JP7334277B2 - 内視鏡用対物光学系及び内視鏡 - Google Patents

Description

本開示は、内視鏡用対物光学系及び内視鏡に関する。

従来、医療分野において患者の体内の観察及び処置等を行うために内視鏡が用いられている。特許第４８２７３９１号公報には、内視鏡用対物光学系として使用可能なレンズ系が記載されている。

近年、広角でありながら、小型で、かつ良好な光学性能を有する内視鏡用対物光学系が要望されている。

本開示は、広角でありながら、小型で、かつ良好な光学性能を有する内視鏡用対物光学系、及びこの内視鏡用対物光学系を備えた内視鏡を提供する。

本開示の第１の態様は、内視鏡用対物光学系であって、物体側から像側へ順に、前群と、後群と、からなり、前群は、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと、光路偏向プリズムと、開口絞りと、１枚の正レンズと、からなり、後群は、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズを複数含み、最も物体側の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐａ、最も物体側の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎａ、最も像側の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｂ、最も像側の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｂ、開口絞りから最も物体側の接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃａ、開口絞りから最も像側の接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃｂ、最も物体側の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃａ、最も像側の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｂ、全系の焦点距離をｆ、後群の焦点距離をｆｇ、とした場合、下記条件式（１）を満足する。

本開示の第１の態様において、下記条件式（１－１）を満足することが好ましい。

本開示の第２の態様は、内視鏡用対物光学系であって、物体側から像側へ順に、前群と、後群と、からなり、前群は、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと、光路偏向プリズムと、開口絞りと、１枚の正レンズと、からなり、後群は、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズを複数含み、接合レンズの総数をｋ、１からｋまでの自然数をｉ、物体側からｉ番目の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｉ、物体側からｉ番目の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｉ、開口絞りから物体側からｉ番目の接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃｉ、物体側からｉ番目の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｉ、前群の焦点距離をｆｆ、後群の焦点距離をｆｇ、とした場合、下記条件式（２）を満足する。

本開示の第２の態様において、下記条件式（２－１）を満足することが好ましい。

本開示の第３の態様は、上記態様において、後群が、最も物体側から像側へ順に、１組の接合レンズと、正レンズ又は１組の接合レンズと、を含むことが好ましい。

本開示の第４の態様は、上記態様において、空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆ、全系の焦点距離をｆ、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。
０．９５＜Ｂｆ／ｆ＜２ （３）
１＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ （３－１）

本開示の第５の態様は、上記態様において、前群の負レンズの像側の面の曲率半径をＲｒ１、前群の負レンズの物体側の面の曲率半径をＲｆ１、全系の焦点距離をｆ、前群の負レンズの焦点距離をｆ１、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。

本開示の第６の態様は、上記態様において、前群の負レンズの像側の面の曲率半径をＲｒ１、前群の負レンズの物体側の面の曲率半径をＲｆ１、前群の負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１、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。

本開示の第７の態様は、上記態様において、開口絞りから最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｆ、光路偏向プリズムのｄ線に対する屈折率をＮｄｐ、前群の負レンズの焦点距離をｆ１、とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましく、下記条件式（６－１）を満足することがより好ましい。
０．７５＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜１ （６）
０．８＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜０．９５ （６－１）

本開示の第８の態様は、上記態様において、光路偏向プリズムが、全反射により光路を折り曲げる面を少なくとも１面含むことが好ましい。

本開示の第９の態様は、内視鏡用対物光学系であって、物体側から像側へ順に、前群と、正の屈折力を有する後群と、からなり、前群は、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと、光路偏向プリズムと、開口絞りと、１枚の正レンズと、からなり、光路偏向プリズムは、物体側から像側へ順に、第１のプリズムと、第１のプリズムと空気間隔を介して離隔して配置された第２のプリズムと、からなり、光路偏向プリズムに入射した光線は、空気間隔を通過後に、光路偏向プリズムの空気間隔との界面において全反射により光路が折り曲げられ、全系の焦点距離をｆ、第１のプリズムと第２のプリズムとの間の空気間隔をＤｐ、第１のプリズムの入射面と後群の光軸とのなす角度の絶対値をθ１、第２のプリズムの入射面と後群の光軸とのなす角度の絶対値をθ２、とし、θ１及びθ２の単位を度とした場合、下記条件式（７）及び（８）を満足する。
３０＜ｆ／Ｄｐ＜５００ （７）
５＜｜θ１－θ２｜＜４５ （８）

本開示の第９の態様において、下記条件式（７－１）及び（８－１）の少なくとも一方を満足することが好ましく、両方を満足することがさらに好ましい。
５０＜ｆ／Ｄｐ＜３００ （７－１）
７＜｜θ１－θ２｜＜３０ （８－１）

本開示の第１０の態様は、上記第９の態様において、第１のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｆ、第２のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｓ、とした場合、下記条件式（９）を満足することが好ましく、下記条件式（９－１）を満足することがより好ましい。
６０＜（ＧＬｆ＋ＧＬｓ）／Ｄｐ＜６００ （９）
１００＜（ＧＬｆ＋ＧＬｓ）／Ｄｐ＜５００ （９－１）

本開示の第１１の態様は、上記第９及び第１０の態様において、第１のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｆ、第２のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｓ、第１のプリズム及び第２のプリズムのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、とした場合、下記条件式（１０）を満足することが好ましく、下記条件式（１０－１）を満足することがより好ましい。
１＜（ＧＬｓ／ＧＬｆ）／Ｎｄｐ＜２．５ （１０）
２＜（ＧＬｓ／ＧＬｆ）／Ｎｄｐ＜２．２ （１０－１）

本開示の第１２の態様は、上記第９から第１１の態様において、内視鏡用対物光学系の最大全画角を２ω、第１のプリズム及び第２のプリズムのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、とし、２ωの単位を度とした場合、下記条件式（１１）を満足することが好ましく、下記条件式（１１－１）を満足することがより好ましい。
８．８＜（２ω×Ｎｄｐ）／｜θ１－θ２｜＜２５ （１１）
９＜（２ω×Ｎｄｐ）／｜θ１－θ２｜＜２２ （１１－１）

本開示の第１３の態様は、内視鏡であっては、上記態様に係る内視鏡用対物光学系を備えている。

本開示の第１４の態様は、上記第１３の態様において、内視鏡用対物光学系の像面に配置された撮像素子を更に備え、前群及び後群は、後群の光軸を軸として相対的に回動可能に構成され、撮像素子は、後群と一体的に構成されていることが好ましい。

なお、本明細書において、「～からなり」及び「～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、及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、及び撮像素子等が含まれていてもよいことを意図する。

本明細書において、「正の屈折力を有する～群」は、群全体として正の屈折力を有することを意味する。「～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。「正の屈折力を有するレンズ」及び「正レンズ」は同義である。「負の屈折力を有するレンズ」及び「負レンズ」は同義である。

複合非球面レンズ（つまり、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ついて、屈折力の符号、レンズ面の曲率半径、及びレンズ面の面形状は、特に断りが無い限り近軸領域で考えることとする。曲率半径の符号は、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する。

「全系」は、「内視鏡用対物光学系」を意味する。条件式で用いる「焦点距離」は、近軸焦点距離である。条件式の値は、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」及び「Ｆ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）である。

上記態様によれば、本開示の内視鏡用対物光学系、及びこの内視鏡用対物光学系を備えた内視鏡は、広角でありながら、小型で、かつ良好な光学性能を有する。

本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系の構成を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ１の構成を示す図である。 光路偏向プリズムＰ１の拡大模式図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例２の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例２の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例２Ａの内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ２の構成を示す図である。 実施例３の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例３の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例３Ａの内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ３の構成を示す図である。 実施例４の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例４の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例５の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例５の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例５Ａの内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ４の構成を示す図である。 実施例６の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ５の構成を示す図である。 実施例６の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例７の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ６の構成を示す図である。 実施例７の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例８の内視鏡用対物光学系の構成と光束を示す断面図である。 実施例８の内視鏡用対物光学系の各収差図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の他の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ７の構成を示す図である。 実施例１の内視鏡用対物光学系の他の構成と光束を示す断面図である。 光路偏向プリズムＰ８の構成を示す図である。 本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡を用いた内視鏡システムの概略構成図である。 本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡の概略構成図である。 本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡の構成を示す断面図である。 本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡の構成を示す断面図である。

［第１例示的実施形態］
以下、本開示の一例示的実施形態である第１例示的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、第１例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１の構成を示す断面図である。図１では、左側が物体側、右側が像側である。図１に示す光軸Ｚは、後群Ｇ２の光軸である。図１に示す例は、後述の実施例１に対応し、物体から前群Ｇ１までの軸上光束が光軸Ｚに対して平行ではなく傾いている斜視用の内視鏡用対物光学系である。

なお、図１では、使用状況を考慮して、内視鏡用対物光学系１の物体側にカバーガラスＣＧが配置され、内視鏡用対物光学系１の像側に光学部材ＰＰが配置された例を示している。光学部材ＰＰは、各種フィルタ、及び／又はプリズム等を想定した部材である。各種フィルタとは例えば、ローパスフィルタ、赤外線カットフィルタ、及び特定の波長域をカットするフィルタ等である。カバーガラスＣＧ及び光学部材ＰＰは、入射面と出射面が平行な屈折力を有しない部材であり、レンズではない。本開示においてはカバーガラスＣＧ及び光学部材ＰＰの少なくとも一方を省略した構成も可能である。また、図１では光学部材ＰＰの像側の面に像面Ｓｉｍが位置する例を示しているが、本開示においては像面Ｓｉｍの位置はこの位置に限定されない。なお、図１に示す像面Ｓｉｍは大きさを示しているのではなく、光軸上の位置を示している。

本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、前群Ｇ１と、後群Ｇ２と、からなる。

前群Ｇ１は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、１枚の負レンズＬ１と、光路偏向プリズムＰ１と、開口絞りＳｔと、１枚の正レンズＬ２と、からなる。負レンズＬ１によって、内視鏡に要求される広い視野角を得ることができるとともに、バックフォーカスを確保することができる。正レンズＬ２によって、前群Ｇ１における正負の屈折力のバランスを調整することができるので、非点収差及び像面湾曲の抑制に有利となる。なお、図１に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさ及び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。

図２に、前群Ｇ１を構成する光路偏向プリズムＰ１の構成の一例を示す。図２では、光路偏向プリズムＰ１の各面の角度を示している。詳細を後述する図３に示すように、光路偏向プリズムＰ１は、全反射により光路を折り曲げる面Ｓｒを少なくとも１面含むことが好ましい。図２に例を示す光路偏向プリズムＰ１は、第１のプリズムＰＦと、第２のプリズムＰＳと、の２つのプリズムを含み、全反射により光路を折り曲げる面Ｓｒを１面含んでいる。このように全反射を用いることで、光路偏向プリズムＰ１内で折り返し光路を形成できるため、小型化に有利となる。なお、光路偏向プリズムＰ１は、全反射により光路を折り曲げる面Ｓｒ以外にも、反射面として、例えば、アルミ等の金属膜がコートされた面及び／又は誘電体膜がコートされた面を含んでもよい。また、図２には光路偏向プリズムＰ１が２つのプリズムからなる例を示しているが、本例示的実施形態においては、光路偏向プリズムＰ１を構成するプリズムの数は特に限定されない。

後群Ｇ２は、正レンズと負レンズとが接合されて構成される接合レンズを複数含む。後群Ｇ２が複数の接合レンズを含むことで、倍率色収差の補正に有利となる。なお、複数の接合レンズの各々は、物体側から順に正レンズと負レンズとが接合された接合レンズでもよいし、物体側から順に負レンズと正レンズとが接合された接合レンズでもよい。

具体的には、後群Ｇ２は、最も物体側に、１組の接合レンズＣＥ１を含むことが好ましい。後群Ｇ２において、最も物体側に接合レンズを配置することで、倍率色収差の補正に有利となる。

また、後群Ｇ２は、最も物体側から像側へ順に、１組の接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、を含むことが好ましい。正レンズＬ４によって、後群Ｇ２における正負の屈折力のバランスを調整することができるので、非点収差及び像面湾曲の抑制に有利となる。

また、後群Ｇ２は、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、１組の接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、１組の接合レンズＣＥ２と、からなることが好ましい。接合レンズＣＥ２によって、倍率色収差の補正にさらに有利となる。

なお、後群Ｇ２においては、後述する実施例８の構成のように、正レンズＬ４を接合レンズＣＥ３に置き換えた構成としてもよく、この場合も非点収差及び像面湾曲を抑える効果が得られる。

一例として、図１に示す内視鏡用対物光学系１は、後群Ｇ２が、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなるよう構成されている。内視鏡用対物光学系１に関する以上の構成を基本構成と称することにする。

本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、最も物体側の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐａ、最も物体側の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎａ、最も像側の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｂ、最も像側の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｂ、開口絞りＳｔから最も物体側の接合レンズの接合面までの光軸Ｚ上の距離をＬｃａ、開口絞りＳｔから最も像側の接合レンズの接合面までの光軸Ｚ上の距離をＬｃｂ、最も物体側の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃａ、最も像側の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｂ、全系の焦点距離をｆ、後群Ｇ２の焦点距離をｆｇ、とした場合、下記条件式（１）を満足するように構成されていることが好ましい。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、倍率色収差の補正に有利となる。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、レンズ系の全長が長くなることを抑制し、小型化に有利となる。なお、下記条件式（１－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。

図１には、一例として、開口絞りＳｔから最も物体側の接合レンズＣＥ１の接合面までの光軸上の距離をＬｃａ、開口絞りＳｔから最も像側の接合レンズＣＥ２の接合面までの光軸上の距離をＬｃｂとして示している。また、最も物体側の接合レンズＣＥ１の接合面の曲率半径をＲｃａ、最も像側の接合レンズＣＥ２の接合面の曲率半径をＲｃｂとして示している。

本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、接合レンズの総数をｋ、１からｋまでの自然数をｉ、物体側からｉ番目の接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｉ、物体側からｉ番目の接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｉ、開口絞りＳｔから物体側からｉ番目の接合レンズの接合面までの光軸Ｚ上の距離をＬｃｉ、物体側からｉ番目の接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｉ、前群Ｇ１の焦点距離をｆｆ、後群Ｇ２の焦点距離をｆｇ、とした場合、下記条件式（２）を満足するように構成されていることが好ましい。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、倍率色収差の補正に有利となる。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、レンズ系の全長が長くなることを抑制し、小型化に有利となる。なお、下記条件式（２－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆ、全系の焦点距離をｆ、とした場合、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、バックフォーカスの長さを長くすることができ、撮像素子の固定に有利となる。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、レンズ系の全長が長くなることを抑制し、小型化に有利となる。なお、条件式（３－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．９５＜Ｂｆ／ｆ＜２ （３）
１＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ （３－１）

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、前群Ｇ１の負レンズＬ１の像側の面の曲率半径をＲｒ１、前群Ｇ１の負レンズＬ１の物体側の面の曲率半径をＲｆ１、全系の焦点距離をｆ、前群Ｇ１の負レンズＬ１の焦点距離をｆ１、とした場合、下記条件式（４）を満足することが好ましい。条件式（４）の（Ｒｒ１＋Ｒｆ１）／（Ｒｒ１－Ｒｆ１）は、前群Ｇ１の負レンズＬ１のレンズ形状に関する項である。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、軸外光線の屈折を好適に制御して、歪曲収差を抑えることが容易となる。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、小型化に有利となる。なお、下記条件式（４－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、前群Ｇ１の負レンズＬ１の像側の面の曲率半径をＲｒ１、前群Ｇ１の負レンズＬ１の物体側の面の曲率半径をＲｆ１、前群Ｇ１の負レンズＬ１のｄ線に対する屈折率をＮｄ１、とした場合、下記条件式（５）を満足することが好ましい。条件式（５）の（Ｒｒ１＋Ｒｆ１）／（Ｒｒ１－Ｒｆ１）は、前群Ｇ１の負レンズＬ１のレンズ形状に関する項である。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、軸外光線の屈折を好適に制御して、歪曲収差を抑えることが容易となる。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、小型化に有利となる。なお、下記条件式（５－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、開口絞りＳｔから最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｆ、光路偏向プリズムＰ１のｄ線に対する屈折率をＮｄｐ、前群Ｇ１の負レンズＬ１の焦点距離をｆ１、とした場合、下記条件式（６）を満足することが好ましい。なお、図２に示すように、光路偏向プリズムＰ１が複数のプリズムを含む場合、Ｎｄｐとは、光路偏向プリズムＰ１に含まれる複数のプリズムのｄ線に対する屈折率の平均値である。条件式（６）の下限以下とならないようにすることによって、前群Ｇ１へ入射する軸上主光線の光軸Ｚに対する角度、すなわち斜視方向の角度を大きくすることに有利となる。条件式（６）の上限以上とならないようにすることによって、小型化に有利となる。なお、下記条件式（６－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
０．７５＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜１ （６）
０．８＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜０．９５ （６－１）

ここで、上述した条件式を考慮した２つの好ましい構成例と、その効果について説明する。第１の構成例は、上述した基本構成を有し、条件式（１）を満足する内視鏡用対物光学系である。第１の構成例によれば、倍率色収差の補正に有利としながら、レンズ系の全長が長くなることを抑制し、小型化に有利となる。

第２の構成例は、上述した基本構成を有し、条件式（２）を満足する内視鏡用対物光学系である。第２の構成例によれば、倍率色収差の補正に有利としながら、レンズ系の全長が長くなることを抑制し、小型化に有利となる。

［第２例示的実施形態］
次に、本開示の別の一例示的実施形態として、第２例示的実施形態について図面を参照して詳細に説明する。第２例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１の構成は、第１例示的実施形態と同様に、図１に示されている。すなわち、第２例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１は、上述した基本構成を有する。以下、上述の基本構成と重複する構成、効果及び図示方法については、説明を一部省略する。

本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、光軸Ｚに沿って物体側から像側へ向かって順に、前群Ｇ１と、正の屈折力を有する後群Ｇ２と、からなる。後群Ｇ２が正の屈折力を有することによって、像面Ｓｉｍに結像させることができる。

前群Ｇ１は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、１枚の負レンズＬ１と、光路偏向プリズムＰ１と、開口絞りＳｔと、１枚の正レンズＬ２と、からなる。負レンズＬ１によって、内視鏡に要求される広い視野角を得ることができるとともに、バックフォーカスを確保することができる。

光路偏向プリズムＰ１は、光路に沿って物体側から像側へ向かって順に、第１のプリズムＰＦと、第１のプリズムＰＦと空気間隔Ｄｐを介して離隔して配置された第２のプリズムＰＳと、からなる。光路偏向プリズムＰ１によって、物体から前群Ｇ１までの軸上光束が光軸Ｚに対して平行ではなく傾いている斜視用の内視鏡用対物光学系とすることができる。また、光路偏向プリズムＰ１に入射した光線は、空気間隔Ｄｐを通過後に、光路偏向プリズムＰ１の空気間隔Ｄｐとの界面において全反射により光路が折り曲げられる。光路偏向プリズムＰ１において全反射を用いることで、光路偏向プリズムＰ１内で折り返し光路を形成できるため、小型化に有利となる。

ここで、図３を参照して、本例示的実施形態に係る光路偏向プリズムＰ１の詳細な構成を説明するとともに、光路偏向プリズムＰ１で発生し得る像面倒れについて説明する。図３は、光路偏向プリズムＰ１の模式図であり、光路偏向プリズムＰ１に入射される軸上主光線（すなわち軸上光束の中心光線）Ａ１ｐ、並びに最大画角の主光線Ａ２ｐ及びＡ３ｐも図示している。以下、後群Ｇ２の光軸Ｚより上側をプラス側とし、後群Ｇ２の光軸Ｚより下側をマイナス側として、Ａ２ｐをプラス側の最大画角の主光線、Ａ３ｐをマイナス側の最大画角の主光線という。なお、図３では、像面倒れの原理の説明のため、空気間隔Ｄｐを誇張して表している。また、図３には開口絞りＳｔも図示しているが、図３に示す開口絞りＳｔは必ずしも大きさ及び形状を表すものではない。

図３に示すように、第１のプリズムＰＦの入射面Ｓｆｉ及び第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉは、平面である。第１のプリズムＰＦの入射面Ｓｆｉは後群Ｇ２の光軸Ｚに対して角度θ１だけ傾いており、第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉは後群Ｇ２の光軸Ｚに対して角度θ２だけ傾いている。第１のプリズムＰＦの出射面Ｓｆｏと、第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉと、は平行である。空気間隔Ｄｐとの界面である第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉが、全反射により光路を折り曲げる面Ｓｒである。

図３に示すように、入射面Ｓｆｉから第１のプリズムＰＦに入射した光線は、第１のプリズムＰＦを透過して出射面Ｓｆｏから出射し、空気間隔Ｄｐを通り、入射面Ｓｓｉから第２のプリズムＰＳに入射する。その後、アルミ又は誘電体膜等のコートが施されている反射面Ｓｃで反射されて、入射面Ｓｓｉ（すなわち全反射により光路を折り曲げる面Ｓｒ）で全反射され、開口絞りＳｔに対向している第２のプリズムＰＳの出射面Ｓｓｏから出射する。すなわち、光路偏向プリズムＰ１に入射した光線は、第２のプリズムＰＳ内で２回反射されることで、光路が２回折り曲げられる。

軸上主光線Ａ１ｐは、第１のプリズムＰＦの入射面Ｓｆｉに対して垂直に入射される。この場合、角度θ１と角度θ２とが異なる角度であれば、軸上主光線Ａ１ｐが第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉに対して垂直に入射されることはなく、第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉの垂線に対して傾いて入射される。この軸上主光線Ａ１ｐの第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉの垂線に対する角度をθとすると、θは下式で表される。なお、換言すれば、角度θは、軸上主光線Ａ１ｐに対する第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉの傾き、及び軸上主光線Ａ１ｐに対する空気間隔Ｄｐの傾きともいえる。
θ＝｜θ１－θ２｜

軸上主光線Ａ１ｐ、プラス側の最大画角の主光線Ａ２ｐ、及びマイナス側の最大画角の主光線Ａ３ｐの、空気間隔Ｄｐにおける光路の幾何学的長さを、それぞれＧＬａ１、ＧＬａ２、及びＧＬａ３とする。上述したように、空気間隔Ｄｐは、軸上主光線Ａ１ｐに対して角度θだけ傾いている。したがって、図３に示すように、ＧＬａ２とＧＬａ３とが異なる長さとなり、プラス側の最大画角の主光線Ａ２ｐとマイナス側の最大画角の主光線Ａ３ｐとが非対称となるため、像面倒れが発生する。また、空気間隔Ｄｐが大きいほど、及び角度θが大きいほど、ＧＬａ２とＧＬａ３との差が大きくなるため、像面倒れが顕著に現れる。

本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、全系の焦点距離をｆ、第１のプリズムＰＦと第２のプリズムＰＳとの間の空気間隔をＤｐ、とした場合、下記条件式（７）を満足することが好ましい。条件式（７）の下限以下とならないようにすることによって、空気間隔Ｄｐが過大にならないので、像面倒れの発生を抑制できる。条件式（７）の上限以上とならないようにすることによって、空気間隔Ｄｐが過小にならないので、第１のプリズムＰＦと第２のプリズムＰＳとの間で発生し得る干渉縞及びゴーストを抑制できる。なお、下記条件式（７－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
３０＜ｆ／Ｄｐ＜５００ （７）
５０＜ｆ／Ｄｐ＜３００ （７－１）

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、第１のプリズムＰＦの入射面Ｓｆｉと後群Ｇ２の光軸Ｚとのなす角度の絶対値をθ１、第２のプリズムＰＳの入射面と後群Ｇ２の光軸Ｚとのなす角度の絶対値をθ２、とし、θ１及びθ２の単位を度とした場合、下記条件式（８）を満足することが好ましい。条件式（８）は、上述の角度θに関する式である。条件式（８）の下限以下とならないようにすることによって、前群Ｇ１へ入射する軸上主光線Ａ１ｐの光軸Ｚに対する角度、すなわち斜視方向の角度を大きくすることに有利となる。条件式（８）の上限以上とならないようにすることによって、軸上主光線Ａ１ｐに対する空気間隔Ｄｐの傾き（すなわち角度θ）が過大にならないので、像面倒れの発生を抑制できる。なお、下記条件式（８－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
５＜｜θ１－θ２｜＜４５ （８）
７＜｜θ１－θ２｜＜３０ （８－１）

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、第１のプリズムＰＦと第２のプリズムＰＳとの間の空気間隔をＤｐ、第１のプリズムＰＦにおける軸上主光線Ａ１ｐの光路の幾何学的長さをＧＬｆ、第２のプリズムＰＳにおける軸上主光線Ａ１ｐの光路の幾何学的長さをＧＬｓ、とした場合、下記条件式（９）を満足することが好ましい。条件式（９）の下限以下とならないようにすることによって、空気間隔Ｄｐが過大にならないので、像面倒れの発生を抑制できる。条件式（９）の上限以上とならないようにすることによって、空気間隔Ｄｐが過小にならないので、第１のプリズムＰＦと第２のプリズムＰＳとの間で発生し得る干渉縞及びゴーストを抑制できる。なお、下記条件式（９－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
６０＜（ＧＬｆ＋ＧＬｓ）／Ｄｐ＜６００ （９）
１００＜（ＧＬｆ＋ＧＬｓ）／Ｄｐ＜５００ （９－１）

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、第１のプリズムＰＦにおける軸上主光線Ａ１ｐの光路の幾何学的長さをＧＬｆ、第２のプリズムＰＳにおける軸上主光線Ａ１ｐの光路の幾何学的長さをＧＬｓ、第１のプリズムＰＦ及び第２のプリズムＰＳのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、とした場合、下記条件式（１０）を満足することが好ましい。条件式（１０）の下限以下とならないようにすることによって、第２のプリズムＰＳにおいて光線が反射する領域を確保することに有利となり、光線同士が重なることを避けられる。条件式（１０）の上限以上とならないようにすることによって、像面倒れの発生を抑制できる。なお、下記条件式（１０－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
１＜（ＧＬｓ／ＧＬｆ）／Ｎｄｐ＜２．５ （１０）
２＜（ＧＬｓ／ＧＬｆ）／Ｎｄｐ＜２．２ （１０－１）

また、本例示的実施形態の内視鏡用対物光学系１は、内視鏡用対物光学系１の最大全画角を２ω、第１のプリズムＰＦ及び第２のプリズムＰＳのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、第１のプリズムＰＦの入射面Ｓｆｉと後群Ｇ２の光軸Ｚとのなす角度の絶対値をθ１、第２のプリズムＰＳの入射面Ｓｓｉと後群Ｇ２の光軸Ｚとのなす角度の絶対値をθ２、とし、２ω、θ１及びθ２の単位を度とした場合、下記条件式（１１）を満足することが好ましい。条件式（１１）の下限以下とならないようにすることによって、広角化に有利となる。条件式（１１）の上限以上とならないようにすることによって、第２のプリズムＰＳにおいて全反射により光路を折り曲げつつ、後群Ｇ２に向かって光線を射出させることができる。仮に条件式（１１）の上限以上となるようにすると、光線を全反射させること、及び光線を後群Ｇ２に向かって出射させることができない場合がある。なお、下記条件式（１１－１）を満足する構成とすれば、より良好な特性とすることができる。
８．８＜（２ω×Ｎｄｐ）／｜θ１－θ２｜＜２５ （１１）
９＜（２ω×Ｎｄｐ）／｜θ１－θ２｜＜２２ （１１－１）

条件式に関する構成も含め、上述した第１及び第２例示的実施形態に係る好ましい構成及び可能な構成は、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。

次に、本開示の第１及び／又は第２例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１の数値実施例について説明する。なお、以下に示す各実施例のデータは全て、内視鏡用対物光学系１の焦点距離が１．００になるように規格化された場合のデータである。また、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及び図面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。したがって、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。

［実施例１］
実施例１の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図４に示す。図４には光束として、軸上光束Ａ１と、最大画角の光束Ａ２及びＡ３を示し、最大全画角２ωも図示している。また、図４には使用状況を考慮して、図１と同様にカバーガラスＣＧと光学部材ＰＰも合わせて示している。実施例１の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例１の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１に、諸元を表２に示す。表１において、Ｓｎの欄には最も物体側の面を第１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面間隔を示す。また、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。

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、カバーガラスＣＧ、光路偏向プリズムＰ１、開口絞りＳｔ及び光学部材ＰＰも合わせて示している。表１では、開口絞りＳｔに相当する面の面番号の欄には、面番号と（Ｓｔ）という語句を記載している。表１のＤの最下欄の値は、表中の最も像側の面と像面Ｓｉｍとの間隔である。

表２に、全系の焦点距離ｆ、空気換算距離での全系のバックフォーカスＢｆ、ＦナンバーＦＮｏ．、及び最大全画角２ωの値をｄ線基準で示す。２ωの欄の（°）は単位が度であることを意味する。なお、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。

図５に、実施例１の内視鏡用対物光学系１の各収差図を示す。図５では左から順に、球面収差、非点収差、歪曲収差及び倍率色収差を示す。球面収差図では、ｄ線、Ｃ線及びＦ線における収差をそれぞれ実線、長破線及び短破線で示す。非点収差図では、サジタル方向のｄ線における収差を実線で示し、タンジェンシャル方向のｄ線における収差を短破線で示す。歪曲収差図ではｄ線における収差を実線で示す。倍率色収差図では、Ｃ線及びＦ線における収差をそれぞれ長破線及び短破線で示す。球面収差図のＦＮｏ．はＦナンバーを意味し、その他の収差図のωは半画角を意味する。表１及び図５に示すデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３６．９にした場合のデータである。

上記の実施例１に関する各データの記号、意味、記載方法、及び図示方法は、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、以下では重複説明を省略する。

［実施例２］
実施例２の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図６に示す。実施例２の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例２の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表３に、諸元を表４に、各収差図を図７に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．６にした場合のデータである。

［実施例２Ａ］
実施例２の変形例として、実施例２Ａの内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図８に示す。実施例２Ａは、実施例２における光路偏向プリズムＰ１が、図９に示す光路偏向プリズムＰ２に置き換わった構成となっている。実施例２Ａの内視鏡用対物光学系１について、上記の置換した部分以外の構成は実施例２と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。

実施例２Ａの内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表５に、諸元を表６に示す。各収差図は、図７に示した実施例２と同様である。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．６にした場合のデータである。

［実施例３］
実施例３の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図１０に示す。実施例３の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、負レンズＬ５１と正レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例３の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表７に、諸元を表８に、各収差図を図１１に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３６．３にした場合のデータである。

［実施例３Ａ］
実施例３の変形例として、実施例３Ａの内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図１２に示す。実施例３Ａは、実施例３における光路偏向プリズムＰ１が、図１３に示す光路偏向プリズムＰ３に置き換わった構成となっている。実施例３Ａの内視鏡用対物光学系１について、上記の置換した部分以外の構成は実施例３と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。

実施例３Ａの内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表９に、諸元を表１０に示す。各収差図は、図１１に示した実施例３と同様である。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３６．３にした場合のデータである。

［実施例４］
実施例４の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図１４に示す。実施例４の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、負レンズＬ５１と正レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例４の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１１に、諸元を表１２に、各収差図を図１５に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３７．７にした場合のデータである。

［実施例５］
実施例５の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図１６に示す。実施例５の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、負レンズＬ５１と正レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例５の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１３に、諸元を表１４に、各収差図を図１７に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．４にした場合のデータである。

［実施例５Ａ］
実施例５の変形例として、実施例５Ａの内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図１８に示す。実施例５Ａは、実施例５における光路偏向プリズムＰ１が、図１９に示す光路偏向プリズムＰ４に置き換わった構成となっている。実施例５Ａの内視鏡用対物光学系１について、上記の置換した部分以外の構成は実施例５と同様であるので、ここでは重複説明を省略する。

実施例５Ａの内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１５に、諸元を表１６に示す。各収差図は、図１７に示した実施例５と同様である。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．４にした場合のデータである。

［実施例６］
実施例６の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図２０に示す。実施例６の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１は、上述した光路偏向プリズムＰ１が、図２１に示す光路偏向プリズムＰ５に置き換わった構成となっている。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例６の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１７に、諸元を表１８に、各収差図を図２２に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を４０．１にした場合のデータである。

［実施例７］
実施例７の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図２３に示す。実施例７の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１は、上述した光路偏向プリズムＰ１が、図２４に示す光路偏向プリズムＰ６に置き換わった構成となっている。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例７の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表１９に、諸元を表２０に、各収差図を図２５に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．３にした場合のデータである。

［実施例８］
実施例８の内視鏡用対物光学系１の構成と光束を示す断面図を図２６に示す。実施例８の内視鏡用対物光学系１について、前群Ｇ１の構成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。後群Ｇ２は、物体側から像側へ順に、正レンズＬ３１と負レンズＬ３２とが接合された接合レンズＣＥ１と、正レンズＬ４１と負レンズＬ４２とが接合された接合レンズＣＥ３と、正レンズＬ５１と負レンズＬ５２とが接合された接合レンズＣＥ２と、からなる。

実施例８の内視鏡用対物光学系１について、基本レンズデータを表２１に、諸元を表２２に、各収差図を図２７に示す。これらのデータは、物体からカバーガラスＣＧの物体側の面までの距離を３８．４にした場合のデータである。

表２３に実施例１～８の内視鏡用対物光学系の条件式（１）～（６）の対応値を示す。実施例１～８はｄ線を基準波長としている。表２３にはｄ線基準での値を示す。

以上のデータから、実施例１～８の内視鏡用対物光学系はそれぞれ条件式（１）～（６）を満たし、全画角が７５度以上の広角に構成されながら、小型で、かつ諸収差が良好に補正された良好な光学性能を有することが分かる。

表２４に実施例１、２Ａ、３Ａ、５Ａ、６及び７の内視鏡用対物光学系の条件式（７）～（１１）の対応値を示す。実施例１、２Ａ、３Ａ、５Ａ、６及び７はｄ線を基準波長としている。表２４にはｄ線基準での値を示す。

以上のデータから、実施例１、２Ａ、３Ａ、５Ａ、６及び７の内視鏡用対物光学系はそれぞれ条件式（７）～（１１）を満たし、全画角が７５度以上の広角に構成されながら、小型で、かつ非対称の像面倒れが抑制された良好な光学性能を有することが分かる。

なお、本開示の内視鏡用対物光学系１において用いられる光路偏向プリズムは、上述した光路偏向プリズムＰ１～Ｐ６に限定されるものではない。例えば、実施例１の内視鏡用対物光学系１において、光路偏向プリズムＰ１を、図２９に示す光路偏向プリズムＰ７に置き換えた場合の構成と光束を示す断面図を図２８に示す。また、実施例１の内視鏡用対物光学系１において、光路偏向プリズムＰ１を、図３１に示す光路偏向プリズムＰ８に置き換えた場合の構成と光束を示す断面図を図３０に示す。図３０に示す内視鏡用対物光学系１は、側視用のものになっている。図２８～図３１に示すように、本開示の内視鏡用対物光学系１には、任意の光路偏向プリズムを適用することができる。

次に、本開示の例示的実施形態に係る内視鏡の一例について説明する。図３２に本開示の一例示的実施形態に係る内視鏡を用いた内視鏡システムの概略構成図を示す。図３２に示す内視鏡システム１１は、内視鏡１０と、光源装置１２と、画像処理装置１３と、モニタ１４と、を含む。内視鏡システム１１では、光源装置１２が射出する光を光ケーブル１６を介して内視鏡１０に導光し、内視鏡１０が光を照射しながら被観察部を撮像する。また、画像処理装置１３が、内視鏡１０によって撮像された画像信号をケーブル１５を介して取得し、取得した画像信号に所定の処理を施し、所定の処理を施した画像信号に基づいて画像を生成し、生成した画像をモニタ１４に表示させる。

内視鏡１０は、撮像ユニット２０と、硬質挿入部３０と、を含む、いわゆる硬性内視鏡である。硬質挿入部３０は、腹腔内の撮影を行う場合に腹腔内に挿入される部位であり、硬質な材料から形成され、例えば、直径略５ｍｍ（ミリメートル）の円柱形状を有している。硬質挿入部３０の内部先端に、本開示の例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１が配設される。図３２では内視鏡用対物光学系１を概略的に図示している。硬質挿入部３０の他端側には撮像ユニット２０が着脱可能に接続され、内視鏡用対物光学系１により結像された像が撮像ユニット２０に送られる。撮像ユニット２０は、内視鏡用対物光学系１により結像された像を撮像して、被観察部の画像信号を生成する。

このように、本開示の内視鏡は、本開示の例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１を備えているため、広い視野で観察が可能でありながら、良好な画像を取得することができる。なお、内視鏡１０に、内視鏡用対物光学系１をその光軸を軸として回動可能に操作するための操作部を設け、撮像する視野を容易に変更できるようにしてもよい。

また、本開示の内視鏡は、上述したような硬性内視鏡に限らず、挿入部が軟質な材料で形成された、いわゆる軟性内視鏡であってもよい。例えば、図３３に本開示の一例示的実施形態に係る軟性内視鏡の概略的な全体構成図の一例を示す。図３３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例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１が配設される。図３３では内視鏡用対物光学系１を概略的に図示している。このように、本開示の内視鏡は、本開示の例示的実施形態に係る内視鏡用対物光学系１を備えているため、広い視野で観察が可能でありながら、良好な画像を取得することができる。

なお、本開示の内視鏡は、図３４に一例を示すように、内視鏡用対物光学系１の像面Ｓｉｍに配置された撮像素子Ｓを更に備え、内視鏡用対物光学系１の前群Ｇ１及び後群Ｇ２は、後群Ｇ２の光軸Ｚを軸として相対的に回動可能に構成され、撮像素子Ｓは、後群Ｇ２と一体的に構成されていることが好ましい。図３４の例では、前群Ｇ１が先端部材２に配置され、後群Ｇ２及び撮像素子Ｓが収容部材３に配置され、先端部材２及び収容部材３の少なくとも一方が、光軸Ｚを軸として回動可能に構成されている。すなわち、先端部材２のみが回動することで、前群Ｇ１のみが回動してもよいし、収容部材３のみが回動することで、後群Ｇ２及び撮像素子Ｓのみが一体的に回動してもよい。また、先端部材２及び収容部材３が互いに回動することで、前群Ｇ１と、後群Ｇ２及び撮像素子Ｓとが相対的に回動してもよい。なお、ここでいう「一体的に回動」とは、同時に、同方向、同量、回動することを意味する。

このような構成によれば、先端部材２及び収容部材３の少なくとも一方を回動させることで視野を変更する場合でも、倍率色収差の光軸Ｚに対するずれの変化を抑制し、撮像素子Ｓで得られる画像の色の変動を抑えることができる。なお、図３５に示すように、後群Ｇ２と撮像素子Ｓとの間にプリズムからなる光学部材ＰＰ等を配置することで、光路を折り曲げる形態としてもよい。光路を折り曲げる場合は、小型化に有利となる。

以上、例示的実施形態及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例示的実施形態及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、及びアッベ数等は、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。

２０２０年１月２９日に出願された日本国特許出願２０２０－０１２９６７号の開示、及び２０２１年１月１３日に出願された日本国特許出願２０２１－００３７７２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (19)

1. 物体側から像側へ順に、前群と、後群と、からなり、
   前記前群は、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと、光路偏向プリズムと、開口絞りと、１枚の正レンズと、からなり、
   前記後群は、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズを複数含み、
   最も物体側の前記接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐａ、
   最も物体側の前記接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎａ、
   最も像側の前記接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｂ、
   最も像側の前記接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｂ、
   前記開口絞りから最も物体側の前記接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃａ、
   前記開口絞りから最も像側の前記接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃｂ、
   最も物体側の前記接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃａ、
   最も像側の前記接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｂ、
   全系の焦点距離をｆ、
   前記後群の焦点距離をｆｇ、
   前記前群の前記負レンズの像側の面の曲率半径をＲｒ１、
   前記前群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径をＲｆ１、
   前記前群の前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１、とした場合、
   
   
   で表される条件式（１）及び（５）を満足する内視鏡用対物光学系。
2. 物体側から像側へ順に、前群と、後群と、からなり、
   前記前群は、物体側から像側へ順に、１枚の負レンズと、光路偏向プリズムと、開口絞りと、１枚の正レンズと、からなり、
   前記後群は、正レンズと負レンズとが接合された接合レンズを複数含み、
   前記接合レンズの総数をｋ、
   １からｋまでの自然数をｉ、
   物体側からｉ番目の前記接合レンズを構成する正レンズのｄ線基準のアッベ数をνｐｉ、
   物体側からｉ番目の前記接合レンズを構成する負レンズのｄ線基準のアッベ数をνｎｉ、
   前記開口絞りから、物体側からｉ番目の前記接合レンズの接合面までの光軸上の距離をＬｃｉ、
   物体側からｉ番目の前記接合レンズの接合面の曲率半径をＲｃｉ、
   前記前群の焦点距離をｆｆ、
   前記後群の焦点距離をｆｇ、
   前記前群の前記負レンズの像側の面の曲率半径をＲｒ１、
   前記前群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径をＲｆ１、
   前記前群の前記負レンズのｄ線に対する屈折率をＮｄ１、とした場合、
   
   
   で表される条件式（２）及び（５）を満足する内視鏡用対物光学系。
3. 前記後群は、最も物体側から像側へ順に、１組の前記接合レンズと、正レンズ又は１組の前記接合レンズと、を含む
   請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
4. 空気換算距離での全系のバックフォーカスをＢｆ、
   全系の焦点距離をｆ、とした場合、
   ０．９５＜Ｂｆ／ｆ＜２ （３）
   で表される条件式（３）を満足する請求項１から請求項３の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系。
5. 前記前群の前記負レンズの像側の面の曲率半径をＲｒ１、
   前記前群の前記負レンズの物体側の面の曲率半径をＲｆ１、
   全系の焦点距離をｆ、
   前記前群の前記負レンズの焦点距離をｆ１、とした場合、
   
   で表される条件式（４）を満足する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系。
6. 前記開口絞りから最も物体側のレンズ面までの光軸上の距離をＬｆ、
   前記光路偏向プリズムのｄ線に対する屈折率をＮｄｐ、
   前記前群の前記負レンズの焦点距離をｆ１、とした場合、
   ０．７５＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜１ （６）
   で表される条件式（６）を満足する請求項１から請求項５の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系。
7. 前記光路偏向プリズムは、全反射により光路を折り曲げる面を少なくとも１面含む
   請求項１から請求項６の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系。
8. 
   で表される条件式（１－１）を満足する請求項１に記載の内視鏡用対物光学系。
9. 
   で表される条件式（２－１）を満足する請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
10. １＜Ｂｆ／ｆ＜１．８ （３－１）
    で表される条件式（３－１）を満足する請求項４に記載の内視鏡用対物光学系。
11. 
    で表される条件式（４－１）を満足する請求項５に記載の内視鏡用対物光学系。
12. 
    で表される条件式（５－１）を満足する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
13. ０．８＜｜Ｌｆ／（Ｎｄｐ×ｆ１）｜＜０．９５ （６－１）
    で表される条件式（６－１）を満足する請求項６に記載の内視鏡用対物光学系。
14. 前記後群は、正の屈折力を有し、
    前記光路偏向プリズムは、物体側から像側へ順に、第１のプリズムと、前記第１のプリズムと空気間隔を介して離隔して配置された第２のプリズムと、からなり、
    前記光路偏向プリズムに入射した光線は、前記空気間隔を通過後に、前記光路偏向プリズムの前記空気間隔との界面において全反射により光路が折り曲げられ、
    全系の焦点距離をｆ、
    前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間の前記空気間隔をＤｐ、
    前記第１のプリズムの入射面と前記後群の光軸とのなす角度の絶対値をθ１、
    前記第２のプリズムの入射面と前記後群の光軸とのなす角度の絶対値をθ２、とし、
    θ１及びθ２の単位を度とした場合、
    ３０＜ｆ／Ｄｐ＜５００ （７）
    ５＜｜θ１－θ２｜＜４５ （８）
    で表される条件式（７）及び（８）を満足する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡用対物光学系。
15. 前記第１のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｆ、
    前記第２のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｓ、とした場合、
    ６０＜（ＧＬｆ＋ＧＬｓ）／Ｄｐ＜６００ （９）
    で表される条件式（９）を満足する請求項１４に記載の内視鏡用対物光学系。
16. 前記第１のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｆ、
    前記第２のプリズムにおける軸上主光線の光路の幾何学的長さをＧＬｓ、
    前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、とした場合、
    １＜（ＧＬｓ／ＧＬｆ）／Ｎｄｐ＜２．５ （１０）
    で表される条件式（１０）を満足する請求項１４又は請求項１５に記載の内視鏡用対物光学系。
17. 前記内視鏡用対物光学系の最大全画角を２ω、
    前記第１のプリズム及び前記第２のプリズムのｄ線に対する屈折率の平均値をＮｄｐ、とし、
    ２ωの単位を度とした場合、
    ８．８＜（２ω×Ｎｄｐ）／｜θ１－θ２｜＜２５ （１１）
    で表される条件式（１１）を満足する請求項１４から請求項１６の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系。
18. 請求項１から請求項１７の何れか１項に記載の内視鏡用対物光学系を備えた内視鏡。
19. 前記内視鏡用対物光学系の像面に配置された撮像素子を更に備え、
    前記前群及び前記後群は、前記後群の光軸を軸として相対的に回動可能に構成され、
    前記撮像素子は、前記後群と一体的に構成されている
    請求項１８に記載の内視鏡。