CN201600320U - 成像扫描样品旋转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种成像扫描样品旋转装置，包括底板、设于底板上并可沿预定直线方向相互靠近和远离的两个支撑座，两个支撑座的相应位置均设有可夹持样品的夹块，两个夹块可同轴同步转动地设于相应的支撑座上，两个夹块相对的位置处分别设有软质垫块；夹块中的一个或两个配置有可驱动夹块转动的转动驱动装置。本实用新型结构简单，操作方便，成本低廉；可以对样品进行360°的扫描，所得到的断层图像无需折射率校正。

Description

成像扫描样品旋转装置

【技术领域】

本实用新型涉及OCT检测技术，尤其是针对球形或近似球形样品的一种具有较大横向扫描范围、所得图像无需折射率校正的OCT横向扫描系统的样品旋转装置。

【背景技术】

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography，OCT)是近年来发展迅速的一种生物组织层析成像技术。在OCT系统中，被测样品纵向信息的获取，可以通过参考臂上的扫描延迟线来得到，也可以同过光谱仪或则扫频光源来实现。然而为了获得二维图像，就必须对样品不同的点进行横向扫描。

如图1中是一个时域OCT系统。该时域光学层析成像系统的核心为迈克尔逊干涉仪，由光源模块、分束器模块、横向扫描模块、纵向扫描模块、探测模块、计算机信号及图像处理模块组成。光从宽带光源发出后，经过干涉仪中的分束器分成两部分，分别进入干涉仪的参考臂和样品臂。在参考臂上有着纵向扫描，通过改变参考臂上的光程来控制对样品的扫描深度；在样品臂上有着横向扫描系统，通过改变入射光点的位置来实现对样品的横向扫描。从样品臂和参考臂中返回的光在探测臂发生干涉，利用光电探测器探测到干涉信号，然后经过小信号放大，带通滤波以后，输入计算机进行图像处理，从而获得被测样品的层析图像。

图1中，101为光源模块，102为分束器，103为准直镜，104为纵向移动模块，105为准直镜，106为横向移动模块，13为样品，108为探测模块，109为计算机信号处理及图像处理模块。

现有光学相干OCT中主要采用的横向扫描模式有三种形式：

(a)扇形扫描模式，如图2所示，这种扫描模式结构简单，但其扫描时，等光程面是以振镜轴为中心的一段圆弧，因而对平面进行扫描时，所得到的OCT图像是拱形的。如果被测物是球形样品，当扫描光束入射到样品两侧边时，光的入射角太大，背向散射信号将非常弱，则很难获得清晰的OCT图像。扇形扫描模式适合内窥测量、消化道等凹面物体。

(b)矩形扫描模式，如图3所示，该扫描模式适合于表面为平面的物体。当被测物(散射体)表面为曲面时，采用该模式，探测的样品散射光较弱，且获得的断层图像需要进行折射率校正。因而，采用该扫描模式很难获得球形样品的清晰的OCT图像，且在进行断层图像校正前，需测量出生物组织的折射率。增加了操作人员的工作量及成本。其图像校正精度会受所测折射率精度的影响。

(c)同心扫描模式，如图4所示，OCT系统中扫描光中心线的延长线通过被测球形物的球心位置O1，扫描光延长线的会聚点与被测物球心位置O1重合，需要求出被测物球半径的大小。参见图5，图中被测物的球心位置O1点与振镜的轴心位置O点共轭，而准直物镜出射光束的会聚点A与扫描光线中心线的会聚A′点共轭。这种扫描模式虽然能增强探测到的球形侧边的信号，但是若要扩大成像范围，则透镜402的数值孔径就要很大，这对透镜的加工要求很高，很难实现。该扫描模式对光学镜头的要求很高，价格昂贵，且操作复杂。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有较大横向扫描范围、所得图像无需折射率校正的OCT横向扫描系统的球形或近似球形样品旋转装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种成像扫描样品旋转装置，包括底板、设于底板上并可沿预定直线方向相互靠近和远离的两个支撑座，两个支撑座的相应位置均设有可夹持样品的夹块，两个夹块可同轴同步转动地设于相应的支撑座上，两个夹块相对的位置处分别设有软质垫块；夹块中的一个或两个配置有可驱动夹块转动的转动驱动装置。

采用本实用新型成像扫描样品旋转装置，球形样品或近似球形样品，例如珍珠，夹持在两个软质垫块之间使得两个夹块同轴转动的转动中心线通过样品的球心，该成像扫描样品旋转装置位于OCT系统的适当位置以使样品臂的成像透镜的焦点位置与样品的球心位置重合，两个夹块同轴同步转动带动样品转动，样品的转动过程中其球心位置始终与样品的成像透镜的焦点位置重合，这样通过样品的转动对样品进行360°的扫描，而且每束光都通过样品的球心，所得到的断层图像无需折射率校正。两个夹块可分别配置转动驱动装置以使两个夹块同轴同步转动，也可以只为一个夹块可分别配置转动驱动装置，两个软质垫块之间夹持样品后，配置有转动驱动装置的夹块转动时样品和另一个夹块也在摩擦力的作用下随之同轴同步转动。

在此基础上，进一步地：

为适用不同大小的样品，两个支撑座沿预定直线方向相互靠近和远离通过如下结构实现：底板上设有线性滑轨组件；线性滑轨组件包括沿预定直线方向延伸的滑轨及与滑轨相适配的滑块，两个支撑座中的一个安装在一个滑块上或者两个支撑座中分别安装在两个滑块上；安装在一起的滑块和支撑座中的一个配置有可驱动安装在一起的滑块和支撑座沿滑轨往复滑动的滑动驱动装置。通过滑块滑动，可以调节两个夹块之间的距离以适应样品大小的变化，同时滑轨提供更好的方向性以保证两个夹块同轴转动。

一种具体的结构形式为：两个支撑座分别安装在两个滑块上；滑动驱动装置包括安装在底板上的滑动电机、与滑动电机的动力输出轴连接的螺杆，螺杆上设有两段走向相反的等螺距外螺纹，两个支撑座上分别设有与螺杆相适配的螺纹孔，两个螺纹孔的内螺纹走向相反；螺杆旋套在两个螺纹孔中，两个螺纹孔分别位于螺杆上两段走向相反的外螺纹上。

第二种具体的结构形式为：滑动驱动装置包括安装在底板上的滑动电机、与滑动电机的动力输出轴连接的螺杆，两个支撑座中的一个安装在底板上、另一个支撑座安装在一个滑块上，安装在滑块上的支撑座上设有与螺杆相适配的螺纹孔，螺杆旋套在螺纹孔中。

第三种具体的结构形式为：滑动驱动装置包括安装在底板上的两个滑动电机、分别与两个滑动电机的动力输出轴连接的两个螺杆，两个支撑座中分别安装在两个滑块上，一个滑块上设有与一个螺杆相适配的螺纹孔、安装在另一个滑块上的支撑座上设有与一个螺杆相适配的螺纹孔。

本实用新型的有益效果是：结构简单，操作方便，成本低廉；可以对样品进行360°的扫描，所得到的断层图像无需折射率校正。

【附图说明】

下面通过具体实施方式并结合附图，对本实用新型作进一步的详细说明：

图1是OCT系统的光路示意图；

图2是OCT系统扇形扫描模式示意图；

图3是OCT系统矩形扫描模式示意图；

图4是OCT系统同心扫描模式示意图；

图5是OCT系统同心扫描模式的光路示意图；

图6是本实用新型第一种具体实施方式的立体示意图；

图7是适用图6所示成像扫描样品旋转装置的OCT系统的光路示意图；

图8是本实用新型第二种具体实施方式的立体示意图；

图9是本实用新型第三种具体实施方式的立体示意图。

【具体实施方式】

实施例一

图6示出了本实用新型的一种具体实施方式。

如图6所示，该成像扫描样品旋转装置包括底板1、可沿水平方向相互靠近和远离的两个支撑座2，两个支撑座2的上部均设有可夹持样品的夹块3，两个夹块3可同轴同步转动地设于相应的支撑座2上，两个夹块3相对的位置处分别设有海绵垫块4(即软质垫块)；左侧的支撑座2固定在底板1上，底板1上还设有与左侧支撑座2上的夹块3相适配的转动驱动装置，转动驱动装置包括固定在底板1上的转动电机5、第一齿轮6和第二齿轮7，第一齿轮6与转动电机5的动力输出轴同心固定连接，第二齿轮7与左侧支撑座2上的夹块3同心固定连接，第一齿轮6和第二齿轮7啮合。底板1上设有线性滑轨组件，线性滑轨组件包括沿水平方向延伸的滑轨8及与滑轨8相适配的滑块9，右侧的支撑座2安装滑块9上，右侧的支撑座2配置有可驱动滑块9及右侧的支撑座2沿滑轨8往复滑动的滑动驱动装置，滑动驱动装置包括固定在底板1上的滑动电机10、与滑动电机10的动力输出轴同心固定连接的螺杆11，右侧的支撑座2设有与螺杆11的外螺纹相适配的螺母12，螺杆11旋套在螺母12中。

转动电机5转动时，第一齿轮6、第二齿轮7、左侧支撑座2上的夹块3，以及该夹块3上的海绵垫块4，都一起转动。滑动电机10转动时带动螺杆11转动，螺杆11的外螺纹与螺母12的内螺纹相互作用使得滑块9及右侧支撑座2沿滑轨8向左或右移动，右侧支撑座2上的夹块3及海绵垫块4相应地靠近或远离左侧支撑座2上的夹块3及海绵垫块4。

工作时，样品13夹持在两个海绵垫块4之间，该成像扫描样品旋转装置位于OCT系统的适当位置以使OCT系统中扫描光线的延长线通过样品13的球心位置(参见图7，图7中，100为反射镜、111为物镜组、110为二向色镜(反可见光透红外)，113为视频光路模块(可选模块))，两个夹块3同轴转动的转动中心线通过样品13的球心，转动电机5转动时，第一齿轮6，第二齿轮7，左侧支撑座2上的夹块3，以及该夹块3上的海绵垫块4，样品13，右侧的夹块3和海绵垫块4，都一起转动。样品13转动的过程中，始终保持着扫描光线垂直于样品表面，且扫描光线的延长线经过样品的球心，通过样品的转动对样品进行360°的扫描，而且每束光都通过样品的球心，所得到的断层图像无需折射率校正。

样品13的装卸通过转动电机5的工作来进行。转动电机5可控制右侧支撑座2位于左右不同的具体位置以适应样品13的大小变化。

实施例二

参见图8，该实施例中的成像扫描样品旋转装置与实施例一的区别在于：滑轨8上增设了左侧的滑块9，滑块9上固定有垫板14，转动电机5和左侧支撑座2固定在垫板14上；螺杆11上设有两段走向相反的等螺距外螺纹，左侧支撑座2上也设有一个螺母12，左侧支撑座2上的螺母12的内螺纹与右侧支撑座2上的螺母12的内螺纹走向相反，螺杆11同时旋套在左侧支撑座2上的螺母12和右侧支撑座2上的螺母12中，左侧支撑座2上的螺母12和右侧支撑座2上的螺母12分别与螺杆11上设有两段走向相反的外螺纹配合。滑动电机10转动时带动螺杆11转动，螺杆11带动两个支撑座2沿着滑轨8同步等速相互靠近或远离，相应地两个夹块3及其上的海绵垫块4也同步等速相互靠近或远离，在这个过程中，始终保持着扫描光线垂直于样品表面，且扫描光线的延长线经过球形样品的球心。

实施例三

参见图9，该实施例中的成像扫描样品旋转装置与实施例一的区别在于：滑轨8上增设了左侧的滑块9，滑块9上固定有垫板14，转动电机5和左侧支撑座2固定在垫板14上；底板1上还设有左侧的滑动电机10，左侧的滑动电机10固定连接有左侧的螺杆11，左侧的滑块9上设有与左侧的螺杆11的外螺纹相适配的左侧螺母12，左侧螺杆11旋套在左侧螺母12中，滑动驱动装置包括左右两侧的滑动电机10、左右两侧的螺杆11。两侧的滑动电机10分别控制各自一侧的支撑座2。

滑动电机10转动时带动相应一侧的螺杆11转动，螺杆11带动相应的支撑座2沿着滑轨8靠近或远离另一个支撑座2，相应地两个夹块3及其上的海绵垫块4也相互靠近或远离，在这个过程中，始终保持着扫描光线垂直于样品表面，且扫描光线的延长线经过样品的球心。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种成像扫描样品旋转装置，其特征在于：包括底板、设于所述底板上并可沿预定直线方向相互靠近和远离的两个支撑座，两个所述支撑座的相应位置均设有可夹持样品的夹块，两个所述夹块可同轴同步转动地设于相应的所述支撑座上，两个所述夹块相对的位置处分别设有软质垫块；所述夹块中的一个或两个配置有可驱动所述夹块转动的转动驱动装置。

2.根据权利要求1所述的成像扫描样品旋转装置，其特征在于：两个所述支撑座沿预定直线方向相互靠近和远离通过如下结构实现：所述底板上设有线性滑轨组件；所述线性滑轨组件包括沿所述预定直线方向延伸的滑轨及与所述滑轨相适配的滑块，两个所述支撑座中的一个安装在一个所述滑块上或者两个所述支撑座中分别安装在两个所述滑块上；安装在一起的所述滑块和支撑座中的一个配置有可驱动安装在一起的所述滑块和支撑座沿所述滑轨往复滑动的滑动驱动装置。

3.根据权利要求2所述的成像扫描样品旋转装置，其特征在于：两个所述支撑座分别安装在两个所述滑块上；所述滑动驱动装置包括安装在所述底板上的滑动电机、与所述滑动电机的动力输出轴连接的螺杆，所述螺杆上设有两段走向相反的等螺距外螺纹，两个所述支撑座上分别设有与所述螺杆相适配的螺纹孔，两个所述螺纹孔的内螺纹走向相反；所述螺杆旋套在两个所述螺纹孔中，两个所述螺纹孔分别位于所述螺杆上两段走向相反的外螺纹上。

4.根据权利要求2所述的成像扫描样品旋转装置，其特征在于：所述滑动驱动装置包括安装在所述底板上的滑动电机、与所述滑动电机的动力输出轴连接的螺杆，两个所述支撑座中的一个安装在所述底板上、另一个所述支撑座安装在一个所述滑块上，安装在所述滑块上的所述支撑座上设有与所述螺杆相适配的螺纹孔，所述螺杆旋套在所述螺纹孔中。

5.根据权利要求2所述的成像扫描样品旋转装置，其特征在于：所述滑动驱动装置包括安装在所述底板上的两个滑动电机、分别与两个所述滑动电机的动力输出轴连接的两个螺杆，两个所述支撑座中分别安装在两个所述滑块上，一个所述滑块上设有与一个所述螺杆相适配的螺纹孔、安装在另一个所述滑块上的所述支撑座上设有与一个所述螺杆相适配的螺纹孔。

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