CN205374867U - 内窥镜转像镜组及基于此转像镜组的硬管内窥镜转像系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种内窥镜转像镜组，该镜组包括沿系统光轴依次排列的凸平Hopkins棒状透镜、弯月透镜、双胶合透镜与平凸Hopkins棒状透镜，所述弯月透镜与双胶合透镜之间设有光阑，且弯月透镜设于光阑前方。本实用新型所述的内窥镜转像镜组通过弯月透镜可有效地校正系统场曲，提高图像质量；通过转像镜组构成的硬管内窥镜转像系统克服了仅由奇数个Hopkins棒状透镜组构成的转像系统存在的不能校正任何像差、球面半径大与加工难度大的问题；转像镜组与偶数组Hopkins棒状透镜组构成的转像系统减少了透镜的片数，进而减少了胶合面数，降低了透镜加工误差对系统图像质量的影响，减小了胶合面对系统图像质量的影响。

Description

内窥镜转像镜组及基于此转像镜组的硬管内窥镜转像系统

技术领域

本实用新型属于内窥镜领域，尤其是涉及一种内窥镜转像镜组及基于此转像镜组的硬管内窥镜转像系统。

背景技术

如图1所示，硬管内窥镜光学系统包含三部分：OBJ为硬管内窥镜物镜，其对物体成倒像；REL为硬管内窥镜光学转像系统，其对物镜所成的像重新1:1成像，经多次转像后最终在硬管内窥镜目镜物方焦面处成正立的实像，其作用是增加硬管内窥镜的工作长度；OCU为硬管内窥镜目镜，将内窥镜图像成像在无穷远，观察者可通过其观察前述正立实像。

图2至图5分别表示现有技术中不同光学结构形式的常用硬管内窥镜光学转像系统结构示意图。

图2为早期硬管内窥镜光学转像系统结构图，该种结构由一对结构参数相同的双胶合薄透镜组构成，光阑位于中间，垂轴像差得到良好校正。但由于采用薄透镜组，系统光能透过率较低，且在装配时镜片容易倾斜，从而影响系统像质，现在已经没有企业使用。

图3、图4和图5所示的硬管内窥镜光学转像系统，均为Hopkins提出棒状镜转像系统理论后，各企业使用的不同结构形式。这些转像结构与图2所示结构相比，光能透过率高，对于尿道膀胱镜等超细硬管内窥镜来讲，像面亮度明显提高。

图3所示硬管内窥镜光学转像系统，其为对称结构，其中Hopkins棒状透镜一端与焦距为负的薄负透镜相胶合，薄透负镜使用高折射率、高色散的光学玻璃，用于校正轴向色差，但不能校正场曲。这种硬管内窥镜光学转像系统优点是结构简单，缺点在于Hopkins棒状透镜非胶合面半径大，用传统的光学加工工艺加工比较困难。

图4所示硬管内窥镜光学转像系统中，Hopkins棒状透镜两端与焦距为负的薄负透镜相胶合，薄负透镜使用高折射率、高色散的光学玻璃，用于校正轴向色差，但不能校正场曲。这种硬管内窥镜光学转像系统优点是采用对称结构，Hopkins棒状透镜两端的薄透镜结构参数相同，Hopkins棒状透镜球面半径小，加工相对来讲比较容易；缺点是胶合面多，胶合时容易偏心，胶合面对图像质量影响大。

图5所示硬管内窥镜光学转像系统中，仅使用结构对称的两个Hopkins棒状透镜，透镜片数最少，不能校正任何像差，球面半径大，加工难度都非常大，即为本申请所述的Hopkins棒状透镜组。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种内窥镜转像镜组及基于此转像镜组的硬管内窥镜转像系统，以减少硬管内窥镜转像系统的透镜片数，减少胶合面，提高系统图像质量和光能透过率。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种内窥镜转像镜组，包括沿系统光轴依次排列的凸平Hopkins棒状透镜、弯月透镜、双胶合透镜与平凸Hopkins棒状透镜，所述弯月透镜与双胶合透镜之间设有光阑，且弯月透镜设于光阑前方。

进一步，所述凸平Hopkins棒状透镜与平凸Hopkins棒状透镜的光学结构参数相同。

进一步，所述弯月透镜为弯月单透镜或弯月双胶合透镜。

进一步，所述弯月透镜的凹面面向光阑。

进一步，所述弯月透镜的凹面背向光阑。

相对于现有技术，本实用新型所述的内窥镜转像镜组通过弯月透镜可有效地校正系统场曲，提高图像质量。

基于内窥镜转像镜组的硬管内窥镜转像系统，还包括偶数个Hopkins棒状透镜组，一组所述转像镜组与偶数个所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序沿系统光轴排列；每个所述Hopkins棒状透镜组包括两结构对称的Hopkins棒状透镜及设于两Hopkins棒状透镜之间的光阑，构成结构对称的1:1双远心系统。

进一步，一组所述转像镜组与两所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序沿系统光轴排列，工作长度为175mm，满足关节镜的长度要求。

进一步，一组所述转像镜组与四组所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序依次沿系统光轴排列，工作长度为300mm，满足尿道膀胱镜、宫腔镜、腹腔镜的长度要求。

相对于现有技术，本实用新型所述的基于硬管内窥镜转像镜组的内窥镜转像系统具有以下优势：

1)基于本发明所述的转像镜组构成的硬管内窥镜转像系统克服了仅由奇数个Hopkins棒状透镜组构成的转像系统存在的不能校正任何像差、球面半径大与加工难度大的问题；

2)相对于仅由Hopkins棒状透镜两端或一端与焦距为负的薄负透镜相胶合而成的转像组件构成的转像系统而言，减少了透镜的片数，进而减少了胶合面数，降低了透镜加工误差对系统图像质量的影响，减小了胶合面对系统图像质量的影响。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型背景技术所述的硬管内窥镜光学系统的结构示意图；

图2为本实用新型背景技术所述的早期硬管内窥镜光学转像系统的结构示意图；

图3为本实用新型背景技术所述的两Hopkins棒状透镜的相对面均与焦距为负的薄负透镜相胶合而构成的转像镜组的结构示意图；

图4为本实用新型背景技术所述的两Hopkins棒状透镜的两端均与焦距为负的薄负透镜相胶合而构成的转像镜组的结构示意图；

图5为本实用新型背景技术所述的仅使用两个结构对称的Hopkins棒状透镜构成的转像镜组的结构示意图；

图6为本实用新型实施例所述的采用弯月单透镜构成的转像镜组的结构示意图；

图7为本实用新型实施例所述的采用弯月双胶合透镜构成的转像镜组的结构示意图；

图8为本实用新型实施例所述的采用弯月单透镜构成的转像镜组与两组Hopkins棒状透镜组构成的转像系统的结构示意图；

图9为本实用新型实施例所述的采用弯月单透镜构成的转像镜组与四组Hopkins棒状透镜组构成的转像系统的结构示意图。

图10为本实用新型实施例所述的采用弯月双胶合透镜构成的转像镜组与两组Hopkins棒状透镜组构成的转像系统的结构示意图；

图11为本实用新型实施例所述的采用弯月双胶合透镜构成的转像镜组与四组Hopkins棒状透镜组构成的转像系统的结构示意图。

附图标记说明：

1-平凸Hopkins棒状透镜；21-弯月单透镜；22-弯月双胶合透镜；3-光阑；4-双胶合透镜；5-Hopkins棒状透镜组；6-转像组件A；7-转像组件B。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种内窥镜转像镜组，该镜组包括沿系统光轴依次排列的凸平Hopkins棒状透镜1、弯月透镜、双胶合透镜4与平凸Hopkins棒状透镜1，所述弯月透镜与双胶合透镜4之间设有光阑3，且弯月透镜设于光阑3前方。

所述凸平Hopkins棒状透镜1与平凸Hopkins棒状透镜1的光学结构参数相同，像高为1mm，半视场角为35度，焦距为1.7mm，相对孔径为1/6，物距为-15mm，波段范围380-760μm。

所述弯月透镜为弯月单透镜21或弯月双胶合透镜22，可有效校正系统场曲，提高图像质量。

所述弯月透镜的凹面面向光阑3。

所述弯月透镜的凹面背向光阑3。

基于内窥镜转像镜组的硬管内窥镜转像系统，还包括偶数个Hopkins棒状透镜组5，一组所述转像镜组与偶数组所述Hopkins棒状透镜组5以任意顺序沿系统光轴排列；每个所述Hopkins棒状透镜组5包括两结构对称的Hopkins棒状透镜1及设于两Hopkins棒状透镜1之间的光阑3，构成结构对称的1:1双远心系统。

实施例1：

如图8所示，一组由弯月单透镜21构成的转像镜组与两组如图5所示的Hopkins棒状透镜组5构成的转像系统，图8中的图a)为所述转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的最后，后接目镜；

图8中的图b)为转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的中间；

图8中的图c)为转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的最前面，设于物镜之后；转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的不同位置均可满足关节镜工作长度为175mm的要求，该系统的透镜数为9；

同理，如图10所示，一组由弯月双胶合透镜22构成的转像镜组与两组如图5所示的Hopkins棒状透镜组5构成的转像系统，转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的不同位置均可满足关节镜工作长度为175mm的要求，该系统的透镜数为10；

如图3所示，对称设置的两片Hopkins棒状透镜1相对的一端均与焦距为负的薄负透镜相胶合，两薄负透镜之间设有光阑3，构成转像组件A6，由三组转像组件A6构成的转像系统的透镜数为12；

如图4所示，对称设置的两片Hopkins棒状透镜1的两端均与焦距为负的薄负透镜相胶合，其中相对设置的两薄负透镜之间设有光阑3，构成转像组件B7，由三组转像组件B7构成的内窥镜转像系统的透镜数为18；由此得出本申请的硬管内窥镜的透镜数最少。

实施例2：

如图9所示，一组由弯月单透镜21构成的转像镜组与四组如图5所示的Hopkins棒状透镜组5构成的转像系统，转像镜组在硬管内窥镜转像系统的位置由最后面到最前面分别如a)-e)所示，且转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的不同位置均可满足尿道膀胱镜、宫腔镜、腹腔镜工作长度为300mm的要求，该系统的透镜数为13；

同理，如图11所示，一组由弯月双胶合透镜22构成的转像镜组与四组如图5所示的Hopkins棒状透镜组5构成的转像系统，转像镜组在硬管内窥镜转像系统的位置由最后面到最前面分别如a)-e)所示，且转像镜组位于硬管内窥镜转像系统的不同位置均可满足尿道膀胱镜、宫腔镜、腹腔镜工作长度为300mm的要求，该系统的透镜数为14；

如图3所示，由五组转像组件A6构成的转像系统的透镜数为20，

如图4所示，由五组转像组件B7构成的内窥镜转像系统的透镜数为30；由此得出本申请的硬管内窥镜的透镜数最少，相应的胶合面也最少，而且工作长度越长透镜数减少的越多，降低了透镜加工误差对系统图像质量的影响，减小了胶合面对系统图像质量的影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内窥镜转像镜组，其特征在于：该镜组包括沿系统光轴依次排列的凸平Hopkins棒状透镜、弯月透镜、双胶合透镜与平凸Hopkins棒状透镜，所述弯月透镜与双胶合透镜之间设有光阑，且弯月透镜设于光阑前方。

2.根据权利要求1所述的一种内窥镜转像镜组，其特征在于：所述凸平Hopkins棒状透镜与平凸Hopkins棒状透镜的光学结构参数相同。

3.根据权利要求1所述的一种内窥镜转像镜组，其特征在于：所述弯月透镜为弯月单透镜或弯月双胶合透镜。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种内窥镜转像镜组，其特征在于：所述弯月透镜的凹面面向光阑。

5.根据权利要求1-3任一所述的一种内窥镜转像镜组，其特征在于：所述弯月透镜的凹面背向光阑。

6.基于如权利要求1所述的内窥镜转像镜组的硬管内窥镜转像系统，其特征在于：还包括偶数个Hopkins棒状透镜组，一组所述转像镜组与偶数个所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序沿系统光轴排列；每个所述Hopkins棒状透镜组包括两结构对称的Hopkins棒状透镜及设于两Hopkins棒状透镜之间的光阑，构成结构对称的1:1双远心系统。

7.根据权利要求6所述的硬管内窥镜转像系统，其特征在于：一组所述转像镜组与两所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序沿系统光轴排列，工作长度为175mm。

8.根据权利要求6所述的硬管内窥镜转像系统，其特征在于：一组所述转像镜组与四个所述Hopkins棒状透镜组以任意顺序沿系统光轴排列，工作长度为300mm。