JP2019028366A - Imaging optical system and endoscope - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像光学系及び内視鏡に関し、特に、2つのピント位置を有する撮像光学系及び内視鏡に関する。 The present invention relates to an imaging optical system and an endoscope, and more particularly to an imaging optical system and an endoscope having two focus positions.
従来より、異なる2つのピント位置の被写体像を撮像するための撮像光学系がある。互いに異なる2つのピント位置の被写体像を得るために2つの撮像光学系も設けてもよいが、撮像光学系全体が大きくなってしまうため、異なる2つのピント位置を有する1つの撮像光学系もある。 Conventionally, there has been an imaging optical system for capturing subject images at two different focal positions. Although two imaging optical systems may be provided to obtain subject images at two different focus positions, there is also one imaging optical system having two different focus positions because the entire imaging optical system becomes large. .
例えば、特開2015−134033号公報には、内視鏡においてピント位置を変化させるための所定の光学部材を光路上に配置させかつ光路から退避させることができる光学ユニットが提案されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2015-134033 proposes an optical unit in which a predetermined optical member for changing the focus position in an endoscope can be arranged on the optical path and retracted from the optical path.
その光学部材はレンズであり、駆動機構により光路上の所定の位置に配置あるいは光路から退避される。レンズが撮像光学系の光路上に配置されているときと、その光路から退避しているときにおいて、ピント位置が変わる。 The optical member is a lens, and is disposed at a predetermined position on the optical path or retracted from the optical path by a driving mechanism. The focus position changes when the lens is disposed on the optical path of the imaging optical system and when the lens is retracted from the optical path.
しかし、上述した特開2015−134033号公報に提案の光学系では、光学部材であるレンズが配置位置と退避位置の2位置間で機械的駆動機構により移動させられるため、製造上の精度あるいは経年変化により、移動して配置されたレンズの光軸と撮像光学系の光軸にずれが生じる虞がある。 However, in the optical system proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-134033, the lens that is an optical member is moved by a mechanical drive mechanism between two positions of an arrangement position and a retracted position. Due to the change, there is a possibility that a deviation occurs between the optical axis of the lens that is moved and the optical axis of the imaging optical system.
配置されたレンズの光軸が本来の撮像光学系の光軸からずれて偏心が起こると、各種光学収差が発生し、画質の低下が生じる。 When the optical axis of the arranged lens is deviated from the optical axis of the original imaging optical system and decentration occurs, various optical aberrations occur, and the image quality is deteriorated.
また、ピント位置が近点と遠点の2つの位置間で変更されると、近点の被写体からの光量と遠点の被写体からの光量は異なるため、2つの位置の2つの画像の少なくとも一方において適切な明るさの画像が得られない。 In addition, when the focus position is changed between the near point and the far point, the light amount from the near point subject and the light amount from the far point subject are different, so at least one of the two images at the two positions is different. In this case, an image with appropriate brightness cannot be obtained.
そこで、本発明は、偏心による画質の低下を抑制し、かつ2つの位置の2つの画像が共に適切な明るさにすることができる、2つのピント位置を有する撮像光学系及び内視鏡を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an imaging optical system and an endoscope having two focus positions that can suppress deterioration in image quality due to decentering and can make two images at two positions have appropriate brightness. The purpose is to do.
本発明の一態様の撮像光学系は、第1のピント位置と前記第1のピント位置よりも近点である第2のピント位置で観察対象を撮像可能な撮像光学系において、前記第1のピント位置で前記観察対象を撮像するときの平行平板である透過性領域と、前記第2のピント位置で前記観察対象を撮像するときの絞りとを有し、前記撮像光学系の光路中に前記透過性領域又は前記絞りが配置可能な光学部材と、を有する。 An imaging optical system according to an aspect of the present invention is the imaging optical system capable of imaging an observation target at a first focus position and a second focus position that is closer to the first focus position. A transparent region that is a parallel plate when imaging the observation target at the focus position, and a diaphragm when imaging the observation target at the second focus position, and the optical path of the imaging optical system includes the aperture A transmissive region or an optical member on which the diaphragm can be disposed.
本発明の一態様の内視鏡は、本発明の撮像光学系を有する。 The endoscope of one embodiment of the present invention has the imaging optical system of the present invention.
本発明によれば、偏心による画質の低下を抑制し、かつ2つの位置の2つの画像が共に適切な明るさにすることができる、2つのピント位置を有する撮像光学系及び内視鏡を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging optical system and an endoscope having two focus positions that can suppress deterioration in image quality due to decentering and can make two images at two positions have appropriate brightness. can do.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。 In the drawings used for the following description, the scale of each component is made different in order to make each component recognizable on the drawing. It is not limited only to the quantity of the component described in (1), the shape of the component, the ratio of the size of the component, and the relative positional relationship of each component.
図1は、本実施の形態に係る内視鏡装置の構成を示す構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an endoscope apparatus according to the present embodiment.
図1に示すように、内視鏡装置1は、ビデオプロセッサ等の機能を備えた装置本体2と、装置本体2に接続される内視鏡3とを有して構成されている。装置本体2は、内視鏡画像、操作メニュー等が表示される、例えば液晶パネル(LCD)等の表示部4を有する。この表示部4には、タッチパネルが設けられていてもよい。
As shown in FIG. 1, the endoscope apparatus 1 includes an apparatus
内視鏡3は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部としての挿入部5と、挿入部5の基端に連設された操作部6と、操作部6から延出したユニバーサルコード7とを有して構成されている。内視鏡3は、ユニバーサルコード7を介して装置本体2と着脱可能になっている。
The
挿入部5は、先端側から順に、先端部11と、湾曲部12と、長尺な可撓部13とを有して構成されている。湾曲部12は、先端部11の基端に連設され、例えば上下左右方向に湾曲自在に構成されている。可撓部13は、湾曲部12に基端に連設され、可撓性を有する。
The insertion portion 5 includes a
挿入部5の先端部11には、例えばCMOSイメージセンサ等の撮像素子35(図2参照)が内蔵されている。撮像素子35は、挿入部5の先端部11に設けられた観察窓26(図2参照)に入射した入射光を受光する。また、撮像光学系は、2つのピント位置を切り替え可能な構成を有している。
An image pickup device 35 (see FIG. 2) such as a CMOS image sensor is built in the
先端部11には、矢印で示すように、光学アダプタ10が着脱自在に装着可能となっている。
As shown by an arrow, the
操作部6には、湾曲部12を上下左右方向に湾曲させる湾曲ジョイスティック6aが設けられている。ユーザは、湾曲ジョイスティック6aを傾倒操作することで、湾曲部12を所望の方向に湾曲させることができる。また、操作部6には、湾曲ジョイスティック6aの他に、内視鏡機能を指示するボタン類、例えば、フリーズボタン、湾曲ロックボタン、記録指示ボタン等の各種操作ボタンが設けられている。
The operation unit 6 is provided with a
操作部6には、さらに、後述する遠点と近点のいずれの画像を取得するかのピント切替ボタン6b1、6b2も設けられている。内視鏡のユーザは、ピント切替ボタン6b1を押下すると、ピント位置は遠点となり、ピント切替ボタン6b2を押下すると、ピント位置は近点となる。なお、表示部4にタッチパネルが設けられている構成の場合、ユーザは、タッチパネルを操作して、ピント切替操作も含めて内視鏡装置1の種々の操作を指示してもよい。 The operation unit 6 is further provided with focus switching buttons 6b1 and 6b2 for acquiring either a far point or a near point image to be described later. When the user of the endoscope presses the focus switch button 6b1, the focus position becomes a far point, and when the focus switch button 6b2 is pressed, the focus position becomes a near point. In the case of a configuration in which the display unit 4 is provided with a touch panel, the user may instruct various operations of the endoscope apparatus 1 including a focus switching operation by operating the touch panel.
装置本体2の表示部4には、先端部11内に設けられた撮像ユニットの撮像素子35(図2参照)によって撮像された内視鏡画像が表示される。また、装置本体2の内部には、画像処理や各種制御を行う制御部(図示せず)、処理画像をメモリ(図示せず)に記録する記録装置、等々の各種回路が設けられている。
On the display unit 4 of the apparatus
図2は、挿入部5の先端部11の断面図である。図2は、挿入部5の長手軸方向に沿った断面を示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
先端部11の基端側の挿入部5の外周面は、外皮部材21により覆われている。
The outer peripheral surface of the insertion portion 5 on the proximal end side of the
先端部11は、円筒形状を有する先端硬性部材22を有し、先端硬性部材22の外周面には、雄螺子部22aが形成されている。
The
円柱形状の光学アダプタ10は、挿入部5の中心軸回りに回動可能な止めリング10aを有している。止めリング10aの内周面には、雌螺子部10bが形成されている。止めリング10aの内側に先端硬性部材22を内挿し、止めリング10aを所定の方向に回動することにより、光学アダプタ10は先端部11に装着することができる。止めリング10aを所定の方向に回動すると、止めリング10aの先端部に設けられた内向フランジ部10cが光学アダプタ10のアダプタ本体23の段差部23aを押圧し、アダプタ本体23の基端部がOリング10dを介して先端硬性部材22の段差部22bを押圧する。その結果、光学アダプタ10は先端部11にしっかりと固定される。
The columnar
また、止めリング10aを所定の方向とは反対方向に回動することにより、光学アダプタ10は先端部11から取り外すことができる。
Further, the
先端硬性部材22の先端には、カバーガラス31が固定されている。さらに、先端硬性部材22内には、3つの枠部材24a、24b、24cが設けられ、3つの枠部材24a、24b、24c内に3枚のレンズ32a、32b、32c及びカバーガラス33が固定されている。
A
枠部材24cの基端部には、カバーガラス34が撮像面上に固定された撮像素子35が設けられている。撮像素子35には挿入部5内に挿通された信号線が接続されている。
An
光学アダプタ10のアダプタ本体23の先端面を覆うように、カバー部材25がアダプタ本体23に固定されている。
A
カバー部材25の先端面には、観察窓26用の孔25a及び照明窓27用の孔25bが形成されている。
A
カバー部材25の孔25aには、レンズ36が固定されている。さらに、アダプタ本体23内には、2つの枠部材28a、28bが設けられ、2つの枠部材28a、28b内に2枚のレンズ37a、37b、38及びカバーガラス39が固定されている。
A
レンズ32a、32b、32c、36、37a、37b、38及びカバーガラス31、33、39は、内視鏡3の撮像光学系を構成する。
The
光学アダプタ10を先端部11に装着したときに、撮像光学系の光軸Oが各レンズの光軸に一致するように、光学アダプタ10内のレンズ36、37a、37b、38は光学アダプタ10に設けられている。光軸Oは、撮像素子35の受光面35aの中心を通り、かつ平坦な受光面35aに直交する。
The
光学アダプタ10内には、ピント位置を切り替える切替光学部材48を駆動する駆動機構41が設けられている。駆動機構41の構成については、後述する。
A
先端部11内には、ライトガイド42の先端部が固定されている。ライトガイド42の先端面は、カバーガラス43に密着して固定されている。
In the
光学アダプタ10には、先端部11からの照明光を受けて、照明窓27から照明光を出射するための光学部材が内蔵されている。
The
光学アダプタ10は、光学部材であるロッドレンズ44を有している。光学アダプタ10を先端部11に装着したときに、ロッドレンズ44の基端面がカバーガラス43を介してライトガイド42からの照明光を受ける位置に配設されるように、ロッドレンズ44は光学アダプタ10に設けられている。
The
ロッドレンズ44の先端側には、光学部材45が配設されている。光学部材45の片面にマイクロレンズアレイが形成され、他方の面にはすりガラス状に加工がされている。ロッドレンズ44の先端面から出射した照明光は、光学部材45のマイクロレンズアレイが形成された面から入射して、すりガラス状の表面において拡散され、照明むらのない照明光がカバーガラス46を介して照明窓27から出射する。カバーガラス46は、照明窓27用の孔25bに固定されている。
An
ピント位置を切り替える切替光学部材48は、切替光学部材48を駆動する駆動機構41により駆動される。切替光学部材48は、レンズ37bと38の間に配設されている。
The switching
図3は、切替光学部材48の斜視図である。図3を用いて切替光学部材48と駆動機構41の構成については後述する。
FIG. 3 is a perspective view of the switching
図3に示すように、切替光学部材48は、透過性部材61と、開口62aが形成された絞り取付部材62とを有して構成されている。透過性部材61は、ガラスあるいは樹脂からなり、表面と裏面が平行な平板部材で、扇形状を有する。絞り取付部材62は、金属製あるいは樹脂製であり、開口62aを有する板状部材で、扇形状を有する。開口62aを覆うように円環状の絞り部材63が絞り取付部材62に接着剤などによって貼り付けられている。絞り部材63は、開口63aを有している。絞り部材63は、金属製あるいは樹脂製である。
As shown in FIG. 3, the switching
扇形状の透過性部材61の直線部61cを、絞り取付部材62の直線部62cにおいて挟持して接着剤などによって固定するようにして、透過性部材61は、絞り取付部材62に固定されている。
The
扇形状の絞り取付部材62の中心に軸孔64が形成されている。切替光学部材48が、軸孔64の軸回りに回動可能なように、軸部材65(図2)が軸孔64に遊嵌状態で挿通されている。
A
切替光学部材48は、電磁アクチュエータである駆動機構41により動かされる。
The switching
具体的には、扇形状の透過性部材61の直線部61dと扇形状の絞り取付部材62の直線部62dには、それぞれ永久磁石66aと66bが接着剤などにより固定されている。
Specifically,
光学アダプタ10内には、2つのコイル部材71a、71bが配設されている。コイル部材71aは、磁石66aの近傍に配置され、コイル部材71bは、磁石66bの近傍に配置される。コイル部材71a、71bは、光学アダプタ10が先端部11に装着されたときに、図示しない接点部を介して挿入部5内に挿通された4本の信号線Lに接続され、4本の信号線Lに流れる電流の向きに応じた磁場を発生する。
In the
遠点用のピント切替ボタン6b1が押下されると、コイル部材71aが永久磁石66aを引き離すような磁場を発生し、かつコイル部材71bが永久磁石66bを引き寄せるような磁場を発生するように、装置本体2の制御部から駆動信号が4本の信号線Lを介して2つのコイル部材71a、71bに供給される。
When the far point focus switching button 6b1 is pressed, the
また、近点用のピント切替ボタン6b2が押下されると、コイル部材71aが永久磁石66aを引き寄せるような磁場を発生し、かつコイル部材71bが永久磁石66bを引き離すような磁場を発生するように、装置本体2の制御部から駆動信号が4本の信号線Lを介して2つのコイル部材71a、71bに供給される。
When the focus switch button 6b2 for the near point is pressed, the
以上のように、切替光学部材48は、第1のピント位置である遠点の観察対象を撮像するときの平行平板である透過性領域と、第2のピント位置である近点の観察対象を撮像するときの絞りとを有し、撮像光学系の光路中に透過性領域又は絞りを配置可能な光学部材である。
As described above, the switching
なお、光学部材は、ガラスなどの透過性部材の一部に絞り開口を形成するように黒色塗料などを塗布するようにして形成してもよい。 The optical member may be formed by applying a black paint or the like so as to form a diaphragm opening in a part of a transmissive member such as glass.
図4は、変形例に係わる切替光学部材48Aの斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the switching
切替光学部材48Aは、扇形状のガラスあるいは樹脂からなる透過性部材61Aの一部に、絞り開口62aAを形成するように黒い塗料67が塗布されて構成されている。図4において斜線で示す部分が、黒い塗料67が塗布された領域を示す。
The switching
図4に示すように、透過性部材61Aの2つの直線状部に永久磁石66aと66bが接着剤などにより固定されている。
As shown in FIG. 4,
図5は、光学アダプタ10が装着されたときの内視鏡の撮像光学系の構成図である。図5では、絞り部材63が撮像光学系の光路上に配設されている。
FIG. 5 is a configuration diagram of the imaging optical system of the endoscope when the
撮像光学系において、レンズ36は平凹レンズであり、レンズ37aは、凸平レンズであり、レンズ37bは、平凹レンズであり、レンズ37aと37bとの接合により物体側に凸面を有するメニスカスレンズ37が構成される。レンズ38は、平凸レンズである。先端部11内のレンズ32aは、平凸レンズであり、レンズ32bは、両凸レンズであり、32cは、凹平レンズである。レンズ32bとレンズ32cとの接合により凸平レンズが構成される。
In the imaging optical system, the
レンズ38、32a、32b、32cが結像光学系を構成する。結像光学系は、切替光学部材48の像側に配設されている。結像光学系の最も物体側のレンズ38は、正レンズである。
The
ここでは、透過性部材61は、遠点用であり、遠点観察、例えば先端部11の先端面から所定の距離dfだけ離れた被写体を観察するときに使用される。絞り部材63は、近点用であり、近点観察、例えば先端部11の先端面から所定の距離dnだけ離れた被写体を観察するときに使用される。距離dfと距離dnは、dn<dfの関係を有する。
Here, the
よって、撮像光学系は、第1のピント位置(遠点)と第1のピント位置よりも近点である第2のピント位置(近点)で観察対象を撮像可能である。 Therefore, the imaging optical system can image the observation target at the first focus position (far point) and the second focus position (near point) that is closer to the first focus position.
近点観察時は、被写体からの照明光の反射光の光量が多いため、絞り部材63を光路に配置させて、撮像素子35へ入射する光量を減らして所定の明るさの内視鏡画像が得られるように、切替光学部材48は駆動される。
During near-point observation, since the amount of reflected light of the illumination light from the subject is large, the
遠点観察時は、被写体からの照明光の反射光の光量が少ないため、透過性部材61を光路に配置させて、撮像素子35へ入射する光量を減らさないようにして所定の明るさの内視鏡画像が得られるように、切替光学部材48は駆動される。
During far-field observation, since the amount of reflected light of the illumination light from the subject is small, the
すなわち、駆動機構41は、切替光学部材48の透過性部材61の透過性領域と絞り部材63を選択的に撮像光学系の光路上に配置するように、切替光学部材48を動かす。
That is, the
なお、遠点観察時に透過部材61を配置したとき、図示はしないがレンズ38の物体側付近のレンズ枠やレンズ38の外径が実質的な明るさ絞りとして作用する。遠点観察時に光量が十分であれば、レンズ枠やレンズ外径より小径の円形の絞りを配置してもよい。また、光量が不足するときは、フレアとならず最大限許す限り光を通過させるよう扇形等の形状の絞りやレンズ枠にしてもよい。また、透過性部材61に絞りを設けても良く、遠点観察時に、円形の絞りを設けても透過性部材61を透過する光量が不足するときは、図3において二点鎖線で示すように、開口61xaを有する金属製あるいは樹脂製の絞り部材61xを、透過性部材61に接着剤などにより固定してもよい。ここでは、開口61xaは、扇形の透過性部材61の形状に合わせて、略三角形に形成されており、開口61xaの形状が円形の場合よりは光量を多く透過させることができるようになっている。光量が十分であれば開口63aより大きな径をもつ円形の絞りを固定してもよい。
When the transmitting
また、レンズ38は、結像光学系の最も物体側のレンズであるが、レンズ38の像側面が凸面38aとなっている。凸面38aは絞り部材63から離れているため、結像光学系における像高を小さく出来る構成となっている。よって、絞り部材63すなわち切替光学部材48も小さくでき、結果として駆動機構41も小型化できるという効果もある。
(作用)
内視鏡装置1のユーザは、検査対象内に挿入部5を挿入し、装置本体2の表示部4に表示される内視鏡画像を見ながら、先端部11を検査すべき部位の近傍に位置させ、内視鏡検査を行う。
The
(Function)
The user of the endoscope apparatus 1 inserts the insertion portion 5 into the examination target, and while looking at the endoscopic image displayed on the display portion 4 of the
検査中、ユーザは、ピント切替ボタン6b1、6b2を操作して、ピント位置を遠点と近点を選択的に切り替えることができる。 During the examination, the user can selectively switch the focus position between the far point and the near point by operating the focus switching buttons 6b1 and 6b2.
図6と図7は、ピント位置が切り替えられたときの、先端部11内における切替光学部材48の配置状態を説明するための図である。図6は、ピント切替ボタン6b1が押下されて、遠点観察状態における切替光学部材48の配置状態を示す図である。図7は、ピント切替ボタン6b2が押下されて、近点観察状態における切替光学部材48の配置状態を示す図である。
6 and 7 are diagrams for explaining the arrangement state of the switching
上述したように、ユーザがピント切替ボタン6b1を押下すると、コイル部材71aが永久磁石66aを引き離すような磁場を発生し、かつコイル部材71bが永久磁石66bを引き寄せるような磁場を発生する。その結果、透過性部材61の透過性領域が撮像光学系の光軸O上に配設される。コイル部材71bが永久磁石66bを引き寄せたときに、透過性部材61が先端部11内の所定の位置で停止するように、先端部11内には切替光学部材48の一部が当接する当接部11aが形成されている。
As described above, when the user presses the focus switching button 6b1, a magnetic field that causes the
また、ユーザがピント切替ボタン6b2を押下すると、コイル部材71aが永久磁石66aを引き寄せるような磁場を発生し、かつコイル部材71bが永久磁石66bを引き離すような磁場を発生する。その結果、絞り取付部材62の絞り部材63が撮像光学系の光軸O上に配設される。コイル部材71aが永久磁石66aを引き寄せたときに、絞り取付部材62が先端部11内の所定の位置で停止して光軸Oが円環状の絞り部材63の開口63aの中心を通るように、先端部11内には切替光学部材48の一部が当接する当接部11bが形成されている。
When the user depresses the focus switching button 6b2, the
図8は、ピント位置が遠点にあるときの撮像光学系における光路を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating an optical path in the imaging optical system when the focus position is at a far point.
図8に示すように、透過性部材61が撮像光学系の光路上に配設され、その結果、被写体からの多くの光を撮像素子35は受けることができる。
As shown in FIG. 8, the
図9は、ピント位置が近点にあるときの撮像光学系における光路を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating an optical path in the imaging optical system when the focus position is at the near point.
図9に示すように、絞り部材63が撮像光学系の光路上に配設され、その結果、被写体からの光は、絞り部材63で制限されて撮像素子35に照射される。
As shown in FIG. 9, the
図10は、ピント位置の移動を説明するための図である。 FIG. 10 is a diagram for explaining the movement of the focus position.
図10は、平行平板である透過性部材61が撮像光学系の光路上に配設されたときと光路上から退避されたときのピント位置の変化を示す。点線が遠点観察時の光束を示し、一点鎖線が近点観察時の光束を示す。
FIG. 10 shows changes in the focus position when the
P1とP2は、平凹レンズであるレンズ36とメニスカスレンズ37がないときの、それぞれ近点と遠点のピント位置を示す。P1は、切替光学部材48Aの絞り部材63が光路中に配設されたときのピント位置である。P2は、切替光学部材48Aの透過性部材61が光路中に配設されたときのピント位置である。
P1 and P2 indicate the focus positions of the near point and the far point, respectively, when there is no plano-
光軸O上におけるP1とP2の差d1は、次の式(1)で示される。 A difference d1 between P1 and P2 on the optical axis O is expressed by the following equation (1).
d1=(dg/n1)−(dg/n2) ・・・(1)
ここで、dgは、透過性部材61の光軸O方向に沿った厚さであり、n1は、空気の屈折率であり、n2は、透過性部材61の屈折率である。
d1 = (dg / n1) − (dg / n2) (1)
Here, dg is the thickness of the
ピント位置P1とP2は、撮像光学系全体のレンズ系と、透過性部材61の厚さdg、及び又は透過性部材61の材質を調整することによって所望の位置にすることができる。
The focus positions P1 and P2 can be set to desired positions by adjusting the lens system of the entire imaging optical system, the thickness dg of the
すなわち、平行平板である透過性部材61を光路中に配置することにより、ピント位置を、差d1だけ変化させることができる。
That is, by disposing the
P3とP4は、平凹レンズであるレンズ36が撮像光学系全体の光路上になく、かつメニスカスレンズ37が光路上にあるときの、それぞれ近点と遠点のピント位置を示す。P3は、切替光学部材48Aの絞り部材63が光路中に配設されたときのピント位置である。P4は、切替光学部材48Aの透過性部材61が光路中に配設されたときのピント位置である。
P3 and P4 indicate the focal positions of the near point and the far point, respectively, when the
光軸O上におけるP3とP4の位置及び差d2は、メニスカスレンズ37の光学特性に応じて変わる。言い換えれば、メニスカスレンズ37が、内視鏡3の仕様から撮像光学系において必要とされる遠点と近点のピント位置の差に応じた光学特性を有するようにすることによって、所望の遠点観察のピント位置と近点観察のピント位置を得ることができる。
The positions of P3 and P4 on the optical axis O and the difference d2 vary depending on the optical characteristics of the
すなわち、メニスカスレンズ37は、物体側に凸面を有し、切替光学部材48の像側に配置された、遠点の第1のピント位置と近点の第2のピント位置を光路に沿って変更する変倍投影光学系を構成する。メニスカスレンズ37の光学特性を、メニスカスレンズ37がないときの遠点と近点のピント位置の差d1と、メニスカスレンズ37による遠点と近点のピント位置の差d2との比(d2/d1)に応じて設定することにより、所望の遠点のピント位置と所望の近点のピント位置を得ることができる。言い換えれば、メニスカスレンズ37は、比(d2/d1)の倍率を有する変倍光学系である。
That is, the
従って、平行平板である透過性部材61の材質及び光軸方向の厚さ、併せてメニスカスレンズ37の光学特性を調整することによって、内視鏡3の仕様から必要とされるピント位置P3,P4が得られる。
Therefore, the focus positions P3 and P4 required from the specifications of the
そして、レンズ36は、変倍投影光学系であるメニスカスレンズ37の物体側に配置され、負のパワーを有する。
The
例えば、内視鏡3の仕様上必要とされる差d2が得られるように、レンズ36及びメニスカスレンズ37のパワーなどを設定すれば、所望の遠点位置と近点位置の被写体の観察が可能な内視鏡3を実現することができる。
For example, if the power of the
内視鏡では、挿入部の細径化が望まれる。異なる2つのピント位置の被写体像を得るために2つの光学系を挿入部内に設けることは、挿入部の太径化になるために好ましくない。 In an endoscope, it is desired to reduce the diameter of the insertion portion. In order to obtain subject images at two different focus positions, it is not preferable to provide two optical systems in the insertion portion because the diameter of the insertion portion is increased.
従来では、1つの光学系において、ピント位置を変更するためのレンズを光路上に出し入れするようにしているが、レンズを光路上に配置させたり、光路上から退避させたりすると、レンズの光軸が撮像光学系の光軸からずれると、レンズの偏心により画質が低下してしまう。 Conventionally, in one optical system, a lens for changing the focus position is taken in and out of the optical path. However, if the lens is placed on the optical path or retracted from the optical path, the optical axis of the lens is changed. Is deviated from the optical axis of the imaging optical system, the image quality deteriorates due to the eccentricity of the lens.
しかし、上述した実施の形態によれば、光路上に出し入れされる光学部材は、平行平板であるため、光軸のずれの発生は考慮しなくてもよい。 However, according to the above-described embodiment, the optical member that is taken in and out of the optical path is a parallel plate, and therefore it is not necessary to consider the occurrence of deviation of the optical axis.
さらに、メニスカスレンズ37により、遠点と近点のピント位置を所望の位置に設定できる。
Furthermore, the
以上のように、上述した実施の形態によれば、偏心による画質の低下を抑制し、かつ2つの位置の2つの画像が共に適切な明るさにすることができる、2つのピント位置を有する撮像光学系及び内視鏡を提供することができる。 As described above, according to the above-described embodiment, imaging having two focus positions that can suppress deterioration in image quality due to eccentricity and that allows two images at two positions to have appropriate brightness. An optical system and an endoscope can be provided.
なお、上述した結像光学系の最も物体側のレンズ38は、物体側の面が凹面で像側の面が凸面のメニスカスレンズでもよい。
The most
図11は、結像光学系の最も物体側のレンズをメニスカスレンズにした撮像光学系の構成を示す図である。図11では、結像光学系の最も物体側のレンズ38Aはメニスカスレンズとなっている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of an imaging optical system in which a lens on the most object side of the imaging optical system is a meniscus lens. In FIG. 11, the
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 内視鏡装置、2 装置本体、3 内視鏡、4 表示部、5 挿入部、6 操作部、6a 湾曲ジョイスティック、6b1、6b2 ピント切替ボタン、7 ユニバーサルコード、10 光学アダプタ、10a リング、10b 雌螺子部、10c 内向フランジ部、10d リング、11 先端部、11a、11b 当接部、12 湾曲部、13 可撓部、21 外皮部材、22 先端硬性部材、22a 雄螺子部、22b 段差部、23 アダプタ本体、23a 段差部、24a、24b、24c 枠部材、25 カバー部材、25a、25b 孔、26 観察窓、27 照明窓、28a 枠部材、31 カバーガラス、32a、32b、32c 枠部材、33、34 カバーガラス、35 撮像素子、35a 受光面、36 レンズ、37 メニスカスレンズ、37a、37b レンズ、38、38A レンズ、38a 凸面、39 カバーガラス、41 駆動機構、42 ライトガイド、43 カバーガラス、44 ロッドレンズ、45 光学部材、46 カバーガラス、48、48A 切替光学部材、61、61A 透過性部材、61c、61d 直線部、61x 絞り部材、61xa 開口、62 絞り取付部材、62a、62aA 開口、62c、62d 直線部、63 絞り部材、63a 開口、64 軸孔、65 軸部材、66a、66b 永久磁石、67 塗料、71a、71b コイル部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endoscope apparatus, 2 Apparatus main body, 3 Endoscope, 4 Display part, 5 Insertion part, 6 Operation part, 6a Curved joystick, 6b1, 6b2 Focus switching button, 7 Universal cord, 10 Optical adapter, 10a ring, 10b Female screw part, 10c inward flange part, 10d ring, 11 tip part, 11a, 11b contact part, 12 bending part, 13 flexible part, 21 outer skin member, 22 tip hard member, 22a male screw part, 22b step part, 23 Adapter body, 23a Stepped portion, 24a, 24b, 24c Frame member, 25 Cover member, 25a, 25b Hole, 26 Observation window, 27 Lighting window, 28a Frame member, 31 Cover glass, 32a, 32b, 32c Frame member, 33 34 Cover glass 35 Image sensor 35a Light receiving surface 36 Lens 37 Meniscus 37a, 37b lens, 38, 38A lens, 38a convex surface, 39 cover glass, 41 drive mechanism, 42 light guide, 43 cover glass, 44 rod lens, 45 optical member, 46 cover glass, 48, 48A switching optical member, 61, 61A Transparent member, 61c, 61d Straight part, 61x Restriction member, 61xa opening, 62 Restriction mounting member, 62a, 62aA Opening, 62c, 62d Straight part, 63 Restriction member, 63a opening, 64 Shaft hole, 65 Shaft member , 66a, 66b Permanent magnet, 67 Paint, 71a, 71b Coil member.
Claims (9)
前記第1のピント位置で前記観察対象を撮像するときの平行平板である透過性領域と、前記第2のピント位置で前記観察対象を撮像するときの絞りとを有し、前記撮像光学系の光路中に前記透過性領域又は前記絞りが配置可能な光学部材と、
を有する撮像光学系。 In an imaging optical system capable of imaging an observation target at a first focus position and a second focus position that is closer to the first focus position,
A transparent region that is a parallel plate when imaging the observation target at the first focus position, and a diaphragm when imaging the observation target at the second focus position, An optical member capable of disposing the transmissive region or the diaphragm in an optical path;
An imaging optical system.
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JPH03231234A (en) * | 1990-02-07 | 1991-10-15 | Fuji Photo Optical Co Ltd | Method for controlling camera |
JPH04208915A (en) * | 1990-12-03 | 1992-07-30 | Olympus Optical Co Ltd | Endoscope device |
JPH08122634A (en) * | 1994-10-25 | 1996-05-17 | Asahi Optical Co Ltd | Objective for endoscope |
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