[发明专利]全视场光学相干层析成像方法

说明书

一种全视场光学相干层析成像方法，FFOCT，其使用包括FFOCT装置和样本的系统，样本包括待成像的关注层(115)，FFOCT装置包括非相干光源(101)、成像器(114)、限定样本臂(107)和参考臂(108)的分束器(103)，该方法包括：产生样本光，该样本光包含源自关注层的关注光和从参考臂(108)行进的参考光；从在分束器(103)中组合的参考光和样本光中获取图像；其中样本臂(107)和参考臂(108)中的至少一个包括光学曲率补偿器，该光学曲率补偿器修正光程长度的横向变化分布，以匹配由入射到成像器(114)上的参考光和关注光行进的光程长度的横向变化分布。

技术领域

本发明涉及光学相干层析(OCT)成像技术的领域，更准确地说，涉及一种新型的全视场OCT成像技术。根据HELMHOLTZ赠款协议No 610110，该项目获得了欧盟第七框架计划的资助。

背景技术

全视场OCT(FFOCT)基于宽带光干涉显微术。层析图像通过组合由成像器(比如CCD或CMOS相机)记录的干涉图像而获得。传统OCT(像超声成像一样)产生B模式(轴向定向)图像，而全视场OCT在正面(横向)方向获得层析图像。更准确地说，干涉图像由干涉仪形成，其中路径长度调制通常由致动器(通常是参考臂中的压电元件致动镜)进行。由CCD相机获取的这些图像通过相移干涉方法在后处理中(或在线)进行组合，其中根据所使用的算法，每个调制周期获取若干图像(通常2或4个图像)。

“正面”层析图像因此由大视场照射产生。这可以通过干涉仪的Linnik配置来获得，其中在两个臂中均使用显微镜物镜。此外，虽然光源的时间相干性必须如在传统OCT(即宽光谱)中一样保持较低，但空间相干性也必须较低，以避免在使用空间相干光源时发生串扰。全视场OCT是对传统OCT的替代方法，以提供超高分辨率图像(～1μm)，例如使用简单的卤素灯代替复杂的基于超短脉冲激光的光源。全视场OCT具有若干特殊优点。由于FFOCT无需逐点或横向逐行扫描即可获得“正面”图像，因此FFOCT不受横向扫描伪影的影响。FFOCT通过使用高数值孔径物镜，提供了比传统OCT(10μm量级)更高的横向分辨率(1μm量级)。这对于检查生物样本的显微细胞和组织结构尤其有用。

全视场OCT成像技术例如在A.Dubois和C.Boccara的文章“Full-field opticalcoherence tomography(全视场光学相干层析术)”中有所描述，该文章摘自WolfgangDrexler-James G.Fujimoto(作者)，Springer 2009的著作“Optical CoherenceTomography-Technology and Applications(光学相干层析术-技术和应用)”。这也在法国专利申请FR2817030中公开。

图1示出了当前使用的全视场OCT的示例。比如发光二极管(LED)之类的空间和时间非相干光源1发射第一光束2，该第一光束被发送到分束器3。分束器将入射的第一光束分成第二光束5和第三光束6。第二光束5被发送到样本臂7，并且第三光束被发送到参考臂8。

在传统FFOCT实验中，装置通常是光学对称的，在干涉仪的两个臂中使用相同的物镜。在所示的示例中，两个臂7、8都包含具有相似光学特性的显微镜物镜9、10。

样本臂7中的显微镜物镜9将第二光束5聚焦在样本11的一部分(本文指人眼的角膜)上，收集从样本11中的不同深度反射的样本光，并将样本光传输到分束器3。参考臂8中的显微镜物镜10将第三光束6聚焦在平面参考镜12上，收集从平面参考镜12反射的参考光，并将参考光传输到分束器3。

来自样本11的不同层的样本光和来自平面参考镜12的参考光在分束器3处重新组合，并通过管透镜13聚焦在获取图像的相机14上。样本光和参考光的组合在相机图像平面中产生干涉，所述干涉由相机14在2D正面图像中获取。

然而，干涉受到样本光与参考光之间的所需路径相关性的制约。沿图像视场的这种路径相关性只能满足一部分样本光的要求，该部分样本光显示出与参考光相似的路径。