本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，主要涉及一種醫(yī)療用內(nèi)窺鏡的物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

作為以泌尿器官類臟器為對(duì)象的內(nèi)窺鏡，有將插入部經(jīng)尿道插入的內(nèi)窺鏡(以下稱為“泌尿器官用內(nèi)窺鏡”)。在泌尿器官用內(nèi)窺鏡中，為了能夠?qū)⒉迦氩坎迦肽虻纼?nèi)，必須使插入部的外徑為7mm以下。因此，泌尿器官用內(nèi)窺鏡的插入部的直徑是比在胃的診查、大腸的診查等中眾所周知的消化管用內(nèi)窺鏡的插入部細(xì)的細(xì)徑。另外，泌尿器官類臟器通常被尿充滿。因此，在泌尿器官用內(nèi)窺鏡中使用的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)成為假定水中觀察的光學(xué)設(shè)計(jì)。

在專利文獻(xiàn)1中公開了一種水中觀察時(shí)的視角(以下稱為“水中視角”)廣的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。專利文獻(xiàn)1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、開口光圈以及具有正的折射力的第二組組成。在專利文獻(xiàn)1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，水中視角為105°～164°。

另外，在專利文獻(xiàn)1中記載了觀察空間的介質(zhì)。此處的觀察空間是通過泌尿器官用內(nèi)窺鏡來觀察泌尿器官類臟器的情況下的空間。在專利文獻(xiàn)1中示出了該情況下的觀察空間的介質(zhì)是以水為主要成分的灌流液、尿，那些介質(zhì)的折射率可以視為與水同等。

并且，在專利文獻(xiàn)1中列舉了水中視角相對(duì)于空氣中觀察時(shí)的視角(以下稱為“空氣中視角”)被窄角化。在專利文獻(xiàn)1中，如以下那樣示出了空氣中視角與水中視角的關(guān)系。

將水在d線上的折射率設(shè)為1.333、將內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的最靠近物體側(cè)的透鏡設(shè)為平面而計(jì)算上述的空氣中視角和水中視角。

上述的關(guān)系意味著即使是例如空氣中視角為120°的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，如果將該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)使用為膀胱用內(nèi)窺鏡，則在實(shí)際使用時(shí)、即在水中觀察時(shí)視角也變窄為81°。在專利文獻(xiàn)1中呈現(xiàn)出了以下問題：即使是空氣中視角廣的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，也不能高效地進(jìn)行膀胱內(nèi)表面整個(gè)區(qū)域中的病變的搜索。

在專利文獻(xiàn)2中公開了能夠進(jìn)行視角的切換、或者能夠降低視角的偏差的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。視角的偏差是由于部件的加工精度、裝配誤差等而產(chǎn)生的。專利文獻(xiàn)2的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、開口光圈以及具有正的折射力的第二組組成。而且，使局部的透鏡移動(dòng)而能夠改變焦距。

在專利文獻(xiàn)2的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，空氣中視角為廣角端，約為170°。在專利文獻(xiàn)2的實(shí)施例7中，使光學(xué)系統(tǒng)的前端面具有正折射力。由此，實(shí)施例7成為水中視角最廣的實(shí)施例。實(shí)施例7中的水中視角為119°。在前端面為平面的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，鑒于水中視角通常小于100°，則對(duì)比文獻(xiàn)2的實(shí)施例7的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)在水中觀察時(shí)也可以說是廣角。

在專利文獻(xiàn)3中公開了降低了視角偏差的內(nèi)窺鏡用攝像單元。專利文獻(xiàn)3的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組和具有正的折射力的第二組組成。而且，使局部的透鏡移動(dòng)而能夠改變視角。

在專利文獻(xiàn)3的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，空氣中視角為145°～173°。當(dāng)換算為水中視角時(shí)，在前端面為平面的實(shí)施例中，水中視角小于100°。另外，實(shí)施例4是前端面具有正折射力的實(shí)施例，是水中視角最廣的實(shí)施例，但是在該實(shí)施例4中，水中視角也為105°。

在專利文獻(xiàn)4中公開了視角能夠切換的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。專利文獻(xiàn)4的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、開口光圈以及具有正的折射力的第二組組成。而且，使局部的透鏡移動(dòng)來進(jìn)行變焦。專利文獻(xiàn)4的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于特別是在第一組配置有至少兩個(gè)負(fù)透鏡。

在專利文獻(xiàn)4的所有實(shí)施例中，前端面為平面，空氣中視角約為138°。因此，當(dāng)換算為水中視角時(shí)，視角只有89°左右。

專利文獻(xiàn)5公開了一種超廣角且能夠進(jìn)行視角的切換的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)5的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，空氣中視角為180°以上。專利文獻(xiàn)5的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、具有負(fù)的折射力的第二組、開口光圈、具有正的折射力的第三組以及具有正的折射力的第四組組成。而且，使局部的透鏡移動(dòng)來進(jìn)行變焦。

在專利文獻(xiàn)5中，沒有關(guān)于水中觀察進(jìn)行說明。然而，在所有實(shí)施例中，前端面都具有正折射力。因此，專利文獻(xiàn)5的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為有利于水中視角的廣角化的結(jié)構(gòu)?；谶@樣的情形認(rèn)為，專利文獻(xiàn)5的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)能夠取得非常大的水中視角。

在專利文獻(xiàn)6中公開了超廣角的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)6的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，空氣中視角為180°以上。專利文獻(xiàn)6的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、開口光圈以及具有正的折射力的第二組組成。

在專利文獻(xiàn)6中，沒有關(guān)于水中觀察進(jìn)行說明。然而，在所有實(shí)施例中，前端面具有正折射力。因此，專利文獻(xiàn)6的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為有利于水中視角的廣角化的結(jié)構(gòu)?；谶@樣的情形認(rèn)為，專利文獻(xiàn)6的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)能夠取得非常大的水中視角。

在專利文獻(xiàn)7中公開了超廣角的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。在專利文獻(xiàn)7的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，空氣中視角為180°以上。專利文獻(xiàn)7的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由具有負(fù)的折射力的第一組、開口光圈以及具有正的折射力的第二組組成。

在專利文獻(xiàn)7中，沒有關(guān)于水中觀察進(jìn)行說明。然而，在所有實(shí)施例中，前端面都具有正折射力。因此，專利文獻(xiàn)7的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為有利于水中視角的廣角化的結(jié)構(gòu)?；谶@樣的情形認(rèn)為，專利文獻(xiàn)7的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)能夠取得非常大的水中視角。

在專利文獻(xiàn)8中公開了假定水中觀察的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。但是，即使是空氣中視角最大的實(shí)施例(6～9、17、18)，視角也為138.3°。該視角若換算為水中視角則為89°。

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2014/208373號(hào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平7-181377號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2006-3549號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2002-14282號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2012-47909號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)6：國際公開第2011/70897號(hào)

專利文獻(xiàn)7：國際公開第2011/148822號(hào)

專利文獻(xiàn)8：日本特開平5-288986號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

在專利文獻(xiàn)1所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，沒有考慮視角的偏差。另外，為了光學(xué)地進(jìn)行視角調(diào)整，需要移動(dòng)透鏡。然而，在專利文獻(xiàn)1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，不能說充分確保了透鏡移動(dòng)所需要的空間。

另外，在專利文獻(xiàn)2所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，由于最靠近物體側(cè)的透鏡過大，因此難以實(shí)現(xiàn)細(xì)徑化。

另外，不能說專利文獻(xiàn)3所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)是水中視角非常廣。

另外，不能說專利文獻(xiàn)4所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)是水中視角非常廣。并且，參照各實(shí)施例的圖時(shí)，處于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡的外徑大于像高。因此，在實(shí)現(xiàn)了水中視角的更廣角化時(shí)，難以實(shí)現(xiàn)細(xì)徑化。

另外，在專利文獻(xiàn)5所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，參照廣角狀態(tài)的光線圖時(shí)，在各實(shí)施例中，處于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡的外徑與像高相比非常大。因此，難以實(shí)現(xiàn)細(xì)徑化。

另外，在專利文獻(xiàn)6所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，沒有考慮視角的偏差。另外，為了光學(xué)地進(jìn)行視角調(diào)整，需要移動(dòng)透鏡，但是在專利文獻(xiàn)6的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，不能說充分地確保了透鏡移動(dòng)所需要的空間。

另外，在專利文獻(xiàn)7所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，光學(xué)系統(tǒng)的全長過長。

另外，在專利文獻(xiàn)8所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，不能說水中視角是在實(shí)際使用時(shí)足夠的視角。并且，沒有考慮視角的偏差，因此沒有關(guān)于設(shè)法降低視角的偏差的公開。

如以上那樣，在專利文獻(xiàn)1～8所公開的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，無法同時(shí)滿足膀胱用內(nèi)窺鏡主要需要的細(xì)徑、水中視角廣、視角的偏差小且光學(xué)系統(tǒng)的全長短這樣的要求。

本發(fā)明是鑒于這樣的問題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供一種細(xì)徑、水中視角廣、視角的偏差小且光學(xué)系統(tǒng)的全長短的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題并達(dá)成目的，本發(fā)明的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，

由從物體側(cè)起依次配置的具有負(fù)的折射力的前組、亮度光圈以及具有正的折射力的后組組成，

前組由第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡組成，

該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(1)、(2)、(3)、(4)，

1＜iw/ft＜1.8(1)

4＜lt/iw＜9.5(2)

lsf/ft＜2.8(3)

0.38＜∑la/lsf＜0.6(4)

在此，

iw為最大像高，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

lt為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的全長，

lsf為從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔，

σla為從物體側(cè)第一面到亮度光圈之間的空氣間隔的和，

全長為從物體側(cè)第一面到像位置的距離，

物體側(cè)第一面為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中位于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡面。

另外，本發(fā)明的另一內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，

由從物體側(cè)起依次配置的具有負(fù)的折射力的前組、亮度光圈以及具有正的折射力的后組組成，

前組由第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡組成，

后組由第一正透鏡、第二正透鏡以及接合透鏡組成，

接合透鏡包括具有正的折射力的透鏡和具有負(fù)的折射力的透鏡，

該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(1)、(2)、(3)、(4)，

1＜iw/ft＜1.8(1)

4＜lt/iw＜9.5(2)

lsf/ft＜2.8(3)

0.38＜∑la/lsf＜0.6(4)

在此，

iw為最大像高，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

lt為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的全長，

lsf為從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔，

σla為從物體側(cè)第一面到亮度光圈之間的空氣間隔的和，

全長為從物體側(cè)第一面到像位置的距離，

物體側(cè)第一面為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中位于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡面。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種細(xì)徑、水中視角廣、視角的偏差小且光學(xué)系統(tǒng)的全長短的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是表示本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡單元的圖，(a)是表示第一結(jié)構(gòu)的圖，(b)是表示第二結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是表示實(shí)施例1所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖，是分別表示球面像差(sa)、像散(as)以及畸變像差(dt)的像差圖。

圖4是表示實(shí)施例2所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖，是分別表示球面像差(sa)、像散(as)以及畸變像差(dt)的像差圖。

圖5是表示實(shí)施例3所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖，是分別表示球面像差(sa)、像散(as)以及畸變像差(dt)的像差圖。

圖6是表示攝像范圍的概念圖，(a)是表示水中觀察狀態(tài)下的攝像范圍的圖，(b)是表示空氣中觀察狀態(tài)下的攝像范圍的圖。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)于本實(shí)施方式所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，使用附圖來說明采用這種結(jié)構(gòu)的理由和作用。此外，本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施方式所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

對(duì)于本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)系統(tǒng)由從物體側(cè)起依次配置的具有負(fù)的折射力的前組、亮度光圈以及具有正的折射力的后組組成，前組由第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡構(gòu)成。

本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)是超廣角光學(xué)系統(tǒng)。因此，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，為了確保非常廣的視角，在基本結(jié)構(gòu)中采用了最適合于視角擴(kuò)大的所謂的反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)。

圖1中表示本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)的一例。在基本結(jié)構(gòu)中，由從物體側(cè)起依次配置的具有負(fù)的折射力的前組gf、亮度光圈s以及具有正的折射力的后組gr構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)。

并且，在基本結(jié)構(gòu)中，由第一負(fù)透鏡l1和第二負(fù)透鏡l2構(gòu)成了前組gf。第一負(fù)透鏡l1和第二負(fù)透鏡l2均為單透鏡。這樣，通過將構(gòu)成前組gf的透鏡限定為兩個(gè)負(fù)的單透鏡，由此在比亮度光圈s更靠物體側(cè)的空間中排除了不對(duì)廣角化、入射光瞳位置的縮短以及視角調(diào)整作出貢獻(xiàn)的構(gòu)造物。入射光瞳位置的縮短是指使入射光瞳位置更接近物體側(cè)。

本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)在泌尿器官類臟器的觀察中也能夠使用。如前述的那樣，在水中進(jìn)行泌尿器官類臟器的觀察。為了在水中觀察時(shí)確保廣的視角，如果前組gf的負(fù)透鏡為一個(gè)則負(fù)的折射力不足。因此，通過由兩個(gè)負(fù)透鏡構(gòu)成前組gf，充分地確保了負(fù)的折射力。其結(jié)果，在水中的觀察時(shí)能夠確保廣的視角。

如果前組gf的第一負(fù)透鏡l1和第二負(fù)透鏡l2中的任一個(gè)、或者兩方由接合透鏡構(gòu)成，則由于透鏡壁厚的增大而導(dǎo)致比亮度光圈s更靠物體側(cè)的空間變長。通過將第一負(fù)透鏡l1和第二負(fù)透鏡l2分別設(shè)為單透鏡，能夠避免前組gf中的透鏡壁厚增大。其結(jié)果，能夠使比亮度光圈s更靠物體側(cè)的空間中透鏡所占的空間最小化。

這種前組gf的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)前組gf的長度的縮短，并且也對(duì)光學(xué)系統(tǒng)整體的長度的縮短作出貢獻(xiàn)。

這樣，本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)為細(xì)徑化(透鏡外徑的小徑化)、廣角化、光學(xué)系統(tǒng)全長的縮短化都考慮到的結(jié)構(gòu)。

此外，在超廣角光學(xué)系統(tǒng)中也存在在亮度光圈s的物體側(cè)配置有正透鏡的光學(xué)系統(tǒng)。然而，配置在前組gf的正的折射力在使視角變窄的方向上起作用。并且，正的折射力使入射光瞳位置位于更靠像側(cè)的位置，因此使透鏡外徑增大。因此，不期望在亮度光圈s的物體側(cè)配置正透鏡。

亮度光圈s配置在前組gf與后組gr之間。在前組gf與后組gr的間隔窄的情況下，也可以將亮度光圈s設(shè)置在透鏡面。作為將亮度光圈s設(shè)置在透鏡面的方法，例如有在透鏡面涂布金屬遮光膜并通過蝕刻形成開口的方法、在透鏡與框之間夾持圓環(huán)狀的薄的金屬板的方法。

后組gr由第一正透鏡l3、第二正透鏡l4以及接合透鏡cl構(gòu)成。接合透鏡cl由正透鏡l5和負(fù)透鏡l6構(gòu)成。另外，在后組gr配置有光學(xué)濾波器f。在圖1中，光學(xué)濾波器f配置在第一正透鏡l3與第二正透鏡l4之間。

光學(xué)濾波器f例如是紅外線截止濾波器、色溫變換濾波器。這些濾波器用于ccd等攝像元件的靈敏度校正。

另外，也可以將激光截止濾波器、特殊功能濾波器配置在光學(xué)系統(tǒng)中。作為激光截止濾波器，例如有用于使yag激光器、半導(dǎo)體激光器等的激光截止的濾波器。作為特殊功能濾波器，例如有使特定波長范圍的光線截止的陷波濾波器。

另外，光學(xué)濾波器f也可以使用吸收型的濾波器、反射型的濾波器、或者將它們形成在一起的復(fù)合型的濾波器。另外，也可以使用施加過防反射膜的濾波器。

在后組gr的像側(cè)配置有玻璃塊c。玻璃塊c是假定為固體攝像元件的護(hù)罩玻璃的器件。在玻璃塊c的像側(cè)面形成有像高為iw的物體的像。玻璃塊c的像側(cè)面與攝像元件的攝像面一致。

下面說明第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)和第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，具備上述的基本結(jié)構(gòu)，并且滿足以下的條件式(1)、(2)、(3)、(4)。

1＜iw/ft＜1.8(1)

4＜lt/iw＜9.5(2)

lsf/ft＜2.8(3)

0.38＜∑la/lsf＜0.6(4)

在此，

iw為最大像高，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

lt為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的全長，

lsf為從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔，

σla為從物體側(cè)第一面到亮度光圈之間的空氣間隔的和，

全長為從物體側(cè)第一面到像位置的距離，

物體側(cè)第一面為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中位于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡面。

條件式(1)是與水中視角相關(guān)聯(lián)的條件式。最大像高iw是還考慮水中觀察后的最大像高。ft是內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距。但是，在物體側(cè)第一面具有曲率的情況下，焦距根據(jù)物體側(cè)介質(zhì)的折射率而變化。因此，ft與一般的透鏡的焦距的定義同樣地設(shè)為將物體側(cè)介質(zhì)設(shè)為空氣時(shí)的焦距。

在條件式(1)中，如果iw/ft的值變小則水中視角變窄，如果iw/ft的值變大則水中視角變廣。

在為了空氣中的觀察而設(shè)計(jì)的以往的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，像高h(yuǎn)多與焦距ft和入射角θa的正弦大致成比例。這樣的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)作為所謂的h＝ft×sin(θa)型的物鏡光學(xué)系統(tǒng)而眾所周知。θa是物體側(cè)介質(zhì)空間中的主光線與光軸所形成的角度，且是空氣中觀察時(shí)的角度。在h＝ft×sin(θa)型的物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，h/ft的值為1以下。

與其相對(duì)地，關(guān)于第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，由條件式(1)可知，iw/ft的值大于1。這意味著在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，將水中觀察時(shí)的最大像高取得比在空氣中觀察時(shí)假定的像高大。超過條件式(1)的下限值有助于水中視角的廣角化。通過低于條件式(1)的上限值而能夠避免水中視角的過度的廣角化。

如果低于條件式(1)的下限值，則水中視角變窄。即，難以充分地獲得水中的觀察所需要的視角。

如果超過條件式(1)的上限值，則導(dǎo)致水中視角變得過廣。在該情況下，在觀察視場的周邊部、由攝像元件獲取到的圖像周邊部產(chǎn)生明亮度的下降。因此，不期望超過條件式(1)的上限值。作為在觀察視場的周邊部、圖像的周邊明亮度的下降，例如有照明光學(xué)系統(tǒng)側(cè)的配光不足、物鏡光學(xué)系統(tǒng)中的周邊光量的下降。

條件式(2)是與光學(xué)系統(tǒng)的全長相關(guān)聯(lián)的條件式。lt/iw意味著通過最大像高來使光學(xué)系統(tǒng)的全長標(biāo)準(zhǔn)化。能夠?qū)崿F(xiàn)lt/iw的值越小則光學(xué)系統(tǒng)的全長越短的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)?？梢钥紤]為最大像高與固體攝像元件的攝像面尺寸大致成比例。

如果低于條件式(2)的下限值，則導(dǎo)致光學(xué)系統(tǒng)的全長變得過短。其結(jié)果，難以確保視角調(diào)整所需要的空間，并難以確保充分的像差校正以及透鏡制造時(shí)的容易性。因此，不期望低于條件式(2)的下限值。

如果超過條件式(2)的上限值，則前端硬質(zhì)部長度增加。如果前端硬質(zhì)部長度長，則在使內(nèi)窺鏡的前端部彎曲時(shí)，到被攝體的距離變短。其結(jié)果，由于視場變窄了，因此廣角化所產(chǎn)生的視場擴(kuò)大的價(jià)值降低。因此，不期望超過條件式(2)的上限值。

條件式(3)是與透鏡的最大直徑相關(guān)聯(lián)的條件式。一般地，在廣角透鏡中，所謂的前透鏡為具有最大直徑的透鏡。在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，具有物體側(cè)第一面的透鏡、即第一負(fù)透鏡相當(dāng)于前透鏡。

在超廣角透鏡中，第一負(fù)透鏡中的光線高由視角和入射光瞳位置大致決定。在確定了視角的情況下，入射光瞳位置成為用于決定第一負(fù)透鏡中的光線高的參數(shù)。入射光瞳位置越是向著像側(cè)遠(yuǎn)離物體側(cè)第一面，第一負(fù)透鏡中的光線高越高。因此，為了使第一負(fù)透鏡小徑化，需要設(shè)法使入射光瞳位置接近物體側(cè)第一面。

為了使入射光瞳位置接近物體側(cè)第一面，只要縮短從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔(以下稱為“l(fā)sf”)即可。因此，通過內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距(以下稱為“ft”)來使lsf標(biāo)準(zhǔn)化，并設(shè)置了上限值。此外，在條件式(3)中，不是通過最大像高而是通過ft來使lsf標(biāo)準(zhǔn)化。這樣做的理由是為了將視角的因素也添加到條件中。

當(dāng)例如設(shè)為最大像高由攝像元件的攝像面尺寸決定時(shí)，最大像高不包含視角的因素。另一方面，關(guān)于ft，當(dāng)使最大像高固定時(shí)，如果ft的值變小則視角變廣這樣的關(guān)系成立。這樣，ft包含了視角的因素。

通過ft來使lsf標(biāo)準(zhǔn)化，由此隨著廣角化，ft的值越小則lsf的上限值也越小。其結(jié)果，能夠更嚴(yán)格地進(jìn)行第一負(fù)透鏡的外徑的限制。

如果超過條件式(3)的上限值，則第一負(fù)透鏡的外徑增大。與此同時(shí)，內(nèi)窺鏡、尤其是前端硬質(zhì)部變粗。因此，不期望超過條件式(3)的上限值。

為了改變視角，只要改變光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距即可。但是，需要減小隨著焦距變動(dòng)所引起的焦點(diǎn)變動(dòng)、透鏡移動(dòng)距離。在反遠(yuǎn)距型的光學(xué)系統(tǒng)中，通過變更具有負(fù)的折射力的透鏡組與具有正的折射力的透鏡組的間隔，能夠保持較小的焦點(diǎn)變動(dòng)、移動(dòng)距離并較大地改變焦距。因此，在反遠(yuǎn)距型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是通過變更具有負(fù)的折射力的透鏡組與具有正的折射力的透鏡組的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。

條件式(4)是與視角調(diào)整相關(guān)聯(lián)的條件式。為了進(jìn)行視角調(diào)整而選擇能夠保持較小的焦點(diǎn)變動(dòng)、移動(dòng)距離并較大地改變焦距的間隔，需要通過透鏡移動(dòng)來改變?cè)撻g隔。如前述的那樣，在基本結(jié)構(gòu)中，采用了反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)。在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，負(fù)折射力與正折射力的邊界在第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間、或者第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間。因此，第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡的間隔、或者第二負(fù)透鏡與亮度光圈的間隔為對(duì)于視角調(diào)整而言優(yōu)選的間隔。

內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由透鏡、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件構(gòu)成。為了以預(yù)先決定的間隔配置這些光學(xué)元件，而將分成多個(gè)組的光學(xué)元件分別通過框構(gòu)件來保持，只要調(diào)整框構(gòu)件彼此的位置即可。此時(shí)，光學(xué)元件、框構(gòu)件等部件各自存在由于制造誤差所引起的尺寸偏差。因此，根據(jù)部件的組合的不同，也存在內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的廣角端的視角超過預(yù)先設(shè)定的容許范圍而變得過廣。

在如前述的那樣，在反遠(yuǎn)距型的光學(xué)系統(tǒng)中，通過改變負(fù)折射力與正折射力的邊界處的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。在該情況下，為了將過廣的視角收斂于規(guī)定的容許范圍內(nèi)，需要使該間隔減小。從這樣的情形出發(fā)，重要的是事先確保較大的透鏡的移動(dòng)寬度以能夠通過間隔的減小來充分地進(jìn)行視角調(diào)整。

在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，通過滿足條件式(3)，使亮度光圈的物體側(cè)的空間極力變窄。因此，需要在該有限的空間內(nèi)以適當(dāng)?shù)谋嚷蚀_保空氣間隔。

σla/lsf表示從物體側(cè)第一面到亮度光圈之間的空氣間隔占從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔的比率。此外，在位于亮度光圈的物體側(cè)的光學(xué)構(gòu)件只有第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡的情況下，σla為第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間的空氣間隔同第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間的空氣間隔的和。

如果低于條件式(4)的下限值，則空氣間隔所占的比率變得過小。在該情況下，無法充分地確保視角調(diào)整所需要的調(diào)整寬度。特別地，在內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由帶來過度的廣角側(cè)偏差的部件的組合構(gòu)成的情況下，無法充分地使視角變窄。因此，不期望低于條件式(4)的下限值。

如果超過條件式(4)的上限值，則空氣間隔所占的比率變得過大。在該情況下，無法充分地確保第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡的厚度。其結(jié)果，產(chǎn)生第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡在加工時(shí)的破損、組裝后的破損等的強(qiáng)度的問題。因此，不期望超過條件式(4)的上限值。

視角調(diào)整位置只要在滿足條件式(4)的基礎(chǔ)上選擇第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間以及第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間中的任一個(gè)即可。在安裝于內(nèi)窺鏡的小型的鏡框中，對(duì)鏡框設(shè)計(jì)時(shí)的要求事項(xiàng)即框部件加工性、組裝性以及可靠性品質(zhì)等的考慮是重要的。視角調(diào)整位置的選擇強(qiáng)烈地影響鏡框設(shè)計(jì)。因此，關(guān)于視角調(diào)整位置的選擇，期望選擇在滿足了鏡框設(shè)計(jì)上的要求事項(xiàng)的基礎(chǔ)上容易確保調(diào)整寬度的一方。

另外，在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，后組在物體側(cè)具有第一正透鏡和第二正透鏡，該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(5)、(6)。

0.25＜psp12×ft(5)

0.5＜|psp12/psn12|＜1.1(6)

在此，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

psp12為第一正透鏡與第二正透鏡的珀茲伐和，

psn12為第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡的珀茲伐和。

條件式(5)和條件式(6)均是與局部的珀茲伐和相關(guān)聯(lián)的條件式。成為像面彎曲的尺度的珀茲伐和是將通過兩個(gè)區(qū)域相連而形成的邊界面處的折射力除以位于邊界兩側(cè)的區(qū)域的折射率而得到的結(jié)果的和，具有長度的倒數(shù)的量綱。能夠?qū)γ總€(gè)邊界面計(jì)算珀茲伐和。因此，在光學(xué)系統(tǒng)中，根據(jù)成為計(jì)算對(duì)象的透鏡面的個(gè)數(shù)，能夠按每個(gè)透鏡、每個(gè)透鏡組計(jì)算局部的珀茲伐和。

如前述的那樣，第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)采用了反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)。當(dāng)使反遠(yuǎn)距型的光學(xué)系統(tǒng)超廣角化時(shí)，由于前組具有較大的負(fù)的折射力，因此前組的珀茲伐和為負(fù)。其結(jié)果，容易產(chǎn)生有校正過度傾向的像面彎曲。為了作為光學(xué)系統(tǒng)整體而對(duì)其進(jìn)行校正，需要在后組產(chǎn)生較大的正的珀茲伐和，來與在前組產(chǎn)生的負(fù)的珀茲伐和取得平衡。

在反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)中，通過前組來使光束大幅地發(fā)散，大幅地發(fā)散了的光束入射至后組。因此，需要在后組內(nèi)的物體側(cè)配置具有較大的正的折射力的透鏡，將光束盡可能地在后組內(nèi)的物體側(cè)變換為收斂方向。這樣，利用在后組內(nèi)的物體側(cè)配置的具有正的折射力的透鏡和該透鏡的折射率來抵消在前組產(chǎn)生的負(fù)的珀茲伐和是有效的。

在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，將第一正透鏡和第二正透鏡配置在后組，使該兩個(gè)正透鏡的珀茲伐和具有正的較大的值。此外，在內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，期望縮短光學(xué)系統(tǒng)的全長。因此，在光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)配置透鏡的空間有限。為了在該有限的空間內(nèi)高效地產(chǎn)生正的珀茲伐和，與其將第一正透鏡和第二正透鏡設(shè)為接合透鏡，更期望保持為單透鏡，并且期望通過正透鏡各自的折射力和折射率的選擇來滿足條件式(5)。

條件式(5)是與第一正透鏡同第二正透鏡的珀茲伐和(以下稱為“psp12”)相關(guān)聯(lián)的條件式，是將psp12乘以ft來進(jìn)行無量綱化并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的。

如果低于條件式(5)的下限值，則后組中的正的珀茲伐和變得過小。因此，在利用正的珀茲伐和來抵消前組中的負(fù)的珀茲伐和時(shí)，正的珀茲伐和絕對(duì)是不夠的。因此，不期望低于條件式(5)的下限值。

條件式(6)是與前述的psp12同前組的珀茲伐和(以下稱為“psn12”)的平衡相關(guān)的條件式。在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，期望盡可能地減小psn12的絕對(duì)值。然而，前組的折射力由視角、透鏡的外徑等大致決定。因此，作為用于減小psn12的絕對(duì)值的自由度，只是第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡使用高折射率材料這樣程度的自由度。

從這樣的情形出發(fā)，實(shí)質(zhì)上，psn12作為絕對(duì)值而言殘留了較大的值。因此，針對(duì)具有較大的值的psn12而有意地產(chǎn)生較大的值的psp12，來取得平衡。由于psp12的值的符號(hào)與psn12的值的符號(hào)是異號(hào)，因此在條件式(6)中，以絕對(duì)值取得了兩者的比。

如果|psp12/psn12|的值為1，則成為珀茲伐和被這四個(gè)透鏡抵消的狀態(tài)。因此，在珀茲伐和方面，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

如果低于條件式(6)的下限值，則psp12相對(duì)于psn12而言過小。在該情況下，通過正的珀茲伐和無法充分地抵消負(fù)的珀茲伐和。其結(jié)果，內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)中的珀茲伐和以校正過度的狀態(tài)而殘留。因此，不期望低于條件式(6)的下限值。

順便說一下，在觀察管腔內(nèi)的內(nèi)窺鏡中，視場周邊的被攝體容易靠近內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)。因此，像面彎曲稍有校正不足傾向會(huì)更容易聚焦于視場周邊。相反地，在有校正過度傾向的像面彎曲殘留的情況下，使視場周邊的焦點(diǎn)更加模糊。因此，有校正過度傾向的像面彎曲殘留是不理想的。

如果超過條件式(6)的上限值，則psp12不必要地變大。在該情況下，由低折射率材料構(gòu)成第一正透鏡和第二正透鏡并且使兩個(gè)正透鏡具有非常大的正的折射力。然而，這樣的話，偏心等制造誤差靈敏度變得過高。一般來說，偏心以使點(diǎn)像強(qiáng)度分布的形狀變形、或者使像面的對(duì)稱性和平坦性變差的形式來使成像性能劣化。偏心的制造誤差靈敏度高導(dǎo)致在安裝時(shí)容易使成像性能劣化。因此，不期望使psp12不必要地增大、即超過作為條件式(6)的上限值的1.1。

另外，在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，后組在第二正透鏡的像側(cè)具有接合透鏡，接合透鏡包括具有正的折射力的透鏡和具有負(fù)的折射力的透鏡，該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(7)。

0.02＜ps3×ft(7)

在此，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

ps3為接合透鏡的珀茲伐和。

通過第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡以及第二透鏡四個(gè)透鏡，能夠大致實(shí)現(xiàn)期望的光學(xué)規(guī)格以及良好地校正像面彎曲。但是，并非僅通過這四個(gè)透鏡就能夠良好地完全校正球面像差、彗星像差、像散以及色像差。

因此，在后組內(nèi)追加接合透鏡，該接合透鏡包括具有正的折射力的透鏡與具有負(fù)的折射力的透鏡的組合。通過這樣，能夠進(jìn)行球面像差、彗星像差、像散以及色像差的校正。

在具有負(fù)的折射力的透鏡中使用高折射率且高分散的玻璃材料，與具有負(fù)的折射力的透鏡中所使用的玻璃材料相比，具有正的折射力的透鏡使用相對(duì)低折射率且相對(duì)低分散的玻璃材料即可。這樣的組合是通常使用的組合。

但是，為了盡可能地避免像面彎曲的校正過度的傾向，在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，關(guān)于接合透鏡，還附加了與珀茲伐和相關(guān)的條件。

條件式(7)是將接合透鏡的珀茲伐和乘以ft進(jìn)行無量綱化并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化得到的。通過滿足條件式(7)，能夠?qū)⒔雍贤哥R中的珀茲伐和利用于抵消前組中的負(fù)的珀茲伐和。其結(jié)果，關(guān)系到內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)中的珀茲伐和的改善。另外，如前述的那樣，對(duì)第一正透鏡和第二正透鏡的限制容易形成由制造誤差所致的圖像質(zhì)量劣化和折衷。滿足條件式(7)也能夠緩和對(duì)第一正透鏡和第二正透鏡的限制。

如果低于條件式(7)的下限值，則無法得到如前述那樣的效果。因此，不期望低于條件式(7)的下限值。

第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，由從物體側(cè)起依次配置的具有負(fù)的折射力的前組、亮度光圈以及具有正的折射力的后組組成，前組由第一負(fù)透鏡和第二負(fù)透鏡組成，后組由第一正透鏡、第二正透鏡以及接合透鏡組成，接合透鏡包括具有正的折射力的透鏡和具有負(fù)的折射力的透鏡，該內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(1)、(2)、(3)、(4)。

1＜iw/ft＜1.8(1)

4＜lt/iw＜9.5(2)

lsf/ft＜2.8(3)

0.38＜∑la/lsf＜0.6(4)

在此，

iw為最大像高，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

lt為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的全長，

lsf為從物體側(cè)第一面到亮度光圈的間隔，

σla為從物體側(cè)第一面到亮度光圈之間的空氣間隔的和，

全長為從物體側(cè)第一面到像位置的距離，

物體側(cè)第一面為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中位于最靠近物體側(cè)的位置的透鏡面。

另外，優(yōu)選的是，第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下的條件式(5)、(6)、(7)。

0.25＜psp12×ft(5)

0.5＜|psp12/psn12|＜1.1(6)

0.02＜ps3×ft(7)

在此，

ft為內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的焦距，

psp12為第一正透鏡與第二正透鏡的珀茲伐和，

psn12為第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡的珀茲伐和，

ps3為接合透鏡的珀茲伐和。

第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)、條件式在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中進(jìn)行了說明，因此省略此處的說明。

另外，在第一實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)、第二實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)(以下稱為“本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)”)中，優(yōu)選的是，第一負(fù)透鏡是物體側(cè)面為平面的平凹透鏡。

通過將物體側(cè)面設(shè)為平面，能夠降低透鏡面的破損。另外，由于水滴難以積存在透鏡面的周邊部，因此能夠觀察的范圍不會(huì)變窄。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一負(fù)透鏡的折射率為1.75以上。

通過這樣，能夠減小第一負(fù)透鏡的外徑。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一負(fù)透鏡的玻璃材料為藍(lán)寶石。

藍(lán)寶石為硬度非常高的材料，抵抗來自外部的沖擊的能力強(qiáng)。因此，物體側(cè)的透鏡面不容易受傷。通過使用藍(lán)寶石，不容易發(fā)生傷痕映現(xiàn)到圖像中、傷痕所致的光斑產(chǎn)生。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二負(fù)透鏡的物體側(cè)面是使凹面朝向物體側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二負(fù)透鏡為平凹透鏡，使凹面朝向物體側(cè)，像側(cè)面為平面。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二負(fù)透鏡的折射率為1.75以上。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一正透鏡的像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一正透鏡為平凸透鏡，物體側(cè)面為平面，像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第一正透鏡的折射率小于1.75。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二正透鏡的像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二正透鏡為平凸透鏡，物體側(cè)面為平面，像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，第二正透鏡的折射率高于第一正透鏡的折射率。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，接合透鏡的具有正的折射力的透鏡是雙凸透鏡。

另外，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選的是，凹透鏡的折射率為1.85以上，阿貝數(shù)為23以下。

對(duì)于本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡單元進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡單元具有內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)、第一保持構(gòu)件以及第二保持構(gòu)件，內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的特征在于，具有從物體側(cè)起依次配置的第一負(fù)透鏡、第二負(fù)透鏡、第一正透鏡、第二正透鏡以及接合透鏡，第一保持構(gòu)件至少具有第一負(fù)透鏡，第二保持構(gòu)件至少具有第一正透鏡、第二正透鏡以及接合透鏡，使第一保持構(gòu)件和第二保持構(gòu)件沿著光軸相對(duì)地移動(dòng)。

如前述的那樣，內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由透鏡、光學(xué)濾波器等光學(xué)元件構(gòu)成。為了以預(yù)先決定的間隔配置這些光學(xué)元件，而將分成多個(gè)組的光學(xué)元件分別通過框構(gòu)件來保持，只要調(diào)整框構(gòu)件彼此的位置即可。在此，將形成為所有的光學(xué)元件通過框構(gòu)件來保持并將框構(gòu)件組合在一起的狀態(tài)的部分設(shè)為內(nèi)窺鏡物鏡單元。

在內(nèi)窺鏡物鏡單元的組裝中，進(jìn)行各種調(diào)整。各種調(diào)整之一為光學(xué)系統(tǒng)的視角調(diào)整。在超廣角光學(xué)系統(tǒng)中，視角非常廣。因此，超廣角光學(xué)系統(tǒng)中的視角調(diào)整是非常難的。能夠通過改變光學(xué)系統(tǒng)的焦距來調(diào)整視角。

如前述的那樣，在反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)中，通過變更具有負(fù)的折射力的透鏡組與具有正的折射力的透鏡組的間隔，能夠保持較小的焦點(diǎn)變動(dòng)、移動(dòng)距離并較大地變更焦距。本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)也采用了反遠(yuǎn)距型的結(jié)構(gòu)。因此，在本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡物鏡單元中，也能夠通過變更前組與后組的間隔而以較少的間隔變更來進(jìn)行視角調(diào)整。

如前述的那樣，在基本結(jié)構(gòu)中，通過兩個(gè)負(fù)透鏡構(gòu)成前組gf，并且將兩個(gè)負(fù)透鏡配置為相獨(dú)立的狀態(tài)。因此，存在具有負(fù)的折射力的透鏡組使用一個(gè)負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)(以下稱為“第一結(jié)構(gòu)”)和具有負(fù)的折射力的透鏡組使用兩個(gè)負(fù)透鏡的結(jié)構(gòu)(以下稱為“第二結(jié)構(gòu)”)。

這樣，在基本結(jié)構(gòu)中，存在兩個(gè)適合于視角調(diào)整的地方的候選。因此，根據(jù)需要而從兩個(gè)候選中選擇進(jìn)行視角調(diào)整的地方即可。

圖2中表示本實(shí)施方式的內(nèi)窺鏡單元。圖2的(a)是表示第一結(jié)構(gòu)的圖，圖2的(b)是表示第二結(jié)構(gòu)的圖。

圖2的(a)中表示具有第一結(jié)構(gòu)的內(nèi)窺鏡物鏡單元。內(nèi)窺鏡物鏡單元至少具有內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)和透鏡框。內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由負(fù)透鏡l1、負(fù)透鏡l2、正透鏡l3、正透鏡l4、正透鏡l5以及負(fù)透鏡l6構(gòu)成。將正透鏡l5與負(fù)透鏡l6接合。

亮度光圈s設(shè)置在正透鏡l3的物體側(cè)面。在正透鏡l3與正透鏡l4之間配置有光學(xué)濾波器f。在負(fù)透鏡l6的像側(cè)配置有玻璃塊c。玻璃塊c假定為固體攝像元件的護(hù)罩玻璃。玻璃塊c的像側(cè)面與攝像元件的攝像面一致。在玻璃塊c的像側(cè)面形成有最大像高為iw的物體的像。

從負(fù)透鏡l2到負(fù)透鏡l6的光學(xué)系統(tǒng)具有成像作用，因此該部分的光學(xué)系統(tǒng)為必然具有正的折射力的透鏡組。這樣的話，在第一結(jié)構(gòu)中，負(fù)透鏡l1成為前組，負(fù)透鏡l2到負(fù)透鏡l6成為后組。因此，在第一結(jié)構(gòu)中，能夠維持反遠(yuǎn)距型所特有的透鏡組的關(guān)系。其結(jié)果，負(fù)透鏡l1與負(fù)透鏡l2之間作為調(diào)整視角的間隔而成為較佳的場所。

因此，在第一結(jié)構(gòu)中，通過透鏡框lb1來保持負(fù)透鏡l1，通過透鏡框lb2來保持負(fù)透鏡l2、正透鏡l3、光學(xué)濾波器f、正透鏡l4、正透鏡l5以及負(fù)透鏡l6，通過透鏡框lb3來保持玻璃塊c。

通過這樣，能夠使透鏡框lb1和透鏡框lb2在沿著光軸的方向上相對(duì)移動(dòng)。由此，負(fù)透鏡l1與負(fù)透鏡l2的間隔改變。這樣，在第一結(jié)構(gòu)中，能夠通過改變負(fù)透鏡l1與負(fù)透鏡l2的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。在此，負(fù)透鏡l1為第一負(fù)透鏡，負(fù)透鏡l2為第二負(fù)透鏡。因此，在第一結(jié)構(gòu)中，能夠通過改變第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。

另外，當(dāng)改變負(fù)透鏡l1與負(fù)透鏡l2的間隔時(shí)，像位置改變。如前述的那樣，玻璃塊c的像側(cè)面與攝像元件的攝像面一致。因此，在改變負(fù)透鏡l1與負(fù)透鏡l2的間隔時(shí)，也需要使玻璃塊c的像側(cè)面與像位置一致。因此，使透鏡框lb2和透鏡框lb3在沿著光軸的方向上相對(duì)移動(dòng)。由此，負(fù)透鏡l6與玻璃塊c的間隔改變。其結(jié)果，能夠進(jìn)行焦點(diǎn)位置的調(diào)整。

圖2的(b)中表示具有第二結(jié)構(gòu)的內(nèi)窺鏡物鏡單元。內(nèi)窺鏡物鏡單元至少具有內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)和透鏡框。內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由負(fù)透鏡l1、負(fù)透鏡l2、正透鏡l3、正透鏡l4、正透鏡l5以及負(fù)透鏡l6構(gòu)成。將正透鏡l5與負(fù)透鏡l6接合。

亮度光圈s配置在負(fù)透鏡l2與正透鏡l3之間。在正透鏡l3與正透鏡l4之間配置有光學(xué)濾波器f。在負(fù)透鏡l6的像側(cè)配置有玻璃塊c。

在第二結(jié)構(gòu)中，隔著亮度光圈s而物體側(cè)的折射力為負(fù)折射力、像側(cè)的折射力為正折射力。這樣，在第二結(jié)構(gòu)中，負(fù)透鏡l1和負(fù)透鏡l2成為前組，負(fù)正透鏡l3到負(fù)透鏡l6成為后組。這樣，在第二結(jié)構(gòu)中，真正實(shí)現(xiàn)了反遠(yuǎn)距型所特有的透鏡組的關(guān)系。其結(jié)果，負(fù)透鏡l2與亮度光圈s之間作為調(diào)整視角的間隔而成為較佳的場所。

因此，在第二結(jié)構(gòu)中，通過透鏡框lb1來保持負(fù)透鏡l1和負(fù)透鏡l2，通過透鏡框lb2來保持正透鏡l3、光學(xué)濾波器f、正透鏡l4、正透鏡l5以及負(fù)透鏡l6，通過透鏡框lb3來保持玻璃塊c。

通過這樣，能夠使透鏡框lb1和透鏡框lb2在沿著光軸的方向上相對(duì)移動(dòng)。由此，負(fù)透鏡l2與亮度光圈s的間隔改變。這樣，在第二結(jié)構(gòu)中，能夠通過改變負(fù)透鏡l2與亮度光圈s的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。在此，負(fù)透鏡l2為第二負(fù)透鏡。因此，在第二結(jié)構(gòu)中，能夠通過改變第二負(fù)透鏡與亮度光圈的間隔來進(jìn)行視角調(diào)整。

另外，當(dāng)改變負(fù)透鏡l2與亮度光圈s的間隔時(shí)，像位置改變。如前述的那樣，護(hù)罩玻璃c的像側(cè)面與攝像元件的攝像面一致。因此，在改變負(fù)透鏡l2與亮度光圈s的間隔時(shí)，也需要使玻璃塊c的像側(cè)面與像位置一致。因此，使透鏡框lb2和透鏡框lb3在沿著光軸的方向上相對(duì)移動(dòng)。由此，負(fù)透鏡l6與玻璃塊c的間隔改變。其結(jié)果，能夠進(jìn)行焦點(diǎn)位置的調(diào)整。

以下，對(duì)于實(shí)施例進(jìn)行說明。各實(shí)施例的透鏡截面圖中顯示了將物體側(cè)空間設(shè)為水時(shí)的光線。另外，在各像差圖中，橫軸表示像差量。像差圖所示的像差曲線表示水中觀察時(shí)的像差。關(guān)于球面像差和像散，像差量的單位為mm。另外，關(guān)于畸變像差，像差量的單位為％。另外，iw為最大像高，單位為mm，fno為光圈值。另外，像差曲線的波長的單位為nm。球面像差表示d線上的像差。

(實(shí)施例1)

對(duì)于實(shí)施例1所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖3是表示實(shí)施例1所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖和像差圖，(a)表示透鏡截面，(b)表示球面像差(sa)，(c)表示像散(as)，(d)表示畸變像差(dt)。

如圖3的(a)所示，實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由從物體側(cè)起依次配置的負(fù)折射力的前組、亮度光圈s以及正折射力的后組組成。

前組由物體側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l1以及像側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l2組成。

后組由物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l3、物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l4、雙凸正透鏡l5以及像側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l6組成。在此，由雙凸正透鏡l5和平凹負(fù)透鏡l6形成了正折射力的接合透鏡。

亮度光圈s設(shè)置在平凸正透鏡l3的物體側(cè)面。在后組配置有光學(xué)濾波器f。光學(xué)濾波器f配置在平凸正透鏡l3與平凸正透鏡l4之間。在后組的像側(cè)，假定配置固體攝像元件的護(hù)罩玻璃，而配置了玻璃塊c。

如前述的那樣，為了調(diào)整部件的制造誤差所引起的視角的偏差，而在實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，將光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成將第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔，并能夠充分地確保調(diào)整寬度。第一負(fù)透鏡為平凹負(fù)透鏡l1，第二負(fù)透鏡為平凹負(fù)透鏡l2。另外，光學(xué)設(shè)計(jì)成將接合透鏡與玻璃塊c之間設(shè)為焦點(diǎn)調(diào)整間隔，并能夠充分地確保調(diào)整寬度。

以具體的框結(jié)構(gòu)表示該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是圖2的(a)所示的結(jié)構(gòu)。在圖2的(a)所示的結(jié)構(gòu)中，以兩個(gè)調(diào)整間隔為邊界而形成為三部分構(gòu)造。在透鏡框lb2內(nèi)配置有第二負(fù)透鏡到接合透鏡。將該第二負(fù)透鏡到接合透鏡視為光學(xué)概念上的視角調(diào)整用移動(dòng)組。

視角調(diào)整間隔的變更能夠通過使透鏡框lb1和透鏡框lb2在光軸方向上相對(duì)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。另外，焦點(diǎn)調(diào)整間隔的變更能夠通過使透鏡框lb2和透鏡框lb3在光軸方向上相對(duì)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。通常，在視角調(diào)整時(shí)，在進(jìn)行了臨時(shí)的焦點(diǎn)調(diào)整之后，基于像的尺寸來進(jìn)行視角調(diào)整。此時(shí)，焦點(diǎn)的變動(dòng)越小，作業(yè)性越好。

實(shí)施例1中的視角調(diào)整用移動(dòng)組的近軸橫向倍率為-0.932倍。如在光學(xué)原理上眾所周知的那樣，焦點(diǎn)不變動(dòng)的特異點(diǎn)是近軸橫向倍率為-1倍。實(shí)施例1中的近軸橫向倍率接近焦點(diǎn)不變動(dòng)的特異點(diǎn)的近軸橫向倍率。因此，在實(shí)施例1中，伴隨視角調(diào)整產(chǎn)生的焦點(diǎn)的變動(dòng)小。這樣，在實(shí)施例1中，在設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，進(jìn)行了視角調(diào)整時(shí)的焦點(diǎn)變動(dòng)變小那樣的考慮。

記述第一負(fù)透鏡的特征。在第一負(fù)透鏡中，將物體側(cè)面設(shè)為平面。該構(gòu)造一般作為內(nèi)窺鏡前端構(gòu)造。一般來說，在超廣角透鏡、魚眼透鏡中，物體側(cè)面為凸面。在內(nèi)窺鏡中，在將物體側(cè)面設(shè)為凸面的情況下，導(dǎo)致照明光直接入射，因此需要設(shè)法在內(nèi)窺鏡前端部做成遮光構(gòu)造。因此，在實(shí)施例1中，不需要針對(duì)來自未圖示的照明系統(tǒng)的直接光入射光斑而設(shè)法進(jìn)行第一負(fù)透鏡、框結(jié)構(gòu)處的遮光。

另外，由于是平面因此沒有突出部分這樣的情形即使有東西從物體側(cè)撞擊，第一負(fù)透鏡受傷的概率也低于凸面的情況。此外，優(yōu)選的是，第一負(fù)透鏡的材料設(shè)為機(jī)械耐久性優(yōu)異的藍(lán)寶石。只要是藍(lán)寶石，則即使設(shè)為材料本身也不容易受傷。另外，通過對(duì)藍(lán)寶石的外周進(jìn)行金屬噴鍍，來與透鏡框lb1焊接，由此能夠提供可靠性非常高的鏡框結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)具有一般可以分類為魚眼透鏡的視角。盡管如此，第一負(fù)透鏡的外徑直徑為2.2mm，非常小，因此未對(duì)內(nèi)窺鏡前端的構(gòu)造設(shè)計(jì)施加負(fù)擔(dān)。

在第二負(fù)透鏡中使用高折射率材料，來盡可能地減小負(fù)的珀茲伐和的絕對(duì)值。另外，在第二負(fù)透鏡中，將亮度光圈側(cè)設(shè)為平面。這樣，在由薄板構(gòu)成亮度光圈的情況下，能夠與第一正透鏡之間夾持亮度光圈。這樣，通過設(shè)為在兩個(gè)透鏡的間隙夾持亮度光圈的構(gòu)造，削減了空氣間隔。削減光學(xué)調(diào)整間隔以外的空氣間隔關(guān)系到良好的透鏡加工性的確保(避免隨著薄壁化所引起的加工性惡化)，并且有助于縮短光學(xué)系統(tǒng)的全長。

在第一正透鏡中使用低折射率材料來增大正的珀茲伐和。在第一正透鏡中，像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。這樣，關(guān)于第一正透鏡，能夠進(jìn)行像側(cè)面的主光線折射角變小的設(shè)計(jì)、所謂的同心設(shè)計(jì)。為了增大第一正透鏡中的正的珀茲伐和，只要具有較大的正的折射力并進(jìn)行低折射率化即可。但是，這樣的話，透鏡面的曲率半徑變小，因此容易產(chǎn)生像差。然而，第一正透鏡形成了同心的設(shè)計(jì)。因此，在第一正透鏡中，即使減小曲率半徑，也能夠抑制偏心所引起的像散的變動(dòng)。

第二正透鏡也產(chǎn)生了正的珀茲伐和。但是，在第二正透鏡中，使降低光線高優(yōu)先于珀茲伐和的增加，因此在第二正透鏡中使用了高折射率材料。在第二正透鏡中，與第一正透鏡相比，光線高變高。因此，第二正透鏡中的像側(cè)凸面的折射力和中壁厚對(duì)第二正透鏡以后的外徑產(chǎn)生影響。

在第二正透鏡中，像側(cè)面使凸面朝向像側(cè)。關(guān)于第二正透鏡，也能夠進(jìn)行比較同心的設(shè)計(jì)，容易提高正的折射力。因此，通過使像側(cè)面的凸面在近軸上盡可能地接近第一正透鏡，由此與第二正透鏡相比能夠降低像側(cè)的光線高。

在第二正透鏡中，越是提高折射率，曲率半徑越是增加。隨著曲率半徑的增加，能夠使透鏡的中壁薄壁化。并且，由于還能夠獲得空氣當(dāng)量長度的降低效果，因此能夠使近軸的折射力接近第一正透鏡的折射力。

接合透鏡由低折射率材料的正透鏡和高折射率材料的負(fù)透鏡構(gòu)成。而且，通過使接合面具有負(fù)的折射力，來校正像散、彗星像差。并且，考慮了通過將接合面的物體側(cè)的折射率與像側(cè)的折射率的差取得較大，使得接合面的曲率半徑不會(huì)變得過小。由此，抑制了隨著偏心所產(chǎn)生的像差變動(dòng)。在接合透鏡的物體側(cè)沒有能夠校正倍率色像差的透鏡。因此，在接合透鏡的負(fù)透鏡中使用超高分散玻璃，通過接合透鏡來一并校正倍率色像差。

光學(xué)濾波器f例如是顏色校正濾波器。顏色校正濾波器包含使可見光范圍的長波長側(cè)到近紅外波長范圍衰減的吸收材料。但是，在泌尿器官用途中，存在使用nd:yag激光器進(jìn)行腫瘤等的處置的情形。因此，也可以事先對(duì)顏色校正濾波器的單面、或者兩面施加針對(duì)nd:yag激光器的波長而言具有大致100％的反射率的多層光學(xué)干涉膜。

多層光學(xué)干涉膜由于入射角依賴性強(qiáng)，因此反射率根據(jù)入射角的不同而變化大。因此，在顏色校正濾波器具備多層光學(xué)干涉膜的情況下，需要在主光線入射角不過大的場所配置顏色校正濾波器。在實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，期望顏色校正濾波器配置在與第一正透鏡相比更靠像側(cè)的位置。

記述實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的規(guī)格。在實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，水中觀察狀態(tài)下的最大像高iw為0.942mm。假定使該最大像高iw與固體攝像元件的有效攝像區(qū)域一致。因此，在水中觀察狀態(tài)下，使用固體攝像元件的有效攝像區(qū)域整體。

另外，在實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，水中視角為138.0°。因此，實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)作為能夠進(jìn)行水中觀察的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)而形成為非常廣角的光學(xué)系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)，能夠使用固體攝像元件的有效攝像區(qū)域整體來觀察處于水中的被攝體。

在實(shí)施例1的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，第一負(fù)透鏡的物體側(cè)為平面，因此只有在空氣中視角為180°以下的光線能夠入射到第一負(fù)透鏡。當(dāng)將空氣中視角為180°時(shí)的最大像高設(shè)為ia時(shí)，在ia的位置成像的光線的水中視角為97.2°。當(dāng)然，基于水中視角，將ia與iw的關(guān)系表示為下式。

ia(水中視角97.2°)<iw(水中視角138.0°)

圖6是表示攝像范圍的概念圖，(a)是表示水中觀察狀態(tài)下的攝像范圍的圖，(b)是表示空氣中觀察狀態(tài)下的攝像范圍的圖。在圖6中，以能夠直觀地掌握的方式圖示了空氣中觀察狀態(tài)下的攝像范圍相比于水中觀察狀態(tài)下的攝像范圍而變窄。

在此，將針對(duì)固體攝像元件的有效攝像區(qū)域附加八角形的電視場掩模設(shè)為前提。在該情況下，有效攝像區(qū)域?yàn)榘私切嗡硎镜膮^(qū)域的內(nèi)側(cè)，因此攝像范圍也為八角形所表示的區(qū)域的內(nèi)側(cè)。在圖6的(a)和圖6的(b)中，對(duì)攝像范圍施加了陰影。

圖6的(a)表示水中觀察狀態(tài)下的攝像范圍。如圖6的(a)所示，在水中觀察狀態(tài)下，八角形所表示的區(qū)域的內(nèi)側(cè)都為攝像范圍。因此，在水中觀察狀態(tài)下，能夠?qū)⒂行z像區(qū)域的整個(gè)區(qū)域都有效地用于攝像。另外，攝像范圍為八角形所表示的區(qū)域。因此，最大像高iw為將八角形的中心至八角形的邊連接的直線的長度中的成為最大的長度。

圖6的(b)表示空氣中觀察狀態(tài)下的攝像范圍。如圖6的(b)所示，在空氣中觀察狀態(tài)下，八角形所表示的區(qū)域中的圓所表示的區(qū)域?yàn)閿z像范圍。因此，在空氣中觀察狀態(tài)下，無法將有效攝像區(qū)域的整個(gè)區(qū)域有效地利用于攝像。另外，攝像范圍為圓所表示的區(qū)域。因此，最大像高ia為圓的半徑。圓的外側(cè)的區(qū)域未被施加陰影。在該區(qū)域不形成被攝體像，因此該區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)無效區(qū)域。

(實(shí)施例2)

對(duì)于實(shí)施例2所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖4是表示實(shí)施例2所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖和像差圖，(a)表示透鏡截面，(b)表示球面像差(sa)，(c)表示像散(as)，(d)表示畸變像差(dt)。

如圖4(a)所示，實(shí)施例2的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由從物體側(cè)起依次配置的負(fù)折射力的前組、亮度光圈s以及正折射力的后組組成。

前組由物體側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l1和像側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l2組成。

后組由物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l3、物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l4、雙凸正透鏡l5以及像側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l6組成。在此，由雙凸正透鏡l5和平凹負(fù)透鏡l6形成了正折射力的接合透鏡。

亮度光圈s設(shè)置在平凸正透鏡l3的物體側(cè)面。在后組配置有光學(xué)濾波器f。光學(xué)濾波器f配置在平凸正透鏡l3與平凸正透鏡l4之間。在后組的像側(cè)，假定配置固體攝像元件的護(hù)罩玻璃，而配置了玻璃塊c。

與實(shí)施例1同樣地，在實(shí)施例2中也假定為與固體攝像元件進(jìn)行組合。但是，在實(shí)施例2中假定的固體攝像元件的大小小于在實(shí)施例1中假定的固體攝像元件的大小。因此，在實(shí)施例2中，將最大像高iw設(shè)定得小于實(shí)施例1中的最大像高，來對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

此外，隨著減小最大像高，需要減小衍射像的斑點(diǎn)尺寸。為了減小衍射像的斑點(diǎn)尺寸，在實(shí)施例2中使光圈值小于實(shí)施例1中的光圈值。

與實(shí)施例1中的透鏡類型同樣地，實(shí)施例2中的透鏡類型對(duì)于固體攝像元件尺寸的差異、光圈值的差異不那么敏感，因此具有某種程度的通用性。

如前述的那樣，為了調(diào)整部件的制造誤差所引起的視角的偏差，在實(shí)施例2的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，將光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成將第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔，并能夠充分確保調(diào)整寬度。第一負(fù)透鏡為平凹負(fù)透鏡l1，第二負(fù)透鏡為平凹負(fù)透鏡l2。另外，光學(xué)設(shè)計(jì)成將接合透鏡與玻璃塊c之間設(shè)為焦點(diǎn)調(diào)整間隔，并能夠充分確保調(diào)整寬度。

實(shí)施例2中的具體的框結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的框結(jié)構(gòu)相同。

如前述的那樣，在實(shí)施例2中，將第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔。該情況下的視角調(diào)整用移動(dòng)組的近軸橫向倍率為-0.754倍。當(dāng)以絕對(duì)值進(jìn)行比較時(shí)，實(shí)施例2中的近軸橫向倍率的值小于實(shí)施例1中的近軸橫向倍率的值。其理由為，與實(shí)施例1相比，在實(shí)施例2中，最大像高iw變小了。其結(jié)果，在實(shí)施例2中，與實(shí)施例1相比，近軸橫向倍率變小了。

在此，假設(shè)在將用于視角調(diào)整的間隔設(shè)為第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間的情況下，從亮度光圈到接合透鏡的近軸橫向倍率為-1.131倍。如前述的那樣，如果是焦點(diǎn)不變動(dòng)的特異點(diǎn)，則近軸橫向倍率為-1倍。接近特異點(diǎn)的近軸橫向倍率的是將用于視角調(diào)整的間隔設(shè)為第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間的情況。因此，在實(shí)施例2中，也能夠?qū)⒌诙?fù)透鏡與亮度光圈之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔。

(實(shí)施例3)

對(duì)于實(shí)施例3所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行說明。圖5是表示實(shí)施例3所涉及的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的截面結(jié)構(gòu)的圖和像差圖，(a)表示透鏡截面，(b)表示球面像差(sa)，(c)表示像散(as)，(d)表示畸變像差(dt)。

如圖5(a)所示，實(shí)施例3的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)由從物體側(cè)起依次配置的負(fù)折射力的前組、亮度光圈s以及正折射力的后組組成。

前組由物體側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l1和像側(cè)為平面的平凹負(fù)透鏡l2組成。

后組由物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l3、物體側(cè)為平面的平凸正透鏡l4、雙凸正透鏡l5以及使凸面朝向像側(cè)的負(fù)彎月透鏡l6組成。在此，由雙凸正透鏡l5和負(fù)彎月透鏡l6形成了正折射力的接合透鏡。

亮度光圈s設(shè)置在平凹負(fù)透鏡l2與平凸正透鏡l3之間。在后組配置有光學(xué)濾波器f。光學(xué)濾波器f配置在平凸正透鏡l3與平凸正透鏡l4之間。在后組的像側(cè)，假定配置固體攝像元件的護(hù)罩玻璃，而配置了玻璃塊c。

與實(shí)施例1同樣地，在實(shí)施例3中也假定為與固體攝像元件進(jìn)行組合。但是，在實(shí)施例3中假定的固體攝像元件的大小更小于在實(shí)施例2中假定的固體攝像元件的大小。因此，在實(shí)施例3中，將最大像高iw設(shè)定得小于實(shí)施例2中的最大像高，來對(duì)光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

如前述的那樣，為了調(diào)整伴隨部件的制造誤差所引起的視角的偏差，在實(shí)施例3的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，將光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成將第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔，并能夠充分確保調(diào)整寬度。第二負(fù)透鏡為平凹負(fù)透鏡l2。另外，光學(xué)設(shè)計(jì)成將接合透鏡與玻璃塊c之間設(shè)為焦點(diǎn)調(diào)整間隔，并能夠充分確保調(diào)整寬度。

以具體的框結(jié)構(gòu)表示該設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是圖2的(b)所示的結(jié)構(gòu)。在圖2的(b)所示的結(jié)構(gòu)中，以兩個(gè)調(diào)整間隔為邊界而形成為三部分構(gòu)造。在透鏡框lb2內(nèi)配置有第一正透鏡到接合透鏡。將該第一正透鏡到接合透鏡視為光學(xué)概念上的視角調(diào)整用移動(dòng)組。

視角調(diào)整間隔的變更能夠通過使透鏡框lb1和透鏡框lb2在光軸方向上相對(duì)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。另外，焦點(diǎn)調(diào)整間隔的變更能夠通過使透鏡框lb2和透鏡框lb3在光軸方向上相對(duì)移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

在實(shí)施例3中，將第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間設(shè)為用于視角調(diào)整的間隔。該情況下的視角調(diào)整用移動(dòng)組的近軸橫向倍率為-1.255倍。在此，在假設(shè)將用于視角調(diào)整的間隔設(shè)為第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間的情況下，從第二負(fù)透鏡到接合透鏡為止的近軸橫向倍率為-0.678倍。如前述的那樣，如果是焦點(diǎn)不變動(dòng)的特異點(diǎn)，則近軸橫向倍率為-1倍。接近特異點(diǎn)的近軸橫向倍率的是將用于視角調(diào)整的間隔設(shè)為第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間的情況。從這樣的情形出發(fā)，在實(shí)施例3中，將第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間設(shè)為用于視角調(diào)整的調(diào)整位置。

僅關(guān)于近軸橫向倍率來說的話，如果最大像高iw比較小，則期望如實(shí)施例3那樣將第二負(fù)透鏡與亮度光圈之間設(shè)為視角調(diào)整間隔。另一方面，如果最大像高iw比較大，則期望如實(shí)施例1那樣將第一負(fù)透鏡與第二負(fù)透鏡之間設(shè)為視角調(diào)整間隔。但是，為了視角調(diào)整而改變間隔不僅與焦點(diǎn)的變動(dòng)相關(guān)，還與像差變動(dòng)、框結(jié)構(gòu)限制相關(guān)。因此，對(duì)這些進(jìn)行綜合判斷來選擇任一個(gè)都合適的一方即可。

以下，示出上述各實(shí)施例的數(shù)值數(shù)據(jù)。記號(hào)r表示各面的曲率半徑，記號(hào)d表示各光學(xué)構(gòu)件的壁厚或空氣間隔，記號(hào)nd表示各光學(xué)構(gòu)件的針對(duì)d線的折射率，記號(hào)νd表示各光學(xué)構(gòu)件的針對(duì)d線的阿貝數(shù)，記號(hào)ft表示內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)的整個(gè)系統(tǒng)的焦距，記號(hào)fno.表示光圈值，記號(hào)d0w表示物距，記號(hào)iw表示最大像高，記號(hào)ωw表示半視角。此外，d0w、iw以及ωw分別是假定水中觀察時(shí)得到的。另外，r、d、ft、d0w、iw、lt、lsf、σla的單位為mm。ωw的單位為°(度)。

數(shù)值實(shí)施例1

單位mm

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

數(shù)值實(shí)施例2

單位mm

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

數(shù)值實(shí)施例3

單位mm

面數(shù)據(jù)

各種數(shù)據(jù)

乘以ft得到的珀茲伐和

接著，列舉各實(shí)施例中的條件式(1)～(7)的值。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

如以上那樣，本發(fā)明對(duì)于細(xì)徑、水中視角廣、視角的偏差小且光學(xué)系統(tǒng)的全長短的內(nèi)窺鏡物鏡光學(xué)系統(tǒng)是有用的。

附圖標(biāo)記說明

gf：前組；gr：后組；l1、l2、l3、l4、l5、l6：透鏡；cl：接合透鏡；s：亮度光圈；f：光學(xué)濾波器；c：玻璃塊(護(hù)罩玻璃)；i：像面。