小型工业内窥镜的成像光学系统的制作方法

本发明涉及近距离成像系统领域，具体涉及一种小型工业内窥镜的成像光学系统。

背景技术：

工业内窥镜可用于高温、有毒、核辐射及人眼无法直接观察到的场所的检查和观察，主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等,可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测，并且还可用于通风管道、空调管道、水管、工业管道内部焊缝、腐蚀、堵塞、差异、异物等情况视频检测。广泛应用于航空、汽车、船舶、电气、化学、电力、煤气、原子能、土木建筑等现代核心工业的各个部门。工业内窥镜还可与照相机、摄像机或电子计算机藕接，组成照相、摄像和图象处理系统,从而进行视场目标的监视、记录、贮存和图象分析。

一般的内窥镜在工业作业环境下视场范围有限，对口径较小的管道、零件等检测较为困难。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种用于工业内窥镜的成像光学系统。为此，本发明采取的技术方案是，小型工业内窥镜的成像光学系统，沿光线传播方向依次包括物镜组、转镜组、光阑、分划板、像面放大镜组、保护玻璃，所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，所述放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。

所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，棱镜与透镜2组成的胶合镜组，透镜3与透镜4组成的胶合镜组；

所述物镜组中，棱镜使光线由竖直方向转向水平方向传播，使物镜产生90°的视向角；

所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，透镜5、透镜6、透镜7组成胶合镜组，透镜8.透镜9、透镜10组成胶合镜组，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，两组胶合镜组关于光阑完全对称。

所述像面放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。透镜11与透镜12组成的胶合镜组。

本发明的特点及有益效果是：

本发明系统能够较好的适应工业作业环境下小口径管道、零件的检测，引入90°视向角，可以清晰的观测管道、零件的内壁结构。

附图说明：

图1为本发明光学系统光路结构图。

图2为本发明的物镜组结构示意图。

图3为本发明的转镜组结构示意图。

图4为本发明的像面放大镜组示意图。

图中标号说明：(1)物镜组，(2)转镜组，(3)光阑，(4)分划板，(5)像面放大镜组，(6)保护玻璃，ⅰ为像面，1-14为透镜。

具体实施方式

为实现上述技术目的,达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种小型工业内窥镜的成像光学系统，沿光线传播方向依次包括物镜组、转镜组、光阑、分划板、像面放大镜组、保护玻璃，所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，所述放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。

所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，棱镜与透镜2组成的胶合镜组，透镜3与透镜4组成的胶合镜组。

所述物镜组中，棱镜使光线由竖直方向转向水平方向传播，使物镜产生90°的视向角。

所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，透镜5、透镜6、透镜7组成胶合镜组，透镜8.透镜9、透镜10组成胶合镜组，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，两组胶合镜组关于光阑完全对称。

所述像面放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。透镜11与透镜12组成的胶合镜组。

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1所示，一种小型工业内窥镜的成像光学系统，沿光线传播方向依次包括物镜组(1)、转镜组(2)、光阑(3)、分划板(4)、像面放大镜组(5)、保护玻璃(6)，所述物镜组(1)在像面ⅰ成实像，所述转镜组(2)以像面ⅰ为物，在所述分划板(4)上成二次实像，所述光阑(3)位于所述转镜组(2)中央，所述像面放大镜组(5)以所述分划板(4)为物，将分划板上的二次像面进行放大，所述保护玻璃(6)位于整体系统最后端，用于保护整体光学系统。该工业内窥镜整体口径≤3mm。

如图2所示，所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，棱镜与透镜2组成的胶合镜组，透镜3与透镜4组成的胶合镜组。所述棱镜为内窥镜提供了90°的视向角。

如图3所示，所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，所述透镜5、透镜6、透镜7组成胶合镜组，所述透镜8.透镜9、透镜10组成胶合镜组，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，两组胶合镜组关于光阑完全对称。所述转镜组所述转镜组在不影响像质的情况下，延长了内窥镜的工作距离。

如图4所示，所述像面放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。所述透镜11与透镜12组成的胶合镜组。所述物镜组与转镜组成像后，其像面大小与后续ccd接收不相匹配，因此需要像面放大镜组进行放大。

所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，视场角为x：±22.5°；y：±30°，物镜组中棱镜起转折光路的作用，使内窥镜系统有90°的视向角。物镜组为与后继镜组配合，采用像方远心光路，物镜在像面ⅰ成实像面，像面大小1.5*2mm。所述转镜组像面ⅰ进行倒像，并延长内窥镜整体长度，转镜组将像面的实像成像在分划板。所述像面放大镜组对分划板进行成像，将1.5*2mm大小的像面放大为3.6*4.8mm，以配合后续ccd接收。

采用本发明结构可达到的分辨率为：物距为1.5mm时，像方分辨率为23线对/mm；物距为2mm时，像方分辨率为32线对/mm；物距为2.5mm时，像方分辨率为21线对/mm。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及近距离成像系统领域，为提出一种用于工业内窥镜的成像光学系统，本发明，小型工业内窥镜的成像光学系统，沿光线传播方向依次包括物镜组、转镜组、光阑、分划板、像面放大镜组、保护玻璃，所述物镜组包括四片透镜一块棱镜，沿光线传播方向依次排列为透镜1、棱镜、透镜2、透镜3与透镜4，所述转镜组包括六片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜5、透镜6、透镜7、透镜8、透镜9、透镜10，所述光阑位于所述转镜租中透镜7与透镜8之间，所述放大镜组包括4片透镜，沿光线传播方向依次排列为透镜11、透镜12、透镜13、透镜14。本发明主要应用于近距离成像场合。

技术研发人员：杨磊;陈梦;谢洪波;陈卉
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2019.03.19
技术公布日：2019.07.26