[发明专利]用于低相干干涉测量的分布式延迟线

说明书

使用调制方案的时域光学相干断层扫描系统将延迟线的扫描范围多路复用到不同的频谱带中。这种调制方案可以允许与单个延迟线元件相比的功耗降低，因为相同的调制图案被用于若干信道。在示例中，光学相干断层扫描系统可以包括多个级，每个级具有群延迟元件。可以引入独特的群延迟，以在独特的轴向扫描深度范围处利用独特的电频带扫描样本。

本申请要求于2015年8月19日提交的申请序列No.62/207,049的优先权，该申请通过引用整体上并入本文。

技术领域

本发明的实施例涉及用于光学相干断层扫描系统的分布式延迟线的设计及使用方法。

背景技术

光学相干断层扫描(OCT)是一种医学成像技术，该技术借助于宽带光源和干涉测量检测系统来提供具有高轴向分辨率的深度分辨信息。OCT已经发现了很多应用，从眼科和心脏科到妇科和生物组织的体外高分辨率研究。

传统上，OCT中的轴向信息通过干涉测量方法获得。时域光学相干断层扫描(TD-OCT)在干涉测量检测系统中利用随时间改变的可变路径长度。因此，TD-OCT系统中的一个元件可以是可变延迟线，可变延迟线可以被用于执行在样本内的深度扫描(或轴向扫描)。一些公开已经描述了延迟线的实现方式，这些延迟线能够针对它们在OCT中的使用以高扫描速度提供必要的延迟变化范围。

例如，通过引用整体上并入本文的WIPO专利申请公开No.2013/001032 A1描述了一种提出的多路复用方案，该方案通过在至少一条路径中使用调制器而将光分散到具有不同长度的路径中，以便在频率信道中将它们分离。以这种方式，轴向扫描距离增加，从而避免了在可变延迟部件中的后续扫描增加。

如同其它实现方式(诸如机械或电光延迟线)那样，系统的带宽可以在扫描速度方面限制OCT的性能。在接近带宽边缘的频率处进行的相位和幅度调制引起非线性行为。在热光调制器的特定情况下，在较高频率处的相位调制沿温度变化生成不均匀的光学相位响应。因此，频率响应将经历变宽。

频率响应的这种变宽使滤波处理复杂化，因为相邻的信道也将被滤波，从而生成伪影和双重图像。此外，为了恢复所有的扫描信息，必须增加检测带宽。遗憾的是，噪声随着检测带宽的增加而增加，因此图像质量或信噪比(SNR)降低。

利用线性(但较低调制)频率区域工作使频谱信道分离复杂化，因为滤波器的阶数必须高。缩放(scaling)整个系统使得延迟线频率和调制器的频率降低，产生差的帧速率性能。尽管在过去十年期间在OCT仪器上已经取得显著改进，但是主要致力于成像速度和质量，而降低系统的成本、尺寸和复杂性的进展仅仅是有增加。这被认为是阻止在除眼科的完善应用以外的新兴临床应用中更广泛地采用OCT的主要因素之一。OCT成像引擎的进一步小型化具有促进技术的广泛采用以及开创新的应用范围的潜力。

发明内容

为了克服上面提到的问题，借助于频率多路复用提出了基于可变延迟线的调制方案。这种多路复用是通过保持一个调制频率但是每个信道具有不同的扫描范围和速度来执行的。这里给出的TD-OCT系统使用将延迟线的扫描范围多路复用到不同的频谱带中的调制方案。调制方案可以允许与单个延迟线元件相比的功耗降低，因为相同的调制图案被用于若干信道。

在一个实施例中，光学相干断层扫描系统可以包括：光源，被配置为提供辐射束；光学元件，被配置为朝着样本臂指引辐射束的第一部分并且朝着参考臂指引辐射束的第二部分；以及检测器，被配置为从样本臂和参考臂接收辐射束的第一部分和第二部分，其中参考臂包括多个级，每个级具有固定群延迟元件和群延迟调制器，其中群延迟元件和群延迟调制器被配置为引入群延迟，使得辐射束的与独特的轴向扫描深度范围对应的第一部分与辐射束的第二部分进行干涉。