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一种光干涉层析成像

阅读:559发布:2020-05-12

专利汇可以提供一种光干涉层析成像专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种光干涉 层析成像 仪。为解决 现有技术 中成像速度慢等问题,本发明的技术方案是:系统采用柱面镜的共焦结构,即欲成像的物体处于物镜的焦线上,光电 传感器 处于成像物镜的焦线上,物镜沿轴向或径向作一维扫描。所述的物镜采用柱面镜,所述的物镜采用双胶合柱面镜;所述的成像透镜采用双胶合柱面镜;所述的 光电传感器 采用线阵CCD器件或其它线性点阵光电传感器;系统中的 光源 采用红外波段的宽带 激光器 或其它可见光波段宽带激光器。本发明具有速度快、体积小巧、结构简单等特点。,下面是一种光干涉层析成像专利的具体信息内容。

1.一种光干涉层析成像仪,其构成包括:激光光源、反射镜、物镜、半透 半反镜、成像透镜、狭缝和光电传感器,所述的光电传感器将收到的光信号转成 数据后,送数据采集装置,进入计算机进行处理;其特征是,系统采用共焦结构, 既欲成像的物体处于物镜的焦线上,光电传感器处于成像透镜的焦线上,宽带激 光器发出的光束经准直物镜,由半透半反镜分裂为两路光束,一路经第一反射镜 (3),再到第二反射镜(2)返回,通过半透半反镜,经过成像透镜,经由狭缝 (8)后,再通过放大物镜;另一路光束经过物镜在被测物体的内部聚焦成一焦 线,由处于焦线的物体组织反射后,再经过物镜、半透半反镜、成像透镜聚焦成 一线状光束,经由狭缝后,再通过放大物镜,上述两路光束发生干涉,产生的干 涉信号由光电传感器接收,所述的物镜由附加的控制装置控制沿轴向或径向作一 维扫描。
2.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征是,系统采用共焦结 构,且欲成像的物体处于物镜的焦点上。
3.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征是,系统采用共焦结 构,光电传感器处于成像透镜的焦点上。
4.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的物镜采 用双胶合柱面镜。
5.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的成像透 镜采用双胶合柱面镜。
6.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的光电传 感器采用线阵CCD器件。
7.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的激光光 源采用红外波段的宽带激光器

说明书全文

                              技术领域

发明涉及一种显微成像仪,尤其是涉及一种医学干涉显微成像仪。

                             背景技术

光干涉层析成像(OCT,Optical Coherence Tomography)技术是第一种以相干为特性的医 学成像技术,其理论基础是早期的白光干涉测量法,起源于最初用作网络故障检测的光学 相干域反射测量技术(OCDR,Optical Coherence-Domain Reflectometry)。OCDR原本用于检 测光缆的瑕疵,但不久人们就认识到它具有探测眼睛和其它生物组织的能。OCT概念的 首次提出是在1991年,美国麻省理工大学的D.Huang和J.G.Fujimoto等采用OCT技术成 功地对人眼视网膜的细微结构和动脉壁成像。作为在透明、轻度散射介质和强散射介质中 成像的例证,这一研究使用830nm SLD光源的光纤迈克尔逊干涉仪,达到10μm的轴向分 辨率。1993年,演示了人类视网膜的活体光学相干层析成像。1995年,开始眼科的临床研 究。短短十年间,OCT迅速发展起来,在分辨率和性能上有了很大的提高,并由此拓展出 多种的成像模式,如多普勒OCT(ODT)、偏振敏感型OCT(PS-OCT)、光谱OCT、差分 吸收型OCT、与双光子荧光或超声结合的OCT技术,并在同内窥镜结合的方式中实现了 对内部器官的断层成像。这些不同模式的成像为从微观上更好地观察组织结构,了解其生 理功能提供了手段。

然而,至今为止,已有的OCT系统均有一个重大的缺点:成像速度太慢。在这些OCT 系统中,每一个时刻只能得到一个象素点,欲得到一幅完整的图像,需要逐点完成两个方 向的扫描。由于OCT系统成像分辨率极高,为了得到高分辨率的图像,其扫描速度难以提 高。

专利申请号为99240337.5的发明,采用了一组由激发滤光片、双色反射镜、抑制滤 光片组成的可替换配对组合,不但使系统保留了原有的光路简化、结构紧凑、体积小和成 本低廉等优点,还使得系统实现了对各种荧光和非荧光样品的三维图像测试;另一专利申 请号为99113633.0的发明,公开了一种有自定位的光纤共焦扫描显微镜,包括光纤共焦扫 描显微镜和准共焦小视场显微镜。也就是说,该发明的一台显微镜具有两种显微镜的功能, 既有显微扫描层析成像的功能,又有一次成像的功能,即是对测定目标进行自定位的功能。 但这些系统在实现显微扫描层析成像时速度较慢,尤其是在对人体进行在体实时成像时, 由于动脉毛细血管的震动,使得成像难以实现。

因此,成像速度慢,就成为共焦扫描显微镜一个严重的缺点。特别是在用于生物医学 中的在体测量时,成像速度慢严重地限制了干涉层析成像仪的应用。

                               发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种高速OCT系统。

为了克服现有技术的不足,本发明采用的技术方案是:光干涉层析成像仪由激光光源、 反射镜、物镜、半透半反镜、成像透镜、狭缝和光电传感器构成,光电传感器将收到的光 信号转成数据后,送数据采集装置,进入计算机进行处理,系统采用共焦结构,即欲成像 的物体处于物镜的焦线上,光电传感器处于成像透镜的焦线上,激光光源发出的光束经准 直物镜,由半透半反镜分裂为两路光束,一路经第一反射镜3,再到第二反射镜2返回, 通过半透半反镜,经过成像透镜,经由狭缝8后,再通过放大物镜;另一路光束经过物镜 在被观察物体体的内部聚焦成一焦线,由处于焦线的物体组织反射后,再经过物镜、半透 半反镜、成像透镜聚焦成一线状光束,经由狭缝后,再通过放大物镜,上述两路光束发生 干涉,产生的干涉信号由光电传感器接收,所述的物镜由附加的控制装置控制沿轴向或径 向作一维扫描;欲成像的物体也可处于物镜的焦点上;光电传感器也可处于成像透镜的焦 点上;所述的物镜采用双胶合柱面镜;所述的成像透镜采用双胶合柱面镜;所述的光电传 感器采用线阵CCD器件或其它线性点阵光电传感器;所述的激光光源采用红外波段的宽带 激光器,也可以采用可见光波段(如红色光)的宽带激光器。

本发明可使OCT的速度提高几百倍,同时可以简化共焦扫描显微镜的结构,减小体积, 大大地拓展了OCT的使用范围。

                               附图说明

图1是共焦扫描显微镜的系统结构图。

其中:1是物镜;2和3是反射镜;4是半透半反镜;5是准直物镜;6是激光光源;7 是成像透镜;8是狭缝;9是放大物镜;10是光电传感器;11是数据采集装置;12是计算 机。

                             具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述:

图1示出本的系统结构图。其中:1是物镜;2和3是反射镜;4是半透半反镜;5是 准直物镜;6是激光光源;7是成像透镜;8是狭缝;9是放大物镜;10是光电传感器;11 是数据采集装置;12是计算机。

本发明的工作原理如下:激光光源6为近红外波段的激光器,其发出的宽带光束经准 直物镜5扩展成直径1毫米至几毫米的均匀、平行光束,经半透半反镜4分裂为两路光束: 一路经反射镜3,再到反射镜2返回后,通过半透半反镜4,经过成像透镜7聚焦成一线状 光束,经由狭缝8后,由放大物镜9成像在光电传感器10上;另一路光束经过物镜1在被 观察物体内部聚焦成一焦线,由处于焦线的被观察物体反射后,再经过物镜1、半透半反 镜4,经过成像透镜7聚焦成一线状光束,经由狭缝8后,由放大物镜成像9在光电传感 器10上。当两路光束的光程差小于光的干涉距离时,光电传感器10可以接收到两路光束 的干涉信号。由于光电传感器10上的象素与处于焦线的被观察物体有一一对应关系,因此, 此时可得到处于焦线的被观察物体数百甚至数千个象素。随着柱面镜1和反射镜2在X方 向或Y方向移动,可以得到X-Z平面或Y-Z平面被观察物体组织的高分辨率图像。由于 只需在一个方向作扫描运动,所以该装置可以高速成像。光电传感器10输出的信号经过数 据采集装置11送入计算机12,经过计算机计算后可以得到被观察物体的层析图像。

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