JP2015022161A - 内視鏡用対物レンズおよび内視鏡 - Google Patents

Abstract

【課題】拡大観察を行う際にピント調整が容易で良好な観察を可能とする内視鏡用対物レンズ、内視鏡を提供する。【解決手段】内視鏡用対物レンズは、最も物体側のレンズ群を除く少なくとも１つのレンズ群を光軸Ｚに沿って移動させることにより最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行う。最近点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、最遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、最近点物体までの物体距離をｄｔ、最遠点物体までの物体距離をｄｗ、ｄｍ＝（２?ｄｗ?ｄｔ）／（ｄｗ＋ｄｔ）で表されるｄｍを中間点物体までの物体距離、中間点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍとしたとき、条件式（１）：１．２≰ｆｔ／ｆｗ、条件式（２）：０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≰０．５を満足する。【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡用対物レンズおよび内視鏡に関し、より詳しくは、系内の一部のレンズ群を移動させることにより最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行う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に関するものである。

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り、従前の多くは、被写界深度の深い固定焦点レンズを用いることによりこのような要望に対応していた。ところが、内視鏡の流れとして、高画素化・広角化の傾向があることや、内視鏡で撮像した画像を取り込んでの解析や観察が行われることから、さらなる画質の向上が望まれるようになった。

このような状況を鑑み、内視鏡の使用状態として、全体的な観察に適した遠点側観察状態（ワイド）と、部分的な観察に適した近点側拡大観察状態（テレ）との切換え使用が可能な内視鏡用対物レンズが用いられるようになった。その従来例として、例えば下記特許文献１に記載の対物レンズが知られている。

特許文献１に記載の内視鏡対物レンズは、物体側から順に、負・正・負・正の順にパワー配列された４群構成からなり、そのうちの第３群を移動させることで上記切換えを行うものである。

特許第２８７６２５２号公報

上記のように全体的な観察において発見された患部を部分的に詳細に観察する場合、必ずしも最近点に患部が位置する状態で観察するわけではなく、実際には、有意な拡大観察効果が得られる程度に対物レンズと患部との位置を近づけて観察することが多々ある。このため、有意な拡大観察効果が得られる程度に観察対象が最遠点から最近点の間の領域に位置する状態で、良好な観察を可能とする内視鏡用対物レンズが望まれている。

しかしながら、特許文献１に記載の内視鏡対物レンズは、最遠点から最近点の間のある点を中間点としたとき、この中間点での物体距離の変化に対する焦点距離の変化量が大きい。物体距離に応じて全系の焦点距離が可変とされた内視鏡用対物レンズでは、遠点側観察状態より近点側拡大観察状態のほうが全系の焦点距離が長くなるため観察深度（被写界深度）が浅くなり、ピント調整がより難しくなる。特許文献１に記載の内視鏡対物レンズのように、中間点での焦点距離の変化量が大きいと、中間点から最近点までの領域で観察深度がより浅くなり、ピント調整を行うことが非常に困難となる。また、焦点距離の変化量が大きいと、観察倍率が大きく変化し、観察像のサイズが大きく変化してしまい、非常に観察しにくく、観察対象が視野から外れやすいという問題も生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、拡大観察を行う際に、ピント調整が容易で、良好な観察を可能と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。

本発明の内視鏡用対物レンズは、最も物体側のレンズ群を除く少なくとも１つのレンズ群を光軸に沿って移動させることにより最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行うように構成され、最近点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、最遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、最近点物体までの物体距離をｄｔ、最遠点物体までの物体距離をｄｗ、ｄｍ＝（２×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋ｄｔ）で表されるｄｍを中間点物体までの物体距離、中間点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足するものである。
１．２≦ｆｔ／ｆｗ … （１）
０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．５ … （２）

本発明の内視鏡用対物レンズは、上記条件式（２）を満足する範囲内でさらに下記条件式（２’）を満足することが好ましい。
０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．４ … （２’）

本発明の内視鏡用対物レンズは、焦点合わせの際に移動するレンズ群のうちの１つは負レンズ群であることが好ましい。また、本発明の内視鏡用対物レンズは、２つのレンズ群の間隔を変化させて移動させることにより焦点合わせを行うことが好ましく、その場合は、焦点合わせの際に移動する２つのレンズ群は正レンズ群と負レンズ群であることが好ましい。

本発明の内視鏡用対物レンズは、ｄｍｗ＝（４×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋３×ｄｔ）で表されるｄｍｗを中遠点物体までの物体距離、中遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍｗとしたとき、下記条件式（３）を満足することが好ましく、さらに下記条件式（３’）を満足することがより好ましい。
０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２５ … （３）
０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２０ … （３’）

本発明の内視鏡用対物レンズは、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成されることが好ましい。なお、ここでの「〜から構成される」は、実質的なことを意味するものであり、構成要素として挙げたレンズ群以外に、実質的にパワーを有さないレンズ、絞りやカバーガラス等レンズ以外の光学要素、レンズフランジ、レンズバレル等を含んでもよい。

本発明の内視鏡用対物レンズは、焦点合わせの際に移動するレンズ群の移動軌跡が可変であることが好ましい。

なお、上記「レンズ群」とは、必ずしも複数のレンズから構成されるものだけでなく、１枚のレンズのみで構成されるものも含むものとする。

なお、「最遠点」とは、観察対象とする物体の側の距離範囲のうちベストピントであり内視鏡用対物レンズから最も遠い点を意味し、「最近点」とは、観察対象とする物体の側の距離範囲のうちベストピントであり内視鏡用対物レンズから最も近い点を意味する。また、「物体距離」とは、内視鏡用対物レンズの最も物体側のレンズ面から物体までの光軸上の距離をいうものとする。

なお、屈折力の符号は、非球面レンズを含むものについては、特に断りのない限り近軸領域で考えるものとする。

本発明の内視鏡は、上記記載の本発明の内視鏡用対物レンズを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、遠点側観察状態から近点側拡大観察状態への移行が可能であり、拡大観察を行う際に、ピント調整が容易で、良好な観察を可能と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。

本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例２−１の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例３−１の内視鏡用対物レンズの構成を示す断面図 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例１の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例２−１、２−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例２−１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例２−１、２−２の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例２−２の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例３−１、３−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例３−１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例３−１、３−２の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施例３−２の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における収差図であり、（Ａ）は球面収差、（Ｂ）は非点収差、（Ｃ）はディストーション、（Ｄ）は倍率色収差 本発明の実施形態にかかる内視鏡の概略構成を示す図 本発明の実施形態にかかる内視鏡の挿入部の先端面の平面図 内視鏡の先端硬質部の要部断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に、本発明の一実施形態にかか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。この図１に示す構成例は、後述の実施例１のレンズ構成に対応している。図１においては左側が物体側、右側が像側である。

本実施形態の内視鏡用対物レンズは、最も物体側のレンズ群を除く少なくとも１つのレンズ群を光軸Ｚに沿って移動させることにより最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行うように構成されている。図１の上段に最遠点物体に合焦している状態（以下、最遠点観察状態ともいう）のレンズ構成を示し、図１の中段に中間点物体に合焦している状態（以下、中間点観察状態ともいう）のレンズ構成を示し、図１の下段に最近点物体に合焦している状態（以下、最近点観察状態ともいう）のレンズ構成を示す。

図１に示す例の内視鏡用対物レンズは、物体側から順に配列された、負の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２、負の屈折力を有する第３レンズ群Ｇ３、正の屈折力を有する第４レンズ群Ｇ４の４つのレンズ群からなる。最遠点観察状態から中間点観察状態への焦点合わせ、中間点観察状態から最近点観察状態への焦点合わせの際には、図１の各状態の間の矢印で示すように、第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の２つのレンズ群が移動するように構成されている。なお、図１の矢印の方向は厳密なものではなく、概略的な方向を示すものである。

図１の内視鏡用対物レンズを構成するレンズとしては、第１レンズ群Ｇ１は、物体側から順に、負のレンズＬ１と、負のレンズＬ２および正のレンズＬ３が接合された接合レンズとからなり、第２レンズ群Ｇ２は、単レンズである正のレンズＬ４のみからなり、第３レンズ群Ｇ３は、物体側から順に、正のレンズＬ５および負のレンズＬ６が接合された接合レンズからなり、第４レンズ群Ｇ４、物体側から順に、正のレンズＬ７と、正のレンズＬ８および負のレンズＬ９が接合された接合レンズとからなる。

図１に示す例の、レンズＬ１、レンズＬ２は物体側に平面を向けた平凹レンズであり、レンズＬ３、レンズＬ４は両凸レンズであり、レンズＬ５は物体側に平面を向けた平凸レンズであり、レンズＬ６は両凹レンズであり、レンズＬ７は像側に平面を向けた平凸レンズであり、レンズＬ８は両凸レンズであり、レンズＬ９は物体側に凹面を向けた負メニスカスレンズである。なお、本発明の内視鏡用対物レンズとしては、レンズＬ１、レンズＬ２を像側に凹面を向けた負メニスカスレンズ、レンズＬ５を像側に凸面を向けた正メニスカスレンズとした構成も可能である。

図１では、開口絞りＳｔが第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３の間に配置され、レンズＬ１とレンズＬ２の間にフィルタ等を想定した平行平面板状の光学部材Ｐ１が配置され、第４レンズ群Ｇ４の像側に光路変換プリズム、フィルタ、カバーガラス等を想定した光学部材Ｐ２、Ｐ３が配置された例を示している。しかし、開口絞りＳｔ、光学部材Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３はいずれも本発明の内視鏡用対物レンズに必須の構成ではない。

この内視鏡用対物レンズは、焦点合わせの際に最も物体側のレンズ群は移動せず固定されている。これは、内視鏡用対物レンズを保護部材無しで内視鏡に搭載し、内視鏡用対物レンズを構成するレンズのうち最も物体側のレンズに光学窓の機能を兼備させることが多く、その場合は気密性を保持するために最も物体側のレンズは可動となるように構成できないからである。

この内視鏡用対物レンズでは、焦点合わせの際に移動するレンズ群のうち１つは負レンズ群であることが好ましい。負レンズ群を焦点合わせの際に移動させることで、より少ない移動量でより大きな焦点距離の変化が得やすくなり、光学系の小型化と拡大観察効果の両立に有利となる。

焦点合わせは、２つのレンズ群の間隔を変化させて移動させることにより行うことが好ましい。移動するレンズ群の数を２つとすることで、レンズ群の移動機構の簡素化を図りながら、レンズ群の移動による収差変動の抑制、各レンズ群の移動距離に対する合焦速度の設定の自由度を向上でき、使用者の使い勝手の良いものとすることができる。

焦点合わせの際に移動するレンズ群を２つとした場合は、負レンズ群と正レンズ群であることが好ましい。このようにした場合は、レンズ群の移動による収差変動、特に色収差の変動を良好に抑制することができる。

また、本発明の内視鏡用対物レンズでは、焦点合わせの際に移動するレンズ群の移動軌跡が可変であることが好ましい。すなわち、焦点合わせの際に移動するレンズ群の移動軌跡が複数通りあることが好ましい。移動するレンズ群の移動軌跡を可変とすることで、各レンズ群の移動距離に対する合焦速度の設定の自由度を向上でき、使用者の使い勝手の良いものとすることができる。

なお、図１に示す例では全系は、物体側から順に、負、正、負、正のパワー配列の４つのレンズ群からなり、焦点合わせの際に物体側から第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３を移動させるようにしている。第３レンズ群Ｇ３を移動させるのは上述した理由による。移動させる正レンズ群として第４レンズ群Ｇ４ではなく第２レンズ群Ｇ２を選択する理由は、移動機構の簡素化のためには第４レンズ群Ｇ４よりも比較的少ないレンズ枚数で構成しやすい第２レンズ群Ｇ２が好ましいからである。しかし、本発明の内視鏡用対物レンズは必ずしも図１の例に限定されない。例えば、焦点合わせの際に移動するレンズ群は、１つの負レンズ群のみとすることも可能であり、この場合は、駆動機構を簡素化できる。また、全系を構成するレンズ群の数を３や５以上とすることも可能である。

本実施形態の内視鏡用対物レンズは、下記条件式（１）、（２）を満足するように構成されている。
１．２≦ｆｔ／ｆｗ … （１）
０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．５ … （２）
ただし、
ｆｔ：最近点物体に合焦時の全系の焦点距離
ｆｗ：最遠点物体に合焦時の全系の焦点距離
ｆｍ：中間点物体に合焦時の全系の焦点距離
であり、中間点物体までの物体距離ｄｍは下式で表される。
ｄｍ＝（２×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋ｄｔ）
ここで、
ｄｔ：最近点物体までの物体距離
ｄｗ：最遠点物体までの物体距離
である。

条件式（１）のｆｔ／ｆｗは、全系の焦点距離の変化による倍率を示すものであり、例えば一般的なズームレンズのズーム比に相当するものである。条件式（１）のｆｔ／ｆｗが１より大きいということは、最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行った際に全系の焦点距離が長くなり、物体に近づくことによる拡大観察効果だけではなく、全系の焦点距離の変化による拡大観察効果が得られるということである。条件式（１）の下限未満とならないように構成することで、全系の焦点距離の変化による有意な拡大率を得ることができる。条件式（１）の下限未満となった場合に、条件式（１）を満足する場合と同等の観察倍率を得ようとすると、物体距離を短くせざるをえず、そうすると内視鏡挿入部先端に配置されている照明窓からの照明光がうまくあたらない部分を観察することになってしまう。条件式（１）を満足することで、全系の焦点距離の変化による有意な拡大率を得ることができ、良好な観察が可能となる。

条件式（２）に関するｄｍは、ｄｔとｄｗとの調和平均に相当する。内視鏡用対物レンズから物体の側で上記ｄｍの距離にある点を中間点と称する。条件式（２）は、最近点と最遠点だけでなく、中間点も考慮することにより創出されたものである。条件式（２）の上限を上回らないように構成することで、一般に長焦点側に寄る傾向のある中間点観察状態での焦点距離をより短焦点側に寄せることができる。これにより、中間点およびその近傍で拡大観察を行う際の観察深度を深くすることができ、ピント調整が容易となる。また、中間点およびその近傍での観察像のサイズ変化が大きくなりすぎるのを抑制することができる。条件式（２）の下限以下とならないように構成することで、物体が最遠点から中間点の範囲において、物体に近づくことによる拡大観察効果だけではなく、全系の焦点距離の変化による拡大観察効果を得ることができ、微細な対象物の観察が可能となる。

条件式（２）の下限に関する上記効果を得ながら、条件式（２）の上限に関する上記効果をより高めるためには、下記条件式（２’）を満足することが好ましい。
０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．４ … （２’）

また、本実施形態の内視鏡用対物レンズにおいては、下記条件式（３）を満足することが好ましい。
０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２５ … （３）
ただし、
ｆｔ：最近点物体に合焦時の全系の焦点距離
ｆｗ：最遠点物体に合焦時の全系の焦点距離
ｆｍｗ：中遠点物体に合焦時の全系の焦点距離
であり、中遠点物体までの物体距離ｄｍｗは下式で表される。
ｄｍｗ＝（４×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋３×ｄｔ）
ここで、
ｄｔ：最近点物体までの物体距離
ｄｗ：最遠点物体までの物体距離
である。

条件式（３）に関するｄｍｗは、ｄｗとｄｍとの調和平均に相当する。内視鏡用対物レンズから物体の側で上記ｄｍｗの距離にある点を中遠点と称する。条件式（３）は、最近点と最遠点だけでなく、中遠点も考慮することにより創出されたものである。条件式（３）の上限を上回らないように構成することで、中遠点観察状態での焦点距離をより短焦点側に寄せることができる。これにより、中遠点およびその近傍で拡大観察を行う際の観察深度を深くすることができ、ピント調整が容易となる。また、中遠点およびその近傍での観察像のサイズ変化が大きくなりすぎるのを抑制することができる。条件式（３）の下限以下とならないように構成することで、物体が最遠点から中遠点の範囲において、物体に近づくことによる拡大観察効果だけではなく、全系の焦点距離の変化による拡大観察効果を得ることができ、微細な対象物の観察が可能となる。

条件式（３）の下限に関する上記効果を得ながら、条件式（３）の上限に関する上記効果をより高めるためには、下記条件式（３’）を満足することが好ましい。
０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２０ … （３’）

なお、上述した好ましい構成は、任意の組合せが可能であり、要望される事項に応じて適宜選択的に採用されることが好ましい。

次に、本発明の内視鏡用対物レンズの数値実施例について説明する。

［実施例１］
実施例１の内視鏡用対物レンズのレンズ構成図は図１に示したものであり、その図示方法および構成については上述したとおりであるので、ここでは重複説明を省略する。

表１に、実施例１の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータを示す。表１のＳｉの欄は最も物体側の構成要素の物体側の面を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素の面に面番号を付したときのｉ番目（ｉ＝１、２、３、…）の面番号を示し、Ｒｉの欄はｉ番目の面の曲率半径を示し、Ｄｉの欄はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との光軸Ｚ上の面間隔を示し、Ｎｄｊの欄は最も物体側の光学要素を１番目として像側に向かうに従い順次増加するように構成要素に番号を付したときのｊ番目（ｊ＝１、２、３、…）の光学要素のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）に対する屈折率を示し、νｄｊの欄はｊ番目の光学要素のｄ線に対するアッベ数を示す。

基本レンズデータには開口絞りＳｔおよび光学部材Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３も含めて示しており、開口絞りＳｔに対応する面の面番号の欄には面番号とともに（Ｓｔ）を記入している。表１では、曲率半径の符号は、面形状が物体側に凸の場合を正、像側に凸の場合を負としており、Ｄｉの最下欄には光学部材Ｐ３の像側の面と像面との間隔を記入している。また、表１では、焦点合わせの際に間隔が変化する可変面間隔である、第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２の間隔、第２レンズ群Ｇ２と開口絞りＳｔの間隔、開口絞りＳｔと第３レンズ群Ｇ３の間隔、第３レンズ群Ｇ３と第４レンズ群Ｇ４の間隔にはそれぞれ（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）と記入している。

表２に、最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態それぞれにおける物体距離と上記（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）の値を示す。各状態における全系の焦点距離、条件式（１）〜（３）の対応値は他の実施例のものとまとめて後掲の表８、表９に示す。なお、以下に示す表の値は、所定の桁でまるめたものである。各表の長さの単位にはｍｍを用いている。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション（歪曲収差）、倍率色収差（倍率の色収差）の各収差図を示す。同様に、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）、図５（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示し、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）にそれぞれ、実施例１の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。

球面収差、非点収差、歪曲収差の各収差図には、ｄ線を基準波長とした収差を示すが、球面収差図にはＣ線（波長６５６．２７ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）についての収差も示している。非点収差図ではサジタル方向、タンジェンシャル方向に関する収差をそれぞれ実線、破線で示している。倍率色収差図ではＣ線とＦ線についての収差を示している。球面収差図のＦＮｏ．はＦ値を意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。

上記の実施例１のものに関する図示方法、各種データの記号、意味、記載方法は、特に断りがない限り以下の実施例のものについても同様であるため、以下では重複説明を省略する。

［実施例２−１］
図２に、実施例２−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態のレンズ構成図を示す。実施例２−１の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータは実施例１のものと同一であるため、ここでは基本レンズデータの記載を省略する。実施例２−１の内視鏡用対物レンズは最遠点観察状態の物体距離が実施例１のものと同一であるが、その他の観察状態の物体距離は実施例１のものと異なる。表３に、実施例２−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態それぞれにおける物体距離と（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）の値を示す。

図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）にそれぞれ、実施例２−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示し、図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）にそれぞれ、実施例２−１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示し、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）にそれぞれ、実施例２−１の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。

［実施例２−２］
実施例２−２の内視鏡用対物レンズは、基本レンズデータが実施例１、実施例２−１のものと同一であり、最遠点観察状態の物体距離および最近点観察状態の物体距離が実施例２−１のものと同一である。実施例２−１と実施例２−２は、基本レンズデータ、最遠点物体距離、最近点物体距離を同一としながら、移動軌跡を可変にした例である。表４に、実施例２−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態それぞれにおける物体距離と（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）の値を示す。

実施例２−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図はそれぞれ、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）、図７（Ｄ）に示したものであり、実施例２−２の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図はそれぞれ、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示したものである。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）にそれぞれ、実施例２−２の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。

［実施例３−１］
図３に、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態のレンズ構成図を示す。表５に、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの基本レンズデータを示す。表６に、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態それぞれにおける物体距離と（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）の値を示す。

図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）にそれぞれ、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示し、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）、図１２（Ｄ）にそれぞれ、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示し、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）にそれぞれ、実施例３−１の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。

［実施例３−２］
実施例３−２の内視鏡用対物レンズは、基本レンズデータ、最遠点観察状態の物体距離、最近点観察状態の物体距離が実施例３−１のものと同一である。実施例３−１と実施例３−２は、基本レンズデータ、最遠点物体距離、最近点物体距離を同一としながら、移動軌跡を可変にした例である。表７に、実施例３−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態それぞれにおける物体距離と（可変１）、（可変２）、（可変３）、（可変４）の値を示す。

実施例３−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図はそれぞれ、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）に示したものであり、実施例３−２の内視鏡用対物レンズの最近点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図はそれぞれ、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）、図１３（Ｃ）、図１３（Ｄ）に示したものである。図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）、図１４（Ｃ）、図１４（Ｄ）にそれぞれ、実施例３−２の内視鏡用対物レンズの中間点観察状態における球面収差、非点収差、ディストーション、倍率色収差の各収差図を示す。

表８に、上記実施例１、２−１、２−２、３−１、３−２の内視鏡用対物レンズの最遠点観察状態、中遠点観察状態、中間点観察状態、中近点観察状態、最近点観察状態における物体距離、焦点距離、焦点距離比率をまとめる。なお、中近点観察状態とは、中近点物体に合焦している状態を意味し、中近点物体までの物体距離ｄｍｔは下式で表される。
ｄｍｔ＝（４×ｄｗ×ｄｔ）／（３×ｄｗ＋ｄｔ）
ここで、
ｄｔ：最近点物体までの物体距離
ｄｗ：最遠点物体までの物体距離
である。

また、表８の焦点距離比率とは、ある状態における全系の焦点距離をｆｘとしたとき、（ｆｘ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）で表される値のことである。中遠点観察状態での焦点距離比率は、（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）で表され、中間点観察状態での焦点距離比率は、（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）で表される。

表９に、上記実施例１、２−１、２−２、３−１、３−２の内視鏡用対物レンズの条件式（１）〜（３）の対応値を示す。表９からわかるように全実施例が条件式（１）〜（３）を満足している。表９のデータは基準波長をｄ線としたものである。

次に、表１０を参照しながら、比較例について説明する。表１０の比較例１〜６はそれぞれ、上述した特許文献１（特許第２８７６２５２号公報）に記載の実施例１〜６の内視鏡対物レンズに対応する。この比較例１〜６の最遠点観察状態、中間点観察状態、最近点観察状態における物体距離、焦点距離、条件式（２）の対応値を表１０に示す。なお、表１０に示す比較例２の最近点観察状態における物体距離は、特許文献１に記載された物体距離を転記したものではなく、特許文献１に記載されたレンズデータを用い、ワイド状態とテレ状態のバックフォーカスが同一になるとして算出した物体距離である。表１０から比較例１〜６はいずれも条件式（２）を満足しないことがわかる。

次に、本発明の内視鏡用対物レンズが適用される内視鏡の実施形態について図１５〜図１７を参照しながら説明する。図１５にはその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、ユニバーサルコード１０６を引き出すコネクタ部（図示せず）を備える。操作部１０２の先端側には、患者の体内に挿入される挿入部１０４が連結され、操作部１０２の基端側からは、光源装置等と接続するためのコネクタ部に接続するためのユニバーサルコード１０６が引き出されている。

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が順次連結されている。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に設けられた湾曲走査ノブ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。

図１６に、挿入部１０４の長軸方向に垂直な面での先端部１１０の先端の平面図を示す。図１７に、図１６のＡ−Ａ線断面での先端部１１０の要部断面図を示す。図１６に示すように、先端部１１０の先端面には、内視鏡用対物レンズ２の外面である観察窓３と、観察窓３の両側に配置されてライトガイドからの照明光を照射するための２つの照明窓４と、処置具挿入口５と、送気・送水ノズル６とが設けられている。

また、図１７に示すように、先端部１１０の内部には挿入部１０４の長軸方向と平行にその光軸が配置された内視鏡用対物レンズ２と、内視鏡用対物レンズ２の像側の光路を略９０度折り曲げるための光路変換プリズム７と、その受光面が挿入部１０４の長軸方向と平行になるように光路変換プリズム７に接合された固体撮像素子８とが配置されている。

なお、図１７では内視鏡用対物レンズ２は概念的に図示されている。固体撮像素子８は、その撮像面が内視鏡用対物レンズ２の像面に一致するように配置されており、内視鏡用対物レンズ２により形成された光学像を撮像して電気信号を出力するものである。固体撮像素子８は受光面保護用のカバーガラスを有するが、図１６および図１７ではカバーガラスも含めて固体撮像素子８として図示している。図１７では内視鏡用対物レンズ２による観察光学系の光軸Ｚを一点鎖線で示している。図１７に示すような光路を折り曲げた構成を採用することにより、図１６に示すように、先端部１１０の下半分に直視型の観察光学系を構成し、先端部１１０の上半分に処置具挿通チャンネル９を構成し、細径の挿入部内に多数の要素を配設することができる。

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、各レンズ成分の曲率半径、面間隔、屈折率、アッベ数等の値は、上記各数値実施例で示した値に限定されず、他の値をとり得るものである。

例えば、上述の実施例の内視鏡用対物レンズは全て非球面を用いない屈折レンズにより構成されているが、本発明の内視鏡用対物レンズはこれに限定されない。本発明の内視鏡用対物レンズは、球面の屈折レンズだけでなく、非球面、ＧＲＩＮレンズ（屈折率分布レンズ）、回折光学素子のいずれか、あるいはこれらの任意の組合せを用いて、色収差や諸収差の補正を行った構成も可能である。

２ 内視鏡用対物レンズ
３ 観察窓
４ 照明窓
５ 処置具挿入口
６ 送気・送水ノズル
７ 光路変換プリズム
８ 固体撮像素子
９ 処置具挿通チャンネル
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 湾曲走査ノブ
１１０ 先端部
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ｇ４ 第４レンズ群
Ｌ１〜Ｌ９ レンズ
Ｐ１〜Ｐ３ 光学部材
Ｓｔ 開口絞り
Ｚ 光軸

Claims (10)

1. 最も物体側のレンズ群を除く少なくとも１つのレンズ群を光軸に沿って移動させることにより最遠点物体から最近点物体へ焦点合わせを行うように構成され、
   最近点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｔ、最遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｗ、前記最近点物体までの物体距離をｄｔ、前記最遠点物体までの物体距離をｄｗ、ｄｍ＝（２×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋ｄｔ）で表されるｄｍを中間点物体までの物体距離、前記中間点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍとしたとき、下記条件式（１）、（２）を満足する内視鏡用対物レンズ。
   １．２≦ｆｔ／ｆｗ … （１）
   ０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．５ … （２）
2. ２つのレンズ群の間隔を変化させて移動させることにより前記焦点合わせを行う請求項１記載の内視鏡用対物レンズ。
3. 前記焦点合わせの際に移動するレンズ群のうちの１つは負レンズ群である請求項２記載の内視鏡用対物レンズ。
4. 前記焦点合わせの際に移動する２つのレンズ群は正レンズ群と負レンズ群である請求項２または３記載の内視鏡用対物レンズ。
5. ｄｍｗ＝（４×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋３×ｄｔ）で表されるｄｍｗを中遠点物体までの物体距離、前記中遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍｗとしたとき、下記条件式（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。
   ０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２５ … （３）
6. 物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、負の屈折力を有する第３レンズ群と、正の屈折力を有する第４レンズ群とから構成された請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。
7. 前記焦点合わせの際に移動するレンズ群の移動軌跡が可変である請求項１から６のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。
8. 下記条件式（２’）を満足する請求項１から７のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。
   ０．０＜（ｆｍ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．４ … （２’）
9. ｄｍｗ＝（４×ｄｗ×ｄｔ）／（ｄｗ＋３×ｄｔ）で表されるｄｍｗを中遠点物体までの物体距離、前記中遠点物体に合焦時の全系の焦点距離をｆｍｗとしたとき、下記条件式（３’）を満足する請求項１から８のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズ。
   ０．０＜（ｆｍｗ−ｆｗ）／（ｆｔ−ｆｗ）≦０．２０ … （３’）
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の内視鏡用対物レンズを備えたことを特徴とする内視鏡。