一種雙工作模式MEMS光學探頭制造技術

本實用新型專利技術公布了一種雙工作模式MEMS光學探頭，包括帶有窗口座的探頭管殼和設于所述探頭管殼內(nèi)的探頭主體，探頭主體包括主體基座、帶基座的MEMS微鏡、與光纖連接的第一透鏡組件和第二透鏡組件；與外部驅(qū)動電路電連接的MEMS微鏡固定于所述主體基座前端；第一透鏡組件固定與所述主體基座一側(cè)，其通過MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)前向或側(cè)前向掃描光束的前向掃描或側(cè)前向掃描；所述第二透鏡組件固定于所述主體基座另一側(cè)，其通過MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)側(cè)向掃描光束的側(cè)向掃描。本實用新型專利技術采用雙透鏡組件進行探頭組裝，用一個MEMS微鏡便可實現(xiàn)兩種工作模式，結(jié)合OCT成像系統(tǒng)可用于人體內(nèi)多種器官的腔道的掃描成像并作出診斷，或用于工業(yè)領域和其它檢測測量領域。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術涉及ー種MEMS光學掃描探頭，尤其涉及ー種雙工作模式MEMS光學探頭；屬于醫(yī)療設備或エ業(yè)檢測
，特別是涉及ー種MEMS光學掃描探頭。
技術介紹
將微機電系統(tǒng)技術(microelectromechanical systems,簡稱MEMS)的掃描微鏡與光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)技術相結(jié)合,進行內(nèi)窺鏡成像系統(tǒng)開發(fā)是專利申請單位的主要開發(fā)項目。圖1為本技術申請人之一的技術專利ZL201110071103低成本內(nèi)窺鏡微型光學探頭，其采用MEMS微鏡實現(xiàn)了側(cè)向掃描工作，用于內(nèi)窺成像時可將其側(cè)面窗ロ與樣品對準進行光學掃描，特別適應于腔道側(cè)壁的掃描診斷。圖2為本技術申請人之一的專利201210363551. 5—種MEMS光學探頭，其采用MEMS微鏡實現(xiàn)了前向掃描工作，用于內(nèi)窺成像時可將其前端窗ロ貼近樣品并進行掃描，特別適應于內(nèi)臟器官和較隱蔽組織的掃描成像。綜合考慮，兩種不同工作方式的專利探頭均具自己的優(yōu)勢，但均有一定局限性，側(cè)掃光學探頭不利于器官組織的掃描，前掃光學探頭則不利于腔道側(cè)壁的掃描。本技術為了解決此問題，創(chuàng)造性地提出了ー種既能實現(xiàn)前掃，又能實現(xiàn)前掃或者側(cè)前掃的MEMS光學探頭。
技術實現(xiàn)思路
本技術目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷提供一種既能實現(xiàn)側(cè)向掃描又能實現(xiàn)前向掃描或側(cè)前向掃描的雙工作模式MEMS光學探頭；從而更大的擴展了其在內(nèi)窺成像領域的適用范圍，既能實現(xiàn)對組織樣品側(cè)壁的側(cè)向掃描，又能實現(xiàn)對人體內(nèi)臟器官和較隱蔽組織的掃描，可同時實現(xiàn)側(cè)向掃描探頭和前向/側(cè)前向掃描探頭的功能。同時，本技術探頭同樣采用MEMS技術且結(jié)構(gòu)基本對稱、簡單，在不增加額外尺寸的情況下實現(xiàn)了兩種工作模式。本技術探頭 作為醫(yī)療設備可用于口腔、耳鼻喉、支氣管、關節(jié)、膀胱等組織器官的掃描診斷，還可用于腹腔鏡手術導航；同時作為エ業(yè)檢測設備也可用于材料檢測、表面探傷等エ業(yè)檢測領域。本技術為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案ー種雙工作模式MEMS光學探頭，包括帶有窗口座的探頭管殼和設于所述探頭管殼內(nèi)的探頭主體，所述探頭主體包括主體基座、帶基座的MEMS微鏡、與光纖連接的第一透鏡組件和第二透鏡組件；與外部驅(qū)動電路電連接的所述MEMS微鏡固定于所述主體基座前端；所述第一透鏡組件固定與所述主體基座ー側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)前向或側(cè)前向掃描光束的前向掃描或側(cè)前向掃描；所述第二透鏡組件固定于所述主體基座另ー側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)側(cè)向掃描光束的側(cè)向掃描。進ー步的，所述第一透鏡組件和第二透鏡組件同時采集經(jīng)MEMS微鏡反射回來的樣品漫反射光，或者僅有其中一路采集樣品漫反射光進入OCT圖像處理系統(tǒng)，實現(xiàn)兩個樣品區(qū)域同時成像或者單個樣品區(qū)域成像。 進ー步的，所述窗口座設于所述主體基座前端，所述側(cè)向掃描光束和前向或側(cè)前向掃描光束透過所述窗口座分別對樣品進行掃描。進ー步的，所述窗口座采用對工作波長光透明的材料制成或在所述窗口座上形成兩個采用平面或曲面窗片進行密封的窗ロ。進ー步的，所述MEMS微鏡的電連接方式是在所述主體基座上直接形成，或者采用PCB、陶瓷電路板安放于所述主體基座上的相應位置后形成電連接通路。進ー步的，所述主體基座前端與后端分別設有通過電連接的前端電接口和后端電接ロ ；所述MEMS微鏡與所述前端電接ロ連接。進ー步的，所述主體基座上下兩端分別設有凹槽，所述第一透鏡組件和第二透鏡組件分別設于所述凹槽內(nèi)。進ー步的，所述第一透鏡組件和第二透鏡組件包括玻璃管外殼，所述玻璃管外殼內(nèi)設有依次連接的光纖、毛細玻璃管和格林透鏡，所述第一透鏡組件還包括設于所述格林透鏡外端面的三棱鏡，所述三棱鏡一直角面與所述格林透鏡的外端面膠粘連接，所述第二透鏡組件的格林透鏡的出射端面具有4-8度倒角。進ー步的，所述第一透鏡組件和第二透鏡組件采用透鏡和光纖在主體基座凹槽內(nèi)直接形成，第二透鏡組件的格林透鏡外端面與三棱鏡一直角面膠粘連接。進ー步的，所述MEMS微鏡包括邊框、雙金屬驅(qū)動臂、微鏡、雙金屬韌帶和帶有焊盤的基座，所述邊框四側(cè)內(nèi)壁分別通過所述雙金屬驅(qū)動臂與微鏡連接，所述雙金屬驅(qū)動臂與雙金屬韌帶采用電熱方式工作，通過給所述雙金屬驅(qū)動臂和雙金屬韌帶施加預定頻率的電壓信號實現(xiàn)微鏡的偏轉(zhuǎn)；所述邊框底端通過所述雙金屬韌帶與基座連接；通過控制所述雙金屬韌帶的彎曲程度控制所述微鏡的鏡面與水平面的角度。進ー步的，所述雙金屬驅(qū)動臂和與基座連接的雙金屬韌帶是多層具有不同熱膨脹系數(shù)的材料構(gòu)成。進ー步的，所述邊框為圓形或方形或多邊形結(jié)構(gòu)。進ー步的，所述探頭管殼截面為圓形或多邊形，其采用醫(yī)學兼容的不銹鋼或玻璃或有機高分子聚合物制成。本技術的有益效果(1)本技術探頭采用雙透鏡組件進行探頭組裝，僅用ー個MEMS微鏡便可實現(xiàn)兩種工作模式，結(jié)合OCT成像系統(tǒng)可用于人體內(nèi)多種器官的腔道的掃描成像并作出診斷，使用更加靈活，適應性更強。(2)使用MEMS微鏡,探頭尺寸足夠小，可用于醫(yī)用內(nèi)窺鏡和エ業(yè)內(nèi)窺鏡。(3)采用帶基座MEMS微鏡，可通過控制雙金屬韌帶來調(diào)整整個MEMS微鏡與水平面的傾斜角度，從而可實現(xiàn)前掃描轉(zhuǎn)變成側(cè)前向掃描，正側(cè)向掃描轉(zhuǎn)向側(cè)前掃描，即實現(xiàn)了靈活掃描。(4)與之前前向掃描探頭外徑對比，本技術探頭主體基座上下左右基本對稱，在增加雙向掃描功能的同時不增加外形尺寸。(5)光學元件可以根據(jù)設計要求靈活選用和組裝，既可以采用透鏡組件的方式進行組裝，也可以直接采用光學元件直接在主體基座上進行組裝，増加組裝靈活性。(6)整體結(jié)構(gòu)緊湊簡單，主體基座易于生產(chǎn)加工，整體生產(chǎn)成本較低。附圖說明圖1現(xiàn)有技術中低成本內(nèi)窺鏡微型光學探頭(側(cè)掃)剖視圖；圖中，11-電路板、12-透鏡組件、13-側(cè)向窗口 U4-MEMS微鏡、15-基座；圖2現(xiàn)有技術中MEMS光學探頭(前掃/側(cè)前掃)剖視圖；圖中，21-光纖、22-電路板、23-透鏡組件、24-主體基座、25-外殼、26-MEMS微鏡、27-前向窗口 ； 圖3本技術MEMS光學探頭整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖中，31-窗口、32- MEMS微鏡、33_第一透鏡組件、34-第二透鏡組件、35-主體基座、36_探頭管殼、37、38_光纖、39-側(cè)向掃描光束、310-前向/側(cè)前向掃描光束；圖4本技術探頭整體結(jié)構(gòu)外形圖；圖5本技術探頭第一種主體結(jié)構(gòu)三維圖；圖中，41- MEMS微鏡、42-第一透鏡組件、43-前端電接口、44_第二透鏡組件、45-主體基座、46-后端電接口 ；圖6本技術探頭第二種主體結(jié)構(gòu)三維圖；圖中，51、54-透鏡、52、55-光纖、53-三棱鏡；圖7本技術的兩種探頭窗口；圖中，81-前向窗口、82_窗口座、83-側(cè)向窗口、84-—體式窗口；圖8本技術MEMS微鏡三維結(jié)構(gòu)圖；圖中，61-邊框、62-雙金屬驅(qū)動臂、63-微鏡、64-雙金屬韌帶、65-焊盤、66-基座；圖9本技術帶基座MEMS微鏡雙金屬韌帶功能演示；圖中，71-第一入射光束、72-微鏡鏡面、73-第二入射光束。具體實施方式圖3-7所示，為一種雙工作模式MEMS光學探頭，包括帶有窗口座的探頭管殼36和設于所述探頭管殼36內(nèi)的探頭主體，所述探頭本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種雙工作模式MEMS光學探頭，包括帶有窗口座的探頭管殼和設于所述探頭管殼內(nèi)的探頭主體，其特征在于，所述探頭主體包括主體基座、帶基座的MEMS微鏡、與光纖連接的第一透鏡組件和第二透鏡組件；與外部驅(qū)動電路電連接的所述MEMS微鏡固定于所述主體基座前端；所述第一透鏡組件固定與所述主體基座一側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)前向或側(cè)前向掃描光束的前向掃描或側(cè)前向掃描；所述第二透鏡組件固定于所述主體基座另一側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)側(cè)向掃描光束的側(cè)向掃描。

【技術特征摘要】
1.一種雙工作模式MEMS光學探頭，包括帶有窗口座的探頭管殼和設于所述探頭管殼內(nèi)的探頭主體，其特征在于，所述探頭主體包括主體基座、帶基座的MEMS微鏡、與光纖連接的第一透鏡組件和第二透鏡組件；與外部驅(qū)動電路電連接的所述MEMS微鏡固定于所述主體基座前端；所述第一透鏡組件固定與所述主體基座一側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)前向或側(cè)前向掃描光束的前向掃描或側(cè)前向掃描；所述第二透鏡組件固定于所述主體基座另一側(cè)，其通過所述MEMS微鏡的橫向偏轉(zhuǎn)實現(xiàn)側(cè)向掃描光束的側(cè)向掃描。2.如權利要求1所述的一種雙工作模式MEMS光學探頭，其特征在于，所述第一透鏡組件和第二透鏡組件同時采集經(jīng)MEMS微鏡反射回來的樣品漫反射光，或者僅有其中一路采集樣品漫反射光進入OCT圖像處理系統(tǒng)。3.如權利要求1所述的一種雙工作模式MEMS光學探頭,其特征在于,所述窗口座設于所述主體基座前端，所述側(cè)向掃描光束和前向或側(cè)前向掃描光束透過所述窗口座分別對樣品進行掃描。4.如權利要求1或3所述的一種雙工作模式MEMS光學探頭，其特征在于，所述窗口座采用對工作波長光透明的材料制成或在所述窗口座上形成兩個采用平面或曲面窗片進行密封的窗口。5.如權利要求4所述的一種雙工作模式MEMS光學探頭，其特征在于，所述MEMS微鏡的電連接方式是在所述主體基座上直接形成，或者采用PCB、陶瓷電路板安放于所述主體基座上的相應位置后形成電連接通路。6.如權利要求1或5所述的一種雙工作模式MEMS光學探頭,其特征在于,所述主體基座前端與后端分別設有通過電連接的前端電接口和后端電接口 ；所述MEMS微鏡與所述前端電接口連接。7.如權利要求6所述的一種雙工作模式MEMS光學探...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：傅霖來，謝會開，
申請(專利權)人：無錫微奧科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：