CN213122420U - 内窥镜适配镜头 - Google Patents

Abstract

一种内窥镜适配镜头，包括：光学成像镜组。光学成像镜组包括从物侧至像面依次设置的前固定镜组、变焦镜组和补偿镜组，其中变焦镜组和补偿镜组为可相互独立轴向移动地设置。前固定镜组依次包括第一负透镜和双胶合透镜，第一负透镜远离变焦镜组，双胶合透镜靠近变焦镜组。变焦镜组依次包括第三负透镜、第二正透镜和第一三胶合透镜，第三负透镜靠近前固定镜组，第一三胶合透镜靠近补偿镜组。补偿镜组依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜，第二三胶合透镜靠近变焦镜组。所设置的前固定镜组、变焦镜组和补偿镜组，使得内窥镜适配镜头具有较大的工作距离，使得保护片和像面之间还可以增设其他光学元件，扩大内窥镜适配镜头的使用范围。

Description

内窥镜适配镜头

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种内窥镜适配镜头。

背景技术

内窥镜适配镜头又称为内窥镜光学卡口，一般分为固定焦距卡口和可变焦距卡口，可变焦距卡口即光学变焦卡口。光学变焦卡口的核心包含一个可连续变焦的光学成像镜组，以及支撑该系统实现变焦功能的机械变焦模块。通过目镜连接模块和内窥镜目镜相连后，内窥镜的图像信息传递到变焦卡口的成像系统，成像到后端图像传感器采集图像信息，并放大显示在显示器上。

现有的内窥镜适配镜头反远比偏小，保护片和像面之间的工作距离偏小，导致无法在保护片和像面之间放下其他的光学元件，限制内窥镜适配镜头的使用范围。

实用新型内容

本申请提供一种内窥镜适配镜头，其主要目的是提高内窥镜适配镜头的反远比。

本申请一种实施例中提供一种内窥镜适配镜头，包括：光学成像镜组；所述光学成像镜组包括从物侧至像面依次设置的前固定镜组、变焦镜组和补偿镜组，其中所述变焦镜组和补偿镜组为可相互独立轴向移动地设置；所述前固定镜组依次包括第一负透镜和双胶合透镜，所述第一负透镜远离所述变焦镜组，所述双胶合透镜靠近所述变焦镜组；所述变焦镜组依次包括第三负透镜、第二正透镜和第一三胶合透镜，所述第三负透镜靠近所述前固定镜组，所述第一三胶合透镜靠近所述补偿镜组；所述补偿镜组依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜，所述第二三胶合透镜靠近所述变焦镜组。

一种实施例中，所述光学成像镜组的反远比为1.2～2.4，所述光学成像镜组的焦距为13～26mm。

一种实施例中，所述光学成像镜组主光线的入射角小于10°。

一种实施例中，所述前固定镜组的焦距为-18～-30mm，所述变焦镜组的焦距为25～40mm，所述补偿镜组的焦距为30～45mm。

一种实施例中，所述双胶合透镜依次由第二负透镜和第一正透镜胶合而成，所述第一负透镜远离所述变焦镜组，所述第二负透镜靠近所述第一负透镜，所述第一正透镜靠近所述变焦镜组。

一种实施例中，所述第一三胶合透镜依次由第三正透镜、第四负透镜和第四正透镜胶合而成，所述第三正透镜靠近所述第二正透镜，所述第四正透镜靠近所述补偿镜组。

一种实施例中，所述第二三胶合透镜依次由第五负透镜、第六正透镜和第七正透镜胶合而成；所述第五负透镜靠近所述变焦镜组，所述第七正透镜靠近所述第五正透镜。

一种实施例中，所述变焦镜组靠近所述前固定镜组一侧设置孔径光阑，所述孔径光阑与所述变焦镜组同步移动，所述补偿镜组与变焦镜组联动。

一种实施例中，所述变焦镜组相对所述前固定镜组的移动范围为1mm～20mm。

一种实施例中，所述补偿镜组相对所述前固定镜组的移动范围为20mm～40mm。

依据上述实施例中的内窥镜适配镜头，由于前固定镜组依次包括第一负透镜和双胶合透镜；变焦镜组依次包括第三负透镜、第二正透镜和第一三胶合透镜；补偿镜组依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜。使得内窥镜适配镜头具有较大的工作距离，使得第一保护片和像面之间还可以增设其他光学元件，例如增加棱镜、色差仪等，扩大了内窥镜适配镜头的使用范围。

附图说明

图1为本申请一种实施例中光学成像镜组的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中变焦凸轮曲线示意图；

图3为本申请一种实施例中短焦距调制传递函数曲线图；

图4为本申请一种实施例中长焦距调制传递函数曲线图。

图中，1.前固定镜组、11.第一负透镜、12.第二负透镜、13.第一正透镜、2.变焦镜组、20.孔径光阑、21.第三负透镜、22.第二正透镜、23.第三正透镜、24.第四负透镜、25.第四正透镜、3.补偿镜组、31.第五负透镜、32.第六正透镜、33.第七正透镜、34.第五正透镜、4.第一保护片、5.像面、6.第二保护片。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

请参考图1，一种实施例中，内窥镜适配镜头，包括：光学成像镜组；光学成像镜组包括从物侧至像面5依次设置的前固定镜组1、变焦镜组2和补偿镜组3，其中变焦镜组2和补偿镜组3为可相互独立轴向移动地设置。前固定镜组1依次包括第一负透镜11和双胶合透镜，第一负透镜11远离变焦镜组2，双胶合透镜靠近变焦镜组2。变焦镜组2依次包括第三负透镜21、第二正透镜22和第一三胶合透镜，第三负透镜21靠近前固定镜组1，第一三胶合透镜靠近补偿镜组3。补偿镜组3依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜34，第二三胶合透镜靠近变焦镜组2。

在补偿镜组3和像面5之间设置第一保护片4，在前固定镜组1远离变焦镜组2的一侧设置第二保护片6。第一保护片4和像面5之间的距离为工作距离L′，工作距离L′为光学成像镜组的后截距，且为固定值，即第一保护片4和像面5是固定不动的。前固定镜组1可以根据需要相对图像传感器前后小幅移动，达到对焦和调节景深的作用，此处不做具体限制。

本申请上述实施例中的内窥镜适配镜头，由于前固定镜组1依次包括第一负透镜11和双胶合透镜；变焦镜组2依次包括第三负透镜21、第二正透镜22和第一三胶合透镜；补偿镜组3依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜34。使得内窥镜适配镜头具有较大的工作距离L′，使得第一保护片4和像面5之间还可以增设其他光学元件，例如增加棱镜、色差仪等，扩大了内窥镜适配镜头的使用范围。

一种实施例中，光学成像镜组采用反远比结构，光学成像镜组的工作距离L′和光学成像镜组的焦距f′的比值为反远比，反远比1.2＜L′/f′＜2.4。光学成像镜组的焦距f′为13～26mm，工作距离L′为15～63mm，2倍变焦，系统总长为50～65mm(系统总长即内窥镜适配镜头第二保护片6到第一保护片4之间的距离)。

一种实施例中，光学成像镜组主光线的入射角小于10°，该主光线为光学成像镜组照射至像面的光线。当主光线垂直射向像面5时，入射角为0°，主光线偏离像面5垂线的角度即入射角。当光学成像镜组的入射角小于10°时，主光线的入射角可以较好的与图像传感器匹配，在该范围内的入射角成像对比度好，图像清晰，使得不同视场均可以获得较好的亮度响应。当入射角大于10°时，主光线射向像面5，光线的能量损失偏多一些，影响成像对比度，导致成像模糊。

一种实施例中，前固定镜组1的焦距设计为-18～-30mm，变焦镜组2的焦距设计为25～40mm，补偿镜组3的焦距设计为30～45mm。前固定镜组1、变焦镜组2和补偿镜组3，所设置的焦距满足内窥镜适配镜头的放大倍数。当焦距不合适时，会影响内窥镜适配镜头的放大倍数，不能将成像调节到合适的大小，例如，放大倍数偏小，只能将所成像反映在较小面积的像面5上。

一种实施例中，前固定镜组1焦距设计为-18～-30mm，基于该设计目标，双胶合透镜依次由第二负透镜12和第一正透镜13胶合而成，第一负透镜11远离变焦镜组2，第二负透镜12靠近第一负透镜11，第一正透镜13靠近变焦镜组2。

一种实施例中，变焦镜组2焦距设计为25～40mm，基于该设计目标，第一三胶合透镜依次由第三正透镜23、第四负透镜24和第四正透镜25胶合而成，第三正透镜23靠近第二正透镜22，第四正透镜25靠近补偿镜组3。

一种实施例中，补偿镜组3焦距设计为30～45mm，基于该设计目标，第二三胶合透镜依次由第五负透镜31、第六正透镜32和第七正透镜33胶合而成；第五负透镜31靠近变焦镜组2，第七正透镜33靠近第五正透镜34。

前固定镜组1具有负光焦度，变焦镜组2和补偿镜组3具有正光焦度。负光焦度透镜组作为前组，正光焦度透镜组作为后组，光线入射，经前组发散后，被后组成像在焦面上，使得整个内窥镜适配镜头的像面向后移，以获得较大的工作距离L′，具有较大的反远比。光学成像镜组中，各部分之间透镜共同配合，使得主光线的入射角在小于10°的范围内，入射角较好的和图像传感器配合。光学成像镜组采用高分辨率设计，其中的三胶合透镜能够消色差、减少空气间隔并简化结构。

一种实施例中，变焦镜组2靠近前固定镜组1一侧设置孔径光阑20，孔径光阑20与变焦镜组2同步移动，补偿镜组3与变焦镜组2联动。设置孔径光阑20可以对入射光线进行约束，控制入射光线的范围，以获取成像所需的光线，同时避免不必要的杂散光进入到变焦镜组2内。

请参考图2，一种实施例中，变焦镜组2和补偿镜组3为可相互独立轴向移动地设置。变焦镜组2的移动轨迹为线性，即在调节变焦镜组2的过程中，变焦镜组2相对前固定镜组1的间距为均匀递增或递减，对应图2的线条B为直线，补偿镜组3的移动轨迹为非线性，即在调节补偿镜组3的过程中，调节补偿镜组3随变焦镜组2的移动变化而变化，最终导致调节补偿镜组3相对前固定镜组1的间距为非均匀递增或递减，对应图2的线条A为曲线(如图2所示，横坐标为变焦调节的倍数，纵坐标为相对前固定镜组1的间距)。变焦镜组2相对前固定镜组1的移动范围为1mm＜a＜20mm，补偿镜组3相对前固定镜组1的移动范围为20mm＜b＜40mm。变焦镜组2和补偿镜组3的移动范围能够满足光学成像镜组的两倍变焦的调节，并且能够保证像面调焦过程中的像面位置不变。a为变焦镜组2相对前固定镜组1的移动范围，也即和前固定镜组1之间的距离范围。b为补偿镜组3相对前固定镜组1的移动范围，也即和前固定镜组1之间的距离范围。

变焦镜组2相对于前固定镜组1做前后移动，达到变焦的目的，从而改变像的大小。但是在变焦过程中，像面5会发生前后的偏移，因此为了保证像面5稳定，也就是保证齐变焦的功能，需要再加一个补偿镜组3，补偿镜组3与变焦镜组2联动，补偿像面5偏移，以确保在变焦的过程中，像面5位置保持不变。

请参考图3-4，横坐标为分辨率的线对数，纵坐标为MTF的对比度值，调制传递函数(MTF)曲线是对光学系统成像质量的一个重要指标。本申请在连续变焦过程中短焦距的设计分辨率均满足200lp/mm时(现有的分辨率满足150lp/mm)，全视场对比度值大于0.25，且与衍射极限接近，成像质量较好。长焦距的设计分辨率均满足200lp/mm时(现有的分辨率满足150lp/mm)，全视场对比度值大于0.25，且与衍射极限接近，成像质量也较好。

以上应用了具体个例对本申请进行阐述，只是用于帮助理解本申请，并不用以限制本申请。对于本申请所属技术领域的技术人员，依据本申请的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种内窥镜适配镜头，其特征在于，包括：光学成像镜组；所述光学成像镜组包括从物侧至像面(5)依次设置的前固定镜组(1)、变焦镜组(2)和补偿镜组(3)，其中所述变焦镜组(2)和补偿镜组(3)为可相互独立轴向移动地设置；所述前固定镜组(1)依次包括第一负透镜(11)和双胶合透镜，所述第一负透镜(11)远离所述变焦镜组(2)，所述双胶合透镜靠近所述变焦镜组(2)；所述变焦镜组(2)依次包括第三负透镜(21)、第二正透镜(22)和第一三胶合透镜，所述第三负透镜(21)靠近所述前固定镜组(1)，所述第一三胶合透镜靠近所述补偿镜组(3)；所述补偿镜组(3)依次包括第二三胶合透镜和第五正透镜(34)，所述第二三胶合透镜靠近所述变焦镜组(2)。

2.如权利要求1所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述光学成像镜组的反远比为1.2～2.4，所述光学成像镜组的焦距为13～26mm。

3.如权利要求2所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述光学成像镜组主光线的入射角小于10°。

4.如权利要求3所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述前固定镜组(1)的焦距为-18～-30mm，所述变焦镜组(2)的焦距为25～40mm，所述补偿镜组(3)的焦距为30～45mm。

5.如权利要求4所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述双胶合透镜依次由第二负透镜(12)和第一正透镜(13)胶合而成，所述第一负透镜(11)远离所述变焦镜组(2)，所述第二负透镜(12)靠近所述第一负透镜(11)，所述第一正透镜(13)靠近所述变焦镜组(2)。

6.如权利要求5所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述第一三胶合透镜依次由第三正透镜(23)、第四负透镜(24)和第四正透镜(25)胶合而成，所述第三正透镜(23)靠近所述第二正透镜(22)，所述第四正透镜(25)靠近所述补偿镜组(3)。

7.如权利要求6所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述第二三胶合透镜依次由第五负透镜(31)、第六正透镜(32)和第七正透镜(33)胶合而成；所述第五负透镜(31)靠近所述变焦镜组(2)，所述第七正透镜(33)靠近所述第五正透镜(34)。

8.如权利要求1-7中任意一项所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述变焦镜组(2)靠近所述前固定镜组(1)一侧设置孔径光阑(20)，所述孔径光阑(20)与所述变焦镜组(2)同步移动，所述补偿镜组(3)与变焦镜组(2)联动。

9.如权利要求8所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述变焦镜组(2)相对所述前固定镜组(1)的移动范围为1mm～20mm。

10.如权利要求9所述的内窥镜适配镜头，其特征在于，所述补偿镜组(3)相对所述前固定镜组(1)的移动范围为20mm～40mm。

Images