【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于谱域光学成像的设备和方法，具体地用于使用波长梳照明对人眼的视网膜、角膜或其他结构进行3-d谱域成像的设备和方法。然而，应当理解，本专利技术并不局限于该具体领域的使用。相关申请本申请要求于2021年8月4日提交的澳大利亚临时专利申请号2021902411的优先权，其内容通过引用并入本文。
技术介绍
1、贯穿本说明书对现有技术的讨论不得以任何方式被视为对这样的现有技术在世界上任何地方已广为人知或形成本领域的公知常识的一部分的认可。
2、光学相干断层扫描(oct)是一种广泛使用的干涉测量技术，用于使用包含在从样本反射或散射的光的振幅和相位中的信息来通过横向和深度分辨率研究包括诸如人眼的体内组织的生物样本。大多数当前的oct系统利用谱域技术，其中深度信息被编码在干涉信号的频谱响应中，其可以被记录为波长的时变函数(扫描源oct)，或者通过色散干涉信号并沿着探测器阵列同时检测不同波长(基于光谱仪的oct)。
3、许多oct系统获取离散点处的深度分辨数据，即a扫描，并使用一个或两个横向维度中的光束扫描来生成b扫描(一个横向维度中的深度分辨数据)或c扫描(两个横向维度中的深度分辨数据)。无论扫描类型如何，通常需要快速获取，尤其用于减少体内样本的运动导致的伪影(artefact)。所谓的基于“快照”光谱仪的oct方法对于减少运动导致的伪影特别有利，在该oct方法中，将来自对象的切片或体积的深度分辨数据获取在传感器阵列的单个帧中。这与依赖于扫描波长并捕获对应于波长中的每一个的多个帧的扫描源oct方法形成对比
4、如在名称为‘high resolution 3-d spectral domain optical imagingapparatus and method’的公开的美国专利申请号2016/0345820a1中所公开的，如果照明对象的2-d区域，并且例如利用2-d小透镜阵列，在两个横向维度中对组合的返回样本和参考波前进行采样，并且将产生的采样点色散到2-d传感器阵列的单独像素组上，则能够实现单拍c-扫描获取。然后可以将数字重聚焦应用于断层图像。为了对更大的体积进行成像，可以通过在一个维度或两个维度中相对于照明区域移动对象来获取多个相邻或重叠体积的断层图像，然后以总体获取速度将其缝合在一起，总体获取速度受2-d传感器阵列的帧速率的限制。横向分辨率很大程度上取决于物镜的na，并且可以例如为约3μm。该技术的局限性在于，由于可商购的2-d小透镜阵列所提供的采样点的数量有限，所以对象上的照明区域需要相对较小，100μm×100μm的数量级，以减少多次散射的影响。
5、在名称为‘apparatus and method for spectral domain optical imaging’的公开的pct专利申请号wo 2021/151164 a1中公开了用于从比us 2016/0345820a1的对称采样方法能够实现的明显更大体积的对象进行单拍c扫描获取的技术。在此方法中，在投影到2-d传感器阵列上，具有细长横向横截面面积的对象体积被照明，并且散射或反射光被捕获并各向异性地变换，与参考光束组合并在一个维度中采样(例如，利用柱面小透镜阵列)，以用于获取相位和振幅信息并生成对象的照明体积的3-d图像。照明的横截面面积可以是几十微米乘以几毫米的数量级，例如50μm×3mm，并且在形状上可以是基本上矩形或椭圆形，或者具有明显大于较短尺寸的较长尺寸的任何其他细长形状。尽管照明体积的高度横向细长性质，但分辨率可以是基本上各向同性的，在两个横向轴线上应用数字重聚焦，使得可以通过移动细长的照明区域以高分辨率构建更大体积的对象，优选地基本垂直于其长轴线并且具有一些重叠以用于所获取数据的共同配准。在单个帧中访问更大区域的能力减少了对对象的给定整体区域进行成像所需的帧数，从而减少了总获取时间。此外，对于高度细长的照明区域，可能只需要在一个维度而不是两个维度中扫描照明，从而简化了设备和单独的快照图像的配准。
6、wo 2021/151164 a1中公开的技术允许使用具有广泛程度的空间相干性的各种宽带光源，从单一空间模式源(诸如基于光纤的超连续谱源或超辐射发光二极管(sled))到部分空间非相干源(诸如sled或led的线性阵列)以及甚至是完全空间非相干源(诸如激光驱动的等离子体、荧光或磷光源)，可选地具有空间滤波，以调谐入射在对象上光的空间相干性的程度。使用低空间相干源对体内眼部检查的安全性通常是有利的，因为发射的光无法聚焦到视网膜上的小的高强度点。此外，通过选择或控制照明的空间相干性，可以抑制多重散射光，同时为像差校正和数字聚焦提供足够的信号相干性。
7、在基本方面，wo 2021/151164 a1中公开的1-d采样方法以速度换取成像深度，成像深度通过频谱带宽和可分辨波长的数量确定，从而允许在给定的2-d传感器阵列的给定获取时间内具有更大的面积度量或分辨率。通过使来自光源的光通过标准具以增加其相干长度，可以抵消与有限的波长组相关联的成像深度的这种减小，但这是对光源的浪费。例如，使光以100的精细度通过标准具将导致20db的功率损失，从而降低具有有限输出功率的光源的可用信噪比。
8、oct技术的许多重要应用都与眼部成像有关，并且特别是与宽视场之上的眼底成像有关，由于扫描系统的有限的获取速度以及其有限的配准扫描的能力，这已被证明是一个特别的挑战。这在oct-a(血管造影)应用中尤其明显，在oct-a应用中，oct信号的时间变化被用作血流的指标。oct-a系统需要在视网膜上的每个所需位置处以几毫秒的典型时间间隔执行重复测量。这通常意味着，当覆盖视网膜的非常宽的视场(例如＞75度)时，获取缓慢且不舒服，通常具有受损的空间分辨率，并且需要极其苛刻的扫描配准，以确保眼睛的整体运动不会被误解为流动。因此，宽视场oct-a图像容易出现运动伪影，通常以配准条纹的形式出现。
9、除非上下文另有明确要求，否则，贯穿说明书和权利要求书，与排他或穷尽含义相反，词语‘包括(comprising)’、‘包括(comprises)’等应当被理解为包含含义。也就是说，其应当被理解为‘包括但不限于’的含义。类似地，除非上下文另有明确要求，词语‘或(or)’应当被理解为包含含义，而不是穷尽含义。也就是说，表达‘a或b’应当被本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学成像设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行远场采样，并且用于以第二维度对所反射的光或所散射的光进行近场采样。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并且用于以第二维度对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于在傅立叶平面处或附近以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行远场稀疏采样，并且用于在图像平面处或附近以第二维度对所反射的光或所散射的光进行近场密集采样。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述第一维度与所述扩展照明场的短轴线相对应。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述照明系统被配置为使得所述扩展照明场跨越所述扩展照明场的所述短轴线是基本上空间相干的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，还包括扫描元件，用于将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，还包括计算机，用于处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示。
10.一种光学成像方法，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以第二维度在近场中对所反射的光或所散射的光进行采样。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并以第二维度对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，在傅立叶平面处或附近以所述第一维度在所述远场中对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并且在图像平面处或附近以第二维度在近场中对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述第一维度与所述扩展照明场的短轴线相对应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述扩展照明场跨越所述扩展照明场的所述短轴线是基本上空间相干的。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的空间相干长度小于所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的长度。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，还包括将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上的步骤。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，还包括处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示的步骤。
19.一种光学成像设备，包括：
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述测量系统被配置为使得所述照明体积的所述短轴线在远场中被稀疏采样。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的设备，其中，所述照明系统被配置为使得所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的空间相干长度小于所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的长度。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的设备，还包括扫描元件，用于将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的设备，还包括计算机，用于处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示。
24.一种光学成像方法，包括以下步骤：
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述照明体积的所述短轴线在远场中被稀疏采样。
26.根据权利要求24或权利要求25所述的方法，其中，所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的空间相干长度小于所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的长度。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法，还包括将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上的步骤。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法，还包括处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示的步骤。
29.一种光学成像设备，包括：
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述测量系统被配置用于同时捕获所反射的光或所散射的光在波长的线性位移的多个梳中的波长范围内的相位和振幅信息。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种光学成像设备，包括：
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行远场采样，并且用于以第二维度对所反射的光或所散射的光进行近场采样。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并且用于以第二维度对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述空间采样元件和所述二维传感器阵列被配置用于在傅立叶平面处或附近以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行远场稀疏采样，并且用于在图像平面处或附近以第二维度对所反射的光或所散射的光进行近场密集采样。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其中，所述第一维度与所述扩展照明场的短轴线相对应。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述照明系统被配置为使得所述扩展照明场跨越所述扩展照明场的所述短轴线是基本上空间相干的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其中，所述照明系统被配置为使得所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的空间相干长度小于所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的长度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，还包括扫描元件，用于将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，还包括计算机，用于处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示。
10.一种光学成像方法，包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以第二维度在近场中对所反射的光或所散射的光进行采样。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，以所述第一维度对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并以第二维度对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，在傅立叶平面处或附近以所述第一维度在所述远场中对所反射的光或所散射的光进行稀疏采样，并且在图像平面处或附近以第二维度在近场中对所反射的光或所散射的光进行密集采样。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，其中，所述第一维度与所述扩展照明场的短轴线相对应。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述扩展照明场跨越所述扩展照明场的所述短轴线是基本上空间相干的。
16.根据权利要求10至15中任一项所述的方法，其中，所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的空间相干长度小于所述扩展照明场在所述扩展照明场的长轴线上的长度。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的方法，还包括将时间调制的角度分量施加在所述扩展照明场上的步骤。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，还包括处理所述相位和振幅信息以构建所述对象的所述照明体积的三维表示的步骤。
19.一种光学成像设备，包括：
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·詹姆斯·弗里斯肯，
申请(专利权)人：赛莱特私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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