内窥镜用物镜光学系统及内窥镜的制作方法

摄影电影;光学设备的制造及其处理,应用技术1.本发明涉及一种内窥镜用物镜光学系统及内窥镜。背景技术：2.一直以来，在医疗领域中为了进行患者体内的观察和/或治疗等而使用了内窥镜。在日本专利第2596827号公报、日本专利第5635678号公报、日本专利第6266503号公报、日本专利第6313241号公报及日本特开2019-109356号公报中记载有能够用作内窥镜用物镜光学系统的透镜系统。技术实现要素：3.发明要解决的技术课题4.近年来，需要一种具有更宽的视角且更好地校正了包括色差在内的各种像差的内窥镜用物镜光学系统。5.本发明提供一种具有更宽的视角且更良好地校正包括色差在内的各种像差的内窥镜用物镜光学系统、及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜。6.用于解决技术课题的手段7.本发明的第1方式为一种内窥镜用物镜光学系统，其从物体侧向像侧依次包括具有负屈光力的前组、孔径光圈、及具有正屈光力的后组，前组仅具备从物体侧向像侧依次包括具有负屈光力的第1透镜、具有负屈光力的第2透镜、及具有正屈光力的第3透镜的3个透镜作为透镜，后组仅具备从物体侧向像侧依次包括具有正屈光力的第4透镜、具有正屈光力的第5透镜、及具有负屈光力的第6透镜的3个透镜作为透镜，第2透镜与第3透镜相互接合，第5透镜与第6透镜相互接合，在将前组的焦距设为fa，将后组的焦距设为fb时，满足由8.0＜|fb/fa|＜0.38ꢀꢀꢀ(1)9.表示的条件式(1)。10.本发明的第1方式中，优选满足下述条件式(1-1)。11.0＜|fb/fa|＜0.36ꢀꢀꢀ(1-1)12.本发明的第2方式在上述方式中，优选第1透镜的物体侧透镜面为平面。13.本发明的第3方式在上述方式中，将整个系统的焦距设为f时，优选满足下述条件式(2)，更优选满足下述条件式(2-1)。14.0＜|f/fa|＜0.18ꢀꢀꢀ(2)15.0＜|f/fa|＜0.15ꢀꢀꢀ(2-1)16.本发明的第4方式在上述方式中，将整个系统的焦距设为f时，优选满足下述条件式(3)，更优选满足下述条件式(3-1)，进一步满足下述条件式(3-2)。17.0＜|f/fb|＜0.45ꢀꢀꢀ(3)18.0.3＜|f/fb|＜0.45ꢀꢀꢀ(3-1)19.0.39＜|f/fb|＜0.43ꢀꢀꢀ(3-2)20.本发明的第5方式在上述方式中，将第1透镜的焦距设为f1时，优选满足下述条件式(4)，更优选满足下述条件式(4-1)。21.0＜|f1/fa|＜0.2ꢀꢀꢀ(4)22.0＜|f1/fa|＜0.19ꢀꢀꢀ(4-1)23.本发明的第6方式在上述方式中，将第2透镜与第3透镜的合成焦距设为f23时，优选满足下述条件式(5)，更优选满足下述条件式(5-1)。24.0＜|f23/fa|＜0.68ꢀꢀꢀ(5)25.0＜|f23/fa|＜0.56ꢀꢀꢀ(5-1)26.本发明的另一方式为内窥镜，其具备本发明的上述方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统。27.另外，本说明书的“由～构成，”、“由～构成。”意在包括所例举的构成要件以外，还可以包括实质上不具有屈光力的透镜、以及光圈、滤波器和盖玻璃等透镜以外的光学要素、以及透镜凸缘、镜筒等。28.另外，在本说明书中，“具有正屈光力的～组”是指作为组整体而具有正屈光力。同样地，“具有负屈光力的～组”是指作为组整体而具有负屈光力。“单透镜”是指没有接合的一个透镜。但是，复合非球面透镜(即，由球面透镜与形成在该球面透镜上的非球面形状的膜一体构成，并且作为整体发挥1个非球面透镜作用的透镜)不被视为接合透镜，而是作为1个透镜来处理。关于包含非球面的透镜，除非另有说明，否则在近轴区域考虑屈光力的符号以及透镜面的面形状。“整个系统”表示“内窥镜用物镜光学系统”。条件式中使用的“焦距”为近轴焦距。条件式的值是以d线为基准时的值。本说明书中记载的“d线”、“c线”、“f线”以及“h线”为亮线，d线的波长为587.56nm(纳米)，c线的波长为656.27nm(纳米)，f线的波长为486.13nm(纳米)，h线的波长为404.66nm(纳米)。29.发明效果30.根据上述方式，本发明的内窥镜用物镜光学系统及具备该内窥镜用物镜光学系统的内窥镜能够兼顾广角化和良好地校正包括色差在内的各种像差。附图说明31.图1是表示一示例性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统(实施例1的内窥镜用物镜光学系统)的结构和光路的剖视图。32.图2是实施例1的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。33.图3是表示实施例2的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。34.图4是实施例2的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。35.图5是表示实施例3的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。36.图6是实施例3的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。37.图7是表示实施例4的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。38.图8是实施例4的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。39.图9是表示实施例5的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。40.图10是实施例5的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。41.图11是表示实施例6的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图。42.图12是实施例6的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。43.图13是表示一示例性实施方式所涉及的内窥镜的概略结构的图。具体实施方式44.以下，参考附图对本发明的示例性实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的一示例性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统的包含光轴z的截面上的结构和光路的图，对应于后述实施例1的透镜结构。图1中，左侧为物体侧，右侧为像侧，光路表示轴上光束2和最大视角的光束3的各光路，还示出了光束3的主光线的半视角ω。图1所示的ω相当于最大全视角的半值。45.本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统沿着光轴z从物体侧向像侧依次由具有负屈光力的前组ga、孔径光圈st、及具有正屈光力的后组gb构成。通过从物体侧依次配置负透镜组、正透镜组，成为焦点后移(retro-focus)型透镜系统，成为能够确保后焦距并且能够适当地应对内窥镜所需的宽视角的光学系统。另外，图1所示的孔径光圈st并不一定表示大小及形状，而是表示光轴z上的位置。46.前组ga仅具备从物体侧向像侧依次由具有负屈光力的第1透镜l1、具有负的屈光力的第2透镜l2、及具有正屈光力的第3透镜l3构成的3个透镜作为透镜。第1透镜l1为单透镜。第2透镜l2与第3透镜l3相互接合而构成第1接合透镜ce1。通过第1透镜l1能够抑制畸变像差和像面弯曲。通过第1接合透镜ce1能够抑制轴上色差和倍率色差，有利于在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见光区域的整个区域抑制轴上色差和倍率色差。47.优选第1透镜l1的物体侧的透镜面为平面，在这种情况下，能够减小第1透镜l1的外径。并且，将第1透镜l1的物体侧透镜面设为平面时，能够提高制造性，并且，能够减少灰尘和/或液体等附着于第1透镜l1的物体侧的面。48.另外，图1的例子中，在第1透镜l1与第2透镜l2之间配置有光学部件pp1。光学部件pp1是入射面与出射面平行且不具有屈光力的部件，并不是透镜。在本示例性实施方式中，也可以采用省略了光学部件pp1的结构。另外，根据需要，也可以使光学部件pp1具有滤波器功能。49.后组gb仅具备从物体侧向像侧依次由具有正屈光力的第4透镜l4、具有正屈光力的第5透镜l5、及具有负屈光力的第6透镜l6构成的3个透镜作为透镜。第4透镜l4为单透镜。第5透镜l5与第6透镜l6相互接合而构成第2接合透镜ce2。通过第4透镜l4能够抑制球面像差。通过第2接合透镜ce2能够抑制倍率色差，有利于在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见区域的整个区域抑制倍率色差。50.另外，图1的例子中，在第6透镜l6与像面sim之间配置有光学部件pp2。光学部件pp2是入射面与出射面平行且不具有屈光力的部件，并不是透镜。光学部件pp2是假定了棱镜、滤波器和/或盖玻璃等的部件。另外，在光学部件pp2使用了使光路弯曲的棱镜的情况下，光路成为弯曲光路，但为了容易理解，图1中示出了光路展开图。在本示例性实施方式中，也可以采用省略了光学部件pp2的结构。51.对于本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统，将前组ga的焦距设为fa，将后组gb的焦距设为fb时，满足条件式(1)。通过将其保持在条件式(1)的范围内，能够适当地控制前组ga具有的负屈光力和后组gb具有的正屈光力之间的平衡，因此能够实现广角化的同时良好地抑制畸变像差及像面弯曲。另外，如果设为满足条件式(1-1)的结构，则能够成为更好的特性。52.0＜|fb/fa|＜0.38ꢀꢀꢀ(1)53.0＜|fb/fa|＜0.36ꢀꢀꢀ(1-1)54.并且，对于本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统，将整个系统的焦距设为f时，优选满足条件式(2)。通过将其保持在条件式(2)的范围内，能够适当地控制前组ga具有的负屈光力和后组g13具有的正屈光力之间的平衡，因此能够实现广角化的同时更良好地抑制畸变像差及像面弯曲。另外，如果设为满足条件式(2-1)的结构，则能够成为更好的特性。55.0＜|f/fa|＜0.18ꢀꢀꢀ(2)56.0＜|f/fa|＜0.15ꢀꢀꢀ(2-1)57.并且，本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统，优选满足条件式(3)。通过限制其成为条件式(3)的上限以上，能够适当地控制前组ga具有的负屈光力和后组gb具有的正屈光力之间的平衡，因此能够实现广角化的同时更良好地抑制像面弯曲。另外，如果设为满足条件式(3-1)的结构，则能够成为更好的特性，通过限制其成为条件式(3-1)的下限以下，有利于小型化。并且，如果设为满足条件式(3-2)的结构，则能够成为进一步更好的特性。58.0＜|f/fb|＜0.45ꢀꢀꢀ(3)59.0.3＜|f/fb|＜0.45ꢀꢀꢀ(3-1)60.0.39＜|f/fb|＜0.43ꢀꢀꢀ(3-2)61.并且，对于本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统，将第1透镜l1的焦距设为f1时，优选满足条件式(4)。通过设为条件式(4)范围内，能够实现广角化的同时更良好地抑制畸变像差及像面弯曲。另外，如果设为满足条件式(4-1)的结构，则能够成为更好的特性。62.0＜|f1/fa|＜0.2ꢀꢀꢀ(4)63.0＜|f1/fa|＜0.19ꢀꢀꢀ(4-1)64.并且，对于本示例性实施方式的内窥镜用物镜光学系统，将第2透镜与第3透镜的合成焦距设为f23时，优选满足条件式(5)。通过设为条件式(5)范围内，能够实现广角化的同时更良好地抑制球面像差及像面弯曲。另外，如果设为满足条件式(5-1)的结构，则能够成为更好的特性。65.0＜|f23/fa|＜0.68ꢀꢀꢀ(5)66.0＜|f23/fa|＜0.56ꢀꢀꢀ(5-1)67.上述优选结构和可能的结构可以任意组合，优选根据所需规格适当地选择性地使用。68.接着，对本发明的内窥镜用物镜光学系统的数值实施例进行说明。另外，考虑到内窥镜的使用状况，以下说明的实施例1～6的基本透镜数据和像差图表示观察在有限距离具有曲率的物体(未图示)时的情况。69.[实施例1][0070]图1中示出表示实施例1的内窥镜用物镜光学系统的结构和光路的剖视图，其图示方法如上所述，因此此处省略重复说明。将实施例1的内窥镜用物镜光学系统的基本透镜数据示于表1，将规格示于表2。表1中，sn一栏中示出将最靠近物体侧的面设为第1面并且随着朝向像侧而编号逐一增加时的面编号，r一栏中示出各面的曲率半径，d一栏中示出各面和与其像侧相邻的面在光轴上的面间隔。并且，nd一栏中示出各构成要件相对于d线的折射率，νd一栏中示出各构成要件的d线基准的色散系数。[0071]表1中，将凸面朝向物体侧的形状的面的曲率半径符号设为正，将凸面朝向像侧的形状的面的曲率半径符号设为负。表1中一同示出了物体、孔径光圈st、光学部件pp1以及光学部件pp2。表1中，在物体以及相当于孔径光圈st的面的面编号一栏中分别记载有obj、以及面编号和(st)这样的语句。表1中d的最下栏的值为表中最靠近像侧的面与像面sim之间的间隔。[0072]表2中，以d线基准示出整个系统的焦距f、空气换算距离下的整个系统的后焦距bf、f值fno.以及最大全视角2ω的值。2ω一栏的(°)表示单位为度。[0073]在各表的数据中，使用度作为角度单位，使用mm(毫米)作为长度单位，但光学系统也可以通过放大比例或缩小比例来使用，因此也可以使用其他适当的单位。并且，在以下所示的各表中记载了四舍五入到规定的位数的数值。[0074][表1][0075]实施例1[0076]snrdndvdobj12.000012.0000ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7821.17570.5800ꢀꢀ3∞0.35002.0010029.134∞0.0350ꢀꢀ5∞0.33001.9108235.2560.89221.23001.6989530.137-1.66080.6450ꢀꢀ8(st)∞0.0350ꢀꢀ9∞0.89001.4387594.6610-1.21330.1000ꢀꢀ11-3.89590.63001.8348142.7212-0.77680.35002.0006925.4613-1.90040.4003ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0181∞∞[0077][表2][0078]实施例1[0079]f0.892bf2.232fno.8.132ω(°)158.4[0080]图2中示出实施例1的内窥镜用物镜光学系统的各像差图。图2中从左开始依次表示球面像差、像散、畸变像差以及倍率色差。球面像差图中，分别用黑实线、长虚线、短虚线以及双点划线表示相对于d线、c线、f线以及h线的像差。像散图中，用实线表示弧矢方向相对于d线的像差，用短虚线表示子午方向相对于d线的像差。畸变像差图中，用实线表示相对于d线的像差。倍率色差图中，分别用长虚线、短虚线以及双点划线表示相对于c线、f线以及h线的像差。球面像差图的fno.表示f值，其他像差图的ω表示半视角。[0081]对于与上述实施例1相关的各数据的记号、含义、记载方法以及图示方法，除非另有说明，否则在以下实施例中也相同，因此在以下省略重复说明。[0082][实施例2][0083]关于实施例2的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图3，将基本透镜数据示于表3，将规格示于表4，将各像差图示于图4。[0084][表3][0085]实施例2[0086]snrdndvdobj12.000012.0000ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7821.17500.5600ꢀꢀ3∞0.35002.0010029.134∞0.0350∞∞5∞0.30001.9108235.2560.95301.23001.6989530.137-1.70900.6600ꢀꢀ8(st)∞0.0350ꢀꢀ9∞0.96001.4387594.6610-1.25000.1000ꢀꢀ11-3.84100.65001.8348142.7212-0.77800.30002.0006925.4613-1.81800.3977ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0170ꢀꢀ[0087][表4][0088]实施例2[0089]f0.888bf2.228fno.8.262ω(°)158.4[0090][实施例3][0091]关于实施例3的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图5，将基本透镜数据示于表5，将规格示于表6，将各像差图示于图6。[0092][表5][0093]实施例3[0094]snrdndvdobj12.000012.0000ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7821.17500.3900ꢀꢀ3∞0.35002.0010029.134∞0.0350ꢀꢀ5∞0.36001.9108235.2560.83201.39001.7173629.527-1.74200.6000ꢀꢀ8(st)∞0.0350ꢀꢀ9∞0.81001.4970081.5410-1.42600.1000ꢀꢀ11-3.84100.59001.8348142.7212-0.77800.31002.0006925.4613-1.81800.3960ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0211ꢀꢀ[0095][表6][0096]实施例3[0097]f0.899bf2.229fno.8.302ω(°)158.0[0098][实施例4][0099]关于实施例4的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图7，将基本透镜数据示于表7，将规格示于表8，将各像差图示于图8。[0100][表7][0101]实施例4[0102]snrdndvdobj10.169010.1690ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7820.94520.4252ꢀꢀ3∞0.35002.0006925.464∞0.0350ꢀꢀ5∞0.30001.9108235.2561.33461.03461.7888028.437-1.88750.6791ꢀꢀ8(st)∞0.0350ꢀꢀ9∞0.41011.4387594.6610-1.08730.1000ꢀꢀ11-2.23220.59221.5952267.7312-0.60610.30002.0006925.4613-1.03660.3893ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0161ꢀꢀ[0103][表8][0104]实施例4[0105]f0.891bf2.208fno.7.852ω(°)158.2[0106][实施例5][0107]关于实施例5的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图9，将基本透镜数据示于表9，将规格示于表10，将各像差图示于图10。[0108][表9][0109]实施例5[0110]snrdndvdobj11.192011.1920ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7820.96220.3873ꢀꢀ3∞0.35001.4874970.244∞0.0350ꢀꢀ5∞0.30001.8829940.7861.02280.93561.6889331.077-1.55440.5732ꢀꢀ8(st)∞0.0350ꢀꢀ9∞0.77231.4387594.6610-1.07830.1000ꢀꢀ11-3.24150.64701.5952267.7312-0.69350.30002.0006925.4613-1.20930.3974ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0142ꢀꢀ[0111][表10][0112]实施例5[0113]f0.886bf2.221fno.8.782ω(°)158.4[0114][实施例6][0115]关于实施例6的内窥镜用物镜光学系统，将结构和光路的剖视图示于图11，将基本透镜数据示于表11，将规格示于表12，将各像差图示于图12。[0116][表11][0117]实施例6[0118]snrdndvdobj12.000012.0000ꢀꢀ1∞0.35001.8829940.7821.20890.4943ꢀꢀ3∞0.35002.0006925.464∞0.0350ꢀꢀ5∞0.34971.9537532.3261.28841.50931.7888028.437-2.10350.8958ꢀꢀ8(st)∞0.0765ꢀꢀ9-2.05800.42441.4970081.5410-1.18060.1000ꢀꢀ1113.38190.63751.4970081.5412-0.70500.30002.0006925.4613-1.13190.3959ꢀꢀ14∞1.25001.5591953.9015∞1.25001.5591953.9016∞0.40001.4714465.4117∞0.0111ꢀꢀ[0119][表12][0120]实施例6[0121]f0.887bf2.221fno.8.252ω(°)158.6[0122]表13中示出实施例1～6的内窥镜用物镜光学系统的条件式(1)～(5)的对应值。实施例1～6将d线作为基准波长。表13中示出d线基准下的值。[0123][表13][0124]式编号条件式实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6(1)|fb/fa|0.1840.2210.2030.2110.3520.057(2)|f/fa|0.0730.0890.0830.0910.1480.023(3)|f/fb|0.3960.4030.4080.4290.4210.411(4)|f1/fa|0.1090.1340.1230.1090.1820.036(5)|f23/fa|0.3190.3980.3590.2920.5580.092[0125]根据以上数据可知，实施例1～6的内窥镜用物镜光学系统分别满足条件式(1)～(5)，构成为155度以上的广角，并且在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见光区域的整个区域内的包括色差在内的各种像差都被良好地校正。[0126]接着，对本发明的示例性实施方式所涉及的内窥镜进行说明。图13中示出本发明的一示例性实施方式所涉及的内窥镜的示意性整体结构图。图13所示的内窥镜100主要具备：操作部102、插入部104、以及与连接器部(未图示)连接的通用软线106。插入部104的大半部分是沿着插入路径向任意方向弯曲的柔性部107，该柔性部107的前端连结有弯曲部108，该弯曲部108的前端连结有前端部110。弯曲部108是为了使前端部110朝向所希望的方向而设置的，能够通过转动设置在操作部102的弯曲操作旋钮109来进行弯曲操作。在前端部110的内部前端配设有本发明的示例性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统1。图13中示意性地示出了内窥镜用物镜光学系统1。[0127]本示例性实施方式的内窥镜具备本发明的示例性实施方式所涉及的内窥镜用物镜光学系统，因此能够以宽视野进行观察。并且，能够在波长400nm(纳米)附近的短波长区域到可见光区域的整个区域取得良好的图像，因此能够适当地应用于观察通过组合白色光、波长400nm(纳米)附近激光的使用以及图像处理而得到的、强调了血管及表面结构等的图像中。[0128]以上，例举示例性实施方式和实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述示例性实施方式和实施例，可以进行各种变形。例如，各透镜的曲率半径、面间隔、折射率及色散系数并不限定于上述各数值实施例中示出的值，可以取其他值。[0129]2020年1月20日申请的日本专利申请2020-007024号的公开，其全部内容通过参考引用到本说明书中。本说明书中所记载的所有文献、专利申请以及技术标准，以与具体且个别记载了通过参考引用到个别文献、专利申请以及技术标准的情况相同程度地，通过参考引用到本说明书中。









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