CN102369472A - 用于胶囊内窥镜的图像拾取光学系统 - Google Patents

Abstract

在本发明中，视角加宽，并且在全视角范围内将图像表面放置为靠近图像捕获区域。一种胶囊内窥镜(10)，设置有图像拾取光学系统(20)，其用于捕获半球形凹面的物体表面(12)的图像。图像拾取光学系统(20)满足由-5.0≤ΔZr/ΔZp≤5.0表示的条件，其中当最大半视角由ωmax表示时，ΔZr表示实像表面关于2ωmax的光通量的位置和实像表面关于ωmax的光通量的位置之间的差异，并且ΔZp表示当通过物体表面(12)与2ωmax的主光线的交点(P1)并且垂直于光轴(XP)的平面定义为虚物面(24)时近轴图像平面的位置和当通过物体表面(12)与ωmax的主光线的交点(P2)并且垂直于光轴(XP)的平面定义为虚物面(25)时近轴图像平面的位置之间的差异。

Description

用于胶囊内窥镜的图像拾取光学系统

技术领域

本发明涉及一种用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，胶囊内窥镜被以病人吞咽它的方式使用。

背景技术

近来，在医疗领域中，已经借助具有在其前端处设置有成像装置的长的插入部的插入式内窥镜和其中成像装置容纳在胶囊中的胶囊内窥镜进行诊断。胶囊内窥镜被形成为具有能够由受检查对象吞咽的尺寸。因此，胶囊内窥镜的优点在于，其可以不仅消除病人在吞咽插入式内窥镜的插入部时的负担，而且消除在将插入式内窥镜的插入部保持插入病人体腔内多个小时时病人的负担。

胶囊内窥镜在其前端外设置有：圆顶形的透明盖，以便在被吞咽进入体腔后容易沿着管状通道前进；和连接到透明盖的圆筒形胶囊主体。图像拾取光学系统的光轴通常被设计为穿过透明盖的中心。因此，图像拾取光学系统不仅接收光轴附近的光通量，也接收以大入射角通过透明盖的周边部分入射到其上的光通量。此外，物体距离趋向于在光轴上较长，并且在成像中的视角变宽时趋向于较短。因此，在其中平面物体的图像形成在垂直于光轴的平面图像拾取表面上的普通图像拾取光学系统中，可以获得优选的图像形成的范围是极其有限的。

在如上所述的情况下，具有宽视角的图像拾取光学系统如在专利文献1中披露而已知。但是，如果物体的周边部分在光学设计中制造为焦点对准或是清晰的，则物体的中央部分落入焦点没对准或焦距失调的景深之外。相反地，如果物体的中央部分过分地清晰，物体的周边部分落入焦点没对准的景深之外。作为这种问题的对策，根据在专利文献2和3中披露的图像拾取光学系统，使图像表面与在最大视角处在屏幕的中心中的图像拾取表面附近一致，以使不仅包括其中央部分还包括其周边部分的整个物体落在该景深内。

现有技术文件

专利文献

专利文献1：JP 2006-61438 A

专利文献2：JP 4128504 B

专利文献3：JP 4128505 B

发明内容

要解决的技术问题

不仅来自光轴以及其周边的光通量，而且以大入射角通过透明盖的周边部分入射在光轴上的光通量，都包括用于胶囊内窥镜诊断的很多有用的信息，并因此图像拾取光学系统需要具有宽视角。关于这一点，根据专利文件2和3中披露的图像拾取光学系统，虽然优化了视角与胶囊内窥镜需要的物体距离之间的关系，但视角最多是113.6°。113.6°的视角是不足够的水平。此外，在上述专利文件中，虽然采用前孔径光阑的光学系统在将物体侧的透镜的外径限制为较小方面具有优势，但其具有如下的缺点。在采用前孔径光阑的光学系统中，孔径光阑的厚度导致光束晕影，或者就在孔径光阑背后的透镜表面的曲率半径大，从而当视角变得较宽时导致光量的大量损失。

为了将具有朝向图像拾取光学系统的凹面的物体表面聚集在垂直于光轴的平面图像拾取表面上，在光学系统中产生负的像负的像场弯曲弯曲就足够。此外，为了控制如上所述像场弯曲，由第三处于正值的像差系数增加珀兹伐和(Petzval sum)就足够。为了在光学系统中产生负的像场弯曲，在光学系统中通常将低折射率材料用于正透镜或会聚透镜，并将高折射率材料用于负透镜或发散透镜。但是，在考虑到为了实现低成本目的而将塑料透镜用于基本上将仅使用一次的胶囊内窥镜的图像拾取光学系统时，变得难以获得高折射率材料，并且珀兹伐和的调节变得困难。注意到，也有可能通过增加透镜的数量给予珀兹伐和的调节的灵活性，但是，在这种情况中，光学系统的总长度变长，并且胶囊不可避免地变长且变大。因此，难以将上述措施用于被病人吞咽它的方式使用的胶囊内窥镜。

技术方案

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种在胶囊内窥镜中使用的图像拾取光学系统，其能够加宽视角并且使图像表面在全视角范围内与垂直于光轴的图像拾取表面附近一致或重合，以使弯曲以朝向图像拾取光学系统凹入的几乎整个物体表面在景深内。

为了实现上述目标，本发明的图像拾取光学系统被配置为，当图像拾取光学系统设置在凹形弯曲表面形状的物体表面前并且进行图像捕获执行时满足由-5.0≤ΔZr/ΔZp≤5.0表示的条件。注意，ΔZr表示实像表面关于最大视角2ωmax的光通量的位置和实像表面关于半视角ωmax的光通量的位置之间的差异，并且ΔZp表示通过所述物体表面与2ωmax的主光线的交点并且垂直于光轴的虚物面表面的近轴图像形成位置和通过所述物体表面与ωmax的主光线的交点并且垂直于光轴的虚物面表面的近轴图像形成位置之间的差异。上述条件是优选地适于其中最大视角2ω被设置为至少135°的光学系统。在光学系统的最大视角2ω被设置为120°的情况下，上述条件的上限和下限优选地能满足-0.5≤ΔZr/ΔZp≤0.5。

用于ΔZr/ΔZP的值的条件变化的原因如下。图像拾取光学系统的景深一般由模糊圆的直径限定。然而，实际上，当朝向物体的距离变长时，物体的图像在图像表面上变得较小，并且因此需要高分辨率，而与此相反，当朝向物体的距离变短时，图像的放大倍率增加，因此所需的分辨率不如长距离物体所需要的分辨率高。本发明的图像拾取光学系统被配置以考虑胶囊内窥镜的特定用途类型，其中当朝向物体的距离变短时，光束的入射角变大，并且当朝向物体的距离变长时，光束的入射角变小。因此，当成像视角变窄时，在成像屏幕上的长距离物体的数量增加，并且需要高的分辨率。因此，有必要使ΔZr/ΔZP的条件变窄。

通过增加朝向负端的失真能够加宽光学系统的视角。然而，在这种情况下，当希望如在本发明的情况中一样成功捕获在图像的周边部分中的短距离物体时，失真使图像很大地扭曲，从而图像的放大倍率降低。因此，就很难充分地改善关于来自短距离物体的具有大入射角的光通量的图像形成性能。在这方面，在本发明的图像拾取光学系统中，满足由0.7＜(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)表示的关系，其中Y(Δω)表示在任意视角ω处的图像高度，Δω表示所述任意视角ω的微小变化量。因此，它也能够通过达到在实际使用中不引起任何问题的失真防止图像被扭曲，从而展示出优选的图像形成性能。

为了实现特别用于本发明的图像拾取光学系统的像场弯曲，朝向所述物体表面凸起的负透镜优选地设置在最靠近物体表面的位置处。而且，有利地，考虑到光学系统的总长度的缩短和成本，至少负透镜的位于靠近物体表面一侧的表面是非球面，并且设置在最靠近图像表面的位置处的正透镜的至少一个表面是非球面。请注意，负透镜的在更靠近物体表面一侧的凸面是并不总必须是其顶部突出最多的凸面，并且可以例如是其中近轴区域是凹入的并且外周边区域是弯曲的以接近图像表面的非球面区域。

由于这种负透镜使用在最接近物体表面的位置处，从周边以大角度入射的光束由于最初的负光焦度而以关于光轴小角度发射，并且关于孔径光阑的入射角度变得更小。因此，与具有前孔径光阑的光学系统相比，由于孔径光阑的厚度引起的光量损失可以减少。在负透镜的背面设置有由多个透镜构成并且整体具有正光焦度的正透镜组。如果在该正透镜组中位于最靠近物体表面的位置处的透镜和位于最靠近图像表面的位置处的透镜是正透镜以分配正光焦度，可以容易地调整像场弯曲，同时在负透镜中发生的象差被校正。

有益效果

根据本发明的，能够扩大视角，并且使图像表面在全视角范围内与垂直于光轴在全视角上的图像拾取表面附近一致或重合，以使整个物体在景深内。因此，无论在物体中的哪里存在器官损害，都可以得到焦点为对准的的器官损害的清晰图像。

附图说明

图1是本发明的胶囊内窥镜的剖视图。

图2是图1的胶囊内窥镜沿光轴旋转90度的剖视图。

图3是设置在胶囊中的四个LED的平面视图。

图4是有关数学表达式1的解释性视图。

图5A是设置到作为物体的凹形半球表面的同心圆的解释性视图，和图5B至5E是通过捕获图5A的同心圆获得的图像的解释性视图。

图6是根据本发明的第一实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图7是根据第一实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图8是显示根据第一实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图9是根据本发明的第二实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图10是根据第二实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图11是显示根据第二实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图12是根据本发明的第三实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图13是根据第三实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图14是显示根据第三实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图15是根据本发明的第四实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图16是根据第四实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图17是显示根据第四实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图18是根据本发明的第五实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图19是根据第五实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图20是显示根据第五实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图21是根据本发明的第六实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图22是根据第六实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图23是显示根据第六实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图24是根据本发明的第七实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图25是根据第七实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图26是显示根据第七实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图27是根据本发明的第八实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图28是根据第八实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图29是显示根据第八实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图30是根据本发明的第九实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图31是根据第九实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图32是显示根据第九实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图33是根据本发明的第十实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图34是根据第十实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图35是显示根据第十实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图36是根据本发明的第十一实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图37是根据第十一实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图38是显示根据第十一实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图39是根据本发明的第十二实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图40是根据第十二实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图41是显示根据第十二实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图42是根据本发明的第十三实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图43是根据第十三实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图44是显示根据第十三实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图45是根据本发明的第十四实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图46是根据第十四实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图47是显示根据第十四实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

图48是根据本发明的第十五实施例的图像拾取光学系统的透镜配置图。

图49是根据第十五实施例的图像拾取光学系统的像差图。

图50是显示根据第十五实施例的图像拾取光学系统的失真的图表。

具体实施方式

图1仅显示胶囊内窥镜10的前部。胶囊内窥镜10是胶囊形式，该胶囊具有约10毫米直径和约20毫米长度的尺寸，以使受检查物体容易吞咽它。胶囊内窥镜10从胶囊内窥镜10被受检查物体吞咽的时间开始到胶囊内窥镜10排出受检查物体身体外的时间以固定的时间间隔捕获胃、肠等内部的图像。本发明的安装到胶囊内窥镜10中的图像拾取光学系统具有在垂直于光轴的平面上成功地形成物体表面12的图像的功能，假设物体表面12是凹形半球面形状。请注意，物体表面12不总是必须是完全的凹形半球面形状，并且可以是其它凹形曲面。

图2显示围绕其中心轴线旋转90°的胶囊内窥镜10。在图1和2中，胶囊内窥镜10的外包装是胶囊13。胶囊13的不透明胶囊主体22具有封闭的后端和设置有圆顶形透明盖23的前端。胶囊13包含前表面设置有防护玻璃盖21的区域型图像拾取装置14、作为照明光源的第一至第四LED(发光二极管)15至18、以及图像拾取光学系统20。此外，胶囊13包含用于驱动图像拾取装置14的电池、用于传输由图像拾取装置14获得的图像信号到连接至受检查物体的周边的接收器的天线(在附图中两者都被省略)。图像拾取光学系统20在图像拾取装置14的图像拾取表面上形成通过无源透明盖23接收到的物体光的图像。

图3显示从其前面通过透明盖23看到的胶囊内窥镜10。如图3所示，第一至第四LED15至18围绕图像拾取光学系统20设置，以使彼此分开约90度的间距。与第一和第三LED15和17比较，第二和第四LED16和18在图像拾取光学系统20的光轴XP的方向朝向图像拾取装置14移动。第一和第三LED15和17被设置以使第一LED15的照明光轴X1的和第三LED17的照明光轴X3分别地平行于图像拾取光学系统20的光轴XP。第一和第三LED15和17主要包括其中心部分和周边部分的照明物体12的中央部分。此外，第二和第四LED16和18被设置以使第二LED16的照明光轴X2的和第四LED18的照明光轴X4相对于图像拾取光学系统20的光轴XP倾斜一定角度。第二和第四LED16和18主要地照明物体12的从物体12的中央部分延伸到其边缘的周边部分。因此，可以将照明光均匀地照向为凹形半球面形状的几乎全部物体12。此外，即使LED15至18中的每一个将照明光照向胶囊13中的物体12，也不会出现闪耀。

如图4所示，图像拾取光学系统20由第一透镜L1、孔径光阑S6、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5组成，它们以这个顺序从物体12侧开始设置。注意，在图4中，为了避免附图的复杂，省略了LED15至18，并且透明盖23的前表面由双链虚线显示。图像拾取光学系统20具有负的像场弯曲，和在垂直于光轴XP的图像拾取表面上成功地形成凹形物体12的图像的功能。为了实现这样的图像形成性能的目的，在图像拾取光学系统20中，第一透镜L1基本上是凸向物体12的负透镜，优选地，至少第一透镜L1的面对物体12的表面被设计成非球面。此外，第五透镜L5的两个表面也被设计成非球面。

由于实像表面在光轴XP上关于最大视角(2ωmax)的光通量的位置和关于最大半视角(ωmax)的光通量的位置之间的差异较小，该图像形成性能被认为更可取。虚拟平面24被配置以通过物体表面12与具有最大视角(2ωmax)的主光线的交点P1，并且被配置为垂直于光轴XP。虚拟平面25配置以通过物体表面12与具有最大半视角(ωmax)的主光线的交点P2，并且被配置为垂直于光轴XP。由于虚拟平面24的近轴图像形成位置26和27之一与虚拟平面25的近轴图像形成位置26和27的另一个之间的差异较小，该图像形成性能被认为更可取。具体地，当图像拾取光学系统20的最大视角(2ωmax)至少120°时，图像拾取光学系统20被设计以满足下面的数学表达式1。

[数学表达式1]

$\underset{\‾}{-0.5\≤\frac{\mathrm{\Δ}{Z}_r}{\mathrm{\Δ}{Z}_p}\≤0.5}$

在数学表达式1中，图像拾取光学系统20的最大视角由2ωmax表示，最大半视角度由ωmax表示，ΔZr和ΔZp表示如下。

ΔZr：实像表面关于2ωmax的光通量的位置和关于ωmax的光通量的的位置之间的差异。

ΔZp：虚物面表面24的近轴图像表面位置与虚物面表面25的近轴图像表面位置之间的差异，其中虚物面表面24通过物体12与2ωmax的主光线的交点P1并且垂直于光轴XP，虚物面表面25通过物体12与ωmax的主光线的交点P2并且垂直于光轴XP。

当图像拾取光学系统20满足数学表达式1的条件时，像场弯曲可以被充分地校正，并且包括凹形半球面的中央部分和其周边部分的整个物体表面12在图像拾取光学系统20的景深内。从而，由于能够获得其中图像的中央部分和其周边部分两者都是焦点对准的清晰图像，即使在图像的周边部分中存在器官损害，该器官损害可以被绝对准确地发现。

当ΔZr/ΔZp小于-0.5时，由于图像拾取光学系统20的像场弯曲的影响，与实像表面关于ωmax的光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax的光通量的位置显著地朝向物体表面12偏离。相反地，当ΔZr/ΔZp超过0.5时，由于物体表面12是凹曲面形状的影响，与实像表面关于ωmax的光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax的光通量的位置显著地朝向物体表面12的相对侧偏离。在任何情况下，实像表面关于2ωmax光通量和关于ωmax光通量在光轴XP的方向上显著地偏离，并且因此不可能在垂直于光轴的XP的图像拾取表面上成功地形成两个实像表面的图像。因此，在其中最大视角2ωmax是至少120°的图像拾取光学系统20中，满足由ABS(ΔZr/ΔZp)≤0.5表示的条件是可取的。请注意，ABS表示括号内的数值的绝对值。

当图像拾取光学系统20的最大视角(2ωmax)进一步加宽从而为至少135°时，ABS(ΔZr/ΔZp)的值可以放宽范围并且可以设置在满足下列数学表达式2的范围内。

[数学表达式2]

$\underset{\‾}{-5.0\≤\frac{\mathrm{\Δ}{Z}_r}{\mathrm{\Δ}{Z}_p}\≤5.0}$

请注意，在数学表达式2中ΔZr和ΔZp所代表的含义与上文所述的数学表达式1中ΔZr和ΔZp所代表的含义相同。在ΔZr/ΔZp小于作为数学表达式2中下限的-5.0的情况中，存在与其中ΔZr/ΔZp小于作为数学表达式1中下限的-5.0的情况相同的倾向。在ΔZr/ΔZp大于作为数学表达式2中上限的5.0的情况中，存在与ΔZr/ΔZp大于作为数学表达式1中上限的5.0的情况相同的倾向。因此，在其中最大视角(2ωmax)至少为135°的图像拾取光学系统20中，满足由ABS(ΔZr/ΔZp)≤5.0表达的条件是可取的。

此外，无论在最大视角(2ωmax)至少为120°时还是在最大视角(2ωmax)至少为135°时，图像拾取光学系统20都被配置为满足以下数学表达式3，其中当视角是(ω)时的图像高度由Y(ω)表示。需要注意的是，在视角最多45°的条件下，可以满足下面的数学表达式3。

[数学表达式3]

$\underset{\&OverBar;}{0.7<\frac{Y(\mathrm{\&omega;}+\mathrm{\&Delta;\&omega;})-Y\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{Y\left(\mathrm{\&Delta;\&omega;}\right)}}$

数学表达式3中的“Y(ω+Δω)-Y(ω)”表示当视角从ω稍微变化到Δω时(即，当视角是(ω+Δω)时)图像高度Y(ω+Δω)与当视角是ω时的图像高度Y(ω)之间的差。数学表达式3中的“Y(Δω)”表示当视角从0°稍微变化至Δω时(即，当视角为Δω时)的图像高度与当视角是0°时的图像高度Y(0)之间的差。鉴于Y(0)＝0，可以得出结论Y(0+Δω)-Y(0)＝Y(Δω)。因此，数学表达式3中的“(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)”表示与图像的中央部分相比在该图像的周边部分中产生多少或多大程度的失真。

在这里，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)表示失真指数Q，图像拾取光学系统20被设计以使失真指数Q的值分别地成为“1.0”、“0.7”、“0.5”和“0.3”。然后，在由每个图像拾取光学系统获得的图像中产生的失真程度被评估。关于评价，如图5A所示，每个具有半径“r”、“2r”、“3r”、“4r”、“5r”的多个圆圈(同心圆)30a至30e设置在物体表面12上，从而每个圆圈的中心在光轴XP上。同心圆分别地由每个图像拾取光学系统20捕获。然后，基于在通过图像捕获所获得的图像的周边部分中同心圆之间的距离如何变化，评估在图像的周边部分中的失真程度。

图5B显示由设计为满足Q＝1.0的图像拾取光学系统20捕获的图像。如该图像所示，如在设置在物体12上的多个圆圈30a至30e之间的距离的情况中一样，在该图像上的圆圈之间的距离由距离r表示。以这种方式，当在该图像的中央部分中的圆圈之间的距离与该图像的周边部分中的圆圈之间的距离相同时，结论是在该图像的周边部分中没有发生失真。因此，如果通过使用结合上述图像拾取光学系统20的胶囊内窥镜10捕获受检查对象的体腔，则失真几乎不出现在图像的周边部分中，并且因此变得容易识别器官损害。

图5C显示由设计为满足Q＝0.7的图像拾取光学系统20捕获的图像。如该图像所示，在该图像的中央部分的圆圈之间的距离稍大于半径r，并且在图像的周边部分的圆圈之间的距离稍小于半径r。然而，其间的差异可以忽略不计，并且因此，在该图像的中央部分和周边部分中没有观察到大的失真。因此，被设计为满足Q＝0.7的图像拾取光学系统20被认为在图像诊断的实际使用中处于令人满意的水平内。

图5D显示由设计为满足Q＝0.5的图像拾取光学系统20捕获的图像。从该图像中容易认识到，在该图像的中央部分中的圆圈之间的距离大，在该图像的周边部分中的圆圈之间的距离小。这种倾向是在具有宽视角的图像拾取光学系统中所展现的普遍特征。然而，当这种程度的失真在图像中出现时，该图像不适合用于医疗诊断。特别地，存在忽视图像周边部分中的器官损害可能性。此外，图5E显示由设计为满足Q＝0.3的图像拾取光学系统捕获的图像。从该图像中可以显著地知道，在该图像的中央部分中的圆圈之间的距离大，在该图像的周边部分中的圆圈之间的距离小。因此，明确地，设计为满足Q＝0.3的图像拾取光学系统不适合用于医疗诊断，并且是不实用的。

鉴于上述情况，无论当最大视角(2ωmax)是至少120°时还是当最大视角(2ωmax)是至少135°时，只要图像拾取光学系统被设计为使失真指数Q的值，即(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值大于0.7，就能够将在图像的周边部分中的失真抑制到满足实际使用的水平。在以这种方式抑制失真的情况下，能够确保防止忽视甚至在图像的周边部分中的器官损害，并且变得能够增加图像诊断的可靠性。需要注意的是，失真指数Q的值优选地大于0.7并且小于1.3，优选地在大于0.8至小于1.2的范围内。

此外，当图像拾取光学系统20包括五个透镜时，即包括第一至第五透镜，包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12在图像拾取光学系统20的景深内。因此，可以得到清晰图像，其中，中央部分和周边部分两者都是焦点对准的，并且图像的周边部分的失真处于可以忽略的水平。请注意，图像拾取光学系统20不限于由5个透镜组成的配置，并且可以是四个透镜，即第一到第四透镜。在图像拾取光学系统20由四个透镜组成的情况下，几乎能够获得与由5个透镜组成的图像拾取光学系统20获得的相同效果。此外，本发明的图像拾取光学系统可以应用于用于胶囊内窥镜的图像拾取光学系统，该胶囊内窥镜被吞咽进入体腔，以使在图像捕获时其在体腔内的位置和姿态可以按照从外部接收的控制信号来控制。

实施例

在下文中，通过在如下实施例1至15和比较实施例1至6中示出关于安装至胶囊内窥镜的图像拾取光学系统的具体数值，进一步详细介绍本发明。

[实施例1]

如图6所示，实施例1的图像拾取光学系统20包括5个透镜(即第一至第五透镜L1到L5)和孔径光阑S6。在胶囊13中，第一透镜L1、孔径光阑S6、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5以这个顺序从凹形半球面形状的物体表面12侧开始设置。第三透镜L3和第四透镜L4构成层叠透镜。

物体表面用数字S1指示，并且在图像拾取光学系统20中包括透明盖23的每个组件的表面用顺序地朝向图像的表面数字Si指示。具体来说，透明盖23的前表面指示为S2，和其后表面指示为S3。随后，表面数字Si按顺序指定给第一至第五透镜L1至L5的前表面和表面，并且玻璃盖21的后表面以表面数字S15指示。请注意，接缝表面S10由第三透镜L3的后表面和第四透镜L4的前表面共用。玻璃盖21的后表面的S15对应于图像拾取装置14的图像拾取表面。此外，沿图像拾取光学系统20的光轴的表面Si和表面S(i+1)之间的距离(表面间隔)由Di表示。具体来说，表面S1和S2之间的表面间隔是由D1表示，表面S2和表面S3之间的表面间隔是由D2表示。同样地，表面S14和S15表面之间的表面间隔是由D14表示。

基于如下表1中所示透镜数据设计图像拾取光学系统20。

[表1]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝120°

在表1中，“OBJ”表示凹形半球面形状的物体表面12，“孔径光阑”表示孔径光阑S6，“IMG”表示图像拾取装置14的图像拾取表面，“曲率半径”表示每个表面Si的曲率半径(毫米)，“表面间隔”表示表面Si和S(i+1)之间的每个表面间隔Di(毫米)，“N_d”表示具有587.6纳米波长的d线的折射率，“v_d”表示阿贝数，“f”表示整体图像拾取光学系统20的焦距，“Fno”表示图像拾取光学系统20的F值F，“2ωmax”表示最大视角。

此外，如表1中的表面数栏中通过“*”所示，第一透镜的两个表面S4和S5、第二透镜的两个表面S7和S8、第五透镜的两个表面S12和S13是非球面。非球面形状在数值上由以下数学表达式4使用曲率(近轴曲率半径R的倒数)c、圆锥曲线常数K、距离光轴的距离ρ(ρ2＝x2+y2)和第i个数量的非球面度表示。圆锥曲线常数K和表面S4、S5、S7、S8、S12和S13的非球面常数Ai显示在表2中。请注意，在将在后面介绍的实施例2至15中，用于确定非球面形状的透镜数据和数学表达式4的符号都共用。

[数学表达式4]

$\underset{\&OverBar;}{z=\frac{{\mathrm{c\&rho;}}^2}{1+\sqrt{1-(K+1)c^2{\mathrm{\&rho;}}^2}}+\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}{A}_i{\mathrm{\&rho;}}^i,({\mathrm{\&rho;}}^2=x^2+y^2)}$

[表2]

图7显示当物体表面12通过设置在图像拾取装置前的透明盖23和玻璃盖21聚焦在图像拾取表面上时图像拾取光学系统20中的球面像差、像散和倍率色差。对于球面像差，具有587.6纳米波长的d线由实线显示，具有486.13纳米波长的F线由第一虚线显示，和具有656.27纳米波长的C线由第二虚线显示，第二虚线比第一虚线的分段少。此外，沿径向方向(sagittaldirection)的像散由实线显示，沿切线方向的像散由第一虚线所示。此外，对于倍率色差，F线由第一虚线显示，C线由第二虚线显示，第二虚线比第一虚线的分段少。请注意，同样在将在后面介绍的实施例2至15中，共同之处在于，物体表面12通过透明盖23和玻璃盖21聚焦在图像拾取表面上，并且在聚焦时球面像差、像散和倍率色差以在实施例1中类似的方式描述。

在实施例1中的图像拾取光学系统20中，ΔZr是-0.001且ΔZp是0.020。因此，在其中最大视角2ωmax是120°的图像拾取光学系统20中，ΔZr/ΔZp不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内，并且因此，像场弯曲被充分地校正，并且包括中央部分和其周边部分的整个物体表面12是在图像拾取光学系统20的景深内。从而，获得其中图像的中央部分以及其周边部分两者都聚焦的清晰图像，并且即使在图像的周边部分存在器官损害，也可以绝对精确地发现器官损害。

如图8所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)在整个半视角ω范围内大于0.7。因此，图像拾取光学系统20满足数学表达式3的条件，并且可以抑制在图像的周边部分中产生失真。因此，即使在图像的周边部分中存在器官损害，器官损害也不会失真到被忽视的程度，并可以绝对精确地发现器官损害。

[实施例2]

如图9所示，实施例2的图像拾取光学系统30包括四个透镜(即第一至第四透镜L1至L4)和孔径光阑S8。在胶囊13中，第一透镜L1、第二透镜L2、孔径光阑S8、第三透镜L3、第四透镜L4以这个顺序从凹形半球面形状的物体表面12侧开始设置。基于如下表3中显示的透镜数据设计图像拾取光学系统30。

[表3]

f＝1.0  Fno＝2.0  2ωmax＝130°

如表3中的表面数栏中通过“*”所示，第一透镜的两个表面S4和S5、第二透镜的两个表面S6和S7、第三透镜的两个表面S9和S10、第四透镜的两个表面S11和S12是非球面。表面S4、S5、S6、S7、S9、S10、S11和S12的圆锥曲线常数K和非球面常数Ai显示在表4中。

[表4]

图10显示在该图像拾取光学系统中的球面像差、像散和倍率色差。在实施例2的图像拾取光学系统30中，最大视角2ωmax是130°，ΔZr是-0.005，且ΔZp是0.028。因此，ΔZr/ΔZp是-0.167，其不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。因此，像场弯曲被充分地校正，并且包括中央部分和其周边部分的整个物体表面12是在图像拾取光学系统30的景深内。从而，获得其中图像的中央部分以及其周边部分两者都聚焦的清晰图像，并且即使在图像的周边部分存在器官损害，也可以绝对精确地发现器官损害。

如图11所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)在整个半视角ω范围内大于0.7。因此，图像拾取光学系统30满足数学表达式3的条件，并且可以抑制在图像周边部分中产生失真。因此，即使在图像的周边部分中存在器官损害，器官损害不会失真到被忽视的程度，并可以绝对精确地发现器官损害。

[实施例3]

如图12所示，实施例3的图像拾取光学系统40包括5个透镜(即第一至第五透镜L1到L5)和孔径光阑S6。在胶囊13中，第一透镜L1、孔径光阑S6、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5以这个顺序从凹形半球面形状的物体表面12侧开始设置。基于如下表5中显示的透镜数据设计图像拾取光学系统40。

[表5]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝130°

如表5中的表面数栏中通过“*”所示，第一透镜L1的两个表面S4和S5、第五透镜L5的两个表面S13和S14是非球面。表面S4、S5、S13和S14的圆锥曲线常数K和非球面常数Ai显示在表6中。

[表6]

图13显示在图像拾取光学系统40中的球面像差、像散和倍率色差。ΔZr是0.003，且ΔZp是0.036。因而，在图像拾取光学系统40中，最大视角2ωmax是130°，ΔZr/ΔZp是0.081，因而图像拾取光学系统40不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。因此，像场弯曲被充分地校正，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12是在图像拾取透镜40的景深内。而且，如图14所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)在整个半视角ω范围内大于0.7。因此，可以抑制图像中的失真。由此，获得其中图像的中央部分以及其周边部分两者都聚焦的清晰图像，并且即使在图像的周边部分存在器官损害，也可以绝对精确地发现器官损害。

[实施例4]

如图15所示，实施例4的图像拾取光学系统50包括第一透镜L1、第二透镜L2、孔径光阑S8、第三透镜L3、第四透镜L4和第五透镜L5，它们以这个顺序从凹形半球面形状的物体表面12侧开始设置。第三透镜L3和第四透镜L4构成层叠透镜。如在上述实施例的情况中一样，图7显示透镜数据，图8显示非球面的数据，每个非球面用在表面数栏中“*”指示。

[表7]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝125°

[表8]

图16显示在图像拾取光学系统50中的球面像差、像散和倍率色差。图像拾取光学系统50的最大视角2ωmax是125°，ΔZr是-0.005，ΔZp是0.018，且ΔZr/ΔZp是-0.279，其不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。因此，像场弯曲被充分地校正，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12在图像拾取透镜50的景深内。由此，获得其中图像的中央部分以及其周边部分两者都聚焦的清晰图像，并且即使在图像的周边部分存在器官损害，也可以绝对精确地发现器官损害。而且，如图17所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取透镜50满足数学表达式3的条件，并且可以连续地抑制在图像的周边部分中的失真。

[实施例5]

如图18显示实施例5的图像拾取光学系统60的配置。如在上述实施例的情况中一样，表9显示透镜数据，表10显示分别由表面数字S4、S5、S11和S12指示的非球面的数据。图19显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表9]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝170°

[表10]

实施例5的图像拾取光学系统60的最大视角为170°。ΔZr是-0.018，ΔZp是0.202，ΔZr/ΔZp是-0.088，其不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。此外，如图20所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)在整个半视角ω范围内大于0.7。因此，图像拾取光学系统60也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，图像的周边部分不会失真太多，并能连续地执行图像形成。

[实施例6]

图21显示实施例6的图像拾取光学系统70的配置。如在上述实施例的情况中一样，表11显示透镜数据，表12显示非球面的数据。图22显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表11]

f＝1.0  Fno＝2.0  2ωmax＝170°

[表12]

在图像拾取光学系统70中，其中最大视角为170°。ΔZr是-0.015，ΔZp是0.186，ΔZr/ΔZp是-0.080。因而，图像拾取光学系统70不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。此外，如图23所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统70也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，图像的周边部分不会失真太多，并能够连续地执行图像形成。

[实施例7]

图24显示实施例7的图像拾取光学系统80的配置。如在上述实施例的情况中一样，表13显示透镜数据，表14显示非球面的数据。图25显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表13]

f＝1.0  Fno＝2.0  2ωmax＝150°

[表14]

在图像拾取光学系统80中，其中最大视角为150°。ΔZr是0.010，ΔZp是0.075，ΔZr/ΔZp是0.128。因而，图像拾取光学系统80不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。此外，如图26所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统80也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，图像的周边部分不会失真太多，并能够连续地执行图像形成。

[实施例8]

图27显示实施例8的图像拾取光学系统90的配置。如在上述实施例的情况中一样，表15显示透镜数据，表16显示非球面的数据。图28显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表15]

f＝1.0  Fno＝2.0  2ωmax＝170°

[表16]

在图像拾取光学系统90中，其中最大视角为170°。ΔZr是-0.031，和ΔZp是0.133。ΔZr/ΔZp是-0.235，其在数学表达式1和2的范围内。此外，如图29所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统80也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，图像的周边部分不会失真太多，并能够连续地执行图像形成。

[实施例9]

图30显示实施例9的图像拾取光学系统100的配置。如在上述实施例的情况中一样，表17显示透镜数据，表18显示非球面的数据。图31显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表17]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝170°

[表18]

在图像拾取光学系统90中，其中最大视角为170°。ΔZr是0.036，ΔZp是0.168，并且ΔZr/ΔZp是0.215，其不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。此外，如图32所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统80也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，图像的周边部分不会失真太多，并能够连续地执行图像形成。

[实施例10]

图33显示实施例10的图像拾取光学系统110的配置。如在上述实施例的情况中一样，表19显示透镜数据，表20显示非球面的数据。图34显示球面像差、像散以及倍率色差。

[表19]

f＝1.0  Fno＝1.6  2ωmax＝155°

[表20]

在图像拾取光学系统110中，最大视角为155°。ΔZr是-0.020，ΔZp是0.069，并且ΔZr/ΔZp是-0.295，其不仅在数学表达式2的范围内而且在数学表达式1的范围内。此外，如图35所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统80也满足数学表达式3的条件，并且包括其中央部分和周边部分的整个物体表面12连续地在景深内。因此，可以抑制失真，并能够连续地执行图像形成。

[实施例11]

图36显示实施例11的图像拾取光学系统120的配置。如在上述实施例的情况中一样，表21显示透镜数据，表22显示非球面的数据。图37显示球面像差、像散以及倍率色差。此外，在图38中显示基于(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值的说明失真程度的图表。

[表21]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝160°

[表22]

在图像拾取光学系统120中，最大视角为160°。ΔZr是0.117，ΔZp是0.119，并且ΔZr/ΔZp是0.981，其超出数学表达式1的范围内。然而，图像拾取光学系统120的最大视角(2ωmax)至少为135°，因此，如果图像拾取光学系统120满足数学表达式2的条件，则包括其中央部分和周边部分的物体表面12的图像可以在景深内。而且，如图38所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统80也满足数学表达式3的条件，并且能够将失真抑制到可接受的水平。

[实施例12]

图39显示实施例12的图像拾取光学系统130的配置。如在上述实施例的情况中一样，表23显示透镜数据，表24显示非球面的数据，和图40显示球面像差、像散以及倍率色差。此外，在图41中显示基于(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值说明失真程度的图表。

[表23]

f＝1.0  Fno＝1.7  2ωmax＝150°

[表24]

在图像拾取光学系统130中，最大视角为150°，ΔZr为0.078，ΔZp为0.069，ΔZr/ΔZp是1.120。由于图像拾取光学系统的130的最大视角至少为135°，其足以满足数学表达式2的条件。因此，包括其中央部分和周边部分的物体表面12的图像可以在景深内。此外，如图41所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统130也满足数学表达式3的条件，并且能够将失真抑制到可接受的水平。

[实施例13]

图42显示实施例13的图像拾取光学系统140的配置。如在上述实施例的情况中一样，表25显示透镜数据，表26显示非球面的数据，和图43显示球面像差、像散以及倍率色差。此外，在图44中显示基于(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值说明失真程度的图表。

[表25]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝140°

[表26]

在图像拾取光学系统140中，ΔZr是-0.036、ΔZp为0.034、ΔZr/ΔZp是-1.048。由于图像拾取光学系统140的最大视角(2maxω)为140°，其足以满足数学表达式2的条件。因此，包括其中央部分和周边部分的物体表面12的图像可以在景深内。此外，如图44所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统140也满足数学表达式3的条件，并且并且虽然可能在周边部分中出现失真，但能够将失真抑制到可接受的水平。

[实施例14]

图45显示实施例14的图像拾取光学系统150的配置。如在上述实施例的情况中一样，表27显示透镜数据，表28显示非球面的数据，图46显示球面像差、像散以及倍率色差。此外，在图47中显示基于(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值说明失真程度的图表。

[表27]

f＝1.0  Fno＝2.0  2ωmax＝150°

[表28]

在图像拾取光学系统150中，ΔZr是-0.034，ΔZp是0.060，ΔZr/ΔZp是-0.566。由于图像拾取光学系统150的最大视角(2maxω)是150°，其足以满足数学表达式2的条件。因此，包括其中央部分和周边部分的物体表面12的图像可以在景深内。此外，如图47所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统150也满足数学表达式3的条件，并且虽然可能在周边部分中出现失真，但能够将失真抑制到可接受的水平。

[实施例15]

图48显示实施例15的图像拾取光学系统160的配置。如在上述实施例的情况中一样，表29显示透镜数据，表30显示非球面的数据，图49显示球面像差、像散以及倍率色差。此外，在图50中显示基于(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)的值说明失真程度的图表。

[表29]

f＝1.0  Fno＝1.4  2ωmax＝170°

[表30]

在图像拾取光学系统160中，ΔZr是-0.018，ΔZp是0.202，ΔZr/ΔZp是-0.088。虽然图像拾取光学系统160的最大视角(2maxω)是170°，但同时满足数学表达式1和2。因此，包括其中央部分和周边部分的物体表面12的图像可以在景深内。此外，如图50所示，(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)大于0.7。因此，图像拾取光学系统160也满足数学表达式3的条件，并且并且虽然可能在周边部分中出现失真，但能够将失真抑制到可接受的水平。

[比较例1]

通过具有没有光焦度的透明盖的球状物体表面的图像由显示在专利文件中2的“附加的光学系统数据1”中的图像拾取光学系统捕获，该图像的中心处于图像拾取透镜的入瞳位置处。结果，ΔZr是-0.109，ΔZp为0.016。因此，尽管在此图像拾取光学系统中最大视角小于120°，但ΔZr/ΔZp为-6.683，其在数学表达式1的范围以外。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离，并且通过图像捕获获得的图像的一部分在景深之外。因此，就不可能实现可取的图像成形。

[比较实施例2]

以类似的方式，通过具有没有光焦度的透明盖的球状物体表面的图像由显示在专利文件中2的“附加的光学系统数据2”中的图像拾取光学系统捕获，该图像的中心位于图像拾取透镜的入瞳位置处。结果，ΔZr是-0.010，ΔZp为0.017。因此，虽然最大视角小于120度，但ΔZr/ΔZp为-0.594，其也在数学表达式1范围以外。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离，并且通过图像捕获获得的图像的一部分在景深之外。因此，就不可能实现可取的图像成形。

[比较实施例3]

以类似的方式，通过具有没有光焦度的透明盖的球状物体表面的图像由显示在专利文件中2的“附加的光学系统数据3”中的图像拾取光学系统捕获，该图像的中心位于图像拾取透镜的入瞳位置处。结果，ΔZr是-0.158，ΔZp为0.015。因此，虽然最大视角小于120度，但ΔZr/ΔZp为-10.849，其也在数学表达式1范围以外。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离，并且通过图像捕获获得的图像的一部分在景深之外。因此，就不可能实现可取的图像成形。

[比较实施例4]

以类似的方式，如在采用显示在专利文件中2的“附加的光学系统数据4”中的图像拾取光学系统的情况中一样，ΔZr是-0.024，ΔZp为0.035，ΔZr/ΔZp为-0.687。因此，虽然最大视角小于120度，但数学表达式1没有被满足。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离。结果，通过图像捕获获得的图像的一部分在景深之外。因此，就不可能实现可取的图像成形。

[比较实施例5]

以类似的方式，如在采用显示在专利文件中3的“附加的光学系统数据1”中的图像拾取光学系统的情况中一样，ΔZr是-0.021，ΔZp为0.031，ΔZr/ΔZp为-0.691。因此，虽然最大视角小于120度，但数学表达式1没有被满足。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离，并且不可能实现可取的图像成形。

[比较实施例6]

以类似的方式，如在采用显示在专利文件中3的“附加的光学系统数据2”中的图像拾取光学系统的情况中一样，ΔZr是-0.024，ΔZp为0.036。因此，虽然最大视角小于120度，但ΔZr/ΔZp为-0.666，其在数学表达式1的范围之外。因此，与实像表面关于ωmax光通量的位置相比，实像表面关于2ωmax光通量的位置显著地朝着物体侧偏离，并且不可能实现可取的图像成形。

附图标记说明

10：胶囊内窥镜

20：图像拾取透镜

L1：第一透镜

L2：第二透镜

L3：第三透镜

L4：第四透镜

L5：第五透镜

Claims (6)

1.一种用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，该图像拾取光学系统容纳在将被吞咽到身体中的胶囊中，并用来通过构成所述胶囊的一部分的圆顶形的透明盖捕获体腔内部的图像，当所述图像拾取光学系统设置在凹曲面形状的物体表面前并进行图像捕获时，所述图像拾取光学系统满足由下述表达式表示的条件：

-5.0≤ΔZr/ΔZp≤5.0，

其中，ΔZr表示实像表面关于最大视角2ωmax的光通量的位置和实像表面关于半视角ωmax的光通量的位置之间的差异，并且ΔZp表示通过所述物体表面与2ωmax的主光线的交点并且垂直于光轴的虚物面表面的近轴图像形成位置和通过所述物体表面与ωmax的主光线的交点并且垂直于光轴的虚物面表面的近轴图像形成位置之间的差异。

2.根据权利要求1所述的用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，其中，所述最大视角2ωmax至少为135°。

3.根据权利要求1所述的用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，其中，所述最大视角2ωmax至少为120°，并且满足由-0.5≤ΔZr/ΔZp≤0.5表示的条件。

4.根据权利要求2或3所述的用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，其中，满足由0.7＜(Y(ω+Δω)-Y(ω))/Y(Δω)表示的条件，其中Y(Δω)表示在任意视角ω处的图像高度，并且Δω表示所述任意视角ω的微小变化量。

5.根据权利要求1至4任何一项所述的用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，其中，朝向所述物体表面凸起的负透镜设置在最靠近所述物体表面的位置处，正透镜设置在最靠近图像表面的位置处，并且至少所述负透镜的位于更靠近所述图像表面侧的表面和所述正透镜的一个表面是非球面。

6.根据权利要求5所述的用在胶囊内窥镜中的图像拾取光学系统，其中，由多个透镜构成并且整体上具有正光焦度的正透镜组设置在比所述负透镜更靠近所述图像表面的一侧，并且在正透镜组之中的位于最靠近所述物体表面的位置处的透镜和位于最靠近所述图像表面的位置处的透镜是正透镜。

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