本申请涉及光学,特别是涉及一种内窥镜成像系统。
背景技术:
1、随着科技的不断进步,内窥镜技术也得到了显著的发展和广泛的应用。这种技术主要用于医学领域,医疗内窥镜是一种微创手术设备,其可以通过小切口进入人体,能够大大减少手术对患者的伤害。其中,肠胃镜和腹腔镜是最常见的两种类型。肠胃镜主要用于检查胃和肠道的病变,而腹腔镜则广泛应用于各种腹腔手术中,如胆囊切除、阑尾切除等。
2、然而,尽管腹腔镜在医学领域中有着广泛的应用,但其设计仍存在一些限制。首先,常规腹腔镜的镜片靠近像面一侧为凸面,进入像面侧侧的光线偏向视野范围下侧,同时像面一侧还需要满足足够的像高导致口径较大,可能会对人体造成较大的创伤,增加患者的疼痛感和恢复时间。其次,常规腹腔镜由多片胶合镜与多片透镜搭配,仅物镜就通常由2-3片镜片胶合而成,把物镜上的成像传输到光阑位置的棒状镜,根据工作长度不同,有1、3、5、7组转像透镜组成,导致光学总长过长。这在一定程度上限制了其在医疗领域的普及和应用。
3、以上局限性不仅增加了操作的复杂性,也延长了手术时间,可能对患者的健康造成额外的风险。因此,实现小口径和短光学总长的内窥镜,是内窥镜技术发展进步的重要方向。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种内窥镜成像系统,可显著减小内窥镜的口径和光学总长。
2、为实现上述目的,本申请提供了如下方案:
3、本申请提供了一种内窥镜成像系统,所述内窥镜成像系统包括:从物侧到像侧方向上依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;
4、所述第一透镜为平凹透镜;所述第二透镜为负透镜,所述第二透镜的一侧为凸面,所述第二透镜的另一侧为平面;所述第一透镜的凹面与所述第二透镜的凸面固定;所述第三透镜设置在所述第二透镜的输出光路上;所述第三透镜为平凸透镜,所述第三透镜靠近所述第二透镜的一侧为平面,所述第三透镜靠近所述第四透镜的一侧为凸面;所述第四透镜设置在所述第三透镜的输出光路上;所述第四透镜为双凸透镜,所述第五透镜为双凹透镜,所述第四透镜一侧的凸面与所述第五透镜一侧的凹面固定。
5、可选地,所述第一透镜的焦距满足-3.8mm≤f1≤-2.5mm,f1为所述第一透镜的焦距;所述第二透镜的焦距满足-1.5mm≤f2≤-1.3mm,f2为所述第二透镜的焦距;所述第三透镜的焦距满足1.1mm≤f3≤1.4mm,f3为所述第三透镜的焦距;所述第四透镜的焦距满足7.0mm≤f4≤7.8mm,f4为所述第四透镜的焦距;所述第五透镜的焦距满足-3.0mm≤f5≤-1.7mm,f5为所述第五透镜的焦距。
6、可选地,所述内窥镜成像系统还包括:孔径光阑;
7、所述孔径光阑位于所述第二透镜与所述第三透镜之间。
8、可选地,所述第一透镜的凹面与所述第二透镜的凸面的口径以及曲率半径均相同,所述第四透镜靠近所述第五透镜的凸面与所述第五透镜靠近所述第四透镜的凹面的口径以及曲率半径均相同。
9、可选地,所述内窥镜成像系统满足:
10、1.3mm≤f≤2.3mm;
11、5.2mm≤ttl≤5.8mm;
12、0.20≤f/ttl≤0.43;
13、其中,f为所述内窥镜成像系统的有效焦距,ttl为所述内窥镜成像系统的光学总长。
14、可选地,所述内窥镜成像系统满足:
15、0.6<imeg/f<0.8;
16、0.18<imeg/ttl<0.30;
17、其中,f为所述内窥镜成像系统的有效焦距,ttl为所述内窥镜成像系统的光学总长,imeg为最大半像高。
18、可选地,所述内窥镜成像系统的近轴工作满足5≤f#≤7,f#为所述内窥镜成像系统的近轴工作。
19、可选地,所述内窥镜成像系统的最大口径满足1.55mm≤smax≤1.67mm,smax为所述内窥镜成像系统的最大口径;所述孔径光阑的孔径满足0.28mm≤sd≤0.41mm,sd为所述孔径光阑的孔径。
20、可选地,所述第一透镜的材料折射率满足1.86≤nd1≤1.92,所述第一透镜的阿贝数满足29≤vd1≤33,nd1为所述第一透镜的折射率,vd1为所述第一透镜的色散系数;
21、所述第二透镜的材料折射率满足1.70≤nd2≤1.76,所述第二透镜的阿贝数满足27≤vd2≤30,nd2为所述第二透镜的折射率,vd2为所述第二透镜的色散系数;
22、所述第三透镜的材料折射率满足1.81≤nd3≤1.85,所述第三透镜的阿贝数满足39≤vd3≤45,nd3为所述第三透镜的折射率,vd3为所述第三透镜的色散系数;
23、所述第四透镜的材料折射率满足1.54≤nd4≤1.59,所述第四透镜的阿贝数满足58≤vd4≤62,nd4为所述第四透镜的折射率,vd4为所述第四透镜的色散系数;
24、所述第五透镜的材料折射率满足1.73≤nd5≤1.78,所述第五透镜的阿贝数满足24≤vd5≤31,nd5为所述第五透镜的折射率,vd5为所述第五透镜的色散系数。
25、可选地,所述第一透镜的凹面与所述第二透镜的凸面采用胶合的方式固定;所述第四透镜一侧的凸面与所述第五透镜一侧的凹面采用胶合的方式固定。
26、根据本申请提供的具体实施例,本申请公开了以下技术效果:
27、本申请提供了一种内窥镜成像系统,从物侧到像侧面方向上依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;设置的镜片片数少,光学总长较小;第一透镜与第二透镜固定,第四透镜与第五透镜固定,用于矫正像差;第五透镜的出光面设置为凹面,使得出射光线通过第五透镜后出射在像侧面的光线偏上,相比于常规腹腔镜出光面设置为凸面,出射的光线偏下呈现在像侧面上的视野范围小,本申请像侧面呈现的视野范围广,从而显著减小了内窥镜的口径和光学总长,为医疗领域提供一种重要的解决方案。
1.一种内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统包括:从物侧到像侧方向上依次设置第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜和第五透镜;
2.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述第一透镜的焦距满足-3.8mm≤f1≤-2.5mm,f1为所述第一透镜的焦距;所述第二透镜的焦距满足-1.5mm≤f2≤-1.3mm,f2为所述第二透镜的焦距;所述第三透镜的焦距满足1.1mm≤f3≤1.4mm,f3为所述第三透镜的焦距;所述第四透镜的焦距满足7.0mm≤f4≤7.8mm,f4为所述第四透镜的焦距;所述第五透镜的焦距满足-3.0mm≤f5≤-1.7mm,f5为所述第五透镜的焦距。
3.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统还包括:孔径光阑;
4.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述第一透镜的凹面与所述第二透镜的凸面的口径以及曲率半径均相同,所述第四透镜靠近所述第五透镜的凸面与所述第五透镜靠近所述第四透镜的凹面的口径以及曲率半径均相同。
5.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统满足:
6.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统满足:
7.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统的近轴工作满足5≤f#≤7,f#为所述内窥镜成像系统的近轴工作。
8.根据权利要求3所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述内窥镜成像系统的最大口径满足1.55mm≤smax≤1.67mm,smax为所述内窥镜成像系统的最大口径;所述孔径光阑的孔径满足0.28mm≤sd≤0.41mm,sd为所述孔径光阑的孔径。
9.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述第一透镜的材料折射率满足1.86≤nd1≤1.92,所述第一透镜的阿贝数满足29≤vd1≤33,nd1为所述第一透镜的折射率,vd1为所述第一透镜的色散系数;
10.根据权利要求1所述的内窥镜成像系统,其特征在于,所述第一透镜的凹面与所述第二透镜的凸面采用胶合的方式固定;所述第四透镜一侧的凸面与所述第五透镜一侧的凹面采用胶合的方式固定。