品的三維結(jié)構(gòu)和功能(例如，多普勒0CT，偏振敏感0CT)圖像。采用傅里葉域檢測方法可以使OCT信號(hào)采集與深度成像并行，從而加快3D成像速度?；诟缮鎯x的轉(zhuǎn)盤式OCT系統(tǒng)100與共聚焦顯微鏡之間的主要差異在于，本系統(tǒng)利用光干涉(干涉法)提供深度切片能力并構(gòu)建樣品的斷層掃描。在一些實(shí)施例中，可以將轉(zhuǎn)盤式OCT與共焦顯微鏡結(jié)合以提供樣品的多模態(tài)圖像。
[0027]圖1是本發(fā)明披露的轉(zhuǎn)盤式并行成像OCT系統(tǒng)100的示意圖。OCT系統(tǒng)100包括旋轉(zhuǎn)盤121和干涉儀105，下面做進(jìn)一步描述。
[0028]在一個(gè)實(shí)施例中，低相干寬帶光源110可以為OCT系統(tǒng)100和干涉儀105操作提供光L。光源100包括但不限于，例如，鹵素?zé)?、氙弧燈、超輻射發(fā)光二極管(SLD)、超連續(xù)譜光源、寬帶激光器、波長可調(diào)激光器、飛秒激光器或其它合適的寬帶光源。寬帶光源110的輸出光包含多個(gè)波長或?qū)掝l顏色，如白光。
[0029]光源110的輸出光L沿光源路徑傳輸并照射掃描器件120。在一些實(shí)施例中，可提供透鏡或準(zhǔn)直儀(未標(biāo)示)幫助光源110的輸出光照射到掃描器件上。在示范性的非限制性實(shí)施例中優(yōu)選準(zhǔn)直光。掃描器件120包括具有掃描功能的可移動(dòng)透光基板和多個(gè)用于接收和傳輸輸出光L的通光孔。通光孔之間的基板固體部分(例如不透光體)遮擋了一部分來自光源110的入射光，該透光基板可以由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膾呙?，將光掃描到樣?30上(例如在一個(gè)或多個(gè)方向進(jìn)行直線/平移、旋轉(zhuǎn)掃描，或組合掃描)，這些掃描取決于預(yù)期掃描模式。
[0030]在一個(gè)非限制性實(shí)施例中，掃描器件120的透光基板可以是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描的旋轉(zhuǎn)盤121，其旋轉(zhuǎn)軸R可以偏離和大致平行于限定第一光學(xué)軸線P的光源路徑。來自光源110的入射光L照射部分旋轉(zhuǎn)盤121，如圖1所示。旋轉(zhuǎn)盤121固定于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸203(限定旋轉(zhuǎn)軸R)上，該軸與旋轉(zhuǎn)磁盤的驅(qū)動(dòng)電機(jī)204連接。在某個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤121的轉(zhuǎn)速可能由于電機(jī)控制電路的適當(dāng)配置而有所改變，這使得樣品的掃描速度可以根據(jù)需要加以調(diào)整。
[0031]在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤121為尼普科夫盤，有多個(gè)透光孔，這些通光孔通過轉(zhuǎn)盤接收、分離并軸向傳輸入射光L，從而使光源110產(chǎn)生多條光束B，對(duì)樣品130進(jìn)行掃描，以收集成像數(shù)據(jù)。在一些非限制性實(shí)施例中，這些通光孔可以設(shè)計(jì)為針孔122，在旋轉(zhuǎn)盤大致平坦的后表面124 (例如，旋轉(zhuǎn)盤的入射光側(cè))和相對(duì)的大致平坦的前表面125 (例如，旋轉(zhuǎn)盤的透光側(cè))之間延伸通過整個(gè)旋轉(zhuǎn)盤121。入射光L的光束最好有足夠?qū)挾?，能同時(shí)照射多個(gè)針孔122，產(chǎn)生多條光束B，如圖1所示。
[0032]針孔122可以有不同的形狀，包括但不限于，固定角螺旋形、四角形和等螺距的螺旋形(例如，阿基米德螺線或其他形狀)。每個(gè)針孔122充當(dāng)獨(dú)立的照明源，可通過干涉儀105采樣臂中的適當(dāng)光學(xué)透鏡(鏡筒透鏡、中繼透鏡和物鏡等)聚焦到樣品130上，如本文進(jìn)一步所述。其結(jié)果是，采樣光束掃描到樣品表面，使樣品130多個(gè)樣品位置被同時(shí)照射。可以改變針孔122直徑和針孔間隔以調(diào)整光傳輸效率和其它參數(shù)。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤121上的針孔122形狀可以設(shè)計(jì)和布局為多次重復(fù)以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)盤121的每次旋轉(zhuǎn)。這種布局大大增加了掃描速度。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，每個(gè)針孔陣列123包含多針孔組122，從旋轉(zhuǎn)盤121的中心以適當(dāng)?shù)哪Ｊ剑缰本€或彎曲的旋轉(zhuǎn)臂，呈輻射狀向外延伸。當(dāng)旋轉(zhuǎn)盤121旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個(gè)針孔122在距離旋轉(zhuǎn)盤中心相同的輻射處均有一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的針孔，但位于一個(gè)或多個(gè)其他多針孔陣列中。因此，隨著旋轉(zhuǎn)盤121的每次旋轉(zhuǎn)，位于相同輻射距離處的每個(gè)針孔122，在旋轉(zhuǎn)盤每次旋轉(zhuǎn)時(shí)多次使采樣光束穿過針孔，掃描樣品130上的同一采樣點(diǎn)。
[0034]旋轉(zhuǎn)盤121的通光孔也可以采用其它形狀。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)盤通光孔可能包括多條狹縫，而非螺旋狀排列或其他形狀的針孔122。狹縫可以在旋轉(zhuǎn)盤上按平行、垂直或其他形狀(包括螺旋形)的陣列方式排列。狹縫通常使照射更明亮，從而提高信號(hào)量，而針孔一般使分辨率和靈敏度提高。不管是狹縫還是針孔，都要根據(jù)具體應(yīng)用和OCT系統(tǒng)100的所需性能參數(shù)加以使用。旋轉(zhuǎn)盤可從商業(yè)途徑購自(日本)橫河電機(jī)公司和其他公司。
[0035]值得注意的是，除了如上所述的旋轉(zhuǎn)掃描以外，還有多種掃描方式。相應(yīng)地，除了盤形或圓形以外，掃描器件120的透光基板也有多種形狀，例如多邊形或直線形。掃描器件120的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)/電機(jī)可以根據(jù)技術(shù)人員所選透光基板的形狀以及預(yù)期掃描類型從市場上購買。因此，本發(fā)明不受掃描器件120的透光基板平移掃描類型、基板形狀或此處披露的通光孔形狀的限制。旋轉(zhuǎn)盤121表示移動(dòng)掃描器件120的一個(gè)可能的但非限制性的實(shí)施例。
[0036]本文現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述干涉儀105。繼續(xù)參考圖1，來自光源的多條光束由旋轉(zhuǎn)盤121沿著光源路徑傳輸至干涉儀105。干涉儀105包括可以放置在光源路徑中的分束器150，以接收旋轉(zhuǎn)盤121傳輸過來的多條光束組成的入射光。在一個(gè)實(shí)施例中，分束器150可以沿著第一條光路，置于旋轉(zhuǎn)盤121和樣品臂104中的物鏡140之間。鏡筒透鏡170可位于旋轉(zhuǎn)盤121和分束器150之間，以幫助入射光聚焦到分束器上。
[0037]任何適合類型的分束器150均可使用，分束器為常規(guī)的透明立方體，由沿著45度交叉邊粘合的兩個(gè)三角玻璃棱鏡組成。在其它可能的實(shí)施例中，分束器150可以為半鍍銀鏡、薄膜分束器或其他市售類型的分束器，在本領(lǐng)域中用于傳輸一部分入射光并反射一部分入射光。
[0038]分束器150將入射光分割或分離成干涉儀105參考臂102中的參考光和米樣臂104中的采樣光。在一個(gè)實(shí)施例中，該干涉儀可以配置為邁克爾遜干涉儀，其結(jié)構(gòu)和操作在本領(lǐng)域中眾所周知。參考臂102限定了參考光路，該光路可沿第二光軸對(duì)齊。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，可以橫向?qū)R于分束器150和光源110之間限定的光路(第一光軸)。參考臂102包括與樣品位置共軛的參考反射鏡160。物鏡162可以將分束器150分離出的參考光聚焦在參考反射鏡160上。
[0039]樣品臂104限定采樣光路，該光路可橫向?qū)R于參考光路。采樣光包含旋轉(zhuǎn)盤121產(chǎn)生并通過分束器150傳輸?shù)亩鄺l米樣光束。在一個(gè)實(shí)施例中，米樣光束可以通過物鏡140聚焦到樣品上，該物鏡可以為凸透鏡。5X物鏡(例如三豐5X NIR或其他物鏡)可以用于某些實(shí)施方案；然而，根據(jù)指定的OCT掃描應(yīng)用可以使用其它合適的透鏡和放大倍數(shù)。與樣品的采樣光束對(duì)應(yīng)的樣品位置間隔是由旋轉(zhuǎn)盤121針孔的間隔和光學(xué)系統(tǒng)的放大率來決定的。根據(jù)預(yù)期應(yīng)用可以優(yōu)化間隔，以盡量減少樣品位置之間的光散射和最大限度提高并行成像速度。
[0040]在操作中，多條米樣光束掃描樣品時(shí)，樣品130內(nèi)表面和內(nèi)部結(jié)構(gòu)在參考臂102和樣品臂104產(chǎn)生反射光，分束器150將此反射光進(jìn)行組合生成干涉信號(hào)，以此形成干涉圖(即干涉圖樣或條紋圖形)?！皺z測光”包含來自分束器150的干涉信號(hào)，通過干涉儀105的檢測臂106傳輸至光敏數(shù)字圖像傳感器或檢測器190。檢測器190將包含干涉信號(hào)的檢測光的入射電磁光能(即模擬頻譜信號(hào))轉(zhuǎn)換成數(shù)字化電子/電氣信號(hào)，基于處理器的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)該信號(hào)做進(jìn)一步處理，將干涉信號(hào)轉(zhuǎn)換為樣品130的數(shù)字化圖像，在此做進(jìn)一步描述。檢測臂106可采用物鏡180使含有干涉信號(hào)的檢測光正確地聚焦到檢測器190上。
[0041]在一個(gè)實(shí)施例中，檢測器190可以是圖像傳感器，由2D (二維)光電檢測器陣列(或簡稱“檢測器陣列”)組成。2D檢測器190可以是但不限于，電荷耦合器件(CCD)相機(jī)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)相機(jī)、InGaAs相機(jī)或其他合適的2D檢測器，用于獲取和檢測檢測光束中的干涉圖樣。此類圖像傳感器/檢測器在技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知，無需贅述。旋轉(zhuǎn)盤121旋轉(zhuǎn)時(shí)，各采樣光束聚焦在樣品130上，在旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，改變并穿過樣品表面。不同樣品位置產(chǎn)生的關(guān)聯(lián)干涉信號(hào)由檢測器190的數(shù)字相機(jī)的相應(yīng)像素采集。采樣光束經(jīng)掃描后在樣品表面產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)盤121旋轉(zhuǎn)的掃描線或痕跡，而樣品130在實(shí)施例中保持靜止?fàn)顟B(tài)。
[0042]檢測器190產(chǎn)生電子/電氣輸出信號(hào)(包含干涉信號(hào)，是數(shù)字重建樣品130圖像的圖像數(shù)據(jù))，通過適當(dāng)配置的基于處理器的數(shù)據(jù)和信號(hào)處理系統(tǒng)，例如但不限于計(jì)算機(jī)192，做進(jìn)一步處理。計(jì)算機(jī)192包括處理器，其操作通過程序指令(例如，軟件或控制邏輯)來配置和指示，這種程序指令包括信號(hào)處理數(shù)學(xué)算法或軟件，用于提取和生成二維或三維(2D或3D)數(shù)字化圖像，這種數(shù)字化圖像通過掃描樣品130時(shí)產(chǎn)生干涉信號(hào)而獲取。處理器通過周知的技術(shù)方式對(duì)檢測器190接收到的干涉信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。在OCT系統(tǒng)100的操作中，從檢測器190獲取的輸出信號(hào)可被連續(xù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)192的處理器或其他合適的基于處理器的設(shè)備或可用的PLC (可編程邏輯控制器)。由計(jì)算機(jī)192產(chǎn)生的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)可以在視頻顯示器(例如顯示器194)上播放，和/或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中用于進(jìn)一步處理、輸出、儲(chǔ)存等。
[0043]應(yīng)當(dāng)了解的是，本文使用的術(shù)語“計(jì)算機(jī)”應(yīng)廣義地理解為適當(dāng)配置的數(shù)據(jù)和信號(hào)處理器，此處理器包括中央處理器(CPU)、微處理器、微控