[发明专利]用于低相干干涉测量的扫描设备

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及高分辨率光学相干断层摄影领域。

背景技术

光学相干断层摄影（OCT）是一种用于医学图像生成的技术，它可以利用宽带光源和干涉测量检测系统以高分辨率提供轴向信息。已经发现了这种系统的广泛用途，从心脏病学到眼科学和妇科学，或者用于生物学材料的体外剖面研究。

轴向信息是在OCT中通过干涉测量方法获得的。为了生成组织的组织学的图像（2D）和体积表示（3D），有必要在感兴趣的区域之上横向移动射束。这种移动传统上是通过系统内某个光学元件（诸如在基于光纤的系统的情况下是波导）的机械移位进行的。作为替代，样品可以在固定的射束之下移动。最常见的解决方案使用干涉仪的样品臂中的射束路径中的移动的反射镜。虽然这种方法是有效的，但它也有缺陷，尤其是就可靠性、制造成本、维护成本、调节的复杂性、最终的系统尺寸等而言。对于其中常规的反射镜不被接受的情形，诸如在导管或腹腔镜仪器中，已经推荐并证明了MOEMS技术（微光机电系统）的使用。但是，这些设备遭受许多与它们的宏观版本相同的问题而且它们就封装、消毒等而言造成了自身的挑战。

在样品之上提供横向扫描的一种方法是使用多个射束。这种方法的一个示例在专利申请WO2010/134624中被提议。描述了几个只共享光源的并行工作的完整干涉仪。因此，每个干涉仪的样品臂都包括单一的光学路径并且不存在导致结构上复杂的系统的多路复用机制。

另一个专利申请WO2004/073501预期同时入射到样品上的多个射束的使用。这种方法的目的是通过使用调制器和相位延迟以受控的方式组合这些射束。样品之上组合的照明显示出某种干涉模式。通过与调制器和相位延迟元件合作，样品上的照明的干涉模式的位置可以变化，而且，随后，有可能利用信号处理技术重建该样品的三维图像。该申请不使用多路复用装置来区分从多条光学路径收集到的光。只存在收集从样品反射的光的单一光学路径。

在Optics Express的2010年第18卷第13期第13964-13980页上由Yamanari等人所写的文章“Full-range polarization-sensitive swept-source optical coherence tomography by simultaneous transverse and spectral modulation”中，描述了一种偏振敏感的SS-OCT系统（扫频源OCT）。在这种系统中，并且为了解决SS-OCT和FD-OCT系统（傅立叶域OCT）典型的复共轭问题，相位调制被应用到参考臂。在机电装置横向扫描样品的同时，这个相位被修改。因此，这个文献没有描述调制在样品臂中的使用。而且，在时间域OCT系统（TD-OCT）的情况下，就其操作速度或最大扫描范围可能对于感兴趣的应用不足而言，参考臂中可变延迟元件的扫描速度会成为最终系统性能的一个限制。美国专利6198540和专利申请EP1780530每个都描述了在参考臂中使用多条光学路径的系统。但是，每个系统都对样品的横向扫描使用传统的自由空间光学器件和机械装置。

发明内容

给出了用于在最小化（并且在有些实施例中消除）机械元件的使用的情况下执行样品的低相干横向扫描的系统与方法。在一实施例中，该系统把样品臂划分成几条光学路径并且使用把射束发送到样品的不同区域并且从其接收射束的多个输出，由此保留在任何时候都区分从在样品内的不同深度处的反射接收到的光的能力。

根据一实施例，低相干干涉测量系统包括第一多路复用单元和第二多路复用单元。第一多路复用单元配置为接收第一辐射束并且包括第一多个光延迟元件。第一多个光延迟元件配置为基于由第一辐射束在第一多个光波导当中穿过的光学路径对第一辐射束引入组延迟。第二多路复用单元配置为接收第二辐射束。在一实施例中，第二辐射束与第一辐射束相同。在另一实施例中，第二辐射束与第一辐射束不同。第二多路复用单元包括第二多个光调制元件。第二多个光调制元件配置为在第二多个光波导当中区分第二辐射束，以便产生一个或多个输出辐射束。第二多个光波导配置为朝着样品引导一个或多个输出辐射束。