一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统，其特征在于，由沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜组成；将第一透镜面向物面的一面定义为第一表面，面向像面的一面定义为第二表面；将第二透镜面向物面的一面定义为第三表面，面向像面的一面定义为第四表面；将第三透镜面向物面的一面定义为第五表面，面向像面的一面定义为第六表面。本实用新型专利技术通过镜片结构的优化，在保证结构紧凑、所用镜片数少的情况下实现了像面畸变小的优点，能够和前方的成像光纤束较好的耦合，且所有镜片均采用球面结构，降低了加工难度，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统


[0001]本技术涉及一种适用流动血液成像的红外内窥镜转接镜头光学系统，属于医疗器械


技术介绍

[0002]结合现代光学、精密机械以及电子技术等于一体的内窥镜技术自专利技术以来得到了广泛应用，不仅在工业生产时提供了不需拆卸或停止设备运行情况下的无损检测，在医疗领域同样发展出了口腔内窥镜、腹腔镜、耳鼻喉内窥镜等诸多类别，有效的提升了病变的检出率以及手术愈后能力。
[0003]内窥镜通常都是置于空气这类低散射、弱吸收的介质中，因此使用可见光作为光源便可实现优良的成像效果，但这无法满足在某些特定溶液环境下的使用需求。在医学领域，随着介入手术技术的不断发展，人们已经开始利用近红外光线作为光源进行血液环境下成像。因为可见光在这类介质中的吸收与散射系数都较大，难以实现有效的光传输，也就无法对目标物质成像。为了解决这个问题，相关人员提出了基于红外光源的新型内窥镜。这种内窥镜使用的近红外波段的红外激光作为内窥镜的光源，实现了血液环境下的可视化。
[0004]目前市面上主要的内窥镜主要以可见光作为光源为主，相关的匹配光学元件如目镜等也只能支持可见光，这样就造成了以红外激光作为光源的内窥镜无可用的目镜，一个光学成像系统的构成离不开目镜部件。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是：提供一种红外内窥镜适配的目镜镜头，该目镜镜头结构简单、小巧紧凑，几何畸变小且工作在近红外波段。
[0006]为了达到上述目的，本技术的技术方案是提供了一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统，其特征在于，由沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜组成；
[0007]将第一透镜面向物面的一面定义为第一表面，面向像面的一面定义为第二表面；将第二透镜面向物面的一面定义为第三表面，面向像面的一面定义为第四表面；将第三透镜面向物面的一面定义为第五表面，面向像面的一面定义为第六表面，则有：
[0008]第一表面为曲率半径等于19.950mm凸向物面，第二表面为曲率半径等于
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21.980mm凸向像面；第三表面为曲率半径等于14.500mm的凸向物面，第四表面为曲率半径无限大的平面；第五表面为曲率半径等于7.521mm的凸向物面，第六表面为曲率半径等于7.651mm凸向物面。
[0009]优选地，所述第一透镜具有正光焦度，焦距f1＝21.430mm；所述第二透镜具有正光焦度，焦距f2＝28.787mm；所述第三透镜具有正光焦度，焦距f3＝87.286mm。
[0010]优选地，所述第一透镜的中心厚度为3.900mm；所述第二透镜的中心厚度为3.200mm；所述第三透镜的中心厚度为3.520mm。
[0011]优选地，所述第二表面与所述第三表面之间的距离为0.800mm；所述第四表面与所述第五表面之间的距离为0.199mm。
[0012]优选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜的通光口径均小于 12mm，直径尺寸均为10mm。
[0013]优选地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜均为基于BK7材质制成的球面透镜。
[0014]优选地，所述红外内窥镜目镜光学系统的最佳工作波段为1.25
‑
1.35微米，光学筒长小于30mm。
[0015]本技术通过镜片结构的优化，在保证结构紧凑、所用镜片数少的情况下实现了像面畸变小的优点，能够和前方的成像光纤束较好的耦合，且所有镜片均采用球面结构，降低了加工难度，节约成本。
[0016]与现有技术相比，本技术具有以下优点和有益效果：
[0017]1.本技术针对适用流动血液的红外内窥镜特殊工作需求，设计优化了一种与之适配的物镜光学系统，通过ZEMAX模拟，基于能够完全支持近红外波段的近红外激光的成像指标，不仅实现了该系统与前方成像光纤束的有效耦合，而且对系统尺寸有严格把控，做到结构小巧紧凑。
[0018]2.本技术设计的一种适用流动血液成像的红外内窥目镜光学系统，透镜均采用球面设计，降低了加工难度与成本，有利于规模推广使用。
附图说明
[0019]图1为本技术的一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统的结构示意图；
[0020]图2为本技术实施例中目镜的MTF光学传递函数曲线仿真图；
[0021]图3为本技术实施例中目镜的相对光照度仿真图；
[0022]图4为本技术实施例中目镜的畸变仿真图；
[0023]图5为本技术实施例中目镜和转换镜头的联用示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]本技术提供的一种红外内窥镜目镜光学系统的结构如图1所示，由沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜1、第二透镜2及第三透镜3组成。将第一透镜1面向物面的一面定义为第一表面11，面向像面的一面定义为第二表面12。将第二透镜2面向物面的一面定义为第三表面21，面向像面的一面定义为第四表面22。将第三透镜3面向物面的一面定义为第五表面31，面向像面的一面定义为第六表面32。
[0026]第一透镜1具有正光焦度，焦距f1＝21.430mm。第一表面11为凸向物面，曲率半径为19.950mm；第二表面12为凸向像面，曲率半径为
‑
21.980mm。第一透镜1的中心厚度为
3.900mm。
[0027]第二透镜2具有正光焦度，焦距f2＝28.787mm。第三表面21为凸向物面，曲率半径为14.500mm；第四表面22为平面，曲率半径无限大。第二透镜2的中心厚度为3.200mm。
[0028]第三透镜3具有正光焦度，焦距f3＝87.286mm。第五表面31为凸向物面，曲率半径为7.521mm；第六表面32为凸向物面，曲率半径为7.651mm。第三透镜3的中心厚度为3.520mm。
[0029]为保证整体结构小巧、结构紧凑，目镜光学系统中的第一透镜1、第二透镜 2、第三透镜3的通光口径均小于12mm，直径尺寸均为10mm。并且第二表面与第三表面之间的距离为0.800mm；第四表面与第五表面之间的距离为0.199mm。为保证加工的简单并降低成本，第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3均为基于 BK7材质制成的球面透镜。
[0030]本实施例提供的目镜光学系统的最佳工作波段为1.25
‑
1.35微米，光学筒长小于30mm。
[0031]上述实施例基于的应用环境为：前方接有直径为3mm的成像光纤束，光纤束有多束单丝光纤组成，保证成像光纤具有万数级的像素数。
[0032]基于上述应用环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用流动血液成像的红外内窥镜目镜光学系统，其特征在于，由沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜、第二透镜及第三透镜组成；所述第一透镜具有正光焦度，焦距f1＝21.430mm，中心厚度为3.900mm；所述第二透镜具有正光焦度，焦距f2＝28.787mm，中心厚度为3.200mm；所述第三透镜具有正光焦度，焦距f3＝87.286mm，中心厚度为3.520mm；所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜的通光口径均小于12mm，直径尺寸均为10mm；将第一透镜面向物面的一面定义为第一表面，面向像面的一面定义为第二表面；将第二透镜面向物面的一面定义为第三表面，面向像面的一面定义为第四表面；将第三透镜面向物面的一面定义为第五表面，面向像面的一面定义为第六表面，则有：第一表面为曲率半径等于19.950mm凸向物面，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘顺，张群雁，敖建鹏，王文硕，季敏标，魏来，王春生，
申请(专利权)人：复旦大学附属中山医院，
类型：新型
国别省市：