CN103149678A - 一种微型双焦点物镜探头 - Google Patents

Abstract

一种用于共聚焦内窥显微镜的微型双焦点物镜探头，属于光学技术领域。本发明包括微型双焦点显微物镜组、成像光纤束。成像光纤束设在微型显微物镜组前。微型显微物镜组光瞳在无限远处，具有双焦点成像能力，可对样品浅层和样品深层同时成像。微型显微物镜组在光纤束端的数值孔径与成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配。本发明尺寸控制在能通过常规内镜工作通道进入人体内部，并能将光线聚焦在两个不同深度的焦平面上，再收集焦平面产生的荧光返回共聚焦内窥成像系统。

Description

一种微型双焦点物镜探头

技术领域

本发明涉及一种光学技术领域的器件，具体的说是一种适用于共聚焦内窥镜的微型双焦点物镜探头。

背景技术

在我国，胃肠道肿瘤发病率和病死率居恶性肿瘤前列，早期诊断可有效提高存活率。对粘膜表层细胞形态和深层微血管结构进行同时探测并获取组织学成像结果，可有助于胃肠道肿瘤的早期诊断和分类。共聚焦显微内窥镜是目前最新的内窥成像技术之一，可在普通内镜检查的同时进行在体高分辨率成像，实时获取粘膜的组织学成像结果，为医生进行临床诊断和癌症预后提供帮助。微型物镜探头是共聚焦显微内窥镜的关键技术之一，可将光纤束单根光纤出射的发散光聚焦在样品上激发荧光，并收集样品产生的荧光耦合入光纤束的单根光纤。

经过对已有专利文献检索发现，中国发明申请号为200510029661.8，公开日为2006年3月8号的专利自述为：“一种共焦内窥镜微小显微物镜探头，属于光学技术领域。本发明包括：微型显微物镜组、成像光纤束和折射率匹配液，成像光纤束与微型显微物镜组之间用折射率匹配液填充，成像光纤束设在微型显微物镜组之前；所述的微型显微物镜组光瞳位于无限远，微型显微物镜组在物空间的数值孔径为1.0，微型显微物镜组在像空间的数值孔径与成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配。本发明使尺寸控制在能通过内窥镜通道进入人体内部，将光线聚焦在组织内，并将反射的光会聚回整个光学系统。”其不足指出在于：1、该设计外径为7mm，无法通过常规内镜的工作通道进入人体；2、该探头无轴向扫描能力，无法同时对胃粘膜表层细胞形态和深层腺体组织进行成像。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种微型双焦点物镜探头，实现对粘膜表层细胞形态和深层微血管结构的同时激发和同时探测。

本发明的微型双焦点物镜探头包括微型双焦点显微物镜组、成像光纤束，所述成像光纤束设在所述微型双焦点显微物镜组前。所述微型显微物镜组的光瞳在无限远处，具有双焦点成像能力，可对样品浅层和样品深层同时成像。微型显微物镜组在像空间的数值孔径与成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配。

所述微型双焦点显微物镜组包括准直透镜单元、聚焦透镜单元和孔径光阑。所述准直透镜单元在所述成像光纤束之后、孔径光阑之前；孔径光阑在所述准直透镜单元之后、聚焦透镜单元之前；所述聚焦透镜单元在孔径光阑之后，前端用水浸泡。

可选的，所述准直透镜单元由透镜组或单个透镜组成，用于校正像差，发散光经过准直透镜单元后变为平行光，所述平行光由聚焦透镜单元聚焦。

所述聚焦透镜单元为单一镜片，该单一镜片为具有不同曲率半径的两个半片镜片组成，每半片镜片的聚焦点在物空间的不同深度。

所述的微型双焦点物镜由医用不锈钢包装，外径为2.5-3.5mm。

所述准直透镜单元和聚焦透镜单元镜片直径为2-3mm。

所述的微型双焦点物镜的光瞳为无限远处，使光耦合入所述成像光纤束每根光纤时具有均一的光纤耦合效率。同时可使单根光纤出射的光激发的荧光能够返回到同一根光纤中。

本发明微型双焦点物镜探头的优点是：聚焦透镜具有两个焦点，可将光线聚焦在两个不同深度的焦平面上，实现对胃肠道粘膜浅层细胞形态和深层微血管结构的同时探测，将有助于胃肠道肿瘤的早期探测。外形尺寸小，可通过常规内镜的工作通道进入人体内部；物方数值孔径较大，可实现细胞水平的组织成像。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为微型双焦点物镜，2成像光纤束，3为准直透镜单元，4为聚焦透镜单元，5为孔径光阑，6为样品浅层，7为组织深层。

具体实施方式

本发明包括微型双焦点显微物镜组1、成像光纤束2。成像光纤束2设在微型双焦点显微物镜组1前。微型显微物镜组1光瞳在无限远处，具有双焦点成像能力，焦距分别为50μm和200μm，可对样品浅层6和样品深层7同时成像，数值孔径分别为0.5和0.4。微型显微物镜组在像空间的数值孔径与成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配。

微型双焦点显微物镜组1包括准直透镜单元3、聚焦透镜4和孔径光阑5。准直透镜单元3在光纤束2之后，孔径光阑5之前；孔径光阑5在准直透镜单元3之后，聚焦透镜4之前；聚焦透镜4在孔径光阑5之后，前端用水浸泡。

准直透镜单元3可由透镜组组成，用于校正像差，发散光经过准直透镜单元3后变为平行光，由聚焦透镜4聚焦。

聚焦透镜4镜片分为上下两半，每个半片的表面参数即曲率半径不同，可聚焦在不同深度。所述聚焦透镜4为非球面透镜，材料为塑料材料。

微型双焦点物镜1由医用不锈钢包装，外径为2.5-3.5mm，可通过常规胃镜的工作通道进入人体内部。

准直透镜单元3和聚焦透镜单元4镜片直径为2-3mm。

微型双焦点物镜1光瞳为无限远处，使光耦合入光纤束2每根光纤时具有均一的光纤耦合效率。同时可使单根光纤出射的光激发的荧光能够返回到同一根光纤中。

本发明是这样实现的：光纤束的单根光纤出射的发散光进入微型双焦点物镜组，所述微型双焦点物镜组包括准直透镜单元和聚焦透镜单元，准直透镜单元由透镜组或单个透镜构成，用于校正像差，经过准直透镜后光线近似平行于光轴；聚焦透镜单元由单个透镜组成，单一镜片为具有不同曲率半径的两个半片镜片组成，两个半片镜片的参数不同，分别具有不同的焦距，平行光束处于不同位置时经过聚焦透镜后将聚焦在样品不同深度。样品不同深度产生的荧光经过聚焦透镜单元和准直透镜单元返回，聚焦在光纤束上下两半光纤。根据共聚焦系统的断层成像能力，可在图像采集器件上获得一张图像，该图由样品两层图像构成，一半为组织浅层成像结果，一半为组织深层成像结果。

本发明的聚焦透镜具有两个焦点，可将光线聚焦在两个不同深度的焦平面上，实现对胃肠道粘膜浅层细胞形态和深层微血管结构的同时探测，将有助于胃肠道肿瘤的早期探测。同时，本发明的外形尺寸小，可通过常规内镜的工作通道进入人体内部；物方数值孔径较大，可实现细胞水平的组织成像；

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种微型双焦点物镜探头，其特征在于，包括微型双焦点显微物镜组、成像光纤束，所述成像光纤束设在所述微型双焦点显微物镜组前，所述微型双焦点显微物镜组在像空间的数值孔径与成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配；

所述微型双焦点显微物镜组包括准直透镜单元、聚焦透镜单元和孔径光阑；所述准直透镜单元在所述成像光纤束之后、孔径光阑之前；孔径光阑在所述准直透镜单元之后、聚焦透镜单元之前；所述聚焦透镜单元在孔径光阑之后，前端用水浸泡；

所述聚焦透镜单元为单一镜片，该单一镜片为具有不同曲率半径的两个半片镜片组成，每半片镜片的聚焦点在物空间的不同深度。

2.根据权利要求1所述的微型双焦点物镜探头，其特征在于，所述准直透镜单元由透镜组或单个透镜组成，用于校正像差，发散光经过准直透镜单元后变为平行光，所述平行光由聚焦透镜单元聚焦。

3.根据权利要求1或2所述的微型双焦点物镜探头，其特征在于，所述的微型双焦点物镜由医用不锈钢包装，医用不锈钢包装的外径为2.5-3.5mm；所述准直透镜单元和聚焦透镜单元镜片直径为2-3mm。

4.根据权利要求3所述的微型双焦点物镜探头，其特征在于，所述的微型双焦点物镜的光瞳为无限远处。

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