CN113568159A - 一种可更换视向角的内窥镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可更换视向角的内窥镜，包括镜筒，所述镜筒内安装有前组透镜和后组透镜，所述前组透镜和所述后组透镜沿光轴从物面到像面依次设置；所述前组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的保护窗片、第一透镜、转向组；所述转向组用于改变镜头的视向角；所述转向组为转向棱镜和棒镜中的一个，所述转向组根据不同视向角进行更换；所述后组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片。本发明可根据不同的应用场景对镜头的视向角进行多种变更，无需重新设计不同的镜头，降低生产成本和生产难度。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜片技术领域，特别是涉及一种可更换视向角的内窥镜。
背景技术
内窥镜广泛运用与医疗检测和工业检测领域，其工作环境往往狭小逼仄，难以活动，所看到的视野受限于正前方，无法满足实际观测要求。在这情况下衍生了转视向角的镜头，但为满足不同的应用场景，对镜头的视向角提出的不同需求，这往往需要重新设计不同的镜头。
本发明在于以通过对转向组留有合适的长度，设计出一款通用透镜组。在只变更不同的镜筒与前组透镜的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同要求的需求。由于内窥镜透镜组共用，即透镜的尺寸规格一致，能使成本降低，降低生产难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种可更换视向角的内窥镜，以解决现有技术存在的问题，可根据不同的应用场景对镜头的视向角进行多种变更，无需重新设计不同的镜头，降低生产成本和生产难度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可更换视向角的内窥镜，包括镜筒，所述镜筒内安装有前组透镜和后组透镜，所述前组透镜和所述后组透镜沿光轴从物面到像面依次设置；
所述前组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的保护窗片、第一透镜、转向组；
所述转向组用于改变镜头的视向角；
所述转向组为转向棱镜和棒镜中的一个，所述转向组根据不同视向角进行更换；
所述后组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片。
优选的，所述第一透镜为平凹透镜，所述平凹透镜的焦距绝对值为0.5mm-3mm。
优选的，所述转向棱镜为任意角度的转向棱镜，所述棒镜的视向角为0°。
优选的，所述转向组的光路长度为所述转向组光斑直径的2.5倍-5倍，光轴垂直入射所述转向组的前表面，并且垂直出射所述转向组的后表面。
优选的，所述保护窗片、第一透镜、转向棱镜、棒镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片的直径均小于3mm。
优选的，所述第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片的总光焦度为正，焦距的绝对值为0.5mm-3mm。
优选的，所述第一透镜的光焦度为负。
优选的，所述保护窗片与所述第一透镜胶合。
优选的，所述转向组的后表面设有孔阑，所述孔阑为麦拉片，所述转向组与所述第二透镜通过麦拉片隔开。
本发明公开了以下技术效果：本发明包括镜筒，镜筒内安装有前组透镜和后组透镜，前组透镜和后组透镜沿光轴从物面到像面依次设置；前组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的保护窗片、第一透镜、转向组；转向组用于改变镜头的视向角；本发明在只变更不同的镜筒和转向组的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同要求的需求，无需重新设计不同的镜头；后组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的第二透镜、第三透镜、第四透镜、滤光片；由于内窥镜的其他透镜共用，即透镜的尺寸规格一致，能使成本降低，降低生产难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明可更换视向角的内窥镜配置90°转向棱镜的结构示意图；
图2为本发明可更换视向角的内窥镜配置30°转向棱镜的结构示意图；
图3为本发明可更换视向角的内窥镜配置棒镜的结构示意图；
其中，1、保护窗片；2、第一透镜；3a、90°转向棱镜；3b、30°转向棱镜；3c、棒镜；4、第二透镜；5、第三透镜；6、第四透镜；7、滤光片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
参照图1，本发明提供一种可更换视向角的内窥镜，包括镜筒，所述镜筒内安装有前组透镜和后组透镜，所述前组透镜和所述后组透镜沿光轴从物面到像面依次设置；镜筒的作用为固定、遮拦杂光、与其他物体配合；
前组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的保护窗片1、第一透镜2、转向组；
转向组用于改变镜头的视向角；
转向组为转向棱镜和棒镜3c中的一个，转向组根据不同视向角进行更换；转向棱镜为任意角度的转向棱镜，任意角度的转向棱镜可以为90°转向棱镜3a、30°转向棱镜3b或者其他角度的转向棱镜，棒镜3c的视向角为0°；本实施例中转向组优选为90°转向棱镜3a，实现内窥镜视向角的90°转向，即此时为侧视内窥镜；
在只变更不同的镜筒和转向组的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同要求的需求，无需重新设计不同的镜头；由于内窥镜的其他透镜共用，即透镜的尺寸规格一致，能使成本降低，降低生产难度；
后组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、滤光片7，后组透镜等效于正透镜，第二透镜4为双凸透镜，第三透镜5为双凸透镜，第四透镜6为双凹透镜，如此设置，前组透镜与后组透镜形成一个反远摄镜头结构，达到短焦距、大视场角的内窥镜通用使用需求；第一透镜2余第二透镜4之间设有安装空间，使得转向组留有足够的长度，以实现对不同的转向组进行设计，从而依旧可以实现清晰的成像。
进一步优化方案，第一透镜2的光焦度为负；第一透镜2为平凹透镜，平凹透镜的焦距绝对值为0.5mm-3mm，如此设置，第一透镜2在设计中起到偏折光线，降低入射到转向组的角度的作用。
进一步优化方案，转向组的光路长度为转向组光斑直径的2.5倍-5倍，光轴垂直入射转向组的前表面，并且垂直出射转向组的后表面，本实施例中转向组的光斑直径优选为1.2mm-1.4mm，如此设置，转向组的光路长度将为变更内窥镜视向角提供足够空间，且不会影响到成像质量。
进一步优化方案，保护窗片1、第一透镜2、90°转向棱镜3a、30°转向棱镜3b、棒镜3c、第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、滤光片7的直径均小于3mm。
进一步优化方案，第二透镜4、第三透镜5、第四透镜6、滤光片7的总光焦度为正，焦距的绝对值为0.5mm-3mm，如此设置，起到平衡像差的作用，通过前组透镜的光焦度为负、后组透镜的总光焦度值为正的结构，有效提高了视场角，减小焦距，满足内窥镜所需。
进一步优化方案，保护窗片1与第一透镜2胶合，转向组的后表面设有孔阑(图中未显示)，孔阑为麦拉片，转向组与第二透镜4通过麦拉片隔开，光阑面设置在转向组后表面上以麦拉片作为孔阑；转向组与第二透镜4通过麦拉片(图中未显示)隔开，第二透镜4与第三透镜5通过隔圈(图中未显示)隔开；第三透镜5与第四透镜6通过麦拉片(图中未显示)隔开，第四透镜6与滤光片7通过麦拉片(图中未显示)隔开。
光学元件参数：(r1指沿光路物面方向表面曲率半径，r2指沿光路像面方向表面曲率半径，D指中心厚度。单位：㎜)
实施例2
参照图2，与实施例1的不同之处在于，本实施例中转向组优选为30°转向棱镜3b，30°转向棱镜3b优选为三胶合30°转向棱镜，镜筒随转向组的形状进行适应性调整，如此设置，实现内窥镜视向角的30°转向，即此时为30°转向内窥镜。
实施例3
参照图3，与实施例1的不同之处在于，本实施例中转向组优选为棒镜3c，镜筒随转向组的形状进行适应性调整，如此设置，实现内窥镜视向角的0°转向，即此时为0°直视内窥镜。
综上，实施例1-3之间进行视向角的变更时，当由侧视内窥镜变更为30°视向内窥镜时，所变光学元件仅为转向组由90°转向棱镜3a变为30°转向内窥镜3b，镜筒随转向组的形状进行适应性调整，其他光学元件无改变；
当由侧视内窥镜或者30°视向内窥镜变更为0°直视内窥镜，所变光学元件仅为转向组由90°转向棱镜3a或者30°转向内窥镜3b变更为棒镜3c，镜筒随转向组的形状进行适应性调整，其他光学元件无改变；
当需要变更为其他角度视向的内窥镜时，将转向组变更为其他角度转向棱镜，并将镜筒随转向组的形状进行适应性调整即可，无需改变其他光学元件。
一般内窥镜只能对正前方成像，为满足不同的应用场景，对镜头的视向角提出的不同需求，这往往需要重新设计不同的镜头。本发明提供了一种保持镜头透镜不变而改变镜头视向角设计的思路，本发明变更前组透镜及镜筒，而平凹透镜和后组透镜不变，通过对转向组留有合适的长度，设计出一款通用透镜组，在只变更不同的镜筒与前组透镜的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同要求的需求。由于内窥镜透镜组共用，即透镜的尺寸规格一致，能使成本降低，降低生产难度。解决了对不同场景要重新设计不同视向角镜头的问题。本发明的重点并非光路偏转的角度是多少，而是在偏转光路方法的基础上，通过设计平片长度使镜头设计在需要的情况下可以改变为其他结构，从而达到变为其他视向角的目的。改变其他视向角只需要设计棱镜部分的结构即可，无需重新设计。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可更换视向角的内窥镜，其特征在于：包括镜筒，所述镜筒内安装有前组透镜和后组透镜，所述前组透镜和所述后组透镜沿光轴从物面到像面依次设置；
所述前组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的保护窗片(1)、第一透镜(2)、转向组；
所述转向组用于改变镜头的视向角；
所述转向组为转向棱镜和棒镜(3c)中的一个，所述转向组根据不同视向角进行更换；
所述后组透镜包括沿光轴从物面到像面依次设置的第二透镜(4)、第三透镜(5)、第四透镜(6)、滤光片(7)。
2.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述第一透镜(2)为平凹透镜，所述平凹透镜的焦距绝对值为0.5mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述转向棱镜为任意角度的转向棱镜，所述棒镜(3c)的视向角为0°。
4.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述转向组的光路长度为所述转向组光斑直径的2.5倍-5倍，光轴垂直入射所述转向组的前表面，并且垂直出射所述转向组的后表面。
5.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述保护窗片(1)、第一透镜(2)、转向棱镜、棒镜(3c)、第二透镜(4)、第三透镜(5)、第四透镜(6)、滤光片(7)的直径均小于3mm。
6.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述第二透镜(4)、第三透镜(5)、第四透镜(6)、滤光片(7)的总光焦度为正，焦距的绝对值为0.5mm-3mm。
7.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述第一透镜(2)的光焦度为负。
8.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述保护窗片(1)与所述第一透镜(2)胶合。
9.根据权利要求1所述的可更换视向角的内窥镜，其特征在于：所述转向组的后表面设有孔阑，所述孔阑为麦拉片，所述转向组与所述第二透镜(4)通过麦拉片隔开。
Priority Applications (1)
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| CN202111018759.9A CN113568159A (zh) | 2021-09-01 | 2021-09-01 | 一种可更换视向角的内窥镜 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114839759A (zh) * | 2022-04-08 | 2022-08-02 | 长春理工大学 | 一种带有视向棱镜的显微内窥镜物镜系统 |
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2021
- 2021-09-01 CN CN202111018759.9A patent/CN113568159A/zh active Pending
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| CN114839759B (zh) * | 2022-04-08 | 2023-11-07 | 长春理工大学 | 一种带有视向棱镜的显微内窥镜物镜系统 |
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