非共焦点扫描傅里叶域光学相干层析成像系统技术方案

一种非共焦点扫描傅立叶域光学相干层析OCT成像系统包括：扫描系统，该扫描系统被布置成在成像目标上执行光束的二维点扫描，并收集由成像目标散射的光；光检测器，该光检测器被布置成基于参考光与由扫描系统收集的光之间的干涉来生成检测信号。OCT成像系统还包括硬件，该硬件被布置成：基于检测信号生成成像目标的复数体积OCT数据，该OCT数据包括分量，当该OCT数据被处理以生成OCT数据的enface投影时，该分量在enface投影中提供散焦和/或失真；以及通过执行校正算法来生成经校正的OCT数据，该校正算法使用OCT数据中的相位信息来从OCT数据中移除至少一些分量。OCT数据中移除至少一些分量。OCT数据中移除至少一些分量。

【技术实现步骤摘要】
非共焦点扫描傅里叶域光学相干层析成像系统
[0001]领域
[0002]本文的示例方面总体上涉及傅立叶域光学相干层析(OCT)系统的领域，并且特别地，涉及点扫描傅立叶域OCT系统。
[0003]背景
[0004]光学相干层析(OCT)是一种基于低相干干涉测量的成像技术，其被广泛用于获取诸如生物组织的光学散射介质的高分辨率的二维图像和三维图像。
[0005]众所周知，根据如何实现深度测距，OCT成像系统可以被分类为时域OCT(TD
‑
OCT)或傅立叶域OCT(FD
‑
OCT)(也称为频域OCT)。在TD
‑
OCT中，成像系统的干涉仪的参考臂的光路长度在获取由OCT成像系统成像的散射介质(本文中称为“成像目标”)的反射率分布(reflectivity profile)期间随时间变化，反射率分布通常被称为“深度扫描”或“轴向扫描”(“A扫描”)。在FD
‑
OCT中，由干涉仪的参考臂和样品臂之间在每个A扫描位置处的干涉产生的光谱干涉图被傅立叶变换，以同时获取沿着A扫描的深度的所有点，而不需要参考臂的光路长度的任何变化。FD
‑
OCT可以允许比干涉仪中的样品臂镜的扫描快得多的成像，因为来自样品的所有背反射都是同时测量的。两种常见的FD
‑
OCT类型是光谱域OCT(SD
‑
OCT)和扫频源OCT(SS
‑
OCT)。在SD
‑
OCT中，宽带光源向成像目标传递许多波长，并且使用光谱仪作为检测器来同时测量所有波长。在SS
‑
OCT(也称为时间编码的频域OCT)中，光源扫过一个波长范围，并且检测器的时间输出被转换为光谱干涉。
[0006]OCT成像系统也可以被分类为点扫描(也称为“点检测”或“扫描点”)、线扫描或全场，这取决于成像系统如何被配置成横向获取OCT数据。点扫描OCT成像系统通过以下方式获取OCT数据：在成像目标的表面上扫描聚焦的样品光束，通常沿着成像目标表面上的单条线(例如，可以是直的，或者替代地是弯曲的以限定圆形或螺旋形)或一组(通常基本平行的)线进行扫描，并获取沿着线的多个点中的每一个的轴向深度分布(A扫描)，一次一个点，以建立OCT数据，该OCT数据包括表示样品的二维或三维(体积)反射比分布的一维或二维A扫描阵列。
[0007]点扫描OCT系统通常是共焦的，这意味着在OCT系统的干涉光检测器之前的光路中存在共焦栅极(confocal gate)。这防止了来自在OCT扫描仪的焦平面内但不在其焦点附近的点的光到达检测器，从而提高了点扫描OCT系统的横向分辨率。点扫描OCT系统通常采用单模光纤来传送从OCT光源到成像目标的光和从成像目标到干涉光检测器的返回光，其中单模光纤纤芯的端部有效地提供了点光源和共焦栅极。
[0008]然而，在具有引起显著的光学像差和/或散焦的光学部件的这种点扫描OCT成像系统(例如，在其扫描系统中具有椭球面镜或类似部件而不是透镜的基于反射镜的OCT系统)中，到达共焦栅极的平面处的返回光的强度的显著比例可能分布在共焦栅极外部。这导致检测中的信噪比(SNR)降低，从而降低了检测灵敏度并因此降低了OCT成像系统的成像质量。类似的问题可能是由源于成像目标而不是源于OCT成像系统本身的像差/散焦引起。例如，在眼科应用中，其中共焦点扫描OCT成像系统被广泛用于对眼睛的视网膜成像，对成像光的波前的与扫描位置有关的和特定于患者的像差可能限制OCT成像系统的灵敏度，这些
像差由眼睛的光学元件(主要是角膜和晶状体)的曲率的变化和可能的缺陷引起。在这些应用中，当对视网膜周边成像时，像差往往具有更大的影响，因此也对OCT成像系统的在其上可以获得可接受的图像质量的视野提供了限制因素。迄今为止，解决该问题的努力涉及开发自适应光学(AO)技术(包括基于波前传感器的AO校正方法中的硬件，以及在无波前传感器方法中使用的算法)，以允许更有效地补偿或校正像差等。
[0009]概述
[0010]根据本文的第一示例方面，提供了一种非共焦点扫描傅立叶域光学相干层析(FD
‑
OCT)成像系统，该成像系统包括扫描系统和光检测器，扫描系统被布置成在成像目标上执行光束的二维点扫描，并收集由成像目标在点扫描期间散射的光，光检测器被布置成基于干涉光来生成检测信号，该干涉光通过参考光与由扫描系统在点扫描期间收集的光之间的干涉产生。FD
‑
OCT成像系统还包括OCT数据处理硬件，该OCT数据处理硬件被布置成：基于检测信号生成成像目标的复数体积OCT数据，其中该复数体积OCT数据在被处理以生成该复数体积OCT数据的enface投影(enface projection)时，提供在其中具有散焦或失真中的至少一种的enface投影；以及通过执行校正算法来生成经校正的复数体积OCT数据，该校正算法使用编码在复数体积OCT数据中并且可以具有一定程度的相位稳定性的相位信息来校正复数体积OCT数据，使得经校正的复数体积OCT数据在被处理以生成经校正的复数体积OCT数据的enface投影时，提供相比复数体积OCT数据的enface投影具有更少的所述散焦或失真中的所述至少一种的enface投影。
[0011]根据本文的第二示例方面，提供了一种处理由非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统生成的成像目标的复数体积OCT数据的计算机实现的方法。非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统包括：扫描系统，该扫描系统被布置成在成像目标上执行光束的二维点扫描，并收集由成像目标在点扫描期间散射的光；光检测器，该光检测器被布置成基于干涉光来生成检测信号，该干涉光通过参考光与由扫描系统在点扫描期间收集的光之间的干涉产生；以及OCT数据处理硬件，该OCT数据处理硬件被布置成基于检测信号生成复数体积OCT数据，其中，该复数体积OCT数据在被处理以生成复数体积OCT数据的enface投影时，提供在其中具有散焦或失真中的至少一种的enface投影。该方法包括从OCT数据处理硬件获取成像目标的复数体积OCT数据，以及通过执行校正算法来生成经校正的复数体积OCT数据，该校正算法使用编码在复数体积OCT数据中并且可以具有一定程度的相位稳定性的相位信息来校正复数体积OCT数据，使得经校正的复数体积OCT数据在被处理以生成经校正的复数体积OCT数据的enface投影时，提供相比复数体积OCT数据的enface投影具有更少的所述散焦或失真中的所述至少一种的enface投影。
[0012]在上述计算机实现的方法的示例中，复数体积OCT数据可以包括作为相位信息的相位分量，该相位分量在复数体积OCT数据的至少一部分上的变化包括由成像目标的结构定义的第一分量和与成像目标的结构无关的第二分量，并且经校正的复数体积OCT数据可以通过执行校正算法来生成，该校正算法使用相位分量来校正复数体积OCT数据，其中在复数体积OCT数据的所述至少一部分上的相位分量变化中，第一分量比第二分量占优势，使得经校正的复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非共焦点扫描傅立叶域光学相干层析OCT成像系统(100；300；400)，包括：扫描系统(110)，所述扫描系统(110)被布置成在成像目标(140)上执行光束(L
b
)的二维点扫描，并收集由所述成像目标(140)在所述点扫描期间散射的光(L
c
)；光检测器(120；120
’
)，所述光检测器(120；120
’
)被布置成基于干涉光(L
i
；L
i1
、L
i2
)生成检测信号(S
d
；S
’
d
)，所述干涉光(L
i
；L
i1
、L
i2
)通过参考光(L
r
)与由所述扫描系统(110)在所述点扫描期间收集的光(L
c
)之间的干涉产生；以及OCT数据处理硬件(130)，所述OCT数据处理硬件(130)被布置成：基于所述检测信号(S
d
)生成所述成像目标(140)的复数体积OCT数据，其中，所述复数体积OCT数据在被处理以生成所述复数体积OCT数据的enface投影时，提供在其中具有散焦或失真中的至少一种的enface投影；以及通过执行校正算法来生成经校正的复数体积OCT数据，所述校正算法使用编码在所述复数体积OCT数据中的相位信息来校正所述复数体积OCT数据，使得所述经校正的复数体积OCT数据在被处理以生成所述经校正的复数体积OCT数据的enface投影时，提供相比所述复数体积OCT数据的enface投影具有更少的所述散焦或失真中的所述至少一种的enface投影。2.根据权利要求1所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，还包括：光束发生器(150；150
’
)，所述光束发生器(150；150
’
)包括光源(152)、光源孔径(155)和第一光学系统(157)，所述光源(152；152
‑
1；152
‑
2)被布置成经由所述光源孔径(155；155
‑
2)通过所述第一光学系统(157)发射光以生成所述光束(L
b
)，其中，所述光检测器(120；120
’
)包括检测孔径(122；122
‑
1、122
‑
2；122
‑
3)和第二光学系统(121)，所述光检测器(120；120
’
)被布置成检测经由所述第二光学系统(121)传播通过所述检测孔径(122；122
‑
1、122
‑
2；122
‑
3)的所述干涉光(L
i
；L
i1
、L
i2
)，并且其中，被归一化到所述第二光学系统(121)的焦距的所述检测孔径(122；122
‑
1、122
‑
2；122
‑
3)的尺寸大于被归一化到所述第一光学系统(157)的焦距的所述光源孔径(155；155
‑
2)的尺寸。3.根据权利要求2所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，其中，所述光源孔径(155；155
‑
2)由第一光纤(154
‑
2)的纤芯的端部提供，并且所述检测孔径(122；122
‑
1、122
‑
2；122
‑
3)由第二光纤(125
‑
1、125
‑
2；125
‑
3)的纤芯的端部提供。4.根据权利要求3所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，其中，所述第一光纤(154
‑
2)是单模光纤。5.根据权利要求3或权利要求4所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，其中，所述第二光纤(125
‑
1、125
‑
2；125
‑
3)是多模光纤。6.根据任一前述权利要求所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，其中，所述扫描系统(110)包括扫描元件(112、114)和曲面镜(113、115)，其中所述扫描系统(110)被布置成通过所述扫描元件经由所述曲面镜(113、115)在所述成像目标(140)上扫描所述光束(L
b
)来执行所述二维点扫描。7.根据权利要求6所述的非共焦点扫描傅立叶域OCT成像系统(100；300；400)，其中，所述曲面镜(115)包括椭球面镜。8.根据任一前述权利要求所述的非共焦点扫描傅里叶域OCT成像系统(100；300；400)，
其是非共焦点扫描扫频源OCT成像系统(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：米格尔，
申请(专利权)人：奥普托斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：