CN114994902A - 一种可更换工作环境的内窥镜 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学镜片技术领域，具体涉及一种可更换工作环境的内窥镜，包括平凹型透镜、非球面双凸型透镜、滤光片和平凹型透镜，当内窥镜在水环境中使用时，从物侧到像侧依次为平凹型透镜、非球面双凸型透镜和滤光片；当内窥镜在空气环境中使用时，保持平凹型透镜、非球面双凸型透镜和滤光片不变，在滤光片的像侧增加平凹型透镜作为补偿镜片，即此时从物侧到像侧依次为平凹型透镜、非球面双凸型透镜、滤光片，平凹型透镜。本发明在只增减一片透镜的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同工作环境的需求，无需重新设计不同的镜头，使用方便灵活，且由于内窥镜的其他透镜是共用的，能降低生产成本和生产难度，并提高社会资源的利用率。

Description

一种可更换工作环境的内窥镜
技术领域
本发明涉及医疗内窥镜领域，更具体地说，涉及一种可更换工作环境的内窥镜。
背景技术
内窥镜在医疗诊断和工业检测中有着不可或缺的作用。例如消化道疾病主要的诊断手段是内镜检查，而内镜检查就需要用到内窥镜。由于人体内环境复杂，介质包括血液、空气和水等。而现有的内窥镜都是以在空气或者水中的单一介质作为工作环境，不能做到在水中和空气中同时具备良好的工作能力。为了满足不同的应用场景，对镜头的工作环境提出的不同需求，这往往需要重新设计不同的镜头。不仅增加了设计和生产制造的难度和成本，也变相提高了使用者的使用成本，并造成社会资源的不合理利用和浪费。
因此，需要针对上述问题设计出一种在水环境和空气环境中都能灵活使用的内窥镜。
发明内容
针对现有技术中所存在的问题，本发明提供一种可更换工作环境的内窥镜，解决现有内窥镜只能在水环境或空气环境的单一介质环境工作的问题。本发明在只变更一片透镜的情况下，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同工作环境的需求，无需重新设计不同的镜头，且由于内窥镜的其他透镜是共用的，能使成本降低，提高社会资源的利用率。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种可更换工作环境的内窥镜，包括第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2、滤光片3和第二平凹型透镜4；
当内窥镜在水环境中使用时，从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2和滤光片3；
当内窥镜在空气环境中使用时，保持第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2和滤光片3不变，在滤光片的像侧增加第二平凹型透镜4作为补偿镜片，即此时从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2、滤光片3和第二平凹型透镜4。
优选地，所述第一平凹型透镜1的焦距绝对值为0.5mm～1.2mm。
优选地，所述非球面双凸型透镜2的焦距绝对值为0.3mm～0.7mm。
优选地，所述第二平凹型透镜4的焦距绝对值为0mm～2mm。
优选地，所述第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2、滤光片3和第二平凹型透镜4的直径均小于2mm。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明的内窥镜可根据不同的应用场景和不同工作环境的需求，对内窥镜的工作镜片进行简单的增减变更，无需重新设计不同的镜头，即可满足不同的使用场景对内窥镜视向角不同工作环境的需求，使用方便、灵活，且由于内窥镜的其他透镜是共用的，能降低生产成本和生产难度，并提高社会资源的利用率。
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为本发明可更换工作环境的内窥镜在水中工作的结构示意图；
图2为本发明可更换工作环境的内窥镜在空气中工作的结构示意图；
图3为本发明可更换工作环境的内窥镜在水中工作的MTF传递函数图；
图4为本发明可更换工作环境的内窥镜在空气中工作的MTF传递函数图
图中标号说明：1为平凹型透镜，2为非球面双凸型透镜，3为滤光片，4为平凹型透镜。
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，本发明的可更换工作环境的内窥镜，在水环境中使用时，从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2、滤光片3。
所述第一平凹型透镜1的焦距范围F1在负0.5mm～负1.2mm之间。
所述非球面双凸型透镜2的焦距范围F2在0.3mm～0.7mm之间。
在本实施例中，该内窥镜在水的工作环境下达到了以下技术指标：焦距f＝0.55mm；视场角2w＝72°；畸变＜20％；相对照度＞60％，光路总长＜2.1mm；适用谱线范围为486～656nm。
实施例2
参照图2，本发明的可更换工作环境的内窥镜，在空气环境中使用时，保持第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2和滤光片3不变，在滤光片3的像侧增加第二平凹型透镜4作为补偿镜片，即此时从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜1、非球面双凸型透镜2、滤光片3和第二平凹型透镜4。
所述第二平凹型透镜4的焦距范围F3在负1.0mm～负2.0mm之间。
在本实施例中，该内窥镜在空气的工作环境下达到了以下技术指标：焦距f＝0.55mm；视场角2w＝72°；畸变＜20％；相对照度＞60％，光路总长＜2.1mm；适用谱线范围为486～656nm。
与实施例1的不同之处在于，实施例2中增加第二平凹型透镜4作为补偿镜片。第二平凹型透镜4为内窥镜在空气环境工作时所需要添加的透镜，其余结构与在上述实施例1在水环境工作的结构均一致。反之，当内窥镜从空气环境切换到水环境中时，只需将第二平凹型透镜4移去即可，使用方便灵活。
一种可更换工作环境的内窥镜的非球面双凸型透镜参数及光学设计参数如表一、表二所示，表一中的A表示为非球面双凸型透镜的圆锥系数，表一中的B、C分别表示非球面双凸型透镜多项式的4次项和6次项，非球面多项式可用下列公式表示：
Figure BDA0003718365020000041
表一
S3
A -46.591
B 2.902
C -43.77
表二
Figure BDA0003718365020000042
Figure BDA0003718365020000051
在本实施例中，在光学设计中，通过对镜头的合理设计，如图1和图2所示，在滤光片3左侧采用了一块非球面双凸型透镜2对镜头的像差进行了校正，使得镜头在水环境和空气的可见光波段拥有清晰的像质。
参照图3和图4，图3和图4分别为本实施例在水环境和空气环境中可见光波段下聚焦的镜头的MTF图，中心视场和边缘视场在100线对处均大于0.4，说明镜头能满足在水和空气中的高清晰度成像的要求。
当需要把内窥镜工作环境由水环境变更为空气环境时，只需在水环境的内窥镜透镜组的基础上添加一片平凹型透镜作为补偿镜片，无需改变其他光学元件。
一般内窥镜只能在单一工作环境工作，为满足不同工作环境的应用场景，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共用透镜不变而增加一片补偿镜片的设计思路，在水环境工作的结构基础上在像侧面加上一块平凹型透镜作为补偿镜片，即可满足内窥镜在空气环境中工作的需求。由于内窥镜透镜组共用，即透镜的尺寸规格一致，能使制造成本和生产难度得到有效的降低。解决了对不同工作环境要重新设计不同镜头的问题，改变不同工作环境只需要增减一片补偿镜片即可，无需重新设计，使用方便灵活。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种可更换工作环境的内窥镜，包括第一平凹型透镜(1)、非球面双凸型透镜(2)、滤光片(3)和第二平凹型透镜(4)，其特征在于：
当内窥镜在水环境中使用时，从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜(1)、非球面双凸型透镜(2)和滤光片(3)；
当内窥镜在空气环境中使用时，保持第一平凹型透镜(1)、非球面双凸型透镜(2)，滤光片(3)不变，在滤光片的像侧增加第二平凹型透镜(4)作为补偿镜片，即此时从物侧到像侧依次为第一平凹型透镜(1)、非球面双凸型透镜(2)、滤光片(3)，第二平凹型透镜(4)。
2.根据权利要求1所述可更换工作环境的内窥镜，其特征在于：所述第一平凹型透镜(1)的焦距绝对值为0.5mm～1.2mm。
3.根据权利要求1所述可更换工作环境的内窥镜，其特征在于：所述非球面双凸型透镜(2)的焦距绝对值为0.3mm～0.7mm。
4.根据权利要求1所述可更换工作环境的内窥镜，其特征在于：所述第二平凹型透镜(4)的焦距绝对值为0mm～2mm。
5.根据权利要求1所述可更换工作环境的内窥镜，其特征在于：所述第一平凹型透镜(1)、非球面双凸型透镜(2)、滤光片(3)和第二平凹型透镜(4)的直径均小于2mm。
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