[发明专利]一种内窥镜光学系统

说明书

本发明公开了一种内窥镜光学系统，包括第一透镜组,第二透镜组和第三透镜组组成并从物体侧依次排列，通过在光轴上移动第二透镜组，来从最远点物体向最近点物体对焦。其中，第三透镜组包括至少一个正胶合透镜，负胶合透镜，正透镜和负透镜并依次排列；第二透镜组为调焦透镜，凸面朝向像面进行设置；第一透镜组是由凹面朝向像面的平凹透镜和凸面透镜朝向像面的凸面透镜组成。本方案为一种像差被良好校正的紧凑型内窥镜光学系统，能够匹配具有大CRA要求的高像素CMOS图像传感器，具有光学调焦功能，且具有超清观察效果。

技术领域

本发明涉及内窥镜技术领域，具体涉及一种内窥镜光学系统。

背景技术

在现代医疗检查时，使用内窥镜能够在人体内进行病变检查，而为了更精细的检查病变，需要更高图像质量的病变图像。这是需要选用更高像素的图像传感器，且需要内窥镜光学系统具有更优的观察景深。相对于以往的内窥镜光学系统，匹配高像素的图像传感器需要更大的焦距，在相同的光圈下，对应的景深就会变小。而如果通过缩小光圈来扩展景深，则会由于衍射造成图像像质恶劣，且图像整体亮度会下降，所以就需要具有调焦功能的内窥镜光学系统。且为了在整个景深范围内观察时都具有较广的观察视野，要求内窥镜光学系统在调焦观察视角变动少。作为这样的物镜光学系统，存在专利文献1～3中所记载的物镜光学系统。

专利文献1：日本专利JP4934233B2

专利文献2：日本专利JP6355866B2

专利文献3：日本专利JP6230770B1

近年来，随着CMOS图像传感器技术的发展，其相对CCD图像传感器，具有低成本，低功耗的特点，并且还在图像解析度和帧数上具有优势。所以内窥镜光学系统中，也逐步采用CMOS取代CCD。对于高像素的CMOS图像传感器，具有较大的像面尺寸，需要在内窥镜应用时实现内窥镜光学系统紧凑化设计。

另外，常见的CMOS图像传感器，为了更好接收紧凑型内窥镜光学系统的边缘光线，自身通过修正CMOS表面上的微透镜阵列，使越远离CMOS图像传感器中心的像素匹配越大于入射角光线(从内窥镜光学系统入射大哦CMOS表面)，从而具有特定的CRA(光线入射角)要求，所以实际应用时，需要内窥镜光学系统的像面与之匹配，不然会导致边缘画面出现暗区或者色偏。

具有调焦功能的光学系统在进行调焦时，需要使透镜移动。因此，一般存在调焦光学系统的全长会大于固定焦点光学系统的全长。而为了匹配高像素的CMOS图像传感器，需要内窥镜光学系统进行紧凑化设计，且匹配CMOS图像传感器的CRA要求，并具有良好的光学像差校准。

在紧凑化设计方面，上述专利文献1中记载的物镜光学系统像高为1.72mm，能够匹配大尺寸的图像传感器，并利用简单的结构减少镜片，从而使物镜光学系统紧凑化，并且该物镜光学系统通过使边缘视场光线在所有镜组上的光线高度相对较低，使在整个物镜光学系统在调焦过程中各镜组都具有较小的轴外像差且能够移动镜组校正。

而上述专利文献2中记载的物镜光学系统通过整体系统缩放，虽然整个物镜光学系统小型化，但像高仅为0.6mm，只能匹配的小尺寸的图像传感器。

上述专利文献3中记载的物镜光学系统具有小型化且匹配较大尺寸图像传感器的综合性能，像高能达到1mm。显然，以等比例缩小系统尺寸为前提的紧凑化设计是无法匹配高像素大尺寸CMOS图像传感器的。

另外，专利文献1，专利文献2和专利文献3中记载的物镜光学系统，其最终入射到像面上的边缘视场光线接近远心设计，显然无法与大CRA要求的图像传感器匹配。

由此可见，如何能够提高光学系统的适用性为本领域需解决的问题。

发明内容

针对于现有光学系统存在适用性低的技术问题，本发明的目的在于提供一种具有调焦功能的双焦点内窥镜光学系统，很好地解决了上述的技术问题。