【手続補正書】
【提出日】平成16年5月28日(2004.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピント切換手段を有する結像光学系において、遠点合焦状態から近点合焦状態へピント切換を行う物体位置と近点合焦状態から遠点合焦状態へピント切換を行う物体位置とを異なる位置に設定するオートフォーカス機能を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体が、光軸に垂直な面に対してほぼ対称な形状を有することを特徴とする結像光学系。
【請求項３】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、明るさ絞りから前記部材までの距離Ｌおよび系全体の焦点距離ｆが、
Ｌ≦ｆ／２                                              （１）
の関係を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項４】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の前面および前記第２本体の後面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体が曲面を向かい合わせて配置されることを特徴とする結像光学系。
【請求項５】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の間隔Ｌ１２が、
０．１(mm)≦Ｌ１２≦０．４(mm)
の関係を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項６】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の曲率半径の絶対値｜Ｒ｜が、
｜Ｒ｜≦１５０(mm)
の関係を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項７】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の厚さｄ、曲率半径の絶対値｜Ｒ｜、明るさ絞り径Ｄが、
Ｄ２ ／８｜Ｒ｜≦ｄ≦０．０４(mm)
の関係を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項８】
実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の複屈折率差Δｎが、
０．１５≦Δｎ≦０．３５
の関係を満たすことを特徴とする結像光学系。
【請求項９】
実質的に透明な複屈折ネマティック液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折ネマティック液晶材から成り前記第１本体の複屈折ネマティック液晶材の長軸方向に対し垂直な方向に長軸方向を有する第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える２対の電極とから成る部材を有することを特徴とする内視鏡用結像光学系。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ところで、内視鏡を使用する際には、遠点合焦状態で被写体に接近し、ある程度被写体に接近したところで近点合焦状態にピントを切り換えた後、近点合焦状態で被写体を観察することとなるが、近点合焦状態から遠点合焦状態へピント切換を行う物体位置と遠点合焦状態から近点合焦状態へピント切換を行う物体位置とが接近している場合には、物体が切換位置の近傍に存在していると、その物体が多少前後移動しただけで頻繁にピント切換が行われることとなる。このため、液晶を用いたレンズを結像光学系に搭載し、焦点可変機能を付加することを考慮した場合、パワー変動を得るために複屈折性の大きい液晶を用いる必要があるが、複屈折性の大きい液晶は粘性が高くかつ応答速度が遅いという問題を有しているため、頻繁にピント切換が行われた場合には鮮明な画像を得ることが困難になってしまう。
この問題の対策としては、ピント切換位置の近傍に物体位置があるときに、ピント切換が必要以上に頻繁に行われることを防止して常に鮮明な画像が得られるようにした結像光学系とすればよい。この目的のため、本発明の請求項１に係る内視鏡用結像光学系は、ピント切換手段を有する結像光学系において、遠点合焦状態から近点合焦状態へピント切換を行う物体位置と近点合焦状態から遠点合焦状態へピント切換を行う物体位置とを異なる位置に設定するオートフォーカス機能を有することを特徴とする。
具体的には、遠点合焦状態から近点合焦状態へのピント切換を行う物体位置ｘｂと近点合焦状態から遠点合焦状態へのピント切換を行う物体位置Ｘｂとを異なる位置に設定することにより、一旦ピント切換が行われた後に多少物体が切換位置近傍で前後移動してもピントの切換が必要以上に起こらないようにし、物体が大きく前後移動したときに初めてピント切換が行われるように設定することによって、液晶の応答速度に関係なく、常に鮮明な画像を得るようにすることができる。
また、近点合焦状態の近点側まで物体を観察し得るようにするためには、Ｘｂおよびｘｂの関係を、
ｘｂ≦Ｘｂ                                              （４）
とすることが必要となる。
また、内視鏡に要求される焦点深度を考慮すると、Ｘｂおよびｘｂとの間に、
１(mm)≦（Ｘｂ−ｘｂ）≦２５(mm)                        （５）
の関係があることが望ましい。
さらに、ｘｂを近点合焦状態のベスト物点位置に設定し、Ｘｂを遠点合焦状態のベスト物点位置に設定することにより、ピント切換時でも鮮明な画像を得ることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的のため、本発明の請求項２に係る内視鏡用結像光学系は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体が、光軸に垂直な面に対してほぼ対称な形状を有することを特徴とする。
本発明の請求項２は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材であって、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるようにした部材を内視鏡等の結像レンズに搭載することにより、内視鏡等に偏光板を必要としない焦点可変機能を付加しようというものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
すなわち、本発明の請求項２において、前記部材に電圧を印加しない状態では、第１本体の入射端の液晶材の長軸方向に対し垂直な方向に偏光方向を有する入射光は、第１本体内では前記液晶材の常光屈折率による作用を受け、入射端の液晶材の長軸方向が第１本体の出射端の液晶材の長軸方向と直交する第２本体内では異常光屈折率による作用を受ける。また、第１本体の液晶材の長軸方向に対し平行な方向に偏光方向を有する入射光は、第１本体内では前記液晶材の異常光屈折率による作用を受け、液晶材の長軸方向が第１本体と直交する第２本体内では常光屈折率による作用を受ける。ここで、第１本体および第２本体をほぼ同等の構成にすることにより、偏向方向による焦点位置の差は無視し得る量となる。一方、電圧印加時には、液晶分子は光軸に対して平行に配列するため、入射した光束の全てが液晶材の常光屈折率による作用を受けて第１本体内および第２本体内を透過する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上述したように構成される本発明の請求項２に係る結像光学系は、二重像を防止するための偏光方向を選択する機能を必要としないため、遠点合焦状態、近点合焦状態の双方においてほぼ１００％の透過率を有する焦点可変機能を内視鏡等に付与することが可能になる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記目的のため、本発明の請求項３に係る内視鏡用結像光学系は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、明るさ絞りから前記部材までの距離Ｌおよび系全体の焦点距離ｆが、
Ｌ≦ｆ／２                                              （１）
の関係を満たすことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
上記目的のため、本発明の請求項４に係る内視鏡用結像光学系は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の前面および前記第２本体の後面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体が曲面を向かい合わせて配置されることを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の請求項４は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材であって、前記第１本体の前面および前記第２本体の後面が垂直に配向されるようにした部材を内視鏡等の結像レンズに搭載することにより、内視鏡等に偏光板を必要としない焦点可変機能を付加しようというものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の請求項５は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の間隔Ｌ１２が、
０．１(mm)≦Ｌ１２≦０．４(mm)
の関係を満たすことを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明の請求項６は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の曲率半径の絶対値｜Ｒ｜が、
｜Ｒ｜≦１５０(mm)                                      （18）
の関係を満たすことを特徴とする。
一般的な複屈折率差Δｎの限界が０．３程度であることを考慮すると、曲率半径の絶対値｜Ｒ｜は上記（18）式を満たすものであることが望ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明の請求項７は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の厚さｄ、曲率半径の絶対値｜Ｒ｜、明るさ絞り径Ｄが、
Ｄ２ ／８｜Ｒ｜≦ｄ≦０．０４(mm)
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の請求項８は、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折液晶材から成る第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える少なくとも一対の電極とから成る部材を有し、前記第１本体の後面および前記第２本体の前面が垂直に配向されるとともに、前記第１本体および第２本体の複屈折率差Δｎが、
０．１５≦Δｎ≦０．３５
の関係を満たすことを特徴とする。
本発明の請求項９は、実質的に透明な複屈折ネマティック液晶材から成る第１本体と、実質的に透明な複屈折ネマティック液晶材から成り前記第１本体の複屈折ネマティック液晶材の長軸方向に対し垂直な方向に長軸方向を有する第２本体と、電気場または磁場を前記第１本体および第２本体の全体に加える２対の電極とから成る部材を有することを特徴とする。