CN112630952B - 一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，包括从物侧依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜，各透镜均为球面透镜且均以空气为间隔分离设置，第一透镜具有负光焦度，其物侧面为平面，像侧面为凹面；第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；第三透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；第四透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面且最大通光口径≤0.6，第一透镜物侧面至成像面的轴上距离≤4.0mm，且满足1.1<f*TAN(HFOV)/T34<2.3；本发明的内窥显微物镜口径小、厚度薄、分辨率高、结构紧凑，便于加工和安装，具有良好的成像质量，满足医用内窥显微物镜的小型化、轻量化的需求。
Description
技术领域
本发明涉及内窥显微物镜技术领域，具体涉及一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜。
背景技术
随着医学技术的不断发展，医用内窥镜常常被应用于临床诊疗过程中。探头式共聚焦显微内窥镜可以将探头通过人体天然孔道送到指定部位，获取局部组织学图像来实现微小病灶、胃肠道病变及早期胃肠道癌变的精准诊断。传统的内窥显微物镜只能提供组织表层图像信息，且受人体结构限制，狭窄区常规内窥镜检查时无法抵达，为了进一步确诊往往还需要进行切片活检。但是现在的离体活检方式为抽检，一般操作是在电子内窥镜下看到可疑组织，用活检钳取样，在体外通过高分辨光学显微镜对取样组织进行分析、识别和诊断。但是对于狭小空间，如胆胰管狭窄区，高分辨内窥镜无法使用，医生取5次以上样本也可能没有取到癌变组织，造成漏检，耽误治疗。此外，体外活检的方式需要两周左右的时间，在这个阶段病人的病情可能发展很迅速，对病人的治疗非常不利，而且常规活检的病理组织学确诊病变后再行内镜下治疗还会延后治疗时间，增添患者的痛苦及心理和医疗负担。这不仅会给病人带来痛苦，增加病灶扩散的风险,而且还需要长时间等待病理检测结果，诊疗效率低下。并且，传统内窥镜的工作钳道十分狭小，其直径在1.2mm-4.2mm之间。因此要让显微物镜顺利通过工作钳道其外径必然很小，由于显微物镜呈现的分辨率与孔径呈正相关，现有的内窥显微物镜，一般为了满足物方大数值孔径要求，会牺牲一定的分辨率，比如在专利CN 111158128A中，共聚焦微型显微物镜镜片的最大口径为1mm。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其口径小、厚度薄、分辨率高、结构紧凑，便于加工和安装，具有良好的成像质量，适用于临床采集图像信息，满足医用内窥显微物镜的小型化、轻量化的需求。
本发明的目的通过如下的技术方案来实现：
一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，包括从物侧依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为球面透镜且均以空气为间隔分离设置，所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为平面，像侧面为凹面；所述第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜像侧面的最大通光口径≤0.6，所述第一透镜物侧面至成像面的轴上距离≤4.0mm，且满足1.1<f*TAN(HFOV)/T34<2.3；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，HFOV为内窥光学成像系统的最大视场角的一半。
进一步地，所述内窥显微物镜镜片最大通光口径为0.6mm，物面距离第一透镜大于100μm。
进一步地，所述内窥显微物镜的F数为2.8–4.3。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
2.8<(CT1+CT2+CT4)/CT2<3.4；
4.0<∑CT/CT1<4.7；
其中，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜在光轴上的中心厚度，∑CT为第一透镜至第四透镜在光轴上中心厚度的总和。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.2<f/R2<1.5；
4.7<TTL/f<5.1；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
3.3<f2/f+(f4-f1)/f<3.8；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.7<f12/f<2.4；
0.8<f12/f34<1.3；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
-3.3<(R7-R8)/(R7+R8)<-2.8；
其中，R7为第四透镜物侧面的曲率半径，R8为第四透镜像侧面的曲率半径。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
3.2<T34/T23<6.5；
3.3<f123/T34<5.9；
其中，T23为第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔。
进一步地，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.6<DT42/∑AT<2.5；
其中，DT42为第四透镜像侧面的最大的有效半径，∑AT为第一透镜至第四透镜任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔的总和。
本发明的有益效果有：
(1)本发明通过限定第四透镜像侧面的最大有效半径，使得内窥显微物镜具有小口径的特性；通过限定第一透镜物侧面至成像面的轴上距离，使得内窥显微物镜具有超薄的特性；通过对第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔的优化及像高的限定，使得内窥显微物镜同时具有高分辨率且容易加工的特点。
(2)本发明通过适当调整内窥显微物镜的有效焦距和入瞳直径，即内窥显微物镜的F数，使得内窥显微物镜具有小口径、大景深的特性。
(3)本发明通过约束各个透镜的中心厚度和任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔，即保证满足加工性能，又保证了其超薄特性和镜头小型化要求，提升解像力。
(4)本发明通过调整各个透镜的有效焦距和曲率半径、内窥显微物镜光学成像镜头的有效焦距、各透镜间的组合焦距及其在光轴上的空气间隔，使成像时系统具有较小的球差，保证轴上视场良好的成像质量和内窥显微物镜良好的加工性。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的实施例1的结构示意图。
图2为本发明的实施例1的轴上色差曲线图。
图3为本发明的实施例1的像散曲线图。
图4为本发明的实施例1的畸变曲线图。
图5为本发明的实施例1的MTF曲线图。
图6为本发明的实施例2的结构示意图。
图7为本发明的实施例2的轴上色差曲线图。
图8为本发明的实施例2的像散曲线图。
图9为本发明的实施例2的畸变曲线图。
图10为本发明的实施例2的MTF曲线图。
图11为本发明的实施例3的结构示意图。
图12为本发明的实施例3的轴上色差曲线图。
图13为本发明的实施例3的像散曲线图。
图14为本发明的实施例3的畸变曲线图。
图15为本发明的实施例3的MTF曲线图。
图16为本发明的实施例4的结构示意图。
图17为本发明的实施例4的轴上色差曲线图。
图18为本发明的实施例4的像散曲线图。
图19为本发明的实施例4的畸变曲线图。
图20为本发明的实施例4的MTF曲线图。
图21为本发明的实施例5的结构示意图。
图22为本发明的实施例5的轴上色差曲线图。
图23为本发明的实施例5的像散曲线图。
图24为本发明的实施例5的畸变曲线图。
图25为本发明的实施例5的MTF曲线图。
具体实施方式
如图1、图6、图11、图16、图21所示，一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，包括从物侧依次设置的第一透镜E1、光阑STO、第二透镜E2、第三透镜E3、第四透镜E4，所述第一透镜E1、所述第二透镜E2、所述第三透镜E3和所述第四透镜E4均为球面透镜且均以空气为间隔分离设置，所述第一透镜E1具有负光焦度，其物侧面S1为平面，像侧面S2为凹面；所述第二透镜E2具有正光焦度，其像侧面S3为凸面，像侧面S4为凸面；所述第三透镜E3具有正光焦度，其物侧面S5为凸面，像侧面S6为凹面；所述第四透镜E4具有正光焦度，其物侧面S7为凸面，像侧面S8为凸面，来自物体的光依序穿过各表面S1至S8并最终成像在成像面S9上。所述内窥显微物镜镜片最大口径为0.6mm，物面距离第一透镜大于100μm。
所述第四透镜E4像侧面S8的最大有效半径≤0.6，所述第一透镜E1物侧面S1至成像面S9的轴上距离≤4.0mm，且满足1.1<f*TAN(HFOV)/T34<2.3，其中，f为光学成像镜头的有效焦距，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，HFOV为内窥光学成像系统的最大视场角的一半。通过限定第四透镜E4像侧面S8的最大有效半径，使得内窥显微物镜具有小口径的特性；通过限定第一透镜E1物侧面S1至成像面S9的轴上距离，使得内窥显微物镜具有超薄的特性；通过对第三透镜E3和第四透镜E4在光轴上的空气间隔T34的优化及像高的限定，使得内窥显微物镜同时具有高分辨率且容易加工的特点。
所述内窥显微物镜的F数为2.8–4.3，通过适当调整内窥显微物镜的有效焦距和入瞳直径，即内窥显微物镜的F数，使得内窥显微物镜具有小口径、大景深的特性。
所述内窥显微物镜满足以下关系：
2.8<(CT1+CT2+CT4)/CT2<3.4；
4.0<∑CT/CT1<4.7；
其中，CT1为第一透镜E1在光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜E2在光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜E4在光轴上的中心厚度，∑CT为第一透镜E1至第四透镜E4在光轴上中心厚度的总和。
通过约束第一透镜E1、第二透镜E2及第四透镜E4在光轴上的中心厚度，使得第一透镜E1、第二透镜E2和第四透镜E4的中心厚度约束在一合理的范围，即保证满足加工性能，又保证了其超薄特性。通过约束第一透镜E1、第二透镜E2、第三透镜E3和第四透镜E4的中心厚度在一合理的范围，即保证满足加工性能，又满足镜头小型化。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
1.2<f/R2<1.5；
4.7<TTL/f<5.1；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，R2为第一透镜E1像侧面S2的曲率半径，TTL为第一透镜E1物侧面S1至成像面S9的轴上距离。
通过控制第一透镜E1像侧面的曲率半径，能够在一定程度控制其五阶球差的贡献率，来平衡物侧面产生的五阶球差，使得第一透镜E1的五阶球差控制在合理的范围之内。通过约束第一透镜E1物侧面S1至成像面S9的轴上距离及光学成像镜头的有效焦距f在一合理范围，即保证了光学系统优良的像质，也保证了内窥显微物镜良好的加工性。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
3.3<f2/f+(f4-f1)/f<3.8；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f1为第一透镜E1的有效焦距，f2为第二透镜E2的有效焦距，f4为第四透镜E4的有效焦距。
通过合理控制上述公式的范围，能够贡献合理的正三阶球差和负五阶球差，平衡第一透镜E1、第二透镜E2和第四透镜E4所产生的负三阶球差和正五阶球差，使内窥显微物镜具有较小的球差，保证轴上视场良好的成像质量。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
1.7<f12/f<2.4；
0.8<f12/f34<1.3；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f12为第一透镜E1和第二透镜E2的组合焦距，f34为第三透镜E3和第四透镜E4的组合焦距。
通过约束第一透镜E1和第二透镜E2的组合焦距与系统焦距的比值范围，能够使得第一、二透镜组合后作为一个具有合理正光焦度的光学组元群，来与后端具有光焦度的光学组元群产生的像差进行平衡，进而获得良好的成像质量。通过限定第一透镜E1和第二透镜E2的组合焦距及第三透镜E3和第四透镜E4的组合焦距的比值范围，即保证了光学系统优良的像质，也保证了系统良好的加工性。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
-3.3<(R7-R8)/(R7+R8)<-2.8；
其中，R7为第四透镜E4物侧面S7的曲率半径，R8为第四透镜E4像侧面S8的曲率半径。
通过控制第四透镜E4物侧面S7及像侧面S8的曲率半径，能够对光学成像镜头的各个视场的主光线在像面的入射角有相对合理的控制，满足内窥显微物镜设计主光线入射角度的要求。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
3.2<T34/T23<6.5；
3.3<f123/T34<5.9；
其中，T23为第二透镜E2和第三透镜E3在光轴上的空气间隔，T34为第三透镜E3和第四透镜E4在光轴上的空气间隔，f123为第一透镜E1、第二透镜E2和第三透镜E3的组合焦距，T34为第三透镜E3和第四透镜E4在光轴上的空气间隔。
通过约束第二透镜E2和第三透镜E3的空气间隙及第三透镜E3和第四透镜E4的空气间隙，可以使内窥显微物镜前面透镜所产生的场曲和后面产生的场曲进行平衡，使内窥显微物镜具有合理的场曲。通过进行合适的组合焦距及空气间隔的优化，即保证了内窥显微物镜优良的像质，也保证了良好的加工性。
所述内窥显微物镜还满足以下关系：
1.6<DT42/∑AT<2.5；
其中，DT42为第四透镜E4像侧面S8的最大的有效半径，∑AT为第一透镜E1至第四透镜E4任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔的总和。
通过合理的控制第四透镜E4像侧面S8的最大的有效半径及第一透镜E1至第四透镜E4任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔的总和，能够减小镜头的尺寸，满足镜头小型化，提升解像力。
实施例1
本实施例的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、半口径及材料如表1所示。
表1实施例1内窥显微物镜透镜参数
实施例2
本实施例的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、半口径及材料如表2所示。
表2实施例2内窥显微物镜透镜参数
| 面号 | 表面类型 | 曲率半径(mm) | 厚度(mm) | 半孔径(mm) | 材料 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 0.1511 | 0.1760 | |
| S1 | 球面 | 无穷 | 0.5748 | 0.1707 | 1.50,66.2 |
| S2 | 球面 | 0.5734 | 0.0721 | 0.1565 | |
| STO | 球面 | 无穷 | 0.0454 | 0.1620 | |
| S3 | 球面 | 3.7036 | 0.4341 | 0.1842 | 1.69,21.2 |
| S4 | 球面 | -0.6595 | 0.0300 | 0.2711 | |
| S5 | 球面 | 0.7519 | 0.9625 | 0.2909 | 1.75,35.0 |
| S6 | 球面 | 0.3889 | 0.1592 | 0.2126 | |
| S7 | 球面 | 0.8001 | 0.3795 | 0.2782 | 1.75,35.0 |
| S8 | 球面 | -1.5341 | 0.9690 | 0.3000 | |
| S9 | 球面 | 无穷 | 0.3010 |
实施例3
本实施例的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、半口径及材料如表3所示。
表3实施例3内窥显微物镜透镜参数
实施例4
本实施例的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、半口径及材料如表4所示。
表4实施例4内窥显微物镜透镜参数
| 面号 | 表面类型 | 曲率半径(mm) | 厚度(mm) | 半孔径(mm) | 材料 |
| OBJ | 球面 | 无穷 | 0.1200 | 0.1760 | |
| S1 | 球面 | 无穷 | 0.5845 | 0.1743 | 1.50,66.2 |
| S2 | 球面 | 0.5265 | 0.0760 | 0.1686 | |
| STO | 球面 | 无穷 | 0.0387 | 0.1770 | |
| S3 | 球面 | 1.8324 | 0.4256 | 0.2034 | 1.69,21.2 |
| S4 | 球面 | -0.6462 | 0.0300 | 0.2865 | |
| S5 | 球面 | 0.8447 | 1.0123 | 0.3002 | 1.75,35.0 |
| S6 | 球面 | 0.4044 | 0.1120 | 0.2267 | |
| S7 | 球面 | 0.7176 | 0.3872 | 0.2788 | 1.75,35.0 |
| S8 | 球面 | -1.4751 | 0.8941 | 0.3000 | |
| S9 | 球面 | 无穷 | 0.3014 |
实施例5
本实施例的各透镜的表面类型、曲率半径、厚度、半口径及材料如表5所示。
表5实施例5内窥显微物镜透镜参数
上述实施例1-5中，内窥光学成像系统的基础数据如表6所示。
表6各实施例的内窥显微物镜的基础数据
| 基础数据/实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| f1(mm) | -1.17 | -1.13 | -0.97 | -1.04 | -1.22 |
| f2(mm) | 0.90 | 0.83 | 0.70 | 0.73 | 0.99 |
| f3(mm) | 9.00 | 7.09 | 86.05 | -250.00 | 3.94 |
| f4(mm) | 0.81 | 0.74 | 0.64 | 0.68 | 0.74 |
| f(mm) | 0.85 | 0.75 | 0.66 | 0.71 | 0.79 |
| TTL(mm) | 4.00 | 3.63 | 3.29 | 3.56 | 4.00 |
| ImgH(mm) | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 | 0.30 |
| HFOV(°) | 15.11 | 16.59 | 18.88 | 17.21 | 16.06 |
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f1为第一透镜E1的有效焦距，f2为第二透镜E2的有效焦距，f3为第三透镜E3的有效焦距，f4为第四透镜E4的有效焦距，TTL为第一透镜E1物侧面至成像面的轴上距离，ImgH为内窥光学成像系统的半像高，HFOV为内窥光学成像系统的最大视场角的一半。
上述实施例1-5中，内窥显微物镜满足表7的条件。
表7各实施例的内窥显微物镜的条件关系
| 条件式/实施例 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| DT42 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.60 | 0.60 |
| TTL | 4.00 | 3.63 | 3.29 | 3.56 | 4.00 |
| f/EPD | 4.29 | 3.40 | 2.82 | 3.03 | 3.69 |
| f*tan(HFOV)/T34 | 1.18 | 1.40 | 2.28 | 1.97 | 1.68 |
| (CT1+CT2+CT4)/CT2 | 2.85 | 3.20 | 3.33 | 3.28 | 3.06 |
| f/R2 | 1.44 | 1.31 | 1.35 | 1.36 | 1.29 |
| f2/f+(f4-f1)/f | 3.38 | 3.61 | 3.51 | 3.44 | 3.71 |
| TTL/f | 4.70 | 4.84 | 4.99 | 4.99 | 5.03 |
| f12/f | 1.85 | 1.94 | 1.78 | 1.71 | 2.32 |
| (R7-R8)/(R7+R8) | -3.28 | -3.18 | -3.20 | -2.89 | -2.87 |
| T34/T23 | 6.48 | 5.31 | 3.29 | 3.73 | 4.53 |
| ∑CT/CT1 | 4.68 | 4.09 | 4.36 | 4.12 | 4.54 |
| f12/f34 | 1.06 | 0.99 | 1.11 | 1.21 | 0.81 |
| f123/T34 | 3.34 | 3.91 | 5.82 | 5.23 | 4.68 |
| DT42/∑AT | 1.69 | 1.96 | 2.42 | 2.34 | 2.02 |
对于实施例1，图2为光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图3为光学成像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图4为光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高处对应的畸变大小值。图5为光学成像镜头的MTF曲线，其表示不同空间频率下，中心视场、0.5视场子午方向、0.5视场弧矢方向、0.7视场子午方向和0.7视场弧矢方向MTF值。
对于实施例2，图7为光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图8为光学成像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图9为光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高处对应的畸变大小值。图10为光学成像镜头的MTF曲线，其表示不同空间频率下，中心视场、0.5视场子午方向、0.5视场弧矢方向、0.7视场子午方向和0.7视场弧矢方向MTF值。
对于实施例3，图12为光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图13为光学成像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图14为光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高处对应的畸变大小值。图15为光学成像镜头的MTF曲线，其表示不同空间频率下，中心视场、0.5视场子午方向、0.5视场弧矢方向、0.7视场子午方向和0.7视场弧矢方向MTF值。
对于实施例4，图17为光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图18为光学成像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图19为光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高处对应的畸变大小值。图20为光学成像镜头的MTF曲线，其表示不同空间频率下，中心视场、0.5视场子午方向、0.5视场弧矢方向、0.7视场子午方向和0.7视场弧矢方向MTF值。
对于实施例5，图22为光学成像镜头的轴上色差曲线，其表示不同波长的光线经由镜头后的会聚焦点偏离。图23为光学成像镜头的像散曲线，其表示子午像面弯曲和弧矢像面弯曲。图24为光学成像镜头的畸变曲线，其表示不同像高处对应的畸变大小值。图25为光学成像镜头的MTF曲线，其表示不同空间频率下，中心视场、0.5视场子午方向、0.5视场弧矢方向、0.7视场子午方向和0.7视场弧矢方向MTF值。
综上，本发明通过限定第四透镜E4像侧面S8的最大有效半径，使得内窥显微物镜具有小口径的特性；通过限定第一透镜E1物侧面S1至成像面S9的轴上距离，使得内窥显微物镜具有超薄的特性；通过对第三透镜E3和第四透镜E4在光轴上的空气间隔的优化及像高的限定，使得内窥显微物镜同时具有高分辨率且容易加工的特点。通过适当调整内窥显微物镜的有效焦距和入瞳直径，即内窥显微物镜的F数，使得内窥显微物镜具有小口径、大景深的特性。通过约束各个透镜的中心厚度和任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔，即保证满足加工性能，又保证了其超薄特性和镜头小型化要求，提升解像力。通过调整各个透镜的有效焦距和曲率半径、内窥显微物镜光学成像镜头的有效焦距、各透镜间的组合焦距及其在光轴上的空气间隔，使成像时系统具有较小的球差，保证轴上视场良好的成像质量和内窥显微物镜良好的加工性。
本发明的内窥显微物镜口径小、厚度薄、分辨率高、结构紧凑，便于加工和安装，具有良好的成像质量，用于临床诊疗时，通过传递激发能量，收集来自组织粘膜层的细胞的荧光信号，然后经过传像光纤束等一系列光学模块将荧光信号传递到体外的摄像头，能够降低病人痛苦的同时，实现对病灶的实时在体高分辨率无创光学活检，适用于临床采集图像信息，满足医用内窥显微物镜的小型化、轻量化的需求。
上述说明是示例性的而非限制性的。通过上述说明本领域技术人员可以意识到本发明的许多种改变和变形，其也将落在本发明的实质和范围之内。
Claims (10)
1.一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，包括从物侧依次设置的第一透镜、光阑、第二透镜、第三透镜、第四透镜，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜均为球面透镜且均以空气为间隔分离设置，所述第一透镜具有负光焦度，其物侧面为平面，像侧面为凹面；所述第二透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第三透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凹面；所述第四透镜具有正光焦度，其物侧面为凸面，像侧面为凸面；所述第四透镜像侧面的最大有效通光口径≤0.6，所述第一透镜物侧面至成像面的轴上距离≤4.0mm，且满足1.1<f*TAN(HFOV)/T34<2.3；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，HFOV为内窥光学成像系统的最大视场角的一半。
2.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜镜片最大通光口径为0.6mm，物面距离第一透镜大于100μm。
3.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜的F数为2.8–4.3。
4.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
2.8<(CT1+CT2+CT4)/CT2<3.4；
4.0<∑CT/CT1<4.7；
其中，CT1为第一透镜在光轴上的中心厚度，CT2为第二透镜在光轴上的中心厚度，CT4为第四透镜在光轴上的中心厚度，∑CT为第一透镜至第四透镜在光轴上中心厚度的总和。
5.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.2<f/R2<1.5；
4.7<TTL/f<5.1；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，R2为第一透镜像侧面的曲率半径，TTL为第一透镜物侧面至成像面的轴上距离。
6.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
3.3<f2/f+(f4-f1)/f<3.8；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f1为第一透镜的有效焦距，f2为第二透镜的有效焦距，f4为第四透镜的有效焦距。
7.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.7<f12/f<2.4；
0.8<f12/f34<1.3；
其中，f为光学成像镜头的有效焦距，f12为第一透镜和第二透镜的组合焦距，f34为第三透镜和第四透镜的组合焦距。
8.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
-3.3<(R7-R8)/(R7+R8)<-2.8；
其中，R7为第四透镜物侧面的曲率半径，R8为第四透镜像侧面的曲率半径。
9.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
3.2<T34/T23<6.5；
3.3<f123/T34<5.9；
其中，T23为第二透镜和第三透镜在光轴上的空气间隔，T34为第三透镜和第四透镜在光轴上的空气间隔，f123为第一透镜、第二透镜和第三透镜的组合焦距。
10.根据权利要求1所述的一种超薄小口径高分辨率内窥显微物镜，其特征在于，所述内窥显微物镜满足以下关系：
1.6<DT42/∑AT<2.5；
其中，DT42为第四透镜像侧面的最大的有效半径，∑AT为第一透镜至第四透镜任意相邻两透镜之间在光轴上的空气间隔的总和。
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