一种用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜的制作方法

本发明涉及医疗内窥镜技术领域，具体地说，涉及一种用于高清荧光显微内镜。

背景技术

高清荧光显微内镜(highresolutionmicroendoscopy，hrme)是一种新的荧光内窥式显微成像技术，它以可重复利用的光导纤维(以下简称为“光纤”)作为探头，经各种标准内镜的活检钳道进入人体，在普通白光内镜检查的同时可以观察到高分辨率的荧光图像。相比于目前临床上应用广泛的共聚焦荧光显微内镜(confocallaserendomicroscopy，cle)，该技术成本大幅降低，设备和操作简单，且无需扫描机构，图像帧频高。因而得到大量关注，目前在消化道、大肠息肉、子宫颈等早期肿瘤诊断方面都已开始了临床试验。

图1为示意图，示出了现有技术下通常采用的高清荧光显微内镜的结构。如图1所示，现有技术中的该种高清荧光显微内镜包括led1’、准直透镜2’、发射滤光片3’组成的出射光束发射模块，用于探测的光纤4’以及光纤转接器5’，显微主镜6’、二向色镜7’、接收滤光片8’、会聚透镜9’以及相机10’。其中，led1’发出出射光束，出射光束先后经由准直透镜2’和发射滤光片3’后形成窄波段激发光，该窄波段激发光经过二向色镜7’反射后再经过显微主镜6’聚焦耦合后进入至光纤4’处。光纤4’与待测人体组织接触，事先已喷洒在待测组织表面的荧光显影剂可与细胞核和细胞质内的dna、rna结合而染色，在激发光的照射下发射出荧光信号。光纤4’传播所述荧光信号，信号返回至显微主镜6’，并先后经过二向色镜7’、接收滤光片8’，最后由会聚透镜9’成像在相机10’的相机靶面上，并于相机10’呈现放大的荧光图像。

上述的这种现有技术下的高清荧光显微内镜的光学探头包括裸露的光纤束和光纤束前端增加grin透镜两种，然而，采用裸露的光纤束作为光学探头时，观察时，光纤束直接与人体组织接触，但只能清晰观测组织的表层，同时，这种方式的成像质量易受人体组织不同深度区域杂光的干扰；而在光纤束前端增加grin透镜时，由于grin透镜的数值孔径有限，且校正像差能力较差，且采用多组合grin透镜会导致光学探头整体尺寸过大，使得设备不易于使用。

有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种结构紧凑，成像效果不受人体组织深度区域杂光干扰、校正像差能力较强的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜，所述变倍微型透镜包括沿光轴所在直线方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，其中，所述第一透镜和第五透镜为球面负透镜，所述第二透镜和第四透镜为球面正透镜，所述第三透镜为非球面透镜，所述第三透镜可沿光轴所在直线水平移动。

优选地，所述透镜的工作波段可以在488nm到530nm的范围内。

优选地，所述透镜的物面可以采用seawater物面材料。

优选地，所述第一透镜的材料可以为高折射率高色散的h-zf62玻璃材质，其前表面为平面，后表面为球面；所述第二透镜的材料可以为高折射率低色散的h-zlaf53a玻璃材质，其前后表现均为球面，所述第二透镜与所述第一透镜组成双胶合透镜。

优选地，所述第三透镜的光焦度为正，其可以采用模压成型的低软化点玻璃制成，所述第三透镜的前后表面均为非球面。

优选地，所述第四透镜的材料可以为h-zk9a玻璃材质，其前后表面为球面，所述第五透镜的材料可以为h-zf62玻璃材质，其前后表面均为球面，所述第四透镜的后表面与所述第五透镜的前表面的台阶面贴合。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的一种用于高清荧光显微镜内镜的变倍微型透镜中，沿光轴所在直线方向依次的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，其中第一透镜和第五透镜的光焦度为负、第二透镜、第三透镜和第四透镜的光焦度为正，第一透镜的前表面为平面、后表面为球面，第二透镜的前后表面为球面，第三透镜的前后表面均为非球面，第四透镜和第五透镜的前后表面均为球面，并且，第一透镜和第二透镜组成双胶合透镜，通过正、负透镜搭配以校正色差，第三透镜可沿光轴所在直线方向做水平运动，这样，就使得本发明所述的变倍微型透镜可以实现大视场和小视场的切换，在保证大观测视场的同时，显著提高了光学系统的横向分辨率，且满足常规的光学加工和装配工艺的要求，解决了现有技术存在成像易受到人体组织深度区域杂光干扰和校正像差能力差的技术问题，能够广泛适用于微型光学探头。

附图说明

图1为示意图，示出了现有技术中下通常采用的高清荧光显微内镜的结构；

图2为示意图，示出了本发明的一个实施例中所述的用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态的结构；

图3为示意图，示出了图2所示的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态的结构；

图4为示意图，示出了图2所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态下的点列图；

图5为示意图，示出了图3所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态下的点列图；

图6为示意图，示出了图2所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态下的mtf曲线；

图7为示意图，示出了图3所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态下的mtf曲线。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图2为示意图，示出了本发明的一个实施例中所述的用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态的结构。图3为示意图，示出了图2所示的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态的结构。如图2和图3所示，在本发明的该实施例中所述具体地说，第一透镜1光焦度为负的球面镜，采用的一种用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜包括沿光轴所在直线方向依次设置的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4以及第五透镜5。在本发明的该实施例中，透镜的工作波段在488nm到530nm的范围内，物面采用seawater物面材料，其与生物组织表面的水浸环境接近，并且，由于实际成像时微型透镜会贴在生物组织表面，所以将物方工作距离设置为0.1毫米。

高折射高色散的h-zf62玻璃材质制成，其前表面为平面，后表面为球面。第二透镜2光焦度为正的球面镜，采用高折射低色散的h-zlaf53a玻璃材质制成，其前后表面均为球面，第一透镜1和第二透镜2组成双胶合透镜，通过正、负透镜搭配以校正色差。

第三透镜3是光焦度为正的非球面镜，采用模压成型的低软化点玻璃d-k9l制成，其前后表面都为非球面，采用非球面镜可以显著增加系统校正差能力，减少镜片数量，以解决现有技术中在光纤前端增加多组合grin透镜导致光学探头整体尺寸过大的问题。

第四透镜4是光焦度为正的球面镜，采用h-zk9a玻璃材质制成，其前后表面均为球面，第五透镜5是光焦度为负的球面镜，采用h-zf62玻璃材质制成，其前后表面均为球面，第四透镜4的后表面与第五透镜5的前表面的台阶面贴合，以使得装配第四透镜4和第五透镜5时连接更加稳固，装配更加快捷。

实际使用时，采用点列图和mtf曲线体现本发明所述的用于高清荧光显微内镜的变倍微型透镜的成像质量。图4为示意图，示出了图2所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态下的点列图。图5为示意图，示出了图3所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态下的点列图。如图4和图5所示，在两种视场状态下，边缘视场点列图rms半径均为5um左右，其余各视场rms半径均小于光纤束单丝直径4um。

图6为示意图，示出了图2所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于小视场状态下的mtf曲线。图7为示意图，示出了图3所示高清荧光显微内镜的变倍微型透镜处于大视场状态下的mtf曲线。如图6和图7所示，在截止频率125lp/mm处，两种视场状态下边缘视场mtf均为0.5左右，其余各视场mtf均接近衍射极限。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的一种用于高清荧光显微镜内镜的变倍微型透镜中，沿光轴所在直线方向依次的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及第五透镜，其中第一透镜和第五透镜的光焦度为负、第二透镜、第三透镜和第四透镜的光焦度为正，第一透镜的前表面为平面、后表面为球面，第二透镜的前后表面为球面，第三透镜的前后表面均为非球面，第四透镜和第五透镜的前后表面均为球面，并且，第一透镜和第二透镜组成双胶合透镜，通过正、负透镜搭配以校正色差，第三透镜可沿光轴所在直线方向做水平运动，这样，就使得本发明所述的变倍微型透镜可以实现大视场和小视场的切换，在保证大观测视场的同时，显著提高了光学系统的横向分辨率，且满足常规的光学加工和装配工艺的要求，解决了现有技术存在成像易受到人体组织深度区域杂光干扰和校正像差能力差的技术问题，能够广泛适用于微型光学探头。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明所述的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的高清荧光显微内镜的变倍微型透镜，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。