專利名稱：非球面透鏡組硬管內窺鏡的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非球面透鏡組硬管內窺鏡。
背景技術：
近年來，中國國家知識產權局專利號為200680022389. 3的專利，公開了雙非球面 型累進折射率透鏡的設計方法，具體地說僅用于單件雙非球面(比如眼鏡片)透鏡。也就是 其光線只在同種介質中傳播，未考慮其它因素對成像質量的影響。假設要求這個單件非球 面最夠細，厚度又達到一定要求，那么，光線在其中的傳播能量就受到嚴重損失，隨著厚度 的增加，所成的像也由逐漸模糊到逐漸消失，也就是當達到某一厚度時采用該技術就無法 實現(xiàn)。特別是將光學應用到醫(yī)療技術領域后，由于人體自然結構的特殊屬性，要求光路通 過的距離千差萬別，而且生理特征對產品的輪廓大小有著特殊的限制，因此，若將該技術應 用到醫(yī)學影像領域，就顯得特別不成熟，加之在醫(yī)學手術治療中為了控制人體的交叉感染， 滅菌過程有著嚴格的條件要求，為了提高醫(yī)療安全保障，一般都采用高溫高壓的方法進行 滅菌，但也人提出一次性醫(yī)療器械的概念，目的是為了避免交叉感染，但一方面手術成本較 高，患者經濟負擔加重，另一方面隨著消耗的增加所產生的醫(yī)療垃圾也就越多，醫(yī)療衛(wèi)生機 構的環(huán)保成本也比較高。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術中所存在的上述不足，而提供一 種設計結構合理的非球面透鏡組硬管內窺鏡，能夠適應醫(yī)療機構在0. 2bar/134°C高溫高壓 條件下消毒滅菌，然后能重復使用，避免交叉感染，降低使用成本和產品污染。本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是該非球面透鏡組硬管內窺 鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng) 連接，其特征是目鏡系統(tǒng)設置有目鏡罩、目端保護片、保護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、 第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目 鏡罩作為基座，保護片壓圈通過與目鏡罩匹配的螺紋聯(lián)接并壓緊目端保護片，目鏡罩內腔 設置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第一目鏡筒與第二目鏡筒通過螺紋聯(lián)接，非球面透鏡一和 非球面透鏡二固定在一起構成第一非球面透鏡組，非球面透鏡三和非球面透鏡四固定在一 起構成第二非球面透鏡組，第一非球面透鏡組和第二非球面透鏡組之間設有目鏡隔圈，第 二目鏡筒內部設有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間設有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個 相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。本實用新型所述物鏡系統(tǒng)設有物端保護片、棱鏡座、物鏡保護套、棱鏡以及物鏡 一、物鏡二、物鏡三、物鏡四和物鏡五5個物鏡，物鏡系統(tǒng)出光口端設有物端保護片，棱鏡座 與外管固定連接，棱鏡安裝在棱鏡座內，物鏡保護套裝在內管中，5個物鏡安裝在物鏡保護 套中，物端保護片與外管端部固定聯(lián)接。本實用新型所述物鏡系統(tǒng)還設置有物鏡隔圈一、物鏡隔圈二、物鏡隔圈三，物鏡二和物鏡三膠合構成膠合透鏡，物鏡一和物鏡二之間設置物鏡隔圈一，物鏡三與物鏡四之間 設置物鏡隔圈二，物鏡四與物鏡五之間設置物鏡隔圈三，物鏡一、膠合透鏡和物鏡四構成正 透鏡體，負透鏡體由物鏡五構成。本實用新型所述鏡座系統(tǒng)以T型三通為基座，T型三通一端與外管固定連接，T型 三通與三通接座螺紋連接，三通接座通過螺釘與第二目鏡筒連接，三通接座通過螺釘與彈 簧擋圈連接，彈簧擋圈與三通接座之間依次設有彈簧和棒鏡壓圈，彈簧擋圈與內管固定連 接，鏡座系統(tǒng)中單向通口處設有光學接口，光學接口與三通螺紋連接。本實用新型物端保護片與外管之間、目端保護片與目鏡罩之間、外管與三通之間 的連接處均采用激光焊接。本實用新型棱鏡視角采用12°、25°、30°、45°和70°之一。本實用新型光學接口包括導光束接頭一，導光束接頭一的一端與T型三通螺紋連 接，導光束接頭一與T型三通之間設置有墊片，外管和內管間填充有光纖絲，導光束接頭一 與物端保護片之間光導通。本實用新型還設置有導光束接頭二，導光束接頭二兩端均與導光束接頭一另一端 配合。本實用新型物端保護片采用藍寶石材料制成。本實用新型棒狀鏡組中設置有棒狀鏡隔圈，棒狀鏡隔圈設置在兩個棒狀鏡之間。本實用新型結構設計合理、手術使用效果好，能夠在0.2bar/134°C高溫高壓條件 下消毒滅菌，避免交叉感染，降低使用成本，方便安全。
圖1為本實用新型實施例結構示意圖。圖2為本實用新型實施例目鏡系統(tǒng)結構示意圖。圖3為本實用新型實施例鏡座系統(tǒng)結構示意圖。圖4為本實用新型實施例物鏡系統(tǒng)結構示意圖。圖5為本實用新型實施例物鏡系統(tǒng)棱鏡的結構示意圖。圖6為圖5的左視圖。圖7為未加非球面時內窺鏡效果示意圖。圖8為本實用新型實施例(加非球面后)的效果示意圖。
具體實施方式
參見圖1 圖8，本實用新型實施例非球面透鏡組硬管內窺鏡的目鏡系統(tǒng)由目鏡 罩1作為基座，保護片壓圈2通過與目鏡罩1匹配的螺紋聯(lián)接后壓緊固定住目端保護片J1， 在目鏡罩1內腔設置第一目鏡筒3和第二目鏡筒5，第一目鏡筒3和第二目鏡筒5通過螺紋 副聯(lián)接，將兩組非球面透鏡固定，第一非球面透鏡組由非球面透鏡一 J2和非球面透鏡二 J3 膠合而成，第二非球面透鏡組由非球面透鏡三J4和非球面透鏡四J5膠合而成，第一非球面 透鏡組和第二非球面透鏡組設有目鏡隔圈4，確保兩組非球面透鏡組的安裝位置，在第二目 鏡筒5內部設有目鏡光欄6，用于攔光和控制通光口徑。本實施例的鏡座系統(tǒng)以T型三通12為基座，三通12 —端通過焊接連接有外管13，與目鏡罩1之間外沿設有護套23 ；基座內設有經螺紋連接的三通接座11，三通接座11 通過螺釘與第二目鏡筒5連接，三通接座11通過螺釘與彈簧擋圈8連接，彈簧擋圈8與三 通接座11之間依次設有彈簧9和棒鏡壓圈10，彈簧擋圈8與內管14焊接連接；鏡座系統(tǒng) 中單向通口處設有光學接口，光學接口包括導光束接頭一 21，導光束接頭一 21—端與三通 12螺紋連接，其中間設有墊片20，導光束接頭一 21與物端保護片25之間光導通。為適應 所配用導光束端部可能遇到內或外螺紋結構，可備有導光束接頭二 22，若導光束接頭一 21 另一端為內螺紋結構，則導光束接頭二 22兩端均采用外螺紋結構，若導光束接頭一 21另一 端為外螺紋結構，則導光束接頭二 22兩端均采用內螺紋結構。本實施例的物鏡系統(tǒng)設有物端保護片25，棱鏡座M和裝在內管14中的物鏡保護 套19，物鏡隔圈一 18，物鏡隔圈二 17，物鏡隔圈三16，棱鏡Li，物鏡一 W1，物鏡二 W2，物鏡三 W3，物鏡四W4和物鏡五W5。物端保護片25設置在物鏡系統(tǒng)出光口端，棱鏡座M與外管13 固定連接，棱鏡座M與棱鏡Ll粘接連接，物鏡均安裝在物鏡保護套19中固定，物端保護 片25用于與外管13端部聯(lián)接，該物端保護片25采用硬度較高的藍寶石材料，可以有效防 止劃傷。在物端保護片25后設置的棱鏡Li，可以根據(jù)實際使用需求視角a設計為12°、25°、 30°、45°或70°，在不改變內窺鏡插入人體位置和方向的情況下，使用人員可以看到周向上的 組織或器官。本實施例中物鏡采用正負透鏡體分離的形式，物鏡二 W2和物鏡三W3膠合后，與物 鏡一 Wl及物鏡四W4構成正透鏡體(物鏡前體)，負透鏡體(物鏡后體)由物鏡五W5構成，當 平行光束入射時，經物鏡前體發(fā)散后，被物鏡后體成像在焦面上。這樣，就使得物鏡主面向 后移出物鏡之外，從而獲得比焦距長的工作距離。而視場角較大的軸外光束經物鏡前體發(fā) 散后，相對于物鏡后體來說視場角變小，從而達到廣角的目的。圖4為一內窺鏡物鏡結構，其中的負透鏡體僅由一片物鏡五W5組成，正透鏡體則 由兩片單正透鏡物鏡一 W1、物鏡四W4和膠合透鏡(物鏡二 W2和物鏡三W3)組成，單正透鏡 和膠合透鏡組合不但可以補償前組的光焦度而且可以在視場角大于78 ，相對通光孔徑為 1/6時能很好的校正像差，并且物端保護片25可以方便的加在正透鏡體前，有利于內窺鏡 使用要求。本實施例中的透鏡(包括非球面透鏡一 J2、非球面透鏡二 J3、非球面透鏡三J4、非 球面透鏡四J5、物鏡一 W1、物鏡二 W2、物鏡三W3、物鏡四W4和物鏡五W5)均為非球面，這 些透鏡的非球面表面均有增透膜，起到消除光干涉的作用，所以增加透過的光線，成像更清 晰，圖像與實物更一致，效果見圖8。以往采用球面設計的透鏡，使得像差和變形增大，結果 出現(xiàn)明顯的影像不清，視界歪曲、視野狹小等不良現(xiàn)象，效果見圖7。本實施例外管13和內管14間填充有光纖絲，將光從導光束接頭一 21中傳送至 物端保護片25。從而將光照射入手術腔內，經手術部位組織反射，由物鏡系統(tǒng)成像后由 HOPKINS棒狀鏡沈將像傳輸至目鏡系統(tǒng)，從而使得使用人員能夠目視到腔內組織的情況。本實施例中在物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)間傳像設有棒狀鏡組過渡，棒狀鏡組包括兩個 相同的HOPKINS棒狀鏡沈、安裝在每個棒狀鏡沈兩端的負透鏡27以及棒狀鏡隔圈15，棒 狀鏡沈長和直徑的比可高達10倍，甚至更多。然而在物鏡系統(tǒng)和目鏡系統(tǒng)之間，傳統(tǒng)內窺 鏡鏡使用一系統(tǒng)消色差雙膠合透鏡來實現(xiàn)傳像，本內窺鏡使用長型的HCPKINS棒透鏡26， 優(yōu)點有[0031](1)由于物鏡五W5負透鏡的介質折射率跟HOPKINS棒狀鏡沈的介質折射率相近， 則光線從物鏡五W5負透鏡進入棒狀鏡沈界面時，光線的損失率很小，因此可以認為其值為 零；(2)由于設有HOPKINS棒透鏡26，因此其長度可以做得很長，與以往的透鏡體相 比，它可以使整個系統(tǒng)的相對孔徑角達到1 -J ；(3)由于傳像系統(tǒng)對稱，故傳像系統(tǒng)不產生軸上相差，即畸變和正弦差相等，而球 差與色差可以由膠合在HOPKINS棒透鏡沈兩端的負透鏡27單獨校正，像散依賴于棒透鏡 組的距離變化得以校正。(4)H0PKINS棒透鏡沈可以增加內窺鏡的光學長度，在相同長度下減少光能損失， 選擇棒透鏡比薄透鏡轉像系統(tǒng)減少光能損失8倍以上。而像質也有所提高，棒狀透鏡傳像 的像散為薄透鏡轉像系統(tǒng)像散的0. 7倍。(5) HOPKINS棒透鏡沈可以使主光束被限制在光軸附近，減少光線在透鏡間空氣 對光的發(fā)散作用。它還可以降低彌散斑，彌散現(xiàn)象是小口徑內窺鏡最嚴重的問題之一，這種 結構減少了空氣玻璃接觸面的數(shù)量，像可以在管內傳得更遠，從而增加了工作距。(6) HOPKINS棒透鏡沈裝配入內管14也比消色差雙膠合透鏡組要容易得多。當 它們裝進管中時也不會傾斜。在棒透鏡的設計中，由于間距短，隔離物可做得更薄，其場曲 及像散均比傳統(tǒng)的薄透鏡小的多。這對內窺鏡電視顯示或內窺攝影來說，成像清晰度將大 為提高。本實例內窺鏡在使用過程中會經歷一個高溫高壓的消毒滅菌過程，在內窺鏡的出 光口端部物端保護片25與外管13之間、目鏡系統(tǒng)目端保護片Jl與目鏡罩1之間、外管13 與三通12的連接處均采用激光焊接，可以避免高溫高壓蒸汽從這幾個接口處進入鏡體內 部，避免了因漏水而導致鏡片上霧或圖像模糊的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的內窺鏡在這幾個部位采用膠 合劑粘接，當進行滅菌的時候，因材料的膨脹系數(shù)不一致，熱脹冷縮導致這幾個部位或其中 一個部位脫膠，滅菌介質進入內窺鏡內部，使其失效而不能使用。本實施例采用兩個非球面透鏡組，并用一個平面的目端保護片Jl取代平凸透鏡 的保護玻璃的作用。傳統(tǒng)內窺鏡根據(jù)目鏡的視場，考慮相差的校正和目鏡最后一面可起保 護玻璃作用，故選為平面。本實施例的光路結構參數(shù)可按照現(xiàn)有技術設計。作為一種特例，本實用新型實施 例一組參考參數(shù)如下(表格前面的名稱為對應列參數(shù)名，其中曲率半徑包括第一曲率半徑 和第二曲率半徑)序號名稱曲率半徑焦距 間隔
權利要求1.一種非球面透鏡組硬管內窺鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡 座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng)連接，其特征是目鏡系統(tǒng)設置有目鏡罩、目端保護片、保 護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡 三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目鏡罩作為基座，保護片壓圈通過與目鏡罩匹配的螺紋聯(lián) 接并壓緊目端保護片，目鏡罩內腔設置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第一目鏡筒與第二目鏡 筒通過螺紋聯(lián)接，非球面透鏡一和非球面透鏡二固定在一起構成第一非球面透鏡組，非球 面透鏡三和非球面透鏡四固定在一起構成第二非球面透鏡組，第一非球面透鏡組和第二非 球面透鏡組之間設有目鏡隔圈，第二目鏡筒內部設有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間 設有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。
2.根據(jù)權利要求1所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是所述物鏡系統(tǒng)設有物 端保護片、棱鏡座、物鏡保護套、棱鏡以及物鏡一、物鏡二、物鏡三、物鏡四和物鏡五5個物 鏡，物鏡系統(tǒng)出光口端設有物端保護片，棱鏡座與外管固定連接，棱鏡安裝在棱鏡座內，物 鏡保護套裝在內管中，5個物鏡安裝在物鏡保護套中，物端保護片與外管端部固定聯(lián)接。
3.根據(jù)權利要求2所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是所述物鏡系統(tǒng)還設置 有物鏡隔圈一、物鏡隔圈二、物鏡隔圈三，物鏡二和物鏡三膠合構成膠合透鏡，物鏡一和物 鏡二之間設置物鏡隔圈一，物鏡三與物鏡四之間設置物鏡隔圈二，物鏡四與物鏡五之間設 置物鏡隔圈三，物鏡一、膠合透鏡和物鏡四構成正透鏡體，負透鏡體由物鏡五構成。
4.根據(jù)權利要求1 3任一權利要求所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是所 述鏡座系統(tǒng)以T型三通為基座，T型三通一端與外管固定連接，T型三通與三通接座螺紋連 接，三通接座通過螺釘與第二目鏡筒連接，三通接座通過螺釘與彈簧擋圈連接，彈簧擋圈 與三通接座之間依次設有彈簧和棒鏡壓圈，彈簧擋圈與內管固定連接，鏡座系統(tǒng)中單向通 口處設有光學接口，光學接口與三通螺紋連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是物端保護片與外管之 間、目端保護片與目鏡罩之間、外管與三通之間的連接處均采用激光焊接。
6.根據(jù)權利要求1 3任一權利要求所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是棱 鏡視角采用12°、25°、30°、45°和70°之一。
7.根據(jù)權利要求1 3任一權利要求所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是光 學接口包括導光束接頭一，導光束接頭一的一端與T型三通螺紋連接，導光束接頭一與T型 三通之間設置有墊片，外管和內管間填充有光纖絲，導光束接頭一與物端保護片之間光導通。
8.根據(jù)權利要求7所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是還設置有導光束接頭 二，導光束接頭二兩端均與導光束接頭一另一端配合。
9.根據(jù)權利要求1 3任一權利要求所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是物 端保護片采用藍寶石材料制成。
10.根據(jù)權利要求1 3任一權利要求所述的非球面透鏡組硬管內窺鏡，其特征是棒 狀鏡組中設置有棒狀鏡隔圈，棒狀鏡隔圈設置在兩個棒狀鏡之間。
專利摘要本實用新型公開了一種非球面透鏡組硬管內窺鏡，包括目鏡系統(tǒng)、鏡座系統(tǒng)和物鏡系統(tǒng)，目鏡系統(tǒng)與鏡座系統(tǒng)連接，鏡座系統(tǒng)與物鏡系統(tǒng)連接，目鏡系統(tǒng)設置有目鏡罩、目端保護片、保護片壓圈、第一目鏡筒、目鏡隔圈、第二目鏡筒、非球面透鏡一、非球面透鏡二、非球面透鏡三和非球面透鏡四，目鏡系統(tǒng)由目鏡罩作為基座，保護片壓圈與目鏡罩聯(lián)接并壓緊目端保護片，目鏡罩內腔設置第一目鏡筒和第二目鏡筒，第二目鏡筒內部設有目鏡光欄，物鏡系統(tǒng)與目鏡系統(tǒng)之間設有棒狀鏡組，棒狀鏡組包括兩個相同的棒狀鏡和安裝在每個棒狀鏡兩端的負透鏡。本實用新型結構設計合理、手術使用效果好，能夠在0.2bar/134℃高溫高壓條件下消毒滅菌，避免交叉感染，降低使用成本，方便安全。
文檔編號G02B13/00GK201859255SQ201020579149
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者劉廷早, 張陽德, 白聞喜 申請人:張陽德