(57)【要約】  製造が容易な構成であって、立体視用に視差の異なる２つの画像を取得するための２つの光学系の間において発生するフレアを低減できる内視鏡対物光学系を提供することを課題としている。  本発明に係る内視鏡対物光学系は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、最も物体側のレンズＬ１は２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の中間領域に反射光低減手段を設けたことを特徴としている。
2017187814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、
最も物体側のレンズは２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、
前記２つの凹面部の中間領域に反射光低減手段を設けたことを特徴とする内視鏡対物光学系。
【請求項２】
前記反射光低減手段は、前記２つの凹面部をなだらかな凸形状の面で接続した前記中間領域であ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。
【請求項３】
前記反射光低減手段は、前記中間領域に施した反射防止コートであることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡対物光学系。
【請求項４】
前記反射光低減手段を設けた前記中間領域の球欠深さは、前記凹面部の球欠深さよりも浅いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の内視鏡対物光学系。
【請求項５】
前記反射光低減手段は、前記光学部材の像側に配置され、前記２つの凹面部に対応する２つの開口を有するフレア絞りであり、
前記２つの開口は、前記中間領域付近の縁から光軸までの長さが、その他の部分の縁から光軸までの長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡対物光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、立体観察システムが知られている。立体観察システムは、立体視用に視差の異なる２つの画像を略同一の平面上の撮像素子の撮像面に結像させて撮像する方法を用いている（例えば、特許文献１、２参照）。そして、従来技術の構成では、視差の異なる２つの画像を得るために、２つの異なる光学系を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１３−１０８５００号
【特許文献２】特開平１１−６９６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
技術の構成では、２つの光学系の間の領域においてフレアが発生することがある。このようなフレアは、観察画像の質を劣化させるため好ましくない。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製造が容易な構成であって、２つの光学系の間において発生するフレアを低減できる内視鏡対物光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、最も物体側のレンズは２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、２つの凹面部（Ｌ１１、Ｌ１２）の中間領域に反射光低減手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、製造が容易な構成であって、２つの光学系の間において発生するフレアを低減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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズの正面構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズ断面構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズ断面構成を示す他の図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズで発生するフレアを示す図である。
【図６】第２実施形態に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。
【図７】第２実施形態に係る内視鏡対物光学系のフレア絞りの正面構成を示す図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ第２実施形態に係る内視鏡対物光学系の右目画像、左目画像の明るさ分布を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る内視鏡対物光学系を有する内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図１０】実施例１に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。
【図１１】実施例２に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、実施形態に係る内視鏡対物光学系を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。本実施形態は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、最も物体側のレンズＬ１は２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の中間領域Ａに反射光低減手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
立体観察用の光学系は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する、第１の光学系ＬＮＳ１と第２の光学系ＬＮＳ２である。例えば、第１の光学系ＬＮＳ１は右目用の画像を結像し、第２の光学系ＬＮＳ２は左目用の画像を結像する。
【００１２】
最も物体側のレンズは２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２を有する１つの光学部材のレンズＬ１である。２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の中間領域Ａに反射光低減手段が設けられている。
【００１３】
図２は、第１実施形態に係る内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズＬ１の正面構成を示す図である。
【００１４】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、反射光低減手段は、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２をなだらかな凸形状の面で接続した中間領域Ａであることが望ましい。
【００１５】
図３は、本実施形態における、最も物体側のレンズＬ１の断面構成を示す図である。本実施形態と対比するため、図５（ａ）に従来構成の最も物体側のレンズＬ１の断面構成を示す。
【００１６】
図５（ａ）に示す構成では、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の間の形状は、尖った鋭利な形状部Ｂを有している。尖った鋭利な形状部Ｂに入射した光線ＲＡＹ１は、凹面部Ｌ１２で全反射し、凹面部Ｌ１１で全反射し、さらに平面で反射する。これにより、フレアを生じてしまう。
【００１７】
図５（ｂ）に示す構成では、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の間の形状は、尖った鋭利な形状部Ｂを有している。尖った鋭利な形状部Ｂに入射した光線ＲＡＹ１’は、尖った鋭利な形状部Ｂで反射し、さらに平面で反射する。これにより、フレアを生じてしまう。
【００１８】
尖った鋭利な形状部Ｂでは、反射防止膜をコーティングしても、全反射光を低減できない。また、尖った鋭利な形状部Ｂは、レンズＬ１の製造時に割れやすいという問題も有している。
【００１９】
ここで、本実施形態の好ましい態様によれば、反射光低減手段は、中間領域Ａに施した反射防止コートであることが好ましい。なだらかな凸形状の中間領域Ａであっても、図３に示す光線ＲＡＹ２は、レンズＬ１内で２回反射することで像側へ射出してしまい、フレアを生ずることがある。反射防止コートにより、このようなフレアを低減できる。
【００２０】
これにより、中間領域Ａにおいて反射し、平面で反射する光量を低減できるため、フレアを低減できる。
【００２１】
反射防止コートは、中間領域Ａだけでなく、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の有効範囲に施すことが好ましい。これにより、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２と中間領域Ａとに一度に反射防止コートをコーティングすれば良い。このため、工数削減により、製造時のコストを低減できる。
【００２２】
また、本実施形態の好ましい態様によれば、反射光低減手段を設けた中間領域Ａの球欠深さは、凹面部の球欠深さよりも浅いことが望ましい。
【００２３】
図４は、内視鏡対物光学系の最も物体側のレンズＬ１のレンズ断面構成を示す図である。球欠深さについて説明する。
【００２４】
凹面部の球欠深さとは、縁部Ｐ１と光軸ＡＸ１との交点Ｐ２と、凹面部Ｌ１１の凹面の面頂位置Ｐ３と、の間の長さｄｐ１をいう。また、中間領域Ａの球欠深さとは、中間領域Ａの頂点位置Ｐ４と、凹面部Ｌ１１の凹面の面頂位置Ｐ３に対応する位置Ｐ５と、の間の長さｄｐ２をいう。
【００２５】
そして、ｄｐ１＞ｄｐ２であることが望ましい。これにより、中間領域Ａの球欠深さが、凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の球欠深さよりも浅くなる。このため、図５（ａ）で示すような、フレアを低減できる。
【００２６】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る内視鏡対物光学系のレンズ断面構成を示す図である。本実施形態は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、最も物体側のレンズＬ１は２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２を有する１つの光学部材である。
【００２７】
立体観察用の光学系は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する、第１の光学系ＬＮＳ１と第２の光学系ＬＮＳ２である。例えば、第１の光学系ＬＮＳ１は右目用の画像を結像し、第２の光学系ＬＮＳ２は左目用の画像を結像する。
【００２８】
２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の中間は、尖った鋭利な形状を有している。
【００２９】
そして、本実施形態の好ましい態様によれば、反射光低減手段は、光学部材であるレンズＬ１の像側に配置され、２つの凹面部Ｌ１１、Ｌ１２に対応する２つの開口ＦＳ１、ＦＳ２を有するフレア絞りＦＳであり、２つの開口ＦＳ１、ＦＳ２は、中間領域付近の縁から光軸までの長さａが、その他の部分の縁から光軸までの長さｂより短いことが望ましい。
【００３０】
図７は、フレア絞りＦＳの正面構成を示す図である。遮光部分は、斜線を付して示す。２つの開口ＦＳ１、ＦＳ２は、それぞれ８角形の異形開口形状を有している。そして、上述したように、長さａ＜長さｂを満足している。
【００３１】
換言すると、２つの開口ＦＳ１、ＦＳ２は、対向する側の開口径が小さく構成されている。本実施形態では、図５（ａ）、（ｂ）で示すようなフレアは、凹面部Ｌ１１、Ｌ１２の間の領域で発生する。本実施形態のフレア絞りＦＳによれば、このようなフレアのみを効果的に低減できる。
【００３２】
またフレア絞りＦＳは、１枚の金属板で構成することが望ましい。これにより、１つの開口を有する１枚の金属板を２枚使用してフレア絞りを製造する場合に比較して、本実施形態では、開口ＦＳ１、ＦＳ２の間に隙間を生じないため、より効果的にフレアを低減できる。また、フレア絞りＦＳを１枚の金属板で構成するため、製造時の組立も容易である。
【００３３】
本実施形態では、フレア絞りＦＳの視差方向の開口径が小さい。このため、得られる画像の明るさ分布は、図８（ａ）、（ｂ）のようになる。図８（ａ）は、右目画像明るさ分布を示す図である。図８（ｂ）は、左目画像明るさ分布を示す図である。このように、視差方向の片側だけが暗くなる。暗くなる方向は右目画像（ＬＮＳ１）、左目画像（ＬＮＳ２）で逆になる。このため、左右画像で明るさが異なるという問題が発生する。
【００３４】
図９は、本実施形態に係る内視鏡対物光学系を有する内視鏡システムの概略構成を示す図である。本実施形態では、図９に示すように、画像処理装置１０２内にシェーディング補正部１０３を設けている。撮像素子ＩＭＧからの信号は、Ａ／Ｄ変換部１０１を介して画像処理装置１０２に入力される。
【００３５】
シェーディング補正部１０３は、視差方向に３次以上の奇関数で明るさ分布を補正する。これにより、表示部１０４において、画面が均一の明るさで観察できる。また、特定の方向だけにシェーディング補正を行うため、補正に伴う画質劣化（ゲインによるノイズ増）は最小限にできる。
【００３６】
仮に、フレア絞りＦＳの開口形状を回転対称にすると、フレア対策の観点で、全方向で開口径を小さくする必要がある。その場合、左目画像、右目画像とも全方向の周辺部の画像ゲインを上げる必要が生ずる。よって、本実施形態に比べて、Ｓ／Ｎが悪い画像となってしまう。
【００３７】
なお、上記第１実施形態の構成において、第２実施形態で述べたフレア絞りＦＳを用いることで、さらの効果的にフレアを低減できる。
【００３８】
（実施例１）
実施例１に係る内視鏡光学系について説明する。図１０は、本実施例に係る内視鏡光学系のレンズ断面構成を示す図である。
【００３９】
本実施例は、互いに視差を有する２つの光学像を生成する、第１の光学系ＬＮＳ１と、第２の光学系ＬＮＳ２と、を有する。それぞれの光学系は、物体側から順に、像側に凹面を向けた平凹負レンズＬ１と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２と、平行平板Ｆ１と、明るさ絞りＳと、両凸正レンズＬ３と、両凸正レンズＬ４と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ５と、物体側に凸面を向けた平凸正レンズＬ６と、平行平板ＣＧと、から構成される。
【００４０】
平凸正レンズＬ６は、フィールドレンズである。これにより、ピント調整精度を緩和できる。
【００４１】
（実施例２）
実施例２に係る内視鏡光学系について説明する。図１１は、本実施例に係る内視鏡光学系のレンズ断面構成を示す図である。レンズＬ１の像側面にフレア絞りＦＳを設けた点を除いて、レンズデータは実施例１と同じである。
【００４２】
以下に、上記各実施例の数値データを示す。記号は、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、Ｓは明るさ絞り、ＦＳはフレア絞りである。
【００４３】
数値実施例１
単位  ｍｍ
面データ
面番号            r         d          nd       νd
1               ∞       0.2500    1.88815    40.76    
2              0.5920    0.5400        
3             -2.6449    0.8360    1.85504    23.78    
4             -2.8388    0.1900         
5               ∞       0.4000    1.49557    75.00    
6               ∞       0.0807         
7(S)            ∞       0.1338         
8              3.6829    0.6446    1.83932    37.16    
9             -2.2104    0.3395        
10             1.5521    0.7800    1.69979    55.53    
11            -0.8302    0.3523    1.93429    18.90    
12           -35.2793    0.3040       
13             1.5026    0.5000    1.51825    64.14    
14              ∞       0.3500    1.50700    63.26    
撮像面              ∞ 
全系焦点距離ｆ１         0.41769 
視差  １．１ｍｍ
球欠深さ
ｄｐ１＝０．３７
ｄｐ２＝０．２６
【００４４】
数値実施例2
単位  ｍｍ
面データ
面番号            r         d          nd       νd
1               ∞       0.2500    1.88815    40.76    
2              0.5920    0.3700        
3(FS)          ∞        0.1700
4             -2.6449    0.8360    1.85504    23.78    
5             -2.8388    0.1900         
6               ∞       0.4000    1.49557    75.00    
7               ∞       0.0807         
8(S)            ∞       0.1338         
9              3.6829    0.6446    1.83932    37.16    
10            -2.2104    0.3395        
11             1.5521    0.7800    1.69979    55.53    
12            -0.8302    0.3523    1.93429    18.90    
13           -35.2793    0.3040       
14             1.5026    0.5000    1.51825    64.14    
15              ∞       0.3500    1.50700    63.26    
撮像面              ∞ 
全系焦点距離ｆ１         0.41769 
視差  １．１ｍｍ
フレア絞りＦＳのパラメータ
長さａ＝０．４０ｍｍ
長さｂ＝０．４５ｍｍ
【００４５】
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。例えば、光学系は本実施例の単焦点光学系に限られるものではなく、ズーム光学系などにも適用可能である。また、本実施例は、２つの光学系を有しているが、それに限られるものではなく、３つ以上の光学系を有し、そのうち任意の２つの光学系の画像を選択するし立体観察する構成であってもよい。その場合、視差が最も短い２つの光学系において、本実施例の光学部材、反射光低減手段を適用すればよい。また、本実施例は２つの光学系で個別のレンズを有する構成としているが、Ｌ１よりも像側のレンズを、２つの光学系で共通のレンズ（１つの凹、又は凸形状のレンズ）に変形しても良い。また、Ｌ１の物体側の平面部（数値実施例の面番号１）に反射防止コートを追加し、更なるフレア低減を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明は、製造が容易な構成であって、２つの光学系の間において発生するフレアを低減できる内視鏡対物光学系に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
ＬＮＳ１  第１の光学系
ＬＮＳ２  第２の光学系
ＡＸ１、ＡＸ２  光軸
ＩＭＧ  撮像素子
Ｉ  像面（撮像面）  
Ｌ１１、Ｌ１２  凹面部
Ｌ１〜Ｌ６  レンズ
Ｆ１、Ｆ２、ＣＧ  平行平板
Ｓ  明るさ絞り
ＦＳ  フレア絞り
Ａ  中間領域
Ｂ  尖った鋭利な形状部
【図１】
2017187814.tif 000003
【図２】
2017187814.tif 000004
【図３】
2017187814.tif 000005
【図４】
2017187814.tif 000006
【図５】
2017187814.tif 000007
【図６】
2017187814.tif 000008
【図７】
2017187814.tif 000009
【図８】
2017187814.tif 000010
【図９】
2017187814.tif 000011
【図１０】
2017187814.tif 000012
【図１１】
2017187814.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、
最も物体側のレンズは２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、
前記２つの凹面部をなだらかな凸形状の曲面で接続した中間領域に反射光低減手段を設けたことを特徴とする内視鏡対物光学系。
【請求項２】
前記反射光低減手段は、前記中間領域に施した反射防止コートであ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。
【請求項３】
前記反射光低減手段を設けた前記中間領域の球欠深さは、前記凹面部の球欠深さよりも浅いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
【請求項４】
前記反射光低減手段は、前記光学部材の像側に配置され、前記２つの凹面部に対応する２つの開口を有するフレア絞りであり、
前記２つの開口は、前記中間領域付近の縁から光軸までの長さが、その他の部分の縁から光軸までの長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
【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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であり、最も物体側のレンズは２つの凹面部を有する１つの光学部材であり、２つの凹面部（Ｌ１１、Ｌ１２）をなだらかな凸形状の曲面で接続した中間領域に反射光低減手段を設けたことを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月13日(2018.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であって、
互いに視差を有する２つの光学像を生成する第１および第２の光学系と、
前記第１および第２の光学系の最も物体側のレンズであって、前記第１および第２の光学系それぞれに対応する２つの凹面部を像側に有する１つの光学部材と、
前記２つの凹面部をなだらかな凸形状の曲面で接続した中間領域に設けられた反射光低減部材と、を備えることを特徴とする内視鏡対物光学系。
【請求項２】
前記反射光低減部材は、前記中間領域に施した反射防止コートであ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。
【請求項３】
前記反射光低減部材を設けた前記中間領域の球欠深さは、前記凹面部の球欠深さよりも浅いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
【請求項４】
前記反射光低減部材は、前記光学部材の像側に配置され、前記２つの凹面部に対応する２つの開口を有するフレア絞りであり、
前記２つの開口は、前記中間領域付近の縁から光軸までの長さが、その他の部分の縁から光軸までの長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡対物光学系。
【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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、立体観察用の内視鏡用撮像に使用する内視鏡対物光学系であって、互いに視差を有する２つの光学像を生成する第１および第２の光学系と、第１および第２の光学系の最も物体側のレンズであって、第１および第２の光学系それぞれに対応する２つの凹面部を像側に有する１つの光学部材と、２つの凹面部（Ｌ１１、Ｌ１２）をなだらかな凸形状の曲面で接続した中間領域に設けられた反射光低減部材と、を備えることを特徴とする。
【国際調査報告】
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