用于相關(guān)聯(lián)的對象的掃描顯微鏡檢查的光學(xué)顯微鏡檢查探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭(10)。所述探頭具有光學(xué)窗口(22)和光波導(dǎo)(2)，所述光波導(dǎo)具有剛性地耦合至該光波導(dǎo)的末端部分的物鏡(6)。所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于外殼21的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)感興趣區(qū)域(ROI)中的光學(xué)掃描。中繼透鏡單元(25)被剛性地安裝到所述探頭的遠(yuǎn)端(23)，并且所述中繼透鏡單元具有第一透鏡(25a)、第二透鏡(25b)和反射鏡(25c)，所述中繼透鏡單元相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。本發(fā)明有利于獲得探頭可用視場的改進(jìn)，因為能夠移位的物鏡與中繼透鏡單元之間的協(xié)作可以至少部分地補償物鏡的相對有限的自由工作距離。
【專利說明】用于相關(guān)聯(lián)的對象的掃描顯微鏡檢查的光學(xué)顯微鏡檢查探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于相關(guān)聯(lián)的對象的掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭，所述探頭尤其適于患者的醫(yī)學(xué)檢查。本發(fā)明還涉及一種包括光學(xué)顯微鏡檢查探頭的對應(yīng)光學(xué)顯微鏡檢查系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行掃描顯微鏡檢查成像的對應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對體內(nèi)活組織的顯微鏡成像可以實現(xiàn)實時的疾病診斷，其對于很多醫(yī)學(xué)應(yīng)用可能是有重要意義的。人們已經(jīng)研究出了各種方案來開發(fā)與最低侵入性過程兼容的微型顯微鏡。這些方案當(dāng)中的大部分都涉及發(fā)射和接收光的單光纖或光纖束。重要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是空間分辨率、視場(FOV)以及能夠?qū)崿F(xiàn)的對比度。
[0003]基于相干光纖束的設(shè)計具有很多優(yōu)點，包括高度微型化的潛力和機械靈活性，但是其在分辨率方面受到光纖直徑和間隔的限制。對于一些設(shè)計而言，來自光纖遠(yuǎn)端的照明光的菲涅耳反射可能對動態(tài)范圍施加限制；光纖自發(fā)熒光也可能帶來混雜效應(yīng)。
[0004]單光纖解決方案需要使處于探頭遠(yuǎn)端的光纖頂端移動的致動方法。已經(jīng)研究了采用壓電馬達(dá)、微機電系統(tǒng)(MEMS)和音叉的方法。在這些方案的大部分當(dāng)中，不對處于光纖遠(yuǎn)端前面的物鏡系統(tǒng)致動，其導(dǎo)致了可獲得的數(shù)值孔徑(NA)和掃描機的FOV的局限。
[0005]最 ?τ B.H.ff.Hendriks 等在“High-resolution resonant and nonresonantfiber-scanning confocal microscope，，，J.Biomed.0pticsl6 (2011 年)，026007 中提出了一種新穎的用于采集生物組織的共焦圖像的手持式顯微鏡檢查探頭。
[0006]這一顯微鏡檢查探頭通過借助微型電磁致動器掃描光纖一透鏡組合而生成圖像，所述微型電磁致動器允許其在共振和非共振掃描模式下工作。在共振掃描模式下，能夠獲得具有190 μ m的直徑和127Hz的角頻率的圓形視場。在非共振掃描模式下，能夠獲得具有69 μ m的寬度的最大視場。測得的橫向和軸向分辨率分別為0.60和7.4 μ m。在共振模式下采集的生物學(xué)組織的圖像表現(xiàn)出了其在實時組織區(qū)分方面的潛力。只有3_的外徑的顯微鏡檢查探頭可以跨越很寬范圍的最低侵入性程序中被采用來察看活體內(nèi)的細(xì)胞微觀結(jié)構(gòu)。
[0007]但是，物鏡必須具有小尺寸的事實與高NA相結(jié)合導(dǎo)致了小的自由工作距離(FffD)，即，面向?qū)ο蟮淖詈笸哥R表面到對象處的焦點的距離。這一工作距離一般顯著小于針的直徑。所導(dǎo)致的該顯微鏡檢查探頭掃描光纖系統(tǒng)的缺陷在于，由于小的自由工作距離的原因，其只能檢查處于前方的組織，而不能有效地檢查其他方向內(nèi)的組織；因而視場固有地受到限制。
[0008]本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識到用于對相關(guān)聯(lián)的對象進(jìn)行掃描顯微鏡檢查成像的改進(jìn)光學(xué)顯微鏡檢查探頭將是有益的，并因此構(gòu)思出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 在用于掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭的可獲得的視場(FOV)方面取得改進(jìn)將是有利的。一般而言，本發(fā)明優(yōu)選以單獨的方式或者任意組合的方式來緩解、減輕或者消除上文提及的缺陷中的一個或多個。具體而言，可以將本發(fā)明的目的視為提供解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題或者其他問題的方法。
[0010]為了解決這些問題當(dāng)中的一個或多個，本發(fā)明的第一方面提出了一種用于相關(guān)聯(lián)的對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭，所述探頭包括:
[0011 ]-具有光學(xué)窗口的外殼,所述光學(xué)窗口被定位于所述外殼的遠(yuǎn)端的側(cè)面位置，
[0012]-具有物鏡的光波導(dǎo)，所述物鏡剛性地耦合至該光波導(dǎo)的末端部分，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域(ROI)中的光學(xué)掃描，以及
[0013]-在所述探頭的遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡、第二透鏡和反射鏡，其中，所述中繼透鏡單元相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。
[0014]本發(fā)明尤其但不是單獨地有利于獲得探頭的可用視場方面的改進(jìn)，因為能夠移位的物鏡與中繼透鏡單元之間的協(xié)作可以至少部分地補償物鏡的相對有限的自由工作距離。本發(fā)明緩和了這一缺陷，并且能夠?qū)崿F(xiàn)到目前為止不能通過采用光學(xué)顯微鏡檢查探頭的掃描顯微鏡檢查成像來訪問的位置和/或方向內(nèi)的成像。例如，為了確定血管中的易損斑塊，應(yīng)當(dāng)對血管壁成像，其需要(例如)如由本發(fā)明的教導(dǎo)所能夠?qū)崿F(xiàn)地側(cè)向察看顯微鏡光纖掃描成像。因而，相對于可供用于顯微鏡檢查探頭周圍的掃描顯微鏡檢查成像的感興趣區(qū)域(ROI)而言,本發(fā)明可以實現(xiàn)更大的靈活性。
[0015]因此，相信本發(fā)明可以促成先前不可能的尤為有利的顯微鏡成像可能性，繼而可以向醫(yī)學(xué)從業(yè)者提供能夠?qū)崿F(xiàn)診斷和治療改進(jìn)的信息。
[0016]還應(yīng)當(dāng)指出，考慮到為了獲得最佳性能中繼透鏡單元應(yīng)當(dāng)具有與物鏡的數(shù)值孔徑相當(dāng)?shù)臄?shù)值孔徑(NA)，因而確實有可能使中繼透鏡單元置于探頭遠(yuǎn)端位置實際上是相當(dāng)使人意外的。因而，處于探頭遠(yuǎn)端的中繼透鏡單元需要一種相當(dāng)緊湊的設(shè)計。在光學(xué)設(shè)備中，一般可以將中繼透鏡定義為使圖像倒置并擴展光路的透鏡或透鏡組。
[0017]在本發(fā)明的背景下，應(yīng)當(dāng)從廣義上考慮和理解“探頭”的概念，其包括但不限于用于探查具有有限的可觸及性的物質(zhì)或環(huán)境的儀器或設(shè)備，或者用于患者的醫(yī)學(xué)檢查的細(xì)長儀器或設(shè)備。因而，所述探頭可以具有最大1、2、3、4或5毫米的橫向尺寸，例如，直徑，具體要取決于應(yīng)用。
[0018]在本發(fā)明的背景下，還應(yīng)當(dāng)理解，“光波導(dǎo)”一詞可以包括但不限于光纖(多模和單模)、薄膜光路、光子晶體纖維、光子帶隙纖維(PBG)、偏振保持纖維等。探頭還可以包括不只一個光波導(dǎo)，例如，多條光纖或者光纖束。
[0019]在本發(fā)明的背景下，還應(yīng)當(dāng)理解，顯微鏡成像的概念涉及應(yīng)用透鏡放大所觀察的相關(guān)聯(lián)的對象的部分。在一些實施例中，光學(xué)顯微鏡檢查探頭適于共焦顯微鏡檢查，但是也預(yù)期其他光學(xué)顯微鏡檢查模式。具體而言，本發(fā)明可用提供至少40倍的放大率，優(yōu)選為至少60倍，更優(yōu)選為至少80倍。
[0020]有利地，光學(xué)顯微鏡檢查探頭的外殼可以具有細(xì)長形狀，并且所述光學(xué)窗口沿基本垂直于探頭的縱向的方向被布置，用于光學(xué)顯微鏡檢查，即，將沿相對于探頭縱向的側(cè)面方向執(zhí)行光學(xué)顯微鏡成像，至少從探頭的遠(yuǎn)端部分或末端來看是這樣。應(yīng)當(dāng)理解，這一側(cè)向查看的實施例的中心光路也可以與所述垂直方向偏離大約5、10、20、30度(沿兩方向)，具體取決于預(yù)期的成像方向。
[0021]在另一有利的實施例中，光學(xué)顯微鏡檢查探頭的外殼可以具有有著漸縮遠(yuǎn)端的細(xì)長形狀，所述光學(xué)窗口位于所述探頭的所述漸縮遠(yuǎn)端處。因而，所述探頭可以具有針狀形狀，而所述光學(xué)窗口則處于所述探頭的漸縮部分或尖頂部分上。在這種構(gòu)造中，光學(xué)窗口通常將適于沿相對于探頭的細(xì)長方向而言的正前方和垂直方向之間的方向進(jìn)行查看，該方向通常取決于探頭尖頂部分的角度。
[0022]優(yōu)選地，所述光波導(dǎo)能夠被一個或多個定位于探頭內(nèi)的致動器橫向移位，從而實現(xiàn)掃描顯微鏡檢查成像。
[0023]光學(xué)透鏡通?？梢跃哂酗@著小于探頭的橫向尺寸的自由工作距離，其使得本發(fā)明的使用更合乎需要。所述自由工作距離可以低于探頭的橫向尺寸的0.1%、1%或10%，例如，所示橫向尺寸是探頭的最大直徑或平均直徑。
[0024]有利地，為了獲得充分的光學(xué)分辨率和成像，物鏡的數(shù)值孔徑(NA)可以至少約為
0.4，優(yōu)選至少約為0.6，更優(yōu)選至少約為0.8。
[0025]典型地，中繼透鏡單元的第一透鏡可以被定位為使其光軸基本上與探頭的縱向平行，以促成探頭的緊湊光學(xué)設(shè)計。此外，所述中繼透鏡單元的第一透鏡可以具有至少是探頭的橫向尺寸的50%的光學(xué)入射直徑，例如，所述探頭的橫向尺寸是探頭的最大直徑或平均直徑。通常希望在中繼透鏡單元中具有大的第一透鏡，從而與物鏡進(jìn)行光學(xué)匹配。
[0026]在大部分構(gòu)造當(dāng)中，第二透鏡可以定義處于探頭外的顯微鏡成像的焦點。
[0027]在一些實施例中，可以設(shè)想通過一個單鏡頭，即第一和第二透鏡的組合，來執(zhí)行中繼透鏡單元的功能。
[0028]在中繼透鏡單元的一種設(shè)計當(dāng)中，第二透鏡可以相對于反射鏡光學(xué)被布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先進(jìn)入并離開所述第二透鏡，并且隨后被所述反射鏡反射，即，光首先抵達(dá)第二透鏡，之后抵達(dá)反射鏡。
[0029]在中繼透鏡單元的另一種設(shè)計當(dāng)中，第二透鏡可以相對于反射鏡被光學(xué)布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先被反射鏡反射，并且隨后進(jìn)入并離開第二透鏡，即，光首先抵達(dá)反射鏡，之后抵達(dá)第二透鏡。
[0030]在中繼透鏡單元的又一種設(shè)計當(dāng)中，對第二透鏡可以相對于反射鏡被光學(xué)布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先進(jìn)入第二透鏡，并且隨后被集成到第二透鏡內(nèi)的反射鏡反射，并且然后離開第二透鏡，即，光首先抵達(dá)第二透鏡，并且然后在第二透鏡內(nèi)受到集成反射鏡反射，最后離開第二透鏡。第二透鏡可以優(yōu)選具有定位于透鏡內(nèi)的折疊反射鏡(fold mirror)。
[0031]對于一些應(yīng)用而言，光學(xué)探頭可以形成內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管、針、活檢針或其他類似應(yīng)用的部分，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易實現(xiàn)的，例如，其與癌癥診斷、傷口愈合監(jiān)測或者組織內(nèi)的分子過程研究相結(jié)合。
[0032]本發(fā)明的第二方面涉及一種用于執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
[0033]-光學(xué)顯微鏡檢查探頭，其中，所述探頭包括:
[0034]-具有光學(xué)窗口的外殼,所述光學(xué)窗口被定位于所述外殼的遠(yuǎn)端的側(cè)面位置，[0035]-具有物鏡的光波導(dǎo)，所述物鏡剛性地耦合至該光波導(dǎo)的末端部分，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域中的光學(xué)掃描，以及
[0036]-在所述探頭的遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡、第二透鏡和反射鏡，其中，所述中繼透鏡單元相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查，
[0037]-照射源，其被布置為與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭進(jìn)行光通信并且被布置用于掃描顯微鏡檢查成像，以及
[0038]-圖像探測器，其被布置為與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭光通信并且被布置為進(jìn)行掃描顯微鏡檢查成像探測。
[0039]在第三方面中，本發(fā)明涉及一種用于借助光學(xué)顯微鏡檢查探頭對相關(guān)聯(lián)的對象
(O)執(zhí)行掃描顯微鏡檢查成像的方法，所述方法包括:
[0040]-在外殼內(nèi)提供具有光學(xué)窗口的光學(xué)顯微鏡檢查探頭，所述光學(xué)窗口定位于所述外殼遠(yuǎn)端的側(cè)面位置，
[0041]-提供光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)具有剛性地耦合至該光波導(dǎo)的末端部分的物鏡，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域(ROI)內(nèi)的光學(xué)掃描,并且
[0042]-提供在所述探頭的遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡、第二透鏡和反射鏡，其中，所述中繼透鏡單元相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。
[0043]還預(yù)期，應(yīng)用領(lǐng)域可以包括但不限于，使用微型成像設(shè)備的應(yīng)用，例如，與小型設(shè)備的檢查等相結(jié)合。
[0044]總之，在本發(fā)明范圍之內(nèi)，可以通過任何可能方式組合和耦合本發(fā)明的各方面。參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面、特征和/或優(yōu)點將變得顯而易見，并參考下文描述的實施例來闡述本發(fā)明的這些和其他方面、特征和/或優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]將參考附圖，僅通過舉例的方式描述本發(fā)明的實施例，在附圖中:
[0046]圖1是本領(lǐng)域已知的掃描顯微鏡檢查探頭，
[0047]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的實施例的示意性截面圖，
[0048]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的實施例的更為詳細(xì)的截面示意圖，
[0049]圖4示出了對根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭執(zhí)行的光學(xué)建模的四個圖示，
[0050]圖5、6、7是根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的其他實施例的示意性截面圖，
[0051]圖8是根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的兩種不同的遠(yuǎn)端幾何結(jié)構(gòu)的示意性截面圖，
[0052]圖9示出了用于采用根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭來執(zhí)行光學(xué)顯微鏡檢查的系統(tǒng)的實施例的示意圖，
[0053]圖10是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖?！揪唧w實施方式】
[0054]圖1是如在B.H.W.Hendriks (也是本發(fā)明的發(fā)明人之一)等人的^High-resolution resonant and nonresonant fiber-scanning confocalmicroscope”, J.Biomed.0pticsl6 (2011年),026007中說明的本領(lǐng)域已知的掃描顯微鏡檢查探頭，在此通過引用將其全文并入本文。作為技術(shù)人員的讀者可以參考這一文獻(xiàn)來實現(xiàn)掃描顯微鏡檢查探頭，其中，諸如光纖的光波導(dǎo)2具有剛性地安裝于其遠(yuǎn)端的物鏡6。通過諸如電磁線圈的致動器8使透鏡6發(fā)生位移，所述致動器與安裝在光波導(dǎo)2的一側(cè)的磁體協(xié)同操作。探頭5能夠?qū)崿F(xiàn)針的頂端處的微觀組織檢查，并且可以用到各種醫(yī)學(xué)應(yīng)用當(dāng)中。為了實現(xiàn)這一顯微鏡檢查，在掃描機探頭5中采用的物鏡6必須具有高數(shù)值孔徑(NA)。物鏡必須具有小尺寸的這一事實與高NA相結(jié)合導(dǎo)致了小自由工作距離。
[0055]當(dāng)前掃描光纖探頭5的缺陷在于，由于小的自由工作距離的原因，其只能檢查前方的組織，而不能有效地檢查旁邊方向的組織。這一工作距離一般小于針或探頭5的直徑D。當(dāng)(例如)在血管中采用設(shè)備5時，監(jiān)測其他方向的能力很重要。例如，為了確定血管中的易損斑塊，應(yīng)當(dāng)對血管壁成像，其需要側(cè)向查看顯微鏡成像。
[0056]為了解釋本發(fā)明，假定已知并理解上述參考文獻(xiàn)的教導(dǎo)和原理，下文將應(yīng)用類似的參考文獻(xiàn)。
[0057]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭10的實施例的示意性截面圖。用于掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭能夠?qū)咏溥h(yuǎn)端的相關(guān)聯(lián)的對象O成像。為了清晰起見，僅示出了探頭10的端截面，并且僅示出了選定的用于解釋本發(fā)明的教導(dǎo)和原理的元件和特征。 [0058]探頭10包括具有光學(xué)窗口 22的外殼21,所述光學(xué)窗口被定位于外殼遠(yuǎn)端23的側(cè)
面位置。
[0059]光波導(dǎo)2具有剛性地耦合至所述光波導(dǎo)的末端部分的物鏡，所述光波導(dǎo)是以能夠移位的方式沿所述外殼的橫向安裝的，如雙頭箭頭T所示，從而能夠?qū)崿F(xiàn)對所述光學(xué)窗口22之外的感興趣區(qū)域(ROI)的光學(xué)掃描。因而，所述感興趣區(qū)域是由橫向掃描和探頭10的光學(xué)器件界定的。
[0060]中繼透鏡單元25是在探頭10的遠(yuǎn)端23相對于外殼21剛性地安裝的，因而其在借助透鏡6的掃描過程中是固定的。中繼透鏡單元25包括第一透鏡25a、第二透鏡25b和反射鏡25c，其中，所述中繼透鏡單元25相對于物鏡6被光學(xué)布置為允許通過外殼21的光學(xué)窗口 22進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。因而，如通過透鏡6以及第一透鏡25a、第二透鏡25b和反射鏡25c的以虛線表示的通往外面的光路所示，可以通過顯微鏡檢查探頭10對對象O成像。
[0061]外殼21和中繼透鏡單元25可以是單獨的實體，或者它們可以是同一實體的部分。如圖2的示意性圖示所示，外殼21的外徑可以比中繼透鏡單元25的外徑大，但是也可以相反，或者所述外徑基本相同。為了實現(xiàn)最低醫(yī)學(xué)侵入性檢查，重要的當(dāng)然是兩直徑都小。
[0062]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的實施例的更為詳細(xì)的截面示意圖。所述中繼透鏡單元包含兩個透鏡25a和25b。第一透鏡25a具有幾乎為光纖掃描機10的外徑的直徑。其將光纖原始掃描機的焦平面轉(zhuǎn)化為基本平行的射束。之后，通過第二透鏡25b將這一平行射束聚焦到側(cè)面方向。為了這樣做，將彎折反射鏡25c集成到第二透鏡當(dāng)中，以處理小自由工作距離的問題。從圖3中可以觀察到，現(xiàn)在確實有可能將原始光纖掃描機的焦點中繼到超出光纖掃描機10的側(cè)壁的側(cè)向位置。
[0063]在中繼透鏡系統(tǒng)25中使用具有與光纖掃描機的外側(cè)尺寸類似的尺寸的透鏡是有利的，其原因有二:(1)較大的尺寸允許具有覆蓋成像域光學(xué)掃描機的中繼所需的充分大的視場(FOV)，(2)其允許將圖像中繼到側(cè)面方向，即，有足夠的空間聚焦側(cè)面方向的掃描機外的圖像。中繼透鏡元件25a、25b和25c被固定到具有光纖掃描機探頭10的外側(cè)尺寸的底座內(nèi)。為了獲得最佳性能，中繼透鏡單元25的NA被調(diào)整至物鏡6的NA，即中繼單元25的NA在尺寸上與物鏡6的NA類似。在含有折疊反射鏡的第二元件的前面具有薄玻璃窗口31，因而所述中繼元件被完全封閉到所述底座內(nèi)。其避免了對所述元件造成損壞，并且允許對所述系統(tǒng)進(jìn)行容易地清潔。
[0064]圖4示出了對根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭10執(zhí)行的光學(xué)建模的四個圖示。所述建模對應(yīng)于圖3所示的實施例，其由光線透鏡單元10的光學(xué)設(shè)計的所謂的光線跡線圖構(gòu)成，所述光線透鏡單元具有集成到第二透鏡25b內(nèi)的折疊反射鏡25c，如圖3所示。
[0065]在圖4A中示出了離開光纖(未示出)的射束被物鏡6聚焦到正處于掃描機的前面的焦點的平面概要圖。之后，中繼透鏡單元25利用透鏡25a和具有集成折疊反射鏡25c的透鏡25b將這一圖像重新聚焦到側(cè)面。
[0066]在圖4B和圖4C中，提供了物鏡6和中繼透鏡單元25的更近的視圖以及對它們的相應(yīng)光線跡線圖執(zhí)行的光學(xué)建模。
[0067]圖4D是透鏡6和中繼透鏡單元25的光學(xué)模型的透視圖。在該圖中，還示出了集成的折疊反射鏡25c，其構(gòu)成第二透鏡25b的部分。
[0068]圖5、6、7是根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭10的其他實施例的示意性截面圖。
[0069]在圖5中不出了這樣的實施例,其中，光學(xué)顯微鏡檢查探頭10的外殼21具有細(xì)長的形狀，并且光學(xué)窗口 22沿基本垂直于探頭縱向的方向被布置，用于光學(xué)顯微鏡檢查，即，其能夠?qū)崿F(xiàn)側(cè)面顯微鏡成像。在窗口 22的相對側(cè)上，所述探頭具有向內(nèi)漸縮的終止于點狀末端51的輪廓，就像適于醫(yī)學(xué)檢查的針那樣。
[0070]在圖6中示出了另一實施例，其中，窗口 22定位于向內(nèi)漸縮的輪廓上。所述輪廓能夠?qū)崿F(xiàn)使?jié)u縮輪廓終止于51處的針狀設(shè)計。這一實施例能夠?qū)崿F(xiàn)嚴(yán)格的側(cè)面方向(正如圖5的實施例的情況一樣)和前方之間的方向的顯微鏡成像。
[0071]圖7與圖6的實施例類似，但是在這一實施例中，中繼透鏡單元25設(shè)被計為方便第二透鏡25b相對于顯微鏡25c被光學(xué)布置為使得通過中繼透鏡單元25并通往外面的用于顯微鏡成像的光路71首先受到反射鏡的反射，接下來進(jìn)入并離開第二透鏡。
[0072]圖8是根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭的兩種不同的遠(yuǎn)端幾何結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。在圖8A中，所述探頭朝向點狀末端51向內(nèi)漸縮。在圖8A中，所述探頭在窗口 22和22’的位置處向外漸縮。其能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的后視，這取決于相對于探頭的縱向的向外漸縮角度。在這些實施例中，示出了兩個窗口 22和22’，但是在本發(fā)明的教導(dǎo)和原理的范圍內(nèi)可以預(yù)期更多的窗口。然而，為了實現(xiàn)最低侵入性檢查，總的限制條件當(dāng)然是探頭10的總的外側(cè)尺寸，這也在某種程度上限制了可能的窗口的數(shù)量。
[0073]圖9示出了用于采用根據(jù)本發(fā)明的顯微鏡檢查探頭10執(zhí)行光學(xué)顯微鏡檢查的系統(tǒng)100的實施例的示意圖。探頭10與成像模塊110進(jìn)行操作和光學(xué)通信，如圖所示，所述通信是通過光學(xué)連接90完成的，例如，其可以是密封光波導(dǎo)，例如導(dǎo)管或類似設(shè)備。光學(xué)顯微鏡檢查探頭10被示為處于所要檢查的對象O的前面。還示出了照射源111IS，其被布置為輸出適當(dāng)電磁類型的輻射，所述輻射用于顯微鏡成像，例如，可見激光，以及用于與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭10進(jìn)行光通信，如雙頭箭頭示意性所示，并且因而所述輻射源被布置為用于掃描顯微鏡檢查成像。此外，圖像探測器112ID被布置為對所產(chǎn)生的來自對象O的反射光進(jìn)行光學(xué)探測，例如，CCD圖像傳感器，并且將其布置為與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭10進(jìn)行光通信，如另一雙頭箭頭示意性所示，因而所述圖像探測器被布置為用于掃描顯微鏡檢查成像探測。要想獲得進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，有技能的讀者可以參考B.H.ff.Hendriks (也是本發(fā)明的發(fā)明人之一)等人的“High-resolution resonant and nonresonant fiber-scanningconfocal microscope” , J.Biomed.0pticsl6 (2011 年)，026007,在此引用將其全文并入本文。
[0074]圖10是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。所述的用于采用光學(xué)顯微鏡檢查探頭10執(zhí)行對相關(guān)聯(lián)的對象O的掃描顯微鏡檢查成像的方法包括以下步驟:
[0075]SI在外殼內(nèi)提供具有光學(xué)窗口的光學(xué)顯微鏡檢查探頭,所述光學(xué)窗口定位于所述外殼遠(yuǎn)端的側(cè)面位置，
[0076]S2提供光波導(dǎo)，所述光波導(dǎo)具有剛性地耦合至該光波導(dǎo)的末端部分的物鏡，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝在所述外殼的橫向內(nèi)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域ROI中的光學(xué)掃描,并且
[0077]S3提供在所述探頭的遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡、第二透鏡和反射鏡，其中，所述中繼透鏡單元被相對于所述物鏡光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。
[0078]簡而言之，本發(fā)明公開了用于對象O的掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭10。所述探頭具有光學(xué)窗口 22以及光波導(dǎo)2，光波導(dǎo)2具有剛性地耦合至所述光波導(dǎo)的末端部分的物鏡6。所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝到外殼21的橫向內(nèi)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)感興趣區(qū)域(ROI)內(nèi)的光學(xué)掃描。中繼透鏡單元25被剛性地安裝到所述探頭的遠(yuǎn)端23，所述中繼透鏡單元具有第一透鏡25a、第二透鏡25b和反射鏡25c，所述中繼透鏡單元被相對于所述物鏡光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。本發(fā)明有利于獲得探頭可用視場的改進(jìn)，因為能夠移位的物鏡與中繼透鏡單元之間的協(xié)作可以至少部分地補償物鏡的相對有限的自由工作距離。
[0079]盡管已經(jīng)在附圖和前面的描述中詳細(xì)例示和描述了本發(fā)明，但這樣的例示和描述被認(rèn)為是例示性或示范性的而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過研究附圖、公開和所附權(quán)利要求，在實踐請求保護(hù)的本發(fā)明時能夠理解和實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變化。在權(quán)利要求中，“包括” 一詞不排除其他元件或步驟，定語“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求中列舉的幾個項目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定措施，但這并不表示不能有利地使用這些措施的組合。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于相關(guān)聯(lián)的對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的光學(xué)顯微鏡檢查探頭(10)，所述探頭包括: -具有光學(xué)窗口(22)的外殼(21),所述光學(xué)窗口被定位于所述外殼的遠(yuǎn)端的側(cè)面位置， -具有物鏡(6)的光波導(dǎo)(2)，所述物鏡剛性地耦合至所述光波導(dǎo)的末端部分，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域(ROI)中的光學(xué)掃描，以及 -在所述探頭的所述遠(yuǎn)端(23)相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元(25)，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡(25a)、第二透鏡(25b)和反射鏡(25c)，其中，所述中繼透鏡單兀相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的所述光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭的所述外殼具有細(xì)長形狀，所述光學(xué)窗口沿基本上垂直于所述探頭的縱向的方向被布置，用于光學(xué)顯微鏡檢查。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭的所述外殼具有有著漸縮遠(yuǎn)端的細(xì)長形狀，所述光學(xué)窗口被定位于所述探頭的所述漸縮遠(yuǎn)端處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述光波導(dǎo)能夠被定位于所述探頭內(nèi)的一個或多個致動器(8)橫向移位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述光學(xué)透鏡具有顯著小于所述探頭的橫向尺寸(D)的自由工作距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述物鏡(6)的數(shù)值孔徑(NA)至少大約為0.4，優(yōu)選至少大約為0.6，更優(yōu)選至少大約為0.8。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述中繼透鏡單元的所述第一透鏡(25a)被定位為使其光軸與所述探頭的縱向基本平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述中繼透鏡單元的所述第一透鏡(25a)具有至少為所述探頭的橫向尺寸(D)的50%的光學(xué)入口直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述第二透鏡(25b)具有處于所述探頭之外的顯微鏡成像焦點。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的探頭，其中，所述第二透鏡(25b)相對于所述反射鏡被光學(xué)布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先進(jìn)入并離開所述第二透鏡，并且隨后被所述反射鏡反射。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述第二透鏡(25b)相對于所述反射鏡被光學(xué)布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先被所述反射鏡反射，并且隨后進(jìn)入并離開所述第二透鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述第二透鏡(25b)相對于所述反射鏡被光學(xué)布置為使得通過所述中繼透鏡單元并出去的用于顯微鏡成像的光路首先進(jìn)入所述第二透鏡，并且再隨后被所述反射鏡反射，并且然后離開所述第二透鏡，所述反射鏡是光學(xué)集成到所述第二透鏡內(nèi)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探頭，其中，所述探頭(10)構(gòu)成內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管、針或活檢針的部分。
14.一種用于執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包括: -光學(xué)顯微鏡檢查探頭(10)，其中，所述探頭包括: -具有光學(xué)窗口(22)的外殼(21),所述光學(xué)窗口被定位于所述外殼的遠(yuǎn)端的側(cè)面位置， -具有物鏡(6)的光波導(dǎo)(2)，所述物鏡剛性地耦合至所述光波導(dǎo)的末端部分，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域(ROI)中的光學(xué)掃描， 以及 -在所述探頭的所述遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元(25)，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡(25a)、第二透鏡(25b)和反射鏡(25c)，其中，所述中繼透鏡單元相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的所述光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查， -照射源(111，IS)，其被布置為與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭進(jìn)行光通信并且被布置用于掃描顯微鏡檢查成像，以及 -圖像探測器(112，ID)，其被布置為與所述光學(xué)顯微鏡檢查探頭光通信并且被布置為進(jìn)行掃描顯微鏡檢查成像探測。
15.—種借助光學(xué)顯微鏡檢查探頭(10)執(zhí)行相關(guān)聯(lián)的對象(O)的掃描顯微鏡檢查成像的方法，所述方法包括: -在外殼(21)內(nèi)提供具有光學(xué)窗口(22)的光學(xué)顯微鏡檢查探頭,所述光學(xué)窗口被定位于所述外殼遠(yuǎn)端的側(cè)面位置， -提供具有物鏡(6)的光波導(dǎo)(2)，所述物鏡剛性地耦合至所述光波導(dǎo)的末端部分，所述光波導(dǎo)以能夠移位的方式安裝于所述外殼的橫向，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所述光學(xué)窗口外的感興趣區(qū)域(ROI)中的光學(xué)掃描,并且 -提供在所述探頭的所述遠(yuǎn)端相對于所述外殼剛性地安裝的中繼透鏡單元(25)，所述中繼透鏡單元包括第一透鏡(25a)、第二透鏡(25b)和反射鏡(25c)，其中，所述中繼透鏡單兀相對于所述物鏡被光學(xué)布置為允許通過所述外殼的光學(xué)窗口進(jìn)行掃描顯微鏡檢查。
【文檔編號】G02B21/00GK103930816SQ201280055845
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】B·H·W·亨德里克斯, W·C·J·比爾霍夫, N·米哈伊洛維奇 申請人:皇家飛利浦有限公司