CN117678967A - 一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，包括：双干涉仪和与之共用的一个宽带光谱仪；双干涉仪配置有明场和暗场两个参考臂，且样品臂的明场和暗场是共光轴的。本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，将改变现有标准OCT只有一个明场图像的配置，实现明场和暗场图像的同步探测。在保留明场图像的基础上，获得分辨率更高、对比度更高、分辨率更高的暗场图像。在极低成本的基础上，可改装现有OCT系统，使其具备探测额外小角度暗场散射光的能力，实现深层组织的高分辨率检测和治疗的能力。
Description
技术领域
本发明涉及光学成像技术领域，特别涉及一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置。
背景技术
对生物组织进行深层高分辨成像对于理解和诊断人类疾病至关重要，已经成为生物医学成像领域的研究重点。目前在临床环境中，通常是通过活检的方式进行细胞学或组织学检查来实现的。由于活检具有侵入性和破坏性，且与采样错误和并发症相关，因此不适合筛查大量人群或在较大组织区域成像。此外，细胞学和组织学的程序很耗时，可能导致诊断延迟。三维层析成像技术是无创诊断工具的主体，包括超声成像(US)，计算断层成像(CT)，核磁共振成像(MRI)和显微镜。虽然这些现有工具已从根本上改变了临床实践和基础研究，由于空间分辨率有限，上述断层图像仍无法获得细胞水平的细胞学和组织学信息。光学相干层析成像技术(Optical coherence tomography，OCT)是一种极具潜力的生物医学光学成像技术，具有非侵入、无损伤、非电离化、高分辨、高灵敏度等优点，可以实现活体生物组织的横截面和三维成像，各项技术参数的对比如表1。由此可知OCT能实现mm量级的成像深度，μm量级的空间分辨率，并且横向分辨率和纵向分辨率相互独立。因此，技术一经问世就成为生物医学成像研究的热点，已广泛应用于生物医学的各个领域，为疾病的诊断和治疗提供有价值的细胞学和组织学信息。
表1生物医学成像技术性能参数对比
在生物组织中传播时主要受到吸收和散射的影响，其中散射光是我们利用的光子。散射光子的运动情况可以分为三类：其中一类光子没有被组织散射后依然沿直线传播，保留了原有的相干性，携带了组织的信息，被称为弹道光子，其数量随着传播距离的增加呈指数下降；另一部分光子在以入射方向为轴的小角度范围内传播，保留了入射光子的大部分特点以及部分相干性，被称为蛇行光子，其传播距离约为弹道光子的十倍左右；余下的一类光子经过多次散射之后，失去了相干性，被称为漫散射光子。光散射通过衰减弹道信号并用漫反射背景使其模糊来限制光学成像的穿透深度。OCT技术正是借助与弹道光子对应的单次后向散射光进行成像，使用相干门来拒绝多次散射的光子。该类光子保留了光源的相干性并携带组织信息，且可通过低相干光源的相干门抑制其他散射光的影响。然而，随着成像深度的增加，弹道光子迅速衰减被散射光子淹没，传统的OCT对深层组织的成像变得不可行，只有提高对比度，接收蛇形光子才能实现对深层组织的成像。
为了收集到小角度的散射光，并证明这部分散射光可以被利用。2011年，Giacomelli等提出了一种基于多散射光离轴检测的多散射低相干干涉(multiplyscattered low coherence interferometry,msLCI)系统，通过照明和探测在一个倾斜的角度，使小角度的散射光子优先检测，从而扩展了成像深度。两年后，Matthews等人开发了傅里叶域msLCI系统，称为多光谱多散射低相干干涉测量(multispectral multiplescattering low coherence interferometry,ms2/LCI)，如图1所示，大大提高了采集速度。这些研究已经证明，即使在多次散射事件后，小角度散射光仍然携带有关组织的结构信息。因此，利用多散射光进行远超弹道极限的组织深部成像是可行的。
2017年基于这些原理的双轴光学相干层析成像(Dual axial OCT,DA-OCT)采用一种基于微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)反射镜的新型光束扫描机制，与ms2/LCI相比，速度提高了100倍，可以实现接近视频速度的活体成像，如图2所示。2019年，Yang Zhao等通过蒙特卡罗模拟研究了DA-OCT成像深度增强的机理。结果表明，与传统的同轴OCT相比，离心扫描结构产生的空间分离和偏置角有利于深层光子的收集，且6～8度满足低相干条件的散射光子能量最强。但双轴架构使DA-OCT系统的景深较传统OCT降低了9倍。2021年Jelly在DA-OCT系统中增加了变焦透镜以保证深度方向的分辨率，如图3所示。
本质上讲，DA-OCT属于暗场OCT成像技术，通过离轴配置分离了较亮的弹道光和小角度散射光，只让来自深层组织的小角度散射光进入探测器，所以，像面是一个暗背景上分布着明亮颗粒，具有较好的对比度。暗场应用于活体人眼成像的雏形是2012年Indiana大学的Toco Y.P.Chui等人以AO-SLO为平台，通过改变共轭小孔的大小和偏移位置利用前向散射光增强视网膜血管成像。直到2015年，Lujan等人为了更好的光学对比度来区分Henle光纤层(HFL)和外核层ONL将暗场成像与OCT结合，提出了Direction-OCT(D-OCT)从不同瞳孔位置照明并收集具有方向性的小角度散射光子。2022年David Huang等提出VolumeDirection-OCT(VD-OCT)，在OCT系统中增加一套快反镜，在三维OCT扫描过程中，可以动态调整入射光束对瞳孔的影响，通过新颖的园扫描模式实现暗场OCT成像。然而暗场OCT成像损失了能量较高的弹道光子，同时，由于快反镜和专用的扫描协议增加了复杂度，暗场OCT成像的优势尚未充分发挥。但这些研究已经证明了眼底小角度光收集的可行性，通过暗场提高的对比度，能够实现深层组织的可视化。
暗场接收的是蛇形光子，牺牲了能量较大的弹道光子，即明场光，这是不能接受的。为了不牺牲能量较强的弹道光子，传统OCT的明场图像也应该被同步探测。2018年Pablo利用少模光纤(FMF)的独特角度接收特性使得OCT的明场和暗场(BRAD)能够同时成像。组织的不同方向背散射光被FMF的不同模式所接收(弹道光子对应基模，部分小角度散射光子对应高阶模态)。然后，利用FMF相互独立的模态传输特性，实现不同模态分别相干成像以增加对比度和提高分辨率。由于高阶模态的获取需要增加偏移量使各模态在光谱仪中分开，高阶模态的灵敏度下降，如图4所示。2021年Martin利用一种定制的新型光纤模态器件(modally-specific photonic lantern,MSPL)，将N个SMF的传输模式映射为多模光纤的模式，再解耦多模光纤中传播的模态实现N路明暗场OCT同步成像。图5给出了MSPL原理的示意图。图5(a)显示了上层SMF的激励映射到FMF的基模，而在图5(b)中，下层SMF映射到FMF的高阶模态。但该方法的主要缺点是定制MSPL器件并不成熟，模态解耦传输效率低。
发明内容
本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：
一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，包括：双干涉仪和与之共用的一个宽带光谱仪；
所述双干涉仪配置有明场和暗场两个参考臂，且样品臂的明场和暗场是共光轴的；
从宽带光源发出的光经分光后进入样品臂、明场参考臂和暗场参考臂；
进入明场参考臂和暗场参考臂的参考光经反射镜反射后将原路返回，并引入一个参考的延迟量；
进入样品臂的探测光被聚焦至样品内部，后经样品散射和反射也经原路返回，并与参考光进行干涉；
明场参考臂和暗场参考臂的反射信号存在的时延与样品内部的结构信息相关，且会对干涉光谱产生调制；
明暗场的干涉光谱经光栅分光，最后由宽带光谱仪接收；采集的干涉信号经傅里叶变换便能重构出探测光聚焦方向上深度解析的反射率包络。
在上述技术方案中，明场光和暗场光的照明和探测在样品上是同轴的，通过中孔反射镜或柱状反射镜实现明场光和暗场光的分离。
在上述技术方案中，中孔反射镜中心为椭圆孔，使用时45度摆放。
在上述技术方案中，可通过扫频OCT或谱域OCT全量程的方法，提高宽带光谱仪的成像范围。
在上述技术方案中，可通过自适应光学校正技术校正像差，使更大口径的光能够耦合进入暗场的SMF中。
本发明具有以下有益效果：
本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，将改变现有标准OCT只有一个明场图像的配置，实现明场和暗场图像的同步探测。在保留明场图像的基础上，获得分辨率更高、对比度更高、分辨率更高的暗场图像。在极低成本的基础上，可改装现有OCT系统，使其具备探测额外小角度暗场散射光的能力，实现深层组织的高分辨率检测和治疗的能力。
本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置还具有以下优点：
成本低：只需要增加一个柱状反射镜(rod mirror)或中孔反射镜、一个暗场耦合透镜和光纤阵列；柱状反射镜用于分离明场弹道散射光和暗场小角度散射光；耦合透镜用于接收暗场小角度散射光，耦合透镜的焦距要大于明场耦合透镜的焦距，从而能够接收比并从光束直径更大的暗场散射光；光线阵列用于将明场和暗场的光子同时接入一个光谱仪。
光能量利用率高：在不影响传统明场光接收的基础上，额外接收了暗场小角度散射光。
对比度高：暗场光束为环形光束，中间最亮的直接散射光被遮挡，从而使暗场弱光图像显示出来，同时具有比明场更高的对比度。
横向分辨率高：暗场环形光束直径大于明场光束直径，因此暗场的理论横向分辨率高于明场的横向分辨率。
图像质量高：同时获得的两幅图像由于来自不同角度，图像的相关性小，因此可用于消散斑和图像处理，进一步提高图像质量。
成像深度大：小角度散射光的穿透深度是弹道光子的十倍，接收这部分光子能够拓展成像深度，但成像深度的提高还取决于样品的吸收和散射特性，本方案的优势是额外接收的暗场光使传统OCT具备接收更大角度散射光的能力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为ms2LCI系统原理示意图。
图2为DA-OCT示意图。
图3为成像效果对比示意图。
图4为利用FMF明暗场同步成像结果示意图。
图5为MSPL器件原理示意图。
图6为45度柱状反射镜示意图。
图7为环形明暗场同步光学相干层析成像装置原理图。
图8为轴向点扩散函数强度衰减曲线示意图。
图9为USAF分辨率板在850nm波段的明暗场成像：(a)明场；(b)暗场。
图10为鸡胸肉样品的明暗场成像截面图：(上)明场(下)暗场。
图11为截面图 12延横向求和后的包络曲线示意图。
具体实施方式
本发明的发明思想为：本发明提出了一种环形同轴明暗场同步光学层析成像(Circular Bright and Dark OCT,CBAD-OCT)方法，该方案使用1mm光束照明，照明和检测路径在样品上为同轴结构，利用图6所示的45度柱状反射镜(rod mirror)或中孔反射镜分离弹道光子和小角度散射光子，并使用两个SMF进行同步收集1mm的明场弹道散射光和2mm直径的环形暗场散射光，避免了利用不同模态接收光子效率低和灵敏度下降的问题。两个SMF将连接到一个光纤阵列，明暗场光将一起进入定制的光谱仪。接收散射角的大小与环形光束的直径成正比。通过增加柱状反射镜和耦合透镜，在保留原有明场的基础上增加了暗场图像，以极低的成本提高了能量利用率，获得了高对比度的暗场图像。散斑抑制也可以使用明场和暗场图像进行，理论上可以将散斑抑制√2倍，证明了环形同轴明暗场同步探测在提高对比度和分辨率方面的优势。
由于散射是同轴的，所以最佳的方案是同心环形明暗场的方式，本发明拟在传统标准OCT成像技术的基础上，通过45度柱状反射镜(rod mirror)或中孔反射镜将明场光子和暗场光子分离，分别耦合至不同的SMF中，最后将两个SMF接入光线阵列同步进入光谱仪，通过控制明场和暗场的光程差在光谱仪中将明场图像和暗场图像分离。由于商用光线阵列的间距是127μm，明场和暗场的光谱在线阵相机上的平移不会超过10个像素，因此，将光纤阵列放置在光谱仪准直透镜的中心，不会影响两路光谱的同时探测，在光谱仪中会同时获得两幅图像。在原有明场图像的基础上，同步接收小角度散射光的暗场图像，提高了OCT能量的利用率、暗场的环形接收遮挡了较强的直接反射光从而获得更高的成像对比度，同时暗场的接收口径大于明场可获得更高的分辨率，分辨率正比于暗场光束接收直径。同时获得的明暗场两幅图像可进一步研究提高图像质量的方法，包括消散斑和图像复原算法研究。最后通过实验验证了该装置在成像深度、分辨率、对比度方面的优势。
下面结合附图对本发明做以详细说明。
一、系统组成
如图7所示，本系统以眼科应用为背景，确定了OCT光路的结构和光学参数，包括光源波段、带宽、光束直径、成像扫描视场、耦合器、环形器及与之匹配的宽带光谱仪。如果是其他应用可以在此系统基础上修改这些器件的参数，但系统的组成、各部分功能和工作原理保持不变。本系统是一种迈克尔逊干涉仪结构，光源中心波长850nm，带宽50nm经耦合器分光后一路进入参考臂，另一路进入样品臂。参考臂的光经耦合器再分为两路分别为明场和暗场提供参考光。样品臂的光经透镜L1准直为2mm直径的光束，该光束经柱状反射镜或中孔反射镜进入二维扫描振镜，二维扫描振镜的镜面p1和眼睛的光瞳p0通过L3和L4进行缩放，并保证p0和p1的共轭关系，光束被缩至1mm进入眼睛。眼底焦面r0的散射光分为弹道光和蛇形光，弹道光如图红色所示，与照明光路一致，原路返回至明场单模光纤r2处；蛇形光如图蓝色所示，与红色光同轴，但直径为3mm，大于红色光束直径。柱状反射镜的直径为2mm，安装在透明玻璃片上，蓝色光束将穿过透明玻璃片进入暗场单模光纤r3处，r0-r3为共轭关系。由于眼睛的焦距大于18mm，所以蓝色光束可接收大概4°以内的散射光子。由此可知，红色光束与传统OCT相同，是明场；蓝色环形光束为额外收集的小角度散射光子，是暗场。明场光和暗场光分别进入耦合器与相匹配的参考光发生干涉，干涉的信号进入光线阵列，最终被光谱仪采集。在眼科应用中，光源的能量为5mW，经过合理的分光匹配，入射至眼睛的光能量在500μW，满足人眼最大允许曝光量(maximum permissible exposure,MPE)的美国国家安全标准(America National Standard Institute,ANSI)。在其他应用中可以改变光源能量使其符合安全使用标准。
二、系统工作原理
该成像装置的本质为基于迈克尔逊干涉仪的低相干探测仪。系统采用(低相干)宽带光源和快速双通道光谱仪获取干涉信息。主要包括：宽带光源、样品臂、明暗场参考臂和宽带光谱仪。由于接收了两路样品信号，系统需要两个参考臂。本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，包括：双干涉仪和与之共用的一个宽带光谱仪；所述双干涉仪配置有明场和暗场两个参考臂，且样品臂的明场和暗场是共光轴的；从宽带光源发出的光经分光后进入样品臂和明暗场参考臂。进入参考臂的参考光经反射镜反射后将原路返回，并引入一个参考的延迟量。进入样品臂的探测光被聚焦至样品内部，后经样品散射和反射也经原路返回，并与参考光进行干涉。两臂反射信号存在的时延与样品内部的结构信息相关，且会对干涉光谱产生调制。明暗场的干涉光谱经光栅分光，最后由宽带光谱仪的光电探测器接收。采集的干涉信号经傅里叶变换便能重构出探测光聚焦方向上深度解析的反射率包络。以其中一路为例，干涉光谱信号可以表示为：
其中，样品臂与耦合器端面距离为Z，对应样品后向反射系数为a(Z)，参考臂与分光器端面距离为R，参考臂后向反射系数为a(R)，S(k)为光源功率谱密度，k为波数，ω为角频率2πf，ν为光速。可假定光源进入参考臂后振幅和相位不受到调制，即设a(R)＝1。同时，将样品和参考臂的共同参考面设置于参考臂反射镜位置，于是有R＝0，且记样品内部各反射面相对共同参考面的距离为Z(参考镜虚像位置)，得到简化的干涉光谱信号：
其中，A(k)的傅里叶逆变换即为样品的轴向放射率分布a(Z)。
其中，Γ(z)为光源自相关函数的包络，即光源功率谱密度S(k)的逆变换。S(k)为高斯型曲线，其逆变换Γ(z)亦为高斯型曲线。Γ(z)的半高全宽(FWHM)就成了系统轴向分辨率的主要决定因素。通过逆傅里叶变换得到的样品信息不仅伴随着样品镜像，同时也存在着直流项和样品自相关项等相关噪声。为零光程z＝0处的直流项，直流项是参考臂的自相关项，是光谱信号中强度最大的部分。/>为样品各深度信息的自相干项，分布在零光程附近且幅度相对较小。滤除直流项和样品自相关项得到的就是样品的深度信息a(z)和a(-z)，它们是相对零光程对称的一组镜像，为了防止该混叠现象发生，成像时通常把样品调节到零光程的其中一侧，即相对于零光程引入一个z0的偏置，虽然可以避免偏置，但会造成系统的探测深度缩减一半。对于本装置的双场成像，通过调节参考臂的光程差，即引入z0偏置的大小不同，使明场样品像和暗场样品像的位置在z方向分开，从而保证在一个光谱仪中采集两幅图像。由于随着引入偏置幅度的增大，像的信噪比会降低，因此，所使用的光谱仪应定制设计，保证双场的成像深度，引入全量程的光谱仪或扫频OCT是一种解决方法。本装置的宽带光谱仪采用定制的光谱仪，z方向衰减3dB的区域可达光谱仪量程的48％。
三、数据采集方法
数据的采集由我们定制的软件OCTViewer获取和处理，该软件实现的功能主要是产生锯齿波驱动信号，从而控制扫描振镜的二维扫描；同步采集光谱仪的光谱信号，线阵相机以70kHz的最大读出速率运行。通过使用具有12位分辨率的数据采集板以每通道5MS/s的采样率对相机的输出进行数字化。采样数据被连续传输到计算机内存。对相机采集的每组512个数据点进行离散傅里叶变换，以产生样品的轴向深度断层图像。通过GPU加速以提供OCT图像的实时可视化，可以立即评估采集图像的质量；保存采集的图像便于后期离线图像处理和分析。锯齿波的扫描范围与成像系统的视场一致，步长满足奈奎斯特采样定理，小于横向分辨率的一半。这些同步扫描信号由NIDAQ转换为电压控制波形，然后发送到二维振镜的驱动器。目前针对512×512×512像素的三维成像可以达到10Hz。在获取体积之前，在集成瞳孔相机的帮助下，对瞳孔上的入射光束的进入位置进行了水平和垂直方向的微调，以确保入射光束的扫描轨迹不会超出瞳孔。
下面通过实验对本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置的可行性进行说明。
1、环形同轴明暗场同步光学层析成像系统的搭建
在该光学系统中所有器件均为商用器件，无需定制加工。光源选择SUPERLUM公司的SLD宽带光源M-T-850-HP-I，光纤耦合器、环形器、透镜、反射镜均选择Thorlabs公司的产品，振镜选择Thorlabs公司的GVS002二维振镜，驱动电压卡为美国NI公司的NI6221，线阵相机选择e2v公司的高速线阵相机E2V-Octoplus-2K-W4/EV71YEM4CL2014-BA9，光栅选择美国Wasatch Photonics公司的WP-HD1800/840，柱状反射镜采用Edmund公司产品，编号#54-092。基于以上器件的选型通过Zemax进行优化，分别设计样品臂和光谱仪中透镜的参数，满足眼底成像的要求。
2、环形明暗场同步光学层析成像实验
为了证明本装置的优越性，本次实验将从分辨率、图像对比度、散斑抑制效果和成像深度四方面与传统OCT成像对比。在开展实验前，先对所设计的系统基本性能进行测量，包括灵敏度和深度方向的强度衰减。灵敏度测量使用如下公式：
其中，ΣNs代表样品臂收到镜面反射光的光子数总和，Nref代表参考臂进入光谱仪的光子数总和，Nel代表线阵相机的电子噪声(暗电流噪声、读出噪声和离散化噪声)，NRIN代表参考臂光强的相对强度噪声，此时参考臂的光子数满足NRIN＝Nel。根据如上公式，参考臂能量为6.7μW，样品臂镜面反射光能量210μW，可计算出本系统的最佳灵敏度为97.1dB，与传统OCT系统的灵敏度相当。
深度方向的强度衰减测量需要平移台，样品为反射镜，控制样品在深度方向以一定步长移动，从零光程位置移动至光谱仪的最大量程范围。通常零光程附近强度是最大的，随着样品的移动，越原理零光程位置，强度衰减越大。通过标定，本系统的光谱仪3dB衰减为满量程的48％，满足本次实验的要求，测量的轴向干涉强度衰减曲线如图8所示。
深度方向的步长为0.12mm，共前进24步，因此从第一个点扩散函数至最后一个点扩散函数，样品臂的反射镜共移动2.88mm，因此根据图8可以标定出点扩散函数的半高全宽为6.1μm，即轴向分辨率，与理论值5.3μm基本一致，由于轴向分辨率只与波长和光源带宽相关，因此明暗场的轴向分辨率相同。
由于明场和暗场的接收口径不同，在瞳孔出暗场光束直径为3mm，明场光束直径为1mm，因此明场的横向分辨率是暗场横向分辨率的3倍，分别为18.6μm和6.2μm。为了验证明暗场的横向分辨率，我们选择分辨率目标(USAF 1951)作为验证分辨率的对象，理论上明场可以分辨第五组第六线对(57cycles/mm)，暗场可以分辨第七组第二线对(144cycles/mm)，图9(a)为明场的分辨率板图像，图9(b)为暗场的分辨率板图像。
散斑是干涉信号的固有噪声，它会降低图像的对比度，降低图像的质量。由于明场和暗场光的角度不同，明暗场信号的散斑是不相关的。原则上，对所有信号进行平均将抑制散斑噪声42％。为了对比明暗场成像在对比度和成像深度方面的优势，我们将光源能量提高一倍以鸡胸肉作为样品进行实验。
对比度的计算我们采用如下公式：
其中，μi和σi分别为信号区域的均值和标准差,μb和σb分别为背景区域的均值和标准差，n是ROI个数。如图10和11所示，根据以上实验结果，图像的对比度由4.93提高至7.07。提高对比度后，暗场图像可显示出明场图像中被掩盖的结构信息。
成像深度由图中可知暗场深度在z轴方向为397像素，明场在z轴方向为360像素，因此成像深度提高约10％，如果继续扩大角度成像深度还可以进一步提高，对于眼科但需要校正像差才能接收到大口径光束。具体深度提高的量与样品有关，取决于样品对光的吸收和散射特性。我们可以看到，环形明暗场同步的光学层析成像系统可以在低成本的前提下额外接收了一部分环形光束，提高传统OCT成像的分辨率、散斑、对比度方面的性能。在深度方面虽然取决于样品，但只要有深层的散射光，本方案就具备接收该部分散射光的能力。未来基于该技术可结合自适应光学技术和全量程光谱成像技术，扩大暗场接收口径，从而进一步提高成像深度。
本发明的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，将改变现有标准OCT只有一个明场图像的配置，实现明场和暗场图像的同步探测。在保留明场图像的基础上，获得分辨率更高、对比度更高、分辨率更高的暗场图像。在极低成本的基础上，可改装现有OCT系统，使其具备探测额外小角度暗场散射光的能力，实现深层组织的高分辨率检测和治疗的能力。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，其特征在于，包括：双干涉仪和与之共用的一个宽带光谱仪；
所述双干涉仪配置有明场和暗场两个参考臂，且样品臂的明场和暗场是共光轴的；
从宽带光源发出的光经分光后进入样品臂、明场参考臂和暗场参考臂；
进入明场参考臂和暗场参考臂的参考光经反射镜反射后将原路返回，并引入一个参考的延迟量；
进入样品臂的探测光被聚焦至样品内部，后经样品散射和反射也经原路返回，并与参考光进行干涉；
明场参考臂和暗场参考臂的反射信号存在的时延与样品内部的结构信息相关，且会对干涉光谱产生调制；
明暗场的干涉光谱经光栅分光，最后由宽带光谱仪接收；采集的干涉信号经傅里叶变换便能重构出探测光聚焦方向上深度解析的反射率包络。
2.根据权利要求1所述的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，其特征在于，明场光和暗场光的照明和探测在样品上是同轴的，通过中孔反射镜或柱状反射镜实现明场光和暗场光的分离。
3.根据权利要求2所述的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，其特征在于，中孔反射镜中心为椭圆孔，使用时45度摆放。
4.根据权利要求1所述的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，其特征在于，可通过扫频OCT或谱域OCT全量程的方法，提高宽带光谱仪的成像范围。
5.根据权利要求1所述的环形同轴明暗场同步光学相干层析成像装置，其特征在于，可通过自适应光学校正技术校正像差，使更大口径的光能够耦合进入暗场的SMF中。
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