用于荧光成像的超小型透镜系统的制作方法

本发明的示例性实施例涉及一种用于荧光成像的超小型透镜系统。更具体地，本发明的示例性实施例涉及能够适用于用于基于荧光成像的癌症精确诊断的荧光分子成像内窥镜并且能够应用于一次性内窥镜和光学成像诊断装置等的一种用于荧光成像的超小型透镜系统。

背景技术：

1、近年来，特别是随着消化道癌症发病率的不断上升，对开发能够精准诊断消化道疾病的内窥镜技术的需求越来越大。

2、同时，在传统的普通内窥镜的情况下，由于它们仅依赖于组织的形态学观察，因此当需要精确诊断时，必须进行活检。然而，在活检过程中，除了可疑区域外，还需要对周围区域进行组织活检，从而导致非必要区域的伤口或出血。

3、为了解决传统内窥镜的这些问题，最近已开发能够在内窥镜观察期间直接诊断组织病变的多种光学接近技术。如韩国授权专利第10-1889914号中所公开的，通过将超小型相机模块与内窥镜相结合，正在开发一种能够进行如上所述的光学诊断的系统。

4、然而，在结合有这样的光学模块的内窥镜装置的情况下，光学透镜的性能最为重要，因为诊断病变的能力是由光学透镜的性能决定的。

5、特别是，为了提高这些光学透镜的性能，需要适当调整光学系统的f-数和焦距，并在设计光学系统时充分考虑分辨率。此外，需要最优地选择光学透镜的涂覆方法、光学滤光片的选择和组装方法等。

6、然而，迄今为止，尚未开发出设计这种优化光学透镜的技术。

7、相关的现有技术文献是韩国专利第10-1889914号。

技术实现思路

1、技术问题

2、本发明的示例性实施例旨在提供一种用于荧光成像的超小型透镜系统，其在使光损失最小化的同时能够提供低成本内窥镜系统，并且基于高分辨率能够执行基于荧光成像的精确的癌症诊断。

3、技术方案

4、根据本发明的一个方面，用于荧光成像的超小型透镜系统包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜具有包括彼此相对的第一表面和第二表面的弯月形状，其中第一表面是凹面，并且第一表面和第二表面均是非球面。第二透镜与第一透镜相邻且包括彼此相对的第三表面和第四表面，其中第三表面和第四表面均是凸面且为非球面。第三透镜与第二透镜相邻且包括彼此相对的第五表面和第六表面，其中第五表面和第六表面均是凹面且为非球面。

5、在示例性实施例中，第一透镜可具有负(-)折射率，第二透镜可具有正(+)折射率，并且第三透镜可具有负(-)折射率。

6、在示例性实施例中，透镜系统还可以包括：玻璃，其与第三透镜相邻且包括彼此相对的第七表面和第八表面；以及光圈，其在第一透镜和第二透镜之间且具有第九表面。

7、在示例性实施例中，在将从第一透镜的第一表面到位于玻璃的外侧的上表面的距离设为ttl且将透镜系统的焦距设为f时，可以满足式(1)：

8、

9、在示例性实施例中，在将第一透镜的第一表面的曲率半径设为r1且将第一透镜的第二表面的曲率半径设为r2时，可以满足式(2)：

10、

11、在示例性实施例中，在将第二透镜的焦距设为f2且将透镜系统的焦距设为f时，可以满足式(3)：

12、

13、在示例性实施例中，在将第一透镜的阿贝数设为vd1且将第三透镜的阿贝数设为vd3时，可以满足式(4)：

14、vd1＞vd3  式(4)。

15、在示例性实施例中，在将第二透镜的焦距设为f2且将第三透镜的焦距设为f3时，可以满足式(5)：

16、

17、在示例性实施例中，非球面可以定义为式(6)：

18、

19、其中z是距透镜系统的顶点的沿光轴的方向的距离，h是沿与光轴垂直的方向的距离，c是顶点处的曲率半径，k是圆锥常数，a是四阶非球面系数，b是六阶非球面系数，c是八阶非球面系数，d是十阶非球面系数。

20、在示例性实施例中，第一表面至第六表面中的至少一个可以被涂覆成仅允许预定范围内的光源的波长通过，并且所涂覆的表面的切线角可以为±5°或更小。

21、发明效果

22、根据本发明的示例性实施例，用于荧光成像的超小型透镜系统配置成总共三个透镜排成一排，并且每个透镜的形状、结构和外观设计成如上所述。另外，超小型透镜系统包括至少一个能够进行带通滤光片涂层的折射表面，并且可以根据所使用的造影剂的特性来进行涂覆。因此，能够实现紧凑的光学系统并且能够降低光学系统的制造成本。

23、此外，对于可涂覆的折射表面，可以进行多层涂覆，使得不仅匹配一种造影剂的特性，还匹配两种或更多种造影剂的特性，从而能够扩大荧光图像采集的使用范围。

24、即，可以在至少一个折射表面上进行涂覆，使得仅特定范围内的光源的波长通过。在这种情况下，所涂覆的表面的切线角保持在±5°或更小，从而能够保证使得入射光的每个波长的透射率特性处在一定水平以上。

25、特别是，它使用三个透镜来提供视场超过100°的广角图像，从而能够获取活体内相对较宽区域的荧光图像。此外，即使光学系统包括非球面，也使拐点最小化，并且透镜形状的设计考虑到易于生产以降低生产成本。因此，其不仅能够有效地应用于荧光分子成像内窥镜，而且能够有效地应用于一次性内窥镜和光学成像诊断装置等。

技术特征：

1.一种透镜系统，包括：

2.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第一透镜具有负(-)折射率，所述第二透镜具有正(+)折射率，并且所述第三透镜具有负(-)折射率。

3.根据权利要求1所述的透镜系统，还包括：

4.根据权利要求1所述的透镜系统，其中在将从所述第一透镜的所述第一表面到位于玻璃的外侧的上表面的距离设为ttl且将所述透镜系统的焦距设为f时，满足以下式(1)：

5.根据权利要求1所述的透镜系统，其中在将所述第一透镜的所述第一表面的曲率半径设为r1且将所述第一透镜的所述第二表面的曲率半径设为r2时，满足以下式(2)：

6.根据权利要求1所述的透镜系统，其中在将所述第二透镜的焦距设为f2且将所述透镜系统的焦距设为f时，满足以下式(3)：

7.根据权利要求1所述的透镜系统，其中在将所述第一透镜的阿贝数设为vd1且将所述第三透镜的阿贝数设为vd3时，满足以下式(4)：

8.根据权利要求1所述的透镜系统，其中在将所述第二透镜的焦距设为f2且将所述第三透镜的焦距设为f3时，满足以下式(5)：

9.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述非球面定义为以下式(6)：

10.根据权利要求1所述的透镜系统，其中所述第一表面至所述第六表面中的至少一个表面被涂覆成仅允许预定范围内的光源的波长通过，并且所涂覆的表面的切线角为±5°或更小。

技术总结
一种用于荧光成像的超小型透镜系统，包括第一透镜、第二透镜和第三透镜。第一透镜具有包括彼此相对的第一表面和第二表面的弯月形状，其中第一表面是凹面，并且第一表面和第二表面均是非球面。第二透镜与第一透镜相邻且包括彼此相对的第三表面和第四表面，其中第三表面和第四表面均是凸面且为非球面。第三透镜与第二透镜相邻且包括彼此相对的第五表面和第六表面，其中第五表面和第六表面均是凹面且为非球面。

技术研发人员：方铉振,李承洛,朴炳俊,李基利,李应章
受保护的技术使用者：五松尖端医疗产业振兴财团
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16