[发明专利]一种基于菲涅尔光谱仪的频域光学相干层析成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种频域光学相干层析成像系统，特别是关于一种基于菲涅尔光谱仪的频域光学相干层析成像系统。

背景技术

近十几年来光学相干CT(Optical Coherence Tomography，简称OCT)技术发展迅速，该技术可以对生物组织或人体组织进行断层成像，分辨率远高于X射线成像和超声波成像。特别是频域光学相干CT(FD-OCT)技术，它不仅具有高分辨断层成像能力，而且它具有频域并行读取能力，能够一次读取沿样品某一深度方向的一线光信号，FD-OCT技术还具有高灵敏度的优点，实现高速成像潜力巨大。

在光纤化FD-OCT系统中，宽带光由单模光纤传导，经环形器和耦合器后分成两束，其中一束经成像物镜聚焦在样品上，另一束经可调衰减片照射在反射平面镜上。样品中不同深度的样品光与参考光相干叠加，现有技术是将此相干光经准直器准直平行后，再通过光栅将相干光的频谱展开，然后经消色差透镜聚焦在线阵CCD上。线阵CCD每曝光一次可以得到沿样品深度方向一线的频域信息，在计算机上作快速傅立叶变换后得到深度方向的一线数据，即样品不同深度的返回光信号强度。但是，此时线阵CCD上记录的频谱是按近似等间隔的波长而展开的，而傅里叶变换要求频谱按波数均匀展开，否则会导致傅里叶变换后的空间域信号纵向分辨率变差。现有的频域光学相干层析成像系统还需要做波长-波数转换和重采样的数据后处理过程，极大地影响了成像系统的成像速度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够极大地提高成像系统的成像速度，且能够有效避免像差问题的基于菲涅尔光谱仪的频域光学相干层析成像系统。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于菲涅尔光谱仪的频域光学相干层析成像系统，其特征在于：它包括一迈克尔逊干涉仪，一菲涅尔光谱仪和一傅里叶转换模块；所述迈克尔逊干涉仪将样品某一深度方向各层返回的样品光和参考光相干叠加后的相干光发射到所述菲涅尔光谱仪中，所述相干光在所述菲涅尔光谱仪中分别经一准直镜和一扩束透镜组后平行入射到一菲涅尔波带片上，所述菲涅尔波带片将所述相干光按照波数等间隔展开并投射到一线阵CCD上，不同波长的所述相干光聚焦在不同的焦点上，所述线阵CCD中感光阵列沿着焦点排列的方向布置，所述线阵CCD读取相干光的频谱数据并发送到所述傅里叶转换模块，所述傅里叶转换模块通过离散傅里叶变换将所述频谱数据还原为样品空间位置信息。

所述迈克逊干涉仪采用光纤化迈克尔逊干涉仪和空间化迈克尔逊干涉仪中的一种。

所述光纤化迈克逊干涉仪包括一宽带光源，所述宽带光源输出宽带光经一单模光纤发射到一光纤环形器中，所述宽带光经所述光纤环形器后发射到一光纤耦合器中，所述光纤耦合器将宽带光分成两束，两束宽带光分别经一偏振控制器由所述单模光纤分别出射，其中一束所述宽带光经一准直镜、一衰减片和一透镜发射到一参考镜，另一束所述宽带光经另一准直镜发射到一扫描振镜上，所述宽带光经所述扫描振镜反射并经一成像物镜聚焦后发射到待检测的样品上，经所述样品各层反射的样品光和经所述参考镜垂直反射的参考光分别沿着光原来的传播路径返回，并在空间发生相干叠加形成相干光返回到所述光纤环形器中，并经所述单模光纤发射到所述菲涅尔光谱仪中。

所述参考镜采用能够使所述宽带光按照原传播路径返回的光学器件。

所述成像物镜采用能够使入射到样品上的所述宽带光聚焦的光学器件。

所述扩束透镜组采用两对称设置的透镜，两所述透镜采用具有聚焦功能且能够使入射到所述菲涅尔波带片上的相干光为平行光的光学器件。

所述菲涅尔波带片的设计波长、环数和最内环直径的选取分别根据所述迈克逊干涉仪的宽带光源、所述菲涅尔光谱仪的分辨率和焦距确定；所述菲涅耳波带片采用圆环形、方形、椭圆形、螺旋形中的一种。