一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统技术方案

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

【技术实现步骤摘要】
一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统


[0001]本技术属于医疗器械
，具体涉及一种用于腹腔内窥镜的非球面光学系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]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。本技术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：
[0006]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。
[0007]上述技术方案中，所述光学系统的最大畸变为
‑
2％。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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；
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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；
[0019]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；
[0020]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。
[0021]上述技术方案中，所述偶次非球面的k值为圆锥系数。
[0022]本技术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：
[0023]一、本技术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。
[0024]二、本技术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。
[0025]三、本技术设计物镜透镜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，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：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，
申请(专利权)人：沈阳沈大内窥镜有限公司，
类型：新型
国别省市：