一种用于光声断层成像的光路系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种用于光声断层成像的光路系统，包括：波段切换光路系统和环状光路形成系统；环状光路形成系统包括锥顶凹透镜、环形棱镜和超声换能器阵列；波段切换光路系统可发出不同波长的红外光并依次透过锥顶凹透镜和环形棱镜后到达被测物，被测物产生的光声信号到达超声换能器阵列；锥顶凹透镜用于将红外光转换为环形光束；环形棱镜用于将环形光束反射到被测物；超声换能器阵列用于采集被测物产生的光声信号并将其转换成电信号。现有技术是通过凸透镜来实现将红外光转换为环形光束的，但会因凸透镜长期聚光于自身内部区域而导致物理损伤，本实用新型专利技术用锥顶凹透镜替代凸透镜来实现环形光束的转换，从而避免了聚光导致的透镜损伤。的透镜损伤。的透镜损伤。

【技术实现步骤摘要】
一种用于光声断层成像的光路系统


[0001]本技术涉及光声断层影像
，尤其涉及一种用于光声断层成像的光路系统。

技术介绍

[0002]光声成像(Photoacoustic Imaging,PAI)是近些年来发展起来的一种非入侵式和非电离式的新型生物医学成像方法。当脉冲激光照射到生物组织中时，组织的光吸收域将产生超声信号，我们称这种由光激发产生的超声信号为光声信号。生物组织产生的光声信号携带了组织的光吸收特征信息，通过探测光声信号能重建出组织中的光吸收分布图像。光声成像结合了纯光学组织成像中高选择特性和纯超声组织成像中深穿透特性的优点，可得到高分辨率和高对比度的组织图像，从原理上避开了光散射的影响，突破了高分辨率光学成像深度“软极限”(～1mm)，可实现50mm的深层活体内组织成像。
[0003]现有的光声断层成像的光路系统中为了实现360度无死角的激光照射，需要先将红外光转换为环形光束，其是通过凸透镜来实现这种转换的。
[0004]然而，凸透镜长期聚光于自身内部区域而产生的高温会导致对凸透镜自身的物理损伤，从而严重地影响系统的使用寿命和使用安全。
[0005]不同波长的光可以激发不同的分子/生物组织/材料产生光声信号。然而，现有的光声断层成像的光路系统中的波段切换光路难以实现670nm
‑
2300nm波段的波长的连续切换，且波段切换光路的光路结构设计较复杂，不够简洁。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本技术提供一种用于光声断层成像的光路系统，用以解决环形光束转换透镜的物理损伤问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本技术提供一种用于光声断层成像的光路系统，包括：波段切换光路系统和环状光路形成系统；
[0008]所述环状光路形成系统包括锥顶凹透镜、环形棱镜和超声换能器阵列；
[0009]所述波段切换光路系统可发出不同波长的红外光，所述红外光依次透过所述锥顶凹透镜和所述环形棱镜后到达被测物，所述被测物产生的光声信号到达所述超声换能器阵列；
[0010]所述锥顶凹透镜用于将所述红外光转换为环形光束；
[0011]所述环形棱镜用于将所述环形光束反射到所述被测物；
[0012]所述超声换能器阵列用于采集所述被测物产生的光声信号，将所述光声信号转换成电信号。
[0013]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述波段切换光路系统包括YAG激光器、光参量振荡器、第一切换镜、第二切换镜、若干激光回收器和若干反射镜；
[0014]所述YAG激光器可发出第一预设波长的激光，也可通过倍频模块和所述光参量振
荡器的联合作用产生波长连续可调的第一预设波段的激光和第二预设波段的激光；
[0015]所述第一切换镜用于切换预设波长的激光和预设波段的激光；
[0016]所述第二切换镜用于切换所述第一预设波段的激光和所述第二预设波段的激光；
[0017]所述激光回收器用于将暂时不需要的某个波长的激光挡住；
[0018]通过调节所述第一切换镜和所述第二切换镜可使所述波段切换光路系统一次只输出所述第一预设波长的激光、所述第一预设波段的激光和所述第二预设波段的激光中的一种波长的激光。
[0019]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述第一预设波长为1064nm。
[0020]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述第一预设波段为[670nm，980nm]。
[0021]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述第二预设波段为[1190nm，2350nm]。
[0022]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述波段切换光路系统还包括引导激光器，所述引导激光器可发出可见的引导激光，所述引导激光与所述红外光共线来实现对所述红外光的引导。
[0023]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述第一切换镜为反射镜，其背面安装有陶瓷片用于回收所述第一预设波长的激光。
[0024]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述环状光路形成系统还包括调环透镜，所述调环透镜处于所述锥顶凹透镜和所述环形棱镜之间，用于调整所述环形光束的环形尺寸大小。
[0025]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述环形棱镜用于将经过环形尺寸调整后的环形光束反射到所述超声换能器阵列的焦平面上的被测物上。
[0026]根据本技术提供的用于光声断层成像的光路系统，所述环形棱镜的迎光面为磨砂状。
[0027]该
现有的相近技术中是通过凸透镜来实现将红外光转换为环形光束的，但是，凸透镜长期聚光于自身内部区域而产生的高温会导致对凸透镜自身的物理损伤。本技术用锥顶凹透镜替代凸透镜来实现环形光束的转换，从而避免了聚光导致的透镜损伤，延长了系统的使用寿命，增加了系统使用时的安全性。
[0028]另外，由于包括两个切换镜的波段切换光路系统的简洁的光路设计，在调节两个切换镜的位置时，可实现对大概670nm
‑
2300nm波段的波长的光的连续可调切换输出。在波段切换的基础上，提升了系统光路设计的简洁性。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本技术实施例提供的环形光路形成系统的光路及结构示意图；
[0031]图2是用于产生环形光束的现有技术所采用的凸透镜和本技术实施例提供的锥顶凹透镜的透射散光示意图对比；
[0032]图3是本技术实施例提供的1064nm波长的激光输出，IR
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I和IR
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II波段波长的激光回收的光路系统的光路状态图；
[0033]图4是本技术实施例提供的IR
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I波段波长的激光输出，1064nm波长和IR
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II波段波长的激光回收的光路系统的光路状态图；
[0034]图5是本技术实施例提供的IR
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II波段波长的激光输出，1064nm波长和IR
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I波段波长的激光回收的光路系统的光路状态图；
[0035]附图标记：
[0036]图1中：13为直角棱镜、14为锥顶凹透镜、15为调环透镜、16为环形棱镜、17为超声换能器阵列、18为被测物；
[0037]图3中：1为第一切换镜、2为第二切换镜、3为环状光路形成系统、4为引导激光器、5为第二激光回收器、6为第一激光回收器、7为第一反射镜、8为第二反射镜、9为凸透镜、10为光参量振荡器、11为YAG激光器、12为倍频模块。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光声断层成像的光路系统，其特征在于，包括：波段切换光路系统和环状光路形成系统；所述环状光路形成系统包括锥顶凹透镜(14)、环形棱镜(16)和超声换能器阵列(17)；所述波段切换光路系统可发出不同波长的红外光，所述红外光依次透过所述锥顶凹透镜(14)和所述环形棱镜(16)后到达被测物(18)，所述被测物(18)产生的光声信号到达所述超声换能器阵列(17)；所述锥顶凹透镜(14)用于将所述红外光转换为环形光束；所述环形棱镜(16)用于将所述环形光束反射到所述被测物(18)；所述超声换能器阵列(17)用于采集所述被测物(18)产生的光声信号，将所述光声信号转换成电信号。2.根据权利要求1所述的用于光声断层成像的光路系统，其特征在于，所述波段切换光路系统包括YAG激光器(11)、光参量振荡器(10)、第一切换镜(1)、第二切换镜(2)、若干激光回收器和若干反射镜；所述YAG激光器(11)可发出第一预设波长的激光，也可通过倍频模块(12)和所述光参量振荡器(10)的联合作用产生波长连续可调的第一预设波段的激光和第二预设波段的激光；所述第一切换镜(1)用于切换预设波长的激光和预设波段的激光；所述第二切换镜(2)用于切换所述第一预设波段的激光和所述第二预设波段的激光；所述激光回收器用于将暂时不需要的某个波长的激光挡住；通过调节所述第一切换镜(1)和所述第二切换镜(2)可使所述波段切换光路系统一次只输出所述第一预设波长的激光、所述第一预...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，刘民，
申请(专利权)人：武汉和视光声科技有限公司，
类型：新型
国别省市：