CN102449525A

CN102449525A - 物镜光学系统

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Publication number: CN102449525A
Application number: CN2010800233069A
Authority: CN
Inventors: 折原达也; 鹈泽勉
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-07-16
Also published as: EP2474851B1; EP2474851A1; EP2474851A4; WO2011027622A1; JP4843121B2; CN102449525B; US8531781B2; US20110286112A1; JPWO2011027622A1

Abstract

本发明提供一种物镜光学系统。该物镜光学系统自物体侧依次包括具有负光焦度的第1透镜(L1)、光阑(S)、具有正光焦度的第2透镜(L2)、第3透镜(L3)，第1透镜(L1)的最靠近像侧的面(2)由凹面构成，第2透镜(L2)的最靠近像侧的面(6)由非球面构成，第3透镜(L3)的最靠近物体侧的面(7)由凸面构成，第2透镜(L2)和第3透镜(L3)之间的距离(d_L23)小于第1透镜(L1)和第2透镜(L2)之间的距离(d_L12)，并满足条件式d_L23/d_L12＜0.25。

Description

物镜光学系统

技术领域

本发明涉及一种物镜光学系统，更详细地讲是涉及一种能够使用于内窥镜等的、视场角为广角的物镜光学系统。

背景技术

以往，在内窥镜用的物镜光学系统、数字摄像机用的物镜光学系统中，提出有减少构成部件来谋求低成本化的各种技术。

作为该技术，例如在日本特开平5-307139号公报中记载有由负的第1透镜组、孔径光阑(明るさ絞り)、正的第2透镜组以及正的第3透镜组构成、并在第2透镜组的像侧的面或者第3透镜组的物体侧的面设有非球面的反远距焦点型(retrofocus)且大致远心的透镜系统。于是，由此构成透镜枚数较少且良好地校正了像面弯曲的明亮的内窥镜物镜。

另外，在日本特开2002-350720号公报中记载有如下单焦点透镜：其自物体侧依次排列有至少将一个面做成非球面的弱光焦度的第1透镜、将像侧的面做成凸面形状的具有正的光焦度的第2透镜、及至少将一个面做成非球面的弱光焦度的第3透镜。于是，通过采用由几乎不具有焦度且起到校正板的功能的第1及第3透镜夹着具有成像功能的第2透镜的构造，成为能够达到小型化和低廉化的3枚透镜构造，并能够充分且良好地进行像差校正。

但是，为了降低成本而可考虑的方法首先是减少透镜枚数，但存在若过度减少透镜枚数则像差的校正不充分的情况。特别是，在像内窥镜那样期望视场角的广角化的产品中，若欲充分地校正像差，则无法实现广角化，谋求像差校正和广角化的兼得成为技术上的课题。在此，作为内窥镜用物镜光学系统，优选的视场角通常是130度以上的广角。

另外，在内窥镜、胶囊内窥镜等中，为了尽可能减轻对患者的负担并提高操作者的操作性，期望缩短内窥镜的顶端硬性部的长度、或者缩短胶囊内窥镜的整个长度。因此，对于搭载在内窥镜、胶囊内窥镜等上的物镜光学系统也要求缩短光轴方向的长度。因而，不应只是单纯地减少透镜枚数，通过钻研透镜的配置来尽可能缩短整个长度也很重要。

并且，也期望提供廉价的物镜光学系统，因此，不仅需要减少透镜枚数，也需要采用廉价的材料作为用于制作透镜的材料。作为用于制作透镜的材料，公知有玻璃材料、树脂，在它们之中树脂相对廉价。因此，为了谋求低价格化，需要使用树脂作为材料，但树脂大多是若为低价格则折射率也较低。因而，需要进行钻研使得即便使用折射率相对较低的树脂也能够谋求广角化、小型化等。

但是，在上述日本特开平5-307139号公报中，并未对用于物镜光学系统的广角化、缩短整个长度的构思进行提案。

另外，在上述日本特开2002-350720号公报中提出了通过减少透镜枚数来谋求物镜光学系统的小型化这样的提案，但并未对透镜配置的钻研、将视场角扩大为130度以上的广角化的构思进行提案。并且，也没有对使用相对廉价的材料作为所有透镜的材料进行研究。

本发明即是鉴于上述情况而做成的，其目的在于提供一种广角且小型的低成本的物镜光学系统。

发明内容

用于解决问题的方案

为了达到本发明的目的，本发明的一个方面的物镜光学系统自物体侧依次包括具有负光焦度的第1透镜组、光阑、具有正光焦度的第2透镜组、第3透镜组，上述第1透镜组的最靠近像侧的面由凹面构成，上述第2透镜组的最靠近像侧的面由非球面构成，上述第3透镜组的最靠近物体侧的面由凸面构成，上述第2透镜组和上述第3透镜组之间的距离小于上述第1透镜组和上述第2透镜组之间的距离，并满足下述条件式：

d_L23/d_L12＜0.25

其中，d_L23是上述第2透镜组和上述第3透镜组之间的距离，d_L12是上述第1透镜组和上述第2透镜组之间的距离。

另外，本发明的另一方面的内窥镜用物镜光学系统包括上述物镜光学系统、及配置在比上述物镜光学系统的上述第1透镜组的最靠近物体侧的面靠近物体侧的罩。

附图说明

图1A是本发明的一个实施方式的实施例1的物镜光学系统的剖视图。

图1B是在上述实施方式的实施例1的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图1C是上述实施方式的实施例1的物镜光学系统的像差图。

图2A是上述实施方式的实施例2的物镜光学系统的剖视图。

图2B是在上述实施方式的实施例2的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图2C是上述实施方式的实施例2的物镜光学系统的像差图。

图3A是上述实施方式的实施例3的物镜光学系统的剖视图。

图3B是在上述实施方式的实施例3的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图3C是上述实施方式的实施例3的物镜光学系统的像差图。

图4A是上述实施方式的实施例4的物镜光学系统的剖视图。

图4B是在上述实施方式的实施例4的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图4C是上述实施方式的实施例4的物镜光学系统的像差图。

图5A是上述实施方式的实施例5的物镜光学系统的剖视图。

图5B是在上述实施方式的实施例5的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图5C是上述实施方式的实施例5的物镜光学系统的像差图。

图6A是上述实施方式的实施例6的物镜光学系统的剖视图。

图6B是在上述实施方式的实施例6的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图6C是上述实施方式的实施例6的物镜光学系统的像差图。

图7A是上述实施方式的实施例7的物镜光学系统的剖视图。

图7B是在上述实施方式的实施例7的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图7C是上述实施方式的实施例7的物镜光学系统的像差图。

图8A是上述实施方式的实施例8的物镜光学系统的剖视图。

图8B是在上述实施方式的实施例8的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图8C是上述实施方式的实施例8的物镜光学系统的像差图。

图9A是上述实施方式的实施例9的物镜光学系统的剖视图。

图9B是在上述实施方式的实施例9的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图9C是上述实施方式的实施例9的物镜光学系统的像差图。

图10A是上述实施方式的实施例10的物镜光学系统的剖视图。

图10B是在上述实施方式的实施例10的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图10C是上述实施方式的实施例10的物镜光学系统的像差图。

图11A是上述实施方式的实施例11的物镜光学系统的剖视图。

图11B是在上述实施方式的实施例11的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图11C是上述实施方式的实施例11的物镜光学系统的像差图。

图12A是上述实施方式的实施例12的物镜光学系统的剖视图。

图12B是在上述实施方式的实施例12的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图12C是上述实施方式的实施例12的物镜光学系统的像差图。

图13A是上述实施方式的实施例13的物镜光学系统的剖视图。

图13B是在上述实施方式的实施例13的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。

图13C是上述实施方式的实施例13的物镜光学系统的像差图。

图14是表示具有上述实施方式的物镜光学系统的胶囊内窥镜的主要部分概略结构的图。

图15是表示具有上述实施方式的物镜光学系统的内窥镜顶端部的概略结构的图。

图16是表示上述实施方式的物镜光学系统的概略结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

(实施方式)

图1A～图16表示本发明的一个实施方式。

本实施方式的物镜光学系统自物体侧依次包括具有负光焦度的第1透镜组、光阑、具有正光焦度的第2透镜组、第3透镜组。而且，第1透镜组的最靠近像侧的面为凹面，第2透镜组的最靠近像侧的面为非球面，第3透镜组的最靠近物体侧的面为凸面。并且，以使第2透镜组和第3透镜组之间的距离小于第1透镜组和第2透镜组之间的距离的方式将第2透镜组和第3透镜组靠近配置。

当参照图16具体说明该物镜光学系统的构造时，如下所述。

图16所示的物镜光学系统10的各组分别由单一的透镜构成，第1透镜组为第1透镜L1，第2透镜组为第2透镜L2，第3透镜组为第3透镜L3。另外，在第1透镜L1和第2透镜L2之间配置有光阑S。并且，在图16所示的例子中，在物镜光学系统10的成像面位置配置有摄像元件12的摄像面11。

该物镜光学系统10的各光学面自物体侧依次如下所述。

即，第1透镜L1的物体侧是面1，第1透镜L1的像侧是面2，光阑S是面3，入射光瞳是面4，第2透镜L2的物体侧是面5，第2透镜L2的像侧是面6，第3透镜L3的物体侧是面7，第3透镜L3的像侧是面8。但是，关于面3和面4，有时也如后述的实施例中的几个所示，入射光瞳为面3，光阑S为面4。

而且，第1透镜L1的像侧的面2是凹面，第2透镜L2的像侧的面6是非球面，第3透镜L3的物体侧的面7是凸面。并且，物镜光学系统10配置为，沿着光轴的从第2透镜L2的面6到第3透镜的面7的距离d_L23小于沿着光轴的从第1透镜L1的面2到第2透镜L2的面5的距离d_L12。另外，距离d_L12和距离d_L23应满足的更详细的条件式见后述。

接着，说明各组的光学功能。

第1透镜组是主要为了实现广角化而起作用的单元，特别是物体侧的面起到广角化的作用(在图16所示的例子中，观察轴外光束可知，在第1透镜L1的物体侧的面1中，来自广角侧的入射光线向成像面11的方向较大程度地折射(入射角较大，折射角较小))。若要使物镜光学系统广角化，则需要减小整个系统的焦距，但若仅在具有正光焦度的组中缩短焦距，则会产生较强的像面弯曲。因而，若要在校正像面弯曲的同时实现广角化，则需要在光学系统内配置具有负光焦度的组。此时，若要减少透镜枚数而达到光学系统的小型化，则优选的是限制配置部位，在相对于光阑靠物体侧配置具有负光焦度的组。因此，在本实施方式中，将最靠近物体侧的第1透镜组做成具有负光焦度的组。

第2透镜组是主要具有成像功能和像差校正的作用的单元。由于第1透镜组如上所述地具有负光焦度，因此，通过了第1透镜组的光束成为发散光束(在图16所示的例子中，观察轴上光束和轴外光束可知，自第1透镜L1射出的光束是其光束宽度扩大而发散)。因此，为了使该发散光束成为会聚光，需要使第2透镜组具有相对较强的正光焦度。但是，一般公知为具有较强的光焦度的透镜是像差产生量变大。因此，在本实施方式中，通过将第2透镜组的最靠近像侧的面(在图16所示的例子中是面6)做成非球面，而尽可能减少像差的产生。

第3透镜组是主要为了最优化摄像元件的入射效率而起作用的单元，特别是起到控制作用，使得像侧的面(在图16所示的例子中是面8)成为与摄像元件的后述特性相匹配的入射角。另外，若欲利用第3透镜组进行像差校正，则难以控制对摄像元件的入射角。因此，在本实施方式中，第3透镜组为具有相对较弱光焦度的组。

接着，说明各组的配置。

为了更加高效地发挥第1透镜组的广角化作用，将第1透镜组和第2透镜组之间的距离设置为较长(即，将第1透镜组和第2透镜组分离地配置)。即，若要使光线高效地折射，则配置成光线通过透镜的周边即可。因此，在本实施方式中，以拉开自第1透镜组的最靠近物体侧的面(在图16所示的例子中是面1)至光阑的面的距离的方式进行配置。由此，通过第1透镜组的光线通过透镜的周边部，能够高效地进行广角化。

另外，将第2透镜组和第3透镜组的之间距离设置为尽可能短。其原因在于，若缩短第2透镜组和第3透镜组之间的距离，则物镜光学系统的焦距变短而能够广角化。

这样，在本实施方式中，为了高效地实现广角化，加长第1透镜组和第2透镜组之间的距离，并缩短第2透镜组和第3透镜组之间的距离。如此，通过在尽可能缩短第2透镜组和第3透镜组之间的距离的基础上，将第1透镜组和第2透镜组之间的距离设定为最佳，而不需要多余地加长第2透镜组和第3透镜组之间的距离，能够在尽可能缩短整个长度的情况下实现广角化。

并且，若欲满足下述条件式，则在使用树脂这样的折射率较低的材料时，也能够以较好的平衡配置各个组之间的距离，从而能够在尽可能缩短了整个长度的状态下实现广角化。

d_L23/d_L12＜0.25

其中，d_L23是第2透镜组和第3透镜组之间的距离，d_L12是第1透镜组和第2透镜组之间的距离。

另外，近年来的摄像元件通常是，在排列多个用于进行光电转换的光电二极管而成的摄像面上，为了提高开口率而设置显微透镜，或者为了实现单芯片彩色摄像元件等而设置滤色器。在这种摄像元件中，若通过物镜光学系统而来的光例如以较大的入射角入射，则有时会在显微透镜、滤色器的边缘被阻断，导致光无法到达摄像面。于是，入射角变大的图像的周边部相比于图像的中央部只进行较少的光电转换，会产生图像的周边变暗的现象。如此，公知摄像元件的特性根据光束的入射角的不同而不同。因此，在本实施方式中，通过利用第3透镜组控制对摄像元件的入射角，来改善周边的图像变暗的状况。

此外，通过配置透镜以满足下述条件式，能够利用第2透镜组进行充分的像差校正，同时能够利用第3透镜组高效地控制对摄像元件的入射角。

1.7＜f_L3/f_L2

其中，f_L2是第2透镜组的焦距，f_L3是第3透镜组的焦距。

而且，若要在使用树脂这样的虽然廉价但是低折射率的材料的同时实现视场角的广角化，则使所有透镜的所有面都具有光焦度即可。由此，也能够将各组的透镜枚数设置为1枚。图16所示的例子及以下说明的各实施例表示该结构例。这样，能够实现既是3组3枚的结构、同时视场角为130度以上的广角的物镜光学系统。

以下，表示本实施方式的物镜光学系统的具体的实施例。另外，在各实施例的物镜光学系统的数值数据中，使用公式1所示的非球面式。

(公式1)

Z = \frac{h^{2}}{R {1 + \sqrt{1 - (I + k) h^{2} / R^{2}}}} + A_{4} h^{4} + A_{6} h^{6} + A_{8} h^{8} + A_{10} h^{10}

在此，

Z：非球面上距光轴高度h的点的、距非球面面顶的光轴方向的距离；

h：距光轴的高度；

k：圆锥常数；

A4～A10：4～10次的非球面系数；

R：近轴曲率半径。

另外，图1～图11B中示出为了提高内窥镜、胶囊内窥镜的插入性而在物镜光学系统的比第1透镜组靠物体侧还配置具有负光焦度的圆顶形状的透明的罩13来构成内窥镜用物镜光学系统时的情形。而且，表1～表11B表示配置有这种圆顶形状的罩13时的数值数据。另外，表1～表11B中的物体位置是距圆顶形状的罩13的物体侧的面的面顶的距离。

实施例1

图1A是本实施方式的实施例1的物镜光学系统的剖视图。图1B是在本实施方式的实施例1的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图1C是本实施方式的实施例1的物镜光学系统的像差图。表1A是本实施方式的实施例1的物镜光学系统的数值数据。表1B是在本实施方式的实施例1的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表1A)

(表1B)

实施例2

图2A是本实施方式的实施例2的物镜光学系统的剖视图。图2B是在本实施方式的实施例2的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图2C是本实施方式的实施例2的物镜光学系统的像差图。表2A是本实施方式的实施例2的物镜光学系统的数值数据。表2B是在本实施方式的实施例2的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表2A)

(表2B)

实施例3

图3A是本实施方式的实施例3的物镜光学系统的剖视图。图3B是在本实施方式的实施例3的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图3C是本实施方式的实施例3的物镜光学系统的像差图。表3A是本实施方式的实施例3的物镜光学系统的数值数据。表3B是在本实施方式的实施例3的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表3A)

(表3B)

实施例4

图4A是本实施方式的实施例4的物镜光学系统的剖视图。图4B是在本实施方式的实施例4的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图4C是本实施方式的实施例4的物镜光学系统的像差图。表4A是本实施方式的实施例4的物镜光学系统的数值数据。表4B是在本实施方式的实施例4的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表4A)

(表4B)

实施例5

图5A是本实施方式的实施例5的物镜光学系统的剖视图。图5B是在本实施方式的实施例5的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图5C是本实施方式的实施例5的物镜光学系统的像差图。表5A是本实施方式的实施例5的物镜光学系统的数值数据。表5B是在本实施方式的实施例5的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表5A)

(表5B)

实施例6

图6A是本实施方式的实施例6的物镜光学系统的剖视图。图6B是在本实施方式的实施例6的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图6C是本实施方式的实施例6的物镜光学系统的像差图。表6A是本实施方式的实施例6的物镜光学系统的数值数据。表6B是在本实施方式的实施例6的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表6A)

(表6B)

实施例7

图7A是本实施方式的实施例7的物镜光学系统的剖视图。图7B是在本实施方式的实施例7的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图7C是本实施方式的实施例7的物镜光学系统的像差图。表7A是本实施方式的实施例7的物镜光学系统的数值数据。表7B是在本实施方式的实施例7的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表7A)

(表7B)

实施例8

图8A是本实施方式的实施例8的物镜光学系统的剖视图。图8B是在本实施方式的实施例8的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图8C是本实施方式的实施例8的物镜光学系统的像差图。表8A是本实施方式的实施例8的物镜光学系统的数值数据。表8B是在本实施方式的实施例8的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表8A)

(表8B)

实施例9

图9A是本实施方式的实施例9的物镜光学系统的剖视图。图9B是在本实施方式的实施例9的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图9C是本实施方式的实施例9的物镜光学系统的像差图。表9A是本实施方式的实施例9的物镜光学系统的数值数据。表9B是在本实施方式的实施例9的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表9A)

(表9B)

实施例10

图10A是本实施方式的实施例10的物镜光学系统的剖视图。图10B是在本实施方式的实施例10的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图10C是本实施方式的实施例10的物镜光学系统的像差图。表10A是本实施方式的实施例10的物镜光学系统的数值数据。表10B是在本实施方式的实施例10的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表10A)

(表10B)

实施例11

图11A是本实施方式的实施例11的物镜光学系统的剖视图。图11B是在本实施方式的实施例11的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图11C是本实施方式的实施例11的物镜光学系统的像差图。表11A是本实施方式的实施例11的物镜光学系统的数值数据。表11B是在本实施方式的实施例11的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表11A)

(表11B)

实施例12

图12A是本实施方式的实施例12的物镜光学系统的剖视图。图12B是在本实施方式的实施例12的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图12C是本实施方式的实施例12的物镜光学系统的像差图。表12A是本实施方式的实施例12的物镜光学系统的数值数据。表12B是在本实施方式的实施例12的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表12A)

(表12B)

实施例13

图13A是本实施方式的实施例13的物镜光学系统的剖视图。图13B是在本实施方式的实施例13的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的剖视图。图13C是本实施方式的实施例13的物镜光学系统的像差图。表13A是本实施方式的实施例13的物镜光学系统的数值数据。表13B是在本实施方式的实施例13的物镜光学系统的物体侧配置具有负光焦度的圆顶形状的罩时的数值数据。

(表13A)

(表13B)

另外，在上述各实施例中的实施例1～实施例11、实施例13中，物镜光学系统的各组全部由相同的树脂材料构成。由此，不必进行在使用不同的树脂材料的情况下所需的工序等，例如在切换树脂时产生的制造装置的清洗工序、用于改变制造条件的步骤等，从而成为更加低成本的物镜光学系统。

另一方面，在实施例12中，利用阿贝数低于构成第2透镜组的透镜的材料制作构成第3透镜组的透镜来校正倍率的色像差。

如上所述，在本实施方式中，能够使构成透镜的所有材料为折射率1.65以下的材料。在此，作为折射率1.65以下的材料，代表性地可列举出环烯烃聚合物、聚碳酸酯、丙烯酸、聚砜等的树脂材料。而且，通过使用这些树脂材料制造透镜，与使用玻璃制造透镜的情况相比，能够使透镜的成本低廉。这样，能够以低成本制造视场角为130度以上的广角的物镜光学系统。

另外，在内窥镜、胶囊内窥镜这种用于插入到体内来进行观察的设备中，如图1～图13B所示，尝试在物镜光学系统的物体侧(装置的顶端侧)配置圆顶形状的透明的罩13而构成内窥镜用物镜光学系统，尽可能减少插入时与体内的摩擦来减轻患者的负担。在采用这样的构造时，利用圆顶形状的罩13使光线折射，导致入射物镜光学系统的角度变化，存在相对于没有罩13的状态光学性能、观察性能发生改变这样的问题。

因此，在本实施方式中，设定为满足下述条件式，即圆顶形状的罩13的焦距的绝对值相对于物镜光学系统的焦距的绝对值为足够大的值。

100＜|f_d/f|

其中，f_d是圆顶形状的罩13的焦距，f是未配置有圆顶形状的罩13的状态下的物镜光学系统整个系统的焦距。

在上述实施例1～实施例13中，由表1～表13A、表1～表13B可得知，圆顶形状的罩13的焦距的绝对值与物镜光学系统的焦距的绝对值相比足够大(如上述条件式所示那样大于100倍)，圆顶形状的罩13对结合该罩13和物镜光学系统而成的内窥镜用物镜光学系统整个系统带来的光焦度的影响极小。由此，即使配置罩13，也能够得到与未配置有罩13的情况实质相同的观察性能。

另外，在上述各实施例中，使圆顶形状的罩13的物体侧的面的球心位置和像侧的面的球心位置对齐。由此，由于通过球心的光线不会折射，因此，能够进一步减小由罩13引起的光学性能变化。

图14是表示具有本实施方式的物镜光学系统的胶囊内窥镜20的主要部分概略结构的图。

本实施方式的物镜光学系统10收纳在物镜框21中。另外，在物镜光学系统10的成像面位置以使摄像元件12的摄像面11对齐的方式配置该摄像元件12的摄像面11。该摄像元件12通过抵接于物镜光学系统10的一部分来进行轴向定位。

在这些物镜光学系统10和摄像元件12的周边，作为用于照明摄像对象的物体的照明构件，配置有例如LED 24。在该图14所示的例子中，为了以使物体不会产生阴影等的方式进行照明，在隔着物镜光学系统10的大致对称的位置配置有多个(例如2个)LED 24。

这些物镜光学系统10、摄像元件12、LED 24配置在用于构成胶囊内窥镜20的壳体的外壳部件23的物体侧。而且，自该外壳部件23的物体侧以覆盖上述物镜光学系统10、摄像元件12、LED 24的方式配置有由透明的材料形成的呈圆顶形状(例如大致半球形状)的罩13。如表1～表13B所示，该圆顶形状的罩13在物镜光学系统10的光轴上具有负光焦度。

另外，在外壳部件23内收纳有基板25、成为胶囊内窥镜20的电源的电池27、用于向外部发送所得到的图像或者从外部接收指令的无线装置28等，该基板25安装有用于驱动摄像元件12、LED 24、或者处理自摄像元件12得到的图像的电气元件26等。

另外，在该图14所示的构造中，LED 24主要仅发出可见光区域的光，设想成红外线光的发光量大致为零。而且，设想成胶囊内窥镜20的使用环境是体腔内。由此，由于基本上也不会受到外部光等的影响，因此，也不必考虑外部光所包含的红外线。因而，不必在具有物镜光学系统10和罩13的内窥镜用物镜光学系统内设置用于阻断红外线光的过滤器或涂层。这样，能够得到更低成本的内窥镜用物镜光学系统。

图15是表示具有本实施方式的物镜光学系统10的内窥镜顶端部30的概略结构的图。

本实施方式的物镜光学系统10收纳在物镜框21A中。另外，摄像元件12保持在摄像元件框31上。物镜框21A的外周侧以能够沿光轴方向滑动的方式嵌合在摄像元件框31的内周侧。于是，通过使物镜框21A和摄像元件框31滑动而进行调整，对摄像元件12和物镜光学系统10进行轴向定位。通过进行这种调整，将摄像元件12的摄像面11正确地配置在物镜光学系统10的成像面位置。

在物镜光学系统10的周边配置有用于照明摄像对象物体的照明构件即照明透镜33。在该照明透镜33的后方配置有用于将来自未图示的光源装置的光引导到照明透镜33的光导件32。而且，在该图15所示的例子中，为了以使物体不会产生阴影的方式进行照明，在隔着物镜光学系统10的大致对称的位置配置有多个(例如2个)照明透镜33和光导件32。

另外，以覆盖上述物镜光学系统10和照明透镜33的物体侧的方式配置有透明的罩13A。该罩13A用于液密并气密地闭塞除了后述的钳子孔34的内部之外的内窥镜内部。而且，该罩13A与上述胶囊内窥镜20的罩13不同，采用在物镜光学系统10的光轴上(及照明透镜33的光轴上)不具有光焦度的平板形状。

另外，从内窥镜顶端部30到内窥镜的手边侧设有供用于处理、活组织检查的钳子等贯穿的钳子孔34，该钳子孔34贯穿上述罩13A而向外部连通。

另外，根据光源装置所采用的光源的种类，也会发出含有红外线光的光，因此，在该图30所示的结构中，对第3透镜组的最靠近像侧(摄像元件12侧)的面实施用于阻断红外线光的涂层。

这样，由于以覆盖物镜光学系统10、照明透镜33等的至少物体侧的方式配置有罩13A，因此，用于构成各光学系统的透镜等不会露出到外部，不会暴晒体液等。因而，能够使用在耐性上比玻璃差的树脂这样的材料来制造透镜。由于树脂材料能够相对廉价地取得，因此，能够实现物镜光学系统10、照明透镜33等的进一步的低成本化。

另外，本实施方式的物镜光学系统应用于需要小型且需要广角的观察视场的装置较佳，作为具体的应用例可列举出内窥镜、胶囊内窥镜等。并且，本实施方式的物镜光学系统在这样的装置中尤其对期望低成本化的一次性类型的装置非常有用。

采用该实施方式，能够在减少透镜枚数来谋求小型化的同时低成本地得到能够充分地用作内窥镜的130度以上的广角的物镜光学系统。

另外，本发明并不限定于上述实施方式，在实施阶段中可以在不脱离其主旨的范围内将构成要件变形来具体化。另外，利用上述实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以自实施方式所示的全部构成要素删除几个构成要素。并且，也可以将不同实施方式中的构成要素适当组合。如此，理所当然能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形、应用。

本申请是以2009年9月1日于日本国提出申请的日本特愿2009-201824号作为要求优先权的基础而提出的申请，上述公开内容引用到本申请的说明书、权利要求书、附图中。

Claims

1.一种物镜光学系统，其特征在于，

该物镜光学系统自物体侧依次包括具有负光焦度的第1透镜组、光阑、具有正光焦度的第2透镜组、第3透镜组，

上述第1透镜组的最靠近像侧的面由凹面构成，

上述第2透镜组的最靠近像侧的面由非球面构成，

上述第3透镜组的最靠近物体侧的面由凸面构成，

上述第2透镜组和上述第3透镜组之间的距离小于上述第1透镜组和上述第2透镜组之间的距离，并满足下述条件式：

d_L23/d_L12＜0.25

其中，

d_L23是上述第2透镜组和上述第3透镜组之间的距离，

d_L12是上述第1透镜组和上述第2透镜组之间的距离。

2.根据权利要求1所述的物镜光学系统，其特征在于，

上述物镜光学系统是上述第1透镜组、上述第2透镜组及上述第3透镜组分别由1枚透镜构成的3组3枚结构；

构成上述第1透镜组、上述第2透镜组及上述第3透镜组的3枚透镜的所有面具有光焦度。

3.根据权利要求1或2所述的物镜光学系统，其特征在于，

上述第2透镜组和上述第3透镜组还满足下述条件式：

1.7＜f_L3/f_L2

其中，

f_L2是上述第2透镜组的焦距，

f_L3是上述第3透镜组的焦距。

4.一种内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，包括权利要求1～3中任一项所述的物镜光学系统、及配置在比上述物镜光学系统的上述第1透镜组的最靠近物体侧的面靠近物体侧的罩。

5.根据权利要求4所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

上述罩呈在上述物镜光学系统的光轴上具有负光焦度的圆顶形状，并满足下述条件式：

100＜|f_d/f|

其中，

f_d是上述罩的焦距，

f是未配置有上述罩的状态下的物镜光学系统整个系统的焦距。

6.根据权利要求4所述的内窥镜用物镜光学系统，其特征在于，

上述内窥镜用物镜光学系统还包括配置在上述物镜光学系统的周边的照明构件，

上述罩呈在上述物镜光学系统的光轴上不具有光焦度的平板形状，并以覆盖上述物镜光学系统和上述照明构件的方式配置。