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一种用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-16 17:16:52

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-10-16 17:16:52

本发明提供了一种用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜,通过设计各透镜组的技术参数,在不损失光学质量的前提下,提升手术物镜的视场和数值孔径。为实现上述目的,本发明提供了一种用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜,从像面到手术加工面沿光轴依次包括:第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组;所述第一透镜组,为正光焦度的透镜组,所述第一透镜组为第一双凸透镜,用于对入射激光进行收集;所述第二透镜组,为负光焦度的多胶合透镜组,用于对收集的激光进行色差和色散补偿,以减小增大数值孔径带来的像差;所述第三透镜组,为正光焦度的多胶合透镜组,用于减小所述第二透镜组出射的激光因不同视场角光线引起的像场弯曲以及大视场畸变;

本发明公开了一种用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜,属于光学镜头领域。该物镜从像面到手术加工面沿光轴依次包括:第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组;所述第一透镜组,为正光焦度的透镜组,包括一片或多片透镜,用于对入射激光进行收集;所述第二透镜组,为负光焦度的多胶合透镜组,用于对收集的激光进行色差和色散补偿;所述第三透镜组,为正光焦度的多胶合透镜组,用于减小激光因不同视场角光线引起的像场弯曲以及大视场畸变。本发明能够在不损失光学质量的前提下,实现大视场和大数值孔径,且所用的镜片数量少,能有效用于激光眼科手术。

当今近视人数日渐增多,近视矫正的方式可以分为体外矫正和手术矫正两种。传统的体外矫正方法,即通过佩戴眼镜矫正视力,给日常生活带来不便。而通过手术矫正视力,具有较高稳定性,方便快捷,且不影响日常生活,因此逐渐成为近视者矫正视力的选择。

通过手术矫正视力的方案,又分为机械切割、准分子激光切割、飞秒激光切割等方案。其中飞秒激光切割具有非接触、层析切片能力、小切口的优点,是近视手术的优选方案。手术通过手术物镜将飞秒激光聚焦在近视者角膜内部,进行有规划的定向切割。由于该手术利用了飞秒激光的双光子效应,因此对能量集中度有较高需求;同时由于需要对角膜进行整体扫描,因此对扫描面尺寸有较高需求。转化为物镜的描述性术语,即要求该手术物镜同时具有大数值孔径和大视场。

现存物镜设计方案中,其视场范围和数值孔径都可以做到较大,但是由于视场与数值孔径是一组相互制约的参数,很难做到在不损失光学质量的前提下,同时提升视场范围和数值孔径。因此,解决该现有问题,实现大数值孔径和大视场同时满足的手术物镜,进而满足飞秒激光手术的需求,是亟待解决的问题。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

(1)本发明的用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜,通过设计的第一透镜组对入射激光进行收集,第二透镜组引入与不同波长在传输时造成的时间延迟和空间偏移相反的延迟与偏移量,对收集的激光进行色差和色散补偿,以弥补增大数值孔径带来的像差,第三透镜组引入与不同视场角光线引起的像场弯曲以及大视场畸变相反的弯曲和畸变量,以弥补增大视场带来的像差,使得形成的手术物镜的数值孔径NA可以达到0.2<NA<0.5,其视场直径D达到9mm<D<15mm。且该手术物镜在手术加工面(即物面)的全视场光学质量达到衍射极限,全视场畸变<0.02%,全视场斯特列尔比>0.95。即在不损失光学质量的情况下,可以实现大视场和大数值孔径,能有效用于激光眼科手术。

(2)作为优选,第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组满足的的焦距关系有利于光线在不同透镜组之间以小偏转角传播,引入公差影响小,有利于提升大批量生产加工的质量。

(3)作为优选,通过具有正光焦度的第二双凸透镜的低色散和负光焦度的第一弯月透镜和双凹透镜的高色散,实现了对该手术物镜的垂轴色差和轴向色差的补偿。

(4)作为优选,第二弯月透镜和凸透镜满足的焦距关系,能够减小该手术物镜的畸变和场曲。

(5)作为优选,光路系统中加入的平板透镜,可以使激光聚焦在角膜下一定深度的位置。

总而言之,本发明的用于眼科手术的大视场大数值孔径手术物镜,能够在不损失光学质量的情况下,可以实现大视场和大数值孔径,并且所用的镜片数量少,能有效用于激光眼科手术。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。