(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211024419.1 (22)申请日 2022.08.25 (71)申请人 苏州大学 地址 215000 江苏省苏州市相城区济学路8 号 (72)发明人 李相鹏　胡杰　周江霞　张明奎　 张玲　陈岳　陈宣翰　 (74)专利代理 机构 上海利迅知识产权代理有限 公司 31462 专利代理师 孙刚 (51)Int.Cl. G01N 21/17(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 29/34(2006.01) (54)发明名称 一种基于微振镜扫描仪的光声成像系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于微振镜扫描仪的光 声成像系统， 其包括： 激光发生器、 光路整形器、 微振镜扫描仪、 超声波换能器、 放大器； 其中， 所 述微振镜扫描仪包括一中空的框架， 所述框架内 可旋转地设置一第一反射板和第二反射板， 一电 磁铁通过吸附或排斥所述永磁体来驱动所述第 一反射板绕X轴或第二反射板绕Y轴旋转。 本发明 的有益效果是： 通过电磁控制的微振镜扫描仪， 可以实现快速成像、 宽扫描范围， 并由于使用廉 价的聚二甲基硅氧烷(PDMS)和微磁体， 因而成本 较低； 微振镜扫描仪尺寸小， 占地面积小； 光 ‑声 都通过微振镜扫描仪反射， 具有同轴共焦的特 点， 信噪比较高。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115372267 A 2022.11.22 CN 115372267 A 1.一种基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特 征在于， 其包括： 激光发生器， 用以产生脉冲激光； 光路整形器， 用以对脉冲激光进行整形成准 直光； 微振镜扫描仪， 用以将整形后的脉冲激光反射到样本上； 超声波换能器， 用以接收所述脉冲激光照射到样本上后由所述样本发出的超声波并将 其转换为数字信号， 所述超声 波经过所述微振镜扫描仪反射后送入所述超声 波换能器； 放大器， 连接所述超声波换能器以接收所述数字信号并放大后输送给后台系统， 所述 后台系统通过将所述数字信号 通过希尔伯特变换转换为 光声图像； 其中， 所述微振镜扫描仪包括一中空 的框架， 所述框架内可沿X轴方向旋转地设置一第 一反射板， 所述第一反射板上设置一贯穿的安装孔， 所述安装孔内可沿Y轴方向旋转地设置 一第二反射板， 所述X轴和Y轴相互垂直， 所述第一反射板和第二反射板上均设置有可反射 激光和超时波的反射层， 所述反射层外涂敷有绝缘层； 所述第一反射板上以所述X轴为对称 轴设置有两个永磁 体， 所述第二反射板上以所述Y轴为对称轴设置有两个永磁 体； 还包括一通过吸附或排斥所述永磁体来驱动所述第 一反射板 绕所述X轴或第 二反射板 绕Y轴旋转的电磁铁； 所述后台系统连接所述电磁铁以通过所述电磁铁控制所述第一反射 板和第一反射板周期性摆动。 2.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 还包括一分 束器， 所述激光发生器产生的脉冲激光经过所述分束器后一部分被送入所述光路整形器， 另一部分被送入光电二极管， 所述光电二极管连接一数据采集卡， 所述数据采集卡连接所 述放大器和后台系统； 所述光电二极管在接 收到所述脉冲激光后， 给所述数据采集卡发送 启动信号， 在接 收到所述启动信号后， 所述数据采集卡启动并采集所述放大器输送的数字 信号， 并将其输送给 所述后台系统。 3.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述超声波 换能器处设置一光声束组合器， 所述光声束组合器包括一校正透镜、 一个镀铝棱镜、 一个无 涂层棱镜和一个声透镜， 所述镀铝棱镜和无涂层棱镜均为横截面为等腰直角三角形， 所述 镀铝棱镜和无涂层棱镜组合成一横截面为正方形的棱镜， 所述校正透镜设置在所述脉冲激 光的入射方向， 所述声透镜设置在所述超声波的入射方向； 所述校正透镜、 镀铝棱镜、 无涂 层棱镜和声透镜均通过光学粘合剂粘接在一起； 所述超声波换能器、 光声束组合器和声透 镜同轴设置 。 4.根据权利要求3所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述光路整 形器包括 一光学透镜以及波 束合成器。 5.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述框架是 由PDMS制成， 所述框架的长 宽高分别为15m m、 15mm和3mm。 6.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述第 一反 射板和第二反射板的摆动频率分别为5 0Hz和30Hz。 7.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述激光发 生器产生 二次谐波 波长为532nm、 输出功率 为13W、 脉冲能量 为20 μJ的脉冲激光。 8.根据权利要求1所述的基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其特征在于： 所述反射层 为镀铝涂层。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115372267 A 2一种基于微振镜扫描 仪的光声成像系统 技术领域 [0001]本发明涉及光学技 术领域， 尤其涉及一种基于微振镜扫描仪的光声成像系统。 背景技术 [0002]光声显微镜(PAM)是一种提供高微米级横向空间分辨率的成像技术， 可通过光学 吸收对比度可视化活体表面结构。 根据超声聚焦与光学聚焦的大小， 光声显微系统中可分 为声学分辨的光声显微成像(AR ‑PAM)系统和光学分辨的光声显微成像(OR ‑PAM)系统。 [0003]光学分辨率光声显微镜(OR ‑PAM)的最大时间分辨率在理论上受到生成的光声 (PA)波在组织中的传播速度的 限制。 然而， 从技术上讲， 成像速度取决于激光的脉冲重复率 (PRR)和系统的扫描机制。 现在已有的几种快速激光系统来 实现理论上的时间分辨率， 但已 开发的保持高信噪比和共焦对准这种扫描机制， 尚未达到其最佳扫描条件。 基于机械扫描 的典型OR ‑PAM系统横截面的B扫描速率为1Hz/mm， 横向分辨率为2.5 μm， 扫描范 围为3mm， 激 光充满率为5kHz， 这样的参数指标因为成像速度太慢不适用于临床应用。 为了克服这一时 间分辨率低的问题， 又开 发了几种使用快速音圈级、 微机电系统(MEMS)扫描仪、 六角镜扫描 仪和检流计扫描仪的扫描机制。 尽管音圈光声显微镜(PAM)在1mm 的范围内将B扫描速率提 高到40Hz， 但扫描速率仍然受到音圈级的质量、 驱动力和振动的限制。 因此， 使用机械扫描 很难进一步提高扫描速度。 而水浸式MEMS扫描仪在不使用任何机械扫描的情况下， 将单轴 的B扫描速率提高到400Hz， 将 两轴的B扫描速率提高到100Hz。 然而， 这些浸 水式MEMS扫描仪 在长期使用过程中变得脆弱， 并且由于扫描模式不稳定， 获取的PA图像非常失真。 六角镜扫 描仪在12mm的范围内实现900Hz的B扫描速率。 由于步长较宽， 以900Hz的B扫描速率拍摄的 图像质量相对不 好。 发明内容 [0004]本发明的目的在于提供一种快速成像、 宽扫描范围的基于微振镜扫描仪的光声 成 像系统。 [0005]为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： [0006]一种基于微振镜扫描仪的光声成像系统， 其包括： [0007]激光发生器， 用以产生脉冲激光； [0008]光路整形器， 用以对脉冲激光进行整形成准 直光； [0009]微振镜扫描仪， 用以将整形后的脉冲激光反射到样本上； [0010]超声波换能器， 用以接收所述脉冲激光照射到样本上后由所述样本发出的超声波 并将其转换为数字信号， 所述超声波经过所述微振镜扫描仪反射后送入所述超声波换能 器； [0011]放大器， 连接所述超声波换能器以接收所述数字信号并放大后输送给后台系统， 所述后台系统通过将所述数字信号 通过希尔伯特变换转换为 光声图像； [0012]其中， 所述微振镜扫描仪包括一中空的框架， 所述框架内可沿X轴方向旋转地设置说　明　书 1/4 页 3 CN 115372267 A 3