CN109073866B

CN109073866B - 内窥镜用物镜光学系统

Info

Publication number: CN109073866B
Application number: CN201780026859.1A
Authority: CN
Inventors: 加茂裕二; 辻善文
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2017-05-10
Publication date: 2021-08-13
Anticipated expiration: 2037-05-10
Also published as: WO2017217146A1; US10884223B2; JPWO2017217146A1; JP6310166B1; US20190086647A1; CN109073866A

Abstract

提供一种Fno明亮、小型并且高性能的抗制造误差的能力强的内窥镜用物镜光学系统。特征在于，具有从物体侧起依次配置的负的第一透镜(L1)、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜(L2)、亮度光圈(S)、正的第三透镜(L3)以及正的第四透镜(L4)与负的第五透镜(L5)的接合透镜(CL1)，并满足以下的条件式。‑0.6≤f1/f45≤‑0.18(1‑1)0.2≤(r3f+r3r)/(r3f‑r3r)≤1(1‑2)0.15≤d34/d4≤0.7(1‑3)其中，f1为第一透镜(L1)的焦距，f45为第四透镜(L4)与第五透镜(L5)的合成焦距，r3f为第三透镜(L3)的物体侧的曲率半径，r3r为第三透镜(L3)的像侧的曲率半径，d34为第三透镜(L3)与第四透镜(L4)的沿着光轴的距离，d4为第四透镜(L4)的壁厚。

Description

内窥镜用物镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种内窥镜用物镜光学系统。例如涉及一种在医疗领域、工业领域等中使用的内窥镜用物镜光学系统。

背景技术

内窥镜是在医疗用领域和工业用领域中广泛地使用着的装置。特别是在医疗用领域中，由于由被插入到体腔内的内窥镜获得的图像而被利用于观察部位的诊断、治疗。

作为内窥镜的光学系统，通过设定适当的Fno和焦点位置，提供了对从近点物体直至远点物体聚焦得到的图像。另外，减小了透镜直径、光学总长。由此，构成了如下一种内窥镜：由于细而在向体腔内插入时受验者不会难受，并且在体内转弯灵活。而且，近年来开始寻求一种更高图像质量且小型的内窥镜。

例如，在以下的专利文献1至8中提出了小型的内窥镜用物镜光学系统。

专利文献1：日本专利第4997348号公报

专利文献2：国际公开第2012/008312号

专利文献3：日本特开2009-75141号公报

专利文献4：日本特开昭51-62053号公报

专利文献5：日本专利第5927368号公报

专利文献6：日本特开2012-230434号公报

专利文献7：日本特开平7-181377号公报

专利文献8：日本特开2012-103319号公报

发明内容

发明要解决的问题

一般地，通过增加摄像元件的像素数，能够实现高图像质量化。然而，在增加了像素数时，如果摄像元件的摄像面上的像高变大，则光学系统也变大，因此难以小型化。因此，在内窥镜中，多数情况是进行通过保持使摄像元件的尺寸相同的状态地减小像素间距来保持小型化并实现高图像质量化的方法。

在此，在减小了像素间距时，对光学系统要求的容许模糊圈的大小也变小。由此，需要具有高的光学性能的光学系统。容许模糊圈的大小受衍射的影响强。因此，需要形成为Fno明亮的光学系统。

一般地，当Fno变明亮时，光学系统的像差校正变难。因而，由于以增加透镜片数的方式构成光学系统、增大光学系统的总长等，有光学系统大型化的倾向。

这样，当保持使摄像元件的尺寸相同的状态地减小像素间距时，无法简单地达成小型化和高性能化。并且，如果光学系统的Fno变明亮，则导致抗制造误差偏差的能力变弱。即，光学性能因透镜部件的曲率半径、壁厚的误差、光学系统组装时的机械框与透镜的移位误差、倾斜误差等而容易劣化。

特别地，关于焦点，由以像素间距和Fno大致决定的容许模糊圈的大小决定了所容许的误差。因此，通过光学设计来进行应对是非常困难的。具体地说，焦点误差为3μm～5μm相当小的值，就连光学系统组装所使用的粘接剂的固化偏移也被要求相当小的量。

专利文献1中提出的内窥镜物镜单元虽然也存在Fno为4左右的比较明亮的情况，但是例如轴上色像差、像散是面向高像素而言不足的光学性能，从而满足高性能存在限制。

另外，关于专利文献2中提出的物镜光学系统，Fno为5.5左右，不是支持小的像素间距的光学系统。

另外，关于专利文献3中提出的摄像透镜，Fno为2左右，为明亮的光学系统。然而，由于是Fno的明亮度改善，因此没有考虑针对小的像素间距而言的制造误差的问题。另外，该摄像透镜是车载用透镜，没有达到内窥镜那样的小型化。

另外，专利文献4中提出的内窥镜物镜是小型且Fno比较明亮的光学系统。然而，所公开的实施例是用于光纤，在设计上没有考虑小的像素间距所引起的制造误差的影响。

另外，专利文献5中提出的内窥镜物镜光学系统是支持小的像素间距的、 Fno明亮的光学系统，也对焦点的制造误差进行了考虑。但是，由于由单面为平面的场镜构成，因此针对制造误差缓和的效果存在一些限制。

另外，专利文献6、7、8中提出的光学系统没有考虑小型化的点、关于焦点的误差灵敏度的点。

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Fno明亮、小型并且高性能的抗制造误差的能力强的内窥镜用物镜光学系统。

用于解决问题的方案

为了解决上述的问题并达到目的，本发明的至少几个实施方式的物镜光学系统的特征在于，具有从物体侧起依次配置的负的第一透镜、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜、亮度光圈、正的第三透镜以及正的第四透镜与负的第五透镜的接合透镜，并满足以下的条件式(1-1)、(1-2)、(1-3)。

-0.6≤f1/f45≤-0.18 (1-1)

0.2≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)

0.15≤d34/d4≤0.7 (1-3)

其中，

f1为第一透镜的焦距，

f45为第四透镜与第五透镜的合成焦距，

r3f为第三透镜的物体侧的曲率半径，

r3r为第三透镜的像侧的曲率半径，

d34为第三透镜与第四透镜的沿着光轴的距离，

d4为第四透镜的壁厚。

发明的效果

本发明起到如下效果：能够提供一种Fno明亮、小型并且高性能的抗制造误差的能力强的内窥镜用物镜光学系统。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。

图2的(a)是表示本发明的实施例1所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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3的(a)是表示本发明的实施例2所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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4的(a)是表示本发明的实施例3所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统。此外，本发明并不限定于该实施方式。

图1是表示实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。

本实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的特征在于，从物体侧起依次具有负的第一透镜L1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2、红外吸收滤波器F1、亮度光圈S、正的第三透镜L3以及正的第四透镜L4与负的第五透镜L5的接合透镜CL1，该内窥镜用物镜光学系统满足以下的条件式(1-1)、 (1-2)、(1-3)。

-0.6≤f1/f45≤-0.18 (1-1)

0.2≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)

0.15≤d34/d4≤0.7 (1-3)

其中，

f1为第一透镜L1的焦距，

f45为第四透镜L4与第五透镜L5的合成焦距，

r3f为第三透镜L3的物体侧的曲率半径，

r3r为第三透镜L3的像侧的曲率半径，

d34为第三透镜L3与第四透镜L4的沿着光轴AX的距离，

d4为第四透镜L4的壁厚。

以下，说明在本实施方式中采用这种结构的理由和作用。内窥镜一般需要观察广范围的区域，并且必须减小透镜的前透镜直径。因此，在本实施方式中，采用了反远距结构。

因此，在最靠物体侧的位置配置负的第一透镜L1，来确保反远距结构所需要的负折射力。而且，在第一透镜L1的像侧配置了使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2以校正负折射力的第一透镜L1所产生的像差。

并且，在正的第二弯月透镜L2的像侧，从物体侧起依次配置亮度光圈S、主要有助于成像的具有正折射力的双凸形状的正的第三透镜L3、在周边的光线高度变高的位置处将双凸形状的正的第四透镜L4与负的第五透镜接合而成的接合透镜CL1来校正色像差。接合透镜CL1整体构成为正折射力以与正的第三透镜L3一起对成像作出贡献。

另外，当随着高像素化而像素间距变小时，容许模糊圈也变小。由此，要求高的精度、特别是焦点的位置精度。因此，本实施方式使靠近像面的第四透镜L4与第五透镜L5的接合透镜CL1的正折射力比较大。其结果，设为通过使得在与摄像元件一起进行了移动时光学纵向倍率变小从而能够降低焦点的误差灵敏度的结构。

此时，第一透镜L1为了构成反远距类型并使总长缩短，需要比较大的负折射力。因此，需要考虑焦点误差灵敏度并通过第四透镜L4和第五透镜L5 来校正因此产生的像差。因此，期望满足以下的条件式。

-0.6≤f1/f45≤-0.18 (1-1)

其中，

f1为第一透镜L1的焦距，

f45为第四透镜L4与第五透镜L5的合成焦距。

条件式(1-1)是关于f1与f45的适当的比。当超过条件式(1-1)的上限值时，第一透镜L1的像差产生量变大，导致彗星像差恶化、或者焦点的误差灵敏度变强。

当低于条件式(1-1)的下限值时，导致光学系统的总长变大、或者第四透镜L4和第五透镜L5的像差产生量变大而导致像散、彗星像差、倍率色像差恶化。

另外，此时，由于使第四透镜L4的正折射力增大，因此需要事先对同样与成像相关的具有正折射力的第三透镜L3的像差产生量进行控制。因此，期望第三透镜L3满足以下的条件式(1-2)。

0.2≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)

其中，

r3f为第三透镜L3的物体侧的曲率半径，

r3r为第三透镜L3的像侧的曲率半径。

条件式(1-2)是关于(r3f+r3r)与(r3f-r3r)的适当的比。当超过条件式(1-2) 的上限值时，第三透镜L3成为了弯月形状。其结果，难以抑制由第四透镜L4 产生的像差，从而导致球面像差、彗星像差恶化。

当低于条件式(1-2)的下限值时，导致主点向物体侧移动而总长变大、或者第三透镜L3处的球面像差量变大而导致性能劣化。

另外，此时，由于第四透镜L4的正折射力变大，因此第四透镜L4与第五透镜L5的接合透镜的因制造误差、特别是移位、倾斜等透镜偏心所致的性能劣化变大。因此，构成为使针对摄像元件的入射角以接近于远心的方式变缓、即向摄像元件的摄像面大致垂直地入射，从而性能劣化变少，是所期望的。因此，关于第四透镜L4，期望满足以下的条件式(1-3)以尽可能地拉开相对于亮度光圈S的距离。

0.15≤d34/d4≤0.7 (1-3)

其中，

d34为第三透镜L3与第四透镜L4的沿着光轴AX的距离，

d4为第四透镜L4的壁厚。

条件式(1-3)是关于d34/d4的适当的比。当超过条件式(1-3)的上限值时，光学系统的总长变大、或者第四透镜L4的光线高度变大而导致透镜直径变大。

当低于条件式(1-3)的下限值时，第四透镜L4与亮度光圈S的距离过小，从而入射角变陡、即向透镜面的入射角变大。因此，第四透镜L4针对制造误差而性能容易劣化。

此外，期望代替条件式(1-1)而满足以下的条件式(1-1)’。

-0.5≤f1/f45≤-0.22 (1-1)’

还期望代替条件式(1-1)而满足以下的条件式(1-1)”。

-0.4≤f1/f45≤-0.24 (1-1)”

此外，期望代替条件式(1-2)而满足以下的条件式(1-2)’。

0.4≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)’

还期望代替条件式(1-2)而满足以下的条件式(1-2)”。

0.6≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)”

此外，期望代替条件式(1-3)而满足以下的条件式(1-3)’。

0.18≤d34/d4≤0.6 (1-3)’

还期望代替条件式(1-3)而满足以下的条件式(1-3)”。

0.2≤d34/d4≤0.5 (1-3)”

另外，如果保持整体的正折射力的同时改变第三透镜L3与第四透镜L4 的平衡，容易导致像差失衡。因此，优选的是，适当地设定各个曲率半径。

即，根据本实施方式的优选的方式，期望第三透镜L3的像侧的曲率半径与第四透镜L4的像侧的曲率半径满足以下的条件式(2)。

0.7≤r4r/r3r≤1.2 (2)

其中，

r4r为第四透镜L4的像侧的曲率半径，

r3r为第三透镜L3的像侧的曲率半径。

条件式(2)是关于r4r与r3r的适当的比。当超过条件式(2)的上限值时，第三透镜L3的像侧的曲率半径变大而总长变大、或者第四透镜L4的像侧的曲率半径变小而导致对彗星像差、倍率色像差校正过度。

当低于条件式(2)的下限值时，第三透镜L3的像侧的曲率半径变小而球面像差恶化、或者第四透镜L4的像侧的曲率半径变大而导致对彗星像差、倍率色像差校正不足。

此外，期望代替条件式(2)而满足以下的条件式(2)’。

0.73≤r4r/r3r≤1.1 (2)’

还期望代替条件式(2)而满足以下的条件式(2)”。

0.75≤r4r/r3r≤1 (2)”

另外，接合透镜CL1的第四透镜L4和第五透镜L5保持比较大的正折射力的同时还必须抑制第一透镜L1所产生的画面周边的像差。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望第四透镜L4的物体侧的曲率半径与第五透镜L5的像侧的曲率半径满足以下的条件式(3)。

-0.5≤r4f/r5r≤-0.05 (3)

r4f为第四透镜L4的物体侧的曲率半径，

r5r为第五透镜L5的像侧的曲率半径。

条件式(3)是关于r4f与r5r的适当的比。当超过条件式(3)的上限值时，第四透镜L4的物体侧的曲率半径过小而导致球面像差、彗星像差恶化、或者第五透镜L5的像侧的曲率半径过大而导致对彗星像差、像散校正不足。

当低于条件式(3)的下限值时，第四透镜L4的物体侧的曲率半径过大而无法保持折射力，导致总长变大。或者，第五透镜L5的像侧的曲率半径过小而导致对彗星像差、像散校正过度。或者，接合面的曲率半径变小而导致透镜的加工变得困难。

此外，期望代替条件式(3)而满足以下的条件式(3)’。

-0.45≤r4f/r5r≤-0.1 (3)’

还期望代替条件式(3)而满足以下的条件式(3)”。

-0.4≤r4f/r5r≤-0.15 (3)”

另外，当采用反远距类型时，有光学系统的总长变大的倾向。因此，正折射力的第三透镜L3和第四透镜L4的结构变得重要。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望第三透镜L3的物体侧曲率半径与第四透镜L4的物体侧曲率半径满足以下的条件式(4)。

0≤r4f/r3f≤0.25 (4)

r3f为第三透镜L3的物体侧的曲率半径，

r4f为第四透镜L4的物体侧的曲率半径。

条件式(4)是关于r4f与r3f的适当的比。当超过条件式(4)的条件式的上限值时，第三透镜L3的物体侧的曲率半径过小而导致主点向物体侧移动从而总长变大、或者第四透镜L4的物体侧的曲率半径过大而导致像散、彗星像差的校正不足。

当低于条件式(4)的下限值时，第三透镜L3的物体侧变为凹面，结果导致像侧的曲率半径变小而球面像差、彗星像差恶化，或者第四透镜L4的物体侧变为凹面，结果导致像侧的曲率半径变小而轴上、倍率色像差恶化、或导致正折射力变小而光学系统的总长变大。

此外，期望代替条件式(4)而满足以下的条件式(4)’。

0≤r4f/r3f≤0.23 (4)’

另外，为了满足基于第四透镜L4和第五透镜L5得到的焦点误差灵敏度的缓和效果和小型化，需要适当地设定第三透镜L3的正折射力。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下的条件式(5)。

0.2 4≤Ih/f3≤0.35 (5)

Ih为内窥镜用物镜光学系统的最大像高，

f3为第三透镜L3的焦距。

条件式(5)是关于Ih与f3的适当的比。当超过条件式(5)的上限值时，第三透镜L3的折射力过大而导致第四透镜L4和第五透镜L5的对焦点误差灵敏度的缓和效果减弱、或者第三透镜L3处的球面像差、彗星像差的产生变多而导致性能恶化。

当低于条件式(5)的下限值时，第三透镜L3的折射力过小，导致第四透镜L4和第五透镜L5处的彗星像差、像散的产生变多而性能恶化。

此外，期望代替条件式(5)而满足以下的条件式(5)’。

0.25≤Ih/f3≤0.32 (5)’

另外，在亮度光圈S的像侧仅由从物体侧起依次配置的正的第三透镜L3 以及正的第四透镜L4与负的第五透镜L5的接合透镜CL1构成的情况下，如果未适当地设定亮度光圈S的位置，则无法同时满足小型化和焦点误差灵敏度。因此，期望满足以下的条件式(6)。

因此，根据本实施方式的优选的方式，亮度光圈S的像侧由从物体侧起依次配置的正的第三透镜L3以及正的第四透镜L4与负的第五透镜L5的接合透镜CL1组成，期望满足以下的条件式(6)。

0.5≤d1s/dsi≤0.8 (6)

d1s为从第一透镜L1到亮度光圈S的沿着光轴AX的距离，

dsi为从亮度光圈S到像面的沿着光轴AX的距离。

条件式(6)是关于d1s与dsi的适当的比。当超过条件式(6)的上限值时，第一透镜L1的外径变大而不再满足小型化、或者向摄像元件的入射角变陡，导致第四透镜L4和第五透镜L5的相对于光轴AX的移位、倾斜的透镜偏心时的性能劣化变大。

当低于条件式(6)的下限值时，光学系统的总长过大、或第一透镜L1的折射力过大，导致像差产生量变多而性能劣化。

此外，期望代替条件式(6)而满足以下的条件式(6)’。

0.55≤d1s/dsi≤0.7 (6)’

另外，需要通过第二弯月透镜L2、第三透镜L3良好地校正第一透镜L1 所产生的较大的像差。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望同时满足以下的条件式(7-1)、 (7-2)。

2.3≤f23/f≤4 (7-1)

-0.4≤r1r/r2f≤-0.1 (7-2)

f23为第二弯月透镜L2与第三透镜L3的合成焦距，

f为内窥镜用物镜光学系统的整个系统的焦距，

rlr为第一透镜L1的像侧的曲率半径，

r2f为第二弯月透镜L2的物体侧的曲率半径。

条件式(7-1)是关于f23与f的适当的比。条件式(7-2)是关于rlr与r2f的适当的比。

当超过条件式(7-1)的上限值时，第二弯月透镜L2、第三透镜L3的正折射力过小而导致无法校正第一透镜L1所产生的彗星像差、像散。

当低于条件式(7-1)的下限值时，第二弯月透镜L2、第三透镜L3的正折射力过大而导致球面像差恶化。

当超过条件式(7-2)的上限值时，第一透镜L1的曲率半径过小、或者第二弯月透镜L2的曲率半径过大，导致彗星像差、像散恶化。

当低于条件式(7-2)的下限值时，第一透镜L1的曲率半径过大而导致总长变大、或者第二弯月透镜L2的曲率半径过小而导致对彗星像差校正过度、或透镜的加工性变差。

此外，期望代替条件式(7-1)而满足以下的条件式(7-1)’。

2.5≤f23/f≤3.5 (7-1)’

此外，期望代替条件式(7-2)而满足以下的条件式(7-2)’。

-0.35≤r1r/r2f≤-0.12 (7-2)’

另外，为了良好地满足焦点误差灵敏度、画面周边的像差、总长，需要取得从亮度光圈S起向像侧配置的透镜的折射力的平衡。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下的条件式(8-1)、 (8-2)。

0.32≤f3/f45≤1 (8-1)

-1≤f4/f5≤-0.66 (8-2)

f3为第三透镜L3的焦距，

f45为第四透镜L4与第五透镜L5的合成焦距，

f4为第四透镜L4的焦距，

f5为第五透镜L5的焦距。

条件式(8-1)是关于f3与f45的适当的比。条件式(8-2)是关于f4与f5的适当的比。

当超过条件式(8-1)的上限值时，第三透镜L3的折射力过小而导致光学系统的总长变大、或对球面像差校正不足、或者第四透镜L4与第五透镜L5 的折射力过大而导致产生了透镜偏心所致的性能劣化。

当低于条件式(8-1)的下限值时，第三透镜L3的折射力过大而导致球面像差、彗星像差恶化、或者第四透镜L4与第五透镜L5的折射力过小而导致焦点灵敏度缓和的效果减弱。

当超过条件式(8-2)的上限值时，第四透镜L4的折射力过大而导致彗星像差、像散恶化、或者第五透镜L5的折射力过小而导致对倍率色像差校正不足。

当低于条件式(8-2)的下限值时，第四透镜L4的折射力过小而导致焦点灵敏度缓和的效果减弱、或者第五透镜L5的折射力过大而导致对倍率色像差校正过度、或彗星像差恶化。

此外，期望代替条件式(8-1)而满足以下的条件式(8-1)’。

0.4≤f3/f45≤0.9 (8-1)’

此外，期望代替条件式(8-2)而满足以下的条件式(8-2)’。

-0.9≤f4/f5≤-0.7 (8-2)’

另外，为了良好地校正画面周边的像差，需要取得将亮度光圈S夹在中间的透镜的平衡。

因此，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下的条件式(9-1)、 (9-2)。

-6.5≤f2/r4r≤-3.3 (9-1)

3≤(r2f+r2r)/(r2f-r2r)≤10 (9-2)

f2为第二弯月透镜L2的焦距，

r4r为第四透镜L4的像侧的曲率半径，

r2f为第二弯月透镜L2的物体侧的曲率半径，

r2r为第二弯月透镜L2的像侧的曲率半径。

条件式(9-1)是关于f2与r4r的适当的比。条件式(9-2)是关于(r2f+r2r)与 (r2f-r2r)的适当的比。

当超过条件式(9-1)的条件式的上限值时，第二弯月透镜L2的折射力过大而导致彗星像差、像散恶化、或者第四透镜L4的曲率半径过大而无法取得彗星像差、像散的平衡导致平衡恶化。

当低于条件式(9-1)的下限值时，第二弯月透镜L2的折射力过小而无法取得彗星像差、像散的平衡导致平衡恶化、或者第四透镜L4的曲率半径过小而导致球面像差、彗星像差恶化。

当超过条件式(9-2)的上限值时，第二弯月透镜L2的曲率半径过小而导致对球面像差、彗星像差校正过度。

当低于条件式(9-2)的下限值时，第二弯月透镜L2的曲率半径过大而导致对球面像差、彗星像差校正不足。

另外，根据本实施方式的优选的方式，期望改变第三透镜L3与第四透镜 L4的间隔来进行组装时的焦点调整。

在内窥镜组装时，由于各透镜的牛顿误差、壁厚误差等而导致焦点位置偏离于设计。因此，进行焦点调整来进行定位。优选的是，在第三透镜L3 与第四透镜L4之间进行该焦点调整。由此，相对于调整的移动量，焦点的变化量减少，因此能够在组装时容易进行调整、或减小粘接剂的固化偏移所产生的性能劣化量。另外，也可以通过将第四透镜L4和第五透镜L5向与光轴 AX垂直的方向移动，来校正视角的左右差、画面周边的焦点位置的偏移、非对称的像散。

另外，只要将透镜结构由从物体侧起依次配置的负的第一透镜L1、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2、亮度光圈S、正的第三透镜L3、正的第四透镜L4与负的第五透镜L5的接合透镜CL1的5片透镜构成，就能够缩短总长、降低透镜成本。

另外，关于第一透镜L1，优选设为以下记述的结构。关于内窥镜，在观察过程中附着了脏污、血液等时，通过从设置于内窥镜前端的喷嘴射出的水来进行清洗。此时，在透镜面为凸形状的情况下导致脏污不易脱落，或者在透镜面为凹面的情况下导致积存水。另外，特别是在凸形状的情况下，容易产生因冲击所致的损伤、裂纹。因此，第一透镜L1的形状优选为使平面朝向物体侧的平凹形状。

以下，对各实施例进行说明。

(实施例1)

对实施例1所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。图2的(a)是表示本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。

本实施例由从物体侧起依次配置的使平面朝向物体侧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、红外吸收滤波器F1、亮度光圈S、使平面朝向物体侧的平凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、使凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5、护罩玻璃CG1以及CCD护罩玻璃CG2构成。I为像面。

另外，对红外吸收滤波器F1的物体侧实施了YAG激光截止的涂敷，对像侧实施了LD激光截止的涂敷。

在此，正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5被接合。护罩玻璃CG1 与CCD护罩玻璃CG2被接合。F2为接合层。

图2的(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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。

(实施例2)

对实施例2所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。图3的(a)是表示本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。

本实施例由从物体侧起依次配置的使平面朝向物体侧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、红外吸收滤波器F1、亮度光圈S、双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、使凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5、护罩玻璃CG1以及CCD护罩玻璃CG2构成。I为像面。

图3的(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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。

(实施例3)

对实施例3所涉及的内窥镜用物镜光学系统进行说明。图4的(a)是表示本实施例所涉及的内窥镜用物镜光学系统的透镜截面结构的图。

图4的(b)、(c)、(d)、(e)分别是表示实施例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。

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为各透镜的针对e线的折射率，νd为各透镜的阿贝数，Fno为光圈值，光圈为亮度光圈。

数值实施例1

单位mm

面数据

数值实施例2

单位mm

面数据

数值实施例3

单位mm

面数据

以下示出各实施例的条件式对应值。

条件式

此外，上述的内窥镜用物镜光学系统也可以同时满足多个结构。像这样在得到良好的内窥镜用物镜光学系统的方面是优选的。另外，优选的结构的组合是任意的。另外，关于各条件式，也可以仅对所限定的条件式的数值范围的上限值或下限值进一步进行限定。

以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，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所构成的实施方式也属于本发明的范畴。

产业上的可利用性

如以上那样，本发明对于Fno明亮、小型并且高性能的抗制造误差的能力强的内窥镜用物镜光学系统是有用的。

附图标记说明

L1～L5：透镜；S：亮度光圈；F1：红外吸收滤波器；F2：接合层；CG1、 CG2：护罩玻璃；AX：光轴；I：像面；CL1：接合透镜。

Claims

1.一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

所述内窥镜用物镜光学系统中的透镜由从物体侧起依次配置的负的第一透镜、使凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜、正的第三透镜以及将正的第四透镜与负的第五透镜接合形成的接合透镜组成，在所述第二弯月透镜与所述第三透镜之间配置亮度光圈，

所述内窥镜用物镜光学系统满足以下的条件式(1-1)、(1-2)以及(1-3)，

-0.6≤f1/f45≤-0.18 (1-1)

0.2≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)

0.15≤d34/d4≤0.7 (1-3)

其中，

f1为所述第一透镜的焦距，

f45为所述第四透镜与所述第五透镜的合成焦距，

r3f为所述第三透镜的物体侧的曲率半径，

r3r为所述第三透镜的像侧的曲率半径，

d34为所述第三透镜与所述第四透镜的沿着光轴的距离，

d4为所述第四透镜的壁厚，

其中，所述内窥镜用物镜光学系统还满足以下的条件式(5)，

0.24≤Ih/f3≤0.35 (5)

Ih为所述内窥镜用物镜光学系统的最大像高，

f3为所述第三透镜的焦距。

2.一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

-0.6≤f1/f45≤-0.18 (1-1)

0.2≤(r3f+r3r)/(r3f-r3r)≤1 (1-2)

0.15≤d34/d4≤0.7 (1-3)

其中，

f1为所述第一透镜的焦距，

f45为所述第四透镜与所述第五透镜的合成焦距，

r3f为所述第三透镜的物体侧的曲率半径，

r3r为所述第三透镜的像侧的曲率半径，

d34为所述第三透镜与所述第四透镜的沿着光轴的距离，

d4为所述第四透镜的壁厚，

其中，所述内窥镜用物镜光学系统还满足以下的条件式(7-1)和(7-2)，

2.3≤f23/f≤4 (7-1)

-0.4≤r1r/r2f≤-0.1 (7-2)

f23为所述第二弯月透镜与所述第三透镜的合成焦距，

f为所述内窥镜用物镜光学系统的整个系统的焦距，

r1r为所述第一透镜的像侧的曲率半径，

r2f为所述第二弯月透镜的物体侧的曲率半径。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(2)，

0.7≤r4r/r3r≤1.2 (2)

r4r为所述第四透镜的像侧的曲率半径，

r3r为所述第三透镜的像侧的曲率半径。

4.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(3)，

-0.5≤r4f/r5r≤-0.05 (3)

r4f为所述第四透镜的物体侧的曲率半径，

r5r为所述第五透镜的像侧的曲率半径。

5.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(4)，

0≤r4f/r3f≤0.25 (4)

r3f为所述第三透镜的物体侧的曲率半径，

r4f为所述第四透镜的物体侧的曲率半径。

6.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

所述亮度光圈的像侧的透镜由从物体侧起依次配置的所述正的第三透镜以及将所述正的第四透镜与所述负的第五透镜接合形成的接合透镜组成，该内窥镜用物镜光学系统满足以下的条件式(6)，

0.5≤d1s/dsi≤0.8 (6)

d1s为从所述第一透镜到所述亮度光圈的沿着光轴的距离，

dsi为从所述亮度光圈到像面的沿着光轴的距离。

7.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(8-1)和(8-2)，

0.32≤f3/f45≤1 (8-1)

-1≤f4/f5≤-0.66 (8-2)

f3为所述第三透镜的焦距，

f45为所述第四透镜与所述第五透镜的合成焦距，

f4为所述第四透镜的焦距，

f5为所述第五透镜的焦距。

8.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

满足以下的条件式(9-1)和(9-2)，

-6.5≤f2/r4r≤-3.3 (9-1)

3≤(r2f+r2r)/(r2f-r2r)≤10 (9-2)

f2为所述第二弯月透镜的焦距，

r4r为所述第四透镜的像侧的曲率半径，

r2f为所述第二弯月透镜的物体侧的曲率半径，

r2r为所述第二弯月透镜的像侧的曲率半径。

9.根据权利要求1或2所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

改变所述第三透镜与所述第四透镜的间隔，来进行组装时的焦点调整。