CN109983383A - 内窥镜物镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够进行放大观察和通常观察但为细径且具有良好的成像性能的内窥镜物镜光学系统。内窥镜物镜光学系统由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组(G1)、负折射力的第二透镜组(G2)以及正折射力的第三透镜组(G3)组成，第二透镜组(G2)的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，第二透镜组(G2)沿着光轴进行移动。

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
作为内窥镜的需求，存在放大观察。特别是在耳鼻咽喉科、头颈部外科中，近年来放大观察的需求高涨。
在耳鼻咽喉科、头颈部外科中，期待能够发现癌前病变。为了能够发现癌前病变，需要进行喉头表面上的毛细血管、咽表面上的毛细血管的观察。更具体地说，对毛细血管中的血流进行观察，识别该血流的状态。通过这样，能够发现癌前病变。
但是，毛细血管非常细。因此，血流的观察需要放大观察。根据这样的情形，在耳鼻咽喉科、头颈部外科中使用的内窥镜需要高倍的放大光学系统。
另外，在除了发现癌前病变以外的情况中也使用放大观察。例如，在各种各样的病变部的诊断中，需要详细地观察病变部。因此，在病变部的诊断中也使用放大观察。
在医疗用内窥镜中，为了对体腔内进行观察，而将细长的插入部插入到体腔内。在体腔内，必须使插入部朝向各种各样的方向前进。为了使插入部不弄伤体腔内的组织地前进，需要看准插入部的行进方向。因此，针对医疗用内窥镜要求广角的光学系统。
另外，在放大观察中，由于观察范围窄，因此通过放大观察不容易找到观察对象。因此，需要能够观察比放大观察中的观察范围更广的范围。根据这样的情形，也针对医疗用内窥镜要求广角的光学系统。
在放大观察中，从物镜到物体位置的距离(以下称为“物距”)例如为1mm～4mm左右。另一方面，在上述那样的较广的范围的观察(以下称为“通常观察”)中，物距远比4mm长。
在专利文献1中公开了能够进行放大观察和通常观察的内窥镜物镜。专利文献1的内窥镜物镜具有正的第一组、负的第二组以及正的第三组，第二组进行移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4834799号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1的内窥镜物镜中，第二组的位于最靠物体侧的位置的透镜面使凸面朝向物体侧。在该情况下，入射到第二组的光线的高度变高。因此，在专利文献1的内窥镜物镜中，不能说第二组被充分地进行了细径化。
另外，在专利文献1的内窥镜物镜中，为了进行变焦，至少使第二组中的透镜组移动。在使透镜组移动的情况下，优选的是在要移动的透镜组的附近配置驱动机构。
如上述那样，在专利文献1的内窥镜物镜中，不能说第二组被充分地进行了细径化。因此，无论在哪组附近配置驱动机构，插入部的直径都变粗。
另外，在专利文献1中公开了第二组由两个透镜组构成的内窥镜物镜。在该内窥镜物镜中，在近端进行了变焦的情况下，两个透镜组以各自不同的移动量移动。因此，移动机构变得复杂且大型。其结果，插入部的直径变粗。
特别是在耳鼻咽喉科用的内窥镜中，要求插入部的细径化。因此，插入部的直径变粗是不理想的。
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能够进行放大观察和通常观察但为细径且具有良好的成像性能的内窥镜物镜光学系统。
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所涉及的内窥镜物镜光学系统，
由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，
第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，
第二透镜组沿着光轴进行移动。
另外，本发明的至少几个实施方式所涉及的其它的内窥镜物镜光学系统，
由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，
第二透镜组由从物体侧起依次配置的前组、亮度光圈以及后组组成，
第二透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面是使凹面朝向物体侧的面，
第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，
第二透镜组沿着光轴进行移动。
发明的效果
本发明的一个实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统起到能够进行放大观察和通常观察但为细径且具有良好的成像性能的效果。
附图说明
图1是示出本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的结构的截面图。
图2是示出轴上光线的情况和轴外光线的情况的图。
图3是实施例1的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图4是实施例1的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图5是实施例2的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图6是实施例2的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图7是实施例3的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图8是实施例3的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图9是实施例4的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图10是实施例4的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图11是实施例5的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图12是实施例5的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图13是实施例6的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图14是实施例6的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图15是实施例7的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图16是实施例7的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图17是实施例8的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图18是实施例8的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图19是实施例9的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图20是实施例9的内窥镜物镜光学系统的像差图。
图21是实施例10的内窥镜物镜光学系统的截面图。
图22是实施例10的内窥镜物镜光学系统的像差图。
具体实施方式
下面，针对本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统，使用附图来说明采用这种结构的理由和作用。此外，并不是通过以下的实施方式来对本发明进行限定。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的特征在于，由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，第二透镜组沿着光轴进行移动。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统优选满足以下的条件式(1)、(3)，
-2.1＜f2/fW＜-1 (1)
0.45＜∑d2/D2＜0.64 (3)
其中，
f2为第二透镜组的焦距，
fW为通常观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，
f2F为前组的焦距，
Σd2为第二透镜组的厚度，
D2为从第一透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面到第三透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面的距离。
在后面记述光学系统的结构的技术意义和条件式的技术意义。
另外，本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的特征在于，由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，第二透镜组由从物体侧起依次配置的前组、亮度光圈以及后组组成，第二透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面是使凹面朝向物体侧的面，第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，第二透镜组沿着光轴进行移动。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，能够进行通常观察和放大观察。在通常观察中，低倍观察较广的范围，在放大观察中，高倍观察较窄的范围。因此，内窥镜物镜光学系统需要在通常观察和放大观察这两方中具有良好的成像性能。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，光学系统由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成。通过这样，折射力的排列是对称的。因此，不仅在通常观察和放大观察这两方中能够良好地校正像差，还易于实现光学系统整体的小型化。
图1是示出本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的具体结构的截面图，(a)是第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的截面图，(b)是第二实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的截面图。
第一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正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3构成。在第二透镜组G2中配置有亮度光圈S。
第一透镜组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。
第二透镜组G2具有从物体侧起依次配置的前组G2F、亮度光圈S以及后组G2R。前组G2F具有负的第四透镜L4。后组G2R具有负的第五透镜L5。第四透镜L4的物体侧透镜面位于最靠物体侧的位置，使凹面朝向物体侧。第五透镜L5的像侧透镜面位于最靠像侧的位置，使凹面朝向像侧。
第三透镜组G3具有从物体侧起依次配置的正的第六透镜L6、正的第七透镜L7以及负的第八透镜L8。第七透镜L7与第八透镜L8进行接合，构成了接合透镜CL。
第二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正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3构成。在第二透镜组G2中配置有亮度光圈S。
第一透镜组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。
第二透镜组G2具有从物体侧起依次配置的前组G2F、亮度光圈S以及后组G2R。前组G2F具有负的第四透镜L4。后组G2R具有正的第五透镜L5和负的第六透镜L6。第五透镜L5与第六透镜L6进行接合，构成了接合透镜CL1。第四透镜L4的物体侧透镜面位于最靠物体侧的位置，使凹面朝向物体侧。第六透镜L6的像侧透镜面位于最靠像侧的位置，使凹面朝向像侧。
第三透镜组G3具有从物体侧起依次配置的正的第七透镜L7、正的第八透镜L8以及负的第九透镜L9。第八透镜L8与第九透镜L9进行接合，构成了接合透镜CL2。
在第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统和第二实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统(以下称为“本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统”)中，在第一透镜L1与第二透镜L2之间配置有第一平行平板F1。第一平行平板F1能够配置于内窥镜物镜光学系统中的任意位置处。在第九透镜L9的像侧配置有第二平行平板F2和第三平行平板F3。第二平行平板F2与第三平行平板F3进行接合。
第二平行平板F2为护罩玻璃。第三平行平板F3为成像玻璃。在第三平行平板F3的像侧配置有摄像元件(未图示)。第三平行平板F3的像侧面为像面I。摄像元件的摄像面与第三平行平板F3的像侧面一致。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，第二透镜组G2具有从物体侧起依次配置的前组G2F、亮度光圈S以及后组G2R。
对第二透镜组G2的结构进行说明。图2是示出轴上光线的情况和轴外光线的情况的图，(a)是示出第一结构中的光线的情况的图，(b)是示出第二结构中的光线的情况的图。
在各图中，简单地绘制了第二透镜组G2的结构。另外，用虚线表示轴上光线，用实线表示轴外光线。这些光线是将物体的高度设为1mm、将第二透镜组G2的焦距设为1mm时的光线。第一结构中的倍率与第二结构中的倍率是相同的。
另外，在各图中，OH表示物高。具体地说，物高为1mm。物体的像为虚像。IH1为第一结构中的像高，IH2为第二结构中的像高。IH1和IH2是成为后焦距的位置处的高度。
第二透镜组G2设为整体具有负的折射作用，并且近轴成像成立。在该情况下，当仅考虑轴上成像(近轴区域内的成像)并且将第二透镜组G2表示为薄壁透镜时，第二透镜组G2的结构如图2的(a)所示那样为一片负透镜LN配置在亮度光圈S附近的结构(以下称为“第一结构”)。
虽然省略了图示，但是第一透镜组G1位于负透镜LN的物体侧，第三透镜组G3位于负透镜LN的像侧。当着眼于轴外光线时，在第一结构中，在第一透镜组G1侧和第三透镜组G3侧这两方处光线高变高。
因此，使第二透镜组G2的负的折射作用分散。具体地说，由前组G2F和后组G2R构成第二透镜组G2。当将前组G2F和后组G2R分别表示为薄壁透镜时，第二透镜组G2的结构如图2的(b)所示那样为负透镜LN1和负透镜LN2均配置于远离亮度光圈S的位置的结构(以下称为“第二结构”)。
在第二结构中，负透镜LN1处的光线高和负透镜LN2处的光线高都变低。即，根据第二结构，轴外光线在前组G2F中入射至透镜面的光线的高度和轴外光线在后组G2R中入射至透镜面的光线的高度都变低。其结果，能够降低第一透镜组G1侧的透镜面处的光线高和第三透镜组G3侧的透镜面处的光线高。
另外，在第二结构中，由于轴外光线的高度变低，因此IH2<IH1。
在实际的透镜中，透镜存在厚度。因此，在前组G2F中，将位于最靠物体侧的位置的透镜面设为使凹面朝向物体侧的面，在后组G2R中，将位于最靠像侧的位置的透镜面设为使凹面朝向像侧的面。通过这样，能够使第二透镜组G2处的光线高变低。其结果，能够充分地减小第二透镜组G2的直径。
例如，在前组G2F中，能够将位于最靠物体侧的位置的透镜设为平凹透镜，在后组G2R中，能够将位于最靠像侧的位置的透镜设为平凹透镜。而且，两个平凹透镜只要配置为平面位于亮度光圈S侧即可。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，能够进行通常观察和放大观察。在通常观察时与放大观察时，物点距离不同。在通常观察与放大观察之间切换时，优选为即使物点距离发生变化也形成清晰的像。为此，需要使至少一个透镜组沿着光轴移动。
在内窥镜物镜光学系统由多个透镜组构成的情况下，为了聚焦而移动的透镜组可以是任意的透镜组。另外，移动的透镜组的数量可以是一个，也可以是多个。
但是，在使内窥镜物镜光学系统整体移动的情况下，使所有透镜组移动。在该情况下，移动的透镜组的重量变大。因此，对驱动机构施加的负担变大，并且驱动机构也大型化。因此，使所有透镜组移动是不理想的。
另外，与使一个透镜组移动的情况相比，使多个透镜组移动的情况对驱动机构施加的负担也变大，并且驱动机构也大型化。
根据这样的情形，移动的透镜组的数量少会更为优选。如果使移动的透镜组的数量为一个，则起到能够使驱动机构简单化的效果。
另外，也能够是透镜组事先进行固定，取代透镜组而使摄像元件移动。然而，使摄像元件移动的情况也需要驱动机构。在使摄像元件移动的情况下，驱动机构的结构变得复杂。因此，驱动机构的重量变大。另外，对驱动机构施加的负担也变大，并且驱动机构也大型化。因此，使摄像元件移动是不理想的。
驱动机构配置在内窥镜物镜光学系统的周围。如上述那样，在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，对第二透镜组G2充分地进行了细径化。因此，如图1的(a)、(b)所示，在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，能够在第二透镜组G2的附近配置驱动机构AC。其结果，能够防止插入部直径变粗。另外，由于移动的透镜组的数量为一个，因此能够使驱动机构简单化。
作为驱动机构AC，例如能够使用线性致动器。线性致动器具有用于保持移动对象的软磁性体、永磁体以及线圈。永磁体和线圈呈同心圆状地配置于软磁性体的外周部。
线性致动器是利用电磁感应所引起的磁场变动的元件。在线性致动器中，通过使流向线圈的电流变化来引起磁场变化，利用磁力使软磁性体、即对象物体移动。
在第二透镜组G2的移动中，优选的是使前组G2F、亮度光圈S以及后组G2R成一体地移动。在该情况下，前组G2F与亮度光圈S的间隔、亮度光圈S与后组G2R的间隔在通常观察时与放大观察时是相同的。
即，在第二透镜组移动的期间内，前组G2F与亮度光圈S的间隔、亮度光圈S与后组G2R的间隔完全不变。因此，能够使驱动机构更加简单化。
但是，也可以使前组G2F与亮度光圈S的间隔、亮度光圈S与后组G2R的间隔在通常观察时与放大观察时不同。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统优选满足以下的条件式(1)、(2)、(3)，
-2.1＜f2/fW＜-1 (1)
-37＜f2F/f2＜19 (2)
0.45＜∑d2/D2＜0.64 (3)
其中，
f2为第二透镜组的焦距，
fW为通常观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，
f2F为前组的焦距，
Σd2为第二透镜组的厚度，
D2为从第一透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面到第三透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面的距离。
条件式(1)是关于第二透镜组的焦距与通常观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距之比的条件式。
当低于条件式(1)的下限值时，视场角过大。在该情况下，第一透镜组处的光线高、或第三透镜组处的光线高变高。因此，导致构成光学系统的透镜的外径的增大、即光学系统的径向上的增加。因此，低于条件式(1)的下限值是不理想的。
当超过条件式(1)的上限值时，无法充分地确保视场角。因此，在通常观察时无法观察广范围。
条件式(2)是关于前组的焦距与第二透镜组的焦距之比的条件式。
当低于条件式(2)的下限值时，前组的负的折射作用过小。在该情况下，需要适当地维持第二透镜组整体的负折射力，因此后组的位于最靠像侧的位置的透镜面处的负的折射作用变强。其结果，引起像面弯曲过度。因此，低于条件式(2)的下限值是不理想的。
当超过条件式(2)的上限值时，第一透镜组处的光线高和第三透镜组处的光线高中的某一方变高。在该情况下，结果导致光学系统的径向上的增加。因此，超过条件式(2)的上限值是不理想的。
条件式(3)是关于第二透镜组的厚度与从第一透镜组到第三透镜组的间隔之比的条件式。第二透镜组的厚度是第二透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面到位于最靠像侧的位置的透镜面的距离的绝对值。另外，从第一透镜组到第三透镜组的间隔是从第一透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面到第三透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面的距离的绝对值。
当低于条件式(3)的下限值时，第一透镜组的像侧的光线高与第三透镜组的物体侧的光线高均变高。因此，导致光学系统的径向上的增加。因此，低于条件式(3)的下限值是不理想的。
当超过条件式(3)的上限值时，向像面入射的主光线的入射角度变大。在该情况下，特别是在第二透镜组向像侧进行了移动时，导致轴外的光量降低。即，在放大观察时，像的周边部变暗。因此，超过条件式(3)的上限值是不理想的。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，第二透镜组包括至少一个规定透镜，规定透镜是平凹透镜或弯月透镜，满足以下的条件式(4)，
1.85＜N2 (4)
其中，
N2为规定透镜的针对e线的折射率。
第二透镜组具备隔着亮度光圈而前组位于物体侧、后组位于像侧的结构，整体上具有负折射力。通过前组和后组中的至少一方包括规定透镜，能够在良好地保持着近轴成像的状态下抑制轴外光线的高度。规定透镜为平凹透镜或弯月透镜。
条件式(4)是关于规定透镜的折射率的条件式。如上述那样，规定透镜是第二透镜组中包含了至少一个的平凹透镜或弯月透镜。
通过满足条件式(4)，由此在规定透镜中使用折射率高的玻璃材料。当使规定透镜中的玻璃材料的折射率变高时，能够使第二透镜组的空气当量长度变短。其结果，能够降低第二透镜组的轴外光线的高度。
当低于条件式(4)的下限值时，第一透镜组的光线高、或第三透镜组的光线高变高。因此，低于条件式(4)的下限值是不理想的。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统优选满足以下的条件式(5)，
-0.55＜P2/fW＜-0.22 (5)
其中，
P2为第二透镜组的匹兹伐和，
fW为通常观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。
条件式(5)是以通常观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距对第二透镜组的匹兹伐和进行标准化后的条件。
当低于条件式(5)的下限值时，像面弯曲过度。因此，低于条件式(5)的下限值是不理想的。当超过条件式(5)的上限值时，第二透镜组中的凹面的曲率半径变大。其结果，球面像差校正不足。因此，超过条件式(5)的上限值是不理想的。
优选的是，代替条件式(5)而满足以下的条件式(5’)。
-0.45＜P2/fW＜-0.27 (5’)
通过满足条件式(5’)，能够良好地校正像面弯曲和球面像差。
本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统优选满足以下的条件式(6)，
0.4＜∑L2F/∑L2R＜1.25 (6)
其中，
ΣL2F为前组的透镜的空气当量长度的总和，
ΣL2R为后组的透镜的空气当量长度的总和。
条件式(6)是关于前组的透镜的空气当量长度的总和与后组的透镜的空气当量长度的总和之比的条件式。
当低于条件式(6)的下限值时，亮度光圈与第三透镜组的实质距离变大。在该情况下，第三透镜组的光线高变高。因此，导致构成第三透镜组的透镜的外径的增大。因此，低于条件式(6)的下限值是不理想的。
当超过条件式(6)的上限值时，第一透镜组与亮度光圈的实质距离变大。在该情况下，第一透镜组的光线高变得过高。因此，导致构成第一透镜组的透镜的外径的增大。因此，超过条件式(6)的上限值是不理想的。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，也可以使具有正折射力的透镜面位于亮度光圈面的附近。
通过这样，能够将第二透镜组整体的负折射力保持为适当的大小的同时对前组中的凹面的折射力、后组中的凹面的折射力赋予自由度。其结果，能够容易地进行前组的厚度、后组的厚度的控制。另外，由于能够良好地校正轴外像差，因此能够使像的周边部处的成像性能良好。
另外，这样对于第二透镜组的光线高的控制作用以及像面弯曲的校正作用或倍率色像差的校正作用是有效的。
在本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，前组的折射力也可以是正折射力。
通过前组具有正折射力，能够获得与使具有正折射力的透镜面位于亮度光圈面的附近的情况同样的效果。
(实施例1)
对实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图3是实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例1的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。作为平凹负透镜L1的玻璃材料，能够使用蓝宝石。
第二透镜组G2包括像侧为平面的平凹负透镜L4和使凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5。由平凹负透镜L4构成前组，由负弯月透镜L5构成后组。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L4与负弯月透镜L5之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L4的像侧面的顶部。
第三透镜组G3包括像侧为平面的平凸正透镜L6、双凸正透镜L7以及像侧为平面的平凹负透镜L8。在此，由双凸正透镜L7和平凹负透镜L8形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。平行平面板F1为红外截止滤波器。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。平行平面板F2为护罩玻璃。平行平面板F3为成像玻璃。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，平凹负透镜L4、亮度光圈S以及负弯月透镜L5成一体地进行移动。
图4的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例1的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图4的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例1的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
在各像差图中，横轴表示像差量。关于球面像差、像散以及倍率像差，像差量的单位为mm。另外，关于畸变像差，像差量的单位为％。另外，ω为半视角，单位为°(度)，FNO为光圈值。另外，像差曲线的波长的单位为nm。这些在其它实施例中也是相同的。
(实施例2)
对实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图5是实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例2的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。
第二透镜组G2包括使凸面朝向像侧的正弯月透镜L4和物体侧为平面的平凹负透镜L5。由正弯月透镜L4构成前组，由平凹负透镜L5构成后组。
亮度光圈S配置于正弯月透镜L4与平凹负透镜L5之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L5的物体侧面的顶部。
第三透镜组G3包括物体侧为平面的平凸正透镜L6、双凸正透镜L7以及使凸面朝向像侧的负弯月透镜L8。在此，由双凸正透镜L7和负弯月透镜L8形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，正弯月透镜L4、亮度光圈S以及平凹负透镜L5成一体地进行移动。
图6的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例2的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图6的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例2的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例3)
对实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图7是实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例3的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。
第二透镜组G2包括使凸面朝向像侧的正弯月透镜L4和使凸面朝向物体侧的负弯月透镜L5。由正弯月透镜L4构成前组，由负弯月透镜L5构成后组。
亮度光圈S配置于正弯月透镜L4与负弯月透镜L5之间。更具体地说，亮度光圈S位于负弯月透镜L5的物体侧面的顶部。
第三透镜组G3包括像侧为平面的平凸正透镜L6、双凸正透镜L7以及像侧为平面的平凹负透镜L8。在此，由双凸正透镜L7和平凹负透镜L8形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，正弯月透镜L4、亮度光圈S以及负弯月透镜L5成一体地进行移动。
图8的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例3的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图8的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例3的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例4)
对实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图9是实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例4的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、双凹负透镜L2、双凸正透镜L3以及双凸正透镜L4。在此，由双凹负透镜L2和双凸正透镜L3形成了接合透镜。
第二透镜组G2包括像侧为平面的平凹负透镜L5和物体侧为平面的平凹负透镜L6。由平凹负透镜L5构成前组，由平凹负透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L5与平凹负透镜L6之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L5的像侧面的顶部。
第三透镜组G3由双凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及双凹负透镜L9构成。在此，由双凸正透镜L8和双凹负透镜L9形成了接合透镜。
在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F1、平行平面板F2以及平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，平凹负透镜L5、亮度光圈S以及平凹负透镜L6成一体地进行移动。
图10的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例4的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图10的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例4的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例5)
对实施例5所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图11是实施例5所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例5的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的负弯月透镜L2、双凸正透镜L3以及使凸面朝向像侧的负弯月透镜L4。在此，由双凸正透镜L3和负弯月透镜L4形成了接合透镜。
第二透镜组G2包括像侧为平面的平凹负透镜L5和使凸面朝向物体侧的负弯月透镜L6。由平凹负透镜L5构成前组，由负弯月透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L5与负弯月透镜L6之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L5的像侧面的顶部。
第三透镜组G3包括双凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及使凸面朝向像侧的负弯月透镜L9。在此，由双凸正透镜L8和负弯月透镜L9形成了接合透镜。
在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F1、平行平面板F2以及平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，平凹负透镜L5、亮度光圈S以及负弯月透镜L6成一体地进行移动。
图12的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例5的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图12的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例5的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例6)
对实施例6所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图13是实施例6所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例6的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、像侧为平面的平凹负透镜L2、物体侧为平面的平凸正透镜L3以及双凸正透镜L4。在此，由平凹负透镜L2和平凸正透镜L3形成了接合透镜。
第二透镜组G2包括像侧为平面的平凹负透镜L5和使凸面朝向物体侧的负弯月透镜L6。由平凹负透镜L5构成前组，由负弯月透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L5与负弯月透镜L6之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L5的像侧面的顶部。
第三透镜组G3包括双凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及使凸面朝向像侧的负弯月透镜L9。在此，由双凸正透镜L8和负弯月透镜L9形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与平凹负透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，平凹负透镜L5、亮度光圈S以及负弯月透镜L6成一体地进行移动。
图14的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例6的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图14的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例6的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例7)
对实施例7所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图15是实施例7所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例7的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、像侧为平面的平凹负透镜L2、物体侧为平面的平凸正透镜L3以及双凸正透镜L4。在此，由平凹负透镜L2和平凸正透镜L3形成了接合透镜。
第二透镜组G2包括像侧为平面的平凹负透镜L5和物体侧为平面的平凹负透镜L6。由平凹负透镜L5构成前组，由平凹负透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L5与平凹负透镜L6之间。更具体地说，亮度光圈S位于平凹负透镜L5的像侧面的顶部。
第三透镜组G3包括物体侧为平面的平凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及像侧为平面的平凹负透镜L9。在此，由双凸正透镜L8和平凹负透镜L9形成了接合透镜。
在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F1、平行平面板F2以及平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，平凹负透镜L5、亮度光圈S以及平凹负透镜L6成一体地进行移动。
图16的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例7的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图16的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例7的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例8)
对实施例8所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图17是实施例8所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例8的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。
第二透镜组G2包括使凸面朝向像侧的负弯月透镜L4、双凸正透镜L5以及双凹负透镜L6。在此，由双凸正透镜L5和双凹负透镜L6形成了接合透镜。由负弯月透镜L4构成前组，由双凸正透镜L5和双凹负透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于负弯月透镜L4与双凸正透镜L5之间。更具体地说，亮度光圈S位于双凸正透镜L5的物体侧面的顶部。
第三透镜组G3由双凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及双凹负透镜L9构成。在此，由双凸正透镜L8和双凹负透镜L9形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，负弯月透镜L4、亮度光圈S、双凸正透镜L5以及双凹负透镜L6成一体地进行移动。
图18的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例8的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图18的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例8的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例9)
对实施例9所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图19是实施例9所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例9的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。
第二透镜组G2包括使凸面朝向像侧的负弯月透镜L4、双凸正透镜L5以及双凹负透镜L6。在此，由双凸正透镜L5和双凹负透镜L6形成了接合透镜。由负弯月透镜L4构成前组，由双凸正透镜L5和双凹负透镜L6构成后组。
亮度光圈S配置于负弯月透镜L4与双凸正透镜L5之间。更具体地说，亮度光圈S位于双凸正透镜L5的物体侧面的顶部。
第三透镜组G3由双凸正透镜L7、双凸正透镜L8以及双凹负透镜L9构成。在此，由双凸正透镜L8和双凹负透镜L9形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，负弯月透镜L4、亮度光圈S、双凸正透镜L5以及双凹负透镜L6成一体地进行移动。
图20的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例9的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图20的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例9的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
(实施例10)
对实施例10所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图21是实施例10所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图，(a)是通常观察状态中的截面图，(b)是放大观察状态中的截面图。
实施例10的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组G1、负折射力的第二透镜组G2以及正折射力的第三透镜组G3。
第一透镜组G1包括物体侧为平面的平凹负透镜L1、使凸面朝向像侧的正弯月透镜L2以及双凸正透镜L3。
第二透镜组G2包括物体侧为平面的平凹负透镜L4。
亮度光圈S配置于平凹负透镜L4的物体面的附近。
第三透镜组G3包括像侧为平面的平凸正透镜L5、双凸正透镜L6以及像侧为平面的平凹负透镜L7。在此，由双凸正透镜L6和平凹负透镜L7形成了接合透镜。
在平凹负透镜L1与正弯月透镜L2之间配置有平行平面板F1。在第三透镜组G3的像侧配置有平行平面板F2和平行平面板F3。
随着从通常观察切换为放大观察，第二透镜组G2向像侧移动。在第二透镜组G2的移动中，亮度光圈S与平凹负透镜L4成一体地进行移动。
图22的(a)、(b)、(c)以及(d)分别是实施例10的通常观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。图22的(e)、(f)、(g)以及(h)分别是实施例10的放大观察状态中的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)的像差图。
下面，示出上述各实施例的数值数据。在面数据中，r为各透镜面的曲率半径，d为各透镜面之间的间隔，ne为各透镜的针对e线的折射率，νd为各透镜的阿贝数，光圈为亮度光圈。
在各种数据中，OBJ为物点距离，f为针对e线的焦距，Fno为光圈值，ω为视场角，IH为像高。
数值实施例1
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例2
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例3
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例4
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例5
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例6
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例7
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例8
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例9
单位mm
面数据
各种数据
数值实施例10
单位mm
面数据
各种数据
下面，示出实施例1～实施例10所涉及的内窥镜物镜光学系统中的条件式(1)～(6)的数值。-(短横线)表示没有符合的结构。
以上对本发明的各种实施方式进行了说明,但是本发明不仅仅限定于这些实施方式，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。
附图标记说明
G1：第一透镜组；G2：第二透镜组；G3：第三透镜组；G2F：前组；G2R：后组；L1～L9：透镜；CL、CL1、CL2：接合透镜；S：亮度光圈；F1、F2、F3：平行平面板；I：像面；AC：驱动机构；OH：物高；IH1、IH2：像高；LN、LN1、LN2：负透镜。

Claims (7)

1.一种内窥镜物镜光学系统，其特征在于，
由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，
所述第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，
所述第二透镜组沿着光轴进行移动。
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(1)、(3)，
-2.1＜f2/fW＜-1 (1)
0.45＜∑d2/D2＜0.64 (3)
其中，
f2为所述第二透镜组的焦距，
fW为通常观察时的所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，
Σd2为所述第二透镜组的厚度，
D2为从所述第一透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面到第三透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面的间隔。
3.一种内窥镜物镜光学系统，其特征在于，
由从物体侧起依次配置的正折射力的第一透镜组、负折射力的第二透镜组以及正折射力的第三透镜组组成，
所述第二透镜组由从物体侧起依次配置的前组、亮度光圈以及后组组成，
所述第二透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面是使凹面朝向物体侧的面，
所述第二透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面是使凹面朝向像侧的面，
所述第二透镜组沿着光轴进行移动。
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，
满足条件式(1)、(2)、(3)，
-2.1＜f2/fW＜-1 (1)
-37＜f2F/f2＜19 (2)
0.45＜∑d2/D2＜0.64 (3)
其中，
f2为所述第二透镜组的焦距，
fW为通常观察时的所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，
f2F为所述前组的焦距，
Σd2为所述第二透镜组的厚度，
D2为从所述第一透镜组的位于最靠像侧的位置的透镜面到第三透镜组的位于最靠物体侧的位置的透镜面的间隔。
5.根据权利要求4所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，
所述第二透镜组包括至少一个规定透镜，
所述规定透镜为平凹透镜或弯月透镜，
所述内窥镜物镜光学系统满足以下的条件式(4)，
1.85＜N2 (4)
其中，
N2为所述规定透镜的针对e线的折射率。
6.根据权利要求2或5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(5)，
-0.55＜P2/fW＜-0.22 (5)
其中，
P2为所述第二透镜组的匹兹伐和，
fW为通常观察时的所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。
7.根据权利要求6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(6)，
0.4＜∑L2F/∑L2R＜1.25 (6)
其中，
ΣL2F为所述前组的透镜的空气当量长度的总和，
ΣL2R为所述后组的透镜的空气当量长度的总和。
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