用于内窥镜的棒透镜系统和具有这种棒透镜系统的内窥镜的制作方法

本发明涉及一种用于内窥镜的棒透镜系统，其中所述棒透镜系统具有至少一个反转级，以便将位于远端中间图像平面中的中间图像成像到近端中间图像平面内，其中每个反转级具有至少一个棒透镜并且将中间图像成像到下一中间图像平面内。另外，其涉及一种具有这种棒透镜系统的内窥镜。

背景技术：

所述棒透镜系统用于内窥镜中以借助于内窥镜将待观察的目标物的位于远端中间图像平面中的中间图像成像到近端中间图像平面内并且因而中继传送所述中间图像。

通常，这样的棒透镜系统具有位于对称的反转级中的重复的棒透镜，以便保持总体系统的成本较低。相同的棒透镜被安装在相反方向上。这导致问题即，能够仅在很困难的情况下校正由所述棒透镜系统所导致的纵向色像差。

技术实现要素：

从这点出发，本发明的目的在于提供一种用于内窥镜的棒透镜系统，其减少了开始处提及的问题并且尽可能完全地克服它们。此外，将要提供具有这种棒透镜系统的内窥镜。

根据本发明，通过将所述棒透镜系统形成为一种不对称棒透镜系统并且通过将至少一个反转级形成为不对称反转级，则在开始处所提及类型的棒透镜系统中实现了所述目的。由此可以提供棒透镜中的若干镜片和几何结构(半径和厚度)，由此则有可能更好地校正所述纵向色像差。

能够提供一个接一个布置的若干反转级。

每个反转级被优选地形成以使得其将中间图像成像到下一个中间图像平面内。如果提供了一个接一个布置的若干反转级，则这些反转级优选地被布置以使得：一个反转级的下一个中间图像平面是与随后的反转级将中间图像成像到这个随后的反转级的下一个中间图像平面内所始于的中间图像平面相一致的。

特别地，所述棒透镜系统的所述反转级、或多个反转级被布置成使得：最接近于所述远端中间图像平面的所述反转级将所述中间图像成像到下一个中间图像平面内所始于的中间图像平面是与所述远端中间图像平面相一致的。另外，最接近于所述近端中间图像平面的所述反转级的下一个中间图像平面能够与所述近端中间图像平面相一致。

每个反转级优选地将所述中间图像以反转或上下颠倒的方式投射或成像到下一个中间图像平面内。然而，恰好正常直立的投影也是可能的。

在根据本发明的棒透镜系统中，两个反转级能够被形成为不对称反转级。特别地，所有反转级能够被形成为不对称反转级。

此外，最接近于所述远端中间图像平面的第一反转级能够具有大于1的放大因数。此外，最接近于所述第一反转级的第二反转级能够具有小于1的放大因数。特别地，所述第一反转级和第二反转级能够一起具有放大因数1。

此外，所述反转级之一能够具有弯曲的边界表面，所述弯曲的边界表面朝向所述中间图像平面之一并且是以非球面状方式弯曲的。所述非球面弯曲可以具有旋转对称性。然而，所述非球面弯曲也可能不具有旋转对称性，而且在两个主截面中不同地弯曲的。

优选地，每个反转系统的至少一个棒透镜具有至少一个弯曲的(例如，球面方式或非球面方式弯曲的)材料边界表面。

在根据本发明的棒透镜系统中，反转级能够各自具有至少两个棒透镜，其中每个反转级具有两种不同的棒透镜类型。一种棒透镜类型具体地意思是，相同类型的棒透镜是相同地形成的。它们因而具有相同材料，相同尺寸和材料边界表面的相同曲率。在反转系统中，它们能够被布置在彼此相同的方向上或在彼此相反方向上。

此外，在根据本发明的棒透镜系统中，能够设置三个反转级，其中所有反转级均具有第一类型的第一棒透镜，所述反转级中的两个反转级具有第二类型的第二棒透镜并且第三反转级具有第三类型的第三棒透镜。所述第一、第二和第三类型的棒透镜是不同的。因而，对于纵向色像差的良好校正是可能的。

此外，所述棒透镜中的至少一个棒透镜能够由至少两个构件构造成。特别地，其能够被形成为贴合式部件。此外，所述至少一个棒透镜可能被整件地形成。

在根据本发明的棒透镜系统中，两个反转级能够被彼此对称地形成。

根据本发明的棒透镜特别地被设置用于刚性内窥镜或具有刚性内窥镜轴的内窥镜。

所述反转系统的棒透镜能够具有在从1至6.5mm范围中的直径并且具体地在从1.7至5mm的范围中。反转级的长度能够在从30至120mm的范围中。特别地，在从40至80mm的范围中的长度或60mm的长度是优选的。

所述棒透镜系统的反转级的数目可以在从一至十一、或二至十一个反转级的范围中。奇数个反转级是优选的。特别地，一个、三个、五个、七个、九个以及十一个反转级因而是可能的。自然地，也可能提供偶数个反转级。

所述棒透镜系统能够特别地具有在从0.5至2的范围中的放大因数。较大或较小值是同样可能的。

所述棒透镜能够由不同材料形成。特别地，单独的棒透镜甚至能够由两种不同材料形成。玻璃和塑料材料是特别优选的。因而良好的色像差校正是可能的。

所述棒透镜系统能够形成为使得在投射期间，主射线在近端中间图像平面中发散。这导致出射光瞳沿着所述棒透镜系统的光轴的较大距离。替代地，主射线有可能会聚，这导致出射光瞳的更小距离。对于例如被设置用于从所述近端中间图像平面捕获所述中间图像的摄像机系统的更好调适因而是可能的。

在所述棒透镜中一个或更多个非球面材料边界表面的使用可特别地被运用来减少总体光学系统的渐晕/晕影(vignetting)和/或减少总体系统的非球面像差。减少的渐晕导致更大的边缘亮度并且非球面像差的减少导致更大的边缘清晰度/锐度。

借助于根据本发明的棒透镜系统，像场弯曲可以被校正，这导致具有更大均匀性的图像表壳(image shell)，由此实现了在投射期间的更大边缘清晰度。另外，像散能够被校正，由此继而在投射期间所述边缘清晰度能够被改善。

至少一个反转级和/或多个反转级的棒透镜优选地具有共同光轴。

此外，提供了根据本发明具有棒透镜系统的内窥镜(包括根据本发明的棒透镜系统的发展)。所述内窥镜能够具有布置在所述棒透镜前方的物镜。特别地，所述物镜形成为使得其将待成像物体成像到所述远端中间图像平面内。

另外，所述内窥镜能够具有光学单元，诸如，例如布置在所述棒透镜系统后方的目镜。

根据本发明的内裤金能够具有本领域普通技术人员已知的对于所述内窥镜的操作而言必需的另外的特征。

特别地，所述内窥镜能够被形成为具有刚性轴的内窥镜，其中布置有根据本发明的棒透镜系统。

应理解到，上述特征和下面将要另外解释的那些特征可以不仅用于所陈述的组合中而且也用于其它组合或单独使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明在下文中参考附图以举例方式以甚至更细节方式加以解释，附图也披露了本发明必要的特征。附图中示出了：

图1是在内窥镜2中的根据本发明的棒透镜系统1的示意性图示；

图2是图1的内窥镜2的总体光学系统的示意性图示；以及

图3是第三反转系统12的棒透镜21的放大视图。

具体实施方式

在图1中所示的实施例中，根据本发明的棒透镜系统1被图示在示意性表示的内窥镜2中，其中所述棒透镜系统1被布置在所述内窥镜2的刚性轴3中。

此外，在所述轴3中，示意性表示的物镜4被布置，其将位于所述轴3的远端端部5前方的目标物6成像到第一中间图像平面7内，所述第一中间图像平面7也能够被称为远端中间图像平面7(图2)。此外，所述内窥镜2包括主部分8，其中可以布置另外的光学器件，诸如，例如示意性表示的目镜9。

根据本发明的棒透镜系统1具有第一反转级10、第二反转级11、和第三反转级12，它们一个接一个布置并且各自将中间图像投射到下一个中间图像平面内。所述第一反转级10因而将位于所述第一中间图像平面7中的所述中间图像投射到第二中间图像平面13内。所述第二反转系统11将位于所述第二中间图像平面13中的所述中间图像投射到第三中间图像平面14内。所述第三反转系统12将所述中间图像从第三中间图像平面14投射到第四中间图像平面15内，所述第四中间图像平面15也能够被称为近端中间图像平面15。所述三个反转系统10至12因而被一个接一个布置，从而使得位于所述远端中间图像平面7中的中间图像被投射(在每种情况下经由下一个中间图像平面13和14)到所述近端中间图像平面15内。因为每个反转级10至12在投射中间图像期间产生了反转的中间图像并且提供了奇数个反转级10至12，则位于所述远端中间图像平面7中的目标物6的中间图像被投射到所述近端中间图像平面15内作为反转的中间图像。所述棒透镜系统1因而也能够被称为反转系统1。

所述目镜9被布置在所述棒透镜系统1之后，且结果是用户能够借助于目镜9感知到被投射进入到所述近端中间图像平面15内的中间图像。自然地，作为目镜9的替代，也可能提供其他光学器件，例如，用来借助于摄像机(未示出)捕获位于所述近端中间图像平面15内的中间图像，并且将其经由显示系统(未示出)呈现。

所述棒透镜系统1被形成为不对称棒透镜系统1。另外，在本文所描述的实施例示例中，所有三个反转级10至12也是各自不对称地形成的。

由于棒透镜系统1的不对称构造，例如，所述纵向色像差能够比在对称棒透镜系统中的情况下更好地被校正。

此外，所述泵透镜系统1能够被设计成使得实现在所述近端中间图像平面15中的所需图像大小。

沿着所述棒透镜系统1光轴OA的所述出射光瞳的远心特性或位置也可以被调整。

因为所述棒透镜系统1能够比常规棒透镜系统更好地受校正，例如，对于物镜4和/或目镜9的校正的支出可能证明为较小。因而，特别地，由于不对称的棒透镜系统，整个成像系统的扭曲被改善。

对于每个反转级10至12而言，通过在每种情况下提供两个棒透镜16、17；18、19和20、21，它们是不同的或并非相同类型的，则实现了反转级10至12的不对称构造。特别地，在所描述的棒透镜系统中，提供了不同地形成的棒透镜，它们可被称为类型A、类型B、类型C。相同类型的棒透镜被表征为它们的光学参数是相同的。这意思是它们具有相同材料、尺寸、边界表面的曲率。因而，棒透镜16、19和20是类型A，其中棒透镜16和20具有相同取向(因而均被布置在相同方向上)并且棒透镜19被布置成相对于棒透镜16和20旋转180°(因而被布置在相反方向上)。棒透镜17和18是类型B并且被布置成相对于彼此旋转180°。棒透镜21是类型C。

棒透镜系统1因而具有下列的棒透镜顺序：A-B-B-A-A-C。

第一反转级1具有大于1的放大因数并且所述第二反转级11具有小于1的放大因数。所述第一反转级10和所述第二反转级11的组合一起具有比例1的放大因数，结果是位于所述第一中间图像平面7中的中间图像被投射到所述第三中间图像平面14中作为1:1投影。所述第一反转级10和所述第二反转级11彼此对称地布置(相对于所述第二中间图像平面13)。

所述第三反转级12能够具有例如在0.7-1.3的范围中的放大因数。

所述反转级10至12的图示是完全示意性的。实际上，单独的棒透镜16至21的边界表面是优选地弯曲的。在本文所描述的实施例中，棒透镜16至20各自被形成为两件，其中所述两件是由不同材料所形成的。棒透镜21被形成为三件并且能够具有两种或甚至三种不同材料。

特别优选的是将朝向所述近端中间图像平面15的边界表面22形成为非球面表面。所述非球面表面能够旋转地对称或也能够不具有旋转对称性。特别地，其能够在两个主截面中具有两个不同曲率。

正如从图3中的放大示意性图示可见的，所述棒透镜21的所有边界表面或材料边界表面22、23、24和25被形成为弯曲的。