包括具有三重透鏡的光束成形光學(xué)組件的光學(xué)相干斷層成像術(shù)成像系統(tǒng)和光學(xué)激光掃描 ...的制作方法
【專利說明】包括具有三重透鏡的光束成形光學(xué)組件的光學(xué)相干斷層成像術(shù)成像系統(tǒng)和光學(xué)激光掃描系統(tǒng)，其中第二和第三透鏡是可移動的
[0001 ]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請要求2013年6月4日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/830，820(代理人案號9526-46PR)的權(quán)益，其全部內(nèi)容通過參照包括于此，就如列出其全部內(nèi)容。
[0003]政府資助聲明
[0004]本發(fā)明部分地由國家健康研究院、國家眼科研究院提供的資助申請R44EY018021-03和1R43EY022835-01下的政府資助提供經(jīng)費。美國政府對本發(fā)明具有一定的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明一般涉及掃描束光學(xué)系統(tǒng)，更特別地，涉及共焦成像系統(tǒng)，光學(xué)相干斷層成像術(shù)成像系統(tǒng)，激光傳輸系統(tǒng)等。
【背景技術(shù)】
[0006]眼科診斷和治療往往依賴一類光學(xué)系統(tǒng)，即涉及對到達對象(例如眼睛)的光輻射束進行裁剪和傳輸?shù)墓鈱W(xué)系統(tǒng)。激光用于切除和激光凝固療法，例如，用于眼腫瘤和眼血管疾病的治療。掃描激光檢眼鏡是設(shè)計用于獲得眼睛底部的高對比度圖像的直接檢測掃描束共焦成像技術(shù)。高分辨率掃描共焦顯微術(shù)用于眼角膜內(nèi)皮細胞計數(shù)。光學(xué)相干斷層成像術(shù)是用于獲得眼睛結(jié)構(gòu)的深度分辨圖像的低數(shù)值孔徑共焦干涉成像系統(tǒng)。
[0007]這些系統(tǒng)中的每個均典型地要求對光束幾何進行剪裁以取得特定的目的。一般地，需要焦點控制以將光輻射的光束腰引導(dǎo)至感興趣區(qū)域，光束放大控制用于光束腰處的橫向分辨率和光束腰附近的景深的數(shù)值孔徑。可以改進現(xiàn)有的光束傳輸系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一些實施例提供一種光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)成像系統(tǒng)，該OCT成像系統(tǒng)包括:耦合至所述OCT成像系統(tǒng)的采樣臂的寬帶光輻射源;所述OCT成像系統(tǒng)的采樣臂中的光束成形光學(xué)組件，所述光束成形光學(xué)組件用于接收來自所述源的光輻射作為光輻射束，以及用于對所述光輻射束的空間分布進行成形;耦合至所述OCT成像系統(tǒng)的采樣臂中的所述光束成形光學(xué)組件的掃描鏡組件；以及耦合至所述光束成形光學(xué)組件的物鏡組件。所述光束成形光學(xué)組件包括透鏡組件，所述透鏡組件用于:在不改變所述OCT成像系統(tǒng)的焦點的情況下，改變所述OCT成像系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA);在不改變所述系統(tǒng)的NA的情況下，改變所述OCT系統(tǒng)的焦點;或者響應(yīng)于控制輸入改變所述OCT系統(tǒng)的NA和焦點。
[0009]在本發(fā)明的進一步的實施例中，所述光束成形光學(xué)組件可以包括混合式望遠鏡HT。所述HT可以包括:位于準直器之后的第一正透鏡;位于所述第一正透鏡之后的第二可移動負透鏡；以及位于所述第二移動式負透鏡之后且位于所述掃描鏡組件之前的第三可移動正透鏡。
[0010]在本發(fā)明的另一些進一步的實施例中，所述OCT成像系統(tǒng)可以進一步包括控制器，所述控制器用于響應(yīng)指令移動所述光束成形光學(xué)組件透鏡內(nèi)的透鏡，以調(diào)節(jié)所述NA或焦點。所述控制器可以包括壓電轉(zhuǎn)換器和步進電機中的一個。所述控制器可以由系統(tǒng)外部的用戶控制。
[0011]在一些實施例中，所述OCT成像系統(tǒng)可以進一步包括:用于對眼睛成像的物鏡組件。包括所述光束成形光學(xué)組件、所述物鏡組件和所述光束成形光學(xué)組件和所述物鏡組件之間的任何額外的光學(xué)元件的所述系統(tǒng)具有60屈光度(D)的總光焦度范圍，并且在+300至_30D之間操作，所述數(shù)值孔徑可調(diào)節(jié)至至少因子2以上。所述系統(tǒng)可以用于傳輸在眼角膜處直徑為約2mm和約6mm之間的光束。
[0012]在進一步的實施例中，所述系統(tǒng)是可調(diào)節(jié)的，以使以+60D至-30D之間的總光焦度進行操作。
[0013]在另一些進一步的實施例中，所述物鏡組件可以進一步包括在所述掃描鏡組件之后的物鏡組，其中所述HT提供+40D和-20D之間的光焦度范圍，以及其中所述物鏡組提供+20D至-1OD的額外的聚焦范圍。
[0014]在一些實施例中，所述OCT系統(tǒng)可以進一步包括在所述掃描鏡組件之后的光束擴展器。所述掃描鏡組件中的鏡的尺寸從約3mm至約6_。
[0015]在進一步的實施例中，所述物鏡組件可以進一步包括不需要聚焦的物鏡組。
[0016]本發(fā)明的另一些進一步的實施例提供一種光學(xué)掃描束系統(tǒng)，該光學(xué)掃描束系統(tǒng)包括:用于接收耦合至所述系統(tǒng)的源的光纖的準直器;耦合至所述系統(tǒng)的所述準直器的掃描鏡組件；以及位于所述系統(tǒng)的所述掃描鏡組件之前且在所述準直器和所述掃描鏡組件之間的聚焦組件，其中所述聚焦組件用于響應(yīng)控制輸入改變所述系統(tǒng)的數(shù)值孔徑NA、所述系統(tǒng)的焦點或既改變所述NA又改變所述焦點。
[0017]本發(fā)明的一些實施例提供一種用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)成像系統(tǒng)的控制器，所述成像系統(tǒng)包括:所述OCT的采樣臂中的用于接收耦合至所述OCT系統(tǒng)的源的光纖的準直器，耦合至所述OCT系統(tǒng)的所述采樣臂中的所述準直器的掃描鏡組件，以及位于所述OCT系統(tǒng)的所述采樣臂中的所述掃描鏡組件之前且在所述準直器和所述掃描鏡組件之間的混合式望遠鏡。所述控制器包括:用于控制所述混合式望遠鏡中的兩個或更多個透鏡的部件。所述混合式望遠鏡包括:位于所述準直器之后的第一正透鏡;位于所述第一正透鏡之后的第二可移動負透鏡；以及位于所述第二可移動負透鏡之后且位于所述掃描鏡組件之前的第三可移動正透鏡。所述用于控制的部件包括用于響應(yīng)所述控制器的控制輸入，控制所述可第二移動負透鏡或第三可移動正透鏡、第二可移動負透鏡和第三可移動正透鏡，以改變所述系統(tǒng)的數(shù)值孔徑(NA)或所述系統(tǒng)的焦點或所述NA和所述焦點的部件。
[0018]本發(fā)明的進一步的實施例提供一種用于操作掃描束系統(tǒng)的方法。所述方法包括:當進入樣品中的感興趣區(qū)域時，將混合式望遠鏡(HT)設(shè)置為長焦距和低數(shù)值孔徑(NA);在所述樣品的感興趣區(qū)域內(nèi)識別感興趣結(jié)構(gòu)；增大所述NA，降低景深以及增加聚焦平面的亮度；以及改變焦距使得所述焦距匹配與所述掃描束系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的器具的工作距離。
[0019]本發(fā)明的另一些進一步的實施例提供一種光學(xué)掃描束系統(tǒng)，包括:用于發(fā)射具有初始束直徑和束發(fā)散度的光束的光輻射輸入源;束制約組件，所述束制約組件用于接收來自所述輸入源的光輻射的輸入，用于改變所述束直徑和所述束發(fā)散度的部件，用于將所述光福射引導(dǎo)至用于沿與束傳播方向正交的至少一個方向?qū)飧Ｉ涫M行轉(zhuǎn)向的部件的輸出；用于將轉(zhuǎn)向的所述光輻射束引導(dǎo)至與對象相關(guān)聯(lián)的感興趣區(qū)域的部件；用于采集從所述感興趣區(qū)域散射的或透射穿過所述感興趣區(qū)域的所述光輻射的至少一部分的部件;用于檢測采集的所述光輻射的部件；用于處理檢測的所述光輻射，以響應(yīng)所述光輻射束與所述對象的交互而生成從所述感興趣區(qū)域的屬性獲得的圖像的部件;控制器，所述控制器與所述束制約組件通信，用于控制所述束制約組件的至少兩個運動自由度，其中所述控制器用于在固定的系統(tǒng)數(shù)值孔徑下將所述光學(xué)掃描束系統(tǒng)設(shè)置至多個指定的聚焦位置中的一個，以及在固定的聚焦位置下將所述光學(xué)掃描束系統(tǒng)設(shè)置至多個指定的數(shù)值孔徑中的一個。
【附圖說明】
[0020]圖1A是示出示例性的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)視網(wǎng)膜(后部)成像系統(tǒng)的框圖。
[0021]圖1B是示出掃描激光檢眼鏡(SLO)成像系統(tǒng)的框圖。
[0022]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的包括混合式望遠鏡的成像系統(tǒng)的框圖。
[0023]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的包括混合式望遠鏡的成像系統(tǒng)的框圖。
[0024]圖3是示出示例性的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)眼角膜(前部)成像系統(tǒng)的框圖。
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的前部成像系統(tǒng)的框圖。
[0026]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的前部成像系統(tǒng)的框圖。
[0027]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的激光傳輸系統(tǒng)的框圖。
[0028]圖7A-7G是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的使用混合式望遠鏡的視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)的示意圖。
[0029]圖8A-8B是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的適合用于眼角膜成像的包括混合式望遠鏡的成像系統(tǒng)的示意圖。
[0030]圖9A-9C是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的包括混合式望遠鏡的內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)的示意圖。
[0031]圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的使用HT的系統(tǒng)的示例性操作的流程圖。
【具體實施方式】
[0032]將在下文參考附圖詳細描述本發(fā)明，本發(fā)明的實施例在附圖中示出。但是，本發(fā)明可以以很多替換形式體現(xiàn)，并且不限于本文示出的實施例。
[0033]相應(yīng)地，雖然本發(fā)明易于有各種修改和替換形式，但本發(fā)明的具體實