硬管式内窥镜光学成像显示系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种硬管式内窥镜光学成像显示系统，包括沿光线传播方向且依次胶合为一体的物镜系统、中继镜系统和目镜系统，所述中继镜系统位于物镜系统和目镜系统之间；其创新点在于：所述物镜系统为反远距结构，且物镜系统包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗、平凹镜、棱镜组合、第一平凸透镜、第一双胶合透镜、第一弯月透镜、第二平凸透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜，本实用新型专利技术具有高清晰分辨率和畸变小于1.1%的光学成像性能。

Hard tube endoscope optical imaging display system

The utility model relates to a hard tube endoscope optical imaging system, including lens system, along the ray direction and in turn glued as one of the relay mirror system and an eyepiece system, the relay mirror system is located between the lens system and an eyepiece system; is characterized in that: the objective system for reverse distance the structure, and the objective lens system includes a first protective window, flat concave mirror and prism combination, the first flat convex lens, the first lens, the first lens, second plane convex lens, second meniscus lens and third meniscus lens respectively along the propagation direction of the light phase glue, the utility model has the advantages of high resolution and the distortion is less than clear 1.1% optical imaging performance.

【技术实现步骤摘要】
硬管式内窥镜光学成像显示系统
本技术具体涉及一种硬管式内窥镜光学成像显示系统。
技术介绍
硬管式腹腔镜已有百余年的发展历史，至今已形成不同档次的诸多品牌产品。现有的硬管式腹腔镜由末端的成像物镜、中段的转像系统和近端的目镜组成，其中成像物镜对腹腔镜的成像性能起着决定性的作用。腹腔镜要求大视场和细径化，而医疗诊断和手术又要求内窥镜的成像高清晰和低畸变，这就给内窥镜的物镜成像系统和转像系统提出高要求。例如针对现行的1920*1080的高清显示电子器件，要求内窥镜的光学系统能相应地达到在全视场范围内的高清晰成像；更精密的病灶诊断和手术则要求光学系统的畸变低。现有的内窥镜光学系统有的是由平凹负透镜、转向棱镜、后续胶合透镜组成，它是利用第一负透镜增大物镜的后工作距离，在棒镜之前形成一个中间相面，利用正负透镜的组合搭配实现系统的畸变矫正，但相对畸变值依然在10%附近；要实现高清成像就必须提高窥镜的拉赫不变量nuy，即提高光学通路的直径，然而传统转向棱镜设计限制了孔径的大小，不利于高清的实现。综上现有的内窥镜光学系统，都不能很好地矫正大视场光学畸变和同时保证全视场内的光学高清成像。鉴于此，急需研发一种大视场硬管内窥镜光学系统，它具有低畸变和全视场内高清成像的特点。
技术实现思路
本技术的目的是：提供一种全视场内高清成像和畸变小于1.1%的光学成像性能的硬管式内窥镜光学成像显示系统。为了达到上述目的，本技术的技术方案是：一种硬管式内窥镜光学成像显示系统，包括沿光线传播方向且依次胶合为一体的物镜系统、中继镜系统和目镜系统，所述中继镜系统位于物镜系统和目镜系统之间；其创新点在于：所述物镜系统为反远距结构，且物镜系统包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗、平凹镜、棱镜组合、第一平凸透镜、第一双胶合透镜、第一弯月透镜、第二平凸透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜，所述棱镜组合的折射率为1.8~2.1；所述中继镜系统包括n组的中继镜组，每组中继镜组均为双远心结构，所述中继镜组包括前镜组、中镜组和后镜组，所述前镜组和后镜组均为三胶合棒状镜，中镜组为凸透镜，且凸透镜的中心处设有孔径光阑，所述前镜组和后镜组沿着凸透镜的孔径光阑呈对称布置，其中，n为奇数；所述目镜系统为物方远心结构，且目镜系统包括沿光线传播方向相胶合的第四弯月透镜、第二双胶合透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜、凸透镜和第二保护窗；所述物镜系统的第三弯月透镜位于中继镜系统的前镜组的一侧，凹镜位于目镜系统的第四弯月透镜的一侧。在上述技术方案中，所述物镜系统的棱镜组合包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一棱镜与第二棱镜之间设有间隙，且间隙宽度为3um~5um；所述第二棱镜与第三棱镜相胶合。在上述技术方案中，所述物镜系统的平凹镜与棱镜组合之间设有第一孔径光阑，且平凹镜与第一孔径光阑之间的间距为1.5mm~2.5mm。在上述技术方案中，所述中继镜系统的前镜组和后镜组均是由棒状镜、凸镜和凹镜胶合而成的三胶合棒状镜。在上述技术方案中，所述第一双胶合透镜和第二双胶合透镜均是由两个透镜通过耐高温的紫外光敏胶胶合而成，所述紫外光敏胶的耐高温的温度为125℃~135℃。在上述技术方案中，所述三胶合棒状镜的棒状镜、凸镜和凹镜用紫外光敏胶或者甲醇胶或者光学环氧胶胶合，所述紫外光敏胶或者甲醇胶或者光学环氧胶的耐高温的温度为125℃~135℃。在上述技术方案中，所述物镜系统的第一保护窗为石英玻璃或者是蓝宝石。在上述技术方案中，所述目镜系统的第二保护窗为石英玻璃或者是蓝宝石。在上述技术方案中，所述物镜系统的第一保护窗、平凹镜、棱镜组合、第一平凸透镜、第一双胶合透镜、第一弯月透镜、第二平凸透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜依次用紫外光敏胶或者甲醇胶或者光学环氧胶胶合。在上述技术方案中，所述目镜系统的第四弯月透镜、第二双胶合透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜、凸透镜和第二保护窗依次用紫外光敏胶或者甲醇胶或者光学环氧胶胶合。本技术所具有的积极效果是：采用本技术的硬管式内窥镜光学成像显示系统后，由于本技术所述物镜系统为反远距结构，且物镜系统包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗、平凹镜、棱镜组合、第一平凸透镜、第一双胶合透镜、第一弯月透镜、第二平凸透镜、第二弯月透镜和第三弯月透镜，所述棱镜组合的折射率为1.8~2.1；所述物镜系统与中继镜系统之间无像面，这样可以获得了75°全视场内的高清晰和低畸变的成像；所述中继镜系统包括n组的中继镜组，每组中继镜组均为双远心结构，所述中继镜组包括前镜组、中镜组和后镜组，所述前镜组和后镜组均为三胶合棒状镜，中镜组为凸透镜，且凸透镜的中心处设有孔径光阑，所述前镜组和后镜组沿着凸透镜的孔径光阑呈对称布置，其中，n为奇数；所述目镜系统为物方远心结构，且目镜系统包括沿光线传播方向相胶合的第四弯月透镜、第二双胶合透镜、第五弯月透镜、第六弯月透镜、凸透镜和第二保护窗；由于本技术所述物镜系统为反远距结构，目镜系统为物方远心结构，以保证和中继镜系统的光瞳衔接，并根据直接通过目镜系统观察所需要的视场和后端摄影系统对视场的要求，确定目镜系统的焦距；本技术具有的优点是：一、腹腔镜为大视场系统，本技术的光学系统中，未使用非球面设计，通过对球面透镜的优化与新的结构形式，使得物镜的光学畸变小于1.1%；二、通过对棱镜结构的设计，空气隙的引入，减小了棱镜结构对孔径的限制，在未使用非球面的情况下使物镜的F#达到了6，在全视场内实现了1920*1080高清晰成像；三、内窥镜的中继系统没有采用传统的两个棒镜为一组的结构形式，而采用了三个棒镜一组的方法，一定程度上缩短了单根棒镜的长度，是窥镜发生细微弯曲形变时不易破损。附图说明图1为本技术的硬管式内窥镜光学成像显示系统的结构示意图；图2为本技术的物镜系统的结构示意图；图3为本技术的棱镜组合结构示意图；图4为本技术的中继镜系统的结构示意图；图5为本技术的的目镜系统示意图；图6为本技术的硬管式内窥镜光学成像显示系统的MTF曲线图；图7为本技术的硬管式内窥镜光学成像显示系统的畸变曲线图；图8为本技术的硬管式内窥镜光学成像显示系统的像面照度曲线图。具体实施方式以下结合附图以及给出的实施例，对本技术作进一步的说明，但并不局限于此。如图1、2、3、4、6、7、8所示，一种硬管式内窥镜光学成像显示系统，包括沿光线传播方向且依次胶合为一体的物镜系统1、中继镜系统2和目镜系统3，所述中继镜系统2位于物镜系统1和目镜系统3之间；所述物镜系统1为反远距结构，且物镜系统1包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗11、平凹镜12、棱镜组合13、第一平凸透镜14、第一双胶合透镜15、第一弯月透镜16、第二平凸透镜17、第二弯月透镜18和第三弯月透镜19，所述棱镜组合13使用的玻璃材料为高折射率玻璃，且所述棱镜组合13的玻璃材料折射率范围是1.8~2.1，所述棱镜组合13的折射率优先选用2.02；所述中继镜系统2包括n组的中继镜组，每组中继镜组均为双远心结构，所述中继镜组包括前镜组、中镜组和后镜组，所述前镜组和后镜组均为三胶合棒状镜，中镜组为凸透镜24，且凸透镜24的中心处设有孔径光阑，所述前镜组和后镜组沿着凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬管式内窥镜光学成像显示系统，包括沿光线传播方向且依次胶合为一体的物镜系统（1）、中继镜系统（2）和目镜系统（3），所述中继镜系统（2）位于物镜系统（1）和目镜系统（3）之间；其特征在于：所述物镜系统（1）为反远距结构，且物镜系统（1）包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗（11）、平凹镜（12）、棱镜组合（13）、第一平凸透镜（14）、第一双胶合透镜（15）、第一弯月透镜（16）、第二平凸透镜（17）、第二弯月透镜（18）和第三弯月透镜（19），所述棱镜组合（13）的折射率为1.8~2.1；所述中继镜系统（2）包括n组的中继镜组，每组中继镜组均为双远心结构，所述中继镜组包括前镜组、中镜组和后镜组，所述前镜组和后镜组均为三胶合棒状镜，中镜组为凸透镜（24），且凸透镜（24）的中心处设有孔径光阑，所述前镜组和后镜组沿着凸透镜（24）的孔径光阑呈对称布置，其中，n为奇数；所述目镜系统（3）为物方远心结构，且目镜系统（3）包括沿光线传播方向相胶合的第四弯月透镜（31）、第二双胶合透镜（32）、第五弯月透镜（33）、第六弯月透镜（34）、凸透镜（35）和第二保护窗（36）；所述物镜系统（1）的第三弯月透镜（19）位于中继镜系统（2）的前镜组的一侧，凹镜（23）位于目镜系统（3）的第四弯月透镜（31）的一侧。...

【技术特征摘要】
1.一种硬管式内窥镜光学成像显示系统，包括沿光线传播方向且依次胶合为一体的物镜系统（1）、中继镜系统（2）和目镜系统（3），所述中继镜系统（2）位于物镜系统（1）和目镜系统（3）之间；其特征在于：所述物镜系统（1）为反远距结构，且物镜系统（1）包括沿光线传播方向依次相胶合的第一保护窗（11）、平凹镜（12）、棱镜组合（13）、第一平凸透镜（14）、第一双胶合透镜（15）、第一弯月透镜（16）、第二平凸透镜（17）、第二弯月透镜（18）和第三弯月透镜（19），所述棱镜组合（13）的折射率为1.8~2.1；所述中继镜系统（2）包括n组的中继镜组，每组中继镜组均为双远心结构，所述中继镜组包括前镜组、中镜组和后镜组，所述前镜组和后镜组均为三胶合棒状镜，中镜组为凸透镜（24），且凸透镜（24）的中心处设有孔径光阑，所述前镜组和后镜组沿着凸透镜（24）的孔径光阑呈对称布置，其中，n为奇数；所述目镜系统（3）为物方远心结构，且目镜系统（3）包括沿光线传播方向相胶合的第四弯月透镜（31）、第二双胶合透镜（32）、第五弯月透镜（33）、第六弯月透镜（34）、凸透镜（35）和第二保护窗（36）；所述物镜系统（1）的第三弯月透镜（19）位于中继镜系统（2）的前镜组的一侧，凹镜（23）位于目镜系统（3）的第四弯月透镜（31）的一侧。2.根据权利要求1所述的硬管式内窥镜光学成像显示系统，其特征在于：所述物镜系统（1）的棱镜组合（13）包括第一棱镜、第二棱镜和第三棱镜，所述第一棱镜与第二棱镜之间设有间隙，且间隙宽度为3um~5um；所述第二棱镜与第三棱镜相胶合。3.根据权利要求1所述的硬管式内窥镜光学成像显示系统，其特征在于：所述物镜系统（1）的平凹镜（12）与棱镜组合（13）之间设有第一孔径光阑，且平凹镜（12...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锦波，康建平，徐海宇，
申请(专利权)人：鹰利视医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32