CN111527436A

CN111527436A - 内窥镜物镜光学系统

Info

Publication number: CN111527436A
Application number: CN201880083484.7A
Authority: CN
Inventors: 小山雄高; 森田灯
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: US20200292804A1; US11016283B2; JP6865303B2; CN111527436B; JPWO2019146147A1; WO2019146147A1

Abstract

提供一种对于支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官、子宫等脏器的观察而言较佳的内窥镜物镜光学系统，该内窥镜物镜光学系统为细径，光学系统全长短，视角广，并且良好地校正色像差、像面弯曲等各像差。内窥镜物镜光学系统的特征在于，包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的前(GF)组、亮度光圈(S)以及具有正折射力的后组(GR)，前组(GF)具有负透镜(L1)，负透镜(L1)为负的单透镜，后组(GR)具有从物体侧起配置的正透镜(L2)以及一个以上的接合透镜(CL1)，正透镜(L2)为正的单透镜，该内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(1)、(2)、(3)。1.95<ndCLn (1) 35<ΔνdCL (2) 1.1<fL2/ft<1.6 (3)。

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，主要涉及一种医疗用内窥镜的物镜光学系统。

背景技术

近年来，随着摄像元件的高像素化，一个像素的大小被缩小了。由此，寻求减小内窥镜的物镜光学系统中产生的各种各样的像差。特别是，需要良好地校正了倍率色像差、轴上色像差、像面弯曲的物镜光学系统。另一方面，内窥镜被使用于窄的体腔内的观察。由此，需要光学系统的尺寸小。光学系统的尺寸由透镜的直径和透镜全长决定。并且，用于观察消化器官、支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官、子宫等脏器的内窥镜的物镜光学系统被要求进一步的小型化。

例如在下面的专利文献1～5中公开了小型且降低了各像差的内窥镜物镜光学系统。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-174966号

专利文献2：日本特开平7-92385号

专利文献3：日本特开2004-258611号

专利文献4：日本特开2007-334291号

专利文献5：日本特开2016-206336号

专利文献1公开了通过减小部分色散比的差来抑制倍率色像差的内窥镜物镜光学系统。专利文献1的内窥镜物镜光学系统由包括从物体侧起依次配置的负的平凹透镜、正的平凸透镜或正的弯月透镜、接合透镜的4片透镜组成。

专利文献2公开了至少1片正透镜使用低色散玻璃的内窥镜物镜光学系统。由此，能够抑制倍率色像差。专利文献2的内窥镜物镜光学系统由包括从物体侧起配置的负的平凹透镜或弯月透镜、正的弯月透镜、接合透镜的4片透镜组成。

专利文献3公开了具有如下结构的内窥镜物镜光学系统：去掉平行平板；对于接合透镜的正透镜使用低色散玻璃；以及对于正透镜使用高色散玻璃。由此，能够使全长变短。同时能够抑制倍率色像差。专利文献3的内窥镜物镜光学系统由包括从物体侧起配置的负的平凹透镜、正的弯月透镜、接合透镜的4片透镜组成。

专利文献4公开了对于接合透镜的负透镜使用高色散玻璃的内窥镜物镜光学系统。由此，能够抑制倍率色像差。专利文献4的内窥镜物镜光学系统由包括从物体侧起依次配置的负的平凹透镜或负的弯月透镜、正的弯月透镜、接合透镜的4片透镜组成。

专利文献5公开了规定了第一负透镜的色散与折射率的关系的内窥镜物镜光学系统。由此，能够抑制倍率色像差。专利文献5的物镜光学系统由包括从物体侧起依次配置的负的平凹透镜或负的弯月透镜、正的平凸透镜或正的双凸透镜、接合透镜的4片透镜组成。

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所公开的内窥镜物镜光学系统的所有实施例中，倍率色像差大。因此，不能说针对当前的高像素的摄像元件充分地抑制了倍率色像差。

另外，在专利文献2所公开的内窥镜物镜光学系统的实施例5、6中，内窥镜物镜光学系统的像面弯曲大。因此，图像的中心部的焦点位置与周边部的焦点位置相偏离。其结果为，有可能在利用内窥镜观察时产生障碍。另外，在实施例5、6以外的其它实施例中，倍率色像差大。因而，针对当前的高像素的摄像元件没有充分地抑制倍率色像差。

另外，在专利文献3所公开的内窥镜物镜光学系统的所有实施例中，与前组的透镜直径相比，后组的透镜直径较大，难以进行细径化。另外，倍率色像差大。针对当前的高像素的摄像元件没有充分地抑制倍率色像差。

另外，在专利文献4所公开的内窥镜物镜光学系统的所有实施例中，从内窥镜物镜光学系统的物体侧的第一面到像面的距离超过了焦距的8倍。因此，难以使内窥镜小型化。

另外，在专利文献5所公开的内窥镜物镜光学系统的所有实施例中，从内窥镜物镜光学系统的物体侧的第一面到像面的距离超过了焦距的10倍。因此，难以使内窥镜小型化。

用于观察支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官、子宫等的内窥镜物镜光学系统需要同时满足下面的要求(1)、(2)、(3)、(4)。

(1)光学系统为细径；

(2)光学系统全长短；

(3)视角广；

(4)良好地校正了色像差、像面弯曲等各像差。

以上说明的专利文献1～5所公开的内窥镜物镜光学系统无法同时满足上述的要求(1)至(5)。

本发明是鉴于这种问题点而完成的，其目的在于提供一种细径、光学系统全长短、视角广、并且良好地校正了色像差、像面弯曲等各像差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，本发明的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的前组、亮度光圈以及具有正折射力的后组，

前组具有负透镜，

负透镜为负的单透镜，

后组具有从物体侧起配置的正透镜以及一个以上的接合透镜，

正透镜为正的单透镜，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(1)、(2)、(3)，

1.95＜ndCLn (1)

35＜ΔvdCL (2)

1.1＜fL2/ft＜1.6 (3)

在此，

ndCLn为后组的接合透镜中的负透镜的针对d线(波长587.6nm)的折射率，

ΔνdCL为后组的接合透镜中的正透镜的阿贝数与负透镜的阿贝数之差，

ft为内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

fL2为后组中的正的单透镜的焦距。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种细径、光学系统全长短、视角广、并且良好地校正色像差、像面弯曲等的内窥镜物镜光学系统。

附图说明

图1的(a)是第一实施方式的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)是第二实施方式的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。

图2的(a)是实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)是分别表示本实施例的球面像差(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)是实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)是分别表示本实施例的球面像差(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)是实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)是分别表示本实施例的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。

图5的(a)是实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)是分别表示本实施例的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。

图6的(a)是实施例5所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)分别表示本实施例的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)以及倍率色像差(CC)的像差图。

图7的(a)是实施例6所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。(b)、(c)、(d)、(e)是分别表示本实施例的球面像差(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

下面，基于附图来详细地说明实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统。

下面，针对第一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，本发明并不限定于下面的实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统。

对第一实施方式的内窥镜物镜光学系统的基本结构进行说明。基本结构的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的前组、亮度光圈以及具有正折射力的后组。前组具有单透镜的负的单透镜。后组具有从物体侧起配置的单透镜的正的单透镜以及一个以上的接合透镜。

本实施方式的内窥镜物镜光学系统需要后焦距具有长度，以获得广视角以及易于通过装配工序进行调整。因此，对于基本结构采用了所谓的反远距型的结构。

图1的(a)是示出本实施方式的内窥镜物镜光学系统的基本结构的一例的透镜截面图。在基本结构中，通过从物体侧起依次配置的具有负折射力的前组GF、亮度光圈S以及具有正折射力的后组GR构成了光学系统。

并且，在基本结构中，后组GR具有包括正透镜L3及负透镜L4的接合透镜CL1。由此校正色像差。

并且，后组GR具有正的单透镜L2(第一单正透镜L2)。为了确保广视角，需要使前组GF具有大的负折射力。为了通过光学系统整个系统来形成正折射力，需要在后组GR配置大的正折射力。通过后组GR的正的单透镜L2来确保大的正折射力。另外，在不将上述的正的单透镜L2配置于紧接着亮度光圈S之后的位置而是将上述的正的单透镜L2以将1片以上的透镜夹在中间的方式配置于后侧(像面侧)的情况下，轴外光线穿过的位置偏离光轴AX。因此，导致透镜的有效直径变大，是不期望的。因此，如本实施方式那样，亮度光圈S之后的正的单透镜L2设为单透镜且具有正折射力的结构。

像这样，本实施方式的内窥镜物镜光学系统中的基本结构为对于细径化、也就是说透镜外径的小径化、光学系统全长的缩短化、色像差等的校正而言较佳的结构。

前组GF由负的单透镜L1(第一单负透镜L1)和光学滤波器F构成。另外，后组GR由正的单透镜L2和接合透镜CL1构成。接合透镜CL1由正透镜L3和负透镜L4构成。

亮度光圈S配置于前组GF与后组GR之间。亮度光圈S也可以设置于透镜面。作为将亮度光圈S设置于透镜面的方法，例如有对透镜面涂布金属遮光膜并通过蚀刻形成开口的方法、在透镜与框之间夹持圆环状的薄金属片的方法。

在图1的(a)中，光学滤波器F配置于负的单透镜L1与亮度光圈S之间。

光学滤波器F例如为红外线截止滤波器、色温变换滤波器。这些光学滤波器F使用于CCD等摄像元件的灵敏度校正。

另外，也可以在光学系统中配置激光截止滤波器、特殊功能滤波器。激光截止滤波器例如为用于使YAG激光、半导体激光等激光截止的滤波器。特殊功能滤波器例如为用于使特定波长范围的光线截止的陷波滤波器。

另外，对于光学滤波器F，也可以使用吸收型的滤波器、反射型的滤波器、或者将它们组合而成的复合型的滤波器。另外，也可以使用施加有防反射膜的滤波器。

后组GR由正的单透镜L2和接合透镜CL1构成。接合透镜CL1由正透镜L3和负透镜L4构成。

后组GR的正的单透镜L2的物体侧的透镜面为凹形状。正的单透镜L2的像侧的透镜面为凸形状。像这样，正的单透镜L2为弯月透镜。

在后组GR的像侧配置有玻璃块CG。玻璃块CG假定为固体摄像元件的护罩玻璃。在玻璃块CG的像侧面，像高为IH的物体的像形成在摄像面I上。玻璃块CG的像侧面与摄像元件的摄像面I一致。

下面，进一步说明第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统。

第一实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的特征在于，具有上述的基本结构，并且满足下面的条件式(1)、(2)、(3)。

1.95＜ndCLn (1)

35＜ΔvdCL (2)

1.1＜fL2/ft＜1.6 (3)

在此，

ndCLn为后组GR的接合透镜CL1中的负透镜L4的针对d线(波长587.6nm)的折射率，

ΔνdCL为后组GR的接合透镜CL1中的正透镜L3的阿贝数与负透镜L4的阿贝数之差，

ft为内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

fL2为后组GR中的正的单透镜L2的焦距。

条件式(1)规定了用于良好地校正像面弯曲的条件。在接合透镜CL1的负透镜L4中使用高折射率玻璃材料。由此减小了将各透镜的折射力除以玻璃材料的折射率得到的值的合计值(匹兹伐和)的绝对值。

当条件式(1)的值低于下限值时，匹兹伐和的绝对值变大、即像面弯曲变大，无法获得视场整体上良好的观察像。

在具有广视角的内窥镜物镜光学系统中，匹兹伐和大多为负。因此，为了减小匹兹伐和，需要在负透镜中使用高折射率玻璃材料，或者在正透镜中使用低折射率玻璃材料。但是，当在正透镜中使用低折射率玻璃材料时，导致产生球面像差、彗星像差，从而图像质量劣化。因此，期望在负透镜中使用高折射率玻璃材料。

在本实施方式中，还考虑在前组GF的负的单透镜L1中使用高折射率玻璃材料。然而，在内窥镜前端部露出的负的单透镜L1从生物适应性的观点出发能够使用的玻璃材料的选项受到限制。因此，在后组GR的接合透镜CL1的负透镜L4中使用高折射率玻璃材料。

条件式(2)为用于良好地校正倍率色像差的条件式。本实施方式通过后组GF的接合透镜CL1来校正色像差。在正透镜L3与负透镜L4的阿贝数之差、即条件式(2)的值低于下限值的情况下，倍率色像差的校正不充分，在视场周边处图像质量劣化。

条件式(3)为用于缩短内窥镜物镜光学系统的透镜全长的、与后组GR的正的单透镜L2有关的条件式。当值超过条件式(3)的上限值时，正的单透镜L2的折射力变小。因此，透镜全长变长，难以使透镜小型化。

当条件式(3)的值低于下限值时，正折射力变得过大，从而球面像差、轴外彗星像差变大，因此是不理想的。

另外，在第一实施方式的内窥镜物镜光学系统中，后组GR所具有的正的单透镜L2优选为满足下面的条件式(4)。

1.75＜ndL2 (4)

在此，

ndL2为后组GR的正的单透镜L2的针对d线的折射率。

当条件式(4)的值低于下限值时，后组GR的正的单透镜L2的像侧面的曲率半径变得过小，从而轴外的主光线被弯曲得较大，因此轴外的彗星像差变大。

另外，在第一实施方式的内窥镜物镜光学系统中，后组GR中的正的单透镜L2优选为满足下面的条件式(5)、(6)。

-7＜R1/ft＜-3.6 (5)

0.8＜|R2/Ls2|＜1.2 (6)

在此，

R1为后组GR中的正的单透镜L2的物体侧面的曲率半径，

ft为内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

R2为后组GR中的正的单透镜L2的像侧面的曲率半径，

Ls2为从亮度光圈S到正的单透镜L2的像侧面为止的沿着光轴AX的距离。

当条件式(5)的值超过上限值时，后组GR的正的单透镜L2的折射力变小。通过增大接合透镜CL1的正折射力，能够使物镜光学系统整体的焦距、视角同等，但是在该情况下透镜全长也会变长，是不理想的。

当低于条件式(5)的下限值时，透镜全长仍会变长。这是因为，相对于后组GR的正的单透镜L2的主点的位置而言，像侧面与光轴的交点的位置(面顶部)更接近像，从而产生将接下来的透镜配置到更靠像侧的位置的制约。

已知如下情形：在使主点的位置一致时，与双凸透镜相比，平凸透镜的像侧的面顶部较靠近物体侧，物体侧凹面的弯月透镜的像侧的面顶部更靠近物体侧。因此，使用满足这种条件的弯月透镜，能够进一步增加像侧的透镜配置的自由度。具体地说，能够将其它的光学元件以接近该正的单透镜L2的方式配置。

条件式(6)为用于抑制在后组GR的正的单透镜L2的物体侧面产生轴外彗星像差的条件式。当条件式(6)的值超过上限值时，产生较大的彗星像差，从而视场周边的图像质量劣化。另一方面，在条件式(6)的值低于下限值的情况下，也产生符号相反的彗星像差，因此是不理想的。

另外，第一实施方式的内窥镜物镜光学系统优选为，前组GF具有平行平板F，满足下面的条件式(7)。

1.4＜Lgr/Lgf＜2 (7)

在此，

Lgf为从前组GF的负的单透镜L1的物体侧面到亮度光圈S为止的沿着光轴AX的距离，

Lgr为从亮度光圈S到后组GR的透镜中的最靠像侧的面为止的沿着光轴AX的距离。

当条件式(7)的值超过上限值时，在后组GR的接合透镜CL1处，光线高变高，因此透镜直径变大，难以使物镜光学系统小型化。

当低于条件式(7)的下限值时，相反地，在前组GF的负的单透镜L1的物体侧面处，光线高变高。负的单透镜L1的透镜直径变大，难以使内窥镜物镜光学系统小型化，因此是不理想的。

另外，在本实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，前组GF的负的单透镜L1为平凹透镜，物体侧面为平面且使凹面朝向像侧。

在本实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，前组GF的负的单透镜L1为使平面朝向物体侧面的平凹透镜，满足下面的条件式(9)。

0.5＜D1/R1L1＜0.9 (9)

在此，

R1L1为前组GF的负的单透镜L1的像侧面的曲率半径，

D1为前组GF的负的单透镜L1的像侧面的球形切口(凹)部的在与光轴AX垂直的方向上的半径。

当条件式(9)的值超过上限值时，难以使内窥镜物镜光学系统小型化。在D1的值大的情况下，负的单透镜L1的透镜直径变大。另一方面，当R1L1的值变小时，在确保了光线穿过的有效直径的情况下，球形切口部分变深。由此，从负的单透镜L1的物体侧面到像侧面的总厚度变厚，难以缩短透镜全长。

当条件式(9)的值低于下限值时，透镜直径仍会变大。这是因为，由于R1L1的值的增大而负折射力变小，从而穿过物体侧面和像侧面中的任一个面的周边的光线高增加，透镜直径变大。当想要达成对内窥镜物镜光学系统要求的良好的图像质量时，需要避免衍射模糊。为此，无法大幅地减小穿过像侧面的光束直径(其决定D1)。

在本实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，接合透镜CL1由从物体侧起依次配置的正透镜L3和负透镜L4构成，满足下面的条件式(10)。

-2＜R1CL/ft＜-1.1 (10)

在此，

R1CL为后组GR的接合透镜CL1的接合面的曲率半径，

ft为内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

当条件式(10)的值超过上限值时，在接合面处作用的折射力变得过强，因此轴外彗星像差增大，是不理想的。另外，正透镜L3、负透镜L4均加工困难，从而成本增加，因此是不理想的。

当条件式(10)的值低于下限值时，在接合面处作用于轴外的光线的折射力不足，无法充分地校正倍率色像差，因此是不理想的。

接着，针对第二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。

图1的(b)是示出本实施方式的内窥镜物镜光学系统的基本结构的一例的透镜截面图。

第二实施方式的内窥镜物镜光学系统包括从物体侧起依次配置的具有负折射力的前组GF、亮度光圈S以及具有正折射力的后组GR，在后组GR具有包括正透镜L3和负透镜L4的接合透镜CL1。

第二实施方式的内窥镜物镜光学系统优选为，前组GF仅包括负的单透镜L1，满足下面的条件式(8)。

1.9＜Lgr/ft＜2.6 (8)

在此，

Lgr为从亮度光圈S到后组GR的透镜中的最靠像侧的面为止的沿着光轴AX的距离，

ft为内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

当条件式(8)的值超过上限值时，后组GR的接合透镜CL1处的光线高变高，因此透镜直径变大，难以使物镜光学系统小型化。

当条件式(8)的值低于下限值时，通过后组GR无法充分地校正彗星像差、色像差等各像差，从而图像质量劣化，因此是不理想的。

第二实施方式的内窥镜物镜光学系统中的前组GF的负的单透镜L1和后组GR的结构、条件式与第一实施方式的内窥镜物镜光学系统中的结构、条件式的意义相同。因此，省略重复的说明。

另外，在第一实施方式的内窥镜物镜光学系统、第二实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，前组GF的负的单透镜L1是物体侧面为平面的平凹透镜。

通过使物体侧面为平面，由此能够降低透镜面的破损。另外，由于在透镜面的周边部不容易积存水滴，因此排水性变好，能够观察的范围不会变窄。

另外，在第一实施方式和第二实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，接合透镜CL1的正透镜L3的nd为1.65以下。

另外，在第一实施方式和第二实施方式的内窥镜物镜光学系统中，优选的是，接合透镜CL1的负透镜L4的阿贝数为20以下。

此外，上述的内窥镜物镜光学系统也可以同时满足多个结构。这样在获得良好的内窥镜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，也可以仅对进行了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。

下面，对实施例进行说明。在各实施例的透镜截面图中，显示了从物体侧入射并穿过亮度光圈S的中心以及亮度光圈S内侧截面的两端的光线。另外，在各像差图中，横轴表示像差量。关于球面像差和像散，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，IH为最大像高，单位为mm，FNO为光圈值。另外，像差曲线的波长的单位为nm。

(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2的(a)是实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图2的(b)表示球面像差(SA)，图2的(c)表示像散(AS)，图2的(d)表示畸变像差(DT)，图2的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图2的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

前组GF包括物体侧为平面的平凹的负的第一透镜L1以及光学滤波器F。

后组GR包括物体侧为凹面的正的第二弯月透镜L2、双凸的正的第三透镜L3以及使凸面朝向像侧的负的第四弯月透镜L4。在此，通过双凸的正的第三透镜L3和负的第四弯月透镜L4形成了正折射力的接合透镜CL1。

亮度光圈S设置于光学滤波器F的像侧面。在前组GF配置有光学滤波器F。光学滤波器F配置于平凹的负的第一透镜L1与亮度光圈S之间。在后组GR的像侧，假定为配置固体摄像元件的护罩玻璃而配置了玻璃块CG。

光学设计成：将接合透镜CL1与玻璃块CG之间设为焦点调整间隔，并能够充分地确保调整幅度。

接着，对负的第一透镜L1的特征进行说明。关于负的第一透镜L1，使物体侧面为平面。该结构一般作为内窥镜前端结构。在内窥镜中，在使物体侧面为凸面的情况下，导致照明光直接入射，因此需要设法在内窥镜前端部做成遮光结构。因此，在实施例1中，具有如下的优点：不需要针对来自未图示的照明系统的直接入射杂光而设法进行负的第一透镜L1、框结构处的遮光。

另外，由于负的第一透镜L1的物体侧为平面，因此没有突起(凸形状)。因此，即使有东西从物体侧撞击透镜面，负的第一透镜L1受伤的概率也低于凸面的情况。

优选的是，负的第一透镜L1的玻璃材料设为机械耐久性优异的蓝宝石。通过使用蓝宝石，不容易发生损伤被拍进图像中、因损伤所致的杂光的产生。但是，并非将负的第一透镜L1的玻璃材料限定为蓝宝石。

光学滤波器F例如是颜色校正滤波器。颜色校正滤波器由使可见光区域的长波长侧至近红外波长范围衰减的吸收材料形成。但是，在消化器官、呼吸器官、泌尿器官或者耳鼻喉科用途中，有时在肿瘤等的处置中使用Nd:YAG激光。因此，期望事先在颜色校正滤波器的单面或两面施加针对Nd:YAG激光的波长具有大致100％的反射率的多层光学干涉膜。

接合透镜CL1由低折射率玻璃材料的正的第三透镜L3和高折射率玻璃材料的负的第四弯月透镜L4构成。而且，通过使接合面具有负折射力，来校正像散、彗星像差。并且，考虑到通过增大接合面的物体侧的折射率与像侧的折射率之差，使得接合面的曲率半径不会过小。由此，抑制了伴随偏心所产生的像差变动。在比接合透镜CL1靠物体侧的位置不存在能够校正倍率色像差的透镜。因此，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用超高色散玻璃，通过接合透镜CL1一并校正倍率色像差。

对实施例1的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.652mm。如图2的(e)所示，倍率色像差为1.5μm以下，这相当于对角线的单侧的0.23％。一般地，如果倍率色像差为3个像素以下，则不会影响图像质量。假设在使用了全高清(FULLHD)(横向1920像素×纵向1080像素)的摄像元件的情况下，对角线的一半为1101个像素，其0.23％为2.5个像素，为3个像素以下。

对实施例1的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.38倍，比现有文献的距离短。因此，适合于前端部为小型且高图像质量的内窥镜的物镜光学系统。

(实施例2)

接着，对实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图3的(a)是实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图3的(b)表示球面像差(SA)，图3的(c)表示像散(AS)，图3的(d)表示畸变像差(DT)，图3的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图3的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

关于实施例2的内窥镜物镜光学系统，在正的第二弯月透镜L2中使用了nd＝1.816的玻璃材料，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用了nd＝1.569的玻璃材料。

实施例2中的透镜结构与实施例1中的透镜结构相同。因此，省略重复的说明。

对实施例2的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.615mm。如图3的(e)所示，倍率色像差为1.4μm以下，这相当于对角线的单侧的0.23％。与实施例1的内窥镜物镜光学系统同样地，认为倍率色像差不会造成问题。

对实施例2的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.7倍，比现有文献的距离短。因此，作为在前端部为小型且高图像质量的内窥镜中使用的物镜光学系统是合适的。

(实施例3)

接着，对实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图4的(a)是实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图4的(b)表示球面像差(SA)，图4的(c)表示像散(AS)，图4的(d)表示畸变像差(DT)，图4的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图4的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

关于实施例2的内窥镜物镜光学系统，在正的第二弯月透镜L2中使用了nd＝1.772的玻璃材料，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用了nd＝1.538的玻璃材料。

实施例3中的透镜结构与实施例1中的透镜结构相同。因此，省略重复的说明。

对实施例3的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.625mm。如图4的(e)所示，倍率色像差为1.4μm以下，这相当于对角线的单侧的0.23％。与实施例1的内窥镜物镜光学系统同样地，认为倍率色像差不会造成问题。

对实施例3的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.54倍，比现有文献的距离短。因此，作为在前端部为小型且高图像质量的内窥镜中使用的物镜光学系统是合适的。

(实施例4)

接着，对实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图5的(a)是实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图5的(b)表示球面像差(SA)，图5的(c)表示像散(AS)，图5的(d)表示畸变像差(DT)，图5的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图5的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

关于实施例4的内窥镜物镜光学系统，在负的第一透镜L1中使用了nd＝1.883的玻璃材料，在正的第二弯月透镜L2中使用了nd＝1.816的玻璃材料，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用了nd＝1.64的玻璃材料。

在实施例4中，在负的第一透镜L1的玻璃材料中使用了除蓝宝石以外的光学玻璃。机械耐久性不如蓝宝石，但是加工性优于蓝宝石。由于玻璃材料的价格以及易于加工的优势，与使用蓝宝石的情况相比，能够低成本地制造。

实施例4中的透镜结构与实施例1中的透镜结构相同。因此，省略重复的说明。

对实施例4的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.622mm。如图5的(e)所示，倍率色像差为1.6μm以下，这相当于对角线的单侧的0.26％。与实施例1的内窥镜物镜光学系统同样地，认为倍率色像差不会造成问题。

对实施例4的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.74倍，比现有文献的距离短。因此，作为在前端部为小型且高图像质量的内窥镜中使用的物镜光学系统是合适的。

(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6的(a)是实施例5所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图6的(b)表示球面像差(SA)，图6的(c)表示像散(AS)，图6的(d)表示畸变像差(DT)，图6的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图6的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

前组GF包括物体侧为平面的平凹的负的第一透镜L1。

亮度光圈S设置于负的第一透镜L1与正的第二弯月透镜L2之间。在后组GR的像侧，假定为配置固体摄像元件的护罩玻璃而配置了玻璃块CG。

关于实施例5的内窥镜物镜光学系统，在正的第二弯月透镜L2中使用了nd＝1.816的玻璃材料，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用了nd＝1.622的玻璃材料。

实施例5中的前组GF的负的第一透镜L1以及后组GR的结构、条件式与实施例1中的结构、条件式相同。因此，省略重复的说明。

对实施例5的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.664mm。如图6的(e)所示，倍率色像差为1.5μm以下，这相当于对角线的单侧的0.23％。与实施例1的内窥镜物镜光学系统同样地，认为倍率色像差不会造成问题。

对实施例5的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.05倍，比现有文献的距离短。因此，作为在前端部为小型且高图像质量的内窥镜中使用的物镜光学系统是合适的。

(实施例6)

接着，对实施例6所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。图7的(a)是实施例6所涉及的内窥镜物镜光学系统的透镜截面图。图7的(b)表示球面像差(SA)，图7的(c)表示像散(AS)，图7的(d)表示畸变像差(DT)，图7的(e)表示倍率色像差(CC)。

如图7的(a)所示，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负折射力的前组GF、亮度光圈S以及正折射力的后组GR。

关于实施例6的内窥镜物镜光学系统，在负的第一透镜L1中使用了nd＝1.883的玻璃材料，在正的第二弯月透镜L2中使用了nd＝1.816的玻璃材料，在接合透镜CL1的负的第四弯月透镜L4中使用了nd＝1.651的玻璃材料。

在实施例6中，在负的第一透镜L1的玻璃材料中使用了蓝宝石以外的光学玻璃。机械耐久性不如蓝宝石，但是加工性优于蓝宝石。由于玻璃材料的价格以及易于加工的优势，与使用蓝宝石的情况相比，能够低成本地制造。

实施例6中的后组GR的结构、条件式与实施例5中的结构、条件式相同。因此，省略重复的说明。

对实施例6的内窥镜物镜光学系统的倍率色像差进行说明。最大像高IH为0.625mm。如图4的(e)所示，倍率色像差为1.5μm以下，这相当于对角线的单侧的0.24％。与实施例1的内窥镜物镜光学系统同样地，认为倍率色像差不会造成问题。

对实施例6的内窥镜物镜光学系统的全长进行说明。从透镜的物体侧第一面到像面的距离为焦距的5.38倍，比现有文献的距离短。因此，作为在前端部为小型且高图像质量的内窥镜中使用的物镜光学系统是合适的。

下面，示出上述各实施例的数值数据。

关于记号，r表示各面的曲率半径，

d表示各光学构件的壁厚或空气间隔，

nd表示各光学构件的针对d线的折射率，

νd表示各光学构件的针对d线的阿贝数，

IH表示最大像高，

ndCLn表示后组GR的接合透镜CL1中的负的第四弯月透镜L4的针对d线的折射率，

ndL2表示后组GR的正的第二弯月透镜(单透镜)L2的针对d线的折射率，

ΔνdCL表示后组GR的接合透镜CL1中的正透镜L3的阿贝数与负的第四弯月透镜L4的阿贝数之差，

ft表示内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

fL2表示后组GR中的正的第二弯月透镜(单透镜)L2的焦距，

R1L1表示前组GF的负的第一透镜(单透镜)L1的像侧面的曲率半径，

R1表示后组GR中的正的第二透镜(单透镜)L2的物体侧面的曲率半径，

R2表示后组GR中的正的第二透镜(单透镜)L2的像侧面的曲率半径，

R1CL表示后组GR的接合透镜CL1的接合面的曲率半径，

Ls2表示从亮度光圈到正的第二弯月透镜(单透镜)L2的像侧面为止的沿着光轴AX的距离，

Lgf表示从前组GF的负的第一透镜(单透镜)L1的物体侧面到亮度光圈S为止的沿着光轴AX的距离，

Lgr表示从亮度光圈S到后组GR的透镜中的最靠像侧的面为止的沿着光轴AX的距离，

D1表示前组GF的负的第一透镜(单透镜)L1的像侧面的球形切口(凹)部的在与光轴AX垂直的方向上的半径，

FNO表示光圈值，

ω表示半视角。

另外，r、d、IH、ft、fL2、R1L1、R1、R2、R1CL、Ls2、Lgf、Lgr、D1的单位为mm。ω的单位为°(度)，光圈为亮度光圈。

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

下面示出条件式对应值。

[表1]

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，本发明对于细径、光学系统全长短、视角广、良好地校正了色像差、像面弯曲等各像差的内窥镜物镜光学系统是有用的。

附图标记说明

GF：前组；GR：后组；L1～L4：透镜；CL1：接合透镜；S：亮度光圈；F：光学滤波器；CG：玻璃块(护罩玻璃)；I：像面(摄像面)；AX：光轴。

Claims

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具有负折射力的前组、亮度光圈以及具有正折射力的后组组成，

所述前组具有负透镜，

所述负透镜为负的单透镜，

所述后组具有从物体侧起配置的正透镜以及一个以上的接合透镜，

所述正透镜为正的单透镜，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(1)、(2)、(3)，

1.95<ndCLn (1)

35<ΔνdCL (2)

1.1<fL2/ft<1.6 (3)

在此，

ndCLn为所述后组的所述接合透镜中的负透镜的针对d线的折射率，

ΔνdCL为所述后组的所述接合透镜中的正透镜的阿贝数与负透镜的阿贝数之差，

ft为所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

fL2为所述后组中的所述正的单透镜的焦距。

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，

所述后组所具有的所述正的单透镜满足下面的条件式(4)，

1.75＜ndL2 (4)

在此，

ndL2为所述后组的所述正的单透镜的针对d线的折射率。

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，

所述后组中的所述正的单透镜满足下面的条件式(5)、(6)，

-7<R1/ft<-3.6 (5)

0.8<|R2/Ls2|<1.2 (6)

在此，

R1为所述后组中的所述正的单透镜的物体侧面的曲率半径，

ft为所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

R2为所述后组中的所述正的单透镜的像侧面的曲率半径，

Ls2为从所述亮度光圈到所述正的单透镜的像侧面为止的沿着光轴的距离。

4.根据权利要求1所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

所述前组具有平行平板，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(7)，

1.4＜Lgr/Lgf＜2 (7)

在此，

Lgf为从所述前组的所述负的单透镜的物体侧面到所述亮度光圈为止的沿着光轴的距离，

Lgr为从所述亮度光圈到所述后组的透镜中的最靠像侧的面为止的沿着光轴的距离。

5.根据权利要求1所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

所述前组仅包括所述负的单透镜，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(8)，

1.g＜Lgr/ft＜2.6 (8)

在此，

Lgr为从所述亮度光圈到所述后组的透镜中的最靠像侧的面为止的沿着光轴的距离，

ft为所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

6.根据权利要求4或5所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

所述前组的所述负的单透镜为使平面朝向物体侧面的平凹透镜，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(9)，

0.5＜D1/R1L1＜0.9 (9)

在此，

R1L1为所述前组的所述负的单透镜的像侧面的曲率半径，

D1为所述前组的所述负的单透镜的像侧面的球形切口部即凹部的在与光轴垂直的方向上的半径。

7.根据权利要求4或5所述的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

所述接合透镜由从物体侧起依次配置的正透镜和负透镜构成，

所述内窥镜物镜光学系统满足下面的条件式(10)，

-2＜R1CL/ft＜-1.1 (10)

在此，

R1CL为所述后组的所述接合透镜的接合面的曲率半径，

ft为所述内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。