CN117389025B - 内窥显微物镜组件及内窥探头 - Google Patents

内窥显微物镜组件及内窥探头 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种内窥显微物镜组件及内窥探头。内窥显微物镜组件包括依次设置的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及成像面，第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及成像面沿光轴分布，光轴与物面位于同一平面且相交设置；通过物面发射的光线依次经过第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后成像于成像面上；其中，内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm。本申请可在488nm的波长下工作距离为8‑12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，如此满足大物距的工作场景需求。

Description

内窥显微物镜组件及内窥探头
技术领域
本申请涉及医学成像技术领域，尤其涉及一种内窥显微物镜组件及内窥探头。
背景技术
当对诸如人食道之类的大腔道进行成像时，在内窥成像探头设计中有必要考虑额外的挑战，其中包括需要较大的工作距离（例如8-12mm），并将探头保持在腔的中心。为了解决人体腔道侧向成像问题，目前装置物距只能达40-80μm，无法达到大物距的工作场景需求。
发明内容
本申请提供一种可满足大物距的工作场景需求的内窥显微物镜组件及内窥探头。
本申请实施方式提供一种内窥显微物镜组件，包括依次设置的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及成像面，所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜及所述成像面沿光轴分布，所述光轴与物面位于同一平面且相交设置；通过所述物面发射的光线依次经过所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜后成像于所述成像面上；其中，所述内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm。
可选的，所述第一棱镜包括第一物端表面；所述第一棱镜包括第一物端表面、第一反射表面及第一像端表面；所述第一透镜包括第二物端表面和第二像端表面；所述第二透镜包括第三物端表面和第三像端表面；所述第三透镜包括第四物端表面和第四像端表面；所述第四透镜包括第五物端表面、第五像端表面、第六物端表面及第六像端表面，其中所述第五像端表面与第六物端表面紧贴重合；
所述第一物端表面、所述第二像端表面、所述第四像端表面、所述第五像端表面、所述第六像端表面均为凸面；所述第三物端表面、所述第六物端表面均为凹面；和/或
所述第一物端表面的曲率半径大于＞0，所述第二像端表面、所述第三物端表面、所述第四像端表面、所述第五像端表面、所述第六物端表面和所述第六像端表面的曲率半径均＜0，且所述第六物端表面的曲率半径大于所述第六像端表面的所述曲率半径。
可选的，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
4＜＜15；5.1＜Las/Lst＜6.9；其中，
fdou用于表示所述第四透镜的焦距；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距；
Las用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述成像面为止沿着所述光轴的距离；
Lst用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述开口光阑为止沿着所述光轴的距离。
可选的，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.8＜Lst/La＜1.5；其中，
Lst用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述开口光阑为止沿着所述光轴的距离；
La用于表示从所述第一透镜的第二物端表面到所述第四透镜的第六像端表面为止沿着所述光轴的距离。
可选的，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.23＜La/f＜0.31；其中，
La用于表示从所述第一透镜的第二物端表面到所述第四透镜的第六像端表面为止沿所述光轴的距离；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距。
可选的，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.24＜fb/f＜0.4；其中，
fb用于表示从所述第四透镜的第六像端表面顶点到所述成像面沿所述光轴的距离；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距。
可选的，所述第一棱镜包括直角棱镜；和/或
所述第一透镜包括平凸透镜；和/或
所述第二透镜包括弯月透镜或者双凹透镜；和/或
所述第三透镜包括弯月透镜或者双凸透镜；和/或
所述第四透镜包括沿所述光轴依次设置的正透镜和负透镜胶合而成的双胶合透镜。
可选的，所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及第四透镜的材料为玻璃；和/或
所述第一棱镜、所述第一透镜及所述第三透镜的材料的折射率大于所述第二透镜的材料的折射率。
可选的，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的曲率半径；和/或
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的中间区域的厚度；和/或
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的边缘区域的厚度；和/或
所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的空气间隙厚度。
本申请还提供一种内窥探头，包括：
壳体；
用于成像的光纤束，设于所述壳体内；及
如上述实施例中任一项所述的内窥显微物镜组件，所述内窥显微物镜组件组装于所述壳体内，且所述内窥显微物镜组件的成像面与所述光纤束耦合。
可选的，所述内窥探头包括多个隔圈，所述多个隔圈位于所述内窥显微物镜组件的第一透镜与第二透镜之间，位于所述内窥显微物镜组件的第二透镜与第三透镜之间，位于所述内窥显微物镜组件的第三透镜与第四透镜之间，及位于所述内窥显微物镜组件的第四透镜与成像面之间；和/或
所述内窥探头还包括保护件，设于所述壳体内且与所述内窥显微物镜组件的第一棱镜相抵接；和/或
所述壳体的侧壁设有开口，所述开口朝向物面设置；和/或
所述壳体的周侧设有多个定位孔，多个定位孔相对设置。
本申请实施方式的内窥显微物镜组件及内窥探头，内窥显微物镜组件通过沿光轴依次分布的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及成像面，通过物面发射的光线依次经过第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后成像于成像面上，使内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm。如此设置，可使在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，如此满足大物距的工作场景需求。
附图说明
图1所示为本申请的内窥显微物镜组件的一个实施例的光路结构示意图。
图2所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例1的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。
图3所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例1的物方对准平面的MTF曲线。
图4所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。
图5所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方对准平面的MTF曲线。
图6所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方远景平面的MTF曲线。
图7所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方近景平面的MTF曲线。
图8所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例3的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。
图9所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例3的物方对准平面的MTF曲线。
图10所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例4的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。
图11所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例4的物方对准平面的MTF曲线。
图12所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例5的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。
图13所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例5的物方对准平面的MTF曲线。
图14为本申请的内窥探头的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施方式中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本申请提供一种内窥显微物镜组件，包括依次设置的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及成像面，第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及成像面沿光轴分布，光轴与物面位于同一平面且相交设置；通过物面发射的光线依次经过第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后成像于成像面上；其中，内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm。
本申请实施方式的内窥显微物镜组件及内窥探头，内窥显微物镜组件通过沿光轴依次分布的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜及成像面，通过物面发射的光线依次经过第一棱镜、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜后成像于成像面上，使内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm。如此设置，可使在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，如此满足大物距的工作场景需求。
本申请提供一种内窥显微物镜组件及内窥探头。下面结合附图，对本申请的内窥显微物镜组件及内窥探头进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图1所示为本申请的内窥显微物镜组件1的一个实施例的光路结构示意图。如图1所示，内窥显微物镜组件1包括依次设置的第一棱镜10、开口光阑120、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50和60以及成像面70，第一棱镜10、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50和60及成像面沿光轴X分布，光轴X与物面90位于同一平面且相交设置；通过物面90发射的光线依次经过第一棱镜10、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50和60后成像于成像面70上。本实施例的内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm。本申请的内窥显微物镜组件1可以是侧向成像的大景深长焦微型的内窥显微物镜组件，可用于食道等体内大腔道。通过沿光轴X依次分布的第一棱镜10、开口光阑120、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50和60及成像面，通过物面发射的光线依次经过第一棱镜10、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40、第四透镜50和60后成像于成像面上，使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm。如此设置，可使在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，如此满足大物距的工作场景需求，可实现侧向成像的大景深图像。
在图1所示的实施例中，第一棱镜10包括直角棱镜（例如，45°直角棱镜）。第一棱镜10用于折转光路，使***能够对侧向的物体进行成像。本实施例中，第一棱镜10包括第一物端表面S11、第一反射表面S12及第一像端表面S13。第一像端表面S13与后端的开口光阑120紧密贴合。第一物端表面S11为凸面。第一透镜20包括平凸透镜。第一透镜20方便与前端的开口光阑120直接接触。本实施例中，第一透镜20包括第二物端表面S21及第二像端表面S22。第二透镜30包括弯月透镜（例如，厚弯月透镜）或者双凹透镜。第一透镜20用于校正场曲。本实施例中，第二透镜30包括第三物端表面S31及第三像端表面S32。第三透镜40包括弯月透镜（例如，厚弯月透镜）或者双凸透镜。第三透镜40用于校正场曲。本实施例中，第三透镜40包括第四物端表面S41及第四像端表面S42。第四透镜50和60包括沿光轴依次设置的正透镜和负透镜胶合而成的双胶合透镜。本实施例中，第四透镜50和60从物体侧依次配置的一块正透镜和一块负透镜胶合而成的双胶合透镜。如此设置，方便出射光束与后端的光纤束耦合，同时用于校正色差。本实施例的第四透镜50和60包括第五物端表面S51、第五像端表面S52、第六物端表面S61及第六像端表面S62，其中第五像端表面S52与第六物端表面S61紧贴重合。本实施例中，第一物端表面S11、第二像端表面S22、第四像端表面S42、第五像端表面S52、第六像端表面S62均为凸面；第三物端表面S31、第六物端表面S61均为凹面。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，第一物端表面S11的曲率半径大于＞0，第二像端表面S22、第三物端表面S31、第四像端表面S42、第五像端表面S52、第六物端表面S61和第六像端表面S62的曲率半径均＜0，且第六物端表面S61的曲率半径大于第六像端表面S62的曲率半径。曲率半径主要是用来描述曲线上某处曲线弯曲变化的程度。曲率半径＞0，表示凸面迎光。曲率半径大于＜0，表示凹面迎光。由此可见，本实施例中，第一物端表面S11的凸面迎光。第二像端表面S22、第三物端表面S31、第四像端表面S42、第五像端表面S52、第六物端表面S61和第六像端表面S62的凹面迎光。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，内窥显微物镜组件1满足以下条件：4＜＜15；5.1＜Las/Lst＜6.9；其中，fdou用于表示第四透镜50和60的焦距；f用于表示内窥显微物镜组件1的有效焦距；Las用于表示从第一棱镜10的第一物端表面S11到成像面为止沿着光轴的距离；Lst用于表示从第一棱镜10的第一物端表面S11到开口光阑120为止沿着光轴的距离。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，内窥显微物镜组件1满足以下条件：0.8＜Lst/La＜1.5；其中，Lst用于表示从第一棱镜10的第一物端表面S11到开口光阑120为止沿着光轴的距离；La用于表示从第一透镜20的第二物端表面S21到第四透镜50和60的第六像端表面S62为止沿着光轴的距离。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，内窥显微物镜组件1满足以下条件：0.23＜La/f＜0.31；其中，La用于表示从第一透镜20的第二物端表面S21到第四透镜50和60的第六像端表面S62为止沿光轴的距离；f用于表示内窥显微物镜组件1的有效焦距。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，内窥显微物镜组件1满足以下条件：0.24＜fb/f＜0.4；其中，fb用于表示从第四透镜50和60的第六像端表面S62顶点到成像面沿光轴的距离；f用于表示内窥显微物镜组件1的有效焦距。如此设置，可使内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，满足大物距的工作场景需求。
在一些实施例中，第一棱镜10、第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40及第四透镜50和60的材料为玻璃。玻璃硬度大，光传输性能好，且成本低。在一些实施例中，第一棱镜10、第一透镜20及第三透镜40的材料的折射率大于第二透镜30的材料的折射率。不同折射率的材料，光速传输的速度不同。折射率高的玻璃光速低，密度高。折射率低的玻璃光速高，密度低。在本实施例中，第一棱镜10的材料为高折射率高硬度玻璃。在本实施例中，第一透镜20材料为高折射率玻璃。在本实施例中，第二透镜30材料为低折射率玻璃。折射率低的玻璃光速高。在本实施例中，第三透镜40的材料为高折射率玻璃。在本实施例中，第四透镜50和60的材料为低折射率、低色散系数玻璃和高折射率、中等色散系数玻璃的组合。
在一些实施例中，第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40及第四透镜50和60的曲率半径。如此设置，便于加工，具有可加工性。在一些实施例中，第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40及第四透镜50和60的中间区域的厚度/>。如此设置，便于加工，具有可加工性。在一些实施例中，第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40及第四透镜50和60的边缘区域的厚度/>。如此设置，便于加工，具有可加工性。在一些实施例中，第一透镜20、第二透镜30、第三透镜40及第四透镜50和60的空气间隙厚度/>。如此设置，便于加工，具有可加工性。
本方案中，内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，具体参见下文5个实施例进行说明。
图2所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例1的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。图3所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例1的物方对准平面的MTF（Modulation Transfer Function，调制传递函数）曲线。MTF曲线是衡量光学组件的重要指标之一。在几何光学中，T（Tangential，子午）和S（Sagittal，弧矢）表示两种不同的方向。例如，T可以指Y方向，S可以是X方向。图3中横坐标为频率/mm，可以表示分辨率。纵坐标表示调制传递函数值。图3中的T所对应的MTF值表示子午MTF值，S所对应的MTF值表示弧矢MTF值。图3中所示出的多个TS值，分别表示在不同的视场下的子午MTF值和弧矢MTF值。TS的MTF值的衍射极限值用于作为光学性能的参考值，不同的视场下的TS的MTF值越靠近对应的衍射极限值，表示衍射越小，性能越好。
在实施例1中，内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，通光孔径不大于1.4mm，物距为9mm，各透镜的具体透镜数据示于表1，并将规格示于表2，将各像差图示于图2至图3。
表1
表2
在实施例1中，由于内窥显微物镜组件1的透镜外径为1.6mm，其通光孔径不大于1.4mm，而常规内窥探头的镜筒的壁厚为0.1mm，因此由其做成的带外壳的探头的直径会不大于1.8mm。
图4所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。图5所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方对准平面的MTF曲线。图6所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方远景平面的MTF曲线。图7所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例2的物方近景平面的MTF曲线。图4至图7中表示的参数类型与图2至图3所表示的参数类型类似，具体可参见上文，这里不再重复赘述。
在实施例2中，内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，通光孔径不大于1.6mm，物距为9mm，各透镜的具体透镜数据示于表3，并将规格示于表4。将各像差图示于图4至图7。
表3
表4
在实施例2中，由于内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，其通光孔径不大于1.6mm，而常规镜筒的壁厚为0.1mm，因此由其做成的带外壳的探头的直径会不大于2mm。
图8所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例3的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。图9所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例3的物方对准平面的MTF曲线。图8至图9中表示的参数类型与图2至图3所表示的参数类型类似，具体可参见上文，这里不再重复赘述。
在实施例3中，内窥显微物镜组件1的外径为2mm，通光孔径不大于1.8mm，物距为9mm，各透镜的具体透镜数据示于表5，并将规格示于表6。将各像差图示于图8至图9。
表5
表6
在实施例3中，由于内窥显微物镜组件1的外径为2mm，其通光孔径不大于1.8mm，而常规镜筒的壁厚为0.1mm，因此由其做成的带外壳的探头的直径会不大于2.2mm。
图10所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例4的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。图11所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例4的物方对准平面的MTF曲线。图10至图11中表示的参数类型与图2至图3所表示的参数类型类似，具体可参见上文，这里不再重复赘述。
在实施例4中，内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，通光孔径不大于1.6mm，物距为8mm，各透镜的具体透镜数据示于表7，并将规格示于表8。将各像差图示于图10至图11。
表7
表8
在实施例4中，由于内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，其通光孔径不大于1.6mm，而常规镜筒的壁厚为0.1mm，因此由其做成的带外壳的探头的直径会不大于2mm。
图12所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例5的球差曲线、场曲曲线和畸变曲线。图13所示为图1所述的内窥显微物镜组件的实施例5的物方对准平面的MTF曲线。图12至图13中表示的参数类型与图2至图3所表示的参数类型类似，具体可参见上文，这里不再重复赘述。
在实施例5中，内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，通光孔径不大于1.6mm，物距为12mm，各透镜的具体透镜数据示于表9，并将规格示于表10。将各像差图示于图12至图13。
表9
表10
在实施例5中，由于内窥显微物镜组件1的外径为1.8mm，其通光孔径不大于1.6mm，而常规镜筒的壁厚为0.1mm，因此由其做成的带外壳的探头的直径会不大于2mm。
由于实施例1至3提供的内窥显微物镜组件1的各个通光孔径的球差曲线、像散曲线、畸变曲线、MTF曲线相接近；实施例2、4、5在不同物距下的内窥显微物镜组件1的球差曲线、像散曲线、畸变曲线、MTF曲线相接近，故选取实施例2做详细说明。具体如下：
在实施例2中，图5中从左起依次示出内窥显微物镜组件1的球差、像散、畸变的各像差图。在球差曲线图中，用实线示出球差曲线。在像散曲线图中，用实线示出子午面内的像差，用虚线示出弧矢面内的像差。在畸变曲线图中，用实线示出***的畸变像差。
图5图中示出了在频率0-112cy/mm处中心视场、044mm（0.5视场）、0.62mm（0.707视场）、0.88mm（边缘视场）四个不同位置的子午面和弧矢面所对应的MTF曲线并给出衍射极限条件下的MTF曲线进行对比。8条MTF曲线紧凑成一束，表明像面各视场清晰度较为均匀。光纤束纤芯直径约为4.43μm，即像元尺寸为4.43μm，对应截止频率为112cy/mm。如图5所示，在频率112cy/mm处，全视场MTF＞0.5，满足大于0.2的设计指标。所以可以认为该设计分辨率能够达到要求。随着物面对焦位置的前后调整，MTF会下降，当物面位置由9mm对焦至远景平面9.11mm时，如图6所示，在112cy/mm处的MTF值仍大于0.2。当物面位置由9mm对焦至近景平面8.9mm时，如图7所示，在112cy/mm处的MTF值仍大于0.2。所以可以认为该设计景深能够达到210μm。同理，其他4个实施例景深同样能达到不小于200μm的景深，这里不再具体示出。
需要说明的是，关于在上述实施例2的说明中记载的各数据的符号、意思、以及记载方法，只要没有特别说明，对于以下实施例也是同样的，因此以下省略重复说明。
在表11示出实施例1-5的内窥显微物镜组件1的满足的条件式及其涉及的相应参数值。表11示出的值是以488nm波长为基准的值。
表11
根据以上的数据可知，实施例1-5的内窥显微物镜组件1是一个棱镜加四个透镜（包含一双胶合透镜）结构的光学***，物镜组外径小于2mm，构成为微型。一个棱镜能够将光路进行90°折转，构成为侧向成像。物镜组成像面分辨率达到112cy/mm，能够满足光纤束的要求，光纤束纤芯直径约为4.43μm，而物镜组具备不小于200μm的景深，能够实现物方一定景象范围内的清晰成像，构成为大景深。
通过上述实施例1-5，本申请提供的内窥显微物镜组件1的通光孔径不大于1.8mm，在488nm的波长下工作距离为8-12mm、视场达1500μm，景深可达200μm，如此满足大物距的工作场景需求。
图14为本申请的内窥探头的一个实施例的结构示意图。如图14所示，内窥探头2包括壳体100、用于成像的光纤束80及图1至图13实施例所示的内窥显微物镜组件1。光纤束80设于壳体100内。内窥显微物镜组件1组装于壳体100内。光纤束80位于内窥显微物镜组件1的成像面70的尾端，内窥显微物镜组件1的成像面70与光纤束80耦合。如此设置，内窥探头可通过内窥显微物镜组件1与光纤束80配合使用，利用共聚焦技术，并借助球囊平台对食道等人体大腔道的侧壁组织结构进行显微观察，在能实现大物距的工作场景需求的基础上，结构布局紧凑，体积小。
在图14所示的实施例中，内窥探头2包括多个隔圈，多个隔圈位于内窥显微物镜组件1的第一透镜20与第二透镜30之间，位于内窥显微物镜组件1的第二透镜30与第三透镜40之间，位于内窥显微物镜组件1的第三透镜40与第四透镜50和60之间，及位于内窥显微物镜组件1的第四透镜50和60与成像面70之间。本实施例中，多个隔圈包括第一隔圈130，位于第一透镜20与第二透镜30之间。多个隔圈包括第二隔圈140，位于第二透镜30与第三透镜40之间。多个隔圈包括第三隔圈150，位于第三透镜40与第四透镜50和60之间。多个隔圈包括第四隔圈160，位于内窥显微物镜组件1的第四透镜50和60与成像面70之间。通过设置多个隔圈可使相邻的两个透镜之间稳定性更好。
在图14所示的实施例中，内窥探头2还包括保护件110，设于壳体100内且与内窥显微物镜组件1的第一棱镜10相抵接。保护件110可以是保护垫片，用于固定支撑第一棱镜10，使稳定性更好。在图14所示的实施例中，壳体100的侧壁设有开口K1，开口K1朝向物面90设置。设置开口K1方便来自侧向的光线进入内窥显微物镜组件1。在图14所示的实施例中，壳体100的周侧设有多个定位孔K2，多个定位孔K2相对设置。设置多个定位孔K2，用于方便装配。本实施例中，定位孔K2的数目可以是两个，也可以是多个，不受限制。
以上仅是本申请的较佳实施方式而已，并非对本申请做任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施方式揭露如上，然而并非用以限定本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施方式，但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种内窥显微物镜组件，其特征在于，包括依次设置的第一棱镜、开口光阑、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜以及成像面，所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜及所述成像面沿光轴分布，所述光轴与物面位于同一平面且相交设置；通过所述物面发射的光线依次经过所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜、所述第四透镜后成像于所述成像面上；其中，所述内窥显微物镜组件的通光孔径不大于1.8mm；其中，所述第一棱镜包括第一物端表面；所述第一棱镜包括第一物端表面、第一反射表面及第一像端表面；所述第一透镜包括第二物端表面和第二像端表面；所述第二透镜包括第三物端表面和第三像端表面；所述第三透镜包括第四物端表面和第四像端表面；所述第四透镜包括第五物端表面、第五像端表面、第六物端表面及第六像端表面，其中所述第五像端表面与第六物端表面紧贴重合；所述第一物端表面、所述第二像端表面、所述第四像端表面、所述第五像端表面、所述第六像端表面均为凸面；所述第三物端表面、所述第六物端表面均为凹面；所述第一物端表面的曲率半径大于>0，所述第二像端表面、所述第三物端表面、所述第四像端表面、所述第五像端表面、所述第六物端表面和所述第六像端表面的曲率半径均<0，且所述第六物端表面的曲率半径大于所述第六像端表面的所述曲率半径；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的曲率半径；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的中间区域的厚度/>；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的边缘区域的厚度/>；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及所述第四透镜的空气间隙厚度/>。
2.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
4<<15；5.1<Las/Lst<6.9；其中，
fdou用于表示所述第四透镜的焦距；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距；
Las用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述成像面为止沿着所述光轴的距离；
Lst用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述开口光阑为止沿着所述光轴的距离。
3.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.8<Lst/La<1.5；其中，
Lst用于表示从所述第一棱镜的第一物端表面到所述开口光阑为止沿着所述光轴的距离；
La用于表示从所述第一透镜的第二物端表面到所述第四透镜的第六像端表面为止沿着所述光轴的距离。
4.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.23<La/f<0.31；其中，
La用于表示从所述第一透镜的第二物端表面到所述第四透镜的第六像端表面为止沿所述光轴的距离；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距。
5.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述内窥显微物镜组件满足以下条件：
0.24<fb/f<0.4；其中，
fb用于表示从所述第四透镜的第六像端表面顶点到所述成像面沿所述光轴的距离；
f用于表示所述内窥显微物镜组件的有效焦距。
6.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述第一棱镜包括直角棱镜；和/或
所述第一透镜包括平凸透镜；和/或
所述第二透镜包括弯月透镜或者双凹透镜；和/或
所述第三透镜包括弯月透镜或者双凸透镜；和/或
所述第四透镜包括沿所述光轴依次设置的正透镜和负透镜胶合而成的双胶合透镜。
7.根据权利要求1所述的内窥显微物镜组件，其特征在于，所述第一棱镜、所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜及第四透镜的材料为玻璃；和/或
所述第一棱镜、所述第一透镜及所述第三透镜的材料的折射率大于所述第二透镜的材料的折射率。
8.一种内窥探头，其特征在于，包括：
壳体；
用于成像的光纤束，设于所述壳体内；及
如权利要求1至7中任一项所述的内窥显微物镜组件，所述内窥显微物镜组件组装于所述壳体内，且所述内窥显微物镜组件的成像面与所述光纤束耦合。
9.根据权利要求8所述的内窥探头，其特征在于，所述内窥探头包括多个隔圈，所述多个隔圈位于所述内窥显微物镜组件的第一透镜与第二透镜之间，位于所述内窥显微物镜组件的第二透镜与第三透镜之间，位于所述内窥显微物镜组件的第三透镜与第四透镜之间，及位于所述内窥显微物镜组件的第四透镜与成像面之间；和/或
所述内窥探头还包括保护件，设于所述壳体内且与所述内窥显微物镜组件的第一棱镜相抵接；和/或
所述壳体的侧壁设有开口，所述开口朝向物面设置；和/或
所述壳体的周侧设有多个定位孔，多个定位孔相对设置。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110486A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toshiba Corp 内視鏡装置
JP2011227380A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Fujifilm Corp 内視鏡用対物レンズおよび撮像装置
KR20160131824A (ko) * 2015-05-08 2016-11-16 삼성전자주식회사 박형 망원 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치
CN107102433A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 江苏鹰利视医疗器械有限公司 硬管式内窥镜光学成像显示***
CN107430260A (zh) * 2015-12-14 2017-12-01 奥林巴斯株式会社 斜视物镜光学***和具备该斜视物镜光学***的斜视用内窥镜
CN112612134A (zh) * 2020-12-17 2021-04-06 福州宏旭科技有限公司 一种90°转向内窥镜
CN112790721A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 之江实验室 一种高分辨率侧向成像的微型内窥显微物镜组及探头
CN114504292A (zh) * 2022-04-18 2022-05-17 之江实验室 一种小型化高分辨高帧率光纤内窥成像装置及方法
CN116360089A (zh) * 2023-03-29 2023-06-30 浙江之科立上医疗科技有限公司 一种拓展景深的内窥镜光学***

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017113274A1 (de) * 2017-06-16 2018-12-20 avateramedical GmBH Kameraobjektiv für ein Endoskop und Endoskop

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08110486A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toshiba Corp 内視鏡装置
JP2011227380A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Fujifilm Corp 内視鏡用対物レンズおよび撮像装置
KR20160131824A (ko) * 2015-05-08 2016-11-16 삼성전자주식회사 박형 망원 렌즈 및 이를 포함하는 촬상 장치
CN107430260A (zh) * 2015-12-14 2017-12-01 奥林巴斯株式会社 斜视物镜光学***和具备该斜视物镜光学***的斜视用内窥镜
CN107102433A (zh) * 2017-06-30 2017-08-29 江苏鹰利视医疗器械有限公司 硬管式内窥镜光学成像显示***
CN112612134A (zh) * 2020-12-17 2021-04-06 福州宏旭科技有限公司 一种90°转向内窥镜
CN112790721A (zh) * 2021-01-29 2021-05-14 之江实验室 一种高分辨率侧向成像的微型内窥显微物镜组及探头
CN114504292A (zh) * 2022-04-18 2022-05-17 之江实验室 一种小型化高分辨高帧率光纤内窥成像装置及方法
CN116360089A (zh) * 2023-03-29 2023-06-30 浙江之科立上医疗科技有限公司 一种拓展景深的内窥镜光学***

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