CN213371854U - 一种医用内窥镜镜头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种医用内窥镜镜头，包括前端保护玻璃S1、光阑STO、第一镜片L1、第二镜片L2和后端保护玻璃S2，五者沿光线入射方向依次放置，其中第一镜片L1，为正光焦度凹凸非球面透镜；第二镜片L2，为正光焦度弯月非球面透镜；医用内窥镜镜头满足条件：1.51<f2/f1<1.55，0.24<D1/H<0.27，TTL≤1.7mm，L≤2.3mm，DFOV≥110°。本实用新型视场角为110°以上且照度均匀、体型小，便于侵入检查、取像清晰且高效，可避免频繁动作或长久停留引发的人体不适，安全性高、适用范围广。
Description
技术领域
本实用新型属于光学镜头技术领域，具体涉及一种医用内窥镜镜头。
背景技术
医用内窥镜是一种侵入式检查工具，其安全系数一定要得到保证，一般产品性能参数为：图像清晰度、摄影视角、重量、尺寸长度等，对内窥镜模组中的镜头来说，重要参数为视场角、相对照度、解析清晰度、总长、外径尺寸等，一般鼻窦镜、膀胱镜、子宫镜、直肠镜、羊水镜的视场角不能小于60°，否则影响观察范围，另一方面相对照度也是十分重要的参数，如果照度不均匀，不能充满整个视场，则周边会很暗，影响视野清晰度或导致色彩失真。
现有技术中医用内窥镜镜头为保证成像质量多采用多个透镜设置，易导致镜头尺寸过大，难以实现小型化，且视场角较小、照度不均匀，造成视野范围小、清晰度不高，影响取像结果及取像速度，且侵入检查时需频繁动作易引发人体不适。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中内窥镜镜头难以实现小型化且视场角较小、照度不均，影响取像结果及取像速度，且侵入检查时频繁动作易引发人体不适的问题，提出一种医用内窥镜镜头，视场角在110°以上且照度均匀、体型小，便于侵入检查、取像清晰且高效，可避免频繁动作或长久停留引发的人体不适，安全性高、适用范围广。
为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：
本实用新型提出的一种医用内窥镜镜头，包括前端保护玻璃S1、光阑STO、第一镜片L1、第二镜片L2和后端保护玻璃S2，五者沿光线入射方向依次放置，其中：
第一镜片L1，为正光焦度凹凸非球面透镜；
第二镜片L2，为正光焦度弯月非球面透镜；
医用内窥镜镜头满足条件：
1.51<f2/f1<1.55；
0.24<D1/H<0.27；
TTL≤1.7mm；
L≤2.3mm；
DFOV≥110°；
其中，f1为第一镜片L1的焦距值，f2为第二镜片L2的焦距值，D1 为第一镜片第一个面L1R1的有效孔径，H为镜头成像像高，TTL为镜头光学总长，L为镜头总长，DFOV为镜头对角斜视场角。
优选地，光阑STO与第一镜片L1之间的距离为0.1～0.3mm。
优选地，光阑STO的通光孔径小于或等于0.25mm。
优选地，第一镜片L1的有效直径小于或等于0.4mm。
优选地，第一镜片L1、第二镜片L2的镜面曲率角度均小于60°。
优选地，前端保护玻璃S1的口径小于或等于1.65mm。
优选地，前端保护玻璃S1的厚度为0.3～1mm。
优选地，后端保护玻璃S2的厚度为0.3～0.4mm。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：采用两个镜片实现了视场角110°以上且照度均匀、体型小，便于侵入检查、取像清晰且高效，可避免频繁动作或长久停留引发的人体不适，安全性高、适用范围广。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的MFT图；
图3为本实用新型的MTF VS.FIELD图；
图4为本实用新型的SPOT点图；
图5为本实用新型的相对照度图。
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做进一步详细说明，以下实施例不构成对本实用新型的限定。
本申请说明书中所用符号定义如下：f1为第一镜片L1的焦距值，单位mm，f2为第二镜片L2的焦距值，单位mm，f为镜头焦距，单位mm； F#为镜头光圈数；TTL为镜头光学总长，单位mm；L为镜头总长，单位 mm；DFOV为镜头对角斜视场角；由光线入射方向(即由物面至像面方向)依次为各镜片的镜面编号，L1R1为第一镜片第一个面，L1R2为第一镜片第二个面，L2R1为第二镜片第一个面，L2R2为第二镜片第二个面； D1为第一镜片第一个面L1R1的有效孔径，单位mm；H为镜头成像像高，单位mm；R为曲率半径，单位mm，D为面间隔，单位mm，nd为折射率，vd为阿贝数。
如图1-5所示，一种医用内窥镜镜头，包括前端保护玻璃S1、光阑 STO、第一镜片L1、第二镜片L2和后端保护玻璃S2，五者沿光线入射方向依次放置，其中：
第一镜片L1，为正光焦度凹凸非球面透镜；
第二镜片L2，为正光焦度弯月非球面透镜；
医用内窥镜镜头满足条件：
1.51<f2/f1<1.55；
0.24<D1/H<0.27；
TTL≤1.7mm；
L≤2.3mm；
DFOV≥110°；
其中，f1为第一镜片L1的焦距值，f2为第二镜片L2的焦距值，D1 为第一镜片第一个面L1R1的有效孔径，H为镜头成像像高，TTL为镜头光学总长，L为镜头总长，DFOV为镜头对角斜视场角。
其中，光线从物面向像面入射时，依次通过第一镜片L1、第二镜片 L2调整光线入射角度，镜片数量少且非球面镜片的镜面弧度可以减少镜头的重量和长度，提高镜头成像质量的同时降低成本。第一镜片L1和第二镜片L2可采用塑胶材质，便于缩短生产周期和成本，还可以采用玻璃材质。前端保护玻璃S1用于保护各镜片，后端保护玻璃S2用于保护像面，光阑STO用于限制光束或限制成像范围大小。
其中，第一镜片L1和第二镜片L2在满足条件1.51<f2/f1<1.55的情况下第二镜片L2可以更好的分摊第一镜片L1的光焦度并收敛光线角度，可以保证收纳110°以上大视场角的光线，同时又控制了各镜片的有效直径尺寸，有利于保证成像稳定性和成像质量，更易实现小型化。第一镜片第一个面L1R1的有效孔径D1和镜头成像像高H之间满足条件 0.24<D1/H<0.27，可以将第一镜片L1的有效直径控制在0.4mm以内，且又能满足成像像高尺寸要求，在保证成像质量的同时进一步缩小镜头尺寸。镜头光学总长TTL≤1.7mm，镜头总长L≤2.3mm，DFOV≥110°，拓宽取像视野且照度均匀、体型小，便于侵入检查、取像清晰且高效，可避免频繁动作或长久停留引发的人体不适，安全性高、适用范围广。
需要说明的是，该医用内窥镜镜头在满足上述结构组成和条件的情况下，可以为以下数据范围内的任意组合，保证大视场角、均匀照度及小体型的要求。
光阑STO与第一镜片L1之间的距离为0.1～0.3mm。
其中，光阑STO放置在第一镜片L1前端，是为了缩小第一镜片L1 的口径，可以为引流管和医疗器械的通过提供更充足的空间。本实施例中光阑STO与第一镜片L1之间的距离取为0.1mm。
光阑STO的通光孔径小于或等于0.25mm。
其中，光阑STO的通光孔径小于或等于0.25mm，在保证进光量的前提下光阑STO孔径小，可以进一步缩小镜头直径尺寸。
第一镜片L1的有效直径小于或等于0.4mm。
其中，第一镜片L1的有效直径小于或等于0.4mm，易于实现小型化。
第一镜片L1、第二镜片L2的镜面曲率角度均小于60°。
其中，第一镜片L1和第二镜片L2的镜面曲率角度均小于60°，有利于镜片加工。在不考虑加工难度及加工成本时，各镜片曲率角度还可为任意角度设置。
前端保护玻璃S1的口径小于或等于1.65mm。
其中，前端保护玻璃S1的口径小于或等于1.65mm，可以进一步缩小镜头直径尺寸。
前端保护玻璃S1的厚度为0.3～1mm。
其中，前端保护玻璃S1的厚度为0.3～1mm，便于安装时点胶使玻璃粘接牢固。
后端保护玻璃S2的厚度为0.3～0.4mm。
其中，后端保护玻璃S2的厚度为0.3～0.4mm，有利于保证镜头光学总长TTL≤1.7mm的要求。
进一步地，本实施例中各镜面的数据如下表格所示：
本实施例中第一镜片L1、第二镜片L2的非球面镜面满足方程：
其中，Z为矢高，c为曲率半径的倒数，y为径向坐标，k为圆锥二次曲线系数，A4、A6、A8、A10、A12为非球面高阶系数。
各镜面的圆锥二次曲线系数k、非球面高阶系数A4、A6、A8、A10、A12数据如下表格所示：
| L2R1 | L2R2 | L3R1 | L3R2 | |
| k | 23.177 | 0.6418 | -1.241 | -0.0384 |
| A<sub>4</sub> | -3.29E+00 | -2.21E+00 | 1.60E-01 | 3.84E+00 |
| A<sub>6</sub> | 7.22E+01 | 8.75E+00 | -1.80E+00 | -3.02E+01 |
| A<sub>8</sub> | -1.13E+03 | -2.62E+01 | -7.84E+00 | 9.42E+01 |
| A<sub>10</sub> | 0 | 0 | 5.10E+01 | -1.42E+02 |
| A<sub>12</sub> | 0 | 0 | -7.09E+01 | 7.09E+01 |
本实施例中镜头相关参数如下表格所示：
| f | F# | TTL | f1 | f2 | f2/f1 | D1 | H | D1/H |
| 0.79mm | 3.5 | 1.63mm | 1.471 | 2.26 | 1.53 | 0.38 | 1.48 | 0.25 |
综上，镜头光学总长TTL可控制在1.7mm以内，镜头总长L控制在 2.3mm以内，光圈为3.5，比现有技术中光圈为5的内窥镜亮度大幅提升，镜头尺寸小，视场角可达110°以上广角，观察视野范围大，解像力MTF 在空间频率160lp/mm时，能保证0.9视场范围内都大于0.3，实现高清画质，清晰取像。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种医用内窥镜镜头，其特征在于：所述医用内窥镜镜头包括前端保护玻璃S1、光阑STO、第一镜片L1、第二镜片L2和后端保护玻璃S2，五者沿光线入射方向依次放置，其中：
所述第一镜片L1，为正光焦度凹凸非球面透镜；
所述第二镜片L2，为正光焦度弯月非球面透镜；
所述医用内窥镜镜头满足条件：
1.51<f2/f1<1.55；
0.24<D1/H<0.27；
TTL≤1.7mm；
L≤2.3mm；
DFOV≥110°；
其中，f1为所述第一镜片L1的焦距值，f2为所述第二镜片L2的焦距值，D1为所述第一镜片第一个面L1R1的有效孔径，H为镜头成像像高，TTL为镜头光学总长，L为镜头总长，DFOV为镜头对角斜视场角。
2.如权利要求1所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述光阑STO与所述第一镜片L1之间的距离为0.1～0.3mm。
3.如权利要求1或2所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述光阑STO的通光孔径小于或等于0.25mm。
4.如权利要求1所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述第一镜片L1的有效直径小于或等于0.4mm。
5.如权利要求1所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述第一镜片L1、所述第二镜片L2的镜面曲率角度均小于60°。
6.如权利要求1所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述前端保护玻璃S1的口径小于或等于1.65mm。
7.如权利要求1或6所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述前端保护玻璃S1的厚度为0.3～1mm。
8.如权利要求1所述的医用内窥镜镜头，其特征在于：所述后端保护玻璃S2的厚度为0.3～0.4mm。
Priority Applications (1)
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| CN202021389318.0U CN213371854U (zh) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | 一种医用内窥镜镜头 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114839743A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-08-02 | 拾斛科技(南京)有限公司 | 内窥镜 |
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- 2020-07-15 CN CN202021389318.0U patent/CN213371854U/zh active Active
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