JP2005516187A - スペクトル帯域の並列検出による測距並びに低コヒーレンス干渉法（ｌｃｉ）及び光学コヒーレンス断層撮影法（ｏｃｔ）信号の雑音低減のための装置及び方法 - Google Patents

Abstract

並列な組のスペクトル帯域を検出することによって、光学コヒーレンス断層撮影法及び低コヒーレンス干渉法（ＬＣＩ）信号の検出感度を高めるための装置、方法、論理構成及び記憶媒体を提供する。各帯域は、光周波数の固有の組み合わせである。ＬＣＩ広帯域幅源は、Ｎスペクトル帯域に分割し得る。Ｎスペクトル帯域を個別に検出し処理して、信号対雑音比をＮ倍に大きくできる。各スペクトル帯域は、別々の光検出器で検出して増幅し得る。各スペクトル帯域の場合、信号は、信号帯域を中心にしてアナログ電子回路によって帯域通過フィルタ処理され、デジタル化される。あるいは、他の選択肢として、ソフトウェアにおいて、その信号をデジタル化して、そして、帯域通過フィルタ処理してもよい。その結果、信号に対するショット雑音の影響は、スペクトル帯域数に等しい係数だけ低減し得るが、信号振幅は、同じ状態を維持し得る。ショット雑音が減少すると、システムのダイナミックレンジ及び感度が大きくなる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２００２年１月２４日に出願された同時係属出願中のＵＳ仮特許出願第６０／３５１，９０４号、表題“スペクトル帯域の並列検出による測距並びに低コヒーレンス干渉法（ＬＣＩ）及び光学コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）信号のショット雑音低減のための装置及び方法”と、２００２年４月３０日に出願された同時係属出願中のＵＳ出願第１０／１３６，８１３号、表題“焦点特性及びコヒーレンスゲーティングを制御するダイナミックフィードバックを用いて光学コヒーレンス断層撮影法の画像明瞭度及び感度を改善するための装置及び方法”と、の恩恵を主張するものであり、双方共、本出願の譲受人に共同譲渡され、これらの開示内容は、その全体を本明細書中において引用・参照する。

本発明は、各々光周波数の固有の組み合わせである並列な組のスペクトル帯域を検出することによって、光学コヒーレンス断層撮影法及び低コヒーレンス干渉法信号の検出感度を劇的に大きくするための装置、方法、論理構成及び記憶媒体に関する。

現在、不透明な媒体中で深度測距を実施する２つの方法が存在する。第１の方法は、低コヒーレンス干渉法（ＬＣＩ）として知られている。この方法は、走査システムを用いて、参照アーム長を変化させ、検出器において干渉信号を取得し、また、干渉縞パターンを復調して光源相互相関関数のコヒーレンス包絡線を得る。光学コヒーレンス断層撮影法（ＯＣＴ）は、ＬＣＩを用いて、二次元像を得るための手段である。ＯＣＴは、スワンソン（Ｓｗａｎｓｏｎ）らによって米国特許第５，３２１，５０１号に述べられている。ＯＣＴに対する数多くの変更が特許化されてきたが、最適な信号対雑音比（ＳＮＲ）に至らないものが多く、解像度が最適でなかったり、画像化フレームレートが低かったり、また、侵入深度が不充分であったりしている。パワーの使用方法は、このような画像形成法の要因である。例えば、眼科用途では、熱的な損傷が発生し得るまでに、わずか数ミリワットのパワーが許容可能である。従って、このような環境の下では、パワーを増やしてＳＮＲを大きくすることは、実現不可能である。パワーの要求基準を大幅に引き上げることなく、ＳＮＲを大きくする方法を有することが望ましい。

不透明媒体深度測距用の第２の方法は、文献ではスペクトルレーダとして知られている。スペクトルレーダにおいて、サンプル及び参照アーム光の相互スペクトル密度の実数部は、分光計で測定される。深度プロファイル情報は、相互スペクトル密度変調で符号化される。スペクトルレーダの従来の設計品は、主として文献に見い出せる。

ＬＣＩ及びＯＣＴの信号対雑音比を大きくするためにスペクトルレーダ概念を用いることを先に述べた。しかしながら、この説明では、複素スペクトル密度の実数部だけが測定され、また、本方法は、極めて多くの検出器要素（約２、０００）を用いて、ミリメータオーダの走査範囲に達する。任意の数の検出器要素に対して可能な方法を有することが望ましい。第２に、先に述べた方法は、単一の電荷結合装置（ＣＣＤ）を用いて、データを取得する。電荷蓄積容量は制限されているため、参照アームパワーをサンプルアームパワーとほぼ同じレベルに低減して、サンプルアーム光上で自己相関雑音を生成する必要がある。更に、搬送波が生成されないため、１／ｆ雑音が、このシステムの雑音を支配する。第３に、最先端のＣＣＤ技術の積分時間が短い場合でも、干渉計の位相が不安定であると、相互スペクトル密度変調の干渉縞視認性が減少する。

本発明は、ＬＣＩ広帯域幅源をＮ数のスペクトル帯域に分割することによって、ＬＣＩ及びＯＣＴのＳＮＲを大きくすることが可能である。例示の一実施形態において、スペクトル帯域は、個別に検出され処理されて、ＳＮＲがＮ倍に大きくなる。ＳＮＲがこのように大きくなると、ＬＣＩ又はＯＣＴ画像形成は、Ｎ倍速くできるが、あるいは、他の選択肢として、パワーがＮ倍小さい光源を用いて、同じ速度での画像形成が可能になる。その結果、本発明によって、従来のＬＣＩ及びＯＣＴの最も重要な欠点の内の２つ、即ち、光源利用可能性及び走査速度が克服される。係数Ｎは、１、０００を超えることがあり、また、これによって、現在実践されているＯＣＴ及びＬＣＩ技術から３桁を超える規模で改善し得るＯＣＴ及びＬＣＩシステムの構築が可能になる。

本発明は、ＯＣＴに対して、現在のデータ取得速度及び光源の利用可能性を改善する。ショット雑音は、量子化された又は離散的な電荷による電流の統計的な変動による。ショット雑音を低減することにより、光源パワーの大幅な低減または取得レートの大幅な改善が可能である。現在のデータ取得レート（約４フレーム／秒）における制限は、利用可能な光源パワー及び走査遅延用の高速機構の利用可能性によって課せられる。検出感度が８倍に大きくなると、１秒間当たり約３０フレームの速度でリアルタイムの画像形成が可能である。感度が約１、０００乃至２、０００倍に大きくなると、大幅に小さいパワー及び大きいスペクトル帯域幅の光源を用いることができるが、これらの光源は、容易に入手可能で、製造コストが安く、また、高い解像度のＬＣＩ又はＯＣＴ走査を生成し得る。

ＯＣＴの眼科用途の場合、好適には、検出が効率的であると、取得速度を大幅に大きくし得る。眼科用途における制限は、ＡＮＳＩ標準（約８３０ｎｍで７００マイクロワット）による眼に入射可能なパワーである。眼科用途における現在のデータ取得速度は、１秒間当たり約１００−５００Ａラインである。このパワー効率の良い検出により、１秒間当たり約１００、０００ＡラインオーダのＡライン取得レート、又は、画像当たり約３、０００Ａラインでの映像レート画像形成が可能である。

ショット雑音がホワイト雑音スペクトラムを有するため、ＳＮＲの利得が実現される。周波数ω（又は、波長λ）で検出器に存在する強度は、周波数ωの信号のみに寄与するが、ショット雑音は、全ての周波数で生成される。検出器当たりの光帯域幅を狭めることによって、各周波数におけるショット雑音の影響は、低減できる一方で、信号成分は、同じままである。

要約すると、本発明は、ＬＣＩ及びＯＣＴの性能を改善し、そして、その結果、医療及び非医療用途のためのＬＣＩ及びＯＣＴ診断技術の開発に用い得る。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の請求項と共に、以下に詳述する本発明の実施形態の説明を解釈すると明らかになるであろう。

本発明は、図面に例示するが、これらの図面では、同様な参照符号は、全ての図において同じ又は同様な構成要素を示す。

概要
本発明の或る例示の実施形態には、参照アームが走査される場合のＬＣＩ及びＯＣＴと、参照アーム走査が不要なスペクトルレーダとの側面を実現する複合の方法が含まれる。

一実施形態において、ＯＣＴシステムの検出アームにおける信号は、検出前に２つ以上のスペクトル帯域に分割される。各スペクトル帯域は、別々の光検出器で検出され増幅される。各スペクトル帯域の場合、信号は、信号帯域を中心にしてアナログ電子回路によって帯域通過フィルタ処理され、そして、デジタル化される。あるいは、他の選択肢として、ソフトウェアにおいて、その信号をデジタル化して、そして、帯域通過フィルタ処理してもよい。その結果、信号に対するショット雑音の影響は、スペクトル帯域数に等しい係数だけ低減し得るが、信号の出力は、同じままである。ショット雑音が減少すると、システムのダイナミックレンジ及び感度が大きくなる。

本発明の他の例示の実施形態において、参照アーム走査が不要なスペクトルレーダ用の装置が提供される。数多くの検出器に対して、測距又は参照アーム走査が不要であり、また、本方法は、相互スペクトル密度の位相情報が、好適には、保存されることを除いて、スペクトルレーダに用い得る方法と類似している。

他の例示の実施形態において、本発明は、干渉計における位相の不安定性を解消し、複素スペクトル密度を得て、サンプルアーム光の自己相関雑音、相対強度雑音、及び１／ｆ雑音を解消するスペクトルレーダの構成について記述する。

理論
時間ドメイン対スペクトルドメインＯＣＴ
ほとんど全ての従来のＯＣＴシステムは、時間ドメイン走査に基づいている。このような従来のシステムでは、マイケルソン干渉計の参照アームの長さは、画像形成深度範囲に対応する距離で素早く走査される。参照アーム走査に対する代替の手順は、分光計を用いて、マイケルソン干渉計の検出アームでの相互スペクトル密度を測定するものである。スペクトルドメインＯＣＴでは、参照アームの機械的でない（例えば、不動の）走査が要求されるが、位相シフトを生成するための装置を用い得る。相互スペクトル密度の直接測定によって、大幅な信号対雑音利得を実現し得ることが認識されたのはごく最近のことである。

図１は、従来の時間ドメインＯＣＴシステムの概略図を示す。参照アーム経路長を走査すると、干渉縞が、同じ体積で描かれた３つの構造体への距離に匹敵する位置に対応して形成される。単一の検出器を用いて、干渉縞を検出する。干渉縞パターンの包絡線検出によって、組織の反射率を所定の位置にマッピングする画像が構成される。

本発明の或る例示の実施形態は、スペクトルレーダ概念（更に、スペクトルドメインＯＣＴと称する）に基づく検出原理、又はスペクトルドメインと、現在の最先端技術による時間ドメインＯＣＴより更に良い感度を持ち得る時間ドメインＯＣＴとの間の複合の方法を提供して、取得速度対解像度比を実質的に大きくできる。

スペクトルドメインＯＣＴにおけるショット雑音低減の原理
雑音がショット雑音限定である場合、時間ドメインＯＣＴシステムの最大の信号対雑音性能が得られる。ショット雑音は、単一の要素検出器を多要素アレイ検出器で置き換えることによって大幅に低減し得る。検出アーム光がアレイ検出器上でスペクトル的に分散されると、アレイの各要素は、光源のスペクトル幅におけるわずかな波長の一部を検出する。ショット雑音は、好適には、アレイの要素数に等しい係数だけ低減される。信号対雑音改善の原理は、ショット雑音に固有なホワイト雑音と、同じ波長の電磁波だけが干渉縞を生成するという観察とに基づく。

ショット雑音パワー密度Ｎ_ｓｈｏｔ（ｆ）（［Ｗ／Ｈｚ］、［Ａ^２／Ｈｚ］又は［Ｖ^２／Ｈｚ］単位による）は、検出器で生成される電流（又は、等価的に光学的パワー×量子効率）に比例する。干渉計に入射する波長λ_１の単色ビームの場合、干渉縞周波数又は検出器における搬送波ｆは、ミラーの速度ｖによって求められ、ｆ_１＝２ｖ／λ_１である。ショット雑音は、波長λ１でのパワー（又は、スペクトル密度Ｓ（ω））に比例する。第２波長λ_２は、好適には、干渉計に結合される。周波数ｆ_２＝２ｖ／λ_２での第２干渉縞周波数又は搬送波は、同時に存在する。この第２周波数におけるショット雑音は、好適には、波長λ_１及びλ_２における光学的パワーによって生成されるショット雑音の合計である。また、周波数ｆ_１において、ショット雑音は、波長λ_１及びλ_２における光学的パワーによって生成されるショット雑音の合計である。従って、両周波数において、相互ショット雑音項が、検出器における両波長が同時に存在することによって生成される。各波長を別々の検出器にスペクトル的に分散することによって、相互ショット雑音項は、消去し得る。このようにして、スペクトルドメインＯＣＴは、時間ドメインＯＣＴシステムと比較して、信号対雑音比の大幅な改善を提供する。

時間ドメイン対スペクトルドメインＯＣＴの信号対雑音解析
信号
時間ドメインＯＣＴにおける信号対雑音比（ＳＮＲ）の解析は、関連の発行物に記述されている。時間ドメインＯＣＴにおける干渉縞ピーク振幅は、下式によって与えられる。

ここで、Ｐ_ｒｅｆ、Ｐ_{ｓａｍｐｌｅ}は、それぞれ単位ワットによる参照及びサンプルアームパワーである。検出器における電気的パワーの観点では、単位［Ａ^２］による信号は、下式で定義される。

ここで、ηは量子効率、ｅは電荷量、Ｅν＝ｈｃ／λは光子エネルギである。参照及びサンプルアームパワーは、下式のそれぞれの反射スペクトル密度によって与えられる。

サンプルアームスペクトル密度が大きい係数だけ減衰される場合、参照及びサンプルスペクトル密度が光源スペクトル密度Ｓ（ω）に等しい、即ち、Ｓ_ｒｅｆ（ω）＝Ｓ（ω）、Ｓ_{ｓａｍｐｌｅ}（ω）＝αＳ（ω）（α＜＜１）であると仮定し、また、参照及びサンプルアームの上記表現を信号の元の定義に挿入すると、下式が与えられる。

熱、ショット雑音及び相対強度雑音の影響
ＯＣＴ信号の全雑音に対する３の影響は、熱雑音、ショット雑音及び相対強度雑音である。熱雑音は、フィードバック抵抗器によって生成され、ショット雑音は、電荷量が有限である性質に関連して、電流に統計的な変動を生じさせ、相対強度雑音は、古典的な光源の無秩序な性質による時間的な変動に関連する。雑音密度に対するこれら３つの影響は、単位［Ａ^２／Ｈｚ］で下式によって与えられる。

ここで、ｋはボルツマン定数、Ｔは単位ケルビンによる温度、Ｒ_ｆｂはフィードバック抵抗器の値、τ_ｃｏｈは光源のコヒーレンス時間である。コヒーレンス時間は、ガウス光源の最大値の半分での全スペクトル幅Δλに以下の関係によって、関連付けられる。

ショット雑音限定の検出は、式（５）の第２項が、他の雑音の影響を支配すると実現される。

信号対雑音比（ＳＮＲ）
信号対雑音比（ＳＮＲ）は、下式で与えられる。

ここで、ＢＷは信号帯域幅、パラメータＳ及びＮ_{ｎｏｉｓｅ}（ｆ）は上述した通りである。

ＯＣＴ信号の空間及び周波数ドメイン記述
ＯＣＴ信号は、空間ドメインで最も簡単に記述される。サンプルアーム中の単一の物体の場合、ＯＣＴ信号の干渉項は、光源スペクトラムＳ（ω）のフーリエ変換の実数部に比例する。

ここで、Δｚは、サンプルと参照アームとの間の経路長差であり、ｋは波数ベクトルである。時間の関数として、ＯＣＴ信号は、下式で与えられる。

ここで、ｖは、参照アームミラー速度である。信号の周波数スペクトラムは、時間ドメインでの信号のフーリエ変換によって与えられ複素関数となる。この関数の絶対値は、スペクトル密度に等しい。

この式は、信号帯域幅が、光源スペクトル幅に正比例し、また、参照アームミラー速度すなわち画像形成速度で直線的にスケール変更することを示す。また、式（９）は、周波数スペクトラム｜Ｉ（ｆ）｜の絶対値を信号Ｓ（式（４））に直接関連付ける。

また、式（９）は、光源の各角周波数又は等価的に光源の各波長は、測定された干渉計信号におけるそれ自体の周波数で表されることを実証する。深度プロファイル情報Ｉ（ｔ）は、フーリエ変換によって、複素相互スペクトル密度Ｉ（ｆ）から得ることができる。

また、複素相互スペクトル密度は、分散性の又は干渉計の要素を用いて、信号Ｉ（ｔ）を幾つかのスペクトル帯域に分割することによって得ることができる。各検出器では、複素相互スペクトル密度の一部だけが求められる。各検出器の相互スペクトル密度を組み合わせて、信号の全スペクトル密度が回復される。

従って、スペクトル成分を個々の検出器に分離することによって、同じ情報を得ることができる。ソフトウェア又はハードウェアにおいて、全ての検出器の信号を組み合わせると、単一の検出器で得られたものと同じ信号になる。

スペクトルドメインＯＣＴでの信号対雑音利得
検出アームにおいて、スペクトラムは、２等分できるが、この場合、２つの検出器は、各々、スペクトラムの半分を検出する。式（９）によれば、検出器１及び２における周波数スペクトルは、それぞれｆ＜ｆ_０で｜Ｉ_１（ｆ）｜＝Ｓ（πｆｃ／ｖ）、ｆ＞ｆ_０でＩ_１（ｆ）＝０、ｆ＜ｆ_０でＩ_２（ｆ）＝０、ｆ＞ｆ_０で｜Ｉ_２（ｆ）｜＝Ｓ（πｆｃ／ｖ）である。時間ドメインＯＣＴにおいて単一の検出器によって取得される周波数スペクトラムは、Ｉ_１（ｆ）とＩ_２（ｆ）の合計によって与えられ、Ｉ（ｆ）＝Ｉ_１（ｆ）＋Ｉ_２（ｆ）となる。従って、スペクトル合成後、信号Ｓは、等しいが、ｆ＞ｆ_０でＩ_１（ｆ）＝０、ｆ＜ｆ_０でＩ_２（ｆ）＝０であり、検出器当たりの帯域幅ＢＷは、２分の１に低減し得る。

雑音は、検出器１及び２におけるショット雑音の影響の合計により求められる。式（５）及び（６）から、検出器当たりのショット雑音は、検出器における参照アームパワー×検出器の帯域幅に比例する。スペクトラムが２等分されたため、検出器１及び２における参照パワーは、それぞれ下式で与えられる。

２つの検出器に対するショット雑音の影響の合計は、下式で与えられる。

これを時間ドメインＯＣＴにおける単一の検出器のショット雑音と比較すると、

従って、検出アーム光を２つの別々の検出器上にスペクトル的に分散することによって、信号は同じままである一方で、雑音は２分の１に低減され、係数２による正味ＳＮＲ利得になる。

上記の解析を拡張すると、ショット雑音の影響は、検出器数に等しい係数だけ低減されることを実証し得る。各検出器要素が総参照パワーのＮ分の１を受光するＮ検出器要素のショット雑音の合計は、下式で与えられる。

時間ドメインＯＣＴでは、信号は同じであり、スペクトルドメインＯＣＴのＳＮＲ比は、下式で与えられる。

従って、スペクトルドメインＯＣＴは、検出器要素の数Ｎに依存して、百倍から千倍の時間ドメインＯＣＴに優るＳＮＲ改善を可能にする。これらに限定はしないが、ライン走査カメラ等の電荷結合アレイ又は積分装置を検出器として用いて、比Ｎ／ＢＷは、アレイの積分時間τ_ｉで置き換えられ、下式のようになる。

利点
本発明の例示の実施形態は、ショット雑音及び他の形態の雑音を低減し、これによって、現行のシステムより大幅に小さい光源パワー又は大幅に大きい取得レートを可能にする。検出感度が大きくなると、リアルタイムの画像形成が可能になる。このような画像形成速度は、胃腸、眼科及び動脈の画像形成環境等において、体動が継続的な問題である場合、開業医を支援し得る。信号対雑音比を維持又は改善しつつフレームレートを大きくすることによって、このような体動は、解消し得る。また、本発明によって、ＯＣＴで広い領域の組織を検診することが可能になり、また、この方法を用いて、臨床的に実行可能な検診手順が可能になる。

図２は、本発明の例示の実施形態による上位レベルシステム１００の構成を示し、光源アーム１０４、サンプルアーム１０６、参照アーム１０８、及び検出アーム１１０を有する干渉計１０２を含み、検出アーム１１０は、スペクトル分離ユニット１１２、多数の検出器１１４、増幅器１１６、（図示しないが当業者には公知である）オプションのアナログ処理電子回路１１８、及び（図示しないが当業者には公知である）信号変換用のＡ／Ｄ変換器１２０を有する。処理・表示ユニット１２２は、オプションとして、デジタル帯域通過フィルタ処理（ＢＰＦ）ユニット１２４、デジタル高速フーリエ変換（ＦＦＴ）１２６（図示せず）、信号のコヒーレント合成、及びデータ処理・表示アルゴリズムを有する。検出器アレイ１１４は、単純な強度測距及び画像形成及び／又はドップラ感受性の検出では１ｘＮ、二重平衡検出では２ｘＮ、単純な強度測距及び／又は偏光及び／又はドップラ感受性の検出では２ｘＮ、又は合成二重平衡及び偏光及び／又はドップラ感受性の検出では４ｘＮであってよい。他の選択肢として、サンプル１３０に関する横断的な空間情報の検出が可能なように、ＭｘＮアレイは、任意の数“Ｍ”の検出器１１４に用い得る。

図３は、スペクトルドメインＯＣＴシステム２００の一例示実施形態の概略図を示し、システム２００には、光源２０２、スプリッタ２０４、参照アーム２０６、サンプルアーム２０８、組織サンプル１３０、光学要素２１０、回折格子２１２、レンズ２１４、検出器２１６アレイ、及びプロセッサ２１８が含まれる。検出アーム光は、回折格子２１２によって分散され、スペクトラムは、検出器アレイ２１６に画像形成される。参照アーム２０６長を距離λ／８に渡り段階的に送ることによって、参照アーム２０６とサンプルアーム２０８光との相互スペクトル密度を求め得る。相互スペクトル密度のフーリエ変換は、深度プロファイル情報を生成する。

光源
光源アーム２０３は、低コヒーレンス光で干渉計を照射するために用いられる光源２０２を少なくとも含む。光源の時間的なコヒーレンス長は、好適には、数ミクロンより短い（好適な範囲は、約０．５μｍ乃至３０μｍ）。光源の例には、これらに限定しないが、半導体光増幅器、超発光性ダイオード、発光ダイオード、固体フェムト秒光源、増幅式自然発光連続光源、熱光源、及びそれらの組み合わせ等が含まれる。当業者に知られている他の適切な光源を用いてもよい。本明細書では、光は光源と呼ぶが、このことは、状況に依存して、他の電磁放射の範囲も適切に用い得ることを意図している。

干渉計
サンプルアーム２０８は、組織サンプル１３０から反射した光を集光し、参照アーム２０６からの光と合成して干渉縞を形成する。参照アーム２０６は、光源アーム２０３と合成するために光を戻す。また、参照アームは、反射の無い透過性であってもよい。このビーム分割／再合成の実行は、ビームスプリッタ２０４（マイケルソン）又はサーキュレータ（１つ又は複数）（マッハ‐ツェンダ）、又はビーム間の干渉を検出し得るように、ビームを複数の経路に分離し、これら複数のビームを再合成するための当業者に知られている他の手段を用いて行ない得る。この分割は、自由空間において、又は受動的な光ファイバ構成要素を有するスプリッタ２０４を用いることによって実現し得る。

サンプルアーム
ＬＣＩ用途の場合、サンプルアームは、劈開された（傾斜した、平坦な、又は研磨した）光ファイバを含む光学プローブ又は自由空間ビームによって終端し得る。（これらに限定しないが、非球面型、屈折率分布型、屈折性、ボール型、ドラム型等の）レンズを用いて、サンプル上又はサンプル内にビームを集光し得る。また、ビーム誘導要素（これらに限定しないが、プリズム、又は屈折性光学要素等）をプローブ内に含み、集光されたビームをサンプル上の所望の位置に誘導し得る。ＯＣＴ用途の場合、ビーム位置は、時間の関数としてサンプル上で変更して、二次元画像を再構築し得る。サンプル上での集光ビームの位置変更は、（これらに限定しないが、検流計、圧電アクチュエータ等の）走査ミラー、光電アクチュエータ、又は光ファイバを動かす（例えば、光ファイバを回転又は光ファイバを直線的に並進させる）ことによって実現し得る。サンプルアームプローブは、内部で動く要素を有する光ファイバプローブであってよく、この場合、その運動がプローブの基端部で起動され、また、その運動は、（これらに限定しないが、ワイヤ、ガイドワイヤ、速度計ケーブル、ばね、及び光ファイバ等の）運動変換装置によって遠端部に伝達し得る。光ファイバプローブは、光学的に透明な静止外装中に密閉し得るが、この場合、光は、遠端部でプローブから出射する。図４は、（プローブの軸に沿って回転又は直線的に並進し得る）内部ケーブル２６０、外部透明又は半透明外装２６２、遠端光学部品２６４、及び（カテーテルの軸に対して任意の角度での）出射光２６６を有する詳細図を示す。

参照アーム遅延
参照アーム２０６の機構２７０により、参照アーム２０６のグループ遅延を走査し得る。このグループ遅延は、これらに限定しないが、光ファイバを延長することによって、圧電トランスデューサを用いる自由空間並進走査によって、又は、回折格子ベースのパルス整形光学遅延ラインを介して等、当業者に知られている多数の手法の何れかによって生成し得る。好適には、この遅延は、非機械的な又は不動の構成によって導入される。“非機械的”によって、機械的に動く部品が一切利用されないことを意味する。機械的に動く部品が存在しないと、機械的な装置を用いて遅延を導入するという既知の欠陥が減少すると考えられている。文献に記載されている従来のＬＣＩ又はＯＣＴシステムとは反対に、本発明における参照アーム２０６は、必ずしもサンプルの全測距深度に渡って走査する必要はなく、好適には、少なくとも検出器数分の１（１／Ｎ）に等しい一部の測距深度に渡って走査する。この走査の特徴は、基本的に、従来知られているＬＣＩ及びＯＣＴシステムに用いられる既知の遅延走査方式とは異なる。参照アーム２０６は、オプションとして、これらに限定しないが、音響光学変調器、電気光学位相変調器等、搬送波周波数を生成するための（本明細書において、より詳細に記述する）位相変調器機構を有する。参照アーム２０６の走査範囲を低減するために、スペクトラムは、好適には、以下に説明する方法に基づき、複数のスペクトル帯域に分割する。

検出
図２を参照すると、検出アーム１１０において、スペクトル分離ユニットは、スペクトル成分を分離し、信号は、別々の検出器１１４に転送される。検出器１１４は、好適には、（これらに限定しないが、シリコン、ＩｎＧａＡｓ、拡張ＩｎＧａＡｓ等の）受光ダイオードで構成し得る。他の選択肢として、（これらに限定しないが、受光ダイオードアレイ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳアレイ、能動ＣＭＯＳアレイ、ＣＭＯＳ“スマート画素”アレイ、及びそれらの組み合わせ等の）一次元又は二次元アレイ検出器１１４を検出に用い得る。各スペクトル帯域用の２つの検出器１１４は、再合成光を直交偏光固有状態に分離した後、偏光感受性検出に用い得る。検出器１１４アレイは、単純な強度測距及び画像形成及び／又はドップラ感受性検出の場合１ｘＮ、二重平衡検出の場合２ｘＮ、強度測距及び画像形成及び／又は偏光感受性及び／又はドップラ感受性検出の場合２ｘＮ、又は合成二重平衡及び強度測距及び／又はドップラ感受性及び／又は偏光感受性検出の場合４ｘＮであってよい。他の選択肢として、ＭｘＮアレイを任意のＭに対して用いて、サンプル４０に関する横断的な空間情報を検出し得る。

検出器信号は、トランスインピーダンス増幅器（ＴＩＡ）１１６、帯域通過フィルタ１２４によって（デジタル的に又はアナログ回路を用いて）増幅され、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル化され、コンピュータ１２２に記憶されて、更に処理し得る。各検出器１１４は、好適には、ショット雑音限定に構成し得る。ショット雑音限定の検出は、好適には、ショット雑音がＴＩＡ１１６の抵抗器の熱雑音を支配し、また、相対強度雑音（ＲＩＮ）より大きくなるように、参照アーム１０８からの戻り光の強度を調整することによって実現される。各検出器１１４は、このような二重雑音低減の場合、平衡状態である。

本発明の一実施形態において、検出器１１４の数Ｎは、２乃至１０、０００以上の範囲であってよい。Ｎの好適な範囲は、約８乃至１０、０００検出器である。好適な一実施形態において、８つの検出器１１４（又は、その領域の或る数）が、リアルタイムの又はリアルタイムに近い画像形成を提供し得る。

他の選択肢として、他の検出方法には、好適には、１／ｆ雑音（ｆ＝周波数）（図５参照）より大きいレートで画像を得ることができる積分式一次元又は二次元検出器１１４アレイが含まれる。オプションとして、ＢＰＦは、デジタル化に続いて個別に実現し得る。付加的な修正には、平衡検出のためにオプションの第２検出器１１５アレイを用いることが含まれ、このことで、ＲＩＮ及び１／ｆ雑音の低減により、参照アームパワーが大きくなり、また、取得速度が速くなる。好適な実施形態において、位相追跡装置及び／又はアルゴリズムは、干渉縞の不安定性による信号減衰を低減するために参照アーム１０８に用いられる。

このシステムは、単一の検出器１１４を用いて、二重平衡行のアレイ検出器をインターリーブ処理することによって又は互いに隣接して２つの同じアレイ検出器を配置することによって二重平衡検出を使用可能状態にして実現し得る。２つのアレイ検出器１１４及び１１５が用いられる場合、それらの値は、互いに減算して二重平衡検出を実現する。２つを超えるアレイ検出器が用いられる場合、それらの信号は選択的に減算でき、また、複素スペクトル密度を得ることができる。

波長の関数としてのスペクトル強度は、好適には、一定である。しかしながら、そうでない場合、スペクトラムは、参照、サンプル及び／又は光源アームにおいて整形され、それを一定にできる。スペクトル整形器は、当分野では公知である。

処理
各検出器１１４の信号は、ＦＦＴ等によって、信号周波数を中心にして帯域通過フィルタ処理される。全ての検出器１１４の信号は、上述したように合成して、周波数ドメインにおける複素相互スペクトル密度を得ることができる。フーリエ変換によって、複素相互スペクトル密度は、組織中の深度プロファイルに変換し得る。参照アームにおいてπ／２の位相シフトの少なくとも２つの信号を得た後、これら２信号の何らかの線形合成により複素スペクトル密度を再構築することによって等、これらに限定しないが、複素スペクトル密度を処理して深度プロファイル情報を得るための幾つかの方法が、当業者に知られている。

検出に続いて、アナログ処理には、トランスインピーダンス増幅器、帯域通過フィルタ、及び信号のデジタル化が含まれる。そして、この信号は、フーリエ変換演算によって深度の関数として反射率に変換し得る。デジタル処理には、デジタル化、周波数ドメイン又は時間ドメイン（ＦＩＲ又はＩＩＲフィルタ）におけるデジタル帯域通過フィルタ処理、及び深度の関数として組織反射率を回復するための逆フーリエ変換が含まれる。

システム統合
多数の信号の処理は、数学的な画像再構築、表示、データ記憶を含む基本的な処理を行なう画像形成又は診断用のコンソールを用いて行ない得る。他の選択肢として、図６に示す他の実施形態は、既設のＯＣＴ及び／又はＬＣＩシステムに接続し得るスタンドアロンの検出・処理システム３００を示す。この場合、検出器３０２及びデジタル化は、スタンドアロンユニット中で実施し得る。スタンドアロンユニットへの入力は、上述したように、参照及びサンプルアーム双方からの合成光である。システムの出力は、先のＯＣＴ又はＬＣＩコンソール入力と同様であるがＳＮＲが大きくなった干渉計の信号である。スタンドアロンユニットには、波長をスペクトル帯域に分割するためのスプリッタ３０４、多数の検出器３０２、ＴＩＡ３０６を含むアナログ回路、及び上述したように、干渉計の信号を再構築するための装置が含まれる。干渉計の信号を再構築するための装置には、アナログ又はデジタル装置が含まれ、この場合、アナログ装置には、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）３０８と、各波長帯域からの個々の干渉図形を加算するためのアナログ構成とが含まれる。デジタル装置には、アナログーデジタル変換器と、各スペクトル帯域からの干渉図形を単一の全帯域幅干渉計信号に再合成し得るＣＰＵ３１０とが含まれる。そして、再構築された干渉図形は、スタンドアロンシステムの出力になり得る。あるいは、他の選択肢として、再構築された干渉図形復調信号を既設のシステムコンソールへの入力として用い得る。

参照アームの走査範囲
サンプル１３０の測距深度は、それによって相互スペクトル密度を求め得る解像度によって求められる。単一の検出器を用いる方法では、複素スペクトル密度のスペクトル解像度は、参照アームの走査範囲によって求められる。走査範囲が広ければ広いほど、スペクトル解像度は大きくなり、また、サンプル中の測距深度が大きくなる。スペクトル分離ユニット及び多数の検出器を有するシステムでは、相互スペクトル密度の解像度は、参照アーム走査範囲とスペクトル分離特性の組み合わせである。

任意の適切な波長帯域形状は、分離に用い得る。任意のスペクトル帯域形状の場合、参照アーム１８の走査範囲は、各帯域において完全にスペクトル成分を分解するのに必要な遅延によって求められる。

例えば、好適な一実施形態において、図７に示すように、スペクトル分離ユニットは、スペクトラムを２つの帯域に分割し得るが、この場合、各帯域は、櫛状構造の一組の狭いスペクトルから構成される。図７Ａは、検出器＃１でのスペクトル帯域を示す。図７Ｂは、検出器＃２でのスペクトル帯域を示す。図７Ｃは、両検出器の合成スペクトル帯域を示す。各検出器２４の櫛状スペクトル帯域をインターリーブ処理すると、連続スペクトラムが再現される。個々の検出器においてスペクトラムを分解するのに必要な解像度は、単一の検出器システムにおいて必要とされるものの半分であり、従って、サンプル１３０中で同じ測距深度を維持しつつ、参照アームの走査範囲は、２分の１だけ低減できる。他の実施形態において、スペクトル分離ユニットは、参照アーム中にあってよい。図８において、スペクトラムを幾つかのスペクトル帯域に分割するための例を示す。この例では、参照アームの走査範囲は、サンプル中の測距深度を同じに維持しつつ、スペクトル帯域数に関連する係数だけ低減し得る。

波長分離フィルタの実施形態
スペクトラムを分離又は分散するための幾つかの手法が知られている。１つの方法は、回折格子及びマイクロレンズアレイを用いて、スペクトル成分を個々の検出器に集光する。第２の方法は、回折格子の代わりにプリズムを用いる。第３の方法は、回折格子及びアドレス指定可能なミラーアレイ（これらに限定しないが、“ＭＥＭＳ”ミラー又はデジタル光処理（ＤＬＰ）装置等）を用いて、スペクトル成分を個々の検出器に導く。第４の方法は、アレイ状の個別検出器の前に線形アレイの光学フィルタを用いる。第５の方法は、所望のフィルタ作用を有するパターンを生成するために、ある材料にエッチングされた又は光ファイバ成分から製造された導波路を用いる。一例として、図８において、スペクトラムを帯域に分割する導波路フィルタの例示の実施形態を示す。第６の方法は、インターリーブ処理された又は任意のスペクトル帯域を生成するためにアレイ状の導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いる。

相対強度雑音
検出器に存在する雑音項の１つは、相対強度雑音（ＲＩＮ）又はボーズ・アインシュタイン雑音である。ＲＩＮ雑音は、数ナノメータ未満のスペクトル幅の場合、ショット雑音に対して支配的になる可能性がある。数多くの検出器構成の場合、各検出器におけるスペクトル幅は、数ナノメータより小さい可能性があり、相対強度雑音は、全体的なシステム雑音を支配し得る。従って、好適には、平衡検出を実現して、ＲＩＮを排除し得る。当分野において知られている幾つかの方法が、平衡検出を実現するために存在している。１つのこのような方法について、更に詳細に以下論ずる。例えば、限定はしないが、図９に示すように、参照アーム４００及びサンプルアーム４０２からの光は、若干異なる角度で回折格子４０４に入射して反射され、線形ＮｘＭ光検出器アレイ４０６に集光される。アレイのＮ方向（列）に沿って、波長が符号化される。アレイのＭ方向（行）に沿って、特定の波長におけるサンプル及び参照アームの干渉パターンが記録される。サンプル及び参照アーム光は、若干異なる角度で入射したため、干渉の極大及び極小のパターンが、列方向に存在する。平衡検出は、極大及び極小パターンに対して厳密に位相がずれているダイオード信号を減算することによって実現し得る。他の選択肢として、平衡検出は、列方向の干渉パターンの振幅を測定することによって実現し得るが、このことは、極大又は干渉パターンを列に沿う干渉パターンの極小から減算することによって実現し得る。平衡検出のための他の実施形態は、参照及びサンプルアーム光４００、４０２を合成して、双方の間の位相シフトがπである干渉信号を有する２つの出力を生成することである。このことは、ビームスプリッタ又は他のビーム再合成要素の両出力ポートを利用することによって実現し得る。そして、２つの信号は、別々に検出され減算し得る。干渉項を含む信号は、位相がπだけシフトしているため、これらの項は、減算の演算時強め合うように加算される。ＲＩＮを含む信号部分は、しかしながら、減算時相殺される。減算の演算は、全てのＭ要素に対して行なうことができ、また、アナログ又はデジタルドメインで行なうことができる。減算がアナログドメインで行なわれる場合、信号の帯域幅は、２分の１に低減され、好適には、指定されたデジタル化のパラメータやコンピュータバス上でのデータ転送が
減少する。

このような平衡検出の例を図１０に示すが、これについては、本明細書において、以下に更に詳述する。平衡検出出力は、ＲＩＮを相殺する平衡が取れた信号を生成するために減算される。

スペクトル分離及び検出後の信号を再構築するための信号処理
本発明の例示の実施形態の非限定的例示として、２つの事例、最初に、連続スペクトル帯域（ブロック）の事例、２番目に、図７に示す櫛状スペクトル帯域の事例について以下に議論する。

事例Ａ：連続スペクトル帯域
検出アーム光は、Ｎスペクトルブロックに分割され、この場合、各スペクトルブロックは、２つの光周波数間の強度を含む。

全スペクトル幅に対する信号は、各帯域における信号のＦＦＴと、信号を最適化し、また、側帯波減少に対するスペクトル密度を補正するための分散の任意補正並びに各フーリエ成分の位相及び振幅に対する他の補正と、複素ＦＦＴスペクトルの加算と、全光源スペクトラムでの深度走査に対する干渉計の応答である任意に復調された関数Ｒ（ｔ）を得るために、オプションとして逆ＦＦＴの前にデータ低減した状態で、加算された複素ＦＦＴスペクトラムに対する逆ＦＦＴと、によって得られる。

事例Ｂ１：櫛状スペクトル帯域及び低減された参照アーム走査からのサンプルアームにおける全深度範囲の再構築

以下に述べる次の説明は、本発明による低減された参照アーム走査からサンプルアームにおける全深度範囲の再構築の原理について記述するものである。その手順については、スペクトラムを２つのスペクトル帯域に分離する事例について述べるものとする。例示の方法は、数多くのスペクトル帯域への分離に対して拡張し得る。

単一の検出器システムの検出器における信号は、Ｒ（ｔ）によって定義される。サンプルの深度範囲は、単一のＡライン（深度プロファイル）の測定時間Ｔ×参照アーム遅延ラインにより生成された群速度、Ｚ_{ｒａｎｇｅ}＝ｖ_ｇＴによって与えられる。

ＦＦＴ後における最小の分解可能な周波数は、１／Ｔによって与えられ、これは、最小分解可能角周波数Δω＝２π／Ｔを与える。図８に示すフィルタは、信号を２つの帯域に分割するが、ピークは、それぞれ、ω＝ω_０、ω_０＋２Δω、ω_０＋４Δω等、また、ω＝ω_０＋Δω、ω_０＋３Δω等である。

Ｂ_ｌ（ｔ）及びＢ_２（ｔ）は、それぞれ帯域１及び２の信号である。フーリエ変換後のスペクトル帯域１及び２の信号は、Ｂ_ｌ（ω）＝Ｒ（ω）ｃｏｓ^２（ωＴ／４）及びＢ_２（ω）＝Ｒ（ω）ｓｉｎ^２（ωＴ／４）によって与えられる。

また、フーリエドメインにおけるこの積は、時間ドメインにおける畳み込みとして表し得る。信号が時間Ｔに対して周期的であると仮定すると、信号Ｂ_１（ｔ）及びＢ_２（ｔ）は、Ｂ_１（ｔ）＝Ｒ（ｔ）＋Ｒ（ｔ＋Ｔ／２）及びＢ_２（ｔ）＝Ｒ（ｔ）−Ｒ（ｔ＋Ｔ／２）によって与えられる。

上式を用いて、ｔ＝０からｔ＝Ｔまでの信号Ｒ（ｔ）は、ｔ＝０からｔ＝Ｔまで記録された信号Ｂ_１（ｔ）及びＢ_２（ｔ）から、０＜ｔ＜Ｔ／２の場合、Ｒ（ｔ）＝Ｂ_１（ｔ）＋Ｂ_２（ｔ）及びＲ（ｔ＋Ｔ１２）＝Ｂ_ｌ（ｔ）−Ｂ_２（ｔ）のように表すことによって再構築し得る。大きなＮ＞２の場合、Ｒ（ｔ）がＢ_１からＢ_Ｎまで再構築されるように、同一の手順が実施される。

このことは、信号Ｂ_１（ｔ）及びＢ_２（ｔ）は、深度範囲ｚ_{ｒａｎｇｅ}の半分だけ記録すればよいことを実証する。従って、参照アームにおける深度測距は、サンプルの測距深度が同じままで、２分の１だけ低減し得る。図７に示すように、信号が更に多くのスペクトル帯域に分割される場合、上述したものと同じ手順によって、サンプルの測距深度が同じままで、Ｎ分の１だけ（Ｎはスペクトル帯域数）参照アームの深度走査を低減し得る。

上述した手順の例示のフロー図は、図１１に示す。

事例Ｂ２：多数のスペクトル帯域の限界
多数のスペクトル帯域Ｎ＞＝Ｌ／λの限界において、参照アームの光学的経路長変化は、波長λのそれに近づく。この限界において、１つの波長全体の位相変化のみが、長さＬ上での全軸方向の走査を再構築するために必要である。この場合、参照アーム経路遅延は、参照アーム遅延を走査するための上記方法のいずれかを用いることによって実現し得る。本発明による他の好適な方法は、電気光学変調器、音響光学変調器、又は位相制御の挿入を含み、参照アーム経路における光学遅延ライン（ＲＳＯＤ）を迅速に走査して１つの波長の経路長遅延を与える。また、この場合、波長分離ユニットは、波長を櫛パターンに分離しないが、スペクトラムを固有の光周波数に分離し、各周波数が単一の検出器で検出される。

事例Ｃ：任意の波長パターンのフーリエドメイン再構築
時間又は空間ドメインにおけるＬＣＩ又はＯＣＴ信号の再構築と対照的に、信号は、各波長帯域の複素スペクトル成分を加算することによって、フーリエドメインにおいて再構築してＬＣＩ又はＯＣＴ信号のフーリエ変換を構成し得る。各フーリエ成分の位相変更は、参照アーム遅延長を補正するために、或る選択された状況では好まれることがある。

画像又は一次元の軸方向走査の再構築
実数ドメインにおけるＬＣＩ又はＯＣＴ信号の再構築に続き、軸方向の反射率は、再構築されたＬＣＩ又はＯＣＴ信号を復調することによって求め得る。復調の構成には、正弦波・低域通過フィルタ処理、包絡線検出を用いる包絡線復調、２乗復調・低域通過フィルタ処理、ＦＩＲに続く直角復調、ＩＩＲフィルタ処理、又は低域通過フィルタ処理による乗算を含み得る。更に、ストークスベクトル（偏光）及びこれらのＬＣＩ又はＯＣＴ信号からのフローの再構築は、当業者に公知である。再構築及び復調に続き、データは、一次元又は二次元フォーマット（画像）で表示され解釈されて最終的に組織の状態や媒体中の欠陥の診断を行ない得る。フーリエドメインにおいてＬＣＩ又はＯＣＴ信号が再構築される場合、フーリエドメインにおけるこのような再構築された信号は、フーリエスペクトラムをシフトし、また、逆フーリエ変換を行なうことによってフーリエドメインで復調し得る。その結果、実数ドメイン（直角信号）における複素信号は、次に、直角信号の実数部の振幅を算出することによって、軸方向の反射率情報に再構築される。複素成分は、偏光又はフロー情報を算出するために用いられる。他の選択肢として、信号がフーリエドメインで再構築される場合、これは、実数ドメインに直接逆フーリエ変換して、再構築された実数ドメイン信号に対して述べた上記処理を受けることができる。

図１２は、光源５０２、５０４、及び５０６のスペクトル合成及び参照アームにおける搬送波の音響光学的生成を示すスペクトルドメインＯＣＴ干渉計設計５００の例示の実施形態を示す。ＡＯＭと表示したブロックは、音響光学変調器５０８、５１０である。２つの出力は、各々、別々の（図３及び１３に示す）スペクトル検出ユニット１１４、１１５に入り平衡検出される。

第１５０／５０スプリッタ及び８０／２０スプリッタにおける光源光のスペクトル合成後、光は、改良型マイケルソン干渉計に入射する。平衡検出を実現する構成を示す。サンプルアームは、プローブ（例えば、スリットランプ）に至る。参照アーム光は、差分周波数が１０ｋＨｚである２つの音響光学変調器を介して送信され、波長とは独立な一定の搬送波周波数を生成する。平衡検出出力は、更に、別々のスペクトル検出ユニットに至る。

スペクトル検出ユニット
図１３において、スペクトルドメインＯＣＴの中心は、多要素アレイ１１４への検出アーム光のスペクトル分離である。検出アームビーム５２０は、回折格子５２０によってスペクトル的に分離され、レンズ５２２によって多要素アレイ１１４上に集光される。

Ｎ検出器要素を有する走査カメラが、スペクトル検出ユニット１２８として用いられる（図２参照）。好適には、平衡検出は、第２ライン走査カメラを加えることによって実現される。当業者に知られているように、深度範囲は、スペクトル解像度に逆比例する。複素スペクトル密度の実数部が求められる場合、測距深度ｚは、下式によって定義される。

２０ｋＨｚのライン走査レートが実現され、１０ｋＨｚ搬送波の復調により複素相互スペクトル密度を抽出し得る。データは、デジタル化されコンピュータメモリに転送される。信号の復調は、ソフトウェアで行なわれる。１秒間当たり１０、０００以上の深度プロファイルの走査レートを達成し得る。

二重平衡検出
二重平衡検出は、好適には、本発明によって用いられ、これは、好適には、以下の理由で利用される。第１に、ほとんどの光源が、相対的に低い周波数で１／ｆ雑音（ｆ＝周波数）を生成する。平衡検出は、１／ｆ光源雑音を解消する。第２に、サンプルアーム光のそれ自体との干渉項（自己相関項）が、実際の信号項上に存在するが、これは、サンプルと参照アームとの間の干渉である。この自己相関項は、差分法によって除去し得る。平衡検出は、この自己相関項を測定信号から除去し得る。第３に、ＲＩＮは、低減し得る。

データ取得・処理ユニット
２０００検出器要素及び８乃至１０ビット解像度（ほとんどのライン走査カメラのダイナミックレンジ）で、１秒間当たり２０、０００スペクトルプロファイルのデータレートは、４０乃至８０ＭＢ／秒である。ＰＣＩバス上で維持可能な最大データ転送速度は、１００ＭＢ／秒である。コンピュータシステムメモリへの２つの独立ＰＣＩブリッジを有するコンピュータでは、同時に２つのライン走査カメラから約２００ＭＢ／秒のデータを転送してデータのリアルタイム処理を行ない得る。デジタル化の前にライン走査カメラ信号を減算することによるアナログでの二重平衡検出の実現によって、データレートは２分の１だけ低減し得る。１２乃至１４ビットの解像度で、１００Ｍサンプル／秒までの速度の高速データ取得ボードが入手可能である。２．５ＧＨｚペンティアム（登録商標）４プロセッサ上で単一の２０４８点高速フーリエ変換は、５０μ秒要する。これらの数値は、２０、０００スペクトルプロファイル／秒でのスペクトルドメインＯＣＴデータのリアルタイム処理が、デュアルプロセッサＰＣの現在のデータ取得・処理能力の到達範囲内であることを示す。分光計によって収集されたデータは、等しい波長増分でサンプリングし得る。しかしながら、フーリエ変換は、ｚ及びｋ空間（又は、ｔ及びｗ）をリンクする。ｋとλとの間の関係が非線形的であることから、分光計からのスペクトラムを補間して、ｋドメインにおいて均等に分散配置されたサンプルを生成すべきである。最適な点分散関数を実現するために、干渉計のサンプル及び参照アームの分散は、平衡状態にすべきである。分散不平衡は、デジタル処理によって補正でき、個人の目の長さに対して正しい分散補正が可能になり得ることを示した。

位相追跡
また、本発明は、スペクトルドメイン（ＳＤ）ＯＣＴにおける位相追跡のための装置及び方法を提供する。

完全に並行なＳＤＯＣＴ
完全に並行なＳＤＯＣＴの特徴の１つは、これに限定しないが、積分装置（例えば、ＣＣＤ）等、検出アーム光の多要素アレイへのスペクトル分散と、高速での実数又は複素スペクトル密度の測定である。検出アームビームは、スペクトル分離ユニット（例えば、回折格子）によって分離され、アレイ上に集光される。当分野で知られている従来のスペクトルドメインＯＣＴ設計に対して、後述する２つの差異が明らかである。即ち、１）平衡検出の実現、及び２）位相追跡の実現である。

分光計設計
ＳＤＯＣＴにおける深度範囲は、スペクトル解像度に逆比例する。複素スペクトル密度を用いて、測距深度ｚは、下式によって与えられる。

二重平衡検出
二重平衡検出は、少なくとも３つの理由により有利である。第１に、ほとんどの光源は、相対的に低周波数（数十キロヘルツ範囲）で１／ｆ雑音を生成する。時間ドメイン（ＴＤ）ＯＣＴシステムにおいて、１／ｆ雑音は、信号搬送波が、一般的に、１／ｆ雑音が重要ではないメガヘルツ範囲にあることから、問題ではない。ＳＤＯＣＴでは、平衡検出は、１／ｆ光源雑音を除去する可能性がある。第２に、サンプルアーム光のそれ自体との干渉（自己相関項）が、実際の信号上に存在する。この自己相関項は、差分法によって除去し得る。平衡検出を用いて、この自己相関項を測定信号から除去し得る。第３に、平衡検出は、相対強度又はボーズ・アインシュタイン雑音を低減し得る。

位相追跡
位相追跡は、干渉計における位相不安定性を除去するために好ましい。位相の不安定性は、個々の干渉計の干渉縞が位置をシフトする原因になり得る。検出が干渉縞のシフト動作に対して遅い場合、その結果生じる平均化により、測定された干渉縞振幅は、人為的に減少する。高速検出アレイは、相互スペクトル密度を２０乃至４０ｋＨｚのレートで捕獲でき、それぞれ、積分時間が５０乃至２５μ秒になる。時間フレームがアレイの積分時間より短いと生じる位相不安定性は、補正すべきである。

図１４は、サンプルと参照アームとの間における経路長差の関数として例示の干渉パターンを示す。

位相ロック回路は、電子回路では一般的であり、レーダ及び超音波において用いられることが多い。能動的位相追跡は、波長の一部に渡り参照アームの電気光学位相変調器を用いて１０ＭＨｚで干渉計経路長差を変調することによって実現し得る。経路長変調の周波数で干渉計の出力部における１つの検出器によって測定された強度を復調することによって、エラー信号を生成し、干渉縞振幅の最大値にロックするために位相変調器はどの方向にシフトすべきか示し得る。エラー信号によって求められたように位相変調器にオフセットを加算することによって、位相トラッカは、能動的に干渉縞の最大値にロックする。位相変調器は、数波長に渡る経路長差だけを変調し得る。処理ユニットは、位相変調器がその範囲の限界に達したかどうか判断して、位相的に１つの全波だけ飛び越して異なる干渉縞の最大値へのロックを維持得る。この手法は、位相は、モジュロ２πだけ制御すべきであるという事実を利用する。更に、この処理は、より遅い成分（例えば、高速走査光学的遅延ライン）を駆動して、位相変調器／ＲＳＯＤ組み合わせの経路長範囲を数ミリメータに渡って拡張する。位相ロックは、復調回路において行なわれるタイプのミキシングに基づき、干渉縞最大、最小、又はゼロ交差に対して実施し得る。

また、本発明は、２００２年４月３０日出願された同時係属出願中のＵＳ出願第１０／１３６、８１３号、表題“集光特性及びコヒーレンスゲーティングを制御するためにダイナミックフィードバックを用いて光学コヒーレンス断層撮影法における画像鮮明度及び感度を改善するための方法及び装置”に開示された処理アルゴリズムを含む自動測距技術を用い得る。ＵＳ出願第１０／１３６、８１３号は、本発明の譲受人に共に譲渡され、またその開示内容は、本明細書中に引用する。

例示の一実施形態において、自動測距機構は、プロセッサユニットを含み得るが、この目的は、（ａ）第１走査ラインを得ること、（ｂ）サンプルの表面位置“Ｓ”を特定すること、（ｃ）サンプルの最適な走査範囲“Ｒ”を特定すること、（ｄ）出力を提供するために参照アーム遅延波形を修正すること、（ｅ）その出力を参照アームに出力すること、（ｆ）画像が完成したかどうか判断すること、（ｇ）画像が完成していない場合、次の走査ラインに移動すること、又は、画像が完成している場合、メモリ記憶装置に記憶された表面Ｓデータ及び波形データを用いて画像を再マッピングすること、である。

サンプルから戻った光の振幅が小さい場合、位相ロックは、雑音が存在するために不安定なことがある。他の実施形態では、好適には、別個の単色光源が干渉計に入力される。別個の光源の波長は、広帯域幅ＯＣＴ又はＬＣＩ光源のスペクトラムと重なり合ってもよく、あるいは、ＯＣＴ又はＬＣＩ光源スペクトラムとは異なる波長を中心にしてもよい。別個の光源は、好適には、より大きなパワーを有し、また、（波長分割マルチプレクサ、回折格子、プリズム、フィルタ等を用いて）光源アームと組み合わせて、参照及びサンプルアームに進み、ビーム再合成要素に戻り得る。そして、戻った別個の光源光は、ビーム再合成要素（即ち、ビームスプリッタ出力部）を介して透過して戻ると、ＯＣＴ又はＬＣＩ光から分離し得る。分離構成は、二色性ミラー、フィルタ、回折格子、プリズム、波長分割マルチプレクサ等の分散要素によって、スペクトル分離を実行し得る。別個の光源は、１つ又は複数の検出器を用いて、ＯＣＴ又はＬＣＩ広帯域幅光から別々に検出される。この別個の光源によって提供されるパワーが大きいほど、より大きい振幅干渉パターンの検出が可能になり、また、位相トラッカへ供給される入力が改善され、これによって、位相追跡を更に安定化し得る。

図１５は、小さい範囲に渡って経路長差を変調する高速要素（ＥＯ位相変調器）６０２と、拡張された範囲に渡って経路長を変調する低速要素（ＲＳＯＤ）６０４とを組み合わせることによって、拡張された位相ロック範囲を有する本発明による位相トラッカシステム６００の例示の一実施形態を示す。検出器６０６信号は、ミキサ６１０によって位相変調器変調周波数６０８とミキシングされ、低域通過フィルタ処理され（フィルタは図示せず）、エラー信号を生成する。処理ユニット６１２は、好適には、エラー信号を処理して、オフセット電圧を生成し、位相変調器ドライバ６１４用の出力を生成するように、このオフセット電圧を変調信号６０８に加算する。更に、処理ユニット６１２は、ＲＳＯＤ６０４への信号を生成して、位相の拡張された範囲の追跡を数ミリメータの距離に渡って提供し得る。光源６１６、ファイバスプリッタ６１８、サンプルアーム６２０及び参照アーム６２２を示し、本明細書中において説明する。

ミキサの実装
干渉縞パターンの単一の振動内における任意の瞬間の検出器での強度Ｉ（ｔ）は、Ｉ（ｔ）＝ｃｏｓ［φ（ｔ）］で与えられる。ここで、位相φは、干渉縞における位置を与える。φ＝０の場合、信号は、干渉縞の最大値であり、φ＝πの場合、信号は、干渉縞の最小値である。任意の瞬間ｔにおいて、位相φ（ｔ）は、φ（ｔ）＝α＋βｓｉｎ（ωｔ）で与えられる。ここで、αは、干渉縞パターンの単一の振動内における位置を示し、β＊ｓｉｎ（ωｔ）は、位相変調器によってもたらされた位相変調であり、βは位相変調の振幅、ωは位相変調信号の周波数である。光検出器における強度Ｉ（ｔ）は、周波数ω及び２ωで搬送波とミキシングされ、ミキサ信号、ＭｉｘｅｒＣ（ｔ）、ＭｉｘｅｒＳ（ｔ）、Ｍｉｘｅｒ２ωＣ（ｔ）及びＭｉｘｅｒ２ωＳ（ｔ）になり得る。即ち、ＭｉｘｅｒＣ（ｔ）＝ｃｏｓ（ωｔ）＊ｃｏｓ（α＋βｓｉｎ（ωｔ））、ＭｉｘｅｒＳ（ｔ）＝ｓｉｎ（ωｔ）＊ｃｏｓ（α＋βｓｉｎ（ωｔ））、Ｍｉｘｅｒ２ωＣ（ｔ）＝ｃｏｓ（２ωｔ）＊ｃｏｓ（α＋βｓｉｎ（ωｔ））、Ｍｉｘｅｒ２ωＳ（ｔ）＝ｓｉｎ（２ωｔ）＊ｃｏｓ（α＋βｓｉｎ（ωｔ））である。ＭｉｘｅｒＣ、ＭｉｘｅｒＳ、Ｍｉｘｅｒ２ωＣ及びＭｉｘｅｒ２ωＳの搬送波周波数ωの単一の振動における時間平均は、下式によって与えられる。

ここで、Ｊ_１（β）及びＪ_２（β）は、第１種のベッセル関数であり、その値は、β即ち位相変調の振幅に依存する。従って、信号

は、αを干渉縞パターンの単一の振動内での位置とすると、それぞれｓｉｎ（α）及びｃｏｓ（α）に比例する。ミキサ出力ＭｉｘｅｒＳ（ｔ）⁻及びＭｉｘｅｒ２ωＣ（ｔ）⁻は、は、エラー信号として用いられ、オフセット電圧を生成し、エラー信号を最小限に抑える新しい中央の位置に位相変調器を導き、それぞれ干渉計出力を干渉縞最大値もしくは最小値又はゼロ交差点にロックする。こうして、複素スペクトル密度は、１つはエラー信号ｓｉｎ（α）が最小化される場合と、もう１つはエラー信号ｃｏｓ（α）が最小化される場合と、の２つの連続アレイ走査によって求めることができ、これら２つの干渉パターン間の位相シフトは９０度になる。このミキシング構成を用いて、複素スペクトル密度は、迅速に、また、参照アーム光の位相を変更するための追加の機械的構成に頼ることなく得ることができる。

図１０は、本発明による平衡検出を提供するための位相トラッカを有するＳＤＯＣＴシステム７００の例示の一実施形態を示す。この実施形態において、光源７０２は、スプリッタ７０４を通過する光を提供し、その光の一部をサンプルプローブ７０６に、また、その光の残りの部分を高速走査光学的遅延（ＲＳＯＤ）ライン７０８に送る。光は、ＲＳＯＤ７０８から位相変調器ＰＭ７１０に送られる。位相変調器ＰＭ７１０からの光は、スプリッタ７１２を通過し、そして、２つの追加されたスプリッタ７１４及び７１６を通過し、その出力の一部は、平衡検出出力としてスペクトル検出ユニット（図示しないが、本明細書中においていずれか他の箇所に記載）に送られ、また、その出力の残りは、位相トラッカ組立体７２０に送られる。位相トラッカ組立体７２０では、位相トラッカ検出器Ｄ_１及びＤ_２、７２２及び７２４が、スプリッタ７１４及び７１６の対の部分的な出力を受けて、信号をミキサ７２６に送ってエラー信号を生成する。処理ユニット７２８は、エラー信号を処理するが、この場合、オフセット電圧の合計生成によって、これは変調信号７３０に加算され、位相変調器ドライバ７３２用の出力が生成される。ボックス７３０に示す変調信号は、ミキサ７２６及び処理ユニット７２６に転送される。更に、干渉縞振幅は、位相トラッカがロックするには小さ過ぎる場合がある。他の選択肢として、コヒーレンス長がより長い二次光源をシステム７００に接続して、より大きな干渉縞振幅を位相トラッカに提供し得る。

本発明は、図１５Ａ−Ｃに示す画像形成システムにおいて位相を追跡するための方法を提供する。本方法は、以下のステップを含む。即ち、（ａ）サンプルアームから受信された信号を測定するステップ、（ｂ）信号の位相を大きくするステップ、（ｃ）信号の少なくとも１つのピークにおいてＸ_ｌと定義された信号の第１信号部を測定するステップ、（ｄ）信号の位相を増分量だけ大きくするか又は小さくするか決定するステップ、（ｅ）ステップ（ｄ）の後、ステップ（ｄ）に続いて、信号の第２信号部を測定するステップ、であり、もし信号がそのピークにある場合、その信号を再測定し、もし信号がそのピークになかった場合、ステップ（ｄ）と（ｅ）を繰り返す。

本方法は、更に、ステップ（ａ）乃至（ｆ）が、他の画像形成処理と並行して実行されることを含む。位相“φ”の調整は、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）と定義されるが、この場合、“Ａ”は定数である。更に、オプションとして、ステップ（ｄ）は、更に、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）が位相変調器の範囲内にあるか否かを判断するサブステップ（ｄｌ）と、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）がその範囲内にある場合、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）に等しい量だけφを変更するか、又は、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）がその範囲内にない場合、Ａ（ｘ_２−ｘ_ｌ）−ｍ２πに等しい量だけφを変更するサブステップ（ｄ２）と、を含み得るが、ここで、Ｍは、１より大きい整数である。更に、本方法は、オプションとして、信号ｘ_ｌを再測定するサブステップ（ｄ３）を含み得る。

データ取得及び処理ユニット
一般的に、分光計によって収集されるデータは、等波長増分によってサンプリングされる。フーリエ変換は、しかしながら、ｚ及びｋ空間（又は、ｔ及びｗ）をリンクする。Ｋとλとの間の非線形的な関係のために、取得されたスペクトラムは、補間されて、ｋドメインにおいて均等に離間したサンプルを生成する。他の選択肢として、補間を用いる必要がなくなるように光がｋ空間において等間隔でサンプリングされるように、光は、検出アレイ上で分散し得る。他の選択肢として、検出アレイ間隔は、補間を用いる必要がなくなるように、ｋドメインにおいて均等に分散された光をサンプリングするように設計できる。最適な点分散関数を実現するために、干渉計のサンプル及び参照アームにおける分散は、好適には、平衡状態にすべきである。分散の不平衡は、デジタル処理によって補正し得る。

本発明は、血管中のアテローム硬化症斑点を特定するためのプローブを提供する。本プローブには、干渉計と、干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、スペクトル分離ユニットから受信された光周波数の少なくとも一部を検出できる検出器構成と、が含まれる。

更に、本発明は、治療薬を投与するための装置を提供する。本装置には、ハウジングに配置されたプローブであって、干渉計と、干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、スペクトル分離ユニットから受信された光周波数の少なくとも一部を検出できる検出器構成と、を含む前記プローブと、このプローブと協働する導管であって、治療薬を受け入れるための基端部と、所定の位置において治療薬を投与するための遠端部とを有し、前記位置は、プローブを用いて遠端部に近接する環境を画像化することによって決定される前記導管と、が含まれる。

本発明の例示の実施形態について、更に、説明のためだけに記載する次の例に関して以下に述べる。

例
本発明による方法は、研究室での以下の実験によって検証された。

既設のＯＣＴシステムにおいて、参照アーム光学パワーによるスペクトル密度から求められるショット雑音パワースペクトラムを測定した。この際、参照アームからのスペクトラムの２／３は、遮蔽され、また、実験的に、ショット雑音パワースペクトラムが、３分の１だけ低減されることが検証され、従って、スペクトラムが３つのスペクトル帯域に分割されると、ショット雑音は、３分の１だけ低減される（図１６参照）ことが実証された。上の曲線（グレーの点線）は、１つの検出器によるＯＣＴ信号のパワースペクトラムを示す。下の曲線（実線）の場合、スペクトラムは、３分の１だけ制限され、信号対雑音比は、対応する３倍の改善があった。このデータは、実験的に生成され、回折格子ベースの二重通過パルスにおけるスペクトラムの２／３を遮蔽して、走査光学遅延ラインを高速に整形する。

低反射率の物体をサンプルアームに挿入した。光源の全スペクトル幅を用いて、スペクトル密度の下半分において、サンプルと参照アーム光との間の干渉のパワースペクトラムを求めた。この際、光源スペクトラムの上半分は、参照アームにおいて遮蔽し、また、サンプルと参照アーム光との間の干渉パワースペクトラムの下１／３は、前の測定と同じ大きさを有する（図１７参照）ことが検証された。この図は、信号振幅が、Ｎ＝１及びＮ＝１／３に対して、両者が重なり合う場合、等しいことを実証する。Ｎ＝１／３の場合、等しい振幅の信号となり、また、Ｎ＝１／３の場合、３分の１の低雑音になる（図参照６）という結果は、Ｎ波長帯域に分割すると、ＳＮＲは、Ｎ倍だけ大きくなることを実証する。

このことは、検出アームにおける光が２つのスペクトル帯域に分割される場合、単一の検出器のスペクトル帯域幅内におけるサンプルと参照アーム光との間の干渉のスペクトル密度は変化しないことを実証する。ショット雑音パワースペクトラムの減少を示す測定と組み合わせると、結論は、ショット雑音の低減は、検出アーム光を別々のスペクトル帯域に分割することによって実現し得るということである。

雑音低減の実験的検証
スペクトルドメインＯＣＴにおける雑音低減を実証するために、高速走査光学遅延ライン（ＲＳＯＤ）を含むＯＣＴシステムを参照アームに用いて、スペクトラムの幾つかの部分を遮蔽した。検出器信号を２．５Ｍサンプル／秒でデジタル化し、干渉縞情報のデジタル処理を行なった。まず、検出器への全ての光を遮蔽することによって、検出器の熱雑音密度を周波数の関数として測定した。第２に、参照アームパワーだけを検出器に入射させて、参照アームパワーのショット雑音密度を測定した。第３に、サンプル及び参照アーム光双方を検出器に入射させた。サンプルは、模型眼に搭載した単一の散乱面であり、２秒間で５１２の深度プロファイルを取得した。スペクトル密度の２乗に比例する（式（９）参照）パワー密度Ｉ（ｆ）^２を測定した。その後、参照アームにおけるスペクトラムの半分を遮蔽して、再度、サンプルアームを遮蔽することによって参照アームのショット雑音密度を測定し、サンプル及び参照アーム光が検出器に入射する時、パワー密度Ｉ（ｆ）^２を測定した。減算によって、ショット雑音及びパワー密度の熱雑音を補正した。熱雑音は、最低ショット雑音レベルより少なくとも３分の１小さい。

図１８は、スペクトラムが参照アームにおいて遮蔽された状態での全スペクトラムに対するパワー密度のグラフを周波数の関数として示す。実線は、全スペクトラムに対するパワー密度を示す。また、サンプルアームが遮蔽されている間に測定されたショット雑音レベルも示す。点線は、スペクトラムの半分がサンプルアームにおいて遮蔽されている状態のパワー密度を示す。また、サンプルアームが遮蔽されている間に測定されたショット雑音レベルも示す。図１８は、ショット雑音レベルが、参照アームにおけるスペクトラム半分遮蔽することによって２分の１だけ低減されたことを実証する。同時に、参照アームにおいて遮蔽されなかった波長に対応する周波数の信号は同じままであった。

測定された結果の概要を示す図１８から明らかなように、ショット雑音密度は、参照アームにおけるスペクトラムを半分遮蔽することによって約２分の１だけ低減される。図１９は、ショット雑音レベルを対応する信号から減算した後、参照アームにおいて遮蔽されなかった波長に対応する周波数に対するパワー密度は同じままであったことを示す。このことは、全参照アームパワーがスペクトラムを半分遮蔽することによって２分の１だけ低減される時、ショット雑音密度は、２分の１だけ低減され、一方、参照アームにおいて遮蔽されなかった波長に対する信号パワー密度は変化しないことを実証する。

図１９は、全スペクトラム及び参照アームにおいて遮蔽された半分のスペクトラムに対するパワー密度の平方根のグラフを周波数の関数として示す。実線は、それぞれのショット雑音を減算した後のスペクトラムを示す。点線は、それぞれのショット雑音を減算した後の半分のスペクトラムを示す。図１３は、それぞれのショット雑音の影響を減算した後、参照アームにおいて遮蔽されなかった波長に対応する信号周波数は同じままであったことを実証する。

次の実験は、更に、幾つかの検出器に渡って検出アームにおいてスペクトラムを分散することによって、また、各検出器の信号を選択的に帯域通過フィルタ処理することによって、ＳＮＲが大きくなることを実証する。図１３に示す回折格子によって、検出アーム光を４つの検出器に渡って分散し、トランスインピーダンス増幅器によって、６００ｋＨｚの帯域幅で検出器信号を別々に増幅して、同時にデジタル化した。

図１３は、本発明に基づくスペクトルドメインＯＣＴによるＳＮＲ改善を実証するために用いられる例示の装置構成を示す概略図である。参照アーム１０６の走査は、高速走査光学遅延ライン（ＲＳＯＤ）１２０で行なった。アレイ検出器１１４からの個々の信号は、トランスインピーダンス増幅器によって増幅され、チャネル当たり２．５ＭＨｚの４チャネルＡ／Ｄボードによってデジタル化され、コンピュータメモリ（図示せず）に記憶された。

最初に、４つの全検出器の熱雑音密度を測定した。第２に、各検出器チャネル１１６における参照アーム光のショット雑音密度を測定した。第３に、検出器１１４にサンプル及び参照アーム光双方を入射させた。サンプル１３０は、模型眼に搭載した単一の散乱面であり、２秒間で５１２の深度プロファイルを取得した。各検出器チャネル１１４におけるパワー密度Ｉ（ｆ）^２を測定した。その後、４つの検出器１１４の信号を合計し、合成パワー密度Ｉ（ｆ）^２を求めた。その結果を図２０に示す。図２０が実証することは、ショット雑音は、全てのチャネルの合計と比較して各個々のチャネルでは小さいが、それぞれの帯域幅内における個々のチャネルでのパワー密度Ｉ（ｆ）^２は、４つのチャネルのコヒーレントな合計のパワー密度Ｉ（ｆ）^２にほぼ等しいことである。

図２０は、図１３の４つの別々の検出器１１６に対するパワー密度のグラフを示す。検出アームにおけるスペクトラムは、回折格子５２０によって、４つの別々の検出器１１６上で分散した。各個々の検出器１１６に対するショット雑音レベルは、４つの検出器チャネルのコヒーレントな合計に対するものより大幅に小さい。画像の上にある棒線は、個々のチャネル及びコヒーレントに合計されたチャネルに適用されて、図２１を生成した信号通過帯域を示す。

図２１において、４つの全検出チャネルの直接的な合計及びコヒーレントな合計の双方に対するコヒーレンス包絡線の２乗を示すが、これは、帯域幅をそれぞれの検出器信号の中心周波数を中心にした状態で、各検出器チャネルをデジタル的に帯域通過フィルタ処理した後のものである。図２１は、４つの検出器信号の直接の合計及び帯域通過フィルタ処理されたコヒーレントな合計の干渉縞信号Ｉ（ｔ）は、実質的に同じコヒーレンス包絡線ピーク値になる一方で、４つの検出器信号の帯域通過フィルタ処理されたコヒーレントな合計は、直接的なコヒーレントな合計より大幅に小さい雑音レベルを呈することを示す。各個々のチャネルの通過帯域は、全信号の通過帯域の３分の１より若干大きい（通過帯域は図２０に示す）ため、２．８７倍のＳＮＲの増加が予測された。雑音レベルは、２．８分の１だけ低下した。しかしながら、また、帯域通過フィルタ処理によって、信号は、１．１２分の１だけ若干減少し、ＳＮＲは、実効的に２．５倍増加した。

これらの実験は、検出アームにおいて光をスペクトル分散すると、大幅なＳＮＲの利点を提供し得ることを明瞭に実証する。

図２１は、コヒーレントに合計されたチャネル、及び各チャネルを帯域通過フィルタ処理した後のコヒーレントに合計されたチャネルに対するコヒーレンス包絡線を示す。実線は、チャネルの合計である。点線は、チャネルの帯域フィルタ処理された合計である。図２１は、幾つかの個々の検出器に渡って検出アームにおける信号をスペクトル的に分散することによって実現し得る信号対雑音利得を明瞭に実証する。本例において、雑音レベルは、約２．８分の１だけ低減された。コヒーレンスピークが、帯域通過フィルタによってフィルタ処理で除去された何らかの残留信号部のために１．１２分の１だけ減少したため、実際のＳＮＲの改善は、２．５であった。

本発明の数例の実施形態のみについてこれまで詳述したが、当業者は、本発明の新規の教示内容及び利点から実質的に逸脱することなく、数多くの変更が、例示の実施形態において可能であることを理解されるであろう。従って、このような全ての変更は、以下の請求項で定義される本発明の範囲に包含されるものとする。更に、本明細書中において参照したあらゆる特許、出願及び公報は、それら全体が引用され参照されていることに留意されたい。

従来のシステムを示す概略図。 ＬＣＩ用の並列検出方式の好適な実施形態を示す概略図。 本発明の一実施形態による１つの検出器アレイを有するシステムを示す概略図。 プローブの詳細図。 二重平衡波長多重分離信号を検出するための２つの一体化ＣＣＤアレイと組み合わせた分離ユニットを示す概略図。 スタンドアロンシステムの好適な実施形態を示す概略図。 ２つの帯域へのスペクトル分離を示す概略図。 各検出器に用いられるスペクトル解像度は、好適には、２帯域への多重化の場合と比較して２倍粗い場合の４帯域へのスペクトル分離を示す概略図。 ビーム再合成を用いて、二次元検出器アレイの１つの次元に沿って一次元干渉情報を提供しつつ、その二次元アレイの他の次元に沿って波長分離を行なう方法を示す概略図。 本発明の一実施形態による位相追跡システムを示す概略図。 波長帯域からのＬＣＩ又はＯＣＴ信号の再構築を示すフローチャート。 光源が幾つかの超発光性光源のスペクトルを組み合わせるスペクトルドメインＯＣＴ干渉計の設計図を示す概略図。 ４検出器のアレイを有するシステムを示す概略図。 サンプルアームと参照アームとの間の経路長差の関数として代表的な干渉パターンを示すグラフ。 拡張位相ロック範囲を有する位相トラッカシステムの実施形態を示す図。 一方法のフロー図。 一方法のフロー図。 一方法のフロー図。 周波数対ＯＣＴパワースペクトラムを示すグラフ。 Ｎ＝１（点線）及びＮ＝１／３（実線）の場合における周波数対ショット雑音（実験データ）から減算した振幅スペクトラムのグラフ。 周波数の関数としての全スペクトラムに対するパワー密度のグラフ。 ショット雑音レベルの減算後のグラフ。 信号処理後のグラフ。 コヒーレントに集約したチャネルのコヒーレンス包絡線のグラフ。

符号の説明

１００・・・上位レベルシステム、１０２・・・干渉計、１０４・・・光源アーム、１０６・・・サンプルアーム、１０８・・・参照アーム、１１０・・・検出アーム、１１６・・・増幅器、１２４・・・デジタル帯域通過フィルタ処理（ＢＰＦ）ユニット、１３０・・・サンプル

Claims (102)

1. 光学的画像形成のための装置であって、
   ａ）干渉計と、
   ｂ）前記干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、
   ｃ）複数の検出器であって、各検出器が前記スペクトル分離ユニットから受信された前記光周波数の少なくとも一部を検出可能な前記複数の検出器と、
   が含まれる装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記干渉計は、
   ｄ）電磁放射の光源から受信されたエネルギを参照信号及びサンプル信号に分割するための手段と、
   ｅ）参照アーム光を提供する参照アームと、
   ｆ）サンプルアーム光を提供するサンプルアームと、
   ｇ）前記参照アーム光及び前記サンプルアーム光を再合成するための手段と、
   が含まれる装置。
3. 前記複数の各検出器は、それに付随する少なくとも１つのトランスインピーダンス増幅器を有する請求項１に記載の装置。
4. 前記各検出器は、それに付随する少なくとも１つの帯域通過フィルタを有する請求項１に記載の装置。
5. 請求項１に記載の装置であって、更に、電磁放射の少なくとも１つの光源を含み、前記電磁放射の前記光源は、時間的なコヒーレンスが所定の閾値より小さい装置。
6. 電磁放射の前記光源は、時間的なコヒーレンスが約３０μｍより小さい請求項５に記載の装置。
7. 前記各検出器は、ショット雑音を制限するように平衡状態になっている請求項１に記載の装置。
8. 前記各検出器は、相対強度雑音を低減するように平衡状態になっている請求項１に記載の装置。
9. 請求項１に記載の装置であって、前記発光源は、半導体光増幅器、超発光性ダイオード、発光ダイオード、固体フェムト秒光源、増幅式自然発光連続光源、熱光源、及びそれらの組み合わせから構成されるグループから選択される装置。
10. 分割のための前記手段は、ビームスプリッタである請求項２に記載の装置。
11. 分割のための前記手段は、サーキュレータである請求項２に記載の装置。
12. 分割のための前記手段は、自由空間スプリッタ又はサーキュレータを用いて、自由空間で利用される請求項２に記載の装置。
13. 分割のための前記手段は、少なくとも１つの受動光ファイバ成分を用いて利用される請求項２に記載の装置。
14. 前記分割する手段及び前記再合成する手段は、互いに一体化される請求項２に記載の装置。
15. 請求項１２に記載の装置であって、更に、前記複数の検出器から受信された信号を処理するように、また、前記干渉計の少なくとも１つのアーム内から縦方向の情報を再構築するように構成された信号処理ユニットを含む装置。
16. 更に、アナログ−デジタル変換器を含む請求項１５に記載の装置。
17. 前記処理ユニットは、更に、デジタル帯域通過フィルタを含む請求項１５に記載の装置。
18. 前記処理ユニットは、更に、少なくとも１つのアナログ帯域通過フィルタを含む請求項１５に記載の装置。
19. 前記処理ユニットは、更に、少なくとも１つのアナログ・トランスインピーダンス増幅器を含む請求項１５に記載の装置。
20. 更に、位相変調器を含む請求項１に記載の装置。
21. 更に、復調器を含む請求項１に記載の装置。
22. 前記参照アームは、単一の参照経路のみを有する請求項１に記載の装置。
23. 前記サンプルアームは、単一のサンプル経路のみを有する請求項１に記載の装置。
24. 更に、自動側距のための手段を含む請求項１に記載の装置。
25. 請求項２４に記載の装置であって、前記自動側距のための手段は、
    ａ）第１走査ラインを取得し、
    ｂ）サンプルの表面位置“Ｓ”を特定し、
    ｃ）サンプルの最適な走査範囲“Ｒ”を特定し、
    ｄ）出力を提供するために参照アーム遅延波形を修正し、
    ｅ）参照アームに前記出力を出力し、
    ｆ）前記画像が完全であるかどうか判断し、
    ｇ）前記画像が完全でない場合、次の走査ラインに移動し、又は前記画像が完全である場合、前記メモリ記憶装置に記憶された前記表面Ｓデータ及び前記波形データを用いて、前記画像を再マッピングするためのプロセッサユニットを含む装置。
26. 更に、参照アーム遅延を導入するための不動の非機械的構成を含む請求項１に記載の装置。
27. 前記参照アーム遅延構成は、周波数依存の位相変化を導入するための手段を含む請求項２６に記載の装置。
28. 前記複数の検出器は複数の受光ダイオードを含む請求項２に記載の装置。
29. 前記複数の検出器は、検出器アレイを含む請求項２に記載の装置。
30. 前記検出器アレイは、一次元アレイである請求項２９に記載の装置。
31. 前記検出器アレイは、二次元アレイである請求項２９に記載の装置。
32. 請求項２９に記載の装置であって、前記検出器アレイは、受光ダイオードアレイ、ＣＣＤ、ＣＭＯＳアレイ、能動ＣＭＯＳアレイ、又はそれらの組み合わせである装置。
33. 前記スペクトル分離ユニットは、光を直交偏光固有状態に分割する請求項２に記載の装置。
34. 前記複数の各検出器は、２つの検出器を含む請求項３３に記載の装置。
35. 前記スペクトル分離ユニットは、少なくとも１つの回折格子を含む請求項１に記載の装置。
36. 前記スペクトル分離ユニットは、少なくとも１つのプリズムを含む請求項１に記載の装置。
37. 前記スペクトル分離ユニットは、少なくとも１つのレンズを含む請求項１に記載の装置。
38. 前記スペクトル分離ユニットは、少なくとも１つの回折格子と、少なくとも１つのアドレス指定可能なミラーアレイとを含む請求項１に記載の装置。
39. 前記スペクトル分離ユニットは、光学フィルタの線形アレイを含む請求項１に記載の装置。
40. 前記スペクトル分離ユニットは、少なくとも１つの導波管フィルタを含む請求項１に記載の装置。
41. 前記スペクトル分離ユニットは、複数の導波管回折格子のアレイを含む請求項１に記載の装置。
42. 請求項１に記載の装置であって、前記スペクトル分離ユニットは、前記信号を複数の帯域に分割し、これによって、各帯域は、櫛状構造の一組の狭いスペクトルを含む装置。
43. 請求項１に記載の装置であって、前記処理ユニットは、複数の検出器から取得した複数の各信号の数学的な処理によって時間ドメインにおいて前記複数の検出器からの信号を再構築する装置。
44. 請求項１に記載の装置であって、前記処理ユニットは、複数の検出器から取得した複数の各信号の数学的な処理によってフーリエドメインにおいて前記複数の検出器からの信号を再構築する装置。
45. 前記処理ユニットは、再構築された信号を復調することによって縦方向の情報を判断する請求項１に記載の装置。
46. 前記複数の検出器は、個々のチャネルにおける処理を可能にする請求項１に記載の装置。
47. 請求項４６に記載の装置であって、更に、
    ａ）第１走査ラインを取得し、
    ｂ）サンプルの表面位置“Ｓ”を特定し、
    ｃ）サンプルの最適な走査範囲“Ｒ”を特定し、
    ｄ）出力を提供するために参照アーム遅延波形を修正し、
    ｅ）参照アームに前記出力を出力し、
    ｆ）前記画像が完全かどうかを判断し、
    ｇ）前記画像が完全でない場合、次の走査ラインに移動し、又は、前記画像が完全である場合、前記メモリ記憶装置に記憶された前記表面Ｓデータ及び前記波形データを用いて、前記画像を再マッピングするための自動測距プロセッサユニットを含む装置。
48. 更に、干渉縞の位相を追跡するための手段を含む請求項１に記載の装置。
49. 光学的画像形成のための装置であって、
    ａ）干渉計と、
    ｂ）参照アーム遅延を生成するための手段と、
    ｃ）前記参照アーム遅延を生成するための前記手段から受信された信号を利用する前記干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、
    ｄ）複数の検出器であって、各検出器が前記スペクトル分離ユニットから受信された前記光周波数の少なくとも一部を検出可能な前記複数の検出器と、
    が含まれる装置。
50. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、光ファイバを拡張するための手段を含む請求項４９に記載の装置。
51. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、自由空間並進走査を行うように構成された圧電トランスデューサを含む請求項４９に記載の装置。
52. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、位相制御光遅延ラインを含む請求項４９に記載の装置。
53. 前記参照アームは、少なくとも検出器数分の１に等しい測距深度の一部を走査する請求項４９に記載の装置。
54. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、更に、搬送波周波数発生器を含む請求項４９に記載の装置。
55. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、音響光学変調器を含む請求項４９に記載の装置。
56. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、電気光学変調器を含む請求項４９に記載の装置。
57. 参照アーム遅延を生成するための前記手段は、位相制御ＲＳＯＤを含む請求項４９に記載の装置。
58. 前記参照アーム遅延は、距離“Ｚ”が前記サンプルアームの範囲より小さい請求項４９に記載の装置。
59. 干渉縞の不安定性による信号減衰を低減するために位相を追跡するための装置であって、
    ａ）少なくとも１つの位相変調器と、
    ｂ）干渉計と、
    ｃ）少なくとも１つの光源と、
    ｄ）少なくとも１つの検出器と、
    ｅ）フィードバック・ループを生成するための信号処理装置と、
    が含まれる装置。
60. 前記位相変調器は、位相遅延を誘発する請求項５９に記載の装置。
61. 前記位相変調器は、経路遅延を誘発する請求項５９に記載の装置。
62. 画像形成システムにおける位相を追跡するための方法であって、
    ａ）前記サンプルアームから受信された信号を測定する段階と、
    ｂ）前記信号の位相を大きくする段階と、
    ｃ）前記信号の少なくとも１つのピークでｘ１と定義された前記信号の第１信号部分を測定する段階と、
    ｄ）一定量だけ前記信号の位相を大きくするか又は小さくするか判断する段階と、
    ｅ）段階（ｄ）の後、段階ｄ）に続き前記信号の第２信号部分を測定する段階と、
    ｆ）前記信号がそのピークである場合、前記信号を再測定し、前記信号がそのピークでない場合、段階ｄ）及びｅ）を繰り返す段階と、
    が含まれる方法。
63. 段階（ａ）乃至（ｆ）は、他の画像形成処理と並行して行われる請求項６２に記載の方法。
64. 位相“φ”の前記調整は、“Ａ”を定数として、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）と定義される請求項６３に記載の方法。
65. 請求項６４に記載の方法であって、段階ｄ）は、更に、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）が、前記位相変調器の範囲内であるかどうか判断する下位段階ｄ１）と、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）が前記範囲内である場合、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）に等しい量だけφを変更し、又は、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）が前記範囲外である場合、Ｍを１より大きい整数として、Ａ（Ｘ_２−Ｘ_１）−ｍ２πに等しい量だけφを変更する下位段階ｄ２）を含む方法。
66. 更に、信号Ｘ_１を再測定する下位段階ｄ３）を含む請求項６５に記載の方法。
67. ロック範囲を拡張した位相を追跡するための装置において、
    ａ）位相追跡下位組立体であって
    ｉ）位相変調器ドライバと、
    ｉｉ）位相変調器からの変調周波数を用いて少なくとも１つの検出器からの信号を混合するように、また、それからエラー信号を生成するように構成されたミキサと、
    ｉｉｉ）前記エラー信号を処理するように、また、オフセット電圧を生成するように構成された処理ユニットと、
    が含まれる前記位相追跡下位組立体を含む装置。
68. 前記少なくとも１つの検出器は、２つの検出器アレイを含む請求項６７に記載の装置。
69. 位相追跡によるスペクトルドメイン光学コヒーレンス断層撮影法画像形成のための装置であって、
    ａ）複数の検出器と、位相変調器ドライバと、位相変調器からの変調周波数で前記検出器からの信号をミキシングし、また、そこからエラー信号を生成するためのミキサと、前記エラー信号を処理するように、また、オフセット電圧を生成するように構成された処理ユニットと、を含む位相追跡構成が含まれる装置。
70. ＯＣＴ及びＬＣＩ画像形成において感度及び信号対雑音比を大きくするための方法であって、
    ａ）電磁放射光源を提供する段階と、
    ｂ）前記光源をビームスプリッタを介して導く段階であって、前記光の一部が、参照アーム遅延機構に導かれ、また、前記光の一部が、サンプルに導かれるように前記光源を導く前記段階と、
    ｃ）前記サンプルから反射されて戻った前記光の前記部分及び前記参照アーム遅延機構からの前記光の前記部分をスペクトル多重処理組立体を通過させる段階と、
    ｄ）前記スペクトル多重処理組立体からの前記光を複数の固有周波数スペクトル帯域信号に分割する段階と、
    ｅ）前記各帯域信号を少なくとも１つの検出器に導く段階と、
    ｆ）前記光信号を処理する段階と、
    ｇ）前記処理された光信号に基づき、干渉計の少なくとも１つの前記アーム内からの縦方向の情報を再構築する段階と、
    が含まれる方法。
71. 光学コヒーレンス断層撮影法画像形成に有用なプローブであって、
    ａ）干渉計と、
    ｂ）前記干渉計から受信された信号を複数の固有周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、
    ｃ）複数の検出器であって、各検出器が前記スペクトル分離ユニットから受信されたそれぞれの周波数信号を検出可能であり、前記複数の各検出器は、それらに付随した少なくとも１つのトランスインピーダンス増幅器を有し、また、前記複数の各検出器は、それらに付随した少なくとも１つの帯域通過フィルタを有する前記複数の検出器と、
    ｄ）前記複数の検出器から受信された信号を処理するための処理構成と、
    ｅ）前記処理された信号を表示するための表示構成と、
    が含まれる装置。
72. 光学コヒーレンス断層撮影法画像形成のための装置であって、
    ａ）可撓性カテーテル本体であって、それを貫通する少なくとも１つの孔と、基端部及び遠端部とを有する前記可撓性カテーテル本体と、
    ｂ）患者の体内に配置された時、前記組織の表面から離れて保持されるように、前記カテーテル本体中を延在する光学プローブであって、その基端部において電気光学画像解析システムに接続するように構成され、
    ｉ）少なくとも１つの光ファイバと、
    ｉｉ）レンズ要素と、
    ｉｉｉ）前記光ファイバからの光を前記組織表面に透過し、また、前記組織表面からの反射光を受光し得るプリズムと、を含む前記光学プローブと、
    が含まれる装置。
73. 請求項７２に記載の方法であって、更に、
    前記プリズムをその縦軸を中心にして機械的に回転させるための前記プリズムに付随するケーブルが含まれる方法。
74. 光学コヒーレンス断層撮影法画像形成を行なうための装置であって、
    ａ）干渉計と、
    ｂ）複数の検出器であって、各検出器が、それらに付随した少なくとも１つのトランスインピーダンス増幅器を有し、また、それらに付随した少なくとも１つの帯域通過フィルタを有する前記複数の検出器と、
    ｃ）前記複数の検出器から受信された信号を処理するための処理構成と、
    ｄ）前記処理された信号を表示するための表示構成と、
    が含まれる装置。
75. １の装置であって、前記サンプルのほぼ全領域の一連の同時照射で前記サンプルが走査される装置。
76. サンプルの少なくとも１つの部分を光学的に画像形成するための装置であって、
    ａ）干渉計からの少なくとも１つの電磁気信号を受信するように、また、前記少なくとも１つの電磁気信号を複数のスペクトル帯域に分離するように構成されたスペクトル分離構成であって、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記スペクトル分離構成と、
    ｂ）前記スペクトル分離構成から受信された少なくとも１つのスペクトル帯域を検出するように構成され、また、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の少なくとも１つの部分を画像形成するために用いられる合成信号を生成するように構成された検出構成と、が含まれる装置。
77. 請求項７６に記載の装置であって、前記検出構成は複数の検出器を含み、各検出器は、それぞれの１つのスペクトル帯域を受信するように構成されている装置。
78. 請求項７７に記載の装置であって、前記検出器は、検出されたスペクトル帯域をデジタル信号にデジタル化し、また、更に、
    ａ）前記デジタル信号を受信するように、また、前記デジタル信号を帯域通過フィルタ処理するように構成された複数のフィルタを含む装置。
79. 請求項７８に記載の装置であって、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分における内部の少なくとも１つの部分に関する情報を含み、また、更に、
    ａ）前記デジタル信号を受信するように、また、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分における内部の前記少なくとも１つの部分に関連するデータを生成するように構成された処理構成を含む装置。
80. 請求項７６に記載の装置であって、前記検出構成は、更に、前記検出されたスペクトル帯域に基づき信号を生成し、また、更に、処理構成であって、前記更なる信号を受信するように、また、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分に沿って延在する縦方向の情報に関連するデータを生成するように構成された前記処理構成が含まれる装置。
81. 請求項７６に記載の装置であって、前記干渉計は、電磁気光源によって生成される前記電磁気信号を受信する装置。
82. サンプルの少なくとも１つの部分の光学的画像形成に関連するデータを提供する論理構成において、前記論理構成は、処理構成によって実行された時、前記処理構成が以下の段階を実行するように構成し、前記段階は、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる論理構成。
83. サンプルの少なくとも１つの部分の光学的画像形成に関連するデータを提供する方法であって、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる方法。
84. サンプルの少なくとも１つの部分の光学的画像形成に関連するデータを提供する実行可能な命令をそれ上に含む記憶媒体であって、前記実行可能な命令が処理システムによって実行された時、前記実行可能な命令は、前記処理システムが以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる記憶媒体。
85. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための装置において、
    ａ）処理構成であって、
    ｂ）前記少なくとも１つの信号に関連する情報を受信する段階と、
    ｃ）前記少なくとも１つの信号の前記位相を調整する段階と、
    ｄ）前記少なくとも１つの信号の信号部の位置を取得する段階と、
    ｅ）前記信号部の前記位置が、前記少なくとも１つの信号のピークから所定の距離を越えて提供される場合、前記少なくとも１つの信号の少なくとも１つの特性を修正する段階と、
    ｆ）前記少なくとも１つの信号が、前記ピークからの前記所定の距離内になるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
    に対応するように構成された前記処理構成が含まれる装置。
86. 請求項８５に記載の装置であって、前記情報は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域の少なくとも１つの組み合わせに対応する装置。
87. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための論理構成において、前記論理構成は、処理構成によって実行された時、前記処理構成が以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）前記少なくとも１つの信号に関連する情報を受信する段階と、
    ｂ）前記少なくとも１つの信号の前記位相を調整する段階と、
    ｃ）前記少なくとも１つの信号の信号部の位置を取得する段階と、
    ｄ）前記信号部の前記位置が、前記少なくとも１つの信号のピークから所定の距離より離れている場合、前記少なくとも１つの信号の少なくとも１つの特性を修正する段階と、
    ｅ）前記少なくとも１つの信号が、前記ピークからの前記所定の距離内になるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
    が含まれる論理構成。
88. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための方法であって、
    ａ）前記少なくとも１つの信号に関連する情報を受信する段階と、
    ｂ）前記少なくとも１つの信号の前記位相を調整する段階と、
    ｃ）前記少なくとも１つの信号の信号部の位置を取得する段階と、
    ｄ）前記信号部の前記位置が、前記少なくとも１つの信号のピークから所定の距離より離れている場合、前記少なくとも１つの信号の少なくとも１つの特性を修正する段階と、
    ｅ）前記少なくとも１つの信号が、前記ピークからの前記所定の距離内にある位置より遠い位置に到達するまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
    が含まれる方法。
89. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための実行可能な命令をそれ上に含む記憶媒体であって、前記実行可能な命令が処理システムによって実行された時、前記実行可能な命令は、前記処理システムが以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）前記少なくとも１つの信号に関連する情報を受信する段階と、
    ｂ）前記少なくとも１つの信号の前記位相を調整する段階と、
    ｃ）前記少なくとも１つの信号の信号部の位置を取得する段階と、
    ｄ）前記信号部の前記位置が、前記少なくとも１つの信号のピークから所定の距離だけ離れている場合、前記少なくとも１つの信号の少なくとも１つの特性を修正する段階と、
    ｅ）前記少なくとも１つの信号が、前記ピークからの前記所定の距離内になるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
    が含まれる記憶媒体。
90. サンプルの少なくとも１つの部分に関連する少なくとも１つの電磁気信号の位相を追跡するための装置であって、
    ａ）前記少なくとも１つの電磁気信号から分離された複数のスペクトル帯域を含む少なくとも１つの第１信号を取得する検出構成と、
    ｂ）変調周波数を有する位相変調器ドライバであって、少なくとも１つの第２信号を生成するように前記変調周波数に基づき、前記少なくとも１つの第１信号を変調するように構成された前記位相変調器ドライバと、
    ｃ）合成信号を生成するように前記少なくとも１つの第１信号と前記少なくとも１つの第２信号とをミキシングするように構成されたミキサと、
    ｄ）前記合成信号に基づき、オフセット電圧を生成するように構成された処理構成と、が含まれる装置。
91. サンプルの少なくとも１つの部分に関連する少なくとも１つの電磁気信号の位相を追跡するための論理構成であって、前記論理構成は、処理構成によって実行された時、前記処理構成が以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）前記少なくとも１つの電磁気信号から分離された複数のスペクトル帯域を含む少なくとも１つの第１信号を取得する段階と、
    ｂ）少なくとも１つの第２信号を生成するように変調構成の変調周波数に基づき、前記少なくとも１つの第１信号を変調する段階と、
    ｃ）合成信号を生成するように前記少なくとも１つの第１信号と前記少なくとも１つの第２信号とをミキシングする段階と、
    ｄ）前記合成信号に基づき、オフセット電圧を生成する段階と、が含まれる方法。
92. サンプルの少なくとも１つの部分に関連する少なくとも１つの電磁気信号の位相を追跡するための方法であって、
    ａ）前記少なくとも１つの電磁気信号から分離された複数のスペクトル帯域を含む少なくとも１つの第１信号を取得する段階と、
    ｂ）少なくとも１つの第２信号を生成するように変調構成の変調周波数に基づき、前記少なくとも１つの第１信号を変調する段階と、
    ｃ）合成信号を生成するように前記少なくとも１つの第１信号と前記少なくとも１つの第２信号とをミキシングする段階と、
    ｄ）前記合成信号に基づき、オフセット電圧を生成する段階と、が含まれる方法。
93. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための実行可能な命令をそれ上に含む記憶媒体であって、前記実行可能な命令が処理システムによって実行された時、前記実行可能な命令は、前記処理システムが以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）前記少なくとも１つの電磁気信号から分離された複数のスペクトル帯域を含む少なくとも１つの第１信号を取得する段階と、
    ｂ）少なくとも１つの第２信号を生成するように変調構成の変調周波数に基づき、前記少なくとも１つの第１信号を変調する段階と、
    ｃ）合成信号を生成するように前記少なくとも１つの第１信号と前記少なくとも１つの第２信号とをミキシングする段階と、
    ｄ）前記合成信号に基づき、オフセット電圧を生成する段階と、が含まれる記憶媒体。
94. サンプルの少なくとも１つの部分に関連するデータを提供するための装置であって、
    ａ）干渉計からの少なくとも１つの電磁気信号を受信するように、また、前記少なくとも１つの電磁気信号を複数のスペクトル帯域に分離するように構成されたスペクトル分離構成であって、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記スペクトル分離構成と、
    ｂ）前記スペクトル分離構成から受信された少なくとも１つのスペクトル帯域を検出するように構成され、また、前記データに用いるための合成信号を生成するように構成された検出構成と、が含まれる装置。
95. サンプルの少なくとも１つの部分に関連するデータを提供する論理構成において、前記論理構成は、処理構成によって実行された時、前記処理構成が以下の段階を実行するように構成し、前記段階は、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる論理構成。
96. サンプルの少なくとも１つの部分に関連するデータを提供する方法であって、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる方法。
97. サンプルの少なくとも１つの部分の光学的画像形成に関連するデータを提供する実行可能な命令をそれ上に含む記憶媒体であって、前記実行可能な命令が処理システムによって実行された時、前記実行可能な命令は、前記処理システムが以下の段階を実行するように構成し、前記段階には、
    ａ）検出構成からの前記少なくとも１つの電磁気信号のスペクトル帯域に対応する信号を受信する段階であって、前記検出構成は、スペクトル分離構成によって前記少なくとも１つの電磁気信号から分離される前記スペクトル帯域を検出し、前記スペクトル分離構成は、干渉計から前記少なくとも１つの電磁気信号を受信し、前記少なくとも１つの電磁気信号は、前記サンプルの前記少なくとも１つの部分の特性に関連する前記段階と、
    前記受信信号に対応する情報に基づき前記データを生成する段階と、
    が含まれる記憶媒体。
98. その干渉縞の不安定性による少なくとも１つの電磁気信号の減衰を低減するように前記少なくとも１つの信号の位相を追跡するための装置において、
    ａ）処理構成であって、
    ｂ）前記少なくとも１つの信号に関連する情報を受信する段階と、
    ｃ）前記少なくとも１つの信号の前記位相を調整する段階と、
    ｄ）前記少なくとも１つの信号の信号部の位置を取得する段階と、
    ｅ）前記信号部の前記位置が、前記少なくとも１つの信号のピークから所定の距離だけ離れている場合、前記少なくとも１つの信号の少なくとも１つの特性を修正する段階と、
    ｆ）前記少なくとも１つの信号が、前記ピークからの前記所定の距離内になるまで段階（ｄ）及び（ｅ）を繰り返す段階と、
    に対応するように構成された前記処理構成が含まれる装置。
99. 光学コヒーレンス断層撮影法画像形成を行なうための装置であって、
    ａ）少なくとも１つの第１信号を提供する干渉計と、
    ｂ）前記少なくとも１つの第１信号を受信する少なくとも１つの検出器であって、少なくとも１つの第２信号を生成するように、それに付随する少なくとも１つのトランスインピーダンス増幅器及びそれに付随する少なくとも１つの帯域通過フィルタを有する前記少なくとも１つの検出器と、
    ｃ）前記少なくとも１つの第２信号を処理するように構成された第１構成と、
    ｄ）前記少なくとも１つの第２の処理された信号を表示するように構成された第２構成と、が含まれる装置。
100. 請求項９９に記載の装置であって、前記干渉計には、前記少なくとも１つの第１光源を参照信号及びサンプル信号に分割するようになっている構成が含まれる装置。
101. 血管中のアテローム硬化症斑点を特定するためのプローブであって、
     ａ）干渉計と、
     ｂ）前記干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、
     ｃ）前記スペクトル分離ユニットから受信された前記光周波数の少なくとも一部を検出できる検出器構成と、が含まれるプローブ。
102. 治療薬を投与するための装置であって、
     ａ）前記ハウジングに配置されたプローブであって、
     ｉ）干渉計と、
     ｉｉ）前記干渉計から受信された信号を複数の光周波数に分割するスペクトル分離ユニットと、
     ｉｉｉ）前記スペクトル分離ユニットから受信された前記光周波数の少なくとも一部を検出できる検出器構成と、を含む前記プローブと、
     ｂ）前記プローブと協働する導管であって、前記治療薬を受け入れるための基端部と、所定の位置において前記治療薬を投与するための遠端部とを有し、前記位置は、前記プローブを用いて前記遠端部に近接する環境を画像化することによって決定される前記導管と、が含まれる装置。
     
     
     

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