内窥镜用物镜光学系统的制作方法

内窥镜用物镜光学系统的制作方法
【专利摘要】提供一种小型且具有良好的光学性能的内窥镜用物镜光学系统。一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜(L1)、使凸面朝向像侧的第二弯月透镜(L2)、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜(L3)、正透镜组(L4)以及将正透镜(L5)与负透镜接合得到的接合透镜，第三正弯月透镜(L3)沿着光轴(AX)移动来进行调焦，满足以下的条件式(1)。2.3≤fp/Ih≤5 (1)在此，fp为正透镜组(L4)的焦距，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
【专利说明】
内窥镜用物镜光学系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种物镜光学系统，例如涉及一种能够在医疗领域、工业领域等所使 用的内窥镜装置中利用的物镜光学系统。
【背景技术】
[0002] 内窥镜是在医疗用领域和工业用领域中被广泛使用的装置。在医疗用领域中，通 过被插入体腔内的内窥镜来获得体腔内的各种部位的图像。使用该图像来进行观察部位的 诊断。这样，内窥镜被利用于体腔内的各种部位的观察和诊断。
[0003] 在利用内窥镜的观察中，期望在观察时能够获得在近点到远点的大范围内聚焦的 图像。在此，一般地，观察深度由光圈值(以下称为"Fno"）决定。因此，观察深度是有极限的。
[0004] 因此，近年来，提出了一种能够以更广的观察深度进行观察那样的成像光学系统。 在这样的成像光学系统中，使用了变焦、调焦。作为具备调焦功能的成像光学系统（以下称 为"调焦光学系统"），存在专利文献1的物镜光学系统。
[0005] 专利文献1:日本特许第4934233号公报

【发明内容】

[0006] 发明要解决的问题
[0007] 调焦光学系统为了聚焦而需要使透镜移动。因此，一般地，调焦光学系统的全长倾 向于比固定焦点光学系统的全长大。作为使调焦光学系统小型化的方法，存在减小摄像尺 寸并与其对应地使调焦光学系统缩小系数倍的方法。在此，使光学系统缩小系数倍是指使 光学系统的各种值、例如透镜面的曲率半径、厚度、空气间隔等缩小系数倍。
[0008] 但是，在该方法中，必须使摄像元件的像素间距变小。在此，使像素间距变小的方 法存在两个应该考虑的问题。
[0009] 第一个问题是Fno所引起的问题。由光学系统形成的点像具有作为衍射的影响的 扩散。如果使像素间距变小，则点像的大小相对于一个像素而言过大。因此，必须使Fno变亮 来使点像变小。
[0010] 这样，在使像素间距变小的情况下，如果不使Fno变亮，则无法确保所需的MTF (Modulation Transfer Function:调制传递函数）。如果无法确保所需的MTF，则即使将光 学系统原样缩小系数倍，也无法确保良好的光学性能。即，必须考虑使Fno变亮所产生的影 响。因此，如果使像素间距变小，则导致需要新的光学设计。
[0011] 第二个问题是制造时的偏差的问题。如果仅简单地使光学系统缩小系数倍，则光 学系统的制造偏差也同样地被缩小系数倍。这意味着制造偏差的容许值变小。因此，在无法 使制造偏差成为容许值以下的情况下，如果只是简单地使光学系统缩小系数倍，则无法确 保良好的光学性能。
[0012] 例如，作为抗制造偏差性强的方法、即从光学设计者侧观点来看针对相同的制造 偏差不易使光学性能劣化的方法，存在使各透镜的折射力减小的方法。然而，如果使折射力 减小，则导致光学系统大型化。因此，在假定应用到内窥镜用的物镜光学系统的情况下，导 致无法满足内窥镜用的物镜光学系统所需要的小型化这样的条件。
[0013] 另外，能够添加透镜调心等工序来减少制造偏差，从而确保良好的光学性能。然 而，存在如果增加新的工序则导致装配成本上升等缺点。这样，需要形成充分考虑到小型化 和低成本两方的光学系统。
[0014] 如上所述，在使光学系统缩小系数倍的情况下，如果不充分地考虑缩小所产生的 影响，则无法确保良好的光学性能。
[0015] 专利文献1的物镜光学系统不能说Fno足够明亮。因此，即使通过使该物镜光学系 统缩小系数倍而实现了小型化，也难以获得良好的光学性能。
[0016] 另外，在专利文献1中，没有考虑到使光学系统缩小系数倍时维持所需的光学性 能。另外，在专利文献1中，也没有启示对制造偏差的应对。因此，在本专利文献1的物镜光学 系统中，在缩小了摄像元件的像素间距的情况下，也并不能说能够达成光学系统的小型化。
[0017] 本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种小型且高性能的内窥 镜用物镜光学系统。
[0018] 用于解决问题的方案
[0019] 为了解决上述的问题并达成目的，本发明提供以下的方案。
[0020] 本发明的一个方式是一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，从物体侧起依次 包括平凹的第一负透镜、使凸面朝向像侧的第二弯月透镜、使凸面朝向物体侧的第三正弯 月透镜、正透镜组以及将正透镜与负透镜接合得到的接合透镜，第三正弯月透镜沿着光轴 移动来进行调焦，满足以下的条件式(1)。
[0021] 2.3彡fp/Ih彡5 (1)
[0022]在此，fp为正透镜组的焦距，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0023] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(2)。
[0024] -2 彡 fl/Ih 彡-0.9 (2)
[0025]在此，H为第一负透镜的焦距，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0026] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(3)。
[0027] -3^(fclXfc2)/(fcXf)^-0.85 (3)
[0028]在此，fcl为接合透镜的正透镜的焦距，fc2为接合透镜的负透镜的焦距，fc为接合 透镜的合成焦距，f?为内窥镜用物镜光学系统整个系统的焦距。
[0029] 另外，根据本发明的优选的方式，期望的是，第二弯月透镜为负透镜，满足以下的 条件式(4-1 )、（ 4-2)中的至少一个。
[0030] -1.5^r2/r3^-0.28 (4-1)
[0031] -0.2^r2/r4^-0.08 (4-2)
[0032] 在此，r2为第一负透镜的像侧曲率半径，r3为第二弯月透镜的物体侧曲率半径，r4 为第二弯月透镜的像侧曲率半径。
[0033] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(5)。
[0034] 〇.45^fp/fc^l.3 (5)
[0035]在此，fp为正透镜组的焦距，fc为接合透镜的合成焦距。
[0036]另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(6)。
[0037] -5 彡 fpc/fl 彡-2 (6)
[0038]在此，fpc为正透镜组与接合透镜的合成焦距，fl为第一负透镜的焦距。
[0039] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(7)。
[0040] 22^f3/df^50 (7)
[00411在此，f 3为第三正弯月透镜的焦距，df为第三正弯月透镜的最大移动量。
[0042] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(8)。
[0043] 1.35彡 2d(Ll-L3)/Ih彡3 (8)
[0044]在此，2d(Ll_L3)为从第一负透镜的物体侧面至第三正弯月透镜的物体侧面的最 小的轴上距离，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0045] 另外，根据本发明的优选的方式，期望满足以下的条件式(9)。
[0046] 4 彡 Fno 彡 7 (9)
[0047] 在此，Fno为内窥镜用物镜光学系统的光圈值。
[0048]另外，根据本发明的优选的方式，期望在调焦时，仅第三正弯月透镜移动。
[0049]另外，根据本发明的优选的方式，期望亮度光圈被配置在第三正弯月透镜的像侧。 [0050] 发明的效果
[0051]本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统起到小型且具有良好的 光学性能的效果。
【附图说明】
[0052]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的 图，（a)为通常观察状态下的截面图，（b)为近距观察状态下的截面图。
[0053]图2是表示本发明的实施例1所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图， (a)为通常观察状态下的截面图，（b)为近距观察状态下的截面图。
[0054]图3是分别表示实施例1的球面像差（SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像 差(CC)的像差图。
[0055] 图4是表示本发明的实施例2所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图， (a)为通常观察状态下的截面图，（b)为近距观察状态下的截面图。
[0056] 图5是分别表示实施例2的球面像差（SA)、像散(AS )、畸变像差(DT)以及倍率色像 差(CC)的像差图。
[0057]图6是表示本发明的实施例3所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图， (a)为通常观察状态下的截面图，（b)为近距观察状态下的截面图。
[0058]图7是分别表示实施例3的球面像差（SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像 差(CC)的像差图。
[0059] 图8是表示本发明的实施例4所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图， (a)为通常观察状态下的截面图，（b)为近距观察状态下的截面图。
[0060] 图9是分别表示实施例4的球面像差（SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像 差(CC)的像差图。
【具体实施方式】
[0061] 下面，关于本实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统，使用附图来说明采用这 样的结构的理由和作用。此外，本发明并不限定于以下的实施方式。
[0062] 图1是表示本实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图。在此，图 1的(a)是表示通常观察状态下的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图。图1的(b)是表示 近距观察状态下的内窥镜用物镜光学系统的截面结构的图。
[0063]在本实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统（以下称为"物镜光学系统"）中，为 了实现内窥镜能够使用那样的小型且高性能的物镜光学系统，首先，在最靠近物体侧的位 置配置了第一负透镜L1。由此，作为物镜光学系统的结构，能够采用反焦型的结构。
[0064]而且，将第一负透镜L1设为平凹透镜，并且以使平面朝向物体侧的方式配置了第 一负透镜L1。通过这样，使观察中的脱水性良好，并且减轻了因冲击所致的透镜碎裂。
[0065] 而且，在第一负透镜L1的像侧配置了第二弯月透镜L2。而且，将第二弯月透镜L2的 形状形成为使凸面朝向像侧的弯月形状。通过这样，来校正第一负透镜L1的像差，并且不使 透镜直径变大。
[0066]并且，在第二弯月透镜L2的像侧配置了透镜进行移动的调焦组。具体地说，作为调 焦组，配置有第三正弯月透镜L3。而且，在调焦时，使第三正弯月透镜L3沿着光轴移动。另 外，为了抑制调焦时的透镜的移动所引起的像差变动，而将第三正弯月透镜L3的形状形成 为使凸面朝向物体侧的弯月形状。
[0067] 另外，在第三正弯月透镜L3的像侧配置了第四正透镜组L4。第四正透镜组L4主要 有助于成像。因此，通过第四正透镜组L4的正折射力来使光束收敛。
[0068]另外，在第四正透镜组L4的像侧，轴上光束与轴外光束被分开。因此，在第四正透 镜组L4的像侧配置了接合透镜。而且，通过第五正透镜L5和第六负透镜L6来构成接合透镜。 这样，在轴外光束的光线高度变高的位置配置由第五正透镜L5和第六负透镜L6构成的接合 透镜。由此，能够良好地校正色像差。此外，第六负透镜L6能够设为使凸面朝向像侧的负弯 月透镜。
[0069]此外，一般地，如果光学系统的Fno变亮，则球面像差、彗星像差的产生量变大。因 此，如果使光学系统的Fno变亮，则球面像差的校正、彗星像差的校正变得不利。
[0070]在此，在本实施方式的物镜光学系统中，通过配置在第三正弯月透镜L3的像侧的 透镜组的折射力、即第四正透镜组L4的正折射力和接合透镜中的第五正透镜L5的正折射力 确保了主要的正折射力。因此，如果使光学系统的Fno变亮，则在第四正透镜组L4、第五正透 镜L5容易产生像差。
[0071]另外，实现反焦型的结构所需的正折射力也通过第四正透镜组L4、第五正透镜L5 来获得。因此，第四正透镜组L4的正折射力、第五正透镜L5的正折射力与物镜光学系统的大 小有关。
[0072]特别地，第四正透镜组L4配置在比第五正透镜L5更靠物体侧的位置。在此，关于轴 上光线的光线高度，与第五正透镜L5相比，在第四正透镜组L4更高。因此，关于对像差的影 响，轴上光线较高的第四正透镜组L4更高。
[0073] 另一方面，未被接合的正透镜更容易确保所需的折射力，对光学系统的大小的贡 献度也高。因此，优选的是，适当地设定该第四正透镜组L4的焦距。
[0074] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式⑴。
[0075] 2.3^fp/lh^5 (1)
[0076]在此，fp为第四正透镜组L4的焦距，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0077]当超过条件式（1)的上限值时，第四正透镜组L4的正折射力变得过弱。在该情况 下，导致光学系统的全长变大。因此，不满足光学系统的小型化。
[0078]当低于条件式（1)的下限值时，第四正透镜组L4的正折射力相对于Fno变得过强。 在该情况下，导致球面像差、彗星像差恶化。因此，无法确保高的光学性能。
[0079] 此外，代替条件式(1)，而期望满足以下的条件式(1'）。
[0080] 2.4^fp/Ih^4 (1，）
[0081] 进一步地，代替条件式(1)，而期望满足以下的条件式(1"）。
[0082] 2.5^fp/Ih^3.5 (1"）
[0083]另外，为了实现反焦型的结构，第一负透镜L1的折射力需要比较强的负折射力。在 此，如果使负的折射力过强，则有时导致彗星像差等恶化。因此，优选的是，适当地设定第一 负透镜L1的折射力。通过这样，在如本实施方式所涉及的物镜光学系统那样的Fno比较明亮 的物镜光学系统中，也能够良好地取得光学系统整体的像差平衡。
[0084] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式⑵。
[0085] -2 彡 fl/Ih 彡-0.9 (2)
[0086] 在此，n为第一负透镜L1的焦距，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0087] 当超过条件式(2)的上限值时，第一负透镜L1的负折射力变得过强。在该情况下， 无法充分地校正彗星像差、像散。因此，导致光学性能恶化。
[0088] 当低于条件式(2)的下限值时，第一负透镜L1的负折射力变得过弱。在该情况下， 导致光学系统的全长变得过大。因此，作为内窥镜物镜光学系统而言无法满足需要的小型 化的条件。
[0089] 此外，代替条件式(2)，而期望满足以下的条件式(2'）。
[0090] -1.6 彡 fl/Ih 彡-0.9 (2'）
[0091] 进一步地，代替条件式(2)，而期望满足以下的条件式(2"）。
[0092] -1.2^fl/Ih^-0.9 (2"）
[0093]另外，接合透镜的第五正透镜L5有助于整体的正折射力的确保，并且通过与第六 负透镜L6的接合也有助于色像差校正。
[0094] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望在通常观察状态 和近距观察状态中的至少一个状态下满足以下的条件式(3)。
[0095] -3^(fclXfc2)/(fcXf)^-0.85 (3)
[0096]在此，f cl为接合透镜的第五正透镜L5的焦距，fc2为接合透镜的第六负透镜L6的 焦距，fc为接合透镜的合成焦距，f?为内窥镜用物镜光学系统整个系统的焦距。
[0097] 当超过条件式(3)的上限值时，导致球面像差、彗星像差恶化、或者倍率色像差校 正不足。
[0098] 当低于条件式(3)的下限值时，导致光学系统的全长变得过大、或者倍率色像差的 校正过度。
[0099] 此外，代替条件式(3)，而期望满足以下的条件式(3'）。
[0100] -2.3^(fclXfc2)/(fcXf)^-0.88 (3'）
[0101] 进一步地，代替条件式(3)，而期望满足以下的条件式(3"）。
[0102] -1.7^(fclXfc2)/(fcXf)^-0.9 (3"）
[0103] 另外，如果想要仅通过第一负透镜L1来确保实现反焦型的结构所需的负折射力， 则第一负透镜L1具有较强的负折射力，因此导致产生大的像差。因此，优选的是，将配置在 其像侧的第二弯月透镜L2的折射力设为负。通过这样，将负折射力分割为第一负透镜L1和 第二弯月透镜L2,并且需要良好地校正画面周边的像散、彗星像差。
[0104] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式(4-1)、(4-2)中的任一个。
[0105] -1.5 彡r2/r3 彡-0.28 (4-1)
[0106] -0.2 彡r2/r4彡-0.08 (4-2)
[0107] 在此，r2为第一负透镜L1的像侧曲率半径，r3为第二弯月透镜L2的物体侧曲率半 径，r4为第二弯月透镜L2的像侧曲率半径。
[0108] 当超过条件式(4-1)、（4-2)的上限值时，像散、彗星像差的校正效果下降、或者在 第一负透镜L1的像差产生量过大，而导致全部的像差恶化。
[0109] 当低于条件式(4-1)、（4-2)的下限值时，像散、彗星像差校正过度、或者光学系统 的全长变得过大。
[0110] 此外，代替条件式(4-1)、（4-2)，而期望满足以下的条件式(4-1'）、（4-2'）。
[0111] -1彡r2/r3彡-0.3 (4-1，）
[0112] -0.15彡r2/r4彡-0.09 (4-2'）
[0113] 进一步地，代替条件式(4-1)、（4-2)，而期望满足以下的条件式(4-1"）、（4-2"）。
[0114] -0.75 彡 r2/r3 彡-0.32 (4-1，，）
[0115] -0.13^r2/r4^-0.1 (4-2"）
[0116] 另外，在配置在比第三正弯月透镜L3或孔径光圈S更靠像侧的光学系统中，需要确 保主要与成像有关的正折射力。因此，关于第四正透镜组L4和接合透镜，期望设定为考虑全 长缩短、后焦距确保并能够良好地校正球面像差、彗星像差那样的焦距比。
[0117] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式(5)。
[0118] 〇.45^fp/fc^l.3 (5)
[0119] 在此，fp为正透镜组L4的焦距，fc为接合透镜的合成焦距。
[0120] 当超过条件式(5)的上限值时，光学系统的全长变得过大、或者无法完全校正接合 透镜所产生的彗星像差。
[0121] 当低于条件式(5)的下限值时，后焦距过短而导致无法装配、或者导致无法完全校 正由第四正透镜组L4产生的球面像差。
[0122] 此外，代替条件式(5)，而期望满足以下的条件式(5'）。
[0123] 〇.47^fp/fc^l.l (5'）
[0124] 并且，代替条件式(5)，而期望满足以下的条件式(5"）。
[0125] 0.45彡fp/fc彡0.9 (5"）
[0126] 如上所述，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，通过配置在物体侧的负折射 力的透镜以及配置在像侧的正折射力的透镜实现了反焦型的结构。由此，校正像散、彗星像 差并实现了光学系统的小型化。
[0127] 在此，第一负透镜L1和规定的光学系统的结构对于物镜光学系统整体的像差平衡 的维持和小型化特别重要。此外，规定的光学系统是指将第四正透镜组L4与接合透镜(第五 正透镜L5和第六负透镜L6)合起来的光学系统。
[0128] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式(6)。
[0129] -5^fpc/fl^-2 (6)
[0130]在此，fpc为正透镜组L4与接合透镜的合成焦距，fl为第一负透镜L1的焦距。
[0131] 当超过条件式(6)的上限值时，第一负透镜L1的折射力变得过弱。由此，光学系统 的直径变大、或者规定的光学系统中的折射力变得过强，而导致球面像差、彗星像差恶化。
[0132] 当低于条件式(6)的下限值时，第一负透镜L1的折射力变得过强。由此，整体来说 像差恶化、或者规定的光学系统中的折射力变得过弱，而导致光学系统的全长变大。
[0133] 此外，代替条件式(6)，而期望满足以下的条件式(6'）。
[0134] -4彡fpc/fl彡-2.1 (6'）
[0135] 进一步地，代替条件式(6)，而期望满足以下的条件式(6"）。
[0136] -3.2^fpc/fl^-2.2 (6"）
[0137] 另外，第三正弯月透镜L3作为调焦透镜而在聚焦时移动。因此，在第三正弯月透镜 L3中，容易产生调焦所引起的像差变动。另外，在透镜移动时，由于透镜倾斜(tilt)、偏移 (shift)，而无法避免实际的光学系统偏离本来的理想的设计状态。因此，需要适当地设定 与调焦所产生的透镜移动量对应的调焦透镜的焦距。
[0138] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件 式⑴。
[0139] 22^f3/df^50 (7)
[0140] 在此，f 3为第三正弯月透镜L3的焦距，df为第三正弯月透镜L3的最大移动量。
[0141] 当超过条件式(7)的上限值时，调焦透镜的移动量变得过大。因此，导致物镜光学 系统大型化。
[0142] 当低于条件式(7)的下限值时，调焦、偏差即制造误差的产生所引起的像差产生量 变大。因此，导致光学系统的光学性能劣化。
[0143] 此外，代替条件式(7)，而期望满足以下的条件式(7'）。
[0144] 22 彡 f3/df 彡 40 (7'）
[0145] 进一步地，代替条件式(7)，而期望满足以下的条件式(7"）。
[0146] 22^f3/df^35 (7，，）
[0147] 如上所述，如果想要仅通过第一负透镜L1来确保实现反焦型的结构所需的负折射 力，则第一负透镜L1具有强的负折射力。因此，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，如 上所述，将负折射力分割为第一负透镜L1和第二弯月透镜L2。
[0148] 在此，虽说对负折射力进行了分割，可是第一负透镜L1依然具有强的负折射力，并 构成了反焦型的光学系统。然而，由于第一负透镜L1具有强的负折射力，因此在第一负透镜 L1产生了较大的像差。
[0149] 在这样的情况下，通过具有正折射力的第三正弯月透镜L3来校正彗星像差等是有 效的。特别地，第一负透镜L1与第三正弯月透镜L3的光线高度的差对该像差校正产生影响。 因此，优选的是，将第一负透镜L1与第三正弯月透镜L3的距离保持为适当的关系。
[0150] 基于这样的情况，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足条件式(8)。
[0151] 1.35彡 Ed(Ll-L3)/Ih彡3 (8)
[0152] 在此，2d(Ll_L3)为从第一负透镜L1的物体侧面至第三正弯月透镜L3的物体侧面 的最小的轴上距离，Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高。
[0153]当超过条件式(8)的上限值时，第一负透镜L1的直径变得过大、或者第三正弯月透 镜L3的移动量变大。因此，无法达成第一负透镜L1和第三正弯月透镜L3的小型化。
[0154]当低于条件式(8)的下限值时，导致第一负透镜L1、第三正弯月透镜L3的折射力变 得过强。因此，导致彗星像差恶化。
[0155] 此外，代替条件式(8)，而期望满足以下的条件式(8'）。
[0156] 1.4^Ed(Ll-L3)/Ih^2.5 (8，）
[0157] 进一步地，代替条件式(8)，而期望满足以下的条件式(8"）。
[0158] 1.5^Ed(Ll-L3)/Ih^2 (8"）
[0159] 另外，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望满足以下的条件式(9)。
[0160] 4 彡 Fno 彡 7 (9)
[0161 ]其中，Fno为内窥镜用物镜光学系统的光圈值。
[0162] 当超过条件式(9)的上限值时，对于C⑶的像素间距，产生衍射的影响。
[0163] 当低于条件式(9)的下限值时，导致残存的像差变得过大，并且不满足光学的高性 能。
[0164] 此外，代替条件式(9)，而期望满足以下的条件式(9'）。
[0165] 4.5^Fno^6.6 (9，）
[0166] 进一步地，代替条件式(9)，而期望满足以下的条件式(9"）。
[0167] 5^Fno^6.3 (9"）
[0168] 另外，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望在调焦时，仅第三正弯月透镜 L3移动。这样的话，机械结构简单，因此是优选的。
[0169] 另外，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，期望亮度光圈S被配置在第三正弯 月透镜L3的像侧。这样的话，能够取得彗星像差与倍率色像差的像差平衡，因此是优选的。
[0170] 另外，在本实施方式所涉及的物镜光学系统中，第四正透镜组L4也可以由多个透 镜构成。
[0171] (实施例1)
[0172] 对实施例1所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。
[0173] 图2的(a)是本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统在通常观察状态(远距离物 点）下的截面图，图2的(b)是近距观察状态(近距离物点）下的截面图。
[0174] 在本实施例1中，从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜L1、使凸面朝向像侧的第 二负弯月透镜L2、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜L3、亮度光圈S、双凸的第四正透镜 L4、双凸的第五正透镜L5、向像侧突出的第六负弯月透镜L6、红外吸收滤波器、玻璃盖片F以 及C⑶玻璃盖片CG。
[0175] 此外，第五正透镜L5与第六负弯月透镜L6被接合。另外，玻璃盖片F与(XD玻璃盖片 CG被接合。dl5为粘结层。另外，在红外吸收滤波器的物体侧实施了 YAG激光切割的涂布，在 像侧实施了 LD激光切割的涂布。并且，在从通常观察状态（图2的(a))向近距观察状态（图2 的(b))进行调焦时，第三正弯月透镜L3向像(像面I)侧移动。
[0176] 图3的（&)、卬）、（(：）、（(1)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差（54)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0177] 图3的（e)、（ f)、（ g)、（h)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差（SA)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0178] 这些各像差图示出了 656.27nm(C线）、587.56nm(d线）、486.13nm(F线）以及 435.84nm(g线）的各波长。另外，在各图中，"FIY"表示最大像高。以下，关于像差图也相同。
[0179] (实施例2)
[0180]对实施例2所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。
[0181] 图4的(a)是本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统在通常观察状态(远距离物 点）下的截面图，图4的(b)是在近距观察状态(近距离物点）下的截面图。
[0182] 实施例2通过与上述的实施例1相同的结构实现了广角化。
[0183] 从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜L1、使凸面朝向像侧的第二负弯月透镜 L2、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜L3、亮度光圈S、双凸的第四正透镜L4、双凸的第五 正透镜L5、向像侧突出的第六负弯月透镜L6、红外吸收滤波器F、玻璃盖片F、CCD玻璃盖片 CG〇
[0184] 此外，第五正透镜L5与第六负弯月透镜L6被接合。另外，玻璃盖片F与(XD玻璃盖片 CG被接合。另外，在红外吸收滤波器的物体侧实施了YAG激光切割的涂布，在像侧实施了LD 激光切割的涂布。并且，在从通常观察状态（图4的(a))向近距观察状态（图4的(b))进行调 焦时，第三正弯月透镜L3向像(像面I)侧移动。
[0185] 图5的（&)、卬）、（(：）、（(1)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差（54)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0186] 图5的（6)、（〇、^)、（1!)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差（54)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0187] (实施例3)
[0188] 对实施例3所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。
[0189] 图6的(a)是本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统在通常观察状态(远距离物 点）下的截面图，图6的(b)是在近距观察状态(近距离物点）下的截面图。
[0190] 实施例3也与上述的实施例1同样地，从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜L1、 使凸面朝向像侧的第二负弯月透镜L2、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜L3、亮度光圈 S、双凸的第四正透镜L4、双凸的第五正透镜L5、使凸面朝向像侧的第六负弯月透镜L6以及 红外吸收滤波器、玻璃盖片F、C⑶玻璃盖片CG。
[0191 ]此外，第五正透镜L5与第六负弯月透镜L6被接合。另外，玻璃盖片F与(XD玻璃盖片 CG被接合。另外，在红外吸收滤波器的物体侧实施了LD激光切割的涂布，在像侧实施了YAG 激光切割的涂布。并且，在从通常观察状态（图6的(a))向近距观察状态（图6的(b))进行调 焦时，第三正弯月透镜L3向像(像面I)侧移动。
[0192] 图7的（&)、卬）、（(：）、（(1)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差（54)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0193] 图7的（6)、（〇、^)、（1!)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差（54)、像散 (AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
[0194] (实施例4)
[0195] 对实施例4所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。
[0196] 图8的(a)是本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统在通常观察状态(远距离物 点）下的截面图，图8的(b)是在近距观察状态(近距离物点）下的截面图。
[0197] 实施例4也与上述的实施例2同样地，从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜L1、 使凸面朝向像侧的第二负弯月透镜L2、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜L3、亮度光圈 S、双凸的第四正透镜L4、双凸的第五正透镜L5、使凸面朝向像侧的第六负弯月透镜L6以及 红外吸收滤波器、玻璃盖片F、C⑶玻璃盖片CG。
[0198] 此外，第五正透镜L5与第六负弯月透镜L6被接合。另外，玻璃盖片F与(XD玻璃盖片 CG被接合。另外，在红外吸收滤波器的物体侧实施了LD激光切割的涂布，在像侧实施了YAG 激光切割的涂布。并且，在从通常观察状态（图8的(a))向近距观察状态（图8的(b))进行调 焦时，第三正弯月透镜L3向像(像面I)侧移动。
[0199] 以下示出上述各实施例的数值数据。关于符号，r为各透镜面的曲率半径，d为各透 镜面间的间隔，nd为各透镜的d线的折射率，vd为各透镜的阿贝数，Fno为光圈值，《为半视 角，IH为像高。
[0200] 数值实施例1 [0201 ]单位 mm [0202]面数据 面編号 r d ad v d 1 ^ 0.320 1.B8300 40.76 2 0.9087 0.753? 3 -1.2930 0.4800 1.88300 40.76 4 -1.5764 d4 5 1,4374 0.5400 1.88300 40.76 6 1.5329 d6 ? ofciii) 0,1910 S 2.6879 1.0600 L51633 64.14 C0203] 9 -2.68/9 0.7537 !C) 2.8S96 i.2000 1.48749 70.23 !1 -1.4034 0.4200 1.92286 K8.90 12 -2.6879 0.9999 .13 ^ 0,6000 L 52100 65.13 14 ◎ 0.5000 1,51633 64.14 15 ^ 0,0100 1.51300 64.00 16 ^ 0.50(30 L61062 50.49 像_'
[0204]各种数据 通常观察状态 近距观察状态 焦1.072 1.056 物距 12.5 -1.5
[0205] ^1K) 5,94 5.95 <：!> 672 66.0 m i ! d4 0.1730 0.4809 d6 0.7325 0.4246
[0206] 数值实施例2
[0207] 单位 mm [0208]面数据 面编号 r cl lid v d 1 说 Q32QQ i .88300 40.76 2 0.8291 0.6274 3 -2.4204 0.4000 1 .S8300 40.76 4 ?4,3174 (14 5 1.5329 0.4800 i.64769 33.79 6 L7898 d6 7 (光_ ; w 0,0860 8 3.0870 1.1600 1,62004 36.26
[0209] 9 "3,0870 0.7750 10 3,0998 1.0600 i.58913 6LI4 I I -1.4374 0.3200 i ,92286 18.90 12 -3.7166 !.()000 13 ⑵ 0,7431 1.52100 65 13 14 00 0.5S54 15 ◎ OJOOO L51633 64J4 16 ^ 0,0100 1.51300 64.00 17 0.5000 L61062 50.49 llijlii ^ 0,0000
[0210]各种数据 通常观察状态 近距观察状态 ilM.! 0.95)8 0.990 物距 11.5 4.0
[0211] Fdo 6.00 6.02 〇> S0.5 76.5 IH ! 1 <14 0.32.16 0.6444 d6 0.7229 0.4002
[0212] 数值实施例3 [0213]单位 mm [0214]面数据 面編号 r d nd v d 1 ^ 0.31S5 1 .S83CX) 補 2 0.8075 0,7S56 3 -1.4551 0.4706 1 .S8300 40.76 4 -1.7058 <14 5 L2793 0.5400 LS8300 40.76 6 1.2840 d6 7 (光_ 0.1911 8 2.S6S1 0.6950 1.48749 70.25
[0215] 9 -3.3606 0.7488 10 2.0631 ) .2700 i. 4 8749 70.23 11 -L30S3 0.4250 1,92286 18.90 12 -2.7838 0.1900 13 夂 0.6000 i,52100 65.13 14 ? 1,29 i 8 15 夂 0.5000 1.51633 64.14 16 0.0100 1.51300 64.00 17 说 0,5000 L61062 50.49 像面 從
[0216]各种数据 通常观察状态 近距观察状态 燁距 1.087 1.075 物距 12 J 4,1
[0217] F?o 6,09 (5.11 (〇 68.6 66,0 IH 1 1 44 0.20J 4 0.5257 d6 0.7521 0.42S0
[0218]数值实施例4 [0219]单位 mm _ 编培 r d lid V d 1 的 03200 IM300 40,76 2 0.8! 34 0.60SI 3 -3.3652 0.4000 1.88300 40.76 4 -7.0620 d4 5 1.3621 0.4S00 1.64769 33,79 6 1.6153 d6 7 (光圓)如 0,0850 8 2.7557 L0360 1.58144 10.75 C〇22〇] 9 -2.7539 0.7967 】(） 2.9158 L0700 1.58913 61.14 U -1.4447 0.4250 1.922S6 18.90 12 -3,8660 1.5479 13 如 0.6000 1.52100 65..13 14 夂 0.5000 L51633 64.14 15 夂 (X0100 1.51300 64.00 16 ② 0.5000 L61062 50.49 像面 00
[0221]各种数据 通常观察状态 逛距观察状态 焦距 丨.005 0,995 _距 1L4 4,0
[0222] Fno 5,90 5,92 ? 79.5 76..! ie 1 i M 0.3185 0.5666 d6 0.6770 0.4289
[0223 ]以下示出实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所涉及的内窥镜用物镜光学系统的 条件式（1)~(9)的数值。此外，条件式(3)的上部为通常观察状态的数值，下部为近距观察 状态的数值。 条件式 实施例1 实施倒2 实施例3 实施例4 ⑴ 2.78 2.67 3,28 2.53 (.2) -i.02 0、93 -D.9I -0-92 (3) -1.51 -0.99 -1.24 -1.00 -.L53 …1,00 ??].. 2 6 -1.01 「…n U-I ) -0.70 -0.34 -0,55 - 0.24
[0224] (.4-2; -0.58 ~0.19 -0.4? -0.12 (5) 0.57 0.54 0.7? 0.52 (6:) -2.23 -2.29 -2.50 -2.26 (7) 23.1 29.2 22.1 30.7 (8) 1.73 L67 I.7S L65 (9.) 5.94 6.00 6J39 5.90
[0225] 以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是本发明并不仅仅限于这些实施 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地组合得到的实施方式也属 于本发明的范畴。
[0226] 产业上的可利用性
[0227] 如上所述，本发明对于小型且具有良好的光学性能的内窥镜用物镜光学系统是有 用的。
[0228] 附图标记说明
[0229] L1:第一负透镜;L2:第二负弯月透镜;L3:第三正弯月透镜;L4:第四正透镜;L5:第 五正透镜;L6:第六负弯月透镜;S:亮度光圈。
【主权项】
1. 一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，从物体侧起依次包括平凹的第一负透镜、 使凸面朝向像侧的第二弯月透镜、使凸面朝向物体侧的第三正弯月透镜、正透镜组以及将 正透镜与负透镜接合得到的接合透镜， 所述第三正弯月透镜沿着光轴移动来进行调焦， 该内窥镜用物镜光学系统满足以下的条件式(1)， 2.3彡fp/Ih彡5 (1) 在此，f P为所述正透镜组的焦距， Ih为所述内窥镜用物镜光学系统的最大像高。2. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(2)， -2^fl/Ih^-0.9 (2) 在此，Π 为所述第一负透镜的焦距， Ih为所述内窥镜用物镜光学系统的最大像高。3. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(3)， -3^(fclXfc2)/(fcXf)^-0.85 (3) 在此，fcl为所述接合透镜的所述正透镜的焦距， fc2为所述接合透镜的所述负透镜的焦距， fc为所述接合透镜的合成焦距， f为所述内窥镜用物镜光学系统整个系统的焦距。4. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 所述第二弯月透镜为负透镜， 该内窥镜用物镜光学系统满足以下的条件式(4-1)和(4-2)中的至少一个， -1.5^r2/r3^-0.28 (4-1) -0.2^r2/r4^-0.08 (4-2) 在此，r 2为所述第一负透镜的像侧曲率半径， r3为所述第二弯月透镜的物体侧曲率半径， r4为所述第二弯月透镜的像侧曲率半径。5. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(5)， 0.45^fp/fc^l.3 (5) 在此，f P为所述正透镜组的焦距， fc为所述接合透镜的合成焦距。6. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(6)， -5 彡 fpc/Π 彡-2 (6) 在此，fpc为所述正透镜组与所述接合透镜的合成焦距， Π 为所述第一负透镜的焦距。7. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(7)， 22^f3/df^50 (7) 在此，f3为所述第三正弯月透镜的焦距， df为所述第三正弯月透镜的最大移动量。8. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(8)， 1.35彡 2d(Ll-L3)/Ih彡3 (8) 在此，Xd(Ll-L3)为从所述第一负透镜的物体侧面至所述第三正弯月透镜的物体侧面 的最小的轴上距离， Ih为所述内窥镜用物镜光学系统的最大像高。9. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 满足以下的条件式(9)， 4. Fno 彡 7 (9) 在此，Fno为内窥镜用物镜光学系统的光圈值。10. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 在调焦时，仅所述第三正弯月透镜移动。11. 根据权利要求1所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于， 亮度光圈被配置在所述第三正弯月透镜的像侧。
【文档编号】A61B1/00GK105899994SQ201580003881
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年5月21日
【发明人】加茂裕二, 佐藤伸也
【申请人】奥林巴斯株式会社