小口径大靶面镜头制造技术

本发明专利技术涉及一种小口径大靶面镜头，间隔安装在内窥镜探测器的保护玻璃前，包括由物方至像方方向依次间隔设置的第一透镜、光阑、第二透镜和第三透镜；其中，第一透镜为负光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；第二透镜为正光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；第三透镜为正光焦度的塑料非球面透镜，1.55<n<1.70、20<Vd<35；该发明专利技术克服现有内窥镜镜头无法同时兼具小口径和大靶面的缺点，本发明专利技术提供一种小口径大靶面镜头，通过特别设计材质、形状、光焦度以及焦距的三片透镜与光阑的配合，具有结构简单、兼具小口径和大靶面的优点。和大靶面的优点。和大靶面的优点。

【技术实现步骤摘要】
小口径大靶面镜头


[0001]本专利技术涉及一种小口径大靶面镜头，特别应用在内窥镜上。

技术介绍

[0002]内窥镜通过人体的腔道进入到人体内部，可直观地检查和治疗疾病，常应用于消化道、呼吸道、泌尿道、胸腔、腹腔以及关节腔等疾病检查和治疗。但由于人体的天然孔道较窄小，为了减小不适感，要求内窥镜的镜头体积越小越好，同时为了增大检查时的清晰度能达到要求，则需要靶面越大越好。然而，现有的内窥镜镜头在短工作距离下，无法同时兼具小口径(口径＜2.5mm)和大靶面(靶面≥2.1mm)，靶面越大时口径自然而然会增大。因此，提供一种结构简单、兼具小口径和大靶面的小口径大靶面镜头己成为当务之亟。

技术实现思路

[0003]为了克服现有内窥镜镜头无法同时兼具小口径和大靶面的缺点，本专利技术提供一种小口径大靶面镜头，通过特别设计材质、形状、光焦度以及焦距的三片透镜与光阑的配合，具有结构简单、兼具小口径和大靶面的优点。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种小口径大靶面镜头，间隔安装在内窥镜探测器的保护玻璃前，包括由物方至像方方向依次间隔设置的第一透镜、光阑、第二透镜和第三透镜；
[0006]其中，第一透镜为负光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；
[0007]第二透镜为正光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；
[0008]第三透镜为正光焦度的塑料非球面透镜，1.55<n<1.70、20<Vd<35；
[0009]第一透镜与光阑之间的空气间隙为0.15～0.35mm，
[0010]光阑与第二透镜之间的空气间隙为0.03～0.09mm，
[0011]第二透镜与第三透镜之间的空气间隙为0.05～0.1mm；
[0012]第一透镜焦距为
‑
1.35～
‑
1.2mm，
[0013]第二透镜焦距为0.86～0.9mm，
[0014]第三透镜焦距为4.1～4.8mm；
[0015]第一透镜前表面的曲率半径为
‑
2.05～
‑
1.9mm，后表面的曲率半径为1.05～1.2mm；第二透镜前表面的曲率半径为0.7～0.8mm，后表面的曲率半径为
‑
2.0～
‑
0.5mm；第三透镜前表面的曲率半径为0.4～0.55mm，后表面的曲率半径为0.4～0.55mm；
[0016]第一透镜的中心厚度为0.1～0.3mm；第二透镜的中心厚度为0.45～0.65mm；第三透镜的中心厚度为0.1～0.3mm。
[0017]本申请的小口径大靶面镜头通过特别设计材质、形状、光焦度以及焦距的三片透镜与光阑的配合，具有结构简单、兼具小口径和大靶面的优点。影响镜头口径主要有以下几个参数：焦距、畸变、视场角度、光圈大小、主光线入射角等，为了能够设计出小口径的镜头成品，本案这款镜头通过特别设计材质、形状、光焦度以及焦距的三片透镜与光阑的配合，
使得该镜头焦距为0.8
±
5％mm，畸变≤∣16.9％∣，满足一个极限可接受的畸变范围，同时光圈F控制在5
±
5％，既能满足使用时的进光量，又能减小了入射光瞳尺寸，特意把主光线角度设计得比较大，减小了后端光学口径，从而、缩短后焦长度，进而控制了镜头的光学尺寸口径。大靶面则是选用匹配2.1mm大靶面芯片，光学中设计物方视野中110
°
的物方光线投射到镜头，通过调整镜头前端镜片曲率及镜片间相互配合的光焦度，使得物方110
°
内的光线均能被镜头所接收，通过光学系统的偏折后汇聚到像方，汇聚的像圆覆盖到芯片所有感光区域实现镜头大靶面的设计。即本案是通过综合以上几个主要的参数，优化出一个最小的光学口径，并同时保证了大靶面。使用时，第三透镜与保护玻璃之间的距离为0.3～0.45mm。该小口径大靶面镜头的靶面最大可达2.1mm、镜片口径小于1.44mm、工作距离5
‑
70mm，在10
‑
40℃的环境下均可适用，全视场MTF满足125lp/mm>0.3，F数为5
±
5％，光学总长为2.6
±
0.1mm，FOV(视角)：0～110
°
，半像高：0～1.08mm，全视场RMS半径<2um，相对照度>56％，有较好的分辨率。所述滤光片与物方之间的距离可以为5～100mm，滤光片与第一透镜之间的距离可以为0～0.1mm。
[0018]表1光学结构参数(本案镜头应用于内窥镜时)
[0019][0020][0021]其中，所述第一透镜、第二透镜和第三透镜均为奇次非球表面(即非球面透镜)，满足以下表达式：
[0022][0023]公式中，r为垂直光轴方向的口径，z为非球面沿光轴方向在高度为r的位置时，距非球面顶点的距离矢高；c表示表面的顶点曲率，k为圆锥系数，
ɑ
为高次非球面系数取值参考非球面系数表。
[0024]表2非球面系数
[0025][0026][0027][0028]所述小口径大靶面镜头还包括间隔设置在物方与第一透镜之间的滤光片，该滤光
片为平面透镜。
[0029]本案还优化了镜头系统的结构形式，滤光片通常应用在镜头后端，该申请将滤光片改为设置在镜头的在最前端(即位于物方与第一透镜之间)，降低了滤光片产生鬼影的几率，减少鬼影对检测画面的影响。
[0030]所述滤光片的1.45<n<1.55、55<Vd<65。
[0031]优选的滤光片能有效降低滤光片产生鬼影的几率，减少鬼影对检测画面的影响。
[0032]所述滤光片的厚度为0.1～0.3mm。
[0033]优选的滤光片厚度不仅好加工的同时能减少镜头长度，而且不影响镜片效果。
[0034]与现有技术相比，本专利技术申请具有以下优点：
[0035]1)本申请的小口径大靶面镜头通过特别设计材质、形状、光焦度以及焦距的三片透镜与光阑的配合，具有结构简单、兼具小口径和大靶面的优点；
[0036]2)本案还优化了镜头系统的结构形式，滤光片通常应用在镜头后端，该申请将滤光片改为设置在镜头的在最前端(即位于物方与第一透镜之间)，降低了滤光片产生鬼影的几率，减少鬼影对检测画面的影响。
附图说明
[0037]图1是本专利技术所述的小口径大靶面镜头的光学结构示意图；
[0038]图2是本专利技术所述的小口径大靶面镜头实施例1的MTF图；
[0039]图3是本专利技术所述的小口径大靶面镜头实施例1的点列图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小口径大靶面镜头，间隔安装在内窥镜探测器(7)的保护玻璃(6)前，其特征在于：包括由物方至像方方向依次间隔设置的第一透镜(1)、光阑(4)、第二透镜(2)和第三透镜(3)；其中，第一透镜(1)为负光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；第二透镜(2)为正光焦度的塑料非球面透镜，1.45<n<1.60、50<Vd<60；第三透镜(3)为正光焦度的塑料非球面透镜，1.55<n<1.70、20<Vd<35；第一透镜(1)与光阑(4)之间的空气间隙为0.15～0.35mm，光阑(4)与第二透镜(2)之间的空气间隙为0.03～0.09mm，第二透镜(2)与第三透镜(3)之间的空气间隙为0.05～0.1mm；第一透镜(1)焦距为
‑
1.35～
‑
1.2mm，第二透镜(2)焦距为0.86～0.9mm，第三透镜(3)焦距为4.1～4.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：温晓锋，郭少琴，林勇杰，吴杭英，卢斌，
申请(专利权)人：福建福特科光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：