多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪的高速光学相干断层摄影制造技术

给出了使用多个干涉仪的用于光学相干断层摄影的系统。干涉测量系统包括被配置成生成可变波长光束的源。第一分路器被配置成将可变波长光束拆分成至少第一光束和第二光束。第一延迟元件被配置成将第一光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件被配置成将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干。第一干涉仪被配置成接收被延迟的第一光束作为输入。第二干涉仪被配置成接收被延迟的第二光束作为输入。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪的高速光学相干断层摄影背景本申请要求于2015年7月22日提交的申请序列号No.62/195,573的优先权，该申请通过引用整体上并入本文。
本专利技术的实施例涉及光学相干断层摄影领域。
技术介绍
光学相干断层摄影(OCT)是使用宽带光源和干涉测量检测系统来生成可以以高分辨率提供轴向信息的医学图像的技术。该技术已经有着从心脏病学到眼科学和妇科学以及对于生物材料的体外截面研究的广泛用途。通过干涉测量方法在OCT中获得轴向信息。生成组织的组织学的图像(2D)和体表示(3D)的一种做法是在感兴趣的区域上横向地移动射束。这种移动传统上是借助于系统内的某个光学元件(诸如在基于光纤的系统的情况下的波导)的机械移位来完成的。可替代地，样本可以在固定射束的下方移动。最常见的解决方案是在干涉仪的样本臂中的光路径中使用移动的反射镜。虽然这种方法是有效的，但是它有缺点，尤其是在可靠性、制造成本、维护成本、调节的复杂性、最终系统尺寸等等方面。已经提出并证明了MOEMS技术(微光电机械系统)在常规反射镜不可接受的情形下(诸如在导管或腹腔镜器械中)的使用。但是，这些设备的宏观版本遭遇许多相同的问题，并且在封装、消毒等等方面对自己提出了挑战。用于在样本之上提供横向扫描的一种做法是使用多个射束。在WIPO专利申请公开WO2010/134624中提出了这样的一个示例。描述了仅共享光源的若干并行工作的完整干涉仪。因此，每个干涉仪的样本臂由单个光路径组成，从而导致结构上复杂的系统。高速光学相干断层摄影(OCT)成像对于大组织体积的3D扫描、对于样本中的快速动态的评估以及由于机械不稳定性或身体移动而容易出现运动伪影的指示是重要的。满足这个目标可能需要超出单轴扫描仪的线速度(该线速度由外腔或延迟线的物理特性固定)的实际获取速度的显著增加，以获得足够高的采样速率。而且，可能需要改进系统的信噪比(SNR)，以便尽管高速也仍然确保良好的图像质量。在优化系统光学器件和电子器件以及扫频源OCT(SS-OCT)或时域OCT(TD-OCT)实现方式的给定使用之后，这转化为通过其光学扩展量的扩展来增大最大可容许的光辐射限制。由于其构造，全场OCT系统可以先验地满足这些目标。但是，它们会遭受相邻信道之间的串扰和图像质量问题。全场OCT(FF-OCT)系统还需要2D成像传感器，这可能将其实际上限制在可承受这种传感器且具有足够分辨率(当前仅<1μm)的波长。这种传感器也将图像获取速度限制到成像器的帧速率。线扫描OCT将并行获取限制到单条线并且使用扫描元件来获得附加的方向。虽然串扰比FF-OCT中的更好，但图像质量仍然比标准OCT中的差很多。WIPO专利申请公开WO2014/089504中描述的解决方案使用空间扩展的源，其借助于机械致动的掩模而符合多个分离的射束。然后在待分析组织的表面上扫描射束以便产生图像。只要这些射束的间隔大(采样是稀疏的)，就可以有效地减少串扰。这种做法存在的问题是当光源被遮蔽时光通量的损失、对2D成像器(尤其是在较长波长处)的需求以及密集采样与串扰之间的折中。在日本专利申请公开JP2010276462中描述的另一种做法将具有多个干涉仪的OCT系统用于具有1或2个超辐射发光二极管(SLED)的时域配置，但是没有避免多重散射串扰。
技术实现思路
给出了多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪来执行高速OCT的系统和方法。根据一实施例，干涉测量系统可以包括被配置成生成可变波长光束的源。第一分路器可以被配置成将可变波长光束拆分成至少第一光束和第二光束。第一延迟元件可以被配置成将第一光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件可以被配置成将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干(outofcoherence)。第一干涉仪可以被配置成接收被延迟的第一光束作为输入。第二干涉仪可以被配置成接收被延迟的第二光束作为输入。根据另一实施例，干涉测量系统可以包括被配置成生成光束的源。第一分路器可以被配置成将光束拆分成第一光束和第二光束。第二分路器可以被配置成将第一光束拆分成至少第三光束和第四光束。第一延迟元件可以被配置成将第三光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件可以被配置成将第四光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三光束与被延迟的第四光束彼此不相干。第一干涉仪可以被配置成接收被延迟的第三光束作为输入。第二干涉仪可以被配置成接收被延迟的第四光束作为输入。在一实施例中，一种方法可以包括生成具有可变波长的源光束。该方法还可以包括将源光束拆分成至少第一光束和第二光束，将第一光束延迟第一时间延迟，并且将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干。该方法还可以包括将被延迟的第一光束输入到第一干涉仪，并将被延迟的第二光束输入到第二干涉仪。在另一实施例中，一种方法可以包括生成源光束，将源光束拆分成第一光束和第二光束，以及将第一光束拆分成至少第三光束和第四光束。该方法还可以包括将第三光束延迟第一时间延迟，并且将第四光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三光束与被延迟的第四光束彼此不相干。该方法还可以包括将被延迟的第三光束输入到第一干涉仪，并将被延迟的第四光束输入到第二干涉仪。附图说明并入本文并形成说明书的一部分的附图图示出本专利技术的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本专利技术的原理并且使相关领域的技术人员能够实现并使用本专利技术。图1是根据一实施例的OCT系统的框图。图2是根据一实施例的扫频源OCT系统的框图。图3是根据一实施例的时域OCT系统的框图。图4是根据一实施例的示例方法的流程图。图5是根据一实施例的示例方法的流程图。图6图示出将来自两个输出孔径的光聚焦在组织上的光学系统。图7图示出各种光学系统中的最大可能成像深度。图8图示出在同时处于活动状态的信道射束之间生成串扰的多重散射光子。图9A、图9B和图9C图示出各种光学系统中来自横向光束的(准)漫射光子传播。将参考附图描述本专利技术的各实施例。具体实施方式虽然讨论了具体的配置和布置，但应当理解的是，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到的是，在不背离本专利技术的精神和范围的情况下，可以使用其它配置和布置。对于相关领域的技术人员来说清楚的是，本专利技术也可以在各种其它应用中被采用。要注意的是，说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等等的提及表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特点，但是每个实施例可以不必包括该特定的特征、结构或特点。而且，这种短语不一定是指相同的实施例。另外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特点时，无论是否明确描述，结合其它实施例来实现这种特征、结构或特点将在本领域技术人员的知识范围内。图1图示出根据实施例的OCT系统101。OCT系统101包括补偿元件112，并且用于对样本110进行成像。补偿元件112可以是可变延迟系统。例如，补偿元件112可以用于在OCT系统101内为光提供可变延迟，同时补偿双折射效应。术语“光”的使用可以指任何范围的电磁频谱。可使用的光的示例波长是在大约1.3μm波长处的红外辐射。OCT系统101还包括光源102、混合分路器104、样本臂106、参考臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉测量系统，包括：源，被配置成生成可变波长的辐射束；第一分路器，被配置成将可变波长的辐射束拆分成至少第一辐射束和第二辐射束；第一延迟元件，被配置成将第一辐射束延迟第一时间延迟；第二延迟元件，被配置成将第二辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一辐射束与被延迟的第二辐射束相对于彼此不相干；第一干涉仪，被配置成接收被延迟的第一辐射束作为输入；以及第二干涉仪，被配置成接收被延迟的第二辐射束作为输入。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.22 US 62/195,573;2016.07.18 US 15/213,2931.一种干涉测量系统，包括：源，被配置成生成可变波长的辐射束；第一分路器，被配置成将可变波长的辐射束拆分成至少第一辐射束和第二辐射束；第一延迟元件，被配置成将第一辐射束延迟第一时间延迟；第二延迟元件，被配置成将第二辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一辐射束与被延迟的第二辐射束相对于彼此不相干；第一干涉仪，被配置成接收被延迟的第一辐射束作为输入；以及第二干涉仪，被配置成接收被延迟的第二辐射束作为输入。2.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第一辐射束造成的多重散射的非对称特性。3.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪包括第二混合分路器，该第二混合分路器被配置成拆分被延迟的第一辐射束以生成第一样本辐射束和第一参考辐射束。4.如权利要求3所述的干涉测量系统，其中，第一样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。5.如权利要求3所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪包括第三混合分路器，该第三混合分路器被配置成拆分被延迟的第二辐射束以生成第二样本辐射束和第二参考辐射束。6.如权利要求5所述的干涉测量系统，其中，第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。7.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一分路器还被配置成拆分可变波长辐射束以生成第三辐射束。8.如权利要求7所述的干涉测量系统，还包括：第三延迟元件，被配置成将第三辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束相对于被延迟的第一辐射束并且相对于被延迟的第二辐射束不相干；以及第三干涉仪，被配置成接收被延迟的第三辐射束作为输入。9.如权利要求8所述的干涉测量系统，其中，第三干涉仪包括第三分路器，该第三分路器被配置成将被延迟的第三辐射束拆分成第三样本辐射束和第三参考辐射束。10.如权利要求8所述的干涉测量系统，其中，第三时间延迟与第一时间延迟之间的差以及第三时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以分别虑及由被延迟的第一辐射束和被延迟的第二辐射束造成的多重散射的非对称特性。11.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟是零。12.一种干涉测量系统，包括：源，被配置成生成辐射束；第一分路器，被配置成将辐射束拆分成第一辐射束和第二辐射束；第二分路器，被配置成将第一辐射束拆分成至少第三辐射束和第四辐射束；第一延迟元件，被配置成将第三辐射束延迟第一时间延迟；第二延迟元件，被配置成将第四辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束与被延迟的第四辐射束相对于彼此不相干；第一干涉仪，被配置成接收被延迟的第三辐射束作为输入；以及第二干涉仪，被配置成接收被延迟的第四辐射束作为输入。13.如权利要求12所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第三辐射束造成的多重散射的非对称特性。14.如权利要求13所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪包括混合分路器，该混合分路器被配置成接收被延迟的第三辐射束并且生成第一样本辐射束。15.如权利要求14所述的干涉测量系统，其中，第一样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。16.如权利要求12所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪包括混合分路器，该混合分路器被配置成接收被延迟的第四辐射束并且生成第二样本辐射束。17.如权利要求16所述的干涉测量系统，其中，第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。18.如权利要求16所述的干涉测量系统，还包括：可变延迟元件，被配置成将第二辐射束延迟可变延迟；第三分路器，被配置成将被延迟的第二辐射束拆分成至少第五辐射束和第六辐射束；第三延迟元件，被配置成将第五辐射束延迟所述第一时间延迟；以及第四延迟元件，被配置成将第六辐射束延迟所述第二时间延迟。19.如权利要求18所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪还被配置成接收被延迟的第五辐射束作为参考输入。20.如权利要求18所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪还被配置成接收被延迟的第六辐射束作为参考输入。21.如权利要求12所述的干涉测量系统，其中，第二分路器还被配置成将第一辐射束拆分成第七辐射束。22.如权利要求21所述的干涉测量系统，还包括：第五延迟元件，被配置成将第七辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第七辐射束与被延迟的第三辐射束和被延迟的第四辐射束不相干...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·马伽罗·巴尔巴斯，J·L·卢比欧·吉唯尔那，
申请(专利权)人：梅德路米克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：西班牙,ES