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立體攝影用對物光學系統以及內窺鏡.pdf

摘要
申請專利號:

CN201080047616.4

申請日:

2010.10.22

公開號:

CN102597871B

公開日:

2014.12.31

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移號牌文件類型代碼:1602號牌文件序號:101724651837IPC(主分類):G03B 35/08專利號:ZL2010800476164登記生效日:20151116變更事項:專利權人變更前權利人:奧林巴斯醫療株式會社變更后權利人:奧林巴斯株式會社變更事項:地址變更前權利人:日本東京都變更后權利人:日本東京都|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G03B 35/08申請日:20101022|||公開
IPC分類號: G03B35/08; A61B1/00; G02B13/04; G02B13/08; G02B13/18 主分類號: G03B35/08
申請人: 奧林巴斯醫療株式會社
發明人: 浪井泰志; 高頭英泰
地址: 日本東京都
優先權: 2009.10.23 JP 2009-244658
專利代理機構: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277 代理人: 劉新宇
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201080047616.4

授權公告號:

|||102597871B||||||

法律狀態公告日:

2015.12.09|||2014.12.31|||2012.09.19|||2012.07.18

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

能夠實現裝置的小型化,簡單地抑制具有視差的兩個圖像的圖像傾斜并且獲取明亮的立體圖像。提供一種立體攝影用對物光學系統(1),其具備:第一棱鏡對(3),其將從同一個被攝體發出的、在一個方向上隔開間隔地并列的具有大致平行的兩個光軸的光束變換為在與上述并列方向交叉的方向上隔開間隔地并列的光束;以及第二棱鏡對(5),其對通過該第一棱鏡對(3)變換后的兩個光束進行變換以縮小該兩個光束的光軸的間隔,該第二棱鏡對的出射面排列成在與向上述第一棱鏡對(3)入射前的上述并列方向正交的方向上并列。

權利要求書

1.一種立體攝影用對物光學系統,具備:
第一棱鏡對,其將從同一個被攝體發出的、在一個方向上
隔開間隔地并列的具有大致平行的兩個光軸的光束變換為在與
上述并列方向交叉的方向上隔開間隔地并列的光束;以及
第二棱鏡對,其對通過該第一棱鏡對變換后的兩個光束進
行變換以縮小該兩個光束的光軸的間隔,該第二棱鏡對的出射
面排列成在與向上述第一棱鏡對入射前的上述并列方向正交的
方向上并列。
2.根據權利要求1所述的立體攝影用對物光學系統,其特
征在于,
上述第一棱鏡對將兩個上述光束變換為在與上述并列方向
正交的方向上并列的光束。
3.根據權利要求1所述的立體攝影用對物光學系統,其特
征在于,
構成上述第一棱鏡對和上述第二棱鏡對的各棱鏡分別具備
使入射的光束平行地偏移的相互平行的兩個反射面。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的立體攝影用對物光
學系統,其特征在于,
從物體側起依次具備一對負透鏡群、上述第一棱鏡對、一
對正透鏡群以及上述第二棱鏡對,使從該第二棱鏡對射出的兩
個大致平行的光束并排地入射到攝像面。
5.根據權利要求4所述的立體攝影用對物光學系統,其特
征在于,
構成上述透鏡群的一個以上的透鏡具有復曲面,該復曲面
對要向上述攝像面入射的光束施加倍率,其中,與該復曲面沿
向上述第一棱鏡對入射前的上述并列方向對光束施加的倍率相
比,該復曲面沿與該并列方向正交的方向對光束施加的倍率小。
6.根據權利要求5所述的立體攝影用對物光學系統,其特
征在于,
還具備縮小上述光束的光圈,
上述復曲面被配置為比上述光圈更靠近物體側。
7.一種內窺鏡,在插入部的前端具備根據權利要求1至6
中的任一項所述的立體攝影用對物光學系統。

說明書

立體攝影用對物光學系統以及內窺鏡

技術領域

本發明涉及一種立體攝影用對物光學系統以及內窺鏡。

背景技術

以往,已知如下一種立體攝影用光學系統:對一個攝像面
進行二分割來對同一個被攝體拍攝具有視差的兩個圖像(例如
參照專利文獻1和專利文獻2)。在這些專利文獻1、2中,在與視
差的方向正交的方向上排列兩個圖像來拍攝具有視差的兩個圖
像。由此,在立體攝影中,能夠無損于重要的視差方向的分辨
率地進行立體攝影。

專利文獻1:日本特開平8-234339號公報

專利文獻2:日本特開2004-4869號公報

發明內容

發明要解決的問題

然而,在專利文獻1的光學系統中,通過基于三片反射鏡的
三次反射來使光軸向視差的方向和與視差正交的方向偏移,因
此反射方向復雜。在這種情況下,如果不精密地進行每個反射
鏡的角度調節,則存在以下問題:由于反射鏡的傾斜誤差而在
兩個圖像中產生傾斜。為了消除圖像的傾斜,需要設置調節機
構來對每個反射鏡的傾斜進行調節,這也導致了裝置的大型化。

另外,在專利文獻2的光學系統中,通過基于兩片反射鏡的
兩次反射使光軸向視差的方向和與視差正交的方向偏移,這種
方法簡單,但在攝像面小且F數(光圈數)小的情況下,會存在以
下問題:無法將使光束全部反射那樣的大的反射鏡以互不干擾
的方式進行配置。因此存在不能獲取明亮的立體圖像的問題。

本發明是鑒于上述情況而完成的,提供一種能夠實現裝置
的小型化、能夠簡單地抑制具有視差的兩個圖像的圖像傾斜并
且獲取明亮的立體圖像的立體攝影用對物光學系統以及內窺
鏡。

用于解決問題的方案

為了達成上述目的,本發明提供以下方式。

本發明的第一方式是一種立體攝影用對物光學系統,具備:
第一棱鏡對,其將從同一個被攝體發出的、在一個方向上隔開
間隔地并列的具有大致平行的兩個光軸的光束變換為在與上述
并列方向交叉的方向上隔開間隔地并列的光束;以及第二棱鏡
對,其對通過該第一棱鏡對變換后的兩個光束進行變換以縮小
該兩個光束的光軸的間隔,該第二棱鏡對的出射面排列成在與
向上述第一棱鏡對入射前的上述并列方向正交的方向上并列。

根據上述本發明的第一方式,通過使從同一個被攝體發出
的、在一個方向上隔開間隔地并列的大致平行的兩個光束通過
第一棱鏡對,能夠使并列方向旋轉,從而將兩個光束變換為在
與向第一棱鏡對入射前的并列方向交叉的方向上并列。之后,
進一步使兩個光束通過第二棱鏡對,由此能夠縮小兩個光束的
光軸間隔而從出射面射出,該出射面在與向第一棱鏡對入射前
的并列方向正交的方向上并列。由此,能夠使從同一個被攝體
發出的在一個方向上隔開間隔地并列的具有視差的兩個光束成
為在與該并列方向正交的方向上并排的兩個光束而入射到同一
個攝像面,來進行立體攝影。

在這種情況下,不使用反射鏡而使用棱鏡,由此不需要進
行反射面之間的位置調節,能夠防止產生圖像的傾斜。另外,
不需要位置調節機構,從而能夠實現小型化。并且,通過第二
棱鏡對使光束間隔縮小,因此在向第二棱鏡對入射前的狀態下,
能夠設為使光束間隔大的狀態。其結果是,能夠將具有大的光
束直徑的光束互不干擾地引導至同一個攝像面。由此,能夠降
低F數來進行明亮的立體攝影。

在上述第一方式中,也可以是上述第一棱鏡對將兩個上述
光束變換為在與上述并列方向正交的方向上并列的光束。

通過這樣,第二棱鏡對只要在與向第一棱鏡對入射前的并
列方向正交的方向上縮小光束間隔即可,從而能夠采用避免第
二棱鏡之間的干擾的形狀簡單的棱鏡,并且能夠小型化。

在上述第一方式中,也可以是構成上述第一棱鏡對和上述
第二棱鏡對的各棱鏡分別具備使入射的光束平行地偏移的相互
平行的兩個反射面。

通過這樣,即使不高精度地進行構成上述第一和第二棱鏡
對的各棱鏡的定位,也能夠使光束高精度地平行偏移。

在上述第一方式中,也可以是從物體側起依次具備一對負
透鏡群、上述第一棱鏡對、一對正透鏡群以及上述第二棱鏡對,
使從該第二棱鏡對射出的兩個大致平行的光束并排地入射到攝
像面。

通過這樣,來自被配置在物體側的被攝體的大范圍的光束
分別通過負透鏡群而被變換為大致平行的光束,作為在一個方
向上并列的相互大致平行的光束而分別入射到構成第一棱鏡對
的各棱鏡中。在第一棱鏡對中,使光束偏移以使并列方向旋轉。
并且,偏移后的兩個光束被一對正透鏡分別會聚,之后,通過
第二棱鏡對使光軸間隔縮小。由此,能夠使兩個光束在與向第
一棱鏡入射前的并列方向正交的方向上并排地入射到足夠小的
攝像面,來進行立體攝影。

在這種情況下,能夠在第二棱鏡對的前級維持比較寬的光
軸間隔,因此能夠避免正透鏡群之間的干擾而使用直徑比較大
的透鏡,能夠降低F數。

在上述第一方式中,也可以是構成上述透鏡群的一個以上
的透鏡具有復曲面,該復曲面對要向上述攝像面入射的光束施
加倍率,其中,與該復曲面沿向上述第一棱鏡對入射前的上述
并列方向對光束施加的倍率相比,該復曲面沿與該并列方向正
交的方向對光束施加的倍率小。

這樣,通過復曲面使沿著與視差方向正交的方向施加的倍
率比沿著視差方向施加的倍率小,從而能夠在立體攝影中保持
重要的視差方向的分辨率,并且能夠使兩個光束并排地入射到
同一個攝像面。

在上述第一方式中,也可以是還具備縮小上述光束的光圈,
上述復曲面被配置為比上述光圈更靠近物體側。

通過這樣,能夠使光圈的形狀成為單純的圓形。

本發明的第二方式是一種內窺鏡,該內窺鏡在插入部的前
端具備上述任一個立體攝影用對物光學系統。

根據上述本發明的第二方式,通過在插入部的前端配置小
型的立體攝影用對物光學系統,能夠實現插入部的外徑尺寸的
小型化,并且能夠在插入了插入部的體腔內進行明亮的立體攝
影。

發明的效果

根據本發明,發揮以下效果:能夠實現裝置的小型化,簡
單地抑制具有視差的兩個圖像的圖像傾斜,并且獲取明亮的立
體圖像。

附圖說明

圖1是表示本發明的一個實施方式所涉及的立體攝影用對
物光學系統的整體結構的(XZ)俯視圖。

圖2是圖1的立體攝影用對物光學系統的(YZ)側視圖。

圖3是從物體側觀察圖1的立體攝影用對物光學系統而得到
的主視圖。

圖4是表示對由圖1的立體攝影用對物光學系統收集到的光
進行拍攝的攝像元件的攝像面的主視圖。

圖5是表示圖1的立體攝影用對物光學系統的變形例的(XZ)
俯視圖。

圖6是圖5的立體攝影用對物光學系統的(YZ)側視圖。

圖7是從物體側觀察圖5的立體攝影用對物光學系統而得到
的主視圖。

圖8A是表示本實施方式的第一實施例的沿XZ平面的鏡頭
結構圖。

圖8B是表示本實施方式的第一實施例的沿YZ平面的鏡頭
結構圖。

圖9A是圖8A和圖8B所示的鏡頭結構的XZ截面的球面像差
圖。

圖9B是圖8A和圖8B所示的鏡頭結構的YZ截面的球面像差
圖。

圖9C是圖8A和圖8B所示的鏡頭結構的像散,是用實線表示
弧矢方向(YZ方向)像散、用虛線表示子午方向(XZ方向)像散的
像差圖。

圖9D是圖8A和圖8B所示的鏡頭結構的對角方向的畸變像
差圖。

圖9E是圖8A和圖8B所示的鏡頭結構的對角方向的倍率色
像差圖。

圖10A是表示本實施方式的第二實施例的沿XZ平面的鏡頭
結構圖。

圖10B是表示本實施方式的第二實施例的沿YZ平面的鏡頭
結構圖。

圖11A是圖10A和圖10B所示的鏡頭結構的XZ截面的球面
像差圖。

圖11B是圖10A和圖10B所示的鏡頭結構的YZ截面的球面
像差圖。

圖11C是圖10A和圖10B所示的鏡頭結構的像散,是用實線
表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虛線表示子午方向(XZ方向)像
散的像差圖。

圖11D是圖10A和圖10B所示的鏡頭結構的對角方向的畸變
像差圖。

圖11E是圖10A和圖10B所示的鏡頭結構的對角方向的倍率
色像差圖。

圖12A是表示本實施方式的第三實施例的沿XZ平面的鏡頭
結構圖。

圖12B是表示本實施方式的第三實施例的沿YZ平面的鏡頭
結構圖。

圖13A是圖12A和圖12B所示的鏡頭結構的XZ截面的球面
像差圖。

圖13B是圖12A和圖12B所示的鏡頭結構的YZ截面的球面
像差圖。

圖13C是圖12A和圖12B所示的鏡頭結構的像散,是用實線
表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虛線表示子午方向(XZ方向)像
散的像差圖。

圖13D是圖12A和圖12B所示的鏡頭結構的對角方向的畸
變像差圖。

圖13E是圖12A和圖12B所示的鏡頭結構的對角方向的倍率
色像差圖。

圖14A是表示本實施方式的第四實施例的沿XZ平面的鏡頭
結構圖。

圖14B是表示本實施方式的第四實施例的沿YZ平面的鏡頭
結構圖。

圖15A是圖14A和圖14B所示的鏡頭結構的XZ截面的球面
像差圖。

圖15B是圖14A和圖14B所示的鏡頭結構的YZ截面的球面
像差圖。

圖15C是圖14A和圖14B所示的鏡頭結構的像散,是用實線
表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虛線表示子午方向(XZ方向)像
散的像差圖。

圖15D是圖14A和圖14B所示的鏡頭結構的對角方向的畸
變像差圖。

圖15E是圖14A和圖14B所示的鏡頭結構的對角方向的倍率
色像差圖。

圖16A是表示本實施方式的第五實施例的沿XZ平面的鏡頭
結構圖。

圖16B是表示本實施方式的第五實施例的沿YZ平面的鏡頭
結構圖。

圖17A是圖16A和圖16B所示的鏡頭結構的XZ截面的球面
像差圖。

圖17B是圖16A和圖16B所示的鏡頭結構的YZ截面的球面
像差圖。

圖17C是圖16A和圖16B所示的鏡頭結構的像散,是用實線
表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虛線表示子午方向(XZ方向)像
散的像差圖。

圖17D是圖16A和圖16B所示的鏡頭結構的對角方向的畸
變像差圖。

圖17E是圖16A和圖16B所示的鏡頭結構的對角方向的倍率
色像差圖。

具體實施方式

參照附圖對本發明的一個實施方式所涉及的立體攝影用對
物光學系統以及內窺鏡進行以下說明。

本實施方式所涉及的立體攝影用對物光學系統1被配置在
內窺鏡的插入部的前端,如圖1~圖3所示,具備:一對第一透
鏡群2,其被配置在物體側;一對第一棱鏡(第一棱鏡對)3,其
使通過該一對第一透鏡群2的兩個光束偏移;一對第二透鏡群4,
其使通過了該一對第一棱鏡3的兩個光束通過;以及一對第二棱
鏡(第二棱鏡對)5,其使通過了該一對第二透鏡群4的兩個光束
偏移以使它們的光軸靠近。

如圖1和圖3所示,在一個方向上并列地配置第一透鏡群2,
該第一透鏡群2分別具有負光焦度。由此,對從被配置在物體側
的被攝體的大范圍發出的光進行會聚,形成大致為平行光束的
兩個光束。通過一對第一透鏡群2形成的兩個光束形成為互相具
有間隔且大致平行。

構成第一棱鏡對的各棱鏡3分別是由平行六面體構成的平
行四邊形棱鏡。各棱鏡3具備互相平行的入射面3a和出射面3b
以及配置在入射面3a和出射面3b之間的互相平行的兩個反射面
3c。當由第一透鏡群2形成的光束從構成第一棱鏡對的棱鏡3的
入射面3a入射到棱鏡3內時,在棱鏡3內被兩個反射面3c反射兩
次后,從出射面3b射出。

如圖1~圖3所示,對于構成該第一棱鏡對的各棱鏡3的入射
面3a,將其中心位置配置在與一對第一透鏡群2的光軸分別一致
的位置處。另外,對于各棱鏡3的出射面3b,將其中心位置并列
地配置在與一對第一透鏡群2的并列方向正交的方向。即,一對
第一棱鏡3改變光束以使一對第一透鏡群2的光軸的并列方向旋
轉90°。

另外,一對第二透鏡群4具有對從第一棱鏡對的各棱鏡3的
出射面3b射出的光束進行會聚的正光焦度。另外,第二透鏡群4
通過排列多個透鏡來構成,這些透鏡中的一個以上的透鏡具備
復曲面。復曲面沿正交的兩個方向對要通過的光束施加不同的
倍率。在本實施方式中,與沿第一透鏡群2的并列方向施加的倍
率相比,沿與該并列方向正交的方向施加的倍率小。

構成第二棱鏡對的各棱鏡5也分別是由平行六面體構成的
平行四邊形棱鏡。各棱鏡5具備互相平行的入射面5a和出射面5b
以及配置在入射面5a和出射面5b之間的互相平行的兩個反射面
5c。當通過第二透鏡群4形成的光束從構成第二棱鏡對的棱鏡5
的入射面5a入射到棱鏡5內時,在棱鏡5內被兩個反射面5c反射
兩次后,從出射面5b射出。

另外,如圖1~圖3所示,對于構成第二棱鏡對的各棱鏡5的
入射面5a,將中心位置配置在與一對第二透鏡群4的光軸分別一
致的位置處。另外,配置各棱鏡5的出射面5b以使從一對第二透
鏡群4射出的光束的光軸間隔縮小。即,通過了一對第二透鏡群
4的兩個光束通過一對第二棱鏡5,由此以不改變其并列方向而
僅其光軸間隔縮小的狀態從棱鏡5的出射面5b射出。

從第二棱鏡對射出的光束直接入射到配置在該棱鏡對后級
的攝像元件6的攝像面6a。即,如圖4所示,光束C?1、C2沿與第
一透鏡群2的并列方向正交的方向并列地入射到攝像面6a,該光
束C1、C2通過一對第二透鏡群4而形成為具有第一透鏡群2的并
列方向長而與該并列方向正交的方向短這種截面形狀。

對以這種方式構成的本實施方式所涉及的立體攝影用對物
光學系統1的作用進行以下說明。

根據本實施方式所涉及的立體攝影用對物光學系統1,從被
攝體發出的光被入射到光軸具有間隔的一對第一透鏡群2,由此
成為具有視差的大致平行的光束而射出。從第一透鏡群2射出的
光束被分別入射到配置在其后級的構成第一棱鏡對的平行四邊
形棱鏡3的入射面3a。

在平行四邊形棱鏡3內具備被制造成高精度互相平行的兩
個反射面3c,因此從入射面3a入射的光束在棱鏡3內被兩個反射
面3c反射兩次之后從出射面3b射出。出射面3b在與入射面3a的
并列方向正交的方向上并列,因此使從兩個出射面3b射出的兩
個光束的并列方向相對于入射到兩個入射面3a時的并列方向旋
轉90°。

在這種情況下,兩個入射面3a的中心位置的間隔和兩個出
射面3b的中心位置的間隔分別較大,因此,即使使兩個平行四
邊形棱鏡3相對于入射面3a的并列方向傾斜地配置,也能夠互不
干涉地進行配置以使光軸的并列方向旋轉90°。

另外,從平行四邊形棱鏡3的出射面3b射出的光束的光軸與
入射到入射面3a時的光束的光軸高精度地平行。在這種情況下,
在本實施方式中,利用平行四邊形棱鏡3,因而兩個反射面3c
的平行度不受平行四邊形棱鏡3的安裝精度的影響。因而,即使
產生平行四邊形棱鏡3的安裝誤差,也能夠高精度地保持入射光
軸與出射光軸平行。

并且,從平行四邊形棱鏡3的出射面3b射出的兩個光束入射
到一對第二透鏡群4,由此由于正光焦度而被會聚。在第二透鏡
群4的某一個透鏡中設置有復曲面,因此兩個光束成為具有扁平
截面的光束而入射到構成第二棱鏡對的棱鏡5的入射面5a,該扁
平截面是沿相互正交的方向對光束施加不同的倍率而得到的。

在這種情況下,根據本實施方式,使具有視差的兩個光束
以互相具有間隔的狀態通過一對第二透鏡群4,因此能夠確保光
束直徑較大。因而,能夠降低F數而獲得明亮的立體圖像。

第二棱鏡對也由兩個平行四邊形棱鏡5構成,因此從入射面
5a入射的光束在棱鏡5內被兩個反射面5c反射兩次后從出射面
5b射出。從平行四邊形棱鏡5的出射面5b射出的光束的光軸與入
射到入射面5a時的光束的光軸高精度地平行,即使產生平行四
邊形棱鏡5的安裝誤差,也能夠高精度地保持入射光軸與出射光
軸平行。

另外,將一對第二棱鏡5以使橫向比縱向長的長方形狀的出
射面5b的長邊互相接近的方式相鄰配置,使得僅在與向一對第
一透鏡群2入射光的入射光軸的并列方向正交的方向上縮小光
軸間隔。由此,如圖4所示,能夠使具有視差的光束分別入射到
攝像元件6的攝像面6a的相鄰區域來進行拍攝,該攝像元件6在
出射面5b的后級被配置成與射出面5b相對置。

在這種情況下,對于構成第二棱鏡對的兩個棱鏡5,以使出
射面5b的中心位置彼此充分靠近的方式進行配置,但由于僅縮
小一個方向的光軸間隔,因此能夠使棱鏡5之間互不干擾地進行
配置。并且,通過這樣利用第二棱鏡對來縮小兩個光束的光軸
間隔,能夠使用小型的攝像元件6進行立體攝影。

這樣,根據本實施方式所涉及的立體攝影用對物光學系統
1,與利用多個反射鏡進行反射的以往的光學系統相比,不需要
精密地進行反射鏡之間的角度調節,能夠簡單地進行棱鏡3、5
的定位。因而,不需要設置精密的位置調節機構,能夠小型化。

由此,將本實施方式所涉及的立體攝影用對物光學系統1安裝到
插入部的前端的內窺鏡也能夠縮小插入部的直徑尺寸。

另外,即使簡單地進行定位也無損于向平行四邊形棱鏡3、
5入射的入射光軸與出射光軸之間的平行度,因此能夠防止攝像
面6a中的圖像的傾斜。

另外,即使增大光束直徑也能夠互不干擾地將光束引導至
攝像面6a。其結果是,具有能夠降低F數來進行明亮的立體攝影
的優點。

此外,在本實施方式中,設為在第一棱鏡3中使兩個光束的
并列方向旋轉90°,而在第二棱鏡5中不發生旋轉,但代替這種
方式,也可以在第一和第二棱鏡3、5中進行分配以使并列方向
的旋轉合計旋轉90°。在這種情況下,優選在第一棱鏡3中的旋
轉比在第二棱鏡5中的旋轉大。這是由于,在第二棱鏡5中使出
射面5b相互靠近,因此在同時進行并列方向的大的旋轉的情況
下,棱鏡5之間會產生干擾,因而要削減干擾部分等,棱鏡的形
狀變得復雜。

另外,在本實施方式中,作為第一和第二棱鏡3、5,分別
由一對棱鏡對構成,但如圖5~圖7所示,也可以由兩對以上的
棱鏡對構成。在圖5~圖7所示的例子中,利用構成第一棱鏡對
的棱鏡3使光束向與兩個光束的并列方向正交的方向偏移,使并
列方向以小于90°的角旋轉。另外,作為一對第二棱鏡5、一對
第三棱鏡7,采用了如下的棱鏡:使光束分別向與入射到第一棱
鏡3之前的兩個光束的并列方向平行的方向和垂直的方向偏移。

由此,作為具有與攝像面6a相對置的出射面7b的第三棱鏡
7,與上述實施方式同樣地,能夠采用具有以下功能的棱鏡:僅
在與向一對第一透鏡群2入射的入射光軸的并列方向正交的方
向上縮小光束的間隔,從而能夠使結構變得簡單。另外,即使
由于簡單地進行定位而平行四邊形棱鏡7的兩個反射面7c的位
置變動,也無損于向平行四邊形棱鏡7入射的入射光軸與出射光
軸之間的平行度,因此能夠防止攝像面6a中的圖像的傾斜。

此外,棱鏡的結構并不僅限于上述實施方式,能夠進行如
下等變形:利用第一棱鏡3使光束向與兩個光束的并列方向正交
的方向偏移,將第二棱鏡5設為使兩個光束偏移以使兩個光束在
與入射到第一棱鏡3前的并列方向正交的方向上并列。

實施例

在此,參照附圖對本實施方式所涉及的立體攝影用對物光
學系統1的實施例進行以下說明。在各實施例中,對兩對透鏡群
2、4和兩對棱鏡3、5(或者三對棱鏡3、5、7)中一方的透鏡群2、
4和棱鏡3、5(或者棱鏡3、5、7)示出附圖和透鏡數據,而對另
一方透鏡群2、4和棱鏡3、5省略說明。

(實施例1)

在圖8A和圖8B中示出了實施例1所涉及的立體攝影用對物
光學系統1的鏡頭結構圖,透鏡數據在下述示出。另外,在圖9A
至圖9E中示出了本實施例的物鏡的各像差圖。圖8A是沿XZ平
面的鏡頭結構圖,圖8B是沿YZ平面的鏡頭結構圖。

圖9A是XZ截面的球面像差圖,圖9B是YZ截面的球面像差
圖,圖9C是像散,是用實線表示弧矢方向(YZ方向)像散、用虛
線表示子午方向(XZ方向)像散的像差圖,圖9D是對角方向的畸
變像差圖,圖9E是對角方向的倍率色像差圖。另外,圖9A、圖
9E中,實線為針對e線(546.07nm)的像差圖、點劃線為針對F線
(486.13nm)的像差圖、虛線為針對C線(656.27nm)的像差圖。

面數據



非球面數據


(實施例2)

在圖10A和圖10B中示出了實施例2所涉及的立體攝影用對
物光學系統的鏡頭結構圖,透鏡數據在下述示出。另外,在圖
11A至圖11E中示出了本實施例的物鏡的各像差圖。圖10A是沿
XZ平面的鏡頭結構圖,圖10B是沿YZ平面的鏡頭結構圖。

圖11A是XZ截面的球面像差圖,圖11B是YZ截面的球面像
差圖,圖11C是像散,是用實線表示弧矢方向(YZ方向)像散、
用虛線表示子午方向(XZ方向)像散的像差圖,圖11D是對角方
向的畸變像差圖,圖11E是對角方向的倍率色像差圖。另外,
在圖11A、圖11E中,實線為針對e線(546.07nm)的像差圖、點劃
線為針對F線(486.13nm)的像差圖、虛線為針對C線(656.27nm)
的像差圖。

面數據


非球面數據


(實施例3)

在圖12A和圖12B中示出了實施例3所涉及的立體攝影用對
物光學系統的鏡頭結構圖,透鏡數據在下述示出。另外,在圖
13A至圖13E中示出了本實施例的物鏡的各像差圖。圖12A是沿
XZ平面的鏡頭結構圖,圖12B是沿YZ平面的鏡頭結構圖。

圖13A是XZ截面的球面像差圖,圖13B是YZ截面的球面像
差圖,圖13C是像散,是用實線表示弧矢方向(YZ方向)像散、
用虛線表示子午方向(XZ方向)像散的像差圖,圖13D是對角方
向的畸變像差圖,圖13E是對角方向的倍率色像差圖。另外,
在圖13A、圖13E中,實線為針對e線(546.07nm)的像差圖、點劃
線為針對F線(486.13nm)的像差圖、虛線為針對C線(656.27nm)
的像差圖。

面數據


非球面數據


(實施例4)

在圖14A和圖14B中示出了實施例4所涉及的立體攝影用對
物光學系統的鏡頭結構圖,透鏡數據在下述示出。另外,在圖
15A至圖15E中示出了本實施例的物鏡的各像差圖。圖14A是沿
XZ平面的鏡頭結構圖,圖14B是沿YZ平面的鏡頭結構圖。

圖15A是XZ截面的球面像差圖,圖15B是YZ截面的球面像
差圖,圖15C是像散,是用實線表示弧矢方向(YZ方向)像散、
用虛線表示子午方向(XZ方向)像散的像差圖,圖15D是對角方
向的畸變像差圖,圖15E是對角方向的倍率色像差圖。另外,
在圖15A、圖15E中,實線為針對e線(546.07nm)的像差圖、點劃
線為針對F線(486.13nm)的像差圖、虛線為針對C線(656.27nm)
的像差圖。

面數據


非球面數據


(實施例5)

在圖16A和圖16B中示出了實施例5所涉及的立體攝影用對
物光學系統的鏡頭結構圖,透鏡數據在下述示出。另外,在圖
17A至圖17E中示出了本實施例的物鏡的各像差圖。圖16A是沿
XZ平面的鏡頭結構圖,圖16B是沿YZ平面的鏡頭結構圖。

圖17A是XZ截面的球面像差圖,圖17B是YZ截面的球面像
差圖,圖17C是像散,是用實線表示弧矢方向(YZ方向)像散、
用虛線表示子午方向(XZ方向)像散的像差圖,圖17D是對角方
向的畸變像差圖,圖17E是對角方向的倍率色像差圖。另外,
在圖17A、圖17E中,實線為針對e線(546.07nm)的像差圖、點劃
線為針對F線(486.13nm)的像差圖、虛線為針對C線(656.27nm)
的像差圖。

面數據


非球面數據


上述實施例1~5的立體攝影用對物光學系統滿足以下條件
式(1)~(9)。

條件式(1)0.4≤縱焦距/橫焦距≤0.7

條件式(2)-3≤第一透鏡/橫焦距≤-1.5

條件式(3)2≤2-O縱/橫焦距≤7.5

條件式(4)2.1≤5-TO/橫焦距≤6.6

條件式(5)0.8≤第二變形面R比(橫/縱)≤2.75

條件式(6)0≤第四變形面R比(橫/縱)≤1.6

條件式(7)0.45≤第一反射面距離/橫焦距≤2.2

條件式(8)0.7≤第二反射面距離/縱焦距≤4.5

條件式(9)1.2≤從光圈后的合成焦距/橫焦距≤2.8

條件式(1)是用于與攝像面的縱橫的大小相對應的條件式,
如果超過該條件式(1)的范圍,則縱橫上的失真大小不同,因此
成為不自然的圖像。

條件式(2)是用于校正中心凸起的條件式,如果焦度變大,
則中心凸起變大,如果焦度變小,則第一透鏡的光線高度變大,
因此導致系統大型化。并且,復眼透鏡之間發生干擾使布局變
得困難。

條件式(3)是用于校正縱橫的彗差的必要的條件式,用于在
縱橫的像面彎曲量未必一致的情況下,通過分別控制縱橫的彗
差來對準像面位置。如果超過該條件式(3)的范圍,則通過彗差
的校正不能校正像面彎曲的變化量,縱橫的像面位置變得不一
致。

條件式(4)是接合透鏡的焦度配置,進行軸上色像差和倍率
色像差的校正。如果焦度變小,則倍率色像差變大,如果焦度
變大,則倍率色像差變小,變得難以進行軸上色像差校正。

條件式(5)、(6)是變形面的R比的范圍,是用于校正凸起的
條件式。如果超過這些條件式(5)、(6)的范圍,則隨著中心凸起
周邊也產生大的凸起。如果超過條件式(5)、(6)的上限,則在橫
向上弧矢像面向超出的方向傾斜而子午像面向不足的方向傾
斜。如果超過下限,則同樣地在橫向上弧矢像面向不足的方向
傾斜而子午像面向超出的方向傾斜。

條件式(7)、(8)是用于進入反射面的條件式。在條件式(7)、
(8)的下限的情況下,不能充分確保布局所需的進入反射面的空
間。如果超過上限,則由于保留了需要以上的空間而導致光學
系統的總長過長,因此布局不理想。

條件式(9)是用于使整個系統小型化的條件式,如果超過該
條件式(9)的上限即光圈后的正群的焦度小,則總長變長而不理
想。如果超過條件式(9)的下限即焦度大,則后焦距變短,難以
確保放置反射部件的空間。

附圖標記的說明

1:立體攝影用對物光學系統;2:第一透鏡群(一對負透鏡
群);3:棱鏡(第一棱鏡);3c、5c:反射面;4:第二透鏡群(一
對正透鏡群);5:棱鏡(第二棱鏡);5b:出射面;6a:攝像面。

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立體 攝影 光學系統 以及 內窺鏡
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