工作距離自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)的內(nèi)窺oct探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種工作距離自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)的內(nèi)窺OCT探頭，在內(nèi)窺OCT探頭中增加超聲測(cè)距探頭（3）用于獲得內(nèi)部組織相對(duì)于探頭的位置信息，計(jì)算機(jī)對(duì)所獲得的位置信息做處理，針對(duì)不同的位置信息輸出不同的控制信號(hào)對(duì)微型電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器（6）和梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器（7、8）進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)（5）上帶有不同焦距透鏡的透鏡組（9）位置的二維更改，從而使內(nèi)窺OCT探頭的工作距離自動(dòng)連續(xù)可調(diào)。
【專利說明】工作距離自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)的內(nèi)窺OCT探頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺0CT探頭，特別是工作距離可以自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)的內(nèi)窺0CT探 頭。

【背景技術(shù)】
[0002] 微光機(jī)電系統(tǒng) MOEMS (Micr〇-〇pt〇-electr〇-mechanical Systems)是 MEMS (微機(jī) 電系統(tǒng)）技術(shù)的一個(gè)重要方向，它是由微光學(xué)、微電子和微機(jī)械相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新型的 微光學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。微光機(jī)電系統(tǒng)是一種可控的微光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的微光學(xué)元件在微電子 和微機(jī)械裝置的作用下能夠?qū)馐M(jìn)行匯聚、衍射、反射等控制，從而可最終實(shí)現(xiàn)光開關(guān)、 衰減、掃面、成像等功能。
[0003] 光學(xué)相干層析技術(shù)（Optical coherence tomography, 0CT)是近十年迅速發(fā)展起 來的一種成像技術(shù)，0CT內(nèi)窺鏡是醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡與0CT技術(shù)的結(jié)合，將成像分辨率提高 到微米量級(jí)，使醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡具備真正意義上探測(cè)人體內(nèi)臟表層下微小病變的能力，從 而實(shí)現(xiàn)早期病變?cè)\斷。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中的內(nèi)窺0CT探頭由于工作距離固定不可調(diào)節(jié)，工作時(shí)需要外接氣囊， 使組織按氣囊的形狀產(chǎn)生變形，已達(dá)到測(cè)量準(zhǔn)確的目的。但這種探頭存在需要人為調(diào)節(jié)氣 囊大小和位置等問題，在工作和工作結(jié)束后的處理中給醫(yī)生帶來操作上的不便；另外氣囊 雖然為透明物質(zhì)，但在透射的過程中必然存在著光信息的衰減，信噪比降低，以至于計(jì)算機(jī) 得到的癌變等信息不準(zhǔn)確；氣囊本身材料的選取具有一定的限制，身體組織具有一定的排 異性，所以氣囊材料應(yīng)該具有生物相容性等諸多限制。由此，需要設(shè)計(jì)一種0CT探頭來避免 氣囊?guī)淼牟槐?，在不存在氣囊的情況下用自動(dòng)連續(xù)改變探頭的工作距離代替用氣囊將組 織變形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種工作距離自動(dòng)連續(xù) 調(diào)節(jié)的內(nèi)窺0CT探頭 本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0006] 一種0CT探頭，包括： 光源，用于產(chǎn)生0CT測(cè)量用的匯聚的光； 第一光學(xué)器件，用于將所述匯聚的光轉(zhuǎn)換成平行光；以及 自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，用于使所述平行光在指定的距離處匯聚成光斑； 其中，所述自動(dòng)聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步包括： 第二光學(xué)器件，其包括多個(gè)具有不同焦距的凸透鏡； 測(cè)距裝置，用于測(cè)量所述0CT探頭當(dāng)前的位置； 驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述第二光學(xué)器件相對(duì)于所述第一光學(xué)器件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使得所述 平行光通過具有特定焦距的凸透鏡，從而在指定的距離處匯聚成所述光斑，并且所述光斑 在光軸方向上位置能夠連續(xù)變化。
[0007] 優(yōu)選地，所述第一光學(xué)器件是凹透鏡。
[0008] 優(yōu)選地，所述第一光學(xué)器件是既有凸透鏡又有凹透鏡的透鏡組。
[0009] 優(yōu)選地，所述測(cè)距裝置是超聲測(cè)距探頭。
[0010] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括： 工作臺(tái)，其具有設(shè)定了相互垂直的X軸和Y軸的上表面；所述平行光與所述X軸平行， 所述第二光學(xué)器件的多個(gè)不同具有不同焦距的凸透鏡沿Y軸方向排列，并且光軸都與X軸 平行； 基座，其設(shè)置于所述工作臺(tái)的下面，并通過滑軌與所述工作臺(tái)連接； 驅(qū)動(dòng)器，其能夠?qū)λ龌M(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使得所述工作臺(tái)相對(duì)于所述第一光學(xué)器件 產(chǎn)生X軸和/或Y軸方向的位移。
[0011] 優(yōu)選地，對(duì)于連續(xù)的兩個(gè)凸透鏡，焦距為π凸透鏡移動(dòng)最近的距離與焦距為f2凸 透鏡移動(dòng)最遠(yuǎn)的距離時(shí)產(chǎn)生的光斑重合。
[0012] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)器是由固定梳齒和基座組成的梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器。
[0013] 優(yōu)選地，所述光源包括光纖、光纖套管和三角棱鏡。
[0014] 通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明可以在不存在氣囊的情況下用自動(dòng)連續(xù)改變探頭的工 作距離代替用氣囊將組織變形。
[0015]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為內(nèi)窺0CT探頭裝置結(jié)構(gòu)圖 圖2為系統(tǒng)原理圖 圖3為超聲裝置工作原理圖 圖4為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)性原理圖 圖5為帶有不同焦距透鏡的微透鏡組示意圖 圖6為方案2的系統(tǒng)光路圖 圖7為工作距離d同時(shí)隨Λχ和f'變化的三維圖像 圖8為在f'取等間隔離散值時(shí)d隨Λ X變化的二維圖像 其中各附圖標(biāo)記含義如下： 1為單模光纖 2為光纖套管 3為固定在膠套上的微型超聲測(cè)距探頭 4為三角棱鏡 5為側(cè)面帶齒條底面帶滑軌的位移工作臺(tái) 6為固定在基座上的帶齒輪的微型電磁馬達(dá) 7為側(cè)面帶梳齒上面帶滑道的可移動(dòng)基座 8為固定梳齒 7、8共同構(gòu)成梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器 9為粘在工作臺(tái)上的微透鏡組、自動(dòng)聚焦系統(tǒng) 10為格林透鏡 11為方案1中所需的在三角棱鏡4前放置的具有一定焦距使光平行輸出的凹透鏡

【具體實(shí)施方式】
[0017] 【實(shí)施方案1】： 在內(nèi)窺0CT探頭的三角棱鏡4后添加一個(gè)固定焦距的凹透鏡11，使原本匯聚的光斑成 平行光出射。平行光進(jìn)入位移工作臺(tái)5上的由不同焦距凸透鏡組成的自動(dòng)聚焦系統(tǒng)9。首 先通過超聲測(cè)距探頭3獲得當(dāng)前的位置信息，獲得的位置信息即為需要調(diào)整的光斑位置， 然后計(jì)算機(jī)根據(jù)不同的位置信息輸出控制信號(hào)，分別控制X、Y兩個(gè)方向的梳狀靜電驅(qū)動(dòng) 器7、8和電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器6工作。
[0018] 在Y方向上有可移動(dòng)的工作臺(tái)5,與下面的基座7通過滑軌連接，放在基座7上的 微型電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器6接收到控制信號(hào)產(chǎn)生精確地轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，通過其上的齒輪和工作臺(tái)5 上的齒條將電磁馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器6的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線方向上的工作臺(tái)5位移，工作臺(tái)5上粘著 帶有不同焦距透鏡的透鏡組9,通過調(diào)整工作臺(tái)5的移動(dòng)，選擇三角棱鏡4所正對(duì)的透鏡。由 于入射光是平行光，光斑的匯聚點(diǎn)將是在透鏡的焦距處，但是僅僅調(diào)動(dòng)Y軸時(shí)由于透鏡組9 的焦距不能做到連續(xù)導(dǎo)致光斑在光軸方向是離散的，所以此時(shí)需要調(diào)節(jié)X軸方向。
[0019] 對(duì)于X軸方向，基座7可移動(dòng)并帶有梳齒，通過基座下方的導(dǎo)軌進(jìn)行傳動(dòng)，基座7 在Y方向上固定，只能在X方向產(chǎn)生位移。計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)加載在固定梳齒8和基 座7組成的梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器上，由于電壓信號(hào)的不同導(dǎo)致梳齒間電容的變化使基座上的梳 齒產(chǎn)生X方向運(yùn)動(dòng)的力去改變梳齒間正對(duì)的面積，從而使基座7精確地產(chǎn)生位移?；? 的運(yùn)動(dòng)使其上面的工作臺(tái)5產(chǎn)生同樣的運(yùn)動(dòng)，由于入射光是平行光，光斑的位置始終在正 對(duì)三角棱鏡4的透鏡的焦距處，所以光斑的位置同基座7產(chǎn)生相同的位移± △ X。此時(shí)當(dāng)焦 距為Π透鏡移動(dòng)最近的距離與焦距為f2透鏡移動(dòng)最遠(yuǎn)的距離時(shí)產(chǎn)生的光斑重合即02"與 〇/重合，就能使光斑在光軸方向上位置能夠連續(xù)變化?？筛鶕?jù)ΛΧ的限制選取對(duì)應(yīng)的微透 鏡組9,使工作距離滿足連續(xù)變化。
[0020] 選好透鏡組后根據(jù)d=f 土 ΛΧ來調(diào)節(jié)通過計(jì)算機(jī)控制X、Y兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)器選取 所需f和ΛΧ。
[0021] 【實(shí)施方案2】： 根據(jù)方案1的原理，只需要制作全凸透鏡即可滿足光斑在光軸方向上連續(xù)運(yùn)動(dòng)。方案 2不采用凹透鏡產(chǎn)生平行光，而是制作一個(gè)既有凸透鏡又有凹透鏡的透鏡組，三角棱鏡4發(fā) 出的光不加凹透鏡11直接進(jìn)入工作臺(tái)5上的自動(dòng)聚焦光學(xué)系統(tǒng)4。首先根據(jù)薄透鏡成像公

【權(quán)利要求】
1. 一種OCT探頭，包括： 光源，用于產(chǎn)生0CT測(cè)量用的匯聚的光； 第一光學(xué)器件，用于將所述匯聚的光轉(zhuǎn)換成平行光；以及 自動(dòng)聚焦系統(tǒng)，用于使所述平行光在指定的距離處匯聚成光斑； 其中，所述自動(dòng)聚焦系統(tǒng)進(jìn)一步包括： 第二光學(xué)器件，其包括多個(gè)具有不同焦距的凸透鏡； 測(cè)距裝置，用于測(cè)量所述0CT探頭當(dāng)前的位置； 驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述第二光學(xué)器件相對(duì)于所述第一光學(xué)器件產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使得所述 平行光通過具有特定焦距的凸透鏡，從而在指定的距離處匯聚成所述光斑，并且所述光斑 在光軸方向上位置能夠連續(xù)變化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的0CT探頭，其特征在于，所述第一光學(xué)器件是凹透鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的0CT探頭，其特征在于，所述第一光學(xué)器件是既有凸透鏡又有 凹透鏡的透鏡組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的0CT探頭，其特征在于，所述測(cè)距裝置是超聲測(cè)距探頭。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的0CT探頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括： 工作臺(tái)，其具有設(shè)定了相互垂直的X軸和Y軸的上表面；所述平行光與所述X軸平行， 所述第二光學(xué)器件的多個(gè)不同具有不同焦距的凸透鏡沿Y軸方向排列，并且光軸都與X軸 平行； 基座，其設(shè)置于所述工作臺(tái)的下面，并通過滑軌與所述工作臺(tái)連接； 驅(qū)動(dòng)器，其能夠?qū)λ龌M(jìn)行驅(qū)動(dòng)，從而使得所述工作臺(tái)相對(duì)于所述第一光學(xué)器件 產(chǎn)生X軸和/或Y軸方向的位移。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的0CT探頭，其特征在于，對(duì)于連續(xù)的兩個(gè)凸透鏡，焦距為Π凸 透鏡移動(dòng)最近的距離與焦距為f2凸透鏡移動(dòng)最遠(yuǎn)的距離時(shí)產(chǎn)生的光斑重合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的0CT探頭，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器是由固定梳齒和基座組成 的梳狀靜電驅(qū)動(dòng)器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的0CT探頭，其特征在于，所述光源包括光纖、光纖套管和三角 棱鏡。
【文檔編號(hào)】A61B1/05GK104095604SQ201310721886
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】周智峰, 白寶平, 鄒慧玲, 張澍田 申請(qǐng)人:北京華科創(chuàng)智健康科技股份有限公司