CN216434529U

CN216434529U - 偏振光内窥镜分光器

Info

Publication number: CN216434529U
Application number: CN202123174063.3U
Authority: CN
Inventors: 郭毅军; 刘剑
Original assignee: Chongqing Xishan Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Chongqing Xishan Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2021-12-16
Filing date: 2021-12-16
Publication date: 2022-05-03
Anticipated expiration: 2031-12-16

Abstract

本实用新型公开了一种偏振光内窥镜分光器，包括第一棱镜和第二棱镜，二者相互胶合，且位于胶合处的分光面设置有用于将光波波长分成380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择的光学介质层，λ为600nm～670nm范围内的任意值。在偏振光内窥镜装置的应用中，通过与光学适配器的适配，可以在光学适配器适当的光学后焦中，增设本实用新型的分光器；可分光并对光谱进行选频，提取特殊光谱，用于特殊光谱偏振成像；在术中模糊的情况下，偏振光成像可以提供更加清晰的图像，实现透血、透骨渣等功能，这样可以保持术中手术视野持续清晰，大幅提高手术的安全性、有效性。

Description

偏振光内窥镜分光器

技术领域

本实用新型涉及内窥镜技术领域，具体涉及一种偏振光内窥镜装置。

背景技术

医用内窥镜装置是一种可插入人体体腔和脏器内腔内进行直接观察、诊断、治疗的医用电子光学仪器，它采用尺寸极小的光学镜头将所要观察的腔内物体通过微小的物镜成像系统进行光学成像，然后将光学成像发送到图像处理主机上，最后在显示屏上输出图像处理后的观察图像，供医生观察和诊断。

请参考图1所示，目前内窥镜装置整体包括光源、内窥镜、摄像头和主机。其中，摄像头的光学系统一般包括光学适配镜头，分为固定焦距适配器(即：光学定焦适配器)和可变焦距适配器(即：光学变焦适配器)，以及支撑该适配器的机械架构。通过目镜连接模块和内窥镜目镜相连后，内窥镜的图像信息传递到光学定焦适配器，成像到后端图像传感器采集图像信息，并放大显示在显示器上。

光的散射现象是光通过不均匀介质时一部分光偏离原方向传播的现象，偏离原方向的光称为散射光。散射光会影响成像清晰度，导致目标模糊，甚至导致目标无法探测。在使用内窥镜装置的临床手术中(如骨科手术、泌尿外科手术、妇科手术等)，在生理盐水介质下，手术腔体内充满了生理盐水、血液、骨渣、软组织残渣、结石微粒等，这些物质构成一个非均匀介质，因此此类介质的反射光会产生散射，从而影响内窥镜装置成像清晰度，在这种情况下，现有技术中用于内窥镜装置的摄像头光学系统，无法解决前述问题，导致手术视野模糊，影响手术的安全性和有效性。能否有效地抑制非均匀介质中的散射光，提升术中视野清晰度，尤为重要。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种能够改善内窥镜装置成像性能的光学器件。

据此，本实用新型的一种实施例提供一种偏振光内窥镜分光器，包括第一棱镜和第二棱镜，二者相互胶合，且位于胶合处的分光面设置有用于对光波波长380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择的光学介质层，λ为600nm～670nm范围内的任意值。

本实用新型的一种实施例中，所述第一棱镜、第二棱镜为直角棱镜，二者斜面相互胶合。

本实用新型的一种实施例中，所述光学介质层包括多层介质光学薄膜，用于实现对光波波长分成380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择的光学特性。

本实用新型的一种实施例中，所述光学介质层包括多层介质光学薄膜，用于实现对光波波长分成380nm～635nm和635nm～700nm两个波段进行选择的光学特性。

本实用新型的一种实施例中，所述多层介质光学薄膜包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层，二者依次层叠。

本实用新型的一种实施例中，所述多层介质光学薄膜为二向色性滤光膜。

本实用新型的一种实施例中，所述高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于所述第一棱镜分光面上。

本实用新型的一种实施例中，所述高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于第二棱镜分光面上。

本实用新型的一种实施例中，所述高折射率材料膜层镀设于所述第一棱镜的分光面上，所述低折射率材料膜层镀设于所述第二棱镜的分光面上；或者所述高折射率材料膜层镀设于所述第二棱镜的分光面上，所述低折射率材料膜层镀设于所述第一棱镜的分光面上。

本实用新型的一种实施例中，所述二向色性滤光膜分立夹设于所述第一棱镜与所述第二棱镜之间。

在偏振光内窥镜装置的应用中，应用本实用新型实施例提供的分光器，通过光学适配器与分光器的有效匹配，可以在光学适配器适当的后焦中，增设本实用新型的分光器；本实用新型的分光器可分光并对光谱进行选频，提取特殊光谱，用于特殊光谱偏振成像；在术中内窥镜工作环境复杂模糊的情况下，偏振光成像可以提供更加清晰的图像，实现透血、透骨渣等功能，这样可以保持术中手术视野持续清晰，大幅提高了手术的安全性、有效性。

附图说明

图1为现有技术中的一种内窥镜装置结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的偏振光内窥镜分光器结构示意图；

图3为本实用新型一种实施例的偏振光内窥镜分光器局部结构示意图；

图4为本实用新型另一种实施例的偏振光内窥镜分光器局部结构示意图；

图5为本实用新型又一种实施例的偏振光内窥镜分光器局部结构示意图；

图6为本实用新型一种实施例的偏振光内窥镜分光器用于内窥镜装置摄像头的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

在本实用新型的一种实施例中，请参考图2所示，分光器包括第一棱镜1和第二棱镜2，二者胶合，胶合位置成为二棱镜间的分光面，并于分光面设置有光学介质层，用于将从光学适配器传递过来的入射光束进行选频：380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择，对波长380nm～λ的光波反射，同时对波长λ～700nm的光波透射，或对波长380nm～λ的光波透射，同时对波长λ～700nm的光波反射；λ为600nm～670nm；波长380nm～λ的光波由白光图像传感器11接收，波长λ～700nm的光波由偏振光图像传感器12接收。白光图像传感器11、偏振光图像传感器12的位置由分光器决定，即视分光器的分光特性，位置可能对调。白光图像传感器接收普通白光图像，偏振光图像传感器接收特殊光谱的偏振光图像。

在本实用新型的一种实施例中，请参考图3所示，本例的分光器包括第一棱镜和第二棱镜，二者均采用直角棱镜，胶合处两斜面间为分光器的光学介质层，可将入射光一部分反射，一部分透射。

在一种实施例中，多层介质光学薄膜采用二向色性滤光膜，位于分光面，夹设于第一棱镜与第二棱镜之间。对光波进行选频，即对光波波长进行选择，将光波分成380～635nm和635～700nm两个波段。波长380～635nm的光束被反射，用于普通白光成像；波长635～700nm的光束被透射，用于偏振光成像；分别成像于白光图像传感器11和偏振光图像传感器12上。λ的值选为635nm,一方面，全面地涵盖了白光的光波范围，保证白光成像的还原度和成像质量；另一方面，能够保证采集到足够波长范围的偏振光，保证偏振光成像的质量和临床参考价值。

在本实用新型的一种实施例中，光学介质层采用多层介质光学薄膜，多层介质光学薄膜包括多层不同折射率材料，通常为高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次层叠。

更为具体的可选实施方式中，高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于第一棱镜分光面即棱镜胶合处第一棱镜的斜面上。

或者，高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于第二棱镜分光面，即棱镜胶合处第二棱镜的斜面上。

或者，高折射率材料膜层镀设于第一棱镜的分光面上，低折射率材料膜层镀设于第二棱镜的分光面上。

或者，高折射率材料膜层镀设于第二棱镜的分光面上，低折射率材料膜层镀设于第一棱镜的分光面上。

光线入射光角为40°～50°，不同波长的光经膜层透射和反射。

在本实用新型的另一种实施例中，请参考图4所示，通过低折射率材料膜层和高折射率材料膜层依次层叠，分光器的分光模式为波长600～700nm的光反射，用于偏振光成像，波长380～600nm的光透射，用于普通白光成像。

在本实用新型的又一种实施例中，请参考图4所示，通过低折射率材料膜层和高折射率材料膜层依次层叠，分光器的分光模式为波长670～700nm的光透射，用于偏振光成像，波长380～670nm的光反射，用于普通白光成像。

在本实用新型的一种实施例中，请参考图6所示，本实用新型的一个实施例被应用于偏振光内窥镜装置的摄像头光学系统中，该光学系统包括光学定焦适配器和本实用新型一种实施例的分光器，光学适配器采用焦距27～35mm，总长30～40mm(总长即光学适配器的前保护片到后保护片之间的距离)；为适配分光器，采用大反远比结构，其工作距离L(即光学适配器后保护片到图像传感器像面之间的距离)和焦距f的比值为反远比，本例中反远比为1～1.5，主光线的入射角CRA小于15°，与图像传感器较好地匹配。

在偏振光内窥镜装置的应用中，通过光学适配器的大反远比设计，1＜反远比＜1.5，可以由适当的光学后焦中，增设本实用新型的分光器；可分光并对光谱进行选频，提取特殊光谱，用于特殊光谱偏振成像；在术中模糊的情况下，偏振光成像可以提供更加清晰的图像，实现透血、透骨渣等功能，这样可以保持术中手术视野持续清晰，大幅提高了手术的安全性、有效性。

在本实用新型的上述各实施例中，白光图像传感器或偏振光图像传感器均可以采用现有技术的图像传感器，如CCD图像传感器或CMOS图像传感器。同时，偏振光成像可以采用现有技术中对光的偏振态敏感的图像传感器，或更适于偏振光成像的图像传感器。各透镜可以采用现有技术中的材质，如玻璃、水晶或有机玻璃等。符号“～”表示某个参数的取值范围，该取值范围包括两个端点值；比如：λ为600nm～670nm表示λ取值为600nm～670nm范围内的任意值，包括600nm和670nm二端点值。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims

1.一种偏振光内窥镜分光器，其特征在于：包括第一棱镜和第二棱镜，二者相互胶合，位于胶合处的分光面设置有用于对光波波长380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择的光学介质层，λ为600nm～670nm范围内的任意值。

2.如权利要求1所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于：所述第一棱镜、第二棱镜为直角棱镜，二者斜面相互胶合。

3.如权利要求2所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述光学介质层包括多层介质光学薄膜，用于实现对光波波长分成380nm～λ和λ～700nm两个波段进行选择的光学特性。

4.如权利要求2所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述光学介质层包括多层介质光学薄膜，用于实现对光波波长分成380nm～635nm和635nm～700nm两个波段进行选择的光学特性。

5.如权利要求3或4所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述多层介质光学薄膜包括高折射率材料膜层和低折射率材料膜层，二者依次层叠。

6.如权利要求3或4所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述多层介质光学薄膜为二向色性滤光膜。

7.如权利要求5所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于所述第一棱镜分光面上。

8.如权利要求5所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述高折射率材料膜层和低折射率材料膜层依次镀设于第二棱镜分光面上。

9.如权利要求5所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述高折射率材料膜层镀设于所述第一棱镜的分光面上，所述低折射率材料膜层镀设于所述第二棱镜的分光面上；或者所述高折射率材料膜层镀设于所述第二棱镜的分光面上，所述低折射率材料膜层镀设于所述第一棱镜的分光面上。

10.如权利要求6所述的偏振光内窥镜分光器，其特征在于，所述二向色性滤光膜分立夹设于所述第一棱镜与所述第二棱镜之间。