供基于激光的成像系统及相关器件中使用的激光安全适配器技术方案

提供一种纤维集合体，其包括激光输入端，其被配置成接收具有第一激光束强度的输入信号。该纤维集合体进一步包括被附连到该激光输入端的多个通道以及多个激光安全适配器。所述多个激光安全适配器中的每一个被配置成接收所述多个通道中的对应的一个。离开所述多个激光安全适配器中的每一个的激光束具有第二激光束强度，该第二激光束强度小于该第一激光束强度。

Laser safety adapters for laser based imaging systems and related devices

A fiber assembly, which includes a laser input terminal, is configured to receive an input signal with the first laser beam strength. The fiber aggregate further includes a plurality of channels attached to the laser input end and a plurality of laser safety adapters. Each of the plurality of laser security adapters is configured to receive a corresponding one of the multiple channels. The laser beam leaving each of the plurality of laser safety adapters has second laser beam intensity, and the intensity of the second laser beam is less than that of the first laser beam.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】供基于激光的成像系统及相关器件中使用的激光安全适配器优先权声明本申请要求对在2015年3月25日提交的题为“ALaserSafetyforUseinLaserBasedImagingSystemsandRelatedDevices”的美国临时申请号62/138,017的优先权，藉此通过引用将其公开内容并入到本文中，就如同整体地陈述了其公开内容一样。版权保留本专利文献的公开内容的一部分包含受到版权保护的材料。版权所有者——北卡莱罗纳州格林威尔的东卡莱罗纳大学——不拒绝任何人复制本专利文献或专利公开内容，因为其出现在专利商标局的专利文件或记录中，但是另外保留所有一切版权权利。
本专利技术构思一般涉及激光和其应用，并且更特别地涉及与大视场（FOV）激光照射有关的激光应用。
技术介绍
在任何激光应用中，安全问题总是个关注点。激光照射提供的优势在于来自激光束的能量可以由于其窄的波长而被光学地限制到窄的、准直射束中以产生高能量强度，这在许多成像场景中是合期望的。然而，该高能量强度可能导致对用户或设备（当其直接曝光于该准直激光束时）的伤害。在大多数激光成像系统中，扩展激光束以照射覆盖待研究样本（目标区域）的面积。在远场成像中，这可以是大于例如1cmx1cm的任何视场（FOV），并且在一些情况下延展直至10cmx10cm。通常，在常规方法中，使用晶体光导管或光纤来扩展光束，使得在某一目标距离（>10cm）处，该射束足够大以便覆盖整个目标区域。通常，该扩展导致锥形的射束轮廓，其中锥尖处于激光能量从纤维离开的点处。即使在10cm远的成像对象表面处的辐照度（即，每单位面积的激光功率）并不危险且在激光标准规范内，在该位置处的辐照度也可能有危害地高。因此，即使曝光时间小也存在用户的皮肤可能靠近该锥尖而导致受伤的风险。可以使用诸如距离传感器之类的无源器件来确保在容差水平内将激光能量递送到在预先指定的距离范围处的样本（成像对象）表面。因此，如果该距离过短或变得过短，则激光将自动关断。此外，利用这些器件，如果在激光源和目标区域之间的空间中出现了任何其它对象，则激光将关断。然而，这些器件的使用具有引起对图像获取过程的正常操作的不定时的、意料之外的中断的倾向。另外，由于来自激光曝光的伤害是时间相关的并且曝光可能疏忽地未被识别出，所以可能即使是在有安全特征（诸如距离传感器）以及短曝光时间的情况下也由于辐照度原理而对精细的组织产生隐性伤害。随着具有350nm-1100nm范围中的波长的多种新成像技术的出现，高度地期望针对成像应用中的激光安全的系统和方法以在不牺牲成像属性的情况下减少伤害的发生。
技术实现思路
本专利技术构思的一些实施例提供了一种包括激光输入端的纤维集合体，所述激光输入端被配置成接收具有第一激光束强度的输入信号。该纤维集合体进一步包括被附连到该激光输入端的多个通道以及多个激光安全适配器。所述多个激光安全适配器中的每一个被配置成接收所述多个通道中的对应的一个。离开所述多个激光安全适配器中的每一个的激光束具有第二激光束强度，该第二激光束强度小于该第一激光束强度。在本专利技术构思的另外的实施例中，所述多个激光安全适配器可以各自包括准直器、扩散器和套筒。该准直器可以被配置成接收具有第一强度的激光束并对该激光束重新成形以提供经准直、扩展且较不强烈的激光束。该扩散器可以被配置成从该准直器接收该激光束并扩展该激光束，以使得来自该扩散器的经偏转的射束输出以一角度发散，以在某一距离处覆盖相对大的成像面积。该套筒可以被附连到该扩散器，被配置为间隔器，其中具有第二激光束强度的激光束离开该套筒。在仍另外的实施例中，该套筒可以是圆形、箱形或矩形照射图案中的一个。在一些实施例中，该集合体可以改进激光安全并改进从350nm到1100nm的成像技术的单光谱或多光谱波长中的射束均一性。在另外的实施例中，该集合体可以通过减小靠近成像器件的辐照度水平以及从成像器件离开源的激光能量而大幅提高激光安全。在仍另外的实施例中，该集合体可以提供成像目标上的射束轮廓的均一性。在一些实施例中，该集合体可以进一步提供图像质量方面的改进。在另外的实施例中，所述多个安全适配器可以减少所成像的对象上的阴影。在仍另外的实施例中，该集合体可以改进激光安全和单光谱或多光谱波长成像技术中的射束均一性。在某些实施例中，所述成像技术可以包括反射率（reflectance）成像、激光散斑成像、激光多普勒成像、近红外荧光成像以及其任何组合。本专利技术构思的一些实施例可以提供用于激光的安全适配器。所述安全适配器包括准直器，其被配置成接收具有第一强度的激光束并对该激光束重新成形以提供经准直、扩展且较不强烈的激光束；扩散器，其被配置成从该准直器接收该激光束并扩展该激光束，以使得来自该扩散器的经偏转的射束输出以一角度发散，以在某一距离处覆盖相对大的成像面积；以及套筒，其被附连到该扩散器，被配置为间隔器，其中具有第二激光束强度的激光束离开该套筒。本专利技术构思的另外的实施例提供使用纤维集合体来提供较不强烈的激光束的方法。该方法包括在激光输入的第一端处接收具有第一激光束强度的输入信号；将具有第一激光束强度的该输入信号从激光输入的第二端提供到被附连到该第二端激光输入端的多个通道，其中所述多个通道中的每一个具有与其相关联的多个激光安全适配器中的对应的一个；以及提供来自所述多个激光安全适配器中的每一个的具有第二激光束强度的激光束，该第二激光束强度小于该第一激光束强度。附图说明图1是根据本专利技术构思的一些实施例的图示出与N个安全适配器组合的纤维的框图。图2是根据本专利技术构思的一些实施例的图示出所述激光安全适配器的功能的框图。图3是根据本专利技术构思的一些实施例的图示出所述激光安全适配器的集合体的示图。图4A和4B是根据本专利技术构思的一些实施例的图示出直接从该纤维出来的激光（4A）以及从该激光安全适配器出来的激光（4B）的示图。图5是根据本专利技术构思的一些实施例的图示出所述激光安全适配器的各方面的示图。具体实施方式现在将参考附图在后文中更完整地描述本专利技术构思的实施例，其中示出了本专利技术构思的优选实施例。然而，可以以许多不同形式体现本专利技术构思，并且不应将本专利技术构思解释为限于本文中阐述的实施例。遍及本公开，相同的标号指代相同的要素。在各图中，层、区域、元件或组件可能出于清楚的目的而被夸大。除非另外指明，虚线图示出可选特征或操作。本文中使用的术语仅是用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本专利技术构思。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意图也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指示。将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或另外有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。如本文中使用的，诸如“在X与Y之间”以及“在约X与Y之间”之类的短语应被解释为包括X和Y。如本文中使用的，诸如“在约X和Y之间”之类的短语意指“在约X与约Y之间”。如本文中使用的，诸如“从约X到Y”之类的短语意指“从约X到约Y”。除非另外定义，否则本文中使用的全部术语（包括技术和科学术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维集合体，包括：激光输入端，其被配置成接收具有第一激光束强度的输入信号；被附连到该激光输入端的多个通道；以及多个激光安全适配器，所述多个激光安全适配器中的每一个被配置成接收所述多个通道中的对应的一个，其中离开所述多个激光安全适配器中的每一个的激光束具有第二激光束强度，该第二激光束强度小于该第一激光束强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.25 US 62/1380171.一种纤维集合体，包括：激光输入端，其被配置成接收具有第一激光束强度的输入信号；被附连到该激光输入端的多个通道；以及多个激光安全适配器，所述多个激光安全适配器中的每一个被配置成接收所述多个通道中的对应的一个，其中离开所述多个激光安全适配器中的每一个的激光束具有第二激光束强度，该第二激光束强度小于该第一激光束强度。2.根据权利要求1所述的纤维集合体，其中所述多个激光安全适配器中的每一个包括：准直器，其被配置成接收具有第一强度的激光束并对该激光束重新成形以提供经准直、扩展且较不强烈的激光束；扩散器，其被配置成从该准直器接收该激光束并扩展该激光束，以使得来自该扩散器的经偏转的射束输出以一角度发散，以在某一距离处覆盖相对大的成像面积；以及套筒，其被附连到该扩散器，被配置为间隔器，其中具有第二激光束强度的激光束离开该套筒。3.根据权利要求2所述的纤维集合体，其中，该套筒包括圆形、箱形或矩形照射图案中的一个。4.根据权利要求1所述的纤维集合体，其中，该集合体改进激光安全并改进从350nm到1100nm的成像技术的单光谱或多光谱波长中的射束均一性。5.根据权利要求1所述的集合体，其中，该集合体通过减小靠近成像器件的辐照度水平以及从成像器件离开源的激光能量而大幅提高激光安全。6.根据权利要求1所述的集合体，其中，该集合体提供成像目标上的射束轮廓的均一性。7.根据权利要求6所述的集合体，其中，该集合体进一步提供图像质量方面的改进。8.根据权利要求1所述的集合体，其中，所述多个安全适配器减少所成像的对象上的阴影。9.根据权利要求1所述的集合体，其中，该集合体改进激光安全和单光谱或多光谱波长成像技术中的射束均一性，其中所述成像技术包括反射率成像、激光散斑成像、激光多普勒成像、近红外荧光成像以及其任何组合。10.一种用于激光的安全适配器，该安全适配器包括：准直器，其被配置成接收具有第一强度的激光束并对该激光束重新成形以提供经准直、扩展且较不强烈的激光束；扩散器，其被配置成从...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志勇，TB小费尔古森，陈成，KM雅各布斯，
申请(专利权)人：东卡罗莱娜大学，
类型：发明
国别省市：美国,US