CN102597871B - 立体摄影用对物光学系统以及内窥镜 - Google Patents

立体摄影用对物光学系统以及内窥镜 Download PDF

Info

Publication number
CN102597871B
CN102597871B CN201080047616.4A CN201080047616A CN102597871B CN 102597871 B CN102597871 B CN 102597871B CN 201080047616 A CN201080047616 A CN 201080047616A CN 102597871 B CN102597871 B CN 102597871B
Authority
CN
China
Prior art keywords
prism
mentioned
light beam
image capturing
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201080047616.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102597871A (zh
Inventor
浪井泰志
高头英泰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Medical Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Medical Systems Corp filed Critical Olympus Medical Systems Corp
Publication of CN102597871A publication Critical patent/CN102597871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102597871B publication Critical patent/CN102597871B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/08—Stereoscopic photography by simultaneous recording
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00193—Optical arrangements adapted for stereoscopic vision
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2415—Stereoscopic endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G02B30/36—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using refractive optical elements, e.g. prisms, in the optical path between the images and the observer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

能够实现装置的小型化，简单地抑制具有视差的两个图像的图像倾斜并且获取明亮的立体图像。提供一种立体摄影用对物光学系统(1)，其具备：第一棱镜对(3)，其将从同一个被摄体发出的、在一个方向上隔开间隔地并列的具有大致平行的两个光轴的光束变换为在与上述并列方向交叉的方向上隔开间隔地并列的光束；以及第二棱镜对(5)，其对通过该第一棱镜对(3)变换后的两个光束进行变换以缩小该两个光束的光轴的间隔，该第二棱镜对的出射面排列成在与向上述第一棱镜对(3)入射前的上述并列方向正交的方向上并列。

Description

立体摄影用对物光学系统以及内窥镜
技术领域
本发明涉及一种立体摄影用对物光学系统以及内窥镜。
背景技术
以往，已知如下一种立体摄影用光学系统：对一个摄像面进行二分割来对同一个被摄体拍摄具有视差的两个图像(例如参照专利文献1和专利文献2)。在这些专利文献1、2中，在与视差的方向正交的方向上排列两个图像来拍摄具有视差的两个图像。由此，在立体摄影中，能够无损于重要的视差方向的分辨率地进行立体摄影。
专利文献1：日本特开平8-234339号公报
专利文献2：日本特开2004-4869号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1的光学系统中，通过基于三片反射镜的三次反射来使光轴向视差的方向和与视差正交的方向偏移，因此反射方向复杂。在这种情况下，如果不精密地进行每个反射镜的角度调节，则存在以下问题：由于反射镜的倾斜误差而在两个图像中产生倾斜。为了消除图像的倾斜，需要设置调节机构来对每个反射镜的倾斜进行调节，这也导致了装置的大型化。
另外，在专利文献2的光学系统中，通过基于两片反射镜的两次反射使光轴向视差的方向和与视差正交的方向偏移，这种方法简单，但在摄像面小且F数(光圈数)小的情况下，会存在以下问题：无法将使光束全部反射那样的大的反射镜以互不干扰的方式进行配置。因此存在不能获取明亮的立体图像的问题。
本发明是鉴于上述情况而完成的，提供一种能够实现装置的小型化、能够简单地抑制具有视差的两个图像的图像倾斜并且获取明亮的立体图像的立体摄影用对物光学系统以及内窥镜。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明提供以下方式。
本发明的第一方式是一种立体摄影用对物光学系统，具备：第一棱镜对，其将从同一个被摄体发出的、在一个方向上隔开间隔地并列的具有大致平行的两个光轴的光束变换为在与上述并列方向交叉的方向上隔开间隔地并列的光束；以及第二棱镜对，其对通过该第一棱镜对变换后的两个光束进行变换以缩小该两个光束的光轴的间隔，该第二棱镜对的出射面排列成在与向上述第一棱镜对入射前的上述并列方向正交的方向上并列。
根据上述本发明的第一方式，通过使从同一个被摄体发出的、在一个方向上隔开间隔地并列的大致平行的两个光束通过第一棱镜对，能够使并列方向旋转，从而将两个光束变换为在与向第一棱镜对入射前的并列方向交叉的方向上并列。之后，进一步使两个光束通过第二棱镜对，由此能够缩小两个光束的光轴间隔而从出射面射出，该出射面在与向第一棱镜对入射前的并列方向正交的方向上并列。由此，能够使从同一个被摄体发出的在一个方向上隔开间隔地并列的具有视差的两个光束成为在与该并列方向正交的方向上并排的两个光束而入射到同一个摄像面，来进行立体摄影。
在这种情况下，不使用反射镜而使用棱镜，由此不需要进行反射面之间的位置调节，能够防止产生图像的倾斜。另外，不需要位置调节机构，从而能够实现小型化。并且，通过第二棱镜对使光束间隔缩小，因此在向第二棱镜对入射前的状态下，能够设为使光束间隔大的状态。其结果是，能够将具有大的光束直径的光束互不干扰地引导至同一个摄像面。由此，能够降低F数来进行明亮的立体摄影。
在上述第一方式中，也可以是上述第一棱镜对将两个上述光束变换为在与上述并列方向正交的方向上并列的光束。
通过这样，第二棱镜对只要在与向第一棱镜对入射前的并列方向正交的方向上缩小光束间隔即可，从而能够采用避免第二棱镜之间的干扰的形状简单的棱镜，并且能够小型化。
在上述第一方式中，也可以是构成上述第一棱镜对和上述第二棱镜对的各棱镜分别具备使入射的光束平行地偏移的相互平行的两个反射面。
通过这样，即使不高精度地进行构成上述第一和第二棱镜对的各棱镜的定位，也能够使光束高精度地平行偏移。
在上述第一方式中，也可以是从物体侧起依次具备一对负透镜群、上述第一棱镜对、一对正透镜群以及上述第二棱镜对，使从该第二棱镜对射出的两个大致平行的光束并排地入射到摄像面。
通过这样，来自被配置在物体侧的被摄体的大范围的光束分别通过负透镜群而被变换为大致平行的光束，作为在一个方向上并列的相互大致平行的光束而分别入射到构成第一棱镜对的各棱镜中。在第一棱镜对中，使光束偏移以使并列方向旋转。并且，偏移后的两个光束被一对正透镜分别会聚，之后，通过第二棱镜对使光轴间隔缩小。由此，能够使两个光束在与向第一棱镜入射前的并列方向正交的方向上并排地入射到足够小的摄像面，来进行立体摄影。
在这种情况下，能够在第二棱镜对的前级维持比较宽的光轴间隔，因此能够避免正透镜群之间的干扰而使用直径比较大的透镜，能够降低F数。
在上述第一方式中，也可以是构成上述透镜群的一个以上的透镜具有复曲面，该复曲面对要向上述摄像面入射的光束施加倍率，其中，与该复曲面沿向上述第一棱镜对入射前的上述并列方向对光束施加的倍率相比，该复曲面沿与该并列方向正交的方向对光束施加的倍率小。
这样，通过复曲面使沿着与视差方向正交的方向施加的倍率比沿着视差方向施加的倍率小，从而能够在立体摄影中保持重要的视差方向的分辨率，并且能够使两个光束并排地入射到同一个摄像面。
在上述第一方式中，也可以是还具备缩小上述光束的光圈，上述复曲面被配置为比上述光圈更靠近物体侧。
通过这样，能够使光圈的形状成为单纯的圆形。
本发明的第二方式是一种内窥镜，该内窥镜在插入部的前端具备上述任一个立体摄影用对物光学系统。
根据上述本发明的第二方式，通过在插入部的前端配置小型的立体摄影用对物光学系统，能够实现插入部的外径尺寸的小型化，并且能够在插入了插入部的体腔内进行明亮的立体摄影。
发明的效果
根据本发明，发挥以下效果：能够实现装置的小型化，简单地抑制具有视差的两个图像的图像倾斜，并且获取明亮的立体图像。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统的整体结构的(XZ)俯视图。
图2是图1的立体摄影用对物光学系统的(YZ)侧视图。
图3是从物体侧观察图1的立体摄影用对物光学系统而得到的主视图。
图4是表示对由图1的立体摄影用对物光学系统收集到的光进行拍摄的摄像元件的摄像面的主视图。
图5是表示图1的立体摄影用对物光学系统的变形例的(XZ)俯视图。
图6是图5的立体摄影用对物光学系统的(YZ)侧视图。
图7是从物体侧观察图5的立体摄影用对物光学系统而得到的主视图。
图8A是表示本实施方式的第一实施例的沿XZ平面的镜头结构图。
图8B是表示本实施方式的第一实施例的沿YZ平面的镜头结构图。
图9A是图8A和图8B所示的镜头结构的XZ截面的球面像差图。
图9B是图8A和图8B所示的镜头结构的YZ截面的球面像差图。
图9C是图8A和图8B所示的镜头结构的像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图。
图9D是图8A和图8B所示的镜头结构的对角方向的畸变像差图。
图9E是图8A和图8B所示的镜头结构的对角方向的倍率色像差图。
图10A是表示本实施方式的第二实施例的沿XZ平面的镜头结构图。
图10B是表示本实施方式的第二实施例的沿YZ平面的镜头结构图。
图11A是图10A和图10B所示的镜头结构的XZ截面的球面像差图。
图11B是图10A和图10B所示的镜头结构的YZ截面的球面像差图。
图11C是图10A和图10B所示的镜头结构的像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图。
图11D是图10A和图10B所示的镜头结构的对角方向的畸变像差图。
图11E是图10A和图10B所示的镜头结构的对角方向的倍率色像差图。
图12A是表示本实施方式的第三实施例的沿XZ平面的镜头结构图。
图12B是表示本实施方式的第三实施例的沿YZ平面的镜头结构图。
图13A是图12A和图12B所示的镜头结构的XZ截面的球面像差图。
图13B是图12A和图12B所示的镜头结构的YZ截面的球面像差图。
图13C是图12A和图12B所示的镜头结构的像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图。
图13D是图12A和图12B所示的镜头结构的对角方向的畸变像差图。
图13E是图12A和图12B所示的镜头结构的对角方向的倍率色像差图。
图14A是表示本实施方式的第四实施例的沿XZ平面的镜头结构图。
图14B是表示本实施方式的第四实施例的沿YZ平面的镜头结构图。
图15A是图14A和图14B所示的镜头结构的XZ截面的球面像差图。
图15B是图14A和图14B所示的镜头结构的YZ截面的球面像差图。
图15C是图14A和图14B所示的镜头结构的像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图。
图15D是图14A和图14B所示的镜头结构的对角方向的畸变像差图。
图15E是图14A和图14B所示的镜头结构的对角方向的倍率色像差图。
图16A是表示本实施方式的第五实施例的沿XZ平面的镜头结构图。
图16B是表示本实施方式的第五实施例的沿YZ平面的镜头结构图。
图17A是图16A和图16B所示的镜头结构的XZ截面的球面像差图。
图17B是图16A和图16B所示的镜头结构的YZ截面的球面像差图。
图17C是图16A和图16B所示的镜头结构的像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图。
图17D是图16A和图16B所示的镜头结构的对角方向的畸变像差图。
图17E是图16A和图16B所示的镜头结构的对角方向的倍率色像差图。
具体实施方式
参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统以及内窥镜进行以下说明。
本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1被配置在内窥镜的插入部的前端，如图1～图3所示，具备：一对第一透镜群2，其被配置在物体侧；一对第一棱镜(第一棱镜对)3，其使通过该一对第一透镜群2的两个光束偏移；一对第二透镜群4，其使通过了该一对第一棱镜3的两个光束通过；以及一对第二棱镜(第二棱镜对)5，其使通过了该一对第二透镜群4的两个光束偏移以使它们的光轴靠近。
如图1和图3所示，在一个方向上并列地配置第一透镜群2，该第一透镜群2分别具有负光焦度。由此，对从被配置在物体侧的被摄体的大范围发出的光进行会聚，形成大致为平行光束的两个光束。通过一对第一透镜群2形成的两个光束形成为互相具有间隔且大致平行。
构成第一棱镜对的各棱镜3分别是由平行六面体构成的平行四边形棱镜。各棱镜3具备互相平行的入射面3a和出射面3b以及配置在入射面3a和出射面3b之间的互相平行的两个反射面3c。当由第一透镜群2形成的光束从构成第一棱镜对的棱镜3的入射面3a入射到棱镜3内时，在棱镜3内被两个反射面3c反射两次后，从出射面3b射出。
如图1～图3所示，对于构成该第一棱镜对的各棱镜3的入射面3a，将其中心位置配置在与一对第一透镜群2的光轴分别一致的位置处。另外，对于各棱镜3的出射面3b，将其中心位置并列地配置在与一对第一透镜群2的并列方向正交的方向。即，一对第一棱镜3改变光束以使一对第一透镜群2的光轴的并列方向旋转90°。
另外，一对第二透镜群4具有对从第一棱镜对的各棱镜3的出射面3b射出的光束进行会聚的正光焦度。另外，第二透镜群4通过排列多个透镜来构成，这些透镜中的一个以上的透镜具备复曲面。复曲面沿正交的两个方向对要通过的光束施加不同的倍率。在本实施方式中，与沿第一透镜群2的并列方向施加的倍率相比，沿与该并列方向正交的方向施加的倍率小。
构成第二棱镜对的各棱镜5也分别是由平行六面体构成的平行四边形棱镜。各棱镜5具备互相平行的入射面5a和出射面5b以及配置在入射面5a和出射面5b之间的互相平行的两个反射面5c。当通过第二透镜群4形成的光束从构成第二棱镜对的棱镜5的入射面5a入射到棱镜5内时，在棱镜5内被两个反射面5c反射两次后，从出射面5b射出。
另外，如图1～图3所示，对于构成第二棱镜对的各棱镜5的入射面5a，将中心位置配置在与一对第二透镜群4的光轴分别一致的位置处。另外，配置各棱镜5的出射面5b以使从一对第二透镜群4射出的光束的光轴间隔缩小。即，通过了一对第二透镜群4的两个光束通过一对第二棱镜5，由此以不改变其并列方向而仅其光轴间隔缩小的状态从棱镜5的出射面5b射出。
从第二棱镜对射出的光束直接入射到配置在该棱镜对后级的摄像元件6的摄像面6a。即，如图4所示，光束C 1、C2沿与第一透镜群2的并列方向正交的方向并列地入射到摄像面6a，该光束C1、C2通过一对第二透镜群4而形成为具有第一透镜群2的并列方向长而与该并列方向正交的方向短这种截面形状。
对以这种方式构成的本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1的作用进行以下说明。
根据本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1，从被摄体发出的光被入射到光轴具有间隔的一对第一透镜群2，由此成为具有视差的大致平行的光束而射出。从第一透镜群2射出的光束被分别入射到配置在其后级的构成第一棱镜对的平行四边形棱镜3的入射面3a。
在平行四边形棱镜3内具备被制造成高精度互相平行的两个反射面3c，因此从入射面3a入射的光束在棱镜3内被两个反射面3c反射两次之后从出射面3b射出。出射面3b在与入射面3a的并列方向正交的方向上并列，因此使从两个出射面3b射出的两个光束的并列方向相对于入射到两个入射面3a时的并列方向旋转90°。
在这种情况下，两个入射面3a的中心位置的间隔和两个出射面3b的中心位置的间隔分别较大，因此，即使使两个平行四边形棱镜3相对于入射面3a的并列方向倾斜地配置，也能够互不干涉地进行配置以使光轴的并列方向旋转90°。
另外，从平行四边形棱镜3的出射面3b射出的光束的光轴与入射到入射面3a时的光束的光轴高精度地平行。在这种情况下，在本实施方式中，利用平行四边形棱镜3，因而两个反射面3c的平行度不受平行四边形棱镜3的安装精度的影响。因而，即使产生平行四边形棱镜3的安装误差，也能够高精度地保持入射光轴与出射光轴平行。
并且，从平行四边形棱镜3的出射面3b射出的两个光束入射到一对第二透镜群4，由此由于正光焦度而被会聚。在第二透镜群4的某一个透镜中设置有复曲面，因此两个光束成为具有扁平截面的光束而入射到构成第二棱镜对的棱镜5的入射面5a，该扁平截面是沿相互正交的方向对光束施加不同的倍率而得到的。
在这种情况下，根据本实施方式，使具有视差的两个光束以互相具有间隔的状态通过一对第二透镜群4，因此能够确保光束直径较大。因而，能够降低F数而获得明亮的立体图像。
第二棱镜对也由两个平行四边形棱镜5构成，因此从入射面5a入射的光束在棱镜5内被两个反射面5c反射两次后从出射面5b射出。从平行四边形棱镜5的出射面5b射出的光束的光轴与入射到入射面5a时的光束的光轴高精度地平行，即使产生平行四边形棱镜5的安装误差，也能够高精度地保持入射光轴与出射光轴平行。
另外，将一对第二棱镜5以使横向比纵向长的长方形状的出射面5b的长边互相接近的方式相邻配置，使得仅在与向一对第一透镜群2入射光的入射光轴的并列方向正交的方向上缩小光轴间隔。由此，如图4所示，能够使具有视差的光束分别入射到摄像元件6的摄像面6a的相邻区域来进行拍摄，该摄像元件6在出射面5b的后级被配置成与射出面5b相对置。
在这种情况下，对于构成第二棱镜对的两个棱镜5，以使出射面5b的中心位置彼此充分靠近的方式进行配置，但由于仅缩小一个方向的光轴间隔，因此能够使棱镜5之间互不干扰地进行配置。并且，通过这样利用第二棱镜对来缩小两个光束的光轴间隔，能够使用小型的摄像元件6进行立体摄影。
这样，根据本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1，与利用多个反射镜进行反射的以往的光学系统相比，不需要精密地进行反射镜之间的角度调节，能够简单地进行棱镜3、5的定位。因而，不需要设置精密的位置调节机构，能够小型化。
由此，将本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1安装到插入部的前端的内窥镜也能够缩小插入部的直径尺寸。
另外，即使简单地进行定位也无损于向平行四边形棱镜3、5入射的入射光轴与出射光轴之间的平行度，因此能够防止摄像面6a中的图像的倾斜。
另外，即使增大光束直径也能够互不干扰地将光束引导至摄像面6a。其结果是，具有能够降低F数来进行明亮的立体摄影的优点。
此外，在本实施方式中，设为在第一棱镜3中使两个光束的并列方向旋转90°，而在第二棱镜5中不发生旋转，但代替这种方式，也可以在第一和第二棱镜3、5中进行分配以使并列方向的旋转合计旋转90°。在这种情况下，优选在第一棱镜3中的旋转比在第二棱镜5中的旋转大。这是由于，在第二棱镜5中使出射面5b相互靠近，因此在同时进行并列方向的大的旋转的情况下，棱镜5之间会产生干扰，因而要削减干扰部分等，棱镜的形状变得复杂。
另外，在本实施方式中，作为第一和第二棱镜3、5，分别由一对棱镜对构成，但如图5～图7所示，也可以由两对以上的棱镜对构成。在图5～图7所示的例子中，利用构成第一棱镜对的棱镜3使光束向与两个光束的并列方向正交的方向偏移，使并列方向以小于90°的角旋转。另外，作为一对第二棱镜5、一对第三棱镜7，采用了如下的棱镜：使光束分别向与入射到第一棱镜3之前的两个光束的并列方向平行的方向和垂直的方向偏移。
由此，作为具有与摄像面6a相对置的出射面7b的第三棱镜7，与上述实施方式同样地，能够采用具有以下功能的棱镜：仅在与向一对第一透镜群2入射的入射光轴的并列方向正交的方向上缩小光束的间隔，从而能够使结构变得简单。另外，即使由于简单地进行定位而平行四边形棱镜7的两个反射面7c的位置变动，也无损于向平行四边形棱镜7入射的入射光轴与出射光轴之间的平行度，因此能够防止摄像面6a中的图像的倾斜。
此外，棱镜的结构并不仅限于上述实施方式，能够进行如下等变形：利用第一棱镜3使光束向与两个光束的并列方向正交的方向偏移，将第二棱镜5设为使两个光束偏移以使两个光束在与入射到第一棱镜3前的并列方向正交的方向上并列。
实施例
在此，参照附图对本实施方式所涉及的立体摄影用对物光学系统1的实施例进行以下说明。在各实施例中，对两对透镜群2、4和两对棱镜3、5(或者三对棱镜3、5、7)中一方的透镜群2、4和棱镜3、5(或者棱镜3、5、7)示出附图和透镜数据，而对另一方透镜群2、4和棱镜3、5省略说明。
(实施例1)
在图8A和图8B中示出了实施例1所涉及的立体摄影用对物光学系统1的镜头结构图，透镜数据在下述示出。另外，在图9A至图9E中示出了本实施例的物镜的各像差图。图8A是沿XZ平面的镜头结构图，图8B是沿YZ平面的镜头结构图。
图9A是XZ截面的球面像差图，图9B是YZ截面的球面像差图，图9C是像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图，图9D是对角方向的畸变像差图，图9E是对角方向的倍率色像差图。另外，图9A、图9E中，实线为针对e线(546.07nm)的像差图、点划线为针对F线(486.13nm)的像差图、虚线为针对C线(656.27nm)的像差图。
面数据
非球面数据
(实施例2)
在图10A和图10B中示出了实施例2所涉及的立体摄影用对物光学系统的镜头结构图，透镜数据在下述示出。另外，在图11A至图11E中示出了本实施例的物镜的各像差图。图10A是沿XZ平面的镜头结构图，图10B是沿YZ平面的镜头结构图。
图11A是XZ截面的球面像差图，图11B是YZ截面的球面像差图，图11C是像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图，图11D是对角方向的畸变像差图，图11E是对角方向的倍率色像差图。另外，在图11A、图11E中，实线为针对e线(546.07nm)的像差图、点划线为针对F线(486.13nm)的像差图、虚线为针对C线(656.27nm)的像差图。
面数据
非球面数据
(实施例3)
在图12A和图12B中示出了实施例3所涉及的立体摄影用对物光学系统的镜头结构图，透镜数据在下述示出。另外，在图13A至图13E中示出了本实施例的物镜的各像差图。图12A是沿XZ平面的镜头结构图，图12B是沿YZ平面的镜头结构图。
图13A是XZ截面的球面像差图，图13B是YZ截面的球面像差图，图13C是像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图，图13D是对角方向的畸变像差图，图13E是对角方向的倍率色像差图。另外，在图13A、图13E中，实线为针对e线(546.07nm)的像差图、点划线为针对F线(486.13nm)的像差图、虚线为针对C线(656.27nm)的像差图。
面数据
非球面数据
(实施例4)
在图14A和图14B中示出了实施例4所涉及的立体摄影用对物光学系统的镜头结构图，透镜数据在下述示出。另外，在图15A至图15E中示出了本实施例的物镜的各像差图。图14A是沿XZ平面的镜头结构图，图14B是沿YZ平面的镜头结构图。
图15A是XZ截面的球面像差图，图15B是YZ截面的球面像差图，图15C是像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图，图15D是对角方向的畸变像差图，图15E是对角方向的倍率色像差图。另外，在图15A、图15E中，实线为针对e线(546.07nm)的像差图、点划线为针对F线(486.13nm)的像差图、虚线为针对C线(656.27nm)的像差图。
面数据
非球面数据
(实施例5)
在图16A和图16B中示出了实施例5所涉及的立体摄影用对物光学系统的镜头结构图，透镜数据在下述示出。另外，在图17A至图17E中示出了本实施例的物镜的各像差图。图16A是沿XZ平面的镜头结构图，图16B是沿YZ平面的镜头结构图。
图17A是XZ截面的球面像差图，图17B是YZ截面的球面像差图，图17C是像散，是用实线表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虚线表示子午方向(XZ方向)像散的像差图，图17D是对角方向的畸变像差图，图17E是对角方向的倍率色像差图。另外，在图17A、图17E中，实线为针对e线(546.07nm)的像差图、点划线为针对F线(486.13nm)的像差图、虚线为针对C线(656.27nm)的像差图。
面数据
非球面数据
上述实施例1～5的立体摄影用对物光学系统满足以下条件式(1)～(9)。
条件式(1)0.4≤纵焦距/横焦距≤0.7
条件式(2)-3≤第一透镜/横焦距≤-1.5
条件式(3)2≤2-O纵/横焦距≤7.5
条件式(4)2.1≤5-TO/横焦距≤6.6
条件式(5)0.8≤第二变形面R比(横/纵)≤2.75
条件式(6)0≤第四变形面R比(横/纵)≤1.6
条件式(7)0.45≤第一反射面距离/横焦距≤2.2
条件式(8)0.7≤第二反射面距离/纵焦距≤4.5
条件式(9)1.2≤从光圈后的合成焦距/横焦距≤2.8
条件式(1)是用于与摄像面的纵横的大小相对应的条件式，如果超过该条件式(1)的范围，则纵横上的失真大小不同，因此成为不自然的图像。
条件式(2)是用于校正中心凸起的条件式，如果焦度变大，则中心凸起变大，如果焦度变小，则第一透镜的光线高度变大，因此导致系统大型化。并且，复眼透镜之间发生干扰使布局变得困难。
条件式(3)是用于校正纵横的彗差的必要的条件式，用于在纵横的像面弯曲量未必一致的情况下，通过分别控制纵横的彗差来对准像面位置。如果超过该条件式(3)的范围，则通过彗差的校正不能校正像面弯曲的变化量，纵横的像面位置变得不一致。
条件式(4)是接合透镜的焦度配置，进行轴上色像差和倍率色像差的校正。如果焦度变小，则倍率色像差变大，如果焦度变大，则倍率色像差变小，变得难以进行轴上色像差校正。
条件式(5)、(6)是变形面的R比的范围，是用于校正凸起的条件式。如果超过这些条件式(5)、(6)的范围，则随着中心凸起周边也产生大的凸起。如果超过条件式(5)、(6)的上限，则在横向上弧矢像面向超出的方向倾斜而子午像面向不足的方向倾斜。如果超过下限，则同样地在横向上弧矢像面向不足的方向倾斜而子午像面向超出的方向倾斜。
条件式(7)、(8)是用于进入反射面的条件式。在条件式(7)、(8)的下限的情况下，不能充分确保布局所需的进入反射面的空间。如果超过上限，则由于保留了需要以上的空间而导致光学系统的总长过长，因此布局不理想。
条件式(9)是用于使整个系统小型化的条件式，如果超过该条件式(9)的上限即光圈后的正群的焦度小，则总长变长而不理想。如果超过条件式(9)的下限即焦度大，则后焦距变短，难以确保放置反射部件的空间。
附图标记的说明
1：立体摄影用对物光学系统；2：第一透镜群(一对负透镜群)；3：棱镜(第一棱镜)；3c、5c：反射面；4：第二透镜群(一对正透镜群)；5：棱镜(第二棱镜)；5b：出射面；6a：摄像面。

Claims (7)

1.一种立体摄影用对物光学系统，具备：
第一棱镜对，其将从同一个被摄体发出的、在一个方向上隔开间隔地并列的具有大致平行的两个光轴的光束变换为在与上述一个方向交叉的方向上隔开间隔地并列的光束；以及
第二棱镜对，其对通过该第一棱镜对变换后的两个光束进行变换以缩小该两个光束的光轴的间隔，该第二棱镜对的出射面排列在与上述一个方向正交的方向上，
其中，上述第一棱镜对仅由第一平行四边形棱镜和第二平行四边形棱镜构成，该第一平行四边形棱镜使具有上述两个光轴中的一个光轴的光束在包含上述一个光轴的第一平面内仅反射两次，该第二平行四边形棱镜使具有上述两个光轴中的另一个光轴的光束在包含上述另一个光轴的第二平面内仅反射两次，该第二平面与上述第一平面隔开间隔且平行，
通过上述第一平行四边形棱镜和上述第二平行四边形棱镜将在上述一个方向上隔开间隔地并列的具有大致平行的两个光轴的光束变换为在与上述一个方向交叉的方向上隔开间隔地并列的光束，
其中，通过该第一棱镜对变换前的两个光束与变换后的两个光束的传播方向为同一方向。
2.根据权利要求1所述的立体摄影用对物光学系统，其特征在于，
上述第一棱镜对将两个上述光束变换为在与上述一个方向正交的方向上并列的光束。
3.根据权利要求1所述的立体摄影用对物光学系统，其特征在于，
构成上述第一棱镜对的各棱镜使分别入射的光束向与上述一个方向正交的方向偏移，
构成上述第二棱镜对的各棱镜使分别入射的光束向与上述一个方向平行的方向偏移。
4.根据权利要求1所述的立体摄影用对物光学系统，其特征在于，
从物体侧起依次具备一对负透镜群、上述第一棱镜对、一对正透镜群以及上述第二棱镜对，使从该第二棱镜对射出的两个大致平行的光束并排地入射到摄像面。
5.根据权利要求4所述的立体摄影用对物光学系统，其特征在于，
构成上述负透镜群和上述正透镜群的一个以上的透镜具有复曲面，该复曲面对要向上述摄像面入射的光束施加倍率，其中，与该复曲面沿上述一个方向对光束施加的倍率相比，该复曲面沿与该一个方向正交的方向对光束施加的倍率小。
6.根据权利要求5所述的立体摄影用对物光学系统，其特征在于，
还具备缩小上述光束的光圈，
上述复曲面被配置为比上述光圈更靠近物体侧。
7.一种内窥镜，在插入部的前端具备根据权利要求1所述的立体摄影用对物光学系统。
CN201080047616.4A 2009-10-23 2010-10-22 立体摄影用对物光学系统以及内窥镜 Expired - Fee Related CN102597871B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009244658 2009-10-23
JP2009-244658 2009-10-23
PCT/JP2010/068672 WO2011049195A1 (ja) 2009-10-23 2010-10-22 立体撮影用対物光学系および内視鏡

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102597871A CN102597871A (zh) 2012-07-18
CN102597871B true CN102597871B (zh) 2014-12-31

Family

ID=43900418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080047616.4A Expired - Fee Related CN102597871B (zh) 2009-10-23 2010-10-22 立体摄影用对物光学系统以及内窥镜

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8345084B2 (zh)
EP (1) EP2492744A4 (zh)
JP (1) JP5011451B2 (zh)
CN (1) CN102597871B (zh)
WO (1) WO2011049195A1 (zh)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8295693B2 (en) * 2010-07-02 2012-10-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Dual optical path prism and camera in a minimally invasive surgical system
EP2755544B1 (en) 2011-09-13 2019-12-25 Visionsense Ltd Proximal high definition endoscope
WO2013104075A1 (en) 2012-01-13 2013-07-18 Front Street Investment Management Inc., As Manager Of Front Street Diversified Income Class Single optical path anamorphic stereoscopic imager
JP5427323B2 (ja) 2012-01-18 2014-02-26 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 立体視内視鏡用光学系
WO2013114725A1 (ja) * 2012-02-01 2013-08-08 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 立体視内視鏡光学系
JP6019970B2 (ja) * 2012-09-11 2016-11-02 株式会社リコー 全天球型の撮像システムおよび撮像光学系
MX348599B (es) * 2013-02-19 2017-06-21 Integrated Medical Systems Int Inc Endoscopio con extensor de pupila.
CN104000548B (zh) * 2013-02-22 2017-08-04 深圳先进技术研究院 用于三维尺寸测量的双目光电式内窥镜及内窥系统
JP2014174390A (ja) * 2013-03-11 2014-09-22 Olympus Medical Systems Corp 結像光学系、立体撮像装置、及び内視鏡
JP6161520B2 (ja) * 2013-11-14 2017-07-12 オリンパス株式会社 内視鏡対物光学系
CN104656242B (zh) * 2013-11-22 2016-10-05 深圳先进技术研究院 双物镜单图像传感器的内窥镜双目光学系统
JP6150717B2 (ja) 2013-12-05 2017-06-21 オリンパス株式会社 立体撮像光学系、立体撮像装置及び内視鏡
JP6280803B2 (ja) * 2014-04-24 2018-02-14 オリンパス株式会社 立体撮像用光学系、立体撮像装置、及び内視鏡
CN104434006A (zh) * 2014-12-26 2015-03-25 天津工业大学 一种双通道内窥镜
CN107636533A (zh) * 2015-06-03 2018-01-26 奥林巴斯株式会社 摄像装置、内窥镜装置以及摄像方法
DE102015217079B4 (de) 2015-09-07 2017-03-23 Olympus Winter & Ibe Gmbh Optisches System eines Stereo-Videoendoskops, Stereo-Videoendoskop und Verfahren zum Herstellen eines optischen Systems für ein Stereo-Videoendoskop
CN105549184A (zh) * 2016-01-07 2016-05-04 珠海市运泰利自动化设备有限公司 微距成像定位装置
DE102016212470A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-11 Olympus Winter & Ibe Gmbh Optisches System eines Stereo-Videoendoskops, Stereo-Videoendoskop und Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems eines Stereo-Videoendoskops
CN106667418B (zh) * 2016-11-22 2019-03-22 珠海维尔康生物科技有限公司 内窥镜
WO2018189853A1 (ja) 2017-04-13 2018-10-18 オリンパス株式会社 立体視内視鏡光学系及びそれを備えた内視鏡
WO2018211595A1 (ja) 2017-05-16 2018-11-22 オリンパス株式会社 立体視用光学系及びそれを備えた撮像装置
WO2019008618A1 (ja) 2017-07-03 2019-01-10 オリンパス株式会社 立体視用光学系及びそれを備えた撮像装置
DE102017117374A1 (de) * 2017-08-01 2019-02-07 Olympus Winter & Ibe Gmbh Prismenanordnung für ein Stereo-Videoendoskop
WO2019064515A1 (ja) 2017-09-29 2019-04-04 オリンパス株式会社 立体視用光学系及びそれを備えた撮像装置
KR20190054472A (ko) * 2017-11-13 2019-05-22 삼성전자주식회사 전반사 프리즘 유닛, 이를 포함하는 전반사 프리즘 어셈블리 및 라인 빔 형성 장치
JP7154903B2 (ja) * 2018-09-11 2022-10-18 キヤノン株式会社 レンズ装置およびそれを有する撮像装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6471642B1 (en) * 1999-10-08 2002-10-29 Olympus Optical Co., Ltd. Rigid endoscope optical system

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4924853A (en) * 1989-05-22 1990-05-15 Medical Dimensions, Inc. Stereoscopic medical viewing device
US5385138A (en) * 1992-01-21 1995-01-31 Berry; Yale Stereo endoscope for inserting into body cavities
US6450950B2 (en) * 1992-11-12 2002-09-17 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Endoscope having stereo-lateral-view optics
US5743846A (en) * 1994-03-17 1998-04-28 Olympus Optical Co., Ltd. Stereoscopic endoscope objective lens system having a plurality of front lens groups and one common rear lens group
JP3542167B2 (ja) * 1994-05-31 2004-07-14 株式会社ニデック 同時立体眼底カメラ
JP3290824B2 (ja) * 1994-08-23 2002-06-10 オリンパス光学工業株式会社 立体視硬性内視鏡
JPH08234339A (ja) 1995-02-28 1996-09-13 Olympus Optical Co Ltd 撮影用光学装置
JP3631302B2 (ja) * 1995-10-11 2005-03-23 オリンパス株式会社 実体顕微鏡
WO1997027798A1 (en) * 1996-02-01 1997-08-07 Heartport, Inc. Stereoscopic endoscope
JP4302199B2 (ja) * 1998-03-13 2009-07-22 オリンパス株式会社 複数人で観察可能な実体顕微鏡
JP4136087B2 (ja) * 1998-06-29 2008-08-20 キヤノン株式会社 複眼撮像装置
JP4436488B2 (ja) * 1998-07-09 2010-03-24 パナソニック株式会社 ステレオ映像取得装置
DE69921240T2 (de) * 1998-07-09 2006-02-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Vorrichtung zur Herstellung eines Stereoskopischen Bildes
US6614595B2 (en) * 2001-02-16 2003-09-02 Olympus Optical Co., Ltd. Stereo endoscope
JP4248771B2 (ja) * 2001-06-27 2009-04-02 オリンパス株式会社 内視鏡装置
JP3834016B2 (ja) 2003-05-30 2006-10-18 オリンパス株式会社 ステレオ撮影用光学系及びそれを用いたステレオカメラ
US6924948B2 (en) * 2003-08-21 2005-08-02 Arc Design, Inc. Multifocal lens system for digital cameras

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6471642B1 (en) * 1999-10-08 2002-10-29 Olympus Optical Co., Ltd. Rigid endoscope optical system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP特开平9-105866A 1997.04.22 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20120075448A1 (en) 2012-03-29
WO2011049195A1 (ja) 2011-04-28
US8345084B2 (en) 2013-01-01
EP2492744A1 (en) 2012-08-29
JPWO2011049195A1 (ja) 2013-03-14
CN102597871A (zh) 2012-07-18
JP5011451B2 (ja) 2012-08-29
EP2492744A4 (en) 2013-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102597871B (zh) 立体摄影用对物光学系统以及内窥镜
US10274717B2 (en) Optical system, stereoscopic imaging device, and endoscope
EP2737354B1 (en) Wide-angle lens and imaging device
CN104350732B (zh) 摄像装置
CN103685886B (zh) 图像捕获系统和成像光学系统
US6616287B2 (en) Optical element
EP2562577B1 (en) Wide-angle optical imaging system including several objectives
US10330914B2 (en) Stereoscopic imaging optical system assembly, stereoscopic imaging apparatus, and endoscope
EP2342590B1 (en) Reflective triplet optical form with external rear aperture stop for cold shielding
CN102298197B (zh) 成像镜头、配备其的光学设备和用于制造成像镜头的方法
US6278553B1 (en) Optical system having refractive index distribution
US6618207B2 (en) Endoscope lens, and an endoscope equipped with such a lens
EP2806301A1 (en) Stereoscopic endoscope optical assembly
CN102298203B (zh) 变焦镜头、成像设备和用于制造变焦镜头的方法
CN105899993A (zh) 内窥镜物镜光学系统
CN106168707B (zh) 一种成像装置
CN109997065A (zh) 内窥镜用物镜光学系统
CN105814471A (zh) 广角光学系统和内窥镜
CN102819082B (zh) 透镜调心装置及摄像透镜
CN105793756B (zh) 立体摄像光学系统、立体摄像装置以及内窥镜
EP1808719B1 (en) Optical system
CN104570305A (zh) 自由曲面透镜及含有该自由曲面透镜的成像系统
CN115826231B (zh) 一种成像模组及双目立体视觉系统
JP2001100101A (ja) 撮像光学系
CN117666258A (zh) 投影系统和ar投影装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20151116

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Patentee after: Olympus Corporation

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Olympus Medical Systems Corp.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20141231

Termination date: 20181022

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee