内窥镜用光学系统技术方案

本发明专利技术能够改变内窥镜的视场方向，同时能够将内窥镜的顶端部的直径尺寸抑制为较小，并获得画质良好的内窥镜图像。一种内窥镜用光学系统（1），从物体侧依次包括负透镜（3）、第1棱镜（5）、第2棱镜（6）以及正透镜（8），该负透镜（3）会聚沿着入射光轴（C1）入射的光，该第1棱镜（5）使由该负透镜（3）会聚的光以向沿着与入射光轴（C1）大致正交的第1轴线（C2）的方向偏向的方式射出，该第2棱镜（6）具有使从该第1棱镜（5）射出的光向与第1轴线（C2）大致正交的第2轴线（C3）方向偏向的第1反射面，并与该第1棱镜（5）相对配置，该正透镜（8）会聚从该第2棱镜（6）射出的光，负透镜（3）和第1棱镜（5）以能够绕第1轴线（C2）相对于第2棱镜（6）旋转的方式设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内窥镜用光学系统。
技术介绍
以往，公知有一种通过使配置于内窥镜的顶端部的反射镜或棱镜摆动或旋转来改变其顶端面的朝向、从而能够改变内窥镜的视场方向的内窥镜(例如，参照专利文献I和专利文献2)。专利文献1:美国专利第6638216号说明书专利文献2:日本特开2006 - 201796号公报专利文献3:日本专利第4503535号公报但是，在专利文献I的情况下，反射镜配置在内窥镜内的自其他光学系统的光轴向径向偏移的位置处，而且在内窥镜内沿径向移动。因此，存在内窥镜的顶端部的尺寸在径向上变大这样的问题。另 外，由于配置在反射镜的后方的透镜组、摄像元件等其他光学系统的尺寸相对于内窥镜的直径尺寸被限制得较小，因此特别是在以画质优异为优点的硬性内窥镜中，存在内窥镜图像的画质变差这样的问题。在专利文献2的情况下，棱镜以自内窥镜的顶端部沿径向突出的方式配置，而且从棱镜到图像传感器之间的光学系统的光轴与内窥镜主体的光轴正交。因而，存在内窥镜的顶端部的整体的直径尺寸变大这样的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种能够改变内窥镜的视场方向、同时能够将内窥镜的顶端部的直径尺寸抑制地较小并获得画质良好的内窥镜图像的内窥镜用光学系统。为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案。本专利技术的一个技术方案是一种内窥镜用光学系统，从物体侧依次包括:负透镜，其会聚沿着入射光轴入射的光；第I棱镜，其使由该负透镜会聚的光以向沿着与上述入射光轴大致正交的第I轴线的方向偏向的方式射出；第2棱镜，其具有使从该第I棱镜射出的光向与上述第I轴线大致正交的第2轴线方向偏向的第I反射面，并与该第I棱镜相对配置；以及正透镜，其会聚从该第2棱镜射出的光；上述负透镜和上述第I棱镜以能够绕上述第I轴线相对于上述第2棱镜旋转的方式设置，上述第I棱镜和上述第2棱镜的折射率满足以下条件式:1.7 < (Npl + Np2) /2 < 2.4 (I)其中，Np I是第I棱镜的d线的折射率，Np2是第2棱镜的d线的折射率。通过如此设置，通过满足条件式(I )，能够将从负透镜到正透镜之间的光路的空气当量长度设定为足够短，即使不另外准备聚光透镜，也能够抑制像高增大并紧凑地构成光学系统整体。另外，通过缩短从负透镜到正透镜之间的光路长度，能够抑制像差增大。而且，通过使负透镜和第I棱镜绕第I轴线一体地旋转，能够相对于第2轴线改变入射光轴的角度。其结果，能够改变内窥镜的视场方向，同时能够将内窥镜的顶端部的直径尺寸抑制为较小。另外，通过利用两个棱镜使光路弯折，能够将摄像元件配置在与入射光轴大致平行的第2轴线的延长线上，作为摄像元件能够采用与内窥镜的直径尺寸对应的较大的摄像元件。其结果，能够获得良好画质的内窥镜图像。在上述技术方案中，也可以是，该内窥镜用光学系统包括配置在上述负透镜与上述正透镜之间的亮度光圈。通过如此设置，利用亮度光圈确定光学系统的F值。另外，在上述技术方案中，也可以是，上述第I棱镜内的沿着光轴的长度与上述第2棱镜内的沿着光轴的长度满足以下条件式:0.8 < DP1/DP2 <1.2 (2)其中，DPl是第I棱镜内的沿着光轴的长度，DP2是第2棱镜内的沿着光轴的长度。通过如此设置，能够将形成在棱镜之间的间隙抑制为最小限度，能够缩短空气当量长度。另外，在上述技术方案中，也可以是，上述第2棱镜具有第2反射面，该第2反射面使在上述第I反射面向上述第2轴线方向偏向的光以朝向与上述第I轴线大致平行地返回的方向偏向的方式射出，该内窥镜用光学系统具有第3棱镜，该第3棱镜使从上述第2棱镜射出的光向沿着与上述入射光轴大致平行的上述正透镜的光轴的方向偏向，上述第I棱镜 上述第3棱镜的折射率满足以下条件式: 1.7 < (Npl + Np2 + Np3) /3 < 2.4 (3)其中，Np2是第2棱镜的d线的折射率，Np3是第3棱镜的d线的折射率。通过如此设置，沿着入射光轴入射到第I棱镜的光在第2棱镜的第I反射面朝向自入射光轴离开的方向偏向之后，利用第2棱镜的第2反射面再次向靠近入射光轴的方向偏向，并利用第3棱镜在接近入射光轴且与入射光轴大致平行的平面内射出。在该情况下，通过满足条件式(3)，能够将从负透镜经由3个棱镜到正透镜之间的光路的空气当量长度设定得足够短，能够进一步紧凑地构成光学系统。另外，在从第I棱镜到第3棱镜之间的光路上，由于光被折射偶数次，因此不用使物体的像反转就能够进行传播。其结果，不必对获取的图像进行反转处理，能够直接进行观察。另外，在上述技术方案中，优选的是，上述入射光轴与上述正透镜的光轴配置在大致同一平面内。通过如此设置，能够高效地使用从第I棱镜到第3棱镜之间的空间，能够最紧凑地构成光学系。而且，能够有效地活用内窥镜顶端部的空间，能够使内窥镜在径向上小型化。另外，在上述技术方案中，也可以是，上述第I棱镜内的沿着光轴的长度与上述第3棱镜内的沿着光轴的长度满足以下条件式:0.8 < DP1/DP3 <1.2 (4)其中，DPl是第I棱镜内的沿着光轴的长度，DP3是第3棱镜内的沿着光轴的长度。通过如此设置，能够将形成在棱镜之间的间隙抑制为最小限度，能够缩短空气当量长度。另外，在上述技术方案中，也可以是，上述第2棱镜内的沿着光轴的长度与上述第3棱镜内的沿着光轴的长度满足以下条件式:0.5 < DP2/DP3 < 7 (5)其中，DP2是第2棱镜内的沿着光轴的长度，DP3是第3棱镜内的沿着光轴的长度。通过如此设置，若DP2/DP3为0.5以下，则第2棱镜相对于第3棱镜变得过小，第I棱镜与第3棱镜相干扰而难以旋转，若为7以上，则相对于第2棱镜旋转的负透镜变庞大化。通过满足条件式(5)，能够构成没有上述不良情况的光学系统。另外，在上述技术方案中，也可以是，该内窥镜用光学系统包括配置在上述物体与上述负透镜之间的第I光学构件和与对来自上述物体的光进行光电转换的摄像元件的摄像面相对配置的第2光学构件，满足以下条件式:0.1 < enp/fl <5 (6)其中，enp是从物体侧所看到的光圈的与作为像位置的入射光瞳位置相距的距离，fl是从上述第I光学构件到上述第2光学构件之间的整个光学系统的焦距。是从上述第I光学构件到上述第2光学构件之间的整个光学系统的焦距。通过如此设置，使入射光瞳位置接近负透镜来防止相对于第2棱镜旋转的负透镜庞大化，能够紧凑地构成光学系统。而且，通过使入射光瞳位置向物体侧移动，能够防止负透镜与第I棱镜变大，从而能够紧凑地构成光学系统。根据本专利技术，起到能够改变内窥镜的视场方向、同时能够将内窥镜的顶端部的直径尺寸抑制得较小并获得画质良好的内窥镜图像这样的效果。附图说明图1是表示本专利技术的第I实施方式的内窥镜用光学系统的整体结构图。图2是表示本专利技术的第2实施方式的内窥镜用光学系统的整体结构图。图3是表示本专利技术的第I实施方式的内窥镜用光学系统的实施例的透镜的排列图。图4是图3的实施例中的透镜的像差图。图5是表示本专利技术的第2实施方式的内窥镜用光学系统的实施例的透镜的排列图。图6是图5的实施例中的透镜的像差图。具体实施例方式以下参照附图说明本专利技术的第I实施方式的内窥镜用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：片仓正弘，
申请(专利权)人：奥林巴斯医疗株式会社，
类型：
国别省市：