一种快速光程切换延时线装置

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，尤其涉及的是一种快速光程切换延时线装置。

背景技术

光学延时扫描装置用于实现两束光之间的延时扫描功能，被广泛应用于光学相干层析成像、太赫兹时域光谱等基于超快时间分辨的光学探测系统中。当前的光学延时扫描装置结构如下：

（1）如专利CN107390361A公开了一种高速光学延时线性扫描装置，能够实现更高的扫描速率，且具有良好的稳定性和线性度。但该方案的缺点是光程扫描精度取决于电机精度，而电机精度一般只有电机转速的5%，精度明显不足；而且该方案中没有使用光纤准直器，光耦合效率较低；该方案中对于扇叶型反射镜、四分之一波片、偏振分光镜和电机的装配位置有严格要求，装配难度较大。

（2）如专利CN108415154A公开了一种光学延时线，能够在有限的空间内通过多次往返光束达到了较大的延时范围。但该方案的缺点是无法快速切换光程，而且包含大量光学棱镜集中在小空间中，装配困难。

因此，现有的技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速光程切换延时线装置，旨在现有的光学延时扫描装置无法快速切换光程，不能满足使用要求的问题。

本发明的技术方案如下：一种快速光程切换延时线装置，其中，包括振镜和至少两组光程不同的反射组件，控制振镜快速偏转，以使光源经过振镜的反射后入射到不同的反射组件中，被反射组件反射后沿原路返回，实现光程的快速切换。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述反射组件由透镜和棱镜组合而成。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述反射组件包括凸透镜和平面镜，通过振镜反射后的光入射到凸透镜中，通过凸透镜把斜入射的光线转变为平行于镜片轴线的平行光入射到平面镜，平面镜使光线原路反射。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述平面镜采用凹面镜或棱镜替换。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，还包括光纤组件，所述光纤组件包括用于耦合光线的光纤准直器和光纤环行器，所述光纤环行器与光纤准直器连接；光从输入端进入光纤组件，经过光纤环行器后传递到光纤准直器输出，被反射组件反射后再经光纤准直器传递到光纤环行器，从输出端输出。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，还包括用于带动反射组件实现前后移动以调节反射组件的光程的直线滑台。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述直线滑台包括沿反射组件移动方向设置的直线导轨、设置在直线导轨上可沿直线导轨前后滑动的滑块、设置在滑块上的滑台架，所述反射组件设置在滑台架。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述滑块设置至少两个，滑块前后排列设置在直线导轨上，滑台架设置在滑块上。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，采用丝杆电机驱动滑台架沿直线导轨前后移动。

所述的快速光程切换延时线装置，其中，所述丝杆电机包括了带编码器的电机和丝杠，所述丝杠在电机的带动下实现旋转，在滑台架内设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母设置在丝杠上，在丝杠旋转的驱动下丝杠螺母沿丝杠实现前后移动。

本发明的有益效果：本发明通过提供一种快速光程切换延时线装置，在OCT中，可以实现光程的快速切换，以实现对多个光程位置进行分时探测，可以大大拓展OCT的测量深度；同时还可以根据实际需要调节光程，能够在有限的空间内通过多次往返光束达到了较大的延时范围；通过使用振镜，在满足快速切换光程的同时极大提高了系统的扫描精度，以实现光程的快速、稳定、精密切换；整个快速光程切换延时线装置具备抗干扰、简便易用、结构紧凑、切换快速等特点。

附图说明

图1是本发明中快速光程切换延时线装置的结构示意图。

图2是本发明中快速光程切换延时线装置的俯视图。

图3是本发明中快速光程切换延时线装置的光路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

如图1和图2所示，一种快速光程切换延时线装置，用于辅助OCT实现大量程或者多点干涉测量，包括振镜6和至少两组光程不同的反射组件4，控制振镜6快速偏转，以使光源经过振镜6的反射后入射到不同的反射组件4中，被反射组件4反射后沿原路返回，实现了光程的快速切换。

在某些具体实施例中，所述振镜6是一种优良的矢量扫描器件，它是一种特殊的摆动电机，基本原理是通电线圈在磁场中产生力矩，但与旋转电机不同，其转子上通过机械纽簧或电子的方法加有复位力矩，大小与转子偏离平衡位置的角度成正比，当线圈通以一定的电流而转子发生偏转到一定的角度时，电磁力矩与回复力矩大小相等，故不能象普通电机一样旋转，只能偏转，偏转角与电流成正比，与电流计一样，故振镜又叫电流计扫描振镜(galvanomet ric scanner) 。光出射后经过振镜6反射入射到反射组件4中，通过振镜6的快速偏转，光线就会依次经过不同位置的反射组件4，从而实现了光程的快速切换。本技术方案通过采用振镜6实现光源的偏转，不但可以实现光程的快速切换，还保证了光程的扫描精度。

在某些具体是例中，所述反射组件4可以根据需要采用不同的镜片组合、反射镜组合：所述反射组件4包括凸透镜403和平面镜402，通过振镜6反射后的光入射到凸透镜403中，通过凸透镜403把斜入射的光线转变为平行于镜片轴线的平行光入射到平面镜402，平面镜402可使光线原路反射。

在某些具体是例中，所述平面镜402也可以使用凹面镜或棱镜等具备反射功能的光学镜进行替换。

在某些具体是例中，所述反射组件4还包括透镜支架401，所述凸透镜403和平面镜402均设置在透镜支架401内。所述透镜支架401采用金属材料支撑，在温度发生变化时具备较小的形变，不会影响反射组件4的光学性能。

在某些具体是例中，所述反射组件4还包括用于支撑整个反射组件4的反射组件支架400，所述透镜支架401设置在反射组件支架400上。

在某些具体是例中，所述快速光程切换延时线装置还包括光纤组件5，所述光纤组件5包括用于耦合光线的光纤准直器501，光从光纤准直器501出射后经过振镜6反射入射到反射组件4中。所述光纤组件5的设置提高了系统的耦合效率，降低了延时线自身的光损耗。

在某些具体是例中，所述光纤组件5还包括光纤环行器500，所述光纤环行器500与光纤准直器501连接；光从输入端进入光纤组件5，传递到光纤准直器501输出，被反射组件4反射后再经光纤准直器501传递到光纤环行器500，从输出端输出，期间损耗很小。

其中，所述光纤环行器500是一种多端口非互易光学器件，光在其中只能沿一个方向传播。所述光纤准直器501由尾纤与透镜精确定位而成，光纤准直器501可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)输出，或将外界平行(近似平行)光耦合返回至光纤内。

为了可以根据实际需要调节反射组件4的光程，所述快速光程切换延时线装置还包括用于带动反射组件4实现前后移动以调节反射组件4的光程的直线滑台3。

在某些具体是例中，所述直线滑台3包括沿反射组件4移动方向设置的直线导轨300、设置在直线导轨300上可沿直线导轨300前后滑动的滑块301、设置在滑块301上的滑台架302，所述反射组件4设置在滑台架302上（本实施例中，所述反射组件支架400设置在滑台架302上），驱动滑块301沿直线导轨300前后移动，以使滑台架302前后移动，从而使反射组件4实现前后移动，以调节反射组件4的光程。

在某些具体是例中，所述滑块301设置两个，两个滑块301前后排列设置在直线导轨300上，滑台架302设置在两个滑块301上。因滑台架302的尺寸较大，设置两个滑块301可保证前后移动的平稳性。

本实施例中，所述滑台架302采用螺丝固定在滑块301上。

在某些具体是例中，采用丝杆电机1驱动滑台架302沿直线导轨300前后移动。

在某些具体是例中，所述丝杆电机1包括了贯通式带编码器的电机100和丝杠101，所述电机100是中空贯通的，中间容纳了丝杠101，丝杠101在电机100的带动下实现旋转，在滑台架302内设置有丝杠螺母，所述丝杠螺母设置在丝杠101上，在丝杠101旋转的驱动下丝杠螺母沿丝杠101实现前后移动。

其中，所述电机100是把电脉冲信号转化为旋转运动的执行器，其旋转状态由电机附带的编码器监视，并把相关信息传送到上位机，形成一个完整的执行-反馈闭环。所述丝杠101采用的是滑动丝杠，使用这种丝杠配合滑台架302内置的自润滑塑料丝杠螺母，可以保证数年的使用中都不需要给丝杠上油，真正实现了免维护。

为了实现对整个快速光程切换延时线装置的支撑，所述快速光程切换延时线装置还包括用于支撑的支架结构2，所述丝杆电机1、直线滑台3、光纤组件5和振镜6均设置在支架结构2上。

在某些具体是例中，所述支架结构2包括L型支架200，所述L型支架200的安装表面经过研磨成基准面，保证了直线导轨300安装后平整无凸起凹陷，保证直线导轨300的安装精度。

在某些具体是例中，在直线导轨300远离L型支架200竖直侧的一端端部设置有限位螺钉202，所述限位螺钉202的设置可以保证滑块301不会出轨，也不会损失滚珠。

在某些具体是例中，在L型支架200上固定有光纤准直器支架201，所述光纤准直器501通过胶粘固定光纤准直器支架201上，所述光纤环行器500设置在L型支架200上。

本快速光程切换延时线装置的光路过程如下：如图3所示，激光通过宽光谱环行器500进入光纤准直器501，入射到振镜6，被振镜6反射后随着振镜6的偏转逐次经过不同光程的反射组件4；在每个反射组件4上，光线被凸透镜403汇聚到平面镜402上（凸透镜403和平面镜402，这两个镜片组合通过控制曲率可以保证光线在任意角度入射到反射组件4上所走过的路程都相差无几）；光线被反射后重新经过振镜6进入光纤光纤准直器501，经过经过宽光谱环行器500后从环行器的输出端口离开。

本快速光程切换延时线装置相对于现有技术，具有以下优点：

（1）在OCT中，本快速光程切换延时线装置可以实现光程的快速切换，以实现对多个光程位置进行分时探测，可以大大拓展OCT的测量深度。

（2）通过使用振镜6，在满足快速切换光程的同时大大提高了系统的扫描精度，以实现光程的快速、稳定、精密切换。

（3）通过不同光程的反射组件4把入射光线原路反射回准直器当中，实现了光程切换时光的低损耗。

（4）不同光程的反射组件4统一安装在同一个直线导轨滑台上，实现了统一的光程调节。

（5）通过使用宽光谱的光纤环行器500，把输入光和输出光区分开来。

（6）整个快速光程切换延时线装置具备抗干扰、简便易用、结构紧凑、切换快速等特点。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

附图标号：

丝杠电机1；电机100；丝杠101；支架结构2；支架200；光纤准直器支架201；限位螺钉202；直线滑台3；直线导轨300；滑块301；滑台架302；反射组件4；反射组件支架400；透镜支架401；平面镜402；凸透镜403；光纤组件5；光纤环行器500；光纤光纤准直器501；振镜6。