[实用新型]一种反射式光声显微成像系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光声成像技术领域，具体涉及一种亚微米级分辨率光声显微成像系统。

背景技术

在一系列领域的光声成像研究中，所采用的成像装置可主要依据其激发光照明及超声接收的方式分为三大类，即光声计算层析成像系统、声学分辨率光声显微系统和光学分辨率光声显微系统。其中，光学分辨率光声显微系统的成像分辨能力最为出色。依据所使用的物镜数值孔径值的不同，其空间横向分辨率可达到数微米乃至亚微米级别。

现有技术存在以下缺点：1、为了达到亚微米级别的分辨率，需要采用数值孔径较高（>0.4）的高倍光学物镜将入射光束聚焦为微小的光斑。然而，传统的高数值孔径物镜对应着较短的工作距离（<10mm），空间上的限制使得用于接收信号的超声换能器必须放置在与物镜相对的一侧才能工作，如果需要在物镜后方增加扫描机构则会更进一步地压缩原本有限的空间，因此传统的方案只能实现对较薄成像样本的离体透射式成像，无法满足针对在体动物和较厚样品的成像要求；2、为实现高速扫描成像，现有的方案一般采用扫描振镜对反射进入物镜前的光束进行快速扫描。然而由于扫描时的光学焦点沿着原焦平面移动，不再与超声换能器的声学焦点共焦重合，因此造成离焦处的信号探测效率下降，从而限制了有效成像区域面积（即视场）的大小，不利于感兴趣的成像区域的选择；3、为了保持足够大小的视场，现有的方案一般采用精密位移平台移动样品或者成像探头的方式进行图像扫描后的拼接，然而这会限制成像速度，不利于针对动态变化的血液流速、氧饱和度等参数进行实时测量和监控。

发明内容

传统的光声成像装置不能同时满足以下这些特性：既快速实时扫描，又保证亚微米级的空间分辨率和较大的（毫米级宽度）成像视场，并且具有针对活体动物进行光声成像的能力。

为了同时实现这些特性，改进光声成像的质量，本实用新型提供了一种反射式光声成像系统。本实用新型的技术方案如下：

一种反射式光声显微成像系统，包括脉冲激光器、聚焦透镜、反射式显微物镜、防水式扫描振镜、超声换能器、放大器、数据采集卡、系统控制主机、图像显示器、水箱和样品台，所述防水式扫描振镜置于所述水箱中。所述脉冲激光器发出脉冲光，脉冲光经所述聚焦透镜聚焦后入射至所述反射式显微物镜，然后经所述防水式扫描振镜反射至水箱下方的样品上，并激发出超声信号，所述超声信号经所述防水式扫描振镜反射后被所述超声换能器接收并转化为电信号，所述电信号传送至所述放大器并被放大器放大，所述数据采集卡与所述放大器及所述系统控制主机均信号连通，所述数据采集卡将放大后的电信号采集到系统控制主机，所述系统控制主机安装有采集控制及信号处理系统，并可将处理结果输出至图像显示器显示。

优选地，所述反射式显微物镜腔内包括主反射镜和次级反射镜，主反射镜位于反射式显微物镜的出射口处，次级反射镜位于腔内前半部分，且呈中心开孔的圆环状。

优选地，所述反射式显微物镜数值孔径NA为0.5，工作距离为23.2mm。

优选地，所述防水式扫描振镜为防水式MEMS二维扫描振镜，包括内框、外框和反射镜，所述外框和内框间用上下两个y转轴连接，反射镜和内框间用左右两个x转轴连接，反射镜镜面镀有高反射率铝膜，所述防水式MEMS二维扫描振镜与所述系统控制主机信号连通，在所述系统控制主机发出的正弦电信号的驱动下，内部线圈或电磁铁产生的磁场与反射镜背面的永磁铁产生相互的电磁力，所述防水式MEMS二维扫描振镜的反射镜镜面周期性转动，经所述防水式MEMS二维扫描振镜反射至样品表面的脉冲光的焦点随之移动，对样品表面进行二维扫描。

优选地，所述反射式光声显微成像系统还包括准直透镜，所述准直透镜置于所述聚焦透镜和所述反射式显微物镜之间，所述准直透镜用于将经所述聚焦透镜聚焦后的脉冲光准直后入射至所述反射式显微物镜。

优选地，所述反射式光声显微成像系统还包括针孔，所述针孔置于所述聚焦透镜和所述准直透镜之间，所述针孔用于将经所述聚焦透镜聚焦后的脉冲光进行空间滤波整形提高光束质量，整形后的光束再经过所述准直透镜。

优选地，所述反射式光声显微成像系统还包括反射元件，所述反射元件用于将经所述准直透镜准直后的脉冲光反射至所述反射式显微物镜。

优选地，所述反射式光声显微成像系统还包括校正透镜，所述校正透镜置于所述反射式显微物镜与所述防水式扫描振镜之间，所述校正透镜的一部分置于所述水箱中，其余部分在所述水箱外，校正透镜与水箱之间用防水胶固定连接。