JP2023065608A - マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステム、方法及び媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステム、方法及び媒体が提供される。
【解決手段】マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステム２００は、光源２０２に連結されたサンプルアームと、第１経路長を有する第１参照アームと、より長い第２経路長を有する第２参照アームと、サンプルアームからの光と第１参照アームからの光を結合させる第１光カプラ２２２と、サンプルアームからの光と第２参照アームからの光を結合させる第２光カプラ２２４と、光スイッチ２３０と、を備え、光スイッチは、第１光カプラに連結された第１入力ポートと、イメージセンサの取得時間と少なくとも等しい遅延を生じる光導波路を介して第２光カプラに連結された第２入力ポートと、分光計１２４のイメージセンサに連結された出力と、を備える。
【選択図】図２Ａ

Description

＜関連出願の相互参照＞
本出願は、２０１７年１０月１２日に出願された米国仮特許出願第６２／５７１，７８７に基づくものであり、その利益を主張するとともにその優先権を主張するものであり、引用によりその全体を本明細書に包含する。

＜連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載＞
該当せず。

スペクトルドメイン光干渉断層撮影法（ＳＤ－ＯＣＴ）は、比較的高感度かつ高速にそして位相安定性を有してデータを生成できることからますます有益となった光干渉断層撮影法である。しかしながら、従来のＳＤ－ＯＣＴは、特定の種類のサンプルのイメージングにおいてＳＤ－ＯＣＴの有用性を低下させる深さ依存感度減衰という問題を抱えている。例えば、そのような深さ依存感度減衰は、プローブと組織表面の間の距離がしばしば大きく異なるような一様でない表面トポロジーを有する組織及び／又は大きな管腔器官のイメージングにおいて、ＳＤ－ＯＣＴの有用性を低下させる可能性がある。

一般的に、ＳＤ－ＯＣＴシステムにおいて認められる感度のロールオフは、スペクトルドメイン画像データの取り込みに使用される分光計のスペクトル分解能によって決定される。さらに、分光計のスペクトル分解能は、画像データの読み込みに使用されるリニア検出器アレイ内の画素の有限の大きさ及び数によって制限される。

加えて、ＳＤ－ＯＣＴシステムによって生成される実干渉信号のフーリエ変換をとることで、ゼロ遅延の両側にミラー画像が生じる。これにより、負の画像深さと正の画像深さとを容易に区別することがさらに困難となる。ＳＤ－ＯＣＴプローブと表面の間の何もない空間は通常多くの情報を生成しないことから、この不明瞭さを回避するために一般的にゼロ遅延は組織表面又はその外側に設定される。これにより、組織の画像の生成はより簡単になるが、何もない空間は高解像度でサンプリングされるとともに表面から離れた組織は低解像度でサンプリングされる若しくは全くサンプリングされないことから、深さ感度（depth sensitivity）は低下する。

図１Ａ及び図１Ｂは、従来のシングル参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの例１００及び１５０を示す。図１Ａは、ＳＤ－ＯＣＴシステムの広く用いられている構成を表したものであり、ＳＤ－ＯＣＴ用のマッハ・ツェンダー干渉計を用いている。図１Ｂは、ＳＤ－ＯＣＴシステムの別の広く用いられている構成を表したものであり、ＳＤ－ＯＣＴ用のマイケルソン干渉計を用いている。これらの従来のＳＤ－ＯＣＴシステムにおいては、イメージング深さ範囲（imaging depth range）は、スペクトルの取得に使用されるリニア検出器内の画素数及び画素の幅の両方によって決定される。通常、画素数は比較的より長いイメージング深さ範囲を達成するのに十分であるものの、各画素により取得されるスペクトルの幅は検出器の画素の幅によって決定されることから、検出器の画素の有限な幅によって効果的なイメージング深さ範囲が制限されてしまう。一般的に、最大イメージング深さ範囲は、各画素により取得される光のコヒーレンス長の半分である。加えて、共役対称性によって、実信号におけるミラー画像間の不明瞭さを回避するためにゼロ遅延位置は通常サンプルの外側に設定される。したがって、ミラーアーチファクトのない画像のためにはイメージング範囲の半分のみしか通常は用いることができない。さらに、コヒーレンス度は経路長差に応じて減衰することから、ＳＤ－ＯＣＴシステムの感度は比較的急激にロールオフし、利用可能なイメージング深さ範囲の縁に近いサンプルのイメージングには測定感度が不十分となる。

図１Ａに示すように、光源１０２は、偏光制御部１０４、光増幅器１０６及びファイバカプラ１０８を介してサンプルアーム及び参照アームに光を提供することができる。光の一部（例えば８０％）はサンプルアームに向けられ、光の第２の部分（例えば２０％）は参照アームに向けられる。光サーキュレータ１１０－１は、ファイバカプラ１０８から受けた光を（サンプルアームの中の）サンプル１１２に向かわせ、第２光サーキュレータ１１０－２は光を（参照アーム内の）参照リフレクタ１１４に向かわせる。サンプルアーム内の光は、サンプル１１２の表面付近に合わせた焦点深度を有するビームを投じることができるコリメート光学系１１６－１及び集光光学系１１８（例えばレンズ）を介してサンプルに向かわせることができる。ビームの一部は、サンプルの反射率に応じてサンプルのさまざまな深さにおいて反射され得、次に集光光学系１１８で受けられて、コリメート光学系１１６－１を介して光サーキュレータ１１０－１に向かわされ、これが反射光を参照アームからの光と結合させるためにファイバカプラ１２０に向かわせる。コリメート光学系１１６－２は、ビームを参照アームから参照リフレクタ１１４に向かわせ、これによってビームが反射されてコリメート光学系１１６－２を介して光サーキュレータ１１０－２に向けて戻され、光サーキュレータ１１０－２は参照リフレクタ１１４によって反射された光を、サンプルアームからの光と結合させるために偏光制御部１２２を介してファイバカプラ１２０に向かわせる。ファイバカプラ１２０は、サンプルアーム及び参照アームの両方からの光を結合させて、光を分光計１２４に向かわせ、これが深さ方向に沿ったサンプルの構造を表す波長依存信号を生成する。

図１Ｂに示すシステム１５０は、図１Ａに示すシステム１００と同様の原理で操作するが、サンプルアーム及び参照アームの両方において光サーキュレータを用いるのではなく、ファイバカプラ１０８の前において１つの光サーキュレータ１１０－３のみを含む。システム１００及びシステム１５０において、サンプル１１２に対するゼロ遅延ポイントの深さを設定するために参照リフレクタ１１４の位置を調整することによって参照アームの長さを設定することができる。

したがって、マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のための新たな装置、システム及び方法が望ましい。

開示された発明事項の一部の実施形態によれば、マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のための装置、システム及び方法が提供される。

開示された発明事項の一部の実施形態によれば、スペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステムが提供され、当該システムは、光源と、イメージセンサと、前記光源に連結されたサンプルアームであって、前記光源からの光をサンプルに向けて投じるよう構成されたサンプルアームと、第１経路長を有する第１参照アームであって、前記光源と前記サンプルアームとに連結された第１参照アームと、前記第１経路長よりも長い第２経路長を有する第２参照アームであって、前記光源と前記サンプルアームとに連結された第２参照アームと、前記サンプルアームからの光と前記第１参照アームからの光を結合させるよう構成された第１光カプラと、前記サンプルアームからの光と前記第２参照アームからの光を結合させるよう構成された第２光カプラと、光スイッチと、を備え、前記光スイッチは、前記第１光カプラの出力に連結された第１ポートと、前記イメージセンサの取得時間と少なくとも等しい遅延を生じる光導波路の長さを介して、前記第２光カプラの出力に連結された第２ポートと、前記イメージセンサに連結された第３ポートと、を備え、前記第
１ポート及び前記第２ポートの一方からの光を選択的に提供するとともに、前記第１ポート及び前記第２ポートの他方からの光を遮断するよう、前記光スイッチが構成されている。

一部の実施形態では、前記システムはプロセッサをさらに備え、前記プロセッサは、前記光スイッチに、第１時間窓の間に前記第１ポートで受けた光を出力させ、前記イメージセンサに、第１の時間を含む前記第１時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第１ベクトルを、前記第１時間窓の間に受けた光に基づいて生成させ、前記光スイッチに、第２時間窓の間に前記第２ポートで受けた光を出力させ、前記イメージセンサに、前記第１時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第２ベクトルを、第２の時間を含む前記第２時間窓の間に受けた光に基づいて生成させ、前記光スイッチに、前記第１時間窓及び前記第２時間窓の後の第３時間窓であって前記第１の時間も前記第２の時間も含まない第３時間窓の間に前記第１ポートで受けた光を、出力させ、前記イメージセンサに、前記第３時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第３ベクトルを、前記第３時間窓の間に受けた光に基づいて生成させるようにプログラムされている。

一部の実施形態では、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルは、前記サンプルの表面上の第１横方向位置に対応し、前記第３ベクトルは、前記サンプルの前記表面上の第２横方向位置に対応する。

一部の実施形態では、前記プロセッサは、データの行列を生成するようさらにプログラムされており、前記第１ベクトルは前記行列の第１の行であり、前記第２ベクトルは前記行列の第２の行であり、前記第３ベクトルは前記行列の第３の行である。

一部の実施形態では、前記第１ベクトルは、少なくともＮ個の要素を含み、前記Ｎ個の要素は、各々、前記イメージセンサの画素に対応し、前記行列は、少なくともＮ個の列を含む。

一部の実施形態では、前記第２光カプラから前記光スイッチの前記第２ポートまでの第２光路長は、前記第１光カプラから前記光スイッチの前記第１ポートまでの第１光路長よりも、少なくとも５光マイクロ秒だけ長い。

一部の実施形態では、前記第２光カプラから前記光スイッチの前記第２ポートまでの前記第２光路長は、少なくとも１キロメートルの長さである。

一部の実施形態では、前記システムは、前記光源に連結された入力と、前記サンプルアームに連結された第１出力と、前記第１参照アーム及び前記第２参照アームに連結された第２出力と、を有するファイバスプリッタをさらに備え、前記ファイバスプリッタは、前記入力において受けた光の少なくとも半分を前記第１出力に提供するよう構成されている。

一部の実施形態では、前記ファイバスプリッタは、前記入力において受けた光の４分の３を前記第１出力に提供するよう構成されている。

一部の実施形態では、前記ファイバスプリッタは第１ファイバスプリッタであり、前記システムは、前記第１ファイバスプリッタの前記第２出力に連結された入力と、前記第１参照アームに連結された第１出力と、前記第２参照アームに連結された第２出力と、を有する第２ファイバスプリッタをさらに備え、前記第２ファイバスプリッタは、前記入力において受けた光の半分を前記第１出力に提供するよう構成されている。

一部の実施形態では、前記システムは、前記光源と、前記サンプルアームと、前記第１光カプラと、前記第２光カプラと、に連結された第１光サーキュレータと、前記光源と、前記第１参照アームと、前記第１光カプラと、に連結された第２光サーキュレータと、前記光源と、前記第２参照アームと、前記第２光カプラと、に連結された第３光サーキュレータと、をさらに備える。

一部の実施形態では、前記システムは、前記光源と前記第１参照アームとの間に連結された可変遅延ラインをさらに備える。

一部の実施形態では、前記システムの感度は、前記システムのイメージング深さの全体にわたって、少なくとも９８ｄＢである。

一部の実施形態では、前記第２経路長は、前記第１経路長よりも、前記システムの最大イメージング深さの半分だけ長い。

開示された発明事項の一部の実施形態によれば、スペクトルドメイン光干渉断層撮影のための方法が提供され、当該方法は、第１経路長を有する第１参照アームを用いて生成される、第１の時間を含む第１時間窓におけるサンプルの状態を表すデータの第１ベクトルと、第２経路長を有する第２参照アームを用いて生成される、前記第１時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第２ベクトルと、前記第１参照アームを用いて生成される、前記第１の時間を含まない第２時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第３ベクトルと、前記第２参照アームを用いて生成される、前記第２時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第４ベクトルと、を備えるデータの行列を、プロセッサによって受信する工程と、前記プロセッサによって、前記データの第１ベクトルと前記データの第３ベクトルとに基づいて第１画像データを生成する工程と、前記プロセッサによって、前記データの第２ベクトルと前記データの第４ベクトルとに基づいて第２画像データを生成する工程と、前記プロセッサによって、前記第１画像データの一部と前記第２画像データの一部との比較に基づいて、前記第１画像データと前記第２画像データとの間の空間的オフセットを計算する工程と、前記プロセッサによって、ゼロパディング画像を生成するために、第１の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第１画像データの前記一部に付加する工程と、前記プロセッサによって、クロップ画像を生成するために、第２の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第２画像データから除去する工程と、前記プロセッサによって、感度ロールオフの減少した前記サンプルの画像を生成するために、前記ゼロパディング画像と前記クロップ画像とを結合する工程と、を有する。

一部の実施形態では、前記第１ベクトルは前記行列の第１の行であり、前記第２ベクトルは前記行列の第２の行である。

一部の実施形態では、前記第１ベクトルは、少なくともＮ個の要素を含み、前記Ｎ個の要素は、各々、前記イメージセンサの画素に対応し、前記行列は、少なくともＮ個の列を含む。

一部の実施形態では、前記空間的オフセットは、前記Ｎ個の列のうちの特定の数の列に対応する。

一部の実施形態では、前記第１ベクトルにおける各エントリーは波長に対応し、前記方法は、各要素についての前記波長を波数ｋにマッピングする工程をさらに有する。

一部の実施形態では、前記方法は、前記第１ベクトルの各要素を深さ値に変換するため
に、離散フーリエ変換を実行する工程をさらに有する。

一部の実施形態では、前記方法は、第１サブ行列に含ませるためのゼロ遅延の正の側のベクトルを選択するとともに、第２サブ行列に含ませるための前記ゼロ遅延の負の側のベクトルを選択することによって、前記行列を２つのサブ行列にさらに分割することで、前記第１画像データに基づいて前記サンプルのリアル画像を生成する工程をさらに有する。

一部の実施形態では、前記第１画像データの前記一部が前記第１サブ行列に対応する。

一部の実施形態では、前記第２サブ行列に基づいてバイナリマスクを生成する工程をさらに有する。

一部の実施形態では、前記バイナリマスク及び関数に基づいて、複数の重み付け係数Ｃｍを備える重み付け行列Ｗを生成する工程をさらに有する。

一部の実施形態では、前記関数は、Ｃｍ＝（ｔａｎｈ（ｘ）＋１）／２であり、式中、ｘは、－２πから２πの範囲の値である。

一部の実施形態では、前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルは、前記サンプルの表面上の第１横方向位置に対応し、前記第３ベクトル及び前記第４ベクトルは、前記サンプルの前記表面上の第２横方向に対応する。

開示された発明事項の一部の実施形態によれば、プロセッサによって遂行された時にスペクトルドメイン光干渉断層撮影のための方法を前記プロセッサに遂行させるための、コンピュータで実行可能な命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体が提供され、前記方法は、第１経路長を有する第１参照アームを用いて生成される、第１の時間を含む第１時間窓におけるサンプルの状態を表すデータの第１ベクトルと、第２経路長を有する第２参照アームを用いて生成される、前記第１時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第２ベクトルと、前記第１参照アームを用いて生成される、前記第１の時間を含まない第２時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第３ベクトルと、前記第２参照アームを用いて生成される、前記第２時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第４ベクトルと、を備えるデータの行列を、プロセッサによって受信する工程と、前記プロセッサによって、前記データの第１ベクトルと前記データの第３ベクトルとに基づいて第１画像データを生成する工程と、前記プロセッサによって、前記データの第２ベクトルと前記データの第４ベクトルとに基づいて第２画像データを生成する工程と、前記プロセッサによって、前記第１画像データの一部と前記第２画像データの一部との比較に基づいて、前記第１画像データと前記第２画像データとの間の空間的オフセットを計算する工程と、前記プロセッサによって、ゼロパディング画像を生成するために、第１の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第１画像データの前記一部に付加する工程と、前記プロセッサによって、クロップ画像を生成するために、第２の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第２画像データから除去する工程と、前記プロセッサによって、感度ロールオフの減少した前記サンプルの画像を生成するために、前記ゼロパディング画像と前記クロップ画像とを結合する工程と、を有する。

開示された発明事項のさまざまな目的、特徴及び利点は、同様の構成要素には同様の参照符号を付した添付の図面を参照して以下の発明の詳細な説明を読むことでより完全に明らかとなる。

従来のシングル参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの例を示す。 従来のシングル参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの別の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態によるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステムの例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態によるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステムの別の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されたマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの複数の参照アームを用いて生成された画像の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による複数の参照アームを用いてスペクトルドメイン光干渉断層撮影画像データを生成するためのプロセスの例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による画像データの収集を表すタイミング図の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による異なる参照アームを用いて生成された画像データを合成するためのプロセスの例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成中に実行することができる各種動作を表す画像の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成中に実行することができる各種動作を表す画像のさらなる例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態による異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成に用いることができる重み付けされた結合係数の例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されたスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの第１参照アーム、第２参照アーム並びに第１及び第２参照アームの組み合わせについて認められた感度ロールオフの例を示す。 開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のメカニズムの一部の実施形態と併用可能なイメージング装置及び／又は計算装置を具現化するために用いることができるハードウェアの例を示す。

開示された発明事項の一部の実施形態によれば、マルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのメカニズム（装置、システム及び方法を含むことができる）が提供される。

開示される発明事項の一部の実施形態によれば、本明細書に記載のメカニズムを用いて、複数の参照アームの遅延を用いることで感度ロールオフが（例えば従来のＳＤ－ＯＣＴシステムと比較して）減少したＳＤ－ＯＣＴシステムを具現化することができる。一部の実施形態では、複数の参照アームを用いて生成されたそれぞれの画像についての最大感度領域が、第１参照アームに関するサンプルの表面付近であって第１参照アームの幅のある深さ（ranging depth）の約半分の位置にあるサンプル内に設定されるよう、複数の参照アーム間の光遅延を調整することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムは、同じ時間窓内の同じサンプル位置を起源とする干渉を１つの検出器によって検出することができるよう、１つの参照アームからのインタフェログラムを時間的に遅延させるためにファイバ遅延ラインを用いることができる。一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムは、複数の参照アームの遅延から得られた画像を組み合わせて、感度ロールオフが減少したかつイメージング深さ範囲が拡大した合成的な画像を作成することができる。

以下に記載するように、本明細書に記載のメカニズムを用いて具現化されたＳＤ－ＯＣＴシステムは、６ｍｍの幅のある深さにわたって、最大感度が１０５ｄＢ超及び最低感度が９５ｄＢであり、生体外で取得された組織の画像によって、このようなシステムが、幅のある深さ範囲の縁において組織をより明確に視覚化する能力を有することが示された。

一部の実施形態では、サンプルから反射された電磁放射線を分岐させて、異なる経路長を有する異なる参照ビームと結合させことができる。例えば、１つの参照アーム内の電磁放射線を他の参照アームに対してシステムのイメージング範囲の半分だけ遅延させることができ、そしてサンプルから反射された電磁放射線の半分と結合させて干渉パターンを生成することができる。別の例では、第２参照アームからの電磁放射線を、第２参照アームから反射された電磁放射線の他の半分と結合させて、サンプルの別の部分を表す別個の干渉パターンを生成することができる。そのような例では、２つの干渉パターンは、２つの異なる経路長を有する参照電磁放射線と干渉したサンプルからの後方散乱電磁放射線に対応することができる。

一部の実施形態では、１以上の参照アームの経路長（本明細書では遅延とも称される）は、光源からの光を参照ミラーに向かわせる光サーキュレータを用いて調整することができ、参照ミラーの位置は調整可能である。加えて又は代替的に、１以上の参照アームは参照ミラーを省くことができ、参照ビームは光源からの光をサンプルまでの経路長とほぼ同じ経路長を有する光学系を介して参照アームに到達させることで提供することができる。例えば、光源からの光は２つの参照アームに向けて分岐させることができ、ここで固定経路長を有する参照アームからの参照アーム光はファイバカプラ（例えば９９／１ファイバカプラ）に向けられ、別の参照アームは調整可能な可変経路長を有するよう構成することができる（例えば、ファイバを延ばす、自由空間での長さを長くする、などによっって）。

一部の実施形態では、サンプルから反射された電磁放射線を参照アームからの電磁放射線と結合させた後、及び、サンプルアーム電磁放射線と参照アーム電磁放射線の結合によって作成された干渉パターンに対応する電磁放射線を（例えば光スイッチを介して）干渉計に到達させる前に、１つ（又は複数の）参照アームに対応する結合電磁放射線を、電磁放射線をある長さのファイバ光導波路（例えばシングルモード光ファイバ）に通して電磁放射線を別の参照アームに対応する結合電磁放射線に対して時間的に遅延させることで、遅延させることができる。例えば、光ファイバの長さは、特定の参照アームからの電磁放射線を、リニア検出器によって他の参照アームの電磁放射線から情報を取得するのにかかる時間だけ時間的に遅延させるように、構成することができる。

一部の実施形態では、各参照アームからの干渉電磁放射線のスペクトルは、干渉電磁放射線を、波長に応じて、検出器アレイに向けて１次元で散乱させることで検出することができる。例えば、散乱信号は、分光計又はラインスキャンカメラによって検出することができる。本明細書では、そのような電磁放射線の検出にはＣＣＤ画素のリニアアレイを用いているが、これは単なる例であり、場合によっては２次元アレイの一部を用いてそのような電磁放射線を検出してもよいことに留意されたい。

一部の実施形態では、特定の時間窓内におけるサンプルを表す複数の干渉電磁放射信号を交互に検出するために、光スイッチを用いて各参照アームからの干渉電磁放射線を交互に順次的に通してもよい。一部の実施形態では、１つの参照アームからの電磁放射線が１つのスペクトル各々の検出に用いられたものと同じ時間分だけ時間的に遅延していることから、複数の参照アームに対応する複数の干渉電磁放射線のスペクトルの順次的な検出によって、取得された干渉スペクトルが確実に同じ時間窓に対応するようにすることができる。

一部の実施形態では、順次的に取得されたスペクトルを、各参照アームからの光との干渉を表す情報と組み合わせるために処理することができる。例えば、バックグランドを差し引いて、深さ情報（例えば軸／深さ方向におけるサンプルの反射率プロファイルを表す）を生成するために高速フーリエ変換することで、スペクトルを処理することができる。そのような例では、結果として得られる深さ情報を使用して、両方の参照アームに対応する深さ情報を用いて画像データを生成することができる。一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムを用いて、（例えば従来のＳＤ－ＯＣＴシステムと比較して）感度ロールオフが減少しかつイメージング深さ範囲が拡大した結果画像を生成することができ、これにより、従来のＳＤ－ＯＣＴシステムの最大の欠点の一つを軽減することができる。

その他さまざまなスキームがＳＤ－ＯＣＴの感度ロールオフを軽減するために探られてきた。例えば、あるスキームでは、直交検波を容易にするためにキャリア周波数を導入するために参照アーム又はサンプルアーム位相シフティングを用いる。直交検波器からの複雑なスペクトル干渉信号によって、正及び負の遅延信号をより簡単に区別することができ、これにより、ゼロ遅延を幅のある深さの真ん中に位置させることが容易となり、より高い感度で高分解能信号を検出できる深さが増大する。しかしながら、そのような直交検波アプローチは、通常、損失を生じさせる複数の追加の光学部品が必要であり、したがって達成可能な全体的な最大ＯＣＴ感度が低下する。

別の例として、あるスキームでは２つの異なる参照アームの遅延の送信を交互に行うために、干渉計の参照アームに光スイッチを用いる。そのような例では、１つの参照アームは異なる経路長において複数のリフレクタを含むことができ、参照アーム内の光を各経路に沿って交互に通すことができる。各参照遅延に対応する干渉スペクトルは、１つの分光計を用いて順次的に取得され、次に、各参照アームから生成されたクロップ画像の最大感度部分を連結させることで結合される。このアプローチは、深さでの感度を増大させることができるものの、画像が異なる時点で取得される為に、高速スキャニングＳＤ－ＯＣＴシステムを用いて得られた画像については横方向分解能（transverse resolution）が減
少することが予想できる。

さらに別の例として、あるスキームでは、別個の光源及び各参照アームから情報を取り込むために用いられるラインスキャンカメラを備えた、対応する別個の干渉計を有するデュアル参照アームを用いる。このスキームはさらなる複雑さを生じ（例えば異なる光源、異なるセンサなどの導入によるもの）、また、１つの分光計のみを用いるスキームよりもより大きさがかさばりコストもかかる。

さらに別の例として、別のスキームでは、感度ロールオフを減少させようとするために、複数の順次的に取得されたスペクトルをわずかにオフセットされた周波数コムと多重させる。このアプローチは感度ロールオフを減少させることができるものの、データを順次的に取得する為に、ＳＤ－ＯＣＴシステムを用いて得られる画像については横方向分解能が低下することが予想できる。

図２Ａは、開示された発明事項の一部の実施形態によるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステムの例２００を示す。一部の実施形態では、システム２００は電磁放射線源２０２（本明細書では便宜上、光源２０２と称される）を含むことができる。光源２０２は、あらゆる適切な光源又は複数の光源とすることができる。例えば、光源２０２はスーパールミネッセントダイオードを用いて具現化することができる。

一部の実施形態では、光源２０２は電磁放射線（本明細書では便宜上、「光」と称され
る）を光増幅器２０６に放射することができる。さらに、一部の実施形態では、偏光制御部２０４は、光増幅器２０６に向けて放射された光の偏光状態を変更することができ、これは光増幅器２０６のゲインに影響を及ぼすのに用いることができる。

一部の実施形態では、光源２０２からの光をファイバスプリッタ２０８で受け、ファイバスプリッタを用いて、入力光を、サンプルアームに向けられ得る第１出力と、複数の参照アームに向けられ得る第２出力と、の２つの出力光に分岐させることができる。ファイバスプリッタ２０８は、入力光をあらゆる適切な部分に分岐させることができる。例えば、ファイバスプリッタ２０８は、入力光の７５％をサンプルアームに向けるとともに入力光の２５％を参照アームに向ける７５／２５ファイバスプリッタとすることができる。

一部の実施形態では、光サーキュレータ２１０－１は、ファイバスプリッタ２０８の１つのポートから出力された光を受けて、この光をシステム２００のサンプルアームに向けることができる。一部の実施形態では、サンプルアームは、光ビームをサンプル１１２に向けるのに用いることができる光学系２１６－１を含むことができる。一部の実施形態では、光学系２１６－１は、光干渉断層撮影信号の生成に用いることができるデータを生成するのに十分な焦点深度を有するビームを生成するためのあらゆる適切な光学系を含むことができる。一部の実施形態では、光学系２１６－１は、光を特定の位置に向かわせるよう構成することができる。例えば、光学系２１６－１は、出力ビームの方向を変更するために作動させることができる１以上の部品を含むことができる。

一部の実施形態では、サンプル１１２に向けられた光の一部は、サンプル１１２から反射されて光学系２１６－１によって受けられ、光学系２１６－１は反射された光を光サーキュレータ２１０－１に向けて戻す。光サーキュレータ２１０－１は、光学系２１６－１から受けた光を別のファイバスプリッタ２１８に向かわせることができる。一部の実施形態では、ファイバスプリッタ２１８は、入力光を分岐させて、反射された光の一部を、サンプルから反射された光と各参照アームからの光を結合させるのに用いることができるファイバカプラに向かわせることができる。ファイバスプリッタ２１８は入力光をあらゆる適切な部分に分岐させることができる。例えば、ファイバスプリッタ２１８は、入力光の５０％を第１参照アームに関連した第１ファイバカプラに向かわせるとともに、入力光の５０％を第２参照アームに関連した第２ファイバカプラに向かわせるような５０／５０ファイバスプリッタ（例えば１×２又は２×２の３ｄＢファイバスプリッタ）とすることができる。

一部の実施形態では、ファイバスプリッタ２０８によって参照アームに向けられた光の一部は、別のファイバスプリッタ２２０によって受けることができ、別のファイバスプリッタ２２０は、光源からの光の一部を各参照アームに向けるために再び光を分岐させることができる。ファイバスプリッタ２２０は入力光をあらゆる適切な部分に分岐させることができる。例えば、ファイバスプリッタ２２０は、入力光の５０％を第１参照アームに向かわせるとともに、入力光の５０％を第２参照アームに向かわせるような５０／５０ファイバスプリッタ（例えば１×２又は２×２の３ｄＢファイバスプリッタ）とすることができる。

一部の実施形態では、ファイバスプリッタ２２０の各出力を光サーキュレータに結合させることができる。例えば、第１参照アームは光サーキュレータ２１０－２を含むことができ、第２参照アームは光サーキュレータ２１０－３を含むことができる。

一部の実施形態では、各光サーキュレータ（例えば２１０－２及び２１０－３）は、光をそれぞれ（例えば、それぞれ光学系２１６－２及び２１６－３を介して）参照リフレクタ２１４－１及び２１４－２に向かわせることができる。各光サーキュレータ２１０－２
及び２１０－３は、対応する参照リフレクタ２１４－１及び２１４－２によって反射された光を受けて、反射された光を対応するファイバカプラに向かわせることができる。例えば、一部の実施形態では、光サーキュレータ２１０－２は、参照リフレクタ２１４－１によって反射された光を第１ファイバカプラ２２２に向かわせることができ、第１ファイバカプラ２２２もまたサンプル１１２から反射された光の一部を（例えばファイバスプリッタ２１８から）受けるよう構成されたものである。別の例として、一部の実施形態では、光サーキュレータ２１０－３は、参照リフレクタ２１４－２によって反射された光を第２ファイバカプラ２２４に向かわせることができ、第２ファイバカプラ２２４もまたサンプル１１２から反射された光の一部を（例えばファイバスプリッタ２１８から）受けるよう構成されたものである。図２Ａに示すように、一部の実施形態では、参照アームの光サーキュレータとの間に偏光制御部２０４を配置して、対応するファイバカプラに向けられる光の偏光を制御するようにしてもよい。一部の実施形態では、ファイバカプラ２２２及び２２４はあらゆる適切なファイバカプラを用いて具現化することができる。例えば、ファイバカプラ２２２（及び／又はファイバカプラ２２４）は、サンプル１１２から反射された光の約半分と参照リフレクタ２１４－１から（又は参照リフレクタ２１４－２から）反射された光とを結合させるよう構成された９９／１ファイバカプラとすることができる。

一部の実施形態では、１以上の参照アームの光路長は、参照リフレクタ２１４－１及び／又は２１４－２をあらゆる適切な方法を用いて位置決めすることで、制御することができる。例えば、一部の実施形態では、参照リフレクタ２１４－１及び／又は２１４－２は、参照リフレクタを制御可能に位置決めすることができるアクチュエータと関連付けることができる。より具体的な実施形態では、一方の参照リフレクタ（例えば参照リフレクタ２１４－１）を、サンプルアームからサンプル１１２の表面まで沿った経路長に対応する経路長を提供するよう位置決めするとともに、他方の参照リフレクタ（例えば参照リフレクタ２１４－２）を、サンプルアームからサンプル１１２内のポイントまで沿った（例えば、他の参照リフレクタを用いて具現化できる最大イメージング深さ範囲の半分より長い）経路長に対応する経路長を提供するよう位置決めすることができる。

一部の実施形態では、各ファイバカプラ２２２及び２２４からの結合光を、光スイッチ２３０の別々のポートに向かわせることができる。一部の実施形態では、ファイバカプラ２２２から光スイッチ２３０の第１ポートまでの経路を第１長さとし、ファイバカプラ２２４から光スイッチ２３０の第２ポートまでの経路を第２長さとすることができる。例えば、図２Ａに示すように、ファイバカプラ２２４からの経路は、ファイバカプラ２２４から光スイッチ２３０への光の到着を遅延させることができるシングルモード光導波路２２６の長さを含むことができる。

一部の実施形態では、光導波路２２６の長さは、ファイバカプラ２２４からの光を、分光計１２４のセンサが１ライン分のデータ（single line of data）を収集するのにかか
る時間分（amount of time）だけ遅延させるよう構成することができる。そのような実施形態では、システム２００は、ファイバカプラ２２２及びファイバカプラ２２４からの光を、１ライン分のデータを収集するのにかかる時間分に基づく周波数で、交互に分光計１２４に提供するよう光スイッチ２３０を制御することができる。光導波路２２６によってもたらされる遅延により、ファイバカプラ２２４から提供される光は、ファイバカプラ２２２から提供される光によって表されるサンプルの状態と実質的に同じ時間でのサンプルの状態を表すことができる。したがって、分光計１２４によってファイバカプラ２２２及び２２４から順次的に受ける光は、同じ時間窓内におけるサンプル１１２の状態に実質的に対応し、これにより、順次的に取得される画像におけるアーティファクトの原因となり得るサンプルの動きによるイメージングへの影響を抑えながらも、より大きい深達度（depth penetration）でのイメージングを容易にすることができる。本明細書では、ファイバカプラ２２２の出力は場合によりチャネル１と称され、ファイバカプラ２２４の出力は場合によりチャネル２と称されることに留意されたい。

一部の実施形態では、分光計１２４のイメージセンサは、トリガ信号（例えばＴＴＬ信号）の各立ち上がりエッジ又はトリガ信号の各立ち下がりエッジで１ライン分のデータを取得させるライントリガモードで動作させることができる。そのような実施形態では、チャネル１及びチャネル２からデータが交互に取得されるように、別の信号を用いて光スイッチ２３０を制御することができる。例えば、光スイッチ２３０を制御する信号は、トリガ信号と同期した、しかし半分低い周波数を有することができる。そのような例では、トリガ信号が変化するのと同時に光スイッチ信号が変化するように、光スイッチ制御信号がトリガ信号と同期したかたちで立ち上がる又は立ち下がることができる。この同期した動作によって、チャネル１及びチャネル２からのデータの順次的な取得が、確実に時間的に対応している情報を取り込むことができるようになる。

図２Ｂは、開示された発明事項の一部の実施形態によるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のためのシステムの別の例２５０を示す。図２Ｂに示すように、システム２５０は、サンプルアームに沿ったサンプル１１２までの経路長に実質的に対応する経路長を作るために、参照リフレクタの代わりに可変遅延ライン２５２を用いて具現化された参照アームを含むことができる。このような実施形態では、複数の光学部品を省くことができ、例えば光サーキュレータ２１０－２及び２１０－３、光学系２１６－２及び２１６－３並びに参照リフレクタ２１４－１及び２１４－２を省くことができる。一部の実施形態では、参照アームの経路長の制御を容易にするために、参照アームのうちの１つに可変コンポーネント２５４を含むことができる。例えば、可変コンポーネント２５４は、調整可能な長さを有する空隙や調整可能な長さを有するファイバの伸長可能な部分などとすることができる。

図３は、開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されたマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの複数の参照アームを用いて生成された画像の例を示す。以下により詳細に記載するように、取得された二次元データ行列は、チャネル１及びチャネル２の両方からのデータを交互の列（または行）に含むことができ、そして、各チャネルからデータをデインターリーブし、各チャネルからバックグランド成分を除去し、波長データを波数データに再マッピングし、波数データに対して高速フーリエ変換を実行し、そして各チャネルから生成された画像を混合することで、ＯＣＴ画像を取得されたデータから生成することができる。例えば、データ行列の奇数ラインはチャネル１からのスペクトルを含むことができるとともに、データ行列の偶数ラインは、オフセット（例えば約３ミリメートル（ｍｍ））を有して遅延されたチャネル２からのスペクトルを含む。そのような例では、別々に処理することができるチャネル１及びチャネル２に対応する別々の画像を作成するために、データ行列の奇数及び偶数ラインを分離することができる。一部の実施形態では、（例えば各チャネルにおける）全スペクトルの平均を、バックグランド除去のために、対応するデータセットの各スペクトルから差し引くことができる。例えば、チャネル１からのスペクトルの平均をとって、この平均値を、チャネル１に対応するデータ行列における各値から差し引くことができる。平均は結合データを用いてとってもよいが、２つのチャネルにおける損失は異なり得ることからバックグランド値に差が生じ得ることに留意されたい。

一部の実施形態では、バックグランド除去の後に、分光計についてキャリブレーションされたマッピング関数を用いて、各スペクトルを、線形波長ドメインから線形波数ドメインに再マッピングすることができる。一部の実施形態では、深さドメインでの反射率プロファイルを生成するために、再マッピングされたスペクトルを高速フーリエ変換してもよい。

図３に示すように、画像３０２はチャネル１に対応するサンプルの断面ＯＣＴ画像であり、画像３０４はチャネル２に対応するサンプルの断面ＯＣＴ画像である。上記のように、チャネル２に対応する参照アームの経路長がより長いことから、画像３０４は、画像３０２において表された部分よりも組織内のより深いサンプルの一部を表す（但し、かなりの重なりがある）。加えて、サンプルから反射された光が参照リフレクタから反射された光と結合された後のチャネル２における遅延によって、画像３０４内のデータが、画像３０２において表されたものと実質的に同じ時間窓を表すものとすることができる。

一般的に、ＳＤ－ＯＣＴシステムは、波長掃引型（swept source）ＯＣＴ（ＳＳ－ＯＣＴ）システムよりも大きい感度ロールオフを有し、ＳＤ－ＯＣＴシステムでは信号強度が光遅延とともに急激に減衰する。この比較的急激な信号強度減衰は、画像３０２及び３０４において認めることができる。例えば、画像３０２では、イメージングプローブ表面により近い組織表面（「上」を指す実線矢印で示す）についての信号強度は、プローブ表面からより長い距離にある組織表面（より「下」を指す実線矢印で指す）のものよりも強い。しかしながら、さらなる光遅延オフセットを有する画像３０４では、画像プローブ表面からより長い距離に位置する組織表面（アスタリスクで示す）は、画像３０２のなかの同じポイントのものよりも比較的強い。ここで、画像３０２の生成に用いられるデータを取り込む時に、ゼロ光遅延は画像プローブ壁の内側表面の直前に設定され、これにより、ＳＤ－ＯＣＴデータにおける正及び負の遅延間の不明瞭さに起因するミラー画像において分離が生じることに留意されたい。逆に、画像３０４の生成に用いられるデータを取り込む時には、ゼロ光遅延はイメージングプローブ表面内に設定され、したがって画像３０４のなかではミラー画像が重なっている。したがって、一部の実施形態では、画像を結合して画像３０６を生成する前に、画像３０２からの情報を用いて画像３０４からミラー画像アーチファクトを除去することができる。画像３０８は画像３０２のデカルト座標バージョンであり、画像３１０は画像３０６のデカルト座標バージョンである。図３に示すように、画像３１０は、より大きい深さにおいてより多くの情報を含む。

図４は、開示された発明事項の一部の実施形態による複数の参照アームを用いてスペクトルドメイン光干渉断層撮影画像データを生成するためのプロセスの例４００を示す。図４に示すように、工程４０２において、プロセス４００は、第１参照アームゼロ光遅延を、撮像されるサンプル（例えば生体内組織サンプル）の表面近くとなるように設定することを含むことができる。例えば、ゼロ光遅延は、第１参照アームを用いて生成されるＯＣＴ画像におけるミラーアーチファクトの形成を防止するために、サンプルの表面のすぐ外側となるように設定することができる。一部の実施形態では、第１参照アームの経路長は、あらゆる適切な方法又は方法の組み合わせを用いて設定することができる。例えば、一部の実施形態では、第１参照アームの経路長は、プローブ（例えば光学系２１６－１を含む）と組織表面との間の予想される距離に基づいて決定することができる。別の例として、第１参照アームの経路長は手動で調整することができる。より具体的な例では、経路長は初期値に設定することができ、オペレータが、第１参照アームに基づいて生成される正及び負の遅延画像間においてミラー画像間の比較的小さい分離が認められるまで、経路長を調整することができる。さらに別の例として、第１参照アームの経路長は、アクティブ型又はパッシブ型範囲発見オペレーションや第１参照アームを用いて取得されたデータの分析などのあらゆる適切な方法又は方法の組み合わせを用いて、サンプルの表面の直前の値となるように自動で調整することができる。

工程４０４において、プロセス４００は、第２参照アームゼロ光遅延を、撮像されるサンプル内となるように設定することを含むことができる。例えば、ゼロ光遅延は、第１参照アームを用いて達成できる最大イメージング深さの約半分となるように設定することができる。第１参照アームが組織表面においてゼロ光遅延を有すると予想できることから、データは通常、ゼロ光遅延が組織内に設定されていた場合に達成可能な最大イメージング
深さの半分までのみ収集される（但し、これはミラー画像の重なりを含む画像となるであろう）。一部の実施形態では、第２参照アームの経路長は、あらゆる適切な方法又は方法の組み合わせを用いて設定することができる。例えば、一部の実施形態では、第２参照アームの経路長は、第１参照アームの予想イメージング深さに基づいて決定することができる（例えば、経路長は、第１参照アームの経路長よりも約３ｍｍ長くなるよう決定できる）。別の例として、第２参照アームの経路長は手動で調整することができる。より具体的な例では、経路長は初期値に設定することができ、そして、オペレータは、結合画像（及び／又は第２参照アームのみを用いて生成された情報のみを用いて生成された画像）が、第１参照アームと十分な量だけ重なる組織の深さからのデータを含むとともに第１参照アームの最大イメージング深さを大幅に超える深さからのデータも含むまで、経路長を調整することができる。さらに別の例として、第２参照アームの経路長は、最大イメージング深さを提供するように自動で調整することができる。

工程４０６において、プロセス４００は、光をサンプルアーム、第１参照アーム及び第２参照アームに提供することができる。例えば、図２Ａに関して上記したように、第１ファイバスプリッタ（例えばファイバスプリッタ２０８）を介して光をサンプルアームに提供することができるとともに、２つのファイバスプリッタ（例えばファイバスプリッタ２０８及びファイバスプリッタ２２０）を介して光を第１参照アーム及び第２参照アームに提供することができる。

工程４０８において、プロセス４００は、サンプルアームから反射された光を第１参照アームによって反射された光と混合させるために光スイッチを作動させることができる。

工程４１０において、プロセス４００は、工程４０８において光スイッチから受けた光に基づいて、時間ｔ_nでサンプルの表面付近の領域に対応する画像データを記録すること
ができる。例えば、図２Ａと関連して上記したように、工程４１０において、プロセス４００は、サンプルアーム内の光と第１参照アーム内の光との干渉に基づいてサンプルによって光が反射された深さを示すデータを取り込むために、イメージセンサ（例えばリニアＣＣＤ又はリニアＣＭＯＳセンサ）を制御することができる。

工程４１２において、プロセス４００は、サンプルアームから反射された光を第２参照アームによって反射された光と混合させるために光スイッチを作動させることができる。一部の実施形態では、プロセス４００は、第１チャネルから画像データを取得するのにかかった時間及び第２チャネルにおける遅延を考慮するために光スイッチを制御することができる。例えば、以下に図５に関連して記載するように、リニアセンサが１ライン分のデータの取得に使用する時間とほぼ同じ周期を有する周波数を有するトリガ信号を用いてイメージセンサを作動させることができる。

工程４１４において、プロセス４００は、工程４１２において光スイッチから受けた光に基づいて、時間ｔ_nでサンプル内の領域に対応する画像データを記録することができる
。例えば、図２Ａと関連して上記したように、工程４１４において、プロセス４００は、サンプルアーム内の光と第２参照アーム内の光との干渉に基づいてサンプルによって光が反射された深さを示すデータを取り込むために、イメージセンサ（例えばリニアＣＣＤ又はリニアＣＭＯＳセンサ）を制御することができる。一部の実施形態では、プロセス４００は、工程４０８に戻って第１チャネルにスイッチを戻し、工程４１０において時間ｔ_n+1に対応するデータを取得する。

図５は開示された発明事項の一部の実施形態による画像データの収集を表すタイミング図の例５００を示す。図５に示すように、分光計のリニアセンサを作動させるのに用いられるトリガ信号は第１周波数を有することができる。図５に示す例では、リニアセンサは
、トリガ信号の立ちあがりエッジの検出に応答してデータを取り込むよう構成されている。光スイッチ制御信号は、リニアセンサによる連続的なデータ取得中にチャネル１及びチャネル２から光を出力するよう光スイッチを制御するために、トリガ信号の周波数の半分の周波数を有することができる。ここで、場合によっては、センサの取得時間は、トリガ信号の周期の大部分を占めてもよいことに留意されたい。例えば、図５に示すように、立ち上がりエッジによって読み出しがトリガされた場合、センサによる取得は、トリガ信号の対応する立ち下がりエッジの後まで完了しなくてもよい。

図６は、開示された発明事項の一部の実施形態による異なる参照アームを用いて生成された画像データを合成するためのプロセスの例６００を示す。工程６０２において、プロセス６００は、イメージングシステムのチャネル１及びチャネル２から順次受信したデータに対応するインターリーブされた画像データを受信することができる。一部の実施形態では、インターリーブされた画像データの各列又は行は、サンプルのＡスキャンに対応することができ、一対の連続的な列は、同時に取り込まれた同じ横方向位置のＡスキャンに対応する。図２Ａに関連して上記したように、一部の実施形態では、連続的なスペクトルが同じ時間窓内におけるサンプルの状態を表すが異なる深さで異なる感度を有するように、チャネルのうちの１つを遅延と関連付けることができる（例えば遅延を有する参照アームはより長くすることができ、これによってより大きい深さ値についての感度を容易に向上させることができる）。一部の実施形態では、インターリーブされた画像データを波長ドメインにフォーマット化することができ、このなかでは各列又は行が深さ値に対応する。あるいは、一部の実施形態では、インターリーブされた画像データを、波数ドメインなどの別のフォーマットで受信することができる。

一部の実施形態では、インターリーブされた画像データは、Ｍ個の干渉スペクトルを表す（例えば、ある深さ範囲に対応するスペクトルの均一な間隔を表す）データ行列として記述することができ、Ｍ個の干渉スペクトルの各々はＮ個のサンプルと関連付けられる。例えば、インターリーブされた画像データは、Ｉ（λ，ｔ）_M×_Nとして表すことができる。

工程６０４において、プロセス６００は、チャネル１とチャネル２を介して受信した情報にそれぞれ対応する別個のデータ行列を生成するために、奇数と偶数の行（又は列）を分離することができる。例えば、行列Ｉ（λ，ｔ）_M×_Nは、２つの行列、Ｉ_Ch1（λ，ｔ
）_M/2×_N及びＩ_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nに分離することができ、これらは各々、異なる参照
信号に対応するサンプルの画像を表す。

工程６０６において、プロセス６００は、行列Ｉ_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_Nのなかの各値の
平均（average）（即ち平均(mean)）値を計算して、平均をデータから均一に差し引くこ
とでチャネル１画像からバックグランド成分を除去することができる。例えば、プロセス６００は、バックグランド成分が除去されたＩ_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_Nに対応する調整後行
列Ｉ’_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_Nを生成することができ、これは以下のように表すことができ
る。

式中、ｍｅａｎＩ_Ch1（λ，ｔ）₁×_Nは、次元Ｎの列ベクトルであって各要素は行列Ｉ_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_Nの行の全要素の平均値であり、ｒｅｐ｛｝は、平均ベクトル（ｍｅａｎＩ_Ch1（λ，ｔ）₁×_N）を、繰り返し同様平均ベクトル列からなる行列に変換する。

工程６０８において、プロセス６００は、調整後行列Ｉ’_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_Nで表さ
れた波長を波数ドメイン（ｋドメインとも称される）にマッピングすることができる。例えば、各列に対応する中心波長λ_Nを、波数ｋ_Nにマッピングすることができる（一般的に波数は周波数の逆数に対応し、即ちｋ_N＝１／λ_Nであることに留意されたい）。マッピングはＩ’_Ch1（λ，ｔ）_M/2×_N→Ｉ_Ch1（ｋ，ｔ）_M/2×_Nとして表すことができる。一部の実施形態では、マッピング関数は、線形補間を用いて分光計についてキャリブレーションすることができる。

工程６１０において、プロセス６００は、チャネル１画像の空間ドメイン表現を生成するために、チャネル１に対応するｋドメインデータ行列の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を計算する。例えば、プロセス６００は、さまざまな深さ値Ｚ_Nにおけるサンプルを表す空
間ドメインデータ行列Ｉ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_Nを生成するためにｋドメインデータ行列の
離散フーリエ変換を実行することができる。より具体的な例では、プロセス６００は、ｋドメインデータ行列の高速フーリエ変換を実行することができ、これは以下のように表すことができる。

工程６１２において、プロセス６００は、正と負の遅延間の不明瞭さに起因するチャネル１画像におけるミラー画像を分離するために、チャネル１画像（例えば空間ドメインデータ行列）を分割することができる。例えば、プロセス６００は、ミラー画像の１つのバージョンを表すために第１のＮ／２列（又は行）を用いて、そして、ミラー画像の別のバージョンを表すために次のＮ／２列（又は行）を用いて、チャネル１画像をさらに分割することができる。より具体的な例では、プロセス６００は、データ行列Ｉ’_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N/2及びＩ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N/2を生成することができ、データ行列Ｉ’_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N/2はＩ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_Nの１番目から（Ｎ／２）番目の列に基づいてお
り、データ行列Ｉ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N/2はＩ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_Nの（Ｎ／２＋１）番目からＮ番目の列に基づいている。一部の実施形態では、プロセス６００は、後の処理においてミラー画像の１つしか用いられない場合には、ミラー画像の１つの生成を省略することができる。

工程６１４において、プロセス６００は、行列Ｉ_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nの各値の平均（
即ち算術平均）値を計算し、平均をデータから均一に差し引くことで、チャネル２画像からバックグランド成分を除去することができる。例えば、プロセス６００は、バックグランド成分が除去されたＩ_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nに対応する調整後行列Ｉ’_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nを生成することができ、これは以下のように表すことができる。

式中、ｍｅａｎＩ_Ch2（λ，ｔ）₁×_Nは、次元Ｎの列ベクトルであって各要素は行列Ｉ_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nの行の全要素の平均値であり、ｒｅｐ｛｝は、平均ベクトル（ｍｅａｎＩ_Ch2（λ，ｔ）₁×_N）を、繰り返し同様平均ベクトル列からなる行列に変換する。

工程６１６において、プロセス６００は、調整後行列Ｉ’_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_Nで表さ
れた波長を波数ドメイン（ｋドメインとも称される）にマッピングすることができる。例えば、各列に対応する中心波長λ_Nを、波数ｋ_Nにマッピングすることができる（一般的に波数は周波数の逆数に対応し、即ちｋ_N＝１／λ_Nであることに留意されたい）。マッピングはＩ’_Ch2（λ，ｔ）_M/2×_N→Ｉ_Ch2（ｋ，ｔ）_M/2×_Nとして表すことができる。一部の実施形態では、マッピング関数は、線形補間を用いて分光計についてキャリブレーションすることができる。

工程６１８において、プロセス６００は、チャネル２画像の空間ドメイン表現を生成するために、チャネル２に対応するｋドメインデータ行列の離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を計算する。例えば、プロセス６００は、さまざまな深さ値Ｚ_Nにおけるサンプルを表す空
間ドメインデータ行列Ｉ_Ch2（ｚ，ｔ）_M/2×_Nを生成するためにｋドメインデータ行列の
離散フーリエ変換を実行することができる。より具体的な例では、プロセス６００は、ｋドメインデータ行列の高速フーリエ変換を実行することができ、これは以下のように表すことができる。

工程６２０において、プロセス６００は、工程６１２において生成された分割画像のうちの１つと、工程６１８において生成された画像と、を用いて、２つの参照アーム間の経路長差に対応する、２つのチャネル間の深さオフセットＺ_shiftを決定することができる
。一部の実施形態では、プロセス６００は、あらゆる適切な方法又は方法の組み合わせを用いて２つのチャネル間のＺ_shiftを決定することができる。例えば、プロセス６００は
、チャネル１からのミラー画像におけるどの列がチャネル２からの画像における列に対応するのかを決定するために、相互相関関数を用いることができる。一部の実施形態では、オフセットは通常変わらないので、空間的オフセットは一度計算するだけでよい。しかしながら、一部の実施形態では、参照アームのうちの１つの経路長が変化した場合並びに／又は所定期間の後及び／若しくは所定数の画像が取り込まれた後（例えば、温度などの環境因子によって時間の経過とともに経路長が変化する為）に、オフセットを再計算してもよい。

工程６２２において、プロセス６００は、工程６２０において計算された空間的オフセットＺ_shiftに基づいて工程６１２において抽出されたミラー画像をゼロパディングする
ことができる。これにより、工程６１２において抽出された画像の深さを、チャネル２から生成された画像の最大深さとほぼ致させることができる。一部の実施形態では、（例えば工程６２４に関して後述するように）オフセットに基づいてチャネル２画像から生成された画像Ｉ_Ch2（ｚ，ｔ）_M/2×_N'の寸法（dimension）と一致させるために、ゼロパディ
ングをＩ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N/2→Ｉ_Ch1（ｚ，ｔ）_M/2×_N'と表すことができる。

工程６２４において、プロセス６００は、チャネル１からの画像には表されていないミラー画像の一部を除去するために、空間的オフセットに基づいて工程６１８において生成された画像をクロップすることができる。例えば、プロセス６００は、以下の画像を生成することができる。

工程６２６において、プロセス６００は、工程６２２において生成されたチャネル１からのゼロパディングされた画像と重なる部分に対応する、工程６２４において生成されたクロップ画像の二値化された部分Ｉ’_Ch2（ｋ，ｔ）_M/2×_N/2を表すマスクＢを生成する
ことができる。一部の実施形態では、マスクＢは、チャネル１のミラー画像とチャネル２からのメイン（例えば正の遅延）の画像との比較に基づいて生成することができる。例えば、チャネル１のミラー画像における各要素の値を閾値と比較することができる。要素の値が閾値を超えていれば、その位置においてバイナリマスクＢに０（ゼロ）を含めることができ、要素の値が閾値未満（又は以下）であれば、その位置においてバイナリマスクＢに１を含めることができる。より具体的な例では、閾値は、信号のない領域からのノイズ値（例えば平均及び標準偏差）に基づくことができる。例えば、７０６において、ゼロ遅延内であって反射された信号のないイメージングプローブ表面内の行列の一部を用いて、閾値を決定してもよい。

工程６２８において、プロセス６００は、チャネル１及びチャネル２を表すデータ行列からの重なっているデータを結合するのに用いることができる結合係数を計算することができる。一部の実施形態では、プロセス６００は、重み付けされた結合係数行列Ｗ＝Ｃｍ＊Ｂを計算することができ、式中、Ｃｍは結合係数である。例えば、Ｃｍは、Ｃｍ＝（ｔａｎｈ（ｘ）＋１）／２のように表すことができる係数（ｘは－２πから２πの範囲の値をとる）であるとともに、マスクＢとの乗算のための値のベクトルを生成するのに用いることができる係数である。ただし、これは単なる例であり、重み付け係数を生成するために線形変動関数やステップ関数などの他の関数を用いることができることに留意されたい。

工程６３０において、プロセス６００は、工程６２２において生成されたゼロパディングされたミラー画像（チャネル１に対応）と、工程６２４において生成されたクロップ画像と、を用いて、結合係数を用いて（例えば行列Ｗに基づき）結合画像Ｉｍ（ｚ，ｘ）_M/2×_N'を生成することができる。一部の実施形態では、プロセス６００は、あらゆる適切
な方法又は方法の組み合わせを用いてチャネル１及びチャネル２からの画像を結合することができる。例えば、チャネル１画像及びチャネル２画像の両方において表された部分を生成するために、以下の式を用いて、Ｉｍ（ｚ，ｘ）_M/2×_N'を生成することができる。

一部の実施形態では、結合画像を生成した後、プロセス６００は、画像を、（例えばメモリ、キャッシュ、長期間ストレージなどのなかに）格納させること及び／又は（例えばディスプレイを用いて）表示させることができる。

図７Ａは、開示された発明事項の一部の実施形態による、異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成中に実行することができる各種動作を表す画像の例を示す。図７Ａに示すように、画像７０２は、分光計によって出力された２Ｄデータ行列の奇数列（又は行）を表し、画像７０４は、分光計によって出力された２Ｄデータ行列の偶数列（又は行）を表し、バックグランドが差し引かれた後のチャネル１及びチャネル２に対応する画像となっている。但し、これは単なる例であり、チャネル２が偶数列（又は行）に対応してもよい。チャネル１画像とチャネル２画像の間の空間的差異は、画像７０２と画像７０４を視覚的に比較することで認めることができる。

図７Ａにおいて、画像７０６は（例えば組織のリアル画像ではなく）組織のミラー画像を表し、これは、ゼロ遅延がイメージングプローブ壁のすぐ外側に設定されておりしたがって負の遅延空間の大部分が何もない空間で占められている（即ち、ゼロ遅延の負の遅延側からの反射は最小である）ことから決定することができる。一方、図７Ａにおいて、画像７０８は組織の画像を表し、これは、ゼロ遅延がイメージングプローブ壁のすぐ外側に設定されておりしたがって正の遅延空間について負の遅延空間との不明瞭さが取り除かれたことから、決定することができる。

画像７１０は、画像７１０における画像７０６と重なる部分を除去するのに用いることができる、画像７０４のクロップされたバージョンであり、一方で、画像７１２は、画像７０８の、空間的シフトに対応する複数の（空白の）ラインが画像の下部に足されたバージョンである。

図７Ｂは、開示された発明事項の一部の実施形態による、異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成中に実行することができる各種動作を表す画像のさらなる例を示す。図７Ｂにおいて、参照のために、画像７１２及び画像７１０が再度示されている。図７Ｂに示すように、画像７０６内の組織のミラー画像に基づいて、画像７１０におけるゼロパディングされた画像７１２と重なる部分についてバイナリマスクを生成することができる。

図７Ｂに示すように、バイナリマスク７２２及び重み付け係数Ｃｍを用いて画像７１０及び画像７１２を結合させることによって生成された結合画像７２４は、チャネル１画像単独（従来のＳＤ－ＯＣＴ法を用いて生成できる画像に対応）よりも感度が高く、サンプル内にゼロ光遅延を設定した場合に現れるミラーアーチファクトもない。

図７Ｃは、開示された発明事項の一部の実施形態による、異なる参照アームを用いて生成された画像データの合成に用いることができる重み付けされた結合係数の例を示す。

図８は、開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されたスペクトルドメイン光干渉断層撮影システムの第１参照アーム、第２参照アーム並びに第１及び第２参照アームの組み合わせについて認められた感度ロールオフの例を示す。図８に示すように、２つの参照遅延の各々に対応する、例示的なシステムの測定最大感度は、約（～）１０５ｄＢであった。より詳細には、図８は、２つの参照アームの個々（Ｃｈ．１及びＣｈ．２曲線）についての深さ依存感度と、結合データ（それぞれ結合－線形及び結合－ｔａｎｈ）についての深さ依存感度とを示す。後者の２つの曲線は、結合係数を生成するために線形関数及び（ｔａｎｈ＋１）／２関数をそれぞれ用いたときの得られた感度ロールオフを示す。示されているように、第１アームについての感度はゼロ遅延ライン付近で約１０５ｄＢであるが、イメージング深さ範囲の端（即ち後述の例示的なシステムについてゼロ光遅延から約６ｍｍ）では約２０ｄＢ減衰した。他の参照アームの遅延は、最大イメージング深さ範囲の約半分（即ち後述の例示的なシステムについてゼロ遅延ラインから約３ｍｍ離れたところ）となるように設定し、結果、約６ｍｍでのスキャンにおいて約９８ｄＢの感度が得られ、ピーク感度は約３ｍｍにおいて約１０５ｄＢであった。２つの参照アーム間のオフセットは、イメージング深さ０～３ｍｍについては参照１がより良い感度（１０５ｄＢ～９８ｄＢ）をもたらし、３～６ｍｍについては参照２がより良い感度（１０５ｄＢ～９８ｄＢ）をもたらすように、選択された。したがって、一部の実施形態では、本明細書に記載のメカニズムを用いて、イメージング深さにわたって感度が１０５ｄＢ～９８ｄＢに維持されるＳＤ－ＯＣＴ画像を生成することができる。これにより、感度が１０５ｄＢから８５ｄＢに減衰する（例えば図８でＣｈ．１で示される）ような従来のＳＤ－ＯＣＴシステムと比較して、１０ｄＢを超える感度の向上が得られる。

例２００に基づく例示的なシステムを、例示的な感度を得るために構築した。例示的なシステムは、３ｄＢバンド幅約１００ナノメートル（ｎｍ）、中心波長約１３１０ｎｍの、３ミリワット（ｍＷ）スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を備える。ブースタ光増幅器（ＢＯＡ、８７ｎｍ ＦＷＨＭ）を用いてＳＬＤからの光を増幅させた。用いられたＢＯＡによる光増幅は偏光感受型であることから、光増幅及びそのスペクトルプロファイルの最適化のために、ＳＬＤとＢＯＡの間に偏光制御部を用いた。ＢＯＡからの光をサンプルアームと参照アームに分けるために７５／２５ファイバスプリッタを用いた。サンプルアームでは、光をサンプルに向けるため及びサンプルからの後方反射光を収集するために光サーキュレータを用いた。サンプルからの後方反射光は、後方反射光の半分を第１参照アームに向け、他の半分を第２参照アームに向けるために、５０／５０ファイバスプリッタを用いて分岐された。別の５０／５０ファイバスプリッタを用いて参照アームの光を分岐するようにし、ここで、１つの参照アームの長さは、サンプルアームに対してゼロ遅延ポイントに位置するよう（即ちサンプルアームと光路長が一致するよう）設定されている。第２参照アームの光路長を、第１参照アームと比べて３ｍｍの光路長（これは例示的なシステムで用いられる分光計で用いられる２０４８画像ラインスキャンカメラにより提供される幅のある深さの約半分である）だけオフセットされた所定の光路長となるように設定するために、直線移動型ステージ及びコリメートアセンブリが用いられた。

均等に分岐されたサンプルアーム及び参照アームから戻ってきた光を結合するために分岐比９９／１のファイバカプラを用いた。一方の９９／１カプラの出力が光スイッチの入力ポート１に直接接続され、他方の９９／１カプラ出力が光スイッチの入力ポート２に接続される前に約１．５ｋｍファイバ遅延ライン（ＦＤＬ）を通って送られるように、これらのカプラからの出力の９９％が２×１光スイッチを介して分光計に送られる。光スイッチの出力ポートが分光計（Ｗａｓａｔｃｈ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ社製、Ｃｏｂｒａ ｓｕｐｅｒ ＳＷＩＲ１３１０）に接続されている。ＦＤＬの長さ約１．５ｋｍは、分光計とともに用いられる１４０ｋＨｚラインスキャンカメラ（７．１４マイクロ秒（μｓ））（Ｓｅｎｓｏｒｓ Ｕｎｌｉｍｉｔｅｄ社製、ＧＬ２０４８Ｒ）による１ライン分のデータの取得時間と等しい時間遅延を導入するように、選択された。光スイッチへの入力信号に基づき、光スイッチは、チャネル２（Ｃｈ－２）から戻ってきた光を断つと同時にチャネル１（Ｃｈ－１）からの光を通し、その逆も同様である（例えば図２Ａに関して上述したものである）。光スイッチのアイソレーション効率は約２０ｄＢであり、これはＯＣＴ画像で検出されるクロストーク干渉を生じ得る。しかしながら、ＦＤＬは１つのチャネルにおける光路長をシステムの幅のある深さの光路長よりもかなり長くする為、ＦＤＬによってクロストーク干渉の検出がなくなる。リニアアレイデータ（２０４８画像／ラインスキャン）の検出を開始するため及び光スイッチを駆動するために、１４０ｋＨｚ及び７０ｋＨｚにおける２つの合成ＴＴＬ信号が用いられる。この構成により、サンプル（同じ時間窓内のもの）及び２つの異なる参照アーム間の干渉の結果得られる交互干渉スペクトルをカメラで取得することができる。サンプルと各参照アームとの間の干渉に関連するスペクトルは、順にデジタル化され、個別に処理される（例えば上記の図６及び図７に関連する記載参照）。処理工程には、感度ロールオフが減少した１つのＯＣＴ画像を生成するためのバックグランド除去、再サンプリング、高速フーリエ変換及びＡラインのアルゴリズムによる結合が含まれる。

最終的な結合画像は、画像１（Ｒｅｆ－１及びＣｈ－１に対応する画像）を画像２（Ｒｅｆ－２及びＣｈ－２に対応する画像）と結合することで生成される。しかしながら、実データのフーリエ変換の結果得られる正と負の距離の不明瞭さが原因で、イメージングプ
ローブの表面から３ｍｍ以内に存在する組織は画像２においてミラー画像アーチファクトを生じる可能性がある。ミラーアーチファクトは結合画像では軽減されており、２つの画像を結合させる際にミラーアーチファクトを除去することで、幅のある深さにおけるより深い部分について感度が向上した最終画像が生成されるとともに、従来のＳＤ－ＯＣＴシステムよりもシステムのイメージング範囲が増大する。

本明細書に記載のメカニズムにおける、ある深さにおける高品質画像データを取得する能力を示すために、切り取られた豚の結腸組織が用いられた。画像データを生成するためのスキャニングプローブとして、直径１１ｍｍの繋がれたＯＣＴカプセルが用いられた。イメージングカプセルプローブは、傷のない豚の結腸の管腔内に配置され、腸壁の周囲画像が取得された。比較のために、１つの参照アームを用いて得られた画像と、２つの参照アームを用いて得られた画像とが取得された。

画像７０２及び７０４は、Ｃｈ１及びＣｈ２に沿って、切り取られた豚の結腸組織からカプセルプローブによって取得されたＯＣＴ画像を描写する。画像７０６及び７０８は、リアル画像とミラー画像を分離するために画像７０２から分割された画像である。画像７２２は画像７０６から得られたバイナリマスクであり、バイナリマスクは画像７０４から重なっているミラーアーチファクトを除去するために用いられる。画像７０２と画像７０４の間の光遅延オフセットは、相互相関スキームを用いて計算された。画像７１０は、Ｃｈ１画像７０２に対する正の光遅延のみを示す、画像７０４のクロップされたバージョンを描写する。画像７１２は、結合前の画像７１０の寸法と一致させるための画像７０８のゼロパディングされたバージョンを示す。図７Ｃは、バイナリマスク７２２及び結合関数（ここでは、結合係数についての重みを画像１から画像２に徐々に変えるために（ｔａｎｈ＋１）／２の結合関数が用いられた）から計算された重み付けされた結合係数を示す。画像７２４は最終結合画像を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、Ｃｈ－１からのデータのみを用いて生成された画像７０２におけるＯＣＴ画像強度は、イメージングカプセルプローブの表面に近い組織についてより強く、一方で、カプセルの表面から遠くにある組織からのＯＣＴ画像強度は感度ロールオフが原因でより低い。予想できたように、画像７０２のなかのより深い領域は、非常に弱い画像強度を示す。対照的に、画像７０４は、Ｃｈ２における追加的な遅延によって、組織の表面からより離れた距離に位置する組織についてより良い信号強度を示す。これらの特徴を本明細書に記載のメカニズムを用いて組み合わせて、全体的に比較的強い感度を示す結合画像７２４を生成することで、ＳＤ－ＯＣＴシステムの最大深さのなかの全ての深さにおいて、管腔壁の視覚化の改善が容易となる。デュアル参照ＳＤ－ＯＣＴシステムによってもたらされた改善は、スキャンコンバートされたシングル参照画像及びデュアル参照画像（例えば画像３０８及び３１０）を比較することによってもはっきりと見ることができる。

図９は、開示された発明事項の一部の実施形態によって具現化されるマルチ参照アームスペクトルドメイン光干渉断層撮影のメカニズムの一部の実施形態と併用可能なイメージング装置及び／又は計算装置を具現化するために用いることができるハードウェアの例９００を示す。例えば、図９に示すハードウェアは、分光計１２４の少なくとも一部を実行するために用いることができる。図９に示すように、一部の実施形態では、イメージングシステム９１０は、ハードウェアプロセッサ９１２、ユーザインターフェース及び／若しくはディスプレイ９１４、１以上の通信システム９１８、メモリ９２０、１以上の光源９２２、１以上の電磁放射線検出器９２６並びに／又は１以上の光コネクタ９２６を含むことができる。一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ９１２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィクス処理装置（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、専用画像プロセッサなどの、あらゆる適切なハードウェアプロセッサ又はプロセッサの組み合わせでもよい。一部の実施形態では、（複数の）入力及び／又はディスプレイ９１４は、コンピュータモニタ、タッチスクリーン、テレビ、透明若しくは半透明ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなどのあらゆる適切な（複数の）ディスプレイ装置、並びに／又は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、マイク、視線追跡システム、モーションセンサなどのユーザ入力を受信可能な入力装置及び／又はセンサを含んでもよい。

一部の実施形態では、通信システム９１８は、通信ネットワーク９０２及び／又はあらゆる他の適切な通信ネットワークを介して情報を通信するためのあらゆる適切なハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。例えば、通信システム９１８は、１以上の送受信器、１以上の通信チップ及び／又はチップのセットなどを含むことができる。より具体的な例では、通信システム９１８は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、移動体通信接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）接続、光接続などを成立させるために用いることができるハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。

一部の実施形態では、通信ネットワーク９０２は、あらゆる適切な通信ネットワーク又は通信ネットワークの組み合わせとすることができる。例えば、通信ネットワーク９０２は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ネットワーク（１以上の無線ルータ、１以上のスイッチなどを含むことができる）、ピアツーピアネットワーク（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ネットワーク）、移動体通信ネットワーク（例えば、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ（登録商標）、ＬＴＥ（登録商標）、ＬＴＥ－Ａｄｖａｎｃｅｄ（登録商標）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）などのあらゆる適切な規格に適合する３Ｇネットワーク、４Ｇネットワークなど）、有線ネットワークなどを含むことができる。一部の実施形態では、通信ネットワーク９０２は、ローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、パブリックネットワーク（例えばインターネット）、プライベート若しくはセミプライベートネットワーク（例えば企業内又は大学内イントラネット）、あらゆる適切な種類のネットワーク又はネットワークのあらゆる適切な組み合わせとすることができる。図９に示す通信リンクは、各々、有線リンク、光ファイバリンク、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）リンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）リンク、移動体通信リンクなどのあらゆる適切な通信リンク又は通信リンクの組み合わせとすることができる。

一部の実施形態では、メモリ９２０は、例えば、（複数の）通信システム９１８などを介して計算装置９３０と通信するために、（複数の）入力／ディスプレイ９１４を用いてコンテンツを提示するために、１以上の光検出器によって生成された画像データを処理するためにハードウェアプロセッサ９１２によって用いることができる命令、値などを格納するのに使用可能なあらゆる適切なストレージデバイス又は複数のストレージデバイスを含むことができる。メモリ９２０は、あらゆる適切な揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ストレージ、あらゆる他の適切な種類のストレージ媒体又はこれらのあらゆる適切な組み合わせを含むことができる。例えば、メモリ９２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、１以上のフラッシュドライブ、１以上のハードディスク、１以上のソリッドステートドライブ、１以上の光ドライブなどを含むことができる。一部の実施形態では、メモリ９２０に、イメージングシステム９１０の動作を制御するためのコンピュータプログラムをエンコードしておいてもよい。そのような一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ９１２は、コンピュータプログラムの少なくとも一部を実行して、（例えば図４に関して上記したようにＯＣＴデータを取り込むために）１以上の光源及び／又は検出器を制御し、画像を生成及び／又は値を計算し（例えばＯＣＴ画像など）、計算装置９３０へ情報を送信若しくは計算装置９３０から情報を受信し、（例えば図６に関して上記したように）感度ロールオフが改善した結合ＯＣＴ画像を生成するため異なるチャネルからのＯＣＴ画像を結合するなどできる。

一部の実施形態では、イメージングシステム９１０は、広帯域光源又は狭帯域光源のコ
ヒーレント又はインコヒーレント光源（例えば発光ダイオード又は発光ダイオードの組み合わせや、白色光源など）などの１以上の光源９２２を含むことができる。例えば、光源のバンド幅は、ＳＤ－ＯＣＴシステムの最大イメージング範囲にわたる深さでの検出を容易にする波長範囲を提供するよう選択することができる。さらに、一部の実施形態では、光源９２２を１以上のファイバと関連付けることができる。

一部の実施形態では、イメージングシステム９１０は、１以上のフォトダイオードなどの１以上の光検出器９２４及び／又は１以上のイメージセンサ（例えばＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ、これらは何れもリニアアレイ又は２次元アレイ）を含むことができる。例えば、一部の実施形態では、検出器９２４は、（例えば、フィルタを用いて、あるいは（複数の）検出器の異なる部分に異なる波長の光を導光するための光学系を用いて、などして）特定の波長の光を検出するよう構成された１以上の検出器を含むことができる。

一部の実施形態では、イメージングシステム９１０は、１以上の光コネクタ９２６を含むことができる。例えば、そのような光コネクタは、（例えば光ファイバケーブルの一部として）光ファイバと（複数の）光源９２２及び／又は検出器９２４との間に光接続を形成するように構成された光ファイバコネクタとすることができる。

一部の実施形態では、計算装置９３０は、ハードウェアプロセッサ９３２、ディスプレイ９３４、１以上の入力９３６、１以上の通信システム９３８及び／又はメモリ９４０を含むことができる。一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ９３２は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＭＣＵ、ＦＰＧＡ、専用イメージプロセッサなどのあらゆる適切なハードウェアプロセッサ又はプロセッサの組み合わせとすることができる。一部の実施形態では、ディスプレイ９３４は、コンピュータモニタ、タッチスクリーン、テレビ、透明又は半透明ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイなどのあらゆる適切なディスプレイ装置を含むことができる。一部の実施形態では、入力９３６は、キーボード、マウス、タッチスクリーン、マイク、視線追跡システム、モーションセンサなどのユーザ入力を受信するために用いることができるあらゆる適切な入力装置及び／又はセンサを含むことができる。

一部の実施形態では、通信システム９３８は、通信ネットワーク９０２及び／又はあらゆる他の適切な通信ネットワークを介して情報を通信するためのあらゆる適切なハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。例えば、通信システム９３８は、１以上の送受信器、１以上の通信チップ及び／又はチップのセットなどを含むことができる。より具体的な例では、通信システム９３８は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）接続、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続、移動体通信接続、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）接続などを成立させるために用いることができるハードウェア、ファームウェア及び／又はソフトウェアを含むことができる。

一部の実施形態では、メモリ９４０は、例えば、１以上のイメージング装置と通信するためにディスプレイ９３４を用いてコンテンツを提示するためにハードウェアプロセッサ９３２によって用いることができる命令、値などを格納するのに使用可能なあらゆる適切なストレージデバイス又は複数のストレージデバイスを含むことができる。メモリ９４０は、あらゆる適切な揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ストレージ、あらゆる他の適切な種類のストレージ媒体又はこれらのあらゆる適切な組み合わせを含むことができる。例えば、メモリ９４０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、１以上のフラッシュドライブ、１以上のハードディスク、１以上のソリッドステートドライブ、１以上の光ドライブなどを含むことができる。一部の実施形態では、メモリ９４０に、計算装置９３０の動作を制御するためのコンピュータプログラムをエンコードしておいてもよい。そのような一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ９３２は、コンピュータプログラムの少なくとも一部を実行して、１以上のイメージング装置（例えばイメージング装置９１０）からコンテンツ（例えば画像を含むコンテンツ）を受信し、（例えば図６に関して上記したように）感度ロールオフが改善した結合ＯＣＴ画像を生成するために異なるチャネルからのＯＣＴ画像を結合し、コンテンツ（例えば画像及び／又は値）を提示し、コンテンツを１以上の他の計算装置及び／又はイメージングシステムに送信するなどできる。

一部の実施形態では、計算装置９３０は、汎用コンピュータ又は特殊コンピュータなどのあらゆる適切な計算装置とすることができる。例えば、一部の実施形態では、計算装置９３０は、スマートフォン、ウェアラブルコンピュータ、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルコンピュータ、サーバなどとすることができる。別の例として、一部の実施形態では、計算装置９３０は医療装置やシステムコントローラなどとすることができる。

一部の実施形態では、本明細書に記載の機能及び／又はプロセスを実行するための命令を格納するために、あらゆる適切なコンピュータ可読媒体を用いることができる。例えば、一部の実施形態では、コンピュータ可読媒体は、一時的又は非一時的媒体とすることができる。例えば、非一時的コンピュータ可読媒体は、磁気媒体（ハードディスク、フロッピーディスクなど）、光学式媒体（コンパクトディスク、デジタルビデオディスク、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）ディスクなど）、半導体媒体（ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ（ＥＰＲＯＭ）、ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｅｒａｓａｂｌｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ（ＥＥＰＲＯＭ）など）、送信中に一瞬で消えるもの若しくは永続的外形を欠くものではないあらゆる他の適切な媒体及び／又はあらゆる適切な有形媒体などの媒体を含むことができる。別の例として、一時的コンピュータ可読媒体は、ネットワーク上の、通信線内の、導電体内の、光ファイバ内の、回路内の信号、送信中に一瞬で消えるもの若しくは永続的外形を欠くあらゆる他の適切な媒体及び／又はあらゆる適切な無形媒体などの媒体を含むことができる。

開示された発明事項について特定の実施形態及び例に関連して記載したものの、本発明は必ずしもこれらに限定されるものではなく、多くの他の実施形態、例、使用、変更並びに実施形態、例及び使用からの逸脱が、添付の特許請求の範囲に含まれるものであることは、当業者であれば理解できるであろう。本明細書に引用した各特許文献及び刊行物は、これらが個別に参照により本明細書に包含されているかのように参照により本明細書に包含する。

本発明の各種特徴及び利点は特許請求の範囲に記載されている。

Claims (12)

1. スペクトルドメイン光干渉断層撮影のための方法であって、
   第１経路長を有する第１参照アームを用いて生成される、第１の時間を含む第１時間窓におけるサンプルの状態を表すデータの第１ベクトルと、
   第２経路長を有する第２参照アームを用いて生成される、前記第１時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第２ベクトルと、
   前記第１参照アームを用いて生成される、前記第１の時間を含まない第２時間窓における前記サンプルの状態を表すデータの第３ベクトルと、
   前記第２参照アームを用いて生成される、前記第２時間窓における前記サンプルの前記状態を表すデータの第４ベクトルと、を備えるデータの行列を、プロセッサによって受信する工程と、
   前記プロセッサによって、前記データの第１ベクトルと前記データの第３ベクトルとに基づいて第１画像データを生成する工程と、
   前記プロセッサによって、前記データの第２ベクトルと前記データの第４ベクトルとに基づいて第２画像データを生成する工程と、
   前記プロセッサによって、前記第１画像データの一部と前記第２画像データの一部との比較に基づいて、前記第１画像データと前記第２画像データとの間の空間的オフセットを計算する工程と、
   前記プロセッサによって、ゼロパディング画像を生成するために、第１の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第１画像データの前記一部に付加する工程と、
   前記プロセッサによって、クロップ画像を生成するために、第２の複数のベクトルを、前記空間的オフセットに基づく数だけ、前記第２画像データから除去する工程と、
   前記プロセッサによって、感度ロールオフの減少した前記サンプルの画像を生成するために、前記ゼロパディング画像と前記クロップ画像とを結合する工程と、を有する、方法。
2. 前記第１ベクトルは前記行列の第１の行であり、前記第２ベクトルは前記行列の第２の行である、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１ベクトルは、少なくともＮ個の要素を含み、
   前記Ｎ個の要素は、各々、前記イメージセンサの画素に対応し、
   前記行列は、少なくともＮ個の列を含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記空間的オフセットは、前記Ｎ個の列のうちの特定の数の列に対応する、請求項３に記載の方法。
5. 前記第１ベクトルにおける各エントリーは波長に対応し、
   前記方法は、各要素についての前記波長を波数ｋにマッピングする工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１ベクトルの各要素を深さ値に変換するために、離散フーリエ変換を実行する工程をさらに有する、請求項５に記載の方法。
7. 第１サブ行列に含ませるためのゼロ遅延の正の側のベクトルを選択するとともに、第２サブ行列に含ませるための前記ゼロ遅延の負の側のベクトルを選択することによって、前記行列を２つのサブ行列にさらに分割することで、前記第１画像データに基づいて前記サンプルのリアル画像を生成する工程をさらに有する、請求項１に記載の方法。
8. 前記第１画像データの前記一部が前記第１サブ行列に対応する、請求項７に記載の方法。
9. 前記第２サブ行列と、前記第２参照アームを用いて生成された値を含むシフトされたサブ行列と、の比較に基づいて、バイナリマスクを生成する工程をさらに有する、請求項７に記載の方法。
10. 前記バイナリマスク及び結合関数に基づいて、複数の重み付け係数Ｃｍを備える重み付け行列Ｗを生成する工程をさらに有する、請求項９に記載の方法。
11. 前記結合関数は、Ｃｍ＝（ｔａｎｈ（ｘ）＋１）／２であり、式中、ｘは、－２πから２πの範囲の値である、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１ベクトル及び前記第２ベクトルは、前記サンプルの表面上の第１横方向位置に対応し、
    前記第３ベクトル及び前記第４ベクトルは、前記サンプルの前記表面上の第２横方向に対応する、請求項１に記載の方法。

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