CN106062609A - 物镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种在调焦时视角变化少并且在各物距具有足够的景深并支持高像素摄像元件的高性能且明亮的物镜光学系统。一种物镜光学系统，其特征在于，包括从物体侧起依次配置的正的第一组(G1)、负的第二组(G2)以及正的第三组(G3)，通过移动第二组(G2)来进行调焦，第一组(G1)包括从物体侧起依次配置的负透镜(L1)、正透镜(L2)以及正透镜(L3)，或者，负透镜(L1)、接合透镜以及正透镜(L3)，第三组(G3)具有正透镜(L7)以及正透镜(L5)与负透镜(L6)的接合透镜。

Description

物镜光学系统
技术领域
本发明涉及一种物镜光学系统，并涉及一种具有调焦功能的光学系统，特别是涉及一种能够进行近距观察的内窥镜物镜、其它民生用的小型摄像机等的摄影透镜。
背景技术
一般的内窥镜物镜在物体侧具有大致5mm～100mm的广范围的景深。在搭载有这样的内窥镜物镜的内窥镜中，主要使用CCD等固体摄像元件提供图像。
近年来，为了提高诊断的精度，而寻求内窥镜图像的高图像质量化。为了满足该要求，对于内窥镜，不断推进使CCD的像素数增加、即CCD的高像素化。然而，在使用了高像素的CCD的内窥镜中，与以往的内窥镜相比景深变窄。这主要是由于为了避免因光的衍射所致的图像质量劣化而需要使内窥镜物镜的Fno(光圈值)减小以及当由于高像素化的影响而CCD变大时内窥镜物镜的焦距也需要变长。
在此，为了确保与以往的内窥镜相同程度的景深，只要使内窥镜物镜具有调焦功能即可。由于这样的情形而具有调焦功能的内窥镜物镜的必要性逐渐增加。
对具有调焦功能的内窥镜物镜要求能够进行与以往的内窥镜物镜相同的使用方法。因此，对具有调焦功能的内窥镜物镜要求在进行调焦时观察视角不变化。
作为视角变动少且具有调焦功能的物镜，有专利文献1～专利文献4所公开的物镜(物镜光学系统)。专利文献1的物镜由负·正两组构成，专利文献4的物镜由负·正·正三组构成。任一个物镜都构成为通过使第二组移动来进行调焦。另外，在专利文献2和专利文献3中公开了由正·正两组构成的物镜。
此外，作为能够向更近距离物点调焦的放大内窥镜物镜，有专利文献5～专利文献7所公开的物镜。这些放大内窥镜物镜由正·负·正三组构成，构成为通过负的第二组移动来进行调焦。另外，在专利文献8中公开了由负·正·负三组构成并通过正的第二组移动来进行调焦的光学系统。
专利文献1：日本特公昭55-015005号公报
专利文献2：日本特开2000-330015号公报
专利文献3：日本特开2002-28126号公报
专利文献4：日本专利第4819969号公报
专利文献5：日本特公昭61-044283号公报
专利文献6：日本特开平06-317744号公报
专利文献7：日本特开平11-316339号公报
专利文献8：日本特开2000-267002号公报
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1或专利文献2所记载的物镜很难说是广角，观察时的视场窄。因此，难以进行用于发现病变部的在生物体内的筛查、对病变部实施处置等的作业。
另外，专利文献3所记载的物镜在调焦时的像面的变动大且光学性能不足。专利文献4所记载的物镜是最适于调焦的光学系统的一例。然而，该物镜的Fno为6～8左右比较大。因此，具有无法支持更高像素化的摄像元件的缺点。
另外，专利文献5～专利文献8所记载的物镜由于能够调焦的物点范围广且能够更接近物体地进行观察，因此最近距观察时的倍率大。因此，这些物镜在进行放大观察时是优选的。然而，这些物镜在调焦时的视角变化大。
另外，这些物镜虽然通常观察时是广角，但在近距观察时明显为窄角。因此，导致作为一般的内窥镜物镜而言的实施筛查、活检、病变部的处置时的作业性产生困难。此外，通常观察时是指观察远距离物点时，近距观察时是指观察近距离物点时。
本发明是鉴于这样的问题点而完成的，其目的在于提供一种在调焦时视角变化少且在各物距具有足够的景深并支持高像素摄像元件的高性能且明亮的物镜光学系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题并达到目的，本发明提供以下的方案。
本发明的一个方式是一种物镜光学系统，其特征在于，包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，通过移动第二组来进行调焦，第一组包括从物体侧起依次配置的负透镜、正透镜以及正透镜，或者，负透镜、接合透镜以及正透镜，第三组具有正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。
另外，本发明的一个方式是一种物镜光学系统，其特征在于，包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，第二组包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜，通过第二组在光轴上移动来进行调焦，并满足以下的条件式(1)。
0.12＜d2g/f＜1.02 (1)
在此，d2g为第二组的移动量，
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
发明的效果
本发明的一个实施方式所涉及的物镜光学系统起到如下的效果：能够提供一种在调焦时视角变化少且在各物距具有足够的景深并支持高像素摄像元件的高性能的明亮的物镜光学系统。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的物镜光学系统的截面结构的图。
图2是表示本发明的实施例1所涉及的物镜光学系统的截面结构的图，(a)是通常观察状态的截面图，(b)是近距观察状态的截面图。
图3是分别表示实施例1的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。
图4是表示本发明的实施例2所涉及的物镜光学系统的截面结构的图，(a)是通常观察状态的截面图，(b)是近距观察状态的截面图。
图5是分别表示实施例2的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。
图6是表示本发明的实施例3所涉及的物镜光学系统的截面结构的图，(a)是通常观察状态的截面图，(b)是近距观察状态的截面图。
图7是分别表示实施例3的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。
图8是表示本发明的实施例4所涉及的物镜光学系统的截面结构的图，(a)是通常观察状态的截面图，(b)是近距观察状态的截面图。
图9是分别表示实施例4的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。
图10是表示本发明的实施例5所涉及的物镜光学系统的截面结构的图，(a)是通常观察状态的截面图，(b)是近距观察状态的截面图。
图11是分别表示实施例5的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。
具体实施方式
以下，使用附图来对实施方式所涉及的物镜光学系统说明采用这样的结构的理由和作用。此外，本发明并不限定于以下的实施方式。
实施方式所涉及的物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组。图1是表示第一实施方式所涉及的物镜光学系统和第二实施方式所涉及的物镜光学系统的整体结构的截面图。如图1所示，物镜光学系统具备从物体侧起依次配置的具有正的焦度(折射力)的第一组G1、亮度光圈S、具有负的焦度的第二组G2以及具有正的焦度的第三组G3。
在第一实施方式所涉及的物镜光学系统中，其特征在于，通过移动第二组G2来进行调焦，第一组G1包括从物体侧起依次配置的负透镜、正透镜以及正透镜，或者，负透镜、接合透镜以及正透镜，第三组G3具有正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。
具体地说，如图1的(a)所示，正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的负的第一透镜L1、正的第二透镜L2以及正的第三透镜L3。另外，通过移动第二组G2进行调焦。另外，如图1的(a)所示，正的第三组G3具有从物体侧起依次配置的正的第五透镜L5、负的第六透镜L6以及正的第七透镜L7。正的第五透镜L5与负的第六透镜L6被接合而构成接合透镜CL1。
另一方面，在图1的(b)中，正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的负的第一透镜L1、接合透镜CL1以及正的第四透镜L4。正的第二透镜L2与负的第三透镜L3被接合而构成接合透镜CL1。另外，通过移动第二组G2进行调焦。另外，在图1的(b)中，正的第三组G3具有从物体侧起依次配置的正的第六透镜L6、负的第七透镜L7以及正的第八透镜L8。正的第六透镜L6与负的第七透镜L7被接合而构成接合透镜CL2。
接着，在第二实施方式所涉及的物镜光学系统中，其特征在于，第二组G2包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜，通过第二组G2在光轴上移动来进行调焦，并满足条件式(1)。
如图1的(a)所示，第二组G2包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜L4。而且，通过弯月透镜L4在光轴上移动来进行调焦。另一方面，在图1的(b)中，第二组G2包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜L5。而且，通过弯月透镜L5在光轴上移动来进行调焦。
而且，满足以下的条件式(1)。
0.12＜d2g/f＜1.02 (1)
d2g为第二组的移动量，
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
如果超过条件式(1)的上限值，则第二组G2的移动量过大。在该情况下，光学系统的全长变长，因此是不期望的。
此外，期望代替条件式(1)而满足以下的条件式(1′)。
0.22＜d2g/f＜0.94 (1′)
通过满足条件式(1′)，能够达成误差灵敏度的进一步降低以及光学系统的进一步小型化。
此外，第一实施方式所涉及的物镜光学系统和第二实施方式所涉及的物镜光学系统(以下称为“本实施方式的物镜光学系统”)能够如以下那样构成。
如图1的(a)、(b)所示，亮度光圈S配置在第一组G1与第二组G2之间。
另外，如图1的(a)所示，在负的第一透镜L1与正的第二透镜L2之间配置有第一平行平板F1。另一方面，在图1的(b)中，在第三组G3的像侧配置有第一平行平板F1。这样，第一平行平板F1能够配置在物镜光学系统中的任意的位置。
另外，也可以在物镜光学系统的像面附近配置未图示的摄像元件来构成物镜光学系统和摄像光学系统。为了保护摄像面而在摄像元件粘贴有平行平板F2和护罩玻璃CG。
另外，如图1的(a)所示，第二组G2具有负的第四透镜L4。负的第四透镜L4是使凸面朝向物体侧的负的弯月透镜。此外，在图1的(b)中，第二组G2包括负的第五透镜L5。
在伴随着物点的位置的变动而从通常观察时调焦(聚焦)到近距观察时，需要使至少一个组移动来进行调焦。
关于为了调焦而移动的透镜组，可以使构成物镜光学系统的多个组中的任一个组移动。另外，其可动组可以是一个组或多个组。在此，在可动组仅为一个组的情况下，起到能够简化机械结构的效果。
如上所述，在本实施方式的物镜光学系统中，使第二组G2移动来进行调焦。如图1的(a)所示，在调焦时，负的第四透镜L4沿着光轴AX移动。另外，在图5的(b)中，负的第五透镜L5沿着光轴AX移动。
此外，也存在为了调焦而使物镜光学系统的整体或摄像元件自身移动的方法。然而，在该方法中，可动的透镜组、或摄像元件的重量变大。因此，对驱动机构施加的负担变大，并且机构自身也需要大型化，因此并不优选。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(2)。
1.8＜f1/f＜4.2 (2)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
f1为第一组的焦距。
条件式(2)规定了有助于物镜光学系统的小型化和高性能化的条件。
当低于条件式(2)的下限值时，第一组G1的焦度变大。因此，有利于光学系统的小型化，但是球面像差过于欠修正(校正不足)，因此是不优选的。另外，当超过条件式(2)的上限值时，光学系统的全长变长。在该情况下，光学系统的小型化变难，因此是不期望的。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(3)。
-20＜f2/f＜-5 (3)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
f2为第二组的焦距。
条件式(3)是适当地对第二组G2的焦度进行设定的条件式，且规定了用于抑制调焦时的像面变动并且有助于光学系统的小型化的条件。
当低于条件式(3)的下限值时，第二组G2的焦度变小。在该情况下，由于第二组G2的移动量变得过大，因此招致光学系统的大型化。另外，当超过条件式(3)的上限值时，伴随调焦引起的像面弯曲的变动变大。由此，通常观察时的像面位置与近距观察时的像面位置之间出现明显的差异，因此并不优选。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(4)。
2＜f3/f＜5 (4)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
f3为第三组的焦距。
条件式(4)规定了有助于像面弯曲的校正的条件。
当低于条件式(4)的下限值时，导致像面倾向欠修正侧。当超过条件式(4)的上限值时，像面倾向过修正侧。这样，如果不满足条件式(4)，则成为焦点不聚焦在画面的中心部分和周边部的图像，因此并不优选。
此外，期望代替条件式(4)而满足以下的条件式(4′)。
2.7＜f3/f＜5 (4′)
周边部的像面原本有在通常观察时和近距观察时各自近点的位置倾向欠修正侧的趋势。在此，通过满足条件式(4′)，无论在哪个物点位置都能够获得像面弯曲少的图像，因此是期望的。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(5)。
0.85＜fn/f＜1.15 (4′)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
fn为近距观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
本实施方式的物镜光学系统搭载有调焦机构。在这样的物镜光学系统中，优选的是在调焦时，视角变化、倍率变化少以不对观察图像产生影响。因此，通过满足条件式(5)，能够减小调焦时的焦距的变化。
如果处于满足条件式(5)的范围，则调焦时的视角变化变少。与此相对地，当超过条件式(5)的范围时，视角变化变大，因此并不优选。
当低于条件式(5)的下限值时，通常观察状态的焦点深度变浅。因此，在筛查等的观察时等可用性变差，并不优选。另外，当物点变近时，景深相应地变浅。当超过条件式(5)的上限值时，近距离观察时的景深变得过浅，因此并不优选。
此外，期望代替条件式(5)而满足以下的条件式(5′)。
0.95＜fn/f＜1.1 (5′)
通过满足条件式(5′)，调焦时的视角变化少这样的效果进一步变大。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(6)。
1.6＜D2/f＜3.8 (6)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
D2为第二透镜的厚度。
通过满足条件式(6)，能够良好地校正像散和像面弯曲。
当低于条件式(6)的下限值时，子午像面大幅地倾向欠修正侧，并且像散变大，因此并不优选。当超过条件式(6)的上限值时，像面弯曲变大，因此并不优选。
此外，期望代替条件式(6)而满足以下的条件式(6′)。
2.2＜D2/f＜3.2 (6′)
通过满足条件式(6′)，能够将像散和像面弯曲抑制到最小限度。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(7)。
在此，
1.2＜f3t/f3p＜3.6 (7)
f3t为第三组内的正的单透镜的焦距，
f3p为第三组内的接合透镜中的正透镜的焦距。
如上所述，第三组G3具有正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。正的单透镜主要对像面弯曲的校正作出贡献。另外，通过具备接合透镜，能够良好地校正色像差。
当低于条件式(7)的下限值时，第三组G3内的正的单透镜的焦距变小。因此，无法确保后焦距，并且导致像面弯曲在欠修正侧变大。
当超过条件式(7)的上限值时，接合透镜的焦度变弱。因此，不能充分地进行C线(波长656.3nm)和F线(波长486.1nm)的色像差校正。由此，导致轴上色像差、倍率色像差都变差。
此外，期望代替条件式(7)而满足以下的条件式(7′)。
1.6＜f3t/f3p＜3.2 (7′)
通过如条件式(7′)那样进行限定，能够更均衡地进行色像差校正和像面弯曲校正。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统具有配置在最靠物体侧的第一透镜和配置在最靠像侧的最终透镜，并满足以下的条件式(9)、(10)。
0.74＜fth/f＜1.12 (9)
1.02＜fmh/f＜1.58 (10)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
fth为最终透镜的像侧面上的最大对角主光线高度，
fmh为第一透镜的物体侧面上的最大对角主光线高度。
条件式(9)、(10)是用于使光学系统小型化的条件式。通过满足条件式(9)、(10)中的至少一方的条件式，不仅满足透镜直径的小型化，在光学性能方面也是有利的。
当低于条件式(9)的下限值时，光线高度变小。因此，能够达成光学系统的小型化。然而，向摄像面的斜入射角度变大。其结果，周边光量的下降变得显著，因此并不优选。当超过条件式(9)的上限值时，光线高度变高。其结果，招致透镜直径的大型化，因此并不优选。
当低于条件式(10)的下限值时，光线高度变小。因此，能够达成小型化。然而，第一面上的轴外光线的入射位置靠近光轴AX。因此，需要将入射光瞳位置不必要地配置在透镜系统的前方。其结果，不适合于被要求广角的内窥镜的物镜光学系统。当超过条件式(10)的上限值时，光线高度变高。其结果，招致透镜直径的大型化，因此并不优选。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(11)。
0.1＜|ra-rb|/|ra+rb|＜0.4 (11)
在此，ra为第二组的最靠物体侧面的曲率半径，
rb为第二组的最靠像侧面的曲率半径。
如上所述，第二组G2包括使凸面朝向物体侧的形状的弯月透镜。通过满足条件式(11)，能够适当地确保调焦时的透镜可动空间，并能够实现光学系统的小型化。
当低于条件式(11)的下限值时，第二组G2的透镜的焦度变得过小。因此，调焦时的第二组G2的透镜移动量变大，并且光学系统的全长变长。其结果，成为大型化的一个原因，因此并不优选。
当超过条件式(11)的上限值时，第二组G2的透镜的形状从弯月形状而接近于平凸形状。因此，第二组G2的主点位置相对地位于前方。由此，难以适当地确保用于调焦时的透镜移动的空间。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统具有配置在最靠物体侧的第一透镜，并满足以下的条件式(12)。
在此，
2.2＜fL1/f＜-0.8 (12)
在此，fl1为第一透镜的焦距，
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
通过满足条件式(12)，能够适当地进行像面弯曲的校正。并且，通过满足条件式(12)，还能够确保适当的视场角，因此是所期望的。
当低于条件式(12)的下限值时，像面倾向欠修正侧，因此并不优选。当超过条件式(12)的上限值时，像面倾向过修正侧，因此并不优选。另外，当低于条件式(12)的下限值时，导致失真被过度校正。因此，视场角变窄，不适合于筛查等。
此外，期望代替条件式(12)而满足条件式(12′)。由此，能够进行更良好的像面弯曲的校正。
-1.8＜fL1/f＜-1.2 (12′)
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统同时满足以下的条件式(13-1)、(13-2)。
ωf＞60° (13-1)
ωn＞50° (13-2)
在此，ωf为物镜光学系统的通常观察状态的半视角，
ωn为物镜光学系统的近距观察状态的半视角。
本实施方式所涉及的物镜光学系统为了在生物体内的筛查时降低病变部的漏看，而期望尽可能是广角。在通常观察状态下，期望在所有物点的区域都是至少120°以上的视场角。并且，在近距观察时也必须确保广视场。因此，期望视场角为100°以上。
通过同时满足条件式(13-1)、(13-2)，能够在生物体内的筛查时更可靠地检测病变部。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(14)。
0.8＜f23f/f23n＜1.2 (14)
在此，f23f为通常观察状态下的第二组与第三组的合成焦距，
f23n为近距观察状态下的第二组与第三组的合成焦距。
在本实施方式的物镜光学系统中，在比第一组G1更靠像侧的位置配置有亮度光圈S。当满足条件式(14)时，即使亮度光圈S的位置固定、比亮度光圈更靠像侧的透镜组是可动的，调焦时出射光瞳的位置也大致不变。因此，能够将入射至摄像元件的光线角度保持固定。其结果，能够实现在调焦时也不受暗影影响的光学系统。
另外，通过以使亮度光圈S位于比第一组G1更靠像侧的位置的结构满足条件式(14)，由此无论在哪个物点位置都能够将光圈值的变动限制在最小限度。因此，能够保持某种程度地深的景深。
当低于条件式(14)的下限值时，在通常观察状态中，第二组G2与第三组G3的合成焦距变小。在该情况下，向摄像面的斜入射角度变大，因此向摄像元件入射的光量的损失变大。并且，难以适当地确保物镜光学系统整个系统的后焦距。
当超过条件式(14)的上限值时，近距观察状态的第二组G2与第三组G3的合成点距离变小。在该情况下，由于通常观察状态与近距观察状态的切换而周边光量的变动变大，因此并不优选。
此外，期望代替条件式(14)而满足条件式(14′)。
0.9＜f23f/f23n＜1.0 (14′)
通过满足条件式(14′)，能够实现在调焦时也更不受暗影影响的光学系统。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(15)。
-8＜f2/f3＜-2 (15)
在此，f2为第二组的焦距，
f3为第三组的焦距。
条件式(15)规定了与像面弯曲的适当的校正有关的条件。
当低于条件式(15)的下限值时，导致像面大幅地倾向负侧。当超过条件式(15)的上限值时，像面大幅地倾向正侧，因此并不优选。
另外，期望本实施方式所涉及的物镜光学系统满足以下的条件式(16)。
-8.2＜f2/f1＜-2.8 (16)
在此，f1为第一组的焦距，
f2为第二组的焦距。
条件式(16)规定了与球面像差和轴上色像差的适当的校正有关的条件。
当低于条件式(16)的下限值时，球面像差变得校正过度。另外，轴上色像差在C线上向负侧变大，在F线上向正侧变大，因此并不优选。当超过条件式(16)的上限值时，球面像差变得校正不足。另外，轴上色像差在C线上向正侧变大，在F线上向负侧变大，因此并不优选。
本实施方式所涉及的摄像装置的特征在于，具备上述的物镜光学系统和摄像元件，并满足以下的条件式(8)。
1.2＜(Fno)×(f)/(p×1000)＜3.2 (8)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
Fno为通常观察状态的光圈值，
P为摄像元件中的像素间距。
当低于条件式(8)的下限值时，导致成为像素间距大且像素数少的摄像元件。因此，即使能够实现高性能的物镜光学系统，也无法获得高精细的图像。
当超过条件式(8)的上限值时，像素间距小，能够实现摄像元件的高精细化。在此，除了当为了支持这样的摄像元件而实现物镜光学系统的高性能化时招致光学系统的大型化以外，光学系统的误差灵敏度差、即对于相同的制造偏差而光学性能容易劣化，因此并不优选。
(实施例1)
对于实施例1所涉及的物镜光学系统进行说明。
图2的(a)是本实施例所涉及的物镜光学系统的通常观察状态(远距离物点)的截面图，图2的(b)是近距观察状态(近距离物点)的截面图。
如图2的(a)、(b)所示，具备从物体侧起依次配置的正的第一组G1、亮度光圈S1、负的第二组G2以及正的第三组G3。
正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的平凹的负的第一透镜L1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2、使凸面朝向像侧的负的第三弯月透镜L3以及使凸面朝向物体侧的正的第四弯月透镜L4。正的第二弯月透镜L2与负的第三弯月透镜L3被接合而构成接合透镜CL1。在第一组G1的后方(像面I侧)配置有亮度光圈S1。
负的第二组G2具有使凸面朝向物体侧的负的第五弯月透镜L5。负的第五弯月透镜L5在从通常观察状态(图2的(a))向近距观察状态(图2的(b))调焦时，沿着光轴AX向像侧(像面I)移动。
正的第三组G3具有双凸的正的第六弯月透镜L6、使凸面朝向像侧的负的第七弯月透镜L7以及双凸的正的第八透镜L8。正的第六弯月透镜L6与负的第七弯月透镜L7被接合而构成接合透镜CL2。
在第三组G3的后面(像面I侧)配置平行平板F1，在未图示的摄像元件的前面粘贴有护罩玻璃CG。在本实施例中，平行平板F2与护罩玻璃CG的整个面接合。
平行平板F1、F2是用于将特定的波长、例如YAG激光器的1060nm、半导体激光器的810nm、或红外区截止的被实施了涂布的滤波器。
图3的(a)、(b)、(c)、(d)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
图3的(e)、(f)、(g)、(h)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
这些各像差图示出了656.3nm(C线)、486.1nm(F线)以及546.1nm(e线)各波长。另外，在各图中，“ω”表示半视角。以下，关于像差图，使用相同的符号。
(实施例2)
对于实施例2所涉及的物镜光学系统进行说明。
图4的(a)是本实施例所涉及的物镜光学系统的通常观察状态(远距离物点)的截面图，图4的(b)是近距观察状态(近距离物点)的截面图。
如图4的(a)、(b)所示，具备从物体侧起依次配置的正的第一组G1、亮度光圈S1、负的第二组G2、正的第三组G3。
正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的平凹的负的第一透镜L1、平行平板F1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2以及双凸的正的第三透镜L3。在第一组G1的后方(像面I侧)配置有亮度光圈S1。
负的第二组G2具有使凸面朝向物体侧的负的第四弯月透镜L4。负的第四弯月透镜L4在从通常观察状态(图4的(a))向近距观察状态(图4的(b))调焦时，沿着光轴AX向像侧(像面I)移动。
正的第三组G3具有双凸的正的第五透镜L5、使凸面朝向像侧的负的第六弯月透镜L6以及双凸的正的第七透镜L7。正的第五透镜L5与负的第六弯月透镜L6被接合而构成接合透镜CL1。
在未图示的摄像元件的前面粘贴有护罩玻璃CG。平行平板F1、平行平板F2是用于将特定的波长、例如YAG激光器的1060nm、半导体激光器的810nm、或红外区截止的被实施了涂布的滤波器。
图5的(a)、(b)、(c)、(d)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
图5的(e)、(f)、(g)、(h)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
(实施例3)
对于实施例3所涉及的物镜光学系统进行说明。
图6的(a)是本实施例所涉及的物镜光学系统的通常观察状态(远距离物点)的截面图，图6的(b)是近距观察状态(近距离物点)的截面图。
如图6的(a)、(b)所示，具备从物体侧起依次配置的正的第一组G1、亮度光圈S1、负的第二组G2以及正的第三组G3。
正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的平凹的负的第一透镜L1、平行平板F1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2以及双凸的正的第三透镜L3。在第一组G1的后方(像面I侧)配置有亮度光圈S1。
负的第二组G2具有使凸面朝向物体侧的负的第四弯月透镜L4。负的第四弯月透镜L4在从通常观察状态(图6的(a))向近距观察状态(图6的(b))调焦时，沿着光轴AX向像侧(像面I)移动。
正的第三组G3具有双凸的正的第五透镜L5、双凸的正的第六透镜L6以及使凸面朝向像侧的负的第七弯月透镜L7。正的第六透镜L6与负的第七弯月透镜L7被接合而构成接合透镜CL1。
在第一透镜L1的后面(像面I侧)配置有平行平板F1。另外，在未图示的摄像元件的前面粘贴有护罩玻璃CG。在本实施方式中，平行平板F2与护罩玻璃CG的整个面接合。
平行平板F1、F2是用于将特定的波长、例如YAG激光器的1060nm、半导体激光器的810nm、或红外区截止的被实施了涂布的滤波器。
图7的(a)、(b)、(c)、(d)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
图7的(e)、(f)、(g)、(h)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
(实施例4)
对于实施例4所涉及的物镜光学系统进行说明。
图8的(a)是本实施例所涉及的物镜光学系统的通常观察状态(远距离物点)的截面图，图8的(b)是近距观察状态(近距离物点)的截面图。
如图8的(a)、(b)所示，具备从物体侧起依次配置的正的第一组G1、亮度光圈S1、负的第二组G2以及正的第三组G3。
正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的平凹的负的第一透镜L1、平行平板F1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2以及使凸面朝向物体侧的正的第三弯月透镜L3。在第一组G1的后方(像面I侧)配置有亮度光圈S1。
负的第二组G2具有使凸面朝向物体侧的负的第四弯月透镜L4。负的第四弯月透镜L4在从通常观察状态(图8的(a))向近距观察状态(图8的(b))调焦时，沿着光轴AX向像侧(像面I)移动。
正的第三组G3具有双凸的正的第五透镜L5、使凸面朝向像侧的负的第六弯月透镜L6以及双凸的正的第七透镜L7。正的第五透镜L5与负的第六弯月透镜L6被接合而构成接合透镜CL1。
在未图示的摄像元件的前面粘贴有护罩玻璃CG。在本实施方式中，平行平板F2与护罩玻璃CG的整个面接合。
平行平板F1、F2是用于将特定的波长、例如YAG激光器的1060nm、半导体激光器的810nm、或红外区截止的被实施了涂布的滤波器。
(实施例5)
对于实施例5所涉及的物镜光学系统进行说明。
图10的(a)是本实施例所涉及的物镜光学系统的通常观察状态(远距离物点)的截面图，图10的(b)是近距观察状态(近距离物点)的截面图。
如图10的(a)、(b)所示，具备从物体侧起依次配置的正的第一组G1、亮度光圈S1、负的第二组G2以及正的第三组G3。
正的第一组G1具有从物体侧起依次配置的平凹的负的第一透镜L1、平行平板F1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2、使凸面朝向物体侧的负的第三弯月透镜L3以及双凸的正的第四透镜L4。负的第三弯月透镜L3与正的第四透镜L4被接合而构成接合透镜CL1。在第一组G1的后方(像面I侧)配置有亮度光圈S1。
负的第二组G2具有使凸面朝向物体侧的负的第五弯月透镜L5。负的第五弯月透镜L5在从通常观察状态(图10的(a))向近距观察状态(图10的(b))调焦时，沿着光轴AX向像侧(像面I)移动。
正的第三组G3具有双凸的正的第六透镜L6、使凸面朝向像侧的负的第七弯月透镜L7以及双凸的正的第八透镜L8。正的第六透镜L6与负的第七弯月透镜L7被接合而构成接合透镜CL2。
在第三组G3的后面(像面I侧)配置有平行平板F2。在未图示的摄像元件的前面粘贴有护罩玻璃CG。在本实施方式中，平行平板F3与护罩玻璃CG的整个面接合。
平行平板F1、F2是用于将特定的波长、例如YAG激光器的1060nm、半导体激光器的810nm、或红外区截止的被实施了涂布的滤波器。
图11的(a)、(b)、(c)、(d)表示本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
图11的(e)、(f)、(g)、(h)表示本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。
以下示出上述各实施例的数值数据。关于记号，r为各透镜面的曲率半径，d为各透镜面间的间隔，ne为各透镜的e线的折射率，νd为各透镜的阿贝数，Fno为光圈值。
数值实施例1
单位mm
面数据
各种数据
摄像元件像素间距p：0.001mm
数值实施例2
单位mm
面数据
各种数据
摄像元件像素间距p：0.0012mm
数值实施例3
单位mm
面数据
各种数据
摄像元件像素间距p：0.0014mm
数值实施例4
单位mm
面数据
各种数据
摄像元件像素间距p：0.0016mm
数值实施例5
单位mm
面数据
各种数据
摄像元件像素间距p：0.0018mm
在以下的表1中示出各实施例的结构中的条件式(1)至(16)的条件式对应值。
(表1)
以上说明了本发明的各种实施方式，但是本发明并不仅仅限于这些实施方式，在不脱离其宗旨的范围内，将这些实施方式的结构适当组合而构成的实施方式也为本发明的范畴。
(附记)
此外，基于这些实施例导出以下的结构的发明。
(附记项1)
一种物镜光学系统，其特征在于，
包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，
通过移动第二组来进行调焦，
第一组包括从物体侧起依次配置的负透镜、正透镜以及正透镜，或者，负透镜、接合透镜以及正透镜，
第三组具有正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。
(附记项2)
一种物镜光学系统，其特征在于，
包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，
第二组包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜，通过第二组在光轴上移动来进行调焦，
满足以下的条件式(1)。
0.12＜d2g/f＜1.02 (1)
在此，d2g为第二组的移动量，
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
(附记项3)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(2)、(3)、(4)中的任一个。
1.8＜f1/f＜4.2 (2)
-20＜f2/f＜-5 (3)
2＜f3/f＜5 (4)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
f1为第一组的焦距，
f2为第二组的焦距，
f3为第三组的焦距。
(附记项4)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5)。
0.85＜fn/f＜1.15 (5)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
fn为近距观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
(附记项5)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6)。
1.6＜D2/f＜3.8 (6)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
D2为第二透镜的厚度。
(附记项6)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(7)。1.2＜f3t/f3p＜3.6 (7)
在此，f3t为第三组内的正的单透镜的焦距，
f3p为第三组内的接合透镜中的正透镜的焦距。
(附记项8)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，
具有配置在最靠像侧的最终透镜，
满足以下的条件式(9)。
0.74＜fth/f＜1.12 (9)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
fth为最终透镜的像侧面上的最大对角主光线高度。
(附记项9)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，
具有配置在最靠物体侧的第一透镜，
满足以下的条件式(10)。
1.02＜fmh/f＜1.58 (10)
在此，f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
fmh为第一透镜的物体侧面上的最大对角主光线高度。
(附记项10)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，第二组满足以下的条件式(11)。0.1＜|ra-rb|/|ra+rb|＜0.4 (11)
在此，ra为第二组的最靠物体侧面的曲率半径，
rb为第二组的最靠像侧面的曲率半径。
(附记项11)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，
具有配置在最靠物体侧的第一透镜，
满足以下的条件式(12)。-2.2＜fL1/f＜-0.8 (12)
在此，fl1为第一透镜的焦距，
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距。
(附记项12)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，同时满足以下的条件式(13-1)、(13-2)。
ωf＞60° (13-1)
ωn＞50° (13-2)
在此，ωf为通常观察状态的物镜光学系统的半视角，
ωn为近距观察状态的物镜光学系统的半视角。
(附记项13)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(14)。
0.8＜f23f/f23n＜1.2 (14)
在此，f23f为通常观察状态下的第二组与第三组的合成焦距，
f23n为近距观察状态下的第二组与第三组的合成焦距。
(附记项14)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(15)。
-8＜f2/f3＜-2 (15)
在此，f2为第二组的焦距，
f3为第三组的焦距。
(附记项15)
根据附记项1或2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(16)。
-8.2＜f2/f1＜-2.8 (16)
在此，f1为第一组的焦距，
f2为第二组的焦距。
(附记项16)
根据附记项2所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(1′)。0.22＜d2g/f＜0.94 (1′)
(附记项17)
根据附记项3所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(4′)。
2.7＜f3/f＜5 (4′)
(附记项18)
根据附记项4所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(5′)。
0.95＜fn/f＜1.1 (5′)
(附记项19)
根据附记项5所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(6′)。
2.2＜D2/f＜3.2 (6′)
(附记项20)
根据附记项6所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(7′)。
1.6＜f3t/f3p＜3.2 (7′)
(附记项21)
根据附记项11所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(12′)。
-1.8＜fL1/f＜-1.2 (12′)
(附记项22)
根据附记项13所记载的物镜光学系统，其特征在于，满足以下的条件式(14′)。
0.9＜f23f/f23n＜1.0 (14′)
(附记项7)
一种摄像装置，其特征在于，
具备根据附记项1至6、8至22中的任一项所记载的物镜光学系统以及摄像元件，
满足以下的条件式(8)。
1.2＜(Fno)×(f)/(p×1000)＜3.2 (8)
f为通常观察状态的物镜光学系统整个系统的焦距，
Fno为通常观察状态的光圈值，
p为摄像元件中的像素间距。
产业上的可利用性
本发明涉及一种具有调焦功能，特别是涉及一种能够进行近距观察的内窥镜物镜、其它民生用的小型摄像机等的摄影透镜。
附图标记说明
G1：第一组；G2：第二组；G3：第三组；L1：负的第一透镜；L2：正的第二透镜；L3：正的第三透镜；L4：负的第四透镜；L5：正的第五透镜；L6：负的第六透镜；L7：正的第七透镜；S、S1：亮度光圈；F1、F2、F3：滤波器；CG：护罩玻璃。

Claims (2)

1.一种物镜光学系统，其特征在于，
包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，
通过移动所述第二组来进行调焦，
所述第一组包括从物体侧起依次配置的负透镜、正透镜以及正透镜，或者，包括从物体侧起依次配置的负透镜、接合透镜以及正透镜
第三组具有正透镜以及正透镜与负透镜的接合透镜。
2.一种物镜光学系统，其特征在于，
包括从物体侧起依次配置的正的第一组、负的第二组以及正的第三组，
所述第二组包括使凸面朝向物体侧的弯月透镜，通过所述第二组在光轴上移动来进行调焦，
所述物镜光学系统满足以下的条件式(1)，
0.12＜d2g/f＜1.02 (1)，
在此，d2g为所述第二组的移动量，
f为通常观察状态的所述物镜光学系统整个系统的焦距。
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