一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡的制作方法

本實(shí)用新型屬于醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡。

背景技術(shù)：

目前，受檢者可以通過口服內(nèi)置圖像采集與無線通信裝置的膠囊內(nèi)窺鏡，使之在消化道內(nèi)采集圖像，醫(yī)生利用體外的儀器接收膠囊內(nèi)窺鏡拍攝的圖像，了解受檢者的消化道情況，從而對其病情做出診斷。膠囊內(nèi)窺鏡檢查具有檢查方便、無創(chuàng)傷、無導(dǎo)線、無痛苦、無交叉感染、不影響患者的正常工作等優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)展了消化道檢查的視野，克服了傳統(tǒng)的插入式內(nèi)鏡檢查所具有的耐受性差、不適用于年老體弱和病情危重等缺陷，可作為消化道疾病尤其是小腸疾病診斷的優(yōu)選方法。

當(dāng)然，從上述輕易可知，膠囊內(nèi)窺鏡拍攝胃腸的圖像質(zhì)量直接影響到膠囊內(nèi)窺鏡檢查的效果。但在膠囊內(nèi)窺鏡實(shí)際的使用中，如在胃部這類空間較大的部位，膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)往往視場和景深偏小，觀測不全，成像質(zhì)量不高。為克服這一缺陷，通常采取的做法為：一，在進(jìn)一步犧牲成像質(zhì)量的同時(shí)，以擴(kuò)大視場和景深；二，增加光學(xué)成像系統(tǒng)的鏡頭組的數(shù)量，提高成像質(zhì)量；三，通過減小視場角及降低畸變要求，以提高成像質(zhì)量。

然而，上述提及的做法一會(huì)導(dǎo)致軸外視場成像質(zhì)量較差，圖像畸變過大，失真嚴(yán)重，不利于觀察及診斷；做法二會(huì)導(dǎo)致光學(xué)成像系統(tǒng)的重量及體積增大，不利于膠囊內(nèi)窺鏡各部件的設(shè)置及使用；做法三會(huì)導(dǎo)致視場角過小，畸變過大。顯然，現(xiàn)有的膠囊內(nèi)窺鏡其光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種膠囊內(nèi)窺鏡光學(xué)成像鏡組，旨在解決現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積的問題。

本實(shí)用新型實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組，光學(xué)成像鏡組包括在光軸上沿光路傳播方向設(shè)置的像差補(bǔ)償單元，像差補(bǔ)償單元還包括視場發(fā)散模塊，像差補(bǔ)償單元沿光軸對稱，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光。

進(jìn)一步的，視場發(fā)散模塊包括雙凹透鏡，像差補(bǔ)償單元按光路傳播方向依次包括雙凹透鏡、第一凸透鏡、光闌以及第二凸透鏡；

其中，第一凸透鏡的第一凸面與雙凹透鏡的第一凹面相適配。

進(jìn)一步的，雙凹透鏡、第一凸透鏡以及第二凸透鏡均為非球面透鏡。

進(jìn)一步的，雙凹透鏡、第一凸透鏡以及第二凸透鏡均由樹脂材料制成。

進(jìn)一步的，光學(xué)成像鏡組還包括設(shè)置在第二凸透鏡之后的光軸上的紅外濾光片。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種膠囊內(nèi)窺鏡，包含透明罩以及圖像傳感器，膠囊內(nèi)窺鏡還包括設(shè)置在透明罩和圖像傳感器之間的上述的光學(xué)成像鏡組，透明罩以及圖像傳感器位于上述的光軸上。

進(jìn)一步的，透明罩為球面結(jié)構(gòu)，透明罩的內(nèi)外球面的球心重合。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，通過視場發(fā)散模塊以及像差補(bǔ)償單元完成的光學(xué)成像，在保證結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊的同時(shí)，還兼具有成像質(zhì)量高、大景深、大視場的優(yōu)點(diǎn)，有利于膠囊內(nèi)窺鏡空間的利用及提升膠囊內(nèi)窺鏡的檢查效果，體驗(yàn)效果更佳，便于膠囊內(nèi)窺鏡檢查的推廣及發(fā)展，解決了現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積的問題。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的功能結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為25mm下的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖；

圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為25mm下在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖；

圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的相對畸變曲線圖；

圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為5mm下的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖；

圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為5mm下在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖；

圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為100mm下的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖；

圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組在工作距離為100mm下在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖；

圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種膠囊內(nèi)窺鏡的部分功能結(jié)構(gòu)示意圖

圖12是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種膠囊內(nèi)窺鏡的部分具體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種膠囊內(nèi)窺鏡的部分具體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，通過視場發(fā)散模塊以及像差補(bǔ)償單元完成的光學(xué)成像，在保證結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊的同時(shí)，還兼具有成像質(zhì)量高、大景深、大視場的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的功能結(jié)構(gòu)示意圖，參照圖1，本光學(xué)成像鏡組包括在光軸上沿光路傳播方向設(shè)置的像差補(bǔ)償單元1，像差補(bǔ)償單元1還包括視場發(fā)散模塊11，像差補(bǔ)償單元1沿光軸對稱，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊11進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元1進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光。

可以理解，像差補(bǔ)償單元1沿光軸對稱，以避免如膠囊內(nèi)窺鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)等原因影響光學(xué)成像鏡組所采集的圖像影響其顯示效果。

可以理解，視場發(fā)散模塊11對本光學(xué)成像鏡組的視場具有發(fā)散的作用，由于視場發(fā)散模塊11具有較大的入射角，會(huì)產(chǎn)生較大的軸外像差，因此需要形成像差補(bǔ)償單元1以補(bǔ)償像差。

具體的，如圖2示出的本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的具體結(jié)構(gòu)示意圖，本光學(xué)成像鏡組采用的是三片式結(jié)構(gòu)，即三鏡片的鏡組組合結(jié)構(gòu)，視場發(fā)散模塊11包括雙凹透鏡101，具有負(fù)光焦度；像差補(bǔ)償單元1按光路傳播方向依次包括雙凹透鏡101、第一凸透鏡102、光闌103以及第二凸透鏡104，具有正光焦度，通過該結(jié)構(gòu)，可有效補(bǔ)償軸外初級像差和軸外高級像差，校正軸外點(diǎn)像差及控制畸變。

其中，第一凸透鏡102的第一凸面與雙凹透鏡101的第一凹面相適配。

可以理解，本實(shí)用新型實(shí)施例里提及的光闌103可為孔徑光闌、耀光光闌或者視場光闌等，其可調(diào)節(jié)通光孔通過的光束的強(qiáng)弱，以此減少雜散光，有助于提升成像質(zhì)量。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，光學(xué)成像鏡組的最大入射光角度為102度，即雙凹透鏡101的最大入射光角度為102度。經(jīng)多次實(shí)踐證明，在110度的最大入射光角度時(shí)，可保證較佳的成像效果。在縮小其角度時(shí)，還可進(jìn)一步提高成像效果。最佳的，最大入射光角度設(shè)為102度時(shí)，此時(shí)光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量效果最佳，在目標(biāo)圖像光與雜散光之間可取得最佳的平衡。

具體的，本光學(xué)成像鏡組可如下例：

本光學(xué)成像鏡組的雙凹透鏡101的焦距f₁為-0.772mm，第一凸透鏡102的焦距f₂為1.341mm，第二凸透鏡104的焦距f₃為0.741mm。此時(shí)，在本光學(xué)成像鏡組的光軸上，雙凹透鏡101的厚度為0.35mm，雙凹透鏡101到第一凸透鏡102的距離為0.14mm，第一凸透鏡102的厚度為1.33mm，第一凸透鏡102到光闌103的距離為0.09mm，光闌103厚度為0.1mm，光闌103到第二凸透鏡104的距離為0.01mm，第二凸透鏡104的厚度為0.61mm，此時(shí)鏡組的總長為0.63mm，焦距f為0.56mm，大大減小了光學(xué)成像鏡組的長度，即占用空間的大小，光圈F值為2.8，保證了較高的相對照度。

進(jìn)一步地，如圖3示出的在工作距離為25mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖，此時(shí)光學(xué)成像鏡組離目標(biāo)物體25mm，圖中分別示出了在0°、15.3°、25°、35.7°、51°視場角下的MTF曲線，圖中最上方的直線為入射光線只產(chǎn)生衍射不產(chǎn)生像差時(shí)，即衍射極限下的理想MTF曲線。其中，縱坐標(biāo)為MTF值，代表著對比度的衰減程度，橫坐標(biāo)為奈奎斯特頻率，單位為lp/mm，代表著分辨率；T表示子午面，S表示弧矢面，MTF曲線即從兩個(gè)面計(jì)算所得。

從圖3中可直觀地看出，本光學(xué)成像鏡組在奈奎斯特頻率167lp/mm處，即橫坐標(biāo)最右方處，各視場角下的MTF曲線對應(yīng)的MTF值均大于0.3，接近最上方對應(yīng)衍射極限的直線，由此即可得出本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量接近于衍射極限。

更進(jìn)一步地，如圖4示出的在工作距離為25mm下光學(xué)成像鏡組在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，此時(shí)光學(xué)成像鏡組離目標(biāo)物體25mm，圖中分別示出了0°、15.3°、25.5°、35.7°、51°物方半視場角OBJ下的點(diǎn)列圖，其分別對應(yīng)于0mm、0155mm、0.275mm、0.419mm、0.717mm的像面半高度IMA；艾里斑半徑AIRY RADIUS為2.02μm，表示入射光線只產(chǎn)生衍射不產(chǎn)生像差時(shí)理想像斑大小；均方根半徑RMS RADIUS、幾何光斑半徑GEO RADIUS用以描述實(shí)際點(diǎn)列斑大小，圖中的圓為衍射艾里斑。

從圖4中可直觀地看出，各個(gè)視場點(diǎn)列圖的均方根半徑RMS RADIUS均小于2.33μm，成像質(zhì)量接近衍射極限。

從上述即可得出，本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量可滿足實(shí)際使用要求，且在大視場下具有較高的成像質(zhì)量。

又進(jìn)一步地，如圖5示出的為光學(xué)成像鏡組的相對畸變曲線圖，圖中的橫坐標(biāo)表示為相對畸變率，縱坐標(biāo)表示歸一化視場，從圖5可直觀看出，本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量接近衍射極限，其相對畸變小于5％，相對于現(xiàn)有的光學(xué)成像鏡組通常具有至少25％的相對畸變，具有更佳的成像效果。

此外，圖6和圖7還分別示出在工作距離為5mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖及其在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，又如圖8和圖9分別示出的在工作距離為100mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖及其在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，可以看出光學(xué)成像鏡組在近距離和遠(yuǎn)距離的工作距離下均具有良好的成像質(zhì)量，滿足在實(shí)際使用中光學(xué)成像鏡組大景深的要求。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊11進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元1進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，通過視場發(fā)散模塊11以及像差補(bǔ)償單元1完成的光學(xué)成像，在保證結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊的同時(shí)，還兼具有成像質(zhì)量高、大景深、大視場的優(yōu)點(diǎn)，有利于膠囊內(nèi)窺鏡空間的利用及提升膠囊內(nèi)窺鏡的檢查效果，體驗(yàn)效果更佳，便于膠囊內(nèi)窺鏡檢查的推廣及發(fā)展，解決了現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積的問題。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104均為非球面透鏡，采用非球面結(jié)構(gòu)，能有效實(shí)現(xiàn)消除球差與耀光，矯正像面彎曲、歪曲像差，控制像差，進(jìn)一步提高本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104的材質(zhì)可為玻璃或PC等材料，若為玻璃材料，則可得到較佳的透光率及穩(wěn)定的性能；若為PC材料，則可得到較高的抗沖擊力。

作為本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104由樹脂材料制成，樹脂材料易于加工，特別是若需加工成非球面結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步降低材料的損耗，且其成本相對低廉，有助于本光學(xué)成像鏡組在成本上的優(yōu)勢，同時(shí)，樹脂材料重量較輕，還可進(jìn)一步降低本光學(xué)成像鏡組的重量，進(jìn)而降低膠囊內(nèi)窺鏡的重量，有助于膠囊內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)圖像采集作業(yè)的進(jìn)行。

作為本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例，如圖10示出的本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組的具體結(jié)構(gòu)示意圖，本光學(xué)成像鏡組在光軸上按光路傳播方向，還包括設(shè)置在第二凸透鏡之后的紅外濾光片105，紅外濾光片105可實(shí)現(xiàn)紅外光的濾除，進(jìn)一步保證本光學(xué)成像鏡組成像時(shí)其色彩還原度，進(jìn)而提高本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量。

圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠囊內(nèi)窺鏡的部分功能結(jié)構(gòu)示意圖，可以理解，僅示出了與本實(shí)施例相關(guān)的內(nèi)容，參照圖11，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠囊內(nèi)窺鏡，包含透明罩2以及圖像傳感器3，還包括在透明罩2以及圖像傳感器3之間的光學(xué)成像鏡組，本光學(xué)成像鏡組包括在光軸上沿光路傳播方向設(shè)置的像差補(bǔ)償單元1，像差補(bǔ)償單元1還包括視場發(fā)散模塊11。

像差補(bǔ)償單元1、透明罩2和圖像傳感器3均沿該光軸對稱，入射光通過透明罩2進(jìn)入光學(xué)成像鏡組，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊11進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元1進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，圖像傳感器3接收像差補(bǔ)償單元1輸出的成像光并轉(zhuǎn)化成電子圖像以便后續(xù)的膠囊內(nèi)窺鏡檢查的進(jìn)行。

可以理解，像差補(bǔ)償單元1、透明罩2和圖像傳感器3沿同一光軸對稱，以避免如膠囊內(nèi)窺鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)等原因影響光學(xué)成像鏡組所采集的圖像影響其顯示效果。

可以理解，視場發(fā)散模塊11對本光學(xué)成像鏡組的視場具有發(fā)散的作用，由于視場發(fā)散模塊11具有較大的入射角，會(huì)產(chǎn)生較大的軸外像差，因此需要形成像差補(bǔ)償單元1以補(bǔ)償像差。

具體的，如圖2以及圖12分別示出的本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡的具體結(jié)構(gòu)示意圖，本光學(xué)成像鏡組采用的是三片式結(jié)構(gòu)，即三鏡片的鏡組組合結(jié)構(gòu)，視場發(fā)散模塊11包括雙凹透鏡101，具有負(fù)光焦度；像差補(bǔ)償單元1按光路傳播方向依次包括雙凹透鏡101、第一凸透鏡102、光闌103以及第二凸透鏡104，具有正光焦度，通過該結(jié)構(gòu)，可有效補(bǔ)償軸外初級像差和軸外高級像差，校正軸外點(diǎn)像差及控制畸變。

其中，第一凸透鏡102的第一凸面與雙凹透鏡101的第一凹面相適配。

可以理解，本實(shí)用新型實(shí)施例里提及的光闌103可為孔徑光闌、耀光光闌或者視場光闌等，其可調(diào)節(jié)通光孔通過的光束的強(qiáng)弱，以此減少雜散光，有助于提升成像質(zhì)量。

可以理解，透明罩2的材質(zhì)可為PC、玻璃或者樹脂等材料，其可理解為整個(gè)膠囊內(nèi)窺鏡的外殼，或者，還可縮小為光學(xué)成像鏡組所在的膠囊內(nèi)窺鏡外殼的端部，進(jìn)一步地，其大小還與光學(xué)成像鏡組的最大入射光角度范圍向?qū)?yīng)，避免過小而擋住光學(xué)成像鏡組的入射光。透明罩2在為光學(xué)成像鏡組提供視場的同時(shí)，還可起到隔絕光學(xué)成像鏡組與膠囊內(nèi)窺鏡外部環(huán)境的作用。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，透明罩2為球面結(jié)構(gòu)，透明罩2的內(nèi)外球面的球心重合，該設(shè)置可進(jìn)一步保證光線從透明罩2進(jìn)入光學(xué)成像鏡組時(shí)不會(huì)發(fā)生折射，減少透明罩2對光學(xué)成像鏡組其成像質(zhì)量的影響。

可以理解，圖像傳感器3可為CCD傳感器、CMOS傳感器等類型的圖像傳感器，其可接收第二凸透鏡104處輸出的光圖像并將之轉(zhuǎn)化為電子圖像，并經(jīng)由膠囊內(nèi)窺鏡的控制部分(未圖示)及無線通信部分(未圖示)發(fā)送到膠囊內(nèi)窺鏡外的圖像接收裝置，以便相關(guān)的膠囊內(nèi)窺鏡檢查的進(jìn)行。當(dāng)然，膠囊內(nèi)窺鏡還包括圖像采集工作所需的光照模塊(未圖示)以及電源模塊(未圖示)，在此不一一詳述。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，光學(xué)成像鏡組的最大入射光角度為102度，即雙凹透鏡101的最大入射光角度為102度。經(jīng)多次實(shí)踐證明，在110度的最大入射光角度時(shí)，可保證較佳的成像效果。在縮小其角度時(shí)，還可進(jìn)一步提高成像效果。最佳的，最大入射光角度設(shè)為102度時(shí)，此時(shí)光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量效果最佳，在目標(biāo)圖像光與雜散光之間可取得最佳的平衡。

具體的，本光學(xué)成像鏡組可如下例：

本光學(xué)成像鏡組的雙凹透鏡101的焦距f₁為-0.772mm，第一凸透鏡102的焦距f₂為1.341mm，第二凸透鏡104的焦距f₃為0.741mm。此時(shí)，在本光學(xué)成像鏡組的光軸上，雙凹透鏡101的厚度為0.35mm，雙凹透鏡101到第一凸透鏡102的距離為0.14mm，第一凸透鏡102的厚度為1.33mm，第一凸透鏡102與光闌103的距離為0.09mm，光闌103厚度為0.1mm，光闌103到第二凸透鏡104的距離為0.01mm，第二凸透鏡104的厚度為0.61mm，同時(shí)，此時(shí)透明罩2外球面的半徑為6mm，內(nèi)球面的半徑為5.5mm，透明罩2的厚度為0.5mm，透明罩2內(nèi)球面到雙凹透鏡101的距離為3.58mm，此時(shí)光學(xué)成像鏡組的總長為0.63mm，從透明罩2外球面到第二凸透鏡104的總長為4.71mm，焦距f為0.56mm，大大減小了光學(xué)成像鏡組的長度及膠囊內(nèi)窺鏡光學(xué)成像系統(tǒng)的總長，即占用空間的大小，光圈F值為2.8，保證了較高的相對照度。

進(jìn)一步地，如圖3示出的在工作距離為25mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖，此時(shí)光學(xué)成像鏡組離目標(biāo)物體25mm，圖中分別示出了在0°、15.3°、25°、35.7°、51°視場角下的MTF曲線，圖中最上方的直線為入射光線只產(chǎn)生衍射不產(chǎn)生像差時(shí)，即衍射極限下的理想MTF曲線。其中，縱坐標(biāo)為MTF值，代表著對比度的衰減程度，橫坐標(biāo)為奈奎斯特頻率，單位為lp/mm，代表著分辨率；T表示子午面，S表示弧矢面，MTF曲線即從兩個(gè)面計(jì)算所得。

從圖3中可直觀地看出，本光學(xué)成像鏡組在奈奎斯特頻率167lp/mm處，即橫坐標(biāo)最右方處，各視場角下的MTF曲線對應(yīng)的MTF值均大于0.3，接近最上方對應(yīng)衍射極限的直線，由此即可得出本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量接近于衍射極限。

更進(jìn)一步地，如圖4示出的在工作距離為25mm下光學(xué)成像鏡組在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，此時(shí)光學(xué)成像鏡組離目標(biāo)物體25mm，圖中分別示出了0°、15.3°、25.5°、35.7°、51°物方半視場角OBJ下的點(diǎn)列圖，其分別對應(yīng)于0mm、0155mm、0.275mm、0.419mm、0.717mm的像面半高度IMA；艾里斑半徑AIRY RADIUS為2.02μm，表示入射光線只產(chǎn)生衍射不產(chǎn)生像差時(shí)理想像斑大??；均方根半徑RMS RADIUS、幾何光斑半徑GEO RADIUS用以描述實(shí)際點(diǎn)列斑大小，圖中的圓為衍射艾里斑。

從圖4中可直觀地看出，各個(gè)視場點(diǎn)列圖的均方根半徑RMS RADIUS均小于2.33μm，遠(yuǎn)小于光傳感器其像元尺寸3μm的大小，成像質(zhì)量接近衍射極限。

從上述即可得出，本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量可滿足實(shí)際使用要求，且在大視場下具有較高的成像質(zhì)量。

又進(jìn)一步地，如圖5示出的為光學(xué)成像鏡組的相對畸變曲線圖，圖中的橫坐標(biāo)表示為相對畸變率，縱坐標(biāo)表示歸一化視場，從圖5可直觀看出，本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量接近衍射極限，其相對畸變小于5％，相對于現(xiàn)有的光學(xué)成像鏡組通常具有至少25％的相對畸變，具有更佳的成像效果。

此外，圖6和圖7還分別示出在工作距離為5mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖及其在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，又如圖8和圖9分別示出的在工作距離為100mm下光學(xué)成像鏡組的調(diào)制傳遞函數(shù)MTF曲線圖及其在光線追跡像平面上的點(diǎn)列圖，可以看出光學(xué)成像鏡組在近距離和遠(yuǎn)距離的工作距離下均具有良好的成像質(zhì)量，滿足在實(shí)際使用中光學(xué)成像鏡組大景深的要求。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的膠囊內(nèi)窺鏡，包括透明罩2、圖像傳感器3以及光學(xué)成像鏡組，入射光通過透明罩2進(jìn)入光學(xué)成像鏡組，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，圖像傳感器3接收像差補(bǔ)償單元輸出的成像光并轉(zhuǎn)化成電子圖像，通過視場發(fā)散模塊以及像差補(bǔ)償單元完成的光學(xué)成像，在保證結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊的同時(shí)，還兼具有成像質(zhì)量高、大景深、大視場的優(yōu)點(diǎn)，有利于膠囊內(nèi)窺鏡空間的利用及提升膠囊內(nèi)窺鏡的檢查效果，體驗(yàn)效果更佳，便于膠囊內(nèi)窺鏡檢查的推廣及發(fā)展，解決了現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積的問題。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104均為非球面透鏡，采用非球面結(jié)構(gòu)，能有效實(shí)現(xiàn)消除球差與耀光，矯正像面彎曲、歪曲像差，控制像差，進(jìn)一步提高本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量。

作為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104的材質(zhì)可為玻璃或PC等材料，若為玻璃材料，則可得到較佳的透光率及穩(wěn)定的性能；若為PC材料，則可得到較高的抗沖擊力。

作為本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施例，雙凹透鏡101、第一凸透鏡102以及第二凸透鏡104由樹脂材料制成，樹脂材料易于加工，特別是若需加工成非球面結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步降低材料的損耗，且其成本相對低廉，有助于本光學(xué)成像鏡組在成本上的優(yōu)勢，同時(shí)，樹脂材料重量較輕，還可進(jìn)一步降低本光學(xué)成像鏡組的重量，進(jìn)而降低膠囊內(nèi)窺鏡的重量，有助于膠囊內(nèi)窺鏡在人體內(nèi)圖像采集作業(yè)的進(jìn)行。

作為本實(shí)用新型的又一個(gè)實(shí)施例，如圖13示出的本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種膠囊內(nèi)窺鏡的部分具體結(jié)構(gòu)示意圖，本光學(xué)成像鏡組在光軸上按光路傳播方向，還包括設(shè)置在第二凸透鏡之后的紅外濾光片105，紅外濾光片105可實(shí)現(xiàn)紅外光的濾除，進(jìn)一步保證本光學(xué)成像鏡組成像時(shí)其色彩還原度，進(jìn)而提高本光學(xué)成像鏡組的成像質(zhì)量。

綜上所述，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像鏡組以及膠囊內(nèi)窺鏡，進(jìn)入光學(xué)成像鏡組的入射光經(jīng)視場發(fā)散模塊進(jìn)行視場發(fā)散以及像差補(bǔ)償單元進(jìn)行像差補(bǔ)償，以形成成像光，通過視場發(fā)散模塊以及像差補(bǔ)償單元完成的光學(xué)成像，在保證結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊的同時(shí)，還兼具有成像質(zhì)量高、大景深、大視場的優(yōu)點(diǎn)，有利于膠囊內(nèi)窺鏡空間的利用及提升膠囊內(nèi)窺鏡的檢查效果，體驗(yàn)效果更佳，便于膠囊內(nèi)窺鏡檢查的推廣及發(fā)展，解決了現(xiàn)有膠囊內(nèi)窺鏡的光學(xué)成像系統(tǒng)無法兼顧景深、視場、成像質(zhì)量及體積的問題。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。