JP6043041B1 - 内視鏡対物光学系 - Google Patents

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Abstract

狭い空間においても内視鏡を湾曲させずに視野を任意の方向へ変えることができる内視鏡対物光学系を提供する。光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳからなり、光路偏向プリズム群ＰＧ内のプリズムを移動させることで内視鏡対物光学系の視野方向Ａを可変とする内視鏡対物光学系において、光路偏向プリズム群ＰＧは、物体側から順に、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、第３プリズムＰ３との３つのプリズムを有し、かつ第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は互いに近接して配置され、第１プリズムＰ１が第２プリズムＰ２に対して回転移動することで視野方向Ａを第１方向ＤＲ１に可変とし、さらに、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２の２つを一体として第３プリズムＰ３に対して回転移動することで視野方向Ａを第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に可変とする。

Description

本発明は、内視鏡対物光学系に関するものである。
内視鏡は、医療用分野及び工業用分野で広く使用されている装置である。特に、医療用分野においては、体腔内に挿入された内視鏡により、体腔内の様々な部位の画像が得られる。この画像を用いて観察部位の診断が行われる。このように、内視鏡は、体腔内の様々な部位の観察と診断に利用されている。
内視鏡により体腔内を観察するときに、観察方向を変える場合、内視鏡の挿入部の先端側を湾曲させる。これにより、観察視野を、上下または左右方向へ変えることができる（例えば、特許文献１、２、３参照）。
国際公開第２０１２／０８１３４９号 特開２００６−２０１７９６号公報 米国特許出願公開第２０１３／００８５３３８号明細書
ここで、体腔内を観察するとき、体腔内の空間は狭い場合が多い。このため、内視鏡を体腔内で湾曲させると、先端部が被写体である観察部（患部）に干渉してしまう。このため、従来技術の構成では、体腔内において、視野を自由に変更することが困難となる場合がある。
また、内視鏡の先端部を湾曲させると、内視鏡の先端部と観察部とが干渉しないときでも、先端部が観察部に近接しすぎる場合がある。この場合、患部を処置具により処置する空間的余裕が無くなってしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、狭い空間においても内視鏡を湾曲させずに視野を任意の方向へ変えることができる内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る内視鏡対物光学系は、光路偏向プリズム群と、レンズ群からなり、光路偏向プリズム群内のプリズムを移動させることで内視鏡対物光学系の視野方向を可変とする内視鏡対物光学系において、光路偏向プリズム群は、物体側から順に、第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムとの３つのプリズムを有し、かつ第１プリズム、第２プリズム、第３プリズムは互いに近接して配置され、第１プリズムが第２プリズムに対して回転移動することで視野方向を第１方向に可変とし、さらに、第１プリズムと第２プリズムの２つを一体として第３プリズムに対して回転移動することで視野方向を第１方向とは異なる第２方向に可変とし、
以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。
０．９≦Ｌ／ＦＬ≦１．５ （１）
ここで、
Ｌは、光路偏向プリズム群を構成する第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムの合計空気換算長（単位 ｍｍ）、
合計空気換算長は、第１プリズム内を通る光軸の長さを第１プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ１で除した値と、第２プリズム内を通る光軸の長さを第２プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ２で除した値と、第３プリズム内を通る光軸の長さを第３プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ３で除した値とを合計した値、
ＦＬは、内視鏡対物光学系の焦点距離(単位 ｍｍ）、
である。
本発明は、狭い空間においても内視鏡を湾曲させずに視野を任意の方向へ変えることができる内視鏡対物光学系を提供できるという効果を奏する。
第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の斜視構成を示す図である。 第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の斜視構成を示す他の図である。 第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の斜視構成を示す別の図である。 第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の斜視構成を示すさらに他の図である。 第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の斜視構成を示すさらに別の図である。 第２実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 第３実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 第３実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す他の図である。 第３実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す別の図である。 第３実施形態に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示すさらに他の図である。 実施例１に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 実施例１に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例１に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例１に係る内視鏡対物光学系の斜視図である。 実施例２に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 実施例２に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例２に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例２に係る内視鏡対物光学系の斜視図である。 実施例３に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 実施例３に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例３に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例３に係る内視鏡対物光学系の斜視図である。 実施例４に係る内視鏡対物光学系の断面構成を示す図である。 実施例４に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例４に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例４に係る内視鏡対物光学系の斜視図である。 実施例５に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例５に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例６に係る内視鏡対物光学系の側面図である。 実施例６に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例７に係る内視鏡対物光学系の上面図である。 実施例７に係る内視鏡対物光学系の側面図である。
以下、本実施形態に係る内視鏡対物光学系について、図面を用いて、このような構成をとった理由と作用を説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の概略構成を示す図である。
内視鏡対物光学系は、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳからなる。光路偏向プリズム群ＰＧ内のプリズムを移動させることで内視鏡対物光学系の視野方向Ａを可変とする。
光路偏向プリズム群ＰＧは、物体側から順に、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、第３プリズムＰ３との３つのプリズムを有する。第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、第３プリズムＰ３とは、それぞれ直角プリズムである。第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は互いに近接して配置されている。そして、第１プリズムＰ１が第２プリズムＰ２に対して回転移動することで視野方向を第１方向ＤＲ１に可変とする。さらに、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２の２つを一体として第３プリズムＰ３に対して回転移動することで視野方向Ａを第１方向ＤＲ１とは異なる第２方向ＤＲ２に可変とする。
これにより、狭い空間においても内視鏡を湾曲させずに視野を任意の方向へ変えることができる。また、第１方向ＤＲ１と第２方向ＤＲ２とは、９０度直交する方向であることが好ましい。
また、本発明の好ましい態様によれば、以下の条件式（１）を満足することが望ましい。
０．９≦Ｌ／ＦＬ≦１．５ （１）
ここで、
Ｌは、光路偏向プリズム群ＰＧを構成する第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、第３プリズムＰ３の合計空気換算長（単位 ｍｍ）、
合計空気換算長は、第１プリズムＰ１内を通る光軸の長さを第１プリズムＰ１を構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ１で除した値と、第２プリズムＰ２内を通る光軸の長さを第２プリズムＰ２を構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ２で除した値と、第３プリズムＰ３内を通る光軸の長さを第３プリズムＰ３を構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ３で除した値とを合計した値、
ＦＬは、内視鏡対物光学系の焦点距離(単位 ｍｍ）、
である。
条件式（１）は、光路偏向プリズム群ＰＧの適切な大きさを規定している。条件式（１）を満足することで、光路偏向プリズム群ＰＧの大きさを小型にできる。これにより、内視鏡対物光学系を小径の内視鏡の挿入部内に内蔵できる。
条件式（１）の下限値を下回ると、内視鏡対物光学系の焦点距離に対して、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３の大きさが小さくなりすぎる。このため、光束径の大きな太い光線を第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３内に通すことができなくなる。この結果、内視鏡対物光学系のＦ値が大きくなり、画質が劣化してしまう。
条件式（１）の上限値を上回ると、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３の大きさが、内視鏡の径方向、即ち内視鏡の長手方向に垂直な方向に大きくなる。これにより、内視鏡対物光学系のうちの光路偏向プリズム群の外径が大きくなってしまい、内視鏡挿入部の中に光路偏向プリズム群を内蔵できなくなってしまう。
また、本発明の好ましい態様によれば、図２に示すように、内視鏡対物光学系と物体との間にドーム状カバーガラスＤＣＧを配置し、かつドーム状カバーガラスＤＣＧの肉厚ｔは、以下の条件式（２）を満足することが望ましい。
０．０３×Ｄ≦ｔ≦０．０５×Ｆｎｏ×Ｒ （２）
ここで、
Ｄは、ドーム状カバーガラスＤＣＧの外径（単位 ｍｍ）、
ｔは、ドーム状カバーガラスＤＣＧの肉厚（単位 ｍｍ）、
Ｆｎｏは、内視鏡対物光学系のＦ値、
Ｒは、ドーム状カバーガラスの物体側面の曲率半径（単位 ｍｍ）、
であり、
ドーム状カバーガラスの外径が一定でない場合は最大部を外径（Ｄ）とし、
ドーム状カバーガラスの肉厚が一定でない場合は有効範囲内で最も厚い部分を肉厚（ｔ）とする。
なお、条件式（２）は、以下のように表すこともできる。
０．０３≦ｔ／Ｄ （２ａ）
ｔ／（Ｆｎｏ×Ｒ）≦０．０５ （２ｂ）
条件式（２）は、ドーム状カバーガラスＤＣＧの適切な肉厚ｔを規定している。ここで、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３を移動させて視野方向を可変にしているため、半球状のドーム状カバーガラスＤＣＧのドームの球心（曲率中心）と、内視鏡対物光学系の入射瞳とを一致させることは困難である。このため、ドーム状カバーガラスＤＣＧによる画質の劣化が生じてしまう。また、ドーム状カバーガラスＤＣＧは、カバーガラスとして所定の強度を有する必要がある。このため、肉厚ｔは、画質劣化の低減と、強度の確保の観点から条件式（２）を満足することが望ましい。
条件式（２）の上限値を上回ると、肉厚ｔが厚くなり、画質が劣化してしまう。条件式（２）の下限値を下回ると、カバーガラスとして必要な強度を得られなくなってしまう。
また、本発明の好ましい態様によれば、図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄに示すように、内視鏡対物光学系と物体との間にドーム状カバーガラスＤＣＧを配置し、ドーム状カバーガラスＤＣＧの像側面の曲率中心は、第１プリズムＰ１を第２プリズムＰ２に対して回転移動させるときの回転軸ＡＸ１上に位置し、かつ第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２の２つを一体として第３プリズムＰ３に対して回転移動させるときの回転軸ＡＸ２上に位置することが望ましい。
図３Ａ、３Ｂは、第１プリズムＰ１を第２プリズムＰ２に対して回転移動させるときの回転軸を説明する図である。第１プリズムＰ１は、第２プリズムＰ２に対して、回転軸ＡＸ１を中心にして回転移動する。ドーム状カバーガラスＤＣＧの像側面の曲率中心は、回転軸ＡＸ１上に位置している。
これにより、回転軸ＡＸ１を回転中心にして、レンズＬ１や第１プリズムＰ１を回転したとき、いずれの回転状態おいても、レンズＬ１や第１プリズムＰ１は、ドーム状カバーガラスＤＣＧの像側面との距離を一定に保つことができる。この結果、第１プリズムＰ１の回転移動によるドーム状カバーガラスＤＣＧとの干渉、即ち接触を防ぐことができる。したがって、視野可変範囲をより広く確保することができる。
次に、図３Ｃ、３Ｄは、第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２を一体として第３プリズムＰ３に対して回転移動させるときの回転軸を説明する図である。第１プリズムＰ１と第２プリズムＰ２は一体として、第３プリズムＰ３に対して回転軸ＡＸ２を中心にして回転移動する。ドーム状カバーガラスＤＣＧの像側面の曲率中心は、回転軸ＡＸ２上に位置している。
これにより、回転軸ＡＸ２を回転中心にして、レンズＬ１や第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２を回転した、いずれの回転状態においても、レンズＬ１や第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２は、ドーム状カバーガラスＤＣＧの像側面との距離を一定に保つことができる。この結果、レンズＬ１や第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２の回転移動によるドーム状カバーガラスＤＣＧとの干渉、即ち接触を防ぐことができる。したがって、視野可変範囲をより広く確保することができる。
以下、実施例について説明する。
（実施例１）
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、それぞれ実施例１に係る内視鏡対物光学系の断面構成図、側面図、上面図、斜視図である。図４Ａにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムを展開した図として示されている。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。図４Ｂ、４Ｃ、４Ｄは、展開されていない状態の第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３を示している。
実施例１に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた凹平負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、凹平負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２とは接合されている。また、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例２）
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、それぞれ実施例２に係る内視鏡対物光学系の断面構成図、側面図、上面図、斜視図である。図５Ａにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムを展開した図として示されている。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。図５Ｂ、５Ｃ、５Ｄは、展開されていない状態の第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３を示している。
実施例２に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、物体側に凸面を向けた凸平正レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、負メニスカスレンズＬ４と凸平正レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例３）
図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、それぞれ実施例３に係る内視鏡対物光学系の断面構成図、側面図、上面図、斜視図である。図６Ａにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムを展開した図として示されている。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。図６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、展開されていない状態の第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３を示している。
実施例３に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた凹平負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、凹平負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２とは接合されている。また、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例４）
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、それぞれ実施例４に係る内視鏡対物光学系の断面構成図、側面図、上面図、斜視図である。図７Ａにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムを展開した図として示されている。そのため、プリズムは、平行平面板として描かれている。図７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、展開されていない状態の第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３を示している。
実施例４に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、両凸正レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、負メニスカスレンズＬ４と両凸正レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例５）
図８Ａ、８Ｂは、それぞれ実施例５に係る内視鏡対物光学系の側面図、上面図である。図８Ａ、８Ｂにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムが展開されていない状態として示されている。
実施例５に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、ドーム状カバーガラスＤＣＧと、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた凹平負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、凹平負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２とは接合されている。また、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例６）
図９Ａ、９Ｂは、それぞれ実施例６に係る内視鏡対物光学系の側面図、上面図である。図９Ａ、９Ｂにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムが展開されていない状態として示されている。
実施例６に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、ドーム状カバーガラスＤＣＧと、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、物体側に凹面を向けた凹平負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた平凸正レンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、両凹負レンズＬ５と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、凹平負レンズＬ１と平凸正レンズＬ２とは接合されている。また、両凸正レンズＬ４と両凹負レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
（実施例７）
図１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ実施例７に係る内視鏡対物光学系の上面図、側面図である。図１０Ａ、１０Ｂにおいて、第１プリズムＰ１、第２プリズムＰ２、第３プリズムＰ３は、プリズムが展開されていない状態として示されている。
実施例１０に係る内視鏡対物光学系は、物体側から順に、ドーム状カバーガラスＤＣＧと、光路偏向プリズム群ＰＧと、レンズ群ＬＮＳを有する。光路偏向プリズム群ＰＧは、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１と、第１プリズムＰ１と、第２プリズムＰ２と、開口絞りＳと、第３プリズムＰ３を有する。
レンズ群ＬＮＳは、物体側から順に、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２と、両凸正レンズＬ３と、物体側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ４と、物体側に凸面を向けた凸平正レンズＬ５と、平行平板Ｌ６と、平行平板Ｆと、平行平板ＣＧを有する。ここで、負メニスカスレンズＬ４と凸平正レンズＬ５とは接合されている。
平行平板Ｆは、赤外吸収フィルタであり、その物体側に、ＹＡＧレーザーカットのコーティング、像側にＬＤレーザーカットのコーティングを施している。
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は上記の外、ｒは各レンズ面の曲率半径、ｄは各レンズ面間の間隔、ｎｄは各レンズのｄ線の屈折率、νｄは各レンズのアッベ数である。また、ＦＬは全系の焦点距離、Ｆｎｏ．はＦ値、ωは半画角、Ｌは光路偏向プリズム群を構成する第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムの合計空気換算長（単位 ｍｍ）である。ここで、合計空気換算長は、第１プリズム内を通る光軸の長さを第１プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ１で除した値と、第２プリズム内を通る光軸の長さを第２プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ２で除した値と、第３プリズム内を通る光軸の長さを第３プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ３で除した値とを合計した値である。また、反射面には*印を付す。
数値実施例１
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 35.230
1 ∞ 0.415 1.883 40.765
2* ∞ 0.415 1.883 40.765
3 ∞ 0.050
4 ∞ 0.277 1.883 40.765
5* ∞ 0.277 1.883 40.765
6 ∞ 0.025
7(絞り) ∞ 0.025
8 ∞ 0.277 1.883 40.765
9* ∞ 0.277 1.883 40.765
10 ∞ 0.116
11 -0.652 0.126 1.518 58.902
12 ∞ 0.277 1.883 40.765
13 -0.983 0.015
14 3.984 0.252 1.883 40.765
15 -3.162 0.015
16 1.166 0.352 1.693 50.811
17 -2.585 0.126 1.959 17.471
18 1.622 0.338
19 ∞ 0.252 1.516 64.142
20 ∞ 0.352 1.614 50.200
撮像面 ∞

各種データ
ＦＬ 1
Ｌ 1.029
Ｆｎｏ 4.55
ω 60°
数値実施例２
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 25.253
1 1.852 0.126 1.806098 40.926
2 0.616 0.149
3 ∞ 0.316 2.003300 28.273
4* ∞ 0.316 2.003300 28.273
5 ∞ 0.063
6 ∞ 0.410 2.003300 28.273
7* ∞ 0.316 2.003300 28.273
8 ∞ 0.076
9(絞り) ∞ 0.019
10 ∞ 0.379 2.003300 28.273
11* ∞ 0.379 2.003300 28.273
12 ∞ 0.082
13 -2.751 0.253 1.806098 40.882
14 -1.547 0.019
15 2.321 0.316 1.882997 40.765
16 -5.742 0.237
17 2.179 0.158 1.846660 23.778
18 0.804 0.442 1.496999 81.546
19 ∞ 1.313
20 ∞ 0.253 1.516330 64.142
21 ∞ 0.221 1.613500 50.200
撮像面 ∞

各種データ
ＦＬ 1
Ｌ 1.056
Ｆｎｏ 4.48
ω 60°
数値実施例３
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 30.822
1 ∞ 0.363 1.883 40.765
2* ∞ 0.363 1.883 40.765
3 ∞ 0.044
4 ∞ 0.242 1.883 40.765
5* ∞ 0.242 1.883 40.765
6 ∞ 0.022
7(絞り) ∞ 0.022
8 ∞ 0.242 1.883 40.765
9* ∞ 0.242 1.883 40.765
10 ∞ 0.101
11 -0.652 0.126 1.518 58.90
12 ∞ 0.277 1.883 40.765
13 -0.983 0.015
14 3.984 0.252 1.883 40.765
15 -3.162 0.015
16 1.166 0.352 1.693 50.811
17 -2.585 0.126 1.959 17.471
18 1.622 0.390
19 ∞ 0.220 1.516 64.142
20 ∞ 0.308 1.614 50.200
撮像面 ∞

各種データ
ＦＬ 1
Ｌ 0.9
Ｆｎｏ 5.2
ω 50°
数値実施例４
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 35.852
1 5.617835 0.1791428 1.806098 40.925996
2 0.819238 0.2025591
3 ∞ 0.4477511 2.003300 28.27328
4* ∞ 0.4477511 2.003300 28.27328
5 ∞ 0.08955022
6 ∞ 0.5820765 2.003300 28.27328
7* ∞ 0.4477511 2.003300 28.27328
8 ∞ 0.1074603
9(絞り) ∞ 0.02686507
10 ∞ 0.5373013 2.003300 28.27328
11* ∞ 0.5373013 2.003300 28.27328
12 ∞ 0.1164153
13 -13.4875 0.3582857 1.806098 40.881692
14 -2.391508 0.02686507
15 2.447604 0.4477511 1.882997 40.765107
16 18.23645 0.2325315
17 2.986169 0.2238756 1.846660 23.77794
18 1.052876 0.6268516 1.496999 81.545888
19 -5.667179 1.478543
20 ∞ 0.3582857 1.516330 64.142022
21 ∞ 0.3134258 1.613500 50.2
撮像面 ∞

各種データ
ＦＬ 1
Ｌ 1.498
Ｆｎｏ 3.73
ω 88.6°
数値実施例５、６

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 70
1 ∞ 0.825 1.882997 40.765
2* ∞ 0.825 1.882997 40.765
3 ∞ 0.1
4 ∞ 0.55 1.882997 40.76
5* ∞ 0.55 1.882997 40.765
6 ∞ 0.1
7(絞り) ∞ 0
8 ∞ 0.55 1.882997 40.765
9* ∞ 0.55 1.882997 40.765
10 ∞ 0.23
11 -1.295 0.25 1.518229 58.902
12 ∞ 0.55 1.882997 40.765
13 -1.953 0.03
14 7.916 0.5 1.882997 40.765
15 -6.283 0.03
16 2.316 0.7 1.693495 50.811
17 -5.137 0.25 1.959060 17.471
18 3.222 0.658
19 ∞ 0.5 1.516330 64.142
20 ∞ 0.7 1.617722 49.832
撮像面 ∞

各種データ
実施例５
ＦＬ 1.99
Ｌ 2.045
Ｆｎｏ 4.55
ω 60°

ドーム状カバーガラス
硝材 サファイア
外径Ｄ 5.4
物体側面の曲率半径Ｒ 2.7
肉厚ｔ 0.17

実施例６
ＦＬ 1.99
Ｌ 2.045
Ｆｎｏ 4.55
ω 60°

ドーム状カバーガラス
硝材 サファイア
外径Ｄ 5.4
物体側面の曲率半径Ｒ 2.7
肉厚ｔ 0.6
数値実施例７
単位 ｍｍ

面データ
面番号 r d nd νd
物面 ∞ 40.00947
1 2.932838 0.2000473 1.806098 40.925996
2 0.9752386 0.2364146
3 ∞ 0.5 2.003300 28.273280
4* ∞ 0.5 2.003300 28.273280
5 ∞ 0.1
6 ∞ 0.65 2.003300 28.273280
7* ∞ 0.5 2.003300 28.273280
8 ∞ 0.12
9(絞り) ∞ 0.03
10 ∞ 0.600142 2.003300 28.273280
11* ∞ 0.600142 2.003300 28.273280
12 ∞ 0.13
13 -4.357899 0.4000947 1.806098 40.881692
14 -2.450486 0.03
15 3.676665 0.5 1.882997 40.765107
16 -9.095195 0.3749307
17 3.451026 0.25 1.846660 23.777940
18 1.273489 0.7 1.496999 81.545888
19 ∞ 0.03
20 ∞ 0.3 1.516330 64.142022
21 ∞ 1.840969
22 ∞ 0.4000947 1.516330 64.142022
23 ∞ 0.35 1.613500 50.200000
撮像面 ∞

各種データ
ＦＬ 1.584
Ｌ 1.672
Ｆｎｏ 4.479
ω 60°

ドーム状カバーガラス
硝材 サファイア
外径Ｄ 5.4
物体側面の曲率半径Ｒ 2.7
肉厚ｔ 0.3
以下、各実施例の条件式対応値を示す。

条件式 実施例１ 実施例２ 実施例３ 実施例４ 実施例５,６ 実施例７
(1) L/FL 1.029 1.056 0.9 1.4987 1.0276 1.0556

条件式 実施例５ 実施例６ 実施例７
(2a) ｔ/D 0.0315 0.1111 0.0556
(2b) t/(Fno×R) 0.0138 0.0488 0.0248
以上、説明したように、本発明によれば、狭い空間においても内視鏡を湾曲させずに視野を任意の方向へ変えることができる内視鏡対物光学系を提供することができる。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態のみに限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、これら実施形態の構成を適宜組合せて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
以上のように、本発明は、狭い空間において使用する内視鏡対物光学系に有用であり、特に、視野を任意の方向へ可変とする内視鏡対物光学系に適している。
ＰＧ 光路偏向プリズム群
ＬＮＳ レンズ群
Ｐ１ 第１プリズム
Ｐ２ 第２プリズム
Ｐ３ 第３プリズム
ＡＸ１ 回転軸
ＡＸ２ 回転軸
ＤＣＧ ドーム状カバーガラス
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５ レンズ
Ｓ 開口絞り

Claims (3)

  1. 光路偏向プリズム群と、レンズ群からなり、
    前記光路偏向プリズム群内のプリズムを移動させることで内視鏡対物光学系の視野方向を可変とする内視鏡対物光学系において、
    前記光路偏向プリズム群は、物体側から順に、第１プリズムと、第２プリズムと、第３プリズムとの３つのプリズムを有し、かつ前記第１プリズム、前記第２プリズム、前記第３プリズムは互いに近接して配置され、前記第１プリズムが前記第２プリズムに対して回転移動することで視野方向を第１方向に可変とし、さらに、前記第１プリズムと前記第２プリズムの２つを一体として前記第３プリズムに対して回転移動することで視野方向を前記第１方向とは異なる第２方向に可変とし、
    以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡対物光学系。
    ０．９≦Ｌ／ＦＬ≦１．５ （１）
    ここで、
    Ｌは、前記光路偏向プリズム群を構成する前記第１プリズムと、前記第２プリズムと、前記第３プリズムの合計空気換算長（単位 ｍｍ）、
    前記合計空気換算長は、前記第１プリズム内を通る光軸の長さを前記第１プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ１で除した値と、前記第２プリズム内を通る光軸の長さを前記第２プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ２で除した値と、前記第３プリズム内を通る光軸の長さを前記第３プリズムを構成する硝材のｄ線における屈折率ｎｄ３で除した値とを合計した値、
    ＦＬは、前記内視鏡対物光学系の焦点距離(単位 ｍｍ）、
    である。
  2. 前記内視鏡対物光学系と物体との間にドーム状カバーガラスを配置し、かつ前記ドーム状カバーガラスの肉厚ｔは、以下の条件式（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
    ０．０３×Ｄ≦ｔ≦０．０５×Ｆｎｏ×Ｒ （２）
    ここで、
    Ｄは、前記ドーム状カバーガラスの外径（単位 ｍｍ）、
    ｔは、前記ドーム状カバーガラスの肉厚（単位 ｍｍ）、
    Ｆｎｏは、前記内視鏡対物光学系のＦ値、
    Ｒは、前記ドーム状カバーガラスの物体側面の曲率半径（単位 ｍｍ）、
    であり、
    前記ドーム状カバーガラスの外径が一定でない場合は最大部を外径（Ｄ）とし、
    前記ドーム状カバーガラスの肉厚が一定でない場合は有効範囲内で最も厚い部分を肉厚（ｔ）とする。
  3. 前記内視鏡対物光学系と物体との間にドーム状カバーガラスを配置し、前記ドーム状カバーガラスの像側面の曲率中心は、前記第１プリズムを前記第２プリズムに対して回転移動させるときの回転軸上に位置し、かつ前記第１プリズムと前記第２プリズムの２つを一体として前記第３プリズムに対して回転移動させるときの回転軸上に位置することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
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