CN108158560A - 一种用于频域oct系统的光谱仪装置 - Google Patents

一种用于频域oct系统的光谱仪装置 Download PDF

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Abstract

一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于包括：基体、入射光镜头部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分；所述入射光部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分均固定在基体上；所述基体上依次为入射光镜头部分安装处、光栅部分安装处、成像镜头部分安装处以及成像部分安装处。本发明装置结构简洁、紧凑、元器件安装方便，精确性高、成本低。

Description

一种用于频域OCT系统的光谱仪装置
技术领域
本发明涉及光谱仪领域，尤其是一种用于频域OCT系统的光谱仪装置。
背景技术
光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography, OCT）是一种基于低相干光干涉术的非侵入高分辨层析成像技术，在活体生物组织成像、亚表面无损检测等领域已有广泛的应用。时域OCT是最早提出来的OCT技术，而之后发展起来的频域OCT，相对于时域OCT在成像速度和灵敏度方面有较大优势，是OCT技术的发展方向。频域OCT系统与时域OCT系统都是基于低相干光干涉原理，不同之处在于干涉信号的探测方式：时域OCT在时间域探测干涉信号，而频域OCT则利用光谱仪代替时域OCT的点光电探测器，在频域探测干涉信号的光谱。在频域OCT系统中，参考臂和样品臂的干涉光信号准直后入射到光栅上，经光栅衍射后被一物镜聚焦在线阵光电探测器，得到信号的干涉谱，通过对干涉谱做逆傅立叶变换可以得到被测样品深度分辨的反射率信息。
由于频域OCT技术利用光谱仪代替点光电探测器，相对于时域OCT技术减少了一维扫描，具有更高的成像速度。频域OCT技术使得实时三维组织成像真正成为了可能，这是其相对于时域OCT最重要的优势。
随着频域OCT技术的发展，目前频域OCT技术已被广泛应用于眼科、肠胃科、心血管、牙科和皮肤科疾病的检测。而各种价格临床应用也对频域OCT系统提出了越来越高的要求，其中就包括系统及其仪器化后的结构简洁、小型化与精确性。
目前频域OCT系统中的光谱仪，通常是相对复杂和昂贵的设备，需要以高精度控制多个移动部件的对准。例如，典型光谱仪可以将光聚焦到衍射光栅以便将入射波束分为分离波长，可以将衍射光栅旋转到特定角度以便将特定波长的光定向至检测器，这样，对于光栅的调节，就需要做额外的高精度调节机构控制其移动，不利于光谱仪的小型化、紧凑性和精确性，也额外增加了光谱仪装置的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，它能够解决现有技术的不足，该光谱仪装置结构简洁、紧凑，精确性高，成本低。
本发明的技术方案：一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，包括：基体、入射光镜头部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分；所述入射光部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分均固定在基体上；
所述基体上依次为入射光镜头部分安装处、光栅部分安装处、成像镜头部分安装处以及成像部分安装处；
所述基体的入射光镜头部分安装处加工有用于入射光镜头部分在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面，用于安装入射光镜头部分的内螺纹孔，以及用于和入射光镜头部分的入射光镜筒配合、保证光路的同轴度的高精度通孔；
所述基体的光栅部分安装处加工有用于安装并保证光栅部分在系统中的位置度的高精度定位销孔和螺纹孔；
所述基体的成像镜头部分安装处加工有用于成像镜头在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面，用于固定成像镜头部分的内螺纹，用于安装成像镜头部分的内孔，以及用于紧定成像镜头部分的螺纹孔；
所述基体的成像部分安装处加工有用于成像部分的成像镜筒配合、保证光路同轴度的高精度内孔，用于固定位置调整好后的成像部分的螺纹通孔。
所述基体上光栅部分与成像镜头部分之间的孔以及成像镜头部分与成像部分之间的孔的内壁上加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
所述入射光镜头部分包括光纤转接板压盖、光纤转接板、入射光镜筒、准直镜片、准直镜片的压盖；所述入射光镜筒的入射处安装用于固定入射光纤的光纤转接板和用于将入射光镜头部分固定在基体上的光纤转接板压盖，入射光镜筒的出射处通过准直镜片的压盖安装准直镜片；所述光纤转接板压盖上加工有与基体上入射光镜头部分安装处的内螺纹孔对应的螺钉通孔；螺钉通孔与内螺纹孔对齐后用螺钉固定，从而实现入射光镜头部分固定在基体上；所述入射光镜筒的圆柱外径与基体上入射光镜头部分安装处的高精度通孔配合，从而保证入射光镜头部分在整个系统中的位置精度；所述入射光镜筒的内壁加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
所述光栅部分包括光栅压盖、光栅座、平面衍射光栅；所述光栅座上加工有与基座上光栅部分安装处的定位销孔对应的光栅座高精度定位销孔，以及与基座上光栅部分安装处的螺纹孔对应的光栅座螺钉孔；两组定位销孔对齐后，通过高精度定位销和连接，从而实现光栅部分在整个光路系统中的精确定位；然后通过螺钉将对齐的螺钉孔和螺纹孔连接，固定光栅部分；所述平面衍射光栅通过光栅压盖压紧在光栅座上。
所述成像镜头部分包括成像镜头固定筒、成像镜头、镜头压盖；所述成像镜头通过镜头压盖压紧在固定筒内；所述成像镜头固定筒的的高精度圆柱面和基体上成像镜头部分安装处的内孔配合，固定筒上的外螺纹与基体上成像镜头部分安装处的内螺纹配合，固定筒上的定位面和基体上成像镜头部分安装处的定位平面对齐，保证成像镜头部分在整个光路系统中的位置度精度，并能紧固。
所述成像部分包括用于最终成像并输出至外部显示器的OCT用专业线阵CCD相机，以及相机固定座；所述线阵CCD相机安装在相机固定座上；所述相机固定座的高精度定位面与基座上成像部分安装处的高精度内孔配合，调节成像部分在光路中的Z方向和相机感光面与Z方向的夹角θ的角度，调整到位后，用螺钉通过基体上成像部分安装处的螺纹通孔与相机座上的螺纹孔将成像部分固定在光路系统中，从而保证成像部分在整个光路系统中的位置精度。
所述基体上的入射光镜头部分安装处及光栅部分安装处安装上盖，上盖盖住入射光镜头部分和光栅部分。
本发明的技术效果：1、本发明创新点在于以现有成熟的加工技术加工出高精度的零件，用于固定整个光学系统中的元器件，结构简洁明了，安装方便，大大减少元器件的同时，更好的保证光学精度。2、本发明的创新点在于利用外置工装，仅仅对成像部分的位置进行调节，而光路系统中的其他元器件则不需要进行调节，直接安装到系统中即可。3、本发明由于元器件少，结构简洁，所以相对于一般的光谱仪体积和质量更小，成本费用低；能更好的应用于眼科频域OCT系统。
本发明的优越性：1、本发明装置结构简洁、紧凑、元器件安装方便，精确性高、成本低。2、本发明利用外置工装，仅仅对成像部分进行位置调节，从而能减少内部零件及其相对应的调节，既能保证整个光路系统的精度，也能降低整个装置的成本。3、本发明通过一次加工成型出的光学基体和简单的销孔定位，为整个光路系统中的光学元器件提供精确的位置，能保证高精度的光线传播和收集成像。
附图说明
图1为本发明所涉一种用于频域OCT系统的光谱仪装置的结构示意图。
图2为本发明所涉一种用于频域OCT系统的光谱仪装置的外观图。
图3为基体的结构示意图。
图4为入射光镜头部分的结构示意图。
图5-1、图5-2、图5-3为光栅部分的结构示意图。
图6为成像镜头部分的结构示意图。
图7为成像部分的结构示意图。
具体实施方式
实施例：如图１至图７所示，一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，包括：基体1、入射光镜头部分2、光栅部分3、成像镜头部分4、成像部分5；所述入射光部分2、光栅部分3、成像镜头部分4、成像部分5均固定在基体1上；
所述基体1呈“L形”，依次为入射光镜头部分2安装处、光栅部分3安装处、成像镜头部分4安装处以及成像部分5安装处；
所述基体1的入射光镜头部分2安装处加工有用于入射光镜头部分2在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面121，用于安装入射光镜头部分2的内螺纹孔122、124，以及用于和入射光镜头部分2的入射光镜筒23配合、保证光路的同轴度的高精度通孔123；
所述基体1的光栅部分3安装处加工有用于安装并保证光栅部分3在系统中的位置度的高精度定位销孔132、133和螺纹孔131、134；
所述基体1的成像镜头部分4安装处加工有用于成像镜头4在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面141，用于固定成像镜头部分4的内螺纹142，用于安装成像镜头部分4的内孔144，以及用于紧定成像镜头部分4的螺纹孔143；
所述基体1的成像部分5安装处加工有用于成像部分5的成像镜筒配合、保证光路同轴度的高精度内孔153，用于固定位置调整好后的成像部分5的螺纹通孔151、152。
所述基体1上光栅部分3与成像镜头部分4之间的孔112以及成像镜头部分4与成像部分5之间的孔111的内壁上加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
所述入射光镜头部分2包括光纤转接板压盖21、FC/APC光纤转接板22、入射光镜筒23、准直镜片24、准直镜片的压盖25；所述入射光镜筒23的入射处安装用于固定入射光纤的FC/APC光纤转接板22和用于将入射光镜头部分2固定在基体1上的光纤转接板压盖21，入射光镜筒23的出射处通过准直镜片的压盖25安装准直镜片24；所述光纤转接板压盖21上加工有与基体1上入射光镜头部分2安装处的内螺纹孔122、124对应的螺钉通孔211、212；螺钉通孔211、212与内螺纹孔122、124对齐后用螺钉固定，从而实现入射光镜头部分2固定在基体1上；所述入射光镜筒23的圆柱外径231与基体1上入射光镜头部分2安装处的高精度通孔123配合，从而保证入射光镜头部分2在整个系统中的位置精度；所述入射光镜筒23的内壁232加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
所述光栅部分3包括光栅压盖31、光栅座32、平面衍射光栅33；所述光栅座32上加工有与基座1上光栅部分3安装处的定位销孔132、133对应的光栅座高精度定位销孔323、324，以及与基座1上光栅部分3安装处的螺纹孔131、134对应的光栅座螺钉孔321、324；两组定位销孔对齐后，通过高精度定位销34和35连接，从而实现光栅部分在整个光路系统中的精确定位；然后通过螺钉将对齐的螺钉孔和螺纹孔连接，固定光栅部分3；所述平面衍射光栅33通过光栅压盖31压紧在光栅座32上。
所述成像镜头部分4包括成像镜头固定筒41、成像镜头42、镜头压盖43；所述成像镜头42通过镜头压盖43压紧在固定筒41内；所述成像镜头固定筒41的的高精度圆柱面411和基体1上成像镜头部分4安装处的内孔144配合，固定筒41上的外螺纹412与基体1上成像镜头部分4安装处的内螺纹142配合，固定筒41上的定位面413和基体1上成像镜头部分4安装处的定位平面141对齐，保证成像镜头部分4在整个光路系统中的位置度精度，并能紧固。
所述成像部分5包括用于最终成像并输出至外部显示器的OCT用专业线阵CCD相机51，以及相机固定座52；所述线阵CCD相机51安装在相机固定座52上；所述相机固定座52的高精度定位面523与基座1上成像部分5安装处的高精度内孔153配合，调节成像部分5在光路中的Z方向和相机感光面与Z方向的夹角θ的角度，调整到位后，用螺钉通过基体1上成像部分5安装处的螺纹通孔151、152与相机座上的螺纹孔521、522将成像部分5固定在光路系统中，从而保证成像部分5在整个光路系统中的位置精度。
所述基体1上的入射光镜头部分2安装处及光栅部分3安装处安装上盖6，上盖6盖住入射光镜头部分2和光栅部分3。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于包括：基体、入射光镜头部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分；所述入射光部分、光栅部分、成像镜头部分、成像部分均固定在基体上；
所述基体上依次为入射光镜头部分安装处、光栅部分安装处、成像镜头部分安装处以及成像部分安装处；
所述基体的入射光镜头部分安装处加工有用于入射光镜头部分在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面，用于安装入射光镜头部分的内螺纹孔，以及用于和入射光镜头部分的入射光镜筒配合、保证光路的同轴度的高精度通孔；
所述基体的光栅部分安装处加工有用于安装并保证光栅部分在系统中的位置度的高精度定位销孔和螺纹孔；
所述基体的成像镜头部分安装处加工有用于成像镜头在光路中光轴方向上定位的高精度定位平面，用于固定成像镜头部分的内螺纹，用于安装成像镜头部分的内孔，以及用于紧定成像镜头部分的螺纹孔；
所述基体的成像部分安装处加工有用于成像部分的成像镜筒配合、保证光路同轴度的高精度内孔，用于固定位置调整好后的成像部分的螺纹通孔。
2.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述基体上光栅部分与成像镜头部分之间的孔以及成像镜头部分与成像部分之间的孔的内壁上加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
3.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述入射光镜头部分包括光纤转接板压盖、光纤转接板、入射光镜筒、准直镜片、准直镜片的压盖；所述入射光镜筒的入射处安装用于固定入射光纤的光纤转接板和用于将入射光镜头部分固定在基体上的光纤转接板压盖，入射光镜筒的出射处通过准直镜片的压盖安装准直镜片；所述光纤转接板压盖上加工有与基体上入射光镜头部分安装处的内螺纹孔对应的螺钉通孔；螺钉通孔与内螺纹孔对齐后用螺钉固定，从而实现入射光镜头部分固定在基体上；所述入射光镜筒的圆柱外径与基体上入射光镜头部分安装处的高精度通孔配合，从而保证入射光镜头部分在整个系统中的位置精度；所述入射光镜筒的内壁加工有避免在光路中产生鬼像的细的内螺纹。
4.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述光栅部分包括光栅压盖、光栅座、平面衍射光栅；所述光栅座上加工有与基座上光栅部分安装处的定位销孔对应的光栅座高精度定位销孔，以及与基座上光栅部分安装处的螺纹孔对应的光栅座螺钉孔；两组定位销孔对齐后，通过高精度定位销和连接，从而实现光栅部分在整个光路系统中的精确定位；然后通过螺钉将对齐的螺钉孔和螺纹孔连接，固定光栅部分；所述平面衍射光栅通过光栅压盖压紧在光栅座上。
5.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述成像镜头部分包括成像镜头固定筒、成像镜头、镜头压盖；所述成像镜头通过镜头压盖压紧在固定筒内；所述成像镜头固定筒的的高精度圆柱面和基体上成像镜头部分安装处的内孔配合，固定筒上的外螺纹与基体上成像镜头部分安装处的内螺纹配合，固定筒上的定位面和基体上成像镜头部分安装处的定位平面对齐，保证成像镜头部分在整个光路系统中的位置度精度，并能紧固。
6.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述成像部分包括用于最终成像并输出至外部显示器的OCT用专业线阵CCD相机，以及相机固定座；所述线阵CCD相机安装在相机固定座上；所述相机固定座的高精度定位面与基座上成像部分安装处的高精度内孔配合，调节成像部分在光路中的Z方向和相机感光面与Z方向的夹角θ的角度，调整到位后，用螺钉通过基体上成像部分安装处的螺纹通孔与相机座上的螺纹孔将成像部分固定在光路系统中，从而保证成像部分在整个光路系统中的位置精度。
7.根据权利要求1所述一种用于频域OCT系统的光谱仪装置，其特征在于所述基体上的入射光镜头部分安装处及光栅部分安装处安装上盖，上盖盖住入射光镜头部分和光栅部分。
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