用于宽带成像的中继透镜系统技术方案

提供一种光学系统，其包括第一材料的第一中继杆、与第一材料不同的第二材料的第二中继杆以及第一与第二中继杆之间的透镜。

Relay lens system for broadband imaging

An optical system is provided, which comprises a first relay rod of a first material, a second second post of a second material different from the first material, and a lens between the first and the second second post.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请涉及2014年3月4日提交的美国临时申请No.61/947776以及2014年11月25日提交的美国临时申请No.62/084292，通过引用方式将其公开内容结合到本文中。
本公开一般涉及光学透镜系统领域。更具体来说，本公开涉及供宽带成像中使用的杆型中继透镜系统。
技术介绍
医疗内窥镜用来经过在体壁或皮肤中并且经过体壁或皮肤所创建的小开口或者通过现有开口或小孔来查看身体内部器官和组织。例如，荧光内窥镜检查是一种内窥镜检查方法，其中向患者注射荧光染料，并且采用具有特定激励波长的光来激励荧光染料。激励的荧光染料发射特定发射波长的光，其比激励波长要长，使得包含染料的组织和/或脉管的可视化能够相对于常规白光内窥镜检查而得到增强。
技术实现思路
一个或多个实施例针对一种光学系统，其包括第一材料的第一中继杆、与第一材料不同的第二材料的第二中继杆以及第一与第二中继杆之间的透镜。与将相同材料用于第一和第二中继杆二者相比，第一和第二材料可选择成降低跨光学系统的视场的波前误差。第一和第二中继杆可以没有光功率。第一和第二中继杆可以没有光驱动表面。第一和第二中继杆相互之间相对于光学系统的光瞳或者共轭光瞳可以是几何对称的。透镜可包括第一中继物镜和第二中继物镜。第一和第二中继物镜可具有相同设计和材料。系统的光瞳区域可处于空气中。光学系统可包括第三材料的第三中继杆、第四材料的第四中继杆以及第三与第四中继杆之间的透镜，第四材料与第三材料不同。第一和第三材料是相同的，以及第二和第四材料可以是相同的。光学系统可包括检测器以检测从460nm至850nm的光。光学系统可处于内窥镜中。一个或多个实施例针对一种套件，其包括第一材料的第一中继杆、与第一材料不同的第二材料的第二中继杆以及将要插入第一与第二中继杆之间的透镜。透镜可包括第一中继物镜和第二中继物镜。第一和第二中继物镜具有相同设计和材料。一个或多个实施例针对一种补偿中继透镜系统中的色散的方法，该方法包括提供第一材料的第一中继杆，提供与第一材料不同的第二材料的第二中继杆，并且提供第一与第二中继杆之间的透镜。附图说明通过参照附图来详细描述示例性实施例，本领域的技术人员将会清楚地知道特征，附图包括：图1A和图1B示出按照一实施例的中继器对；图1C示出按照一实施例的多个中继器对；图2示出折射率和阿贝值在经过中继器组时如何相互影响；图3是示例性玻璃类型的折射率与波长的图表；图4是示出各种玻璃类型的部分色散与反色散的图表；图5是示出示例性玻璃的折射率与阿贝数的图表；以及图6A至图6C示出比较示例和按照实施例的示例的MTF与空间频率的曲线。具体实施方式下面将参照附图更全面地描述示例实施例；但是，它们可通过不同形式来体现，而不应当被理解为局限于本文所述实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是全面和完整的，并且将使本领域的技术人员全面了解示例性实现。一般来说，可能情况下，对应或相似参考标号在附图中通篇用来表示相同或对应的部件。内窥镜的光学设计要求随着诸如图像传感器和固态照明之类的新技术的引入而改变。为仅是视觉用途而设计的内窥镜可对跨越486nm直到656nm的区域的F、d、C光来优化。为机器视觉而设计的内窥镜(其中照相装置将在监视器上显示图像)可与进一步延伸到蓝光（例如460nm）的照射波长配合操作。另外，在可见波带之外的其他波带域（例如近红外区域(700nm至900nm)）中使组织和身体结构可视化的需要也是存在的，其中组织对光是最大透明的，并且其中染料（例如靛青绿(ICG)荧光）被用作标记。另外，随着具有比早期NTSC或PAL格式更小并且更多像素的高清晰度(HD)视频图像传感器的引入，内窥镜所要求的分辨率也相应增加。在使用内窥镜的诊断和治疗这两个过程中，提供引导影像和荧光标记是有利的。相应地，在可见波带中以及在人类视觉之外的较长波长区域中，高分辨率成像是需要的。必须考虑操作波长来设计包括内窥镜的成像光学系统。材料的折射性质使得不同波长的光将沿经过光学系统的略微不同的通路传播，并且到达略微不同的图像平面。为了确保不同波长的图像平面充分靠近以免使图像质量降级，系统的设计必须考虑这些折射性质。设计供例如跨460nm至850nm之间的波长的宽带使用的系统可具有一个或多个图像传感器。如果系统具有两个传感器（例如一个用于可见光区域以及一个用于近红外区域），则系统的设计可单独考虑可见光的图像质量和近红外区域的图像质量的问题，因为各区域将具有其自己对应的传感器。但是，如果系统借助单个图像传感器操作，则系统必须将其整个操作波带的所有的光都聚焦到一个图像平面上。这后一种条件更为困难，但是也对设计的其余部分提供了更大的效用，因为这样可使用单个传感器。设计供例如可见光和近红外的宽带使用并且设计用于单个传感器操作的系统要求对色差（例如轴向颜色）作严格控制。不同波长的光聚焦在离光学器件不同的距离处。轴向颜色产生于色散、即衍射材料中的折射率与波长的变化。对色散的灵敏度随着f/#变快而增加。因此，一个或多个实施例针对提供一种中继透镜系统，其抵消光经过系统传播时的色散效应，如以下详细论述。按照一实施例，提供一种光学系统，其包括第一材料的第一中继杆、与第一材料不同的第二材料的第二中继杆以及第一与第二中继杆之间的透镜。在一实施例中，与将相同材料用于第一和第二中继杆相比，第一和第二材料选择成降低跨光学系统的视场的波前误差。在其他实施例中，第一和第二中继杆没有光功率，或者没有光驱动表面。在一实施例中，第一和第二中继杆相互之间相对于光学系统的光瞳或者共轭光瞳是几何对称的。在又一个实施例中，光学系统还可包括第三材料的第三中继杆、第四材料的第四中继杆以及第三与第四中继杆之间的透镜，第四材料与第三材料不同。在一实施例中，第一和第三材料是相同的，以及第二和第四材料是相同的。图1A和图1B示出使用单个检测器的宽带系统的示例性中继器对100。图1A示出轴上波束，以及图1B示出轴外波束。图1C示出在检测器200处产生正立图像的奇数个中继器对。具体来说，物镜10之后的图像是倒立的，因此任何奇数个中继器对（例如1、3、5、7等）将产生正立图像。中继器对包括第一中继杆透镜组合件110和第二中继杆透镜组合件120。第一和第二中继杆透镜组合件110、120的每个分别包括杆116、126以及选择成提供从例如460nm的下限到例如850nm的上限的颜色校正的多个接合透镜。具体来说，接合透镜可包括中继场透镜102和中继物镜104，两者在这里均示为双联体。杆116、126由补偿如图2所示的中继器对100中的残余波前误差的不同材料来制成。图2中的衍射受限中继器对示出围绕光瞳区域P的折射率对称性以及围绕光瞳区域P的阿贝数不对称性。中继器对100以单位放大倍数的方式操作。中继杆透镜组合件110和120的接合透镜围绕第一与第二中继杆组合件110、120之间的光瞳(或孔径光阑)130是对称或镜像的。换言之，中继场透镜102和中继物镜104在整个中继器对100中是相同的，即相同材料、相同配方等。虽然基于波前误差和MTF性能来优化设计，并且虽然这个过程通过引入相长的其他色差将抵消一些像差，但是它有助于探究传统条件下的问题，例如通过考虑赛德尔误差下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学系统，包括：第一材料的第一中继杆；与所述第一材料不同的第二材料的第二中继杆；以及所述第一与第二中继杆之间的透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.04 US 61/947776;2014.11.25 US 62/0842921.一种光学系统，包括：第一材料的第一中继杆；与所述第一材料不同的第二材料的第二中继杆；以及所述第一与第二中继杆之间的透镜。2.如权利要求1所述的光学系统，其中，与将相同材料用于所述第一和第二中继杆二者相比，所述第一和第二材料选择成降低跨所述光学系统的视场的波前误差。3.如权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一和第二中继杆没有光功率。4.如权利要求1所述的光学系统，其中，所述第一和第二中继杆没有光驱动表面。5.如权利要求1至4中的任一项所述的光学系统，其中，所述第一和第二中继杆相互之间相对于所述光学系统的光瞳或共轭光瞳是几何对称的。6.如权利要求1至5中的任一项所述的光学系统，其中，所述透镜包括第一中继物镜和第二中继物镜。7.如权利要求6所述的光学系统，其中，所述第一和第二中继物镜具有相同设计和材料。8.如权利要求1至7中的任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：FA摩尔，
申请(专利权)人：诺瓦达克技术公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA