一种偏振光内窥镜光学适配器的制作方法

1.本实用新型涉及内窥镜技术领域，具体涉及一种内窥镜装置的光学组件。


背景技术：

2.医用内窥镜是一种可插入人体体腔和脏器内腔内进行直接观察、诊断、治疗的医用电子光学仪器，它采用尺寸极小的光学镜头将所要观察的腔内物体通过微小的物镜成像系统进行光学成像，然后将光学成像发送到图像处理主机上，最后在显示屏上输出图像处理后的观察图像，供医生观察和诊断。
3.请参考图1所示，目前内窥镜装置整体包括光源、内窥镜、摄像头和主机。其中，摄像头的光学系统一般包括光学适配镜头，分为固定焦距适配器(即：光学定焦适配器)和可变焦距适配器(即：光学变焦适配器)，以及支撑该适配器的机械架构。通过目镜连接模块和内窥镜目镜相连后，内窥镜的图像信息传递到光学定焦适配器，成像到后端图像传感器采集图像信息，并放大显示在显示器上。
4.光的散射现象是光通过不均匀介质时一部分光偏离原方向传播的现象，偏离原方向的光称为散射光。散射光会影响成像清晰度，导致目标模糊，甚至导致目标无法探测。在使用内窥镜装置的临床手术中(如骨科手术、泌尿外科手术、妇科手术等)，在生理盐水介质下，手术腔体内充满了生理盐水、血液、骨渣、软组织残渣、结石微粒等，这些物质构成一个非均匀介质，因此此类介质的反射光会产生散射，从而影响内窥镜装置成像清晰度，在这种情况下，现有技术中用于内窥镜装置的摄像头光学系统，无法解决前述问题，导致手术视野模糊，影响手术的安全性和有效性。能否有效地抑制非均匀介质中的散射光，提升术中视野清晰度，尤为重要。


技术实现要素：

5.本实用新型主要解决的技术问题是：提供适用于偏振光内窥镜装置的光学适配器。
6.据此，本实用新型的一种实施例提供一种偏振光内窥镜光学适配器，包括从物侧向像侧轴向依次设置的第一镜组和第二镜组；所述第一镜组包括第一镜组第一正透镜、第一镜组第一负透镜、第一镜组第二正透镜和第一镜组第二负透镜,从物侧向像侧轴向依次设置；所述第二镜组包括第二镜组第一双胶合透镜和第二镜组第二双胶合透镜，从物侧向像侧轴向依次设置；所述第一镜组和第二镜组组合焦距27～35mm、反远比为1～1.5。
7.本实用新型的一种实施例中，所述第一镜组第一负透镜、第一镜组第二正透镜和第一镜组第二负透镜，从物侧至像侧方向胶合而成三胶合透镜。
8.本实用新型的一种实施例中，所述第一镜组与所述第二镜组的组合，主光线的入射角小于15
°
。
9.本实用新型的一种实施例中，所述第一镜组焦距为15～30nm，具有正的光焦度。
10.本实用新型的一种实施例中，所述第二镜组焦距为100～150nm，具有正的光焦度。
11.本实用新型的一种实施例中，所述第二镜组第一双胶合透镜由一个负透镜和一个正透镜从物侧向像侧轴向依次胶合而成。
12.本实用新型的一种实施例中，所述第二镜组第二双胶合透镜由一个负透镜和一个正透镜从物侧向像侧轴向依次胶合而成。
13.本实用新型的一种实施例中，还包括前保护片，设置于所述第一镜组物侧。
14.本实用新型的一种实施例中，还包括后保护片，设置于所述第二镜组像侧。
15.本实用新型的一种实施例中，所述前保护片至所述后保护片的距离，总长 30～40mm。
16.本实用新型的光学适配器，第一镜组与第二镜组的结构配合焦距及反远比设计，既能简化结构，减少空气间隔，实现体积小型化；又可以保证具有适当的光学后焦，便于增设其他光学器件，例如与分光器进行匹配，保证光学系统有效分辨率和图像质量，更适用于偏振光内窥镜装置。
17.进一步地，第一镜组与第二镜组的配合，使主光线的入射角与图像传感器相匹配，使得不同视场均可以获得较好的亮度响应；还能够与分光器的有效匹配，为进一步地分光采集图像提供基础。
18.应用本实用新型实施例于偏振光内窥镜装置中，通过与分光器的有效匹配，光信号被分成两个部分，一部分进行普通的白光成像，一部分成像在偏振光图像传感器上，可以同时获取术中普通白光图像和偏振光图像，二者互为印证补充。在术中环境模糊的情况下，偏振光成像可以提供更加清晰的图像和更大的探测深度，实现透血、透骨渣等功能，这样可以有效地抑制非均匀介质中的散射光,保持术中手术视野持续清晰，大幅提高了手术的安全性、有效性。
附图说明
19.图1为本实用新型一种实施例的偏振光内窥镜光学适配器结构示意图；
20.图2为本实用新型一种实施例的偏振光内窥镜光学适配器调制传递函数(mtf)曲线图；
21.图3为本实用新型一种实施例应用于内窥镜装置摄像头光学系统的结构示意图；
22.图4为本实用新型实施例应用于一种偏振光内窥镜装置的结构框图。
具体实施方式
23.下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本技术能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本技术相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本技术的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
24.另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易
见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。
25.本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。
26.本实用新型中，物侧是指在具体应用场景中，透镜的位置更靠近被测物一侧，像侧是指透镜的位置更靠近成像面一侧，仅用于说明相对位置。各透镜可以采用现有技术中的材质，如玻璃材质、水晶或有机玻璃等。符号“～”表示某个参数的取值范围，该取值范围包括两个端点值；比如：焦距100～150mm表示焦距取值为100～150nm范围内的任意值，包括100nm和150nm二个端点值。
27.在本实用新型的一种实施例中，请参考图1所示，摄像头光学系统包括光学定焦适配器，光学适配器包括前保护片、第一镜组10、第二镜组20和后保护片。第一镜组10、第二镜组20相对位置固定，整体可以相对于图像传感器前后做微小的移动，达到对焦和调节景深的作用。前保护片设置于第一镜组10前端，即第一镜组10的物侧；后保护片设置于第二镜组20的后端，即第二镜组20的像侧。
28.在本实用新型的一种实施例中，本例的第一镜组10和第二镜组20组合的焦距27～35mm，总长30～40mm(总长即前保护片到后保护片之间的距离)；为适配分光器，采用反远比结构，其工作距离l(即后保护片到图像传感器像面之间的距离)和焦距f的比值为反远比，本例中反远比1～1.5，通过第一镜组10 与第二镜组20的配合，使主光线的入射角(cra)小于15
°
，与图像传感器较好地匹配。
29.在本实用新型的一种实施例中，第一镜组10焦距15～30mm，具有正的光焦度，包括第一镜组第一正透镜101、第一镜组第一负透镜102、第一镜组第二正透镜103和第一镜组第二负透镜104，从物侧轴向依次设置。其中第一镜组第一负透镜102、第一镜组第二正透镜103和第一镜组第二负透镜104，从物侧至像侧方向胶合而成三胶合透镜，可以消除色差，减少空气间隔，简化结构。
30.在本实用新型的一种实施例中，第二镜组20焦距100～150mm，具有正的光焦度。包括第二镜组第一双胶合透镜201和第二镜组第二双胶合透镜202，从物侧轴向依次排列。其中第二镜组第一双胶合透镜201由一个负透镜和一个正透镜从物侧至像侧方向胶合而成；第二镜组第二双胶合透镜202由一个负透镜和一个正透镜从物侧至像侧方向胶合而成；简化机械结构，使光学适配器的总长紧凑，利于小型化。
31.调制传递函数(mtf)曲线是对光学系统成像质量的一个重要指标。请参考图2所示，上述实施例中，光学适配器的分辨率满足220lp/mm时，全视场对比度值大于0.25，且与衍射极限接近，成像质量较好。
32.在本实用新型实施例的应用中，请参考图3和图4所示，图4为偏振光内窥镜装置的结构示意图，图3所示为其中的摄像头光学系统，包括本实用新型实施例的光学适配器和分光器，分光器将从光学适配器传递过来的光信号分成四个波段，分别为蓝光b、绿光g、红光r和特殊光波段，对应380～500nm、500～ 560nm、560nm～λ和λ～700nm光谱；对其中的一个波段的光波透射，同时对其余三个波段的光波反射；其中λ为600nm～670nm范围内的任意值。蓝光、绿光和红光对应成像于蓝光图像传感器、绿光图像传感器和红光图像传感器，用于普
通的白光成像；特殊光波段对应成像于偏振光图像传感器，用于特殊成像。
33.采用本实用新型的各实施例中，通过光学适配器的大反远比设计，反远比为1～1.5，可以保证具有适当的光学后焦，便于增设分光器；高分辨率设计，减少空气间隔，简化结构；光学适配器的第一镜组与第二镜组的配合，使主光线的入射角(cra)与图像传感器相匹配，使得不同视场均可以获得较好的亮度响应；由于分光器的增设，可分光并对光谱进行选频，提取特殊波段的特殊光谱，用于偏振光成像；在术中模糊的情况下，偏振光成像可以提供更加清晰的图像，实现透血、透骨渣等功能，这样可以保持术中手术视野持续清晰，大幅提高了手术的安全性、有效性。
34.以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。例如，本实用新型各实施例中，双胶合透镜或三胶合透镜等可以用分立的相应负透镜和正透镜依次设置来代替，而分立的透镜也可以用相应的胶合透镜来替代，第一、第二镜组的相对位置可以作适当调整，各镜组中的各透镜的设置位置也可以作适当调整，只要能够保证光学适配器的整体参数要求。