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(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。

中國專利文獻(xiàn)CN201945733U公開一種內(nèi)窺鏡用物鏡鏡頭，包括依次布置的第一物鏡、第二物鏡、第三物鏡和第四物鏡，所述第一物鏡為彎月負(fù)透鏡，第二物鏡為彎月正透鏡，第三物鏡為雙凸正透鏡，第四物鏡為凸平正透鏡，所述第四物鏡的凸面與第三物鏡相接，所述第二物鏡與第三物鏡之間設(shè)有光闌，結(jié)構(gòu)小、視場大，有效提高通光量，但后截距太小，易碰到芯片，造成芯片臟污，影響拍攝效果，難安裝。

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、視場廣角大且便于安裝的效果。

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)依次包括第一透鏡組、光闌和第二透鏡組，所述第一透鏡組具有負(fù)光焦度，所述第一透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，所述第二透鏡組具有正光焦度，所述第二透鏡組包括第三透鏡和第四透鏡，并滿足以下條件式：

f/H(L1r1)<1.8；

H(L1r1)/IMH<0.8；

TTL/f<5.5；

BF/f>1.2；

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，TTL是第一透鏡在光軸上的物側(cè)面到芯片感光面的距離，BF是第四透鏡在光軸上的像側(cè)面到芯片感光面的距離。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組還滿足以下條件式：

-0.3<f/f_G1<0.1

其中，f_G1是第一透鏡組的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡為像側(cè)面為凹面的負(fù)透鏡，所述第二透鏡為像側(cè)面為凸面的正透鏡，且滿足以下條件式：

-3.5<f2/f1<-1.6；

0.2<f/f2<0.55；

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，所述第一透鏡和第二透鏡還滿足以下條件式：

V1>45；

V2>45；

其中，V1為第一透鏡的阿貝數(shù)，V2為第二透鏡的阿貝數(shù)。

作為優(yōu)選方案，所述第二透鏡組還滿足以下條件式：

0.4<f/f_G2<0.7；

其中，f_G2為第二透鏡組的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第三透鏡為正透鏡，所述第四透鏡為物側(cè)面為凹面的負(fù)透鏡，所述第二透鏡組還滿足以下條件式：

-1<f/f4<-0.45；

-1.9<f4/f3<-1.1；

其中，f3為第三透鏡的焦距，f4為第四透鏡的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第三透鏡和第四透鏡還滿足以下條件式：

V3>45；

V4<30；

其中，V3為第三透鏡的阿貝數(shù)，V4為第四透鏡的阿貝數(shù)。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組和第二透鏡組還滿足以下條件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)|<0.013；

|1/(f3*V3)+1/(f4*V4)|<0.013；

作為優(yōu)選方案，所述第三透鏡的像側(cè)面和第四透鏡的物側(cè)面膠合。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡和第四透鏡由塑料材料制成，且各透鏡均至少有一面為非球面。

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)<1.8對物鏡光學(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<0.8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(jìn)行限定，在實(shí)現(xiàn)小口徑化的前提下，優(yōu)化像面彎曲，并對軸外相差進(jìn)行抑制，通過條件式TTL/f<5.5和BF/f>1.2對后截距進(jìn)行限定，具有足夠的安裝距離避開芯片，使得本發(fā)明提供的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，具有小徑化、視場廣角大且便于安裝的特點(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；

圖5是本發(fā)明內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實(shí)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(shí)施例三的像差曲線示意圖。

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，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像側(cè)面為凸面的具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，第二透鏡組由具有正光焦度的第三透鏡和具有負(fù)光焦度的第四透鏡構(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)<1.8；(1)

H(L1r1)/IMH<0.8；(2)

TTL/f<5.5；(3)

BF/f>1.2；(4)

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，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)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。

條件式(3)和(4)可簡化內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)與芯片的裝配。

進(jìn)一步地，-0.3<f/f_G1<0.1；(5)

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，倘若配置第一透鏡組的光焦度太強(qiáng)，則會加大第二透鏡組像差校正的負(fù)擔(dān)，增多第二透鏡組的鏡片數(shù)量，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)滿足以下條件式：

-3.5<f2/f1<-1.6；(6)

0.2<f/f2<0.55；(7)

條件式(6)和(7)限定了構(gòu)成第一透組的第一透鏡和第二透鏡的光焦度配置。配置第一透鏡較弱的負(fù)光焦度，同時配置第二透鏡配置較弱的正光焦度，對軸外視場的非對稱像差即慧差能起到較好的校正作用。

一般公知，阿貝數(shù)越高，材料的色散越低。進(jìn)一步地，內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)第一透鏡和第二透鏡的材料滿足以下條件式：

V1>45；(8)

V2>45；(9)

更進(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：

0.4<f/f_G2<0.7；(10)

條件式(10)通過合理配置第二透鏡組的光焦度，使其更好地聚焦光線。若第二透鏡組的光焦度過強(qiáng)，不利于對軸外視場的像差校正；若第二透鏡組的光焦度過弱，不能很好地聚焦光線，會增加內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)長度。

更進(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<f/f4<-0.45；(11)

-1.9<f4/f3<-1.1；(12)

條件式(11)和(12)限定了構(gòu)成第二透組的第三透鏡和第四透鏡的光焦度配置。配置第四透鏡較弱的負(fù)光焦度，同時配置第三透鏡配置合適的正光焦度，能較好的聚焦光線同時滿足對軸外視場的非對稱像差校正。

更進(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：

V3>45；(13)

V4<30；(14)

通過配置第三透鏡材料較高的阿貝數(shù)，減少第三透鏡自身帶入的色差；同時配置第四透鏡較低的阿貝數(shù)即較大色差材料來補(bǔ)償系統(tǒng)的色差。

更進(jìn)一步地，為了得到高清性能的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足滿足以下條件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)|<0.013；(15)

|1/(f3*V3)+1/(f4*V4)|<0.013；(16)

此外，就第一透鏡組來說，為了實(shí)現(xiàn)小徑化、廣角且高清光學(xué)性能，優(yōu)選所述第一透鏡和第二透鏡具有至少1面非球面。通過設(shè)置非球面，有利于像差補(bǔ)正。需要說明的是，在所述第一透鏡和第二透鏡設(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。

就第二透鏡組來說，為了實(shí)現(xiàn)小徑化、廣角且高清光學(xué)性能和匹配芯片，優(yōu)選所述第三透鏡和第四透鏡具有至少1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，在所述第三透鏡和第四透鏡設(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3mm以下，且優(yōu)選2.5mm以下并能夠滿足匹配百萬像素以上芯片性能要求的內(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: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；f4:第四透鏡的焦距；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組的物體側(cè)的面所對應(yīng)的高度；IMH:常規(guī)觀察時對應(yīng)的芯片感光面上的最大像高；f_G1:第一透鏡組的焦距；f_G2:第二透鏡組的焦距；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)；V4:第四透鏡的阿貝數(shù)；BF:第四透鏡在光軸上的像側(cè)面到芯片感光面的距離；TTL:第一透鏡在光軸上的物側(cè)面到芯片感光面距離。

實(shí)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，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由具有負(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)面為凸面，像側(cè)面為凹面，第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21和負(fù)光焦度的第四透鏡22構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，所述第四透鏡22的像側(cè)面和物側(cè)面均為凹面。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1.75mm,全視場角大于100度，口徑小于2.5mm。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參考圖2。

非球面參數(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面為第四透鏡的物側(cè)面，第10面為第四透鏡的像側(cè)面，第11面濾光片的物側(cè)面，第12面為濾光片的像側(cè)面，第13面為平板玻璃的物側(cè)面，第14面為平板玻璃的像側(cè)面。

實(shí)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，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由具有負(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)面為凸面，像側(cè)面為凹面，第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21和負(fù)光焦度的第四透鏡22構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，所述第四透鏡22的物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為帶曲率拐點(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1.75mm,全視場角大于100度，口徑小于3.0mm。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參考圖4。

非球面參數(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面為第四透鏡的物側(cè)面，第10面為第四透鏡的像側(cè)面，第11面濾光片的物側(cè)面，第12面為濾光片的像側(cè)面，第13面為平板玻璃的物側(cè)面，第14面為平板玻璃的像側(cè)面。

實(shí)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，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由具有負(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)面為凹面，第二透鏡12的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，第二透鏡組20由正光焦度的第三透鏡21和負(fù)光焦度的第四透鏡22構(gòu)成，所述第三透鏡21的物側(cè)面和像側(cè)面均為凸面，所述第四透鏡22的物側(cè)面為凹面，像側(cè)面為帶曲率拐點(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1.75mm,全視場角大于100度，口徑小于3.0mm。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參考圖6。

非球面參數(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面為第四透鏡的物側(cè)面，第10面為第四透鏡的像側(cè)面，第11面濾光片的物側(cè)面，第12面為濾光片的像側(cè)面，第13面為平板玻璃的物側(cè)面，第14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，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(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。