CN208026985U - 微型高清医疗镜头 - Google Patents
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Abstract
一种微型高清医疗镜头，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和具有成像元件的成像面。本实用新型具有畸变小，体积小，成本低以及分辨率高的优点，满足现代医用内窥镜对镜头的要求，可广泛应用于医疗内窥镜器械上，既能提高患者的使用舒适度，又能为医疗人员提供清晰的图像，及时发现病变部位，帮助诊断。
Description
技术领域
本实用新型涉及的是一种光学器件领域的技术，具体是一种分辨率达到200万像素的微型医疗镜头。
背景技术
医用内窥镜是一种光机电相结合的精密仪器，用以观察人眼不能直接观察或不方便观察的腔体内的组织和结构图，并结合相关领域进行诊断和治疗。现代医疗内窥镜已经可以检查人体内小至腺体、血管，大到腹腔的各个腔体。一般从经过口腔、其他天然孔道或者经手术后的小切口进入人体内，再导入到欲检测的器官，通过光学镜头等使待检测的器官能在感光元件上清晰成像，便于医护人员清楚了解情况。其中，光学镜头和传感器是内窥镜中至关重要的元件，直接决定了观察对象的清晰度。现有的内窥镜在追求大角度的同时，造成了大畸变，图像失真严重，反而不利于医护人员获得细节信息，影响诊断；亦或是在追求小尺寸的同时，内窥镜的结构过于简单，镜头的成像品质差，无法满足检查过程中对成像清晰度的要求。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术无法兼顾内窥镜尺寸和高清成像的缺陷，提出一种微型高清医疗镜头，实现了同时满足畸变小、微型化和分辨率高的要求，可广泛应用于医疗内窥镜器械上。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和具有成像元件的成像面。
所述的第五透镜和成像面之间设有保护玻璃。
所述的第一透镜与镜头整体的焦距比为(0.74，0.76)，第一透镜的折射率大于1.89，镜头整体长度与第一透镜直径的比值为(5.00，6.67)。
所述的第五透镜与镜头整体的焦距比为(0.68，0.96)。
所述的第二透镜与镜头整体的焦距比为(1.21，1.82)。
所述的第三透镜与镜头整体的焦距比为(1.22，1.56)。
所述的第二透镜和第三透镜的折射率的差值为(0.26，0.40)，阿贝数为(47.81，58.26)。
所述的第四透镜与镜头整体的焦距比为(0.88，1.23)。
所述的第三透镜和第四透镜的折射率的差值为(0.21，0.3)，阿贝数为(31.43，45.63)。
所述的透镜均为球面镜，镜头整体的焦距与镜头整体长度的比值为(0.30，0.38)，其中：第一透镜群各面均为内凹球面，第二透镜群各面均为外凸球面。
技术效果
与现有技术相比，本实用新型具有畸变小，体积小，成本低以及分辨率高的优点，满足现代医用内窥镜镜头的要求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的光路示意图；
图3为实施例1的轴上点色差球差曲线图；
图4为实施例1的像散场曲图；
图5为实施例1的畸变曲线图；
图6为实施例1的MTF图；
图7为实施例2的轴上点色差球差曲线图；
图8为实施例2的像散场曲图；
图9为实施例2的畸变曲线图；
图10为实施例2的MTF图；
图11为实施例3的轴上点色差球差曲线图；
图12为实施例3的像散场曲图；
图13为实施例3的畸变曲线图；
图14为实施例3的MTF图；
图中：具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、光阑STP、具有正光焦度的第四透镜L4、负光焦度的第五透镜L5、保护玻璃GC、具有成像元件的成像面IMAGE。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2所示，本实施例从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜L1、具有正光焦度的第二透镜L2、具有正光焦度的第三透镜L3、光阑STP、具有正光焦度的第四透镜L4、负光焦度的第五透镜L5、保护玻璃GC和具有成像元件的成像面IMAGE。
所述的透镜各面均为球面镜，其中：具有负光焦度的第一透镜群L1、L5各面均为内凹球面，具有正光焦度的第二透镜群L2～L4各面均为外凸球面。
以下，示出关于本实施例的各种数值数据。
镜头整体的焦距F＝2.4mm；数值孔径FNO＝3.8mm；镜头整体长度TTL＝8mm。
表1本实施例镜头结构参数
| 表面序号 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| 1 | -49.9510 | 0.303 | 1.93 | 24.93 |
| 2 | 2.0766 | 0.381 | ||
| 3 | 10.6637 | 0.776 | 1.95 | 23.90 |
| 4 | -7.9808 | 0.255 | ||
| 5 | 3.3672 | 2.604 | 1.69 | 82.16 |
| 6 | -1.0020 | 0.245 | ||
| 光阑 | 无限 | 0.372 | ||
| 8 | 6.2066 | 1.699 | 1.90 | 50.73 |
| 9 | -3.7338 | 0.546 | ||
| 10 | -1.7530 | 0.406 | 1.98 | 18.97 |
| 11 | -34.1333 | 1.000 | ||
| 12 | 无限 | 0.300 | BSC7_HOYA | |
| 像面 | 无限 | 0.000 |
本实施例镜头满足以下条件：
1、镜头的镜头整体长度比具有负光焦度的第一透镜L1的直径以便显著缩小成像镜头的的体积，有利于镜头的微型化。
2、焦距比镜头整体长度F/TTL＝0.3；具有负光焦度的第一透镜L1的焦距比镜头焦距f1/F＝0.76；具有正光焦度的第二透镜L2的焦距比镜头焦距f2/F＝1.82；具有正光焦度的第三透镜L3的焦距比镜头焦距f3/F＝1.41；具有正光焦度的第四透镜L4的焦距比镜头焦距f4/F＝1.23；负光焦度的第五透镜L5的焦距比镜头焦距f5/F＝0.74，从而使得镜头的光焦度分配更佳，具有较好的相差补正效果，有利于提高成像质量。
本实施例镜头的有效焦距为2.4mm，视场角大于70°，相对照度大于70％，在全视场内的光学畸变控制在13％以内，分辨率高达200万像素。
如图3所示，五条曲线分别针对C线(656mm)、d线(587mm)、e线(546mm)、F线(486mm)和g线(435mm)，根据相差曲线得出：本实施例的成像镜头对于可见光波段(400～700mm)产生的球差均可控制在(-0.025，0.025)范围内，色散现象得到了很好的校正。
如图4所示，S和T分别表示子午场曲和弧矢场曲，根据场曲图得出：本实施例的子午场曲和弧矢场曲均控制在(-0.025，0.025)范围内，场曲得到了很好的校正。
如图5所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变控制在13％以内。
如图6所示，为本实施例的MTF图，取值范围为0～1，根据MTF图得出：本实施例的全视场范围内对于200lp/mm的MTF数值高达60％，镜头的解像力达到了很高的效果。
实施例2
与实施例1相比，本实施例镜头整体的焦距F＝2.4mm；数值孔径FNO＝4mm；镜头整体长度TTL＝6.8mm。
表2本实施例镜头结构参数
| 表面序号 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| 1 | -52.8135 | 0.314 | 1.97 | 22.98 |
| 2 | 1.5961 | 0.333 | ||
| 3 | 11.0755 | 0.513 | 2.10 | 26.45 |
| 4 | -6.9181 | 0.124 | ||
| 5 | 1.2192 | 1.941 | 1.70 | 77.95 |
| 6 | -3.5865 | 0.040 | ||
| 光阑 | 无限 | 0.452 | 2.00 | 44.67 |
| 8 | 2.9442 | 0.636 | ||
| 9 | -5.5965 | 0.320 | 2.10 | 18.71 |
| 10 | -3.4922 | 0.268 | ||
| 11 | 21.2555 | 0.536 | ||
| 12 | 无限 | 0.300 | BSC7_HOYA | |
| 像面 | 无限 | 0.000 |
本实施例满足以下条件：
1、镜头的镜头整体长度比具有负光焦度的第一透镜L1的直径以便显著缩小成像镜头的的体积，有利于镜头的微型化。
2、焦距比镜头整体长度F/TTL＝0.35；具有负光焦度的第一透镜L1的焦距比镜头焦距f1/F＝0.74；具有正光焦度的第二透镜L2的焦距比镜头焦距f2/F＝1.44；具有正光焦度的第三透镜L3的焦距比镜头焦距f3/F＝1.22；具有正光焦度的第四透镜L4的焦距比镜头焦距f4/F＝1.07；负光焦度的第五透镜L5的焦距比镜头焦距f5/F＝0.68，从而使得镜头的光焦度分配更佳，具有较好的相差补正效果，有利于提高成像质量。
本实施例镜头的有效焦距为2.4mm，视场角大于70°，相对照度大于68.5％，在全视场内的光学畸变控制在13％以内，分辨率高达200万像素。
如图7所示，五条曲线分别针对C线(656mm)、d线(587mm)、e线(546mm)、F线(486mm)和g线(435mm)，根据相差曲线得出：本实施例的成像镜头对于可见光波段(400～700mm)产生的球差均可控制在(-0.050，0.025)范围内，色散现象得到了很好的校正。
如图8所示，S和T分别表示子午场曲和弧矢场曲，根据场曲图得出：本实施例的子午场曲和弧矢场曲均控制在(-1.0，1.0)范围内，场曲得到了很好的校正。
如图9所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变控制在13％以内。
如图10所示，为本实施例的MTF图，取值范围为0～1，根据MTF图得出：本实施例的全视场范围内对于200lp/mm的MTF数值高达40％，镜头的解像力达到了很高的效果。
实施例3
与实施例1相比，本实施例镜头整体的焦距F＝2.3mm；数值孔径FNO＝4mm；镜头整体长度TTL＝6mm。
表3本实施例镜头结构参数
| 表面序号 | 曲率半径 | 厚度 | 折射率 | 阿贝数 |
| 1 | -17.62275 | 0.165 | 1.89 | 37.39 |
| 2 | 4.5779063 | 0.056 | ||
| 3 | 5.4672591 | 0.335 | 2.10 | 36.05 |
| 4 | -23.47161 | -0.075 | ||
| 5 | 3.622082 | 0.793 | 1.75 | 83.86 |
| 6 | -4.316764 | 0.098 | ||
| 光阑 | 无限 | 0.490 | ||
| 8 | 5.5109359 | 0.695 | 1.97 | 38.23 |
| 9 | -1.990162 | 0.338 | ||
| 10 | 1.0470631 | 0.261 | 1.99 | 19.27 |
| 11 | -7.741099 | 0.687 | ||
| 12 | 无限 | 0.300 | BSC7_HOYA | |
| 像面 | 无限 | 0.000 |
本实施例满足以下条件：
1、镜头的镜头整体长度比具有负光焦度的第一透镜L1的直径以便显著缩小成像镜头的的体积，有利于镜头的微型化。
2、焦距比镜头整体长度F/TTL＝0.38；具有负光焦度的第一透镜L1的焦距比镜头焦距f1/F＝0.75；具有正光焦度的第二透镜L2的焦距比镜头焦距f2/F＝1.21；具有正光焦度的第三透镜L3的焦距比镜头焦距f3/F＝1.56；具有正光焦度的第四透镜L4的焦距比镜头焦距f4/F＝0.88；负光焦度的第五透镜L5的焦距比镜头焦距f5/F＝0.96，从而使得镜头的光焦度分配更佳，具有较好的相差补正效果，有利于提高成像质量。
本实施例镜头的有效焦距为2.3mm，视场角大于81.5°，相对照度大于73.4％，在全视场内的光学畸变控制在15％以内，分辨率高达200万像素。
如图11所示，五条曲线分别针对C线(656mm)、d线(587mm)、e线(546mm)、F线(486mm)和g线(435mm)，根据相差曲线得出：本实施例的成像镜头对于可见光波段(400～700mm)产生的球差均可控制在(-0.050，0.025)范围内，色散现象得到了很好的校正。
如图12所示，S和T分别表示子午场曲和弧矢场曲，根据场曲图得出：本实施例的子午场曲和弧矢场曲均控制在(-0.05，0.025)范围内，场曲得到了很好的校正。
如图13所示，根据畸变曲线得出：本实施例的光学畸变控制在15％以内。
如图14所示，为本实施例的MTF图，取值范围为0～1，根据MTF图得出：本实施例的全视场范围内对于200lp/mm的MTF数值高达40％，镜头的解像力达到了很高的效果。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。
Claims (10)
1.一种微型高清医疗镜头，其特征在于，从物侧到像侧依次包括：具有负光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、光阑、具有正光焦度的第四透镜、负光焦度的第五透镜和具有成像元件的成像面。
2.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第一透镜与镜头整体的焦距比为(0.74，0.76)，第一透镜的折射率大于1.89，镜头整体长度与第一透镜直径的比值为(5.00，6.67)。
3.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第五透镜与镜头整体的焦距比为(0.68，0.96)。
4.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第二透镜与镜头整体的焦距比为(1.21，1.82)。
5.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第三透镜与镜头整体的焦距比为(1.22，1.56)。
6.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第二透镜和第三透镜的折射率的差值为(0.26，0.40)，阿贝数为(47.81，58.26)。
7.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第四透镜与镜头整体的焦距比为(0.88，1.23)。
8.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第三透镜和第四透镜的折射率的差值为(0.21，0.3)，阿贝数为(31.43，45.63)。
9.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的透镜均为球面镜，镜头整体的焦距与镜头整体长度的比为(0.30，0.38)，其中：第一透镜群各面均为内凹球面，第二透镜群各面均为外凸球面。
10.根据权利要求1所述的微型高清医疗镜头，其特征是，所述的第五透镜和成像面之间设有保护玻璃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820379672.1U CN208026985U (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 微型高清医疗镜头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820379672.1U CN208026985U (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 微型高清医疗镜头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208026985U true CN208026985U (zh) | 2018-10-30 |
Family
ID=63908125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820379672.1U Active CN208026985U (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 微型高清医疗镜头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208026985U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111025606A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 深圳市特莱斯光学有限公司 | 超广角针孔镜头及摄像设备 |
| CN111538138A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-08-14 | 瑞声通讯科技(常州)有限公司 | 摄像光学镜头 |
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2018
- 2018-03-20 CN CN201820379672.1U patent/CN208026985U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111025606A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 深圳市特莱斯光学有限公司 | 超广角针孔镜头及摄像设备 |
| CN111538138A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-08-14 | 瑞声通讯科技(常州)有限公司 | 摄像光学镜头 |
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