一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜的制作方法

1.本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜。


背景技术：

2.内窥镜是一种能够反映人体内部情况的光电仪器，通常由内窥镜镜头、电视摄像系统和冷光源组成。镜头内含有一组成像物镜、转像镜以及光导纤维。光纤与冷光源相连，用于照明；成像物镜则将影像传送至目镜或图像传感器，供医疗人员直接观察或通过显示器放大，更为清晰地观察内部情况，在不开刀的情况下实施治疗，极大地减轻了患者的痛苦。
3.在现有技术中，往往需要借助穿刺鞘辅助内窥镜对患者进行检查。医护人员在操作过程中，通常在患者待检查部位插入穿刺鞘，随后将内窥镜从穿刺鞘的中空空腔内伸入患者体内对其进行治疗。
4.由于人体内部可观察范围较小，且穿刺鞘通常为硬质结构，视线范围不可调节，对患者的检查具有一定的局限性，容易发生误诊、漏诊等情况。
5.同时，在改变观察视野时，需选取不同视角的内窥镜，并重新插入人体中，容易对患者造成不必要的损伤。


技术实现要素：

6.(一)发明目的
7.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜，以实现不更换不同视角的内窥镜，就能观察患病部位四周范围内的景像，提高观察范围。
8.(二)技术方案
9.为达到上述技术目的，本发明提供了一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜：包括镜鞘光学系统与物镜光学系统，镜鞘光学系统背离物镜光学系统的一端为物体侧，物镜光学系统背离镜鞘光学系统的一端为像侧，镜鞘光学系统由两个第一保护镜、偏振分光棱镜及偏振镜组成，物镜光学系统由第二保护镜、双凹型透镜、第一弯月型透镜、光阑、第二弯月型透镜、正组胶合透镜及第五弯月型透镜组成；
10.两个所述第一保护镜呈90
°
分布，且其中一个所述第一保护镜、偏振分光棱镜、偏振镜、第二保护镜、双凹型透镜、第一弯月型透镜、光阑、第二弯月型透镜、正组胶合透镜及第五弯月型透镜从物体侧到像侧依次排布；
11.所述偏振分光棱镜、偏振镜、第二保护镜、双凹型透镜、第一弯月型透镜、光阑、第二弯月型透镜、正组胶合透镜及第五弯月型透镜的中心点皆位于同一直线上；
12.正焦透镜包括第三弯月型透镜、双凸型透镜及第四弯月型透镜，所述第三弯月型透镜和第四弯月型透镜分布在双凸型透镜的两侧，且所述第三弯月型透镜和第四弯月型透镜分别与第二弯月型透镜和第五弯月型透镜相邻；
13.所述双凹型透镜与第一弯月型透镜中心空气间隔为0.57mm，所述第一弯月型透镜与光阑中心空气间隔为5.98mm，所述光阑与第二弯月型透镜中心空气间隔为0.67mm，所述第二弯月型透镜与第三弯月型透镜中心空气间隔0.27mm，所述第四弯月型透镜与第五弯月型透镜中心空气间隔为0.1mm。
14.优选的，所述第一保护镜和第二保护镜皆采用蓝宝石材料制成，且所述第一保护镜和第二保护镜的物方及像方平面曲率为无穷，中心厚度为mm，所述偏振分光棱镜为正方体，且所述偏振分光棱镜的边长为10mm，所述偏振分光棱镜采用h-zlaf90玻璃制成。
15.优选的，所述双凹型透镜采用h-lak61玻璃制成，所述双凹型透镜的物方凹面曲率半径为6.48mm、所述双凹型透镜的像方凹面曲率半径为2.42mm，所述双凹型透镜的中心间隔为2.3mm。
16.优选的，所述第一弯月型透镜采用h-zbaf5玻璃制成，所述第一弯月型透镜相邻双凹型透镜的一面为凹面，且所述第一弯月型透镜相邻第二弯月型透镜的一面为凹面，所述第一弯月型透镜上的凹面曲率半径为7mm，所述第一弯月型透镜上的凸面曲率半径为2.45mm，所述第一弯月型透镜的中心间隔为2mm。
17.优选的，所述第二弯月型透镜采用h-qf3玻璃制成，所述第二弯月型透镜相邻第一弯月型透镜的一面为凹面，所述第二弯月型透镜相邻第三弯月型透镜的一面为凸面，所述第二弯月型透镜上的凹面曲率半径为1.58mm，所述第二弯月型透镜上的凸面曲率半径为2.49mm，所述第二弯月型透镜的中心间隔为2.9mm。
18.优选的，所述第三弯月型透镜采用h-lak3玻璃制成，所述第三弯月型透镜相邻第二弯月型透镜的一面为凸面，所述第三弯月型透镜相邻双凸型透镜的一面为凹面，所述第三弯月型透镜上的凸面曲率半径为10.64mm，所述第三弯月型透镜上的凹面曲率半径为2.6mm，所述第三弯月型透镜的中心间隔为0.6mm。
19.优选的，所述双凸型透镜采用h-zpk7玻璃制成，所述双凸型透镜相邻第三弯月型透镜的一面为物方凸面，所述双凸型透镜相邻第四弯月型透镜的一面为像方凸面，所述双凸型透镜的物方凸面曲率半径为2.6mm，所述双凸型透镜的像方凸面曲率半径为3mm，所述双凸型透镜的中心间隔为1.8mm。
20.优选的，所述第四弯月型透镜采用h-zf50玻璃制成，所述第四弯月型透镜相邻双凸型透镜的一面为凹面，所述第四弯月型透镜相邻第五弯月型透镜的一面为凸面，所述第四弯月型透镜的凹面曲率半径为3mm，所述第四弯月型透镜的凸面曲率半径为8.5mm，所述第四弯月型透镜的中心间隔为0.6mm。
21.优选的，所述第五弯月型透镜采用h-qf56玻璃制成，所述第五弯月型透镜相邻第四弯月型透镜的一面为物方凸面，所述第五弯月型透镜背离第四弯月型透镜的一面为凹面，所述第五弯月型透镜的物方凸面曲率半径为7.68mm，所述第五弯月型透镜的凹面曲率半径为 20.36mm，所述第五弯月型透镜的中心间隔4.2mm。
22.优选的，镜鞘光学系统外侧设有内窥镜镜鞘，两个所述第一保护镜分别固定在内窥镜镜鞘内和内窥镜镜鞘的表面，所述偏振分光棱镜固定在内窥镜镜鞘内，所述内窥镜镜鞘远离第一保护镜的一端转动连接有镜筒，所述第二保护镜、双凹型透镜、第一弯月型透镜、光阑、第二弯月型透镜、正组胶合透镜及第五弯月型透镜皆固定在镜筒内，所述内窥镜镜鞘的外表面开设有导槽，所述导槽内滑动连接有连接环，所述偏振镜的外周固定在连接
环上，所述连接环与内窥镜镜鞘转动连接。
23.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：
24.1：医护人员使用时，可先通过水平视角寻找所需检查部位，而后通过旋转偏振片，过滤水平视角光线使垂直视角光线透过，同时，旋转内窥镜镜鞘带动棱镜旋转，从而观察患病部位四周范围内的景像，帮助医护人员更加全面的了解病情，避免误诊、漏诊。
25.2：水平视角与垂直视角集成于同一光学系统内，使用时无需更换通常所使用的30
°
、45
°
、70
°
视向角内窥镜，减少操作流程，同时插拔次数的减少也能减轻患者的痛苦。
26.3：系统设计波长在0.43～0.9μm，覆盖可见光与荧光波段，可通过荧光成像快速、准确检索患病部位。
27.4：系统畸变《0.2％，直接透视图像不变形，无需进行数字图像处理，保证视屏成像手术应用效果，确保手术顺利进行。
28.5：系统采用像方远心结构，有利于减小后续转像系统口径，获得较小的内窥镜尺寸，同时像方远心结构使像面中心照度与边缘照度偏差在10％以内，保证像面整体照度均匀，成像清晰。
29.6：系统设计采用光焦度分配经验理论及初级像差互补优化原则，使光学系统各元件表面初级像差大小分布较为均匀，降低制造公差灵敏度，同时为系统制备降低成本。
30.7：系统具有可靠的工程可实现性和较高的预期像质，mtf均接近衍射极限。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
32.图1为本发明的内窥镜光学系统示意图；
33.图2为本发明的内窥镜图1中a-a处剖视示意图
34.图3为本发明水平方向光线入射内窥镜光学系统的示意图；
35.图4为本发明垂直方向光线入射内窥镜光学系统的示意图；
36.图5为本发明内窥镜系统的点列图；
37.图6为本发明内窥镜系统的畸变图；
38.图7为本发明内窥镜系统的mtf图。
39.附图说明：1、第一保护镜；2、偏振分光棱镜；3、偏振镜；4、第二保护镜；5、双凹型透镜；6、第一弯月型透镜；7、第二弯月型透镜；8、第三弯月型透镜；9、双凸型透镜；10、第四弯月型透镜； 11、第五弯月型透镜；12、内窥镜镜鞘；13、导槽；14、连接环；15、光阑；16、镜筒。
具体实施方式
40.下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本公开、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相同或相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本公开的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本公开各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本公开的实施
方式的相关细节或结构。
41.参照图1-6：
42.实施例一
43.一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜，包括镜鞘光学系统与物镜光学系统，其特征在于，镜鞘光学系统背离物镜光学系统的一端为物体侧，物镜光学系统背离镜鞘光学系统的一端为像侧；
44.镜鞘光学系统由两个第一保护镜1、偏振分光棱镜2及偏振镜3 组成，镜鞘光学系统外侧设有内窥镜镜鞘12，两个第一保护镜1呈 90
°
分布，两个第一保护镜1分别固定在内窥镜镜鞘12内和内窥镜镜鞘12的表面，偏振分光棱镜2固定在内窥镜镜鞘12内，物体侧光可以透过两个角度的第一保护镜1射到偏振分光棱镜2上，入射光束经过偏振分光棱镜2后，光线p分量完全透过，s分量则以垂直90
°
的方向被反射，以此形成偏振方向互相垂直的两束线偏振光，光线入射方向如图3和图4所示；
45.偏振分光棱镜2后面为偏振镜3，偏振镜3作检偏器使用，仅允许线偏振光透过，装配时可旋转偏振镜3至入射光线p分量完全透过，则偏振镜3旋转90
°
后入射光线s分量完全透过。
46.值得一提的是，仅允许偏振镜3在完全透过光线p分量与s分量时可被固定，转动角度为90
°
，医护人员在进行检查时，可单独旋转偏振镜3选择平行于光轴的视角或垂直于光轴的视角进行观察；
47.同时，可旋转内窥镜镜鞘12带动偏振分光棱镜2接收周视范围内的景像，偏振镜3与之同步旋转以保证可透过的偏振方向一致。
48.进一步的，为了方便旋转偏振镜3，故在内窥镜镜鞘12的外表面开设有导槽13，导槽13内滑动连接有连接环14，偏振镜3的外周固定在连接环14上，连接环14与内窥镜镜鞘12转动连接，这样通过旋转连接环14即可带动偏振镜3。
49.值得一提的是，连接环14与内窥镜镜鞘12之间通过橡胶片等结构提高摩擦力，通过提高摩擦力保持连接环14与内窥镜镜鞘12的连接稳定性。
50.物镜光学系统由第二保护镜4、具有负光焦度的双凹型透镜5、具有正光焦度的第一弯月型透镜6、光阑15、具有正光焦度的第二弯月型透镜7、具有负光焦度的第三弯月型透镜8、具有正光焦度的双凸型透镜9、具有负光焦度的第四弯月型透镜10、具有正光焦度的第五弯月型透镜11组成，其中第三弯月型透镜8、双凸型透镜9、第四弯月型透镜10组成胶合透镜。
51.进一步的，第一保护镜1和第二保护镜4皆采用蓝宝石材料制成，且第一保护镜1和第二保护镜4的物方及像方平面曲率为无穷，中心厚度为1mm，偏振分光棱镜2为正方体，且偏振分光棱镜2的边长为 10mm，偏振分光棱镜2采用h-zlaf90玻璃制成。
52.进一步的，双凹型透镜5采用h-lak61玻璃制成，其物方凹面曲率半径为6.48mm，像方凹面曲率半径为2.42mm，中心间隔为2.3mm。
53.进一步的，第一弯月型透镜6采用h-zbaf5玻璃制成，其凹面曲率半径为7mm，凸面曲率半径为2.45mm，中心间隔为2mm。
54.进一步的，第二弯月型透镜7采用h-qf3玻璃制成，其凹面曲率半径为1.58mm，凸面曲率半径为2.49mm，中心间隔为2.9mm。
55.进一步的，第三弯月型透镜8采用h-lak3玻璃制成，其凸面曲率半径为10.64mm，凹面曲率半径为2.6mm，中心间隔为0.6mm。
56.进一步的，双凸型透镜9采用h-zpk7玻璃制成，其物方凸面曲率半径为2.6mm，像方凸面曲率半径为3mm，中心间隔为1.8mm。
57.进一步的，第四弯月型透镜10采用h-zf50玻璃制成，其凹面曲率半径为3mm，凸面曲率半径为8.5mm，中心间隔为0.6mm。
58.进一步的，第五弯月型透镜11采用h-qf56玻璃制成，其物方凸面曲率半径为7.68mm，凹面曲率半径为20.36mm，中心间隔4.2mm。
59.进一步的，双凹型透镜5与第一弯月型透镜6中心空气间隔为 0.57mm，第一弯月型透镜6与光阑15中心空气间隔为5.98mm，光阑 15与第二弯月型透镜7中心空气间隔为0.67mm，第二弯月型透镜7 与第三弯月型透镜8中心空气间隔0.27mm，第四弯月型透镜10与第五弯月型透镜11中心空气间隔为0.1mm。
60.内窥镜光学系统结构参数见表1：
61.表1：
62.[0063][0064]
内窥镜物镜后方接转向镜组传输至目镜，由眼睛观察或通过适配器由摄像系统采
集图像。转像镜一般为3-5组，每组成像放大率为-1。因此，物镜成像性能决定了整个内窥镜光学系统成像性能。与现有技术相比，本技术的光学系统通过6片光学透镜的组合优化可以实现入瞳直径d＝0.4mm，f＝2mm，光圈f#＝5，畸变《0.03％，mtf0.3@175lp/mm，波长0.43～0.9μm覆盖可见光与荧光波段，可进行荧光成像检查。
[0065]
实施例二
[0066]
一种具备周向视角的荧光成像内窥镜物镜，其在实施例一的基础上，所述第一保护镜(1)的外部套接固定有内窥镜镜鞘(12)，所述第一保护镜(1)和偏振分光棱镜(2)固定在内窥镜镜鞘(12)内，所述内窥镜镜鞘(12)的一端转动连接有镜筒(16)，所述第二保护镜(4)、双凹型透镜(5)、第一弯月型透镜(6)、光阑(15)、第二弯月型透镜(7)、正组胶合透镜及第五弯月型透镜(11)皆固定在镜筒(16)内，保证了转动内窥镜镜鞘12时，仅能带动第一保护镜1、偏振分光棱镜2、偏振镜3旋转，镜筒(16)内的所述第二保护镜(4)、双凹型透镜(5)、第一弯月型透镜(6)、光阑(15)、第二弯月型透镜(7)、正组胶合透镜及第五弯月型透镜(11)可以保持不动；
[0067]
为了方便旋转偏振镜3，故在内窥镜镜鞘12的外表面开设有导槽13，导槽13内滑动连接有连接环14，偏振镜3的外周固定在连接环14上，连接环14与内窥镜镜鞘12转动连接。
[0068]
上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。