基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像(OCT)系统及方法，包括宽带扫频光源、三端环形器、探头、干涉系统及控制处理系统，探头包括格林透镜及MEMS反射镜；宽带扫频光源发出的激光经三端环形器进探头，探头中的格林透镜将一部分激光汇聚，并使其经MEMS反射镜反射出探头后照射到样品上对样品进行一维或二维扫描以得到样品信息，带有样品信息的汇聚激光回到三端环形器，形成样品光；另一部分激光经格林透镜的端面后直接反回三端环形器，形成参考光；样品光与参考光经三端环形器进入干涉系统形成干涉信号，干涉信号进入控制处理系统处理，形成样品图像。该OCT系统和方法利用格林透镜的端面直接提供参考光，代替单独的样品臂，结构简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,简称OCT)
，具体涉及一种。
技术介绍
光学相干层析技术(OCT, Optical Coherence Tomography)是近十几年来出现的一种新兴技术，它具有高分辨率，且能实时进行三维成像，已经成为医学、工业、卫生等领域一个重要的影像成像技术。目前OCT多为分光路型光纤系统，即光源通过分路器分为两路，一路进入参考臂，一路进入样品臂，这两路返回的光最终再形成干涉信息，而在实际应用时，样品臂经常需要弯曲或者一次性更换，那么这些情况下需要对参考臂的长度进行调节、或者在软件算法里进行补偿、或者是在系统里加入偏振控制器等硬件来匹配，进而补偿样品臂在使用过程中产生的光程、色散及偏振等变动，以保证图像的质量，这就制约了光纤分路型OCT的实时应用。现有中国专利文献CN 101091647 A公开了一种硬管式共路型内窥OCT并行成像方法及系统。在该申请专利中，采用具有整数倍周期长度的格林棒透镜作为内窥探头传光器件，使用柱透镜实现对内腔壁的线聚焦照明，利用面阵CCD探测器进行谱域信号的并行探测。格林棒透镜的前端面置于柱透镜后焦面上，整数倍周期长度可保证传输至后端面的光束形状与入射前端面的相一致，因此可把后端面作为参考面，它和样品具有共轭成像关系，二者构成一个共路的传感干涉仪，它们之间的光程差由另一共路干涉仪进行补偿。线照明并行成像技术与谱域探 测技术的结合，无需扫描即能快速得到内腔壁的二维图像。尽管该申请成像质量不受环境影响、且速度快，但是仍然需要额外制作一个反射面作为参考面，并需要电控平台等复杂装置，增加实现难度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种无需额外增加反射面来提供参考光，且结构简单、易于实现的。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，包括宽带扫频光源、三端环形器、探头、干涉系统及控制处理系统，所述探头包括格林透镜及MEMS反射镜；所述宽带扫频光源发出的激光经所述三端环形器进入所述探头，所述探头中的所述格林透镜将一部分激光进行汇聚形成汇聚激光，所述汇聚激光经所述MEMS反射镜反射出所述探头后照射到样品上，所述控制处理系统对所述MEMS反射镜加电控制使经所述MEMS反射镜反射的汇聚激光对样品进行一维或二维扫描，以得到一维或二维的样品信息，带有样品信息的汇聚激光经过样品不同深度的后向散射后经所述探头收集并回到所述三端环形器，形成样品光；另一部分激光经所述格林透镜的端面后直接反射回所述三端环形器，形成参考光；所述样品光与所述参考光经所述三端环形器后进入所述干涉系统干涉后形成干涉信号，该干涉信号经所述控制处理系统转换为电信号并处理，形成样品的二维或三维图像。其中，所述干涉系统包括第一耦合器、第一光纤、第二光纤、第二耦合器，所述样品光经所述三端环形器后进入所述第一耦合器分成两束样品光，其中一束样品光进入所述第一光纤，另一束样品光进入所述第二光纤，所述参考光经所述三端环形器后进入所述第一耦合器分成两束参考光，其中一束参考光进入所述第一光纤，另一束参考光进入所述第二光纤，经所述第一光纤、所述第二光纤的参考光与样品光进入所述第二耦合器后，形成具有相位差的两路干涉信号。其中，所述第一耦合器为一分二耦合器，所述第二耦合器为二分二耦合器，所述第一光纤与第二光纤分别具有不同长度。其中，所述控制处理系统包括平衡探测器、高速采集卡、计算机、控制卡；所述控制卡输出用于驱动所述MEMS反射镜使经所述MEMS反射镜反射的汇聚激光对样品进行一维或二维扫描的驱动信号以及样品扫描的同步信号，所述两路干涉信号经所述平衡探测器后形成一路差分后的电信号，该电信号进入所述高速采集卡的数据采集端，该高速采集卡根据所述同步信号采集样品的一维或二维扫描信息，并接收所述宽带扫频光源发出的采样信号，根据所述同步信号与所述采样信号对接收的所述电信号进行信号采集转换，使其转换成离散的包含样品信息的干涉信号，该离散的干涉信号在所述计算机中进行傅里叶变换，以得到样品的二维图像，所述二维图像进一步重构为三维图像。其中，所述控制卡为一块板卡或者多块板卡。 其中，所述激光为宽带扫频可见光、近红外或红外光。一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像方法，包括以下步骤:步骤A:宽带扫频光源发出激光和采样信号，控制卡输出样品扫描的同步信号、以及用于驱动MEMS反射镜使经所述MEMS反射镜反射的激光对样品进行一维或二维扫描的驱动信号；步骤B:所述步骤A中的激光经过三端环形器进入探头，探头中的格林透镜将一部分激光进行汇聚形成汇聚激光，该汇聚激光经所述MEMS反射镜反射出所述探头后照射到样品上，同时，所述驱动信号驱动所述MEMS反射镜使经所述MEMS反射镜反射的汇聚激光对样品进行一维或二维扫描，以得到一维或二维的样品信息，带有样品信息的汇聚激光经样品不同深度的后向散射后经探头收集并回到三端环形器，形成样品光；另一部分激光经过格林透镜的端面后直接反射回三端环形器，形成参考光；步骤C:所述步骤B中的参考光和样品光均进入干涉系统形成干涉信号；样品光经三端环形器后进入第一稱合器分成两束样品光，其中一束样品光进入第一光纤，另一束样品光进入第二光纤，参考光经三端环形器后进入第一耦合器分成两束参考光，其中一束参考光进入第一光纤，另一束参考光进入第二光纤，经第一光纤、第二光纤的参考光与样品光进入第二耦合器后，形成具有相位差的两路干涉信号；步骤D:所述步骤C中的两路干涉信号进入控制处理系统；两路干涉信号进入平衡探测器，经平衡探测器后形成一路差分后的电信号；步骤E:所述高速采集卡根据所述同步信号采集样品的扫描信息，并接收宽带扫频光源发出的采样信号，根据同步信号与采样信号对所述步骤D中形成的电信号进行信号采集转换，使其转换成离散的包含样品信息的干涉信号；步骤F:将所述步骤E中采集到的离散的干涉信号传入计算机进行运算，以得到样品的二维图像，并实时显示，所述二维图像进一步重构为三维图像。本专利技术的有益效果为:本专利技术的基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统通过采用格林透镜的固有的端面作为参考面，通过该端面作为反射宽带扫频光源发出的激光的一个反射面，反射后形成参考光，无需额外配置反射面来作为参考面，因而省去了参考面相配套的固定结构及控制单元，使得该系统的结构简单，容易实现，且大大降低成本。同时，通过格林透镜的固有的端面作为参考面，使得参考光与样品光在同一光路中传播，也使得参考光与样品光在共路系统中干涉，并将干涉后的干涉信号通过平衡探测器，实现抑制共模噪声以及样品本身的自相关信号噪声，且成像质量高，整个系统稳定，不易受外界环境的影响，使用时无需调整参考臂，使用更加便利。另外，在干涉系统中，参考光与样品光干涉时，通过第一耦合器、第一光纤、第二光纤以及第二耦合器，实现全光纤光路，无需额外的参考臂，使得该系统易于集成、易于实现小型化。采用上述OCT系统的方法，其成像过程大大简化，成像质量大大提高，并且操作过程简便，容易实现。【附图说明】图1是本专利技术的基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统示意图； 图2是本专利技术的基于扫频光源的共路光学相干层析成像方法示意图。图中:1_宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，其特征在于：包括宽带扫频光源(1)、三端环形器(2)、探头(3)、干涉系统及控制处理系统，所述探头(3)包括格林透镜(4)及MEMS反射镜(6)；所述宽带扫频光源(1)发出的激光经所述三端环形器(2)进入所述探头(3)，所述探头(3)中的所述格林透镜(4)将一部分激光进行汇聚形成汇聚激光，所述汇聚激光经所述MEMS反射镜(6)反射出所述探头(3)后照射到样品上，所述控制处理系统对所述MEMS反射镜(6)加电控制使经所述MEMS反射镜(6)反射的所述汇聚激光对样品进行一维或二维扫描，以得到一维或二维的样品信息，带有样品信息的汇聚激光经过样品不同深度的后向散射后被所述探头(3)收集并回到所述三端环形器(2)，形成样品光；另一部分激光经所述格林透镜(4)的端面(5)后直接反射回所述三端环形器(2)，形成参考光；所述样品光与所述参考光经所述三端环形器(2)后进入所述干涉系统干涉后形成干涉信号，该干涉信号经所述控制处理系统转换为电信号并处理，形成样品的二维或三维图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，其特征在于:包括宽带扫频光源(I)、三端环形器(2)、探头(3)、干涉系统及控制处理系统，所述探头(3)包括格林透镜(4)及MEMS反射镜(6);所述宽带扫频光源(I)发出的激光经所述三端环形器(2)进入所述探头(3)，所述探头(3)中的所述格林透镜(4)将一部分激光进行汇聚形成汇聚激光，所述汇聚激光经所述MEMS反射镜(6)反射出所述探头(3)后照射到样品上，所述控制处理系统对所述MEMS反射镜(6)加电控制使经所述MEMS反射镜(6)反射的所述汇聚激光对样品进行一维或二维扫描，以得到一维或二维的样品信息，带有样品信息的汇聚激光经过样品不同深度的后向散射后被所述探头(3)收集并回到所述三端环形器(2)，形成样品光；另一部分激光经所述格林透镜(4)的端面(5)后直接反射回所述三端环形器(2)，形成参考光；所述样品光与所述参考光经所述三端环形器(2)后进入所述干涉系统干涉后形成干涉信号，该干涉信号经所述控制处理系统转换为电信号并处理，形成样品的二维或三维图像。2.根据权利要求1所述的一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，其特征在于:所述干涉系统包括第一I禹合器(X)、第一光纤(8)、第二光纤(9)、第二I禹合器(10),所述样品光经所述三端环形器(2)后进入所述第一耦合器(7)分成两束样品光，其中一束样品光进入所述第一光纤(8)，另一束样品光进入所述第二光纤(9)，所述参考光经所述三端环形器(2)后进入所述第一I禹合器(7)分成两束参考光,其中一束参考光进入所述第一光纤(8)，另一束参考光进入所述第二光纤(9)，经所述第一光纤(8)、所述第二光纤(9)的参考光与样品光进入所述第二耦合器(10)后，形成具有相位差的两路干涉信号。3.根据权利要求2所述的一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，其特征在于:所述第一耦合器(7)为一分二耦合器，所述第二耦合器(10)为二分二耦合器，所述第一光纤(8)与第二光纤(9)分别具有不同长度。4.根据权利要求2所述的一种基于扫频光源的共路光学相干层析成像系统，其特征在于:所述控制处理系统包括平衡探测器(11)、高速采集卡(12)、计算机(13)、控制卡(14)；所述控制卡(14)输出用于驱动所述MEMS反射镜(6)使经所述MEMS反射镜(6)反射的汇聚激光对样品进行一维或二维扫描的驱动信号以及样品扫描的同步信号，所述两路干涉信号经所述平衡探测器(11)后形成一路差分后的电信号，该电信号进入所述高速采集卡(12)的数据采集端，该高速采集卡(12)根据所述同步信号采集样品的一维或二维扫描信息，并接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东琳，谢会开，
申请(专利权)人：无锡微奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32