4K腹腔镜的转像镜结构.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010923063.X (22)申请日 2020.09.04 (71)申请人 鹰利视医疗科技有限公司 地址 213002 江苏省常州市新北区辽河路 1039号 (72)发明人 房志刚张建忠 (74)专利代理机构 常州市权航专利代理有限公 司 32280 代理人 黄晶晶 (51)Int.Cl. A61B 1/313(2006.01) A61B 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种4K腹腔镜的转像镜结构 (57)摘要 本发明涉及一种4K腹腔镜的转像镜结构， 由 两。

2、组完全对称的镜组组成， 且两组镜组沿光线方 向且依次胶合为一体， 其创新点在于： 每组镜组 均包括第一透镜、 第二透镜、 第三透镜和第四透 镜， 所述第一透镜的一侧端面为偶次非球面结 构， 另一侧端面为凸面， 所述第二透镜的一侧端 面为凹面， 另一侧端面为平面， 所述第四透镜的 一侧端面为平面， 另一侧端面为非球面结构， 所 述第一透镜的凸面与第二透镜的凹面相对并胶 合为一体， 所述第二透镜的平面与第三透镜的一 侧端面相对并胶合为一体， 所述第三透镜的另一 侧端面与第四透镜的一侧平面相对并胶合为一 体。 本发明为了实现在高数值孔径情况下完美消 像差， 同时平衡场曲， 使其能够满足4K分辨率。 。

3、权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111904372 A 2020.11.10 CN 111904372 A 1.一种4K腹腔镜的转像镜结构， 由两组完全对称的镜组组成， 且两组镜组沿光线方向 且依次胶合为一体， 其特征在于： 每组镜组均包括第一透镜(1)、 第二透镜(2)、 第三透镜(3) 和第四透镜(4)， 所述第一透镜(1)的一侧端面为偶次非球面结构， 另一侧端面为凸面， 所述第二透镜 (2)的一侧端面为凹面， 另一侧端面为平面， 所述第三透镜(3)的两侧端面皆为平面， 所述第 四透镜(4)的一侧端面为平面， 另一侧端面为非球面结构， 所述第一透镜(1)的凸面与第二 透镜(2)。

4、的凹面相对并胶合为一体， 所述第二透镜(2)的平面与第三透镜(3)的一侧端面相 对并胶合为一体， 所述第三透镜(3)的另一侧端面与第四透镜(4)的一侧平面相对并胶合为 一体， 所述第一透镜(1)的折射率为1.85-2.2， 所述第四透镜(4)的折射率为1.85-2.2。 2.根据权利要求1所述的4K腹腔镜的转像镜结构， 其特征在于： 所述第一透镜(1)、 第二 透镜(2)、 第三透镜(3)和第四透镜(4)通过紫外光敏胶胶合为一体。 3.根据权利要求1所述的4K腹腔镜的转像镜结构， 其特征在于： 所述第一透镜(1)的偶 次非球面方程为： 结构参数为： -1.0E-4a2-1E-3 1E-6a31。

5、.0E-8 1.0E-8a41.0E-9 -15R-30 其中， a2为偶次非球面4阶系数， a3为偶次非球面6阶系数， a4为偶次非球面8阶系数， R为 曲率半径。 4.根据权利要求1所述的4K腹腔镜的转像镜结构， 其特征在于： 所述第四透镜(4)的非 球面结构参数为： 1.0E-004a211.0E-005 9.0E-005a311.0E-005 -1.0E-006a41-9.0E-006 -10R1-30 其中， a21为偶次非球面4阶系数， a31为偶次非球面6阶系数， a41为偶次非球面8阶系数， R1为曲率半径。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111904372 A 2 一种4。

6、K腹腔镜的转像镜结构 技术领域 0001 本发明涉及一种转像镜结构， 具体涉及一种4K腹腔镜的转像镜结构， 属于医疗器 械中腹腔镜的技术领域。 背景技术 0002 硬管腹腔镜由三部分组成， 物镜(Objective)， 转像镜(Relay Lens)和目镜 (Ocular)。 工作原理： 病灶面被光纤束导入的光照亮， 物镜将病灶面成像到物镜后焦面， 由 三组或者五组放大倍率为-1的中继系统将物镜后焦面的像传导至目镜的前焦面附近， 从目 镜的出瞳出射光束接近平行光。 人眼可以直接在目镜出瞳处观察， 或者使用适配器将图像 成到焦平面探测器上， 可以是CCD或者CMOS。 0003 其中， 转像镜在。

7、硬管腹腔镜中承担着重要作用， 由于数量较多， 是窥镜成本的重要 组成部分。 为了降低成本， 一般将转像镜设计为3组完全相同， 每组完全对称的镜组。 这样的 设计优点是成本较低， 能有效将窥镜价格降低到合理范围内。 缺点是三组完全对称的转像 镜会使轴向的像差不断累积， 形成很大的残余场曲， 给整个窥镜像差的平衡造成困难， 特别 在4K超高清分辨率腹腔镜的设计时， 这样的缺点变得难以承受。 4K的UHD腹腔镜分辨率较 FHD提高一倍， NA(数值孔径： 决定光学系统极限分辨率的关键参数， 数值越大， 可达到的极 限分辨率越高)值预计将达到0.14， 显然目前已有的结构形式不足以支撑新的更高分辨率 。

8、的硬管腹腔镜中间像的传递。 发明内容 0004 本发明的目的是： 提供一种为了实现在高数值孔径情况下完美消像差， 同时平衡 场曲， 使其能够满足4K分辨率的4K腹腔镜的转像镜结构。 0005 为了达到上述目的， 本发明的技术方案是： 一种4K腹腔镜的转像镜结构， 由两组完 全对称的镜组组成， 且两组镜组沿光线方向且依次胶合为一体， 其创新点在于： 每组镜组均 包括第一透镜、 第二透镜、 第三透镜和第四透镜， 0006 所述第一透镜的一侧端面为偶次非球面结构， 另一侧端面为凸面， 所述第二透镜 的一侧端面为凹面， 另一侧端面为平面， 所述第三透镜的两侧皆为平面， 所述第四透镜的一 侧端面为平面，。

9、 另一侧端面为非球面结构， 所述第一透镜的凸面与第二透镜的凹面相对并 胶合为一体， 所述第二透镜的平面与第三透镜的一侧端面相对并胶合为一体， 所述第三透 镜的另一侧端面与第四透镜的一侧平面相对并胶合为一体， 0007 所述第一透镜的折射率为1.85-2.2， 所述第四透镜的折射率为1.85-2.2。 0008 在上述技术方案中， 所述第一透镜、 第二透镜、 第三透镜和第四透镜通过紫外光敏 胶胶合为一体。 0009 在上述技术方案中， 所述第一透镜的偶次非球面方程为： 0010 说明书 1/4 页 3 CN 111904372 A 3 0011 结构参数为： 0012 -1.0E-4a2-1E-。

10、3 0013 1E-6a31.0E-8 0014 1.0E-8a41.0E-9 0015 -15R-30 0016 其中， a2为偶次非球面4阶系数， a3为偶次非球面6阶系数， a4为偶次非球面8阶系 数， R为曲率半径。 0017 在上述技术方案中， 所述第四透镜的非球面结构参数为： 0018 1.0E-004a211.0E-005 0019 9.0E-005a311.0E-005 0020 -1.0E-006a41-9.0E-006 0021 -10R1-30 0022 其中， a21为偶次非球面4阶系数， a31为偶次非球面6阶系数， a41为偶次非球面8阶系 数， R1为曲率半径。 。

11、0023 本发明所具有的积极效果是： 采用本发明的4K腹腔镜的转像镜结构后， 每组镜组 均包括第一透镜、 第二透镜、 第三透镜和第四透镜， 0024 所述第一透镜的一侧端面为偶次非球面结构， 另一侧端面为凸面， 所述第二透镜 的一侧端面为凹面， 另一侧端面为平面， 所述第三透镜的两侧皆为平面， 所述第四透镜的一 侧端面为平面， 另一侧端面为非球面结构， 所述第一透镜的凸面与第二透镜的凹面相对并 胶合为一体， 所述第二透镜的平面与第三透镜的一侧端面相对并胶合为一体， 所述第三透 镜的另一侧端面与第四透镜的一侧平面相对并胶合为一体， 所述第一透镜的折射率为 1.85-2.2， 所述第四透镜的折射率。

12、为1.85-2.2； 0025 为了实现在高数值孔径情况下完美消像差， 同时平衡场曲， 本发明的转像镜结构 使用了4胶合结构， 其中， 所述第一透镜具有超高折射率， 并与偶次非球面的结构相结合， 这 样， 超高折射率在提供同等屈光度的情况下， 表面曲率半径更大， 面型平缓， 产生残余像差 较小， 非球面的结构引入就会更进一步降低第一表面引入的像差， 为像差平衡起到了积极 作用， 所述第二透镜为平凹透镜， 主体部分(第三透镜)为折射率高于1.8， 传统设计中， 棒镜 中最长的透镜即主体部分折射率通常小于1.7。 然而根据拉赫不变量的计算公式可以得出， 增加信息量的根源在于提高介质的折射率和像面大。

13、小。 窥镜系统中， 直径受限导致像面尺 寸增加的空间不大， 增大折射率是提高信息容量的有效手段。 所述第四透镜的后表面也使 用了非球面结构， 为像差平衡提供变量。 附图说明 0026 图1为本发明一种4K腹腔镜的转像镜结构的结构示意图； 0027 图2为本发明的场曲曲线示意图。 具体实施方式 0028 以下结合附图以及给出的实施例， 对本发明作进一步的说明， 但并不局限于此。 0029 如图1、 2所示， 一种4K腹腔镜的转像镜结构， 由两组完全对称的镜组组成， 且两组 说明书 2/4 页 4 CN 111904372 A 4 镜组沿光线方向且依次胶合为一体， 每组镜组均包括第一透镜1、 第二。

14、透镜2、 第三透镜3和 第四透镜4， 0030 所述第一透镜1的一侧端面为偶次非球面结构， 另一侧端面为凸面， 所述第二透镜 2的一侧端面为凹面， 另一侧端面为平面， 所述第三透镜3的两侧皆为平面， 所述第四透镜4 的一侧端面为平面， 另一侧端面为非球面结构， 所述第一透镜1的凸面与第二透镜2的凹面 相对并胶合为一体， 所述第二透镜2的平面与第三透镜3的一侧端面相对并胶合为一体， 所 述第三透镜3的另一侧端面与第四透镜4的一侧平面相对并胶合为一体， 0031 所述第一透镜1的折射率为1.85-2.2， 所述第四透镜4的折射率为1.85-2.2。 0032 进一步地， 本发明所述第一透镜1、 第。

15、二透镜2、 第三透镜3和第四透镜4通过紫外光 敏胶胶合为一体。 所述紫外光敏胶的耐高温的紫外光敏胶， 且耐高温的温度为125135 。 这样设计的好处是： 不仅能够平衡色差， 而且能保证光学系统能够在高温蒸汽消毒时不 发生结构变化。 0033 本发明所述第一透镜1的偶次非球面方程为： 0034 0035 结构参数为： 0036 -1.0E-4a2-1E-3 0037 1E-6a31.0E-8 0038 1.0E-8a41.0E-9 0039 -15R-30 0040 其中， a2为偶次非球面4阶系数， a3为偶次非球面6阶系数， a4为偶次非球面8阶系 数， R为曲率半径。 0041 由于所述。

16、第一透镜1具有超高折射率， 并与偶次非球面的结构相结合。 这样超高折 射率在提供同等屈光度(代表透镜屈光的能力情况， 屈光度越大， 代表透镜的屈光能力越 强)的情况下， 表面曲率半径更大， 面型平缓， 产生残余像差较小， 非球面的引入更进一步降 低了第一表面引入的像差， 为像差平衡起到了积极作用。 0042 所述第一透镜1选用的是成都光明H-ZF系列或H-ZLAF系列， OHARA的S-NPH系列以 及SUMITA的K-PSFN系列玻璃， 超高折射率材料的使用能够在同样光焦度的情况下， 表面曲 率半径变大， 与曲率半径小的表面相比引入像差更小。 而非球面的使用则进一步平衡了这 部分像差， 这两。

17、个因素同时使用是的NA较大的情况下， 也能实现像差的平衡。 0043 进一步地， 所述第二透镜2为平凹透镜， 所述第三透镜3为棒镜的主要部分， 保护部 分为折射率高于1.8。 传统设计中， 棒镜中最长的透镜即主体部分折射率通常小于1.7。 然而 根据拉赫不变量的计算公式(nuynyuJ)可以得出， 增加信息量的根源在于提高介质 的折射率和像面大小。 窥镜系统中， 直径受限导致像面尺寸增加的空间不大， 增大折射率是 提高信息容量的有效手段。 0044 进一步地， 所述第四透镜4的非球面结构参数为： 0045 1.0E-004a211.0E-005 0046 9.0E-005a311.0E-005。

18、 说明书 3/4 页 5 CN 111904372 A 5 0047 -1.0E-006a41-9.0E-006 0048 -10R1-30 0049 其中， a21为偶次非球面4阶系数， a31为偶次非球面6阶系数， a41为偶次非球面8阶系 数， R1为曲率半径。 0050 以下表1中提供一种具体实施例： 0051 表1 0052 0053 上述实施例结合图2给出的场曲曲线示意图， 其中， 图2对的横坐标为场曲值(单位 为mm)， 纵坐标为视场值(单位为 )， 由图2可知在0-2.5 整个视场中场曲的绝对值始终没有 超过0.2mm， 这在光学系统里是相当小的一个场曲数值。 0054 为了实。

19、现在高数值孔径情况下完美消像差， 同时平衡场曲， 本发明的转像镜结构 使用了4胶合结构， 其中， 所述第一透镜具有超高折射率， 并与偶次非球面的结构相结合， 这 样， 超高折射率在提供同等屈光度的情况下， 表面曲率半径更大， 面型平缓， 产生残余像差 较小， 非球面的结构引入就会更进一步降低第一表面引入的像差， 为像差平衡起到了积极 作用， 所述第二透镜为平凹透镜， 主体部分(第三透镜)为折射率高于1.8， 传统设计中， 棒镜 中最长的透镜即主体部分折射率通常小于1.7。 然而根据拉赫不变量的计算公式可以得出， 增加信息量的根源在于提高介质的折射率和像面大小。 窥镜系统中， 直径受限导致像面尺 寸增加的空间不大， 增大折射率是提高信息容量的有效手段。 所述第四透镜的后表面也使 用了非球面结构， 为像差平衡提供变量。 0055 以上述依据本发明的理想实施例为启示， 通过上述的说明内容， 相关工作人员完 全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内， 进行多样的变更以及修改。 本项发明的技术 性范围并不局限于说明书上的内容， 必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111904372 A 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 111904372 A 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 111904372 A 8 。