專利名稱：內(nèi)窺鏡及內(nèi)窺鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)窺鏡及內(nèi)窺鏡裝置，具體來說，涉及具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)和固體攝像器件構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元的電子內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
一種具有所謂固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡，其固體攝像器件固定在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的像位置上，沒有可動(dòng)部分，該內(nèi)窺鏡因?yàn)槟軌蚝喕瘮z像單元的結(jié)構(gòu)，而且減小體積，所以，有利于降低成本，減小內(nèi)窺鏡插入部的外徑，縮短前端硬質(zhì)部分長度。并且，因?yàn)椴槐卣{(diào)焦，所以，使用者能夠集中精力操作內(nèi)窺鏡，內(nèi)窺鏡使用方便，因此能夠廣泛應(yīng)用于醫(yī)療和工業(yè)等各領(lǐng)域。
具有這種固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡，其焦點(diǎn)位置被設(shè)定為即使是遠(yuǎn)景(例如，對(duì)一般的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡約為50～100mm)也能夠獲得清晰的圖像，以便進(jìn)行把內(nèi)窺鏡插入部前端引導(dǎo)到希望觀察的部位的操作，以及一邊看廣范圍一邊選擇希望的觀察部位的所謂篩選。并且，在內(nèi)窺鏡插入部前端和被攝體的距離接近時(shí)，能夠獲得清晰圖像的物距，一般為5～10mm。
在希望放大被攝體仔細(xì)觀察的情況下，在結(jié)構(gòu)上可以采用所謂變焦式攝像單元，它能夠進(jìn)行變焦動(dòng)作，即移動(dòng)物鏡光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的透鏡，改變焦距和工作距離。關(guān)于這種具有變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡，例如，現(xiàn)有，由特開2000-330015號(hào)公報(bào)和特開2001-33710號(hào)公報(bào)等提出了各種方案。
在具有這種變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，在焦距變短的所謂廣角端，能夠獲得的景深大致上等同于具有固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡。所以，在此情況下，能夠采用和具有固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡相同的使用方法。并且，在焦距變長的所謂遠(yuǎn)景端，焦點(diǎn)深度與廣角端相比，更靠近近點(diǎn)側(cè)(變淺)，所以，對(duì)遠(yuǎn)景(約50～100mm)來說焦點(diǎn)模糊。但是，若內(nèi)窺鏡插入部前端和被攝體的距離接近(例如，一般具有變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡中約為2～3mm)，則能夠獲得鮮明的圖像。所以，能夠放大被攝體進(jìn)行詳細(xì)觀察。
在具有上述固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，在對(duì)有的部位希望放大來詳細(xì)觀察的情況下，存在的問題是，即使內(nèi)窺鏡插入部前端接近該部位(被攝體)，仍在能夠獲得充分放大倍數(shù)或分辯率之前，焦點(diǎn)變模糊。
在上述具有變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡的情況下，雖然通過進(jìn)行變焦動(dòng)作，能夠放大被攝體來進(jìn)行詳細(xì)觀察，但是進(jìn)行廣角端的觀察之后，要接近希望放大觀察的部位，則必須進(jìn)行移動(dòng)聚束透鏡的操作。因此，存在的問題是，與具有固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡相比，操作麻煩。
并且，具有上述變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，在遠(yuǎn)景端放大觀察時(shí)，焦點(diǎn)調(diào)節(jié)范圍即物鏡光學(xué)系統(tǒng)的景深非常淺，所以，出現(xiàn)很難使用內(nèi)窺鏡的問題。
再者，具有上述變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，需要對(duì)聚束透鏡進(jìn)行移動(dòng)的機(jī)構(gòu)，所以，與固定焦點(diǎn)式攝像單元相比，存在有攝像單元變大，具有該攝像單元的內(nèi)窺鏡的插入部的外徑變粗的問題。并且，包括使聚焦透鏡移動(dòng)的機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，且零件數(shù)量也增多，因此，與固定焦點(diǎn)式攝像單元相比，出現(xiàn)制造成本提高的問題。
并且，具有上述變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，在放大觀察后用處置器具進(jìn)行處置的情況下，在遠(yuǎn)景端視場(chǎng)角變窄，所以處置器具很難進(jìn)入視場(chǎng)內(nèi)，所以，必須把聚焦透鏡移動(dòng)到廣角側(cè)，拉開觀察距離進(jìn)行處置。也就是說，操作者必須進(jìn)行把內(nèi)窺鏡插入部前端引導(dǎo)到希望觀察的位置上的操作、變焦操作和處置器具操作。所以，出現(xiàn)操作非常煩雜的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述問題而提出的解決方案。其目的在于，提供這樣一種內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡裝置，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)景觀察，能夠順利地接近希望篩選和放大觀察的部位，并且同時(shí)無需進(jìn)行變焦等煩雜的操作，就能夠接近到離被攝體3～4mm的部位進(jìn)行放大觀察，再者能夠一邊進(jìn)行放大觀察，一邊用處置器具進(jìn)行處置，并且，既能夠防止插入部外徑增大，又能夠有助于制造成本降低。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)和對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件，其特征在于，該攝像單元包括固體攝像器件，滿足以下條件式條件式(1)300＜IH/P＜550P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)，以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)固體攝像器件的像素間距P(mm)，滿足以下條件式條件式(2)300＜F1/P＜550F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)；以及條件式(3)2400×P＜Fno.＜4200×PFno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、和物距500m處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置了固體攝像器件的攝像面。
并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，至少具有內(nèi)窺鏡，包括固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元具有固體攝像器件，對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，且滿足上述條件式(1)；以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足上述條件式(2)和上述條件式(3)；以及顯示機(jī)構(gòu)，顯示由攝像單元取得的圖像，當(dāng)設(shè)上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將固體攝像器件的攝像面在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近配置成如下使位于從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)包含在d1和d2兩者中，使位于從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)僅包含在d2內(nèi)。
并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用滿足上述條件式(2)和上述條件式(3)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)物體的像進(jìn)行成像，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，且利用滿足上述條件式(1)的固體攝像器件取得圖像信號(hào)；以及電路系統(tǒng)，對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，其特征在于，該內(nèi)窺鏡裝置，當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率；當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率。
并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)和對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件，其特征在于，上述攝像單元包括固體攝像器件，滿足以下條件式條件式(4)200＜IH/P＜360P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)，IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)；以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)固體攝像器件的像素間距P(mm)，滿足以下條件式條件式(5)200＜F1/P＜360F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)，以及條件式(6)1600×P＜Fno.＜2800×PFno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF、和物距500m處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置上，配置了固體攝像器件的攝像面。
并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于至少具有內(nèi)窺鏡，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元包括固體攝像器件，對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，且滿足上述條件式(4)；以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足上述條件式(5)和上述條件式(6)；以及顯示機(jī)構(gòu)，顯示由攝像單元取得的圖像，該內(nèi)窺鏡裝置的特征在于，當(dāng)設(shè)上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將上述固體攝像器件的攝像面在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近配置成如下使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)，包含在d1和d2兩者中；使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)，僅包含在d2內(nèi)。
并且，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用滿足上述條件式(5)和上述條件式(6)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，對(duì)物體的像進(jìn)行成像，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，而且利用滿足上述條件式(4)的固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及電路系統(tǒng)，對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，該內(nèi)窺鏡裝置的特征在于，當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率；當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)具有0.45mm以上的分辨率。
在此，說明分辨率的定義。
在利用點(diǎn)像幾乎無像差的圓形開口的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行成像的情況下，物體的像形成區(qū)域圓片，這是圓形開口的衍射像。在具有相等強(qiáng)度的2個(gè)點(diǎn)互相接近的情況下，該衍射像互相重疊，形成如圖4所示的強(qiáng)度分布。
圖4是表示通過2個(gè)衍射像的強(qiáng)度中心的直線上的強(qiáng)度分布圖，橫軸表示距離(單位mm)，縱軸表示強(qiáng)度(任意單位)。Rayleigh(人名)把這2個(gè)衍射像的間隔與區(qū)域圓盤片的半徑相一致時(shí)，2個(gè)點(diǎn)像識(shí)別為2個(gè)的界限。以下將其作為所謂Rayleigh標(biāo)準(zhǔn)(Rayleigh)的標(biāo)準(zhǔn)。這時(shí)，衍射像的強(qiáng)度分布形成留有波谷的狀態(tài)，該波谷的強(qiáng)度是頂點(diǎn)的74％(摘自朝倉書店刊“光學(xué)技術(shù)手冊(cè)”)。
因此，本發(fā)明中，對(duì)2點(diǎn)間的分布強(qiáng)度的波谷相對(duì)于頂點(diǎn)為74％以下的狀態(tài)進(jìn)行“解像”，把解像的界限距離定義為“分辨率”。
具體來說，如圖5所示，對(duì)內(nèi)窺鏡4的插入部前端上所配置的物鏡光學(xué)系統(tǒng)5前放置的2個(gè)點(diǎn)進(jìn)行攝像，使得在固體攝像器件1的攝像面上的水平方向上并排地形成2個(gè)點(diǎn)像(也就是說，在監(jiān)視器7的畫面上2個(gè)點(diǎn)像在水平方向上排列)，對(duì)從固體攝像器件1來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的電路系統(tǒng)6的輸出信號(hào)，由示波器9進(jìn)行捕捉，測(cè)量出2個(gè)點(diǎn)像的強(qiáng)度分布。這時(shí)，把“解像”的2點(diǎn)間的最小距離作為“分辨率”。
并且，這時(shí)，如圖6所示也可以利用在水平方向上并排的黑白配對(duì)的線條來代替2個(gè)點(diǎn)。在本發(fā)明中所述的“分辨率”是指利用上述方法求出的值。
以下對(duì)分辨率進(jìn)行定義。
在圖6中，對(duì)內(nèi)窺鏡4的插入部前端上配置的物鏡光學(xué)系統(tǒng)5前放置的黑白配對(duì)的線條進(jìn)行攝像，使得在固體攝像器件1的攝像面上的水平方向上形成并排的黑和白的條帶，通過對(duì)從固體攝像器件1發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的電路系統(tǒng)6顯示到監(jiān)視器7上。這時(shí)，在監(jiān)視器7的畫面上得到的黑白強(qiáng)度分布如圖7所示。
圖7表示利用示波器(在圖6中無圖示)來捕捉從監(jiān)視器7輸出的水平方向的圖像信號(hào)時(shí)的信號(hào)波形，橫軸表示監(jiān)視器畫面上的水平方向的位置，縱軸表示信號(hào)強(qiáng)度。
在此，設(shè)圖7所示的強(qiáng)度分布的最大值為Imax；最小值為Imin時(shí)，黑白配對(duì)的線條在監(jiān)視器上的對(duì)比度I按下式求出。
I＝(Imax-Imin)/(Imax+Imin) …(i)分辨率定義為上述對(duì)比度I成為10％時(shí)的黑白配對(duì)的線條寬度的倒數(shù)。
所以，上述“分辨率為25條/mm以上”、“分辨率為2條/mm以上的敘述分別是指寬度40μm以下，和寬度0.5mm以下的黑白配對(duì)的線條的對(duì)比度在監(jiān)視器上為10％以上。
并且，在本發(fā)明中，“MTF”是指d線(波長587.6nm)，e線(波長546.1nm)、f線(波長486.1nm)各波長的MTF的平均值。
并且，以下簡單說明固體攝像器件的“顯示區(qū)”和“IH”。
如圖3所示，內(nèi)窺鏡裝置主要包括內(nèi)窺鏡4；處理圖像信號(hào)的電路系統(tǒng)6和圖像顯示監(jiān)視器7。由物鏡光學(xué)系統(tǒng)5和固體攝像器件1構(gòu)成的攝像單元拍攝的圖像，由處理圖像信號(hào)的電路系統(tǒng)6進(jìn)行處理，顯示在圖像顯示監(jiān)視器7上。固體攝像器件1的“顯示區(qū)”是指上述圖像顯示監(jiān)視器7上顯示的范圍所對(duì)應(yīng)的固體攝像器件1上的區(qū)。
所以，在圖像顯示監(jiān)視器7上，顯示范圍被八角形的視場(chǎng)掩模所限制的情況下，如圖1所示，固體攝像器件1的有效像素區(qū)2上所形成的顯示區(qū)3也是同樣的形狀。
并且，另外的例子是在圖像顯示監(jiān)視器7上的顯示范圍僅在左右方向受到圓周形狀的限制的情況下，如圖2所示，固體攝像器件1的有效圖像區(qū)2上所形成的顯示區(qū)3也是同樣的形狀。
并且，在圖像顯示監(jiān)視器7上沒有視場(chǎng)掩模而全畫面顯示的情況下，圖像顯示監(jiān)視器7的顯示部的形狀所對(duì)應(yīng)的固體攝像器件1的有效像素區(qū)2成為顯示區(qū)。
并且，“IH”是指從固體攝像器件1的顯示區(qū)中心到最遠(yuǎn)位置的距離。其一般稱為像高。
以下，簡單說明景深的定義。
在一般的內(nèi)窺鏡中，考慮在設(shè)最佳距離為Xb的情況下的像面位置Xb′上配置像素間距P的固體攝像器件。在固定固體攝像器件的條件下，若使物體接近Xn，則接近時(shí)的像面位置Xn′偏離固體攝像器件的攝像面位置。
這時(shí)，若設(shè)可以看作是對(duì)準(zhǔn)了焦點(diǎn)的最大彌散圓為允許彌散圓，其直徑為δ時(shí)，則在認(rèn)識(shí)到固體攝像器件的攝像面的彌散圓直徑小于δ的情況下，可以看作是從Xb到Xn的物體圖像對(duì)準(zhǔn)了焦點(diǎn)。也就是說，可以把彌散圓與δ相一致為止的范圍定義為近點(diǎn)側(cè)的景深。
這時(shí)，根據(jù)牛頓成像式，可以成立以下各式。
(1/Xn)-(1/Xb)＝δFno./F12…(ii)同樣，景深的遠(yuǎn)點(diǎn)側(cè)的式子也定義如下。
(1/Xb)-(1/Xf)＝δFno./F12…(iii)若把(ii)式和(iii)式合并，則為(1/Xn)-(1/Xf)＝2δFno./F12…(iv)式中，設(shè)最佳距離為Xb；到景深近點(diǎn)的距離為Xn，到景深遠(yuǎn)點(diǎn)的距離為Xf，允許彌散圓直徑為δ，光學(xué)系統(tǒng)的焦距為F1，光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字為Fno.。
上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定本發(fā)明中應(yīng)當(dāng)使用的固體攝像器件的條件，它表示相對(duì)于最大像高的固體攝像器件的像素間距之比的應(yīng)有范圍。
一般，允許彌散圓直徑δ與固體攝像器件的像素間距成正比，所以，IH/P的值越大，相對(duì)于像高IH的δ越小。因此，若IH/P的值過大，則不能夠獲得景深，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
另一方面，若IH/P的值減小，則雖然景深擴(kuò)展，但相對(duì)于像高IH的固體攝像器件的像素間距增大，所以，固體攝像器件的取樣間隔增大。因此，對(duì)一定放大倍率的像來說分辨率降低。若IH/P的值過小，則即使景深內(nèi)的最近點(diǎn)也得不到必要的分辨率，為了獲得必要的分辨率，必須非常接近物體，不能達(dá)到本發(fā)明的目的。
所以，根據(jù)本發(fā)明，采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的攝像單元中，最好使用能夠滿足條件式(1)的固體攝像器件。
并且，采用對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的攝像單元中，最好使用滿足條件式(4)的固體攝像器件。
另一方面，上述條件式(2)和條件式(5)規(guī)定了與上述條件式(1)和條件式(4)所規(guī)定的、與固體攝像器件相組合的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距。
從上述式(iv)中可以看出，若物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距F1增大，則景深變小。
由上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定的與固體攝像器件相組合的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，若Fl超過條件式(2)和條件式(5)的上限，則景深變小，對(duì)近點(diǎn)不能夠獲得充分的倍率或分辨率，對(duì)于遠(yuǎn)景，焦點(diǎn)模糊，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
以下，說明條件式(2)和條件式(5)的下限值。
具有在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近配置了固體攝像器件的攝像面的攝像單元、以及對(duì)從上述固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的電路系統(tǒng)的內(nèi)窺鏡裝置中，在通過物鏡光學(xué)系統(tǒng)使2個(gè)點(diǎn)在固體攝像器件的攝像面上成像的情況下，在從上述電路系統(tǒng)來的輸出信號(hào)上，對(duì)2個(gè)點(diǎn)像進(jìn)行解像的固體攝像器件上的最小距離，取決于固體攝像器件的像素間距、以及對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的電路系統(tǒng)的特性。這時(shí)，若設(shè)取決于電路系統(tǒng)特性的系數(shù)為K，固體攝像器件的像素間距為P，則上述最小距離表示為KP。
一般，若設(shè)光學(xué)系統(tǒng)的焦距為F1，光學(xué)系統(tǒng)的前側(cè)焦點(diǎn)位置為fF，則配置在物距X上的被攝體的光學(xué)系統(tǒng)所產(chǎn)生的成像倍率β為β＝F1/(X+fF) …(v)。
所以，在固體攝像器件的攝像面上的距離KP在物體側(cè)成為KP/β。
這表示在由具有固體攝像器件的攝像單元、以及對(duì)從上述固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理的電路系統(tǒng)構(gòu)成的內(nèi)窺鏡裝置中，表示有多細(xì)的像被解像，所以，若設(shè)X＝Xn(Xn到景深近點(diǎn)的距離)，則只能是近點(diǎn)的內(nèi)窺鏡裝置的分辨率。設(shè)該值為R，可表示為R＝KP·(Xn+fF)/F1 …(vi)根據(jù)式(vi)，若焦距F1的值減小，則R值增大。
作為與由上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定的像素間距P的固體攝像器件相組合的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，若F1超過上述條件式(2)和條件式(5)的下限，則在景深內(nèi)的最近點(diǎn)Xn上分辨率R的值過大，不能夠觀察細(xì)的東西，所以，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
因此，在采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的攝像單元中，最好使用對(duì)像素間距P滿足上述條件式(2)的焦距的光學(xué)系統(tǒng)。
并且，在采用對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的攝像單元中，最好使用對(duì)像素間距P滿足上述條件式(5)的焦距的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。
另一方面，上述條件式(3)和條件式(6)規(guī)定了與由上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定的固體攝像器件相組合的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)值。
已知當(dāng)用透鏡來成像時(shí)，光受到衍射的影響。Fno.越大，點(diǎn)像受衍射的影響而變得越大，若該點(diǎn)像的大小超過一定界限，則無論怎樣調(diào)焦，被攝體的細(xì)部分模糊。根據(jù)Rayleigh，該界限被規(guī)定為當(dāng)2個(gè)點(diǎn)像接近時(shí)能夠識(shí)別各自圖像的界限距離，若λ表示光波長，F(xiàn)no.表示有效F數(shù)字，則1.22·λ·Fno.表示上述界限。
在由上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定的固體攝像器件和由上述條件式(2)和條件式(5)規(guī)定的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合中，若Fno.超過條件式的上限，則即使調(diào)焦也仍然是被攝體的細(xì)部分模糊不清，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
并且，從上述式(iv)中可以看出，F(xiàn)no.值越小，景深越淺。
在由上述條件式(1)和條件式(4)規(guī)定的固體攝像器件和由上述條件式(2)和條件式(5)規(guī)定的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合中，若Fno.超過條件式的下限，則景深變淺，對(duì)近點(diǎn)不能夠獲得充分的倍率或分辨率，對(duì)遠(yuǎn)景，焦點(diǎn)模糊，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
因此，在采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的攝像單元中，使用對(duì)像素間距P能夠上述條件式(2)的有效F數(shù)字的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。
并且，在采用對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的攝像單元中，最好使用對(duì)像素間距P滿足上述條件式(6)的有效F數(shù)字的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。
而且，上述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)若構(gòu)成為某一個(gè)或全部滿足下述條件式(1)′、條件式(2)′、條件式(3)′，則攝像單元的放大倍率和分辨率的平衡良好，更加合適。
條件式(1)’390＜IH/P＜510條件式(2)’390＜F1/P＜510條件式(3)’3000×P＜Fno.＜4200×P而且，上述條件式(4)、條件式(5)、條件式(6)若構(gòu)成為某一個(gè)或全部滿足下述條件式(4)′、條件式(5)′、條件式(6)′，則攝像單元的放大倍率和分辨率的平衡良好，更加合適。
條件式(4)’260＜IH/P＜340條件式(5)’260＜F1/P＜340條件式(6)’2000×P＜Fno.＜2800×P本發(fā)明的內(nèi)窺鏡，必須由滿足上述條件的固體攝像器件和物鏡光學(xué)系統(tǒng)來構(gòu)成，但也必須規(guī)定配置在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近的固體攝像器件的成像面位置。
在使用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的固體攝像器件的情況下，在空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為10％以上的情況下，彌散圓直徑不超過允許彌散圓直徑，可以看作是景深內(nèi)，所以，最好在固體攝像器件的攝像面和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直，而且物距4m處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、和物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置上述固體攝像器件的攝像面。
或者，在使用對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的情況下，在空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF為10％以上的情況下，彌散圓直徑不超過允許彌散圓直徑，可以看作是景深內(nèi)。所以，最好在固體攝像器件的攝像面和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直，而且物距4m處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF、和物距50mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置上述固體攝像器件的攝像面。
或者，最好采用以下組合對(duì)符合上述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)的每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合、或者對(duì)符合上述條件式(4)、條件式(5)、條件式(6)的每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合。當(dāng)設(shè)固體攝像器件的攝像面和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直，光軸上(圖像中心)上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為d1，光軸上(圖像中心)處的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，最好將上述固體攝像器件的攝像面配置在這樣的位置上使在光軸上位于從物鏡光學(xué)系統(tǒng)的前端面離開3.5mm的位置上的物點(diǎn)包含在d1、d2兩者中，使在光軸上位于從物鏡光學(xué)系統(tǒng)的前端面離開50mm的位置上的物點(diǎn)僅包含在d2中。
通過將固體攝像器件的攝像面配置在使位于3.5mm的位置上的物點(diǎn)包含在分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍(d2)內(nèi)，而且，包含在分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍(d1)內(nèi)，由此，例如在醫(yī)療用的內(nèi)窺鏡裝置，能夠觀察大腸腺凹(pit)圖像等生物組織的微細(xì)結(jié)構(gòu)，適用于病變部分的正確診斷和處置。
再者，通過使位于50mm的位置上的物點(diǎn)包含在分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍(d2)內(nèi)，由此在觀察遠(yuǎn)景的情況下，也能夠獲得清晰的圖像，因此，能夠一邊廣范圍觀察生物體的內(nèi)部，一邊進(jìn)行篩選，并且，容易進(jìn)行把內(nèi)窺鏡插入部前端引導(dǎo)到希望觀察的部位上的操作。
或者，最好采用以下組合對(duì)符合上述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)的每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合、或者對(duì)符合上述條件式(4)、條件式(5)、條件式(6)的各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的組合。固體攝像器件的攝像面和物鏡光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直，當(dāng)物距為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率，當(dāng)物距為50mm時(shí)具有0.45mm以上的分辨率的位置上，配置上述固體攝像器件的攝像面。
由于在物距4mm處具有35μm以上的分辨率，所以，例如在醫(yī)療用內(nèi)窺鏡裝置中能夠觀察大腸腺凹圖像等生物體組織的微細(xì)結(jié)構(gòu)，適用于對(duì)病變部分的正確診斷和處置。
再者，由于在物距50mm處具有0.45μm以上的分辨率，所以，在觀察遠(yuǎn)景的情況下也能夠獲得鮮明的圖像，因此，能夠一邊廣范圍觀察生物體內(nèi)部，一邊進(jìn)行篩選，并且容易進(jìn)行把內(nèi)窺鏡插入部前端引導(dǎo)到希望觀察的部位上的操作。
通過利用上述方式來配置物鏡光學(xué)系統(tǒng)和固體攝像器件，能夠獲得鮮明的圖像，其具有從遠(yuǎn)景到近點(diǎn)的連續(xù)的大的景深，而且，在3～4mm的使用方便的距離具有高分辨率。
并且，將攝像單元和處置用通道配置成，通過處置用通道使生物體檢查鉗子等處置器具突出到離開內(nèi)窺鏡插入部前端4mm的距離時(shí)，使處置器具的至少一部分進(jìn)入到攝像單元的視場(chǎng)內(nèi)。通過這樣配置，能夠一邊觀察生物體組織的微細(xì)結(jié)構(gòu)，一邊進(jìn)行組織取樣等。由此，能夠提高病變部分的處置精度。
通過采用上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡能夠獲得以下效果。
·能夠觀察遠(yuǎn)景，所以容易進(jìn)行顯示器的插入和篩選。
·能夠觀察遠(yuǎn)景，所以能夠順利地接近希望放大觀察的部位。
·在3～4mm的容易使用的距離處能夠獲得具有高分辨率的放大圖像。
·放大觀察時(shí)，遠(yuǎn)景側(cè)是連續(xù)的景深內(nèi)，所以不容易漏看被攝體。
·不需要變焦等煩雜的操作，所以容易操作。
·攝像單元內(nèi)沒有可動(dòng)部分，所以能夠構(gòu)成很細(xì)的插入部外徑。
·攝像單元內(nèi)沒有可動(dòng)部分，所以能夠降低制造成本。
·一邊觀察放大圖像，一邊把處置器具插入視場(chǎng)內(nèi)，所以能夠進(jìn)行高精度處置。
發(fā)明效果如以上說明的，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供這樣的內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡裝置，即由于能夠觀察遠(yuǎn)景，所以能夠進(jìn)行篩選，順利地接近希望觀察的部位，不進(jìn)行變焦等煩雜的操作，即可接近被攝體的3-4mm處，進(jìn)行放大觀察，再者能夠一邊放大觀察，一邊用處置器具進(jìn)行處置，能夠使插入部外徑變細(xì)，制造成本降低。


圖1是固體攝像器件的顯示區(qū)的說明圖。
圖2是另一固體攝像器件的顯示區(qū)的說明圖。
圖3是內(nèi)窺鏡裝置的構(gòu)成的概念圖。
圖4是分辨率的定義的說明圖。
圖5是分辨率的測(cè)量方法的說明圖。
圖6是另一個(gè)分辨率的測(cè)量方法的說明圖。
圖7是分辨率的定義的說明圖。
圖8是本發(fā)明的第1實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖9是本發(fā)明的第1實(shí)施例的攝像單元剖面圖。
圖10是從前端看本發(fā)明的第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡插入部的圖。
圖11是本發(fā)明的第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡插入部的剖面圖。
圖12是本發(fā)明的第2實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖13是本發(fā)明的第3實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖14是本發(fā)明的第4實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖15是本發(fā)明的第5實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖16是現(xiàn)有例1的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖17是現(xiàn)有例2的物鏡光學(xué)系統(tǒng)剖面圖。
圖18是像素的排列對(duì)水平方向的每一條線偏離1/2水平間距來配置的固體攝像器件的說明圖。
具體實(shí)施例方式
作為本發(fā)明的內(nèi)窺鏡的實(shí)施例，示出物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和固體攝像器件的數(shù)據(jù)。其中，IH表示最大像高，P表示固體攝像器件的像素間距，F(xiàn)1表示物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，F(xiàn)no.為開口比，2ω為視場(chǎng)角，R為各透鏡面的曲率半徑，D為各透鏡的厚度和透鏡間隔，Ne表示e線的折射率，Vd表示阿貝數(shù)。
并且，為了進(jìn)行比較，以下對(duì)現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡的物鏡光學(xué)系統(tǒng)和固體攝像器件表示出2個(gè)例子的數(shù)據(jù)。
對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件IH＝0.76mm P＝0.0044mm IH/P＝173
物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝0.77698mm Fno.＝6.457 2ω＝133.6°F1/P＝177 1600×P＝6.4 2800×P＝11.2面No.R D Ne Vd1 ∞ 0.301.88814 40.82 0.523 O.313 ∞ 0.301.51825 64.14 ∞ 0.175 2.952 0.971.73234 54.76 -1.102 0.087 ∞(光圈)0.038 ∞ 0.501.51563 75.09 ∞ O.1510 2.610 0.881.73234 54.711 -O.812 0.231.85504 23.812 -7.637 O.3813 ∞ 0.75 1.51825 64.214 ∞ 0.01 1.5119 64.115 ∞ 0.60 1.52194 64.116 ∞ 0.00圖16表示現(xiàn)有例1的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
現(xiàn)有例1是采用了對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡裝置的例子。
最高分辨率在物距3.0mm時(shí)為24條/mm。沒有達(dá)到分辨率25條/mm以上的范圍。光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為O～33mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為49μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.57mm。景深為3.Omm～無限遠(yuǎn)(∞)。
現(xiàn)有例1是低于條件式(4)、條件式(5)的范圍的情況。在此情況下，雖然景深可取廣范圍，但若按相同物距進(jìn)行比較，則分辨率低于本發(fā)明的內(nèi)窺鏡裝置。
如果進(jìn)一步增大Fno.，增加近點(diǎn)側(cè)的景深，進(jìn)一步靠近物體，那么，能夠取得更高的分辨率。但實(shí)際上與物體的距離過近，所以很難處置。并且，放大觀察時(shí)處置器具不能夠進(jìn)入視場(chǎng)內(nèi)。
對(duì)每個(gè)像素配置濾色器的彩色固體攝像器件IH＝1.24mm P＝0.00205mm IH/P＝605物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.29838mm Fno.＝8.532 2ω＝141.6°F1/P＝633 2400×P＝5.28 4200×P＝9.24面No.RDNeVd1 ∞ 0.47 1.51825 64.12 0.951 0.143 ∞(光圈)0.034 -2.880 1.07 1.69979 55.55 -0.844 0.056 3.225 0.67 1.69979 55.57 -1.551 0.28 1.93305 21.38 -11.120 0.439 ∞ 0.90 1.52591 65.610 ∞ 0.50 1.53211 60.011 ∞ 0.40 1.5432 40.012 ∞ 0.00圖17表示現(xiàn)有例2的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
現(xiàn)有例2是采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的現(xiàn)有的內(nèi)窺鏡裝置的例子。
光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍是5.8～8.0mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～100mm。并且，物距4mm是景深外。物距為50mm時(shí)的分辨率為0.25mm。景深為6.5～50mm。
現(xiàn)有例2是超過上述條件式(1)、條件式(2)的范圍的情況，若以相同的物距進(jìn)行比較，則雖然分辨率高于本發(fā)明的內(nèi)窺鏡，但景深變淺，所以，當(dāng)接近被攝體時(shí)，焦點(diǎn)模糊。
若進(jìn)一步增大Fno.，則物鏡光學(xué)系統(tǒng)的衍射像的大小超過固體攝像器件的允許彌散圓，所以，景深內(nèi)的像的對(duì)比度降低。
所以，即使具有希望放大的部位，也是在接近時(shí)焦點(diǎn)模糊，不能夠達(dá)到本發(fā)明的目的。
以下，示出本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)。
對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件IH＝1.442mm P＝0.003mm IH/P＝481物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.47866mm Fno.＝11.710 2ω＝132.3°F1/P＝493 2400×P＝7.2 4200×P＝12.6面No.R D Ne Vd1 ∞ 0.401.88814 40.82 1.080 0.623 ∞ 0.431.52498 59.94 ∞ 0.255 5.251 2.191.79196 47.46 -2.733 0.037 ∞(光圈)0.038 ∞ 0.601.51965 75.09 ∞ 1.1410 4.500 1.601.73234 54.711 -1.870 0.431.93429 18.912 -5.513 1.3513 ∞ 1.001.51825 64.114 ∞ 0.011.51193 63.015 ∞ 1.001.6135 50.216 ∞ 0.00
圖8表示第1實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
第1實(shí)施例是采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的醫(yī)療用內(nèi)窺鏡裝置的實(shí)施例。
物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為12.6％，物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為10.8％并且，光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為3.2～5.5mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～80mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為29μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.31mm。
所以，第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)及對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、以及物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置有固體攝像器件的攝像面。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有至少包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡和顯示由攝像單元取得的圖像的顯示機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡裝置中，攝像單元包括對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，而且滿足條件式(1)的固體攝像器件；以及，滿足條件式(2)和條件式(3)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，設(shè)顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將固體攝像器件的攝像面在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近配置成如下使從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)包含在d1和d2兩者中，從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)僅包括在d2中。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，該內(nèi)窺鏡裝置具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)來對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，用于對(duì)從固體攝像器件發(fā)來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理。在該內(nèi)窺鏡裝置中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P
式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，內(nèi)窺鏡前端部具有圖10和圖11所示的結(jié)構(gòu)。
圖10是從正面觀看內(nèi)窺鏡插入部前端面的圖，圖11是沿圖10中的B-B線的剖面圖。
從內(nèi)窺鏡插入部前端面向被攝體，在攝像單元10的右下30°(在圖10中為左下α＝30°)的方向上，離開攝像單元的光軸5.5mm的位置上配置有處置用通道的中心。該方向的半視場(chǎng)角θ為59.2°，物鏡光學(xué)系統(tǒng)的第1透鏡表面(最靠物體側(cè)的面)的光線高度H為1.01mm，若使處置器具突出2.68mm以上，則處置器具前端進(jìn)入視場(chǎng)范圍內(nèi)。所以第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，在具有固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，在內(nèi)窺鏡插入部還具有處置器具插入通道，上述攝像單元和上述處置器具插入通道配置成如下在將處置器具通過處置用通道而突出到離內(nèi)窺鏡插入部前端4mm的距離處時(shí)，處置器具的至少一部分進(jìn)入攝像單元的視場(chǎng)內(nèi)。
第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置的景深的遠(yuǎn)點(diǎn)側(cè)為60mm，景深的近點(diǎn)側(cè)為3.7mm。
遠(yuǎn)景攝像時(shí)，對(duì)向體內(nèi)插入、病變部分的篩選均具有充分的性能。并且，近點(diǎn)側(cè)在3.7mm具有28μm的分辨率，能夠進(jìn)行大腸腺凹圖像(ピツトパタ一ン)等的放大觀察等。
這時(shí)，遠(yuǎn)景側(cè)在連續(xù)的景深內(nèi)，所以，具有能夠順利地接近希望放大觀察的部位，并且不容易漏看被攝體的特征。
再者，不需要如具有變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡那樣的變焦操作，所以，容易進(jìn)行顯示器操作。
并且，攝像單元沒有可動(dòng)部分，所以，與具有變焦式攝像單元的內(nèi)窺鏡相比，插入部的外徑細(xì)，制造成本也降低。并且，能夠一邊觀察放大圖像，一邊使處置器具進(jìn)入視場(chǎng)，因此，能夠進(jìn)行高精度的處置。
并且，第1實(shí)施例也滿足條件式(1)′、條件式(2)′、條件式(3)′。
這樣，第1實(shí)施例的內(nèi)窺鏡在物距3.7mm處具有28μm的分辨率，這時(shí)若設(shè)固體攝像器件的顯示區(qū)的水平方向的寬度為2.4mm，顯示到監(jiān)示器上的圖像的水平方向的寬度為320mm，則監(jiān)視器上的倍率成為45倍，工作距離、分辨率和倍率的平衡大大改善，更加良好。
對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件IH＝1.676mm P＝0.0035mm IH/P＝479物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.58676mm Fno.＝12.965 2ω＝162.6°F1/P＝453 2400×P＝8.4 4200×P＝14.7面No.R D Ne Vd1 ∞ 0.501.88814 40.82 1.260 0.783 ∞ 0.501.52498 59.94 ∞ 0.355 7.625 2.651.79196 47.46 -2.820 0.047 ∞(光圈)0.038 ∞ 0.751.51965 75.09 ∞ 1.4510 4.878 1.781.73234 54.711 -2.485 0.501.93429 18.9l2 -9.120 1.1513 ∞ 1.201.51825 64.114 ∞ 0.011.51193 63.015 ∞ 1.001.61379 50.216 ∞ 0.00
圖12表示第2實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
第2實(shí)施例是采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的內(nèi)窺鏡裝置的實(shí)施例。
物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為15.4％，物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為13.9％。
并且，光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為2.9～4.9mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～80mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為32μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.34mm。
所以，第2實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置能夠滿足以下條件。
也就是說，具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)以及對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、以及物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置有固體攝像器件的攝像面。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第2實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有至少包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡和顯示由攝像單元取得的圖像的顯示機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡裝置中，攝像單元包括對(duì)每個(gè)像素配置濾色器、且滿足條件式(1)的固體攝像器件；以及滿足條件式(2)和條件式(3)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)所述顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，設(shè)顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將固體攝像器件的攝像面在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近配置成如下從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)，包含在d1和d2兩者中；從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)，僅包括在d2中。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第2實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，該內(nèi)窺鏡裝置具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)來對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，用于對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理。在該內(nèi)窺鏡裝置中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P
式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字第2實(shí)施例具有如下特征視場(chǎng)角為162.6°，一次能夠觀察廣范圍。所以，例如在用作醫(yī)療用內(nèi)窺鏡裝置的情況下，在遠(yuǎn)景中，由于有寬的視場(chǎng)，所以適用于對(duì)病變部分的篩選，并且在3.2mm處能夠獲得28μm的分辨率，所以能夠構(gòu)成可以對(duì)大腸腺凹圖像等放大觀察的內(nèi)窺鏡裝置。
對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件IH＝1.3mm P＝0.0025mm IH/P＝520物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.33785mm Fno.＝10.003 2ω＝132.1°F1/P＝535 2400×P＝6.0 4200×P＝10.5面No.R D NeVd1 ∞ 0.40 1.77067 71.72 0.977 0.573 ∞ 0.40 1.52498 59.94 ∞ 0.845 ∞(光圈)0.036 ∞ 1.90 1.81078 40.97 -2.192 0.108 3.168 1.68 1.51825 64.19 -1.676 0.39 1.93429 18.910 -5.048 0.1011 ∞ 0.60 1.51965 75.012 ∞ 1.1613 ∞ 1.00 1.51825 64.1
14 ∞0.03 1.5119 64.115 ∞1.00 1.6l379 50.216 ∞0.00圖13表示第3實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
第3實(shí)施例是采用了對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的內(nèi)窺鏡裝置的實(shí)施例。
物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為9.2％，物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為10.6％。
并且，光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為3.7～7.6mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～85mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為30μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.28mm。
所以，第3實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，該內(nèi)窺鏡裝置具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)來對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，用于對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理。該內(nèi)窺鏡裝置中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)
Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字第3實(shí)施例是IH/P，F(xiàn)1/P，F(xiàn)no.的各參數(shù)在上述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)中規(guī)定的范圍內(nèi)的上限附近的例子。
第3實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置，雖然近點(diǎn)側(cè)的景深成為4.2mm，稍為難于接近，但在4.2mm處獲得27μm的分辨率，能夠充分滿足本發(fā)明的目的。并且，固體攝像器件的像素?cái)?shù)較多，所以，具有能夠獲得高精細(xì)的圖像的特征。
對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件IH＝1.32mm P＝0.004mm IH/P＝330物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.27394mm Fno.＝10.326 2ω＝125.9°F1/P＝318 2400×P＝9.6 4200×P＝16.8面No.R D Ne Vd1 ∞ 0.20 1.57392 53.02 0.422 0.213 2.189 0.49 1.81264 25.44 ∞(光圈)0.035 ∞ 0.60 1.48915 70.26 -0.731 0.157 ∞ 0.63 1.54212 59.58 -0.705 0.21 1.81264 25.49 -1.342 0.8210 ∞ 0.60 1.51825 64.111 ∞ 0.0312 ∞ 1.80 1.51825 64.113 ∞ 0.00圖14示出第4實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
第4實(shí)施例是采用對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的內(nèi)窺鏡裝置的實(shí)施例。
物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為24.8％，物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF為11.5％。
光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為3.2～3.9mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～55mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為38μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.47mm。
所以，第4實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置能夠滿足以下條件。
也就是說，具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)以及對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，固體攝像器件滿足條件式(1)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、以及物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置有固體攝像器件的攝像面。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第4實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有至少包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡和顯示由攝像單元取得的圖像的顯示機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡裝置中，攝像單元包括對(duì)每個(gè)像素配置濾色器、且滿足條件式(1)的固體攝像器件；以及，滿足條件式(2)和條件式(3)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將固體攝像器件的攝像面在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近配置成如下從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)，包含在d1和d2兩者中；從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)，僅包括在d2中。
條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字第4實(shí)施例是IH/P，F(xiàn)1/P，F(xiàn)no.的各個(gè)參數(shù)在上述條件式(1)、條件式(2)、條件式(3)中規(guī)定的范圍內(nèi)的下限附近的例子。
第4實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置，在3.3mm處獲得32μm的分辨率。與滿足上述條件式(1)′、條件式(2)′、條件式(3)′的情況相比，雖然分辨率稍稍降低，但能夠充分滿足本發(fā)明的目的。
并且，由于固體攝像器件的像素?cái)?shù)可以較少，所以，具有內(nèi)窺鏡插入部的外徑容易減小、前端硬質(zhì)部分長度容易縮短的優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)每個(gè)像素分別生成亮度信號(hào)的固體攝像器件
IH＝1.05mm P＝0.0035mm IH/P＝300物鏡光學(xué)系統(tǒng)F1＝1.04272mm Fno.＝8.625 2ω＝133.7°F1/P＝298 1600×P＝5.6 2800×P＝9.8面No.R D Ne Vd1 ∞ 0.35 1.88814 40.82 0.557 0.503 2.469 1.14 1.73234 54.74 -1.065 0.075 ∞(光圈)0.036 ∞ 0.35 1.51563 75.07 ∞ 0.038 ∞ 0.35 1.51563 75.09 ∞ 0.3210 3.740 0.80 1.73234 54.711 -0.949 0.20 1.85504 23.812 -9.773 0.4813 ∞ 0.86 1.51825 64.114 ∞ 0.01 1.51193 63.015 ∞ 0.70 1.52207 60.016 ∞ 0.00圖15示出第5實(shí)施例的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的剖面圖。
第5實(shí)施例是采用了對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件的內(nèi)窺鏡裝置的實(shí)施例。
物距4mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF為14.3％，物距50mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF為11.6％。
光軸上的分辨率為25條/mm以上的物體側(cè)的范圍為3.2～5.5mm，光軸上的分辨率為2條/mm以上的物體側(cè)的范圍為0～80mm。
并且，物距為4mm時(shí)的分辨率為29μm，物距為50mm時(shí)的分辨率為0.34mm。
所以，第5實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)以及對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡中，固體攝像器件滿足條件式(4)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(5)和條件式(6)，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF、以及物距50mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置有固體攝像器件的攝像面。
條件式(4) 200＜1H/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第5實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，具有由至少包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡和顯示由攝像單元取得的圖像的顯示機(jī)構(gòu)的內(nèi)窺鏡裝置中，攝像單元包括對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)、且滿足條件式(4)的固體攝像器件；以及，滿足條件式(5)和條件式(6)的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，顯示機(jī)構(gòu)上所顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將固體攝像器件的攝像面在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近處配置成如下從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)，包含在d1和d2兩者中；從構(gòu)成攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)，僅包括在d2中。
條件式(4) 200＜IH/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字并且，第5實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置滿足以下條件。
也就是說，該內(nèi)窺鏡裝置具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)來對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置了生成亮度信號(hào)的彩色固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，用于對(duì)從固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理。在該該內(nèi)窺鏡裝置中，固體攝像器件滿足條件式(4)，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(5)和條件式(6)，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率，從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率。
條件式(4) 200＜IH/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距(mm)IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離(mm)F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距(mm)Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字第5實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置，具有如下特征由于使用了對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件，所以，通過對(duì)照明光或物鏡光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的濾光器采取措施，能夠很容易用于螢光觀察、紅外光觀察和窄帶光觀察的特殊光觀察。
并且，由于第5實(shí)施例的內(nèi)窺鏡裝置使用了對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件，所以，與使用了對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件的內(nèi)窺鏡相比，用較少的像素?cái)?shù)即可構(gòu)成同樣規(guī)格的攝像單元。所以，有利于減小內(nèi)窺鏡插入部的外徑、縮短前端硬質(zhì)部分的長度。
并且，近幾年，如圖18所示，有的固體攝像器件的結(jié)構(gòu)是對(duì)像素排列的水平方向的每行，將像素的位置相對(duì)于水平方向的像素間距PH偏離PH/2來配置。根據(jù)現(xiàn)已發(fā)表的報(bào)告，在這樣的固體攝像器件的情況下，亮度信號(hào)的生成方法不同于像素縱橫排列成格子狀的現(xiàn)有的固體攝像器件，輸出的圖像信號(hào)的分辨率與像素縱橫排列成格子狀的現(xiàn)有的固體攝像器件的1.6倍的像素?cái)?shù)相同(日本寫真學(xué)會(huì)雜志63(3)，1-5(2000年)。
所以，在圖18中，當(dāng)傾斜方向的像素間距為P′時(shí)，利用以下計(jì)算式，換算成水平方向的像素間距P，即可適用于本發(fā)明的內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡裝置。
P=P′×1.6.]]>以下，考慮使用3個(gè)固體攝像器件來生成一個(gè)圖像信號(hào)的方式的所謂三板式攝像單元。
在三板式中，來自被攝體的光通過棱鏡而被分成3種，被分配成分別與R、G、B(紅、綠、藍(lán))三原色相對(duì)應(yīng)的固體攝像器件。在各固體攝像器件中，生成與每個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的顏色的亮度信號(hào)。并且，從R亮度信號(hào)、G亮度信號(hào)、B亮度信號(hào)這三個(gè)中取得一個(gè)亮度信號(hào)和一個(gè)色信息。這時(shí)IH/P，F(xiàn)1/P，F(xiàn)no.值在三個(gè)固體攝像器件中全都是相同的值。
所以，在三板式的情況下，如果同樣看成是對(duì)每個(gè)像素生成亮度信號(hào)的固體攝像器件，則能夠適用于本發(fā)明的內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡裝置。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)和對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件，其特征在于，上述固體攝像器件滿足條件式(1)，上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF、和物距50mm處的空間頻率1/(3×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置了上述固體攝像器件的攝像面；條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
2.一種內(nèi)窺鏡裝置，至少具有包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡，以及顯示由上述攝像單元取得的圖像的顯示裝置，其特征在于，上述攝像單元具有固體攝像器件，對(duì)每個(gè)像素配置濾色器，且滿足上述條件式(1)；以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足上述條件式(2)和上述條件式(3)；當(dāng)設(shè)上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將上述固體攝像器件的攝像面在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像位置附近配置成如下使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)包含在d1和d2兩者中，使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)僅包含在d2內(nèi)；條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
3.一種內(nèi)窺鏡裝置，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，對(duì)從上述固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，其特征在于，上述固體攝像器件滿足條件式(1)，上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(2)和條件式(3)，當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率；當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率，條件式(1) 300＜IH/P＜550條件式(2) 300＜F1/P＜550條件式(3) 2400×P＜Fno.＜4200×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
4.一種內(nèi)窺鏡，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固定焦點(diǎn)式攝像單元包括物鏡光學(xué)系統(tǒng)和對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件，其特征在于，上述固體攝像器件滿足條件式(4)，上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(5)和條件式(6)，在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物距4mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF、和物距50mm處的空間頻率1/(2×P)下的光軸上的MTF均成為10％以上的位置，配置了上述固體攝像器件的攝像面；條件式(4) 200＜IH/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×PP固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
5.一種內(nèi)窺鏡裝置，至少具有包括固定焦點(diǎn)式攝像單元的內(nèi)窺鏡；以及顯示由上述攝像單元取得的圖像的顯示裝置，其特征在于，上述攝像單元具有固體攝像器件，對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)，且滿足上述條件式(4)；以及物鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足條件式(5)和條件式(6)；當(dāng)設(shè)上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為25條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d1，上述顯示機(jī)構(gòu)上顯示的圖像的中心處的分辨率為2條/mm以上的上述攝像單元的物體側(cè)的范圍為d2時(shí)，將上述固體攝像器件的攝像面在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近配置成如下使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開3.5mm的位置上的光軸上的物點(diǎn)，包含在d1和d2兩者中；使位于從構(gòu)成上述攝像單元的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最接近物體側(cè)的面離開50mm的位置上的物點(diǎn)，僅包含在d2內(nèi)；條件式(4) 200＜IH/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×PP固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
6.一種內(nèi)窺鏡裝置，具有固定焦點(diǎn)式攝像單元，利用物鏡光學(xué)系統(tǒng)對(duì)物體的像進(jìn)行成像，利用在上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)的成像面附近對(duì)各像素的每個(gè)生成亮度信號(hào)的固體攝像器件來取得圖像信號(hào)；以及，電路系統(tǒng)，對(duì)從上述固體攝像器件發(fā)送來的圖像信號(hào)進(jìn)行處理，其特征在于，上述固體攝像器件滿足條件式(4)，上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式(5)和條件式(6)，當(dāng)從上述物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為4mm時(shí)，具有35μm以上的分辨率；當(dāng)從物鏡光學(xué)系統(tǒng)到物體的距離為50mm時(shí)，具有0.45mm以上的分辨率；條件式(4) 200＜IH/P＜360條件式(5) 200＜F1/P＜360條件式(6) 1600×P＜Fno.＜2800×P式中，P固體攝像器件的水平方向像素間距，單位為mm；IH從固體攝像器件的顯示區(qū)內(nèi)的中心到最遠(yuǎn)位置的距離，單位為mm；F1物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，單位為mm；Fno.物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有效F數(shù)字。
7.一種內(nèi)窺鏡，具有權(quán)利要求1或4中的任一項(xiàng)所述的固定焦點(diǎn)式攝像單元的，其特征在于，在內(nèi)窺鏡插入部還具有處置器具插入通道，上述攝像單元和上述處置器具插入通道配置成如下當(dāng)使處置器具通過處置用通道突出到離內(nèi)窺鏡插入部前端4mm的距離時(shí)，處置器具的至少一部分進(jìn)入攝像單元的視場(chǎng)內(nèi)。
8.如權(quán)利要求2、3、5或6中的任一項(xiàng)所述的內(nèi)窺鏡裝置，其特征在于，在內(nèi)窺鏡插入部還具有處置器具插入通道，上述攝像單元和上述處置器具插入通道配置成如下當(dāng)使處置器具通過處置用通道突出到離內(nèi)窺鏡插入部前端4mm的距離時(shí)，處置器具的至少一部分進(jìn)入攝像單元的視場(chǎng)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種如下的內(nèi)窺鏡和內(nèi)窺鏡裝置能夠進(jìn)行篩選和順利接近希望放大觀察的部位，不進(jìn)行變焦等煩雜的操作，即可接近到離被攝體3－4mm處進(jìn)行放大觀察。為此，本內(nèi)窺鏡具有由物鏡光學(xué)系統(tǒng)(5)和對(duì)每個(gè)像素配置了濾色器的彩色固體攝像器件(1)構(gòu)成的固定焦點(diǎn)式攝像單元，該固體攝像器件滿足條件式1，即300＜IH/P＜550，物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足條件式2，即300＜FI/P＜550，以及條件式3，即2400×P＜Fno.＜4200×P，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)離物距4mm處的空間頻率1/(3×P)的光軸上的MTF、和物距50mm處的空間頻率1/(3×P)的光軸上的MTF均成為10％的位置，配置固體攝像器件的攝像面。
文檔編號(hào)G02B23/26GK1953698SQ20058001555
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者加藤貴之, 灸井一裕 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社