專利名稱：用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光譜檢測系統(tǒng)，特別是涉及一種以FD-OCT為基礎(chǔ)，能夠提取與組織深度信息有關(guān)的干涉光譜的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
OCT (Optical coherence tomography)是上世紀90年代初發(fā)展起來的一種高分辨率無損生物醫(yī)學成像技術(shù)，結(jié)合了低相干干涉技術(shù)、共焦顯微術(shù)、數(shù)字圖像處理等多種技術(shù)，其縱向分辨力可達到幾個微米。由于OCT利用對人體無害的紅外光作光源，不接觸，無損傷，可實現(xiàn)快速成像和實時監(jiān)測等優(yōu)點，在生物組織層析成像領(lǐng)域得到成功應用。隨著OCT技術(shù)的飛速發(fā)展，基于通過延遲線掃描以獲得組織深度信息的時域OCT 技術(shù)由于延遲線掃描速度所限，存在成像速度無法滿足臨床需要的缺陷，逐漸被頻域OCT 技術(shù)所取代。頻域OCT也稱為Rmrier域0CT，存在兩種技術(shù)形式。一種是基于SLD寬帶光源和頻譜儀及CCD相機技術(shù)，稱為FD-0CT。另一種采用了窄帶掃頻光源和光電二極管技術(shù)， 稱為掃頻源OCT (SD-OCT)。FD-OCT的采樣速率由線陣CXD的數(shù)據(jù)讀出率決定，而SD-OCT的成像速度決定于光源的掃頻頻率。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，目前采用CMOS技術(shù)的CCD線陣相機的線讀出率可達上百KHz/S，結(jié)合采用Camera-Link傳輸協(xié)議接口的圖像采集卡可實現(xiàn)相機與計算機間的高速數(shù)據(jù)傳輸，為OCT系統(tǒng)快速3D成像提供了前提。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠使光譜儀的輸出達到最佳狀態(tài)，從而滿足OCT系統(tǒng)檢測精度與靈敏度要求的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，包括有基座，依次設置在基座上的光譜準直單元、光譜分離調(diào)整單元、光譜成像單元和光譜信號采集單元，所述的基座是由第一基座和第二基座組成的V字形結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一基座短于第二基座，所述的光譜準直單元設置在第一基座的端部，所述的光譜分離調(diào)整單元設置在第一基座與第二基座相交處，所述的光譜成像單元設置在第二基座并臨近光譜分離調(diào)整單元，所述的光譜信號采集單元設置在第二基座的端部。所述的由第一基座和第二基座組成的V字形結(jié)構(gòu)的夾角為110 130度。所述的光譜準直單元包括有固定在第一基座端部的準直鏡筒支架，設置在準直鏡筒支架上的準直鏡筒，設置在準直鏡筒前端口的光纖輸入接口，設置在準直鏡筒后端口內(nèi)的準直鏡組和用于固定準直鏡組的準直鏡壓圈。所述的光譜分離調(diào)整單元包括有固定在第一基座與第二基座相交處的光柵調(diào)整裝置基座，設置在光柵調(diào)整裝置基座上的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架，設置在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架上的光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤，設置在光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤上的光柵盤基架，安裝在光柵盤基架上的光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤，以及安裝在光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤上的衍射光柵，所述的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架上并位于光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤的前、后兩側(cè)對稱的設置有X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘。所述的X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架上對稱的設置有3 對。所述的光譜成像單元包括有固定在第二基座上的相機物鏡支架，固定在相機物鏡支架上的物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒，安裝在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒上的光譜成像物鏡組，以及設置在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒上用于固定光譜成像物鏡組的物鏡壓圈。所述的光譜信號采集單元包括有固定在第二基座上的線陣相機支架，設置在第二基座上并通過螺釘固定在線陣相機支架上的線陣相機。本發(fā)明的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，將從樣品臂與參考臂返回的帶有組織深度信息的干涉調(diào)制光譜信號進行光譜展開并將光譜信號通過高速 CCD線陣相機進行采集，采集的光譜數(shù)據(jù)經(jīng)采用Camera-Link傳輸協(xié)議接口的圖像采集卡實現(xiàn)相機與計算機間的高速數(shù)據(jù)傳輸，進而實現(xiàn)快速組織層析成像。能夠方便快速實現(xiàn)光譜檢測的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整方案，使光譜儀的輸出達到最佳狀態(tài)，從而滿足OCT系統(tǒng)檢測精度與靈敏度要求。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2 輸入光譜與本發(fā)明光譜檢測系統(tǒng)所檢測的輸出光譜對照曲線，
圖中，(a)輸入光譜；(b)輸出光譜。
其中
1:光纖輸入接口2 準直鏡筒
3 準直鏡筒支架4 準直鏡組
5 準直鏡壓圈6 光柵調(diào)整裝置基座
7 光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架8 光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤
9 =X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘10 光柵盤基架
11 光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤12 衍射光柵
13 相機物鏡支架14 物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒
15 光譜成像物鏡組16 物鏡壓圈
17 線陣相機支架18 相機固定螺釘
19 線陣相機20 線陣CCD
21 基座
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)做出詳細說明。本發(fā)明的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，是以FD-OCT為基礎(chǔ)，設計出的一種光學相干層析成像的光譜檢測系統(tǒng)，用以提取與組織深度信息有關(guān)的干涉光譜的提取檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)的信號輸出通過數(shù)據(jù)采集卡送計算機進行數(shù)據(jù)處理，進而進行組織層析成像。如圖1所示，本發(fā)明的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，包括有基座21，依次設置在基座21上的光譜準直單元A、光譜分離調(diào)整單元B、光譜成像單元 C和光譜信號采集單元D，所述的基座21是由第一基座211和第二基座212組成的V字形結(jié)構(gòu)，所述的由第一基座211和第二基座212組成的V字形結(jié)構(gòu)的夾角為110 130度。其中，所述的第一基座211短于第二基座212，所述的光譜準直單元A設置在第一基座211的端部，所述的光譜分離調(diào)整單元B設置在第一基座211與第二基座212相交處，所述的光譜成像單元C設置在第二基座212上并臨近光譜分離調(diào)整單元B，所述的光譜信號采集單元D 設置在第二基座212的端部。所述的光譜準直單元A包括有固定在第一基座211端部的準直鏡筒支架3，設置在準直鏡筒支架3上的準直鏡筒2，設置在準直鏡筒2前端口的光纖輸入接口 1，設置在準直鏡筒2后端口內(nèi)的準直鏡組4和用于固定準直鏡組4的準直鏡壓圈5。上述的光纖輸入接口采用FC/PC或FC/APC的形式用于將從樣品臂與參考臂返回的帶有組織深度信息的干涉調(diào)制光譜信號引入到光譜檢測系統(tǒng)。準直鏡組將光纖輸出的帶有組織深度信息的干涉調(diào)制光譜信號進行準直，準直鏡組的焦距選取與所選相機的成像范圍及所需光譜測量范圍有關(guān)。所述的光譜分離調(diào)整單元B包括有固定在第一基座211與第二基座212相交處的光柵調(diào)整裝置基座6，設置在光柵調(diào)整裝置基座6上的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7，設置在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7上的光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤8，設置在光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤8上的光柵盤基架10，安裝在光柵盤基架10上的光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤 11，以及安裝在光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤11上的衍射光柵12，所述的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7上并位于光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤8的前、后兩側(cè)對稱的設置有X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘9。所述的X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘9在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7上對稱的設置有3對。上述的光柵Y軸與基座21垂直，光柵X軸與基座21平面平行并與光柵衍射光柵 12平面重合，光柵Z軸與基座21平面平行并與衍射光柵12平面垂直。上述的光譜準直單元A將經(jīng)準直的輸入信號按一定的入射角度投射到衍射光柵 12，并按一定方向進行光譜展開。所述的光譜成像單元C包括有固定在第二基座212上的相機物鏡支架13，固定在相機物鏡支架13上的物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒14，安裝在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒14上的光譜成像物鏡組15，以及設置在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒14上用于固定光譜成像物鏡組15的物鏡壓圈 16。所述的光譜成像物鏡組用于將展開的光譜信號聚焦到高速線陣相機的線陣CCD上。所述的光譜信號采集單元D包括有固定在第二基座212上的線陣相機支架17，設置在第二基座212上并通過螺釘18固定在線陣相機支架17上的線陣相機19。所述的高速CCD線陣相機進行光譜信號采集提取，對提取后的數(shù)字信號經(jīng)采用Camera-Link傳輸協(xié)議接口的圖像采集卡實現(xiàn)相機與計算機間的高速數(shù)據(jù)傳輸，進而實現(xiàn)快速組織層析成像。所述的光譜分離調(diào)整單元B、光譜成像單元C用于光譜檢測系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整。本發(fā)明的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，工作過程如下從樣品臂與參考臂返回的帶有組織深度信息的干涉調(diào)制光譜信號經(jīng)光纖輸入接口 1引入到本發(fā)明的光譜檢測系統(tǒng)；準直鏡組4將光纖輸出的帶有組織深度信息的干涉調(diào)制光譜信號進行準直；準直后的光束按一定的入射角投射到衍射光柵12 ；透射式衍射光柵 12將經(jīng)準直的輸入信號按一定方向進行光譜展開；展開的光譜信號投射到光譜成像物鏡組15 ；光譜成像物鏡組15將展開的光譜信號聚焦到高速線陣相機19的線陣(XD20上；高速CCD線陣相機19進行光譜信號采集提取，對提取后的數(shù)字信號經(jīng)采用Camera-Link傳輸協(xié)議接口的圖像采集卡實現(xiàn)相機與計算機間的高速數(shù)據(jù)傳輸，進而實現(xiàn)快速組織層析成像；光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7用于調(diào)整入射信號的入射角；光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤8及X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘(6個)9用于微調(diào)光柵沿X軸及Z軸方向上的傾角；光柵 Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤11用于調(diào)整光柵線與X、Y軸夾角；物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒14、光譜成像物鏡組 15用于將光譜信號聚焦到線陣(XD20。通過調(diào)整光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架7、光柵X軸及 Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤8、X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘9、光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤11以及物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒14使輸入光譜與相機所采集的輸出光譜相吻合，從而達到最佳檢測效果。
圖2為輸入光譜與本發(fā)明光譜檢測系統(tǒng)所檢測的輸出光譜對照曲線。
權(quán)利要求
1.一種用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括有基座(21)，依次設置在基座上的光譜準直單元(A)、光譜分離調(diào)整單元(B)、光譜成像單元(C)和光譜信號采集單元(D)，所述的基座是由第一基座(211)和第二基座(212) 組成的V字形結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一基座(211)短于第二基座012)，所述的光譜準直單元 (A)設置在第一基座011)的端部，所述的光譜分離調(diào)整單元(B)設置在第一基座(211)與第二基座(21 相交處，所述的光譜成像單元(C)設置在第二基座(21 上并臨近光譜分離調(diào)整單元(B)，所述的光譜信號采集單元(D)設置在第二基座012)的端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的由第一基座011)和第二基座(212)組成的V字形結(jié)構(gòu)的夾角為110 130 度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光譜準直單元(A)包括有固定在第一基座(211)端部的準直鏡筒支架 (3)，設置在準直鏡筒支架C3)上的準直鏡筒，設置在準直鏡筒( 前端口的光纖輸入接口(1)，設置在準直鏡筒( 后端口內(nèi)的準直鏡組(4)和用于固定準直鏡組(4)的準直鏡壓圈⑶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光譜分離調(diào)整單元(B)包括有固定在第一基座(211)與第二基座(212)相交處的光柵調(diào)整裝置基座(6)，設置在光柵調(diào)整裝置基座(6)上的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架(7)，設置在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架(7)上的光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤(8)，設置在光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤(8)上的光柵盤基架(10)，安裝在光柵盤基架(10)上的光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤(11)，以及安裝在光柵Z軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整盤(11)上的衍射光柵(12)，所述的光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架(7)上并位于光柵X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)托盤(8)的前、后兩側(cè)對稱的設置有X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的X軸及Z軸旋轉(zhuǎn)微調(diào)螺釘(9)在光柵Y軸旋轉(zhuǎn)調(diào)整軸托盤架(7)上對稱的設置有3對。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光譜成像單元(C)包括有固定在第二基座(21 上的相機物鏡支架(13)， 固定在相機物鏡支架(1 上的物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒(14)，安裝在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒(14)上的光譜成像物鏡組(15)，以及設置在物鏡鏡頭調(diào)焦鏡筒(14)上用于固定光譜成像物鏡組 (15)的物鏡壓圈(16)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的光譜信號采集單元(D)包括有固定在第二基座(21 上的線陣相機支架 (17)，設置在第二基座012)上并通過螺釘(18)固定在線陣相機支架(17)上的線陣相機 (19)。
全文摘要
一種用于頻域光學相干組織層析成像的快速光譜檢測系統(tǒng)，包括有基座，依次設置在基座上的光譜準直單元、光譜分離調(diào)整單元、光譜成像單元和光譜信號采集單元，所述的基座是由第一基座和第二基座組成的V字形結(jié)構(gòu)，其中，所述的第一基座短于第二基座，所述的光譜準直單元設置在第一基座的端部，所述的光譜分離調(diào)整單元設置在第一基座與第二基座相交處，所述的光譜成像單元設置在第二基座并臨近光譜分離調(diào)整單元，所述的光譜信號采集單元設置在第二基座的端部。本發(fā)明能夠方便快速實現(xiàn)光譜檢測的結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整方案，使光譜儀的輸出達到最佳狀態(tài)，從而滿足OCT系統(tǒng)檢測精度與靈敏度要求。
文檔編號G01J3/45GK102393382SQ201110384730
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者孟凡強, 徐秋晶, 李躍杰, 王延群, 趙金城 申請人:天津邁達醫(yī)學科技有限公司