專(zhuān)利名稱：擴(kuò)展范圍成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種生物醫(yī)學(xué)成像和測(cè)距(ranging)系統(tǒng)，更具體地，涉及一種 與光學(xué)相干斷層照相(OCT)成像和低相干性干涉測(cè)量(LCI)相關(guān)聯(lián)的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光學(xué)相干斷層照相(OCT)是基于低相干性干涉測(cè)量(LCI)原理的一種二維成像手 段。多年來(lái)OCT已經(jīng)用于非入侵式人眼視網(wǎng)膜成像。在使用OCT對(duì)前腔室成像并且執(zhí)行 折射、白內(nèi)障、青光眼外科手術(shù)計(jì)劃的軸向眼睛長(zhǎng)度測(cè)量中已經(jīng)展現(xiàn)出巨大的重要性，參見(jiàn) D. Huang，Y. Li 禾口 S. Radhakrishnan，“Optical coherence tomography of the anterior segment of the eye，，，Ophthalmology Clin· N· Am· 17，1-6 (2004)。然而，由于典型OCT技術(shù)的有限掃描深度，對(duì)眼睛的整個(gè)前腔室成像仍然面臨著 挑戰(zhàn)。與視網(wǎng)膜的深度相比，前腔室的深度非常長(zhǎng)。從角膜到晶狀體的平均深度是約3. 5mm。 典型地，前片段OCT掃描深度應(yīng)該是約5-6mm。如果需要對(duì)晶狀體的后腔囊進(jìn)行成像，所述 圖像的深度至少是9至10mm。如果對(duì)整個(gè)眼睛長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，掃描深度應(yīng)該大于30mm。在 執(zhí)行軸向眼睛長(zhǎng)度測(cè)量時(shí)，典型地只利用從眼睛的前表面和后表面獲取的兩個(gè)低相干性干 涉(LCI)測(cè)量。然而，眼睛可能會(huì)在兩個(gè)表面的兩次測(cè)量之間沿軸向移動(dòng)，從而降低了眼睛 長(zhǎng)度測(cè)量的精確性。因此，需要一種可以同時(shí)采集橫跨多個(gè)軸向范圍的多個(gè)OCT圖像的方法，以便在 較大的掃描范圍上執(zhí)行成像和/或測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，成像儀可以包括光源；樣品臂，接收來(lái)自光源的光， 將所述光導(dǎo)引至樣品，并且捕獲從所述樣品返回的光；調(diào)制源，提供與所述樣品中的不同成 像深度相對(duì)應(yīng)的不同調(diào)制；檢測(cè)器系統(tǒng)，用于接收采用不同調(diào)制從樣品捕獲的光；以及處 理器，接收來(lái)自檢測(cè)器系統(tǒng)的光，并且對(duì)與所述樣品中的不同成像深度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像 進(jìn)行分離。在一些實(shí)施例中，所述調(diào)制源包括具有多個(gè)參考路徑的參考臂。在一些實(shí)施例中， 每一個(gè)參考路徑包括反射鏡和與所述反射鏡相耦合的調(diào)制器，并且其中所述參考路徑的路 徑長(zhǎng)度與所述多個(gè)圖像之一的成像深度相關(guān)。在一些實(shí)施例中，所述成像儀還可以包括與 所述光源、所述樣品臂、所述參考臂以及所述檢測(cè)系統(tǒng)相耦合的分束器/耦合器，其中所述 分束器/耦合器向所述樣品臂和所述參考臂提供光，從所述樣品臂和所述參考臂接收光， 并且將來(lái)自所述樣品臂和所述參考臂的組合光提供給檢測(cè)器系統(tǒng)。
在一些實(shí)施例中，所述調(diào)制源包括耦合在所述光源和所述光耦合器之間的干涉 儀，所述光耦合器從所述干涉儀向所述樣品臂提供光，并且從所述樣品臂向所述檢測(cè)器系 統(tǒng)提供光。在一些實(shí)施例中，所述光耦合器可以是分束器/耦合器。在一些實(shí)施例中，所述 光耦合器可以是環(huán)形器。在一些實(shí)施例中，所述調(diào)制器系統(tǒng)包括干涉儀，并且還包括分束器/耦合器，所述 分束器/耦合器從所述光源接收光，向所述樣品臂和所述干涉儀提供光，將從所述樣品臂 和所述干涉儀接收的光進(jìn)行組合，以及向所述檢測(cè)器系統(tǒng)提供光。在一些實(shí)施例中，所述調(diào)制源包括第一反射器和第二反射器；并且還包括分束 器/耦合器，耦合成從所述光源接收光，并且向所述調(diào)制源的第一反射器和第二反射器提 供光，所述分束器/耦合器還接收來(lái)自所述第一反射器和所述第二反射器的光，并且提供 組合的光；以及光耦合器，耦合成接收來(lái)自所述分束器/耦合器的組合的光，將所述光耦合 到樣品臂，并且將從所述樣品臂接收的光導(dǎo)引至所述檢測(cè)器系統(tǒng)。在一些實(shí)施例中，所述處理器執(zhí)行指令從而利用OCT成像儀采集具有多個(gè)圖像 的組合的數(shù)據(jù)組；對(duì)所述組合的數(shù)據(jù)組執(zhí)行變換以形成頻率分布；基于所述多個(gè)分離數(shù)據(jù) 的每一個(gè)的調(diào)制頻率，將所述頻率分布按光譜分離成多個(gè)分離數(shù)據(jù)；以及對(duì)于所述多個(gè)分 離數(shù)據(jù)的每一個(gè)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算以產(chǎn)生分離的圖像。下面將參考附圖進(jìn)一步討論這些和其他實(shí)施例。


圖1示出了傳統(tǒng)的OCT設(shè)備。圖2A示出了可以利用圖1所示的傳統(tǒng)OCT設(shè)備實(shí)現(xiàn)的成像結(jié)果的示例。圖2B和2C示出了可以利用根據(jù)本發(fā)明的OCT設(shè)備的一些實(shí)施例實(shí)現(xiàn)的成像結(jié)果 的示例。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的OCT系統(tǒng)。圖4A和圖4B示出了在本發(fā)明的一些實(shí)施例中可以利用的相位掃描機(jī)構(gòu)的實(shí)施 例。圖5A和圖5B示出了在本發(fā)明的一些實(shí)施例中可以利用的信號(hào)處理程序的實(shí)施 例。圖6A和圖6B示出了本發(fā)明的一些實(shí)施例的示范性應(yīng)用以在人體組織內(nèi)擴(kuò)展成像 范圍。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的另一個(gè)OCT系統(tǒng)。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的用于采集圖像的流程圖。圖9A、9B和9C示出了本發(fā)明的一些另外的實(shí)施例。圖10示出了可以在本發(fā)明的一些實(shí)施例中利用的干涉儀的實(shí)施例。在附圖中，具有相同名稱的元件具有相同或類(lèi)似的功能。
具體實(shí)施例方式基于傅里葉域(FD-OCT)或者光譜域OCT原理的OCT技術(shù)的新分支正在興起。參 見(jiàn) M. ffojtkowski, R. Leitgeb, A. Kowalczyk, T. Bajraszewski 禾口 A. F. Fercher 的 “In vivohuman retinal imaging by Fourier domain optical coherence tomography",J. Biomed. Opt. 7,457-463(2002)。FD-OCT提供比現(xiàn)有的時(shí)域OCT系統(tǒng)效果顯著的信噪比和速度改善。 參見(jiàn)R. Leitgeb, C. K. Hitzenberger,禾口A. F. Fercher,的"Performance of fourier domain vs. time domain optical coherence tomography，，，Opt. Express 11,889-894 (2003)； J. F. de Boer, B. Cense, B. H. Park, M. C. Pierce, G. J. Tearney 禾口 B. Ε. Bouma 的“Improved signal-to-noise ratio in spectral-domain compared with time-domain optical coherence tomography", Opt. Lett. 28，2067-2069 (2003)；以及 Μ. A. Choma, Μ. V. Sarunic, C. H. Yang禾口 J. A. Izatt 的"Sensitivity advantage of swept source and Fourier domain optical coherence tomography，，，Opt. Express 11，2183-2189 (2003)。然而 FD-0CT 中的 信噪性能隨著掃描深度的增加而降低，這典型地將FD-OCT中的掃描范圍限制到約2-3毫 米。為了增加掃描深度范圍，可以引入相移方法來(lái)實(shí)現(xiàn)全范圍FD-0CT。全范圍復(fù)FD-OCT使用相移方法對(duì)相對(duì)于參考鏡的負(fù)光路和正光路差之間的不 確定性進(jìn)行解析，以便恢復(fù)所述全部有用的成像范圍。參見(jiàn)M. ffojtkowski, A. Kowalczyk, R. Leitgeb 禾口 A.F. Fercher 的"Full range complex spectral optical coherence tomography technique in eye imaging”， Opt. Lett. 27，1415—1417 (2002) 。
β δ 弓 I 入了許多其他相移機(jī)構(gòu)和算法來(lái)實(shí)現(xiàn)全范圍復(fù)FD-0CT。例如參見(jiàn)YJasuno，S. Makita, Τ. Endo, G.Aoki, Μ. Itoh 禾口 Τ· Yatagai 的"Simultaneous B-M-mode scanning method for real-time full-range Fourier domain optical coherence tomography，，，App 1. Opt. 45，1861-1865(2006) ( 〃 Yasuno 〃)；R. K. Wang 的 ‘‘ In vivo full range complex Fourier domain optical coherence tomography", Appl. Phys. Lett. 90,054103(2007) (“Wang “)；以及 B. Baumann, Μ. Pircher，Ε. G0tzinger 禾口 C. K. Hitzenberger 的"Full range complex spectral domain optical coherence tomography without additional phase shifters", Opt. Express 15,13375-13387(2007) (" Baumann")。然而，這些方法 只可以將FD-OCT的掃描深度范圍增加有限的量，例如增加到約4至6毫米。圖1示出了用于圖像同時(shí)采集的傳統(tǒng)OCT設(shè)備100。OCT設(shè)備100可以是時(shí) 域或者傅里葉域 OCT 變型。參見(jiàn) B. Grajciar，M. Pircher, C. K. Hitzenberger，0. Findl 禾口 A. F. Fercher 的“High sensitive measurement of the human axial eye length in vivo with Fourier domain low coherence interferometry", Opt. Express 16, 2405-2414(2008)。OCT設(shè)備100也可以應(yīng)用于基于掃描源和基于光譜儀的傅里葉域OCT。如圖1所示，OCT設(shè)備100包括光源101，所述光源耦合成向分束器/耦合器103 提供光。分束器/耦合器103向樣品臂113和參考臂112提供光。光源101可以是適用于 OCT成像目的的任意光源。可以用于時(shí)域OCT或者傅里葉域OCT的合適光源包括但是不局 限于諸如超發(fā)光二極管之類(lèi)的寬帶光源?？梢栽诟道锶~域OCT的掃描源類(lèi)型中使用的合適 光源包括但是不局限于可調(diào)激光源。在一些實(shí)施例中，光源101可以產(chǎn)生不同的波長(zhǎng)或者 不同的帶寬，用于執(zhí)行不同的組織穿透和/或軸向分辨率的成像。分束器/耦合器103接收來(lái)自光源101的光，并且將所述能量發(fā)送到樣品臂113 和參考臂112兩者。如圖1所示，樣品臂113可以包括各種準(zhǔn)直透鏡109和聚焦透鏡110。 此外，樣品臂113包括束掃描機(jī)構(gòu)116，用于導(dǎo)引所述束執(zhí)行樣品111的二維或者三維橫向 束掃描和成像。為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)成像，參考臂112包括附加的分束器/耦合器104，所述附加的分束器/耦合器104將從分束器/耦合器103接收的光束分離為兩路或者多路參考臂路 徑，即參考路徑114和參考路徑115。參考路徑114包括準(zhǔn)直透鏡105和反射鏡107。參考 路徑115包括準(zhǔn)直透鏡106和反射鏡108。參考路徑114和115中的準(zhǔn)直透鏡105和106 分別將來(lái)自耦合到分束器/耦合器104的光纖的光束準(zhǔn)直，并且在分別從參考反射鏡117 和118反射之后將所述束聚焦回所述光纖。參考鏡117和118可以用于執(zhí)行時(shí)域OCT中的深度掃描或者可以在傅里葉域OCT 過(guò)程中保持穩(wěn)態(tài)?？梢哉{(diào)節(jié)參考鏡117和118的位置以反映感興趣的不同軸向掃描區(qū)域。 在圖1所示的示例中，將參考鏡107調(diào)節(jié)為與眼睛的前段相對(duì)應(yīng)，而將參考鏡108調(diào)節(jié)為與 眼睛的后段相對(duì)應(yīng)。因此如圖1所示，可以獲得對(duì)人眼的前段和后段的同時(shí)成像。從樣品臂113和參考臂112返回的光束分束器/耦合器103中進(jìn)行組合，并且傳 播至檢測(cè)系統(tǒng)102。檢測(cè)系統(tǒng)102可以是基于光譜儀的傅里葉域OCT中的光譜儀或者在基 于掃描源的傅里葉域OCT中的光電二極管檢測(cè)器系統(tǒng)。然后可以將所檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送至處 理器117，所述處理器典型地是具有足夠數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用于保持所接收的圖 像數(shù)據(jù)。如圖1所示，為了采集橫跨不同軸向范圍的OCT成像，同時(shí)使用具有不同參考臂長(zhǎng) 度的兩個(gè)參考鏡(參考鏡107和108)。每一個(gè)參考臂與樣品中不同的深度位置相對(duì)應(yīng)，并 且通過(guò)單個(gè)的檢測(cè)系統(tǒng)102同時(shí)檢測(cè)兩個(gè)OCT圖像。然而在圖1所示的技術(shù)中，OCT圖像 的任何重疊將防止所求和圖像的解讀，這是因?yàn)橥瑫r(shí)檢測(cè)了所有圖像，并且不存在與如何 分離參考鏡107和108每一個(gè)的貢獻(xiàn)的信息。因此，這種方法局限于兩個(gè)參考鏡，并且只能 用于對(duì)具有不重疊圖像的非常簡(jiǎn)單的樣品進(jìn)行成像，或者用于利用也沒(méi)有重疊的信號(hào)來(lái)采 集單線的OCT測(cè)量(LCI測(cè)量)。圖2A示出了利用圖1所示的OCT設(shè)備100獲得的典型結(jié)果。因?yàn)樵趫D1所示的 系統(tǒng)中使用兩個(gè)參考臂，參考臂114和115，檢測(cè)系統(tǒng)102將同時(shí)檢測(cè)和采集來(lái)自感興趣的 兩個(gè)不同軸向掃描區(qū)域的信號(hào)。圖2A示出了來(lái)自人眼的前段和后段的圖像，如圖1的反射 鏡107和108的位置所示。然而如圖2A所示，這種技術(shù)的缺點(diǎn)是不能彼此區(qū)分同時(shí)檢測(cè)的 信號(hào)，并且將在所顯示的圖像中將其表現(xiàn)為重疊的圖像。圖2A所示的重疊圖像減小了所得 到圖像的可解讀性，并且阻止了在來(lái)自感興趣的兩個(gè)不同軸向掃描區(qū)域的信號(hào)之間的確定 的測(cè)量。圖2B和2C分別示出了眼睛的后段和前段的分離圖像。圖2B和2C示出了通過(guò)本 發(fā)明的一些實(shí)施例獲得的結(jié)果。本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種區(qū)分同時(shí)采集的信號(hào)的方 式，并且能夠?qū)?lái)自感興趣的兩個(gè)軸向掃描區(qū)域的信號(hào)分離為兩個(gè)獨(dú)立的圖像。如上所述， 分離所述圖像解決了重疊圖像所產(chǎn)生的可解讀性的問(wèn)題。此外，本發(fā)明的一些實(shí)施例允許 同時(shí)采集圖像，從而允許來(lái)自感興趣的兩個(gè)不同軸向掃描區(qū)域的精確成像。例如在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，400, 410中所述的一些OCT成像系統(tǒng)包括在不同光學(xué)波長(zhǎng) 工作的兩個(gè)分離的COT成像儀，可以將所述兩個(gè)分離的成像儀進(jìn)行組合以同時(shí)接收來(lái)自單 一樣品的分離圖像。盡管這種技術(shù)允許兩個(gè)同時(shí)采集圖像的分離，將每一個(gè)圖像采集設(shè)置 為測(cè)量來(lái)自不同深度的圖像，也要求兩個(gè)分離的OCT成像儀。多個(gè)OCT成像儀可能回顯著 地增加成像系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本?？梢酝ㄟ^(guò)用開(kāi)關(guān)代替圖1中的分束器/耦合器104來(lái)實(shí)現(xiàn)圖2B所示的圖像的分離。然而，即使使用高速光開(kāi)關(guān)，這兩個(gè)分離的圖像也不會(huì)是同時(shí)的。如果光學(xué)開(kāi)關(guān)器件的 開(kāi)關(guān)速度開(kāi)始接近于零，同時(shí)的圖像也可能是近似的。然而，如果沒(méi)有同時(shí)采集信號(hào)，不能 將它們一對(duì)一的登記(register)，因此這些圖像毫無(wú)價(jià)值。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例，提出了一種可以橫跨多個(gè)軸向范圍同時(shí)采集多個(gè)OCT圖 像的方法。在這些情況下，可以實(shí)現(xiàn)所有OCT圖像的軸向和橫向維度的精確登記，并且可以 執(zhí)行大掃描深度成像或較大距離上的精確形態(tài)測(cè)量。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，檢測(cè)系統(tǒng) 只讀取所述圖像一次，并且可以沿軸向和橫向維度精確地登記所得到的圖像。另外，根據(jù)本 發(fā)明的一些實(shí)施例可以與用于非入侵式眼睛解剖測(cè)量的光學(xué)掃描儀、用于前腔室成像的光 學(xué)成像系統(tǒng)和/或用于后段成像的光學(xué)成像系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的成像儀300。成像儀300包括可以針對(duì)基于 掃描源或者光譜儀的傅里葉域OCT程序而適當(dāng)選擇的光源302。其中，光源302可以包括適 用于OCT成像目的任意光源。用于傅里葉域OCT目的的合適光源包括但是不局限于諸如超 發(fā)光二極管之類(lèi)的寬帶光源。用于實(shí)現(xiàn)傅里葉域OCT的掃描源形式的目的合適光源可以包 括但是不局限于可調(diào)激光光源。在各種實(shí)施例中，光源302可以產(chǎn)生不同波長(zhǎng)或者具有不 同帶寬的輻射，用于執(zhí)行不同的組織穿透和/或軸向分辨率下的成像。如圖3所示，來(lái)自光源302的光導(dǎo)引至光耦合器310，所述光耦合器310將來(lái)自光 源302的能量發(fā)送至樣品臂320和參考臂330中。圖3的光耦合器310可以是分束器/耦 合器，接收來(lái)自光源302的光，并且將其導(dǎo)引至樣品臂320和參考臂330兩者，并且接收來(lái) 自樣品臂320和參考臂330的光，并且將組合的光束導(dǎo)引至檢測(cè)系統(tǒng)340。樣品臂320可以 包括光學(xué)器件，包括準(zhǔn)直光學(xué)器件321、束掃描322和聚焦光學(xué)器件324。束掃描機(jī)構(gòu)322 可以將從光耦合器310接收的光束進(jìn)行導(dǎo)引，以執(zhí)行樣品360的二維或三維橫向束掃描和 成像。在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直光學(xué)器件321可以附加地包括偏振控制器，所述偏振控制器可 以在一些實(shí)施例中用于更加精確地檢測(cè)圖像中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。然后，樣品臂320將從樣品360 背散射的光提供給光耦合器310。參考臂330通過(guò)光耦合器310接收來(lái)自光源302的光，并且向光耦合器310提供 參考光。將來(lái)自參考臂330的參考光與來(lái)自的樣品臂320的背散射光進(jìn)行組合，以產(chǎn)生可 以由檢測(cè)系統(tǒng)340檢測(cè)到的光譜干涉。如圖3所示，參考臂330可以包括偏振控制器331，以輔助由檢測(cè)系統(tǒng)34檢測(cè)的干 涉條紋襯底最大化。參考臂可以具有一個(gè)或多個(gè)分束器/耦合器332，以將參考束進(jìn)一步分 離為兩個(gè)或更多的參考路徑用于同時(shí)檢測(cè)。圖3中具體示出了參考路徑336-1至336-N，其 中N是參考臂的任意個(gè)數(shù)。通常，所述分離的參考路徑的個(gè)數(shù)N將是感興趣的分離圖像深 度的個(gè)數(shù)。每一個(gè)參考路徑336-1至336-N分別包括各種光學(xué)器件333-1至333-N以及參考 鏡334-1至334-N，用于反射來(lái)自光源302的能量以提供參考光。參考臂330中的光學(xué)器件 333-1至333-N可以用于對(duì)來(lái)自分束器/耦合器332的束進(jìn)行準(zhǔn)直，并且當(dāng)所述束分別從參 考鏡334-1至334-N反射回時(shí)，將所述束耦合回分束器/耦合器332中。在一些實(shí)施例中， 可以利用光纖將分束器/耦合器332耦合至光學(xué)器件333-1至333-N。光學(xué)器件333-1至 333-N可以包括但是不局限于適用于該目的各種準(zhǔn)直透鏡。例如在Yasuno，Wang和Baumann的文章中已經(jīng)報(bào)道的，可以通過(guò)在橫向掃描時(shí)在
8參考和/或樣品臂中引入恒定的相位調(diào)制來(lái)將載波頻率引入到空間光譜圖中。這種調(diào)制典 型地用于將單個(gè)參考臂的OCT成像儀的傳統(tǒng)成像范圍加倍。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，從不同參考路徑返回的參考束包括通過(guò)對(duì)每一個(gè)參考 路徑336-1至336-N采用不同調(diào)制的編碼信息。反射鏡334-1至334-N分別可以是靜止的 或者可以通過(guò)調(diào)制器335-1至335-N調(diào)制。在樣品的橫向掃描期間參考鏡334-1至334-N 的調(diào)制等效于檢測(cè)系統(tǒng)340處的檢測(cè)信號(hào)的頻率調(diào)制。如上所述，因此可以通過(guò)使用每一 個(gè)參考鏡334-1至334-N的不同相位調(diào)制對(duì)從不同參考路徑返回的參考束的信息進(jìn)行編 碼。在調(diào)制器335-1至335-N中可以利用各種方法向分別來(lái)自每一個(gè)反射鏡334_1 至334-N的反射光束引入恒定的相位調(diào)制。在各種實(shí)施例中，調(diào)制器335-1至335-N可以 是其上分別安裝了反射鏡334-1至334-N的線性壓電平移級(jí)(linear piezo-translation stage)。所述壓電平移級(jí)可以配置用于在沿χ或y方向的橫向掃描時(shí)(B-掃描)按照恒定 的速度移動(dòng)反射鏡334-1至334-N。在一些實(shí)施例中，如在Baumarm的文章所討論的，可以 通過(guò)從掃描器321的支點(diǎn)引入偏移，在樣品臂掃描機(jī)構(gòu)322中實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制。在一些實(shí)施 例中，可以在參考臂330中放置基于光柵的相位延遲線，使得所述光學(xué)群延遲可以接近零， 并且只實(shí)現(xiàn)了相位調(diào)制。圖4A和4B中示出了另一個(gè)典型實(shí)施例，這也實(shí)現(xiàn)了具有近似零 群延遲的相位調(diào)制?？梢栽隈詈掀?10中組合從樣品臂320和參考臂330返回的束，并且將其發(fā)送至 檢測(cè)系統(tǒng)340。檢測(cè)系統(tǒng)340包括檢測(cè)器342和光學(xué)部件341。檢測(cè)器342可以是基于光 譜儀的傅里葉域OCT中的光譜儀或者是基于掃描源的傅里葉域OCT中的光電二極管檢測(cè) 器。光學(xué)部件341可以包括適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件，將來(lái)自光耦合器310的束聚焦到檢測(cè)器342 上。將所檢測(cè)的信號(hào)發(fā)送至處理器350，所述處理器典型地是用于分析從檢測(cè)器342接收的 信號(hào)、存儲(chǔ)所述數(shù)據(jù)并且按照適當(dāng)?shù)姆绞匠尸F(xiàn)結(jié)果的計(jì)算機(jī)操作軟件。因?yàn)閰⒖急壑械南?位調(diào)制可以與在樣品臂中執(zhí)行的橫向掃描同步，在一些實(shí)施例中，處理器350也可以向樣 品臂320、參考臂330和檢測(cè)系統(tǒng)340 (虛線箭頭)發(fā)送控制和同步信號(hào)。圖4A和圖4B分別示出了調(diào)制設(shè)備401和402的典型實(shí)施例，適用于在參考臂中實(shí) 現(xiàn)恒定相位調(diào)制。每一個(gè)設(shè)備401和402可以用于代替反射鏡334-j和調(diào)制器335_j對(duì)， 其中反射鏡334-j是反射鏡334-1至334-N的任意一個(gè)，以及調(diào)制器335_j是調(diào)制器335-1 至335-N的相應(yīng)任意一個(gè)，并且與參考路徑336-j中的反射鏡和調(diào)制器相對(duì)應(yīng)。圖4A中所示的設(shè)備401示出了利用檢流計(jì)掃描器420在參考臂330中實(shí)現(xiàn)恒定相 位調(diào)制的雙通結(jié)構(gòu)。在設(shè)備401中，輸入束可以進(jìn)入準(zhǔn)直光學(xué)器件400，并且通過(guò)透鏡系統(tǒng) 410，所述透鏡系統(tǒng)將所述束聚焦到在檢流計(jì)掃描器420上安裝的反射鏡上。所述束在與支 點(diǎn)的一定偏移處碰撞檢流計(jì)反射鏡，當(dāng)旋轉(zhuǎn)檢流計(jì)掃描器420的檢流計(jì)反射鏡時(shí)，將引入 相位調(diào)制。在檢流計(jì)420中，檢流計(jì)反射鏡安裝到透鏡410的焦平面，并且通過(guò)透鏡410將 所述束反射回以最終到達(dá)后向反射器430，所述后向反射器可以是反射鏡。來(lái)自反射器430 的返回束通過(guò)透鏡410，再次碰撞檢流計(jì)掃描器420的檢流計(jì)反射鏡，并且通過(guò)透鏡410和 準(zhǔn)直光學(xué)器件400回到輸入。因?yàn)闄z流計(jì)掃描器420的檢流計(jì)反射鏡位于透鏡410的后焦 平面，從反射器430反射回的所述束將沿著入射路徑回到準(zhǔn)直光學(xué)器件400的輸入，這就是 雙通結(jié)構(gòu)(double-pass configuration) 0
圖4B所示的設(shè)備示出了設(shè)備的另一個(gè)典型實(shí)施例，適用于實(shí)現(xiàn)恒定相位調(diào)制。在 設(shè)備420中，輸入束可以進(jìn)入準(zhǔn)直光學(xué)器件400，并且通過(guò)相位調(diào)制系統(tǒng)440，所述相位調(diào)制 系統(tǒng)可以改變所述參考束的光路長(zhǎng)度。相位調(diào)制系統(tǒng)440的典型實(shí)施例是安裝到輸入到參 考束路徑中的檢流計(jì)掃描器上的光學(xué)窗口。當(dāng)檢流計(jì)旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述光學(xué)窗口改變了相對(duì)于 參考束的角度，并且改變了光路長(zhǎng)度。通過(guò)相位調(diào)制系統(tǒng)的光束繼續(xù)到達(dá)后向反射器450， 所述后向反射器可以是反射鏡。來(lái)自反射器450的返回束可以在回到準(zhǔn)直光學(xué)器件400之 前返回通過(guò)相位調(diào)制系統(tǒng)440，再次耦合到設(shè)備402外。圖5A和圖5B示出了信號(hào)處理技術(shù)550的典型實(shí)施例，所述信號(hào)處理技術(shù)可以由 處理器350執(zhí)行以區(qū)分所述同時(shí)采集的圖像。圖5A示出了所得到的數(shù)據(jù)組，而圖5B示出 了可以在處理器350上執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理程序的流程圖。通過(guò)使用每一個(gè)參考臂路徑336-1 至336-N上的不同相位調(diào)制，可以將不同的載波頻率引入到與每一個(gè)參考臂路徑336-1至 336-N相對(duì)應(yīng)的空間光譜圖。另外，通過(guò)在每一個(gè)參考臂路徑336-1至336-N中設(shè)置不同的 路徑長(zhǎng)度，可以獲得與樣品360中不同深度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像。為了說(shuō)明圖5A和圖5B的目的，假設(shè)將恒定相位調(diào)制施加至調(diào)制器335_1，使得所 述載波頻率在橫向傅里葉空間中具有U1的空間頻率。另外，假設(shè)將恒定相位調(diào)制施加于調(diào) 制器335-2，使得所述載波頻率在橫向傅里葉空間中具有U2的空間頻率。如果在橫向傅里 葉空間中U1足以與U2區(qū)分，可以將區(qū)分如圖5A所示同時(shí)采集的信號(hào)。盡管這里只示出了 參考路徑336-1和336-2，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將易于理解如何將其擴(kuò)展至任意個(gè)數(shù)的參 考路徑336-1至336-N，以便分離來(lái)自每一個(gè)參考路徑336-1至336-N的圖像。在圖5B的步驟562中，采集了如圖5A所示的組合數(shù)據(jù)組。通過(guò)檢測(cè)器342同時(shí) 檢測(cè)來(lái)自參考臂路徑336-1至336-N的不同參考臂路徑的空間光譜圖，并且將其存儲(chǔ)在組 合的圖像數(shù)據(jù)組500中。所述組合的圖像數(shù)據(jù)組500包含來(lái)自所有參考臂路徑336-1至 336-N的圖像數(shù)據(jù)，這里示出了來(lái)自參考臂路徑336-1和336-2的數(shù)據(jù)。所檢測(cè)的數(shù)據(jù)組可 以是具有空間頻率維度k(或者在轉(zhuǎn)換為k之前的波長(zhǎng)λ)的二維數(shù)據(jù)組。另一個(gè)維度將 是依賴于掃描方式和坐標(biāo)定義的橫向位置χ或y。在一些實(shí)施例中，當(dāng)在樣品中沒(méi)有執(zhí)行橫 向掃描時(shí)，所述第二維度也可以簡(jiǎn)單地是采集時(shí)間。在傳統(tǒng)的FD-OCT中，針對(duì)每一個(gè)橫向 位置χ或y沿所述k維度執(zhí)行逆傅里葉變換，對(duì)于每一個(gè)橫向位置產(chǎn)生了 OCT信號(hào)。對(duì)組合數(shù)據(jù)組500中存儲(chǔ)的同時(shí)采集圖像進(jìn)行處理時(shí)，針對(duì)k維度中的每一個(gè)值 沿所述橫向(X或y)維度執(zhí)行傅里葉變換501。由于通過(guò)調(diào)制器335-1至335-N分別引入 的載波頻率U1和u2，分別與參考鏡334-1至334-N相關(guān)聯(lián)的頻率含量將以橫向傅里葉空間 中的不同載波頻率為中心，如圖5A的頻率分布503所示。如頻率分布503所示，所述頻率 含量511以載波頻率士 U1為中心，包含關(guān)于來(lái)自參考臂反射鏡334-1的空間光譜圖的信息。 以載波頻率士U2為中心的頻率含量512包含關(guān)于來(lái)自參考臂反射鏡334-2的空間光譜圖的 信息。通常，每一個(gè)參考臂336-1至336-N以頻率分布503中的不同頻率U1至％為中心。 如果U1與U2在橫向傅里葉空間中足夠地分離，可以在光譜選擇步驟564中通過(guò)使用頻率濾 波器來(lái)選擇來(lái)自不同參考鏡的信息。在一些實(shí)施例中，為了執(zhí)行全范圍復(fù)FD-0CT，如濾波器 505和507所說(shuō)明的那樣，只選擇正傅里葉空間中的光譜(即，在光譜選擇之前施加海維塞 (Heaviside)函數(shù))。如圖5A所說(shuō)明的那樣，頻率含量511可以與頻率含量512分離。向?yàn)V波后的光譜511應(yīng)用逆傅里葉變換509，可以產(chǎn)生復(fù)數(shù)據(jù)組521。對(duì)濾波后的光譜512應(yīng)用逆傅里葉變換512，可以產(chǎn)生復(fù)數(shù)據(jù)組522。通常，可以對(duì)在光譜選擇564中 形成的每一個(gè)分離的光譜應(yīng)用逆傅里葉變換。如上面討論的那樣，然后對(duì)于參考路徑336-1 至336-N的每一個(gè)產(chǎn)生諸如復(fù)數(shù)據(jù)組521和522的復(fù)數(shù)據(jù)組。圖5A所示的復(fù)數(shù)據(jù)組521與來(lái)自參考鏡334_1的空間光譜相對(duì)應(yīng)，復(fù)數(shù)據(jù)組522 與來(lái)自參考鏡334-2的空間光譜相對(duì)應(yīng)。通過(guò)對(duì)于調(diào)制器335-1和335-2的相位調(diào)制的適 當(dāng)選擇，因此可以區(qū)分同時(shí)采集的信號(hào)。在圖5A和5B中所示的實(shí)施例中示出的用于產(chǎn)生OCT圖像的過(guò)程的最終步驟是針 對(duì)傳統(tǒng)FD-OCT中的每一個(gè)橫向位置χ或y沿k維度執(zhí)行逆傅里葉變換。如圖5A和5B所 示，對(duì)于復(fù)數(shù)據(jù)組521執(zhí)行逆傅里葉變換515以形成全范圍圖像531。類(lèi)似地，對(duì)于復(fù)數(shù)據(jù) 組522執(zhí)行逆傅里葉變換517以形成全范圍圖像532。因?yàn)閺?fù)數(shù)據(jù)組521和522包括實(shí)部 和虛部信息，將不會(huì)存在復(fù)共軛鏡像，并且可以利用所述FD-OCT系統(tǒng)的全部成像范圍(+ζ 至-ζ)。如圖5A所示，所述全范圍OCT圖像532與從參考鏡341-1采集的圖像相對(duì)應(yīng)，而全 范圍OCT圖像532與從參考鏡334-2采集的圖像相對(duì)應(yīng)。通過(guò)在包含參考鏡334-1和334-2 的參考路徑中選擇適當(dāng)?shù)墓饴费舆t，可以從樣品中感興趣的不同軸向掃描區(qū)域同時(shí)采集圖 像。通常，對(duì)于參考路徑336-1至336-N的每一個(gè)可以獲得全范圍圖像。盡管圖5A和5B示出了對(duì)于兩個(gè)參考路徑336_1和336_2的示例，如上所述，可以 利用任意個(gè)數(shù)的參考路徑336-1至336-N。通常，圖5A和5B中所示的過(guò)程550可以一般地 應(yīng)用于多個(gè)參考鏡，使得同時(shí)檢測(cè)多個(gè)空間光譜圖。只要可以選擇足夠的載波頻率，使得在 橫向傅里葉空間的頻率含兩中沒(méi)有重疊，就可以將所有同時(shí)檢測(cè)的信號(hào)彼此相區(qū)分。在一些實(shí)施例中，載波頻率之一(例如U1)可以是零，使得在所述參考臂路徑中 (即靜止鏡)中不執(zhí)行相位調(diào)制。這種情況將于傳統(tǒng)FD-OCT相同，并且將不能得到全成像 范圍(+ζ至-ζ)。然而，為了對(duì)諸如視網(wǎng)膜之類(lèi)的薄樣品進(jìn)行成像，全成像范圍的一半(正 Z或負(fù)Z空間)通常是足夠的。只要第二載波頻率(例如U2)與U1 (在這種情況下是零)在 橫向傅里葉空間中足以分離，就可以區(qū)分從感興趣的兩個(gè)不同軸向掃描區(qū)域中同時(shí)采集的 信號(hào)。圖6A和6B示出了利用本發(fā)明的實(shí)施例擴(kuò)展諸如人眼之類(lèi)的樣品內(nèi)的成像范圍的 示例。因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)采集圖像，可以在軸向和橫向兩個(gè)維度實(shí)現(xiàn)精確的登記。因此，可以通 過(guò)參考路徑336-1至336-n中的路程長(zhǎng)度差的精確校準(zhǔn)來(lái)擴(kuò)展成像范圍。圖6A示出了人眼600的前段中的擴(kuò)展成像范圍。如同樣6A所示，可以執(zhí)行掃描 范圍602。全范圍復(fù)FD-OCT的最大成像范圍通常是約6mm，不足以對(duì)包括晶狀體后膜的整 個(gè)前腔室進(jìn)行成像。圖6A所示的示例示出了可以調(diào)節(jié)的兩個(gè)參考鏡的光路，使得一個(gè)參考 鏡(例如參考鏡334-1)對(duì)前腔室的正面部分604成像，而第二參考鏡(例如參考鏡334-2) 對(duì)前腔室的背面部分606成像。成像區(qū)域602與具有斜線的矩形框相對(duì)應(yīng)。使用傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，同時(shí)采集的圖像將重疊并且使得所得到的圖像無(wú)法解讀， 如圖6A中的圖像610所示。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，可以區(qū)分從感興趣的兩個(gè)分離軸向 掃描區(qū)域采集的圖像，并且將它們組合在一起以形成圖像620，將系統(tǒng)的成像范圍有效地加 倍為約12mm，足以覆蓋眼睛600的整個(gè)前腔室。圖6B示出了利用本發(fā)明的一些實(shí)施例的示例，用于在感興趣的許多不同在軸向 掃描區(qū)域中執(zhí)行同時(shí)成像。如圖6B所示，成像區(qū)域650和652是眼睛600中的感興趣區(qū)域。可以調(diào)節(jié)兩個(gè)參考鏡中的光路，使得一個(gè)參考鏡(例如參考鏡334-1)對(duì)所述前腔室的 正面部分成像，而第二參考鏡(例如參考鏡334-2)對(duì)眼睛的后段中的視網(wǎng)膜成像。成像區(qū) 域650和652與具有斜線的矩形框相對(duì)應(yīng)。使用傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，同時(shí)采集的圖像將重疊 并且使得所得到的圖像無(wú)法解讀民，如圖6B中的圖像660所示。圖像670示出了從感興趣 的兩個(gè)分離的軸向掃描區(qū)域中采集的分離圖像672和674。因?yàn)榭梢跃_地測(cè)量?jī)蓚€(gè)參考 鏡334-1和334-2之間的光路差，可以確定兩個(gè)圖像672和674之間的分離距離，并且可以 將所述圖像按照整個(gè)成像樣品(例如人眼600)中正確的解剖關(guān)系來(lái)放置。另外，因?yàn)橥瑫r(shí) 采集了兩個(gè)圖像，可以精確地確定諸如從眼睛的前表面到眼睛的后表面的距離之類(lèi)的形態(tài) 測(cè)量。如上所述，可以獲得任意個(gè)數(shù)的分離圖像。圖6A和6B示出了將兩個(gè)圖像從兩個(gè) 參考路徑中分離。在一些實(shí)施例中，可以通過(guò)使用用于同時(shí)采集的三個(gè)參考鏡來(lái)組合圖6A 和6B中所示的示例。因此，可以執(zhí)行如圖6A所示的約12mm成像范圍的整個(gè)前腔室的成像， 并且在如圖6B所示的形態(tài)測(cè)量時(shí)同時(shí)采集后段中視網(wǎng)膜的圖像。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的OCT成像儀700。OCT成像儀700表示雙束低相 干性干涉儀。在一些實(shí)施例中，OCT成像儀700對(duì)于樣品的移動(dòng)不敏感。在一些實(shí)施例中， OCT成像儀700可以適用于基于掃描源和基于光譜儀的傅里葉域低相干性干涉儀(LCI)。通 常，OCT成像儀700包括光源702、干涉儀730、樣品臂720、檢測(cè)系統(tǒng)740和處理器750。光 源700可以包括適用于LCI或OCT成像目的的任意光源。適用于傅里葉域OCT的合適光源 可以包括但是不局限于諸如超發(fā)光二極管之類(lèi)的寬帶光源。用于實(shí)現(xiàn)傅里葉域OCT的掃描 源形式的目的合適光源可以包括但是不局限于可調(diào)激光光源。在一些實(shí)施例中，光源702 可以包含不同的波長(zhǎng)或不同的帶寬，用于執(zhí)行不同的組織穿透和/或軸向分辨率的成像。如圖7所示，干涉儀730可以包括隔開(kāi)可調(diào)距離的反射表面731和732。所述反 射表面731和732的相對(duì)光路與所采集的圖像的深度的分離度相對(duì)應(yīng)。在數(shù)據(jù)采集期間可 以通過(guò)調(diào)制器735和736調(diào)制所述兩個(gè)反射表面的一個(gè)或兩個(gè)，以在采集期間向所檢測(cè)的 信號(hào)提供恒定相位調(diào)制。透鏡系統(tǒng)733和734將光耦合進(jìn)和耦合出干涉儀730。將來(lái)自干 涉儀730的光提供給光耦合器710，所述光耦合器710將光導(dǎo)引至樣品臂720，并且將從樣 品臂720接收的光導(dǎo)引至檢測(cè)系統(tǒng)740。在一些實(shí)施例中，光耦合器710可以是光環(huán)形器。 在一些實(shí)施例中，光耦合器710可以是分束器/耦合器。樣品臂720可以包括各種準(zhǔn)直光 學(xué)器件721、束掃描機(jī)構(gòu)722和聚焦光學(xué)元件724。束掃描機(jī)構(gòu)722可以導(dǎo)引所述束執(zhí)行樣 品760的二維或三維橫向束掃描和成像，或者可以對(duì)于軸向測(cè)量保持靜止。兩個(gè)反射表面731和732之間的距離d可以調(diào)節(jié)為與眼睛的軸向長(zhǎng)度相匹配。在 這種情況下，從角膜和視網(wǎng)膜返回的低相干性干涉測(cè)量信號(hào)可以呈現(xiàn)給檢測(cè)系統(tǒng)740。如圖 7所示的檢測(cè)系統(tǒng)740可以包括光學(xué)元件741和檢測(cè)器742。檢測(cè)器742可以是基于光譜儀 的傅里葉域OCT中的光譜儀或者基于掃描源的傅里葉域OCT中的光檢測(cè)系統(tǒng)(例如光電二 極管檢測(cè)器系統(tǒng))?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)器件或光學(xué)部件741將所述束聚焦到檢測(cè)器742 上。檢測(cè)器742響應(yīng)于所述束向處理器750提供信號(hào)。可以是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理器750將 所述信號(hào)存儲(chǔ)為圖像數(shù)據(jù)，并且可以如前所述的那樣處理所述圖像數(shù)據(jù)。因?yàn)樾枰絽?考臂中的相位調(diào)制以便進(jìn)行采集，所述計(jì)算機(jī)也可以向樣品臂、參考臂和/或檢測(cè)系統(tǒng)(虛 線箭頭)發(fā)送控制和同步信號(hào)。
在一些實(shí)施例中，可以在數(shù)據(jù)采集期間通過(guò)調(diào)制器735和736分別調(diào)制干涉儀730 的反射表面731和732的一個(gè)或兩個(gè)，以提供恒定相位調(diào)制。因此可以對(duì)從樣品臂(例如 視網(wǎng)膜)的較長(zhǎng)光路長(zhǎng)度返回的信號(hào)編碼相位調(diào)制。這將允許從樣品(例如角膜和視網(wǎng) 膜)中不同路長(zhǎng)返回的信號(hào)的分離?？梢栽谡{(diào)制器735和736中利用各種方法來(lái)向反射表 面731和732引入恒定相位調(diào)制。圖4A和4b中示出了另一個(gè)典型實(shí)施例，可以用于在數(shù) 據(jù)采集期間實(shí)現(xiàn)恒定相位調(diào)制。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的OCT成像儀中提供圖像的過(guò)程800。如圖8 所示，在步驟802中，首先將諸如圖3中所示的樣品360或者圖7中所示的樣品760之類(lèi)的 樣品與OCT成像儀對(duì)準(zhǔn)，使得可以對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)準(zhǔn)之后，在步驟804中開(kāi)始數(shù)據(jù) 采集。在步驟806中，采集對(duì)于A線掃描的數(shù)據(jù)線。在步驟808中，執(zhí)行對(duì)于下一個(gè)數(shù)據(jù)線 的相移調(diào)制。例如，在圖3所示實(shí)施例的檢測(cè)系統(tǒng)340中或者在圖4所示實(shí)施例的檢測(cè)系 統(tǒng)740中檢測(cè)相移調(diào)制。在步驟810中，改變橫向位置。例如，可以通過(guò)圖3所示實(shí)施例中 的掃描機(jī)構(gòu)322或者圖7所示實(shí)施例中的掃描機(jī)構(gòu)722完成橫向位置的改變。在步驟812 中，如果沒(méi)有完成全掃描，那么過(guò)程800回到步驟806。如果已經(jīng)完成了全掃描，那么過(guò)程 800進(jìn)入到圖像處理814。例如，圖像處理814可以執(zhí)行如圖5A和5B所示的過(guò)程550。圖9A示出了 OCT成像儀700，其中將光耦合器710實(shí)現(xiàn)為環(huán)形器910。環(huán)形器910 接收來(lái)自干涉儀730的光，并且將所述光提供給樣品臂720，并且接收來(lái)自樣品臂720的光， 并且將所述光提供給檢測(cè)器系統(tǒng)740。環(huán)形器910比分束器/耦合器作為光耦合器710的 優(yōu)點(diǎn)是將更高百分比的光耦合到樣品臂720和檢測(cè)系統(tǒng)740中。圖9B示出了成像儀920，表示根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施例的成像儀的另一個(gè)實(shí)施例。 如參考圖7的成像儀700所討論的，成像儀920包括光源702、檢測(cè)系統(tǒng)740、處理器750和 樣品臂720。將來(lái)自光源702的光通過(guò)分束器/耦合器930耦合到樣品臂720和干涉儀930 中。對(duì)在分束器/耦合器930處從樣品臂720和干涉儀930接收的光進(jìn)行組合并且耦合到 檢測(cè)系統(tǒng)740中。如圖9B所示，干涉儀930包括反射器931和932，每一個(gè)反射器均可以 分別耦合到調(diào)制器935和936。如參考圖7所討論的，反射器931和932之間的距離與樣 品760中的圖像之間的深度差相對(duì)應(yīng)。透鏡系統(tǒng)933和934耦合和聚焦通過(guò)干涉儀930的 光。如圖9B所示，反射器931可以部分反射，反射器932可以全反射。圖9C示出了成像儀950，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。如圖9C所示，將來(lái) 自光源702的光耦合到分束器/耦合器957中，所述分束器/耦合器將光傳播至反射器951 和952。反射器951和952也可以包括耦合光學(xué)器件，用于接收來(lái)自分束器/耦合器957的 光，并且將所述光耦合回分束器/耦合器957。如圖9C所示，反射器951和952可以分別耦 合至調(diào)制器955和956。盡管在圖9C中只示出了兩個(gè)反射器，即反射器951和952，可以將 附加的分束器用于添加所需數(shù)量的反射器，每一個(gè)提供與不同成像深度相對(duì)應(yīng)的不同調(diào)制 束，這與圖3所示的實(shí)施例類(lèi)似。將從反射器951和952接收的光組合到分束器/耦合器957中并且耦合到光耦合 器959中。光耦合器959可以是分束器/耦合器或者是諸如圖9A所示的環(huán)形器910之類(lèi) 的環(huán)形器。如圖9C所示，將來(lái)自光耦合器959的光耦合到樣品臂720中。將從樣品臂720 接收到的光接收到光耦合器959中并且傳輸至檢測(cè)系統(tǒng)740。如前所述，處理器750可以耦 合用于成像儀950的控制方面。
圖7和圖9A示出了干涉儀730，所述干涉儀包括兩個(gè)部分反射的反射鏡731和 732。圖9B示出了干涉儀930，所述干涉儀包括一個(gè)部分反射的反射鏡931和一個(gè)全反射的 反射鏡932。圖10示出了干涉儀1000，所述干涉儀可以用于代替圖9B的干涉儀930或者 圖7或圖9A的干涉儀730。如圖10所示，光進(jìn)入環(huán)形器1010中的干涉儀1000。在一些實(shí)施例中，可以用分束 器/耦合器替代環(huán)形器1010。來(lái)自環(huán)形器1010的光進(jìn)入分束器1020，其中將所述光分割 并且耦合到反射器1030和1050中。如上所述，反射器1030和1050可以包括耦合光學(xué)器 件。另外反射器1030和1050分別與調(diào)制器1040和1060耦合。利用反射器1030和反射 器1050的路徑長(zhǎng)度中的差別與所采集圖像的不同深度相對(duì)應(yīng)。在每一個(gè)實(shí)施例中，可以按照任意方式將光從一個(gè)部件耦合到另一個(gè)部件，例如 利用光纖。另外，一些實(shí)施例可以包括如所需要在各種位置的聚焦或耦合光學(xué)器件。為了解釋的目的，如上所述討論了本發(fā)明的一些實(shí)施例。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根 據(jù)這里公開(kāi)的實(shí)施例應(yīng)該認(rèn)識(shí)到多種替代實(shí)施例。這些替代意欲落在本發(fā)明公開(kāi)的范圍之 內(nèi)。另外，這些實(shí)施例并非意欲限制本發(fā)明的范圍。因此，本發(fā)明只由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種成像儀，包括 光源；樣品臂，接收來(lái)自光源的光，將所述光導(dǎo)引至樣品，并且捕獲從所述樣品返回的光； 調(diào)制源，提供與所述樣品中的不同成像深度相對(duì)應(yīng)的不同調(diào)制； 檢測(cè)器系統(tǒng)，用于接收采用不同調(diào)制從樣品捕獲的光；以及處理器，接收來(lái)自檢測(cè)器系統(tǒng)的信號(hào)，并且對(duì)與所述樣品中的不同成像深度相對(duì)應(yīng)的 多個(gè)圖像進(jìn)行分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像儀，其中所述調(diào)制源包括具有多個(gè)參考路徑的參考臂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OCT成像儀，其中每一個(gè)參考路徑包括反射鏡和與所述反射 鏡相耦合的調(diào)制器，并且其中所述參考路徑的路徑長(zhǎng)度與所述多個(gè)圖像之一的成像深度相關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的OCT成像儀，還包括與所述光源、所述樣品臂、所述參考臂以 及所述檢測(cè)器系統(tǒng)耦合的分束器/耦合器，其中所述分束器/耦合器向所述樣品臂和所述 參考臂提供光，從所述樣品臂和所述參考臂接收光，并且將來(lái)自所述樣品臂和所述參考臂 的組合光提供給檢測(cè)器系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OCT成像儀，其中所述調(diào)制源包括耦合在所述光源和所述光 耦合器之間的干涉儀，所述光耦合器從所述干涉儀向所述樣品臂提供光，并且從所述樣品 臂向所述檢測(cè)器系統(tǒng)提供光。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像儀，其中所述光耦合器是分束器/耦合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像儀，其中所述光耦合器是環(huán)形器。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像儀，其中所述干涉儀包括第一反射表面和第二反射表 面，所述第一反射表面和所述第二反射表面中的每一個(gè)部分地透射光，其中所述第一反射 表面和所述第二反射表面之間的距離與所述樣品中的成像深度相對(duì)應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的成像儀，其中所述干涉儀包括第一反射表面、第二反射表面 和分束器，所述分束器將光導(dǎo)引至所述第一反射表面和所述第二反射表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像儀，其中所述調(diào)制器系統(tǒng)包括干涉儀，并且還包括分束 器/耦合器，所述分束器/耦合器從所述光源接收光，并且向所述樣品臂和所述干涉儀提供 所述光，將從所述樣品臂和所述干涉儀接收的光進(jìn)行組合，并且向所述檢測(cè)器系統(tǒng)提供光。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像儀，其中所述干涉儀包括第一反射器和第二反射器， 所述第一反射器和第二反射器中的每一個(gè)部分地反射，并且隔開(kāi)與所述樣品中的不同成像 深度相對(duì)應(yīng)的距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的成像儀，其中所述干涉儀包括與分束器耦合的第一反射器和第二反射器。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像儀，其中所述調(diào)制源包括第一反射器和第二反射器；并 且還包括分束器/耦合器，耦合成從所述光源接收光，并且向所述調(diào)制源的第一反射器和第二 反射器提供光，所述分束器/耦合器還接收來(lái)自所述第一反射器和所述第二反射器的光， 并且提供組合的光；以及光耦合器，耦合成接收來(lái)自所述分束器/耦合器的組合的光，將所述光耦合到樣品臂，并且將從所述樣品臂接收的光導(dǎo)引至所述檢測(cè)器系統(tǒng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像儀，其中所述光耦合器是環(huán)形器。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的成像儀，其中所述光耦合器是分束器/耦合器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像儀，其中所述處理器執(zhí)行指令從而 利用OCT成像儀采集具有多個(gè)圖像的組合的數(shù)據(jù)組；對(duì)所述組合的數(shù)據(jù)組執(zhí)行變換以形成頻率分布；基于多個(gè)分離數(shù)據(jù)的每一個(gè)的調(diào)制頻率，將所述頻率分布按光譜分離成多個(gè)分離數(shù) 據(jù)；以及對(duì)于所述多個(gè)分離數(shù)據(jù)的每一個(gè)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算以產(chǎn)生分離的圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OCT成像儀，其中所述處理器向所述調(diào)制源和所述樣品臂提 供控制信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OCT成像儀，其中所述光源包括寬帶光源，并且所述檢測(cè)器 系統(tǒng)包括光譜儀。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的OCT成像儀，其中所述光源包括掃頻激光源，并且所述檢測(cè) 器系統(tǒng)包括光電二極管檢測(cè)器系統(tǒng)。
20.一種分離在OCT成像儀中同時(shí)獲得的圖像的方法，包括 利用OCT成像儀采集具有多個(gè)圖像的組合的數(shù)據(jù)組；對(duì)所述組合的數(shù)據(jù)組執(zhí)行變換以形成頻率分布；基于多個(gè)分離數(shù)據(jù)的每一個(gè)的調(diào)制頻率，將所述頻率分布按光譜分離成多個(gè)分離數(shù) 據(jù)；以及對(duì)于所述多個(gè)分離數(shù)據(jù)的每一個(gè)執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算以產(chǎn)生分離的圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述變換是傅里葉變換。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中執(zhí)行數(shù)學(xué)運(yùn)算包括 沿橫向方向?qū)λ蛛x數(shù)據(jù)執(zhí)行逆傅里葉變換；以及沿頻率方向?qū)λ蛛x數(shù)據(jù)執(zhí)行逆傅里葉變換。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種成像儀，該成像儀可以提供與樣品中的不同深度相對(duì)應(yīng)的分離圖像。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，成像儀可以包括光源；樣品臂，接收來(lái)自光源的光，將所述光導(dǎo)引至樣品，并且捕獲從所述樣品返回的光；調(diào)制源，提供與所述樣品中的不同成像深度相對(duì)應(yīng)的不同調(diào)制；檢測(cè)器系統(tǒng)，用于接收采用不同調(diào)制從樣品捕獲的光；以及處理器，接收來(lái)自檢測(cè)器系統(tǒng)的光，并且對(duì)與所述樣品中的不同成像深度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)圖像進(jìn)行分離。
文檔編號(hào)A61B6/00GK102105105SQ200980128730
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2009年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月21日
發(fā)明者戴維·黃, 托尼·柯, 趙勇華 申請(qǐng)人:光視有限公司