硬管內(nèi)窺鏡物鏡的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于硬管內(nèi)窺鏡【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硬管內(nèi)窺鏡物鏡。本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡沿光線傳播方向自前而后依次包括平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡、平凸透鏡和后續(xù)膠合透鏡；所述平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡和平凸透鏡三者膠合為一體。本發(fā)明解決了現(xiàn)有醫(yī)用硬管內(nèi)窺鏡物鏡采用分立式半五角棱鏡作為轉(zhuǎn)向棱鏡，光能透過(guò)率低、圖像對(duì)比度差，裝校困難的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用相膠合的三塊棱鏡作為轉(zhuǎn)向棱鏡，轉(zhuǎn)向棱鏡內(nèi)鍍高反射率的銀膜或多層介質(zhì)膜，顯著提高了系統(tǒng)光能透過(guò)率；轉(zhuǎn)向棱鏡和平凸透鏡設(shè)有光闌，有效改善了圖像對(duì)比度和分辨率；且裝配時(shí)不需要調(diào)整棱鏡位置和角度，裝配工藝性好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】硬管內(nèi)窺鏡物鏡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于硬管內(nèi)窺鏡【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種硬管內(nèi)窺鏡物鏡。
【背景技術(shù)】
[0002]用于工業(yè)領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和微創(chuàng)手術(shù)立體內(nèi)窺鏡領(lǐng)域的硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)包括圖1所示三部分:硬管內(nèi)窺鏡物鏡、硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)和硬管內(nèi)窺鏡目鏡。其中，硬管內(nèi)窺鏡物鏡對(duì)物成倒像；硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)對(duì)物鏡所成的像重新1:1成像，經(jīng)多次重新聚焦和轉(zhuǎn)像之后最終在硬管內(nèi)窺鏡目鏡物方焦面上成正立的實(shí)像，使硬管內(nèi)窺鏡的光學(xué)長(zhǎng)度滿(mǎn)足硬管內(nèi)窺鏡工作長(zhǎng)度要求；觀察者通過(guò)硬管內(nèi)窺鏡目鏡觀察正立實(shí)像。
[0003]硬管內(nèi)窺鏡有觀察方向和內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)光軸方向相同的直視內(nèi)窺鏡，通常稱(chēng)為視像角0°的內(nèi)窺鏡，還有觀察方向和內(nèi)窺鏡工作長(zhǎng)度方向成一定角度的斜視硬管內(nèi)窺鏡，如視向角12°、30°、45°、70°、90°的硬管內(nèi)窺鏡。腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)時(shí)通常使用視向角12°的硬管內(nèi)窺鏡，用于手術(shù)機(jī)器人的微創(chuàng)手術(shù)立體內(nèi)窺鏡視向角通常為30°。為了改變內(nèi)窺鏡的觀察方向，硬管內(nèi)窺鏡物鏡中設(shè)有用于改變光線傳播方向的轉(zhuǎn)向棱鏡。
[0004]圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中硬管內(nèi)窺鏡物鏡結(jié)構(gòu)示意圖，其沿光線傳播方向依次包括保護(hù)鏡片、平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡、平凸透鏡和后續(xù)膠合透鏡。其中，所述轉(zhuǎn)向棱鏡作為分立元件，采用一塊完整的半五角棱鏡，通過(guò)棱鏡鏡托加以定位。采用分立式半五角棱鏡作為轉(zhuǎn)向棱鏡的不足體現(xiàn)在以下方面:棱鏡鏡托占據(jù)空間大，由于硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)通道直徑僅在I?IOmm左右，機(jī)械加工精度很難保證內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)所要求的位置精度和角度精度；由于轉(zhuǎn)向棱鏡的兩個(gè)鍍有反射膜的表面裸露在空氣中，不能鍍高反射率的銀膜，導(dǎo)致棱鏡光能透過(guò)率低；裝配和調(diào)整轉(zhuǎn)向棱鏡時(shí)容易劃傷轉(zhuǎn)向棱鏡的兩個(gè)鍍有反射膜的表面，進(jìn)一步降低光能透過(guò)率；轉(zhuǎn)向棱鏡的半五角棱鏡結(jié)構(gòu)無(wú)法在棱鏡內(nèi)鍍光闌，易導(dǎo)致鬼像，降低圖像對(duì)比度；由于平凹透鏡和轉(zhuǎn)向棱鏡分立設(shè)置，密封時(shí)密封膠容易流到轉(zhuǎn)向棱鏡通光表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題為:現(xiàn)有醫(yī)用硬管內(nèi)窺鏡物鏡采用分立式半五角棱鏡作為轉(zhuǎn)向棱鏡，光能透過(guò)率低、圖像對(duì)比度差，裝校困難。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下所述:
[0007]一種硬管內(nèi)窺鏡物鏡，沿光線傳播方向自前而后依次包括平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡、平凸透鏡和后續(xù)膠合透鏡；所述平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡和平凸透鏡三者膠合為一體。
[0008]作為優(yōu)選方案:所述轉(zhuǎn)向棱鏡包括沿光線傳播方向自前而后相膠合的第一棱鏡、第二棱鏡和第三棱鏡，第二棱鏡的前表面和后表面，即第二棱鏡與第一棱鏡的膠合面和第二棱鏡與第三棱鏡的膠合面，分別鍍有內(nèi)反射膜，使光線傳播滿(mǎn)足以下條件:通過(guò)平凹透鏡的光線以垂直于第一棱鏡前表面的方向入射轉(zhuǎn)向棱鏡；光線沿直線穿過(guò)第一棱鏡、第一棱鏡與第二棱鏡的膠合面和第二棱鏡，被第二棱鏡與第三棱鏡膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡與第一棱鏡的膠合面，繼而被第二棱鏡與第一棱鏡膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡與平凸透鏡的膠合面，且平凸透鏡入射光線方向與平凸透鏡光軸方向重合。
[0009]作為優(yōu)選方案:所述第二棱鏡與第一棱鏡膠合面的內(nèi)反射膜、第二棱鏡與第三棱鏡膠合面的內(nèi)反射膜采用銀反射膜或其他高反射率的多層介質(zhì)膜。
[0010]作為優(yōu)選方案:第二棱鏡與第一棱鏡膠合面的內(nèi)反射膜設(shè)有能透光的狹縫或小孔。
[0011]作為優(yōu)選方案:轉(zhuǎn)向棱鏡的入射光線與轉(zhuǎn)向棱鏡的出射光線方向角度變化范圍為
10。?40°。
[0012]作為優(yōu)選方案:所述平凹透鏡的數(shù)量為I片或2片。
[0013]作為優(yōu)選方案:所述平凸透鏡與轉(zhuǎn)向棱鏡的膠合面鍍有中心透光、邊緣不透光的小孔光闌。
[0014]作為優(yōu)選方案:平凹透鏡前設(shè)有保護(hù)玻璃。
[0015]作為優(yōu)選方案:轉(zhuǎn)向棱鏡的整個(gè)外表面鍍有增透膜。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017](I)本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，轉(zhuǎn)向棱鏡采用三塊棱鏡膠合而成，轉(zhuǎn)向棱鏡內(nèi)鍍高反射率的銀膜或多層介質(zhì)膜，顯著提高系統(tǒng)光能透過(guò)率；
[0018](2)本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，轉(zhuǎn)向棱鏡和平凸透鏡設(shè)有光闌，能夠有效消除系統(tǒng)雜散光和鬼像，提高圖像對(duì)比度和分辨率；
[0019](3)本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，平凹透鏡、轉(zhuǎn)向棱鏡和平凸透鏡三者膠合為一體，以平凸透鏡的光軸為基準(zhǔn)磨外圓，形成一個(gè)配合用圓柱面，其膠合件外圓的圓柱面尺寸與鏡管實(shí)現(xiàn)小間隙滑配，提高了密封防水的可靠性、耐高溫滅菌耐性；此外，三者膠合為一體的設(shè)計(jì)不需再使用棱鏡鏡托固定轉(zhuǎn)向棱鏡，轉(zhuǎn)向棱鏡位置精度在光學(xué)加工過(guò)程中保證，裝配時(shí)不需要調(diào)整棱鏡位置和角度，裝配工藝性好；
[0020](4)本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，裝配簡(jiǎn)單、調(diào)整便捷，極大提高了產(chǎn)品圖像質(zhì)量和技術(shù)附加值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)示意圖；
[0022]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用整塊半五角棱鏡作為分立式轉(zhuǎn)向棱鏡的硬管內(nèi)窺鏡物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4 (a)為轉(zhuǎn)向棱鏡組件分解示意圖；
[0025]圖4 (b)為光線在轉(zhuǎn)向棱鏡的第二棱鏡中的傳播示意圖；
[0026]圖4 (C)為轉(zhuǎn)向棱鏡光闌示意圖；
[0027]圖5 Ca)為平凸透鏡主視圖；
[0028]圖5 (b)為平凸透鏡左視圖。
[0029]圖中，1-平凹透鏡，2-轉(zhuǎn)向棱鏡，3-平凸透鏡，4-第一后續(xù)膠合透鏡，5-第二后續(xù)膠合透鏡，21-第一棱鏡，22-第二棱鏡，23-第三棱鏡?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的硬管內(nèi)窺鏡物鏡進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]如圖3所示，本實(shí)施例的硬管內(nèi)窺鏡物鏡沿光線傳播方向自前而后依次包括平凹透鏡1、轉(zhuǎn)向棱鏡2、平凸透鏡3和一組或兩組后續(xù)膠合透鏡，平凹透鏡1、轉(zhuǎn)向棱鏡2和平凸透鏡3三者膠合為一體。
[0033]所述平凹透鏡I通過(guò)其負(fù)光焦度，達(dá)到加大視場(chǎng)角、后工作距和提高邊緣視場(chǎng)光能的效果。平凹透鏡I的數(shù)量可以為I片或2片:1片平凹透鏡I適用于小視場(chǎng)角光學(xué)系統(tǒng)；沿光路方向前后排列的2片平凹透鏡I適用于大視場(chǎng)光學(xué)系統(tǒng)。
[0034]如圖4所示，所述轉(zhuǎn)向棱鏡2包括沿光線傳播方向自前而后相膠合的第一棱鏡21、第二棱鏡22和第三棱鏡23，第二棱鏡22的前表面和后表面，即第二棱鏡22與第一棱鏡21的膠合面和第二棱鏡22與第三棱鏡23的膠合面，分別鍍有內(nèi)反射膜，使光線傳播滿(mǎn)足以下條件:通過(guò)平凹透鏡I的光線以垂直于第一棱鏡21前表面的方向入射轉(zhuǎn)向棱鏡2 ;光線沿直線穿過(guò)第一棱鏡21、第一棱鏡21與第二棱鏡22的膠合面和第二棱鏡22，被第二棱鏡22與第三棱鏡23膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡22與第一棱鏡21的膠合面，繼而被第二棱鏡22與第一棱鏡21膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡22與平凸透鏡3的膠合面，且平凸透鏡3入射光線方向與平凸透鏡3光軸方向重合。轉(zhuǎn)向棱鏡2的入射光線，即第一棱鏡21的入射光線，與轉(zhuǎn)向棱鏡2的出射光線，即第二棱鏡22射入平凸透鏡3的出射光線，方向角度變化范圍可以為10°?40°。
[0035]所述第二棱鏡22與第一棱鏡21膠合面的內(nèi)反射膜、第二棱鏡22與第三棱鏡23膠合面的內(nèi)反射膜可以采用反射率高達(dá)99%的銀反射膜，也可以采用其他高反射率的多層介質(zhì)膜。其中，第二棱鏡22與第一棱鏡21膠合面的內(nèi)反射膜設(shè)有圖4所示能透光的狹縫或小孔，起到光闌的作用，消除像面處的雜散光，提高圖像分辨率和圖像對(duì)比度。通常銀反射膜裸露在空氣中會(huì)被氧化，反射率下降，是無(wú)法使用的，本實(shí)施例的轉(zhuǎn)向棱鏡2將鍍膜面密封在膠合面中，既可以防止氧化，又可以防止在裝配過(guò)程中劃傷內(nèi)反射膜，能夠大幅度提高內(nèi)窺鏡的光能透過(guò)率。
[0036]如圖5所示，所述平凸透鏡3與轉(zhuǎn)向棱鏡2的膠合面鍍有中心透光、邊緣不透光的小孔光闌，進(jìn)一步吸收第二棱鏡22出射光線的雜散光，提高圖像分辨率和對(duì)比度。
[0037]實(shí)施例2
[0038]本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:在平凹透鏡I前，還設(shè)有保護(hù)玻璃。本實(shí)施例中，采用經(jīng)拋光的藍(lán)寶石平板作為保護(hù)玻璃。
[0039]實(shí)施例3
[0040]本實(shí)施例與上述兩個(gè)實(shí)施例的區(qū)別在于:轉(zhuǎn)向棱鏡2的整個(gè)外表面鍍有增透膜。
【權(quán)利要求】
1.一種硬管內(nèi)窺鏡物鏡，沿光線傳播方向自前而后依次包括平凹透鏡(I)、轉(zhuǎn)向棱鏡(2)、平凸透鏡(3)和后續(xù)膠合透鏡，其特征在于:所述平凹透鏡(I)、轉(zhuǎn)向棱鏡(2)和平凸透鏡(3)三者膠合為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向棱鏡(2)包括沿光線傳播方向自前而后相膠合的第一棱鏡(21)、第二棱鏡(22)和第三棱鏡(23),第二棱鏡(22)的前表面和后表面，即第二棱鏡(22)與第一棱鏡(21)的膠合面和第二棱鏡(22)與第三棱鏡(23)的膠合面，分別鍍有內(nèi)反射膜，使光線傳播滿(mǎn)足以下條件:通過(guò)平凹透鏡(I)的光線以垂直于第一棱鏡(21)前表面的方向入射轉(zhuǎn)向棱鏡(2);光線沿直線穿過(guò)第一棱鏡(21)、第一棱鏡(21)與第二棱鏡(22)的膠合面和第二棱鏡(22)，被第二棱鏡(22)與第三棱鏡(23)膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡(22)與第一棱鏡(21)的膠合面，繼而被第二棱鏡(22)與第一棱鏡(21)膠合面的內(nèi)反射膜反射至第二棱鏡(22)與平凸透鏡(3)的膠合面，且平凸透鏡(3)入射光線方向與平凸透鏡(3)光軸方向重合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:所述第二棱鏡(22)與第一棱鏡(21)膠合面的內(nèi)反射膜、第二棱鏡(22)與第三棱鏡(23)膠合面的內(nèi)反射膜采用銀反射膜或其他高反射率的多層介質(zhì)膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:第二棱鏡(22)與第一棱鏡(21)膠合面的內(nèi)反射膜設(shè)有能透光的狹縫或小孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:轉(zhuǎn)向棱鏡(2)的入射光線與轉(zhuǎn)向棱鏡(2)的出射光線方向角度變化范圍為10°?40°。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:所述平凹透鏡(I)的數(shù)量為I片或2片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:所述平凸透鏡(3)與轉(zhuǎn)向棱鏡(2 )的膠合面鍍有中心透光、邊緣不透光的小孔光闌。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:平凹透鏡(I)前設(shè)有保護(hù)玻璃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其特征在于:轉(zhuǎn)向棱鏡(2)的整個(gè)外表面鍍有增透膜。
【文檔編號(hào)】G02B23/24GK103760658SQ201410036161
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】杜吉, 楊繼興, 莊嘉興, 李婷, 史宣 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科工集團(tuán)第三研究院第八三五八研究所