摄像单元的制作方法

本发明涉及涉及摄像单元，特别涉及一种适合于内窥镜的摄像单元。

背景技术：

以往，已知如下一种内窥镜(例如，参照专利文献1、专利文献2)：使配置于内窥镜的前端部的反射镜或棱镜摆动或旋转来变更其前端面的朝向，由此使内窥镜的视场的方向可变。

专利文献1：日本特开平6-245903号公报

专利文献2：日本专利第5372261号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

例如，在腹腔内，在内窥镜的视场方向相对于长度方向的角度较小的范围、例如0°～30°的范围内，需要观察比较远的被摄体。与此相对地，在视场方向的旋转角超过30°的情况下，在体腔内，从内窥镜前端到体壁的距离难以确保足够长。因此，在视场方向的旋转角超过30°的情况下，被摄体距离必然变近。这样，在通过使棱镜旋转来改变视场方向的内窥镜中，当景深固定时，与被摄体距离之间的关系产生不匹配。

为了消除这样的不匹配，在专利文献1中，与棱镜的倾斜相应地驱动调焦透镜。由此，即使在改变了视场方向的情况下，也能够聚焦于被摄体。然而，在现有技术中，没有考虑获得与视场方向相应的适当的景深的情形。

本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种能够在使观察的视场方向可变的同时获得所聚焦的良好景深的图像的摄像单元。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题并达成目的，本发明提供以下方案。

本发明的一个方式是一种摄像单元，由包括用于变换视场方向的能够旋转的棱镜的前组以及包括透镜组和摄像元件的后组组成，该摄像单元的特征在于，具有：棱镜旋转部，其使棱镜旋转以变换视场方向；以及调焦部，其随着与棱镜的旋转相应地摄像单元的视场方向相对于长度方向的角度大于特定的角度，使聚焦的范围向近点侧移动。

发明的效果

本发明起到如下效果：能够提供一种能够在使观察的视场方向可变的同时获得所聚焦的良好景深的图像的摄像单元。

附图说明

图1是表示具有本发明的实施方式所涉及的摄像单元的内窥镜装置的整体结构的图。

图2a是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的图。

图2b是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的另一个图。

图2c是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的又一个图。

图2d是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的再一个图。

图3a是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的后组的移动量的图。

图3b是表示本发明的第一实施方式所涉及的摄像单元的视场方向的旋转角与景深的关系的图。

图4a是表示本发明的第二实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的图。

图4b是表示本发明的第二实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的另一个图。

图4c是表示本发明的第二实施方式所涉及的摄像单元的概要结构的又一个图。

图5是表示实施例1所涉及的摄像单元的截面结构的图。

图6是表示实施例2所涉及的摄像单元的截面结构的图。

图7是表示实施例3所涉及的摄像单元的截面结构的图。

具体实施方式

以下，关于本实施方式所涉及的摄像单元，使用附图说明采用这种结构的理由和作用。此外，本发明不限定于以下的实施方式所涉及的摄像单元。

图1示出具有第一实施方式所涉及的摄像单元的内窥镜装置10的概要结构。在视频内窥镜11的前端部12内置有后述的摄像单元。将来自摄像单元的图像信号经由通信线缆输出到摄像机控制单元13。然后，监视器14显示拍摄到的图像。

(第一实施方式)

图2a、2b、2c、2d分别是表示本发明的实施方式所涉及的摄像单元的结构的图。图2a示出视场方向的旋转角为0°时的结构。图2b示出视场方向的旋转角为30°时的结构。图2c示出视场方向的旋转角为60°时的结构。图2d示出视场方向的旋转角为90°时的结构。

摄像单元由包括用于变换视场方向的能够旋转的棱镜p1、p2、p3的前组fg以及包括透镜组lns和摄像元件15的后组rg组成。在图中，透镜组lns为了简单而被描绘成了平行平板，但是包括一个以上的具有折射力的透镜元件。而且，棱镜旋转部16使棱镜p1旋转以变换视场方向。随着与棱镜p1的旋转相应地摄像单元的视场方向相对于长度方向的角度大于特定的角度，调焦部17使聚焦的范围向近点侧移动。

前组fg从物体侧起依次具有透镜l1、直角棱镜p1、梯形棱镜p2以及直角棱镜p3。棱镜旋转部16使透镜l1和直角棱镜p1成一体地相对于梯形棱镜p2转动。

在使透镜l1和直角棱镜p1转动的角度为特定的角度、例如30°以上的情况下，调焦部17使聚焦的范围向近点侧移动。

在本实施方式中，调焦部17按照使透镜l1和直角棱镜p1转动的角度，使后组rg的透镜组lns和摄像元件15成一体地改变与前组fg的直角棱镜p3之间的空气间隔t1。

图3a是表示后组rg的在沿着光轴ax的方向上的移动量与棱镜p1的视场方向的旋转角之间的关系的图。在棱镜p1的视场方向的旋转角从0°到30°的期间，空气间隔t1是固定的。而且，在棱镜p1的视场方向的旋转角从30°到90°的期间，空气间隔t1呈线性变大。

图3b是表示物距与棱镜p1的视场方向的旋转角之间的关系的图。在棱镜p1的视场方向的旋转角从0°到30°的期间，景深df1是固定的。在棱镜p1的视场方向的旋转角从30°到90°的期间，如景深df2、df3、df4那样，在使焦点位置向近点方向移动的同时景深变小。由此，能够获得与视场方向相应的适当的景深。

在本实施方式中，调焦部使后组rg的透镜组lns和摄像元件15沿着光轴ax移动。不限于此，调焦部也能够使后组rg的透镜组lns内的特定的透镜沿着光轴ax移动。

另外，旋转驱动部18使后组rg的透镜组lns和摄像元件15以光轴ax为中心如箭头a所示那样旋转以消除随着棱镜p1的旋转而产生的摄像元件15中的像旋转。由此，能够消除因棱镜p1的旋转所引起的像的旋转。

(第二实施方式)

图4a、4b、4c分别是表示第二实施方式所涉及的摄像单元的结构的图。图4a示出视场方向的旋转角为0°时的结构。图4b示出视场方向的旋转角为45°时的结构。图2c示出视场方向的旋转角为90°时的结构。此外，对与第一实施方式相同的部分附加相同的附图标记并省略重复说明。

与第一实施方式同样地，在使透镜l1和直角棱镜p1转动的角度为特定的角度、例如30°以上的情况下，调焦部17使聚焦的范围向近点侧移动。

在本实施方式中，调焦部17按照使透镜l1和直角棱镜p1转动的角度，来改变前组fg中的直角棱镜p1与梯形棱镜p2之间的空气间隔t1。

(实施例1)

接着，说明实施例1所涉及的摄像单元。图5是本实施例所涉及的摄像单元的截面图。

本实施例从物体侧起依次具有包括用于变换视场方向的能够旋转的棱镜的前组fg、亮度光圈s以及包括透镜组和摄像元件的后组rg。

前组fg从物体侧起依次具有使凹面朝向像侧的平凹负透镜l1、直角棱镜p1、梯形棱镜p2以及直角棱镜p3。后组rg从物体侧起依次具有使凸面朝向像侧的平凸正透镜l2、双凸正透镜l3、双凸正透镜l4、双凹负透镜l5以及双凸正透镜l6。在此，将双凸正透镜l4、双凹负透镜l5以及双凸正透镜l6接合。

另外，在后组rg的像侧配置有平行平板f和平行平板cg。平行平板f是实施了用于将特定的波长、例如yag激光的1060nm、半导体激光的810nm、或者红外区截止的涂敷的滤波器。在本实施例中，直角棱镜p3与平凸正透镜l2的间隔可变以进行调焦。

(实施例2)

接着，说明实施例2所涉及的摄像单元。图6是本实施例所涉及的摄像单元的截面图。

本实施例从物体侧起依次具有包括用于变换视场方向的能够旋转的棱镜的前组fg、亮度光圈s以及包括透镜组和摄像元件的后组rg。

前组fg从物体侧起依次具有使凹面朝向像侧的平凹负透镜l1、直角棱镜p1、梯形棱镜p2以及直角棱镜p3。后组rg从物体侧起依次具有使凸面朝向像侧的平凸正透镜l2、使凸面朝向物体侧的正弯月透镜l3、双凸正透镜l4、双凹负透镜l5、双凸正透镜l6以及使凸面朝向物体侧的凸平正透镜l7。在此，将双凸正透镜l4、双凹负透镜l5以及双凸正透镜l6接合。

另外，在后组rg的像侧配置有平行平板f。平行平板f是实施了用于将特定的波长、例如yag激光的1060nm、半导体激光的810nm、或者红外区截止的涂敷的滤波器。在本实施例中，移动正弯月透镜l3以进行调焦。

(实施例3)

接着，说明实施例3所涉及的摄像单元。图7是本实施例所涉及的摄像单元的截面图。

本实施例从物体侧起依次具有包括用于变换视场方向的能够旋转的棱镜的前组fg、亮度光圈s以及包括透镜组和摄像元件的后组rg。

前组fg从物体侧起依次具有使凹面朝向像侧的平凹负透镜l1、直角棱镜p1、梯形棱镜p2以及直角棱镜p3。后组rg从物体侧起依次具有使凸面朝向像侧的平凸正透镜l2、双凸正透镜l3、双凸正透镜l4、双凹负透镜l5以及双凸正透镜l6。在此，将双凸正透镜l4、双凹负透镜l5以及双凸正透镜l6接合。

另外，在后组rg的像侧配置有平行平板f和平行平板cg。平行平板f是实施了用于将特定的波长、例如yag激光的1060nm、半导体激光的810nm、或者红外区截止的涂敷的滤波器。在本实施例中，直角棱镜p1与梯形棱镜p2的间隔可变以进行调焦。

以下示出上述各实施例的数值数据。符号r表示各面的曲率半径，符号d表示各光学构件的壁厚或空气间隔，符号ne表示各光学构件的针对e线的折射率，符号νe表示各光学构件的针对e线的阿贝数。

数值实施例1

(单位mm)

面数据

各种数据

数值实施例2

(单位mm)

面数据

各种数据

数值实施例3

(单位mm)

面数据

各种数据

以上，说明了本发明的各种实施方式，但是本发明并不仅限于这些实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，将这些实施方式的结构适当组合而构成的实施方式也属于本发明的范畴。

(附记)

此外，基于这些实施例导出以下结构的发明。

(附记项1)

具有第一实施方式或第二实施方式所涉及的摄像单元的内窥镜装置。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明对于能够在使观察的视场方向可变的同时获得所聚焦的良好景深的图像的摄像单元是有用的。

附图标记说明

p1、p3：直角棱镜；p2：梯形棱镜；l1～l7：透镜；f：平行平板；cg：平行平板；s：亮度光圈；fg：前组；rg：后组；lns：透镜组；10：内窥镜装置；11：视频内窥镜；12：前端部；13：摄像机控制单元；14：监视器；15：摄像元件；16：棱镜旋转部；17：调焦部；18：旋转驱动部。