3,第三聚焦透镜13将光聚焦到线阵CCD14的感光元件上，线阵CCD14将光信号转换为电 信号输入电脑15中处理得到OCT图像。
[0019] 所述光纤親合器2为50:50的2 X 2光纤親合器。
[0020] 所述线性位移台16为Thorlabs公司的LNR50S/M带梯形步进器的50毫米 TravelMax平台、最大行程为50毫米，增量运动的最小单位为0. 05微米。
[0021] 所述衍射光栅12的入射角为30度。
[0022] 本发明全深度谱域光学相干层析成像方法，包括以下步骤：
[0023] 步骤1，将光纤耦合器2参考臂的输出端置于第一准直透镜3的前焦点处，将平面 镜5置于第一聚焦透镜4后焦面上；所述光纤親合器2为50:50的2X2光纤親合器。
[0024] 步骤2,将光纤耦合器2的样品臂的输出端置于第二准直透镜6的前焦点处，调节 X扫描振镜7、Y扫描振镜8相对的位置方向使得光路转折90度，并且使得准直后的光斑偏 离Y扫描振镜8的转轴但在X扫描振镜7的转轴上，调节第二聚焦透镜9使得准直光聚焦 到载物台10的平面镜上并沿原路返回；
[0025] 步骤3,将光纤耦合器2的探测臂输出端置于第三准直透镜11的前焦点处产生准 直光，调节衍射光栅12的位置及方向使得该准直光以30度角入射至衍射光栅12,调节第三 聚焦透镜13的位置使得第三聚焦透镜13的光轴与衍射光的方向同轴并且使得衍射光斑处 于第三聚焦透镜13中心，调节线阵CCD14的位置，使得CCD的探测面处于第三聚焦透镜13 的后焦面上；
[0026] 步骤4,在样品臂中的载物台10上设置平面镜，调节使光聚焦在该平面镜上，使样 品臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器2的光束发生干涉，启动线性位移台16获得不同光程 差下的干涉光谱，探测臂中的线阵CCD14将干涉光谱信号转换为电信号输入电脑15存储于 电脑中；
[0027] 步骤5,保持样品臂不变，将样品臂中载物台10上的平面镜换为待测样品，调节载 物台10使样品臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器2的光束发生干涉，驱动X扫描振镜7、Y 扫描振镜8进行横向扫描获得三维干涉光谱信号；其中光斑偏离Y扫描振镜8的转轴，产生 调制频率，用于去除谱域光学相干层析成像技术中的复共轭像问题，光斑的偏置距离满足 以下条件：
[0028]
【主权项】
1. 一种全深度谱域光学相干层析成像装置，其特征在于，包括沿光路方向依次设置的 光源（1)、光纤親合器（2)、第一准直透镜（3)、第一聚焦透镜（4)、平面镜（5)、第二准直透镜 (6)、X扫描振镜（7)、Y扫描振镜（8)、第二聚焦透镜（9)、载物台（10)、第三准直透镜（11)、 衍射光栅（12)、第三聚焦透镜（13)、线阵CCD(H)、电脑（15)和线性位移台（16)，其中平 面镜（5)固定于线性位移台（16)上且平面镜（5)位于第一聚焦透镜（4)的焦平面，线阵 CCD(H)设于第三聚焦透镜（13)的焦平面，线阵CCD(H)的输出端接入电脑（15)，所有光 学元件相对于基底同轴等高，即相对于光学平台或仪器底座同轴等高； 所述光源（1)发出的光通过光纤耦合器（2)分成两路：其中一路光置于第一准直透 镜（3)的焦点上产生准直光，该准直光通过第一聚焦透镜（4)聚焦到平面镜（5)后，平面 镜（5)的反射光沿原光路返回经第一准直透镜（3)重新耦合进光纤耦合器（2);另一路光 置于第二准直透镜（6)的焦点处，经第二准直透镜（6)后形成准直光，该准直光依次经过X 扫描振镜（7)、Y扫描振镜（8)后经第二聚焦透镜（9)聚焦到载物台（10)上的样品上，经 样品后向散射或后向反射的光沿原光路返回经第二准直透镜（6)重新耦合进光纤耦合器 (2);重新耦合进光纤耦合器（2)的两路光发生干涉，产生的干涉光经光纤耦合器（2)的输 出端置于第三准直透镜（11)的焦点处，经第三准直透镜（11)产生的准直光入射至衍射光 栅（12)，经衍射光栅（12)分光后入射至第三聚焦透镜（13)，第三聚焦透镜（13)将光聚焦 到线阵CCD (14)的感光元件上，线阵CCD (14)将光信号转换为电信号输入电脑（15)中处理 得到OCT图像。
2. 根据权利要求1所述的全深度谱域光学相干层析成像装置，其特征在于，所述光纤 親合器⑵为50:50的2X2光纤親合器。
3. 根据权利要求1所述的全深度谱域光学相干层析成像装置，其特征在于，所述线性 位移台（16)为Thorlabs公司的LNR50S/M带梯形步进器的50毫米TravelMax平台、最大 行程为50毫米，增量运动的最小单位为0. 05微米。
4. 根据权利要求1所述的全深度谱域光学相干层析成像装置，其特征在于，所述衍射 光栅（12)的入射角为30度。
5. -种基于权利要求1所述的全深度谱域光学相干层析成像装置的成像方法，其特征 在于，包括以下步骤： 步骤1，将光纤耦合器（2)参考臂的输出端置于第一准直透镜（3)的前焦点处，将平面 镜（5)置于第一聚焦透镜（4)后焦面上； 步骤2,将光纤耦合器（2)的样品臂的输出端置于第二准直透镜（6)的前焦点处，调节 X扫描振镜（7)、Υ扫描振镜（8)相对的位置方向使得光路转折90度，并且使得准直后的光 斑偏离Y扫描振镜（8)的转轴但在X扫描振镜（7)的转轴上，调节第二聚焦透镜（9)使得 准直光聚焦到载物台（10)的平面镜上并沿原路返回； 步骤3,将光纤耦合器（2)的探测臂输出端置于第三准直透镜（11)的前焦点处产生准 直光，调节衍射光栅（12)的位置及方向使得该准直光以30度角入射至衍射光栅（12)，调节 第三聚焦透镜（13)的位置使得第三聚焦透镜（13)的光轴与衍射光的方向同轴并且使得衍 射光斑处于第三聚焦透镜（13)中心，调节线阵CCD(14)的位置，使得CCD的探测面处于第 三聚焦透镜（13)的后焦面上； 步骤4,在样品臂中的载物台（10)上设置平面镜，调节使光聚焦在该平面镜上，使样品 臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器（2)的光束发生干涉，启动线性位移台（16)获得不同光 程差下的干涉光谱，探测臂中的线阵CCD(H)将干涉光谱信号转换为电信号输入电脑（15) 存储于电脑中； 步骤5,保持样品臂不变，将样品臂中载物台（10)上的平面镜换为待测样品，调节载物 台（10)使样品臂和参考臂重新耦合进光纤耦合器（2)的光束发生干涉，驱动X扫描振镜 (7)、Y扫描振镜（8)进行横向扫描获得三维干涉光谱信号； 步骤6,探测臂中的线阵CCD(H)将干涉光谱信号转换为电信号输入电脑（15)，通过 步骤4中存储的干涉光谱重构二维图像，并将一系列的二维图像合成待测样品的三维结构 图。
6. 根据权利要求5所述的全深度谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，所述光纤 親合器⑵为50:50的2X2光纤親合器。
7. 根据权利要求5所述的全深度谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，步骤5所述 驱动X扫描振镜（7)、Y扫描振镜（8)进行横向扫描获得三维干涉光谱信号，其中光斑偏离 Y扫描振镜（8)的转轴，产生调制频率，用于去除谱域光学相干层析成像技术中的复共轭像 问题，光斑的偏置距离满足以下条件：
式中，f。为调制频率，k为波数，δ为光斑偏离Y振镜转轴的距离，ω为Y扫描振镜（7) 扫描时的角速度，fs为纵向扫描的频率。
8. 根据权利要求5所述的全深度谱域光学相干层析成像方法，其特征在于，步骤6中所 述重构二维图像中进行去除复共轭像时，先对同一像素不同横向位置处的干涉光谱信号进 行傅里叶变换，然后对傅里叶变换后的信号进行加窗逆傅里叶变换以滤除直流项，从而获 得复干涉光谱。
【专利摘要】本发明公开了一种全深度谱域光学相干层析成像装置及方法，该装置包括沿光路方向依次设置的光源、光纤型迈克尔逊干涉系统、光谱仪和信号处理系统。宽带光源发出的光经过2×2光纤耦合器后分别经过参考臂和样品臂后返回，经光谱仪分光后聚焦的线阵CCD上，得到干涉光谱。利用预存在电脑里的不同光程差下的干涉光谱信号对获得的样品的干涉光谱进行处理得到二维图像，相比于传统的傅里叶变换算法，该图像重构算法能够使得纵向分辨率不随深度的改变而改变。利用重构的一系列二维图像合成样品的三维结构图，实现对样品的微米级别的测量。
【IPC分类】A61B5-00
【公开号】CN104523239
【申请号】CN201510014093
【发明人】高万荣, 卞海溢, 陈朝良, 廖九零, 朱越, 刘浩
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月12日