CN210514787U

CN210514787U - 内窥镜用变焦物镜及内窥镜

Info

Publication number: CN210514787U
Application number: CN201921603423.7U
Authority: CN
Inventors: 袁谋堃; 周健; 方斌; 邓安鹏
Original assignee: Chongqing Jinshan Medical Technology Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chongqing Jinshan Medical Technology Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-05-12
Anticipated expiration: 2029-09-24

Abstract

本实用新型公开了一种内窥镜用变焦物镜及内窥镜，变焦物镜从物侧至像侧依次设有平板窗玻璃、具有负光焦度的平凹透镜、具有正光焦度，且凸面朝向物侧的弯月型透镜，滤光器FL、光阑S、具有正光焦度的第一胶合透镜和第二胶合透镜，以及图像传感器；其中，光阑S与第一胶合透镜均可沿光轴移动，滤光器FL和光阑S粘合为一体。优选，第一胶合透镜是由一个平凹透镜和一个双凸透镜胶合而成；第二胶合透镜是由一个双凸透镜和一个平凹透镜胶合而成，其平面朝向像侧；平板窗玻璃和平凹透镜胶合成第三胶合透镜。内窥镜具有前述变焦物镜。本实用新型的有益效果是，变焦物镜结构紧凑，利于实现小型化，并可降低重影概率；内窥镜适用于与激光治疗设备联合使用。

Description

内窥镜用变焦物镜及内窥镜

技术领域

本实用新型涉及内窥镜用物镜，特别是一种光学变焦倍数大、光学放大倍率高的小型化变焦内窥镜。

背景技术

在实际使用中，针对内窥镜系统，既有大范围整体观察内部组织的需求，也有局部详细地观察可疑患病部位的要求。在以往的技术方案中，主要采用大景深的定焦物镜来实现此需求，但随着对由内窥镜拍摄的图像质量的要求越来越高，并且为了更加准确地观察可疑患病部位，要求拍摄的图像被有效放大，大景深的定焦物镜已不能满足需求。

鉴于这种情况，为实现高质量、高放大倍数的图像，出现了内窥镜出现了变焦物镜，如专利文献1～4。专利文献1～4均通过物镜内一片或多片镜片沿光轴方向移动，来实现远点物体和近点物体进行焦距切换的功能，进而得到高质量、放大的图像。前述的4篇专利参考文献分别为，专利文献1：JP 5567224B2；专利文献2：CN 102428401B；专利文献3：CN105717626A；专利文献4：CN 108700727A。

在专利文献1～4中所记载的内窥镜物镜，虽然都具有调焦功能，但其各自具有以下的缺点：

专利文献1所记载的内窥镜物镜由三片胶合镜片，三片单镜片共6片镜片组成，变焦时，一个双凸透镜和一个胶合透镜分别沿光轴方向移动，虽然设置，能够抑制色差变动，但其物镜过于复杂，导致其物镜总长在10mm以上，不利于实现物镜的小型化。

专利文献2所记载的物镜能够独立地实现变焦和调焦功能，并且能够进行放大观察，但是其内部结构也较为复杂，导致其物镜总长度过长，不利于实现物镜的小型化，而且其近景点和远景点之间的光学变焦倍数的较小，也不利于放大观察。

专利文献3所记载的物镜利用一胶合透镜沿光轴方向移动，来保证物镜变焦的同时，并校正变焦过程中包含倍率色差在内的各种像差。但专利文献3所记载的物镜的光学放大倍数较小，而且该物镜的总长度均在10mm以上，不能够满足物镜小型化的需求。

专利文献4报道的物镜具有小型化，高光学性能的特点，该物镜的总长度在10mm以下，但物镜在近景点的焦距和远景点的焦距基本相等，光学变焦倍数小，因此其光学放大倍数小，不能满足新的放大观察的需求。

另一方面，在专利文献2～4所记载的物镜中，滤光器均安装于物镜的后端，即靠近传感器的位置，此安装可能会存在内窥镜图像中出现重影。为了防止运输、使用等过程中，硬物划伤镜片表面，需在物侧安装一高硬度的保护玻璃，专利文献3所记载的物镜中，物侧的第一片透镜是凸面朝向物体的弯月形透镜，此结构存在安装高硬度保护玻璃的缺陷。

除上述需求之外，内窥镜通常会与激光治疗设备联合使用，此时，为防止激光设备的光源和内窥镜照明系统对内窥镜的图像产生影响，需要在内窥镜物镜中配置一滤光器。在光学系统中，最常用的滤光器为滤光片。由于滤光片两个表面的光波透过率小于100％，所以如果将其安装于物镜系统之外，可能在光学系统中形成多次反射而在图像中产生重影。为此，需要进行改进。

发明内容

本实用新型的第一目的就是针对现有技术的内窥镜在与激光治疗设备联合使用时，在光学系统中形成多次反射导致图像中产生重影的隐患问题，提供一种内窥镜用变焦物镜，以通过简单的结构，降低重影概率。本实用新型的第二目的是提供一种具有前述变焦物镜的内窥镜。

为实现第一目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种内窥镜用变焦物镜，从物侧至像侧依次设有平板窗玻璃、具有负光焦度的平凹透镜、具有正光焦度，且凸面朝向物侧的弯月型透镜，滤光器FL、光阑S、具有正光焦度的第一胶合透镜、具有正光焦度的第二胶合透镜，以及图像传感器；其中，光阑S与第一胶合透镜均可沿光轴移动，滤光器FL和光阑S粘合为一体。

采用前述技术方案的本实用新型，由于光阑S与胶合透镜均可沿光轴移动，有利于物镜系统中像差的校正。在观察范围由远景点向近景点，或者由近景点向远景点变化时，滤光器FL、光阑S和胶合透镜可沿光轴方向移动，来改变物镜的焦距和内窥镜拍摄图像的放大率；滤光器FL和光阑S组合成一个组合器件，移动过程中两者同步移动。为保证内窥镜系统的气密性，在调焦过程中，位于物镜两端的平板窗玻璃和胶合透镜固定不动。并且由于滤光器FL安装于弯月型透镜之后，胶合透镜之前，即安装于物镜内部，可有效地防止由于滤光器FL和其附近元件之间的多次反射，能够降低内窥镜拍摄图像中出现重影的概率。其结构简单，适用于与激光治疗设备联合使用的内窥镜。

优选的，所述平板窗玻璃和平凹透镜胶合成第三胶合透镜。以增加其紧凑性。

优选的，所述平板窗玻璃采用蓝宝石制成。以通过高硬度的蓝宝石材料提供保护，从而防止运输和使用过程中损伤物镜表面。

优选的，所述平凹透镜的设置需满足以下第一和第二条件式：

第一条件式为：n₁＞1.8；

第二条件式为：0.7<f₁/f<1；

式中：n₁表示平凹透镜的折射率，f₁是平凹透镜的焦距，f是物镜的焦距。

第一条件式限定了平凹透镜的材料折射率，如果小于1.8将导致变焦物镜的外径变大，不便实现物镜的小型化；第二条件式限定了平凹透镜与近景点物镜焦距、远景点物镜焦距的比值。当平透镜的焦距与远景点物镜焦距比值小于下限0.7，将导致物镜的长度变长，不利于变焦内窥镜的小型化。如果平凹透镜的焦距与近景点物镜焦距比值大于上限1，将导致物镜的放大倍数较小。

优选的，所述第一胶合透镜是由一个平凹透镜和一个双凸透镜胶合而成，其平面朝向物侧；第一胶合透镜需满足第三条件式：

第三条件式为：1.17<f₄/f<1.47；

式中：f₄是第一胶合透镜的焦距，f是物镜的焦距。

第三条件式限定了胶合透镜的参数特点，如果大于上限1.47物镜的总长度会减小，但光学放大倍数也会降低，而且滤光器FL变焦时沿轴向移动的距离会变小，不便于保证机械运动定位精度；如果小于下限值1.17将使得物镜的总长度变长，不便于小型化。

更进一步优选的，所述第二胶合透镜是由一个双凸透镜和一个平凹透镜胶合而成，其平面朝向像侧。在变焦过程中，胶合透镜固定不动，能够对物镜系统中的像差变化进行补偿，以便实现高质量的图像分辨率。

为实现第一目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种内窥镜，包括实现第一发明目的的变焦物镜。

本实用新型的有益效果是，变焦物镜结构紧凑，利于实现小型化，且降低了内窥镜拍摄图像中出现重影的概率；内窥镜适用于与激光治疗设备联合使用。

附图说明

图1是本实用新型处于远景点状态的结构示意图。

图2是本实用新型处于近景点状态的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

实施例1，参见图1、图2，一种内窥镜用变焦物镜，从物侧至像侧依次设有平板窗玻璃1、具有负光焦度的平凹透镜2、具有正光焦度，且凸面朝向物侧的弯月型透镜3，滤光器FL、光阑S、具有正光焦度的第一胶合透镜4、具有正光焦度的第二胶合透镜5，以及图像传感器6；其中，光阑S与第一胶合透镜4 均可沿光轴移动，滤光器FL和光阑S粘合为一体。

其中，所述平板窗玻璃1和平凹透镜2胶合成第三胶合透镜；且平板窗玻璃1采用蓝宝石制成。第一胶合透镜4是由一个平凹透镜和一个双凸透镜胶合而成，其平面朝向物侧；第二胶合透镜5是由一个双凸透镜和一个平凹透镜胶合而成，其平面朝向像侧。

作为优选的方案，平凹透镜2的设置需满足以下第一和第二条件式：

第一条件式为：n₁＞1.8；

第二条件式为：0.7<f₁/f<1；

式中：n₁表示平凹透镜2的折射率，f₁是平凹透镜2的焦距，f是物镜的焦距。

第一胶合透镜4需满足以下第三条件式：

第三条件式为：1.17<f₄/f<1.47；

式中：f₄是第一胶合透镜4的焦距，f是物镜的焦距。

本实施例的变焦物镜结构参数如表1：

表1

表1中：

1、STO为光阑所在面；IMA为像面；材料栏中的n为折射率；Vd为阿贝数。

2、面编号是从物面至镜面中，除光阑外，每出现在光轴上的位置变化的面依次编号，光阑所在面为滤光器FL朝向像面的平面，二者均占有编号。

3、曲率半径单位为mm，标注“Infinity”表示曲率半径无穷大即平面。

4、间距单位为mm，是指除物面外，所在面与紧邻的下一个编号的面位于光轴线上的两个点之间的距离。

5、表中的D0、D1、D2和D3为可变参数。

包括前述可变参数的镜头的可变数据如表2

表2

D0	10mm	2mm
			D1	0.85mm	0.23mm
D2	0.37mm	0.23mm
			D3	0.21mm	0.96mm
2ω	140°	72°
			f	1.03mm	1.3mm
F#	7.03	7.42
			Β	-0.095	-0.55
TOTR	6.75mm	6.75mm

其中，2ω为视场角；f为焦距；F#为光圈F数；Β为放大倍率；TOTR为光学总长。

从本镜头的光学总长度来看，其长度远小于10mm，满足了镜头小型化要求。

实施例2，一种内窥镜，包括实施例1的变焦物镜。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种内窥镜用变焦物镜，其特征在于，从物侧至像侧依次设有平板窗玻璃(1)、具有负光焦度的平凹透镜(2)、具有正光焦度，且凸面朝向物侧的弯月型透镜(3)，滤光器FL、光阑S、具有正光焦度的第一胶合透镜(4)、具有正光焦度的第二胶合透镜(5)，以及图像传感器(6)；其中，光阑S与第一胶合透镜(4)均可沿光轴移动，滤光器FL和光阑S粘合为一体。

2.根据权利要求1所述的内窥镜用变焦物镜，其特征在于，所述平板窗玻璃(1)和平凹透镜(2)胶合成第三胶合透镜。

3.根据权利要求2所述的内窥镜用变焦物镜，其特征在于，所述平板窗玻璃(1)采用蓝宝石制成。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的内窥镜用变焦物镜，其特征在于，所述平凹透镜(2)的设置需满足以下第一和第二条件式：

第一条件式为：n₁＞1.8；

第二条件式为：0.7<f₁/f<1；

式中：n₁表示平凹透镜(2)的折射率，f₁是平凹透镜(2)的焦距，f是物镜的焦距。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的内窥镜用变焦物镜，其特征在于，所述第一胶合透镜(4)是由一个平凹透镜和一个双凸透镜胶合而成，其平面朝向物侧；第一胶合透镜(4)需满足第三条件式：

第三条件式为：1.17<f₄/f<1.47；

式中：f₄是第一胶合透镜(4)的焦距，f是物镜的焦距。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的内窥镜用变焦物镜，其特征在于，所述第二胶合透镜(5)是由一个双凸透镜和一个平凹透镜胶合而成，其平面朝向像侧。

7.一种内窥镜，其特征在于，包括权利要求1～3中任意一项所述的变焦物镜。