CN113900247A - 内窥镜 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种内窥镜，涉及光学成像技术领域。该内窥镜包括：光信号传输组件，用于传输光信号，其中，光信号包括激发光信号和激发光信号对应的荧光信号；包括超透镜的光信号聚焦组件，用于聚焦激发光信号至待拍摄样本和/或聚焦荧光信号至光信号传输组件。本申请提供的内窥镜采用超透镜作为光信号聚焦组件，实现了光信号聚焦的目的，消除了光信号的色差。另外，本申请提供的超透镜具有超轻薄的优点，可在满足较大孔径和较大视场成像的条件下，兼顾内窥镜的封装集成，使内窥镜进一步微型化。

Description

内窥镜

技术领域

本申请涉及光学成像技术领域，具体涉及一种内窥镜。

背景技术

多光子内窥显微成像技术具有更好的组织穿透性和信噪比、聚焦性好、对组织光损伤和光漂白更少等优点，广泛应用于生物医学成像及临床疾病的诊断。

然而，在目前的多光子内窥镜系统中，光学物镜的选择种类有限，且存在色差严重、成像质量差、成本高、加工难度大等缺点。因此，如何将优质的光学物镜应用于多光子内窥镜系统成为了亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请实施例提供了一种内窥镜。

第一方面，本申请一实施例提供了一种内窥镜，该内窥镜包括：光信号传输组件，用于传输光信号，其中，光信号包括激发光信号和激发光信号对应的荧光信号；具有超透镜的光信号聚焦组件，用于聚焦激发光信号至待拍摄样本和/或聚焦荧光信号至光信号传输组件。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光信号聚焦组件位于光信号传输组件与待拍摄样本对应的光路中。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，超透镜包括阵列分布的多个微结构单元，其中，每个微结构单元对应的相位调制信息与微结构单元对应的相位信息对应相等，并且，微结构单元对应的高度基于微结构单元对应的相位调制信息确定。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微结构单元对应的相位调制信息基于微结构单元对应的高度、折射率信息以及光信号波长确定，其中，光信号波长包括激发光信号波长或荧光信号波长。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微结构单元对应的相位信息基于超透镜的半径信息确定，其中，半径信息包括超透镜的归一化半径，相位信息基于归一化半径的偶次多项式进行拟合操作确定。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，超透镜表面包括围绕超透镜中心的多个采样点，归一化半径基于采样点的位置相对于超透镜中心的坐标信息与超透镜的最大有效半径信息的比值确定。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微结构单元包括微柱子单元，微柱子单元的形状为长方体、椭圆柱体、圆柱体中的至少一种，微柱子单元的材料包括硅、二氧化钛、氮化镓中的至少一种。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，微结构单元包括基底，基底的材料包括二氧化硅。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该内窥镜还包括：位于光信号生成及接收组件与光信号聚焦组件对应的光路中的扫描及耦合组件，用于对光信号进行扫描和耦合操作，其中，光信号生成及接收组件用于生成激发光信号及接收荧光信号。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光信号传输组件包括光纤；扫描及耦合组件包括压电陶瓷扫描器和耦合透镜，压电陶瓷扫描器用于接收信号驱动及图像构建组件施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件进行扫描操作，耦合透镜用于对光信号进行耦合操作，将光信号束缚在光信号传输组件内。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，光信号传输组件包括光纤束；扫描及耦合组件包括谐振振镜和/或微机电器件，谐振振镜和/或微机电器件用于接收信号驱动及图像构建组件施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件进行扫描操作，扫描及耦合组件还包括耦合透镜，耦合透镜用于对光信号进行耦合操作，将光信号束缚在光信号传输组件内。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该内窥镜还包括：光信号生成及接收组件，用于生成激发光信号及接收荧光信号。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，该内窥镜还包括：位于光信号生成及接收组件与扫描及耦合组件对应的光路中的信号驱动及图像构建组件，信号驱动及图像构建组件用于给扫描及耦合组件施加预设调制信号，以及基于光信号生成及接收组件接收的荧光信号进行图像构建操作。

本申请实施例提供了一种内窥镜，该内窥镜的光信号聚焦组件采用超透镜物镜，实现了将激发光信号聚焦至待拍摄样本和/或将荧光信号聚焦至光信号传输组件的目的。本申请提供的超透镜作为一种新型的二元光学元件，是一种表面由二维亚波长阵列结构所设计组成的透镜，也就是说，该超透镜的微结构单元尺寸均在亚波长量级，可以灵活调控光信号的相位信息。本申请将该超透镜应用于内窥镜，通过设计超透镜的结构，实现了激发光信号与荧光信号的消色差功能。另外，本申请提供的超透镜具有超轻薄的优点，可在满足较大孔径和较大视场成像的条件下，兼顾内窥镜的封装集成，使内窥镜进一步微型化。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1所示为本申请一示例性实施例提供的微结构单元的结构示意图。

图2所示为本申请一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。

图3所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。

图4所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。

图5所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

色差又称为色散现象，是由于相机镜头没有将不同波长的光线聚集到同一个焦平面(不同波长的光线的焦距是不同的)。也就是说，色差是指光学上单一透镜无法将各种波长的色光都聚焦在同一点上的现象。

色差校正的传统方法是通过叠加多个透镜来实现的，但这样会造成体积庞大、无法简单集成、成本高、加工难度大等问题。本申请提供的超透镜是一种由二维亚波长阵列结构表面所设计的透镜，是能将入射的光信号在出射处调制成球面波并聚焦的一种超表面，其可以灵活地调控光信号的相位信息，从而消除不同波长光信号的色差现象，提高了成像质量。

本申请提供的超透镜的聚焦功能是在两种介质间引入相位畸变来替代电磁波在传统透镜中的相位积累，进而形成特定的折射效应，也就是说，在两介质交界处引入具有梯度的折射率，从而控制折射光束实现任意方向出射。相比于现有技术中常用梯度变折射率透镜或多片式普通光学镜片组成的微型多光子内窥镜，本申请提供的超透镜有其独特优势，超透镜在尺寸、厚度、重量上远小于其他种类的透镜，同时却能够达到较大的数值孔径。超透镜对荧光信号也有很高的透射率，提高了荧光的收集效率。近年来，随着电子束刻蚀技术的日渐成熟，超透镜加工难度也进一步下降，其独特的结构可以显著提高光学系统的空间利用率。另外，本申请将超透镜应用于内窥镜上，能够简化内窥镜的结构，提升了在体多光子显微成像结果的可靠性。

图1所示为本申请一示例性实施例提供的微结构单元的结构示意图。具体地，超透镜包括阵列分布的多个微结构单元。下面以该微结构单元为长方体结构为例进行解释说明。

如图1所示，本申请实施例提供的微结构单元包括微柱子单元1和基底2，微柱子单元1的形状为长方体，微柱子单元1的组成材料包括硅、二氧化钛、氮化镓中的至少一种，微柱子单元1的尺寸为亚波长量级，超透镜的尺寸可达到半径厘米级、厚度毫米级，将其引入到多光子显微领域，在实现较大数值孔径和大视场成像条件下聚焦的同时，内窥镜的结构得到了极大简化，整体装备重量大大降低，提升了在体多光子显微成像结果的可靠性。另外，微柱子单元1的形状还可以是椭圆柱体或圆柱体，基底2的组成材料包括二氧化硅。

在本申请一实施例中，微柱子单元1的长度为a、宽度为b、高度为h。本申请实施例的激发光信号波长为800纳米，荧光信号的波长为515纳米，为实现对上述激发光信号和荧光信号的消色差功能，根据激发光信号和荧光信号偏振方向的正交性质，可以以微柱子单元1的长对激发光信号进行相位调制操作，以微柱子单元1的宽对荧光信号进行相位调制操作为例进行说明。

在本申请一实施例中，微结构单元对应的相位信息基于超透镜的半径信息确定，该半径信息包括超透镜的归一化半径。示例性地，上述相位信息基于该归一化半径的偶次多项式进行拟合操作确定，即下述公式(1)。

在上述公式(1)中，φ₁为微结构单元对应的相位信息，a_k为拟合系数，ρ为超透镜的归一化半径，ρ^2k为超透镜归一化半径的偶次幂，n为该多项式的级次。

在本申请一实施例中，超透镜表面包括围绕超透镜中心的多个采样点，可以理解，每个采样点对应在该采样点设置的微结构单元。超透镜的归一化半径基于上述采样点的位置相对于超透镜中心的坐标信息与超透镜的最大有效半径信息的比值确定，具体表达方式如下述公式(2)。

在上述公式(2)中，x和y分别为上述采样点的位置相对于超透镜中心的横坐标信息和纵坐标信息，r_max为超透镜的最大有效半径信息。

在本申请一实施例中，在确定微结构单元对应的相位信息之后，选择合适的微柱子单元1的形状并确定微柱子单元1的结构参数信息(如长、宽、高)，采用有限元仿真方法对上述确定的微柱子单元进行仿真。每个微结构单元对应的相位调制信息与微结构单元对应的相位信息对应相等即上述微结构单元对应的相位信息与该位置设置的微结构单元对应的相位调制信息对应相等。示例性地，微结构单元对应的相位调制信息根据下述公式(3)确定。

在上述公式(3)中，φ₂为微结构单元对应的相位调制信息，n_eff为微结构单元对应的折射率信息(如有效折射率)，H为微结构单元对应的高度(即上述提及的h)，λ为光信号波长(如激发光信号波长或荧光信号波长)。

由上述公式(1)和(3)可以理解，由上述微结构单元对应的相位信息φ₁与该位置设置的微结构单元对应的相位调制信息φ₂对应相等可以计算得到该位置设置的微结构单元对应的高度，另外，该位置设置的微结构单元对应的长度a和宽度b由该位置对应的相位信息确定，选择预设的尺寸变化区间，使该预设尺寸变化区间调制的相位信息能够包含0至2π的相位范围。

可以理解，在本申请一实施例中，利用微柱子单元1与空气两种介质在微结构单元中的体积比例差产生上述微结构单元对应的折射率信息，使得光信号在介质中的光程发生变化。不同大小的微柱子单元1导致光信号在出射时有不同的相位延迟，从而导致不连续的相位畸变。为了实现超透镜的聚焦功能，超透镜中心位置微柱子单元1的相位延迟应比边缘位置微柱子单元1的相位延迟大，当由超透镜中心向边缘完成一个2π的相位延迟后，紧接着放置能产生下一个2π相位延迟的微柱子单元1，根据在不同位置放置能产生需求相位的一定大小的微柱子单元1即可完成超透镜的构建。

本申请实施例提供的超透镜，通过灵活调控光信号的相位信息，控制光信号实现任意方向出射的方式，实现了激发光信号与荧光信号的消色差功能，消除了不同波长光信号的色差现象，提高了成像质量。

图2所示为本申请一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。如图2所示，本申请提供的内窥镜包括光信号生成及接收组件S1、光信号传输组件S2、扫描及耦合组件S3、光信号聚焦组件S4、待拍摄样本S5和信号驱动及图像构建组件S6。

在本申请一实施例中，光信号生成及接收组件S1包括飞秒脉冲激光器及荧光探测器，光信号传输组件S2包括实芯双包层光纤或者空芯双包层光纤，扫描及耦合组件S3包括压电陶瓷扫描器，光信号聚焦组件S4包括超透镜，待拍摄样本S5包括生物样本组织，其中，压电陶瓷扫描器包括压电陶瓷管状驱动器和/或方形压电陶瓷片驱动器等，本申请实施例对压电陶瓷扫描器的具体实现形式不做进一步限定。

示例性地，光信号生成及接收组件S1产生激发光信号，激发光信号从光信号生成及接收组件S1输出进入光信号传输组件S2的纤芯，扫描及耦合组件S3接收信号驱动及图像构建组件S6施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件S2进行扫描操作，进而在一定空间范围内输出激发光信号，激发光信号进一步经过光信号聚焦组件S4从而聚焦至待拍摄样本S5。

可以理解，由于多光子激发效应，基态荧光分子或原子同时吸收多个光子而成激发态，通过弛豫过程，辐射出荧光光子。多光子成像具有穿透深度深的优点，可实现深层成像，光漂白和光损伤作用小，并具有光学层析成像功能，另外，除了激发荧光信号，多光子还能激发出不同波长的谐波信号，提供更加丰富的信息量等优点。

在本申请一实施例中，激发光信号在待拍摄样本S5处产生荧光信号及谐波信号，荧光信号及谐波信号通过原光路返回，反向依次经过光信号聚焦组件S4、扫描及耦合组件S3、光信号传输组件S2至光信号生成及接收组件S1，并经过信号驱动及图像构建组件S6完成图像构建。

本申请实施例提供的内窥镜将超透镜应用到多光子显微领域，相比于现有的内窥镜，本申请实施例在兼顾满足较大数值孔径和大视场成像条件下聚焦的同时，内窥镜的结构得到了极大的简化，整体装备重量大大降低，实现了内窥镜的进一步封装集成，做到了更轻负重的内窥成像，提升了在体多光子显微成像结果的可靠性，也给在体内窥成像带来了较高的科学价值。也即，本申请实施例提出的基于超透镜的内窥镜，解决了现有技术中微型多光子内窥镜常用梯度变折射率透镜或多片式普通光学镜片对待拍摄样本进行扫描成像，存在无法同时兼顾成像视场和分辨率的情况下进一步降低内窥镜整装重量的问题。

图3所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。在图2所示实施例基础上延伸出图3所示实施例，下面着重叙述图3所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图3所示，本申请提供的内窥镜包括二向色镜S7，耦合透镜S8，滤光片S9，汇聚透镜S10，光电探测器S11。

在本申请一实施例中，光信号生成及接收组件S1产生激发光信号，激发光信号从光信号生成及接收组件S1输出经过二向色镜S7，并被耦合透镜S8耦合进入光信号传输组件S2的纤芯，扫描及耦合组件S3接收信号驱动及图像构建组件S6施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件S2进行扫描操作，进而在一定空间范围内输出激发光信号，激发光信号进一步经过光信号聚焦组件S4从而聚焦至待拍摄样本S5。

可以理解，二向色镜S7用于将激发光信号与荧光信号在光路上分开，增大了收集荧光信号的效率，耦合透镜S8用于将激发光信号耦合进光信号传输组件S2的纤芯。

在本申请一实施例中，激发光信号在待拍摄样本S5处产生荧光信号及谐波信号，荧光信号及谐波信号反向依次经过光信号聚焦组件S4、扫描及耦合组件S3、光信号传输组件S2、耦合透镜S8、二向色镜S7至滤光片S9，并经过汇聚透镜S10、光电探测器S11至信号驱动及图像构建组件S6完成图像构建。

可以理解，滤光片S9用于将荧光信号滤出，进一步增大了收集荧光信号的效率，汇聚透镜S10用于汇聚荧光信号，增大了收集的荧光信号的能量，光电探测器S11用于将光信号转换为电信号，有利于后期图像的构建、显示和分析。

本申请实施例提供的内窥镜将超透镜应用到多光子显微领域，解决了现有技术中微型多光子内窥镜常用梯度变折射率透镜或多片式普通光学镜片对待拍摄样本进行扫描成像，存在无法同时兼顾成像视场和分辨率的情况下进一步降低内窥镜整装重量的问题。另外，本申请实施例提供的内窥镜还包括二向色镜、耦合透镜、滤光片、汇聚透镜、光电探测器，通过二向色镜将激发光信号与荧光信号在光路上分开，滤光片滤出荧光信号，汇聚透镜汇聚荧光信号的方式，增大了收集荧光信号的效率和荧光信号的能量；通过耦合透镜耦合激发光信号进入光信号传输组件的纤芯的方式，实现了收集激发光信号的目的；通过光电探测器将光信号转换为电信号的方式，有利于后期图像的构建、显示和分析。

图4所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。在图2所示实施例基础上延伸出图4所示实施例，下面着重叙述图4所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图4所示，光信号传输组件S2包括光纤束，扫描及耦合组件S3包括扫描组件和耦合组件，其中扫描组件包括微机电器件(如微机电扫描振镜)和/或谐振振镜，耦合组件即上述耦合透镜S8。

示例性地，光信号生成及接收组件S1产生激发光信号，激发光信号从光信号生成及接收组件S1输出经过扫描及耦合组件S3进入光信号传输组件S2的纤芯，扫描及耦合组件S3接收信号驱动及图像构建组件S6施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件S2进行扫描操作，进而在一定空间范围内输出激发光信号，激发光信号进一步经过光信号聚焦组件S4从而聚焦至待拍摄样本S5。

可以理解，图4所示实施例与图2所示实施例的区别主要是图4所示实施例是基于光纤束的系统扫描机制，该光纤束的系统扫描机制在光纤束的近端(即靠近光学系统的主体)，而基于单光纤扫描的系统(即图2所示实施例)其扫描机制在光纤的末端(即远离光信号生成及接收组件S1)，大部分使用压电陶瓷或者是压电晶片带动单根光纤实现扫描。由于现阶段科学技术的限制，单光纤扫描机制末端尺寸难以做到很小，并且有较长尺寸的部分不能弯曲，这一特点限制了单光纤扫描系统的使用范围。

在图2所示实施例所使用的单根光纤在远端扫描实现成像的聚焦内窥镜中，这种方法一般使用压电晶片或者是压电陶瓷带动光纤悬臂振动实现扫描，该扫描方式可以实现光栅式扫描或者是“龙卷风”式扫描。在这里，单根光纤既输出产生的激发光信号，同时又用来收集返回的荧光信号。单根光纤的纤芯只有几微米，同时又可以起到探测小孔的作用，但使用该类扫描组件获得的原始图像会有较大的畸变，需要根据扫描的实际轨迹进行畸变校正。这种扫描方式可以实现很高的光学分辨率，但是由于扫描机制的限制，扫描探头的远端很难实现较小的物理尺寸。另外，基于压电晶片或者压电陶瓷带动光纤扫描的实现形式需要电压驱动，对于患者和医生来说都具有潜在的威胁，所以考虑安全性和患者的舒适性，一般优先选用基于光纤束的内窥镜成像方式(即图4所示实施例)。

在本申请一实施例中，使用光纤束传输光信号和图像可以将扫描机制放置在光学系统的近端，基于光纤束的扫描系统因为远端具有较小的尺寸，因此可以插入常规内窥镜的工作通道。并且，基于光纤束的扫描系统因远端不带电，因此安全性更高。另外，光纤式聚焦内窥成像方式结合了激光共聚焦显微成像技术和内窥成像技术，既可以发挥光纤灵活性的优势，又保留了共聚焦显微镜高分辨率、高对比度和层析的特点。本申请实施例提供的内窥镜通过将柔软的光纤束插入到体内常规成像系统不易接触的呼吸道、消化道、泌尿系统内表面等组织或器官以进行亚细胞分辨率的在体、实时、无损动态的监测。在临床癌症的检测应用中，本申请实施例提供的内窥镜有着较高的敏感性和特异性，使得在体诊断微小的病变成为可能，极大地改变了疾病的诊断过程。

本申请实施例提供的内窥镜将超透镜应用到多光子显微领域，解决了现有技术中微型多光子内窥镜常用梯度变折射率透镜或多片式普通光学镜片对待拍摄样本进行扫描成像，存在无法同时兼顾成像视场和分辨率的情况下进一步降低内窥镜整装重量的问题。另外，本申请实施例提供的内窥镜采用光纤束作为光信号传输组件，基于光纤束的扫描系统因为远端具有较小的尺寸，因此可以插入常规内窥镜的工作通道，通过将柔软的光纤束插入到体内常规成像系统不易接触的呼吸道、消化道、泌尿系统内表面等组织或器官以进行亚细胞分辨率的在体、实时、无损动态的监测。在临床癌症的检测应用中，本申请实施例提供的内窥镜有着较高的敏感性和特异性，使得在体诊断微小的病变成为可能，极大地改变了疾病的诊断过程。

图5所示为本申请另一示例性实施例提供的内窥镜的结构示意图。在图4所示实施例基础上延伸出图5所示实施例，下面着重叙述图5所示实施例与图4所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图5所示，在本申请一实施例中，光信号生成及接收组件S1产生激发光信号，激发光信号从光信号生成及接收组件S1输出经过二向色镜S7，继而经过扫描及耦合组件S3进入耦合透镜S8，扫描及耦合组件S3接收信号驱动及图像构建组件S6施加的预设调制信号，以带动光信号传输组件S2进行扫描操作，进而在一定空间范围内输出激发光信号，并被耦合透镜S8耦合进入光信号传输组件S2的纤芯，激发光信号进一步经过光信号聚焦组件S4从而聚焦至待拍摄样本S5。

在本申请一实施例中，激发光信号在待拍摄样本S5处产生荧光信号及谐波信号，荧光信号及谐波信号反向依次经过光信号聚焦组件S4、光信号传输组件S2、耦合透镜S8、扫描及耦合组件S3、二向色镜S7至滤光片S9，并经过汇聚透镜S10、光电探测器S11至信号驱动及图像构建组件S6完成图像构建。

本申请实施例提供的内窥镜将超透镜应用到多光子显微领域，解决了现有技术中微型多光子内窥镜常用梯度变折射率透镜或多片式普通光学镜片对待拍摄样本进行扫描成像，存在无法同时兼顾成像视场和分辨率的情况下进一步降低内窥镜整装重量的问题。另外，本申请实施例提供的内窥镜还包括二向色镜、耦合透镜、滤光片、汇聚透镜、光电探测器，通过二向色镜将激发光信号与荧光信号在光路上分开，滤光片滤出荧光信号，汇聚透镜汇聚荧光信号的方式，增大了收集荧光信号的效率和荧光信号的能量；通过耦合透镜耦合激发光信号进入光信号传输组件的纤芯的方式，实现了收集激发光信号的目的；通过光电探测器将光信号转换为电信号的方式，有利于后期图像的构建、显示和分析。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种内窥镜，其特征在于，包括：

光信号传输组件，用于传输光信号，其中，所述光信号包括激发光信号和所述激发光信号对应的荧光信号；

具有超透镜的光信号聚焦组件，用于聚焦所述激发光信号至待拍摄样本和/或聚焦所述荧光信号至所述光信号传输组件。

2.根据权利要求1所述的内窥镜，其特征在于，所述光信号聚焦组件位于所述光信号传输组件与所述待拍摄样本对应的光路中。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜，其特征在于，所述超透镜包括阵列分布的多个微结构单元，其中，每个所述微结构单元对应的相位调制信息与所述微结构单元对应的相位信息对应相等，并且，所述微结构单元对应的高度基于所述微结构单元对应的相位调制信息确定。

4.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于，所述微结构单元对应的相位调制信息基于所述微结构单元对应的高度、折射率信息以及光信号波长确定，其中，所述光信号波长包括所述激发光信号波长或所述荧光信号波长。

5.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于，所述微结构单元对应的相位信息基于所述超透镜的半径信息确定，其中，所述半径信息包括所述超透镜的归一化半径，所述相位信息基于所述归一化半径的偶次多项式进行拟合操作确定。

6.根据权利要求5所述的内窥镜，其特征在于，所述超透镜表面包括围绕所述超透镜中心的多个采样点，所述归一化半径基于所述采样点的位置相对于所述超透镜中心的坐标信息与所述超透镜的最大有效半径信息的比值确定。

7.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于，所述微结构单元包括微柱子单元，所述微柱子单元的形状为长方体、椭圆柱体、圆柱体中的至少一种，所述微柱子单元的材料包括硅、二氧化钛、氮化镓中的至少一种。

8.根据权利要求3所述的内窥镜，其特征在于，所述微结构单元包括基底，所述基底的材料包括二氧化硅。

9.根据权利要求1或2所述的内窥镜，其特征在于，还包括：

位于光信号生成及接收组件与所述光信号聚焦组件对应的光路中的扫描及耦合组件，用于对所述光信号进行扫描和耦合操作，其中，所述光信号生成及接收组件用于生成所述激发光信号及接收所述荧光信号。

10.根据权利要求9所述的内窥镜，其特征在于，所述光信号传输组件包括光纤；所述扫描及耦合组件包括压电陶瓷扫描器和耦合透镜，所述压电陶瓷扫描器用于接收信号驱动及图像构建组件施加的预设调制信号，以带动所述光信号传输组件进行扫描操作，所述耦合透镜用于对所述光信号进行耦合操作，将所述光信号束缚在所述光信号传输组件内。

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