特許 6981915 内視鏡用光学系および内視鏡

(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】6981915

(24)【登録日】2021年11月22日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】内視鏡用光学系および内視鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20211206BHJP

   G02B 13/06 20060101ALI20211206BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20211206BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   G02B13/04 D

   G02B13/06

   G02B23/26 C

   A61B1/00 731

【請求項の数】16

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2018-80605(P2018-80605)

(22)【出願日】2018年4月19日

(65)【公開番号】特開2019-191250(P2019-191250A)

(43)【公開日】2019年10月31日

【審査請求日】2020年7月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井上 和紀

【審査官】 岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−３１１３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１１７６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／００８３１２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０６５２９４（ＷＯ，Ａ１）

(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

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

Ａ６１Ｂ １／００−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直視と側視の両方が可能な内視鏡用光学系であって、
直視のみに使用する第１レンズ群と、
最も物体側に負レンズを有し、側視のみに使用する複数の第２レンズ群と、
直視と側視で共用する第３レンズ群と、
前記第１レンズ群から出射された光束を透過し前記第２レンズ群から出射された光束を反射する平面状の合成面を少なくとも１つ有し、前記合成面により前記第１レンズ群から出射された光束と前記第２レンズ群から出射された光束とを合成して前記第３レンズ群へ入射させる合成部とからなり、
前記第１レンズ群から出射された光束と前記第２レンズ群から出射された光束は同一面で結像され、
前記第２レンズ群は、最も物体側から連続して２枚以上の負レンズを有する内視鏡用光学系。

【請求項2】

前記合成面が形成された一つの面は、全体が一部透過一部反射面である
請求項１記載の内視鏡用光学系。

【請求項3】

前記第３レンズ群は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第３ａ接合レンズを最も像側に有する
請求項１または２記載の内視鏡用光学系。

【請求項4】

前記第１レンズ群は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第１ａ接合レンズを有する
請求項１から３のいずれか１項記載の内視鏡用光学系。

【請求項5】

前記第１レンズ群の焦点距離をｆ１、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群との合成焦点距離をＦ１とした場合、
−１．５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１ …（２）
で表される条件式（２）を満足する
請求項１から４のいずれか１項記載の内視鏡用光学系。

【請求項6】

前記第３レンズ群の焦点距離をｆ３、
前記第１レンズ群と前記第３レンズ群との合成焦点距離をＦ１とした場合、
５＜ｆ３／Ｆ１＜１２ …（３）
で表される条件式（３）を満足する
請求項１から５のいずれか１項記載の内視鏡用光学系。

【請求項7】

前記第３ａ接合レンズの前記正レンズのアッベ数をνｄ３１、
前記第３ａ接合レンズの前記負レンズのアッベ数をνｄ３２とした場合、
３８＜νｄ３１−νｄ３２＜５８ …（４）
で表される条件式（４）を満足する
請求項３記載の内視鏡用光学系。

【請求項8】

前記第３ａ接合レンズの前記正レンズの屈折率をｎ３１、
前記第３ａ接合レンズの前記負レンズの屈折率をｎ３２とした場合、
−０．４５＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．２８ …（５）
で表される条件式（５）を満足する
請求項３または７記載の内視鏡用光学系。

【請求項9】

前記第１ａ接合レンズの前記正レンズのアッベ数をνｄ１１、
前記第１ａ接合レンズの前記負レンズのアッベ数をνｄ１２とした場合、
−４０＜νｄ１１−νｄ１２＜−１０ …（６）
で表される条件式（６）を満足する
請求項４記載の内視鏡用光学系。

【請求項10】

前記合成面は、前記第３レンズ群の光軸に垂直な軸に対して傾いている
請求項１から９のいずれか１項記載の内視鏡用光学系。

【請求項11】

−１．４５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１５ …（２−１）
で表される条件式（２−１）を満足する
請求項５記載の内視鏡用光学系。

【請求項12】

７＜ｆ３／Ｆ１＜１０ …（３−１）
で表される条件式（３−１）を満足する
請求項６記載の内視鏡用光学系。

【請求項13】

４０＜νｄ３１−νｄ３２＜５６ …（４−１）
で表される条件式（４−１）を満足する
請求項７記載の内視鏡用光学系。

【請求項14】

−０．４３＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．３ …（５−１）
で表される条件式（５−１）を満足する
請求項８記載の内視鏡用光学系。

【請求項15】

−３８＜νｄ１１−νｄ１２＜−１２ …（６−１）
で表される条件式（６−１）を満足する
請求項９記載の内視鏡用光学系。

【請求項16】

請求項１から１５のいずれか１項記載の内視鏡用光学系を備えた内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡用光学系およびこの内視鏡用光学系を備えた内視鏡に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、医療分野において先端部分に撮像装置が内蔵された長尺の挿入部を被検者の口や鼻等から挿入して体腔内を撮像する挿入型の内視鏡が普及している。また、近年では、直視と側視の両方が可能な内視鏡が提案されている。このような直視と側視の両方が可能な内視鏡に用いられる内視鏡用光学系としては、例えば下記特許文献１〜４に記載のものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１６−５２１６０７号公報

【特許文献2】特許第６０００８２３号公報

【特許文献3】特開２００８−３０９８６０号公報

【特許文献4】国際公開第１７／１１０３５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１〜３に記載の内視鏡用光学系は、直視領域の像の周辺に側視領域の像を結像させるため、側視領域の像が視認しにくいという問題がある。

【0005】

特許文献４に記載の内視鏡用光学系は、直視領域と側視領域の２種類の像を個別に取得できるため、視認性の高い画像を取得することができる。しかしながら、特許文献４に記載の内視鏡用光学系は、直視の光路と側視の光路を切り替えて直視領域と側視領域の２種類の像を個別に取得しているため、直視と側視の両方を同時に行うことはできず、観察効率が悪いという問題がある。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、直視領域と側視領域の２種類の像を個別にかつ同時に取得可能な内視鏡用光学系、およびこの内視鏡用光学系を備えた内視鏡を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の内視鏡用光学系は、直視と側視の両方が可能な内視鏡用光学系であって、直視のみに使用する第１レンズ群と、最も物体側に負レンズを有し、側視のみに使用する複数の第２レンズ群と、直視と側視で共用する第３レンズ群と、第１レンズ群から出射された光束を透過し第２レンズ群から出射された光束を反射する平面状の合成面を少なくとも１つ有し、合成面により第１レンズ群から出射された光束と第２レンズ群から出射された光束とを合成して第３レンズ群へ入射させる合成部とからなり、第１レンズ群から出射された光束と第２レンズ群から出射された光束は同一面で結像され、第２レンズ群は、最も物体側から連続して２枚以上の負レンズを有する。

【0009】

また、合成面が形成された一つの面は、全体が一部透過一部反射面であることが好ましい。

【0010】

また、第３レンズ群は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第３ａ接合レンズを最も像側に有することが好ましい。

【0011】

また、第１レンズ群は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第１ａ接合レンズを有することが好ましい。

【0013】

また、第１レンズ群の焦点距離をｆ１、第１レンズ群と第３レンズ群との合成焦点距離をＦ１とした場合、条件式（２）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（２−１）を満足することがより好ましい。
−１．５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１ …（２）
−１．４５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１５ …（２−１）

【0014】

また、第３レンズ群の焦点距離をｆ３、第１レンズ群と第３レンズ群との合成焦点距離をＦ１とした場合、条件式（３）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（３−１）を満足することがより好ましい。
５＜ｆ３／Ｆ１＜１２ …（３）
７＜ｆ３／Ｆ１＜１０ …（３−１）

【0015】

また、第３レンズ群に上記第３ａ接合レンズを設けた場合においては、第３ａ接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ３１、第３ａ接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ３２とした場合、条件式（４）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（４−１）を満足することがより好ましい。
３８＜νｄ３１−νｄ３２＜５８ …（４）
４０＜νｄ３１−νｄ３２＜５６ …（４−１）

【0016】

また、第３レンズ群に上記第３ａ接合レンズを設けた場合においては、第３ａ接合レンズの正レンズの屈折率をｎ３１、第３ａ接合レンズの負レンズの屈折率をｎ３２とした場合、条件式（５）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（５−１）を満足することがより好ましい。
−０．４５＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．２８ …（５）
−０．４３＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．３ …（５−１）

【0017】

また、第１レンズ群に上記第１ａ接合レンズを設けた場合においては、第１ａ接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ１１、第１ａ接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ１２とした場合、条件式（６）を満足することが好ましい。なお、下記条件式（６−１）を満足することがより好ましい。
−４０＜νｄ１１−νｄ１２＜−１０ …（６）
−３８＜νｄ１１−νｄ１２＜−１２ …（６−１）

【0018】

また、合成面は、第３レンズ群の光軸に垂直な軸に対して傾いていることが好ましい。

【0019】

本発明の内視鏡は、上記記載の本発明の内視鏡用光学系を備えたものである。

【発明の効果】

【0020】

本発明の内視鏡用光学系は、直視と側視の両方が可能な内視鏡用光学系であって、直視のみに使用する第１レンズ群と、最も物体側に負レンズを有し、側視のみに使用する複数の第２レンズ群と、直視と側視で共用する第３レンズ群と、第１レンズ群から出射された光束を透過し第２レンズ群から出射された光束を反射する平面状の合成面を少なくとも１つ有し、合成面により第１レンズ群から出射された光束と第２レンズ群から出射された光束とを合成して第３レンズ群へ入射させる合成部とからなり、第１レンズ群から出射された光束と第２レンズ群から出射された光束は同一面で結像されるようにしたので、直視領域と側視領域の２種類の像を個別にかつ同時に取得可能な内視鏡用光学系、およびこの内視鏡用光学系を備えた内視鏡を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態にかかる内視鏡用光学系（実施例１と共通）の構成を示す断面図

【図2】上記実施例１の内視鏡用光学系の光路図

【図3】上記実施例１の内視鏡用光学系の合成部の概略構成図

【図4】本発明の実施例２の内視鏡用光学系の構成を示す断面図

【図5】上記実施例２の内視鏡用光学系の光路図

【図6】本発明の実施例１の内視鏡用光学系の各収差図

【図7】本発明の実施例２の内視鏡用光学系の各収差図

【図8】本発明の一実施形態にかかる内視鏡観察システムの概略構成図

【図9】本発明の一実施形態にかかる内視鏡により取得される像の模式図

【図10】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【図11】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【図12】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【図13】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【図14】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【図15】上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる内視鏡用光学系の構成を示す断面図、図２は上記内視鏡用光学系の光路図、図３は上記内視鏡用光学系の合成部の概略構成図である。図１および図２に示す構成例は、後述の実施例１の内視鏡用光学系の構成と共通である。図１および図２においては、光路を展開したときに、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図２においては、上段に直視および側視の両方の光路（直視における軸上光束Ａ１および最大画角の光束Ａ２，Ａ３、左側側視における軸上光束Ｂ１および最大画角の光束Ｂ２，Ｂ３、右側側視における軸上光束Ｃ１および最大画角の光束Ｃ２，Ｃ３）を示し、中段に直視のみの光路（直視における軸上光束Ａ１および最大画角の光束Ａ２，Ａ３）を示し、下段に左側側視のみの光路（左側側視における軸上光束Ｂ１および最大画角の光束Ｂ２，Ｂ３）を示している。

【0023】

なお、図１および図２では内視鏡用光学系と結像面Ｓｉｍとの間に入射面と出射面が平行の光学部材ＰＰを配置した例を示している。光学部材ＰＰは、光路を折り曲げるための光路変換プリズム、フィルタ、および／またはカバーガラス等を想定したものであり、本発明においては光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

【0024】

本実施形態の内視鏡用光学系は、直視と側視の両方が可能な内視鏡用光学系であって、直視のみに使用する第１レンズ群Ｇ１と、最も物体側に負レンズを有し、側視のみに使用する第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒと、直視と側視で共用する第３レンズ群Ｇ３と、第１レンズ群Ｇ１から出射された光束を透過し第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束を反射する平面状の合成面ＸＳ１，ＸＳ２を有し、合成面ＸＳ１，ＸＳ２により第１レンズ群Ｇ１から出射された光束と第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束とを合成して第３レンズ群Ｇ３へ入射させる合成部Ｘとからなり、第１レンズ群Ｇ１から出射された光束と第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束は同一面で結像されるように構成されている。なお、本実施形態の内視鏡用光学系において、２つの第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒは全く同じレンズ構成であるが、複数の第２レンズ群について各々異なるレンズ構成としてもよい。

【0025】

図３に示すように、合成部Ｘは、３つのプリズムＰ１，Ｐ２，Ｐ３が接合されてなり、プリズムＰ１とＰ２の境界面に合成面ＸＳ１が形成され、プリズムＰ１とＰ３の境界面に合成面ＸＳ２が形成される。合成面ＸＳ１，ＸＳ２は、一部透過一部反射面であるハーフミラー面とされている。合成面ＸＳ１，ＸＳ２は、第３レンズ群Ｇ３の光軸Ｚ３に対して、３６．０°傾くように構成されている。

【0026】

ここで、合成面ＸＳ１または合成面ＸＳ２が形成された一つの面は、全体が一部透過一部反射面であることが好ましい。このように、一つの面の中の一部に一部透過一部反射面を形成するのではなく、一つの面の全体に一部透過一部反射面を形成することによって、合成部Ｘの製造を容易にすることができる。

【0027】

第１レンズ群Ｇ１から出射された光束（図３中Ａ方向からの光束）は、合成部Ｘを経由して第３レンズ群Ｇ３側に透過するが、このとき第１レンズ群Ｇ１から出射された光束は合成面ＸＳ１または合成面ＸＳ２を１回通過するため、光量が１／２に低下する。また、第２レンズ群Ｇ２Ｌから出射された光束（図３中Ｂ方向からの光束）は、合成部Ｘにより第３レンズ群Ｇ３側に偏向されるが、このとき第２レンズ群Ｇ２Ｌから出射された光束は合成面ＸＳ１を透過した後に合成面ＸＳ２で反射されるため、光量が１／４に低下する。同様に、第２レンズ群Ｇ２Ｒから出射された光束（図３中Ｃ方向からの光束）も、合成部Ｘにより第３レンズ群Ｇ３側に偏向されるが、このとき第２レンズ群Ｇ２Ｒから出射された光束は合成面ＸＳ２を透過した後に合成面ＸＳ１で反射されるため、光量が１／４に低下する。上記のように合成部Ｘを通過することで生じる光量低下については、内視鏡用光学系を内視鏡に組み込んだ際に撮像素子で取得した画像信号を補正することにより、影響を緩和することができる。

【0028】

なお、合成面ＸＳ１，ＸＳ２の、第３レンズ群Ｇ３の光軸Ｚ３に対する傾きの角度に特に制限はないが、第３レンズ群Ｇ３の光軸Ｚ３に垂直な軸に対して傾いている（第３レンズ群Ｇ３の光軸Ｚ３に対して、９０°傾いた状態ではない）ことが好ましい。このような構成とすることによって、側視領域の像高を調整できる。

【0029】

また、合成面ＸＳ１，ＸＳ２における一部透過一部反射面は、透過率と反射率が等しいハーフミラー面に限らず、透過率と反射率が異なる面としてもよい。

【0030】

また、合成部が有する合成面の数についても、２つに限らず、１つまたは３つ以上の複数としてもよい。

【0031】

本実施形態の内視鏡用光学系は、上記のように、直視に必要な光学系と側視に必要な光学系で一部のレンズ群（第３レンズ群Ｇ３）を共用することで、内視鏡用光学系全体の小型化および低コスト化を図ることができる。

【0032】

また、側視のみに使用する第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒについて、最も物体側に負レンズを設けることによって、側視領域の広角化を図ることができる。

【0033】

また、合成部Ｘを設けて、直視用の第１レンズ群Ｇ１から出射された光束と側視用の第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束とを合成し、直視と側視の両方の光束が同一面で結像されるように構成することによって、内視鏡用光学系を内視鏡に組み込んだ際に撮像素子が１つで済むため、内視鏡用光学系を含む内視鏡全体の小型化および低コスト化を図ることができる。また、直視方向と側視方向の複数の方向を同時に観察することが可能となる。

【0034】

また、直視領域の像の周辺に側視領域の像を結像させるのではなく、直視領域と側視領域の２種類の像を個別にかつ同時に取得しているため、側視領域を広く見やすくでき、さらに観察効率を向上させることができる。

【0035】

本実施形態の内視鏡用光学系においては、第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒは、最も物体側から連続して２枚以上の負レンズを有することが好ましい。このような構成とすることによって、第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒの広角化に必要な負の屈折力を複数枚の負レンズに分散させることができるため、諸収差の発生を抑えることができる。

【0036】

また、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第３ａ接合レンズを最も像側に有することが好ましい。このような構成とすることによって、倍率色収差および軸上色収差を抑えるのに有利となる。

【0037】

また、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された第１ａ接合レンズを有することが好ましい。このような構成とすることによって、倍率色収差を抑えるのに有利となる。

【0038】

また、第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒの焦点距離をｆ２、第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒと第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離をＦ２とした場合、条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）の下限以下とならないようにすることによって、像面湾曲を抑えることができる。条件式（１）の上限以上とならないようにすることによって、レンズの径を抑えつつ、画角を維持することができる。なお、条件式（１−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．９５＜ｆ２／Ｆ２＜−０．１ …（１）
−０．９＜ｆ２／Ｆ２＜−０．１５ …（１−１）

【0039】

また、第１レンズ群Ｇ１の焦点距離をｆ１、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離をＦ１とした場合、条件式（２）を満足することが好ましい。条件式（２）の下限以下とならないようにすることによって、像面湾曲を抑えることができる。条件式（２）の上限以上とならないようにすることによって、レンズの径を抑えつつ、画角を維持することができる。なお、条件式（２−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−１．５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１ …（２）
−１．４５＜ｆ１／Ｆ１＜−１．１５ …（２−１）

【0040】

また、第３レンズ群Ｇ３の焦点距離をｆ３、第１レンズ群Ｇ１と第３レンズ群Ｇ３との合成焦点距離をＦ１とした場合、条件式（３）を満足することが好ましい。条件式（３）の下限以下とならないようにすることによって、内視鏡用光学系を内視鏡に組み込んだ際の撮像素子への入射角度を抑えることができる。条件式（３）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲を抑えることができる。なお、条件式（３−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
５＜ｆ３／Ｆ１＜１２ …（３）
７＜ｆ３／Ｆ１＜１０ …（３−１）

【0041】

また、第３レンズ群Ｇ３に上記第３ａ接合レンズを設けた場合においては、第３ａ接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ３１、第３ａ接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ３２とした場合、条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の下限以下とならないようにすることによって、倍率色収差を抑えることができる。条件式（４）の上限以上とならないようにすることによって、軸上色収差を抑えることができる。なお、条件式（４−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
３８＜νｄ３１−νｄ３２＜５８ …（４）
４０＜νｄ３１−νｄ３２＜５６ …（４−１）

【0042】

また、第３レンズ群Ｇ３に上記第３ａ接合レンズを設けた場合においては、第３ａ接合レンズの正レンズの屈折率をｎ３１、第３ａ接合レンズの負レンズの屈折率をｎ３２とした場合、条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の下限以下とならないようにすることによって、球面収差を抑えることができる。条件式（５）の上限以上とならないようにすることによって、像面湾曲を抑えることができる。なお、条件式（５−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−０．４５＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．２８ …（５）
−０．４３＜ｎ３１−ｎ３２＜−０．３ …（５−１）

【0043】

また、第１レンズ群Ｇ１に上記第１ａ接合レンズを設けた場合においては、第１ａ接合レンズの正レンズのアッベ数をνｄ１１、第１ａ接合レンズの負レンズのアッベ数をνｄ１２とした場合、条件式（６）を満足することが好ましい。条件式（６）を満足することによって、倍率色収差を抑えることができる。なお、条件式（６−１）を満足するものとすれば、より良好な特性とすることができる。
−４０＜νｄ１１−νｄ１２＜−１０ …（６）
−３８＜νｄ１１−νｄ１２＜−１２ …（６−１）

【0044】

次に、本発明の内視鏡用光学系の数値実施例について説明する。まず、実施例１の内視鏡用光学系について説明する。実施例１の内視鏡用光学系の構成を示す断面図を図１に、実施例１の内視鏡用光学系の光路図を図２に示す。図１，２および後述の実施例２に対応した図４，５においては、光路を展開したときに、左側が物体側、右側が像側であり、図示されている開口絞りＳｔは必ずしも大きさや形状を表すものではなく、光軸Ｚ上の位置を示すものである。また、図２および後述の実施例２に対応した図５においては、上段に直視および側視の両方の光路（直視における軸上光束Ａ１および最大画角の光束Ａ２，Ａ３、左側側視における軸上光束Ｂ１および最大画角の光束Ｂ２，Ｂ３、右側側視における軸上光束Ｃ１および最大画角の光束Ｃ２，Ｃ３）を示し、中段に直視のみの光路（直視における軸上光束Ａ１および最大画角の光束Ａ２，Ａ３）を示し、下段に左側側視のみの光路（左側側視における軸上光束Ｂ１および最大画角の光束Ｂ２，Ｂ３）を示している。

【0045】

実施例１の内視鏡用光学系は、直視のみに使用する第１レンズ群Ｇ１と、側視のみに使用する第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒと、直視と側視で共用する第３レンズ群Ｇ３と、第１レンズ群Ｇ１から出射された光束を透過し第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束を反射する平面状の合成面ＸＳ１，ＸＳ２を有し、合成面ＸＳ１，ＸＳ２により第１レンズ群Ｇ１から出射された光束と第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒから出射された光束とを合成して第３レンズ群Ｇ３へ入射させる合成部Ｘとから構成されている。

【0046】

第１レンズ群Ｇ１は、レンズＬ１ａ〜レンズＬ１ｃの３枚のレンズから構成されている。正レンズＬ１ｂと負レンズＬ１ｃとは接合されて第１ａ接合レンズＣＬ１ａとされている。

【0047】

第２レンズ群Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒは同じレンズ構成であり、いずれもレンズＬ２ａ〜レンズＬ２ｃの３枚のレンズから構成されている。

【0048】

第３レンズ群Ｇ３は、開口絞りＳｔと、レンズＬ３ａ〜レンズＬ３ｅの５枚のレンズから構成されている。正レンズＬ３ｄと負レンズＬ３ｅとは接合されて第３ａ接合レンズＣＬ３ａとされている。

【0049】

合成部Ｘの合成面ＸＳ１，ＸＳ２は、ハーフミラー面とされている。

【0050】

実施例１の内視鏡用光学系の直視光路の基本レンズデータを表１に、直視光路の諸元に関するデータを表２に、側視光路の基本レンズデータを表３に、側視光路の諸元に関するデータを表４に示す。以下では、表中の記号の意味について、実施例１のものを例にとり説明するが、実施例２についても基本的に同様である。

【0051】

表１、３のレンズデータにおいて、面番号の欄には最も拡大側の構成要素の面を１番目として縮小側に向かうに従い順次増加する面番号を示し、曲率半径の欄には各面の曲率半径を示し、面間隔の欄には各面とその次の面との光軸Ｚ上の間隔を示す。また、ｎの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））における屈折率を示し、νの欄には各光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））におけるアッベ数を示す。また、曲率半径の符号は、面形状が拡大側に凸の場合を正、縮小側に凸の場合を負としている。基本レンズデータには、ハーフミラー面、開口絞りＳｔ、光学部材ＰＰも含めて示している。ハーフミラー面に相当する面の面番号の欄には面番号とともに（ハーフミラー）という語句を記載している。また、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には面番号とともに（絞り）という語句を記載している。

【0052】

表２，４の諸元に関するデータに、焦点距離ｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、全画角２ω（°）の値を示す。

【0053】

基本レンズデータおよび諸元に関するデータにおいて、角度の単位としては°を用い、長さの単位としてはｍｍ（ミリメートル）を用いているが、光学系は比例拡大又は比例縮小しても使用可能なため他の適当な単位を用いることもできる。

【0054】

【表1】

【0055】

【表2】

【0056】

【表3】

【0057】

【表4】

【0058】

実施例１の内視鏡用光学系の各収差図を図６に示す。なお、図６中の上段左側から順に直視光路における球面収差、非点収差、および倍率色収差を示し、中段左側から順に側視光路の第２レンズ群Ｇ２Ｌ／Ｇ２Ｒの光軸Ｚ２Ｌ／Ｚ２Ｒよりも像側における球面収差、非点収差、および倍率色収差を示し、下段左側から順に側視光路の第２レンズ群Ｇ２Ｌ／Ｇ２Ｒの光軸Ｚ２Ｌ／Ｚ２Ｒよりも物体側における球面収差、非点収差、および倍率色収差を示す。

【0059】

球面収差および非点収差を表す各収差図には、ｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））を基準波長とした収差を示す。球面収差図にはｄ線（波長５８７．６ｎｍ（ナノメートル））、Ｃ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））、およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ実線、長破線、および短破線で示す。非点収差図にはサジタル方向およびタンジェンシャル方向の収差をそれぞれ実線および短破線で示す。倍率色収差図にはＣ線（波長６５６．３ｎｍ（ナノメートル））およびＦ線（波長４８６．１ｎｍ（ナノメートル））についての収差をそれぞれ長破線および短破線で示す。なお、球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバー、その他の収差図のωは半画角を意味する。

【0060】

次に、実施例２の内視鏡用光学系について説明する。実施例２の内視鏡用光学系の構成を示す断面図を図４に、実施例２の内視鏡用光学系の光路図を図５に示す。実施例２の内視鏡用光学系は、実施例１の内視鏡用光学系と同じレンズ枚数の構成である。また、実施例２の内視鏡用光学系の直視光路の基本レンズデータを表５に、直視光路の諸元に関するデータを表６に、側視光路の基本レンズデータを表７に、側視光路の諸元に関するデータを表８に、各収差図を図７に示す。

【0061】

【表5】

【0062】

【表6】

【0063】

【表7】

【0064】

【表8】

【0065】

実施例１〜２の内視鏡用光学系の条件式（１）〜（６）に対応する値を表９に示す。なお、全実施例ともｄ線を基準波長としており、下記の表９に示す値はこの基準波長におけるものである。

【0066】

【表9】

【0067】

以上のデータから、実施例１〜２の内視鏡用光学系は全て、条件式（１）〜（６）を満足しており、良好な光学性能を有しつつ、直視領域と側視領域の２種類の像を個別にかつ同時に取得可能な内視鏡用光学系であることが分かる。

【0068】

次に、本発明の内視鏡用光学系が適用される内視鏡の実施形態について図８を参照しながら説明する。図８は上記内視鏡を備えた内視鏡観察システムの概略構成図、図９は上記内視鏡により取得される像の模式図、図１０〜１５は上記内視鏡観察システムにおける内視鏡画像の表示例を示す図である。

【0069】

図８に示す内視鏡１００は、主として、操作部１０２と、挿入部１０４と、コネクタ部（不図示）と接続されるユニバーサルコード１０６とを備える。挿入部１０４の大半は挿入経路に沿って任意の方向に曲がる軟性部１０７であり、この軟性部１０７の先端には湾曲部１０８が連結され、この湾曲部１０８の先端には先端部１１０が連結されている。湾曲部１０８は、先端部１１０を所望の方向に向けるために設けられるものであり、操作部１０２に設けられた湾曲操作ノブ１０９を回動させることにより湾曲操作が可能となっている。先端部１１０の内部先端に本発明の実施形態に係る内視鏡用光学系１が配設される。図８では内視鏡用光学系１を概略的に図示している。

【0070】

内視鏡用光学系１により取得された直視領域と側視領域の２種類の像は不図示の撮像素子の撮像面上に結像する。それらの像に関する撮像素子からの出力信号は、信号処理装置１２０にて演算処理され、表示装置１３０において内視鏡画像として表示される。

【0071】

ここで、撮像素子の撮像面上に結像する直視領域と側視領域の２種類の像について説明する。本発明の実施形態に係る内視鏡用光学系１を備えた内視鏡１００は、図１に示すように、直視領域（図１中Ａ方向）、左側側視領域（図１中Ｂ方向）、および右側側視領域（図１中Ｃ方向）の３方向の円形の像を同時に取得することが可能である。

【0072】

このとき、撮像素子の撮像面上には、図９に示す形で各像が結像する。図９では説明を分かりやすくするために、直視領域の像ＩＤについて模式的に文字Ａを記載し、左側側視領域の像ＩＳＬについて模式的に文字Ｂを記載し、右側側視領域の像ＩＳＲについて模式的に文字Ｃを記載している。

【0073】

本発明の実施形態に係る内視鏡用光学系１では、第１レンズ群Ｇ１から出射された光束（直視領域の光束）は、合成部Ｘを経由して第３レンズ群Ｇ３側に透過するが、このとき第１レンズ群Ｇ１から出射された光束は合成面ＸＳ１または合成面ＸＳ２を１回通過するため、光量が１／２に低下する。

【0074】

また、第２レンズ群Ｇ２Ｌから出射された光束（左側側視領域の光束）は、合成部Ｘにより第３レンズ群Ｇ３側に偏向されるが、このとき第２レンズ群Ｇ２Ｌから出射された光束は合成面ＸＳ１を透過した後に合成面ＸＳ２で反射されるため、光量が１／４に低下する。さらに、左側側視領域の光束は合成面ＸＳ２で反射されるため、撮像素子の撮像面上に結像した際に、図９に示すように、左側側視領域の像ＩＳＬ自体が左右反転し、かつ直視領域の像ＩＤの右側に結像する。

【0075】

第２レンズ群Ｇ２Ｒから出射された光束（右側側視領域の光束）も、合成部Ｘにより第３レンズ群Ｇ３側に偏向されるが、このとき第２レンズ群Ｇ２Ｒから出射された光束は合成面ＸＳ２を透過した後に合成面ＸＳ１で反射されるため、光量が１／４に低下する。さらに、右側側視領域の光束は合成面ＸＳ１で反射されるため、撮像素子の撮像面上に結像した際に、図９に示すように、右側側視領域の像ＩＳＲ自体が左右反転し、かつ直視領域の像ＩＤの左側に結像する。

【0076】

信号処理装置１２０は、左側側視領域の像ＩＳＬの画像ＧＳＬについて左右反転処理を行い、かつ直視領域の画像ＧＤの左側に表示する。また、右側側視領域の像ＩＳＲの画像ＧＳＲについて左右反転処理を行い、かつ直視領域の画像ＧＤの右側に表示する。また、上記の通り、直視領域の像ＩＤと、左側側視領域の像ＩＳＬおよび右側側視領域の像ＩＳＲとでは光量が２倍異なるため、直視領域の画像ＧＤと左側側視領域の画像ＧＳＬおよび右側側視領域の画像ＧＳＲとで輝度が同程度になるように輝度調整処理を行う。

【0077】

その結果、図１０に示すように、直視領域の画像ＧＤ、左側側視領域の画像ＧＳＬ、および右側側視領域の画像ＧＳＲについて、正しい配置で、かつ均一な輝度の画像とすることができる。

【0078】

なお、信号処理装置１２０において生成する画像については、図１１に示すように、直視と側視のつながりを自然にするため、直視領域の画像ＧＤと左側側視領域の画像ＧＳＬおよび右側側視領域の画像ＧＳＲとをオーバーラップさせて表示してもよい。なお、オーバーラップ量については、例えば、各画像の端から５％までの範囲をオーバーラップさせる等、適宜調整すればよい。

【0079】

また、図１２に示すように、直視領域の画像ＧＤと左側側視領域の画像ＧＳＬおよび右側側視領域の画像ＧＳＲとをオーバーラップさせた画像群について、矩形となるように上下左右の端部を切り取って表示してもよい。

【0080】

また、図１３に示すように、直視領域の画像ＧＤと左側側視領域の画像ＧＳＬおよび右側側視領域の画像ＧＳＲとをオーバーラップさせた画像群について、オーバーラップ領域を切り取って表示してもよい。

【0081】

また、図１４に示すように、直視領域の画像ＧＤと左側側視領域の画像ＧＳＬおよび右側側視領域の画像ＧＳＲとをオーバーラップさせた画像群について、感覚的に側視と直視の位置関係が分かりやすいように、直視領域と側視領域の位置関係に対応させたパースをつけた表示にしてもよい。

【0082】

本実施形態の内視鏡は内視鏡用光学系１を備えているため、直視領域と側視領域の２種類の像を個別にかつ同時に取得することが可能である。

【0083】

以上、実施形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、各レンズの曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数は、上記実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

【0084】

また、上記実施形態の内視鏡用光学系では、一例として第２レンズ群を２つ設けた例を示したが、第２レンズ群の数は２つに限らず、３つ以上の複数としてもよい。

【0085】

具体的には、直視方向を中心とする上下左右の４方向に向けた４つの第２レンズ群を設けてもよく、この場合には、図１５に示すように、直視領域の画像ＧＤを中心として、上側側視領域の画像ＧＳＵ、下側側視領域の画像ＧＳＤ、左側側視領域の画像ＧＳＬ、および右側側視領域の画像ＧＳＲを表示することで、視認性が高い画像とすることができる。

【0086】

また、合成部における合成面は、一部透過一部反射面に限らず、第１レンズ群から出射された光束を透過し、第２レンズ群から出射された光束を全反射するように配置された全反射面としてもよい。このような構成とすることによって、側視領域の光束の光量低下を抑えることができる。

【0087】

また、第１レンズ群と複数の第２レンズ群の全てのレンズ群について、全く同じレンズ構成としてもよい。このような構成とすることによって、内視鏡用光学系の設計を簡素化でき、また各レンズ群を構成する部品を共通化できるため、コストを抑えることができる。

【0088】

上記以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行なってもよいのは勿論である。

【符号の説明】

【0089】

１ 内視鏡用光学系
１００ 内視鏡
１０２ 操作部
１０４ 挿入部
１０６ ユニバーサルコード
１０７ 軟性部
１０８ 湾曲部
１０９ 湾曲操作ノブ
１１０ 先端部
１２０ 信号処理装置
１３０ 表示装置
Ａ１ 直視における軸上光束
Ａ２，Ａ３ 直視における最大画角の光束
Ｂ１ 左側側視における軸上光束
Ｂ２，Ｂ３ 左側側視における最大画角の光束
Ｃ１ 右側側視における軸上光束
Ｃ２，Ｃ３ 右側側視における最大画角の光束
ＣＬ１ａ，ＣＬ３ａ 接合レンズ
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２Ｌ，Ｇ２Ｒ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｌ１ａ〜Ｌ３ｅ レンズ
ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 結像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｘ 合成部
ＸＳ１，ＸＳ２ 合成面
Ｚ１ 第１レンズ群の光軸
Ｚ２Ｌ，Ｚ２Ｒ 第２レンズ群の光軸
Ｚ３ 第３レンズ群の光軸

【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】