一种基于光场调控的传像束大视场三维成像装置及其方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114967104A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210624432.4(22)申请日2022.06.02(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人杨青李全智文仲(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师傅朝栋张法高(51)Int.Cl.G02B23/24(2006.01)G02B23/26(2006.01)G03H1/00(2006.01)G03H1/08(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于光场调控的传像束大视场三维成像装置及其方法(57)摘要本发明公开了一种基于光场调控的传像束大视场三维成像装置及其方法，属于光纤内窥显微成像领域。装置中的光源模块包括线偏振激光器、扩束准直镜、半波片、偏振分束镜和第一反射镜，参考模块包括沿光束传递方向依次设置的第三显微物镜、单模光纤和第四显微物镜，调制模块包括沿光束传递方向依次设置的数字微镜阵列、第二反射镜、光学4F系统、二向色镜和第一显微物镜，探测模块包括传像束、散射介质、第四透镜和光电探测器，校正模块包括第二显微物镜、第三透镜、分束镜和相机。本发明基于光场调控，将传像束与散射介质组成的整体作为传输媒介，利用其获取目标信息进行成像，能够获得更好的成像效果。CN114967104ACN114967104A权利要求书1/2页1.一种基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，包括光源模块、调制模块、探测模块、参考模块和校正模块；所述光源模块用于提供经扩束准直后的线偏振激光，并将其可控的分配到调制模块和参考模块，包括线偏振激光器(1)、扩束准直镜(2)、半波片(3)、偏振分束镜(4)和第一反射镜(5)；线偏振激光器(1)发出的光束能依次经扩束准直镜(2)、半波片(3)和偏振分束镜(4)后分成第一光束和第二光束，第一光束用于进入参考模块，第二光束经第一反射镜(5)作用后能进入调制模块；所述参考模块用于提供能与探测模块产生的探测光发生干涉的参考光，包括沿光束传递方向依次设置的第三显微物镜(19)、单模光纤(20)和第四显微物镜(21)；第三显微物镜(19)用于接收第一光束，第四显微物镜(21)的出射光作为参考光；所述调制模块用于对第二光束进行调控以使其能够在经传像束(12)和散射介质(13)作用后于样品处形成聚焦点，包括沿光束传递方向依次设置的数字微镜阵列(6)、第二反射镜(7)、光学4F系统、二向色镜(10)和第一显微物镜(11)；所述数字微镜阵列(6)用于接收第二光束，第一显微物镜(11)用于光纤耦合；所述探测模块包括传像束(12)、散射介质(13)、第四透镜(22)和光电探测器(23)；通过二向色镜(10)出射后的探测光能依次经第一显微物镜(11)和传像束(12)进入散射介质(13)，传像束(12)用于照明和收集信号，散射介质(13)用于提升成像视场；通过二向色镜(10)反射后的光束能经第四透镜(22)进入光电探测器(23)，光电探测器(23)用于接收和处理光强信号；所述校正模块用于在样品成像前对传像束(12)中多模光纤的散斑进行校正，包括第二显微物镜(14)、第三透镜(15)、分束镜(16)和相机(17)；经散射介质(13)出射的探测光能依次经第二显微物镜(14)和第三透镜(15)照射至分束镜(16)，分束镜(16)用于将探测光和参考光合束处理；相机(17)用于测量分束镜(16)的传输矩阵，并与计算机(18)相连以进一步处理信号和合成图像。2.根据权利要求1所述的基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，所述光学4F系统包括第一透镜(8)和第二透镜(9)；第一透镜(8)的焦点位于数字微镜阵列(6)处，第二透镜(9)的焦点位于传像束(12)的入射端面处，第一透镜(8)和第二透镜(9)之间的距离等于两透镜焦距之和。3.根据权利要求1所述的基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，所述散射介质(13)为表面涂覆有二氧化钛层或氧化锌层的玻璃。4.根据权利要求1所述的基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，所述线偏振激光器(1)、扩束准直镜(2)、半波片(3)和偏振分束镜(4)同轴设置。5.根据权利要求1所述的基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，所述传像束(12)为若干根多模光纤组成的极细传像束。6.根据权利要求5所述的基于光场调控的传像束大视场三维成像装置，其特征在于，所述传像束(12)中的一根多模光纤用于照明，其余多模光纤均用于收集光强信号。7.一种利用权利要求1～6任一所述基于光场调控的传像束大视场三维成像装置的成像方法，其特征在于，具体如下：S