一種應用於頻域oct系統的擋光轉盤和頻域oct系統的製作方法

2023-10-11 22:53:39

專利名稱：一種應用於頻域oct系統的擋光轉盤和頻域oct系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電子機械領域，尤其涉及一種應用於頻域OCT系統的擋光轉盤和一種頻域OCT系統。
背景技術：
光學相干層析成像(OCT，Optical Coherence Tomography)是一種新興的光學成像技術，相對於傳統的臨床成像手段來說，具有解析度高、成像速度、無輻射損傷、價格適中、結構緊湊等優點，是基礎醫學研究和臨床診斷應用的重要潛在工具。現有技術中，頻域OCT系統已經出現利用擋板和光開關切換光路來實現兩路參考臂的轉換；當前的擋板和光開關原理與振鏡類似，即，擋板和光開關在工作過程中和單擺比較相似，隨著單擺驅動頻率的加大，單擺的擺幅越來越小，而擋板邊緣也會跟著晃動，從而引起擋板的振幅不穩定；且系統的光路位置和光束直徑是一定的，當系統要求實時測量、實時成像時，需要兩路參考臂進行很快的轉換，即要求擋板和光開關切換的頻率很高；當前實驗表明，當切換頻率大於2時，兩路的信號將出現混亂現象，系統不能正常工作。

實用新型內容本實用新型實施例所要解決的技術問題在於提供了一種應用於頻域OCT系統的擋光轉盤和一種頻域OCT系統，解決了現有技術中由於頻率增大而帶來振幅不穩定的問題，以及當頻率很大時信號出現混亂現象的問題，提高了切換頻率，實現了系統的實時成像。為了解決上述技術問題，本實用新型實施例提出的一種應用於頻域OCT系統的擋光轉盤，包括至少兩片扇形的扇葉，所述至少兩片扇形的扇葉可繞同一轉軸旋轉，所述扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同。其中，所述擋光轉盤包括3片所述扇葉，所述扇葉的兩條邊的夾角為60度，相鄰的兩片扇葉之間的夾角為60度。其中，每片扇葉弧長相等。其中，所述擋光轉盤還包括與所述轉軸連接以支撐所述扇葉繞所述轉軸旋轉的基座。相應地，本實用新型還公開了一種頻域OCT系統，包括上述的擋光轉盤，以及與所述轉軸相連接以控制所述擋光轉盤旋轉的旋轉機構。其中，所述旋轉機構為步進電機。其中，所述頻域OCT系統還包括雙參考臂、各參考臂對應的透鏡和平面反射鏡；所述擋光轉盤設置在所述透鏡與所述平面反射鏡之間，所述雙參考臂輸入光的光軸與所述轉軸在同一個平面上，所述輸入光經過所述透鏡以及所述擋光轉盤，到達所述平面反射鏡。其中，所述頻域OCT系統還包括與所述擋光轉盤相連接的光電開關，以及分別與所述光電開關和所述旋轉機構相連接的數據採集卡。[0013]其中，所述頻域OCT系統還包括樣品、樣品臂以及樣品臂掃描振鏡，所述眼前節 OCT系統通過所述數據採集卡控制所述樣品臂掃描振鏡對所述樣品的掃描。其中，所述樣品為眼睛前房。實施本實用新型實施例，具有如下有益效果通過設計由至少兩片扇形的扇葉構成的擋光轉盤，該扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同，即頻域OCT系統採用明暗等距相間的擋光轉盤作為擋板來旋轉切換光路信號，解決了現有技術中由於頻率增大而帶來振幅不穩定的問題，以及當頻率很大時信號出現混亂錯位的問題，確保隨著光路切換速度的增加不影響系統成像質量，提高了切換頻率，實現高速旋轉實時成像，且穩定性高，成本較低；本擋光轉盤還可以應用於雙參考臂或多參考臂的頻域OCT系統中，進行多參考臂的光路切換，大大提高了普遍適用性。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型擋光轉盤的第一實施例的結構示意圖；圖2是本實用新型擋光轉盤的第二實施例的正面結構示意圖；圖3是本實用新型擋光轉盤的第二實施例的背面結構示意圖；圖4是本實用新型的頻域OCT系統的第一實施例的結構示意圖；圖5是本實用新型的頻域OCT系統的第二實施例的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。如圖1示出的本實用新型擋光轉盤的第一實施例的結構示意圖，擋光轉盤1包括至少兩片扇形的扇葉，所述至少兩片扇形的扇葉可繞同一轉軸旋轉，所述扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同；具體地，圖1中以擋光轉盤1包括3片扇形的扇葉 11為例進行說明擋光轉盤1包括轉軸孔13，以及與轉軸孔13連接的轉軸(圖1中未示出)，該3片扇形的扇葉11可繞同一轉軸旋轉，圖1中扇葉11的邊包括11a、lib、11c、lid、lie以及llf， 扇葉11的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉11之間的夾角相同，表明各片扇葉11的兩條邊的夾角都相同，即，邊Ila與邊lib之間的夾角、邊Ilc與邊Ild之間的夾角以及邊lie與邊Ilf之間的夾角都相同；相鄰的兩片扇葉11之間的夾角也相同，S卩，邊lib與邊Ilc之間的夾角、邊Ild與邊lie之間的夾角以及邊Ilf與邊Ila之間的夾角都相同；並且各片扇葉 11的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉11之間的夾角相同，即，在圖1中相當於將圓平分為6等分，扇葉11互相相隔設置；圖1中，各片扇葉11的兩條邊的夾角為60度，相鄰的兩片扇葉11之間的夾角為60度。需要說明的是，擋光轉盤1包括至少兩片扇形的扇葉11，即， 擋光轉盤1包括但不限於圖1中顯示的3片扇葉11，圖1隻是其中一個實施例，擋光轉盤1 還可以包括4片、5片扇葉11等等。進一步地，本實用新型實施例中的每片扇葉11弧長相等，即每片扇葉11的尺寸都相同；圖1中是以每片扇葉11弧長的長度相同為例；當然，本實用新型實施例中的每片扇葉11弧長可以不同，可根據用戶自身的需求進行設計。再進一步地，如圖2示出的本實用新型擋光轉盤的第二實施例的正面結構示意圖，以及圖3示出的本實用新型擋光轉盤的第二實施例的背面結構示意圖，擋光轉盤1還包括與轉軸15連接以支撐扇葉11繞轉軸15旋轉的基座17。具體地，基座17可以由一塊平板以及由該平板的兩端垂直延伸出兩個凸塊來組成，可以從相同方向延伸出該兩個凸塊，也可以從相反方向延伸出該兩個凸塊，圖2和圖3 中以從相反方向延伸出該兩個凸塊為例，基座17成Z型，轉軸15與轉軸孔13連接，並固定在基座17上方凸塊171中；下方凸塊173上還可以開有兩個螺孔，螺孔通過與螺釘等連接可將基座17固定在某個平面上；需要說明的是，上述的平板、凸塊171以及凸塊173的尺寸或形狀可以根據具體情況進行設計，不限定為本實用新型實施例的圖2和圖3中的尺寸或形狀；如圖2中，轉軸15 通過轉軸孔13後可以通過螺絲進行固定。下面，結合附圖詳細說明本實用新型的頻域OCT系統的結構，如圖4示出的本實用新型的頻域OCT系統的第一實施例的結構示意圖，頻域OCT系統4包括擋光轉盤1，以及與轉軸15相連接以控制擋光轉盤1旋轉的旋轉機構41。旋轉機構41可以為電機，以帶動擋光轉盤1的轉動。具體地，頻域OCT系統4可以為雙參考臂頻域OCT系統，或多參考臂頻域OCT系統， 下面以雙參考臂頻域OCT系統為例進行詳細說明，如圖5示出的本實用新型的頻域OCT系統的第二實施例的結構示意圖雙參考臂頻域OCT系統4包括各參考臂對應的透鏡42和平面反射鏡43，與擋光轉盤1相連接的光電開關44，分別與光電開關44和旋轉機構41相連接的數據採集卡45，光源46，探測單元47，光纖48，2X2耦合器49，偏振控制器410，樣品臂端的透鏡411，樣品臂掃描振鏡412，樣品413，1X2耦合器414，以及計算機415。擋光轉盤1設置在透鏡42與平面反射鏡43之間，所述雙參考臂輸入光的光軸與轉軸在15同一個平面上，所述輸入光經過透鏡42以及擋光轉盤1，到達平面反射鏡43 ；旋轉機構41控制擋光轉盤1的旋轉以完成光路的切換。雙參考臂頻域OCT系統4通過數據採集卡45控制樣品臂掃描振鏡412對樣品413的掃描，具體地光源46(可以為850nm的寬帶光源)經過光纖48作為輸入光到達2 X 2耦合器49， 然後分成兩束光分別進入頻域OCT系統的樣品臂和參考臂。偏振控制器410用來調節光的偏正狀態。透鏡411輸出的平行光經樣品臂掃描振鏡412改變方向後經透鏡411聚焦到樣品413(本實施例中樣品413為眼睛前房)，工作時對樣品413進行掃描。2X2耦合器49出來的另一條光路經過1X2耦合器414分成兩束光，分別經透鏡42以平行光打到平面反射鏡43，然後原路返回。數據採集卡45輸出信號控制旋轉機構41，旋轉機構41通過轉軸15帶動擋光轉盤1旋轉，周期性的切換兩路參考臂，光電開光44接收擋光轉盤1旋轉得到的明暗相間的佔空比偽0. 5的方波信號作為同步觸發信號給數據採集卡45。通過數據採集卡 45對樣品臂掃描振鏡412控制對樣品413的掃描。需要說明的是，通過旋轉機構41控制不同參考臂之間的轉換，如，當擋光轉盤1由兩片扇葉構成，兩個扇片間的夾角為90度，其頻域為樣品臂掃描頻域的四分之一，即當參考臂的擋板旋轉一周，樣品臂實現對樣品413的4次掃描。通過兩次測量並由數據採集卡 45採集數據，然後進行數據拼接，於是可以得到整個前房的圖像；又如，當擋光轉盤1由3 片扇葉構成，任意兩個扇片間的夾角為60度，那麼其頻域為樣品臂掃描頻域的六分之一， 即當參考臂的擋板旋轉一周，樣品臂實現對樣品413的6次掃描。當參考臂完成一次轉換， 樣品臂實現對樣品的2次掃描，通過兩次測量由數據採集卡45採集數據，然後進行數據拼接，於是可以得到整個前房的圖像。本實用新型的頻域OCT系統4通過調節參考臂光程，彌補頻域OCT探測深度不足的缺點，同時也能實現快速掃描。普通的商業頻域OCT系統探測範圍約為3. 5-4mm，無法對人眼的整個前房進行成像。頻域OCT系統4利用雙參考臂的頻域系統能迅速對整個前房進行測量，使得頻域系統的探測深度接近原先的兩倍，達到7-8mm， 從而拼接得到整個前房圖像。進一步地，旋轉機構41的體積要儘量小，頻域OCT系統4要求旋轉機構41的負載量不大，因此旋轉機構41可以選擇小型電機；本實用新型實施例中，頻域OCT系統4要求兩路光的切換得準確，這樣在採集圖像的時候才能保證對應的掃描線在正確的圖中，即，要求參考臂和樣品臂還有數據採集卡的同步性要好。若是採用PWM直流脈衝控制的話，信號不能由採集卡給出，同步難以保證，即使使用反饋控制，也是需要很高的代價。因而，具體地， 旋轉機構41可以為步進電機，步進電機的脈衝信號可由採集卡直接輸出，另外採集卡也可以通過步數和細分來很好的控制旋轉頻率。綜上所述，實施本實用新型實施例，通過設計由至少兩片扇形的扇葉構成的擋光轉盤，該扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同，即頻域OCT系統採用明暗等距相間的擋光轉盤作為擋板來旋轉切換光路信號，解決了現有技術中由於頻率增大而帶來振幅不穩定的問題，以及當頻率很大時信號出現混亂現象的問題，隨著光路切換速度的增加不影響系統成像質量，提高了切換頻率，實現高速旋轉實時成像，且穩定性高，成本較低；本擋光轉盤還可以應用於雙參考臂或多參考臂的頻域OCT系統中，進行多參考臂的光路切換，大大提高了普遍適用性。以上所揭示的僅為本實用新型實施例中的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利範圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的範圍。
權利要求1.一種應用於頻域OCT系統的擋光轉盤，其特徵在於，包括至少兩片扇形的扇葉，所述至少兩片扇形的扇葉可繞同一轉軸旋轉，所述扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同。
2.如權利要求1所述的擋光轉盤，其特徵在於，所述擋光轉盤包括3片所述扇葉，所述扇葉的兩條邊的夾角為60度，相鄰的兩片扇葉之間的夾角為60度。
3.如權利要求1所述的擋光轉盤，其特徵在於，每片扇葉弧長相等。
4.如權利要求1-3任一項所述的擋光轉盤，其特徵在於，所述擋光轉盤還包括與所述轉軸連接以支撐所述扇葉繞所述轉軸旋轉的基座。
5.一種頻域OCT系統，其特徵在於，包括如權利要求1-3任一項所述的擋光轉盤，以及與所述轉軸相連接以控制所述擋光轉盤旋轉的旋轉機構。
6.如權利要求5所述的頻域OCT系統，其特徵在於，所述旋轉機構為步進電機。
7.如權利要求5所述的頻域OCT系統，其特徵在於，還包括雙參考臂、各參考臂對應的透鏡和平面反射鏡；所述擋光轉盤設置在所述透鏡與所述平面反射鏡之間，所述雙參考臂輸入光的光軸與所述轉軸在同一個平面上，所述輸入光經過所述透鏡以及所述擋光轉盤， 到達所述平面反射鏡。
8.如權利要求7所述的頻域OCT系統，其特徵在於，還包括與所述擋光轉盤相連接的光電開關，以及分別與所述光電開關和所述旋轉機構相連接的數據採集卡。
9.如權利要求8所述的頻域OCT系統，其特徵在於，還包括樣品、樣品臂以及樣品臂掃描振鏡，所述眼前節OCT系統通過所述數據採集卡控制所述樣品臂掃描振鏡對所述樣品的掃描。
10.如權利要求9所述的頻域OCT系統，其特徵在於，所述樣品為眼睛前房。
專利摘要本實用新型實施例公開了一種應用於頻域OCT系統的擋光轉盤，包括至少兩片扇形的扇葉，所述至少兩片扇形的扇葉可繞同一轉軸旋轉，所述扇葉的兩條邊的夾角與相鄰的兩片扇葉之間的夾角相同。相應地，本實用新型還公開了一種頻域OCT系統，實施本實用新型實施例，解決了現有技術中由於頻率增大而帶來振幅不穩定的問題，以及當頻率很大時信號出現混亂錯位的問題，確保隨著光路切換速度的增加不影響系統成像質量，提高了切換頻率，實現高速旋轉實時成像，且穩定性高，成本較低；本擋光轉盤還可以應用於雙參考臂或多參考臂的頻域OCT系統中，進行多參考臂的光路切換，大大提高了普遍適用性。
文檔編號A61B3/14GK202010143SQ20112006763
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月15日 優先權日2011年3月15日
發明者李國花 申請人:深圳市斯爾頓科技有限公司