CN116449553A - 一种内窥镜物镜调焦光学镜头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内窥镜物镜调焦光学镜头，沿光学镜头的光轴从物方至像方依序为：具有负光焦度的固定透镜组G1、具有正光焦度的调焦透镜组T1、具有负光焦度的固定透镜组G2，所述调焦透镜组T1沿着光轴移动来实现内窥镜物镜的调焦并完成常规和近距离的清晰成像。本发明实施普通观察常规(7‑100mm)和近距离观察(2‑7mm)的视场角都大于160°，从而使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且所有镜片都采用球面设计，镜片数少，具有低成本高性能的优势。
Description
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调焦光学镜头。
背景技术
胃肠内窥镜检查已经成为病变和早期癌症诊断的常规手段。由于胃肠道狭小和纵深大的特点，对胃肠镜的尺寸要求及成像视场有较严格的要求。反应到内窥镜物镜上，要求内窥镜物镜具有横纵尺寸小，成像视场大和景深大的特点。而对胃肠组织细小病变和早期癌变组织的观测，要求内窥镜物镜的物理分辨率足够高。随着CCD和CMOS等图像传感器制造工艺的提升，单位面积上的像素数越来越高，即，图像传感器的像元尺寸越来越小，这直接导致了内窥镜物镜的景深变小。因此，如何即具备大景深又具备高分辨率的要素，成为内窥镜物镜设计必须考虑的一个重要指标。
通过变焦或调焦的方法，将整个观测景深分为2段，通过镜片组的移动去完成清晰成像，是当前的主要解决方案。如奥林巴斯GIF-H290Z和富士EG-590ZW等放大内镜，是成功的应用典型。但是GIF-H290Z在常规成像时视场角为140°，放大成像时是95°。EG-590ZW从常规到放大成像时视场角变化为140°至55°。放大成像时属于抵近观察，尤其需要大视场，现有的成熟商用内镜无法做到放大成像时的大视场观察，或者所用镜片数多达10片以上。
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调焦光学镜头。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种内窥镜物镜调焦光学镜头，沿光学镜头的光轴从物方至像方依序为：具有负光焦度的固定透镜组G1、具有正光焦度的调焦透镜组T1、具有负光焦度的固定透镜组G2，所述调焦透镜组T1沿着光轴移动来实现内窥镜物镜的调焦并完成常规和近距离的清晰成像。
优选的，所述调焦透镜组T1和固定透镜组G2之间设置有孔径光阑S。
优选的，从物方至像方，所述固定透镜组G1包含第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜构成负光焦度的固定透镜组G1，所述调焦透镜组T1包含第三透镜和第四透镜，第三透镜和第四透镜构成正光焦度的调焦透镜组T1，所述固定透镜组G2包含第五透镜和第六透镜，所述第五透镜和第六透镜构成负光焦度的固定透镜组G2；
所述第一透镜为平面朝向物方的平凹负透镜，凹面朝向像方，所述第二透镜为双凸正透镜，前后凸面的曲率半径之比为-5.1<R1/R2<-4.0范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，所述固定透镜组G1的焦距与镜头焦距的比值为-3.5<f1/f<-1.8，f1是固定透镜组G1的焦距，f是镜头焦距；
所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为凹面朝向像方和光阑的弯月负透镜，所述调焦透镜组T1的焦距与镜头焦距的比值为4.0<f2/f<6.5，f2是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距；
所述第五透镜为双凸透镜，前后凸面的曲率之比为-2.0<R1/R2<-0.5范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，所述第六透镜为凹面朝向物方和光阑的弯月负透镜，所述固定透镜组G2的焦距与镜头焦距的比值为2.0<f3/f<5，f3是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距。
优选的，所述第五透镜和第六透镜构成胶合正透镜。
优选的，所述第六透镜的后端放置有一个平板滤光片B。
优选的，在内窥镜实施普通观察时，所述调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.061<d/TTL<0.082,TTL是内窥镜物镜光学系统总长；在内窥镜实施放大观察时，所述调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.101<d/TTL<0.130,TTL是内窥镜物镜光学系统总长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中实施普通观察常规(7-100mm)和近距离观察(2-7mm)的视场角都大于160°，从而使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且所有镜片都采用球面设计，镜片数少，具有低成本高性能的优势。
附图说明
图1是近距观察时光学系统结构的截面图；
图2是普通观察时光学系统结构的截面图；
图3是近距观察时测得的MTF曲线；
图4是普通观察时测得的MTF曲线；
图5是近距观察时测得的倍率色差；
图6是普通观察时测得的倍率色差。
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1-6，一种内窥镜物镜调焦光学镜头，沿光学镜头的光轴从物方至像方依序为：具有负光焦度的固定透镜组G1、具有正光焦度的调焦透镜组T1、具有负光焦度的固定透镜组G2，调焦透镜组T1沿着光轴移动来实现内窥镜物镜的调焦并完成常规和近距离的清晰成像。
调焦透镜组T1和固定透镜组G2之间设置有孔径光阑S。
从物方至像方，固定透镜组G1包含第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜构成负光焦度的固定透镜组G1，调焦透镜组T1包含第三透镜和第四透镜，第三透镜和第四透镜构成正光焦度的调焦透镜组T1，固定透镜组G2包含第五透镜和第六透镜，第五透镜和第六透镜构成负光焦度的固定透镜组G2；
第一透镜为平面朝向物方的平凹负透镜，凹面朝向像方，第二透镜为双凸正透镜，前后凸面的曲率半径之比为-5.1<R1/R2<-4.0范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，固定透镜组G1的焦距与镜头焦距的比值为-3.5<f1/f<-1.8，f1是固定透镜组G1的焦距，f是镜头焦距；
第三透镜为双凸透镜，第四透镜为凹面朝向像方和光阑的弯月负透镜，调焦透镜组T1的焦距与镜头焦距的比值为4.0<f2/f<6.5，f2是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距；
第五透镜为双凸透镜，前后凸面的曲率之比为-2.0<R1/R2<-0.5范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，第六透镜为凹面朝向物方和光阑的弯月负透镜，固定透镜组G2的焦距与镜头焦距的比值为2.0<f3/f<5，f3是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距。
第五透镜和第六透镜构成胶合正透镜。
第六透镜的后端放置有一个平板滤光片B。
在内窥镜实施普通观察时，调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.061<d/TTL<0.082,TTL是内窥镜物镜光学系统总长；在内窥镜实施放大观察时，调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.101<d/TTL<0.130,TTL是内窥镜物镜光学系统总长。
综上，我们可知，实施普通观察常规(7-100mm)和近距离观察(2-7mm)的视场角都大于160°，从而使得内窥镜物镜具有大景深、高分辨率的特点，且所有镜片都采用球面设计，镜片数少，具有低成本高性能的优势。
数值实施例：
单位mm
各种数据
| 通常观察 | 近距观察 | |
| OBJ | 11.5 | 4 |
| f | 1.017 | 0.931 |
| Fno | 5 | 5 |
| Ω(°) | 80.6 | 80.6 |
| IH | 0.957 | 0.884 |
| d4 | 0.821 | 1.253 |
| d8 | 0.794 | 0.362 |
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)
1.一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，沿光学镜头的光轴从物方至像方依序为：具有负光焦度的固定透镜组G1、具有正光焦度的调焦透镜组T1、具有负光焦度的固定透镜组G2，所述调焦透镜组T1沿着光轴移动来实现内窥镜物镜的调焦并完成常规和近距离的清晰成像。
2.根据权利要求1所述的一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，所述调焦透镜组T1和固定透镜组G2之间设置有孔径光阑S。
3.根据权利要求2所述的一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，从物方至像方，所述固定透镜组G1包含第一透镜和第二透镜，所述第一透镜和第二透镜构成负光焦度的固定透镜组G1，所述调焦透镜组T1包含第三透镜和第四透镜，第三透镜和第四透镜构成正光焦度的调焦透镜组T1，所述固定透镜组G2包含第五透镜和第六透镜，所述第五透镜和第六透镜构成负光焦度的固定透镜组G2；
所述第一透镜为平面朝向物方的平凹负透镜，凹面朝向像方，所述第二透镜为双凸正透镜，前后凸面的曲率半径之比为-5.1<R1/R2<-4.0范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，所述固定透镜组G1的焦距与镜头焦距的比值为-3.5<f1/f<-1.8，f1是固定透镜组G1的焦距，f是镜头焦距；
所述第三透镜为双凸透镜，所述第四透镜为凹面朝向像方和光阑的弯月负透镜，所述调焦透镜组T1的焦距与镜头焦距的比值为4.0<f2/f<6.5，f2是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距；
所述第五透镜为双凸透镜，前后凸面的曲率之比为-2.0<R1/R2<-0.5范围，R1是前表面曲率半径，R2是后表面曲率半径，所述第六透镜为凹面朝向物方和光阑的弯月负透镜，所述固定透镜组G2的焦距与镜头焦距的比值为2.0<f3/f<5，f3是固定透镜组G2的焦距，f是镜头焦距。
4.根据权利要求3所述的一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，所述第五透镜和第六透镜构成胶合正透镜。
5.根据权利要求4所述的一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，所述第六透镜的后端放置有一个平板滤光片B。
6.根据权利要求5所述的一种内窥镜物镜调焦光学镜头，其特征在于，在内窥镜实施普通观察时，所述调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.061<d/TTL<0.082,TTL是内窥镜物镜光学系统总长；在内窥镜实施放大观察时，所述调焦透镜组T1与固定透镜组G1之间的距离d满足0.101<d/TTL<0.130,TTL是内窥镜物镜光学系统总长。
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| CN202310310273.5A CN116449553A (zh) | 2023-03-28 | 2023-03-28 | 一种内窥镜物镜调焦光学镜头 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117192755A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 国药新光医疗科技有限公司 | 一种内窥镜用变焦镜头组件 |
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2023
- 2023-03-28 CN CN202310310273.5A patent/CN116449553A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117192755A (zh) * | 2023-11-08 | 2023-12-08 | 国药新光医疗科技有限公司 | 一种内窥镜用变焦镜头组件 |
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