和をより良好にすることができ、当該観察光学系の一層の高性能化を実現することがより容易になる。

【0054】

１−２−５．条件式（５）
当該観察光学系は、以下の条件を満足することが好ましい。

【0055】

０．１０ ＜ ｆｆ／｜ｆ｜ ＜ ０．４５ ・・・（５）
但し、
ｆｆ： 対物レンズ系の焦点距離
ｆ ： 当該観察光学系全系の合成焦点距離

【0056】

条件式（５）は、当該観察光学系全系の合成焦点距離の絶対値に対する当該対物レンズ系の焦点距離の比を規定した式である。当該条件式（５）は、結像レンズ系の横倍率（β）の逆数を表している。条件式（５）を満足する場合、高解像度の像高の大きな撮像素子用の観察光学系としたときも、対物レンズ系を小型化することが容易になり、狭小空間の内部観察等に適した観察光学系を実現することがより容易になる。

【0057】

これに対して、条件式（５）の数値が上限値以上である場合、すなわち結像レンズ系の横倍率が小さくなると、高解像度の像高の大きな撮像素子に対応させるときに、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になるため、好ましくない。一方、条件式（５）の数値が下限値以下である場合、すなわち結像レンズ系の横倍率が大きくなると、高解像度の像高の大きな撮像素子に対応させたときも、対物レンズ系の小型化を図ることは容易になるが、当該観察光学系のＦナンバーが大きくなり、明るい光学系を実現することが困難になる。また、この場合、回折限界によって高周波成分の解像性能が低くなるため、好ましくない。

【0058】

上記効果を得る上で、条件式（５）の上限値は０．４０であることが好ましく、０．３５であることがより好ましく、０．３２であることがさらに好ましく、０．３０であることが最も好ましい。また、条件式（５）の下限値は０．１１であることが好ましく、０．１２であることがより好ましく、０．１５であることがさらに好ましい。

【0059】

１−２−６．条件式（６）
結像レンズ系が上記リレーレンズ系を備える場合、当該リレーレンズ系が以下の条件を満足することが好ましい。
０．９ ＜ ｜βｒ｜ ・・・（６）
但し、
βｒ ： リレーレンズ系の横倍率

【0060】

条件式（６）は、リレーレンズ系の横倍率を規定するための式である。条件式（６）を満足する場合、リレーレンズ系の横倍率が適正な範囲内となり、対物レンズ系が第１の中間結像面において結像した中間被写体像をリレーレンズ系を含む結像レンズ系により、収差を拡大し過ぎたり、Ｆナンバーを小さくし過ぎることなく、撮像素子の撮像面に良好に結像させることができる。

【0061】

これに対して、条件式（６）の数値が下限値以下になると、対物レンズ系により第１の中間結像面に結像された中間被写体像をリレーレンズ系が縮小しすぎてしまう。そのため、高解像度の像高の大きな撮像素子に対応させるには、当該観察光学系においてリレーレンズ系よりも像側に配置されるレンズ系、すなわち対物レンズ系の横倍率を大きくする必要がある。その場合、収差の拡大やＦナンバーが小さくなるため、当該観察光学系の高性能化を図る上で好ましくない。

【0062】

上記効果を得る上で、条件式（６）の上の下限値は０．９２であることが好ましく、０．９５であることがより好ましく、０．９９であることがさらに好ましい。

【0063】

１−２−７．条件式（７）
条件式（７）は、当該観察光学系のフォーカス群に関する条件を規定した式である。上述したとおり、当該観察光学系では、結像レンズ系がフォーカス群を有することが好ましい。結像レンズ系がフォーカス群を有する場合、当該フォーカス群が以下の条件を満足することが好ましい。

【0064】

０．２ ＜ ｜｛（１−（βｆ×βｆ）｝×βｓ×βｓ｜ ＜ １２．０ ・・・（７）
但し、
βｆ ： フォーカス群の横倍率
βｓ ： フォーカス群より前記像面側に配置されるレンズ群の合成横倍率

【0065】

条件式（７）は、結像レンズ系に含まれるフォーカス群のピント敏感度を規定するための式である。条件式（７）を満足する場合、ピント位置を調整するためのフォーカス群の移動量が適正な範囲内となり、被写体にピントの合った輪郭の鮮明な観察被写体像を得ることができると共に、当該観察光学系の小型化を図ることがより容易になる。

【0066】

これに対して、条件式（７）の数値が上限値以上になると、ピント位置の位置ズレを調整するときの、フォーカス群の移動量が大きくなり過ぎるため、迅速な合焦動作を行うことが困難になると共に、当該観察光学系の高性能化を図る上で好ましくない。また、フォーカス群の移動量が大きくなると、当該フォーカス群を駆動するための駆動機構も大型化する。そのため、当該観察光学系の小型化を図ることが困難になるため、好ましくない。一方、条件式（７）の数値が下限値以下になると、ピント位置の位置ズレを調整するときの、フォーカス群の移動量は僅かで済む。そのため、迅速な合焦動作を行う上では有利であるが、フォーカス群の位置制御を高精度で行う必要があるため好ましくない。

【0067】

上記効果を得る上で、条件式（７）の上限値は１０．０であることが好ましく、８．０であることがより好ましく、６．０であることがさらに好ましい。また、条件式（７）の下限値は０．３であることが好ましく、０．５であることがより好ましく、０．７であることがさらに好ましい。

【0068】

１−２−８．条件式（８）
当該観察光学系では、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズが以下の条件を満足することが好ましい。

【0069】

０．７０ ＜ ＣｒＬ１ｒ／ｆｆ ＜ ２．５０ ・・・（８）
但し、
ＣｒＬ１ｒ： 前記対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像側面の曲率半径

【0070】

条件式（８）は、当該対物レンズ系の焦点距離に対する対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像側面の曲率半径の比に関する式である。条件式（８）を満足する場合、対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像側面が像面側に対して適正な曲率の凹面となる。その結果、像面湾曲やコマ収差の発生量を抑制することができ、当該観察光学系の高性能化及び小型化を図ることがより容易になる。

【0071】

これに対して、条件式（８）の数値が上限値以上になると、すなわち当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像画面が像面側に対して曲率の小さな凹面となる。そのため、広い範囲の観察が可能になるように当該観察光学系の広角化を図ろうとすると、当該対物レンズ系を構成するレンズの外径を大きくする必要があり、当該観察光学系の小型化を図る上で好ましくない。一方、条件式（８）の数値が下限値以下になると、すなわち当該対物レンズ系において最も観察被写体側に配置されるレンズの像画面が像面側に対して曲率の大きな凹面となる。そのため、像面湾曲やコマ収差の発生量が大きくなり、これらの補正が困難になり、当該観察光学系の高性能化を図る上で好ましくない。

【0072】

上記効果を得る上で、条件式（８）の上限値は２．３０であることが好ましく、２．１０であることがより好ましく、１．９０であることがさらに好ましい。また、条件式（８）の下限値は０．７５であることが好ましく、０．８０であることがより好ましく、０．９０であることがさらに好ましい。

【0073】

２．結像レンズ系
次に、本件発明に係る結像レンズ系について説明する。本件発明に係る結像レンズ系は、対物レンズ系によって結像された観察被写体像を撮像素子の像面に結像させるためのレンズ系であって、以下の条件を満足することを特徴とする。なお、当該結像レンズ系は、上記本件発明に係る観察光学系を構成する結像レンズ系であってもよく、上記本件発明に係る観察光学系を構成する対物レンズ系によって結像された観察被写体像を撮像素子の像面に結像させるためのレンズ系であってもよい。

【0074】

２．２８ ＜ ｜β｜ ＜ １２．０ ・・・（９）
但し、
β ： 結像レンズ系の横倍率

【0075】

条件式（９）は、当該結像レンズ系の横倍率を規定する式である。条件式（９）を満足する場合、対物レンズ系によって結像された観察被写体像（中間被写体像）を高画素の大型の撮像素子の像面に良好に結像させることができる。そのため、当該結像レンズ系を含む観察光学系を、高解像度であり、且つ、小型の観察光学系とすることができる。また、Ｆナンバーの小さい明るい光学系とすることができる。これらのことから、対物レンズ系の小型化を図ることが容易になり、対物レンズ系を光量の少ない狭小空間の内部観察に適した小型のレンズ系とすることができる。

【0076】

これに対して、条件式（９）の数値が上限値以上である場合、すなわち結像レンズ系の横倍率が大きくなり過ぎる。結像レンズ系が中間被写体像を拡大するとき、収差も同時に拡大される。そのため、良好な結像性能を維持するためには対物レンズ系における収差発生量を小さくする必要がある。しかしながら、対物レンズ系における収差発生量を小さくしようとすると、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になる。

【0077】

また、結像レンズ系の横倍率が大きくなりすぎると、Ｆナンバーの小さい明るい光学系を実現することが困難になる。この場合、回折限界によって高周波成分の解像性能が低くなるため、好ましくない。

【0078】

一方、条件式（９）の数値が下限値以下である場合、すなわち結像レンズ系の横倍率が小さくなり過ぎると、高画素の大きな撮像素子に対応可能な解像度を実現しようとすると、対物レンズ系の小型化を図ることが困難になる。

【0079】

上記効果を得る上で、条件式（９）の上限値は１０．０であることが好ましく、９．０であることがより好ましく、８．０であることがさらに好ましい。また、条件式（９）の下限値は２．５であることが好ましく、２．８、３．０、３．３と数値が大きくなるほどに好適になる。

【0080】

以上に述べてきた当該観察光学系は、以下の条件を満足することがより好ましい。
１１．０８ ≦ ＴＬ／Ｙ ≦ ３３．３３ ・・・（１０）
但し、
ＴＬ ： 当該観察光学系の最も観察被写体側の面から像面までの長さ
Ｙ ： 前記像面の対角長の半分の長さ

【0081】

３．観察光学系の調整方法
次に、本件発明に係る観察光学系の調整方法について説明する。本件発明に係る観察光学系の調整方法は、上記観察光学系において空気間隔を調整することで製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることを特徴とする。

【0082】

高解像度の撮像素子では画素ピッチが小さくなるため、焦点深度が浅く、許容錯乱円が小さくなる。そのような高解像度の撮像素子では、観察光学系に要求される収差許容量が小さくなる。上記対物レンズ系や結像光学系は複数のレンズから構成されるが、レンズ加工やレンズ枠の加工の際、レンズ枠にレンズを組み付ける際などに生じる誤差に起因して収差が発生する。このような誤差に起因する収差により、撮像面に結像される観察被写体像の画質低下が生じる。そこで、対物レンズ系又は結像レンズ系を構成する各レンズ、或いは、対物レンズ系と結像レンズ系との間など、当該観察光学系を構成するレンズ間の空気間隔を調整することで製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることで、高性能な観察光学系を得ることができる。

【0083】

ここで、製造誤差によって発生する誤差量とは、バックフォーカスの誤差、球面収差、像面湾曲、色収差等のことをいう。また、空気間隔を調整するとは、製造誤差を考慮しない場合の設計値から空気間隔を変更することをいう。当該観察光学系を構成するレンズのうち、どのレンズ間の空気間隔を調整してもよく、その調整箇所や調整個数、調整方法、調整回数は任意に決定することができる。

【0084】

また、本件発明に係る観察光学系の調整方法は、上記観察光学系に含まれるレンズのうち、少なくとも１つのレンズを偏芯させることで製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることを特徴とする。

【0085】

空気間隔を調整する場合と同様に、当該観察光学系に含まれるレンズのうち、少なくとも１つのレンズを偏芯させることにより、製造誤差によって発生する誤差量を小さくすることができ、高性能な観察光学系を得ることができる。

【0086】

ここで、製造誤差によって発生する誤差量とは、製造誤差によって発生する偏芯誤差量をいい、具体的にはアキシャルコマ、片ボケ、像高誤差、色ズレ等をいう。また、少なくとも１つのレンズを偏芯させるとは、当該観察光学系を構成するレンズのうち、少なくとも１つのレンズを光軸に対して傾けることなどを意味する。偏芯させるレンズの位置、偏芯させるレンズの調整個数、偏芯方法、偏芯回数、偏芯させる際のレンズの回転中心等は任意に決定することができる。

【0087】

４．観察撮像装置
次に、本件発明に係る観察撮像装置について説明する。本件発明に係る観察撮像装置は、上記本件発明に係る観察光学系と、当該観察光学系の像側に撮像素子とを備え、当該観察光学系によって形成された観察被写体像を撮像素子により画像データに変換することを特徴とする。

【0088】

ここで、撮像素子に特に限定はなく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどの固体撮像素子を用いることができる。当該固体撮像素子の解像度や大きさについて特に限定されるものではないが、本件発明に係る観察光学系は、高解像度の像高の大きい固体撮像素子に好適であるため、当該固体撮像素子はフルハイビジョン以上の解像度であることが好ましく、４Ｋ以上の解像度であることがより好ましく、８Ｋ以上の解像度であることがさらに好ましい。

【0089】

当該観察撮像装置は、静止画像を取得するデジタルスチルカメラとして構成されていてもよいし、動画を取得するデジタルビデオカメラとして構成されていてもよい。本件発明に係る観察光学系は解像度が高いため、顕微鏡撮像装置等の微細な被写体を観察するための観察撮像装置として好適である。また、本件発明に係る観察光学系は、最も観察被写体側に配置される対物レンズ系を極めて小型に構成することが可能であるため、例えば、生体内等の人が直接入ることのできない狭小空間の内部観察を行うために用いる観察撮像装置としても好適である。また、当該観察撮像装置は、観察光学系が筐体に固定されたレンズ固定式の観察撮像装置であってもよいし、観察光学系の全部又は一部（例えば、対物レンズ系等）が取り外し自在に構成されたレンズ交換式の撮像装置であってもよい。

【0090】

５．観察撮像システム
次に、本件発明に係る観察撮像システムについて説明する。本件発明に係る観察撮像システムは、上記本件発明に係る観察撮像装置を含む観察撮像システムであって、上記観察撮像装置により生成された観察被写体像に関する画像データを電気的に加工する画像処理部を有することを特徴とする。

【0091】

当該観察撮像システムは、モニタ等の画像出力装置を備えていてもよく、観察撮像装置において取得した観察被写体画像に関する画像データを画像出力装置に出力し、多くの人が同時に観察被写体像を細部まで観察できるようにした観察システムであることが好ましい。

【0092】

上記本件発明に係る観察光学系において、広角化と小型化とを実現した場合、像形状の歪みが生じやすくなる。そこで、当該観察撮像システムにおいて、上記画像データに対して像形状の歪みを電気的に加工する画像処理部を設けることにより、像形状の歪みの少ない観察被写体画像を画像出力装置等に出力させることができる。なお、画像処理部は、像形状の歪みを補正するための補正用データを予め記憶した記憶部と、観察撮像装置において取得された画像データと、補正用データとを関連づけて、画像データを補正する演算処理部（ＣＰＵ）等を備えていることが好ましい。

【0093】

ここで、上記画像処理部は、観察撮像装置が取得した観察被写体像に関する画像データのうち、歪曲収差に関するデータを電気的に加工することが好ましい。画像処理部において、歪曲収差に関するデータを電気的に加工することができれば、対物レンズ系において、最も観察被写体側に負の屈折力を有するレンズを配置し、当該観察光学系の広角化を図ったときに、当該最も観察被写体側に配置されたレンズに強い負の屈折力を持たせたときも画像処理部において歪曲収差の小さい画像データを生成することができる。そのため、当該最も観察被写体側に小型で強い負の屈折力を有するレンズを配置することができ、当該観察光学系の広角化及び小型化を図ると共に、観察被写体像を歪みなく画像出力装置等に表示させることができる。

【0094】

また、上記画像処理部は、観察撮像装置が取得した観察被写体像に関する画像データのうち、倍率色収差に関するデータを電気的に加工することが好ましい。画像処理部において、倍率色収差に関するデータを電気的に加工することができれば、色収差の小さい観察被写体像を画像出力装置等に表示させることができる。そのため、観察光学系を構成するレンズ枚数を削減することが可能になり、当該観察光学系の小型化を図ることが容易にある。

【0095】

次に、実施例を示して本件発明を具体的に説明する。但し、本件発明は以下の実施例に限定されるものではない。以下に挙げる各実施例の光学系は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置（光学装置）に用いられる撮像光学系としての観察光学系であり、特に、顕微鏡や、狭小空間の内部観察を行うための観察撮像装置に好ましく適用することができる。また、各レンズ断面図において、図面に向かって左方が観察被写体側（物体側）、右方が像面側である。

【実施例1】

【0096】

（１）観察光学系の構成
図１は、本件発明に係る実施例１の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該観察光学系は、観察被写体側から順に、対物レンズ系Ｇ１と、リレーレンズ系Ｒを含む結像レンズ系Ｇ２とから構成されている。当該観察光学系では、対物レンズ系Ｇ１により、中間被写体像が第１の中間結像面ＭＩＰに結像される。この中間被写体像は、結像レンズ系Ｇ２において、第２の中間結像面ＭＩＰにリレーレンズ系Ｒにより結像された上で、撮像素子の像面ＩＰに結像される。結像レンズ系Ｇ２には、当該リレーレンズ系Ｒの他、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群を有している。なお、図１（ａ）には、リレーレンズ系ＲをブロックＲとして表示し、図１（ｂ）にリレーレンズ系Ｒのレンズ構成を示している。リレーレンズ系Ｒの観察被写体側及び像面側に表示する光軸に直交する細長いラインは、それぞれ観察被写体側から順に、第１の中間結像面ＭＩＰ、第２の中間結像面ＭＩＰを示している。また、図１（ａ）において、「ＣＧ」はカバーガラス等である。これらの点は、他の実施例においても同じであるため、以下では説明を省略する。

【0097】

対物レンズＧ１は、観察被写体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹形状の負レンズＬ２と両凸形状の正レンズＬ３とを接合した接合レンズと、開放Ｆナンバーを決定するための開口規制面Ｓと、両凸形状の正レンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８から構成されている。

【0098】

結像レンズ系Ｇ２は、観察被写体側から順に、リレーレンズ系Ｒと、両凸形状の正レンズＬ１９と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０と、両凹形状の負レンズＬ２１と両凸形状の正レンズＬ２２とを接合した接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と、平行平板であるＬ２７と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ２８と、両凹形状の負レンズＬ２９と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３０と、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と、両凸形状の正レンズＬ３３とから構成されている。

【0099】

リレーレンズ系Ｒは、図１（ｂ）に示すように、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と、両凹形状の負レンズＬ１０と両凸形状の正レンズＬ１１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と両凹形状の負レンズＬ１５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１６と両凹形状の負レンズＬ１７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１８とから構成されている。

【0100】

結像レンズ系Ｇ２において、両凸形状の正レンズＬ３１が無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群である。

【0101】

当該実施例では、結像レンズ系Ｇ２がリレーレンズ系Ｒを１つ含む。当該実施例において、リレーレンズ系Ｒを複数備える構成とすることができる。結像レンズ系Ｇ２に含まれるリレーレンズ系Ｒの数を増加させると、当該観察光学系の光路長を長くすることが出来るため、細く長い狭小空間の内部観察に適した観察光学系を得ることができる。

【0102】

ここで、製造誤差によって像面湾曲が発生した場合には、例えばリレーレンズ系Ｒを光軸方向に移動させることで発生した像面湾曲を小さくすることが出来る。

【0103】

また、製造誤差によって片ボケが発生した場合には、例えば、結像レンズ系Ｇ２に含まれるＬ３２とＬ３３を一体として光軸と垂直方向に移動させることで発生した片ボケを小さくすることが出来る。

【0104】

本実施例において、撮像素子の像面ＩＰにおける画素ピッチＰは、２μｍから８μｍの範囲が好ましいが、本実施例の観察光学系は、この範囲以外の撮像素子にも適用可能である。

【0105】

（２）数値実施例
次に、当該観察光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。本実施例の観察光学系のレンズデータを表１及び表２に示す。表１及び表２において、「面番号」は物体側から数えたレンズ面の順番、「ｒ」はレンズ面の曲率半径、「ｄ」はレンズ面の光軸上の間隔、「ｎ」はｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対する屈折率、「ν」はｄ線に対するアッベ数をそれぞれ示している。また、面番号の次の欄に表示する「Ｓ」開口規正面を表している。なお、各表中の長さの単位は全て「ｍｍ」であり、画角の単位は全て「°」である。ここで、表１において、面番号「１」と「２」の欄には硝材が記載されていないが、図１に示す観察光学系において、最も観察被写体側に配置されるレンズＬ１を保護する等の目的で、当該レンズＬ１の観察被写体側にカバーガラスを挿入してもよい。これらのレンズデータに関する事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0106】

また、表３に、当該観察光学系の光軸上の可変間隔、緒元表、各レンズ系／群の焦点距離を示す。可変間隔は、無限遠合焦時及び観察距離１０ｃｍ、５ｃｍ、２．５ｃｍ、１ｃｍの各合焦時における各レンズ面間の間隔を示している。緒元表において、「ｆ」は当該観察光学系の無限遠合焦時における焦点距離（ｍｍ）、「Ｆｎｏ．」は当該光学系のＦナンバー、「全長」は当該光学系の光学全長であり、第１面から像面までの距離（ｍｍ）である。また、「ω」は当該光学系の半画角（°）、「Ｙ」は当該光学系の像高（ｍｍ）である。各レンズ系／群の焦点距離において、「対物レンズ系」は、対物レンズ系Ｇ１の焦点距離、「リレーレンズ系」は、リレーレンズ系Ｒの焦点距離、「前側レンズ群」は、リレーレンズ系Ｒと、フォーカス群との間に配置されるレンズにより構成される前側レンズ群の焦点距離、「フォーカス群」はフォーカス群の焦点距離、「後側レンズ群」はフォーカス群と像面との間に配置されるレンズにより構成される後側レンズ群の焦点距離、「結像レンズ系」は結像レンズ系Ｇ２全体の焦点距離である。「面番号」は、各レンズ系／群に含まれる上記面番号を示す。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表１８に示す。これらの表に関する事項は他の実施例で示す各表においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0107】

図２に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図及を示す。各縦収差図において、図面に向かって左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差、倍率色収差を表している。球面収差を表す図では、縦軸は開放Ｆナンバーとの割合、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）、点線がＣ線（波長λ＝６５６．３ｎｍ）、１点鎖線がＦ線（波長λ＝４８６．１ｎｍ）における球面収差を示す。非点収差を表す図では、縦軸は像高、横軸にデフォーカスをとり、実線がｄ線に対するサジタル像面（ｄｓ）、点線がｄ線に対するメリジオナル像面（ｄｍ）を示す。歪曲収差を表す図では、縦軸は像高、横軸に％をとり、歪曲収差を表す。倍率色収差を表す図では、縦軸に画角、横軸に倍率色収差量をとり、点線がｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するＣ線（波長λ＝６５６．３ｎｍ）の倍率色収差、１点鎖線がｄ線（波長λ＝５８７．６ｎｍ）に対するＦ線（波長λ＝４８６．１ｎｍ）の倍率色収差を示す。

【0108】

これらの各図に関する事項は他の実施例で示す縦収差図においても同様であるため、以下では説明を省略する。

【0109】

【表1】

【0110】

【表2】

【0111】

【表3】

【実施例2】

【0112】

（１）観察光学系の構成
図３は、本件発明に係る実施例２の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該観察光学系は、観察被写体側から順に、対物レンズ系Ｇ１と、リレーレンズ系Ｒを含む結像レンズ系Ｇ２とから構成されている。当該観察光学系では、対物レンズ系Ｇ１により、中間被写体像が第１の中間結像面ＭＩＰに結像される。この中間被写体像は、結像レンズ系Ｇ２において、第２の中間結像面ＭＩＰにリレーレンズ系Ｒにより結像された上で、撮像素子の像面ＩＰに結像される。結像レンズ系Ｇ２には、当該リレーレンズ系Ｒの他、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群を有している。なお、図３（ａ）では、対物レンズ系Ｇ１とリレーレンズ系Ｒを上段に、リレーレンズ系Ｒの像面側のレンズ構成を下段に示している。

【0113】

対物レンズ系Ｇ１は、観察被写体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹形状の負レンズＬ２と両凸形状の正レンズＬ３とを接合した接合レンズと、開放Ｆナンバーを決定するための開口規制面と、両凸形状の正レンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８とから構成されている。

【0114】

結像レンズ系Ｇ２は、観察被写体側から順に、リレーレンズ系Ｒと、両凸形状の正レンズＬ１９と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０と、両凹形状の負レンズＬ２１と両凸形状の正レンズＬ２２とを接合した接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と、平行平板であるＬ２７と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２８と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２９と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３０と、両凸形状の正レンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と、両凸形状の正レンズＬ３３とから構成されている。

【0115】

図３（ｂ）に示すように、リレーレンズ系Ｒは、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と、両凹形状の負レンズＬ１０と両凸形状の正レンズＬ１１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と両凹形状の負レンズＬ１５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１６と両凹形状の負レンズＬ１７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１８とから構成されている。

【0116】

結像レンズ系Ｇ２において、両凸形状の正レンズＬ３１が無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群である。

【0117】

当該実施例では、結像レンズ系Ｇ２がリレーレンズ系Ｒを１つ含む。当該実施例において、リレーレンズ系Ｒを複数備える構成とすることができる。結像レンズ系Ｇ２に含まれるリレーレンズ系Ｒの数を増加させると、当該観察光学系の光路長を長くすることが出来るため、細く長い狭小空間の内部観察に適した観察光学系を得ることができる。

【0118】

ここで、製造誤差によって像面湾曲が発生した場合には、例えばリレーレンズ系Ｒを光軸方向に移動させることで発生した像面湾曲を小さくすることが出来る。

【0119】

また、製造誤差によって片ボケが発生した場合には、例えば、結像レンズ系Ｇ２に含まれるＬ３２とＬ３３を一体として光軸と垂直方向に移動させることで発生した片ボケを小さくすることが出来る。

【0120】

本実施例において、撮像素子の像面ＩＰにおける画素ピッチＰは、２μｍから８μｍの範囲が好ましいが、本実施例の観察光学系は、この範囲以外の撮像素子にも適用可能である。

【0121】

（２）数値実施例
次に、当該観察光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。本実施例の観察光学系のレンズデータを表４及び表５に示す。また、表６に、当該観察光学系の光軸上の可変間隔、緒元表、各レンズ群の焦点距離を示す。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表１８に示す。さらに、図４に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図及を示す。

【0122】

【表4】

【0123】

【表5】

【0124】

【表6】

【実施例3】

【0125】

（１）観察光学系の構成
図５は、本件発明に係る実施例３の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該観察光学系は、観察被写体側から順に、対物レンズ系Ｇ１と、第１のリレーレンズ系Ｒ１及び第２のリレーレンズ系Ｒ２を含む結像レンズ系Ｇ２とから構成されている。当該観察光学系では、対物レンズ系Ｇ１により、中間被写体像が第１の中間結像面ＭＩＰに結像される。この中間被写体像は、結像レンズ系Ｇ２において、第１のリレーレンズ系Ｒ１により第２の中間結像面ＭＩＰに、第２のリレーレンズ系Ｒ２により第３の中間結像面ＭＩＰにそれぞれ結像された上で、撮像素子の像面ＩＰに結像される。結像レンズ系Ｇ２には、当該第１のリレーレンズ系Ｒ１及び第２のリレーレンズ系Ｒ２の他、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群を有している。なお、図５（ａ）では、対物レンズ系Ｇ１と第１のリレーレンズ系Ｒ１及び第２のリレーレンズ系Ｒ２を上段に、第２のリレーレンズ系Ｒ２の像面側のレンズ構成を下段に示している。また、図５（ｂ）には、第１のリレーレンズ系Ｒ１のレンズ構成を示す。第２のリレーレンズ系Ｒ２のレンズ構成は、第１のリレーレンズ系Ｒ１と略同じであり、図示しないレンズＬ１９〜Ｌ２８により構成される。

【0126】

対物レンズ系Ｇ１は、観察被写体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹形状の負レンズＬ２と両凸形状の正レンズＬ３とを接合した接合レンズと、開放Ｆナンバーを決定するための開口規制面と、両凸形状の正レンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８とから構成されている。

【0127】

結像レンズ系Ｇ２は、観察被写体側から順に、第１のリレーレンズ系Ｒ１と、第２のリレーレンズ系Ｒ２と、両凸形状の正レンズＬ２９と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３０と、両凹形状の負レンズＬ３１と両凸形状の正レンズＬ３２とを接合した接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３４とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３５と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ３６と、平行平板であるＬ３７と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ３８と、両凹形状の負レンズＬ３９と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４０と、両凸形状の正レンズＬ４１と、両凹形状の負レンズＬ４２と、両凸形状の正レンズＬ４３とから構成されている。

【0128】

図５（ｂ）に示すように、第１のリレーレンズ系Ｒ１は、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と、両凹形状の負レンズＬ１０と両凸形状の正レンズＬ１１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と両凹形状の負レンズＬ１５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１６と両凹形状の負レンズＬ１７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１８とから構成されている。

【0129】

図示は省略したが、第２のリレーレンズ系Ｒ２は、第１のリレーレンズ系Ｒ１と同様のレンズ構成を有し、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１９と、両凹形状の負レンズＬ２０と両凸形状の正レンズＬ２１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２２と両凸形状の正レンズＬ２３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２４と両凹形状の負レンズＬ２５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２６と両凹形状の負レンズＬ２７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２８とから構成されている。

【0130】

結像レンズ系Ｇ２において、両凸形状の正レンズＬ４１が無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群である。

【0131】

当該実施例では、結像レンズ系Ｇ２が第１のリレーレンズ系Ｒ１及び第２のリレーレンズ系Ｒ２を含む。当該実施例において、リレーレンズ系を２つ備えているが、結像レンズ系Ｇ２に含まれるリレーレンズ系の数をさらに増加させると、当該観察光学系の光路長をより長くすることが出来るため、細く長い狭小空間の内部観察に適した観察光学系を得ることができる。また、リレーレンズ系の数を少なくすれば、より結像性能の高い観察光学系とすることができる。

【0132】

ここで、製造誤差によって像面湾曲が発生した場合には、例えば第１のリレーレンズ系Ｒ１を光軸方向に移動させることで発生した像面湾曲を小さくすることが出来る。

【0133】

また、製造誤差によって片ボケが発生した場合には、例えば、結像レンズ系Ｇ２に含まれるＬ４２とＬ４３を一体として光軸と垂直方向に移動させることで発生した片ボケを小さくすることが出来る。

【0134】

本実施例において、撮像素子の像面ＩＰにおける画素ピッチＰは、２μｍから８μｍの範囲が好ましいが、本実施例の観察光学系は、この範囲以外の撮像素子にも適用可能である。

【0135】

（２）数値実施例
次に、当該観察光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。本実施例の観察光学系のレンズデータを表７〜表９に示す。また、表１０に、当該観察光学系の光軸上の可変間隔、緒元表、各レンズ群の焦点距離を示す。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表１８に示す。さらに、図６に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図及を示す。

【0136】

【表7】

【0137】

【表8】

【0138】

【表9】

【0139】

【表10】

【実施例4】

【0140】

（１）観察光学系の構成
図７は、本件発明に係る実施例４の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該観察光学系は、観察被写体側から順に、対物レンズ系Ｇ１と、第１のリレーレンズ系Ｒ１、第２のリレーレンズ系Ｒ２及び第３のリレーレンズ系Ｒ３を含む結像レンズ系Ｇ２とから構成されている。当該観察光学系では、対物レンズ系Ｇ１により、中間被写体像が第１の中間結像面ＭＩＰに結像される。この中間被写体像は、結像レンズ系Ｇ２において、第１のリレーレンズ系Ｒ１により第２の中間結像面ＭＩＰに、第２のリレーレンズ系Ｒ２により第３の中間結像面ＭＩＰに、第３のリレーレンズ系Ｒ３により第４の中間結像面ＭＩＰにそれぞれ結像された上で、撮像素子の像面ＩＰに結像される。結像レンズ系Ｇ２には、当該第１のリレーレンズ系Ｒ１、第２のリレーレンズ系Ｒ２及び第３のリレーレンズ系Ｒ３の他、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群を有している。なお、図７（ａ）では、対物レンズ系Ｇ１と第１のリレーレンズ系Ｒ１、第２のリレーレンズ系Ｒ２及び第３のリレーレンズ系Ｒ３を上段に、第３のリレーレンズ系Ｒ３の像面側のレンズ構成を下段に示している。また、図７（ｂ）には、第１のリレーレンズ系Ｒ１のレンズ構成を示す。第２のリレーレンズ系Ｒ２及び第３のリレーレンズ系Ｒ３のレンズ構成は、第１のリレーレンズ系Ｒ１と略同じであり、図示しないレンズＬ１９〜Ｌ２８、レンズＬ２９〜Ｌ３８によりそれぞれ構成される。

【0141】

対物レンズ系Ｇ１は、観察被写体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹形状の負レンズＬ２と両凸形状の正レンズＬ３とを接合した接合レンズと、開放Ｆナンバーを決定するための開口規制面と、両凸形状の正レンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８とから構成されている。

【0142】

結像レンズ系Ｇ２は、観察被写体側から順に、第１のリレーレンズ系Ｒ１と、第２のリレーレンズ系Ｒ２と、第３のリレーレンズ系Ｒ３と、両凸形状の正レンズＬ３９と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４０と、両凹形状の負レンズＬ４１と両凸形状の正レンズＬ４２とを接合した接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４４とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４５と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ４６と、平行平板であるＬ４７と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ４８と、両凹形状の負レンズＬ４９と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ５０と、両凸形状の正レンズＬ５１と、両凹形状の負レンズＬ５２と、両凸形状の正レンズＬ５３とから構成されている。

【0143】

図７（ｂ）に示すように、第１のリレーレンズ系Ｒ１は、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と、両凹形状の負レンズＬ１０と両凸形状の正レンズＬ１１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と両凹形状の負レンズＬ１５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１６と両凹形状の負レンズＬ１７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１８とから構成されている。

【0144】

図示は省略したが、第２のリレーレンズ系Ｒ２は、第１のリレーレンズ系Ｒ１と同様のレンズ構成を有し、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ１９と、両凹形状の負レンズＬ２０と両凸形状の正レンズＬ２１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ２２と両凸形状の正レンズＬ２３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２４と両凹形状の負レンズＬ２５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２６と両凹形状の負レンズＬ２７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ２８とから構成されている。

【0145】

第３のリレーレンズ系Ｒ３についても、図示は省略したが、第１のリレーレンズ系Ｒ１と同様のレンズ構成を有し、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ２９と、両凹形状の負レンズＬ３０と両凸形状の正レンズＬ３１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ３２と両凸形状の正レンズＬ３３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３４と両凹形状の負レンズＬ３５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３６と両凹形状の負レンズＬ３７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ３８とから構成される。

【0146】

結像レンズ系Ｇ２において、両凸形状の正レンズＬ５１が無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群である。

【0147】

当該実施例では、結像レンズ系Ｇ２が第１のリレーレンズ系Ｒ１、第２のリレーレンズ系Ｒ２及び第３のリレーレンズ系Ｒ３を含む。当該実施例において、リレーレンズ系を３つ備えているが、結像レンズ系Ｇ２に含まれるリレーレンズ系の数をさらに増加させると、当該観察光学系の光路長をより長くすることが出来るため、より細く長い狭小空間の内部観察に適した観察光学系を得ることができる。また、リレーレンズ系の数を少なくすれば、より結像性能の高い観察光学系とすることができる。

【0148】

ここで、製造誤差によって像面湾曲が発生した場合には、例えば第１のリレーレンズ系Ｒ１を光軸方向に移動させることで発生した像面湾曲を小さくすることが出来る。

【0149】

また、製造誤差によって片ボケが発生した場合には、例えば、結像レンズ系Ｇ２に含まれるＬ５２とＬ５３を一体として光軸と垂直方向に移動させることで発生した片ボケを小さくすることが出来る。

【0150】

本実施例において、撮像素子の像面ＩＰにおける画素ピッチＰは、２μｍから８μｍの範囲が好ましいが、本実施例の観察光学系は、この範囲以外の撮像素子にも適用可能である。

【0151】

（２）数値実施例
次に、当該観察光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。本実施例の観察光学系のレンズデータを表１１、表１２及び表１３に示す。また、表１４に、当該観察光学系の光軸上の可変間隔、緒元表、各レンズ群の焦点距離を示す。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表１８に示す。さらに、図８に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図及を示す。

【0152】

【表11】

【0153】

【表12】

【0154】

【表13】

【0155】

【表14】

【実施例5】

【0156】

（１）観察光学系の構成
図９は、本件発明に係る実施例５の観察光学系の無限遠合焦時におけるレンズ構成を示すレンズ断面図である。当該観察光学系は、観察被写体側から順に、対物レンズ系Ｇ１と、リレーレンズ系Ｒを含む結像レンズ系Ｇ２とから構成されている。当該観察光学系では、対物レンズ系Ｇ１により、中間被写体像が第１の中間結像面ＭＩＰに結像される。この中間被写体像は、結像レンズ系Ｇ２において、第２の中間結像面ＭＩＰにリレーレンズ系Ｒにより結像された上で、撮像素子の像面ＩＰに結像される。結像レンズ系Ｇ２には、当該リレーレンズ系Ｒの他、無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群を有している。

【0157】

対物レンズ系Ｇ１は、観察被写体側から順に、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、両凹形状の負レンズＬ２と両凸形状の正レンズＬ３とを接合した接合レンズと、開放Ｆナンバーを決定するための開口規制面と、両凸形状の正レンズＬ４と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ５とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ６と両凸形状の正レンズＬ７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ８とから構成されている。

【0158】

結像レンズ系Ｇ２は、観察被写体側から順に、リレーレンズ系Ｒと、両凸形状の正レンズＬ１９と、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２０と、両凹形状の負レンズＬ２１と両凸形状の正レンズＬ２２とを接合した接合レンズと、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２４とを接合した接合レンズと、像面側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２５と、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ２６と、平行平板であるＬ２７と、両凸形状の正レンズＬ２８と、両凹形状の負レンズＬ２９と、両凸形状の正レンズＬ３０と、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２と、両凸形状の正レンズＬ３３と、物体側に凸面を向けた正レンズＬ３４とから構成されている。

【0159】

図３（ｂ）に示すように、リレーレンズ系Ｒは、観察被写体側から順に、両凸形状の正レンズＬ９と、両凹形状の負レンズＬ１０と両凸形状の正レンズＬ１１とを接合した接合レンズと、両凹形状の負レンズＬ１２と両凸形状の正レンズＬ１３とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１４と両凹形状の負レンズＬ１５とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１６と両凹形状の負レンズＬ１７とを接合した接合レンズと、両凸形状の正レンズＬ１８とから構成されている。

【0160】

結像レンズ系Ｇ２において、像面側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３１と、両凹形状の負レンズＬ３２とから構成されるレンズ群が無限遠物体から近距離物体への合焦の際に、光軸に沿って物体側に移動するフォーカス群である。

【0161】

当該実施例では、結像レンズ系Ｇ２がリレーレンズ系Ｒを１つ含む。当該実施例において、リレーレンズ系Ｒを複数備える構成とすることができる。結像レンズ系Ｇ２に含まれるリレーレンズ系Ｒの数を増加させると、当該観察光学系の光路長を長くすることが出来るため、細く長い狭小空間の内部観察に適した観察光学系を得ることができる。

【0162】

ここで、製造誤差によって像面湾曲が発生した場合には、例えばリレーレンズ系Ｒを光軸方向に移動させることで発生した像面湾曲を小さくすることが出来る。

【0163】

また、製造誤差によって片ボケが発生した場合には、例えば、結像レンズ系Ｇ２に含まれるＬ３３とＬ３４を一体として光軸と垂直方向に移動させることで発生した片ボケを小さくすることが出来る。

【0164】

本実施例において、撮像素子の像面ＩＰにおける画素ピッチＰは、２μｍから８μｍの範囲が好ましいが、本実施例の観察光学系は、この範囲以外の撮像素子にも適用可能である。

【0165】

（２）数値実施例
次に、当該観察光学系の具体的数値を適用した数値実施例について説明する。本実施例の観察光学系のレンズデータを表１５及び表１６に示す。また、表１７に、当該観察光学系の光軸上の可変間隔、緒元表、各レンズ群の焦点距離を示す。また、各条件式（１）〜条件式（９）の数値を表１８に示す。さらに、図１０に当該光学系の無限遠合焦時における縦収差図及を示す。

【0166】

【表15】

【0167】

【表16】

【0168】

【表17】

【0169】

【表18】

【産業上の利用可能性】

【0170】

本件発明によれば、解像度が高く、小型の観察光学系、当該観察光学系を備えた観察撮像装置、観察撮像システム、結像レンズ系及び観察光学系の調整方法を提供することにある。また、本件発明に係る観察光学系は、顕微鏡などの微細な被写体を観察する観察撮像装置、或いは人が直接入ることのできない狭小空間の内部観察を行う観察撮像装置などに好適である。

【符号の説明】

【0171】

Ｇ１ ・・・対物レンズ
Ｇ２ ・・・結像レンズ
Ｒ１ ・・・リレーレンズＲ１
Ｒ２ ・・・リレーレンズＲ２
Ｒ３ ・・・リレーレンズＲ３
ＭＩＰ・・・中間結像面
ＩＰ ・・・像面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】