CN212140389U - 一种前后双视场共孔径内窥镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种前后双视场共孔径内窥镜头，它为全球面共孔径结构，包括前组和后组，从物侧依次为前组的前组平凸透镜、前组平凹透镜和后组的凸透镜、弯月形透镜、后组平凸透镜、后组平凹透镜及CMOS图像传感器，光阑位于凸透镜上；前组与后组的距离为d，3mm<d<5mm；所述前组平凹透镜的后表面设有圆环状反射膜区域，圆环的归一化内径、外径半径为0.64、1；凸透镜的后表面与弯月形透镜的前表面相接触，弯月形透镜与后组平凸透镜相胶合。本实用新型的内窥镜镜头采用反射膜与共孔径结构，实现了前后双视场范围内的成像，使内窥镜拍摄时无肠道褶皱引起的盲区；整个内窥镜镜头全部采用球面透镜，镜头结构紧凑，加工难度低。

Description

一种前后双视场共孔径内窥镜头

技术领域

本实用新型涉及一种内窥镜镜头，特别涉及一种前后双视场共孔径内窥镜头。

背景技术

医用内窥镜是一种光机电相结合的精密仪器 ,用以观察人眼不能直接观察或不方便观察的腔体内组织和结构 ,并结合相关领域进行诊断和治疗。胶囊内窥镜属于电子内窥镜的一种，同一般的电子内窥镜的一样，其成像依赖于CMOS或CCD器件。胶囊内窥镜通过吞服进入体内，由肠道排出，具有一次性的特点，与传统多次使用的内窥镜相比，杜绝了交叉感染的风险。同时由于胶囊内窥镜外形圆润，体积小，可降低检查时带来的痛苦。但人体的肠道有大量的褶皱和回环，传统胶囊内窥镜仅能探测前方视场，因此，会产生视野盲区，影响检查结果的准确和效率。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的拍摄盲区问题，提供一种具有前后双视场成像系统，使内窥镜拍摄时无肠道褶皱引起的盲区，且结构紧凑，加工难度低的内窥镜镜头。

实现本实用新型发明目的技术方案是提供一种前后双视场共孔径内窥镜头，包括前组透镜和后组透镜，透镜均为球面；从物侧依次为前组的前组平凸透镜、前组平凹透镜和后组的凸透镜、弯月形透镜、后组平凸透镜、后组平凹透镜及CMOS图像传感器，光阑位于凸透镜上；前组与后组的距离为d，3mm<d<5mm；所述前组平凹透镜的后表面设有圆环状反射膜区域，圆环的归一化内径、外径半径为0.64、1；所述凸透镜的后表面与弯月形透镜的前表面相接触，弯月形透镜的后表面与后组平凸透镜的前表面相胶合。

本实用新型提供的一种前后双视场共孔径内窥镜头，其镜头前视场范围为0°～64°，后视场范围为70°～90°；前、后组的工作距离均为10mm。

镜头系统的入瞳为0.3mm。

CMOS图像传感器位于像侧面，其像素数为1080*1080，像元为1.4×1.4μm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：内窥镜系统通过设置合理的反射面，以及共孔径的结构，实现了前后双视场成像，且保证了系统的成像质量与紧凑的结构，使内窥镜拍摄时无肠道褶皱引起的盲区，有效提高了内窥镜检查结果准确性和工作效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的前方光路示意图；

图3为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的后方光路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的全视场成像示意图；

图5为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的前方视场成像调制传递函数(MTF)图；

图6为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头的后方视场成像调制传递函数(MTF)图；

图7为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头前方视场的畸变图；

图8为本实用新型实施例提供的内窥镜镜头后方视场的畸变图。

图中，1.前组平凸透镜；2. 前组平凹透镜；3. 凸透镜（光阑）；4. 弯月形透镜；5.后组平凸透镜；6. 后组平凹透镜；7. CMOS图像传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种前后双视场共孔径内窥镜头。

参见附图1，为本实施例提供的内窥镜镜头的结构示意图，镜头采用全球面、共孔径结构；镜头的前组结构依次为：第一片透镜为前组平凸透镜1，它的前表面R1为平面，后表面R2朝向像侧面；第二片透镜为前组平凹透镜2，它的前表面R3为凹面，朝向像侧面，后表面R4为平面，后表面R4在归一化内环半径0.64和归一化外环半径1的圆环范围内镀有反射膜层。

镜头的后组结构依次为：第三片透镜为凸透镜3，第四片透镜为弯月形透镜4，第五片透镜为后组平凸透镜5，第六片透镜为后组平凹透镜6；光阑设置在凸透镜3的前表面R5上，凸透镜3的后表面R6与弯月形透镜4的凸面前表面R7相接触，弯月形透镜4的凸面前表面R7朝向物侧面，凹面R8朝向物侧面；弯月形透镜4与后组平凸透镜5相胶合，后组平凸透镜5的凸面R8朝向物侧面，后表面R9为平面；后组平凹透镜6的凹面R10朝向物侧面，后表面R11为平面；CMOS图像传感器7位于像侧面，其像素数为1080*1080，像元为1.4*1.4μm。

本实施例提供的内窥镜镜头前方视场范围为0°至64°，后方视场范围为70°至90°，前方视场对应像面上的区域为半径0.95mm的圆，后方视场对应像面上的区域为内径1.05mm，外径1.5mm的圆环；系统入瞳直径为0.3mm，前方工作距离为10mm ,后方工作距离为10mm。

参见附图2，为本实施例提供的内窥镜镜头的前方光路示意图；光线以最高32度的半视场角进入镜头，依次经各透镜后入射到CMOS图像传感器。

参见附图3，为本实施例提供的内窥镜镜头的后方光路示意图；光线以最高45°的半视场角经过前组平凹透镜的反射表面反射进入后组的透镜凸透镜,再依次经后组的各透镜后入射到CMOS图像传感器。

参见附图4，为本实施例提供的内窥镜镜头的前后视场光路成像原理图；由图中成像光路可以看出，经过系统成像后，前后视场分别成像于CMOS上不同的区域。

本实施例提供的内窥镜镜头，其具体的结构参数如表1所示，其中“表面”一栏为每一片透镜表面对应编号；“半径”一栏为每一表面所对应的球面半径；“厚度/间距”一栏为相邻表面之间的轴向距离，两表面若属于同一透镜，则厚度值表示该透镜厚度，两表面若不属于同一透镜，则表示为物/像面到透镜距离或相邻透镜间间距；材料一栏为相应透镜所使用的材料。

表1：

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参见附图5，为本实施例提供的内窥镜镜头前方视场成像调制传递函数(MTF)图，由图可见，前方视场在1/2最大截止频率100线对/mm处均达到0.5MTF以上，在接收器最大截止频率处MTF均接近衍射极限，像质良好。

参见附图6，为本实施例提供的内窥镜镜头的后方视场成像调制传递函数(MTF)图；如图所示，前方视场在1/2最大截止频率75线对/mm处均达到0.5MTF以上，在接收器最大截止频率处MTF均接近衍射极限，像质良好。

参见附图7，为本实施例提供的内窥镜镜头前方视场的畸变图；如图所示，在大视场条件下，8％的畸变可满足使用要求。

参见附图8，为本实施例提供的内窥镜镜头后方视场的畸变图；如图所示，在大视场条件下，14％的畸变能满足使用要求。

Claims (4)

1.一种前后双视场共孔径内窥镜头，其特征在于：包括前组透镜和后组透镜，透镜均为球面；从物侧依次为前组的前组平凸透镜（1）、前组平凹透镜（2）和后组的凸透镜（3）、弯月形透镜（4）、后组平凸透镜（5）、后组平凹透镜（6）及CMOS图像传感器（7），光阑位于凸透镜（3）上；前组与后组的距离为d，3mm<d<5mm；所述前组平凹透镜（2）的后表面设有圆环状反射膜区域，圆环的归一化内径半径为0.64，归一化外径半径为1；所述凸透镜（3）的后表面与弯月形透镜（4）的前表面相接触，弯月形透镜（4）的后表面与后组平凸透镜（5）的前表面相胶合。

2.根据权利要求1所述的一种前后双视场共孔径内窥镜头，其特征在于：镜头前视场范围为0°～64°，后视场范围为70°～90°；前、后组的工作距离均为10mm。

3.根据权利要求1所述的一种前后双视场共孔径内窥镜头，其特征在于：镜头系统的入瞳为0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种前后双视场共孔径内窥镜头，其特征在于：CMOS图像传感器位于像侧面，其像素数为1080*1080，像元为1.4×1.4μm。

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