透镜光学系统、透镜加工工装及内窥镜系统的制作方法

本发明涉及医疗仪器的，尤其是涉及一种透镜光学系统、透镜加工工装及内窥镜系统。

背景技术：

1、在微创手术领域中，内窥镜起到十分重要的作用，医生需要通过内窥镜对病人体内的病灶位置进行观察。透镜光学系统得益于更接近真实效果的观感而受到越来越多的重视。对于透镜光学系统来说，为了减小病人创伤，减轻病人痛苦，需要尽可能地减小内窥镜的插入口径，因此内窥镜前端布置的图像传感器的尺寸往往会受到限制，导致最终成像画面的分辨率难以提升。

2、为了在减小内窥镜插入口径的同时尽力提高成像画面的分辨率，可以采用左右两个镜头共用单个图像传感器(cmos/ccd)的技术方案，这样可以尽量减小图像传感器的占用空间。

3、对于双光路单图像传感器成像来说，经常会采用左右两个成像画面内切于图像传感器感光面的方法，如图1所示，这样设置的好处在于可以减小镜头直径，同时可以避免左右两光路的成像画面存在重叠而相互干扰，但是该设置降低了图像传感器感光面的利用率和成像画面的分辨率水平。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种透镜光学系统、透镜加工工装及内窥镜系统，可提升图像传感器感光面的利用率，以及成像画面的分辨率水平。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明提供一种透镜光学系统，包括：镜头和单图像传感器；

4、所述镜头设置为两组，两组所述镜头在彼此平行的光轴上分别设有多个光学镜片；两组所述镜头中的所述光学镜片对称地布置；

5、所述单图像传感器位于两组所述镜头的一端，以使两组所述镜头的镜头画面均成像于所述单图像传感器的感光面上；

6、所述单图像传感器的长边尺寸为l；

7、多个所述光学镜片中外径大于l/2的一个或多个镜片以及与其对称的一个或多个镜片两者相邻的一侧均被配置为平面，所述平面与对应的所述镜头的光轴之间的距离为l/4，以使两组所述镜头的光轴分别与所述单图像传感器的感光面的四等分线对准，且所述镜头在所述单图像传感器上的显示画面在长边上的像素为l/2。

8、进一步的，所述镜头的外径为d；

9、对多个所述光学镜片中外径大于l/2的一个或多个镜片进行研磨，且研磨厚度为d/2-l/4，以得到磨平面。

10、进一步的，所述镜头的外径为d；

11、对多个所述光学镜片中外径大于l/2的一个或多个镜片进行切削，且切削厚度为d/2-l/4，以得到切平面。

12、进一步的，在所述镜片的平面处涂覆有遮光涂层。

13、进一步的，所述单图像传感器的感光面上单幅画面显示比例为16：9；

14、或者，所述单图像传感器的感光面上单幅画面显示比例为8：9；

15、或者，所述单图像传感器的感光面上单幅画面显示比例为1：1。

16、本实施例还提供一种与前述的透镜光学系统配合使用的透镜加工工装，包括：柱状壳体，所述柱状壳体沿其轴向具有第一侧平面；

17、所述柱状壳体上开设有贯穿其两端面且在所述第一侧平面处形成侧面开孔的容纳腔；

18、在使用状态下，所述镜头中的多个所述光学镜片由所述柱状壳体的一端容置于所述容纳腔中，至少有一个或多个所述光学镜片的部分边缘自所述侧面开孔凸出。

19、进一步的，所述柱状壳体的至少一端设有挡板，所述挡板与所述柱状壳体可拆卸连接，用于对所述容纳腔内的光学镜片形成轴向限位。

20、进一步的，所述柱状壳体与所述挡板两者相对的端面均设有安装孔，两者的安装孔之间通过紧固件固定连接。

21、进一步的，所述挡板具有与所述第一侧平面相平行设置的第二侧平面，所述第二侧平面相对所述第一侧平面远离所述侧面开孔设置，以使所述挡板对所述容纳腔在端面位置处形成部分遮挡。

22、本实施例还提供一种内窥镜系统，包括：镜体、照明光源、主机和显示器；

23、所述镜体包括前述的透镜光学系统；

24、所述照明光源与所述透镜光学系统中的照明件连接；

25、所述单图像传感器与所述主机连接，所述主机与所述显示器连接。

26、本发明提供的透镜光学系统，至少具有以下有益效果：

27、通过本发明的透镜光学系统，将多个光学镜片中外径大于l/2的一个或多个镜片以及与其对称的一个或多个镜片两者相邻的一侧均被配置为平面，可使两组镜头的光轴分别与单图像传感器的感光面的四等分线对准，同时，镜头在单图像传感器上的显示画面在长边上的像素为l/2，使得显示画面在单图像传感器的感光面的利用率达到最高。与图1相比，在增大成像画面的同时可降低镜头cra(即主光线角度)，同时保证单图像传感器的感光面最大的利用率，有助于实现更高的成像分辨率。

28、除此之外，本实施例采用双光路单图像传感器，与采用双光路双图像传感器相比，前者可避免双图像传感器因前后位置误差引起的成像清晰度不一致的问题，同时，单图像传感器的电路结构布置更加简单，降低了电路元件数量，有利于减小镜头尺寸。

29、本发明还提供的透镜加工工装，柱状壳体沿其轴向具有第一侧平面，至少有一个或多个光学镜片的部分边缘自侧面开孔凸出，如此设置，便于对光学镜片加工处理，且便于在加工到位时停止操作；另外，可以对透镜光学系统中的一个或多个光学镜片同时进行加工，缩短加工时间，从而提高加工效率。

30、本发明还提供的内窥镜系统，包括如上所述的透镜光学系统，由此，其所能达到的技术优势和效果同样包括透镜光学系统所能达到的技术优势和效果，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种透镜光学系统，其特征在于，包括：镜头(100)和单图像传感器(200)；

2.根据权利要求1的透镜光学系统，其特征在于，所述镜头(100)的外径为d；

3.根据权利要求1的透镜光学系统，其特征在于，所述镜头(100)的外径为d；

4.根据权利要求1-3任一项的透镜光学系统，其特征在于，所述光学镜片(110)的平面(111)处涂覆有遮光涂层。

5.根据权利要求4的透镜光学系统，其特征在于，所述单图像传感器(200)的感光面(10)上单幅画面显示比例为16：9；

6.一种与权利要求1或2的透镜光学系统配合使用的透镜加工工装，其特征在于，包括：柱状壳体(300)，所述柱状壳体(300)沿其轴向具有第一侧平面(310)；

7.根据权利要求6的透镜加工工装，其特征在于，所述柱状壳体(300)的至少一端设有挡板(400)；

8.根据权利要求7的透镜加工工装，其特征在于，所述柱状壳体(300)与所述挡板(400)两者相对的端面均设有安装孔，两者的安装孔之间通过紧固件固定连接。

9.根据权利要求7的透镜加工工装，其特征在于，所述挡板(400)具有与第一侧平面(310)相平行设置的第二侧平面(410)；

10.一种内窥镜系统，其特征在于，包括：镜体(50)、照明光源(60)、主机(70)和显示器(80)；

技术总结本发明提供了一种透镜光学系统、透镜加工工装及内窥镜系统，涉及医疗设备的技术领域，该透镜光学系统包括镜头和单图像传感器；镜头设置为两组；单图像传感器位于两组镜头的一端，以使两组镜头的镜头画面均成像于单图像传感器的感光面上；单图像传感器的长边尺寸为L；多个光学镜片中外径大于L/2的一个或多个镜片以及与其对称的一个或多个镜片两者相邻的一侧均被配置为平面，平面与对应的镜头的光轴之间的距离为L/4。本发明在增大成像画面的同时可降低镜头CRA，同时保证单图像传感器的感光面最大的利用率，有助于实现更高的成像分辨率。技术研发人员：苏赫,李建民,胡向前,王炳强,王树新受保护的技术使用者：山东威高手术机器人有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27