[发明专利]内窥镜的物镜

说明书

本发明涉及用在内窥镜的远端的物镜，更具体的涉及宽角度的内窥镜的物镜，其可提供大于50度的视角(可通过透镜对图像进行聚焦的一个范围)。

内窥镜的结构使得由位于远端的物镜产生的实像被通过图像传输镜片传输到利于观察的位置。根据用途从各种的光纤束和普通透镜和渐变折射率透镜中选择适宜的图像传输光学器件。

从内窥镜的使用的角度看，内窥镜远端的物镜在直径上需要小，并且还具有在宽的视角内形成内-聚焦的能力。包含多个球面透镜的光学器件能够提供宽的可视范围，同时有效的矫正各种的像差。然而，使用多个外径小于1mm的球面透镜的结果导致成本的大幅度增加，这是由于与此相关的对透镜的抛光，组装和调节操作所导致。

为了克服上述的问题，在径向具有渐变折射率的杆透镜被认为是低-成本、小直径的物镜。杆透镜通过离子交换和其他的技术很容易进行生产且成本低，并具有不大于1mm的直径。此外，由于杆透镜的两侧都为平面，其好处在于抛光两个端面时非常简单，并容易组装成内窥镜和获得光轴的校准。

杆-形渐变折射率透镜的折射率可表示为 n ( r ) 2 = n 0 2 • { 1 - ( g • r ) 2 + h 4 ( g • r ) 4 + h 6 ( g • r ) 8 + … } ]]>

其中：

r：距离光轴的距离

n(r)：距离光轴距离为r处的折射率

n₀：光轴上的折射率

r₀：渐变折射率透镜的有效半径

g：渐变折射率系数(第二级)

h₄、h₆、h₈…：渐变折射率系数(较高级)。

渐变折射率透镜的周边部分通常远离渐变折射率的设计值，因此基本上无法被用做透镜。在某些情况下，透镜的周边部分被制成不透明的，从而防止由于从透镜的侧面的反射所产生的杂散光。因此，具有足够好的渐变折射率的渐变折射率透镜的范围被定义为有效半径r₀，其可对形成内聚焦图像有贡献。杆透镜的有效半径不需要等于其视半径。

如果被作为物镜的杆形渐变折射率透镜的视角用θ表示，存在下面的关系

θ＝n₀·g·r₀(rad)

需注意的是，后面指定作为比较实施例的物镜(参看图17)的视角为38.7度。

如果具有宽视阈的物镜被与内窥镜使用，可通过相应的较宽的范围看到物体，便于使用内窥镜的各种的工作。为了提高杆-形渐变折射率透镜的视角θ，即n₀·g·r₀的值，必须增大透镜的中心和周围之间的折射率的差值。然而，对于在当前的使用中，通过通常的离子交换技术可容易的获得的杆形渐变折射率透镜，通常将n₀·g·r₀的最大值保持不大于0.70。换句话说，较难生产具有大于0.7rad(拉德)(即，约40度)视角的宽角杆形渐变折射率透镜。

因此本发明的一个目的是通过可低成本生产的宽角内窥镜物镜解决现有技术中的上述的问题。