[发明专利]光声成像系统及方法

权利要求书

1.一种光声成像系统，其特征在于，所述光声成像系统包括：

激光器，所述激光器用于出射激光脉冲，以照射待成像物体，通过热弹效应，激发待成像物体产生向三维空间传播的光声信号；

三维相控阵超声换能器，所述三维相控阵超声换能器用于采集向三维空间传播的所述光声信号；所述三维相控阵超声换能器具有柱状基底，所述柱状基底上固定有超声换能器阵列，所述超声换能器阵列包括多排环绕所述柱状基底中轴线的超声换能器阵元，能够一次性捕获三维空间中传播的光声信号，实现多排光声成像，得到所述待成像物体的三维体积图像；所述中轴线为所述柱状基底的顶面中点与底面中点连线；

多通道数据采集电路，所述多通道数据采集电路用于将所述三维相控阵超声换能器采集的所述光声信号进行信号处理；所述多通道数据采集电路与所述三维相控阵超声换能器之间具有时分复用器，所述时分复用器用于多通道信号的分时采集；

计算机，所述计算机用于基于信号处理后的所述光声信号，形成所述待成像物体的三维光声图像；

其中，所述三维相控阵超声换能器包括多个超声换能器阵元；

所述多通道数据采集电路包括：多通道放大器、多通道滤波器以及多通道模数转换器；每个所述超声换能器阵元单独对应一个通道，所述超声换能器阵元采集所述光声信号经过对应通道依次进行放大、滤波和模数转换处理后，发送给所述计算机；

所述柱状基底包括多个可拆分的子柱状基底；所述子柱状基底上至少设置一排所述超声换能器阵元；

所述子柱状基底上所述超声换能器阵元的数量以及分布相同；

所述激光器为波长可调的激光器，所述激光器的波长在紫外、可见光和红外波长范围内，还用于通过扫描激光波长，以照射所述待成像物体，通过热弹效应，激发所述待成像物体产生向三维空间传播的超声信号，所述三维相控阵超声换能器还用于接收所述超声信号，所述多通道数据采集电路还用于对所述三维相控阵超声换能器采集的所述超声信号进行信号处理，所述计算机还基于信号处理后的所述超声信号进行多光谱成像，并基于光谱图像进行所述待成像物体的化学成分的无创表征。

2.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述激光器产生的激光脉冲通过光纤照明系统照射所述待成像物体；

其中，所述光纤照明系统包括：光纤耦合器以及多路光纤束；所述光纤束的一端通过所述光纤耦合器耦合至所述激光器的激光输出端口，多路所述光纤束的另一端均分布于同一圆周，所述圆周包围所述待成像物体，为所述待成像物体提供均匀照明。

3.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述激光器产生的激光脉冲通过自由光路照明系统照射所述待成像物体；

所述自由光路照明系统包括：漫射器、圆锥透镜以及聚光器，所述激光器产生的激光脉冲依次通过所述漫射器、所述圆锥透镜以及所述聚光器后，照射所述待成像物体。

4.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述柱状基底具有贯穿其顶面和底面的通孔，所述超声换能器阵元均固定在所述通孔的内壁。

5.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，所述超声换能器阵元均固定在所述柱状基底的外侧面。

6.根据权利要求1所述的光声成像系统，其特征在于，还包括：机械扫描装置，所述机械扫描装置用于带动所述待成像物体或所述三维相控阵超声换能器，沿所述中轴线平动或绕所述中轴线转动。