[发明专利]基于锁相光子计数技术的并行激励扩散光学层析成像装置

权利要求书

1.一种基于锁相光子计数技术的并行激励扩散光学层析成像装置，包括：

可调制光源单元，用于发出恒功率调幅激光；

源-探布配阵列单元，用于将可调制光源单元发射的所述调幅激光传导至待测组织表面并将待测组织体表面溢出的光信号传导至探测单元；

探测单元，用于接收待测组织表面的反射光，并将光信号等比例转化成电脉冲信号；

控制与数据处理单元，用于对接收的电脉冲信号计数解调，光学参数的空间分布图像重建，以及产生光源调制信号和源-探布配阵列单元测量通道的选通；

其中，所述的可调制光源单元和探测单元均采用源探光纤二合一的同轴光纤结构，依靠控制与数据处理单元指令及开关的选择实现源-探布配阵列单元中源探光纤的分时复用。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的可调制光源单元包括：

激光器，用于发射激光，其中所述激光器为多个，分别能产生具有不同波长的激光，该激光器使用合束器通过FC接头与源-探布配阵列中光纤耦合；

可调制恒功率光源驱动电路，与所述激光器相连，用于对激光器发射的激光进行调制以恒功率输出。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述的探测单元包括：

光电探测器，用于将接收到的光信号等比例转化成电脉冲信号；

探测器光开关，与所述光电探测器相连，用于实现光电探测器的时分复用。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述的源-探布配阵列单元包括：

源光纤，与所述激光器相连，激光经源光纤到达待测组织表面；

探测光纤，与所述探测器光开关相连，从组织体表面溢出的光信号由探测光纤送至光电探测器；

光纤架，用于将源光纤和探测光纤固定于待测组织体表面，其中所述光纤架为4层，每层均匀分布8个光纤位置，即4层8列，共32个位置。。

5.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，所述的控制与数据处理单元包括：

控制器，由FPGA实现，包括方波调制信号发生模块，锁相光子计数模块和串口，其中方波调制信号发生模块与所述可调制光源单元相连，用于调制信号的产生，锁相光子计数模块，与所述探测单元相连，用于电脉冲的计数和锁相解调，串口，用于与计算机通信及控制探测器光开关的选通；

计算机，与所述控制器相连，用于测量过程的控制和光学参数的空间分布图像重建。

6.一种应用权利要求1-5任一所述装置的成像方法，其特征在于包括：

通过控制与数据处理单元的计算机设定探测通道和计数门宽参数，其中所述的探测通道为所述光纤架上一探测光纤列和多数个光源列；

控制器中方波调制信号发生模块产生数个方波信号对激光器进行调制，激光器发出调幅激光，所述激光经源光纤传导至待测生物组织体；

传导至生物组织体的激光经生物组织体后溢出扩散光，再经由探测光纤将光子流输入到光电探测器；

光电探测器将输入光子流转换成电脉冲流；

锁相光子计数模块对电脉冲流进行计数，同时将不同调制频率的信号进行解调分离；

控制器通过串口将解调后的数据发送至计算机进行三维光学参数图像重建。

7.根据权利要求6所述的方法，所述的探测光纤列由控制器控制探测器光开关选定。

8.根据权利要求6所述的方法，所述的光源列是去除探测光纤列及其左右临近各一列，剩余的5列光纤全部设定为光源列，并行激励测量。

9.根据权利要求7或8所述的方法，在一个探测列完成探测后，选定下一列为探测光纤列，按同一规则选定光源列，直到所有光源列全部完成测量。

10.根据权利要求6所述的方法，计算机进行三维光学参数图像重建时，对于每一层光源，仅采用邻近两层的探测数据进行重建。