[发明专利]一种具备三维成像能力的光场3D共聚焦内窥镜

摘要

本发明公开了一种具备三维成像能力的光场3D共聚焦内窥镜，属于医用光子学领域。该内窥镜包括广谱光源，单模光纤，压电陶瓷管或其他二维扫描装置，非消色差镜头，光栅，光电转换设备。广谱光源选用连续光谱光源或可快速调节光频的变频光源，选取400‑1100nm的光谱耦合进入单根或多纤芯单模光纤，通过压电陶瓷管完成二维扫描。单根或多纤芯单模光纤输出的光，通过非消色差镜头进行聚焦，用同一根单模光纤收集组织反射光。利用光电转换设备进行反射光的探测，反射光被光栅分光后，进行光电转换，将转换的电信号输入数据采集卡进行数据采集及图像处理，最终得到三维成像。本发明实现了不同深度组织图像的实时采集，首次实现三维成像的反射式共聚焦内镜。

主权项

1.一种具备三维成像能力的光场3D共聚焦内窥镜，其特征在于，包括：广谱光源，单模光纤，压电陶瓷管或其他二维扫描装置，非消色差镜头，光栅，光电转换设备；单模光纤包括单根单模光纤或多纤芯单模光纤；广谱光源选用空间相干性好的连续光谱光源或可快速调节光频的变频光源，经近红外滤光片选取400‑1100nm的光谱，利用调制器去除光噪音后被耦合进入单模光纤，通过压电陶瓷管或其他二维扫描装置驱动光纤振动完成二维扫描；压电陶瓷管驱动单根单模光纤扫描的过程为:单根单模光纤的头与压电陶瓷管同轴固定，压电陶瓷管被加压后产生压电形变，从而引起单模光纤头的弯折；当给压电陶瓷管的x轴和y轴的两对电极的外加电压为调制电压时实现二维扫描；当压电陶瓷管的轴的振动频率与单根单模光纤自频率共振时，扫描幅度达到最大；因此，通过控制压电陶瓷管所加电压的幅值和频率来分别控制扫描的区域大小和扫描速度；二维扫描装置扫描多纤芯单模光纤的过程为:经过调制器去除光噪音后的光被二维扫描装置直接扫描，送入多纤芯单模光纤，通过多纤芯单模光纤输出；单根单模光纤或多纤芯单模光纤输出的光中，不同波长的光传播速度不同，通过选取高色散系数的非消色差镜头进行聚焦，把不同波长的光聚焦在组织样本上不同的深度，再通过同一根单根单模光纤或多纤芯单模光纤收集组织反射光，由于光纤的单模性，只有焦点位置的原路返回的光子才会被接收，实现共聚焦显微镜的高分辨率的效果；最后，利用光电转换设备作为探测器进行反射光的探测：反射光被光栅分光后，将不同波长的光投射到高频多通道的光电转换设备进行光电转换，由于不同波长的光来自于不同的深度，因此可以完成不同深度的组织信息的同时探测，然后将转换的电信号输入数据采集卡进行数据采集及图像处理，最终得到三维成像。