CN103562771A

CN103562771A - 内窥镜物镜光学系统

Info

Publication number: CN103562771A
Application number: CN201280025425.7A
Authority: CN
Inventors: 高头英泰
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: EP2784563B1; WO2013077139A1; EP2784563A1; EP2784563A4; JPWO2013077139A1; US20130314805A1; CN103562771B; JP5374667B1; US8824067B2

Abstract

本发明提供一种内窥镜物镜光学系统（1），该内窥镜物镜光学系统（1）从物体侧依次包括正的第1透镜组（G1）、亮度光圈（S）、正的第2透镜组（G2），第1透镜组（G1）由物体侧为平面的负的第1透镜（L1）与正的第2透镜（L2）构成，第2透镜组（G2）由正的第3透镜（L3）与负的第4透镜（L4）接合而成的接合透镜（L34）构成，该内窥镜物镜光学系统（1）满足条件式（1）至（3）。f31、F32以及f分别是第3透镜、第4透镜以及整个系统的焦距，R3和R4分别是第2透镜的物体侧面和像侧面的曲率半径。1.2＜f31/f＜1.55…（1）；－2.8＜f32/f＜－1.98…（2）；0.38＜｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜＜0.77…（3）。

Description

内窥镜物镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种内窥镜物镜光学系统。

背景技术

搭载有由3片～5片左右的透镜构成的一般物镜的内窥镜主要使用CCD等固体摄像元件来提供图像（例如，参照专利文献1至8。）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－258659号公报

专利文献2：日本特开2007－334291号公报

专利文献3：日本特开2006－276779号公报

专利文献4：日本特开2005－148508号公报

专利文献5：日本特开2004－117607号公报

专利文献6：日本特开平7－174966号公报

专利文献7：日本特开平5－288985号公报

专利文献8：日本特开平4－275514号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，为了提高诊断的精度而要求内窥镜图像高画质化，与此相伴，CCD的高像素化也正在推进。在使用了高像素的CCD的情况下，也必须提高物镜的光学性能，特别是需要良好地校正倍率色像差与像面弯曲。另外，病变部的选出也需要广角化。而且，为了减轻患者的负担，透镜直径的小型化和全长的缩短等也是必需的技术特征。

专利文献1至4所记载的内窥镜物镜的视角为120°左右，并不充分，不适合筛选。在专利文献5、6中，公开了一种视角为140°左右的内窥镜物镜，但是由于是在负透镜的后段配置有亮度光圈与正透镜的结构，因此后透镜组中的光线高变高，是不适于小型化的结构。

专利文献2、4、7所记载的内窥镜物镜也成为在负透镜的正后方配置有亮度光圈、在后透镜组中配置有正透镜与接合透镜的结构。在该结构中，由于亮度光圈前后的对称性不好，因此即使能够利用后透镜组校正倍率色像差，也难以取得与轴上色像差之间的平衡。专利文献8所记载的内窥镜物镜存在像面弯曲的校正不充分、无法应对近年来的高像素的摄像元件这样的缺点。

本发明是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种能够利用少数的透镜片数设为广角且小型的结构、并且能够良好地校正像差且也能够适当地应对高像素的摄像元件的内窥镜物镜光学系统。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案。

本发明的第1技术方案是一种内窥镜物镜光学系统，其中，该内窥镜物镜光学系统从物体侧依次包括第1透镜组、亮度光圈、第2透镜组，上述第1透镜组具有正的焦度，并且由物体侧为平面的负的第1透镜与正的第2透镜构成，上述第2透镜组具有正的焦度，并且由正的第3透镜与负的第4透镜接合而成的接合透镜构成，该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1）至（3）：

（1） 1.2＜f31/f＜1.55

（2）－2.8＜f32/f＜－1.98

（3） 0.38＜｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜＜0.77

其中，f31是第3透镜的焦距；f32是第4透镜的焦距；f是整个系统的焦距；R3是第2透镜的物体侧面的曲率半径；R4是第2透镜的像侧面的曲率半径。

本发明的第2技术方案是一种内窥镜物镜光学系统，其中，该内窥镜物镜光学系统从物体侧依次包括第1透镜组、亮度光圈、第2透镜组，上述第1透镜组具有正的焦度，并且由物体侧为平面的负的第1透镜与正的第2透镜构成，上述第2透镜组具有正的焦度，并且由正的第3透镜与负的第4透镜接合而成的接合透镜构成，该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1’）、（2’）以及（4）：

（1’） 1.39＜f31/f＜1.5

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18

（4） 0.6＜g1/g2＜1.08

其中，g1是第1透镜组的焦距；g2是第2透镜组的焦距。

一般来说，为了实现广角而使用的透镜类型是具有第1透镜组为负、第2透镜组为正的结构的负焦距类型。本发明的第1和第2技术方案的物镜光学系统也是该负焦距类型。即，第1透镜由负透镜构成，后续的透镜系统的合成焦距为正。但是，在考虑到光学系统的像差校正的情况下，期望亮度光圈的前后为对称的结构。因此，像各种内窥镜物镜光学系统的类型中的、本发明的第1和第2结构这样，作为亮度光圈前后的透镜组结构，与两透镜组一起具有正的焦度，作为详细的透镜结构，期望从物体侧依次为负、正、亮度光圈、正、负。而且，为了校正色像差，需要将第2透镜组的正的透镜和负的透镜设为接合透镜。

条件式（1）和条件式（2）是主要用于校正倍率色像差的条件式。

在条件式（1）中，在f31/f为上限以上的情况下，倍率色像差变差，C线向曝光不足侧（日文：アンダー）倾斜，F线向过度曝光（日文：オーバー）侧倾斜，因此并不优选。在条件式（2）中，f32/f为下限以下的情况也是相同的。另一方面，在条件式（1）中，在f31/f为下限以下的情况下，F线向过度曝光侧倾斜，特别是由于g线大幅度地叠加，因此画面周边性能劣化变明显。在条件式（2）中，f32/f为上限以上的情况也同样地g线较大地向过度曝光侧倾斜。

条件式（1）和条件式（2）也可以设为以下这样的范围。即使在以下这样的条件式（1’）、（2’）的范围内也能够获得与条件式（1）和条件式（2）相同的效果。

（1’） 1.39＜f31/f＜1.62

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18

通过如上所述限定条件式（1’）的下限，从而条件式（1）的效果进一步增大。而且，通过像条件式（2’）那样进行限定，从而倍率色像差的校正进一步变容易。条件式（1’）的上限比条件式（1）的上限大，但是相对于条件式（2），条件式（2’）的上限被限定，因此即使将条件式（1）的上限缓和相应的量，也能够抑制色像差的劣化。

条件式（3）是关于佩兹伐和的条件式。

在条件式（3）中，在｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜为下限以下的情况下，佩兹伐和为负，因此像面向正侧倾倒而不优选。另一方面，在条件式（3）中，在｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜为上限以上的情况下，佩兹伐和变大，因此像面向曝光不足侧倾倒而不优选。条件式（3）也影响到倍率色像差校正和轴上色像差校正。在条件式（3）中，在下限以下的情况下，轴上色像差和倍率色像差均变大，另一方面，在上限以上的情况下，特别是倍率色像差变大。

条件式（4）是关于亮度光圈前后的焦度配置的条件式，获取倍率色像差与像面弯曲之间的平衡。在焦度均为正的亮度光圈前后，为了确保透镜系统的对称性以不会较大地产生诸像差，期望的是这些焦度的差十分地小。因此，亮度光圈前后的焦度需要处于条件式（4）的范围内。在条件式（4）中，在下限以下的情况下，主要是倍率色像差变差，C线向过度曝光侧变大，F线向曝光不足侧变大。另一方面，在条件式（4）中，在上限以上的情况下，像面向曝光不足侧倾倒而不优选。

进一步期望的是，也可以分别像以下这样限定条件式（4）的上限和下限。

（4’） 0.6＜g1/g2＜1.05

（4”） 0.73＜g1/g2＜1.08

在像上述（4’）、（4”）那样限定了条件式（4）的范围内，倍率色像差和像面弯曲的校正进一步变容易。

在上述第1和第2技术方案中，在满足条件式（4）的基础上，期望的是第1透镜组的焦距处于以下条件式（5）的范围内。

（5） 2＜g1/f＜3.2

特别是倍率色像差被利用条件式（4）进行校正，但是若第1透镜组的焦度过强且在条件式（5）中g1/f为下限以下，则即使以处于条件式（4）的范围的方式调整了第2透镜组的焦度配置，倍率色像差校正也变困难。在条件式（5）中，在g1/f为上限以上的情况下，第1透镜组的焦度变小，导致光学系统全长大型化。

条件式（5）也可以限定为以下这样。

（5’） 2＜g1/f＜2.94

（5”） 2.7＜g1/f＜3.2

通过将条件式（5）的上限限定为条件式（5’）那样，从而对于小型化能够发挥进一步的效果。而且，通过将条件式（5）的下限限定为条件式（5”）那样，从而不仅对进一步发挥倍率色像差的校正的效果是有效的，而且对第1透镜组的透镜直径的小型化也是有效的。

在上述第1和第2技术方案中，优选的是，第2透镜组与条件式（5）相配合地满足以下条件式（6）。

（6） 2.9＜g2/f＜3.6

在条件式（6）中，在g2/f为下限以下的情况下，第2透镜组的焦度变强，即使处于条件式（4）的范围内，像面弯曲的校正也变困难。而且，由于后焦距变短，因此无法确保用于确定摄像面的位置的焦点调整间隔。而且，由于透镜最终面上的光线高变高，因此导致透镜直径大径化，并不优选。另一方面，在条件式（6）中，在g2/f为上限以上的情况下，若第2透镜组的焦度变弱，则后焦距变得过长，全长缩短变困难。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足关于接合透镜形状的条件式（7）、（8）。

（7）－1.2＜R5/R7＜－0.5

（8）－12.4＜R7/D7＜－8

其中，R5是第3透镜的物体侧面的曲率半径；R7是第4透镜的像侧面的曲率半径；D7是第4透镜的光轴上厚度。

条件式（7）主要涉及像面弯曲校正。在条件式（7）中，若R5/R7为下限以下及上限以上，则即使在任意情况下，像面都向曝光不足侧倾倒，因此并不优选。

条件式（7）的上限也可以像以下这样进行限定。在条件式（7’）的范围内，像面弯曲校正进一步变容易。

（7’）－1.2＜R5/R7＜－0.7

在条件式（8）中，在R7/D7为下限以下的情况下，透镜的中心部的厚度与周边部的厚度明显不同，因此成为透镜裂纹、缺口的主要因素。另一方面，在条件式（8）中，在R7/D7为上限以上的情况下，透镜中心厚度变薄，强度也变低而不优选。而且，即使在像差的校正中，像面也向曝光不足侧倾倒，并且失真向负侧变大，因此并不优选。

条件式（8）的下限优选像以下这样进行限定。

（8’) －11＜R7/D7＜－8

与条件式（7）相关联地期望满足以下条件式（9）、（10）。

（9） 2.7＜R5/f＜3.85

（10）－5.3＜R7/f＜－3.2

接合透镜的正透镜的物体侧面的曲率半径在满足条件式（7）的基础上，优选满足条件式（9）。在条件式（9）中，在R5/f为下限以下的情况下，像面向曝光不足侧倾倒，因此弯曲校正变困难，在R5/f为上限以上的情况下，对全长缩短带来障碍。

接合透镜的负透镜的像侧面在满足条件式（7）的基础上，优选满足条件式（10）。在条件式（10）中，在R7/f为下限以下的情况下，像面弯曲校正变困难，在上限以上的情况下，像散扩大而不优选。

条件式（9）、（10）也可以进一步像以下这样分别限定下限和上限。

（9’） 2.7＜R5/f＜3

（9”） 3.11＜R5/f＜3.85

通过将条件式（9）的下限限定为（9’）那样，能够进一步获得像面弯曲的校正效果。另一方面，通过将条件式（9）的上限限定为（9”）那样，易于缩短全长。

（10’）－4.1＜R7/f＜－3.2

（10”）－5.3＜R7/f＜－3.5

通过将条件式（10）的下限限定为条件式（10’）那样，从而能够有效地校正像面弯曲。另一方面，通过将条件式（10）的上限限定为条件式（10”）那样，能够进一步有效地校正像散。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（11）。条件式（11）与条件式（8）相关联地限定了第4透镜的厚度。

（11） 0.3＜D7/f＜0.52

在条件式（11）中，在D7/f为下限以下的情况下，由于为薄壁透镜，因此易于裂纹，由于加工上受到限制，因此并不优选。另一方面，在D7/f为上限以上的情况下，由于透镜后表面的光线高变高，导致透镜直径大径化，因此并不优选。

条件式（11）也可以像以下这样阶段性地进行限定。成为在条件式的（11’）的范围内对加工、而且在条件式（11”）的范围内对加工以及小径化进一步有利的结构。

（11’） 0.32＜D7/f＜0.52

（11”） 0.36＜D7/f＜0.48

在上述第1和第2技术方案中，期望的是满足以下条件式（12）。条件式（12）限定了第2透镜的像侧面的形状。

（12）－2.22＜R4/f＜－0.98

其中，R4是第2透镜的像侧面的曲率半径。

在条件式（12）中，在R4/f为下限以下的情况下，球面像差向过度曝光侧过度校正，在上限以上的情况下，球面像差向曝光不足侧校正不足，因此并不优选。而且，在条件式（12）的范围外，由于彗形像差较大地倾斜，产生彗形光晕，因此导致画质大幅度变差。

若将条件式（12）像以下这样阶段性地进行限定，则能够进一步获得效果。

（12’）－1.85＜R4/f＜－1.22

通过将条件式（12）的下限和上限一起像条件式（12’）那样进行限定，从而球面像差的校正变容易，对于彗形像差校正，也能够进一步进行良好的校正。

也可以仅将条件式（12）的下限像条件式（12”）那样进行限定。

（12”）－1.76＜R4/f＜－0.98

通过该限定，能够进一步良好地校正球面像差。

在上述第1和第2技术方案中，期望的是满足以下条件式（13）。条件式（13）限定了第2透镜的物体侧面的形状。

（13） 2.5＜R3/f＜9.2

其中，R3是第2透镜的物体侧面的曲率半径。

在条件式（13）中，在R3/f为下限以下的情况下，轴上色像差和倍率色像差变差并成为渗色的主要原因而不优选。另一方面，在R3/f为上限以上的情况下，对像面弯曲造成影响，特别是子午像面向曝光不足侧倾斜，因此像散长度变大而不优选。

条件式（13）通过像以下这样进行限定，从而其效果进一步增大。

（13’） 3＜R3/f＜6.2

在上述第1和第2技术方案中，期望的是满足条件式（14）。

（14）－1.05＜f1/f＜－0.65

其中，f1是第1透镜的焦距。

在条件式（14）中，在f1/f为下限以下的情况下，像面向曝光不足侧倾倒，倍率色像差也在C线―F线的差距扩大，并不优选。而且，由于失真偏向正侧，因此难以确保广角。另一方面，在条件式（14）中，在f1/f为上限以上的情况下，由于像面较大地向过度曝光侧倾倒，因此并不优选。

为了校正像面弯曲，期望的是将条件式（14）的上限像以下这样进行限定。

（14’）－1.05＜f1/f＜－0.8

条件式（15）是关于第2透镜的焦度的条件式。

（15） 1.25＜f2/f＜2.6

其中，f2是第2透镜的焦距。

在条件式（15）中，在f2/f为下限以下的情况下，对第2透镜的视角的误差灵敏度变大，除了要求组装精度，也成为视野晕影的产生原因，因此并不优选。而且，轴上色像差的校正也变困难而不优选。另一方面，在条件式（15）中，在f2/f为上限以上的情况下，在轴上色像差的校正中，2次光谱变大，画面中心附近的g线上的渗色产生，并不优选。特别是在焦点偏移的状态下的发生变大，因此成为画质变差的一个原因。

条件式（15）若像以下这样进行限定，则其效果进一步增大。

（15’） 1.5＜f2/f＜2.6

（15”） 1.25＜f2/f＜2

条件式（15’）限定了条件式（15）的下限，进一步增大了误差灵敏度降低的效果。条件式（15”）限定了条件式（15）的上限，能够进行进一步的轴上色像差校正。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（16）。条件式（16）是第2透镜的光轴上的厚度的条件式，是关于像面弯曲校正的条件式。

（16） 1.25＜D3/f＜2.55

其中，D3是第2透镜的光轴上厚度。

在条件式（16）中，在D3/f为下限以下的情况下，像面向负侧倾倒，在D3/f为上限以上的情况下，像面向正侧倾倒，因此并不优选。在这种状况下，若产生由透镜的制造误差引起的倾斜或偏移，则一个像面容易自焦点位置偏移，成为单侧模糊的主要原因，因此导致画质变差。

条件式（16）也可以像以下这样进行限定。

（16’） 1.35＜D3/f＜2.2

通过像条件式（16’）那样限定上限和下限，从而能够进一步获得校正像面弯曲的效果。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（17）。条件式（17）限定了接合透镜的接合面的曲率半径，是关于轴上色像差与倍率色像差校正的条件式。

（17）－1.7＜R6/f＜－1.0

其中，R6是第3透镜与第4透镜之间的接合面的曲率半径。

在条件式（17）中，在R6/f为下限以下的情况下，轴上色像差和倍率色像差均在C线上向负侧变大，在F线上向正侧变大。另一方面，在条件式（17）中，在上限以上的情况下，轴上色像差和倍率色像差均在C线上向正侧变大，在F线上向负侧变大，从画面的中心到周边较大地产生渗色且图像变差，因此并不优选。

也可以将条件式（17）的下限像以下这样进行限定。

（17’）－1.5＜R6/f＜－1.0

通过设为条件式（17’）那样，从而能够进一步良好地校正C线－F线的色像差。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（18）。条件式（18）是关于第1透镜的像侧面的曲率半径的条件式。

（18） 0.55＜R2/f＜0.95

其中，R2是第1透镜的像侧面的曲率半径。

条件式（18）为了能够适当地保持视角而进行失真的校正。

在条件式（18）中，在R2/f为下限以下的情况下，失真向负侧变得过大，因此不仅视角变大，而且周边部的变形变得过大，因此并不优选。另一方面，在条件式（18）中，在R2/f为上限以上的情况下，失真的绝对值变小，只要不缩小整个系统的焦距就成为狭角的物镜光学系统，作为期望一定程度的广角的光学系统的内窥镜物镜光学系统是不合适的。条件式（18）也影响到彗形像差校正。在条件式（18）中，在R2/f为下限以下的場情况下，彗形像差向负侧倾斜，并不优选。另一方面，在R2/f为上限以上的情况下，彗形像差向正侧倾斜，并成为彗形光晕的主要原因，因此并不优选。

而且，将条件式（18）的下限像以下这样进行限定较好。如果处于条件式（18’）的范围内，则与失真、彗形像差一起，校正效果进一步增大。

（18’） 0.75＜R2/f＜0.95

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（19）。条件式（19）是限定第1透镜的厚度的条件式。

（19） 0.29＜D1/f＜0.5

其中，D1是第1透镜的光轴上厚度。

在条件式（19）中，在D1/f为下限以下的情况下，凹透镜的中心部变薄，因此对透镜的强度产生影响，在D1/f为上限以上的情况下，由于光线高增高而招致透镜的厚度增加并透镜直径大径化。

而且，条件式（19）的范围也可以像以下这样进行限定。

（19’） 0.3＜D1/f＜0.42

通过像上述那样进行限定，从而进一步发挥效果。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（20）。条件式（20）限定了第1透镜的像侧面与第2透镜的物体侧面之间的空气当量距离。

（20） 0.24＜D2/f＜1.5

其中，D2是第1透镜的像侧面与第2透镜的物体侧面之间的光轴上空气当量长度。

条件式（20）有助于轴上色像差与像面弯曲校正。在条件式（20）中，在D2/f为下限以下的情况下，2次光谱校正变困难，在g线上向正侧较大地产生，成为画面中心的分辨率变差的主要原因。而且，由于像面向曝光不足侧倾倒，因此并不优选。另一方面，在条件式（20）中，在D2/f为上限以上的情况下，轴上色像差在C线上向正侧较大地产生，在F线上向负侧较大地产生，也导致画面中心的分辨率变差。而且，由于像面向过度曝光侧倾倒，因此并不优选。

条件式（20）通过将下限和上限分别像以下这样进行限定，从而能够进一步有效地校正轴上色像差和像面弯曲。

（20’） 0.24＜D2/f＜0.68

（20”） 0.4＜D2/f＜1.5

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（21）。条件式（21）是关于从第2透镜像侧面到亮度光圈之间的距离的、用于抑制子午像面的变动的条件式。

（21） 0＜D4/f＜0.2

其中，D4是第2透镜的像侧面与亮度光圈之间的光轴上距离。

在条件式（21）中，在D4/f为下限以下的情况下，子午像面向曝光不足侧倾斜，因此并不优选，在D4/f为上限以上的情况下，像面向过度曝光侧倾斜，特别是高次的像面的倾斜变大而不优选。

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（22）。条件式（22）是关于从亮度光圈到第3透镜的物体侧面之间的空气当量距离的条件式。

（22） 0.18＜D5/f＜1.56

其中，D5是亮度光圈与第3透镜的物体侧面之间的光轴上距离。

该条件式（22）是与条件式（21）相同地关于像面弯曲、特别是子午像面的校正的条件式。在条件式（22）中，在D5/f为下限以下的情况下，像面向曝光不足侧倾斜，在D5/f为上限以上的情况下，像面向过度曝光侧倾斜，因此并不优选。

在亮度光圈与第3透镜的物体侧面之间，有时放置红外截止滤波器等用于颜色再现的滤波器、用于截止在处理时使用的激光的滤波器等。此时，也可以将条件式（22）的下限像以下这样进行限定。

（22’) 0.48＜D5/f＜1.56

在条件式（22’）中，在D5/f为下限以下的情况下，滤波器用的空间变得不充分而不优选。

而且，在像面弯曲的校正中，也可以将条件式（22）的上限像以下这样进行限定。

（22”） 0.18＜D5/f＜1.21

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（23）。条件式（23）是关于第3透镜的光轴上的厚度的条件式。

（23） 0.85＜D6/f＜2

其中，D6是第3透镜的光轴上厚度。

在条件式（23）中，在D6/f为下限以下的情况下，透镜的边缘的确保变困难且加工性出现问题，因此并不优选，在D6/f为上限以上的情况下，在轴上色像差中，C线与F线之间的差距（日文：格差）扩大，因此并不优选。

而且，条件式（23）也可以像以下这样进行限定。在条件式（23’）的范围内，由条件式（23）带来的效果进一步增大。

（23’） 0.95＜D6/f＜1.45

在上述第1和第2技术方案中，也可以设为满足以下条件式（24）。为了在生体内进行筛选时降低漏看病变部的风险，期望尽可能地为广角，视角最低也需要124°。处于视野范围的半视角作为广角视野用而期望最低限度满足以下条件式（24）。

（24） ω＞62

其中，ω是半视角。

而且，条件式（24）像以下这样限定其范围，期望的是将视野范围设为130°以上。

（24’） ω＞65

关于病变的拾取，进一步期望像以下这样限定较好。

（24”） ω＞75

在上述第1和第2技术方案中，为了小型化，期望的是满足以下条件式（25）和（26）。

（25） rh1/IH＜1.25

其中，rh1是第1透镜的物体侧面的最大光线高，IH是像高。

条件式（25）是关于第1透镜的外径的条件式。在条件式（25）的范围外，第1透镜的外径变大，因此成为不仅照明系统、钳子通道等的布局变难而且内窥镜的外径自身也大型化的原因，因此并不优选。

（26） LT/f＜9.5

其中，LT是透镜全长（第1透镜的从物体侧面到像面之间的距离）。

条件式（26）是关于光学系统全长的条件式。在条件式（26）的范围外，透镜全长和内窥镜顶端部的硬质长度变长，减轻患者负担的效果变小，因此并不优选。

而且，若条件式（26）像以下这样进行限定，则可预见进一步的小型化。

（26’） LT/f＜8.5

发明的效果

根据本发明的第1和第2技术方案，起到能够利用少数的透镜片数设为广角且小型的结构、并且能够良好地校正像差且也能够适当地应对高像素的摄像元件这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图2是表示本发明的实施例1的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图3是表示图2的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图4是表示本发明的实施例2的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图5是表示图4的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图6是表示本发明的实施例3的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图7是表示图6的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图8是表示本发明的实施例4的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图9是表示图8的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图10是表示本发明的实施例5的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图11是表示图10的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图12是表示本发明的实施例6的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图13是表示图12的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图14是表示本发明的实施例7的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图15是表示图14的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图16是表示本发明的实施例8的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图17是表示图16的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图18是表示本发明的实施例9的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图19是表示图18的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图20是表示本发明的实施例10的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图21是表示图20的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

图22是表示本发明的实施例11的内窥镜物镜光学系统的整体结构的透镜剖视图。

图23是表示图22的内窥镜物镜光学系统的（a）球面像差、（b）像散、（c）畸变像差、（d）倍率色像差的像差曲线图。

具体实施方式

以下，参照图1说明本发明的一实施方式的内窥镜物镜光学系统1。

如图1所示，本实施方式的内窥镜物镜光学系统1从物体侧依次由具有正的光焦度的第1透镜组G1、亮度光圈S、具有正的光焦度的第2透镜组G2构成。

第1透镜组G1从物体侧依次由负的第1透镜L1和正的第2透镜L2构成，该负的第1透镜L1由平面朝向物体侧的平凹透镜构成，该正的第2透镜L2由双凸透镜构成。

第2透镜组G2由粘合正的第3透镜L3与负的第4透镜L4而成的接合透镜L34构成，该正的第3透镜L3由双凸透镜构成，该负的第4透镜L4由凹凸透镜构成。

在接合透镜L34与亮度光圈S之间配置有平行平面板F。平行平面板F是用于截止特定的波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者近红外区域的光等的滤波器。平行平面板F也可以配置在接合透镜L34的后段、或者第1透镜组G1的第1透镜L1与第2透镜L2之间。

在内窥镜物镜光学系统1的像面附近配置有摄像元件（图示省略），与内窥镜物镜光学系统1一起构成了摄像光学系统。在摄像元件上粘贴有用于保护摄像面的玻璃盖片CG。

在此，内窥镜物镜光学系统1满足以下条件式（1）至（3）。

（1） 1.2＜f31/f＜1.55

（2）－2.8＜f32/f＜－1.98

（3） 0.38＜｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜＜0.77

其中，f31是第3透镜L3的焦距；f32是第4透镜L4的焦距；f是整个系统的焦距；R3是第2透镜L2的物体侧面的曲率半径；R4是第2透镜L2的像侧面的曲率半径。

根据如此构成的本实施方式的内窥镜物镜光学系统1，通过将从第1透镜L1到第4透镜L4的各个透镜的焦距设为适当的值，从而能够构成画质良好的紧凑的摄像光学系统。而且，通过采用高像素的摄像元件作为摄像元件，能够在各个物点获得高清晰的图像。

在本实施方式中，也可以设为，取代条件式（1）至（3）而满足以下条件式（1’）、（2’）、（4）。即使如此设置，也能够获得与上述内窥镜物镜光学系统1相同的效果。

（1’） 1.39＜f31/f＜1.5

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18

（4） 0.6＜g1/g2＜1.08

其中，g1是第1透镜组G1的焦距，g2是第2透镜组G2的焦距。

实施例

接着，以下参照图2～图23说明上述实施方式的内窥镜物镜光学系统的实施例1至11。在各个实施例所记载的透镜数据中，r表示曲率半径（单位：mm），d表示面间隔（单位：mm），Ne表示相对于e线的折射率，Vd表示相对于d线的阿贝数。在所参照的像差曲线图中，（a）、（b）、（d）分别表示e线（546.07nm）、g线（435.84nm）、F线（486.13nm）以及C线（656.27nm）的、球面像差、畸变像差以及倍率色像差，（b）表示子午像面（meridional imagesurface）和弧矢像面（sagittal image surface）的像散。

（实施例1）

将本发明的实施例1的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图2中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图3中。

透镜数据

各种数据

（实施例2）

将本发明的实施例2的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图4中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图5中。

透镜数据

各种数据

（实施例3）

将本发明的实施例3的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图6中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图7中。

透镜数据

各种数据

（实施例4）

将本发明的实施例4的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图8中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图9中。

透镜数据

各种数据

（实施例5）

将本发明的实施例5的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图10中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第2透镜组的后方配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图11中。

透镜数据

各种数据

（实施例6）

将本发明的实施例6的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图12中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第2透镜组的后方配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图13中。

透镜数据

各种数据

（实施例7）

将本发明的实施例7的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图14中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第2透镜组的后方配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图15中。

透镜数据

各种数据

（实施例8）

将本发明的实施例8的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图16中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第2透镜组的后方配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图17中。

透镜数据

各种数据

（实施例9）

将本发明的实施例9的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图18中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图19中。

透镜数据

各种数据

（实施例10）

将本发明的实施例10的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图20中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第1透镜组的第1透镜与第2透镜之间配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图21中。

透镜数据

各种数据

（实施例11）

将本发明的实施例11的内窥镜物镜光学系统的结构表示在图22中，以下示出透镜数据和近轴诸量的值。在本实施例中，在第1透镜组的第1透镜与第2透镜之间配置有平行平面板。将本实施例的内窥镜物镜光学系统的像差曲线图表示在图23中。

透镜数据

各种数据

表1中表示各个实施例1至11的结构中的条件式（1）至（26）的数值。

[表1]

根据上述实施例1至11导出以下附记项的发明。

（附记项）

一种内窥镜物镜光学系统，其从物体侧依次包括第1透镜组、亮度光圈、第2透镜组，上述第1透镜组具有正的焦度，并且由物体侧为平面的负的第1透镜与正的第2透镜构成，第2透镜组具有正的焦度，并且由正的第3透镜与负的第4透镜接合而成的接合透镜构成，该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1）至（3）或（1’）、（2’）、（4），

而且，该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（5）至（26）中的至少1个。

（1） 1.2＜f31/f＜1.55

（1’） 1.39＜f31/f＜1.5

（2）－2.8＜f32/f＜－1.98

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18

（3） 0.38＜｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜＜0.77

（4） 0.6＜g1/g2＜1.08

其中，f31是第3透镜的焦距；f32是第4透镜的焦距；f是整个系统的焦距；R3是第2透镜的物体侧面的曲率半径；R4是第2透镜的像侧面的曲率半径；g1是第1透镜组的焦距；g2是第2透镜组的焦距。

（5） 2＜g1/f＜3.2

（6） 2.9＜g2/f＜3.6

（7）－1.2＜R5/R7＜－0.5

其中，R5是第3透镜的物体侧面的曲率半径；R7是第4透镜的像侧面的曲率半径。

（8）－12.4＜R7/D7＜－8

其中，D7是第4透镜的光轴上厚度。

（9） 2.7＜R5/f＜3.85

（10）－5.3＜R7/f＜－3.2

（11) 0.3＜D7/f＜0.52

（12）－2.22＜R4/f＜－0.98

其中，R4是第2透镜的像侧面的曲率半径。

（13） 2.5＜R3/f＜9.2

其中，R3是第2透镜的物体侧面的曲率半径。

（14）－1.05＜f1/f＜－0.65

其中，f1是第1透镜的焦距。

（15） 1.25＜f2/f＜2.6

其中，f2是第2透镜的焦距。

（16） 1.25＜D3/f＜2.55

其中，D3是第2透镜的光轴上厚度。

（17）－1.7＜R6/f＜－1

其中，R6是第3透镜与第4透镜之间的接合面的曲率半径。

（18） 0.55＜R2/f＜0.95

其中，R2是第1透镜的像侧面的曲率半径。

（19） 0.29＜D1/f＜0.5

其中，D1是第1透镜的光轴上厚度。

（20） 0.24＜D2/f＜1.5

（21） 0＜D4/f＜0.2

其中，D4是第2透镜的像侧面与亮度光圈之间的光轴上距离。

（22） 0.18＜D5/f＜1.56

（23） 0.85＜D6/f＜2

其中，D6是第3透镜的光轴上厚度。

（24） ω＞62

（25） rh1/IH＜1.25

其中，rh1是第1透镜的物体侧面的最大光线高；IH是像高。

（26） LT/f＜9.5

附图标记说明

1内窥镜物镜光学系统；G1 第1透镜组；G2 第2透镜组；L1 第1透镜；L2 第2透镜；L3 第3透镜；L4 第4透镜；L34 接合透镜；S 亮度光圈；F 平行平面板；CG 玻璃盖片。

附图标记翻译

图3、图5、图7、图9、图13、图15、图17、图19、图23：

子午像面；

弧矢像面。

Claims

1.一种内窥镜物镜光学系统，其从物体侧依次包括第1透镜组、亮度光圈、第2透镜组，

上述第1透镜组具有正的焦度，并且由物体侧为平面的负的第1透镜与正的第2透镜构成，

上述第2透镜组具有正的焦度，并且由正的第3透镜与负的第4透镜接合而成的接合透镜构成，

该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1）至（3）：

（1） 1.2＜f31/f＜1.55

（2）－2.8＜f32/f＜－1.98

（3） 0.38＜｜R4＋R3｜/｜R4－R3｜＜0.77

其中，

f31：第3透镜的焦距；

f32：第4透镜的焦距；

f：整个系统的焦距；

R3：第2透镜的物体侧面的曲率半径；

R4：第2透镜的像侧面的曲率半径。

2.一种内窥镜物镜光学系统，其从物体侧依次包括第1透镜组、亮度光圈、第2透镜组，

该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1’）、（2’）以及（4）：

（1’） 1.39＜f31/f＜1.5

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18

（4） 0.6＜g1/g2＜1.08

其中，

g1：第1透镜组的焦距；

g2：第2透镜组的焦距。

3.根据权利要求1所述的内窥镜物镜光学系统，其中，

该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（1’）和（2’）：

（1’） 1.39＜f31/f＜1.5

（2’）－2.52＜f32/f＜－2.18。

4.根据权利要求1或3所述的内窥镜物镜光学系统，其中，该内窥镜物镜光学系统满足以下条件式（4）：

（4） 0.6＜g1/g2＜1.08

其中，

g1：第1透镜组的焦距；

g2：第2透镜组的焦距。