CN212134462U - 一种光学相干层析成像*** - Google Patents

Abstract

本申请属于光学结构技术领域，提供了一种光学相干层析成像***，其中，所述光学相干层析成像***包括：光源、耦合器、参考臂、样品臂、用于放置待测物品的导轨、信号采集设备以及信号处理设备；所述参考臂包括准直透镜以及n个参考反射镜；所述样品臂包括n个样品反射镜组；可以解决目前的光学相干层析成像***无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测的问题。

Description

一种光学相干层析成像***

技术领域

本申请属于光学结构技术领域，尤其涉及一种光学相干层析成像***。

背景技术

光学相干层析成像技术(Optical Coherence Tomography,OCT)是近十年迅速发展起来的一种成像技术，主要包括时域光学相干层析成像和频域光学相干层析成像。时域光学相干层析成像是第一代OCT，其探测光谱的方式是通过移动参考臂的反射镜的同时检测光强的方式得到样品的深度信息。而频域光学相干层析成像则是利用高速光谱仪间接探测样品反射光与参考光的干涉光谱，经傅立叶变换得到样品的深度信息。频域光学相干层析成像在采集速度及信噪比上都优于时域光学相干层析成像，是目前光学相干层析成像中的主流，具有高速、高分辨率、无创、非接触式测量等优点。

然而，目前的光学相干层析成像***均只能从一个方向对待测物品进行检测，而无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测，具有一定的局限性。

发明内容

本申请实施例提供一种光学相干层析成像***，可以解决目前的光学相干层析成像***无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测的问题。

本申请实施例第一方面提供一种光学相干层析成像***，包括：光源、耦合器、参考臂、样品臂、用于放置待测物品的导轨、信号采集设备以及信号处理设备；所述参考臂包括一个第一准直透镜以及n个参考反射镜；所述样品臂包括n个样品反射镜组；所述导轨中的待测物品延导轨的第一位置依次移动到导轨的第n位置；所述n个样品反射镜组分别位于所述导轨的不同方向；其中， n为大于或等于2的整数；

所述光源，用于发射宽带光；

所述耦合器用于将所述宽带光分束，得到参考光和样品光；

所述参考光经所述第一准直透镜准直后，经所述n个参考反射镜分别进行反射得到n个参考反射光，并且所述n个参考反射光依次射入所述耦合器；

所述样品光经所述n个样品反射镜分别准直并聚焦后，依次射向位于所述导轨的第一位置到第n位置的待测物品，得到n个样品反射光，所述n个样品反射光经所述n个样品反射镜组射入所述耦合器，并分别与所述耦合器中的n 个参考反射光干涉，得到n路包含同一待测物品不同方向的光谱信息的干涉光；

所述信号采集设备用于探测所述干涉光，得到干涉信号，并将所述干涉信号传输给信号处理设备；

所述信号处理设备用于对所述干涉信号进行处理，得到所述待测物品不同方向的结构图像。

本申请实施例中，通过对传统的光学相干层析成像***的参考臂和样品臂的结构进行改进，使得改进后的光学相干层析成像***能够实现同时从n个方向对待测物品进行检测，解决了目前的光学相干层析成像***无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测的问题，提高了物品的检测效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的现有技术中的光学相干层析成像***的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的光学相干层析成像***的第一结构示意图；

图3是本申请实施例提供的光学相干层析成像***的第二结构示意图；

图4是本申请实施例提供的可以透射的反射镜的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的光学相干层析成像***的第三结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例提供的目前的频域OCT成像***的结构示意图，该频域OCT成像***可以包括光源110、耦合器120、样品臂130、参考臂 140、信号采集设备(例如，光谱仪)160、信号处理设备(例如，计算机)170 和样品台180。

耦合器120用于将光源110发射的初始光分束，得到参考光和样品光。样品光经过样品臂130入射至放置于样品台180上的待测物品200，并由待测物品200反射，得到样品反射光。参考光由参考准直透镜141将发散的参考光准直为平行光。平行光传输至参考平面镜142，并被参考平面镜142反射形成参考反射光。参考反射光沿着参考光的光路返回至耦合器120，并与样品反射光在耦合器120中发生干涉，得到干涉光。信号采集设备160用于探测该干涉光，得到干涉信号，并将干涉信号传输给信号处理设备170进行处理，从而得到待测物品200的结构图像。

由此可以看出，上述频域OCT成像***只能得到一路干涉光，因此，只能从一个方向对待测物品进行检测，而无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测，具有一定的局限性。

基于此，本申请实施例提供一种光学相干层析成像***，可以解决目前的光学相干层析成像***无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测的问题。

如图2示出了本申请实施例提供的改进后的光学相干层析成像***的结构示意图，该光学相干层析成像***可以包括：光源21、耦合器22、参考臂23、样品臂24、用于放置待测物品的导轨25、信号采集设备26以及信号处理设备 27；所述参考臂23包括一个准直透镜231以及n个参考反射镜232；所述样品臂24包括n个样品反射镜组。所述导轨中的待测物品延导轨的第一位置依次移动到导轨的第n位置；所述n个样品反射镜组分别位于所述导轨的不同方向；其中，n为大于或等于2的整数。

所述光源21，用于发射宽带光；并且该光源可以为低相干光源。

所述耦合器22用于将所述宽带光分束，得到参考光和样品光。

所述参考光经所述第一准直透镜231准直后，经所述n个参考反射镜232 分别进行反射得到n个参考反射光，并且所述n个参考反射光依次射入所述耦合器22；

所述样品光经所述n个样品反射镜组(作为示例，图中仅示出了4个样品反射镜组，分别为样品反射镜组241、样品反射镜组242、样品反射镜组243、样品反射镜组244)分别准直并聚焦后，依次射向位于所述导轨的第一位置到第n位置的待测物品，得到n个样品反射光，所述n个样品反射光经所述n个样品反射镜组射入所述耦合器，并分别与所述耦合器中的n个参考反射光干涉，得到n路包含同一待测物品不同方向的光谱信息的干涉光；

具体的，在本申请的一些实施方式中，如图3所示，所述参考光经所述第一准直透镜准直231后，由第一个参考反射镜2321反射得到第一参考反射光，并且，由所述第一个参考反射镜2321透射出的参考光经所述第二个参考反射镜 2322反射得到第二参考反射光，由所述第二个参考反射镜2322透射出的参考光经所述第三个参考反射镜2323反射得到第三参考反射光，……，由所述第 n-1个参考反射镜透射出的参考光经所述第n个参考反射镜反射得到第n参考反射光。

根据光路可逆原理，所述第一参考反射光、第二参考反射光、第三参考反射光、……、第n参考反射光可以经所述准直透镜231以及n个参考反射镜射入所述耦合器；从而得到n路参考反射光。

可选的，在本申请的一些实施方式中，上述n个参考反射镜可以包括：n-1 个可以透射的反射镜和一个平面反射镜；并且，n-1个可以透射的反射镜靠近所述准直透镜依次排列，所述平面反射镜为最后一个参与参考光的反射的反射镜。该平面反射镜可以为全面反射镜，不对光进行透射。

如图4所示，为本申请可以透射的反射镜的结构示意图，所述可以透射的反射镜的出射面渡有增透膜41，使得参考光射向该可以透射的反射镜时既可以发生反射，还可以发生透射。

本申请实施例中，在对待测物品进行扫描得到结构图像时，可以先将待测物品放入上述导轨25，所述导轨中的待测物品延第一位置251、第二位置252、第三位置253依次移动到第n位置；所述n个样品反射镜组分别位于所述导轨的不同方向；当所述导轨中与第一个样品反射镜组对应的第一位置251放置有所述待测物品28时(例如，待测物品放入所述导轨25中，并经过导轨的第一位置251时)，所述样品光经所述第一个样品反射镜组准直并聚焦后，射向所述第一位置放置的待测物品，并由所述待测物品反射得到第一样品反射光；所述第一样品反射光经所述第一个样品反射镜组241射入所述耦合器，并与所述耦合器中的第一参考反射光干涉，得到第一干涉光。

当所述第一位置251未放置有所述待测物品且所述导轨25中与第二个样品反射镜组对应的第二位置252放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组241射入所述第二个样品反射镜组242，并经所述第二个样品反射镜组242准直并聚焦后，射向所述第二位置放置的待测物品，由所述待测物品反射得到第二样品反射光；所述第二样品反射光经所述第一个样品反射镜组241和所述第二个样品反射镜组242射入所述耦合器22，与所述耦合器22 中的第二参考反射光干涉，得到第二干涉光。

当所述第一位置251和所述第二位置252均未放置有所述待测物品且所述导轨25中与第三个样品反射镜组对应的第三位置253放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组241和第二个样品反射镜组242射入所述第三个样品反射镜组243，并经所述第三个样品反射镜组2043准直并聚焦后，射向所述第三位置253放置的待测物品，由所述待测物品反射得到第三样品反射光；所述第三样品反射光射入所述耦合器22，并与所述耦合器22中的第三参考反射光干涉，得到第三干涉光。

依次类推，可以得到n路包含同一待测物品不同方向的光谱信息的干涉光。

即，当所述信号采集设备探测所述干涉光时，可以得到n个干涉信号，并且，该干涉信号发送给信号处理设备之后，所述信号处理设备可以对该干涉信号进行处理，一次性得到所述待测物品不同方向(不同角度)的结构图像，提高了物品的检测效率。

基于上述描述，本申请实施例通过对传统的光学相干层析成像***的参考臂和样品臂的结构进行改进，使得改进后的光学相干层析成像***能够实现同时从n个方向对待测物品进行检测，解决了目前的光学相干层析成像***无法实现同时从不同方向对待测物品进行检测的问题。

可选的，在本申请的一些实施方式中，上述第一个样品反射镜组可以包括：一个二准直透镜和一个聚焦透镜。上述第二个样品反射镜组、第三个样品反射镜组、……、第n个样品反射镜组可以均包括：一个第二准直透镜、一个聚焦透镜以及一个或多个平面反射镜。并且，上述第一个样品反射镜组、第二个样品反射镜组、第三个样品反射镜组、……、第n个样品反射镜组中各个透镜或平面反射镜的放置位置可以使得所述耦合器到所述第一个参考反射镜的光程与所述耦合器到所述第一个样品反射镜组的光程相同；所述耦合器到所述第二个参考反射镜的光程与所述耦合器到所述第二个样品反射镜组的光程相同；……；所述耦合器到所述第n个参考反射镜的光程与所述耦合器到所述第n个样品反射镜组的光程相同，或者间隔整数倍的光程；使得第一参考反射光能够与第一样品反射光发生干涉得到第一干涉光；第二参考反射光能够与第二样品反射光发生干涉得到第二干涉光；第三参考反射光能够与第三样品反射光发生干涉得到第三干涉光；……；第n参考反射光能够与第n样品反射光发生干涉得到第 n干涉光。

例如，如图5所示，在实际应用中，当上述第一个样品反射镜组包括：一个第二准直透镜和一个聚焦透镜；上述第二个样品反射镜组、第三个样品反射镜组、……、第n个样品反射镜组均包括：一个第二准直透镜、一个聚焦透镜以及两个平面反射镜时，当所述导轨中与第一个样品反射镜组对应的第一位置放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组中的第二准直透镜a准直后，经聚焦透镜b聚焦到导轨中与第一个样品反射镜组对应的第一位置；当所述第一位置未放置有所述待测物品且所述导轨中与第二个样品反射镜组对应的第二位置放置有所述待测物品时，所述样品光经第一个样品反射镜组的第二准直透镜a和聚焦透镜b射入所述第二个样品反射镜组，并经所述第二个样品反射镜组的第二准直透镜c、平面反射镜d、平面反射镜e和聚焦透镜 f准直并聚焦后，射向所述第二位置放置的待测物品；当所述第一位置和所述第二位置均未放置有所述待测物品且所述导轨中与第三个样品反射镜组对应的第三位置放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组的第二准直透镜a和聚焦透镜b和第二个样品反射镜组的第二准直透镜c、平面反射镜d、平面反射镜e和聚焦透镜f射入所述第三个样品反射镜组，并经所述第三个样品反射镜组的第二准直透镜g、平面反射镜h、平面反射镜i和聚焦透镜j准直并聚焦后，射向所述第三位置放置的待测物品。

需要说明的是，上述准直透镜与聚焦透镜可以相互替换使用。例如，通过将准直透镜的入射面与出射面的位置互换之后，即可以将准直透镜用作聚焦透镜。另外，在本申请的其他实施方式中，上述n个样品反射镜组中的每个样品反射镜组还可以使用与如图5所示的透镜组合方式以外的其他透镜组合方式，本申请对此不做限制。

例如，上述第一个样品反射镜组还可以包括更多数量的准直透镜、聚焦透镜以及平面反射镜；上述第一个样品反射镜组可以包括更多或更少数量的准直透镜、聚焦透镜以及平面反射镜。

另外，在本申请的一些实施方式中，上述导轨可以为管道形导轨，并且，所述n个样品反射镜组分别位于所述管道形导轨的不同方向。例如，上述管道形导轨为截面为圆形的导轨，或者，该管道形导轨为截面为四边形的导轨。只需要能够使n个样品反射镜组分别位于该导轨的不同方向，进而采集到包含待测物品不同方向的光谱信息的干涉光即可。

在本申请的一些实施方式中，上述导轨还可以设置有待测物品传送装置，所述待测物品传送装置用于带动所述待测物品依次经过所述导轨中的第一位置到第n位置；并在所述信号采集设备采集到所述待测物品的第n干涉光之后，带动下一个待测物品依次经过所述导轨的第一位置到第n位置。

例如，所述待测物品传送装置用于带动所述待测物品依次经过所述导轨中的第一位置、第二位置、第三位置、……、第n位置；并在所述信号采集设备采集到所述待测物品的第n干涉光之后，带动下一个待测物品依次经过所述导轨的第一位置、第二位置、……、第n位置，实现对待测物品进行检测的流水作业。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光学相干层析成像***，其特征在于，所述光学相干层析成像***包括：光源、耦合器、参考臂、样品臂、用于放置待测物品的导轨、信号采集设备以及信号处理设备；所述参考臂包括一个第一准直透镜以及n个参考反射镜；所述样品臂包括n个样品反射镜组；所述导轨中的待测物品延导轨的第一位置依次移动到导轨的第n位置；所述n个样品反射镜组分别位于所述导轨的不同方向；其中，n为大于或等于2的整数；

所述光源，用于发射宽带光；

所述耦合器用于将所述宽带光分束，得到参考光和样品光；

所述参考光经所述第一准直透镜准直后，经所述n个参考反射镜分别进行反射得到n个参考反射光，并且所述n个参考反射光依次射入所述耦合器；

所述样品光经所述n个样品反射镜组分别准直并聚焦后，依次射向位于所述导轨的第一位置到第n位置的待测物品，得到n个样品反射光，所述n个样品反射光经所述n个样品反射镜组射入所述耦合器，并分别与所述耦合器中的n个参考反射光干涉，得到n路包含同一待测物品不同方向的光谱信息的干涉光；

所述信号采集设备用于探测所述干涉光，得到干涉信号，并将所述干涉信号传输给信号处理设备；

所述信号处理设备用于对所述干涉信号进行处理，得到所述待测物品不同方向的结构图像。

2.如权利要求1所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述参考光经所述第一准直透镜准直后，由第一个参考反射镜反射得到第一参考反射光，并且，由所述第一个参考反射镜透射出的参考光经所述第二个参考反射镜反射得到第二参考反射光，由所述第二个参考反射镜透射出的参考光经所述第三个参考反射镜反射得到第三参考反射光，……，由所述第n-1个参考反射镜透射出的参考光经所述第n个参考反射镜反射得到第n参考反射光；所述第一参考反射光、第二参考反射光、第三参考反射光、……、第n参考反射光射入所述耦合器。

3.如权利要求1或2所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述n个参考反射镜包括：n-1个可以透射的反射镜和一个平面反射镜。

4.如权利要求3所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述可以透射的反射镜的出射面渡有增透膜。

5.如权利要求2所述的光学相干层析成像***，其特征在于，当所述导轨中与第一个样品反射镜组对应的第一位置放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组准直并聚焦后，射向所述第一位置放置的待测物品，并由所述待测物品反射得到第一样品反射光；所述第一样品反射光射入所述耦合器，并与所述耦合器中的第一参考反射光干涉，得到第一干涉光；当所述第一位置未放置有所述待测物品且所述导轨中与第二个样品反射镜组对应的第二位置放置有所述待测物品时，所述样品光经第一个样品反射镜组射入所述第二个样品反射镜组，并经所述第二个样品反射镜组准直并聚焦后，射向所述第二位置放置的待测物品，由所述待测物品反射得到第二样品反射光；所述第二样品反射光射入所述耦合器，并与所述耦合器中的第二参考反射光干涉，得到第二干涉光；当所述第一位置和所述第二位置均未放置有所述待测物品且所述导轨中与第三个样品反射镜组对应的第三位置放置有所述待测物品时，所述样品光经所述第一个样品反射镜组和第二个样品反射镜组射入所述第三个样品反射镜组，并经所述第三个样品反射镜组准直并聚焦后，射向所述第三位置放置的待测物品，由所述待测物品反射得到第三样品反射光；所述第三样品反射光射入所述耦合器，并与所述耦合器中的第三参考反射光干涉，得到第三干涉光；依次类推，得到所述n路包含同一待测物品不同方向的光谱信息的干涉光。

6.如权利要求5所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述n个样品反射镜组中的第一个样品反射镜组包括：一个第二准直透镜和一个聚焦透镜。

7.如权利要求5所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述第二个样品反射镜组、所述第三个样品反射镜组、……、第n个样品反射镜组均包括：一个第二准直透镜、一个聚焦透镜以及一个或多个平面反射镜。

8.如权利要求5所述的光学相干层析成像***，其特征在于，

所述耦合器到所述第一个参考反射镜的光程与所述耦合器到所述第一个样品反射镜组的光程相同；所述耦合器到所述第二个参考反射镜的光程与所述耦合器到所述第二个样品反射镜组的光程相同；……；所述耦合器到所述第n个参考反射镜的光程与所述耦合器到第n个样品反射镜组的光程相同。

9.如权利要求1所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述导轨为管道形导轨。

10.如权利要求9所述的光学相干层析成像***，其特征在于，所述导轨设置有待测物品传送装置，所述待测物品传送装置用于带动所述待测物品依次经过所述导轨中的第一位置到第n位置；并在所述信号采集设备采集到所述待测物品的第n干涉光之后，带动下一个待测物品依次经过所述导轨的第一位置到第n位置。

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