CN116974056B - 内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用 - Google Patents

内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用，该内窥镜同轴保持系统包括：自像侧起同光轴依次设置转像镜鞘、衔接件以及成像镜鞘；转像镜鞘与成像镜鞘同光轴由转像镜鞘与成像镜鞘沿轴向对向抵持于衔接件径向外壁与径向内壁形成；转像镜鞘同轴径向向外依次套设内层镜鞘与外层镜鞘，外层镜鞘相对于内层镜鞘轴向分离；外层镜鞘至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端，外层镜鞘与衔接件之间径向分离或径向连接。通过本申请，提高了内窥镜同轴保持系统整体的稳定性低，防止在操作过程中因误磕碰或抖动等动作导致生物体图像传输清晰度降低。

Description

内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及 应用
技术领域
本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用。
背景技术
内窥镜是一种通过头部探头和光学透镜实现对人体内部组织进行检查与治疗的设备，其工作原理基于光学成像和探头技术，通过向体腔或组织中引入光源和镜头，进而观察到体内的显微结构或病变组织。其中，内窥镜的光学成像原理是指通过光线从人体背后的光源进入人体内部，并由内窥镜头内壁所反射，最终被光纤导引至观察器材上，内窥镜的光学透镜会对光线进行聚焦，从而形成一个放大的影像以供医生观察。因此，光学成像的好坏直接影响内窥镜的使用效果。
内窥镜的光学成像主要依赖于其内部设置的光学系统予以实现，光学系统以生物组织的一端为前端由前端至后端依次设置的物镜、中继镜组以及目镜组成，物镜用于对生物组织信息进行收集并基于此成像，中继镜组用于对图像进行传输，目镜用于将图像进行放大以供临床医生观察。光学成像的基础即为物镜所收集到的生物组织信息，因此生物组织信息的收集是不可或缺的一个重要部分。为确保中继镜组与物镜组的光轴同轴，需要严格要求中继镜组与物镜组所含透镜安装时的相对位置。
然而，现有技术中难以保持镜鞘整体的稳定性，导致在操作过程中因误磕碰或抖动等动作导致棒镜组与物镜组之间的光轴容易发生偏移，从而影响棒镜组对图像传输的清晰度。
有鉴于此，有必要对现有技术中的光学系统予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用，用于解决现有技术中的光学系统整体的稳定性低导致在操作过程中因误磕碰或抖动等动作降低图像传输清晰度的问题。
为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种内窥镜同轴保持系统，包括：自像侧起同光轴依次设置转像镜鞘、衔接件以及成像镜鞘；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持于所述衔接件径向外壁与径向内壁形成；
所述转像镜鞘同轴径向向外依次套设内层镜鞘与外层镜鞘，所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离；
所述外层镜鞘至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端，所述外层镜鞘与所述衔接件之间径向分离或径向连接，所述外层镜鞘与所述内层镜鞘之间形成供所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离的间隙。
作为本发明的进一步改进，所述衔接件径向向外凸设供所述转像镜鞘轴向抵持的外抵持部，所述衔接件径向向内凹设供所述成像镜鞘轴向抵持并部分延伸入所述衔接件的保持部；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持所述外抵持部与所述保持部形成。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离由所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供所述外层镜鞘相对于所述外抵持部轴向分离。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向连接；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分固定连接，以供所述外层镜鞘带动所述衔接件相对于所述转像镜鞘轴向分离。
作为本发明的进一步改进，所述转像镜鞘与所述内层镜鞘之间形成间隙配合或过盈配合。
作为本发明的进一步改进，所述转像镜鞘轴向抵持所述外抵持部形成的第一抵持面与所述成像镜鞘轴向抵持所述保持部形成的第二抵持面之间沿轴向间隔设置或处于同一所述光轴的径向平面。
第二方面，本发明还提供了一种同轴光学系统，包括：自像侧起同光轴依次设置转像机构、衔接件以及成像机构；
所述转像机构与所述成像机构同光轴由转像机构所含转像镜鞘与成像机构所含成像镜鞘沿轴向对向分别抵持于所述衔接件径向外壁与径向内壁形成；
所述转像镜鞘同轴径向向外依次套设内层镜鞘与外层镜鞘，所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离；
所述外层镜鞘至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端，所述外层镜鞘与所述衔接件之间径向分离或径向连接。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘与所述内层镜鞘之间形成供所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离的间隙。
作为本发明的进一步改进，所述衔接件径向向外凸设供所述转像镜鞘轴向抵持的外抵持部，所述衔接件径向向内凹设供所述成像镜鞘轴向抵持并部分延伸入所述衔接件的保持部；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持所述外抵持部与所述保持部形成。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离由所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供所述外层镜鞘相对于所述外抵持部轴向分离。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向连接；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分固定连接，以供所述外层镜鞘带动所述衔接件相对于所述转像镜鞘轴向分离。
作为本发明的进一步改进，所述转像镜鞘轴向抵持所述外抵持部形成的第一抵持面与所述成像镜鞘轴向抵持所述保持部形成的第二抵持面之间沿轴向间隔设置或处于同一所述光轴的径向平面。
作为本发明的进一步改进，所述转像机构包括：同光轴间隔内设于所述转像镜鞘的大于或者等于三的奇数个转像镜组，以及被轴向抵持于相邻所述转像镜组之间的若干第一隔离环；
所述转像镜组由两个棒状镜组对称构成。
作为本发明的进一步改进，所述外抵持部形成至少部分轴向延伸入所述转像镜鞘的限位端，所述限位端轴向抵持于转像镜鞘物侧端内部的棒状镜组。
作为本发明的进一步改进，所述限位端周向形成至少一环形凹槽，所述环形凹槽嵌置阻止所述转像镜鞘与所述衔接件轴向分离的填充层。
作为本发明的进一步改进，所述填充层为粘合介质或者密封介质。
作为本发明的进一步改进，所述衔接件被构造出轴向设置的衔接通道，所述成像镜鞘部分容置于所述衔接通道内，所述衔接通道径向向内凸设形成供所述成像镜鞘轴向抵持的所述保持部。
作为本发明的进一步改进，所述转像镜鞘与所述内层镜鞘之间形成间隙配合或过盈配合。
作为本发明的进一步改进，所述成像机构包括：自物侧起同光轴依次设置具正光焦度的第一透镜组、具正光焦度的第二透镜组、具正光焦度的第三透镜组以及具正光焦度的第四透镜组；
所述第一透镜组包括平面朝向物侧的第二透镜，所述第二透镜组包括接合设置且凸面朝向物侧的第四透镜与凸面朝向像侧的第五透镜，所述第三透镜组包括凸面朝向物侧、凹面朝向像侧的第六透镜，所述第四透镜组包括凹面朝向物侧、凸面朝向像侧的第七透镜与凸面朝向物侧、凹面朝向像侧的第八透镜；
其中，第一透镜组的组合焦距f1与共轭距T满足0.15≤f1/T≤0.18，第四透镜组的组合焦距f4与第一透镜组的组合焦距f1满足1.8≤f4/f1≤2.2，第七透镜的焦距f41与第八透镜的焦距f42满足-1≤f42/f41≤-0.8。
作为本发明的进一步改进，所述第一透镜组还包括：同光轴设置于第二透镜像侧的第三透镜；
所述第三透镜朝向像侧的面形成凸面。
作为本发明的进一步改进，所述第一透镜组还包括：同光轴设置于第二透镜物侧且平面朝向物侧的第一透镜。
作为本发明的进一步改进，所述外层镜鞘轴向延伸过所述成像镜鞘物侧端形成防护端，所述第一透镜同光轴内设于所述防护端。
作为本发明的进一步改进，所述同轴光学系统还包括：
镜座，配置于外层镜鞘像侧端并与所述镜座构成可拆卸连接的转接座。
作为本发明的进一步改进，所述镜座被构造出容置至少部分所述转像镜鞘的容纳通道，所述容纳通道径向向内形成供转像镜鞘像侧端轴向抵持的台阶凹部。
作为本发明的进一步改进，所述内层镜鞘轴向贯穿所述转接座并延伸入所述镜座，以抵持所述镜座所形成的台阶凹部，所述内层镜鞘被轴向抵持于所述镜座与所述外抵持部之间。
第三方面，本发明还提供了一种内窥镜成像系统，包括：具二向色镜的镜座，光源，以及如第二方面中任一项所述的同轴光学系统；所述同轴光学系统所含的镜座设置接收光源入射至二向色镜的入射光，经所述二向色镜反射后由所述同轴光学系统捕获自被测物体所形成的反射光，所述反射光贯穿所述二向色镜，以被所述内窥镜成像系统予以捕获。
第四方面，本发明还提供了一种内窥镜成像系统的应用，使用如第三方面所述的内窥镜成像系统对生物体组织进行光学成像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过衔接件对转像镜鞘与成像镜鞘进行安装固定，以使转像镜鞘轴线与成像镜鞘轴线重合并处于同一光轴，从而实现转像镜鞘与成像镜鞘同光轴，以确保对生物体组织进行光学成像所形成像面的图像传输清晰度。并且外层镜鞘与内层镜鞘沿径向装配紧凑，以防止外层镜鞘相对于内层镜鞘在拆装或工作过程中发生晃动，从而提高了该内窥镜同轴保持系统整体稳定性，避免操作人员在操作过程中因误磕碰外层镜鞘或抖动等动作导致转像镜鞘与成像镜鞘之间的轴线发生偏移，进而确保转像机构与成像机构能够始终保持同光轴。
附图说明
图1为本发明所揭示的内窥镜同轴保持系统的剖视图；
图2为本发明所揭示的同轴光学系统的剖视图；
图3为本发明所揭示的包含同轴光学系统的内窥镜成像系统的剖视图；
图4为图1中圈B处的局部放大图；
图5为图2中圈C处的局部放大图；
图6为图2中圈D处的局部放大图；
图7为图2中虚线框E处的局部放大图；
图8为一种变形实施例中第一透镜与第二透镜的示意图；
图9为图2与图3中成像机构包含光轴A的截面结构，其中第一透镜、第二透镜以及第三透镜组合构成第一透镜组；
图10为实施例一中成像机构于1.0视场下的MTF曲线图；
图11为实施例一中成像机构于0.707视场下的MTF曲线图；
图12为实施例一中成像机构于中心视场下的MTF曲线图；
图13为实施例一中成像机构的西门子星卡图；
图14为实施例二中成像机构于0.707视场下的MTF曲线图；
图15为实施例二中成像机构于1.0视场下的MTF曲线图；
图16为实施例二中成像机构于中心视场下的MTF曲线图；
图17为实施例二中成像机构的西门子星卡图；
图18为实施例三中成像机构于0.707视场下的MTF曲线图；
图19为实施例三中成像机构于1.0视场下的MTF曲线图；
图20为实施例三中成像机构于中心视场下的MTF曲线图；
图21为实施例三中成像机构的西门子星卡图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在下述的实施例中，术语“光轴”是指图1中光轴A。术语“轴向”是指与光轴A的平行方向。于图1至图3所示出的视角下，如图3所示，被测物体W所在方向为物侧，反向于被测物体W的方向为像侧。同时，为便于说明将同轴光学系统中所包含的透镜定义为光学要素，且在实际应用场景中(例如，下述内窥镜用于对生物体进行观测)，在利用生物体成像系统对生物体成像前，生物体成像系统靠近物侧的端部浸生理盐水，以在端部形成一层生理盐水，并为了便于下述实施例的说明，在本申请中，可将生理盐水也定义为光学要素。被测物体W包含活体生物或者离体生物组织。
本发明中的“MTF曲线图”中的“MTF”全称为Modulation Transfer Function，中文为调制传递函数，传递函数中横坐标为空间频率，单位：周期每毫米，纵坐标为相应频率图像的对比度。
请参图1至图21所揭示的内窥镜同轴保持系统、同轴光学系统及内窥镜成像系统以及应用的具体实施方式。
如图1与图4所示，该内窥镜同轴保持系统1可安装于对生物体(包含活体生物或者离体生物组织)进行观测所使用的光学检测设备，该内窥镜同轴保持系统1用于容置棒镜组与物镜组并使棒镜组与物镜组实现同光轴，并且能够避免操作人员(例如，医疗人员或者科研人员)在操作过程中因误磕碰或抖动等动作导致棒镜组与物镜组之间的轴线发生偏移，从而确保物镜组对生物体组织进行光学成像所形成的像面在通过棒镜组传输时能够保证图像清晰度，进而可供操作人员对生物体图像进行观测。具体而言，光学检测设备例如可以是内窥镜，内窥镜是人体微创医疗的一种工具，旨在经由人体的自然腔道或者手术行小切口进入人体内，并将内窥镜引导插入需检查的生物体组织，以获取需检查生物体组织对应图像以供医疗人员观测。同时，申请人指出其在下述说明中具体以内窥镜为例予以示范性说明，当然，例如还可以是工业领域用于探伤检测的设备，本实施例对此不作限定，但不能因此而限制本申请的保护范围。
如图1与图4所示，在本实施方式中，该内窥镜同轴保持系统1包括：自像侧起同光轴依次设置转像镜鞘301、衔接件20以及成像镜鞘101；转像镜鞘301与成像镜鞘101同光轴由转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持于衔接件20径向外壁与径向内壁形成；转像镜鞘301、衔接件20以及成像镜鞘101自像侧起同光轴依次设置，衔接件20设置于转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101设置于衔接件物侧端24，且转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向抵持于衔接件20。具体地，转像镜鞘301沿轴向抵持衔接件20径向外壁，衔接件20安装在转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101沿轴向抵持衔接件20径向内壁并安装在衔接件物侧端24，通过衔接件20对转像镜鞘301与成像镜鞘101进行安装固定，以使转像镜鞘301轴线与成像镜鞘101轴线重合并处于同一光轴A，从而实现转像镜鞘301与成像镜鞘101同光轴，以确保图像传输清晰度。
转像镜鞘301同轴径向向外依次套设内层镜鞘41与外层镜鞘42，外层镜鞘42相对于内层镜鞘41轴向分离；外层镜鞘42相对于内层镜鞘41实现拆装，并且外层镜鞘42与内层镜鞘41沿径向装配紧凑，以防止外层镜鞘42相对于内层镜鞘41在拆装或工作过程中发生晃动，从而提高了该内窥镜同轴保持系统1整体稳定性，避免操作人员在操作过程中因误磕碰外层镜鞘42或抖动等动作导致转像镜鞘301与成像镜鞘101之间的轴线发生偏移，进而确保转像镜鞘301与成像镜鞘101能够始终保持同光轴。
外层镜鞘42至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端1012。转像镜鞘301外侧同轴套设内层镜鞘41，内层镜鞘41外侧同轴套设外层镜鞘42，外层镜鞘42套设在衔接件20与成像镜鞘101外侧并至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端1012，通过外层镜鞘42能够对转像镜鞘301与衔接件20以及成像镜鞘101起到防护作用，避免转像镜鞘301与衔接件20以及成像镜鞘101直接与外界接触。
外层镜鞘42与衔接件20之间径向分离或径向连接。外层镜鞘42与衔接件20之间径向分离，以便于外层镜鞘42能够相对于衔接件20实现拆装，或者外层镜鞘42与衔接件20之间径向连接，便于外层镜鞘42同步带动衔接件20相对于转像镜鞘301进行拆装。
如图4所示，外层镜鞘42与内层镜鞘41之间形成供外层镜鞘42相对于内层镜鞘41轴向分离的间隙401。外层镜鞘42与内层镜鞘41沿径向紧凑装配，并且外层镜鞘42与内层镜鞘41之间形成间隙401，在提高内窥镜同轴保持系统1整体稳定性的同时外层镜鞘42能够相对于内层镜鞘41实现轴向分离，以便于外层镜鞘42相对于内层镜鞘41进行拆装，防止外层镜鞘42相对于内层镜鞘41在拆装或工作过程中发生晃动。
转像镜鞘301与内层镜鞘41之间形成间隙配合或过盈配合。转像镜鞘301与内层镜鞘41沿径向紧凑装配，并且转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间沿径向形成间隙(未标注)，或者转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间也沿径向形成过盈结合(未示出)，再或者如图4中转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间相贴合，只要转像镜鞘301与内层镜鞘41沿径向紧凑装配且内层镜鞘41能够相对于转像镜鞘301轴向分离以实现拆装均可。
如图1与图4所示，衔接件20径向向外凸设供转像镜鞘301轴向抵持的外抵持部21，衔接件20径向向内凹设供成像镜鞘101轴向抵持并部分延伸入衔接件20的保持部22；转像镜鞘301与成像镜鞘101同光轴由转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持外抵持部21与保持部22形成。衔接件20径向向外凸设形成外抵持部21，转像镜鞘301轴向抵持于外抵持部21，衔接件20径向向内凹设形成保持部22，成像镜鞘101轴向抵持并部分延伸入保持部22，转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持于外抵持部21与保持部22，衔接件20通过外抵持部21设置于转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101通过保持部22设置于衔接件物侧端24，衔接件20通过外抵持部21与保持部22分别对转像镜鞘301与成像镜鞘101进行安装固定，以使转像镜鞘301轴线与成像镜鞘101轴线重合并处于同一光轴A，进而实现转像镜鞘301与成像镜鞘101同光轴，以确保图像传输清晰度。
在一些实施例中，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向分离；当衔接件物侧端24朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状时，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁径向分离，如图5所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的全部外周壁径向分离(未示出)。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向分离由外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供外层镜鞘42相对于外抵持部21轴向分离。外层镜鞘42可与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合，如图4所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的至少部分外周壁形成过盈配合(未示出)。在本实施例中，优选为外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合或过盈配合，外层镜鞘42均可通过朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状的衔接件物侧端24，外层镜鞘42自衔接件物侧端24向像侧所在方向装配至衔接件20外侧，该圆锥状的衔接件物侧端24便于外层镜鞘42与衔接件20过盈结合，圆锥状的衔接件物侧端24在过盈连接时减少了外层镜鞘42与衔接件20压合距离.便于拆装外层镜鞘42，并且拆装外层镜鞘42时，外层镜鞘42与衔接件20之间结合面不易擦伤。需要说明的是，外层镜鞘42与衔接件20过盈连接的装配方法可采用但不限于压入法、温差法与液压法。
在一些实施例中，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向连接；当衔接件物侧端24朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁径向连接，如图5所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的全部外周壁径向分离(未示出)。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分固定连接，以供外层镜鞘42带动衔接件20相对于转像镜鞘301轴向分离。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁可采用但不限于激光焊接或粘合介质的方式实现固定连接。从而使外层镜鞘42能够带动衔接件20相对于转像镜鞘301轴向分离进行拆装。当外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁固定连接时，优选的，内层镜鞘41的外径小于衔接件20的外径，以避免外层镜鞘42在拆装过程中与内层镜鞘41发生摩擦。
基于前述实施例所揭示的一种内窥镜同轴保持系统1，本实施例还揭示了一种同轴光学系统100。
如图2、图5与图6所示，该同轴光学系统100可安装于对生物体(包含活体生物或者离体生物组织)进行观测所使用的光学检测设备，并具体形成光学检测设备的插入部并使转像机构30与成像机构10实现同光轴，以插入被检生物体体内对生物体组织进行光学成像，并且能够避免操作人员(例如，医疗人员或者科研人员)在操作过程中因误磕碰或抖动等动作导致转像机构30与成像机构10之间的轴线发生偏移，从而确保成像机构10对生物体组织进行光学成像所形成的像面在通过转像机构30传输时能够保证图像清晰度，进而可供操作人员对生物体图像进行观测。具体而言，光学检测设备例如可以是内窥镜，内窥镜是人体微创医疗的一种工具，旨在经由人体的自然腔道或者手术行小切口进入人体内，并将内窥镜引导插入需检查的生物体组织，以获取需检查生物体组织对应图像以供医疗人员观测。同时，申请人指出其在下述说明中具体以内窥镜为例予以示范性说明，当然，例如还可以是工业领域用于探伤检测的设备，本实施例对此不作限定，但不能因此而限制本申请的保护范围。
该同轴光学系统100包括：自像侧起同光轴依次设置转像机构30、衔接件20以及成像机构10；转像机构30与成像机构10同光轴由转像机构30所含转像镜鞘301与成像机构10所含成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持于衔接件20径向外壁与径向内壁形成。转像机构30、衔接件20以及成像机构10自像侧起同光轴依次设置，衔接件20设置于转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101设置于衔接件物侧端24，且转像机构30与成像机构10沿轴向对向抵持于衔接件20。具体地，转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向抵持于衔接件20，转像镜鞘301沿轴向抵持衔接件20径向外壁，衔接件20安装在转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101沿轴向抵持衔接件20径向内壁并安装在衔接件物侧端24，通过衔接件20对转像镜鞘301与成像镜鞘101进行安装固定，以使转像镜鞘301轴线与成像镜鞘101轴线重合并处于同一光轴A，从而实现转像机构30与成像机构10同光轴，进而使成像机构10对生物体组织进行光学成像所形成的像面在通过转像机构30传输时能够保证图像清晰度。
转像镜鞘301同轴径向向外依次套设内层镜鞘41与外层镜鞘42，外层镜鞘42相对于内层镜鞘41轴向分离；外层镜鞘42相对于内层镜鞘41实现拆装，并且外层镜鞘42与内层镜鞘41沿径向装配紧凑，以防止外层镜鞘42相对于内层镜鞘41在拆装或工作过程中发生晃动，从而提高了该同轴光学系统100整体稳定性，避免操作人员在操作过程中因误磕碰外层镜鞘42或抖动等动作导致转像镜鞘301与成像镜鞘101之间的轴线发生偏移，进而确保转像镜鞘301与成像镜鞘101能够始终保持同光轴。
外层镜鞘42至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端1012，转像镜鞘301外侧同轴套设内层镜鞘41，内层镜鞘41外侧同轴套设外层镜鞘42，外层镜鞘42套设在衔接件20与成像镜鞘101外侧并至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端1012，通过外层镜鞘42能够对转像镜鞘301与衔接件20以及成像镜鞘101起到防护作用，避免转像镜鞘301与衔接件20以及成像镜鞘101直接与外界接触。
外层镜鞘42与衔接件20之间径向分离或径向连接。外层镜鞘42与衔接件20之间径向分离，以便于外层镜鞘42能够相对于衔接件20实现拆装，或者外层镜鞘42与衔接件20之间径向连接，便于外层镜鞘42同步带动衔接件20相对于转像镜鞘301进行拆装。
如图2与图5所示，进一步地，外层镜鞘42与内层镜鞘41之间形成供外层镜鞘42相对于内层镜鞘41轴向分离的间隙401。外层镜鞘42与内层镜鞘41沿径向紧凑装配，并且外层镜鞘42与内层镜鞘41之间形成间隙401，在提高同轴光学系统100整体稳定性的同时外层镜鞘42能够相对于内层镜鞘41实现轴向分离，以便于外层镜鞘42相对于内层镜鞘41进行拆装，防止外层镜鞘42相对于内层镜鞘41在拆装或工作过程中发生晃动。
转像镜鞘301与内层镜鞘41之间形成间隙配合或过盈配合。转像镜鞘301与内层镜鞘41沿径向紧凑装配，并且转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间沿径向形成间隙(未标注)，或者转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间也沿径向形成过盈结合(未示出)，再或者如图4中转像镜鞘301外周壁与内层镜鞘41内周壁之间相贴合，只要转像镜鞘301与内层镜鞘41沿径向紧凑装配且内层镜鞘41能够相对于转像镜鞘301轴向分离以实现拆装均可。
如图2与图5所示，具体地，衔接件20径向向外凸设供转像镜鞘301轴向抵持的外抵持部21，衔接件20径向向内凹设供成像镜鞘101轴向抵持并部分延伸入衔接件20的保持部22；转像镜鞘301与成像镜鞘101同光轴由转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持外抵持部21与保持部22形成。衔接件20径向向外凸设形成外抵持部21，转像镜鞘301轴向抵持于外抵持部21，衔接件20径向向内凹设形成保持部22，成像镜鞘101轴向抵持并部分延伸入保持部22，转像镜鞘301与成像镜鞘101沿轴向对向分别抵持于外抵持部21与保持部22，衔接件20通过外抵持部21设置于转像镜鞘物侧端3012，成像镜鞘101通过保持部22设置于衔接件物侧端24，衔接件20通过外抵持部21与保持部22对转像镜鞘301与成像镜鞘101进行安装固定，以使转像镜鞘301轴线与成像镜鞘101轴线重合并处于同一光轴A，进而实现转像机构30与成像机构10同光轴，进而使成像机构10对生物体组织进行光学成像所形成的像面在通过转像机构30传输时能够保证图像清晰度。
如图5所示，在一些实施例中，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向分离；当衔接件物侧端24朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状时，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁径向分离，如图5所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的全部外周壁径向分离(未示出)。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向分离由外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供外层镜鞘42相对于外抵持部21轴向分离。外层镜鞘42可与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合，如图5所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的至少部分外周壁形成过盈配合(未示出)。在本实施例中，优选为外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁形成间隙配合或过盈配合，外层镜鞘42均可通过朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状的衔接件物侧端24，外层镜鞘42自衔接件物侧端24向像侧所在方向装配至衔接件20外侧，该圆锥状的衔接件物侧端24便于外层镜鞘42与衔接件20过盈结合，圆锥状的衔接件物侧端24在过盈连接时减少了外层镜鞘42与衔接件20压合距离.便于拆装外层镜鞘42，并且拆装外层镜鞘42时，外层镜鞘42与衔接件20之间结合面不易擦伤。需要说明的是，外层镜鞘42与衔接件20过盈连接的装配方法可采用但不限于压入法、温差法与液压法。
如图5所示，在一些实施例中，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分径向连接；当衔接件物侧端24朝向光轴A所在方向向内倾斜以形成圆锥状，外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁径向连接，如图5所示。在一些实施例中，外层镜鞘42也可与外抵持部21的全部外周壁径向分离(未示出)。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分固定连接，以供外层镜鞘42带动衔接件20相对于转像镜鞘301轴向分离。外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁可采用但不限于激光焊接或粘合介质的方式实现固定连接。从而使外层镜鞘42能够带动衔接件20相对于转像镜鞘301轴向分离进行拆装。当外层镜鞘42与外抵持部21的至少部分外周壁固定连接时，优选的，内层镜鞘41的外径小于衔接件20的外径，以避免外层镜鞘42在拆装过程中与内层镜鞘41发生摩擦。
如图5所示，转像镜鞘301轴向抵持外抵持部21形成的第一抵持面3011与成像镜鞘101轴向抵持保持部22形成的第二抵持面1011之间沿轴向间隔设置或处于同一光轴A的径向平面。第一抵持面3011与第二抵持面1011之间沿轴向间隔设置，并且第二抵持面1011位于第一抵持面3011靠近物侧的方向，如图5所示。在一些实施例中，第二抵持面1011也可位于第一抵持面3011靠近像侧的方向(未示出)，或者第一抵持面3011与第二抵持面1011可处于同一光轴A的径向平面(未示出)，只要能够实现转像机构30与成像机构10同光轴，以确保转像机构30对成像机构10所成像面的传输清晰度均可。
如图5与图6所示，转像机构30包括：同光轴间隔内设于转像镜鞘301的大于或者等于三的奇数个转像镜组31，以及被轴向抵持于相邻转像镜组31之间的若干第一隔离环32；转像镜组31由两个棒状镜组311对称构成。转像镜组31数量为大于或者等于三的奇数个，以便传输出成正立的实像，通过第一隔离环32能够对棒状镜组311的位置进行卡位固定，以稳固多个棒状镜组311之间的轴向距离，避免棒状镜组311在转像镜鞘301内发生位移，并使多个棒状镜组311之间处于同一光轴。
如图5所示，外抵持部21形成至少部分轴向延伸入转像镜鞘301的限位端211，限位端211轴向抵持于转像镜鞘物侧端3012内部的棒状镜组311。转像镜鞘301轴向抵持外抵持部21，外抵持部21形成至少部分轴向延伸入转像镜鞘301的限位端211，衔接件20通过限位端211轴向安装于转像镜鞘物侧端3012，并通过限位端211轴向抵持于转像镜鞘物侧端3012内部的棒状镜组311，以配合第一隔离环32对转像镜鞘301内部的多个棒状镜组311的位置进行卡位固定，稳固转像镜鞘301内部的多个棒状镜组311之间的轴向距离。
如图5所示，在本实施例中，优选的，限位端211周向形成至少一环形凹槽2111，环形凹槽2111嵌置阻止转像镜鞘301与衔接件20轴向分离的填充层。填充层为粘合介质或者密封介质。通过向环形凹槽2111内嵌置粘合介质或者密封介质，以将衔接件20安装在转像镜鞘物侧端3012，防止转像镜鞘301与衔接件20因受外力影响发生轴向分离，以提高转像镜鞘301与衔接件20装配的稳定性。需要说明的是，粘合介质优选为光学胶，密封介质优选为密封圈，例如O型密封圈。
如图5所示，具体地，衔接件20被构造出轴向设置的衔接通道23，成像镜鞘101部分容置于衔接通道23内，衔接通道23径向向内凸设形成供成像镜鞘101轴向抵持的保持部22。衔接件20被构造出容置至少部分成像镜鞘101的衔接通道23，并通过衔接通道23径向向内凸设形成供成像镜鞘101轴向抵持的保持部22，以使成像镜鞘101安装在衔接通道23内。成像镜鞘101与衔接件物侧端24可采用但不限于激光焊接或粘合介质的方式实现固定连接。
如图9所示，成像机构10包括：自物侧起同光轴(即，图9所示出的光轴A)依次设置具正光焦度的第一透镜组11、具正光焦度的第二透镜组12、具正光焦度的第三透镜组13以及具正光焦度的第四透镜组14；其中，第一透镜组11用于设定成像机构10的参数数据(例如，数值孔径、视野等)，其决定了成像机构10的基本性能；第二透镜组12同光轴设置于第一透镜组11与第三透镜组13之间用于实现像差矫正，并主要为球差、慧差以及色差的矫正；第三透镜组13用于实现有限共轭距成像，同时还可用于矫正场曲；第四透镜组14用于实现像方远心，进而保证成像机构10的成像效果，并能够通过像方远心进一步保证远距离传输下图像的清晰度，以减少远距离传输所存在的光损耗情况。
需要说明的是，像方远心是指每个轴外视场像方的主光线平行于光轴(或者近似平行于光轴)，像方非远心是指每个轴外视场的主光线不平行于光轴，主光线一般位于像方对应视场的弥散斑中心，位于像面时，弥散斑最小，像面后弥散斑渐渐变大，对于远心系统而言，在像面后，主光线高度和角度不变，对于非远心系统，主光线高度增加，角度不变，对于后面的接收系统而言，远心要求的接收系统直径和偏折角度远比非远心系统低，由此可见像方远心可保证远距离传输下图像清晰度不变。
第一透镜组11包括：沿光轴A设置且平面朝向物侧的第二透镜112，第二透镜112朝向像侧的面形成凸面，自生物体表面所形成的反射光依次透过第二透镜112物侧与像侧所分别形成的平面与凸面以对反射光起到汇聚的作用，进而有效地防止由于反射光的反射角度较大而不能透过第二透镜组12所造成的光损耗问题。对于第二透镜112朝向物侧的面，可为凸面也可为平面，并优选为平面，以在成像机构10搭载于光学检测设备使用时，防止或者减轻该面(即，第二透镜112朝向物侧的面)上的液体等附着物的残留。
第一透镜组11还包括：同光轴设置于第二透镜112像侧的第三透镜113，第三透镜113朝向像侧的面形成凸面，自物体表面所形成的反射光透过第二透镜112发生折射形成折射光，第三透镜113设置于第二透镜112像侧以对第二透镜112形成的折射光进行二次汇聚，以更一步防止折射光的折射角度(即，相当于光轴A所形成的折射角度)较大而不能透过第二透镜组12所造成的光损耗问题。其中，第三透镜113朝向物侧的面形成凸面或者平面，当第三透镜113朝向物侧的面形成凸面时，通过该凸面(即，第三透镜113朝向物侧的面)对折射光二次汇聚，并通过第三透镜113朝向像侧的凸面对折射光三次汇聚，以再进一步防止折射光的折射角度较大而不能透过第二透镜组12所造成的光损耗问题；当第三透镜113朝向物侧的面形成平面时，该平面(即，第三透镜113朝向物侧的面)不对折射光进行汇聚，仅通过第三透镜113朝向像侧的凸面对折射光二次汇聚，以防止折射光的折射角度较大而不能透过第二透镜组12所造成的光损耗问题，第三透镜113朝向物侧的面无论是凸面还是平面，只要能够实现第三透镜113对第二透镜112形成的折射光进行汇聚即可。
第一透镜组11还包括：同光轴设置于第二透镜112物侧且平面朝向物侧的第一透镜111，通过第一透镜111设置于第二透镜112的物侧，也即，于成像机构10中最靠近物侧的位置设置第一透镜111，以对第二透镜112、第三透镜113以及第二透镜组12等光学要素起到遮蔽的作用，进而避免出现第二透镜112朝向物侧的面发生磨损；同时，将第一透镜111设置为平面镜，以避免出现反射光透过第一透镜111时光路发生改变并由此导致折射光存在部分或全部不能透过第二透镜112时所存在的光损耗问题，即，减少第一透镜111对反射光光路的干扰。在实际应用场景中，第一透镜111也可为生理盐水。
需要说明的是，前述可由第二透镜112独立构成第一透镜组11，也可由第二透镜112与第三透镜113组合构成第一透镜组11，还可由第一透镜111与第二透镜112组合构成第一透镜组11，又可由第一透镜111、第二透镜112以及第三透镜113组合构成第一透镜组11，本实施例不对第一透镜组11的组合方式予以具体限定，可为上述任一种情况，只要能够通过第一透镜组11对自生物体表面所形成的反射光汇聚，以设定成像机构10的参数数据，并例如数值孔径与视野等参数数据即可。并优选地，由第一透镜111、第二透镜112以及第三透镜113组合构成第一透镜组11，第一透镜111为平面镜，第二透镜112为平凸透镜，第三透镜113为双凸透镜。
第一透镜组11所含的第二透镜112与第三透镜113、第二透镜组12、第三透镜组13以及第四透镜组14同光轴设置于成像镜鞘101内部，并且第一透镜组11、第二透镜组12、第三透镜组13以及第四透镜组14之间轴向抵持有多个第二隔离环110，以通过第二隔离环110对第一透镜组11、第二透镜组12、第三透镜组13以及第四透镜组14的位置进行卡位固定并稳固轴向距离。
外层镜鞘42轴向延伸过成像镜鞘物侧端1012形成防护端421，第一透镜组11所含的第一透镜111同光轴内设于防护端421。需要说明的是，对于第一透镜111与第二透镜112的设置方式，可将第一透镜111与第二透镜112接合设置(如图7中所示)，也可将第一透镜111与第二透镜112轴向间隔设置(如图8所示)，在本实施方式中优选为第一透镜111与第二透镜112接合设置(如图7中所示)，且第一透镜111于物侧与像侧均形成平面，接合设置即为第一透镜111朝向像侧的面与第二透镜112朝向物侧的面相贴合并形成一个面，以消除两个面(即，第一透镜111朝向像侧的面与第二透镜112朝向物侧的面)的折射损失并可防止间隙的全折射，同时还便于对第二透镜组12、第三透镜组13等光学要素起到遮蔽防尘的作用，进而避免出现第二透镜112朝向物侧的面发生磨损的情况；可选地，还可对第一透镜111与第二透镜112之间的间隙作抽真空处理，以减少空气对折射光的干扰。
第二透镜组12包括：自物侧起同光轴A接合设置且凸面朝向物侧的第四透镜121与凸面朝向像侧的第五透镜122；其中，第四透镜121的凸面朝向物侧、凹面朝向像侧，第五透镜122朝向像侧的面与朝向物侧的面均为凸面。自第一透镜组11透过的折射光依次透过第四透镜121与第五透镜122，以通过第四透镜121对自第一透镜组11透过的折射光发散，并通过第五透镜122对自第四透镜121透过的折射光汇聚，以实现球差、慧差以及色差的像差矫正。
对于第四透镜121与第五透镜122的设置方式，可以是如前述接合设置，即，由第四透镜121朝向像侧的面与第五透镜122朝向物侧的面相贴合，以构成整体具正光焦度的第二透镜组12，以消除两个面(即，第四透镜121朝向像侧的面与第五透镜122朝向物侧的面)的折射损失并可防止间隙的全折射；同时，还便于第四透镜121与第五透镜122的安装。当然，也可如前述于第四透镜121与第五透镜122之间的间隙作抽真空处理以减少间隙对折射光的干扰。
第三透镜组13包括：同光轴A设置的第六透镜131，第六透镜131朝向物侧的面形成凸面，第六透镜131朝向像侧的面形成凹面，以通过凸面对自第二透镜组12(或者第一透镜组11)的折射光汇聚，并通过凹面对凸面的折射光发散，以实现有限共轭距成像，并可矫正场曲(即，像场弯曲)。
第四透镜组14包括：自物侧起同光轴A依次设置的第七透镜141与第八透镜142；第七透镜141朝向物侧的面形成凹面、朝向像侧的面形成凸面，第八透镜142朝向物侧的面形成凸面、朝向像侧的面形成凹面。通过第七透镜141的凹面对自第三透镜组13透过的折射光发散，通过第七透镜141的凸面对折射光汇聚，并通过第八透镜142的凸面对自第七透镜141透过的折射光汇聚，通过第八透镜142的凹面对折射光发散，以实现像方远心。
需要说明的是，参图9所示，在本申请中，可由第一透镜组11、第二透镜组12、第三透镜组13以及第四透镜组14构成成像机构10，通过第一透镜组11控制成像机构10的参数数据(例如，数值孔径、视野等)，以决定成像机构10的基本性能；通过第二透镜组12实现像差矫正，并主要实现球差、慧差以及色差的矫正；通过第三透镜组13实现有限共轭距成像，并同时实现矫正场曲；通过第四透镜组14实现像方远心，进而保证成像机构10的成像效果，并能够通过像方远心进一步保证远距离传输下图像的清晰度，以减少远距离传输所存在的光损耗情况。
在本实施方式中，各个光学要素满足如下条件：第一透镜组11的组合焦距f1与共轭距T(即，成像机构10的共轭距T)满足0.15≤f1/T≤0.18，第一透镜组11的组合焦距f1与第二透镜组12的组合焦距f2满足7≤f2/f1≤11.5，第二透镜组12的组合焦距f2与第三透镜组13的组合焦距f3满足2.2≤f2/f3≤4.5，第四透镜组14的组合焦距f4与第一透镜组11的组合焦距f1满足1.8≤f4/f1≤2.2，第七透镜141的焦距f41与第八透镜142的焦距f42满足-1≤f42/f41≤-0.8，第二透镜112朝向像侧的面对应的曲率半径r3与第二透镜112的焦距f12满足-0.91≤r3/f12≤-0.81，第六透镜131朝向物侧的凸面对应的曲率半径r9与第三透镜组13的组合焦距f3满足0.15≤r9/f3≤0.35，第七透镜141朝向像侧的凸面对应的曲率半径r12与第八透镜142朝向物侧的凸面对应的曲率半径r13满足-0.7≤r12/r13≤-0.5，第六透镜131的中心厚度D9与共轭距T满足0.13≤D9/T，若第三透镜113朝向物侧的面形成凸面，第三透镜113朝向物侧的面对应的曲率半径r4、成像机构10的工作距H、第二透镜112与第三透镜113之间的空气间隔H1满足4.75≤r4/(H+H1)≤15.9。其中，空气间隔H1是指第二透镜112中心位置与第三透镜113中心位置所形成的间隔对应的距离，工作距H是指第二透镜112朝向物侧的面中心位置与生物体所形成的间隔对应的距离。
[实施例一]
实施例一的成像机构10的透镜结构图如图9所示，对于其图示方法，如上所示，在此省略重复说明。
实施例一的成像机构10通过将具正光焦度的第一透镜组11、具正光焦度的第二透镜组12、具正光焦度的第三透镜组13以及具正光焦度的第四透镜组14同光轴(即，光轴A)自物侧起依次排列而成。其中，第一透镜组11自物侧起依次由平面朝向物侧的第二透镜112与凸面朝向像侧的第三透镜113构成，省略配置第一透镜111，并在具体成像前浸生理盐水，以在第二透镜112朝向物侧的表面形成一层生理盐水；第二透镜组12自物侧起依次由凸面朝向物侧的第四透镜121与凸面朝向像侧的第五透镜122接合构成；第三透镜组13由凸面朝向物侧的第六透镜131构成；第四透镜组14自物侧起依次由凹面朝向物侧的第七透镜141与凸面朝向物侧的第八透镜142构成。第二透镜112至第八透镜142均为球面透镜。
表1中示出实施例一的成像机构10所包含光学要素的基本参数表，且包含序号(i)、曲率半径(ri)、中心厚度(Di)、折射率(Ndi)以及阿贝数(vdj)。光学要素是指前述生理盐水以及第二透镜112至第八透镜142，基本参数表中序号(i)一栏表示将最靠物侧的光学要素的面作为第1个面而随着朝向像侧依次增加的第i个(i＝1、2、3、……)面的编号，且将接合的两个光学要素接合的那两个面定义为一个面(例如，第四透镜121与第五透镜122接合，将第四透镜121朝向像侧的面与第五透镜122朝向物侧的面定义为一个面)，且将生理盐水朝向像侧的面与第二透镜112朝向物侧的面定义为一个面，曲率半径(ri)一栏表示第i个面的曲率半径，且曲率半径(ri)的符号以面形成向物侧凸出情况为正，以向像侧凸出的情况为负，中心厚度(Di)一栏中D1表示第1个面中心位置与第2个面中心位置所形成的间隔对应的距离(也即，生理盐水的中心厚度)，D2表示第2个面中心位置与第3个面中心位置所形成的间隔对应的距离(也即，第二透镜112的中心厚度)，D3表示第3个面中心位置与第4个面中心位置所形成的间隔对应的距离(也即，第二透镜112与第三透镜113之间的空气间隔)，依次类推，D13表示第13个面中心位置与第14个面中心位置所形成的间隔对应的距离，D14表示第14个面中心位置与生物体所成的像面所形成的间隔对应的距离。折射率(Ndi)一栏表示第i个面与第i+1个面之间的折射率，Nd1表示第1个面与第2个面之间的折射率(也即，生理盐水的折射率)，Nd2表示第2个面与第3个面之间的折射率(也即，第二透镜112的折射率)，Nd3表示第3个面与第4个面之间的折射率(也即，第二透镜112与第三透镜113之间空气的折射率)……依次类推。阿贝数(vdj)表示第j个(j＝1、2、3、……)光学要素的阿贝数，且将该阿贝数记载于光学要素朝向物侧的面对应的序号处。
需要说明的是，前述对于i的具体含义，自物侧至像侧依次定义，将生理盐水朝向物侧的面定义为第1个面(即，i＝1)；由于生理盐水与第二透镜112贴合，生理盐水朝向像侧的面与第二透镜112朝向物侧的面贴合，因此将两个面(即，生理盐水朝向像侧的面与第二透镜112朝向物侧的面)定义为同一个面，即，第2个面(也即，i＝2)；将第二透镜112朝向像侧的面定义为第3个面(即，i＝3)；将第三透镜113朝向物侧的面定义为第4个面(即，i＝4)……依次类推。对于j的具体含义，自物侧至像侧依次定义，将生理盐水定义为第1个光学要素(即，j＝1)，且将第1个光学要素对应的阿贝数填入生理盐水朝向物侧的面(即，i＝1)对应的一栏；将第二透镜112定义为第2个光学要素(即，j＝2)，且将第2个光学要素对应的阿贝数填入第二透镜112朝向物侧的面(即，i＝2)对应的一栏；将第三透镜113定义为第3个光学要素(即，j＝3)，且将第3个光学要素对应的阿贝数填入第三透镜113朝向物侧的面(即，i＝4)对应的一栏……依次类推。
实施例一中成像机构10的数值孔径(NA)为0.5，物方视场为0.5(单位，毫米，mm)，像方远心度小于0.2(单位，度，°)，工作距为0.5(单位，毫米，mm)。使用“毫米”(缩写，“mm”)作为表1数值的长度单位，但其仅为一列，可按比例放大或按比例缩小而使用，因此也可使用其他适当的单位。同时，表1中示出以规定的位数进行了四舍五入后的值。
表1
表2中示出实施例一各个光学要素的计算值
f1/T f2/f1 f2/f3 f4/f1 f42f41 r3/f12 r9/f3 r12/r13 D9/T r4/(H+H1)
0.155 8.63 3.69 2.04 -0.83 -0.9 0.32 -0.68 0.14 4.76
表2
参图10所示，图10中示出实施例一的成像机构10于1.0视场下的MTF曲线图。
图10中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图10中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988823、0.977607、0.966306、0.954857、0.943218、0.931446、0.919606、0.907723、0.895815、0.883894、0.871974、0.860067、0.848184、0.836321、0.824479、0.812669、0.800896、0.789156、0.77745、0.765788、0.754175、0.742606、0.731084、0.719625、0.708231、0.696881、0.685578、0.674352、0.66327、0.652425、0.641792、0.631215、0.620642、0.610128、0.599697、0.589337、0.579027、0.568738、0.558492、0.54835、0.538362、0.528566、0.518897、0.509231、0.499553、0.489911、0.480318、0.470768、0.461231、0.451676、0.442163、0.43278、0.423547、0.414444、0.405416、0.3964、0.38737、0.378332、0.369378、0.360603、0.351959、0.34338、0.334903、0.326574、0.318381、0.310292、0.302268、0.294265、0.286253、0.278243、0.270358、0.262673、0.255074、0.247489、0.240026、0.232737、0.225502、0.218265、0.211146、0.204185、0.197247、0.190284、0.183432、0.176724、0.170008、0.16325、0.156603、0.15009、0.143546、0.136956、0.130489、0.124154、0.117776、0.111362、0.10511、0.098996、0.092797、0.086605、0.080767、0.075238、0.069677、0.064096、0.058738、0.053541、0.048263、0.043071、0.038322、0.033842、0.029222、0.024744、0.020941、0.017522、0.013924、0.010467、0.007711、0.005253、0.002545、0.000453、0.000004、0.000351、0.000301、0.000007、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988892、0.977776、0.966632、0.955391、0.943999、0.932501、0.920949、0.909359、0.89774、0.886098、0.874441、0.862781、0.851126、0.839473、0.827823、0.816189、0.804579、0.792988、0.781421、0.769889、0.7584、0.74695、0.735542、0.724192、0.712904、0.701665、0.69047、0.679338、0.668337、0.657586、0.647066、0.636607、0.626152、0.615757、0.605446、0.595206、0.585021、0.574866、0.564755、0.554727、0.544852、0.535206、0.525717、0.516236、0.506742、0.497288、0.487889、0.478535、0.469196、0.459846、0.450529、0.441313、0.432249、0.423361、0.414568、0.405764、0.396927、0.388072、0.379277、0.370615、0.362081、0.35365、0.345304、0.33704、0.328896、0.320893、0.312944、0.304961、0.29692、0.288844、0.280846、0.272999、0.265232、0.257493、0.249839、0.242297、0.234805、0.227333、0.219948、0.212671、0.20542、0.198171、0.191011、0.183959、0.176913、0.169856、0.162897、0.156051、0.149196、0.142326、0.135575、0.128947、0.122296、0.115638、0.109149、0.102796、0.096362、0.089939、0.08387、0.078134、0.072435、0.066767、0.06132、0.056009、0.050597、0.045268、0.040416、0.035845、0.031107、0.026501、0.022598、0.019086、0.015367、0.011811、0.009039、0.00653、0.003578、0.001092、0.000225、0.000296、0.000237、0.000044、0、0。
参图11所示，图11中示出实施例一的成像机构10于0.707视场下的MTF曲线图。
图11中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图11中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989015、0.978098、0.967277、0.956424、0.945424、0.934297、0.923081、0.911776、0.900377、0.888896、0.877344、0.865731、0.854066、0.842361、0.830629、0.818881、0.80713、0.795387、0.783664、0.771972、0.760321、0.748716、0.737167、0.725687、0.714278、0.702931、0.691646、0.680437、0.669372、0.658568、0.648003、0.637504、0.627013、0.616586、0.606244、0.595972、0.585747、0.575546、0.565382、0.555294、0.545349、0.535616、0.526023、0.51642、0.506787、0.497179、0.487608、0.478064、0.468516、0.45894、0.449381、0.439914、0.430587、0.421417、0.412327、0.403218、0.394067、0.384893、0.375777、0.366803、0.35796、0.349213、0.340559、0.332008、0.323591、0.315322、0.307123、0.298915、0.290673、0.282421、0.27428、0.266331、0.258489、0.250699、0.243031、0.235523、0.228095、0.220712、0.213455、0.206351、0.199302、0.192273、0.185369、0.178609、0.171874、0.165136、0.15852、0.152038、0.14555、0.13904、0.132657、0.126401、0.120105、0.113779、0.107612、0.101567、0.095406、0.089223、0.08338、0.077847、0.072297、0.066729、0.061362、0.056111、0.050721、0.045387、0.040522、0.035928、0.031142、0.026477、0.022532、0.018989、0.015224、0.011625、0.008835、0.006328、0.003389、0.000947、0.00017、0.000314、0.000246、0.000014、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989055、0.978203、0.967487、0.956783、0.94597、0.935068、0.924118、0.913114、0.90205、0.890932、0.879768、0.868562、0.857319、0.846047、0.834752、0.823443、0.812128、0.800814、0.789508、0.778221、0.766957、0.755722、0.744522、0.733366、0.722259、0.711192、0.700164、0.68918、0.678309、0.667677、0.657267、0.646901、0.636521、0.626185、0.615915、0.605695、0.595507、0.585333、0.575183、0.565086、0.555115、0.545355、0.535737、0.526103、0.516434、0.506785、0.497172、0.487581、0.477989、0.468372、0.458768、0.449241、0.439848、0.430628、0.421495、0.412337、0.403138、0.393921、0.384752、0.375702、0.366779、0.357972、0.349252、0.340603、0.332081、0.32372、0.315428、0.307109、0.298748、0.290373、0.282086、0.273958、0.265936、0.257981、0.250127、0.242395、0.234743、0.227156、0.219673、0.212307、0.205003、0.197743、0.190586、0.183545、0.176543、0.169565、0.162692、0.155932、0.149188、0.142453、0.135832、0.129324、0.122807、0.116293、0.109928、0.103678、0.09735、0.091027、0.085015、0.079301、0.07363、0.067992、0.062542、0.057196、0.051746、0.04637、0.041437、0.036768、0.031952、0.027269、0.023257、0.019631、0.01584、0.012236、0.009398、0.006825、0.003843、0.001308、0.000313、0.00027、0.000219、0.000081、0.000012、0。
参图12所示，图12中示出实施例一的成像机构10于中心视场下的MTF曲线图。
图12中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图12中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989061、0.978207、0.967478、0.956748、0.945899、0.934956、0.923957、0.912905、0.901796、0.890642、0.879456、0.868245、0.857018、0.845786、0.834559、0.823345、0.812153、0.800991、0.789866、0.778784、0.767751、0.756767、0.745838、0.734969、0.72416、0.713403、0.70269、0.692023、0.681463、0.671142、0.661037、0.650971、0.640879、0.630819、0.620809、0.610832、0.60087、0.590906、0.580945、0.571011、0.561178、0.551539、0.542024、0.532471、0.522859、0.513247、0.503648、0.494048、0.484425、0.47476、0.465085、0.455456、0.44594、0.436582、0.427297、0.417967、0.408576、0.399155、0.389762、0.380459、0.371271、0.362198、0.3532、0.34425、0.335415、0.326747、0.318146、0.309511、0.300834、0.292147、0.283545、0.275093、0.266761、0.25852、0.250387、0.242373、0.234463、0.226652、0.218957、0.211385、0.203905、0.19651、0.189235、0.182083、0.175007、0.167997、0.161106、0.154336、0.147619、0.140948、0.134397、0.127963、0.121549、0.115167、0.108928、0.1028、0.096616、0.090448、0.08456、0.078949、0.073404、0.067907、0.062568、0.057307、0.051946、0.046654、0.04176、0.037108、0.03233、0.02768、0.023647、0.019979、0.016188、0.012594、0.009717、0.007094、0.004106、0.001539、0.000411、0.000243、0.000196、0.000118、0.000052、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989061、0.978207、0.967478、0.956748、0.945899、0.934956、0.923957、0.912905、0.901796、0.890642、0.879456、0.868245、0.857018、0.845786、0.834559、0.823345、0.812153、0.800991、0.789866、0.778784、0.767751、0.756767、0.745838、0.734969、0.72416、0.713403、0.70269、0.692023、0.681463、0.671142、0.661037、0.650971、0.640879、0.630819、0.620809、0.610832、0.60087、0.590906、0.580945、0.571011、0.561178、0.551539、0.542024、0.532471、0.522859、0.513247、0.503648、0.494048、0.484425、0.47476、0.465085、0.455456、0.44594、0.436582、0.427297、0.417967、0.408576、0.399155、0.389762、0.380459、0.371271、0.362198、0.3532、0.34425、0.335415、0.326747、0.318146、0.309511、0.300834、0.292147、0.283545、0.275093、0.266761、0.25852、0.250387、0.242373、0.234463、0.226652、0.218957、0.211385、0.203905、0.19651、0.189235、0.182083、0.175007、0.167997、0.161106、0.154336、0.147619、0.140948、0.134397、0.127963、0.121549、0.115167、0.108928、0.1028、0.096616、0.090448、0.08456、0.078949、0.073404、0.067907、0.062568、0.057307、0.051946、0.046654、0.04176、0.037108、0.03233、0.02768、0.023647、0.019979、0.016188、0.012594、0.009717、0.007094、0.004106、0.001539、0.000411、0.000243、0.000196、0.000118、0.000052、0。
需要说明的是，图10至图12中的线型1表示子午方向衍射极限传递函数，线型2表示弧矢方向衍射极限传递函数，线型3表示子午方向实际传递函数，线型4表示弧矢方向实际传递函数。
由图10至图12中可知，在理想状态下，子午方向传递函数(即，线型1)与弧矢方向传递函数(即，线型2)重合能够实现最佳的成像效果且失真率低。在实际测试中，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值与线型4所具有的纵坐标越接近，则证明子午方向实际传递函数与弧矢方向实际传递函数越逼近，并尤其以图12所示出的中心视场下的MTF曲线图为典型。同时，从实际成像角度考量，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值及线型4所具有的纵坐标值分别与线型1及线型2在相同横坐标值对应的纵坐标值越接近，成像效果越好，图像趋于真实，图像的失真率越低。
参图13所示，图13中示出实施例一的成像机构10的西门子星卡图。由图13可知，成像机构10对应的西门子星卡图清晰，分辨率越好、对比度越高，图像成像越清晰。
上述的关于实施例一的成像机构10的图示方法、各种数据的符号、意思、记载方法只要没有特殊说明，则对于以下实施例的成像机构10同样适用，因此以下省略重复说明。
[实施例二]
实施例二的成像机构10的光学要素结构图如图9所示，形成与实施例一的成像机构10同样的结构，对于其图示方法，如上所示，在此省略重复说明。表3中示出实施例二的成像机构10所包含的光学要素的基本参数表，包含序号(i)、曲率半径(ri)、中心厚度(Di)、折射率(Ndi)以及阿贝数(vdj)。
实施例二中成像机构10的数值孔径(NA)为0.5，物方视场为0.5mm，像方远心度小于0.2度，工作距为1.989mm。
表3
表4中示出实施例二各个光学要素的计算值
f1/T f2/f1 f2/f3 f4/f1 f42/f41 r3/f12 r9/f3 r12/r13 D9/T r4/(H+H1)
0.173 11.03 4.15 2.14 -0.88 -0.82 0.25 -0.57 0.14 5.95
表4
参图14至图16所示，图14至图16分别为成像机构10分别于0.707视场、1.0视场以及中心视场下的MTF曲线图。参图17所示，图17中示出实施例二中成像机构10的西门子星卡图。
图14中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图14中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988939、0.977875、0.966782、0.955542、0.944059、0.932363、0.920499、0.908478、0.896309、0.884016、0.871623、0.859148、0.846613、0.834041、0.821455、0.808877、0.796328、0.78383、0.771402、0.759065、0.746835、0.734722、0.722741、0.710908、0.699228、0.687692、0.676296、0.665056、0.654033、0.643341、0.632952、0.622689、0.612485、0.602388、0.592413、0.582536、0.572729、0.562959、0.55323、0.543577、0.534058、0.524736、0.515537、0.506303、0.497011、0.487711、0.478415、0.469107、0.45976、0.450345、0.440908、0.431524、0.422243、0.413085、0.403976、0.394819、0.385596、0.376328、0.367101、0.358001、0.349023、0.340142、0.331355、0.322675、0.314142、0.305774、0.297498、0.289237、0.280972、0.272728、0.26463、0.256758、0.249032、0.241399、0.233928、0.226652、0.219496、0.212423、0.205509、0.198775、0.192125、0.185522、0.17906、0.172753、0.166481、0.160213、0.154062、0.148036、0.141993、0.135916、0.129941、0.124066、0.118124、0.112126、0.106253、0.100467、0.094534、0.088547、0.082865、0.077462、0.072019、0.06654、0.061241、0.056041、0.05069、0.045386、0.040541、0.035959、0.031183、0.026525、0.022582、0.019036、0.015272、0.011673、0.008881、0.00637、0.003427、0.000975、0.00018、0.000311、0.000245、0.00002、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989007、0.978053、0.967146、0.956168、0.945015、0.933717、0.922315、0.910813、0.899211、0.887519、0.875753、0.863924、0.852043、0.840126、0.828188、0.816245、0.804313、0.792409、0.780547、0.768743、0.757012、0.745361、0.733801、0.722346、0.711、0.699758、0.688615、0.677573、0.666697、0.656114、0.645803、0.635582、0.625387、0.615267、0.605239、0.595282、0.585374、0.575492、0.565637、0.55583、0.54614、0.536657、0.527309、0.517931、0.5085、0.499071、0.489657、0.480243、0.470808、0.46133、0.451842、0.4424、0.433072、0.423906、0.414817、0.405687、0.396504、0.387299、0.378131、0.369063、0.360122、0.351313、0.342595、0.333938、0.325416、0.31708、0.308831、0.300568、0.292282、0.284007、0.275833、0.267825、0.259953、0.252189、0.244544、0.237024、0.229615、0.222309、0.21512、0.208044、0.201054、0.194138、0.187323、0.180608、0.173945、0.16732、0.160781、0.154326、0.147887、0.141456、0.135104、0.128824、0.122526、0.116222、0.110023、0.103898、0.097689、0.091472、0.08551、0.079806、0.074162、0.068564、0.063121、0.057758、0.052306、0.046935、0.041971、0.03726、0.032442、0.027766、0.02371、0.020027、0.016233、0.012641、0.009761、0.007132、0.004144、0.001574、0.000427、0.000239、0.000192、0.000123、0.000058、0。
图15中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图15中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988603、0.976989、0.964987、0.952579、0.939807、0.92678、0.91361、0.900372、0.887122、0.873901、0.860743、0.847683、0.834742、0.821919、0.809214、0.796645、0.784221、0.77193、0.759768、0.747748、0.735874、0.724134、0.712526、0.701067、0.689756、0.678561、0.667482、0.656555、0.645841、0.635412、0.62523、0.615143、0.605094、0.595128、0.585258、0.575469、0.565727、0.555991、0.546282、0.536664、0.527173、0.517821、0.508537、0.499209、0.48982、0.480407、0.470985、0.461549、0.452064、0.442499、0.432922、0.423439、0.414053、0.404731、0.395432、0.386119、0.376769、0.367384、0.358077、0.348957、0.339964、0.331022、0.322196、0.313562、0.30509、0.296733、0.288473、0.280296、0.27217、0.264105、0.25623、0.248619、0.241148、0.233741、0.226517、0.219533、0.212655、0.205817、0.199141、0.19267、0.186256、0.179843、0.17356、0.167435、0.161313、0.155153、0.149091、0.143144、0.137157、0.131107、0.125139、0.119263、0.113324、0.107327、0.101433、0.095627、0.089739、0.083849、0.078242、0.072877、0.067471、0.062035、0.056781、0.051674、0.046536、0.041491、0.03681、0.032368、0.027871、0.023533、0.019755、0.016333、0.012855、0.009508、0.006661、0.004187、0.001884、0.000257、0、0.000079、0.000118、0.000003、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988998、0.977829、0.966366、0.954627、0.942664、0.930531、0.918278、0.905941、0.893547、0.881114、0.86866、0.856206、0.843771、0.831356、0.818969、0.806632、0.794361、0.782155、0.770018、0.757976、0.746041、0.734206、0.722474、0.710869、0.699397、0.688036、0.676781、0.66565、0.654706、0.644064、0.633697、0.623437、0.613218、0.603087、0.593059、0.583122、0.573252、0.563417、0.553624、0.543908、0.534335、0.524978、0.515764、0.50654、0.497283、0.488043、0.478834、0.469646、0.460452、0.451226、0.442008、0.432868、0.423862、0.415018、0.406259、0.397478、0.388657、0.379815、0.371026、0.362368、0.353843、0.345435、0.33712、0.328893、0.320801、0.312875、0.305024、0.297159、0.28926、0.281353、0.273544、0.265906、0.258376、0.25091、0.243548、0.236312、0.229149、0.222036、0.215021、0.208115、0.201249、0.194399、0.187633、0.180962、0.174296、0.167614、0.161008、0.154485、0.147938、0.141355、0.134857、0.128443、0.121983、0.115492、0.109131、0.102871、0.096514、0.090149、0.084102、0.078362、0.072662、0.066999、0.061543、0.056212、0.050789、0.045458、0.040594、0.036011、0.031281、0.026689、0.022782、0.019261、0.01555、0.012006、0.009227、0.006699、0.003735、0.001219、0.000276、0.00028、0.000227、0.000067、0、0。
图16中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图16中空间频率的取值范围为0至620，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989048、0.978154、0.967336、0.95647、0.945441、0.934274、0.923009、0.911646、0.900187、0.888646、0.877041、0.865384、0.853691、0.84198、0.83027、0.818577、0.806917、0.795307、0.783762、0.772296、0.760919、0.749638、0.73846、0.727395、0.716444、0.705601、0.694856、0.684203、0.673702、0.663485、0.65353、0.643652、0.63378、0.623966、0.614222、0.604527、0.594858、0.585196、0.575537、0.565895、0.556341、0.546975、0.537727、0.528426、0.519049、0.509652、0.500247、0.490817、0.481345、0.471813、0.462246、0.45269、0.44322、0.433901、0.424643、0.415317、0.405916、0.396477、0.387048、0.377679、0.368416、0.359283、0.350221、0.341184、0.332262、0.323527、0.314872、0.306183、0.297467、0.288761、0.280143、0.271671、0.263346、0.255156、0.247087、0.239132、0.231312、0.223639、0.216093、0.208663、0.201356、0.194178、0.187118、0.18017、0.173321、0.166569、0.159922、0.153371、0.146887、0.140466、0.134135、0.127882、0.121658、0.115469、0.10938、0.10336、0.097293、0.091239、0.085397、0.079783、0.074266、0.06882、0.063486、0.058196、0.052834、0.047545、0.042597、0.037871、0.033081、0.028434、0.024319、0.02055、0.016749、0.013169、0.010216、0.007502、0.004522、0.00193、0.000589、0.000201、0.000154、0.000171、0.000115、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989048、0.978154、0.967336、0.95647、0.945441、0.934274、0.923009、0.911646、0.900187、0.888646、0.877041、0.865384、0.853691、0.84198、0.83027、0.818577、0.806917、0.795307、0.783762、0.772296、0.760919、0.749638、0.73846、0.727395、0.716444、0.705601、0.694856、0.684203、0.673702、0.663485、0.65353、0.643652、0.63378、0.623966、0.614222、0.604527、0.594858、0.585196、0.575537、0.565895、0.556341、0.546975、0.537727、0.528426、0.519049、0.509652、0.500247、0.490817、0.481345、0.471813、0.462246、0.45269、0.44322、0.433901、0.424643、0.415317、0.405916、0.396477、0.387048、0.377679、0.368416、0.359283、0.350221、0.341184、0.332262、0.323527、0.314872、0.306183、0.297467、0.288761、0.280143、0.271671、0.263346、0.255156、0.247087、0.239132、0.231312、0.223639、0.216093、0.208663、0.201356、0.194178、0.187118、0.18017、0.173321、0.166569、0.159922、0.153371、0.146887、0.140466、0.134135、0.127882、0.121658、0.115469、0.10938、0.10336、0.097293、0.091239、0.085397、0.079783、0.074266、0.06882、0.063486、0.058196、0.052834、0.047545、0.042597、0.037871、0.033081、0.028434、0.024319、0.02055、0.016749、0.013169、0.010216、0.007502、0.004522、0.00193、0.000589、0.000201、0.000154、0.000171、0.000115、0。
需要说明的是，图14至图16中的线型1表示子午方向衍射极限传递函数，线型2表示弧矢方向衍射极限传递函数，线型3表示子午方向实际传递函数，线型4表示弧矢方向实际传递函数。由图14至图16可知，在理想状态下，子午方向传递函数(即，线型1)与弧矢方向传递函数(即，线型2)重合能够实现最佳的成像效果且失真率低。在实际测试中，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值与线型4所具有的纵坐标越接近，则证明子午方向实际传递函数与弧矢方向实际传递函数越逼近；同时，从实际成像角度考量，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值及线型4所具有的纵坐标值分别与线型1及线型2在相同横坐标值对应的纵坐标值越接近，成像效果越好，图像趋于真实，图像的失真率越低。
[实施例三]
实施例二的成像机构10的光学要素结构图如图9所示，形成与实施例一的成像机构10同样的结构，对于其图示方法，如上所示，在此省略重复说明。表5中示出实施例三的成像机构10所包含的光学要素的基本参数表，包含序号(i)、曲率半径(ri)、中心厚度(Di)、折射率(Ndi)以及阿贝数(vdj)。
实施例三中成像机构10的数值孔径(NA)为0.5，物方视场为0.5mm，像方远心度小于0.2度，工作距为2.15mm。
表5
表6中示出实施例三各个光学要素的计算值
f1/T f2/f1 f2/f3 f4/f1 f42/f41 r3/f12 r9/f3 r12/r13 D9/T r4/H(+H1)
0.170 7.2 2.24 1.99 -0.96 -0.82 0.20 -0.54 0.14 15.86
表6
参图18至图20所示，图18中示出实施例三的成像机构10于0.707视场下的MTF曲线图，图19中示出实施例三的成像机构10于1.0视场下的MTF曲线图，图20中示出实施例三的成像机构10于中心视场下的MTF曲线图。参图21所示，图21中示出实施例三的成像机构10的西门子星卡图。
图18中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图18中空间频率的取值范围为0至630，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988963、0.977883、0.966706、0.955349、0.943742、0.931908、0.919885、0.907686、0.895322、0.882814、0.870187、0.857467、0.84468、0.831857、0.81903、0.806228、0.79348、0.780815、0.768257、0.755832、0.743558、0.731448、0.719512、0.707768、0.696227、0.684867、0.67367、0.662667、0.651902、0.641439、0.631304、0.621373、0.611517、0.601746、0.592091、0.582544、0.57308、0.56365、0.554225、0.544861、0.535626、0.526532、0.517561、0.508615、0.499606、0.490544、0.481463、0.472368、0.463248、0.454058、0.444777、0.435507、0.426349、0.417277、0.408235、0.399186、0.390098、0.380939、0.371711、0.362552、0.353578、0.344694、0.335798、0.326987、0.318367、0.309883、0.301457、0.29308、0.284754、0.27644、0.268129、0.259978、0.252115、0.244399、0.236695、0.229145、0.221891、0.214786、0.207682、0.200725、0.194057、0.187521、0.18096、0.174518、0.168339、0.162261、0.156118、0.150056、0.144217、0.138439、0.132559、0.126717、0.121058、0.115426、0.109668、0.103922、0.098328、0.092733、0.087008、0.081407、0.076157、0.071015、0.065714、0.0604、0.055249、0.050164、0.045054、0.040099、0.035468、0.031004、0.026564、0.022389、0.018708、0.015309、0.011967、0.008822、0.006049、0.003586、0.001439、0.000128、0.000016、0.000327、0.000253、0、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989022、0.978051、0.967072、0.95598、0.944679、0.933192、0.921562、0.909799、0.897907、0.885903、0.873806、0.861638、0.849417、0.837167、0.824912、0.812676、0.800482、0.788352、0.776305、0.764361、0.752536、0.740839、0.729278、0.717869、0.706623、0.695516、0.684529、0.673697、0.663074、0.652716、0.642648、0.632748、0.622893、0.613095、0.603387、0.593764、0.584204、0.574659、0.565098、0.55559、0.546212、0.53697、0.527837、0.518724、0.509548、0.50032、0.491073、0.481814、0.472539、0.463194、0.453755、0.444339、0.435062、0.425882、0.416725、0.407564、0.398374、0.389114、0.379778、0.37052、0.361471、0.352513、0.343527、0.334626、0.325934、0.317379、0.30886、0.300376、0.291935、0.283492、0.275033、0.266726、0.258712、0.250833、0.242934、0.235178、0.227723、0.220404、0.213061、0.205852、0.198935、0.192143、0.185306、0.178581、0.172123、0.165763、0.159332、0.152979、0.146855、0.140797、0.134643、0.128532、0.122609、0.116728、0.110738、0.104768、0.098947、0.093146、0.087259、0.081519、0.076132、0.070869、0.065482、0.060083、0.054827、0.049666、0.044546、0.039581、0.034884、0.03038、0.025999、0.021882、0.018162、0.014744、0.011506、0.008443、0.005603、0.003121、0.001184、0.000109、0.000037、0.000297、0.000223、0、0、0。
图19中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图19中空间频率的取值范围为0至630，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988465、0.976517、0.963856、0.950633、0.937084、0.923348、0.909535、0.895737、0.882026、0.868414、0.854905、0.841532、0.828323、0.81526、0.802326、0.789544、0.776935、0.764486、0.752181、0.740037、0.728071、0.716272、0.704626、0.693147、0.681845、0.670704、0.659704、0.648844、0.638148、0.627713、0.617606、0.607693、0.597833、0.588033、0.578331、0.568715、0.55916、0.549642、0.54014、0.530662、0.521237、0.511941、0.502822、0.493757、0.484618、0.475428、0.466233、0.457032、0.447812、0.438555、0.429253、0.419949、0.410699、0.401565、0.392582、0.383665、0.374725、0.365766、0.356825、0.347963、0.339238、0.330673、0.322273、0.31401、0.305867、0.297901、0.290155、0.282557、0.275021、0.267537、0.260128、0.252863、0.245803、0.238922、0.232183、0.225591、0.219155、0.212851、0.206656、0.200576、0.194612、0.188731、0.1829、0.177131、0.171434、0.165765、0.160082、0.154408、0.148766、0.143106、0.137382、0.131635、0.125903、0.120135、0.114283、0.10842、0.102611、0.096771、0.090839、0.084982、0.079362、0.073886、0.068442、0.0631、0.057933、0.05283、0.047711、0.042805、0.038303、0.033948、0.029513、0.025351、0.02178、0.018416、0.014893、0.011644、0.009056、0.006541、0.003624、0.001249、0.000333、0.000256、0.000202、0.000099、0.000034、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.988684、0.977182、0.965353、0.953247、0.940955、0.928565、0.916153、0.903772、0.891459、0.879214、0.867038、0.854949、0.842964、0.831066、0.819236、0.807491、0.79585、0.784299、0.772822、0.761436、0.750161、0.738983、0.72789、0.716902、0.706037、0.695264、0.684559、0.673956、0.663508、0.653283、0.643316、0.63349、0.623681、0.613903、0.604194、0.594553、0.584964、0.575387、0.565795、0.556248、0.546817、0.537531、0.528384、0.519278、0.510119、0.500925、0.491735、0.482556、0.473379、0.464161、0.454883、0.445644、0.436543、0.427568、0.418677、0.409817、0.400937、0.39201、0.383044、0.374166、0.365483、0.356914、0.348367、0.339913、0.331632、0.323487、0.315416、0.307383、0.29936、0.291306、0.28322、0.275248、0.26751、0.25987、0.252195、0.244616、0.237258、0.229982、0.222647、0.215391、0.208349、0.201368、0.194297、0.187284、0.180476、0.173709、0.166824、0.15998、0.153335、0.146721、0.139975、0.133264、0.12676、0.120294、0.113703、0.107166、0.100859、0.0946、0.088231、0.082061、0.076374、0.070891、0.06531、0.059799、0.054557、0.049437、0.044302、0.039385、0.034897、0.030593、0.026251、0.022187、0.0187、0.015471、0.012174、0.009059、0.006402、0.003981、0.001662、0.000148、0、0.00035、0.000276、0、0、0。
图20中的横坐标为空间频率(Spatial Frequency)，单位：周期每毫米(cycles/mm)，图20中空间频率的取值范围为0至630，并以每间隔5周期每毫米为间隔，示出线型3(子午方向实际传递函数(Tangential))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989005、0.977998、0.966945、0.95574、0.944284、0.932604、0.920747、0.908728、0.896555、0.884257、0.871864、0.859404、0.846903、0.834392、0.821903、0.809462、0.797097、0.78483、0.772684、0.760678、0.748828、0.73714、0.72562、0.714283、0.703137、0.692154、0.68131、0.670642、0.6602、0.650036、0.640168、0.630473、0.620829、0.611243、0.601747、0.592334、0.582981、0.573637、0.564269、0.554947、0.545751、0.536681、0.527705、0.518734、0.509688、0.500578、0.491433、0.482263、0.47306、0.463771、0.454371、0.44498、0.435715、0.426527、0.417341、0.40813、0.398874、0.389531、0.380094、0.37072、0.361544、0.352442、0.343289、0.334209、0.325334、0.316585、0.307854、0.299148、0.290483、0.281816、0.273132、0.264605、0.256377、0.24829、0.240189、0.232242、0.224612、0.217136、0.20965、0.202316、0.195298、0.188427、0.181535、0.174777、0.168309、0.161965、0.155578、0.149291、0.143252、0.137301、0.131281、0.125321、0.119557、0.11385、0.108056、0.102286、0.096656、0.091054、0.085385、0.079857、0.074655、0.069565、0.064351、0.059108、0.053974、0.048926、0.043929、0.039067、0.034423、0.029964、0.025662、0.021608、0.017894、0.01448、0.011296、0.008276、0.005411、0.002924、0.001084、0.000112、0.000051、0.000281、0.000207、0、0、0。线型4(弧矢方向实际传递函数(Sagittal))对应于Y轴的实际值(即，纵坐标值)分别为：1、0.989005、0.977998、0.966945、0.95574、0.944284、0.932604、0.920747、0.908728、0.896555、0.884257、0.871864、0.859404、0.846903、0.834392、0.821903、0.809462、0.797097、0.78483、0.772684、0.760678、0.748828、0.73714、0.72562、0.714283、0.703137、0.692154、0.68131、0.670642、0.6602、0.650036、0.640168、0.630473、0.620829、0.611243、0.601747、0.592334、0.582981、0.573637、0.564269、0.554947、0.545751、0.536681、0.527705、0.518734、0.509688、0.500578、0.491433、0.482263、0.47306、0.463771、0.454371、0.44498、0.435715、0.426527、0.417341、0.40813、0.398874、0.389531、0.380094、0.37072、0.361544、0.352442、0.343289、0.334209、0.325334、0.316585、0.307854、0.299148、0.290483、0.281816、0.273132、0.264605、0.256377、0.24829、0.240189、0.232242、0.224612、0.217136、0.20965、0.202316、0.195298、0.188427、0.181535、0.174777、0.168309、0.161965、0.155578、0.149291、0.143252、0.137301、0.131281、0.125321、0.119557、0.11385、0.108056、0.102286、0.096656、0.091054、0.085385、0.079857、0.074655、0.069565、0.064351、0.059108、0.053974、0.048926、0.043929、0.039067、0.034423、0.029964、0.025662、0.021608、0.017894、0.01448、0.011296、0.008276、0.005411、0.002924、0.001084、0.000112、0.000051、0.000281、0.000207、0、0、0。
需要说明的是，图18至图20中的线型1表示子午方向衍射极限传递函数，线型2表示弧矢方向衍射极限传递函数，线型3表示子午方向实际传递函数，线型4表示弧矢方向实际传递函数。由图18至图20可知，在理想状态下，子午方向传递函数(即，线型1)与弧矢方向传递函数(即，线型2)重合能够实现最佳的成像效果且失真率低。在实际测试中，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值与线型4所具有的纵坐标越接近，则证明子午方向实际传递函数与弧矢方向实际传递函数越逼近；同时，从实际成像角度考量，相同横坐标值对应的线型3所具有的纵坐标值及线型4所具有的纵坐标值分别与线型1及线型2在相同横坐标值对应的纵坐标值越接近，成像效果越好，图像趋于真实，图像的失真率越低。
如图2与图6所示，同轴光学系统100还包括：镜座50，配置于外层镜鞘像侧端423并与镜座50构成可拆卸连接的转接座43。外层镜鞘42通过转接座43安装在镜座50，并通过转接座43与镜座50构成可拆卸连接。转接座43与镜座50可采用但不限于卡接、螺纹或螺钉等方式可拆卸地连接。
如图6所示，镜座50被构造出容置至少部分转像镜鞘301的容纳通道51，容纳通道51径向向内形成供转像镜鞘像侧端3013轴向抵持的台阶凹部52。内层镜鞘41轴向贯穿转接座43并延伸入镜座50，以抵持镜座50所形成的台阶凹部52，内层镜鞘41被轴向抵持于镜座50与外抵持部21之间。通过容纳通道51容置至少部分转像镜鞘301与内层镜鞘41，通过容纳通道51能够对转像镜鞘301内的棒状镜组311起到准直作用，提高棒状镜组311之间的同轴度，容纳通道51的轴向长度越长，棒状镜组311之间的同轴度越高。内层镜鞘41被轴向抵持于镜座50与外抵持部21之间，以提高内层镜鞘41安装的稳定性。
基于前述实施例所揭示的上述任一种同轴光学系统100的技术方案及其合理组合，本实施例还揭示了一种内窥镜成像系统200。
该内窥镜成像系统200包括：具二向色镜70的镜座50，光源60，以及如上述实施例所揭示的同轴光学系统100；同轴光学系统100所含的镜座50设置接收光源60入射至二向色镜70的入射光，经二向色镜70反射后由同轴光学系统100捕获自被测物体W(包含活体生物或者离体生物组织)所形成的反射光，反射光贯穿二向色镜70，以被内窥镜成像系统200予以捕获。
镜座50设置接收光源60沿图3中箭头R1所示方向入射至二向色镜70，再经二向色镜70沿图3中箭头R2所示方向反射并依次进入同轴光学系统100所含的转像机构30与成像机构10，再经成像机构10汇聚在被测物体W，被测物体W组织表面形成光的反射，成像机构10将被测物体W发出的反射光收集并成像，再通过转像机构30对成像机构10所成物像等比例传输，反射光沿图3中箭头R3所示方向贯穿二向色镜70，以被内窥镜成像系统200予以捕获，进而供操作人员(例如，医疗人员或者科研人员)对生物体图像进行观测。
基于前述实施例所揭示的一种内窥镜成像系统200，本实施例还揭示了内窥镜成像系统的应用，使用如上述实施例所揭示的内窥镜成像系统200对生物体组织(包含活体生物或者离体生物组织)进行光学成像，进而供操作人员(例如，医疗人员或者科研人员)对生物体图像进行观测。具体可参前所述，在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (27)

1.一种内窥镜同轴保持系统，其特征在于，包括：
自像侧起同光轴依次设置转像镜鞘、衔接件以及成像镜鞘；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持于所述衔接件径向外壁与径向内壁形成；
所述转像镜鞘同轴径向向外依次套设内层镜鞘与外层镜鞘，所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离；
所述外层镜鞘至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端，所述外层镜鞘与所述衔接件之间径向分离或径向连接，所述外层镜鞘与所述内层镜鞘之间形成供所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离的间隙。
2.根据权利要求1所述的内窥镜同轴保持系统，其特征在于，所述衔接件径向向外凸设供所述转像镜鞘轴向抵持的外抵持部，所述衔接件径向向内凹设供所述成像镜鞘轴向抵持并部分延伸入所述衔接件的保持部；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持所述外抵持部与所述保持部形成。
3.根据权利要求2所述的内窥镜同轴保持系统，其特征在于，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离由所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供所述外层镜鞘相对于所述外抵持部轴向分离。
4.根据权利要求2所述的内窥镜同轴保持系统，其特征在于，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向连接；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分固定连接，以供所述外层镜鞘带动所述衔接件相对于所述转像镜鞘轴向分离。
5.根据权利要求1所述的内窥镜同轴保持系统，其特征在于，所述转像镜鞘与所述内层镜鞘之间形成间隙配合或过盈配合。
6.根据权利要求2所述的内窥镜同轴保持系统，其特征在于，所述转像镜鞘轴向抵持所述外抵持部形成的第一抵持面与所述成像镜鞘轴向抵持所述保持部形成的第二抵持面之间沿轴向间隔设置或处于同一所述光轴的径向平面。
7.一种内窥镜同轴光学系统，其特征在于，包括：
自像侧起同光轴依次设置转像机构、衔接件以及成像机构；
所述转像机构与所述成像机构同光轴由转像机构所含转像镜鞘与成像机构所含成像镜鞘沿轴向对向分别抵持于所述衔接件径向外壁与径向内壁形成；
所述转像镜鞘同轴径向向外依次套设内层镜鞘与外层镜鞘，所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离；
所述外层镜鞘至少部分轴向延伸过成像镜鞘物侧端，所述外层镜鞘与所述衔接件之间径向分离或径向连接。
8.根据权利要求7所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述外层镜鞘与所述内层镜鞘之间形成供所述外层镜鞘相对于所述内层镜鞘轴向分离的间隙。
9.根据权利要求7所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述衔接件径向向外凸设供所述转像镜鞘轴向抵持的外抵持部，所述衔接件径向向内凹设供所述成像镜鞘轴向抵持并部分延伸入所述衔接件的保持部；
所述转像镜鞘与所述成像镜鞘同光轴由所述转像镜鞘与所述成像镜鞘沿轴向对向分别抵持所述外抵持部与所述保持部形成。
10.根据权利要求9所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向分离由所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分间隙配合或过盈配合形成，以供所述外层镜鞘相对于所述外抵持部轴向分离。
11.根据权利要求9所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分径向连接；
所述外层镜鞘与所述外抵持部的至少部分固定连接，以供所述外层镜鞘带动所述衔接件相对于所述转像镜鞘轴向分离。
12.根据权利要求9所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述转像镜鞘轴向抵持所述外抵持部形成的第一抵持面与所述成像镜鞘轴向抵持所述保持部形成的第二抵持面之间沿轴向间隔设置或处于同一所述光轴的径向平面。
13.根据权利要求11所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述转像机构包括：同光轴间隔内设于所述转像镜鞘的大于或者等于三的奇数个转像镜组，以及被轴向抵持于相邻所述转像镜组之间的若干第一隔离环；
所述转像镜组由两个棒状镜组对称构成。
14.根据权利要求13所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述外抵持部形成至少部分轴向延伸入所述转像镜鞘的限位端，所述限位端轴向抵持于转像镜鞘物侧端内部的棒状镜组。
15.根据权利要求14所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述限位端周向形成至少一环形凹槽，所述环形凹槽嵌置阻止所述转像镜鞘与所述衔接件轴向分离的填充层。
16.根据权利要求15所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述填充层为粘合介质或者密封介质。
17.根据权利要求9所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述衔接件被构造出轴向设置的衔接通道，所述成像镜鞘部分容置于所述衔接通道内，所述衔接通道径向向内凸设形成供所述成像镜鞘轴向抵持的所述保持部。
18.根据权利要求14所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述转像镜鞘与所述内层镜鞘之间形成间隙配合或过盈配合。
19.根据权利要求14所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述成像机构包括：自物侧起同光轴依次设置具正光焦度的第一透镜组、具正光焦度的第二透镜组、具正光焦度的第三透镜组以及具正光焦度的第四透镜组；
所述第一透镜组包括平面朝向物侧的第二透镜，所述第二透镜组包括接合设置且凸面朝向物侧的第四透镜与凸面朝向像侧的第五透镜，所述第三透镜组包括凸面朝向物侧、凹面朝向像侧的第六透镜，所述第四透镜组包括凹面朝向物侧、凸面朝向像侧的第七透镜与凸面朝向物侧、凹面朝向像侧的第八透镜；
其中，第一透镜组的组合焦距f1与共轭距T满足0.15≤f1/T≤0.18，第四透镜组的组合焦距f4与第一透镜组的组合焦距f1满足1.8≤f4/f1≤2.2，第七透镜的焦距f41与第八透镜的焦距f42满足-1≤f42/f41≤-0.8。
20.根据权利要求19所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述第一透镜组还包括：同光轴设置于第二透镜像侧的第三透镜；
所述第三透镜朝向像侧的面形成凸面。
21.根据权利要求19所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述第一透镜组还包括：同光轴设置于第二透镜物侧且平面朝向物侧的第一透镜。
22.根据权利要求21所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述外层镜鞘轴向延伸过所述成像镜鞘物侧端形成防护端，所述第一透镜同光轴内设于所述防护端。
23.根据权利要求9至22中任一项所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述内窥镜同轴光学系统还包括：
镜座，配置于外层镜鞘像侧端并与所述镜座构成可拆卸连接的转接座。
24.根据权利要求23所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述镜座被构造出容置至少部分所述转像镜鞘的容纳通道，所述容纳通道径向向内形成供转像镜鞘像侧端轴向抵持的台阶凹部。
25.根据权利要求24所述的内窥镜同轴光学系统，其特征在于，所述内层镜鞘轴向贯穿所述转接座并延伸入所述镜座，以抵持所述镜座所形成的台阶凹部，所述内层镜鞘被轴向抵持于所述镜座与所述外抵持部之间。
26.一种内窥镜成像系统，其特征在于，包括：具二向色镜的镜座，光源，以及如权利要求7至25中任一项所述的内窥镜同轴光学系统；所述内窥镜同轴光学系统所含的镜座设置接收光源入射至二向色镜的入射光，经所述二向色镜反射后由所述内窥镜同轴光学系统捕获自被测物体所形成的反射光，所述反射光贯穿所述二向色镜，以被所述内窥镜成像系统予以捕获。
27.内窥镜成像系统的应用，其特征在于，使用如权利要求26所述的内窥镜成像系统对生物体组织进行光学成像。
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