一种光学成像系统

技术领域

本发明涉及一种光学成像技术，特别是涉及一种将双包层耦合器应用于光学相干断层成像(OCT)系统中的光学成像技术。

背景技术

传统OCT产品主要融合了光学相干断层成像(OCT)技术与眼底成像技术，其中眼底成像技术通常采用以下几种方式，LSO(共聚焦显微镜扫描)、眼底透镜成像、Enface合成或者点扫描探测等，方案复杂、稳定性差且成本高昂。

LSO(共聚焦显微镜扫描)或眼底透镜成像方案需要设计额外的LSO成像光路实现眼底图像的采集，成本高且设计方案复杂。

Enface合成方案则借助眼底反射的OCT信号合成眼底图像，首先其受限于OCT相机的采集速度，无法实现实时成像。其次此方案的先决条件是必须有OCT信号。

蔡司红点OCT采用点扫描探测的方案，将眼底反射的OCT信号通过开孔反射镜等光学元器件收集于探测装置中再生成图像。此方案中，首先开孔反射镜等光学元器件调试困难，其次此方案的先决条件也是必须有OCT信号。

传统的OCT产品中，OCT部分的探测光从OCT光源发出后，经过单模耦合器传输后通过探头模块到达人眼。人眼返回的信号光分为单模信号光与多模信号光。其中单模信号光经过探头模块与单模耦合器传输后到OCT信号采集模块，进而在计算机端解析生成OCT图像，如图1所示。多模信号光无法进行入单模耦合器，直接被浪费掉了。当进行眼底成像时大都采用下述几种方式，LSO(共聚焦显微镜扫描)、眼底透镜成像、Enface合成或者点扫描探测等，增加了整体光学系统的复杂程度和加工成本。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的主要目的在于克服上述背景技术的缺陷，提供一种光学成像系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

在本发明的第一方面，一种光学成像系统，该系统包括OCT光源、单模耦合器、双包层耦合器、OCT信号采集模块、成像信号采集模块、参考臂模块和探头模块；所述OCT光源、所述OCT信号采集模块、所述参考臂模块连接所述单模耦合器，所述双包层耦合器包括A端、B端和S端，所述双包层耦合器的A端连接所述单模耦合器，所述双包层耦合器的S端连接所述探头模块，所述双包层耦合器的B端连接所述成像信号采集模块；其中，单模照射光从OCT光源发出经单模耦合器分光后，一部分传输到参考臂模块后按原路返回至单模耦合器作为参考光；另一部分传输到所述双包层耦合器的A端，再经过所述双包层耦合器传输到达所述双包层耦合器的S端，再通过所述探头模块对样品进行照射；样品返回的信号光包含单模信号光与多模信号光，从样品的返回单模信号光经由双包层耦合器的纤芯层传输到单模耦合器与参考臂模块返回的光汇合后发生干涉，产生的干涉信号传输到OCT信号采集模块转换成电信号，最终在计算机端生成OCT图像；从样品返回的多模信号光经由双包层耦合器的内包层传输到成像信号采集模块转换成电信号，最终在计算机端生成样品图像。本发明利用了双包层耦合器的双模式传输特性，将传统OCT系统中无法使用的多模信号光从双包层耦合器的内包层中分离出来，从而实现样品成像。

进一步地，所述双包层耦合器包括融合在一起的双包层光纤和多模光纤，所述双包层光纤具有纤芯、内包层、外包层，所述多模光纤包括纤芯、包层，所述双包层光纤的一端作为所述双包层耦合器的A端，所述双包层光纤的另一端作为所述双包层耦合器的S端，所述多模光纤连接在所述双包层光纤位于所述A端和所述S端之间的部分上，所述双包层光纤的纤芯用于传输照射光和从样品返回的单模信号光，所述双包层光纤的内包层用于传输从样品返回的多模信号光，所述多模光纤的纤芯与所述双包层光纤的内包层光通信连接，用于传输从样品返回的多模信号光，所述多模光纤的远离所述双包层光纤的一端作为所述双包层耦合器的B端。

进一步地，所述OCT信号采集模块为时域OCT模块、傅立叶域OCT模块、扫频域OCT模块或者其它OCT模块。

进一步地，所述探头模块为透镜成像系统或光纤透镜成像系统或其它光学成像系统。

进一步地，所述双包层光纤的纤芯、内包层和外包层的折射率依次递减。

进一步地，所述单模耦合器和所述双包层耦合器为分立的两个模块或集成在一起的一个整体的模块。

在本发明的第二方面，一种光学成像系统，包括所述光学成像系统以及信号处理装置，所述信号处理装置与所述OCT信号采集模块相连，用于解析所述OCT信号采集模块采集的样品单模信号光以生成OCT图像；所述信号处理装置与所述成像信号采集模块相连，用于解析成像信号采集模块采集的样品多模信号光以生成样品图像。

进一步地，所述信号处理装置为计算机。

本发明具有如下有益效果：

本发明与传统的OCT系统相比，增加了双包层耦合器和成像信号采集模块。从样品返回的单模信号光经过双包层耦合器传输至单模耦合器和OCT信号采集模块，从样品返回的多模信号光则可经过从双包层耦合器传输到成像信号采集模块，从而既可以利用所述OCT信号采集模块采集的样品的单模信号光以生成OCT图像，又可以利用所述成像信号采集模块采集的样品的多模信号光生成样品图像。利用双包层耦合器将样品反射的单模信号光与多模信号光相分离，在利用单模信号光生成OCT图像的同时，充分利用了传统OCT系统中无法使用的多模信号光来形成样品图像，简化了光学系统设计与机械结构设计，降低成本、提高系统稳定性与可靠性。

附图说明

图1为传统的眼科光学相干断层成像(OCT)系统的结构示意图。

图2为本发明一种实施例的光学成像系统的结构示意图。

图3为本发明一种实施例中的双包层耦合器的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图2所示，本发明一种实施例的光学成像系统包括OCT光源、单模耦合器、双包层耦合器、OCT信号采集模块、成像信号采集模块、参考臂模块和探头模块。如图3所示，所述双包层耦合器包括融合在一起的双包层光纤1和多模光纤2，双包层光纤1具有纤芯10、内包层11、外包层(其具体结构为本领域技术人员所熟知，未详细示出)，多模光纤2包括纤芯20和包层(其具体结构为本领域技术人员所熟知，未详细示出)。所述双包层光纤1的一端作为所述双包层耦合器连接所述单模耦合器的A端，所述双包层光纤1的另一端作为所述双包层耦合器的与样品之间进行光传输的S端。所述多模光纤2连接在所述双包层光纤1位于所述A端和所述S端之间的部分上，且所述多模光纤2的纤芯与所述双包层光纤1的内包层光通信连接，所述多模光纤2的远离所述双包层光纤1的一端作为所述双包层耦合器的B端(所述多模光纤2还可以有其他的端口，如图3所示的R端)。本实施例工作时，所述OCT光源发出的单模照射光经所述单模耦合器分光后，一部分传输到所述参考臂模块后按原路返回至所述单模耦合器作为参考光，另一部分传输到所述双包层耦合器的A端，再经过所述双包层耦合器的纤芯层传输到达所述双包层耦合器的S端，再通过所述探头模块对样品进行照射，样品返回的信号光包含单模信号光与多模信号光，从样品的返回单模信号光到达双包层耦合器的S端，再通过所述双包层光纤1的单模纤芯层传输到双包层耦合器的A端，再传输返回到所述单模耦合器，在所述单模耦合器处与所述参考臂模块返回的光汇合后发生干涉，产生的干涉信号传输到所述OCT信号采集模块转换成电信号，经计算机处理后生成OCT图像；从样品返回的多模信号光经所述探头模块到达双包层耦合器的S端，再经过所述双包层耦合器的内包层(即所述双包层光纤1的内包层)后，进入与所述双包层光纤1相连的所述多模光纤2的纤芯，再从所述双包层耦合器的B端(即所述多模光纤2远离所述双包层光纤1的另一端口)传输到成像信号采集模块转换成电信号，经计算机处理后生成样品图像。本发明利用了双包层耦合器的双模式传输特性，将传统OCT系统中无法使用的多模信号光从双包层耦合器的内包层中分离出来，实现样品成像。

参阅图2，在实施例中，所述OCT信号采集模块与所述成像信号采集模块均与信号处理装置(例如计算机)相连接，由信号处理装置分别解析生成样品的OCT图像与样品图像。在一些实施例中，所述探头模块为透镜成像系统或光纤透镜成像系统或其它光学成像系统。

相对于图1所示的OCT系统，本发明实施例的光学成像系统，增设了所述双包层耦合器和所述成像信号采集模块，从样品返回的单模信号光可经过双包层耦合器传输至单模耦合器和OCT信号采集模块，而从样品返回的多模信号光则可经过从双包层耦合器传输到成像信号采集模块，从而可以利用所述OCT信号采集模块采集的样品单模信号光生成OCT图像，利用所述成像信号采集模块采集的样品多模信号光生成样品图像。利用所述双包层耦合器的双模式特性将单模信号光与多模信号光相分离，分别形成OCT图像与样品图像，充分利用了传统OCT系统中无法使用的多模信号光来形成样品成像，简化了光学系统设计与机械结构设计，降低成本、提高系统稳定性与可靠性。

本发明的背景部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。

以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。