[實用新型]三維掃描微型光學探頭

有效

• 申請號: 201820971110.6
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN209826672U
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 凝輝(天津)科技有限責任公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G02B26/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及光學成像技術領域，本實用新型針對現有的微型探頭存在成像速度慢等技術問題，提供了一種三維掃描微型光學探頭，包括：準直透鏡，用于準直來自激光輸入光纖輸出的激光；二向色鏡掃描器，用于將不同偏振態的激光和非線性光學信號分開，還用于改變激光的入射角角度；物鏡，用于將來自二向色鏡掃描器的激光會聚到活體樣本內部，以激發活體樣本產生非線性光學信號；聚焦透鏡，用于激光聚焦；波片，用于改變激光的偏振方向；垂直二向色鏡掃描器，用于進行遠端Z軸掃描以實現三維成像；收集透鏡，用于收集非線性光學信號并輸入激光輸出光纖。

技術領域

本實用新型涉及光學成像技術領域，具體涉及一種三維掃描微型光學探頭。

背景技術

為了在實驗動物上進行高分辨率的神經科學研究，通常采用多光子顯微鏡作為無創光學腦成像的技術。一般來說，在使用臺式多光子顯微鏡時，活體樣本（被研究的動物）的頭部需要一直被固定，活體樣本在實驗期間一直都是處于物理約束和情緒壓力（恐懼、未知）下，對于活體樣本在自由活動的情況下的行為不能進行有效的研究。

為解決上述問題，中國專利公開號為CN107049247A的專利文獻中公開了一種微型雙光子顯微成像裝置和方法、活體樣本行為成像系統，所述微型雙光子顯微成像裝置包括：飛秒激光器，其用于產生波長為920納米的激光；飛秒激光調制器，其用于接收所述飛秒激光器輸出的激光，并預啁啾補償激光的展寬至預設值，并輸出；微型探頭，所述微型探頭包括：掃描成像部分，用于接收所述飛秒激光調制器輸出的激光，該激光對活體樣本內部的組織進行掃描，以激發所述活體樣本產生熒光信號；和激光輸出光纖，其用于接收所述掃描成像部分輸出的所述熒光信號，并進行輸出。所述微型雙光子顯微成像裝置能夠在自然生理環境中對自由活動的動物的樹突和樹突棘活動進行穩定的觀測。

上述方案在具體使用過程中，微型探頭和固定支架的總重量大約為2.15g（記載于上述文件的說明書0035段），其微型探頭包括微機電掃描儀（MEMS）、物鏡、掃描透鏡、準直器、二向色鏡和采集透鏡（詳見該文件0071-0077段和該文件的附圖1的記載），其成像原理為，微機電掃描儀(MEMS)用于通過轉動改變激光入射角角度的方式將激光（920納米波長的）對活體樣本內部組織的平面進行二維掃描。物鏡用于將來自微機電掃描儀的激光會聚到所述活體樣本內部，以激發活體樣本產生所述熒光信號以及用于輸出所述熒光信號。掃描透鏡布置在微機電掃描儀和物鏡之間的光路上，用于將微機電掃描儀二維掃描所產生的角度變化的激光轉化成位置變化的激光。準直器布置在激光輸入光纖與微機電掃描儀之間，用于準直來自激光輸入光纖輸出的激光以及減少不同頻率激光之間的色差，以與掃描透鏡共同匹配物鏡的圖像。二向色鏡設在掃描透鏡和物鏡之間，用于將激光和熒光信號分開以及輸出熒光信號。

在上述方案中，其微型探頭的成像速度慢（只有40Hz），只能用于二維掃描成像，因此其微型探頭的結構依然有可優化的空間，其重量也能夠繼續優化，其體積也能夠繼續優化，減少在研究過程中活體樣本因不適應微型探頭的重量，出現異常行為而帶來的實驗誤差。

此外，上述微型探頭還存在不能與商用內窺鏡結合使用的問題。主要原因為，無法滿足商用內窺鏡的彎曲直徑（20mm-40mm）、無法滿足檢測無標記信號的缺陷。具體為由于該微型探頭的物鏡上需要設置鏡筒透鏡和掃描透鏡，導致體積無法進一步縮小（無法縮小至5mm*5mm*5mm），且由于其主要針對的注射有熒光染料的活體樣本進行檢測，在商用內窺鏡使用時，臨床不能對病人注射熒光染料，導致其無法應用于臨床。

實用新型內容

本實用新型針對現有的微型探頭存在成像速度過慢，重量過重，體積過大，無法應用于臨床的技術問題，提供了一種三維掃描微型光學探頭。

本實用新型提供的基礎方案為：三維掃描微型光學探頭，包括：

準直透鏡，用于準直來自激光輸入光纖輸出的激光以及減少不同頻率激光之間的色差并輸出激光信號。激光輸入光纖為大模場單模光纖或保偏光纖或光子晶體光纖；