CN102183461A

CN102183461A - 内窥成像探头

Info

Publication number: CN102183461A
Application number: CN2011100711137A
Authority: CN
Inventors: 王东琳; 谢会开
Original assignee: WUXI WIO TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUXI WIO TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明为内窥成像探头，涉及工业，医疗检测器械领域，现有的技术尺寸较大，结构复杂，不轻便，随着待测目标的缩小和测量环境尺寸的限制，现有技术已不能满足实际的需要，本发明的目的是提供一种能在多种场合应用的探头，技术方案要点为：在探头中开有一个同轴槽，槽中装有自聚焦透镜，在其一侧装有毛细管和光纤的组件，在另一侧装有MEMS微镜，在光纤与自聚焦透镜连接处的探头上开有小孔，在孔内注有UV胶，本发明具有结构简单，公量大便于调试，能满足在不同工作距离和光斑大小要求等有益结果。

Description

内窥成像探头

技术领域

本发明涉及工业、医疗、检测、机械领域，尤其是内窥成像用器件。

背景技术

在工业，医疗等领域经常需要对目标进行检测以得到表面形状，内部分布等参数。通常做法是通过对目标进行成像从而来便于人工观察及做出判定。而随着待测目标的缩小以及检测环境尺寸的限制，对成像器件外形及能力提出苛刻要求，满足这类需求的成像***称为内窥镜。以往传统内窥镜头多尺寸较大，结构复杂，不轻便。虽然专利CN1593351A和CN98232672等内窥镜中有提及采用自聚焦透镜，但不涉及自聚焦透镜，但都是用于光通讯，不具备高分辨成像用途，且封装办法不适用成像器件。

发明内容

本发明的目的为提供一种能满足多种场合应用的，高效的内窥成像探头。

实现上述发明目的的技术方案如下：内窥成像探头为在探头中开有一个同轴槽，槽中装有长度为L的自聚焦透镜。在自聚焦透镜一侧槽中装有毛细管，毛细管的外径与自聚焦透镜的外径匹配，在毛细管中装有光纤形成组件，光纤毛细管组件的端面与相邻的自聚焦透镜端面相互接触，在自聚焦透镜的另一侧槽中装有MEMS微镜，MEMS微镜背面与具有斜坡的载面接触，MEMS透镜的正面与自聚焦透镜的距离为L2，在光纤与自聚焦透镜连接处的探头上开有小孔，在孔内注有UV胶。

另一种结构为在光纤毛细管组件与自聚焦透镜之间装有玻璃柱，长度为L1，在玻璃柱与光纤毛细管组件连接处的探头上开有小孔，在孔内注有uv胶，在玻璃柱与自聚焦透镜连接处的探头上开有小孔，在小孔内注有uv胶。

自聚焦透镜直径＜1.0mm,表面多平面或球面或非球面。

光钎和自聚焦透镜相接面为平面或带侧角平面并非球面。

以上技术方案，通过设计光纤和透镜间的距离来满足不同工作距离及对成像分辨率的要求，同时该间距设计为公差补偿器便于实际装调中误差补偿。

组装方法中，通过直接和应用成品探头封装，固定，减少中间固定同轴套筒等部件，降低装配工序，提高效率。

检测方面，通过测量反射光强及测量光斑大小方式来检验所装配透镜质量，并可在线装调。

技术效果及优点

本发明的内窥成像透镜结构简单，设计参数灵活，可满足不同工作距离，不同光斑大小要求。组装方式简单，易行，公差大便于装调。检测方法实用可靠，方便在线装调光学元件及检测调整。

附图说明

图1 为本发明内窥成像探头的工作原理图

图2 为光学组件连接关系示意图

图3 为L1=0时的内窥成像探头结构示意图

图4 为L1=0时的内窥成像探头外观俯视图

图5 为L1≠0时的内窥成像探头结构示意图

图6 为L1≠0时的内窥成像探头外观俯视图

图7 为光学原理检测***示意图

图8 为具有接受屏的光学原理检测***示意图

图中各标号的名称如下：

1- 光纤；2-自聚焦成像透镜；3-光斑；4-毛细管；5-探头外壳；6-MEMS微镜；7-UV胶；8-探头外壳；9-玻璃柱；10-反射物；11-接受屏。

具体实施方式：

内窥成像用镜头包括光纤1及一个自聚焦成像透镜2。光纤1用于传输光束，自聚焦透镜2（以下简称Glens）将光纤1传输来的光进行汇聚，在距离L2处形成一个直径小于20微米的光斑3，从而具有高分辨率的光学成像。Glens2设计过程为：轴上折射率n0,折射率分布常数A.光纤和Glens间距为L1，工作距离为L2，根据设计需求的工作距离L2，通过设计公式来确定透镜长度L，及光纤和透镜的间距L1。同时间距L1还用来作为公差补偿器来补偿由于Glens制造误差带来的对光学成像质量的影响，使得装配公差限制很小。Glens可为圆柱，也可为其他形状，表面为平面，球面或非球面。Glens直径尺寸小于1.0mm。光纤和Glens相接面可按要求设计任意形状，包括平面、倒角、非球面等以改善透镜成像光学特性。

封装的目的是将光纤1和Glens2保持光轴同心而采用的组装方式及过程，不同设计参数，会导致不同的组装方法。

实施例一：当设计L1为0时，即光纤和Glens接触。

首先将光纤通过毛细血管4扩充直径以和使用的Glens2外径匹配，然后，在一个开有同轴槽的内窥镜探头5在光纤1和Glens2连接处开有小孔，透镜放到位置后向孔内注入UV胶7，最后在紫外灯下固化。

实施例二：当设计L1不等于0时，通过使用L1长度玻璃柱9来控制与保证设计要求。

该探头8在光纤3和玻璃柱9，及玻璃柱9和Glens2连接处都开有小孔，透镜放到位置后向孔内注入UV胶7，最后在紫外灯下固化。

光学属性检测

对于内窥成像而言，工作距离L2和聚焦光斑大小3为成像透镜的两个主要参数指标，这会影响到成像的质量以及图像分辨率，故需对透镜这两个参数进行检测。检测原理为光源通过光纤后经Glens汇聚为一光斑，在光斑附近放置一反射物10（通常可用反射镜，棱镜等），使光沿着光路返回，同时测量返回光能量，当返回能量最大时，反射物10所在位置即为光斑位置，再测量反射物体10和Glens前端的距离，即可测定Glens成像透镜的工作距离。

光斑大小的检测方法

方法：通过直接或间接测量出聚焦光斑大小。

对可见光波段光源，采用直接测量方法：完成工作距离测定后，标定工作距离，并在距离L3处放置一接受屏，使光斑呈现在接受屁11上，用测量尺（或用其他测量工具）测量光斑直径大小D1.根据高斯传播公式可计算出在实际工作距离出的光斑直径大小D。对于非可见波长使用OCT等其他***进行成像检测判定光斑质量。

Claims

1.内窥成像探头，其特征为在探头中开有一个同轴槽，槽中装有L的自聚焦透镜，在自聚焦透镜一侧槽中装有毛细管，毛细管的外径与自聚焦透镜的外径匹配，在毛细管中装有光纤形成组件，光纤和毛细管的端面与相邻的自聚焦透镜端面相互接触，在自聚焦透镜的另一侧的槽中装有MEMS微镜，MEMS微镜背面与具有斜坡的载面接触，MEMS微镜的正面与自聚焦透镜的距离为LZ，在光纤与自聚焦透镜连接处的探头上开有小孔，在孔内注有UV胶。

2.根据权利要求（1）所述的内窥成像探头，其特征为在光纤毛细管组件与自聚焦透镜之间装有玻璃柱，长度为LI，在玻璃柱与光纤毛细血管组件连接处的探头上开有小孔，在小孔内注有UV胶，在玻璃柱与自聚焦透镜连接处的探头上开有小孔，在小孔内注有UV胶。

3.根据权利要求1或2所述的内窥成像探头，其特征为自聚焦透镜直径<1.0mm,表面为平面或球面或非球面。

4.根据权利要求1或2所述的内窥成像探头，其特征为光纤和自聚焦透镜相接面为平面，常倒角平面或非球面。