CN108873311A - 一种小尺寸的内窥镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小尺寸的内窥镜光学系统，其技术方案的要点是从物侧至像侧依次包括滤光片、光阑、正焦距的第一透镜、负焦距的第二透镜、芯片保护玻璃，第一透镜像侧面为凸面，第二透镜物侧面为凹面；所述第一透镜和所述第二透镜均为塑胶非球面镜片。本发明提供的内窥镜光学系统，两片镜片都是塑胶材质，成本低且适合批量生产；本光学系统相比以往内窥镜总长和口径都较小，可以很好的满足目前内窥镜的尺寸需求，符合目前内窥镜小型化的趋势。

Description

一种小尺寸的内窥镜光学系统
【技术领域】
本发明涉及一种内窥镜光学系统，尤其是涉及一种小尺寸的内窥镜光学系统。
【背景技术】
随着科技进步，内窥镜的小型化要求越来越高，口径更小尺寸更小的内窥镜才能更满足市场的需求，但是体积小的内窥镜通常意味着成像质量的牺牲，包括工作距离，成像高度以及照度等；因此目前内窥镜的一个研究方向就是在尽可能保证光学系统成像质量的条件下，尽量做小内窥镜的口径和体积。
本发明就是基于这种情况作出的。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术的不足，提供一种一种胶囊内窥镜，其不仅口径很小，最大口径小于1.3mm，而且光学系统的整体长度很小，小于2.5mm；该光学系统体积小的优势很明显，而且其在一定的景深范围内也能有很好的成像质量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于从物侧至像侧依次包括滤光片IR、光阑ST、正焦距的第一透镜L1、负焦距的第二透镜L2、芯片保护玻璃CG，该光学系统满足如下条件式：
0.5<f1/f<1.2；
1<f2/f<1.75；
0.92<|R11+R12|/|R11-R12|<1；
其中，f1、f2以及f分别是第一透镜L1、第二透镜L2以及整个系统的焦距，R11和R12分别是第一透镜物侧面S4和第一透镜像侧面S5的曲率半径。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于：第一透镜像侧面S5为凸面，第二透镜物侧面S6为凹面；所述第一透镜L1和所述第二透镜L2均为塑胶非球面镜片。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
2.8<Lu/TTL<3.5；其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统滤光片物侧面至成像面S10的轴上距离。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：20<|Vd1-Vd2|<40，其中，Vd1为第一透镜L1的阿贝数；Vd2为第二透镜L2的阿贝数。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：2.9<TTL/ImgH<3.6，其中，ImgH为该光学系统的最大像高。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
0.3<Ts1/f<0.4
0.03<T12/f<0.05
0.6<T2i/f<0.8；
其中，Ts1为滤光片像侧面S2至第一透镜物侧面S4的轴上距离，T12为第一透镜像侧面S5和第二透镜物侧面S6的轴上距离；T2i为第二透镜像侧面S7至像面S10的轴上距离。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
0.11<CTs/∑CT<0.20
0.36<CT1/∑CT<0.44
0.38<CT2/∑CT<0.44
其中，∑CT为该光学系统滤光片IR、第二透镜L2分别于光轴上的厚度总和；CTs为该光学系统半球形罩于光轴上的厚度，CT1为该光学系统第一透镜L1于光轴上的厚度，CT2为该光学系统第二透镜L2于光轴上的厚度。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：26<FNO·ImgH/β<56，其中FNO为该光学系统的光圈值；β为该光学系统的垂轴放大率。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：1.9<f·tan(ω/2)/ImgH<3.5，其中ω为该光学系统置于空气中的最大视场角。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明提供的内窥镜光学系统，两片镜片都是塑胶材质，成本低且适合批量生产；本光学系统相比以往内窥镜总长和口径都较小，可以很好的满足目前内窥镜的尺寸需求，符合目前内窥镜小型化的趋势。
【附图说明】
图1是本发明内窥镜光学系统结构平面图。
图2是本发明内窥镜光学系统的像差曲线图。
图3是本发明内窥镜光学系统的畸变图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明技术特征作进一步详细说明以便于所述领域技术人员理解。
一种小尺寸的内窥镜光学系统，从物侧至像侧依次包括滤光片IR、光阑ST、正焦距的第一透镜L1、负焦距的第二透镜L2、芯片保护玻璃CG，该光学系统满足如下条件式：
0.5<f1/f<1.2； (1)
1<f2/f<1.75； (2)
0.92<|R11+R12|/|R11-R12|<1； (3)
其中，f1、f2以及f分别是第一透镜L1、第二透镜L2以及整个系统的焦距，R11和R12分别是第一透镜物侧面S4和第一透镜像侧面S5的曲率半径。
该光学系统工作时，光线先是通过滤光片折射，在通过孔径光阑，然后依次通过第一透镜L1会聚和第二透镜L2发散成像在特定芯片上。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，第一透镜像侧面S5为凸面，第二透镜物侧面S6为凹面；所述第一透镜L1和所述第二透镜L2均为塑胶非球面镜片。
式(1)(2)(3)用来约束镜片的焦距和曲率半径，控制透镜的弯曲程度，可以约束光学系统的总长和口径；滤光片位置在光阑的前面，可以使光阑IR、第一透镜L1和第二透镜L2之间的轴上距离更加紧凑，第一透镜像侧面S5为凸面，第二透镜物侧面S6为凹面，有效的减小了光学系统的总长；
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：2.8<Lu/TTL<3.5； (4)
其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统滤光片物侧面S1至成像面S10的轴上距离。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：20<|Vd1-Vd2|<40； (5)
其中，Vd1为第一透镜L1的阿贝数；Vd2为第二透镜L2的阿贝数。
式(5)可以用来约束透镜材料的范围，并以此来优化光学系统的倍率色差；
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：2.9<TTL/ImgH<3.6； (6)
其中，ImgH为该光学系统的最大像高。
式(6)用来均衡光学系统总长和整体像质，将该比值约束在上下限范围内，既能限制光学系统总长，满足内窥镜的小型化需求，又将镜头的像质约束在理想的范围内；
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：
0.3<Ts1/f<0.4； (7)
0.03<T12/f<0.05； (8)
0.6<T2i/f<0.8； (9)
其中，Ts1为滤光片像侧面S2至第一透镜物侧面S4的轴上距离，T12为第一透镜像侧面S5和第二透镜物侧面S6的轴上距离；T2i为第二透镜像侧面S7至像面S10的轴上距离。
式(7)主要用来约束整个光学系统的长度，使得该内窥镜满足使用需求；
式(8)主要是约束光学系统的视场角和畸变，如果T12/f低于下限值，则很难满足该设计大视场的要求，如果T12/f超过上限值，则会使畸变远超过设计值。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：
0.11<CTs/∑CT<0.20； (10)
0.36<CT1/∑CT<0.44； (11)
0.38<CT2/∑CT<0.44； (12)
其中，∑CT为该光学系统滤光片IR、第二透镜L2分别于光轴上的厚度总和；CTs为该光学系统半球形罩于光轴上的厚度，CT1为该光学系统第一透镜L1于光轴上的厚度，CT2为该光学系统第二透镜L2于光轴上的厚度。
式(11)可以用来约束光学系统的口径和畸变，CT1/∑CT超过下限时，增大镜头畸变的同时也会增加成型的加工难度；CT1/∑CT超过上限时，镜头整体口径会偏大；
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：
26<FNO·ImgH/β<56； (13)
其中FNO为该光学系统的光圈值；β为该光学系统的垂轴放大率。
式(13)可以用来限制镜头景深、照度以及放大率，当FNO·ImgH/β低于下限值时，内窥镜光学系统的景深将变差，当FNO·ImgH/β超过上限值时，内窥镜光学系统的垂直放大率将偏小，会影响镜头整体的分辨率，并且镜头照度也会下降。
如上所述的小尺寸的内窥镜光学系统，该光学系统满足如下条件式：
1.9<f·tan(ω/2)/ImgH<3.5； (14)
其中ω为该光学系统置于空气中的最大视场角。
综上，本发明提供的内窥镜光学系统，两片镜片都是塑胶材质，成本低且适合批量生产；本光学系统相比以往内窥镜总长和口径都较小，可以很好的满足目前内窥镜的尺寸需求，符合目前内窥镜小型化的趋势。
以下为该内窥镜光学系统的一种实施例。该实施例对应的透镜数据表中，半径和厚度的单位是mm，像差曲线图参考波长为656nm,587nm,486nm，像散图中的S(实线)和T(虚线)分别代表弧矢像面和子午像面。
将本发明实施例的内窥镜光学系统的结构表示在图1中，将本发明的实施例的内窥镜光学系统的像差曲线表示在图2中，畸变大小表示在图3中。
下表为实施例的透镜数据表
表1为内窥镜光学系统的透镜数据表
序号 表面类型 半径 厚度 折射率 色散系数
物面 球面 ∞ 4
S1 球面 ∞ 0.21 1.52 64
S2 球面 ∞ 0.27672
ST 球面 ∞ 0.03042
S4 非球面 30.830978999 0.5694464292 1.53 56
S5 非球面 -0.411937846 0.0450757394
S6 非球面 2.2031074403 0.5358520592 1.63 23
S7 非球面 0.5231794732 0.1729023135
S8 球面 ∞ 0.4 1.52 64
S9 球面 ∞ 0.0963034585
像面S10 球面 ∞ 0
表1
表2为第一透镜L1和第二透镜L2的各非球面矢高与半径R的比值范围
表2
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于从物侧至像侧依次包括滤光片(IR)、光阑(ST)、正焦距的第一透镜(L1)、负焦距的第二透镜(L2)、芯片保护玻璃(CG)，该光学系统满足如下条件式：
0.5<f1/f<1.2；
1<f2/f<1.75；
0.92<|R11+R12|/|R11-R12|<1；
其中，f1、f2以及f分别是第一透镜(L1)、第二透镜(L2)以及整个系统的焦距，R11和R12分别是第一透镜物侧面(S4)和第一透镜像侧面(S5)的曲率半径。
2.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于：第一透镜像侧面(S5)为凸面，第二透镜物侧面(S6)为凹面；所述第一透镜(L1)和所述第二透镜(L2)均为塑胶非球面镜片。
3.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
2.8<Lu/TTL<3.5；其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统滤光片物侧面(S1)至成像面(S10)的轴上距离。
4.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：20<|Vd1-Vd2|<40，其中，Vd1为第一透镜(L1)的阿贝数；Vd2为第二透镜(L2)的阿贝数。
5.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：2.9<TTL/ImgH<3.6，其中，ImgH为该光学系统的最大像高。
6.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
0.3<Ts1/f<0.4
0.03<T12/f<0.05
0.6<T2i/f<0.8；
其中，Ts1为滤光片像侧面(S2)至第一透镜物侧面(S4)的轴上距离，T12为第一透镜像侧面(S5)和第二透镜物侧面(S6)的轴上距离；T2i为第二透镜像侧面(S7)至像面(S10)的轴上距离。
7.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：
0.11<CTs/∑CT<0.20
0.36<CT1/∑CT<0.44
0.38<CT2/∑CT<0.44
其中，∑CT为该光学系统滤光片(IR)、第二透镜(L2)分别于光轴上的厚度总和；CTs为该光学系统半球形罩于光轴上的厚度，CT1为该光学系统第一透镜(L1)于光轴上的厚度，CT2为该光学系统第二透镜(L2)于光轴上的厚度。
8.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：26<FNO·ImgH/β<56，其中FNO为该光学系统的光圈值；β为该光学系统的垂轴放大率。
9.根据权利要求1或2所述的小尺寸的内窥镜光学系统，其特征在于该光学系统满足如下条件式：1.9<f·tan(ω/2)/ImgH<3.5，其中ω为该光学系统置于空气中的最大视场角。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110251049A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 江西联创电子有限公司 内窥镜镜头
CN112130295A (zh) * 2020-11-02 2020-12-25 中山市众盈光学有限公司 一种小口径红外识别镜头
CN115236830A (zh) * 2021-04-23 2022-10-25 大立光电股份有限公司 光学镜片系统及飞时测距感测模组

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020447A (ja) * 2007-07-13 2009-01-29 Fujinon Corp 撮像レンズ、およびカメラモジュールならびに携帯端末機器
JP3150961U (ja) * 2008-10-03 2009-06-04 一品光学工業股▲ふん▼有限公司 小型ショートバックフォーカス２レンズ光学イメージングレンズシステム
KR20110095656A (ko) * 2010-02-19 2011-08-25 삼성테크윈 주식회사 촬영렌즈
CN102466856A (zh) * 2010-11-16 2012-05-23 一品光学工业股份有限公司 二镜片光学取像镜头
CN202748524U (zh) * 2012-04-06 2013-02-20 大立光电股份有限公司 取像系统镜组
CN202748525U (zh) * 2012-03-20 2013-02-20 大立光电股份有限公司 光学系统镜组
CN208654438U (zh) * 2018-08-06 2019-03-26 中山市众盈光学有限公司 一种新型内窥镜光学系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020447A (ja) * 2007-07-13 2009-01-29 Fujinon Corp 撮像レンズ、およびカメラモジュールならびに携帯端末機器
JP3150961U (ja) * 2008-10-03 2009-06-04 一品光学工業股▲ふん▼有限公司 小型ショートバックフォーカス２レンズ光学イメージングレンズシステム
KR20110095656A (ko) * 2010-02-19 2011-08-25 삼성테크윈 주식회사 촬영렌즈
CN102466856A (zh) * 2010-11-16 2012-05-23 一品光学工业股份有限公司 二镜片光学取像镜头
CN202748525U (zh) * 2012-03-20 2013-02-20 大立光电股份有限公司 光学系统镜组
CN202748524U (zh) * 2012-04-06 2013-02-20 大立光电股份有限公司 取像系统镜组
CN208654438U (zh) * 2018-08-06 2019-03-26 中山市众盈光学有限公司 一种新型内窥镜光学系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110251049A (zh) * 2019-06-14 2019-09-20 江西联创电子有限公司 内窥镜镜头
WO2020248721A1 (zh) * 2019-06-14 2020-12-17 江西联创电子有限公司 内窥镜镜头
CN110251049B (zh) * 2019-06-14 2021-05-04 江西联创电子有限公司 内窥镜镜头
CN112130295A (zh) * 2020-11-02 2020-12-25 中山市众盈光学有限公司 一种小口径红外识别镜头
CN115236830A (zh) * 2021-04-23 2022-10-25 大立光电股份有限公司 光学镜片系统及飞时测距感测模组
CN115236830B (zh) * 2021-04-23 2023-09-12 大立光电股份有限公司 光学镜片系统及飞时测距感测模组

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