[发明专利]基于单根多模光纤的内窥成像系统及方法

权利要求书

1.一种基于单根多模光纤的内窥成像系统，其特征在于，包括照明系统、光场测量系统和计算机处理系统(11)；

所述照明系统用于提供线偏振激光光源，包括依次设置的激光器(1)、光衰减器(2)、准直扩束镜(3)和第一线偏振片(4)；

所述光场测量系统为干涉光路，包括分束镜(5)、参考臂、物光臂、第二线偏振片(9)和相机(10)；

所述分束镜(5)用于将照明系统输出的激光光源分为第一光束和第二光束；

所述参考臂由光学移相器(8)构成，用于向分束镜(5)提供参考光；

所述物光臂包括聚焦物镜(6)和单根多模光纤(7)；

所述聚焦物镜(6)将所述第一光束聚焦耦合后经所述单根多模光纤(7)照射被测目标物(13)；

所述单根多模光纤(7)将被测目标物(13)反射的携带测量信息的物光经聚焦物镜(6)进入分束镜(5)；

所述分束镜(5)还用于将所述物光臂提供的物光和将所述参考臂提供的参考光合束；

所述第二线偏振片(9)用于将所述分束镜(5)出射的合束光束检偏，使合束光束发生干涉，形成干涉光场；所述第二线偏振片(9)与所述第一线偏振片(4)的偏振方向相同；

所述相机(10)用于记录所述干涉光场；

所述计算机处理系统(11)用于控制所述光学移相器(8)和所述相机(10)，并通过相移干涉方法对所述干涉光场进行解调，得到物光的复光波电场，并成像。

2.根据权利要求1所述的基于单根多模光纤的内窥成像系统，其特征在于：所述光学移相器(8)为具有对光波实现相移功能的器件。

3.根据权利要求2所述的基于单根多模光纤的内窥成像系统，其特征在于：所述光学移相器(8)为反射式纯相位空间光调制器。

4.基于权利要求1-3任一项所述基于单根多模光纤的内窥成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对被测目标物(13)的散斑光场进行采集；

2)将参考光与步骤1)采集到的散斑光场进行相移干涉，得到散斑光场的复光波电场；

3)利用标定好的光传输矩阵，根据复共轭恢复算法，从步骤2)获取的复光波电场中反演恢复出被测目标物图像。

5.根据权利要求4所述基于单根多模光纤的内窥成像系统的成像方法，其特征在于，步骤1)具体包括以下步骤：

1.1)将单根多模光纤(7)出射端正对被测目标物(13)，照射成像；

1.2)将步骤1.1)中经被测目标物(13)反射后又依次经过单根多模光纤(7)和聚焦物镜(6)出射的光作为物光采集，所述物光为被测目标物(13)的散斑光场。

6.根据权利要求5所述基于单根多模光纤的内窥成像系统的成像方法，其特征在于，步骤2)具体包括以下步骤：

2.1)光学移相器(8)出射参考光；

2.2)同步控制所述光学移相器(8)及所述相机(10)，利用步骤1.2)获取的物光和步骤2.1)获取的参考光，运用相移干涉法，获得所述物光的复光波电场。

7.根据权利要求6所述基于单根多模光纤的内窥成像系统的成像方法，其特征在于，步骤3)具体为：

所述被测目标物(13)光束入射面为物面，所述相机(10)光束入射面为像面，得到被测目标物(13)图像为：

其中：

(ξ,η)为物面坐标；

(x,y)为像面坐标，每个所述调制子区域均由相应的坐标表示；

T(x,y；ξ,η)为光传输矩阵；

T^*(x,y；ξ,η)为光传输矩阵的复共轭矩阵；

E(x,y)为步骤2.2)测得的物光复光波电场；

运算符“*”表示矩阵对应坐标元素相乘。