全深度频域多普勒光学相干层析成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103439295A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103439295103439295A(43)申请公布日2013.12.11(21)申请号201310360222.X(22)申请日2013.08.16(71)申请人中国科学院上海光学精密机械研究所地址201800上海市嘉定区800－211邮政信箱(72)发明人南楠李中梁王向朝郭昕(74)专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人张泽纯(51)Int.Cl.G01N21/45(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书7页说明书7页附图1页附图1页(54)发明名称全深度频域多普勒光学相干层析成像方法(57)摘要一种全深度频域多普勒光学相干层析成像方法，采用光纤频域光学相干层析成像系统，该方法是将正弦相位调制复频域光学相干层析成像方法获得的复层析信号用于多普勒信号的计算，获得全深度结构层析图像与全深度多普勒图像。本发明采用相位调制与横向扫描同步的模式，减少了数据采集时间，使之更适合于生物样品活体成像。消除了镜像的影响使待测样品始终处于系统信噪比较高区域，且正弦相位调制的调制幅度较小、始终在零光程差位置附近，整幅图像内均可获得较高的速度探测灵敏度。可以在获得较高信噪比全深度层析结构图像的同时，获得具有较高速度探测灵敏度的全深度多普勒图像。CN103439295ACN1034925ACN103439295A权利要求书1/2页1.一种基于正弦相位调制的全深度频域多普勒光学相干层析成像方法，采用光纤频域光学相干层析成像系统，其特征在于该方法是将正弦相位调制复频域光学相干层析成像方法获得的复层析信号用于多普勒信号的计算，获得全深度结构层析图像与全深度多普勒图像。2.根据权利要求1所述的全深度频域多普勒光学相干层析成像方法，采用光纤频域光学相干层析成像系统，其特征在于该方法的具体步骤如下：①采用光纤频域光学相干层析成像系统，将内部有流动的待测样品放在样品台上，利用二维振镜沿探测光光轴垂直方向进行横向扫描的同时，在正弦相位调制装置的驱动下带动参考镜沿光轴方向做正弦振动，在待测样品不同横向探测位置的干涉信号中引入正弦相位调制，参考镜正弦振动的幅度a应满足其中k0为光源光谱的中心波长对应的波数，ωc为参考镜正弦振动的角频率，参考镜与样品反射的光通过干涉仪汇合后被光谱仪中的探测器接收并将样品的干涉谱信号送入计算机中处理；②所述的探测器记录的内部有流动的样品的加入正弦相位调制的干涉谱信号I(k,t)为：其中，I0(k)为干涉谱信号中的直流背景和待测样品内部不同深度反射面间的自相关项，S(k)为光源光谱密度函数，RSn与RR分别为待测样品第n层反射面的反射率与参考镜的反射率，φn(t)＝2k(zn+vnt)，zn是待测样品第n层反射面与参考面的单程光程差，vn是待测样品内流体运动速度，t为时间变量，表示探测光束扫描到待测样品不同横向探测点所对应的时间，A=2ka为参考镜做正弦振动相位调制的调制深度，a为PZT振动的振幅，ωc=2πfc为PZT正弦调制角频率，fc为正弦调制频率，θ为初始相位；③将上述干涉谱信号I(k,t)沿时间t做傅里叶变换后得到干涉信号的时间频谱；④取出以正弦相位调制干涉信号的基频与倍频为中心分布的频谱分量：其中，Jm是m阶贝塞尔函数，表示做时间t的傅里叶变换，在基频与倍频分量中不仅包含待测样品的结构信息，而且包含待测样品内流体运动速度的信息，表现为各分量时间频谱的展宽；⑤以滤波带宽分别为(ωc/2<ω<3ωc/2)和(3ωc/2<ω<5ωc/2)的两个带通滤波器滤出基频与倍频分量，再进行时间t的逆傅里叶变换；⑥计算复频域干涉谱：⑦对进行k的逆傅里叶变换，得：2CN103439295A权利要求书2/2页其中，表示做波数k的逆傅里叶变换，为光源自相关函数，k0为光源的中心波数；⑧取出的幅值即为待测样品的全深度二维结构信息；⑨利用下式计算多普勒相移：其中，a与b分别为深度坐标z与水平坐标t的序数，M与N分别为计算多普勒频移时进行深度方向与横向平均的点数，即平均窗口的深度和长度；⑩根据下列公式计算待测样品不同深度处流体的运动速度：其中，λ0为光源的中心波长，n为样品内部的折射率，T为相邻两次测量的时间间隔，θ为入射光束与运动速度的夹角。3.根据权利要求2所述的全深度频域多普勒光学相干层析成像方法，其特征在于利用二维扫描振镜沿与深度方向垂直的二维方向同时扫描，获得不同纵向位置的二维干涉谱信号，按权利要求2所述的步骤③～⑩进行数据处理后，得到待测样品的三维全深度结构图与三维全深度多普勒图。3CN103439295A说明书1/7页全深度频域多普勒光学相干层析成像方法技术领域[0001]本发明涉及频域光学