CN217484587U

CN217484587U - 一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统

Info

Publication number: CN217484587U
Application number: CN202221019500.6U
Authority: CN
Inventors: 王里昂; 陈冲; 李先伟; 王长丽; 林聪�; 褚义彬; 党铭杨; 高索丹; 李雪梅; 张雷; 吕晓朦
Original assignee: Shenyang Shenda Endoscope Co ltd
Current assignee: Shenyang Shenda Endoscope Co ltd
Priority date: 2022-04-24
Filing date: 2022-04-24
Publication date: 2022-09-23
Anticipated expiration: 2032-04-24

Abstract

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，所属医疗器械技术领域，非球面光学系统是由物镜系统、转像系统、目镜系统构成。其中，物镜系统通过间隔依次排开的4片非球面透镜成像，由3组双胶合透镜组成的转像系统进行转像，最后通过由三片透镜构成的目镜系统成像到人眼或者CCD上，整条光学系统最大畸变仅为‑2％，保证了边缘成像同视场中心成像几乎无差异，同时光学成像质量优秀，同衍射极限值相近。本实用新型设计物镜透镜Ⅰ的后面、物镜透镜Ⅱ的后面、物镜透镜Ⅲ的前面和物镜透镜Ⅳ的前面均为偶次非球面，采用4面非球面结构，能够极大程度上把设计理论值显现出来，具有更高的清晰辨识本领，同现有高清4k摄像技术做到最好的匹配。

Description

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统

技术领域

本实用新型属于医疗器械技术领域，具体涉及一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统。

背景技术

随着医疗技术的快速发展，使用内窥镜进行检查或参与微创手术的技术逐步提高。内窥镜是集中了光学、电子、软件于一体的检测仪器，经人体孔道进入到达所要检查的病变位置，对病变情况进行实时动态成像监控，为了提高观察效果，因此，对内窥镜产品的高清性能要求越来越高，而高清内窥镜的关键技术是高清的光学系统。

国内现有内窥镜多采用球面光学系统，其成像质量一般，像差较大，各种不同频率的正弦强度分布函数经光学系统成像后，数值偏低，不能够最大程度上保证清晰度，会对医生造成视觉疲劳。

市面上也有采用1面或2面非球面，如CN112099212A公开的一种内调焦的内窥镜适配器光学系统，CN108873311A公开的一种小尺寸的内窥镜光学系统，CN207473186U公开的一种用于内窥镜的小口径光学系统，它们的图像清晰度还是不够好，也未很好的改善畸变大，像差大等问题。

实用新型内容

针对现有技术的内窥镜光学系统存在的成像质量一般，像差较大，各种不同频率的正弦强度分布函数经光学系统成像后，数值偏低，畸变大，像差大，不能够最大程度上保证清晰度，会对医生造成视觉疲劳等问题。本实用新型提供一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，设计物镜端采用4面非球面光学系统，大大减少了光传递过程中产生的畸变，整套系统清晰度高，能够获得高品质的光学特征和高清晰的图像效果。其具体技术方案如下：

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，所述物镜系统1由4片非球面透镜组成，所述转像系统2由3组双胶合透镜组成，所述目镜系统3由三片透镜构成；所述光学系统的总程度为390～430mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为3～7mm，共43个像面。

上述技术方案中，所述光学系统的最大畸变为-2％。

上述技术方案中，所述物镜系统1包括物镜透镜Ⅰ1.1、物镜透镜Ⅱ1.2、物镜透镜Ⅲ1.3 和物镜透镜Ⅳ1.4；所述物镜透镜Ⅰ1.1、物镜透镜Ⅱ1.2、物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4前后依次排列；所述物镜透镜Ⅰ1.1的后面、物镜透镜Ⅱ1.2的后面、物镜透镜Ⅲ1.3的前面和物镜透镜Ⅳ1.4的前面均为偶次非球面。

上述技术方案中，所述物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.5～1.8mm，所述物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3的中心间距为0.8～1mm，所述物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4 的中心间距为1～1.5mm。

上述技术方案中，所述物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；所述物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为1～3；所述物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.2～1.5mm，折射率为1.8044。

上述技术方案中，所述物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；所述物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为-2～3；所述物镜透镜Ⅱ1.2 的中心厚度为3.8～4mm，折射率为1.794。

上述技术方案中，所述物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k 值为0～2；所述物镜透镜Ⅲ1.3的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；所述物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为1.4～2mm，折射率为1.606。

上述技术方案中，所述物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm， k值为-1～3；所述物镜透镜Ⅳ1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，所述物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为2.2～3mm，折射率为1.782。

上述技术方案中，所述转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，所述双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组所述双胶合透镜之间的间隔距离为4～12mm；每组所述双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2；

上述技术方案中，所述转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度35～40mm，所述转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为3～8mm。

上述技术方案中，所述转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

上述技术方案中，所述目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；所述目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，所述目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为6～8mm，所述目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为 0.5～4mm。

上述技术方案中，所述目镜透镜Ⅰ3.1的前面为平面，所述目镜透镜Ⅰ3.1的后面为球面，曲率半径为-8.56mm，所述目镜透镜Ⅰ3.1的中心厚度为3.5mm，折射率为1.814；

上述技术方案中，所述目镜透镜Ⅱ3.2的前面为球面，曲率半径为16.8mm；所述目镜透镜Ⅱ3.2的后面为球面，曲率半径为-10.2mm；所述目镜透镜Ⅱ3.2的中心厚度为4.5mm，折射率为1.9013；

上述技术方案中，所述目镜透镜Ⅲ3.3的前面为球面，曲率半径为16.5mm；所述目镜透镜Ⅲ3.3的后面为球面，曲率半径为-18.5mm；所述目镜透镜Ⅲ3.3的中心厚度为6.5mm，折射率为1.506。

上述技术方案中，所述偶次非球面的k值为圆锥系数。

本实用新型的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，与现有技术相比，有益效果为：

一、本实用新型设计光学系统的总程度为390～430mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为3～7mm，共43个像面，具有大景深，视野范围大的优点。

二、本实用新型光学系统是由物镜系统、转像系统、目镜系统构成。其中，物镜系统通过间隔依次排开的4片非球面透镜成像，由3组(6根)双胶合透镜组成的转像系统进行转像，最后通过由三片透镜构成的目镜系统成像到人眼或者CCD上，整条光学系统最大畸变仅为-2％，保证了边缘成像同视场中心成像几乎无差异，同时光学成像质量优秀，同衍射极限值相近。

三、本实用新型设计物镜透镜Ⅰ的后面、物镜透镜Ⅱ的后面、物镜透镜Ⅲ的前面和物镜透镜Ⅳ的前面均为偶次非球面，一共4个偶次非球面，采用4面非球面结构，其中分别设计四个物镜透镜的中心间距、中心厚度、折射率及每个偶次非曲率半径和k值、每个曲率半径等数据参数，该参数设计能够极大程度上把设计理论值显现出来，具有更高的清晰辨识本领，同现有高清4k摄像技术做到最好的匹配；4个非球面结构结合球面透镜能够大幅减少光传递过程中产生的畸变，最大畸变仅为-2％。

四、本实用新型双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边，该设计能够对系统的球差和色差进行优化，同时胶合后进行磨边能够有效保证镜片偏心值。

综上，国内现有内窥镜多采用球面光学系统，其成像质量一般，像差较大，各种不同频率的正弦强度分布函数经光学系统成像后，数值偏低，不能够最大程度上保证清晰度，会对医生造成视觉疲劳。而本实用新型主要设计腹腔内窥镜的光学系统，物镜端采用非球面光学系统，结合其转像系统、目镜系统系列透镜间距、曲率半径、中心厚度及折射率等参数设计，大大减少了光传递过程中产生的畸变，整套系统清晰度很好，大大获得了高品质的光学特征和高清晰的图像效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统的物镜系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统的转像系统结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统的目镜系统结构示意图；

图1-3中，1-物镜系统，1.1-物镜透镜Ⅰ，1.2-物镜透镜Ⅱ，1.3-物镜透镜Ⅲ，1.4-物镜透镜Ⅳ；2-转像系统，2.1-转像透镜Ⅰ，2.2-转像透镜Ⅱ；3-目镜系统，3.1-目镜透镜Ⅰ，3.2-目镜透镜Ⅱ，3.3-目镜透镜Ⅲ。

图4为本实用新型实施例1的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统的视场所有位置的衍射调制传递函数图。

图5为本实用新型实施例1的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统的网格畸变图。

具体实施方式

下面结合具体实施案例和附图1-5对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于这些实施例。

实施例1

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，如图1-3所示，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，物镜系统1由4片非球面透镜组成，转像系统2由3组双胶合透镜组成，目镜系统3由三片透镜构成；光学系统的总程度为410mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为6mm，共43个像面。

物镜系统1包括物镜透镜Ⅰ1.1、物镜透镜Ⅱ1.2、物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4；物镜透镜Ⅰ1.1、物镜透镜Ⅱ1.2、物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4前后依次排列；物镜透镜Ⅰ1.1 的后面、物镜透镜Ⅱ1.2的后面、物镜透镜Ⅲ1.3的前面和物镜透镜Ⅳ1.4的前面均为偶次非球面。

物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.6mm，物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3 的中心间距为0.9mm，物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4的中心间距为1.2mm。

物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为2；物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.3mm，折射率为1.8044。

物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为-1；物镜透镜Ⅱ1.2的中心厚度为3.9mm，折射率为1.794。

物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为1；物镜透镜Ⅲ1.3 的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为1.7mm，折射率为1.606。

物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为-1；物镜透镜Ⅳ 1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为2.6mm，折射率为1.782。

转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组双胶合透镜之间的间隔距离为8mm；每组双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ2.1 和转像透镜Ⅱ2.2；

转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度36mm，转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为5.5mm。

转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为 7mm，目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为2.2mm。

目镜透镜Ⅰ3.1的前面为平面，目镜透镜Ⅰ3.1的后面为球面，曲率半径为-8.56mm，目镜透镜Ⅰ3.1的中心厚度为3.5mm，折射率为1.814；

目镜透镜Ⅱ3.2的前面为球面，曲率半径为16.8mm；目镜透镜Ⅱ3.2的后面为球面，曲率半径为-10.2mm；目镜透镜Ⅱ3.2的中心厚度为4.5mm，折射率为1.9013；

目镜透镜Ⅲ3.3的前面为球面，曲率半径为16.5mm；目镜透镜Ⅲ3.3的后面为球面，曲率半径为-18.5mm；目镜透镜Ⅲ3.3的中心厚度为6.5mm，折射率为1.506。

本实施例非球面光学系统适用效果很好，视场所有位置的衍射调制传递函数如图4所示，网格畸变如图5所示，整条光学系统最大畸变仅为-2％，保证了边缘成像同视场中心成像几乎无差异，同时光学成像质量优秀，同衍射极限值相近。共43个像面，大大减少了光传递过程中产生的畸变，整套系统清晰度很好，大大获得了高品质的光学特征和高清晰的图像效果。

实施例2

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，如图1-3所示，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，物镜系统1由4片非球面透镜组成，转像系统2由3组双胶合透镜组成，目镜系统3由三片透镜构成；光学系统的总程度为390mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为3mm，共43个像面。

物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.5mm，物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3 的中心间距为0.8mm，物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4的中心间距为1mm。

物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为1；物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.2mm，折射率为1.8044。

物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为-2；物镜透镜Ⅱ1.2的中心厚度为3.8mm，折射率为1.794。

物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为1；物镜透镜Ⅲ1.3 的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为1.4mm，折射率为1.606。

物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为-1；物镜透镜Ⅳ 1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为2.2mm，折射率为1.782。

转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组双胶合透镜之间的间隔距离为4mm；每组双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ2.1 和转像透镜Ⅱ2.2；

转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度35mm，转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为3mm。

转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为 6mm，目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为0.5mm。

本实施例非球面光学系统适用效果很好，整条光学系统最大畸变仅为-2％，保证了边缘成像同视场中心成像几乎无差异，同时光学成像质量优秀，同衍射极限值相近。共43个像面，大大减少了光传递过程中产生的畸变，整套系统清晰度很好，大大获得了高品质的光学特征和高清晰的图像效果。

实施例3

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，如图1-3所示，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，物镜系统1由4片非球面透镜组成，转像系统2由3组双胶合透镜组成，目镜系统3由三片透镜构成；光学系统的总程度为430mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为7mm，共43个像面。

物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.8mm，物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3 的中心间距为1mm，物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4的中心间距为1.5mm。

物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为3；物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.5mm，折射率为1.8044。

物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为3；物镜透镜Ⅱ1.2的中心厚度为4mm，折射率为1.794。

物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为2；物镜透镜Ⅲ1.3 的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为2mm，折射率为1.606。

物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为3；物镜透镜Ⅳ 1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为3mm，折射率为1.782。

转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组双胶合透镜之间的间隔距离为12mm；每组双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ 2.1和转像透镜Ⅱ2.2；

转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度40mm，转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为8mm。

转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为 8mm，目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为4mm。

实施例4

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，如图1-3所示，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，物镜系统1由4片非球面透镜组成，转像系统2由3组双胶合透镜组成，目镜系统3由三片透镜构成；光学系统的总程度为400mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为4mm，共43个像面。

物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.6mm，物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3 的中心间距为0.9mm，物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4的中心间距为1.1mm。

物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为1.5；物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.3mm，折射率为1.8044。

物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为-1；物镜透镜Ⅱ1.2的中心厚度为3.8mm，折射率为1.794。

物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为1；物镜透镜Ⅲ1.3 的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为1.5mm，折射率为1.606。

物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为-1；物镜透镜Ⅳ 1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为2.3mm，折射率为1.782。

转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组双胶合透镜之间的间隔距离为5mm；每组双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ2.1 和转像透镜Ⅱ2.2；

转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度36mm，转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为4mm。

转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为 6.5mm，目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为1mm。

实施例5

一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，如图1-3所示，光学系统包括物镜系统1、转像系统2和目镜系统3，物镜系统1由4片非球面透镜组成，转像系统2由3组双胶合透镜组成，目镜系统3由三片透镜构成；光学系统的总程度为420mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为5mm，共43个像面。

物镜透镜Ⅰ1.1与物镜透镜Ⅱ1.2的中心间距为1.7mm，物镜透镜Ⅱ1.2与物镜透镜Ⅲ1.3 的中心间距为0.95mm，物镜透镜Ⅲ1.3和物镜透镜Ⅳ1.4的中心间距为1.4mm。

物镜透镜Ⅰ1.1的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；物镜透镜Ⅰ1.1的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为2.5；物镜透镜Ⅰ1.1的中心厚度为1.4mm，折射率为1.8044。

物镜透镜Ⅱ1.2的前面为球面，曲率半径为32.285mm；物镜透镜Ⅱ1.2的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为2.5；物镜透镜Ⅱ1.2的中心厚度为4mm，折射率为1.794。

物镜透镜Ⅲ1.3的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为1.8；物镜透镜Ⅲ 1.3的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；物镜透镜Ⅲ1.3的中心厚度为1.9mm，折射率为1.606。

物镜透镜Ⅳ1.4的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为2.5；物镜透镜Ⅳ1.4的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，物镜透镜Ⅳ1.4的中心厚度为2.8mm，折射率为1.782。

转像系统2的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组双胶合透镜之间的间隔距离为10mm；每组双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ 2.1和转像透镜Ⅱ2.2；

转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2的长度39mm，转像透镜Ⅰ2.1和转像透镜Ⅱ2.2之间的间隔距离为7mm。

转像透镜Ⅰ2.1的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

目镜系统3包括目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3；目镜透镜Ⅰ3.1、目镜透镜Ⅱ3.2和目镜透镜Ⅲ3.3前后依次排列，目镜透镜Ⅰ3.1与目镜透镜Ⅱ3.2的中心间距为 7.5mm，目镜透镜Ⅱ3.2与目镜透镜Ⅲ3.3的中心间距为3mm。

Claims

1.一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，光学系统包括物镜系统(1)、转像系统(2)和目镜系统(3)，所述物镜系统(1)由4片非球面透镜组成，所述转像系统(2)由3组双胶合透镜组成，所述目镜系统(3)由三片透镜构成；所述光学系统的总程度为390～430mm，视场角初始设计为80度，光学系统的镜片直径为3～7mm，共43个像面。

2.根据权利要求1所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜系统(1)包括物镜透镜Ⅰ(1.1)、物镜透镜Ⅱ(1.2)、物镜透镜Ⅲ(1.3)和物镜透镜Ⅳ(1.4)；所述物镜透镜Ⅰ(1.1)、物镜透镜Ⅱ(1.2)、物镜透镜Ⅲ(1.3)和物镜透镜Ⅳ(1.4)前后依次排列；所述物镜透镜Ⅰ(1.1)的后面、物镜透镜Ⅱ(1.2)的后面、物镜透镜Ⅲ(1.3)的前面和物镜透镜Ⅳ(1.4)的前面均为偶次非球面。

3.根据权利要求2所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜透镜Ⅰ(1.1)与物镜透镜Ⅱ(1.2)的中心间距为1.5～1.8mm，所述物镜透镜Ⅱ(1.2)与物镜透镜Ⅲ(1.3)的中心间距为0.8～1mm，所述物镜透镜Ⅲ(1.3)和物镜透镜Ⅳ(1.4)的中心间距为1～1.5mm。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜透镜Ⅰ(1.1)的前面为球面，曲率半径为-185.5mm；所述物镜透镜Ⅰ(1.1)的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为3.45mm，k值为1～3；所述物镜透镜Ⅰ(1.1)的中心厚度为1.2～1.5mm，折射率为1.8044。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜透镜Ⅱ(1.2)的前面为球面，曲率半径为32.285mm；所述物镜透镜Ⅱ(1.2)的后面为偶次非球面，顶点曲率半径为-3.05mm，k值为-2～3；所述物镜透镜Ⅱ(1.2)的中心厚度为3.8～4mm，折射率为1.794。

6.根据权利要求2或3所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜透镜Ⅲ(1.3)的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为-120mm，k值为0～2；所述物镜透镜Ⅲ(1.3)的后面为球面，曲率半径为-12.45mm；所述物镜透镜Ⅲ(1.3)的中心厚度为1.4～2mm，折射率为1.606。

7.根据权利要求2或3所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述物镜透镜Ⅳ(1.4)的前面为偶次非球面，顶点曲率半径为10.36mm，k值为-1～3；所述物镜透镜Ⅳ(1.4)的后面为球面，曲率半径为-6.25mm，所述物镜透镜Ⅳ(1.4)的中心厚度为2.2～3mm，折射率为1.782。

8.根据权利要求1所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述转像系统(2)的双胶合透镜以2个转像透镜为一组，所述双胶合透镜为双面胶合，通过光敏胶进行粘接磨边；每组所述双胶合透镜之间的间隔距离为4～12mm；每组所述双胶合透镜包括转像透镜Ⅰ(2.1)和转像透镜Ⅱ(2.2)，所述转像透镜Ⅰ(2.1)和转像透镜Ⅱ(2.2)的长度35～40mm，所述转像透镜Ⅰ(2.1)和转像透镜Ⅱ(2.2)之间的间隔距离为3～8mm；所述转像透镜Ⅰ(2.1)的前端曲率半径为-18mm，后端曲率半径为18mm。

9.根据权利要求1所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，所述目镜系统(3)包括目镜透镜Ⅰ(3.1)、目镜透镜Ⅱ(3.2)和目镜透镜Ⅲ(3.3)；所述目镜透镜Ⅰ(3.1)、目镜透镜Ⅱ(3.2)和目镜透镜Ⅲ(3.3)前后依次排列，所述目镜透镜Ⅰ(3.1)与目镜透镜Ⅱ(3.2)的中心间距为6～8mm，所述目镜透镜Ⅱ(3.2)与目镜透镜Ⅲ(3.3)的中心间距为0.5～4mm。

10.根据权利要求9所述的一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统，其特征在于，

所述目镜透镜Ⅰ(3.1)的前面为平面，所述目镜透镜Ⅰ(3.1)的后面为球面，曲率半径为-8.56mm，所述目镜透镜Ⅰ(3.1)的中心厚度为3.5mm，折射率为1.814；

所述目镜透镜Ⅱ(3.2)的前面为球面，曲率半径为16.8mm；所述目镜透镜Ⅱ(3.2)的后面为球面，曲率半径为-10.2mm；所述目镜透镜Ⅱ(3.2)的中心厚度为4.5mm，折射率为1.9013；

所述目镜透镜Ⅲ(3.3)的前面为球面，曲率半径为16.5mm；所述目镜透镜Ⅲ(3.3)的后面为球面，曲率半径为-18.5mm；所述目镜透镜Ⅲ(3.3)的中心厚度为6.5mm，折射率为1.506。