[發明專利]一種基于菲涅爾光譜儀的頻域光學相干層析成像系統

有效

• 申請號: 201110362907.9
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102499648A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 薛平;張寧;陳天元;王成銘;霍天成;鄭京鎬
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;G01N21/45
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種頻域光學相干層析成像系統，特別是關于一種基于菲涅爾光譜儀的頻域光學相干層析成像系統。

背景技術

近十幾年來光學相干CT(Optical?Coherence?Tomography，簡稱OCT)技術發展迅速，該技術可以對生物組織或人體組織進行斷層成像，分辨率遠高于X射線成像和超聲波成像。特別是頻域光學相干CT(FD-OCT)技術，它不僅具有高分辨斷層成像能力，而且它具有頻域并行讀取能力，能夠一次讀取沿樣品某一深度方向的一線光信號，FD-OCT技術還具有高靈敏度的優點，實現高速成像潛力巨大。

在光纖化FD-OCT系統中，寬帶光由單模光纖傳導，經環形器和耦合器后分成兩束，其中一束經成像物鏡聚焦在樣品上，另一束經可調衰減片照射在反射平面鏡上。樣品中不同深度的樣品光與參考光相干疊加，現有技術是將此相干光經準直器準直平行后，再通過光柵將相干光的頻譜展開，然后經消色差透鏡聚焦在線陣CCD上。線陣CCD每曝光一次可以得到沿樣品深度方向一線的頻域信息，在計算機上作快速傅立葉變換后得到深度方向的一線數據，即樣品不同深度的返回光信號強度。但是，此時線陣CCD上記錄的頻譜是按近似等間隔的波長而展開的，而傅里葉變換要求頻譜按波數均勻展開，否則會導致傅里葉變換后的空間域信號縱向分辨率變差。現有的頻域光學相干層析成像系統還需要做波長-波數轉換和重采樣的數據后處理過程，極大地影響了成像系統的成像速度。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠極大地提高成像系統的成像速度，且能夠有效避免像差問題的基于菲涅爾光譜儀的頻域光學相干層析成像系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于菲涅爾光譜儀的頻域光學相干層析成像系統，其特征在于：它包括一邁克爾遜干涉儀，一菲涅爾光譜儀和一傅里葉轉換模塊；所述邁克爾遜干涉儀將樣品某一深度方向各層返回的樣品光和參考光相干疊加后的相干光發射到所述菲涅爾光譜儀中，所述相干光在所述菲涅爾光譜儀中分別經一準直鏡和一擴束透鏡組后平行入射到一菲涅爾波帶片上，所述菲涅爾波帶片將所述相干光按照波數等間隔展開并投射到一線陣CCD上，不同波長的所述相干光聚焦在不同的焦點上，所述線陣CCD中感光陣列沿著焦點排列的方向布置，所述線陣CCD讀取相干光的頻譜數據并發送到所述傅里葉轉換模塊，所述傅里葉轉換模塊通過離散傅里葉變換將所述頻譜數據還原為樣品空間位置信息。

所述邁克遜干涉儀采用光纖化邁克爾遜干涉儀和空間化邁克爾遜干涉儀中的一種。

所述光纖化邁克遜干涉儀包括一寬帶光源，所述寬帶光源輸出寬帶光經一單模光纖發射到一光纖環形器中，所述寬帶光經所述光纖環形器后發射到一光纖耦合器中，所述光纖耦合器將寬帶光分成兩束，兩束寬帶光分別經一偏振控制器由所述單模光纖分別出射，其中一束所述寬帶光經一準直鏡、一衰減片和一透鏡發射到一參考鏡，另一束所述寬帶光經另一準直鏡發射到一掃描振鏡上，所述寬帶光經所述掃描振鏡反射并經一成像物鏡聚焦后發射到待檢測的樣品上，經所述樣品各層反射的樣品光和經所述參考鏡垂直反射的參考光分別沿著光原來的傳播路徑返回，并在空間發生相干疊加形成相干光返回到所述光纖環形器中，并經所述單模光纖發射到所述菲涅爾光譜儀中。

所述參考鏡采用能夠使所述寬帶光按照原傳播路徑返回的光學器件。

所述成像物鏡采用能夠使入射到樣品上的所述寬帶光聚焦的光學器件。

所述擴束透鏡組采用兩對稱設置的透鏡，兩所述透鏡采用具有聚焦功能且能夠使入射到所述菲涅爾波帶片上的相干光為平行光的光學器件。

所述菲涅爾波帶片的設計波長、環數和最內環直徑的選取分別根據所述邁克遜干涉儀的寬帶光源、所述菲涅爾光譜儀的分辨率和焦距確定；所述菲涅耳波帶片采用圓環形、方形、橢圓形、螺旋形中的一種。