[发明专利]共聚焦微型显微物镜

说明书

本发明提供了共聚焦微型显微物镜，涉及光学物镜的技术领域。包括从物方至传像光纤束方向依次同轴排列的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜；第一透镜的折射率与物方的折射率匹配，第五透镜的折射率与传像光纤束的折射率匹配，第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜各自的中心厚度与各自的焦距均成比例，使得来自物方的光线被第五透镜会聚成点，且成像在第五透镜靠近成像光纤束的一侧。第一透镜的折射率与组织端液体环境的折射率接近，能补偿物方介质率的波动对成像性能的影响，第五透镜的折射率与传像光纤束折射率匹配，能将光纤耦合进入传像光纤束中，降低杂散光干扰，提高整个系统的信噪比。

技术领域

本发明涉及光学物镜的技术领域，特别涉及共聚焦微型显微物镜。

背景技术

探头式共聚焦显微内窥镜(pCLE)是一种可以借助胃镜、结肠镜等通道进入人体自然腔道，获取局部组织学图像来实现微小病灶、胃肠道病变及早期胃肠道癌变的精准诊断的医疗设备。因为具有快速、准确且无创等特点，它可能在不久的将来取代传统的内镜活检与病理学检查，成为胃肠道疾病及早期胃肠道癌变诊断的主要手段及设备。

微型显微物镜是探头式共聚焦显微内窥镜(pCLE)的核心组件。微型显微物镜传递激发能量，并收集来自组织粘膜层的细胞的荧光信号，然后通过传像光纤束等一系列光学模块将荧光信号传递到光电探测器。由于人体是一个复杂的液体循环系统，人体组织粘液的折射率会随着人体的新陈代谢、健康状况在一定范围内波动。一般情况下，对于特定的设计，共聚焦显微物镜的物方会设定为一个固定的折射率，而组织粘液的折射率则会发生波动，导致折射率不匹配，共聚焦显微物镜产生明显的球差，成像性能发生急剧下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种共聚焦微型显微物镜，以解决实际检查过程中物方折射率波动而引起球差、导致微型显微物镜成像性能下降的问题。

包括从物方至传像光纤束方向依次同轴排列的具有正光焦度的第一透镜、具有正光焦度的第二透镜、具有正光焦度的第三透镜、具有正光焦度的第四透镜、第五透镜；所述第一透镜的折射率与物方的折射率匹配，所述第五透镜的折射率与所述传像光纤束的折射率匹配，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜各自的中心厚度与各自的焦距均成比例，使得来自物方的光线被所述第五透镜会聚成点，且成像在所述第五透镜靠近所述成像光纤束的一侧。

上述技术方案中，光线依次从物方经过第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜，最后成像在第五透镜靠近传像光纤束的一侧端面上。第一透镜与第二透镜分别弯折一部分大孔径角的光线，起到校正球差的作用，第三透镜则用于校正色差，第四透镜用于将光线会聚在第五透镜内，第五透镜则将光线会聚成点。由于物方在实际使用过程中为生物体的组织端，第一透镜的折射率与组织端所处的液体环境的折射率接近，当物方折射率波动时，按照折射定律，由第一透镜第一面折射的光线角度只会发生微小改变，因此不会对后续光路造成显著影响——即像差几乎没有改变，因此能够最大程度补偿实际使用过程中镜头物方折射率的波动对成像性能的影响。而第五透镜的折射率则与传像光纤束的折射率匹配，能最大程度地将光纤耦合进入传像光纤束中，从而降低杂散光干扰，提高整个光路的系统的信噪比。

进一步地，所述第一透镜、所述第二透镜、所述第三透镜和所述第四透镜各自的中心厚度与各自的焦距满足以下条件：

0.31D1/f10.52；0.37D2/f20.62；0.65D3/f31.0；0.75D4/f41.2；

其中D1、D2、D3、D4分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的中心厚度，f1、f2、f3、f4分别是第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距。

进一步地，共聚焦微型显微物镜的焦距为f，与第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的焦距之间满足以下条件：

-0.30f1/f-0.15；-0.45f2/f-0.25；-0.56f3/f-0.35；-0.52f4/f-0.34。