一種立體內(nèi)窺鏡棒狀透鏡加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低成本、高精度硬管內(nèi)窺鏡用的立體內(nèi)窺鏡棒狀透鏡加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示，硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)包含三部分:0BJ為硬管內(nèi)窺鏡物鏡，其對(duì)物體成倒像；REL為硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，其對(duì)物鏡所成的像重新1:1成像，經(jīng)多次轉(zhuǎn)像后最終在硬管內(nèi)窺鏡目鏡物方焦面處成正立的實(shí)像，其作用是增加硬管內(nèi)窺鏡的工作長(zhǎng)度，以滿足硬管內(nèi)窺鏡工作長(zhǎng)度的要求；0CU為硬管內(nèi)窺鏡目鏡，將內(nèi)窺鏡圖像成像在無窮遠(yuǎn)，觀察者可通過其觀察前述正立實(shí)像。通常，硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)含有多組結(jié)構(gòu)相同的轉(zhuǎn)像透鏡組，采用雙膠合或三膠合透鏡，其中一片為Hopkins棒狀透鏡。
[0003]圖2至圖5分別表示現(xiàn)有技術(shù)中不同光學(xué)結(jié)構(gòu)形式的常用硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為早期硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，該種結(jié)構(gòu)由一對(duì)雙膠合薄透鏡組構(gòu)成，光闌位于中間，垂軸像差得到良好校正。但由于采用薄透鏡組，系統(tǒng)光能透過率較低，且在裝配時(shí)鏡片容易傾斜，從而影響系統(tǒng)像質(zhì)。圖3、圖4和圖5所示的硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，均為Hopkins提出棒狀鏡轉(zhuǎn)像系統(tǒng)后，各企業(yè)使用的不同結(jié)構(gòu)形式。這些轉(zhuǎn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與圖2所示結(jié)構(gòu)相比，光能透過率高，對(duì)于尿道膀胱鏡等超細(xì)硬管內(nèi)窺鏡來講，像面亮度明顯提高。圖3所示硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)中Hopkins棒狀透鏡一端與焦距為負(fù)的薄負(fù)透鏡相膠合，薄透負(fù)鏡使用高折射率、高色散的光學(xué)玻璃，用于校正軸向色差，但不能校正場(chǎng)曲。這種硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于Hopkins棒狀透鏡非膠合面半徑大，用傳統(tǒng)的光學(xué)加工工藝加工比較困難。圖4所示硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)中Hopkins棒狀透鏡兩端與焦距為負(fù)的薄負(fù)透鏡相膠合，薄負(fù)透鏡使用高折射率、高色散的光學(xué)玻璃，用于校正軸向色差，但不能校正場(chǎng)曲。這種硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，Hopkins棒狀透鏡兩端的薄透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)相同，Hopkins棒狀透鏡球面半徑小，加工相對(duì)來講比較容易；缺點(diǎn)是膠合面多，膠合時(shí)容易偏心，膠合面對(duì)圖像質(zhì)量影響大。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的加工方法存在以下問題或缺點(diǎn):
[0005](I)圖4所示結(jié)構(gòu)是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，Hopkins棒狀透鏡球面半徑小，采用玻璃打孔配盤的方法加工。Hopkins棒狀透鏡、打孔玻璃與夾具用膠粘接固定后，再進(jìn)行細(xì)磨和拋光。但是這種加工方法存在以下問題:細(xì)磨和拋光過程會(huì)導(dǎo)致Hopkins棒狀透鏡定心精度下降，并且很難加工大球面半徑的Hopkins棒狀透鏡。
[0006](2)圖5所示結(jié)構(gòu)的透鏡片數(shù)少，但球面半徑大，不論采用玻璃打孔配盤還是磨邊定心工藝，加工難度都非常大。
[0007](3)圖6所示的Hopkins棒狀透鏡，其中，d為透鏡口徑，I為透鏡厚度，n、r2為球面半徑，通常l/d>4，100>r>3，由于厚度大，用傳統(tǒng)的定心磨邊工藝加工比較困難。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于尿道膀胱鏡、耳鏡、宮腔鏡來講，Hopkins棒狀透鏡球面半徑3mm?15mm左右，加工時(shí)偏心比較容易控制。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于手術(shù)機(jī)械人用立體內(nèi)窺鏡來講，工作距380mm?450mm左右，腹腔鏡等內(nèi)窺鏡的工作長(zhǎng)度一般小于320mm。為了增加立體內(nèi)窺鏡的工作長(zhǎng)度，一種辦法是增加轉(zhuǎn)像系統(tǒng)的組數(shù)，采用5組或7組轉(zhuǎn)像系統(tǒng)，這不僅使光學(xué)系統(tǒng)的加工成本增加，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)光能透過率下降，圖像質(zhì)量變壞。對(duì)于立體內(nèi)窺鏡來講，3組轉(zhuǎn)像系統(tǒng)比較理想，這使得Hopkins棒狀透鏡球面半徑變大，一般大于15_，加工時(shí)容易偏心。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種立體內(nèi)窺鏡棒狀透鏡加工方法，該預(yù)處理方法在上述加工方法前使用，將被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝精確定位后固定，然后將固定的被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝放入現(xiàn)有的加工裝置中進(jìn)行加工，解決了加工時(shí)偏心的問題，具有加工定心精度高、成本低的優(yōu)勢(shì)，保證加工出表面光潔度高、局部光圈好的高質(zhì)量Hopkins棒狀透鏡。
[0011]本發(fā)明的立體內(nèi)窺鏡棒狀透鏡加工方法如下所述:
[0012]步驟1，將棒狀透鏡定位工裝的上表面加工為球面，且加工時(shí)滿足:該球面的球面半徑與被加工棒狀透鏡的球面半徑相同，或者該球面的球面半徑小于被加工棒狀透鏡的球面半徑相同；同時(shí)在該棒狀透鏡定位工裝的中心位置設(shè)置通道，該通道與該棒狀透鏡定位工裝同軸，且該通道的直徑與被加工棒狀透鏡的直徑相同；
[0013]步驟2，將位置調(diào)節(jié)靠模的上表面加工為凹面，且加工時(shí)滿足:該凹面的口徑大于棒狀透鏡定位工裝的口徑，凹面的球心位于該棒狀透鏡定位工裝通道的軸線上；
[0014]步驟3，將被加工棒狀透鏡插入棒狀透鏡定位工裝的通道內(nèi)，且被加工棒狀透鏡的一個(gè)球面與棒狀透鏡定位工裝上表面的球面構(gòu)成一個(gè)加工球面，被加工棒狀透鏡的外表面與棒狀透鏡定位工裝的通道口徑間隙滑配；然后將被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝構(gòu)成的加工球面與位置調(diào)節(jié)靠模上表面的凹面接觸配合；
[0015]步驟4，對(duì)被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝施加壓力，使得被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝均與位置調(diào)節(jié)靠模抵觸；然后利用棒狀透鏡固定頂絲固定被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝，完成被加工棒狀透鏡加工的預(yù)處理；將固定好的被加工棒狀透鏡和棒狀透鏡定位工裝利用現(xiàn)有拋光工具進(jìn)行加工。
[0016]效果較好的，采用金屬材料加工棒狀透鏡定位工裝。
[0017]有益效果為:
[0018](I)本發(fā)明可以加工球面半徑大的棒狀透鏡，如球面半徑在10mm?20mm之間，并且定心精度高，與采用磨邊定心加工工藝相比，偏心小、節(jié)省玻璃材料、表面光潔度高、成本低，適合快速、大批量加工。具體為:棒狀透鏡定位工裝與棒狀透鏡采用頂絲固定，調(diào)整方便；棒狀透鏡定位工裝，棒狀透鏡定位工裝與棒狀透鏡調(diào)整時(shí)，采用位置調(diào)節(jié)靠模的凹面定位，定位精度高，解決了偏心的問題，且拋光加工時(shí)間短，加工成本低。
[0019](2)本發(fā)明的棒狀透鏡定位工裝，采用金屬材料加工，透鏡拋光前不再需要細(xì)磨，而傳統(tǒng)的加工方法需要將打孔的配盤玻璃與棒狀透鏡一起細(xì)磨后才能拋光，透鏡偏心小。
【附圖說明】
[0020]圖1?圖5為硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；[0021 ]圖6為Hopkins棒狀透鏡結(jié)構(gòu)示意圖；
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