申请/专利权人：广东唯仁医疗科技有限公司

申请日：2017-08-22

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN107468214B

主分类号：A61B5/00

分类号：A61B5/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2020.10.30#专利申请权的转移;2018.01.09#实质审查的生效;2017.12.15#公开

摘要：本发明提供了一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法，该系统包括激光光源，第一光纤耦合器，样品臂，第二光纤耦合器，光谱探测装置，以及计算机；第一光纤耦合器具有两个输入端和两个输出端，第二光纤耦合器具有两个输入端；激光光源通过第一光纤与第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，第一光纤耦合器的另一个输入端通过第二光纤与第二光纤耦合器的其中一个输入端连接，第二光纤耦合器的另外一个输入端通过第三光纤与第一光纤耦合器的其中一个输出端连接，第一光纤耦合器的另外一个输出端通过第四光纤与样品臂连接；光谱探测装置通过第五光纤与第二光纤耦合器的输出端连接；所述激光光源、光谱探测装置与计算机电性连接。该系统能够防止反射光损坏激光光源。

主权项：1.一种光学相干断层成像系统，其特征在于，包括激光光源，第一光纤耦合器，样品臂，第二光纤耦合器，光谱探测装置，以及计算机；第一光纤耦合器具有两个输入端和两个输出端，第二光纤耦合器具有两个输入端；激光光源通过第一光纤与第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，第一光纤耦合器的另一个输入端通过第二光纤与第二光纤耦合器的其中一个输入端连接，第二光纤耦合器的另外一个输入端通过第三光纤与第一光纤耦合器的其中一个输出端连接，第一光纤耦合器的另外一个输出端通过第四光纤与样品臂连接；光谱探测装置通过第五光纤与第二光纤耦合器的输出端连接；所述激光光源、光谱探测装置与计算机电性连接；通过第一光纤耦合器把来自激光光源的光划分为测量光和参考光；所述测量光通过样品臂照射到被测物表面，被测物表面的返回光回到第一光纤耦合器后被传输到第二光纤耦合器；所述参考光被传输到第二光纤耦合器中与返回光进行干涉调制，调制后的光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取；通过第二光纤耦合器把调制后的光划分为成像光和监测光；成像光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取；监测光通过光电探测装置转换为电信号并进行滤波，把干涉调制部分的信号滤掉，然后把滤波后的电信号输入到计算机进行光能量的实时监测并根据监测结果进行激光光源输出功率的控制。

全文数据：一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法技术领域[0001]本发明涉及光学相干断层成像技术领域，特别涉及一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法。背景技术[0002]光学相千断层成像OCT，opticalCoherenceTomograph是一种高精度的光学探测技术，利用弱相干光源的弱相干性，可以获取介质分界层的空间信息。该技术是非接触无损测量、高精度探测的新型手段，可穿透透明及半透明物质，到其内部观测内部情况。该技术在医学上应用广泛，例如眼科、牙科和皮肤科等，同时在自动化生产和检测领域也应用广泛。[0003]但是，该技术使用的弱相干光源，是一种特殊的激光光源，光源的稳定性、安全性和可靠性是该技术获得高精度测量的保证。[0004]一般的光学相千断层成像装置是基于迈克尔逊干涉仪原理，根据参考臂和样品臂的回光信号干涉来获取空间介质分界层。但是迈克尔逊干涉仪参考臂的反射光会回到弱相干激光，从而损害激光光源，一般是加光学隔离器来解决该反射光问题，但是该方法会减弱激光光源输出光能量，导致整个光学系统的探测效率不高。加之光学隔离器的价格不菲，特别是用于生物探测的840nm波段的光学隔离器。[0005]还有一种光学相干断层成像装置是光纤型的迈克尔逊干涉仪，通过改变光源输入端光纤的偏振态，这样反射到激光光源的光能量会减少，但是该方法并不能完全杜绝光反射到激光光源，而且光纤的偏振态受光纤空间位置变化影响很大，只要光纤稍微有一点移动，整个偏振态都完全改变了。而且用于固定光纤的金属件或者非金属件，受到环境温度变化而膨胀或者收缩都足以改变光学系统的偏振态。[0006]因此，光学相干断层成像技术中，保护激光光源是一大难题。发明内容[0007]鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法，能够防止反射光损坏激光光源。[0008]为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种光学相干断层成像系统，包括激光光源，第一光纤耦合器，样品臂，第二光纤耦合器，光谱探测装置，以及计算机;第一光纤耦合器具有两个输入端和两个输出端，第二光纤耦合器具有两个输入端;激光光源通过第一光纤与第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，第一光纤耦合器的另一个输入端通过第二光纤与第二光纤耦合器的其中一个输入端连接，第二光纤耦合器的另外一个输入端通过第三光纤与第一光纤耦合器的其中一个输出端连接，第一光纤耦合器的另外一个输出端通过第四光纤与样品臂连接;光谱探测装置通过第五光纤与第二光纤耦合器的输出端连接;所述激光光源、光谱探测装置与计算机电性连接。[0009]所述的光学相干断层成像系统，其中，所述样品臂包括准直透镜和聚焦透镜。[0010]所述的光学相千断层成像系统，还包括一个光电探测装置，该光电探测装置包括光电转换电路和傅里叶低频处理电路;所述第二光纤耦合器具有两个输出端，其中一个输出端通过第六光纤与光电探测装置连接;光电探测装置与所述计算机电性连接。[0011]所述的光学相干断层成像系统，其中，所述光电探测装置和计算机之间先后连接有前置放大器和AD转换器。[0012]所述的光学相干断层成像系统，其中，所述第一光纤上设置有第一偏振控制器，第一偏振控制器与所述计算机电性连接。[0013]所述的光学相干断层成像系统，其中，所述第四光纤上设置有第二偏振控制器，第二偏振控制器与所述计算机电性连接。[0014]一种光学相干断层成像方法，通过第一光纤耦合器把来自激光光源的光划分为测量光和参考光;所述测量光通过样品臂照射到被测物表面，被测物表面的返回光回到第一光纤耦合器后被传输到第二光纤耦合器;所述参考光被传输到第二光纤耦合器中与返回光进行干涉调制，调制后的光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取。[0015]所述的光学相干断层成像方法，其中，通过第二光纤耦合器把调制后的光划分为成像光和监测光;成像光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取;监测光通过光电探测装置转换为电信号并进行滤波，把干涉调制部分的信号滤掉，然后把滤波后的电信号输入到计算机进行光能量的实时监测并根据监测结果进行激光光源输出功率的控制。[0016]有益效果：本发明提供了一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法，激光光源发出的光经过第一光纤耦合器分光到参考臂和第二光纤耦合器，参考臂的反射光经第一光纤耦合器传输到第二光纤耦合器，第二光纤耦合器内两路信号进行调制后输出到光谱探测装置进行断层图像摄取。该方法不存在参考臂反射回光，可以完全避免反射光对激光光源造成的损耗，且能够提高整个系统的干涉调制效率。附图说明[0017]图1为本发明提供的光学相干断层成像系统的结构示意图。具体实施方式[0018]本发明提供一种光学相干断层成像系统及光学相干断层成像方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0019]请参阅图1，本发明提供一种光学相干断层成像系统，包括激光光源1，第一光纤耦合器2，样品臂3，第二光纤耦合器4，光谱探测装置5，以及计算机6;第一光纤耦合器2具有两个输入端和两个输出端，第二光纤耦合器4具有两个输入端;激光光源1通过第一光纤7与第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，第一光纤耦合器的另一个输入端通过第二光纤8与第二光纤耦合器的其中一个输入端连接，第二光纤耦合器的另外一个输入端通过第三光纤9与第一光纤耦合器的其中一个输出端连接，第一光纤耦合器的另外一个输出端通过第四光纤10与样品臂连接;光谱探测装置通过第五光纤11与第二光纤耦合器的输出端连接;所述激光光源1、光谱探测装置5与计算机6电性连接。[0020]工作时，激光光源1发出的光经过第一光纤耦合器2分光到参考臂3和第二光纤耦合器4,参考臂的反射光经第一光纤耦合器传输到第二光纤耦合器，第二光纤耦合器内两路信号（即第二光纤8和第三光纤9传来的光信号进行调制后输出到光谱探测装置5进行断层图像摄取。该系统使用时不存在参考臂反射回光，可以完全避免反射光对激光光源造成的损耗，而且能够提高整个系统的干涉调制效率。此外，该系统结构简单，光学元器件小，成本低。[0021]具体的，所述样品臂3包括准直透镜31和聚焦透镜33,准直透镜、聚焦透镜、以及被测物90表面形成公焦系统，即第四光纤10的出光点位于准直透镜的焦点处，聚焦透镜正对准直透镜设置，被测物表面位于聚焦透镜焦点处。这样被测物表面反射回到光纤的效率最大，有利于提高测物表面成像的清晰度。[0022]进一步的，所述的光学相干断层成像系统，还包括一个光电探测装置12,该光电探测装置包括光电转换电路和傅里叶低频处理电路;所述第二光纤耦合器4具有两个输出端，其中一个输出端通过第六光纤13与光电探测装置12连接;光电探测装置12与所述计算机6电性连接。其中，光电转换电路用于把第六光纤13传来的光信号转换为电信号，本实施例中，光电转换电路为pin光电转换器;傅里叶低频处理电路用于把该电信号进行低通滤波。经过光电探测装置把第六光纤13传来的信号进行光电转换和滤除干涉调制部分的信号后，得到反映第三光纤9传输的光（以下把这部分光称为参考光的能量强度的电信号，计算机6可通过该电信号实时监测参考光的强度，进而根据其强度控制激光光源的输出功率，使激光光源工作更加稳定和安全。[0023]本实施例中，所述光电探测装置12和计算机6之间先后连接有前置放大器14和AD转换器15。[0024]优选的，所述第一光纤7上设置有第一偏振控制器16,第一偏振控制器与所述计算机6电性连接。利用第一偏振控制器改变输入激光的偏振态，从而可以获取整个系统干涉调制最优的偏振态。[0025]此外，所述第五光纤10上设置有第二偏振控制器17,第二偏振控制器与所述计算机6电性连接。通过利用第二偏振控制器调整传输到样品臂的光（以下把这部分的光称为测量光的偏振态，进一步优化干涉调制性能。[0026]本发明还提供了一种基于上述光学相干断层成像系统的光学相干断层成像方法，通过第一光纤耦合器2把来自激光光源1的光划分为测量光和参考光;所述测量光通过样品臂3照射到被测物90表面，被测物表面的返回光回到第一光纤耦合器2后被传输到第二光纤耦合器4;所述参考光被传输到第二光纤耦合器中与返回光进行干涉调制，调制后的光被传输到光谱探测装置5进行断层图像摄取。该方法不存在参考臂反射回光，可以完全避免反射光对激光光源造成的损耗，且整个系统的干涉调制效率高。[0027]进一步的，通过第二光纤耦合器4把调制后的光划分为成像光和监测光;成像光被传输到光谱探测装置5进行断层图像摄取;监测光通过光电探测装置12转换为电信号并进行滤波，把干涉调制部分的信号滤掉，然后把滤波后的电信号输入到计算机进行光能量的实时监测并根据监测结果进行激光光源输出功率的控制。此处，监测光的信号滤掉干涉调制部分的信号后保留下来的信号强度仅与参考光强度有关，而参考光强度又仅与激光光源功率有关，因此可以通过滤波后的电信号强度来对激光光源输出功率进行反馈控制。这种方法有利于进一步保护了激光光源稳定性和安全性。^0028]可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发，，思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护氾围。

权利要求：1.一种光学相干断层成像系统，其特征在于，包括激光光源，第一光纤耦合器，样品臂，第二光纤耦合器，光谱探测装置，以及计算机;第一光纤耦合器具有两个输入端和两个输出端，第二光纤耦合器具有两个输入端;激光光源通过第一光纤与第一光纤耦合器的其中一个输入端连接，第一光纤耦合器的另一个输入端通过第二光纤与第二光纤耦合器的其中一个输入端连接，第二光纤耦合器的另外一个输入端通过第三光纤与第一光纤耦合器的其中一个输出端连接，第一光纤耦合器的另外一个输出端通过第四光纤与样品臂连接;光谱探测装置通过第五光纤与第二光纤耦合器的输出端连接;所述激光光源、光谱探测装置与计算机电性连接。2.根据权利要求1所述的光学相干断层成像系统，其特征在于，所述样品臂包括准直透镜和聚焦透镜。3.根据权利要求1-2任一项所述的光学相干断层成像系统，其特征在于，还包括一个光电探测装置，该光电探测装置包括光电转换电路和傅里叶低频处理电路;所述第二光纤耦合器具有两个输出端，其中一个输出端通过第六光纤与光电探测装置连接;光电探测装置与所述计算机电性连接。4.根据权利要求3所述的光学相干断层成像系统，其特征在于，所述光电探测装置和计算机之间先后连接有前置放大器和AD转换器。5.根据权利要求4所述的光学相干断层成像系统，其特征在于，所述第一光纤上设置有第一偏振控制器，第一偏振控制器与所述计算机电性连接。6.根据权利要求5所述的光学相干断层成像系统，其特征在于，所述第四光纤上设置有第二偏振控制器，第二偏振控制器与所述计算机电性连接。7.—种基于权利要求6所述光学相干断层成像系统的光学相干断层成像方法，其特征在于，通过第一光纤耦合器把来自激光光源的光划分为测量光和参考光;所述测量光通过样品臂照射到被测物表面，被测物表面的返回光回到第一光纤耦合器后被传输到第二光纤耦合器;所述参考光被传输到第二光纤耦合器中与返回光进行干涉调制，调制后的光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取。8.根据权利要求7所述的光学相干断层成像方法，其特征在于，通过第二光纤耦合器把调制后的光划分为成像光和监测光;成像光被传输到光谱探测装置进行断层图像摄取;监测光通过光电探测装置转换为电信号并进行滤波，把干涉调制部分的信号滤掉，然后把滤波后的电信号输入到计算机进行光能量的实时监测并根据监测结果进行激光光源输出功率的控制。

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