一种内窥镜用摄像适配器光学系统的制作方法
【专利摘要】本发明是有关于一种内窥镜用摄像适配器光学系统，包括：主光轴位于同一直线上的第一镜片、第二镜片、第三镜片、第四镜片、第五镜片及第六镜片；其中，第一镜片与第六镜片为窗片，设置于光学系统的两端；第二镜片与第五镜片为弯月透镜，设置于第一镜片与第六镜片之间，并且其凹面分别朝向第一镜片与第六镜片；第三镜片与第四镜片为双胶合镜片，设置于第二镜片与第五镜片之间；所述双胶合镜片是由双凸透镜与双凹透镜胶合而成，且第三镜片的双凸透镜与第四镜片的双凸透镜分别朝向第二镜片与第五镜片，而第三镜片的双凹透镜与第四镜片的双凹透镜相对。本发明的光学系统能够显著提高内窥镜用摄像适配器的分辨率，可适用于像素两百万以上的高清摄像头。
【专利说明】一种内窥镜用摄像适配器光学系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及内窥镜用摄像适配器，特别是涉及一种可配合像素两百万以上的高 清摄像头（CCD/CM0S)使用的内窥镜用摄像适配器光学系统。
【背景技术】
[0002] 目前，内窥镜已经被广泛应用于医疗手术中，手术人员借助细长的内窥镜，可以观 察到人体体腔内病灶的详细情况，从而完成手术。
[0003] 硬性内窥镜一般主要由三部分组成：一是内部装有物镜光学系统的细长型内窥 镜，其插入人体内探测病变；二是摄像适配器，连接内窥镜与后端摄像头，将内窥镜探测到 的图像传递到后端摄像头；三是摄像头，获取被摄图像，将光信号转变为电信号，传送至显 示器，便于观测。
[0004] 近年来，随着摄像分辨率的显著提升，硬性内窥镜已经开始使用一百万像素以上 的高清摄像头，因此，要求内窥镜用摄像适配器光学系统在保证视场和景深的基础上，还要 具有高分辨率成像质量，以便实现内窥镜与摄像头之间图像信号的高保真传输。同时，还要 求内窥镜用摄像适配器结构紧凑，适合手持，操作方便。
[0005] 在中国专利02216947. 4中提出了一种包括五片镜片的内窥摄像系统光学镜头组 件，这种光学镜头组件克服了常用的三片镜片式镜头笨重、畸变严重等缺陷，其分辨率为 1001p/mm，适用于80万像素的CXD摄像头。但是这种内窥摄像系统光学镜头组件不能满足 一百万像素以上的高清摄像头的需求，在摄像过程中会造成图像失真。
[0006] 在中国专利200420020588. 9中提出了一种变焦CXD适配器，这种适配器可以调节 焦距，改变图像放大率，但是在专利中并未阐述其所能达到的分辨率和成像质量。这种适配 器包括九片镜片（其中两片为窗片），分为调焦组镜头和固定组镜头，通过镜筒上的直型槽 孔和螺旋槽孔以及导向杆实现镜头组前后移动。由于这种适配器镜筒的双层筒壁上都设有 槽孔，在长期使用过程中很容易由于磨损而出现松动和密封不严等问题，从而影响内窥镜 适配器正常的手术器械消毒程序。另外，这种适配器结构尺寸增大，增加了仪器生产加工 的成本。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种新型结构的内窥镜用 摄像适配器光学系统，所要解决的技术问题是使其能够显著提高内窥镜用摄像适配器的分 辨率，从而可适用于像素两百万以上的内窥镜高清摄像头。
[0008] 本发明的另一目的在于，克服现有技术存在的缺陷，而提供一种新型结构的内窥 镜用摄像适配器光学系统，所要解决的技术问题是使其可以提升内窥镜用摄像适配器的耐 磨损和抗化学腐蚀特性，并且结构紧凑、成本低。
[0009] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出 的一种内窥镜用摄像适配器光学系统，其包括：主光轴位于同一直线上的第二镜片、第三镜 片、第四镜片及第五镜片；其中，所述第二镜片与所述第五镜片为弯月透镜，分别设置于所 述光学系统的两端，并且其凹面分别朝向所述光学系统的外侧；所述第三镜片与所述第四 镜片为双胶合镜片，设置于所述第二镜片与所述第五镜片之间；所述双胶合镜片是由双凸 透镜与双凹透镜胶合而成，且所述第三镜片的所述双凸透镜与所述第四镜片的所述双凸透 镜分别朝向所述第二镜片与所述第五镜片，而所述第三镜片的所述双凹透镜与所述第四镜 片的所述双凹透镜相对。
[0010] 本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0011] 前述的内窥镜用摄像适配器光学系统，还包括：第一镜片及第六镜片，所述第一镜 片与所述第六镜片为窗片，分别设置于所述第二镜片与所述第五镜片的外侧，且所述第二 镜片与所述第五镜片的凹面分别朝向所述第一镜片与所述第六镜片。
[0012] 前述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其中所述光学系统的总长度为53. 5_，焦 距为30mm，视场角为12. 4°，分辨率为1801p/mm。
[0013] 前述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其中所述光学系统的主要技术参数如下：
[0014]
【权利要求】
1. 一种内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其包括：主光轴位于同一直线上的 第二镜片、第三镜片、第四镜片及第五镜片；其中，所述第二镜片与所述第五镜片为弯月透 镜，分别设置于所述光学系统的两端，并且其凹面分别朝向所述光学系统的外侧；所述第三 镜片与所述第四镜片为双胶合镜片，设置于所述第二镜片与所述第五镜片之间；所述双胶 合镜片是由双凸透镜与双凹透镜胶合而成，且所述第三镜片的所述双凸透镜与所述第四镜 片的所述双凸透镜分别朝向所述第二镜片与所述第五镜片，而所述第三镜片的所述双凹透 镜与所述第四镜片的所述双凹透镜相对。
2. 根据权利要求1所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其还包括:第一镜片 及第六镜片，所述第一镜片与所述第六镜片为窗片，分别设置于所述第二镜片与所述第五镜片 的外侧，且所述第二镜片与所述第五镜片的凹面分别朝向所述第一镜片与所述第六镜片。
3. 根据权利要求2所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述光学系 统的总长度为53. 5mm，焦距为30mm，视场角为12. 4°，分辨率为1801p/mm。
4. 根据权利要求3所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述光学系 统的主要技术参数如下：
其中，R为曲率半径，Rl与R2分别为所述第一镜片两面的曲率半径，R3与R4分别为所 述第二镜片两面的曲率半径，R5、R6及R7分别为所述第三镜片的所述双凸透镜的非胶合面 的曲率半径、所述第三镜片的所述双凸透镜与所述双凹透镜的胶合面的曲率半径以及所述 第三镜片的所述双凹透镜的非胶合面的曲率半径，R8、R9及RlO分别为所述第四镜片的所 述双凹透镜的非胶合面的曲率半径、所述第四镜片的所述双凹透镜与所述双凸透镜的胶合 面的曲率半径以及所述第四镜片的所述双凸透镜的非胶合面的曲率半径，Rll与R12分别 为所述第五镜片两面的曲率半径，R13与R14分别为所述第六镜片两面的曲率半径； T为镜片厚度，Tl为所述第一镜片的厚度，T2为所述第二镜片的厚度，T3a为所述第三 镜片的所述双凸透镜的厚度，T3b为所述第三镜片的所述双凹透镜的厚度，T4a为所述第四 镜片的所述双凹透镜的厚度，T4b为所述第四镜片的所述双凸透镜的厚度，T5为所述第五 镜片的厚度，T6为所述第六镜片的厚度； D为镜片之间的间隔距离，Dl为所述第一镜片与所述第二镜片之间的间隔距离，D2为 所述第二镜片与所述第三镜片之间的间隔距离，D3为所述第三镜片与所述第四镜片之间的 间隔距离，D4为所述第四镜片与所述第五镜片之间的间隔距离，D5为所述第五镜片与所述 第六镜片之间的间隔距离。
5. 根据权利要求2所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述第一镜 片与所述第六镜片为光学蓝宝石窗片。
6. 根据权利要求1所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述双凹透 镜为折射率1. 6,色散率35的火石玻璃透镜。
7. 根据权利要求1所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述第二镜 片的所述弯月透镜与所述第三镜片的所述双凸透镜为折射率1. 75,色散率45的含有镧系 的冕牌玻璃透镜。
8. 根据权利要求1所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述第二镜 片、所述第三镜片的所述双凸透镜、所述第四镜片的所述双凸透镜及所述第五镜片的折射 率及色散率比所述第三镜片及所述第四镜片的所述双凹透镜的折射率及色散率高。
9. 根据权利要求8所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征在于其中所述第二镜 片与所述第五镜片的折射率及色散率相同，所述第三镜片的所述双凸透镜与所述第四镜片 的所述双凸透镜的折射率及色散率相同；或者 所述第五镜片的折射率比所述第二镜片的折射率高，所述第四镜片的所述双凸透镜的 折射率比所述第三镜片的所述双凸透镜的折射率高。
10. 根据权利要求1至9中任一权利要求所述的内窥镜用摄像适配器光学系统，其特征 在于其中所述第二镜片与所述第三镜片之间通过第一隔圈间隔，设置于第一套筒内，所述 第四镜片与所述第五镜片之间通过第二隔圈间隔，设置于第二套筒内；所述第一套筒设置 于所述第二套筒内，且其一端紧靠所述第四镜片，另一端被压圈压紧。
【文档编号】G02B1/00GK104345429SQ201410184450
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年5月4日 优先权日:2014年5月4日
【发明者】苏佳妮, 齐月静, 刘广义, 周翊, 王宇, 彭卓君 申请人:中国科学院光电研究院