一种内窥镜用2K高清耦合器光学系统

本发明涉及光学成像，具体涉及一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统。

背景技术：

0、技术背景

1、医用内窥镜作为医疗器械，对图像分辨率具有较高要求。随着摄像系统逐步向超高清方向发展，像素数量越来越多，对应图像传感器的有效成像尺寸也越来越大，因此要求耦合器光学镜头的焦距也越大。相比传统单晶片摄像系统，三晶片摄像系统对色彩单独处理的方式，可以色彩之间的相互干扰，对光线的利用更为完全，更好的保证色彩的真实性，比单晶片摄像系统得到的图像拥有更好的锐度，得到更接近自然的画面，在医疗应用中，内窥镜需要对细微结构成像，对画质要求高，选用三晶片摄像系统很有必要，因此要求内窥镜耦合器具有较大的后工作距，满足三晶片摄像系统的装配要求。

2、内窥镜耦合器连接内窥镜和摄像系统，由于硬管内窥镜的目镜出射光为平行光，人眼可以接收并成像，但图像传感器不能感应平行光，因此需要一个内窥镜耦合器，来充当照相物镜的功能，对平行光汇聚，将内窥镜目镜的虚像成像到摄像芯片上，通过摄像系统将图像显示到屏幕上。

3、本发明中的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，就是针对以上问题的有效解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，利用照相物镜的设计思想，选用双高斯型照相物镜结构，在保证整个系统成像质量趋近衍射极限的同时，还能使内窥镜耦合器光学系统结构紧凑，且具有较大后工作距。

2、一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，现结合附图详细说明本发明的技术方案：

3、一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，焦距f的值为48.58mm，为双高斯型结构，含孔径光阑1，前固定组2，固定组3，固定组4，后固定组5，成像面6，孔径光阑1是耦合器光学系统的入瞳，入瞳直径为12mm，与内窥镜光学系统的出瞳位置重合，固定组2是弯月形正透镜，固定组3是双凸正透镜和双凹负透镜胶合而成的弯月形负透镜，固定组4是弯月形负透镜和弯月形正透镜胶合而成的弯月形负透镜，后固定组5是双凸透镜，成像面6是耦合器光学系统的聚焦面，也即图像传感器的靶面，孔径光阑1，前固定组2，固定组3，固定组4，后固定组5，成像面6依次共轴排列，其特征在于，孔径光阑1，前固定组2，固定组3，固定组4，后固定组5，成像面6位置固定，不同视场角成像面位置统一。

4、本发明的技术方案的进一步技术特征在于，所述的内窥镜用2k高清耦合器光学系统的光阑在镜头外，满足光瞳衔接原则，光阑口径为12mm，满足目视硬性内窥镜目镜匹配要求。

5、本发明的技术方案的进一步技术特征在于，所述的内窥镜用2k高清耦合器光学系统的成像波段范围涵盖可见光和近红外，在400nm-850nm之间。

6、本发明的技术方案的进一步技术特征在于，所述的内窥镜用2k高清耦合器光学系统，在最大出射视场角±5°的传递函数(mtf)的值在250线对/mm时大于30％。

7、本发明的技术方案的进一步技术特征在于，所述的内窥镜用2k高清耦合器光学系统，焦距f＝48.58mm，成像尺寸为8.49，能够覆盖内窥镜用2k分辨率图像传感芯片感光面。后工作距为31.74mm，系统总轴长度68.43mm，满足内窥镜三晶片摄像系统装配要求。

8、本发明的主要提升在于：

9、1、利用双高斯型物镜结构，缩短了内窥镜耦合器镜头结构，增长了焦距和后工作距，使镜头结构更紧凑且能满足更大图像传感器感光面的需求和三晶片摄像系统装配需求。

10、2、成像达到系统衍射极限，分辨率高，且可实现可见光到近红外的宽光谱成像。

技术特征：

1.一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，焦距f的值为48.58mm，为双高斯型结构，含孔径光阑(1)，前固定组(2)，固定组(3)，固定组(4)，后固定组(5)，成像面(6)，孔径光阑(1)是耦合器光学系统的入瞳，入瞳直径为12mm，与内窥镜光学系统的出瞳位置重合，固定组(2)是弯月形正透镜，固定组(3)是双凸正透镜和双凹负透镜胶合而成的弯月形负透镜，固定组(4)是弯月形负透镜和弯月形正透镜胶合而成的弯月形负透镜，后固定组(5)是双凸透镜，成像面(6)是耦合器光学系统的聚焦面，也即图像传感器的靶面，孔径光阑(1)，前固定组(2)，固定组(3)，固定组(4)，后固定组(5)，成像面(6)依次共轴排列，其特征在于，孔径光阑(1)，前固定组(2)，固定组(3)，固定组(4)，后固定组(5)，成像面(6)位置固定，不同视场角成像位置固定。

2.根据权利要求1所述的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，其特征在于，所述的内窥镜耦合器光学系统的光阑在镜头外，满足光瞳衔接原则，光阑口径为12mm，满足目视硬性内窥镜目镜匹配要求。

3.根据权利要求1所述的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，其特征在于，所述的内窥镜耦合器光学系统的成像波段范围涵盖可见光和近红外，在400nm-850nm之间。

4.权利要求1或2所述的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，其特征在于，所述的内窥镜耦合器光学系统在最大出射视场角±5°的传递函数(mtf)的值在250线对/mm时大于30％。

5.根据权利要求1或2所述的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，其特征在于，耦合器光学系统焦距f＝48.58mm，入瞳直径为12mm，成像波段范围400nm-850nm，视场角±5°内全视场的mtf的值在250线对/mm时最小值为30％，成像尺寸为8.49，能够覆盖内窥镜用2k分辨率图像传感芯片感光面。

6.根据权利要求1或2所述的一种内窥镜用2k高清耦合器光学系统，其特征在于，所述的内窥镜耦合器光学系统后工作距为31.74mm，系统总轴长度68.43mm，满足内窥镜三晶片摄像系统装配要求。

技术总结本发明涉及一种内窥镜用2K高清耦合器光学系统，属于光学成像技术领域，为匹配2K高清分辨率图像传感芯片，本发明利用照相物镜的设计思想，选用双高斯型照相物镜，在保证整个系统成像质量趋近衍射极限的同时，还能使内窥镜耦合器光学系统结构紧凑，具有较大后工作距为内窥镜三晶片摄像系统装配预留足够空间，且可实现可见到近红外宽波段成像等优点，适宜应用于2K高清内窥镜耦合器光学系统中，达到高清成像的目的。技术研发人员：代志勇,刘瑞受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29