为了满足现代医疗领域中对内窥镜小型化、大视场的需求,采用反远距光学结构作为初始结构,利用Zemax光学设计软件在原有结构中加入5×5微透镜阵列,得到了一种工作于可见光波段、全视场为110°、焦距为1.55 mm、F数为4.2、最大通光口径为3.15 mm、系统总长为7.99 mm的高清电子内窥镜物镜光学系统。该系统由6片透镜组成,以光阑面为界分为前组和后组,其中前组包括一片前后两面均为阵列面的镜片,后组包含一组双胶合透镜。整个系统的光学调制传递函数在120 lp/mm处达到0.36,接近衍射极限,满足医疗使用的要求。设计结果表明,微透镜阵列在不改变口径的条件下对增大内窥镜光学系统视场有明显优势,在医疗领域具有广阔的应用前景。

采用具有“负-正”形式的反远距结构作为初始结构, 利用Q-type非球面设计了一款工作在可见光波段的电子内窥镜物镜(EEO)光学系统, 其全视场为110°, 焦距为1 mm, F数为3.3, 最大通光孔径为3 mm, 系统总长为7.89 mm。该光学系统由6片透镜组成, 包括两组双胶合透镜和一片两面均为Q-type非球面的镜片。设计结果表明, 在奈奎斯特空间频率143 lp/mm处的调制传递函数(MTF)高于0.4, 接近衍射极限。为验证Q-type非球面在EEO系统设计中的优越性, 在相同计算平台与结构参数下设计了一款包含幂级数(PS)非球面的EEO系统, 对两者进行了分析比较。结果表明, Q-type非球面具有更强的系统像差校正能力, 且有利于提高系统的优化设计效率; 设计得到的Q-type非球面与其最接近球面之间的偏离量非常小, 有利于提高非球面光学元件的加工效率与检测精度, 降低成本; 同时Q-type非球面EEO系统的装配敏感性更低, 有利于提高系统的装配效率。