用于眼检的光学相干层析成像技术研究

　　1 引 言

　　光学相干层析技术(OCT)是一种新型的光学成像技术，是共焦技术、弱相干技术、光外差技术及扫描层析成像技术的综合应用，目前已迅速发展成为一门新兴的层析成像诊断技术。它是将低相干干涉仪和共焦扫描显微技术结合在一起，滤掉物镜焦点之外的散射光，并采用现代计算机技术进行图像处理。OCT 作为一种无损伤非介入探测技术，具有较高的纵向分辨率、极高的探测灵敏度和噪声抑制能力。OCT成像系统主要包括光学低相干干涉系统、光电转换及电信号处理、图像识别处理及显示三大部分^[1] 。

　　2 OCT 实验系统和实验结果

　　我们研制成的 OCT 实验装置如图 1 所示：

　　2.1 OCT 工作原理

　　OCT 的核心部分是一个基于光纤的迈克尔逊干涉仪，光源发出的部分相干光经 X 型光纤耦合器50/50 分束(图中未画出光纤，以迈克尔逊干涉仪形式代替)，分别进入信号臂和参考臂，参考光与被测样品散射回来的信号光经光纤耦合器到达探测器PD，在探测器上进行混频。只有与参考光方向相同且与时延匹配的信号光才对干涉项产生贡献，通过探测的干涉信号可以获得样品内部结构的散射振幅分布^[2] 。

　　当参考反射镜沿着z 方向以匀速 V 扫描时，根据多普勒频移定律，最终干涉信号将被外差拍频fD=2V/c 所调制，其中 为宽带光源的中心波长。适当选择扫描速度，使多普勒频移远离系统的特性噪声频段，可以有效的抑制噪声，提高信噪比。对探测结果在多普勒频移处进行窄带滤波得到的干涉交叉项，经锁相相关解调获得各时刻信号包络，之后对图像信号进行采集、处理及显示

　　2.2 实验系统基本组成

　　(1) 光源：采用 SLD 超辐射二极管作为发光光源，中心波长 1310nm，谱宽 60nm，电流 60mA 左右时出纤功率为 70ìW，其驱动电源为 0～100mA连续可调的软启动电源。

　　(2) 光纤干涉仪：采用 2×2 的光纤耦合系统，波长为 1310nm 的单模光纤，2×2 端的分束比为50:50。

　　(3) 扫描系统：扫描系统分为 X，Y 扫描和 Z扫描。Z 扫描可以获得样品纵深方向的信息。X，Y扫描是由步进电机驱动镜头完成。X，Y 方向的移动量，由扫描控制器完成。扫描控制器的核心是一块 Atmel89C51 单片机。Z 扫描是指参考镜与自聚焦透镜之间的相对往复运动，反射镜以速度 V 以某一位置为中心匀速来回往返。在实验系统中我们采用凸轮机构，凸轮上开一滑槽，滑槽的转动被导轨转换为直线运动，为避免启停时的冲击，采用修正等速运动两端各加一段简谐曲线做过渡区。另外，凸轮在整个扫描周期中只有部分恒速度，为此设计时在凸轮周围分布了四个光电接近开关，作为同步信号发生器，用于感知同步信号。通过计算机读取同步信号，同时控制信号采样周期，以便严格控制采样周期与扫描线性周期同步，达到有效利用正程和回程中的恒速段进行同步采样的目的。