CN104257341B - 一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，包括头部反射镜组、以及后续光路中依次设置的准直透镜和分色板，所述分色板透过中波红外光束形成后续红外支路，并且分色板同时反射可见光束形成后续可见光支路，所述红外支路上依次设置有场镜和二次成像镜组，所述可见光支路上设置有成像透镜组。采用本发明技术方案，可用定制的可见光CCD和红外相机进行像面接收，物距在500mm‑5000mm范围内像质基本不变，并且常规环境和恶劣环境(如高温、真空、有污染的环境)都可适用。

Description

一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统
技术领域
本发明属于光电子与红外成像技术领域，具体涉及一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统。
背景技术
疾病诊断长期以来并且仍将继续由各种活检程序执行。活检需要从患者身体取出(深层)组织样本，由病理学家进行样本分析，并且出报告，这可能耗费几小时到几天或以上。而用内窥镜检查可以显著减小与常规活检程序关联的疼痛、时间和成本并且有助于疾病诊断和由于病情导致的组织损伤的范围。
而内窥镜要达到上述效果同时需要低放大率、大视野成像和高放大率、高分辨率多光子成像必须具备两个有效的光学成像系统(例如，两个物镜)，尽管多光学系统常规地设在显微镜装置中，但是同时具备可见光成像光学系统和红外成像系统的内窥镜结构依然很少。
本发明的内窥镜光学系统可同时用红外和可见监测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，包括头部反射镜组、以及后续光路中依次设置的准直透镜和分色板，所述分色板透过中波红外光束形成后续红外支路，并且分色板同时反射可见光束形成后续可见光支路，所述红外支路上依次设置有场镜和二次成像镜组，所述可见光支路上设置有成像透镜组。
进一步的，所述头部反射镜组包括互成空间夹角的椭球面反射镜与平面反射镜，所述平面反射镜上设有一通光小孔，所述通光小孔后端与椭球面反射镜相对，并且平面反射镜表面镀有高反射膜。
进一步的，所述准直透镜为宽光谱材料。
进一步的，所述分色板前表面镀有分色膜。
进一步的，所述通光小孔的直径依据后续相机的冷阑口径决定，使其与冷阑在轴外接近完全共轭。
本发明的有益效果是：
采用本发明技术方案，可用定制的可见光CCD和红外相机进行像面接收，物距在500mm-5000mm范围内像质基本不变，并且常规环境和恶劣环境(如高温、真空、有污染的环境)都可适用。
适用波段：可见380nm-780nm，红外2.058～12um。
附图说明
图1为本发明总体光路系统示意图；
图2为头部反射镜光学系统图；
图3为红外支路光学系统图；
图4为可见光支路光学系统图；
图5为光路分叉点放大图；
图6、图7为红外支路成像质量图；
图8为红外支路边缘视场畸变图；
图9、图10为可见光支路成像质量图；
图11为可见光支路边缘视场畸变图。
图中标号说明：1、头部反射镜组，11、椭球面反射镜，12、平面反射镜，121、通光小孔，2、准直透镜，3、分色板，4、红外支路，5、可见光支路，6、场镜，7、二次成像镜组，8、成像透镜组。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1所示，一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，包括头部反射镜组1、以及后续光路中依次设置的准直透镜2和分色板3，所述分色板3透过中波红外光束形成后续红外支路4(如图3所示)，并且分色板3同时反射可见光束形成后续可见光支路5(如图4所示，分叉点放大图如图5所示)，所述红外支路上4依次设置有场镜6和二次成像镜组7，所述可见光支路5上设置有成像透镜组8。
如图2所示，所述头部反射镜组1包括互成空间夹角的椭球面反射镜11与平面反射镜12，所述平面反射镜12上设有一通光小孔121，所述通光小孔121后端与椭球面反射镜11相对，这样可以使约束光线口径，一方面，由于相对口径较大，不影响进光量；另一方面可以在恶劣的环境下使用，避免大量有害物质进入光学系统，防止污染镜面，并且平面反射镜12表面镀有高反射膜。
所述准直透镜2为宽光谱材料，所述分色板3前表面镀有分色膜。
所述通光小孔121的直径依据后续相机的冷阑口径决定，使其与冷阑在轴外接近完全共轭，由于光阑慧差的影响，使小孔与冷阑的在轴外不能完全共轭，从而小孔对轴外光束遮挡形成少量的渐晕，在本实施例中通光小孔121直径：2.4mm，视场：竖直方向：60度，水平方向：50度；对于杂散辐射问题，由于平面反射镜处于罐内，具有较高温度，因此其也辐射一定的中波光线，但由于反射镜面镀有高反射膜，其吸收率低，也将意味着发射率低，因此其发射出的红外能量不会很高，因此小孔边缘即使能够成像到靶面上，也不会有太高的亮度形成明显的杂光。
如图6和图7所示，为红外支路4成像质量，相对照度：边缘最大视场(29°、-29°)相对与中心视场照度为48％，畸变：边缘视场最大畸变为10.56％，图8为畸变图形。
如图9和图10所示，为可见光支路5成像质量图，相对照度：边缘最大视场(29°、-29°)相对与中心视场照度为44.7％，畸变：边缘视场最大畸变为12.2％，畸变图形如图11所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其特征在于，包括头部反射镜组(1)、以及后续光路中依次设置的准直透镜(2)和分色板(3)，所述分色板(3)透过中波红外光束形成后续红外支路(4)，并且分色板(3)同时反射可见光束形成后续可见光支路(5)，所述红外支路上(4)依次设置有场镜(6)和二次成像镜组(7)，所述可见光支路(5)上设置有成像透镜组(8)，所述头部反射镜组(1)包括互成空间夹角的椭球面反射镜(11)与平面反射镜(12)，所述平面反射镜(12)上设有一通光小孔(121)，所述通光小孔(121)后端与椭球面反射镜(11)相对。
2.根据权利要求1所述的可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其特征在于，所述平面反射镜(12)表面镀有高反射膜。
3.根据权利要求1所述的可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其特征在于，所述准直透镜(2)为宽光谱材料。
4.根据权利要求1所述的可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其特征在于，所述分色板(3)前表面镀有分色膜。
5.根据权利要求1所述的可同时用于红外和可见监测的内窥镜光学系统，其特征在于，所述通光小孔(121)的直径依据后续相机的冷阑口径决定，使其与冷阑在轴外接近完全共轭。
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