一种微型大广角高清镜头的制作方法

专利2025-04-28  15


本申请涉及光学仪器镜头,特别是涉及一种微型大广角高清镜头。


背景技术:

1、近几年来,随着微型镜头的应用越来越广泛,人们对微型镜头的要求也越来越高,微型镜头可提供理想的成像质量以及微型化的尺寸因而被市场需求,现有微型镜头主要应用在医疗方面,医用内窥镜作为人体的检查工具,可以帮助医生更好的观察人体内部器官情况,其镜头部分主要考量的参数包括分辨率、景深和视场角等,通过优化这些参数,能够提供更清晰的图像,帮助医生更准确地诊断病情。

2、常规内窥镜采用多片玻璃镜片,价格昂贵,导致医疗资源分配不平衡,使得一些经济较差地区和患者难以受到高质量内窥镜检查服务。传统的球面透镜,由于光线的折射特性,使得图像边缘容易产生模糊,需要使用更多的球面透镜组合来校正,会导致镜头的总长度增加,尺寸过大,使其在狭小或曲折的体内环境操作不便,引起不必要的组织损伤。在常规内窥镜中,由于需要在狭小或曲折的体内环境中操作,镜头焦距会直接影响视场角,当使用长焦距镜头获得更高的放大倍数和更清晰的细节时,视场角会相应减小,导致画面景物的视野变得狭窄,使得观察范围有限。传统的球面透镜,易产生球面像差,导致图像边缘模糊,成像质量低,易影响诊断的准确性,这些缺点限制了其在医疗领域的广泛应用。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种微型大广角高清镜头,通过将第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均设置为具有非球面表面的玻璃模压镜片,可扩大现有技术中微型镜头的视场角,提高成像质量,并减少镜片的数量和光学总长。

2、为实现上述目的,本申请提供了如下方案:

3、本申请提供了一种微型大广角高清镜头,所述微型大广角高清镜头包括:从物侧到像侧方向上依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;其中,第一透镜具有正屈光度且物侧面为平面,像侧面为凹面;第二透镜具有负屈光度且物侧面为凹面,像侧面为凸面;第三透镜具有负屈光度且物侧面与像侧面均为凹面;第四透镜具有正屈光度且物侧面与像侧面均为凹面;第五透镜具有负屈光度且物侧面为凸面,像侧面为凹面;其中,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的镜面均为非球面表面。

4、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的焦距满足以下条件:

5、-0.2<f1/f<-1.0;

6、1.5<f2/f<2.5;

7、0.3<f3/f<0.6;

8、-0.6<f4/f<-0.3;

9、1.2<f5/f<2.8;

10、其中,f为镜头的焦距,f1为第一透镜的焦距,f2为第二透镜的焦距,f3为第三透镜的焦距,f4为第四透镜的焦距,f5为第五透镜的焦距。

11、进一步的,所述第二透镜靠近像侧面的一侧与所述第三透镜之间设置孔径光阑。

12、更进一步的,所述的一种微型大广角高清镜头,所述镜头的焦距和光学总长满足以下条件:

13、1.3mm≤f≤1.6mm;

14、4.5mm≤ttl≤5.5mm;

15、0.23≤f/ttl≤0.35;

16、其中,ttl为镜头的光学总长,f为镜头的焦距。

17、进一步的,所述的一种微型大广角高清镜头,所述镜头的最大半像高满足如下条件:

18、0.8<imeg/f<1.2;

19、0.25<imeg/ttl<0.35;

20、其中,imeg为镜头的最大半像高,f为镜头的焦距,ttl为镜头的光学总长。

21、进一步的,所述的一种微型大广角高清镜头,所述镜头的f数和视场角满足如下条件:

22、4≤f#≤6;

23、140°≤fov≤160°;

24、其中,f#为镜头的f数,fov为镜头的视场角。

25、进一步的,所述的一种微型大广角高清镜头,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的材料均为玻璃模压镜片。

26、进一步的,所述的一种微型大广角高清镜头,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的材料折射率及色散系数满足如下条件:

27、1.78≤nd1≤1.84、40≤vd1≤50;

28、1.80≤nd2≤1.86、35≤vd2≤42;

29、1.72≤nd3≤1.78、38≤vd3≤46;

30、其中,nd1为第一透镜和第四透镜的折射率,vd1为第一透镜和第四透镜的色散系数;nd2为第二透镜和第三透镜的折射率,vd2为第二透镜和第三透镜的色散系数;nd3为第五透镜的折射率,vd3为第五透镜的色散系数。

31、优选的,所述非球面表面的非球面面型的计算公式如下:

32、

33、c=1/r;

34、其中,z为目标透镜面的非球面面型,r为目标透镜面的曲率半径,c为目标透镜面曲率,h为目标透镜面所属的透镜的厚度,k为圆锥系数,a4、a6、a8和a10分别为目标透镜面的四次项系数、六次项系数、八次项系数和十次项系数;所述目标透镜面为第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜中的任意镜面。

35、根据本申请提供的具体实施例,本申请公开了以下技术效果:

36、本申请提供了一种微型大广角高清镜头,通过将第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜均设置为非球面表面,减少了因球面像差而需要的额外透镜数量,从而减短了镜头的总长度。因此,本申请通过设置五个非球面表面的透镜,可以在保证成像质量的前提下,减少透镜的数量和间距,从而减小整个镜头的尺寸,实现微型化设计;同时该系统通过将第一透镜的像侧面设置为凹型结构,可扩大镜头的视场角。

37、模压镜片是通过高精度磨具压制而成,具有生产效率高、成本低廉的优点,非球面表面的设计又保证了成像质量。本申请通过5gm(5glass moudle,为5个玻璃模压镜片)的结构设计在保证了成像质量的同时大幅降低了成本,能更好的应用于医疗领域。



技术特征:

1.一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述镜头包括:

2.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的焦距满足以下条件:

3.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述第二透镜靠近像侧面的一侧与所述第三透镜之间设置孔径光阑。

4.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述镜头的焦距和光学总长满足以下条件:

5.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述镜头的最大半像高满足如下条件:

6.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述镜头的f数和视场角满足如下条件:

7.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的材料均为玻璃模压镜片。

8.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜和所述第五透镜的材料折射率及色散系数满足如下条件:

9.根据权利要求1所述的一种微型大广角高清镜头,其特征在于,所述非球面表面的非球面面型的计算公式如下:


技术总结
本申请公开了一种微型大广角高清镜头,涉及光学仪器镜头领域,该镜头包括从物侧到像侧方向上依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;其中,第一透镜具有正屈光度且物侧面为平面,像侧面为凹面;第二透镜具有负屈光度且物侧面为凹面,像侧面为凸面;第三透镜具有负屈光度且物侧面与像侧面均为凸面;第四透镜具有正屈光度且物侧面与像侧面均为凹面;第五透镜具有负屈光度且物侧面为凸面,像侧面为凹面;第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜的镜面均为非球面表面。本申请采用微型化设计,有效减小了尺寸,并可扩大视场角至160°;同时,本申请5GM的结构,在保证成像质量的同时还降低了成本。

技术研发人员:陈金珠,吴丹尼,罗妮,袁万利
受保护的技术使用者:华天慧创科技(西安)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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