[发明专利]手持式双波段共路光学断层扫描成像系统

说明书

本发明涉及一种手持式双波段共路光学断层扫描成像系统，该系统包括：第一波段断层扫描模块，包括宽带光源、第一环形器和光谱仪；第二波段断层扫描模块，包括扫频光源、第二环形器、耦合器和探测器；样品扫描手柄，包括第一准直器、第二准直器、二向色镜、分波前镜、反射镜、离轴抛物面镜和二维MEMS振镜。本发明采用“双波段+共路+分波前”的OCT系统设计，使得系统兼顾了高分辨率和大成像深度两方面，波段范围更加丰富，有效避免了色散不匹配和偏振不匹配的问题，同时使得参考光和样品光的分光比连续可调，系统信噪比得到进一步优化，光源光的利用效率极大提高，有利于实现无损、原位、高分辨、大成像深度的物证检测。

技术领域

本发明是关于一种手持式双波段共路光学断层扫描成像系统，涉及光学成像技术领域。

背景技术

光学相干层析技术(OCT)是一种三维高分辨断层扫描成像技术，最早应用于生物医学领域。近年来，OCT技术凭借其原位、无损、快速、高分辨、断层成像的特点，逐渐在法庭科学领域得到许多新应用，比如将其应用于汽车油漆检验、胶带检验、潜指纹显现等。由于OCT其不需对样品进行任何预处理便可获取物证内部深层次结构、光谱等特征信息，成为一种极具应用前景的法庭科学影像新技术。

传统OCT扫描系统往往采用单一波段，比如，单独使用850nm波段，实现高分辨成像，或单独使用1310nm波段，实现大成像深度，一般无法同时兼顾高分辨率和大成像深度这两个重要性能。将两个波段结合成像，有望同时实现高分辨率和大成像深度。虽然近年来有一些学者尝试分别基于时域OCT、全场OCT或频域OCT的结构，同时利用两个波段进行成像，但是仍然遇到一些技术问题。比如一般需要同时搭建两套干涉光路和两套探测装置(如光谱仪)以实现不同波段的干涉和探测，同时，在如此宽的波长范围条件下，还需要考虑解决色散不匹配、偏振不匹配等问题，从而导致系统光路中的光学元器件和装置较多，搭建复杂，体积较大，成像速度不高，且扫描方式不灵活，成本较高，无法应对犯罪现场复杂多变的成像需求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种通过共路设计能够有效避免色散不匹配和偏振不匹配的手持式双波段共路光学断层扫描成像系统。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的手持式双波段共路光学断层扫描成像系统，该系统包括：

第一波段断层扫描模块，包括宽带光源、第一环形器和光谱仪；

第二波段断层扫描模块，包括扫频光源、第二环形器、耦合器和探测器；

样品扫描手柄，包括第一准直器、第二准直器、二向色镜、分波前镜、反射镜、离轴抛物面镜和二维MEMS振镜；其中：

所述宽带光源发出的光经第一环形器发射到第一准直器，经第一准直器发射到二向色镜，经二向色镜透射的一部分光发射到分波前镜，经分波前镜反射到反射镜后按照原光路返回成为参考光，经二向色镜透射的另一部分光直接入射到离轴抛物面镜后反射聚焦，聚焦光束经过二维MEMS振镜入射到样品中，经样品反射和散射的光为样品光，样品光和参考光沿原光路汇聚后发生干涉，干涉光经过第一环形器进入光谱仪，由光谱仪探测干涉光的光谱信号经过处理实现对样品的层析成像；

所述扫频光源发出的光经第二环形器发射到第二准直器，经第二准直器发射到二向色镜，经二向色镜反射的一部分光入射到分波前镜，经分波前镜反射到反射镜后返回成为参考光，经二向色镜反射的另一部分光直接入射到离轴抛物面镜后反射聚焦，聚焦光束经过二维MEMS振镜入射到样品，经样品反射和散射的光为样品光，样品光和参考光沿原路返回汇聚后发生干涉，干涉光经过第二环形器后发送到耦合器，耦合器根据设定的分光比将干涉光分成两束后进入探测器得到干涉光的光谱信号经过处理实现对样品的层析成像。

本发明的一些实施例中，宽带光源的中心波长为850nm。

本发明的一些实施例中，扫频光源的中心波长为1310nm。