一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统
阅读：196发布：2020-05-18
专利汇可以提供一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 生物 医学及光学领域，目的在于提供一种偏振光学相干层析与偏振多 光子 显微的双模成像系统，包括控制与处理模 块 、偏振光学相干 层析成像 模块、偏振多光子显微成像模块和扫描模块；同时获得样品同一信息范围双模图像的结构信息、 光谱 信息和光学特性参数。本发明的有益效果在于：将偏振光学相干层析成像与多光子显微成像两种不同功能的影像技术集为一体，达到两种影像模式并行应用并融合；利用其偏振特征，可有效的获得具有双折射特性的 生物组织 的性质，以实现生物组织的三维的 叠加 图像及病理、光谱、双折射性质；从纵向与横向的双模特征评价组织的病理特性，是一种实时、无损、动态的双模成像系统。，下面是一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统专利的具体信息内容。
1.一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：包括控制与处理模块、偏振光学相干层析成像模块、偏振多光子显微成像模块、和扫描模块；
所述扫描模块包括主二色镜、扫描振镜和数控三维样品台；
所述偏振光学相干层析成像模块包括第一激光器、隔离器、第一偏振器、保偏光纤耦合器、第一四分之一波片、第一准直器、平面镜、第二四分之一波片、第二准直器、第一反射镜、透镜、偏振光分束器、第一光谱仪、第二光谱仪、数据采集卡；第一激光器发出的光束依次经过隔离器和第一偏振器后变为偏振光耦合进保偏光纤耦合器，经保偏光纤耦合器将光束分为参考臂光路和样品臂光路，参考臂光路的光经过第一四分之一波片和第一准直器后经平面镜反射沿原路返回至保偏光纤耦合器，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片、第二准直器和第一反射镜，经透镜聚焦后在主二色镜处反射进入扫描振镜，而后入射到数控三维样品台上的待测样品上，从待测样品返回的光和从参考臂光路上经平面镜沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器处相干后由偏振分束器分成两路分别进入第一光谱仪和第二光谱仪，数据采集卡采集第一光谱仪和第二光谱仪上的光学数据；
所述偏振多光子显微成像模块包括第二激光器、第二偏振器、声光调制器、次二色镜、第二反射镜、滤光片和三十二通道探测器；第二激光器发射的光束依次经过第二偏振器和声光调制器，然后依次经次二色镜和主二色镜透射后入射到扫描振镜上，而后入射到数控三维样品台上的待测样品上，从待测样品返回的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜后在次二色镜处反射，再由第二反射镜反射到滤光片上，经滤光片滤光后进入三十二通道探测器；
所述控制与处理模块用于控制扫描振镜和数控三维样品台的工作状态，以及用于处理数据采集卡采集的光学数据和三十二通道探测器的探测数据，所述偏振光学相干层析成像模块获取的图像与所述偏振多光子显微成像模块获取的图像通过图像的融合算法实现双模成像。
2.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述第一激光器为宽带光源或扫频激光器。
3.根据权利要求2所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：宽带光源或扫频激光器的波长为1310nm。
4.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述第一光谱仪和第二光谱仪分别探测水平和垂直偏振方向的信息。
5.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述保偏光纤耦合器为具有50:50分光比的2×2耦合器。
6.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述第二激光器为钛宝石激光器。
7.根据权利要求6所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述钛宝石激光器的波长调节范围为700nm-980nm。
8.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述主二色镜为反射波长大于1000nm的光和透射波长小于1000nm的光的主二色镜，所述次二色镜为反射波长小于700nm的光和透射波长大于700nm的光的次二色镜。
9.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述数控三维样品台为三轴电动精密的电控平移台。
10.根据权利要求1所述的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，其特征在于：所述的图像的融合算法为金字塔分解融合算法和小波变换的图像融合算法。
一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统
技术领域
背景技术
[0002] 对于生物组织超精细结构的探测方法，目前主要有电子显微镜，X-射线，生物化学分析，组织病理学分析、多光子荧光技术等。其中电子显微镜，X-射线，生物化学分析，组织病理学分析等方法最大的缺点是具有严重的损伤性，而无法实时、活体的检测。而具有可快速实现结构成像和功能成像的光学相干层析成像技术、具有亚细胞分辨能力和生物化学特异性表征能力的多光子显微镜则从分辨率、成像深度等都有很大的提升，通过对生物组织光学特性差异成像，可以反映组织生理状况和代谢特征，并且具有对人体无损伤、分辨率高，可以动态、微观地跟踪生物组织的生理、病理变化过程。
[0003] 申请号为201410038761.6的中国发明专利公开了一种基于单探测器的偏振频域光学相干层析成像系统，包括低相干光源、第一准直器、起偏器、迈克尔逊干涉仪、偏振分束器、第二准直器、第一光纤、第三准直器、第四准直器、第二光纤、第五准直器、光栅、柱面透镜、探测器；低相干光源发出的光顺序经过第一准直器、起偏器后变为偏振光耦合进迈克尔逊干涉仪的分束器，该分束器将光束分为参考臂光路和样品臂光路，参考臂的光经过四分之一波片后照射在参考镜上，样品臂的光经过四分之一波片后经过二维振镜被成像物镜聚焦在待测样品内，从待测样品反射回的带有待测样品信息的光和从参考镜反射回的参考光在所述的分束器处发生干涉；迈克尔逊干涉仪的输出端连接偏振分束器，该偏振分束器将干涉光束分为水平偏振光和垂直偏振光两路光，水平偏振光通过第二准直器耦合进第一光纤中，在第一光纤的另一端经第三准直器后平行入射到所述的光栅上，所述的垂直偏振光通过第四准直器耦合进第二光纤中，在第二光纤的另一端经第五准直器后平行入射到所述的光栅上，所述的水平偏振光和垂直偏振光入射到光栅的位置不同，经光栅分光后同时被所述的柱面透镜成像在同一探测器的不同区域上，探测器不同位置同时探测到水平偏振信号和垂直偏振信号，这两路信号经图像采集卡采集后被送入计算机进行数据处理，得到样品纵向的强度图像、延迟图像和快轴方向图像。此外，该方法由于使用单探测器，探测器在获取水平偏振和垂直偏振信号的时候需要轮候使用，其探测无法达到实时。
[0004] 申请号为201210120196.9的中国发明专利公开了一种生物组织内源性成分的多模式多光子显微成像装置，可以对生物组织内源性不同成分的微结构进行全面的、高对比度的成像；由飞秒激光器产生的飞秒激光，通过分光镜将飞秒激光分成两路，其中第一路飞秒激光作为泵浦光入射到光学参量振荡器后产生波长比第一路飞秒激光长的激发光；其中第二路飞秒激光通过反射镜和延迟线，与第一路飞秒激光产生的激发光实现同步汇合，以形成汇合激光，该汇合激光通过第一双色分光镜入射到扫描器上，而后再通过第二双色分光镜并由物镜聚焦到检测样品上，汇合激光与检测样品产生的2PEF、3PEF、SHG和THG光信号反向通过物镜收集，再由第二双色分光镜反射到探测系统，所述探测系统包括用于反射出2PEF、3PEF、SHG和THG光信号的长通滤波片和分别设置在该些长通滤波片的反射光方向上的光电倍增管，所述光电倍增管将2PEF、3PEF、SHG和THG光信号分别转换成电信号，所述电信号分别接至计算机的输入端，由计算机同时显示来自生物组织内源性不同成分微结构的高对比度成像，汇合激光与检测样品产生的双光子激发荧光、三光子激光荧光、二次谐波和三次谐波光信号反向通过相同的物镜收集，不经过扫描器直接由第二双色分光镜反射到探测系统，避免了因扫描器对产生光信号的衰减而影响三光子激光荧光和三次谐波光信号的探测，而且，来自组织的二次谐波光信号由两个光电倍增管转换成的两种电信号，分别接至计算机的输入端，在计算机内的叠加将提高组织二次谐波成像的亮度。该方法是从横向方面获取具有双折射性质的生物组织的超微结构。
[0005] 目前基本上都是单独利用光学相干层析成像和多光子显微成像系统对生物组织进行成像，只能单一获得纵向或横向的信息，无法实时同步的对同一病理组织做不同侧重点的分析，使得在病理的诊断和监测治疗的过程中无法全面获取信息。此外，具有很强双折射性质的生物组织，其病变在双折射性质上有很明显的变化特征，目前较少利用生物的双折射性作为病理诊断的依据。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于克服了上述缺陷，提供一种可实现同步获取生物组织，特别是具有双折射效应的组织的纵向结构与横向结构、方向性和光谱特征的无损、实时、动态的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统。为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0007] 一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，包括控制与处理模块、偏振光学相干层析成像模块、偏振多光子显微成像模块和扫描模块；
[0008] 所述扫描模块包括主二色镜、扫描振镜和数控三维样品台；
[0009] 所述偏振光学相干层析成像模块包括第一激光器、隔离器、第一偏振器、保偏光纤耦合器、第一四分之一波片、第一准直器、平面镜、第二四分之一波片、第二准直器、第一反射镜、透镜、偏振光分束器、第一光谱仪、第二光谱仪、数据采集卡；第一激光器发出的光束依次经过隔离器和第一偏振器后变为偏振光耦合进保偏光纤耦合器，经保偏光纤耦合器将光束分为参考臂光路和样品臂光路，参考臂光路的光经过第一四分之一波片和第一准直器后经平面镜反射沿原路返回至保偏光纤耦合器，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片、第二准直器和第一反射镜，经透镜聚焦后在主二色镜处反射进入扫描振镜，而后入射到数控三维样品台上的待测样品上，从待测样品返回的光和从参考臂光路上经平面镜沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器处相干后由偏振分束器分成两路分别进入第一光谱仪和第二光谱仪，数据采集卡采集第一光谱仪和第二光谱仪上的光学数据；
[0010] 所述偏振多光子显微成像模块包括第二激光器、第二偏振器、声光调制器、次二色镜、第二反射镜、滤光片和三十二通道探测器；第二激光器发射的光束依次经过第二偏振器和声光调制器，然后依次经次二色镜和主二色镜透射后入射到扫描振镜上，而后入射到数控三维样品台上的待测样品上，从待测样品返回的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜后在次二色镜处反射，再由第二反射镜反射到滤光片上，经滤光片滤光后进入三十二通道探测器；
[0012] 本发明的有益效果在于：将偏振光学相干层析成像与多光子显微成像两种不同功能的影像技术集为一体，达到两种影像模式并行应用；利用光学相干层析成像技术和光与物质相互作用发射的二次谐波信号与荧光信号，在同一部位获取生物组织的显微结构、光谱、光学特性等特征，并利用其偏振特征，可有效的获得具有双折射特性的生物组织的性质，以实现生物组织的三维的叠加图像及病理、光谱、双折射性质；从纵向与横向的双模特征评价组织的病理特性，是一种实时、无损、动态的成像系统。附图说明
[0013] 图1是本发明实施例偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统的原理图。
[0014] 标号说明：
[0015] 1-偏振光学相干层析成像模块； 2-偏振多光子显微成像模块；
[0016] 3-扫描模块； 4-控制与处理模块； 101-第一激光器； 102-隔离器；
[0017] 103-第一偏振器； 104-保偏光纤耦合器； 105-第一四分之一波片；
[0018] 106-第一准直器； 107-平面镜；108-第二四分之一波片； 109-第二准直器；
[0019] 110-第一反射镜； 111-透镜； 112-偏振光分束器； 113-第一光谱仪；
[0020] 114-第二光谱仪； 115-数据采集卡； 21-第二激光器； 22-第二偏振器；
[0021] 23-声光调制器； 24-次二色镜； 25-第二反射镜； 26-滤光片；
[0022] 27-三十二通道探测器； 31-主二色镜； 32-扫描振镜； 33-数控三维样品台。
具体实施方式
[0023] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
[0024] 本发明最关键的构思在于：偏振光学相干层析成像由普通光学相干层析成像系统增加偏振模式，偏振多光子显微成像系统可选择性的增加偏振器组合形成偏振光学相干层析成像-多光子显微成像系统，利用偏光的性质结合光学相干层析成像技术和光与物质相互作用发射的二次谐波信号与荧光信号对具有双折射的物质进行显微的结构成像与分析，通过图像的融合获得双模图像，用于检测或诊断具有双折射性质的生物组织的分布及病变的情况。
[0025] 请参阅图1所示，本实施例的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，包括控制与处理模块4、偏振光学相干层析成像模块1、偏振多光子显微成像模块2和扫描模块3；
[0026] 所述扫描模块3包括主二色镜31、扫描振镜32和三维样品控制平台33；
[0027] 所述偏振光学相干层析成像模块1包括第一激光器101、隔离器102、第一偏振器103、保偏光纤耦合器104、第一四分之一波片105、第一准直器106、平面镜107、第二四分之一波片108、第二准直器109、第一反射镜110、透镜111、偏振光分束器112、第一光谱仪113、第二光谱仪114、数据采集卡115；第一激光器101发出的光束依次经过隔离器102和第一偏振器103后变为偏振光耦合进保偏光纤耦合器104，经保偏光纤耦合器104将光束分为参考臂光路和样品臂光路，参考臂光路的光经过第一四分之一波片105和第一准直器106后经平面镜107反射沿原路返回至保偏光纤耦合器104，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片108、第二准直器109、第一反射镜110，经透镜111聚焦后在主二色镜31处反射进入扫描振镜32，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的光和从参考臂光路上经平面镜107沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器104处相干后由偏振分束器112分成两路分别进入第一光谱仪113和第二光谱仪114，数据采集卡115采集第一光谱仪113和第二光谱仪114上的光学数据；
[0028] 所述偏振多光子显微成像模块2包括第二激光器21、第二偏振器22、声光调制器23、次二色镜24、第二反射镜25、滤光片26和三十二通道探测器27；第二激光器21发射的光束依次经过第二偏振器22和声光调制器23，然后依次经次二色镜24和主二色镜31透射后入射到扫描振镜32上，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜31后在次二色镜24处反射，再由第二反射镜25反射到滤光片26上，经滤光片26滤光后进入三十二通道探测器27；
[0029] 所述控制与处理模块4用于控制扫描振镜32和数控三维样品台33的工作状态，以及用于处理数据采集卡115采集的光学数据和三十二通道探测器27的探测数据，并通过图像的融合算法实现双模成像。
[0030] 本发明的工作过程为：第一激光器101发出的光束依次经过隔离器102和第一偏振器103后变为偏振光耦合进保偏光纤耦合器104，经保偏光纤耦合器104将光束分为参考臂光路和样品臂光路，参考臂光路的光经过第一四分之一波片105和第一准直器106后经平面镜107反射沿原路返回至保偏光纤耦合器104，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片108、第二准直器109、第一反射镜110，经透镜111聚焦后在主二色镜31处反射进入扫描振镜
32，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的光和从参考臂光路上经平面镜107沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器104处相干后由偏振分束器112分成两路分别进入第一光谱仪113和第二光谱仪114，数据采集卡115采集第一光谱仪113和第二光谱仪114上的光学数据；第二激光器21发射的光束依次经过第二偏振器22和声光调制器
23，然后依次经次二色镜24和主二色镜31透射后入射到扫描振镜32上，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜
31后在次二色镜24处反射，再由第二反射镜25反射到滤光片26上，经滤光片26滤光后进入三十二通道探测器27；数据采集卡115采集的光学数据、三十二通道探测器27探测得的荧光和二次谐波光同时通过控制与处理模块4，在控制与处理模块4进行分析处理，在同一部位获取生物组织的显微结构、光谱、光学特性等特征的横向和纵向的图像，通过图像的融合算法获得双模图像，并反演三维信息，实现生物组织的三维的叠加图像及病理、光谱、双折射性质。
32，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的光和从参考臂光路上经平面镜107沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器104处相干后由偏振分束器112分成两路分别进入第一光谱仪113和第二光谱仪114，数据采集卡115采集第一光谱仪113和第二光谱仪114上的光学数据；第二激光器21发射的光束依次经过第二偏振器22和声光调制器
23，然后依次经次二色镜24和主二色镜31透射后入射到扫描振镜32上，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上，从待测样品返回的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜
31后在次二色镜24处反射，再由第二反射镜25反射到滤光片26上，经滤光片26滤光后进入三十二通道探测器27；数据采集卡115采集的光学数据、三十二通道探测器27探测得的荧光和二次谐波光同时通过控制与处理模块4，在控制与处理模块4进行分析处理，在同一部位获取生物组织的显微结构、光谱、光学特性等特征的横向和纵向的图像，通过图像的融合算法获得双模图像，并反演三维信息，实现生物组织的三维的叠加图像及病理、光谱、双折射性质。
[0031] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：将偏振光学相干层析成像与多光子显微成像两种不同功能的影像技术集为一体，达到两种影像模式并行应用；利用光学相干层析成像技术和光与物质相互作用发射的二次谐波信号与荧光信号，在同一部位获取生物组织的显微结构、光谱、光学特性等特征，并利用其偏振特征，可有效的获得具有双折射特性的生物组织的性质，以实现生物组织的三维的叠加图像及病理、光谱、双折射性质；从纵向与横向的双模特征评价组织的病理特性，是一种快速实时、无损、动态的双模成像系统。
[0032] 进一步的，所述第一激光器101为宽带光源或扫频激光器。
[0033] 具体的，宽带光源或扫频激光器的波长为1310nm。
[0034] 由上述描述可知，具有输出功率高，扫频范围宽，能实现高分辨率。
[0035] 进一步的，所述第一光谱仪113和第二光谱仪114分别探测水平和垂直偏振方向的信息。
[0036] 由上述描述可知，通过两个光谱仪分别探测水平和垂直偏振方向的信息，获得水平和垂直偏振方向光的信息。
[0037] 进一步的，所述保偏光纤耦合器104为具有50:50分光比的2×2耦合器。
[0038] 由上述描述可知，实现线偏振光耦合和分光。
[0040] 具体的，钛宝石激光器的波长调节范围为700nm-980nm。
[0041] 由上述描述可知，能够避免来自生物组织内的二次谐波光和荧光信号的相互重叠，从而获得高对比度成像。
[0042] 进一步的，所述主二色镜31为反射波长大于1000nm的光和透射波长小于1000nm的光的主二色镜，所述次二色镜24为反射波长小于700nm的光和透射波长大于700nm的光的次二色镜。
[0043] 由上述描述可知，由于偏振多光子显微成像模块返回的荧光和二次谐波的光源的波长小于激发光源，荧光的波长略低于激发波长，为420nm-700nm之间，二次谐波光的中心波长为激发光源的一半，为350nm-490nm之间；主二色镜主要是把偏振光学相干层析成像的光与偏振多光子显微成像的光进行区分，次二色镜把偏振多光子显微成像系统的激发光源与荧光、二次谐波的光进行区分。
[0044] 进一步的，所述的图像的融合算法为金字塔分解融合算法和小波变换的图像融合算法。
[0045] 由上述描述可知，通过金字塔分解融合算法和小波变换的图像融合算法，获得高图像质量的双模成像图像。
[0046] 进一步的，所述数控三维样品台33为三轴电动精密的电控平移台。
[0047] 由上述描述可知，三轴电动精密的电控平移台带动放置样品的样品台做二维扫描，达到三维扫描的效果。
[0048] 请参照图1所示，本发明的实施例一为：
[0050] 一种偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，包括控制与处理模块4、偏振光学相干层析成像模块1、偏振多光子显微成像模块2和扫描模块3；所述扫描模块3包括主二色镜31、扫描振镜32和数控三维样品台33；在偏振光学相干层析成像模块1中，以
1310nm的扫频光源101作为光源，扫频光源101发出的光束依次经过隔离器102和第一偏振器103后变为偏振光耦合进50:50分光比的2×2的保偏光纤耦合器104，经保偏光纤耦合器
104将光束分为两路光，即参考臂光路和样品臂光路；参考臂光路的光由光纤导出，经过第一四分之一波片105和第一准直器106后经平面镜107反射沿原路返回至保偏光纤耦合器
104，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片108、第二准直器109、第一反射镜110后，经透镜111聚焦后在主二色镜31处反射进入扫描振镜32，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上；与此同时偏振多光子显微成像模块2工作，以850nm的钛宝石可调谐激光器作为第二激光器21，钛宝石激光器21发射的光束依次经过第二偏振器22和声光调制器23，然后依次经次二色镜24和主二色镜31的透射后入射到扫描振镜32上，次二色镜24反射波长小于700nm的光和透射波长大于700nm的光，主二色镜31反射波长大于1000nm的光和透射波长小于1000nm的光，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上；控制与处理模块4控制扫描振镜32以确定扫描范围，同时控制数控三维样品台33以实现对样品三维扫描。数控三维样品台33上的待测样品经偏振光学相干层析成像模块1和偏振多光子显微成像模块2作用后产生三种光，分别为：偏振光学相干层析成像模块1的光进入样品的反射光、钛宝石激光和双折射的胶原介质相互作用胶原产生的二次谐波光、弹力纤维产生的荧光，其中偏振光学相干层析成像模块1中，从待测样品返回的的光和从参考臂光路上经平面镜107沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器104处相干后由偏振分束器112分成两路分别进入第一光谱仪113和第二光谱仪114，经过数据采集卡115采集第一光谱仪113和第二光谱仪114上的光学数据，将数据采集卡115采集到的光学数据送至控制与处理模块4；钛宝石激光器21发射的光束与待测样品产生的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜31后在次二色镜24处反射，再由第二反射镜25反射到滤光片26上，滤光片26根据具体获取光信号到达类型确定使用滤光片的个数，最多可以达到三十二通道，经滤光片26滤光后进入三十二通道探测器27；滤光片26是一组滤光片组，配合三十二通道探测器27使用的，由于偏振多光子显微成像模块返回的荧光和二次谐波的光源的波长小于激发光源，荧光的波长略低于激发波长，为420nm-700nm之间，二次谐波光的中心波长为激发光源的一半，为350nm-490nm之间，故本案例中滤光片26设置两个分别接收二次谐波光和荧光，接收二次谐波的滤光片26设置为波长405nm-445nm的光通过，接收荧光的滤光片26设置为波长450nm-650nm的光通过，并分别由三十二通道探测器27中的两个通道接收光谱信息，获得的数据由控制与处理模块4，通过图像融合算法在控制与处理模块4上显示二次谐波强度，同时可以获得样品的方向性；并与偏振光学相干层析模块1的两个偏振态合并，以获得同一信息范围的结构信息、光谱信息和光学特性参数；通过金字塔分解融合算法和小波变换的图像融合算法的图像融合，获得偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像图像。此方法可以快速、活体、实时地检测到生物组织在病变或者光热损伤下胶原方向的变化情况。
1310nm的扫频光源101作为光源，扫频光源101发出的光束依次经过隔离器102和第一偏振器103后变为偏振光耦合进50:50分光比的2×2的保偏光纤耦合器104，经保偏光纤耦合器
104将光束分为两路光，即参考臂光路和样品臂光路；参考臂光路的光由光纤导出，经过第一四分之一波片105和第一准直器106后经平面镜107反射沿原路返回至保偏光纤耦合器
104，样品臂光路的光依次经过第二四分之一波片108、第二准直器109、第一反射镜110后，经透镜111聚焦后在主二色镜31处反射进入扫描振镜32，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上；与此同时偏振多光子显微成像模块2工作，以850nm的钛宝石可调谐激光器作为第二激光器21，钛宝石激光器21发射的光束依次经过第二偏振器22和声光调制器23，然后依次经次二色镜24和主二色镜31的透射后入射到扫描振镜32上，次二色镜24反射波长小于700nm的光和透射波长大于700nm的光，主二色镜31反射波长大于1000nm的光和透射波长小于1000nm的光，而后入射到数控三维样品台33上的待测样品上；控制与处理模块4控制扫描振镜32以确定扫描范围，同时控制数控三维样品台33以实现对样品三维扫描。数控三维样品台33上的待测样品经偏振光学相干层析成像模块1和偏振多光子显微成像模块2作用后产生三种光，分别为：偏振光学相干层析成像模块1的光进入样品的反射光、钛宝石激光和双折射的胶原介质相互作用胶原产生的二次谐波光、弹力纤维产生的荧光，其中偏振光学相干层析成像模块1中，从待测样品返回的的光和从参考臂光路上经平面镜107沿原路返回的参考光在保偏光纤耦合器104处相干后由偏振分束器112分成两路分别进入第一光谱仪113和第二光谱仪114，经过数据采集卡115采集第一光谱仪113和第二光谱仪114上的光学数据，将数据采集卡115采集到的光学数据送至控制与处理模块4；钛宝石激光器21发射的光束与待测样品产生的荧光和二次谐波信号光反向透过主二色镜31后在次二色镜24处反射，再由第二反射镜25反射到滤光片26上，滤光片26根据具体获取光信号到达类型确定使用滤光片的个数，最多可以达到三十二通道，经滤光片26滤光后进入三十二通道探测器27；滤光片26是一组滤光片组，配合三十二通道探测器27使用的，由于偏振多光子显微成像模块返回的荧光和二次谐波的光源的波长小于激发光源，荧光的波长略低于激发波长，为420nm-700nm之间，二次谐波光的中心波长为激发光源的一半，为350nm-490nm之间，故本案例中滤光片26设置两个分别接收二次谐波光和荧光，接收二次谐波的滤光片26设置为波长405nm-445nm的光通过，接收荧光的滤光片26设置为波长450nm-650nm的光通过，并分别由三十二通道探测器27中的两个通道接收光谱信息，获得的数据由控制与处理模块4，通过图像融合算法在控制与处理模块4上显示二次谐波强度，同时可以获得样品的方向性；并与偏振光学相干层析模块1的两个偏振态合并，以获得同一信息范围的结构信息、光谱信息和光学特性参数；通过金字塔分解融合算法和小波变换的图像融合算法的图像融合，获得偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像图像。此方法可以快速、活体、实时地检测到生物组织在病变或者光热损伤下胶原方向的变化情况。
[0051] 综上所述，本发明提供的偏振光学相干层析与偏振多光子显微的双模成像系统，将偏振光学相干层析成像与多光子显微成像两种不同功能的影像技术集为一体，达到两种影像模式并行应用；利用光学相干层析成像技术和光与物质相互作用发射的二次谐波信号与荧光信号，能同时获取生物组织同一部位的横向信息与纵向信息，获得较佳的成像分辨率以及较深的成像深度，结合其偏振特征，获得超微结构的双折射物质的显微结构，得到具有双折射效应的物质的高分辨率、高对比度的图像与光谱，通过图像的融合可获得其双模图像，经过分析可得其特征、强度和方向以及物质的光谱特征，同时实现生物组织的三维的叠加图像及病理、光谱、双折射性质；其分辨率可达到10nm，成像深度可达到1-3mm；从纵向与横向的双模特征评价组织的病理特性，是一种快速实时、无损、动态的双模成像系统，为肿瘤细胞等生物组织等定性检测其生理、病理变化过程提供便利。
[0052] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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