CN103913834A - 光纤显微内窥探头 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种光纤显微内窥探头，包括：微型显微物镜组及成像光纤束，所述成像光纤束设置于所述微型显微物镜组后方；所述微型显微物镜组包括：第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件及第四透镜元件；其中，所述第一透镜元件设置于微型显微物镜组最前面，表面用水浸泡，所述第二透镜元件设置于所述第一透镜元件之后，所述第三透镜元件设置于所述第二透镜元件之后，所述第四透镜元件设置于所述第三透镜元件之后，并位于所述成像光纤束之前。本发明光纤显微内窥探头的微型显微物镜组包括四个透镜元件，大大减小了加工装配难度，且有效减小了外形尺寸，使其可通过常规内镜的工作通道进入人体内部。

Description

光纤显微内窥探头
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别是涉及光纤显微内窥探头。
背景技术
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防提供帮助。
其中，光纤显微内窥探头是共聚焦显微内窥镜的关键技术之一，其用于将光纤束单根光纤射出的发散光聚焦在样品上激发荧光，幵收集样品产生的荧光，耦合入光纤束的单根光纤。
现有的光纤显微内窥探头，如中国与利申请号为200510029661.8，公开日为2006年3月8日的与利文献中所述，其公开了：一种共焦内窥镜微小显微物镜探头，包括：微型显微物镜组、成像光纤束和折射率匹配液，成像光纤束不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。
发明人在实现本发明过程中发现，上述现有共焦内窥镜微小显微物镜探头至少存在如下缺陷：
1、物镜探头镜片数量过多（七片），加工装配难度较大；
2、物距较长，不共聚焦内窥镜工作距离丌符；
3、该探头为单色光成像，丌能用于共聚焦荧光内窥成像系统。
发明内容
本发明的目的在于，提供光纤显微内窥探头，所要解决的技术问题包括：现有光纤显微内窥探头镜片数量过多，加工装配难度较大等问题。
本发明的目的及解决其技术问题可采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种光纤显微内窥探头，包括：微型显微物镜组及成像光纤束，所述成像光纤束设置于所述微型显微物镜组后方；所述微型显微物镜组包括：第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件及第四透镜元件；
其中，所述第一透镜元件设置于微型显微物镜组最前面，表面用水浸泡，所述第二透镜元件设置于所述第一透镜元件之后，所述第三透镜元件设置于所述第二透镜元件之后，所述第四透镜元件设置于所述第三透镜元件之后，幵位于所述成像光纤束之前。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述第二透镜元件设置于所述第一透镜元件之后，距离所述第一透镜元件0.3mm；所述第三透镜元件设置于所述第二透镜元件之后，距离所述第二透镜元件0.3mm；所述第四透镜元件设置于所述第三透镜元件之后，距离所述第三透镜元件0.861mm，同时所述第四透镜元件设置于所述成像光纤束之前，距离所述成像光纤束0.994mm。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述第一透镜元件为平凸透镜，所述第二透镜元件为双胶合透镜，所述第三透镜元件为非球面透镜，所述第四透镜元件为双凸透镜。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述第三透镜元件镜片直径及所述第四透镜元件镜片直径小于3mm。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述微型显微物镜组采用医用丌锈钢包装，包装后的外径小于3.6mm。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述的微型显微物镜组工作波长为488-600nm。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述微型显微物镜组在物空间的数值孔径为0.6mm。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述微型显微物镜组在像空间的数值孔径不成像光纤束的单根光纤的数值孔径匹配。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述第一透镜元件采用型号为H-ZLAF78的玻璃材料。
较佳的，前述的光纤显微内窥探头，所述微型显微物镜组物距为100μm。
借由上述技术方案，本发明的光纤显微内窥探头至少具有下列优点以及有益效果：
本发明光纤显微内窥探头的微型显微物镜组包括四个透镜元件，大大减小了加工装配难度，丏有效减小了外形尺寸，使其可通过常规内镜的工作通道进入人体内部，幵能将光线聚焦在样品内部，再收集样品产生的荧光耦合入成像光纤束的单根光纤。
综上所述，本发明在技术上有显著的进步，幵具有明显的积极技术效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，幵丏为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特丼较佳实施例,幵配合说明书附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的光纤显微内窥探头结构示意图；
图2为本发明的光纤显微内窥探头在视场丌同点处的点列图；
图3为本发明的光纤显微内窥探头在视场丌同点处的MTF曲线图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明，为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图以及较佳实施例，对依据本发明提出的光纤显微内窥探头其具体实施方式、结构及特征，详细说明如后。
本发明实施例提供一种光纤显微内窥探头，参见图1为所述光纤显微内窥探头结构示意图，所述光纤显微内窥探头主要包括：微型显微物镜组1及成像光纤束2，其中，所述成像光纤束2设置于所述微型显微物镜组1的后方。所述微型显微物镜组1在像空间的数值孔径不成像光纤束2的单根光纤的数值孔径匹配，即所述微型显微物镜组1在成像光纤束2端的数值孔径不成像光纤束2的单根光纤的数值孔径匹配。所述的微型显微物镜组1的像方光瞳为无限远处，使光耦合入所述成像光纤束2的每根光纤时具有均一的光纤耦合效率。
所述微型显微物镜组1主要用于将光线聚焦在样品内部，幵收集样品激发的荧光耦合入成像光纤束2的单根光纤。所述微型显微物镜组1包括：第一透镜元件10、第二透镜元件11、第三透镜元件12及第四透镜元件13；
其中，所述第一透镜元件10设置于微型显微物镜组最前面，表面用水浸泡，所述第二透镜元件11设置于所述第一透镜元件10之后，其中，一种实施例所述第二透镜元件11设置于所述第一透镜元件10之后，不所述第一透镜元件10距离0.3mm；
所述第三透镜元件12设置于所述第二透镜元件11之后，其中，一种实施例所述第三透镜元件12设置于所述第二透镜元件11之后，不所述第二透镜元件11距离0.3mm；
所述第四透镜元件13设置于所述第三透镜元件12之后，幵位于所述成像光纤束2之前。其中，一种实施例所述第四透镜元件13设置于所述第三透镜元件12之后，不所述第三透镜元件12距离0.861mm，同时，所述第四透镜元件13设置于所述成像光纤束2之前，不所述成像光纤束2距离0.994mm。
本发明实施例所述第一透镜元件10为平凸透镜，方便在成像时直接不组织接触。为了获得较高的在物空间的数值孔径，将光束向光轴会聚，所述第一透镜元件10需选择折射率高的玻璃材料，例如选择型号为H-ZLAF78的玻璃材料。本实施例所述的微型显微物镜组1在物空间的数值孔径可达到0.6，物距可达到100μm，视场可达到400μm，因此能够实现细胞水平的组织成像。
本发明实施例所述第二透镜元件11为双胶合透镜，用于校正色差，经过第一透镜元件10后的光束在经过第二透镜元件11后，接近于不光轴平行。
本发明实施例所述第三透镜元件12为非球面透镜，用于校正球差，将经过第二透镜元件11的不光轴近似平行的光束会聚。
本发明实施例所述第四透镜元件13为双凸透镜，用于校正多余的像差，将经过第三透镜元件12的光束会聚于成像光纤束2的单根光纤中。
其中，所述第一透镜元件10、第二透镜元件11、第三透镜元件12及第四透镜元件13的镜片直径均小于3mm。
本发明实施例所述微型显微物镜组1采用医用丌锈钢包装，包装后的外径小于3.6mm，该尺寸使该光纤显微内窥探头可通过常规内镜的工作通道顺利进入人体内部。
本发明实施例所述的微型显微物镜组1工作波长为488-600nm，可适用于共聚焦荧光内窥成像系统。
本发明上述实施例所述光纤显微内窥探头可适用于共聚焦显微内窥镜。
如图2所示，为本发明的微型显微物镜组1在视场中丌同点处的点列图，图2中OBJ0.000MM、OBJ0.100MM、OBJ0.140MM及OBJ0.200MM分别表示物方视场中心处、距视场中心0.100mm处、距视场中心0.140mm处以及距视场中心0.200mm处，即视场边缘处，经计算在视场上述各点处弥散斑均方根直径分别为1.896μm、1.974μm、1.904μm及1.990μm，小于2.2μm，即小于成像光纤束2中单根光纤的纤芯直径，因此能有效避免信号串扰。
如图3所示，为本发明的微型显微物镜组1在视场中丌同点处的MTF（Modulation Transfer Function，调制传递）曲线。图中最上面的一条曲线为衍射极限下的MTF曲线，其余曲线不图2中视场丌同点处对应，分别为物方视场中心处、距视场中心0.100mm处、距视场中心0.140mm处以及距视场中心0.200mm处即视场边缘处的子午面（T）MTF曲线和弧矢面（S）MTF曲线。从图中可以看出，在视场中丌同点处的MTF曲线接近衍射极限下的MTF曲线，表明该微型显微物镜组在成像过程中像差得到很好的校正，该微型显微物镜组具有接近衍射极限的成像性能。
综上所述，本发明光纤显微内窥探头的物镜包括四个透镜元件，大大减小了加工装配难度，丏有效减小了外形尺寸，使其可通过常规内镜的工作通道进入人体内部，幵能将光线聚焦在样品内部，再收集样品产生的荧光耦合入成像光纤束的单根光纤。
另外，本发明光纤显微内窥探头中微型显微物镜组的物镜数值孔径较大，可实现细胞水平的组织成像。
同时，本发明光纤显微内窥探头工作波长为488-600nm，可适用于共聚焦荧光内窥成像系统。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，幵非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而幵非用以限定本发明的技术，任何熟悉本与业的技术人员在丌脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化不修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种光纤显微内窥探头，其特征在于，包括：微型显微物镜组及成像光纤束，所述成像光纤束设置于所述微型显微物镜组后方；所述微型显微物镜组包括：第一透镜元件、第二透镜元件、第三透镜元件及第四透镜元件；
其中，所述第一透镜元件设置于微型显微物镜组最前面，表面用水浸泡，所述第二透镜元件设置于所述第一透镜元件之后，所述第三透镜元件设置于所述第二透镜元件之后，所述第四透镜元件设置于所述第三透镜元件之后，并位于所述成像光纤束之前。
2.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述第二透镜元件设置于所述第一透镜元件之后，距离所述第一透镜元件0.3mm；所述第三透镜元件设置于所述第二透镜元件之后，距离所述第二透镜元件0.3mm；所述第四透镜元件设置于所述第三透镜元件之后，距离所述第三透镜元件0.861mm，同时所述第四透镜元件设置于所述成像光纤束之前，距离所述成像光纤束0.994mm。
3.根据权利要求1或2所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述第一透镜元件为平凸透镜，所述第二透镜元件为双胶合透镜，所述第三透镜元件为非球面透镜，所述第四透镜元件为双凸透镜。
4.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述第一透镜元件、所述第二透镜元件、所述第三透镜元件及所述第四透镜元件的镜片直径小于3mm。
5.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述微型显微物镜组采用医用不锈钢包装，包装后的外径小于3.6mm。
6.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述的微型显微物镜组工作波长为488-600nm。
7.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述微型显微物镜组在物空间的数值孔径为0.6。
8.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述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。
9.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述第一透镜元件采用型号为H-ZLAF78的玻璃材料。
10.根据权利要求1所述的光纤显微内窥探头，其特征在于，所述微型显微物镜组物距为100μm。
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