CN216386771U - 一种oct装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种OCT装置，其技术方案要点是：包括：光源模块，用于提供线光束；分束扫描模块，用于接收来自所述光源模块提供的所述线光束，以及对光束进行反射；mirau模块，用于接收经过所述分束扫描模块反射的反射光束，并产生参考光以及样品光，所述样品光经过所述mirau模块照射在样品后被反射回所述mirau模块内与所述参考光干涉形成干涉光，所述干涉光在所述mirau模块内被反射回所述分束扫描模块；成像模块，用于接收经过所述分束扫描模块反射回来的所述干涉光，根据所述干涉光形成图像。本申请提供的一种OCT装置具有生产成本低、成像质量好的优点。

Description

一种OCT装置

技术领域

本申请涉及医疗诊断技术领域，具体而言，涉及一种OCT装置。

背景技术

光学相干层析（Optical CoherenceTomography，简称 OCT）是一种生物医学光学成像方式，通过分析生物组织的后向散射光，使得样品无需完成切片、解离、染色等一系列化学处理过程，即可实现实时、在体检测生物组织的微观结构等信息。

OCT 技术有以下特点，高分辨率：生物组织中可实现微米级或以下的成像分辨率，被广泛用于指导医疗精确诊断，比临床医疗方面的超声波成像高出 1-2 个数量级；成像速度快：OCT 系统的扫描速率单位从最初的每秒几毫米到每秒几百米，成像速度已经达到 20帧/秒及更高，可用于样本实时检测成像；非介入检测：OCT 系统的光源利用近红外诊断窗口波段，仪器的光功率几毫瓦，可以安全地用于对人体组织的检测和照明。OCT系统按照数据采集的方式可以分为：时域和频域光学相干层析成像。

全场OCT，是一种是时域光学相干层析术的变种。采用热光源和空间光路，拥有微米级的极高分辨率，同时可以对整个表面成像，然而作为代价，它牺牲了成像深度，因为串扰和光源功率低下，全场OCT的信噪比也很低。通常，全场OCT采用价格昂贵的林尼克干涉仪结构，这意味着它在参考臂和样品臂上面都需要部署一模一样的价格高昂的光学器件和运动机构。因此，现有的全场OCT存在价格昂贵，探测深度有限等技术问题。

针对上述问题，实用新型人提出了一种新的解决方案。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种OCT装置，具有生产成本低、成像质量好的优点。

第一方面，本申请实施例提供了一种OCT装置，技术方案如下：

包括：

光源模块，用于提供线光束；

分束扫描模块，用于接收来自所述光源模块提供的所述线光束，以及对光束进行反射；

mirau模块，用于接收经过所述分束扫描模块反射的反射光束，并产生参考光以及样品光，所述样品光经过所述mirau模块照射在样品后被反射回所述mirau模块内与所述参考光干涉形成干涉光，所述干涉光在所述mirau模块内被反射回所述分束扫描模块；

成像模块，用于接收经过所述分束扫描模块反射回来的所述干涉光，根据所述干涉光形成图像。

进一步地，在本申请实施例中，所述mirau模块至少包括有参考镜以及半反半透镜，所述反射光束穿过所述半反半透镜形成所述样品光，所述反射光束被所述半反半透镜反射形成所述参考光，所述参考镜用于将所述参考光反射回所述半反半透镜，所述半反半透镜用于将所述干涉光反射回所述分束扫描模块。

进一步地，在本申请实施例中，所述半反半透镜用于接收所述反射光束的表面设置有分束膜，所述分束膜将所述反射光束以3：7的比例分成所述参考光和所述样品光，所述半反半透镜的另一表面设置有增透膜。

进一步地，在本申请实施例中，所述参考镜在靠近所述半反半透镜一侧的表面的中心设置有au膜，在该表面的au膜外围其它位置设置有增透膜，所述参考镜的另一表面设置有增透膜。

进一步地，在本申请实施例中，所述mirau模块还包括有物镜，所述物镜用于将所述反射光束汇聚至所述参考镜以及所述半反半透镜上。

进一步地，在本申请实施例中，所述mirau模块包括窗口镜340，所述窗口镜固定在所述半反半透镜上。

进一步地，在本申请实施例中，所述分束扫描模块包括分束器以及振镜，所述分束器用于将所述线光束分成两束不同方向的光以及将所述干涉光反射至所述成像模块上，所述振镜用于接收从所述分束器分离出的一束光，并将这束光反射至所述mirau模块内。

进一步地，在本申请实施例中，所述分束器为非偏振分束立方体。

进一步地，在本申请实施例中，所述光源模块包括激光器、光纤准直器以及柱面镜，所述激光器输出光束至所述光纤准直器，所述光纤准直器用于将光束转变成高斯光束，所述柱面镜接收所述高斯光束并聚焦成所述线光束。

进一步地，在本申请实施例中，所述成像模块包括套筒透镜以及线阵相机，所述套筒透镜用于将所述干涉光汇聚至所述线阵相机的像面上，所述线阵相机将所述干涉光转化为电信号进而生成图像。

由上可知，本申请提供的一种OCT装置，利用光源模块进行超宽的光谱输出，将线光束射向分束扫描模块，分束扫描模块将线光束分离成两束不同方向的光，其中一束作为反射光束射向mirau模块，反射光束在mirau模块内分解成参考光和样品光，样品光穿出mirau模块后照射在样品上，样品光在样品上被反射回mirau模块内，被反射后的样品光和参考光在mirau模块内干涉形成干涉光，干涉光沿光路返回至分束扫描模块，分束扫描模块将干涉光反射至成像模块，与传统的OCT相比，本申请提供的方案使用了mirau结构，不需要使用两套价格昂贵的林尼克干涉仪结构，因此具有生产成本低的有益效果。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种OCT装置结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种OCT装置结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种OCT装置结构示意图。

图4为光束从光源模块发出射向样品的过程示意图。

图5为干涉光射向成像模块进行成像的过程示意图

图中：100、光源模块；200、分束扫描模块；300、mirau模块；400、成像模块；500、PZT平移台；110、激光器；120、光纤准直器；130、柱面镜；210、分束器；220、振镜；310、物镜；320、参考镜；330、半反半透镜；340、窗口镜；410、套筒透镜；420、线阵相机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1至图5，一种OCT装置，其技术方案具体包括：

光源模块100，用于提供线光束；

分束扫描模块200，用于接收来自光源模块100提供的线光束，以及对光束进行反射；

mirau模块300，用于接收经过分束扫描模块200反射的反射光束，并产生参考光以及样品光，样品光经过mirau模块300照射在样品后被反射回mirau模块300内与参考光干涉形成干涉光，干涉光在mirau模块300内被反射回分束扫描模块200；

成像模块400，用于接收经过分束扫描模块200反射回来的干涉光，根据干涉光形成图像。

通过上述技术方案，利用光源模块100进行超宽的光谱输出，将线光束射向分束扫描模块200，分束扫描模块200将线光束分离成两束不同方向的光，其中一束消散在空气中，另外一束作为反射光束射向mirau模块300，反射光束在mirau模块300内分离成参考光和样品光，样品光穿过mirau模块300后照射在样品上，样品光照射在样品上之后被样品反射回mirau模块300内，被反射后的样品光和参考光在mirau模块300内干涉形成干涉光，干涉光沿光路返回至分束扫描模块200，分束扫描模块200将干涉光反射至成像模块400，与传统的OCT相比，在本申请提供的技术方案中，使用了mirau结构，不需要使用两套价格昂贵的林尼克干涉仪结构，因此具有生产成本低的有益效果。

进一步地，在其中一些实施例中，mirau模块300至少包括有参考镜320以及半反半透镜330，反射光束穿过半反半透镜330形成样品光，反射光束被半反半透镜330反射形成参考光，参考镜320用于将参考光反射回半反半透镜330，半反半透镜330用于将干涉光反射回分束扫描模块200。

通过上述技术方案，经过分束扫描模块200反射的反射光束射向mirau模块300内，反射光束穿过参考镜320射向半反半透镜330，其中，一部分反射光束透过半反半透镜330射向样品，这部分光为样品光，另一部分反射光束被半反半透镜330反射，这部分光为参考光，参考光被反射至参考镜320上，然后在参考镜320上被反射回半反半透镜330上，在这个过程中，样品光照射在样品之后被反射回半反半透镜330上，于是，被反射回来的样品光与被反射回来的参照光干涉形成干涉光，干涉光在半反半透镜330上沿原来的光路被反射回分束扫描模块200，在分束扫描模块200的反射作用下进入成像模块400，进而形成图像。

进一步地，在其中一些实施例中，半反半透镜330用于接收反射光束的表面设置有分束膜，分束膜将反射光束以3：7的比例分成参考光和样品光，半反半透镜330的另一表面设置有增透膜。

通过上述技术方案，半反半透镜330利用3：7的分束膜将反射光束以3：7的比例分成参考光和样品光，在半反半透镜330的另一表面设置有增透膜可以减少由光学元件前表面和后表面反射光相互作用引起不必要的干涉效应，进而减少能量损耗，提升光学成像质量。

在一些具体实施方式中，分束膜的适用波长范围与增透膜的适用波长范围相同，例如二者的适用波长范围均为600nm-900nm。

进一步地，在其中一些实施例中，参考镜320在靠近半反半透镜330一侧的表面的中心设置有au膜，在该表面的au膜外围其它位置设置有增透膜，参考镜320的另一表面设置有增透膜。

通过上述技术方案，在参考镜320的两个表面均设置有增透膜用来减少由光学元件前表面和后表面反射光相互作用引起不必要的干涉效应，使尽可能多的光透过参考镜320，进而提升成像质量，在靠近半反半透镜330一侧的表面的中心位置设置有au膜，半反半透镜330上被反射的参考光射向参考镜320的au膜上，au膜再将参考光反射回半反半透镜330上，进而与反射回来的样品光干涉形成干涉光。

其中，再一些具体实施方式中，au膜仅设置在参考镜320靠近半反半透镜330一侧的表面的中心1mm范围内，即au膜以该表面的中心为圆心，au膜为直径为1mm的圆形，在该参考镜320的表面上除了直径1mm的圆形区域以外的区域设置有增透膜，这里默认参考镜320的直径大于1mm。

具体的，在一些实施方式中，半反半透镜330与参考镜320的镜片均采用紫外级熔融石英基板制成，与N-BK7相比，紫外级熔融石英具有更高的深紫外光透射率、更好的均匀性和更低的热膨胀系数，紫外光低至185 nm。

进一步地，在其中一些实施例中，mirau模块300还包括有物镜310，物镜310用于将反射光束汇聚至参考镜320以及半反半透镜330上。

通过上述技术方案，利用物镜310来校正轴向色差，消除二级光谱，使整个视场都能显示清晰，进而产生更好的成像质量。

具体的，物镜310可以采用市场常用的商用长工作距离物镜310，例如OlympusSLMPLN 20X。

进一步地，在其中一些实施例中，mirau模块300包括窗口镜340，窗口镜340固定在半反半透镜330上。

通过上述技术方案，利用窗口镜340来提供保护，免受外部环境的影响。

具体的，窗口镜340同样由熔融石英基板镜片组成。

在一些具体实施方式中，参考镜320由镜筒和镜片组成，参考镜320的镜筒固定在物镜310上，参考镜320的镜片与物镜310贴合；半反半透镜330由镜筒和镜片组成，半反半透镜330的镜筒固定在参考镜320上；窗口镜340由镜筒和镜片组成，窗口镜340的镜筒固定在半反半透镜330上。

进一步地，在其中一些实施例中，分束扫描模块200包括分束器210以及振镜220，分束器210用于将线光束分成两束不同方向的光以及将干涉光反射至成像模块400上，振镜220用于接收从分束器210分离出的一束光，并将这束光反射至mirau模块300内。

通过上述技术方案，从光源模块100发射出的线光束首先入射至分束器210上，分束器210将线光束分开成两个方向的光，其中一个方向的光消散在空气中，另一个方向的光射向振镜220，振镜220将光反射至mirau模块300内，在mirau模块300上由参照光和样品光干涉形成的干涉光在mirau模块300内部经过反射沿着入射光路原路返回，干涉光从mirau模块300射向振镜220，然后从振镜220反射回分束器210，干涉光在分束器210的反射下进入成像模块400上，进而由成像模块400形成图像。

进一步地，在其中一些实施例中，分束器210为非偏振分束立方体。

通过上述技术方案，非偏振分束立方体可以不管光的波长和偏振态，都会以相同的比率将入射光分开成两个方向。

具体的，在一些实施方式中，振镜220采用交叉挠性轴承设计的动磁式振镜。其中，振镜220可以采用一维振镜，也可以采用二维振镜。

通过上述技术方案，动磁式振镜能够提供流畅稳定的扫描运动，交叉挠性轴承设计消除了因噪声和润滑引起的误差，同时减少了组件的磨损。振镜220的角度方向以及位置通过电容式传感系统测量，这个系统集成在振镜220内部，可以闭环工作。在连续扫描中，可以驱动振镜220扫描整个±20°的光学范围，从而实现平面扫描，即通过改变振镜220的角度进而改变样品光照射在样品上的位置，进而最终得到样品平面不同位置上的观测图像。

进一步地，在其中一些实施例中，光源模块100包括激光器110、光纤准直器120以及柱面镜130，激光器110输出光束至光纤，光纤用于传输光束至光纤准直器120，光纤准直器120用于将光束转变成高斯光束，柱面镜130接收高斯光束并聚焦成线光束。

通过上述技术方案，利用光源模块100产生的线光束来实现对样品的观测。

具体的，在一些实施方式中，激光器110可以采用超连续谱激光器110，其原理是使用超短脉冲激光耦合进高非线性光纤，通常是光子晶体光纤PCF，因为光纤的非线性效应、四波混频及光孤子效应，使得输出光的脉冲光谱展宽，谱宽在0.4um～2.4um，从而实现超宽的光谱输出。

激光器110输出的光经过光纤的传输进入光纤准直器120。光纤是一种由玻璃制成的纤维，作为光传导工具，利用光的全反射传输宽谱激光。

光纤端头传出的发散光通过准直器变成了近似平行光的高斯光束，投射到柱面镜130上。

柱面镜130是一维缩放应用的理想选择，球面透镜对入射光在两个方向上的作用是对称的，而柱面透镜对入射光只有一个方向上的作用，通过柱面镜130实现光束整形，单个柱面透镜将平行光束聚焦成线光束。

使用柱面镜130将光束聚焦成线光束，这时因为在线场共焦光路中，只有焦平面上的线所发出的光才能到成像模块400成像；焦平面以外的线所发出的光线在像面是离焦的，绝大部分无法到达成像模块400内的感光元件。因此，焦平面上的观察目标呈现亮色，而非观察点则作为背景呈现黑色，反差增加，进而使图像更加清晰，提高成像质量。

在另外一些实施方式中，可以使用氙灯代替激光器110作为光源。

进一步地，在其中一些实施例中，成像模块400包括套筒透镜410以及线阵相机420，套筒透镜410用于将干涉光汇聚至线阵相机420的像面上，线阵相机420将干涉光转化为电信号进而生成图像。

通过上述技术方案，干涉光在分束扫描模块200的反射下进入套筒透镜410，套筒透镜410针对入射的干涉光进行校正，还对复消色差进行校正，在整个视场上实现衍射极限性能。然后，干涉光被套筒透镜410会聚到线阵相机420的像面上。线阵相机420是一类特殊的相机，用于将光学图像转变为一维视频信号输出，与面阵相机相比，线阵相机420的传感器只有一行感光元素，因此可以实现高扫描频率和高分辨率成像。

其中套筒透镜410也可以采用市场常用的商用透镜，具体的，套筒透镜410的焦距为200mm。

在另外一些实施方式中，可以使用面阵相机代替线阵相机420。

此外，在一些实施方式中，mirau模块300设置在PZT平移台500上，PZT平移台500带动整个mirau模块300上下移动，可以实现对样品进行全深度扫描。

具体的，PZT平移台500以压电陶瓷作为基础元件驱动的压电平移台，以机构放大的方式进行驱动，在相同的驱动电压下，机构放大平台的位移是传统直驱平台位移的几倍至几十倍，具有纳米级分辨率以及毫秒级的响应时间。

具体的，在一些实施方式中，采用五帧相移法来提高图像的信噪比。该算法需要由五个深度相关的帧E1、E2、E3、E4、E5计算而来，根据(E4−E2)^2−(E1−E3)(E3−E5)，每两个相邻帧之间的相位差为π∕2。移相由PZT平移台500执行，例如光源的中心波长是800nm，组织的折射率设为1.5，那么每帧的需要PZT平移台500移动的距离则是800/（4*1.5）=133.3nm。这种位移在干涉仪中产生了π∕2 的光学相移。 在PZT平移台500执行深度扫描的全过程的每一帧中，都要如此震荡运行。其中，一个波长是2Pi，因此pi/2对应的距离需要除以4。

综上，在本申请的方案中，使用超连续谱的激光器110来提供光束，将光束输出到光纤上，通过光纤进行传输，光束从光纤进入光纤准直器120，通过光纤准直器120将光束拓展成平行光，平行光被柱面镜130聚焦成线光束，线光束入射到分束器210上，其中一束光穿过分束器210照射在振镜220上，经过振镜220被反射至物镜310，反射光束穿过物镜310和参考镜320到达半反半透镜330，在半反半透镜330上被分成了参考光和样品光，参考光被半反半透镜330反射至参考镜320，样品光穿过半反半透镜330和窗口镜340进入样品内，在样品内被反射回半反半透镜330，参考光被参考镜320反射回半反半透镜330与被反射回来的样品光干涉形成干涉光，干涉光被半反半透镜330沿入射光路反射至振镜220，在振镜220反射至分束器210，然后在分束器210上被反射至套筒透镜410，经过套筒透镜410会聚成一个个光斑在线阵相机420的像面上，通过线阵相机420将光学图像转变为一维视频信号输出，最终生成图像。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种OCT装置，其特征在于，包括：

光源模块(100)，用于提供线光束；

分束扫描模块(200)，用于接收来自所述光源模块(100)提供的所述线光束，以及对光束进行反射；

mirau模块(300)，用于接收经过所述分束扫描模块(200)反射的反射光束，并产生参考光以及样品光，所述样品光经过所述mirau模块(300)照射在样品后被反射回所述mirau模块(300)内与所述参考光干涉形成干涉光，所述干涉光在所述mirau模块(300)内被反射回所述分束扫描模块(200)；

成像模块(400)，用于接收经过所述分束扫描模块(200)反射回来的所述干涉光，根据所述干涉光形成图像。

2.根据权利要求1所述的一种OCT装置，其特征在于，所述mirau模块(300)至少包括有参考镜(320)以及半反半透镜(330)，所述反射光束穿过所述半反半透镜(330)形成所述样品光，所述反射光束被所述半反半透镜(330)反射形成所述参考光，所述参考镜(320)用于将所述参考光反射回所述半反半透镜(330)，所述半反半透镜(330)用于将所述干涉光反射回所述分束扫描模块(200)。

3.根据权利要求2所述的一种OCT装置，其特征在于，所述半反半透镜(330)用于接收所述反射光束的表面设置有分束膜，所述分束膜将所述反射光束以3：7的比例分成所述参考光和所述样品光，所述半反半透镜(330)的另一表面设置有增透膜。

4.根据权利要求2所述的一种OCT装置，其特征在于，所述参考镜(320)在靠近所述半反半透镜(330)一侧的表面的中心设置有au膜，在该表面的au膜外围其它位置设置有增透膜，所述参考镜(320)的另一表面设置有增透膜。

5.根据权利要求2所述的一种OCT装置，其特征在于，所述mirau模块(300)还包括有物镜(310)，所述物镜(310)用于将所述反射光束汇聚至所述参考镜(320)以及所述半反半透镜(330)上。

6.根据权利要求2所述的一种OCT装置，其特征在于，所述mirau模块(300)包括窗口镜（340），所述窗口镜（340）固定在所述半反半透镜(330)上。

7.根据权利要求1所述的一种OCT装置，其特征在于，所述分束扫描模块(200)包括分束器(210)以及振镜(220)，所述分束器(210)用于将所述线光束分成两束不同方向的光以及将所述干涉光反射至所述成像模块(400)上，所述振镜(220)用于接收从所述分束器(210)分离出的一束光，并将这束光反射至所述mirau模块(300)内。

8.根据权利要求7所述的一种OCT装置，其特征在于，所述分束器(210)为非偏振分束立方体。

9.根据权利要求1所述的一种OCT装置，其特征在于，所述光源模块(100)包括激光器(110)、光纤准直器(120)以及柱面镜(130)，所述激光器(110)输出光束至所述光纤准直器(120)，所述光纤准直器(120)用于将光束转变成高斯光束，所述柱面镜(130)接收所述高斯光束并聚焦成所述线光束。

10.根据权利要求1所述的一种OCT装置，其特征在于，所述成像模块(400)包括套筒透镜(410)以及线阵相机(420)，所述套筒透镜(410)用于将所述干涉光汇聚至所述线阵相机(420)的像面上，所述线阵相机(420)将所述干涉光转化为电信号进而生成图像。

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