CN103765280A - 内窥镜物镜光学系统 - Google Patents

内窥镜物镜光学系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103765280A
CN103765280A CN201380002812.3A CN201380002812A CN103765280A CN 103765280 A CN103765280 A CN 103765280A CN 201380002812 A CN201380002812 A CN 201380002812A CN 103765280 A CN103765280 A CN 103765280A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
focal length
optical system
endoscope
fab
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.)
Granted
Application number
CN201380002812.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103765280B (zh
Inventor
森田和雄
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 CN103765280A publication Critical patent/CN103765280A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103765280B publication Critical patent/CN103765280B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • 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
    • A61B1/00188—Optical arrangements with focusing or zooming features
    • 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
    • A61B1/002—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 having rod-lens arrangements
    • 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
    • A61B1/04—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 combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—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 combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A61B1/051—Details of CCD assembly
    • 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
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
    • G02B9/12—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having three components only

Landscapes

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

Abstract

实现内窥镜插入部的小径化且得到广视角。提供一种内窥镜物镜光学系统(1)，从物体侧开始依次具备由使凹面朝向像侧的平凹透镜构成的第一透镜(2)、由使凹面朝向物体侧的平凹透镜构成的第二透镜(3)、亮度光圈(5)以及由使平面朝向物体侧的平凸透镜构成的第三透镜(6)，满足下面的条件式(1)～(3)。(1)0.7≤|fab/f|≤0.9，(2)1.7≤|fe/fab|≤2，(3)2≤fb/fa≤4，在此，f是整个系统的焦距，fa是第一透镜(2)的焦距，fb是第二透镜(3)的焦距，fe是第三透镜(6)的焦距，fab是第一透镜(2)至第二透镜(3)的合成焦距。

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
以往，为了形成适合于固体摄像元件使用的透镜系统，已知如下一种物镜光学系统(例如参照专利文献1。)：使后焦距延长，小型且颜色再现性优良、并良好地对像面弯曲进行校正等的光学性能优良。
该专利文献1的物镜光学系统使被摄体的像成像在配置于直线光轴上的固体摄像元件，因此不需要在物镜光学系统与固体摄像元件之间配置使光轴弯曲的棱镜等，因此只要具有某种程度的长度的后焦距即可。
专利文献1：日本特开平10-197787号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在极细的视频内窥镜型的内窥镜(例如插入部的外径为3mm)中，在尺寸上难以将设置固体摄像元件的基板配置成与在直线上延伸的物镜光学系统的光轴正交，需要将基板配置成与物镜光学系统的光轴平行，并且通过配置于物镜光学系统与摄像元件之间的棱镜使光轴弯曲。当采用这种结构时，作为物镜光学系统，为了插入棱镜而需要足够长的后焦距，在专利文献1的物镜光学系统中，无法实现该情形。
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实现内窥镜插入部的小径化且得到广视角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，本发明提供以下方法。
本发明的一个方式提供一种内窥镜物镜光学系统，从物体侧开始依次具备由使凹面朝向像侧的平凹透镜构成的第一透镜、由使凹面朝向物体侧的平凹透镜构成的第二透镜、亮度光圈以及由使平面朝向物体侧的平凸透镜构成的第三透镜，并满足以下的条件式(1)～(3)。
(1)0.7≤|fab/f|≤0.9
(2)1.7≤|fe/fab|≤2
(3)2≤fb/fa≤4
在此，f是整个系统的焦距，fa是第一透镜的焦距，fb是第二透镜的焦距，fe是第三透镜的焦距，fab是第一透镜至第二透镜的合成焦距。
根据本方式，通过满足条件式(1)，能够得到长的后焦距，通过满足条件式(2)，能够得到广视角，通过满足条件式(3)，能够将通过第一透镜的光线的高度抑制得较低，使第一透镜小径化。即，通过满足这三个条件(1)～(3)，能够将摄像元件配置成与物镜光学系统的光轴平行并达成能够通过棱镜使光轴弯曲的长的后焦距，并且实现可应用于极细的插入部的小径化和视角的广角化。
在上述方式中，也可以满足下面的条件式(4)。
(4)0.9≤Na/Nb≤1
在此，Na是构成第一透镜的玻璃材料对于d线的折射率，Nb是构成第二透镜的玻璃材料对于d线的折射率。
通过这样，能够使第二透镜的曲率变大，其结果能够使第二透镜的总厚度变薄。因而，能够缩短第一透镜至亮度光圈的距离，能够将通过第一透镜的光线的高度抑制得较低，能够使第一透镜进一步小径化。
发明的效果
根据本发明，起到能够实现内窥镜插入部的小径化且能够得到广视角这样的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的图。
图2是表示包括图1的内窥镜物镜光学系统的摄像光学系统的图。
图3是表示图1的内窥镜物镜光学系统的变形例的图。
图4是表示包括图1的内窥镜物镜光学系统的第一实施例的摄像光学系统的透镜排列的图。
图5是表示包括图1的内窥镜物镜光学系统的第二实施例的摄像光学系统的透镜排列的图。
图6是表示包括图1的内窥镜物镜光学系统的第三实施例的摄像光学系统的透镜排列的图。
图7是表示包括图1的内窥镜物镜光学系统的第四实施例的摄像光学系统的透镜排列的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1。
如图1所示，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1从物体侧开始依次具备第一透镜2、第二透镜3、红外截止滤光片4、亮度光圈5以及第三透镜6。
第一透镜2是平凹透镜，配置成使凹面朝向像侧。
第二透镜3是平凹透镜，配置成使凹面朝向物体侧。
第三透镜6是平凸透镜，配置成使平面朝向物体侧。
在本实施方式中，各透镜2、3、6满足下面的条件式(1)～(4)。
(1)0。7≤|fab/f|≤0.9
(2)1.7≤|fe/fab|≤2
(3)2≤fb/fa≤4
(4)0.9≤Na/Nb≤1
在此，f是整个系统的焦距，fa是第一透镜2的焦距，fb是第二透镜3的焦距，fe是第三透镜6的焦距，fab是第一透镜2至第二透镜3的合成焦距，Na是构成第一透镜2的玻璃材料对于d线的折射率，Nb是构成第二透镜3的玻璃材料对于d线的折射率。
针对这样构成的本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1的作用进行说明。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1中，由平凹透镜构成第一透镜2和第二透镜3，由此能够将负焦度分给两个透镜2、3，与由单一透镜实现的情况相比能够减小各自的负焦度。其结果，与对小径且具有强的负焦度的透镜进行加工的情况相比，能够提高加工容易性。
另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1通过满足条件式(1)，能够得到长的后焦距。
即，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1以如下方式进行使用：如图2所示，与内窥镜物镜光学系统1的光轴平行地配置基板7，在内窥镜物镜光学系统1与基板7上的固体摄像元件8之间配置平行平板9和棱镜10。
通过内窥镜物镜光学系统1的后焦距变长，由此能够配置平行平板9、棱镜10，通过这样进行配置，基板7的大小不直接影响插入部的外径尺寸，因此即使基板7大也能够实现插入部的小径化。在图2中，附图标记11是连接至基板7的配线，附图标记12是粘结层。
另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1通过满足条件式(2)，能够得到广视角。
另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1通过满足条件式(3)，能够将通过第一透镜2的光线的高度抑制得较低。其结果，能够使第一透镜2的外径变小，能够实现插入部的小径化。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1通过满足上述三个条件，具有如下优点：能够达成可设置棱镜10等的足够长的后焦距，能够实现小径化和广角化。
另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1还通过满足条件式(4)，能够将第二透镜3的曲率保持得较大。其结果，第二透镜3的总厚度变小，能够缩短第一透镜2至亮度光圈5的距离。即，由此也能够将通过第一透镜2的光线的高度抑制得较低，结果能够使第一透镜2的外径变小从而实现插入部的进一步的小径化。
此外，在本实施方式中，示了将红外截止滤光片4配置在第二透镜3与第三透镜6之间的例子，但是代替该配置，也可以如图3所示那样配置在第一透镜2与第二透镜3之间。
实施例
接着，下面说明上述实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统1的实施例。
(第一实施例)
图4示出包括本实施方式的第一实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统1的摄像光学系统20的透镜排列，表1示出透镜数据。表1的透镜数据是以整个系统的焦距大致为1的方式进行标准化得到的。
在本实施例中，视角为108°。
(表1)
Figure BDA0000469335900000061
另外，在本实施例中，透镜的各值如下。
fab=-0.849
f=0.988
fa=-3.335
fb=-1.304
fe=1.48
Na=1.7682
Nb=1.882997
(第二实施例)
图5示出包括本实施方式的第二实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统1的摄像光学系统20的透镜排列，表2示出透镜数据。表2的透镜数据是以整个系统的焦距大致为1的方式进行标准化得到的。
在本实施例中，视角为100°。
(表2)
Figure BDA0000469335900000071
另外，在本实施例中，透镜的各值如下。
fab=-0.722
f=0.989
fa=-1.241
fb=-3.175
fe=1.302
Na=1.7682
Nb=1.882997
(第三实施例)
图6示出包括本实施方式的第三实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统1的摄像光学系统20的透镜排列，表3示出透镜数据。表3的透镜数据是以整个系统的焦距大致为1的方式进行标准化得到的。
在本实施例中，视角为125°。
(表3)
Figure BDA0000469335900000091
另外，在本实施例中，透镜的各值如下。
fab=-0.829
f=0.999
fa=-1.126
fb=-4.504
fe=1.616
Na=1.882997
Nb=1.92286
(第四实施例)
图7示出包括本实施方式的第四实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统1的摄像光学系统20的透镜排列，表4示出透镜数据。表4的透镜数据是以整个系统的焦距大致为1的方式进行标准化得到的。
在本实施例中，视角为134°。
(表4)
Figure BDA0000469335900000111
另外，在本实施例中，透镜的各值如下。
fab=-0.902
f=1.001
fa=-1.545
fb=-3.09
fe=1.608
Na=1.772499
Nb=1.92286
表5示出上述第一实施例～第四实施例中的条件式(1)～(4)的值。
由此，这些实施例全部满足条件式(1)～(4)。
另外，作为参考例，表6示出专利文献1的各实施例中的条件式(1)～(4)的值。可知，这些实施例都不满足条件式(1)～(4)。
[表5]
条件式 第一实施例 第二实施例 第三实施例 第四实施例
(1) 0.85 0.72 0.83 0.90
(2) 1.74 1.80 1.95 1.78
(3) 2.56 2.5 4.00 2.00
(4) 0.94 0.94 0.98 0.90
[表6]
Figure BDA0000469335900000121
附图标记说明
1：内窥镜物镜光学系统；2：第一透镜；3：第二透镜；5：亮度光圈；6：第三透镜。

Claims (2)

1.一种内窥镜物镜光学系统，从物体侧开始依次具备：
第一透镜，其由使凹面朝向像侧的平凹透镜构成；
第二透镜，其由使凹面朝向物体侧的平凹透镜构成；
亮度光圈；以及
第三透镜，其由使平面朝向物体侧的平凸透镜构成，
其中，该内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(1)～(3),
(1)0.7≤|fab/f|≤0.9
(2)1.7≤|fe/fab|≤2
(3)2≤fb/fa≤4
在此，f是整个系统的焦距，fa是第一透镜的焦距，fb是第二透镜的焦距，fe是第三透镜的焦距，fab是第一透镜至第二透镜的合成焦距。
2.根据权利要求1所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，
满足下面的条件式(4)，
(4)0.9≤Na/Nb≤1
在此，Na是构成第一透镜的玻璃材料对于d线的折射率，Nb是构成第二透镜的玻璃材料对于d线的折射率。
CN201380002812.3A 2012-05-17 2013-05-15 内窥镜物镜光学系统 Active CN103765280B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012113342 2012-05-17
JP2012-113342 2012-05-17
PCT/JP2013/063612 WO2013172395A1 (ja) 2012-05-17 2013-05-15 内視鏡対物光学系

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103765280A true CN103765280A (zh) 2014-04-30
CN103765280B CN103765280B (zh) 2016-01-06

Family

ID=49583799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380002812.3A Active CN103765280B (zh) 2012-05-17 2013-05-15 内窥镜物镜光学系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8786955B2 (zh)
EP (1) EP2851727B1 (zh)
JP (1) JP5450909B1 (zh)
CN (1) CN103765280B (zh)
WO (1) WO2013172395A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2016207940A1 (ja) * 2015-06-22 2018-05-24 オリンパス株式会社 内視鏡用撮像装置
JP6416070B2 (ja) * 2015-09-28 2018-10-31 富士フイルム株式会社 撮像レンズおよび撮像レンズを備えた撮像装置
US10571679B2 (en) 2017-01-06 2020-02-25 Karl Storz Imaging, Inc. Endoscope incorporating multiple image sensors for increased resolution
US11602267B2 (en) 2020-08-28 2023-03-14 Karl Storz Imaging, Inc. Endoscopic system incorporating multiple image sensors for increased resolution

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4979808A (en) * 1987-05-26 1990-12-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Endoscope objective lens system
JPH1078543A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Olympus Optical Co Ltd 光学系
JPH10197787A (ja) * 1996-12-27 1998-07-31 Olympus Optical Co Ltd 対物レンズ
CN102414597A (zh) * 2009-12-07 2012-04-11 奥林巴斯医疗株式会社 物镜及内窥镜装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3985466B2 (ja) * 2001-06-07 2007-10-03 フジノン株式会社 内視鏡のレンズ装置
US7027231B2 (en) * 2003-02-14 2006-04-11 Fujinon Corporation Endoscope objective lens
JP4229754B2 (ja) * 2003-05-15 2009-02-25 オリンパス株式会社 対物レンズ及びそれを用いた内視鏡
CN100385283C (zh) * 2005-02-21 2008-04-30 富士能株式会社 广角摄像透镜
EP1818710A3 (en) * 2006-02-14 2008-08-27 Fujinon Corporation Objective lens for endoscope
JP4695662B2 (ja) * 2008-03-18 2011-06-08 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡用対物レンズ
JP4834799B2 (ja) * 2009-05-26 2011-12-14 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡の対物レンズ
WO2011077972A1 (ja) * 2009-12-24 2011-06-30 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡用対物レンズ及びそれを用いた内視鏡
WO2011125539A1 (ja) * 2010-04-07 2011-10-13 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 対物レンズ及びそれを用いた内視鏡

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4979808A (en) * 1987-05-26 1990-12-25 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Endoscope objective lens system
JPH1078543A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Olympus Optical Co Ltd 光学系
JPH10197787A (ja) * 1996-12-27 1998-07-31 Olympus Optical Co Ltd 対物レンズ
CN102414597A (zh) * 2009-12-07 2012-04-11 奥林巴斯医疗株式会社 物镜及内窥镜装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN103765280B (zh) 2016-01-06
EP2851727B1 (en) 2018-10-17
US8786955B2 (en) 2014-07-22
EP2851727A1 (en) 2015-03-25
WO2013172395A1 (ja) 2013-11-21
EP2851727A4 (en) 2016-02-17
JP5450909B1 (ja) 2014-03-26
US20140098429A1 (en) 2014-04-10
JPWO2013172395A1 (ja) 2016-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10007090B2 (en) Optical image capturing system
US8792185B2 (en) Image lens system
US9804409B2 (en) Optical image capturing system
US9829679B2 (en) Optical image capturing system
US8724239B2 (en) Optical lens system for image taking
CN110161665B (zh) 光学系统
US9939655B2 (en) Optical image capturing system
US10324271B2 (en) Optical image capturing system
US10156700B2 (en) Optical image capturing system
JP5667323B1 (ja) 撮像レンズ
US20170059820A1 (en) Optical image capturing system
JP5513641B1 (ja) 撮像レンズ
CN103907045B (zh) 物镜光学系统及使用了该物镜光学系统的内窥镜装置
US20170045716A1 (en) Optical Image Capturing System
US10459198B2 (en) Optical image capturing system
US20170160520A1 (en) Optical image capturing system
US20170269335A1 (en) Optical image capturing system
US10048466B2 (en) Photographing optical lens assembly, image capturing unit and electronic device
CN104024908B (zh) 物镜光学系统和使用了它的内窥镜装置
JP6405564B1 (ja) 撮像光学レンズ
JP2015138174A (ja) 撮像レンズ
JP5843996B1 (ja) 撮像レンズ
CN103765280A (zh) 内窥镜物镜光学系统
US8724235B2 (en) Photographing lens system
JP6268208B2 (ja) 撮像レンズ

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20151110

Address after: Tokyo, Japan, Japan

Applicant after: Olympus Corporation

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Applicant before: Olympus Medical Systems Corp.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant