RU26657U1 - Спекл-микроскоп - Google Patents

Abstract

Спекл-микроскоп, содержащий источник когерентного оптического излучения, светоделительный элемент, блок формирования некогерентного изображения, включающий осветитель, первый микрообъектив и связанную с ним видеокамеру и имеющий предметную плоскость; второй микрообъектив, установленный с возможностью обеспечения острой фокусировки излучения и совмещения плоскости перетяжки пучка с предметной плоскостью, первый блок регистрации флуктуаций интенсивности спекл-поля, включающий последовательно соединенные фотодетектор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, который соединен с блоком обработки выходного сигнала, отличающийся тем, что в него введен второй блок регистрации флуктуаций интенсивности спекл-поля, при этом фотодетекторы блоков регистрации расположены над предметной плоскостью симметрично относительно оптической оси спекл-микроскопа.

Description

Полезная модель относится измерительной технике и может найти применение в биологии, медицине при проведении диагностики состояния микроциркуляции крови и оценке кровенаполненности различных слоев биотканей, например, для диагностики степени выраженности пародонтита.

Известно устройство для измерения скорости движения диффузно-рассеивающих объектов, включающее источник когерентного излечения, обьектив, амплитудный светоделитель, первый и второй оптические сканаторы, двухканальный фотоприемный блок и электронный блок обработки сигнала (ПатентЯи №1474551, МПК G01P 3/36).

Однако данное устройство не обеспечивает требуемой разрешающей способности. Данным устройством можно определять лишь интегральные характеристики микроциркуляции крови, в то время как при лечении стоматологических заболеваний требуется применение высокоразрешающих диагностических систем.

Известен корреляционный измеритель скорости, включающий в себя оптический излучатель, обьектив, пару фотоприемников, размещенных в фокальной плоскости фотообъектива, два усилителя, два аналогово-цифровых преобразователя (АЦП), аналоговый коррелятор. (АС СССР №1675782 МПК G01P3/68).

Однако данное устройство может быть использовано только для определения скорости движения шероховатых поверхностей, и не может быть применено для измерения скоростей рассеивателей в объемных средах, следовательно и для определения микроциркуляции крови в слизистой оболочке полости рта.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для исследования микроциркуляции крови - спекл-микроскоп, содержащий источник когерентного оптического излучения, светоделительный элемент, систему формирования некогерентного изображения, имеющую предметную плоскость и плоскость изображения, микрообъектив, установленный с возможностью обеспечения острой фокусировки излучения и совмещения плоскости перетяжки пучка с предметной плоскостью микроскопа, блок регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля, включающий последовательно соединенные фотодетектор, усилитель и устройство обработки выходного сигнала спекл-микроскопа (Sergey Ulyanov. nigh resolution specklemicroscopy: study of the spatial structure of a bioflow. Physiological Measurements, 22, 681691,2001).

Однако данный спекл-микроскоп характеризуется малым соотношением сигнал/шум, которое существенным образом снижает чувствительность устройства, поскольку нри многократном рассеянии света в кровесодержащих тканях контраст образующихся спеклов очень мал. Это означает, что неременная составляющая флуктуации интенсивности рассеянного света, связанная с динамикой спеклов и несущая нри этом полезную информацию о скорости движения рассеивателей, много меньше ностоянной составляющей света. Высокий уровень постоянной засветки вызывает шумы фотодетекторов (и, кроме этого, передает на фотодетектор все собственные шумы лазера). Таким образом, в измерительном сигнале содержится две неременные составляющие: полезный сигнал, обусловленный движением рассеивателей, и шумы фоторегистрации. При этом мощность и спектральный состав как шума, так и полезного сигнала весьма близки по своим характеристикам.

Задачей полезной модели является повышение чувствительности устройства при улучшении качественных характеристик измерительного сигнала за счет снижения уровня внешних шумов.

Поставленная задача решается тем, что в снекл-микроскопе, содержащем источник когерентного оптического , светоделительный элемент, блок формирования некогерентного изображения, включающий осветитель, нервый микрообъектив и связанную с ним видеокамеру и имеющий предметную плоскость; второй микрообъектив, установленный с возможностью обеспечения острой фокусировки излучения и совмещения плоскости перетяжки пучка с предметной плоскостью, первый блок регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля, включающий последовательно соединенные фотодетектор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, который соединен с блоком обработки выходного сигнала, согласно предложенному решенню. введен второй блок регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля, при этом фотодетекторы блоков регистрации расположены над предметной плоскостью симметрично относительно оптической оси спекл-микроскопа.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема снекл-микроскопа. Позициями на фиг. обозначены:

1- источник когерентного оптического излучения, например лазер,

5- микрообъектив блока формирования некогерентного изображения,

6- видеокамера блока формирования некогерентного изображения,

7- блок обработки выходного сигнала, например, компьютер, содержащий плату захвата видеоизображения,

8- предметная плоскость блока формирования некогерентного изображения, в которой размещают исследуемый объект,

9- осветитель блока формирования некогерентного изображения,

10,14 - блоки регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля,

11,15- фотодетекторы блоков регистрации,

12,16 - усилители фототока блоков регистрации, 13, 17 - аналого- цифровые преобразователи (АЦП).

Спекл-микроскоп содержит источник когерентного оптического излучения 1. например лазер, светоделителъный элемент 3, перед которым установлен микрообъектив 2, блок формирования некогерентного изображения 4, включающую в себя микрообъектив 5, связанный с видеокамерой 6, и осветитель 9. Видеокамера 6 соединена с блоком обработки выходного сигнала 7, например, компьютером через плату захвата видеоизображения. Спекл-микроскоп снабжен двумя блоками 10 и 14 регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля, каждый из которых состоит из последовательно соединенных фотодетектора 11 или 15, усилителя 12 или 16,и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 13 или 17. АЦП каждого блока регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля также соединен с компьютером 7. Светоделительный элемент 3 расположен между микрообъективом 5 и видеокамерой 6. Фото детекторы 11 и 15 расположены над предметной плоскостью 8, совмещенной с плоскостью перетяжки пучка, в которую помещают исследуемый объект.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 с помощъю микрообъективов 2 и 5 и светоделительного элемента 3 фокусируют на предметную плоскость 8, совмещенной с плоскостью перетяжки лазерного пучка, в которой размещают анализируемый объект. Совмещения плоскостей добиваются с помощью выбора числовой апертуры микрообъектива 2 и его расположением относительно лазера и микрообъектива 5. При этом анализируемый объект освещают источником некогерентного света 9. Флуктуации интенсивности рассеянного излучения регистрируются с помощью двух пространственно разделенных фотодетекторов 11 и 15 Видеокамерой 6, соединенной с микрообъективом 5 регистрируют изображение анализируемого объекта, которое вводят в компьютер 7 посредством платы захвата видеоизображения.

Фото детектор 11 вместе с усилителем 12 и АЦП 13 входит в состав первого блока регистрации флуктуации интенсивности снекл-поля. Аналогичную цепочку образует фото детектор 15, усилитель 16 и АЦП 17, которая соответственно входит в состав второго блока регистрации флуктуации интенсивности спекл-поля. АЦП 13 и 17 соединены с компьютером, с помощью которого производят дальнейшую обработку временных флуктуации интенсивности спекл-поля. Фотодетекторы 11 и 15 расположены над предметной плоскостью 8 блока формирования некогерентного изображения в дальней зоне дифракции, симметрично, относительно оптической оси спекл-микроскопа.

Подобная конструкция, содержащая два блока измерения флуктуации интенсивности спекл-поля позволяет применять алгоритмы подавления шумов, основанных на вычитании измерительных сигналов, формирующихся в первом и втором блоках соответственно. Симметричное расположение фотодетекторов блоков обработки относительно оптической оси приводит к тому, что шумы лазера и сигнала внешних оптических помех становятся идентичными. Т.о. вычитание сигналов позволяет устранить влияние собственных шумов лазера и внешних световых помех на формирование выходного сигнала спекл-микроскопа

Claims (1)

1. Спекл-микроскоп, содержащий источник когерентного оптического излучения, светоделительный элемент, блок формирования некогерентного изображения, включающий осветитель, первый микрообъектив и связанную с ним видеокамеру и имеющий предметную плоскость; второй микрообъектив, установленный с возможностью обеспечения острой фокусировки излучения и совмещения плоскости перетяжки пучка с предметной плоскостью, первый блок регистрации флуктуаций интенсивности спекл-поля, включающий последовательно соединенные фотодетектор, усилитель и аналого-цифровой преобразователь, который соединен с блоком обработки выходного сигнала, отличающийся тем, что в него введен второй блок регистрации флуктуаций интенсивности спекл-поля, при этом фотодетекторы блоков регистрации расположены над предметной плоскостью симметрично относительно оптической оси спекл-микроскопа.