Объектив эндоскопа



Объектив эндоскопа
Объектив эндоскопа
Объектив эндоскопа

 


Владельцы патента RU 2529055:

Открытое акционерное общество "ЛОМО" (RU)

Объектив выполнен из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой. Первый компонент с оптической силой φI содержит мениск с оптической силой φI,1, обращенный вогнутой стороной к изображению. Второй компонент с оптической силой φII содержит плосковыпуклую линзу с оптической силой φII,1 и склеенную линзу с оптической силой φII,2. В первый компонент перед апертурной диафрагмой введена плосковыпуклая линза с оптической силой φI,2, а плосковыпуклая линза второго компонента выполнена склеенной. Оптические силы линз и компонентов удовлетворяют следующим условиям: 0.25<|φI/φ|<0.35, 0.48<φII/φ<0.58, 0.3<φI,2/φ<0.4, 0.5<φII,1/φ<0.6, 0.05<φII,2/φ<0.15, где φ оптическая сила объектива в целом. Технический результат - обеспечение хорошего качества изображения во всем интервале изменений рабочего отрезка S=3÷100 мм, уменьшение угла наклона главного луча до значений, меньших ω'=17°, и повышение относительной освещенности на краю поля изображения до 60%. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области эндоскопии, к объективам для эндоскопов (ОЭ), и может быть использовано в видеоэндоскопах, предназначенных для исследования внутренних органов человека.

К особенностям объективов для видеоэндоскопов относятся:

- малые габариты - по диаметру линзы менее 2÷3 мм, по длине менее 4÷7 мм,

- малые значения фокусных расстояний f'=0.5÷2 мм,

- большие угловые поля зрения 2ω>120°

- большие оптические задние отрезки S'≥f',

- наклон главных лучей ω' в пространстве изображений не должен превышать 17°, что обусловлено свойствами ПЗС-приемника,

- объектив работает в диапазоне расстояний до предмета S=3÷100 мм,

- требуется высокое качество изображения по всему полю на всем диапазоне рабочих расстояний.

Известны конструкции оптических схем объективов, состоящих из 3-5 линз, в разной степени удовлетворяющих вышеперечисленным требованиям [1-5].

В качестве прототипа предлагаемого ОЭ можно рассматривать объектив [2] с угловым полем в пространстве предметов 2ω=140°. Прототип содержит два компонента, разделенные апертурной диафрагмой, из которых первый компонент с отрицательной оптической силой выполнен в виде отрицательного мениска, второй компонент состоит из плосковыпуклой и склеенной линз. ОЭ имеет небольшие габариты и хорошее качество изображения на средних и больших дистанциях, но обладает целым рядом недостатков:

- низкое качество изображения на коротких расстояниях до объекта S=3÷5 мм, Так, например, при расстоянии S=3 мм коэффициент передачи контраста, равный 0.4, достигается в центре поля на частоте 20 мм-1 и на краю поля N=30 мм-1,

- большой угол главного луча в пространстве приемника, достигающий ω'=40° для края поля, что ухудшает работу ПЗС-приемника,

- малая освещенность на краю поля изображения - до 40%.

Основной задачей, на решение которой направлена полезная модель, является обеспечение хорошего качества изображения во всем интервале изменений рабочего отрезка S=3÷100 мм, уменьшение угла наклона главного луча до значений, меньших ω'=17°, и повышение относительной освещенности на краю поля изображения до 60%.

Для решения поставленной задачи предложен объектив эндоскопа, который, как и прототип, выполнен из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых с оптической силой φI содержит отрицательный мениск с оптической силой φI,1, обращенный вогнутой стороной к изображению, и второй компонент с оптической силой φII, содержащий плосковыпуклую линзу с оптической силой φII,1 и склеенную линзу с оптической силой φII,2.

В отличие от прототипа, в первый компонент перед апертурной диафрагмой введена плосковыпуклая линза с оптической силой φI,2, а плосковыпуклая линза второго компонента выполнена склеенной, при этом оптические силы линз и компонентов удовлетворяют следующим условиям:

0.25<|φI/φ|<0.35,

0.48<φII/φ<0.58,

0.3<φI,2/φ<0.4,

0.5<φII,1/φ<0.6,

0.05<φII,2/φ<15, где φ оптическая сила объектива в целом.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что благодаря предлагаемой схеме выполнения ОЭ, в которой первый компонент, содержащий отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной к изображению, дополнен плосковыпуклой линзой, а во втором компоненте, содержащем плосковогнутую линзу и склеенную линзу, плосковыпуклая линза выполнена склеенной, удалось улучшить качество изображения на коротком расстоянии до объекта S=3÷5 мм), уменьшить угол главного луча с оптической осью ω' до 15° и повысить относительную освещенность на краю поля до 60%.

В частности, введение дополнительной плосковыпуклой линзы в первый компонент и выполнение плосковыпуклой линзы второго компонента склеенной позволило уменьшить астигматизм от значения С22=0.275λ (в прототипе) до C22=0.003λ (в предлагаемом объективе), где C22 - коэффициент волновой аберрации астигматизма.

Выполнение оптических сил линз и компонентов, удовлетворяющих условиям:

0.25<|φI/φ|<0.35,

0.48<φII/φ<0.58,

0.3<φI,2/φ<0.4,

0.5<φII,1/φ<0.6,

0.05<φII,2/φ<0.15,

где φ - оптическая сила объектива в целом, обеспечило уменьшение угла главного луча с оптической осью ω', коррекцию хроматических аберраций и кривизны изображения.

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена оптическая схема объектива эндоскопа, и Приложением.

Объектив эндоскопа включает два компонента. Первый компонент (I) с оптической силой φI, содержит отрицательный мениск 1 с оптической силой φI,1, обращенный вогнутой стороной к изображению.

Второй компонент (II) с оптической силой φII, разделенный с компонентом I апертурной диафрагмой (АД), содержит плосковыпуклую линзу 2 с оптической силой φII,1 и склеенную линзу 3,4 с оптической силой φII,2. В компонент I перед апертурной диафрагмой введена плосковыпуклая линза 5 с оптической силой φI,2, а плосковыпуклая линза выполнена склеенной из линз 2 и 6.

В заднем отрезке объектива расположена плоскопараллельная пластинка 7, представляющая собой ИК-фильтр и защитное стекло приемника.

Работа предлагаемого объектива эндоскопа осуществляется следующим образом.

Отрицательный первый компонент I, состоящий из отрицательного мениска 1 и плосковыпуклой линзы 5, обеспечивает уменьшение углов внеосевых пучков с оптической осью перед АД и увеличение заднего отрезка объектива. Следующий за АД положительный второй компонент II, включающий линзы 2, 3, 4, 6 и плоскопараллельную пластинку 7, формирует реальное изображение предмета в плоскости установки, единой для всего диапазона рабочих расстояний S. В Приложении приведен объектив со следующими оптическими силами линз и компонентов

I/φ|=0.29,

φII/φ=0.53,

φI,2/φ=0.35,

φII,1/φ=φ2,6/φ=0.54,

φII,2/φ=φ3,4/φ=0.12.

Параметры объектива:

- диапазон рабочих расстояний S=3÷100 мм,

- угол поля зрения 2ω=140°,

- угол главного луча с оптической осью для края поля не превышает ω'=15°,

- относительная освещенность на краю поля изображения составляет 60%,

- коэффициенты передачи модуляции для пространственных частот до 100 мм-1 для разных рабочих расстояний приведены на графиках ЧКХ.

Таким образом, объектив эндоскопа обладает высоким качеством изображения в пределах углового поля 2ω=140° и рабочих расстояний S=3÷100 мм. Существенно по сравнению с прототипом улучшена относительная освещенность на краю поля до 60% и уменьшен угол ω' главного луча с оптической осью более чем в два раза.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Япония, патент JP 2006276779, G02B 13/00, 2006 г.

2. Япония, патент JP 71403 79, G02B 13/04, 1995 г. - прототип.

3. Япония, патент JP 2004258611, G02B 23/26, 2004 г.

4. Япония, патент JP 6308381, G02B 13/04, 1994 г.

5. Япония, патент JP 8334688, G02B 13/04, 1996 г.

Объектив эндоскопа, выполненный из двух компонентов, разделенных апертурной диафрагмой, первый из которых с оптической силой φI, содержащий мениск с оптической силой φI,1, обращенный вогнутой стороной к изображению, и второй компонент с оптической силой φII, содержащий плосковыпуклую линзу с оптической силой φII,1 и склеенную линзу с оптической силой φII,2, отличающийся тем, что в первый компонент перед апертурной диафрагмой введена плосковыпуклая линза с оптической силой φI,2, а плосковыпуклая линза второго компонента выполнена склеенной, при этом оптические силы линз и компонентов удовлетворяют следующим условиям:

0.25<|φI/φ|<0.35,

0.48<φII/φ<0.58,

0.3<φI,2/φ<0.4,

0.5<φII,1/φ<0.6,

0.05<φII,2/φ<0.15,
где φ оптическая сила объектива в целом.



 

Похожие патенты:

Объектив может быть использован для работы в ИК-диапазоне длин волн в тепловизионных приборах. Объектив содержит четыре компонента: первый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третий - одиночный мениск, четвертый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Объектив // 2451312
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив видеокамеры с формированием изображения на ПЗС-матрице.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра =8-14 мкм.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться в качестве объектива в цифровых наблюдательных приборах с формированием изображения на ПЗС-матрице, в том числе в современных приборах ночного видения, фото- и видеокамерах, проекционных приборах.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а точнее к объективам, работающим с ПЗС-приемниками, и может быть использовано для получения информации от внешних объектов.

Объектив // 2386988
Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться как объектив с формированием изображения на ПЗС-матрице. .

Изобретение относится к области термической обработки изделий при помощи лазерного излучения и может быть использовано в машиностроении для поверхностного упрочнения деталей машин.

Изобретение относится к области оптики, а более конкретно к конструкции объективов, предназначенных для использования в фотокамерах с целью получения цветных снимков с большой глубиной резко изображаемого пространства.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при конструировании объективов для проекционного телевизора. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и предназначено для расширения сжатия светового пучка в одном из сечений. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании объективов для фотографии, кино, телевидения, художественной голографии, технической съемки.

Изобретение относится к профессиональной кинематографии. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть искользовано для управления процессами водораспределения и полива риса на рисовых оросительных системах, преимущественно для рисовых карт- Краснодарского типа Кубанского варианта.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить спектральный диапазон, увеличить поле зрения и упростить конструкцию устр-ва. .

Объектив // 2532560
Изобретение может быть использовано в качестве объектива телевизионной камеры с ПЗС-матрицей и фотоприемника дальномера. Объектив содержит по ходу луча первый компонент в виде положительной склеенной линзы из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, второй компонент в виде положительного мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, третий компонент в виде мениска, склеенного из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, спектроделительный блок, разделяющий длину волны лазерного излучения и спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, с которым оптически связан четвертый компонент, выполненный в виде отрицательной линзы. Введен пятый компонент, выполненный в виде положительной линзы, установленной после четвертого компонента. Шестой и седьмой компоненты выполнены в виде положительных менисков, оптически связаны с гранью спектроделительного блока, выделяющей длину волны лазерного излучения, и обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображения. При этом соблюдаются соотношения, указанные в формуле изобретения. Технический результат - обеспечение фокусировки изображения объектов, расположенных на малой дистанции, в плоскости изображения, связанной с гранью спектроделительного блока, выделяющей спектральный диапазон чувствительности ПЗС-матрицы, при сохранении качества изображения. 6 з.п. ф-лы, 18 ил., 12 табл.
Наверх