一种硬管内窥镜的光学转像透镜组及光学转像系统

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1.本实用新型属于硬管内窥镜技术领域，具体涉及一种硬管内窥镜的光学转像透镜组及光学转像系统。

背景技术：

2.近年来光学行业技术不断进步，成像光学系统正朝着轻量化、结构简单、低成本、高效益的方向飞速发展，随着注塑成型和模压成型技术越发成熟，光学塑料透镜在成像光学系统的应用也越来越广泛。光学塑料透镜不但具有优良的光学性能，而且能够显著减少透镜的制造成本和光学系统的重量。
3.硬管内窥镜光学系统中包含三部分：硬管内窥镜成像物镜、硬管内窥镜转像系统、硬管内窥镜目镜。转像系统使内窥镜的工作长度满足要求，并将物镜成像倒转使得观察者通过目镜观察到正立实像。
4.传统细口径内窥镜光学转像透镜组材料为光学玻璃，其加工成本高，且玻璃光学材料强度低，容易破裂损坏，都给生产加工带来不良影响。因此需要有一种有效的方案能在保证成像质量的同时也能降低加工成本。

技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种硬管内窥镜的光学转像透镜组及光学转像系统，使用光学塑料透镜组，利用了光学塑料的抗冲击、易加工的特性，减少加工成本，提高硬管内窥镜的耐用性，并更有效地校正了转像透镜组的像差，减少胶合面，便于安装，提高成像质量。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，由两组分离的光学塑料透镜组组成，两组光学塑料透镜组对称布置，且两组光学塑料透镜组中间设有光阑，构成1:1双远心转像系统；每组光学塑料透镜组由一片负透镜、一片正透镜以及一个hopkins棒状镜组成，负透镜为第一透镜，正透镜为第二透镜，hopkins棒状镜为第三透镜。
8.进一步地，所述光学塑料透镜组中，负透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；正透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；hopkins棒状镜凸面面向光阑。
9.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜分离放置，无需胶合。
10.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜直径相同。
11.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜与负透镜的材料不同，负透镜与hopkins棒状镜的材料相同。
12.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜材料为okp4，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为79.24，第二个面的曲率半径r2为55.39，镜片厚度为2.2mm；正透镜和hopkins棒状镜材料为okp4ht，正透镜为okp4ht，正透镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为
93.5，第二个面的曲率半径r2为36.71，镜片厚度为8.1mm；hopkins棒状镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r158.3，第二个面的曲率半径r2为-77.10，镜片厚度为30.4mm。
13.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜材料为okp-1，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为45.82，第二个面的曲率半径r2为93.56，镜片厚度为5.2mm；正透镜和hopkins棒状镜材料为ep5000，正透镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为36.03，第二个面的曲率半径r2为104.38，镜片厚度为4.8mm；hopkins棒状镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r59.21，第二个面的曲率半径r2为-39.94，镜片厚度为37.8mm。
14.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜折射率范围为1.65～1.68；正透镜及hopkins棒状镜折射率范围为1.50～1.49。
15.优选的，所述1:1双远心转像系统焦距满足范围1.5
×
103mm～104mm。
16.优选的，所述光学转像透镜组口径范围为1.2mm～5.6mm。可以满足椎间孔镜、鼻窦镜、神经内镜、胆道镜、腹腔镜等的口径要求。
17.本实用新型同时提供一种硬管内窥镜的光学转像系统，由奇数个所述硬管内窥镜的光学转像透镜组沿光轴放置组成，且所述硬管内窥镜的光学转像透镜组以任意顺序沿系统光轴排列。
18.本实用新型具有以下优点：
19.本实用新型提供了一种硬管内窥镜的光学转像透镜组及光学转像系统，光学转像透镜组由前后两组完成对称的分离的光学塑料透镜组组成，光学塑料透镜由注塑或模压成型技术制造而成，在保证细口径的前提下，极大的减少了制造加工成本，提升了转像系统的耐冲击性能，提高了耐用性。相对于传统的仅有两个hopkins棒状镜的转像透镜组而言，本实用新型光学转像透镜组较好的校正了场曲和差，提高了成像质量；相对于传统hopkins棒状镜胶合透镜的转像透镜组而言，本实用新型光学转像透镜组无胶合面，减少加工成本，利于装配。
附图说明
20.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：
21.图1为本实用新型所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组示意图；
22.图2为本实用新型实施例1所述的一种硬管内窥镜的光学转像系统示意图；
23.图3为本实用新型实施例1光学转像系统的调制传递函数(mtf)图。
24.图4为本实用新型实施例1光学转像系统的场曲畸变图；
25.图5为本实用新型实施例2所述的一种硬管内窥镜的光学转像系统示意图；
26.图6为本实用新型实施例2光学转像系统的调制传递函数(mtf)图。
27.图7为本实用新型实施例2光学转像系统的场曲畸变图；
28.图中：
29.1-第一透镜；2-第二透镜；3-第三透镜。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说
明的是，为了方便说明与描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
31.如图1所示，一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，由两组分离的光学塑料透镜组组成，两组光学塑料透镜组对称布置，且两组光学塑料透镜组中间设有光阑，构成1:1双远心转像系统；每组光学塑料透镜组由一片负透镜、一片正透镜以及一个hopkins棒状镜组成，负透镜为第一透镜，正透镜为第二透镜，hopkins棒状镜为第三透镜。
32.进一步地，所述光学塑料透镜组中，负透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；正透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；hopkins棒状镜凸面面向光阑。
33.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜分离放置，无需胶合。
34.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜直径相同。
35.进一步地，所述光学塑料透镜组中，正透镜与负透镜的材料不同，负透镜与hopkins棒状镜的材料相同。
36.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜材料为okp4，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为79.24，第二个面的曲率半径r2为55.39，镜片厚度为2.2mm；正透镜和hopkins棒状镜材料为okp4ht，正透镜为okp4ht，正透镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为93.5，第二个面的曲率半径r2为36.71，镜片厚度为8.1mm；hopkins棒状镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r158.3，第二个面的曲率半径r2为-77.10，镜片厚度为30.4mm。
37.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜材料为okp-1，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为45.82，第二个面的曲率半径r2为93.56，镜片厚度为5.2mm；正透镜和hopkins棒状镜材料为ep5000，正透镜自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为36.03，第二个面的曲率半径r2为104.38，镜片厚度为4.8mm；hopkins棒状镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r59.21，第二个面的曲率半径r2为-39.94，镜片厚度为37.8mm。
38.优选的，所述光学塑料透镜组中，负透镜折射率范围为1.65～1.68；正透镜及hopkins棒状镜折射率范围为1.50～1.49。
39.优选的，所述1:1双远心转像系统焦距满足范围1.5
×
103mm～104mm。
40.优选的，所述光学转像透镜组口径范围为1.2mm～5.6mm。可以满足椎间孔镜、鼻窦镜、神经内镜、胆道镜、腹腔镜等的口径要求。
41.一种硬管内窥镜的光学转像系统，由奇数个所述硬管内窥镜的光学转像透镜组沿光轴放置组成，且所述硬管内窥镜的光学转像透镜组以任意顺序沿系统光轴排列。
42.实施例1
43.如图2所示，本实施例所述的一种硬管内窥镜的光学转像系统，包括沿光轴排列的三组光学转像透镜组，三组光学转像透镜组两两之间距离为4mm。
44.三组光学转像透镜组可沿光轴方向以任意前后顺序进行排列，可对剩余像差有效校正。
45.所述光学转像透镜组由两组光学塑料透镜组对称布置，两组光学塑料透镜组之间距离为0.5；每组光学塑料透镜组一片负透镜、一片正透镜和一个hopkins棒状镜组成；前后两组光学塑料透镜组的hopkins棒状镜之间设有光阑，使两组光学塑料透镜组构成1:1双远心转像系统。
46.所述转像透镜组包括第一镜片负透镜为弯月透镜1，第二镜片正透镜为弯月透镜
2，第三镜片为hopkins棒状镜3。
47.其中，第一镜片负透镜材料为okp4，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为79.24，第二个面的曲率半径r2为55.39，镜片厚度为2.2mm；第二镜片正透镜为okp4ht，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为93.5，第二个面的曲率半径r2为36.71，镜片厚度为8.1mm；第三镜片hopkins棒状镜为okp4ht，自光线入射方向第一个面的曲率半径r158.3，第二个面的曲率半径r2为-77.10，镜片厚度为30.4mm。
48.如图3给出了本实施例光学转像系统在截止空间频率为40lp/mm情况下的调制传递函数(mtf)曲线图，从图3中可以得出在全视场情况下的mtf值接近0.5，具有非常高的分辨率；图4为本实施例光学转像系统的场曲-畸变曲线图，从图4中可以看出全视场范围内的场曲不大于0.5，畸变不大于0.02％。
49.实施例2
50.如图5所示，本实施例所述的一种硬管内窥镜的光学转像系统，包括沿光轴排列的五组光学转像透镜组，五组光学转像透镜组两两之间距离为4mm。
51.五组光学转像透镜组可沿光轴方向以任意前后顺序进行排列，可对剩余像差有效校正。
52.所述光学转像透镜组由两组光学塑料透镜组对称布置，两组光学塑料透镜组之间距离为0.5；每组光学塑料透镜组一片负透镜、一片正透镜和一个hopkins棒状镜组成；前后两组光学塑料透镜组的hopkins棒状镜之间设有光阑，使两组光学塑料透镜组构成1:1双远心转像系统。
53.所述转像透镜组包括第一镜片负透镜为弯月透镜1，第二镜片正透镜为弯月透镜2，第三镜片为hopkins棒状镜3。
54.其中，第一镜片负透镜材料为okp-1，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为45.82，第二个面的曲率半径r2为93.56，镜片厚度为5.2mm；第二镜片正透镜为ep5000，自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为36.03，第二个面的曲率半径r2为104.38，镜片厚度为4.8mm；第三镜片hopkins棒状镜为ep5000，自光线入射方向第一个面的曲率半径r59.21，第二个面的曲率半径r2为-39.94，镜片厚度为37.8mm。
55.如图6给出了本实施例光学转像系统在截止空间频率为40lp/mm情况下的调制传递函数(mtf)曲线图，从图6中可以得出在全视场情况下的mtf值接近0.5，具有非常高的分辨率；图7为本实施例光学转像系统的场曲-畸变曲线图，从图3中可以看出全视场范围内的场曲不大于0.5，畸变不大于0.02％。
56.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，由两组分离的光学塑料透镜组组成，两组光学塑料透镜组对称布置，且两组光学塑料透镜组中间设有光阑，构成1:1双远心转像系统；每组光学塑料透镜组由一片负透镜、一片正透镜以及一个hopkins棒状镜组成，负透镜为第一透镜，正透镜为第二透镜，hopkins棒状镜为第三透镜。2.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，负透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；正透镜为弯月透镜，凹面面向光阑；hopkins棒状镜凸面面向光阑。3.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜分离放置。4.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，正透镜、负透镜以及hopkins棒状镜直径相同。5.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，负透镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为79.24，第二个面的曲率半径r2为55.39，镜片厚度为2.2mm；正透镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为93.5，第二个面的曲率半径r2为36.71，镜片厚度为8.1mm；hopkins棒状镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r158.3，第二个面的曲率半径r2为-77.10，镜片厚度为30.4mm。6.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，负透镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为45.82，第二个面的曲率半径r2为93.56，镜片厚度为5.2mm；正透镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r1为36.03，第二个面的曲率半径r2为104.38，镜片厚度为4.8mm；hopkins棒状镜的自光线入射方向第一个面的曲率半径r59.21，第二个面的曲率半径r2为-39.94，镜片厚度为37.8mm。7.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学塑料透镜组中，负透镜折射率范围为1.65～1.68；正透镜及hopkins棒状镜折射率范围为1.50～1.49。8.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述1:1双远心转像系统焦距满足范围1.5
×
103mm～104mm。9.如权利要求1所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组，其特征在于，所述光学转像透镜组口径范围为1.2mm～5.6mm。10.一种硬管内窥镜的光学转像系统，其特征在于，由奇数个如权利要求1至9中任意一项所述的一种硬管内窥镜的光学转像透镜组沿光轴放置组成，且所述硬管内窥镜的光学转像透镜组以任意顺序沿系统光轴排列。

技术总结

本实用新型公开了一种硬管内窥镜的光学转像透镜组及光学转像系统，光学转像透镜组由两组分离的光学塑料透镜组组成，两组光学塑料透镜组对称布置，且两组光学塑料透镜组中间设有光阑，构成1:1双远心转像系统；每组光学塑料透镜组由一片负透镜、一片正透镜以及一个Hopkins棒状镜组成，负透镜为第一透镜，正透镜为第二透镜，Hopkins棒状镜为第三透镜。光学转像系统由奇数个所述光学转像透镜组沿光轴放置组成，且光学转像透镜组以任意顺序沿系统光轴排列。本实用新型减少加工成本，提高硬管内窥镜的耐用性，并更有效地校正了转像透镜组的像差，减少胶合面，便于安装，提高成像质量。提高成像质量。提高成像质量。