CN1369702A - 高速光干涉层析成象仪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显微成象仪,尤其是涉及一种医学干涉显微成象仪。为解决现有技术中成像速度慢等问题,本发明采用的技术方案是***采用共焦结构,既欲成像的物体处于物镜的焦线上,光电传感器处于成像物镜的焦线上,物镜沿轴向或径向作一维扫描。欲成像的物体也可处于物镜的焦点上。光电传感器也可处于成像物镜的焦点上。所述的物镜采用柱面镜,所述的光电信号传感器采用线阵CCD器件。所述的光源采用红外波段的激光器。本发明具有速度快、体积小巧、结构简单等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种显微成象仪,尤其是涉及一种医学干涉显微成象仪。
背景技术
光干涉层析成像(OCT,Optical Coherence Tomography)技术是第一种以相干为特性的医学成象技术,其理论基础是早期的白光干涉测量法,起源于最初用作网络故障检测的光学相干域反射测量技术(OCDR,Optical Coherence-Domain Reflectometry)。OCDR原本用于检测光缆的瑕疵,但不久人们就认识到它具有探测眼睛和其它生物组织的能力。OCT概念的首次提出是在1991年,美国麻省理工大学的D.Huang和J.G.Fujimoto等采用OCT技术成功地对人眼视网膜的细微结构和动脉壁成象。作为在透明、轻度散射介质和强散射介质中成象的例证,这一研究使用830nm SLD光源的光纤迈克尔逊干涉仪,达到10μm的轴向分辨率。1993年,演示了人类视网膜的活体光学相干层析成象。1995年,开始眼科的临床研究。短短十年间,OCT迅速发展起来,在分辨率和性能上有了很大的提高,并由此拓展出多种的成象模式,如多普勒OCT(ODT)、偏振敏感型OCT(PS-OCT)、光谱OCT、差分吸收型OCT、与双光子荧光或超声结合的OCT技术,并在同内窥镜结合的方式中实现了对内部器官的断层成象。这些不同模式的成象为从微观上更好地观察组织结构,了解其生理功能提供了手段。
然而,至今为止,已有的OCT***均有一个重大的缺点:成象速度太慢。在这些OCT***中,每一个时刻只能得到一个象素点,欲得到一幅完整的图像,需要逐点完成两个方向的扫描。由于OCT***成象分辨率极高,为了得到高分辨率的图像,其扫描速度难以提高。
如发明(专利申请号99240337.5)采用了一组由激发滤光片、双色反射镜、抑制滤光片组成的可替换配对组合,不但使***保留了原有的光路简化、结构紧凑、体积小和成本低廉等优点,还使得***实现了对各种荧光和非荧光样品的三维图像测试;发明专利(申请号99113633.0)公开了一种有自定位的光纤共焦扫描显微镜,包括光纤共焦扫描显微镜和准共焦小视场显微镜。也就是说,该发明的一台显微镜具有两种显微镜的功能,既有显微扫描层析成像的功能,又有一次成像的功能,即是对测定目标进行自定位的功能。但这些***在实现显微扫描层析成像时速度较慢,尤其是在对人体进行在体实时成像时,由于动脉毛细血管的震动,使得成像难以实现。
因此,成象速度慢,就成为共焦扫描显微镜一个严重的缺点。特别是在用于生物医学中的在体测量时,成象速度慢严重地限制了共焦扫描显微镜的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足,提供一种高速OCT***。
为了克服现有技术的不足,本发明采用的技术方案是:高速光干涉层析成象仪其构成为:激光光源,反射镜,物镜,半透半反镜,成像物镜,狭缝,光电信号传感器,光电信号传感器将收到的光信号转成数据后,送数据采集装置,进入计算机进行处理,***采用共焦结构,既欲成像的物体处于物镜的焦线上,光电传感器处于成像物镜的焦线上,激光光源发出的光束经准直物镜,由半透半反镜***为两路光束,一路经反射镜4,再到反射镜3返回,通过半透半反镜,经过成像物镜,经由狭缝9后,再通过放大物镜;另一路光束经过物镜在被测物体的内部聚焦成一焦线,由处于焦线的物体组织反射后,再经过物镜、半透半反镜、成像物镜聚焦成一线状光束,经由狭缝后,再通过放大物镜,上述两路光束发生干涉,产生的干涉信号由光电传感器接收,所述的物镜由附加的控制装置控制沿轴向或径向作一维扫描;欲成像的物体也可处于物镜的焦点上;光电信号传感器也可处于成像物镜的焦点上;所述的物镜采用双胶合柱面镜;所述的成像物镜采用双胶合柱面镜;所述的光电信号传感器采用线阵CCD器件;光源采用红外波段的宽带激光器。
本发明可使OCT的速度提高几百倍,同时可以简化共焦扫描显微镜的结构,减小体积,大大地拓展了OCT的使用范围。
附图说明
图1是共焦扫描显微镜的***结构图。
其中:1是物镜;2和3是反射镜;4是半透半反镜;5是准直物镜;6是激光光源;7是成像物镜;8是狭缝;9是放大物镜;10是光电信号传感器;11是数据采集装置;12是计算机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述:
图1示出本的***结构图。其中:1是物镜;2和3是反射镜;4是半透半反镜;5是准直物镜;6是激光光源;7是成像物镜;8是狭缝;9是放大物镜;10是光电信号传感器;11是数据采集装置;12是计算机。
本发明的工作原理如下:激光光源6为近红外波段的激光器,其发出的宽带光束经准直物镜5扩展成直径1毫米至几毫米的均匀、平行光束,经半透半反镜4***为两路光束:一路经反射镜3,再到反射镜2返回后,通过半透半反镜4,经过成像物镜7聚焦成一线状光束,经由狭缝8后,由放大物镜9成象在光电信号传感器10上;另一路光束经过物镜1在被测物内部聚焦成一焦线,由处于焦线的被测物反射后,再经过物镜1、半透半反镜4,经过成像物镜7聚焦成一线状光束,经由狭缝8后,由放大物镜成象9在光电信号传感器10上。当两路光束的光程差小于光的干涉距离时,光电信号传感器10可以接收到两路光束的干涉信号。由于光电信号传感器10上的象素与处于焦线的被测物有一一对应关系,因此,此时可得到处于焦线的被测物数百甚至数千个象素。随着柱面镜1和反射镜2在X方向或Y方向移动,可以得到X-Z平面或Y-Z平面被测物组织的高分辨率图像。由于只需在一个方向作扫描运动,所以该装置可以高速成象。光电信号传感器10输出的信号经过数据采集装置11送入计算机12,经过计算机计算后可以得到被测物的层析图象。
Claims (7)
1.高速光干涉层析成象仪其构成为:激光光源,反射镜,物镜,半透半反镜,成像物镜,狭缝,光电信号传感器,光电信号传感器将收到的光信号转成数据后,送数据采集装置,进入计算机进行处理,其特征是,***采用共焦结构,既欲成像的物体处于物镜的焦线上,光电传感器处于成像物镜的焦线上,激光光源发出的光束经准直物镜,由半透半反镜***为两路光束,一路经反射镜4,再到反射镜3返回,通过半透半反镜,经过成像物镜,经由狭缝9后,再通过放大物镜;另一路光束经过物镜在被测物体的内部聚焦成一焦线,由处于焦线的物体组织反射后,再经过物镜、半透半反镜、成像物镜聚焦成一线状光束,经由狭缝后,再通过放大物镜,上述两路光束发生干涉,产生的干涉信号由光电传感器接收,所述的物镜由附加的控制装置控制沿轴向或径向作一维扫描;
2.根据权利要求1所述的高速光干涉层析成象仪,其特征是,***采用共焦结构,且欲成像的物体处于物镜的焦点上;
3.根据权利要求1所述的高速光干涉层析成象仪,其特征是,***采用共焦结构,光电信号传感器处于成像物镜的焦点上;
4.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的物镜采用双胶合柱面镜;
5.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的成像物镜采用双胶合柱面镜;
6.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:所述的光电信号传感器采用线阵CCD器件;
7.根据权利要求1所述的光干涉层析成像仪,其特征在于:光源采用红外波段的宽带激光器。
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