[发明专利]相对相敏光学相干断层扫描设备、方法和制品

说明书

本公开涉及相对相敏光学相干断层扫描设备、方法和制品。相对相敏光学相干断层扫描设备，包括：成像系统，用于以三个空间维度获取样本区域的光学特性的第一图像和第二图像，每个图像包括在一定波长范围内的相位和幅度信息，并且在单次曝光中获取每个图像，第二图像在第一图像之后的预定时间段被获取；以及处理器，用于：将第一图像与第二图像配准，以确定由在任何空间维度中的样本的运动或变形引起的空间分辨的相移；并且从相移确定与运动或变形相关联的样本的位移的至少一个分量。

本申请是国际申请日为2016年5月27日、国际申请号为PCT/AU2016/050418、发明名称为“高分辨率3-D谱域光学成像设备和方法”的中国国家阶段申请201680029027.0的分案申请，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及光学成像设备和方法，并且具体地，涉及具有全范围和扩展焦深的3D谱域光学相干断层扫描(OCT)设备，其对复数场进行采样。然而，应该理解的是，本发明不限于这个特定的使用领域。

背景技术

在整个说明书中对现有技术的任何讨论决不应该被认为是承认这种现有技术是广泛已知的或构成本领域公知常识的一部分。

光学相干断层扫描(OCT)是一种广泛使用的干涉测量技术，用于使用包含在反射或散射光的幅度和相位内的信息，研究生物样本，包括诸如人眼等体内组织(具有横向和深度分辨率)。OCT系统通常利用迈克尔逊干涉仪配置，采用两种主要方法：时域OCT和谱域OCT。

在时域OCT中，通过将从样本反射的光与由同一光源提供的参考光束(但具有时变路径长度)进行干涉来利用部分相干光源(诸如具有几微米相干长度的超辐射发光二极管(SLED))的相干特性。在对应于参考臂中的路径长度延迟的样本中的特定深度处，在组合的后向反射信号中检测到条纹的干涉包络，从而允许重建深度维度中的反射轮廓。通常，一次只对一个采样点这样做，并且相应的深度扫描被称为“A-扫描”。

取代扫描延迟线，谱域OCT技术通过将反射光与参考光束相干涉来分析反射光，作为波长的时变函数(扫描源OCT)，或者通过用光栅或其他光谱解复用器来分散不同的波长并沿检测器阵列对它们同时进行检测。谱域信息是空间(深度)反射轮廓的傅立叶变换，因此可以通过快速傅立叶变换(FFT)来恢复空间轮廓。一般而言，谱域OCT系统优于时域OCT系统，因为它们具有-20至30dB的灵敏度优势。

OCT技术可适于通过在一个轴上相对于样本扫描样本光束来提供横向分辨的“B扫描”，或者通过在两个轴上扫描来提供“C扫描”。无论扫描类型如何，通常需要更快的获取速度，尤其用于减少体内样本的运动引起的伪影，并且由于在包括更快的扫描源扫描速率和光电探测器阵列读出速度的多个领域的进步，更快的获取速度在过去的20至25年间得到了很大的改善。然而，激光安全法规对扫描点方案(尤其是体内应用)提出了一个基本的限制：缩短驻留时间，以提高扫描速度，而不能增加施加的功率，这将不可避免地劣化了信噪比。

因此，也有人研究了‘平行’的OCT系统，其中，用横向分辨率探测扩展的样本区域，或同时探测样本点阵列。通过利用CCD相机并对光学器件成像来平行化时域OCT是相对简单的，例如，如题为‘用于使用CCD探测器阵列并且不使用横向扫描仪来获取图像的方法和设备’的美国专利No.5,465,147中所述。这提供了二维(2-D)面部图像，通过与在时域OCT中一样扫描参考反射镜来提供深度分辨率。