專利名稱：上消化道電子內窺鏡物鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種上消化道的內窺鏡，尤其涉及上消化道電子內窺鏡物鏡。
背景技術：
現在醫學運用透視、拍片、超聲波、核磁共振等手段，檢查及診斷體內疾患，方便快捷，但有些病變，仍須直接觀察，才能確診并治療。醫用內窺鏡是用來觀察人體內部體腔的，通過它能直接觀察內臟器官的組織形態，可提高診斷的準確性。醫用內窺鏡按其發展及成像構造分類，大體可以分為三大類硬管式內鏡、光學纖維內鏡和電子內鏡，醫用電子內窺鏡是一項集光、機、電一體化的高科技技術，是將現代具有高技術的微型CCD光傳感器及攝像系統，替代原纖維上消化道內鏡中的光導纖維傳像束這一元件。所以電子內窺鏡必須設計一種同CCD傳感元件相匹配的物鏡系統。有這樣的專利申請“電子上消化道內窺鏡(CN200310108647.8)”，其公布了一種采用四片光學元件構成的物鏡系統，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。此種結構的物鏡系統的成像雖然比光導纖維內鏡清晰，但是分辨率依然不是很好。
發明內容
本發明主要是提供了一種可得到超高分辨率的圖象，視場角大，成像清晰的應用于上消化道的電子內窺鏡物鏡；解決現有技術所存在內窺鏡的分辨率不是很高，成像不夠清晰的技術問題。
同時，本發明還提供了一種結構簡單，像差小，靈敏性好，彩色還原能力強的電子內窺鏡物鏡；解決了現有技術中存在的電子內窺鏡靈敏性不好，彩色還原能力不好的技術問題。
本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的上消化道電子內窺鏡物鏡，包括與微型彩色圖象傳感器相連的光學元件，所述的光學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具有負的折射本領的第一透鏡組，鏡片面向物方表面為平面；一個具有正的折射本領的第二透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個具有正的折射本領的第三透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個具有正的折射本領的第四透鏡組，第四透鏡組含有具有負的折射本領的第一膠合透鏡，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為具有正的折射本領的第二膠合透鏡，鏡片面向物方和像方的均為凸面。光學元件與微型彩色圖象傳感器(CCD)結合，使得成像更清晰，可以得到超高的分辨率的圖象。采用四組光學元件，可以擴大視場角的范圍，使光線集聚，向中心靠攏，成像更為清晰。負組由一片高折射率的玻璃構成，以增大曲率半徑，減小工藝加工的難度，同時能夠形成反遠射結構，使后截距增長，更有利于內窺鏡的安裝，達到目前市場對內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。在齊明點上設置了一無球差正透鏡，減小球差，增大系統口徑。添加了一組具有負折射能力的透鏡組。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，成像更為清晰準確，像質更佳。在光學元件與CCD之間設置紅外截止濾光鏡，可以減弱內窺鏡的CCD在紅外區的靈敏度，從而提高了顏色的復現性。
本物鏡結構由分離的負正透鏡組組成。計五片四組。負組在前，正組在后。負組由一片高折射率的玻璃構成，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。在齊明點上設置了一無球差正透鏡，減小球差，增大系統口徑。
作為上述方案的優選，所述的四組透鏡組是有5片透鏡元件構成，第一透鏡組為單片負透鏡元件，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負透鏡元件與一個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個鏡面，11個鏡面符合下述結構參數，當鏡面由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；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；所對應的直徑分別為鏡面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；所對應的折射率分別為，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均為平面因此沒有折射率，鏡面10和11為紅外截止濾光片的鏡面，因此也沒有折射率；11個鏡面對應的阿貝系數分別為，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，所成的像清晰度更好，同時視場角更大，可以達到2ω≥120°，像方分辨率線對數≥300lp/mm。
作為更優選，在第二片與第三片之間插入孔徑光闌。孔徑光闌可以更好的濾掉多余的雜色光，使得成像更為清晰。
因此，本發明的電子內鏡鏡物鏡下述優點1、通過將物鏡系統與高性能的CCD結合，可得到超高分辨率的圖像，像方分辨率線對數≥300lp/mm；2、通過設置光學元件的參數，可以得到較大的視場角，視場角2ω≥120°；3、在光學元件中插入紅外截止濾光鏡，提高了顏色的復現性，彩色還原能力強。
圖1是本發明的上消化道電子內窺鏡物鏡的鏡頭的結構示意圖。
圖2是本發明的上消化道電子內窺鏡物鏡的整體示意圖。
圖3是本發明的上消化道電子內窺鏡物鏡的光學傳遞函數圖。
具體實施事方式下面通過實施例，并結合附圖，對發明的技術方案作進一步具體的說明。
實施例如附圖1和2所示，上消化道電子內窺鏡物鏡，包括6片鏡片，分為4組和一個紅外截止濾光片。由物方起，其中的第一片L1為單片的負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個鏡面，每個鏡面的曲率半徑，鏡面距離及每片透鏡的玻璃材料折射率nD及阿貝系數Ve如下表所示
將上述光學元件分別放入鏡片座內，把CCD傳感器1插入特制的鏡套，經過光學元件成像的信號，經過CCD傳感器1的傳輸形成更為清晰的圖象，傳送到觀察者處，從而形成一個完整的內窺鏡觀察系統。
如圖3所示，在焦點增量為0的情況下，由光學傳遞函數圖中可以看，共計算了正則歸一化坐標中0，0.707和1等3個視場的傳遞函數值。在0傳函值有著非常優異的分辨率，在邊緣視場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意的表現。
本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明的構思作舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求
1.上消化道電子內窺鏡物鏡，其特征在于包括與微型彩色圖象傳感器(1)相連的光學元件，所述的光學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具有負的折射本領的第一透鏡組，鏡片面向物方表面為平面；一個具有正的折射本領的第二透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個具有正的折射本領的第三透鏡組，鏡片面向物方表面為凹面；一個具有正的折射本領的第四透鏡組，第四透鏡組含有具有負的折射本領的第一膠合透鏡，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為具有正的折射本領的第二膠合透鏡，鏡片面向物方和像方的均為凸面。
2.根據權利要求1所述的上消化道電子內窺鏡物鏡，其特征在于所述的四組透鏡組是有5片透鏡元件構成，第一透鏡組為單片負透鏡元件(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負透鏡元件(L4)與一個正透鏡元件(L5)膠合而成，四組透鏡與紅外截至濾光片(L6)共形成11個鏡面，11個鏡面符合下述結構參數鏡面號 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 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。
3.根據權利要求2所述的上消化道電子內窺鏡物鏡，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
本發明涉及一種上消化道的內窺鏡，尤其涉及上消化道電子內窺鏡物鏡。上消化道電子內窺鏡物鏡，包括與微型彩色圖象傳感器相連的光學元件，所述的光學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。本發明主要是提供了一種可得到超高分辨率的圖象，視場角大，成像清晰的應用于上消化道的電子內窺鏡物鏡；解決現有技術所存在內窺鏡的分辨率不是很高，成像不夠清晰的技術問題。
文檔編號G02B9/00GK101067677SQ200710068019
公開日2007年11月7日 申請日期2007年4月11日 優先權日2007年4月11日
發明者王華林, 李鴻源 申請人:王華林