[發明專利]基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置與成像方法

有效

• 申請號: 201310737534.8
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103637766A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 楊思華;熊科迪;邢達
• 申請（專利權）人: 廣州佰奧廷電子科技有限公司
• 主分類號: A61B1/31
• 分類號: A61B1/31;A61B1/05
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

1.基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：包括套管、激光環形掃描系統、動態調焦系統、激光準直系統和信號采集及圖像重建系統；所述套管內設置有依次光路連接激光環形掃描系統、動態調焦系統、激光準直系統；套管分別連接信號采集及圖像重建系統；

所述激光環形掃描系統包括微型步進電機、透光透聲窗口、反射鏡；微型步進電機固定于套管頭部；反射鏡固定于微型步進電機旋轉軸的前端，反射鏡的斜面與水平方向成45°；透光透聲窗口設置于反射鏡所在位置的側向管壁處；

所述動態調焦系統包括液態透鏡和固定基座；液態透鏡固定于固定基座中間；固定基座通過螺紋固定于套管內；

所述激光準直系統包括光纖準直器、單模光纖和光學窗口；光學窗口用樹脂膠固定于動態調焦系統的后方；單模光纖通過光纖標準接口連接于光纖準直器；光纖準直器固定于光學窗口后方；

所述信號采集及圖像重建系統包括信號線連接口、控制線連接口、中空環形超聲傳感器、驅動電路、信號采集電路和計算機；中空環形超聲傳感器位于套管內并且位于液態透鏡前方，中空環形超聲傳感器通過信號線連接口與信號采集電路連接，微型步進電機和液體透鏡通過控制線連接口與驅動電路連接；信號采集電路和驅動電路通過控制線連接口與計算機連接。

2.根據權利要求1所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述步進電機、環形聚焦超聲傳感器、液態透鏡、光纖準直器同軸。

3.根據權利要求2所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述液態透鏡為2種液體構成的單透鏡，兩種折射率不同且不相互混合的液體。

4.根據權利要求3所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述2種液體為：一種是導電的水性溶液，另一種是不導電的矽酮油溶液。

5.根據權利要求1所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述液態透鏡的焦點調節范圍為3cm～+∞。

6.根據權利要求1所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述中空環形超聲傳感器的主頻為20MHz；焦長為10mm～20mm。

7.根據權利要求1所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置，其特征在于：所述微型步進電機為兩相步進電機；微型步進電機的最大旋轉速度為15000rpm；微型步進電機外直徑小于10mm；透光透聲窗口為PVC/PC材料，透光率為88%～95%，透聲率為90%～95%。

8.根據權利要求3所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置的成像方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)納秒脈沖激光通過顯微物鏡入射單模光纖內，經光纖準直器實現激光束平行出射；

(2)從光纖準直器出射的平行激光束經過光學窗口入射到液態透鏡，液態透鏡通過計算機控制調節液態透鏡的電壓使得兩種液體接觸面的曲率改變，實現液態透鏡焦距的改變從而實現激光束聚焦和焦點的動態調節；

(3)聚焦激光束通過中空環形超聲傳感器入射到反射鏡的斜面上，斜面反射穿過透光透聲窗口，通過微型步進電機帶動反射鏡旋轉實現激光束環形掃描；

(4)通過控制液態透鏡的焦距，調整聚焦激發光束的焦點位置，調節范圍1mm～3mm，使其聚焦在樣品表面；重復若干次步驟(3)的環形掃描；

(5)重建多個不同聚焦深度掃描的光聲信號圖像，將多個不同聚焦深度掃描的光聲信號圖像通過計算機處理，得到高分辨率的光聲圖像。

9.根據權利要求8所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置的成像方法，其特征在于：所述步驟(4)中所述的調節光焦點的掃描位置采用以下方法進行：通過控制線調節液態透鏡的曲率，實現液態透鏡焦距的改變，焦距調節范圍為3cm～+∞，每次調節范圍1～3mm。

10.根據權利要求8所述的基于液態透鏡的動態調焦的光聲直腸鏡成像裝置的成像方法，其特征在于：

步驟(1)中：

所述納秒脈沖激光為高能量納秒脈沖激光微片發出的激光，高能量納秒脈沖激光微片的單脈沖最大能量為200uJ，脈沖寬度為7ns，重復頻率最大為10KHz；

步驟(3)中：

所述激光束環形掃描采用以下方法進行：微型步進電機帶動反射鏡旋轉一個角度，角度范圍為0.225～1.8°，激光經過反射鏡反射到透光透聲窗口，中空環形超聲傳感器采集一次信號；

步驟(4)中：

所述調節液態透鏡的焦距采用以下方法進行：通過控制線驅動液態透鏡改變曲率，調節焦距由3cm逐漸調大，每次微調范圍可為1mm～3mm；中空環形超聲傳感器采集信號，記錄信號最大值。