TWI403301B - 光學掃描探頭 - Google Patents

Description

光學掃描探頭

本發明係有關於一種光學掃描探頭，特別係有關於一種可應用於內視鏡系統(endoscope system)之光學掃描探頭。

一般應用於光學同調斷層掃瞄(Optical coherence tomography,OCT)的內視鏡系統中，其掃瞄探頭內部通常設有一光纖模組以及一反射鏡，前述光纖模組可用以發射掃描光線，反射鏡則係用以反射前述光線。然而，為了使內視鏡可進行360度的全方向掃描，在掃描探頭內部往往必須置入微型馬達、壓電材料(PZT)或是微機電(MEMS)結構藉以驅動反射鏡旋轉，此種作法容易造成探頭體積過大以及必須採取高電壓驅動等問題，不僅成本較高且在實際使用上不甚方便。

為了克服習知問題點，本發明之一實施例提供一種光學掃描探頭，包括一中空殼體、一分隔件、一轉子、一導管、一光纖模組以及一反射鏡。前述分隔件設置於殼體內並與殼體形成一腔室。前述轉子活動地設置於前述腔室內並具有複數個扇葉。前述導管設置於殼體內，用以傳導並注入一液體至腔室，其中前述液體推動扇葉並使轉子繞一 中心軸旋轉。前述光纖模組設置於殼體內並且穿過分隔件，用以發射一光線。前述反射鏡固定於轉子上並隨轉子轉動，用以反射光線。

於一實施例中，前述光纖模組包括一光纖單元以及一透鏡，其中光纖單元與透鏡耦接，用以傳導光線並使光線由透鏡射出。

於一實施例中，前述殼體更具有一開孔，液體經由開孔而排出腔室。

於一實施例中，前述光纖模組朝中心軸方向延伸並且穿過分隔件。

於一實施例中，前述液體填滿前述腔室。

於一實施例中，前述殼體以及囊狀物為塑膠材質。

於一實施例中，前述液體為水、甘油或葡萄糖。

於一實施例中，前述光學掃描探頭更包括一傳輸管，其中傳輸管連接開孔，用以將液體導出前述腔室。

於一實施例中，前述光學掃描探頭更包括一囊狀物，其中囊狀物連接開孔，用以容納由開孔排出之液體。

於一實施例中，當前述液體由囊狀物被抽回腔室內時，液體推動扇葉並使轉子與反射鏡繞中心軸旋轉。

於一實施例中，前述分隔件具有至少一開口，其中開口與導管相連接，使液體經由開口而注入前述腔室。

於一實施例中，前述分隔件更具有複數個開口，該等開口與前述導管相連接。

於一實施例中，前述開口呈弧形且對稱於中心軸。

於一實施例中，前述光學掃描探頭更具有複數個導管，該等導管分別與該等開口相連接。

於一實施例中，前述殼體更包括一透明窗口，其中光線經由窗口穿出殼體。

於一實施例中，前述窗口呈環形並圍繞中心軸。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

首先請參閱第1圖，本發明一實施例之光學掃描探頭(optical scanning probe)例如可用在光學同調斷層掃瞄所使用的內視鏡系統中，其主要包括一中空殼體H、一光纖模組F、一轉子P以及一反射鏡R。如第1圖所示，前述殼體H例如為塑膠材質，其可與一軟管G相連接，此外在殼體H內設有一分隔件S，前述光纖模組F穿過分隔件S並且朝一中心軸X方向延伸。需特別說明的是，一液體(例如水、甘油或高濃度葡萄糖)可透過光纖模組F兩側的導管C朝圖面左方傳輸，其中液體流經分隔件S，並且由分隔件S左側的開口S1注入腔室H’內。

接著請一併參閱第1、2圖，隨著液體持續流入腔室H’中，轉子P外側的扇葉P1會受到液壓驅動而使轉子P旋轉，此時固定在轉子P端面P2上的反射鏡R會隨著轉子P一起沿著第一方向A繞中心軸X旋轉(如第2圖所示)，之後液體可由殼體H末端之開孔E排出。因為本實施例中的 液體可採用水、甘油或高濃度葡萄糖，故在實際使用時可適量地流入人體內而不會產生不良影響。

再請一併參閱第1、3圖，前述分隔件S可與一或多條導管C連接，其中液體係經由導管C流經分隔件S，並透過分隔件S上之開口S1而注入腔室H’內。應了解的是，本實施例中的分隔件S可包含一或多個開口S1，其形狀則可為弧形並且對稱於中心軸X，藉以使液體穩定且均勻地流入腔室H’內。如第3圖所示，前述光纖模組F包含一光纖單元F1以及一透鏡F2，其中光纖單元F1與透鏡F2耦接，用以傳導光線L並使其穿過透鏡F2而沿X軸方向射出。

於第1圖中，光纖模組F所發出的光線L係被反射鏡R反射，之後並經由一透明窗口W而穿出殼體H，藉此可擷取掃描探頭外側之物體影像，其中前述窗口W呈環形並且圍繞中心軸X，當反射鏡R隨著轉子P轉動時，經由反射鏡R反射後的光線L可於垂直中心軸X之一平面進行360度全方向掃描。

需特別說明的是，當液體持續注入並填滿腔室H’後，由於反射鏡R、透鏡F2以及窗口W之間皆充滿著液體介質，故可有效減少因折射率差異所造成的介面反射。同理，由開孔E排出的液體可作為探頭跟待測物體間的介質，藉此可降低因介面反射所造成的光能量損失以及系統雜訊，同時排出之液體尚具有清洗待測物體表面髒污之功能。

接著請參閱第4圖，本發明另一實施例之光學掃描探頭設有一傳輸管T，連接殼體H末端之開孔E，藉此可將腔室H’內的液體導出以方便回收，此外亦可透過幫浦驅使液體沿反向運動，使其經由傳輸管T注入腔室H’內，進而可控制扇葉P1與轉子P的轉動方向。再請參閱第5圖，於另一實施例中的光學掃描探頭設有一塑膠材質之囊狀物B，連接殼體H末端之開孔E，當液體由開孔E排出後會儲存在囊狀物B內並使其膨脹；反之，可透過幫浦將囊狀物B中的液體抽出，此時液體會沿前述第一方向A之反向推動扇葉P1，使得轉子P和反射鏡R繞中心軸X旋轉。是以，本發明可藉由控制液體壓力來調整反射鏡R的旋轉方向與速度，進而提升掃描影像的品質與效能。

綜上所述，本發明提供一種光學掃描探頭，其中反射鏡可透過液壓驅動而旋轉，因此不需另外設置微型馬達或其他驅動裝置，進而可大幅縮小掃描探頭的體積。另一方面，由於本發明採取液壓驅動的方式，其中掃瞄方向與速度可藉由改變液體壓力來作調整，且掃描探頭與人體之間不會有電位差，故可避免觸電的危險以提升使用上的安全性。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

A‧‧‧第一方向

B‧‧‧囊狀物

C‧‧‧導管

E‧‧‧開孔

F‧‧‧光纖模組

F1‧‧‧光纖單元

F2‧‧‧透鏡

G‧‧‧軟管

H‧‧‧中空殼體

H’‧‧‧腔室

L‧‧‧光線

P‧‧‧轉子

P1‧‧‧扇葉

P2‧‧‧端面

R‧‧‧反射鏡

S‧‧‧分隔件

S1‧‧‧開口

T‧‧‧傳輸管

W‧‧‧窗口

X‧‧‧中心軸

第1圖表示本發明一實施例之光學掃描探頭示意圖；第2圖表示反射鏡隨著轉子旋轉之示意圖；第3圖表示導管、分隔件以及光纖模組之示意圖；第4圖表示本發明另一實施例之光學掃描探頭示意圖；以及第5圖表示本發明另一實施例之光學掃描探頭示意圖。

C‧‧‧導管

E‧‧‧開孔

F‧‧‧光纖模組

G‧‧‧軟管

H‧‧‧中空殼體

H’‧‧‧腔室

L‧‧‧光線

P‧‧‧轉子

P1‧‧‧扇葉

R‧‧‧反射鏡

S‧‧‧分隔件

S1‧‧‧開口

T‧‧‧傳輸管

W‧‧‧窗口

X‧‧‧中心軸

Claims (18)

1. 一種光學掃描探頭，包括：一中空殼體；一分隔件，設置於該殼體內，並與該殼體形成一腔室；一轉子，活動地設置於該腔室內，其中該轉子具有複數個扇葉；一導管，設置於該殼體內，用以傳導並注入一液體至該腔室，其中該液體沿一第一方向推動該扇葉，使得該轉子繞一中心軸旋轉；一光纖模組，設置於該殼體內並且穿過該分隔件，用以發射一光線；以及一反射鏡，固定於該轉子上並隨該轉子轉動，用以反射該光線；其中，該反射鏡設置於該光纖模組及該轉子之間，該光纖模組鄰近該分隔件並設置於該中心軸之一端，該轉子與該反射鏡設置於該中心軸之另一端，且與該光纖模組相隔一距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該光纖模組包括一光纖單元以及一透鏡，該光纖單元與該透鏡耦接，用以傳導該光線並使該光線由透鏡射出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該液體為水、甘油或葡萄糖。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該光纖模組朝該中心軸方向延伸並且穿過該分隔件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該液體填滿該腔室。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該殼體為塑膠材質。
7. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該殼體更具有一開孔，該液體經由該開孔而排出該腔室。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光學掃描探頭，其中該光學掃描探頭更包括一傳輸管，該傳輸管連接該開孔，用以將該液體導出該腔室。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光學掃描探頭，其中該光學掃描探頭更包括一囊狀物，該囊狀物連接該開孔，用以容納由該開孔排出之該液體。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光學掃描探頭，其中該囊狀物為塑膠材質。
11. 如申請專利範圍第9項所述之光學掃描探頭，其中當該液體由該囊狀物被抽回該腔室時，該液體沿該第一方向之反向推動該扇葉，以使得該轉子與該反射鏡繞該中心軸旋轉。
12. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該分隔件具有至少一開口，該開口與該導管相連接，且該液體經由該開口而注入該腔室。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光學掃描探頭，其中該開口呈弧形。
14. 如申請專利範圍第12項所述之光學掃描探頭，其 中該分隔件更具有複數個開口，該等開口與該導管相連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述之光學掃描探頭，其中該等開口對稱於該中心軸。
16. 如申請專利範圍第14項所述之光學掃描探頭，其中該光學掃描探頭更具有複數個導管，該等導管與該等開口相連接。
17. 如申請專利範圍第1項所述之光學掃描探頭，其中該殼體更包括一透明窗口，且該光線經由該窗口穿出該殼體。
18. 如申請專利範圍第17項所述之光學掃描探頭，其中該窗口呈環形並圍繞該中心軸。