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)，對體內(nèi)疾病進行檢查，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。

中國專利文獻CN204101801U記載了從物體側(cè)依次由具有負光焦度的第一透鏡、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)，其通過采用弱光焦度且主要起校正像差功能的第一透鏡及第三透鏡夾著具有強光焦用于實現(xiàn)成像的第二透鏡的構(gòu)造，成為能夠達到小型化的三片透鏡構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的成像性能，但其拍攝視場角只有100度左右，視場角較小,近拍效果不理想。

技術(shù)實現(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、視場廣角極大的特點，且可提高近拍效果。

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)依次包括具有第一透鏡組、光闌和第二透鏡組，所述第一透鏡組具有正光焦度，所述第一透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡由玻璃材料制成，且第一透鏡至少有一面為球面，所述第二透鏡組由一具有正光焦度的第三透鏡構(gòu)成，并滿足以下條件式：

f/H(L1r1)<1.5；

H(L1r1)/IMH<1.5；

N1>1.7；

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)觀察時最大像高對應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的物體側(cè)的面所對應(yīng)的高度，IMH是常規(guī)觀察時對應(yīng)的芯片感光面上的最大像高，N1為第一透鏡的折射率。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組還滿足以下條件式：

0.25<f/f_G1<0.75；

其中，f_G1是第一透鏡組的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡具有負光焦度，所述第二透鏡具有正光焦度，且第一透鏡和第二透鏡滿足以下條件式：

-1.6<f/f1<-0.8；

0.4<f/f2<1.1；

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，所述第三透鏡滿足以下條件式：

f/f3<0.35；

其中，f3為第三透鏡的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述物鏡光學(xué)系統(tǒng)還滿足以下條件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.02；

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

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

TTL/f<8.5；

BF/f>1.4；

其中，TTL是第一透鏡的物側(cè)面到芯片在光軸上的距離，BF是第三透鏡的像側(cè)面到芯片感光面在光軸上的距離。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡滿足以下條件式：

V1<45。

作為優(yōu)選方案，所述第二透鏡由玻璃材料制成，且具有至少一面為球面，并滿足以下條件式：

N2>1.65；

V2<45；

其中，N2為第二透鏡的折射率。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡由玻璃材料制成，且具有至少一面為球面，并滿足以下條件式：

N3>1.7；

V3<45；

其中，N3為第一透鏡的折射率。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡的外徑均小于1.5mm。

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)<1.5對物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距進行限定，更好地實現(xiàn)廣角化，條件式H(L1r1)/IMH<1.5通過對常規(guī)觀察時最大像高對應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的物體側(cè)的面所對應(yīng)的高度H(L1r1)與常規(guī)觀察時對應(yīng)的芯片感光面上的最大像高IMH之間的比值進行限定，在實現(xiàn)小口徑化的前提下，優(yōu)化像面彎曲，并對軸外相差進行抑制，第一透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，所述第二透鏡組由第三透鏡構(gòu)成，所述第一透鏡由玻璃材料制成，且第一透鏡至少有一面為球面，極大地提高了物鏡光學(xué)系統(tǒng)的視場角，具有小徑化、視場廣角極大且像差校正良好的特點，且可提高近拍效果。

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)實施例二的像差曲線示意圖；

圖5是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實施例三的像差曲線示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本發(fā)明做進一步闡述和說明:

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)依次包括具有正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，所述平板玻璃主要是保護芯片的感光面。

所述第一透鏡組由像側(cè)面為凹面的負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，所述第二透鏡組由正光焦度的第三透鏡構(gòu)成。內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)包括以下條件式：

f/H(L1r1)<1.5； (1)

H(L1r1)/IMH<1.5； (2)

N1>1.7； (3)

V1<45； (4)

0.25<f/f_G1<0.75； (5)

-1.6<f/f1<-0.8； (6)

0.4<f/f2<1.1； (7)

f/f3<0.35； (8)

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.02； (9)

TTL/f<8.5； (10)

BF/f>1.4； (11)

N2>1.65； (12)

V2<45； (13)

N3>1.7； (14)

V3<45； (15)

其中，f為物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，f_G1為第一透鏡組的焦距，f1為第一透鏡的焦距，f2為第二透鏡的焦距，f3為第三透鏡的焦距，H(L1r1)指常規(guī)觀察時最大像高對應(yīng)的主光線通過第一透鏡的物體側(cè)的面所對應(yīng)的高度，IMH是常規(guī)觀察時對應(yīng)的芯片感光面上的最大像高，N1為第一透鏡的折射率，N2為第二透鏡的折射率，N3為第三透鏡的折射率，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)，BF為第三透鏡的像側(cè)面到芯片在光軸上的距離，TTL為第一透鏡的物側(cè)面到芯片感光面在光軸上的距離。

通過設(shè)置成像面最大像高對應(yīng)的主光線通過第一透鏡組的第一透鏡的物側(cè)面對應(yīng)的高度H(L1R1)、內(nèi)窺用攝像物鏡系統(tǒng)的焦距f和常規(guī)觀察時對應(yīng)的芯片感光面上的最大像高IMH滿足下述條件式(1)和(2)，從而成功實現(xiàn)所述物鏡系統(tǒng)的小徑化和廣角化，條件式(1)限定了本物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距，若f/H(L1r1)超過條件上限，則本物鏡光學(xué)系統(tǒng)的焦距過長，光焦度過弱，聚焦能力不足，廣角化難實現(xiàn)，條件式(2)限定了本物鏡光學(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限定了內(nèi)窺鏡的口徑，為了不斷地實現(xiàn)小口徑，最大像高對應(yīng)的主光線通過第一透鏡的物體側(cè)的面所對應(yīng)的高度H(L1r1)決定了透鏡口徑的大小，也就是決定了本物鏡光學(xué)系統(tǒng)的物理口徑。

第一透鏡11采用玻璃材料，且折射率N1大于1.7，即公式(3)，可實現(xiàn)內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)小徑、極大視場角且高性能，提高近拍效果，優(yōu)選阿貝數(shù)V1小于45，即公式(4)，且第一透鏡11為球面透鏡，有利于降低成本。

進一步地，條件式(5)通過合理配置第一透鏡組的弱光焦度，使其充分折轉(zhuǎn)軸外光線的同時不會帶入額外增加的像差，特別是軸外視場的場曲像差，配置第一透鏡組的光焦度若太強，會加大第二透鏡組像差校正的負擔(dān)，增多第二透鏡組的鏡片數(shù)量，使內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)更復(fù)雜，增大成本且不利于生產(chǎn)實現(xiàn)。

進一步地，條件式(6)和(7)，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光線同時有效聚焦光線。若f/f1超過所述條件(6)的上限，則第一透鏡的負光焦度過弱，不能軸外視場的光線進行有效地折轉(zhuǎn)，若f/f1低于所述條件(6)的下限，則第一透鏡組的負光焦度過強，加大了軸外視場的像差校正難度。若f/f2超過條件(7)的上限，則第二透鏡組的正光焦度過強，加重系統(tǒng)球差的校正和軸外像差特別是場曲的校正；若f/f2低于條件(7)的下限，則第二透鏡組的光焦度過弱，不能有效地聚焦光線，增加系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)長度。

更進一步地，條件式(8)使第二透鏡組配置具有正弱光焦度的第三透鏡，其作用是校正像差，若f/f3超出所述條件(8)的上限，則光焦度過強，不利于校正軸上球差和軸外像差。

更進一步地，為了得到高性能的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，條件式(9)可減小第一透鏡組和第二透鏡組在軸上的空氣間隔，有利于物鏡光學(xué)系統(tǒng)口徑的小型化。

更進一步地，條件式(10)和(11)可微型化本物鏡光學(xué)系統(tǒng)，便于本物鏡光學(xué)系統(tǒng)與芯片的裝配。

第二透鏡采用玻璃材料，且折射率N1大于1.65，阿貝數(shù)V1小于45，優(yōu)先選擇球面透鏡，有利于降低成本，第三透鏡采用玻璃材料，且折射率N1大于1.7，阿貝數(shù)V1小于45，優(yōu)先選擇球面透鏡，有利于降低成本。

上述公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，通過設(shè)置成物體側(cè)依次為正光焦度的第一透鏡組、光闌、第二光焦度的第二透鏡組，能夠使全視場角達到140度及以上。

需要說明的是，上述內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)中最大透鏡的外徑可實現(xiàn)1.5mm以下，優(yōu)選1.0mm以下。

實施例一

請參考圖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)依次包括具有正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，所述平板玻璃50主要是保護芯片的感光面60。

所述第一透鏡組10由具有負光焦度的第一透鏡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)面均為球面，其物側(cè)面為凸面，其像側(cè)面為凹面，所述第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面且均為球面，所述第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為球面，其物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為凸面。本實施例公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)像高0.5mm,全視場角略大于145度，口徑小于0.9mm。

下表為本實施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，本實施例的各種像差曲線圖請參考圖2。

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面為光闌面，第7面為第三透鏡的物側(cè)面，第8面為第三透鏡的像側(cè)面，第9面為濾光片的物側(cè)面，第10面為濾光片的像側(cè)面，第11面為平板玻璃的物側(cè)面，第12面為平板玻璃的像側(cè)面。

實施例二

請參考圖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)依次包括具有正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，所述平板玻璃50主要保護芯片的感光面60。

所述第一透鏡組10由具有負光焦度的第一透鏡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)面為平面，其像側(cè)面為球面且為凹面，所述第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面且均為球面，所述光闌30貼合于第二透鏡12的像側(cè)面上，所述第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為球面，且均為凸面。本實施例公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)像高0.32mm,全視場角大于140度，口徑小于0.8mm。

下表為本實施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，本實施例的各種像差曲線圖請參考圖4。

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面為光闌面，第7面為第三透鏡的物側(cè)面，第8面為第三透鏡的像側(cè)面，第9面為濾光片的物側(cè)面，第10面為濾光片的像側(cè)面，第11面為平板玻璃的物側(cè)面，第12面為平板玻璃的像側(cè)面。

實施例三

請參考圖5，一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)自物體側(cè)到像側(cè)依次包括具有正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，所述平板玻璃50主要是保護芯片的感光面60。

所述第一透鏡組10由具有負光焦度的第一透鏡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)面均為球面，且均為凹面，所述第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面且均為球面，所述光闌30貼合于第二透鏡12的像側(cè)面上，所述第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為球面，其物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面。本實施例公開的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)像高0.51mm,全視場角大于160度，口徑小于1.0mm。

下表為本實施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，本實施例的各種像差曲線圖請參考圖6。

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面為光闌面，第7面為第三透鏡的物側(cè)面，第8面為第三透鏡的像側(cè)面，第9面為濾光片的物側(cè)面，第10面為濾光片的像側(cè)面，第11面為平板玻璃的物側(cè)面，第12面為平板玻璃的像側(cè)面。

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