[发明专利]消杂光硬管内窥镜光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬管内窥镜的光学系统，特别涉及一种可消除杂光、大视场、大景深、小场曲、消畸变、亮度均匀、结构简单且成本较低的内窥镜光学系统。

背景技术

医用内窥镜是经人体的天然孔道，或微创切口进入人体内进行观察及治疗的器械。它通过利用多组中继透镜组，将物镜所成的像在细长的镜筒中多次传递，最终经由目镜到达人眼或由CCD探测器接收。

虽然目前医用内窥镜的制造加工技术已相当成熟，但现有的一些内窥镜产品存在着较严重的杂光问题。如图1所示，将某内窥镜产品对准远处的光源观察，当光源位于中心视场时，像点周围有不明显的杂光，当光源偏离中心时，像面上出现一个圆心位于视场中心的杂光环，随着光源位置向视场边缘移动，杂光环随之增大，且半径始终与像高相等，圆心位置保持不变。像面上的杂光与像混在一起，影响像的观察和显示。

发明内容

本发明正是鉴于现有技术的这种状况而提出的，其目的在于提供一种能够有效消除杂光、大视场、大景深、小场曲、消畸变、亮度均匀、便于加工装调的内窥镜光学系统。

为了达到上述目的，本发明提供以下方案。

一种硬管内窥镜，其特征在于，它包括物镜组和中继系统，所述物镜组、中继系统从物体侧依次排列，中继系统后接目镜或CCD探测器。

本发明的一个实施例中，所述物镜组由四组透镜组组成：第1透镜为负透镜，面型为平凹型，物体侧为平面，实现本发明具有较大的70°视场的目的；第2透镜为双胶合透镜，由两片弯月形透镜胶合而成，孔径光阑位于胶合面上；第3透镜为双胶合透镜，由一片双凸透镜及一片弯月形透镜胶合而成；第4透镜为一片弯月形单透镜。

本发明的一个实施例中，所述中继系统由奇数对转像透镜组组成，每对转像透镜组包含两个结构材料完全相同的棒状三胶合透镜，其结构为一个较长的双凸棒状单透镜，单透镜两端各胶合一片薄弯月形透镜，其中棒状单透镜结构对称，胶合的两片薄透镜结构形状及材料完全相同，即上述棒状三胶合透镜为完全对称的结构，其材料折射率均小于1.8。上述奇数对转像透镜组在物镜组后依次排列，各棒镜之间距离相等。

采用本发明的实施例，物体发出的光线经上述物镜组成1个倒立中间像，像面位于所述物镜组与中继系统之间的空气中；中间像在中继系统中被多次转像，每组转像组之间的空气中有大小相等方向倒转的中间像，在中继系统后得到正立的中间像，最终由目镜或CCD探测器接收。

在上述实施例中，所述物镜组的第1、2透镜间有比较大的空气间隔，第2透镜的镜片厚度较薄，其前表面的通光口径很小，孔径光阑位于第2透镜的胶合面处，由于具有此种结构特点，该物镜组可以完全消除进入系统内部的杂光。

在上述实施例中，组成中继系统的棒状透镜的材料结构相同，其材料折射率均小于1.8，有效降低加工成本。

在上述实施例中，最终成像在120lp/mm处各视场的MTF值均大于0.3，各像差均得到很好的校正，像质理想；系统的畸变在20％以内，经数字处理校正后可基本消除畸变，畸变小于2％；各视场对应的像面相对照度均在90％以上，像面亮度均匀；系统景深大、场曲小、结构简单且成本较低。

本发明的内窥镜光学系统，由物镜组及中继系统组成，可完全消除杂光的干扰，其结构简单，便于加工装调，视场角在70°以内的情况下能得到较好的像质，从而构成消杂光、大视场、大景深、小场曲、消畸变、亮度均匀、结构简单且像质良好的内窥镜光学系统。

附图说明

图1是某内窥镜产品在对准光源观察时的像面杂光情况；

图2是本发明的实施例1的内窥镜光学系统的整体结构图，其中1为物镜组；

图3是表示图2的物镜组的结构图；

图4是表示图2的一组中继转像组的结构图；

图5是本发明实施例1的内窥镜的像差图，其中(A)是D＝0.24mm时的球差，(B)是2ω＝70°时的像散，(C)是2ω＝70°时的畸变，其中1是d光，2是F光，3是C光，4是子午，5是弧矢；

图6是本发明实施例1对光源不同角度时的仿真像面照度分布；

图7是本发明实施例1的内窥镜像面相对照度曲线图，其中横坐标为视场角(°)，纵坐标为相对照度(％)；

图8是本发明的实施例2的内窥镜光学系统的整体结构图，其中1是物镜组；

图9是表示图8的物镜组的结构图；

图10是表示图8的一组中继转像组的结构图；