CN108139199B - 多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪的高速光学相干断层摄影 - Google Patents

Abstract

给出了使用多个干涉仪的用于光学相干断层摄影的系统。干涉测量系统包括被配置成生成可变波长光束的源。第一分路器被配置成将可变波长光束拆分成至少第一光束和第二光束。第一延迟元件被配置成将第一光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件被配置成将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干。第一干涉仪被配置成接收被延迟的第一光束作为输入。第二干涉仪被配置成接收被延迟的第二光束作为输入。

Description

多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪的高速光学相干断 层摄影

背景

本申请要求于2015年7月22日提交的申请序列号No.62/195,573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光学相干断层摄影领域。

背景技术

光学相干断层摄影(OCT)是使用宽带光源和干涉测量检测系统来生成可以以高分辨率提供轴向信息的医学图像的技术。该技术已经有着从心脏病学到眼科学和妇科学以及对于生物材料的体外截面研究的广泛用途。

通过干涉测量方法在OCT中获得轴向信息。生成组织的组织学的图像(2D)和体表示(3D)的一种做法是在感兴趣的区域上横向地移动射束。这种移动传统上是借助于系统内的某个光学元件(诸如在基于光纤的系统的情况下的波导)的机械移位来完成的。可替代地，样本可以在固定射束的下方移动。最常见的解决方案是在干涉仪的样本臂中的光路径中使用移动的反射镜。虽然这种方法是有效的，但是它有缺点，尤其是在可靠性、制造成本、维护成本、调节的复杂性、最终系统尺寸等等方面。已经提出并证明了MOEMS技术(微光电机械系统)在常规反射镜不可接受的情形下(诸如在导管或腹腔镜器械中)的使用。但是，这些设备的宏观版本遭遇许多相同的问题，并且在封装、消毒等等方面对自己提出了挑战。

用于在样本之上提供横向扫描的一种做法是使用多个射束。在WIPO专利申请公开WO 2010/134624中提出了这样的一个示例。描述了仅共享光源的若干并行工作的完整干涉仪。因此，每个干涉仪的样本臂由单个光路径组成，从而导致结构上复杂的系统。

高速光学相干断层摄影(OCT)成像对于大组织体积的3D扫描、对于样本中的快速动态的评估以及由于机械不稳定性或身体移动而容易出现运动伪影的指示是重要的。满足这个目标可能需要超出单轴扫描仪的线速度(该线速度由外腔或延迟线的物理特性固定)的实际获取速度的显著增加，以获得足够高的采样速率。而且，可能需要改进系统的信噪比(SNR)，以便尽管高速也仍然确保良好的图像质量。在优化系统光学器件和电子器件以及扫频源OCT(SS-OCT)或时域OCT(TD-OCT)实现方式的给定使用之后，这转化为通过其光学扩展量的扩展来增大最大可容许的光辐射限制。

由于其构造，全场OCT系统可以先验地满足这些目标。但是，它们会遭受相邻信道之间的串扰和图像质量问题。全场OCT(FF-OCT)系统还需要2D成像传感器，这可能将其实际上限制在可承受这种传感器且具有足够分辨率(当前仅<1μm)的波长。这种传感器也将图像获取速度限制到成像器的帧速率。线扫描OCT将并行获取限制到单条线并且使用扫描元件来获得附加的方向。虽然串扰比FF-OCT中的更好，但图像质量仍然比标准OCT中的差很多。

WIPO专利申请公开WO 2014/089504中描述的解决方案使用空间扩展的源，其借助于机械致动的掩模而符合多个分离的射束。然后在待分析组织的表面上扫描射束以便产生图像。只要这些射束的间隔大(采样是稀疏的)，就可以有效地减少串扰。这种做法存在的问题是当光源被遮蔽时光通量的损失、对2D成像器(尤其是在较长波长处)的需求以及密集采样与串扰之间的折中。

在日本专利申请公开JP 2010276462中描述的另一种做法将具有多个干涉仪的OCT系统用于具有1或2个超辐射发光二极管(SLED)的时域配置，但是没有避免多重散射串扰。

发明内容

给出了多重散射串扰被抑制的、使用多个干涉仪来执行高速OCT的系统和方法。

根据一实施例，干涉测量系统可以包括被配置成生成可变波长光束的源。第一分路器可以被配置成将可变波长光束拆分成至少第一光束和第二光束。第一延迟元件可以被配置成将第一光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件可以被配置成将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干(out of coherence)。第一干涉仪可以被配置成接收被延迟的第一光束作为输入。第二干涉仪可以被配置成接收被延迟的第二光束作为输入。

根据另一实施例，干涉测量系统可以包括被配置成生成光束的源。第一分路器可以被配置成将光束拆分成第一光束和第二光束。第二分路器可以被配置成将第一光束拆分成至少第三光束和第四光束。第一延迟元件可以被配置成将第三光束延迟第一时间延迟。第二延迟元件可以被配置成将第四光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三光束与被延迟的第四光束彼此不相干。第一干涉仪可以被配置成接收被延迟的第三光束作为输入。第二干涉仪可以被配置成接收被延迟的第四光束作为输入。

在一实施例中，一种方法可以包括生成具有可变波长的源光束。该方法还可以包括将源光束拆分成至少第一光束和第二光束，将第一光束延迟第一时间延迟，并且将第二光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一光束与被延迟的第二光束彼此不相干。该方法还可以包括将被延迟的第一光束输入到第一干涉仪，并将被延迟的第二光束输入到第二干涉仪。

在另一实施例中，一种方法可以包括生成源光束，将源光束拆分成第一光束和第二光束，以及将第一光束拆分成至少第三光束和第四光束。该方法还可以包括将第三光束延迟第一时间延迟，并且将第四光束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三光束与被延迟的第四光束彼此不相干。该方法还可以包括将被延迟的第三光束输入到第一干涉仪，并将被延迟的第四光束输入到第二干涉仪。

附图说明

并入本文并形成说明书的一部分的附图图示出本发明的实施例，并且与说明书一起进一步用于解释本发明的原理并且使相关领域的技术人员能够实现并使用本发明。

图1是根据一实施例的OCT系统的框图。

图2是根据一实施例的扫频源OCT系统的框图。

图3是根据一实施例的时域OCT系统的框图。

图4是根据一实施例的示例方法的流程图。

图5是根据一实施例的示例方法的流程图。

图6图示出将来自两个输出孔径的光聚焦在组织上的光学系统。

图7图示出各种光学系统中的最大可能成像深度。

图8图示出在同时处于活动状态的信道射束之间生成串扰的多重散射光子。

图9A、图9B和图9C图示出各种光学系统中来自横向光束的(准)漫射光子传播。

将参考附图描述本发明的各实施例。

具体实施方式

虽然讨论了具体的配置和布置，但应当理解的是，这仅仅是为了说明的目的而进行的。相关领域的技术人员将认识到的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以使用其它配置和布置。对于相关领域的技术人员来说清楚的是，本发明也可以在各种其它应用中被采用。

要注意的是，说明书中对“一个实施例”、“一实施例”、“示例实施例”等等的提及表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特点，但是每个实施例可以不必包括该特定的特征、结构或特点。而且，这种短语不一定是指相同的实施例。另外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特点时，无论是否明确描述，结合其它实施例来实现这种特征、结构或特点将在本领域技术人员的知识范围内。

图1图示出根据实施例的OCT系统101。OCT系统101包括补偿元件112，并且用于对样本110进行成像。补偿元件112可以是可变延迟系统。例如，补偿元件112可以用于在OCT系统101内为光提供可变延迟，同时补偿双折射效应。术语“光”的使用可以指任何范围的电磁频谱。可使用的光的示例波长是在大约1.3μm波长处的红外辐射。

OCT系统101还包括光源102、混合分路器104、样本臂106、参考臂108和检测器114。在一实施例中，检测器114是平衡的检测器对。

在所示的实施例中，补偿元件112位于参考臂108内。但是，应当理解的是，补偿元件112也可以位于样本臂106中。可替代地，补偿元件112的各种部件可以存在于样本臂106和参考臂108二者当中。例如，向光引入可变延迟的补偿元件112的部件可以位于样本臂106中，而调制光的不同偏振模式以减少双折射的部件可以位于参考臂108中。在一个示例中，样本臂106和参考臂108是光波导(诸如图案化的波导或光纤)。在一实施例中，OCT系统101的所有部件被集成在平面光波电路(PLC)上。在另一个实施例中，至少补偿元件112内的所有部件被集成在PLC的同一基板上。也可以考虑其它实现方式，诸如像光纤系统、自由空间光学系统、光子晶体系统等等。

应当理解的是，为了清楚起见，OCT系统101可以包括任何数量的其它未示出的光学元件。例如，OCT系统101可以包括沿着样本臂106或参考臂108的路径的反射镜、透镜、光栅、分路器、微机械元件等等。

混合分路器104用于将从光源102接收的光引导到样本臂106和参考臂108两者。混合分路器104可以是例如双向耦合器、光分路器或者将单个光束转换成两个或更多个光束的任何其它调制光学设备。

沿着样本臂106向下行进的光最终撞击到样本110上。样本110可以是要成像的任何合适的样本(诸如组织)。在OCT过程期间，光在样本110内的某个深度扫描，并且散射的辐射被收集回样本臂106中。在另一个实施例中，散射的辐射被收集回与发送波导不同的波导中。扫描深度可以经由补偿元件112内施加在光上的延迟来选择。

样本臂106和参考臂108内的光在被检测器114接收之前被重新组合。在所示的实施例中，通过混合分路器104来重新组合光。在另一个实施例中，在不同于混合分路器104的光学耦合元件处重新组合光。

为了清楚起见，使用补偿元件112来描述引入可变延迟并减少双折射的部件。在补偿元件112内，可以将与引入可变延迟相关的部件的集合分类为可变延迟单元，并且将与减少双折射相关的部件的集合分类为光学调制单元。

高速OCT可以经由通过使用多个干涉仪扩展系统的扩展量来实现。通常，由于由多次散射造成的信道之间的串扰，相邻的干涉测量信号会干扰。这种干扰会降低图像质量。具体而言，宽角度多重散射在具有多于一个的同时光学孔径的OCT系统中造成串扰。图6图示出用于将来自两个输出孔径602和604的光聚焦在组织606上的示例光学系统600。图6图示出多重散射效应，其中来自射束1信道中的激励的多重散射光子608(处于准漫射状态)被射束2信道收集并且可能对射束2信道的干扰信号有贡献。

在典型的具有强散射各向异性(例如，各向异性因子g>0.8)的组织光学器件设置中，产生相邻射束之间的串扰的宽角度散射光子强度与单散射相比随着穿透深度更慢地减小。这是由于根据Beer-Lambert定律的、与单散射弹道光子的路径长度相比漫射或准漫射光传播的更长特征距离。

由于宽角度散射光子强度引起的相邻射束之间的串扰也比来自相同孔径的、用于收集的激励光的小角度多重散射(处于非漫射状态)更慢地减小。与单散射贡献相比，这减小了实际的最大成像深度。成像深度可以被定义为组织中单和多重散射光子对OCT信号的贡献相等的深度。图7图示出这个概念。如图7中所示，忽略聚焦效应，当孔径之间的多重散射串扰发生时，最大可能成像深度z₂下降到z₁。

这种多重散射串扰效应在图8中进一步示出。在图8中，来自两个横向射束804的漫射或准漫射光子传播对中间射束808中的收集功率有贡献。恒定的积分通量(fluence)线802与两个独立激励孔径生成的漫射或准漫射场对应。在图8中，恒定的积分通量线802覆盖在对应的激励射束804和收集中间射束808的表示上。在比用于光子运输的漫射长度短的距离处的来自与收集非共焦的激励源的多重散射贡献的添加进一步减小成像深度和对比度。

图9A、图9B和图9C图示出不同的多重散射贡献对由差分反射器生成的组织中固定深度处的干涉信号的影响。携带信息的单散射分量的宽度与色散调整后的OCT系统中的源的相干长度相关。图9A图示出在添加延迟以移位由于多重散射引起的背景干扰使其不相干之前光子传播的示例强度。图9B图示出在相邻信道中引入延迟之后光子传播的示例强度。图9C图示出被延迟的相邻信道中的光子传播的强度相对于图9B中所示的收集信道中的激励的示例互逆(reciprocal)行为。

如图9A-图9C中所示，由与用于收集的相同孔径的激励造成的小角度多重散射不能从单散射贡献解耦，并且向收集到的信号添加尾部(tail)，该尾部降级对比度并最终限制系统成像深度。来自与收集孔径非共焦的相邻孔径的多重散射贡献添加了具有较大路径长度色散的背景干扰。这种散射的进一步讨论可以在B.Karamata的“Multiple Scatteringin Wide-Field Optical Coherence Tomography”Thesis EPFL(2004)中找到，其通过引用整体上并入本文。

在本文描述的本发明的实施例中，多干涉仪系统中的相邻信道之间的串扰通过移位来自相邻孔径的多重散射贡献使得彼此之间不相干而减少。这允许在不损害穿透深度和图像对比度的情况下在成像体积中的密集射束集中。如关于本文的一些实施例所描述的，可以通过在不同的活动孔径之间添加延迟来实现这种移位以不相干。当发生这种移位时，应当考虑激励射束与收集射束之间的互逆行为。这是因为多重散射背景(如图9A-图9C所示)的光子传播的强度是不对称的，并且相对于来自相邻孔径的多重散射贡献被提前(而不是延迟)。因此，由于多重散射贡献一般相对于路径长度是不对称的，因此可以使用以最低速率衰减的尾部来计算信道之间所需的相对延迟。

本文的一些实施例将图像速度增强与由于多重散射造成的串扰所引起的图像降级解除关联。通过抑制这种可能由多重散射的存在所造成的串扰，实施例保持了增大的速度和可能的SNR的优点并重新获得最佳图像质量。

一实施例包括OCT系统，该OCT系统从单个可调设备生成多个分开的扫描干涉仪，同时确保由于多重散射而在它们之间引起的串扰保持最小。实施例包括并且可以应用于扫频源(SS)或时域(TD)系统。

使用多个干涉仪可以将有效线速率乘以复制干涉仪的数量。在本文描述的一些实施例中，信道之间的串扰借助于多路复用(诸如信道之间的频率多路复用或时间多路复用)被抑制。一些实施例提供移位相邻的干涉仪信号使其相对于彼此不相干，使得来自射束/孔径的任何显著的多重散射贡献相对于彼此不相干。在实施例中，时间延迟提供这种移位。例如，可以通过考虑由来自也用于收集的相同孔径的射束的激励造成的多重散射的非对称特性来确定适当的时间延迟。这些相对时间延迟可以取决于不同射束的几何配置并取决于样本特性，并且可以通过实验或通过仿真工具(如Monte Carlo方法)来确定。

图2图示出根据一实施例的多干涉仪扫频源OCT系统200的框图。OCT系统200包括可变波长光源202、分路器206和干涉仪208。

路径204将可变波长源202连接到分路器206。根据一实施例，射束路径204可以是波导。分路器206可以将由可变波长源202生成的辐射束拆分成在路径207_1、207_2、207_3、...、207_N上的多个射束。分路元件206可以是例如双向耦合器、光分路器或者将单个光束转换成两个或更多个光束的任何其它光学设备。

根据一实施例，分路器206的每个输出由干涉仪208中的一干涉仪接收。分路器206的每个输出可以具有与用于其对应干涉仪的光源(例如，光源102)相同的功能。例如，路径207_1上的分路器206的第一输出由干涉仪208_1接收。路径207_2上的分路器206的第二输出由干涉仪208_2接收。路径207_3上的分路器206的第三输出由干涉仪208_3接收。路径207_N上的分路器206的第N个输出由干涉仪208_N接收，其中N是整数。

根据一实施例，使用延迟元件来延迟分路器206的每个输出射束。例如，可以使用延迟元件210_1使路径207_1上的射束延迟τ₁，使用延迟元件210_2使路径207_2上的射束延迟时间延迟τ₂，使用延迟元件210_3使路径207_3上的射束延迟时间延迟τ₃，并且使用延迟元件210_N使路径207_N上的射束延迟时间延迟τ_N。

根据一实施例，延迟元件210_1、210_2、210_3和210_N可以被实现为其对应的干涉仪的一部分。在另一实施例中，延迟元件210_1、210_2、210_3和210_N可以在其对应的干涉仪的外部的其相应射束路径上实现。

图1的示例实施例可以借助于分别由不同延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N产生的相干性移位而被结合到具有在路径207_1、207_2、207_3、...、207_N上的分离射束的用于SS-OCT的多干涉仪208构造中。取决于多重散射的状况，根据延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N延迟的光学信号之间的时间差可以大于源的相干时间，该源的相干时间按在工作波长处经历断层摄影的组织中光的减小的平均自由程(mean free path)的因子而增大。

在实施例中，如上所述，延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N的任意对之间的差都大到足以移位相邻的干涉仪信号而使其相对于彼此不相干。例如，可以通过考虑由干涉仪208_i造成并检测的多重散射的非对称形状来确定时间延迟τ_i(其中1<i≤N)。例如，施加到第一射束的第一时间延迟与施加到第二射束的第二时间延迟之间的差可以大于第一射束与第二射束的相干时间。

在一实施例中，分路器206的输出207在被延迟元件210延迟之后被馈送到每个相应干涉仪中的混合分路器216。混合分路器216然后在样本臂212上生成样本信号，并在参考臂214上生成参考信号。例如，混合分路器216_1在干涉仪208_1的臂212_1上生成样本信号，并且在干涉仪208_1的臂214_1上生成参考信号。

参考信号和被正在进行断层摄影的组织散射后的样本信号被馈送到每个干涉仪中连接到检测元件220的混合分路器218。每个检测元件220可以包括处于平衡配置的两个检测器。每个独立的样本臂和参考臂对的长度可以确定每个信道内的实际干扰。臂的长度对于所有复制结构可以相同，并且可以被调谐以最大化图像质量。样本臂和参考臂上的延迟元件可用于调谐。

图3图示出根据一实施例的时域OCT系统300的框图。OCT系统300可以包括源302、第一分路器306、第二分路器308、可变延迟元件310、第三分路器312和干涉仪314。

源302生成辐射束。在一实施例中，源302是超辐射发光二极管(SLED)。路径304可以将源302连接到分路器306。根据一实施例，射束路径304可以是波导。分路器306可以将光源302生成的辐射束拆分成路径307_1和307_2上的两个射束。分路元件306可以是例如双向耦合器、光分路器或将单个光束转换成两个或更多个光束的任何其它调制光学设备。

根据一实施例，分路器306在路径307_1上的输出由分路器308接收，并且分路器306在路径307_2上的输出由可变延迟元件310接收。

在一实施例中，路径307_1上的射束被用于生成用于干涉测量的样本射束，并且路径307_2上的射束被用于生成用于干涉测量的参考射束。以这种方式拆分样本和参考信号可以防止对于每个单独的干涉仪中的延迟线的需要。

在一实施例中，可变延迟元件310向路径307_2上的射束提供共同可变延迟。可变延迟元件310可以提供组延迟调制。可变延迟元件310的输出可以使用分路器312被拆分成输出路径313上的输出射束。分路元件312可以是例如双向耦合器、光分路器或者将单个光束转换成两个或更多个光束的任何其它调制光学设备。

路径313上的每个射束可以由相应的干涉仪314接收。例如，路径313_1上的分路器312的第一输出可以由干涉仪314_1接收。路径313_2上的分路器312的第二输出可以由干涉仪314_2接收。路径313_3上的分路器312的第三输出可以由干涉仪314_3接收。路径313_N上的分路器312的第N个输出可以由干涉仪314_N接收，其中N是整数。

在一实施例中，分路器308将路径307_1上的射束拆分成路径309上的输出射束。路径309上的每个射束可以由相应的干涉仪314接收。例如，路径309_1上的分路器308的第一输出可以由干涉仪314_1接收。路径309_2上的分路器308的第二输出可以由干涉仪314_2接收。路径309_3上的分路器308的第三输出可以由干涉仪314_3接收。路径309_N上的分路器308的第N个输出可以由干涉仪314_N接收，其中N是整数。

根据一实施例，分路器312的每个输出射束使用延迟元件来延迟。例如，路径313_1上的射束可以使用延迟元件318_1被延迟时间延迟τ₁，路径313_2上的射束可以使用延迟元件318_2被延迟时间延迟τ₂，路径313_3上的射束可以使用延迟元件318_3被延迟时间延迟τ₃，并且过路径313_N上的射束可以使用延迟元件318_N被延迟时间延迟τ_N。

根据一实施例，分路器308的每个输出射束使用延迟元件320来延迟。例如，路径309_1上的射束可以使用延迟元件320_1被延迟时间延迟τ₁，路径309_2上的射束可以使用延迟元件320_2被延迟时间延迟τ₂，路径309_3上的射束可以使用延迟元件320_3被延迟时间延迟τ₃，并且路径309_N上的射束可以使用延迟元件320_N被延迟时间延迟τ_N。

在一实施例中，可以将相同的延迟应用于与相同干涉仪对应的路径309上的射束和路径313上的射束。例如，由延迟元件318_1对路径313_1上的射束引入的延迟可以与由延迟元件320_1对路径309_1上的射束引入的延迟相同。

在一实施例中，延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N的任意对之间的差都大到足以排除信道之间的任何显著的串扰。取决于多重散射的状况，根据延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N延迟的光学信号之间的时间差可以大于源的相干时间，该源的相干时间按在工作波长处经历断层摄影的组织中光的减小的平均自由程的因子而增大。

在实施例中，如上所述，延迟τ₁、τ₂、τ₃、...、τ_N的任意对之间的差都大到足以移位相邻的干涉仪信号而使其相对于彼此不相干。例如，可以通过考虑由干涉仪208_i造成并检测的多重散射的非对称形状来确定时间延迟τ_i(其中1<i≤N)。例如，施加到第一射束的第一时间延迟与施加到第二射束的第二时间延迟之间的差可以大于第一射束与第二射束的相干时间。

根据一实施例，延迟元件318和320可以被实现为其对应的干涉仪的一部分。在另一实施例中，延迟元件318和320可以在其对应的干涉仪的外部的其相应的射束路径上实现。

在一实施例中，每条路径309上的射束在被延迟元件320延迟之后被馈送到相应的输出混合分路器322。混合分路器322将光发送到样本并且将从样本返回的反射引导到相应混合分路器324的第一输入端。例如，路径309_1上的射束在被延迟元件320_1延迟之后被馈送到输出混合分路器322_1以从干涉仪314_1生成样本光。样本光的反射然后被馈送到混合分路器324_1的第一输入端。

匹配的参考线313在被延迟元件318延迟之后被馈送到混合分路器324的相应的第二输入端，混合分路器324的输出端进而连接到每个干涉仪314中的相应检测元件326。每个检测元件326可以包括处于平衡配置的两个检测器。例如，路径313_1上的射束在被延迟元件318_1延迟之后被馈送到混合分路器324_1的第二输入端，混合分路器324_1的输出端进而连接到检测元件326_1。

如果必要，那么可以通过光放大器(例如，SOA或掺杂的光纤放大器)来放大源302的功率，以便得益于可由干涉仪的组合管理的扩展的最大可允许功率。

图4图示出根据一实施例的示例方法400的流程图。在步骤402中，生成具有可变波长的源光束。在步骤404，源光束被拆分成多个光束。在步骤406，如上所述，每个光束被延迟时间延迟以使得来自被延迟的光束的任何显著的多重散射贡献都相对于彼此不相干。

在步骤408，将每个被延迟的光束输入到干涉仪。

在步骤410，干涉仪拆分相应的被延迟的光束以生成用于每个对应的干涉仪的样本光束和参考光束。

作为这种方法的结果，由于多个样本光束的同时存在，在维持最佳图像质量的同时跨样本的扫描时间减少，其中，由于射束之间相关性的缺乏，故由于多重散射引起的串扰的影响被最小化。

图5图示出根据实施例的示例方法500的流程图。在步骤502，生成源光束。在步骤504，源光束被拆分成第一光束和第二光束。在步骤506，第一光束被拆分成第一光束集合，以使得第一集合中的每个光束与干涉仪集合中的相应干涉仪对应。

在步骤508，第一光束集合中的每个光束被延迟时间延迟，以使得来自被延迟的光束的任何显著的多重散射贡献相对于彼此不相干，如上所述。在步骤510，第一光束集合中的每个被延迟的光束被输入到其对应的干涉仪。在步骤512，每个干涉仪使用输入到该干涉仪的被延迟的光束来生成样本光束。

在步骤514，第二光束被延迟可变的时间延迟。在步骤516，被延迟的第二光束被拆分成第二光束集合，第二集合中的每个光束与干涉仪集合中的一干涉仪对应。

在步骤518，第二光束集合中的光束被延迟时间延迟，以使得与第二集合中的干涉仪对应的每个光束被延迟与第一光束集合中与同一干涉仪对应的光束相同的时间延迟。在步骤520，第二光束集合中每个被延迟的光束作为参考信号被输入到其对应的干涉仪。

再次，作为这种方法的结果，由于多个样本光束的同时存在，在维持最佳图像质量的同时跨样本的扫描时间减少，其中，由于射束之间相关性的缺乏，故由于多重散射引起的串扰的影响被最小化。

其它实施例可以包括使用通过空间密集2D调制器施加的组延迟或相位的调制的自由空间光学器件OCT实现方式(全场)。在各实施例中，波导路径可以被光束区段替代。

其它实施例可以包括在相同样本上一起工作并且在它们之间划分待扫描的样本体积的完全分开的OCT系统。在各实施例中，源在彼此之间是不相干的，并且来自两个系统的光学信号可以不以对电信号带有贡献的方式彼此产生干扰。在扫频源系统中，瞬时波长可以不完全遵循相同的扫描函数，或者源之间的光学延迟可能超出相干长度。

应当认识到的是，具体实施方式部分而不是发明内容部分和说明书摘要部分旨在用于解释权利要求。发明内容和说明书摘要部分可以阐述(一个或多个)发明人所设想的本发明的一个或多个但不是全部示例性实施例，并且因此不旨在以任何方式限制本发明和所附权利要求。

以上已经借助于功能构建块描述了本发明的实施例，其中功能构建块图示出具体功能及其关系的实现方式。为了描述的方便，本文已经任意定义了这些功能构建块的边界。只要指定的功能及其关系被适当地执行，就可以定义替代边界。

以上对具体实施例的描述将如此充分地揭示本发明的一般性质，使得其他人可以在不背离本发明的一般概念的情况下通过应用本领域技术范围内的知识来容易地修改和/或适应这些具体实施例的各种应用，而无需过度实验。因此，基于本文给出的教导和指导，这种适应和修改旨在所公开的实施例的等同物的含义和范围内。应当理解的是，本文的措辞或术语是为了描述的目的而不是限制，使得本说明书的术语或措辞由技术人员依据教导和指导来解释。

本发明的宽度和范围不应当受任何上述示例性实施例的限制，而是应当仅根据下面的权利要求及其等同物来定义。

Claims (41)

1.一种干涉测量系统，包括：

源，被配置成生成可变波长的辐射束；

第一分路器，被配置成将可变波长的辐射束拆分成至少第一辐射束和第二辐射束；

第一延迟元件，被配置成将第一辐射束延迟第一时间延迟；

第二延迟元件，被配置成将第二辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一辐射束与被延迟的第二辐射束相对于彼此不相干；

第一干涉仪，被配置成接收被延迟的第一辐射束作为输入；以及

第二干涉仪，被配置成接收被延迟的第二辐射束作为输入，

其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第一辐射束造成的多重散射的非对称特性。

2.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪包括第二混合分路器，该第二混合分路器被配置成拆分被延迟的第一辐射束以生成第一样本辐射束和第一参考辐射束。

3.如权利要求2所述的干涉测量系统，其中，第一样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

4.如权利要求2所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪包括第三混合分路器，该第三混合分路器被配置成拆分被延迟的第二辐射束以生成第二样本辐射束和第二参考辐射束。

5.如权利要求4所述的干涉测量系统，其中，第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

6.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一分路器还被配置成拆分可变波长辐射束以生成第三辐射束。

7.如权利要求6所述的干涉测量系统，还包括：

第三延迟元件，被配置成将第三辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束相对于被延迟的第一辐射束并且相对于被延迟的第二辐射束不相干；以及

第三干涉仪，被配置成接收被延迟的第三辐射束作为输入。

8.如权利要求7所述的干涉测量系统，其中，第三干涉仪包括第三分路器，该第三分路器被配置成将被延迟的第三辐射束拆分成第三样本辐射束和第三参考辐射束。

9.如权利要求7所述的干涉测量系统，其中，第三时间延迟与第一时间延迟之间的差以及第三时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以分别虑及由被延迟的第一辐射束和被延迟的第二辐射束造成的多重散射的非对称特性。

10.如权利要求1所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟是零。

11.一种干涉测量系统，包括：

源，被配置成生成辐射束；

第一分路器，被配置成将辐射束拆分成第一辐射束和第二辐射束；

第二分路器，被配置成将第一辐射束拆分成至少第三辐射束和第四辐射束；

第一延迟元件，被配置成将第三辐射束延迟第一时间延迟；

第二延迟元件，被配置成将第四辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束与被延迟的第四辐射束相对于彼此不相干；

第一干涉仪，被配置成接收被延迟的第三辐射束作为输入；以及

第二干涉仪，被配置成接收被延迟的第四辐射束作为输入。

12.如权利要求11所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第三辐射束造成的多重散射的非对称特性。

13.如权利要求12所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪包括混合分路器，该混合分路器被配置成接收被延迟的第三辐射束并且生成第一样本辐射束。

14.如权利要求13所述的干涉测量系统，其中，第一样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

15.如权利要求11所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪包括混合分路器，该混合分路器被配置成接收被延迟的第四辐射束并且生成第二样本辐射束。

16.如权利要求15所述的干涉测量系统，其中，第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

17.如权利要求15所述的干涉测量系统，还包括：

可变延迟元件，被配置成将第二辐射束延迟可变延迟；

第三分路器，被配置成将被延迟的第二辐射束拆分成至少第五辐射束和第六辐射束；

第三延迟元件，被配置成将第五辐射束延迟所述第一时间延迟；以及

第四延迟元件，被配置成将第六辐射束延迟所述第二时间延迟。

18.如权利要求17所述的干涉测量系统，其中，第一干涉仪还被配置成接收被延迟的第五辐射束作为参考输入。

19.如权利要求17所述的干涉测量系统，其中，第二干涉仪还被配置成接收被延迟的第六辐射束作为参考输入。

20.如权利要求11所述的干涉测量系统，其中，第二分路器还被配置成将第一辐射束拆分成第七辐射束。

21.如权利要求20所述的干涉测量系统，还包括：

第五延迟元件，被配置成将第七辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第七辐射束与被延迟的第三辐射束和被延迟的第四辐射束不相干；以及

第三干涉仪，被配置成接收被延迟的第七辐射束作为输入。

22.如权利要求21所述的干涉测量系统，其中，第三时间延迟与第一时间延迟之间的差以及第三时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以分别虑及由被延迟的第三辐射束和被延迟的第四辐射束造成的多重散射的非对称特性。

23.如权利要求21所述的干涉测量系统，其中，第三干涉仪包括混合分路器，该混合分路器被配置成接收被延迟的第七辐射束并且生成第三样本辐射束。

24.如权利要求23所述的干涉测量系统，其中，第三分路器还被配置成将被延迟的第二辐射束拆分成第八辐射束。

25.如权利要求24所述的干涉测量系统，还包括：

第六延迟元件，被配置成将第八辐射束延迟所述第三时间延迟。

26.如权利要求25所述的干涉测量系统，其中，第三干涉仪还被配置成接收被延迟的第八辐射束作为参考输入。

27.如权利要求11所述的干涉测量系统，其中，第一时间延迟是零。

28.一种干涉测量方法，包括：

生成具有可变波长的源辐射束；

将源辐射束拆分成至少第一辐射束和第二辐射束；

将第一辐射束延迟第一时间延迟；

将第二辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第一辐射束与被延迟的第二辐射束彼此不相干；

将被延迟的第一辐射束输入到第一干涉仪；以及

将被延迟的第二辐射束输入到第二干涉仪，

其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第一辐射束造成的多重散射的非对称特性。

29.如权利要求28所述的干涉测量方法，还包括：

由第一干涉仪拆分被延迟的第一辐射束以生成第一样本辐射束和第一参考辐射束；以及

由第二干涉仪拆分被延迟的第二辐射束以生成第二样本辐射束和第二参考辐射束。

30.如权利要求29所述的干涉测量方法，其中，第一样本辐射束和第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

31.如权利要求29所述的干涉测量方法，还包括：

将源辐射束进一步拆分成第三辐射束；

将第三辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束相对于被延迟的第一辐射束并且相对于被延迟的第二辐射束不相干；

将被延迟的第三辐射束输入到第三干涉仪；以及

由第三干涉仪拆分被延迟的第三辐射束以生成第三样本辐射束和第三参考辐射束。

32.如权利要求31所述的干涉测量方法，其中，第三时间延迟与第一时间延迟之间的差以及第三时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以分别虑及由被延迟的第一辐射束和被延迟的第二辐射束造成的多重散射的非对称特性。

33.如权利要求28所述的干涉测量方法，其中，第一时间延迟是零。

34.一种干涉测量方法，包括：

生成源辐射束；

将源辐射束拆分成第一辐射束和第二辐射束；

将第一辐射束拆分成至少第三辐射束和第四辐射束；

将第三辐射束延迟第一时间延迟；

将第四辐射束延迟第二时间延迟，以使得被延迟的第三辐射束与被延迟的第四辐射束相对于彼此不相干；

将被延迟的第三辐射束输入到第一干涉仪；以及

将被延迟的第四辐射束输入到第二干涉仪。

35.如权利要求34所述的干涉测量方法，其中，第一时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以虑及由第三辐射束造成的多重散射的非对称特性。

36.如权利要求34所述的干涉测量方法，还包括：

由第一干涉仪使用被延迟的第三辐射束生成第一样本辐射束；以及

由第二干涉仪使用被延迟的第四辐射束生成第二样本辐射束。

37.如权利要求36所述的干涉测量方法，其中，第一样本辐射束和第二样本辐射束是光学相干断层摄影辐射束。

38.如权利要求34所述的干涉测量方法，还包括：

将第二辐射束延迟可变时间延迟；

将被延迟的第二辐射束拆分成至少第五辐射束和第六辐射束；

将第五辐射束延迟所述第一时间延迟；

将被延迟的第五辐射束作为第一参考辐射束输入到第一干涉仪；

将第六辐射束延迟所述第二时间延迟；以及

将被延迟的第六辐射束作为第二参考辐射束输入到第二干涉仪。

39.如权利要求38所述的干涉测量方法，还包括：

将第一辐射束进一步拆分成第七辐射束；

将第七辐射束延迟第三时间延迟，以使得被延迟的第七辐射束相对于被延迟的第三辐射束并且相对于被延迟的第四辐射束不相干；

将被延迟的第七辐射束输入到第三干涉仪；以及

由第三干涉仪使用被延迟的第七辐射束生成第三样本辐射束。

40.如权利要求39所述的干涉测量方法，其中，第三时间延迟与第一时间延迟之间的差以及第三时间延迟与第二时间延迟之间的差大到足以分别虑及由第三辐射束和第四束辐射造成的多重散射的非对称特性。

41.如权利要求39所述的干涉测量方法，还包括：

将被延迟的第二辐射束进一步拆分成第八辐射束；

将第八辐射束延迟所述第三时间延迟，以使得被延迟的第八辐射束相对于被延迟的第五辐射束和被延迟的第六辐射束不相干；以及

将被延迟的第八辐射束作为第三参考辐射束输入到第三干涉仪。

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