JP5107144B2

JP5107144B2 - 対物光学系及び内視鏡

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Publication number: JP5107144B2
Application number: JP2008148910A
Authority: JP
Inventors: 亮町田
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2008-06-06
Filing date: 2008-06-06
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2028-06-06
Also published as: US7843655B2; US20090303618A1; JP2009294494A

Description

本発明は、対物光学系及び内視鏡に関するものであり、特に、レーザプローブと組み合わせて使用する内視鏡に関するものである。

レーザプローブと組み合わせて使用する内視鏡システムとして、尿道管鏡等の内視鏡がある。尿道管鏡は、尿管から腎盂の結石を砕石するためのスコープであり、内視鏡の処置具挿入孔よりレーザプローブを挿入し、レーザー照射をして砕石を行う。尚、プローブの先端位置を赤色のガイド光で示すが、そのガイド光によるハレーションが問題となっている。また、スコープの外径はφ３程度と細いものが求められているため、対物光学系もできるだけ小型にする必要がある。さらに、ビデオ化を考慮した場合、ＣＣＤユニット等を含めた小型化が必要となる。

従来、小型の対物光学系として、正レンズ２枚からなるものがあった。一方、ガイド光によるハレーションを低減するためには、赤外カットフィルタを用いる必要があるが、この対物光学系では、小型を維持するために、レンズそのものを吸収型赤外カットフィルタで構成するものであった。

しかしながら、レンズそのものを吸収型赤外カットフィルタで構成すると、フィルタの硬度、摩耗度等の問題で加工性が悪く、量産には向かなかった。また、吸収型赤外カットフィルタで構成されたレンズを第１レンズとすると、耐性、生体適合性の面で問題があった。一方、干渉型赤外カットフィルタを用いると斜入射による特性変化があるため、フィルタに平行光が入射するようなスペースを確保する必要があり、対物光学系の小型化の妨げになる。

そこで、物体側より順に、正の第１群、正の第２群からなる対物光学系で、第１群が、物体側より順に、平行平板、赤外線吸収フィルタ、平凸レンズの３枚接合からなり、赤外線吸収フィルタと平凸レンズの間に明るさ絞りが配置された光学系が開示されている（特許文献１）。

国際公開第９９／０６８６６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された光学系では、絞りを赤外線吸収フィルタの像側面、或いは平凸レンズの平面に蒸着する必要があり、加工性が悪く量産に向かない。また、良好な画質を得るための条件について何も記載されていない。

このような課題に鑑み、本発明の目的は、色再現性が良好で、レーザプローブのガイド光によるハレーションが低減された小型の対物光学系を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の対物光学系では、正の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、を有する対物光学系において、前記第１群は、物体側から順に、第１平行平板と、前記第１平行平板の像面側に設けられた絞りと、第２平行平板と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズと、を有し、前記第１平行平板と第２平行平板と前記平凸レンズは接合レンズを形成し、前記第２平行平板は、赤外吸収フィルタからなり、前記第２群は、物体側に凸面を向けた第２平凸レンズを有することが好ましい。

絞りを平行平板と赤外線吸収フィルタとの間に配置するため、平行平板の像側に絞りを蒸着でき、加工性の問題も解決できる。

また、以下の条件式（１）を満足することが好ましい。
０．１６＜Ｔ／Ｌ＜０．２２・・・（１）
ただし、Ｔは絞りから第１平凸レンズの像側面までの空気換算長、
Ｌは対物光学系の全長
である。

条件式（１）の下限の０．１６を下回ると、第１群の凸レンズの肉厚が薄くなり、加工性が悪くなる。また、条件式（１）の上限の０．２２を上回ると、像面湾曲等の収差が補正しきれなくなり、画質が劣化する。

また、対物光学系にレンズ保持構造を持たせる場合、さらに以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。
０．１７＜Ｔ／Ｌ＜０．２２・・・（１’）
ただし、Ｔは絞りから第１平凸レンズの像側面までの空気換算長、
Ｌは対物光学系の全長
である。

対物光学系の第１群の外径を大きくし、第１平行平板の物体側面に面取り構造部を形成し、保持部材で保持するため、加工性の条件がさらに厳しくなる。条件式（１’）の下限の０．１７を下回ると、第１群の凸レンズの肉厚が薄くなり、加工性が悪くなる。また、条件式（１’）の上限の０．２２を上回ると、像面湾曲等の収差が補正しきれなくなり、画質が劣化する。

また、以下の条件式（２）を満足することが好ましい。
０．９＜ｆ２／Ｌ・・・（２）
ただし、ｆ２は第２群の焦点距離、
Ｌは対物光学系の全長
である。

条件式（２）の下限の０．９を下回ると、ピント調整のストロークが長くなり、光学系を小型化できない。また、画角変動が大きくなりすぎて、光学系の仕様を満足できない。

さらに、本発明の内視鏡では、正の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、を有し、前記第１群は、物体側から順に、第１平行平板と、前記第１平行平板の像面側に設けられた絞りと、第２平行平板と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズと、を有し、前記第１平行平板と第２平行平板と前記平凸レンズは接合レンズを形成し、前記第２平行平板は、赤外吸収フィルタからなり、前記第２群は、物体側に凸面を向けた第２平凸レンズを有する対物光学系を備え、レーザプローブを挿入する処置具挿入孔と、を有することが好ましい。

このような構成により、レーザプローブのガイド光によるハレーションが低減された内視鏡を提供することが可能となる。

本発明によれば、色再現性が良好で、レーザプローブのガイド光によるハレーションが
低減された小型の対物光学系及び内視鏡を提供することができる。

以下に、本発明の撮像光学系の実施例１〜実施例６について、図面を参照して説明する。各図中、Ｇ１は第１レンズ群、Ｇ２は第２レンズ群、Ｌ１は第１平行平板、Ｌ２は第２平行平板、Ｌ３は第１平凸レンズ、Ｌ４は第４レンズ、Ｓは絞り、Ｃはカバーガラス、Ｉは像面を示す。

図１は本発明の対物光学系の実施例１のレンズ構成図である。

実施例１の対物光学系は、図１に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、第１平行平板Ｌ１と、絞りと、第２平行平板Ｌ２と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズＬ３と、を有し、第１平行平板Ｌ１と第２平行平板Ｌ２と第１平凸レンズＬ３は接合レンズを形成し、第２平行平板Ｌ２は、赤外吸収フィルタからなる。また、レンズ保持構造のための面取りを、第１平行平板Ｌ１の物体側面に施している。

物体側から順に、第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた第２平凸レンズＬ４と、カバーガラスＣと、を有し、第２平凸レンズＬ４とカバーガラスＣは接合レンズを形成する。

この実施例１の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

図２は本発明の対物光学系の実施例２のレンズ構成図である。

実施例２の対物光学系は、図２に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、第１平行平板Ｌ１と、絞りと、第２平行平板Ｌ２と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズＬ３と、を有し、第１平行平板Ｌ１と第２平行平板Ｌ２と第１平凸レンズＬ３は接合レンズを形成し、第２平行平板Ｌ２は、赤外吸収フィルタからなる。

この実施例２の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

図３は本発明の対物光学系の実施例３のレンズ構成図である。

実施例３の対物光学系は、図３に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

この実施例３の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

図４は本発明の対物光学系の実施例４のレンズ構成図である。

実施例４の対物光学系は、図４に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

この実施例４の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

図５は本発明の対物光学系の実施例５のレンズ構成図である。

実施例５の対物光学系は、図５に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

この実施例５の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

図６は本発明の対物光学系の実施例６のレンズ構成図である。

実施例６の対物光学系は、図６に示すように、物体側より順に、第１レンズ群Ｇ１と、第２レンズ群Ｇ２と、からなる。

物体側から順に、第１レンズ群Ｇ１は、第１平行平板Ｌ１と、絞りと、第２平行平板Ｌ２と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズＬ３と、を有し、第１平行平板Ｌ１と第２平行平板Ｌ２と第１平凸レンズＬ３は接合レンズを形成し、第２平行平板Ｌ２は、赤外吸収フィルタからなる。また、レンズ保持構造のための面取りを、第１平行平板Ｌ１の物体側面
に施している。

この実施例６の数値データ及び各条件式はそれぞれ後記する。

以下、各実施例におけるレンズの数値データを示す。

各実施例におけるレンズの数値データにおいては、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズの肉厚または間隔、ｎｄは各レンズのｄ線における屈折率、νｄは各レンズのｄ線におけるアッベ数をそれぞれ示している。

数値実施例１
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.3 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.4 1.88815 40.76
6 -0.674 0.2
7 1.444 0.4 1.51825 64.14
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6321
パワー 1.582

数値実施例２
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.2 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.1954 1.88815 40.76
6 -0.7745 0.2256
7 0.9587 0.5 1.51825 64.14
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6462
パワー 1.582

数値実施例３
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.2 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.25 1.88815 40.76
6 -0.8092 0.2052
7 0.9265 0.5 1.51825 64.14
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6532
パワー 1.531

数値実施例４
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.3 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.3 1.88815 40.76
6 -0.7701 0.2
7 0.9633 0.5 1.51825 64.14
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6381
パワー 1.5672

数値実施例５
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.3 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.4 1.88815 40.76
6 -0.674 0.24
7 1.381 0.4 1.51825 64.14
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6352
パワー 1.5743

数値実施例６
単位ｍｍ

面データ
面番号ｒｄｎｄ νｄ
1 ∞ 0.3 1.88815 40.76
2（接着剤・絞り） ∞ 0.01 1.51193 63
3 ∞ 0.3 1.51965 74.7
4（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
5 ∞ 0.4 1.88815 40.76
6 -0.703 0.22
7 2.132 0.5 1.88815 40.76
8（接着剤） ∞ 0.01 1.51193 63
9 ∞ 0.4 1.61379 50.2
10（接着剤） ∞ 0.01 1.52197 63
像面 ∞

各種データ
焦点距離 0.6393
パワー 1.5642

条件式実施例１実施例２実施例３
（１） 0.205 0.165 0.178
（２） 1.39 1.02 0.96

条件式実施例４実施例５実施例６
（１） 0.178 0.201 0.193
（２） 0.93 1.31 1.13

以上の実施例の収差図を図７〜図１２に示す。なお、球面収差図及び倍率色収差図において、実線はｄ線、長点線はｇ線、短点線はＣ線、一点鎖線はＦ線、二点鎖線はｅ線に対する各収差量（ｍｍ）を表している。非点収差図において、実線ΔＳはサジタル像面（ｍｍ）、点線ΔＭはメリジオナル像面（ｍｍ）をそれぞれ表している。また、歪曲収差図において、実線はｄ線に対する歪曲（％）を表している。

図１３は、レンズ保持構造を示す図である。図１３に示すように、対物光学系の第１レンズＬ１の物体側面に面取り構造部Ａを形成し、レンズ保持部材１１の保持部１１ａで保持することが好ましい。また、像面Ｉには、電子シャッタを持たないＣＣＤ１２が設けられていることが好ましい。

図１４及び図１５は、本発明の内視鏡システムを示す図である。図１４は本発明に係る内視鏡の外観図である。

内視鏡１は、尿管等に挿入される細長の挿入部２と、この挿入部２の基端に設けられ、術者が把持して操作を行う操作部３と、この操作部３から延出されたユニバーサルコード４とを有する。

操作部３は、術者が把持する把持部５を有し、この把持部５の基端側には操作レバー６が設けられている。また、操作部３の基端の反対側には、処置具挿入口７が設けられ、この処置具挿入口７からレーザプローブ１３等の処置具を挿入する。

図１５は本発明に係る内視鏡の挿入部の拡大断面図である。

挿入部２の先端には、本発明に係る対物光学系１０がレンズ保持部材１１を介して設けられている。また、対物光学系１０に並列して設けられた処置具挿入孔２ｂには、レーザプローブ１３が挿入されている。

実施例１の対物光学系の断面図である。実施例２の対物光学系の断面図である。実施例３の対物光学系の断面図である。実施例４の対物光学系の断面図である。実施例５の対物光学系の断面図である。実施例６の対物光学系の断面図である。実施例１の対物光学系の収差図である。実施例２の対物光学系の収差図である。実施例３の対物光学系の収差図である。実施例４の対物光学系の収差図である。実施例５の対物光学系の収差図である。実施例６の対物光学系の収差図である。本発明に係る対物光学系のレンズ保持部材を示す図である。本発明に係る内視鏡の外観図である。本発明に係る内視鏡の先端断面図である。

符号の説明

Ｇ１…第１レンズ群
Ｇ２…第２レンズ群
Ｌ１…第１平行平板
Ｌ２…第２平行平板
Ｌ３…第１平凸レンズ
Ｌ４…第２平凸レンズ
Ｃ…カバーガラス
Ｓ…絞り
Ｉ…像面

Claims

正の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、を有する対物光学系において、
前記第１群は、物体側から順に、第１平行平板と、前記第１平行平板の像面側に設けられた絞りと、第２平行平板と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズと、を有し、
前記第１平行平板と第２平行平板と前記平凸レンズは接合レンズを形成し、
前記第２平行平板は、赤外吸収フィルタからなり、
前記第２群は、物体側に凸面を向けた第２平凸レンズを有する
ことを特徴とする対物光学系。
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする請求項１に記載の対物光学系。
０．１６＜Ｔ／Ｌ＜０．２２・・・（１）
ただし、Ｔは絞りから第１平凸レンズの像側面までの空気換算長、
Ｌは対物光学系の全長
である。
以下の条件式（１’）を満足することを特徴とする請求項１に記載の対物光学系。
０．１７＜Ｔ／Ｌ＜０．２２・・・（１’）
ただし、Ｔは絞りから第１平凸レンズの像側面までの空気換算長、
Ｌは対物光学系の全長
である。
以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の対物光学系。
０．９＜ｆ２／Ｌ・・・（２）
ただし、ｆ２は第２群の焦点距離、
Ｌは対物光学系の全長
である。
正の屈折力を有する第１群と、正の屈折力を有する第２群と、を有し、
前記第１群は、物体側から順に、第１平行平板と、前記第１平行平板の像面側に設けられた絞りと、第２平行平板と、像側に凸面を向けた第１平凸レンズと、を有し、
前記第１平行平板と第２平行平板と前記平凸レンズは接合レンズを形成し、
前記第２平行平板は、赤外吸収フィルタからなり、
前記第２群は、物体側に凸面を向けた第２平凸レンズを有する対物光学系を備え、
レーザプローブを挿入する処置具挿入孔とを有する
ことを特徴とする内視鏡。