JP2023508289A - マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム、方法及び媒体 - Google Patents

マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム、方法及び媒体 Download PDF

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Abstract

Figure 2023508289000001
本発明はマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム、方法及び媒体を提供するものであり、一部の実施形態では当該システム、方法及び媒体は、光源と、複数の各導波体に光の一部分を出力するスプリッタと、導波体から光を受け取って当該光をビームとして送り、試料における横方向の複数の位置に同時に当て、横方向の複数の位置から後方散乱光を収集する光学部品と、参照アームの導波体に光の一部分を参照光サンプルとして出力する他のスプリッタと、後方散乱光サンプルと参照光サンプルとを受け取り、各後方散乱サンプルを対応する参照サンプルと合波して干渉縞を出力するミキサと、干渉縞を受け取り、試料における横方向の各位置の構造を示すOCT信号を出力する検出器と、を備えている。
【選択図】図1

Description

<関連出願の相互参照>
本願は、米国仮出願第62/951,710号(出願日:2019年12月20日)に基づくものであり、その利益を主張すると共に同仮出願に係る優先権を主張するものである。同仮出願の記載内容は全て、参照により本願の記載内容に含まれる。
<連邦政府の支援による研究に関する言明>
本発明は、アメリカ国立衛生研究所により承認された承認番号P41EB015903の政府支援によりなされたものである。政府は本発明について一定の権利を有する。
一般に、光コヒーレンストモグラフィ(OCT)システムのイメージング速度は、OCTシステムの性能と直接的な相関関係にある。イメージング速度を上げることにより、OCTシステムが探索できる領域が拡大し、試料の動きをOCTがカバーすることができ、血管造影イメージングコントラストを可能にするオーバーサンプリング技術を実現することができる。OCTイメージング速度を上げるための直感的な一アプローチは、掃引波長方式のOCTシステムにおいて光源の掃引速度を引き上げることである。しかし、サンプリング速度を1メガヘルツ(MHz)超に引き上げる取り組みは困難であることが分かっている。
システムの実効サンプリング速度を増加させる別の手法は、ビームの数を増加し、及び/又は拡張したビームを使用して、横方向において試料に沿って延在する1つのビーム及び/又はビームのセットにより複数の横方向位置を同時にイメージングするというものである。かかるアプローチでは、複数の横方向位置は並列したイメージングチャネルを使用して同時に検出され、これにより、複数ビーム及び/又は拡張したビームからの情報を取得して、イメージング速度の効果的な引き上げを図ることができる。
ビームの回数を増やすための過去の取り組みでは、イメージングチャネルごとに別々の干渉計を使用し、このことにより本アプローチのスケーラビリティはごく少数のチャネルに限定され、システムの複雑性が増大してしまう。他に、集積フォトニックデバイスを用いたマルチビーム干渉計の使用を試みた取り組みもあるが、チャネルごとの光学遅延を正確に制御するためには、チャネル情報を深さ符号化するためのデバイスの膨大な手作業及び/又は微細加工が必要となる。
従って、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのための新規のシステム、方法及び媒体が望まれる。
本願開示の主題の一部の実施形態では、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム、方法及び媒体が提供される。
本願開示の主題の一部の実施形態ではマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムが提供され、本システムは、
光源に光学的に結合されるように構成されたサンプルアームと、前記光源に光学的に結合されるように構成された参照アームとを備えており、前記サンプルアームは、前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第1の光ファイバと、前記第1の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第1の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第1のスプリッタと、第1の複数の光学部品と、を備えており、前記第1の複数の光学部品は、前記複数の各光ファイバから複数の各ビームを受け取り、前記複数のビームを試料に向けて放射し、前記試料から、空間的に分離した複数の後方散乱光サンプルであって各後方散乱光サンプルが前記第1の複数のビームのうち1つに対応する複数の後方散乱光サンプルを受け取り、前記複数の後方散乱光サンプルを検出器に向けて送るように構成されており、前記参照アームは、前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第2の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第2のスプリッタと、第2の複数の光学部品と、を備えており、前記第2の複数の光学部品は、前記複数の各後方散乱光サンプルをそれぞれ、前記第2の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバによって放射されたビームと合波して、複数の干渉縞を生じさせ、前記複数の各干渉縞を、複数の検出チャネルを有する前記検出器の対応するチャネルにそれぞれ送るように構成されており、前記検出器は、前記複数の後方散乱光サンプルが生成された複数の場所における前記試料の構造を示す光コヒーレンストモグラフィデータを出力するように構成されている。
一部の実施形態では、前記光源は波長掃引レーザである。
一部の実施形態では、前記波長掃引レーザは125kHzのAスキャンレートで動作する。
一部の実施形態では、前記光源は波長ステップ周波数コム光源である。
一部の実施形態では、前記サンプルアームはさらに、前記第1の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第1の空間分離器を備えている。
一部の実施形態では、前記第1の空間分離器はV溝アセンブリを有する。
一部の実施形態では、前記参照アームはさらに、前記第2の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第2の空間分離器を備えている。
一部の実施形態では、前記特定のスペクトル範囲の中心は1300nmにある。
一部の実施形態では、前記第1のスプリッタは、前記第1の光ファイバから光を受け取り、受け取った当該光をn個の出力に分割するプレーナ光波回路スプリッタを有する。
一部の実施形態では、前記第1の空間分離器はV溝アセンブリを有する。
一部の実施形態では、前記第1の複数の光学部品は、前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第1のレンズであって、前記第1のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第1のレンズと、前記第1のレンズの第2面から受け取った光を第2のレンズの第1面に向けて偏向し、前記第2のレンズの第1面から受け取った光を前記第1のレンズの第2面に向けて偏向する表面と、第1面が前記表面に光学的に結合された前記第2のレンズであって、前記表面から受け取った光を前記試料に向けて送ると共に前記試料から前記複数の後方散乱光サンプルを受け取る第2面を有する前記第2のレンズと、を有する。
一部の実施形態では、前記第1の複数の光学部品は、前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第3のレンズであって、前記第3のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第3のレンズと、第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを備えた偏光ビームスプリッタであって、第1の偏光を有する光を透過し、第2の偏光を有する光を偏向する第1の境界面を有する偏光ビームスプリッタと、を備えており、前記ビームスプリッタは、前記第1のポートで受け取った前記第1の偏光を有する光を前記第2のポートへ透過させ、前記第2のポートで受け取った前記第2の偏光を有する光を前記第3のポートに向けて偏向し、前記第1のポートは、前記第3のレンズから前記複数のビームを受け取るように前記第3のレンズの第2面に光学的に結合されており、前記第2のポートは、前記複数のビームを第4のレンズに向けて放射すると共に前記第4のレンズから複数の後方散乱光サンプルを受け取るように前記第4のレンズの第1面に光学的に結合されており、前記第3のポートは、前記複数のサンプルを第5のレンズに向けて放射するように構成されており、前記第4のレンズの第1面は前記第2のポートに光学的に結合されていると共に、前記第4のレンズは第2面を有し、前記ビームスプリッタはさらに、前記第4のレンズの第2面と前記第1のレンズの第1面とに光学的に結合された1/4波長板を備えており、前記第1のレンズの第1面は前記1/4波長板に光学的に結合されており、前記第5のレンズは、前記偏光ビームスプリッタの第3のポートに光学的に結合された第1面と、第3の複数の光ファイバに光学的に結合された第2面と、を有し、前記第1の複数の光ファイバ及び前記第3の複数の光ファイバの向きは、当該第1の複数の各光ファイバから放射された光が当該第3の複数の光ファイバのうち各対応する光ファイバへ送られる向きにされている。
一部の実施形態では、前記第1の複数の光学部品は、それぞれ第1のポートと、第2のポートと、第3のポートと、を有する複数の光サーキュレータを備えており、前記複数の各光サーキュレータの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、前記複数の各光サーキュレータの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、前記複数の各光サーキュレータの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている。
一部の実施形態では、前記システムは、前記第3の複数の各光ファイバの遠位端に機械的に結合され、前記第3の複数の各光ファイバを前記第1のレンズの第1面に光学的に結合するように配された空間分離器をさらに備えている。
一部の実施形態では、前記第1の複数の光学部品は、第1のポート、第2のポート及び第3のポートをそれぞれ有する複数の光カプラを備えた第2のプレーナ光波回路を備えており、前記複数の各光カプラの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、前記複数の各光カプラの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、前記複数の各光カプラの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている。
一部の実施形態では、前記複数の各光カプラは、前記第1のポートで受け取った光のうち第1の割合を前記第3のポートから出力し、前記第1のポートで受け取った光のうち第2の割合を第4のポートから出力し、前記第3のポートで受け取った光のうち前記第1の割合を前記第1のポートから出力し、前記第3のポートで受け取った光のうち前記第2の割合を前記第2のポートから出力する。
一部の実施形態では、前記第1の割合と前記第2の割合との比は約1である。
一部の実施形態では、前記第1の割合と前記第2の割合との比は1未満である。
一部の実施形態では、前記第3の複数の各光ファイバの遠位端に機械的に結合され、前記第3の複数の各光ファイバを前記第1のレンズの第1面に光学的に結合するように配された空間分離器をさらに備えている。
一部の実施形態では、前記第2の複数の光学部品は、第1のポートと、第2のポートと、第3のポートとを有するビームスプリッタを備えており、前記第1のポートは、前記第2の複数の光学によって放射された光を受け取るように構成されており、前記第2のポートは、前記複数の後方散乱光サンプルを受け取るように構成されており、前記第3のポートは、前記複数の干渉縞を出力するように構成されている。
一部の実施形態では、前記検出器は、第1ポート及び第2のポートを有する複数のバランス検出器であって、前記検出器の各チャネルにそれぞれ対応する複数のバランス検出器を備えており、前記ビームスプリッタはさらに、第2の複数の干渉縞を出力するように構成された第4のポートを有し、前記複数の各バランス検出器はそれぞれ、前記複数の干渉縞のうちいずれかの干渉縞と、前記第2の複数の干渉縞のうち対応する干渉縞と、を受け取り、両干渉縞に基づいて信号を出力する。
一部の実施形態では、前記第2の複数の光学部品は、第1のポート、第2のポート、第3のポート及び第4のポートをそれぞれ有する複数の光カプラを備えており、前記第1のポートは、前記第2の複数の各光ファイバを介して前記光源に結合されており、前記第2のポートは、第4の複数の各光ファイバを介して前記試料に結合されており、前記第3のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されており、前記第4のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されている。
一部の実施形態では、前記複数の各光カプラはディスクリートのファイバカプラである。
一部の実施形態では、前記システムはさらに第3のプレーナ光波回路を備えており、前記プレーナ光波回路は前記複数の光カプラを備えている。
一部の実施形態では、前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は、前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調し、前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は、前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調し、前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている。
一部の実施形態では、前記変調部品は、前記光源に光学的に結合された第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを有するカプラと、前記カプラの第2のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第1の位相変調器と、前記カプラの第3のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第2の位相変調器と、前記第1の位相変調器に光学的に結合された第1のポート、前記第2の位相変調器に光学的に結合された第2のポート、及び第3のポートを有するビームコンバイナと、を備えている。
一部の実施形態では、前記変調部品はさらに、前記カプラの第2のポートと前記第1の位相変調器の第1のポートとに光学的に結合された偏光制御部を備えている。
一部の実施形態では、前記変調部品はさらに、前記カプラの第3のポートと前記第2の位相変調器のスポートとに光学的に結合された偏光制御部を備えている。
一部の実施形態では、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムであって、光源から第1の光を受け取り、第1の複数の各導波体にそれぞれ当該第1の光の一部分を出力するように配置された第1のスプリッタと、光学部品であって、前記第1の複数の導波体から光を受け取り、複数の各ビームが試料における横方向のそれぞれ異なる位置に当たるように、受け取った前記光を前記複数のビームとして前記試料に送り、前記試料の横方向における前記異なる位置から複数の後方散乱光サンプルを収集するように配置された光学部品と、前記光源から第2の光を受け取り、第2の複数の各導波体にそれぞれ当該第2の光の一部分を複数の参照光サンプルとして出力するように配置された第2のスプリッタと、前記複数の後方散乱光サンプルと前記複数の参照光サンプルとを受け取り、各後方散乱光サンプルをそれぞれ対応する参照光サンプルと合波して複数の干渉縞を出力するように配置されたミキサと、前記複数の干渉縞を受け取って、前記試料の横方向における各位置の構造をそれぞれ示す複数の光コヒーレンストモグラフィ信号を出力するように配置された検出器と、を備えている。
一部の実施形態では、前記複数のビームは8つのビームを有する。
一部の実施形態では、前記第1のスプリッタはプレーナ光波回路スプリッタを有する。
一部の実施形態では、前記光学部品は複数の光サーキュレータを備えており、前記複数の各光サーキュレータは、前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送るように配置されている。
一部の実施形態では、前記光学部品は複数の光カプラを備えており、前記複数の各光カプラは、前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送るように配置されている。
一部の実施形態では、前記システムはさらに前記光源を備えている。
以下の図面を参照して下記の本願開示の主題の詳細な説明を参酌すれば、本願開示の主題の種々の目的、構成及び利点をより完全に理解することができる。図面中、同様の符号は同様の要素を示している。
本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一部を実現するために使用できるスプリッタの一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一部であって図1に示されたシステムの一部を実現するために使用できるサンプリング光学系の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学系の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのための検出器の一部を実現するために使用できる部品の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態の自由空間ギャップを跨ぐ複数の光ファイバをアライメントするために使用できる部品の配置の一例を示す図である。 図6Aに示されている本願開示の主題の一部の実施形態の部品の配置の側面図である。 本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムを用いて同時に得られた複数の光コヒーレンストモグラフィ信号からの情報を組み合わせることにより生成されたヒトの指のコンポジット構造Cスキャンの一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの複数のチャネルを用いて同時に生成された複数のBスキャンの例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの複数のチャネルを用いて同時に生成されたマウスの耳内部の複数のアンファス(en face)光コヒーレンストモグラフィアンギオグラフィ画像の例と、本願開示の主題の一部の実施形態の複数のチャネルを用いて生成された情報から生成されたコンポジット・アンファス画像と、を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態の複数のビームを用いて複数の光コヒーレンストモグラフィ画像を同時に生成するための処理の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのメカニズムの一部の実施形態と共に使用できるイメージング装置及び/又は計算機を実現するために使用できるハードウェア例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態の位相及び/又は偏光変調器の一部を実現するために使用できる部品の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の一部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の一部を実現するために使用できる部品の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の一部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の一部を実現するために使用できる部品の他の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の集光部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の集光部を実現するために使用できる部品の他の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学部品の一例を示す図である。 本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学部品の他の一例を示す図である。
本願開示の主題の一部の実施形態では、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのメカニズム(システム、方法及び媒体を含み得る)が提供される。
一部の実施形態では、本願に記載のメカニズムは、単一チャネルのイメージング速度を定める光源と、単一の導波体ベースの参照アームと、単一の導波体ベースのサンプルアームと、を使用することができ、これらはそれぞれ、複数の電磁波のセットを生成するために使用可能な第1の光学サブシステムを備えている。一部の実施形態では、サンプルアームは、当該サンプルアームの第1の光学サブシステムにより提供される複数の電磁波を用いて試料場所のセットをプロービングするために使用可能な第2の光学サブシステムであって、試料からの対応する後方散乱電磁波を収集できる第2の光学サブシステムを備えることができる。一部の実施形態では、第3の光学サブシステムが参照アームから参照電磁波を受け取り、この参照電磁波を対応する後方散乱電磁波と合波して干渉縞のセットを生成することができる。一部の実施形態では、検出処理構成体が各イメージングチャネルの干渉縞を別々に記録することができ、この干渉縞からの記録された情報を使用して、試料の異なる部分をそれぞれ表す複数のOCT信号を生成することができる。
図1は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一例100を示す図である。一部の実施形態では、システム100は、OCT信号を生成するために適した光源102を備えることができる。例えば、光源102は波長掃引レーザとすることができる。かかる例では、波長掃引レーザは任意の適切なAスキャンレート(例えば、1期間あたりの波長範囲全体を掃引する回数等)で動作させることができ、その中心は任意の適切な周波数とすることができる。より具体的な一例では、Aスキャンレートは約125キロヘルツ(kHz)、中心波長は1300ナノメートル(nm)とすることができる。他の一例として、光源102は、波長ステップ周波数コム光源等の周波数コム光源とすることができる。かかる例では、波長ステップ周波数コムレーザは任意の適切なAスキャンレート(例えば、1期間あたりの波長範囲全体をステップ変化により網羅する(step through)回数等)で動作させることができ、その中心は任意の適切な周波数とすることができる。例えば、Aスキャンレートは約125kHz、250kHz、500kHz、1MHz、2MHz、4MHz、又は任意の他の適切なスキャンレートとすることができ、中心波長は約1300ナノメートル(nm)、1050nm、1580nm、又は任意の他の適切な波長とすることができる。他の具体例では光源102は、フーリエ領域モードロックレーザ、垂直共振器面発光レーザ、ストレッチパルスモードロックレーザ、位相符号モードロックレーザを使用して構成することができる。
一部の実施形態では、光源102は任意の適切な1つ又は複数の光学部品を用いてシステム100のサンプルアーム及び参照アームに結合することができる。例えば、ファイバカプラ104が光源102から(例えば、光源102の出力側とファイバカプラ104の入力ポートとの間に光学的に結合された光ファイバ等の電磁波導波体を介して)光を受け取り、光の第1の一部分をサンプルアームに向けて出力すると共に、光の第2の一部分を参照アームに向けて出力することができる。一部の実施形態では、光源光の任意の適切な一部分をサンプルアームに送ることができる。例えば、ファイバカプラ104で受け取った光源光の半分超をサンプルアームに送り、半分未満を参照アームに送ることができる。より具体的な一例として、ファイバカプラ104で受け取った光源光の約80%をサンプルアームに送り、20%を参照アームに送ることができる。
一部の実施形態では、サンプリングアームはシングルモード光ファイバ106等の電磁波導波体を備えることができ、これは、ファイバカプラ104の出力側とN方向光スプリッタ108の入力側とに光学的に結合される。一部の実施形態では、N方向スプリッタ108は任意の適切な1つの光学部品又は部品の任意の適切な組み合わせを用いて構成することができる。例えばN方向スプリッタ108は、N方向プレーナ光波回路として構成することができる。他の一例として、N方向スプリッタ108は、モノリシック構造の光ファイバ融着型スプリッタとして構成することができる。さらに他の一例として、N方向スプリッタ108は、光スプリッタをカスケード接続することによって構成された光ファイバ融着型スプリッタとして実施することができる。
一部の実施形態では、N方向スプリッタ108の出力部は、ファイバ束110等のN個の電磁波導波体に結合することができる。一部の実施形態では、ファイバ束110は、任意の適切な1つの部品又は部品の任意の適切な組み合わせを用いて構成することができる。例えば、少なくともN個の光ファイバを有する光ファイバリボンを用いてファイバ束110を構成することができる。一部の実施形態では、ファイバ束110の各光ファイバはシングルモード光ファイバとすることができる。
一部の実施形態では、N個の各光ファイバ110の出力側をサンプリング光学系112に結合することができる。一部の実施形態では、サンプリング光学系はファイバ束110の各光ファイバから光を受け取って各ファイバからの光を光のビームに変換し、得られたN個のビーム114を試料116の表面又はその近傍に集光することができる。試料116は各ビームの一部を後方散乱してサンプリング光学系112に戻すことができる。サンプリング光学系112は、試料116から後方散乱した光を受け取り、N個の各ビーム114からの後方散乱光を、ファイバ束118の各対応するファイバ等のN個の電磁波導波体に送ることができる。一部の実施形態では、ファイバ束118は、ファイバ束110を構成するために使用される部品と同様の部品を使用して構成することができる。一部の実施形態では、ファイバ束118の各光ファイバはシングルモード光ファイバとすることができる。
一部の実施形態では、参照アームはシングルモード光ファイバ120等の電磁波導波体を備えることができ、これは、ファイバカプラ104の出力側とN方向光スプリッタ122の入力側とに光学的に結合される。一部の実施形態では、N方向スプリッタ122は任意の適切な1つの光学部品又は部品の任意の適切な組み合わせを用いて構成することができる。例えば、N方向スプリッタ122は、N方向スプリッタ108を構成するために使用される部品と同様の部品を使用して構成することができる。
一部の実施形態では、N方向スプリッタ122の出力部は、ファイバ束124の個々のファイバ等のN個の電磁波導波体に結合することができる。一部の実施形態では、ファイバ束124は、任意の適切な1つの部品又は部品の任意の適切な組み合わせを用いて構成することができる。例えば、ファイバ束124は、ファイバ束110を構成するために使用される部品と同様の部品を使用して構成することができる。一部の実施形態では、ファイバ束124の各光ファイバはシングルモード光ファイバとすることができる。
一部の実施形態では、ファイバ束118の遠位端はミキサ130の入力部の第1のセットに光学的に結合することができ、ファイバ束124の遠位端はミキサ130の入力部の第2のセットに光学的に結合することができる。一部の実施形態では、ミキサ130はファイバ束118及びファイバ束124の個々のファイバそれぞれからの光をビームに変換し、ファイバ束118からの各ビームをファイバ束124からの対応するビームとそれぞれ合波することができる。
一部の実施形態では、信号を合波したときに、サンプルアームからのビームの経路長(例えば、試料からの後方散乱光の経路長)と参照アームからのビームの経路長との差が試料116の構造に関係する干渉パターンを生じさせることができる。一部の実施形態では、参照アーム及びサンプルアームの光路長は、ほぼ等しくすることができる。さらに、一部の実施形態では、参照アーム及び/又はサンプルアームの経路長を可変とし、OCTシステム100のターゲット距離を調整可能とすることができる。
一部の実施形態では、ミキサ130の出力部は、ファイバ束132等のN個の電磁波導波体に結合することができる。一部の実施形態では、ファイバ束132は、任意の適切な1つの部品又は部品の任意の適切な組み合わせを用いて構成することができる。例えば、少なくともN個の光ファイバを有する光ファイバリボンを用いてファイバ束132を構成することができる。さらに一部の実施形態では、ミキサ130を2N個の電磁波導波体(例えば2つのファイバ束132等)に結合することができ、この2N個の電磁波導波体の各対が、関連する信号を伝送する。
一部の実施形態では、検出器134をミキサ130の1つ又は複数の出力部に結合することができ、検出器134は、試料116に入射したN個の各ビームに係るOCT信号を生成することができる。一部の実施形態では、検出器134は任意の適切な1つの技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて実現することができる。例えば、下記にて図5を参照して説明するように、検出器134はバランス検出器を用いて構成することができ、各バランス検出器はミキサ130から一対の干渉縞信号を受け取って、データ取得ボードの各対応するチャネルに出力を供給する。一部の実施形態では、検出器134からの信号を用いて、試料116の構造を描出するOCT画像を生成することができる。
一部の実施形態では参照アームは、当該参照アームを介して伝播するビーム(例えば、ファイバ束124を介して伝播するN個の全てのビーム)に影響を及ぼす共通の光学機能を引き起こすように構成可能な部品142(本願明細書では位相制御部、偏光制御部及び/又は変調部品と称することがある)を備えることができる。例えば、一部の実施形態では変調部品142は、参照アーム内の電磁波の位相の変調、参照アーム内の電磁波の偏光の変調、参照アーム内の電磁波の位相及び偏光の変調、参照アーム内の電磁波の光学周波数の変調若しくはシフト、並びに/又は、他の任意の適切な機能を実行するように構成することができる。より具体的な一例では、変調部品142は光学位相変調器とすることができる。他の一具体例では、変調部品142は光学偏光変調器とすることができる。より具体的な他の一例では、変調部品142は光学位相偏光変調器とすることができる。
一部の実施形態では、(例えば変調部品142等により)電磁波の位相の変調を行うことにより、複素干渉縞信号(例えば、ヘテロダイン検出技術を用いて検出可能な成分を含む信号)を生成することができる。例えば、参照アーム内の電磁波の位相を変調することにより、参照アームの位相変調された電磁波が(例えばミキサ130等において)サンプルアームの電磁波と相互作用したときに複素干渉縞信号を生成させることができる。複素干渉縞信号に含まれる情報を使用して、OCT及びサブサンプリングOCT(サーキュラーレンジング(circular-ranging)OCTと称することもある)における正及び負の光学遅延スペースを識別することができる。
一部の実施形態では、変調部品142は、任意の適切な技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて位相変調器として構成することができる。例えば、変調部品142は電気光学変調器とすることができ、及び/又は電気光学変調器を備えることができる。より具体的な一例では、変調部品142はニオブ酸リチウム変調器とすることができる。他の一例として、変調部品142は音響光学変調器とすることができ、及び/又は、音響光学変調器を備えることができる。より具体的な一例では、変調部品142は光学周波数シフタとすることができる。
一部の実施形態では、(例えば変調部品142等によって)電磁波の偏光を変調することにより、多様な偏光の干渉測定を容易にすることができる。例えば、2つ以上の異なる偏光状態で別々に、参照アームを伝播した電磁波とサンプルアームを伝播した電磁波との干渉を測定することができる。多様な偏光の干渉測定により、検出される信号の信号対雑音比を増大させることができる。
一部の実施形態では、変調部品142は、任意の適切な技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて偏光変調器として構成することができる。例えば、変調部品142は、TE(transverse electric)光学モード及びTM(transverse magnetic)光学モードにおいて異なった位相変調を引き起こして偏光の変調を行う電気光学変調器又は音響光学変調器とすることができ、及び/又は、かかる電気光学変調器又は音響光学変調器とすることができる。より具体的な一例として、ニオブ酸リチウム変調器を使用して、TE光学モード及びTM光学モードにおいて種々の位相応答を行う電気光学変調器を設けることができる。
一部の実施形態ではサンプルアームは、当該サンプルアームを介して伝播するビーム(例えば、ファイバ束110を介して伝播するN個の全てのビーム)に影響を及ぼす共通の光学機能を引き起こすように構成可能な部品144(本願明細書では位相制御部、偏光制御部及び/又は変調部品と称することがある)を備えることができる。一部の実施形態では、変調部品144は、例えば上記にて変調部品142について説明した技術等の任意の適切な技術を用いてサンプルアームの電磁波の位相、偏光及び/又は光学周波数を変調する構成とすることができる。
一部の実施形態では、変調部品142及び/又は変調部品144を省略することができる。追加的又は代替的に、一部の実施形態では、変調部品142は位相変調器を含み、変調部品144は位相変調器を省略することができる(又はその逆も可能である)。一部の実施形態では、変調部品142及び変調部品144は偏光変調器を含むことができる。
一部の実施形態では、変調部品142及び/又は変調部品144は、連続する複数のAライン間に変調を引き起こす位相変調及び/若しくは偏光変調を引き起こすように構成することができ、又は1つのAラインの中で変調を引き起こすことができる。さらに、光源102が波長ステップ周波数コム光源として実現されている場合、変調部品142及び/又は変調部品144は、連続する複数のAライン間、波長ステップ周波数コム光源の複数の光パルス間等に変調を引き起こすこともできる。
一部の実施形態では参照アームは、各参照アームファイバ(例えばファイバ束124の各ファイバ等)における電磁波の光学遅延を制御するために、可変光学遅延要素(不図示)を含むことができる。例えば、光学遅延部品をスプリッタ122より前に(例えばファイバ120に接続して)配置して、その光学遅延が参照アームの全てのビームに影響を及ぼすようにすることができる。この可変の光学遅延は、任意の適切な1つの技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて実現することができる。例えば、可変の光学遅延は、ファイバ120の一部分の間に配される光サーキュレータと共に並進ステージ上に設けられるミラーを用いて実現することができる(例えば、ファイバカプラ104及び/又は変調部品142からの光は光サーキュレータによってミラーに送られることができ、ミラーによって反射された光は光サーキュレータによってスプリッタ122に向けて送られることができる)。他の一例として、ファイバ120の一部分の間に自由空間結合構成体を配置することができ、また、(例えば並進ステージ等を用いて)ファイバ120の一部分の間の距離を変化させることができる。追加的又は代替的に、可変光学遅延要素をサンプルアームに(例えばファイバ106と接続して)配置することができる。
図2は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム100の一部を実現するために使用できるスプリッタの一例200を示す図である。一部の実施形態ではスプリッタ200は、電磁波導波体に結合され、及び/又は電磁波導波体によって実現された入力部を有することができる。例えば、光ファイバ202はスプリッタ200の入力部として機能することができ、及び/又は、スプリッタ200の入力部に結合されることができる。
一部の実施形態では、光ファイバ202の近位端は光源(例えば光源102等)に結合することができ、光ファイバ202の遠位端は分割光学系204に結合することができる。例えば、光ファイバ202を使用して光ファイバ106又は光ファイバ120の少なくとも一部を実現することができる。
一部の実施形態では、分割光学系204は任意の適切な1つの技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて実現することができる。例えば、分割光学系204はプレーナ光波回路を使用して実現することができる。他の一例として、上記にてN方向スプリッタ108について説明したように、分割光学系204は光ファイバ溶融型スプリッタとして実現されることができる。一部の実施形態では、分割光学系204は、光ファイバ202を介して受け取った光を任意の適切な数の部分に分割することができる。。例えば、一部の実施形態では分割光学系204は、光を8つの実質的に等しい部分に分割する1×8プレーナ光波回路とすることができる。他の一例として、分割光学系204は、例えば1×2プレーナ光波回路等の比較的小型のプレーナ光波回路を複数カスケード接続し、及び/又は他の態様で組み合わせることにより実現することができる。
一部の実施形態では、分割光学系204の複数の出力部を光ファイバ206の群に結合することができ、当該群の各光ファイバ206はそれぞれ、分割光学系204の1つのチャネルに光学的に結合された近位端と、他の光学デバイスに結合可能な遠位端と、を有する。例えば、光ファイバ206を用いてファイバ束110又はファイバ束124の少なくとも一部を実現することができる。
図3は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム100の一部を実現するために使用できるサンプリング光学系の一例300を示す図である。図3に示すように、サンプリング光学系300は光源から(例えばN方向スプリッタ108等を介して)光の複数の一部分を受け取ることができる。一部の実施形態では、サンプリング光学系300は空間分離器302を備えることができ、空間分離器302は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束110等)の各光ファイバの面がサンプリング光学系300の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの遠位端を機械的に位置決めするように構成されている。例えば、コア及びクラッドを含む光ファイバ束110の個々の光ファイバを正確に位置決めするための寸法のV字形溝に、コアを包囲するクラッドを配置することにより、光ファイバ束110の個々の光ファイバの各コアを位置決めすることができる。空間分離器302は、一次元で定義される特定の位置に(例えば直線状のV溝等を使用して)ファイバを位置決めすることができ、又は、二次元で定義される特定の位置(例えばアレイ等)にファイバを位置決めすることができる。一部の実施形態では、空間分離器302は任意の適切な部品を用いて実現することができる。例えば、空間分離器302は、カナダのオタワに本社を置くOZ Optics社から入手可能なシングルモードV溝アセンブリ等のV溝アセンブリとして実現することができる。他の一例として空間分離器302は、材料(例えばガラス、二酸化ケイ素等)に開けたウェル又はスルーホールのアレイに、ファイバのセットの各ファイバの面が互いに正確にアライメントするように個々のファイバを固定したものとすることができる。かかる例では、上述のようなウェル又はスルーホールは機械的に(例えば機械的な穿孔工具等を使用して)及び/又は他の加工法(例えばフォトリソグラフィ等)を用いて形成することができる。かかる例では、アレイのウェル又はスルーホールは、任意の適切な一次元又は二次元レイアウトで配置することができる(例えば1行又は1列に配置する、複数行又は複数列のセットに配置する、複数の同心円として配置する、等)。さらに他の一例では、空間分離器302を1つ又は複数のマルチコアファイバとして実現することができ、その各光学コアは、マルチコアファイバにおいて互いに特定の相対位置に配置されている。
一部の実施形態では、ファイバ束110の光ファイバに第1のレンズ304を光学的に結合することができる。図3に示すように、第1のレンズ304は、ファイバ束110の各光ファイバの面が第1のレンズ304の焦点距離fと一致し、第1のレンズ304の光軸から特定の径方向距離にある点からビームを放射するように配置することができる。図3に示すように、第1のレンズ304は両凸レンズとすることができる。しかし、これはあくまで一例であり、第1のレンズ304(及び図面中に両凸レンズとして示されている他のレンズ)を実現するために多くの種類のレンズを使用することができる。例えば、いかなる種類の適切なレンズも除外することなく、本願明細書に記載されているマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのメカニズムを実現するために使用できる他の種類のレンズ(例えば、図3,4,6A,6B及び11に示されるレンズ)は、平凸レンズ、アクロマティック・ダブレットレンズ、フレネルレンズ、及び分布屈折率型(GRIN)レンズを含む。一部の実施形態では、ファイバ束110の光ファイバにより放射される全てのビームが同一平面上になるように当該ファイバ束110の光ファイバを一直線上に配置するために空間分離器302を使用する場合、第1のレンズ304に対する空間分離器302の位置決めは、第1のレンズ304の光軸がビームと同一平面上になるようにすることができる。例えば上記構成は、空間分離器302及び第1のレンズ304に対する1つ以上の他の部品のアライメントを容易にすることができる。
一部の実施形態では、ファイバ束110の各光ファイバは個々のビームを第1のレンズ304の第1面に向けて放射することができ、第1のレンズ304はファイバ束110から受け取った光を、当該第1のレンズ304の遠位側において焦点距離fの位置に集光することができる。これにより、複数の各光ファイバからのビームを第1のレンズ304の焦点に収束させることができる。他の光学部品が存在しない場合、これらのビームは焦点の後で発散し、光ファイバの面から2*fの距離の位置においてビームは光軸にわたって鏡映され、空間分離器302によって位置決めされた光ファイバに対して鏡像位置を有する光ファイバのアレイによって当該ビームは収集されることとなる。
一部の実施形態では、サンプリング光学系300は、第1のレンズ304及び/又は第2のレンズ308の焦点に配置された偏光ビームスプリッタ306を備えることができる。一部の実施形態では、偏光ビームスプリッタ306は第1のレンズ304から光を受け取り、第1の直線偏光を有する光の略全部を第2のレンズ308に向けて放射し、第2の直交偏光を有する全ての光を第2の光軸に向けて偏向することができる。一部の実施形態では、サンプルアームは偏光制御部(不図示)を備えることができ、偏光制御部は、ファイバ束110から放射された光の略全部を偏光ビームスプリッタ306が第2のレンズ308に向けて伝送するように、ファイバ束110から放射される光を均一な偏光状態にする。
一部の実施形態では、第1のレンズ304から放射されたビームは偏光ビームスプリッタ306の境界面で収束し、第2のレンズ308の第1面に向かって進むにつれて発散し始めることができる。第2のレンズ308は、偏光ビームスプリッタ306の境界面が第2のレンズ308の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では、第1のレンズ304の焦点距離と第2のレンズ308の焦点距離とを等しくすることができる(例えば、f=f)が、これはあくまで例示であり、両レンズの焦点距離は異なることができる。
一部の実施形態では第2のレンズ308は、発散ビームが第2のレンズ308の光軸に対して平行に進む実質的に平行なビームとなるように、発散ビームを集光することができる。図3に示すように一部の実施形態では、第2のレンズ308は各ビームを、焦点距離fの点に収束させることができる。例えば、偏光ビームスプリッタ306の境界面が、第2のレンズ308の第1面からの焦点距離fと等しい距離に配されている場合、各ビームは、第2のレンズ308の第2面側の焦点距離fと等しい距離に収束することができる。
一部の実施形態では、サンプリング光学系300は、第2のレンズ308の焦点面かつ第3のレンズ312の焦点面に配置された1/4波長板310を備えることができる。一部の実施形態では、1/4波長板310は、第2のレンズ308から受け取った光の偏光を円偏光に移行させるように配置することができる。例えば、一部の実施形態では1/4波長板310は、1/4波長板310の高速軸が入射偏光軸に対して45°の角度で出射光を円偏光にすることができるように配置することができる。一部の実施形態では、 1/4波長板310から各ビームを第3のレンズ312の第1面に向けて放射することができる。第3のレンズ312は、1/4波長板310の中心が第3のレンズ312の焦点距離f 3と一致するように配置することができる。一部の実施形態では、第3のレンズ312の焦点距離は第1のレンズ304及び/又は第2のレンズ308の焦点距離と等しくすることができ、又は異なることができる。一部の実施形態では第3のレンズ312は、1/4波長板310から受け取ったビームを当該第3のレンズ312の遠位側の焦点距離fに集光することができる。これにより、ファイバ束110の複数の各光ファイバに対応するビームを第3のレンズ312の焦点で収束させることができる。
一部の実施形態では、サンプリング光学系300は、第3のレンズ312から受け取った光を試料116に向けて偏向する反射器314を備えることができる。反射器314は、当該反射器314の反射面が第3のレンズ312の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では反射器314は、平面鏡、ガルバノメータ、微小電気機械システム(MEMS)型のミラー、ポリゴンミラースキャナ等の任意の適切な反射面を用いて実現することができる。一部の実施形態では、反射器314の角度は固定又は調整可能とすることができる。例えば一部の実施形態では、反射器314はガルバノスキャナの表面とすることができ、このガルバノスキャナの表面は、反射器314が第3のレンズ312の光軸との間に成す角度を制御するために使用することができる。
一部の実施形態では、第3のレンズ312から放射されたビームは反射器314の反射面で収束し、第4のレンズ316の第1面に向かって進むにつれて発散し始めることができる。第4のレンズ316は、反射器314の反射面が第4のレンズ316の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では、第4のレンズ316の焦点距離は第1のレンズ304、第2のレンズ308及び/又は第3のレンズ312の焦点距離と等しくすることができ、又は異なることができる。
一部の実施形態では第4のレンズ316は、発散ビームが試料116の表面と交差したときに第4のレンズ316の光軸に対して平行に進む実質的に平行なビームとなるように、発散ビームを集光することができる。図3に示すように一部の実施形態では、第4のレンズ316は各ビームを、焦点距離fの点に収束させることができる。例えば、反射器314の反射面が、第4のレンズ316の第1面からの焦点距離fと等しい距離に配されている場合、各ビームは、第4のレンズ316の第2面側の焦点距離fと等しい距離に収束し、この焦点距離fに等しい距離を過ぎた後に発散し始めることができる(例えば、焦点距離fにおいてビームウェストを形成する)。
一部の実施形態では、試料116は、試料に入射した各ビームの1つ以上の一部分を後方散乱させることができる。光が後方散乱する深さは、試料116の構造及び/又は入射光の波長に依存し得る。これにより、後方散乱した光と参照アームを伝搬した光との間に生じる位相差の大きさが異なり得る。さらに、試料116によって後方散乱された光の偏光も反転し得る。
一部の実施形態では、試料116によって後方散乱された光は、その偏光を1/4波長板によって、入射光に対して90°オフセットした直線偏光に調整されて、光源102からの入射光と同一の経路を辿ってサンプリング光学系300を戻ることができ、その後方散乱光の大部分は偏光ビームスプリッタ306によって、当該偏光ビームスプリッタ306の第2の光軸と一致する経路(例えば、第1のレンズ304及び第2のレンズ308の光軸に対して実質的に直交する光路等)に偏向される。
一部の実施形態では、第2のレンズ308の近位側から放射される後方散乱光のビームは、後方散乱光を反射することができる偏光ビームスプリッタ306の境界面で収束することができる。その後、後方散乱光のビームは、偏光ビームスプリッタ306の第2の光軸に沿って第5のレンズ320の第1面に向かって進むにつれて発散し始めることができる。第5のレンズ320は、偏光ビームスプリッタ306の境界面が第5のレンズ320の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では、第5のレンズ320の焦点距離は第1のレンズ304、第2のレンズ308、第3のレンズ312及び/又は第4のレンズ316の焦点距離と等しくすることができ、又は異なることができる。例えば、第1のレンズ304の第1面と第5のレンズ320の第2面とで一定のビーム間隔を維持するため(例えば、空間分離器302と後述の第2の空間分離器との間の間隔を一定にできるようにするため等)、第1のレンズ304の焦点距離と第5のレンズ320の焦点距離とが等しくなるように(例えば、f=fとする)構成することができる。
一部の実施形態では、サンプリング光学系300は第2の空間分離器322を備えることができ、第2の空間分離器322は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束118等)の各光ファイバの面がサンプリング光学系300の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの近位端を機械的に位置決めするように構成されている。例えば、コア及びクラッドを含む光ファイバ束118の個々の光ファイバを正確に位置決めするための寸法のV字形溝に、コアを包囲するクラッドを配置することにより、光ファイバ束118の個々の光ファイバの各コアを位置決めすることができる。一部の実施形態では空間分離器322は、上記にて空間分離器302について説明した部品等の任意の適切な部品を用いて実現することができる。一部の実施形態では、第2の空間分離器322は、第5のレンズ320の第2面から放射された後方散乱光のビームがそれぞれ対応する光ファイバによって受光されるように配置することができる。下記にて説明するように、後方散乱光のビームを対応する光ファイバで受光して、対応する光ファイバがこの後方散乱光をミキサ(例えばミキサ130等)へ伝送するように、アライメントシステムを使用して空間分離器322を正確にアライメントすることができる。
図4は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学系の一例400を示す図である。図4に示すように、自由空間ミキサ400を実現するために使用できる部品は種々存在する。一部の実施形態では、自由空間ミキサ400は空間分離器402を備えることができ、空間分離器402は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束124等)の各光ファイバの面が自由空間ミキサ400の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの遠位端を機械的に位置決めするように構成されている。一部の実施形態では空間分離器402は、上記にて図3の空間分離器302について説明した部品等の任意の適切な部品を用いて実現することができる。
一部の実施形態では、ファイバ束124の光ファイバに第1のレンズ404を光学的に結合することができる。図4に示すように、第2のレンズ412は、ファイバ束118の各光ファイバの面が第2のレンズ412の焦点距離と一致し、第2のレンズ412の光軸から特定の径方向距離にある点から後方散乱ビームを放射するように配置することができる。一部の実施形態では、ファイバ束124の光ファイバにより放射される全ての参照ビームが同一平面上になるように当該ファイバ束124の光ファイバを一直線上に配置するために空間分離器402を使用する場合、第1のレンズ404に対する空間分離器402の位置決めは、第1のレンズ404の光軸が参照ビームと同一平面上になるようにすることができる。例えば上記構成は、空間分離器402及び第1のレンズ404に対する1つ以上の他の部品のアライメントを容易にすることができる。
一部の実施形態では、ファイバ束124の各光ファイバは個々のビームを第1のレンズ404の第1面に向けて放射することができ、第1のレンズ404はファイバ束124から受け取った光を、当該第1のレンズ404の遠位側において1つの焦点距離fの位置に集光することができる。これにより、複数の各光ファイバからの参照ビームを第1のレンズ404の焦点に収束させることができる。他の光学部品が存在しない場合、これらの参照ビームは焦点の後で発散し、光ファイバの面から2*fの距離の位置において参照ビームは光軸にわたって鏡映され、空間分離器402によって位置決めされた光ファイバに対して鏡像位置を有する光ファイバのアレイによって当該参照ビームは収集されることとなる。
一部の実施形態では自由空間ミキサ400は、第1のレンズ404の焦点、第2のレンズ412の焦点、第3のレンズ420の焦点、かつ第4のレンズ430の焦点に配置されたビームスプリッタ406を備えることができる。一部の実施形態では、ビームスプリッタ406は第1のレンズ404から光を受け取ってその光の第1の一部分を第3のレンズ420に向けて偏向し、当該光の第2の一部分を第4のレンズ430に向けて透過させることができる。例えば、第1のレンズ404から受け取った光の約半分を第3のレンズ420に向けて偏向し、当該第1のレンズ404から受け取った光の約半分を第4のレンズ430に向けて透過することができる。
一部の実施形態では、自由空間ミキサ400は第2の空間分離器410を備えることができ、第2の空間分離器410は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束118等)の各光ファイバの面が自由空間ミキサ400の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの遠位端を機械的に位置決めするように構成されている。一部の実施形態では空間分離器410は、上記にて図3の空間分離器302について説明した部品等の任意の適切な部品を用いて実現することができる。
一部の実施形態では、ファイバ束118の光ファイバに第2のレンズ412を光学的に結合することができる。図4に示すように、第2のレンズ412は、ファイバ束118の各々の光ファイバの面が第2のレンズ412の焦点距離と一致するように配置することができ、第2のレンズ412の光軸からの特定の半径方向距離である点から後方散乱ビームを放射する。一部の実施形態では、ファイバ束118の光ファイバにより放射される全ての後方散乱ビームが同一平面上になるように当該ファイバ束118の光ファイバを一直線上に配置するために空間分離器410を使用する場合、第2のレンズ412に対する空間分離器410の位置決めは、第2のレンズ412の光軸が後方散乱ビームと同一平面上になるようにすることができる。例えば上記構成は、空間分離器410及び第2のレンズ412に対する1つ以上の他の部品のアライメントを容易にすることができる。
一部の実施形態では、ファイバ束118の各光ファイバは個々の後方散乱ビームを第2のレンズ412の第1面に向けて放射することができ、第2のレンズ412はファイバ束118から受け取った光を、当該第2のレンズ410の遠位側(光源102から遠位側)において1つの焦点距離fの位置に集光することができる。これにより、複数の各光ファイバからの後方散乱ビームを第2のレンズ412の焦点に収束させることができる。他の光学部品が存在しない場合、これらの後方散乱ビームは焦点の後で発散し、光ファイバの面から2*fの距離の位置において後方散乱ビームは光軸にわたって鏡映され、空間分離器410によって位置決めされた光ファイバに対して鏡像位置を有する光ファイバのアレイによって当該後方散乱ビームは収集されることとなる。
一部の実施形態では、ビームスプリッタ406は第2のレンズ412から光を受け取ってその光の第1の一部分を第4のレンズ430に向けて偏向し、当該光の第2の一部分を第3のレンズ420に向けて透過させることができる。例えば、第2のレンズ412から受け取った光の約半分を第4のレンズ430に向けて偏向し、当該第2のレンズ412から受け取った光の約半分を第3のレンズ420に向けて透過することができる。
一部の実施形態では、第1のレンズ404から放射された参照ビームはビームスプリッタ406の境界面で収束することができ、第2のレンズ412から放射された後方散乱ビームは、直交方向からビームスプリッタ406の境界面で収束することができる。ビームスプリッタ406は第1のレンズ404から放射された参照ビームを分割し、第1の参照ビームはビームスプリッタ406によって透過され、第4のレンズ430の第1面に向かって進むにつれて発散し、第2の参照ビームはビームスプリッタ406によって反射され、第3のレンズ420の第1面に向かって進むにつれて発散することができる。ビームスプリッタ406は第2のレンズ412から放射された後方散乱ビームを分割し、第1の後方散乱ビームはビームスプリッタ406によって透過され、第3のレンズ420の第1面に向かって進むにつれて発散し、第2の後方散乱ビームはビームスプリッタ406によって反射され、第4のレンズ430の第1面に向かって進むにつれて発散することができる。一部の実施形態では、第1の参照ビームが、対応する第1の後方散乱ビームと合波して、第3のレンズ420の第1面に向かって発散する第1の干渉ビームを形成すると共に、第2の参照ビームが、対応する第2の後方散乱ビームと合波して、第4のレンズ430の第1面に向かって発散する第2の干渉ビームを形成するように、空間分離器402と第1のレンズ404と空間分離器410と第2のレンズ412とビームスプリッタ406とをアライメントすることができる。一部の実施形態では、第1の干渉ビームは、当該ビームに含まれる参照光と後方散乱光との相互作用により生じた干渉縞を含むことができる。
一部の実施形態では、第3のレンズ420及び第4のレンズ430は、ビームスプリッタ406の境界面が第3のレンズ420及び第4のレンズ430の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では第3のレンズ420は、第1の干渉ビームが第3のレンズ420の光軸に対して平行に進む実質的に平行なビームとなるように第1の干渉ビームを集光することができ、また第4のレンズ430は、第2の干渉ビームが第4のレンズ430の光軸に対して平行に進む実質的に平行なビームとなるように第2のビームを集光することができる。一部の実施形態では、参照アームは偏光制御部(不図示)を備えることができ、偏光制御部は、ファイバ束124から放射された光の略全部の偏光が後方散乱ビームの偏光と同じになるように、ファイバ束124から放射される光を均一な偏光状態にする。例えば、光ファイバ120上に偏光制御部を挿入することができる。一般に、参照アーム及びサンプルアームにおける光が光ファイバ内(例えば光ファイバ106内、光ファイバ120内、ファイバ束110の各光ファイバ内、ファイバ束118の各光ファイバ内、及びファイバ束124の各光ファイバ内等)を伝播するに伴い、ファイバの物理的特性に起因して(例えば、ファイバにかかる曲げ又は応力等に起因して)偏光が任意に変化し得る。その上、サンプルアームには90°の偏光変化が加わって、偏光ビームスプリッタ306による反射が引き起こされる。参照アームの光の偏光をサンプルアームの後方散乱ビームの偏光に一致させて自由空間ミキサにおけるビームの相互作用を増大させるため、参照アームにおける偏光制御部の操作を行うことができる。
一部の実施形態では、自由空間ミキサ400は第3の空間分離器422を備えることができ、第3の空間分離器422は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束132-1等)の各光ファイバの面が自由空間ミキサ400の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの近位端を機械的に位置決めするように構成されている。例えば、光ファイバ束132-1のそれぞれの個々の光ファイバのコアは、コア及びクラッドを含む個々の光ファイバを正確に位置決めするサイズにされた第3の空間分離器422のv字形の溝にコアを囲むクラッドを配置することによって位置決めすることができる。さらに、一部の実施形態では自由空間ミキサ400は第4の空間分離器432を備えることができ、第4の空間分離器432は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束132-2等)の各光ファイバの面が自由空間ミキサ400の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの近位端を機械的に位置決めするように構成されている。例えば、光ファイバ束132-2のそれぞれの個々の光ファイバのコアは、コア及びクラッドを含む個々の光ファイバを正確に位置決めするような寸法にされた第4の空間分離器432のv字形の溝にコアを取り囲むクラッドを配置することによって位置決めすることができる。
一部の実施形態では、空間分離器422及び432は、上記にて空間分離器302について説明した部品等の任意の適切な部品を用いて実現することができる。一部の実施形態では、ビームスプリッタ406から放射された第1の干渉ビームがそれぞれ対応する光ファイバによって受光されるように空間分離器422を配置できると共に、ビームスプリッタ406から放射された第2の干渉ビームがそれぞれ対応する光ファイバによって受光されるように空間分離器432を配置することができる。下記にて説明するように、干渉ビームをそれぞれ対応する光ファイバで受光して、対応する光ファイバがこの干渉光を検出器へ伝送するように、アライメントシステムを使用して空間分離器422及び432を正確にアライメントすることができる。なお一般に、ファイバ束132-1のファイバへ出力される干渉縞とファイバ束132-2の対応するファイバへ出力される干渉縞とは、当初は同一の偏光を有するが位相が180°異なる(例えば、一部がビームスプリッタ406によって生じる位相シフト等)。光がミキサ400から伝播するにつれて、各ファイバ内の偏光は互いに発散しつつ(例えばシングルモードファイバの場合、ファイバ束132-1のファイバにおける光の偏光は、ファイバ束132-2の対応するファイバにおける光の偏光から発散し得る)、2つの信号の位相的な関係は一般に維持される。これにより直流ノイズ成分の抑圧を容易にし、バランス検出器を使用して干渉縞に含まれる信号を増幅することができる。
図5は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのための検出器の一部を実現するために使用できる部品の一例500を示す図である。図5に示すように、検出器500を実現するために使用できる部品は種々存在する。一部の実施形態では検出器500は、光ファイバ束(例えば光ファイバ束132-1等)の各光ファイバを最大N個の個々の光ファイバ504~506に結合するために使用できる第1の光学ジャンクション502と、光ファイバ束(例えば光ファイバ束132-2等)の各光ファイバを最大N個の個々の光ファイバ514~516に結合するために使用できる第2の光学ジャンクション512と、を備えることができる。一部の実施形態では、任意の適切な1つ又は複数の部品を使用して第1の光学ジャンクション502及び/又は第2の光学ジャンクション512を実現することができる。例えば、光学ジャンクション502及び/又は光学ジャンクション512はジャンクションボックスを用いて実現することができる。他の一例として、ファイバ束132-1及び/又はファイバ束132-2の各光ファイバをコネクタに結合することができ、このコネクタは、対応する光ファイバを光学的に結合するために個々のファイバ504~506及び/又は514~516に結合された対応するコネクタに機械的に結合できるものである。一部の実施形態では、光学ジャンクション502及び/又は光学ジャンクション512を省略することができる。例えば、ファイバ束132-1及び/又はファイバ束132-2の個々のファイバの末端にコネクタを設けて、対応する検出器に結合することができる。一部の実施形態では、ファイバ束132-1及び/又はファイバ束132-2の位置決めは、途中に別途ファイバ504~506及び/又は514~516を設ける必要なく、ファイバ束の各ファイバ/導波体から放射された光がそれぞれ対応する検出要素(例えば検出器520-1~520-N等)に向けて送られるようにすることができる。
一部の実施形態では、検出器500はN個のバランス検出器520-1~520-Nを備えることができる。図5に示すように、一部の実施形態では各バランス検出器520はそれぞれ、ミキサ(例えばミキサ130等)からの干渉縞を伝送する一対の光ファイバに結合することができる。図5に示す例では、特定のバランス検出器520が受け取る2つの干渉縞は、同一の後方散乱信号を用いて生成されたものであった。
一部の実施形態では、各バランス検出器520はそれぞれ一対のバランス光検出器522を備えることができる。この一対のバランス光検出器522はそれぞれ個々の出力信号を生成し、これらの出力信号は減算回路524に入力され、減算回路524は一方の入力から他方の入力を減算することにより両干渉縞に含まれるコモンモードノイズを減少する。減算回路524は、少なくともN個のチャネルを有するデジタル取得ボード530の1つのチャネルに干渉縞信号を出力することができる。一部の実施形態では、デジタル取得ボード530は、各ビームが試料から後方散乱した各位置における当該試料の構造を示すOCTデータを生成するために使用できる干渉縞信号を出力することができる。
一部の実施形態では、バランス検出動作は(例えばバランス検出器520を使用する代わりに)デジタルで実装することができる。例えば、ファイバ束132-2及びこれに関連する部品を省略し、ファイバ束132-1の各ファイバ/各導波体に(例えばバランス検出器520等に代えて)1つの検出器(例えば1つの光検出器等)を光学的に結合することができる。かかる事例では、ファイバ束124からの1つ又は複数のビームを、ファイバ束118からの対応するビームと混合させることなく1つ又は複数のファイバ132-1に光学的に結合して、ファイバ束132-1の少なくとも1つのファイバが参照アーム光のみを伝送するように(例えば、それと共にファイバ束132-1の他のファイバが干渉縞信号を伝送するように)することができる。より具体的な一例では、ファイバ束118の1つ以上のファイバはミキサ130に接続されていない。他のより具体的な一例として、ファイバ束124のファイバ数をファイバ束118より多くし、参照アームのビームの方がサンプルアームのビームより多くすることができる。ファイバ束132-1のうち参照アーム光のみを有するファイバ/導波体に1つ又は複数の検出器(例えば参照検出器等)を光学的に結合して参照アーム光の強度を記録すると共に、干渉縞信号の強度を記録する他の検出器(例えば干渉縞検出器等)を設けることができる。他の具体的な一例として、上記の事例と共に、又は上記の事例に代えて、光源102から出力された光の一部(例えば1%、2%等)を参照アーム又はサンプルアームに通過させることなく1つ又は複数の参照検出器に送り、ファイバ束132-1のファイバの参照アーム信号と実質的に同様の信号を供給することができる。干渉縞検出器からのデジタル形式の信号から、参照検出器からのデジタル形式の信号を差し引くことにより、他の検出器のデジタル形式の干渉縞信号、ノイズ(例えばレーザパワーの変動により引き起こされるノイズ等)を除去することができる。
図6A及び6Bは、本願開示の主題の一部の実施形態の自由空間ギャップを跨ぐ複数の光ファイバをアライメントするために使用できる部品の配置の一例600の上面図及び側面図である。一部の実施形態では、ここで記載した技術を用いて試料を調べ、干渉縞を自由空間において生成するためにビームを生成するのに用いられる複数の各部品間の強い光学的結合を実現するためには、部品の非常に高精度なアライメントが必要となり得る。一部の実施形態では、アライメント部品600を使用して、(1つ又は複数の)ビーム形成(beam forming)光ファイバ(例えば光ファイバ602等)と集光部品(例えばレンズ606-1等)とをアライメントし、光ファイバ602とレンズ601-1とのアセンブリと、光ファイバ620とレンズ606-2との対応するアセンブリと、をアライメントすることができる。
一部の実施形態では、空間分離器604-1を介して光ファイバ602を6軸ステージ608-1に機械的に結合することができる。これにより、6軸ステージ608-1及び光ファイバ602のビーム形成面の向きを維持することができ、これにより、光ファイバ602から放射されるビームの方向を他の部品アライメント部品600を基準として調整することができる。一部の実施形態では、空間分離器604-1は一群の光ファイバの向きを互いに固定すると共に、6軸ステージ608-1に対して固定することにより、その複数の各光ファイバから放射されるビームの方向を一括して調整することができる。
一部の実施形態では、6軸ステージ608-1は治具610-1を介してレンズ606-1に機械的に結合することができ、治具610-1は傾斜回転ステージ612-1に取り付けることができ、傾斜回転ステージ612-1はリニアステージ614-1に取り付けることができる。一部の実施形態では、レンズ606-1と光ファイバ604-1との相対的向きを変化させることなく、傾斜回転ステージ612-1及び/又はリニアステージ614-1を用いて治具610-1の位置を調整することができる。一部の実施形態では、アライメント部品600を用いて光ファイバ602と光ファイバ620とのアライメントを調整することにより、光ファイバ602から放射されたビームが光ファイバ620によって受光されることを保証することができる。さらに一部の実施形態では、アライメント部品の出力側に関連付けられた複数の各ファイバチャネル(例えば光ファイバ620及び少なくとも1つの他の光ファイバ等)にパワーメータを関連付け、全てのファイバチャネルからの総光パワーが最大限になるまで、傾斜回転ステージ612-1及び/若しくはリニアステージ614-1を用いて治具610-1の位置を調整し、並びに/又は、レンズ606-1及び光ファイバ604-1の相対的向きを調整することができる。
各空間分離器604がそれぞれ8つの光ファイバを位置決めする具体的な一例では、空間分離器604を6軸ステージ608に取り付けることができ、6軸ステージ608は、当該空間分離器604によって固定された光ファイバの光学レンズ606に対する相対位置及び相対角度(例えばヨー及びピッチ等)を制御することができ、これにより、レンズ606から少なくとも1つの焦点距離の場所に開口絞りが位置する8つのコリメートされたビームが提供される。ステージのロール移動を制御することにより、空間分離器604の軸(例えば、V溝アセンブリ内のファイバコアと交差する仮想線等)が、対向するビーム受光側部品の空間分離器の軸に来る。6軸ステージ608とレンズ606との間のアライメントは、傾斜回転ステージ612に搭載された治具610により固定することができる。傾斜回転ステージ612を操作することにより、8つの放射の一括アライメントを行うことができる。下流の空間分離器により位置決めされた光ファイバに空間分離器604の一端面の8つの放射を確実に結合できるようにするために適切な距離(例えば、レンズ606の焦点距離が等しい場合には焦点距離の2倍等)に、レンズ606間の距離を一致させるため、リニア並進ステージ614を使用することができる。
一部の実施形態では、本願にて記載されているメカニズムと共に使用できる各種光学部品をアライメントするために、アライメント部品600を使用することができる。例えば、ファイバ束110の各光ファイバから放射されたビームがファイバ束118の各対応する光ファイバに光学的に結合されることを保証するため、アライメント部品600を使用して空間分離器302と第1のレンズ304と第5のレンズ320と空間分離器322とをアライメントすることができる。他の一例として、アライメント部品600を用いてミキサ400の部品をアライメントすることができる。
図7Aは、本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムを用いて同時に得られた複数の光コヒーレンストモグラフィ信号からの情報を組み合わせることにより生成されたヒトの指のコンポジット構造Cスキャンの一例を示す図であり、これら複数の光コヒーレンストモグラフィ信号は図7Bに示されている。図7Bに示されているように、本願開示の主題の一部の実施形態により実現されるOCTシステムを用いて、パネル(a)~(h)に示す複数のBスキャンを同時に取得した。複数のBスキャンに含まれる情報を組み合わせて、試料のより大きな領域を描出するCスキャンを生成することができる。
図8は、本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの複数のチャネルを用いて同時に生成されたマウスの耳内部の複数のアンファス(en face)光コヒーレンストモグラフィアンギオグラフィ画像の例と、本願開示の主題の一部の実施形態の複数のチャネルを用いて生成された情報から生成されたコンポジット・アンファス画像と、を示す図である。
図9は、本願開示の主題の一部の実施形態の複数のビームを用いて複数の光コヒーレンストモグラフィ画像を同時に生成するための処理の一例900を示す図である。一部の実施形態では、処理900は900において、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィシステムのV溝アセンブリと、対応するレンズとを、特定の性能レベルにアライメントすることにより開始することができる。例えば、システムの自由空間部分にわたる各対の光ファイバ間の光学的結合(例えばファイバ束110とファイバ束118との光学的結合又はファイバ束118とファイバ束132-1及び132-2との光学的結合等)によって検出器の各チャネルの受光信号強度が閾値を上回ることができるまで、アライメントを調整することができる(例えば、光学ミラー等の較正面等を用いて)。
一部の実施形態では、処理900は、1つ以上の検出器(例えば検出器134及び/又は検出器520等)が受け取った信号をフィードバック信号として使用し、このフィードバック信号を使用してシステムの各種部品の向き及び/又は位置を調整することができる。
904において、処理900は、N個のチャネルにわたって組織試料のOCT信号を同時に取得することを含むことができる。例えば、上述のメカニズムをN個のチャネルにわたって同時に使用し、上記の技術を用いた自由空間干渉計を用いて、OCT信号を取得することができる。
一部の実施形態では、処理900は、N個のビームを試料上で走査しながら複数のAスキャンに対応する干渉縞信号を取得することができる(例えば試料を並進移動させ、光学系を並進移動させ、及び/又はガルバノスキャナによって走査することによって取得する)。
一部の実施形態では、処理900は、N個のチャネルから受け取ったOCT信号を使用してOCTデータを生成することができる。例えば処理900は、904で受け取った干渉縞信号をAスキャンに変換し、特定のチャネルからの複数のAスキャンを組み合わせてBスキャンを得ることができる。
処理900は908において、N個のチャネルからのOCTデータを組み合わせてコンポジットOCTデータを生成することができ、このコンポジットOCTデータは、1つのチャネルを用いて取得されたものより大きい領域にわたる試料の構造を描写するものである。一部の実施形態では、処理900はデータを組み合わせる際に、N個のチャネルの比較的小さい差を考慮することができる。例えば処理900は、特定のチャネルの参照経路長との経路長差に相当する分だけ、各チャネルからのBスキャンを軸方向にシフトすることができる。
図10は、本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチ参照アームスペクトル領域光コヒーレンストモグラフィのためのメカニズムの一部の実施形態と共に使用できるイメージング装置及び/又は計算機を実現するために使用できるハードウェア例1000を示す図である。例えば、図10に示すハードウェアを用いて、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステム(例えばシステム100等)の少なくとも一部を実現することができる。図10に示されるように、一部の実施形態ではイメージングシステム1010は、ハードウェアプロセッサ1012、ユーザインタフェース及び/若しくは表示部1014、1つ若しくは複数の通信システム1018、メモリ1020、1つ若しくは複数の光源1022、1つ若しくは複数の電磁波検出器1026、並びに/又は1つ若しくは複数の光コネクタ1026を備えることができる。一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ1012は、中央処理装置(CPU)、グラフィック処理装置(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)、専用の画像処理プロセッサ等、任意の適切な1つのハードウェアプロセッサ又は複数のハードウェア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、(1つ若しくは複数の)入力部及び/又は表示部1014は、例えばコンピュータモニタ、タッチスクリーン、テレビ受像機、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等の任意の適切な(1つ若しくは複数の)表示装置、及び/又は、ユーザ入力を受け取るために使用できる例えばキーボード、マウス、タッチスクリーン、マイクロフォン、注視追跡システム、動きセンサ等の入力装置及び/若しくはセンサを備えることができる。
一部の実施形態では、通信システム1018は、通信ネットワーク1002及び/又は他の任意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任意の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1018は、1つ以上の送受信器、1つ以上の通信チップ、及び/又は1つ以上の通信チップセット等を備えることができる。より具体的な一例では、通信システム1018は、WiFi接続、ブルートゥース(Bluetooth、登録商標)接続、携帯電話接続、イーサネット接続、光接続等を確立するために使用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1002は任意の適切な1つの通信ネットワーク又は通信ネットワークの任意の適切な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1002は、WiFi(登録商標)ネットワーク(1つ以上の無線ルータ、1つ以上のスイッチ等を含み得る)、ピア・ツー・ピア・ネットワーク(例えばブルートゥースネットワーク等)、携帯電話網(例えば3Gネットワーク、4Gネットワーク等、CDMA、GSM、LTE、LTE Advanced、WiMAX(登録商標)等の任意の適切な規格に準拠したもの)、有線ネットワーク等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1002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、公共ネットワーク(例えばインターネット等)、プライベート若しくは半プライベートネットワーク(例えば企業若しくは大学イントラネット)、任意の他の適切な種類のネットワーク、又はネットワーク任意の適切な組み合わせとすることができる。図10に示す通信リンクはそれぞれ、有線リンク、光ファイバリンク、WiFiリンク、ブルートゥースリンク、携帯電話リンク等の任意の適切な1つの通信リンク又は通信リンクの任意の適切な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1020は、命令、値等を記憶するために使用できる1つ又は複数の任意の適切な記憶装置を含むことができ、当該命令、値等は例えば、1つ若しくは複数の光検出器により生成された画像データをハードウェアプロセッサ1012が処理するため、入力部/表示部1014を用いてコンテンツを提示するため、通信システム1018を介して計算機1030と通信するため等に使用できるものである。メモリ1020は、任意の適切な揮発性メモリ、不揮発性メモリ、記憶部、任意の他の適切な種類の記憶媒体、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えばメモリ1020は、RAM、ROM、EEPROM、1つ以上のフラッシュドライブ、1つ以上のハードディスク、1つ以上のソリッドステートドライブ、1つ以上の光学ドライブ等を含むことができる。一部の実施形態ではメモリ1020は、イメージングシステム1010の動作を制御するためのコンピュータプログラムを符号化したものを有することができる。かかる一部の実施形態では、ハードウェアプロセッサ1012がコンピュータプログラムの少なくとも一部を実行して(例えば上記にて図9を参照して説明したOCTデータを取得するために)1つ以上の光源及び/又は検出器を制御し、画像を生成し及び/又は値を計算し(例えばOCT画像等)、計算機1030に情報を送信し及び/又は計算機1030から情報を受信し、(例えば上記にて図7~9を参照して説明したように)複数のチャネルからのOCT画像を組み合わせてコンポジットOCT画像を生成することができる。
一部の実施形態では、イメージングシステム1010は、1つ以上の光源1022、例えば、広帯域光源又はより狭帯域の光源であり得るコヒーレント又はインコヒーレント光源(例えば、レーザ、発光ダイオード又は発光ダイオードの合波、白色光源など)を含んでもよい。例えば、光源の帯域幅は、OCTシステムの最大撮像範囲にわたる深度検出を容易にする波長の範囲を提供するように選択することができる。さらに、一部の実施形態では、光源1022は、1つ以上のフィルタと関連づけることができる。
一部の実施形態ではイメージングシステム1010は、例えば1つ若しくは複数のフォトダイオード等の1つ若しくは複数の光検出器1024(例えばバランス検出器520等)並びに/又は1つ若しくは複数のイメージセンサ(例えばCCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサ等、これらのうちいずれかは直線アレイ又は二次元アレイとすることができる)を含むことができる。例えば一部の実施形態では、検出器1024は、(例えばフィルタを使用し、複数の異なる波長の光を(1つ又は複数の)検出器の複数の部分に導くための光学系を使用して、等)特定の波長の光を検出するように構成された1つ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1010は1つ以上の光コネクタ1026を備えることができる。例えばかかる光コネクタは、(1つ若しくは複数の)光源1022及び/又は検出器1024と光ファイバ(例えば光ファイバケーブルの一部としての光ファイバ等)との光学接続部を形成する光ファイバコネクタとすることができる。例えば、光コネクタ1026を使用して、ファイバカプラ(例えばファイバカプラ104等)を介して光源1022をシステム100のサンプルアーム及び参照アームに結合することができる。
一部の実施形態では計算機1030は、ハードウェアプロセッサ1032、表示部1034、1つ以上の入力部1036、1つ以上の通信システム1038、及び/又はメモリ1040を備えることができる。一部の実施形態ではハードウェアプロセッサ1032は、例えばCPU、GPU、MCU、FPGA、専用の画像処理プロセッサ等の任意の適切な1つのハードウェアプロセッサ又はハードウェア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表示部1034は、例えばコンピュータモニタ、タッチスクリーン、テレビ受像機、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等の任意の適切な表示装置を備えることができる。一部の実施形態では入力部1036は、ユーザ入力を受け取るために使用できる例えばキーボード、マウス、タッチスクリーン、マイクロフォン、注視追跡システム、動きセンサ等の任意の適切な入力装置及び/若しくはセンサを備えることができる。
一部の実施形態では、通信システム1038は、通信ネットワーク1002及び/又は他の任意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任意の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1038は、1つ以上の送受信器、1つ以上の通信チップ、及び/又は1つ以上の通信チップセット等を備えることができる。より具体的な一例では、通信システム1038は、WiFi接続、ブルートゥース(Bluetooth、登録商標)接続、携帯電話接続、イーサネット接続等を確立するために使用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1040は、命令、値等を記憶するために使用できる1つ又は複数の任意の適切な記憶装置を含むことができ、当該命令、値等は例えば、ハードウェアプロセッサ1032が表示部1034を用いてコンテンツを提示するため、1つ又は複数のイメージング装置と通信するため等に使用できるものである。メモリ1040は、任意の適切な揮発性メモリ、不揮発性メモリ、記憶部、任意の他の適切な種類の記憶媒体、又はこれらの任意の適切な組み合わせを含むことができる。例えばメモリ1040は、RAM、ROM、EEPROM、1つ以上のフラッシュドライブ、1つ以上のハードディスク、1つ以上のソリッドステートドライブ、1つ以上の光学ドライブ等を含むことができる。一部の実施形態ではメモリ1040は、計算機1030の動作を制御するためのコンピュータプログラムを符号化したものを有することができる。かかる実施形態では、ハードウェアプロセッサ1032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つ又は複数のイメージング装置(例えばイメージング装置1010等)からコンテンツ(例えば画像コンテンツ等)を受け取ること、複数のチャネルからのOCT画像を組み合わせてコンポジットOCT画像(例えば上記にて図7~9を参照して説明したもの等)を生成すること、コンテンツ(例えば画像及び/又は値等)を提示すること、1つ若しくは複数の他の計算機及び/又はイメージングシステムへコンテンツを送信すること等が可能である。
一部の実施形態では、計算機1030は、汎用コンピュータ又は特殊用途コンピュータ等の任意の適切な計算機とすることができる。例えば、一部の実施形態では計算機1030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、サーバ等とすることができる。他の一例として、一部の実施形態では計算機1030は、医療機器、システムコントローラ等とすることができる。
図11は、本願開示の主題の一部の実施形態で実現されるマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムの一例1100を示す図である。システム1100は、125kHzのAスキャンレートかつ1300nmの中心波長で動作する特注の波長掃引レーザを備えている。線形k空間再標本化のための較正ベクトルを生成するために、レーザ出力の1%をマッハツェンダー干渉計(MZI)に送る。出力の残りの99%は、マルチビームOCT干渉計に送られる。参照アームでは、1×8PLCスプリッタ(デラウェア州ニューカッスルに本社を置くFS社から入手可能)を使用して入力を8つのフィールドに分割し、これらを8光ファイバリボン上で伝送してV溝アセンブリ(VGA、OZ Optics社から入手可能)へ送る。このV溝アセンブリのファイバ間隔は250マイクロメートル(μm)である。サンプルアームでは、8つのサンプルフィールドが1×8PLCを通過した後にVGA端面から8つの焦点へ中継される。これら8つの焦点は、マルチビーム顕微鏡の2つのテレスコープによって試料平面において850μmだけ変位される。顕微鏡設計は、6.8×6.8mm視野にわたって回折限界焦点を提供するようにZEMAXシミュレーションを用いて最適化されたものである。偏光ビームスプリッタ(PBS)を用いて照射ビームの偏光状態を1つの状態に整列し、1/4波長板(QWP)を二重通過することによって戻りビームの偏光状態が変化して入力状態に対して直交し、これによりビームはPBSで反射されて他の追加のファイバリボンに結合され、この他の追加のファイバリボンを通って検出部に送られる。ビームスプリッタ(BS)に到着した8つの参照フィールドとサンプルフィールドはそれぞれ8つの干渉縞を生じさせ、BSの各アームにおけるこれら干渉縞は、バランス検出のためにVGAに結合される。8つの干渉縞は、16チャネルのデータ取得ボード(AlazarTech社)の最初の8つのチャネルを介して取得される。当該ボードの9番目のチャネルを介してMZI信号が取得される。
システム1100の8つのチャネルの経路長差を表1に示す。これらの経路長差は、リボンの各ファイバ長が不均一であることと、各ビームが顕微鏡内を進む光路長が異なることと、に起因する。最大の経路長差は約200μmで、これはシステムの到達深度より1桁小さかった。顕微鏡設計によって十分な収差補正が得られ、ファイバリボンへの戻りビームの測定された結合効率は68.5%であった。システム感度は、各チャネルの試料への平均入射パワーが3.7mWで、92.13±1.13dBであった。チャネル間の感度のばらつきは、その大半がファイバリボンにおける偏光分散に起因するものであり、これによって参照フィールドとサンプルフィールドとの間にチャネル依存性の偏光不整合が生じる。
Figure 2023508289000002
図12は、本願開示の主題の一部の実施形態の位相及び/又は偏光変調器の一部を実現するために使用できる部品の一例1200を示す図である。一部の実施形態では、変調部品1200は複数の位相変調器を使用して位相変調及び/又は偏光変調を提供することができる。一部の実施形態では、変調部品142及び/又は変調部品144は変調部品1200を用いて実現することができる。
図12に示すように、ファイバカプラ1204をサンプルアーム又は参照アーム(例えばシステム100のサンプルアーム又は参照アーム等)の電磁波導波体1202(例えば光ファイバ等)に結合することができる。例えば光ファイバ1202は、(例えばファイバカプラ1204と光源102等の光源との間の光カプラ等を介して)ファイバカプラ1204の入力部を光源に光学的に結合することができる。一部の実施形態では、ファイバカプラ1204は(例えば、光源102の出力部とファイバカプラ1204の入力ポートとの間に光学的に結合された光ファイバ等の電磁波導波体及び/又はファイバカプラ等の他の光学部品等を介して)光源から光を受け取り、光の第1の一部分を第1の出力部から出力し、光の第2の一部分を第2の出力部から出力することができる。図12に示すように、ファイバカプラ1204の第1の出力部に電磁波導波体1206(例えばシングルモード光ファイバ、偏波保持シングルモード光ファイバ等)を光学的に結合し、ファイバカプラ1204の第2の出力部に他の電磁波導波体1208を光学的に結合することができる。一部の実施形態では、光源光の任意の適切な一部分を光ファイバ1206に送ることができる。例えば、ファイバカプラ1204で受光された光源光の半分を光ファイバ1206及び光ファイバ1208の各光ファイバへ送ることができる。他の一例として、ファイバカプラ1204で受け取った光源光の半分超を光ファイバ1206又は光ファイバ1208に送り、半分未満を他の光ファイバに送ることができる。
一部の実施形態では、ファイバカプラ1204で受け取った光の第1の一部分が第1の位相変調器1210の入力部に入力されるように、光ファイバ1206を第1の位相変調器1210に光学的に結合することができる。さらに、一部の実施形態では、ファイバカプラ1204で受け取った光の第2の一部分が第2の位相変調器1212の入力部に入力されるように、光ファイバ1208を第2の位相変調器1212に光学的に結合することができる。
一部の実施形態では、光学変調器1210及び光学変調器1212は偏光ビームコンバイナ1218に光学的に結合されることができる。図12に示すように、位相変調器1210と偏光ビームコンバイナ1218との間に偏光制御部1214を配置することができる。一部の実施形態では、偏光制御部1214は、偏光ビームコンバイナ1218において偏光状態を第1の偏光状態にアライメントすることができる。追加的又は代替的に、位相変調器1212と偏光ビームコンバイナ1218との間に偏光制御部1216を配置することができる。一部の実施形態では、偏光制御部1216は、偏光ビームコンバイナ1218において偏光状態を第2の偏光状態にアライメントすることができる。
上記に代えて、一部の実施形態では、偏波保持光ファイバを用いて各種部品を光学的に結合することができる。例えば、偏波保持光ファイバを使用して位相変調器1210と偏光ビームコンバイナ1218とを光学的に結合することができる。他の一例として、偏波保持光ファイバを使用して位相変調器1212と偏光ビームコンバイナ1218とを光学的に結合することができる。一部の実施形態では、偏光制御部1214及び/又は偏光制御部1216は省略することができる(例えば、偏波保持光ファイバを使用して部品を光学的に結合する場合等)。
一部の実施形態では、偏光制御部(例えば偏光制御部1214及び/又は偏光制御部1216等)及び/又は偏波保持光ファイバは、ファイバカプラ1204と偏光ビームコンバイナ1218との間で図12に示す2つの経路を進む光を、偏光ビームコンバイナ1218において直交させることができる。
一部の実施形態では、偏光ビームコンバイナ1218による光出力は、2つの経路からの光の位相の関数である偏光を有する(例えば、ファイバカプラ1204と偏光ビームコンバイナ1218との間で図12に示される2つの経路を横切る光の間の偏光が直交する場合)。
一部の実施形態では、位相変調器1210及び位相変調器1212はそれぞれ特定の位相シフトを引き起こすことができ、偏光ビームコンバイナ1218から放射される光の偏光には影響を及ぼさないが、出力の位相を特定の大きさだけ変化させることができる。例えば、位相変調器1210及び位相変調器1212は90°の位相シフトを引き起こす構成とすることができ、これを利用して、参照アーム光とサンプルアーム光との間に90°の位相シフトを引き起こすことができる。しかし、これはあくまで例示であり、位相変調器1210及び位相変調器1212は任意の大きさの位相シフトを引き起こすように構成することができる。代替的に、位相変調器1210は第1の位相シフトを引き起こし、位相変調器1212は、第1の位相シフトとは異なる第2の別の位相シフトを引き起こすように構成することができ、かかる位相シフトにより、偏光ビームコンバイナ1218から放射される光を、位相変調器1210及び1212が第1及び第2の位相シフトを引き起こさない場合に放射される状態とは異なる偏光状態で出力させることができる。例えば、位相変調器1210は-90°の位相シフトを引き起こし、位相変調器1212は正の90°の位相シフトを引き起こすように構成することができ(又はその逆)、かかる位相シフトにより、偏光ビームコンバイナ1218から放射される光の偏光を、位相シフトせずに偏光ビームコンバイナ1218から放射される光の偏光状態に対して直交する状態で出力させることができる。しかし、これはあくまで例示であり、位相変調器1210及び位相変調器1212は種々の偏光状態を引き起こすように構成することができる。
一部の実施形態では、位相変調器によって引き起こされる位相シフトを制御するため、位相変調器ドライバ1230が位相変調器1210及び/又は位相変調器1212に駆動信号を供給することができる。例えば、位相変調器ドライバ1230は、偏光ビームコンバイナ1218により出力される光の位相及び/又は偏光を制御するための駆動信号を供給することができる。具体的な一例では、位相変調器ドライバ1230は、第1の期間中に特定の変調(例えば位相及び/又は偏光等の変調)を引き起こす駆動信号を供給し、第2の期間中に異なる変調を引き起こす駆動信号を供給することができる。かかる例では、第1の期間は1つのAライン、1つのAラインの一部、波長ステップ周波数コム光源の1つ又は複数のパルス等に相当することができ、第2の期間は後続のAライン、同じAラインの別の一部、波長ステップ周波数コム光源の後続の1つ又は複数のパルス等に相当することができる。なお、位相変調器ドライバ1230は、偏光ビームコンバイナ1218からの出力に変調を与えない駆動信号を位相変調器1210及び/又は位相変調器1212に提供すること(又は、駆動信号の供給を禁止すること)も可能である。
一部の実施形態では、偏光ビームコンバイナ1218の出力をファイバカプラ1220の入力部に光学的に結合することができ、ファイバカプラ1220は光の第1の一部分を部品1200からの出力として出力するため、光ファイバ1222へ通過させることができる。ファイバカプラ1220は、光の第2の一部分を光ファイバ1224へ通過させ、この光ファイバ1224は偏光子1226を介して検出器1228に結合することができる。一部の実施形態では、検出器1228の出力が、ファイバカプラ1220から出力された光の偏光を示すことができ、偏光ビームコンバイナからの出力を一定に維持するため、検出器1228の出力を位相変調器ドライバ1230へのフィードバックとして使用することができる。例えば、検出器1228からのフィードバックは、位相変調器ドライバ1230が位相変調器1210及び/又は1212の位相ドリフトを制御するために用いることができる。一部の実施形態では、ファイバカプラ1220は受光した光の大部分を光ファイバ1222の入力部に通過させるように設定することができる(例えば、50%超、75%超、85%超、90%超等)。一部の実施形態では、ファイバカプラ1220、偏光子1226及び検出器1228を省略することができる。
一部の実施形態では、偏光制御部は、位相変調器1210及び/又は位相変調器1212の直前(例えば、位相変調器の入力ポートに近接)に配置され、変調器に入力される光の偏光を、変調器に対する特定の相対的向きにアライメントすることができる。さらに、又は代替的に、光学偏光子は、ファイバカプラ1204に近接して配置され得る。例えば、1つの光学偏光子は、ファイバカプラ1204の入力ポートに近接して配置され得る。他の例として、光学偏光子は、出力ポートのファイバカプラ1204(例えば、各々の出力ポートで1つの偏光子)の近くに位置させることができる。さらに別の例として、光学偏光子を光ファイバ1206及び光ファイバ1208に沿って配置することができる。そのような実施形態では、偏光子又は偏光子の組は、時間又は波長の関数としての光偏光の変動を除去するために使用され得る。一部の実施形態では、偏光制御部は、任意の1つの偏光子、又は任意の合波の偏光子よりも先に配置され、偏光子の軸と共に入力偏光状態のアライメントを制御することができる。
図13は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の一部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の一部を実現するために使用できる部品の一例1300を示す図である。一部の実施形態では、部品1300を使用して、(例えば1つ又は複数の他の光学部品を介して)ファイバ束110及びファイバ束118を試料に結合することができる。図13に示すように、ファイバ束110のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルのN個の各ファイバ)をそれぞれ、光サーキュレータ1302-1~1302-Nの第1のポートに結合することができる。一部の実施形態では、各光サーキュレータ1302の第2のポートは、試料との間で光を伝送できるファイバ束1304の各対応する光ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルの各ファイバ)に結合することができる。各光サーキュレータ1302の第3のポートは、試料から受け取った光を検出器に伝送できる(例えばミキサ130を介して検出器134に伝送できる)ファイバ束118のN個のファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルの各ファイバ)のうちそれぞれ1つに結合することができる。
図14は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の一部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の一部を実現するために使用できる部品の他の一例1400を示す図である。一部の実施形態では、部品1400を使用して、(例えば1つ又は複数の他の光学部品を介して)ファイバ束110及びファイバ束118を試料に結合することができる。図14に示すように、ファイバ束110のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルのN個の各ファイバ)をそれぞれ、各対応するカプラの第1のポートに結合することができ、ファイバ束118のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルの各ファイバ等)をそれぞれ、各対応する前記カプラの第2のポートに結合することができる。一部の実施形態では、N個のカプラは、プレーナ光波回路(PLC)1402を使用して実現することができる。一部の実施形態では、ファイバ束1404のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルのN個の各ファイバ)をそれぞれ、各対応するカプラの第3のポートに結合することができる。ファイバ束1404は試料との間で光を伝送し、試料から戻った光はPLC1402の各カプラによって、ファイバ束118の各ファイバに伝送されることができ、ファイバ束118は試料から受け取った光を検出器へ(例えばミキサ130を介して検出器134等へ)伝送することができる。一部の実施形態では、PLC1402は各カプラの第1のポートを第3のポートと第4のポートとに均等に結合すると共に、各カプラの第3のポートを第1のポートと第2のポートとに均等に結合するように構成することができる。かかる実施形態では、ファイバ束110から出力された光の半分をファイバ束1404の各ファイバに出力し、ファイバ束1404によって出力された試料からの光の半分をファイバ束118の各ファイバに出力することができる。
代替的に一部の実施形態では、PLC1402は各カプラの第1のポートを第3のポートと第4のポートとの間で非対称に結合すると共に、各カプラの第3のポートを第1のポートと第2のポートとの間で非対称に結合するように構成することができる。例えば、PLC1402はファイバ束110から出力された光の半分未満をファイバ束1404の各ファイバに送るよう構成することもできる(例えば1%、5%、10%、20%、25%、30%等)。他の一例として、PLC1402はファイバ束1404から出力された試料からの光の半分超をファイバ束118の各ファイバに送るよう構成することもできる(例えば99%、95%、90%、80%、75%、70%等)。かかる事例では、PLC1402のカプラは、第1のポートで受け取った光を第4のポートと第3のポートとへ特定の比(例えば99/1、95/5、90/10等)で出力し、第3のポートで受け取った光を第2のポートと第1のポートとへ同じ特定の比で出力するように構成することができる。一部の実施形態では、PLC1402のカプラを非対称に構成することにより、PLC1402によってファイバ束1404の各ファイバとファイバ束118の各ファイバとの間で伝送される光の光学損失を低減することができる。なお、図14にはPLC1402によって構成されたN個のカプラを示したが、カプラは任意の適切な1つの技術又は技術の任意の適切な組み合わせを用いて実現することができる。例えば、ディスクリートのファイバコネクタ(例えばファイバコネクタ104と同様のもの)を使用してファイバ束110をファイバ束1404に結合し、ファイバ束1404をファイバ束118に結合することができる。
図15は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムのサンプリング光学系の集光部であって図1に示されたシステムのサンプリング光学系の集光部を実現するために使用できる部品の他の一例1500を示す図である。一部の実施形態では、集光光学系1500は空間分離器1504を備えることができ、空間分離器1504は、光ファイバ束1502(例えばファイバ束1304、ファイバ束1404等)の各光ファイバの面が集光光学系1500の他の光学要素に対して特定の相対位置及び特定の相対的向きに保持されるように当該光ファイバ束の複数の光ファイバの遠位端を機械的に位置決めするように構成されている。例えば、コア及びクラッドを含む光ファイバ束1502の個々の光ファイバを正確に位置決めするための寸法のV字形溝に、コアを包囲するクラッドを配置することにより、光ファイバ束1502の個々の光ファイバの各コアを位置決めすることができる。空間分離器302は、一次元で定義される特定の位置に(例えば直線状のV溝等を使用して)ファイバを位置決めすることができ、又は、二次元で定義される特定の位置(例えばアレイ等)にファイバを位置決めすることができる。一部の実施形態では、空間分離器1504は任意の適切な部品を用いて実現することができる。例えば、空間分離器1504は、カナダのオタワに本社を置くOZ Optics社から入手可能なシングルモードV溝アセンブリ等のV溝アセンブリとして実現することができる。他の一例として空間分離器1504は、材料(例えばガラス、二酸化ケイ素等)に開けたウェル又はスルーホールのアレイに、ファイバのセットの各ファイバの面が互いに正確にアライメントするように個々のファイバを固定したものとすることができる。かかる例では、上述のようなウェル又はスルーホールは機械的に(例えば機械的な穿孔工具等を使用して)及び/又は他の加工法(例えばフォトリソグラフィ等)を用いて形成することができる。かかる例では、アレイのウェル又はスルーホールは、任意の適切な一次元又は二次元レイアウトで配置することができる(例えば1行又は1列に配置する、複数行又は複数列のセットに配置する、複数の同心円として配置する、等)。さらに他の一例では、空間分離器1504を1つ又は複数のマルチコアファイバとして実現することができ、その各光学コアは、マルチコアファイバにおいて互いに特定の相対位置に配置されている。
一部の実施形態では、ファイバ束1502の光ファイバに第1のレンズ1506を光学的に結合することができる。図15に示すように、第1のレンズ1506は、ファイバ束1502の各光ファイバの面が第1のレンズ1506の焦点距離fと一致し、第1のレンズ1506の光軸から特定の径方向距離にある点からビームを放射するように配置することができる。図15に示すように、第1のレンズ1506は両凸レンズとすることができる。しかし、これはあくまで一例であり、上記にて図3を参照して説明したレンズと同様、第1のレンズ1506(及び図面中に両凸レンズとして示されている他のレンズ)を実現するために多くの種類のレンズを使用することができる。一部の実施形態では、ファイバ束1502の光ファイバにより放射される全ての参照ビームが同一平面上になるように当該ファイバ束124の光ファイバを一直線上に配置するために空間分離器1504を使用する場合、第1のレンズ1506に対する空間分離器1504の位置決めは、第1のレンズ1506の光軸が参照ビームと同一平面上になるようにすることができる。例えば上記構成は、空間分離器1504及び第1のレンズ1506に対する1つ以上の他の部品のアライメントを容易にすることができる。
一部の実施形態では、ファイバ束1502の各光ファイバは個々のビームを第1のレンズ1506の第1面に向けて放射することができ、第1のレンズ1506はファイバ束1502から受け取った光を、当該第1のレンズ1506の遠位側において焦点距離fの位置に集光することができる。これにより、複数の各光ファイバからのビームを第1のレンズ1506の焦点に収束させることができる。他の光学部品が存在しない場合、これらのビームは焦点の後で発散し、光ファイバの面から2*fの距離の位置においてビームは光軸にわたって鏡映されて試料に集光されることができる。
一部の実施形態では、集光光学系1500は、第1のレンズ1506から受け取った光を試料116に向けて偏向する反射器1508を備えることができる。反射器1508は、当該反射器1508の反射面が第1のレンズ1506の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では反射器1508は、平面鏡、ガルバノメータ、微小電気機械システム(MEMS)型のミラー、ポリゴンミラースキャナ等の任意の適切な反射面を用いて実現することができる。一部の実施形態では、反射器1508の角度は固定又は調整可能とすることができる。例えば一部の実施形態では、反射器1508はガルバノスキャナの表面とすることができ、このガルバノスキャナの表面は、反射器1508が第1のレンズ1506の光軸との間に成す角度を制御するために使用することができる。
一部の実施形態では、第1のレンズ1506から放射されたビームは反射器1508の反射面で収束し、第2のレンズ1510の第1面に向かって進むにつれて発散し始めることができる。第2のレンズ1510は、反射器1508の反射面が第2のレンズ1510の焦点距離fと一致するように配置することができる。一部の実施形態では、第2のレンズ1510の焦点距離は第1のレンズ1506の焦点距離と等しくすることができ、又は異なることができる(例えば、第1のレンズ1506の焦点距離は第1のレンズ304、第2のレンズ308、第3のレンズ312及び/又は第4のレンズ316の焦点距離と等しくすることができ、又は異なることができる)。
一部の実施形態では第2のレンズ1510は、発散ビームが試料116の表面と交差したときに第2のレンズ1510の光軸に対して平行に進む実質的に平行なビームとなるように、発散ビームを集光することができる。図15に示すように一部の実施形態では、第2のレンズ1510は各ビームを、焦点距離fの点に収束させることができる。例えば、反射器1508の反射面が、第2のレンズ1510の第1面からの焦点距離fと等しい距離に配されている場合、各ビームは、第2のレンズ1510の第2面側の焦点距離fと等しい距離に収束し、この焦点距離fと等しい距離を過ぎた後に発散し始めることができる(例えば、焦点距離fにおいてビームウェストを形成する)。
一部の実施形態では、試料116は、試料に入射した各ビームの1つ以上の一部分を後方散乱させることができる。光が後方散乱する深さは、試料116の構造及び/又は入射光の波長に依存し得る。これにより、後方散乱した光と参照アームを伝搬した光との間に生じる位相差の大きさが異なり得る。さらに、試料116によって後方散乱された光の偏光も反転し得る。
一部の実施形態では、試料116によって後方散乱された光は、光源102からの入射光と同一の経路を辿って集光光学系1500を戻ることができ、その後方散乱光の大部分は空間分離器1504と一致する経路上で送られ、ファイバ束1502を辿って結合光学系に向かって戻される。
一部の実施形態では、サンプリング光学系112は、結合光学系1300と集光光学系1500との組み合わせ又は結合光学系1400と集光光学系1500との組み合わせを使用して実現することができる。
図16は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学部品の一例1600を示す図である。一部の実施形態では、ミキシング部品1600はサンプルアーム及び参照アームから受け取ったN個のビームの光を合波することができる。図16に示すように、ファイバ束118のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルのN個の各ファイバ)をそれぞれ、各対応するファイバカプラ1602の第1のポートに結合することができ、ファイバ束124のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルの各ファイバ等)をそれぞれ、各対応する前記ファイバカプラ1602の第2のポートに結合することができる。例えば、一部の実施形態では、ファイバ束118の第1のファイバをファイバカプラ1602-1の第1のポートに光学的に結合することができ、ファイバ束124の対応する第1のファイバをファイバカプラ1602-1の第2のポートに光学的に結合することができる。
一部の実施形態では、N個の個々のファイバカプラ1602を用いてN個のカプラを実現することができる。一部の実施形態では、第1のファイバ(例えばファイバ1604-1A等)は各ファイバカプラ1602の第3のポートに光学的に結合することができ、第2のファイバ(例えばファイバ1604-1B等)は各ファイバカプラ1602の第4のポートに光学的に結合することができる。ファイバ1604-1A及びファイバ1604-1Bは、干渉縞を検出器(例えば検出器134等)に伝送することができる。例えば、ファイバ1604-1Aはファイバカプラ1602-1の第3のポートをバランス検出器の第1のポート(例えばバランス検出器520-1等)に光学的に結合することができ、ファイバ1604-1Bはファイバカプラ1602-1の第3のポートをバランス検出器の第2のポートに光学的に結合することができる。他のN-1個の各ファイバカプラ1602の第3のポート及び第4のポートを検出器(例えばバランス検出器等)に光学的に結合する際にも、同様に2つのファイバを用いることができる。なお一般に、特定のファイバカプラ1602の各ポートで出力される干渉縞は、当初は同一の偏光を有するが位相が180°異なる。ファイバカプラ1602から光が伝搬するにつれて、2つの干渉縞信号の位相関係は一般に維持されつつ、各ファイバにおける偏光は発散し得る(例えばシングルモードファイバの場合、ファイバ1604-1Aにおける光の偏光はファイバ1604-1Bにおける光の偏光から発散し得る)。これにより直流ノイズ成分の抑圧を容易にし、バランス検出器を使用して干渉縞に含まれる信号を増幅することができる。
一部の実施形態では、バランス検出器を省略することができる。例えば、上記にて図5を参照して説明したように、バランス検出動作は(例えばバランス検出器520を使用する代わりに)デジタルで実装することができる。例えば、単一の検出器(例えば、単一の光検出器)を各々のファイバカプラ1602に光学的に結合させることができる(例えば、バランス検出器520の代わりに)。かかる事例では、ファイバ束124からの1つ又は複数のビームを、ファイバ束118からの対応するビームと混合させることなく1つの検出器に光学的に結合して、少なくとも1つのファイバ1604(例えば1604-NA等)が参照アーム光のみを伝送するように(例えば、それと共に他のファイバ1604が干渉縞信号を伝送するように)することができる。かかる事例では、ファイバ1604-1B~1604-NBを省略することができる。より具体的な一例では、ファイバ束118の1つ以上のファイバはミキサ130を介して検出器134に光学的に接続されていない。他のより具体的な一例として、ファイバ束124のファイバ数をファイバ束118より多くし、参照アームのビームの方がサンプルアームのビームより多くすることができる。さらに他の具体的な一例として、上記の事例と共に、又は上記の事例に代えて、光源102から出力された光の一部(例えば1%、2%等)を参照アーム又はサンプルアームに通過させることなく1つ又は複数の参照検出器に送り、ファイバ束124のファイバの参照アーム信号と実質的に同様の信号を供給することができる。ファイバ束124のうち参照アーム光のみを有するファイバ/導波体に1つ又は複数の検出器(例えば参照検出器等)を光学的に結合して参照アーム光の強度を記録すると共に、干渉縞信号の強度を記録する他の検出器(例えば干渉縞検出器等)を設けることができる。干渉縞検出器からのデジタル形式の信号から、参照検出器からのデジタル形式の信号を差し引くことにより、他の検出器のデジタル形式の干渉縞信号、ノイズ(例えばレーザパワーの変動により引き起こされるノイズ等)を除去することができる。
一部の実施形態では、各ファイバカプラ1602の第1のポートで受光された光の約半分を、ファイバカプラ1602の第3のポート及び第4のポートで出力し、各ファイバカプラ1602の第2のポートで受光された光の約半分を、ファイバカプラ1602の第3のポート及び第4のポートで出力することができる。かかる実施形態では、サンプルアーム及び参照アームからの光をファイバカプラ1602において混合して干渉縞を生成することができ、この干渉縞はファイバカプラ1602の第3のポート及び第4のポートで出力される。
図17は、本願開示の主題の一部の実施形態のマルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのマルチビーム干渉計のミキシング部分を実現するために使用できる光学部品の他の一例1700を示す図である。
一部の実施形態では、ミキシング部品1600はサンプルアーム及び参照アームから受け取ったN個のビームの光を合波することができる。図17に示すように、ファイバ束118のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルのN個の各ファイバ)をそれぞれ、PLC1702を用いて実現された各対応するカプラの第1のポートに結合することができ、ファイバ束124のN個の各ファイバ(例えばリボン光ファイバケーブルの各ファイバ等)をそれぞれ、PLC1702を用いて実現された各対応する前記ファイバカプラの第2のポートに結合することができる。
一部の実施形態では、PLC1702はN個のカプラを実現することができる。一部の実施形態では、第1のファイバ(例えばファイバ1704-1A等)はPLC1702の各カプラの第3のポートに光学的に結合することができ、第2のファイバ(例えばファイバ1704-1B等)はPLC1702の各カプラの第4のポートに光学的に結合することができる。ファイバ1704-1A及びファイバ1704-1Bは、干渉縞を検出器(例えば検出器134等)に伝送することができる。例えば、ファイバ1704-1AはPLC1702の第1のカプラの第3のポートをバランス検出器の第1のポート(例えばバランス検出器520-1等)に光学的に結合することができ、ファイバ1704-1BはPLC1702の第1のカプラ第3のポートをバランス検出器の第2のポートに光学的に結合することができる。PLC1702の他のN-1個の各カプラの第3のポート及び第4のポートを検出器(例えばバランス検出器等)に光学的に結合する際にも、同様に2つのファイバを用いることができる。代替的に、上記にて図16を参照して説明したように、バランス検出動作は(例えばバランス検出器520を使用する代わりに)デジタルで実装することができる。
一部の実施形態では、PLC1702の各カプラの第1のポートで受光された光の約半分を、当該カプラの第3のポート及び第4のポートで出力し、PLC1702の各カプラの第2のポートで受光された光の約半分を、ファイバカプラ1702の第3のポート及び第4のポートで出力することができる。かかる実施形態では、サンプルアーム及び参照アームからの光をカプラにおいて混合して干渉縞を生成することができ、この干渉縞は当該カプラの第3のポート及び第4のポートで出力される。
[種々の特徴を有する他の実施形態例]
実施形態例1:
光源に光学的に結合されるように構成されたサンプルアームと、前記光源に光学的に結合されるように構成された参照アームとを備えた、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムであって、前記サンプルアームは、前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第1の光ファイバと、前記第1の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第1の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第1のスプリッタと、第1の複数の光学部品と、を備えており、前記第1の複数の光学部品は、前記複数の各光ファイバから複数の各ビームを受け取り、前記複数のビームを試料に向けて放射し、前記試料から、空間的に分離した複数の後方散乱光サンプルであって各後方散乱光サンプルが前記第1の複数のビームのうち1つに対応する複数の後方散乱光サンプルを受け取り、前記複数の後方散乱光サンプルを検出器に向けて送るように構成されており、前記参照アームは、前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第2の光ファイバと、前記第2の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第2の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第2のスプリッタと、第2の複数の光学部品と、を備えており、前記第2の複数の光学部品は、前記複数の各後方散乱光サンプルをそれぞれ、前記第2の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバによって放射されたビームと合波して、複数の干渉縞を生じさせ、前記複数の各干渉縞を、複数の検出チャネルを有する前記検出器の対応するチャネルにそれぞれ送るように構成されており、前記検出器は、前記複数の後方散乱光サンプルが生成された複数の場所における前記試料の構造を示す光コヒーレンストモグラフィデータを出力するように構成されていることを特徴とするシステム。
実施形態例2:前記光源は波長掃引レーザである、実施形態例1のシステム。
実施形態例3:前記光源は波長ステップ周波数コム光源である、実施形態例1のシステム。
実施形態例4:前記サンプルアームはさらに、前記第1の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第1の空間分離器を備えている、実施形態例1~3のいずれか1つのシステム。
実施形態例5:前記第1の空間分離器はV溝アセンブリを有する、実施形態例4のシステム。
実施形態例6:前記参照アームはさらに、前記第2の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第2の空間分離器を備えている、実施形態例1~5のいずれか1つのシステム。
実施形態例7:前記特定のスペクトル範囲の中心は1300nmにある、実施形態例1~6のいずれか1つのシステム。
実施形態例8:前記第1のスプリッタは、前記第1の光ファイバから光を受け取り、受け取った当該光を複数の出力に分割するプレーナ光波回路スプリッタを有する、実施形態例1~7のいずれか1つのシステム。
実施形態例9:前記第1の複数の光学部品は、前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第1のレンズであって、前記第1のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第1のレンズと、前記第1のレンズの第2面から受け取った光を第2のレンズの第1面に向けて偏向し、前記第2のレンズの第1面から受け取った光を前記第1のレンズの第2面に向けて偏向する表面と、第1面が前記表面に光学的に結合された前記第2のレンズであって、前記表面から受け取った光を前記試料に向けて送ると共に前記試料から前記複数の後方散乱光サンプルを受け取る第2面を有する前記第2のレンズと、を有する、実施形態例1~8のいずれか1つのシステム。
実施形態例10:前記第1の複数の光学部品は、前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第3のレンズであって、前記第3のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第3のレンズと、第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを備えた偏光ビームスプリッタであって、第1の偏光を有する光を透過し、第2の偏光を有する光を偏向する第1の境界面を有する偏光ビームスプリッタと、を備えており、前記ビームスプリッタは、前記第1のポートで受け取った前記第1の偏光を有する光を前記第2のポートへ透過させ、前記第2のポートで受け取った前記第2の偏光を有する光を前記第3のポートに向けて偏向し、前記第1のポートは、前記第3のレンズから前記複数のビームを受け取るように前記第3のレンズの第2面に光学的に結合されており、前記第2のポートは、前記複数のビームを第4のレンズに向けて放射すると共に前記第4のレンズから複数の後方散乱光サンプルを受け取るように前記第4のレンズの第1面に光学的に結合されており、前記第3のポートは、前記複数のサンプルを第5のレンズに向けて放射するように構成されており、前記第4のレンズの第1面は前記第2のポートに光学的に結合されていると共に、前記第4のレンズは第2面を有し、前記ビームスプリッタはさらに、前記第4のレンズの第2面と前記第1のレンズの第1面とに光学的に結合された1/4波長板を備えており、前記第1のレンズの第1面は前記1/4波長板に光学的に結合されており、前記第5のレンズは、前記偏光ビームスプリッタの第3のポートに光学的に結合された第1面と、第3の複数の光ファイバに光学的に結合された第2面と、を有し、前記第1の複数の光ファイバ及び前記第3の複数の光ファイバの向きは、当該第1の複数の各光ファイバから放射された光が当該第3の複数の光ファイバのうち各対応する光ファイバへ送られる向きにされている、実施形態例9のシステム。
実施形態例11:前記第1の複数の光学部品は、それぞれ第1のポートと、第2のポートと、第3のポートと、を有する複数の光サーキュレータを備えており、前記複数の各光サーキュレータの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、前記複数の各光サーキュレータの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、前記複数の各光サーキュレータの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている、実施形態例1~9のいずれか1つのシステム。
実施形態例12:前記第1の複数の光学部品は、第1のポート、第2のポート及び第3のポートをそれぞれ有する複数の光カプラを備えた第2のプレーナ光波回路を備えており、前記複数の各光カプラの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、前記複数の各光カプラの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、前記複数の各光カプラの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている、実施形態例1~9のいずれか1つのシステム。
実施形態例13:前記複数の各光カプラは、前記第1のポートで受け取った光のうち第1の割合を前記第3のポートから出力し、前記第1のポートで受け取った光のうち第2の割合を第4のポートから出力し、前記第3のポートで受け取った光のうち前記第1の割合を前記第1のポートから出力し、前記第3のポートで受け取った光のうち前記第2の割合を前記第2のポートから出力する、実施形態例12のシステム。
実施形態例14:前記第1の割合と前記第2の割合との比は約1である、実施形態例13のシステム。
実施形態例15:前記第1の割合と前記第2の割合との比は1未満である、実施形態例14のシステム。
実施形態例16:前記第3の複数の各光ファイバの遠位端に機械的に結合され、前記第3の複数の各光ファイバを前記第1のレンズの第1面に光学的に結合するように配された空間分離器をさらに備えている、実施形態例10~15のいずれか1つのシステム。
実施形態例17:前記第2の複数の光学部品は、第1のポートと、第2のポートと、第3のポートとを有するビームスプリッタを備えており、前記第1のポートは、前記第2の複数の光学によって放射された光を受け取るように構成されており、前記第2のポートは、前記複数の後方散乱光サンプルを受け取るように構成されており、前記第3のポートは、前記複数の干渉縞を出力するように構成されている、実施形態例1~16のいずれか1つのシステム。
実施形態例18:前記検出器は、第1ポート及び第2のポートを有する複数のバランス検出器であって、前記検出器の各チャネルにそれぞれ対応する複数のバランス検出器を備えており、前記ビームスプリッタはさらに、第2の複数の干渉縞を出力するように構成された第4のポートを有し、前記複数の各バランス検出器はそれぞれ、前記複数の干渉縞のうちいずれかの干渉縞と、前記第2の複数の干渉縞のうち対応する干渉縞と、を受け取り、両干渉縞に基づいて信号を出力する、実施形態例17のシステム。
実施形態例19:前記第2の複数の光学部品は、第1のポート、第2のポート、第3のポート及び第4のポートをそれぞれ有する複数の光カプラを備えており、前記第1のポートは、前記第2の複数の各光ファイバを介して前記光源に結合されており、前記第2のポートは、第4の複数の各光ファイバを介して前記試料に結合されており、前記第3のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されており、前記第4のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されている、実施形態例1~16のいずれか1つのシステム。
実施形態例20:前記複数の各光カプラはディスクリートのファイバカプラである、実施形態例19のシステム。
実施形態例21:さらに第3のプレーナ光波回路を備えており、前記プレーナ光波回路は前記複数の光カプラを備えている、実施形態例19のシステム。
実施形態例22:前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、実施形態例1~21のいずれか1つのシステム。
実施形態例23:前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている、実施形態例1~22のいずれか1つのシステム。
実施形態例24:前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は、前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調し、前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、実施形態例1のシステム。
実施形態例25:前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、実施形態例1~24のいずれか1つのシステム。
実施形態例26:前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている、実施形態例1~25のいずれか1つのシステム。
実施形態例27:前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、前記変調部品は、前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調し、前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、実施形態例1~24のいずれか1つのシステム。
実施形態例28:前記変調部品は、前記光源に光学的に結合された第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを有するカプラと、前記カプラの第2のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第1の位相変調器と、前記カプラの第3のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第2の位相変調器と、前記第1の位相変調器に光学的に結合された第1のポート、前記第2の位相変調器に光学的に結合された第2のポート、及び第3のポートを有するビームコンバイナと、を備えている、実施形態例22~27のいずれか1つのシステム。
実施形態例29:前記変調部品はさらに、前記カプラの第2のポートと前記第1の位相変調器の第1のポートとに光学的に結合された偏光制御部を備えている、実施形態例28のシステム。
実施形態例30:前記変調部品はさらに、前記カプラの第3のポートと前記第2の位相変調器のスポートとに光学的に結合された偏光制御部を備えている、実施形態例28又は29のシステム。
実施形態例31:マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムであって、光源から第1の光を受け取り、第1の複数の各導波体にそれぞれ当該第1の光の一部分を出力するように配置された第1のスプリッタと、光学部品であって、前記第1の複数の導波体から光を受け取り、複数の各ビームが試料における横方向のそれぞれ異なる位置に当たるように、受け取った前記光を前記複数のビームとして前記試料に送り、前記試料の横方向における前記異なる位置から複数の後方散乱光サンプルを収集するように配置された光学部品と、前記光源から第2の光を受け取り、第2の複数の各導波体にそれぞれ当該第2の光の一部分を複数の参照光サンプルとして出力するように配置された第2のスプリッタと、前記複数の後方散乱光サンプルと前記複数の参照光サンプルとを受け取り、各後方散乱光サンプルをそれぞれ対応する参照光サンプルと合波して複数の干渉縞を出力するように配置されたミキサと、前記複数の干渉縞を受け取って、前記試料の横方向における各位置の構造をそれぞれ示す複数の光コヒーレンストモグラフィ信号を出力するように配置された検出器と、を備えていることを特徴とするシステム。
実施形態例32:前記複数のビームは8つのビームを有する、実施形態31のシステム。
実施形態例33:前記第1のスプリッタはプレーナ光波回路スプリッタを有する、実施形態例31又は32のシステム。
実施形態例34:前記光学部品は複数の光サーキュレータを備えており、前記複数の各光サーキュレータは、前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送るように配置されている、実施形態例31~33のいずれか1つのシステム。
実施形態例35:前記光学部品は複数の光カプラを備えており、前記複数の各光カプラは、前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送るように配置されている、実施形態例31~33のいずれか1つのシステム。
実施形態例36:さらに前記光源を備えている、実施形態例31~35のいずれか1つのシステム。
一部の実施形態では、本願にて記載されている機能及び/又は処理を行うための命令を記憶するために任意の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な媒体とすることができる。例えば非一時的なコンピュータ可読媒体は、磁気媒体(例えばハードディスク、フロッピーディスク等)、光学ディスク(例えばコンパクトディスク、デジタルビデオディスク、ブルーレイ(Blu-ray、登録商標)ディスク等)、半導体媒体(例えばRAM、フラッシュメモリ、電気的プログラマブルリードオンリーメモリ(EPROM)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリーメモリ(EEPROM))、転送中に永続性のいかなる形も抜け落ちることなくまた欠けてもいない任意の適切な媒体、及び/又は任意の適切な有形の媒体等の媒体を含むことができる。他の一例として、一時的なコンピュータ可読媒体は、ネットワーク上、ワイヤ、導体、光ファイバ、回路、若しくは、転送中に永続性のいかなる形も抜け落ちることなくまた欠けてもいない任意の適切な媒体、又は任意の適切な無形媒体上の信号を含むことができる。
上記では特定の実施形態及び事例を参照して本願開示の主題を説明したが、当業者であれば本発明は必ずしもそのように限定する必要はなく、数多くの他の実施形態、例、使用、改良形態、並びに上記実施形態、例及び使用からの派生形態も、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図していることが明らかである。ここで引用した各特許及び公開物の開示内容は全て参照により、かかる特許及び公開物が個別に参照により本願の開示内容に含まれている場合と同様、本願の開示内容に含まれる。
本発明の種々の特徴及び利点は、添付のクレームに記載されている。

Claims (36)

  1. 光源に光学的に結合されるように構成されたサンプルアームと、前記光源に光学的に結合されるように構成された参照アームとを備えた、マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムであって、
    前記サンプルアームは、
    前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第1の光ファイバと、
    前記第1の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第1の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第1のスプリッタと、
    第1の複数の光学部品と、
    を備えており、
    前記第1の複数の光学部品は、
    前記複数の各光ファイバから複数の各ビームを受け取り、
    前記複数のビームを試料に向けて放射し、
    前記試料から、空間的に分離した複数の後方散乱光サンプルであって各後方散乱光サンプルが前記第1の複数のビームのうち1つに対応する複数の後方散乱光サンプルを受け取り、
    前記複数の後方散乱光サンプルを検出器に向けて送る
    ように構成されており、
    前記参照アームは、
    前記光源に光学的に結合された近位端と、遠位端と、を有する第2の光ファイバと、
    前記第2の光ファイバの遠位端に光学的に結合されると共に、n個の光ファイバを有する第2の複数の各光ファイバの近位端に光学的に結合された第2のスプリッタと、
    第2の複数の光学部品と、
    を備えており、
    前記第2の複数の光学部品は、
    前記複数の各後方散乱光サンプルをそれぞれ、前記第2の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバによって放射されたビームと合波して、複数の干渉縞を生じさせ、
    前記複数の各干渉縞を、複数の検出チャネルを有する前記検出器の対応するチャネルにそれぞれ送る
    ように構成されており、
    前記検出器は、前記複数の後方散乱光サンプルが生成された複数の場所における前記試料の構造を示す光コヒーレンストモグラフィデータを出力するように構成されている
    ことを特徴とするシステム。
  2. 前記光源は波長掃引レーザである、
    請求項1記載のシステム。
  3. 前記光源は波長ステップ周波数コム光源である、
    請求項1記載のシステム。
  4. 前記サンプルアームはさらに、
    前記第1の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第1の空間分離器
    を備えている、
    請求項1~3のいずれか1項記載のシステム。
  5. 前記第1の空間分離器はV溝アセンブリを有する、
    請求項4記載のシステム。
  6. 前記参照アームはさらに、
    前記第2の複数の光ファイバの各光ファイバの遠位端に機械的に結合された第2の空間分離器
    を備えている、
    請求項1~3のいずれか1項記載のシステム。
  7. 前記特定のスペクトル範囲の中心は1300nmにある、
    請求項1記載のシステム。
  8. 前記第1のスプリッタは、前記第1の光ファイバから光を受け取り、受け取った当該光をn個の出力に分割するプレーナ光波回路スプリッタを有する、
    請求項1記載のシステム。
  9. 前記第1の複数の光学部品は、
    前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第1のレンズであって、前記第1のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第1のレンズと、
    前記第1のレンズの第2面から受け取った光を第2のレンズの第1面に向けて偏向し、前記第2のレンズの第1面から受け取った光を前記第1のレンズの第2面に向けて偏向する表面と、
    第1面が前記表面に光学的に結合された前記第2のレンズであって、前記表面から受け取った光を前記試料に向けて送ると共に前記試料から前記複数の後方散乱光サンプルを受け取る第2面を有する前記第2のレンズと、
    を有する、
    請求項1~3、6、7のいずれか1項記載のシステム。
  10. 前記第1の複数の光学部品は、
    前記第1の複数の光ファイバに光学的に結合された第1面と、第2面と、を有する第3のレンズであって、前記第3のレンズの焦点距離に相当する第1の焦点距離で前記複数のビームを集光するように構成された第3のレンズと、
    第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを備えた偏光ビームスプリッタであって、第1の偏光を有する光を透過し、第2の偏光を有する光を偏向する第1の境界面を有する偏光ビームスプリッタと、
    を備えており、
    前記ビームスプリッタは、前記第1のポートで受け取った前記第1の偏光を有する光を前記第2のポートへ透過させ、前記第2のポートで受け取った前記第2の偏光を有する光を前記第3のポートに向けて偏向し、
    前記第1のポートは、前記第3のレンズから前記複数のビームを受け取るように前記第3のレンズの第2面に光学的に結合されており、
    前記第2のポートは、前記複数のビームを第4のレンズに向けて放射すると共に前記第4のレンズから複数の後方散乱光サンプルを受け取るように前記第4のレンズの第1面に光学的に結合されており、
    前記第3のポートは、前記複数のサンプルを第5のレンズに向けて放射するように構成されており、
    前記第4のレンズの第1面は前記第2のポートに光学的に結合されていると共に、前記第4のレンズは第2面を有し、
    前記ビームスプリッタはさらに、前記第4のレンズの第2面と前記第1のレンズの第1面とに光学的に結合された1/4波長板を備えており、
    前記第1のレンズの第1面は前記1/4波長板に光学的に結合されており、
    前記第5のレンズは、前記偏光ビームスプリッタの第3のポートに光学的に結合された第1面と、第3の複数の光ファイバに光学的に結合された第2面と、を有し、
    前記第1の複数の光ファイバ及び前記第3の複数の光ファイバの向きは、当該第1の複数の各光ファイバから放射された光が当該第3の複数の光ファイバのうち各対応する光ファイバへ送られる向きにされている、
    請求項9記載のシステム。
  11. 前記第1の複数の光学部品は、
    それぞれ第1のポートと、第2のポートと、第3のポートと、を有する複数の光サーキュレータ
    を備えており、
    前記複数の各光サーキュレータの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、
    前記複数の各光サーキュレータの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、
    前記複数の各光サーキュレータの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている、
    請求項1~3、6、7のいずれか1項記載のシステム。
  12. 前記第3の複数の各光ファイバの遠位端に機械的に結合され、前記第3の複数の各光ファイバを前記第1のレンズの第1面に光学的に結合するように配された空間分離器をさらに備えている、
    請求項10記載のシステム。
  13. 前記第1の複数の光学部品は、
    第1のポート、第2のポート及び第3のポートをそれぞれ有する複数の光カプラを備えた第2のプレーナ光波回路
    を備えており、
    前記複数の各光カプラの第1のポートはそれぞれ、前記第1の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記光源に光学的に結合されており、
    前記複数の各光カプラの第2のポートはそれぞれ、第3の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記試料に光学的に結合されており、
    前記複数の各光カプラの第3のポートはそれぞれ、第4の複数の光ファイバのうち対応する光ファイバを介して前記第2の複数の光学部品に光学的に結合されている、
    請求項1~3、6、7のいずれか1項記載のシステム。
  14. 前記複数の各光カプラは、
    前記第1のポートで受け取った光のうち第1の割合を前記第3のポートから出力し、
    前記第1のポートで受け取った光のうち第2の割合を第4のポートから出力し、
    前記第3のポートで受け取った光のうち前記第1の割合を前記第1のポートから出力し、
    前記第3のポートで受け取った光のうち前記第2の割合を前記第2のポートから出力する、
    請求項13記載のシステム。
  15. 前記第1の割合と前記第2の割合との比は約1である、
    請求項14記載のシステム。
  16. 前記第1の割合と前記第2の割合との比は1未満である、
    請求項14記載のシステム。
  17. 前記第2の複数の光学部品は、第1のポートと、第2のポートと、第3のポートとを有するビームスプリッタを備えており、
    前記第1のポートは、前記第2の複数の光学によって放射された光を受け取るように構成されており、
    前記第2のポートは、前記複数の後方散乱光サンプルを受け取るように構成されており、
    前記第3のポートは、前記複数の干渉縞を出力するように構成されている、
    請求項1~3、6、7のいずれか1項記載のシステム。
  18. 前記検出器は、第1ポート及び第2のポートを有する複数のバランス検出器であって、前記検出器の各チャネルにそれぞれ対応する複数のバランス検出器を備えており、
    前記ビームスプリッタはさらに、第2の複数の干渉縞を出力するように構成された第4のポートを有し、
    前記複数の各バランス検出器はそれぞれ、前記複数の干渉縞のうちいずれかの干渉縞と、前記第2の複数の干渉縞のうち対応する干渉縞と、を受け取り、両干渉縞に基づいて信号を出力する、
    請求項17記載のシステム。
  19. 前記第2の複数の光学部品は、
    第1のポート、第2のポート、第3のポート及び第4のポートをそれぞれ有する複数の光カプラ
    を備えており、
    前記第1のポートは、前記第2の複数の各光ファイバを介して前記光源に結合されており、
    前記第2のポートは、第4の複数の各光ファイバを介して前記試料に結合されており、
    前記第3のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されており、
    前記第4のポートは前記複数の各検出チャネルに結合されている、
    請求項1~3、6、7のいずれか1項記載のシステム。
  20. 前記複数の各光カプラはディスクリートのファイバカプラである、
    請求項19記載のシステム。
  21. さらに第3のプレーナ光波回路を備えており、
    前記プレーナ光波回路は前記複数の光カプラを備えている、
    請求項19記載のシステム。
  22. 前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、
    請求項1記載のシステム。
  23. 前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は少なくとも、前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている、
    請求項1記載のシステム。
  24. 前記参照アームは、前記光源と前記第2のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は、
    前記第2のスプリッタに入力される光の位相を変調し、
    前記第2のスプリッタに入力される光の偏光を変調する
    ように構成されている、
    請求項1記載のシステム。
  25. 前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調するように構成されている、
    請求項1記載のシステム。
  26. 前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は少なくとも、前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調するように構成されている、
    請求項1記載のシステム。
  27. 前記サンプルアームは、前記光源と前記第1のスプリッタとの間に配置された変調部品をさらに備えており、
    前記変調部品は、
    前記第1のスプリッタに入力される光の位相を変調し、
    前記第1のスプリッタに入力される光の偏光を変調する
    ように構成されている、
    請求項1又は24記載のシステム。
  28. 前記変調部品は、
    前記光源に光学的に結合された第1のポート、第2のポート、及び第3のポートを有するカプラと、
    前記カプラの第2のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第1の位相変調器と、
    前記カプラの第3のポートに光学的に結合された第1のポート、及び第2のポートを有する第2の位相変調器と、
    前記第1の位相変調器に光学的に結合された第1のポート、前記第2の位相変調器に光学的に結合された第2のポート、及び第3のポートを有するビームコンバイナと、
    を備えている、
    請求項22~27のいずれか1項記載のシステム。
  29. 前記変調部品はさらに、
    前記カプラの第2のポートと前記第1の位相変調器の第1のポートとに光学的に結合された偏光制御部
    を備えている、
    請求項28記載のシステム。
  30. 前記変調部品はさらに、
    前記カプラの第3のポートと前記第2の位相変調器のスポートとに光学的に結合された偏光制御部
    を備えている、
    請求項28記載のシステム。
  31. マルチビーム光コヒーレンストモグラフィのためのシステムであって、
    光源から第1の光を受け取り、第1の複数の各導波体にそれぞれ当該第1の光の一部分を出力するように配置された第1のスプリッタと、
    光学部品であって、前記第1の複数の導波体から光を受け取り、複数の各ビームが試料における横方向のそれぞれ異なる位置に当たるように、受け取った前記光を前記複数のビームとして前記試料に送り、前記試料の横方向における前記異なる位置から複数の後方散乱光サンプルを収集するように配置された光学部品と、
    前記光源から第2の光を受け取り、第2の複数の各導波体にそれぞれ当該第2の光の一部分を複数の参照光サンプルとして出力するように配置された第2のスプリッタと、
    前記複数の後方散乱光サンプルと前記複数の参照光サンプルとを受け取り、各後方散乱光サンプルをそれぞれ対応する参照光サンプルと合波して複数の干渉縞を出力するように配置されたミキサと、
    前記複数の干渉縞を受け取って、前記試料の横方向における各位置の構造をそれぞれ示す複数の光コヒーレンストモグラフィ信号を出力するように配置された検出器と、
    を備えていることを特徴とするシステム。
  32. 前記複数のビームは8つのビームを有する、
    請求項31記載のシステム。
  33. 前記第1のスプリッタはプレーナ光波回路スプリッタを有する、
    請求項31又は32記載のシステム。
  34. 前記光学部品は複数の光サーキュレータを備えており、
    前記複数の各光サーキュレータは、
    前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、
    受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、
    後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送る
    ように配置されている、
    請求項31~33のいずれか1項記載のシステム。
  35. 前記光学部品は複数の光カプラを備えており、
    前記複数の各光カプラは、
    前記第1の複数の導波体のうちいずれかの導波体から前記複数のビームのうちいずれかのビームを受け取り、
    受け取った前記ビームを前記試料に向けて送り、
    後方散乱光サンプルを前記検出器に向けて送る
    ように配置されている、
    請求項31~33のいずれか1項記載のシステム。
  36. さらに前記光源を備えている、
    請求項31~35のいずれか1項記載のシステム。
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