[发明专利]光学元件、具有该光学元件的光学系统及应用该光学元件的内窥镜

权利要求书

1.一种光学系统，其特征在于，所述光学系统具有光学元件，该光 学元件在包含中心轴的剖面内以与中心轴垂直的方向为中心在单侧具有 大约90°的视场角，由绕中心轴旋转对称的、折射率大于1的透明介质 构成，所述透明介质具有：第1透射面，其相对于所述中心轴配置在最 外周；第1反射面，其配置为比第1透射面更靠近中心轴侧；第2反射 面，其配置为比所述第1反射面更靠近像面的相反侧；第2透射面，其 配置为比所述第2反射面更靠近像面侧，并且该光学元件构成下述的大 致Z字形状的光路：入射到所述透明介质的光束按照顺光线追踪的顺序， 经过所述第1透射面后进入所述透明介质内，在所述第1反射面被反射 向像面的相反侧，在所述第2反射面被反射向像面侧，经过所述第2透 射面后从所述透明介质向像面侧射出到外部，相对于所述中心轴仅在单 侧构成所述光路；

该光学系统还具有：前组；后组，其配置为比所述前组更靠近像面 侧；以及开口，其配置在所述前组和所述后组之间，所述光学元件配置 在所述前组，形成以包围所述中心轴的方式配置的物体的像，或者在从 所述中心轴放射的方向上对物体的像进行投影；

所述第1反射面以及所述第2反射面配置为使凹面朝向所述开口侧。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，当所述光学元件 的子午剖面的角倍率设为βω时，满足

0.01＜βω＜0.5                    …（1） 的条件。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第2透射面 的子午剖面的光焦度为负，当所述第2透射面的光焦度设为P2、中心主 光线的子午剖面的光学系统整体的光焦度设为Pm时，满足

-10＜P2/Pm＜-1                                    …（2） 的条件。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学元件由 折射率大于等于1.5的透明介质构成。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第1反射面 以及所述第2反射面中的至少1个具有全反射作用。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第1反射面 和所述第2反射面中的至少1个面由扩展旋转自由曲面构成，该扩展旋 转自由曲面是使不具有对称面的任意形状的线段绕中心轴旋转而形成的。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述透明介质具 有的面中的至少1个面由扩展旋转自由曲面构成，该扩展旋转自由曲面 是使包含奇数次项的任意形状的线段绕中心轴旋转而形成的。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统在 与中心轴垂直的平面内形成中心轴周围的圆环状的物体的像。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述第2透射面 配置为使凹面朝向所述开口侧。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学系统 在光路中不形成中间像。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学元件 相对于开口配置在像面的相反侧。

12.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，所述光学元件 具有观察所述光学元件正前方的直视光路和观察与中心轴垂直的方向的 侧视光路，在同一平面内形成所述直视光路以及所述侧视光路的像。

13.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，当所述光学元 件的外径设为D、像的外径设为Dr时，满足

D/Dr＜10                            …（3） 的条件。

14.根据权利要求13所述的光学系统，其特征在于，所述光学元件 的外径D满足

D＜20mm                                          …（4） 的条件。

15.一种内窥镜，其应用了权利要求1中所述的光学系统。