光学系统、镜头模组及内窥镜的制作方法

1.本发明涉及内窥镜技术领域，特别是涉及一种光学系统、镜头模组及内窥镜。


背景技术：

2.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，业界对内窥镜的光学性能的要求也越来越高。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，以便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通常会导致成像质量下降，难以兼顾广角特性和良好的成像质量，从而不利于提升诊断的准确性。


技术实现要素：

3.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问题，提供一种光学系统、镜头模组及内窥镜。
4.一种光学系统，所述光学系统中具有屈折力的透镜的数量为两片，所述光学系统沿光轴由物侧至像侧依次包括：
5.具有负屈折力的第一透镜，所述第一透镜的物侧面于近光轴处为凹面，像侧面于近光轴处为凹面；
6.具有正屈折力的第二透镜，所述第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，像侧面于近光轴处为凸面；
7.且所述光学系统满足以下条件式：
8.2.7≤fno/tan(hfov)≤2.9；
9.其中，fno为所述光学系统的光圈数，hfov为所述光学系统的最大视场角的一半。
10.上述光学系统，第一透镜具有负屈折力，配合第一透镜于近光轴处的凹凹面型，能够有效收集大角度光线，扩大光学系统的视场角，从而实现广角特性。第二透镜具有正屈折力，与第一透镜的负屈折力搭配，有利于缩短光学系统的有效焦距，从而增大光学系统的景深，进而使得光学系统能够对更大范围的被摄物实现清晰取像。第二透镜的物侧面于近光轴处为凸面，配合第一透镜的像侧面面型，有利于光线在第一透镜和第二透镜之间平缓过渡，提升光学系统的成像质量，同时也有利于降低光学系统的公差敏感度，提升光学系统的装配良率。
11.满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的光圈数和视场角，使得光学系统能够在进光量与视场范围之间取得平衡，有利于提升光学系统的进光量，从而提升光学系统成像的相对照度，进而有利于提升光学系统的成像质量，同时也有利于增大光学系统的视场角，实现广角特性，从而满足大范围取像的需求，另外还有利于增大光学系统的景深，使得光学系统能够对更大范围的被摄物实现清晰取像。具有上述屈折力和面型特征并满足上述条件式，光学系统能够兼顾广角特性和良好的成像质量，使得光学系统应用于内窥镜时，能够对病灶区域进行全面检查，也能够提升诊断的准确率。
12.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
13.0.7≤|f1/f2|≤0.8；
14.其中，f1为所述第一透镜的有效焦距，f2为所述第二透镜的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜和第二透镜的有效焦距的比值，有利于缩短光学系统的焦距，从而增大光学系统的景深，使得光学系统对更大物距范围的被摄物具备良好的成像质量；同时还有利于第一透镜有效收集大角度光线以实现广角特性，另外还有利于第二透镜的正屈折力有效平衡第一透镜的负屈折力，从而有效平衡光学系统的像差，提升光学系统的成像质量。
15.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
16.0＜|sag11/sag22|≤0.35；
17.其中，sag11为所述第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离，sag22为所述第二透镜的像侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第二透镜的像侧面与光轴的交点至所述第二透镜的像侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜的物侧面和第二透镜的像侧面的矢高的比值，使得第一透镜能够有效收集大角度光线，从而实现广角特性，同时也有利于第二透镜将光线有效过渡至成像面成像，提升成像的相对照度，进而有利于提升光学系统的成像质量。
18.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
19.0.2≤f/ttl≤0.3；
20.其中，f为所述光学系统的有效焦距，ttl为所述第一透镜的物侧面至所述光学系统的成像面于光轴上的距离，即所述光学系统的光学总长。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的有效焦距和光学总长的比值，有利于缩短光学系统的总长，实现小型化设计，同时还有利于扩大光学系统的成像面尺寸，使得光学系统能够匹配更大尺寸的感光元件而获得高分辨率，进而提升光学系统的成像质量。
21.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
22.0.85≤imgh/f≤0.9；
23.其中，imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，f为所述光学系统的有效焦距。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统的半像高与有效焦距的比值，使得光学系统的视场角不会过大，从而有利于抑制光学系统的畸变，提升光学系统的成像质量，同时还有利于缩短光学系统的有效焦距，从而增加光学系统的景深，并提升光学系统对近景的拍摄能力。
24.在其中一个实施例中，所述光学系统还包括光阑，所述光阑设于所述第一透镜和所述第二透镜之间，且所述光学系统满足以下条件式：
25.r2/r3≤0.55；
26.其中，r2为所述第一透镜的像侧面于光轴处的曲率半径，r3为所述第二透镜的物侧面于光轴处的曲率半径。满足上述条件式时，能够合理配置光阑前后两表面的曲率半径的比值，有利于光线在第一透镜和第二透镜之间平缓过渡，从而有利于降低光学系统的像差敏感度，提升光学系统的成像质量，另外还有利于降低第二透镜和第三透镜的设计和成型难度，降低光学系统的公差敏感度，从而提升光学系统的装配良率。
27.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
28.|sag11/sa11|≤0.1；
29.其中，sag11为所述第一透镜的物侧面于最大有效口径处的矢高，即所述第一透镜的物侧面与光轴的交点至所述第一透镜的物侧面的最大有效口径处于光轴方向上的距离，sa11为所述第一透镜的物侧面的最大有效半口径。满足上述条件式时，在缩短光学系统的径向尺寸以实现小型化设计的同时，有利于第一透镜有效收集大视场范围内的光线，从而实现光学系统的广角特性，另外还有利于增大光学系统的光通量，从而提升光学系统成像的相对照度。
30.在其中一个实施例中，所述光学系统满足以下条件式：
31.0.6≤sa11/imgh≤0.7；
32.其中，imgh为所述光学系统的最大视场角所对应的像高的一半，sa11为所述第一透镜的最大有效半口径。满足上述条件式时，在缩小光学系统的口径以满足小型化设计的需求的同时，还有利于扩大光学系统的视场角，实现广角特性，另外还有利于增大光学系统的成像面尺寸，使得光学系统能够匹配更大尺寸的感光元件以获得高分辨率。
33.在其中一个实施例中，所述光学系统还包括转向棱镜，所述转向棱镜设于所述第二透镜的像侧，所述转向棱镜被配置为能够使光路形成拐角。在光学系统中配置转向棱镜，有利于压缩光学系统的轴向尺寸，同时还有利于缩小光学系统的口径，从而实现小型化设计，另外也有利于大像面特性的实现。
34.一种镜头模组，包括感光元件以及上述任一实施例所述的光学系统，所述感光元件设置于所述光学系统的像侧。在所述镜头模组中采用上述光学系统，能够兼顾广角特性和良好的成像质量。
35.一种内窥镜，包括上述的镜头模组。在所述内窥镜中采用上述镜头模组，能够兼顾广角特性和良好的成像质量，从而有利于对病灶区域进行全面检查，同时有利于提升诊断的准确率。
附图说明
36.图1为本技术第一实施例中的光学系统的结构示意图；
37.图2为本技术第一实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
38.图3为本技术第二实施例中的光学系统的结构示意图；
39.图4为本技术第二实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
40.图5为本技术第三实施例中的光学系统的结构示意图；
41.图6为本技术第三实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
42.图7为本技术第四实施例中的光学系统的结构示意图；
43.图8为本技术第四实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
44.图9为本技术第五实施例中的光学系统的结构示意图；
45.图10为本技术第五实施例中的光学系统的纵向球差图、像散图及畸变图；
46.图11为本技术一实施例中的镜头模组的示意图；
47.图12为本技术一实施例中的内窥镜的示意图。
具体实施方式
48.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。
49.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。
50.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。
51.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。
52.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。
53.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。
54.请参见图1，在本技术的一些实施例中，光学系统100沿光轴110由物侧到像侧依次包括第一透镜l1和第二透镜l2。具体地，第一透镜l1包括物侧面s1及像侧面s2，第二透镜l2包括物侧面s3及像侧面s4。第一透镜l1和第二透镜l2同轴设置，第一透镜l1和第二透镜l2共同的轴线即为光学系统100的光轴110。在一些实施例中，光学系统100还包括位于第二透镜l2像侧的成像面s10，入射光经第一透镜l1和第二透镜l2调节后能够成像于成像面s10。
55.其中，第一透镜l1具有负屈折力，配合第一透镜l1于近光轴110处的凹凹面型，能够有效收集大角度光线，扩大光学系统100的视场角，从而实现广角特性。第二透镜l2具有正屈折力，与第一透镜l1的负屈折力搭配，有利于缩短光学系统100的有效焦距，从而增大光学系统100的景深，进而使得光学系统100能够对更大范围的被摄物实现清晰取像。第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，配合第一透镜l1的像侧面s2的凹面面型，有利于
光线在第一透镜l1和第二透镜l2之间平缓过渡，提升光学系统100的成像质量，同时也有利于降低光学系统100的公差敏感度，提升光学系统100的装配良率。第二透镜l2的像侧面s4于近光轴110处为凸面。
56.在一些实施例中，光学系统100设置有光阑sto，光阑sto可设置于第一透镜l1的物侧或设置于第一透镜l1和第二透镜l2之间，例如，光阑sto设置于第一透镜l1和第二透镜l2之间。
57.在一些实施例中，光学系统100还包括设于第一透镜l1和第二透镜l2之间的转向棱镜l3，转向棱镜l3被配置为能够使光路形成拐角。在光学系统100中配置转向棱镜l3，有利于压缩光学系统100的轴向尺寸，同时还有利于缩小光学系统100的口径，从而实现小型化设计，另外也有利于大像面特性的实现。当然，转向棱镜l3对光路的转向角度不限，只要能够缩短光学系统100的尺寸和口径即可。例如，在一些实施例中，转向棱镜l3可以为直角棱镜，则转向棱镜l3能够将光路偏转90度。具体地，转向棱镜l3沿光路可依次包括第一表面s5、第二表面s6以及第三表面s7，第一表面s5和第三表面s7相互垂直，第二表面s6连接第一表面s5和第三表面s7，第二表面s6与第一表面s5和第三表面s7之间的夹角均可以为45度。其中，第一表面s5可垂直于光轴110。第二透镜l2出射的光线透过第一表面s5后，被第二表面s6反射而转向90度，进而透过第三表面s7到达成像面s10。当然，根据转向角度的不同，转向棱镜l3还能够有其他设置，并且，转向棱镜l3也可以由多个子棱镜构成。
58.在一些实施例中，光学系统100还包括设置于第二透镜l2像侧的红外滤光片l4，红外滤光片l4可设于转向棱镜l3和成像面s10之间。红外滤光片l4可为红外截止滤光片，用于滤除干扰光，防止干扰光到达光学系统100的成像面s10而影响正常成像。
59.在一些实施例中，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面均为非球面。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，光学系统100的各透镜的物侧面和像侧面也可以均为球面。需要注意的是，上述实施例仅是对本技术的一些实施例的举例，在一些实施例中，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。
60.在一些实施例中，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光学系统100的重量并降低生产成本，配合光学系统100的小尺寸以实现光学系统100的轻薄化设计。而采用玻璃材质的透镜使光学系统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，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。
61.需要注意的是，第一透镜l1并不意味着只存在一片透镜，在一些实施例中，第一透镜l1中也可以存在两片或多片透镜，两片或多片透镜能够形成胶合透镜，胶合透镜最靠近物侧的表面可视为物侧面s1，最靠近像侧的表面可视为像侧面s2。或者，第一透镜l1中的各透镜之间并不形成胶合透镜，但各透镜之间的距离相对固定，此时最靠近物侧的透镜的物侧面为物侧面s1，最靠近像侧的透镜的像侧面为像侧面s2。另外，一些实施例中的第二透镜l2中的透镜数量也可大于或等于两片，且任意相邻透镜之间可以形成胶合透镜，也可以为非胶合透镜。
62.进一步地，在一些实施例中，光学系统100满足条件式：2.7≤fno/tan(hfov)≤2.9；其中，fno为光学系统100的光圈数，hfov为光学系统100的最大视场角的一半。具体地，
fno/tan(hfov)可以为：2.705、2.712、2.723、2.738、2.745、2.759、2.769、2.798、2.825或2.888。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的光圈数和视场角，使得光学系统100能够在进光量与视场范围之间取得平衡，有利于提升光学系统100的进光量，从而提升光学系统100成像的相对照度，进而有利于提升光学系统100的成像质量，同时也有利于增大光学系统100的视场角，实现广角特性，从而满足大范围取像的需求，另外还有利于增大光学系统100的景深，使得光学系统100能够对更大范围的被摄物实现清晰取像。
63.具有上述屈折力和面型特征并满足上述条件式，光学系统100能够兼顾广角特性和良好的成像质量，使得光学系统100应用于内窥镜时，能够对病灶区域进行全面检查，也能够提升诊断的准确率。
64.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.7≤|f1/f2|≤0.8；其中，f1为第一透镜l1的有效焦距，f2为第二透镜l2的有效焦距。具体地，|f1/f2|可以为：0.769、0.770、0.771、0.772、0.773、0.775、0.776、0.777、0.779或0.780。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜l1和第二透镜l2的有效焦距的比值，有利于缩短光学系统100的焦距，从而增大光学系统100的景深，使得光学系统100对更大物距范围的被摄物具备良好的成像质量；同时还有利于第一透镜l1有效收集大角度光线以实现广角特性，另外还有利于第二透镜l2的正屈折力有效平衡第一透镜l1的负屈折力，从而有效平衡光学系统100的像差，提升光学系统100的成像质量。
65.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0＜|sag11/sag22|≤0.35；其中，sag11为第一透镜l1的物侧面s1于最大有效口径处的矢高，sag22为第二透镜l2的像侧面s4于最大有效口径处的矢高。具体地，|sag11/sag22|可以为：0.153、0.174、0.192、0.205、0.234、0.247、0.269、0.288、0.305或0.321。满足上述条件式时，能够合理配置第一透镜l1的物侧面s1和第二透镜l2的像侧面s4的矢高的比值，使得第一透镜l1能够有效收集大角度光线，从而实现广角特性，同时也有利于第二透镜l2将光线有效过渡至成像面s10成像，提升成像的相对照度，进而有利于提升光学系统100的成像质量。
66.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.2≤f/ttl≤0.3；其中，f为光学系统100的有效焦距，ttl为第一透镜l1的物侧面s1至光学系统100的成像面s10于光轴110上的距离。具体地，f/ttl可以为：0.300、0.301、0.302、0.303、0.304、0.305、0.306、0.307或0.308。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的有效焦距和光学总长的比值，有利于缩短光学系统100的总长，实现小型化设计，同时还有利于扩大光学系统100的成像面s10尺寸，使得光学系统100能够匹配更大尺寸的感光元件而获得高分辨率，进而提升光学系统100的成像质量。
67.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.85≤imgh/f≤0.9；其中，imgh为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，f为光学系统100的有效焦距。具体地，imgh/f可以为：0.868、0.871、0.875、0.876、0.879、0.882、0.883、0.885、0.889或0.890。满足上述条件式时，能够合理配置光学系统100的半像高与有效焦距的比值，使得光学系统100的视场角不会过大，从而有利于抑制光学系统100的畸变，提升光学系统100的成像质量，同时还有利于缩短光学系统100的有效焦距，从而增加光学系统100的景深，并提升光学系统100对近景的拍摄能力。
68.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：r2/r3≤0.55；其中，r2为第一透镜l1
的像侧面s2于光轴110处的曲率半径，r3为第二透镜l2的物侧面s3于光轴110处的曲率半径。具体地，r2/r3可以为：0.234、0.257、0.289、0.322、0.374、0.398、0.421、0.455、0.493或0.500。满足上述条件式时，能够合理配置光阑sto前后两表面的曲率半径的比值，有利于光线在第一透镜l1和第二透镜l2之间平缓过渡，从而有利于降低光学系统100的像差敏感度，提升光学系统100的成像质量，另外还有利于降低第二透镜l2和第三透镜l3的设计和成型难度，降低光学系统100的公差敏感度，从而提升光学系统100的装配良率。
69.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：|sag11/sa11|≤0.1；其中，sag11为第一透镜l1的物侧面s1于最大有效口径处的矢高，sa11为第一透镜l1的物侧面s1的最大有效半口径。具体地，|sag11/sa11|可以为：0.041、0.045、0.047、0.052、0.063、0.065、0.069、0.073、0.076或0.081。满足上述条件式时，在缩短光学系统100的径向尺寸以实现小型化设计的同时，有利于第一透镜l1有效收集大视场范围内的光线，从而实现光学系统100的广角特性，另外还有利于增大光学系统100的光通量，从而提升光学系统100成像的相对照度。
70.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：0.6≤sa11/imgh≤0.7；其中，imgh为光学系统100的最大视场角所对应的像高的一半，sa11为第一透镜l1的最大有效半口径。具体地，sa11/imgh可以为：0.632、0.634、0.635、0.638、0.639、0.640、0.642、0.645、0.646或0.647。满足上述条件式时，在缩小光学系统100的口径以满足小型化设计的需求的同时，还有利于扩大光学系统100的视场角，实现广角特性，另外还有利于增大光学系统100的成像面s19尺寸，使得光学系统100能够匹配更大尺寸的感光元件以获得高分辨率。
71.在一些实施例中，光学系统100满足条件式：nd1/nd2/nd3＞0；其中，nd1为第一透镜l1的折射率，nd2为第二透镜l2的折射率，nd3为转向棱镜l3的折射率。具体地，nd1/nd2/nd3可以为：0.351。满足上述条件式时，能够扩展第一透镜l1、第二透镜l2和转向棱镜l3的材料组合，有利于光学系统100的生产，也有利于降低光学系统100的制造成本。
72.需要说明的是，在一些实施例中，光学系统100可以匹配具有矩形感光面的感光元件，光学系统100的成像面s10与感光元件的感光面重合。此时，光学系统100成像面s10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fov可以理解为光学系统100对角线方向的最大视场角，imgh可以理解为光学系统100成像面s10上有效像素区域对角线方向的长度的一半。
73.以上的有效焦距数值的参考波长均为520nm，折射率数值的参考波长均为587.56nm。
74.第一实施例
75.请参见图1和图2，图1为第一实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑sto、具有负屈折力的第一透镜l1、具有正屈折力的第二透镜l2以及转向棱镜l3。图2由左至右依次为第一实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图，其中像散图和畸变图的参考波长为520nm，其他实施例相同。
76.第一透镜l1的物侧面s1于近光轴110处为凹面，像侧面s2于近光轴110处为凹面；
77.第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，像侧面s4于近光轴110处为凸面。
78.第一透镜l1和第二透镜l2的物侧面和像侧面均为非球面，其他实施例也相同。
79.第一透镜l1和第二透镜l2的材质均为塑料，其他实施例也相同。
80.另外，光学系统100的各项参数由表1给出。其中，由物面(图未示出)至成像面s10
的各元件依次按照表1从上至下的各元件的顺序排列。表1中的y半径为相应面序号的物侧面或像侧面于光轴110处的曲率半径。面序号s1和面序号s2分别为第一透镜l1的物侧面s1和像侧面s2，即同一透镜中，面序号较小的表面为物侧面，面序号较大的表面为像侧面。第一透镜l1的“厚度”参数列中的第一个数值为该透镜于光轴110上的厚度，第二个数值为该透镜的像侧面至像侧方向的后一表面于光轴110上的距离。
81.需要注意的是，在该实施例及以下各实施例中，光学系统100也可不设置红外滤光片l4，但第二透镜l2的像侧面s4至成像面s10的距离保持不变。
82.在第一实施例中，光学系统100的有效焦距f＝0.57mm，光学总长ttl＝2.595mm，最大视场角fov＝123.238deg，光圈数fno＝5。在第一实施例以及其他实施例中，光学系统100的视场角均大于120deg，光学系统100具备广角特性。
83.各透镜的焦距的参考波长均为520nm，各透镜的折射率和阿贝数的参考波长均为587.56nm，其他实施例也相同。
84.表1
[0085][0086]
进一步地，第一透镜l1的物侧面s1和像侧面s2的非球面系数由表2给出。其中，从上到下的k-a16分别表示非球面系数的类型，其中，k表示圆锥系数，a4表示四次非球面系数，a6表示六次非球面系数，a8表示八次非球面系数，以此类推。另外，非球面系数公式如下：
[0087][0088]
其中，z为非球面上相应点到与表面顶点相切的平面的距离，r为非球面上相应点到光轴110的距离，c为非球面顶点的曲率，k为圆锥系数，ai为非球面面型公式中与第i项高次项相对应的系数。
[0089]
表2
[0090]
面序号s1s2s3s4k8.6149e-01-8.3680e-02-2.9553e 002.7785e 00
a48.8811e 003.6062e-01-9.7918e 001.8420e 01a6-1.8208e 023.7505e 033.3381e 02-4.8862e 02a86.3476e 02-4.0568e 052.5415e 058.2345e 05a103.0340e 042.0823e 07-4.5945e 07-6.8309e 07a12-4.9496e 05-5.6422e 082.9937e 093.0606e 09a143.0453e 067.7953e 09-7.5993e 10-7.0111e 10a16-6.8858e 06-4.3174e 104.9877e 116.4426e 11
[0091]
另外，图2包括光学系统100的纵向球差曲线图(longitudinal spherical aberration)，纵向球差曲线表示不同波长的光线经由镜头后的汇聚焦点偏离，其中，纵坐标表示归一化的由光瞳中心至光瞳边缘的光瞳坐标(normalized pupil coordinator)，横坐标表示焦点偏移，即成像面s10到光线与光轴110交点的距离(单位为mm)。由纵向球差图可知，第一实施例中的各波长光线的汇聚焦点偏离程度趋于一致，成像画面中的弥散斑或色晕得到有效抑制。图2还包括光学系统100的像散曲线图(astigmatic field curves)，其中，横坐标表示焦点偏移，纵坐标表示视场角，单位为deg，且像散曲线图中的s曲线代表520nm下的弧矢场曲，t曲线代表520nm下的子午场曲。由图中可知，光学系统100的场曲较小，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。图2还包括光学系统100的畸变曲线图(distortion)，畸变曲线表示不同视场角对应的畸变大小值，其中，横坐标表示畸变值，单位为％，纵坐标表示视场角，单位为deg。由图中可知，由主光束引起的图像变形较小，系统的成像质量优良。
[0092]
第二实施例
[0093]
请参见图3和图4，图3为第二实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑sto、具有负屈折力的第一透镜l1、具有正屈折力的第二透镜l2以及转向棱镜l3。图4由左至右依次为第二实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0094]
第一透镜l1的物侧面s1于近光轴110处为凹面，像侧面s2于近光轴110处为凹面；
[0095]
第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，像侧面s4于近光轴110处为凸面。
[0096]
另外，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。
[0097]
表3
[0098][0099]
进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表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。
[0100]
表4
[0101][0102]
另外，由图4中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。
[0103]
第三实施例
[0104]
请参见图5和图6，图5为第三实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑sto、具有负屈折力的第一透镜l1、具有正屈折力的第二透镜l2以及转向棱镜l3。图6由左至右依次为第三实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0105]
第一透镜l1的物侧面s1于近光轴110处为凹面，像侧面s2于近光轴110处为凹面；
[0106]
第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，像侧面s4于近光轴110处为凸面。
[0107]
另外，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。
[0108]
表5
[0109][0110]
进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表6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。
[0111]
表6
[0112]
面序号s1s2s3s4k1.1638e 01-4.4124e-012.0003e 001.9309e 00a48.3316e-013.0403e 00-1.2077e 011.1628e 01a6-2.1185e 024.0050e 031.6819e 03-3.6432e 02a86.8567e 02-4.5817e 059.5729e 047.0606e 05a103.3937e 042.3001e 07-3.9779e 07-6.2353e 07a12-5.2970e 05-6.1109e 083.3762e 092.8244e 09a143.1451e 068.2726e 09-1.1727e 11-6.3346e 10a16-6.8992e 06-4.5476e 101.5612e 125.5265e 11
[0113]
另外，由图6中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。
[0114]
第四实施例
[0115]
请参见图7和图8，图7为第四实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑sto、具有负屈折力的第一透镜l1、具有正屈折力的第二透镜l2以及转向棱镜l3。图8由左至右依次为第四实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0116]
第一透镜l1的物侧面s1于近光轴110处为凹面，像侧面s2于近光轴110处为凹面；
[0117]
第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，像侧面s4于近光轴110处为凸面。
[0118]
另外，光学系统100的各项参数由表7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。
[0119]
表7
[0120][0121]
进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表8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。
[0122]
表8
[0123]
面序号s1s2s3s4k-1.7993e 00-3.5417e-016.2643e 001.8254e 00a41.0024e 013.3627e 00-1.0848e 011.2465e 01a6-2.1412e 023.9986e 051.5687e 01-3.9286e 03a86.9269e 02-4.5478e 051.0017e 057.1229e 05a103.4524e 052.3163e 07-3.8683e 07-6.2051e 07a12-5.3083e 05-6.1274e 083.3826e 092.8961e 09a143.1501e 068.2240e 09-1.2074e 11-6.3702e 10a16-6.9134e 06-4.4272e 101.5209e 125.6132e 11
[0124]
另外，由图8中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。
[0125]
第五实施例
[0126]
请参见图9和图10，图9为第五实施例中的光学系统100的结构示意图，光学系统100由物侧至像侧依次包括光阑sto、具有负屈折力的第一透镜l1、具有正屈折力的第二透镜l2以及转向棱镜l3。图10由左至右依次为第五实施例中光学系统100的纵向球差、像散及畸变的曲线图。
[0127]
第一透镜l1的物侧面s1于近光轴110处为凹面，像侧面s2于近光轴110处为凹面；
[0128]
第二透镜l2的物侧面s3于近光轴110处为凸面，像侧面s4于近光轴110处为凸面。
[0129]
另外，光学系统100的各项参数由表9，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。
[0130]
表9
[0131][0132]
进一步地，光学系统100各透镜像侧面或物侧面的非球面系数由表10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。
[0133]
表10
[0134]
面序号s1s2s3s4k2.5754e 00-2.1356e 001.5002e 011.2564e-01a48.6122e 004.2878e 00-1.0385e 011.7496e 01a6-1.8139e 023.8368e 032.7686e 02-4.4594e 08a86.1030e 02-4.2402e 052.3383e 057.5899e 05a103.1937e 042.2058e 08-4.4218e 07-6.3270e 07a12-5.1796e 05-6.0031e 083.0723e 092.8463e 09a143.1769e 068.3247e 09-8.6648e 10-5.9689e 09a16-7.1532e 06-4.6199e 107.3978e 115.9982e 11
[0135]
另外，由图10中的像差图可知，光学系统100的纵向球差、像散和畸变均得到良好的控制，从而该实施例的光学系统100拥有良好的成像品质。
[0136]
以上实施例还满足以下表11的数据，满足以下数据所能够获得的效果可由上述记载得到。
[0137]
表11
[0138] 第一实施例第二实施例第三实施例第四实施例第五实施例fno/tan(hfov)2.7052.8882.8882.8882.888|f1/f2|0.7540.7540.7690.7730.780|sag11/sag22|0.3210.2790.1530.2960.321f/ttl0.2200.2140.2170.2160.220imgh/f0.8780.8900.8820.8740.868r2/r30.2400.5000.3170.3060.234
|sag11/sa11|0.0810.0750.0410.0750.081sa11/imgh0.6390.6450.6320.6440.647nd1/nd2/nd30.6510.6510.6510.6510.651
[0139]
请参见图11，在一些实施例中，光学系统100可与感光元件210组装形成镜头模组200。此时，感光元件210的感光面与光学系统100的成像面s10重合。镜头模组200可应用于内窥镜的物镜中，用于获取病灶区域的图像。具体地，感光元件210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)。在镜头模组200中采用上述光学系统100，能够兼顾广角特性和良好的成像质量。
[0140]
请参见图11和图12，在一些实施例中，镜头模组200可应用于内窥镜300中，内窥镜300包括壳体310，镜头模组200设置于壳体310。具体地，内窥镜300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300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300，内窥镜300可以为硬管内窥镜或软管内窥镜。壳体310可以为内窥镜物镜的镜筒。在内窥镜300中采用上述镜头模组200，能够兼顾广角特性和良好的成像质量，从而有利于对病灶区域进行全面检查，同时有利于提升诊断的准确率。
[0141]
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。
[0142]
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。