[发明专利]一种小畸变大视场立体内窥镜物镜结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种内窥镜物镜结构，具体涉及一种小畸变大视场立体内窥镜物镜结构，属于硬管内窥镜光学系统设计技术领域。

背景技术

如图1所示，硬管内窥镜光学系统包含三部分：OBJ为硬管内窥镜物镜，其对物体成倒像；REL为硬管内窥镜光学转像系统，其对物镜所成的像重新1:1成像，经多次转像后最终在硬管内窥镜目镜物方焦面处成正立的实像；OCU为硬管内窥镜目镜，将内窥镜图像成像在无穷远，观察者可通过其观察前述正立实像。

常用硬管内窥镜光学转像系统含有多组结构相同的转像透镜组，采用双胶合或三胶合透镜，其中一片为Hopkins棒状透镜，这些转像透镜组将物镜所成的像多次成像，增加光学系统总长，以满足硬管内窥镜工作长度的要求。

图2至图5分别表示现有技术中不同光学结构形式的常用硬管内窥镜光学转像系统结构示意图。

图2为早期硬管内窥镜光学转像系统结构图，该种结构由一对双胶合薄透镜组构成，光阑位于中间，垂轴像差得到良好校正。但由于采用薄透镜组，系统光能透过率较低，且在装配时镜片容易倾斜，从而影响系统像质。

图3、图4和图5所示的硬管内窥镜光学转像系统，均为Hopkins提出棒状镜转像系统后，各企业使用的不同结构形式。这些转像结构与图2所示结构相比，光能透过率高，对于尿道膀胱镜等超细硬管内窥镜来讲，像面亮度明显提高。

图3所示硬管内窥镜光学转像系统中Hopkins棒状透镜一端与焦距为负的薄负透镜相胶合，薄透负镜使用高折射率、高色散的光学玻璃，用于校正轴向色差，但不能校正场曲。这种硬管内窥镜光学转像系统优点是结构简单，缺点在于Hopkins棒状透镜非胶合面半径大，用传统的光学加工工艺加工比较困难。

图4所示硬管内窥镜光学转像系统中Hopkins棒状透镜两端与焦距为负的薄负透镜相胶合，薄负透镜使用高折射率、高色散的光学玻璃，用于校正轴向色差，但不能校正场曲。这种硬管内窥镜光学转像系统优点是采用对称结构，Hopkins棒状透镜两端的薄透镜结构参数相同，Hopkins棒状透镜球面半径小，加工相对来讲比较容易；缺点是胶合面多，胶合时容易偏心，胶合面对图像质量影响大。

图5所示硬管内窥镜光学转像系统中Hopkins棒状透镜两端球面半径相同，结构简单。

上述图2至图5分别表示现有技术中不同光学结构形式的常用硬管内窥镜光学转像系统结构，由于光学系统结构参数少，并采用对称结构，无法校正光学系统畸变。

图6和图7为现有腹腔镜或立体内窥镜物镜结构图，图6所示物镜结构光阑前只有一片平凹负透镜，图7所示物镜结构光阑前有两片平凸负透镜。

现有硬管内窥镜光学系统，不使用非球面，无法校正大视场光学系统畸变，导致腹腔镜和立体内窥镜光学系统图像畸变大，观察的组织和手术器械变形大，容易造成误诊或误操作。一般要求光学系统视场角大于80°，相对畸变小于5％。

对于图6所示内窥镜物镜结构来讲，光阑前只有一片平凹透镜，视场角小于70°时可以很好校正各种像差；图7所示内窥镜物镜结构，光阑前只有两片平凹透镜，光学系统视场角大于80°时也可以很好校正各种像差。

图7所示内窥镜物镜结构的缺点是第二平凹透镜第一个表面是平面，从像差校正方面来讲，少了一个变量，不能很好校正图像畸变；另一方面，第一平凹透镜和第二平凹透镜胶合时，由于虹吸现象的作用，紫外胶合胶会被吸到第一平凹透镜的凹面通光口径部分，导致边缘视场图像质量下降或无法成像。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种小畸变大视场立体内窥镜物镜结构，不使用非球面，设计小畸变大视场内窥镜物镜，第一负透镜为平凹负透镜，第二负透镜为凸凹负透镜，两者有机结合，通过优化设计可以校正系统畸变，设计出大视场小畸变内窥镜光学系统，而且本发明第一负透镜和第二负透镜分别与平行平板胶合，工艺性好，定位精度高，可以提高密封工艺性，降低装调成本，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种小畸变大视场立体内窥镜物镜结构，包括直视内窥镜和斜视内窥镜，所述直视内窥镜沿光线传播方向依次为保护玻璃、第一负透镜、第二负透镜、平行平板、平凸透镜、后续胶合透镜组；所述斜视内窥镜沿光线传播方向依次为保护玻璃、第一负透镜、第二负透镜、平行平板、转向棱镜、平凸透镜、后续胶合透镜组组成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述第一负透镜为平凹透镜，所述第二负透镜为凸凹透镜。