專利名稱：全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，以下簡稱OCT)，特別是一種利用正弦相位調(diào)制技術(shù)重建低相干光頻域干涉復(fù)信號(hào)(complex interferometric signal)的全深度(full range)探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像(Fourier Domain Optical Coherence Tomography，簡稱FD-OCT)的裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)相干層析成像(OCT)基于低相干光干涉(Low CoherenceInterferometry，簡稱LCI)原理，能對(duì)散射介質(zhì)如生物組織內(nèi)部幾個(gè)毫米深度范圍內(nèi)的微小結(jié)構(gòu)進(jìn)行非侵入的實(shí)時(shí)、在體的層析成像，其深度分辨率可以達(dá)到幾個(gè)微米。自從1991年Huang等人第一次提出OCT概念，并將其運(yùn)用到人眼視網(wǎng)膜和冠狀動(dòng)脈壁的層析成像以來，OCT技術(shù)得到了廣泛研究和應(yīng)用，如用于眼科、皮膚科的疾病診斷以及癌癥早期診斷等，成為一種在生物成像和醫(yī)學(xué)病理檢測(cè)領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用前景的光學(xué)成像技術(shù)。
頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)(FD-OCT)，是一種最近發(fā)展起來的新型OCT系統(tǒng)，相對(duì)早先提出的時(shí)域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)(Time Domain OpticalCoherence Tomography，簡稱TD-OCT)，具有無需深度方向掃描、成像速度快和探測(cè)靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，更適合生物組織的實(shí)時(shí)成像。
頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)主要由低相干光源(寬光譜光源)、邁克爾遜干涉儀和光譜儀(核心元件為分光光柵、聚焦透鏡和CCD探測(cè)器)三部分組成。FD-OCT基于被測(cè)物體內(nèi)各層光反射或背向散射界面的深度對(duì)應(yīng)頻域干涉條紋的不同頻率的原理，將低相干光源發(fā)出的寬光譜光經(jīng)邁克爾遜干涉儀產(chǎn)生的干涉信號(hào)送入光譜儀(其中被測(cè)物體置于干涉儀的探測(cè)臂末端)，利用光譜儀分光特性，獲取干涉信號(hào)隨波長(λ)變化的強(qiáng)度分布，然后對(duì)其做倒數(shù)變換后得到干涉信號(hào)在頻域(v域，v＝1/λ)的強(qiáng)度分布，即頻域干涉條紋，對(duì)該信號(hào)作逆傅立葉變換得到被測(cè)物體沿探測(cè)光光軸方向的深度分辨的光反射或背向散射率分布，即層析圖。但FD-OCT獲得的層析圖中包含著若干寄生像，限制了FD-OCT的應(yīng)用。這些寄生像分別是直流背景(DC term)，自相干噪聲(autocorrelation term)和復(fù)共軛鏡像(complex conjugated term ormirror image term)。其中，直流背景和自相干噪聲的存在大幅度降低了FD-OCT的信噪比，影響了成像質(zhì)量，而復(fù)共軛鏡像的存在，使FD-OCT無法區(qū)分正負(fù)光程差(探測(cè)光路相對(duì)參考光路的光程差)，故測(cè)量時(shí)被測(cè)物體只能置于零光程差位置的一側(cè)，導(dǎo)致有效深度探測(cè)范圍減少了一半。
為了消除FD-OCT重建的層析圖中存在的復(fù)共軛鏡像、自相干噪聲和直流背景這些寄生像成分，A.F.Fercher等人將步進(jìn)相移技術(shù)(phase shifting)引入到FD-OCT中通過重建低相干光頻域干涉信號(hào)的復(fù)振幅，消除了以上寄生像，實(shí)現(xiàn)了全深度探測(cè)的FD-OCT(參見在先技術(shù)[1]，A.F.Fercher，R.Leitgeb，C.K.Hitzenberger，H.Sattmann and M.Wojtkowski，“Complex SpectralInterferometry OCT”，Proc.SPIE，Vol 3654，173-178，1999；M.Wojtkowski，A.Kowalczyk，R.Leitgeb and A.F.Fercher，“Full range complex spectral opticalcoherence tomography technique in eye imaging”，Optics Letters，Vol.27，No.16，1415-1417，2002)。然而，步進(jìn)相移算法要求每步相移準(zhǔn)確地為一個(gè)常量，如五步相移法要求每步相移為π/2。由于FD-OCT采用的是寬光譜光源，對(duì)于不同波長，通過改變參考臂的光程引入的步進(jìn)相移量會(huì)發(fā)生變化，即相移量依賴于波長，不再是一個(gè)恒定的常量，這會(huì)帶來測(cè)量誤差。同時(shí)，外界的微小擾動(dòng)也會(huì)引起步進(jìn)相移的誤差，因此該系統(tǒng)抗干擾能力比較差。Joseph A.Izatt等人提出了一種基于N×N(N≥3)光纖耦合器的方法(參見在先技術(shù)[2]，M.V.Sarunic，M.A.Choma，Changhuei Yang，J.A.Izatt，“Instantaneouscomplex conjugated resolved spectral domain and swept-source OCT using 3×3fiber couplers”，Optics Express，Vol.13，No.3，957-967，2005)。雖然可以實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)或同時(shí)相移，對(duì)環(huán)境振動(dòng)不敏感，但由于光纖耦合器的分束比對(duì)環(huán)境溫度變化敏感，導(dǎo)致相移量會(huì)隨溫度變化產(chǎn)生飄移，而且該系統(tǒng)需要兩個(gè)以上的探測(cè)器，需要保證所有探測(cè)器采集信號(hào)的同步性，系統(tǒng)復(fù)雜。
由以上分析看出，目前還沒有一種具有抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，與光源波長無關(guān)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，而且又能夠?qū)崿F(xiàn)全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，本實(shí)用新型既能夠?qū)崿F(xiàn)全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像，又具有抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，與光源波長無關(guān)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型的技術(shù)原理是一種全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像的方法，它是通過一正弦相位調(diào)制裝置帶動(dòng)邁克爾遜干涉儀參考臂中的參考反射鏡作正弦振動(dòng)，生成一個(gè)隨時(shí)間變化的正弦相位調(diào)制的低相干光頻域干涉信號(hào)，然后對(duì)其作傅立葉變換，濾出其頻譜的一倍頻和二倍頻頻譜，經(jīng)計(jì)算得到低相干光頻域干涉復(fù)信號(hào)的實(shí)部和虛部，將實(shí)部和虛部組合得到低相干光頻域按波長分布的干涉復(fù)信號(hào)，然后對(duì)該干涉復(fù)信號(hào)進(jìn)行倒數(shù)變換，得到按波長倒數(shù)分布的干涉復(fù)信號(hào)，再對(duì)該干涉復(fù)信號(hào)作逆傅立葉變換，獲得被測(cè)物體層析圖。
全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像的方法的特點(diǎn)是將正弦相位調(diào)制技術(shù)用于全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像的方法，利用正弦相位調(diào)制技術(shù)重建低相干光頻域干涉復(fù)信號(hào)，以消除FD-OCT成像中存在的復(fù)共軛鏡像、直流背景和自相干噪聲三種寄生像，提高系統(tǒng)信噪比，實(shí)現(xiàn)全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像。
正弦相位調(diào)制技術(shù)是一種抗干擾能力強(qiáng)，調(diào)制簡單的相位調(diào)制技術(shù)，常用于物體表面形貌和微位移測(cè)量的激光干涉儀中(見在先技術(shù)[3]，OsamiSasaki and Hirokazu Okazaki，“Sinusoidal phase modulating interferometry forsurface profile measurement”，Applied Optics，Vol.25，No.18，3137-3140，1986)。
全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像方法的具體步驟如下
①通過正弦相位調(diào)制裝置帶動(dòng)邁克爾遜干涉儀參考臂中的參考反射鏡作正弦振動(dòng)，引入一個(gè)調(diào)制頻率為fc的正弦相位調(diào)制，如(1)式所示Z(t)＝acos(2πfct+θ)，(1)其中a為振幅，θ為初始相位，fc為調(diào)制頻率。
光譜儀記錄的對(duì)應(yīng)寬光譜光源每個(gè)波長的干涉信號(hào)，如(2)式所示G(λ)=Grr(λ)+ΣnGnn(λ)]]>+2Re{Σn≠mGnm(λ)exp[-j2π1λ(zn-zm)]}---(2)]]>+2Re{ΣnGnr(λ)exp[-j2π1λ(zn-zr)]},]]>其中G代表光譜密度函數(shù)，Re代表取復(fù)數(shù)的實(shí)部，zn代表被測(cè)樣品第n層反射或散射界面的光程，zr代表參考反射鏡位置的光程。
(2)式中前兩項(xiàng)分別為參考反射鏡的反射光的自譜密度函數(shù)和被測(cè)樣品內(nèi)各層深度處反射或背向散射光的自譜密度函數(shù)疊加項(xiàng)，第三項(xiàng)為被測(cè)樣品內(nèi)不同深度處反射或背向散射光的互譜密度函數(shù)疊加項(xiàng)，第四項(xiàng)為參考反射鏡反射光和被測(cè)樣品內(nèi)各層深度處反射或背向散射光的互譜密度函數(shù)疊加項(xiàng)。
生成一個(gè)隨時(shí)間變化的正弦相位調(diào)制干涉信號(hào)，如(3)式所示G(λ,t)=G0+2Re{ΣnGnr(λ)exp[-j2π1λ[(zn-zr)+2Z(t)]]}---(3)]]>其中G0=Grr(λ)+ΣnGnn(λ)+2Re{Σn≠mGnm(λ)exp[-j2π1λ(zn-zm)]}]]>，不受參考反射鏡振動(dòng)的調(diào)制，為一個(gè)不隨時(shí)間變化的直流分量。然后對(duì)其做傅立葉變換得到(4)式， 2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]×[Σm=-∞∞(-1)mA2m-1σ[ω-(2m-1)ωc]],]]>(4)其中Am＝Jm(d)exp(jmθ)，Jm是m階貝塞爾函數(shù)，σ是狄拉克函數(shù)，d=4παλ,]]>ω＝2πf，ωc＝2πfc。
從其頻譜中取出一倍頻F(fc)和二倍頻F(2fc)頻譜，通過(5)式計(jì)算得到干涉復(fù)信號(hào)的實(shí)部和虛部，2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]=-Re{F(ωC)}/J1(d)cos(θ),]]>2ΣnGnr(λ)cos[2π1λ(zn-zr)]=-Re{F(2ωc)}/J2(d)cos(2θ),]]>(5)其中sin項(xiàng)對(duì)應(yīng)干涉復(fù)信號(hào)的虛部，cos項(xiàng)對(duì)應(yīng)干涉復(fù)信號(hào)的實(shí)部。d，θ為事先確定量，或由F(ωc)和F(3ωc)求得(見在先技術(shù)[3])。將實(shí)部、虛部組合得到干涉信號(hào)的復(fù)振幅如(6)式所示。其中fc的取值由正弦相位調(diào)制頻率決定，與光源波長無關(guān)。
G^(λ)=2ΣnGnr(λ)cos[2π1λ(zn-zr)]-j2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]]]>=2ΣnGnr(λ)exp{-j[2π1λ(zn-zr)]},]]>(6)②對(duì)步驟①所得的按波長(λ)分布的干涉復(fù)信號(hào)(6)，做倒數(shù)變換，轉(zhuǎn)換成按波長倒數(shù)(v，v＝1/λ)分布的干涉復(fù)信號(hào)，如(7)式所示G^(ν)=2ΣnGnr(ν)exp{-j[(2πν(zn-zr)]},---(7)]]>其中ν=1λ.]]>③對(duì)步驟②得到的按波長倒數(shù)(v，v＝1/λ)分布的干涉復(fù)信號(hào)作逆傅立葉變換得到被測(cè)物體的層析圖如(8)式所示 其中Γnr為一階互相關(guān)函數(shù)，其包含著被測(cè)物體的沿探測(cè)光光軸方向的深度分辨的光反射或背向散射信息，即層析圖。
本實(shí)用新型方法與不采用正弦相位調(diào)制，直接對(duì)(2)式作逆傅立葉變換得到的層析圖(9)式相比，消除了FD-OCT成像中存在的復(fù)共軛鏡像(I2)、直流背景(I0)和自相干噪聲(I1)三種寄生像，提高了信噪比，實(shí)現(xiàn)了全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像。
=Γrr(z)+ΣnΓnn(z)+Σn≠mΓnm[z+(zn-zm)]+Σn≠mΓnm[z-(zn-zm)]]]>+ΣnΓnr[z+(zn-zr)]+ΣnΓnr[z-(zn-zr)]]]>=I0+I1+I2+ΣnΓnr[z-(zn-zr)],]]>其中I0=Γrr(z)+ΣnΓnn(z)]]>為直流背景分量，I1=Σn≠mΓnm[z+(zn-zm)]+Σn≠mΓnm[z-(zn-zm)]]]>為自相干噪聲分量，I2=ΣnΓnr[z+(zn-zr)]]]>為復(fù)共軛鏡像分量。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下一種全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，包括低相干光源，在該低相干光源的照明方向上順次放置準(zhǔn)直擴(kuò)束器、邁克爾遜干涉儀，該邁克爾遜干涉儀的分光器將入射光分為探測(cè)臂光路和參考臂光路，參考臂光路的末端為參考反射鏡，探測(cè)臂光路的末端為被測(cè)樣品，被測(cè)樣品放置在一個(gè)三維精密平移臺(tái)上；邁克爾遜干涉儀輸出端連接一光譜儀，該光譜儀通過圖像采集卡和計(jì)算機(jī)連接，該裝置的特點(diǎn)是所述的參考反射鏡連接一正弦相位調(diào)制裝置，該正弦相位調(diào)制裝置驅(qū)動(dòng)所述的參考反射鏡作正弦振動(dòng)。
所述的正弦相位調(diào)制裝置由正弦函數(shù)電信號(hào)發(fā)生器和固定在所述的參考反射鏡上的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器組成，所述的正弦函數(shù)電信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的時(shí)間正弦函數(shù)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述的參考反射鏡作正弦振動(dòng)。
所述的低相干光源為寬光譜光源，其光譜典型半寬度為幾十個(gè)nm到幾百個(gè)nm，如發(fā)光二極管(LED)或超輻射發(fā)光二極管(SLD)或飛秒激光器等。
所述的準(zhǔn)直擴(kuò)束器由物鏡和若干透鏡組成。
所述的邁克遜干涉儀，其特征在于具有兩個(gè)接近等光程的干涉光路，一路為參考臂光路，另一路為探測(cè)臂光路。它可以是體光學(xué)系統(tǒng)，如由分光棱鏡分光構(gòu)成參考臂和探測(cè)臂兩路光路；也可以是光纖光學(xué)系統(tǒng)，如由2×2光纖耦合器的兩個(gè)輸出光纖光路分別作為參考臂和探測(cè)臂光路。
所述的光譜儀由分光光柵，聚焦透鏡和光電探測(cè)器陣列組成。
所述的光電探測(cè)器陣列是CCD或光電二極管陣列或其他具有光電信號(hào)轉(zhuǎn)換功能的探測(cè)器陣列。
所述的三維精密平移臺(tái)，可以沿三個(gè)相互垂直方向作微米級(jí)精度的平移。
該系統(tǒng)的工作情況如下低相干光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束器準(zhǔn)直擴(kuò)束后，在邁克爾遜干涉儀中被分成兩束，一束光經(jīng)參考臂入射到參考反射鏡表面，另外一束光經(jīng)探測(cè)臂入射到被測(cè)樣品內(nèi)，從參考反射鏡表面反射回來的光和從被測(cè)樣品內(nèi)不同深度處反射或背向散射回來的光被收集并沿參考臂和探測(cè)臂返回，在邁克遜干涉儀中匯合發(fā)生干涉，再送入光譜儀分光并記錄，經(jīng)圖像采集卡數(shù)模轉(zhuǎn)換后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到被測(cè)樣品沿探測(cè)光光軸方向的層析圖。通過三維精密平移臺(tái)對(duì)被測(cè)樣品沿與探測(cè)光光軸方向垂直的平面做橫向掃描，得到被測(cè)樣品的二維或三維層析圖。其中正弦相位調(diào)制裝置與邁克爾遜干涉儀參考臂中的參考反射鏡相連，該裝置在一個(gè)正弦變化的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)參考反射鏡作正弦振動(dòng)，在光譜儀采集的干涉信號(hào)中引入正弦相位調(diào)制。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果是與在先技術(shù)1相比，本實(shí)用新型由于采用正弦相位調(diào)制技術(shù)，通過對(duì)正弦相位調(diào)制的頻域干涉信號(hào)作傅立葉變換，取出其一倍頻和二倍頻的頻譜信息重建低相干光的頻域干涉復(fù)信號(hào)，對(duì)環(huán)境噪聲不敏感，故抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，而且一倍頻和二倍頻的取值由正弦相位調(diào)制頻率決定，不隨波長變化而改變，故對(duì)光源波長無關(guān)。
與在先技術(shù)2相比，本實(shí)用新型只需一個(gè)探測(cè)器，避免了多探測(cè)器的同步性校準(zhǔn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。


圖1為本實(shí)用新型全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置的體光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
請(qǐng)參閱圖1，圖1為本實(shí)用新型全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置實(shí)施例--體光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可見，本實(shí)用新型全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，包括低相干光源1，在該低相干光源1的照明方向上順次放置準(zhǔn)直擴(kuò)束器2、邁克爾遜干涉儀3，該邁克爾遜干涉儀3的分光器31將入射光分為探測(cè)臂光路34和參考臂光路32，參考臂光路的末端為參考反射鏡33，探測(cè)臂光路的末端為被測(cè)樣品35，被測(cè)樣品35放置在一個(gè)三維精密平移臺(tái)(圖中未示)上；邁克爾遜干涉儀3輸出端連接一光譜儀5，該光譜儀5通過圖像采集卡6和計(jì)算機(jī)7連接，其特征在于所述的參考反射鏡33連接一正弦相位調(diào)制裝置4，所述的正弦相位調(diào)制裝置4由正弦函數(shù)電信號(hào)發(fā)生器和固定在所述的參考反射鏡33上的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器組成，所述的正弦函數(shù)電信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的時(shí)間正弦函數(shù)驅(qū)動(dòng)電信號(hào)通過壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)所述的參考反射鏡33作正弦振動(dòng)。
低相干光源1發(fā)出的寬光譜光經(jīng)準(zhǔn)直擴(kuò)束器2準(zhǔn)直擴(kuò)束后，在邁克爾遜干涉儀3中被分光棱鏡31分成兩束，一束經(jīng)參考臂光路32入射到一個(gè)參考反射鏡33表面，另一束經(jīng)探測(cè)臂光路34入射到放置在三維精密平移臺(tái)上的被測(cè)樣品35內(nèi)，從參考反射鏡33表面反射回來的光和從被測(cè)樣品35內(nèi)不同深度處反射或背向散射回來的光被收集并沿參考臂光路32和探測(cè)臂光路34返回，在邁克遜干涉儀3中31處匯合發(fā)生干涉，再送入光譜儀5被光柵51分光，經(jīng)會(huì)聚透鏡52，成像在CCD探測(cè)器53，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，經(jīng)圖像采集卡6數(shù)模轉(zhuǎn)換送入計(jì)算機(jī)7進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到被測(cè)樣品35沿探測(cè)光光軸方向的層析圖。通過三維精密平移臺(tái)(圖中未示)對(duì)被測(cè)樣品35沿與探測(cè)光光軸方向垂直的平面做橫向掃描，得到被測(cè)樣品35的二維或三維層析圖。其中正弦相位調(diào)制裝置4與邁克爾遜干涉儀參考臂中的參考反射鏡33相連，該裝置在正弦變化電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)參考反射鏡作正弦振動(dòng)，在光譜儀采集的干涉信號(hào)中引入正弦相位調(diào)制。
所述的參考反射鏡33作如下正弦振動(dòng)Z(t)＝acos(2πfct+θ)， (10)其中a為振幅，θ為初始相位，fc為調(diào)制頻率。
所述的CCD探測(cè)器53記錄的信號(hào)為G(λ,t)=G0+2Re{ΣnGnr(λ)exp[-j2π1λ[(zn-zr)+2Z(t)]]},---(11)]]>其中G代表光譜密度函數(shù)，Re代表取復(fù)數(shù)的實(shí)部，zn代表被測(cè)樣品第n層反射或散射界面的光程，zr代表參考反射鏡位置的光程。而G0=Grr(λ)+ΣnGnn(λ)+2Re{Σn≠mGnm(λ)exp[-j2π1λ(zn-zm)]}]]>，為一個(gè)不隨時(shí)間變化的直流分量。
對(duì)(11)式作傅立葉變換，得到F(ω)=G0σ(ω)+2ΣnGnr(λ)cos[2π1λ(zn-zr)]×[Σm=-∞∞(-1)mA2mσ(ω-2mωc)]]]>2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]×[Σm=-∞∞(-1)mA2m-1σ[ω-(2m-1)ωc]],]]>(12)其中Am＝Jm(d)exp(jmθ)，Jm是m階貝塞爾函數(shù)，σ是狄拉克函數(shù)，d=4αλ,]]>ω＝2πf，ωc＝2πfc。由(12)式，可推得2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]=-Re{F(ωc)}/J1(d)cos(θ),]]>2ΣnGnr(λ)cos[2π1λ(zn-zr)]=-Re{F(2ωc)}/J2(d)cos(2θ),]]>(131)其中sin項(xiàng)對(duì)應(yīng)干涉復(fù)信號(hào)的虛部，cos項(xiàng)對(duì)應(yīng)干涉復(fù)信號(hào)的實(shí)部。d，θ為事先確定量，或由F(ωc)和F(3ωc)求得(見在先技術(shù)[3])。
由(13)式中的兩項(xiàng)組合，可得到復(fù)信號(hào)G^(λ)2ΣnGnr(λ)cos[2π1λ(zn-zr)]-j2ΣnGnr(λ)sin[2π1λ(zn-zr)]]]>=2ΣnGnr(λ)exp{-j[2π1λ(zn-zr)]},]]>(14)對(duì)(14)做倒數(shù)變換，得到頻域(v域，v＝1/λ)的復(fù)信號(hào)G^(ν)=2ΣnGnr(ν)exp{-j[2πν1λ(zn-zr)]},]]>對(duì)(15)式作逆傅立葉變換，得到被測(cè)物體的層析圖 其中Γnr為一階互相關(guān)函數(shù)，包含著被測(cè)物體的沿探測(cè)光光軸方向的深度分辨的光反射或背向散射信息，即層析圖。通過三維精密平移臺(tái)帶動(dòng)被測(cè)物體作橫向掃描，重復(fù)以上計(jì)算過程即可得到被測(cè)物體的二維或三維層析圖。
權(quán)利要求1.一種全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，包括低相干光源(1)，在該低相干光源(1)的照明方向上順次放置準(zhǔn)直擴(kuò)束器(2)、邁克爾遜干涉儀(3)，該邁克爾遜干涉儀(3)的分光器(31)將入射光分為探測(cè)光路(34)和參考光路(32)，參考光路的末端為參考反射鏡(33)，探測(cè)光路的末端為被測(cè)樣品(35)，被測(cè)樣品(35)放置在一個(gè)三維精密平移臺(tái)上；邁克爾遜干涉儀(3)輸出端連接一光譜儀(5)，該光譜儀(5)通過圖像采集卡(6)和計(jì)算機(jī)(7)連接，其特征在于所述的參考反射鏡(33)連接一正弦相位調(diào)制裝置(4)，該正弦相位調(diào)制裝置(4)驅(qū)動(dòng)所述的參考反射鏡(33)作正弦振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，其特征在于所述的正弦相位調(diào)制裝置(4)由正弦函數(shù)電信號(hào)發(fā)生器和固定在所述的參考反射鏡(33)上的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，其特征在于所述的低相干光源為寬光譜光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，其特征在于所述的邁克遜干涉儀，是體光學(xué)系統(tǒng)，或由2×2光纖耦合器組成的光纖光學(xué)系統(tǒng)。
專利摘要一種全深度探測(cè)的頻域光學(xué)相干層析成像裝置，包括低相干光源，在該低相干光源的照明方向上順次放置準(zhǔn)直擴(kuò)束器、邁克爾遜干涉儀，該邁克爾遜干涉儀的分光器將入射光分為探測(cè)臂光路和參考臂光路，參考臂光路的末端為參考反射鏡，探測(cè)臂光路的末端為被測(cè)樣品，被測(cè)樣品放置在一個(gè)三維精密平移臺(tái)上，邁克爾遜干涉儀輸出端連接一光譜儀，該光譜儀通過圖像采集卡和計(jì)算機(jī)連接，該裝置的特點(diǎn)是所述的參考反射鏡連接一正弦相位調(diào)制裝置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，對(duì)光源波長無關(guān)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK2916623SQ20062004365
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者步鵬, 王向朝 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所