[发明专利]用于刚性内窥镜的中继光学系统以及内窥镜

说明书

一种用于刚性内窥镜(12、13)的中继光学系统(1)包括两个相同地形成的透镜系统(2)，这些透镜系统相对于垂直于光轴(O)的对称平面(A)彼此对称地布置。按照从对称平面(A)查看的顺序，透镜系统(2)各自包括第一双凸透镜(4)、双凹透镜(5)、具有面向对称平面(A)的凸透镜表面(F5)和背离对称平面(A)的凹透镜表面(F6)的棒状透镜(6)、以及第二双凸透镜(7)。

技术领域

本发明涉及一种用于刚性内窥镜的中继光学系统，其包括两个相同地形成的透镜系统，这些透镜系统相对于垂直于光轴的对称平面彼此对称地布置。此外，本发明涉及包括具有至少一个此类中继光学系统的中继系统的内窥镜。

背景技术

内窥镜被特别用于微创手术，以允许手术医生能洞察手术区域所处的身体部位。使用单眼内窥镜和立体内窥镜两者，后者经由两个光学通道提供深度的三维印象，这对单眼内窥镜而言是不可能的。

在内窥镜杆的远端处，通常布置有物镜，其收集从待观察物体发出的光并生成物体的真实中间图像。借助于布置在物镜下游的光学中继系统将该中间图像传送到内窥镜杆的近端。在内窥镜杆的近端设置目镜，该目镜为人眼成像真实中间图像或借助于相机物镜将真实中间图像成像到传感器表面上。

用于内窥镜的光学中继系统应具有带有小直径的高光学质量。虽然在柔性内窥镜中常常使用光导(例如，玻璃纤维束)来达到此目的，但具有棒状透镜的中继系统普遍适用于刚性内窥镜。具体而言，由特殊光学玻璃制造的棒状透镜比柔性光导具有更高的光学质量。

在文献US 5 557 454 A中公开了一种刚性内窥镜，其借助于棒状透镜将光学图像从安装在内窥镜杆远端的物镜传输到近端布置的目镜。

从文献US 6,490,085 B1已知一种用于刚性内窥镜的光学中继系统，其包括相对于垂直于光轴的对称平面对称地布置的两个透镜系统。

文献DE 10 2013 209 956 A1公开了一种刚性立体内窥镜，其中从近端安装的物镜到远端安装的传感器表面的图像传输再次使用棒状透镜来实现。

在文献WO2015/131278A1中描述了一种用于宽带成像的图像传输的系统，其由镜像对称布置的棒状透镜和球面透镜组成。

从现有技术中已知的光学中继系统根本不校正成像误差或在任何情况下都不充分地校正成像误差。具体而言，已知的光学中继系统具有很高的图像场曲率，其难以用下游光学系统进行校正。附加地，已知的光学中继系统仅被设计用于特定内窥镜整体长度。

发明内容

本发明的目的是指定一种用于刚性内窥镜的中继光学系统，该中继光学系统具有简单且紧凑的设计并且同时尽可能地校正图像误差，特别是图像场曲率。

该目的通过具有权利要求1的特征的中继光学系统和具有权利要求7的特征的内窥镜来实现。有利的改进在从属权利要求中指定。

本发明的中继光学系统包括两个相同地形成的透镜系统，这些透镜系统相对于垂直于光轴的对称平面彼此对称地布置。按照从对称平面查看的顺序，透镜系统中的每一者都包括第一双凸透镜、双凹透镜、具有面向对称平面的凸透镜表面和背离对称平面的凹透镜表面的棒状透镜、以及第二双凸透镜。结果，实现了中继光学系统的简单且紧凑的结构。

通过相同地形成的透镜系统的对称(镜像)布置，在一个透镜系统中出现的色差可最大程度地由另一个透镜系统校正。色差的校正尤其使得可将多个中继光学系统相继地布置在一个中继系统内，而不会使中继系统的整体色差变得太大。

本发明的中继光学系统进一步具有制造和组装成本相对较低的优点，因为仅使用几个不同的部件。