专利名称：近红外乳腺诊断仪中的激光光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子医疗仪器中的光学装置，尤其是一种适用于诊断乳腺疾病的近红外乳腺诊断仪中的激光光源装置。
现有的利用强光透视乳腺的诊断仪器，大都包含以下四个部分光源、摄像机、监视器及控制器。这些诊断仪工艺成熟，型号较多。但有一点很大不足，即光源是可见光源。摄像机也是对可见光敏感的普通电视摄像机，它所依靠利用的光谱能量主要是在可见光区域而不是在红外或近红外光的区域。相反，为了滤去光源中会烫伤人体的中、远红外线，光路中都加有隔热玻璃，结果把近红外线也一并滤去，只剩下可见光。故现有的乳腺诊断仪，其中大多数虽然加上了“红外”称号，但实际上只对可见光敏感。操作人员为避免室内可见光对诊断仪的干扰，都无例外的需要在暗室中操作。可是医生(很多都是男性)诊断患者(绝大多数都是女性)时需反复挤捏乳房，黑暗中双方都深感不便。其次，光源和散热风扇都装在一个粗大笨重的发光筒中(俗称探头)，使用不便，且由于散热不良需要用两个发光筒交替冷却使用。
此前，曾有专利对以上情况的光源提出改进(专利号ZL 00208512.7ZL00208521.6)，其要点是把白炽灯的光用特殊滤光片滤去可见光和中、远红外光，成为真正的近红外光源。但该实用新型也仍有不足光源的大部分能量被滤去，以至要获得同样照度，该白炽灯的功率要比上述用可见光源的同类仪器大一倍。
本实用新型的目的是提供一种近红外乳腺诊断仪中的激光光源装置，它能使近红外乳腺诊断仪的光源只发出单纯的近红外光，不仅省去了复杂的滤光、散热装置，而且大大节约了能源，经实验只需上述近红外光源功率的约1％即可达到同样效果。
为了达到上述目的，本实用新型首先设计一圆柱形壳体，由3段组成，各段用螺纹连接。在壳体中段放置一能发出特定波长810nm的激光二极管，此类二极管通常是TO-2型封装，其两端有安装孔，用螺丝把它固定在壳体内的突沿上。由于激光二极管射出的激光发射角呈各向异性，沿PN结方向的发射角为2.5°，垂直PN结方向上的发射角为20°，其照明区域为一长条，不利于观察。为此可用两类办法匀化发射角办法1是在二极管的管壳出光口上装一特定曲光率的柱状发散透镜(凹透镜)，把2.5°的发射角也扩散到20°，使其照明区域成为一正方形。办法2是在二极管的管壳出光口前不装柱状发散透镜，而装一特殊设计的变截面照明光导纤维束，其靠近二极管的一端为一很扁的矩形，恰与发出的激光形状相配；出光的另一端变为圆形，使其照明区域成为圆形。所以本实用新型的壳体前端有5种制法制法1与办法1配套，其外形像个弯咀漏斗，用金属制成，内装等截面(两端都是圆形)照明光导纤维束，激光从一端射入，最后从喇叭口射出。由于喇叭口的反射扩束作用，出射光已成一圆角正方形面光源，满足了仪器要求。制法2与办法2配套，其外形与制法1一样，也像个弯咀漏斗，只是在弯管中装入上述变截面光导纤维束，光束从喇叭口射出，被扩束成圆形面光源。这两种制法的光源效果都比较理想，是一个很均匀的面光源，只是光学件制作稍难。制法3是制法1的简化，制作完全一样，保留柱状透镜，只是弯管中不装等截面光导纤维束，仅利用光亮电镀的弯管内壁和喇叭口对正方形截面的激光进行一些匀化扩束。制法4是制法1的另一种简化，保留等截面照明光导纤维束，只是二极管壳出光口不装柱状透镜，这样光纤出光口大体上仍是条状截面光源，不过再经喇叭口反射扩束，多少也有些变形，变成带圆角的矩形光斑。制法5是制法3、4的进一步简化，即二极管壳出光口不装柱状透镜，弯管中也不装光导纤维，仅利用弯管内壁和喇叭口对条状截面的激光进行一些匀化扩束。经试验，后三种制法效果不如前两种。装置的后段内部放置控制电路板，中段壳体上装有光强控制按钮，按一个增加亮度，按另一个减小亮度。
本实用新型的最大优点是激光二极管只发射出810nm的近红外光且效率较高，光场均匀，从而使乳腺诊断仪的光源不仅完全工作在近红外波段，而且省去了复杂的滤光、散热装置，大大节约了能源，导致散热风扇可以取消，体积大大减小。
说明书附图为本实用新型结构示意图。
附
图1是制法1的结构图，其中标号(1)为电源线，(2)为穿孔套管，(3)为后段壳体，(4)为控制电路板，(5)为插座，(6)为螺纹，(7)为导线，(8)为按键板，(9)为中段壳体，(10)为变光控制键，(11)为突沿，(12)为前段壳体，(13)为激光二极管管壳，(14)为激光二极管管芯，(15)为弯管，(16)为等截面照明光纤束，(17)为内壁镀光亮铬的喇叭口，(18)为胶合剂，(19)为柱状发散透镜，(20)为激光二极管管座，(21)为螺钉，(22)为壳体连接螺纹，(23)为激光二极管管脚，(24)为导线。
附图2是制法2的结构图，其中标号(16’)为变截面照明光纤束，其余同附图1。
附图3是制法3的结构图，其中弯管(15)中不装光纤，仅要求内壁镀光亮铬，其余同附图1。
附图4是制法4的结构图，其中标号(16)为等截面照明光纤束，其余同附图1。
附图5是制法5的结构图，标号意义同附图1。
附图6是变截面光纤束的两个端面图，其中(1)为入光口，(2)为出光口，注意这两个端面面积相等。各种制法的激光光斑见其余附图附图7是激光二极管管壳出光窗口处的光斑，附图8是制法1在喇叭口出口平面处的激光光斑，附图9是制法2在喇叭口出口平面处的激光光斑，附图10是制法4在喇叭口出口平面处的激光光斑。
本发明具体制作是以制法1为例，首先设计制作三段圆柱壳体(3)、(9)、(12)和弯管(15)、喇叭口(17)，一方面把已粘好柱状发散透镜(19)的激光二极管管座(20)用螺钉(21)固定在突沿(11)上。再把已调试好的控制电路板(4)装入后段壳体(3)，把按键电路板(8)固定到中段壳体(9)上，然后用导线(7)把控制电路板(4)与按键电路板(8)连接起来，用导线(24)把控制电路板(4)与激光二极管管脚(23)连接起来。另一方面把前段壳体(12)、弯管(15)与喇叭口(17)紧固成一体。最后把壳体前段(12)、中段(9)同后段(3)拧紧，即成为一种手持的近红外乳腺诊断仪专用的激光光源。注意光路的中心要对准，光纤的直径应等于或略大于入射激光正方形截面的对角线。
另外四种激光光源制法大同小异制法2是管壳(13)上不粘柱状发散透镜(18)，而是弯管(15)中先用胶合剂(18)固定变截面光纤(16)，注意光纤入光口截面长轴一定要与激光二极管PN结方向垂直，并且其长轴对管芯的张角要等于或略大于40°。其余同制法1。
制法3是管壳(13)上粘柱状发散透镜(18)，而弯管(15)中不装任何光导纤维，但须镀光亮铬，其余同制法1。
制法4是管壳(13)上不粘柱状发散透镜(18)，而弯管(15)中胶固等截面光纤(16’)，注意装配好后光纤入光口直径对(装配好的)管芯的张角要正好等于或略大于40°注意其余同制法1。
制法5是管壳(13)上不粘柱状发散透镜(18)，而弯管(15)中也不胶固任何光纤，但须镀光亮铬。注意装配好后弯管(15)入光口直径对(装配好的)管芯的张角要等于或略大于40°，其余同制法1。
权利要求1.一种近红外乳腺诊断仪中的激光光源装置，它主要包括为后段壳体(3)，控制电路板(4)，中段壳体(9)，变光控制键(10)，前段壳体(12)，激光二极管管芯(14)，内壁镀光亮铬的弯管(15)，内壁镀光亮铬的喇叭口(17)，柱状发散透镜(19)，等截面照明光纤束(16)以及变截面照明光纤束(16’)，其特征是a.采用发光波长是810nm的由管壳(13)、管芯(14)、管座(20)和管脚(23)构成的激光二极管；b.设置特定屈光度的柱状发散透镜(19)，并按特定方向安装；c.无论是弯管(15)、变截面光纤(16)还是等截面光纤(16’)其入光口(或其长轴)对装配好的激光二极管管芯(14)(或它的虚像)的张角要等于或略大于40°；d.弯管(15)的出光口装有反光喇叭口(17)。
专利摘要本实用新型涉及一种医疗机械装置，尤其是一种适用于近红外乳腺诊断仪中的激光光源装置。它的一种形式包括壳体、电路板、按键、激光二极管、柱状发散透镜、等截面光纤、弯管和喇叭口等部件。它的另几种形式略有变化，主要是不装柱状发散透镜而改装变截面光纤，或等截面光纤甚至不含光纤。其最大特点是激光二极管只发射出波长为810nm的近红外光且效率很高，光场均匀，从而使乳腺诊断仪真正工作在近红外光学区域，不需暗室，可在明亮光线下操作。不仅省去了复杂的滤光、散热装置，而且大大节约了能源，可广泛与各种近红外乳腺诊断仪配套使用。
文档编号H01S5/00GK2530370SQ0123425
公开日2003年1月8日 申请日期2001年8月27日 优先权日2001年8月27日
发明者邢刚 申请人:邢刚