JP2021056248A - 光コヒーレンストモグラフィ装置用の光干渉ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】光コヒーレンストモグラフィ装置（ＯＣＴ）用の光干渉ユニットにおいて干渉ノイズを軽減する。【解決手段】ＯＣＴ１００の光干渉ユニットは干渉計と検出モジュール１１４を有する。干渉計は、光ビームを試料用の測定光と参照光とに分割する第１カプラ１０３と、それから出射した参照光と試料からの反射光とがいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２カプラ１１２と、第１カプラから参照光が出射する端部と第２カプラとを互いに接続する第１部分１０５，１１６，１１８，１１９と第１カプラから反射光が出射する端部と第２カプラとを互いに接続する第２部分１１１を有するファイバー伝送体と、前記第１部分の途中に接続された光学素子１１７とを有する。その光学素子への参照光の入射により、前記伝送体内に２本の参照光路が、光学素子から延び、かつ、光路長差を有するように形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、概して、光コヒーレンストモグラフィの分野に関するものであり、より詳細には、光コヒーレンストモグラフィのための光干渉ユニットの改良に関する。

絶対速度測定又は試料内部で生じる動きのコントラストイメージングの向上を目指す光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）用マルチビームシステムに関する様々な異なる方法が公開されている。具体的には、これらの方法は、血流速度を数値化し、生体試料の血管視覚化を向上させる非侵襲的な方法を提供する。

第１に、絶対速度測定を行うＯＣＴ技術は、通常、レーザードップラー速度測定に基づく。このような技術は通常、異なる入射角度を有する複数のビームを用いて、所与の位置で試料を照射することを含む。例えば、スペクトル領域ＯＣＴの場合、一手法では、非特許文献１に示されるように、２本のビームを生成するために、偏光多重化及びビーム変位装置を用いる。同様に、非特許文献２に示されるように、ナイフエッジミラーを用いて、２本のビームが生成される。これらの技術は、通常、両方の信号を取得するために、２つの検出器を必要とする。

別の手法では、非特許文献３に記載されるように、異なる光路長を有する２つのビームを符号化する。この技術では、ガラスプレートがＯＣＴ光路の中途に配置される。この技術は、単一の検出器を用いるという利点を有するが、取得されるＯＣＴ信号の深さ範囲が１／３になるという不利な点を有する。さらに、２つの入射ビームのみを使用するシステムにおいては、測定された速度ベクトルと２つの入射ビームにより形成される平面との間の角度が０度に近くなければならない。この角度が０度に近くない場合、この方法は、大きな速度測定誤差を生じさせやすい。

このため、３本のビームを用いる他の技術が開発され、例えば、非特許文献４では、スペクトル領域ＯＣＴの場合に３つの光源と３つの検出器とを用いている。
第２に、試料内部の動きのイメージングコントラストを向上させるＯＣＴ技術は、通常、試料に対して同じ角度で入射する２つの走査ビームを用いて実施される。この技術は通常、２つのビームが異なる時点において同じ位置を走査するように試料を走査することを含む。２つの時刻間の遅延に応じて、モーションコントラストが修正される。通常、速度の遅い動きは、より大きな遅延を用いることでより良好に視覚化される。このような技術は、例えば生体組織において、血管の画像、すなわち血管造影法を提供する。

２つのビームを生成し、取得するための様々な異なるＯＣＴ法が公開されている。例えば、非特許文献５（特許文献１）には、偏光多重化を用いる方法が示されている。この方法では、１つの光源と２つの検出器とが使用される。しかしながら、試料の複屈折性に起因して、コントラストの低下が生じ得る。別の変形例では、例えば非特許文献６に示されるように、非偏光要素を使用する。しかしながら、この場合、信号にかなりの損失が生じる。さらに、従来の方法では２つの光源及び２つの検出器を用いて行われるため、コストと複雑性が増す。

単一の光源から２つのビームを生成するための別の手法には、非特許文献７に示されるように、自由空間型音響光学周波数シフタを用いて各ビームを符号化することを含む。この方法の不利な点は、より大きなビームについては周波数シフタの光学帯域幅に制限があるため、試料上におけるビーム間距離の制限があることである。
一方、特許文献２には、光干渉ユニットを有するＯＣＴ装置の具体例において、干渉ノイズを軽減するために種々の工夫を干渉計に施すことが開示されている。

米国特許出願公開第２０１２／０１２０４０８号明細書 特表２０１２−５１３２６０号公報

R. Werkmeister他著、Bidirectional Doppler Fourier-domain optical coherence tomography for measurement of absolute flow velocities in human retinal vessels、Opt. Lett.、第３３巻、第２４号（２００８年）第２９６７〜２９６９頁 Dual-beam Fourier domain optical coherence tomography of zebrafish、N. Iftimia他、Opt. Express、第１６巻、第１８号（２００８年）第１３６２４〜１３６３６頁 Pedersen他著、Measurement of absolute flow velocity vector using dual angle, delay-encoded Doppler optical coherence tomography、Opt. Lett.、第３２巻第５号（２００７年）第５０６〜５０８頁 W. Trasischker他著、In vitro and in vivo three-dimensional velocity vector measurement by three beam spectral-domain Doppler optical coherence tomography 、J. Biomed. Opt. 、第１８巻、第１１号（２０１３年）第１１６０１０−１〜１１６０１０−１１頁 Makita他著、Dual-beam-scan Doppler optical coherence angiography for birefringence-artifact-free vasculature imaging、Opt. Express、第２０巻第３号（２０１２年）、第２６８１〜２６９２頁 S. Zotter 他著、Visualization of microvasculature by dual-beam phase-resolved Doppler optical coherence tomography、Opt. Express、第１９巻第２号（２０１１年）第１２１７〜１２２７頁 S. Kim他著、Multi-functional angiographic OFDI using frequency-multiplexed dual-beam illumination 、Opt. Express、第２３巻第７号（２０１５年）、第８９３９〜８９４７頁

したがって、従来のシステム及び方法に関連する問題点及び不利な点のうち少なくともいくつかに対処する光コヒーレンストモグラフィのためのシステム及び／又は方法が必要とされている。
そして、具体的には、本発明は、光干渉ユニットを有する光コヒーレンストモグラフィ装置において光干渉ユニットを改良することによって干渉ノイズを軽減することを課題としてなされたものである。

その課題を解決するために、本発明のあるアスペクトによれば、光コヒーレンストモグラフィ装置用の光干渉ユニットであって、
干渉計であって、
（ａ）光ビームを、試料を測定するための測定光と、参照光とに分割するとともに、前記測定光が前記試料に入射してその試料から反射したものが反射光として入射する第１ファイバーカプラであって、前記参照光が出射する参照光出射端部と、前記反射光が出射する反射光出射端部とを有するものと、
（ｂ）その第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部および前記反射光出射端部からそれぞれ出射した参照光および反射光がいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
（ｃ）前記第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続する第１部分と、前記第１ファイバーカプラの前記反射光出射端部と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続する第２部分とを有するように構成される接続ファイバー伝送体と、
（ｄ）前記第１部分の途中に接続された光学素子であって、その光学素子に入射した前記参照光に対して光学的に作用するものと
を含むものと、
前記第２ファイバーカプラからの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と
を含み、
前記接続ファイバー伝送体は、前記参照光が前記第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部から前記光学素子に入射すると、その光学素子から２つの部分参照光が発生し、それら部分参照光は、それぞれ、前記接続ファイバー伝送体内において、前記光学素子から延びる２本の参照光路であって光路長差を有するものに沿って進行して、いずれも前記第２ファイバーカプラに到達するように構成される光干渉ユニットが提供される。
また、本発明の一側面によれば、光コヒーレンストモグラフィ装置用の光干渉ユニットであって、
干渉計であって、
（ａ）光ビームを、試料を測定するための測定光と、参照光とに分割する第１ファイバーカプラと、
（ｂ）その第１ファイバーカプラから出射した参照光と、前記測定光が前記試料に入射してその試料から反射したものである反射光とがいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
（ｃ）前記第１ファイバーカプラの一端部と前記第２ファイバーカプラの一端部とを互いに接続する第１接続ファイバー伝送体と、
（ｄ）前記第１ファイバーカプラの他端部と前記第２ファイバーカプラの他端部とを互いに接続する第２接続ファイバー伝送体と、
（ｅ）前記第１接続ファイバー伝送体の途中に接続された光学素子と、
（ｆ）その光学素子と前記第２ファイバーカプラとの間を延びる第１ファイバー経路と、
（ｇ）その第１ファイバー経路とは別の第２ファイバー経路であって前記光学素子と前記第２ファイバーカプラとの間を延びるものと
を含むものと、
前記第２ファイバーカプラからの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と
を含み、
前記第１ファイバー経路と前記第２ファイバー経路との間には、長さに関して予め定められた関係が存在する光干渉ユニットが提供される。
また、本発明のあるアスペクトによれば、光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
試料に光ビームを提供するように構成される光源と、
その光源からの光ビームを、前記試料を測定するための測定光と、参照光とに分割する第１ファイバーカプラと、
その第１ファイバーカプラから出射した参照光と、前記測定光が前記試料に入射してその試料から反射したものである反射光とがいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
前記第１ファイバーカプラの一端部と前記第２ファイバーカプラの一端部とを互いに接続する第１接続ファイバー伝送体と、
前記第１ファイバーカプラの他端部と前記第２ファイバーカプラの他端部とを互いに接続する第２接続ファイバー伝送体と、
前記第１接続ファイバー伝送体の途中に接続された光学素子と、
前記第１ファイバーカプラと前記第２ファイバーカプラと前記第１接続ファイバー伝送体と前記第２接続ファイバー伝送体と前記光学素子とを含む複数の構成要素によって構成される干渉計と、
前記第２ファイバーカプラに接続され、その第２ファイバーカプラからの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と、
その検出部から受け取った検出信号を処理して光コヒーレンストモグラフィデータを生成するように構成される処理部と
を含み、
前記干渉計は、前記光学素子と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続する第１ファイバーと、その第１ファイバーとは別の第２ファイバーであって前記光学素子と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続するものとを含み、
前記第１ファイバーは、前記第２ファイバーとは異なる長さを有する光コヒーレンストモグラフィ装置が提供される。
また、本発明の一側面によれば、光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
試料に光ビームを提供するように構成される光源と、
その光源からの光ビームを、前記試料を測定するための測定光と、参照光とに分割する第１ファイバーカプラと、
その第１ファイバーカプラから出射した参照光と、前記測定光が前記試料に入射してその試料から反射したものである反射光とがいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
その第２ファイバーカプラを前記第１ファイバーカプラに接続してその第１ファイバーカプラからの参照光を前記第２ファイバーカプラに伝送する接続ファイバー伝送体と、
その接続ファイバー伝送体の途中に接続された光学素子であってその光学素子に入射した参照光に光学的に作用するものと、
前記第１ファイバーカプラと前記第２ファイバーカプラと前記接続ファイバー伝送体と前記光学素子とを含む複数の構成要素によって構成される干渉計と、
前記第２ファイバーカプラに接続され、その第２ファイバーカプラからの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と、
その検出部から受け取った検出信号を処理して光コヒーレンストモグラフィデータを生成するように構成される処理部と
を含み、
前記干渉計は、前記光学素子を起点とする２つの参照光路であって、いずれも、前記第１ファイバーカプラから出射した前記参照光の光路であるとともに、前記接続ファイバー伝送体内を延びるように配置され、かつ、光路長に関して互いに異なるものを有する光コヒーレンストモグラフィ装置が提供される。
また、本発明の別の側面によれば、光コヒーレンストモグラフィ装置であって、
試料に光ビームを提供するように構成される光源と、
その光源からの光ビームを試料アームに沿って進行する測定光と参照アームに沿って進行する参照光とに分割する第１ファイバーカプラであって、前記試料アームから出射した測定光は前記試料に入射してその試料から反射した後に同じ試料アームを逆向きに戻って当該第１ファイバーカプラから反射光として出射するものと、
その第１ファイバーカプラから出射した反射光と参照光とがいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
その第２ファイバーカプラを前記第１ファイバーカプラに接続してその第１ファイバーカプラからの参照光を前記第２ファイバーカプラに伝送する接続ファイバーと、
その接続ファイバーに接続された光学素子であってその光学素子に入射した参照光に光学的に作用するものと、
前記第２ファイバーカプラの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と、
その検出部から受け取った検出信号を処理して光コヒーレンストモグラフィデータを生成するように構成される処理部と
を含み、
前記第１ファイバーカプラと前記第２ファイバーカプラと前記接続ファイバーと前記光学素子とを含む複数の構成要素により、干渉計が、前記光学素子を起点として２つの参照光路がそれぞれの光路長が互いに異なるように存在するように構成される光コヒーレンストモグラフィ装置が提供される。
以下の概要は、開示される実施形態に特有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために提示されるものであり、完全な説明を意図するものではない。明細書全体、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全体を考慮することにより、実施形態の様々な態様を完全に理解することができる。

一態様においては、光コヒーレンストモグラフィ装置は、試料に関連する第１光路及び参照部に関連する第２光路に電磁放射（ＥＭＲ）を提供する第１ＥＭＲ源を備える。マルチビーム生成ユニット（ＭＢＧＵ）は、第１光路及び走査システムに結合される。ＭＢＧＵは、第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを生成し、第１ＥＭＲビームは、第２ＥＭＲビームとは異なる波長内容を有する。ＭＢＧＵは、第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを走査システムに提供する。走査システムは、第１時刻及び第２時刻に、試料の第１位置及び該第１位置に近接する第２位置にて、第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを用いて試料を照射する。一実施形態においては、第１位置及び第２位置を照射する両ＥＭＲビームが少なくとも部分的に重なり合っているときに、第２位置は第１位置に近い。干渉モジュールは、第１光路及び第２光路に結合される。干渉モジュールは、参照部から戻ってきた受信ＥＭＲと、試料から戻ってきた第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームとに基づいて干渉信号を生成する。干渉モジュールに結合された検出部は、受け取った干渉信号に基づいて検出信号を生成する。検出部に結合された処理部は、検出部から受け取った検出信号を処理し、処理した検出信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィデータを生成する。

一実施形態においては、ＭＢＧＵは、可変の相対方向を有するように第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、走査システムがピボットポイントを有し、ＭＢＧＵは、ピボットポイントと交差するように第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを提供する。一実施形態においては、可変の相対方向を有するように第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを生成することには、それぞれ専用の光ファイバーを有する複数の光路のうちの１つを選択する又は移動すること、ファイバー・ブラッグ・グレーティング、ブレーズド回折格子、分散手段、光スイッチ、ダイクロイックミラー、波長分割多重化装置、ならびに第１ＥＭＲビームと第２ＥＭＲビームとの間の相対方向又は距離を変更するためにミラーを動かすこと、のうち少なくとも１つを含む光学素子の操作を含む。

一実施形態においては、ＭＢＧＵは、重なり合う波長内容を有するように第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、ＭＢＧＵは、第１ＥＭＲビームと第２ＥＭＲビームとの間の偏光関係に関係なく、第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、光コヒーレンストモグラフィデータは、第２の位置から生ずる少なくとも２つの複合ＯＣＴ信号間の、位相差、絶対位相差、位相差の二乗、位相分散、及び、振幅非相関、及びスペックル非相関、のうち少なくとも１つを含む。

一実施形態においては、処理部はモーションアーチファクトを低減する。一実施形態においては、第１光路及び第２光路は、共通の光学素子を共用する。一実施形態においては、処理部は、第２の位置から生ずる少なくとも２つの複合ＯＣＴ信号を比較する。

別の態様においては、光コヒーレンストモグラフィ方法は、試料に関連する第１光路及び参照部に関連する第２光路に電磁放射（ＥＭＲ）を提供することを含む。第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームが生成され、第１ＥＭＲビームは第２ＥＭＲビームとは異なる波長内容を有する。第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームは、走査システムに提供される。試料は、第１時刻及び第２時刻に、試料の第１位置及び該第１位置に近接する第２位置において、第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームを用いて照射される。一実施形態においては、第１位置及び第２位置を照射するＥＭＲビームが少なくとも部分的に重なり合っている場合に、第２位置が第１位置に近い。参照部から戻ってきた受信ＥＭＲと、試料から戻ってきた第１ＥＭＲビーム及び第２ＥＭＲビームとに基づいて、干渉信号が生成される。干渉信号に基づいて、検出信号が生成される。検出信号は、処理された検出信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィデータを生成するために処理される。

別の態様においては、光コヒーレンストモグラフィ装置は、試料に関連する第１光路及び参照部に関連する第２光路に電磁放射（ＥＭＲ）を提供する第１電磁放射（ＥＭＲ）源を備える。マルチビーム生成ユニット（ＭＢＧＵ）は、第１光路及び走査システムに結合される。ＭＢＧＵは、異なる波長内容を有する第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを生成する。ＭＢＧＵはさらに、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを走査システムに提供する。走査システムは、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを用いて試料を照射し、試料表面において、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームは線型独立ベクトルを有する。干渉モジュールは、第１光路及び第２光路に結合される。干渉モジュールは、参照部から戻ってきた受信ＥＭＲと、試料から戻ってきた第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームとに基づいて干渉信号を生成する。干渉モジュールに結合される検出部は、受け取った干渉信号に基づいて検出信号を生成する。検出部に結合される処理部は、検出部から受け取った検出信号を処理し、処理された検出信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィデータを生成する。

一実施形態においては、ＭＢＧＵは、可変の相対距離を有するように第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、各光路が専用の光ファイバーを有する複数の光路のうちの１つ；ファイバー・ブラッグ・グレーティング、ブレーズド回折格子；分散手段；光スイッチ；ダイクロイックミラー；波長分割多重化装置；及びミラーのうちの少なくとも１つを含む光学素子を操作することにより、ＭＢＧＵが第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、ＭＢＧＵは、重複する波長内容を有するように第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを生成する。

一実施形態においては、ＭＢＧＵは、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビーム間に偏光関係があるか否かに関係なく、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームを生成する。一実施形態においては、処理部は、試料上の少なくとも１つの隣接位置から生じる少なくとも６つの複合ＯＣＴ信号の少なくとも３つの位相差を計算する。一実施形態においては、所与の位置において試料を照射する複数のＥＭＲビームが少なくとも部分的に重なり合う場合に、試料上の位置が隣接する。一実施形態においては、処理部はモーションアーチファクトを低減する。一実施形態においては、第１光路及び第２光路は共通の光学素子を共用する。

別の態様においては、光コヒーレンストモグラフィ方法は、試料に関連する第１光路及び参照部に関連する第２光路に電磁放射（ＥＭＲ）を提供することを含む。異なる波長内容を有する第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームが生成される。第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームは、走査システムに提供される。試料は、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームにより照射され、第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームは線型独立ベクトルを有する。参照部から戻ってきた受信ＥＭＲと、試料から戻ってきた第１ＥＭＲビーム、第２ＥＭＲビーム、及び第３ＥＭＲビームとに基づいて、干渉信号が生成される。検出信号は、受け取った干渉信号に基づいて生成される。検出部から受け取った検出信号は処理され、処理された検出信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィデータが生成される。

類似する参照符号が同一の又は機能的に類似する要素に複数の図面にわたって付されており、本明細書の一部に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、さらに実施形態を例示する添付の図面は、詳細な説明とともに、本願に開示される実施形態を説明するものである。

図１ａ及び図１ｂは、一実施形態によるマルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。 別の実施形態によるマルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。 図３ａ及び図３ｂは、一実施形態による、複数のビームを用いる２つの走査タイプを示すブロック図である。 一実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 図５ａ及び５ｂは、別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 図６ａ及び図６ｂは、別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 図７ａ及び図７ｂは、さらに別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 一実施形態によるマルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ方法を示すブロック図である。 別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 別の実施形態によるマルチビーム生成ユニットを示すブロック図である。 一実施形態によるマルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ方法を示すブロック図である。

［好ましい実施形態の説明］
これらの非限定的な例において説明される特定の数値や構成は、変更することができ、単に少なくとも１つの実施形態を例示するために記載されているものであり、本発明の範囲を制限することを意図するものではない。

以下の説明においては、本発明の詳細な理解を提供するために、多数の特定の詳細について記載している。当業者であれば、本発明はこのような特定の詳細がなくても実施可能であることが理解されよう。別の例においては、不必要な詳細により本発明を不明瞭にしないため、公知の要素は概略図又はブロック図の形態で示されている。さらに、大部分において、光源、ファイバー結合技術、光走査技術等の日常的に決まっている作業又は装置の詳細については、その詳細が本発明の完全な理解に必要でないと考えられるため省略されており、関連する技術分野の当業者の理解の範囲内にあるものとみなす。

概して、本願に記載される様々な実施形態は、従来のシステム及び方法に対して技術的な利点を有する。例えば、本発明の例示的な実施形態によれば、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）装置は、モーションイメージングコントラストを高めるために、かつ／あるいは、調査対象の試料の内部の運動の絶対速度を測定するために、異なる波長内容を有する入射ビームを提供することができる。開示される実施形態は、例えばスペクトルドメインＯＣＴ又は波長掃引光源を利用するＯＣＴに適用することができる。いくつかの実施形態では、各ビームがその波長帯域幅に従って符号化されているため、結果として生じる干渉信号は、単一の検出モジュールで検出することが可能である。一部のスペクトルドメインＯＣＴの実施形態では、各ビームは同時に検出される。波長掃引源を利用するＯＣＴの一部の実施形態では、検出は時間依存性であり、よって、光源の波長掃引速度は、調査対象の試料の内部の運動速度よりも小さくなるようにされなければならない。このような特定の例示的な構成に関し、より狭い波長帯域幅とは、より高い軸方向分解能を意味する。

しかしながら、いくつかの実施形態では、より狭い波長帯域幅は、モーションコントラスト及び速度測定のためにのみ用いられる。このような実施形態においては、これらの測定が通常は表示前に深度平均化を行うことを含むため、より高い軸方向分解能は、通常は問題にならない。ＯＣＴ構造イメージングに関し、所与のＡラインについて、組み合わされると全波長帯域幅を再構成する複数のビームすべてによって対象箇所が走査される限りにおいて、軸方向分解能は、通常は影響を受けない。

本発明の例示的な一実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィシステムは、調査対象の試料の内部の絶対速度測定値を測定するための方法を実施するように構成することができる。一実施形態において、マルチビーム生成ユニットは、異なる波長帯域幅を有する３つのビームを生成するように構成される。一実施形態においては、ビームは、２つのダイクロイックミラーを直列に配置することによって生成される。一実施形態においては、２つのダイクロイックミラーは、もともとの波長帯域幅が異なるサブ帯域幅を有する３つのビームに分割されるように、異なる反射特性及び透過特性を有する。一実施形態においては、これら３つのビームは、同一平面上になく、同じ方向に沿って走査システム上へ案内される。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニット及び走査システムに続く光学系は、これらのビームを試料上に集光することを可能にする。概して、試料からの後方反射光は参照光と干渉し、干渉信号が検出モジュールによって検出される。一実施形態において、３つの検出された干渉信号間で複合ＯＣＴ信号を比較し、基準座標系におけるこれら３つのビームの方向を知ることは、試料内部の運動の絶対速度の測定を可能にする。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィシステムは、調査対象の試料の内部の絶対速度測定値を測定するための方法を実施するように構成される。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットは、異なる波長帯域幅を有する３つのビームを生成するように構成される。一実施形態においては、３つのダイクロイックミラーが、入射するビームに対して垂直に、かつ異なる位置に配置されることにより、出力される透過ビームが互いに重なり合わない。一実施形態においては、３つのダイクロイックミラーは、異なる反射特性及び透過特性を有しており、元々の波長帯域幅は異なるサブ帯域幅を有する３つのビームに分割される。一実施形態においては、これらの３つのビームは同じ方向に沿って走査システム上に案内され、同一平面上にない。一実施形態では、マルチビーム生成ユニット及び走査システムに続く光学系が、これらのビームを試料上に集光することを可能にする。概して、試料からの後方反射光は参照光と干渉し、干渉信号が検出モジュールにより検出される。一実施形態においては、３つの検出された干渉信号間で複合ＯＣＴ信号を比較し、基準座標系におけるこれら３つのビームの方向を知ることにより、試料内部の運動の絶対速度の測定が可能になる。

本発明の例示的な一実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィシステムは、調査対象の試料の内部のモーションコントラストイメージングを向上させるための方法を実施するように構成することができる。一実施形態では、マルチビーム生成ユニットは、異なる波長帯域幅を有する２つのビームを生成するように構成される。一実施形態では、これらビームはダイクロイックミラーによって生成される。一実施形態では、光学素子を用いることにより、これら２つのビームが、マルチビーム生成ユニットに続く走査システムのピボットポイントにおいて交差する。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットは、２つのビームを平行移動させることによって、走査システム上におけるこれらのビーム間の角度を変更できるように構成される。一実施形態では、マルチビーム生成ユニット及び走査システムに続く光学系は、これらのビームを試料上に集光することを可能にする。一実施形態では、マルチビーム生成ユニットが走査システムへの入射角を変更するため、試料上におけるビーム間の距離が変更される。一実施形態においては、試料上の所与の走査位置に関し、これらのビームは同様の入射角で当たるが、当たる瞬間が異なる。一実施形態では、試料からの後方反射光が参照光と干渉し、干渉信号が検出モジュールによって検出される。一実施形態においては、２つの検出された干渉信号間で複合ＯＣＴ信号を比較することにより、モーションコントラストを向上させることを可能にする。

本発明の例示的な一実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィシステムは、調査対象の試料内部のモーションコントラストイメージングを向上させるための方法を実施するように構成される。一実施形態では、マルチビーム生成ユニットは、異なる波長帯域幅を有する２つのビームを生成するように構成される。一実施形態においては、これらビームはダイクロイックミラーにより生成される。一実施形態では、光学素子を用いることにより、これら２つのビームは、マルチビーム生成ユニットに続く走査システムのピボットポイントにおいて交差する。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットは、２つのビームを回転させることにより、走査システム上のこれらのビーム間の角度を変更できるように構成される。一実施形態では、マルチビーム生成ユニット及び走査システムに続く光学系が、これらのビームを試料上に集光することを可能にする。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットが走査システム上への入射角を変更するため、試料上におけるビーム間の距離が変更される。一実施形態においては、試料上の所与の走査位置に関し、これらのビームは同様の入射角で当たるが、当たる瞬間は異なる。一実施形態では、試料からの後方反射光が参照光と干渉し、干渉信号が検出モジュールにより検出される。一実施形態では、２つの検出された干渉信号間で複合ＯＣＴ信号を比較することにより、モーションコントラストを向上させることを可能にする。

本発明の例示的な一実施形態によれば、光コヒーレンストモグラフィシステムは、調査対象の試料の内部のモーションコントラストイメージングを向上させるための方法を実施するように構成することができる。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットは、異なる波長帯域幅を有する２つのビームを生成するように構成される。一実施形態においては、これらビームはダイクロイックミラーにより生成される。一実施形態においては、光学素子を用いることにより、これらの２つのビームが、マルチビーム生成ユニットに続く走査システムのピボットポイントにおいて交差する。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットは、一方のビームを回転させ、他方のビームを固定した状態に保つことにより、走査システム上のこれらのビーム間の角度を変更することができるように構成される。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニット及び走査システムに続く光学系が、これらのビームを試料上に集光することを可能にする。一実施形態においては、マルチビーム生成ユニットが走査システム上への入射角を変更するため、試料上におけるビーム間の距離が変更される。一実施形態においては、試料上における所与の走査位置について、これらのビームが同様の入射角で当たるが、当たる瞬間は異なる。一実施形態においては、試料からの後方反射光が参照光と干渉し、干渉信号が検出モジュールによって検出される。一実施形態においては、２つの検出された干渉信号間で複合ＯＣＴ信号を比較することにより、モーションコントラストを向上させることを可能にする。

様々な特定の実施形態に目を向けると、図１は、一実施形態によるマルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。より詳細には、図１ａ及び図１ｂは、本発明の好ましい実施形態による、マルチチャネル光コヒーレンストモグラフィ用システム１００の特定の構成要素を示す高レベルブロック図である。概して、例示される実施形態においては、システム１００は、１つの検出ユニットを用いてマルチビームＯＣＴを実施するように構成され、複数の電磁放射（ＥＭＲ）ビームを試料上に提供し、各ＥＭＲビームは異なる波長内容を有する。以下の説明において、当業者であれば、光源、走査システム、光スイッチ、及び検出部間の同期を可能にするシステムが、説明を容易にするために省略されていることが理解されよう。

当業者であれば、光がＥＭＲの一形態であり、ＯＣＴ技術が通常は光のビームを使用することが理解されよう。説明を容易にするために、ＥＭＲは、本明細書において「光」又は「ビーム」、また時には「光ビーム」とも称される。当業者であれば、ＥＭＲの性質が複雑であり、「光」「ビーム」「光ビーム」といった用語の使用が、いかなる意味でも、例えば量、強度、波長等の点から、開示される電磁放射を限定することを意図するものではないことが理解されよう。

一実施形態では、第１ＥＭＲビームは、第１ＥＭＲビームの波長範囲が第２ＥＭＲビームの波長範囲と重なり合わない場合には、第２ＥＭＲビームとは「異なる波長内容」を有する。一実施形態においては、第１ＥＭＲビームは、第１ＥＭＲビームが第２ＥＭＲビームの波長の全部ではないが一部を含む波長を有する場合には、第２ＥＭＲビームとは「異なる波長内容」を有する。

図１ａは、一実施形態によるマルチチャネルＯＣＴシステム１００を示すブロック図である。例示される実施形態においては、システム１００はＥＭＲ源１０１を備える。例示される実施形態においては、ＥＭＲ源１０１は、波長帯域幅Δλを有する光を生成するように構成される。別の実施形態においては、ＥＭＲ源１０１は、帯域幅Δλにわたって時間的に波長掃引するように構成される。

例示される実施形態では、他の点では従来のものである光ファイバー１０２がＥＭＲ源１０１及びファイバーカプラ１０３に結合される。例示される実施形態においては、ファイバーカプラ１０３は、他の点では従来のものであるファイバーカプラであり、ＥＭＲ源１０１からの光を２つの光路、すなわち試料アーム（ファイバー１０４から始まる）及び参照アーム（ファイバー１０５から始まる）に分割する。当業者であれば、試料アーム及び参照アームが干渉計の典型的な構成要素であること、及び、ＯＣＴ技術を実施するために様々な干渉計タイプ、例えば、マイケルソン干渉計、マッハ−ツェンダー干渉計、又はフィゾー干渉計等の干渉計タイプを用いることができることは理解されよう。

例示される実施形態において、参照アームの光は遅延ライン１０６を通過する。当業者であれば、遅延ラインを生じさせるために利用可能な様々な技術、例えば巻回されたファイバーの単純な長さ等、が存在することが理解されよう。一般的に、単一の遅延ラインを有する単一の参照アームは、通常、単一の参照信号を生成する。一実施形態においては、システム１００は、２つの参照信号を生成するように構成される。

例えば、図１ｂに示されるように、一実施形態においては、システム１００は、２つの異なる光路長を有する２つの参照信号を生成するように構成される。当業者であれば、異なる光路長を有する２つの参照信号を生成することが、参照信号光路長差が光のコヒーレンス長よりも大きい場合に複数のビーム間でクロストークを減じる又は回避する助けとなり得ることが理解されよう。例示される実施形態においては、他の点では従来のものであるファイバー１１６が遅延ライン１０６から出射される光を、他の点では従来のものであるファイバーカプラ１１７に導く。ファイバーカプラ１１７は、受け取った光を２つの光路、すなわちファイバー１１８及びファイバー１１９に分割する。例示される実施形態に示されるように、ファイバー１１８及びファイバー１１９は異なる長さを有するように構成される。ファイバー１１８及びファイバー１１９の両方がファイバーカプラ１２０に結合される。図１ｂに示されるように、ファイバーカプラ１２０はファイバー１１３に結合される。ファイバー１１３からの光は、他の点では従来のものであるファイバーカプラ１１２に結合され、ファイバーカプラ１１２はまた、より詳細には後述するように、試料から戻ってきた光も受け取る。

試料アームにおいては、図１ａに示すように、ファイバー１０４がファイバーカプラ１０３をマルチビーム生成ユニット（ＭＢＧＵ）１０７に接続する。概して、例示される実施形態においては、ＭＢＧＵ１０７は、ファイバー１０４から受け取った光から、波長内容によって互いに区別可能な複数のビームを生成する。つまり、一実施形態においては、生成されたそれぞれのビームは、複数の波長を有する光を含むことになり、よって、ビームの「波長内容」を有することになる。一実施形態においては、生成された複数のビームの波長内容は重なり合わない。一実施形態においては、ＭＢＧＵ１０７はバンドパスフィルタを備え、生成された複数のビームの波長内容は一部重複する帯域幅を含む。一実施形態では、波長内容は、重複する帯域幅の数がＯＣＴの精度を大きく損ねないように十分に異なる。

例示される実施形態においては、生成されたＭＢＧＵ１０７からのビームは、走査ユニット１０８へ案内される。概して、走査ユニット１０８は、試料を照射し、試料から戻ってきた光を集める。例示される実施形態に示されるように、走査ユニット１０８は、複数のビーム１０９を集光して試料１１０を走査する。以下により詳細に説明するように、ＭＢＧＵ１０７の構成に応じて、試料１１０を照射するビーム１０９の方向及び位置は調整することができる。

当業者であれば、ビーム１０９からの光が試料１１０によって後方反射されることが理解されよう。走査ユニット１０８は、試料１１０から戻ってきた後方反射光を受け取り、その戻ってきた光をＭＢＧＵ１０７へと導く。例示される実施形態に示されるように、ＭＢＧＵ１０７は、戻ってきた光を、ファイバー１０４を介してカプラ１０３へ送る。ファイバーカプラ１０３は、戻ってきた光を、ファイバー１１１を介してファイバーカプラ１１２に導く。

上述したように、ファイバーカプラ１１２は、参照アームからの光も受け取る。したがって、例示される実施形態においては、参照アームからの光及び試料から戻ってきた光がカプラ１１２において干渉し、それによって干渉信号が生成される。概して、例示される実施形態においては、干渉信号は波長の関数として得られ、異なる波長帯域幅が異なるビームに対応する。カプラ１１２に結合される検出モジュール１１４は干渉信号を検出し、検出信号を生成する。検出モジュール１１４に結合される処理ユニット１１５は、受け取った検出信号を処理し、それによりＯＣＴデータを生成する（又は処理された検出信号を更なる処理のためにＯＣＴデータにする）。ＯＣＴデータは続いて、多くの場合は画像としてユーザへ提示するために、編成、変換等がなされ得る。当業者であれば、干渉信号、検出信号、及び処理が様々な方法で実現され得ること、所望の用途、一般的な試料特性、使用環境等に応じてカスタマイズ可能であることが理解されよう。

概して、本明細書において使用される場合、「処理ユニット」又は「処理システム」とは、受け取った入力に基づいてＯＣＴ解析を行うように構成される１つ又は複数の構成要素の総称である。一実施形態においては、処理システムはＯＣＴ運動解析を行うように構成されており、ＯＣＴ運動解析とは、当業者であれば理解されるであろうが、試料内部の粒子の速度（相対速度又は絶対速度）の解析である。一実施形態においては、処理システムはさらに、体積又は構造の解析を行うように構成され、これは、当業者であれば理解されるであろうが、試料の物理的構造及び／又は体積の解析である。

図１ａ及び図１ｂに示される実施形態は、単一の検出器を備える。別の実施形態では、複数の検出器を使用してもよい。例えば、図２は、２つの検出器の実施形態によるマルチチャネルＯＣＴ装置を示すブロック図である。具体的には、図２は、複数の検出器を備えるマルチチャネルＯＣＴシステム２００を示す。具体的には、システム２００は、２つの検出ユニットを有して、マルチビームＯＣＴ用に構成することができ、異なる波長内容を有する複数のビームを試料上に提供する。当業者であれば、２つの干渉計及び異なるファイバー長を使用することが、測定されたＯＣＴ信号間のクロストークノイズの影響を低減させることが理解されよう。

例示される実施形態に示されるように、システム２００はＥＭＲ源２０１を備える。ＥＭＲ源１０１に関していえば、ＥＭＲ源２０１は、波長帯域幅Δλを有する光を、又は時間的に波長帯域幅Δλを掃引する光を生成することを含め、様々な実施形態に合わせて構成することができる。例示される実施形態では、ファイバー２０２は、他の点では従来のものであるファイバーカプラ２０３に光を伝送する。ファイバーカプラ２０３は、受け取った光を干渉計２０４及び干渉計２０５へ案内する。先の実施形態と同様に、当業者であれば、様々な干渉計タイプ（例えば、マイケルソン干渉計、マッハ−ツェンダー干渉計、又はフィゾー干渉計等）を用いてＯＣＴ技術を実施することができることが理解されよう。

例示される実施形態において、干渉計２０４及び２０５は実質的に同様のものである。別の実施形態では、干渉計２０４及び２０５は、例えば光学素子、干渉／検出／処理技術、作動パラメータ等が異なるように構成してもよい。説明を容易にするために、干渉計２０４及び２０５は、同様の特徴を有するものとして説明する。

例示される実施形態においては、干渉計２０４（２０５）のファイバー２０６（２０７）は、光をファイバーカプラ２０８（２０９）に伝送する。ファイバーカプラ２０８（２０９）は、光を試料アーム（ファイバー２１０（２１１））及び参照アーム（ファイバー（２１２（２１３））に分割する。例示される実施形態においては、参照アーム２１２（２１３）の光は遅延ライン２１４（２１５）を通る。遅延ライン２１４（２１５）を出た参照光は、ファイバー２１６（２１７）を介してファイバーカプラ２２０（２２１）へ案内される。

例示される実施形態では、試料アームファイバー２１０（２１１）は、ファイバーカプラ２０８（２０９）から受け取った光を結合マルチビーム生成ユニット（ＭＢＧＵ）２２６へ案内する。ＭＢＧＵ２２６は、ファイバー２１０及び２１１から受け取った光から、波長内容によって互いに区別可能な複数のビームを生成する。例示される実施形態においては、生成されたＭＢＧＵ２２６からのビームは走査ユニット２２７に案内される。概して、走査ユニット２２７は、試料を照射し、試料から戻ってきた光を集める。例示される実施形態に示されるように、走査ユニット２２７は複数のビーム２２８を集光して試料２２９を走査する。以下により詳細に説明されるように、ＭＢＧＵ２２６の構成に応じて、試料２２９を照射するビーム２２８の方向及び位置を調整することができる。

当業者であれば、ビーム２２８からの光が試料２２９により後方反射されることが理解されよう。走査ユニット２２７は、試料２２９から戻ってきた後方反射光を受け取り、その戻ってきた光をＭＢＧＵ２２６に、次いで干渉計２０４（２０５）に向かわせる。例示される実施形態に示されるように、ＭＢＧＵ２２６は、戻ってきた光を、ファイバー２１０（２１１）を介してカプラ２０８（２０９）へ送る。ファイバーカプラ２０８（２０９）は、戻ってきた光を、ファイバー２１８（２１９）を介してファイバーカプラ２２０（２２１）に案内する。

上述したように、ファイバーカプラ２２０（２２１）は、対応する参照アームからの光も受け取る。したがって、例示される実施形態においては、対応する参照アームからの光と試料から戻ってきた光がカプラ２２０（２２１）で干渉し、それにより干渉信号が生成される。概して、例示される実施形態では、干渉信号は波長の関数として得られ、異なる波長帯域幅が異なるビームに対応する。カプラ２２０（２２１）に結合される検出モジュール２２２（２２３）は干渉信号を検出し、検出信号を生成する。検出モジュール２２２（２２３）に結合される処理ユニット２２４（２２５）は、受け取った検出信号を処理し、それによりＯＣＴデータが生成される。

上述したように、システム１００及び２００は、様々な構成で試料を照射するように構成することができる。図３ａ及び３ｂは、２つのこのような構成を示し、いずれも複数のビームを使用している。

図３ａは、一実施形態によるＭＢＧＵ／走査ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図３ａは、試料の同一位置を走査するときに同じ入射角を有する複数の光ビームを送出するように構成されるシステム３００を示す。図３ａでは、関連するＭＢＧＵからの光ビームは界面３０１において走査ユニット３０２に進入する。例示される実施形態においては、２つのビーム（３０３，３０４）が走査ユニット３０２に進入する。

例示される実施形態において、走査ユニット３０２は、走査ミラー３０５とレンズ３０６とを備える。当業者であれば、より複雑なシステムを含め、他の構成も使用可能であることが理解されよう。例示される実施形態においては、ビーム３０３及び３０４は走査ミラー３０５上で交差し、レンズ３０６に向かって反射される。レンズ３０６は試料３０７上にビームを集光する。

例示される実施形態においては、ビーム３０３、３０４間の交角３０８を変更することにより、（試料３０７上におけるビームの焦点位置における）ビーム間の距離３０９を調整することができる。ビーム３０３及び３０４が試料３０７上を横方向に走査するときに、試料上の同じ位置を走査するビーム間の遅延は走査速度及び距離３０９に依存する。当業者であれば、この調節可能な遅延が、試料内部の運動を対比するためにドップラーＯＣＴにおいて使用できることが理解されよう。例えば、遅延を増加させることは、一般的に、試料内のより速度の遅い運動の観察を改善する。

図３ｂは、一実施形態によるＭＢＧＵ／走査ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図３ｂは、同一位置において異なる入射角で試料に当たる複数のビームを送出するように構成されるシステム３５０を示す。図３ｂでは、関連するＭＢＧＵからの光ビームは界面３１０において走査ユニット３１１に進入する。例示される実施形態においては、３つのビーム（３１２，３１３，３１４）が走査ユニット３１１に進入する。

例示される実施形態において、走査ユニット３１１は、走査ミラー３１５とレンズ３１６とを備える。当業者であれば、より複雑なシステムを含め、他の構成も使用可能であることが理解されよう。例示される実施形態においては、ビーム３１２、３１３、及び３１４は平行な方向で走査ミラー３１５に当たり、レンズ３１６に向けて反射される。レンズ３１６は試料３１８上の所与の位置３１７にビームを集光する。

例示される実施形態においては、ビーム３１２、３１３、及び３１４間の距離を変更することにより、試料３１８上の焦点位置３１７におけるビーム間の入射角３２０を調整することができる。当業者であれば、ビーム３１２、３１３、及び３１４から生じるＯＣＴ信号を組み合わせ、入射ビームのジオメトリを知ることにより、試料内部の運動の絶対速度が提供されることが理解されよう。

図４は、別の実施形態のマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図４は、例えば図１ａのＭＢＧＵ１０７として使用するのに適したＭＢＧＵ４０００を示す。

例示される実施形態においては、ファイバー４０１は、例えば図１ａのファイバー１０４に対応する。例示される実施形態に示されるように、ファイバー４０１は、ビーム４０３を生成するコリメータ４０２に光を案内する。例示される実施形態においては、ビーム４０３の波長内容は波長帯域幅Δλを含む。以下において、波長帯域幅Δλは、３つのサブ帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３に分解することができ、例えばΔλ_１≦Δλ_２≦Δλ_３であると仮定する。

例示される実施形態において、ビーム４０３はダイクロイックミラー４０４に到達する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー４０４は、（波長帯域幅Δλ_１を有する）ビーム４０５を反射し、（波長帯域幅Δλ_２及びΔλ_３を有する）ビーム４０６を透過させる。コリメータ４０７はビーム４０５を集光し、ビーム４０５からの光をファイバー４１３に沿ってコリメータ４１６へ向かわせる。

例示される実施形態においては、ビーム４０６はダイクロイックミラー４０８に到達する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー４０８は（波長帯域幅Δλ_２を有する）ビーム４０９を反射し、（波長帯域幅Δλ_３を有する）ビーム４１０を透過させる。コリメータ４１１はビーム４０９を集光し、ビーム４０９からの光をファイバー４１４に沿ってコリメータ４１８へ向かわせる。コリメータ４１２はビーム４１０を集光し、ビーム４１０からの光をファイバー４１５に沿ってコリメータ４２０へ向かわせる。当業者であれば、ビーム４０５、４０９、及び４１０を生成するために他の方法を用いること、例えば追加の光学素子を用いて出力ビーム４０５及び、４０９、及び４１０を直接使用すること、もできることが理解されよう。

例示される実施形態においては、各々が異なる波長内容を有する出力ビーム４１７、４１９、４２１は、走査ユニット（図示しない）、例えば図１ａの走査ユニット１０８等、上へ案内される。当業者であれば、これら３つのビームが通常は、例えば図３ｂに示されるように、走査ユニットの異なる３つの位置に当たる前には平行な方向を有していることが理解されよう。さらに、例示される実施形態においては、３つのビームは、試料に当たる前においては線型独立である。例示される実施形態においては、ファイバー４１３、４１４、及び４１５の長さを調整することにより、ユーザは、各出力ビームの光路を変更することができる。当業者であれば、この構成を、ビーム４１７、４１９、及び４２１間のクロストークを減じる又は回避する助けとなるように使用できることが理解されよう。

例えば、ダイクロイックミラー（４０４，４０８）を使用すると仮定すると、Δλ_１とΔλ_２の間、及びΔλ_２とΔλ_３の間で重複する波長が存在するが、Δλ_１とΔλ_３の間では重複が存在しない。当業者であれば、これらの関係がダイクロイックミラーの透過と反射の間の遷移スロープに依存することが理解されよう。結果として、ビーム４１７及び４１９間、又はビーム４１９及び４２１間のクロストークは存在するかもしれないが、ビーム４１７及び４２１間のクロストークは無視できることが期待され得る。

したがって、ビーム４１７及び４２１の光路長を互いに同等となるように（あるいは、コヒーレンス長よりも小さい光路長差を少なくとも有するように）調節する（例えばファイバー４１３及び４１５のファイバー長を変更する）ことができ、かつ、ビーム４１９（ファイバー４１４）の光路長とは異なるように調整することができる。当業者であれば、２つの異なる光路長を試料ビームについて用いると、参照光について２つの光路長を要することが理解されよう。このような実施形態の一つについては、例えば図１ｂに関して上述した。さらに、当業者であれば、これらの実施形態は３以上の異なる光路長を提供するように拡張されてもよいことが理解されよう。

図５ａ及び図５ｂは、別の実施形態におけるＭＢＧＵを示すブロック図である。図５ａ及び図５ｂに示される実施形態は、例えば図１ａのＭＧＢＵ１０７として機能するように構成することができる。図５ａに示す実施形態では、ＭＢＧＵ５００はファイバー５０１を備える。ファイバー５０１は、例えば図１ａのファイバー１０４に対応する。例示される実施形態に示されるように、ファイバー５０１は、ビーム５０３を生成するコリメータ５０２に結合される。例示される実施形態においては、ビーム５０３は波長帯域幅Δλを有するように構成される。

例示される実施形態においては、ビーム５０３がユニット５０４に到達する。例示される実施形態においては、ユニット５０４は、出力ビーム５０５、５０６、及び５０７が異なる波長内容及び異なる空間上の位置を有するよう、出力ビーム５０５、５０６、及び５０７を透過させるように構成される。例えば、一実施形態においては、出力ビーム５０５、５０６、及び５０７の波長帯域幅はそれぞれ、Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３である。

概して、出力ビーム５０５、５０６、及び５０７は、例えば図１ａの走査ユニット１０８のような、走査システムに案内されるように構成される。当業者であれば、これら３つの出力ビームが、（例えば図３ｂに示されるように）走査システムの３つの異なる位置に当たる前には、通常は線型独立であり、通常は平行な方向を有していることが理解されよう。一実施形態における付加的なジオメトリが図５ｂに示されている。

図５ｂは、一実施形態の、伝搬方向に垂直な平面におけるユニット５０４を示す図示５５０を示している。例示される実施形態においては、ユニット５０４は３つのバンドパスフィルタ５０８、５０９、及び５１０を備える。上述したように、一実施形態においては、ユニット５０４への入力往路はビーム５０３であり、ビーム５０３は波長帯域幅Δλを有する光を含む。例示される実施形態においては、バンドパスフィルタ５０８、５０９、及び５１０は、それぞれ波長帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３を透過させる。したがって、出力ビーム５０５、５０６、及び５０７は、例示される実施形態におけるバンドパスフィルタのジオメトリに従って空間的に配置される、波長帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３をそれぞれ有する光を含む。

当業者であれば、この実施形態が、ＥＭＲ／光源（例えばＥＭＲ源１０１）の入射パワーが試料に向かう往路における損失を許容する程度に十分に高いことを前提としていることが理解されよう。例えば、例示される実施形態においては、ビーム５０３が表面積５１１によって与えられる表面積を有する円形であると仮定した場合に、往路における損失は、バンドパスフィルタの表面積と表面積５１１との比率に等しくなる。したがって、ＥＭＲ源は、このような損失を許容するのに十分な入射パワーを提供するように構成することができる。さらに、当業者であれば、復路（試料から戻る光）がこのような損失による影響を受けないことが理解されよう。

図６ａ及び図６ｂは、別の実施形態におけるＭＢＧＵを示すブロック図である。図６ａ及び６ｂに示される実施形態は、例えば図１ａのＭＧＢＵ１０７として機能するように構成することができる。図６ａに示す実施形態では、ＭＢＧＵ６００はファイバー６０１を備える。ファイバー６０１は、例えば図１ａのファイバー１０４に対応する。例示される実施形態に示されるように、ファイバー６０１は、ビーム６０３を生成するコリメータ６０２に結合される。例示される実施形態においては、ビーム６０３は波長帯域幅Δλを有するように構成される。例示される実施形態においては、帯域幅Δλは、Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３として示される３つのサブ帯域幅に分割されるように構成される。一実施形態においては、３つのサブ帯域幅の波長内容は重なり合わない。

例示される実施形態においては、ビーム６０３がユニット６０４に到達する。例示される実施形態においては、ユニット６０４は、ビーム波長に従ってビーム分割を実現するように構成された異なるコーティングを有する面を備えた立方体として示されている。例えば、例示される実施形態において、ユニット６０４の面６０５は、Δλ_１を反射し、Δλ_２及びΔλ_３を透過させる。例示される実施形態において、面６１０は、Δλ_２を反射し、Δλ_１及びΔλ_３を透過させる。例示される実施形態において、面６１３は、Δλ_３を反射し、Δλ_１及びΔλ_２を透過させる。当業者であれば、同様の分割を実現するために異なる方法を用いることができることが理解されよう。

例示される実施形態においては、面６０５は、Δλ_１をビーム６０６として反射し、Δλ_２及びΔλ_３をビーム６０９として透過させる。例示されるように、ビーム６０６はミラー６０７及び６０８に到達する。例示される実施形態では、ミラー６０７及び６０８は鏡であり、方向６１９に沿って移動可能なマウント６１８に固定される。このように構成されることにより、マウント６１８は、ビーム６０６の光路長を調整するために使用することができる。さらに、例示される実施形態においては、ミラー６０８は、マウント６１８に対して方向６２１に沿って移動可能なマウント６２０に固定される。例示されるように、ミラー６０８上での反射後に、ビーム６０６は面６１０及び面６１３を透過して位置６１４へ向かう。

上述したように、例示される実施形態では、透過したビーム６０９は２つのサブ帯域幅Δλ_２及びΔλ_３を含む。例示される実施形態において、ビーム６０９のサブ帯域幅Δλ_２は、面６１０により反射されて、ビーム６１１を生成する。同様に、ビーム６０９は面６１０を透過して、ビーム６１２を生成する。図示されるように、ビーム６１１（サブ帯域幅Δλ_２を有する）は、面６１３を透過して位置６１４へ向かう。

例示される実施形態においては、ビーム６１２はミラー６１５及び６１６に到達する。例示される実施形態においては、ミラー６１５及び６１６は、方向６２３に沿って移動可能なマウント６２２に固定される。同様に、ミラー６１６は、マウント６２２に対して方向６２５に沿って移動可能なマウント６２４に固定される。当業者であれば、これらの移動は、ビーム６１２の光路長を調節するように構成され得ることが理解されよう。

ミラー６１６に反射された後、ビーム６１２はプレート６１７に当たり、面６１３によって反射されて位置６１４へ向かう。例示される実施形態においては、プレート６１７は、ビーム６１２の伝搬方向に対して４５度の角度をなすように構成される。したがって、当業者であれば、例示される実施形態において、図６ｂの図示６５０に示されているように、厚さに応じて、プレート６１７がビーム６１２を方向６２６に移動させることが理解されよう。

例示される実施形態において、サブ帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３をそれぞれ有する３つのビーム６０６、６１１、及び６１２は、ＭＢＧＵから出射されて、例えば図１ａの走査ユニット１０８のような走査システム上へ案内される。当業者であれば、これらの３つのビームが、（例えば図３ｂに示されるように）走査システムの３つの異なる位置に到達する前には、通常は線型独立であり、通常は平行な方向を有することが理解されよう。

図６ｂは、図６ａの位置６１４において、ビームの伝搬方向に対して垂直な平面における３つの出力ビーム位置を示す図示６５０を示す。一実施形態においては、これらの位置は、例えばマウント６２０及びミラー６０８を移動させてビーム６０６をビーム６１１に対して方向６２１へ移動させることにより変更することができる。同様に、一実施形態においては、マウント６２４及びミラー６１６を移動させることにより、ビーム６１２がビーム６１１に対して方向６２５へ移動される。上述したように、プレート６１７の厚さを変更すると、ビーム６１２のビーム６１１に対する方向６２５に沿った移動を変更する。したがって、例示される実施形態は、同じ参照光と干渉するサブ帯域幅Δλ_１及びΔλ_３間のクロストークを減じる助けとなるように構成することができる。同様に、一実施形態においては、サブ帯域幅Δλ_２は、異なる（例えば異なる参照光路長の）参照光を用いて検出することができ、他のサブ帯域幅とのクロストークは最小限になるものと予想され得る。

図７ａ及び７ｂは、別の実施形態におけるＭＢＧＵを示すブロック図である。図７ａ及び７ｂに示される実施形態は、例えば図２のＭＧＢＵ２２６として機能するように構成されてもよい。図７ａの実施形態においては、ＭＢＧＵ７００はファイバー７０１を備える。ファイバー７０１は、例えば図２のファイバー２１０に対応し、ファイバー７０５は、例えば図２のファイバー２１１に対応する。例示される実施形態に示されるように、ファイバー７０１は、ビーム７０３を生成するコリメータ７０２に結合される。同様に、ファイバー７０５は、ビーム７０７を生成するコリメータ７０６に結合される。例示される実施形態においては、ビーム７０３及び７０７は、波長帯域幅Δλを有するように構成される。一実施形態においては、帯域幅Δλは、Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３として示される３つのサブ帯域幅に分割されるように構成される。一実施形態においては、３つのサブ帯域幅の波長内容は重なり合わない。

例示される実施形態においては、ビーム７０３はユニット７０４に到達する。例示される実施形態においては、ユニット７０４は、波長Δλ_２を反射し、波長Δλ_１及びΔλ_３を透過させるように構成される。したがって、例示される実施形態においては、ユニット７０９へ向かう透過したビーム７０８は、２つのサブ帯域幅Δλ_１及びΔλ_３で構成される。同様に、ビーム７０７のサブ帯域幅Δλ_２のみが、ユニット７０４により反射されてユニット７０９へ向かう。例示される実施形態においては、ビーム７０７及び７０３は、ユニット７０４の同じ場所には当たらず、よって、透過したビームと反射されたビームは概して、空間的に重なり合わず、同一平面上にない。

例示される実施形態においては、ユニット７０９はサブ帯域幅Δλ_１及びΔλ_２を反射し、サブ帯域幅Δλ_３を透過させる。したがって、例示される実施形態においては、ビーム７０７はユニット７０９により反射されてミラー７１３へ向かう。図示されるように、ミラー７１３はビーム７０７を反射してユニット７０９の別の位置へ戻す。例示される実施形態においては、ユニット７０９は単一のユニットとして図示されている。別の実施形態においては、ユニット７０９は、同様の又は異なる反射特性を有する２つの別個のユニットとして構成されてもよい。例示される実施形態においては、ユニット７０９はここでも、ビーム７０７を反射して、位置７１４へ向かわせる。

例示される実施形態においては、ビーム７０８は、サブ帯域幅Δλ_１及びΔλ_３で構成される。したがって、ビーム７０８がユニット７０９に到達すると、サブ帯域幅Δλ_１は反射されてビーム７１０としてミラー７１３に向かい、サブ帯域幅Δλ_３は透過されてビーム７１１としてミラー７１２に向かう。例示される実施形態においては、ミラー７１３による反射後、ビーム７１０はユニット７０９へ向かい、ユニット７０９はビーム７１０を位置７１４へ反射する。同様に、例示される実施形態においては、ビーム７１１は、ミラー７１２によってユニット７０９の方へ反射され、ユニット７０９はビーム７１１を透過させて位置７１４へ向かわせる。

例示される実施形態においては、サブ帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３をそれぞれ有する３つのビーム７１０、７０７、及び７１１は、ＭＢＧＵ７００（位置７１４）から出射され、例えば図２の走査ユニット２２７のような走査システム上へ案内される。当業者であれば、これら３つのビームが、（例えば図３ｂに示されるように）走査システムの３つの異なる位置に到達する前においては、通常は同一平面上にはなく、通常は平行な方向を有していることが理解されよう。

図７ｂは、図７ａの位置７１４において、ビームの伝搬方向に垂直な平面における３つの出力ビーム位置を示す図示７５０を示す。一実施形態においては、これらの位置は、例えばコリメータ７０６を動かしてビーム７０７を動かし、かつ、ミラー７１２を動かしてビーム７１１を動かすことにより、変更することができる。したがって、例示される実施形態は、重複するサブ帯域幅間のクロストークを減じる助けとなるように構成される。一実施形態においては、ファイバー長７０１及び７０５を調節することにより、サブ帯域幅Δλ_２及びΔλ_１間、ならびにサブ帯域幅Δλ_２及びΔλ_３間のクロストークを低減することができる。

このように構成されるため、本明細書に記載される実施形態は、従来のシステム及び方法に関連する不利な点の少なくともいくつかを克服するＯＣＴ実施用に構成することができる。例えば、図８は、例えば図１ａ／１ｂ、及び図２の実施形態により得られた信号から、試料内部の運動の絶対速度を取得するためのプロセスを示すブロック図である。上述したように、これらの実施形態は、試料上の同一の位置上の、各取得位置に関して３つの異なる方向を有する３つの入射ビームにより、試料を横方向に走査することを可能にする。

図８に示されるように、２つの位置、すなわちＰ（８０１）及びＱ（８０８）、が考慮される。試料上の入射走査ビームは図８においてＡ、Ｂ、及びＣとして示されている。ビームＡ、Ｂ、及びＣの方向は、それぞれ

である。例示される実施形態においては、これらの方向は線型独立である。さらに、例示される実施形態においては、試料上の位置Ｐ及びＱにおける測定値は、時刻ｔ及び時刻ｔ＋Ｔにそれぞれ取得されることを前提とする。さらに、位置Ｑは、Ｐに近接する又は「近い」ことを前提とする。当業者であれば、「Ｐに近いＱ」とは、２つの位置が走査ビーム間で重なり合うことができる程度に十分に近く、ＯＣＴ信号間の有意な相関関係を可能にすることを意味することが理解されよう。

例示される実施形態においては、位置Ｐ及びＱに関して取得された干渉信号は、波長（８０２及び８０９）に符号化される。波長帯域幅Δλ_１、Δλ_２、及びΔλ_３は、ビームＡ、Ｂ、及びＣにそれぞれ対応する。例示される実施形態においては、第１のステップは、バンドパスフィルタを干渉信号に適用して、各ビーム（８０３及び８１０）に対応する３つの帯域を分離等することである。当業者であれば、異なる形状のバンドパスフィルタをこのフィルタリングを行うために適用可能であることが理解されよう。次に、各バンドパスフィルタで処理された信号について、光コヒーレンストモグラフィ（ＯＣＴ）プロセスが適用され、振幅と深さｚ（８０４及び８１１）の関数としての位相情報とで構成される複合ＯＣＴ信号を取得する。したがって、位相φ_Ａ（Ｐ，ｚ，ｔ）、φ_Ｂ（Ｐ，ｚ，ｔ）、及びφ_Ｃ（Ｐ，ｚ，ｔ）は、ビームＡ、Ｂ、及びＣに関してそれぞれ取得される。したがって、位置Ｑにおいて、位相φ_Ａ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）、φ_Ｂ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）、及びφ_Ｃ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）が、ビームＡ、Ｂ、及びＣに関してそれぞれ取得される。各ビームについて、以下の位相差が計算される（８０５）。
Δφ_Ａ＝φ_Ａ（Ｐ，ｚ，ｔ）−φ_Ａ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）、Δφ_Ｂ＝φ_Ｂ（Ｐ，ｚ，ｔ）−φ_Ｂ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）、及びΔφ_Ｃ＝φ_Ｃ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）−φ_Ｃ（Ｑ，ｚ，ｔ＋Ｔ）
試料のモーションアーチファクト（８０６）の補正後、以前の位相差Δφ_Ａ、Δφ_Ｂ、及びΔφ_ＣがΔ'ΦＡ、Δ'ΦＢ、及びΔ'ΦＣに変換される。次いで、ビーム方向

にそれぞれ沿った速度Ｖ_Ａ、Ｖ_Ｂ、及びＶ_Ｃが以下のように算出される。

ここで、λは光源の中心波長であり、ｎは試料の屈折率（８０７）である。方向

が所与の基準座標系において分かっていることを前提として、試料内部における運動の速度を得ることができる。
上述したように、開示される実施形態は様々なＯＣＴ技術用に構成することができる。例えば、図９は、別の実施形態のＭＢＧＵ９００を示すブロック図であり、例えば図１ａのＭＢＧＵ１０７のように構成することができる。例示される実施形態においては、ＭＢＧＵ９００は、試料上の所与の位置に関して入射角が同じであり、かつ、ビーム間の可変の遅延を用いて試料を走査する、２つのビームを提供するように構成することができ、ＯＣＴを用いた、異なる速度を有する試料内部の複数の運動のイメージングを可能にする。

例示される実施形態においては、ファイバー９０１は、図１のファイバー１０４に対応するように構成される。例示される実施形態においては、ファイバー９０１は、波長帯域幅Δλを有する光をコリメータ９０２へ案内する。例示される実施形態に示されるように、コリメータ９０２は、ダイクロイックミラー９０４へ向かうビーム９０３を生成する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー９０４は、ビーム９０３を２つの帯域幅に分割する。すなわち、Δλ_１は透過されてビーム９０５を形成し、Δλ_２は反射されてビーム９０６を形成する。

ビーム９０５は、コリメータ９０７によって集光され、コリメータ９０７はビーム９０５をファイバー９０９を介してコリメータ９１１へ送り、コリメータ９１１はビーム９１２として出射する。例示される実施形態においては、ビーム９１２はコリメータ９１１から出射されて、レンズ９１３に当たり、ダイクロイックミラー９０４を透過して、レンズ９１９に到達する。例示される実施形態においては、コリメータ９１１及びレンズ９１３は、所望に応じて方向９２１に沿ってビーム９１２を前後させることを可能にする移動プレート９１４に取り付けられる。

例示される実施形態においては、ビーム９０６は、コリメータ９０８によって集光され、コリメータ９０８はビーム９０６をファイバー９１０を介してコリメータ９１５へ送り、コリメータ９１５はビーム９１６として出射する。例示される実施形態においては、ビーム９１６はコリメータ９１５から出射されてレンズ９１７に当たり、ダイクロイックミラー９０４により反射され、レンズ９１９に到達する。例示される実施形態において、コリメータ及びレンズ９１７は、方向９２２に沿ってビーム９１６を前後させることを可能にする移動プレート９１８に取り付けられる。

例示される実施形態においては、レンズ９１９を通過した後、ビーム９１２及び９１６は、レンズ９１９の焦点９２０において交差する。一実施形態においては、焦点９２０は、例えば図１ａの走査システム１０８のような走査システムのピボットポイントに対応する。しかしながら、当業者であれば、例えばフルレンジイメージングの場合には、ピボットポイントから外れた位置を使用することができることが理解されよう。同様に、プレート９１４及び９１８をそれぞれ方向９２１及び９２２に沿って移動させることは、走査システム上のビーム９１２及び９１６の交角を変更することを可能にする。

図１０は、別の実施形態のＭＢＧＵ１０００を示すブロック図であり、例えば図１ａのＭＢＧＵ１０７のように構成することができる。例示される実施形態においては、ＭＢＧＵ１０００は、ビーム間の可変の遅延を用いて試料を走査する２つのビームを提供するように構成することができ、ＯＣＴ法を用いて、異なる速度を有する試料内部の複数の運動のイメージングを可能にする。

例示される実施形態において、ファイバー１００１は、図１ａのファイバー１０４に対応するように構成することができる。例示される実施形態において、ファイバー１００１は、波長帯域幅Δλを有する光をコリメータ１００２へ案内する。例示される実施形態に示されるように、コリメータ１００２は、ダイクロイックミラー１００４へ案内されるビーム１００３を生成する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー１００４は、ビーム１００３を２つの帯域幅に分割する。すなわち、Δλ_１は透過されてビーム１００５を形成し、Δλ_２は反射されてビーム１００６を形成する。

例示される実施形態において、ビーム１００５は、ミラー１００７によってミラー１００９へ反射される。例示される実施形態においては、ミラー１００９は、反射された光の方向を変更するように回動するように構成される。例示される実施形態においては、ミラー１００９は、ビーム１００５をミラー１００８へ反射する。図示されるように、ミラー１００８は、ビーム１００５をダイクロイックミラー１００４へ送る。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー１００４は、ビーム１００５を透過させてレンズ１０１１へ向かわせる。

例示される実施形態においては、ビーム１００６は反射されてダイクロイックミラー１００４からミラー１００８へ向かう。同様に、ミラー１００８は、ビーム１００６をミラー１００９へ反射する。図示されるように、ミラー１００９は、ビーム１００６をミラー１００７へ送る。ミラー１００７は、ビーム１００６をダイクロイックミラー１００４へ反射し、ダイクロイックミラー１００４は、ビーム１００６をレンズ１０１１へ反射する。

往路でレンズ１０１１に入射する前において、角度１０１０は、ビーム１００５の方向とビーム１００６の方向との間の角度を表す。例示される実施形態においては、ミラー１００９のピボットポイントは、レンズ１０１１の焦点に位置しており、ミラー１００９が回動されると、レンズ１０１２を通った後のビーム１００５及び１００６の方向がレンズ１０１２の焦点位置１０１３において交差する。一実施形態においては、焦点位置１０１３は、例えば図１ａの走査システム１０８のような走査システムのピボットポイントに対応する。しかしながら、当業者であれば、例えばフルレンジイメージングの場合には、ピボットポイントからずれた位置も使用可能であることが理解されよう。さらに、例示される実施形態においては、ミラー１００９を回動させることにより、走査システム上のビーム１００５及び１００６の交角を変化させることを可能にする。結果として、一実施形態においては、この交角を変化させることで、試料上のビーム間の距離を変更する。

図１１は、例えば図２のＭＢＧＵ２２６のように構成することができる、別の実施形態のＭＢＧＵ１１００を示すブロック図である。例示される実施形態においては、ＭＢＧＵ１１００は、ビーム間の可変の遅延を用いて試料を走査する２つのビームを提供するように構成することができ、ＯＣＴ法を用いて、異なる速度を有する試料内部の複数の運動をイメージングすることを可能にする。

例示される実施形態においては、ＥＭＲ源は、Δλ_１及びΔλ_２として示される２つのサブ帯域幅に分割可能な波長帯域幅Δλを有する光を提供するように構成される。例示される実施形態においては、ファイバー１１０１は、図２のファイバー２１０に対応するように構成することができる。例示される実施形態においては、ファイバー１１０５は、図２のファイバー２１１に対応するように構成することができる。

例示される実施形態においては、コリメータ１１０２（１１０６）は、ダイクロイックミラー１１０４へ案内されるビーム１１０３（１１０７）を出射する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー１１０４は、波長帯域幅Δλ_１を透過させ、波長帯域幅Δλ_２を反射する。したがって、図示されるように、ダイクロイックミラー１１０４は、ビーム１１０３の帯域幅Δλ_１を透過させ、これがビーム１１０８として示されている。ダイクロイックミラー１１０４は、ビーム１１０７の帯域幅Δλ_２を反射する。両ビーム１１０８及び１１０７は、ダイクロイックミラー１１０９に到達する。

例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー１１０９は、例えばダイクロイックミラー１１０４と同様の反射特性を有するように構成され、したがって、ビーム１１０８は、ダイクロイックミラー１１０９を透過して、ミラー１１１０へ向かう。図示されるように、ビーム１１０７は、ダイクロイックミラー１１０９によってミラー１１１２の方へ反射される。

例示される実施形態においては、ビーム１１０８は、連続してミラー１１１０、１１１１、及び１１１２により反射されて、ダイクロイックミラー１１０９に到達し、レンズ１１１４及び１１１５へ送られる。同様に、ビーム１１０７は、連続してミラー１１１２、１１１１、及び１１１０により反射されて、ダイクロイックミラー１１０９に到達し、レンズ１１１４及び１１１５へ反射される。

往路でレンズ１１１４に入射する前において、角度１１１３は、ビーム１１０７の方向とビーム１１０８の方向との間の角度を表す。例示される実施形態においては、ミラー１１１１のピボットポイントは、ミラー１０１１が回動されるときなどにレンズ１１１４の焦点に位置しており、ビーム１１０７及び１１０８の方向がレンズ１１１５の焦点位置１１１６において交差する。一実施形態においては、焦点位置１１１６は、例えば図２の走査システム２２７のような走査システムのピボットポイントに対応する。しかしながら、当業者であれば、例えばフルレンジイメージングの場合には、ピボットポイントからずれた位置を使用可能であることが理解されよう。

例示される実施形態においては、ミラー１１１１を回動させることにより、走査システム上のビーム１１０７及び１１０８の交角を変化させることができる。したがって、例示される実施形態においては、この交角を変化させることにより、試料上のビーム間の距離を変更する。図１０に関して説明した実施形態と比較すると、図１１に関して説明する実施形態では、ファイバー１１０１及び１１０５のファイバー長の差の半分が光源のコヒーレンス長よりも長くなるように、ファイバー１１０１及び１１０５の長さを調整することによりクロストークを低減することが可能である。

図１２は、例えば図１ａのＭＢＧＵ１０７のように構成することができる、別の実施形態のＭＢＧＵ１２００を示すブロック図である。例示される実施形態においては、ＭＢＧＵ１２００は、ビーム間の可変の遅延を用いて試料を走査する２つのビームを提供するように構成することができ、ＯＣＴ法を用いて、異なる速度を有する試料内部の複数の運動をイメージングすることを可能にする。

例示される実施形態において、ファイバー１２０１は、図１のファイバー１０４に対応するように構成することができる。例示される実施形態において、ファイバー１２０１は、波長帯域幅Δλを有する光をコリメータ１２０２へ案内する。例示される実施形態に示されるように、コリメータ１２０２は、ダイクロイックミラー１２０４へ向かうビーム１２０３を生成する。例示される実施形態においては、ダイクロイックミラー１２０４は、ビーム１２０３を２つの帯域幅に分割する。すなわち、Δλ_１は透過されてビーム１２０５を形成し、Δλ_２は反射されてビーム１２０６を形成する。

例示される実施形態においては、ビーム１２０５はコリメータ１２０７によって集光され、コリメータ１２０７は、ファイバー１２０９を介してビーム１２０５をコリメータ１２１１へ送り、コリメータ１２１１はビーム１２１３として出射する。例示される実施形態においては、ビーム１２１３はコリメータ１２１１から出射されて、ミラー１２１５に当たる。例示される実施形態においては、ミラー１２１５がビーム１２１３をダイクロイックミラー１２１６へ反射する。例示される実施形態において、ビーム１２１３は、ダイクロイックミラー１２１６を透過してレンズ１２１７に到達する。図示されるように、レンズ１２１７は、ビーム１２１３をレンズ１２１８へ屈折させる。同様に、レンズ１２１８は、ビーム１２１３をその像焦点１２１９へ出力する。

例示される実施形態においては、ビーム１２０６はコリメータ１２０８によって集光され、コリメータ１２０８は、ファイバー１２１０を介してビーム１２０６をコリメータ１２１２へ送る。当業者であれば、一実施形態においては、コリメータ１２１１及び１２１２ならびにファイバー１２０９及び１２１０を、バルク光学素子に置換可能であることが理解されよう。当業者であれば、別の実施形態において、コリメータ１２０２からコリメータ１２１２及び１２１１に至る構成要素を、単一のファイバーカプラや波長分割多重化装置に置換可能であることが理解されよう。さらに別の実施形態においては、単一のダイクロイックミラーを２つのダイクロイックミラーに代えて使用してもよい。

例示される実施形態において、ビーム１２１４は、コリメータ１２１２から出射され、ダイクロイックミラー１２１６に到達する。図示されるように、ビーム１２１４は、ダイクロイックミラー１２１６により反射されて、レンズ１２１７へ向かう。同様に、ビーム１２１４は、レンズ１２１８を透過して、レンズ１２１８の像焦点１２１９に到達する。例示される実施形態においては、ミラー１２１５のピボットポイントは、レンズ１２１７の物体焦点に対応する。一実施形態においては、ミラー１２１５のピボットポイントは焦点１２１９と共役関係にある。したがって、一実施形態においては、ミラー１２１５が回動されると、焦点１２１９におけるビーム間の角度が、交点は維持したままで変化する。一実施形態においては、焦点１２１９は、例えば図１ａの走査システム１４０８のような走査システムのピボットポイントに対応する。したがって、当業者であれば、一実施形態において、この交角を変化させることにより試料上のビーム間の距離を変更することが理解されよう。

このように構成されているため、本明細書に記載される実施形態は、従来のシステム及び方法に関連する不利な点の少なくともいくつかを克服するＯＣＴ実施用に構成することができる。例えば、図１３は、例えば図１ａ／１ｂ、及び図２の実施形態により得られた信号から、試料内部の運動の絶対速度を取得するためのプロセスを示すブロック図である。上述したように、これらの実施形態は、試料上の２つの異なる位置における２つの入射ビームにより試料を横方向に走査することを可能にする。したがって、試料を走査することにより、これら２つのビームの位置の間に重複部分が存在し、モーションコントラストイメージングを改善することができる。

図１３（１３０１）に示されるように、２つのビームはＡ及びＢにより示される。時刻ｔにおいて（１３０１）、測定が行われ、ビームＡ及びＢがそれぞれ位置Ｐ及びＱにある。時刻ｔ＋Ｔにおいて（１３０８）、測定が行われ、ビームＡ及びＢは位置Ｑ'及びＲにある。例示される実施形態においては、サンプル上の位置Ｑ及びＱ'が互いに「近接する」又は「近い」位置であることを前提とする。当業者であれば、「近い」という語が、２つの位置が走査ビーム間で重複が生じ得る程度に十分に近いことを意味し、ＯＣＴ信号間の有意な相関関係を可能にすることが理解されよう。

例示される実施形態においては、位置Ｐ（ビームＡ）及びＱ（ビームＢ）について時刻ｔにおいて得られた干渉信号が波長に符号化され（１３０２）、ビームＡ及びビームＢはそれぞれ波長帯域幅Δλ_１及びΔλ_２に対応する。同様に、位置Ｑ'（ビームＡ）及びＲ（ビームＢ）について時刻ｔ＋Ｔにおいて得られた干渉信号が波長に符号化され（１３０９）、ビームＡ及びビームＢはそれぞれ波長帯域幅Δλ_１及びΔλ_２に対応する。

例示される実施形態においては、第１のステップは、干渉信号にバンドパスフィルタを適用して、例えば各ビーム（１３０３及び１３１０）に対応する２つの帯域を分離することである。当業者であれば、異なる形状のバンドパスフィルタをこのフィルタリングを行うために適用可能であることが理解されよう。次に、バンドパスフィルタで処理された各信号について、光コヒーレンストモグラフィー（ＯＣＴ）プロセスが適用され、振幅と深さｚの関数としての位相情報（１３０４及び１３１１）とで構成される複合ＯＣＴ信号を取得する。

例示される実施形態においては、位置Ｑ及びＱ'が近いため、これらのＯＣＴ信号は相関しており、比較が可能である。以下のようにＯＣＴ位相が比較されるが、当業者であれば、強度情報を用いた異なる方法、例えばスペックル非相関の振幅非相関、でも実現可能であることが理解されよう。例示される実施形態においては、位置Ｑについて、時刻ｔにおいて取得されるビームＢの位相が、φ_Ｂ（Ｑ，ｚ，ｔ）（ここで、ｚは深さに対応する）であり、位置Ｑ'について、時刻ｔ＋Ｔにおいて取得されるビームＡの位相が、φ_Ａ（Ｑ'，ｚ，ｔ＋Ｔ）である。一実施形態においては、位相差は以下のように算出される（１３０５）。

Δφ＝φ_Ｂ（Ｑ，ｚ，ｔ）−φ_Ａ（Ｑ'，ｚ，ｔ＋Ｔ）
モーションアーチファクトについて位相差を補正した後に、ΔφはΔ'φと記述される（１３０６）。最後に、例えば絶対値│Δ'Φ│又は二乗Δ'Φ^２を計算し、モーションコントラストイメージングが得られる。さらに、当業者であれば、（１３０７）から、

であり、ここで、ｎは試料の屈折率、λは光源の中心波長、Ｖ_ｚは試料内部の運動の軸方向速度であることが理解されよう。例示される実施形態においては、速度Ｖ_ｚが遅い場合、測定ノイズを上回るように│Δ'Φ│を増加させるために、大きな遅延Ｔが必要である。

当業者であれば、上記に開示したものの変形例及び他の特徴及び機能、又はその代替例が、所望に応じて組み合わされて、他の多くの異なるシステムや応用とされ得ることが理解されよう。さらに、当業者により、以下の特許請求の範囲に包含されることを意図される、現在予見される又は予見されない様々な代替例、改変、変形例、又は改良がなされ得る。

Claims (4)

1. 光コヒーレンストモグラフィ装置用の光干渉ユニットであって、
   干渉計であって、
   （ａ）光ビームを、試料を測定するための測定光と、参照光とに分割するとともに、前記測定光が前記試料に入射してその試料から反射したものが反射光として入射する第１ファイバーカプラであって、前記参照光が出射する参照光出射端部と、前記反射光が出射する反射光出射端部とを有するものと、
   （ｂ）その第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部および前記反射光出射端部からそれぞれ出射した参照光および反射光がいずれも入射して互いに干渉するように構成される第２ファイバーカプラと、
   （ｃ）前記第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続する第１部分と、前記第１ファイバーカプラの前記反射光出射端部と前記第２ファイバーカプラとを互いに接続する第２部分とを有するように構成される接続ファイバー伝送体と、
   （ｄ）前記第１部分の途中に接続された光学素子であって、その光学素子に入射した前記参照光に対して光学的に作用するものと
   を含むものと、
   前記第２ファイバーカプラからの干渉信号に基づいて検出信号を生成するように構成される検出部と
   を含み、
   前記接続ファイバー伝送体は、前記参照光が前記第１ファイバーカプラの前記参照光出射端部から前記光学素子に入射すると、その光学素子から２つの部分参照光が発生し、それら部分参照光は、それぞれ、前記接続ファイバー伝送体内において、前記光学素子から延びる２本の参照光路であって光路長差を有するものに沿って進行して、いずれも前記第２ファイバーカプラに到達するように構成される光干渉ユニット。
2. 前記光学素子は、自身に入射した前記参照光に対し、光学的作用として透過および反射の少なくとも一方を行う請求項１に記載の光干渉ユニット。
3. 前記干渉計は、マイケルソン型、マッハ−ツェンダー型またはフィゾー型である請求項１または２に記載の光干渉ユニット。
4. 前記光路長差は、前記接続ファイバー伝送体内における干渉ノイズが軽減されるように予め設定される請求項１ないし３のいずれかに記載の光干渉ユニット。

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