[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

说明书

技术领域

本发明涉及光学元件、具有该光学元件的光学系统及应用该光学 元件的内窥镜，尤其涉及具有将绕旋转对称轴的图像在摄像元件上 成像为圆环状的图像的功能的成像光学系统或者投影光学系统。

背景技术

专利文献1是配置有折射光学系统、反射光学系统、成像光学系统， 具有2个光路，且能够对全景图像以及轴方向图像进行拍摄的摄像光学 系统。另外，专利文献2是同样具有2个光路的内窥镜。并且，专利文 献3是可观察周围全方位的内窥镜，专利文献4是可观察周围全方位的 胶囊型内窥镜。另外，专利文献5是可同时对周围全方位和前方进行拍 摄的摄像装置。并且，专利文献6至专利文献13是全方位的光学系统。

专利文献1：日本特表2003-042743号公报

专利文献2：美国专利公开2004-0254424号公报

专利文献3：日本特开昭60-42728号公报

专利文献4：日本特开2001-174713号公报

专利文献5：日本特开2002-341409号公报

专利文献6：美国专利第3505465号公报

专利文献7：美国专利第5854713号公报

专利文献8：美国专利第6115193号公报

专利文献9：美国专利第6175454号公报

专利文献10：美国专利第6356296号公报

专利文献11：美国专利第6392687号公报

专利文献12：美国专利第6449103号公报

专利文献13：美国专利第6597520号公报

但是，无论是哪个专利文献中记载的光学系统都不是小型的能得到 分辨率高的图像的光学系统。

发明内容

本发明是鉴于以往技术的这种状况而完成的，其目的在于，提供能 够用简单的结构在摄像单元上成像与中心轴大致垂直的方向上的全方位 的图像，且图像畸变少、F-θ特性好、小型、分辨率高、便宜的光学元 件，具有该光学元件的光学系统以及应用该光学元件的内窥镜。

达成上述目的本发明的光学元件的特征在于，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。

另外，光学元件的特征在于，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。

另外，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。

另外，光学元件的特征在于，所述光学元件由折射率大于等于1.5 的透明介质构成。

另外，光学元件的特征在于，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。

另外，光学元件的特征在于，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。

另外，光学元件的特征在于，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。