内窥用摄像物镜光学系统的制作方法

本实用新型涉及一种物镜光学系统，具体地说，涉及一种内窥用摄像物镜光学系统。

背景技术：

内窥镜是一种医疗光学仪器，由体外经过人体自然腔道送入体内，对体内疾病进行检查，可以直接观察到脏器内腔病变，确定其部位、范围，并可进行照相、活检或刷片，大大的提高了癌的诊断准确率，并可进行某些微创手术治疗。

为了更大程度减轻患者的痛苦，缩短手术后康复的时间，减轻医生的工作，提高可视化和科学数据化判断的诊断水平，则需要更进一步地减小内窥镜摄像系统并提高其成像拍摄效果，因此研究和使用更大拍摄视野、更小更清晰的内窥摄像用物镜光学系统成为技术上的课题。

为了实现小型化和良好的光学性能，中国专利文献CN204101801U中记载了从物体侧依次由具有负光焦度的第一透镜、光阑、具有正光焦度的第二透镜和第三透镜组成的内窥镜物镜系统,第一透镜组用于偏转周边光线，单一透镜像差校正较弱。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种内窥用摄像物镜光学系统，像差校正效果好。

本实用新型公开的内窥用摄像物镜光学系统所采用的技术方案是:

一种内窥用摄像物镜光学系统，自物体侧到像侧依次包括第一透镜组、光阑和第二透镜组，所述第一透镜组具有正光焦度，所述第一透镜组由具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜构成，所述第二透镜组由一具有正光焦度的第三透镜构成，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均有玻璃材料制成，满足以下条件式：

f/H(L1r1)<1.9；

H(L1r1)/IMH<0.9；

其中，f是内窥用摄像物镜光学系统的焦距，H(L1r1)是指常规观察时最大像高对应的主光线通过第一透镜组的物体侧的面所对应的高度，IMH是常规观察时对应的芯片感光面上的最大像高。

作为优选方案，所述第一透镜组满足以下条件式：

0.2<f/f_G1<1.0；

其中，f_G1是上述第一透镜组的焦距。

作为优选方案，所述第一透镜和第二透镜满足以下条件式：

-2.0<f/f1<-1.1；

0.8<f/f2<1.4；

其中，f1为第一透镜的焦距，f2为第二透镜的焦距。

作为优选方案，所述第三透镜满足以下条件式：

f/f3<0.6；

其中，f3为第三透镜的焦距。

作为优选方案，所述第一透镜和第二透镜还满足以下条件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.032；

其中，V1为第一透镜的阿贝数，V2为第二透镜的阿贝数，V3为第三透镜的阿贝数。

作为优选方案，还满足以下条件式：

TTL/f<5.0；

BF/f>1.0；

其中，TTL是第一透镜的物侧面到芯片在光轴上的距离，BF是第三透镜的像侧面到芯片在光轴上的距离。

作为优选方案，所述第一透镜至少有一面为球面，且满足以下条件式：

Nd1>1.6；

V1<50；

其中，Nd1为第一透镜的折射率。

作为优选方案，所述第二透镜至少有一面为球面，且满足以下条件式：

Nd2>1.53；

V2<45；

其中，Nd2为第二透镜的折射率。

作为优选方案,所述第三透镜至少有一面为球面，且满足以下条件式：

Nd3>1.45；

V3<40；

其中，Nd3为第三透镜的折射率。

本实用新型公开的内窥用摄像物镜光学系统的有益效果是：通过条件式f/H(L1r1)<1.9对物镜光学系统的焦距进行限定，更好地实现广角化，条件式H(L1r1)/IMH<0.9通过对常规观察时最大像高对应的主光线通过第一透镜组的物体侧的面所对应的高度H(L1r1)与常规观察时对应的芯片感光面上的最大像高IMH之间的比值进行限定，在实现小口径化的前提下，优化像面弯曲，并对轴外相差进行抑制，使得本实用新型提供的物镜光学系统，具有小径化、视场广角大的特点，第一透镜组由具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜构成，利用两片镜片校正相差，提高像差校正效果。

附图说明

图1是本实用新型内窥用摄像物镜光学系统实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型内窥用摄像物镜光学系统实施例一的像差曲线示意图。

图3是本实用新型内窥用摄像物镜光学系统实施例二的结构示意图；

图4是本实用新型内窥用摄像物镜光学系统实施例二的像差曲线示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型做进一步阐述和说明:

一种内窥用摄像物镜光学系统，自物体侧到像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组、光阑、具有正光焦度的第二透镜组、滤光片、平板玻璃和芯片感光面。所述滤光片主要是用于截止特定波长，所述平板玻璃主要保护芯片的感光面。

所述第一透镜组由像侧面为凹面的具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜构成，第二透镜组由具有正光焦度的第三透镜构成。

通过设置下述条件式(1)和(2)，从而成功实现内窥用摄像物镜光学系统的小径化和广角化。

f/H(L1r1)<1.9；(1)

H(L1r1)/IMH<0.9；(2)

条件式(1)限定了内窥用摄像物镜光学系统的焦距，若内窥用摄像物镜光学系统的焦距过长，光焦度过弱，聚焦能力不足，广角化难实现。

条件式(2)限定了内窥用摄像物镜光学系统的第一透镜的光学有效口径。一般公知，成像芯片的大小很大程度决定内窥镜的直径，为了不断地实现小口径，最大像高对应的主光线通过第一透镜组的物体侧的面所对应的高度H(L1r1)决定了透镜口径的大小，也就是决定了内窥用摄像物镜光学系统的物理口径，H(L1r1)/IMH小于一定值，则可实现内窥用摄像物镜光学系统的小口径化。

进一步地，内窥用摄像物镜光学系统满足以下条件式：

0.2<f/f_G1<1.0；(3)

通过合理配置第一透镜组的弱光焦度，使其充分折转轴外光线的同时不会带入额外增加的像差，特别是轴外视场的场曲像差，倘若配置第一透镜组的光焦度太强，则会加大第二透镜组像差校正的负担，致使内窥用摄像物镜光学系统更复杂。

进一步地，优选内窥用摄像物镜光学系统的第一透镜组由具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜构成，第一透镜和第二透镜满足以下条件式：

-2.0<f/f1<-1.1；(4)

0.8<f/f2<1.4；(5)

通过合理配置第一透镜组的光焦度分布，使其更好地压缩大视场光线同时有效聚焦光线。若f/f1超过所述条件(4)的上限，则第一透镜的负光焦度过弱，不能轴外视场的光线进行有效地折转；若f/f1低于所述条件(4)的下限，则第一透镜组的负光焦度过强，加大了轴外视场的像差校正难度。

若f/f2超过所述条件(5)的上限，则第二透镜组的正光焦度过强，加重系统球差的校正和轴外像差特别是场曲的校正；若f/f1低于所述条件(5)的下限，则第二透镜的光焦度过弱，不能有效地聚焦光线，增加系统的结构长度。

条件式(4)限定第一透镜的折射率。

进一步地，所述第二透镜组由第三透镜构成，且第三透镜满足以下条件式：

f/f3<0.6；(6)

第二透镜组配置具有弱光焦度的第三透镜的主要作用是校正像差。若f/f3超出所述条件(6)的上限，则光焦度过强，不利于校正轴上球差和轴外像差。

为了得到高性能的内窥用摄像物镜光学系统，满足以下条件式：

|1/(f1*V1)+1/(f2*V2)+1/(f3*V3)|<0.032；(7)

为了微型化内窥用摄像物镜光学系统，还需要满足以下条件式：

TTL/f<5.0；(8)

BF/f>1.0；(9)

所述第一透镜采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.6，阿贝数V1不高于50，有利于偏转入射光线，优先选择球面透镜，有利于降低成本。优选所述第二透镜采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.53，阿贝数V1不高于45，优先选择球面透镜，有利于降低成本。

优选所述第三透镜采用玻璃材料，且折射率N1不低于1.45，阿贝数V1不低于40，优先选择球面透镜，有利于降低成本。

需要说明的是，上述内窥用摄像物镜光学系统能实现小径化、广角且高清光学性能的技术思想如上所述，然而，具体而言，能实现全系统的透镜中最大透镜为外径1.5mm以下，且优选0.9mm以下的内窥用摄像物镜光学系统。

上述符合分别说明如下：

f:内窥用摄像物镜光学系统的焦距；f1:第一透镜的焦距；f2:第二透镜的焦距；f3:第三透镜的焦距；H(L1r1):指常规观察时最大像高对应的主光线通过第一透镜的物体侧的面所对应的高度；IMH:常规观察时对应的芯片感光面上的最大像高；V1:第一透镜的阿贝数；V2:第二透镜的阿贝数；V3:第三透镜的阿贝数；Nd1:第一透镜的折射率；Nd2:第二透镜的折射率；Nd3:第三透镜的折射率；BF:第三透镜的像侧面到芯片在光轴上的距离；TTL:第一透镜物侧面到芯片在光轴上距离。

实施例一

请参考图1，一种内窥用摄像物镜光学系统自物体侧到像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组10、光阑30、具有正光焦度的第二透镜组20、滤光片40、平板玻璃50和芯片感光面60。所述滤光片40主要是用于截止特定波长，所述平板玻璃50主要保护芯片的感光面60。

所述第一透镜组10由具有负光焦度的第一透镜11和具有正光焦度的第二透镜12构成，所述第一透镜11的物侧面和像侧面均为球面，且均为凹面，所述第二透镜12的物侧面和像侧面均为凸面且均为球面，所述光阑30设于第二透镜12的像侧面上，所述第二透镜组20由正光焦度的第三透镜21构成，所述第三透镜21的物侧面和像侧面均为球面，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。所述第一透镜11、第二透镜12和第三透镜21均由玻璃材料制成。本实施例内窥用摄像物镜光学系统实现像高0.5mm,全视场角大于100度，口径小于0.9mm。下表为本实施例内窥用摄像物镜光学系统的数据，本实施例的各种像差曲线图请参考图2。

上述表格中，第2面为第一透镜的物侧面，第3面为第一透镜的像侧面，第4面为第二透镜的物侧面，第5面为第二透镜的像侧面，第6面为第三透镜的物侧面，第7面为第三透镜的像侧面，第8面为滤光片的物侧面，第9面为滤光片的像侧面，第10面为平板玻璃的物侧面，第11面为平板玻璃的像侧面。

实施例二

请参考图3，一种内窥用摄像物镜光学系统自物体侧到像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组10、光阑30、具有正光焦度的第二透镜组20、滤光片40、平板玻璃50和芯片感光面60。所述滤光片40主要是用于截止特定波长，所述平板玻璃50主要保护芯片的感光面60。

所述第一透镜组10由具有负光焦度的第一透镜11和具有正光焦度的第二透镜12构成，所述第一透镜11的物侧面为平面，其像侧面均为球面，且为凹面，所述第二透镜12的物侧面和像侧面均为凸面且均为球面，所述光阑30设于第二透镜12的像侧面上，所述第二透镜组20由正光焦度的第三透镜21构成，所述第三透镜21的物侧面和像侧面均为球面，其物侧面为凹面，像侧面为凸面。所述第一透镜11、第二透镜12和第三透镜21均由玻璃材料制成。本实施例内窥用摄像物镜光学系统实现像高0.53mm,全视场角大于100度，口径小于1.0mm。下表为本实施例内窥用摄像物镜光学系统的数据，本实施例的各种像差曲线图请参考图4。

上述表格中，第2面为第一透镜的物侧面，第3面为第一透镜的像侧面，第4面为第二透镜的物侧面，第5面为第二透镜的像侧面，第6面为第三透镜的物侧面，第7面为第三透镜的像侧面，第8面为滤光片的物侧面，第9面为滤光片的像侧面，第10面为平板玻璃的物侧面，第11面为平板玻璃的像侧面。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。