DE112018005066T5

DE112018005066T5 - Endoskopobjektivlinseneinheit und endoskop

Info

Publication number: DE112018005066T5
Application number: DE112018005066.1T
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Fujii; Sachiko Nasu
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-09-08
Also published as: CN111095068B; CN111095068A; WO2019054308A1; JP2019049680A; DE112018005066B4; US11525998B2; US20200201021A1

Abstract

Die Objektivlinseneinheit enthält eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine Blende und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft in dieser Reihenfolge von einer Objektseite. Die vordere Linsengruppe enthält eine negative Linse mit einer konkaven Oberfläche, die einer Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine positive Linse mit einer konvexen Oberfläche, die der Objektseite zugewandt ist, und die hintere Linsengruppe enthält eine positive Linse mit einer konvexen Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine verkittete Linse, in der eine positive Linse und eine negative Linse verkittet sind. Die Endoskopobjektivlinseneinheit erfüllt -1,6 < f_F/f_R < -1,2 und -1,0 < SF₅ < -0,5. f_F und f_R sind die Brennweiten der vorderen Linsengruppe und der hinteren Linsengruppe, SF₅ ist (R₅₁ + R₅₂)/(R₅₁ - R₅₂) und R₅₁ und R₅₂ sind jeweils die Krümmungsradien der Oberfläche auf der Objektseite und einer Oberfläche auf der Bildoberflächenseite einer Linse auf der Bildoberflächenseite in der verkitteten Linse.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopobjektivlinseneinheit und ein Endoskop.
Stand der Technik
Heutzutage werden Endoskope verwendet, um biologisches Gewebe innerhalb eines menschlichen Körpers zu untersuchen. Ein Endoskop enthält einen Bildsensor, der ein Bild eines mit Beleuchtungslicht beleuchteten biologischen Gewebes erfasst, und eine Objektivlinseneinheit, die an einem distalen Endabschnitt, der in einen menschlichen Körper eingeführt wird, am Bildsensor angebracht ist. Da die Objektivlinseneinheit sehr klein ist und eine hohe optische Leistung aufweisen muss, um die Größe des distalen Endabschnitts zu verringern, wird sie häufig mit einer geringen Anzahl von Linsen konfiguriert.
Beispielsweise gibt es eine bekannte Endoskopobjektivlinse, die eine vordere Linsengruppe, eine Blende und eine hintere Linsengruppe in Reihenfolge von einer Objektseite her aufweist, in der die vordere Linsengruppe aus einer negativen Linse und einer positiven Linse, die eine Oberfläche mit einem kleinen Krümmungsradius auf der Objektseite aufweist, in Reihenfolge von der Objektseite besteht, und die hintere Linsengruppe aus einer positiven Linse, die eine Oberfläche mit einem kleinen Krümmungsradius auf der Bildseite aufweist, und einer verkitteten Linse besteht, in der eine positive Linse und eine negative Linse verkittet sind, und es besteht ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen einer Brennweite f des gesamten Systems und einer Brennweite f₃ der positiven Linse in der hinteren Linsengruppe (Patentdokument 1).
Gemäß der vorstehenden Endoskopobjektivlinse kann eine Linse mit einem weiten Winkel, einem kleinen Außendurchmesser und einer geringen maximalen Lichtstrahlhöhe der ersten Linse bereitgestellt werden.
Literaturverweise
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 4245985 B2
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
In einem Endoskop wird im Allgemeinen häufig ein Small-Charge-Coupled-Device(CCD)-Bildsensor als Bildsensor verwendet und dieser ist so ausgelegt, dass ein auf den Bildsensor einfallender Einfallswinkel des einfallenden Lichts klein wird. Zusätzlich ist dieser Bildsensor so ausgelegt, dass der Rückfokus lang wird, um einfallendes Licht vor dem Lichtempfang durch einen Filter, ein Prisma oder dergleichen zu übertragen.
In den letzten Jahren wurden Bildsensoren entwickelt, die Licht empfangen können, selbst wenn der Einfallswinkel des einfallenden Lichts groß ist, wie z. B. Complementary-Metal-Oxide(CMOS)-Bildsensoren. Eine Endoskopobjektivlinse mit einem großen Blickwinkel, die einen Bildsensor wirksam verwenden kann, der einfallendes Licht mit einem großen Einfallswinkel erfassen kann, ist jedoch nicht bekannt.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Endoskopobjektivlinse, die den Blickwinkel vergrößern kann, während eine gute optische Leistung beibehalten wird, und ein Endoskop bereitzustellen, das die endoskopartige Objektivlinse enthält.
Lösung des Problems
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Endoskopobjektivlinseneinheit. Nachfolgend sind Bezugszeichen von entsprechenden Teilen in der in 2 dargestellten Ausführungsform als Beispiel in Klammern gezeigt. Die Endoskopobjektivlinseneinheit enthält
mindestens eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft (vordere Linsengruppe G1), eine Blende (Blende 42) und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft (hintere Linsengruppe G2) in dieser Reihenfolge von einer Objektseite.
Die vordere Linsengruppe (vordere Linsengruppe G1) enthält mindestens eine negative Linse (negative Linse L1) mit einer konkaven Oberfläche auf einer Bildseite und eine positive Linse (positive Linse L2) mit einer konvexen Oberfläche auf der Objektseite, und
die hintere Linsengruppe (hintere Linsengruppe G2) enthält mindestens eine positive Linse (positive Linse L3) mit einer konvexen Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine verkittete Linse (verkittete Linse 46), in der eine positive Linse und eine negative Linse verkittet sind.
In einem Fall, in dem eine Brennweite der vorderen Linsengruppe f_F ist, ist eine Brennweite der hinteren Linsengruppe f_R , und die Krümmungsradien der Oberfläche auf der Objektseite und der Oberfläche auf der Bildoberflächenseite der Linse auf der Bildebenenseite der verkitteten Linse sind jeweils R₅₁ und R₅₂ (# R₅₁ ), wobei die folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt werden. $- 1,6 < f_{F} / f_{R} < - 1,2$
$- 1,0 < {SF}_{5} = (R_{51} + R_{52}) / (R_{51} - R_{52}) < - 0,5$
In einem Fall, in dem eine durchschnittliche Brennweite der positiven Linse in der Endoskopobjektivlinseneinheit fp und eine Brennweite des gesamten Systems der Endoskopobjektivlinseneinheit f ist, wird vorzugsweise der folgende Ausdruck (3) erfüllt. $f_{P} / f < 2,5$
Die Seitenfläche der Bildoberfläche der positiven Linse (positiven Linse L2) in der vorderen Linsengruppe (vorderen Linsengruppe G1) ist vorzugsweise eine ebene Fläche.
In der hinteren Linsengruppe (hinteren Linsengruppe G2) ist die Oberfläche auf der Objektseite der positiven Linse (positiven Linse L3), die eine der Bildoberflächenseite zugewandte konvexe Oberfläche aufweist, vorzugsweise eine ebene Fläche.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Endoskop. Das Endoskop enthält die Endoskopobjektivlinseneinheit und
einen Bildsensor zum Empfangen eines Objektbildes, das von der Endoskopobjektivlinseneinheit erzeugt wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorstehend beschriebenen Endoskopobjektivlinseneinheit wird die Konfiguration der Endoskopobjektivlinseneinheit, die den Blickwinkel vergrößern kann, während eine gute optische Leistung beibehalten wird, umgesetzt.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Endoskops schematisch darstellt, das mit einer Endoskopobjektivlinseneinheit gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Endoskopobjektivlinseneinheit gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
3(a) bis 3(e) sind Diagramme, die ein Linsenkonfigurationsdiagramm und verschiedene Aberrationsdiagramme einer ersten Ausführungsform darstellen.
4(a) bis 4(e) sind Diagramme, die ein Linsenkonfigurationsdiagramm und verschiedene Aberrationsdiagramme einer zweiten Ausführungsform darstellen.
5(a) bis 5(e) sind Diagramme, die ein Linsenkonfigurationsdiagramm und verschiedene Aberrationsdiagramme einer dritten Ausführungsform darstellen.
6(a) bis 6(e) sind Diagramme, die ein Linsenkonfigurationsdiagramm und verschiedene Aberrationsdiagramme einer vierten Ausführungsform darstellen.
7 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration nach Vorgaben der ersten bis dritten Ausführungsform darstellt.
8 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration gemäß den Vorgaben der vierten Ausführungsform darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Endoskopobjektivlinseneinheit und ein Endoskop gemäß Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration eines Endoskops schematisch darstellt, das mit der Endoskopobjektivlinseneinheit gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist.
Ein Endoskop 10 enthält hauptsächlich einen distalen Endabschnitt 12, einen ersten flexiblen Schlauch 14, eine Bedieneinheit 16, einen zweiten flexiblen Schlauch 18 und einen Verbinder 20.
Der distale Endabschnitt 12 enthält mindestens einen Bildsensor 30, der ein Bild eines biologischen Gewebes empfängt und erfasst, eine Objektivlinseneinheit 32, die ein Bild des biologischen Gewebes auf der Abbildungsoberfläche des Bildsensors 30 erzeugt, und eine Lichtquelleneinheit 34, die in der Nähe der Objektivlinseneinheit 32 angeordnet ist, um das biologische Gewebe zu beleuchten. Außerdem kann der distale Endabschnitt 12 eine Ultraschalldiagnosesonde, eine Öffnung zum Ablassen von Flüssigkeit wie Wasser oder Luft oder zum Ansaugen von Flüssigkeit an dem biologischen Gewebe aufweisen.
Die Lichtquellenvorrichtung 34 kann aus einer Lichtquelle wie einer Lampe oder LED bestehen, die Licht aussendet, oder kann eine Konfiguration aufweisen, die einen Ausgang enthält, durch den Licht, das von einem Prozessor 22 durch die optische Faser in dem Verbinder 20, dem zweiten flexiblen Schlauch 18, der Bedieneinheit 16 und dem ersten flexiblen Schlauch 14 übertragen wird, ausgesendet wird.
Der Bildsensor 30 ist ein Bildsensor, der einfallendes Licht mit einem großen Einfallswinkel erfassen kann, und ist beispielsweise ein CMOS-Bildsensor. Der Blickwinkel des Bildsensors 30 ist größer als 100 Grad, vorzugsweise 140 Grad oder größer.
Der erste flexible Schlauch 14 ist mit mindestens einer Signalleitung zum Übertragen eines Abbildungssignals des Bildsensors 30, einer Leistungssteuerleitung zum Bedienen des Bildsensors 30 und der Lichtquellenvorrichtung 34 sowie verschiedenen Schläuchen, durch die eine Flüssigkeit fließt, bereitgestellt.
Die Bedieneinheit 16 ist ein Teil, das einem Fachmann ermöglicht, den distalen Endabschnitt 12 so zu bedienen, dass der distale Endabschnitt 12 einer vorbestimmten Position des biologischen Gewebes zugewandt angeordnet ist, um das biologische Gewebe zu beobachten und das biologische Gewebe nach Bedarf zu behandeln.
Der zweite flexible Schlauch 18 ist mit mindestens einer Signalleitung zum Übertragen eines Lichtempfangssignals des Bildsensors 30 und einer Leistungssteuerleitung zum Bedienen des Bildsensors 30 und der Lichtquellenvorrichtung 34 darin bereitgestellt.
Der Prozessor 22 verarbeitet Abbildungssignale, die über die Bedieneinheit 16, den zweiten flexiblen Schlauch 18 und die Verbindungseinheit 20 übertragen werden, erzeugt ein Bild des biologischen Gewebes und gibt das Bild aus. Ferner gibt der Prozessor 22 ein Steuersignal zum Steuern der Bedienung der Lichtquellenvorrichtung 34 und des Bildsensors 30 aus.
Eine Endoskopobjektivlinseneinheit (nachfolgend als Objektivlinseneinheit bezeichnet) 32, die ein Bild mit einem weiten Blickwinkel, der für den Bildsensor 30 mit einem weiten Blickwinkel geeignet ist, erzeugt, während eine gute optische Leistung beibehalten wird, wird für einen solchen distalen Endabschnitt 12 verwendet. Nachfolgend wird die Objektivlinseneinheit 32 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Konfiguration der Objektivlinseneinheit 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
Die in 2 dargestellte Objektivlinseneinheit 32 weist mindestens eine vordere Linsengruppe G1, eine hintere Linsengruppe G2 und eine Blende 42 auf. Jede der Linse, die jede der Linsengruppe G1, G2 bildet, weist eine rotationssymmetrische Form in Bezug auf die optische Achse AX der Objektivlinseneinheit 32 auf. Die Blende 42 und ein optischer Filter 44 sind zwischen der vorderen Linsengruppe G1 und der hinteren Linsengruppe G2 bereitgestellt. Ferner ist auf der Seite der Lichtempfangsfläche (Bildfläche) des Bildsensors 30 von der hinteren Linsengruppe G2 ein Deckglas 40 bereitgestellt. Das Deckglas 40 ist eine auf der Objektseite des Bildsensors 30 bereitgestellte Komponente. In 2 ist die Brennpunktposition der Objektivlinseneinheit 32 auf der Bildflächenseite des Deckglases 40 mit
„x“ gekennzeichnet.
Der optische Filter 44 ist ein Nahinfrarot- und Infrarot-Sperrfilter.
In der Objektivlinseneinheit 32 sind die vordere Linsengruppe G1, eine Blende 42 und die hintere Linsengruppe G2 einschließlich eines optischen Filters 44 in Reihenfolge von der Objektseite zu der Bildflächenseite bereitgestellt; der optische Filter 44 ist jedoch nicht auf diese Reihenfolge beschränkt.
Es gilt zu beachten, dass die Objektivlinseneinheit 32, die mindestens die vordere Linsengruppe G1, die hintere Linsengruppe G2 und die Blende 42 aufweist, den optischen Filter 44 und das Deckglas 40 enthalten kann, und eine Konfiguration, in der ein optisches Element, das keine optische Leistung aufweist, hinzugefügt wird, enthalten sein kann.
Daher sind in einer Ausführungsform die vordere Linsengruppe G1, die hintere Linsengruppe G2, das Deckglas 40 und die Blende 42 bereitgestellt. In einer anderen Ausführungsform sind eine vordere Linsengruppe G1, eine hintere Linsengruppe G2, ein Deckglas 40, eine Blende 42 und ein optischer Filter 44 bereitgestellt. In einer anderen Ausführungsform sind eine vordere Linsengruppe G1, eine hintere Linsengruppe G2, eine Blende 42 und ein optischer Filter 44 bereitgestellt.
Die vordere Linsengruppe G1 ist eine Linsengruppe, die eine negative Brechkraft auf der Objektseite in Bezug auf die Blende 42 aufweist.
Die vordere Linsengruppe G1 enthält mindestens eine negative Linse L1 mit einer konkaven Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine positive Linse L2 mit einer konvexen Oberfläche, die der Objektseite zugewandt ist. Die Beschreibung, dass die vordere Linsengruppe G1 mindestens die negative Linse L1 und die positive Linse L2 enthält, bedeutet, dass andere Linsen mit im Wesentlichen keiner optischen Leistung enthalten sein können.
Die hintere Linsengruppe G2 ist eine Linsengruppe, die eine positive Brechkraft auf der Bildoberflächenseite in Bezug auf die Blende 42 aufweist. Die hintere Linsengruppe G2 enthält mindestens eine positive Linse L3 mit einer konvexen Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine verkittete Linse 46, in der eine positive Linse L4 und eine negative Linse L5 verkittet sind. Die Beschreibung, dass die hintere Linsengruppe G2 mindestens die positive Linse L3 und die verkittete Linse 46 enthält, bedeutet, dass andere Linsen mit im Wesentlichen keiner optischen Leistung enthalten sein können.
Gemäß einer Ausführungsform, wie in 2 dargestellt, weist die negative Linse L1 eine ebene Fläche auf der Objektseite auf, die positive Linse L2 weist eine ebene Fläche auf der Bildflächenseite auf, die positive Linse L3 weist eine ebene Fläche auf der Objektseite auf, die positive Linse L4 weist eine konvexe Oberfläche auf der Bildflächenseite und eine konvexe Oberfläche auf der Objektseite auf, und die negative Linse L5 weist eine konkave Oberfläche auf der Bildflächenseite und eine konkave Oberfläche auf der Objektseite auf.
In der Objektivlinseneinheit 32, die die vordere Linsengruppe G1 und die hintere Linsengruppe G2 mit einer solchen Konfiguration enthält, ist in einem Fall, in dem die Brennweite der vorderen Linsengruppe G1 f_F ist, die Brennweite der hinteren Linsengruppe G2 auf f_R eingestellt und Krümmungsradien der Oberfläche 46a auf der Objektseite und der Oberfläche 46b auf der Bildoberfläche der negativen Linse L5, die sich auf der Bildoberflächenseite befindet, der verkitteten Linse 46 sind jeweils R₅₁ und R₅₂ (≠ R₅₁ , das heißt, R₅₂ unterscheidet sich von R₅₁ ), wobei die folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt werden. $- 1,6 < f_{F} / f_{R} < - 1,2$
$- 1,0 < {SF}_{5} = (R_{51} + R_{52}) / (R_{51} - R_{52}) < - 0,5$
Die Objektivlinseneinheit 32, die die Ausdrücke (1) und (2) erfüllt, kann den Austrittspupillenabstand verkürzen und den Blickwinkel vergrößern, während eine gute optische Leistung beibehalten wird. Beispielsweise kann der Blickwinkel größer als 100 Grad, vorzugsweise 120 Grad oder größer, noch bevorzugter 140 Grad oder größer und ferner bevorzugt 140 Grad oder größer und 170 Grad oder kleiner ausgebildet werden. Wenn der Betrachtungswinkel der Objektivlinseneinheit 32 vergrößert wird, wird im Allgemeinen der Außendurchmesser der Objektivlinseneinheit 32 vergrößert und die Gesamtlänge der Objektivlinseneinheit 32 verkürzt; es wird jedoch nicht bevorzugt, dass der Außendurchmesser der Objektivlinseneinheit 32 am schmalen distalen Endabschnitt 12 vergrößert wird. Die Objektivlinseneinheit 32, die die Ausdrücke (1) und (2) erfüllt, kann eine lange und schmale Form beibehalten und den Betrachtungswinkel erweitern.
Wenn f_F/f_R auf-1,6 oder weniger eingestellt ist, wird die negative Brechkraft der vorderen Linsengruppe G1 (nachfolgend wird die Brechkraft als Leistung bezeichnet) schwach und der Betrachtungswinkel wird schmaler. Um den Betrachtungswinkel zu erweitern, kann der Außendurchmesser der vorderen Linsengruppe G1 vergrößert werden; dies macht es jedoch schwierig, die Objektivlinseneinheit 32 länglich auszubilden.
Wenn andererseits f_F/f_R auf-1,2 oder mehr eingestellt ist, wird die positive Leistung der hinteren Linsengruppe G2 schwach, sodass die Gesamtlänge der Objektivlinseneinheit 32 lang wird, und dies wird nicht bevorzugt, wenn der Bildsensor 30 und die Objektivlinseneinheit 32 am kleinen distalen Endabschnitt 12 angeordnet sind.
Unter dem vorstehenden Gesichtspunkt ist f_F/f_R kleiner als -1,2, bevorzugt -1,25 oder weniger, noch bevorzugter -1,3 oder weniger und besonders bevorzugt -1,35 oder weniger. Ferner ist f_F/f_R größer als -1,6, bevorzugt -1,55 oder mehr und noch bevorzugter -1,51 oder mehr.
Andererseits ist SF₅ = (R₅₁ + R₅₂)/(R₅₁ - R₅₂) in Ausdruck (2) ein Formfaktor, der die Form der Oberfläche der Linse L5 definiert, die den Lichtaussendewinkel auf die Lichtempfangsfläche des Bildsensors 30 und den Austrittspupillenabstand beeinflusst und die chromatische Aberration beeinflusst.
Außerhalb der oberen Grenze des in Ausdruck (2) definierten Bereichs vergrößert sich der Lichtaussendewinkel an der verkitteten Linse 46 und die außeraxiale Blendenzahl vergrößert sich, sodass die Peripherie dunkel wird.
Ferner wird außerhalb der unteren Grenze des in Ausdruck (2) definierten Bereichs der Austrittspupillenabstand länger und der Feldwinkel wird kleiner. Zusätzlich besteht das Problem, dass der Krümmungsradius der verkitteten Oberfläche der verkitteten Linse 46 klein wird und es schwierig ist, die chromatische Aberration zu korrigieren.
Unter dem vorstehenden Gesichtspunkt ist SF₅ größer als -1,0 und kleiner als -0,5, aber SF₅ ist vorzugsweise -0,8 oder mehr und noch bevorzugter -0,75 oder mehr. Weiterhin beträgt SF₅ vorzugsweise -0,55 oder weniger und noch bevorzugter -0,6 oder weniger.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass in einem Fall, in dem der Durchschnittswert (einfache Durchschnittswert) der Brennweiten der positiven Linsen in der Objektivlinseneinheit 32 fp ist und die Brennweite des gesamten Systems der Objektivlinseneinheit 32 f ist, der folgende Ausdruck (3) erfüllt wird. $f_{P} / f < 2,5$
Wenn fp/f 2,5 oder mehr beträgt, wird die Leistung der positiven Linse in der Objektivlinseneinheit 32 klein und die Vergrößerung ändert sich stark. Aus diesem Grund wird die Änderung der Brennweite des gesamten Systems der Objektivlinseneinheit 32, die durch die Dicke der positiven Linse oder die Änderung des Abstands zwischen den Linsen auf der Vorder- und Rückseite der optischen Achse-AX-Richtung der Blende 42 verursacht wird, groß, und dies kann häufig eine große Änderung des Betrachtungswinkels verursachen. Unter diesem Gesichtspunkt beträgt fp/f vorzugsweise weniger als 2,5, noch bevorzugter 2,0 oder weniger und sogar noch bevorzugter 1,9 oder weniger.
Obwohl es keine Beschränkung für das Minimum von fp/f gibt, beträgt fp/f gemäß einer Ausführungsform 1,65 oder mehr und gemäß einer Ausführungsform 1,7 oder mehr.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberfläche auf der Bildoberflächenseite der positiven Linse L2 eine ebene Fläche. Ferner enthält gemäß einer Ausführungsform die vordere Linsengruppe G1 die negative Linse L1 mit der konkaven Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und die positive Linse L2 mit der ebenen Fläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, in dieser Reihenfolge von der Objektseite. Auf diese Weise kann durch Ausbilden der Oberfläche auf der Bildoberflächenseite der positiven Linse L2 als eine ebene Fläche eine Änderung der Vergrößerung und eine Änderung des Blickwinkels aufgrund einer Änderung der Linsendicke unterdrückt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Oberfläche auf der Objektseitenfläche der positiven Linse L3 eine ebene Fläche. Ferner werden gemäß einer Ausführungsform die Linsen der hinteren Linsengruppe G2 durch die positive Linse L3 konfiguriert, sodass sie eine ebene Fläche aufweisen, die der Objektseite und der verkitteten Linse 46 in dieser Reihenfolge von der Objektseite zugewandt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die Oberfläche auf der Objektseite der positiven Linse L3 eine ebene Fläche. Auf diese Weise kann durch Ausbilden der Oberfläche auf der Objektseite der positiven Linse L3 als eine ebene Fläche eine Änderung der Vergrößerung und eine Änderung des Blickwinkels aufgrund einer Änderung der Linsendicke unterdrückt werden. Da die verkittete Linse 46 einschließlich der positiven Linse L4 mit der konvexen Oberfläche, die der Objektseite zugewandt ist, und der negativen Linse L5 mit der konkaven Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und der konkaven Oberfläche, die der Objektseite zugewandt ist, bereitgestellt ist, ist es zusätzlich möglich, die chromatische Aberration zu unterdrücken, während eine Änderung des Aussendewinkels unterdrückt wird.
Gemäß einer Ausführungsform sind, wie in 2 dargestellt, in der vorderen Linsengruppe G1 die Linsen L1 und L2 vorzugsweise so angeordnet, dass die konkave Oberfläche auf der Bildoberflächenseite der negativen Linse L1 und die konvexe Oberfläche auf der Objektseite der positiven Linse L2 benachbart zueinander und einander zugewandt sind, und in der hinteren Linsengruppe G2 sind die Linse L3 und die verkittete Linse 46 vorzugsweise so angeordnet, dass die konvexe Oberfläche auf der Bildseite der positiven Linse L3 und die konvexe Oberfläche auf der Objektseite der positiven Linse L4 der verkitteten Linse 46 benachbart zueinander und einander zugewandt sind.
(Erste bis vierte Ausführungsform)
Spezifische numerische Beispiele der Objektivlinseneinheit 32, die wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, sind nachstehend in den Tabellen 1 bis 4 (der ersten bis vierten Ausführungsform) beschrieben. Der halbe Blickwinkel in der ersten bis vierten Ausführungsform beträgt 72 Grad oder mehr.
Andererseits sind Linsenkonfigurationsdiagramme und verschiedene Aberrationsdiagramme der Objektivlinseneinheit 32 in 3 bis 6 dargestellt. In 3 bis 6(a) ist die Blende 42 nicht dargestellt. 3 bis 6(b)-(e) stellen verschiedene Aberrationsdiagramme der ersten bis vierten Ausführungsform dar. Die Konfigurationen der ersten bis dritten Ausführungsform sind wie in 2 dargestellt. 7 ist ein Diagramm, das Konfigurationsinformationen nach Vorgaben der ersten bis dritten Ausführungsform darstellt. Die Konfiguration der vierten Ausführungsform ist wie in 8 dargestellt.8 ist ein Diagramm, das Konfigurationsinformationen nach Vorgaben der vierten Ausführungsform darstellt.
Unter den Aberrationsdiagrammen in 3 bis 6(b)-(e), stellt (b) die sphärische Aberration und die axiale chromatische Aberration an der Linie d (588 nm), der Linie g (436 nm) und der Linie C (656 nm) dar. (c) stellt die vergrößerte chromatische Aberration an der Linie d, der Linie g und der Linie C dar. In (b) und (c) gibt die durchgehende Linie die Aberration an der Linie d an, die gepunktete Linie gibt die Aberration an der Linie g an und die abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gibt die Aberration an der Linie C an. (d) stellt Astigmatismus dar. In (d) gibt die durchgehende Linie die Sagittalkomponente (S) an und die gepunktete Linie gibt die meridionale Komponente (M) an. (e) stellt die Verzerrungsaberration dar. Das in den Aberrationsdiagrammen angegebene Fe gibt eine effektive Blendenzahl an. Y gibt eine Bildhöhe an.
In 3 bis 6(b)-(d) gibt die vertikale Achse die Bildhöhe (mm) an und die horizontale Achse gibt den Aberrationsbetrag (mm) an. In 3 bis 6(e) gibt die vertikale Achse die Bildhöhe (mm) an und die horizontale Achse gibt die Verzerrungsrate an.
Die Vorgaben der ersten Ausführungsform sind wie nachstehend in Tabelle 1 beschrieben. Die Konfiguration nach den Vorgaben der ersten bis dritten Ausführungsform ist wie in 7 dargestellt. 3(b) bis 3(e) stellen verschiedene Aberrationsdiagramme der ersten Ausführungsform dar. In Tabelle 1 steht NO für die Oberfläche des optischen Elements, wie z. B. der Linse, der Blende, des optischen Filters, des Deckglases usw., die in 7 dargestellt sind, R steht für den Krümmungsradius (mm) der Oberfläche und D steht für den Abstand (mm) entlang der optischen Achse AX von jeder Oberfläche zu der Oberfläche, benachbart zu der Bildoberflächenseite. In dem Krümmungsradius R steht ein positiver Wert für eine zur Objektseite konvexe Oberfläche und ein negativer Wert steht für eine zur Bildoberflächenseite konvexe Oberfläche. In Tabelle 1 sind die Abstände D von NO1 bis NO12 die in 7 definierten Abstände D1 bis D12. N(d) steht für den Brechungsindex an der Linie d und vd steht für dessen Abbe-Zahl. f in Tabelle 1 steht für eine Brennweite (mm) in dem gesamten System der Objektivlinseneinheit 32. Die in Tabelle 1 beschriebene erste Ausführungsform enthält sieben Linsen, optische Filter und Deckgläser. In den Tabellen 2 und 3 wird jede Vorgabe in demselben Format wie in Tabelle 1 beschrieben. In den Tabellen 1 bis 3 entsprechen Rs von NO10 und 11 R₅₁ und R₅₂ , die jeweils SF5 definieren.
Die Vorgaben der zweiten Ausführungsform sind wie nachstehend in Tabelle 2 beschrieben. 4(b) bis (e) stellen verschiedene Aberrationsdiagramme der zweiten Ausführungsform dar.
Die Vorgaben der dritten Ausführungsform sind wie nachstehend in Tabelle 3 beschrieben. 5(b) bis (e) stellen verschiedene Aberrationsdiagramme der dritten Ausführungsform dar.
Die Vorgaben der vierten Ausführungsform sind wie nachstehend in Tabelle 4 beschrieben. 6(a) stellt eine Konfiguration dar und 6(b) bis 6(e) stellen verschiedene Aberrationsdiagramme der vierten Ausführungsform dar. In Tabelle 4 steht NO für die Oberfläche des optischen Elements, wie z. B. der Linse, der Blende, des optischen Filters, des Deckglases usw., die in 8 dargestellt sind, R steht für den Krümmungsradius (mm) der Oberfläche und D steht für den Abstand (mm) entlang der optischen Achse AX von jeder Oberfläche zu der Oberfläche, benachbart zu der Bildoberflächenseite. In dem Krümmungsradius R steht ein positiver Wert für eine zur Objektseite konvexe Oberfläche und ein negativer Wert steht für eine zur Bildoberflächenseite konvexe Oberfläche. In Tabelle 4 sind die Abstände D von NO1 bis NO13 die in 8 definierten Abstände D1 bis D13. N(d) steht für den Brechungsindex an der Linie d und vd steht für dessen Abbe-Zahl. In der in Tabelle 4 dargestellten vierten Ausführungsform sind sieben optische Elemente bereitgestellt. f steht für eine Brennweite (mm) in dem gesamten System der Objektivlinseneinheit 32. In der vierten Ausführungsform ist, wie in 8 dargestellt, ein optischer Filter 45 zwischen der negativen Linse L5 und dem Deckglas 40 anstelle des in 7 dargestellten optischen Filters 44 angeordnet. In Tabelle 4 entsprechen Rs von NO9 und 10 R₅₁ und R₅₂ , die jeweils SF5 definieren.
Wie aus den Aberrationsdiagrammen, die in 3 bis 6(b)-(e) dargestellt sind, ersichtlich ist, werden alle Aberrationen der ersten bis vierten Ausführungsform vorzugsweise korrigiert.
Die Brennweitenverhältnisse und SF₅ der ersten bis vierten Ausführungsform sind nachstehend in Tabelle 5 gezeigt.
Wie in Tabelle 5 beschrieben, erfüllen die erste bis vierte Ausführungsform die vorstehenden Ausdrücke (1) und (2).
Daraus kann die Objektivlinseneinheit, die die vorstehenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt, den Austrittspupillenabstand verkürzen, den Blickwinkel größer als 100 Grad machen und 140 Grad oder mehr ausgebildet werden, und somit können die Aberrationseigenschaften bevorzugt gehalten werden. Daher kann diese Ausführungsform eine Objektivlinseneinheit für ein Endoskop bereitstellen, die mit einem Bildsensor mit einem weiten Blickwinkel kompatibel ist.
Die Endoskopobjektivlinseneinheit und das Endoskop gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurden vorstehend beschrieben; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Konfiguration beschränkt, und verschiedene Modifikationen können im Rahmen des technischen Gedankens der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

10: Endoskop
12: Distaler Endabschnitt
14: Erster flexibler Schlauch
16: Bedieneinheit
18: Zweiter flexibler Schlauch
20: Verbinder
22: Prozessor
30: Bildsensor
32: Objektivlinseneinheit
34: Lichtquelleneinheit
40: Deckglas
42: Blende
44, 45: Optischer Filter
46: Verkittete Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4245985 B2 [0005]

Claims

Endoskopobjektivlinseneinheit, umfassend: mindestens eine vordere Linsengruppe mit negativer Brechkraft, eine Blende und eine hintere Linsengruppe mit positiver Brechkraft in dieser Reihenfolge von einer Objektseite, wobei die vordere Linsengruppe mindestens eine negative Linse mit einer konkaven Oberfläche, die einer Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine positive Linse mit einer konvexen Oberfläche, die der Objektseite zugewandt ist, enthält, die hintere Linsengruppe mindestens eine positive Linse mit einer konvexen Oberfläche, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, und eine verkittete Linse, in der die positive Linse und eine negative Linse verkittet sind, enthält, und in einem Fall, in dem eine Brennweite der vorderen Linsengruppe f_F ist, eine Brennweite der hinteren Linsengruppe f_R ist und die Krümmungsradien der Oberfläche auf der Objektseite und der Oberfläche auf der Bildoberflächenseite einer Linse auf der Bildoberflächenseite in der verkitteten Linse jeweils R₅₁ und R₅₂ (# R₅₁) sind, wobei die folgenden Ausdrücke (1) und (2) erfüllt werden: $- 1,6 < f_{F} / f_{R} < - 1,2;$
und $- 1,0 < {SF}_{5} = (R_{51} + R_{52}) / (R_{51} - R_{52}) < - 0,5.$
Endoskopobjektivlinseneinheit nach Anspruch 1, wobei in einem Fall, in dem eine durchschnittliche Brennweite der positiven Linsen in der Endoskopobjektivlinseneinheit fp und eine Brennweite des gesamten Systems der Endoskopobjektivlinseneinheit f ist, der folgende Ausdruck (3) erfüllt wird: $f_{P} / f < 2,5.$
Endoskopobjektivlinseneinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Oberfläche auf einer Bildoberflächenseite der positiven Linse in der vorderen Linsengruppe eine ebene Fläche ist.
Endoskopobjektivlinseneinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 3, wobei eine Oberfläche auf einer Objektseite der positiven Linse, die eine konvexe Oberfläche aufweist, die der Bildoberflächenseite zugewandt ist, in der hinteren Linsengruppe eine ebene Fläche ist.
Endoskop, umfassend: die Endoskopobjektivlinseneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und einen Bildsensor, der ein Objektbild empfängt, das von der Endoskopobjektivlinseneinheit erzeugt wird.