[發明專利]一種高靈敏度大面積激光超聲成像方法

有效

• 申請號: 201911015514.3
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110596009B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 曾呂明;紀軒榮;吳俊偉;鄧麗軍;樸忠烈;丁宇;周陽
• 申請（專利權）人: 南昌洋深電子科技有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/01;G01N29/06;G01N29/24
• 代理公司: 南昌大牛知識產權代理事務所(普通合伙) 36135
• 代理人: 喻莎

本發明公布一種高靈敏度大面積激光超聲成像方法，可實現結構簡單、靈敏度高、視場大的背向模式快速激光超聲成像。本發明選取由高光學透過率的壓電材料制作的微透鏡陣列同時作為激光顯微聚焦單元和超聲信號接收單元，靈巧的實現了光學和聲學路徑的同軸、共焦、一體化結構，消除了光學或聲學的多次反射式的激發或接收結構，有效地提高了激光超聲激發的效率和接收的靈敏度和信噪比，更易于實現激光超聲鏡頭的小型化和大面積成像，有望應用于生物身份識別、醫學皮下血管成像、材料無損檢測等領域。

技術領域

本發明涉及成像方法，尤其涉及一種高靈敏度大面積激光超聲成像方法，適用于生物血管成像與身份識別、材料亞表面的無損探傷等領域。

背景技術

激光超聲成像技術是一種新型的無損檢測技術，可實現幾百微米到幾十納米級別的高分辨率醫學或工業探測，在顯微成像模式下的分辨率更高且所需的激光能量更低至納焦級，因此其光學激發的路徑和聲學探測的路徑通常需要同軸共焦結構，以提高激光超聲激發和探測效率。

常用的方案都是在光路中增加一個透光反聲(或透聲反光)的元件，通過光學或聲學的多次反射，來實現激光超聲激發和探測的同軸共焦結構；另外一種方案，就是通過特種加工出中空結構的超聲探測器，將光路從超聲探測器的中空結構中入射。但現有的以上方案都具有光學或聲學反射損耗增大、聲學探測器接收面積減小且加工難度高等缺點，導致激光超聲激發和接收的靈敏度降低，且機械掃描結構增加了系統的體積和復雜性。另一方面，以上結構極大限制了成像的掃描區域大小，不管是光學掃描或機械掃描都極大的降低了系統的實時性，且通常采集整個深度傳播時間段內的激光超聲信號導致總數據量龐大，難以實現快速、大面積的激光超聲成像。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種高靈敏度大面積激光超聲成像方法，將由高光學透過率的壓電材料制作的微透鏡陣列應用到高分辨率激光超聲成像的激光超聲激發與接收結構中，可實現光學和聲學路徑的同軸、共焦、小型一體化的簡單結構。

為實現上述發明目的，本發明包括如下步驟：

S1：光源發射出脈沖或調制的準直光束，透過由高光學透過率的壓電材料制作的微透鏡陣列后，光束由微透鏡陣列的各個微透鏡陣元顯微聚焦，并照射在被測樣品上產生激光超聲信號；

S2：激光超聲信號由微透鏡陣列的各個微透鏡陣元以背向模式接收，經過信號預處理模塊后，各個微透鏡陣元接收的激光超聲信號的極值以行列尋址方式讀取并存儲進計算機；

S3：對各個微透鏡陣元接收的激光超聲信號極值直接投影成像，實現對被測樣品光學吸收差異的大面積、二維、快速激光超聲成像。

S1中，所述光源工作在紫外至紅外范圍內選擇的一個或多個波長。

S1中，所述微透鏡陣列對光源發射的光束波長具有高透過率，其基層底板優選高光學透過率的壓電單晶或壓電復合材料。

S1中，所述微透鏡陣元鍍有電極，電極材料優選高光學透過率的摻錫氧化銦薄膜材料。

S1中，所述微透鏡陣元優選平凸或圓形結構。

S1中，所述微透鏡陣列優選平板式結構。

S1中，所述微透鏡陣元優選可鍍有特定光譜區域的光學增透膜。

S1中，所述微透鏡陣元優選采用相同的形狀、尺寸和光學焦距。

S1中，所述微透鏡陣元組成的大面積陣列的排布方式優選正方形排布。

S1中，所述基層底板上浮雕有微米級至厘米級尺寸的微透鏡陣元組成的大面積陣列。

S1中，所述基層底板上除了微透鏡陣元以外的區域都鍍有高光學反射率的光學掩膜，防止光束穿過微透鏡陣元之間的空隙。

本發明的有益效果在于：