CN113946035B - 一种外径2.6mm大视场双焦点镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及双焦镜头技术领域，且公开了一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，包括物镜，所述物镜的侧面固定连接有第一凸透镜，所述第一凸透镜远离物镜的一侧固定连接有第一胶合透镜，第一胶合内透镜的内部开设有弧形槽，所述第一胶合透镜的弧形槽内固定连接有第二胶合透镜，所述第二胶合透镜远离第一胶合透镜的一侧固定连接有第二凸透镜，所述第二凸透镜远离第二胶合透镜的一侧固定连接有塑料透镜。本发明通过设有物镜、第一凸透镜、第一胶合透镜、第二胶合透镜，通过将透镜设计为不同的镜面曲率和厚度，实现不同的成像深度，使其能够与常规胃镜工作通道兼容的小尺寸、有效视场超过500μm、且能满足光学性能的大视场微型镜头。

Description

一种外径2.6mm大视场双焦点镜头

技术领域

本发明涉及双焦点镜头技术领域，更具体地说，本发明涉及一种外径2.6mm大视场双焦点镜头。

背景技术

共聚焦激光显微内镜来自于实验室常用的共聚焦显微镜，是将传统实验室桌面使用的共聚焦显微镜原理运用到内窥镜技术当中，具体方法是在内窥镜头端整合一个共聚焦激光探头，通过特殊的荧光剂，使用激光激发产生人体局部组织学图像的装置。

当前广泛使用的共聚焦内窥镜只能实现一个焦平面的组织成像，无法观察不同深度组织状态；同时在保持细胞分辨率的情况下成像视场小，难以观察到四周组织的情况，减小医生工作时的准确度，提高医疗工作时的难度。

因此，本发明公开了一种能与常规胃镜活检通道兼容的小尺寸、视场直径超过500μm，可以实现两个焦面同时成像的大视场双焦点镜头

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，本发明所要解决的技术问题是：共聚焦内窥镜只能单焦面成像，以及视场不足的问题。

如图1-5所示，为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，包括物镜，还具备：

第一凸透镜：安装于所述物镜的侧面，并与所述物镜固定连接；

第一胶合透镜：安装于所述第一凸透镜远离物镜的一侧，并与所述第一凸透镜固定连接；

第二胶合透镜：所述第一胶合透镜远离第一凸透镜的一侧设有弧形凹槽，安装于所述第一胶合透镜的弧形凹槽内，并与所述第一胶合透镜固定连接；

第二凸透镜：安装于所述第二胶合透镜远离第一胶合透镜的一侧，并与所述第二胶合透镜固定连接；

塑料透镜：安装于所述第二凸透镜远离第二胶合透镜的一侧，并与所述第二凸透镜固定连接；

第三凸透镜：安装于所述塑料透镜远离第二凸透镜的一侧，并与所述塑料透镜固定连接。

在一个优选地实施方式中，所述物镜为平凹透镜，所述物镜的材料为H-ZF88，由于其用于成像消化道组织粘膜，因此所述物镜为水浸的工作环境，制作时需考虑水浸影响。

在一个优选地实施方式中，所述第一凸透镜为凸透镜，且所述第一凸透镜的材质为H-ZLAF89L，所述物镜与第一凸透镜的直径之比为一比二，第一凸透镜用来接受从物镜折射来的光，第一凸透镜的直径较大，增加对物镜折射出光线的吸收率，从而使得最后的成像更加清晰。

在一个优选地实施方式中，所述第一胶合透镜与第二胶合透镜为双胶合透镜，所述第二胶合透镜的凸起端与第一胶合透镜的弧形槽内部相接触，且所述第一胶合透镜的材质为H-ZF88，所述第二胶合透镜的材质为H-LAK61，H-ZF88和H-LAK61的色散系数相差较大，方便校正色差，从而使得最后成像的图像色差较小，且图像更加清晰。

在一个优选地实施方式中，所述第二凸透镜为凸透镜，所述第二凸透镜的材料为H-ZLAF89L，所述第二凸透镜与第二胶合透镜之间的距离小于第二凸透镜的宽度，使得第二凸透镜能够将第二胶合透镜内折射出的大部分光线进行吸收。

在一个优选地实施方式中，所述塑料透镜为塑料材质透镜，且所述塑料透镜为非球面透镜，所述塑料透镜为注塑材料OKP4，所述塑料透镜分为两部分，其中一部分与其他透镜组合实现焦距20μm；另一部分与其他透镜组合实现焦距100μm，实现双焦点成像。

在一个优选地实施方式中，所述第三凸透镜为凸透镜，所述第三凸透镜的材质为H-QF1。

本发明的技术效果和优点：

本发明通过设有物镜、第一凸透镜、第一胶合透镜、第二胶合透镜，通过将透镜设计为不同的镜面曲率和厚度，实现不同的成像深度，使其能够与常规胃镜工作通道兼容的小尺寸、有效视场超过500μm、且能满足光学性能的大视场双焦点微型镜头。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的两种工作距离光路图。

图3为本发明的点列图。

图4为本发明的20μm工作距离MTF曲线示意图。

图5为本发明的100μm工作距离MTF曲线示意图。

图6为本发明的场曲畸变图。

附图标记为：1、物镜；2、第一凸透镜；3、第一胶合透镜；4、第二胶合透镜；5、第二凸透镜；6、塑料透镜；7、第三凸透镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示的，本发明提供了一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，包括物镜1，还具备：

第一凸透镜2：安装于物镜1的侧面，并与物镜1固定连接；

第一胶合透镜3：安装于第一凸透镜2远离物镜1的一侧，并与第一凸透镜2固定连接；

第二胶合透镜4：第一胶合透镜3远离第一凸透镜2的一侧设有弧形凹槽，安装于第一胶合透镜3的弧形凹槽内，并与第一胶合透镜3固定连接；

第二凸透镜5：安装于第二胶合透镜4远离第一胶合透镜3的一侧，并与第二胶合透镜4固定连接；

塑料透镜6：安装于第二凸透镜5远离第二胶合透镜4的一侧，并与第二凸透镜5固定连接；

第三凸透镜7：安装于塑料透镜6远离第二凸透镜5的一侧，并与塑料透镜6固定连接。

进一步的，物镜1为平凹透镜，物镜1的材料为H-ZF88，且物镜1的环境设为水浸，H-ZF88能够使光线发生大角度偏折，且在偏折后方便校正偏差，因此能够将更大范围的光进行吸收，且吸收后能够进行成像，增加工作时的视场。

进一步的，第一凸透镜2为凸透镜，且第一凸透镜2的材质为H-ZLAF89L，物镜1与第一凸透镜2的直径之比为一比二，第一凸透镜2的材质为H-ZLAF89L，物镜1与第一凸透镜2的折射率相近，色散系数相差较大，且都具有高折射率，增加光线发生偏折的角度，利于进行偏折校正。

进一步的，第一胶合透镜3与第二胶合透镜4为双胶合透镜，第二胶合透镜4的凸起端与第一胶合透镜3的弧形槽内部相接触，且第一胶合透镜3的材质为H-ZF88，第二胶合透镜4的材质为H-LAK61，第二胶合透镜4为凸透镜，且第二胶合透镜4凸起的一端均位于第一胶合透镜3的弧形槽内，使得从第一胶合透镜3内折射出的光线能马上被第二胶合透镜4所吸收，减少光线在另一种介质内长时间的损失，提高对光线的吸收率。

进一步的，第二凸透镜5为凸透镜，第二凸透镜5的材料为H-ZLAF89L，第二凸透镜5与第二胶合透镜4之间的距离小于第二凸透镜5的宽度，使得第二凸透镜5能够将第二胶合透镜4内折射出的大部分光线进行吸收。

进一步的，塑料透镜6为塑料材质透镜，且塑料透镜6为非球面透镜，塑料透镜6为注塑材料OKP4，塑料透镜6为非球面透镜的塑料透镜，有利于校正球差，通过调整塑料透镜6与第二凸透镜5之间的距离，以及设计不同的镜面曲率和厚度，最终实现不同的成像深度。

进一步的，第三凸透镜7为凸透镜，第三凸透镜7的材质为H-QF1，通过设置第三凸透镜7的材料为H-QF1，使其能够校正剩余的像差，第三凸透镜7为最后的镜片，因此第三凸透镜7将前几个镜片校正后图像所剩余的像差进行校正，从而使得最后成像出的图像更加清晰，分辨率更高。

设计理论：在设计时，物方环境设为水浸，以符合该微型物镜工作环境；考虑到常用染料为荧光素钠和吖啶黄，该显微物镜的工作波长范围设定为488-550nm；为了实现大视场的不同深度组织表面细胞观察，该微型物镜的放大倍数为2×，视场设为600μm，工作距离分别设为20μm和100um，设计时在评价函数中设定像方远心，保证微型物镜与光纤束耦合效率的均一性；考虑到加工限制，该微型物镜的有效通光孔径设为1.8mm，既能保证大视场成像又能保证加工后的整体外径不大于2.6mm，其像方MTF在132lp/mm处应该大于0.5；

实际效果：由图2可知，在20μm和100μm的工作距离下，最后的成像均可较为清晰；由图3可知，不同参数的两种物镜的所有视场弥散斑均方根尺寸都小于艾里斑半径，满足衍射极限性能，由图4与图5可知，两个物镜的所有MTF曲线在132lp/mm处均大于0.7，满足设计指标。

该外径2.6mm大视场双焦点镜头，包含以下工作步骤：

S1、将整体设计分为两个独立镜头设计，这两个镜头在保证其他透镜完全一致的情况下，改变其中一个透镜的参数以实现不同的工作距离，通过优化，得到设计为六个球面透镜与一个非球面透镜组合的七片式透镜组结构，其中，采用折射率相近，色散系数相差较大的高折射率材料H-ZF88和H-ZLAF89L的平凹透镜和凸透镜有利于进行偏折校正，物镜1设为H-ZF88，第一凸透镜2设为H-ZLAF89L，物镜1可吸收较多的光线，光线进入到物镜1内进行折射，使光束发生大角度偏折，从物镜1内折射到第一凸透镜2内，可被第一凸透镜2完全吸收，方便进行校正像差；

S2、由色散系数相差较大的H-ZF88和H-LAK61构成双胶合透镜，第一胶合透镜3设为H-ZF88，第二胶合透镜4设为H-LAK61，光线从第一胶合透镜3内进入从第二胶合透镜4出去后，可对光线内的色差进行校正，第二凸透镜5的材质为H-ZLAF89L，对从第二胶合透镜4折射出的光线进行像差的校正；

S3、塑料透镜6的材质为注塑材料OKP4，塑料透镜6分为两部分，其中一部分与其他透镜组合实现焦距20μm；另一部分与其他透镜组合实现焦距100μm，这两部分与第二凸透镜5之间距离不同，且两部分各自的镜面曲率，厚度都不同，通过第三凸透镜7校正剩余像差，最终实现不同的成像深度，从而使得最后的颜色更加准确，分辨率高，图像更加清晰，最终得到了一种能与常规胃镜工作通道兼容的小尺寸、有效视场超过500μm、且能满足光学性能的大视场双焦点微型显微物镜。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：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，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)

1.一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，包括物镜（1），其特征在于，还具备：

第一凸透镜（2）：安装于所述物镜（1）的侧面，并与所述物镜（1）固定连接；

第一胶合透镜（3）：安装于所述第一凸透镜（2）远离物镜（1）的一侧，并与所述第一凸透镜（2）固定连接；

第二胶合透镜（4）：所述第一胶合透镜（3）远离第一凸透镜（2）的一侧设有弧形凹槽，安装于所述第一胶合透镜（3）的弧形凹槽内，并与所述第一胶合透镜（3）固定连接；

第二凸透镜（5）：安装于所述第二胶合透镜（4）远离第一胶合透镜（3）的一侧，并与所述第二胶合透镜（4）固定连接；

塑料透镜（6）：安装于所述第二凸透镜（5）远离第二胶合透镜（4）的一侧，并与所述第二凸透镜（5）固定连接；

第三凸透镜（7）：安装于所述塑料透镜（6）远离第二凸透镜（5）的一侧，并与所述塑料透镜（6）固定连接；

其中，所述物镜（1）的材料为H-ZF88，所述第一凸透镜（2）的材质为H-ZLAF89L，所述第一胶合透镜（3）的材质为H-ZF88，所述第二胶合透镜（4）的材质为H-LAK61，所述第二凸透镜（5）的材料为H-ZLAF89L，所述塑料透镜（6）为注塑材料OKP4，所述第三凸透镜（7）的材质为H-QF1。

2.根据权利要求1所述的一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，其特征在于：所述物镜（1）为平凹透镜，且所述物镜（1）的环境设为水浸。

3.根据权利要求1所述的一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，其特征在于：所述第一凸透镜（2）为凸透镜，所述物镜（1）与第一凸透镜（2）的直径之比为一比二。

4.根据权利要求1所述的一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，其特征在于：所述第一胶合透镜（3）与第二胶合透镜（4）为双胶合透镜，所述第二胶合透镜（4）的凸起端与第一胶合透镜（3）的弧形槽内部相接触。

5.根据权利要求1所述的一种外径2.6mm大视场双焦点镜头，其特征在于：所述塑料透镜（6）为非球面透镜。

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