專(zhuān)利名稱(chēng)：上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種上消化道的內(nèi)窺鏡，尤其涉及上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在醫(yī)學(xué)運(yùn)用透視、拍片、超聲波、核磁共振等手段，檢查及診斷體內(nèi)疾患，方便快捷，但有些病變，仍須直接觀察，才能確診并治療。醫(yī)用內(nèi)窺鏡是用來(lái)觀察人體內(nèi)部體腔的，通過(guò)它能直接觀察內(nèi)臟器官的組織形態(tài)，可提高診斷的準(zhǔn)確性。醫(yī)用內(nèi)窺鏡按其發(fā)展及成像構(gòu)造分類(lèi)，大體可以分為三大類(lèi)硬管式內(nèi)鏡、光學(xué)纖維內(nèi)鏡和電子內(nèi)鏡，醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡是一項(xiàng)集光、機(jī)、電一體化的高科技技術(shù)，是將現(xiàn)代具有高技術(shù)的微型CCD光傳感器及攝像系統(tǒng)，替代原纖維上消化道內(nèi)鏡中的光導(dǎo)纖維傳像束這一元件。所以電子內(nèi)窺鏡必須設(shè)計(jì)一種同CCD傳感元件相匹配的物鏡系統(tǒng)。有這樣的專(zhuān)利申請(qǐng)“電子上消化道內(nèi)窺鏡(CN200310108647.8)”，其公布了一種采用四片光學(xué)元件構(gòu)成的物鏡系統(tǒng)，前兩片為單片正透鏡元件，后兩片為一組膠合件，第三片為反透鏡，第四片為正透鏡。此種結(jié)構(gòu)的物鏡系統(tǒng)的成像雖然比光導(dǎo)纖維內(nèi)鏡清晰，但是分辨率依然不是很好。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是提供了一種可得到超高分辨率的圖象，視場(chǎng)角大，成像清晰的應(yīng)用于上消化道的電子內(nèi)窺鏡物鏡；解決現(xiàn)有技術(shù)所存在內(nèi)窺鏡的分辨率不是很高，成像不夠清晰的技術(shù)問(wèn)題。
同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，像差小，靈敏性好，彩色還原能力強(qiáng)的電子內(nèi)窺鏡物鏡；解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的電子內(nèi)窺鏡靈敏性不好，彩色還原能力不好的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，包括與微型彩色圖象傳感器相連的光學(xué)元件，所述的光學(xué)元件包括有四組透鏡組和與透鏡組連接的紅外截止濾光片，所述的四組透鏡組從物方起依次分別為一個(gè)具有負(fù)的折射本領(lǐng)的第一透鏡組，鏡片面向物方表面為平面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第二透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第三透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第四透鏡組，第四透鏡組含有具有負(fù)的折射本領(lǐng)的第一膠合透鏡，鏡片面向物方表面為凸面，面向像方表面為凹面；第一膠合透鏡的后側(cè)為具有正的折射本領(lǐng)的第二膠合透鏡，鏡片面向物方和像方的均為凸面。光學(xué)元件與微型彩色圖象傳感器(CCD)結(jié)合，使得成像更清晰，可以得到超高的分辨率的圖象。采用四組光學(xué)元件，可以擴(kuò)大視場(chǎng)角的范圍，使光線集聚，向中心靠攏，成像更為清晰。負(fù)組由一片高折射率的玻璃構(gòu)成，以增大曲率半徑，減小工藝加工的難度，同時(shí)能夠形成反遠(yuǎn)射結(jié)構(gòu)，使后截距增長(zhǎng)，更有利于內(nèi)窺鏡的安裝，達(dá)到目前市場(chǎng)對(duì)內(nèi)窺鏡邊緣成像清晰度的要求。正組由2片單透鏡和1反向膠合透鏡組合而成。在齊明點(diǎn)上設(shè)置了一無(wú)球差正透鏡，減小球差，增大系統(tǒng)口徑。添加了一組具有負(fù)折射能力的透鏡組。第四組鏡片采用凸面面向物方，而凹面面向像方，可以使鏡頭獲得的像差最小，成像更為清晰準(zhǔn)確，像質(zhì)更佳。在光學(xué)元件與CCD之間設(shè)置紅外截止濾光鏡，可以減弱內(nèi)窺鏡的CCD在紅外區(qū)的靈敏度，從而提高了顏色的復(fù)現(xiàn)性。
本物鏡結(jié)構(gòu)由分離的負(fù)正透鏡組組成。計(jì)五片四組。負(fù)組在前，正組在后。負(fù)組由一片高折射率的玻璃構(gòu)成，以增大曲率半徑，減小工藝加工的難度。正組由2片單透鏡和1反向膠合透鏡組合而成。在齊明點(diǎn)上設(shè)置了一無(wú)球差正透鏡，減小球差，增大系統(tǒng)口徑。
作為上述方案的優(yōu)選，所述的四組透鏡組是有5片透鏡元件構(gòu)成，第一透鏡組為單片負(fù)透鏡元件，第二透鏡組為單片正透鏡元件，第三透鏡組為單片正透鏡元件，第四透鏡組是由一個(gè)負(fù)透鏡元件與一個(gè)正透鏡元件膠合而成，四組透鏡與紅外截至濾光片共形成11個(gè)鏡面，11個(gè)鏡面符合下述結(jié)構(gòu)參數(shù)，當(dāng)鏡面由1-11的曲率半徑依次為R1＝∞mm，R2＝0.3900mm，R3＝-10.8193mm，R4＝-0.6832mm，R5＝-4.0034mm，R6＝-3.3717mm，R7＝2.8577mm，R8＝1.2563mm，R9＝-3.1363mm，R10＝∞，R11＝∞時(shí)；鏡面距離分別為D1＝0.50mm，D2＝0.45mm，D3＝0.50mm，D4＝0.20mm，D5＝1.90mm，D6＝0.10mm，D7＝0.40mm，D8＝1.20mm，D9＝0.30mm，D10＝0.45mm，D11＝0.00mm；所對(duì)應(yīng)的直徑分別為鏡面1為1.00mm，鏡面2為0.35mm，鏡面3和4均為0.30mm，鏡面5和6均為0.75mm，鏡面7、8和9均為0.95mm，鏡面10和11均為1.00mm；所對(duì)應(yīng)的折射率分別為，鏡面1為1.5163，鏡面3為1.60718，鏡面5為1.5524，鏡面7為1.91725，鏡面8為1.5638，由于鏡面2、4、6、9均為平面因此沒(méi)有折射率，鏡面10和11為紅外截止濾光片的鏡面，因此也沒(méi)有折射率；11個(gè)鏡面對(duì)應(yīng)的阿貝系數(shù)分別為，鏡面1為64.1，鏡面3為49.4，鏡面5為63.4，鏡面7為20.5，鏡面8為60.8。采用此種鏡面參數(shù)，所成的像清晰度更好，同時(shí)視場(chǎng)角更大，可以達(dá)到2ω≥120°，像方分辨率線對(duì)數(shù)≥300lp/mm。
作為更優(yōu)選，在第二片與第三片之間插入孔徑光闌?？讖焦怅@可以更好的濾掉多余的雜色光，使得成像更為清晰。
因此，本發(fā)明的電子內(nèi)鏡鏡物鏡下述優(yōu)點(diǎn)1、通過(guò)將物鏡系統(tǒng)與高性能的CCD結(jié)合，可得到超高分辨率的圖像，像方分辨率線對(duì)數(shù)≥300lp/mm；2、通過(guò)設(shè)置光學(xué)元件的參數(shù)，可以得到較大的視場(chǎng)角，視場(chǎng)角2ω≥120°；3、在光學(xué)元件中插入紅外截止濾光鏡，提高了顏色的復(fù)現(xiàn)性，彩色還原能力強(qiáng)。
圖1是本發(fā)明的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡的鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡的整體示意圖。
圖3是本發(fā)明的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡的光學(xué)傳遞函數(shù)圖。
具體實(shí)施事方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例如附圖1和2所示，上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，包括6片鏡片，分為4組和一個(gè)紅外截止濾光片。由物方起，其中的第一片L1為單片的負(fù)透鏡元件形成第一組；第二片L2為單片正透鏡元件形成第二組；第三片L3為單片正透鏡元件形成第三組；第四片L4為負(fù)透鏡元件，第五片L5為正透鏡元件，兩片膠合形成第四組；在四組鏡片后，設(shè)置了紅外截止濾光片L6。在第二片與第三片之間插入孔徑光闌S。6片鏡片形成11個(gè)鏡面，每個(gè)鏡面的曲率半徑，鏡面距離及每片透鏡的玻璃材料折射率nD及阿貝系數(shù)Ve如下表所示
將上述光學(xué)元件分別放入鏡片座內(nèi)，把CCD傳感器1插入特制的鏡套，經(jīng)過(guò)光學(xué)元件成像的信號(hào)，經(jīng)過(guò)CCD傳感器1的傳輸形成更為清晰的圖象，傳送到觀察者處，從而形成一個(gè)完整的內(nèi)窺鏡觀察系統(tǒng)。
如圖3所示，在焦點(diǎn)增量為0的情況下，由光學(xué)傳遞函數(shù)圖中可以看，共計(jì)算了正則歸一化坐標(biāo)中0，0.707和1等3個(gè)視場(chǎng)的傳遞函數(shù)值。在0傳函值有著非常優(yōu)異的分辨率，在邊緣視場(chǎng)1中，空間頻率等于300lp/mm的情況下，傳函值仍然有著很令人滿(mǎn)意的表現(xiàn)。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于包括與微型彩色圖象傳感器(1)相連的光學(xué)元件，所述的光學(xué)元件包括有四組透鏡組和與透鏡組連接的紅外截止濾光片，所述的四組透鏡組從物方起依次分別為一個(gè)具有負(fù)的折射本領(lǐng)的第一透鏡組，鏡片面向物方表面為平面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第二透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第三透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個(gè)具有正的折射本領(lǐng)的第四透鏡組，第四透鏡組含有具有負(fù)的折射本領(lǐng)的第一膠合透鏡，鏡片面向物方表面為凸面，面向像方表面為凹面；第一膠合透鏡的后側(cè)為具有正的折射本領(lǐng)的第二膠合透鏡，鏡片面向物方和像方的均為凸面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于所述的四組透鏡組是有5片透鏡元件構(gòu)成，第一透鏡組為單片負(fù)透鏡元件(L1)，第二透鏡組為單片正透鏡元件(L2)，第三透鏡組為單片正透鏡元件(L3)，第四透鏡組是由一個(gè)負(fù)透鏡元件(L4)與一個(gè)正透鏡元件(L5)膠合而成，四組透鏡與紅外截至濾光片(L6)共形成11個(gè)鏡面，11個(gè)鏡面符合下述結(jié)構(gòu)參數(shù)鏡面號(hào) 曲率半徑(mm) 鏡面距離(mm) 直徑(mm) nDVe1 R1＝∞ D1＝0.50 1.00 1.5163 64.12 R2＝0.3900 D2＝0.45 0.353 R3＝-10.8193 D3＝0.50 0.30 1.6071849.44 R4＝-0.6832D4＝0.50 0.305 R5＝-4.0034D5＝1.90 0.75 1.5524 63.4鏡面號(hào) 曲率半徑(mm) 鏡面距離(mm) 直徑(mm) nDVe6 R6＝-3.3717 D6＝0.10 0.757 R7＝2.8577D7＝0.40 0.95 1.91725 20.58 R8＝1.2563D8＝1.20 0.95 1.563860.89 R9＝-3.1363 D9＝0.30 0.9510 R10＝∞ D10＝0.45 1.0011 R11＝∞ D11＝0.00 1.00其中nD為折射率，Ve為阿貝系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于在第二片(L2)與第三片(L3)之間插入孔徑光闌(S)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種上消化道的內(nèi)窺鏡，尤其涉及上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡。上消化道電子內(nèi)窺鏡物鏡，包括與微型彩色圖象傳感器相連的光學(xué)元件，所述的光學(xué)元件包括有四組透鏡組和與透鏡組連接的紅外截止濾光片。本發(fā)明主要是提供了一種可得到超高分辨率的圖象，視場(chǎng)角大，成像清晰的應(yīng)用于上消化道的電子內(nèi)窺鏡物鏡；解決現(xiàn)有技術(shù)所存在內(nèi)窺鏡的分辨率不是很高，成像不夠清晰的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G02B9/00GK101067677SQ200710068019
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者王華林, 李鴻源 申請(qǐng)人:王華林