胶囊内窥镜的光学系统技术方案

本发明专利技术涉及光学系统技术领域，特别是涉及一种胶囊内窥镜的光学系统，包括半球形罩、焦距为正的第一透镜组、光阑、焦距为正的第三透镜和芯片保护玻璃；半球形罩具有负光焦度，其中靠近物侧面在近轴区域是凸面，靠近像侧面在近轴区域是凹面，上述两个面都是球面；第一透镜组由焦距为负的第一透镜与焦距为正的第二透镜构成；在本方案中，将光阑的设置可以有效的增大光学系统的视场角；整个内窥镜轮廓和胶囊相似，便于检查身体者口服；在满足半球形罩的形状需求的前提下，减小该光学系统整体长度并控制畸变的大小；具有大视场角小口径的优点，工作时单个画面的成像范围更广，可以一次性拍摄到更多的人体信息。

【技术实现步骤摘要】
胶囊内窥镜的光学系统
本专利技术涉及光学系统
，特别是涉及一种胶囊内窥镜的光学系统。
技术介绍
随着科技的进步，内窥镜技术也得到了快速的发展，胶囊内窥镜的出现很好的优化了医患检查身体病灶时的体验，而且其对病情较严重的患者和老年人都很友好，由于其口服检查的特性，胶囊内窥镜尤其适合消化道相关疾病的检查；但胶囊内窥镜也存在尺寸偏大，成像画面照度偏暗，畸变偏大等问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种减小半球形罩并可以增大成像照度的胶囊内窥镜的光学系统，该光学系统半球形罩到物镜的轴上距离较小，可以有效减小内窥镜的尺寸；同时该光学系统的相对孔径也较小，可以明显的增大成像照度。一种胶囊内窥镜的光学系统，包括半球形罩、焦距为正的第一透镜组、光阑、焦距为正的第三透镜和芯片保护玻璃；半球形罩具有负光焦度，其中靠近物侧面在近轴区域是凸面，靠近像侧面在近轴区域是凹面，上述两个面都是球面；第一透镜组由焦距为负的第一透镜与焦距为正的第二透镜构成；该光学系统满足以下关系式：Rb<L<Ra1<f1/f<12.21<f3/f<1.750.89<|R31+R32|/|R31-R32|<1其中，Ra是半球形罩靠近物侧面的曲率半径，Rb是半球形罩靠近像侧面的曲率半径，L是从半球形罩靠近物侧面的顶点到第一透镜靠近物侧面顶点的距离，f1、f3以及f分别是第一透镜组、第三透镜以及整个光学系统的焦距，R31和R32分别是第三透镜物侧面和像侧面的曲率半径。在其中一个实施例中，第一透镜的像面侧为凹面；第二透镜的物面侧为凸面；第三透镜像面侧为凸面，三片透镜均为塑胶非球面镜片。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：0.2<Lu/TTL<0.5其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：20<|Vd1-Vd2|<40其中，Vd1为第一透镜的阿贝数，Vd2为第二透镜的阿贝数。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：7.5<TTL/ImgH<8.5其中，TTL为该光学系统第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离，ImgH为光学系统的最大像高。在其中一个实施例中，该光学系统在空气中工作时满足下列关系式：5.5<Tb1/f<6.50.4<T12/f<0.50.01<T2s/f<0.041.4<T3i/f<2.0其中，Tb1为半球形罩像侧面至第一透镜物侧面的轴上距离，T12为第一透镜像侧面至第二透镜物侧面的轴上距离，T2s为第二透镜像侧面至光阑的轴上距离，T3i为第三透镜的像侧面至像面的轴上距离，f为整个光学系统的焦距。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：0.21<CTb/∑CT<0.270.10<CT1/∑CT<0.310.22<CT2/∑CT<0.420.23<CT3/∑CT<0.43其中，∑CT为第一透镜至第三透镜分别于光轴上的厚度总和，CTb为半球形罩于光轴上的厚度，CT1为第一透镜于光轴上的厚度，CT2为第二透镜于光轴上的厚度，CT3为第三透镜于光轴上的厚度。、在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：38<FNO·ImgH/β<88其中，FNO为该光学系统的光圈值，ImgH为该光学系统的最大像高，β为该光学系统的垂轴放大率。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：1.7<f·tan(ω/2)/ImgH<4.5其中，f为整个光学系统的焦距，ω为该光学系统置于空气中的最大视场角，ImgH为该光学系统的最大像高。与现有技术相比，本专利技术的胶囊内窥镜的光学系统，其半球形罩和三枚镜片都是塑胶材质，成本低且适合批量生产；本光学系统相比以往胶囊内窥镜成像照度明显增加，畸变大小也得到了较好的控制，视场角大小也有提高，使得镜头使用时可检查范围增大。附图说明图1为本专利技术一个实施例中光学系统整体结构的透镜剖视图；图2为本专利技术一个实施例中光学系统的像差曲线图；图3为本专利技术一个实施例中光学系统的畸变图；图4为本专利技术一个实施例中光学系统的点列图。具体实施方式以下结合图1至图4对本专利技术的具体实施方式做进一步阐述：一种胶囊内窥镜的光学系统，包括半球形罩PH、焦距为正的第一透镜组G1、光阑ST、焦距为正的第三透镜L3和芯片保护玻璃CG；半球形罩PH具有负光焦度，其中靠近物侧面在近轴区域是凸面，靠近像侧面在近轴区域是凹面，上述两个面都是球面；第一透镜组G1由焦距为负的第一透镜L1与焦距为正的第二透镜L2构成；该光学系统满足以下关系式：Rb<L<Ra1<f1/f<12.21<f3/f<1.750.89<|R31+R32|/|R31-R32|<1其中，Ra是半球形罩PH靠近物侧面的曲率半径，Rb是半球形罩PH靠近像侧面的曲率半径，L是从半球形罩PH靠近物侧面的顶点到第一透镜L1靠近物侧面顶点的距离，f1、f3以及f分别是第一透镜组G1、第三透镜L3以及整个光学系统的焦距，R31和R32分别是第三透镜L3物侧面和像侧面的曲率半径。在本方案中，将光阑ST固定到第二透镜L2和第三透镜L3之间可以有效的增大光学系统的视场角；半球形罩PH物侧面为凸面，使整个内窥镜轮廓和胶囊相似，便于检查身体者口服；通过限制Rb<L<Ra，可在满足半球形罩PH的形状需求的前提下，减小该光学系统整体长度并控制畸变的大小；通过限定半球形罩PH以及三个透镜的曲率半径和焦距，构成了一个大视场角小口径的光学系统，工作时单个画面的成像范围更广，可以一次性拍摄到更多的人体信息。在其中一个实施例中，第一透镜L1的像面侧为凹面；第二透镜L2的物面侧为凸面；第三透镜L3像面侧为凸面，三片透镜均为塑胶非球面镜片。在本实施例中，第一透镜L1像侧面为凹面，第二透镜L2物侧面为凸面，可有效减小光学系统的总长。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：0.2<Lu/TTL<0.5其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统第一透镜L1的物侧面至成像面的轴上距离。胶囊内窥镜主要用于观察人体病灶，因此要求工作距值偏小；在本实施例中，满足该关系式的胶囊内窥镜的光学系统对近景和远景的分辨率具有较好的平衡能力；当光学系统的Lu/TTL低于下限0.2时，远景的分辨率变差，当光学系统的Lu/TTL超过上限0.5时，近景的分辨率变差。在其中一个实施例中，该光学系统满足以下关系式：20<|Vd1-Vd2|<40其中，Vd1为第一透镜L1的阿贝数，Vd2为第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：包括半球形罩(PH)、焦距为正的第一透镜组(G1)、光阑(ST)、焦距为正的第三透镜(L3)和芯片保护玻璃(CG)；半球形罩(PH)具有负光焦度，其中靠近物侧面在近轴区域是凸面，靠近像侧面在近轴区域是凹面，上述两个面都是球面；第一透镜组(G1)由焦距为负的第一透镜(L1)与焦距为正的第二透镜(L2)构成；该光学系统满足以下关系式：Rb

【技术特征摘要】
1.一种胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：包括半球形罩(PH)、焦距为正的第一透镜组(G1)、光阑(ST)、焦距为正的第三透镜(L3)和芯片保护玻璃(CG)；半球形罩(PH)具有负光焦度，其中靠近物侧面在近轴区域是凸面，靠近像侧面在近轴区域是凹面，上述两个面都是球面；第一透镜组(G1)由焦距为负的第一透镜(L1)与焦距为正的第二透镜(L2)构成；该光学系统满足以下关系式：Rb<L<Ra1<f1/f<12.21<f3/f<1.750.89<|R31+R32|/|R31-R32|<1其中，Ra是半球形罩(PH)靠近物侧面的曲率半径，Rb是半球形罩(PH)靠近像侧面的曲率半径，L是从半球形罩(PH)靠近物侧面的顶点到第一透镜(L1)靠近物侧面顶点的距离，f1、f3以及f分别是第一透镜组(G1)、第三透镜(L3)以及整个光学系统的焦距，R31和R32分别是第三透镜(L3)物侧面和像侧面的曲率半径。2.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：第一透镜(L1)的像面侧为凹面；第二透镜(L2)的物面侧为凸面；第三透镜(L3)的像面侧为凸面，三片透镜均为塑胶非球面镜片。3.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：该光学系统满足以下关系式：0.2<Lu/TTL<0.5其中，Lu为该光学系统的物距，TTL为该光学系统第一透镜(L1)的物侧面至成像面的轴上距离。4.根据权利要求1所述的胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：该光学系统满足以下关系式：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所述的胶囊内窥镜的光学系统，其特征在于：该光学系统满足以下关系式：7.5<TTL/ImgH<8.5其中，TTL为该光学系统第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：范俊辉，朱佳巍，牛明宇，李璇，黄立，
申请(专利权)人：中山市众盈光学有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44