CN105814471B - 广角光学系统和内窥镜 - Google Patents

广角光学系统和内窥镜 Download PDF

Info

Publication number
CN105814471B
CN105814471B CN201580003030.0A CN201580003030A CN105814471B CN 105814471 B CN105814471 B CN 105814471B CN 201580003030 A CN201580003030 A CN 201580003030A CN 105814471 B CN105814471 B CN 105814471B
Authority
CN
China
Prior art keywords
angle
face
wide
light
optics
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.)
Active
Application number
CN201580003030.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105814471A (zh
Inventor
水泽圣幸
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 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 Corp filed Critical Olympus Corp
Publication of CN105814471A publication Critical patent/CN105814471A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105814471B publication Critical patent/CN105814471B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • 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
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • 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
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/04—Reversed telephoto objectives
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0856—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0896—Catadioptric systems with variable magnification or multiple imaging planes, including multispectral systems
    • 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
    • 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
    • G02B23/26—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes using light guides
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • 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
    • A61B1/00174—Optical arrangements characterised by the viewing angles
    • A61B1/00183—Optical arrangements characterised by the viewing angles for variable viewing angles
    • 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
    • A61B1/00195—Optical arrangements with eyepieces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/02—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system
    • G02B17/06—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror
    • G02B17/0605—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors
    • G02B17/061—Catoptric systems, e.g. image erecting and reversing system using mirrors only, i.e. having only one curved mirror using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0977—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/001—Axicons, waxicons, reflaxicons
    • 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

Abstract

以使所有视场的像的方向一致的同时由后级的共用的光学元件充分地校正倍率色像差为目的，广角光学系统(3)具备具有负和正的透镜(4、5)的负的折射力的第一组(6)、具有反射折射光学元件(14)的第二组(7)以及第三组(8)，反射折射光学元件(14)具备：物体侧的第一面(11)，其具有第一透过面(11a)和配置在其周围的第一反射面(11b)；像侧的第二面(12)，其具有第二透过面(12a)和配置在其周围的第二反射面(12b)；以及第三面(13)，其配置在第一面(11)与第二面(12)之间，是在物体侧具有顶角的圆锥面状的透过面，该广角光学系统(3)满足下式。νn＞νp α/2＞90°‑θk νn为负透镜(4)的阿贝数，νp为正透镜(5)的阿贝数，α为第三面(13)的顶角角度，θk为侧方视场内的最小视角的主光线的半视角(0<θk<90°)。

Description

广角光学系统和内窥镜
技术领域
本发明涉及一种广角光学系统和内窥镜。
背景技术
已知一种光学系统(例如参照专利文献1、2。)，具备：第一光学元件，其具有负的折射力，使来自前方的光透过，使来自侧方的光在像侧的反射面发生反射；以及第二光学元件，其具有正的折射力，将经由该第一光学元件的来自前方和侧方的两个光路进行合成而成像在共用的摄像元件上，其中，通过具有超广角的视角，能够同时观察前方和侧方的两个图像。
在专利文献1的光学系统中，来自侧方的光入射至第一光学元件的圆筒面而发生折射，在像侧和与该像侧相向的物体侧的反射面依次各被反射一次之后，透过设置在像侧的中心轴周边的透过面而入射至正的光学元件。
在专利文献2中，在第一光学元件的像侧的反射面被反射一次的来自侧方的光以及从物体侧入射后发生折射并透过像侧的透过面的来自前方的光入射至正的光学元件。
专利文献1：日本特开2008-309861号公报
专利文献2：日本特开2008-257121号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1的光学系统由于相对于圆筒面的法线方向从物体侧、即窄角侧入射至圆筒面的光线与相对于法线方向从像侧、即广角侧入射至圆筒面的光线的折射方向相互不同，因此很难利用后级的共用的光学元件进行倍率色像差的校正。
专利文献2的光学系统不产生倍率色像差的校正的问题，但是由于第一光学元件中的来自侧方的光的反射次数仅为一次，因此导致前方视场的像与侧方视场的像上下翻转。
本发明是鉴于上述的情形而完成的，提供一种能够使所有视场的像的方向一致的同时由后级的共用的光学元件充分地校正倍率色像差的广角光学系统和内窥镜。
用于解决问题的方案
本发明的一个方式是一种广角光学系统，具备：第一组，其具有负的折射力的负透镜和正的折射力的正透镜；第二组，其配置在该第一组的像侧，具有反射折射光学元件；以及正的折射力的第三组，其配置在该第二组的像侧，所述反射折射光学元件具备：第一面，其被配置在物体侧，具备第一透过面和第一反射面，该第一透过面在中心具备光轴，该第一反射面呈环状配置在该第一透过面的周围，对来自像侧的光进行反射；第二面，其被配置在像侧，具备第二透过面和第二反射面，该第二透过面在中心具备光轴，该第二反射面呈环状配置在该第二透过面的周围，对来自物体侧的光进行反射；以及第三面，其被配置在所述第一面与所述第二面之间，是在物体侧具有顶角的圆锥面状的透过面，该广角光学系统满足下面的式(1)、(2)、(3)，
(1) νn＞νp
(2) |φn|＞|φp|
(3) α/2＞90°-θk
在此，νn为所述负透镜的阿贝数，νp为所述正透镜的阿贝数，φn为所述负透镜的折射力，φp为所述正透镜的折射力，α为所述第三面的顶角的角度，θk为侧方视场内的最小视角的主光线的半视角，0<θk<90°。
根据本方式，当来自前方的物体的光入射至第一组时，通过阿贝数大的负透镜和阿贝数小的正透镜。通过使容易产生倍率色像差的负透镜的阿贝数大，能够抑制通过第一组的光产生倍率色像差。而且，通过了第一组的光在通过第二组的第一透过面和第二透过面之后，被第三组会聚。
来自侧方的物体的光不入射至第一组而入射至第二组的第三面。在该情况下，入射至第三面的光通过满足式(3)，由此其主光线全部从与第三面的法线相比更靠像侧的位置入射并向像侧折射。其结果，能够使来自侧方的物体的全部光所产生的倍率色像差的符号与来自前方的物体的光所产生的倍率色像差的符号一致。而且，在第三面被折射向像侧的来自侧方的光按第二面的第二反射面和第一面的第一反射面的顺序各被反射一次之后，通过第二面的第二透过面后被第三组会聚。
即，由于入射至第三组的来自前方和侧方的物体的两束光的倍率色像差的符号一致，因此能够通过共用的第三组充分地校正全部光的倍率色像差。
来自侧方的物体的光在反射折射光学元件内被反射两次，因此能够防止侧方视场的像上下翻转。由此，能够使所有视场的像的方向一致。
在上述方式中，也可以设为，所述第一组的所述负透镜和所述正透镜满足下面的式(4)。
(4) vn＞35＞vp
本发明的其它方式是具备上述任一个广角光学系统的内窥镜。
根据本方式，能够获取充分地校正倍率色像差得到的广角的内窥镜图像。
发明的效果
根据本发明，能够使所有视场的像的方向一致的同时通过后级的共用的光学元件充分地校正倍率色像差。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜的整体图。
图2是本发明的一个实施方式所涉及的广角光学系统的结构图。
图3是表示图2的广角光学系统的第一实施例的透镜排列的图。
图4A是图3的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为113°的情况。
图4B是图3的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为104°的情况。
图4C是图3的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为95°的情况。
图4D是图3的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为86°的情况。
图4E是图3的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为77°的情况。
图5A是图3的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为76°的情况。
图5B是图3的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图5C是图3的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图5D是图3的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图5E是图3的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
图6是表示图2的广角光学系统的第二实施例的透镜排列的图。
图7A是图6的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为115°的情况。
图7B是图6的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为105°的情况。
图7C是图6的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为95°的情况。
图7D是图6的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为85°的情况。
图7E是图6的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为75°的情况。
图8A是图6的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为74°的情况。
图8B是图6的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图8C是图6的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图8D是图6的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图8E是图6的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
图9是表示图2的广角光学系统的第三实施例的透镜排列的图。
图10A是图9的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为114°的情况。
图10B是图9的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为105°的情况。
图10C是图9的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为95°的情况。
图10D是图9的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为85°的情况。
图10E是图9的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为75°的情况。
图11A是图9的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为73°的情况。
图11B是图9的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图11C是图9的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图11D是图9的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图11E是图9的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
图12是表示图2的广角光学系统的第4实施例的透镜排列的图。
图13A是图12的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为116°的情况。
图13B是图12的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为106°的情况。
图13C是图12的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为96°的情况。
图13D是图12的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为86°的情况。
图13E是图12的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为76°的情况。
图14A是图12的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为74°的情况。
图14B是图12的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图14C是图12的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图14D是图12的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图14E是图12的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
图15是表示图2的广角光学系统的第5实施例的透镜排列的图。
图16A是图15的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为116°的情况。
图16B是图15的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为107°的情况。
图16C是图15的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为98°的情况。
图16D是图15的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为89°的情况。
图16E是图15的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为80°的情况。
图17A是图15的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为79°的情况。
图17B是图15的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图17C是图15的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图17D是图15的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图17E是图15的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
图18是表示图2的广角光学系统的第6实施例的透镜排列的图。
图19A是图18的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为115°的情况。
图19B是图18的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为105°的情况。
图19C是图18的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为95°的情况。
图19D是图18的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为85°的情况。
图19E是图18的广角光学系统中的来自侧方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为75°的情况。
图20A是图18的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为73°的情况。
图20B是图18的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为60°的情况。
图20C是图18的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为45°的情况。
图20D是图18的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为30°的情况。
图20E是图18的广角光学系统中的来自前方的物体的光的像差图，示出了最小视角的主光线的半视角为0°的情况。
具体实施方式
以下参照附图来说明本发明的第一实施方式所涉及的内窥镜1和广角光学系统3。
如图1所示，本实施方式所涉及的内窥镜1具备被插入体内的细长且柔软的插入部2以及设置在该插入部2的前端并获取前方的物体P和侧方的物体S的图像的广角光学系统3。
如图2所示，本实施方式所涉及的广角光学系统3从前方的物体P侧起依次具备对来自前方的光进行会聚的第一组6、由该第一组6会聚的光和来自侧方的光所入射的第二组7、对通过了该第二组7的来自两个方向的光进行聚光的第三组8以及具有摄像面9的摄像元件10。
第一组6具备配置在物体P侧并具有负的折射力的负透镜4以及配置在比该负透镜4更靠像侧的位置并具有正的折射力的正透镜5。
负透镜4是在像侧配置凹面的平凹透镜，正透镜5是在像侧具有凸面的平凸透镜。
负透镜4和正透镜5满足下面的式(1)、(2)的条件。
(1) νn＞νp
(2) |φn|>|φP|
在此，νn为负透镜4的阿贝数，νp为正透镜5的阿贝数，φn为负透镜4的折射力，φp为正透镜5的折射力。
第二组7具备反射折射光学元件14、平行平板15、配置在该平行平板15的像侧的孔径光圈16以及双凸透镜17，该反射折射光学元件14具备配置在物体P侧的第一面11、配置在像侧的第二面12以及配置在该第一面11与该第二面12之间的第三面13。
第一面11具备将光轴配置在中央并使来自第一组6的光透过的大致圆形的第一透过面11a以及呈大致圆环状配置在该第一透过面11a的周围并对来自像侧的光进行内表面反射的第一反射面11b。
第二面12具备：大致圆形的第二透过面12a，其将光轴配置在中央，使经第一透过面11a透射过来的光和在第一反射面11b进行内表面反射的光透过；以及第二反射面12b，其呈大致圆环状地配置在该第二透过面12a的周围，对光进行内表面反射。第二反射面12b处的内表面反射是全反射。
第三面13被形成为在前方的物体P侧具有顶角的圆锥面状，使来自侧方的光透过。
第三面13的顶角的角度满足式(3)的条件。
(3) α/2＞90°-θk
在此，α为第三面13的顶角的角度，θk为侧方视场内的最小视角的主光线的半视角，0<θk<90°。
透过第三面13的来自侧方的物体S的光在第三面13折射之后，在第二面12的第二反射面12b进行内表面反射，再在第一面11的第一反射面11b进行内表面反射，透过第二面12的第二透过面12a并通过了平行平板15和孔径光圈16的部分被双凸透镜17会聚而入射至第三组8。
第三组8具备透过孔径光圈16的光所入射的接合透镜18，是具有正的折射力的透镜组。附图标记19是构成第三组8的其它透镜。
接合透镜18是将配置在物体P侧的双凸透镜20与弯月透镜21接合而成的。
以下说明像这样构成的本实施方式所涉及的内窥镜1和广角光学系统3的作用。
为了使用本实施方式所涉及的内窥镜1来观察前方的物体P和侧方的物体S而将插入部2的前端与前方的物体P相向地配置。
来自前方的光入射至广角光学系统3的第一组6，透过第一组6而入射至第二组7的反射折射光学元件14的第一面11的第一透过面11a，透过反射折射光学元件14而从第二面12的第二透过面12a向第三组8射出。
第一组6如式(1)所示那样被设定为负透镜4的阿贝数大于正透镜5的阿贝数，因此能够抑制负透镜4处产生倍率色像差。第一组6如式(2)所示那样整体具有负的折射力，因此能够对来自前方的广范围的光进行会聚。
来自侧方的光入射至第二组7的反射折射光学元件14的第三面13。来自侧方的光由于满足式(3)，因此在入射至第三面13时所有主光线从比第三面13的法线靠像侧的位置入射。
由此，从侧方入射至第三面13的所有主光线向像侧折射，能够使由于折射而产生的倍率色像差的符号一致，并且与来自前方的物体P的光所产生的倍率色像差的符号也一致。而且，在第三面13被折射向像侧的来自侧方的光在按第二面12的第二反射面12b和第一面11的第一反射面11b的顺序进行两次内表面反射之后，从第二面12的第二透过面12a向第三组8射出。
即，来自前方和侧方的两束光在通过第二组7之后，使其通过共用的第三组8来由摄像元件10进行摄影。
这样，根据本实施方式所涉及的广角光学系统3，具有以下优点：来自前方和侧方的两束光的倍率色像差的符号在从第二组7射出的时间点一致，因此能够通过共用的第三组8充分地校正全部光的倍率色像差。
来自侧方的物体S的光在反射折射光学元件14内进行两次内表面反射，因此能够防止像上下翻转。由此，具有能够使所有视场的像的方向一致的优点。
在本实施方式中，作为第一组6，例示了从物体P侧起依次配置有负透镜4和正透镜5的方式，取而代之地，也可以更换正透镜5与负透镜4的顺序。
优选的是，广角光学系统3满足下面的式(4)。
(4) νn＞35＞νp
由此，能够更加容易地抑制在负透镜4处产生的倍率色像差。
在本实施方式中，作为第二反射面12b，例示了对透过了第三面13的来自侧方的物体S的光进行全反射的方式，取而代之地，第二反射面12b的内面侧也可以是镜面涂层(Mirror Coat)。
接着，以下使用图3至图5E以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第一实施例。
图3示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图4A至图5E表示本实施例所涉及的透镜排列的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
在以下的透镜数据中，r表示曲率半径(mm)，d表示面间隔(mm)，ν表示阿贝数，Nd表示针对d线的折射率，OBJ表示被摄体(前方的物体P)，IMG表示摄像面9。在透镜数据中，记号*表示是非球面透镜。
非球面数据
第5面
K＝0.000000，A4＝0.181585E+00，A6＝-0.170990E+00，A8＝0.292551E-01，A10＝0.350339E-01
第6面
K＝-0.484012，A4＝0.356447E-01，A6＝0.300682E-01，A8＝-0.261528E-01，A10＝0.609574E-02
第16面
K＝0.000000，A4＝0.413814E-01，A6＝0.353986E-02，A8＝0.553823E-01，A10＝-0.364465E-01
本实施例中的各值如下。Fn表示负透镜4的焦距(mm)，fp表示正透镜的焦距(mm)。由此，可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-0.925
fp＝2.786
φn＝-1.801
φp＝0.359
νn＝40.8
νp＝17.4
|φn|/νn＝0.026
|φp|/νp＝0.021
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝1.284
α＝46°。
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距4.77(mm)的位置。
在本实施例中，来自前方的物体P的光的最大半视角为76°，来自侧方的物体S的主光线的半视角为76°至116°，焦距(前方光路)为0.569mm，Fno(前方光路)为5.0，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.609mm。
接着，以下使用图6至图8E以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第二实施例。
图6示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图7A至图8E表示本实施例所涉及的广角光学系统3的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
非球面数据
第5面
K＝0.000000，A4＝0.177750E-01，A6＝0.514143E-01，A8＝-0.146876E+00，A10＝0.966753E-01
第6面
K＝-10.486544，A4＝0.181585E+00，A6＝-0.961834E-01，A8＝0.249683E-01，A10＝-0.257298E-02
第18面
K＝0.000000，A4＝0.177810E+00，A6＝-0.137418E+00，A8＝0.137236E+00，A10＝-0.190231E-01
本实施例中的各值如下。由此可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-0.892
fp＝3.049
φn＝-1.121
φp＝0.328
νn＝40.8
νp＝18.9
|φn|/νn＝0.027
|φp|/νp＝0.017
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝1.584
α＝45.2°
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距5.03mm的位置。
关于本实施例中的规格，前方最大半视角为74°，来自侧方的主光线的半视角为75°至116°，焦距(前方光路)为0.566mm，Fno(前方光路)为5.0，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.607mm。
接着，以下使用图9至图11以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第三实施例。
图9示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图10A至图11E表示本实施例所涉及的广角光学系统3的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
非球面数据
第4面
K＝0.000000，A4＝0.808060E-01，A6＝-0.622080E-01，A8＝0.978987E-02，A10＝0.806216E-02
第5面
K＝0.000000，A4＝-0.615673E-03，A6＝-0.860821E-02，A8＝0.184745E-02，A10＝-0.168134E-03
第15面
K＝0.000000，A4＝0.575488E-01，A6＝0.184501E-01，A8＝-0.143676E-01，A10＝0.806216E-02
本实施例中的各值如下。由此可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-0.880
fp＝5.265
φn＝-1.137
φp＝0.190
νn＝71.8
νp＝18.9
|φn|/νn＝0.016
|φp|/νp＝0.010
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝1.575
α＝50.5°
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距7mm的位置。
关于本实施例中的规格，前方最大半视角为73°，来自侧方的主光线的半视角为73°至114°，焦距(前方光路)为0.574mm，Fno(前方光路)为3.0，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.612mm。
接着，以下使用图12至图14E以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第4实施例。
图12示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图13A至图14E表示本实施例所涉及的广角光学系统3的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
非球面数据
第5面
K＝0.000000，A4＝0.716898E-01，A6＝-0.689122E-01，A8＝0.574472E-02，A10＝0.204598E-01
第6面
K＝-0.130259，A4＝0.531045E-01，A6＝-0.689122E-01，A8＝0.212911E-01，A10＝-0.279626E-02
第18面
K＝0.000000，A4＝-0.409946E-02，A6＝0.610747E-01，A8＝-0.368003E-01，A10＝0.796250E-03
本实施例中的各值如下。由此可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-1.135
fp＝3.672
φn＝-0.881
φp＝0.272
νn＝40.8
νp＝17.4
|φn|/νn＝0.022
|φp|/νp＝0.016
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝1.379
α＝50°
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距6.81mm的位置。
关于本实施例中的规格，前方最大半视角为75°，来自侧方的主光线的半视角为76°至115°，焦距(前方光路)为0.702mm，Fno(前方光路)为4.7，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.646mm。
接着，以下使用图15至图17E以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第5实施例。
图15示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图16A至图17E表示本实施例所涉及的广角光学系统3的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
非球面数据
第5面
K＝0.000000，A4＝0.172083E+00，A6＝-0.216060E+0O，A8＝0.971054E-01，A10＝0.000000E+00
第6面
K＝-5.101829，A4＝0.770935E-01，A6＝-0.124607E-01，A8＝-0.617295E-02，A10＝0.185243E-02
第18面
K＝0.000000，A4＝0.159629E+00，A6＝-0.124019E+00，A8＝0.142429E+00，A10＝-0.489314E-01
本实施例中的各值如下。由此可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-0.955
fp＝3.600
φn＝-1.047
φp＝0.278
νn＝40.8
νp＝18.9
|φn|/νn＝0.026
|φp|/νp＝0.015
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝1.747
α＝48°
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距4.71mm的位置。
关于本实施例中的规格，前方最大半视角为80°，来自侧方的主光线的半视角为80°至116°，焦距(前方光路)为0.547mm，Fno(前方光路)为5.0，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.620mm。
接着，以下使用图18至图20E以及透镜数据来说明本实施方式所涉及的广角光学系统3的第6实施例。
图18示出了本实施例所涉及的广角光学系统3的透镜排列。图19A至图20E表示本实施例所涉及的广角光学系统3的像差图，X方向表示倍率色像差，Y方向表示彗星像差。
非球面数据
第5面
K＝0.000000，A4＝0.488513E-01，A6＝-0.232544E-01，A8＝0.396655E-02，A10＝0.134335E-03
第6面
K＝0.000000，A4＝0.210465E-02，A6＝-0.518526E-02，A8＝0.848642E-03，A10＝-0.604811E-04
第18面
K＝0.000000，A4＝0.428587E-01，A6＝0.308236E-01，A8＝-0.279936E-01，A10＝0.868532E-02
本实施例中的各值如下。由此可知满足条件式(1)至(4)。
fn＝-1.464
fp＝16.437
φn＝-0.683
φp＝0.061
νn＝71.8
νp＝18.9
|φn|/νn＝0.010
|φp|/νp＝0.003
(|φn|/νn)/(|φp|/νp)＝2.955
α＝50.5°
顶角α位于与第一面11在前方的物体P侧相距7.33mm的位置。
关于本实施例中的规格，前方最大半视角为73.5°，来自侧方的主光线的半视角为74°至116°，焦距(前方光路)为0.588mm，Fno(前方光路)为3.0，最大像高为1.0mm，前方最大像高为0.623mm。
附图标记说明
1：内窥镜；3：广角光学系统；4：负透镜；5：正透镜；6：第一组；7：第二组；8：第三组；11：第一面；11a：第一透过面；11b：第一反射面；12：第二面；12a：第二透过面；12b：第二反射面；13：第三面；14：反射折射光学元件。

Claims (3)

1.一种广角光学系统，具备：
第一组，其由一个负的折射力的负透镜和一个正的折射力的正透镜构成；
反射折射光学元件，其配置在该第一组的像侧；以及
正的折射力的第三组，其配置在该反射折射光学元件的像侧，
其中，所述反射折射光学元件具备：第一面，其被配置在物体侧，具备第一透过面和第一反射面，该第一透过面在中心具备光轴，该第一反射面呈环状配置在该第一透过面的周围，对来自像侧的光进行反射；第二面，其被配置在像侧，具备第二透过面和第二反射面，该第二透过面在中心具备光轴，该第二反射面呈环状配置在该第二透过面的周围，对来自物体侧的光进行反射；以及第三面，其被配置在所述第一面与所述第二面之间，是在物体侧具有顶角的圆锥面状的透过面，
该广角光学系统满足下面的式(1)、(2)、(3)，
(1)νn＞νp
(2)|φn|>|φp|
(3)α/2＞90°-θk
在此，νn为所述负透镜的阿贝数，νp为所述正透镜的阿贝数，φn为所述负透镜的折射力，φp为所述正透镜的折射力，α为所述第三面的顶角的角度，θk为侧方视场内的最小视角的主光线的半视角，0<θk<90°。
2.根据权利要求1所述的广角光学系统，其特征在于，
所述第一组的所述负透镜和所述正透镜满足下面的式(4)，
(4)νn＞35＞νp。
3.一种内窥镜，具备根据权利要求1所述的广角光学系统。
CN201580003030.0A 2014-07-23 2015-06-03 广角光学系统和内窥镜 Active CN105814471B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014149683 2014-07-23
JP2014-149683 2014-07-23
PCT/JP2015/065990 WO2016013302A1 (ja) 2014-07-23 2015-06-03 広角光学系および内視鏡

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105814471A CN105814471A (zh) 2016-07-27
CN105814471B true CN105814471B (zh) 2019-04-02

Family

ID=55162838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580003030.0A Active CN105814471B (zh) 2014-07-23 2015-06-03 广角光学系统和内窥镜

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9563040B2 (zh)
EP (1) EP3173836A4 (zh)
JP (1) JP5905180B1 (zh)
CN (1) CN105814471B (zh)
WO (1) WO2016013302A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107111114B (zh) * 2015-06-16 2020-03-03 奥林巴斯株式会社 广角光学系统
EP3312653A1 (en) * 2015-06-18 2018-04-25 Olympus Corporation Endoscope objective optical system
DE102017113274A1 (de) * 2017-06-16 2018-12-20 avateramedical GmBH Kameraobjektiv für ein Endoskop und Endoskop
US10678060B2 (en) * 2017-10-26 2020-06-09 Fluke Corporation Laser line generation device having combination aspheric lens and axicon
US11793397B2 (en) * 2020-03-09 2023-10-24 Omniscient Imaging, Inc. Encapsulated opto-electronic system for co-directional imaging in multiple fields of view
CN113625443A (zh) * 2020-04-20 2021-11-09 华中科技大学 一种用于高温窑炉内部成像的内窥镜装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008153114A1 (ja) * 2007-06-12 2008-12-18 Olympus Corp. 光学素子、光学系及びそれを用いた内視鏡
WO2010084914A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
JP2012037768A (ja) * 2010-08-09 2012-02-23 Olympus Corp 内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5473474A (en) * 1993-07-16 1995-12-05 National Research Council Of Canada Panoramic lens
US6493032B1 (en) * 1996-06-24 2002-12-10 Be Here Corporation Imaging arrangement which allows for capturing an image of a view at different resolutions
US6341044B1 (en) * 1996-06-24 2002-01-22 Be Here Corporation Panoramic imaging arrangement
US5745302A (en) * 1997-03-25 1998-04-28 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Inverted Galilean type zoom finder lens system
US6333826B1 (en) * 1997-04-16 2001-12-25 Jeffrey R. Charles Omniramic optical system having central coverage means which is associated with a camera, projector, or similar article
US6449103B1 (en) * 1997-04-16 2002-09-10 Jeffrey R. Charles Solid catadioptric omnidirectional optical system having central coverage means which is associated with a camera, projector, medical instrument, or similar article
EP1141760B1 (en) * 1999-01-04 2004-09-29 Cyclovision Technologies, Inc. Panoramic imaging apparatus
US20040254424A1 (en) * 2003-04-15 2004-12-16 Interscience, Inc. Integrated panoramic and forward view endoscope
WO2005110186A2 (en) * 2004-05-14 2005-11-24 G.I. View Ltd. Omnidirectional and forward-looking imaging device
JP4728034B2 (ja) * 2005-04-25 2011-07-20 オリンパス株式会社 回転非対称光学系
EP1974240B1 (en) 2006-01-18 2013-12-18 Capso Vision, Inc. In vivo sensor with panoramic camera
JP2008152073A (ja) * 2006-12-19 2008-07-03 Olympus Corp 光学系
JP5084330B2 (ja) 2007-04-09 2012-11-28 オリンパス株式会社 観察光学系
JP5030676B2 (ja) 2007-06-12 2012-09-19 オリンパス株式会社 光学素子、それを備えた光学系及びそれを用いた内視鏡
CN101688970B (zh) * 2007-07-09 2013-07-03 奥林巴斯株式会社 光学系统及应用该光学系统的内窥镜
JP4653834B2 (ja) * 2008-11-14 2011-03-16 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 光学系
JP5361480B2 (ja) 2009-03-19 2013-12-04 オリンパス株式会社 光学系
US8730592B2 (en) * 2009-01-21 2014-05-20 Olympus Corporation Optical system
CN102033300A (zh) * 2009-09-30 2011-04-27 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 全景透镜及使用该全景透镜的全景拍摄系统
WO2014088076A1 (ja) * 2012-12-05 2014-06-12 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 内視鏡装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008153114A1 (ja) * 2007-06-12 2008-12-18 Olympus Corp. 光学素子、光学系及びそれを用いた内視鏡
WO2010084914A1 (ja) * 2009-01-21 2010-07-29 オリンパス株式会社 光学素子及びそれを用いた光学ユニット
JP2012037768A (ja) * 2010-08-09 2012-02-23 Olympus Corp 内視鏡用撮像光学系及びそれを備えた内視鏡

Also Published As

Publication number Publication date
EP3173836A4 (en) 2018-03-21
CN105814471A (zh) 2016-07-27
US20160282591A1 (en) 2016-09-29
WO2016013302A1 (ja) 2016-01-28
EP3173836A1 (en) 2017-05-31
JP5905180B1 (ja) 2016-04-20
JPWO2016013302A1 (ja) 2017-04-27
US9563040B2 (en) 2017-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105814471B (zh) 广角光学系统和内窥镜
US10082642B2 (en) Imaging lens and imaging apparatus
CN109143538B (zh) 用于内窥镜的物镜和内窥镜
CN102033302B (zh) 广角镜头、光学设备，和用于制造广角镜头的方法
JP2016200743A (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP2017191160A (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
CN106461919B (zh) 内窥镜用物镜光学系统
CN106324798B (zh) 一种透镜系统和镜头
JP2009042377A (ja) 広角レンズ及びこの広角レンズを有する撮像装置
US11252394B2 (en) Lens apparatus and imaging apparatus including the same
JP2014160240A (ja) 光学系、立体撮像装置、及び内視鏡
JP2009109723A (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
US9696526B2 (en) Imaging lens and imaging apparatus
JP2016038548A (ja) 光学系、該光学系を備えた撮像装置、光学系の製造方法
JP6376857B2 (ja) 撮像装置
US10698189B2 (en) Variable magnification optical system, optical apparatus, and variable magnification optical system manufacturing method
WO2010084915A1 (ja) 光学系
JPWO2018047335A1 (ja) 立体視内視鏡
CN107076965B (zh) 内窥镜物镜光学系统
US10718935B2 (en) Endoscope and relay lens system for transmitting an image
CN109387929A (zh) 变焦镜头以及摄像装置
CN105759405B (zh) 能增大视场角的光学系统及投影镜头
JP6296803B2 (ja) 光学系及びそれを有する撮像装置
JP2007192966A (ja) 光学系本発明は、光学系に関し、特に、立体形状の表示面、例えば円筒、球、円錐状の表示面を回転中心上を使わないで３６０°全方位方向に投影したり、３６０°全方位からの映像を例えば円筒、球、円錐状の立体形状の撮像面に撮像する光学系であって、円環状の光学素子を用いて高精細に投影又は撮像することが可能な回転対称な光学系に関するものである。
CN109313324A (zh) 内窥镜用物镜光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant