CN210071657U - 一种光学层析成像硬臂探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种光学层析成像硬臂探头，包括聚焦镜、光纤、传动套管、外部套管、安装外壳和中空轴；所述光纤和传动套管安装于所述中空轴的内孔，所述传动套管的端部设置有所述聚焦镜，所述聚焦镜将所述光纤输出的发散光聚焦于被扫描物体的表面；所述安装外壳设置于所述外部套管的一端且内部设置有磁控定位线圈；所述磁控定位线圈驱动中空轴旋转振动并通过传动套管带动光纤和聚焦镜往复振动；本装置结构紧凑，工作可靠。
Description
技术领域
本发明属于光学相干层析成像技术领域，具体涉及一种光学层析成像硬臂探头。
背景技术
光学相干层析成像技术基于低相干光干涉原理获得深度方向的层析能力，通过扫描重构生物组织或材料内部结构，其信号对比度源于生物组织或材料内部光学反射（散射）特性的空间变化。光学扫描装置对于成像结果十分重要。
对于内部器官、组织或结构，受探测光源穿透深度限制，需要利用光纤，结合内窥镜技术，把探测光引导至样品内部区域，才能获取断层图像。现有的内窥扫描装置，软质外套管内穿过光纤和电机导线，软质外套管前端安装硬质的透明端帽，端帽内固定旋转电机。光纤前端安装聚焦镜，将光纤输出的发散光聚焦为会聚光束。电机轴前端安装反射镜，反射镜与光纤输出光成一定角度。通过电机旋转实现环形扫描。由于外部套管为软材料，为了将内窥探头伸到特定位置，需要借助一定工具，而且不能实现光纤前向的扫描，该方案的使用受到一定限制。
发明内容
鉴于现有的光学层析成像探头存在的上述问题，本发明旨在提供一种结构紧凑，工作可靠的光学层析成像硬臂探头。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种光学层析成像硬臂探头，包括聚焦镜、光纤、传动套管、外部套管、安装外壳和中空轴；所述光纤和传动套管安装于所述中空轴的内孔，所述传动套管的端部设置有所述聚焦镜，所述聚焦镜将所述光纤输出的发散光聚焦于被扫描物体的表面；所述安装外壳设置于所述外部套管的一端且内部设置有磁控定位线圈；所述磁控定位线圈驱动中空轴旋转振动并通过传动套管带动光纤和聚焦镜往复振动。
进一步的，所述磁控定位线圈包括第一磁芯、第二磁芯、第一永磁体和第二永磁体；所述第一磁芯和第二磁芯设置于磁控定位线圈的上下两侧，所述第一永磁体和第二永磁体设置于所述第一磁芯和第二磁芯之间且形成中空；所述中空轴处于中间的平衡位置。
进一步的，所述磁控定位线圈还包括电流源，所述电流源设置于所述磁控定位线圈的外部。
进一步的，所述中空轴的轴截面为非对称。
进一步的，所述中空轴为软磁性材料。
进一步的，所述传动套管和聚焦镜与所述外部套管之间设有间隙。
进一步的，所述外部套管与所述安装外壳固定连接。
进一步的，所述中空轴与所述传动套管固定连接。
进一步的，所述聚焦镜前端安装设置有反射镜。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本装置结构紧凑，工作可靠，磁控定位线圈驱动中空轴旋转振动并通过传动套管带动光纤和聚焦镜往复振动，实现聚焦镜输出的发散光在被扫描物体的表面往复直线扫描；光纤安装在传动套管内，中空轴绕z轴旋转振动，聚焦镜在被扫描物体的表面沿x轴往复直线扫描；
中空轴在平衡位置附近小角度往复振动时，偏转角度与工作电流保持近似的线性关系，利用永磁体提供固定扭矩以减小整体体积。
附图说明
图1所示为本发明光学层析成像硬臂探头示意图；
图2所示为光学层析成像硬臂探头用于侧向扫描的示意图；
图3a所示为磁控定位线圈的未输出电流的状态示意图；
图3b所示为磁控定位线圈的输出电流的状态示意图；
图4所示为现有内窥扫描装置示意图。
附图中：1. 聚焦镜、2. 光纤、3. 被扫描物体、4. 传动套管、5. 外部套管、6. 安装外壳、7. 磁控定位线圈、8. 中空轴、9. 反射镜、71第一磁芯、72第二磁芯、73第一永磁体、74第二永磁体、75电流源、11.电机驱动器、12.电机导线。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明鉴于现有的光学层析成像探头，如图4所示，在软质外套管内14穿过光纤13和电机导线，软质外套管前端安装硬质的透明端帽16，端帽内固定旋转电机17。光纤前端安装聚焦镜15，将光纤输出的发散光聚焦为会聚光束。电机轴前端安装反射镜18，反射镜与光纤输出光成一定角度。通过电机旋转实现环形扫描。由于外部套管为软材料，为了将内窥探头伸到特定位置，需要借助一定工具，而且不能实现光纤前向的扫描，该方案的使用受到一定限制的问题，本发明旨在提供一种结构紧凑，工作可靠的光学层析成像硬臂探头。
如图1-3b所示，一种光学层析成像硬臂探头，包括聚焦镜1、光纤2、传动套管4、外部套管5、安装外壳6和中空轴8；所述光纤2和传动套管4安装于所述中空轴8的内孔，所述传动套管4的端部设置有所述聚光镜1，所述聚焦镜1将所述光纤2输出的发散光聚焦于被扫描物体3的表面；所述安装外壳6设置于所述外部套管5的一端且内部设置有磁控定位线圈7；所述磁控定位线圈7驱动中空轴8旋转振动并通过传动套管4带动光纤2和聚焦镜1往复振动，实现聚焦镜1输出的发散光在被扫描物体3的表面往复直线扫描；其中，所述光纤2安装在所述传动套管4内，所述中空轴8绕z轴旋转振动，所述聚焦镜1在被扫描物体3的表面沿x轴往复直线扫描，整个装置结构紧凑，工作可靠。
所述传动套管4和聚焦镜1与所述外部套管5之间设有间隙；传动套管4、聚焦镜1可在间隙内运动；同时所述外部套管5与所述传动套管4可以利用加工工具一次成型，保证相同的曲率半径和同心度。
所述外部套管5与所述安装外壳6固定连接；所述中空轴8与所述传动套管4固定连接，使装置工作性能更加可靠。
如图2所示，如需侧向扫描，则在聚焦镜1的前端安装一定角度的反射镜9实现侧向扫描。
所述磁控定位线圈7包括第一磁芯71、第二磁芯72、第一永磁体73、第二永磁体74和电流源75；所述第一磁芯71和第二磁芯72设置于磁控定位线圈7的上下两侧，所述第一永磁体73和第二永磁体74设置于所述第一磁芯71和第二磁芯72之间且形成中空；所述中空轴8处于中间的平衡位置；所述电流源75设置于所述磁控定位线圈7的外部；所述中空轴8上不安装永磁体或线圈，以减小其转动惯量，提高振动频率。
如图3a和3b所示，当电流源75输出电流为零时，两块相同的永磁体即第一永磁体73和第二永磁体74，在四个磁极A、B、C和D产生的磁力线方向如图3a所示，磁力线通过中空轴8耦合，中空轴8由于处于中间的平衡位置。磁控定位线圈7因为有磁芯即第一磁芯71和第二磁芯72约束，所以周围空间的磁力线泄漏很少，如上半部分线圈在AB磁极产生的磁力线；同时下半部分的线圈由于距离AB较远而且被CD断路，所以下半部分线圈在AB产生的磁场可以忽略。当电流源75输出如图3a所示方向的电流时，线圈在四个磁极A、B、C和D产生的磁力线方向如图3b所示； A、D的磁力线方向与图3a相同，增大了中空轴8所承受的顺时针方向扭矩；B、C的磁力线方向与图3a相反，减小了中空轴8所承受的逆时针方向扭矩；中空轴8会沿顺时针方向偏转一定角度，重新达到平衡；如改变图3b中电流方向，中空轴8会逆时针方向转动。
在上述实施例中，所述中空轴8为软磁性材料为磁路提供介质，由于磁极AD和磁极BC两对的磁极扭矩不相等，会使中空轴8发生转动至新的平衡位置，所以所述中空轴8的轴截面为非对称；同时中空轴截面不是对称的，外部磁路改变时，中空轴8会产生一定的转动扭矩。中空轴8在平衡位置附近小角度往复振动时，偏转角度与工作电流保持近似的线性关系，利用永磁体提供固定扭矩以减小整体体积。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种光学层析成像硬臂探头，其特征在于：包括聚焦镜（1）、光纤（2）、传动套管（4）、外部套管（5）、安装外壳（6）和中空轴（8）；所述光纤（2）和传动套管（4）安装于所述中空轴（8）的内孔，所述传动套管（4）的端部设置有所述聚焦镜（1），所述聚焦镜（1）将所述光纤（2）输出的发散光聚焦于被扫描物体（3）的表面；所述安装外壳（6）设置于所述外部套管（5）的一端且内部设置有磁控定位线圈（7）；所述磁控定位线圈（7）驱动中空轴（8）旋转振动并通过传动套管（4）带动光纤（2）和聚焦镜（1）往复振动。
2.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述磁控定位线圈（7）包括第一磁芯（71）、第二磁芯（72）、第一永磁体（73）和第二永磁体（74）；所述第一磁芯（71）和第二磁芯（72）设置于磁控定位线圈（7）的上下两侧，所述第一永磁体（73）和第二永磁体（74）设置于所述第一磁芯（71）和第二磁芯（72）之间且形成中空；所述中空轴（8）处于中间的平衡位置。
3.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述磁控定位线圈（7）还包括电流源（75），所述电流源（75）设置于所述磁控定位线圈（7）的外部。
4.根据权利要求1或2所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述中空轴（8）的轴截面为非对称。
5.根据权利要求4所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述中空轴（8）为软磁性材料。
6.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述传动套管（4）和聚焦镜（1）与所述外部套管（5）之间设有间隙。
7.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述外部套管（5）与所述安装外壳（6）固定连接。
8.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述中空轴（8）与所述传动套管（4）固定连接。
9.根据权利要求1所述的光学层析成像硬臂探头，其特征在于，所述聚焦镜（1）前端安装设置有反射镜（9）。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110320180A (zh) * | 2019-03-05 | 2019-10-11 | 天津欧斯迪医疗科技有限公司 | 一种光学层析成像硬臂探头 |
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