專利名稱：頻域光學相干層析成像系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光學相干層析成像，尤其是一種頻域相干層析成像系統(tǒng)。
背景技術：
光學相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱為OCT)是上世紀九十 年代發(fā)展起來的一種新型層析成像技術，OCT采用了低相干干涉技術可以獲取組織內部微 觀結構信息，具有無輻射損傷、非侵入性、高靈敏度、高分辨率等優(yōu)點，率先應用于醫(yī)學診 療，近年來隨著OCT技術不斷發(fā)展，其應用已擴展到材料科學、薄膜技術等諸多基礎研究領 域。光學相干層析成像分為時域OCT和頻域OCT。時域OCT根據參考臂與測量臂的等 光程以參考臂的逐點移動獲得被測樣品的深度信息。時域OCT是最典型的OCT系統(tǒng)，對于 各種不同的應用具有很強的適應性，但是它必須進行深度掃描，這對高速實時成像很不利。 頻域OCT作為一種新的OCT技術克服了時域OCT的不足，它利用背向散射光與參考光的干 涉光譜實現深度信號的一次成像，極大地提高了成像速度。頻域OCT系統(tǒng)主要組成部分為邁克爾干涉儀和光譜儀，由寬帶光源發(fā)出的光經分 光棱鏡按振幅分為等光強的兩束光，一束為參考光束，一束為測量光束，參考光束被參考鏡 反射，而測量光束進入待測量的樣品后有一定的穿透深度，樣品自其表面到不同深度的各 個層面對測量光束都有一定程度的背向散射。兩束來自參考鏡和樣品內部的背向散射光將 會在分光棱鏡處相遇形成干涉信號，干涉信號被衍射光柵分光后由CCD陣列檢測。樣品的 深度信息都包含在干涉光譜中，通過計算機對其進行傅里葉逆變換可以獲得樣品的深度圖 像。因為頻域OCT不需要軸向掃描，所以只需橫向的二維掃描即可獲得三維圖像。頻域OCT重建圖像要進行離散傅里葉逆變換為
1 Nηi(hn) = FT~l[I(km)] = ^X^Jexpt-Aj 畫)]其中i(hn)為寬帶光源發(fā)出的光波電場在光程域的自相關函數離散采樣點， Kkffl)為波數域的功率譜函數離散采樣點，可以由CCD采樣獲得。對于頻域OCT系統(tǒng)，被測 樣品的深度信息蘊含于CCD檢測的光譜信號中，而CCD對不同波長的信號具有不同的響應， 所以要提高重建圖像的質量，必須進行適當的補償?，F有的CXD光譜響應補償技術是通過軟件實現的，已知寬帶光源波長范圍λ i 入2，CCD光譜響應曲線為RU)，則在計算機內部維護了一個光譜響應度查找表，CCD檢測
到的光強Ira與實際光強I之間的關系為J = h，用軟件實現補償的方法的不足是要耗
費計算的時間，不利于快速成像，因此需要尋找硬件實現補償的技術途徑。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的不足，對現有頻域光學相干層析成像系統(tǒng)進行改進，提供一種頻域光學相干層析成像系統(tǒng)，以改善光學相干層析成像的質量，提高成 像速度。本發(fā)明的技術解決方案如下一種頻域光學相干層析成像系統(tǒng)，主要包括邁克爾干涉儀系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號 處理系統(tǒng)，所述的光譜儀系統(tǒng)包括衍射光柵、聚焦透鏡、CCD光電探測器，其特點在于在所 述的CCD光電探測器前設置了 CCD光譜響應度補償片，該CCD光譜響應度補償片是根據頻 域光學相干層析成像系統(tǒng)的寬帶光源的波長范圍和所述的CCD探測器的光譜響應曲線而 等分為多個基元，每個基元對應于所述的CCD探測器相應的采樣波段，通過改變每個基元 的厚度，以離散分布的透過率對光譜響應進行補償。本發(fā)明的突出特點是結構簡單，不改變原有的光學系統(tǒng)，只是在CCD探測器前增 設了一個響應度補償片，以此補償CCD探測器對不同波長響應的不均勻性，提高了系統(tǒng)的 成像質量，加快了圖像重建速度，有利于快速實時成像。


圖1為現有技術中頻域OCT系統(tǒng)的光譜儀結構示意圖。圖2為本發(fā)明頻域OCT系統(tǒng)的光譜儀結構示意圖。圖3是制作本發(fā)明CCD光譜響應補償片的光刻工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。請參閱圖2，圖2為本發(fā)明頻域OCT系統(tǒng)的光譜儀結構示意圖。由圖可見，本發(fā)明 頻域光學相干層析成像系統(tǒng)，主要包括邁克爾干涉儀系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)，所 述的光譜儀系統(tǒng)包括衍射光柵1、聚焦透鏡2、CCD光電探測器3，其特點是在所述的CCD光 電探測器3前設置了 CCD光譜響應度補償片4，該CCD光譜響應度補償片4是根據頻域光學 相干層析成像系統(tǒng)的寬帶光源的波長范圍和所述的CCD探測器的光譜響應曲線而等分為 多個基元，每個基元對應于不同的波長，通過改變每個基元的厚度，以離散透過率分布的補 償片對光譜響應進行補償。本發(fā)明的原理如下在原有的頻域OCT系統(tǒng)的CXD探測器3前設置了一個CXD光譜響應補償片4，該補 償片是依據CCD探測器3的光譜響應曲線R(X)以及寬帶光源的波長范圍入工 λ2而設 計的，設CXD探測器的光譜響應的采樣波段數為Ν，Ν為大于1的正整數，因此補償片只需對 N個采樣波段進行透過率補償即可實現目的。把CCD探測器的每個采樣波段之間的間隔看成相等，則第η個采樣波段的平均波 長(以下簡稱為采樣波長)可表示為
1\ 一 1 其中η = 1，2，3，......，N。每一個采樣波長λ η對應著一個光譜響應度R( λ η)，
則補償片對于采樣波長λ η的增益應為光譜響應度的倒數·^，進行歸一化處理之后即得到補償片的透過率分布Τ( λ n)。選擇對于X1 λ 2波長范圍呈光學中性的材料制作基片，把基片等分成N個基 元，根據補償片每個基元的透過率T ( λ η)以及透過率隨厚度變化的曲線，可以通過改變每 個基元的厚度來實現不同的透過率。其制作工藝采用大規(guī)模集成電路的光刻技術，其加工 技術主要由掩膜制作技術，圖形曝光技術和圖形加工技術組成。制作過程請參見圖3，主要 分以下步驟完成1.制作刻蝕用的振幅掩膜5，通常N級臺階需要M個不同尺寸的掩膜，使得N = 2μ， 把掩膜標號為M，M-I，Μ-2，. . .，1。2.圖形曝光，將標號為M的掩膜圖形精確復制到表面涂有光刻膠6的基片7上；3.顯影，通過顯影將掩膜上通光部分的光刻膠清除，片基裸露；4.刻蝕，在光刻膠保護下對片基進行刻蝕；5.再涂光刻膠，將標號為M-I的掩膜圖形精確復制到表面涂有光刻膠的基片上。6.重復進行上述步驟圖形曝光、顯影、刻蝕步驟，完成兩次套刻，最終清除光刻膠。圖2是本發(fā)明的一個具體實例，該實例表明干涉信號由衍射光柵1分光，再經過聚 焦透鏡2并且經過補償片4進行透過率補償之后，由CXD探測器3獲得光譜信號并由后續(xù) 信號處理系統(tǒng)重建圖像。
權利要求
1. 一種頻域光學相干層析成像系統(tǒng)，主要包括邁克爾干涉儀系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號處 理系統(tǒng)，所述的光譜儀系統(tǒng)包括衍射光柵、聚焦透鏡、CCD光電探測器，其特征在于在所述 的CCD光電探測器前設置了 CCD光譜響應度補償片，該CCD光譜響應度補償片是根據頻域 光學相干層析成像系統(tǒng)的寬帶光源的波長范圍和所述的CCD探測器的光譜響應曲線而等 分為多個基元，每個基元對應于所述的CCD探測器相應的采樣波段，通過改變每個基元的 厚度，以離散分布的透過率對光譜響應進行補償。
全文摘要
一種頻域光學相干層析成像系統(tǒng)，主要包括邁克爾干涉儀系統(tǒng)、光譜儀系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)，所述的光譜儀系統(tǒng)包括衍射光柵、聚焦透鏡、CCD光電探測器，其特點在于在所述的CCD光電探測器前設置了CCD光譜響應度補償片，該CCD光譜響應度補償片是根據頻域光學相干層析成像系統(tǒng)的寬帶光源的波長范圍和所述的CCD探測器的光譜響應曲線而等分為多個基元，每個基元對應于所述的CCD探測器相應的采樣波段，通過改變每個基元的厚度，以離散分布的透過率對光譜響應進行補償。本發(fā)明的補償片可以平衡CCD器件各探測器單元對不同波長響應的不一致性，從而減小干涉功率譜中的噪音信號，使得重建的OCT圖像質量得到改善，提高成像速度。
文檔編號G01N21/47GK102095694SQ20111000162
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權日2011年1月6日
發(fā)明者何紅, 許 鵬 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所