CN106030367B - 内窥镜物镜光学系统 - Google Patents

Abstract

提供一种小型的内窥镜物镜光学系统，该内窥镜物镜光学系统虽是广视角但能够进行立体观察，使F值减小并且晕影少。该内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组(G1)、正的第二透镜组(G2)以及沿视差方向并列配置并使具有视差的两个光学像成像的一对第三透镜组(G3)组成，在该第三透镜组分别配置有光圈(S)，并满足以下的条件式(1)。Fob_n/Fob_p＞‑0.5…(1)其中，Fob_n为第一透镜组的焦距，Fob_p为第二透镜组的焦距。

Description

内窥镜物镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种物镜光学系统，特别是涉及一种应用于医疗用内窥镜的内窥镜物镜光学系统。

背景技术

以往，提出了一种用于使一个摄像元件形成具有视差的两个光学像来进行立体观察的物镜光学系统。

作为这样的物镜光学系统的一例，在专利文献1中公开了一种从物体侧起依次具备左右共用(两个视差方向)的前组光学系统和左右一对成像光学系统的物镜光学系统。

专利文献1：日本特开平8-82766号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，对于广角且能够进行立体观察的物镜光学系统，寻求物镜光学系统整体的小型化，要求通过一个摄像元件来使两个有视差的光学像靠近地成像。另外，在应用于高像素的内窥镜的情况下，由于摄像元件的间距间隔变小，因此更亮，从而被要求F值减小。

然而，在专利文献1的物镜光学系统中，后级的左右一对成像光学系统被并列配置，当想要为了实现更高像素而使F值减小时，透镜直径变大。因而，为了没有光束的晕影并防止分辨率下降，而需要加宽两个成像光学系统的间隔。上述的任意情况均违背小型化的要求。

本发明是鉴于上述的情形而完成的，其目的在于提供一种小型的内窥镜物镜光学系统，该内窥镜物镜光学系统虽是广视角但能够进行立体观察，使F值减小并且晕影少。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明提供以下的方案。

本发明的一个方式提供一种内窥镜物镜光学系统，由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组以及一对第三透镜组组成，其中，该一对第三透镜组沿视差方向并列配置，使具有视差的两个光学像成像，在该第三透镜组分别配置有光圈，该内窥镜物镜光学系统满足以下的条件式(1)，

Fob_n/Fob_p>-0.5…(1)

其中，Fob_n为第一透镜组的焦距，Fob_p为第二透镜组的焦距。

在本方式中，条件式(1)规定了关于第一透镜组的焦距与第二透镜组的焦距的比率的条件，通过缩短第一透镜组的焦距，能够形成全角为90度以上的广角的物镜光学系统。另外，通过对第三透镜组分别配置光圈，能够使第三透镜组的光束直径变小，因此虽是广视角但能够进行立体观察，能够使F值减小并且使晕影减少。

在上述方式中，优选的是，满足以下的条件式(2)。

fs/fb＜2.5…(2)

其中，fs为从光圈的位置到成像面的距离，fb为从最终透镜到成像面的距离。

通过像这样使光圈的位置在条件式(2)的范围内，能够使光束直径更小。

另外，在上述方式中，优选的是，在各所述第三透镜组到成像面之间分别配置具有两个反射面的反射光学系统。

通过像这样应用具有两个反射面的反射光学系统，能够在一个摄像元件上使两个有视差的光学像更靠近地成像。

另外，在上述方式中，优选的是，满足以下的条件式(3)。

fb/ihy＞4…(3)

其中，fb为从最终透镜到成像面的距离，ihy为视差方向上的最大的像高。

通过这样，能够防止在反射光学系统中光束产生晕影。

发明的效果

根据本发明，起到以下效果：能够提供一种虽是广视角但能够进行立体观察、使F值减小并且晕影少的小型的内窥镜物镜光学系统。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

图2是表示本发明的第二实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

图3是表示本发明的第一实施方式的一个实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

图4是表示本发明的第一实施方式的另一实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

图5是表示本发明的第二实施方式的一个实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

图6是表示本发明的第二实施方式的另一实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图说明本发明的第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统。

图1示出了表示内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。如图1所示，内窥镜物镜光学系统从物体侧起依次具备多个透镜组、即负的第一透镜组G1、正的第二透镜组G2以及一对第三透镜组G3，该一对第三透镜组G3沿视差方向并列配置，使具有视差的两个光学像成像。此外，在本实施方式中，为了便于说明，仅图示了第三透镜组G3的在视差方向上的一对光学系统中的一方。

第一透镜组从物体侧起依次具备第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3，整体具有负的折射力。

第二透镜组G2由从物体侧起依次配置的第四透镜L4与第五透镜L5的接合透镜CL1以及第六透镜L6组成，整体具有正的折射力。

第三透镜组G3彼此沿视差方向并列配置，分别对从被摄体经由第一透镜组G1和第二透镜组G2入射的光进行聚光，使进行聚光得到的光入射至摄像元件的受光面A。第三透镜组G3由从物体侧起依次配置的第七透镜L7、光圈S、第八透镜L8以及第九透镜L9组成。在图1中，仅示出了两个第三透镜组G3中的一方，省略了另一方的图示。

另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统构成为满足以下的条件式(1)。

Fob_n/Fob_p>-0.5…(1)

其中，Fob_n为第一透镜组G1的焦距，Fob_p为第二透镜组G2的焦距。

条件式(1)规定了关于第一透镜组G1的焦距与第二透镜组G2的焦距的比率的条件，通过缩短第一透镜组G1的焦距，能够形成全角为90°以上的广角的内窥镜物镜光学系统。另外，通过对第三透镜组G3分别配置光圈，能够使第三透镜组G3的光束直径变小，虽是广视角但能够进行立体观察，能够使F值减小并且使晕影减少。

在不满足条件式(1)的情况下，第一透镜组G1和第二透镜组G2的负焦度变小。因此，为了满足广角的条件，需要使第三透镜组G3的位置处于在视差方向上更加远离第一透镜组G1与第二透镜组G2的光轴的位置，或者使从第三透镜组G3的第七透镜L7去向第二透镜组G2的第六透镜L6的光束扩散。但是，无论在哪种情况下，经由第六透镜L6的光束直径都变大，因此透镜系统整体变大，并且必须对远离第二透镜组G2的透镜中心的位置处的像差进行校正，难以满足支持高像素的性能。

另外，内窥镜物镜光学系统构成为满足条件式(2)。

fs/fb＜2.5…(2)

其中，fs为从光圈S的位置到成像面(受光面A)的距离，fb为从作为最终透镜的第九透镜L9到成像面的距离。

条件式(2)规定了关于光圈S的位置的范围，通过将光圈S配置在条件式(2)的范围内，能够使光束直径更小。

在不满足条件式(2)的情况下，由于从光圈S到成像面的距离变长，因此导致第三透镜组G3的第八透镜L8、第九透镜L9的光束直径变大。因而，在第三透镜组G3中，产生光束的晕影，难以支持高像素。

这样，根据本实施方式，通过缩短第一透镜组G1的焦距，能够形成全角为90°以上的广角的内窥镜物镜光学系统，通过在第三透镜组G3的规定的范围内分别配置光圈S，能够使第三透镜组G3的光束直径变小，虽是广视角但能够进行立体观察，能够使F值减小并且使晕影减少。

(第二实施方式)

另外，作为本发明的第二实施方式，还能够如以下那样构成内窥镜物镜光学系统。

如图2所示，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组G1、正的第二透镜组G2、沿视差方向并列配置并使具有视差的两个光学像成像的一对第三透镜组G3以及具有两个反射面的反射光学系统P组成。也就是说，反射光学系统P被设置在第三透镜组G3到成像面A之间。另外，在本实施方式中，在第三透镜组G3中，光圈S被配置在最靠近物体侧的透镜即第七透镜L7的物体侧。

另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统构成为除了满足上述的条件式(1)和(2)以外，还满足以下的条件式(3)。

fb/ihy＞4…(3)

其中，fb为从作为最终透镜的第九透镜L9到成像面A的距离，ihy为视差方向上的最大的像高。

通过应用具有两个反射面的反射光学系统P，能够在一个摄像元件上使两个有视差的光学像更靠近地成像，通过满足条件式(3)，能够防止在反射光学系统P中光束产生晕影。

实施例

接着，参照图3～图6说明上述的任一个实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的实施例1～实施例4。在各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(mm)，Ne表示针对e线的折射率，νd表示针对d线的阿贝数。

(实施例1)

图3示出表示第一实施方式的一个实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组以及沿视差方向配置的一对第三透镜组组成。另外，光圈S配置在配置于第三透镜组的最靠近物体侧的透镜的像面侧。

下面示出本实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜数据。

透镜数据

各种数据

第三透镜组的光轴与第一、第二透镜组的光轴的偏移量0.72mm

(实施例2)

图4示出表示第一实施方式的另一实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组以及沿视差方向配置的一对第三透镜组组成。另外，光圈S相邻地配置在配置于第三透镜组的最靠近像面侧的透镜的物体侧。

下面示出本实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜数据。

透镜数据

第三透镜组的光轴与第一、第二透镜组的光轴的偏移量0.72mm

(实施例3)

图5示出表示第二实施方式的一个实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组、沿视差方向配置的一对第三透镜组以及具有两个反射面的反射光学系统组成。另外，光圈S相邻地配置在配置于第三透镜组的最靠近物体侧的透镜的物体侧。

下面示出本实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜数据。

透镜数据

各种数据

第三透镜组的光轴与第一、第二透镜组的光轴的偏移量1.3mm

(实施例4)

图6示出表示第二实施方式的另一实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的整体结构的截面图。

本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组、沿视差方向配置的一对第三透镜组以及具有两个反射面的反射光学系统组成。另外，光圈S相邻地配置在配置于第三透镜组的最靠近物体侧的透镜的像面侧。

下面示出本实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜数据。

透镜数据

各种数据

第三透镜组的光轴与第一、第二透镜组的光轴的偏移量1.3mm

表1中示出上述的实施例1～实施例4的上述条件式(1)～(3)所涉及的值。

[表1]

附图标记说明

G1：第一透镜组；G2：第二透镜组；G3：第三透镜组；P：反射光学系统；S：光圈；L1：第一透镜；L2：第二透镜；L3：第三透镜；L4：第四透镜；L5：第五透镜；L6：第六透镜；L7：第七透镜；L8：第八透镜；L9：第九透镜；CL1：接合透镜。

Claims (4)

1.一种内窥镜物镜光学系统，由从物体侧起依次配置的负的第一透镜组、正的第二透镜组以及一对第三透镜组组成，其中，该第一透镜组具有单一的中心轴，该第二透镜组具有单一的中心轴，该一对第三透镜组沿视差方向并列配置，使具有视差的两个光学像成像，

所述第一透镜组由从所述物体侧起依次配置的负透镜、正透镜以及负透镜组成，

所述第二透镜组由从所述物体侧起依次配置的接合透镜以及正透镜组成，

在所述第三透镜组分别配置有光圈，

该内窥镜物镜光学系统满足以下的条件式(1)，

Fob_n/Fob_p＞-0.5…(1)，

其中，Fob_n为第一透镜组的焦距，Fob_p为第二透镜组的焦距。

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，

满足以下的条件式(2)，

fs/fb＜2.5…(2)，

其中，fs为从光圈的位置到成像面的距离，fb为从最终透镜到成像面的距离。

3.根据权利要求1所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

在各所述第三透镜组到成像面之间分别配置有具有两个反射面的反射光学系统。

4.根据权利要求3所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(3)，

fb/ihy＞4…(3)

其中，fb为从最终透镜到成像面的距离，ihy为视差方向上的最大的像高。