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研究生： 陳勝宗
Chen Sheng Tsung
論文名稱： 屏面掃描式三維光學同調斷層造影系統之設計與架設
Design and construction of en-face three-dimensional optical coherence tomography
指導教授： 郭文娟
Kuo, Wen-Chuan
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 光電工程研究所
Graduate Institute of Electro-Optical Engineering
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 56
中文關鍵詞： 屏面掃描 、三維光學同調
英文關鍵詞： en-face, OCT
論文種類： 學術論文
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    • 光學同調斷層攝影術(Optical Coherence Tomography；OCT)是一種基於低同調干涉儀原理的造影技術，自1991年被提出以來，已經成為一個能提供非接觸式與高速斷層影像的有利工具。藉由搭配寬頻近紅外光源的使用，OCT可在數釐米的穿透深度範圍內具有10到30微米的空間解析力。在本研究中，我們設計並架設一套屏面掃描式三維光學同調斷層造影系統:以超高亮度發光二極體為光源，搭配聲光調變器產生並偵測外差干涉訊號。以此自行建立的架構下，我們可以高速掃描鏡子產生大面積屏面掃描影像，最後藉由多張二維屏片影像重組出三維立體影像，可用來完整描述待測物體的結構而不會遺漏掉任何有用的資訊。

    Since its introduction in 1991, optical coherence tomography (OCT), based on low coherence interferometry, has been used as a powerful tool to support non-contact and high-speed tomographic images. By using broadband near-infrared light sources, OCT achieves resolutions of 10 to 30 m with depth penetrations of the order of a few milimeters. In this research, we designed and construct an en-face three-dimensional (3D) OCT system: a superluminescent diode is used as a light source in combination with acousto-optic modulators for heterodyne signal generation and detection. With our setup we are able to scan en-face areas by using a resonant scanning mirror. After reconstruction of several 2D sections, 3D OCT image can fully describe the 3D morphology of samples under study, no structural details are missed.

    中文摘要………………………………………………………………..Ⅰ 英文摘要………………………………………………………………..Ⅱ 目錄……………………………………………………………………..Ⅲ 圖目錄索引……………………………………………………………..Ⅴ 表目錄索引……………………………………………………………..Ⅷ 第一章 緒論 1-1 研究背景 …………………………………………………….1 1-2 研究動機與目的……………………………………………...3 1-3論文架構………………………………………………………4 第二章 基本原理 2-1 光干涉原理…………………………………………………...5 2-2 低同調干涉術及其理論空間解析度………………………...7 2-3 訊號調制與解調制的方法………………………………….15 2-4 聲光調變器的原理 ………………………………………...17 2-5 鎖相放大器的原理 ………………………………………...20 第三章 實驗架構與方法 3-1光路系統與所需的元件……………………………………..23 3-2訊號控制與分析處理……..…………………………………32 第四章 實驗結果與討論 4-1時間常數……………………………………………………..36 4-2最大掃描面積..........................................................................40 4-3縱向解析力…………………………………………………..42 4-4橫向解析力…………………………………………………..43 4-5最快掃描時間 ………………………………………………44 4-6三維en-face 光同調斷層掃描圖……………………………50 第五章 結論與未來工作與展望 5-1結論…………………………………………………………...52 5-2 未來工作與展望…………………………………………….53 參考文獻………………………………………………………………..54 圖目錄索引 圖1-1縱向影像掃描……………………………………………………...2 圖1-2橫向影像掃描……………………………………………………..2 圖2-1麥克森干涉儀架構………………………………………………...7 圖2-2 麥克森干涉儀路徑示意圖……………………………………...12 圖2-3 高絲光場分佈聚焦點大小以及景深示意圖…………………...13 圖2-4 調制信號及波包示意圖………………………………………...16 圖2-5 兩種聲光繞射…………………………………………………...17 圖2-6 繞射條件示意圖………………………………………………...18 圖2-7 Bragg繞射條件示意圖…………………………………………..19 圖2-8 聲光調變器入射光頻移示意圖………………………………..20 圖2-9 鎖相放大器量測原理示意圖…………………………………..20 圖3-1 系統架構………………………………………………………..24 圖3-2 消色差透鏡規格表……………………………………………..25 圖3-3 縮束透鏡設計概念示意圖……………………………………..25 圖3-4 光調變器規格表………………………………………………..26 圖3-5 電路接腳圖……………………………………………………..27 圖3-6 DAQ線路連接盒子……………………………………………27 圖3-7 連接線路示意圖……………………………………………….29 圖3-8 系統示意圖………………………………………………30 圖3-9 遠心成像示意圖……………………………………………….31 圖3-10 掃描裝置示意圖……………………………………………....31 圖3-11 程式A示意圖…………………………………………………..33 圖3-12 程式A掃描流程圖……………………………………………..33 圖3-13 程式B示意圖…………………………………………………..34 圖3-14 程式B掃描流程圖……………………………………………..34 圖3-15 自動化程式流程圖…………………………………………….35 圖4-1 解析度測試片………………………………………………….36 圖4-2 1s……………………………………………………………..37 圖4-3 2s……………………………………………………………..37 圖4-4 5s……………………………………………………………..38 圖4-5 10s……………………………………………………………38 圖4-6 200s…………………………………………………………..38 圖4-7 500s…………………………………………………………..39 圖4-8 2ms……………………………………………………………..39 圖4-9 4ms……………………………………………………………..39 圖4-10 最大掃描面積…………………………………………………41 圖4-11 最大掃描面積測試片…………………………………………41 圖4-12 沒有架設補償片的歸ㄧ化干涉訊號…………………………42 圖4-13 已架設補償片的歸ㄧ化干涉訊號……………………………43 圖4-14 橫向解析力測試片……………………………………………44 圖4-15 程式A掃描方式示意圖………………………………………44 圖4-16 最快掃描速度測試片…………………………………………45 圖4-17 最快掃描速度測試片…………………………………………46 圖4-18 最快掃描速度測試片…………………………………………47 圖4-19 程式B掃描方式示意圖………………………………………48 圖4-20 最快掃描速度測試片…………………………………………48 圖4-21 最快掃描速度測試片…………………………………………49 圖4-22 最快掃描速度測試片…………………………………………50 圖4-23 3D en-face掃描方……………………………………………...50 圖4-24 樣品示意圖……………………………………………………51 圖4-25 3D en-face掃描結果式示意圖………………………………..51 表目錄索引 表3-1 光源規格………………………………………………………..24 表3-2 電路真值表與接線表…………………………………………..28 表4-1 測試片規格……………………………………………………...37

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