[發明專利]增加掃頻光學相干層析成像系統成像深度范圍的方法

在審

• 申請號: 201811035526.8
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109157187A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 王瑄;李中梁;王向朝;南楠;步揚;曾愛軍
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: A61B3/10
• 分類號: A61B3/10;G01N21/84
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種增加掃頻光學相干層析成像系統成像深度范圍的方法，該掃頻光學相干層析成像系統中掃頻光源(1)的輸出端口與第一耦合器(21)的第一端口(211)相連，第二端口(212)連接至第二耦合器(24)的第一端口(241)；第一耦合器(21)將光分為第三端口(213)、第四端口(214)輸出，分別連接至樣品光路(22)和參考光路(23)；所述的第一耦合器(21)的第三端口(213)連接至樣品光路(22)的第一準直透鏡(221)，在準直光的出射方向依次放置二維掃描振鏡(222)、聚焦透鏡(223)和待測樣品(224)；所述的第四端口(214)連接至參考光路(23)的第二光束準直器(231)，在參考光路中，沿光的前進方向依次是第二光束準直器(231)、色散補償塊(233)和第三準直透鏡(234)，參考光路(23)的輸出端口連接至第二耦合器(24)的第二端口(242)；第二耦合器(24)的兩個輸出端口(243和244)連接至平衡探測器(3)，再通過數據采集卡(4)與計算機(5)相連，其特征在于該方法包括以下步驟：

①在掃頻光學相干層析成像系統引入光程差為固定值的干涉信號I_s，該干涉信號I_s或通過在該系統的參考光路中放置透明薄片(232)產生，或由兩個間距很小的光纖端面或透鏡表面產生；

②利用數據采集卡(4)高速采集掃頻光學相干層析成像系統的干涉信號陣列I，該干涉信號陣列I包含光程差為固定值的干涉信號陣列I_s和參考臂的光與樣品臂的光發生干涉得到的樣品干涉信號陣列I_rs；

所述的數據采集卡的采樣速率不小于掃頻光學相干層析成像系統中掃頻光源的外部時鐘的最大頻率；

所述的光程差為固定值的干涉信號陣列I_s和樣品干涉信號陣列I_rs在各個采樣時刻的波數是完全相同的，所述的干涉信號陣列I是由光程差為固定值的干涉信號陣列I_s和樣品干涉信號陣列I_rs對應點的數值疊加獲得；

所述的干涉信號陣列I_s沿橫向掃描方向的數值均相同；

③對干涉信號陣列I中每一個沿軸向方向的一維信號陣列進行傅里葉變換(FFT)后找到透明薄片產生的干涉信號所對應的頻率，然后依次進行濾波和逆傅里葉變換(iFFT)獲得透明薄片的復干涉信號陣列I'_s，再對該復干涉信號陣列I'_s進行求幅角運算(angle())并解包裹，獲得其解包裹的時間等間隔的相位陣列

④根據波數k、光程差d與相位Φ的關系Φ＝kd可知，當光程差d為一個固定值時，相位Φ與波數k是線性關系，因此為了獲得波數等間隔的k，可以用波數等間隔的相位Φ代替,對相位陣列中每一個沿軸向的一維相位陣列求最小值和最大值并利用這兩個值將從最小值到最大值的區間等分成P個點，獲得新的波數等間隔的相位陣列

所述的新的波數等間隔的相位陣列的等分點P需小于或等于一個光譜范圍內的采樣點數；

⑤利用第④步中得到的波數等間隔的相位陣列和原始的時間等間隔的相位陣列對高速采集的時間等間隔的干涉信號陣列I進行插值，獲得波數等間隔的干涉信號陣列I_new；

⑥對獲得的波數等間隔的干涉信號陣列I_new進行逆傅里葉變換等數據處理和圖像重建算法，得到樣品的層析結構圖像；數據采集時采樣速率越大，一個光譜范圍內的采樣點數越多，標定后的波數等間隔的點數P也越多；由公式可知，當系統中光源的中心波長λ₀和掃描帶寬△λ確定后，系統的最大成像深度范圍Z_max就越大。

2.根據權利要求1所述的增加掃頻光學相干層析成像系統成像深度范圍的方法，其特征在于所述的參考光路(23)是透射式結構的參考臂，或是反射式結構的參考臂。