[发明专利]一种小口径内窥镜光学系统

说明书

【技术领域】

本发明专利涉及一种医疗器械，特别是一种小口径内窥镜光学系统。

【背景技术】

随着科技的快速发展，医疗事业也取得了巨大的进步，使用内窥镜进行检查以及使用内窥镜进行微创手术的技术逐渐发展和成熟。内窥镜作为一种光学仪器，可通过人体的自然通道进入体内对病变部位进行成像，可以直接观察到脏器内的病变。目前大部分内窥镜口径较大，进入人体的过程比较痛苦，也不便于对通道较狭窄的病变部位进行检查；另外，很多内窥镜还存在景深较小的问题，可清晰成像的物距范围很短，使内窥镜的检测效果大打折扣

由于存在上述问题，有必要对其提出解决方案，本发明正是在这样的背景下作出的。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种小口径内窥镜光学系统，使用本光学系统的内窥镜镜头口径可缩小到2.0mm，这就意味着可以极大地减轻病人检查的痛苦，同时本发明内窥镜光学系统可清晰成像的物距范围为5～60mm，可应用于大腔体的病变检查中，此外，本发明的内窥镜光学系统在人体内和空气中具有一致的最佳成像物距。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

一种小口径内窥镜光学系统，包括由第一透镜1构成的前组G1，由三片镜片构成的后组G2，靠近前组的滤光片，靠近后组的固定光阑和芯片保护玻璃，其中后组包括从物面侧到像面侧顺序排列的第二透镜4，第三透镜5和第四透镜6，该内窥镜光学系统在空气中工作时，其前组等效焦距为fb，后组等效焦距为fa,总的等效焦距为f；该内窥镜光学系统在人体内(下述提及的“人体内”均是指存在组织液的人体器官或者腔体内)工作时，总的等效焦距为fw；R1是第一透镜的物侧面曲率半径，R2是第一透镜的像侧面曲率半径。该内窥镜光学系统满足如下关系：

1<|fb/f|<1.8(1)

0.7<|fa/f|<0.9(2)

|f-fw|<0.008(3)

0.69<|R1+R2|/|R1-R2|<1(4)

上述内窥镜光学系统的第一透镜1为负透镜，其像面侧为凹面，第二透镜4为正透镜，其像面侧为凸面，第三透镜5为正透镜，其像面侧为凸面，第四透镜6为负透镜，其物面侧为凹面；至少三片为塑胶非球面镜片。

为了实现广角化的同时控制内窥镜光学系统的口径，第一透镜光焦度为负，并且像侧面为凹面。

医疗内窥镜在生产过程中一般在空气环境进行像质评测，但是实际使用环境却在人体内，由于物空间在两种介质下的折射率不一样，导致很多内窥镜在空气中的光学参数与实际工作环境的光学参数存在较大的差异。本内窥镜光学系统的第一透镜的物侧面做成微凹状，降低物空间介质折射率差异对系统总焦距的影响，从而保证内窥镜光学系统在空气中和人体内有相近的等效焦距，保证内窥镜光学系统在空气中和人体内具有一致的最佳成像物距，保证在空气中和人体内有一致的景深效果。

通过满足关系式(4)，保证工作时，不会因为第一透镜物侧面过分凹，而导致污物汇聚在第一透镜表面，造成内窥镜在人体内工作时画质不清晰。

上述内窥镜光学系统充分利用第一透镜和固定光阑中间较大的空隙，将平板滤光片IR置于第一透镜和固定光阑中间，有效减少了光学系统的总长；另一方面，在第一透镜和固定光阑中间设置平板玻璃可以有效降低外视场的光线高度，有利于内窥镜光学系统的小口径化。

上述内窥镜光学系统满足下列关系式：

1<CTo/TTL<6(5)

其中，CTo为该光学系统的最佳成像物距；TTL为内窥镜光学系统所述第一透镜的物侧面至成像面的轴上距离。

上述内窥镜光学系统的物距为有限远，(5)式主要是平衡上述内窥镜光学系统近景和远景的分辨率，当光学系统的最佳成像物距低于下限时，远景的分辨率变差，当光学系统的最佳成像物距超过上限时，近景的分辨率变差。

上述内窥镜光学系统满足下列关系式：

30<|Vd3-Vd4|<50 (6)

其中，Vd3为该光学系统第三透镜的阿贝数；Vd4为该光学系统第四透镜的阿贝数。

通过合理选择第三透镜和第四透镜的材料来校正倍率色差，当这两个透镜的阿贝数之差低于下限或者超过上限时，倍率色差较大，画面会出现彩色拖影。

上述内窥镜光学系统满足下列关系式：