一種大視場大景深內窺鏡物鏡的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及光學鏡頭領域，尤其是一種同時具有大視場、大景深并兼顧入瞳 直徑的內窺鏡物鏡。
【背景技術】
[0002] 現有的電子內窺鏡通常都是采用微型圖像傳感器如CXD作為攝像元件，其具有圖 像分辨率高、清晰度好等優點。近年來，隨著微型CCD得到廣泛的應用及迅速的發展，對于 與CCD相匹配的電子內窺鏡的要求也越來越高。通常情況下，要求內窺鏡物鏡具有高分辨 率及較大的視場角和景深，以及良好的校正各種相差的能力。
[0003] 美國專利US005936778A公開了一種負焦距型內窺鏡物鏡，其前組凹透鏡系統由 兩個凹透鏡組成，既保證了后焦長度，又能較好的校正放大時的色差。四組鏡頭共配置有五 個透鏡，包括由兩個凹透鏡Ll和L2組成的前組凹透鏡，由鏡頭L3和L5組成的后方凸透鏡 系統及插入其中的孔徑光闌，確保了長后焦點至少是整個系統復合焦距的三倍。此專利的 內窺鏡物鏡，具有較大的視場，但用于光纖內窺鏡前端時，仍有不足之處，如其景深較小，在 內窺鏡鏡頭進入腎盂等處時不易觀察整個腔體。同時，此物鏡與光纖的耦合效果較差，且照 度不夠均勻，不適于在內窺鏡光纖前端使用。
【發明內容】
[0004] 本實用新型針對現有技術中的不足，提供了一種大視場大景深內窺鏡物鏡，具有 較大視場，并在不縮小通光孔徑的前提下增加了景深，照度均勻，且能與光纖較好的耦合。
[0005] 為了解決上述技術問題，本實用新型通過下述技術方案得以解決：
[0006] -種大視場大景深內窺鏡物鏡，包括前透鏡組和后透鏡組，所述前透鏡組和后透 鏡組之間設有孔徑光闌，所述前透鏡組由負透鏡組成，所述后透鏡組由正透鏡組成；所述前 組透鏡組與后組透鏡組的焦距之比介于-0. 4~-0. 2之間。
[0007] 作為上述技術方案的進一步改進，所述前透鏡組包括第一透鏡和第二透鏡，所述 第一透鏡為平凹透鏡，第二透鏡為彎月負透鏡，所述第一透鏡與第二透鏡的焦距之比介于 0. 5~1. 5之間。
[0008] 優選的，所述的前透鏡組的焦距為負，全視場為110度。
[0009] 優選的，所述第一透鏡的近物面是平面，且光學材料要求nl>l. 7,V1M0。
[0010] 作為上述技術方案的進一步改進，所述后透鏡組包括第三透鏡、第四透鏡、第五透 鏡三塊正透鏡，所述后透鏡組與所述前透鏡組構成反遠距系統。
[0011] 優選的，所述后透鏡組中的第四透鏡由一正透鏡和一負透鏡膠合而成，玻璃材料 符合正透鏡折射率小于負透鏡折射率，滿足正常膠合。
[0012] 優選的，所述后透鏡組中的第三透鏡和第五透鏡為雙凸透鏡。
[0013] 作為上述技術方案的進一步改進，所述內窺鏡物鏡滿足像方遠心光路，各視場光 線經過第五透鏡折射后主光線角度為0。
[0014] 作為上述技術方案的進一步改進，所述內窺鏡物鏡景深可覆蓋0. 5倍物距到12倍 物距。
[0015] 作為上述技術方案的進一步改進，所述內窺鏡物鏡物距為4. 2mm，景深范圍為 2mm-50mm〇
[0016] 本實用新型的大視場大景深內窺鏡物鏡，其前透鏡組的第一個透鏡和第二個透鏡 都為負焦距透鏡，從而和后組透鏡構成反遠距系統，增大了視場，使其全視場達到110度。 同時，本實用新型的內窺鏡物鏡的入瞳遠離并位于對準物面之后，增加了入瞳距，因此在保 證通光孔徑的同時有效地增大了景深，其景深可覆蓋〇. 5倍物距到12倍物距。優選的，當 其物距為4. 2mm時，景深范圍為2mm-50mm。進一步的，本實用新型的內窺鏡物鏡，所述后透 鏡組與前透鏡組滿足像方遠心系統，各視場光線經過第五透鏡折射后主光線角度為0,照度 均勻性高，而且能和光纖系統很好的耦合。
[0017] 本實用新型的大視場大景深內窺鏡物鏡，適用于光纖內窺鏡鏡頭，具有視場大，景 深大，照度均勻性好且能與光纖系統較好耦合的優點，作為內窺鏡物鏡在進入人體內的腔 體如腎盂時，具有更好的觀察效果，極大的方便了疾患的診斷和治療。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的一個實施例中大視場大景深內窺鏡物鏡的光學布置圖；
[0019]圖2為圖1實施例中的內窺鏡物鏡的光線傳播示意圖；
[0020] 圖3為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距4. 2mm下的成像效果圖一；
[0021 ] 圖4為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距4. 2mm下的成像效果圖二；
[0022] 圖5為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距50mm下的成像效果圖一；
[0023] 圖6為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距50mm下的成像效果圖二；
[0024] 圖7為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距2mm下的成像效果圖一；
[0025] 圖8為圖1實施例中的內窺鏡物鏡在標準物距2mm下的成像效果圖二；
[0026] 附圖標記說明：1_第一透鏡，2-第二透鏡，3-孔徑光闌，4-第三透鏡，5-第四透 鏡的正透鏡，6-第四透鏡的負透鏡；7-第五透鏡；rl-第一透鏡進光面，r2-第一透鏡出光 面，r3-第二透鏡進光面，r4-第二透鏡出光面，r5-第三透鏡進光面，r6-第三透鏡出光面， r7-第四透鏡的正透鏡進光面，r8-第四透鏡的正透鏡出光面，r9-第四透鏡的負透鏡進光 面，rlO-第四透的負透鏡出光面，rll-第五透鏡進光面，rl2-第五透鏡出光面。
【具體實施方式】
[0027] 下面結合附圖與實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0028] 在本實用新型的一個較佳實施例中，一種大視場大景深內窺鏡物鏡，包括包括 前透鏡組和后透鏡組，所述前透鏡組和后透鏡組之間設有孔徑光闌；所述前透鏡組由負 透鏡組成，所述后透鏡組由正透鏡組成；所述前組透鏡組與后組透鏡組的焦距之比介 于-0. 4~-0. 2之間。采用此種設計，前透鏡組和后透鏡組構成反遠距系統，增大了視場， 使其視場角超過90度，從而在其進入人體內的腔體如腎盂時，具有更好的觀察效果，方便 了疾患的診斷和治療。
[0029] 基于上述內窺鏡物鏡的結構，如附體1所示，在本實施例中，所述前透鏡組包括第 一透鏡1和第二透鏡2,其中第一透鏡1為平凹透鏡，第二透鏡2為彎月負透鏡，第一透鏡 與第二透鏡的焦距之比介于0. 5~1. 5之間。同時，入瞳遠離并位于對準物面之后，增加了 入瞳距，并在保證通光孔徑的同時增大了景深。在本實施例中，本實用新型的大視場大景深 內窺鏡物鏡景深可覆蓋〇. 5倍物距到12倍物距。優選的，當物距為4. 2mm時，景深范圍為 2mm-50mm，滿足了進入人體的腔體如腎盂等處時的觀察要求。
[0030] 特別的，所述第一透鏡1的近物面rl是平面，且光學材料要求nl>1.7，Vl>40,滿足 內窺鏡鏡頭的使用要求。
[0031] 進一步的，在本實施例中，所述后透鏡組包括第三透鏡4、第四透鏡和第五透鏡7 三塊正透鏡，優選的，其中第四透鏡由第四透鏡的正透鏡5和第四透鏡的負透鏡6膠合而 成，且玻璃材料符合正透鏡折射率小于負透鏡折射率，滿足正常膠合；第三透鏡4和第五透 鏡7為雙凸透鏡，其中第五透鏡7的近像面為出光面。采用此種設計，所述后透鏡組與前透 鏡組構成反遠距系統，使本實施例中的內窺鏡物鏡的全市場達到了 110度。
[0032] 進一步的，本實施例中的內窺鏡物鏡，后透鏡組與前透鏡組滿足像方遠心系統，如 圖2所示，各視場光線經過第五透鏡折射后主光線角度為0,照度均勻性高，而且能和光纖 系統很好的耦合。
[0033] 本實施例中的內窺鏡物鏡，結構參數如下：
[0036] 采用上述結構參數，本實施例中的大視場大景深內窺鏡物鏡，其視場為110度，孔 徑0. 9mm，入瞳直徑0. 1mm，標準物距4. 2mm，景深可覆蓋2-50mm，能夠得出如圖3-8所示的 內窺鏡物鏡在標準物距2mm至50mm處的成像質量。
[0037] 從圖中可知，標準物距4. 2mm下，最大視場光斑RMS半徑為0. 42um，達到衍射極限， 遠小于兩個像元（即兩根光纖）大小；MTF在1601p/mm處大于0? 4。
[0038] 在物距為50mm處的成像質量沒有明顯下降的趨勢，最大視場光斑RMS半徑為 4. 2um，小于兩個像元（兩根光纖）大小，滿足分辨率要求；MTF在1601p/mm處大于0. 15,滿 足成像要求。
[0039] 在物距為2mm處，最大光斑RMS半徑為3. 5um，小于兩個像元（兩根光纖）大小，滿 足分辨率要求；MTF在1601p/mm處大于0. 15,滿足成像要求。
[0040] 總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡 在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用 新型的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：包括前透鏡組和后透鏡組，所述前透 鏡組和后透鏡組之間設有孔徑光闌，所述前透鏡組由負透鏡組成，所述后透鏡組由正透鏡 組成；所述前組透鏡組與后組透鏡組的焦距之比介于-0. 4~-0. 2之間。2. 如權利要求1所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述前透鏡組包括第 一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡為平凹透鏡，第二透鏡為彎月負透鏡，所述第一透鏡與第 二透鏡的焦距之比介于〇. 5~1. 5之間。3. 如權利要求2所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述的前透鏡組的焦 距為負，全視場為110度。4. 如權利要求2所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述第一透鏡的近物 面是平面，且光學材料要求nl>l. 7, V1M0。5. 如權利要求1所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述后透鏡組包括第 三透鏡、第四透鏡、第五透鏡三塊正透鏡，所述后透鏡組與所述前透鏡組構成反遠距系統。6. 如權利要求5所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述后透鏡組中的第 四透鏡由一正透鏡和一負透鏡膠合而成，玻璃材料滿足正透鏡折射率小于負透鏡折射率。7. 如權利要求5所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：所述后透鏡組中的第 三透鏡和第五透鏡為雙凸透鏡。8. 如權利要求1-7任一項所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：滿足像方遠 心光路，各視場光線經過第五透鏡折射后主光線角度為0。9. 如權利要求8所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：景深覆蓋0. 5倍物距 到12倍物距。10. 如權利要求9所述的大視場大景深內窺鏡物鏡，其特征在于：物距為4. 2mm，景深范 圍為 2mm-50mm。
【專利摘要】本實用新型提供了一種大視場大景深內窺鏡物鏡，包括前透鏡組和后透鏡組，所述前透鏡組和后透鏡組之間設有孔徑光闌，所述前透鏡組由兩個負透鏡組成，所述后透鏡組由三個正透鏡組成,所述前組透鏡組與后組透鏡組的焦距之比介于-0.4～-0.2之間，形成反遠距系統,增大了視場，全視場達到110度。同時，本實用新型的大視場大景深內窺鏡物鏡的入瞳遠離并位于物面之后，增加了入瞳距，因此在保證通光孔徑的同時有效地增大了景深。所述后透鏡組與前透鏡組滿足像方遠心系統，照度均勻性高，能和光纖系統很好的耦合，而且在對準平面(物面)達到衍射極限。
【IPC分類】G02B13/04, G02B13/22, G02B23/24, G02B13/06
【公開號】CN204790163
【申請號】CN201520340260
【發明人】姚鵬
【申請人】姚鵬
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年5月22日