(57)【要約】【課題】観察距離の遠近に応じたピント調整が可能な、構成簡易で小型の内視鏡対物光学系、および観察距離範囲の広い内視鏡装置を得る。【解決手段】内視鏡装置は、対物光学系、カバーガラス２、撮像素子３、および印加電圧制御手段４を備えており、この対物光学系は、５枚の固定レンズＬ１〜Ｌ５からなる対物レンズ群Ｇ１と、印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させる屈折力可変素子１とからなる。この屈折力可変素子１は２液性レンズ素子からなり、容器１１への印加電圧の変化に応じて、水溶性液体１２と油性液体１３との境界面形状を表面張力により変化させて、屈折力を変化させ得るようになっており、この屈折力の変化により、対物光学系のピント調整が行なわれる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡用の対物光学系であって、
印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させ得る屈折力可変素子を備え、
該屈折力可変素子の屈折力を変化させることにより、観察距離の遠近に応じたピント調整をするように構成されていることを特徴とする内視鏡対物光学系。
【請求項２】
前記屈折力可変素子は、結像面の物体側直近に配置されていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡対物光学系。
【請求項３】
前記屈折力可変素子は、光軸方向の両端面が透明とされた筒状の容器の中に、屈折率が互いに異なる導電性の水溶性液体と非導電性の油性液体とを封入してなり、該容器への印加電圧の変化に応じて前記水溶性液体と前記油性液体との境界面形状を表面張力によって変化せしめることにより、屈折力を変化させ得る２液性レンズ素子からなることを特徴とする請求項１または２記載の内視鏡対物光学系。
【請求項４】
請求項１〜３までのうちいずれか１項に記載された内視鏡対物光学系と、
該内視鏡対物光学系の結像面に配置された撮像素子と、
前記屈折力可変素子への印加電圧を制御する印加電圧制御手段と、
を備えてなることを特徴とする内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡用の対物光学系および内視鏡装置に関し、特に、観察距離の変化に応じてピント調整可能な内視鏡対物光学系およびこれを備えた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡装置の多くは、ピント調整機構を持たない対物光学系が搭載されており、観察距離が所定の被写界深度の範囲内に限定されてしまう。このため、被観察領域に、より接近して精査しようとしても、被写界深度の範囲を超えた場合には像がぼけるなど解像度が低下してしまうので、使用者の意図に適った観察を実施し得ないという問題がある。
【０００３】
一方、対物レンズを光軸方向に移動させる機構を備えることにより、ピント調整を可能とした内視鏡用の対物光学系も提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３３００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような対物レンズの移動機構は、構成が複雑で小型化することが困難なため、細径化が要求される内視鏡プローブ内に組み込むことが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、観察距離に応じたピント調整が可能であり、かつ構成簡易で小型の内視鏡対物光学系、およびこのような内視鏡対物光学系を備えた観察距離範囲の広い内視鏡装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明では、印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させる屈折力可変素子を用いて、ピント調整を行なうようにしている。
【０００８】
すなわち、本発明に係る内視鏡対物光学系は、印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させ得る屈折力可変素子を備え、該屈折力可変素子の屈折力を変化させることにより、観察距離の遠近に応じたピント調整をするように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
屈折力可変素子は、対物光学系の物体側（前側）や中間部、像側（後側）など任意の位置に設置することが可能であるが、例えば、複数の固定レンズからなる対物レンズ群を備えている場合、複数の固定レンズのうち最も像側に配置された固定レンズと結像面との間に配置するなど、結像面の物体側直近に配置することが好ましい。
【００１０】
また、屈折力可変素子としては、光軸方向の両端面が透明とされた筒状の容器の中に、屈折率が互いに異なる導電性の水溶性液体と非導電性の油性液体とを封入してなり、該容器への印加電圧の変化に応じて水溶性液体と油性液体との境界面形状を表面張力によって変化せしめることにより、屈折力を変化させ得る２液性レンズ素子を用いることが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る内視鏡装置は、本発明による内視鏡対物光学系と、該内視鏡対物光学系の結像面に配置された撮像素子と、屈折力可変素子への印加電圧を制御する印加電圧制御手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による内視鏡対物光学系によれば、印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させ得る屈折力可変素子を用いてピント調整をするように構成されていることにより、対物レンズの移動機構を備えた従来の内視鏡対物光学系に比較して、ピント調整を実施するための構成が極めて簡易で小型化も可能となるので、内視鏡プローブの細径化を妨げることなくプローブ内に組み込むことが可能である。
【００１３】
また、本発明による内視鏡装置によれば、屈折力可変素子を用いてピント調整をする内視鏡対物光学系を備えていることにより、遠近方向の観察距離範囲を拡大することができるので、使用者の意図に適った観察を実施することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１および図２は本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の主要部の構成を示す図である。なお、図１は遠点観察時（例えば、物体距離が１５ｍｍ程度の場合）の状態を示し、図２は近点観察時（例えば、物体距離が６ｍｍ程度の場合）の状態を示している。
【００１５】
図示するように本実施形態による内視鏡装置は、対物レンズ群Ｇ１および屈折力可変素子１を備えてなる対物光学系と、該対物光学系の結像面に配置された、ＣＣＤやＣＭＯＳ等からなる撮像素子３と、該撮像素子３のカバーガラス２とを、図示せぬ内視鏡プローブ内に備えている。また、上記屈折力可変素子１への印加電圧を調整する、マイクロコンピュータ等からなる印加電圧制御手段４を、内視鏡プローブの手元部（図示略）等に備えている。
【００１６】
上記対物レンズ群Ｇ１は、光軸Ｘ上において物体側から順に配された、像側に凹面を向けた平凹レンズからなる第１レンズＬ１、物体側に凸面を向けた平凸レンズからなる第２レンズＬ２、それぞれ像側に強い曲率の面を向けた両凸レンズからなる第３および第４レンズＬ３，Ｌ４、ならびに物体側に凹面を向けた負の屈折力を有するメニスカスレンズからなる第５レンズＬ５の、５枚の固定レンズから構成されている。なお、上記第４レンズＬ４と上記第５レンズＬ５とは互いに接合されて、１つの接合レンズを構成している。
【００１７】
また、上記屈折力可変素子１は、上記対物レンズ群Ｇ１を構成する５枚の固定レンズＬ１〜Ｌ５のうち最も像側に配置される上記第５レンズＬ５と、上記撮像素子３との間、すなわち上記カバーガラス２を介して撮像素子３の物体側直近に配置されている。この屈折力可変素子１は、光軸方向の両端面が透明とされた筒状の容器１１の中に、屈折率が互いに異なる導電性の水溶性液体１２と非導電性の油性液体１３とを封入してなり、該容器１１への印加電圧の変化に応じて、水溶性液体１２と油性液体１３との境界面形状を表面張力により変化させて、屈折力を変化させ得る２液性レンズ素子からなる。この種の屈折力可変素子１としては、例えば、オランダ  フィリップス社製のFluid  Focusレンズとして知られているものを用いることができる。
【００１８】
本実施形態において上記屈折力可変素子１は、図１に示す遠点観察時に適した屈折力状態と、図２に示す近点観察時に適した屈折力状態とが選択的に切替られるようになっている。この切替えは、例えば、内視鏡プローブの手元部等に設けられた切替スイッチ（図示略）を、内視鏡の使用者（医師）が操作することにより行なわれる。すなわち、上記屈折力可変素子１は、通常の観察距離においては図１に示す屈折力が弱い状態（収束機能を有さない透明平板として機能する状態）に維持され、被観察領域に、より接近して精査する場合等においては、使用者による上記切替スイッチの操作に応じて上記印加電圧制御手段４による印加電圧の切替えが行なわれ、この切替えに応じて図２に示す屈折力が強い状態（収束レンズとして機能する状態）に変化する。この屈折力の変化により、上記対物光学系のピント調整がなされ、図１に示すように被観察領域が遠い場合と、図２に示すように被観察領域が近い場合とのどちらにおいても、被観察領域の像を上記撮像素子３上にピントが合った状態で結像させることが可能となる。
【００１９】
上記対物光学系は、屈折力可変素子１を用いてピント調整をするように構成されていることにより、対物レンズの移動機構を備えた従来の内視鏡対物光学系に比較して、構成簡易で小型なものとなっている。このため、内視鏡プローブの細径化を妨げることなくプローブ内に組み込むことが可能である。特に、屈折力可変素子１を対物レンズ群Ｇ１と撮像素子３との間に配置したことにより、屈折力可変素子１を他の位置、例えば対物レンズ群Ｇ１よりも物体側の位置に配置した場合に比較して、屈折力可変素子１をより小型に構成することが可能となっている。これは、対物レンズ群Ｇ１と撮像素子３との間を通過する光束径が、対物レンズ群Ｇ１よりも物体側の位置を通過する光束径よりも小さくなるからである。
【００２０】
なお、この対物光学系は、本発明に係る内視鏡対物光学系の一実施形態を構成するものであり、以下、この対物光学系について、実施例を示してさらに具体的に説明する。
【実施例】
【００２１】
本実施例の対物光学系の構成は、図１および図２に示す通りであり、上述した実施形態の説明において記した内容は、重複を避けるためその説明を省略する。以下、本実施例について具体的なデータを表１に示す。
【００２２】
表１は、本実施例の各レンズＬ１〜Ｌ５、屈折力可変素子１、およびカバーガラス２（以下「各レンズ」と称す）の各面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの軸上面間隔（各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびｄ線におけるアッベ数νｄを示している。なお、表１において、上記屈折力可変素子１に関連する括弧付の数値は、図２に示す状態に対応している。
【００２３】
【表１】
2006242976.tif 000003
【００２４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々に態様を変更することが可能である。
【００２５】
例えば、上記実施形態における対物光学系は、５枚の固定レンズＬ１〜Ｌ５からなる対物レンズ群Ｇ１を備えているが、対物レンズ群の構成枚数や面形状等は、適宜変更することが可能である。
【００２６】
また、上記実施形態では、屈折力可変素子１の屈折力を２段階に選択的に切り替えるように構成されているが、屈折力可変素子１の屈折力を３つ以上のより多くの段階に切替えられるようにすることや、連続的に変化させるようにすることも可能である。
【００２７】
また、上記実施形態では、印加電圧の変化に応じて屈折力を変化させる屈折力可変素子として、上述したような２液性レンズ素子を用いているが、２液性レンズ素子以外の他の屈折力可変素子を用いることも可能である。このような他の屈折力可変素子としては、次のようなものを挙げることができる。
【００２８】
例えば、光軸を中心として同心円状に領域を分割され、印加電圧の変化に応じて該分割された各領域の特性を変化せしめることにより、屈折力を変化させ得る液晶レンズ素子や、微細粒子を液体中に分散してなる微細粒子分散液を光軸方向に沿って配された２つの透明媒体で挟持してなり、該微細粒子分散液への印加電圧の切替に応じて該微細粒子分散液中の微細粒子の電気泳動の状態を変化させて該微細粒子分散液の屈折率を変化せしめることにより、屈折力を変化させ得る微細粒子電気泳動素子、または、光軸方向に隣接して配された２つの媒質からなり、該媒質の少なくとも一方は液晶素子からなり、該液晶素子に対する印加電圧の変化に応じて該一方の液晶領域の屈折率を変化せしめることにより、屈折力を変化させ得る液晶レンズ素子を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の遠点観察時の構成を示す図
【図２】本発明の一実施形態に係る内視鏡装置の近点観察時の構成を示す図
【符号の説明】
【００３０】
１          屈折力可変素子
２          カバーガラス
３          撮像素子
４          印加電圧制御手段
１１        容器
１２        導電性の水溶性液体
１３        非導電性の油性液体
Ｇ１        対物レンズ群
Ｌ１〜Ｌ５    レンズ
Ｘ          光軸
Ｒ１〜Ｒ１３  各面の曲率半径
Ｄ１〜Ｄ１３  軸上面間隔
【図１】
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【図２】
2006242976.tif 000005