特許 7391794 内視鏡用対物レンズおよび内視鏡

(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】

(24)【登録日】2023-11-27

(45)【発行日】2023-12-05

(54)【発明の名称】内視鏡用対物レンズおよび内視鏡

(51)【国際特許分類】

   G02B 13/04 20060101AFI20231128BHJP

   G02B 13/18 20060101ALI20231128BHJP

   G02B 23/26 20060101ALI20231128BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20231128BHJP

【ＦＩ】

G02B13/04

G02B13/18

G02B23/26 C

A61B1/00 731

A61B1/00 735

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020137467

(22)【出願日】2020-08-17

(65)【公開番号】P2022033521

(43)【公開日】2022-03-02

【審査請求日】2022-07-29

(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】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 力

(72)【発明者】

【氏名】近藤 雅人

【審査官】岡田 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０６７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２４０４６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２７６２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２７１６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３２４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４８０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１７４５６１（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

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絞りと、
前記絞りより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、
前記絞りより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズとを備え、
全系の最も像側のレンズを含むレンズ群が一体的に光軸に沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われ、
最遠点物体に合焦した状態および最近点物体に合焦した状態において１２０度以上の全画角を有し、
最近点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｎ、
最近点物体に合焦した状態における半画角をθｎ、
最近点物体に合焦した状態における最大像高をＨｎ、
最近点物体に合焦した状態における、前記絞りの物体側に前記絞りに連続して配置されたレンズと、前記絞りとの光軸上の間隔をＤｓｎとした場合、
１．４＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜２ （１）
０．３＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２．５ （５）
で表される条件式（１）および（５）を満足する内視鏡用対物レンズ。

【請求項2】

最近点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｎ、
最遠点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｆとした場合、
１．１＜Ｆｎ／Ｆｆ＜３ （２）
で表される条件式（２）を満足する請求項１に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項3】

１．５＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－１）
で表される条件式（１－１）を満足する請求項１又は２に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項4】

最近点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｎ、
最遠点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｆとした場合、
１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２．５ （２－１）
で表される条件式（２－１）を満足する請求項１から３のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項5】

最遠点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｆとした場合、
０．７＜ｆｎ／ｆｆ＜１．２ （３）
で表される条件式（３）を満足する請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項6】

開口部を有する絞り部材を含み、
前記合焦の際に、前記絞り部材が移動することによりＦナンバーが変化する請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項7】

最遠点物体に合焦した状態における、前記絞りの物体側に前記絞りに連続して配置されたレンズと、前記絞りの像側に前記絞りに連続して配置されたレンズとの光軸上の間隔をＤｆ、
最遠点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｆとした場合、
０．３＜ｆｆ／Ｄｆ＜１５ （４）
で表される条件式（４）を満足する請求項６に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項8】

物体側のレンズ面が光軸近傍では凸面形状であり周辺にいくに従い正の屈折力が強くなる非球面形状のレンズを前記絞りより物体側に含む請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項9】

前記絞りの物体側に前記絞りに連続して配置されたレンズの物体側のレンズ面は凸面である請求項１から８のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項10】

１．６＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－２）
で表される条件式（１－２）を満足する請求項３に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項11】

１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２ （２－２）
で表される条件式（２－２）を満足する請求項４に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項12】

０．８＜ｆｎ／ｆｆ＜１．１ （３－１）
で表される条件式（３－１）を満足する請求項５に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項13】

０．５＜ｆｆ／Ｄｆ＜１２ （４－１）
で表される条件式（４－１）を満足する請求項７に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項14】

０．５＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２ （５－１）
で表される条件式（５－１）を満足する請求項１に記載の内視鏡用対物レンズ。

【請求項15】

請求項１から１４のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズを備えた内視鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内視鏡用対物レンズ、および内視鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、最遠点物体から最近点物体への合焦を行う内視鏡用対物レンズとして下記特許文献１に記載されたものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１１４８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、遠点物体と近点物体とに対して合焦の切替が可能であり、かつ、近点物体観察状態における被写界深度が広い内視鏡用対物レンズが求められている。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みなされたものであり、遠点物体と近点物体とに対して合焦の切替が可能であり、近点物体観察状態における被写界深度が広く、良好な光学性能を有する内視鏡用対物レンズ、およびこの内視鏡用対物レンズ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】

【0006】

本開示の第１の内視鏡用対物レンズは、絞りと、絞りより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、絞りより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズとを備え、全系の一部のレンズが光軸に沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われ、最遠点物体に合焦した状態および最近点物体に合焦した状態において１２０度以上の全画角を有し、最近点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｎ、最近点物体に合焦した状態における半画角をθｎ、最近点物体に合焦した状態における最大像高をＨｎとした場合、下記条件式（１）を満足する。
１．４＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜２ （１）

【0007】

本開示の第２の内視鏡用対物レンズは、絞りと、絞りより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、絞りより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズとを備え、全系の一部のレンズが光軸に沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われ、最遠点物体に合焦した状態および最近点物体に合焦した状態において１２０度以上の全画角を有し、最近点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｎ、最遠点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｆとした場合、下記条件式（２）を満足する。
１．１＜Ｆｎ／Ｆｆ＜３ （２）

【0008】

以下本項では、本開示の第１の内視鏡用対物レンズおよび本開示の第２の内視鏡用対物レンズを総括して本開示の内視鏡用対物レンズという。

【0009】

本開示の内視鏡用対物レンズは、最近点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｎ、最近点物体に合焦した状態における半画角をθｎ、最近点物体に合焦した状態における最大像高をＨｎとした場合、下記条件式（１－１）を満足することが好ましく、下記条件式（１－２）を満足することがより好ましい。
１．５＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－１）
１．６＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－２）

【0010】

本開示の内視鏡用対物レンズは、最近点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｎ、最遠点物体に合焦した状態におけるＦナンバーをＦｆとした場合、下記条件式（２－１）を満足することが好ましく、下記条件式（２－２）を満足することがより好ましい。
１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２．５ （２－１）
１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２ （２－２）

【0011】

本開示の内視鏡用対物レンズは、最近点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｎ、最遠点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｆとした場合、下記条件式（３）を満足することが好ましく、下記条件式（３－１）を満足することがより好ましい。
０．７＜ｆｎ／ｆｆ＜１．２ （３）
０．８＜ｆｎ／ｆｆ＜１．１ （３－１）

【0012】

本開示の内視鏡用対物レンズは、開口部を有する絞り部材を含み、合焦の際に、この絞り部材が移動することによりＦナンバーが変化するように構成してもよい。この構成において、最遠点物体に合焦した状態における、絞りの物体側に絞りに連続して配置されたレンズと、絞りの像側に絞りに連続して配置されたレンズとの光軸上の間隔をＤｆ、最遠点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｆとした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましく、下記条件式（４－１）を満足することがより好ましい。
０．３＜ｆｆ／Ｄｆ＜１５ （４）
０．５＜ｆｆ／Ｄｆ＜１２ （４－１）

【0013】

本開示の内視鏡用対物レンズは、物体側のレンズ面が光軸近傍では凸面形状であり周辺にいくに従い正の屈折力が強くなる非球面形状のレンズを絞りより物体側に含むように構成してもよい。

【0014】

本開示の内視鏡用対物レンズは、最近点物体に合焦した状態における全系の焦点距離をｆｎ、最近点物体に合焦した状態における、絞りの物体側に絞りに連続して配置されたレンズと、絞りとの光軸上の間隔をＤｓｎとした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましく、下記条件式（５－１）を満足することがより好ましい。
０．３＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２．５ （５）
０．５＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２ （５－１）

【0015】

絞りの物体側に絞りに連続して配置されたレンズの物体側のレンズ面は凸面であることが好ましい。

【0016】

本開示の内視鏡用対物レンズは、全系の最も像側のレンズを含むレンズ群が一体的に光軸に沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われるように構成してもよい。

【0017】

本開示の内視鏡用対物レンズは、絞りに連続して配置された少なくとも１枚のレンズを含むレンズ群が一体的に光軸に沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われるように構成してもよい。

【0018】

本開示の内視鏡は、本開示の内視鏡用対物レンズを備えている。

【0019】

なお、本明細書の「～からなり」、「～からなる」は、挙げられた構成要素以外に、実質的に屈折力を有さないレンズ、並びに、絞り、フィルタ、およびカバーガラス等のレンズ以外の光学要素、並びに、レンズフランジ、レンズバレル、および撮像素子等が含まれていてもよいことを意図する。

【0020】

本明細書において、「正の屈折力を有するレンズ」および「正のレンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」および「負のレンズ」は同義である。「単レンズ」は、接合されていない１枚のレンズを意味する。ただし、複合非球面レンズ（球面レンズと、その球面レンズ上に形成された非球面形状の膜とが一体的に構成されて、全体として１つの非球面レンズとして機能するレンズ）は、接合レンズとは見なさず、１枚のレンズとして扱う。非球面を含むレンズに関する屈折力の符号および面形状は、特に断りが無い限り近軸領域で考えることにする。

【0021】

本明細書において、「全系」は、内視鏡用対物レンズを意味する。条件式で用いている「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式で用いている値は、ｄ線を基準とした場合の値である。本明細書に記載の「ｄ線」、「Ｃ線」、「Ｆ線」、および「ｅ線」は輝線であり、ｄ線の波長は５８７．５６ｎｍ（ナノメートル）、Ｃ線の波長は６５６．２７ｎｍ（ナノメートル）、Ｆ線の波長は４８６．１３ｎｍ（ナノメートル）、ｅ線の波長は５４６．０７ｎｍ（ナノメートル）として扱う。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、遠点物体と近点物体とに対して合焦の切替が可能であり、近点物体観察状態における被写界深度が広く、良好な光学性能を有する内視鏡用対物レンズ、およびこの内視鏡用対物レンズ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】

【0023】

【図1】実施例１の内視鏡用対物レンズに対応し、一実施形態に係る内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。

【図2】図１の内視鏡用対物レンズの構成と光束を示す断面図である。

【図3】実施例１の内視鏡用対物レンズの各収差図である。

【図4】実施例２の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。

【図5】実施例２の内視鏡用対物レンズの各収差図である。

【図6】実施例３の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。

【図7】実施例３の内視鏡用対物レンズの各収差図である。

【図8】実施例４の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。

【図9】実施例４の内視鏡用対物レンズの各収差図である。

【図10】実施例５の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図である。

【図11】実施例５の内視鏡用対物レンズの各収差図である。

【図12】絞り部材の第１の構成例を示す図である。

【図13】絞り部材の第２の構成例を示す図である。

【図14】絞り部材の第３の構成例を示す図である。

【図15】一実施形態に係る内視鏡の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0025】

内視鏡では、広い範囲を全体的に観察したいという要望と、全体的な観察において発見された患部等を部分的に詳細に観察したいという要望がある。この要望に応えるため、本開示の実施形態に係る内視鏡用対物レンズは、遠点物体と近点物体とに対して焦点合わせを行うことが可能なように構成されている。これによって、全体的な観察に適した遠点側観察状態と、部分的な観察に適した近点側観察状態とを切替えて使用することができる。以下では、最遠点物体に合焦した状態を最遠点合焦状態といい、最近点物体に合焦した状態を最近点合焦状態という。最遠点合焦状態は最遠点物体観察状態に対応し、最近点合焦状態は最近点物体観察状態に対応する。

【0026】

図１に、本開示の一実施形態に係る内視鏡用対物レンズの光軸Ｚを含む断面における構成を示す。図２に、図１の内視鏡用対物レンズの光軸Ｚを含む断面における構成と光束を示す。図２では光束として、軸上光束と、最大像高の光束を示している。図１および図２に示す例は後述の実施例１に対応している。図１および図２では、左側が物体側、右側が像側であり、「遠点」と付した上段に最遠点合焦状態を示し、「近点」と付した下段に最近点合焦状態を示す。以下では主に図１を参照しながら説明する。

【0027】

一例として、図１の内視鏡用対物レンズは、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ順に、レンズＬ１、レンズＬ２、開口絞りＳｔ、レンズＬ３、レンズＬ４、およびレンズＬ５からなる。レンズＬ４とレンズＬ５とは互いに接合されている。

【0028】

図１では、レンズＬ５と像面Ｓｉｍとの間に入射面と出射面が平行な光学部材ＰＰが配置された例が示されている。光学部材ＰＰはプリズム、フィルタ、およびカバーガラス等を想定した部材である。光学部材ＰＰは屈折力を有しない部材であり、光学部材ＰＰを省略した構成も可能である。

【0029】

この内視鏡用対物レンズは、最遠点合焦状態および最近点合焦状態の両方において１２０度以上の全画角を有するように構成されている。この構成によれば、広い視野を確保することができる。図２に、最遠点合焦状態における半画角θｆ、および最近点合焦状態における半画角θｎを示す。全画角は半画角の２倍である。

【0030】

この内視鏡用対物レンズは、開口絞りＳｔと、開口絞りＳｔより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、開口絞りＳｔより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズとを備える。このような構成を採ることによって、非点収差を抑えながら光学系を広角化することに有利となる。図１の例では、開口絞りＳｔより物体側に配置されたレンズＬ１の像側のレンズ面が凹面であり、開口絞りＳｔより像側に配置されたレンズＬ４とレンズＬ５とが接合レンズを構成している。

【0031】

この内視鏡用対物レンズでは、全系の一部のレンズが光軸Ｚに沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われる。すなわち、最遠点物体から最近点物体への合焦の際には、内視鏡用対物レンズの一部のみが光軸Ｚに沿って移動する。以下では、合焦の際に移動するレンズ群をフォーカスレンズ群という。合焦の際に、内視鏡用対物レンズの一部のみを移動させる構成は、レンズ系全体を移動させる構成に比べて、レンズ移動機構を小型化することができる。

【0032】

フォーカスレンズ群は、全系の最も像側のレンズを含むレンズ群であってもよく、このフォーカスレンズ群が一体的に光軸Ｚに沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われるように構成してもよい。このようにした場合は、合焦の際の全系の焦点距離の変動を小さく抑えることに有利となる。

【0033】

図１の例では、フォーカスレンズ群はレンズＬ４とレンズＬ５とから構成される接合レンズからなり、最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群が物体側へ移動する。図１の上段と下段の間に記入されたＬ４とレンズＬ５に対応する括弧と左斜め下向きの矢印は、フォーカスレンズ群がレンズＬ４とレンズＬ５とからなり、最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群が物体側へ移動することを示す。

【0034】

もしくは、フォーカスレンズ群は、開口絞りＳｔに連続して配置された少なくとも１枚のレンズを含むレンズ群であってもよく、このフォーカスレンズ群が一体的に光軸Ｚに沿って移動することによって最遠点物体から最近点物体への合焦が行われるように構成してもよい。このようにした場合は、フォーカスレンズ群を小型にできるため、レンズ系全体の径の小型化に有利となる。

【0035】

なお、本明細書において、「一体的に移動」とは、同時に同方向に同量移動することを意味する。また、本明細書において、「～レンズ群」は、複数のレンズからなる構成に限らず、１枚のみのレンズからなる構成としてもよい。

【0036】

この内視鏡用対物レンズは、最近点合焦状態における全系の焦点距離をｆｎ、最近点合焦状態における半画角をθｎ、最近点合焦状態における最大像高をＨｎとした場合、下記条件式（１）を満足することが好ましい。条件式（１）のｔａｎは正接である。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、結像領域中心付近の拡大率を有意な大きさに保つことに有利となるため、好適な状態で観察および診断を行うことがより容易となる。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、最近点合焦状態での焦点距離が長くなりすぎないため、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることに有利となる。より良好な特性を得るためには内視鏡用対物レンズは、下記条件式（１－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（１－２）を満足することがさらにより好ましい。
１．４＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜２ （１）
１．５＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－１）
１．６＜ｆｎ×（ｔａｎθｎ）／Ｈｎ＜１．９ （１－２）

【0037】

最近点合焦状態におけるＦナンバーをＦｎ、最遠点合焦状態におけるＦナンバーをＦｆとした場合、内視鏡用対物レンズは下記条件式（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、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることに有利となる。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、最近点合焦状態における画像のコントラストの悪化を抑制できる。より良好な特性を得るためには内視鏡用対物レンズは、下記条件式（２－１）を満足することがより好ましく、下記条件式（２－２）を満足することがさらにより好ましい。
１．１＜Ｆｎ／Ｆｆ＜３ （２）
１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２．５ （２－１）
１．２＜Ｆｎ／Ｆｆ＜２ （２－２）

【0038】

内視鏡の近点側観察状態では、観察物体と内視鏡用対物レンズとが非常に近接した状態になるため、従来の内視鏡用対物レンズでは、被写界深度が狭くなり診断および／又は検査等の際に使用者に負荷がかかることがあった。そこで、上記条件式（１）および（２）の少なくとも一方を満足するように構成すれば、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることに有利となるため、使用者の負荷を軽減し、診断および／又は検査等の時間を短縮することが容易となる。

【0039】

最近点合焦状態における全系の焦点距離をｆｎ、最遠点合焦状態における全系の焦点距離をｆｆとした場合、内視鏡用対物レンズは下記条件式（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、最近点合焦状態での画角が広くなりすぎないため、好適な状態で観察および診断を行うことがより容易となる。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、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることに有利となる。より良好な特性を得るためには内視鏡用対物レンズは、下記条件式（３－１）を満足することがより好ましい。
０．７＜ｆｎ／ｆｆ＜１．２ （３）
０．８＜ｆｎ／ｆｆ＜１．１ （３－１）

【0040】

内視鏡用対物レンズは、開口部を有する絞り部材を含み、合焦の際に、この絞り部材が移動することによりＦナンバーが変化するように構成してもよい。このようにした場合は、非常に微小な領域における開口サイズの変更が可能となり、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることができる。なお、絞り部材の開口部は、孔であってもよく、光が透過可能な透過性部材からなる窓であってもよい。

【0041】

図１２に絞り部材の第１の構成例を示す。図１２の上図は最遠点合焦状態における構成を示し、図１２の下図は最近点合焦状態における構成を示す。

【0042】

図１２の絞り部材１０は、金属製あるいは樹脂製であり、平板部材からなり、扇形状である。絞り部材１０には、第１開口部１２および第２開口部１４が形成されている。第１開口部１２および第２開口部１４は、ともに光が透過可能であり、円形状である。第２開口部１４は第１開口部１２より小さな円である。絞り部材１０の第１開口部１２および第２開口部１４以外の部分は、光が透過しない遮光部であり、図１２では遮光部に斜線を付している。絞り部材１０は、平板の平面が光軸Ｚに垂直な面と平行になるように配置されている。絞り部材１０は、扇形の円弧の中心１６を中心にして、不図示の移動機構により光軸Ｚに垂直な面内に回転可能である。図１２の面２０は、内視鏡用対物レンズの開口絞りの位置における光軸Ｚに垂直な面であり、面２０の中心は光軸上に位置する。

【0043】

図１２の上図に示す構成では、面２０の中心と第１開口部１２の中心とが一致するように配置されている。図１２の上図に示す構成から、中心１６を中心にして図１２の矢印Ａで示す方向に絞り部材１０を回転させることにより、図１２の下図に示す構成に切替えることができる。図１２の下図では、面２０の中心と第２開口部１４の中心とが一致している。図１２の上図に比べて図１２の下図では開口絞りの位置で光が透過可能な開口部の径が小さい。このように、絞り部材１０を回転させて、光が透過可能な開口部の大きさを変更することにより、Ｆナンバーを変化させることができる。

【0044】

図１３に絞り部材の第２の構成例を示す。図１３の上図は最遠点合焦状態における構成を示し、図１３の下図は最近点合焦状態における構成を示す。

【0045】

第２の構成例では絞り部材３０および絞り部材４０の２つの絞り部材が用いられる。絞り部材３０は、金属製あるいは樹脂製であり、平板部材からなり、扇形状である。絞り部材３０には、光が透過可能な円形の開口部３２が形成されている。絞り部材３０の開口部３２以外の部分は、光が透過しない遮光部であり、図１３では遮光部に斜線を付している。絞り部材３０は、平板の平面が光軸Ｚに垂直な面と平行になるように配置されている。絞り部材３０は、扇形の円弧の中心３６を中心にして、不図示の移動機構により光軸Ｚに垂直な面内に回転可能である。

【0046】

絞り部材４０は、金属製あるいは樹脂製であり、平板部材からなり、円形状である。絞り部材４０の中心部には、光が透過可能な円形の開口部４２が形成されている。開口部４２は開口部３２より大きな円である。絞り部材４０の開口部４２以外の部分は、光が透過しない遮光部であり、図１３では遮光部に斜線を付している。絞り部材４０は、平板の平面が光軸Ｚに垂直な面と平行になるように配置されている。絞り部材４０は、内視鏡用対物レンズの開口絞りの位置に、開口部４２の中心が光軸上に位置するように固定されている。

【0047】

図１３の上図に示す構成では、光軸Ｚに垂直な面内において、絞り部材３０と絞り部材４０とは重複していない。図１３の上図に示す構成から、中心３６を中心にして図１３の矢印Ｂで示す方向に絞り部材３０を回転させることにより、図１３の下図に示す構成に切替えることができる。図１３の下図では、開口部３２の中心と開口部４２の中心とが一致しており、開口部３２と重複しない開口部４２の部分は絞り部材３０の遮光部で覆われる。図１３の上図に比べて図１３の下図では開口絞りの位置で光が透過可能な開口部の径が小さい。このように、絞り部材３０を回転させて、光が透過可能な開口部の大きさを変更することにより、Ｆナンバーを変化させることができる。

【0048】

図１４に絞り部材の第３の構成例を示す。図１４の上図は最遠点合焦状態における構成を示し、図１４の下図は最近点合焦状態における構成を示す。

【0049】

第３の構成例は、第２の構成例の絞り部材３０を絞り部材５０に置換したものである。絞り部材５０は、金属製あるいは樹脂製であり、平板部材からなり、細長い長方形の中心に円形を合わせた外形を有する。絞り部材５０のこの円形は、絞り部材４０の開口部４２より大きな円形である。絞り部材５０の円形の中心部には、光が透過可能な円形の開口部５２が形成されている。開口部５２は開口部４２より小さな円である。絞り部材５０の開口部５２以外の部分は、光が透過しない遮光部であり、図１４では遮光部に斜線を付している。絞り部材５０は、平板の平面が光軸Ｚに垂直な面と平行になるように配置されている。絞り部材５０は、不図示の移動機構により光軸Ｚに垂直な面内に平行移動することが可能である。

【0050】

図１４の上図に示す構成では、光軸Ｚに垂直な面内において、絞り部材３０と絞り部材４０とは重複していない。図１４の上図に示す構成から、図１４の矢印Ｃで示す方向に絞り部材５０を移動させることにより、図１４の下図に示す構成に切替えることができる。図１４の下図では、開口部５２の中心と開口部４２の中心とが一致しており、開口部５２と重複しない開口部４２の部分は絞り部材５０の遮光部で覆われる。図１４の上図に比べて図１４の下図では開口絞りの位置で光が透過可能な開口部の径が小さい。このように、絞り部材５０を移動させて、光が透過可能な開口部の大きさを変更することにより、Ｆナンバーを変化させることができる。

【0051】

内視鏡用対物レンズが開口部を有する絞り部材を含み、絞り部材が移動することによりＦナンバーが変化する構成において、内視鏡用対物レンズは下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）では、最遠点合焦状態における、開口絞りＳｔの物体側に開口絞りＳｔに連続して配置されたレンズと、開口絞りＳｔの像側に開口絞りＳｔに連続して配置されたレンズとの光軸上の間隔をＤｆ、最遠点合焦状態における全系の焦点距離をｆｆとしている。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、レンズ系全体の光学全長の短縮に有利となる。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、Ｆナンバーを変化させるための絞り部材の移動が容易となる。より良好な特性を得るためには内視鏡用対物レンズは、下記条件式（４－１）を満足することがより好ましい。
０．３＜ｆｆ／Ｄｆ＜１５ （４）
０．５＜ｆｆ／Ｄｆ＜１２ （４－１）

【0052】

最近点合焦状態における全系の焦点距離をｆｎ、最近点合焦状態における、開口絞りＳｔの物体側に開口絞りＳｔに連続して配置されたレンズと、開口絞りＳｔとの光軸上の間隔をＤｓｎとした場合、内視鏡用対物レンズは下記条件式（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、レンズ系全体の光学全長の短縮に有利となる。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、最近点合焦状態での被写界深度を広くすることに有利となる、または、Ｆナンバーの変更がより容易となる。より良好な特性を得るためには内視鏡用対物レンズは、下記条件式（５－１）を満足することがより好ましい。
０．３＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２．５ （５）
０．５＜ｆｎ／Ｄｓｎ＜２ （５－１）

【0053】

開口絞りＳｔの物体側に開口絞りＳｔに連続して配置されたレンズの物体側のレンズ面は、凸面であることが好ましい。このようにした場合は、非点収差の発生を抑えることに有利となる。

【0054】

内視鏡用対物レンズは、開口絞りＳｔより物体側に非球面レンズを含み、この非球面レンズの物体側のレンズ面が光軸近傍では凸面形状であり周辺にいくに従い正の屈折力が強くなる非球面形状であるように構成してもよい。ここでいう「凸面形状であり周辺にいくに従い正の屈折力が強くなる非球面形状」とは、凸面形状であり周辺にいくに従い局所曲率半径の絶対値が小さくなる非球面形状である。このようにした場合は、開口絞りＳｔより物体側のレンズの径を小さくしたまま被写界深度を広くすることに有利となる。

【0055】

内視鏡用対物レンズが開口絞りＳｔより物体側に含むレンズの枚数は、例えば２枚以上４枚以下とすることができる。このようにした場合は、小型化と良好な性能の確保との両立に有利となる。内視鏡用対物レンズが開口絞りＳｔより像側に含むレンズの枚数は、例えば３枚以上５枚以下とすることができる。このようにした場合は、小型化と良好な性能の確保との両立に有利となる。

【0056】

条件式に関する構成も含め上述した好ましい構成および可能な構成は、任意の組合せが可能であり、要求される仕様に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。なお、可能な条件式の範囲としては、式の形式で記載された条件式に限定されず、好ましい、より好ましい、およびさらにより好ましいとされた条件式の中から下限と上限とを任意に組み合わせて得られる範囲を含む。

【0057】

以下に、本開示の内視鏡用対物レンズの好ましい２つの態様を記す。第１の態様は、開口絞りＳｔと、開口絞りＳｔより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、開口絞りＳｔより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズと、を備え、全系の一部のレンズが光軸Ｚに沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われ、最遠点物体に合焦した状態および最近点物体に合焦した状態において１２０度以上の全画角を有し、上記条件式（１）を満足する内視鏡用対物レンズである。

【0058】

第２の態様は、開口絞りＳｔと、開口絞りＳｔより物体側に配置された少なくとも１枚の像側のレンズ面が凹面のレンズと、開口絞りＳｔより像側に配置された少なくとも１組の接合レンズと、を備え、全系の一部のレンズが光軸Ｚに沿って移動することにより最遠点物体から最近点物体への合焦が行われ、最遠点物体に合焦した状態および最近点物体に合焦した状態において１２０度以上の全画角を有し、上記条件式（２）を満足する内視鏡用対物レンズである。

【0059】

次に、本開示の内視鏡用対物レンズの実施例について説明する。なお、各実施例の断面図のレンズに付された参照符号は、参照符号の桁数の増大による説明の煩雑化を避けるため、実施例ごとに独立して用いている。従って、異なる実施例の図面において共通の参照符号が付されていても、必ずしも共通の構成ではない。また、以下の実施例１、実施例２、および実施例３は本開示の実施例であり、実施例４および実施例５は本開示の参考例である。

【0060】

［実施例１］
実施例１の内視鏡用対物レンズの構成断面図は図１に示されており、その図示方法は上述したとおりであるので、ここでは重複説明を一部省略する。実施例１の内視鏡用対物レンズは、物体側から像側へ順に、負のレンズＬ１、正のレンズＬ２、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ３、正のレンズＬ４、および負のレンズＬ５からなる。レンズＬ４とレンズＬ５とは互いに接合されており、その他のレンズは全て単レンズである。フォーカスレンズ群はレンズＬ４とレンズＬ５とからなる。最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群は物体側へ移動する。

【0061】

実施例１の内視鏡用対物レンズについて、基本レンズデータを表１に、諸元および可変面間隔を表２に、非球面係数を表３に示す。表１において、Ｓｎの欄には物体面を第０面とし像側に向かうに従い１つずつ番号を増加させた場合の面番号を示し、Ｒの欄には各面の曲率半径を示し、Ｄの欄には各面とその像側に隣接する面との光軸上の面間隔を示す。Ｎｄの欄には各構成要素のｄ線に対する屈折率を示し、νｄの欄には各構成要素のｄ線基準のアッベ数を示す。

【0062】

表１では、物体側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を正、像側に凸面を向けた形状の面の曲率半径の符号を負としている。表１には光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、物体面、開口絞りＳｔ、および像面Ｓｉｍに相当する面の面番号の欄にはそれぞれ、（Ｏｂｊ）、（Ｓｔ）、および（Ｓｉｍ）という語句を面番号とともに記載している。表１では、最遠点合焦状態と最近点合焦状態とで変化する間隔についてはＤＤ［ ］という記号を用い、［ ］の中にこの間隔の物体側の面番号を付してＤの欄に記入している。表１のＤＤ［０］は、物体から内視鏡用対物レンズまでの光軸上の距離であり、いわゆる物体距離である。

【0063】

表２の上段の表には、最遠点合焦状態における、全系の焦点距離ｆｆ、ＦナンバーＦｆ、全画角２θｆ、最大像高Ｈｆの各値を示す。表２の下段の表には、最近点合焦状態における、全系の焦点距離ｆｎ、ＦナンバーＦｎ、全画角２θｎ、最大像高Ｈｎの各値を示す。全画角の欄の（°）は単位が度であることを意味する。表２に示す値は、ｄ線を基準とした場合の値である。

【0064】

基本レンズデータでは、非球面の面番号には＊印を付しており、非球面の曲率半径の欄には近軸の曲率半径の数値を記載している。表３において、Ｓｎの欄には非球面の面番号を示し、ＫＡおよびＡｍ（ｍ＝４、６、８、１０）の欄には各非球面についての非球面係数の数値を示す。表３の非球面係数の数値の「Ｅ±ｎ」（ｎ：整数）は「×１０^±ｎ」を意味する。ＫＡおよびＡｍは下式で表される非球面式における非球面係数である。
Ｚｄ＝Ｃ×ｈ^２／｛１＋（１－ＫＡ×Ｃ^２×ｈ^２）^１/２｝＋ΣＡｍ×ｈ^ｍ
ただし、
Ｚｄ：非球面深さ（高さｈの非球面上の点から、非球面頂点が接する光軸に垂直な平面に
下ろした垂線の長さ）
ｈ：高さ（光軸からレンズ面までの距離）
Ｃ：近軸曲率半径の逆数
ＫＡ、Ａｍ：非球面係数
であり、非球面式のΣはｍに関する総和を意味する。

【0065】

以下に示す各表の値および後述の収差図のデータは、最遠点合焦状態における全系の焦点距離が１．０００となるように規格化された場合の値である。また、以下に示す各表では予め定められた桁でまるめた数値を記載している。

【0066】

【表1】

【0067】

【表2】

【0068】

【表3】

【0069】

図３に、実施例１の内視鏡用対物レンズの各収差図を示す。図３では左から順に、球面収差図、非点収差図、歪曲収差図、および倍率色収差図を示す。図３では上段に最遠点合焦状態の各収差図を示し、下段に最近点合焦状態の各収差図を示す。最遠点合焦状態および最近点合焦状態の各収差図は、物体距離が上記表のＤＤ［０］の値の場合のものである。球面収差図では、ｅ線、Ｆ線、およびＣ線における収差をそれぞれ実線、破線、および二点鎖線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｅ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｅ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｅ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｆ線、およびＣ線における収差をそれぞれ破線、および二点鎖線で示す。図３では各図の縦軸上端に対応するＦナンバーと半画角の値を各図の上に記入している。

【0070】

上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、および図示方法は、特に断りが無い限り以下の実施例においても同様であるので、以下では一部重複説明を省略する。

【0071】

［実施例２］
実施例２の内視鏡用対物レンズの構成断面図を図４に示す。実施例２の内視鏡用対物レンズは、物体側から像側へ順に、負のレンズＬ１、負のレンズＬ２、正のレンズＬ３、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ４、正のレンズＬ５、およびレンズ負のＬ６からなる。レンズＬ２とレンズＬ３とは互いに接合されており、レンズＬ５とレンズＬ６とは互いに接合されており、その他のレンズは全て単レンズである。フォーカスレンズ群はレンズＬ５とレンズＬ６とからなる。最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群は物体側へ移動する。

【0072】

実施例２の内視鏡用対物レンズについて、基本レンズデータを表４に、諸元および可変面間隔を表５に、非球面係数を表６に、各収差図を図５に示す。

【0073】

【表4】

【0074】

【表5】

【0075】

【表6】

【0076】

［実施例３］
実施例３の内視鏡用対物レンズの構成断面図を図６に示す。実施例３の内視鏡用対物レンズは、物体側から像側へ順に、負のレンズＬ１、負のレンズＬ２、負のレンズＬ３、正のレンズＬ４、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ５、正のレンズＬ６、および負のレンズＬ７からなる。レンズＬ３とレンズＬ４とは互いに接合されており、レンズＬ６とレンズＬ７とは互いに接合されており、その他のレンズは全て単レンズである。フォーカスレンズ群はレンズＬ６とレンズＬ７とからなる。最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群は物体側へ移動する。

【0077】

実施例３の内視鏡用対物レンズについて、基本レンズデータを表７に、諸元および可変面間隔を表８に、各収差図を図７に示す。

【0078】

【表7】

【0079】

【表8】

【0080】

［実施例４］
実施例４の内視鏡用対物レンズの構成断面図を図８に示す。実施例４の内視鏡用対物レンズは、物体側から像側へ順に、負のレンズＬ１、光学部材Ｐ１、正のレンズＬ２、正のレンズＬ３、負のレンズＬ４、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ５、負のレンズＬ６、正のレンズＬ７、正のレンズＬ８、および負のレンズＬ９からなる。光学部材Ｐ１は、フィルタ又はカバーガラス等を想定した平行平板状の部材であり、屈折力を有しない部材である。光学部材Ｐ１を省略して内視鏡用対物レンズを構成することも可能である。レンズＬ２とレンズＬ３とは互いに接合されており、レンズＬ５とレンズＬ６とは互いに接合されており、レンズＬ８とレンズＬ９とは互いに接合されており、その他のレンズは全て単レンズである。フォーカスレンズ群はレンズＬ４からなる。最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群は物体側へ移動する。

【0081】

実施例４の内視鏡用対物レンズについて、基本レンズデータを表９に、諸元および可変面間隔を表１０に、各収差図を図９に示す。

【0082】

【表9】

【0083】

【表10】

【0084】

［実施例５］
実施例５の内視鏡用対物レンズの構成断面図を図１０に示す。実施例５の内視鏡用対物レンズは、物体側から像側へ順に、負のレンズＬ１、光学部材Ｐ１、正のレンズＬ２、負のレンズＬ３、正のレンズＬ４、開口絞りＳｔ、正のレンズＬ５、負のレンズＬ６、正のレンズＬ７、正のレンズＬ８、および負のレンズＬ９からなる。実施例５の光学部材Ｐ１は、実施例４の光学部材Ｐ１と同様の部材である。レンズＬ２とレンズＬ３とは互いに接合されており、レンズＬ５とレンズＬ６とは互いに接合されており、レンズＬ８とレンズＬ９とは互いに接合されており、その他のレンズは全て単レンズである。フォーカスレンズ群はレンズＬ５とレンズＬ６とからなる。最遠点物体から最近点物体への合焦の際にフォーカスレンズ群は像側へ移動する。

【0085】

実施例５の内視鏡用対物レンズについて、基本レンズデータを表１１に、諸元および可変面間隔を表１２に、各収差図を図１１に示す。

【0086】

【表11】

【0087】

【表12】

【0088】

表１３に、実施例１～５の内視鏡用対物レンズの条件式（１）～（５）の対応値を示す。表１３にはｄ線基準での値を示す。

【0089】

【表13】

【0090】

次に、本開示の実施形態に係る内視鏡について説明する。図１５に本開示の一実施形態に係る内視鏡の概略的な全体構成図を示す。図１５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、軟性部１０７の先端には湾曲部１０８が連結され、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の内部先端に本開示の実施形態に係る内視鏡用対物レンズ１と、撮像素子２とが配設される。撮像素子２は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等である。撮像素子２は、その撮像面が内視鏡用対物レンズ１の像面に一致するように配置される。なお、図１５では、内視鏡用対物レンズ１および撮像素子２は概念的に示している。

【0091】

以上、実施形態および実施例を挙げて本開示の技術を説明したが、本開示の技術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、および非球面係数等は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得る。

【符号の説明】

【0092】

１ 内視鏡用対物レンズ
２ 撮像素子
１０、３０、４０、５０ 絞り部材
１２ 第１開口部
１４ 第２開口部
１６、３６ 中心
２０ 面
３２、４２、５２ 開口部
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
Ａ、Ｂ、Ｃ 矢印
Ｈｆ、Ｈｎ 最大像高
Ｌ１～Ｌ９ レンズ
Ｐ１、ＰＰ 光学部材
Ｓｉｍ 像面
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸
θｆ、θｎ 半画角

【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】