色散编码全范围光学相干断层成像术制造技术

一种用于光学相干断层成像术的设备包括：光源(210)；第一臂，该第一臂包括第一色散光学组件(220、234、230)，该第一色散光学组件在来自该光源并穿越该第一臂的光中引起第一色散量，该第一臂构成干涉仪的样品臂和参考臂中的一个；第二臂，该第二臂包括第二色散光学组件(220、244、246、248；520)，该第二色散光学组件在来自该光源并穿越该第二臂的光中引起第二色散量，该第二臂构成该样品臂和该参考臂中的另一个，该第二色散量大于该第一色散量；处理单元(262)，该处理单元被配置为处理干涉信号以进行色散编码全范围光学相干断层成像术，该干涉信号代表来自该第一臂的光和来自该第二臂的光的叠加，其中对于该第二分散光学组件中的一个或多个光学元件的任一子组件，由该子组件在穿越该第二臂的光中引起的色散量不同于该第一色散量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学相干断层成像术(OCT)。它特别是涉及一种用于色散编码全范围(DEFR)光学相干断层成像术的设备及其制造方法。
技术介绍
术语“光学相干断层成像术”(OCT)，定义了一组光学测量技术，其中光的(有限的)相干长度用于在反射面上的高精度距离测量。尤其是对于医学应用，例如眼科诊断和监测，OCT已经被证明是一种有价值的工具，因为它可以精确和非侵入性地测量到身体表面以下若干毫米。并且，甚至在OCT设备和测量对象之间的相对长的距离处，也可以实现在几微米量级上的测量的高纵向精度。单一的OCT测量通常仅提供关于反射区域的平均特征的信息。然而，如果对于单一测量而言尽可能地减小测量区域的大小并且如果在表面上进行密集分布的大量的这种点状测量，则可以非常详细地解析反射面的形貌。因此在已建立的OCT技术中，扩展的表面测量通常以等距测量点的网格上的x-y-扫描(也称为“B型扫描”)的方式进行。然而，对于单点测量，通常在OCT装置内部，已经开发了光学相干断层成像术的各种技术以光学地确定测量点和参考点之间的距离。OCT的常规方法可涉及干涉仪设置，其中所产生的光束被分成样品光束和参考光束。当参考光束的传播限制在设备内部时，样品光束从朝向所测样品的装置发射，并且在通过样品的反射后，重新进入干涉仪。在这时，反射的样品光束和参考光束被叠加，并且如果两个光束的光程长度的差低于所使用的光的相干长度，则光束的叠加将产生可检测的干涉。在通过诸如光电二极管或光谱仪的器件检测之后，可以例如关于两个光束的光谱强度差或路径长度差来分析干涉。其结果是，可以确定反射面的各种样品特征，例如反射率和距离。除了单个表面外，所描述的技术还允许用于同时表征样品中的多个堆叠的且部分反射的平面。尽管具有上述共同特征，但是实际的OCT设备可以彼此不同，例如，其设置的细节，使用宽带宽或窄带宽光源，检测或分析的信号特征，采用的分析算法等。根据常规的分类方案，如果测量包括多个具有参考臂(“扫描臂”)或所用波长(“扫频源”)的光路长度的受控变化的检测过程，则OCT技术可以通过它们的设置被区分为“序贯”技术，并且如果测量可以仅通过单个检测过程来进行，则OCT技术可以被区分为“同时联用”技术，在这些情况下通常对叠加的参考光束和样品光束的光谱图进行记录。可替代地，可以通过主导的数据采集和处理方法将OCT技术区分为所谓的“时域OCT”(TD-OCT)和“频域OCT”(FD-OCT)，该“时域OCT”通常结合扫描臂式干涉仪进行，该“频域OCT”包括对光谱分辨的干涉信息的处理。最近，已经提出频域(FD)-OCT的变型，该变型被称为“色散编码全范围光学相干断层成像术”，DEFR-OCT。在DEFR-OCT中，有目的地引入两个干涉仪臂之间的限定明确的色散差异。结合具体的处理算法，已经示出所述色散不平衡可允许从傅里叶变换光谱图中更加高效且方便地检索深度信息。
技术实现思路
虽然上述技术由此提供了宽范围的可能的实施例，但是它们中的每一个都需要仔细地控制每个干涉仪臂中的光路长度。这是因为所检测光具有非常短的相干长度，在它限定的范围内，光束的干涉可以被检测到；或由于在分辨较高阶干涉条纹时，通过光谱仪设置了限制。因此，对于OCT设备的构造，需要微调每个干涉仪臂中每个所检测波长的光路长度。这包括对干涉仪臂的几何长度以及还有由于色散导致的臂中的光路长度的波长依赖性的精确调整。两个臂之间的色散的不平衡通常不可避免地由在任一个臂中使用的不同光学部件(例如光束引导或聚焦器件)引起。然后所述不可避免的色散的平衡通常通过插入另外的色散部件以便补偿先前的色散差异来进行。尽管DEFR-OCT由此允许在两个臂中的不相等的色散，但是这种色散的不均等性是通过以良好控制的方式增加平衡干涉仪的一个臂中的色散来实现的。所以，上述用于光学相干断层成像术的技术中的任一项都需要对OCT设备中的色散周密的控制和调整。另外，不同的技术对所使用的部件的潜能和质量以及对设置和数据处理的复杂性提出了不同的要求。这些方面影响OCT设备的制造成本、以及还有OCT设备的可能应用的范围和便利性。因此，需要一种用于OCT设备的更简单的设置技术，其允许高效且便利的OCT测量。本专利技术旨在满足上述需求中的一个或多个。根据第一方面，提供了一种用于光学相干断层成像术的设备，该设备包括光源；第一臂，该第一臂包括第一色散光学组件，该第一色散光学组件在来自该光源并穿越该第一臂的光中引起第一色散量，该第一臂构成干涉仪的样品臂和参考臂中的一个；第二臂，该第二臂包括第二色散光学组件，该第二色散光学组件在来自该光源并穿越该第二臂的光中引起第二色散量，该第二臂构成该样品臂和该参考臂中的另一个，该第二色散量大于该第一色散量；处理单元，该处理单元被配置为处理干涉信号以进行色散编码全范围光学相干断层成像术，该干涉信号代表来自该第一臂的光和来自该第二臂的光的叠加，其中对于该第二分散光学组件中的一个或多个光学元件的任一子组件，由该子组件在穿越该第二臂的光中引起的色散量不同于该第一色散量。专利技术人已经认识到，即使没有对色散不平衡的准确了解，也可以从傅里叶变换光谱图中有效地过滤相位信息。因此，所描述的设备在其生产的任何阶段都不需要在其两个臂中相等的色散。这允许OCT设备更简单且更廉价的制造。该第二色散量可比该第一色散量大一个量，该量对应于由至少1cm厚度的透明材料在来自光源的光中引起的色散量。相应的色散量可以至少部分地由样品臂中的准直器和/或物镜引起。第二色散光学组件的一个或多个光学元件可包括反射镜、分束器、物镜、准直器、光纤和光纤布拉格光栅中的至少一个。根据另一方面,提供了一种用于制造光学相干断层成像术设备的方法，该方法包括以下步骤：提供包括第一色散光学组件的第一臂，该第一色散光学组件在来自光源并穿越该第一臂的光中引起第一色散量，该第一臂构成干涉仪的样品臂和参考臂中的一个；提供包括第二色散光学组件的第二臂，该第二色散光学组件在来自该光源并穿越该第二臂的光中引起第二色散量，该第二臂构成该样品臂和该参考臂中的另一个，该第二色散量基本上等于该第一色散量；提供替代光学部件；通过将该第一臂和该第二臂的一个中的至少一个光学部件替换为该替代光学部件来改造该第一臂和该第二臂中的一个，由此改变该第一臂和该第二臂中的这一个的色散量；并且提供处理单元，该处理单元被配置为处理干涉信号以进行色散编码全范围光学相干断层成像术，该干涉信号代表来自该第一臂和该第二臂中的所改造的臂和另一个臂的光的叠加。基于上述发现，即也是在没有对干涉仪的臂之间的色散不平衡的准确了解的情况下可以从傅里叶变换的光谱图中有效地过滤相位信息，所描述的方法允许对常规的、即色散受控制的OCT设备进行简单且廉价地改造以用于色散编码全范围(DEFR)-OCT。根据实施例，改造步骤可包括用替代光学部件替换反射镜、分束器、物镜、准直器、光纤和光纤布拉格光栅中的至少一个。反过来替代光学部件也可以分别是反射镜、分束器、物镜、准直器、光纤和光纤布拉格光栅中的至少一个，其与替换的至少一个光学部件相比，具有不同的色散。在改造步骤中，替换至少一个光学部件不会导致参考臂和样品臂之间的光路长度差均值的增加大于OCT设备的扫描深度。在实施例中，该方法包括使第一臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学相干断层成像术的设备，该设备包括：光源；第一臂，该第一臂包括第一色散光学组件，该第一色散光学组件在来自该光源并穿越该第一臂的光中引起第一色散量，该第一臂构成干涉仪的样品臂和参考臂中的一个；第二臂，该第二臂包括第二色散光学组件，该第二色散光学组件在来自该光源并穿越该第二臂的光中引起第二色散量，该第二臂构成该样品臂和该参考臂中的另一个，该第二色散量大于该第一色散量；处理单元，该处理单元被配置为处理干涉信号以进行色散编码全范围光学相干断层成像术，该干涉信号代表来自该第一臂的光和来自该第二臂的光的叠加，其中，对于该第二色散光学组件的一个或多个光学元件的任何子组件，由该子组件在穿越该第二臂的光中引起的色散量不同于该第一色散量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光学相干断层成像术的设备，该设备包括：光源；第一臂，该第一臂包括第一色散光学组件，该第一色散光学组件在来自该光源并穿越该第一臂的光中引起第一色散量，该第一臂构成干涉仪的样品臂和参考臂中的一个；第二臂，该第二臂包括第二色散光学组件，该第二色散光学组件在来自该光源并穿越该第二臂的光中引起第二色散量，该第二臂构成该样品臂和该参考臂中的另一个，该第二色散量大于该第一色散量；处理单元，该处理单元被配置为处理干涉信号以进行色散编码全范围光学相干断层成像术，该干涉信号代表来自该第一臂的光和来自该第二臂的光的叠加，其中，对于该第二色散光学组件的一个或多个光学元件的任何子组件，由该子组件在穿越该第二臂的光中引起的色散量不同于该第一色散量。2.如权利要求1所述的设备，其中该第二色散量比该第一色散量大一个量，该量对应于由至少1cm厚度的透明材料在来自该光源的光中引起的色散量。3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中该第二色散光学组件中的该一个或多个光学元件包括反射镜、分束器、物镜、准直器、光纤和光纤布拉格光栅中的至少一个。4.一种用于制造光学相干断层成像术设备的方法，该方法包括以下步骤：提供包括第一色散光学组件的第一臂，该第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·马索，J·罗尔纳，
申请(专利权)人：视乐有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE