CN116774389A - 内窥镜光学系统、内窥镜物镜及内窥镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内窥镜光学系统、内窥镜物镜及内窥镜。内窥镜光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组、光阑以及具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜以及具有负光焦度的第五透镜；内窥镜光学系统满足：0.9≤IH/f≤1.1。上述内窥镜光学系统，能够兼顾广角特性和高成像质量的实现。

Description

内窥镜光学系统、内窥镜物镜及内窥镜

技术领域

本发明涉及内窥镜技术领域，特别是涉及一种内窥镜光学系统、内窥镜物镜及内窥镜。

背景技术

随着医疗设备的迅速发展，内窥镜在医疗领域的应用也越来越广泛，因而业界对内窥镜的性能要求也越来越高。其中，为了最大程度地获取病灶区域的图像，避免漏查风险，业界通常要求内窥镜具备广角特性，能够满足大范围取像的需求，从而有利于对病灶区域进行全面检查。然而，目前的内窥镜在实现广角特性的同时，容易导致成像质量下降，目前的内窥镜难以兼顾广角特性和高成像质量的实现。

发明内容

基于此，有必要针对目前的内窥镜难以兼顾广角特性和高成像质量的实现的问题，提供一种内窥镜光学系统、内窥镜物镜及内窥镜。

一种内窥镜光学系统，其特征在于，

沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组、光阑以及具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜以及具有负光焦度的第五透镜；

且所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.9≤IH/f≤1.1；

其中，IH为所述内窥镜光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，f为所述内窥镜光学系统的有效焦距。

在其中一个实施例中，所述第三透镜的物侧面和像侧面以及所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面，且所述第三透镜的物侧面和像侧面以及所述第四透镜的物侧面和像侧面的曲率相同。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.16≤IH/TTL≤0.19；

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述内窥镜光学系统的成像面于光轴上的距离，即所述内窥镜光学系统的光学总长。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.6≤LG1/LG2≤1.0；

其中，LG1为所述第一透镜的物侧面至所述光阑于光轴上的距离，LG2为所述光阑至所述第五透镜的像侧面于光轴上的距离。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.3≤d1/f≤0.5；

其中，d1为所述第一透镜于光轴上的厚度，即所述第一透镜的中心厚度。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.9≤Bf/f≤1.5；

其中，Bf为所述第五透镜的像侧面至所述内窥镜光学系统的成像面于光轴上的距离。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.6≤R2/SD12≤0.78；

其中，R2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

1.2≤|fG1/f|≤2.5；

其中，fG1为所述第一透镜组的有效焦距。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

1.1≤fG2/f≤1.6；

其中，fG2为所述第二透镜组的有效焦距。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.8≤f34/f≤1.0；

其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

30≤Vd4-Vd5≤40；

其中，Vd4为所述第四透镜在587.56nm(d线)下的阿贝数，Vd5为所述第五透镜在587.56nm(d线)下的阿贝数。

在其中一个实施例中，所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

Nd5≥1.85；

其中，Nd5为所述第五透镜在587.6nm(d线)下的折射率。

一种内窥镜物镜，包括感光元件以及上述任一实施例所述的内窥镜光学系统，所述感光元件设置于所述内窥镜光学系统的像侧。

一种内窥镜，包括上述的内窥镜物镜。

上述内窥镜光学系统，具有负光焦度的第一透镜组和具有正光焦度的第二透镜组构成反摄远结构，有助于内窥镜光学系统的最大视场角，并缩短内窥镜光学系统的总长。第一透镜具有负光焦度，有利于扩大内窥镜光学系统的视场角。第二透镜具有正光焦度，有利于校正第一透镜产生的像差。第三透镜与第四透镜具有正光焦度，有利于缩短内窥镜光学系统的总长，同时能够有效分担内窥镜光学系统所需的正光焦度，有利于降低内窥镜光学系统的敏感性。第五透镜具有负光焦度，有利于补正第四透镜产生的像差，同时有利于修正内窥镜光学系统的色差。满足0.9≤IH/f≤1.1，在扩大内窥镜光学系统的视场角以实现广角特性的同时，还有利于提升内窥镜光学系统的成像质量，从而兼顾广角特性和高成像质量的实现。低于0.9≤IH/f≤1.1的下限，内窥镜光学系统的视场角过小，导致在使用过程中对病灶区域的观察范围变小，从而增加漏查风险。超过0.9≤IH/f≤1.1的上限，内窥镜光学系统的视场角过大，导致边缘视场的图像质量恶化严重，不利于获取病灶区域的清晰图像，影响诊断的准确性。

上述内窥镜光学系统，能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现。

附图说明

图1为第一实施例中内窥镜光学系统的结构示意图；

图2A为第一实施例中内窥镜光学系统的场曲像散曲线图；

图2B为第一实施例中内窥镜光学系统的畸变曲线图；

图2C为第一实施例中内窥镜光学系统的倍率色差曲线图；

图3为第二实施例中内窥镜光学系统的结构示意图；

图4A为第二实施例中内窥镜光学系统的场曲像散曲线图；

图4B为第二实施例中内窥镜光学系统的畸变曲线图；

图4C为第二实施例中内窥镜光学系统的倍率色差曲线图；

图5为第三实施例中内窥镜光学系统的结构示意图；

图6A为第三实施例中内窥镜光学系统的场曲像散曲线图；

图6B为第三实施例中内窥镜光学系统的畸变曲线图；

图6C为第三实施例中内窥镜光学系统的倍率色差曲线图；

图7为第四实施例中内窥镜光学系统的结构示意图；

图8A为第四实施例中内窥镜光学系统的场曲像散曲线图；

图8B为第四实施例中内窥镜光学系统的畸变曲线图；

图8C为第四实施例中内窥镜光学系统的倍率色差曲线图；

图9为第五实施例中内窥镜光学系统的结构示意图；

图10A为第五实施例中内窥镜光学系统的场曲像散曲线图；

图10B为第五实施例中内窥镜光学系统的畸变曲线图；

图10C为第五实施例中内窥镜光学系统的倍率色差曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参见图1，在本申请的一些实施例中，内窥镜光学系统100沿光轴由物侧到像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度的第二透镜组G2。其中，具有负光焦度的第一透镜组G1和具有正光焦度G2的第二透镜组构成反摄远结构，有助于内窥镜光学系统100的最大视场角，并缩短内窥镜光学系统100的总长。

具体地，第一透镜组G1沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1和具有正光焦度的第二透镜L2，第二透镜组G2沿光轴由物侧至像侧依次包括具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4以及具有负光焦度的第五透镜L5。其中，第一透镜L1具有负光焦度，有利于扩大内窥镜光学系统100的视场角。第二透镜L2具有正光焦度，有利于校正第一透镜L1产生的像差。第三透镜与L3第四透镜L4具有正光焦度，有利于缩短内窥镜光学系统100的总长，同时能够有效分担内窥镜光学系统100所需的正光焦度，有利于降低内窥镜光学系统100的敏感性。第五透镜L5具有负光焦度，有利于补正第四透镜L4产生的像差，同时有利于修正内窥镜光学系统100的色差。

在一些实施例中，第三透镜L3的物侧面和像侧面以及第四透镜L4的物侧面和像侧面均为凸面，且第三透镜L3的物侧面和像侧面以及第四透镜L4的物侧面和像侧面的曲率相同。换言之，第三透镜L3和第四透镜L4的结构相同，且第三透镜L3的物侧面和像侧面呈镜面对称，第四透镜L4的物侧面和像侧面也呈镜面对称。将第三透镜L3和第四透镜L4设置为结构相同的双凸透镜，使得第三透镜L3和第四透镜L4在注塑成型时能够共用一套工装和模具，从而有利于降低系统的加工成本。另外，第三透镜L3与第四透镜L4的物侧面和像侧面均为镜面对称结构，在系统的组装时无需区分第三透镜L3和第四透镜L4，也无需区分第三透镜L3和第四透镜L4的物侧面与像侧面，在系统满足小型化的基础上有利于提升系统的组装效率和组装良率。

可以理解的是，第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5同轴设置，内窥镜光学系统100中各透镜共同的轴线即为内窥镜光学系统100的光轴。内窥镜光学系统100还包括位于第五透镜L5像侧的像面IMA，像面IMA即为内窥镜光学系统100的成像面，入射光经第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5调节后能够成像于像面IMA。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100设置有光阑S，光阑S可设置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间，即设置于第二透镜L2和第三透镜L3之间。光阑S中置的设置，配合具有负光焦度的第一透镜组G1以及具有正光焦度的第二透镜组G2构成的反摄远结构，有利于实现内窥镜光学系统100的广角化和小型化。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100还包括保护玻璃CG，保护玻璃CG设于所述第五透镜L5和像面IMA之间，保护玻璃CG用于保护设于像面IMA处的感光元件。在一些实施例中，内窥镜光学系统100还包括滤光片F，滤光片F可设于第二透镜L2和第三透镜L3之间。滤光片F用于滤除干扰光，防止干扰光到达像面IMA而影响正常成像。例如，滤光片F可以为红外截止滤光片，用于截止可能被感光元件感应到的近红外区域的光线。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面，则各透镜的物侧面和像侧面于近光轴处及圆周处的面型可能不同。非球面结构的采用能够提高透镜设计的灵活性，并有效地校正球差，改善成像质量。在另一些实施例中，内窥镜光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面，则各透镜的物侧面和像侧面于近光轴处和圆周处的面型相同。需要注意的是，上述实施例仅是对本申请的一些实施例的举例，在一些实施例中，内窥镜光学系统100中各透镜的表面可以是非球面或球面的任意组合。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100中的各透镜的材质可以均为玻璃或均为塑料。采用塑料材质的透镜能够减少内窥镜光学系统100的重量并降低生产成本，配合内窥镜光学系统100的小尺寸以实现内窥镜光学系统100的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使内窥镜光学系统100具备优良的光学性能以及较高的耐温性能。需要注意的是，内窥镜光学系统100中各透镜的材质也可以为玻璃和塑料的任意组合，并不一定要是均为玻璃或均为塑料。

进一步地，在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.9≤IH/f≤1.1；其中，IH为内窥镜光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，f为内窥镜光学系统100的有效焦距。具体地，IH/f可以为：0.985、0.988、0.992、0.994、0.995、0.998、1.002、1.004、1.006或1.008。满足上述条件式时，在扩大内窥镜光学系统100的视场角以实现广角特性的同时，还有利于提升内窥镜光学系统100的成像质量，从而兼顾广角特性和高成像质量的实现。低于上述条件式的下限，内窥镜光学系统100的视场角过小，导致在使用过程中对病灶区域的观察范围变小，从而增加漏查风险。超过上述条件式的上限，内窥镜光学系统100的视场角过大，导致边缘视场的图像质量恶化严重，不利于获取病灶区域的清晰图像，影响诊断的准确性。

具备上述光焦度特征并满足上述条件式，内窥镜光学系统100能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现。

需要说明的是，在一些实施例中，内窥镜光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，内窥镜光学系统100的像面IMA与感光元件的感光面重合。此时，像面IMA上有效像素区域具有水平方向以及对角线方向，则最大视场角可以理解为内窥镜光学系统100对角线方向的最大视场角，IH可以理解为内窥镜光学系统100的像面IMA上有效像素区域对角线方向的长度的一半。

另外，在本申请中，像面IMA可以理解为系统光线在第五透镜L5的像侧的汇聚点构成的虚拟面，而当内窥镜光学系统100与感光元件匹配时，像面IMA与感光元件的感光面重合，以使得经系统调节后的光线能够在感光面上形成清晰图像。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.16≤IH/TTL≤0.19；其中，TTL为第一透镜L1的物侧面至内窥镜光学系统100的像面IMA于光轴上的距离，即内窥镜光学系统100的光学总长。具体地，IH/TTL可以为：0.175、0.176、0.177、0.178、0.179、0.180或0.183。满足上述条件式时，有利于缩短内窥镜光学系统100的总长，实现小型化设计，同时还有利于扩大内窥镜光学系统100的像面IMA，使得内窥镜光学系统100具备大像面特性，从而有利于匹配更高像素的感光元件而获得良好的成像质量。低于上述条件式的下限，内窥镜光学系统100的总长过大，不利于满足小型化设计的需求。超过上述条件式的上限，内窥镜光学系统100的总长过小，导致加工制造敏感性增大，从而降低内窥镜光学系统100的生产良率；同时也会导致内窥镜光学系统100偏折光线的空间不足，不利于成像质量的提升。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.6≤LG1/LG2≤1.0；其中，LG1为第一透镜L1的物侧面至光阑S于光轴上的距离，LG2为光阑S至第五透镜L5的像侧面于光轴上的距离。具体地，LG1/LG2可以为：0.696、0.705、0.733、0.769、0.811、0.833、0.854、0.893、0.901或0.924。满足上述条件式，有利于缩小第一透镜L1和第五透镜L5的最大有效口径，从而有利于内窥镜成像系统100的小型化设计。超过上述条件式的上限，第一透镜L1的物侧面上最大有效口径增大，不利于小型化设计的实现。低于上述条件式的下限，第五透镜L5的像侧面最大有效口径增大，同样不利于小型化设计的实现。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.3≤d1/f≤0.5；其中，d1为第一透镜L1于光轴上的厚度，即第一透镜L1的中心厚度。具体地，d1/f可以为：0.365、0.368、0.370、0.373、0.382、0.388、0.395、0.402、0.411或0.419。满足上述条件式时，有利于第一透镜L1的加工和组装，同时有利于内窥镜光学系统100的小型化设计。低于上述条件式的下限，第一透镜L1的中心厚度过小，导致第一透镜L1在加工和组装过程中容易断裂。超过上述条件式的上限，第一透镜L1的中心厚度过大，导致光线在第一透镜L1上的入射高度增大，不利于成像质量的提升，同时也不利于内窥镜光学系统100的小型化设计。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.9≤Bf/f≤1.5；其中，Bf为第五透镜L5的像侧面至内窥镜光学系统100的像面IMA于光轴上的距离，即内窥镜光学系统100的后焦距。具体地，Bf/f可以为：0.921、0.935、0.955、0.974、1.011、1.098、1.114、1.222、1.255或1.284。满足上述条件式，有利于提升内窥镜光学系统100的组装良率，同时有利于内窥镜光学系统100的小型化设计。低于上述条件式的下限，内窥镜光学系统100的后焦距过短，导致组装时的对焦空间不足，从而导致组装良率下降。超过上述条件式的上限，内窥镜光学系统100的后焦距过长，不利于实现小型化设计。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.6≤R2/SD12≤0.78；其中，R2为第一透镜L1的像侧面于光轴处的曲率半径，SD12为第一透镜L1的像侧面的最大有效口径。具体地，R2/SD12可以为：0.678、0.680、0.683、0.684、0.685、0.687、0.689、0.690、0.692或0.693。满足上述条件式，有利于缩小第一透镜L1的径向尺寸，从而有利于内窥镜光学系统100的小型化设计。超过上述条件式的上限，第一透镜L1的像侧面过于平缓，使得第一透镜L1的光焦度减小，从而导致光线在第一透镜L1上的入射高度增加，进而导致第一透镜L1的径向尺寸增大，不利于内窥镜光学系统100的小型化设计。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：1.2≤|fG1/f|≤2.5；其中，fG1为第一透镜组G1的有效焦距。具体地，|fG1/f|可以为：1.390、1.425、1.551、1.638、1.748、1.892、1.902、2.133、2.203或2.237。满足上述条件式，在扩大视场角的同时还有利于缩短内窥镜光学系统100的总长，从而兼顾广角特性和小型化设计的实现。超过上述条件式的上限，第一透镜组G1的光焦度过小，不利于广角特性的实现，同时第一透镜L1至光阑S于光轴上的距离增大，导致光线在第一透镜L1上的入射高度增大，不利于小型化设计的实现。低于述条件式的下限，第一透镜的光焦度过大，在实现广角特性的同时会导致光线在第一透镜L1上的入射高度增大，不利于内窥镜光学系统100的小型化设计。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：1.1≤fG2/f≤1.6；其中，fG2为第二透镜组G2的有效焦距。具体地，fG2/f可以为：1.114、1.134、1.158、1.225、1.287、1.304、1.369、1.393、1.402或1.425。满足上述条件式，既有利于内窥镜光学系统100的组装和对焦，同时也有利于小型化设计的实现。低于上述条件式的下限，第二透镜组G2的光焦度过大，导致后焦距过短，不利于内窥镜光学系统100的组装和对焦。超过上述条件式的上限，第二透镜G2的光焦度过小，导致后焦距过长，不利于小型化设计的实现。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：0.8≤f34/f≤1.0；其中，f34为第三透镜L3和第四透镜L4的组合焦距。具体地，f34/f可以为：0.891、0.902、0.914、0.925、0.937、0.944、0.958、0.967、0.972或0.983。满足上述条件式，有利于第三透镜L3及第四透镜L4的加工和组装，同时也有利于内窥镜光学系统100的小型化设计。低于上述条件式的下限，第三透镜L3和第四透镜L4的组合光焦度过大，导致第三透镜L3和第四透镜L4的面型过于弯曲，不利于第三透镜L3和第四透镜L4的加工和组装。超过上述条件式的上限，第三透镜L3和第四透镜L4的组合光焦度过小，导致内窥镜光学系统100的总长变大，不利于小型化设计的实现。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：30≤Vd4-Vd5≤40；其中，Vd4为第四透镜L4在587.56nm(d线)下的阿贝数，Vd5为第五透镜L5在587.56nm(d线)下的阿贝数。具体地，Vd4-Vd5可以为：32.1、32.3、32.5、32.7、32.8、33.0、33.1、33.2、33.5或33.8。满足上述条件式，能够合理配置第四透镜L4和第五透镜L5的阿贝数的差值，有利于有效校正倍率色差、慧差和像散等像差，从而有利于提升成像质量。低于上述条件式的下限，第四透镜L4和第五透镜L5的阿贝数差异过小，不利于倍率色差的校正。超过上述条件式的上限，第四透镜L4的阿贝数过大，导致第四透镜L4的折射率过小，不利于校正慧差、像散等像差。

在一些实施例中，内窥镜光学系统100满足条件式：Nd5≥1.85；其中，Nd5为第五透镜L5在587.6nm(d线)下的折射率。满足上述条件式，第五透镜L5为高折射率的负光焦度透镜，有利于减小内窥镜光学系统100的匹兹伐和数绝对值，校正内窥镜光学系统100的场曲，从而有利于成像质量的提升。低于上述条件式的下限，内窥镜光学系统100的匹兹伐和数绝对值过大，场曲难以有效校正，不利于成像质量的提升。

以上的有效焦距和组合焦距数值的参考波长均为587.6nm(d线)。

根据上述各实施例的描述，以下提出更为具体的实施例及附图予以详细说明。

第一实施例

请再参见图1，图1为第一实施例中的内窥镜光学系统100的结构示意图。内窥镜光学系统100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑S、滤光片F、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5以及保护玻璃CG。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为球面。

第一透镜L1的物侧面为平面，像侧面为凹面；

第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为平面；

第三透镜L3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜L4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜L5的物侧面为凹面，像侧面为平面。

以下表1示出了第一实施例中内窥镜光学系统100各透镜的曲率半径、厚度、折射率、阿贝数以及内窥镜光学系统100的有效焦距f、最大视场角2ω和有效光圈数值FNO等详细参数。其中，各透镜的折射率和阿贝数的参考波长为587.6nm，其他实施例也相同。表1中的像面IMA可理解为内窥镜光学系统100的成像面。由物面(图未示出)至像面IMA的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。第一透镜L1的第一行表示第一透镜L1的物侧面，第二行表示第一透镜L1的像侧面，以此类推。第一透镜L1的“厚度”参数列中的第一个数值为第一透镜L1于光轴110上的厚度，第二个数值为第一透镜L1的像侧面至像侧方向的后一表面(第二透镜L2的物侧面)于光轴110上的距离，厚度参数列其他数值的含义可由此推得。

需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，内窥镜光学系统100也可不设置滤光片F、和保护玻璃CG，但此时第二透镜L2的像侧面至第三透镜L3的物侧面以及第五透镜L5的像侧面至像面IMA的距离保持不变。

表1

另外，第一实施例中内窥镜光学系统100各条件式的数值详见表6，各条件式的效果可参考上述记载，第二实施例、第三实施例、第四实施例和第五实施例中各条件式的数值也可由表6获得，后续不再赘述。

请参见图2A、图2B和图2C。图2A为第一实施例中内窥镜光学系统100的场曲像散曲线图，由图2A可知，内窥镜光学系统100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，有利于内窥镜光学系统100获得大景深效果。

图2B为第一实施例中内窥镜光学系统100的畸变曲线图，由图2B可知，内窥镜光学系统100的最大视场的畸变小于60％，有效观察视场内的畸变小于50％，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。其中，场曲像散曲线图以及畸变曲线图的参考波长为587.6nm，其他实施例也相同。

图2C为第一实施例中内窥镜光学系统100的倍率色差曲线图，由图2C可知，波长656.3nm与波长486.1nm数值的最大差值小于2um，内窥镜光学系统100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。

第二实施例

请参见图3，图3为第二实施例中的内窥镜光学系统100的结构示意图，内窥镜光学系统100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑S、滤光片F、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5以及保护玻璃CG。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为球面。

第一透镜L1的物侧面为平面，像侧面为凹面；

第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第三透镜L3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜L4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜L5的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

另外，内窥镜光学系统100的各项参数由表2给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表2

请参见图4A、图4B和图4C。图4A为第二实施例中内窥镜光学系统100的场曲像散曲线图，由图4A可知，内窥镜光学系统100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，有利于内窥镜光学系统100获得大景深效果。

图4B为第二实施例中内窥镜光学系统100的畸变曲线图，由图4B可知，内窥镜光学系统100的畸变较小，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

图4C为第二实施例中内窥镜光学系统100的倍率色差曲线图，由图4C可知，内窥镜光学系统100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。

第三实施例

请参见图5，图5为第三实施例中的内窥镜光学系统100的结构示意图，内窥镜光学系统100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑S、滤光片F、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5以及保护玻璃CG。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为球面。

第一透镜L1的物侧面为平面，像侧面为凹面；

第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为平面；

第三透镜L3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜L4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜L5的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

另外，内窥镜光学系统100的各项参数由表3给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表3

请参见图6A、图6B和图6C。图6A为第三实施例中内窥镜光学系统100的场曲像散曲线图，由图6A可知，内窥镜光学系统100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，有利于内窥镜光学系统100获得大景深效果。

图6B为第三实施例中内窥镜光学系统100的畸变曲线图，由图6B可知，内窥镜光学系统100的畸变较小，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

图6C为第三实施例中内窥镜光学系统100的倍率色差曲线图，由图6C可知，内窥镜光学系统100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。

第四实施例

请参见图7，图7为第四实施例中的内窥镜光学系统100的结构示意图，内窥镜光学系统100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑S、滤光片F、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5以及保护玻璃CG。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为球面。

第一透镜L1的物侧面为平面，像侧面为凹面；

第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第三透镜L3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜L4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜L5的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

另外，内窥镜光学系统100的各项参数由表4给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表4

请参见图8A、图8B和图8C。图8A为第四实施例中内窥镜光学系统100的场曲像散曲线图，由图8A可知，内窥镜光学系统100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，有利于内窥镜光学系统100获得大景深效果。

图8B为第四实施例中内窥镜光学系统100的畸变曲线图，由图8B可知，内窥镜光学系统100的畸变较小，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

图8C为第四实施例中内窥镜光学系统100的倍率色差曲线图，由图8C可知，内窥镜光学系统100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。

第五实施例

请参见图9，图9为第五实施例中的内窥镜光学系统100的结构示意图，内窥镜光学系统100由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、光阑S、滤光片F、具有正光焦度的第三透镜L3、具有正光焦度的第四透镜L4、具有负光焦度的第五透镜L5以及保护玻璃CG。

第一透镜L1、第二透镜L2、第三透镜L3、第四透镜L4以及第五透镜L5的物侧面和像侧面均为球面。

第一透镜L1的物侧面为平面，像侧面为凹面；

第二透镜L2的物侧面为凸面，像侧面为凹面；

第三透镜L3的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第四透镜L4的物侧面为凸面，像侧面为凸面；

第五透镜L5的物侧面为凹面，像侧面为凸面。

另外，内窥镜光学系统100的各项参数由表5给出，且其中各参数的定义可由第一实施例得出，此处不加以赘述。

表5

请参见图10A、图10B和图10C。图10A为第五实施例中内窥镜光学系统100的场曲像散曲线图，由图10A可知，内窥镜光学系统100的弧矢场曲和子午场曲均较小，各视场的场曲和像散均得到了良好的校正，视场中心和边缘均拥有清晰的成像，有利于内窥镜光学系统100获得大景深效果。

图10B为第五实施例中内窥镜光学系统100的畸变曲线图，由图10B可知，内窥镜光学系统100的畸变较小，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。

图10C为第五实施例中内窥镜光学系统100的倍率色差曲线图，由图10C可知，内窥镜光学系统100的倍率色差得到了良好的校正，具备良好的成像质量。

表6

本申请还提供一种内窥镜物镜(图未示出)，包括感光元件以及上述任一实施例所述的内窥镜光学系统100。感光元件的感光面与内窥镜光学系统100的像面IMA重合。具体地，感光元件可以为电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体器件(Complementary Metal-Oxide Semiconductor Sensor，CMOS Sensor)。在内窥镜物镜中采用上述内窥镜光学系统100，能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现，从而有利于内窥镜物镜在内窥镜中的应用。

本申请还提供一种内窥镜(图未示出)，包括壳体以及上述任一实施例所述的内窥镜物镜，内窥镜物镜设置于壳体内，壳体可以为内窥镜物镜的镜筒。内窥镜可以应用于医疗领域，例如应用于对病患进行医疗诊断，具体地，内窥镜包括但不限于为用于观察消化器官、支气管、鼻腔、咽喉、泌尿器官及子宫的内窥镜。在内窥镜中采用上述内窥镜物镜，内窥镜物镜能够兼顾小型化设计、广角特性以及高成像质量的实现，从而使得内窥镜应用于医疗领域时，能够最大程度降低对病患的损伤，也能够大范围获取病灶区域的图像，避免漏查风险，同时还也能够形成具有高清晰度的病变图像，提升诊断的准确性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种内窥镜光学系统，其特征在于，

沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜组、光阑以及具有正光焦度的第二透镜组，所述第一透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有负光焦度的第一透镜和具有正光焦度的第二透镜，所述第二透镜组沿光轴由物侧至像侧依次包括具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜以及具有负光焦度的第五透镜；

且所述内窥镜光学系统满足以下条件式：

0.9≤IH/f≤1.1；

其中，IH为所述内窥镜光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，f为所述内窥镜光学系统的有效焦距。

2.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，所述第三透镜的物侧面和像侧面以及所述第四透镜的物侧面和像侧面均为凸面，且所述第三透镜的物侧面和像侧面以及所述第四透镜的物侧面和像侧面的曲率相同。

3.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.16≤IH/TTL≤0.19；

其中，TTL为所述第一透镜的物侧面至所述内窥镜光学系统的成像面于光轴上的距离。

4.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.6≤LG1/LG2≤1.0；

其中，LG1为所述第一透镜的物侧面至所述光阑于光轴上的距离，LG2为所述光阑至所述第五透镜的像侧面于光轴上的距离。

5.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.3≤d1/f≤0.5；

其中，d1为所述第一透镜于光轴上的厚度。

6.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.9≤Bf/f≤1.5；

其中，Bf为所述第五透镜的像侧面至所述内窥镜光学系统的成像面于光轴上的距离。

7.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.6≤R2/SD12≤0.78；

其中，R2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，SD12为所述第一透镜的像侧面的最大有效口径。

8.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.2≤|fG1/f|≤2.5；

其中，fG1为所述第一透镜组的有效焦距。

9.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

1.1≤fG2/f≤1.6；

其中，fG2为所述第二透镜组的有效焦距。

10.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于，满足以下条件式：

0.8≤f34/f≤1.0；

其中，f34为所述第三透镜和所述第四透镜的组合焦距。

11.一种内窥镜物镜，其特征在于，包括感光元件以及权利要求1-10任一项所述的内窥镜光学系统，所述感光元件设置于所述内窥镜光学系统的像侧。

12.一种内窥镜，其特征在于，包括权利要求11所述的内窥镜物镜。