本技術(shù)屬于光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，具體涉及一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組及光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)中包含三部分：硬管內(nèi)窺鏡成像物鏡、硬管內(nèi)窺鏡轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)、硬管內(nèi)窺鏡目鏡。物鏡對(duì)目標(biāo)物體成倒像，轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)通過奇數(shù)組轉(zhuǎn)像透鏡組將物鏡所成的倒像在目鏡物方焦平面處成1:1的正像，并使內(nèi)窺鏡的工作長度滿足要求，最后觀察者通過目鏡觀察正立實(shí)像。

2、隨著時(shí)代更迭，硬管內(nèi)窺鏡領(lǐng)域追求成像的高分辨率,在一些腹腔鏡等較大口徑的內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)中，通光口徑也較大，這對(duì)光學(xué)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)像透鏡系統(tǒng)提出了更大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組在光學(xué)系統(tǒng)的通光口徑較大的時(shí)候，往往會(huì)出現(xiàn)像差過大，透鏡口徑不足等問題。

3、如圖2所示，早期的硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組由兩個(gè)雙膠合薄透鏡組成，光闌位于兩者中間；這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)像透鏡組的垂軸像差得到了良好的矯正；但由于采用薄透鏡，其光能透過率較低，且鏡片裝配時(shí)容易傾斜，現(xiàn)已沒有企業(yè)使用。

4、如圖3所示，硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組包含兩個(gè)hopkins棒狀鏡，這種轉(zhuǎn)像透鏡組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但無法校正軸向色差，成像質(zhì)量不佳。

5、如圖4所示，硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，其中hopkins棒狀透鏡一端與焦距為負(fù)的負(fù)透鏡相膠合，薄透鏡使用高折射率、高色散的光學(xué)玻璃，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是可以校正軸向色差，但不能校正場(chǎng)曲。

6、如圖5所示，硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，由兩個(gè)對(duì)稱的三膠合透鏡組成，光闌位于兩者中間。三膠合透鏡為hopkins棒狀透鏡在棒鏡的兩側(cè)各膠合有一個(gè)相同的透鏡，在通光口徑較小時(shí)不僅能校正色差，還能校正場(chǎng)曲，成像質(zhì)量較高，在通光口徑較大時(shí)像差明顯，成像質(zhì)量下降很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上訴技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組及光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，更有效地校正硬管內(nèi)窺鏡轉(zhuǎn)像透鏡組的像差，在口徑不變的情況下提高轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的角分辨率。

2、本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本實(shí)用新型提供一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組由兩組分離的光學(xué)玻璃透鏡組組成，兩組光學(xué)玻璃透鏡組對(duì)稱布置，且兩組光學(xué)玻璃透鏡組中間設(shè)有光闌，構(gòu)成1:1雙遠(yuǎn)心轉(zhuǎn)像系統(tǒng)；每組光學(xué)玻璃透鏡組由一組雙膠合透鏡與一組三膠合hopkins棒狀鏡組成，所述三膠合hopkins棒狀鏡與所述雙膠合透鏡分離放置。

4、進(jìn)一步地，所述雙膠合透鏡由一平凹透鏡l1與一雙凸透鏡l2膠合構(gòu)成，平凹透鏡l1凹面靠近光闌；所述三膠合hopkins棒狀鏡由一hopkins棒狀鏡l4、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5膠合構(gòu)成，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3與第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5結(jié)構(gòu)不同，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5分別膠合在hopkins棒狀鏡l4的兩面，兩片彎月型光學(xué)玻璃透鏡的凸面都面向光闌位置。

5、進(jìn)一步地，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5直徑均相同。

6、進(jìn)一步地，所述平凹透鏡l1與雙凸透鏡l2的材料不同；所述第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料也不同。

7、作為優(yōu)選地，所述平凹透鏡l1的材料為h-zf11，靠近光闌的雙凸透鏡l2的材料為h-zlaf68；所述三膠合hopkins棒狀鏡中，遠(yuǎn)離光闌的第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料為h-zlaf90，hopkins棒狀鏡l4的材料為h-k9l，靠近光闌的第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料為f5；此時(shí)雙膠合透鏡中的平凹透鏡l1的中心厚度在3mm-10mm之間時(shí)，成像在空氣中，l1大于等于10mm時(shí)成像在l1材料中。

8、作為優(yōu)選地，所述平凹透鏡l1的材料為zf2，靠近光闌的雙凸透鏡l2的材料為h-zlaf73；所述三膠合hopkins棒狀鏡中，遠(yuǎn)離光闌的第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料為h-zlaf4lb，hopkins棒狀鏡l4的材料為baf7,靠近光闌的第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料為zf51；此時(shí)雙膠合透鏡中的平凹透鏡l1的中心厚度在3mm-12mm之間時(shí)，成像在空氣中，l1大于等于12mm時(shí)成像在l1材料中。

9、進(jìn)一步地，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5沿光線入射方向依次布置；所述平凹透鏡l1的材料折射率范圍為1.50～1.82，雙凸透鏡l2的材料折射率范圍為1.72～2.00，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料折射率范圍為1.72～2.00，hopkins棒狀鏡l4的材料折射率范圍為1.50～1.72，第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料折射率范圍為1.49～2.02。

10、進(jìn)一步地，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5沿光線入射方向依次布置；所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組中，第一個(gè)面為平面r1,第二個(gè)面的曲率半徑r2范圍4mm～10mm，第三個(gè)面的曲率半徑r3范圍-6mm～-20mm，第四個(gè)面的曲率半徑r4范圍-3.6mm～-6.8mm，第五個(gè)面的曲率半徑r5范圍-4.8mm～-8.2mm，第六個(gè)面的曲率半徑r6范圍-6mm～-10mm，第七個(gè)面的曲率半徑r7范圍-10mm～-22mm；所述平凹透鏡l1的厚度范圍為3mm～16mm，所述雙凸透鏡l2的厚度范圍為1.2mm～4mm，所述第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的厚度范圍為1.2mm～6mm，所述hopkins棒狀鏡l4的厚度范圍為10mm～40mm，所述第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的厚度范圍為1.2mm～6mm。

11、進(jìn)一步地，本實(shí)用新型通過減少所述平凹透鏡l1厚度，使所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組成像在空氣中。

12、本實(shí)用新型同時(shí)提供一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，其由奇數(shù)個(gè)所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組沿光軸同軸放置組成，且所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組以任意順序沿系統(tǒng)光軸排列；當(dāng)所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組的組數(shù)大于等于三組時(shí)，第一組的最后一片透鏡與第二組的第一片透鏡共用一片棒鏡l6，棒鏡l6中心厚度是平凹透鏡l1的2倍，此時(shí)光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組中間像成像在棒鏡l6之中，后繼光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組依次按此規(guī)律成像，直至最后成像。

13、本實(shí)用新型具有以下有益效果：

14、本實(shí)用新型在保持透鏡口徑不變的情況下，提高了通光口徑，進(jìn)而提高了光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的分辨率，并更有效地校正了轉(zhuǎn)像透鏡組的像差，提高了成像質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組由兩組分離的光學(xué)玻璃透鏡組組成，兩組光學(xué)玻璃透鏡組對(duì)稱布置，且兩組光學(xué)玻璃透鏡組中間設(shè)有光闌，構(gòu)成1:1雙遠(yuǎn)心轉(zhuǎn)像系統(tǒng)；每組光學(xué)玻璃透鏡組由一組雙膠合透鏡與一組三膠合hopkins棒狀鏡組成，所述三膠合hopkins棒狀鏡與所述雙膠合透鏡分離放置。

2.如權(quán)利要求1所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述雙膠合透鏡由一平凹透鏡l1與一雙凸透鏡l2膠合構(gòu)成，平凹透鏡l1凹面靠近光闌；所述三膠合hopkins棒狀鏡由一hopkins棒狀鏡l4、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5膠合構(gòu)成，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3與第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5結(jié)構(gòu)不同，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5分別膠合在hopkins棒狀鏡l4的兩面，兩片彎月型光學(xué)玻璃透鏡的凸面都面向光闌位置。

3.如權(quán)利要求2所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5直徑均相同。

4.如權(quán)利要求2所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1與雙凸透鏡l2的材料不同；所述第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料也不同。

5.如權(quán)利要求4所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1的材料為h-zf11，靠近光闌的雙凸透鏡l2的材料為h-zlaf68；所述三膠合hopkins棒狀鏡中，遠(yuǎn)離光闌的第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料為h-zlaf90，hopkins棒狀鏡l4的材料為h-k9l，靠近光闌的第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料為f5；此時(shí)雙膠合透鏡中的平凹透鏡l1的中心厚度在3mm-10mm之間時(shí)，成像在空氣中，l1大于等于10mm時(shí)成像在l1材料中。

6.如權(quán)利要求4所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1的材料為zf2，靠近光闌的雙凸透鏡l2的材料為h-zlaf73；所述三膠合hopkins棒狀鏡中，遠(yuǎn)離光闌的第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料為h-zlaf4lb，hopkins棒狀鏡l4的材料為baf7,靠近光闌的第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料為zf51；此時(shí)雙膠合透鏡中的平凹透鏡l1的中心厚度在3mm-12mm之間時(shí)，成像在空氣中，l1大于等于12mm時(shí)成像在l1材料中。

7.如權(quán)利要求4所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5沿光線入射方向依次布置；所述平凹透鏡l1的材料折射率范圍為1.50～1.82，雙凸透鏡l2的材料折射率范圍為1.72～2.00，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3的材料折射率范圍為1.72～2.00，hopkins棒狀鏡l4的材料折射率范圍為1.50～1.72，第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5的材料折射率范圍為1.49～2.02。

8.如權(quán)利要求2所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，所述平凹透鏡l1、雙凸透鏡l2、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡l3、hopkins棒狀鏡l4以及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡l5沿光線入射方向依次布置；所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組中，第一個(gè)面為平面r1,第二個(gè)面的曲率半徑r2范圍4mm～10mm，第三個(gè)面的曲率半徑r3范圍-6mm～-20mm，第四個(gè)面的曲率半徑r4范圍-3.6mm～-6.8mm，第五個(gè)面的曲率半徑r5范圍-4.8mm～-8.2mm，第六個(gè)面的曲率半徑r6范圍-6mm～-10mm，第七個(gè)面的曲率半徑r7范圍-10mm～-22mm；

9.如權(quán)利要求2所述的一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組，其特征在于，通過減少所述平凹透鏡l1厚度，使所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組成像在空氣中。

10.一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，其特征在于，其由奇數(shù)個(gè)如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組沿光軸同軸放置組成，且所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組以任意順序沿系統(tǒng)光軸排列；當(dāng)所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組的組數(shù)大于等于三組時(shí)，第一組的最后一片透鏡與第二組的第一片透鏡共用一片棒鏡l6，棒鏡l6中心厚度是平凹透鏡l1的2倍，此時(shí)光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組中間像成像在棒鏡l6之中，后繼光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組依次按此規(guī)律成像，直至最后成像。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種成像在介質(zhì)中的光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組及光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，所述光學(xué)轉(zhuǎn)像透鏡組由兩組分離的光學(xué)玻璃透鏡組組成，兩組光學(xué)玻璃透鏡組對(duì)稱布置，且兩組光學(xué)玻璃透鏡組中間設(shè)有光闌；每組光學(xué)玻璃透鏡組由一組雙膠合透鏡與一組三膠合Hopkins棒狀鏡組成；所述雙膠合透鏡由一平凹透鏡L1與一雙凸透鏡L2膠合構(gòu)成，平凹透鏡L1凹面靠近光闌；所述三膠合Hopkins棒狀鏡由一Hopkins棒狀鏡L4、第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡L3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡L5膠合構(gòu)成，第一彎月型光學(xué)玻璃透鏡L3及第二彎月型光學(xué)玻璃透鏡L5分別膠合在Hopkins棒狀鏡L4的兩面，兩片彎月型光學(xué)玻璃透鏡的凸面都面向光闌位置。本技術(shù)在口徑不變的情況下提高轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的角分辨率。

技術(shù)研發(fā)人員：向錚,向陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長春理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240422
技術(shù)公布日：2024/11/26