用于分析多个偏振光束的光谱的光谱仪制造技术

提供一种用于分析多个偏振光束的光谱的光谱仪。在某些实施方式中，装置还包括光学相干断层扫描(OCT)系统，并且使用利用共焦显微镜系统获取的两个或多个更大区域图像的相应集合配准从样本的两个或多个区域获取的OCT图像。在优选实施方式中，装置适合用于分析眼睛的视网膜。共焦显微镜系统能够在纯强度模式或相干模式下操作。在其他实施方式中，使用分散结构化照明的共焦显微镜系统用于表面计量。结构化照明的共焦显微镜系统用于表面计量。结构化照明的共焦显微镜系统用于表面计量。

【技术实现步骤摘要】
用于分析多个偏振光束的光谱的光谱仪
[0001]本申请是申请日为2017年6月29日、国际申请号为PCT/AU2017/050665、专利技术名称为“用于使用分散结构化照明的共焦显微镜的装置及方法”的PCT申请的中国国家阶段申请的分案申请，该中国国家阶段申请进入中国国家阶段的进入日为2018年12月29日、申请号为201780041245.0。


[0002]本专利技术涉及一种用于使用分散结构化照明的共焦显微镜的装置与方法，具体地，用于配准共同获取的光学相干断层扫描(OCT)图像的装置与方法。然而，应当理解，本专利技术并不局限于该具体领域的使用。
[0003]相关申请
[0004]本申请要求保护于2016年7月1日提交的题为“用于使用分散结构照明的共焦显微镜的装置和方法”的澳大利亚临时专利申请No2016902602的优先权，通过引用将其内容结合在此。

技术介绍

[0005]贯穿本说明书中讨论的现有技术不得以任何方式被视为对该现有技术已广为人知或构成本领域公知常识的一部分的认可。
[0006]光学相干断层扫描(OCT)是一种广泛使用的干涉技术，用于使用抱在包含在反射或散射光的振幅和相位内的信息来通过横向和深度分辨率研究诸如人眼等体内组织中包括的生物样本。OCT系统通常利用迈克逊(Michelson)干涉仪配置，即，采用两种主要的解决方案：时域OCT和谱域OCT。
[0007]在时域OCT中，通过利用由同一来源提供、但具有时变路径长度的参考光束对从样本反射的光进行干扰而使用诸如具有若干微米的相干长度的超高亮发光二极管(SLED)等部分相干源的相干性质。在与参考臂的路径长度延迟对应的样本的特定深度处，将在组合的反向反射信号中检测边缘的干扰包络，以允许重构深度维度的反射曲线。通常，每次仅针对单一的采样点完成此操作，并且已知深度的对应扫描作为
‘
A
‑
扫描
’
。
[0008]代替扫描延迟线，谱域OCT技术通过利用作为波长的时变函数的参考光束进行干扰(扫描源OCT)或通过利用光栅或其他光谱解多路复用器分散不同的波长并且同时沿着检测器阵列对其进行检测而分析反射光。谱域信息是空间(深度)反射曲线的傅里叶变换，因此，通过快速傅里叶变换(FFT)能够恢复空间曲线。一般而言，因为具有
‑
20dB至30dB的灵敏度优势，所以优选谱域OCT系统、而非时域OCT系统。
[0009]通过在一个轴上相对于样本扫描样本光束，可以将OCT技术适配成提供横向分辨的
‘
B
‑
扫描
’
，或通过在两个轴上扫描而提供
‘
C
‑
扫描
’
。无论扫描类型如何，通常需要快速采集，尤其用于减少体内样本的运动导致的缺陷，并且通过包括快速扫描源扫描速率与光电探测器阵列读出速度的若干领域的进步，快速获取在过去的20至25年已经得到了极大地改善。然而，激光安全条例提供了扫描点方案的基本局限性(尤其对于体内应用)：减少停留时
间，以增加扫描速度，而不能够增加不可避免地降低信噪比的应用功率。
[0010]因此，还研究了
‘
并行化的
’
OCT系统，其中，利用横向分辨率探测扩展的样本区域，或同时探测一系列样本点。例如，通过利用题为
‘
用于获取使用CCD检测阵列而无需横向扫描器的方法和装置
’
的美国专利号5,465,147中描述的CCD相机和成像光学而相对简单地并行化时域OCT。这利用了通过扫描如时域OCT中常见的参考镜子所提供的深度分辨率而提供二维(2
‑
D)对开面部图像。
[0011]如Bonin等人的
‘
In vivo Fourier
‑
domain full
‑
field OCT of the human retina with 1.5million A
‑
lines/s
’
，Optics Letters 35(20),3432
‑
3434(2010)中描述的，能够通过类似的方式并行化扫描源谱域OCT。然而，因为每个帧与单一的波长对应，所以每次A
‑
扫描的获取时间等于帧周期乘以采集的A个点(波长样本)的数量。甚至对于具有数百kHz的帧速率的超高速相机，这也能够导致A
‑
扫描采集时间达到几毫秒，从而能够引起尤其体内样本的运动缺陷。题为
‘
多信道光接收器
’
的公开PCT专利申请号WO 2016/094940Al公开了能够实现快速获取的可替代并行化扫描源OCT方案。在一个具体的实现方式中，同时示出了样本上的多个光斑并且反射或扫描信号光与参考光束混合而形成具有唯一载波频率的多个干涉图。
[0012]因为必须将波长分散到2
‑
D传感器阵列的多个像素上，所以基于光谱仪的谱域OCT在某种程度上更难以进行并行化。在题为线场全息透镜(Line
‑
field holoscopy)的公开美国专利申请号2014/0028974Al描述的配置中，使用圆柱形透镜在样本上和参考镜子上产生线照明(line illumination)。沿着2
‑
D传感器阵列的一个轴线分散组合的返回样本和参考光束能够实现单拍B
‑
扫描获取。然而，对于全三维(C
‑
扫描)成像，需要在正交方向上扫描照明线(illuminated line)并且反复读出2
‑
D传感器阵列，并且通常难以保持重复线性扫描之间的相位相干。
[0013]如果照亮2
‑
D样本区域并且(例如，利用2
‑
D小透镜阵列)在两个横向维度上对组合的返回样本和参考波阵面进行采样，并且将产生的采样点分散到2
‑
D传感器阵列的独立像素组上，则能够实现单拍C
‑
扫描获取。该通用方案的效果将三个空间维度(与两个横向维度和一个光谱维度等同)的数据压挤成2
‑
D传感器阵列。通过相对于波长分散元件适当地定位采样点能够确保分散采样点到独立像素组的映射。题为
‘
图像映射光学相关断层扫描
’
的美国专利号US 9,243,888公开了一种可替代的解决方案，其中，具有多个不同角度的小面的
‘
图像映射器
’
将来自图像的不同部分的光反射在分散元件的不同区域上并且由此反射在2
‑
D传感器阵列的独立像素组上。
[0014]题为“高分辨率3
‑
D谱域光学成像装置和方法”的公开美国专利申请号2016/0345820Al与Anderson等人的
‘
3D
‑
spectral 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于分析多个偏振光束的光谱的光谱仪，包括：偏振分束器，用于根据偏振态引导光功率；波长分散元件，用于分散多个偏振光束；偏振变换系统，用于变换所述多个偏振光束的偏振；和二维传感器阵列，用于记录所述多个偏振光束的光谱，其中，所述光谱仪被配置为使得，在使用中，所述偏振分束器将进入的偏振光束引导至所述波长分散元件并且将分散的偏振光束引导至所述二维传感器阵列。2.根据权利要求1所述的光谱仪，其中，所述波长分散元件包括光栅。3.根据权利要求1所述的光谱仪，其中，所述偏振变换系统包括镜子和四分之一波片，被配置为使得...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：赛莱特私人有限公司，
类型：发明
国别省市：