一种内窥镜光学系统及其成像方法

本发明涉及一种内窥镜光学系统及其成像方法，属于光学。

背景技术：

1、内窥镜是一种使用在医疗、工业领域的光学装置，在现代医学和工业当中，用于获取被观察体体腔内的信息。现今社会的发展对于属于内窥镜的腹腔镜光学系统有着越来越高的分辨率需求。传统腹腔镜光学系统画面清晰但细节不够，所能捕捉的视野信息小。本发明为一种内窥镜光学系统，使得最终成像分辨率更高，成像画面细节更加丰富。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种内窥镜光学系统及其成像方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种内窥镜光学系统，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的物镜?？?、中继?？?、目镜-转接镜?？?，所述中继?？橛扇橛补馨艟倒庋低砱1、g2、g3组成；三组硬管棒镜光学系统具有相同的结构参数。

3、优选的，所述物镜?？榘ㄑ毓庀呷肷浞较蜃宰笙蛴乙来紊柚玫谋；げＡ1、由平凸正透镜l2和平凹负透镜l3密接而成的胶合组、由棱镜m1和平凸正透镜l4密接而成的胶合组、由双凸正透镜l5和双凹负透镜l6密接而成的胶合组、由弯月正透镜l7和弯月凹透镜l8密接而成的胶合组、平凸正透镜l9；其中，所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.6≤f2/fa≤3；-0.8≤f3/fa≤-0.6；-0.55≤f6/fa≤-0.5；1.1≤vd7/vd8≤1.6；nd3*s3≥5.5，在此：fa是物镜?？榈慕咕?，f2是平凸正透镜l2的焦距，f3是平凹负透镜l3的焦距，f6是双凹负透镜l6的焦距，vd7是弯月正透镜l7以d线为基准的阿贝数，vd8是弯月凹透镜l8以d线为基准的阿贝数，nd3是棱镜m1针对d线的折射率，s3是棱镜m1的长度。

4、优选的，所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.6≤im1/fa≤0.8；4≤fa/d1≤7.5，在此：im1是物镜?？樗勺畲笙窀?，fa是物镜?？榈慕咕?，d1是物镜?？榈娜胪本?。

5、优选的，所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.05≤d1/d≤0.1；950≤(d+a)*r(d)≤1500，在此：d1是物镜?？榈娜胪本?，d是物镜?？榧觳獗甓ǖ墓ぷ骶嗬?，a为平凸正透镜l2靠近物面侧的透镜面到入瞳的距离，r(d)为物镜?？槔砺壑行姆直媛?。

6、优选的，所述中继?？橥夤壑本段?.0mm-10.0mm。

7、优选的，所述硬管棒镜光学系统g1包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组a、光阑和后镜组b；前镜组a与后镜组b为对称结构；所述前镜组a包括沿光线入射方向自左向右依次设置的平凸棒镜l10、双凸正透镜l11、由平凸正透镜l12和平凹负透镜l13密接而成的胶合组，所述后镜组b包括沿光线入射方向自左向右依次设置的由平凹负透镜l14和平凸正透镜l15密接而成的胶合组，双凸正透镜l16、平凸棒镜l17；其中，所述硬管棒镜光学系统g1满足以下条件式：3≤s1≤3.5；3≤s2≤3.5；1.7≤vd12/vd13≤2.5；im2/ob1＝1，在此：s1是硬管棒镜光学系统g1物面到平凸棒镜l10靠近物面侧的透镜面的长度，s2是平凸棒镜l17靠近像面侧的透镜面到像面的长度，vd12是平凸正透镜l12以d线为基准的阿贝数，vd13是平凹负透镜l13以d线为基准的阿贝数，im2是硬管棒镜光学系统g1所成最大像高，ob1是硬管棒镜光学系统g1的物高。

8、优选的，所述目镜-转接镜?？榘ㄑ毓庀呷肷浞较蜃宰笙蛴乙来紊柚玫那熬底閏、光阑和后镜组d；所述前镜组c包括沿光线入射方向自左向右依次设置的双凸正透镜l34、平凸正透镜l35，双凹负透镜l36、双凸正透镜l37、由平凸正透镜l38和平凹负透镜l39密接而成的胶合组，所述后镜组d包括沿光线入射方向自左向右依次设置的由双凹负透镜l40和双凸正透镜l41密接而成的胶合组、平凸正透镜l42；其中，所述目镜-转接镜?？槁阋韵绿跫剑?.7≤f42/fc≤0.8；2.0≤ro34/f34≤2.4；-1.4≤ri36/f36≤-1.1；在此：fc是所述目镜-转接镜?？榈慕咕?，f34是所述双凸正透镜l34的焦距，f36是双凹负透镜l36的焦距，f42是平凸正透镜l42的焦距，ro34是双凸正透镜l34靠近物面侧曲率半径，ri36是双凹负透镜l36靠近像面侧曲率半径。

9、优选的，所述的内窥镜光学系统所有透镜均采用标准球面。

10、一种内窥镜光学系统的成像方法，按以下步骤进行：所述物镜?？槌傻南窬屑棠？榻腥巫裨倬烤狄苑瞧叫泄獾男问酵渡渲磷泳的？?，最终成像在传感器上。

11、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明所有透镜均采用标准球面，在保证成像质量优良的情况下，提高了物镜的相对孔径和提供了一种新的内窥镜光学系统的中继?？榘艟倒庋低骋约跋嗥ヅ涞哪烤?转接镜?？楣庋低?，相较于全高清内窥镜系统有着更高的成像分辨率。

12、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种内窥镜光学系统，其特征在于：包括沿光线入射方向自左向右依次设置的物镜?？?、中继?？?、目镜-转接镜?？?，所述中继?？橛扇橛补馨艟倒庋低砱1、g2、g3组成；三组硬管棒镜光学系统具有相同的结构参数。

2.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述物镜?？榘ㄑ毓庀呷肷浞较蜃宰笙蛴乙来紊柚玫谋；げＡ1、由平凸正透镜l2和平凹负透镜l3密接而成的胶合组、由棱镜m1和平凸正透镜l4密接而成的胶合组、由双凸正透镜l5和双凹负透镜l6密接而成的胶合组、由弯月正透镜l7和弯月凹透镜l8密接而成的胶合组、平凸正透镜l9；其中，所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.6≤f2/fa≤3；-0.8≤f3/fa≤-0.6；

3.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.6≤im1/fa≤0.8；4≤fa/d1≤7.5，在此：im1是物镜?？樗勺畲笙窀?，fa是物镜?？榈慕咕?，d1是物镜?？榈娜胪本?。

4.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述物镜?？槁阋韵绿跫剑?.05≤d1/d≤0.1；950≤(d+a)*r(d)≤1500，在此：d1是物镜?？榈娜胪本?，d是物镜?？榧觳獗甓ǖ墓ぷ骶嗬?，a为平凸正透镜l2靠近物面侧的透镜面到入瞳的距离，r(d)为物镜?？槔砺壑行姆直媛?。

5.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述中继?？橥夤壑本段?.0mm-10.0mm。

6.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述硬管棒镜光学系统g1包括沿光线入射方向自左向右依次设置的前镜组a、光阑和后镜组b；前镜组a与后镜组b为对称结构；所述前镜组a包括沿光线入射方向自左向右依次设置的平凸棒镜l10、双凸正透镜l11、由平凸正透镜l12和平凹负透镜l13密接而成的胶合组，所述后镜组b包括沿光线入射方向自左向右依次设置的由平凹负透镜l14和平凸正透镜l15密接而成的胶合组，双凸正透镜l16、平凸棒镜l17；其中，所述硬管棒镜光学系统g1满足以下条件式：3≤s1≤3.5；3≤s2≤3.5；1.7≤vd12/vd13≤2.5；im2/ob1＝1，在此：s1是硬管棒镜光学系统g1物面到平凸棒镜l10靠近物面侧的透镜面的长度，s2是平凸棒镜l17靠近像面侧的透镜面到像面的长度，vd12是平凸正透镜l12以d线为基准的阿贝数，vd13是平凹负透镜l13以d线为基准的阿贝数，im2是硬管棒镜光学系统g1所成最大像高，ob1是硬管棒镜光学系统g1的物高。

7.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述目镜-转接镜?？榘ㄑ毓庀呷肷浞较蜃宰笙蛴乙来紊柚玫那熬底閏、光阑和后镜组d；所述前镜组c包括沿光线入射方向自左向右依次设置的双凸正透镜l34、平凸正透镜l35，双凹负透镜l36、双凸正透镜l37、由平凸正透镜l38和平凹负透镜l39密接而成的胶合组，所述后镜组d包括沿光线入射方向自左向右依次设置的由双凹负透镜l40和双凸正透镜l41密接而成的胶合组、平凸正透镜l42；其中，所述目镜-转接镜?？槁阋韵绿跫剑?.7≤f42/fc≤0.8；2.0≤ro34/f34≤2.4；-1.4≤ri36/f36≤-1.1；在此：fc是所述目镜-转接镜?？榈慕咕?，f34是所述双凸正透镜l34的焦距，f36是双凹负透镜l36的焦距，f42是平凸正透镜l42的焦距，ro34是双凸正透镜l34靠近物面侧曲率半径，ri36是双凹负透镜l36靠近像面侧曲率半径。

8.根据权利要求1所述的内窥镜光学系统，其特征在于：所述的内窥镜光学系统所有透镜均采用标准球面。

9.一种如权利要求1-8任一所述的内窥镜光学系统的成像方法，其特征在于，按以下步骤进行：所述物镜?？槌傻南窬屑棠？榻腥巫裨倬烤狄苑瞧叫泄獾男问酵渡渲磷泳的？?，最终成像在传感器上。

技术总结
本发明涉及一种内窥镜光学系统，包括沿光线入射方向自左向右依次设置的物镜?？?、中继?？?、目镜?转接镜?？?，所述中继?？橛扇橛补馨艟倒庋低矴1、G2、G3组成；三组硬管棒镜光学系统具有相同的结构参数。本发明所有透镜均采用标准球面，在保证成像质量优良的情况下，提高了物镜的相对孔径和提供了一种新的内窥镜光学系统的中继?？榘艟倒庋低骋约跋嗥ヅ涞哪烤?转接镜?？楣庋低?，相较于全高清内窥镜系统有着更高的成像分辨率。

技术研发人员：林峰,何旭舟,谢忠鑫,陈威,王康生,林丽瑜,林俊杰,黄淮,罗锐
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27