本發(fā)明涉及一種物鏡光學(xué)系統(tǒng)，具體地說，涉及一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

內(nèi)窺鏡是一種醫(yī)療光學(xué)儀器，由體外經(jīng)過人體自然腔道送入體內(nèi)，對(duì)體內(nèi)疾病進(jìn)行檢查，可以直接觀察到臟器內(nèi)腔病變，確定其部位、范圍，并可進(jìn)行照相、活檢或刷片，大大的提高了癌的診斷準(zhǔn)確率，并可進(jìn)行某些微創(chuàng)手術(shù)治療。

為了更大程度減輕患者的痛苦，縮短手術(shù)后康復(fù)的時(shí)間，減輕醫(yī)生的工作，提高可視化和科學(xué)數(shù)據(jù)化判斷的診斷水平，則需要更進(jìn)一步地減小內(nèi)窺鏡攝像系統(tǒng)并提高其成像拍攝效果，因此研究和使用更大拍攝視野、更小更清晰的內(nèi)窺攝像用物鏡光學(xué)系統(tǒng)成為技術(shù)上的課題。

為了實(shí)現(xiàn)小型化和良好的光學(xué)性能，中國(guó)專利文獻(xiàn)CN204101801U中記載了從物體側(cè)依次由具有負(fù)光焦度的第一透鏡、光闌、具有正光焦度的第二透鏡和第三透鏡組成的內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)，小徑且光學(xué)性能良好，然而，內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)較長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，具有小徑化、視場(chǎng)廣角大且結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。

本發(fā)明公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)所采用的技術(shù)方案是:

一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，自物體側(cè)到像側(cè)依次包括第一透鏡組、光闌和第二透鏡組，所述第一透鏡組具有正光焦度，所述第二透鏡組具有負(fù)光焦度，且滿足以下條件式：

f/H(L1r1)<4；

H(L1r1)/IMH<0.5；

TTL/f<2.9；

其中，f是內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，H(L1r1)是指常規(guī)觀察時(shí)最大像高對(duì)應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的物體側(cè)的面所對(duì)應(yīng)的高度，IMH是常規(guī)觀察時(shí)對(duì)應(yīng)的芯片感光面上的最大像高，TTL是第一透鏡的物側(cè)面到芯片在光軸上的距離。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組滿足以下條件式：

1.0<f/f_G1<1.8；

其中，f_G1是上述第一透鏡組的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組由具有負(fù)光焦度的第一透鏡和具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，且滿足以下條件式：

-2.0<f/f1<-0.2；

1.5<f/f2<3.0；

其中，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述光闌設(shè)于第二透鏡的像側(cè)面上。

作為優(yōu)選方案，所述第二透鏡組由一具有負(fù)光焦度的第三透鏡構(gòu)成，且第三透鏡滿足以下條件式：

f/f3>-0.6；

其中，f3為第三透鏡的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡和第二透鏡還滿足以下條件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.02；

其中，V1為第一透鏡的阿貝數(shù)，V2為第二透鏡的阿貝數(shù)，V3為第三透鏡的阿貝數(shù)。

作為優(yōu)選方案，內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)還滿足以下條件式：

BF/f>1.5；

其中，BF是第三透鏡的像側(cè)面到芯片在光軸上的距離。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡由塑料材料構(gòu)成，且具有至少一面的非球面，所述第二透鏡由塑料材料構(gòu)成，且具有至少一面的非球面。

作為優(yōu)選方案，所述第三透鏡透鏡由塑料材料構(gòu)成，且具有至少一面的非球面。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡的像側(cè)面和第二透鏡的物側(cè)面膠合在一起。

本發(fā)明公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的有益效果是：通過條件式f/H(L1r1)<4對(duì)物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距進(jìn)行限定，更好地實(shí)現(xiàn)廣角化，條件式H(L1r1)/IMH<0.5通過對(duì)常規(guī)觀察時(shí)最大像高對(duì)應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的物體側(cè)的面所對(duì)應(yīng)的高度H(L1r1)與常規(guī)觀察時(shí)對(duì)應(yīng)的芯片感光面上的最大像高IMH之間的比值進(jìn)行限定，在實(shí)現(xiàn)小口徑化的前提下，優(yōu)化像面彎曲，并對(duì)軸外相差進(jìn)行抑制，通過條件式TTL/f<2.9對(duì)內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度進(jìn)行限定，使得本發(fā)明提供的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，具有小徑化、視場(chǎng)廣角大、像差校正良好且結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例一的像差曲線示意圖。

圖3是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)施例二的像差曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡述和說明:

一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，自物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有負(fù)光焦度的第一透鏡組、光闌、具有正光焦度的第二透鏡組、濾光片、平板玻璃和芯片感光面。所述濾光片主要是用于截止特定波長(zhǎng)，所述平板玻璃主要保護(hù)芯片的感光面。

所述第一透鏡組由像側(cè)面為凹面的具有負(fù)光焦度的第一透鏡和具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，相比單一透鏡，有利于邊緣像差校正，第二透鏡組由具有正光焦度的第三透鏡構(gòu)成。

通過設(shè)置下述條件式(1)和(2)，從而成功實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的小徑化和廣角化。

f/H(L1r1)<4；(1)

H(L1r1)/IMH<0.5；(2)

條件式(1)限定了內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，若內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距過長(zhǎng)，光焦度過弱，聚焦能力不足，廣角化難實(shí)現(xiàn)。

條件式(2)限定了內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的第一透鏡的光學(xué)有效口徑。一般公知，成像芯片的大小很大程度決定內(nèi)窺鏡的直徑，為了不斷地實(shí)現(xiàn)小口徑，最大像高對(duì)應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的物體側(cè)的面所對(duì)應(yīng)的高度H(L1r1)決定了透鏡口徑的大小，也就是決定了內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物理口徑，H(L1r1)/IMH小于一定值，則可實(shí)現(xiàn)內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的小口徑化。

TTL/f<2.9；(3)

條件式(3)可控制內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的長(zhǎng)度，使其更緊湊。

進(jìn)一步地，內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件式：

1.0<f/f_G1<1.8；(4)

通過合理配置第一透鏡組的弱光焦度，使其充分折轉(zhuǎn)軸外光線的同時(shí)不會(huì)帶入額外增加的像差，特別是軸外視場(chǎng)的場(chǎng)曲像差，倘若配置第一透鏡組的光焦度太強(qiáng)，則會(huì)加大第二透鏡組像差校正的負(fù)擔(dān)，致使內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)更復(fù)雜。

進(jìn)一步地，優(yōu)選內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的第一透鏡組由具有負(fù)光焦度的第一透鏡和具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，第一透鏡和第二透鏡滿足以下條件式：

-2.0<f/f1<-0.2；(5)

1.5<f/f2<3.0；(6)

通過合理配置第一透鏡組的光焦度分布，使其更好地壓縮大視場(chǎng)光線同時(shí)有效聚焦光線。若f/f1超過所述條件(5)的上限，則第一透鏡的負(fù)光焦度過弱，不能軸外視場(chǎng)的光線進(jìn)行有效地折轉(zhuǎn)；若f/f1低于所述條件(5)的下限，則第一透鏡組的負(fù)光焦度過強(qiáng)，加大了軸外視場(chǎng)的像差校正難度。

若f/f2超過所述條件(6)的上限，則第二透鏡組的正光焦度過強(qiáng)，加重系統(tǒng)球差的校正和軸外像差特別是場(chǎng)曲的校正；若f/f1低于所述條件(6)的下限，則第二透鏡的光焦度過弱，不能有效地聚焦光線，增加系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。

進(jìn)一步地，所述第二透鏡組由第三透鏡構(gòu)成，且第三透鏡滿足以下條件式：

f/f3>-0.6；(7)

第二透鏡組配置具有弱光焦度的第三透鏡的主要作用是校正像差。若f/f3低于所述條件(7)的下限，則光焦度過強(qiáng)，不利于校正軸上球差和軸外像差。

為了得到高性能的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，滿足以下條件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.02；(8)

為了使內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)小口徑化，還需要滿足以下條件式：

BF/f>1.5；(9)

為了實(shí)現(xiàn)小徑化、廣角且高性能，所述第一透鏡具有至少1面為非球面，第二透鏡具有至少1面為非球面，所述第三透鏡具有至少1面為非球面，優(yōu)選所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡均具有2面為非球面。通過設(shè)置非球面，有利于像差補(bǔ)正。需要說明的是，在所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡設(shè)置為非球面的情況下，優(yōu)選采用塑膠注塑透鏡，其量產(chǎn)性效率高且成本低。

需要說明的是，上述內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)小徑化、廣角且高清光學(xué)性能的技術(shù)思想如上所述，然而，具體而言，能實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的透鏡中最大透鏡為外徑2.0mm以下，且優(yōu)選1.0mm以下的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

需要重要說明的是，為了實(shí)現(xiàn)小徑化、廣角且百萬以上高清光學(xué)性能，在本實(shí)施方案中，使用下述非球面公式：

其中，Z表示非球面沿光軸方向的矢高，y表示非球面沿垂直光軸方向的距離，c表示中心曲率，為半徑的倒數(shù)，k表示圓錐系數(shù)或者二次項(xiàng)常數(shù)，A4-A16分別表示4次-16次非球面系數(shù)

上述符合分別說明如下：

f:內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距；f1:第一透鏡的焦距；f2:第二透鏡的焦距；f3:第三透鏡的焦距；H(L1r1):指常規(guī)觀察時(shí)最大像高對(duì)應(yīng)的主光線通過第一透鏡的物體側(cè)的面所對(duì)應(yīng)的高度；IMH:常規(guī)觀察時(shí)對(duì)應(yīng)的芯片感光面上的最大像高；V1:第一透鏡的阿貝數(shù)；V2:第二透鏡的阿貝數(shù)；V3:第三透鏡的阿貝數(shù)；BF:第三透鏡的像側(cè)面到芯片在光軸上的距離；TTL:第一透鏡物側(cè)面到芯片在光軸上距離。

實(shí)施例一

請(qǐng)參考圖1，一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)自物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有負(fù)光焦度的第一透鏡組10、光闌30、具有正光焦度的第二透鏡組20、濾光片40、平板玻璃50和芯片感光面60。所述濾光片40主要是用于截止特定波長(zhǎng)，所述平板玻璃50主要保護(hù)芯片的感光面60。

所述第一透鏡組10具有正光焦度，所述第二透鏡組20具有負(fù)光焦度，所述第一透鏡組10由負(fù)光焦度的第一透鏡11和具有正光焦度的第二透鏡12構(gòu)成，所述第一透鏡11的物側(cè)面和像側(cè)面均為凹面，且均為非球面，所述第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，且均為非球面，所述光闌30設(shè)于第二透鏡12的像側(cè)面，第二透鏡組20由負(fù)光焦度的第三透鏡21構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為帶曲率拐點(diǎn)的非球面。本實(shí)施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)像高1.05mm,全視場(chǎng)角大于100度，口徑小于1.5mm。下表為本實(shí)施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，本實(shí)施例的各種像差曲線圖請(qǐng)參考圖2。

非球面系數(shù)

上述表格中，第2面為第一透鏡的物側(cè)面，第3面為第一透鏡的像側(cè)面，第4面為第二透鏡的物側(cè)面，第5面為第二透鏡的像側(cè)面，第6面為第三透鏡的物側(cè)面，第7面為第三透鏡的像側(cè)面，第8面為濾光片的物側(cè)面，第9面為濾光片的像側(cè)面，第10面為平板玻璃的物側(cè)面，第11面為平板玻璃的像側(cè)面。

實(shí)施例二

請(qǐng)參考圖3，一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)自物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有負(fù)光焦度的第一透鏡組10、光闌30、具有正光焦度的第二透鏡組20、濾光片40、平板玻璃50和芯片感光面60。所述濾光片40主要是用于截止特定波長(zhǎng)，所述平板玻璃50主要保護(hù)芯片的感光面60。

所述第一透鏡組10具有正光焦度，所述第二透鏡組20具有負(fù)光焦度，所述第一透鏡組10由負(fù)光焦度的第一透鏡11和具有正光焦度的第二透鏡12膠合構(gòu)成，所述第一透鏡11的像側(cè)面和第二透鏡12的物側(cè)面膠合在一起，提高色差校正效果，所述第一透鏡11的物側(cè)面為凹面，像側(cè)面均為凸面，且均為非球面，所述第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，且均為非球面，所述光闌30設(shè)于第二透鏡12的像側(cè)面，第二透鏡組20由負(fù)光焦度的第三透鏡21構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面。本實(shí)施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)像高1.08mm,全視場(chǎng)角略大于110度，口徑小于1.5mm。下表為本實(shí)施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。本實(shí)施例的各種像差曲線圖請(qǐng)參考圖4。

非球面系數(shù)

上述表格中，第2面為第一透鏡的物側(cè)面，第3面為第一透鏡的像側(cè)面，第4面為第二透鏡的物側(cè)面，第5面為第二透鏡的像側(cè)面，第6面為第三透鏡的物側(cè)面，第7面為第三透鏡的像側(cè)面，第8面為濾光片的物側(cè)面，第9面為濾光片的像側(cè)面，第10面為平板玻璃的物側(cè)面，第11面為平板玻璃的像側(cè)面。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。