CN204790163U - 一种大视场大景深内窥镜物镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大视场大景深内窥镜物镜，包括前透镜组和后透镜组，所述前透镜组和后透镜组之间设有孔径光阑，所述前透镜组由两个负透镜组成，所述后透镜组由三个正透镜组成,所述前组透镜组与后组透镜组的焦距之比介于-0.4～-0.2之间，形成反远距系统,增大了视场，全视场达到110度。同时，本实用新型的大视场大景深内窥镜物镜的入瞳远离并位于物面之后，增加了入瞳距，因此在保证通光孔径的同时有效地增大了景深。所述后透镜组与前透镜组满足像方远心系统，照度均匀性高，能和光纤系统很好的耦合，而且在对准平面(物面)达到衍射极限。

Description

一种大视场大景深内窥镜物镜

技术领域

本实用新型涉及光学镜头领域，尤其是一种同时具有大视场、大景深并兼顾入瞳直径的内窥镜物镜。

背景技术

现有的电子内窥镜通常都是采用微型图像传感器如CCD作为摄像元件，其具有图像分辨率高、清晰度好等优点。近年来，随着微型CCD得到广泛的应用及迅速的发展，对于与CCD相匹配的电子内窥镜的要求也越来越高。通常情况下，要求内窥镜物镜具有高分辨率及较大的视场角和景深，以及良好的校正各种相差的能力。

美国专利US005936778A公开了一种负焦距型内窥镜物镜，其前组凹透镜系统由两个凹透镜组成，既保证了后焦长度，又能较好的校正放大时的色差。四组镜头共配置有五个透镜，包括由两个凹透镜L1和L2组成的前组凹透镜，由镜头L3和L5组成的后方凸透镜系统及插入其中的孔径光阑，确保了长后焦点至少是整个系统复合焦距的三倍。此专利的内窥镜物镜，具有较大的视场，但用于光纤内窥镜前端时，仍有不足之处，如其景深较小，在内窥镜镜头进入肾盂等处时不易观察整个腔体。同时，此物镜与光纤的耦合效果较差，且照度不够均匀，不适于在内窥镜光纤前端使用。

发明内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供了一种大视场大景深内窥镜物镜，具有较大视场，并在不缩小通光孔径的前提下增加了景深，照度均匀，且能与光纤较好的耦合。

为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：

一种大视场大景深内窥镜物镜，包括前透镜组和后透镜组，所述前透镜组和后透镜组之间设有孔径光阑，所述前透镜组由负透镜组成，所述后透镜组由正透镜组成；所述前组透镜组与后组透镜组的焦距之比介于-0.4～-0.2之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述前透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜为平凹透镜，第二透镜为弯月负透镜，所述第一透镜与第二透镜的焦距之比介于0.5～1.5之间。

优选的，所述的前透镜组的焦距为负，全视场为110度。

优选的，所述第一透镜的近物面是平面，且光学材料要求n1>1.7,V1>40。

作为上述技术方案的进一步改进，所述后透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜三块正透镜，所述后透镜组与所述前透镜组构成反远距系统。

优选的，所述后透镜组中的第四透镜由一正透镜和一负透镜胶合而成，玻璃材料符合正透镜折射率小于负透镜折射率，满足正常胶合。

优选的，所述后透镜组中的第三透镜和第五透镜为双凸透镜。

作为上述技术方案的进一步改进，所述内窥镜物镜满足像方远心光路，各视场光线经过第五透镜折射后主光线角度为0。

作为上述技术方案的进一步改进，所述内窥镜物镜景深可覆盖0.5倍物距到12倍物距。

作为上述技术方案的进一步改进，所述内窥镜物镜物距为4.2mm，景深范围为2mm-50mm。

本实用新型的大视场大景深内窥镜物镜，其前透镜组的第一个透镜和第二个透镜都为负焦距透镜，从而和后组透镜构成反远距系统，增大了视场，使其全视场达到110度。同时，本实用新型的内窥镜物镜的入瞳远离并位于对准物面之后，增加了入瞳距，因此在保证通光孔径的同时有效地增大了景深，其景深可覆盖0.5倍物距到12倍物距。优选的，当其物距为4.2mm时，景深范围为2mm-50mm。进一步的，本实用新型的内窥镜物镜，所述后透镜组与前透镜组满足像方远心系统，各视场光线经过第五透镜折射后主光线角度为0，照度均匀性高，而且能和光纤系统很好的耦合。

本实用新型的大视场大景深内窥镜物镜，适用于光纤内窥镜镜头，具有视场大，景深大，照度均匀性好且能与光纤系统较好耦合的优点，作为内窥镜物镜在进入人体内的腔体如肾盂时，具有更好的观察效果，极大的方便了疾患的诊断和治疗。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例中大视场大景深内窥镜物镜的光学布置图；

图2为图1实施例中的内窥镜物镜的光线传播示意图；

图3为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距4.2mm下的成像效果图一；

图4为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距4.2mm下的成像效果图二；

图5为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距50mm下的成像效果图一；

图6为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距50mm下的成像效果图二；

图7为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距2mm下的成像效果图一；

图8为图1实施例中的内窥镜物镜在标准物距2mm下的成像效果图二；

附图标记说明：1-第一透镜，2-第二透镜，3-孔径光阑，4-第三透镜，5-第四透镜的正透镜，6-第四透镜的负透镜；7-第五透镜；r1-第一透镜进光面，r2-第一透镜出光面，r3-第二透镜进光面，r4-第二透镜出光面，r5-第三透镜进光面，r6-第三透镜出光面，r7-第四透镜的正透镜进光面，r8-第四透镜的正透镜出光面，r9-第四透镜的负透镜进光面，r10-第四透的负透镜出光面，r11-第五透镜进光面，r12-第五透镜出光面。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述。

在本实用新型的一个较佳实施例中，一种大视场大景深内窥镜物镜，包括包括前透镜组和后透镜组，所述前透镜组和后透镜组之间设有孔径光阑；所述前透镜组由负透镜组成，所述后透镜组由正透镜组成；所述前组透镜组与后组透镜组的焦距之比介于-0.4～-0.2之间。采用此种设计，前透镜组和后透镜组构成反远距系统，增大了视场，使其视场角超过90度，从而在其进入人体内的腔体如肾盂时，具有更好的观察效果，方便了疾患的诊断和治疗。

基于上述内窥镜物镜的结构，如附体1所示，在本实施例中，所述前透镜组包括第一透镜1和第二透镜2，其中第一透镜1为平凹透镜，第二透镜2为弯月负透镜，第一透镜与第二透镜的焦距之比介于0.5～1.5之间。同时，入瞳远离并位于对准物面之后，增加了入瞳距，并在保证通光孔径的同时增大了景深。在本实施例中，本实用新型的大视场大景深内窥镜物镜景深可覆盖0.5倍物距到12倍物距。优选的，当物距为4.2mm时，景深范围为2mm-50mm，满足了进入人体的腔体如肾盂等处时的观察要求。

特别的，所述第一透镜1的近物面r1是平面，且光学材料要求n1>1.7,V1>40，满足内窥镜镜头的使用要求。

进一步的，在本实施例中，所述后透镜组包括第三透镜4、第四透镜和第五透镜7三块正透镜，优选的，其中第四透镜由第四透镜的正透镜5和第四透镜的负透镜6胶合而成，且玻璃材料符合正透镜折射率小于负透镜折射率，满足正常胶合；第三透镜4和第五透镜7为双凸透镜，其中第五透镜7的近像面为出光面。采用此种设计，所述后透镜组与前透镜组构成反远距系统，使本实施例中的内窥镜物镜的全市场达到了110度。

进一步的，本实施例中的内窥镜物镜，后透镜组与前透镜组满足像方远心系统，如图2所示，各视场光线经过第五透镜折射后主光线角度为0，照度均匀性高，而且能和光纤系统很好的耦合。

本实施例中的内窥镜物镜，结构参数如下：

透镜半径曲率(r)	厚度(d)	折射率(Nd)	阿贝常数(Vd)
				r1 无穷大	0.1000	1.88	41.0
r2 0.3724	0.2012
				r3 1.8656	0.6709	1.53	76.9
r4 2.2808	0.3216
				r5 无穷大	0.0632
r6 1.8555	0.0986	1.62	60.3

r7 -0.9037	0.1002
				r8 1.2383	0.9544	1.60	53.6
r9 -0.3744	0.1000	1.85	23.8
				r10 -5.9239	0.5930
r11 6.0000	0.2400	1.53	76.9
				r12 -0.8837	0.2940

采用上述结构参数，本实施例中的大视场大景深内窥镜物镜，其视场为110度，孔径0.9mm，入瞳直径0.1mm，标准物距4.2mm，景深可覆盖2-50mm，能够得出如图3-8所示的内窥镜物镜在标准物距2mm至50mm处的成像质量。

从图中可知，标准物距4.2mm下，最大视场光斑RMS半径为0.42um，达到衍射极限，远小于两个像元(即两根光纤)大小；MTF在160lp/mm处大于0.4。

在物距为50mm处的成像质量没有明显下降的趋势，最大视场光斑RMS半径为4.2um，小于两个像元(两根光纤)大小，满足分辨率要求；MTF在160lp/mm处大于0.15，满足成像要求。

在物距为2mm处，最大光斑RMS半径为3.5um，小于两个像元(两根光纤)大小，满足分辨率要求；MTF在160lp/mm处大于0.15，满足成像要求。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：包括前透镜组和后透镜组，所述前透镜组和后透镜组之间设有孔径光阑，所述前透镜组由负透镜组成，所述后透镜组由正透镜组成；所述前组透镜组与后组透镜组的焦距之比介于-0.4～-0.2之间。

2.如权利要求1所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述前透镜组包括第一透镜和第二透镜，所述第一透镜为平凹透镜，第二透镜为弯月负透镜，所述第一透镜与第二透镜的焦距之比介于0.5～1.5之间。

3.如权利要求2所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述的前透镜组的焦距为负，全视场为110度。

4.如权利要求2所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述第一透镜的近物面是平面，且光学材料要求n1>1.7,V1>40。

5.如权利要求1所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述后透镜组包括第三透镜、第四透镜、第五透镜三块正透镜，所述后透镜组与所述前透镜组构成反远距系统。

6.如权利要求5所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述后透镜组中的第四透镜由一正透镜和一负透镜胶合而成，玻璃材料满足正透镜折射率小于负透镜折射率。

7.如权利要求5所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：所述后透镜组中的第三透镜和第五透镜为双凸透镜。

8.如权利要求1-7任一项所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：满足像方远心光路，各视场光线经过第五透镜折射后主光线角度为0。

9.如权利要求8所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：景深覆盖0.5倍物距到12倍物距。

10.如权利要求9所述的大视场大景深内窥镜物镜，其特征在于：物距为4.2mm，景深范围为2mm-50mm。