物鏡光學系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有對焦功能的光學系統(tǒng)，例如涉及能夠進行放大觀察的內窺鏡 物鏡、能夠進行微距攝影的數(shù)字照相機或攝像機、便攜用照相機等攝影鏡頭。
【背景技術】
[0002] 近年來，在醫(yī)療用內窺鏡所涉及的領域中，為了進行病變的定性診斷而能夠進行 放大觀察的光學系統(tǒng)的必要性變高。
[0003] 作為這樣的內窺鏡物鏡的例子，在專利文獻1至專利文獻6中公開了一種正負正 的三組結構、移動第二組進行對焦從而能夠進行放大觀察的內窺鏡物鏡。另外，在專利文獻 5和專利文獻6中公開了一種負正負的三組結構、通過移動兩組來進行對焦的內窺鏡物鏡。
[0004] 另外，伴隨著高畫質的診斷圖像的要求，CCD、CMOS等攝像元件的高精細化也在發(fā) 展，因此對于光學系統(tǒng)，不僅要求支持對焦功能，還要求支持攝像元件的高精細化。
[0005] 另外，由于利用內窺鏡進行的觀察要求從遠點到近點為止較廣的觀察景深，因此 作為光學系統(tǒng)，需要增大Fno并將開口縮小的近似于泛焦的光學系統(tǒng)。
[0006] 另一方面，光學系統(tǒng)的Fno為了不受衍射的影響，必須處于下述的范圍。
[0007] Fno < 2XP/1. 22/入
[0008] 當攝像元件的高像素化發(fā)展時，存在衍射的影響，不能使Fno太大，因此擔心景深 變淺。
[0009] 專利文獻1 :日本特公昭61-44283號公報
[0010] 專利文獻2 :日本特許第3349766號公報
[0011] 專利文獻3 :日本特開平11-316339號公報
[0012] 專利文獻4 :日本特許第4659645號公報
[0013] 專利文獻5 :日本特開2000-267002號公報
[0014] 專利文獻6 :日本特開2012-32576號公報

【發(fā)明內容】

[0015] 發(fā)明要解決的問題
[0016] 鑒于這些實際情況，在放大內窺鏡中，特別是在放大觀察時，物鏡與物體間距離 短，觀察景深變淺，因此將光學系統(tǒng)的Fno縮小到了衍射界限。此時，在以往的放大內窺鏡 中，普通觀察時的Fno獲得了足夠的景深，從而在實用上沒有問題，但是在支持高像素的攝 像元件的物鏡中，觀察景深淺，難以確保觀察范圍。因此，難以對想觀察的病變部進行對焦。
[0017] 另外，在想要確保觀察景深的情況下，考慮將物距設為稍遠的距離來進行觀察的 情況，在設為遠距離的情況下，聚焦透鏡的移動量變小。然而，如果透鏡移動量小，則針對倍 率變化的靈敏度變高，因此手術操作者手動對想觀察的位置聚焦時還產生可用性變差這樣 的問題。而且，從確保某種程度的倍率這樣的觀點來看，將放大觀察時的物距設為太遠的距 離也不理想。
[0018] 上述的專利文獻1所記載的光學系統(tǒng)雖然是高倍率，但是普通觀察時的視場窄， 因此難以進行從較廣的觀察視場范圍中挑出病變部的作業(yè)。
[0019] 專利文獻2至專利文獻4所記載的光學系統(tǒng)雖然放大倍率足夠，但是近距離觀察 時的景深幅度小，因此難以對焦，由于心搏等而焦點容易偏離病變部。因此，需要在放大觀 察時進行對焦的微調，但是對焦范圍是極小的，因此難以獲得病變部周圍的信息。另外，在 想要對靜止圖像進行攝影時，容易形成失焦的圖像。
[0020] 專利文獻5所記載的光學系統(tǒng)由于負正負的三組結構中正的組只有作為可動組 的第二組這一個，因此該第二組的焦度有變強的傾向。因此，普通觀察時和放大觀察時的像 差變動變大，不適合于面向更高性能的光學系統(tǒng)所要求的高精細的攝像元件的物鏡。特別 是色像差的變動大，監(jiān)視器觀察上的顏色可能產生滲色。
[0021] 專利文獻6所記載的光學系統(tǒng)支持高像素攝像元件，但是普通觀察的視場角為130°左右，因此難以充分地說是廣角。
[0022] 這樣，當使上述的各專利文獻所公開的光學系統(tǒng)支持高精細、高像素的攝像元件 時，即使將放大時的Fno縮小到衍射界限，也由于普通觀察時的Fno過小而無法獲得期望的 景株。
[0023] 本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供一種從普通觀察時到放大觀 察都能夠確保足夠的景深并具有廣角的視場角從而容易進行病變部的對焦的高性能的物 鏡光學系統(tǒng)。
[0024] 用于解決問題的方案
[0025] 為了達成上述目的，本發(fā)明提供以下的單元。
[0026] 本發(fā)明的一個方式是一種物鏡光學系統(tǒng)，其從物體側起向像側依次具備具有正的 光焦度的第一透鏡組、具有負的光焦度的第二透鏡組以及具有正的光焦度的第三透鏡組， 上述第一透鏡組從物體側起向像側依次具備具有負的光焦度的第一透鏡和具有正的光焦 度的第二透鏡，該物鏡光學系統(tǒng)針對物距的變化使上述第二透鏡組移動來進行對焦，并滿 足以下的條件式（1)和（2)。
[0027] -19<f2/fl<-3. 5…（1)
[0028] 0. 5<v/f<1. 1- (2)
[0029] 其中，f2是第二透鏡的焦距，fl是第一透鏡的焦距。
[0030] 另外，v是第二透鏡組的移動量，f是普通觀察時的整個系統(tǒng)的焦距。
[0031] 根據本方式，物鏡光學系統(tǒng)構成為從物體側起向像側依次具備具有正的光焦度的 第一透鏡組、具有負的光焦度的第二透鏡組、具有正的光焦度的第三透鏡組，上述第一透鏡 組從物體側起向像側依次具備具有負的光焦度的第一透鏡和具有正的光焦度的第二透鏡， 該物鏡光學系統(tǒng)在聚焦時針對物距的變化使上述第二透鏡組移動，并滿足上述條件式。由 此，能夠確定在放大觀察時移動的透鏡組并限制其移動量，來適當?shù)卮_保整個系統(tǒng)的焦距。 因而，能夠確保期望的景深，并且能夠使透鏡系統(tǒng)小型化、高性能化。
[0032] 在上述的方式中，優(yōu)選的是，上述第二透鏡是物體側為凹面的正彎月透鏡。
[0033] 通過這樣，前側焦點位置位于像面?zhèn)?，因此在近距離物點的觀察時，也能夠不使倍 率大到需要以上地使景深擴大。
[0034] 發(fā)明的效果
[0035] 根據本發(fā)明，起到如下效果：從普通觀察時到放大觀察都能夠確保足夠的景深，具 有廣角的視場角，并容易地進行病變的對焦。
【附圖說明】
[0036] 圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖。
[0037] 圖2是表示本發(fā)明的實施例1所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖，圖2 的（A)表示普通觀察狀態(tài)，圖2的（B)表示中間狀態(tài)，圖2的（C)表示放大觀察狀態(tài)。
[0038] 圖3是圖2的（A)的物鏡光學系統(tǒng)的普通觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0039] 圖4是圖2的⑶的物鏡光學系統(tǒng)的中間狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0040] 圖5是圖2的（C)的物鏡光學系統(tǒng)的放大觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0041] 圖6是表示本發(fā)明的實施例2所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖，圖6 的（A)表示普通觀察狀態(tài)，圖6的（B)表示中間狀態(tài)，圖6的（C)表示放大觀察狀態(tài)。
[0042] 圖7是圖6的（A)的物鏡光學系統(tǒng)的普通觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0043] 圖8是圖6的（B)的物鏡光學系統(tǒng)的中間狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0044] 圖9是圖6的（C)的物鏡光學系統(tǒng)的放大觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0045] 圖10是表示本發(fā)明的實施例3所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖，圖10 的（A)表示普通觀察狀態(tài)，圖10的（B)表示中間狀態(tài)，圖10的（C)表示放大觀察狀態(tài)。
[0046] 圖11是圖10的（A)的物鏡光學系統(tǒng)的普通觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0047] 圖12是圖10的（B)的物鏡光學系統(tǒng)的中間狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0048] 圖13是圖10的（C)的物鏡光學系統(tǒng)的放大觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0049] 圖14是表示本發(fā)明的實施例4所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖，圖14 的（A)表示普通觀察狀態(tài)，圖14的（B)表示中間狀態(tài)，圖14的（C)表示放大觀察狀態(tài)。
[0050] 圖15是圖14的（A)的物鏡光學系統(tǒng)的普通觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0051] 圖16是圖14的⑶的物鏡光學系統(tǒng)的中間狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0052] 圖17是圖14的（C)的物鏡光學系統(tǒng)的放大觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0053] 圖18是表示本發(fā)明的實施例5所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖，圖18 的（A)表示普通觀察狀態(tài)，圖18的（B)表示中間狀態(tài)，圖18的（C)表示放大觀察狀態(tài)。
[0054] 圖19是圖18的（A)的物鏡光學系統(tǒng)的普通觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0055] 圖20是圖18的（B)的物鏡光學系統(tǒng)的中間狀態(tài)時的像差曲線圖。
[0056] 圖21是圖18的（C)的物鏡光學系統(tǒng)的放大觀察狀態(tài)時的像差曲線圖。
【具體實施方式】
[0057] 下面，參照附圖來說明本發(fā)明的一個實施方式所涉及的物鏡光學系統(tǒng)。
[0058] 圖1示出了表示本實施方式所涉及的物鏡光學系統(tǒng)的整體結構的截面圖。如圖1 所示，物鏡光學系統(tǒng)從物體側起依次具備具有正的光焦度的（以下僅稱為"正的"）第一透 鏡組G1、亮度光圈S、具有負的光焦度的（以下僅稱為"負的"）第二透鏡組G2以及具有正 的光