[發明專利]消雜光硬管內窺鏡光學系統

無效

• 申請號: 201310027055.7
• 申請日: 2013-01-25
• 公開（公告）號: CN103969819A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 王涌天;禹璐;程德文;劉小華
• 申請（專利權）人: 北京威斯頓亞太光電儀器有限公司
• 主分類號: G02B23/24
• 分類號: G02B23/24;G02B13/06;G02B27/00
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技術領域

本發明涉及一種硬管內窺鏡的光學系統，特別涉及一種可消除雜光、大視場、大景深、小場曲、消畸變、亮度均勻、結構簡單且成本較低的內窺鏡光學系統。

背景技術

醫用內窺鏡是經人體的天然孔道，或微創切口進入人體內進行觀察及治療的器械。它通過利用多組中繼透鏡組，將物鏡所成的像在細長的鏡筒中多次傳遞，最終經由目鏡到達人眼或由CCD探測器接收。

雖然目前醫用內窺鏡的制造加工技術已相當成熟，但現有的一些內窺鏡產品存在著較嚴重的雜光問題。如圖1所示，將某內窺鏡產品對準遠處的光源觀察，當光源位于中心視場時，像點周圍有不明顯的雜光，當光源偏離中心時，像面上出現一個圓心位于視場中心的雜光環，隨著光源位置向視場邊緣移動，雜光環隨之增大，且半徑始終與像高相等，圓心位置保持不變。像面上的雜光與像混在一起，影響像的觀察和顯示。

發明內容

本發明正是鑒于現有技術的這種狀況而提出的，其目的在于提供一種能夠有效消除雜光、大視場、大景深、小場曲、消畸變、亮度均勻、便于加工裝調的內窺鏡光學系統。

為了達到上述目的，本發明提供以下方案。

一種硬管內窺鏡，其特征在于，它包括物鏡組和中繼系統，所述物鏡組、中繼系統從物體側依次排列，中繼系統后接目鏡或CCD探測器。

本發明的一個實施例中，所述物鏡組由四組透鏡組組成：第1透鏡為負透鏡，面型為平凹型，物體側為平面，實現本發明具有較大的70°視場的目的；第2透鏡為雙膠合透鏡，由兩片彎月形透鏡膠合而成，孔徑光闌位于膠合面上；第3透鏡為雙膠合透鏡，由一片雙凸透鏡及一片彎月形透鏡膠合而成；第4透鏡為一片彎月形單透鏡。

本發明的一個實施例中，所述中繼系統由奇數對轉像透鏡組組成，每對轉像透鏡組包含兩個結構材料完全相同的棒狀三膠合透鏡，其結構為一個較長的雙凸棒狀單透鏡，單透鏡兩端各膠合一片薄彎月形透鏡，其中棒狀單透鏡結構對稱，膠合的兩片薄透鏡結構形狀及材料完全相同，即上述棒狀三膠合透鏡為完全對稱的結構，其材料折射率均小于1.8。上述奇數對轉像透鏡組在物鏡組后依次排列，各棒鏡之間距離相等。

采用本發明的實施例，物體發出的光線經上述物鏡組成1個倒立中間像，像面位于所述物鏡組與中繼系統之間的空氣中；中間像在中繼系統中被多次轉像，每組轉像組之間的空氣中有大小相等方向倒轉的中間像，在中繼系統后得到正立的中間像，最終由目鏡或CCD探測器接收。

在上述實施例中，所述物鏡組的第1、2透鏡間有比較大的空氣間隔，第2透鏡的鏡片厚度較薄，其前表面的通光口徑很小，孔徑光闌位于第2透鏡的膠合面處，由于具有此種結構特點，該物鏡組可以完全消除進入系統內部的雜光。

在上述實施例中，組成中繼系統的棒狀透鏡的材料結構相同，其材料折射率均小于1.8，有效降低加工成本。

在上述實施例中，最終成像在120lp/mm處各視場的MTF值均大于0.3，各像差均得到很好的校正，像質理想；系統的畸變在20％以內，經數字處理校正后可基本消除畸變，畸變小于2％；各視場對應的像面相對照度均在90％以上，像面亮度均勻；系統景深大、場曲小、結構簡單且成本較低。

本發明的內窺鏡光學系統，由物鏡組及中繼系統組成，可完全消除雜光的干擾，其結構簡單，便于加工裝調，視場角在70°以內的情況下能得到較好的像質，從而構成消雜光、大視場、大景深、小場曲、消畸變、亮度均勻、結構簡單且像質良好的內窺鏡光學系統。

附圖說明

圖1是某內窺鏡產品在對準光源觀察時的像面雜光情況；

圖2是本發明的實施例1的內窺鏡光學系統的整體結構圖，其中1為物鏡組；

圖3是表示圖2的物鏡組的結構圖；

圖4是表示圖2的一組中繼轉像組的結構圖；

圖5是本發明實施例1的內窺鏡的像差圖，其中(A)是D＝0.24mm時的球差，(B)是2ω＝70°時的像散，(C)是2ω＝70°時的畸變，其中1是d光，2是F光，3是C光，4是子午，5是弧矢；

圖6是本發明實施例1對光源不同角度時的仿真像面照度分布；

圖7是本發明實施例1的內窺鏡像面相對照度曲線圖，其中橫坐標為視場角(°)，縱坐標為相對照度(％)；

圖8是本發明的實施例2的內窺鏡光學系統的整體結構圖，其中1是物鏡組；

圖9是表示圖8的物鏡組的結構圖；

圖10是表示圖8的一組中繼轉像組的結構圖；