[发明专利]用于内窥镜的物镜、用于聚焦的致动器以及内窥镜系统

说明书

技术领域

本发明总发明构思涉及数字摄影装置的物镜、用于聚焦该物镜的致动器、以及包括该物镜的内窥镜。

背景技术

内窥镜检查法广泛用于具有内脏问题的患者的体格检查、诊断和医冶。内窥镜检查法使得患者在一疗程之后能够快速恢复，并且还在实施外科或其它疗程之后给医生提供大的灵活性。因而，内窥镜检查法一般用于各种类型的医院和诊所中。

近年来，内窥镜检查装置已经逐渐发展。例如，成像单元已经从用于使用数字传感器的光纤图像传导（fiber optic image guide）发展。物镜已经发展为满足现代图像传感器的需求。虽然内窥镜的物镜的透镜结构可以是简单的，但是内窥镜的尺寸受到限制。

近来，已经引入了用于内窥镜的新图像品质标准。最大的有效图像分辨率选项已经从0.3兆像素（MP）增加到1.3MP或更高。对于医疗人员来说，高图像品质对于清晰地观察患病的区域是重要的。因为成像单元的尺寸受限，传感器尺寸保持不变，并且为了提供获得所述分辨率的可能性，像素尺寸已经减小。然而，由于更小的像素尺寸（高分辨率），所以因衍射极限导致难以获得宽的景深（DOF）。

此外，为了用内窥镜中使用的物镜进行聚焦，至少一个透镜沿光轴移动。然而，该操作增加了透镜系统的尺寸，用于移动透镜的驱动机构是复杂的，并且为此控制系统也是复杂的。此外，由于在近距离的短DOF，如上所述的聚焦系统可能不便使用。

发明内容

本发明总发明构思提供一种用于内窥镜的物镜，其可以使用简单且经济有效的方法聚焦。

本发明总发明构思还提供一种用于聚焦用于内窥镜的物镜的致动器（actuator）。

本发明总发明构思还提供一种经济有效且具有优良的聚焦性能的内窥镜系统。

本发明总发明构思的额外特征和效用将在以下的描述中部分地阐述且部分将通过该描述变得显然，或者可以通过对本发明总发明构思的实践而习知。

根据本发明总发明构思的一示例性实施方式，提供了一种用于内窥镜的物镜，所述物镜包括：多个透镜；光阑；以及光学元件，邻近光阑设置，其中物镜的焦距根据光学元件在与多个透镜的光轴不同的方向上的移动是可变的。

多个透镜包括布置在光阑的前面且具有负折射能力的前透镜组以及布置在光阑的后面且具有正折射能力的后透镜组，光学元件设置在前透镜组与光阑之间或者设置在光阑与后透镜组之间，其中前透镜组包括具有负折射能力的第一透镜和具有正折射能力的第二透镜，后透镜组包括具有正折射能力的第三透镜、具有正折射能力的第四透镜和具有负折射能力的第五透镜。

物镜满足以下方程式：

<方程式>

0.8≤|d_s/f_G1|≤1.8

其中d_s表示在物侧的第一透镜L1的顶点与光阑之间的距离，f_G1表示前透镜组的焦距。

光学元件的移动可以在光轴上的位置与偏离光轴的位置之间。

光学元件可以是无折射能力透明元件。

光学元件可以是具有两个平坦表面的玻璃板。

光学元件可以具有正折射能力或负折射能力。

光学元件的移动可以在垂直于多个透镜的光轴的方向上。

物镜的光圈数Fno可以在从4到6的范围内。

物镜的景深（DOF）在远距离可以是在从5mm到100mm的范围内，物镜的DOF在近距离可以是在从2.5mm到10mm的范围内。

第二透镜可以是具有朝向物镜的像侧设置的凸面的凹凸透镜（meniscustype lens）。

物镜可以满足以下方程式：

<方程式2>

d₄₈/f_fr≥2.0

其中d₄₈表示在物镜的像侧的第二透镜的顶点与在物镜的物侧的第三透镜的顶点之间的距离，f_fr表示物镜的总焦距。

第四透镜和第五透镜可以粘合（cement）在一起。

物镜可以满足以下的方程式：

<方程式>

f₂/f_fr≥6.0

0.3≤f₄₅/f₂≤2.5