一种红外纤维内窥镜制造技术

本发明专利技术属于内窥镜技术领域，具体为一种红外纤维内窥镜。本发明专利技术包括五片共轴球面折射镜片、光阑和成像面，从物方到像方透镜依次排列为：第一透镜，为凹透镜，面向物方镜面和面向像方镜面均凸向物方；第二透镜，为凹透镜，面向物方镜面和面向像方镜面均凸向像方；第三透镜，为凹透镜，面向物方镜面和面向像方镜面均凸向像方；第四透镜，为凸透镜，面向物方镜面凸向物方，面向像方镜面凸向像方；第五透镜，为凹透镜，面向物方镜面和面向像方镜面均凸向像方；第二透镜和第三透镜组合成双胶合透镜，第四透镜和第五透镜组合成双胶合透镜。本发明专利技术工作波段为近红外，采用像方远心、反远距结构设计，结构紧凑，尺寸小，观测质量优异。

【技术实现步骤摘要】
一种红外纤维内窥镜
本专利技术属于内窥镜
，具体涉及一种红外纤维内窥镜。
技术介绍
内窥镜技术随着科学的进步不断地提升，在工业制造、机械加工、电力电子、土木建筑等一系列相关领域得到广泛的应用，特别在医疗领域，内窥镜成为日常诊疗和手术中必不可少的设备。近年来，内窥镜发展产生了更多的形式：超细纤维内窥镜、超长视频内窥镜，多弯头管道检测内窥镜、立体声双通道内窥镜等。纤维内窥镜中的光纤传像束是将一定数量的具有相同长度的光纤，按照一定的排列方式，进行集合经固化抛磨后而成的无源器件，质量较轻、可任意角度弯曲、可在复杂的空间中进行图像传输，在医疗、工业、科研、以及航天、军事等各个领域得到了普遍的应用。在医疗领域，特别在进行一些重要器官解剖结构观察的时候，需要在血液环境中进行观测，常见的可见光内窥镜则由于血液对可见光波段吸收与散射效应强烈的原因，导致可见光成像出现严重扭曲变形，且存在相对照度差等问题。血液对红外波段光信息的吸收和散射相对较弱，因此设计工作在红外波段的内窥镜系统对于手术过程的观测具有重要意义。然而现在的内窥镜镜头较为普遍存在的问题是视场角相对较小，在观测的过程中需要不断地调整转换镜头以获取不同方位的信息，大大地降低了观测与手术的效率；镜头的接收孔径偏小，已有的一些大视场内窥镜系统采用的非球面和自由曲面结构设计，加工难度大。并且红外镜头设计大视场角的情况下面临结构复杂，尺寸偏大，成本过高等问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种结构紧凑、加工方便、性能优异的红外纤维内窥镜。本专利技术提供的红外纤维内窥镜（物镜光学系统），其结构参见图1所示，系统采用像方远心、反远距结构，通过镜片结构的优化，在保证结构紧凑、镜片数少的情况下实现了138°大视场角、82%以上的相对照度以及高远心度，能够和光纤传像束很好地进行耦合匹配，且所有镜片均采用球面结构，大大降低了加工难度，节约了加工成本。本专利技术提供的红外纤维内窥镜，包括：依次同轴排列的第一透镜1、光阑2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜6、成像面7；其中，所述第一透镜1为凹透镜，面向物方的第一表面11和面向像方的第二表面12均凸向物方；所述第二透镜3为凹透镜，面向物方的第三表面31和面向像方的第四表面32均凸向像方；所述第三透镜4为凹透镜，面向物方的第四表面32和面向像方的第五表面41均凸向像方；所述第四透镜5为凸透镜，面向物方的第六表面51凸向物方，面向像方的第七表面52凸向像方；所述第五透镜6为凹透镜，面向物方的第七表面52和面向像方的第八表面61均凸向像方。进一步地，所述第一透镜1的光焦度为负，其焦距f1为-3.3265mm；所述第二透镜3的光焦度为正，其焦距f2为47.022mm；所述第三透镜4的光焦度为正，其焦距f3为2.2688mm；所述第四透镜5的光焦度为负，其焦距f4为-126.23mm；所述第五透镜6的光焦度为正，其焦距f5为4.6249mm。进一步地，所述第一透镜1的折射率n和阿贝数v分别为1.7945和45.5269；所述第二透镜3的折射率n和阿贝数v分别为1.8059和34.2421；所述第三透镜4的折射率n和阿贝数v分别为1.6675和41.9314；所述第四透镜5的折射率n和阿贝数v分别为1.5923和68.3986；所述第五透镜6的折射率n和阿贝数v分别为1.7495和34.9505。进一步地，所述物镜光学系统的工作波段是1.2-1.8μm，全视场在空间分辨率21lp/mm处均大于0.65，成像面相对照度大于82%，有效焦距为1.101mm，F数为4，最大视场角为138°，最大外径8.1196mm，系统全场10.38mm，后工作距离为0.2362mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：（1）本专利技术根据现有内窥镜成像系统的不足，设计了一种红外纤维内窥镜，将视场角提升到138°的情况下能够保证光学系统和后继光纤传像束的耦合，系统在工作时无需反复移动镜头转换视角进行观测，大大提高了工作效率；（2）本专利技术采用像方远心、反远距的结构，大大减小了系统的尺寸，最大外径8.1196mm，系统工作在1.2-1.8μm近红外波段的情况下，可在可见光内窥镜难以工作成像质量差的环境下获取优异观测质量，能够保证在极限分辨率21lp/mm处MTF数值均大于0.65，且全视场的相对照度大于82%；（3）本专利技术中所有透镜均采用球面结构设计，大大降低了加工难度，节约了加工成本。附图说明图1为本专利技术的红外纤维内窥镜的结构图示。图2为本专利技术的红外纤维内窥镜的成像示意图。图3为本专利技术实施例中的MTF传递函数曲线示意图。图4为本专利技术实施例中的弥散斑示意图。图5为本专利技术实施例中的轴向像差示意图。图6为本专利技术实施例中的相对照度示意图。图7为本专利技术实施例中的衍射圈入能量示意图。图中标号：1为第一透镜，2为光阑，3为第二透镜，4为第三透镜，5第四透镜，6为第五透镜，7成像面，11为第一表面，12为第二表面，31为第三表面，32为第四表面，41为第五表面，51为第六表面，52为第七表面，61为第八表面。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本专利技术提供的红外广角内窥镜物镜光学系统，包括：第一透镜1、光阑2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5、第五透镜6、成像面7；所述第一透镜1为凹透镜，面向物方的第一表面11和面向像方的第二表面12均凸向物方；所述第二透镜3为凹透镜，面向物方的第三表面31和面向像方的第四表面32均凸向像方；所述第三透镜4为凹透镜，面向物方的第四表面32和面向像方的第五表面41均凸向像方；所述第四透镜5为凸透镜，面向物方的第六表面51凸向物方，面向像方的第七表面52凸向像方；所述第五透镜6为凹透镜，面向物方的第七表面52和面向像方的第八表面61均凸向像方。进一步地，所述第一透镜1的光焦度为负，其焦距f1为-3.3265mm；所述第二透镜3的光焦度为正，其焦距f2为47.022mm；所述第三透镜4的光焦度为正，其焦距f3为2.2688mm；所述第四透镜5的光焦度为负，其焦距f4为-126.23mm；所述第五透镜6的光焦度为正，其焦距f5为4.6249mm。进一步地，所述第一透镜1的折射率n和阿贝数v分别为1.7945和45.5269；所述第二透镜3的折射率n和阿贝数v分别为1.8059和34.2421；所述第三透镜4的折射率n和阿贝数v分别为1.6675和41.9314；所述第四透镜5的折射率n和阿贝数v分别为1.5923和68.3986；所述第五透镜6的折射率n和阿贝数v分别为1.7495和34.9505。进一步地，所述第一表面11的曲率半径为5.3306mm，所述第二表面12的曲率半径为1.9050mm，所述第一透镜1的中心厚度为0.7500mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红外纤维内窥镜，其特征在于，包括从物方到像方依次排列的：第一透镜（1）、光阑（2）、第二透镜（3）、第三透镜（4）、第四透镜（5）、第五透镜（6）、成像面（7）；系统采用像方远心、反远距结构，通过镜片结构优化，在保证结构紧凑、镜片数少的情况下实现大视场角、大相对照度以及高远心度；其中，所述第一透镜（1）为凹透镜，面向物方的第一表面（11）和面向像方的第二表面（12）均凸向物方；所述第二透镜（3）为凹透镜，面向物方的第三表面（31）和面向像方的第四表面（32）均凸向像方；所述第三透镜（4）为凹透镜，面向物方的第四表面（32）和面向像方的第五表面（41）均凸向像方；所述第四透镜（5）为凸透镜，面向物方的第六表面（51）凸向物方，面向像方的第七表面（52）凸向像方；所述第五透镜（6）为凹透镜，面向物方的第七表面（52）和面向像方的第八表面（61）均凸向像方。/n

【技术特征摘要】
1.一种红外纤维内窥镜，其特征在于，包括从物方到像方依次排列的：第一透镜（1）、光阑（2）、第二透镜（3）、第三透镜（4）、第四透镜（5）、第五透镜（6）、成像面（7）；系统采用像方远心、反远距结构，通过镜片结构优化，在保证结构紧凑、镜片数少的情况下实现大视场角、大相对照度以及高远心度；其中，所述第一透镜（1）为凹透镜，面向物方的第一表面（11）和面向像方的第二表面（12）均凸向物方；所述第二透镜（3）为凹透镜，面向物方的第三表面（31）和面向像方的第四表面（32）均凸向像方；所述第三透镜（4）为凹透镜，面向物方的第四表面（32）和面向像方的第五表面（41）均凸向像方；所述第四透镜（5）为凸透镜，面向物方的第六表面（51）凸向物方，面向像方的第七表面（52）凸向像方；所述第五透镜（6）为凹透镜，面向物方的第七表面（52）和面向像方的第八表面（61）均...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令豹，彭星，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31