内窥镜用物镜光学系统以及内窥镜的制作方法

本发明涉及一种内窥镜用物镜光学系统以及内窥镜。
背景技术：
：一直以来，在医疗领域中为了进行患者体内的观察、治疗等而使用了内窥镜。下述专利文献1～8中记载有能够用作内窥镜用物镜光学系统的透镜系统。这些透镜系统从物体侧依次包含具有负的屈光力的前组、光圈以及具有正的屈光力的后组。专利文献1：日本专利第2596827号公报专利文献2：日本特开2009-080413号公报专利文献3：日本专利第4265909号公报专利文献4：日本特开2011-227380号公报专利文献5：日本专利第4999078号公报专利文献6：日本专利第5363354号公报专利文献7：日本专利第5324321号公报专利文献8：日本特开2016-151629号公报在内窥镜用物镜光学系统中，为了提高病变的发现率，需要能够观察更宽范围的广角透镜系统。并且，近年来，通过将用内窥镜拍摄的图像转换为电信号并进行图像处理，生成强调了血管和表面结构等的图像，从而突出病变部而进行观察。在这种观察中，作为光源，除了白色光源以外，在大多情况下还使用波长为400nm(纳米)附近的短波长的激光光源。因此，需要一种可以在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中良好地校正色差的内窥镜用物镜光学系统。并且，为了减轻患者的负担，要求一种透镜外径进一步进行了小型化的内窥镜用物镜光学系统。但是，越为广角，倍率色差越容易变大，并不容易同时实现广角化和良好的色差校正。专利文献1～6中记载的实施例的透镜系统并不能说实现了近年来要求的广角化。如果还包含波长400nm(纳米)附近的短波长区域而进行考虑，则专利文献7中记载的透镜系统不能说可以在该短波长区域到可见区域的整个区域上良好地校正轴上色差和倍率色差。关于广角化、良好的色差校正以及透镜外径的小型化等所有事项，专利文献8中记载的透镜系统并未达到近年来要求的程度。技术实现要素：鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种在广角下，可以在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中良好地校正色差，可实现透镜外径的小型化，并且具有较高的光学性能的内窥镜用物镜光学系统以及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜。为了解决上述课题，本发明的内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧朝向像侧依次包含具有负的屈光力的前组、孔径光圈以及具有正的屈光力的后组，前组仅具备从物体侧朝向像侧依次包含具有负的屈光力的第1透镜、具有负的屈光力的第2透镜以及具有正的屈光力的第3透镜的三个透镜作为透镜，后组仅具备从物体侧朝向像侧依次包含具有正的屈光力的第4透镜、具有正的屈光力的第5透镜以及具有负的屈光力的第6透镜的三个透镜作为透镜，第2透镜与第3透镜相互接合，第5透镜与第6透镜相互接合，当将第2透镜与第3透镜的合成焦距设为f23，将前组的焦距设为fa、将从第3透镜的像侧的透镜面到第4透镜的物体侧的透镜面的在光轴上的空气换算距离设为d34，将整个系统的焦距设为f，将第1透镜的像侧的透镜面的曲率半径设为r2，并且将第1透镜的物体侧的透镜面的曲率半径设为r1时，满足以-1.7＜|f23|/fa(1)0.4＜d34/f＜2(2)0.8＜(1+r2/r1)/(1-r2/r1)＜1.6(3)所表示的条件式(1)、(2)以及(3)。在本发明的内窥镜用物镜光学系统中，优选满足下述条件式(1-1)、(2-1)以及(3-1)中的至少一个。-1.4＜|f23|/fa(1-1)0.6＜d34/f＜1(2-1)0.9＜(1+r2/r1)/(1-r2/r1)＜1.2(3-1)并且，在本发明的内窥镜用物镜光学系统中，优选第1透镜的物体侧的透镜面为平面。并且，在本发明的内窥镜用物镜光学系统中，当将第1透镜的焦距设为f1，将前组的焦距设为fa时，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。f1/fa＜0.8(4)f1/fa＜0.5(4-1)在本发明的内窥镜用物镜光学系统中，当将第2透镜的d线基准的色散系数设为v2，将第3透镜的d线基准的色散系数设为v3时，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)，进一步优选满足下述条件式(5-2)。|v2-v3|＜15(5)|v2-v3|＜10(5-1)|v2-v3|＜5(5-2)在本发明的内窥镜用物镜光学系统中，将第5透镜的d线基准的色散系数设为v5，将第6透镜的d线基准的色散系数设为v6时，优选满足下述条件式(6)，更优选满足下述条件式(6-1)。41.5＜|v5-v6|＜80(6)43.5＜|v5-v6|＜75(6-1)本发明的内窥镜具备本发明的内窥镜用物镜光学系统。另外，本说明书的“包含～，”“包含～。”是指除了所例举的构成要件以外，还可以包含实质上不具有屈光力的透镜，光圈、过滤器及盖玻璃等透镜以外的光学要件，以及透镜凸缘、镜筒等。另外，在本说明书中，“具有正的屈光力的～组”是指作为组整体而具有正的屈光力。同样地，“具有负的屈光力的～组”是指作为组整体而具有负的屈光力。“单透镜”是指没有进行接合的一个透镜。但是，复合非球面透镜(由球面透镜和形成于该球面透镜上的非球面形状的膜一体构成，并且作为整体发挥一个非球面透镜的功能的透镜)不被视为粘合透镜(cementedlens)，而是作为一个透镜处理。关于包含非球面的透镜，除非另有说明，否则在近轴区域考虑屈光力的符号、透镜面的曲率半径以及透镜面的面形状。对于曲率半径的符号，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。“整个系统”表示“内窥镜用物镜光学系统”。条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。条件式的值是以d线为基准时的值。本说明书中记载的“d线”、“c线”、“f线”以及“h线”为亮线，d线的波长这587.56nm(纳米)，c线的波长为656.27nm(纳米)，f线的波长为486.13nm(纳米)，h线的波长为404.66nm(纳米)。发明效果根据本发明，能够提供一种在广角下，可以在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中良好地校正色差，可实现透镜外径的小型化，并且具有较高的光学性能的内窥镜用物镜光学系统以及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜。附图说明图1是表示本发明的一实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统(本发明的实施例1的内窥镜用物镜光学系统)的结构和光路的剖视图。图2是表示本发明的实施例2的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。图3是表示本发明的实施例3的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。图4是本发明的实施例1的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。图5是本发明的实施例2的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。图6是本发明的实施例3的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。图7是表示本发明的一实施方式所涉及的内窥镜的概略结构的图。具体实施方式以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的包含光轴z的截面上的结构和光路的图，对应于后述实施例1的透镜结构。图1中，左侧为物体侧，右侧为像侧，光路表示轴上光束2和最大视角的光束3的各光路，并且还示出了光束3的主光线的半视角ω。图1所示的ω相当于最大全视角的半值。本实施方式的内窥镜用物镜光学系统沿着光轴z从物体侧朝向像侧依次包含具有负的屈光力的前组ga、孔径光圈st以及具有正的屈光力的后组gb。通过从物体侧依次配置负透镜组、正透镜组，成为焦点后移(retrofocus)型透镜系统，并且成为能够确保后焦距的同时能够适宜地应对内窥镜所要求的宽的视场角的光学系统。另外，图1所示的孔径光圈st并不一定表示大小或形状，而是表示光轴z上的位置。前组ga仅具备从物体侧朝向像侧依次包含具有负的屈光力的第1透镜l1、具有负的屈光力的第2透镜l2以及具有正的屈光力的第3透镜l3的三个透镜作为透镜。第1透镜l1为单透镜。第2透镜l2与第3透镜l3相互接合而构成第1粘合透镜ce1。能够通过第1透镜l1抑制畸变像差和像面弯曲。能够通过第1粘合透镜ce1抑制轴上色差和倍率色差，并且在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中抑制轴上色差和倍率色差方面有利。优选第1透镜l1的物体侧的透镜面为平面，在这种情况下，能够减小第1透镜l1的外径。并且，当将第1透镜l1的物体侧的透镜面设为平面时，能够提高制造性，并且，能够减少灰尘和/或液体等附着于第1透镜l1的物体侧的面。另外，图1的例子中，在第1透镜l1与第2透镜l2之间配置有光学部件pp1。光学部件pp1是入射面与出射面平行且不具有屈光力的部件，并不是透镜。在本发明中也可以是省略了光学部件pp1的结构。另外，根据需要，也可以构成为光学部件pp1不具有过滤器功能。后组gb仅具备从物体侧朝向像侧依次包含具有正的屈光力的第4透镜l4、具有正的屈光力的第5透镜l5以及具有负的屈光力的第6透镜l6的三个透镜作为透镜。第4透镜l4为单透镜。第5透镜l5与第6透镜l6相互接合而构成第2粘合透镜ce2。能够通过第4透镜l4抑制球面像差。能够通过第2粘合透镜ce2抑制倍率色差，并且在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中抑制倍率色差方面有利。另外，图1的例子中，在第6透镜l6与像面sim之间配置有光学部件pp2。光学部件pp2是入射面与出射面平行且不具有屈光力的部件，并不是透镜。光学部件pp2是假定了棱镜、过滤器和/或盖玻璃等的部件。另外，当使光路弯曲的棱镜用于光学部件pp2时，光路成为弯曲光路，但为了便于理解，图1中示出了光路展开图。在本发明中也可以是省略了光学部件pp2的结构。本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第2透镜l2与第3透镜l3的合成焦距设为f23，将前组ga的焦距设为fa时，满足下述条件式(1)。f23为第1粘合透镜ce1的焦距。通过使值不成为条件式(1)的下限以下，能够良好地抑制畸变像差和像面弯曲。而且，如果设为满足下述条件式(1-1)的结构，则能够形成更加良好的特性。-1.7＜|f23|/fa(1)-1.4＜|f23|/fa(1-1)另外，|f23|是绝对值，因此0≤|f23|，并且，前组ga具有负的屈光力，因此fa＜0，根据这些得知|f23|/fa≤0。并且，本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第3透镜l3的像侧的透镜面到第4透镜l4的物体侧的透镜面的在光轴上的空气换算距离设为d34，将整个系统的焦距设为f时，满足下述条件式(2)。通过使值不成为条件式(2)的下限以下，能够良好地抑制像散和像面弯曲。通过使值不成为条件式(2)的上限以上，能够抑制光学系统的总长和外径变大。而且，如果设为满足下述条件式(2-1)的结构，则能够形成更加良好的特性。0.4＜d34/f＜2(2)0.6＜d34/f＜1(2-1)并且，本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第1透镜l1的像侧的透镜面的曲率半径设为r2，将第1透镜l1的物体侧的透镜面的曲率半径设为r1时，满足下述条件式(3)。通过使值不成为条件式(3)的下限以下，能够良好地抑制畸变像差。通过使值不成为条件式(3)的上限以上，能够减小第1透镜l1的外径。而且，如果设为满足下述条件式(3-1)的结构，则能够形成更加良好的特性，如果设为满足下述条件式(3-2)的结构，则能够形成进一步良好的特性。0.8＜(1+r2/r1)/(1-r2/r1)＜1.6(3)0.9＜(1+r2/r1)/(1-r2/r1)＜1.2(3-1)1≤(1+r2/r1)/(1-r2/r1)＜1.2(3-2)而且，本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第1透镜l1的焦距设为f1，将前组ga的焦距设为fa时，优选满足下述条件式(4)。通过使值不成为条件式(4)的上限以上，能够良好地抑制畸变像差和像面弯曲。而且，如果设为满足下述条件式(4-1)的结构，则能够形成更加良好的特性。f1/fa＜0.8(4)f1/fa＜0.5(4-1)另外，第1透镜l1是具有负的屈光力的透镜，因此f1＜0，并且，前组ga具有负的屈光力，因此fa＜0，根据这些得知0＜f1/fa。并且，本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第2透镜l2的d线基准的色散系数设为v2，将第3透镜l3的d线基准的色散系数设为v3时，优选满足下述条件式(5)。在本实施方式的内窥镜用物镜光学系统的结构中，通过使值不成为条件式(5)的上限以上，在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中抑制轴上色差和倍率色差方面有利。并且，通过使值不成为条件式(5)的上限以上，容易对构成第1粘合透镜ce1的负透镜和正透镜这两者使用高屈光率高分散材料。由此，能够增强第1粘合透镜ce1中的正透镜的屈光力，因此容易使第1粘合透镜ce1具有较强的正屈光力，并且容易减小第1透镜l1的外径。而且，如果设为满足下述条件式(5-1)的结构，则能够形成更加良好的特性，如果设为满足下述条件式(5-2)的结构，则能够形成进一步良好的特性。|v2-v3|＜15(5)|v2-v3|＜10(5-1)|v2-v3|＜5(5-2)另外，|v2-v3|为绝对值，通常，构成粘合透镜的负透镜与正透镜的色散系数不同，因此0＜|v2-v3|。并且，本实施方式的内窥镜用物镜光学系统中，当将第5透镜l5的d线基准的色散系数设为v5，将第6透镜l6的d线基准的色散系数设为v6时，优选满足下述条件式(6)。通过使值不成为条件式(6)的下限以下，在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中抑制倍率色差方面有利。通过使值不成为条件式(6)的上限以上，能够抑制倍率色差的校正量变得过大，并且能够最佳地控制倍率色差。而且，如果设为满足下述条件式(6-1)的结构，则能够形成更加良好的特性。41.5＜|v5-v6|＜80(6)43.5＜|v5-v6|＜75(6-1)上述优选结构和可能的结构可以任意组合，并且优选根据所需要的规格适当选择性地采用。根据本实施方式，能够实现在广角下，可以在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中良好地校正色差，可实现透镜外径的小型化，并且具有较高的光学性能的内窥镜用物镜光学系统。另外，“透镜外径的小型化”能够通过比较以焦距标准化的透镜系统的透镜外径来确认。并且，此处所说的“广角”是指最大全视角为150度以上的情况。接着，对本发明的内窥镜用物镜光学系统的数值实施例进行说明。另外，考虑内窥镜的使用状况，以下说明的实施例的基本透镜数据和图4～图6所示的像差图中载置了对物体距离为10mm(毫米)且物体面曲率半径为10mm(毫米)的物体进行观察时的内窥镜。[实施例1]图1中示出表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图，其图示方法如上所述，因此此处省略一部分重复说明。实施例1的内窥镜用物镜光学系统从物体侧朝向像侧依次包含具有负的屈光力的前组ga、孔径光圈st以及具有正的屈光力的后组gb。前组ga仅具备从物体侧朝向像侧依次包含第1透镜l1、第2透镜l2以及第3透镜l3的三个透镜作为透镜。在第1透镜l1与第2透镜l2之间配置有光学部件pp1。后组gb从物体侧朝向像侧依次包含第4透镜l4、第5透镜l5以及第6透镜l6。第2透镜l2与第3透镜l3相互接合而构成第1粘合透镜ce1。第5透镜l5与第6透镜l6相互接合而构成第2粘合透镜ce2。以上为实施例1的内窥镜用物镜光学系统的概要。将实施例1的内窥镜用物镜光学系统的基本透镜数据示于表1，将规格示于表2。表1中，sn一栏中示出将最靠近物体侧的面设为第1面，并且随着朝向像侧而编号逐一增加时的面编号，r一栏中示出各面的曲率半径，d一栏中示出各面和与其像侧相邻的面在光轴上的面间隔。并且，nd一栏中示出各构成要件相对于d线的屈光率，vd一栏中示出各构成要件的d线基准的色散系数。表1中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径的符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径的符号设为负。表1中一同示出了孔径光圈st、光学部件pp1以及光学部件pp2。表1中，相当于孔径光圈st的面的面编号一栏中记载有面编号和(st)这样的词。表1中d的最下栏的值为表中最靠近像侧的面与像面sim之间的间隔。表2中，以d线基准示出整个系统的焦距f、空气换算距离下的整个系统的后焦距bf、f值fno.以及最大全视角2ω的值。2ω一栏的(°)表示单位为度。在各表的数据中，使用度作为角度单位，使用mm(毫米)作为长度单位，但光学系统也可以通过放大比例或缩小比例来使用，因此也可以使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载了以规定的位数四舍五入的数值。[表1]实施例1snrdndvdobj10.0000010.00001∞0.40001.8829940.7821.382000.64613∞0.30001.8829940.784∞0.03505∞0.35002.0010029.1361.661000.87231.8051825.427-2.686000.87418(st)∞0.01759∞1.02931.5377574.7010-1.709000.100011∞0.89771.4387594.6612-0.953000.35001.8466623.7813-1.538000.394714∞1.65001.5591953.9015∞1.50001.5591953.9016∞0.30001.5163364.0617∞0.0656[表2]实施例1f1.229bf2.540fno.7.212ω(°)153.2图4中示出实施例1的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。图4中从左开始依次表示球面像差、像散、畸变像差以及倍率色差。球面像差图中，分别用黑实线、长虚线、短虚线以及双点划线表示d线、c线、f线以及h线中的像差。像散图中，用实线表示弧矢方向的d线中的像差，用短虚线表示子午方向的d线中的像差。畸变像差图中，用实线表示d线中的像差。倍率色差图中，分别用长虚线、短虚线以及双点划线表示c线、f线以及h线中的像差。球面像差图的fno.表示f值，其他像差图的ω表示半视角。对于与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法以及图示方法，除非另有说明，否则在以下实施例中也相同，因此在以下省略重复说明。[实施例2]关于实施例2的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图2，将基本透镜数据示于表3，将规格示于表4，将各像差图示于图5。[表3]实施例2snrdndvdobj10.0000010.00001∞0.36001.8829940.7821.126130.45823∞0.30001.8829940.784∞0.03505∞0.35002.0010029.1362.691820.80851.7282528.467-1.930120.79438(st)∞0.01759∞0.89251.5174252.4310-1.412210.100011-4.641580.89201.5952267.7312-0.832000.35001.8466623.7813-1.651700.386814∞1.50001.5591953.9015∞1.50001.5591953.9016∞0.30001.5163364.0617∞0.0614[表4]实施例2f1.181bf2.440fno.7.212ω(°)154.0[实施例3]关于实施例3的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图3，将基本透镜数据示于表5，将规格示于表6，将各像差图示于图6。[表5]实施例3[表6]实施例3f1.198bf2.438fno.7.212ω(°)153.6表7中示出实施例1～3的内窥镜用物镜光学系统的条件式(1)～(6)的对应值。实施例1～3将d线作为基准波长。表7中示出d线基准下的值。[表7]式编号实施例1实施例2实施例3(1)|f23|/fa-1.098-0.548-1.360(2)d34/f0.7260.6880.766(3)(1+r2/r1)/(1-r2/r1)1.0001.0001.000(4)f1/fa0.3420.2060.407(5)|v2-v3|3.710.673.45(6)|v5-v6|70.8843.9643.96根据以上数据得知，实施例1～3的内窥镜用物镜光学系统中，最大全视角为150度以上并且构成为广角，可以在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中良好地校正色差，并且，其他各像差也得到良好地校正，而且实现透镜外径的小型化，从而实现了较高的光学性能。接着，对本发明的实施方式所涉及的内窥镜进行说明。图7中示出本发明的一实施方式所涉及的内窥镜的示意性整体结构图。图7所示的内窥镜100主要具备：操作部102、插入部104以及与连接器部(未图示)连接的通用软线106。插入部104的大半部分是沿着插入路径向任意方向弯曲的柔性部107，该柔性部107的前端连结有弯曲部108，该弯曲部108的前端连结有前端部110。弯曲部108是为了使前端部110朝向所希望的方向而设置的，能够通过转动设置在操作部102的弯曲操作旋钮109来进行弯曲操作。在前端部110的内部前端配设有本发明的实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1。图7中示意性地示出了内窥镜用物镜光学系统1。本实施方式的内窥镜具备本发明的实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统，因此能够实现插入部104的直径细化，并且能够以宽视场进行观察。并且，能够在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域中取得良好的图像，因此能够适宜地适用于通过组合白色光和波长400nm(纳米)附近的激光的使用以及图像处理而得到并且强调了血管和表面结构等的图像的观察中。以上，例举实施方式和实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式和实施例，能够进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、屈光率以及色散系数并不限定于上述各数值实施例中示出的值，可以取其他值。符号说明1-内窥镜用物镜光学系统，2-轴上光束，3-最大视角的光束，100-内窥镜，102-操作部，104-插入部，106-通用软线，107-柔性部，108-弯曲部，109-弯曲操作旋钮，110-前端部，l1-第1透镜，l2-第2透镜，l3-第3透镜，l4-第4透镜，l5-第5透镜，l6-第6透镜，ce1-第1粘合透镜，ce2-第2粘合透镜，ga-前组，gb-后组，pp1、pp2-光学部件，sim-像面，st-孔径光圈，z-光轴，ω-半视角。当前第1页12