一种立体内窥镜棒状透镜加工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于硬管内窥镜光学系统加工技术领域，具体涉及一种低成本、高精度硬管内窥镜用的立体内窥镜棒状透镜加工方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示，硬管内窥镜光学系统包含三部分:0BJ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，其作用是增加硬管内窥镜的工作长度，以满足硬管内窥镜工作长度的要求；0CU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。通常，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。
[0003]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。这些转像系统结构与图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。
[0004]现有技术中硬管内窥镜光学转像系统的加工方法存在以下问题或缺点:
[0005](I)图4所示结构是对称结构，Hopkins棒状透镜球面半径小，采用玻璃打孔配盘的方法加工。Hopkins棒状透镜、打孔玻璃与夹具用胶粘接固定后，再进行细磨和抛光。但是这种加工方法存在以下问题:细磨和抛光过程会导致Hopkins棒状透镜定心精度下降，并且很难加工大球面半径的Hopkins棒状透镜。
[0006](2)图5所示结构的透镜片数少，但球面半径大，不论采用玻璃打孔配盘还是磨边定心工艺，加工难度都非常大。
[0007](3)图6所示的Hopkins棒状透镜，其中，d为透镜口径，I为透镜厚度，n、r2为球面半径，通常l/d>4，100>r>3，由于厚度大，用传统的定心磨边工艺加工比较困难。
[0008]现有技术中对于尿道膀胱镜、耳镜、宫腔镜来讲，Hopkins棒状透镜球面半径3mm?15mm左右，加工时偏心比较容易控制。
[0009]现有技术中对于手术机械人用立体内窥镜来讲，工作距380mm?450mm左右，腹腔镜等内窥镜的工作长度一般小于320mm。为了增加立体内窥镜的工作长度，一种办法是增加转像系统的组数，采用5组或7组转像系统，这不仅使光学系统的加工成本增加，还会导致系统光能透过率下降，图像质量变坏。对于立体内窥镜来讲，3组转像系统比较理想，这使得Hopkins棒状透镜球面半径变大，一般大于15_，加工时容易偏心。
【发明内容】
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供一种立体内窥镜棒状透镜加工方法，该预处理方法在上述加工方法前使用，将被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装精确定位后固定，然后将固定的被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装放入现有的加工装置中进行加工，解决了加工时偏心的问题，具有加工定心精度高、成本低的优势，保证加工出表面光洁度高、局部光圈好的高质量Hopkins棒状透镜。
[0011]本发明的立体内窥镜棒状透镜加工方法如下所述:
[0012]步骤1，将棒状透镜定位工装的上表面加工为球面，且加工时满足:该球面的球面半径与被加工棒状透镜的球面半径相同，或者该球面的球面半径小于被加工棒状透镜的球面半径相同；同时在该棒状透镜定位工装的中心位置设置通道，该通道与该棒状透镜定位工装同轴，且该通道的直径与被加工棒状透镜的直径相同；
[0013]步骤2，将位置调节靠模的上表面加工为凹面，且加工时满足:该凹面的口径大于棒状透镜定位工装的口径，凹面的球心位于该棒状透镜定位工装通道的轴线上；
[0014]步骤3，将被加工棒状透镜插入棒状透镜定位工装的通道内，且被加工棒状透镜的一个球面与棒状透镜定位工装上表面的球面构成一个加工球面，被加工棒状透镜的外表面与棒状透镜定位工装的通道口径间隙滑配；然后将被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装构成的加工球面与位置调节靠模上表面的凹面接触配合；
[0015]步骤4，对被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装施加压力，使得被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装均与位置调节靠模抵触；然后利用棒状透镜固定顶丝固定被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装，完成被加工棒状透镜加工的预处理；将固定好的被加工棒状透镜和棒状透镜定位工装利用现有抛光工具进行加工。
[0016]效果较好的，采用金属材料加工棒状透镜定位工装。
[0017]有益效果为:
[0018](I)本发明可以加工球面半径大的棒状透镜，如球面半径在10mm?20mm之间，并且定心精度高，与采用磨边定心加工工艺相比，偏心小、节省玻璃材料、表面光洁度高、成本低，适合快速、大批量加工。具体为:棒状透镜定位工装与棒状透镜采用顶丝固定，调整方便；棒状透镜定位工装，棒状透镜定位工装与棒状透镜调整时，采用位置调节靠模的凹面定位，定位精度高，解决了偏心的问题，且抛光加工时间短，加工成本低。
[0019](2)本发明的棒状透镜定位工装，采用金属材料加工，透镜抛光前不再需要细磨，而传统的加工方法需要将打孔的配盘玻璃与棒状透镜一起细磨后才能抛光，透镜偏心小。
【附图说明】
[0020]图1?图5为硬管内窥镜光学系统结构及转像系统结构示意图；[0021 ]图6为Hopkins棒状透镜结构示意图；
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