干涉成像设备及其应用制造技术

本文提供了设备和系统，包括：照明模块，其被配置用于向光学干涉模块提供源光，该光学干涉模块将所述源光转换成线光并处理光信号；干涉物镜模块，其操纵来自所述光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号；二维相机，其被配置用于接收来自所述样品的背向散射干涉信号，以及数据处理模块，其将所述干涉信号处理成图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】干涉成像设备及其应用
技术介绍
根据世界卫生组织的统计，皮肤癌在全球过去十年中年复一年增长，与生活方式、老龄化社会和全球臭氧层破坏密切相关。皮肤癌是源自皮肤的癌症。它们是由于具有入侵或扩散到身体其他部位的能力的异常细胞发育。光学相干断层扫描(OpticalCoherenceTomography，OCT)是一种用于进行能够提供微米级组织结构(例如，皮肤组织)图像的非侵入性高分辨率截面成像的技术。
技术实现思路
本专利技术提供了专利技术设备/系统(即，干涉成像设备/系统)，特别是具有二维相机以便接收干涉信号并实现良好图像质量和图像分辨率的线扫描干涉成像设备。所述设备包括位于干涉物镜模块上的线形反射镜，从而提高了光利用效率。在一些方面，提供了一种设备/系统，其包括：照明模块，其被配置用于向光学干涉模块提供源光，所述光学干涉模块将所述源光转换成线光并处理光信号；干涉物镜模块，其操纵来自所述光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号；二维相机，其被配置用于接收来自所述样品的背向散射干涉信号；以及数据处理模块，其将所述干涉信号处理成图像。在另一方面，提供了一种设备/系统，其包括：照明模块，其被配置用于向光学干涉模块提供源光(诸如线光，或者区域光)；包括物镜和干涉装置手段的干涉物镜模块，其操纵来自所述光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号；二维相机，其用于接收来自所述样品的背向散射干涉信号；以及数据处理模块，其用于分析光信号并提供样品成像，其中设备/系统被配置成使得所述物镜以让入射光的焦斑位于所述物镜的焦平面与主平面之间的布置接受所述入射光。在又一方面，提供了一种用于对样品进行成像的方法，其包括通过本文所述的设备或系统对从样品发出的测试光进行深度成像，以及对从所述样品的下层结构的吸收、色散和/或散射的对比图像进行成像以提供所述样品的动态状态。在另一方面，提供了一种用于对样品进行成像的方法，其包括使得操纵来自光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号的专利技术干涉物镜模块中的物镜以让来自照明模块的入射光的焦斑位于所述物镜的焦平面与主平面之间的布置接受所述入射光，以及通过数据处理模块将所述干涉模块生成的干涉信号处理成图像。援引并入本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地且单独地指明每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。附图说明通过参考对在其中使用到本专利技术原理的说明性实施方式加以阐述的以下详细描述和附图，将会获得对本专利技术的特征和优点的更好的理解，在附图中：图1A/图1B图示了举例说明本专利技术设备/系统的框图，该设备/系统包括照明模块A、光学干涉模块B、样品区域旁边的干涉物镜模块C、二维相机D，以及图像处理模块E(图1A)。本专利技术的设备/系统可选地包括成像引导模块，该成像引导模块包括另一二维相机F(图1B)。图2A/图2B图示了不包含第二二维(2D)相机(图2A)和具有2D相机(图2B)的示例性专利技术设备/系统。图3A-图3C示出了由专利技术设备/系统的实施方式产生的示例性图像。图3A中示出了由1D相机产生的图像。图3C中示出了由2D相机产生的图像。图3B示出了叠加若干图像以提供图像中的低数目的散斑。图4A/图4B图示了不具有黑斑(图4A)或具有黑斑(图4B)的示例性干涉物镜模块的设计。图5图示了具有线形反射镜的第一玻璃的实施方式。图6A/图6B图示了专利技术设备/系统的又一实施方式，其中不伴随成像引导模块(图6A)或伴随成像引导模块(图6B)使用迈克尔逊型物镜。图7提供了具有用以改变照明模式的开关的专利技术设备/系统的示例性设计的又一实施方式。图8图示了包括干涉物镜模块的示例性专利技术设备/系统，其中物镜31被配置成使得入射光的焦斑44位于焦平面41与主平面42之间。图9进一步图示了示例性设备/系统如何被配置成使得杂散光聚焦在2D相机D的边缘和成像范围之外。图10A-图10C图示了具有不同形状的反射参考镜的示例。具体实施方式近年来，光学相干断层扫描(OCT)已经广泛应用于皮肤组织或角膜的三维(3-D)图像重建。众所众知，在表皮中，为了非侵入性地探查层参数(1ayerparameter，LP)，诸如平均总厚度(averagetotalthickness，a-TT)、平均层数(averagenumberoflayers，a-NOL)和平均细胞层厚度(averagecellularlayerthickness，a-CLT)，角质层(stratumcorneum，SC)对于评估表皮的皮肤湿润十分重要。然而，要将OCT技术应用于皮肤组织成像，组织中优于1.2μm的轴向分辨率是测量SC的LP的门槛。此外，单个3-D表皮细胞的形态对于癌前诊断的正常和异常细胞的早期检测也很重要。这些全都需要组织中的亚微米空间分辨率。本文提供了将OCT技术(例如，FF-OCT)应用于皮肤组织或角膜成像的设备和系统，其施加照射在样品上的线光，而这通过二维相机产生出乎意料地清晰并具有低散斑图像质量的截面扫描图像。具体地，本专利技术提供了这样的设备和系统：其具有与要由二维相机检测的干涉物镜模块上的线形光平行的线形反射镜，以便实现光利用效率和提高图像扫描速度。在一些实施方式中，提供了这样的设备/系统：其包括照明模块，该照明模块被配置用于向光学干涉模块提供源光(诸如线光，或者区域光)；干涉物镜模块，其操纵来自光学干涉模块的光，并处理从样品生成的光信号；二维相机，其用于接收来自样品的背向散射干涉信号；以及数据处理模块，其用于分析光信号并提供样品成像。提供了如图1A中所示的专利技术设备/系统的实施方式，其包括：照明模块A，其被配置用于向光学干涉物镜模块B提供源光(例如，线光，或者区域光)；干涉物镜模块C，其处理光并将光从其投射到干涉物镜模块B，以及导引样品3上的线光；二维相机D，其被配置用于接收来自样品3的背向散射干涉信号；以及数据处理模块E，其将干涉信号处理成图像。在一些实施方式中，照明模块(诸如光源11)包括自发辐射光源、放大自发辐射光源、超发光二极管、发光二极管(LED)、宽带超连续谱光源、锁模激光器、可调谐激光器、傅里叶域锁模光源、光学参量振荡器(opticalparametricoscillator，OPO)、卤素灯，或者掺杂晶体光纤，诸如Ce3+：YAG晶体光纤、Ti3+：Al2O3晶体光纤、Cr4+：YAG晶体光纤等。在某些实施方式中，光源模块包括Ce3+：YAG晶体光纤、Ti3+：Al2O3晶体光纤，或者Cr4+：YAG晶体光纤。在某些实施方式中，照明模块包括Ti3+：Al2O3晶体光纤。例如，光源模块为Ti3+：Al2O3晶体光纤光源，具有0.5mW至500mW，或4至100mW，或10至50mW，或20至40mW的功率，或者其他合适的功率范围。在一些实施方式中，光学干涉模块被配置用于生成由照明模块中的光源投射的线图案光。在某些实施方式中，光学干涉模块包括畸变透镜，诸如柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n照明模块，所述照明模块被配置用于向光学干涉模块提供源光，所述光学干涉模块将所述源光转换成线光并处理光信号；干涉物镜模块，所述干涉物镜模块操纵来自所述光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号；二维相机，所述二维相机被配置用于接收来自所述样品的背向散射干涉信号；以及数据处理模块，所述数据处理模块将所述干涉信号处理成图像。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 62/560,131;20170918 US 62/560,0901.一种设备，包括：
照明模块，所述照明模块被配置用于向光学干涉模块提供源光，所述光学干涉模块将所述源光转换成线光并处理光信号；干涉物镜模块，所述干涉物镜模块操纵来自所述光学干涉模块的光并处理从样品生成的光信号；二维相机，所述二维相机被配置用于接收来自所述样品的背向散射干涉信号；以及数据处理模块，所述数据处理模块将所述干涉信号处理成图像。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述照明源模块包括放大自发辐射光源、超发光二极管、发光二极管(LED)、宽带超连续谱光源、锁模激光器、可调谐激光器、傅里叶域锁模光源、光学参量振荡器(opticalparametricoscillator，OPO)、卤素灯、Ce3+：YAG晶体光纤、Ti3+∶Al2O3晶体光纤或Cr4+∶YAG晶体光纤。


3.根据权利要求2所述的设备，其中所述照明源模块包括Ce3+∶YAG晶体光纤、Ti3+∶Al2O3晶体光纤或Cr4+∶YAG晶体光纤。


4.根据权利要求1所述的设备，其中所述光学干涉模块被配置用于生成由所述照明模块中的光源投射的线光。


5.根据权利要求4所述的设备，其中所述光学干涉模块包括畸变透镜或光纤束线阵，以将来自所述光源的光转换成线光。


6.根据权利要求5所述的设备，所述线光具有3至100，或者5至20的长宽比。


7.根据权利要求1所述的设备，其中所述干涉物镜模块包括物镜和干涉装置手段，所述干涉装置手段被配置用于将线光处理到所述样品并从其接收背向散射信号以生成干涉信号。


8.根据权利要求7所述的设备，其中所述干涉物镜模块是Mirau型干涉物镜模块、迈克尔逊型干涉模块，或者马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉物镜模块。


9.根据权利要求7所述的设备，其中所述物镜是具有浸没溶液的浸没式物镜，该浸没溶液具有约1.2至约1.8范围内的折射率。


10.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备还包括成像引导模块，所述成像引导模块包括相机镜头和用于成像引导的二维相机。


11.根据权利要求10所述的设备，其中所述成像引导模块和所述干涉物镜模块共享同一光通道或路径，从而提供重叠视场。


12.根据权利要求11所述的设备，其中所述干涉物镜模块还包含光源，以便将光投射到所述样品上。


13.根据权利要求13所述的设备，其中所述干涉装置手段包括涂覆有反射镜的第一玻璃板、第二玻璃板和第三玻璃板，其中涂覆所述反射镜以生成参考臂并与所述样品返回的散射光产生干涉。


14.根据权利要求13所述的设备，其中所述反射镜被配置成具有平行于所述线光的形状。


15.根据权利要求14所述的设备，所述第一玻璃板上的所述反射镜具有细线形状，该细线形状具有约1至5000、4至1000、8至250或10至100的长宽比。


16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一玻璃板还包括在所述第一玻璃板的相对侧处于与所述反射镜相对应的位置的黑斑。


17.根据权利要求16所述的设备，其中所述黑斑是吸光性的，以便阻挡杂散光。


18.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：何端书，陈怡伶，季丹，卢松暐，刘子维，曾仁舆，林廷岳，吕志伟，林嘉伟，庄又澄，黄升龙，
申请(专利权)人：安盟生技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71