本發明涉及一種內窺鏡的光學系統，尤其是涉及一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統。
背景技術：
1、內窺鏡在醫療領域應用廣泛，能夠幫助醫生直觀觀察人體內部狀況。硬管內窺鏡具有較長而堅硬的管身，可通過人工開口進入體內，創口小且患者恢復快。其光學結構通常包含三部分：物鏡負責對物體形成倒立實像；棒鏡將物鏡所成的像進行多次轉像，從而延長內窺鏡的工作長度；目鏡則再次成像，并配合光學適配器輸出最終的清晰圖像。而前兩部分因為其安裝在硬管內，則構成了硬管內窺鏡的硬鏡光學系統。
2、內窺鏡的硬鏡光學系統在進入人體后，其徑向與軸向分辨能力直接關系到醫生對內部組織結構的觀察與診斷準確性。為提供更清晰的術中圖像，現代內窺鏡系統的成像性能往往需要達到4k級別，以滿足高分辨率影像的需求。通過合理設計與優化硬鏡光學系統的關鍵參數，如焦距、數值孔徑等，可以實現不同深度與曲面的清晰成像，并同時獲得足夠的景深范圍，在復雜的人體解剖環境中確保圖像清晰穩定，從而支持更精準的手術操作。
3、內窺鏡通常同時集成白光與熒光成像系統。白光用于常規場景照明，熒光則針對特定標記物成像，使病變組織與正常組織區分更加明顯，從而提高診斷和手術的精確性。熒光系統多采用近紅外光源，其與白光的波長差異，以及白光自身的寬譜特性，會引入色差并降低圖像清晰度，因此硬鏡光學系統的色差需要校正。
4、此外，針對不同臨床應用，硬管內窺鏡的硬鏡光學系統的工作長度需求各異，例如關節鏡的工作長度比膀胱鏡短，這種差異可通過調整棒鏡的長度與組數來實現，從而適應不同深部的檢查與手術需求。為盡可能減少手術創傷，內窺鏡需通過細小套管進入體內，因此其外徑通常被控制在較小尺寸，這種要求可通過控制透鏡光焦度的分配進而控制光線傳播角度來實現。
5、并且，內窺鏡通常通過擴大視場角與調節視向角來實現大視野，以此擴大觀察范圍，獲取更全面的信息。然而，過大的視場容易導致圖像邊緣產生像差，視向棱鏡的引入會提升內窺鏡結構的復雜度與裝配難度，因此需同時兼顧像差的校正與鏡片數量的合理控制。
6、中國專利申請號為cn202221500386.9的實用新型專利提供了一種成像效果好的內窺鏡光學系統，通過多組膠合鏡片實現系統像差的平衡，但鏡片數量較多，影響鏡頭組裝。中國專利申請號為cn202422618778.0的實用新型專利提供了一種4k熒光內窺鏡光學系統，通過多組膠合鏡片實現高清成像，但口徑較大，影響使用。中國專利申請號為cn202121140480.3的實用新型專利提供了一種內窺鏡光學系統，具有較大的視場角，鏡片數較少，但未考慮熒光，僅工作在可見光波段下。
技術實現思路
1、本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠滿足可見光與熒光雙模式下的高清成像要求的硬管內窺鏡的硬鏡光學系統。
2、本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，從物側至像側依次包括物鏡和棒鏡，其特征在于，所述的棒鏡包括n組棒鏡組，n為正奇數，所述的棒鏡組由對稱設置的物方棒鏡單元和像方棒鏡單元組成，硬鏡光學系統在白光下的焦距fe與在熒光下的焦距ff滿足：0.99≤fe/ff≤1.01，所述的硬鏡光學系統的入瞳直徑end滿足：0.13mm≤end≤0.19mm，所述的硬鏡光學系統的數值孔徑na滿足：0.06≤na≤0.07，所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：-1.5mm≤fe≤-0.9mm，所述的物鏡在白光下的焦距fo與所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：0.99≤|fo/fe|≤1.01，所述的物方棒鏡單元在白光下的焦距fr與所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：12≤|fr/fe|≤19，所述的物方棒鏡單元的長度t滿足：28mm≤t≤32mm。
3、與現有技術相比，本發明的優點在于通過系統性的光學設計，合理設置物鏡和棒鏡的焦距、入瞳直徑、數值孔徑等性能參數，能夠滿足內窺鏡在可見光與熒光雙模式下的高清成像要求。
4、優選地，所述的物鏡從物側至像側由前鏡組和后鏡組組成，所述的前鏡組由光焦度為負的第一透鏡、視向棱鏡和光焦度為正的第二透鏡相互膠合構成第一膠合鏡組，所述的第一透鏡的像側為非球面，所述的第一透鏡的物側為凸面，像側為凹面，所述的第二透鏡的物側為平面，像側為凸面，所述的后鏡組包括第二膠合鏡組。
5、優選地，所述的后鏡組由光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負的第四透鏡和光焦度為正的第五透鏡組成，所述的第三透鏡的物側為凸面，像側為凸面，所述的第四透鏡的物側為凹面，所述的第五透鏡的像側為凸面。
6、優選地，所述的第二膠合鏡組可以是由所述的第三透鏡、所述的第四透鏡和所述的第五透鏡構成的三膠合透鏡，也可以是由所述的第三透鏡和所述的第四透鏡構成的雙膠合透鏡，或是由所述的第四透鏡和所述的第五透鏡構成的雙膠合透鏡。
7、優選地，所述的第一透鏡在白光下的焦距f1，所述的第二透鏡在白光下的焦距f2，所述的第三透鏡在白光下的焦距f3，所述的第四透鏡在白光下的焦距f4，所述的第五透鏡在白光下的焦距f5與所述的物鏡在白光下的焦距fo滿足：0.4≤|f1/fo|≤0.7、1.5≤|f2/fo|≤2.9、1.1≤|f3/fo|≤2.4、1.0≤|f4/fo|≤2.8、4.2≤|f5/fo|≤10.5。
8、優選地，所述的物方棒鏡單元從物側至像側由光焦度為正的第六透鏡、光焦度為零的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡和光焦度為負的第九透鏡相互膠合構成，所述的第六透鏡的物側為凸面，像側為平面，所述的第七透鏡的兩側為平面，所述的第八透鏡的物側為平面，像側為凸面，所述的第九透鏡的物側為凹面，像側為凸面。
9、優選地，所述的第六透鏡在白光下的焦距f6，所述的第八透鏡在白光下的焦距f8，所述的第九透鏡在白光下的焦距f9與所述的物方棒鏡單元在白光下的焦距fr滿足：0.9≤|f6/fr|≤1.2、0.4≤|f8/fr|≤0.6、0.9≤|f9/fr|≤1.2。
10、優選地，所述的第一透鏡的阿貝數vd1，所述的第二透鏡的阿貝數vd2，所述的第三透鏡的阿貝數vd3，所述的第四透鏡的阿貝數vd4，所述的第五透鏡的阿貝數vd5，所述的第六透鏡的阿貝數vd6，所述的第七透鏡的阿貝數vd7，所述的第八透鏡的阿貝數vd8和所述的第九透鏡的阿貝數vd9滿足：0≤|vd1-vd2|≤5、15≤|vd2-vd3|≤25、30≤|vd3-vd4|≤45、45≤|vd4-vd5|≤85、40≤|vd5-vd6|≤85、30≤|vd6-vd7|≤40、30≤|vd7-vd8|≤40、30≤|vd8-vd9|≤35。
11、優選地，所述的視向棱鏡可以是一個單棱鏡，也可以由兩個子棱鏡膠合而成，或者可以由三個子棱鏡膠合而成。
1.一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，從物側至像側依次包括物鏡和棒鏡，其特征在于，所述的棒鏡包括n組棒鏡組，n為正奇數，所述的棒鏡組由對稱設置的物方棒鏡單元和像方棒鏡單元組成，硬鏡光學系統在白光下的焦距fe與在熒光下的焦距ff滿足：0.99≤fe/ff≤1.01，所述的硬鏡光學系統的入瞳直徑end滿足：0.13mm≤end≤0.19mm，所述的硬鏡光學系統的數值孔徑na滿足：0.06≤na≤0.07，所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：-1.5mm≤fe≤-0.9mm，所述的物鏡在白光下的焦距fo與所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：0.99≤|fo/fe|≤1.01，所述的物方棒鏡單元在白光下的焦距fr與所述的硬鏡光學系統在白光下的焦距fe滿足：12≤|fr/fe|≤19，所述的物方棒鏡單元的長度t滿足：28mm≤t≤32mm。
2.如權利要求1所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的物鏡從物側至像側由前鏡組和后鏡組組成，所述的前鏡組由光焦度為負的第一透鏡、視向棱鏡和光焦度為正的第二透鏡相互膠合構成第一膠合鏡組，所述的第一透鏡的像側為非球面，所述的第一透鏡的物側為凸面，像側為凹面，所述的第二透鏡的物側為平面，像側為凸面，所述的后鏡組包括第二膠合鏡組。
3.如權利要求2所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的后鏡組由光焦度為正的第三透鏡、光焦度為負的第四透鏡和光焦度為正的第五透鏡組成，所述的第三透鏡的物側為凸面，像側為凸面，所述的第四透鏡的物側為凹面，所述的第五透鏡的像側為凸面。
4.如權利要求3所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的第二膠合鏡組是由所述的第三透鏡、所述的第四透鏡和所述的第五透鏡構成的三膠合透鏡，或是由所述的第三透鏡和所述的第四透鏡構成的雙膠合透鏡，或是由所述的第四透鏡和所述的第五透鏡構成的雙膠合透鏡。
5.如權利要求4所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的第一透鏡在白光下的焦距f1，所述的第二透鏡在白光下的焦距f2，所述的第三透鏡在白光下的焦距f3，所述的第四透鏡在白光下的焦距f4，所述的第五透鏡在白光下的焦距f5與所述的物鏡在白光下的焦距fo滿足：0.4≤|f1/fo|≤0.7、1.5≤|f2/fo|≤2.9、1.1≤|f3/fo|≤2.4、1.0≤|f4/fo|≤2.8、4.2≤|f5/fo|≤10.5。
6.如權利要求5所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的物方棒鏡單元從物側至像側由光焦度為正的第六透鏡、光焦度為零的第七透鏡、光焦度為正的第八透鏡和光焦度為負的第九透鏡相互膠合構成,?所述的第六透鏡的物側為凸面，像側為平面，所述的第七透鏡的兩側為平面，所述的第八透鏡的物側為平面，像側為凸面，所述的第九透鏡的物側為凹面，像側為凸面。
7.如權利要求6所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的第六透鏡在白光下的焦距f6，所述的第八透鏡在白光下的焦距f8，所述的第九透鏡在白光下的焦距f9與所述的物方棒鏡單元在白光下的焦距fr滿足：0.9≤|f6/fr|≤1.2、0.4≤|f8/fr|≤0.6、0.9≤|f9/fr|≤1.2。
8.如權利要求7所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的第一透鏡的阿貝數vd1,?所述的第二透鏡的阿貝數vd2，所述的第三透鏡的阿貝數vd3，所述的第四透鏡的阿貝數vd4，所述的第五透鏡的阿貝數vd5，所述的第六透鏡的阿貝數vd6，所述的第七透鏡的阿貝數vd7，所述的第八透鏡的阿貝數vd8和所述的第九透鏡的阿貝數vd9滿足：0≤|vd1-vd2|≤5、15≤|vd2-vd3|≤25、30≤|vd3-vd4|≤45、45≤|vd4-vd5|≤85、40≤|vd5-vd6|≤85、30≤|vd6-vd7|≤40、30≤|vd7-vd8|≤40、30≤|vd8-vd9|≤35。
9.如權利要求2所述的一種硬管內窺鏡的硬鏡光學系統，其特征在于，所述的視向棱鏡是一個單棱鏡，或者由兩個子棱鏡膠合而成，或者由三個子棱鏡膠合而成。