Q-type非球面电子内窥镜物镜设计与优势分析

"本文介绍了一种基于Q-type非球面设计的电子内窥镜物镜光学系统，该系统具有‘负-正’反远距结构，全视场110°，焦距1mm，F数3.3，最大通光孔径3mm，总长度7.89mm。系统由6片透镜组成，包括两组双胶合透镜和一片双面Q-type非球面镜片。在143 lp/mm的奈奎斯特空间频率下，MTF超过0.4，接近衍射极限。对比了Q-type非球面与幂级数（PS）非球面的设计效果，显示Q-type非球面在像差校正和设计效率上的优势，同时其偏离球面的程度小，有利于提高加工和检测精度，降低成本，且装配敏感性低，有助于提升装配效率。" 文章详细阐述了在光学设计领域中，如何利用Q-type非球面技术来优化电子内窥镜物镜光学系统。Q-type非球面是一种特殊的非球面形状，其在内窥镜光学系统中的应用能够显著改善系统性能。文中提到的初始结构采用“负-正”的反远距配置，这是一种常见的光学系统设计方式，可以有效地减少像差并实现紧凑的系统布局。 设计的光学系统有六个透镜组件，其中包含两组双胶合透镜和一片双面Q-type非球面镜片。这种设计考虑到了实际应用中的关键指标，如全视场、焦距、F数和最大通光孔径，以满足内窥镜在临床诊断和手术中的需求。通过计算和分析，系统在高空间频率下的MTF表现良好，表明图像质量接近理论极限。 为了进一步证明Q-type非球面的优势，文章还设计了一个使用幂级数非球面的对比系统。对比结果显示，Q-type非球面在像差校正方面表现出色，这意味着它可以提供更清晰的成像质量。此外，由于Q-type非球面与最接近的球面形状偏离较小，这不仅简化了非球面元件的制造过程，提高了加工精度，而且降低了生产成本。同时，Q-type非球面系统的装配敏感度低，意味着在组装过程中对位置和角度的微小变化不那么敏感，从而提高了整体装配效率，这对于需要精确组装的内窥镜光学系统来说至关重要。 Q-type非球面在电子内窥镜物镜光学系统设计中展现出显著的优越性，包括更强的像差校正能力、更高的设计效率、加工和检测精度的提升以及较低的装配敏感性。这些优点使得Q-type非球面成为优化内窥镜光学性能的理想选择，对于推动医疗光学设备的技术进步具有积极意义。