CN104932087A - 集成光学相干检测探头 - Google Patents
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Abstract
一种集成光学相干检测探头，包含：一套管；一镀有反射层的成像镜；一光束发射***；一用来固定光束发射***的光纤插针；以及用于填充光束发射***与套管之间、光纤插针与套管的间隙的紫外环氧胶；所述成像镜选用离轴凹球面镜或离轴凸球面镜，其中心轴与套管的中心轴形成一夹角；所述光束发射***用来引导光源发出的光束，其包含纤芯、光纤涂覆层和光源，其中纤芯的中心轴与套管的中心轴重合。本发明提供的集成光学相干检测探头，整个内部光路中的光学端面少，可完全避免回返光对弱小探测信号的干扰。所述成像镜与纤芯之间还有一空气层，纤芯可以在该空气层内移动，仅需改变光纤端面至成像镜之间的距离，即可实现不同的探测深度。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种可用于光学相干检测(OCT)的集成光学相干检测探头。
背景技术
随着科学的发展，在医学和生物学中，先后出现了各种各样的成像仪器，光学成像技术成为了相对比较理想的技术，其中最主要的代表是光学相干断层成像技术(optical coherence tomography)，以下简称OCT。它的优点在于：利用对人体无损伤的红外光做为光源(一般是830nm或1310nm)，利用相干时间门的原理实现层析，可实现非接触、无辐射、高分辨率并实时成像和在体活检。其主要用于眼科、皮肤、牙科、心血管、呼吸道和胃肠道、早期癌症检测等。近年来，OCT由于内窥探头微型化不但广泛用于动脉、静脉、肺气道等医学领域，还可以用于各种狭窄空间的探测比如飞秒激光器加工的微孔。
现有技术中用于OCT的内窥探头需组合单模光纤、无芯光纤、自聚焦光纤以及90°反射镜。一般的光学***回损为60dB左右，但OCT***的信噪比可以达到100dB以上，因此在光路上的各个端面产生的反射光还是会相互干涉，形成干涉环，严重影响图像的质量。且由于光学端面多，在对多个端面进行连接时，工艺较复杂，制造难度大，生产成本高。
为了解决干涉环的技术问题，也有内窥探头使用单模光纤和球透镜的组合。但缺点是球透镜的直径较大，对有些直径较小的血管不能适用，一般仅能适用于体外的皮肤检测。另外，这种组合的内窥探头工作距离小于1mm，仅能探测沿光纤轴线方向信号，无法探测成像体内血管、自然腔道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、安装方便的可以避免干涉环、取得高分辨率图样并适用于不同探测深度的集成光学相干检测探头。
一种集成光学相干检测探头，包含：一套管；一镀有反射层的成像镜；一光束发射***；一用来固定光束发射***的光纤插针；以及用于填充光束发射***与套管之间、光纤插针与套管的间隙的紫外环氧胶；
所述套管具有一个相对的前端、后端；
所述成像镜设置在套管的前端，选用离轴凹球面镜或离轴凸球面镜，其曲率半径为0.2～3mm；成像镜的中心轴与套管的中心轴形成夹角的范围为25～65度；
所述光束发射***设置在套管的后端，用来引导光源发出的光束，其包含纤芯、光纤涂覆层和光源，其中纤芯的中心轴与套管的中心轴重合；光纤涂覆层涂覆在纤芯的外表面，用来保护纤芯；
所述光纤插针设置在套管内部靠近后端的位置，纤芯部分伸入光纤插针中。
本发明提供的集成光学相干检测探头，具有以下有益效果：
1、整个探头仅有光纤端面、成像镜的反射层两个光学端面，可完全避免回返光对弱小探测信号的干扰。
2、工作距离较长，对可见光、近红外光低散射、小球差，实现会聚光斑小于15微米，可取得高分辨率干涉图样。
3、仅需改变光纤端面至成像镜之间的距离，即可实现不同的探测深度。
附图说明
图1本发明实施例1中集成光学相干检测探头的结构示意图。
图2本发明实施例2中集成光学相干检测探头的结构示意图。
图3本发明实施例2中的成像镜的示意图。
图4本发明集成光学相干检测探头的工作原理图。
具体实施方式
一种集成光学相干检测探头，包含：一套管10；一成像镜20；一光束发射***30；一用来固定光束发射***的光纤插针40；紫外环氧胶50用于填充光束发射***30与套管10之间、光纤插针40与套管10的间隙，起到固定光束发射***30、光纤插针40和套管10的作用。
所述套管10有一中心轴AO轴和相对的前端11、后端12，套管10可以选用与成像镜20折射率一致的光学材料，如石英；或者金属等不透光的材料。
所述成像镜20安装在套管10的中心轴AO轴上靠近前端11的地方，其中心轴AC轴与套管10的中心轴AO轴形成一个夹角θ，夹角θ取25～65度。成像镜20可以选用离轴凹球面镜或离轴凸球面镜，且成像镜20的表面镀有反射层21S。成像镜20的曲率半径R可选0.2～3mm。
所述光束发射***30设置在套管10的后端12，其包含纤芯31、光纤涂覆层32和光源33，其中纤芯31的中心轴与套筒的中心轴AO轴重合，用来引导光源33发出的光束，其靠近成像镜20的一端有一个光纤端面31S；光纤涂覆层32涂覆在纤芯31的外表面，用来保护纤芯31。
所述光纤插针40设置在套管10内部靠近后端12的地方，所述光束发射***30中的纤芯31部分伸入到光纤插针40中。光纤插针40的作用是将纤芯31固定，使纤芯31的中心轴与套筒的中心轴AO轴重合，保持光束发射的稳定。
所述成像镜20与光束发射***30之间还可以有一空气层60，纤芯31可以在该空气层60内移动，以满足不同的探测深度。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示的集成光学相干检测探头，所述套管10选用金属等不透光的材料；在套筒10上靠近前端11且成像镜20反射光汇聚的一侧开一小孔13，用来透光。所述成像镜20选用离轴凹球面镜，且所述成像镜20与纤芯31之间有一空气层60，纤芯31可以在该空气层60内移动，以改变光纤端面31S到成像镜20轴心的距离S1，进而改变汇聚点C到第一中心轴AO轴的距离S2。当成像镜20的曲率半径R选0.2～2.8mm时，通过调整光纤端面31S到成像镜20轴心的距离S1，集成光学相干检测探头的工作距离S2可在1～5mm之间变化。例如，当成像镜20的曲率半径R为0.6mm时，调整S1为0.9mm，S2即可大于2mm。即集成光学相干检测探头不仅工作距离长，还可以满足不同的探测深度。
如图2和图3所示的集成光学相干检测探头，所述成像镜20为一体化的光学离轴凸球面镜，其有一曲率半径R为0.2～3mm的凸球面的成像镜前端21和一圆柱形的成像镜后端22。所述成像镜前端21的凸球面上镀有反射层21S。所述成像镜后端22部分伸入套筒10。所述套管10选用与成像镜20折射率一致的光学材料，如石英。此时的集成光学相干检测探头仅有光纤端面31S和成像镜20的反射层21S两个光学端面，可完全避免回返光对弱小探测信号的干扰，同时对可见光、近红外光低散射、小球差，实现会聚光斑小于15微米，可取得高分辨率干涉图样。所述成像镜后端22与纤芯31之间也可以有一空气层60，纤芯31可以在该空气层60内移动，以满足不同的探测深度。
如图4所示，本集成光学相干检测探头的工作原理如下：
光源33发出可见光束或红外光束输入到纤芯31中，光束从纤芯31的光纤端面31S中以高斯光束的形式辐射出去。当辐射光射入到成像镜20的反射层21S上时，光束会被转折90度，并重新汇聚到一个很小的点C上。光纤端面31S到成像镜20轴心的距离为S1，汇聚点C到AO轴的距离为S2。S2即为集成光学相干检测探头的工作距离。当光纤端面31S到成像镜20轴心的距离S1改变时，汇聚点C到AO轴的距离S2亦会随之改变。由此可以实现不同的探测深度。
本发明提供的集成光学相干检测探头，结构简单、易于生产安装。整个探头的光路中仅有光纤端面31S、成像镜20的反射层21S两个光学端面，可完全避免回返光对弱小探测信号的干扰；工作距离长，对可见光、近红外光低散射、小球差，实现会聚光斑小于15微米，便于操作者取得高分辨率干涉图样；成像镜20与纤芯31之间设置空气层60，可以方便的改变光纤端面31S至成像镜20之间的距离，即可实现不同的探测深度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围。凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种集成光学相干检测探头，包含：一套管；一镀有反射层的成像镜；一光束发射***；一用来固定光束发射***的光纤插针；以及用于填充光束发射***与套管之间、光纤插针与套管的间隙的紫外环氧胶；
所述套管具有一个相对的前端、后端；
所述成像镜设置在套管的前端，选用离轴凹球面镜或离轴凸球面镜，其曲率半径为0.2～3mm；成像镜的中心轴与套管的中心轴形成夹角的范围为25～65度；
所述光束发射***设置在套管的后端，用来引导光源发出的光束，其包含纤芯、光纤涂覆层和光源，其中纤芯的中心轴与套管的中心轴重合；光纤涂覆层涂覆在纤芯的外表面，用来保护纤芯；
所述光纤插针设置在套管内部靠近后端的位置，纤芯部分伸入光纤插针中。
2.如权利要求1所述的集成光学相干检测探头，其特征在于：所述成像镜与光束发射***之间有一空气层，纤芯可以在该空气层内移动。
3.如权利要求1或2所述的集成光学相干检测探头，其特征在于：所述套管选用与成像镜折射率一致的光学材料，或者选用不透光的材料；当套管选用不透光的材料时，需在套管上靠近前端且成像镜反射光汇聚的一侧开一小孔。
4.如权利要求1或2所述的集成光学相干检测探头，其特征在于：所述成像镜为一体化的光学离轴凸球面镜，其具有一曲率半径为0.2～3mm的凸球面的成像镜前端和一圆柱形的成像镜后端；所述成像镜后端部分伸入套筒。
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