具体实施方式

(实施方式)

下面，参照附图来对实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。此外，本发明并非限定于下面的实施方式。通常观察状态是指远距离物点观察状态、远点观察时。另外，近距观察状态是指近距离物点观察状态、近点观察时。

图1的(a)是实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图1的(b)是实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的具有负折射力(光焦度)的第一组G1、具有正折射力的第二组G2、亮度光圈S以及具有正折射力的第三组G3。

在实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统中，负的第一组G1具有负的第一透镜L1。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的负的第二弯月透镜L2。正的第三组G3具有从物体侧起依次配置的正的第三透镜L3、正的第四透镜L4、负的第五透镜L5以及正的第六透镜L6。正的第四透镜与负的第五透镜接合而构成接合透镜CL1。正的第六透镜L6与摄像面(像面I)的护罩玻璃CG接合而构成接合透镜CL2。

通过沿光轴AX向像侧移动第二组G2来进行聚焦。

亮度光圈S配置于第二组G2与第三组G3之间。亮度光圈S在聚焦时被固定于第三组G3。

另外，在第一组G1内的负的第一透镜L1的像侧(后方)配置有第一平行平板F1。第一平行平板F1是红外截止滤波器或用于截止激光的滤波器。平行平板F1能够配置于内窥镜物镜光学系统中的任意位置。另外，在内窥镜物镜光学系统的像面I的附近配置有未图示的摄像元件。

下面，说明在本实施方式中采用这样的结构的理由及作用。

为了使内窥镜物镜光学系统小型化并且构成透镜可动组，期望内窥镜物镜光学系统是具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2以及正的第三组G3的结构。

另外，为了使内窥镜物镜光学系统小型化并且确保透镜的可动空间，可动组的像侧(后方)需要大的间隔。并且，需要确保用于配置第三组G3的空间以及用于调整焦点位置的后聚焦。

因此，期望将第二弯月透镜L2设为凸面朝向像侧的正弯月透镜的形状。通过设为这样的形状，能够使透镜的主点位置位于第二组G2的像侧(后方)。由此，能够确保第二弯月透镜L2的可动区域以及第二弯月透镜L2的像侧(后方)的空间。

另外，为了缩短内窥镜物镜光学系统的透镜全长，必须尽可能减少透镜枚数。因此，在本实施方式中，第一组G1和第二组G2分别为1枚透镜的结构。在此，“透镜”是指除平行平板之外的意思。而且，将第二组G2作为可动组，在其后方构成大的面间隔(空气间隔)。然而，若设为该结构，则会导致由第一组G1、第二组G2产生的像差直接残留。因此，将第三组G3设为至少使用正的单透镜及接合透镜的结构。利用该结构，在直径的限制、全长的限制大的情况中，也能够特别使球面像差校正及色像差校正保持良好。因此，能够达成各像差性能良好的内窥镜物镜光学系统。

并且，也可以是，在接合透镜的像侧后方，隔开空气间隔地配置正的第六透镜L6。正的第六透镜L6还承担被粘贴于摄像面I的护罩玻璃CG的作用。因此，通过调整接合透镜CL1与正的第六透镜L6的空气间隔来进行像面的位置对准。由于摄像侧也具有折射力(光焦度)，因此具有以下优点：像面的位置对准的误差灵敏度减小。在像面的位置对准调整时，能够减小像面位置的偏差。

亮度光圈S配置于第三组G3的物体侧(前侧)。但是，只要在第二组G2与第三组G3之间的光路中，无论在哪个位置配置亮度光圈S，亮度、光学性能都没有大的差异。将亮度光圈S配置于哪个位置是根据用于把持内窥镜物镜光学系统的镜筒的结构等而决定的。此时，亮度光圈S可以设为以下结构：配置于第二组G2的像侧(后方)，在聚焦时能够与第二弯月透镜L2一体地移动。

期望本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统满足以下条件式(1)。

8<G2f/FL<35 (1)

在此，

G2f是第二组G2的焦距，

FL是远点观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

条件式(1)与第二组G2的焦距有关。第二组G2根据物距的变化而沿光轴AX移动，承担用于调整像面的位置的聚焦功能。第二组G2在构成这样的可动透镜组的框构造上，存在移动框与固定框的间隙。因此，相较于固定的透镜组，第二组G2的透镜的偏心量变大。

在可动透镜组的折射力(光焦度)强的情况下，需要使框之间的间隙小，将驱动透镜时的偏心量抑制得尽量小。因此，期望作为驱动透镜的第二组G2的折射力(光焦度)满足条件式(1)。

当低于条件式(1)的下限时，折射力变弱，能够降低由于偏心引起的误差灵敏度，但是移动量过大，因此是不理想的。

当超过条件式(1)的上限时，第二组G2的折射力过强，因此针对框之间的偏心的性能劣化变得显著。

另外，优选的是，代替条件式(1)而满足条件式(1′)。

8<G2f/FL<28 (1′)

当满足条件式(1′)时，能够使针对框的偏心的性能劣化尽量小。

另外，期望本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统满足以下条件式(2)。

-0.16<G1f/G2f<-0.04 (2)

在此，

G1f是第一组G1的焦距，

G2f是第二组G2的焦距。

条件式(2)同第一组G1的折射力与第二组G2的折射力的适当的比有关。条件式(2)能够良好地校正各像差，并且有助于内窥镜物镜光学系统整个系统的小型化。

当低于条件式(2)的下限时，第一组G1的折射力过弱，向第一透镜L1入射的光线高变大。因此，导致第一透镜L1的直径的大型化。

当超过条件式(2)的上限时，第一组G1的折射力过强。因此，由第一组G1造成的焦点位置向像面侧移动。作为结果，内窥镜物镜光学系统的全长变长，内窥镜物镜光学系统整体大型化。并且，匹兹伐和变大。由此，像面弯曲校正过度，因此是不理想的。

另外，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下条件式(3)。

0≤(R3-R4)/(R3+R4)<0.2 (3)

R3是第二弯月透镜L2的物体侧面的曲率半径，

R4是第二弯月透镜L2的像侧面的曲率半径。

条件式(3)与第二弯月透镜L2的形状(形状因子)有关。

当低于条件式(3)的下限时，轴向色像差变大，是不理想的。

当超过条件式(3)的上限时，第二弯月透镜L2的正(凸)的折射力变强。因此，像面倾斜到下方，因此是不理想的。

另外，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下条件式(4)。

0.1<V2/FL<0.4 (4)

在此，

V2是从远距离物点向近距离物点聚焦时的第二组G2的移动量，

FL是远点观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

条件式(4)与第二组G2的透镜的移动量有关。关于如本时实施方式那样具有可动组的内窥镜物镜光学系统，为了小型化且高性能化，可动组的移动量变得重要。因此，期望本实施方式所涉及的内窥镜物镜光学系统满足条件式(4)。

当低于条件式(4)的下限时，确保第二组G2的移动量变得困难，相对于透镜移动量的、像面位置的误差灵敏度变高，因此是不理想的。

当超过条件式(4)的上限时，第一组G1与第二组G2的间隔变大，能够确保第二组G2的移动量。但是，由于内窥镜物镜光学系统全长过长，因此存在导致光学系统的大型化的风险。

另外，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下条件式(5)。

-1.2<f31/f32<-0.7 (5)

在此，

f31是构成第三组G3的接合透镜CL1的正的第四透镜L4的焦距，

f32是构成第三组G3的接合透镜CL1的负的第五透镜L5的焦距。

条件式(5)同f31与f32的适当的比有关。

当低于条件式(5)的下限时，轴向色像差、倍率色像差的C线(656.27nm)一同在下方，F线(486.13nm)一同校正过度。因此，难以校正色像差。

当超过条件式(5)的上限时，轴向色像差、倍率色像差的C线一同在上方，F线一同校正不足。因此，难以校正色像差。

另外，优选的是，代替条件式(5)而满足条件式(5′)。

-1.05<f31/f32<-0.85 (5′)

只要在条件式(5′)的范围内，就能够更良好地校正色像差。

另外，根据本实施方式的优选的方式，期望满足以下条件式(6)。

2.5<G3f/FL<4.5 (6)

在此，

G3f是第三组G3的焦距，

FL是远点观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

条件式(6)与像面弯曲校正有关。

当低于条件式(6)的下限时，像面倾斜到下方。

当超过条件式(6)的上限时，像面在上方倾斜。因此，成为画面的中心部分及周边部分失焦的图像，是不理想的。

另外，优选的是，代替条件式(6)而满足条件式(6′)。

3<G3f/FL<4 (6′)

在条件式(6′)的范围内，像面弯曲校正更良好。

(实施例1)

对实施例1所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。

图2的(a)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图2的(b)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2、亮度光圈S以及正的第三组G3。

负的第一组G1具有平面朝向物体侧的平凹的负的第一透镜L1和平行平板F1。平行平板F1配置于第一组G1内的第一透镜L1的像面侧。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2。

在从通常观察状态(图2的(a))向近距观察状态(图2的(b))聚焦时，正的第二弯月透镜L2沿光轴AX向像侧(像面I)移动。

正的第三组G3具有双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5、以及凸面朝向物体侧的平凸的正的第六透镜L6。正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5接合而构成接合透镜CL1。

在第三组G3的前方(物体侧)配置有亮度光圈S。亮度光圈S在聚焦时被固定于第三组G3。

在未图示的摄像元件的前表面粘贴了作为平行平板F2的护罩玻璃CG。在本实施例中，在护罩玻璃CG的前表面(物体侧面)接合了第六透镜L6而构成接合透镜CL2。第六透镜L6具有场镜的作用。

平行平板F1是用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者红外区域的滤波器。

图3的(a)、(b)、(c)、(d)示出本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。图3的(e)、(f)、(g)、(h)示出本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。

这些像差图是针对656.3nm(C线)、486.1nm(F线)以及546.1nm(e线)的各波长进行示出。另外，在各图中，“ω”表示半视角。下面，关于像差图，使用同样的附图标记。

(实施例2)

对实施例2所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。

图4的(a)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图4的(b)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2、亮度光圈S以及正的第三组G3。

负的第一组G1具有平面朝向物体侧的平凹的负的第一透镜L1。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2。

在从通常观察状态(图4的(a))向近距观察状态(图4的(b))聚焦时，正的第二弯月透镜L2沿光轴AX向像侧(像面I)移动。

正的第三组G3具有双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5以及凸面朝向物体侧的平凸的正的第六透镜L6。正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5接合而构成接合CL1。

在第三组G3的前方(物体侧)配置有亮度光圈S。亮度光圈S在聚焦时被固定于第三组G3。

在第三组G3中，在接合透镜CL1与第六透镜L6之间具有平行平板F1。在未图示的摄像元件的前表面(像面I)粘贴了平行平板F2作为护罩玻璃CG。在本实施例中，在护罩玻璃CG的前表面(物体侧面)接合了第六透镜L6而构成接合透镜CL2。第六正透镜L6具有场镜的作用。

平行平板F1是用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者红外区域的滤波器。

图5的(a)、(b)、(c)、(d)示出本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。图5的(e)、(f)、(g)、(h)示出本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。

(实施例3)

对实施例3所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。

图6的(a)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图6的(b)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2、亮度光圈S以及正的第三组G3。

负的第一组G1具有平面朝向物体侧的平凹的负的第一透镜L1。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2。

在从通常观察状态(图6的(a))向近距观察状态(图6的(b))聚焦时，正的第二弯月透镜L2沿光轴AX向像侧(像面I)移动。

正的第三组G3具有双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5以及凸面朝向物体侧的平凸的正的第六透镜L6。正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5接合而构成接合透镜CL1。

在第三组G3的前方(物体侧)配置有亮度光圈S。亮度光圈S在聚焦时被固定于第三组G3。

在第三组G3中，在接合透镜CL1与第六透镜L6之间具有平行平板F1。在未图示的摄像元件的前表面粘贴了平行平板F2作为护罩玻璃CG。在本实施例中，在护罩玻璃CG的前表面(物体侧面)接合了第六透镜L6而形成接合透镜CL2。第六正透镜L6具有场镜的作用。

平行平板F1是用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者红外区域的滤波器。

图7的(a)、(b)、(c)、(d)示出本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。图7的(e)、(f)、(g)、(h)示出本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。

(实施例4)

对实施例4所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。

图8的(a)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图8的(b)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2、亮度光圈S以及正的第三组G3。

负的第一组G1具有平面朝向物体侧的平凹的负的第一透镜L1和平行平板F1。平行平板F1配置于第一组G1内的第一透镜L1的像面侧。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2。

在从通常观察状态(图8的(a))向近距观察状态(图8的(b))聚焦时，正的第二弯月透镜L2沿光轴AX向像侧(像面I)移动。

正的第三组G3具有双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4以及凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5。正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5接合而构成接合透镜CL1。

在第三组G3的前方(物体侧)配置有亮度光圈S。亮度光圈S在聚焦时被固定于第三组G3。另外，未图示的摄像元件的前表面具有平行平板F2及作为护罩玻璃CG的平行平板F3。平行平板F2与平行平板F3接合而构成接合元件CL2。

平行平板F1是用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者红外区域的滤波器。

图9的(a)、(b)、(c)、(d)示出本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。图9的(e)、(f)、(g)、(h)示出本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。

(实施例5)

对实施例5所涉及的内窥镜物镜光学系统进行说明。

图10的(a)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的通常观察状态下的透镜截面结构图。图10的(b)是本实施例所涉及的内窥镜物镜光学系统的近距观察状态下的透镜截面结构图。

内窥镜物镜光学系统具有从物体侧起依次配置的负的第一组G1、正的第二组G2、亮度光圈S以及正的第三组G3。

负的第一组G1具有平面朝向物体侧的平凹的负的第一透镜L1。正的第二组G2具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜L2。

在从通常观察状态(图10的(a))向近距观察状态(图10的(b))聚焦时，正的第二弯月透镜L2向像侧(像面I)移动。

在第二组G2的像侧(后方)配置有亮度光圈S。亮度光圈S与第二弯月透镜L2一体地向像侧(像面I)移动。

正的第三组G3具有双凸的正的第三透镜L3、双凸的正的第四透镜L4、凸面朝向像侧的负的第五弯月透镜L5以及凸面朝向物体侧的平凸的正的第六透镜L6。正的第四透镜L4与负的第五弯月透镜L5接合而构成接合CL1。

在第三组G3中，在接合透镜CL1与第六透镜L6之间具有平行平板F1。在未图示的摄像元件的前表面(像面I)粘贴了平行平板F2作为护罩玻璃CG。在本实施例中，在护罩玻璃CG的前表面(物体侧面)接合了第六透镜L6而构成接合透镜CL2。第六透镜L6具有场镜的作用。

平行平板F1是用于截止特定波长、例如YAG激光的1060nm、半导体激光的810nm或者红外区域的滤波器。

图11的(a)、(b)、(c)、(d)示出本实施例的通常观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。图11的(e)、(f)、(g)、(h)示出本实施例的近距观察状态下的球面像差(SA)、像散(AS)、畸变像差(DT)、倍率色像差(CC)。

下面，示出上述各实施例的数值数据。关于记号，r是各透镜面的曲率半径，d是各透镜面间的间隔，ne是各透镜的针对e线的折射率，νd是各透镜的阿贝数，Fno是有效光圈值，2ω是全视角，IH是像高。光圈是亮度光圈。

数值实施例1

单位mm

面数据

各种数据

数值实施例2

单位mm

面数据

各种数据

数值实施例3

单位mm

面数据

各种数据

数值实施例4

单位mm

面数据

各种数据

数值实施例5

单位mm

面数据

各种数据

下面的表1中示出各实施例的结构中的条件式(1)至(6)的条件式对应值。

条件式(1)G2f/FL

条件式(2)G1f/G2f

条件式(3)(R3-R4)/(R3+R4)

条件式(4)V2/FL

条件式(5)f31/f32

条件式(6)G3f/FL

(表1)

以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是本发明并非只限于这些实施方式，在不脱离其主旨的范围内，适当组合这些实施方式的结构而构成的实施方式也在本发明的范畴内。

此外，上述的内窥镜物镜光学系统也可以同时满足多个结构。这样的话，在得到良好的内窥镜物镜光学系统的方面是优选的。另外，优选的结构的组合是任意的。另外，对于各条件式，也可以仅限定进一步被限定的条件式的数值范围的上限值或下限值。

(附录)

此外，从这些实施例导出以下结构的发明。

(附录1)

一种内窥镜物镜光学系统，其特征在于，

具有从物体侧起依次配置的负的第一组、正的第二组以及正的第三组，

通过第二组从物体侧向像侧移动，来进行从远距离物点向近距离物点的聚焦，

第一组具有负的第一透镜，

第二组具有凸面朝向像侧的正的第二弯月透镜，

第三组具有从物体侧起依次配置的正的第三透镜、以及由正的第四透镜与负的第五透镜粘接而成的接合透镜。

(附录2)

附录1中记载的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，满足下述条件式(1)、(2)、(3)以及(4)中的至少任一个。

8<G2f/FL<35 (1)

-0.16<G1f/G2f<-0.04 (2)

0≤(R3-R4)/(R3+R4)<0.2 (3)

0.1<V2/FL<0.4 (4)

在此，

FL是远点观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距，

G1f是第一组的焦距，

G2f是第二组的焦距，

R3是第二组的透镜的物体侧面的曲率半径，

R4是第二组的透镜的像侧面的曲率半径，

V2是第二组的移动量(从远距离物点向近距离物点聚焦时)。

(附录3)

附录1或2中记载的内窥镜物镜光学系统，其特征在于，满足下述条件式(5)和(6)中的至少任一个。

-1.2<f31/f32<-0.7 (5)

2.5<G3f/FL<4.5 (6)

在此，

f31是构成第三组的接合透镜的正透镜的焦距，

f32是构成第三组的接合透镜的负透镜的焦距，

G3f是第三组的焦距，

FL是远点观察时的内窥镜物镜光学系统整个系统的焦距。

产业上的可利用性

如上所述，本发明适于具有被缩短的全长、较小的外径以及良好的光学性能、并且能够搭载聚焦机构(透镜可动机构)的内窥镜物镜光学系统。

附图标记说明

G1：第一组；G2：第二组；G3：第三组；S：亮度光圈；L1-L6：透镜；F1、F2、F3：滤波器(平行平板)；CG：护罩玻璃；CL1、CL2：接合透镜；AX：光轴；I：像面(摄像面)。