一种镜头及调焦方法、自动调焦光学系统技术方案

本发明专利技术公开了一种镜头及调焦方法、自动调焦光学系统，镜头包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度为正，第三透镜的光焦度为负。第四透镜内部填充流体且在流体的压力作用下第四透镜的曲率可改变，使得第四透镜的光焦度可改变。本发明专利技术镜头可以通过改变第四透镜的曲率，以改变第四透镜的光焦度来实现变焦，与传统变焦镜头相比不需要通过移动透镜调焦，相比更便于应用于内窥镜。相比更便于应用于内窥镜。相比更便于应用于内窥镜。

【技术实现步骤摘要】
一种镜头及调焦方法、自动调焦光学系统


[0001]本专利技术涉及光学系统领域，特别是涉及一种镜头。本专利技术还涉及一种镜头调焦方法以及一种自动调焦光学系统。

技术介绍

[0002]内窥镜的镜头是定焦镜头，因此在内窥镜探测成像时，物距变化时会导致成像解析度变差。传统的变焦镜头需要设置外部机构，通过外部机构控制镜头中透镜移动来实现调焦。然而对于内窥镜，由于其工作场景的限制其体积较小，若内窥镜中使用传统的变焦镜头需要增设外部机构，实现难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种镜头，能够变焦并且更便于应用于内窥镜。本专利技术还提供一种镜头调焦方法以及一种自动调焦光学系统。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种镜头，包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜的光焦度为正，所述第三透镜的光焦度为负；
[0006]所述第四透镜内部填充流体且在所述流体的压力作用下所述第四透镜的曲率可改变，使得所述第四透镜的光焦度可改变。
[0007]可选地，所述第四透镜包括刚性部和可变形膜，所述流体填充于所述刚性部和所述可变形膜之间。
[0008]可选地，所述刚性部形成所述第四透镜的物侧面，所述可变形膜形成所述第四透镜的像侧面。
[0009]可选地，所述第一透镜的像侧面为凹面，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面，所述第三透镜的物侧面为凹面。
[0010]可选地，所述第一透镜为球面透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为非球面，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面。
[0011]可选地，满足以下条件式：0.4mm<R
12
<1000mm，
[0012]0.2mm<R
21
<100mm，
‑
100mm<R
22
<
‑
0.2mm，
‑
1000mm<R
31
<
‑
0.2mm，2mm<R
41
<1000mm；
[0013]其中，R
12
表示所述第一透镜像侧面的曲率半径，R
21
表示所述第二透镜物侧面的曲率半径，R
22
表示第二透镜像侧面的曲率半径，R
31
表示所述第三透镜物侧面的曲率半径，R
41
表示所述第四透镜物侧面的曲率半径。
[0014]可选地，满足以下条件式：0.5mm<EFL<1.0mm，3<FNO<7，90
°
<FOV<170
°
；
[0015]其中，EFL表示所述镜头的焦距，FNO表示所述镜头的光圈值，FOV表示所述镜头的视场角。
[0016]一种镜头调焦方法，应用于以上任一项所述的镜头，包括：
[0017]获取所述镜头的物距；
[0018]根据所述物距，将所述镜头的第四透镜的曲率调整为与所述物距对应的曲率，使得物侧光线通过所述镜头后聚焦于所述镜头的成像面。
[0019]可选地，所述第四透镜可被调整为预设数量种曲率半径，所述镜头的物距被划分为预设数量个物距范围，所述预设数量种曲率半径与所述预设数量个物距范围一一对应，所述预设数量大于一；
[0020]根据所述物距，将所述镜头的第四透镜的曲率调整为与所述物距对应的曲率包括：
[0021]根据所述物距所属的物距范围，将所述第四透镜的曲率半径调整为与所述物距所属的物距范围对应的曲率半径。
[0022]一种自动调焦光学系统，包括：
[0023]镜头，采用以上任一项所述的镜头；
[0024]物距获取装置，用于获取所述镜头的物距；
[0025]控制装置，与所述物距获取装置相连，用于根据所述物距，将所述镜头的第四透镜的曲率调整为与所述物距对应的曲率，使得物侧光线通过所述镜头后聚焦于所述镜头的成像面。
[0026]由上述技术方案可知，本专利技术所提供的一种镜头，包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，第一透镜的光焦度为负，第二透镜的光焦度为正，第三透镜的光焦度为负。第四透镜内部填充流体且在改变流体的压力作用下第四透镜的曲率可改变，使得第四透镜的光焦度可改变。本专利技术镜头可以通过改变第四透镜的曲率，以改变第四透镜的光焦度来实现变焦，与传统变焦镜头相比不需要通过移动透镜调焦，相比更便于应用于内窥镜。
[0027]本专利技术提供的一种镜头调焦方法及一种自动调焦光学系统，实现了根据物距自动调节焦距，更便于应用于内窥镜。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术一实施例提供的一种镜头的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术又一实施例的镜头在物距10mm时的结构示意图；
[0031]图3为图2所示镜头的MTF曲线图；
[0032]图4(a)、图4(b)和图4(c)依次为图2所示镜头的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；
[0033]图5为本专利技术一实施例提供的一种镜头调焦方法的流程图；
[0034]图6为本专利技术又一实施例的镜头在物距5mm时的结构示意图；
[0035]图7(a)、图7(b)和图7(c)依次为图6所示镜头的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；
[0036]图8为本专利技术又一实施例的镜头在物距20mm时的结构示意图；
[0037]图9(a)、图9(b)和图9(c)依次为图8所示镜头的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；
[0038]图10为本专利技术又一实施例的镜头在物距50mm时的结构示意图；
[0039]图11(a)、图11(b)和图11(c)依次为图10所示镜头的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；
[0040]图12为本专利技术又一实施例的镜头在物距100mm时的结构示意图；
[0041]图13(a)、图13(b)和图13(c)依次为图12所示镜头的球差曲线图、像散曲线图以及畸变曲线图；
[0042]图14(a)为图1所示的镜头第四透镜的物侧面和像侧面均为平面、在物距10mm时的光线传播示意图；
[0043]图14(b)为图1所示的镜头第四透镜的物侧面和像侧面均为平面、在物距100mm时的光线传播示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镜头，其特征在于，包括由物侧至像侧依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，所述第一透镜的光焦度为负，所述第二透镜的光焦度为正，所述第三透镜的光焦度为负；所述第四透镜内部填充流体且在所述流体的压力作用下所述第四透镜的曲率可改变，使得所述第四透镜的光焦度可改变。2.根据权利要求1所述的镜头，其特征在于，所述第四透镜包括刚性部和可变形膜，所述流体填充于所述刚性部和所述可变形膜之间。3.根据权利要求2所述的镜头，其特征在于，所述刚性部形成所述第四透镜的物侧面，所述可变形膜形成所述第四透镜的像侧面。4.根据权利要求1至3任一项所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜的像侧面为凹面，所述第二透镜的物侧面为凸面，像侧面为凸面，所述第三透镜的物侧面为凹面。5.根据权利要求4所述的镜头，其特征在于，所述第一透镜为球面透镜，所述第二透镜的物侧面和像侧面均为非球面，所述第三透镜的物侧面和像侧面均为非球面。6.根据权利要求4所述的镜头，其特征在于，满足以下条件式：0.4mm<R
12
<1000mm，0.2mm<R
21
<100mm，
‑
100mm<R
22
<
‑
0.2mm，
‑
1000mm<R
31
<
‑
0.2mm，2mm<R
41
<1000mm；其中，R
12
表示所述第一透镜像侧面的曲率半径，R

【专利技术属性】
技术研发人员：粘明德，王圣运，王鹏，宋志彦，伍超杰，强浩鹏，
申请(专利权)人：上海电镜医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：