用于低相干干涉测量的扫描设备制造技术

给出了一种利用光学相干断层摄影进行样品的横向扫描的系统。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。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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于低相干干涉测量的扫描设备
本专利技术的实施例涉及高分辨率光学相干断层摄影领域。
技术介绍
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OpticsExpress的2010年第18卷第13期第13964-13980页上由Yamanari等人所写的文章“Full-rangepolarization-sensitiveswept-sourceopticalcoherencetomographybysimultaneoustransverseandspectralmodulation”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。
技术实现思路
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。在一实施例中，一种方法包括在第一多路复用单元处接收辐射束。然后，基于由在第一多路复用单元处接收到的辐射束在第一多路复用单元中的第一多个光波导当中穿过的光学路径，把组延迟引入到在第一多路复用单元处接收到的辐射束。在第二多路复用单元处接收辐射束。在一实施例中，在第二多路复用单元处接收到的辐射束与在第一多路复用单元处接收到的辐射束相同。在另一实施例中，在第二多路复用单元处接收到的辐射束与在第一多路复用单元处接收到的辐射束不同。在第二多路复用单元中在第二多个光波导当中区分在第二多路复用单元处接收到的辐射束，以便产生一个或多个输出辐射束。所述一个或多个输出辐射束被朝着样品引导。附图说明结合到本说明书中并且构成其一部分的附图说明了本专利技术的实施例，并且，与本描述一起，进一步用来解释本专利技术的原理并且使相关领域技术人员能够制作和使用本专利技术。图1根据一实施例说明了OCT系统的框图。图2根据一实施例说明了横向扫描系统的框图。图3说明了时分多路复用单元的示例。图4-6根据实施例说明了第一多路复用单元的示例。图7-12根据实施例说明了第二多路复用单元的示例。图13根据一实施例说明了具有第二多路复用单元的射束转向（steering）元件的使用。图14-15根据实施例说明了使用一个或多个光学元件来聚焦光的示例。图16根据一实施例说明了样品深度扫描技术。图17根据一实施例说明了具有多路复用单元的梯度折射率透镜的使用。图18A-B根据一实施例说明了具有多路复用单元的反射光学元件的两个视图。图19-20根据实施例说明了具有多路复用单元的可调节反射元件的使用。图21根据一实施例说明了一种示例方法的流程图。本专利技术的实施例将参考附图来描述。具体实施方式虽然讨论了具体的配置与布置，但是应当理解，这仅仅是为了说明性目的而讨论的。相关领域技术人员将认识到，在不背离本专利技术主旨与范围的情况下，可以使用其它的配置与布置。对相关领域的技术人员来说将很显然，本专利技术也可以在多种其它应用中采用。应当指出，本说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但不是每种实施例都有必要包括该特定的特征、结构或特性。而且，此类短语不一定指同一个实施例。另外，当一个特定的特征、结构与特性结合一实施例描述时，结合不管在此是否明确描述的其它实施例实现这种特征、结构或特性也在本领域技术人员的知识范围内。本文所述的实施例提供了利用光学相干断层摄影（OCT）的样品扫描，同时避免或最小化用于射束跨样品的横向移位的移动机械部分的使用。此外，所述实施例提供了某些优点，诸如轴向扫描有效性的增加。空间多样化方案可以通过同时从不同方向测量同一样品区域来实现，这减小了测量中的散斑和其它类型的噪声。而且，光在不同方向从样品的散射的测量可以被收集，由此提供关于样品散射各向异性和方向性的信息。在各种实施例中，用于让辐射束行进的不同光学路径是通过多路复用技术唯一地区分的，该技术允许在图像处理期间不同空间位置的分离。任何多路复用技术都可以应用（时间域、频率、码分等）。在一个示例中，时间域多路复用可以有利地与其它多路复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低相干干涉测量系统，包括：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，所述第一多个光延迟元件配置为基于由所述第一辐射束在第一多个光波导当中穿过的光学路径对所述第一辐射束引入组延迟；及第二多路复用单元，配置为接收第二辐射束并且包括第二多个光调制元件，所述第二多个光调制元件配置为在第二多个光波导当中区分所述第二辐射束，以便产生一个或多个输出辐射束，其中所述第二多个光波导配置为朝着样品引导所述一个或多个输出辐射束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.20 ES 2011308181.一种低相干干涉测量系统，包括：光源，配置为产生辐射束；分割元件，配置为从所述光源接收所述辐射束并至少产生第一辐射束和第二辐射束；样品臂，配置为从所述分割元件接收第一辐射束并产生一个或多个输出辐射束，并朝着样品引导所述一个或多个输出辐射束；参考臂，配置为从所述分割元件接收所述第二辐射束并使所述第二辐射束返回；和检测器，配置为根据从所述样品收集的散射的辐射和从参考臂返回的第二辐射束来进行低相干干涉测量，其中，所述样品臂包括：第一多路复用单元，配置为从所述分割元件接收所述第一辐射束并且包括第一多个光学元件，所述第一多个光学元件配置为基于由所述第一辐射束在第一多个光波导当中穿过的光学路径对所述第一辐射束引入组延迟；及第二多路复用单元，配置为从所述第一多路复用单元接收所述第一辐射束并且包括第二多个光学元件，所述第二多个光学元件配置为在第二多个光波导当中区分所述第一辐射束，以便产生一个或多个输出辐射束，其中所述第二多个光波导配置为朝着样品引导所述一个或多个输出辐射束。2.如权利要求1所述的低相干干涉测量系统，其中第一多路复用单元进一步包括多个切换元件，以便选择由所述第一辐射束在第一多个光波导当中穿过的光学路径。3.如权利要求1所述的低相干干涉测量系统，其中第一多路复用单元进一步包括多个相位调制元件。4.如权利要求1所述的低相干干涉测量系统，其中第二多路复用单元配置为从第一多路复用单元的单个输出接收所述第一辐射束。5.如权利要求1所述的低相干干涉测量系统，其中第二多路复用单元配置为从第一多路复用单元的仅两个输出中的一个输出接收所述第一辐射束。6.如权利要求1所述的低相干干涉测量系统，还包括设置于第二多路复用单元和样品之间的光学元件。7.如权利要求6所述的低相干干涉测量系统，其中所述光学元件是单个透镜。8.如权利要求7所述的低相干干涉测量系统，其中所述透镜配置为把一个或多个输出辐射束聚焦到焦平面上，使得该焦平面处的相邻射束的中心之间的距离比该焦平面处的射束中的一个的直径大1到10倍之间。9.如权利要求7所述的低相干干涉测量系统，还包括多个透镜，每个透镜都比所述单个透镜小，所述多个透镜配置为把一个或多个输出辐射束的至少一个子集聚焦到样品的第一目标区域上并且把一个或多个输出辐射束的至少另一个子集聚焦到样品的第二目标区域上。10.如权利要求6所述的低相干干涉测量系统，其中所述光学元件是梯度折射率(GRIN)透镜。11.如权利要求6所述的低相干干涉测量系统，还包括设置于光学元件下游并且配置为改变一个或多个输出辐射束的传播方向的反射元件。12.如权利要求11所述的低相干干涉测量系统，其中改变后的传播方向基本上垂直于原始的传播方向。13.如权利要求11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·L·鲁比奥·吉弗诺，E·马加洛·巴尔巴斯，
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