特許 6774811 内視鏡用対物光学系及び内視鏡

(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】6774811

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】内視鏡用対物光学系及び内視鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20201019BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20201019BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/04 D

   G02B23/26 C

   A61B1/00 731

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2016-155329(P2016-155329)

(22)【出願日】2016年8月8日

(65)【公開番号】特開2018-25591(P2018-25591A)

(43)【公開日】2018年2月15日

【審査請求日】2019年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000113263

【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078880

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100183760

【弁理士】

【氏名又は名称】山鹿 宗貴

(72)【発明者】

【氏名】那須 幸子

【審査官】 殿岡 雅仁

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２３８６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１５２０９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２４５６５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／０８８１０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０９１６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１４９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１１７６０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２７７０８８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−１４６０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１２２６３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ９／００ − １７／０８

Ｇ０２Ｂ ２１／０２ − ２１／０４

Ｇ０２Ｂ ２５／００ − ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群からなり、
前記第一のレンズ群は、
物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズからなり、
前記第二のレンズ群は、
物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負のレンズと正のレンズとを接合した接合レンズからなり、又は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ、両凸レンズ、負のレンズと正のレンズとを接合した接合レンズからなり、
前記第一のレンズ群内で最も物体側に位置する前記負レンズの焦点距離をｆ_１（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群の焦点距離をｆ_Ｆ（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群内で最も物体側にある面の最大像高における有効径をＥＤ（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群及び前記第二のレンズ群の合成焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件
０．２＜ｆ_１／ｆ_Ｆ＜０．５
４．０＜ＥＤ／ｆ＜５．０
を満たす、
内視鏡用対物光学系。

【請求項2】

前記第一のレンズ群と前記第二のレンズ群との間に絞りを有し、
前記第一のレンズ群内で最も絞り側に位置する前記正レンズの焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
０．５＜｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＜２．０
を満たす、
請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。

【請求項3】

前記第一のレンズ群内の前記正レンズは、
物体側の面が平面である、
を満たす、
請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。

【請求項4】

結像面における最大像高をｙ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
３．０＜ＥＤ／ｙ＜４．０
を満たす、
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内視鏡用対物光学系。

【請求項5】

画角が１８０°を超える、
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の内視鏡用対物光学系。

【請求項6】

前記第一のレンズ群及び前記第二のレンズ群に含まれる全てのレンズのレンズ面が球面である、
請求項１から請求項５の何れか一項に記載の内視鏡用対物光学系。

【請求項7】

請求項１から請求項６の何れか一項に記載の内視鏡用対物光学系が先端に組み込まれた、
内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡用対物光学系及び内視鏡用対物光学系が組み込まれた内視鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

患者の体腔内を診断するための機器として、内視鏡（ファイバスコープ又は電子スコープ）が一般に知られ、実用に供されている。この種の内視鏡の先端部は、微小な隙間にも円滑に挿入できるように小型（細径かつ短い全長）に設計されることが望まれる。

【0003】

内視鏡先端部の設計上可能な最小外形は、寸法の大きい搭載部品によって実質的に規定される。寸法の大きい搭載部品には、例えば内視鏡用対物光学系がある。搭載部品として小型な内視鏡用対物光学系を選択することは、内視鏡先端部を小型化する有効な手段の一つである。

【0004】

また、内視鏡用対物光学系には、術者による病変部等の見落としを減らすため、観察視野を広範にする、すなわち広画角に設計することも望まれる。

【0005】

例えば消化器用の内視鏡用対物光学系において、画角は１４０°程度が一般的である。この程度の画角では、大腸内の管壁やヒダの裏側等を観察するときに内視鏡の湾曲部を湾曲させて、内視鏡先端部の向きを変える必要がある。しかし、例えば管腔径が細い場合等は内視鏡先端部の動きが制限されるため、内視鏡先端部を所望の向きに変えられないことがある。

【0006】

例えば特許文献１や特許文献２に、１４０°よりも更に広画角に設計された内視鏡用対物光学系が開示されている。内視鏡用対物光学系の画角がより一層広画角化されることにより、内視鏡先端部の向きを変えなくても、大腸内の管壁やヒダの裏側等を観察し易くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特許第４８１９２０３号公報

【特許文献1】特許第５７５０６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の内視鏡用対物光学系は、１８０°を超える広画角を有している。しかし、特許文献１に記載の内視鏡用対物光学系では、ペッツバール和が大きいことから、例えば消化管等の管腔を観察する場合、その観察方向によって周辺解像が異なる。また、内視鏡用対物光学系内で最も物体側に配置されているレンズ面への入射角度が大きいため、入射光量が低下する。また、特許文献２に記載の内視鏡用対物光学系では、内視鏡用対物光学系内で最も物体側に配置されているレンズの負のパワーを強くして画角を広くする必要上、内視鏡用対物光学系内の各レンズ面の曲率半径が小さくなって、コマ収差及び非点収差の補正が不十分となる。すなわち、特許文献１や特許文献２に記載の内視鏡用対物光学系では、広画角化を実現するため、少なくとも光学性能が犠牲となっている。

【0009】

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、良好な光学性能を有しつつも小型かつ広画角に設計された内視鏡用対物光学系及び内視鏡を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、物体側から順に、負のパワーを持つ第一のレンズ群、正のパワーを持つ第二のレンズ群からなる。第一のレンズ群は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズからなる。第二のレンズ群は、物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負のレンズと正のレンズとを接合した接合レンズを少なくとも有する。本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、第一のレンズ群内で最も物体側に位置する負レンズの焦点距離をｆ_１（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群の焦点距離をｆ_Ｆ（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群内で最も物体側にある面の最大像高における有効径をＥＤ（単位：ｍｍ）と定義し、該第一のレンズ群及び第二のレンズ群の合成焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件
０．２＜ｆ_１／ｆ_Ｆ＜０．５
４．０＜ＥＤ／ｆ＜５．０
を満たす。

【0011】

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、第一のレンズ群と第二のレンズ群との間に絞りを有しており、第一のレンズ群内で最も絞り側に位置する正レンズの焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
０．５＜｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＜２．０
を満たす構成としてもよい。

【0012】

また、本発明の一実施形態において、第一のレンズ群内の正レンズは、例えば物体側の面が平面である。

【0013】

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、結像面における最大像高をｙ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件
３．０＜ＥＤ／ｙ＜４．０
を満たす構成としてもよい。

【0014】

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、画角が１８０°を超える構成としてもよい。

【0015】

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系は、第一のレンズ群及び第二のレンズ群に含まれる全てのレンズのレンズ面が球面であってもよい。

【0016】

また、本発明の一実施形態に係る内視鏡は、上記の内視鏡用対物光学系が先端に組み込まれた機器である。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一実施形態によれば、良好な光学性能を有しつつも小型かつ広画角に設計された内視鏡用対物光学系及び内視鏡が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る電子スコープの外観を示す外観図である。

【図2】本発明の一実施形態（実施例１）に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図3】本発明の一実施形態（実施例１）に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【図4】本発明の実施例２に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図5】本発明の実施例２に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【図6】本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図7】本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【図8】本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図9】本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【図10】本発明の実施例５に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図11】本発明の実施例５に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【図12】本発明の実施例６に係る内視鏡用対物光学系及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。

【図13】本発明の実施例６に係る内視鏡用対物光学系の各種収差図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系、及び内視鏡用対物光学系が組み込まれた電子スコープについて説明する。

【0020】

図１は、本発明の一実施形態に係る電子スコープ１の外観を示す外観図である。図１に示されるように、電子スコープ１は、可撓性を有するシース１１ａによって外装された挿入部可撓管１１を備えている。挿入部可撓管１１の先端部分（湾曲部１４）は、挿入部可撓管１１の基端に連結された手元操作部１３からの遠隔操作（具体的には、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作）に応じて湾曲する。湾曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構であり、湾曲操作ノブ１３ａの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって湾曲部１４を湾曲させる。湾曲部１４の先端には、硬質性を有する樹脂製筐体によって外装された先端部１２の基端が連結している。先端部１２の方向が湾曲操作ノブ１３ａの回転操作による湾曲動作に応じて変わることにより、電子スコープ１による撮影領域が移動する。

【0021】

先端部１２の樹脂製筐体の内部には、内視鏡用対物光学系１００（図１において破線で示されたブロック）が組み込まれている。内視鏡用対物光学系１００は、撮影領域中の被写体の画像データを採取するため、被写体からの光を固体撮像素子（図示省略）の受光面上に結像させる。固体撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが挙げられる。

【0022】

図２は、本発明の実施例１（詳しくは後述）に係る内視鏡用対物光学系１００及びその後段に配置された光学部品の配置を示す断面図である。次においては、図２を援用して、本発明の一実施形態に係る内視鏡用対物光学系１００について詳細な説明を行う。

【0023】

内視鏡用対物光学系１００は、図２に示されるように、物体（被写体）側から順に、第一のレンズ群Ｇ１、絞りＳ、第二のレンズ群Ｇ２を少なくとも有している。第一のレンズ群Ｇ１、第二のレンズ群Ｇ２を構成する各光学レンズは、内視鏡用対物光学系１００の光軸ＡＸを中心として回転対称な形状を有している。第二のレンズ群Ｇ２の後段には、固体撮像素子用の色補正フィルタＦが配置されている。色補正フィルタＦは、固体撮像素子を保護するカバーガラス（不図示）に接着されている。

【0024】

上記において「少なくとも有している」としたのは、本発明の技術的思想の範囲において、別の光学素子を追加する構成例もあり得るからである。例えば、本発明に係る内視鏡用対物光学系に対して光学性能に実質的に寄与しない平行平板を追加する構成例や、本発明に係る内視鏡用対物光学系の構成及び効果を維持しつつ別の光学素子を付加する構成例が想定される。第一のレンズ群Ｇ１、第二のレンズ群Ｇ２の説明においても、同様の理由で「少なくとも有している」と表現している。

【0025】

第一のレンズ群Ｇ１は、絞りＳよりも物体側に配置されたレンズ群である。第一のレンズ群Ｇ１は、物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズＬ１、像側に凸面を向けた正レンズＬ２を少なくとも有している。第一のレンズ群Ｇ１は、内視鏡用対物光学系１００の広画角化、すなわち広範囲に亘る被写体を取り込むため、全体として負のパワーを有している。

【0026】

広画角化のために負レンズＬ１のパワーを強くすると、第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との非対称性が強くなるため、歪曲収差の補正が難しくなると共に、負の屈折面の曲率が大きくなるため、コマ収差や色収差等の諸収差が大きくなる。そこで、本実施形態では、絞りＳの手前に正レンズＬ２を配置して負レンズＬ１による強い負のパワーを第一のレンズ群Ｇ１内で打ち消す構成を採用している。

【0027】

また、正レンズＬ２は、負レンズＬ１を広画角化することで生じやすくなる像面倒れによる観察視野周辺の解像度の低下や、歪曲収差の発生による観察視野周辺の解像度の低下を有効におさえるべく、物体側の面が平面であることが望ましい。

【0028】

第二のレンズ群Ｇ２は、絞りＳよりも像側に配置されたレンズ群である。第二のレンズ群Ｇ２は、物体側から順に、正レンズＬ３、負レンズＬ４と正レンズＬ５とを接合した接合レンズＣＬを少なくとも有している。第二のレンズ群Ｇ２は、第一のレンズ群Ｇ１によって取り込まれた広範囲に亘る被写体を固体撮像素子の受光面上で結像させるため、全体として正のパワーを有している。

【0029】

正のパワーを持つ第二のレンズ群Ｇ２において、正レンズＬ３として、像側に凹面を向けたレンズを採用した場合、射出角度が大きくなってしまう。そのため、十分な射出瞳距離を確保することが難しい。この問題を避けるべく、本実施形態では、正レンズＬ３は、像側に凸面を向けて配置されている。

【0030】

また、第一のレンズ群Ｇ１の負のパワーを広画角化のために強めるほど第一のレンズ群Ｇ１内で発生する倍率色収差が大きくなる。第一のレンズ群Ｇ１内で発生した倍率色収差を効率良く補正するため、本実施形態では、軸外光線が最も高い位置を通る第二のレンズ群Ｇ２内に接合レンズＣＬを配置する構成を採用している。

【0031】

以下において、説明の便宜上、各光学部品の物体側の面、像側の面をそれぞれ、第一面、第二面と記す。また、絞りＳは、光軸ＡＸを中心とした所定の円形開口を有する板状部材、又は第一のレンズ群Ｇ１の絞りＳに最も近いレンズ面（図２の構成例においては、正レンズＬ２の第二面ｒ４）であって光軸ＡＸを中心とした所定の円形領域以外にコーティングされた遮光膜である。絞りＳの厚みは、負レンズＬ１や正レンズＬ２等の各光学レンズの厚みと比べて非常に薄く、内視鏡用対物光学系１００の光学性能を計算する上で無視しても差し支えない。そのため、本明細書においては、絞りＳの厚みをゼロとみなして説明を進める。

【0032】

内視鏡用対物光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も物体側に位置する負レンズＬ１の焦点距離をｆ_１（単位：ｍｍ）と定義し、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ_Ｆ（単位：ｍｍ）と定義し、第一のレンズ群Ｇ１内で最も物体側にある面（負レンズＬ１の第一面ｒ１）の最大像高における有効径をＥＤ（単位：ｍｍ）と定義し、全系の（第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２の合成）焦点距離をｆ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の２つの条件（１）及び（２）
０．２＜ｆ_１／ｆ_Ｆ＜０．５・・・（１）
４．０＜ＥＤ／ｆ＜５．０・・・（２）
を満たす構成となっている。

【0033】

条件（１）は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も物体側に位置する負レンズＬ１の焦点距離ｆ_１と、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ_Ｆとの比を規定する。条件（１）が満たされることにより、第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２とを組み合わせたときの画角を適正な大きさ（例えば１８０°を超える画角）にしつつ、最も物体側に位置する負レンズＬ１の有効径を抑えることができる。

【0034】

条件（１）において「ｆ_１／ｆ_Ｆ」が右辺の値（＝０．５）以上となる場合、コマ収差等の諸収差を良好に補正することはできるが、負レンズＬ１の有効径ＥＤが大きくなるため、内視鏡用対物光学系１００が細径にならない。内視鏡用対物光学系１００を電子スコープ１の先端部１２に組み込む必要上、先端部１２を細径に設計することができなかったり、先端部１２に対する設計の自由度が大きく制約されてしまったりする。また、正レンズＬ２の倍率が大きくなりすぎるため、正レンズＬ２が偏心して（光軸ＡＸに対して垂直方向にずれて）組み付けられた際の像面倒れを抑えることが難しい。

【0035】

条件（１）において「ｆ_１／ｆ_Ｆ」が左辺の値（＝０．２）以下となる場合、負レンズＬ１の有効径ＥＤを小さくすることによって内視鏡用対物光学系１００の細径化することはできるが、負レンズＬ１のパワーが強くなりすぎるため、広画角化と収差（主にコマ収差と色収差）補正との両立が難しくなる。また、第二のレンズ群Ｇ２の倍率を高く設定せざるを得ないため、組立時の第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２との群間隔の誤差に伴う画角のばらつきを抑えることが難しい。

【0036】

条件（２）は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も物体側にある面（負レンズＬ１の第一面ｒ１）の最大像高における有効径ＥＤと、全系の焦点距離ｆとの比を規定する。条件（２）が満たされることにより、内視鏡用対物光学系１００を大型化（太径化かつ全長が長くなる）させず（言い換えると、内視鏡用対物光学系１００を小型化させることができ）、負レンズＬ１を取り扱いが容易な形状にすることができる。

【0037】

ここで、負レンズＬ１の第一面ｒ１は、電子スコープ１の先端部１２の先端面上で外観として露出している。条件（２）が満たされる場合、負レンズＬ１は、第一面ｒ１の径が小さいため、洗浄範囲が小さくかつ先端面上での第一面ｒ１の突出量が小さい。そのため、負レンズＬ１は、先端部１２の洗浄性の低下が抑えられており、かつ電子スコープ１の管理時に他の構造物等に第一面ｒ１が衝突して破損するリスクも抑えられている、取り扱いが容易な形状となっている。

【0038】

条件（２）において「ＥＤ／ｆ」が右辺の値（＝５．０）以上となる場合、先端面上での第一面ｒ１の突出量が大きくなる。そのため、先端部１２の洗浄性が低下する（例えば、先端面を洗浄する際に汚れが取り難くなる）と共に、電子スコープ１の管理時に他の構造物等に第一面ｒ１が衝突して破損するリスクが高くなる。なお、第一面ｒ１の突出量は、第一面ｒ１の光軸ＡＸ上での接平面と第一面ｒ１の有効径の最周縁との、光軸ＡＸ方向の距離と定義される。

【0039】

条件（２）において「ＥＤ／ｆ」が左辺の値（＝４．０）以下となる場合、負レンズＬ１の有効径ＥＤが小さくなることに伴い、先端面上での第一面ｒ１の突出量も小さくなる。しかし、第一面ｒ１において表面反射する光の量が増えて、光量損失が大きくなってしまう。また、内視鏡用対物光学系１００の全長が長くなる。全長の長い内視鏡用対物光学系１００を電子スコープ１の先端部１２に組み込む必要上、先端部１２の全長を短く抑えることが難しい。硬質性を有する先端部１２の全長が長くなることにより、例えば体腔内に対する電子スコープ１の挿入性（挿入のし易さ）が低下したり、電子スコープ１の挿入時における患者の負担が大きくなったりしてしまう。

【0040】

このように、内視鏡用対物光学系１００は、上記のレンズ配置（第一のレンズ群Ｇ１と第二のレンズ群Ｇ２）において条件（１）、（２）を同時に満たすことにより、良好な光学性能を有しつつも小型化かつ広画角化（例えば、管腔観察に適した、１８０°を超える広い画角）が達成されており、例えば、高精細な固体撮像素子との組み合わせに適したものとなっている。

【0041】

また、内視鏡用対物光学系１００は、諸収差の補正に非球面レンズが必須ではないため、設計開発の負担が軽減すると共に加工が容易である。本発明の各実施例では、第一のレンズ群Ｇ１及び第二のレンズ群Ｇ２に含まれる全てのレンズのレンズ面が球面となっている。

【0042】

また、内視鏡用対物光学系１００は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も絞り側に位置する正レンズＬ２の焦点距離をｆ_２（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件（３）
０．５＜｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＜２．０・・（３）
を満たす構成となっている。

【0043】

条件（３）は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も絞り側に位置する正レンズＬ２の焦点距離ｆ_２と、第一のレンズ群Ｇ１の焦点距離ｆ_Ｆとの比を規定する。条件（３）が満たされることにより、広画角化した場合に懸念される観察視野周辺の光学性能の劣化がより一層好適に抑えられる。

【0044】

条件（３）において「｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜」が右辺の値（＝２．０）以上となる場合、例えば管腔観察時に観察視野中心から観察視野周辺にかけて歪みの少ない画像が得られる。しかし、観察視野中心付近の倍率が低くなるため、例えば病変部を発見して観察視野中心に寄せた場合、当該病変部を高解像度で撮像することができない。

【0045】

条件（３）において「｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜」が左辺の値（＝０．５）以下となる場合、例えば管腔観察時に観察視野周辺に近付くほど画像の歪みが大きくなり、観察視野周辺での物体側解像度が低くなってしまう。

【0046】

また、内視鏡用対物光学系１００は、結像面における最大像高をｙ（単位：ｍｍ）と定義した場合に、次の条件（４）
３．０＜ＥＤ／ｙ＜４．０・・・（４）
を満たす構成となっている。

【0047】

条件（４）は、第一のレンズ群Ｇ１内で最も物体側にある面（負レンズＬ１の第一面ｒ１）の最大像高における有効径ＥＤと、結像面における最大像高ｙとの比を規定する。条件（４）が満たされることにより、内視鏡用対物光学系１００を大型化させず（言い換えると、内視鏡用対物光学系１００を小型化させることができ）、負レンズＬ１を取り扱いが容易な形状にすることができる。

【0048】

条件（４）において「ＥＤ／ｙ」が右辺の値（＝４．０）以上となる場合、電子スコープ１の先端部１２の先端面上での第一面ｒ１の突出量が小さくなる。しかし、第一面ｒ１において表面反射する光の量が増えて、光量損失が大きくなってしまう。また、内視鏡用対物光学系１００の全長が長くなる。全長の長い内視鏡用対物光学系１００を電子スコープ１の先端部１２に組み込む必要上、先端部１２の全長を短く抑えることが難しい。硬質性を有する先端部１２の全長が長くなることにより、例えば体腔内に対する電子スコープ１の挿入性が低下したり、電子スコープ１の挿入時における患者の負担が大きくなったりしてしまう。

【0049】

条件（４）において「ＥＤ／ｙ」が左辺の値（＝３．０）以下となる場合、先端面上での第一面ｒ１の突出量が大きくなる。そのため、先端部１２の洗浄性が低下すると共に、電子スコープ１の管理時に他の構造物等に第一面ｒ１が衝突して破損するリスクが高くなる。

【0050】

次に、これまで説明した内視鏡用対物光学系１００の具体的数値実施例を６例説明する。各数値実施例１〜６に係る内視鏡用対物光学系１００は、図１に示される電子スコープ１の先端部１２に組み込まれている。

【実施例1】

【0051】

上述したように、本発明の実施例１に係る内視鏡用対物光学系１００の構成は、図２に示される通りである。

【0052】

本実施例１に係る内視鏡用対物光学系１００（及びその後段に配置された光学部品）の具体的数値構成（設計値）は、表１に示される。表１の上欄（面データ）に示される面番号ＮＯは、絞りＳに対応する面番号５を除き、図２中の面符号ｒｎ（ｎは自然数）に対応する。表１の上欄において、Ｒ（単位：ｍｍ）は光学部材の各面の曲率半径を、Ｄ（単位：ｍｍ）は光軸ＡＸ上の光学部材厚又は光学部材間隔を、Ｎ（ｄ）はｄ線（波長５８８ｎｍ）の屈折率を、νｄはｄ線のアッベ数を、それぞれ示す。表１の下欄（各種データ）には、本実施例１に係る内視鏡用対物光学系１００の仕様（実効Ｆナンバ、全系の焦点距離（単位：ｍｍ）、光学倍率、半画角（単位：ｄｅｇｒｅｅ）、像高（単位：ｍｍ））を示す。

【0053】

【表1】

【0054】

本実施例１に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0055】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．３５
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．１７
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝１．１０
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．１１

【0056】

図３のグラフＡ〜Ｄは、本実施例１に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差図である。グラフＡは、ｄ線、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６ｎｍ）での球面収差及び軸上色収差を示す。グラフＢは、ｄ線、ｇ線、Ｃ線での倍率色収差を示す。グラフＡ、Ｂ中、実線はｄ線での収差を、点線はｇ線での収差を、一点鎖線はＣ線での収差を、それぞれ示す。グラフＣは、非点収差を示す。グラフＣ中、実線はサジタル成分を、点線はメリディオナル成分を、それぞれ示す。グラフＤは、歪曲収差を示す。グラフＡ〜Ｃの縦軸は像高を、横軸は収差量を、それぞれ示す。グラフＤの縦軸は像高を、横軸は歪曲率を、それぞれ示す。なお、本実施例１の図表についての説明は、以降の各実施例で提示される図表においても適用する。

【実施例2】

【0057】

図４は、本発明の実施例２に係る内視鏡用対物光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図５のグラフＡ〜Ｄは、本実施例２に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差（球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差、歪曲収差）図である。表２は、本実施例２に係る内視鏡用対物光学系１００の具体的数値構成及び仕様を示す。

【0058】

【表2】

【0059】

本実施例２に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0060】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．３７
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．０７
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝１．３４
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．０７

【実施例3】

【0061】

図６は、本発明の実施例３に係る内視鏡用対物光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図７のグラフＡ〜Ｄは、本実施例３に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差（球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差、歪曲収差）図である。表３は、本実施例３に係る内視鏡用対物光学系１００の具体的数値構成及び仕様を示す。

【0062】

【表3】

【0063】

本実施例３に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0064】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．２３
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．１４
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝０．６７
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．０７

【実施例4】

【0065】

図８は、本発明の実施例４に係る内視鏡用対物光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図９のグラフＡ〜Ｄは、本実施例４に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差（球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差、歪曲収差）図である。表４は、本実施例４に係る内視鏡用対物光学系１００の具体的数値構成及び仕様を示す。

【0066】

【表4】

【0067】

本実施例４に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0068】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．３７
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．４６
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝１．２２
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．３３

【実施例5】

【0069】

図１０は、本発明の実施例５に係る内視鏡用対物光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図１１のグラフＡ〜Ｄは、本実施例５に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差（球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差、歪曲収差）図である。表５は、本実施例５に係る内視鏡用対物光学系１００の具体的数値構成及び仕様を示す。

【0070】

【表5】

【0071】

本実施例５に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0072】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．４１
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．２９
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝１．４５
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．２５

【実施例6】

【0073】

図１２は、本発明の実施例６に係る内視鏡用対物光学系１００を含む各光学部品の配置を示す断面図である。図１３のグラフＡ〜Ｄは、本実施例６に係る内視鏡用対物光学系１００の各種収差（球面収差、軸上色収差、倍率色収差、非点収差、歪曲収差）図である。表６は、本実施例６に係る内視鏡用対物光学系１００の具体的数値構成及び仕様を示す。

【0074】

【表6】

【0075】

本実施例６に係る内視鏡用対物光学系１００に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0076】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝０．４７
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝４．７５
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝１．８３
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝３．４５

【0077】

（比較検証）
本実施例１〜６に対する比較例として特許文献１の第１実施例を挙げる。比較例に係る内視鏡用対物光学系は、負のパワーを持つ前群（物体側から順に、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズ、物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズからなる群）及び正のパワーを持つ後群（物体側から順に、像側に凸面を向けた平凸レンズ（正レンズ）、正レンズである両凸レンズと物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズとの接合レンズからなる群）を有しており、条件（１）〜（４）の何れも満たさない構成となっている。そのため、比較例に係る内視鏡用対物光学系は、広画角化が達成されているものの、十分な小型化が達成されていない。また、広画角化を達成するため、周辺解像、入射光量等に関する一部の光学特性が犠牲となっている。

【0078】

なお、参考として、比較例に係る内視鏡用対物光学系に対して条件（１）〜（４）を適用したときに算出される値の一覧を示す。

【0079】

条件（１）：ｆ_１／ｆ_Ｆ ＝１．３８
条件（２）：ＥＤ／ｆ ＝２．９８
条件（３）：｜ｆ_２／ｆ_Ｆ｜＝４．７５
条件（４）：ＥＤ／ｙ ＝２．３１

【0080】

これに対し、本実施例１〜６の各実施例に係る内視鏡用対物光学系１００は、負のパワーを持つ第一のレンズ群Ｇ１（物体側から順に、像側に凹面を向けた負レンズ、像側に凸面を向けた正レンズ、を少なくとも有するレンズ群）及び正のパワーを持つ第二のレンズ群Ｇ２（物体側から順に、像側に凸面を向けた正レンズ、負のレンズと正のレンズとを接合した接合レンズを少なくとも有するレンズ群）を有しており、条件（１）及び条件（２）を満たす構成となっている。そのため、各実施例に係る内視鏡用対物光学系１００は、各表及び各種収差図に示されるように、良好な光学性能を有しつつも小型化かつ広画角化が達成された構成となっている。

【0081】

また、本実施例１〜６の各実施例に係る内視鏡用対物光学系１００は、条件（３）及び条件（４）を更に満たす構成となっている。本実施例１〜６の各実施例では、条件（３）及び条件（４）を満たすことによる更なる効果が奏される。

【0082】

以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明した内容に限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。

【符号の説明】

【0083】

１ 電子スコープ
１００ 内視鏡用対物光学系

【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】