CN113917680A - 扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统，涉及光学扫描技术领域。该扫描方法应用于包括驱动器和光纤的扫描器件，包括：确定驱动器对应的至少两路驱动信号，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件；基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期；基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹；相比现有的扫描方法，该扫描方法中驱动器对应的至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件，而且驱动器所需的驱动信号易于实现，驱动器带动光纤扫描形成的扫描轨迹均匀度高，使得该扫描方法具有适用范围广的特性。

Description

扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统

技术领域

本申请涉及光学扫描技术领域，具体涉及一种扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统。

背景技术

扫描器件通过对驱动器外加交流电压调制信号，交流电压调制信号驱动驱动器带动光纤抖动，光纤可在二维平面空间中实现一定面积的扫描。该技术可应用于光学相干断层扫描成像、线性/非线性光学成像、虚拟现实VR/增强现实AR头部显示设备等众多成像相关技术领域。

现有的驱动器驱动光纤扫描方案多采用螺旋形扫描和栅格扫描。当驱动器驱动光纤采用螺旋形扫描时，光纤端面在划过中心区域时平均驻留的时间长，边缘区域平均驻留的时间短，会造成样本中心的光漂白、光损伤现象，且图像像素存在分布不均匀现象。当驱动器驱动光纤采用栅格扫描时，由于需要匹配两个谐振点，而且对驱动器外加的驱动信号频率相差较大，所以栅格扫描存在适用性差的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请实施例提供了一种扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统。

第一方面，本申请一实施例提供了一种扫描方法，应用于包括驱动器和光纤的扫描器件，包括：确定驱动器对应的至少两路驱动信号，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件；基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期；基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，至少两路驱动信号包括第一频率的第一驱动信号和第二频率的第二驱动信号，确定驱动器对应的至少两路驱动信号，包括：基于第一频率和第二频率确定第一频率和第二频率的信号频率比值；基于信号频率比值确定第一驱动信号和第二驱动信号。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件，包括：第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的信号频率比值为分数值。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期，包括：基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率；基于扫描帧率确定光纤的扫描周期。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率，包括：确定第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的频率差；基于频率差确定光纤的扫描帧率。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，扫描周期包括前半周期和后半周期，基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹，包括：在前半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤的光纤轨迹从中心开始逐渐延伸至最大扫描范围处，形成第一轨迹图像；在后半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤轨迹基于第一轨迹图像的缝隙中央逐渐填满至最大扫描范围处直至扫描周期结束，形成第二轨迹图像。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，第一轨迹图像的采样分辨率低于第二轨迹图像的采样分辨率。

结合第一方面，在第一方面的某些实现方式中，扫描轨迹包括基于相互交错的光纤轨迹形成的李萨如图形轨迹。

第二方面，本申请一实施例提供了一种扫描轨迹采集结构，包括：扫描器件，用于执行上述第一方面所提及的扫描方法；物镜组，用于将光线聚焦于图像采集装置；图像采集装置，用于观测和/或记录扫描器件形成的扫描轨迹。

第三方面，本申请一实施例提供了一种内窥镜系统，包括：光源器件及探测装置，用于输出光线并收集待扫描样本产生的返回信号；扫描器件，用于执行上述第一方面所提及的扫描方法，并将光线传输至物镜组；物镜组，用于将光线聚焦于待扫描样本。

本申请实施例提供的扫描方法、扫描轨迹采集结构及内窥镜系统，应用于包括驱动器和光纤的扫描器件，通过确定驱动器对应的至少两路驱动信号，并基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期的方式；使得驱动器在至少两路驱动信号的驱动下带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹。相比现有的扫描方式，该扫描方法中驱动器对应的至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件，驱动器带动光纤扫描形成的扫描轨迹均匀度高，而且驱动器所需的驱动信号易于实现，使得该扫描方法具有适用范围广的特性。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1所示为本申请实施例所适用的一场景示意图。

图2所示为本申请一示例性实施例提供的扫描方法的流程示意图。

图3所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹图像。

图4所示为本申请一示例性实施例提供的确定驱动器对应的至少两路驱动信号的流程示意图。

图5所示为本申请另一示例性实施例提供的确定驱动器对应的至少两路驱动信号的流程示意图。

图6所示为本申请一示例性实施例提供的基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期的流程示意图。

图7所示为本申请一示例性实施例提供的基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率的流程示意图。

图8所示为本申请一示例性实施例提供的基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹的流程示意图。

图9所示为本申请一示例性实施例提供的驱动器带动光纤对待扫描样本扫描的光纤轨迹。

图10所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹采集结构的结构示意图。

图11所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹采集结构采集的李萨如图形轨迹。

图12所示为本申请一示例性实施例提供的内窥镜系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1所示为本申请实施例所适用的一场景示意图。如图1所示，本申请实施例所适用的场景中包括驱动器1和光纤2，其中，驱动器1和光纤2之间存在连接关系，光纤2一端固定在驱动器1上，驱动器1激发光纤2振动，光纤2的另一端为自由端，自由端用于振动完成扫描。

具体而言，驱动器1用于驱动光纤2进行周期性抖动，从而使光纤2的端面扫描整个视场，最终形成扫描轨迹。首先确定驱动器1对应的至少两路驱动信号，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件；基于至少两路驱动信号确定光纤2的扫描周期；基于至少两路驱动信号驱动驱动器1，以使驱动器1带动光纤2在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹。即，该场景实现了一种扫描方法。

由于图1所示的上述场景利用驱动器1和光纤2实现了扫描方法，因此，该场景不但能够提高该扫描方法的扫描效果，而且能够有效提高该扫描方法的适用性范围。

图2所示为本申请一示例性实施例提供的扫描方法的流程示意图。具体地，本申请实施例提供的扫描方法应用于扫描器件。该扫描器件包括驱动器和光纤。

如图2所示，本申请实施例提供的扫描方法包括如下步骤。

步骤10，确定驱动器对应的至少两路驱动信号，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件。

步骤10中提及的至少两路驱动信号用于对驱动器进行驱动，至少两路驱动信号可以为正弦波信号，且至少两路驱动信号中的每一路驱动信号的频率需要满足在光纤的谐振点频率附近的预设条件。扫描器件中的光纤可以看作悬臂梁，其振动遵循一定的谐振规律。因为在某些特定的频率上光纤能够实现最大程度的偏转，所以将这些频率值称为光纤不同阶数的谐振点。

步骤20，基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期。

步骤20中提及的光纤的扫描周期为光纤从扫描开始到扫描完成所需要的时间。光纤的扫描周期与图像采样分辨率为制约关系，当光纤的扫描周期越长，图像采样分辨率会越高。

步骤30，基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本进行扫描，形成扫描轨迹。

示例性地，采用至少两路驱动信号对驱动器在两个方向上同时驱动，使得驱动器快速周期性弯曲，驱动器带动光纤周期性抖动，使光纤的端面扫描整个待扫描样本，从而实现对待扫描样本的二维扫描，得到光纤的扫描轨迹。

在实际应用过程中，首先确定驱动器对应的至少两路驱动信号，并且至少两路驱动信号的谐振频率需要符合预设条件，然后基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期，最后采用至少两路驱动信号对驱动器进行驱动，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹。通过基于至少两路驱动信号设定光纤的扫描周期，进一步提高图像采样分辨率。

本申请实施例提供的扫描方法，通过确定至少两路驱动信号和扫描周期的方式，实现了光纤对待扫描样本的二维扫描的目的。此外，该扫描方法中驱动器对应的至少两路驱动信号的谐振频率是符合预设条件的，所以驱动器带动光纤在确定的扫描周期内扫描形成的扫描轨迹均匀度高，而且驱动器所需的驱动信号具有易于实现的特性，使得该扫描方法适用范围广。

在本申请其他实施例中，驱动器外加的至少两路驱动信号可以是两路驱动信号，也可以是四路驱动信号。只要至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件即可。本申请对此不做具体限定。

图3所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹图像。至少两路驱动信号可以是频率相同但相位差相差90度的双轴电压信号，双轴电压信号的频率在谐振点频率附近。当对驱动器施加谐振点频率附近的双轴电压信号时，驱动器的两轴频率相同，两轴的相位差相差90度。通过双轴电压信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本进行扫描，从而形成扫描轨迹。如图3所示，光纤的扫描轨迹为圆线。

在本申请的其他实施例中，驱动器可以是压电陶瓷管，驱动器也可以是晶片结构；光纤可以是单模光纤、多纤芯单模光纤、双包层光纤等。只要驱动器能够带动光纤对待扫描样本扫描即可，本申请对此不做具体限定。

图4所示为本申请一示例性实施例提供的确定驱动器对应的至少两路驱动信号的流程示意图。在本申请图2所示实施例的基础上延伸出本申请图4所示实施例，下面着重叙述图4所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图4所示，在本申请实施例提供的扫描方法中，至少两路驱动信号包括第一频率的第一驱动信号和第二频率的第二驱动信号，确定驱动器对应的至少两路驱动信号步骤包括如下步骤。

步骤101，基于第一频率和第二频率确定第一频率和第二频率的信号频率比值。

示例性地，驱动器外加两路驱动信号，两路驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号。第一驱动信号的频率为第一频率，第二驱动信号的频率为第二频率。步骤101中提及的信号频率比值为第一频率和第二频率的比值。

步骤102，基于信号频率比值确定第一驱动信号和第二驱动信号。

示例性地，基于第一频率和第二频率的比值即可确定第一驱动信号和第二驱动信号，使得两路驱动信号更容易实现，且确定的两路驱动信号也更能满足预设条件。

实际应用过程中，首先基于第一驱动信号的第一频率和第二驱动信号的第二频率确定第一频率和第二频率的信号频率比值，然后基于信号频率比值确定第一驱动信号和第二驱动信号。通过第一频率和第二频率的比值确定第一驱动信号和第二驱动信号，使得外加的两路驱动信号满足预先设定的条件。通过设定信号频率比值控制驱动器所加电压的频率，从而进一步控制光纤的扫描速度。

本申请实施例提供的扫描方法，通过基于信号频率比值确定第一驱动信号和第二驱动信号的方式，实现了确定驱动器对应的两路驱动信号的目的。此外，由于驱动器外加的两路驱动信号是根据预先设定的信号频率比值确定的，所以两路驱动信号容易实现且符合预设条件，更进一步有利于获得轨迹均匀的扫描轨迹。

图5所示为本申请另一示例性实施例提供的确定驱动器对应的至少两路驱动信号的流程示意图。在本申请图5所示实施例的基础上延伸出本申请图4所示实施例，下面着重叙述图5所示实施例与图4所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图5所示，在本申请实施例提供的扫描方法中，至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件步骤还包括如下步骤。

步骤103，第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的信号频率比值为分数值。

示例性地，第一频率和第二频率的信号频率比值可以为有理数但不为整数值，即信号频率比值为分数值，此时驱动器的一轴正弦驱动信号对应的第一频率与另一轴正弦驱动信号对应的第二频率相近。

实际应用过程中，首先基于第一频率和第二频率确定第一频率和第二频率的信号频率比值，然后第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的信号频率比值为分数值，最后基于信号频率比值确定第一驱动信号和第二驱动信号。当信号频率比值为分数值时，第一频率和第二频率的频率值不同但相近，两路驱动信号的频率在谐振点频率附近。当对驱动器施加该两路驱动信号时，驱动器的两轴频率相近，两轴相位相同，两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，从而形成扫描轨迹。例如驱动器的X轴施加频率620Hz、幅值100V、初相位为0的正弦驱动信号，驱动器的Y轴施加频率619Hz、幅值100V、初相位为0的正弦驱动信号。此时第一频率和第二频率的信号频率比值确定为分数值，信号频率比值为分数值的两路驱动信号对驱动器进行驱动，驱动器带动光纤进行扫描，此时光纤形成的扫描轨迹为李萨如图形轨迹。

本申请实施例提供的扫描方法，通过基于信号频率比值为分数值确定第一驱动信号和第二驱动信号的方式，实现了确定驱动器对应的频率相近的两路驱动信号的目的。此外，由于驱动器外加的两路驱动信号频率相近，均在光纤的谐振点频率附近，满足预先设定条件，更进一步有利于获得轨迹均匀的扫描轨迹。

图6所示为本申请一示例性实施例提供的基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期的流程示意图。在本申请图2所示实施例的基础上延伸出本申请图6所示实施例，下面着重叙述图6所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图6所示，在本申请实施例提供的扫描方法中，基于至少两路驱动信号确定光纤的扫描周期步骤还包括如下步骤。

步骤201，基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率。

示例性地，步骤201提及的信号频率比值即第一驱动信号的第一频率和第二驱动信号的第二频率的比值。通过第一频率和第二频率的比值确定的光纤的扫描帧率，更有利于光纤扫描出均匀的扫描轨迹。

步骤202，基于扫描帧率确定光纤的扫描周期。

示例性地，步骤202提及的扫描周期为扫描帧率的倒数。当扫描帧率越大，则扫描周期越短；反之，当扫描帧率越小，则扫描周期越长。

实际应用过程中，首先基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率，然后基于扫描帧率确定光纤的扫描周期。光纤的扫描周期是由预设的扫描帧率确定的，光纤的扫描帧率是由预设的信号频率比值确定的。由此可见，只要确定信号频率比值，即可确定光纤对应的扫描帧率和扫描周期。另外，确定的信号频率比值是满足预设条件的，所以根据信号频率比值确定的扫描周期和扫描帧率也符合预设条件。按照符合预设条件的扫描周期和扫描帧率进行扫描，更有利于获取均匀度高的扫描轨迹，从而进一步获取成像效果好的图像。

在本申请其他实施例中，通过基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率的方式，进一步根据扫描帧率确定光纤的扫描周期，实现了基于两路驱动信号确定光纤的扫描周期的目的。由于只要确定两路驱动信号的信号频率比值，即可确定光纤工作时的扫描帧率和扫描周期。由此可见，采用本申请的扫描方法时，很容易确定驱动器需要外加的信号，而且光纤在确定的扫描帧率和扫描周期下进行扫描，扫描均匀度高，更便于获取成像效果好的图像。

图7所示为本申请一示例性实施例提供的基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率的流程示意图。在本申请图6所示实施例的基础上延伸出本申请图7所示实施例，下面着重叙述图7所示实施例与图6所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图7所示，在本申请实施例提供的扫描方法中，基于信号频率比值确定光纤的扫描帧率步骤还包括如下步骤。

步骤2011，确定第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的频率差。

示例性地，步骤2011中提及的频率差即两路驱动信号对应的频率的差值。频率差用于表征两路驱动信号的频率是否相近。

步骤2012，基于频率差确定光纤的扫描帧率。

示例性地，步骤2012中提到的光纤的扫描帧率为频率差的绝对值。

在实际应用过程中，首先确定第一驱动信号对应的第一频率与第二驱动信号对应的第二频率的频率差，然后基于频率差确定光纤的扫描帧率，最后基于扫描帧率确定光纤的扫描周期。光纤的扫描周期T的计算公式如下：

式中f_x、f_y分别代表驱动器X轴、驱动器Y轴的驱动信号频率。从上式(1)可见扫描周期T为扫描帧率的倒数，扫描帧率为频率差的绝对值。采样分辨率与成像速度为制约关系，当驱动器的两轴频率越接近，频率差的绝对值越小，则扫描周期T越长，但图像采样分辨率会越高。

图8所示为本申请一示例性实施例提供的基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹的流程示意图。在本申请图2所示实施例的基础上延伸出本申请图8所示实施例，下面着重叙述图8所示实施例与图2所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。

如图8所示，在本申请实施例提供的扫描方法中，扫描周期包括前半周期和后半周期，基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹步骤包括如下步骤。

步骤301，在前半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤的光纤轨迹从中心开始逐渐延伸至最大扫描范围处，形成第一轨迹图像。

示例性地，步骤301中提及的前半周期为扫描周期T的

周期。在至少两路驱动信号的驱动下，驱动器带动光纤对待扫描样本扫描，光纤从中心开始同时沿行方向逐行扫描和沿列方向逐列扫描，光纤轨迹沿中心点以弧线的形式向各个方向延伸至最大扫描范围处，形成多条弧线相互交错的第一轨迹图像。

步骤302，在后半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤轨迹基于第一轨迹图像的缝隙中央逐渐填满至最大扫描范围处直至扫描周期结束，形成第二轨迹图像。

示例性地，步骤302提及的后半周期为扫描周期T的

周期。在至少两路驱动信号的驱动下，驱动器带动光纤对待扫描样本扫描，在形成的第一轨迹图像的缝隙中央的基础上，光纤轨迹继续以弧线的形式沿各个方向延伸至最大扫描范围处逐渐填满，直至周期结束完成扫描，最后形成多条弧线相互交错的第二轨迹图像。

在实际应用过程中，首先在前半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤的光纤轨迹从中心开始逐渐延伸至最大扫描范围处，形成第一轨迹图像，然后在后半周期内，基于至少两路驱动信号驱动驱动器对待扫描样本扫描，以使光纤轨迹基于第一轨迹图像的缝隙中央逐渐填满至最大扫描范围处直至扫描周期结束，形成第二轨迹图像。该扫描方法实现了对待扫描样本进行二维扫描的目的。另外，该扫描方法扫描出的光纤轨迹均匀度更高，图像的成像质量更好。

本申请实施例提供的扫描方法，通过基于至少两路驱动信号驱动驱动器，以使驱动器带动光纤在扫描周期内对待扫描样本扫描的方式，实现了对待扫描样本进行二维扫描的目的。除此之外，基于扫描周期结束后形成的第二轨迹图像可以看出，光纤轨迹会形成相互交错成网格的李萨如图形。相对于现有的其他扫描方法，该扫描方法扫描均匀度高，而且成像效果好。

图9所示为本申请一示例性实施例提供的驱动器带动光纤对待扫描样本扫描的光纤轨迹。在一个扫描周期内，该扫描方法的扫描轨迹如图9所示。图9(a)为光纤轨迹在扫描周期

内的归一化幅度。如图9(a)所示，X轴代表X方向归一化幅度，Y轴代表Y方向归一化幅度。光纤轨迹从中心点开始以弧线的形式逐渐从坐标(-1，-1)延伸至坐标(1，1)，此时的弧线分布相对稀疏，每两条弧线之间的缝隙较大，而且相交的弧线相对较少。图9(b)为光纤轨迹在扫描周期

内的归一化幅度。如图9(b)所示，X轴代表X方向归一化幅度，Y轴代表Y方向归一化幅度。当扫描周期为

时，光纤轨迹从中心点开始以弧线的形式逐渐从坐标(-1，1)延伸至坐标(1，-1)，从而形成相互交错的网格形状，此时形成第一轨迹图像，第一轨迹图像中光纤轨迹整体分布相对稀疏。图9(c)为光纤轨迹在扫描周期

内的归一化幅度。如图9(c)所示，X轴代表X方向归一化幅度，Y轴代表Y方向归一化幅度。光纤轨迹恰好在

周期轨迹的缝隙中央以弧线的形式逐渐填充整个画面，此时形成的轨迹图像四周逐渐密集而中间依然缝隙较大。图9(d)为光纤轨迹在扫描周期0-T内的归一化幅度。如图9(d)所示，X轴代表X方向归一化幅度，Y轴代表Y方向归一化幅度。扫描轨迹继续在

周期轨迹的缝隙中央以弧线的形式逐渐填满整个画面直至扫描周期结束，此时形成第二轨迹图像，第二轨迹图像中光纤轨迹四周密集中间相对稀疏。

结合图9(b)和图9(d)所示，第一轨迹图像的采样分辨率低于第二轨迹图像的采样分辨率。前半个周期的目的在于光纤逐渐扫描出整个视场。后半个周期的目的在于提升图像的采样分辨率。即可以理解为在后半周期内，图像的采样分辨率逐渐上升直至周期结束。

如图9(d)所示，该扫描方法最后形成的扫描轨迹是基于相互交错的光纤轨迹形成的李萨如图形轨迹。该李萨如图形轨迹中的光纤轨迹均匀度高，且图像的成像质量好。

图10所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹采集结构的结构示意图。如图10所示，本申请实施例提供的扫描轨迹采集结构包括物镜组2、扫描器件1以及图像采集装置3。扫描器件1用于执行上述实施例所提及的扫描方法；物镜组2用于将光线准直并聚焦于图像采集装置3；图像采集装置3用于观测和/或记录扫描器件形成的扫描轨迹。

示例性地，扫描器件1可以为光纤和压电陶瓷扫描器，物镜组2可以为准直透镜和汇聚透镜，图像采集装置3可以为CMOS相机或者位置传感器。从光纤输出的光线是有发散角的，准直透镜用于准直光纤发出的光线，汇聚透镜用于将准直透镜准直后的光线汇集到CMOS相机或者位置传感器。当压电陶瓷扫描器外加调制驱动信号时，由于逆压电效应压电陶瓷扫描器带动光纤执行上述实施例所提及的扫描方法，物镜组2将光线准直后聚焦于图像采集装置3；当光纤抖动时，图像采集装置3用于观测和/或记录扫描器件1形成的扫描轨迹。

图11所示为本申请一示例性实施例提供的扫描轨迹采集结构采集的李萨如图形轨迹。当压电陶瓷扫描器外加调制驱动信号时，由于逆压电效应压电陶瓷扫描器带动光纤执行上述实施例所提及的扫描方法，物镜组2将光线聚焦于CMOS相机；当光纤抖动时CMOS相机用于观测和/或记录扫描器件1形成的扫描轨迹。由于CMOS相机成像速度相对低于光纤扫描速度，如图11所示，CMOS相机采集的李萨如图形轨迹为矩形的亮斑。

在本申请其他实施例中，当压电陶瓷扫描器外加调制驱动信号时，由于逆压电效应压电陶瓷扫描器带动光纤执行上述实施例所提及的扫描方法，物镜组2将光线聚焦于位置传感器；当光纤抖动时位置传感器用于观测和/或记录扫描器件1形成的扫描轨迹。位置传感器记录的扫描轨迹建模后，会得到如图9(d)所示的基于相互交错的光纤轨迹形成的李萨如图形轨迹。

图12所示为本申请一示例性实施例提供的内窥镜系统的结构示意图。如图12所示，本申请实施例提供的一种内窥镜系统包括光源器件及探测装置4、扫描器件1、物镜组2以及待扫描样本5。光源器件及探测装置4用于输出光线并收集待扫描样本5产生的返回信号；扫描器件1用于执行上述实施例所提及的扫描方法，并将光线传输至物镜组2；物镜组2用于将光线聚焦于待扫描样本5。

示例性地，内窥镜系统可以为基于空心双包层光子晶体带隙光纤的多光子内窥镜，其中，双包层光子带隙光纤用于传输激发光和信号光。光源器件及探测装置4可以为飞秒脉冲激光器及荧光探测装置，扫描器件1可以为双包层光子晶体带隙光纤10和压电陶瓷管11组成的压电陶瓷扫描器，物镜组2可以为微物镜。具体而言，飞秒脉冲光从飞秒脉冲激光器输出进入双包层光子晶体带隙光纤10的纤芯并低色散传输。双包层光子晶体带隙光纤10与压电陶瓷管11组成压电陶瓷扫描器，外加调制信号驱动压电陶瓷管11，由于逆压电效应，压电陶瓷管11带动双包层光子晶体带隙光纤10进行李萨如扫描。激发光经过微物镜聚焦到待扫描样本5。由于多光子激发效应，待扫描样本5处产生荧光信号及二次谐波信号。信号光通过原光路返回，经双包层光子晶体带隙光纤10的外包层收集回荧光探测装置。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。

本申请中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

还需要指出的是，在本申请的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本申请的等效方案。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本申请。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本申请的范围。因此，本申请不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种扫描方法，其特征在于，应用于包括驱动器和光纤的扫描器件，包括：

确定所述驱动器对应的至少两路驱动信号，所述至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件；

基于所述至少两路驱动信号确定所述光纤的扫描周期；

基于所述至少两路驱动信号驱动所述驱动器，以使所述驱动器带动所述光纤在所述扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹。

2.根据权利要求1所述的扫描方法，其特征在于，所述至少两路驱动信号包括第一频率的第一驱动信号和第二频率的第二驱动信号，所述确定所述驱动器对应的至少两路驱动信号，包括：

基于所述第一频率和所述第二频率确定所述第一频率和所述第二频率的信号频率比值；

基于所述信号频率比值确定所述第一驱动信号和所述第二驱动信号。

3.根据权利要求2所述的扫描方法，其特征在于，所述所述至少两路驱动信号的谐振频率符合预设条件，包括：

所述第一驱动信号对应的所述第一频率与所述第二驱动信号对应的所述第二频率的所述信号频率比值为分数值。

4.根据权利要求2或3所述的扫描方法，其特征在于，所述基于所述至少两路驱动信号确定所述光纤的扫描周期，包括：

基于所述信号频率比值确定所述光纤的扫描帧率；

基于所述扫描帧率确定所述光纤的扫描周期。

5.根据权利要求4所述的扫描方法，其特征在于，所述基于所述信号频率比值确定所述光纤的扫描帧率，包括：

确定所述第一驱动信号对应的所述第一频率与所述第二驱动信号对应的所述第二频率的频率差；

基于所述频率差确定所述光纤的扫描帧率。

6.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述扫描周期包括前半周期和后半周期，所述基于所述至少两路驱动信号驱动所述驱动器，以使所述驱动器带动所述光纤在所述扫描周期内对待扫描样本扫描，形成扫描轨迹，包括：

在所述前半周期内，基于所述至少两路驱动信号驱动所述驱动器对所述待扫描样本扫描，以使所述光纤的光纤轨迹从中心开始逐渐延伸至最大扫描范围处，形成第一轨迹图像；

在所述后半周期内，基于所述至少两路驱动信号驱动所述驱动器对所述待扫描样本扫描，以使所述光纤轨迹基于所述第一轨迹图像的缝隙中央逐渐填满至所述最大扫描范围处直至所述扫描周期结束，形成第二轨迹图像。

7.根据权利要求6所述的扫描方法，其特征在于，所述第一轨迹图像的采样分辨率低于所述第二轨迹图像的采样分辨率。

8.根据权利要求1至3任一项所述的扫描方法，其特征在于，所述扫描轨迹包括基于相互交错的光纤轨迹形成的李萨如图形轨迹。

9.一种扫描轨迹采集结构，其特征在于，包括：

扫描器件，用于执行上述权利要求1至8任一所述的扫描方法；

物镜组，用于将光线聚焦于图像采集装置；

所述图像采集装置，用于观测和/或记录所述扫描器件形成的扫描轨迹。

10.一种内窥镜系统，其特征在于，包括：

光源器件及探测装置，用于输出光线并收集待扫描样本产生的返回信号；

扫描器件，用于执行上述权利要求1至8任一所述的扫描方法，并将光线传输至物镜组；

所述物镜组，用于将所述光线聚焦于待扫描样本。

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