專利名稱：雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，能夠應(yīng)用于工業(yè)、安防、醫(yī)療等行業(yè)，用于對(duì)物體內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)觀察。
背景技術(shù)：
目前的窺鏡鏡頭主要問(wèn)題:(I)相對(duì)孔徑小，集光能力弱，無(wú)法在較暗環(huán)境中獲得清晰圖像；(2)僅能用于可見(jiàn)波段，無(wú)法實(shí)現(xiàn)近紅外波段觀察；(3)體積較大，在空間受限條件下難以應(yīng)用。窺鏡鏡頭存在的上述問(wèn)題不能滿足在工業(yè)、安防、醫(yī)療等行業(yè)對(duì)物體內(nèi)部精細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察的需求。為了滿足上述需求，需要提供一種體積小巧的大數(shù)值孔徑，集光能力強(qiáng)的窺鏡鏡頭，以使其可在較暗環(huán)境中獲得清晰圖像，并且該鏡頭通光波段最好為可見(jiàn)光、近紅外雙波段，滿足夜間條件下的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種滿足上述需求的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明提供的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，排列有四組五片光學(xué)鏡片，依次為:第一組，為一 片負(fù)彎月形透鏡，凹面在左側(cè)；第二組，為一片雙凸透鏡，曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)；第三組，為由凸透鏡和凹透鏡膠合的雙膠合透鏡組，凸透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，凹透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)；第四組，為一片平凸透鏡，凸面在左側(cè)。優(yōu)選地，所述五片光學(xué)鏡片的光焦度絕對(duì)值比依次為24.28:3.40:1.97:1:3.68，窺鏡系統(tǒng)焦距為2.68mm。優(yōu)選地，所述五片光學(xué)鏡片的焦距依次為-28.53mm、3.99mm,2.32mm、-1.17mm、
4.32mm。優(yōu)選地，所述五片光學(xué)鏡片的材料依次為N-LASF40、ZLAF1、LAK5、ZF7、ZLAF2。優(yōu)選地，五片光學(xué)鏡片均在兩面鍍480nm 900nm寬帶增透膜。優(yōu)選地，所述四組光學(xué)鏡片的中心距分別為0.03mm、0.03mm、0.026mm，所述四組光學(xué)鏡片的同軸中心偏差都為±0.05mm。優(yōu)選地,所述雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置有光闌，所述光闌到所述負(fù)彎月形透鏡的中心距離為0.09mm。所述雙波段光傳輸窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)基于光學(xué)成像理論，通過(guò)光學(xué)鏡面面形優(yōu)化，并選取適當(dāng)材料，減小了鏡頭光學(xué)系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光波段與近紅外波段的成像色差，使其在兩個(gè)波段范圍內(nèi)均有良好的成像質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)中盡可能的控制了其它像差，使該鏡頭在全視場(chǎng)為2 ω =55°的范圍內(nèi)，彌散圓直徑小于2.5 μ m，接近衍射極限。該系統(tǒng)相對(duì)孔徑達(dá)到1/2.68，具有較強(qiáng)的集光能力，可使該鏡頭在較暗環(huán)境中獲得清晰圖像。


圖1雙波段光傳輸窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)組成。圖2成像光線追跡圖。1:負(fù)彎月形透鏡，2:雙凸透鏡，3-1:凸透鏡，3-2:凹透鏡，4:平凸透鏡。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的雙波段光傳輸窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，該光學(xué)系統(tǒng)包含四組五片光學(xué)鏡片，依次為:第一組，為一片負(fù)彎月形透鏡1，凹面在左側(cè)，焦距為-28.53mm，材料為N-LASF40 ；第二組，為一片雙凸透鏡2，曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，焦距為3.99mm,材料為ZLAFl ；第三組，為由凸透鏡3-1和凹透鏡3-2膠合的雙膠合透鏡組，該膠合組起消色差作用，凸透鏡3-1的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，焦距為2.32mm，材料為L(zhǎng)AK5，凹透鏡3_2的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，焦距為-1.17臟，材料為ZF7 ;該膠合透鏡組的焦距為-5.68mm ；第四組，為一片平凸透鏡4，凸面在左側(cè)，焦距為4.32mm，材料為ZLAF2。四組鏡片的中心距分別為0.03mm、0.03mm、0.026mm，其中光闌到第一片的中心距離為0.09mm。四組光學(xué)兀件的同軸中心偏差都為±0.05mm。五片光學(xué)鏡片兩 面均對(duì)480nm 900nm鍍寬帶增透膜，單面透過(guò)率>98.5%。4組鏡片光焦度絕對(duì)值比依次為24.28:3.40:1.97:1:3.68。入射光經(jīng)該光學(xué)系統(tǒng)成像于鏡組4的右端面，該端面可直接粘接光纖將圖像傳輸入光纖中。該內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)為:最大視場(chǎng)55°，通光波段為480nm 900nm，涵蓋了可見(jiàn)光及近紅外波段；窺鏡全視場(chǎng)像高最大直徑為2.64mm ;系統(tǒng)焦距2.68mm ;相對(duì)孔徑:D/f' =1/2.68 ;全視場(chǎng)角:2w=55° ;其光學(xué)后截距L' =Omm;鏡頭光學(xué)系統(tǒng)總長(zhǎng)L=7.54mm;鏡頭最大鏡片口徑0=2.64mm。圖2給出了雙波段光傳輸窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)的光線追跡圖。最邊緣入射下光線與光軸的正夾角為27.5°，凹透鏡3-2右邊緣部分磨成平臺(tái)，其它透鏡相應(yīng)做保護(hù)性倒角，透鏡之間的距離由壓圈固定。該系統(tǒng)基于光學(xué)成像理論，通過(guò)光學(xué)鏡面面形優(yōu)化，并選取適當(dāng)材料，減小了鏡頭光學(xué)系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光波段與近紅外波段的成像色差，使其在兩個(gè)波段范圍內(nèi)均有良好的成像質(zhì)量。同時(shí)，設(shè)計(jì)中盡可能的控制了其它像差，使該鏡頭在全視場(chǎng)為2 ω =55°的范圍內(nèi)，彌散圓直徑小于2.5 μ m，接近衍射極限。
權(quán)利要求
1.雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡子頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，排列有四組五片光學(xué)鏡片，依次為 第一組，為一片負(fù)彎月形透鏡，凹面在左側(cè)； 第二組，為一片雙凸透鏡，曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)； 第三組，為由凸透鏡和凹透鏡膠合的雙膠合透鏡組，凸透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，凹透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)； 第四組，為一片平凸透鏡，凸面在左側(cè)。
2.如權(quán)利要求I所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述五片光學(xué)鏡片的光焦度絕對(duì)值比依次為24. 28 :3. 40 :1. 97 1 :3. 68，窺鏡系統(tǒng)焦距為2. 68mm。
3.如權(quán)利要求I或2所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述五片光學(xué)鏡片的焦距依次為-28. 53mm、3. 99mm,2. 32mm、-I. 17mm、4. 32mm。
4.如權(quán)利要求3所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述五片光學(xué)鏡片的材料依次為N-LASF40、ZLAF1、LAK5、ZF7、ZLAF2。
5.如權(quán)利要求4所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，五片光學(xué)鏡片均在兩面鍍480nm 900nm寬帶增透膜。
6.如權(quán)利要求3所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述四組光學(xué)鏡片的中心距分別為O. 03mm、0. 03mm、0. 026mm，所述四組光學(xué)鏡片的同軸中心偏差都為 +0. 05mm。
7.如權(quán)利要求6所述的雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng),其特征在于,所述雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置有光闌，所述光闌到所述負(fù)彎月形透鏡的中心距離為O.09mm。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙波段光纖傳輸內(nèi)窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)，排列有四組五片光學(xué)鏡片，依次為第一組，為一片負(fù)彎月形透鏡，凹面在左側(cè)；第二組，為一片雙凸透鏡，曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)；第三組，為由凸透鏡和凹透鏡膠合的雙膠合透鏡組，凸透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)，凹透鏡的曲率絕對(duì)值小的在左側(cè)；第四組，為一片平凸透鏡，凸面在左側(cè)。所述雙波段光傳輸窺鏡鏡頭光學(xué)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的集光能力，可使該鏡頭在較暗環(huán)境中獲得清晰圖像。
文檔編號(hào)G02B27/00GK103226235SQ20131014200
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月22日
發(fā)明者彭紅攀, 岳葉, 朱文華, 楊雙收, 吳迪, 王 琦 申請(qǐng)人:北京首量科技有限公司