[發明專利]基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源

無效

• 申請號: 201210043843.0
• 申請日: 2012-02-26
• 公開（公告）號: CN102654448A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 曾呂明;紀軒榮;楊迪武
• 申請（專利權）人: 曾呂明;紀軒榮;楊迪武
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明涉及一種光聲激發技術，特別是涉及一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源。

背景技術

二維激光振鏡具有體積小、響應速度快、掃描速度高、掃描范圍大等優勢，目前廣泛用于激光標刻、激光切割、激光打孔等領域。但在較大的掃描視場中，當光束向邊緣掃描時，激光的光程發生了變化，因此掃描點不再是光束的原始聚焦位置，此時需增加一個動態聚焦系統來實現聚焦在整個掃描平面，此即三軸掃描振鏡。

光聲技術通常采用具有微焦級能量和納秒級脈寬的固體激光器作為激發源，但其體積大、價格高、維護難等眾多缺點一直阻礙著光聲系統的市場化推廣。近年來，具有體積小、重量輕、壽命長、轉換效率高和覆蓋波段范圍廣等優點的半導體激光器，正作為直接應用光源或泵浦光源逐步應用于光聲領域。例如，2006年Allen等報道了采用四個脈沖激光二極管組成的陣列作為光聲激勵源實現了大面積的二維光聲成像（T.?J.?Allen,?and?P.?C.?Beard,?“Pulsed?near-infrared?laser?diode?excitation?system?for?biomedical?photoacoustic?imaging,”?Opt.?Lett.?31(23),?3462-3464,?2006）；2008年Maslov等報道了采用單個調幅的連續激光二極管作為光聲激勵源同樣也實現了大面積的光聲掃描成像（K.?Maslov?and?L.?V.?Wang,?“Photoacoustic?imaging?of?biological?tissue?with?intensity-modulated?continuous-wave?laser,”?J.?Biomed.?Opt.?13(2),?024006,?2008）；由于半導體激光器的峰值功率較低，一般情況下不超過200W，所以以上方法需要傳感器由步進電機驅動做圓周或線性機械掃描接收不同方向的光聲信號，具有耗時長、操作復雜、機械振動大等眾多缺點，在實際應用中顯然存在相當大的局限性，無法滿足實際的高精度、高穩定性和快速成像需求。

發明內容

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，它將快速、高效的三軸掃描振鏡技術應用到光聲激發領域，并與激光二極管實現一體化設計，可實現小型的三維光聲激勵源。

為實現上述發明目的，本發明采用如下的技術方案：

一種基于三軸掃描振鏡的便攜式三維光聲激勵源，其特征在于：它包括激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機、外殼；擴束透鏡組與直線電機機械連接；X軸反射振鏡與X軸電機機械連接；Y軸反射振鏡與Y軸電機機械連接；激光二極管、準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡組、X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡、場鏡、直線電機、X軸電機、Y軸電機被安置于外殼內；激光二極管發射出脈沖式或經調制后的連續式激光，經準直透鏡組準直后，由擴束透鏡組擴束，再由聚焦透鏡組聚焦，然后依次經過X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡和保護鏡后聚焦照射在被測樣品上激發出光聲信號；X軸電機和Y軸電機可被驅動并分別帶動X軸反射振鏡和Y軸反射振鏡偏轉使光束在X-Y平面做激光掃描，直線電機可驅動并帶動擴束透鏡組移動使光束在Z軸方向做激光掃描，即得到了三維光聲場。

所述激光二極管的輻射波長為紫外至紅外范圍里一個或多個波長。

所述準直透鏡組、擴束透鏡組、聚焦透鏡和場鏡組可分別由一塊或多塊透鏡組合而成。

本發明的有益效果是：

（1）本發明采用高速的三軸掃描振鏡，通常掃描速度不低于3KHz（即300×300掃描點只需30秒），掃描速度遠高于傳統的傳感器由步進電機控制做圓周和線性機械掃描，有效的提高了系統的檢測時間。

（2）由于三軸掃描振鏡通常是采用精密伺服電機控制反射鏡和擴束透鏡組的移動來實現光束的三維掃描，解決了二維激光振鏡在大面積掃描中焦點離焦的缺點，具有聚焦范圍大、掃描精度高、掃描慣量低、焦點調節易、機械振動小、漂移值低等優點，有效提高了系統的掃描精度、穩定性和實用性。

（3）由于三軸掃描振鏡系統具有體積小和結構緊湊的特點，與小體積的激光二極管一體化設計，實現了三維光聲成像的小型化激勵。

附圖說明

圖1為實施例1的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例作具體說明：