本發(fā)明涉及光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)。它特別是涉及一種用于色散編碼全范圍(DEFR)光學(xué)相干斷層成像術(shù)的設(shè)備及其制造方法。

背景技術(shù)：

術(shù)語(yǔ)“光學(xué)相干斷層成像術(shù)”(OCT)，定義了一組光學(xué)測(cè)量技術(shù)，其中光的(有限的)相干長(zhǎng)度用于在反射面上的高精度距離測(cè)量。尤其是對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如眼科診斷和監(jiān)測(cè)，OCT已經(jīng)被證明是一種有價(jià)值的工具，因?yàn)樗梢跃_和非侵入性地測(cè)量到身體表面以下若干毫米。并且，甚至在OCT設(shè)備和測(cè)量對(duì)象之間的相對(duì)長(zhǎng)的距離處，也可以實(shí)現(xiàn)在幾微米量級(jí)上的測(cè)量的高縱向精度。

單一的OCT測(cè)量通常僅提供關(guān)于反射區(qū)域的平均特征的信息。然而，如果對(duì)于單一測(cè)量而言盡可能地減小測(cè)量區(qū)域的大小并且如果在表面上進(jìn)行密集分布的大量的這種點(diǎn)狀測(cè)量，則可以非常詳細(xì)地解析反射面的形貌。因此在已建立的OCT技術(shù)中，擴(kuò)展的表面測(cè)量通常以等距測(cè)量點(diǎn)的網(wǎng)格上的x-y-掃描(也稱(chēng)為“B型掃描”)的方式進(jìn)行。然而，對(duì)于單點(diǎn)測(cè)量，通常在OCT裝置內(nèi)部，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了光學(xué)相干斷層成像術(shù)的各種技術(shù)以光學(xué)地確定測(cè)量點(diǎn)和參考點(diǎn)之間的距離。

OCT的常規(guī)方法可涉及干涉儀設(shè)置，其中所產(chǎn)生的光束被分成樣品光束和參考光束。當(dāng)參考光束的傳播限制在設(shè)備內(nèi)部時(shí)，樣品光束從朝向所測(cè)樣品的裝置發(fā)射，并且在通過(guò)樣品的反射后，重新進(jìn)入干涉儀。在這時(shí)，反射的樣品光束和參考光束被疊加，并且如果兩個(gè)光束的光程長(zhǎng)度的差低于所使用的光的相干長(zhǎng)度，則光束的疊加將產(chǎn)生可檢測(cè)的干涉。在通過(guò)諸如光電二極管或光譜儀的器件檢測(cè)之后，可以例如關(guān)于兩個(gè)光束的光譜強(qiáng)度差或路徑長(zhǎng)度差來(lái)分析干涉。其結(jié)果是，可以確定反射面的各種樣品特征，例如反射率和距離。除了單個(gè)表面外，所描述的技術(shù)還允許用于同時(shí)表征樣品中的多個(gè)堆疊的且部分反射的平面。

盡管具有上述共同特征，但是實(shí)際的OCT設(shè)備可以彼此不同，例如，其設(shè)置的細(xì)節(jié)，使用寬帶寬或窄帶寬光源，檢測(cè)或分析的信號(hào)特征，采用的分析算法等。根據(jù)常規(guī)的分類(lèi)方案，如果測(cè)量包括多個(gè)具有參考臂(“掃描臂”)或所用波長(zhǎng)(“掃頻源”)的光路長(zhǎng)度的受控變化的檢測(cè)過(guò)程，則OCT技術(shù)可以通過(guò)它們的設(shè)置被區(qū)分為“序貫”技術(shù)，并且如果測(cè)量可以?xún)H通過(guò)單個(gè)檢測(cè)過(guò)程來(lái)進(jìn)行，則OCT技術(shù)可以被區(qū)分為“同時(shí)聯(lián)用”技術(shù)，在這些情況下通常對(duì)疊加的參考光束和樣品光束的光譜圖進(jìn)行記錄。可替代地，可以通過(guò)主導(dǎo)的數(shù)據(jù)采集和處理方法將OCT技術(shù)區(qū)分為所謂的“時(shí)域OCT”(TD-OCT)和“頻域OCT”(FD-OCT)，該“時(shí)域OCT”通常結(jié)合掃描臂式干涉儀進(jìn)行，該“頻域OCT”包括對(duì)光譜分辨的干涉信息的處理。

最近，已經(jīng)提出頻域(FD)-OCT的變型，該變型被稱(chēng)為“色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)”，DEFR-OCT。在DEFR-OCT中，有目的地引入兩個(gè)干涉儀臂之間的限定明確的色散差異。結(jié)合具體的處理算法，已經(jīng)示出所述色散不平衡可允許從傅里葉變換光譜圖中更加高效且方便地檢索深度信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

雖然上述技術(shù)由此提供了寬范圍的可能的實(shí)施例，但是它們中的每一個(gè)都需要仔細(xì)地控制每個(gè)干涉儀臂中的光路長(zhǎng)度。這是因?yàn)樗鶛z測(cè)光具有非常短的相干長(zhǎng)度，在它限定的范圍內(nèi)，光束的干涉可以被檢測(cè)到；或由于在分辨較高階干涉條紋時(shí)，通過(guò)光譜儀設(shè)置了限制。因此，對(duì)于OCT設(shè)備的構(gòu)造，需要微調(diào)每個(gè)干涉儀臂中每個(gè)所檢測(cè)波長(zhǎng)的光路長(zhǎng)度。這包括對(duì)干涉儀臂的幾何長(zhǎng)度以及還有由于色散導(dǎo)致的臂中的光路長(zhǎng)度的波長(zhǎng)依賴(lài)性的精確調(diào)整。兩個(gè)臂之間的色散的不平衡通常不可避免地由在任一個(gè)臂中使用的不同光學(xué)部件(例如光束引導(dǎo)或聚焦器件)引起。然后所述不可避免的色散的平衡通常通過(guò)插入另外的色散部件以便補(bǔ)償先前的色散差異來(lái)進(jìn)行。

盡管DEFR-OCT由此允許在兩個(gè)臂中的不相等的色散，但是這種色散的不均等性是通過(guò)以良好控制的方式增加平衡干涉儀的一個(gè)臂中的色散來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

所以，上述用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)的技術(shù)中的任一項(xiàng)都需要對(duì)OCT設(shè)備中的色散周密的控制和調(diào)整。另外，不同的技術(shù)對(duì)所使用的部件的潛能和質(zhì)量以及對(duì)設(shè)置和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性提出了不同的要求。這些方面影響OCT設(shè)備的制造成本、以及還有OCT設(shè)備的可能應(yīng)用的范圍和便利性。

因此，需要一種用于OCT設(shè)備的更簡(jiǎn)單的設(shè)置技術(shù)，其允許高效且便利的OCT測(cè)量。

本發(fā)明旨在滿(mǎn)足上述需求中的一個(gè)或多個(gè)。

根據(jù)第一方面，提供了一種用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)的設(shè)備，該設(shè)備包括光源；第一臂，該第一臂包括第一色散光學(xué)組件，該第一色散光學(xué)組件在來(lái)自該光源并穿越該第一臂的光中引起第一色散量，該第一臂構(gòu)成干涉儀的樣品臂和參考臂中的一個(gè)；第二臂，該第二臂包括第二色散光學(xué)組件，該第二色散光學(xué)組件在來(lái)自該光源并穿越該第二臂的光中引起第二色散量，該第二臂構(gòu)成該樣品臂和該參考臂中的另一個(gè)，該第二色散量大于該第一色散量；處理單元，該處理單元被配置為處理干涉信號(hào)以進(jìn)行色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)，該干涉信號(hào)代表來(lái)自該第一臂的光和來(lái)自該第二臂的光的疊加，其中對(duì)于該第二分散光學(xué)組件中的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件的任一子組件，由該子組件在穿越該第二臂的光中引起的色散量不同于該第一色散量。

發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，即使沒(méi)有對(duì)色散不平衡的準(zhǔn)確了解，也可以從傅里葉變換光譜圖中有效地過(guò)濾相位信息。因此，所描述的設(shè)備在其生產(chǎn)的任何階段都不需要在其兩個(gè)臂中相等的色散。這允許OCT設(shè)備更簡(jiǎn)單且更廉價(jià)的制造。

該第二色散量可比該第一色散量大一個(gè)量，該量對(duì)應(yīng)于由至少1cm厚度的透明材料在來(lái)自光源的光中引起的色散量。相應(yīng)的色散量可以至少部分地由樣品臂中的準(zhǔn)直器和/或物鏡引起。

第二色散光學(xué)組件的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件可包括反射鏡、分束器、物鏡、準(zhǔn)直器、光纖和光纖布拉格光柵中的至少一個(gè)。

根據(jù)另一方面,提供了一種用于制造光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的方法，該方法包括以下步驟：提供包括第一色散光學(xué)組件的第一臂，該第一色散光學(xué)組件在來(lái)自光源并穿越該第一臂的光中引起第一色散量，該第一臂構(gòu)成干涉儀的樣品臂和參考臂中的一個(gè)；提供包括第二色散光學(xué)組件的第二臂，該第二色散光學(xué)組件在來(lái)自該光源并穿越該第二臂的光中引起第二色散量，該第二臂構(gòu)成該樣品臂和該參考臂中的另一個(gè)，該第二色散量基本上等于該第一色散量；提供替代光學(xué)部件；通過(guò)將該第一臂和該第二臂的一個(gè)中的至少一個(gè)光學(xué)部件替換為該替代光學(xué)部件來(lái)改造該第一臂和該第二臂中的一個(gè)，由此改變?cè)摰谝槐酆驮摰诙壑械倪@一個(gè)的色散量；并且提供處理單元，該處理單元被配置為處理干涉信號(hào)以進(jìn)行色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)，該干涉信號(hào)代表來(lái)自該第一臂和該第二臂中的所改造的臂和另一個(gè)臂的光的疊加。

基于上述發(fā)現(xiàn)，即也是在沒(méi)有對(duì)干涉儀的臂之間的色散不平衡的準(zhǔn)確了解的情況下可以從傅里葉變換的光譜圖中有效地過(guò)濾相位信息，所描述的方法允許對(duì)常規(guī)的、即色散受控制的OCT設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單且廉價(jià)地改造以用于色散編碼全范圍(DEFR)-OCT。

根據(jù)實(shí)施例，改造步驟可包括用替代光學(xué)部件替換反射鏡、分束器、物鏡、準(zhǔn)直器、光纖和光纖布拉格光柵中的至少一個(gè)。反過(guò)來(lái)替代光學(xué)部件也可以分別是反射鏡、分束器、物鏡、準(zhǔn)直器、光纖和光纖布拉格光柵中的至少一個(gè)，其與替換的至少一個(gè)光學(xué)部件相比，具有不同的色散。

在改造步驟中，替換至少一個(gè)光學(xué)部件不會(huì)導(dǎo)致參考臂和樣品臂之間的光路長(zhǎng)度差均值的增加大于OCT設(shè)備的掃描深度。

在實(shí)施例中，該方法包括使第一臂和第二臂中的至少一個(gè)適配根據(jù)至少一個(gè)光學(xué)部件的替換而改變的光路長(zhǎng)度。

附圖說(shuō)明

從下面的示例性實(shí)施例的描述和附圖中，本發(fā)明的更多細(xì)節(jié)、特征和優(yōu)點(diǎn)可變得更清楚。附圖：

圖1示出了展示平衡色散的光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的示例性實(shí)施例的示意圖；

圖2示出了展示不平衡色散的光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的示例性實(shí)施例的示意圖；

圖3a-3c示出了具有變化的色散影響的傅里葉變換光譜圖；

圖4是用于制造光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；以及

圖5是用于制造光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的方法的示例性實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

在下面的描述中，僅用于解釋的目的并不旨在進(jìn)行限制，闡述了具體細(xì)節(jié)，諸如具體的裝置配置和具體的方法、步驟和功能，以便提供本文呈現(xiàn)的技術(shù)的深入了解。應(yīng)領(lǐng)會(huì)，該技術(shù)可以在脫離這些具體細(xì)節(jié)的其他實(shí)施例中實(shí)施。

圖1示出了干涉儀100的示例設(shè)置，其可以用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)。干涉儀100包括作為其基本部件的光源110、分束器120、參考反射鏡130和檢測(cè)器150。干涉儀100進(jìn)一步包括補(bǔ)償構(gòu)件132(例如補(bǔ)償玻璃)、參考光束導(dǎo)向件134、樣品光束導(dǎo)向件144、準(zhǔn)直器146和用于將光聚焦到樣品140上的物鏡148。

來(lái)自光源110的光束115在分束器120處被分成參考光束135和樣品光束145。參考光束135被引向參考反射鏡130，再?gòu)脑搮⒖挤瓷溏R反射回到分束器120。相比之下，樣品光束145從干涉儀100發(fā)射，并且例如被引向外部樣品140。樣品光束145在樣品140處至少部分地被反射并返回到分束器120。對(duì)于反射的參考光束135和樣品光束145，分束器120用作將參考光束135和樣品光束145的部分疊加到信號(hào)光束155中的光束組合器。信號(hào)光束155被引向檢測(cè)器150，該檢測(cè)器檢測(cè)由于參考光束135和樣品光束145的疊加而產(chǎn)生的信號(hào)光束155的強(qiáng)度。在參考臂135和樣品臂145中的光路長(zhǎng)度之間的差小于所檢測(cè)光的相干長(zhǎng)度的情況下，構(gòu)成信號(hào)光束155的兩個(gè)光束發(fā)生干涉。相應(yīng)地，作為樣品140距離分束器120的不同距離的函數(shù)來(lái)調(diào)制信號(hào)光束155的強(qiáng)度，該調(diào)制可被檢測(cè)到，并且因此可以確定樣品的變化的距離。

干涉儀100進(jìn)一步包括參考光束導(dǎo)向構(gòu)件134和樣品光束導(dǎo)向構(gòu)件144，如圖1作為光纖所示。在可替代的實(shí)施例中，導(dǎo)向構(gòu)件可以被包括在干涉儀100的四個(gè)分支中的任一個(gè)中。此外，光束導(dǎo)向構(gòu)件134、144不需要作為光纖實(shí)現(xiàn)，而是還可以包括反射鏡、光柵安排等。

干涉儀100進(jìn)一步包括安排在樣品光束導(dǎo)向構(gòu)件144和樣品140之間的準(zhǔn)直器146。準(zhǔn)直器146通過(guò)抵消由于漫射光源110造成的或由于在設(shè)置中其他光學(xué)部件引入的光的擴(kuò)散或發(fā)散來(lái)改善可檢測(cè)的干涉信號(hào)。所示的準(zhǔn)直器146代表示例性的任何種類(lèi)的準(zhǔn)直器件，在可替代的實(shí)施例中，這些準(zhǔn)直器件可以再次被安排在干涉儀100中的各個(gè)位置處或者也可以省略。此外，干涉儀100包括光束聚焦構(gòu)件148，該光束聚焦構(gòu)件可以由物鏡實(shí)現(xiàn)并且用于將樣品光束聚焦到樣品140表面上的較小區(qū)域上。

可任選地，所述類(lèi)型的干涉儀100進(jìn)一步包括用于聚焦的樣品光束的側(cè)向偏轉(zhuǎn)的元件，以便協(xié)助在樣品140的擴(kuò)展區(qū)域上掃描光束。此外，在可替代的實(shí)施例中，提供了用于縱向調(diào)整參考光束的元件，以便將參考光束的長(zhǎng)度適配于樣品140距離分束器120的給定距離。

在圖1中，不同的功能，例如光束分離、光束導(dǎo)向或光束整形是通過(guò)特定的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在可替代的實(shí)施例中，這些功能可以由其他部件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還可以添加另外的功能，例如濾光器或可調(diào)諧光源。此外，所示出的功能中的若干個(gè)可以通過(guò)單個(gè)部件實(shí)現(xiàn)，例如光纖分束器等。進(jìn)一步地，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，圖1中的干涉儀100顯示為邁克爾遜干涉儀。在不背離上述原理的情況下，各種類(lèi)型的干涉儀都可以用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)。

不考慮上述變化，圖1大體上示出了與參考光束135的光路相比，樣品光束145的光路可受到不同光學(xué)部件的影響。這在圖1中由準(zhǔn)直器146、物鏡148和非對(duì)稱(chēng)布設(shè)的分束器120所示，其中的每一個(gè)都會(huì)在樣品光束145中引起色散，而不是在參考光束135中引起色散。如前所述，所檢測(cè)光的有限帶寬和所產(chǎn)生的干涉對(duì)當(dāng)前色散的敏感依賴(lài)性通常需要進(jìn)行設(shè)置以補(bǔ)償或均衡OCT設(shè)備的參考臂和樣品臂中的色散。為此目的，圖1示出了在參考臂中的補(bǔ)償構(gòu)件132，如補(bǔ)償玻璃，其旨在補(bǔ)償由分束器120的基板、準(zhǔn)直器146和物鏡148在樣品臂中引起的色散不平衡。如補(bǔ)償構(gòu)件132的安排所示，可以通過(guò)傾斜構(gòu)件132來(lái)實(shí)現(xiàn)色散的更精細(xì)調(diào)整，并且由此通過(guò)補(bǔ)償構(gòu)件132改變參考光束的幾何路徑長(zhǎng)度。在可替代的實(shí)施例中，色散不平衡的補(bǔ)償也可以由多個(gè)補(bǔ)償構(gòu)件132調(diào)整，例如通過(guò)添加或去除單個(gè)色散補(bǔ)償構(gòu)件132，直到實(shí)現(xiàn)兩個(gè)光束135、145之間的平衡。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的OCT設(shè)備200的示例性實(shí)施例。類(lèi)似于圖1的設(shè)備100，圖2中的OCT設(shè)備200包括光源210、分束器220、參考反射鏡230、參考光束導(dǎo)向構(gòu)件234、樣品光束導(dǎo)向構(gòu)件244、準(zhǔn)直器246、用于將光聚焦到樣品240上的物鏡248、以及檢測(cè)器250。另外，圖2的OCT設(shè)備200包括含有中央處理單元(CPU)262和存儲(chǔ)單元264的評(píng)估單元260。

與圖1的OCT設(shè)備100不同，圖2的OCT設(shè)備200不包括用于補(bǔ)償色散不平衡的補(bǔ)償構(gòu)件132，并且它被配置為獲得光譜分辨的干涉信息，例如，以光譜圖的形式。關(guān)于OCT設(shè)備200的進(jìn)一步的變化，與結(jié)合圖1的設(shè)備100所述的相同的推理也適用。具體地，創(chuàng)造性方面的以下討論可以相應(yīng)地應(yīng)用于除了邁克爾遜干涉儀之外的其他干涉儀原理。

如圖2所示的，光譜分辨的干涉信息可以通過(guò)使用具有相對(duì)寬的帶寬的光源210和包括在檢測(cè)器250中或在設(shè)置的任何其他位置處的用于光譜分辨的元件來(lái)獲得?？商娲?，光源210可以被配置作為具有可調(diào)諧中心波長(zhǎng)的窄帶寬光源，同時(shí)在某一時(shí)間間隔內(nèi)獲得光譜圖，在該時(shí)間間隔期間光源210通過(guò)相關(guān)光譜正在被調(diào)諧。

當(dāng)檢測(cè)器250檢索到光譜分辨的干涉信息時(shí)，這種信息就從檢測(cè)器250傳輸?shù)皆u(píng)估單元260。評(píng)估單元260被配置為對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)(DEFR-OCT)。評(píng)估單元260包括中央處理單元262，該中央處理單元被編程用來(lái)在光譜分辨的干涉信息上應(yīng)用DEFR-OCT算法。出于此目的，通過(guò)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元264中的合適的軟件來(lái)編程中央處理單元262。

通常基于設(shè)置的經(jīng)過(guò)良好調(diào)諧的色散參數(shù)，DEFR-OCT允許從具有矛盾的相位信息的單個(gè)譜圖中獲得關(guān)于單獨(dú)樣品反射的深度的獨(dú)特信息。這也適用于由在比樣品臂的參考長(zhǎng)度更短和更長(zhǎng)的各種距離處從反射產(chǎn)生的信號(hào)組分。為此，DEFR-OCT利用了關(guān)于干涉儀設(shè)置中的有限色散的知識(shí)使得能夠在很大程度上解析記錄的光譜圖的相位矛盾的情況?？梢灶A(yù)先測(cè)量或以其他方式確定當(dāng)前設(shè)置的色散參數(shù)，并且稍后將其引入數(shù)據(jù)處理中，通常在數(shù)值色散補(bǔ)償(NDC)的步驟中。

在DEFR-OCT的常規(guī)實(shí)踐中，對(duì)在設(shè)置中所產(chǎn)生的色散不平衡進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整。與此相比之下，本發(fā)明利用了以下發(fā)現(xiàn)：色散參數(shù)可以在意料之外的廣范圍內(nèi)變化，能依然使DEFR-OCT算法提供足夠準(zhǔn)確的結(jié)果。雖然這允許DEFR-OCT設(shè)備的非常簡(jiǎn)單的構(gòu)造，但是尤其是針對(duì)特定的NDC和DEFR算法的優(yōu)選組合已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了大的色散容差，如將在后續(xù)部分中描述的。

在存在色散的情況下，如在記錄的光譜圖中表示的，干涉儀的樣品光束和參考光束之間的干涉量可以描述為：

其中E_S和E_R分別描述了樣品光束和參考光束的干涉電場(chǎng)，z是兩個(gè)光束之間的路徑長(zhǎng)度差并且是由樣品臂和參考臂之間的色散差異引起的相移。

如圖3a所示，在色散不平衡不存在即的情況下，由此限定的光譜圖可以提供對(duì)應(yīng)的但是矛盾的深度信息+/-z₀，例如，如果光譜圖在最終預(yù)處理之后經(jīng)受傅里葉變換。在這種情況下，在與中心參考長(zhǎng)度等距的正和負(fù)z范圍內(nèi)將產(chǎn)生兩個(gè)相同的信號(hào)帶，其中這些帶中的一個(gè)表示“真實(shí)”信號(hào)，而另一個(gè)是其共軛偽像。

如圖3b所示，在色散存在的情況下，以這種方式獲得的深度或:z-信號(hào)將由于上述等式中的色散項(xiàng)而變得模糊，而關(guān)于正或負(fù)深度的結(jié)果仍然是模糊的。此外，在反射即“真實(shí)”信號(hào)帶出現(xiàn)在參考長(zhǎng)度任一側(cè)的典型情況下，轉(zhuǎn)換的光譜圖中的真實(shí)帶和共軛帶通常重疊。然后以所述方式處理光譜圖不會(huì)允許真實(shí)信號(hào)和偽像組分之間的區(qū)別。

鑒于這些缺點(diǎn)，數(shù)值色散補(bǔ)償(NDC)的技術(shù)顯示適用于以下兩者：補(bǔ)償拖尾效應(yīng)以產(chǎn)生更精確的深度信息，并同時(shí)提供用于區(qū)分真實(shí)信號(hào)與其偽像的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)優(yōu)選的技術(shù)，如果已知即上述方程中的色散不平衡的影響，則該方程可以乘以相應(yīng)的校正項(xiàng)以這種方式來(lái)產(chǎn)生色散補(bǔ)償?shù)恼鎸?shí)信號(hào)組分，同時(shí)由于該測(cè)量，偽像組分將進(jìn)行雙倍的色散相關(guān)的相移：

如果對(duì)這樣修改的光譜圖進(jìn)行上述處理，則真實(shí)信號(hào)帶將不再變得模糊，而由于較大的色散項(xiàng)，其偽像將會(huì)模糊甚至更強(qiáng)。如圖3c中所示，真實(shí)信號(hào)因此變得與其偽像可區(qū)分。合適的進(jìn)一步處理，例如，通過(guò)DEFR-OCT技術(shù)，可以由此允許一個(gè)從另一個(gè)中分離或過(guò)濾共軛帶。

作為上述處理的先決條件，已經(jīng)在以下文獻(xiàn)描述了針對(duì)給定設(shè)置確定的不同方法及其與NDC相關(guān)的使用方法，例如維特科夫斯基(Wojtkowski)等人：“超高分辨率、高速、傅里葉域光學(xué)相干斷層成像術(shù)及其色散補(bǔ)償方法(Ultrahigh-resolution,high-speed,Fourier domain optical coherence tomography and methods for dispersion compensation)”，光學(xué)快報(bào)(Optics Express)，第12卷，第11期，2004年，第2404-2422頁(yè)，以及馬克斯(Marks)等人：“用于光學(xué)相干斷層成像術(shù)中的色散校正的自動(dòng)對(duì)焦算法(Autofocus algorithm for dispersion correction in optical coherence tomography)”，應(yīng)用光學(xué)(Applied Optics)，第42卷，第16期，2003年，第3038-3046頁(yè)。對(duì)于本發(fā)明，維特科夫斯基等人的迭代法(如所引用出版物的第2部分所述)被證明是最有利的。此外，可以顯示對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用，在設(shè)備和樣品已經(jīng)對(duì)齊之后，每個(gè)OCT應(yīng)用開(kāi)始時(shí)，僅僅確定一次就足夠了。

進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，即使在設(shè)置中存在相對(duì)大的和/或不均勻的色散不平衡的情況下，DEFR-OCT仍然可以提供準(zhǔn)確的結(jié)果。這特別適用于使用了將真實(shí)信號(hào)組分從其偽像進(jìn)行的迭代濾波的情況。這種方式的優(yōu)選方法描述于例如霍弗(Hofer)等人：“用于在800nm和1060nm下視網(wǎng)膜成像的快速色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)(Fast dispersion encoded full range optical coherence tomography for retinal imaging at 800nm and 1060nm)”，光學(xué)快報(bào)(Optics Express)，第18卷，第5期，2010年，第4898-4919頁(yè)。另外的DEFR技術(shù)描述于例如克蒂希(Koettig)等人：“用于色散編碼全范圍頻域光學(xué)相干斷層成像術(shù)的高級(jí)算法(An advanced algorithm for dispersion encoded full range frequency domain optical coherence tomography)”，光學(xué)快報(bào)(Optics Express)，第20卷，第22期，2012年，第24925-24948頁(yè)。

對(duì)于本發(fā)明，所描述的特定NDC和DEFR算法的組合被證明是最有利的。然而，應(yīng)注意的是，來(lái)自上述技術(shù)或其優(yōu)選組合的變化也可適于提供可接受的結(jié)果。

進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，所描述的DEFR-OCT技術(shù)對(duì)于色散不平衡運(yùn)行良好，因?yàn)槠渫ǔＪ怯蓻](méi)有特定色散匹配的干涉儀設(shè)置的光學(xué)部件的組件引起。因此，不需要在OCT設(shè)備200的制造/組裝的任何階段提供用于均衡在兩個(gè)臂中的色散的元件或采取任何用于均衡在兩個(gè)臂中的色散的其他預(yù)防措施。因此，參考臂和樣品臂中的每一個(gè)包含光學(xué)組件，該光學(xué)組件在穿越光中引起單獨(dú)的色散量。由于在OCT設(shè)備200的制造過(guò)程的階段中都不需要色散的平衡，所以，對(duì)應(yīng)地，在兩個(gè)臂中的每一個(gè)中的色散光學(xué)部件的組合或子組件不會(huì)在那個(gè)臂中引起相同的色散量，在另一個(gè)臂中的色散光學(xué)部件的任何子組件亦是如此。

同時(shí)，為了滿(mǎn)意的結(jié)果，所提出的DEFR-OCT算法需要兩個(gè)臂之間的色散的某個(gè)最小差異。從實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，適宜的不平衡色散量對(duì)應(yīng)于由1cm或更多的透明材料(如玻璃、光纖或透明塑料)引起的色散。因此，已經(jīng)通過(guò)常規(guī)使用樣品光束中的光學(xué)部件(如物鏡或準(zhǔn)直器)自然地獲得了適宜的色散量。因?yàn)槠谕纳⒉町愂侵圃霴CT設(shè)備200的自然副產(chǎn)物，所以本技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)OCT設(shè)備200的構(gòu)建。

可替代地，可以通過(guò)改變其他光學(xué)部件(例如在參考臂和/或樣品臂中使用的光纖的長(zhǎng)度)來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的色散差異。

本發(fā)明不僅有利于新的OCT設(shè)備的生產(chǎn)；它還允許便利的對(duì)常規(guī)的即平衡的OCT設(shè)備的重新配置，以用于DEFR-OCT。

圖4示出了用于制造根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)相干斷層成像術(shù)設(shè)備的方法400的示例性實(shí)施例的流程圖。

方法400包括，第一步410，提供包括第一色散光學(xué)組件的第一臂，該第一色散光學(xué)組件在來(lái)自光源并穿越第一臂的光中引起第一色散量，該第一臂構(gòu)成干涉儀的樣品臂和參考臂中的一個(gè)。類(lèi)似地，如第二步驟420，方法400包括提供包括第二色散光學(xué)組件的的第二臂的步驟，該第二色散光學(xué)組件在來(lái)自光源并穿越第二臂的光中引起第二色散量，該第二臂構(gòu)成該樣品臂和該參考臂中的另一個(gè)，該第二色散量基本上等于該第一色散量。方法400進(jìn)一步包括提供替代光學(xué)部件，步驟430，并且通過(guò)將第一臂和第二臂的一個(gè)中的至少一個(gè)光學(xué)部件替換為替代光學(xué)部件來(lái)改造該第一臂和該第二臂中的一個(gè)，由此改變?cè)摰谝槐酆驮摰诙壑械囊粋€(gè)的色散量。最后，方法400包括提供處理單元，該處理單元被配置為處理干涉信號(hào)以進(jìn)行色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)，該干涉信號(hào)代表來(lái)自該第一臂和該第二臂中的所改造的臂和另一個(gè)臂的光的疊加，步驟450。

如圖4中所示的方法400，由此描述了例如如何制造參考臂和樣品臂具有本質(zhì)上相同色散的常規(guī)OCT設(shè)備來(lái)適用于色散編碼全范圍光學(xué)相干斷層成像術(shù)。根據(jù)方法400，通過(guò)用具有不同色散的等效物替換光學(xué)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)重新配置并由此有意地逆轉(zhuǎn)先前色散的平衡。另外，通過(guò)向設(shè)備添加相應(yīng)的處理單元或通過(guò)重新配置現(xiàn)有的處理單元以便以相應(yīng)的方式評(píng)估所采集的信號(hào)，提供了適用于使采集的光譜圖經(jīng)受色散編碼全范圍OCT的處理單元。

圖5示出了應(yīng)用于圖1的設(shè)備100的方法400的示例性實(shí)施例。

如前面結(jié)合圖1所描述的，在OCT設(shè)備100中，參考臂和樣品臂的色散通過(guò)補(bǔ)償構(gòu)件132已經(jīng)平衡。具體地，圖1的OCT設(shè)備100提供了包含第一色散光學(xué)組件的第一臂和包含第二色散光學(xué)組件的第二臂，其中在第一臂中引起的色散量基本上等于在另一臂中引起的色散量。圖5還示出了，根據(jù)本發(fā)明如何提供替代光學(xué)構(gòu)件530、520以及如何通過(guò)用替代光學(xué)部件530、520來(lái)替換臂中的至少一個(gè)光學(xué)部件130、120來(lái)改造兩個(gè)臂中的一個(gè)。

如圖5中所示的例子，被替換的光學(xué)部件可以是參考反射鏡130或分束器120。因此，用色散多層反射鏡530替換參考反射鏡130，并且用立方體分束器520替換平面分束器120，以使得(如圖5所示)尤其是參考臂中的色散由所示的替換而改變?；蛘?，兩個(gè)臂中的任一個(gè)中的任何其他部件可以用適當(dāng)?shù)牟考鎿Q，該適當(dāng)?shù)牟考l(fā)揮與原始部件相似的功能，同時(shí)在相應(yīng)的臂中引起不同的色散量。

另外，圖5的OCT設(shè)備500還包括檢測(cè)器550和評(píng)估單元560，后者包括中央處理單元562和存儲(chǔ)單元564并且被配置為根據(jù)色散編碼全范圍OCT算法來(lái)處理光譜干涉信息。

有利地，待替換的光學(xué)部件包括反射鏡、分束器、物鏡、準(zhǔn)直器、光纖或光纖布拉格光柵。然而，如果適用，本技術(shù)還可以通過(guò)替換OCT設(shè)備的任何其他光學(xué)部件來(lái)實(shí)現(xiàn)若該替換適于改變干涉儀臂之間的色散差異的話。

優(yōu)選地，在根據(jù)本技術(shù)的給定OCT設(shè)備中的光學(xué)部件的替換不需要由于任一臂中的改變的光路長(zhǎng)度而重新調(diào)整該設(shè)備。特別地，如果光路長(zhǎng)度的變化不會(huì)大于OCT設(shè)備的掃描深度，則這是優(yōu)選的。然而，如果需要，可以進(jìn)行兩個(gè)臂中的任何一個(gè)的相應(yīng)適配，該適配針對(duì)根據(jù)光學(xué)部件的替換的改變的光路長(zhǎng)度。在這種情況下，圖4的方法400進(jìn)一步包括適配兩個(gè)臂中的至少一個(gè)的光路長(zhǎng)度的步驟。

已經(jīng)結(jié)合具體的評(píng)估技術(shù)描述了本發(fā)明，其稱(chēng)為色散編碼全范圍OCT。然而，應(yīng)清楚的是，本發(fā)明能以與在當(dāng)今或?qū)?lái)可用的任何可比的技術(shù)相關(guān)的等同或類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)使用。