CN109998471A - 一种参考臂固定的oct系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种参考臂固定的OCT系统，包括OCT光源、光纤耦合器、固定长度的参考臂、偏振控制器、样品臂、光谱仪、计算机，样品臂包括移动结构，移动结构用于实现光程匹配。本发明中固定长度的参考臂能确保参考臂返回光功率不会发生变化，并且返回的光功率大，通过调节第二准直镜与第二反射镜之间的距离，实现功率的衰减，适配不同光功率需求的OCT系统，通用性强；样品臂中第一准直镜和第一反射镜集成在一起，简化了系统结构，通过移动第一反射镜实现光程匹配，返回光功率对运动不敏感并且返回功率大，提升了图像的信噪比。本发明提供的OCT系统成像质量更好、结构简单紧凑、光学装调难度低、费用更低，有利于产品化。
Description
技术领域
本发明涉及医疗成像技术领域，尤其涉及一种参考臂固定的OCT系统。
背景技术
光学相干层析成像(OCT，Optical Coherence Tomography)技术，是一种以光反射为基础的非侵入性二维成像技术，利用超辐射发光二极管发出低相干光线至待检查组织和反射镜，二者返回的光信号光程匹配后发生干涉。最后，通过计算机FFT变换解调干涉信号，得到组织的深度信息。
目前，传统的OCT系统采用移动参考臂来匹配整个系统的光程，存在耦合效率低、移动时功率变化大、结构复杂不易于集成等问题。如图1所示是返回式参考臂，参考臂的光从光纤出来后经准直镜准直，再经反射镜反射回光纤。通过调节反射镜的俯仰和方位角度来提高返回光功率的耦合效率，对装调精度要求高，参考臂移动过程中功率变化大，从而影响成像质量。如图2所示是击穿式参考臂，参考臂的光从光纤1出来后经准直镜1准直，再经过反射镜1和反射镜2的反射，最后通过准直镜2将光汇聚耦合进入光纤2。整个装置需要同时调节反射镜1和反射镜2的俯仰和方位角度，确保光线能耦合回光纤2，对装置的精度要求很高，反射镜前后移动匹配光程，运动引起的功率变化明显，影响成像质量。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种参考臂固定的OCT 系统，解决了传统的OCT系统采用移动参考臂来匹配整个系统的光程，存在耦合效率低、移动时功率变化大、结构复杂不易于集成等问题。
本发明提供一种参考臂固定的OCT系统，包括OCT光源、光纤耦合器、固定长度的参考臂、偏振控制器、样品臂、光谱仪、计算机，所述样品臂包括集成了第一准直镜、第一反射镜的移动结构，所述第一反射镜沿光轴方向的位置相对于所述第一准直镜可调节；所述OCT光源发出的光线经所述光纤耦合器分光后分别进入所述参考臂和经所述偏振控制器进入所述样品臂，经过所述参考臂和所述样品臂反射的光在所述光纤耦合器进行干涉，干涉光谱经所述光谱仪获取和解调，由所述计算机进行快速傅里叶变换获得眼底的剖面图。
进一步地，所述参考臂包括熔接光纤、第二准直镜和第二反射镜，所述第二准直镜与所述第二反射镜之间的距离可调节，所述光纤耦合器中的一路光经过所述熔接光纤后经所述第二准直镜准直，再经所述第二反射镜反射，反射的光线经过所述第二准直镜聚焦进入所述熔接光纤，再返回到所述光纤耦合器进行干涉。
进一步地，所熔接光纤的长度根据所述参考臂与所述样品臂的光程匹配进行计算，具体计算公式为：
其中，∑i,jni·Lj+Lair为所述样品臂的长度；nfiber·Lfiber+∑p,qnp·Lq+L′air为参考臂的长度；ni为所述样品臂中各个光学元件折射率；Lj为所述样品臂中各个光学元件中心厚度；Lair为所述样品臂中空气厚度；nfiber为所述熔接光纤的纤芯折射率；Lfiber为所述熔接光纤的长度；np为所述参考臂中各个光学元件折射率；Lq为所述参考臂中各个光学元件中心厚度；L′air为所述参考臂中空气厚度。
进一步地，所述参考臂还包括光纤接头、准直镜筒、镜筒、若干卡环，所述熔接光纤通过所述光纤接头与所述准直镜筒连接，所述第二准直镜通过所述卡环固定在所述准直镜筒内，所述第二反射镜通过所述卡环固定在所述镜筒内，所述准直镜筒可调节地安装在所述镜筒上。
进一步地，所述第二反射镜为角锥棱镜。
进一步地，所述移动结构包括第一准直镜、第一反射镜、底座、滑块、金属柱、丝杆、马达，所述第一准直镜固定在所述底座上，所述第一反射镜与所述滑块固定连接，所述滑块通过所述金属柱和所述丝杆与所述底座连接，所述丝杆与所述马达连接，所述马达带动所述第一反射镜沿光轴方向前后移动。
进一步地，所述第一反射镜为角锥棱镜。
进一步地，所述样品臂还包括平面反射镜、x-y振镜组、主扫描透镜、眼底镜，所述光纤耦合器中的另一路光经过所述第一准直镜、所述第一反射镜到所述平面反射镜，所述平面反射镜反射的光经所述x-y振镜组、所述主扫描透镜、所述眼底镜进入眼睛。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供一种参考臂固定的OCT系统，包括OCT光源、光纤耦合器、固定长度的参考臂、偏振控制器、样品臂、光谱仪、计算机，样品臂包括移动结构，移动结构用于实现光程匹配；OCT光源发出的光线经光纤耦合器分光后分别进入参考臂和经偏振控制器进入样品臂，经过参考臂和样品臂反射的光在光纤耦合器进行干涉，干涉光谱经光谱仪获取和解调，由计算机进行快速傅里叶变换获得眼底的剖面图。本发明中固定长度的参考臂能确保参考臂返回光功率不会发生变化，并且返回的光功率大，通过调节第二准直镜与第二反射镜之间的距离，实现功率的衰减，适配不同光功率需求的OCT系统，通用性强；样品臂中第一准直镜和第一反射镜集成在一起，简化了系统结构，通过移动第一反射镜实现光程匹配，返回光功率对运动不敏感并且返回功率大，提升了图像的信噪比。本发明提供的OCT系统成像质量更好、结构简单紧凑、光学装调难度低、费用更低，有利于产品化。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为传统OCT系统的返回式参考臂光路图；
图2为传统OCT系统的击穿式参考臂光路图；
图3为本发明的一种参考臂固定的OCT系统光路图；
图4为本发明的参考臂结构示意图；
图5为本发明的样品臂中移动结构示意图。
图中：1、OCT光源；2、光纤耦合器；3、参考臂；31、熔接光纤；32、第二准直镜；33、第二反射镜；34、准直镜筒；35、镜筒；36、光纤接头；37、卡环；4、偏振控制器；5、样品臂；51、移动结构；511、第一准直镜；512、第一反射镜；513、底座；514、丝杆；515、马达；516、金属柱；517、滑块； 52、平面反射镜；53、x-y振镜组；54、主扫描透镜；55、眼底镜；6、眼睛；7、光谱仪；8、计算机。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种参考臂3固定的OCT系统，如图3所示，包括OCT光源1、光纤耦合器 2、固定长度的参考臂3、偏振控制器4、样品臂5、光谱仪7、计算机8，样品臂5包括移动结构51，移动结构51用于实现光程匹配；移动结构51集成了第一准直镜511、第一反射镜512，且第一反射镜512沿光轴方向的位置相对于第一准直镜511可调节。OCT光源1发出的光线经光纤耦合器2分光后分别进入参考臂3和经偏振控制器4进入样品臂5，经过参考臂3和样品臂5反射的光在光纤耦合器2进行干涉，干涉光谱经光谱仪7获取和解调，由计算机8进行快速傅里叶变换获得眼底的剖面图。固定长度的参考臂3确保参考臂3返回光功率不会发生变化，并且返回的光功率大，耦合效率高且稳定；通过移动结构51实现光程匹配，样品臂5返回光功率大并且对运动不敏感。
如图3所示，优选的，参考臂3包括熔接光纤31、第二准直镜32和第二反射镜33，优选的，第二反射镜33为角锥棱镜。第二准直镜32与第二反射镜33 之间的距离可调节，光纤耦合器2中的一路光经过熔接光纤31后经第二准直镜 32准直，再经第二反射镜33反射，反射的光线经过第二准直镜32聚焦进入熔接光纤31，再返回到光纤耦合器2进行干涉。通过调节第二准直镜32与第二反射镜33之间的距离，实现功率的衰减，适配不同光功率需求的OCT系统，通用性强。优选的，所熔接光纤31的长度根据参考臂3与样品臂5的光程匹配进行计算，具体计算公式为：
其中，∑i,jni·Lj+Lair为样品臂5的长度；nfiber·Lfiber+∑p,qnp·Lq+L′air为参考臂3的长度；ni为样品臂5中各个光学元件折射率；Lj为样品臂5中各个光学元件中心厚度；Lair为样品臂5中空气厚度；nfiber为熔接光纤31的纤芯折射率；Lfiber为熔接光纤31的长度；np为参考臂3中各个光学元件折射率；Lq为参考臂3中各个光学元件中心厚度；L′air为参考臂3中空气厚度。
如图4所示，优选的，参考臂3还包括光纤接头36、准直镜筒34、镜筒35、若干卡环37，熔接光纤31通过光纤接头36与准直镜筒34连接，第二准直镜 32通过卡环37固定在准直镜筒34内，前后调节光纤接头36确保出射光准直，第二反射镜33通过卡环37固定在镜筒35内，准直镜筒34可调节地安装在镜筒35上，具体地，准直镜筒34与镜筒35通过螺纹固定，通过旋转螺纹前后调节准直镜筒34与镜筒35的安装位置，也就是调节第二准直镜32与第二反射镜 33之间的距离，实现光功率的衰减，适配不同光功率需求的OCT系统，通用性强。
如图5所示，优选的，移动结构51包括第一准直镜511、第一反射镜512、底座513、滑块517、金属柱516、丝杆514、马达515，优选的，第一反射镜 512为角锥棱镜。第一准直镜511固定在底座513上，第一反射镜512与滑块 517固定连接，如通过紧定螺钉固定，滑块517通过金属柱516和丝杆514与底座513连接，丝杆514与马达515连接，马达515带动第一反射镜512沿光轴方向前后移动。样品臂5中第一准直镜511和第一反射镜512集成在一起，简化了系统结构，通过移动第一反射镜512实现光程匹配，返回光功率对运动不敏感并且返回功率大，提升了图像的信噪比。优选的，样品臂5还包括平面反射镜52、x-y振镜组53、主扫描透镜54、眼底镜55，光纤耦合器2中的另一路光经过第一准直镜511、第一反射镜512，图5中黑色箭头为光线方向，第一反射镜512出射的光线进入平面反射镜52，经其反射进入x-y振镜组53，通过主扫描透镜54和眼底镜55，光线最终进入眼睛6，完成扫描。光线经眼底反射或漫反射沿原路返回，最终通过样品臂5进入光纤耦合器2，与参考臂3返回的参考光在光纤耦合器2中干涉，干涉信号通过光纤耦合器2另一路光纤输入到光谱仪7，最后计算机8将光谱仪7获得的干涉光谱进行快速傅立叶变换，得到眼底组织的深度信息。
本发明提供一种参考臂3固定的OCT系统，包括OCT光源1、光纤耦合器2、固定长度的参考臂3、偏振控制器4、样品臂5、光谱仪7、计算机8，样品臂5 包括移动结构51，移动结构51用于实现光程匹配；OCT光源1发出的光线经光纤耦合器2分光后分别进入参考臂3和经偏振控制器4进入样品臂5，经过参考臂3和样品臂5反射的光在光纤耦合器2进行干涉，干涉光谱经光谱仪7获取和解调，由计算机8进行快速傅里叶变换获得眼底的剖面图。本发明中固定长度的参考臂3能确保参考臂3返回光功率不会发生变化，并且返回的光功率大，通过调节第二准直镜32与第二反射镜33之间的距离，实现功率的衰减，适配不同光功率需求的OCT系统，通用性强；样品臂5中第一准直镜511和第一反射镜512集成在一起，简化了系统结构，通过移动第一反射镜512实现光程匹配，返回光功率对运动不敏感并且返回功率大，提升了图像的信噪比。本发明提供的OCT系统成像质量更好、结构简单紧凑、光学装调难度低、费用更低，有利于产品化。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：包括OCT光源、光纤耦合器、固定长度的参考臂、偏振控制器、样品臂、光谱仪、计算机，所述样品臂包括集成了第一准直镜、第一反射镜的移动结构，所述第一反射镜沿光轴方向的位置相对于所述第一准直镜可调节；所述OCT光源发出的光线经所述光纤耦合器分光后分别进入所述参考臂和经所述偏振控制器进入所述样品臂，经过所述参考臂和所述样品臂反射的光在所述光纤耦合器进行干涉，干涉光谱经所述光谱仪获取和解调，由所述计算机进行快速傅里叶变换获得眼底的剖面图。
2.如权利要求1所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述参考臂包括熔接光纤、第二准直镜和第二反射镜，所述第二准直镜与所述第二反射镜之间的距离可调节，所述光纤耦合器中的一路光经过所述熔接光纤后经所述第二准直镜准直，再经所述第二反射镜反射，反射的光线经过所述第二准直镜聚焦进入所述熔接光纤，再返回到所述光纤耦合器进行干涉。
3.如权利要求2所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所熔接光纤的长度根据所述参考臂与所述样品臂的光程匹配进行计算，具体计算公式为：
其中，∑i，jni·Lj+Lair为所述样品臂的长度；nfiber·Lfiber+∑p，qnp·Lq+L′air为参考臂的长度；ni为所述样品臂中各个光学元件折射率；Lj为所述样品臂中各个光学元件中心厚度；Lair为所述样品臂中空气厚度；nfiber为所述熔接光纤的纤芯折射率；Lfiber为所述熔接光纤的长度；np为所述参考臂中各个光学元件折射率；Lq为所述参考臂中各个光学元件中心厚度；L′air为所述参考臂中空气厚度。
4.如权利要求2所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述参考臂还包括光纤接头、准直镜筒、镜筒、若干卡环，所述熔接光纤通过所述光纤接头与所述准直镜筒连接，所述第二准直镜通过所述卡环固定在所述准直镜筒内，所述第二反射镜通过所述卡环固定在所述镜筒内，所述准直镜筒可调节地安装在所述镜筒上。
5.如权利要求4所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述第二反射镜为角锥棱镜。
6.如权利要求1所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述移动结构包括第一准直镜、第一反射镜、底座、滑块、金属柱、丝杆、马达，所述第一准直镜固定在所述底座上，所述第一反射镜与所述滑块固定连接，所述滑块通过所述金属柱和所述丝杆与所述底座连接，所述丝杆与所述马达连接，所述马达带动所述第一反射镜沿光轴方向前后移动。
7.如权利要求6所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述第一反射镜为角锥棱镜。
8.如权利要求6所述的一种参考臂固定的OCT系统，其特征在于：所述样品臂还包括平面反射镜、x-y振镜组、主扫描透镜、眼底镜，所述光纤耦合器中的另一路光经过所述第一准直镜、所述第一反射镜到所述平面反射镜，所述平面反射镜反射的光经所述x-y振镜组、所述主扫描透镜、所述眼底镜进入眼睛。
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