光源调制模块及方法、光学相干层析成像分析系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种光源调制模块及方法、光学相干层析成像分析系统及方法，通过对光学相干层析成像系统的光源进行频率调制去除复共轭像，包括光纤耦合器一、动镜模块、静镜模块和光纤耦合器二；所述光纤耦合器一对普通光源进行耦合后分别入射至动镜模块和静镜模块，经动镜模块和静镜模块反射的反射光送入所述光纤耦合器二进行耦合得到干涉信号，该干涉信号作为光学相干层析成像系统的光源入射至光学相干层析成像系统；所述动镜模块包括依次设置的准直透镜一、平面反射镜一和驱动所述平面反射镜一进行移动的电机；所述静镜模块包括依次设置的准直透镜二和平面反射镜二。

Light source modulation module and method, optical coherence tomography analysis system and method

【技术实现步骤摘要】
光源调制模块及方法、光学相干层析成像分析系统及方法
本专利技术涉及光源调制光学相干层析成像系统，具体涉及一种光源调制模块及方法、光学相干层析成像分析系统及方法。
技术介绍
近二十年来，光学相干层析成像以其高灵敏度、高速度、高分辨率、非侵入性和非接触性等特点受到越来越多的关注。已广泛应用于临床影像、工业检测、食品安全等方面。在光谱域OCT(SD-OCT)中，利用检测臂上的光谱仪实现轴向扫描。尽管SDOCT可一次实现深度扫描(无需通过位移平台实现深度扫描)，然而该系统的缺点也是显而易见的：1)由于干涉光谱采用CCD或CMOS采样，其傅里叶变换为sinc函数，因此信噪比会随着光程差的增大而减小，为了获得高质量的重建图像，需要将等光程点位于样本内部；2)重建的图像是关于等光程点对称的，当等光程点位于样品内部时，SDOCT得到的样本结构会发生畸变。考虑到这两个缺点，在SDOCT中去除镜像是非常重要和必要的。许多科研小组为解决这些问题已经做了许多努力：Wojtkowski等人首次报道了相移技术实现全量程SDOCT：为了重建复干涉光谱，需要对同一位置连续进行5次π/2相移测量。然而，所要求的连续五次测量不仅降低了系统的速度，而且增加了采样运动的影响。虽然已经提出了几种改进的相移方法，但它们仍然需要至少两次测量。声光移频法和电光相位调制法虽然克服了移相法的缺点，但它们是针对扫频光源OCT设计的；Wang和Baumann等人同步提出了基于扫描振镜进行频率调制去复共轭像的方法。将扫描振镜上的入射光偏离振镜的转轴一定的距离，从而在横向扫描时产生调制频率，然后利用希尔伯特变换提取并重建复数域的干涉光谱。该方法每次扫描只需要测量一次，克服了相移算法的缺点。但是，由于入射光斑需要偏离转轴一定的距离，它只适用于带有大尺寸扫描振镜的光学相干层析系统。在内窥镜成像中，扫描上光斑的位移意味着探头尺寸的增大，这是内窥OCT所不希望的。另外，目前的内窥镜探头大多采用光纤旋转头代替扫描振镜进行横向扫描来获得较大的视场，因此扫描振镜法在内窥OCT系统中是不适用的。2011年，Bradu等人提出了基于Talbot法的光学相干层析像系统，在该系统中，物体和参考光束通过在衍射光栅上的横向位移差生相位差，从而实现复共轭像的去除。然而该系统的调制和操作复杂，另外，该方法也不适合于扫频光源OCT。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术开发一种通用的全量程OCT系统，提出了一种光源调制模块及方法、光学相干层析成像分析系统及方法。本专利技术所采用的技术方案是：一种光源调制模块，用于对光学相干层析成像系统的光源进行频率调制去除复共轭像，包括光纤耦合器一、动镜模块、静镜模块和光纤耦合器二；所述光纤耦合器一对普通光源进行耦合后分别入射至动镜模块和静镜模块，经动镜模块和静镜模块反射的反射光送入所述光纤耦合器二进行耦合得到干涉信号，该干涉信号作为光学相干层析成像系统的光源入射至光学相干层析成像系统；所述动镜模块包括依次设置的准直透镜一、平面反射镜一和驱动所述平面反射镜一进行移动的电机；所述静镜模块包括依次设置的准直透镜二和平面反射镜二。进一步的，所述平面反射镜一的轴向移动频率大于干涉信号频率的两倍。本专利技术还公开了一种光学相干层析成像系统，包括光源调制模块、偏振控制器一、偏振控制器二、偏振控制器三、偏振控制器四、准直透镜三、准直透镜四、准直透镜五、聚焦透镜一、聚焦透镜二、参照反射镜、扫描振镜、光栅和线阵CCD；所述偏振控制器一、偏振控制器二、偏振控制器三、偏振控制器四用于控制光纤耦合器二四条光路的偏振态，增加线阵CCD上采集到的干涉条纹对比度；由所述光源调制模块产生的光源分为两路，一路经过准直透镜三准直后经扫描振镜反射和聚焦透镜一聚焦后照在样品上；另一路经准直透镜四准直后入射至参考反射镜上；将样品的背向散射光和参考反射镜的反射光通过准直透镜五准直后经过光栅衍射，得到不同波长的衍射光；衍射光经聚焦透镜二聚焦后由线阵CCD采集输入至计算机，得到干涉光谱信号。进一步的，所述偏振控制器一用于控制经动镜模块和静镜模块反射的反射光的偏振态；所述偏振控制器二设置在光纤耦合器二与准直透镜四之间；所述偏振控制器三设置在光纤耦合器二与准直透镜三之间；所述偏振控制器四设置在光纤耦合器二与准直透镜五之间。本专利技术公开了一种光源调制方法，包括以下步骤：步骤1：将普通光源经过光纤耦合器一后分别入射至动镜模块和静镜模块；步骤2：通过调节动镜的轴向位移速度，完成对光源的频率调制，调制频率＝2*轴向速度*横向扫描间隔；步骤3：将经过动镜模块和静镜模块反射的反射光经过光纤耦合器二进行耦合，得到作为光源的干涉信号。本专利技术公开了一种成像分析方法，包括以下步骤：S1：将经过光源调制方法得到的光源分为两路，一路经过准直透镜三准直后经扫描振镜反射和聚焦透镜聚焦后照在样品上；另一路经准直透镜四准直后入射至参考反射镜上；S2：获取样品的背向散射光和参考反射镜的反射光；S3：将S2获取到的光经过准直透镜五准直后进行光栅衍射，得到不同频率的衍射光；S4：衍射光经过聚焦透镜二聚焦后，由线阵CCD进行采集并输入至计算机，得到干涉光谱信号；S5：对干涉光谱信息进行处理，得到样品的深度结构信息。进一步的，所述S5具体包括以下步骤：对干涉光谱信号沿横向扫描方向得到重构复数域的干涉光谱信号；对复数域的干涉光谱信号沿纵向扫描方法进行傅里叶变换，重构样品的纵向信息。进一步的，所述得到重构复数域的干涉光谱信号的步骤具体采用：对干涉光谱信号沿横向扫描方向进行希尔伯特变换，得到重构复数域的干涉光谱信号。有益效果：本专利技术具有以下优点：1、频率调制不依赖于扫描振镜，适合于所有光学相干层析系统，特别是非扫描振镜系统或者扫描振镜尺寸较小的内窥系统等无法依靠扫描振镜去复共轭像的系统；2、对于单次纵向扫描，可以通过改变光源的调制频率将深处组织的结构信息移到等光程点附近，避免非均匀采样对纵向分辨率的影响；3、该系统可以改善由于非均匀采样引起的纵向分辨率变差的问题；4、该系统不再基于扫描振镜或者PZT，适用于SDOCT、SSOCT和内窥镜OCT，增加了通用性；5、该系统将频率调制部分集中到光源部分，实现了模块集成化，便于产品化。附图说明：图1为本专利技术示意图；图2为干涉信号；图3为沿横向傅里叶变换后的信号。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术。实施例1：本实施例通过对光学相干层析系统的光源进行频率调制去除复共轭像，可满足不同OCT系统去复共轭像的要求，特别是目前扫描振镜去复共轭像原理不适用的小型内窥系统。具体的，本实施例提供了一种光源调制模块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光源调制模块，用于对光学相干层析成像系统的光源进行频率调制去除复共轭像，其特征在于：包括光纤耦合器一(FC1)、动镜模块、静镜模块和光纤耦合器二(FC2)；所述光纤耦合器一(FC1)对普通光源进行耦合后分别入射至动镜模块和静镜模块，经动镜模块和静镜模块反射的反射光送入所述光纤耦合器二(FC2)进行耦合得到干涉信号，该干涉信号作为光学相干层析成像系统的光源入射至光学相干层析成像系统；所述动镜模块包括依次设置的准直透镜一(L1)、平面反射镜一(M1)和驱动所述平面反射镜一(M1)进行移动的电机；所述静镜模块包括依次设置的准直透镜二(L2)和平面反射镜二(M2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种光源调制模块，用于对光学相干层析成像系统的光源进行频率调制去除复共轭像，其特征在于：包括光纤耦合器一(FC1)、动镜模块、静镜模块和光纤耦合器二(FC2)；所述光纤耦合器一(FC1)对普通光源进行耦合后分别入射至动镜模块和静镜模块，经动镜模块和静镜模块反射的反射光送入所述光纤耦合器二(FC2)进行耦合得到干涉信号，该干涉信号作为光学相干层析成像系统的光源入射至光学相干层析成像系统；所述动镜模块包括依次设置的准直透镜一(L1)、平面反射镜一(M1)和驱动所述平面反射镜一(M1)进行移动的电机；所述静镜模块包括依次设置的准直透镜二(L2)和平面反射镜二(M2)。


2.根据权利要求1所述的一种光源调制模块，其特征在于：所述平面反射镜一(M1)的轴向移动频率大于干涉信号频率的两倍。


3.一种光源调制模块的光学相干层析成像系统，其特征在于：包括如权利要求1至2任意一项所述的一种光源调制模块、偏振控制器一(PC1)、偏振控制器二(PC2)、偏振控制器三(PC3)、偏振控制器四(PC4)、准直透镜三(L3)、准直透镜四(L4)、准直透镜五(L5)、聚焦透镜一(L6)、聚焦透镜二(FL)、参照反射镜(M3)、扫描振镜(GM)、光栅(Grating)和线阵CCD；
所述偏振控制器一(PC1)、偏振控制器二(PC2)、偏振控制器三(PC3)、偏振控制器四(PC4)用于控制光纤耦合器二(FC2)四条光路的偏振态，增加线阵CCD上采集到的干涉条纹对比度；
由所述光源调制模块产生的光源入射后分为两路，一路经过准直透镜三(L3)准直后经扫描振镜(GM)反射和聚焦透镜一(L6)聚焦后照在样品上；另一路经准直透镜四(L4)准直后入射至参考反射镜(M3)上；
将样品的背向散射光和参考反射镜(M3)的反射光通过准直透镜五(L5)准直后经过光栅(Grating)衍射，得到不同波长的衍射光；
衍射光经聚焦透镜二(FL)聚焦后由线阵CCD采集输入至计算机，得到干涉光谱信号。


4.根据权利要求3所述的一种光源调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞海溢，徐浩渊，季仁东，王晓燕，陈瑞强，朱铁柱，于银山，丁靓，韩亚，曹蕾，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32