[實(shí)用新型]一種基于光程編碼的高分辨長(zhǎng)焦深OCT成像系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720144660.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN207071084U
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁志華;鮑文;陳志彥;沈毅;唐弢;李鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;G01N21/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 葉志堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光學(xué)相干層析成像技術(shù)、光學(xué)顯微成像技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光程編碼的高分辨長(zhǎng)焦深OCT成像系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

焦深(depth of focus,DOF)是影響光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)，擴(kuò)展焦深是保證成像光學(xué)系統(tǒng)在較大的范圍內(nèi)有較好的成像質(zhì)量的重要技術(shù)之一。焦深DOF與橫向分辨率Δx的關(guān)系可以表示為：DOF＝πΔx²/2λ₀，其中λ₀是光源的中心波長(zhǎng)。可見(jiàn)焦深隨著橫向分辨率的提高而減小，采用數(shù)值孔徑更大的聚焦物鏡，可以提高系統(tǒng)的橫向分辨率，但是同時(shí)也減小了焦深，導(dǎo)致了在焦深外的區(qū)域橫向分辨率會(huì)迅速下降。

光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)能實(shí)現(xiàn)對(duì)非透明高散射介質(zhì)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)與生理功能進(jìn)行非接觸、無(wú)損傷、高分辨率成像。光束離焦條件下得到的OCT圖像相比于光束焦深范圍內(nèi)得到的OCT圖像在分辨率和對(duì)比度上有較大衰減，因此，為了獲得質(zhì)量好的OCT圖像，光斑需要在較長(zhǎng)范圍內(nèi)保持不變，但是長(zhǎng)焦深也意味著限制了成像的分辨率。為了拓展OCT系統(tǒng)的焦深，Schmitt等人提出了將參考鏡固定到樣品臂成像物鏡的位移臺(tái)的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦，或者通過(guò)改變MEMS變形鏡的形狀，實(shí)時(shí)控制焦點(diǎn)位置實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦，但是該方法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，限制了掃描速度。Z.Ding提出了基于軸錐鏡的OCT系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)大景深高橫向分辨成像，在6mm的焦深范圍內(nèi)，橫向分辨率維持在10μm左右。但軸錐鏡能量利用效率比較低，且焦深拓展倍數(shù)越高，能量利用效率越低，不適用于對(duì)功率敏感的生物樣品。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于光程編碼的高分辨長(zhǎng)焦深OCT成像系統(tǒng)和方法。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)樣品不同深度位置的并行聚焦照明，在探測(cè)臂上使用具有超長(zhǎng)探測(cè)量程的正交色散光譜儀進(jìn)行光譜探測(cè)以區(qū)分被光程編碼的多個(gè)光束所得圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的高分辨率長(zhǎng)焦深OCT成像。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種基于光程編碼的高分辨長(zhǎng)焦深OCT成像系統(tǒng)，包括寬帶光源、帶通濾波片、第一反射鏡、第一寬帶光分束器、第二寬帶光分束器、第一聚焦透鏡、光程編碼器、第三寬帶光分束器、二維掃描振鏡、第二聚焦透鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡、一維精密平移臺(tái)、正交色散光譜儀和計(jì)算機(jī)；

寬帶光源發(fā)出的空間光經(jīng)過(guò)帶通濾波片后，被第一反射鏡反射到第一寬帶光分束器上，被第一寬帶光分束器反射的光形成樣品光路，被第一寬帶光分束器透射的光形成參考光路。

所述樣品光路：經(jīng)過(guò)第二寬帶光分束器的透射光被第一聚焦透鏡聚焦在光程編碼器上。光程編碼器為一兩面鍍膜的玻璃板，光束入射面為高反射膜，另一面為全反射膜。返回的光程編碼光被第二寬帶光分束器反射后透射過(guò)第三寬帶光分束器，再經(jīng)過(guò)二維掃描振鏡和第二聚焦透鏡后照射到待測(cè)樣品上。返回的樣品信號(hào)光經(jīng)過(guò)第二寬帶光分束器反射后傳輸?shù)秸簧⒐庾V儀中。

所述參考光路：經(jīng)過(guò)第一寬帶光分束器的透射光被第二反射鏡反射后相繼被第三反射鏡和第四反射鏡反射，再經(jīng)第三寬帶光分束器透射后傳輸?shù)秸簧⒐庾V儀中。第三反射鏡和第四反射鏡放置在一維精密平移臺(tái)上，移動(dòng)該平移臺(tái)即可調(diào)節(jié)樣品光路和參考光路的光程差。

樣品光與參考光發(fā)生干涉后進(jìn)入探測(cè)臂，被正交色散光譜儀轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中。

與背景技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本實(shí)用新型利用正交色散光譜儀超長(zhǎng)的測(cè)量量程區(qū)分不同編碼光程下、聚焦在不同深度的光束所得到的樣品信息，可以大幅提高焦深。

2.本實(shí)用新型在成像時(shí)，不需要移動(dòng)樣品或者聚焦透鏡，只需單次測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)樣品的高分辨率長(zhǎng)焦深OCT成像，具有較快的成像速度。

3.本實(shí)用新型的光束質(zhì)量更高，因此探測(cè)效率也更高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中光程編碼示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中樣品多焦點(diǎn)照明示意圖；

圖4為本實(shí)用新型中多光束樣品圖像分布在編碼空間的示意圖；

圖5為本實(shí)用新型中樣品圖像重建示意圖。