CN115421283B - 内窥镜镜头 - Google Patents

内窥镜镜头 Download PDF

Info

Publication number
CN115421283B
CN115421283B CN202211292373.1A CN202211292373A CN115421283B CN 115421283 B CN115421283 B CN 115421283B CN 202211292373 A CN202211292373 A CN 202211292373A CN 115421283 B CN115421283 B CN 115421283B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
endoscope
endoscope lens
conditional expression
denotes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202211292373.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115421283A (zh
Inventor
章彬炜
桂嘉乐
曾昊杰
王卓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Original Assignee
Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd filed Critical Jiangxi Lianyi Optics Co Ltd
Priority to CN202211292373.1A priority Critical patent/CN115421283B/zh
Publication of CN115421283A publication Critical patent/CN115421283A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115421283B publication Critical patent/CN115421283B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/18—Optical objectives specially designed for the purposes specified below with lenses having one or more non-spherical faces, e.g. for reducing geometrical aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2423—Optical details of the distal end
    • G02B23/243—Objectives for endoscopes

Abstract

本发明公开了一种内窥镜镜头，该内窥镜镜头沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜；光阑；具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面为凸面，所述第三透镜的像侧面为凸面；其中，所述内窥镜镜头的光学总长TTL≤1.75mm，所述内窥镜镜头对角线方向的最大视场角FOV≥130°。本发明提供的内窥镜镜头具有视场角大、尺寸小、重量轻、景深大的优点。

Description

内窥镜镜头
技术领域
本发明涉及光学成像镜头技术领域，特别是涉及一种内窥镜镜头。
背景技术
近年来，随着医疗领域的快速发展，社会对医疗设备的要求也日益提高，特别是对搭载于医疗检测设备上的摄像头的性能要求越来越高。例如为了更灵活且更全面的进入人体采集图像，一般会采用内窥镜等携带摄像镜头的医疗设备，进行胃肠道、胰腺、胆道、呼吸道等各类腔内疾病的检查，以便确定人体内部结构或观察病理状态。
当前市面上，内窥镜镜头普遍存在尺寸过大、视场角小以及景深不够大的问题，如：尺寸过大会导致在使用内窥镜时给人体带来不适感，视场角小会导致内窥镜镜头观察范围不够大，景深小会影响内窥镜镜头的观察深度。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种内窥镜镜头。
本发明实施例通过以下技术方案实现上述发明目的。
本发明提供了一种内窥镜镜头，共三片透镜，沿光轴从物侧到成像面依次包括：具有负光焦度的第一透镜；光阑；具有负光焦度的第二透镜，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；具有正光焦度的第三透镜，其物侧面和像侧面均为凸面；其中，所述内窥镜镜头的光学总长TTL≤1.75mm。
相较于现有技术，本发明提供的内窥镜镜头，通过采用三片具有特定屈折力的镜片，且采用特定的光焦度组合及面型搭配，在满足大视场角的同时在一定程度上减小了镜头尺寸以及增大了镜头景深，满足内窥镜检测范围和观测深度的需求。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。
图1为本发明第一实施例的内窥镜镜头的结构示意图。
图2为本发明第一实施例的内窥镜镜头的场曲曲线图。
图3为本发明第一实施例的内窥镜镜头的畸变曲线图。
图4为本发明第一实施例的内窥镜镜头的轴上点球差色差曲线图。
图5 为本发明第二实施例的内窥镜镜头的结构示意图。
图6 为本发明第二实施例的内窥镜镜头的场曲曲线图。
图7 为本发明第二实施例的内窥镜镜头的畸变曲线图。
图8 为本发明第二实施例的内窥镜镜头的轴上点球差色差曲线图。
图9 为本发明第三实施例的内窥镜镜头的结构示意图。
图10 为本发明第三实施例的内窥镜镜头的场曲曲线图。
图11 为本发明第三实施例的内窥镜镜头的畸变曲线图。
图12 为本发明第三实施例的内窥镜镜头的轴上点球差色差曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明实施例提出一种内窥镜镜头，沿光轴从物侧到成像面依次包括：第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜以及滤光片。
其中，第一透镜具有负光焦度；第二透镜具有负光焦度，其物侧面为凸面、像侧面为凹面；第三透镜具有正光焦度，其物侧面和像侧面均为凸面。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.6mm＜BFL＜0.7mm；（1）
0.35<BFL/TTL<0.45； （2）
其中，BFL表示所述第三透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长。满足上述条件式（1）和（2），通过合理地设置内窥镜镜头的光学后焦距，可以有效地控制镜头总长，减小镜头体积，实现镜头的小型化。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0＜(f2/F#)+f＜0.5；（3）
其中，f表示所述内窥镜镜头的有效焦距，F#表示所述内窥镜镜头的光圈数。满足上述条件式（3），可以保证内窥镜镜头有足够大的景深范围，本发明所述的内窥镜镜头在物距为10mm时，可在5mm~168mm范围内清晰成像，实现增大镜头在使用过程中的观察深度与检测范围的目的。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.69＜D1/2*IH＜0.91；（4）
其中，D1表示所述第一透镜的有效直径，IH表示所述内窥镜镜头的半像高。满足上述条件式（4），可以控制内窥镜镜头中第一透镜的口径，有利于增大镜头的视场角，扩大镜头的成像范围。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.008 mm/°＜IH/ Semi-FOV＜0.009 mm/°；（5）
其中，IH表示所述内窥镜镜头的半像高，Semi-FOV表示所述内窥镜镜头的最大视场角的一半。满足上述条件式（5），可通过控制畸变来提高内窥镜镜头的边缘解像能力，提升镜头的成像品质。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.004 mm/°<f/ Semi-FOV<0.007 mm/°；（6）
其中，f表示所述内窥镜镜头的有效焦距，Semi-FOV表示所述内窥镜镜头的最大视场角的一半。满足上述条件式（6），能够保证镜头具有较大的视场角，能够较好地均衡高像素和大视场角。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.006 mm/° <DM11/Semi-FOV<0.008 mm/°； ( 7 )
其中，DM11表示所述第一透镜物侧面的最大有效半口径，Semi-FOV表示所述内窥镜镜头最大视场角的一半。满足上述条件式（7），能够合理的控制头部镜片的口径，有利于增大内窥镜镜头的视场角，同时有利于控制第二透镜及第三透镜的口径，实现内窥镜镜头的小型化。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
TTL/Dmax＜2.1；( 8 )
其中，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长，Dmax 表示所述内窥镜镜头中的最大透镜口径。满足上述条件式（8），在保证有足够大的视场角的条件下，缩小光学总长和最大透镜口径的比值，可以保证内窥镜镜头口径不大于1.0mm，长度不大于1.75mm，实现镜头的小型化。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
3.9<TTL/f<5.3；（9）
1.3＜IH/f＜1.7；（10）
其中，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长，f表示所述内窥镜镜头的有效焦距，IH表示所述内窥镜镜头的半像高。满足上述条件式（9）和（10），可以通过合理控制内窥镜镜头的尺寸，同时保证内窥镜镜头小型化和成像要求。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.15mm＜AT12＜0.37mm； （11）
0.01mm＜AT23＜0.05mm； （12）
0.9＜CT1/CT2＜2.8； （13）
其中，AT12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，AT23表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度。满足上述条件式（11）至（13），有助于实现内窥镜镜头的小型化，以及有利于镜片成型和确保产品良率。
在一些实施方式中，所述内窥镜镜头对角线方向的最大视场角FOV≥130°，所述内窥镜镜头的光学总长TTL≤1.75mm。本发明提供的内窥镜镜头具有较大的视场角和较小的光学总长，能够保证内窥镜镜头的观测范围和实现内窥镜镜头的小型化。
作为一种实施方式，所述内窥镜镜头采用三片塑胶镜片的搭配结构，用以在实现内窥镜镜头的广角化、小型化的同时，还能够保证镜头具有景深大的特点。更优的，第一透镜、第二透镜以及第三透镜均采用塑胶非球面镜片。采用非球面镜片，可以有效降低制造成本，减轻重量，提供更高性价比的光学性能产品。
下面分多个实施例对本发明进行进一步的说明。在各个实施例中，内窥镜镜头中的各个透镜的厚度、曲率半径、材料选择部分有所不同，具体不同可参见各实施例的参数表。下述实施例仅为本发明的较佳实施方式，但本发明的实施方式并不仅仅受下述实施例的限制，其他的任何未背离本发明创新点所作的改变、替代、组合或简化，都应视为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
在本发明各个实施例中，各个透镜的非球面面型均满足如下方程式：
Figure 494503DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢高，c为表面的近轴曲率，k为二次曲面系数，A2i为第2i阶的非球面面型系数。
第一实施例
请参阅图1，所示为本发明第一实施例提供的内窥镜镜头100的结构示意图，该内窥镜镜头100沿近光轴方向从物侧到成像面S9依次包括：第一透镜L1、光阑ST、第二透镜L2、第三透镜L3以及滤光片G1。具体的，第一透镜L1具有负光焦度，其物侧面S1为凸面、像侧面S2为凹面；第二透镜L2具有负光焦度，其物侧面S3为凸面、像侧面S4为凹面；第三透镜L3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面、像侧面S6为凸面；滤光片G1的物侧面为S7、像侧面为S8。其中，第一透镜L1、第二透镜L2以及第三透镜L3均为塑胶非球面镜片。
本实施例提供的内窥镜镜头100中各个镜片的相关参数如表1所示。
表1
Figure 677223DEST_PATH_IMAGE003
本实施例中的内窥镜镜头100的各非球面的面型系数如表2所示。
表2
Figure 863485DEST_PATH_IMAGE005
在本实施例中，内窥镜镜头100的场曲、畸变、轴上点球差色差的曲线图分别如图2、图3、图4所示。由图2至图4可以看出，场曲控制在±0.35mm以内，光学畸变控制在±23%以内，最短波长470nm与最大波长650nm轴向色差控制在±0.02mm以内并且在0pipul处差值控制在±0.01mm以内，说明内窥镜镜头100的场曲、畸变和色差都被良好地校正。
第二实施例
本实施例提供的内窥镜镜头200的结构示意图请参阅图5，本实施例中的内窥镜镜头200与第一实施例中的内窥镜镜头100的结构大抵相同，不同之处主要在于第一透镜的物侧面S1为凹面。
本实施例提供的内窥镜镜头200中各个镜片的相关参数如表3所示。
表3
Figure 789852DEST_PATH_IMAGE007
本实施例中的内窥镜镜头200的各非球面的面型系数如表4所示。
表4
Figure DEST_PATH_IMAGE009
在本实施例中，内窥镜镜头200的场曲、畸变、轴上点球差色差曲线图分别如图6、图7、图8所示。由图6至图8可以看出，场曲控制在±0.05mm以内，光学畸变控制在±22%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.01mm以内并且在0pipul处差值控制在±0.003mm以内，说明内窥镜镜头200的畸变和色差都被良好地校正。
第三实施例
本实施例提供的内窥镜镜头300的结构示意图请参阅图9，本实施例中的内窥镜镜头300的结构与第一实施例中的内窥镜镜头100的结构大抵相同，不同之处主要在于第一透镜的物侧面S1为凹面，第一透镜的像侧面S2为凸面。
本实施例提供的内窥镜镜头300中各个镜片的相关参数如表5所示。
表5
Figure 525596DEST_PATH_IMAGE010
本实施例中的内窥镜镜头300的各非球面的面型系数如表6所示。
表6
Figure 613638DEST_PATH_IMAGE012
在本实施例中，内窥镜镜头300的场曲、畸变、轴上点球差色差曲线图分别如图10、图11、图12所示。由图10至图12可以看出，场曲控制在±0.04mm以内，光学畸变控制在±35%以内，最短波长与最大波长轴向色差控制在±0.01mm以内并且在0pipul处差值控制在±0.003mm以内，说明内窥镜镜头300的畸变和色差都被良好地校正。
表7是上述三个实施例对应的光学特性，主要包括有效焦距f、光学总长TTL、视场角FOV及半像高IH，以及与上述每个条件式对应的数值。
表7
Figure 287196DEST_PATH_IMAGE014
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本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。

Claims (9)

1.一种内窥镜镜头，共三片透镜，其特征在于，沿光轴从物侧到成像面依次包括：
具有负光焦度的第一透镜；
光阑；
具有负光焦度的第二透镜，所述第二透镜的物侧面为凸面，所述第二透镜的像侧面为凹面；
具有正光焦度的第三透镜，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为凸面；
其中，所述内窥镜镜头的光学总长TTL≤1.75mm；
所述内窥镜镜头的有效焦距f与工作F数F#满足条件式：0＜(f2/F#)+f＜0.5。
2.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.6mm＜BFL＜0.7mm；
0.35<BFL/TTL<0.45；
其中，BFL表示所述第三透镜的像侧面至成像面在光轴上的距离，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长。
3.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.69＜D1/2*IH＜0.91；
其中，D1表示所述第一透镜的有效直径，IH表示所述内窥镜镜头的半像高。
4.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.008mm/°＜IH/Semi-FOV＜0.009mm/°；
其中，IH表示所述内窥镜镜头的半像高，Semi-FOV表示所述内窥镜镜头最大视场角的一半。
5.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.004mm/°<f/Semi-Fov<0.007mm/°；
其中，f表示所述内窥镜镜头的有效焦距，Semi-Fov表示所述内窥镜镜头最大视场角的一半。
6.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.006mm/°<DM11/Semi-Fov<0.008mm/°；
其中，DM11表示所述第一透镜物侧面的最大有效半口径，Semi-Fov表示所述内窥镜镜头最大视场角的一半。
7.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
TTL/Dmax＜2.1
其中，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长，Dmax表示所述内窥镜镜头中的最大透镜口径。
8.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
3.9<TTL/f<5.3；
1.3＜IH/f＜1.7；
其中，TTL表示所述内窥镜镜头的光学总长，f表示所述内窥镜镜头的有效焦距，IH表示所述内窥镜镜头的半像高。
9.根据权利要求1所述的内窥镜镜头，其特征在于，所述内窥镜镜头满足以下条件式：
0.15mm＜AT12＜0.37mm；
0.01mm＜AT23＜0.05mm；
0.9＜CT1/CT2＜2.8；
其中，AT12表示所述第一透镜与所述第二透镜在光轴上的空气间隔，AT23表示所述第二透镜与所述第三透镜在光轴上的空气间隔，CT1表示所述第一透镜的中心厚度，CT2表示所述第二透镜的中心厚度。
CN202211292373.1A 2022-10-21 2022-10-21 内窥镜镜头 Active CN115421283B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211292373.1A CN115421283B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 内窥镜镜头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211292373.1A CN115421283B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 内窥镜镜头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115421283A CN115421283A (zh) 2022-12-02
CN115421283B true CN115421283B (zh) 2023-02-10

Family

ID=84208211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211292373.1A Active CN115421283B (zh) 2022-10-21 2022-10-21 内窥镜镜头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115421283B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116736493B (zh) * 2023-08-14 2024-01-09 江西联昊光电有限公司 光学镜头

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365535A (ja) * 2001-06-08 2002-12-18 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡対物レンズ
JP6118963B1 (ja) * 2016-05-12 2017-04-26 ナルックス株式会社 撮像光学系
CN113671667A (zh) * 2021-05-18 2021-11-19 苏州马谷光学有限公司 一种超广角红外共焦镜头

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6873741B2 (ja) * 2017-02-24 2021-05-19 オリンパス株式会社 撮像装置
JP2018180422A (ja) * 2017-04-20 2018-11-15 オリンパス株式会社 撮像装置
CN109752828B (zh) * 2019-03-28 2021-12-10 贵州旭业光电有限公司 用于红外光成像的光学镜头及医疗设备

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002365535A (ja) * 2001-06-08 2002-12-18 Olympus Optical Co Ltd 内視鏡対物レンズ
JP6118963B1 (ja) * 2016-05-12 2017-04-26 ナルックス株式会社 撮像光学系
CN113671667A (zh) * 2021-05-18 2021-11-19 苏州马谷光学有限公司 一种超广角红外共焦镜头

Also Published As

Publication number Publication date
CN115421283A (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI437311B (zh) 影像拾取鏡組
KR101834728B1 (ko) 촬영 렌즈 광학계
TWI421557B (zh) 攝像透鏡系統
US8385008B2 (en) Optical lens system with a wide field of view
TWI361914B (en) Optical lens system for taking image
TWI449945B (zh) 拾像光學鏡頭
JP6177747B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
CN116009221B (zh) 光学镜头及摄像模组
KR20140089007A (ko) 촬영 렌즈 광학계
TWI426316B (zh) 光學攝影系統
JP2006162829A (ja) 広角撮像レンズ及び撮像装置
CN116009220B (zh) 光学镜头及摄像模组
JP2005345919A (ja) 撮像レンズ
KR101553835B1 (ko) 대구경 표준 렌즈
CN115421283B (zh) 内窥镜镜头
CN116009214A (zh) 光学镜头及摄像模组
JP6313173B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
JP5806737B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
JP5778280B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
TWI442128B (zh) 薄型化攝影透鏡組
JP5807066B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
JP2005202019A (ja) 撮像レンズ
CN117555116B (zh) 光学镜头及摄像模组
CN117492182B (zh) 光学镜头及摄像模组
CN117406410B (zh) 光学镜头及摄像模组

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant