TW201516495A - 光纖式探頭 - Google Patents

Abstract

一種光纖式探頭，用以探測一待測物。光纖式探頭包括一光纖、一光路轉折元件以及一致動器。光纖具有一出光端，適於發出一光束，且適於接收來自待測物的反射光。光路轉折元件配置於來自出光端的光束的傳遞路徑上。致動器連接至該光纖，用以使該出光端相對該光路轉折元件平移。

Description

光纖式探頭

本發明是有關於一種光纖式探頭。

內視鏡、光學同調斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)或顯微鏡的探頭，都需要體積小並且最好是非接觸式的掃描探頭。光纖式探頭以光學方式進行，正具備了這些特徵。

現有的光纖式探頭大部分都是側向掃描，僅極少數為前向掃描。這些單向掃瞄設計在使用上，都有其缺失。例如在周邊血管或心血管OCT掃描，除了以側向觀察血管壁上的附著物或組織架構外，最好也能夠看到前方血管的阻塞情況，這樣就可以提供醫生最及時的資訊，使其能及時判斷並進行相關處裡，不需抽換探頭，既不會浪費時間也避免造成病患不適，但習知的光纖式探頭無法作到此點。現有的側向掃瞄探頭，是利用光纖將光源導到一個旋轉反射鏡前方，再旋轉此反射鏡，進而使光源沿探頭側向出射，進行環狀掃描。若旋轉機構是採用氣體吹動葉片的設計，通常會受制於旋轉反射鏡的偏心問題，或是轉速不穩定的問題， 使得待測物與鏡子距離隨時在變化，或是造成影像跳動，降低品質。若旋轉機構採用馬達設計，雖然轉速較穩定，影像品質也較佳。可惜反射鏡前方仍須騰出至少數公釐長度以容納馬達機身，這使得應用上，探頭需佔據較長前置長度，並且無法看到前方。使用上仍有其不便。

至於前向掃瞄的探頭，使用兩個方位互相垂直的壓電換能器(piezoelectric transducer,PZT)當光纖驅動源，使得光纖可以進行圓形，甚至螺線形擺動，由於光纖基部的軸心固定，因此沒有前述偏心的問題。然而由於只能做前向掃描，無法進行側向掃瞄。因此，其應用範圍受到限制。

本發明之一實施例提出一種光纖式探頭，用以探測一待測物。該光纖式探頭包括一光纖、一光路轉折元件以及一致動器。光纖具有一出光端，適於發出一光束，且適於接收來自該待測物的反射光。光路轉折元件，配置於來自該出光端的該光束的傳遞路徑上。致動器連接至該光纖，用以使該出光端相對該光路轉折元件平移。

本發明之另一實施例提出一種光纖式探頭，包括一光傳遞模組以及一光束分離元件。光傳遞模組用以提供多個出光位置，且用以從每一該出光位置發出一光束。光束分離元件配置於該光束的傳遞路徑上，以使該光束同時部分反射與部分穿透。

本發明之又一實施例提出一種光纖式探頭包括一光纖、一光路轉折元件以及一致動模組。光纖具有一出光端，適於發出一光束。光路轉折元件配置於該光束的傳遞路徑上。致動模組，用以使該光纖之該出光端相對該光路轉折元件運動，該致動模組用以提供該光纖多個致動位置，該些致動位置相對於該出光端之一距離彼此不同，其中當該致動模組使該出光端相對運動時，該致動模組選擇該些致動位置的其中之一來致動該光纖。

為讓本發明的上述特徵能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g‧‧‧光纖式探頭

110‧‧‧光纖

110a、110b‧‧‧光傳遞模組

111‧‧‧出光端

113‧‧‧入光端

112‧‧‧出光位置

120、120a~120f‧‧‧光路轉折元件

121a‧‧‧錐形反射結構

121c、121d、121e、121f‧‧‧環形反射斜面

121a1、121b‧‧‧錐形反射斜面

121d1‧‧‧環形分色斜面

129a、129a’、129b、129b’‧‧‧透光材質

130‧‧‧致動器

130a‧‧‧致動模組

131a、131b、131c‧‧‧致動位置

132‧‧‧線圈

133‧‧‧磁鐵

140、140a、140b、140c‧‧‧聚焦光學模組

150‧‧‧固定結構

160‧‧‧外管

λ₁、λ₂‧‧‧光束

圖1為本揭露之一實施例之一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖2A~2F為圖1中光路轉折元件之前視與側視示意圖。

圖3為本揭露一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖4為本揭露另一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖5為本揭露又一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖6為本揭露再一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意 圖。

圖7為本揭露另一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖8為本揭露又一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖9為本揭露再一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。

圖1為本揭露之一實施例之一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。請參照圖1，本實施例之光纖式探頭100用以探測一待測物。光纖式探頭100包括一光纖110、一光路轉折元件120以及一致動器130。光纖110具有一出光端111，其適於發出一光束，且適於接收來自待測物的反射光。一聚焦光學模組140配置於出光端的光束傳遞路徑上，用以將此光束聚焦。光路轉折元件120配置於聚焦光學模組140之後的光束的傳遞路徑上，故聚焦光學模組140配置於光纖110及光路轉折元件120之間。致動器130連接至光纖110，以使出光端111相對該光路轉折元件120平移。在一實施例中，致動器130為一壓電換能器或一音圈馬達。音圈馬達包含至少一線圈及至少一磁鐵，該線圈或該磁鐵連結於該光纖。光纖式探頭100可包括一固定結構150，以固定光纖110的入光端113於外管160。在本實施例中，光纖110為單模光纖，然而， 在另一實施例中，光纖110可以採用多條單模光纖。

圖2A~2F為圖1中光路轉折元件之前視與側視示意圖。請參照圖2A，光路轉折元件120a具有一反射斜面之錐形反射結構121a在中央，此錐形反射結構121a具有錐形反射斜面121a1，當該致動器130使出光端111相對光路轉折元件120a移動至錐形反射斜面121a1之正投影所涵蓋的範圍時，來自出光端111的光束的會被反射至側向，此為側向出光。錐形反射斜面121a1也可以為一分色反射面，此時，由出光端111的光束的λ₁分量被錐形反射斜面121a1反射，此為側向出光，如光束λ₁所示，但是來自出光端111的光束的λ₂分量則直接穿透光路轉折元件120a，此為前向出光。

當致動器130使出光端111相對光路轉折元件120a位於錐形反射斜面121a1之正投影所涵蓋的範圍之外時，來自出光端111的光束穿透光路轉折元件120a，此為前向出光。圖2B為圖1中光路轉折元件之另一實施例之前視與側視示意圖。請參照圖2B，本實施例之光路轉折元件120b與圖2A之光路轉折元件120a類似，而兩者的差異如下所述。光路轉折元件120b與光路轉折元件120a都為錐形反射斜面，差異在光路轉折元件120a之錐形反射結構121a為內含結構，即被夾於二透光材質129a與129b之間，而光路轉折元件120b之錐形反射斜面121b則為外凸結構。錐形反射斜面121b也可以是分色反射面，當出光端111的光束打在錐形反射斜面121b時，其光束之λ₁分量會被錐形反射斜面121b反 射，此為側向出光。此時，光束之λ₂分量雖然可以穿透反射斜面121b，但是穿透後之光線會因折射改變行進方向，較不適合用來做前向掃描。當致動器130使出光端111相對光路轉折元件120b位於錐形反射斜面121b之正投影所涵蓋的範圍之外時，來自出光端111的光束，不管任何分量都會直接穿透光路轉折元件121b，此為前向出光。相較之下，當圖2A的維形反射斜面121a1為分色反射面，且當光束之λ₂分量穿透圖2A的錐形反射斜面121a1之後，透光材質129a可將被折射之光束的λ₂分量再折射回原本的行進方向，因此光束的λ₂分量亦可用於前向掃描。圖2C為圖1中光路轉折元件之另一實施例之前視與側視示意圖。請參照圖2C，光路轉折元件120c具有一環形反射斜面121c在中央，且在空心部122c之外緣。當致動器130使出光端111相對光路轉折元件120c移動至環形反射斜面121c之正投影所涵蓋的範圍時，來自出光端111的光束被環形反射斜面121c反射，此為側向出光。當致動器130使出光端111相對光路轉折元件121c移動至環形反射斜面121c之正投影所涵蓋的範圍之外時，來自出光端111的光束穿透光路轉折元件120c的邊緣(即光路轉折元件120c在環形反射斜面121c以外且環繞環形反射斜面121c的部分)，此為前向出光。與圖2B情況類似，環形反射斜面121c也可以是分色反射面，當出光端111的光束打在環形反射斜面121c時，其光束之λ₁分量會被環形反射斜面121c反射，此為側向出光。此時，光束之λ₂分量雖然可以穿透環形反射斜面121c，但是穿透後之光線會 因折射改變行進方向，較不適合用來做前向掃描。當致動器130使出光端111相對光路轉折元件120c位於環形反射斜面121c之正投影所涵蓋的範圍之外時，來自出光端111的光束，不管任何分量都會直接穿透光路轉折元件120c，此為前向出光。

圖2D為圖1中光路轉折元件之一實施例之前視與側視示意圖。請參照圖2D，本實施例之光路轉折元件120d與圖2C之光路轉折元件120c類似，而兩者的差異如下所述。光路轉折元件120d與光路轉折元件120c都為環形反射斜面，差異在環形反射斜面之位置，光路轉折元件120c之環形反射斜面121c之位置在中央，而光路轉折元件120d則在外緣。當該致動器130使出光端111相對光路轉折元件120d移動至環形反射斜面121d之正投影所涵蓋的範圍時，亦即環形反射斜面121d的外緣，來自出光端111的光束被環形反射斜面121d反射，此為側向出光，當致動器130使出光端111相對光路轉折元件120d移動至環形反射斜面121d之正投影所涵蓋的範圍之外時，來自出光端111的光束穿透光路轉折元件120d的中央，此為前向出光。光路轉折元件120d的中央可以是空心，也可以是填充對入射光為透明的介質之材料。如果光路轉折元件120d的中央是空心的，其工作原理與前述圖2B類似，差異只在於反射面一個靠中央，另一個靠外圍。如果光路轉折元件120d的中央是實心的，則其工作原理與前述圖2A類似，亦即環形反射斜面121d為內含結構，即被夾於透光材質129a’與129b’之間，而差異只在於圖2A之反射面靠中央，而圖2D之反 射面靠外圍。與圖2A狀況相類似，在此一實施例中，光路轉折元件也可為一分色鏡，舉例而言，此分色鏡的環形分色斜面121d1可為鍍有分色鍍膜的分色反射面。其工作原理如同前圖2A所述，茲不再贅述。然而，在其他實施例中，上述的分色鏡亦可取代為其他光束分離元件，亦即上述或下述之光路轉折元件亦可以是其他光束分離元件，如分光鏡，亦即部分穿透部分反射鏡，其對波長沒有選擇作用，而是讓部分光束穿透，而另一部分光束反射。舉例而言，可將上述分色斜面取代為分光斜面。

圖2E為圖1中光路轉折元件之一實施例之前視與側視示意圖。請參照圖2E，本實施例之光路轉折元件120e與圖2D之光路轉折元件120d類似，而兩者的差異如下所述。環形反射斜面121e為斜角設計，且中央為空心。

圖2F為圖1中光路轉折元件之一實施例之前視與側視示意圖。請參照圖2F，本實施例之光路轉折元件120f與圖2E之光路轉折元件120e類似，而兩者的差異如下所述。圖2E之光路轉折元件120e為實心設計，其中央填滿透明材質，而圖2F之光路轉折元件120e則為空心設計。

以下配合圖1與圖2A~2F，說明光纖式探頭之作動方式。

請同時參照圖1以及圖2A~2F，光纖式探頭100之光纖110之入光端113可將光能量耦合進來並向出光端111傳遞，致動器130驅動光纖110，使出光端111產生平移運動，在光纖110出光端111的前方配置一聚焦光學模組140，用以將出光端111之發 散光聚焦。光路轉折元件120置於聚焦光學模組140前方，以圖2A光路轉折元件為例，當光纖110以擺幅較大之平移運動時，聚焦光學模組140使所聚焦的光束沿直線方向前進，並聚焦在前方的待測樣品上，此時光纖式探頭100可以進行前向掃描。反之若擺幅較小時，使聚焦光束照射到錐形反射斜面121a1時，此時聚焦光束將被導引到側向方向，並聚焦在外管160側向外面的待測樣品上，此時光纖式探頭100進行側向掃描。亦即，當光纖式探頭100以較大擺幅往復運動時，進行前向掃描；反之，當光纖式探頭100以較小擺幅往復運動，並且照射在錐形反射斜面121a1時，進行側向掃描。根據不同的致動器驅動模式，使用者可以選擇不同的掃描方式。在一實施例中，錐形反射斜面121a1為分色鍍膜，對入射波長λ₁的光束，分色鍍膜將光束反射到側向，而對入射波長λ₂的光束，鍍膜會讓光束穿透，如此一來，就可以得到圖2A前向掃描時，光纖較大振幅的前方資訊。

由於圖2C與圖2E之光路轉折元件為空心式設計，當光束入射反射環中央挖空部分，光束不受影響繼續前進，當光束入射的位置是環形反射斜面121c與121e之正投影所涵蓋的範圍之內，光束被反射到側向出光。在一實施例中，環形反射斜面相對於環形反射斜面的對稱軸的夾角為45度，在其他實施例中，環形反射斜面可隨不同需求而設計。若環形反射斜面所使用的材料本身為透明材料，例如塑膠或是玻璃等，中央亦可不挖空，為一透明平板結構。在圖2E之實施例中，前向掃描時會損失環形反射斜 面121e之正投影所涵蓋的範圍之前方資訊。

圖2D為圖2E之光路轉折元件的另一變化設計，在圖2E的設計，當光束入射的位置是環形反射斜面121e之正投影所涵蓋的範圍之內，前向掃描會損失光纖較大振幅的前方資訊，若將環形反射斜面121e改為分色鍍膜，對入射波長λ₁的光束，鍍膜會將其反射到側向，而對入射波長λ₂的光束，鍍膜會讓其穿透，但是因為光束穿透環形反射斜面121e時會產生偏折，因此造成前向掃描會稍微扭曲，如果在反射斜面121e上加入另一環型結構，使得圖2E成為如圖2D所示，如此一來，就可以改善圖2E設計，穿透光線完全不偏折。上述鍍膜的特性可以視需求而定，如果探頭是用在光學同調斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)掃描，則鍍膜可以設計成對一個頻帶反射，而對另一個頻帶穿透。如此光纖式探頭可以同時進行前向及側向掃描。

請參照圖2B，在光纖110平移運動且振幅較小時，進行側向掃描，當振幅較大時則作前向掃描。在一實施例中，錐形反射斜面121b若採用鏡面反射，在前向掃描且光纖振幅超過錐形反射斜面121b之正投影所涵蓋的範圍時，前向掃描會損失中央部分資料。同樣地，如圖2B的錐形反射斜面121b的架構設計，若要避免前向掃描損失會損失中央部分，亦可以如圖2A所示，將分色鍍膜改為對波長λ₁的光束反射，而對波長λ₂的光束穿透，則前向掃描可以避免損失中央部分。上述鍍膜的特性可以視需求而定，如果探頭是用在OCT(optical coherence tomography，OCT) 掃描，則鍍膜可以設計成對一個頻帶反射，而對另一個頻帶穿透。如此則系統將可以同時進行前向及側向掃描。

請參照圖1，在一實施例中，光纖式探頭100可包括一聚焦光學模組140，配置於光纖110及光路轉折元件120之間，用以將光束聚焦。在一實施例中，聚焦光學模組140包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡(gradient-index lens)或一微型透鏡。不同聚焦光學模組之實施方式，可以參照圖6~8。

圖3為本揭露一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100a與圖1類似，而兩者之差異如下所述。光纖式探頭100a用以探測一待測物。光纖式探頭100a包括一光傳遞模組110a及一光路轉折元件120a(例如為分色元件)。光傳遞模組110a用以提供多個出光位置112，且用以從每一出光位置112發出一光束。一光路轉折元件120a，可以如圖2A或圖2D之結構，此處以圖2D為例，配置於該光束的傳遞路徑上，以使光束同時部分反射與部分穿透。

請參照圖3，在一實施例中，光纖式探頭100a，更包括一致動器130，光傳遞模組110a包括一光纖110，光纖可為單模光纖。致動器130在不同的多個時間分別將光纖110的出光端111移動至出光位置112。

在一實施例中，如圖4所示，圖4為本揭露另一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。光傳遞模組110b包括複數條光纖110，且光纖110的多個出光端111的位置為出光位置112。 在同一時間可為一個或多個光纖110同時出光。聚焦光學模組140，配置於光纖110及光路轉折元件120a之間，用以將光束聚焦。聚焦光學模組140包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡(gradient lens)或一微型透鏡。不同透鏡之實施方式，可以參照圖6~8。

在一實施例中，光路轉折元件120a為一分色鏡。致動器130為一壓電換能器或一音圈馬達，音圈馬達包含至少一線圈及至少一磁鐵，該線圈或該磁鐵連結於該光纖。

在一實施例中，光路轉折元件120a可如圖2A具有一錐形分色斜面在中央(例如位於圖2A之錐形反射斜面121a1的位置)。在另一實施例中，分色元件可如圖2D具有一環形分色斜面121d1在外緣。光束行經路徑請參考圖2A與圖2D之段落，此處不在詳細說明。

圖5為本揭露又一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100c與圖1類似，而兩者之差異如下所述。光纖式探頭100c包括一光纖110、一光路轉折元件120以及一致動模組130a。光纖110具有一出光端111適於發出一光束；光路轉折元件120配置於光束的傳遞路徑上。致動模組130a用以使光纖110之出光端111相對光路轉折元件120運動，致動模組130a用以提供光纖111多個致動位置，分別為131a~131c。這些致動位置相對於出光端111之一距離彼此不同，其中當致動模組130a使出光端111相對運動時，致動模組130a選擇這些致動位置的其 中之一來致動光纖110。

舉例而言，致動模組130a用以提供光纖111多個致動位置，分別為131a~131c。這些致動位置131a~131c相對於出光端111之距離彼此不同，致動模組130a使出光端111相對運動時，若是致動模組130a選擇驅動致動位置131a，則光纖111振動幅度較小；若是致動模組130a選擇驅動致動位置131c，則光纖111振動幅度較大，致動模組130a可以依照使用者需求選擇這些致動位置131的其中之一來致動光纖110。

在一實施例中，光纖式探頭100b包括一聚焦光學模組140，配置於光纖110及光路轉折元件120之間，用以將光束聚焦。在本實施例中，聚焦透鏡140使用漸變折射率透鏡(gradient-index lens)，並且與光纖110結合。在一實施例中，聚焦光學模組140可包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡(gradient lens)或一微型透鏡。不同透鏡之實施方式，可以參照圖6~8。

在一實施例中，分色元件120為一分色鏡。致動模組130a為多個致動器，且這些致動器分別在這些致動位置與該光纖連接。在本實施例中，致動模組130a包含多個壓電換能器，例如位於致動位置131a的壓電換能器、位於致動位置131b的壓電換能器及位於致動位置131c的壓電換能器，如圖5所示。然而，在其他實施例中，致動模組130a亦可以包含分別位於多個不同致動位置的多個音圈馬達。在一實施例中，光路轉折元件可如圖2A~2F 所示，請參照圖2A~2F之相關段落，此處不再詳細說明。在另一實施例中，光纖為單模光纖。

以下針對光纖式探頭之掃描路徑以及各種不同的聚焦光學模組進一步詳細說明。

請參照圖6，圖6為本揭露再一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100d與圖1類似，而兩者之差異如下所述。致動器130a採用一壓電換能器(Pizeo-electric transducer，PZT)，聚焦光學模組140a則採用GRIN lens，並且與光纖110結合。光路轉折元件120則使用如圖2F的架構。以光纖式探頭100d用在OCT掃描為例，一開始寬頻光源先由入光端113進入光纖110，在一實施例中，光纖110為單模光纖。光束經光纖110傳導至出光端111，然後再耦合至聚焦光學模組140a，當光束出射聚焦光學模組140a後，會聚成一道收斂光。在本實施例當中，壓電換能器為四分割架構，如圖6右方所示，中央為光纖110，外圍包覆壓電換能器，此壓電換能器為二軸驅動器，共有四個分割，分別是X+/X-/Y+/Y-，若要使光纖達成圓形振動，只要X軸與Y軸輸出頻率相同，且相位相差90度的波形驅動光纖110及聚焦光學模組140a，此時，光纖形成圓形運動。舉例來說，X軸的驅動訊號為A*sin(ωt)，Y軸的驅動訊號為A*sin(ωt+90°)，A為有理數，ω為角速度，t為時間。這兩個分量可以合成一圓形。若振幅較小時，出射聚焦光學模組140a的寬頻光會入射光路轉折元件120中央透明區域，然後再經外管160，最後入射待測物。此一外管 160可以是透明的，以方便掃描使用。由物散射回來的光部分會循原路徑回去，也就是先穿過外管160，再通過入射光路轉折元件120，然後再被聚焦光學模組140a收集再偶合進光纖110，最後沿光纖110傳回後端系統進行處裡。若欲產生一螺形的掃描，則致動器130a輸出的振幅A須為隨時間漸變函數，例如是c*t，c為有理數。當掃描的時間變長時，X軸與Y軸的振幅也會隨時間變大而變大，即可以產生前向螺形的前向掃描。當掃描到最大範圍時，假設是A0，此時再讓振福A隨時間縮小，以前述增加速度減少為(A0-c*t)，則掃描方式又會以螺線反方向縮小，最後回到中心，完成一個週期掃描。

當要進行側向掃描時，只要將致動器130a輸出的振幅A(此時A為定值非時變函數)變大，使得入射光路轉折元件120的光線打到環形反射斜面121f時，此時，光線會被導向側面方向，造成環形線狀掃描。若將光纖式探頭100前後等速移動，可以得到側向圓柱形掃描，如此一來，原本圓形掃描會變成螺旋形掃描，搭配OCT深度資訊，可以形成一中空圓柱掃描。在本實施例中，其光路轉折元件可以使用前述圖2A~圖2F的不同架構，進而達成前向與側向的掃描。

請參照圖7，圖7為本揭露另一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100e與圖6類似，差異在於圖6之聚焦光學模組140a採用漸變折射率透鏡，圖7的聚焦光學模組140a採用微型透鏡140b，並與光纖110結合。前向之圓形或螺 形掃描原理，以及側向之中空圓柱掃描之原理，請參照圖6說明。

圖8為本揭露又一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100f與圖6類似，差異在於圖6之聚焦光學模組140a採用漸變折射率透鏡，圖8的聚焦光學模組140c是採用傳統的球面聚焦透鏡或是非球面聚焦透鏡。聚焦光學模組140c可以是單一透鏡，也可以是一透鏡組。球面聚焦透鏡或是非球面聚焦透鏡與外管160接合，而非如圖6或圖7的實施例，直接和光纖110接合。前向之圓形或螺形掃描原理，以及側向之中空圓柱掃描之原理，請參照圖6說明。

在圖6~8的三個實施例中，壓電換能器(PZT)的振動頻率，若不是採用接近光纖或光纖與漸變折射率透鏡結合體，或是光纖與微型透鏡結合體的振動頻率操作，則PZT的驅動電壓需較大以得到較大振幅。若不希望操作電壓太大，可以讓PZT的振動頻率接近光纖或光纖與GRIN lens結合體，或是光纖與微型透鏡結合體的振動頻率操作，則可以用較小的驅動電壓就可以得到較大振幅。

圖9為本揭露再一實施例的一種光纖式探頭的局部剖面示意圖。其光纖式探頭100g與圖5類似，差異在於圖9之致動模組130a為音圈馬達。在本實施例中，音圈馬達驅動元件為一四分割架構，如圖9下方所示，中央為光纖110，線圈132包覆光纖110，磁鐵133則固定在外管160，包覆線圈132與磁鐵133。音圈馬達為一2軸驅動器，共有兩組線圈，分別對應X軸與Y軸， 其掃描作動方式與圖5之PZT類似，請參照圖5之相關說明。致動模組130a用以提供光纖111多個致動位置，分別為131a~131c，這些致動位置相對於出光端111之一距離彼此不同，其中當致動模組130a使出光端111相對運動時，致動模組130a選擇這些致動位置131a、131b、131c的其中之一來致動光纖110。

舉例而言，致動模組130a用以提供光纖111多個致動位置，分別為131a~131c。這些致動位置131a~131c相對於出光端111之距離彼此不同，致動模組130a使出光端111相對運動時，若是致動模組130a選擇驅動致動位置131a，則光纖111振動幅度較小；若是致動模組130a選擇驅動致動位置131c，則光纖111振動幅度較大，致動模組130a可以依照使用者需求選擇這些致動位置131的其中之一來致動光纖110。

使用音圈馬達與壓電換能器最主要的差異在電壓與電流。通常音圈馬達的電壓較低，但是電流較大，而壓電換能器的電壓較大，但是電流較小。使用者可以視使用需求決定使用何種致動器。此外，如同前述的實施例，無論使用音圈馬達或是PZT為致動器的光纖式探頭，其結構也可以做很多變化，在聚焦透鏡部分，除了可以使用漸變折射率透鏡，也可以使用微型透鏡，或是球面聚焦透鏡或非球面聚焦透鏡。此外，入射光路轉折元件也可以使用圖2A~2F的結構，或是其變化型。本揭露不以此為限。

綜上所述，本揭露的實施例的光纖式探頭，可進行前向掃描及側向掃描，在檢測過程中不須抽換，縮短時間，提高便利 與舒適性，可達成非接觸式掃描及驅動電壓低，適合應用於醫學外科影像掃描。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧光纖式探頭

110‧‧‧光纖

111‧‧‧出光端

113‧‧‧入光端

120‧‧‧光路轉折元件

130‧‧‧致動器

140‧‧‧聚焦光學模組

150‧‧‧固定結構

160‧‧‧外管

λ₁、λ₂‧‧‧光束

Claims (29)

1. 一種光纖式探頭，用以探測一待測物，該光纖式探頭包括：一光纖，具有一出光端，適於發出一光束，且適於接收來自該待測物的反射光；一光路轉折元件，配置於來自該出光端的該光束的傳遞路徑上；以及一致動器，連接至該光纖，用以使該出光端相對該光路轉折元件平移。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，更包括一聚焦光學模組，配置於該光纖及該光路轉折元件之間，用以將該光束聚焦。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光纖式探頭，其中該聚焦光學模組包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡或一微型透鏡。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件為一分色鏡或一分光鏡。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，其中該致動器為一壓電換能器或一音圈馬達。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件具有一環形或錐形反射斜面在中央，當該致動器使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第一位置時，來自該出光端的 該光束被該環形或錐形反射斜面反射，且當該致動器使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第二位置時，來自該出光端的該光束穿透該光路轉折元件的邊緣。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件具有一環形反射斜面在外緣，當該致動器使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第一位置時，來自該出光端的該光束穿透該光路轉折元件，且當該致動器使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第二位置時，來自該出光端的該光束被該環形反射斜面反射。
8. 如申請專利範圍第5項所述之光纖式探頭，其中該音圈馬達包含至少一線圈及至少一磁鐵，該線圈或該磁鐵連結於該光纖。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光纖式探頭，其中該光纖為單模光纖。
10. 一種光纖式探頭，包括：一光傳遞模組，用以提供多個出光位置，且用以從每一該出光位置發出一光束；以及一光束分離元件，配置於該光束的傳遞路徑上，以使該光束同時部分反射與部分穿透。
11. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，其中該光傳遞模組包括複數條光纖，且該些光纖的多個出光端的位置為該些出光位置。
12. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，更包括一致動器，其中該光傳遞模組包括一光纖，且該致動器在不同的多個時間分別將該光纖的出光端移動至該些出光位置。
13. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，更包括一聚焦光學模組，配置於該光纖及該光束分離元件之間，用以將該光束聚焦。
14. 如申請專利範圍第13項所述之光纖式探頭，其中該聚焦光學模組包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡或一微型透鏡。
15. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，其中該光束分離元件為一分色鏡或一分光鏡。
16. 如申請專利範圍第12項所述之光纖式探頭，其中該致動器為一壓電晶體或一音圈馬達。
17. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，其中該光束分離元件具有一環形分色斜面在中央。
18. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，其中該光束分離元件具有一環形分色斜面在外緣。
19. 如申請專利範圍第16項所述之光纖式探頭，其中該音圈馬達包含至少一線圈及至少一磁鐵，該線圈或該磁鐵連結於該光纖。
20. 如申請專利範圍第10項所述之光纖式探頭，其中該光纖為單模光纖。
21. 一種光纖式探頭，包括：一光纖，具有一出光端，適於發出一光束；一光路轉折元件，配置於該光束的傳遞路徑上；以及一致動模組，用以使該光纖之該出光端相對該光路轉折元件運動，該致動模組用以提供該光纖多個致動位置，該些致動位置相對於該出光端之一距離彼此不同，其中當該致動模組使該出光端相對運動時，該致動模組選擇該些致動位置的其中之一來致動該光纖。
22. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，更包括一聚焦光學模組，配置於該光纖及該光路轉折元件之間，用以將該光束聚焦。
23. 如申請專利範圍第22項所述之光纖式探頭，其中該聚焦光學模組包括一球面聚焦透鏡、一非球面聚焦透鏡、一漸變折射率透鏡或一微型透鏡。
24. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件為一分色鏡或一分光鏡。
25. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該致動模組包括多個致動器，且該些致動器分別在該些致動位置與該光纖連接。
26. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件具有一環形或錐形反射斜面在中央，當該致動模組使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第一位置時，來自該出光端 的該光束被該環形或錐形反射斜面反射，且當該致動模組使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第二位置時，來自該出光端的該光束穿透該光路轉折元件的邊緣。
27. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該光路轉折元件具有一環形反射斜面在外緣，當該致動模組使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第一位置時，來自該出光端的該光束穿透該光路轉折元件，且當該致動模組使該出光端相對該光路轉折元件移動至一第二位置時，來自該出光端的該光束被該環形反射斜面反射。
28. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該致動模組包含多個壓電換能器或多個音圈馬達。
29. 如申請專利範圍第21項所述之光纖式探頭，其中該光纖為單模光纖。