内窥用光学镜头和胶囊内窥镜的制作方法

本技术涉及内窥镜，特别是涉及一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜。

背景技术：

1、诸如胃肠道等体内组织的早癌筛查对癌症的治疗具有非常重要的意义，这是因为有效的早癌筛查可以大大提高癌症患者的存活率。目前，胃肠道的早癌筛查主要还是使用插入式内窥镜通过人体自然腔道对胃肠道组织的形貌进行观察，筛选出可疑病灶，再取可疑病灶进行体外活检从而判断肿瘤的良恶性。由于这种插入式内镜检测方式在内镜插入过程中会给被检查者带来极大的心理和生理不适，一般需要配合全麻使用，因此大多数人只会在胃肠道出现明显不适时才会选择胃肠镜检测，而日常体检通常会忽略这项检测，这就有可能导致错过癌症治疗的黄金时期。

2、此外，对于一些患有心脏病、血管疾病等有特殊基础疾病的人群来说，插入式内镜检查会引起部分患者出现严重的并发症，一般无法使用插入式内镜进行检查，这使得新兴的胶囊内窥镜开始逐渐被大众所接受。胶囊内窥镜主要是利用无线通讯的方式对指令和图像数据进行传输，检查胃肠道时不再需要连着长长的导管，故可以大大降低使用者的痛苦，并且使用方便，可以作为大众日常检查所用。

3、然而，受限于胶囊内窥镜的小尺寸，其内光学模组的长度和镜片数量都会受到严格限制，很难在不牺牲光学分辨率和视场的前提下拥有较大的光学景深。

技术实现思路

1、本实用新型的一个优势在于提供一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其能够利用波前编码的方式实现景深扩展，以便在不牺牲光学分辨率和视场的前提下拥有较大的光学景深。

2、本实用新型的另一个优势在于提供一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述内窥用光学镜头能够引入三次相位面，使光学系统的调制传递函数(mtf)或点扩散函数(psf)对离焦不敏感，确保在整个景深范围内拥有相同的psf。

3、本实用新型的另一个优势在于提供一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述内窥用光学镜头能够在引入三次相位面后，使mtf在整个景深范围内不存在零点，避免信息丢失。

4、本实用新型的另一个优势在于提供一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其中，在本实用新型的一个实施例中，所述图像处理方法能够通过图像复原或ai重建的方式对景深图像进行复原，从而在不影响原系统参数的情况下大大扩展了景深范围。

5、本实用新型的另一个优势在于提供一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其中为了达到上述目的，在本实用新型中不需要采用复杂的结构和材料。因此，本实用新型成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，同时还增加了所述内窥用光学镜头和胶囊内窥镜的实用性和可靠性。

6、为了实现本实用新型的上述至少一个优势或其他优点和目的，本实用新型提供了一种内窥用光学镜头，包括沿光轴方向从物侧至像侧依次同轴设置的具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光角度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜；所述第二透镜的物侧面为三次相位面；

7、所述内窥用光学镜头满足以下关系式：

8、ttl/imgh≤2.4；和

9、0.5＜α＜1.2；

10、其中，ttl为所述第一透镜的物侧面与成像面的轴上距离；imgh为该成像面上有效像素区域的对角线长；α为所述三次相位面的相位调制强度。

11、根据本申请的一个实施例，所述三次相位面的面型为扩展多项式非球面，并且所述三次相位面的2d掩膜函数q(x,y)为：q(x,y)＝α(x3,y3)，其中α为所述三次相位面的相位调制强度；(x,y)为所述三次相位面上各点的位置坐标。

12、根据本申请的一个实施例，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面。

13、根据本申请的一个实施例，所述第一透镜的物侧面和像侧面的面型均为偶次非球面，所述偶次非球面的面型方程为：

14、

15、其中：z为光轴方向的高度；c为面的曲率；k为圆锥系数；r为半径方向的口径；ai为非球面系数。

16、根据本申请的一个实施例，所述第二透镜的像侧面为平面，以与所述三次相位面配合形成三次相位板。

17、根据本申请的一个实施例，所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面。

18、根据本申请的一个实施例，所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凹面。

19、根据本申请的一个实施例，所述的内窥用光学镜头，还包括光阑和滤光元件，所述光阑位于所述第一透镜和所述第二透镜之间，所述滤光元件位于所述第四透镜的像侧。

20、根据本申请的一个实施例，所述内窥用光学镜头的全景深mtf均大于0.2。

21、根据本申请的一个实施例，所述内窥用光学镜头的光圈数小于等于3。

22、根据本申请的一个实施例，所述内窥用光学镜头满足关系式：

23、105°≤(fov*efl)/imgh≤115°；

24、其中：fov为所述内窥用光学镜头的视场角；efl为所述内窥用光学镜头的有效焦距；imgh为所述内窥用光学镜头的成像面上有效像素区域的对角线长。

25、根据本申请的一个实施例，所述内窥用光学镜头满足关系式：

26、0.004/°≤d/(imgh*fov)≤0.008/°；

27、其中：d为所述第一透镜的口径；imgh为所述内窥用光学镜头的成像面上有效像素区域的对角线长；fov为所述内窥用光学镜头的视场角。

28、根据本申请的一个实施例，所述内窥用光学镜头满足关系式：

29、0.6≤rs7/efl≤0.65；

30、其中：rs7为所述第四透镜的物侧面的曲率半径；efl为所述内窥用光学镜头的有效焦距。

31、根据本申请的另一方面，本申请的一个实施例进一步提供了一种胶囊内窥镜，包括：

32、上述内窥用光学镜头；

33、感光组件，设置于所述内窥用光学镜头的像侧；

34、无线通讯模块，可通信地连接于所述感光组件；以及

35、胶囊壳体，所述内窥用光学镜头、所述感光组件以及所述无线通讯模块被组装在所述胶囊壳体之内。

技术特征：

1.内窥用光学镜头，其特征在于，包括沿光轴方向从物侧至像侧依次同轴设置的具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光角度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜；所述第二透镜的物侧面为三次相位面；

2.根据权利要求1所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述三次相位面的面型为扩展多项式非球面，并且所述三次相位面的2d掩膜函数q(x,y)为：q(x,y)＝α(x3,y3)，其中α为所述三次相位面的相位调制强度；(x,y)为所述三次相位面上各点的位置坐标。

3.根据权利要求1所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面为凹面，所述第一透镜的像侧面为凸面；所述第二透镜的像侧面为平面，以与所述三次相位面配合形成三次相位板；所述第三透镜的物侧面为凹面，所述第三透镜的像侧面为凸面；所述第四透镜的物侧面为凸面，所述第四透镜的像侧面为凹面；所述内窥用光学镜头还包括光阑和滤光元件，所述光阑位于所述第一透镜和所述第二透镜之间，所述滤光元件位于所述第四透镜的像侧。

4.根据权利要求1所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述第一透镜的物侧面和像侧面的面型均为偶次非球面，所述偶次非球面的面型方程为：

5.根据权利要求1至4中任一所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述内窥用光学镜头的全景深mtf均大于0.2。

6.根据权利要求1至4中任一所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述内窥用光学镜头的光圈数小于等于3。

7.根据权利要求1至4中任一所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述内窥用光学镜头满足关系式：

8.根据权利要求1至4中任一所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述内窥用光学镜头满足关系式：

9.根据权利要求1至4中任一所述的内窥用光学镜头，其特征在于，所述内窥用光学镜头满足关系式：

10.胶囊内窥镜，其特征在于，包括：

技术总结本技术提供了一种内窥用光学镜头和胶囊内窥镜，其能够利用波前编码的方式实现景深扩展，以便在不牺牲光学分辨率和视场的前提下拥有较大的光学景深。该内窥用光学镜头，包括沿光轴方向从物侧至像侧依次同轴设置的具有正光焦度的第一透镜、具有光焦度的第二透镜、具有正光角度的第三透镜以及具有负光焦度的第四透镜；该第二透镜的物侧面为三次相位面；该内窥用光学镜头满足以下关系式：TTL/ImgH≤2.4；和0.5＜α＜1.2；其中，TTL为该第一透镜的物侧面与成像面的轴上距离；ImgH为该成像面上有效像素区域的对角线长；α为该三次相位面的相位调制强度。技术研发人员：徐璟罡,张本好,李艳萍,陈聪,陈涨敏受保护的技术使用者：舜宇光学（浙江）研究院有限公司技术研发日：20231116技术公布日：2024/12/12