[發(fā)明專利]低畸變大視場像方遠心光學裝置

無效

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• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102360115A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 王偉;范經緯;張清;孫文斌
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: G02B13/22
• 分類號: G02B13/22;G02B13/06;G02B13/18;G02B1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發(fā)明專利屬于光學成像領域，涉及一種低畸變大視場像方遠心光學裝 置，尤其涉及一種適合用于光纖傳像束鏡頭等測量、觀察用內窺鏡頭的光學 裝置。

背景技術：

光纖傳像束是將多根一定長度的光纖，有規(guī)則地集合成束而達到傳遞圖像 的纖維光學元件，也是一種可任意彎曲的傳輸圖像的無源器件。由于其特有 的不可替代的特性，被廣泛應用于醫(yī)學、工業(yè)、科研、軍事等眾多領域。一 般應用對成像質量要求不高，前置成像物鏡比較簡單。隨著CCD成像技術和 大截面光纖傳像束技術的發(fā)展，在某些特殊的應用場合(例如對特定激光信號 進行探測)，為了保證系統(tǒng)具有較高的探測距離和測量精度，采用了大截面光 纖傳像束，對傳像束前置光學系統(tǒng)的成像質量和通光口徑提出了更高的要求， 傳統(tǒng)的設計已經不能滿足要求，必須對前置光學系統(tǒng)進行優(yōu)化設計。

對于一般工業(yè)或醫(yī)用內窺鏡，由于視場相對較小，實現光學系統(tǒng)的像方遠 心光路可以將孔徑光闌置于光學系統(tǒng)的前焦點處，但是在寬視場的條件下， 這將造成光學系統(tǒng)的橫向尺寸過大，隨之質量也過大。傳統(tǒng)的光纖傳像束物 鏡有“正-負”結構和“負-正”結構兩種?！罢?負”光學系統(tǒng)具有畸變較 小、成像質量較高的優(yōu)點，但它的能量集中度不好，像面照度不均勻，尤其 大視場條件下，低能量集中度難以適應高分辨率光纖傳像束的要求。傳統(tǒng)“負 -正”光學系統(tǒng)具有能量集中度高、成像質量高(一定空間頻域內MTF(光 學調制傳遞函數)值較高)的優(yōu)點，但它的軸外像差校正比較困難，圖像畸 變較大，通常在視場角2ω＝6O°時相對畸變能達到20％。

并且，隨著高亮度LED照明技術的提高，其單色光亮度已經能夠滿足醫(yī)用 內窺鏡等需要高精度測量系統(tǒng)的需求。

目前國內尚無此類針對單色光設計的大視場低畸變像方遠心光學裝置。

發(fā)明內容：

本發(fā)明要解決的技術問題是針對660納米單色光照明，能夠提供一種用于 光纖傳像束前置物鏡的大視場低畸變像方遠心光學裝置。

本發(fā)明的技術解決方案如下：

本發(fā)明涉及一種使用了非球面技術的低畸變大視場像方遠心光學裝置， 該低畸變大視場像方遠心光學裝置包括第一負透鏡、光闌、第一正透鏡、第 二正透鏡以及第二負透鏡；第一負透鏡、光闌、第一正透鏡、第二正透鏡以 及第二負透鏡依次設置于同一光路上，其中第二正透鏡和第二負透鏡雙膠合， 第一正透鏡第一面為偶次非球面；本發(fā)明提供了一種針對660納米紅光照明 設計的，可滿足測量系統(tǒng)高精度的以及不同視場照度均勻性的要求的低畸變 大視場像方遠心光學裝置。

上述低畸變大視場像方遠心光學裝置，包括第一負透鏡、光闌、第一正 透鏡、第二正透鏡以及第二負透鏡；所述第一負透鏡、光闌、第一正透鏡、 第二正透鏡以及第二負透鏡依次設置于同一光路上，其中第二正透鏡和第二 負透鏡膠合。

上述的低畸變大視場像方遠心光學裝置，其第一負透鏡、第一正透鏡、 第二正透鏡以及第二負透鏡是采用普通光學玻璃。

上述的低畸變大視場像方遠心光學裝置，其第一正透鏡第一面采用非球 面，為偶次非球面。

上述的低畸變大視場像方遠心光學裝置，其第一負透鏡采用冕牌光學玻 璃、第二正透鏡采用重冕牌光學玻璃。

上述的低畸變大視場像方遠心光學裝置，其第一正透鏡、第二負透鏡采 用高折射率的重火石光學玻璃。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

1、在保證大視場低畸變的同時盡量簡化系統(tǒng)。本發(fā)明采用將孔徑光闌置 于光學系統(tǒng)中間，光學系統(tǒng)前組為負光焦度，孔徑光闌處于光學系統(tǒng)后組的 前焦點處，形成“負-正”型式的大視場像方遠心光路，在全視場達到60°時 仍能夠保持小畸變。

2、全視場畸變很低，被控制在0.1％以下，完全可以滿足測量需求。本發(fā) 明第一正透鏡第一面采用高階偶次項非球面，并采用高折射率材料提高偏折 光線能力，利用彎月形厚透鏡減小場曲，雙膠合透鏡有助于減小彗差。

3、滿足測量系統(tǒng)高精度以及不同視場照度均勻性的要求，且成像質量高。 采用波長660nm照明，第一負透鏡、第二正透鏡采用冕牌光學玻璃，第一正 透鏡、第二負透鏡采用重火石光學玻璃。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明所提供的光學裝置結構示意圖。

圖2是本發(fā)明所提供的光學裝置的MTF(光學調制傳遞函數)曲線。

圖3是本發(fā)明所提供的光學裝置的場曲和相對畸變曲線。