[發明專利]基于掃頻光源的共路光學相干層析成像系統及方法

有效

• 申請號: 201410258287.8
• 申請日: 2014-06-11
• 公開（公告）號: CN104027073A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 王東琳;謝會開
• 申請（專利權）人: 無錫微奧科技有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬;張海英

技術領域

本發明屬于光學相干層析成像(Optical?Coherence?Tomography，簡稱OCT)技術領域，具體涉及一種基于掃頻光源的共路光學相干層析成像系統及方法。

背景技術

光學相干層析技術(OCT，Optical?Coherence?Tomography)是近十幾年來出現的一種新興技術，它具有高分辨率，且能實時進行三維成像，已經成為醫學、工業、衛生等領域一個重要的影像成像技術。目前OCT多為分光路型光纖系統，即光源通過分路器分為兩路，一路進入參考臂，一路進入樣品臂，這兩路返回的光最終再形成干涉信息，而在實際應用時，樣品臂經常需要彎曲或者一次性更換，那么這些情況下需要對參考臂的長度進行調節、或者在軟件算法里進行補償、或者是在系統里加入偏振控制器等硬件來匹配，進而補償樣品臂在使用過程中產生的光程、色散及偏振等變動，以保證圖像的質量，這就制約了光纖分路型OCT的實時應用。

現有中國專利文獻CN?101091647?A公開了一種硬管式共路型內窺OCT并行成像方法及系統。在該申請專利中，采用具有整數倍周期長度的格林棒透鏡作為內窺探頭傳光器件，使用柱透鏡實現對內腔壁的線聚焦照明，利用面陣CCD探測器進行譜域信號的并行探測。格林棒透鏡的前端面置于柱透鏡后焦面上，整數倍周期長度可保證傳輸至后端面的光束形狀與入射前端面的相一致，因此可把后端面作為參考面，它和樣品具有共軛成像關系，二者構成一個共路的傳感干涉儀，它們之間的光程差由另一共路干涉儀進行補償。線照明并行成像技術與譜域探測技術的結合，無需掃描即能快速得到內腔壁的二維圖像。盡管該申請成像質量不受環境影響、且速度快，但是仍然需要額外制作一個反射面作為參考面，并需要電控平臺等復雜裝置，增加實現難度。

發明內容

本發明的目的在于提出一種無需額外增加反射面來提供參考光，且結構簡單、易于實現的基于掃頻光源的共路光學相干層析成像系統及方法。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于掃頻光源的共路光學相干層析成像系統，包括寬帶掃頻光源、三端環形器、探頭、干涉系統及控制處理系統，所述探頭包括格林透鏡及MEMS反射鏡；所述寬帶掃頻光源發出的激光經所述三端環形器進入所述探頭，所述探頭中的所述格林透鏡將一部分激光進行匯聚形成匯聚激光，所述匯聚激光經所述MEMS反射鏡反射出所述探頭后照射到樣品上，所述控制處理系統對所述MEMS反射鏡加電控制使經所述MEMS反射鏡反射的匯聚激光對樣品進行一維或二維掃描，以得到一維或二維的樣品信息，帶有樣品信息的匯聚激光經過樣品不同深度的后向散射后經所述探頭收集并回到所述三端環形器，形成樣品光；另一部分激光經所述格林透鏡的端面后直接反射回所述三端環形器，形成參考光；所述樣品光與所述參考光經所述三端環形器后進入所述干涉系統干涉后形成干涉信號，該干涉信號經所述控制處理系統轉換為電信號并處理，形成樣品的二維或三維圖像。

其中，所述干涉系統包括第一耦合器、第一光纖、第二光纖、第二耦合器，所述樣品光經所述三端環形器后進入所述第一耦合器分成兩束樣品光，其中一束樣品光進入所述第一光纖，另一束樣品光進入所述第二光纖，所述參考光經所述三端環形器后進入所述第一耦合器分成兩束參考光，其中一束參考光進入所述第一光纖，另一束參考光進入所述第二光纖，經所述第一光纖、所述第二光纖的參考光與樣品光進入所述第二耦合器后，形成具有相位差的兩路干涉信號。

其中，所述第一耦合器為一分二耦合器，所述第二耦合器為二分二耦合器，所述第一光纖與第二光纖分別具有不同長度。

其中，所述控制處理系統包括平衡探測器、高速采集卡、計算機、控制卡；所述控制卡輸出用于驅動所述MEMS反射鏡使經所述MEMS反射鏡反射的匯聚激光對樣品進行一維或二維掃描的驅動信號以及樣品掃描的同步信號，所述兩路干涉信號經所述平衡探測器后形成一路差分后的電信號，該電信號進入所述高速采集卡的數據采集端，該高速采集卡根據所述同步信號采集樣品的一維或二維掃描信息，并接收所述寬帶掃頻光源發出的采樣信號，根據所述同步信號與所述采樣信號對接收的所述電信號進行信號采集轉換，使其轉換成離散的包含樣品信息的干涉信號，該離散的干涉信號在所述計算機中進行傅里葉變換，以得到樣品的二維圖像，所述二維圖像進一步重構為三維圖像。

其中，所述控制卡為一塊板卡或者多塊板卡。

其中，所述激光為寬帶掃頻可見光、近紅外或紅外光。

一種基于掃頻光源的共路光學相干層析成像方法，包括以下步驟：