CN107544127A - 一种内窥镜成像镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内窥镜成像镜头,包括沿光轴由其物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片及具有负光焦度的第五镜片;所述成像镜头满足如下条件式:TTL/L5>1.15;R5/F3>R1/F1>0;R6/F3<R2/F1<0;|R3/F2|<|R7/F4|;|R4/F2|<|R8/F4|。本发明通过上述条件式限定成像镜头,使得低长度、小直径的成像镜头也能够具有较高的成像品质,其有利于提高腔体内手术成功的几率。
Description
技术领域
本发明涉及成像技术,尤其是涉及一种内窥镜成像镜头。
背景技术
内窥镜主要用于人体内病变的观察及为体内手术提供视野,随着医疗创口的日益小型化,其对内窥镜镜头的小型化要求也日益苛刻,其需要低长度、小直径的成像镜头,进而最小化内窥镜镜头的体积。目前,现有低长度、小直径的内窥镜镜头的成像品质较低,无法满足手术中对其成像清晰度的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足,提出一种低长度、小直径且具有高成像品质的内窥镜成像镜头。
为达到上述技术目的,本发明的技术方案提供一种内窥镜成像镜头,包括沿光轴由其物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片及具有负光焦度的第五镜片;所述成像镜头满足如下条件式:
TTL/L5>1.15;R5/F3>R1/F1>0;R6/F3<R2/F1<0;|R3/F2|<|R7/F4|;|R4/F2|<|R8/F4|;
其中,TTL为成像镜头的总长度,L5为第五镜片的直径,R1为第一镜片的物侧面的曲率半径,R2为第一镜片的像侧面的曲率半径,R3为第二镜片的物侧面的曲率半径,R4为第二镜片的像侧面的曲率半径,R5为第三镜片的物侧面的曲率半径,R6为第三镜片的像侧面的曲率半径,R7为第四镜片的物侧面的曲率半径,R8为第四镜片的像侧面的曲率半径,F1为第一镜片的焦距,F2为第二镜片的焦距,F3为第三镜片的焦距,F4为第四镜片的焦距。
与现有技术相比,本发明通过上述条件式限定成像镜头,使得低长度、小直径的成像镜头也能够具有较高的成像品质,其有利于提高腔体内手术成功的几率。
附图说明
图1是本发明的内窥镜成像镜头的光学结构示意图;
图2是本发明的内窥镜成像镜头的较佳实施例的球差特性曲线图;
图3是本发明的内窥镜成像镜头的较佳实施例的场曲特性曲线图;
图4是本发明的内窥镜成像镜头的较佳实施例的畸变特性曲线图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,本发明提供了一种内窥镜成像镜头100,包括沿光轴由其物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一镜片11、具有负光焦度的第二镜片12、具有正光焦度的第三镜片13、具有正光焦度的第四镜片14及具有负光焦度的第五镜片15。
第一镜片11具有相对物体一侧的第一表面S1和相对成像一侧的第二表面S2,且第一表面S1和第二表面S2均为外凸非球面;第二镜片12具有相对物体一侧的第三表面S3和相对成像一侧的第四表面S4,且第三表面S3为外凸非球面,第四表面S4为内凹非球面;第三镜片13具有相对物体一侧的第五表面S5和相对成像一侧的第六表面S6,且第五表面S5和第六表面S6均为外凸非球面;第四镜片14具有相对物体一侧的第七表面S7和相对成像一侧的第八表面S8,第七表面S7为内凹非球面,第八表面S8为外凸非球面;第五镜片15具有相对物体一侧的第九表面S9和相对成像一侧的第十表面S10,第九表面S9和第十表面S10均为内凹非球面,且第十表面S10呈弓形非球面。
成像时,光线自物体一侧依次进入第一镜片11、第二镜片12、第三镜片13、第四镜片14和第五镜片15并成像于成像面200。
所述成像镜头100满足如下条件式:
①TTL/L5>1.15;
其中,TTL为成像镜头100的总长度,L5为第五镜片15的直径。
条件式①限定了第五镜片15的直径和成型镜头的总长度,进而限定了成像镜头100的体积,其利于成型镜头的小型化。
所述成像镜头100满足如下条件式:
②R5/F3>R1/F1>0;③R6/F3<R2/F1<0;④|R3/F2|<|R7/F4|;⑤|R4/F2|<|R8/F4|;
其中,R1为第一镜片11的物侧面的曲率半径,R2为第一镜片11的像侧面的曲率半径,R3为第二镜片12的物侧面的曲率半径,R4为第二镜片12的像侧面的曲率半径,R5为第三镜片13的物侧面的曲率半径,R6为第三镜片13的像侧面的曲率半径,R7为第四镜片14的物侧面的曲率半径,R8为第四镜片14的像侧面的曲率半径,F1为第一镜片11的焦距,F2为第二镜片12的焦距,F3为第三镜片13的焦距,F4为第四镜片14的焦距。
条件式②~⑤,使得成像镜头100的光焦度分配更佳,具有较好的像差补正效果,其利于提高成像品质。
所述成像镜头100还满足如下条件式:
⑥D12<DS3;⑦D23/DS6<2.57;⑧D34/DS7<1.89;⑨0.27<D45/DS9<0.33;⑩0.37<D2/LS4<0.45;
其中,D12为沿光轴由第一镜片11的像侧面至第二镜片12的物侧面之间的距离,DS3为第二镜片12的物侧面的曲面横向高度,D23为沿光轴由第二镜片12的像侧面至第三镜片13的物侧面之间的距离,DS6为第三镜片13的像侧面的曲面横向高度,D34为沿光轴由第三镜片13的像侧面至第四镜片14的物侧面之间的距离,DS7为第四镜片14的物侧面的曲面横向高度,D45为沿光轴由第四镜片14的像侧面至第五镜片15的物侧面之间的距离,DS9为第五镜片15的物侧面的曲面横向高度,D2为沿光轴由第四镜片14的物侧面至其像侧面之间的距离,LS4为第二镜片12的像侧面的曲面纵向高度。
条件式⑥~⑩,其可使得成像镜头100具有较佳的像差补正效果,并使得成像镜头100维持较低的色差和较高的分辨率,保证其高成像品质。同时,条件式⑥~⑨可限定第一镜片11、第二镜片12、第三镜片13、第四镜片14及第五镜片15之间的距离,其有利于缩短整个成像镜头100的长度。
以下根据上述条件式①~⑩并结合附表进一步说明成像镜头100。其中,R为对应表面的曲率半径,D为对应表面沿光轴至相邻像侧表面的距离,Nd为对应镜片的折射率,Vd为对应镜片的阿贝数。其中,本实施例成像镜头100满足下列表1、表2中的条件。
表1
其中,由于第一表面S1、第二表面S2、第三表面S3、第四表面S4、第五表面S5、第六表面S6、第七表面S7、第八表面S8、第九表面S9及第十表面S10均为非球面,其面型均可用以下公式表示:
其中,z是沿光轴方向在高度为h的位置以表面顶点作参考距光轴的位移值,c是曲率半径,h为镜片高度,k为圆锥定数(Coin Constant),A为四次的非球面系数(4th orderAsphericalCoefficient),B为六次的非球面系数(6th order AsphericalCoefficient),C为八次的非球面系数(8th order AsphericalCoefficient),D为十次的非球面系数(10thorder AsphericalCoefficient),E为十二次的非球面系数(12th orderAsphericalCoefficient)。
本实施例的成像镜头100的非球面系数如下表所示:
表2
如图1所示,本实施例的第一镜片11、第二镜片12、第三镜片13、第四镜片14及第五镜片15的相关参数如下所示:TTL=5.4288mm,L5=4.4464mm,D12=0.0718mm,D23=0.2409mm,D34=0.5016mm,D45=1520mm,DS3=0..806mm,DS6=0.0980mm,DS7=0.5012mm,DS9=0.5120mm,LS4=0.9951mm。
如图2~4所示,其为本实施例成像镜头100的球差、场曲及畸变曲线图。具体的,图2中的五条曲线分别针对F线(波长为482nm)、d线(578nm)、c线(波长656nm)、g线(波长548nm)、e线(波长422nm),而根据图2的像差值曲线可以看出,本实施例的成像镜头100对可见光(波长范围在400~700nm)产生的球面像差可控制在(-0.04mm,0.03mm)范围内;图3中的S(子午场曲值)和T(弧矢场曲值)均控制在(-0.01mm,0.02mm)范围内;图4中的畸变率控制在(-0.1%,0.3%)范围内。由上可知,本实施例的成像镜头100的像差、场曲、畸变都能被很好的校正。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种内窥镜成像镜头,其特征在于,包括沿光轴由其物侧至像侧依次设置的具有正光焦度的第一镜片、具有负光焦度的第二镜片、具有正光焦度的第三镜片、具有正光焦度的第四镜片及具有负光焦度的第五镜片;所述成像镜头满足如下条件式:
TTL/L5>1.15;R5/F3>R1/F1>0;R6/F3<R2/F1<0;|R3/F2|<|R7/F4|;|R4/F2|<|R8/F4|;
其中,TTL为成像镜头的总长度,L5为第五镜片的直径,R1为第一镜片的物侧面的曲率半径,R2为第一镜片的像侧面的曲率半径,R3为第二镜片的物侧面的曲率半径,R4为第二镜片的像侧面的曲率半径,R5为第三镜片的物侧面的曲率半径,R6为第三镜片的像侧面的曲率半径,R7为第四镜片的物侧面的曲率半径,R8为第四镜片的像侧面的曲率半径,F1为第一镜片的焦距,F2为第二镜片的焦距,F3为第三镜片的焦距,F4为第四镜片的焦距。
2.根据权利要求1所述的内窥镜成像镜头,其特征在于,所述成像镜头满足如下条件式:
D12<DS3;D23/DS6<2.57;
其中,D12为沿光轴由第一镜片的像侧面至第二镜片的物侧面之间的距离,DS3为第二镜片的物侧面的曲面横向高度,D23为沿光轴由第二镜片的像侧面至第三镜片的物侧面之间的距离,DS6为第三镜片的像侧面的曲面横向高度。
3.根据权利要求2所述的内窥镜成像镜头,其特征在于,所述成像镜头满足如下条件式:
D34/DS7<1.89;
其中,D34为沿光轴由第三镜片的像侧面至第四镜片的物侧面之间的距离,DS7为第四镜片的物侧面的曲面横向高度。
4.根据权利要求3所述的内窥镜成像镜头,其特征在于,所述成像镜头满足如下条件式:
0.27<D45/DS9<0.33;
其中,D45为沿光轴由第四镜片的像侧面至第五镜片的物侧面之间的距离,DS9为第五镜片的物侧面的曲面横向高度。
5.根据权利要求4所述的内窥镜成像镜头,其特征在于,所述成像镜头满足如下条件式:
0.37<D2/LS4<0.45;
其中,D2为沿光轴由第四镜片的物侧面至其像侧面之间的距离,LS4为第二镜片的像侧面的曲面纵向高度。
6.根据权利要求1所述的内窥镜成像镜头,其特征在于,所述第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片及第五镜片均为非球面镜片。
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