一种MEMS光学探头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种MEMS光学探头，包括外壳及其组装在其内部的底座、透镜组件、MEMS微镜和电路板，所述底座具有凹腔和斜面凹槽，所述电路板对应安装于底座凹腔和斜面凹槽上，在斜面凹槽上端的电路板上设置有焊盘，所述MEMS微镜安装在电路板对应焊盘上，所述透镜组件插入底座凹腔内，其内部安装有用于形成聚焦光束的聚焦透镜，用于向MEMS微镜发射聚焦光束，所述外壳前端窗口的台阶内安装有窗片，所述窗片与外壳的轴向方向相垂直或呈一定角度。使用该光学探头可实现前向扫描和侧前向扫描，配合内窥镜使用时，可实现对人体内脏器官和较隐蔽组织的扫描，解决了采用侧向扫描探头不易对人体内脏器官和较隐蔽组织区域进行扫描的问题。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种MEMS光学探头
本技术涉及一种内窥镜成像系统，更具体的，涉及一种MEMS光学扫描探头。 将MEMS微镜与OCT技术相结合可实现OCT内窥镜,米用MEMS微镜的光学扫描探头尺寸可以足够小，在人体内可实现前向扫描和侧前向扫描。
技术介绍
目前，医疗设备
在进行内窥镜成像系统开发过程中普遍采用的一种方法是将微机电系统技术(microelectromechanical systems,简称MEMS)的扫描微镜与光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography, OCT)技术相结合,开发出内窥镜成像系统。在美国专利技术专利说明书US7，450244中公开了一种MEMS — OCT内窥镜探头，该探头是国际上第一个MEMS - OCT内窥镜探头，是在2001年研发的，该内窥镜采用电热驱动的一维MEMS扫描微镜，成功展示了活体猪膀胱的二维截面OCT图像。在中国专利技术专利说明书 CN201110367454. 9中也公开了一种内窥镜微型光学探头，该光学探头也是采用MEMS微镜， 改变了探头基座的内部结构和零部件的组装方式，加工简单，有利于批量化和实现一次性探头。上述两个专利均采用侧向扫描的工作方式，需要将其侧面窗口与样品对准进行光学扫描，当此探头用于内窥成像时，可方便实现腔道侧壁的扫描，但不易于对人体内脏器官或其它隐藏较深组织的扫描，因此其应用范围受到限制。基于上述描述，亟需要一种新的光学探头，使用该光学探头可进行对人体内脏器官和较隐蔽组织的扫描，可完成侧向扫描探头不易扫描区域的扫描工作。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种MEMS光学扫描探头，该探头采用前向扫描和侧前向扫描的新型扫描工作方式，配合内窥镜使用时，可实现对人体内脏器官和较隐蔽组织的扫描。本技术采用以下技术方案一种MEMS光学探头，包括外壳及其组装在其内部的底座、透镜组件、MEMS微镜和电路板，所述底座具有凹腔和斜面凹槽，所述电路板对应安装于底座凹腔和斜面凹槽上，在斜面凹槽部分的电路板上设置有焊盘，所述MEMS微镜安装在电路板对应焊盘上，所述透镜组件插入底座凹腔内，其内部安装有用于形成聚焦光束的聚焦透镜，用于向MEMS微镜发射聚焦光束，所述外壳前端窗口的台阶内安装有窗片，所述窗片与外壳的轴向方向 相垂直或呈一定角度。作为优选，所述窗片的形状为平面或曲面，采用具有光学增透涂层的玻璃或由其它对所用光透明的材料制作而成。作为优选，所述电路板还包括连接电路板与外部电路的电连接部，所述电连接部位于底座凹腔的左侧尾部，用于传输外部电路与MEMS微镜之间的信号。作为优选,所述透镜组件内的聚焦透镜具有从30°到70°的倒角，具有该倒角角度的聚焦透镜可以改变聚焦光束的出射方向，从聚焦透镜发射出来的聚焦光束直接入射到MfflS微镜。作为另一种优选，所述聚焦透镜的端面具有4-10度之间某一角度的倒角或没有倒角，在聚焦透镜端面添加一个三棱镜，该三棱镜用来改变聚焦光束的出射方向，从聚焦透镜发射出来的聚焦光束经过三棱镜改变方向后入射到MEMS微镜。作为再一种优选，在外壳的卡槽内安装有一个反射镜，从聚焦透镜出来的聚焦光束直接入射到反射镜上，再由反射镜反射到MEMS微镜。作为优选，所述底座斜面倾斜角为30°到70°之间的某一特定角度，具有该角度的斜面上设置有MEMS微镜，用于光束的侧前向扫描。作为优选，所述电连接部在底座上直接形成，分别在底座上直接形成电引线和焊盘，焊盘位于底座的斜面凹槽内，电引线连接焊盘后沿着斜面凹槽直至凹腔并延伸出去和外部电路相连。作为优选，所述MEMS微镜底部设置镀有光学涂层的镜面及其分布于四周的硅衬底，两者之间用连接片桥接连接，在四周设置边框，在边框下端设置有用于导电连接的焊盘。作为优选，所述MEMS微镜的外形为方形、圆形或多边形。本技术的有益效果为，在本技术中，由于MEMS光学扫描探头采用一种新型的扫描工作方式，即前向扫描和侧前向扫描，配合OCT成像系统使用时,可实现对人体内脏器官和较隐蔽组织的扫描，可对侧向扫描探头不易扫描的区域进行扫描，使用更加灵活，适应性更强。由于OCT技术应用于内窥成像最大的难点也受限于探头尺寸的缩小，采用MEMS技术可实现MEMS光学探头的微型化，所以使用MEMS微镜的探头尺寸足够小，可用于医用内窥镜和工业内窥镜，比如可用于口腔、耳鼻喉、支气管、关节、膀胱等组织器官的扫描诊断，也可以用于腹腔镜手术。另外，探头结构方式灵活，有两种结构方式，探头外壳的成型方法简单，可采用挤出/注塑工艺一次成型，具有易于加工，便于组装等优点，可实现探头的大批量、小成本加工生产，将实现一次性探头的目的。由于MEMS微镜的边框采用了减薄的方式，避免边框的挡光，增大了 MEMS微镜的扫描范围。由于MEMS微镜的外形不局限于方形，亦可采用圆形或多边形结构，在有效面积不变的情况下，可进一步缩小MEMS微镜的尺寸，有利于探头尺寸的进一步缩小。附图说明图1为本技术提供的现有技术中侧向扫描探头的结构示意图；图2为本技术提供的探头的结构示意图；图3为本技术提供的第一种实施方式的探头结构剖视图；图4为本技术提供的第一种实施方式的探头进行侧前向扫描时的结构剖视图；图5为本技术提供的第一种实施方式的探头主体结构图；图6为本技术提供的第一种实施方式的探头爆炸图；图7为本技术提供的第一种实施方式的探头主体和外壳配合的结构图；图8为本技术提供的第一种实施方式的聚焦透镜带有倒角的透镜组件的结构图；图9为本技术提供的第一种实施方式的带有三棱镜的透镜组件的剖视图；图10为本技术提供的第二种实施方式的探头结构剖视图；图11为本技术提供的第二种实施方式的探头爆炸图；图12为本技术提供的第二种实施方式的透镜组件的结构图；图13为本技术提供的MEMS微镜的结构图；图14为本技术提供的MEMS微镜的外形图；图15为本技术提供的MEMS光学探头外壳挤出成型时的结构图；图16为本技术提供的MEMS光学探头外壳注塑成型时的结构图。图中1、光纤连接端；2、电连接端；3、窗口 ；4、外壳；5、光纤连接端；6、电连接端；7、夕卜壳;701、U形键槽;8、窗口 ；9、MEMS微镜;901、镜面;902、硅衬底;903、连接片;904、边框； 905、焊盘；10、电路板；101、焊盘；11、透镜组件；111、聚焦透镜；112、三棱镜；113、反射镜； 114、传输光纤；115、毛细玻璃管；116、玻璃管外壳；12、底座；121、凹腔；122、斜面凹槽； 13、窗片；14、探头 主体；141、U形键；15、成型机；16、成型浇口 ；161、外固定圈；162、内固定圈；17、浇口 ；18、上模；19、下模；20、型芯。具体实施方式以下结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本技术的技术方案。图1为本技术提供的现有技术中侧向扫描探头的结构示意图，从图1可以看出，该扫描探头的电连接端2 —端和光纤连接端I相连，并且两者都置于外壳4外部，其中窗口 3位于外壳4的侧面。现有技术中的探头米用侧向扫描的工作方式,需要将其侧面窗口与样品对准进行光学扫描，当此探头用于内窥成像时，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS光学探头，包括外壳(7)及其组装在其内部的底座（12）、透镜组件（11）、MEMS微镜（9）和电路板（10），其特征在于：所述底座（12）具有凹腔（121）和斜面凹槽（122），所述电路板（10）对应安装于底座凹腔（121）和斜面凹槽（122）上，在斜面凹槽（122）上端的电路板（10）上设置有焊盘（101），所述MEMS微镜（9）安装在电路板（10）对应焊盘上，所述透镜组件（11）插入底座（12）凹腔（121）内，其内部安装有用于形成聚焦光束的聚焦透镜（111），用于向MEMS微镜（9）发射聚焦光束，所述外壳(7)前端窗口(8)的台阶内安装有窗片（13），所述窗片（13）与外壳(7)的轴向方向相垂直或呈一定角度。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS光学探头，包括外壳(7)及其组装在其内部的底座(12)、透镜组件(11)、 MEMS微镜(9)和电路板(10)，其特征在于所述底座(12)具有凹腔(121)和斜面凹槽 (122)，所述电路板(10)对应安装于底座凹腔(121)和斜面凹槽(122)上，在斜面凹槽(122) 上端的电路板(10)上设置有焊盘(101)，所述MEMS微镜(9)安装在电路板(10)对应焊盘上，所述透镜组件(11)插入底座(12)凹腔(121)内，其内部安装有用于形成聚焦光束的聚焦透镜(111)，用于向MEMS微镜(9)发射聚焦光束，所述外壳(7)前端窗口(8)的台阶内安装有窗片(13),所述窗片(13)与外壳(7)的轴向方向相垂直或呈一定角度。2.根据权利要求1所述的MEMS光学探头，其特征在于所述窗片(13)形状为平面或曲面，该窗片(13)采用玻璃或由其它对所用光透明的材料制作而成，并在表面选择性地设置光学增透涂层。3.根据权利要求1所述的MEMS光学探头，其特征在于所述电路板(10)还包括连接电路板(10)与外部电路的电连接端(2)，所述电连接端(2)位于底座凹腔(121)的左侧尾部， 用于传输外部电路与MEMS微镜(9)之间的信号。4.根据权利要求1至3任一项所述的MEMS光学探头，其特征在于所述透镜组件(11) 内的聚焦透镜(111)具有从30°到70°之间某一特定角度的倒角，具有该倒角角度的聚焦透镜(111)可以改变聚焦光束的出射方向，从聚焦透镜(111)发射出来的聚焦光束直接入射到MEMS微镜(9)。5.根据权利要求1至3任一项所述的MEMS光学探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅霖来，周正伟，王东琳，谢会开，
申请(专利权)人：无锡微奥科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：