自校准光学相干扫描仪及采样方法与流程

本发明涉及一种光学相干扫描装置，尤其涉及自校准光学相干扫描仪及采样方法。

背景技术：

为了借助光学相干断层扫描(oct)形成眼部的三维(3d)断层照片，常规的是：记录在待扫描的眼的体积内相对于彼此排列成行(如a型扫描)和/或层(如b型扫描)的多个oct图像，并且随后使这些图像相对于彼此对齐以形成断层照片。然而，眼球移动后，所得的3d断层照片展示移动诱发的伪影。这些伪影降低了3d断层照片的质量，因为，例如，眼部或其单个部分(如角膜)的几何形状、轮廓或高度剖面以更低质量的方式在断层照片中重现。现有技术如授权公告号为cn105050483b的中国发明专利，公开了一种用于眼部光学相干断层扫描的装置和用于眼部光学相干断层扫描的方法，该装置包括:摄像机系统，其被配置来捕获眼部的时间分辨的摄像机图像；以及oct图像获取单元，其被配置来获取眼部的时间分辨的oct图像。使用分束器使oct图像获取单元的测量轴和摄像机系统的测量轴沿着装置的共同测量轴对准。装置还包括控制单元，其被配置来根据时间分辨的摄像机图像确定时间分辨的移动数据，所述移动数据表示眼部相对于装置的测量轴的移动。控制单元还被配置来基于移动数据变换oct图像的至少一部分并且由oct图像生成断层照片。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术提供一种能自行克服样本移动、提高成像准确性的自校准光学相干扫描仪及采样方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：自校准光学相干扫描仪，包括物镜，配置并且布置为将目标路径的光聚焦，其还含有副传感器模块，用于获得比对定传感器获取的另一时间分辨的oct图像信号；

光源模块，用于提供不同波长的光，使主传感器和附传感器模块分别获得不同探测深度的图像信号；

物镜、主传感器、副传感器模块、光源模块分别位于分束器的四条分光支路上。通过光源模块产生光，照射样本后反射，经分束器后进入主传感器和副传感器模块。光源模块在不同的时段产生不同波长的光波，例如使主传感器接受第一个时间段的样本信号，在第二时间段副传感器模块检测其他一个时间段的已存储图像信号。进而使两个传感器在获得新信号和检验已获得数据之间交替工作。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：光源模块含有一个主光源和一个副光源；主光源和副光源之间经光源切换器实现对分束器上光的投射。主光源和副光源为可调谐光源，光源切换器的作用是在主传感器或副传感器完成一个周期的扫描后快速将光源从一个波长切换为另一个波长。以逐层深入、波长加长为例，第n周期时，xy调节镜、z轴半透镜在适当位置，主传感器获得主光源下n周期时波长的采样信号，并储存。第n+1周期时，转换到n-1周期时波长的副光源，副传感器获得的图像信号与主传感器在主光源在n-1周期时波长下的图像信号进行比对校验。如不同，则增加校验次数，以滤去奇异值、保留稳定值，并迭代设置主光源和副光源的波长。滤去与保留的逻辑可以从现有采样方法中的均值法、截取法等，根据精度意愿进行选择，不再赘述。在获取扫描图像时，由于样本位置非静止这一个特殊性，会造成某一扫描阶段的数据是非目标区域。因此，通过本装置的自行校验测量的情况下，可以获得较为准确的扫描整体图像集合。副传感器模块含有副传感器和位于其前端的z轴半透镜。通过调整z轴半透镜以使来自分束器对参考信号光线与物镜过来的光信号产生相位差，以提高检测效果和效率。结合xy调节镜，可以更为灵活的调节样本的投影位置。在物镜较小，如内窥镜类似结构或光纤方式检测时，可以省去xy调节镜转而以计算机程序对图像进行调整。光源模块与分束器之间设有用于调整光源模块发射光束的聚焦镜；聚焦镜与物镜的中轴在光路上重叠。上述设计为光源单透镜布置方式。主光源与光源切换器之间设有主聚焦镜；副光源与光源切换器之间设有副聚焦镜；主聚焦镜、副聚焦镜和物镜的中轴均在光路上重叠。上述设计为光源双透镜布置方式。本装置的外壳构造属于现有技术，为了不浪费篇幅，因而不做列举，本领域普通技术人员可以通过对现有技术的阅读自行组合。

自校准光学相干扫描仪，采用如权利要求1扫描仪，含有如下步骤，

1)初始数据填充步骤：以波长d0为光源，主传感器获取扫描信号，完成周期t0的数据填充；

2)扫描步骤：在周期tn时，以波长dn为光源，主传感器获取扫描信号pn；

3)校验扫描步骤：在周期tn+1时，以波长dn-1为光源，主传感器获取扫描对比信号qn+1；

4)校验处理步骤：将扫描对比信号qn+1与扫描信号pn-2进行比对，如相同或达到数据过滤要求则通过校验并存储结果，如不同则在下一个周期测量时重复步骤3)、4)。采用该方式，可以在不同的扫描周期在两个传感器上相互校验获得的图像信号，剔除因眼动等因素造成的错误测量。数据过滤要求为采样对比的原则，包括单不限于多数原则或平均最远原则、最值截取原则。

由于本发明采用了还含有副传感器模块，用于获得比对定传感器获取的另一时间分辨的oct图像信号；光源模块，用于提供不同波长的光，使主传感器和附传感器模块分别获得不同探测深度的图像信号；物镜、主传感器、副传感器模块、光源模块分别位于分束器的四条分光支路上。通过光源模块产生光，照射样本后反射，经分束器后进入主传感器和副传感器模块。光源模块在不同的时段产生不同波长的光波，例如使主传感器接受第一个时间段的样本信号，在第二时间段副传感器模块检测其他一个时间段的已存储图像信号。进而使两个传感器在获得新信号和检验已获得数据之间交替工作。因而本发明具有能自行克服样本移动、提高成像准确性的优点。

附图说明

图1为本发明实施例1光路结构示意图；

图2为本发明实施例2光路结构示意图；

图3为本发明实施例1测量结果修正前示意图；

图4为本发明实施例1测量结果修正后示意图。

具体实施方式

以下结合附实施例对本发明作进一步详细描述。

附图标号说明：光源模块1、主光源11、副光源12、光源切换器13、聚焦镜2、主聚焦镜21、副聚焦镜22、分束器3、主传感器4、副传感器模块5、副传感器51、z轴半透镜52、xy调节镜6、物镜7、样本8。

实施例1：参照图1、3、4，自校准光学相干扫描仪及采样方法，包括物镜7，配置并且布置为将目标路径的光聚焦，其还含有副传感器模块5，用于获得比对定传感器4获取的另一时间分辨的oct图像信号；

光源模块1，用于提供不同波长的光，使主传感器4和附传感器模块5分别获得不同探测深度的图像信号；

物镜7、主传感器4、副传感器模块5、光源模块1分别位于分束器3的四条分光支路上。通过光源模块1产生光，照射样本8后反射，经分束器3后进入主传感器4和副传感器模块5。光源模块1在不同的时段产生不同波长的光波，例如使主传感器4接受第一个时间段的样本信号，在第二时间段副传感器模块5检测其他一个时间段的已存储图像信号。进而使两个传感器在获得新信号和检验已获得数据之间交替工作。光源模块1含有一个主光源11和一个副光源12；主光源11和副光源12之间经光源切换器13实现对分束器3上光的投射。主光源11和副光源12为可调谐光源，光源切换器13的作用是在主传感器4或副传感器51完成一个周期的扫描后快速将光源从一个波长切换为另一个波长。以逐层深入、波长加长为例，第n周期时，xy调节镜6、z轴半透镜52在适当位置，主传感器4获得主光源11下n周期时波长的采样信号，并储存。第n+1周期时，转换到n-1周期时波长的副光源12，副传感器51获得的图像信号与主传感器4在主光源11在n-1周期时波长下的图像信号进行比对校验。如不同，则增加校验次数，以滤去奇异值、保留稳定值，并迭代设置主光源11和副光源12的波长。滤去与保留的逻辑可以从现有采样方法中的均值法、截取法等，根据精度意愿进行选择，不再赘述。在获取扫描图像时，由于样本9位置非静止这一个特殊性，会造成某一扫描阶段的数据是非目标区域。因此，通过本装置的自行校验测量的情况下，可以获得较为准确的扫描整体图像集合。副传感器模块5含有副传感器51和位于其前端的z轴半透镜52。通过调整z轴半透镜52以使来自分束器3对参考信号光线与物镜7过来的光信号产生相位差，以提高检测效果和效率。结合xy调节镜6，可以更为灵活的调节样本9的投影位置。在物镜7较小，如内窥镜类似结构或光纤方式检测时，可以省去xy调节镜6转而以计算机程序对图像进行调整。光源模块1与分束器3之间设有用于调整光源模块1发射光束的聚焦镜2；聚焦镜2与物镜7的中轴在光路上重叠。上述设计为光源单透镜布置方式。本装置的外壳构造属于现有技术，为了不浪费篇幅，因而不做列举，本领域普通技术人员可以通过对现有技术的阅读自行组合。采用如权利要求1扫描仪，含有如下步骤，

1)初始数据填充步骤：以波长d0为光源，主传感器4获取扫描信号，完成周期t0的数据填充；

2)扫描步骤：在周期tn时，以波长dn为光源，主传感器4获取扫描信号pn；

3)校验扫描步骤：在周期tn+1时，以波长dn-1为光源，主传感器4获取扫描对比信号qn+1；

4)校验处理步骤：将扫描对比信号qn+1与扫描信号pn-2进行比对，如相同或达到数据过滤要求则通过校验并存储结果，如不同则在下一个周期测量时重复步骤3)、4)。采用该方式，可以在不同的扫描周期在两个传感器上相互校验获得的图像信号，剔除因眼动等因素造成的错误测量。数据过滤要求为采样对比的原则，包括单不限于多数原则或平均最远原则、最值截取原则。

从光源模块1发射的光的波长优选在1.1至1.7微米的范围，更优选约1.2微米。光源模块1发射的光经分束器3分为目标路径和参考路径。目标路径的光经xy调节镜6，在穿过物镜7投射到样本8，然后从样本8反射，经物镜7回到分束器3。z轴半透镜52在z方向上经驱动机构可以移动，讲来自分束器3的光线反射回主传感器4，另一部分光透过z轴半透镜52到达副传感器51。到达主传感器4的光是有相位差的，因而有更为丰富的信息。到达主传感器4和副传感器51的光，根据不同的周期和光源模块1不同的波长耦合，可以获得不同深度的图像，同时可以在不同的扫描周期在两个传感器上相互校验获得的图像信号，剔除因眼动等因素造成的错误测量。

实施例2：参照图2，本实施例仅光源模块1结构与实施例1不同。

主光源11与光源切换器13之间设有主聚焦镜21；副光源12与光源切换器13之间设有副聚焦镜22；主聚焦镜21、副聚焦镜22和物镜7的中轴均在光路上重叠。上述设计为光源双透镜布置方式。

尽管已结合优选的实施例描述了本发明，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，能够对在这里列出的主题实施各种改变、同等物的置换和修改，因此本发明的保护范围当视所提出的权利要求限定的范围为准。