[发明专利]分光瞳共焦-光声显微成像装置与方法

权利要求书

1.一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：包括点光源系统(1)，依次放置在点光源出射方向的离轴放置的准直透镜(2)、对称光轴放置的光学-光声共焦点耦合系统(3)和被测对象(4)，还包括放置在被测对象(4)背向散射方向来探测光声信号的超声换能器(8)、离轴放置在被测对象(4)背向散射方向来收集背向散射光强信号的集光透镜(9)，以及探测集光透镜(9)焦面艾里斑光强信号的点探测系统(7)。

2.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：光学-光声共焦点耦合系统(3)包括对称光轴放置的中空测量物镜(5)、镶嵌在中空测量物镜(5)孔下端的声学透镜(6)，且中空测量物镜(5)与声学透镜(6)共焦点。

3.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：光学-光声共焦点耦合系统(3)还包括沿光轴方向依次放置的测量物镜(23)、超声换能器阵列(24)和具有柱面声学透镜的波导(25)，且测量物镜(23)与具有柱面声学透镜的波导(25)共焦点。

4.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：点探测系统(7)包括放置在集光透镜(9)焦点上的探测针孔(11)，以及放在探测针孔(11)后用于探测艾里斑微区(12)光强的光强探测器(14)。

5.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：点探测系统(7)还可以是放置在集光透镜(9)焦点处来探测艾里斑微区(12)光强的光纤点探测系统(19)。

6.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：点探测系统(7)还可以包括用于放大集光透镜(9)焦斑的中继放大透镜(20)、位于中继放大透镜(20)焦面上来探测艾里斑微区(12)光强的CCD探测器(22)。

7.根据权利要求1所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像装置，其特征在于：点光源系统(1)由脉冲激光器(15)、放置在激光出射方向的聚焦透镜(16)和放置在聚焦透镜(16)焦点处的针孔(17)构成；其中，脉冲激光器(15)的波长、脉宽和重复频率可根据需要选择。

8.一种分光瞳共焦-光声显微成像方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、打开点光源系统(1)，使点光源系统(1)出射的光束经准直透镜(2)、和光学-光声共焦点耦合系统(3)后聚焦到被测对象(4)上激发出光声信号和光强信号。

步骤二、利用声学透镜(6)和超声换能器(8)来收集和探测光声信号，用于表征被测对象(4)的生物功能信息；

步骤三、利用光学-光声共焦点耦合系统(3)、集光透镜(9)将被测对象(4)的散射光聚焦在位于集光透镜(9)焦面上的探测针孔(11)上，位于探测针孔(11)后的光强探测器(14)探测针孔(11)出射的艾里斑微区(12)光强的分光瞳共焦信号(13)，用于表征被测对象(4)的结构图像信息；

步骤四、计算机(27)通过二维扫描振镜(29)和轴向物镜扫描系统(30)来控制聚焦光束对被测对象(4)进行三维层析扫描，来对被测对象(4)激发出的光声信号和光强信号进行三维实时层析探测成像；

步骤五、计算机(27)对探测的被测对象(4)的光声信号与光强信号数据进行融合处理，即可实现被测对象成分空间信息和功能信息的原位、无创成像。

9.根据权利要求8所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像方法，其特征在于：步骤三可以为：利用光学-光声共焦点耦合系统(3)、集光透镜(9)将被测对象(4)的散射光聚焦在位于集光透镜(9)焦点处的光纤点探测系统(19)，光纤点探测系统(19)用于探测艾里斑微区(12)光强的分光瞳共焦信号(13)，用于表征被测对象(4)的结构图像信息。

10.根据权利要求8所述的一种分光瞳共焦-光声显微成像方法，其特征在于：步骤三还可以为：利用光学-光声共焦点耦合系统(3)、集光透镜(9)、中继放大透镜(20)将被测对象(4)的散射光聚焦在位于中继放大透镜(20)焦面上的CCD探测器(22)上，计算机(27)将CCD探测器(22)探测面上的放大艾里斑(21)分割为艾里斑微区(12)并进行强度探测得到分光瞳共焦信号(13)，用于表征被测对象(4)的结构图像信息。