高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及光學(xué)相干層析成像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，OCT)是一種新穎生物醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，具有高分辨率、高速實(shí)時、高靈敏度、非侵入無損檢測等優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注并且得到迅速發(fā)展。
[0003]高速成像是0CT發(fā)展的趨勢，但0CT的成像速率主要受到系統(tǒng)光源和光探測器件性能限制。就目前而言提高0CT成像掃描速度的方法主要分兩種，第一種采用高性能的光學(xué)設(shè)備如尚頻掃頻激光光源和尚速探測器等，通過尚頻次掃描和探測提尚系統(tǒng)速度性能。但掃描速率的提高，必然會使靈敏度明顯下將，且掃頻光源頻率的提高會導(dǎo)致掃描波長范圍下降，嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。除此之外，這種方法受到當(dāng)前光源和探測器性能參數(shù)的嚴(yán)格限制，只能依靠關(guān)鍵器件的更新才能提高0CT的性能，擴(kuò)展性差，且高端產(chǎn)品價(jià)格昂貴;第二種采用多個光源和多通道探測器實(shí)現(xiàn)并行掃描探測，這種方法大大增加了 0CT系統(tǒng)復(fù)雜性，且相關(guān)的系統(tǒng)成本也將大大上升。
[0004]以上分析可見，無論是使用高性能器件，還是采用并行探測技術(shù)，都不是一種理想的提升0CT掃描速度的方法，因此必須另尋途徑，在最佳性價(jià)比基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種具有高靈敏度的高速掃描0CT成像系統(tǒng)。
發(fā)明創(chuàng)造內(nèi)容
[0005]本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一中低成本，同時具有高靈敏度的高速掃描0CT成像系統(tǒng)和方法。
[0006]發(fā)明思路:由于單點(diǎn)掃描速度的提高比較困難，而且會造成成像質(zhì)量下降，因此本申請的發(fā)明人期望在不提高單點(diǎn)掃描速度的條件下來提高整個系統(tǒng)的掃描速度，該條件下只能通過一次性掃描多點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)，但是，目前的一次掃描多點(diǎn)是依賴于并行探測技術(shù)，這種技術(shù)系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。為此，發(fā)明人提成了將數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中的復(fù)用思維應(yīng)用至0CT設(shè)備中，通過復(fù)用的手段來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測，避免了系統(tǒng)復(fù)雜的問題。
[0007]本發(fā)明創(chuàng)造的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
1.高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)，包括
光束發(fā)生裝置:生成探測光束和與探測光束相干的基準(zhǔn)光束；
樣品臂:使得探測光束掃描到待探測樣品上，探測光束經(jīng)樣品反射產(chǎn)生樣品光束； 光檢測裝置:令樣品光束與樣品光束相互干涉以生成干涉光，并對所述干涉光進(jìn)行檢測；
其特征在于:所述樣品臂還將探測光束分為至少兩束子探測光束，各束子探測光束經(jīng)過時長/相位不一的延遲后對待測樣品進(jìn)行掃描。
[0008]其中，所述樣品臂包括第一光纖耦合器、光纖陣列和探測光路，所述光纖陣列包括至少兩個光纖單元，每個光纖單元經(jīng)一條光學(xué)延遲線連接至光纖耦合器，所述第一光纖耦合器將探測光束分離為至少兩束子探測光束，各束子探測光束經(jīng)光學(xué)延遲線進(jìn)行時長/相位不一的延遲后導(dǎo)向各個光纖單元，光纖單元與探測光路耦合以使子檢測光束傳輸至探測光路，所述探測光路使得探測光束掃描到待探測樣品上
其中，所述光纖陣列的光纖單元沿一條直線排列，以構(gòu)成1*N式光纖陣列，其中N2 2。
[0009]其中，所述光纖陣列的光纖單元等間距分布。
[0010]其中，所述光束發(fā)生裝置包括光源和第二光纖耦合器，所述光源發(fā)出的光束經(jīng)第二光纖耦合器分解為探測光束和參考光束，所述參考光束經(jīng)經(jīng)參考臂反射形成基準(zhǔn)光束。
[0011]其中，所述光束發(fā)生裝置包括光源和功率放大器，所述功率放大器將所述光源發(fā)出的光束進(jìn)行功率擴(kuò)大后傳送這第二光纖耦合器。
[0012]其中，所述光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)是時域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)或者頻域光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)。
[0013]其中，將探測光束分為至少兩束子探測光束，各束字探測光束經(jīng)過時長/相位不一的延遲后對待測樣品進(jìn)行掃描，探測設(shè)備區(qū)分不同延遲量的干涉信號并分別檢測。
[0014]其中，所有子探測光束沿Y方向成直線排列，探測時令所有子探測光束沿X方向逐點(diǎn)掃描。
[0015]其中，所述X方向與Y方向相互垂直。
[0016]本發(fā)明創(chuàng)造的有益效果:本申請?zhí)峁┝艘环N高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)和成像方法，通過在樣品臂增設(shè)第一光纖耦合器和光纖陣列來將探測光束分離為多束子探測光束，并利用光學(xué)延遲線對各束子探測光束進(jìn)行時長/相位不一的延遲，從而對不同的子探測光束進(jìn)行區(qū)分，達(dá)到一次掃描多個點(diǎn)的目的。
【附圖說明】
[0017]利用附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明創(chuàng)造高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]在圖1中包括有:
1 光源、2 第二光纖親合器、3 參考臂、31 第一準(zhǔn)直透鏡、32 反光鏡、4——樣品臂、41——第一光纖耦合器、42——光纖延遲線、43——光纖陣列、44——第二準(zhǔn)直透鏡、45 掃描振鏡、46 聚焦透鏡、5 探測器。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明創(chuàng)造作進(jìn)一步描述。
[0021]實(shí)施例1
本發(fā)明創(chuàng)造高速光學(xué)相干層析成像系統(tǒng)的【具體實(shí)施方式】之一，該實(shí)施例是應(yīng)用于掃頻0CT，如圖1所示，包括:
光源1、2X2的第二光纖耦合器2、參考臂3、樣品臂4和探測器5，參考臂3包括第一準(zhǔn)直透鏡31和反光鏡32，樣品臂4包括1XN的第一光纖耦合器41、光纖延遲線42、光纖陣列43、第二準(zhǔn)直透鏡44、掃描振鏡45和聚焦透鏡46。光源1輸出的光束在2 X 2光纖親合器中被分成兩路，一路為參考光束，在參考臂3中經(jīng)反光鏡32經(jīng)反射鏡調(diào)制反射回來形成基準(zhǔn)光束；另一路為探測光束，信號光束經(jīng)樣品臂4后聚焦在樣品表面，含有樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的樣品光束被反射回原樣品臂4中，并在2X2光纖耦合器中與反射回來的基準(zhǔn)光束相遇，當(dāng)兩束光的光程差在相干長度內(nèi)時將發(fā)生干涉，最后經(jīng)光電探測器5檢測輸入計(jì)算機(jī)中進(jìn)行信號處理和圖像重構(gòu)。
[0022]本實(shí)施例中，光源1可以是SLD寬帶光源、飛秒脈沖激光和掃頻激光等可用于0CT的光源。由于在樣品臂4光路中進(jìn)行分光設(shè)計(jì)，會造成每個光路單元中的光功率嚴(yán)重衰減。而且系統(tǒng)的快速成像掃描意味著信噪比降低，要實(shí)現(xiàn)一定的動態(tài)范圍，可以采用功率較高的光源1，確保經(jīng)過分束后的每束子探測光束在對樣品掃描時具有較高信噪比。多路分光后單束子探測光束的光功率和探測器的分辨率是決定光路單元數(shù)目的因素之一，具體的本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際使用設(shè)備的性能參數(shù)調(diào)整分光光路數(shù)目，本實(shí)施例中，由于參考臂3中光衰減較小，而樣品臂4中衰減厲害，第二光纖耦合器2可根據(jù)實(shí)際情況采用5:95或10:90的分光比，提高樣品臂4的光功率。
[0023]本實(shí)施例應(yīng)用于掃頻0CT中，參考臂3需進(jìn)行相位調(diào)制。參考光臂包括第一準(zhǔn)直透鏡31和反光鏡32，參考光束經(jīng)準(zhǔn)直透鏡照射到反光