(57)【要約】ムラの少ない照明が可能で、被写界深度の広い画像が取得できる内視鏡を提供する。  内視鏡（１）は、複数の照明光学系（３）と、対物光学系（２Ａ）と、光路分割部材（２Ｂ）と、を備え、光路分割部材（２Ｂ）は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、第１の光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、複数の照明光学系（３）から、物体に照明光が照射され、対物光学系（２Ａ）は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、複数の照明光学系（３）の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、物体側出射面の各々は、物体側入射面よりも像側に位置し、以下の条件式（１）を満足する。２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０ （１）
2020089967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の照明光学系と、  対物光学系と、  光路分割部材と、を備え、  前記光路分割部材は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、  前記第１の光路の光路長は、前記第２の光路の光路長と異なり、  前記複数の照明光学系から、物体に照明光が照射され、  前記対物光学系は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、  前記複数の照明光学系の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、  前記物体側出射面の各々は、前記物体側入射面よりも像側に位置し、  以下の条件式（１）を満足することを特徴とする内視鏡。  ２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０      （１）  ここで、  Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、である。
【請求項２】
前記対物光学系は、光軸方向に移動するレンズを有し、  前記レンズを移動させることによって、拡大観察と通常観察とが切り替え可能であり、  以下の条件式（２）、（３）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。  ０．１＜Ｄmin２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜３０      （２）  １．０１＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜５．０      （３）  ここで、  Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、前記レンズの移動量、  ω(wide)は、通常観察状態における前記対物光学系の画角、  ω(tele)は、拡大観察状態における前記対物光学系の画角、である。
【請求項３】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。  ０．２＜Ｄave２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜５０      （４）  ここで、  D_Ｄaveは、奥まり量の平均であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、前記レンズの移動量、である。
【請求項４】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。  ０．３＜Ｄmax２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜８０      （５）  ここで、  Dmaxは、奥まり量のうち、最大となる奥まり量であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、前記レンズの移動量、である。
【請求項５】
前記照明光の光量と射出角度は、前記複数の照明光学系の全てで、略同一であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内視鏡。
【請求項６】
３つの前記照明光学系を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】  複数の照明光学系を備えた内視鏡が知られている。照明光学系を複数用いることで、視野を均一な明るさで照明できる。【０００３】  特許文献１には、第１の照明光学系と第２の照明光学系とを備えた内視鏡が開示されている。光照射角と出射光量は、第１の照明光学系と第２の照明光学系とで異なる。この内視鏡の照明光学系では、照明角度の調整と光量の制限とができる。そのため、この内視鏡は、照明ムラを少なくするという点で優れている。【０００４】  特許文献２には、３つの照明光学系を備えた内視鏡が開示されている。３つの照明光学系では、最先端部のレンズ面の各々は、観察光学系の最先端のレンズ面よりも基端側に位置している。照明光学系が３次元的に配置されているため、照明ムラを低減することが容易である。【０００５】  特許文献３には、対物光学系と光路分割手段とを備えた内視鏡システムが開示されている。光路分割手段によって、ピントの異なる２つの光学像が形成される。２つの光学像から、被写界深度の深い画像が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】５０７５６５８号公報
【特許文献２】５９８９２９０号公報
【特許文献３】５５９３００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  特許文献１では、照明光学系の最先端のレンズ面が、対物光学系の最先端のレンズ面よりも基端側に配置されていない。すなわち、照明光学系のレイアウトが最適化されているとは言えない。そのため、照明ムラを十分に低減できていない。【０００８】  特許文献２では、被写界深度が狭い場合は、照明ムラを十分低減できる。しかしながら、被写界深度が広くなると、照明ムラを十分に低減できない。【０００９】  特許文献３では、２つの照明光学系が用いられている。しかしながら、照明光学系の最先端のレンズ面の位置と、対物光学系の最先端のレンズ面の位置との関係については、開示されていない。【００１０】  本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ムラの少ない照明が可能で、被写界深度の広い画像が取得できる内視鏡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】
【００１１】  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に係る内視鏡は、  複数の照明光学系と、  対物光学系と、  光路分割部材と、を備え、  光路分割部材は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、  第１の光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、  複数の照明光学系から、物体に照明光が照射され、  対物光学系は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、  複数の照明光学系の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、  物体側出射面の各々は、物体側入射面よりも像側に位置し、  以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。  ２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０      （１）  ここで、  Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、である。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、ムラの少ない照明が可能で、被写界深度の広い画像が取得できる内視鏡を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の内視鏡を示す図である。
【図２】本実施形態の内視鏡を示す図である。
【図３】照明ムラの様子を示す図である。
【図４】被写界深度の概要を示す図である。
【図５】実施例１の対物光学系の断面図である。
【図６】実施例１の対物光学系の収差図である。
【図７】実施例２の用対物光学系の断面図である。
【図８】実施例２の対物光学系の収差図である。
【図９】実施例３の対物光学系の断面図である。
【図１０】実施例３の対物光学系の収差図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下に、本発明にかかる内視鏡実施形態及び実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態及び実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】  本実施形態の内視鏡は、複数の照明光学系と、対物光学系と、光路分割部材と、を備え、光路分割部材は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、第１の光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、複数の照明光学系から、物体に照明光が照射され、対物光学系は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、複数の照明光学系の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、物体側出射面の各々は、物体側入射面よりも像側に位置し、以下の条件式（１）を満足することを特徴とする。  ２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０      （１）  ここで、  Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、である。
【００１６】  本実施形態の内視鏡を図１と図２に示す。図１は、内視鏡の先端部の正面図である。図２は、内視鏡の先端部の断面図である。断面図は、図１に示す線Ｘ−Ｘにおける断面図である。
【００１７】  内視鏡１は、対物光学系２Ａと、光路分割部材２Ｂと、複数の照明光学系３と、を備える。対物光学系２Ａと光路分割部材２Ｂとで、対物ユニット２が形成されている。対物ユニット２と複数の照明光学系３は、挿入部の先端部４に配置されている。先端部４には、鉗子口５が形成されている。
【００１８】  対物光学系２Ａは、例えば、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と、正の屈折力を有する第２レンズ群と、明るさ絞りと、正の屈折力を有する第３レンズ群と、を有する。
【００１９】  第１レンズ群には、光学フィルタが配置されている。ただし、光学フィルタを配置する場所は、第１レンズ群に限られない。また、光学フィルタは配置されていなくても良い。
【００２０】  光路分割部材２Ｂは、対物光学系２Ａの像側に配置されている。光路分割部材２Ｂは、光学素子を有する。光学素子は、光学面を有する。光学面では、入射光が、反射光と透過光に分かれる。その結果、例えば、反射光の進行方向に第１の光路が形成され、透過光の進行方向に第２の光路が形成される。このように、光路分割部材２Ｂで、第１の光路と第２の光路が形成される。
【００２１】  第１の光路には、第１の光学像が形成される。第２の光路には、第２の光学像が形成される。第１の光学像と第２の光学像は、同一平面上に形成される。ただし、対物ユニット２では、第１の光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なる。そのため、２つの光学像が形成される平面と共役な物体位置は、第１の光路と第２の光路とで異なる。このように、対物ユニット２では、物体位置が異なる２つの光学像が形成される。
【００２２】  第１の光学像と第２の光学像を撮像することで、第１の画像と第２の画像が得られる。第１の画像と第２の画像の各々には、ピントの合った領域と、ピントの合っていない領域が含まれている。そこで、ピントの合った領域だけを使って画像を合成する。このようにすることで、被写界深度が広がった画像を取得することができる。
【００２３】  複数の照明光学系３は、照明光学系３Ａと、照明光学系３Ｂと、照明光学系３Ｃと、を有する。照明光学系３Ａ、照明光学系３Ｂ、及び照明光学系３Ｃは、対物ユニット２の周囲に設けられている。
【００２４】  照明光学系３Ａと照明光学系３Ｃは、各々、光ファイババンドル６と、レンズ群７と、を有する。図示されていないが、照明光学系３Ｂも、光ファイババンドル６と、レンズ群７と、を有する。
【００２５】  光ファイババンドル６は、光源（不図示）からの照明光Ｌを、レンズ群７まで導光する。レンズ群７は、光ファイババンドル６の出射端に配置されている。レンズ群７によって、照明光が発散光として先端部４から射出される。照明光は、物体ＯＢに照射される。
【００２６】  照明光学系の数は、３つに限定されない。照明光学系の数は、２つ、または４つ以上であってもよい。
【００２７】  対物光学系２Ａは、物体側入射面Ｓobを有する。物体側入射面Ｓobは、対物光学系２Ａにおいて最も物体側に位置している。
【００２８】  照明光学系３Ａは、物体側出射面ＳＡillを有する。物体側出射面ＳＡillは、照明光学系３Ａおいて最も物体側に位置している。照明光学系３Ｂは、物体側出射面ＳＢillを有する。物体側出射面ＳＢillは、照明光学系３Ｂおいて最も物体側に位置している。照明光学系３Ｃは、物体側出射面ＳＣillを有する。物体側出射面ＳＣillは、照明光学系３Ｃおいて最も物体側に位置している。
【００２９】  照明光学系３Ａの光軸、照明光学系３Ｂの光軸、及び照明光学系３Ｃの光軸は、対物光学系２Ａの光軸と略平行である。また、物体側入射面Ｓob、物体側出射面ＳＡill、物体側出射面ＳＢill、及び物体側出射面ＳＣillは平面で、各面の法線は略平行である。よって、照明光Ｌの出射方向と対物光学系２Ａにおける観察方向とが、略平行になる。
【００３０】  照明光学系３Ａからは、照明光ＬＡが射出される。照明光学系３Ｃからは、照明光ＬＣが射出される。照明光ＬＡの一部と照明光ＬＣの一部とによって、観察光学系３の視野Ｆが照明される。図示はしないが、照明光学系３Ｂからも、照明光が射出される。照明光学系３Ｂから射出された照明光の一部も、視野Ｆを照明する
【００３１】  視野Ｆは、３方向から照明される。視野Ｆにおける照度分布は、照明光学系３Ａからの照明光ＬＡ、照明光学系３Ｂからの照明光、及び照明光学系３Ｃからの照明光ＬＣの足し合わせたものとなる。
【００３２】  図２に示すように、内視鏡１では、物体側出射面ＳＡillと物体側出射面ＳＣillは、物体側入射面Ｓobよりも像側に位置している。また、図２では、照明光学系３Ｂは図示されていないが、矢印Ｐで示す位置が物体側出射面ＳＢillの位置である。よって、物体側出射面ＳＢillも、物体側入射面Ｓobよりも像側に位置している。
【００３３】  物体側出射面ＳＡillは、物体側出射面ＳＣillよりも像側に位置している。また、物体側出射面ＳＢillは、物体側出射面ＳＡillよりも像側に位置している。この様に、物体側入射面から物体側出射面までの距離（以下、「奥まり量」という）は、各照明光学系で異なる。内視鏡１では、奥まり量の関係は、以下のようになっている。  Ｄｂ＜Ｄａ＜Ｄｃ  ここで、  Ｄａは、物体側入射面Ｓobから物体側出射面ＳＡillまでの距離、  Ｄｂは、物体側入射面Ｓobから物体側出射面ＳＢillまでの距離、  Ｄｃは、物体側入射面Ｓobから物体側出射面ＳＣillまでの距離、である。
【００３４】  上述のように、本実施形態の内視鏡では、被写界深度が広がった画像を取得することができる。これは、対物ユニット２が、第１の光路と第２の光路とを有すると共に、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との間に差を有しているからである。
【００３５】  第１の光路の光路長と第２の光路の光路長の差（以下、「光路長差」という）を大きくすればするほど、被写界深度が広がる。被写界深度が広がると、被写界深度における遠点の位置は、対物ユニット２から遠ざかる。また、被写界深度における近点の位置は、対物ユニット２に近づく。
【００３６】  照明ムラの様子を図３に示す。図３には、被写界深度が広がる前の近点の位置ＰOB1と、被写界深度が広がった後の近点の位置ＰOB2が示されている。また、参考として、近点の位置ＰOB3が示されている。近点の位置ＰOB3は、近点の位置ＰOB2よりも対物ユニット２の近くに位置している。
【００３７】  照明光学系３Ａから射出された照明光ＬＡの照明範囲は、照明光学系から物体までの距離に応じて変化する。照明光学系３Ｂと照明光学系３Ｃについても、同様である。
【００３８】  物体位置が位置ＰOB1の場合、位置ＰOB1では、照明光ＬＡの一部と照明光ＬＣの一部とが重なっている。２つの照明光が重なっている範囲が、太線で示されている。２つの照明光が重なっている範囲は、視野Ｆと略一致している。この場合、視野Ｆでの照明ムラは少ない。
【００３９】  物体位置が位置ＰOB2の場合、位置ＰOB2でも、照明光ＬＡの一部と照明光ＬＣの一部とが重なっている。２つの照明光が重なっている範囲が、太線で示されている。２つの照明光が重なっている範囲は、視野Ｆの一部に限られている。
【００４０】  この場合、２つの照明光が重なっている範囲と、２つの照明光が重なっていない範囲とで、照明光の明るさに違いが生じる。そのため、位置ＰOB1における照明と比べると、位置ＰOB2における照明の方が、照明ムラが大きく目立つ。
【００４１】  物体位置が位置ＰOB3の場合、近点の位置ＰOB3では、照明光ＬＡと照明光ＬＢとが重ならなくなってしまう。２つの照明光が照射されない範囲が、太線で示されている。この場合、視野Ｆの一部で照明されないため、観察に支障が生じる。
【００４２】  このように、被写界深度が広がると、特に近点の位置で、照明ムラが目立つようになる。
【００４３】  物体側入射面Ｓobは、最も物体側に位置している。そのため、例えば、物体側入射面Ｓobと物体側出射面ＳＡillとの間には、段差が生じる。段差が大きいほど、段差の側面４ａの長さも長くなる。そのため、像側に向かって、物体側出射面ＳＡillが物体側入射面Ｓobから遠ざかると、照明光の一部が側面４ａで遮られてしまうようになる。
【００４４】  この場合、近点の位置だけでなく、遠点の位置でも照明ムラが目立つようになる。よって、被写界深度が広がった画像が取得できる装置では、光路長差と奥まり量とが、適切に設定されていることが重要になる。
【００４５】  このようなことから、本実施形態の内視鏡は、条件式（１）を満足する。条件式（１）は、奥まり量の最小（以下「最小奥まり量」という）と光路長差に関する条件式である。
【００４６】  条件式（１）を満足することで、光路長差と最小奥まり量との関係を適切にすることができる。そのため、被写界深度が広がった画像を取得する場合であっても、照明ムラを十分に低減することが可能になる。
【００４７】  値が条件式（１）の下限値を下回る場合、最小奥まり量が小さくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。
【００４８】  最小奥まり量がゼロの場合では、物体側出射面ＳＡillの位置が、物体側入射面Ｓobの位置と一致している。そのためには、例えば、物体側出射面ＳＡillが物体側に移動させれば良い。ただし、物体側出射面ＳＡillが物体側に移動すると、位置ＰOB1と位置ＰOB2では、２つの照明光が重なっている範囲が減少する。また、位置ＰOB3では、２つの照明光が照射されない範囲が増大する。
【００４９】  値が条件式（１）の上限値を上回る場合、最小奥まり量が大きくなりすぎる。この場合、照明光の一部が側面４ａで遮られる。そのため、照明光の一部は先端部から射出されなくなる。その結果、照度ムラが顕著に発生してしまう。
【００５０】  条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’）を満足することが好ましい。  ２．５≦Ｄmin／ＯＰＬdiff≦３０      （１’）  条件式（１）に代えて、以下の条件式（１’’）を満足することが好ましい。  ２．８≦Ｄmin／ＯＰＬdiff≦１０      （１’’）
【００５１】  被写界深度が広がった画像の取得では、撮像素子が用いられる。２つの光学像は、一つの撮像素子で撮像することが好ましい。このようにすると、撮像素子が一つですむため、コストを低減できる。
【００５２】  本実施形態の内視鏡では、対物光学系は、光軸方向に移動するレンズを有し、レンズを移動させることによって、拡大観察と通常観察とが切り替え可能であり、以下の条件式（２）、（３）を満足することが好ましい。  ０．１＜Ｄmin２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜３０      （２）  １．０１＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜５．０      （３）  ここで、  Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、レンズの移動量、  ω(wide)は、通常観察状態における対物光学系の画角、  ω(tele)は、拡大観察状態における対物光学系の画角、である。
【００５３】  被写界深度の概要を図４に示す。（ａ）は第１光学系における被写界深度、（ｂ）は第２光学系における被写界深度、（ｃ）は第３光学系における被写界深度、（ｄ）は第４光学系における被写界深度を示している。
【００５４】  位置Ｆnorは、通常観察における合焦位置である。位置Ｆmagは、拡大観察における合焦位置である。拡大観察における物体の位置は、通常観察における物体位置よりも光学系に近い。拡大観察では、顕微鏡観察のように、高い倍率で物体を観察することができる。
【００５５】  各光学系の違いは、以下の通りである。                  レンズの移動        光路分割部材  第１光学系        なし                なし  第２光学系        なし                あり  第３光学系        あり                なし  第４光学系        あり                あり
【００５６】  第１光学系では、通常観察ができる。第１光学系は、光路分割部材を備えていない。そのため、被写界深度が広がった画像は取得できない。第１光学系における被写界深度は、位置ＤＦＮfaから位置ＤＦＮneまでの範囲である。
【００５７】  第２光学系では、通常観察ができる。第２光学系は、光路分割部材を備えている。そのため、被写界深度が広がった画像を取得できる。
【００５８】  第１の光路における被写界深度は、位置ＤＦＮ１faから位置ＤＦＮ１neまでの範囲である。第２の光路における被写界深度は、位置ＤＦＮ２faから位置ＤＦＮ２neまでの範囲である。よって、第２光学系における被写界深度は、位置ＤＦＮ１faから位置ＤＦＮ２neまでの範囲である。
【００５９】  第３光学系では、通常観察と拡大観察とができる。第３光学系は、光路分割部材を備えていない。そのため、通常観察と拡大観察のどちらにおいても、被写界深度が広がった画像は取得できない。
【００６０】  通常観察における被写界深度は、位置ＤＦＮfaから位置ＤＦＮneまでの範囲である。拡大観察における被写界深度は、位置ＤＦＭfaから位置ＤＦＭneまでの範囲である。
【００６１】  第４光学系では、通常観察と拡大観察とができる。第４光学系は、光路分割部材を備えている。そのため、通常観察と拡大観察のどちらにおいても、被写界深度が広がった画像が取得できる。
【００６２】  通常観察では、第１の光路における被写界深度は、位置ＤＦＮ１faから位置ＤＦＮ１neまでの範囲である。第２の光路における被写界深度は、位置ＤＦＮ２faから位置ＤＦＮ２neまでの範囲である。よって、通常観察における被写界深度は、位置ＤＦＮ１faから位置ＤＦＮ２neまでの範囲である。
【００６３】  拡大観察では、第１の光路における被写界深度は、位置ＤＦＭ１faから位置ＤＦＭ１neまでの範囲である。第２の光路における被写界深度は、位置ＤＦＭ２faから位置ＤＦＭ２neまでの範囲である。よって、拡大観察における被写界深度は、位置ＤＦＭ１faから位置ＤＦＭ２neまでの範囲である。
【００６４】  第３光学系における位置ＤＦＭneと、第４光学系における位置ＤＦＭ２neは、被写界深度における近点の位置である。（ｃ）と（ｄ）を比較して分かるように、位置ＤＦＭ２neは、位置ＤＦＭneよりも、光学系の近くに位置している。
【００６５】  上述のように、近点の位置が先端部に近づくにつれて、照明ムラが目立つようになる。そのため、通常観察と拡大観察とができる光学系では、光路長差と奥まり量とが適切に設定されていることに加えて、レンズの移動量が適切に設定されていることが重要になる。
【００６６】  条件式（２）は、最小奥まり量、光路長差、及びレンズの移動量に関する条件式である。条件式（２）を満足することで、最小奥まり量、光路長差、及びレンズの移動量の関係を適切にすることができる。そのため、拡大観察において被写界深度が広がった画像を取得する場合であっても、照明ムラを十分に低減することが可能になる。
【００６７】  拡大観察では、近点の位置が、先端部に近くなる。条件式（２）を満足することで、拡大観察における近点の位置でも、ムラの少ない照明ができる。
【００６８】  値が条件式（２）の下限値を下回る場合、最小奥まり量が小さくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。値が条件式（２）の上限値を上回る場合、最小奥まり量が大きくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。照明ムラの発生原因については、条件式（１）に関する技術的意義で説明したとおりである。
【００６９】  条件式（３）は、拡大観察と通常観察での画角の変化を規定する条件式である。条件式を（３）を満足することで、適切な画角変化が生じる。拡大観察における視野の広さを、通常観察における視野の広さと異ならせつつ、拡大観察時の照明ムラを低減できる。
【００７０】  拡大観察の特徴は、通常観察に比べて詳細な観察ができることである。条件式（３）の下限値を下回る場合、レンズが移動しても、画角変化がほとんど生じない。そのため、拡大観察の特徴を生かすことができない。
【００７１】  値が条件式（３）の上限値を上回る場合、レンズの移動による画角の変化が大きくなりすぎる。この場合、拡大観察における画角が著しく小さくなる。拡大観察をするためには、通常観察で、観察したい部位と視野の中心との位置合わせを行う。拡大観察における画角が著しく小さいと、通常観察での位置合わせに時間がかかる。そのため、スムーズな観察が困難になる。
【００７２】  条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’）を満足することが好ましい。  ０．５＜Ｄmin２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜１０      （２’）  条件式（２）に代えて、以下の条件式（２’’）を満足することが好ましい。  １．０＜Ｄmin２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜６．５      （２’’）
【００７３】  条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’）を満足することが好ましい。  １．０２＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜２．０      （３’）  条件式（３）に代えて、以下の条件式（３’’）を満足することが好ましい。  １．０３＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜１．１      （３’’）
【００７４】  本実施形態の内視鏡は、以下の条件式（４）を満足することが好ましい。  ０．２＜Ｄave２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜５０      （４）  ここで、  Ｄaveは、奥まり量の平均であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、レンズの移動量、である。
【００７５】  条件式（４）は、奥まり量の平均、光路長差、及びレンズの移動量に関する条件式である。条件式（４）を満足することで、奥まり量の平均、光路長差、及びレンズの移動量の関係を適切にすることができる。そのため、拡大観察において被写界深度が広がった画像を取得する場合であっても、照明ムラを十分に低減することが可能になる。
【００７６】  値が条件式（４）の下限値を下回る場合、奥まり量の平均が小さくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。値が条件式（４）の上限値を上回る場合、奥まり量の平均が大きくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。照明ムラの発生原因については、条件式（１）に関する技術的意義で説明したとおりである。
【００７７】  条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’）を満足することが好ましい。  ０．６＜Ｄave２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜２０        （４’）  条件式（４）に代えて、以下の条件式（４’’）を満足することが好ましい。  １．５＜Ｄave２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜７．０        （４’’）
【００７８】  本実施形態の内視鏡は、以下の条件式（５）を満足することが好ましい。  ０．３＜Ｄmax２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜８０      （５）  ここで、  Dmaxは、奥まり量のうち、最大となる奥まり量であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、  ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、  Ｄfocusは、レンズの移動量、である。
【００７９】  条件式（５）は、奥まり量の最大（以下、「最大奥まり量」という）、光路長差、及びレンズの移動量に関する条件式である。条件式（５）を満足することで、最大の奥まり量、光路長差、及びレンズの移動量の関係を適切にすることができる。そのため、拡大観察において被写界深度が広がった画像を取得する場合であっても、照明ムラを十分に低減することが可能になる。
【００８０】  値が条件式（５）の下限値を下回る場合、最大奥まり量が小さくなりすぎる。そのため照明ムラが顕著に発生してしまう。値が条件式（５）の上限値を上回る場合、最大奥まり量が大きくなりすぎる。そのため、照明ムラが顕著に発生してしまう。照明ムラの発生原因については、条件式（１）に関する技術的意義で説明したとおりである。
【００８１】  条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’）を満足することが好ましい。  １．０＜Ｄmax２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜６０        （５’）  条件式（５）に代えて、以下の条件式（５’’）を満足することが好ましい。  ４．０＜Ｄmax２／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜４０        （５’’）
【００８２】  本実施形態の内視鏡では、照明光の光量と射出角度は、複数の照明光学系の全てで、略同一であることが好ましい。
【００８３】  本実施形態の内視鏡は、複数の照明光学系を有する。本実施形態の内視鏡では、各照明光学系から射出される光量と射出角を、略同一にしている。このようにすることで、製造コストを抑制することができる。
【００８４】  本実施形態の内視鏡は、３つの照明光学系を有することが好ましい。
【００８５】  照明光学系の数を３つにすると、先端部の径が大きくなることを抑制しつつ、照明ムラを低減することができる。
【００８６】  以下に、本実施形態の内視鏡に用いられる対物光学系の実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００８７】  各実施例のレンズ断面図について説明する。（ａ）は通常観察状態における断面図、（ｂ）は拡大観察状態における断面図である。
【００８８】  第１レンズ群はＧ１、第２レンズ群はＧ２、第３レンズ群はＧ３、開口絞りはＳ、像面（撮像面）はＩで示してある。平行平板はＦ１で示してある。
【００８９】  平行平板Ｆ１は特定の波長、例えば、ＹＡＧレーザのレーザ光（波長１０６０ｎｍの光）、半導体レーザのレーザ光（波長８１０ｎｍの光）、あるいは近赤外領域の波長の光をカットするためのフィルタである。
【００９０】  各実施例の収差図について説明する。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）は、それぞれ、通常観察状態における収差図である。（ａ）は球面収差（ＳＡ）、（ｂ）は非点収差（ＡＳ）、（ｃ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｄ）倍率色収差（ＣＣ）を示している。
【００９１】  （ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、及び（ｈ）は、それぞれ、拡大観察状態における収差図である。（ｅ）は球面収差（ＳＡ）、（ｆ）は非点収差（ＡＳ）、（ｇ）は歪曲収差（ＤＴ）、（ｈ）は倍率色収差（ＣＣ）を示している。
【００９２】  各収差図において、横軸は収差量を表している。球面収差、非点収差、及び倍率収差については、収差量の単位はｍｍである。また、歪曲収差については、収差量の単位は％である。また、ＦＮＯはＦナンバー、ωは半画角で、単位は°（度）である。また、収差曲線の波長の単位はｎｍである。
【００９３】（実施例１）  実施例１の対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
【００９４】  第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、凸平正レンズＬ３と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と凸平正レンズＬ３とが接合されている。
【００９５】  第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４を有する。
【００９６】  第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、を有する。ここで、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６とが接合されている。両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。
【００９７】  通常観察から拡大観察への切り替え時、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。
【００９８】  平凹負レンズＬ１と両凹負レンズＬ２との間に、平行平板Ｆ１（光学フィルタ）が配置されている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に、開口絞りＳが配置されている。
【００９９】（実施例２）  実施例２の対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
【０１００】  第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、凸平正レンズＬ３と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と凸平正レンズＬ３とが接合されている。
【０１０１】  第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４を有する。
【０１０２】  第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、像側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、を有する。ここで、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６とが接合されている。両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。
【０１０３】  通常観察から拡大観察への切り替え時、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。
【０１０４】  平凹負レンズＬ１と両凹負レンズＬ２との間に、平行平板Ｆ１（光学フィルタ）が配置されている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に、開口絞りＳが配置されている。
【０１０５】（実施例３）  実施例３の対物光学系は、物体側から順に、負屈折力の第１レンズ群Ｇ１と、正屈折力の第２レンズ群Ｇ２と、正屈折力の第３レンズ群Ｇ３と、を有する。
【０１０６】  第１レンズ群Ｇ１は、平凹負レンズＬ１と、両凹負レンズＬ２と、凸平正レンズＬ３と、を有する。ここで、両凹負レンズＬ２と凸平正レンズＬ３とが接合されている。
【０１０７】  第２レンズ群Ｇ２は、物体側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ４を有する。
【０１０８】  第３レンズ群Ｇ３は、両凸正レンズＬ５と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ６と、両凸正レンズＬ７と、両凸正レンズＬ８と、像側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、を有する。ここで、両凸正レンズＬ５と負メニスカスレンズＬ６とが接合されている。両凸正レンズＬ８と負メニスカスレンズＬ９とが接合されている。
【０１０９】  通常観察から拡大観察への切り替え時、第２レンズ群Ｇ２が像側に移動する。
【０１１０】  平凹負レンズＬ１と両凹負レンズＬ２との間に、平行平板Ｆ１（光学フィルタ）が配置されている。第２レンズ群Ｇ２と第３レンズ群Ｇ３との間に、開口絞りＳが配置されている。
【０１１１】  以下に、上記各実施例の数値データを示す。面データにおいて、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。絞りは開口絞りである。
【０１１２】  各種データにおいて、ｆはｄ線における焦点距離、ＦｎｏはＦナンバー、ωは半画角、ｆｂはバックフォーカス、ＬＴＬは全長である。全長は、レンズ最前面からレンズ最終面までの距離にバックフォーカスを加えたものである。バックフォーカスは、レンズ最終面から近軸像面までの距離を空気換算して表したものである。
【０１１３】数値実施例１単位  ｍｍ 面データ  面番号     r          d         nd        νd   1         ∞        0.52     1.88300    40.76   2        1.756      1.61   3         ∞        0.59     1.52100    65.12   4         ∞        1.12   5       -7.847      0.44     1.88300    40.76   6        2.604      2.21     1.84666    23.78   7         ∞        d7   8        2.132      0.78     1.48749    70.23   9        2.217      d9  10(絞り)   ∞        0.07  11        4.230      1.15     1.67270    32.10  12       -1.724      0.44     2.00330    28.27  13       -7.952      0.04  14      -70.606      0.81     1.69895    30.13  15       -3.332      0.04  16        7.886      0.99     1.48749    70.23  17       -3.344      0.44     1.95906    17.47  18      -11.310      fb 撮像面      ∞ 各種データ               通常観察状態    拡大観察状態ｆ                1.00            1.00ＦＮＯ．          3.57            3.53２ω            158.56          151.28ｆｂ(in air)      4.78            4.70ＬＴＬ(in air)   18.30           18.22  d7              0.48            1.25  d9              1.75            0.99 各群焦点距離  f1=-1.20     f2=28.29      f3=3.55
【０１１４】数値実施例２単位  ｍｍ 面データ  面番号     r          d         nd        νd   1         ∞        0.52     1.88300    40.76   2        1.790      1.74   3         ∞        0.59     1.52100    65.12   4         ∞        1.12   5       -7.773      0.44     1.88300    40.76   6        2.611      2.22     1.84666    23.78   7         ∞        d7   8        2.141      0.74     1.48749    70.23   9        2.227      d9  10(絞り)   ∞        0.07  11        4.313      1.16     1.67270    32.10  12       -1.731      0.44     2.00330    28.27  13       -7.595      0.04  14      -55.368      0.82     1.69895    30.13  15       -3.350      0.04  16        7.811      0.99     1.48749    70.23  17       -3.406      0.44     1.95906    17.47  18      -12.287      fb 撮像面      ∞ 各種データ               通常観察状態    拡大観察状態ｆ                1.00            1.00ＦＮＯ．          3.57            3.53２ω            161.16          151.53ｆｂ(in air)      4.80            4.72ＬＴＬ(in air)   18.46           18.39  d7              0.48            1.26  d9              1.76            0.99 各群焦点距離  f1=-1.20     f2=29.53      f3=3.57
【０１１５】数値実施例３単位  ｍｍ 面データ  面番号     r          d         nd        νd   1         ∞        0.52     1.88300    40.76   2        1.770      1.85   3         ∞        0.59     1.52100    65.12   4         ∞        1.12   5       -8.674      0.52     1.88300    40.76   6        2.018      1.71     1.84666    23.78   7         ∞        d7   8        2.127      0.88     1.48749    70.23   9        2.212      d9  10(絞り)   ∞        0.07  11        4.378      1.15     1.63854    55.38  12       -1.665      0.44     1.88300    40.76  13       -9.226      0.04  14      197.416      0.81     1.69895    30.13  15       -3.827      0.04  16        8.514      0.99     1.48749    70.23  17       -4.078      0.44     1.95906    17.47  18      -10.722      fb 撮像面      ∞ 各種データ               通常観察状態    拡大観察状態ｆ                1.00            1.00ＦＮＯ．          3.57            3.53２ω            161.27          149.52ｆｂ(in air)      4.77            4.69ＬＴＬ(in air)   18.18           18.10  d7              0.48            1.25  d9              1.75            0.99 各群焦点距離  f1=-1.21     f2=25.60      f3=3.53
【０１１６】  以下、各実施例における条件式の数値を示す。条件式     実施例１     実施例２     実施例３     (1)         2.800       10.000        3.333 (2)         1.021        6.486        4.352 (3)         1.048        1.064        1.079 (4)         3.255       12.712        5.266 (5)         6.750       37.359        7.355 
【０１１７】  以下に、要素値を示す。           実施例１     実施例２     実施例３  Dmin        0.28         0.5          1OPLdiff     0.1          0.05         0.3Dfocus      0.768        0.7709       0.766Dave        0.5          0.7          1.1Dmax        0.72         1.2          1.3ω(wide)   79.278       80.582       80.634ω(tele)   75.642       75.766       74.762
【０１１８】  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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】  本発明は、ムラの少ない照明が可能で、被写界深度の広い画像が取得できる内視鏡に有用である。
【符号の説明】
【０１２０】  １  内視鏡  ２  対物ユニット  ２Ａ  対物光学系  ２Ｂ  光路分割部材  ３  複数の照明光学系  ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ  照明光学系  ４  先端部  ４ａ  側面  ５  鉗子口  ６  光ファイババンドル  ７  レンズ群  ＯＢ  物体  Ｓob  物体側入射面  ＳＡill、ＳＢill、ＳＣill  物体側出射面  Ｆ  視野  Ｌ、ＬＡ、ＬＣ  照明光  Ｐ  物体側出射面ＳＢillの位置  ＰOB1、ＰOB2、ＰOB3  近点の位置  ４ａ  側面  Ｆnor  位置通常観察における合焦位置  Ｆmag  位置拡大観察における合焦位置  ＤＦＮfa、ＤＦＮne、ＤＦＮ１fa、ＤＦＮ１ne、ＤＦＮ２fa、ＤＦＮ２ne、ＤＦＭfa、ＤＦＭne、ＤＦＭ１fa、ＤＦＭ１ne、ＤＦＭ２fa、ＤＦＭ２ne  被写界深度の範囲を示す位置  Ｇ１  第１レンズ群  Ｇ２  第２レンズ群  Ｇ３  第３レンズ群  Ｌ１〜Ｌ９  レンズ  Ｓ  開口絞り  Ｆ１  平行平板（光学フィルタ）  Ｉ  像面
【図１】
2020089967.tif 000003
【図２】
2020089967.tif 000004
【図３】
2020089967.tif 000005
【図４】
2020089967.tif 000006
【図５】
2020089967.tif 000007
【図６】
2020089967.tif 000008
【図７】
2020089967.tif 000009
【図８】
2020089967.tif 000010
【図９】
2020089967.tif 000011
【図１０】
2020089967.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和3年4月19日(2021.4.19)
【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】
複数の照明光学系と、
対物光学系と、
光路分割部材と、を備え、
前記光路分割部材は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、
前記第１の光路の光路長は、前記第２の光路の光路長と異なり、
前記複数の照明光学系から、物体に照明光が照射され、
前記対物光学系は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、
前記複数の照明光学系の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、
前記物体側出射面の各々は、前記物体側入射面よりも像側に位置し、
前記対物光学系は、光軸方向に移動するレンズを有し、
前記レンズを移動させることによって、拡大観察と通常観察とが切り替え可能であり、
以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする内視鏡。
２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０      （１）
０．１＜Ｄmin2／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜３０      （２）
１．０１＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜５．０      （３）
ここで、
Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、
ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、
Ｄfocusは、前記レンズの移動量、
ω(wide)は、通常観察状態における前記対物光学系の画角、
ω(tele)は、拡大観察状態における前記対物光学系の画角、
である。
【請求項２】
以下の条件式（４）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
０．２＜Ｄave2／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜５０      （４）
ここで、
Ｄaveは、奥まり量の平均であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、
ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、
Ｄfocusは、前記レンズの移動量、
である。
【請求項３】
以下の条件式（５）を満足することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
０．３＜Ｄmax2／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜８０      （５）
ここで、
Ｄmaxは、奥まり量のうち、最大となる奥まり量であり、前記奥まり量は、前記物体側入射面から前記物体側出射面までの光軸方向の距離、
ＯＰＬdiffは、前記第１の光路の光路長と前記第２の光路の光路長との差、
Ｄfocusは、前記レンズの移動量、
である。
【請求項４】
前記照明光の光量と射出角度は、前記複数の照明光学系の全てで、略同一であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【請求項５】
３つの前記照明光学系を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡。
【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】
【特許文献１】特許第５０７５６５８号公報
【特許文献２】特許第５９８９２９０号公報
【特許文献３】特許第５５９３００４号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
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に係る内視鏡は、
複数の照明光学系と、
対物光学系と、
光路分割部材と、を備え、
光路分割部材は、第１の光路と第２の光路を形成する光学素子を有し、
第１の光路の光路長は、第２の光路の光路長と異なり、
複数の照明光学系から、物体に照明光が照射され、
対物光学系は、最も物体側に位置する物体側入射面を有し、
複数の照明光学系の各々は、最も物体側に位置する物体側出射面を有し、
物体側出射面の各々は、物体側入射面よりも像側に位置し、
対物光学系は、光軸方向に移動するレンズを有し、
レンズを移動させることによって、拡大観察と通常観察とが切り替え可能であり、
以下の条件式（１）、（２）、（３）を満足することを特徴とする。
２．０＜Ｄmin／ＯＰＬdiff＜５０      （１）
０．１＜Ｄmin2／（ＯＰＬdiff×Ｄfocus）＜３０      （２）
１．０１＜ω（ｗｉｄｅ）／ω（ｔｅｌｅ）＜５．０      （３）
ここで、
Ｄminは、奥まり量のうち、最小となる奥まり量であり、奥まり量は、物体側入射面から物体側出射面までの光軸方向の距離、
ＯＰＬdiffは、第１の光路の光路長と第２の光路の光路長との差、
Ｄfocusは、レンズの移動量、
ω(wide)は、通常観察状態における対物光学系の画角、
ω(tele)は、拡大観察状態における対物光学系の画角、
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】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
最小奥まり量がゼロの場合では、物体側出射面ＳＡillの位置が、物体側入射面Ｓobの位置と一致している。そのためには、例えば、物体側出射面ＳＡillを物体側に移動させれば良い。ただし、物体側出射面ＳＡillが物体側に移動すると、位置ＰOB1と位置ＰOB2では、２つの照明光が重なっている範囲が減少する。また、位置ＰOB3では、２つの照明光が照射されない範囲が増大する。
【国際調査報告】
2020089967.tif 000013
2020089967.tif 000014
2020089967.tif 000015