本申请部分涉及一种透镜组件。该透镜组件包括微透镜（８６）；与微透镜光学通信的光束引向器（９０）；以及基本上透明的膜（９４）。该基本上透明的膜能够双向透光，并产生受控量的背散射。此外，该膜包围光束引向器的一部分。该透镜组件可用于ＯＣＴ系统的样品臂中。来自膜的背散射可用于将参考臂的路径长度调节为样品臂的路径长度，即，用于ｚ－补偿检测。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学成像，并且更具体地涉及用于光学相干断层成像(optical coherence tomography) (OCT)的纤维光学探针的设计和相关的成像技术。
技术介绍
光干涉是一种广泛用于整个科学界的现象。特别地，短相干(或“低相干”)干涉 测量成像的使用已经成为许多领域中并且尤其是医疗应用中的一种重要成像模式。在干涉 测量成像中，导致来自已知和受控光学路径(光程)(“参考路径”)的光干扰从未知路径返 回的光使得关于该未知路径(“样品路径”)的信息可以通过分析所得到的干涉图来确定。在短相干成像中，干涉图包含进行分析的样品中结构的深度位置信息。在样品体 积上扫描短相干光以产生断层分析图像，这被称为光学相干断层成像，或OCT。近年来，具有 20 y m或更低的相干长度的基于实际激光的光源已经变得可用，促进OCT在包括眼科学、普 通显微镜、心脏病学和肿瘤学的许多领域中的使用。OCT的一个特定优点是其与纤维光学的固有相容性，使得其成为对于非侵入性或 最小侵入性医疗过程的接近理想的成像模式。所有OCT实现的中心问题(central)是要求为了确保干涉效应被记录而匹配的样 品和参考路径的长度对应于样品中期望的扫描区域。在许多过程中所需的相对长的光学导 管(通常为约1. 5 2m)的情况下，对于匹配路径长度的该要求可能会变得难以实现，尤其 是当许多实际的OCT实现要求在毫米级上匹配时。而且，在这些导管中使用的非常薄的纤 维在使用期间可以容易地伸长或收缩几毫米。当在任何应用中使用OCT时，光学“零点”是关键的。这定义了在成像空间中存在 所谓的参考平面的地方。按照惯例，表面平面处于x_y平面，而深度沿着z-轴出现。在显 微镜应用中，例如，在显微镜载玻片的表面上设置零点可能是有利的，这样试样可以相对于 该已知表面进行测量。在插入体腔的导管中，最有用的参考平面是导管尖端自身的外表面， 并且所有距离都从该位置向外测量。对于旋转的导管，x-y-z空间最好以极坐标(角度和径向距离)表示。因此，Z-轴 变成距离中心的径向距离。实际上，设置匹配点是指距离样品中所选参考平面的光学长度 等于参考臂(referencearm)中的主要光学长度。在扫描中参考臂长度的高速变化仅表示 在主长度上的很小变化。因为OCT至多穿透组织仅几毫米，扫描实际上限于典型地1 5mm， 而样品和参考臂的实际长度可能是几米。例如，在心脏病学中使用的光学导管的情况下，仪器自身将定位在患者周围的名 义上的“无菌场所”外部，导管自身将处于该场所内部，并且脐带(umbilical)将用于连接 这两者。样品臂(samplearm)的总光学长度(导管+脐带)可以容易地达到5米，这也将 是参考臂的主长度。由于扫描将或许是5mm，因此这表示总长度的0.1%。在这种应用中测 量精度要求为0. 1mm或更好。因为将导管和脐带内的每一光学纤维的长度控制至亚毫米尺 寸不是成本有效的，因此最好的设计方法在光学成像设备中使用可调的参考路径以按照每一导管的使用对其进行调节。然而，医疗应用每天可以使用许多一次性导管；所有都与相同的成像设备对接。因 此，尽管主路径长度调节可以十分有效地工作，但是通常需要由理解光学反射模式或OCT 将要记录的导管的“标记”的熟练操作者进行初始调节以确定如何调节参考路径从而与导 管尖端的外表面相一致。此外，成像零点的调节，或参考平面定位通过调节参考臂的主要路 径长度来进行。该调节经常称为参考臂的“z-补偿(z-offset)”并经由简称为z-补偿马 达的马达控制。按照惯例，当样品臂长度(导管)按照设计进行精确制造时，仪器的z补偿 是零；当导管太短时为负；而当导管太长时为正。这些光学导管典型地具有置于它们的远侧尖端的透镜和反射器结构，以聚焦并引 导光用于扫描目的。光典型地通过一个或多个构成导管外结构的透明外壳进行传播。每一 界面能够并将导致将由OCT检测的反射。因此，确定这些反射中的哪一个对应于系统期望 的光学参考点(“零点”)可能具有挑战性。因为测量是基于该零点设置进行的，因此正确 地设置该零点在医疗应用中可以具有显著的重要性。而且，因为可能存在许多间隔较近且 类似强度的反射，因此使用检测适当零补偿(“z-补偿”)的软件具有极大问题并且是不可 靠的。如所提及的，当导管前进或缩回时，光学纤维可以在这些尺度内显著地伸长。例 如，利用OCT中使用的标准光学纤维的已知屈服强度，以及导管长度，可以容易地表明在纤 维断裂前可以发生10mm的伸长。在实际情况下遇到的典型力将仅导致1mm的伸长或更小， 但是许多医疗测量要求1/4毫米或更好的精确度。因此，需要一种用于可靠地确定导管的光学匹配点(“零点”)的简单、成本有效的 方法。而且，该方法应该与实时视频速率成像相容，使得零点可以随着导管被操纵，缩回或 前进，而进行跟踪。本专利技术解决了这些问题。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术涉及具有细长区段以及近端和远端的纤维光学成像探针，该 探针包括施加于远端的薄的受控光学散射材料。在另一方面，本专利技术涉及一种光学元件。该光学元件包括具有第一表面和第二表 面的膜。该膜包括聚合物和设置在其中的用于受控光学背散射(反向散射)的至少一个背 散射元件。而且，该膜允许透射基本上无失真的成像光。本文中所描述的本专利技术的方面可以进一步包括多种实施方式。例如，该光学元件 可以进一步包括多个背散射元件，其中所述至少一个背散射元件和所述多个背散射元件中 的每一个都是具有颗粒尺寸的颗粒，该多个背散射元件设置在聚合物内。在一个实施方式 中，该膜被成形为形成适合于吞没、包围、密封或以其他方式覆盖光学纤维端面或微透镜的 曲面。在一些优选的实施方式中，颗粒尺寸低于约1.5 ym。而且，该颗粒可以包括钛、锌、 铝、和/或其他适合于散射光的材料。多个散射元件可以具有按体积计约0. 掺杂浓度的 浓度。光学元件可以进一步包括细长构件，其中该膜被成形以形成外壳，该细长构件设置在 该外壳中以形成探针尖端的一部分。在另一方面，本专利技术涉及一种成像探针。该探针包括具有第一端和第二端的细长区段；第二端形成能够腔内成像的探针尖端，该探针尖端包括散射材料，细长区段适于将由 散射材料反射的光传送至细长区段的第一端。在一个实施方式中，该细长区段是一种光学纤维。细长区段可以是外壳。而且，该 探针可以进一步包括设置在外壳中的光学纤维。散射材料可以包括多个分散在基质中的光 散射颗粒。散射颗粒可以包括钛和/或其他已知散射光的材料。而且，该基质可以包括聚 对苯二甲酸乙二醇酯和/或其他聚合物。在另一方面，本专利技术涉及一种透镜组件。该透镜组件包括微透镜；与该微透镜光学 通信的光束引向器(beam director)；以及基本上透明的膜。该基本上透明的膜能够双向 透射光，并产生受控量的背散射。另外，该膜包围光束引向器的一部分。在本专利技术的一个方面的一个实施方式中，受控量的背散射是至少足以产生用于校 准至少一个成像系统参数的成像系统中的参考点的光量。该基本上透明的膜也可以包括 多个散射颗粒。该微透镜可以与光学纤维光学通信。而且，该基本上透明的膜可以被成形 以形成成像探针尖端。而且，探针尖端可以用于光学相干断层成像(optical coherence t本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学元件，所述光学元件包括：具有第一表面和第二表面的膜，所述膜包括聚合物和至少一个设置在其中的用于受控光学背散射的背散射元件，所述膜允许透射基本上无失真的成像光。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-11-12 11/983,526一种光学元件，所述光学元件包括具有第一表面和第二表面的膜，所述膜包括聚合物和至少一个设置在其中的用于受控光学背散射的背散射元件，所述膜允许透射基本上无失真的成像光。2.根据权利要求1所述的光学元件，进一步包括多个背散射元件，其中，所述至少一个 背散射元件和每一个所述多个背散射元件都是具有颗粒尺寸的颗粒，所述多个背散射元件 设置在所述聚合物内。3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述颗粒尺寸小于约1.5μπι。4.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述颗粒包括钛、锌或铝。5.根据权利要求2所述的光学元件，其中，所述多个背散射元件具有按体积计约0.1% 的掺杂浓度的浓度。6.根据权利要求1所述的光学元件，进一步包括细长构件，其中，所述膜被成形以形成 将所述细长构件设置在其中以形成探针尖端的一部分的外壳。7.一种成像探针，所述探针包括具有第一端和第二端的细长区段；所述第二端形成能够腔内成像的探针尖端，所述探针尖端包括散射材料，所述细长区 段适于将由所述散射材料反射的光透射到所述细长区段的所述第一端。8.根据权利要求7所述的成像探针，其中，所述细长区段是光纤。9.根据权利要求7所述的成像探针，其中，所述细长区段是外壳，并且其中所述探针进 一步包括设置在所述外壳内的光纤。10.根据权利要求7所述的成像探针，其中，所述散射材料包括多个分散在基质中的光 散射颗粒。11.根据权利要求10所述的成像探针，其中，所述散射颗粒包括钛，并且其中所述基质 包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。12.—种透镜组件，包括微透镜；光束引向器，其与所述微透镜光学通信；以及基本上透明的膜，其能够(1)双向透光，和(2)产生受控量的背散射，其中，所述膜包围所述光束引向器的一部分。13.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗彼得森，史蒂芬M麦卡廷，约瑟夫M斯密特，乔尔M弗里德曼，
申请(专利权)人：光学实验室成像公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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