[實用新型]一種實現光學相干層析成像軸向超分辨的系統

無效

• 申請號: 200620140367.4
• 申請日: 2006-11-27
• 公開（公告）號: CN200987668Y
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 丁志華;周琳;孟婕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/45
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本實用新型涉及光學相干層析成像(OCT)技術和光學超分辨技術，尤其涉及一種利用光瞳濾波器實現光學相干層析成像軸向超分辨的系統。

背景技術

光學相干層析成像(Optical?Coherence?Tomography，簡稱OCT)是一種新興的光學成像技術，相對于傳統的臨床成像手段來說，具有分辨率高、成像速度快、無輻射損傷、價格適中、結構緊湊等優點，是基礎醫學研究和臨床診斷應用的重要潛在工具。

分辨率是OCT技術發展的重要指標。OCT的軸向分辨率由光源帶寬和探測光束的聚焦條件共同決定。在探測光束弱聚焦條件下，相應的軸向響應函數的主瓣寬度遠遠大于相干門寬度，此時的軸向分辨率主要由相干門決定。光源帶寬越寬，相干門寬度就越窄。相干門寬度越窄，軸向分辨率就越高。因此，目前用來提高OCT軸向分辨率的主要途徑包括短脈沖激光技術、非線性超連續譜產生技術、組合光源光譜合成技術等。但這些寬帶光源技術存在以下局限性：1)對成像透鏡等光學元件的消色差要求大大提高；2)超寬帶高效率單模光纖器件不易獲得；3)超短脈沖激光器價格昂貴，操作不便，小型化和商業化存在一定難度。所以，采用寬帶光源技術來提高OCT的軸向分辨率，往往價格昂貴，系統復雜，而且存在器件上的瓶頸，很難在現有基礎上繼續提高。光譜整形技術也可在某種程度上改善OCT的軸向分辨率，如抑制中間譜分量使光譜形狀趨于平坦，實現相對意義上的光譜拓寬，進而提高OCT的軸向分辨率。

在探測光束強聚焦條件下，其軸向響應函數的主瓣寬度已與相干門接近。光源帶寬和軸向響應函數的主瓣寬度都與OCT的軸向分辨率直接相關。在此情形下，壓縮軸向響應函數的主瓣寬度是提高OCT軸向分辨率的另一途徑。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種實現光學相干層析成像軸向超分辨的系統，該系統通過插入適當形式的光瞳濾波器，將軸向響應函數的主瓣寬度縮小到相干門之內，從而實現OCT的軸向超分辨；同時，由超分辨光瞳濾波器導致的旁瓣則由相干門來抑制，不對OCT相干成像產生有效貢獻，從而確保成像對比度不因軸向超分辨而下降。

本實用新型的目的是通過如下技術方案實現的：

一、一種實現光學相干層析成像軸向超分辨的方法

在光學相干層析成像樣品臂的準直鏡和探測物鏡之間插入光瞳濾波器，使軸向響應函數的主瓣寬度縮小到相干門之內，從而實現光學相干層析成像的軸向超分辨；其具體步驟如下：

1)從光纖耦合器一個端口發出的光先由準直鏡準直，然后通過光瞳濾波器，再由探測物鏡聚焦于樣品，此時的照明點擴散函數的軸向主瓣寬度因光瞳濾波器的作用而得到壓縮；

2)從樣品返回的反射光和散射光經由探測物鏡收集，再次通過光瞳濾波器和準直鏡，然后返回光纖耦合器，與來自參考臂的參考光匯合并發生干涉；此時的接收點擴散函數和照明點擴散函數一致，由二者共同決定的軸向響應函數的主瓣寬度小于相干門寬度。

所述的光瞳濾波器由N個同心圓環構成，其中N為大于2的實數，具體值根據不同光學系統的分辨率要求確定。

P(ρ，)為光瞳濾波器的光瞳函數，(ρ，)為光瞳函數的極坐標。其中k_i表示第i個圓環的振幅透過率，0≤k_i≤1。_i表示第i個圓環的位相延遲，0≤_i≤2π。r_i-1和r_i表示第i環歸一化內外半徑。當只有參數k_i變化時，此表達式對應于振幅型光瞳濾波器；當只有參數_i變化時，此表達式對應于相位型光瞳濾波器；當參數k_i和_i都變化時，此表達式對應于復振幅型光瞳濾波器。

二、一種實現光學相干層析成像軸向超分辨的系統

包括寬帶光源、2×2光纖耦合器、探測器、數據采集卡、計算機、參考臂(10)以及依次由準直鏡、探測物鏡和樣品組成的樣品臂。樣品臂的準直鏡和探測物鏡光路之間插入光瞳濾波器。

所述的光瞳濾波器為振幅型光瞳濾波器或位相型光瞳濾波器，光瞳濾波器由N個同心圓環構成，其中N為大于2的實數，具體值根據不同光學系統的分辨率要求確定。