多模态光学成像系统技术方案

多模态光学成像系统，属于成像技术领域。本发明专利技术集成了光学分辨率光声显微成像、光学相干层析成像和超声成像三种成像模式，利用脉冲激光器产生脉冲激光与目标物体反应产生光声信号并由超声探测器探测，利用超声脉冲发生接收器发出超声信号被目标物体反射后由超声探测器探测，超声探测器通过信号采集组件将探测的数据传送至计算机进行保存和处理；利用超连续谱发光二极管产生宽谱光并通过光纤耦合器照射到目标物体和参考臂，在目标物体内部不同深度发生后向散射并原路返回的宽谱光与参考臂的反射光发生干涉，干涉后的信号由光谱仪进行探测并传递到计算机。本发明专利技术可以一次性获得目标物体的多种参数信息，适应性强。

Multimodal optical imaging system

【技术实现步骤摘要】
多模态光学成像系统
本专利技术涉及成像
，具体涉及一种集光声成像、光学相干层析成像及超声成像三种成像方式为一体的多模态光学成像系统。
技术介绍
光学分辨率光声显微成像系统受到其工作原理和系统结构的限制，系统的成像端面通常是固定不动且方向向下的，即通常情况下只能通过调节目标物体的姿态和位置，使其自下而上的贴合在光学分辨率光声显微成像系统成像端面上，才能对目标物体进行扫描，进而获得目标物体的图像。显然这一系统结构严重限制了光学分辨率光声显微成像系统的应用，对于一些较为柔软或者易于调节的目标物体，如小鼠耳朵，小鼠大脑等，这种成像方式还比较容易操作，且能够获得较好的成像效果。但是对于很多其他的不易调节的目标物体，如兔子眼睛，人体等，应用此成像方式就会带来很多操作上的困难，从而使得在这些目标物体上的实验研究难以进行，严重制约了光学分辨率光声显微成像技术的发展。另一方面，传统的光学分辨率光声显微成像有一定的局限性。首先，光学分辨率光声显微成像主要针对于目标物体中的光学吸收参数进行成像，对于光学散射参数的变化并不敏感。其次，由于光在生物组织中衰减比较严重，导致光学分辨率光声显微成像在生物组织中的成像深度有限。
技术实现思路
针对上述不足之处，本专利技术提出了一种多模态光学成像系统，集成了光学分辨率光声显微成像、光学相干层析成像和超声成像三种成像模式，可以一次性获得目标物体的多种参数信息，适应性强。本专利技术的技术方案为：多模态光学成像系统，包括光源组件、单模光纤耦合组件、光束扫描组件、反射式支架3-1、信号采集组件和计算机7，所述光源组件包括脉冲激光器1-1和超连续谱发光二极管1-2，所述脉冲激光器1-1发出脉冲激光，经过所述单模光纤耦合组件准直后进入所述光束扫描组件；所述光束扫描组件包括二向色镜4-1、二维扫描振镜4-2、扫描透镜4-3和振镜驱动电路4-4，所述进入光束扫描组件的脉冲激光通过所述二向色镜4-1后射到所述二维扫描振镜4-2表面，经所述二维扫描振镜4-2反射后通过所述扫描透镜4-3进入所述反射式支架3-1；所述振镜驱动电路4-4由所述计算机7控制，用于驱动所述二维扫描振镜4-2转动；所述反射式支架3-1为内部充满透明的超声耦合液的封闭腔体，包括进光口和出光口，目标物体设置在所述出光口处，所述反射式支架3-1内部设置有透光反声的薄片；所述脉冲激光通过所述进光口进入所述反射式支架3-1，通过出光口后与目标物体反应产生光声信号；所述信号采集组件包括超声脉冲发生接收器6-4、超声探测器和数据采集装置，所述超声探测器设置在所述反射式支架3-1上并通过所述反射式支架3-1的腔体表面与其内部的超声耦合液接触，所述光声信号经所述透光反声的薄片反射后被所述超声探测器探测并通过所述超声脉冲发生接收器6-4和数据采集装置后传送至所述计算机7进行保存和处理；所述超声脉冲发生接收器6-4发出超声信号并通过所述超声探测器后进入所述反射式支架3-1，经所述反射式支架3-1出光口的目标物体反射后被所述超声探测器接收；所述信号采集组件还包括2*2光纤耦合器6-2、光谱仪6-3和参考臂6-7，所述超连续谱发光二极管1-2发射宽谱光并通过所述2*2光纤耦合器6-2的第一输入端进入所述2*2光纤耦合器6-2，从所述2*2光纤耦合器6-2的第一输出端输出后进入所述二向色镜4-1，经所述二向色镜4-1反射后与进入所述二向色镜4-1的脉冲激光重合，所述2*2光纤耦合器6-2的第二输入端接收所述参考臂6-7的反射光，其第二输出端连接所述光谱仪6-3，所述光谱仪6-3与所述计算机电气连接。具体的，所述超声探测器为线聚焦超声探测器6-1，所述多模态光学成像系统还包括传动装置5-1、电控旋转台5-2和电控旋转台控制器5-3，所述线聚焦超声探测器6-1通过所述传动装置5-1与所述电控旋转台5-2连接，所述计算机7通过所述电控旋转台控制器5-3带动所述电控旋转台5-2转动，从而通过所述传动装置5-1带动所述线聚焦超声探测器6-1绕所述线聚焦超声探测器6-1的中心轴转动。具体的，所述单模光纤耦合组件包括空间光滤波器2-1、准直透镜2-2、物镜2-3、单模光纤耦合调整架2-4、单模光纤2-5和单模光纤准直透镜2-6，所述脉冲激光器1-1、空间光滤波器2-1、准直透镜2-2、物镜2-3和单模光纤耦合调整架2-4共轴安装，所述脉冲激光器1-1发出的脉冲激光依次通过所述空间光滤波器2-1、准直透镜2-2、物镜2-3和单模光纤耦合调整架2-4后进入所述单模光纤2-5，经所述单模光纤2-5后的脉冲激光通过所述单模光纤准直透镜2-6进入所述二向色镜4-1。具体的，所述数据采集装置包括放大器6-5和数据采集卡6-6，所述超声脉冲发生接收器6-4依次与所述放大器6-5、数据采集卡6-6和计算机7电气连接。具体的，所述反射式支架3-1为矩形腔体，所述透光反声的薄片分别与所述出光口和超声探测器所在的侧面成45°角。具体的，所述反射式支架3-1、二向色镜4-1、二维扫描振镜4-2、扫描透镜4-3、传动装置5-1、电控旋转台5-2和线聚焦超声探测器6-1设置在机械臂上。本专利技术的工作过程和原理如下：1、光学分辨率光声显微成像脉冲激光器1-1发出脉冲激光，经过单模光纤耦合组件准直后进入透过二向色镜4-1照射在二维扫描振镜4-2表面，经二维扫描振镜4-2反射后通过扫描透镜4-3从反射式支架3-1的进光口进入反射式支架3-1，经过超声耦合液和透光反声的薄片聚焦到反射式支架3-1出光口处的目标物体表面，产生光声信号；计算机7通过振镜驱动电路4-4控制二维扫描振镜4-2转动，使得聚焦的脉冲激光沿着超声探测器的成像区域进行扫描；扫描时各个扫描位置产生的光声信号通过超声耦合液传播，并被反射式支架3-1内部透光反声的薄片反射到超声探测器，被超声探测器探测并通过超声脉冲发生接收器6-4和数据采集装置传送至计算机7进行保存和处理。2，光学相干层析成像光学相干层析成像需要宽谱光作为光源，由超连续谱发光二极管1-2产生，该宽谱光通过2*2光纤耦合器6-2照射到目标物体和参考臂6-7，由目标物体产生的后向散射光和参考臂6-7反射的宽谱光反声弱相干，借此实现对目标物体内部的探测。3，超声成像超声成像是利用超声束扫描目标物体，由超声脉冲发生接收器发射超声信号，经超声探测器和反射式支架3-1后被目标物体反射，由于目标物体内各个部分对超声波的阻抗不同，使得在各个部位的交界面上发生对超声波的反射，通过对反射信号的接收、处理，以获得物体内部的图象。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术集合了光学分辨率光声显微成像、光学相干层析成像和超声成像三种成像模式，可以一次性获得目标物体的多种参数信息；利用将检测装置设置在机械臂上，使得系统的成像端面具有较高的自由度，可以适应各种成像目标的情况，具有广泛的研究前景和应用价值。附图说明图1是实施例中多模态光学成像系统的结构示意图。附图标记：脉冲激光器1-1、超连续谱发光二极管1-2、空间光滤波器2-1、准直透镜2-2、物镜2-3、单模光纤耦合调整架2-4、单模光纤2-5、单模光纤准直透镜2-6、反射式支架3-1、二向色镜4-1、二维扫描振镜4-2、扫描透镜4-3、振镜驱动电路4-4本文档来自技高网...

【技术保护点】
多模态光学成像系统，包括光源组件、单模光纤耦合组件、光束扫描组件、反射式支架(3‑1)、信号采集组件和计算机(7)，其特征在于，所述光源组件包括脉冲激光器(1‑1)和超连续谱发光二极管(1‑2)，所述脉冲激光器(1‑1)发出脉冲激光，经过所述单模光纤耦合组件准直后进入所述光束扫描组件；所述光束扫描组件包括二向色镜(4‑1)、二维扫描振镜(4‑2)、扫描透镜(4‑3)和振镜驱动电路(4‑4)，所述进入光束扫描组件的脉冲激光通过所述二向色镜(4‑1)后射到所述二维扫描振镜(4‑2)表面，经所述二维扫描振镜(4‑2)反射后通过所述扫描透镜(4‑3)进入所述反射式支架(3‑1)；所述振镜驱动电路(4‑4)由所述计算机(7)控制，用于驱动所述二维扫描振镜(4‑2)转动；所述反射式支架(3‑1)为内部充满透明的超声耦合液的封闭腔体，包括进光口和出光口，目标物体设置在所述出光口处，所述反射式支架(3‑1)内部设置有透光反声的薄片；所述脉冲激光通过所述进光口进入所述反射式支架(3‑1)，通过出光口后与目标物体反应产生光声信号；所述信号采集组件包括超声脉冲发生接收器(6‑4)、超声探测器和数据采集装置，所述超声探测器设置在所述反射式支架(3‑1)上并通过所述反射式支架(3‑1)的腔体表面与其内部的超声耦合液接触，所述光声信号经所述透光反声的薄片反射后被所述超声探测器探测并通过所述超声脉冲发生接收器(6‑4)和数据采集装置后传送至所述计算机(7)进行保存和处理；所述超声脉冲发生接收器(6‑4)发出超声信号并通过所述超声探测器后进入所述反射式支架(3‑1)，经所述反射式支架(3‑1)出光口的目标物体反射后被所述超声探测器接收；所述信号采集组件还包括2*2光纤耦合器(6‑2)、光谱仪(6‑3)和参考臂(6‑7)，所述超连续谱发光二极管(1‑2)发射宽谱光并通过所述2*2光纤耦合器(6‑2)的第一输入端进入所述2*2光纤耦合器(6‑2)，从所述2*2光纤耦合器(6‑2)的第一输出端输出后进入所述二向色镜(4‑1)，经所述二向色镜(4‑1)反射后与进入所述二向色镜(4‑1)的脉冲激光重合，所述2*2光纤耦合器(6‑2)的第二输入端接收所述参考臂(6‑7)的反射光，其第二输出端连接所述光谱仪(6‑3)，所述光谱仪(6‑3)与所述计算机电气连接。...

【技术特征摘要】
1.多模态光学成像系统，包括光源组件、单模光纤耦合组件、光束扫描组件、反射式支架(3-1)、信号采集组件和计算机(7)，其特征在于，所述光源组件包括脉冲激光器(1-1)和超连续谱发光二极管(1-2)，所述脉冲激光器(1-1)发出脉冲激光，经过所述单模光纤耦合组件准直后进入所述光束扫描组件；所述光束扫描组件包括二向色镜(4-1)、二维扫描振镜(4-2)、扫描透镜(4-3)和振镜驱动电路(4-4)，所述进入光束扫描组件的脉冲激光通过所述二向色镜(4-1)后射到所述二维扫描振镜(4-2)表面，经所述二维扫描振镜(4-2)反射后通过所述扫描透镜(4-3)进入所述反射式支架(3-1)；所述振镜驱动电路(4-4)由所述计算机(7)控制，用于驱动所述二维扫描振镜(4-2)转动；所述反射式支架(3-1)为内部充满透明的超声耦合液的封闭腔体，包括进光口和出光口，目标物体设置在所述出光口处，所述反射式支架(3-1)内部设置有透光反声的薄片；所述脉冲激光通过所述进光口进入所述反射式支架(3-1)，通过出光口后与目标物体反应产生光声信号；所述信号采集组件包括超声脉冲发生接收器(6-4)、超声探测器和数据采集装置，所述超声探测器设置在所述反射式支架(3-1)上并通过所述反射式支架(3-1)的腔体表面与其内部的超声耦合液接触，所述光声信号经所述透光反声的薄片反射后被所述超声探测器探测并通过所述超声脉冲发生接收器(6-4)和数据采集装置后传送至所述计算机(7)进行保存和处理；所述超声脉冲发生接收器(6-4)发出超声信号并通过所述超声探测器后进入所述反射式支架(3-1)，经所述反射式支架(3-1)出光口的目标物体反射后被所述超声探测器接收；所述信号采集组件还包括2*2光纤耦合器(6-2)、光谱仪(6-3)和参考臂(6-7)，所述超连续谱发光二极管(1-2)发射宽谱光并通过所述2*2光纤耦合器(6-2)的第一输入端进入所述2*2光纤耦合器(6-2)，从所述2*2光纤耦合器(6-2)的第一输出端输出后进入所述二向色镜(4-1)，经所述二向色镜(4-1)反射后与进入所述二向色镜(4-1)的脉冲激光重合，所述2*2光纤耦合器(6-2...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚磊，金天，秦伟，姚磊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51