放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種物鏡光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及一種應(yīng)用于醫(yī)療用的內(nèi)窺鏡并且能夠 進(jìn)行放大觀察的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在醫(yī)療用的內(nèi)窺鏡中，為了進(jìn)行病變的精密診斷，對(duì)能夠進(jìn)行放大觀察的物鏡光 學(xué)系統(tǒng)的需求變強(qiáng)。
[0003] 作為這樣的具有變焦功能的物鏡光學(xué)系統(tǒng)的例子，例如，在專利文獻(xiàn)1至專利文 獻(xiàn)4中公開了一種物鏡光學(xué)系統(tǒng)，該物鏡光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)使移動(dòng)透鏡組沿光軸移動(dòng)，能夠切 換通常觀察狀態(tài)和放大觀察狀態(tài)。
[0004] 另外，在能夠進(jìn)行放大觀察的物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，至少需要使一個(gè)透鏡組移動(dòng)以進(jìn) 行變焦。而且，在這樣的物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，為了容易地進(jìn)行伴隨變焦的聚焦操作，期望確保 長(zhǎng)的移動(dòng)透鏡組的行程來(lái)平緩地變焦。
[0005]另外，隨著內(nèi)窺鏡的小型化的要求，攝像元件的小型化不斷發(fā)展，提供了一種根據(jù) 軸外主光線的入射角對(duì)遮光特性進(jìn)行了優(yōu)化的小型攝像元件，期望一種小型且能夠進(jìn)行放 大觀察的內(nèi)窺鏡。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2011-48086號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2009-103874號(hào)公報(bào) [0008]專利文獻(xiàn)3 :日本特開平6-102453號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開2007-233036號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0011] 然而，在物鏡光學(xué)系統(tǒng)中，當(dāng)確保長(zhǎng)的移動(dòng)透鏡組的行程時(shí)，特別是在通常觀察狀 態(tài)（廣角端）時(shí)，在光學(xué)系統(tǒng)中像側(cè)的軸外光線比光圈高，使軸外的像差校正變得困難。在 應(yīng)用小型的攝像元件的情況下，與通常尺寸的攝像元件相比，物鏡光學(xué)系統(tǒng)中的移動(dòng)透鏡 組的行程相對(duì)較長(zhǎng)，因此與光圈相比像側(cè)的軸外光線也相對(duì)較高，軸外的像差校正變得更 加困難。
[0012] 特別地，專利文獻(xiàn)1至專利文獻(xiàn)4的物鏡光學(xué)系統(tǒng)在像面附近不具備具有負(fù)的折 射力的透鏡，因此當(dāng)將移動(dòng)透鏡組的行程加長(zhǎng)并適當(dāng)?shù)卮_保軸外主光線的入射角時(shí)，軸外 的像差校正變得困難，無(wú)法與小型的攝像元件組合，違反內(nèi)窺鏡的小型化的要求。
[0013] 本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供一種確保長(zhǎng)的移動(dòng)透鏡組的行程 同時(shí)確保大的軸外主光線的入射角、變焦時(shí)的聚焦操作容易的小型化的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系 統(tǒng)。
[0014] 用于解決問(wèn)題的方案
[0015] 為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供以下方案。
[0016] 本發(fā)明的一個(gè)方式提供一種放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)，該放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)具備多 個(gè)透鏡組以及與攝像元件接合的負(fù)透鏡，通過(guò)使上述透鏡組中的一部分透鏡組移動(dòng)，至少 能夠進(jìn)行通常觀察狀態(tài)和近距離放大狀態(tài)的切換，并滿足以下條件式（1)。
[0017] -65 <fr/fw< -2 ... (1)
[0018] 其中，fr是與攝像元件接合的負(fù)透鏡的焦距，fV是通常觀察狀態(tài)（廣角端）時(shí)的 整個(gè)系統(tǒng)的焦距。
[0019] 根據(jù)本方式，即使同時(shí)確保長(zhǎng)的移動(dòng)組的行程和大的軸外主光線的入射角，也能 夠良好地校正各像差，從而能夠以優(yōu)良的操作性和高畫質(zhì)的圖像進(jìn)行內(nèi)窺鏡觀察。也就是 說(shuō)，通過(guò)滿足條件式（1)，即使確保長(zhǎng)的移動(dòng)組的行程，也能夠通過(guò)與攝像元件接合的負(fù)透 鏡的出射光瞳位置調(diào)整的效果來(lái)確保大的軸外主光線的入射角，還能夠良好地校正在變焦 光學(xué)系統(tǒng)中成為問(wèn)題的像面彎曲、像散之類的軸外的像差。
[0020] 優(yōu)選的是，在上述方式中，最靠近物體側(cè)具有負(fù)的第一透鏡，并滿足以下條件式 ⑵。
[0021] -60 <Rr/R01 < -2 …（2)
[0022] 其中，Rr是上述與攝像元件接合的負(fù)透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑，ROl是上述 負(fù)的第一透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑。
[0023] 條件式（2)是限定負(fù)的第一透鏡和與攝像元件接合的負(fù)透鏡的折射力的條件式。 通過(guò)滿足條件式（2)，能夠適當(dāng)?shù)卮_保與攝像元件接合的負(fù)透鏡的物體側(cè)的面的曲率半徑 以及負(fù)的第一透鏡的像側(cè)的面的曲率半徑，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行出射光瞳位置的設(shè)定來(lái)確保大的軸 外主光線的入射角，并且能夠良好地進(jìn)行像差校正。
[0024] 優(yōu)選的是，在上述方式中，滿足以下條件式（3)。
[0025] 0. 15 <Tr/fw< 1. 7 ... (3)
[0026] 其中，Tr是與攝像元件接合的負(fù)透鏡的中部厚度。
[0027] 條件式（3)是限定與攝像元件接合的負(fù)透鏡的中部厚度和通常觀察狀態(tài)（廣角 端）的焦距的條件式。通過(guò)滿足條件式（3)，能夠?qū)⑴c攝像元件接合的負(fù)透鏡的中部厚度設(shè) 為適當(dāng)?shù)暮穸龋瑏?lái)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行出射光瞳位置調(diào)整，并且能夠適當(dāng)?shù)卮_保透鏡的強(qiáng)度。另外， 物鏡光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)也不會(huì)過(guò)長(zhǎng)，有利于小型化。
[0028] 優(yōu)選的是，在上述方式中，最靠近物體側(cè)具有負(fù)的第一透鏡，并滿足以下條件式 ⑷。
[0029] 5 <fr/f01 < 68 …（4)
[0030] 其中，f〇l是負(fù)的第一透鏡的焦距。
[0031] 條件式（4)是限定第一透鏡和與攝像元件接合的負(fù)透鏡的折射力的條件式。通過(guò) 滿足條件式（4)，能夠?qū)⒇?fù)透鏡的折射力設(shè)為適當(dāng)?shù)闹?，?lái)良好地同時(shí)進(jìn)行出射光瞳位置調(diào) 整以及像差校正。
[0032] 優(yōu)選的是，在上述方式中，從物體側(cè)起依次具備正的第一組、負(fù)的第二組、正的第 三組以及負(fù)的第四組，該第四組具有與攝像元件接合的負(fù)透鏡，該負(fù)透鏡是將凹面朝向物 體側(cè)的負(fù)透鏡，以上述第三組與上述第四組的組間隔來(lái)進(jìn)行像位置的調(diào)整，通過(guò)僅使上述 第二組在光軸上移動(dòng)來(lái)進(jìn)行聚焦和變焦。
[0033] 通過(guò)如上述那樣，能夠?qū)⒁苿?dòng)透鏡組的折射力設(shè)為適當(dāng)?shù)闹?，確保長(zhǎng)的行程，能夠 使針對(duì)移動(dòng)透鏡組的移動(dòng)量的觀察倍率的變化（以下稱為變焦靈敏度）小，從而平緩地變 焦。也就是說(shuō)，能夠使變焦時(shí)的聚焦操作容易，向手術(shù)操作者提供優(yōu)良的操作性。
[0034] 優(yōu)選的是，在上述方式中，滿足以下條件式（5)~（7)。
[0035] 1. 2 <dm/fw< 2. 4 …（5)
[0036] 0. 9 <f4/f2 < 9. 5 …（6)
[0037] -〇. 6 <expi(w) /Ed< -〇. 3 …（7)
[0038] 其中，dm是第二組的移動(dòng)量，f4是第四組的焦距，f2是第二組的焦距，expi(w)是 通常觀察狀態(tài)（廣角端）時(shí)的最大像高實(shí)際光線的出射光瞳位置，2d是光學(xué)系統(tǒng)的全長(zhǎng)。
[0039] 條件式（5)是限定移動(dòng)透鏡組的行程的條件式。通過(guò)滿足條件式（5)，能夠?qū)⒁苿?dòng) 組的行程設(shè)為適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，確保大的軸外主光線的入射角，并且將變焦靈敏度也設(shè)為適當(dāng) 的值來(lái)提高操作性。
[0040] 條件式（6)是限定第二組和第四組的折射力的條件式。通過(guò)滿足條件式（6)，能夠 確保作為移動(dòng)組的第二組的長(zhǎng)的行程，同時(shí)確保大的軸外主光線的入射角。
[0041] 條件式（7)是限定出射光瞳配置的條件式。通過(guò)滿足條件式（7)，能夠確保大的軸 外主光線的入射角，并且良好地進(jìn)行像差校正。
[0042] 優(yōu)選的是，在上述方式中，滿足以下條件式（8)。
[0043] -25 <f4/f1 < -2 …（8)
[0044] 其中，fl是第一組的焦距。
[0045] 條件式（8)是限定第四組和第一組的折射力的條件式。通過(guò)滿足條件式（8)，能夠 良好地進(jìn)行像差校正，并且確保大的軸外主光線的入射角。
[0046] 發(fā)明的效果
[0047] 根據(jù)本發(fā)明，起到以下效果：能夠確保長(zhǎng)的移動(dòng)透鏡組的行程，并確保大的軸外主 光線的入射角，使變焦時(shí)的聚焦操作容易并且小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0048] 圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的 截面圖。
[0049] 圖2是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的變形例所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的整 體結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0050]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的截面 圖。
[0051]圖4是在本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)中通常觀察狀態(tài)（廣角 端）的像差圖。
[0052]圖5是在本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)中中間狀態(tài)的像差圖。
[0053]圖6是在本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)中近距離放大狀態(tài)（遠(yuǎn) 攝端）的像差圖。
[0054] 圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的放大內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的截面 圖，（A)表示通常觀察狀態(tài)，（B)表示中斷（中間狀態(tài)）