专利名称：内窥镜的物镜的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种内窥镜的物镜，特别涉及一种除了能够进行通常的广角观察之外还能够进行放大观察的内窥镜的物镜。
背景技术：
以往，关于在内窥镜中使用的、具有变焦作用的物镜，具有以下所示出的物镜。1) 一般是用于使内窥镜主体靠近对象被摄体而改变倍率的物镜。作为这种通过改变工作距离(WD)而进行靠近放大的例子，具有专利文献1所公开的物镜。2)作为用于以恒定的工作距离(WD)变焦的物镜，例如具有专利文献2所公开的物
^Mi ο3)作为用于以恒定的工作距离变焦并且通过改变工作距离(WD)而进行靠近放大的物镜，例如专利文献3所公开的物镜。另一方面，在内窥镜以外的领域中，作为具有变焦作用的设备，众所周知摄像机。 作为摄像机用物镜的例子，具有专利文献4所公开的物镜。此外，作为除光学变焦以外的方法，还众所周知电子放大图像的电子放大。专利文献专利文献1 日本特公昭61-44283号公报专利文献2 日本特开2002-14285号公报专利文献3 日本特开昭58-193512号公报专利文献4 日本特开2000-206407号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，在适用于内窥镜的物镜中，没有分别独立地具有变焦功能和调焦功能的物镜。专利文献1、专利文献2均具有简易的变焦功能，而不是分别独立地具有变焦功能和调焦功能。专利文献1所记载的物镜将在变焦中改变工作距离这一点利用于靠近放大，而不能以恒定的工作距离进行变焦。专利文献2所记载的物镜能够以恒定的工作距离进行变焦，但不能通过改变工作距离来进行对焦。而且，在广角侧，亮度光阑和第1透镜组透镜之间的间隔较大，第1透镜的外径容易变大，不利于内窥镜顶端部的小型化。此外，在专利文献3所记载的物镜中，广角侧的视场角Οω)为60°至80°左右， 对于内窥镜来说在近几年是不够的。同样，专利文献4所记载的物镜用于摄像机，广角侧的视场角Οω)为阳°左右而对于内窥镜是不够的。此外，在电子放大中，由于显示像素数变少而不能避免图像质量变差。另外，在本发明中，如下定义变焦和调焦。
变焦是指，在将自物体至像面的距离保持为恒定的情况下使整个系统的焦距改变并改变成像倍率。例如，在相对于被摄体固定内窥镜主体的情况下改变倍率。调焦是指，校正工作距离(WD)的改变所带来的焦点位置的移动并将其保持为恒定。例如，自相对于远方的对象被摄体处于对焦的状态起，使内窥镜主体靠近对象被摄体侧并相对于对象被摄体对焦。本发明是鉴于以往技术的这种问题而完成的，其目的在于提供一种内窥镜的物镜，该内窥镜的物镜适用于内窥镜并分别独立地具有变焦功能和调焦功能，并且能够进行放大观察。用于解决问题的方案为了解决上述问题，本发明提供一种内窥镜的物镜，其特征在于，上述内窥镜的物镜的广角端的视场角O ω)为100°以上，自物体侧起依次具有正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组，第3透镜组包括正的第3-1透镜组和正的第3-2透镜组，至少第2透镜组中的透镜组移动，并进行以下(1)、(2)；(1)改变整个系统的焦距；以及(2)校正焦距变化带来的像位置的移动；第2透镜组、第3透镜组中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，并进行以下(3)；(3)校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动。以下，说明采用上述结构的理由和作用。欲实现具有变焦功能和调焦功能、同时小型且具有较宽视场角的光学系统，重要的是光学系统的基本结构的选择。在最简易的两组变焦中，难以同时实现变焦功能和小型化。虽然透镜组数越多越有利于具有变焦功能和调焦功能，但结果导致透镜结构复杂，作为内窥镜用并不优选。在本发明中，作为基本结构，自物体侧起依次具有正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组，变焦作用是移动至少包含第2透镜组中的透镜组的两组以上且使整个系统的焦距改变，并且校正焦距变化带来的像位置的移动。因此，能够在将工作距离保持为恒定的情况下使成像倍率改变，从而能够进行放大观察。另外，透镜组的正、负意指透镜组的折射力的正、负。以下相同。第2透镜组、第3透镜组中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，由此起到调焦作用。校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动，并将焦点位置保持为恒定。因此，使内窥镜主体靠近对象被摄体侧并相对于对象被摄体对焦，结果能够实现通过靠近进行的放大观察。第1透镜组固定，将透镜直径相对较小的透镜组作为移动组，由此能够使包含机械结构的物镜小型化。作为内窥镜用，优选的是广角侧的视场角Οω)为100°以上。此外，优选的是，第2透镜组具有亮度光阑。通过配置位于光学系统的大致中央部的亮度光阑，而将整个系统中的轴外光线抑制得较低。特别是，在如本发明那样视场角较宽的光学系统的情况下，重要的是将第1透镜组的透镜直径设为较小。通过在第2透镜组中配置亮度光阑，能够将相邻的第1透镜组的轴外光线也抑制的相对较低，从而作为内窥镜用的光学系统是优选的。此外，在第2透镜组中轴外的光线高度变得最低，从而能够减小移动组的透镜直径。此外，优选的是，上述内窥镜的物镜满足以下的条件。0. 4 < (D12t-D12w)/fw < 1. 4 · · · (1)0. 02 < Δ Dwd/fw <0.4· · · (2)0 < (rb+ra) / (rb_ra) <2· · · (3)-0. 7 < l/β wd < 0. 2· · · (4)其中，fw为广角端下的整个系统的焦距，是工作距离为远端下的值，D12w为广角端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，D12t为远摄端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，ADwd为自远端向近端改变工作距离时的移动组的移动量，设向像侧移动的方向为+符号，ra为第1透镜组的第1透镜的像侧面的曲率半径，rb为第1透镜组的第2透镜的物体侧面的曲率半径，β wd为改变工作距离时的移动组的成像倍率，是广角端并且工作距离为远端下的值。若满足条件式(1) (4)则更为优选。条件式(1)与变焦作用相关，限定在变焦时移动的透镜组的移动量。若超过条件式(1)的下限0. 4，则难以获得利用变焦的足够的变焦比。若超过上限 1.4，则虽然有利于确保变焦比，但透镜的整个长度变长，在内窥镜用中并不优选。条件式O)与调焦作用相关，限定在调焦时移动的透镜组的移动量。若超过条件式O)的下限0.02，则不能进行足够的靠近观察。若超过上限0.4，则虽然有利于靠近观察，但透镜的整个长度变长，在内窥镜用中并不优选。条件式(3)与第1透镜组的小型化相关，限定透镜顶端部的透镜形状。若超过条件式(3)的上限2，则入射光瞳变远，第1透镜组的透镜直径容易变大。 此外，不利于广视场角化。若超过下限0，则虽然有利于透镜直径的小型化，但容易产生轴外的高次像差，故不优选。条件式(4)与调焦作用相关，限定在调焦时移动的透镜组的成像倍率。若超过条件式(4)的下限-0. 7或上限0. 2的任意一者，则焦点位置相对于移动量的校正效果变差，导致调焦作用的效率变差。此外，优选的是，本发明提供一种内窥镜的物镜，其特征在于，上述内窥镜的物镜的广角端的视场角O ω)为100°以上，自物体侧起依次具有正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组，第2透镜组具有亮度光阑，第3透镜组包括正的第3-1透镜组和正的第3-2透镜组，至少第2透镜组中的透镜组移动，并进行以下(1)、O)；(1)改变整个系统的焦距；以及(2)校正焦距变化带来的像位置的移动；
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第2透镜组、第3透镜组中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，并进行以下(3)；(3)校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动；
上述内窥镜的物镜还满足以下的条件。0. 4 < (D12t-D12w)/fw < 1. 4 · · · (1)0. 02 < Δ Dwd/fw <0.4· · · (2)0 < (rb+ra) / (rb~ra) <2· · · (3)-0. 7 < l/β wd < 0. 2· · · (4)其中，fw为广角端下的整个系统的焦距，是工作距离为远端下的值，D12w为广角端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，D12t为远摄端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，ADwd为自远端向近端改变工作距离时的移动组的移动量，设向像侧移动的方向为+符号，ra为第1透镜组的第1透镜的像侧面的曲率半径，rb为第1透镜组的第2透镜的物体侧面的曲率半径，β wd为改变工作距离时的移动组的成像倍率，是广角端并且工作距离为远端下的值。此外，优选的是，在进行通常的远处观察之后，将工作距离自较长的一侧改变成较短的一侧并近进行近处观察，而且在将工作距离保持在近处观察的情况下使整个系统的焦距改变，从而能够进行更高倍率的放大观察。这涉及具体的使用方法。根据上述使用方法，能够进行较宽视场范围下的观察、及以近距离放大观察对象被摄体，而且还能够在将内窥镜保持为恒定距离的情况下进行高倍率的观察。在靠近放大之后能够进行光学变焦的本发明与电子变焦相比，不具有图像质量下降的问题。当然，若在本发明的基础上加入电子变焦则更为优选。此外，优选的是，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2透镜组向像侧移动，第3-1透镜组以与第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例1及实施例7对应。该结构为在具有变焦功能和调焦功能的同时移动组为合计两组，是简易结构。另外，也可以取代第3-1透镜组以自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，使第3-2透镜组向物体侧移动。但是，第3-2透镜组的尺寸较大，不利于移动。最优选的是，亮度光阑配置于第2透镜组。此外，优选的是，第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2透镜组向像侧移动，第1-2透镜组以与第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例2对应。该结构通过以不同透镜组分担变焦功能和调焦功能，能够使机械结构、控制系统简化。最优选的是，亮度光阑配置于第2透镜组。此外，优选的是，第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第1-2透镜组向物体侧移动，并第2透镜组向像侧移动，第3-1透镜组以与第1-2透镜组、第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例3对应。该结构通过以三个组分担变焦功能，而有利于高变焦化。最优选的是，亮度光阑配置于第2透镜组。此外，优选的是，第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第1-2透镜组向物体侧移动，第2透镜组以与第1-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例4对应。该结构为在具有变焦功能和调焦功能的同时移动组为合计两组，是简易结构。最优选的是，亮度光阑配置于第2透镜组。此外，优选的是，根据上述技术方案1、2、4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于，第2透镜组包括负的第2-1透镜组和负的第2-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2-1透镜组向物体侧移动，第2-2透镜组向像侧移动，第3透镜组以与第2-1透镜组、第2-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第2-2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例5对应。在该结构中，第2-2透镜组为小型并有利于移动。最优选的是，亮度光阑配置于第 2透镜组。此外，优选的是，第2透镜组包括正的第2-1透镜组和负的第2-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2-2透镜组向像侧移动，第2-1透镜组以与第2-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第2-2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。该结构与后述的实施例6对应。该结构在具有变焦功能和调焦功能的同时移动组为合计两组，是简易结构。此外， 由于移动最小型的透镜组，因此有利于包含机械结构的物镜的小型化。最优选的是，亮度光阑配置于第2透镜组。发明的效果根据本发明，能够提供一种内窥镜的物镜，该内窥镜的物镜适用于内窥镜并分别独立地具有变焦功能和调焦功能，并且能够进行放大观察。
图1是本发明的实施例1的内窥镜的物镜在不同工作距离情况下的广角端、中间状态、远摄端的透镜剖视图。图2是本发明的实施例2的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。图3是本发明的实施例3的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。图4是本发明的实施例4的内窥镜的物镜在广角端改变了工作距离的情况下的、 以及在近端的广角端、中间状态、远摄端的透镜剖视图。图5是本发明的实施例5的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。图6是本发明的实施例6的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。图7是本发明的实施例6的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。图8是表示实施例1的图1的(a) (c)的状态下的球面像差、像散、倍率色像差、 畸变像差的图。图9是表示实施例1的图1的(d) (f)的状态下的球面像差、像散、倍率色像差、 畸变像差的图。图10是实施例2的与图8相同的图。图11是实施例2的与图9相同的图。图12是实施例3的与图8相同的图。图13是实施例3的与图9相同的图。图14是表示实施例4的图4的(a) (c)的状态下的球面像差、像散、倍率色像差、畸变像差的图。图15是表示实施例4的图4的(c) (e)的状态下的球面像差、像散、倍率色像差、畸变像差的图。图16是实施例5的与图14相同的图。图17是实施例5的与图15相同的图。图18是实施例6的与图14相同的图。图19是实施例6的与图15相同的图。图20是实施例7的与图14相同的图。图21是实施例7的与图15相同的图。
具体实施例方式以下，说明本发明的内窥镜的物镜的实施例1 7。在图1中分别示出实施例1的内窥镜的物镜的工作距离为远端(a) (C)、及近端 (d) (f)的情况下的广角端(a)、(d)、中间状态(b)、(e)、远摄端(c)、(f)的透镜剖视图。 以Gl表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以G31表示第3透镜组G3的第3-1透镜组，以G32表示第3_2透镜组。此外，以S表示孔径光阑，以I 表示像面。而且，图中的P表示假想激光截止滤光片，红外截止滤光片，光学低通滤光器等光学构件，C表示玻璃盖片，D表示CCD芯片密封玻璃，F表示杂光光阑。在图1的(a) (b)、(b) (c)中，箭头概略地表示透镜组的移动方向，图1的(d)中的箭头表示将工作距离自远端改变到近端时的透镜组的移动方向。另外，在这些透镜剖视图(a) (c)中，为了使附图简单化，仅在图1的(a)中示出以上的附图标记，而在其他附图中省略表示。而且在附图中省略了光学面的面编号及面间隔。另外，以上的附图标记、箭头、图示方法在其他实施例2 7(图2 图7)中也相同。另外，在后述中说明实施例1 7的数值数据，关于面编号，以“No”表示自第1透镜组Gl的顶端面起数的光学面的面编号，以“r”表示曲率半径，以“d”表示面间隔或空气间隔，以“nd”表示d线的折射率，以“vd”表示阿贝数。曲率半径、面间隔、焦距的单位为mm。如图1所示，实施例1的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凸面朝向物体侧的负凹凸透镜与双凸正透镜的接合透镜、以及双凸正透镜，该第2透镜组G2在物体侧一体地配置有孔径光阑S并包括凹面朝向物体侧的正凹凸透镜与双凹负透镜的接合透镜，该第3透镜组G3 包括双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第3透镜组G3的物体侧的接合透镜构成正的第3-1透镜组G31，像侧的接合透镜构成正的第3-2透镜组G32。另外，在第1透镜组Gl的平凹负透镜与接合透镜之间以及在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第 3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I 位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、6、10、13、18、22、 26,27,30,31表示的平面为杂光光阑F。图1的(a)是在广角端下工作距离为30mm的远端，(b)是在中间状态下工作距离为30mm的远端，(c)是在远摄端下工作距离为30mm的远端，(d)是在广角端下工作距离为 15mm的近端，(e)是在中间状态下工作距离为15mm的近端，(f)是在远摄端下工作距离为 15mm的近端。在远端，自广角端成为远摄端的期间，第1透镜组G1、第3-2透镜组G32固定， 第2透镜组G2单调地向像侧移动，第3-1透镜组G31 —边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边向像侧移动直到成为中间状态，并自中间状态成为远摄端的期间向物体侧移动， 在广角端和远端成为相同的位置。当自远端向近端改变工作距离时，在图1的(a) (C)各自的状态下，向像侧移动第3-1透镜组G31。S卩，在近端，自广角端成为远摄端的期间，第2透镜组G2与远端的情况相同地单调地向像侧移动，第3-1透镜组G31与远端的情况不同，按照比远端的轨迹靠近像侧的轨迹移动。该移动是使第3-1透镜组G31 —边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边向像侧移动直到成为中间状态，并在自中间状态成为远摄端的期间向物体侧移动，在远摄端位于比广角端靠近像侧的位置。在图8的(a)、(b)、(c)中示出该实施例1在图1的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图9的(a)、(b)、(c)中示出在图1的(d)、(e)、(f)状态下的像差曲线图。在像差曲线图中，除了畸变像差以外，横轴为像差量(mm)。此外，畸变像差的横轴为像差量(％)。 此外，“FIY”为像高(mm)。此外，像差曲线的波长单位为nm。以下相同。接着，在图2中示出实施例2的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。以Gl 表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以Gll表示第1 透镜组Gl的第1-1透镜组，以G12表示第1-2透镜组，以G31表示第3透镜组G3的第3_1 透镜组，以G32表示第3-2透镜组。如图2所示，实施例2的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、双凹负透镜与双凸正透镜的接合透镜、以及双凸正透镜，该第2透镜组G2在物体侧一体地配置有孔径光阑S并包括凹面朝向物体侧的正凹凸透镜与双凹负透镜的接合透镜，该第3透镜组G3包括双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第1透镜组Gl的平凹负透镜构成负的第1-1透镜组G11，接合透镜与双凸正透镜构成正的第1-2透镜组G12，第3透镜组G3的物体侧的接合透镜构成正的第3_1透镜组G31，像侧的接合透镜构成正的第3-2透镜组G32。另外，在第1透镜组Gl的平凹负透镜与接合透镜之间以及在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第 3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I 位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、6、10、13、18、22、 26、27、30、31表示的平面为杂光光阑F。图2的(a)是在广角端下工作距离为30mm的远端，(b)是在中间状态下工作距离为30mm的远端，(c)是在远摄端下工作距离为30mm的远端，(d)是在广角端下工作距离为 15mm的近端，(e)是在中间状态下工作距离为15mm的近端，(f)是在远摄端下工作距离为 15mm的近端。在远端，在自广角端成为远摄端的期间，第1-1透镜组G11、第3透镜组G3固定，第1-2透镜组G12单调地向物体侧移动，第2透镜组G2单调地向像侧移动。当自远端向近端改变工作距离时，在图2的(a) (C)各自的状态下，向像侧移动第3-1透镜组G31。在图10的(a)、(b)、(c)中示出该实施例2在图2的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图11的(a)、(b)、(c)中示出在图2的(d)、(e)、(f)状态下的像差曲线图。接着，在图3中示出实施例3的内窥镜的物镜的与图1相同的透镜剖视图。以Gl 表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以Gll表示第1 透镜组Gl的第1-1透镜组，以G12表示第1-2透镜组，以G31表示第3透镜组G3的第3_1 透镜组，以G32表示第3-2透镜组。如图3所示，实施例3的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凸面朝向物体侧的负凹凸透镜与双凸正透镜的接合透镜、以及双凸正透镜，该第2透镜组G2在物体侧一体地配置有孔径光阑S并包括凹面朝向物体侧的正凹凸透镜与双凹负透镜的接合透镜，该第3透镜组G3
12包括双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第1透镜组Gl的平凹负透镜构成负的第1-1透镜组G11， 接合透镜与双凸正透镜构成正的第1-2透镜组G12，第3透镜组G3的物体侧的接合透镜构成正的第3-1透镜组G31，像侧的接合透镜构成正的第3-2透镜组G32。另外，在第1透镜组Gl的平凹负透镜与接合透镜之间以及在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I位于CCD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号 3、6、10、13、18、22、26、27、30、31表示的平面为杂光光阑F。图3(a)是在广角端下工作距离为30mm的远端，(b)是在中间状态下工作距离为 30mm的远端，(c)是在远摄端下工作距离为30mm的远端，(d)是在广角端下工作距离为 15mm的近端，(e)是在中间状态下工作距离为15mm的近端，(f)是在远摄端下工作距离为 15mm的近端。在远端，自广角端成为远摄端的期间，第1-1透镜组G11、第3-2透镜组G32 固定，第1-2透镜组G12单调地向物体侧移动，第2透镜组G2单调地向像侧移动，第3_1透镜组G31 —边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边向像侧移动直到成为中间状态，并在自中间状态成为远摄端的期间一边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边向物体侧移动， 在远摄端位于比广角端靠物体侧的位置。当自远端向近端改变工作距离时，在图3的(a) (C)各自的状态下，向像侧移动第3-1透镜组G31。即，在近端，在自广角端成为远摄端的期间，第1-2透镜组G12和第2透镜组G2与远端的情况相同地单调地向像侧移动，第3-1透镜组G31与远端的情况不同，按照比远端的轨迹靠近像侧的轨迹移动。该移动是使第3-1透镜组G31 —边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边向像侧移动直到成为中间状态，并在自中间状态成为远摄端的期间向物体侧移动，在远摄端位于比广角端稍靠像侧的位置。在图12的(a)、(b)、(c)中示出该实施例3在图3的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图13的(a)、(b)、(c)中示出在图3的(d)、(e)、(f)状态下的像差曲线图。在图4中示出实施例4的内窥镜的物镜的工作距离为远端、中间距离及近端的情况下的、各自在广角端的透镜剖视图(a)、(b)、(c)、以及工作距离为近端的情况下的、在中间状态与远摄端的透镜剖视图(d)、(e)。以Gl表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2 透镜组，以G3表示第3透镜组，以Gll表示第1透镜组Gl的第1_1透镜组，以G12表示第 1-2透镜组。如图4所示，实施例4的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凹面朝向物体侧的正凹凸透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，该第2透镜组G2在物体侧一体地配置有孔径光阑S并包括凸面朝向物体侧的负凹凸透镜与凸面朝向物体侧的正凹凸透镜的接合透镜，该第3透镜组G3包括双凸正透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第1透镜组Gl的平凹负透镜与正凹凸透镜构成负的第1-1 透镜组G11，接合透镜构成正的第1-2透镜组G12。另外，在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、15、16、22表示的平面为杂光光阑F。
图4(a)是在广角端下工作距离为15mm的远端，(b)是在广角端下工作距离为 5mm的中间距离，(c)是在广角端下工作距离为2. 47641mm的近端，(d)是在工作距离为 2. 47641mm的近端为中间状态，(e)是在工作距离为2. 47641mm的近端为远摄端。在近端， 在自广角端成为远摄端的期间，第1-1透镜组G11、第3透镜组G3固定，第1-2透镜组G12 单调地向物体侧移动，第2透镜组G2 —边扩宽其与第1-2透镜组G12之间的间隔一边单调地向物体侧移动((c) (e))。当在广角端自远端向近端改变工作距离时，向像侧移动第2透镜组G2 ((a)
(C))。在图14的(a)、(b)、(c)中示出该实施例4在图4的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图15的(a)、(b)、(c)中示出在图4的(c)、(d)、(e)状态下的像差曲线图。接着，在图5中示出实施例5的内窥镜的物镜的与图4相同的透镜剖视图。以Gl 表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以G21表示第2 透镜组G2的第2-1透镜组，以G22表示第2-2透镜组。如图5所示，实施例5的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凹面朝向物体侧的正凹凸透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，该第2透镜组G2在物体侧配置有孔径光阑S并包括凹面朝向物体侧的负凹凸透镜、以及凸面朝向物体侧的负凹凸透镜与凸面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，该第3透镜组G3包括双凸正透镜、以及凹面朝向物体侧的正凹凸透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第2透镜组G2 的单独的负凹凸透镜构成负的第2-1透镜组G21，接合透镜构成负的第2-2透镜组G22。孔径光阑S—体地配置于单独的负凹凸透镜的物体侧。另外，在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、4、5、19、20^6表示的平面为杂光光阑F。图5的(a)是在广角端下工作距离为15mm的远端，(b)是在广角端下工作距离为2. 5mm的中间距离，(c)是在广角端下工作距离为1. 58mm的近端，(d)是在工作距离为 1.58mm的近端为中间状态，(e)是在工作距离为1. 58mm的近端为远摄端。在近端，在自广角端成为远摄端的期间，第1透镜组Gl固定，第2-1透镜组G21单调地向物体侧移动，第 2-2透镜组G22单调地向像侧移动，第3透镜组G3 —边扩宽其与第2_2透镜组G22之间的间隔一边单调地向像侧移动((c) (e))。当在广角端自远端向近端改变工作距离时，向像侧移动第2-2透镜组G22((a)
(C)))。在图16的(a)、(b)、(c)中示出该实施例5在图5的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图17的(a)、(b)、(c)中示出在图5的(c)、(d)、(e)状态下的像差曲线图。接着，在图6中示出实施例6的内窥镜的物镜的与图4相同的透镜剖视图。以Gl 表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以G21表示第2 透镜组G2的第2-1透镜组，以G22表示第2-2透镜组。如图6所示，实施例6的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凹面朝向物体侧的正凹凸透
14镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，该第2透镜组G2包括双凸正透镜以及双凹负透镜与凸面朝向物体侧的正凹凸透镜的接合透镜并在该双凸正透镜和该接合透镜之间配置有孔径光阑S，该第3透镜组G3包括双凸正透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第2透镜组G2的双凸正透镜构成正的第2-1 透镜组G21，接合透镜构成负的第2-2透镜组G22。孔径光阑S配置在接合透镜的最靠物体侧的透镜面的面顶位置。另外，在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件 P，在其第3透镜组G3的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃 D，像面I位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、4、5、11、 19,20,26表示的平面为杂光光阑F。图6的(a)是在广角端下工作距离为15mm的远端，(b)是在广角端下工作距离为2. 5mm的中间距离，(c)是在广角端下工作距离为1. 58mm的近端，(d)是在工作距离为 1.58mm的近端为中间状态，(e)是在工作距离为1. 58mm的近端为远摄端。在近端，在自广角端成为远摄端期间，第1透镜组G1、第3透镜组G3固定，第2-1透镜组G21单调地向像侧移动，第2-2透镜组G22 —边减少其与第2-1透镜组G21之间的间隔一边单调地向像侧移动((c) (e))。当在广角端自远端向近端改变工作距离时，向像侧移动第2-2透镜组G22((a)
(C)))。在图18的(a)、(b)、(c)中示出该实施例6在图6的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图19的(a)、(b)、(c)中示出在图6的(c)、(d)、(e)状态下的像差曲线图。接着，在图7中示出实施例7的内窥镜的物镜的与图4相同的透镜剖视图。以Gl 表示该物镜的第1透镜组，以G2表示第2透镜组，以G3表示第3透镜组，以G31表示第3 透镜组G3的第3-1透镜组，以G32表示第3-2透镜组。如图7所示，实施例7的内窥镜的物镜包括正的第1透镜组G1、负的第2透镜组 G2、以及正的第3透镜组G3，该第1透镜组Gl包括平凹负透镜、凹面朝向物体侧的正凹凸透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，该第2透镜组G2在物体侧一体地配置有孔径光阑S并包括双凹负透镜与凸面朝向物体侧的正凹凸透镜的接合透镜，该第3透镜组G3包括两个双凸正透镜、以及双凸正透镜与凹面朝向物体侧的负凹凸透镜的接合透镜，第3透镜组G3的物体侧的两个双凸正透镜构成正的第3-1透镜组G31， 接合透镜构成正的第3-2透镜组G32。另外，在第1透镜组Gl的平凹负透镜与正凹凸透镜之间以及在第3透镜组G3的像侧配置有激光截止滤光片等光学构件P，在其第3透镜组G3 的像侧的光学构件P的像侧接合有玻璃盖片C和CXD芯片密封玻璃D，像面I位于CXD芯片密封玻璃D的背后。此外，用后述的数值数据中的面编号3、4、20、21、27表示的平面为杂光光阑F。图7的(a)是在广角端下工作距离为12mm的远端，(b)是在广角端下工作距离为 6mm的中间距离，(c)是在广角端下工作距离为3mm的近端，(d)是在工作距离为3mm的近端为中间状态，(e)是在工作距离为3mm的近端为远摄端。在近端，在自广角端成为远摄端的期间，第1透镜组G1、第3-2透镜组G32固定，第2透镜组G2单调地向像侧移动，第3_1 透镜组G31 —边减少其与第2透镜组G2之间的间隔一边单调地向像侧移动((c) (e))。当在广角端自远端向近端改变工作距离时，向像侧移动第3-1透镜组G31((a) (C))。在图20的(a)、(b)、(c)中示出该实施例7在图7的(a)、(b)、(c)状态下的像差曲线图，在图21的(a)、(b)、(c)中示出在图7的(c)、(d)、(e)状态下的像差曲线图。以下，示出上述实施例1 7的数值数据。在以下的表中，“INF”表示无穷大。“WD” 表示工作距离，“f”表示整个系统的焦距，“2 ω”表示视场角(° )，“而0”表示有效F序号， “ ΙΗ”表示像高。“WF”表示在广角端下工作距离为远端，“MF”表示在中间状态下工作距离为远端，“TF”表示在远摄端下工作距离为远端，“WN”表示在广角端下工作距离为近端，“丽” 表示在中间状态下工作距离为近端，“ΤΝ”表示在远摄端下工作距离为近端，“丽”表示在广角端下工作距离戈实施例权利要求
1.一种内窥镜的物镜，其特征在于，上述内窥镜的物镜的广角端的视场角O ω)为100°以上， 自物体侧起依次具有正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组， 第3透镜组包括正的第3-1透镜组和正的第3-2透镜组， 至少第2透镜组中的透镜组移动，并进行以下(1)、O)(1)改变整个系统的焦距；以及(2)校正焦距变化带来的像位置的移动；第2透镜组、第3透镜组中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，并进行以下(3)(3)校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动。
2.根据权利要求1所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 第2透镜组具有亮度光阑。
3.根据权利要求1所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 上述内窥镜的物镜满足以下条件 0. 4 < (D12t-D12w)/fw < 1. 4 0. 02 < Δ Dwd/fw <0.4 0 < (rb+ra) / (rb-ra) < 2 -0. 7 < l/β wd < 0. 2 其中，fw为广角端下的整个系统的焦距，是工作距离为远端下的值， D12w为广角端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔， D12t为远摄端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，ADwd为自远端向近端改变工作距离时的移动组的移动量，设向像侧移动的方向为+ 符号，ra为第1透镜组的第1透镜的像侧面的曲率半径， rb为第1透镜组的第2透镜的物体侧面的曲率半径，β wd为改变工作距离时的移动组的成像倍率，是广角端并且工作距离为远端下的值。
4.一种内窥镜的物镜，其特征在于，上述内窥镜的物镜的广角端的视场角O ω)为100°以上，自物体侧起依次具有正的第1透镜组、负的第2透镜组、正的第3透镜组，第2透镜组具有亮度光阑，第3透镜组包括正的第3-1透镜组和正的第3-2透镜组， 至少第2透镜组中的透镜组移动，并进行以下(1)、O)(1)改变整个系统的焦距；以及(2)校正焦距变化带来的像位置的移动；第2透镜组、第3透镜组中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动，并进行以下(3)；(3)校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动； 上述内窥镜的物镜还满足以下条件`0. 4 < (D12t-D12w)/fw < 1. 4 · · · (1) 0. 02 < Δ Dwd/fw <0.4· · · (2)`0 < (rb+ra) / (rb-ra) <2· · · (3)-0. 7 < l/β wd < 0. 2· · · (4)其中，fw为广角端下的整个系统的焦距，是工作距离为远端下的值， D12w为广角端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔， D12t为远摄端下的第1透镜组和第2透镜组之间的间隔，ADwd为自远端向近端改变工作距离时的移动组的移动量，设向像侧移动的方向为+ 符号，ra为第1透镜组的第1透镜的像侧面的曲率半径， rb为第1透镜组的第2透镜的物体侧面的曲率半径，β wd为改变工作距离时的移动组的成像倍率，是广角端并且工作距离为远端下的值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于，在进行通常的远处观察之后，将工作距离自较长的一侧改变成较短的一侧并进行近处观察，而且在将工作距离保持在近处观察的情况下使整个系统的焦距改变，从而能够进行更高倍率的放大观察。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 以自广角侧向望远侧变化的方式，第2透镜组向像侧移动，第3-1透镜组以与第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动， 第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2透镜组向像侧移动，第1-2透镜组以与第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动， 第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第1-2透镜组向物体侧移动，并第2透镜组向像侧移动，第3-1透镜组以与第1-2透镜组、第2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第3-1透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 第1透镜组包括负的第1-1透镜组和正的第1-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第1-2透镜组向物体侧移动， 第2透镜组以与第1-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动， 第2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
10.根据权利要求1、2、4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于，第2透镜组包括负的第2-1透镜组和负的第2-2透镜组，以自广角侧向望远侧变化的方式，第2-1透镜组向物体侧移动，第2-2透镜组向像侧移动，第3透镜组以与第2-1透镜组、第2-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第2-2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的内窥镜的物镜，其特征在于， 第2透镜组包括正的第2-1透镜组和负的第2-2透镜组， 以自广角侧向望远侧变化的方式，第2-2透镜组向像侧移动，第2-1透镜组以与第2-2透镜组不同的轨迹移动，以校正焦距变化带来的像位置的移动，第2-2透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧变化的方式向像侧移动。
全文摘要
一种内窥镜的物镜，其分别独立地具有变焦功能和调焦功能并能够进行放大观察。广角端的视场角(2ω)为100°以上，自物体侧起依次具有正的第1透镜组(G1)、负的第2透镜组(G2)、正的第3透镜组(G3)，第3透镜组(G3)包括正的第3-1组(G31)和正的第3-2透镜组(G32)，至少第2透镜组(G2)中的透镜组移动，并(1)改变整个系统的焦距，(2)校正焦距变化带来的像位置的移动，第2透镜组(G2)、第3透镜组(G3)中的一个透镜组以工作距离(WD)自较长的一侧向较短的一侧移动的方式向像侧移动，并(3)校正工作距离的变化带来的焦点位置的移动。
文档编号G02B23/26GK102428401SQ20108002166
公开日2012年4月25日 申请日期2010年4月30日 优先权日2009年5月26日
发明者高头英泰, 鹈泽勉 申请人:奥林巴斯医疗株式会社