本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別在醫(yī)療檢測(cè)中內(nèi)窺鏡的應(yīng)用，具體是一種可用于胃鏡等醫(yī)療設(shè)備裝置的大視場(chǎng)魚眼鏡頭。

技術(shù)背景

胃鏡檢查是診斷食道、胃和十二指腸疾病的一種可靠方法。傳統(tǒng)胃鏡使用一條直徑為一厘米左右的軟管包裹光導(dǎo)纖維，纖維前端裝有內(nèi)窺鏡。檢查時(shí)將軟管從口中經(jīng)食道伸入胃和十二指腸。由于光導(dǎo)纖維只能點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行觀察，造成目前的胃鏡成像裝置存在視場(chǎng)范圍過小、軟管直徑過大的缺點(diǎn)，若要全面檢查需要控制鏡頭在食道和胃中不斷調(diào)整角度。由于軟管直徑過大，調(diào)整角度時(shí)給病人帶來極大的不適。

魚眼鏡頭是一種視場(chǎng)角大于140°，甚至超過半球視場(chǎng)的一種光學(xué)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的魚眼鏡頭往往在鏡頭數(shù)量和成像質(zhì)量之間無法兼得，加工非球面時(shí)由于找不到最佳非球面而造成成像質(zhì)量不理想和選取的非球面數(shù)量過多，增加了加工成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)的缺陷，提供一種可安裝于胃鏡裝置的大視場(chǎng)魚眼鏡頭，具有結(jié)構(gòu)簡單、視場(chǎng)范圍大、成像質(zhì)量好、尺寸小等特點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：將具有負(fù)-正-正-負(fù)的基礎(chǔ)對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行透鏡分裂復(fù)雜化，然后找出對(duì)像差影響較大的表面進(jìn)行非球面優(yōu)化。確定影響最大的三個(gè)表面分別為第一、第二和第六透鏡朝向物方的一面，非球面系數(shù)分別為7.113、3.872、0.988 。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，采用下述技術(shù)方案：

一種可安裝于胃鏡裝置的大視場(chǎng)魚眼鏡頭，包括一個(gè)由6片透鏡組成的透鏡組，所述透鏡組的6片透鏡從物方至像方依次排列為：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；其特征在于：所述第一透鏡和第二透鏡為具有負(fù)光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的透鏡；所述第三透鏡為具有正光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的球面透鏡；所述第四透鏡為具有正光焦度的雙凸球面透鏡；所述第五透鏡為具有負(fù)光焦度的凹面朝向物方凸面朝向像方的球面透鏡；所述第六透鏡為具有正光焦度的雙凸透鏡；其中第一、第二和第六透鏡朝向物方的一面為非球面，朝向像方的一面為球面；該非球面的結(jié)構(gòu)滿足：。式中，是坐標(biāo)原點(diǎn)處的曲率半徑；是面型系數(shù)，對(duì)于、、、和時(shí)，方程分別代表扁橢圓面、球面、長橢圓面、拋物面和雙曲面。

所述透鏡組的焦距為0.392mm，相對(duì)孔徑F 數(shù)為2.8。

所述透鏡組系統(tǒng)總長為6.971mm，最大直徑為5.460mm，所述透鏡組的全視場(chǎng)為174°。

所述透鏡組第一、第二和第六透鏡朝向物方的一面為非球面，非球面系數(shù)分別為7.113、3.872、0.988 。

所述透鏡組第一透鏡的材料折射率n=1.6127，阿貝數(shù)ν=58.63；第二透鏡的材料折射率n=1.6967，阿貝數(shù)ν=56.42；第三透鏡的材料折射率n=1.9176，阿貝數(shù)ν=21.51；第四透鏡的材料折射率n=1.5225，阿貝數(shù)ν=59.48；第五透鏡的材料折射率n=1.5891，阿貝數(shù)ν=61.27；第六透鏡的材料折射率n=1.4918，阿貝數(shù)ν=57.44。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出特點(diǎn)和顯著地技術(shù)進(jìn)步：

將本發(fā)明的鏡頭封裝后安裝在包裹光導(dǎo)纖維的軟管，可把軟管最大處直徑控制在6mm以內(nèi)，和一般藥用膠囊直徑相近。進(jìn)行胃鏡檢查時(shí)，直接把軟管伸入，無需調(diào)整角度即可觀察到前方幾乎全部視場(chǎng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、視場(chǎng)范圍大、結(jié)構(gòu)尺寸非常小的特點(diǎn)。

整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)玻璃材料從左往右依次為SK4（n=1.6127）、LAK31（n=1.6967）、SF58（n=1.9176）、N-K5（n=1.5225）、N-SK5（n=1.5891）和PMMA（n=1.4918）。

附圖說明

圖1為胃鏡軟管與鏡頭裝配示意圖。

圖2為具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的負(fù)-正-正-負(fù)的基礎(chǔ)模塊示意圖。

圖3為魚眼鏡頭光學(xué)系統(tǒng)示意圖。

圖4為半視場(chǎng)角0°、40°、85°時(shí)本光學(xué)系統(tǒng)的點(diǎn)列圖。

圖5 為本光學(xué)系統(tǒng)的場(chǎng)曲曲線示意圖。

圖6為本光學(xué)系統(tǒng)的MTF曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例結(jié)合附圖詳述如下：

實(shí)施例一：

參見圖1和圖3，本可安裝于一種可安裝于胃鏡裝置的大視場(chǎng)魚眼鏡頭，包括一個(gè)由6片透鏡組成的透鏡組，所述透鏡組的6片透鏡從物方至像方依次排列為：第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、第五透鏡和第六透鏡；其特征在于：所述第一透鏡和第二透鏡為具有負(fù)光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的透鏡；所述第三透鏡為具有正光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的球面透鏡；所述第四透鏡為具有正光焦度的雙凸球面透鏡；所述第五透鏡為具有負(fù)光焦度的凹面朝向物方凸面朝向像方的球面透鏡；所述第六透鏡為具有正光焦度的雙凸透鏡；其中第一、第二和第六透鏡朝向物方的一面為非球面，朝向像方的一面為球面；該非球面的結(jié)構(gòu)滿足：。式中，是坐標(biāo)原點(diǎn)處的曲率半徑；是面型系數(shù)，對(duì)于、、、和時(shí)，方程分別代表扁橢圓面、球面、長橢圓面、拋物面和雙曲面。

實(shí)施例二：

參見圖1-圖6，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處如下：

所述透鏡組的焦距為0.392mm，相對(duì)孔徑F 數(shù)為2.8。

所述透鏡組系統(tǒng)總長為6.971mm，最大直徑為5.460mm，所述透鏡組的全視場(chǎng)為174°。

所述透鏡組第一、第二和第六透鏡朝向物方的一面為非球面，非球面系數(shù)分別為7.113、3.872、0.988 。

所述透鏡組第一透鏡的材料折射率n=1.6127，阿貝數(shù)ν=58.63；第二透鏡的材料折射率n=1.6967，阿貝數(shù)ν=56.42；第三透鏡的材料折射率n=1.9176，阿貝數(shù)ν=21.51；第四透鏡的材料折射率n=1.5225，阿貝數(shù)ν=59.48；第五透鏡的材料折射率n=1.5891，阿貝數(shù)ν=61.27；第六透鏡的材料折射率n=1.4918，阿貝數(shù)ν=57.44。

實(shí)施例三：

如圖1所示的胃鏡軟管與鏡頭裝配圖，本實(shí)施例有光源 、魚眼鏡頭、光導(dǎo)纖維和軟管外殼。與傳統(tǒng)胃鏡檢查相比，使用魚眼鏡頭作為內(nèi)窺鏡，直接把軟管伸入檢查部位，無需調(diào)整角度即可觀察到前方幾乎全部視場(chǎng)，可縮短檢查時(shí)間，減小病人痛苦。將光導(dǎo)纖維最前端置于本魚眼鏡頭的像面處，如圖3所示，距離最后一個(gè)光學(xué)面0.875mm，光導(dǎo)纖維直徑設(shè)置為最大像高h(yuǎn)=0.896mm即可觀察到前方174°視場(chǎng)范圍的物體。

光學(xué)系統(tǒng)由6片透鏡組成，所述透鏡組包括物方至像方依次排列的：第一透鏡1、第二透鏡2、第三透鏡3、第四透鏡4、第五透鏡5、第六透鏡6。其特征為：所述第一透鏡1和第二透鏡2為具有負(fù)光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的透鏡；所述第三透鏡3為具有正光焦度的凸面朝向物方凹面朝向像方的球面透鏡；所述第四透鏡4為具有正光焦度的雙凸球面透鏡；所述第五透鏡5為具有負(fù)光焦度的凹面朝向物方凸面朝向像方的球面透鏡；所述第六透鏡6為具有正光焦度的雙凸透鏡；其中第一透鏡1、第二透鏡2和第六透鏡6朝向物方的一面為非球面，朝向像方的一面為球面。

如圖2所示，負(fù)-正-正-負(fù)對(duì)稱結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)模塊進(jìn)行透鏡分裂復(fù)雜化，得到結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的初始結(jié)構(gòu)，進(jìn)而根據(jù)算法編寫優(yōu)化程序?qū)Τ跏冀Y(jié)構(gòu)進(jìn)行非球面優(yōu)化，確定影響最大的三個(gè)表面分別為圖3第一透鏡1、第二透鏡2和第六透鏡6朝向物方的一面，非球面系數(shù)分別為7.113、3.872、0.988 。

光學(xué)系統(tǒng)總焦距為：EFL=0.392mm。

光學(xué)系統(tǒng)總長度：L=6.971mm。

全視場(chǎng)角：0°≤2ω≤174°。

主波長：0.58756。

相對(duì)孔徑：F/#=2.8。

本光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。