CN116300044A - 一种内窥镜物镜变焦光学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内窥镜物镜变焦光学系统，包括第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组、平板滤光片，所述第一固定透镜组为负光焦度，所述变焦透镜组为正光焦度，所述第二固定透镜组为正光焦度，所述第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组、平板滤光片沿光学镜头的光轴从物方至像方依次布置，通过所述变焦透镜组通过沿光学镜头的光轴移动来实现在不改变系统光学总长情况下的光学变焦。本发明在近距离观察和常规观察时视场角都大于150°，使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且光学总长短，镜片数少。

Description

一种内窥镜物镜变焦光学系统

技术领域

本发明涉及内窥镜技术领域，尤其涉及一种内窥镜物镜变焦光学系统。

背景技术

内窥镜已经广泛应用于医疗和工业领域，能够探测常规拍摄设备无法触及的部位，如人体内部腔道等。内窥镜观测通常需要在一个大的景深范围内进行清晰成像。一般来说，镜头的光学镜片选定、工作场景也确定后，由镜头的F数和成像传感器的像元尺寸共同决定景深大小。像元尺寸越大，景深越大。F数越大，景深越大。但是对于某些狭小腔道，通常需要高像素数、小像元尺寸的图像传感器，这又直接要求F数减小以提高镜头的像方分辨率，最终的结果就是景深减小。因此，光学变焦和调焦就成为一种必要的手段。而现有的变焦内窥镜存在镜片数多，光学总长较长的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种内窥镜物镜变焦光学系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种内窥镜物镜变焦光学系统，包括第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组、平板滤光片，所述第一固定透镜组为负光焦度，所述变焦透镜组为正光焦度，所述第二固定透镜组为正光焦度，所述第一固定透镜组、变焦透镜组、第二固定透镜组、平板滤光片沿光学镜头的光轴从物方至像方依次布置，通过所述变焦透镜组通过沿光学镜头的光轴移动来实现在不改变系统光学总长情况下的光学变焦。

优选的，所述第一固定透镜组包含第一透镜和第二透镜，所述变焦透镜组包含第三透镜和第四透镜，所述第二固定透镜组包含第五透镜、第六透镜和第七透镜，所述平板滤光片为红外截止滤光片，所述第一透镜为平面朝向物方的平凹负透镜，所述第二透镜为非球面正透镜，所述第三透镜为非球面负透镜，所述第四透镜为平面朝向物方的平凸正透镜，所述第五透镜为非球面负透镜，所述第六透镜为双凸正透镜，所述第七透镜为凹面朝向物方的弯月负透镜。

优选的，所述第三透镜和第四透镜之间设置有孔径光阑。

优选的，所述第六透镜和第七透镜构成双胶合正透镜。

优选的，所述第一固定透镜组的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为-0.7～0.5，所述变焦透镜组的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为0.21～0.26，所述第二固定透镜组与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为1.0～2.0，所述变焦透镜组沿光学镜头的光轴的移动范围为0.02～0.03。

优选的，所述变焦透镜组的焦距与镜头焦距的比值在近距离观察时的比值范围为1.2～1.3，所述变焦透镜组的焦距与镜头焦距的比值在常规观察时的比值范围为1.1～1.40。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，在近距离观察和常规观察时视场角都大于150°，使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且光学总长短，镜片数少。

附图说明

图1为本发明提出的一种内窥镜物镜变焦光学系统的截面图。

图中：1第一固定透镜组、11第一透镜、12第二透镜、2变焦透镜组、第三透镜、第四透镜、3第二固定透镜组、31第五透镜、32第六透镜、33第七透镜、4平板滤光片、5孔径光阑。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种内窥镜物镜变焦光学系统，包括第一固定透镜组1、变焦透镜组2、第二固定透镜组3、平板滤光片4，第一固定透镜组1为负光焦度，变焦透镜组2为正光焦度，第二固定透镜组3为正光焦度，第一固定透镜组1、变焦透镜组2、第二固定透镜组3、平板滤光片4沿光学镜头的光轴从物方至像方依次布置，通过变焦透镜组2通过沿光学镜头的光轴移动来实现在不改变系统光学总长情况下的光学变焦。

第一固定透镜组1包含第一透镜11和第二透镜12，变焦透镜组2包含第三透镜21和第四透镜22，第二固定透镜组3包含第五透镜31、第六透镜32和第七透镜33，平板滤光片4为红外截止滤光片，第一透镜11为平面朝向物方的平凹负透镜，第二透镜12为非球面正透镜，第三透镜21为非球面负透镜，第四透镜22为平面朝向物方的平凸正透镜，第五透镜31为非球面负透镜，第六透镜32为双凸正透镜，第七透镜33为凹面朝向物方的弯月负透镜。

第三透镜21和第四透镜22之间设置有孔径光阑5。

第六透镜32和第七透镜33构成双胶合正透镜。

第一固定透镜组1的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为-0.7～0.5，变焦透镜组2的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为0.21～0.26，第二固定透镜组3与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为1.0～2.0，变焦透镜组2沿光学镜头的光轴的移动范围为0.02～0.03。

变焦透镜组2的焦距与镜头焦距的比值在近距离观察时的比值范围为1.2～1.3，变焦透镜组2的焦距与镜头焦距的比值在常规观察时的比值范围为1.1～1.40。

工作原理：第一固定透镜组1为负光焦度，变焦透镜组2为正光焦度，第二固定透镜组3为正光焦度，第一固定透镜组1、变焦透镜组2、第二固定透镜组3、平板滤光片4沿光学镜头的光轴从物方至像方依次布置，通过变焦透镜组2通过沿光学镜头的光轴移动来实现在不改变系统光学总长情况下的光学变焦；第三透镜21和第四透镜22之间设置有孔径光阑5；第六透镜32和第七透镜33构成双胶合正透镜；第一固定透镜组1的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为-0.7～0.5，变焦透镜组2的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为0.21～0.26，第二固定透镜组3与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为1.0～2.0，变焦透镜组2沿光学镜头的光轴的移动范围为0.02～0.03；变焦透镜组2的焦距与镜头焦距的比值在近距离观察时的比值范围为1.2～1.3，变焦透镜组2的焦距与镜头焦距的比值在常规观察时的比值范围为1.1～1.40；在近距离观察和常规观察时视场角都大于150°，使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且光学总长短，镜片数少。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种内窥镜物镜变焦光学系统，包括第一固定透镜组(1)、变焦透镜组(2)、第二固定透镜组(3)、平板滤光片(4)，其特征在于，所述第一固定透镜组(1)为负光焦度，所述变焦透镜组(2)为正光焦度，所述第二固定透镜组(3)为正光焦度，所述第一固定透镜组(1)、变焦透镜组(2)、第二固定透镜组(3)、平板滤光片(4)沿光学镜头的光轴从物方至像方依次布置，通过所述变焦透镜组(2)通过沿光学镜头的光轴移动来实现在不改变系统光学总长情况下的光学变焦。

2.根据权利要求1所述的一种内窥镜物镜变焦光学系统，其特征在于，所述第一固定透镜组(1)包含第一透镜(11)和第二透镜(12)，所述变焦透镜组(2)包含第三透镜(21)和第四透镜(22)，所述第二固定透镜组(3)包含第五透镜(31)、第六透镜(32)和第七透镜(33)，所述平板滤光片(4)为红外截止滤光片，所述第一透镜(11)为平面朝向物方的平凹负透镜，所述第二透镜(12)为非球面正透镜，所述第三透镜(21)为非球面负透镜，所述第四透镜(22)为平面朝向物方的平凸正透镜，所述第五透镜(31)为非球面负透镜，所述第六透镜(32)为双凸正透镜，所述第七透镜(33)为凹面朝向物方的弯月负透镜。

3.根据权利要求2所述的一种内窥镜物镜变焦光学系统，其特征在于，所述第三透镜(21)和第四透镜(22)之间设置有孔径光阑(5)。

4.根据权利要求2所述的一种内窥镜物镜变焦光学系统，其特征在于，所述第六透镜(32)和第七透镜(33)构成双胶合正透镜。

5.根据权利要求2所述的一种内窥镜物镜变焦光学系统，其特征在于，所述第一固定透镜组(1)的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为-0.7～0.5，所述变焦透镜组(2)的焦距与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为0.21～0.26，所述第二固定透镜组(3)与内窥镜物镜光学系统总长的比值范围为1.0～2.0，所述变焦透镜组(2)沿光学镜头的光轴的移动范围为0.02～0.03。

6.根据权利要求5所述的一种内窥镜物镜变焦光学系统，其特征在于，所述变焦透镜组(2)的焦距与镜头焦距的比值在近距离观察时的比值范围为1.2～1.3，所述变焦透镜组(2)的焦距与镜头焦距的比值在常规观察时的比值范围为1.1～1.40。

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