[发明专利]一种沿轴向进行深度扫描的光学成像装置、方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像领域，特别是一种沿轴向进行深度扫描的光学成像装置、方法及其应用。

背景技术

在现代的光学显微成像系统中，特别是共聚焦显微成像系统，系统常常需要通过三维扫描来获取样品的三维空间信息，从而可以对被测样品进行更加全面的分析。该技术在癌症的早期检测中尤其重要，因为它可以实时获取活体组织上皮层的细胞结构信息，能够对癌症早期病变的诊断和分级提供可靠判据，避免通过活检进行病理分析的繁琐步骤，减轻多次活检给患者带来的痛苦和经济负担。

三维扫描通常由横向二维扫描和轴向一维扫描组成。许多二维(x-y)扫描技术的技术可以参见美国专利WO00/75712，而轴向(z)或深度扫描方式主要包括：利用液压驱动光学成像系统的轴向移动，利用微型电机驱动光学成像系统的轴向移动，利用形状记忆金属的热形变驱动光纤入射端移动从而实现光学成像系统的轴向扫描，利用微电子机械（MEMS）装置控制变形镜来实现光点的轴向扫描等。然而，这些轴向扫描方法都需要些特殊设计的机械部件，存在扫描光学成像装置的尺寸较大，或者机械器件加工复杂、成本高等缺陷。

由于常用医学检测方法往往需要借助内窥镜获取组织的上皮层信息，而内窥镜的活检通道尺寸将限制光学成像系统的大小。因此，发展一种结构简单，控制方便，小尺寸的轴向扫描光学成像系统非常必要。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种沿轴向进行深度扫描的光学成像装置，其不需要额外的机械部件，结构简单，体积尺寸较小，且容易与现有内窥镜组合，为内镜检测提供组织的显微结构信息。

本发明的另一个目的是提供一种沿轴向进行深度扫描的光学成像方法。

本发明的目的是这样实现的：一种沿轴向进行深度扫描的光学成像装置，其特征在于包括依次排列的以下部件：照明光源；将照明光源的发散光束变成平行光束的准直透镜；将上述平行光束聚焦并通过驱动电压控制聚焦光点轴向位置的液体变焦透镜；将经液体变焦透镜聚焦的光点成像在被测样品内部进行轴向扫描的成像透镜。

所述的光学成像装置采用共聚焦显微成像模式，以光纤作为照明光源同时接收样品被照明区域的后向散射信号或者荧光信号。

所述的光纤为单模光纤。

所述液体变焦透镜的驱动电压的大小由确定的深度扫描距离标定，通过输入相应的驱动电压获得确定的轴向扫描光点，该轴向扫描光点位于相对不加电压时光点初始位置的轴向或者深度方向。

所述的轴向扫描范围在100-500微米。

所述的准直透镜、液体变焦透镜、成像透镜封装在探头内，探头的一端设有分别独立的光纤输入端口和液体变焦透镜的电路控制信号传输导线通道，光路通路和传输导线分离，另一端由光窗玻璃密封。

所述的探头直径小于等于3毫米。

所述探头设有光纤输入端口的一端设有光纤二维扫描模块。

一种沿轴向进行深度扫描的光学成像方法，其特征在于：通过光纤引入照明光，光纤作为照明光源同时接收样品被照明区域的后向散射信号或者荧光信号；照明逛通过准直透镜变成平行光束；该光束通过液体变焦透镜再会聚成光点，通过改变加在液体变焦透镜上的电压使会聚的光点沿轴向进行移动；该光点通过成像透镜会聚在被测样品内部形成聚光点；聚光点照明区域的后向散射信号或者荧光信号沿原光路返回，最后被光纤接收。

一种包含上述光学成像装置的内窥镜。

相对现有的可进行深度扫描的微型探头，本发明通过电压控制改变液体变焦透镜的焦距，即可实现成像光点在样品内的轴向扫描，不需要额外的机械部件，结构简单，更加容易使探头小型化，而且轴向深度扫描控制也更加简单，从而使探头更易与现有的硬质内镜结合使用，适合于组织的共聚焦显微成像活体分析。

附图说明：

图1是本发明的剖面结构示意图；

图2是图1所示左端面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此特定例子。

如图1所示，本发明是一种沿轴向进行深度扫描的光学成像装置，包括依次排列的照明光源、准直透镜2、液体变焦透镜3以及成像透镜4。