本發(fā)明涉及成像領(lǐng)域，尤其涉及一種光聲顯微成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光學(xué)成像技術(shù)是當(dāng)前各類生物醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中發(fā)展最為迅速的分支之一。相比其他醫(yī)學(xué)成像手段如X線成像、計(jì)算機(jī)斷層成像、正電子發(fā)射斷層成像、超聲成像、磁共振成像、熒光共聚焦和雙光子熒光成像等，光學(xué)成像技術(shù)在分辨率、化學(xué)特異性、靈敏度、安全性等某個(gè)或多個(gè)方面分別具有優(yōu)勢(shì)。但光學(xué)成像技術(shù)最大的局限性在于其組織穿透深度。光聲成像技術(shù)的出現(xiàn)很好地克服了這一問題。光聲成像技術(shù)是在用脈沖的激光照射生物樣本后，能量會(huì)被樣本內(nèi)部的組織迅速吸收，組織會(huì)受熱膨脹形成瞬時(shí)壓力，產(chǎn)生一個(gè)寬帶的超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)被稱作光聲信號(hào)。光聲信號(hào)將穿過組織向外傳輸，可被放置在樣本外側(cè)的超聲換能器探測(cè)到，根據(jù)光聲信號(hào)的強(qiáng)弱計(jì)算出相應(yīng)的樣本生物組織成分，根據(jù)光聲信號(hào)到達(dá)超聲換能器的時(shí)間反計(jì)算出相應(yīng)的深度信息。這樣就得到組織內(nèi)部軸向方向(沿激光光束方向)的組織成分與深度信息，隨著對(duì)生物樣本的x-y平面逐點(diǎn)掃描，就可以獲得該區(qū)域的3D(立體)圖像。獲到的3D圖像分辨率分軸向分辨率與側(cè)向分辨率，軸向分辨率取決于超聲換能器的工作頻率與帶寬，側(cè)向分辨率取決于光聲成像技術(shù)中光學(xué)焦點(diǎn)或者聲學(xué)焦點(diǎn)的大小。

在樣本生物組織中，若成像深度小于光學(xué)平均自由行程(約1mm)時(shí)，可以將激光束聚焦到幾個(gè)微米尺度甚至納米量級(jí)的微小焦斑上，這一焦斑尺寸已經(jīng)接近或者達(dá)到光學(xué)的衍射極限；如果要達(dá)到同樣微小的焦斑尺寸，聲學(xué)信號(hào)的中心頻率至少需要幾百M(fèi)HZ以上，在如此高頻下，超聲波信號(hào)只能在生物組織中傳播幾百微米。因此在深度小于1mm的組織表層，光學(xué)聚焦性能優(yōu)于聲學(xué)聚焦，光學(xué)焦點(diǎn)小于聲學(xué)焦點(diǎn)，光學(xué)顯微鏡的側(cè)向分辨率取決于光學(xué)焦點(diǎn)的大小，這樣的光聲顯微成像系統(tǒng)稱之為具有光學(xué)分辨率的光聲顯微成像系統(tǒng)(OR-PAM)，分辨率最高可達(dá)到納米級(jí)。但在樣本生物組織中若成像深度大于1mm而達(dá)到幾十個(gè)mm時(shí)，由于樣本生物組織中強(qiáng)烈的光學(xué)散射，激光束不能被有效地在這一深度下聚焦，但是超聲波信號(hào)卻能夠在這一深度下有效地聚焦。這種情況下，聲學(xué)焦點(diǎn)小于光學(xué)焦點(diǎn)，光聲顯微鏡的側(cè)向分辨率主要取決于聲學(xué)焦斑的大小，這樣的光聲顯微成像系統(tǒng)稱之為具有聲學(xué)分辨率的光聲顯微成像系統(tǒng)(AR-PAM)，可以在幾個(gè)毫米到幾十個(gè)毫米的成像深度上獲得幾十微米到幾百微米的側(cè)向分辨率。

當(dāng)前在一個(gè)系統(tǒng)上既能實(shí)現(xiàn)光學(xué)分辨率的光聲顯微成像系統(tǒng)(OR-PAM)，又能實(shí)現(xiàn)聲學(xué)分辨率的光聲顯微成像系統(tǒng)(AR-PAM)的方案設(shè)計(jì)主要有以下一種。

該種設(shè)計(jì)方案原理如圖1所示，圖示中，Pump laser和Dye laser整體代表激光器，Iris代表光闌，L1代表透鏡，PH代表針孔，M1代表平面鏡，EL代表電動(dòng)可調(diào)焦透鏡，Obj1代表物鏡，F(xiàn)B代表光纖束，Obj2代表物鏡，BS代表分光鏡，Obj3代表物鏡；M2代表平面鏡；GS代表玻璃片，S代表樣本，W代表水槽，P代表棱鏡，UT代表?yè)Q能器，L2代表透鏡，PD代表光電二極管，Amplifier代表放大器，DAQ代表數(shù)據(jù)采集卡，WS代表電腦。通過一個(gè)電動(dòng)可調(diào)焦透鏡改變激光束耦合至光纖束斷面時(shí)光斑的大小。當(dāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光學(xué)分辨率的光聲顯微成像(OR-PAM)時(shí)，調(diào)整可調(diào)焦透鏡的焦距使激光光斑大小恰好在光纖束最中心的那根光纖上(請(qǐng)參見圖2a)；當(dāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聲學(xué)分辨率的光聲顯微成像(AR-PAM)，調(diào)整可調(diào)焦透鏡的焦距使激光光斑大小恰好覆蓋整個(gè)光纖束的斷面(請(qǐng)參見圖2b)，這樣可在不損壞光纖束的情況下傳輸更多的能量，調(diào)節(jié)原理的示意圖如圖2a和圖2b所示。這種方案雖然在單個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上光學(xué)分辨率和聲學(xué)分辨率的跨尺度成像，但是存在以下缺點(diǎn)：對(duì)樣本生物樣本必須要先完成光學(xué)分辨率的成像，也即調(diào)整可調(diào)焦透鏡的焦距使激光光斑大小恰好覆蓋整個(gè)光纖束的斷面，對(duì)整個(gè)樣本進(jìn)行全部掃描，然后通過調(diào)整透鏡的焦距，切換到另一種聲學(xué)分辨率的成像，也即調(diào)整可調(diào)焦透鏡的焦距使激光光斑大小恰好在光纖束最中心的那根光纖上。此種設(shè)計(jì)方案的其中一個(gè)缺點(diǎn)為不能對(duì)樣本實(shí)現(xiàn)同步的光學(xué)分辨率成像與聲學(xué)分辨率成像，且激光束在光纖束中的耦合效率不高，傳輸?shù)哪芰恳草^小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種光聲顯微成像系統(tǒng)，成像效果較好。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光聲顯微成像系統(tǒng)，包括激光發(fā)生器、光路系統(tǒng)、超聲換能器和掃描裝置，其中，

所述激光發(fā)生器用于輸出高頻率的激光束和高能量的激光束；

所述光路系統(tǒng)用于將所述高頻率的激光束和所述高能量的激光束輸出給所述掃描裝置，

所述掃描裝置用于接收所述光路系統(tǒng)輸出的激光束并用于將激光束照射到樣本上；

所述超聲換能器用于接收樣本發(fā)出的超聲波信號(hào)；其中，

所述光路系統(tǒng)內(nèi)的激光束傳輸為在空氣空間中傳輸。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述激光發(fā)生器包括：高頻激光發(fā)生器，其用于產(chǎn)生所述高頻率的激光束；高能量激光發(fā)生器，其用于產(chǎn)生所述高能量的激光束。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述高頻率的激光束和所述高能量的激光束在相交處互相垂直。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述光路系統(tǒng)包括第一透鏡、針孔、第二透鏡、第三透鏡和分光鏡，所述高頻激光發(fā)生器產(chǎn)生的所述高頻率的激光束經(jīng)由所述第一透鏡、所述針孔、所述第二透鏡到達(dá)所述分光鏡，所述高能量激光發(fā)生器產(chǎn)生的所述高能量的激光束經(jīng)由所述第三透鏡到達(dá)所述分光鏡，所述分光鏡將所述高頻率的激光束和所述高能量的激光束朝向所述掃描裝置輸出。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述激光發(fā)生器包括高頻激光發(fā)生器和降頻裝置，所述高頻激光發(fā)生器發(fā)出相同頻率的第一激光束和第二激光束，所述第一激光束為所述高頻率的激光束，所述第二激光束經(jīng)由所述降頻裝置以輸出所述高能量的激光束。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述光路系統(tǒng)包括帶有暗區(qū)的反射式物鏡，所述超聲換能器安裝在暗區(qū)位置并對(duì)著所述掃描裝置，所述反射式物鏡將激光束反射向所述掃描裝置，所述超聲換能器接收經(jīng)由所述掃描裝置反射過來的超聲波信號(hào)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述掃描裝置為MEMS振鏡，所述光聲顯微成像系統(tǒng)還包括水槽，所述MEMS振鏡位于水槽中。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述MEMS振鏡為單軸MEMS掃描振鏡，所述MEMS振鏡用于驅(qū)動(dòng)激光束在樣本上朝第一方向移動(dòng)，所述光聲顯微成像系統(tǒng)還包括電動(dòng)位移裝置，所述光路系統(tǒng)包括反射裝置，所述反射裝置用于將激光束反射朝向所述掃描裝置，所述電動(dòng)位移裝置用于驅(qū)動(dòng)所述反射裝置、所述掃描裝置和所述超聲換能器移動(dòng)以使激光束在樣本上朝第二方向移動(dòng)，所述第一方向和第二方向垂直。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述MEMS振鏡為雙軸MEMS掃描振鏡。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括放大器、數(shù)據(jù)采集卡和終端電腦，所述放大器與所述超聲換能器電連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述放大器電連接，所述終端電腦與所述數(shù)據(jù)采集卡電連接。

實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例，具有如下有益效果：

由于所述光路系統(tǒng)內(nèi)的激光束傳輸為在空氣空間中傳輸，從而不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中激光束在光纖束中的耦合效率不高的問題，且在空氣空間中激光束傳輸?shù)哪芰枯^大，從而可以實(shí)現(xiàn)較好的成像效果；而且，在同一個(gè)系統(tǒng)上不用切換即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)分辨率成像和實(shí)現(xiàn)聲學(xué)分辨率成像，操作簡(jiǎn)便；而且，光學(xué)分辨率成像和聲學(xué)分辨率成像還可以實(shí)現(xiàn)同步。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)一種方案的光聲顯微成像系統(tǒng)的原理示意圖；

圖2a是激光光斑在光纖束最中心的那根光纖的示意圖；

圖2b是激光光斑覆蓋整個(gè)光纖束的示意圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的光聲顯微成像系統(tǒng)的原理示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例反射式物鏡、超聲換能器、掃描裝置和水槽的示意圖；

圖5是本發(fā)明另一實(shí)施例的光聲顯微成像系統(tǒng)的原理示意圖；

圖示標(biāo)號(hào)：

110-高頻激光發(fā)生器；111-高頻率的激光束；120-高能量激光發(fā)生器；121-高能量的激光束；200-光路系統(tǒng)；211第一透鏡；212-針孔；213-第二透鏡；221-第三透鏡；231-分光鏡；232-反射式物鏡；310-掃描裝置；410-超聲換能器；510-水槽；610-反射裝置；620-電動(dòng)位移裝置。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光聲顯微成像系統(tǒng)，所述光聲顯微成像系統(tǒng)用于對(duì)樣本成像，所述樣本例如為生物組織等，所述生物組織例如為血管等。請(qǐng)參見圖3和圖4，所述光聲顯微成像系統(tǒng)包括激光發(fā)生器、光路系統(tǒng)200、超聲換能器410和掃描裝置310。

所述激光發(fā)生器用于輸出高頻率的激光束111和高能量的激光束121，所述高頻率的激光束111一般指激光束的頻率為10KHz(千赫茲)以上，例如為10KHZ、100KHz、500KHZ、1MHz(兆赫茲)等，所述高能量的激光束121是指單個(gè)脈沖激光在5mJ(毫焦)以上，例如為5mJ、10mJ、20mJ、30mJ等。所述高頻率的激光束111用于光學(xué)分辨率的成像，所述高能量的激光束121用于聲學(xué)分辨率的成像。所述高頻率的激光束111和高能量的激光束121較佳為分時(shí)照射在樣本上，例如在第一時(shí)刻高頻率的激光束111照射在樣本上，在第二時(shí)刻所述高能量的激光束121照射在樣本上；或者當(dāng)高能量的激光束121和高頻率的激光束111互不干涉時(shí)，所述高能量的激光束121和高頻率的激光束111也可以同時(shí)照射在樣本上。

所述光路系統(tǒng)200用于將高頻率的激光束111和高能量的激光束121輸出給掃描裝置310，例如，當(dāng)所述高頻率的激光束111和高能量的激光束121不能入射到掃描裝置310的正確位置時(shí)，可以通過光路系統(tǒng)200進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述光路系統(tǒng)200還可以用于對(duì)激光束的光學(xué)特性進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如調(diào)整高頻激光束的聚焦、對(duì)高頻激光束進(jìn)行整形、調(diào)整高能量激光束的聚焦等。

所述掃描裝置310用于接收所述光路系統(tǒng)200輸出的激光束并用于將激光束照射到樣本上，例如在第一時(shí)刻所述掃描裝置310將高頻率的激光束111照射到樣本的第一位置，在第二時(shí)刻所述掃描裝置310將高能量的激光束121照射到樣本的第一位置，從而經(jīng)過后面的處理可以得到第一位置的圖像，接下來，在第三時(shí)刻所述掃描裝置310將高頻率的激光束111照射到樣本的第二位置，在第四時(shí)刻所述掃描裝置310將高能量的激光束121照射到樣本的第二位置，從而經(jīng)過后面的處理可以得到第二位置的圖像，由于第一位置和第二位置位于樣本的不同平面位置，從而可以得到樣本在第一位置、第二位置的3D圖像，此時(shí)，獲得的3D圖像的軸向分辨率和側(cè)向分辨率都較好。在此處，第一時(shí)刻在第二時(shí)刻前面，第二時(shí)刻在第三時(shí)刻前面，第三時(shí)刻在第四時(shí)刻前面。當(dāng)高頻率的激光束111和高能量的激光束121互相不干涉時(shí)，所述第一時(shí)刻可以等于第二時(shí)刻，所述第三時(shí)刻可以等于第四時(shí)刻。

所述超聲換能器410用于接收樣本發(fā)出的超聲波信號(hào)，具體說來，當(dāng)所述高頻率的激光束111照射到樣本上，樣本組織吸收光后，會(huì)受熱膨脹，產(chǎn)生高頻的振動(dòng)，向外傳輸超聲波信號(hào)，超聲換能器410會(huì)接收該超聲波信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以方便后面成像的處理，此時(shí)，成像深度小于光學(xué)平均自由行程(約1mm)，并且側(cè)向分辨率較好，可以達(dá)到微米量級(jí)或者納米量級(jí)；當(dāng)所述高能量的激光束121照射到樣本上時(shí)，能量會(huì)被樣本內(nèi)部的組織迅速吸收，組織會(huì)受熱膨脹形成瞬時(shí)壓力，產(chǎn)生一個(gè)寬帶的超聲波信號(hào)，該超聲波信號(hào)被稱作光聲信號(hào)，超聲換能器410會(huì)接收該光聲信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以方便后面成像的處理，此時(shí)，成像深度大于光學(xué)平均自由行程，并且側(cè)向分辨率較好，可以達(dá)到幾十微米量級(jí)到幾百微米量級(jí)。

其中，在本實(shí)施例中，所述光路系統(tǒng)200內(nèi)的激光束傳輸為在空氣空間中傳輸，也就是說，在產(chǎn)生高能量的激光束121和高頻率的激光束111后，所述激光束的傳輸都為在空氣空間中傳輸，不需要耦合到光纖或者光纖束中，例如透鏡和透鏡之間激光束的傳輸是在空氣空間中傳輸，透鏡和分光鏡231之間激光束的傳輸是在空氣空間中傳輸，分光鏡231和反射鏡之間的激光束的傳輸是在空氣空間中傳輸，所述分光鏡231與物鏡之間或者反射鏡與物鏡之間激光束的傳輸是在空氣空間中傳輸。在本實(shí)施例中，物鏡與掃描裝置310之間的激光傳輸是在水中進(jìn)行的。

在本實(shí)施例中，由于所述光路系統(tǒng)200內(nèi)的激光束傳輸為在空氣空間中傳輸，從而不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中激光束在光纖束中的耦合效率不高的問題，且在空氣空間中激光束傳輸?shù)哪芰枯^大；而且，在同一個(gè)系統(tǒng)上不用切換即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)分辨率成像和實(shí)現(xiàn)聲學(xué)分辨率成像，操作簡(jiǎn)便；而且，光學(xué)分辨率成像和聲學(xué)分辨率成像還可以實(shí)現(xiàn)同步。

在本實(shí)施例中，所述激光發(fā)生器包括高頻激光發(fā)生器110和高能量激光發(fā)生器120，所述高頻激光發(fā)生器110和高能量激光發(fā)生器120獨(dú)立設(shè)置，所述高頻激光發(fā)生器110用于產(chǎn)生高頻率的激光束111，所述高能量激光發(fā)生器120用于產(chǎn)生高能量的激光束121。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述激光發(fā)生器還可以包括一個(gè)高頻激光發(fā)生器和降頻裝置，所述高頻激光發(fā)生器可以在兩個(gè)方向發(fā)出激光束，兩個(gè)方向發(fā)出的激光束都為高頻的激光束，也即兩者的頻率相同，通過在一個(gè)方向發(fā)出的激光束的路徑上設(shè)置所述降頻裝置，所述降頻裝置包括聲光調(diào)制器，來實(shí)現(xiàn)降頻，從而獲得符合要求的高能量的激光束，從而產(chǎn)生高能量的激光束；從而高頻激光發(fā)生器110發(fā)出兩個(gè)激光束，其中一個(gè)符合高頻率的激光束的要求，另一個(gè)激光束經(jīng)過處理產(chǎn)生符合要求的高能量的激光束，實(shí)現(xiàn)高頻激光發(fā)生器結(jié)合聲光調(diào)制器，產(chǎn)生高頻率的激光束和高能量的激光束，也即所述激光發(fā)生器輸出高頻率的激光束和高能量的激光束，在此處，所述高頻激光發(fā)生器在兩個(gè)方向發(fā)出激光束較佳為分時(shí)進(jìn)行，如果高能量的激光束和高頻的激光束在相交處不干涉，所述高頻激光發(fā)生器在兩個(gè)方向發(fā)出激光束也可以同時(shí)進(jìn)行。

在本實(shí)施例中，所述高頻率的激光束111和所述高能量的激光束121在相交處互相垂直，在此處，從高頻激光發(fā)生器110發(fā)出的高頻率的激光束111經(jīng)過光學(xué)處理后和從高能量激光發(fā)生器120發(fā)出的高能量的激光束121經(jīng)過光學(xué)處理后進(jìn)行相交，在本實(shí)施例中，所述光路系統(tǒng)200包括分光鏡231，所述高能量的激光束121和高頻率的激光束111在分光鏡231處相交，具體說來，所述高頻率的激光束111透射過所述分光鏡231，所述高能量的激光束121經(jīng)過分光鏡231進(jìn)行反射，兩個(gè)激光束經(jīng)過分光鏡231后朝向同一個(gè)方向。在本實(shí)施例中，當(dāng)兩個(gè)激光束是分時(shí)產(chǎn)生時(shí)，兩個(gè)激光束的相交是指激光束照射路線的相交。在本實(shí)施例中，所述高能量的激光束121的入射路線與反射路線之間的角度為90°。

在本實(shí)施例中，為了使照射到樣本表面的激光符合要求，所述光路系統(tǒng)200包括第一透鏡211、針孔212、第二透鏡213、第三透鏡221和所述分光鏡231，所述高頻激光發(fā)生器110產(chǎn)生的高頻率的激光束111經(jīng)由第一透鏡211、針孔212、第二透鏡213進(jìn)行聚焦、整形后透射過所述分光鏡231，所述高能量激光發(fā)生器120產(chǎn)生的高能量的激光束121經(jīng)由第三透鏡221聚焦后經(jīng)所述分光鏡231反射，其后高頻率的激光束111和高能量的激光束121朝向掃描裝置310輸出。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解所述光路系統(tǒng)還可以通過其他的光學(xué)元件來實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)施例中，請(qǐng)結(jié)合參見圖3和圖4，所述光路系統(tǒng)200還包括帶有暗區(qū)的反射式物鏡232，所述反射式物鏡232安裝在水槽的一側(cè)，這樣結(jié)構(gòu)緊湊，也便于固定，所述超聲換能器410安裝在暗區(qū)位置并對(duì)著掃描裝置310，所述反射式物鏡232將高頻率的激光束111和高能量的激光束121反射向所述掃描裝置310，所述超聲換能器410接收經(jīng)由掃描裝置310反射過來的超聲波信號(hào)。在本實(shí)施例中，超聲換能器410放置在反射式物鏡232的暗區(qū)位置，所述暗區(qū)位置位于反射式物鏡232的底部，一方面超聲換能器410不影響光路的傳輸效率，另一方面有助于實(shí)現(xiàn)光聲共軸，提高信噪比。在本實(shí)施例中，所述光聲顯微成像系統(tǒng)還包括水槽510，所述超聲換能器410位于水槽510中，所述樣本位于水槽510的下方，本實(shí)施例中超聲換能器410巧妙的放置在反射式物鏡232的暗區(qū)，可使光聲信號(hào)在水中傳播時(shí)直接被超聲換能器410探測(cè)到，大幅度提升了信號(hào)的強(qiáng)度，也即不需要像第一種現(xiàn)有技術(shù)那樣先經(jīng)過水，再經(jīng)過玻璃，最后才由超聲換能器接收，但是水和玻璃兩種傳播介質(zhì)聲阻抗不同，從而第一種現(xiàn)有技術(shù)的光聲信號(hào)損失非常大。而且，本實(shí)施例的反射式物鏡232、超聲換能器410、掃描裝置310位于樣本的一側(cè)，本實(shí)施例的光聲顯微成像系統(tǒng)應(yīng)用范圍廣泛。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述物鏡和超聲換能器的設(shè)置還可以為其他常規(guī)的替代結(jié)構(gòu)；所述物鏡也可以不是帶暗區(qū)的反射式物鏡，此時(shí)超聲換能器的位置可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行調(diào)整。另外，在本實(shí)施例中，所述超聲換能器410為壓電超聲換能器410，當(dāng)然還可以為其他常規(guī)的超聲換能器。

在本實(shí)施例中，所述掃描裝置310為MEMS振鏡(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS scanning mirror)，所述MEMS振鏡位于水槽510中且可以在水中高速掃描，所述MEMS振鏡將高頻率的激光束111和高能量的激光束121輸出到樣本上，而且，所述MEMS振鏡還接收樣本發(fā)出的超聲波信號(hào)(包含光聲信號(hào))，MEMS振鏡將超聲波信號(hào)反射到超聲換能器410上。從而，在本實(shí)施例中，所述MEMS振鏡一方面相較機(jī)械掃描大大提升了掃描速度，提升了成像速度，從而成像速度較快，另一方面也實(shí)現(xiàn)了光與光聲信號(hào)的共軸掃描，提升信噪比。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述掃描裝置可以為傳統(tǒng)的機(jī)械掃描裝置，還可以其他常規(guī)的振鏡。

在本實(shí)施例中，所述MEMS振鏡較佳為雙軸MEMS掃描振鏡，也即MEMS振鏡可以驅(qū)動(dòng)高頻率的激光束111和高能量的激光束121朝第一方向移動(dòng)和朝第二方向移動(dòng)，所述第一方向和第二方向垂直，所述第一方向例如為X軸方向，所述第二方向例如為Y軸方向。下面舉例來進(jìn)行說明，所述MEMS振鏡在第一時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率激光束照射在樣本的(1，0)位置，所述MEMS振鏡在第二時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(1，0)位置，然后，所述MEMS振鏡在第三時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率激光束照射在樣本的(2，0)位置，所述MEMS振鏡在第四時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(2，0)位置，…，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率激光束照射在樣本的(n，0)位置，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(n，0)位置，其中，所述(1，0)位置、(2，0)位置，…，(n，0)位置在X軸上；其后，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率激光束照射在樣本的(1，1)位置，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+2時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(1，1)位置，然后，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+3時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率的激光束111照射在樣本的(2，1)位置，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+4時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(2，1)位置，…，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+2(n-1)+1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率激光束照射在樣本的(n，1)位置，所述MEMS振鏡在第2(n-1)+2+2(n-1)+2時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(n，1)位置，其中，所述(1，1)位置、(2，1)位置，…，(n，1)位置的連線平行X軸；…；最后，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*(m-1)+1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率的激光束111照射在樣本的(1，m)位置，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*(m-1)+2時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(1，m)位置，然后，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*(m-1)+3時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率的激光束111照射在樣本的(2，m)位置，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*(m-1)+4時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(2，m)位置，…，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*m-1時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高頻率的激光束111照射在樣本的(n，m)位置，所述MEMS振鏡在第(2(n-1)+2)*m時(shí)刻驅(qū)動(dòng)高能量的激光束121照射在樣本的(n，m)位置，其中，所述(1，m)位置、(2，m)位置、…、(n，m)位置的連線平行X軸；所述(1,1)位置、(2,1)位置、…、(n,1)位置的連線平行Y軸，所述(1,2)位置、(2,2)位置、…、(n,2)位置連線平行Y軸，…，所述(1,m)位置、(2,m)位置、…、(n，m)位置連線平行Y軸，所述n為大于或等于1的整數(shù)，所述m為大于或等于1的整數(shù)，從而，通過雙軸MEMS掃描振鏡可以實(shí)現(xiàn)高能量的激光束121和高頻率的激光束111在樣本平面上的多數(shù)個(gè)點(diǎn)的掃描，掃描速度快，獲取三維圖像時(shí)間短。另外，上述掃描裝置310驅(qū)動(dòng)激光束在樣本平面上的掃描方式僅是舉例，所述掃描裝置310還可以通過其他掃描順序?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)激光束在樣本平面上掃描。

另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，請(qǐng)參見圖5，所述MEMS振鏡還可以為單軸MEMS掃描振鏡，所述MEMS振鏡用于驅(qū)動(dòng)激光束在樣本上朝第一方向移動(dòng)，所述第一方向例如為X軸方向或Y軸方向，所述光聲顯微成像系統(tǒng)還包括電動(dòng)位移裝置620，所述電動(dòng)位移裝置620例如為三維電動(dòng)位移臺(tái)。所述光路系統(tǒng)200還包括反射裝置610，所述反射裝置610例如為反射鏡，所述反射裝置610用于將激光束反射朝向掃描裝置310，所述電動(dòng)位移裝置620用于驅(qū)動(dòng)反射裝置610、掃描裝置310、超聲換能器410共同移動(dòng)，以使激光束在樣本上朝第二方向移動(dòng)，所述第一方向和第二方向垂直，所述第二方向例如為Y方向或X方向。在此處，如果光路系統(tǒng)包括所述反射式物鏡232，則反射裝置610位于分光鏡231和反射式物鏡232之間，所述電動(dòng)位移裝置620會(huì)驅(qū)動(dòng)反射裝置610、反射式物鏡232、掃描裝置310和超聲換能器410一起移動(dòng)。在本實(shí)施例中，通過反射式物鏡，可以方便激光束方向的調(diào)整。另外，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，同樣，所述MEMS振鏡還可以為單軸MEMS掃描振鏡，在此處，所述反射式物鏡、掃描裝置和超聲換能器不動(dòng)，所述樣本沿Y軸方向移動(dòng)，所述單軸MEMS掃描振鏡同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本進(jìn)行平面掃描。

在本實(shí)施例中，所述光聲顯微成像系統(tǒng)還包括放大器、數(shù)據(jù)采集卡和終端電腦，所述放大器與所述超聲換能器410電連接，所述數(shù)據(jù)采集卡與所述放大器電連接，所述終端電腦與所述數(shù)據(jù)采集卡電連接。超聲波信號(hào)經(jīng)由超聲換能器410接收轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過放大器、數(shù)據(jù)采集卡，被記錄到電腦上，通過軟件對(duì)探測(cè)到的信號(hào)分析處理，即可繪制出被測(cè)對(duì)象。

需要說明的是，本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其它實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。對(duì)于裝置實(shí)施例而言，由于其與方法實(shí)施例基本相似，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。

通過上述實(shí)施例的描述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

由于所述光路系統(tǒng)內(nèi)的激光束傳輸為在空氣空間中傳輸，從而不會(huì)出現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中激光束在光纖束中的耦合效率不高的問題，且在空氣空間中激光束傳輸?shù)哪芰枯^大；而且，在同一個(gè)系統(tǒng)上不用切換即可實(shí)現(xiàn)光學(xué)分辨率成像和實(shí)現(xiàn)聲學(xué)分辨率成像，操作簡(jiǎn)便；而且，光學(xué)分辨率成像和聲學(xué)分辨率成像還可以實(shí)現(xiàn)同步。

可以理解的是，本發(fā)明的上述實(shí)施例在不沖突的情況下，可以相互結(jié)合來獲得更多的實(shí)施例。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

以上所揭露的僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。