[发明专利]一种光学相干层析相位解卷绕的方法及装置

说明书

本发明公开了一种光学相干层析相位解卷绕的装置，包括，宽带光源，用于发出光线；耦合器，用于将光线进行耦合；第一透镜，用于将发散光线变为准直光线；第二透镜，用于将发散光线变为准直光线；第三透镜，用于将准直光线进行汇集；光学玻璃，用于实现部分光线的透射和部分光线的反射；样品台，用于盛放样品；透射光栅，用于产生衍射光谱；第四透镜，用于将光线进行汇集；CCD线阵相机，用于采集光谱信息，并将光谱信息传输到处理器；处理器，用于对光谱信息进行分析。本发明能够改进现有技术的不足，解决SDOCT中相位卷绕的问题。

技术领域

本发明涉及三维层析成像技术领域，特别是一种光学相干层析相位解卷绕的方法及装置。

背景技术

在光学相干层析(optical coherence tomography，OCT)中，相位信息是其中重要的组成部分，利用OCT的相位信息可以实现纳米级材料表面轮廓测量、细胞相位成像、血液流速检测等。近年来，发展了多种相位测量技术，如衍射相位显微镜、傅里叶相位显微镜、希尔伯特相位显微镜以及数字全息技术等，能够实现纳米级别的高精度相位成像。然而相位卷绕是限制上述相位成像技术应用的主要问题，相位卷绕是干涉检测的固有问题，其描述的是当相位变化超过一个周期2π之后又会重复变化，从而产生相位多值性。长期以来，有许多数值去卷绕方法被提出，其基本原理都是根据相位图的连续性对原卷绕位图进行补偿。但是当相位噪声较大，或者相位急剧变化造成过度卷绕时，这些数值去卷绕方法就会受到影响而失效，尤其是当相位急剧变化超过π时，理论上数值去卷绕方法已无法恢复真实相位。

近来，一种基于低相干光干涉的谱域光学相干层析(Spectral Domain OpticalCoherence Tomography,SDOCT)提供了简便的相位计算方法，该技术在提高相位成像的稳定性同时，实现了亚纳米级的精度。但和其他相位成像方法类似，SDOCT也存在相位卷绕，例如相位成像时，相位物体的尖锐变化区域和多普勒OCT测血流时流速湍急处，都会由于相位的过度卷绕而影响结果。目前已有数种方法被提出以解决SD-OCT中的相位卷绕问题。王毅等(基于谱域相位分辨光学相干层析的纳米级表面形貌成像，物理学报，2017)利用相邻两点复共轭相减，将相邻两点相位差绝对值的限制条件由目前的π扩大到2π；Hansford等(Synthetic wavelength based phase unwrapping in spectral domain opticalcoherence tomography，OPTICS EXPRESS，2009)利用合成波长方法拓展了测量范围；Jun等(High-dynamic-range quantitative phase imaging with spectral domain phasemicroscopy，OPTICS LETTERS，2009)由干涉光谱相位函数的斜率计算绝对相位。但是，以上方法在拓展了测量范围的同时也成倍放大了噪声，故得到的相位只能作为参照，通过2π分段对卷绕相位进行补偿，如Jun报道的“High-dynamic-range quantitative phaseimaging with spectral domain phase microscopy” (OPTICS LETTERS，2009)，Yangzhi等报道的“High-sensitive and broad-dynamic-range quantitative phase imagingwith spectral domain phase microscopy”(OPTICS EXPRESS，2013)。这种分段补偿方法的缺陷在于在每一段分段的边界处，放大的噪声会导致卷绕周期的误判，产生2π的补偿误差，从而使得最终噪声被放大到2π，该边界错误即使在较小的噪声条件下依然无法避免。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种光学相干层析相位解卷绕的方法及装置，解决SDOCT中相位卷绕的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种光学相干层析相位解卷绕的装置，包括，