本實用新型涉及一種物鏡光學(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。

為了實現(xiàn)小型化和良好的光學(xué)性能，中國專利文獻CN204101801U中記載了從物體側(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),第一透鏡組用于偏轉(zhuǎn)周邊光線，單一透鏡像差校正較弱。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，像差校正效果好。

本實用新型公開的內(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，所述第一透鏡組由具有負光焦度的第一透鏡和具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，所述第二透鏡組由一具有正光焦度的第三透鏡構(gòu)成，所述第一透鏡、第二透鏡和第三透鏡均有玻璃材料制成，滿足以下條件式：

f/H(L1r1)<1.9；

H(L1r1)/IMH<0.9；

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。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡組滿足以下條件式：

0.2<f/f_G1<1.0；

其中，f_G1是上述第一透鏡組的焦距。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡和第二透鏡滿足以下條件式：

-2.0<f/f1<-1.1；

0.8<f/f2<1.4；

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<0.6；

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)|<0.032；

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，還滿足以下條件式：

TTL/f<5.0；

BF/f>1.0；

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)面到芯片在光軸上的距離。

作為優(yōu)選方案，所述第一透鏡至少有一面為球面，且滿足以下條件式：

Nd1>1.6；

V1<50；

其中，Nd1為第一透鏡的折射率。

作為優(yōu)選方案，所述第二透鏡至少有一面為球面，且滿足以下條件式：

Nd2>1.53；

V2<45；

其中，Nd2為第二透鏡的折射率。

作為優(yōu)選方案,所述第三透鏡至少有一面為球面，且滿足以下條件式：

Nd3>1.45；

V3<40；

其中，Nd3為第三透鏡的折射率。

本實用新型公開的內(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)<1.9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<0.9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，使得本實用新型提供的物鏡光學(xué)系統(tǒng)，具有小徑化、視場廣角大的特點，第一透鏡組由具有負光焦度的第一透鏡和具有正光焦度的第二透鏡構(gòu)成，利用兩片鏡片校正相差，提高像差校正效果。

附圖說明

圖1是本實用新型內(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是本實用新型內(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是本實用新型內(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是本實用新型內(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。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例和說明書附圖對本實用新型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)依次包括具有負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)面為凹面的具有負光焦度的第一透鏡和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構(gòu)成。

通過設(shè)置下述條件式(1)和(2)，從而成功實現(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)<1.9；(1)

H(L1r1)/IMH<0.9；(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，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，則可實現(xiàn)內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)的小口徑化。

進一步地，內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)滿足以下條件式：

0.2<f/f_G1<1.0；(3)

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，則會加大第二透鏡組像差校正的負擔，致使內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)更復(fù)雜。

進一步地，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<-1.1；(4)

0.8<f/f2<1.4；(5)

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(4)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(4)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超過所述條件(5)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/f1低于所述條件(5)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)長度。

條件式(4)限定第一透鏡的折射率。

進一步地，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；(6)

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超出所述條件(6)的上限，則光焦度過強，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)|<0.032；(7)

為了微型化內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)，還需要滿足以下條件式：

TTL/f<5.0；(8)

BF/f>1.0；(9)

所述第一透鏡采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.6，阿貝數(shù)V1不高于50，有利于偏轉(zhuǎn)入射光線，優(yōu)先選擇球面透鏡，有利于降低成本。優(yōu)選所述第二透鏡采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.53，阿貝數(shù)V1不高于45，優(yōu)先選擇球面透鏡，有利于降低成本。

優(yōu)選所述第三透鏡采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.45，阿貝數(shù)V1不低于40，優(yōu)先選擇球面透鏡，有利于降低成本。

需要說明的是，上述內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)能實現(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，能實現(xiàn)全系統(tǒng)的透鏡中最大透鏡為外徑1.5mm以下，且優(yōu)選0.9mm以下的內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)。

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:常規(guī)觀察時對應(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)；Nd1:第一透鏡的折射率；Nd2:第二透鏡的折射率；Nd3:第三透鏡的折射率；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設(shè)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)面為凹面，像側(cè)面為凸面。所述第一透鏡11、第二透鏡12和第三透鏡21均由玻璃材料制成。本實施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)像高0.5mm,全視場角大于100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)面均為球面，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設(shè)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)面為凹面，像側(cè)面為凸面。所述第一透鏡11、第二透鏡12和第三透鏡21均由玻璃材料制成。本實施例內(nèi)窺用攝像物鏡光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)像高0.53mm,全視場角大于100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)當說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對本實用新型保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。