CN110114708A - 中继透镜和中继透镜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
通过抑制光瞳附近的透镜的倾斜来抑制轴上彗星像差的产生。提供一种中继透镜，具备多个中继光学系统(2)，所述多个中继光学系统(2)在长条且硬性的管(6)内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，各中继光学系统(2)具备：一对棒状透镜(31、32)，所述一对棒状透镜(31、32)在长边方向上隔开间隔地进行配置；筒(4)，其沿着长边方向配置于所述一对棒状透镜(31、32)之间；以及正透镜(5)，其被固定在该筒(4)的内侧，具有正的折射力，其中，筒(4)的在长边方向上的长度大于正透镜(5)的周缘的在长边方向上的壁厚。
Description
技术领域
本发明涉及一种中继透镜和中继透镜的制造方法。
背景技术
以往，在硬性镜中使用一种中继透镜，该中继透镜用于从插入部的前端的对物光学系统至插入部的基端侧的目镜光学系统为止对物体像进行中继(例如，参照专利文献1～3。)。中继透镜由在长条且细径的管内排列的多个透镜构成。
另一方面，近年来，随着摄像机的高分辨率化，要求提高硬性镜的分辨率。硬性镜的分辨率能够通过数值孔径的增大来提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平7-5377号公报
专利文献2：日本特开平8-122667号公报
专利文献3：日本特开2007-133175号公报
发明内容
发明要解决的问题
用于容纳中继透镜的管具有与插入部的大致全长相当的长度，因此在技术上难以制造成使内径在全长范围内都均匀，管的内径会产生尺寸公差范围内的偏差。因此，管内的透镜有可能由于在透镜的周缘与管的内周面之间所产生的间隙而发生倾斜。特别是配置在光瞳附近的透镜的倾斜成为轴上彗星像差的主要原因，数值孔径越大，则因透镜的倾斜产生的轴上彗星像差越大。
本发明是鉴于上述的情形而完成的，其目的在于提供一种能够抑制光瞳附近的透镜的倾斜来抑制轴上彗星像差的产生的中继透镜和中继透镜的制造方法。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明提供以下方案。
本发明的第一方式是一种中继透镜，具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，其中，各所述中继光学系统具备：一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，所述筒的在所述长边方向上的长度大于所述正透镜的周缘的在所述长边方向上的壁厚。
根据本方式，能够将利用对物光学系统等在管的一侧形成的物体像通过在管内排列的多个中继光学系统中继到管的另一侧。
在该情况下，被配置在位于一对棒状透镜之间的光瞳附近的正透镜被固定在筒内。筒具有比正透镜的周缘的壁厚大的长度，因此管内的筒的倾斜相比于不设置筒而将正透镜直接固定在管的内周面的情况下的正透镜的倾斜而言得到抑制，其结果，筒内的正透镜的倾斜也得到抑制。由此，能够抑制轴上彗星像差的产生。
在上述第一方式中，也可以是，所述筒的外径与所述棒状透镜的外径相等。
通过这样，能够使同一管内的筒和棒状透镜的组装变得容易。
在上述第一方式中，也可以是，所述筒的所述长度大于所述正透镜的在所述长边方向上的最大壁厚。
通过这样，能够进一步抑制管内的筒和正透镜的倾斜，从而能够进一步抑制轴上彗星像差的产生。另外，由于筒的端面相对于正透镜的透镜面沿光轴方向突出，因此还能够将筒用作用于确保正透镜与棒状透镜之间的间隔的隔离件。
本发明的第二方式是一种中继透镜的制造方法，其中，该中继透镜具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，各所述中继光学系统具备：一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，所述中继透镜的制造方法包括以下工序：将所述正透镜固定在所述筒的内侧；以及对在内侧固定有所述正透镜的所述筒的端面进行加工，以使所述筒的端面垂直于所述正透镜的光轴。
根据本方式，在将正透镜固定在筒内之后，对筒的端面进行加工，以使该筒的端面垂直于正透镜的光轴。由此，在向管内组装棒状透镜和正透镜时，仅通过将筒的端面抵接于相邻的棒状透镜的平面，就能够将筒在管内的姿势决定为正透镜的光轴与管的长边方向平行，从而能够制造轴上彗星像差的产生受到抑制的中继透镜。
本发明的第三方式是一种中继透镜的制造方法，其中，该中继透镜具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，各所述中继光学系统具备：一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，所述中继透镜的制造方法包括以下工序：将所述正透镜固定在所述筒的内侧；以及对在内侧固定有所述正透镜的所述筒的外周面进行加工，以使该外周面的中心轴与所述正透镜的光轴一致。
根据本方式，在将正透镜固定在筒内之后，对筒的外周面进行加工，以使该筒的外周面与正透镜的光轴同轴。由此，在向管内组装棒状透镜和正透镜时，仅通过将筒沿长边方向嵌入管内，就能够将筒在管内的姿势决定为正透镜的光轴与管的长边方向平行，从而能够制造轴上彗星像差的产生受到抑制的中继透镜。
发明的效果
根据本发明，起到能够抑制光瞳附近的透镜的倾斜来抑制轴上彗星像差的产生这一效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式所涉及的中继透镜的整体结构图。
图2是图1的中继透镜中的中继光学系统的结构图。
图3是示出由筒和被固定在该筒内的正透镜组成的单元的图。
图4是图2的中继光学系统的变形例的结构图。
图5是图2的中继光学系统的其它变形例的结构图。
图6是说明在本发明的一个实施方式所涉及的中继透镜的制造方法中对中继光学系统的筒的端面进行磨削的工序的图。
图7是说明在本发明的一个实施方式所涉及的中继透镜的制造方法中对中继光学系统的筒的外周面进行磨削的工序的图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的一个实施方式所涉及的中继透镜1。
本实施方式所涉及的中继透镜1被搭载于硬性镜所具有的细长的插入部，如图1所示那样，用于将通过插入部的前端的对物光学系统10形成的物体像I1中继到设置于插入部的基端侧的目镜光学系统20。
中继透镜1具备多个中继光学系统2，该多个中继光学系统2在长条且呈圆筒状的硬性的管6内沿着该管6的长边方向排列。
如图2所示，各中继光学系统2具备：一对棒状透镜31、32，该一对棒状透镜31、32在管6的长边方向上隔开间隔地进行配置；筒4，其被配置在该一对棒状透镜31、32之间；以及正透镜5，其被固定在该筒4内，具有正的折射力。各中继光学系统2将由紧挨着该中继光学系统2之前的对物光学系统10或其它的中继光学系统2形成的光学像Ii(i＝1、2、···、n-1)通过棒状透镜31、32和正透镜5以等倍再次成像，来形成光学像Ii+1。标记In表示由中继透镜1进行中继所得到的最终像，标记P表示各中继光学系统2的光瞳的位置。
各棒状透镜31、32为在光瞳P侧的一端具有垂直于长轴的平面且在与光瞳P相反侧的另一端具有凸面的圆柱状的透镜，具有与管6的内径大致相等的外径。一对棒状透镜31、32相对于位于该一对棒状透镜31、32之间的光瞳P在长边方向上对称地配置。
筒4在管6内沿着长边方向配置，在两端形成有开口。筒4具有与棒状透镜31、32的外径相等的外径以及与正透镜5的外径大致相等的内径。筒4的两个端面4a、4b中的至少与棒状透镜31、32的平面邻接的端面4a形成为垂直于正透镜5的光轴。
正透镜5由相互接合的多片透镜组成，是适合于对色像差进行校正的接合透镜。正透镜5的周缘被固定于筒4的内周面。在如图2所示那样在一对棒状透镜31、32之间设置有多个正透镜5的情况下，设置与正透镜5相同数量的筒4，各正透镜5被固定于各个筒4内。或者，也可以是多个正透镜5被固定于单个筒4内。
如图3所示，筒4的在长边方向上的长度L大于正透镜5的在光轴方向上的最大壁厚Tmax，从而在正透镜5的整体被配置在筒4内时，筒4的两端相对于正透镜5的两个透镜面突出。由此，筒4还作为用于在两个正透镜5之间以及在正透镜5与棒状透镜31或32之间确保间隔的隔离件而发挥功能。
在图2中示出了由接合透镜组成的两个正透镜5，但是能够适当地变更配置在棒状透镜31、32之间的正透镜的种类和数量。例如，如图4和图5所示，也可以采用由三片或两片透镜组成的单个接合透镜51、52，还可以采用由单透镜组成的正透镜。
下面，对中继透镜1的制造方法进行说明。
本实施方式所涉及的中继透镜1的制造方法包括以下工序：第一工序，将正透镜5固定在筒4的内侧，来形成由筒4和正透镜5组成的单元45；第二工序，对通过该第一工序而固定有正透镜5的筒4的两个端面4a、4b中的至少与棒状透镜31、32的平面邻接的一侧的端面4a进行加工；以及第三工序，将棒状透镜31、32和单元45组装到管6内。
在第一工序中，以正透镜5的光轴平行于筒4的中心轴的方式将正透镜5的周缘固定于筒4的内周面，来形成单元45。
接下来，在第二工序中，如图6所示，使正透镜5的光轴与垂直于砂轮30的磨削面30a的旋转轴30b一致，并在该状态下使单元45绕旋转轴30b进行旋转，由此利用磨削面30a对筒4的端面4a进行磨削。由此，能够将端面4a加工成该端面4a垂直于正透镜5的光轴。关于正透镜5的光轴相对于旋转轴30b的位置对准，能够通过从光源40向进行旋转的正透镜5照射光，并由检测器50检测来自正透镜5的反射光的位置，并且对单元45的位置和倾斜进行调整使得反射光的位置固定，来进行该位置对准。
接下来，在第三工序中，以通过第一工序和第二工序制造出的单元45被夹在一对棒状透镜31、32之间的方式，将棒状透镜31、32和单元45插入到管6内。而且，通过将筒4的端面4a抵接于与该端面4a邻接的棒状透镜31或32的平面，来决定筒4在管6内的位置和姿势。
在此，管6具有与硬性镜的插入部的大致全长相当的长度，因此难以制造成在全长范围内具有均匀的内径，管6的内径会产生公差范围内的制造偏差。在假设以使正透镜5的周缘直接接触管6的内周面的方式将正透镜5单个地插入到管6内，则由于在正透镜5的周缘与管6的内周面之间产生的间隙而容易发生管6内的正透镜5的倾斜。位于光瞳P附近的正透镜5的倾斜成为由中继透镜1中继的光产生的轴上彗星像差的主要原因。因而，为了提高中继透镜1的光学性能，重要的是抑制管6内的正透镜5的倾斜，并以正透镜5的光轴平行于管6的长边方向的方式配置正透镜5。
根据本实施方式，筒4在管6的长边方向上具有比正透镜5的最大壁厚Tmax大的长度L，因此由于管6的内径的偏差而引起的管6内的筒4的倾斜得到抑制，其结果，能够抑制被固定在筒4内的正透镜5的倾斜。由此，即使在将中继透镜1与数值孔径大的对物光学系统10进行组合的情况下，也能够抑制轴上彗星像差的产生。
并且，在管6的长边方向上具有长轴的棒状透镜31、32不易发生在管6内的倾斜，被配置为平行于管6的长边方向。通过使被加工成垂直于正透镜5的光轴的筒4的端面4a抵接于这样的棒状透镜31、32的平面，能够将筒4和正透镜5相对于管6的姿势决定为正透镜5的光轴平行于管6的长边方向，从而能够更高度地抑制正透镜5的倾斜。
在本实施方式中，设为筒4的长度L大于正透镜5的最大壁厚Tmax，但是为了获得通过设置筒4所产生的抑制正透镜5的倾斜的效果，筒4的长度L大于正透镜5的周缘的在光轴方向上的壁厚T(参照图3。)即可。
另外，优选的是，筒4的长度L满足下式(1)。D为筒4的外径。
D≤L≤3D…(1)
筒4的长度L越大，则筒4的内径和外径的尺寸公差越大，筒4的内径和外径的制造误差也越大。通过将相对于外径D的长度L限制为满足条件式(1)，能够减小筒4的内径及外径D的尺寸公差和制造误差，能够进一步提高抑制正透镜5的倾斜的效果。
在本实施方式中，与正透镜5同样地，棒状透镜31、32可以也被容纳在与筒4不同的筒内。
本实施方式所涉及的中继透镜1的制造方法也可以在第三工序之前包括第四工序来取代第二工序，或者除了第二工序以外还包括第四工序，在该第四工序中，对通过第一工序而固定有正透镜5的筒4的外周面4c进行加工。
在第四工序中，如图7所示，通过使正透镜5的光轴与平行于砂轮30的磨削面30a的旋转轴30c一致，并在该状态下使单元45绕旋转轴30c进行旋转，来利用磨削面30a对筒4的外周面4c进行磨削。由此，能够将外周面4c加工成外周面4c的中心轴与正透镜5的光轴一致。关于正透镜5的光轴相对于旋转轴30b的位置对准，能够通过从光源40向进行旋转的正透镜5照射光，并由检测器50检测来自正透镜5的反射光的位置，并且对单元45的位置和倾斜进行调整使得反射光的位置固定，来进行该位置对准。
像这样，通过将筒4的外周面4c形成为与正透镜5的光轴同轴，仅通过将单元45插入到管6内，就能够以正透镜5的光轴平行于管6的长边方向的方式将单元45配置在管6内，从而能够抑制正透镜5的倾斜。
附图标记说明
1：中继透镜；2：中继光学系统；31、32：棒状透镜；4：筒；4a、4b：端面；4c：外周面；5、51、52：正透镜；6：管；10：对物光学系统；20：目镜光学系统；30：砂轮；30a：磨削面；30b、30c：旋转轴；40：光源；50：检测器。
Claims (5)
1.一种中继透镜，
具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，
其中，各所述中继光学系统具备：
一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；
筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及
正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，
所述筒的在所述长边方向上的长度大于所述正透镜的周缘的在所述长边方向上的壁厚。
2.根据权利要求1所述的中继透镜，其特征在于，
所述筒的外径与所述棒状透镜的外径相等。
3.根据权利要求1或2所述的中继透镜，其特征在于，
所述筒的所述长度大于所述正透镜的在所述长边方向上的最大壁厚。
4.一种中继透镜的制造方法，其中，该中继透镜具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，各所述中继光学系统具备：一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，
所述中继透镜的制造方法包括以下工序：
将所述正透镜固定在所述筒的内侧；以及
对在内侧固定有所述正透镜的所述筒的端面进行加工，以使所述筒的端面垂直于所述正透镜的光轴。
5.一种中继透镜的制造方法，其中，该中继透镜具备多个中继光学系统，所述多个中继光学系统在长条且硬性的管内沿着长边方向排列，用于使像再次成像，各所述中继光学系统具备：一对棒状透镜，所述一对棒状透镜在所述长边方向上隔开间隔地进行配置；筒，其沿着所述长边方向配置于所述一对棒状透镜之间；以及正透镜，其被固定在该筒的内侧，具有正的折射力，
所述中继透镜的制造方法包括以下工序：
将所述正透镜固定在所述筒的内侧；以及
对在内侧固定有所述正透镜的所述筒的外周面进行加工，以使该外周面的中心轴与所述正透镜的光轴一致。
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