向前掃描光學(xué)探針的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總體上涉及外科手術(shù)裝置，并且更具體地講，涉及向前掃描光學(xué)探針。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)成像技術(shù)生成目標(biāo)的圖像，諸如，身體的部分，例如眼睛內(nèi)部。這些技術(shù)的實(shí)例包括干涉成像(例如，光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT))、光譜成像(例如，熒光)、拉曼成像、漫射波光學(xué)成像和雙光子成像技術(shù)。某些技術(shù)諸如干涉成像技術(shù)使用掃描系統(tǒng)用光線掃過目標(biāo)從而使目標(biāo)成像。光學(xué)元件諸如反射鏡和透鏡可以用于使光線移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在某些實(shí)施例中，一種掃描系統(tǒng)包括光學(xué)7Π件和移動(dòng)系統(tǒng)。所述光學(xué)7Π件包括光纖和梯度折射率(GRIN)透鏡。所述光纖具有延伸到假想纖維軸的纖維軸，并且被構(gòu)造成傳輸光線。所述GRIN透鏡具有GRIN周邊和GRIN透鏡光軸，并且被構(gòu)造成折射所述光線。所述移動(dòng)系統(tǒng)使第一光學(xué)元件相對(duì)于第二光學(xué)元件在閉合路徑中移動(dòng)使得所述GRIN透鏡光軸在所述路徑的至少一個(gè)點(diǎn)與所述假想纖維軸基本上對(duì)齊，并且所述GRIN周邊在所述路徑的至少兩個(gè)點(diǎn)與所述假想纖維軸相交。
【附圖說明】
[0004]現(xiàn)在將參照附圖以舉例的方式更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方案:
[0005]圖1圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案掃描的具有掃描系統(tǒng)的探針的實(shí)例；
[0006]圖2A-2C圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案掃描的掃描系統(tǒng)的實(shí)例；
[0007]圖3A-3D圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案的移動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)例；以及
[0008]圖4圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案的掃描系統(tǒng)可以實(shí)施的掃描方法的實(shí)例。
【具體實(shí)施方式】
[0009]現(xiàn)在參照說明書和附圖，詳細(xì)圖示了公開的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的實(shí)例實(shí)施方案。說明書和附圖并非旨在面面?zhèn)樀交蛘咭云渌绞綄?quán)利要求書限制或約束在附圖示出和說明書公開的具體實(shí)施方案。盡管附圖表示了可行的實(shí)施方案，但是附圖未必按比例繪制，并且可能夸大、去除或者部分分割某些特征以更好地圖示實(shí)施方案。
[0010]圖1圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案掃描的具有掃描系統(tǒng)28的探針10的實(shí)例。在圖示的實(shí)施方案中，探針10包括如圖所示連接的光源20和外殼26。掃描系統(tǒng)28設(shè)置在外殼26內(nèi)。掃描系統(tǒng)28包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件29 (包括光纖22)和移動(dòng)系統(tǒng)30。在操作實(shí)例中，光源20提供穿過光纖22傳輸?shù)狡渌鈱W(xué)元件29的光線34。移動(dòng)系統(tǒng)30移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件29以便輸出掃描光線34。
[0011]光源20可以是產(chǎn)生光的激光。激光的實(shí)例包括氣體激光、染料激光、金屬蒸氣激光、固態(tài)激光、半導(dǎo)體激光、纖維激光和超連續(xù)激光。光可以具有任何合適的光譜范圍，例如，750 納米(nm)至 950nm。
[0012]外殼26(例如，套管)可以具有任何合適的形狀和大小。外殼可以具有任何合適長度和直徑的管狀(或圓柱形)形狀，諸如，長度在1-2英寸的范圍內(nèi)，外徑(OD)在0.05-0.02英寸的范圍內(nèi)，并且內(nèi)徑(ID)在0.04-0.01英寸的范圍內(nèi)(但是，當(dāng)然可以更大或更小)。對(duì)于套管，大小可以取決于套管的標(biāo)準(zhǔn)尺寸(ga)。例如，20ga套管的OD可以是大約 0.0365”，ID 是 0.031，，;23ga 套管的 OD 可以是大約 0.0255”，ID 是 0.021”;并且 25ga套管的OD可以是大約0.0205”，ID是0.0156”。本公開設(shè)想有甚至更小(更高標(biāo)準(zhǔn)尺寸)的套管。
[0013]掃描系統(tǒng)28接收光線34并且掃描光線34以輸出掃描光線34。掃描系統(tǒng)28包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件29和移動(dòng)系統(tǒng)30。光學(xué)元件29可以是能夠反射、折射和/或衍射光的任何合適的光學(xué)元件。光學(xué)元件的實(shí)例包括光纖(例如，光纖22)、透鏡(例如，梯度折射率(GRIN)透鏡)、棱鏡、反射鏡或可反射、折射和/或衍射光的其它元件。光學(xué)元件29具有光軸。例如，光纖22具有纖維軸。為了便于描述光學(xué)元件29中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，光學(xué)元件29的光軸可以被視為延伸經(jīng)過元件的物理邊界而作為假想軸。例如，纖維軸可以描述為延伸到假想纖維軸。在某些實(shí)施方案中，光學(xué)元件29的光軸可以具有特定的特征。例如，穿過GRIN透鏡的光軸的光線可以以零度折射輸出。
[0014]光纖通常是像波導(dǎo)一樣操作以傳輸來自激光源20的光的透明纖維。光纖22可以包括由包層材料包圍的透光纖芯，該包層材料具有相對(duì)于纖芯大體上更低的折射率。光纖22可以包括任何合適的材料，例如，玻璃和/或塑料。根據(jù)具體應(yīng)用的要求，光纖22可以包括額外的層。光纖22的纖維軸通常是纖芯的光軸。
[0015]移動(dòng)系統(tǒng)30可以以任何合適的方式移動(dòng)光學(xué)元件29。例如，光學(xué)元件可以平移、圍繞軸旋轉(zhuǎn)或者圍繞軸運(yùn)行。平移移動(dòng)通常是線性運(yùn)動(dòng)。物體的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)是圍繞物體的軸的移動(dòng)。物體的軌道移動(dòng)是圍繞物體外部軸的運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)系統(tǒng)30可以使光學(xué)元件在閉合路徑中移動(dòng)，其中該路徑的起始點(diǎn)基本上與終點(diǎn)重合。
[0016]移動(dòng)系統(tǒng)30可以使用任何合適的移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)光學(xué)元件29。比如，電動(dòng)機(jī)(例如，壓電式電動(dòng)機(jī))可以用于移動(dòng)光學(xué)元件29。又如，靜電板可以用于移動(dòng)用金屬化材料處理過的光學(xué)元件29。再如，可以用氣動(dòng)裝置和/或一個(gè)或多個(gè)彈簧使光學(xué)元件29移動(dòng)。在某些實(shí)施方案中，移動(dòng)系統(tǒng)30可以由編有計(jì)算機(jī)程序的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)控制。
[0017]圖2A-2C和圖3A-3D圖示了根據(jù)某些實(shí)施方案的可以實(shí)施圖4所示的掃描方法的實(shí)例的掃描系統(tǒng)28和移動(dòng)系統(tǒng)30的實(shí)例。在圖示的實(shí)例中，掃描系統(tǒng)28包括光學(xué)元件29和移動(dòng)系統(tǒng)30。光學(xué)元件29包括光纖40和GRIN透鏡42。光纖40傳輸光線34到GRIN透鏡42。光纖40具有延伸到假想纖維軸46的纖維軸44。GRIN透鏡42具有GRIN透鏡光軸48和GRIN周邊50。
[0018]移動(dòng)系統(tǒng)30連接到至少一個(gè)光學(xué)元件29上并且使第一光學(xué)元件29在閉合路徑52中相對(duì)于第二光學(xué)元件29移動(dòng)以產(chǎn)生掃描目標(biāo)上的二維圖案的光線。移動(dòng)系統(tǒng)30可以移動(dòng)光纖40和/或GRIN透鏡42。例如，移動(dòng)系統(tǒng)30可以使GRIN透鏡42相對(duì)于光纖40移動(dòng)并且/或者使光纖40相對(duì)于GRIN透鏡42移動(dòng)。
[0019]在圖3A至圖3D的實(shí)例中，移動(dòng)系統(tǒng)30包括圍繞圓柱軸35旋轉(zhuǎn)的圓柱體33。GRIN透鏡42設(shè)置在圓柱體33內(nèi)使得圓柱軸35與GRIN透鏡光軸48基本上平行，但是與GRIN透鏡光軸48分開。圓柱體33可以具有任何合適的尺寸。例如，圓柱體33可以具有與GRIN透鏡42大約相同的長度，并且具有比GRIN透鏡42的半徑39大，例如，大約大兩倍的半徑37。在某些實(shí)施方案中，GRIN透鏡42連接到圓柱33的內(nèi)表面上。
[0020]閉合路徑52可以具有任何合適的形狀，例如，圓形或橢圓形。此外，GRIN透鏡42可以沿著閉合路徑52以任何合適的速度移動(dòng)。在某些實(shí)例中，GRIN透鏡42可以以恒定速度移動(dòng)，該速度可以表述成單位時(shí)間的路徑數(shù)，即，路徑/時(shí)間。路徑/時(shí)間可以具有任何合適的值，例如，在10赫茲(Hz)至10Hz的范圍內(nèi)的值。
[0021]根據(jù)某些掃描方法，GRIN透鏡光軸48在路徑的至少一點(diǎn)處與假想纖維軸46基本上對(duì)齊(例如，重合)，并且GRIN周邊50在路徑52的至少兩個(gè)點(diǎn)處與假想纖維軸46相交。例如，在具體的掃描方法中，隨著GRIN透鏡42開始沿著閉合路徑52相對(duì)于光纖40移動(dòng)，該方法開始。在步驟110 (如圖2A、圖3A和圖4所示)，GRIN透鏡42處于GRIN周邊50的第一點(diǎn)與假想纖維軸46相交的上掃描范圍。在這一點(diǎn)處，光線34在遠(yuǎn)離GRIN透鏡光軸48、在GRIN透鏡周邊50附近或在GRIN透鏡周邊處的點(diǎn)撞擊GRIN透鏡42。離心接觸產(chǎn)生以角度54從GRIN透鏡42的遠(yuǎn)端面逸出的光線34。一般來講，角度54隨著光線34接近GRIN透鏡光軸48而減小到零，并且隨著光線34接