具有连续对焦功能的成像物镜及内窥镜制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有连续对焦功能的成像物镜及内窥镜，其中该成像物镜包括用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面平行放置的两个楔形棱镜，其中楔角α满足60

【技术实现步骤摘要】
具有连续对焦功能的成像物镜及内窥镜


[0001]本技术涉及医用内窥镜领域，特别是涉及一种具有连续对焦功能的成像物镜及内窥镜。

技术介绍

[0002]医用内窥镜是一种常用的医疗器械。医用内窥镜经人体的天然孔道，或者是经手术做的小切口进入人体内。使用时将内窥镜导入预检查的器官，可直接窥视有关部位的变化。医生在利用医用内窥镜为患者手术时，局部病灶显示的越清楚，医生越容易精确的判断病情并且精确的实施手术。医用内窥镜图像质量的好坏直接决定着内窥镜的使用效果也标志着内窥镜技术的发展水平。
[0003]近年来，摄像元件画质提升显著，高清、全高清、4K摄像系统陆续推出。目前大多数的医用电子内窥镜使用定焦镜头如专利 CN110651213A,CN101507596A。对于定焦镜头来说能够清晰观察的深度范围 (即景深)由镜头的光圈值(以下简称”Fno”)决定，Fno越大观察的景深范围越大，相对应的是Fno越大对应的图像分辨率越低，Fno越大进入内窥镜摄像系统的光通量越少，图像信号越差。为获得高清的图像画质只有进一步缩小镜头的Fno，Fno缩小后观察的景深变窄。医用电子内窥镜使用过程中既要在远工作距离处观察寻找病症的位置又需要在近距离处识别病理特征及实施手术，因此定焦镜头无法同时实现高清画质及大观察景深。
[0004]为解决高分辨率高清图像画质及大观察景深的矛盾，近年来提出了多种对焦内窥镜成像镜头设计。专利CN105717626A中指出通过移动镜组CE2的位置分别获得对远点的观察及近点的观察。专利CN105899994A中通过移动镜片 L3的位置分别获得对远点的观察及近点的观察。但在上述及类似的专利中通过驱动一组镜片的前后移动来获得对远点及近点的观察。在驱动透镜移动的过程中，为了使镜片移动的过程顺畅而必须保证移动部件与固定部件间存在一定程度的间隙。因此在对焦透镜在光轴上移动的过程中，易于产生对焦透镜相对光轴的偏心。特别是近年来，摄像元件的高像素化推进，由于镜片偏心误差引起的像质劣化更加显著。
[0005]为了进一步解决内窥镜对焦物镜的镜片偏心引入的像质劣化问题。专利 CN104054013A通过使用一组臂构件来切换一个平板玻璃和一个具有光焦度的对焦透镜来实现对不同工作距离的对焦，该专利虽部分地解决了对焦过程因对焦镜片的偏心引起的像质退化，但在插入对焦透镜过程中如果对焦透镜光轴没有与物镜光轴重合依然会存在像质劣化的问题,因此该对焦机构对机械精度要求极高。而且该切换装置占据空间很大，不利于内窥镜的头端外径小型化。且该设计只能实现对近点和远点的两处位置对焦，不能实现连续的对焦过程。
[0006]综上所述，目前已有内窥镜物镜设计存在以下问题。定焦镜头无法同时满足目前内窥镜高画质大观察景深范围的要求。目前的双焦点成像物镜设计一定程度上解决了大景深和高分辨率的要求，但存在因对焦过程中结构间隙引起光学元件偏心进一步引起像质劣
化的问题。臂构件切换光路中光学元件的装置一定程度上还存在对焦镜片中心和物镜中心不重合引起像质劣化的问题，该臂构件结构占用空间大不利于内窥镜的小型化，而且该结构只能在近点和远点两个位置实现对焦，可能存在近点和远点观察深度不能完全覆盖景深范围的问题。

技术实现思路

[0007]本技术主要目的在于提供一种在满足大景深和高分辨率的同时还能连续对焦的成像物镜及内窥镜。
[0008]本技术所采用的技术方案是：
[0009]提供一种具有连续对焦功能的成像物镜，该成像物镜包括用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面平行放置的两个楔形棱镜，其中楔角α满足60
°
≤α≤85
°
，两个楔形棱镜可沿斜面方向相对运动，通过改变光透过楔形棱镜组的距离实现光路连续对焦。
[0010]接上述技术方案，楔形棱镜组置于成像物镜最后一个镜片和图像传感器之间。
[0011]接上述技术方案，楔形棱镜组置于成像物镜中任意两个光学组件之间。
[0012]接上述技术方案，楔形棱镜组的其中一个楔形棱镜位置固定，另一个楔形棱镜可沿斜面方向移动。
[0013]提供一种成像物镜对焦方法，在成像物镜中增加用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面平行放置的两个楔形棱镜，其中楔角α满足60
°
≤α≤85
°
，两个楔形棱镜可沿斜面方向相对运动，改变光透过楔形棱镜组的距离，实现光路连续对焦。
[0014]接上述技术方案，楔形棱镜组置于成像物镜最后一个镜片和图像传感器之间。
[0015]接上述技术方案，楔形棱镜组置于成像物镜中任意两个光学组件之间。
[0016]接上述技术方案，楔形棱镜组的其中一个楔形棱镜位置固定，另一个楔形棱镜可沿斜面方向移动。
[0017]本技术还提供一种上述成像物镜对焦方法的应用，该成像物镜对焦方法应用于内窥镜。
[0018]本技术还提供一种内窥镜成像物镜，其内设有用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面平行放置的两个楔形棱镜，其中楔角α满足60
°
≤α≤85
°
，两个楔形棱镜可沿斜面方向相对运动。
[0019]接上述技术方案，该内窥镜成像物镜还包括从物方至像方的平面透镜L1、具有负的光焦度的第一透镜组G1、双平透镜、具有正的光焦度的第二透镜组 G2、具有正的光焦度的第三透镜组G3，楔形棱镜组置于第一透镜组G1和第二透镜组G2之间，或者第二透镜组G2和第三透镜组G3之间，或者置于第三透镜组G3和图像传感器之间。
[0020]接上述技术方案，第一透镜组G1包括具有负的光焦度的弯月透镜L2和具有负的光焦度的平凹透镜L3，且弯月透镜L2与平凹透镜L3之间、平凹透镜L3与双平透镜之间均设置黑色吸光材料。
[0021]接上述技术方案，双平透镜与第二透镜组G2之间设有黑色遮光材料制成的孔径光阑。
[0022]本技术产生的有益效果是：本技术通过在成像物镜内增加用于调焦的楔
形棱镜组，通过调节楔形棱镜组中的两个楔形棱镜，改变光透过楔形棱镜组的距离，实现光路连续对焦。由于调焦过程中没有透镜会偏离光轴，因此不会引起像质的退化。可见本技术成像物镜的结构可以使对焦方法简单易行，且占用空间小，有利于内窥镜镜体整体的小型化。
附图说明
[0023]下面将结合附图及实施例对本技术作进一步说明，附图中：
[0024]图1(a)是本技术实施例成像物镜在近观察点聚焦时的对焦原理图；
[0025]图1(b)是本技术实施例成像物镜在远观察点聚焦时的对焦原理图；
[0026]图2是本技术实施例成像物镜结构示意图；
[0027]图3是本技术实施例内窥镜成像物镜的结构示意图；
[0028]图4是本技术另一实施例内窥镜成像物镜的结构示意图；
[0029]图5是本技术一个实施例中成像物镜调制度；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有连续对焦功能的成像物镜，其特征在于，该成像物镜包括用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面平行放置的两个楔形棱镜，其中楔角α满足60
°
≤α≤85
°
，两个楔形棱镜可沿斜面方向相对运动，通过改变光透过楔形棱镜组的距离实现光路连续对焦。2.根据权利要求1所述的具有连续对焦功能的成像物镜，其特征在于，楔形棱镜组置于成像物镜最后一个镜片和图像传感器之间。3.根据权利要求1所述的具有连续对焦功能的成像物镜，其特征在于，楔形棱镜组置于成像物镜中任意两个光学组件之间。4.根据权利要求1所述的具有连续对焦功能的成像物镜，其特征在于，楔形棱镜组的其中一个楔形棱镜位置固定，另一个楔形棱镜可沿斜面方向移动。5.一种内窥镜，其特征在于，其内设有成像物镜，该成像物镜内设有用于调焦的楔形棱镜组，该楔形棱镜组包括楔角一致、且斜面...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾良，毛军刚，
申请(专利权)人：卓外上海医疗电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：