单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108931478A(43)申请公布日2018.12.04(21)申请号201710387615.8(22)申请日2017.05.27(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人高万荣朱越(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.G01N21/01(2006.01)G01N21/21(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图2页(54)发明名称单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置及方法(57)摘要本发明公开了一种单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置及方法。该装置包括科勒照明、偏振分光器件、参考臂、样品臂、面阵CCD、FPGA和控制电路。该方法基于迈克尔逊干涉和低相干光源，采用偏振分光镜、四分之一玻片、偏振片和一对完全相同的CCD获得两组相位差相差π/2相位的干涉条纹，实现全波段无色散移相；配合希尔伯特算法，单次采集即可解调层析信号；由计算机处理得到样品的二维断层图，最终通过电控位移平台进行轴向扫描以获取三维信息；控制系统采用FPGA搭建电路以产生频率可调的高精度信号，同步控制双CCD、样品臂和参考臂电控位移平台。本发明可进行亚微米量级的生物组织的离体或在体成像，具有成像质量高、速度快的优点。CN108931478ACN108931478A权利要求书1/3页1.一种单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置，其特征在于，包括光源(1)、前置聚光镜(2)、孔径光阑(3)、视场光阑(4)、照明会聚透镜(5)、分光棱镜(6)、中性滤波片(7)、四分之一玻片(8)、线偏振片(9)、参考臂显微物镜(10)、参考镜(11)、参考臂电控位移平台(12)、样品臂反射镜(13)、色散补偿玻璃板(14)、样品臂显微物镜(15)、样品(16)、样品臂电控位移平台(17)、偏振分光镜(18)、第一会聚透镜(19)、第二会聚透镜(20)、第一面阵CCD(21)、第二面阵CCD(22)、FPGA(23)、计算机(24)、参考臂电动位移平台控制器(25)、样品臂电动位移平台控制器(26)、第一CCD控制器(27)、第二CCD控制器(28)；所述光源(1)、前置聚光镜(2)、孔径光阑(3)、视场光阑(4)、照明会聚透镜(5)、分光棱镜(6)构成科勒照明系统，中性滤波片(7)、四分之一玻片(8)、线偏振片(9)、参考臂显微物镜(10)、参考镜(11)构成参考臂，样品臂反射镜(13)、色散补偿玻璃板(14)、样品臂显微物镜(15)、样品(16)、样品臂电控位移平台(17)构成样品臂；参考臂显微物镜(10)设置于分光棱镜(6)的反射出射面，样品臂反射镜(13)设置于分光棱镜(6)的透射出射面；参考镜(11)设置于参考臂电控位移平台(12)上，样品(16)设置于样品臂电控位移平台(17)上，第一会聚透镜(19)设置于偏振分光镜(18)的透射出射面，第二会聚透镜(20)设置于偏振分光棱镜(18)的反射出射面，第一面阵CCD(21)设置于第一会聚透镜(19)的焦面上，第二面阵CCD(22)设置于第二会聚透镜(20)的焦面上；第一面阵CCD(21)和第二面阵CCD(22)的信号由FPGA(23)同步，并接入计算机(24)，FPGA(23)发出的信号分别接入参考臂电动位移平台控制器(25)、样品臂电动位移平台控制器(26)、第一CCD控制器(27)、第二CCD控制器(28)，参考臂电动位移平台控制器(25)接入参考臂电控位移平台(12)，样品臂电动位移平台控制器(26)接入样品臂电控位移平台(17)。2.根据权利要求1所述的单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置，其特征在于，所述光源(1)发出的光经过前置聚光镜(2)会聚到孔径光阑(3)上，然后通过视场光阑(4)、照明会聚透镜(5)入射至分光棱镜(6)，分光棱镜(6)产生反射光和透射光，其中反射光入射参考臂，成像于参考臂显微物镜(10)的前焦面，返回的参考光沿原路返回并通过线偏振片(9)、四分之一波片(8)，得到参考圆偏振参考光；透射光经过样品臂反射镜(13)成像于样品臂显微物镜(15)的后焦面，样品光记录样品信息的自然后向散射光也沿原路返回；通过视场光阑(4)调节参考臂显微物镜(10)、样品臂显微物镜(15)后焦面上的照明视场大小；两束返回的光经过偏振分光镜(18)发生干涉，分别从偏振分光镜(18)出射，相位相差π/2的干涉光分别经第一会聚透镜(19)、第二会聚透镜(20)成像至第一面阵CCD(21)、第二面阵CCD(22)。3.根据权利要求1所述的单次采集无色散移相全场光学相干层析成像装置，其特征在于，参考臂中四分之一玻片(8)快轴与水平方向