CN211236446U - 电子内窥镜透镜组、电子内窥镜照明系统及电子内窥镜 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电子内窥镜透镜组，包括：准直镜组、微阵列透镜；微阵列透镜包括多个微透镜单元，多个微透镜单元与光缆中的每一个光纤一一对应；微透镜单元的入射端接收准直镜组发射平行光束，微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤微透镜单元的入射端接收准直镜组发射平行光束，微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤纤芯。本申请改变一般光缆中各光纤的包层以及间隙无法接受光辐射能又面积占比过高的问题，提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率。本申请同时还提供了一种电子内窥镜照明系统、电子内窥镜，均具有上述有益效果。

Description

电子内窥镜透镜组、电子内窥镜照明系统及电子内窥镜

技术领域

本申请涉及电子内窥镜技术领域，特别涉及一种电子内窥镜透镜组、电子内窥镜照明系统及电子内窥镜。

背景技术

电子内窥镜在观测体内腔体的时候，需要将足够的外部光辐射能量导入体内，否则无法成像。为了兼顾效率和柔韧性，一般使用由多根光纤组成的光缆进行光辐射能的传输。

电子内窥镜光源经透镜组会聚至光缆入射端，经光缆传导后进入被观测体内腔体，会聚镜组为单片或者多片凸透镜。其中，光缆由多根光纤组成。会聚镜组在光缆入射头端处形成高能量密度的光斑以投射能量。由于只有从光纤纤芯入射的光辐射能可以被有效传导，入射光纤包层及间隙的大部分光斑能量很快被损耗，无法到达光缆的出射端，造成光缆整体的导光效率低，影响出射端的光辐射能总量，以80/50的多模光纤为例，其纤芯面积占比低于40％，即光辐射能有效入射率低于40％。若是120/50的多模光纤，占比甚至低于20％。基于上述问题，相关技术通过增大功率发光体来保证腔体内的足够光辐射量，造成能耗大的问题。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种电子内窥镜透镜组、电子内窥镜照明系统及电子内窥镜，能够提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率。其具体方案如下：

本申请提供一种电子内窥镜透镜组，包括：

准直镜组、微阵列透镜；

所述微阵列透镜包括多个微透镜单元，多个所述微透镜单元与光缆中的每一个光纤一一对应；

所述微透镜单元的入射端接收所述准直镜组发射平行光束，所述微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤；

可选的，所述微阵列透镜是三角形阵列。

可选的，所述微阵列透镜是六边形阵列。

可选的，所述微阵列透镜是方形阵列。

可选的，所述微透镜单元透镜曲面是球面。

可选的，所述微透镜单元透镜曲面是非球面。

可选的，还包括：

设置在所述准直镜组与所述微阵列透镜之间的调光光阑。

本申请提供一种电子内窥镜照明系统，包括如上述的电子内窥镜透镜组。

本申请提供一种电子内窥镜，包括如上述的电子内窥镜照明系统。

本申请提供一种电子内窥镜透镜组，包括：准直镜组、微阵列透镜；微阵列透镜包括多个微透镜单元，多个微透镜单元与光缆中的每一个光纤一一对应；微透镜单元的入射端接收准直镜组发射平行光束，微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤微透镜单元的入射端接收准直镜组发射平行光束，微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤纤芯。

可见，本申请通过利用微阵列透镜代替汇聚镜组，光缆的入射端不再是所有光线整体入射至光缆光纤束端面区域，而是，微阵列透镜中的每一个微透镜单元对应一个光纤，微透镜单元将平行光束汇聚至光纤的入射端光纤纤芯中，改变一般光缆中各光纤的包层以及间隙无法接受光辐射能又面积占比过高的问题，提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率。

本申请同时还提供了一种电子内窥镜照明系统、一种电子内窥镜，均具有上述有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种电子内窥镜透镜组的解决示意图；

图2为本申请实施例提供的一种沿光轴的微阵列透镜的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种倾斜的微阵列透镜的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种微透镜单元汇聚平行光束至对应的光纤的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种球面的微透镜单元的光线汇聚示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种球面的微透镜单元的光线汇聚示意图；

图7为本申请实施例提供的一种非球面的微透镜单元的光线汇聚示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

相关技术中，会聚镜组在光缆入射头端处形成高能量密度的光斑以投射能量，由于只有从光纤纤芯入射的光辐射能可以被有效传导，入射光纤包层及间隙的大部分光斑能量很快被损耗，无法到达光缆的出射端，造成光缆整体的导光效率低，影响出射端的光辐射能总量。基于上述技术问题，本申请提供一种电子内窥镜透镜组，能够提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率，具体请参考图1，图1为本申请实施例提供的一种电子内窥镜透镜组的解决示意图，包括：

准直镜组1、微阵列透镜2；所述微阵列透镜2包括多个微透镜单元2-1，多个所述微透镜单元2-1与光缆中的每一个光纤一一对应；所述微透镜单元2-1的入射端接收所述准直镜组1发射平行光束，所述微透镜单元2-1的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤3。

其中，光源发射至准直镜组，准直镜组发射平行光至微阵列透镜2，微阵列透镜2组中的每一个微透镜单元将入射至本身的光线汇聚至唯一对应的光纤。

可以理解的是，本申请不对微阵列透镜2进行限定，可以是任一形状，例如方形、圆形、六边形或者三角形。优选的，微阵列透镜2是三角形阵列，其中，该三角形优选地是正三角形；优选的，微阵列透镜2是六边形阵列，其中，该六边形优选地是正六边形；微阵列透镜2是方形阵列，其中，该方形优选地是正正方形。可以理解的是，通过设置上述结构的阵列可以保证最大的利用率，减少资源浪费。

本申请中也不对微阵列透镜2的阵列的行数和列数进行限定，具体的数量和尺寸根据光束直径与光纤数量确定。如图2、3所示，图2为本申请实施例提供的一种沿光轴的微阵列透镜的结构示意图，图3为本申请实施例提供的一种倾斜的微阵列透镜的结构示意图。

请参考图4，图4为本申请实施例提供的一种微透镜单元汇聚平行光束至对应的光纤的示意图微透镜单元2-1将入射的平行光束会聚至光纤3入射端光纤纤芯3-2位置，图3-1为纤芯包层。

基于上述技术方案，本实施例通过利用微阵列透镜代替汇聚镜组，光缆的入射端不再是所有光线整体入射至光缆光纤束端面区域，而是，微阵列透镜中的每一个微透镜单元对应一个光纤，微透镜单元将平行光束汇聚至光纤的入射端光纤纤芯中，改变一般光缆中各光纤的包层以及间隙无法接受光辐射能又面积占比过高的问题，提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率。

在一种可实现的实施方式中，所述微透镜单元透镜曲面是球面。如图5所示，图5为本申请实施例提供的一种球面的微透镜单元的光线汇聚示意图；因为球差的存在，光斑将和透镜轮廓近似为方形，光斑或者无法全部耦合入纤芯。如图6所示，图6为本申请实施例提供的另一种球面的微透镜单元的光线汇聚示意图，或者只能汇聚更少的光束能量，同等光辐射总量情况下造成光纤根数增加，虽然能够提高光耦合效率，但是会影响实际的光纤占空比

在另一种可实现的实施方式中，所述微透镜单元透镜曲面是非球面。采用特定计算出的非球面曲面来消除球差。具体请参考图7，图7为本申请实施例提供的一种非球面的微透镜单元的光线汇聚示意图。由于整个平行光束能全部会聚到光纤的纤芯范围内，无光辐射能量入射光纤包层或光纤之间的间隙，该技术方案的光纤纤芯等效占比近似100％，可显著提升光缆在内窥镜照明系统的耦合效率。

可见，电子内窥镜光源里的会聚透镜为微阵列非球面；微阵列的每一个非球面单元耦合单根光纤；光缆耦合效率理论上不低于一般产品的两倍。

基于上述技术方案，本实施例中微透镜单元的透镜曲面为非球面，微阵列透镜的各个微透镜单元可将通过该单元的准直透镜出射的平行光束以极小球差会聚至后端光纤入射端。每个方形非球面单元的会聚光斑近似圆形，通过设计使得光斑与光纤入射端面的纤芯重合，改变一般光缆中各光纤的包层以及间隙无法接受光辐射能又面积占比过高的问题。有效提升整个系统的光学效率。

在一种可实现的实施方式中，还包括：设置在所述准直镜组与所述微阵列透镜2之间的调光光阑。其中，该调光光阑能够控制光强并且进行光过滤。

下面对本申请实施例提供的一种电子内窥镜照明系统进行介绍，下文描述的电子内窥镜照明系统与上文描述的电子内窥镜透镜组可相互对应参照。

本申请提供一种电子内窥镜照明系统，包括如上述的电子内窥镜透镜组。

由于电子内窥镜照明系统部分的实施例与电子内窥镜透镜组部分的实施例相互对应，因此电子内窥镜照明系统部分的实施例请参见电子内窥镜透镜组部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

下面对本申请实施例提供的一种电子内窥镜进行介绍，下文描述的电子内窥镜与上文描述的电子内窥镜照明系统可相互对应参照。

本申请提供一种电子内窥镜，包括如上述的电子内窥镜照明系统。

由于电子内窥镜部分的实施例与电子内窥镜照明系统部分的实施例相互对应，因此电子内窥镜部分的实施例请参见电子内窥镜照明系统部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的一种电子内窥镜透镜组、电子内窥镜照明系统、电子内窥镜进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电子内窥镜透镜组，其特征在于，包括：

准直镜组、微阵列透镜；

所述微阵列透镜包括多个微透镜单元，多个所述微透镜单元与光缆中的每一个光纤一一对应；

所述微透镜单元的入射端接收所述准直镜组发射平行光束，所述微透镜单元的出射端发射的出射光汇聚至对应的光纤。

2.根据权利要求1所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，所述微阵列透镜是三角形阵列。

3.根据权利要求1所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，所述微阵列透镜是六边形阵列。

4.根据权利要求1所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，所述微阵列透镜是方形阵列。

5.根据权利要求1所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，所述微透镜单元透镜曲面是球面。

6.根据权利要求1所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，所述微透镜单元透镜曲面是非球面。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电子内窥镜透镜组，其特征在于，还包括：

设置在所述准直镜组与所述微阵列透镜之间的调光光阑。

8.一种电子内窥镜照明系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的电子内窥镜透镜组。

9.一种电子内窥镜，其特征在于，包括如权利要求8所述的电子内窥镜照明系统。

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