本發(fā)明涉及一種腹腔鏡光學(xué)系統(tǒng)，尤其是涉及一種消色差熒光腹腔鏡光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中，內(nèi)窺鏡可深入人體內(nèi)部狹小的位置，供醫(yī)生觀察病變情況。其中，腹腔鏡具有較長(zhǎng)且較堅(jiān)硬的管子，可用于治療腹腔和腹腔內(nèi)部的疾病，創(chuàng)口小且患者恢復(fù)快。腹腔鏡通常由三部分構(gòu)成：物鏡、棒鏡和目鏡。物鏡對(duì)準(zhǔn)手術(shù)部位，成像主光線互相平行，具有像方遠(yuǎn)心的特點(diǎn)，便于后續(xù)成像；棒鏡物像雙遠(yuǎn)心，對(duì)物鏡所成的像進(jìn)行多次轉(zhuǎn)像，其放大倍率相同，通常是多組相同的棒鏡組合，延長(zhǎng)腹腔鏡的工作長(zhǎng)度；目鏡物方對(duì)棒鏡傳過(guò)來(lái)的像再次成像，配合光學(xué)適配器，提供最終的特寫圖像。

2、隨著相關(guān)醫(yī)療技術(shù)發(fā)展，如熒光顯影技術(shù)或光動(dòng)力療法在臨床上的應(yīng)用，對(duì)內(nèi)窺鏡的使用波段提出了更多的要求。熒光顯影技術(shù)利用特定熒光探針標(biāo)記靶標(biāo)分子，也就是給病變細(xì)胞染色，使病變組織與健康組織的界限更明顯，再使用熒光內(nèi)窺鏡來(lái)探測(cè)熒光分子；光動(dòng)力療法通過(guò)對(duì)患者的靜脈注射光敏劑，借助熒光內(nèi)窺鏡或光纖將激光引導(dǎo)照射到病變位置，激發(fā)光敏劑發(fā)出熒光來(lái)定位，使用體外激光照射激發(fā)氧分子產(chǎn)生活性單線態(tài)氧來(lái)破壞病變細(xì)胞，達(dá)到治療目的，避免外科手術(shù)帶來(lái)的大創(chuàng)口。綜合上述內(nèi)容，熒光內(nèi)窺鏡不僅具備常規(guī)白光內(nèi)窺鏡的人體組織表層真實(shí)圖像識(shí)別功能，使醫(yī)生可以憑借專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)判斷病情，還具備表層以下組織的熒光顯影功能，提高了病變區(qū)域的可視性，對(duì)術(shù)中精準(zhǔn)定位和降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)起關(guān)鍵作用，在臨床手術(shù)中應(yīng)用廣泛。

3、目前的熒光腹腔鏡在使用上存在以下幾個(gè)特點(diǎn)：

4、1）白光腹腔鏡的使用波段在400~700nm，熒光腹腔鏡在此基礎(chǔ)上增加了800~900nm的近紅外波段，其光譜范圍變大，色差問題更明顯。公告號(hào)為cn111657823b的中國(guó)發(fā)明專利提供了一種內(nèi)窺鏡適配器光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)兩組具有負(fù)光焦度的雙膠合透鏡來(lái)平衡400nm~1000nm寬光譜范圍帶來(lái)的色差，并在兩組透鏡之間設(shè)置一個(gè)具有正光焦度的單透鏡來(lái)滿足成像需求，成像質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小；但作為適配器，即像面端設(shè)置有成像探測(cè)器的目鏡，其像面大小受成像探測(cè)器限制，因此當(dāng)該光學(xué)系統(tǒng)反向設(shè)置在物鏡端一側(cè)時(shí)，存在視場(chǎng)角較小、不滿足使用需求的問題。

5、2）為了較全面觀察病變區(qū)域，腹腔鏡通常具有較大的視場(chǎng)角，視場(chǎng)越靠近邊緣，其成像放大率發(fā)生變化，帶來(lái)了畸變；同時(shí)，傳統(tǒng)腹腔鏡的棒鏡作為一個(gè)中繼鏡組，由多組光學(xué)結(jié)構(gòu)相同的1：1對(duì)稱轉(zhuǎn)像系統(tǒng)組成，前后分別與物鏡和目鏡配合使用，兩兩之間的機(jī)械配合存在微小誤差就會(huì)帶來(lái)較大的各種像差，影響觀察效果。專利號(hào)為us11520135b2的美國(guó)專利提供了一種硬管內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)控制物鏡前部幾個(gè)透鏡的偏心來(lái)校正圖像傾斜，抑制慧差和色差，提高成像清晰度，并在棒鏡中設(shè)置雙膠合透鏡來(lái)配合成像；但未考慮熒光波段和視向角的設(shè)計(jì)。

6、3）一些內(nèi)窺鏡為了更好地適應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景，配置多個(gè)視向棱鏡以偏轉(zhuǎn)光線，獲得多個(gè)方向的圖像。公開號(hào)為cn116763233a的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說(shuō)明書提供了一種具有多個(gè)視向角的內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)多個(gè)棱鏡的疊加實(shí)現(xiàn)光束的轉(zhuǎn)向，并使用非球面來(lái)減小畸變；但未考慮熒光波段的使用和色差問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種消色差熒光腹腔鏡光學(xué)系統(tǒng)，能夠在包括熒光波段的較大的光譜范圍內(nèi)具有相對(duì)較小的光學(xué)像差。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種消色差熒光腹腔鏡光學(xué)系統(tǒng)，由內(nèi)窺鏡組和目鏡組成，所述的內(nèi)窺鏡組由光焦度為正的物鏡和光焦度為正的棒鏡組構(gòu)成，所述的內(nèi)窺鏡組在可見光波段下的焦距為f_e，所述的內(nèi)窺鏡組在熒光波段下的焦距為f_flu，所述的物鏡在可見光波段下的焦距為f1_e，所述的目鏡在可見光波段下的焦距為f3_e，滿足關(guān)系式：3≤|f3_e/f1_e|≤7，0.99≤f_e/f_flu≤1.01，0.99≤|f_e/f1_e|≤1.01，所述的物鏡的長(zhǎng)度為t1，滿足關(guān)系式：30mm＜t1＜40mm，所述的物鏡由第一物鏡組和第二物鏡組構(gòu)成，在可見光波段下，所述的第一物鏡組的焦距為f100_e，所述的第二物鏡組的焦距為f200_e，滿足關(guān)系式：0.3≤f100_e/f200_e≤0.9，所述的第二物鏡組包括第一膠合透鏡和第二膠合透鏡，所述的第一膠合透鏡由第三透鏡和第四透鏡組成，所述的第二膠合透鏡由第五透鏡和第六透鏡組成，所述的第一膠合透鏡的膠合面的曲率半徑為r膠合1，所述的第二膠合透鏡的膠合面的曲率半徑為r膠合2，兩個(gè)膠合面之間的距離為d，滿足關(guān)系式：0.1mm-1≤|d/r膠合1/r膠合2|≤0.5mm-1。

3、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)合理安排透鏡的光焦度分布，能夠滿足使用需求，確保內(nèi)窺鏡組可在使用時(shí)隨時(shí)調(diào)節(jié)可見光與熒光狀態(tài)，無(wú)需額外調(diào)試，并為后續(xù)轉(zhuǎn)像的棒鏡組留有余量；同時(shí)通過(guò)合理安排透鏡的光焦度分布和膠合透鏡的設(shè)計(jì)，并適當(dāng)控制物鏡的長(zhǎng)度，使光線在物鏡中平緩傳播，減小鏡頭敏感度，能夠調(diào)整光束走向，抑制可見光和熒光波段帶來(lái)的色差，校正像差，提高成像質(zhì)量。

4、優(yōu)選地，所述的第二物鏡組還包括物側(cè)面和像側(cè)面都為非球面的第一非球面透鏡，所述的第一非球面透鏡設(shè)置在所述的第一膠合透鏡的物方側(cè)。這種結(jié)構(gòu)可以在光線高度較高處控制不同視場(chǎng)的光線走向，抑制畸變，提高成像質(zhì)量。

5、優(yōu)選地，所述的第一物鏡組由保護(hù)玻璃、第一透鏡、視向棱鏡和第二透鏡組成，所述的第三透鏡、所述的第四透鏡、所述的第五透鏡和所述的第六透鏡的色散系數(shù)分別為vd3、vd4、vd5和vd6，滿足關(guān)系式：45≤|vd3-vd4|≤65，60≤|vd5-vd6|≤80。通過(guò)選擇特定的材料，控制不超過(guò)關(guān)系式的下限可抑制色差，不超過(guò)上限可防止色差校正過(guò)剩。

6、優(yōu)選地，所述的第一透鏡是光焦度為負(fù)的非球面透鏡，物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面，所述的第二透鏡的光焦度為正，物側(cè)面為平面，像側(cè)面為凸面。這種結(jié)構(gòu)第一透鏡收集物方光線并發(fā)散，確保足夠的視場(chǎng)來(lái)觀察，非球面的設(shè)計(jì)使邊緣視場(chǎng)光線較平緩的經(jīng)過(guò)，降低鏡頭敏感度和像差，而第二透鏡則可以適當(dāng)抑制光線發(fā)散角度，校正第一透鏡帶來(lái)的像差，提高成像質(zhì)量。

7、優(yōu)選地，所述的保護(hù)玻璃材料為藍(lán)寶石。保護(hù)玻璃材料為藍(lán)寶石，可以在不影響其光學(xué)性能的前提下，隔絕人體內(nèi)環(huán)境和腹腔鏡，并適應(yīng)滅菌或消毒環(huán)境。

8、優(yōu)選地，所述的視向棱鏡由從物側(cè)到像側(cè)依次排列且相互膠合的第一棱鏡、第二棱鏡和第三棱鏡組成，按照光束路徑，所述的第一棱鏡的物側(cè)面為光束入射面，所述的第一棱鏡與所述的第二棱鏡相膠合的上部表面為透射面，所述的第二棱鏡與所述的第三棱鏡相膠合的表面為一次反射面，所述的第一棱鏡與所述的第二棱鏡相膠合的下部表面為二次反射面，所述的第二棱鏡的像方表面為光束出射面。

9、優(yōu)選地，所述的棒鏡組由三個(gè)光學(xué)結(jié)構(gòu)相同的成像棒鏡組成，所述的成像棒鏡在可見光波段下的焦距為f2_e，滿足關(guān)系式：0＜|1/f2_e|≤0.005mm-1，所述的成像棒鏡由兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的棒鏡單元組成，靠近物側(cè)方的所述的棒鏡單元由第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡組成，所述的第七透鏡、所述的第八透鏡、所述的第九透鏡和所述的第十透鏡的色散系數(shù)分別為vd7、vd8、vd9和vd10，滿足關(guān)系式：20≤|vd7-vd8|≤25，30≤|vd8-vd9|≤35，40≤|vd9-vd10|≤45?？刂瞥上癜翮R的焦距接近無(wú)窮遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)物像雙遠(yuǎn)心，能夠與物鏡和目鏡更好地銜接；而通過(guò)選擇材料同樣可以控制不同波段光束的走向，抑制色差，并可防止色差校正過(guò)剩。

10、優(yōu)選地，所述的第七透鏡的光焦度為正，所述的第八透鏡是負(fù)光焦度的雙凹透鏡，所述的第九透鏡的光焦度為正，所述的十透鏡的光焦度為負(fù)，物側(cè)面為凸面，像側(cè)面為凹面。

11、優(yōu)選地，所述的第七透鏡的光焦度為正，所述的第八透鏡是無(wú)光焦度的雙平棒鏡，所述的第九透鏡的光焦度為正，所述的十透鏡的光焦度為負(fù)，物側(cè)為凸面，像側(cè)為凹面。

12、優(yōu)選地，所述的目鏡的放大倍率為 β3，入瞳位置為enp，入瞳直徑為end，物方孔徑角為na2，所述的目鏡的物側(cè)主光線入射角為cra2，所述的棒鏡組的出瞳位置為exp，出瞳直徑為exd，像方孔徑角為na1，所述的棒鏡組的物側(cè)主光線入射角為cra1，滿足關(guān)系式：0.99≤enp/exp≤1.01，0.99≤end/exd≤1.01；0°≤|na2-na1|≤0.5°；0°≤|cra2-cra1|≤0.5°，0.95≤ β3≤1.15。