KR101387454B1 - 광간섭 단층촬영법에서 편광 기반 직교 복조를 수행하기위한 장치, 방법 및 저장 매체 - Google Patents

광간섭 단층촬영법에서 편광 기반 직교 복조를 수행하기위한 장치, 방법 및 저장 매체 Download PDF

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Abstract

샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공할 수 있으며, 또한 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하되, 상기 제1 전자기 복사 및/또는 상기 제2 전자기 복사는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖도록 되어 있는 장치, 방법 및 저장 매체를 제공한다. 또한, 상기 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사의 제1 편광 성분은 상기 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사의 제2 편광 성분과 서로 결합될 수 있다. 상기 제1 및 제2 편광 성분은 특히 적어도 서로에 대해 대체로 직교하도록 제어될 수 있다.
Figure R1020087005720
광간섭 단층촬영, 편광, 직교 복조, 푸리에 영역, 복소 간섭 무늬, 깊이 축퇴

Description

광간섭 단층촬영법에서 편광 기반 직교 복조를 수행하기 위한 장치, 방법 및 저장 매체{APPARATUS, METHODS AND STORAGE MEDIUM FOR PERFORMING POLARIZATION-BASED QUADRATURE DEMODULATION IN OPTICAL COHERENCE TOMOGRAPHY}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2005년 8월 9일자로 출원된 미국 특허출원 제60/708,271호에 기초하며 또한 그에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서 내에 참조 된다.
연방 후원 연구에 관한 진술
본 발명에 이르게 한 연구는 적어도 부분적으로 미국 국립 보건원(National Institute of Health) 인가 번호 제R33 CA110130호 및 제R01 HL076398호에 의해 지원되었다. 그러므로 미국 정부는 본 발명에서 특정 권리를 가질 수 있다.
본 발명은 광간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography) 기법을 기반으로 신호를 처리하기 위한 장치, 방법 및 저장 매체에 관한 것으로, 특히 다양한 생물학적 샘플을 포함하는 탁한(turbid), 약간 탁한(semi-turbid) 그리고 투명한(transparent) 샘플의 고 해상도 단면 영상화를 위해 사용 가능한 푸리에 영역 광간섭 단층촬영 신호의 복조에 관한 것이다.
광간섭 단층촬영(OCT: Optical Coherence Tomography) 기법은 대체로 수 마이크로미터 내지 수십 마이크로미터 수준의 해상도를 가진 생물학적 샘플의 단면 영상을 제공한다. 시간 영역 OCT(TD-OCT: Time-Domain OCT) 기법과 같은 통상적인 OCT 기법은 샘플 내의 깊이 측정을 위해 대체로 저 간섭성 간섭계측 과정을 이용할 수 있다. 이에 비해, 푸리에 영역 OCT (FD-OCT: Fourier-Domain OCT) 기법은 샘플 내의 깊이 측정을 달성하기 위해서 스펙트럼 전파 탐지 과정을 이용할 수 있다. FD-OCT 기법은 개선된 신호 대 잡음 성능 및 기계적으로 스캐닝 된 간섭계 기준 아암의 제거로 인해 보다 고속인 영상화 속도를 허용한다. FD-OCT 시스템에서 스펙트럼 탐지 기법의 표준적인 구현은 간섭 경로 정합된 깊이에 대한 양의 변위에서의 물체와 음의 변위에서의 물체를 식별하는 능력을 제공하지 않는다. 마찬가지로, 이러한 있을 수 있는 깊이 축퇴(복소 공액 모호성(Complex Conjugate Ambiguity)이라고도 지칭됨)는 미리 정해진 인자(예를 들어, 2인 인자)만큼 고유한 영상화 깊이를 효율적으로 감소시키면서, 샘플 내에서의 영상화 깊이를 (깊이 측정 모호성을 방지할 수 있는) 양의 깊이 또는 음의 깊이로 제한할 수 있다.
FD-OCT 시스템에서 깊이 축퇴는 샘플 아암과 기준 아암 사이의 대략 복소수인 간섭 무늬 중에서 오직 실수 성분만을 검출함으로 인해서 도출될 수 있다. 복소 간섭 무늬가 검출되면, 전술된 깊이 축퇴는 제거되거나 또는 적어도 감소될 수 있다. 복소 간섭 무늬의 측정을 가능하게 하기 위해서 다양한 복조 기법들이 구현되고 있다. 이러한 통상적인 기법들은 위상 편이 기법, 융합 3x3 커플러 복조 기법 및 주파수 편이 기법을 포함한다. 상기 위상 편이 기법은 샘플 아암과 기준 아암 사이의 상대적인 위상을 동적으로 조정하기 위해 대체로 간섭계 내에 능동형 위상 변조기 요소를 사용한다. 복소 간섭 무늬를 생성하기 위해 다양한 위상 편이에서의 다중 간섭 무늬들이 측정될 수 있으며 또한 결합될 수 있다. 이러한 통상적인 기법의 단점 중 하나는 간섭 무늬가 시간적으로 연속하여 측정된다는 것이다. 이러한 유형의 측정은 시스템 영상화 속도를 감소시키며, 또한 측정 정확도를 열화 시키도록 간섭계 내에서의 위상 편이를 허용한다. 상기 융합 3x3 커플러는 서로에 대해 위상 편이 된 3 개의 출력 포트 각각에 대한 간섭 무늬를 산출시킬 수 있다. 위상 편이는 커플링 비율에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상대적인 위상 관계가 알려지는 경우에, 복소 간섭 무늬를 산출하도록 이들 출력들이 검출되며 또한 재결합될 수 있다. 융합 3x3 (및 일반적으로 융합 NxN) 커플러의 높은 온도, 파장 및 편광 민감도는 정확한 복조를 필요로 하는 많은 간섭 복조 방안에서 제한적인 방식으로 이용된다. 통상적인 주파수 편이 기법은 광학 주파수 영역 영상화 시스템에 성공적으로 적용되어 왔다. 그러나 이들 기법이 SD-OCT 시스템에서 사용되고 있다는 사실은 알려져 있지 않다. 그러한 이유 중의 하나는 이러한 주파수 편이 기법이 대개 능동형 요소를 사용하며 잠재적으로 제한된 광학 대역폭을 갖는다는 것이다. 또한, 이들 기법들은 대체로 소스 소인(掃引) 비선형성을 제거하기 위한 비선형 트리거링과 직접적으로 양립 가능하지 않다.
따라서, 전술한 바와 같은 결함을 극복할 필요가 있다.
전술한 문제점 및/또는 결함을 해결하고 그리고/또는 극복하기 위해서, FD-OCT 간섭 출력의 광학만으로 된 수동 직교 복조를 수행하기 위한 본 발명에 따른 시스템, 방법 및 소프트웨어 배열의 예시적인 실시 예가 제공된다. 복소 간섭 무늬의 직교 성분을 광학적으로 생성하기 위해 특별한 광학 요소가 사용될 수 있다. 이들 직교 출력의 검출 및 적절한 재결합은 복소 간섭 무늬의 검출을 허용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 예시적인 실시 예는 깊이 축퇴에 기인하는 영상 범위 제한의 제거 또는 적어도 감소를 촉진한다.
광학 주파수 영역 영상화(OFDI: Optical Frequency Domain Imaging) 시스템에 사용될 때, 본 발명의 예시적인 실시 예는 소스 강도 잡음의 제거 또는 감소를 위한 편광 다이버시티 검출 및 평형 검출 모두를 허용한다. 본 발명의 예시적인 실시 예는 예를 들어 사후 처리 요건들의 실질적인 감소를 촉진하기 위해 비선형 트리거링과 결합될 수 있으며, 이는 고속 영상화를 위해 중요할 수 있다.
SD-OCT 시스템과 사용될 때, 본 발명의 예시적인 실시 예는 영상화 깊이 범위의 증가(예를 들어, 배증)를 촉진한다.
따라서, 본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면, 장치, 방법 및 저장 매체는 샘플에 적어도 하나의 제1 전자가 복사를 제공할 수 있는 한편 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공할 수 있으며, 따라서 제1 전자기 복사 및/또는 제2 전자기 복사는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖는다. 또한, 상기 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사의 제1 편광 성분과 상기 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사의 제2 편광 성분과 서로 결합될 수 있다. 상기 제1 및 제2 편광 성분은 특히 적어도 서로에 대해 대체로 직교하도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 편광 성분 사이의 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 신호가 검출될 수 있다. 상기 신호 및/또는 추가 신호는 미리 정해진 데이터의 함수로서 제1 수정 신호 및/또는 제2 수정 신호로 각각 수정될 수 있다. 상기 신호 및/또는 추가 신호인 복수의 신호가 획득될 수 있고, 상기 복수의 신호의 통계적 특성이 결정될 수 있으며, 또한 상기 미리 정해진 데이터는 통계 특성에 기초하여 유도될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예에 따르면, 제1 및 제2 수정 신호의 위상의 차이는 신호 및/또는 제1 신호의 위상 사이의 차이보다 대체로 np+p/2에 더 근사 될 수 있으며, 여기서 n은 0 이상의 정수이다. 간섭 및 추가 간섭의 위상은 서로 대체로 상이할 수 있다. 간섭 및 추가 간섭의 위상의 차이는 대체로 np+p/2일 수 있으며, 여기에서 n은 0 이상의 정수이다. 제4 전자기 복사와 제3 전자기 복사의 적어도 일부는 서로에 대하여 적어도 하나의 지연을 가질 수 있으며, 또한 영상은 지연, 신호 및 추가 신호의 함수로서 생성될 수 있다. 지연은 적어도 하나의 양인 구간 및 적어도 하나의 음인 구간을 포함할 수 있으며, 양인 구간 및 음인 구간을 갖는 영상의 적어도 일부분들 사이에 구별될 수 있다. 지연의 부호 및 크기가 측정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 실시 예에 따르면, 배열, 방법 및 저장 매체는 샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공할 수 있는 한편 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공할 수 있으며, 따라서 상기 제1 전자기 복사 및/또는 상기 제2 전자기 복사는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖는다. 또한, 상기 제1 신호가 상기 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제1 간섭의 함수로서 생성될 수 있으며, 또한 상기 제2 신호는 연관된 상기 제3 전자기 복사와 상기 제4 전자기 복사 사이의 제2 간섭의 함수로서 생성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 간섭은 서로 상이할 수 있다. np를 배제하도록 복굴절의 함수로서 특히 제1 및 제2 간섭의 위상에서의 차이를 제어할 수 있는 연관된 복굴절을 갖는 배열이 제공될 수 있으며, 여기서 n은 0 이상인 정수이다.
본 발명의 이들 목적, 특징과 장점 및 다른 목적, 특징과 장점은 첨부된 특허청구범위와 관련하여 본 발명의 실시 예에 대해 후술 되는 상세한 설명을 참조함으로써 명백하게 될 것이다.
본 발명의 추가적인 목적, 특성 및 장점은 본 발명의 예시적인 실시 예를 도시하는 첨부된 도면과 관련하여 기술된 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이며,
도 1은 FD-OCT시스템의 예시적인 실시 예에 대한 개략적인 블록 다이어그램이고,
도 2는 본 발명에 따른 벌크-광학 성분을 사용하는 편광 기반 복조 광학 배열의 예시적인 실시 예에 대한 블록 다이어그램이고,
도 3은 소스 잡음 차감을 위한 평형 검출을 허용하도록 수정된 도 2의 배열 의 또 다른 예시적인 실시 예에 대한 블록 다이어그램이고,
도 4는 평형 검출 및 편광 다이버시티 검출을 모두 허용하도록 수정된 도 3의 배열의 추가 예시적인 실시 예에 대한 블록 다이어그램이고,
도 5는 도 4의 배열에 기능적으로 동등할 수 있으며 또한 부분적인 또는 모든 광 섬유 성분을 사용하도록 수정될 수 있는 광학 복조 배열의 또 다른 예시적인 실시 예에 대한 블록 다이어그램이며,
도 6은 도 2 내지 도 5에 도시된 임의의 예시적인 실시 예의 교정을 위해 사용된 위상 변조기를 포함하도록 수정된 본 발명에 따른 FD-OCT시스템의 또 다른 예시적인 실시 예에 대한 블록 다이어그램이고,
도 7은 본 발명의 예시적인 시스템의 교정 및 이러한 시스템의 동작을 위한 본 발명에 따른 예시적인 방법의 예시적인 실시 예에 대한 흐름도이고,
도 8은 본 발명에 따른 임의의 예시적인 복조 광학 배열을 사용할 수 있는 본 발명에 따른 OFDI 시스템의 하나의 예시적인 구현에 대한 블록 다이어그램이고,
도 9A 내지 도 9D는 도 8의 예시적인 시스템으로부터 수신된 결과적으로 측정된 예시적인 측정 A 라인들에 대한 그래프이고,
도 10A는 처핑된 클록이 있는 상태에서 그리고 없는 상태에서 도시된 예시적인 측정된 축 방향 점 스프레드 함수에 대한 그래프이고,
도 10B는 처핑되지 않은 (예를 들어 일정한 전압 곡선) 클록과 처핑된 클록에 대한 예시적인 전압 제어 오실레이터 구동 파형에 대한 그래프이며, 또한
도 11A 및 도 11B는 각각 복소 변조를 사용하거나 사용하지 않은 상태에서의 인간 피부의 영상이다.
달리 기술되지 않는 한, 도면을 통해 도시된 실시 예의 유사한 특성, 요소, 성분 또는 부분을 나타내기 위해 동일한 참조 번호와 기호들이 사용된다. 또한, 본 발명이 도면을 참조하여 이하에서 상세하게 기술될 때, 본 발명은 도시된 실시 예와 관련되어 기술된다. 첨부된 청구항에 의해 정의된 본 발명의 진정한 범위와 사상으로부터 벗어나지 않으면서도 기술된 실시 예가 변경되고 수정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예의 이론
푸리에 영역(Fourier-Domain) OCT 기법은 일반적으로 샘플로부터의 반사가 기준빔과 간섭을 일으키는 스펙트럼 전파 탐지 기법을 사용하는 깊이 측정을 달성하며, 또한 결과적인 간섭 무늬는 광 파장의 함수로서 측정될 수 있다. 본 발명에 따른 FD-OCT 시스템의 예시적인 실시 예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1의 예시적인 시스템은 커플러(105, coupler)에 의해 샘플 아암 및 기준 아암으로 분리되는 출력을 생성하는 소스(100)를 포함한다. 샘플 아암 광은 촬상될 샘플(130)로 전달될 수 있다. 높은 가로 해상도를 달성하기 위해 집속 렌즈(125)가 사용될 수 있다. 이러한 샘플로부터의 반사는 동일한 섬유에 의해 수집되며 또한 제2 커플러(115)를 통해 출력 커플러(110)로 복귀된다. 기준 아암 광은 이러한 출력 커플러(110)의 나머지 포트 상에 입력된다. 간섭은 파장의 함수로서 수신기(120)에 의해 검출된다. 본 발명에 따른 OFDI 시스템의 예시적인 실시 예에서, 협대역 소스가 시간의 함수로서 그 출력 파장을 소인할 때 이러한 수신기는 시간의 함수로서 출력을 검출하는 단일 광 수신기일 수 있다. 본 발명에 따른 SD-OCT 시스템의 예시적인 실시 예에서 이러한 수신기는 분광계일 수 있으며, 분광계는 라인 스캔 카메라와 조합해서 격자를 사용함에 의해서 많은 파장에서 파워를 기록한다. z=0이 샘플 아암 광과 기준 아암 광 사이의 0인 경로 길이 부정합에 상응하는 깊이 z에서의 반사인 경우에, 파수 k의 함수로서 수신기 출력의 간섭 항은
Figure 112008016946211-pct00001
에 의해 주어질 수 있으며, 여기서 P(k)는 소스 파워이고, Rref는 소스로부터 수신기까지의 커플링 손실을 포함한 기준 아암 파워 투과율이고, Rs는 깊이 z에서의 반사에 기인한 샘플 아암의 파워 반사율이며, 또한
Figure 112008016946211-pct00002
는 샘플 아암 반사율의 위상이다.
반사의 진폭 및 깊이는 파수의 함수로서 측정 신호의 진폭 및 주파수에 의해 주어질 수 있다. 비간섭 항의 적절한 차감과 함께 검출된 무늬의 푸리에 변환(FT: Fourier Transformation)은 깊이의 함수로서 복소 반사율 α(z)을 산출할 수 있다.
Figure 112008016946211-pct00003
깊이 위치의 부호(z의 부호)는 결과로서 초래된 주파수의 부호(양의 주파수 또는 음의 주파수)로 부호화된다. S(k)가 실수이므로, 양의 주파수와 음의 주파수를 식별하는 것이 어려울 것이다. 그러므로 +z에서의 반사율은 -z에서의 반사율로 부터 구별될 수 없을 수 있다. 이는 푸리에 영역 OCT 기법의 깊이 축퇴를 생성하는 것이다. 직교 출력들의 검출이, 예를 들어 서로에 대해 90도 위상인 간섭 신호들의 검출이 이러한 깊이 축퇴를 제거할 수 있다. 직교 성분 SQ(k) 및 SI(k)를 고려하자.
Figure 112008016946211-pct00004
이 식으로부터 복소 신호
Figure 112008016946211-pct00005
는
Figure 112008016946211-pct00006
로서 형성될 수 있고, 깊이 반사율
Figure 112008016946211-pct00007
은 이러한 복소 신호의 푸리에 변환에 의해 주어진다.
Figure 112008016946211-pct00008
Figure 112008016946211-pct00009
가 복소수이므로, 양의 주파수와 음의 주파수를 식별할 수 있으며, 결과적으로 양의 깊이와 음의 깊이 사이의 축퇴를 제거할 수 있다. 통상적인 FD-OCT 시스템에서, 양의 깊이로부터의 신호와 음의 깊이로부터의 신호 사이에 축퇴/모호함을 방지하기 위해, 영상 깊이는 양의 깊이로 제한된다. 이러한 통상적인 시스템에서의 최대 영상화 범위는 증가하는 깊이에 대한 신호 진폭에서의 감소인 무늬 유실에 의해 제한된다. 통상적인 FD-OCT 시스템에서 영상화 깊이는 z=0과 z=+z1 사이에 있다. 본 발명에 따른 복소 복조 기법의 예시적인 실시 예를 이용함에 의해 서 깊이 축퇴가 감소되거나 제거될 수 있으며, 이는 영상화가 -z1으로부터 +z1까지 발생하는 것을 허용함으로써 통상적인 FD-OCT 시스템에서의 영상 깊이 범위를 두 배로 제공한다.
광학 복조 회로/배열의 예시적인 실시 예
본 발명의 예시적인 실시 예에 따르면, 복소 복조를 위해 사용 가능한 직교 신호 SQ(k) 및 SI(k)를 생성하기 위한 광학 회로/배열이 제공될 수 있다. 도 2는 광학 복조 회로/배열에 관한 이러한 하나의 예시적인 실시 예를 도시하고 있다. 이러한 예시적인 회로 배열에서, 기준 아암 광은 시준 광학기(415, collimating optics)에 의해 시준되며, 편광 빔 분리기(PBS: Polarization BeamSplitter)(420)의 제1 포트(420b)로 전달된다. 편광 제어기(401)는 기준 아암 광이 출력 포트(420c)로 반사되게 한다. 이러한 예시적인 회로/배열에 의해 생성된 샘플 아암(405) 광은 시준 광학기(410)에 의해 시준되며, 또한 PBS(420)의 제1 입력 포트(420a)로 전달된다. 샘플 아암에서 S 편광된 광은 출력 포트(420c)로 전달될 수 있다. 결합된 기준 및 샘플 아암 광은 빔 분리기(예를 들어, 비편광 빔 분리기)(425)로 전파되며, 또한 빔 분리기(425)는 이러한 광의 대체로 동등한 몫들을 출력 포트(425a, 425b)로 분리시킬 수 있다. 포트(425a) 상의 광 출력은 제1 복굴절 요소(440)을 통해 이동하며, 그 후 투과된 편광 상태가 영상 면에 수직이 되도록 배향된 편광기(435)로 이동한다. 그 후, 광은 집속 광학기(450)를 통해 출력 섬유(460)에 의해 수집된다. 이렇게 수집된 광은 대체로 스펙트럼 영역 OCT 시스템을 위해 개조된 분광계 또는 광학 주파수 영역 영상화 시스템을 위해 개조된 단일 광 수신기를 포함할 수 있는 검출기(461)에 의해 검출된다. 포트(425b)에 존재하며 검출기(466)를 통한 최종적인 검출 이전에 제1 복굴절 요소(440)에 접근하는 광에 유사한 분석이 적용될 수 있다.
위치 z에서 단일 반사율인 경우에 출력 2 상의 검출된 간섭 신호는
Figure 112008016946211-pct00010
로 제공될 수 있으며, 여기서 B2(k) 및 χ2(k)는 제2 복굴절 요소(430)의 함수이다. 마찬가지로, 섬유(465) 상의 출력 1은
Figure 112008016946211-pct00011
로 제공될 수 있으며, 여기서 B1(k) 및 χ1(k)는 제1 복굴절 요소(440)의 함수이다. 복굴절 요소의 적절한 선택은 90도인 상대적인 위상 편이를 갖는 출력 신호를 촉진할 수 있다. 예를 들어, 제1 복굴절 요소(440)가 빠른 축 또는 느린 축이 영상 면에 수직인 벡터에 대하여 45도로 배향된 1/4 파장판이 되도록 선택되며 또한 제2 복굴절 요소(430)가 45도 패러데이 회전자가 되도록 선택되면, 출력들 사이의 위상 차이 χ2(k)-χ1(k)는 대체로 90도이며 또한 B1(k)=B2(k)이며, 따라서 다음 식을 제공한다.
Figure 112008016946211-pct00012
직교 신호를 생성하기 위해 제1 및 제2 복굴절 요소의 추가적인 결합이 사용될 수 있으며 또한 직교 신호를 생성하기 위해 편광기(445, 435)의 배향도 또한 조정될 수 있다는 사실이 당업자에게 이해되어야 한다. 본 발명에 따른 복소 간섭 신호를 생성하도록 이들 신호는 결합된 사후 검출일 수 있다.
도 3은 샘플로부터의 자기 상관 잡음 뿐만 아니라 소스 강도 잡음의 제거를 위한 평형 검출과 함께 직교 검출을 달성하도록 구성된 본 발명에 따른 복조 광학 회로/배열의 또 다른 예시적인 실시 예를 도시한다. 도 4의 편광기가 편광 빔 분리기(PBS) 정육면체(500, 530)으로 대체되었다는 것을 제외하면, 도 3의 배열의 동작은 도 2의 동작과 대체로 유사하다. PBS 정육면체(500)의 두 개의 출력 포트들이 검출될 수 있고, 그 신호들은 평형 수신기에서 차감되는 것이 양호하다. 이러한 예시적인 구성에서, 간섭 신호가 증가될 수 있으며, 또한 잡음으로부터의 잡음 변동이 차감될 수 있다. 이러한 예시적인 배열의 평형 수신기(525, 555)의 출력은 복소 간섭 신호를 형성하기 위해 결합될 직교 간섭 신호들을 제공한다.
도 4는 도 3의 배열의 수정예인 본 발명에 따른 광학 회로 배열의 또 다른 예시적인 실시 예를 도시한다. 특히, 도 4의 배열은 편광 다이버시티의 검출을 고려한다. 편광 다이버시티는 두 개의 편광에서의 광인 샘플로부터 초래될 수 있는 간섭 무늬의 검출을 가능하게 한다. 도 4의 배열의 편광 제어기(600)는 제1 PBS(601)의 두 개의 출력 포트로 기준 아암 파워의 대체로 동등한 몫들을 전달하도록 구성될 수 있다. 제1 PBS(601)의 각각의 출력 포트는 주어진 편광으로 도달하는 샘플 아암 광을 검출한다. 회로(590)는 도 3에 도시된 것과 대체로 동일하며, 또한, 제4 PBS 출력 포트(592) 상에 반복될 수 있다. 이러한 예시적인 구성에서, 출력 A 및 출력 B는 하나의 신호 편광을 나타내며, 또한 출력 C 및 출력 D는 나머지 신호 편광을 나타낸다.
도 5는 도 4의 회로/배열과 기능적으로 동등하거나 유사할 수 있으며 또한 광 섬유 성분으로부터 구성될 수 있는 본 발명에 따른 복조 광학 회로/배열의 또 다른 예시적인 실시 예를 도시한다. 예를 들어, 도 4의 복굴절 요소는 직교 신호들이 출력 포트(625a 및 625b) 상에 생성되도록 조정된 편광 제어기(610a, 615a, 610b, 615b)로 대체될 수 있으며, 마찬가지로 직교 출력들이 출력 포트(615c 및 615d) 상에 생성될 수 있다.
벌크-광학 복굴절 요소(도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같음)를 이용하는 예시적인 구성에서, 복굴절 요소는 90도만큼 위상 편이 된 직교 성분을 생성하도록 선택될 수 있다. 도 5의 광섬유 구성에서, 대체로 90도인 위상 편이가 유도되도록 간섭 무늬가 모니터 될 수 있는 동안 편광 제어기가 조정될 수 있다. 이하 본 명세서에서 기술되는 바와 같이 90로부터의 위상 편이에서의 편차가 측정될 수 있고 정정될 수 있다.
교정
예를 들어, 측정된 신호는 정확히 직교 상태에 있지 않을 것이며, 따라서 측정된 신호로부터 직교 신호를 생성하기 위해 교정 과정이 사용되어야 한다. 측정된 신호가
Figure 112008016946211-pct00013
로 주어지며, 여기서 φ는 깊이 정보를 포함하는 간섭 위상 차이라고 가정하자. 매개변수 AQ, BQ, AI, BI 및 ζ는 소스 스펙트럼 및 복조 회로에 의해 결정될 수 있다. 매개변수가 알려지면, 정확한 직교 신호가 수학식 1과 같이 구성될 수 있다.
Figure 112008016946211-pct00014
여기서, 매개변수의 k에 대한 명시적인 종속성은 명료함을 위해 본 명세서에서는 기술되지 않는다. AQ 및 AI는 방법 (a) 및/또는 (b) 중 어느 하나를 사용하여 측정될 수 있다.
(a) 샘플 아암 광이 차단되고 출력이 k의 함수로서 기록될 수 있다. 복귀된 샘플 아암 파워가 기준 아암 파워보다 훨씬 작으므로, 임의의 간섭 없이 AQ(k) 및 AI(k)는 검출된 기준 아암 파워에 의해 결정된다.
(b) 매개변수 AQ(k) 및 AI(k)는 샘플 아암으로부터의 반사가 있는 상태에서 또는 없는 상태에서 신호를 기록하고 그리고 상당한 횟수의 측정에 걸친 평균을 취함으로써 측정될 수 있다. 간섭계 드리프트에 기인하여 간섭 항이 평균하여 0이 되므로, 평균 AQ, AI 가 산출된다. 그 대신, 기준 아암 또는 샘플 아암 내의 간섭계 내에 위상 변조기가 위치될 수 있다. 도 6은 기준 아암 내에 위치된 위상 변조기(700)를 포함하는 회로/배열의 이러한 예시적인 실시 예를 도시한다. A가 측정되는 시간 주기에 걸쳐 간섭계 위상이 무작위 되는 것을 보장하기 위해 이러한 위상 변조기(700)가 사용될 수 있다. 위상 변조기가 하나의 A 라인의 시간 주기에 걸쳐 π보다 훨씬 작다면, 이러한 위상 변조기(700)는 영상화 시에 활성을 유지할 수 있다. 그렇지 않다면, 영상화 과정 시에 위상 변조기는 턴오프되어야 한다.
BI(k)에 대한 BQ(k)의 비율은 이상적으로는 도 6의 위상 변조기(700)가 온(on)된 상태에서, 그렇지 않다면 위상의 무작위 분포를 보장하도록 충분히 긴 시간에 걸쳐서, 샘플 아암 내에서의 반사를 이용해서 출력을 기록함으로써 측정될 수 있다. 그 비율은 수학식 2와 같이 제공될 수 있다.
Figure 112008016946211-pct00015
여기서,
Figure 112008016946211-pct00016
이며, 또한 합산 i는 주어진 파수 k에서의 샘플에 걸쳐진다.
매개변수 ζ는 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112008016946211-pct00017
이러한 결정을 수행하기 위한 본 발명에 따른 과정의 예시적인 실시 예가 도 7에 도시되어 있다. 특히, 단계 655에서, (도 5의 섬유 구성이 이용된다면) 대략 90도 위상인 출력 신호를 제공하기 위해 편광 제어기(PC: Polarization Controller)가 구성될 수 있다. 단계 660에서, 기준 아암 위치 또는 위상이 변조되는 동안 신호 SQ(k) 및 SI(k)가 측정된다. 단계 665에서, 전술한 수학식 2 및 수학식 3을 사용하여 AQ(k)=<SQ(k)> 및 AI(k)=<SI(k)>가 계산된다. 이들 단계들은 시스템 교정 시에 수행된다. 이하 기술되는 단계들은 시스템의 사용 시에 수행된다. 예를 들어, 단계 670에서 신호 SQ(k) 및 SI(k)가 측정되고, 단계 675에서 수학식 1을 사용하여 무늬가 계산된다. 그 후, 단계 680에서 복소 신호
Figure 112008016946211-pct00018
가 구성된다.
본 발명에 따른 시스템 (예를 들어, 예시적인 OFDI 시스템)의 예시적인 실시 예가 도 8에 도시되어 있다. 예를 들어, 1325 nm에 중심을 두고 105 nm에 걸쳐 스위핑된 레이저(700) 출력이 예시적인 시스템을 위해 제공될 수 있다. 이러한 예시적인 소스는 샘플 아암(705)(예를 들어, 90%) 및 기준 아암(710)(10%)으로 분리될 수 있다. 기준 아암 광의 일부분은 섬유 브래그 격자(FBG: Fiber Bragg Grating)(715)로 전달될 수 있으며, 따라서 검출되며 TTL 트리거 신호로 전환되는 반사된 광학 펄스를 생성할 수 있다. 기준 아암 광의 나머지는 가변 광학 지연(예를 들어, 간섭계를 경로 길이 정합시키기 위해 사용됨)을 통해 통과할 수 있으며, 섬유가 꼬인 편광 빔 커플러(PBC)(720)의 하나의 포트 상에 제공될 수 있다. PBC 출력 포트에 대한 기준 아암 광의 커플링을 최대화하기 위해 기준 아암(710)에서 편광 제어기(PC)(725)가 사용될 수 있다. 반사된 샘플 아암 광은 PBC의 나머지 입력 포트로 전달된다. 이러한 광의 하나의 편광 상태는 PBC 출력 포트에 커플링 될 수 있다. PBC 이후에, 각각의 간섭 무늬에 대해 동위상 신호 SI 및 직교 신호 SQ를 생성하기 위해, 편광 기반 바이어싱(polarization-based biasing)을 사용하는 광학 복조 회로가 있다.
이런 방식으로 복소 간섭 신호(SI+iSQ)가 구성될 수 있다. 복소 신호는 위상 흐름의 방향을 나타내므로, 그것은 양의 광학 지연과 음의 광학 지연 사이에 모호하지 않은 구별을 허용하며 깊이 축퇴를 제거한다. 복조 회로를 설명하기 위해, 기준 아암 광과 샘플 아암 광은 도 8에 도시된 제1 PBC의 출력 포트 상에 직각으로 편광될 수 있으며, 따라서 강도 대신에 광의 편광 상태가 변조된다. 이러한 광은 50/50 커플러(730)에 의해 분리될 수 있으며, 또한 각각의 출력은 편광 변조를 강도 변조로 전환하는 편광 빔 분리기(PBS)(740a, 740b)가 뒤따르는 PC(735a, 735b)로 전달될 수 있다. 임의적으로, 상부 경로로부터의 신호는 SI로 규정되고 상부 경로로부터의 신호는 SQ로 규정된다. 각각의 경로에는, PBS(740a, 740b)의 두 개의 출력 포트 사이에 기준 아암 광을 동등하게 분할하도록 편광 제어기(735a, 735b)가 설정되며, 출력은 강도 잡음의 차감을 제공하도록 평형 수신기(745a, 745b)에 연결된다. 출력 포트들 사이에서 기준 아암 파워를 동등하게 분리하는 제약 조건 내에서, SI 및 SQ의 위상은 상응하는 PC의 변조의 조작에 의해 임의로 설정될 수 있다. 우리 시스템에서는 SI 및 SQ 사이에 90도인 상대적인 위상이 유도될 수 있다.
복소 간섭 신호를 (예를 들어, 임의의 정정 사후 검출이 없이) 직접 형성하기 위해 측정 신호 SI 및 SQ를 사용하는 것은 양의 깊이와 음의 깊이 사이에 적절한 소멸을 초래할 수 있다. 도 9A는 측정된 신호 SI 및 SQ의 직접적인 사용에 의해 계산된 +1.7mm의 깊이에서의 정지 미러의 측정된 A 라인의 그래프를 도시한다. 이러한 그래프에 도시된 결과로서 초래된 소멸은 30 dB이다. 소멸을 개선하기 위해, 광학 복조 회로의 상태를 기술하는 미리 취득된 교정 데이터를 사용하여 측정 신호 SI 및 SQ로부터 정정 신호
Figure 112008016946211-pct00019
가 계산될 수 있다. 주어진 파수 k에서 동위상 신호가
Figure 112008016946211-pct00020
로 주어질 수 있으며, 또한 직교 신호는
Figure 112008016946211-pct00021
에 의해 제공되는 데, 여기서 α와 ε는 실제의 직교 신호로부터의 SQ의 편차(진정한 직교 신호인 경우에 α=1이고 ε=0)를 기술한다. DC 성분은 차감되었다고 가정될 수 있다. 측정된 동위상 신호 SI에 대한 정정된 직교 신호
Figure 112008016946211-pct00022
는
Figure 112008016946211-pct00023
에 의해 주어진다.
광학 복조 회로의 주어진 설정에 대해 매개변수 α 및 ε(모두 파수 k의 함수임)를 측정하기 위해 통계 방법이 사용될 수 있다. 기준 아암 위치가 피에조 병진기를 이용하여 수 마이크로미터에 걸쳐 천천히 변위 되는 동안, 다중 간섭 무늬는 샘플 아암 반사의 존재 하에 기록될 수 있다. 결과로서 초래된 데이터 세트는 (기준 아암 디더링(dithering))에 기인하여) 위상(φ)에서 준 무작위 분포를 가지면서 각각의 파수에서의 신호 SI 및 SQ를 포함할 수 있다. 그 후, 교정 매개변수가
Figure 112008017285869-pct00042
와 같이 통계적으로 계산될 수 있으며, 여기서 σx는 측정된 신호 x의 (샘플 수에 대한) 표준 편차이며 또한 파수의 함수이다. 이러한 실험에서, 기준 미러는 30 Hz 삼각파형을 이용하여 수 마이크로미터만큼 병진 되었으며, 또한 신호들은 15.6 kHz의 A 라인율에서 3초의 시간 주기에 걸쳐 기록되었다. 도 9B는 정정된 복소 신호
Figure 112008016946211-pct00025
를 사용한 것을 제외하면 도 9A에 도시된 것과 동일한 A 라인을 도시한다. 소멸은 30 dB로부터 50 dB을 초과하는 쪽으로 개선된다. 도 9C 및 도 9D는 +0.4 mm 및 -1.3 mm의 미러 깊이에서 측정된 A 라인을 도시한다. 도 9B 내지 도 9D의 각각은 미리 유도된 동일한 교정 매개변수 σ 및 ε를 사용했으며, 또한 50 dB을 초과하는 소멸을 달성한다. 광학 복조 회로의 적절한 환경 차폐를 이용하여, 교정 계수는 60분을 초과하는 주기에 걸쳐 유효하게 유지되었다. +0.2 mm인 깊이 근처에서의 107 dB로부터 +2.0 mm인 깊이에서의 103 dB로 변화하는 시스템의 민감도가 측정되었다.
처핑된 클록 샘플링을 증명하기 위해, 클록 발생기(750)(도 8 참조)는 전압-제어 오실레이터 회로를 사용한다. 출력 클럭 주파수는 아날로그 전압 입력을 통해 제어되며 또한 평탄하게 변화하는 아날로그 전압 입력을 이용하여 위상 연속으로 소인될 수 있다. 이러한 파형은 데이터 취득(DAQ: Data AcQuisition)(765) 전자계에 의해 생성되며, 또한 소스의 각각의 소인에 대해 반복된다. 파형은 데이터 취득을 위해 사용된 동일한 트리거 신호로부터 트리거되며, 따라서 소스 소인에 동기 된다. 도 10A는 일정한 주파수 클럭 신호와 처핑된 주파수 클럭 신호 모두를 이용하여 0 미분 지연 지점으로부터 대체로 -1.1mm인 변위에 위치된 미러의 측정된 축 방향 점 스프레드 기능을 도시한다. 도 10B는 일정한 주파수 클록 신호와 처핑된 주파수 클록 신호 모두에 대한 VCO 클록 회로로의 아날로그 파형 입력을 도시한다. 주어진 소스 구성에 대해 최적인 VCO 아날로그 파형을 설정하고 발견하기 위해 간단한 반복 루틴이 사용되었다. 이러한 파형은 소스가 재구성될 때까지 여전히 유효하다. 처핑된 주파수 클록 신호를 사용하여, 축 방향 해상도는 공기 중에서 13.5 내지 14.5 마이크로미터로 측정되었으며, 또한 전체 영상화 깊이 범위에 걸쳐 변환 제한된다.
15.6 kHz의 A 라인율에서 취득된 인간 손의 영상이 도 11에 도시되어 있다. 영상 크기는 가로 5 mm 및 깊이 4.3 mm(500 x 408)이다. 깊이 해상도는 공기 중에 서 14 마이크로미터이며, 또한 가로 해상도는 25 마이크로미터이다. 영상화 프레임율은 0.762 m/s(30 피트/s)이다. 도 11A에서, 영상은 오직 동위상 신호 SI만을 기반으로 생성되며, 깊이 축퇴의 효과를 보여준다. 도 11B에서, 복소 신호가 사용되며, 또한 깊이 축퇴 인공물이 제거되어, 4.3 mm에 걸쳐서 모호하지 않은 영상화를 허용한다.
전술한 사항은 단지 본 발명의 원리만을 설명한다. 본 명세서의 기재를 고려하면 전술한 실시 예에 대한 다양한 수정과 대안들이 당업자에게 명백해질 것이다. 실제로 본 발명의 예시적인 실시 예에 따른 배열, 시스템 및 방법은 임의의 OCT 시스템, OFDI 시스템, SD-OCT 시스템 또는 다른 영상화 시스템, 예를 들어 그 전체 내용이 본 명세서 내에 참조 되는 2004년 9월 8일자로 출원된 국제 특허 출원 제PCT/US2004/029148호, 2005년 11월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/266,779호 및 2004년 7월 9일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/501,276호에 개시된 시스템과 함께 사용될 수 있다. 그러므로 당업자가 본 명세서에 명시적으로 도시되고 개시되지는 않았지만 본 발명의 원리를 구체화시키며 그 결과 본 발명의 사상과 범위 내에 존재하는 다양한 시스템, 배열 및 방법을 고안할 수 있을 것이라는 사실이 이해될 수 있을 것이다. 또한, 종래 기술에 대한 지식이 전술된 본 명세서 내에 명시적으로 참조 되지 않는 정도까지, 그 전체 내용이 본 명세서 내에 명시적으로 참조 된다. 전술한 본 명세서 내에 참조 된 모든 공개문헌들은 그 전체 내용이 본 명세서 내에서 참조 된다.

Claims (38)

  1. 샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하고, 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하도록 구성되며, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나를 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 가지도록 생성하는 적어도 하나의 제1 배열;
    적어도 하나의 상기 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사의 제1 편광 성분과 적어도 하나의 상기 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사의 제2 편광 성분이 서로 결합하도록 구성되며, 특히 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분은 적어도 서로에 대해 직교하도록 제어되도록 하는 적어도 하나의 제2 배열; 및
    상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분 사이의 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 검출할 수 있는 적어도 하나의 제3 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호는 광신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 배열은 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분 사이의 추가 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 추가 신호를 추가로 검출하도록 구성되며,
    상기 적어도 하나의 추가 신호는 광신호인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제3 배열은 상기 적어도 하나의 신호를 검출하기 전에 추가적으로 상기 적어도 하나의 신호 또는 상기 적어도 하나의 추가 신호 중 적어도 하나를 미리 정해진 데이터의 함수로서 수정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 미리 정해진 데이터는 상기 제3 배열의 특징 또는 상태 중 적어도 하나를 기반으로 획득되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호 또는 상기 적어도 하나의 추가 신호 중 적어도 하나인 복수의 신호를 생성하고, 상기 복수의 신호의 통계 특성을 결정하며, 상기 통계 특성에 기반한 상기 미리 정해진 데이터를 유도하는 적어도 하나의 제4 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제4항에 있어서, 수정된 상기 적어도 하나의 신호의 위상과 수정된 상기 적어도 하나의 추가 신호의 위상의 차이가 이전에 수정된 상기 적어도 하나의 신호의 위상 또는 상기 적어도 하나의 신호의 위상의 차이보다 nπ+π/2에 근사하도록 수정하는 적어도 하나의 제4 배열을 포함하며,
    여기서 n은 0 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 간섭 및 상기 추가 간섭의 위상은 각각 서로 상이하도록 하는 적어도 하나의 제4 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제3항에 있어서, 상기 간섭 및 상기 추가 간섭의 위상의 차이는 각각 nπ+π/2이며, 여기서 n은 0 이상의 정수되도록 하는 적어도 하나의 제4 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제4항에 있어서, 상기 제4 전자기 복사와 상기 제3 전자기 복사의 적어도 일부는 서로에 대하여 적어도 하나의 지연을 가지며, 또한 상기 장치는 지연, 신호 및 추가 신호의 함수로서 영상을 생성할 수 있는 적어도 하나의 제4 배열을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지연은 적어도 하나의 양인 지연구성요소 및 적어도 하나의 음인 지연구성요소를 포함하고, 또한 상기 적어도 하나의 제4 배열은 양인 지연구성요소 및 음인 지연구성요소를 갖는 전자기 복사로부터 유도된 영상의 적어도 일부들을 구별할 수 있으며,
    상기 유도된 영상의 적어도 일부는 상기 기준의 위치와 연관된 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제4 배열은 상기 적어도 하나의 지연의 부호 및 크기를 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하고, 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하도록 구성되며, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나를 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 가지도록 생성하는 적어도 하나의 제1 배열;
    상기 적어도 하나의 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제1 간섭의 함수로서 제1 신호를 생성하며, 또한 상기 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제2 간섭의 함수로서 제2 신호를 생성하되, 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭은 서로 상이하도록 되어 있는 적어도 하나의 제2 배열; 및
    연관된 복굴절을 가지며, 또한 nπ를 배제하도록 복굴절의 함수로서 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭의 위상에서의 차이를 제어하되, 여기서 n은 0 이상인 정수가 되도록 되어 있는 적어도 하나의 제3 복굴절 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 복굴절 배열은 섬유 편광 제어기또는 벌크 광학 복굴절 배열 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하며 또한 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하되, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖도록 되어 있는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사의 제1 편광 성분과 상기 적어도 하나의 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사의 제2 편광 성분을 서로 결합시키되, 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분은 서로에 대해 직교하도록 제어되는 단계; 및
    상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분 사이의 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 검출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호는 광신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분 사이의 추가 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 추가 신호를 검출하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 적어도 하나의 추가 신호는 광신호인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호를 검출하기 전에 상기 적어도 하나의 신호 또는 상기 적어도 하나의 추가 신호 중 적어도 하나를 미리 정해진 데이터의 함수로서 수정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 신호 또는 상기 적어도 하나의 추가 신호 중 적어도 하나인 복수의 신호를 획득하는 단계, 상기 복수의 신호의 통계 특성을 결정하는 단계, 및 상기 미리 정해진 데이터를 상기 통계 특성을 기반으로 유도하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 수정된 상기 적어도 하나의 신호의 위상과 수정된 상기 적어도 하나의 추가 신호의 위상의 차이는 수정되기 전의 상기 적어도 하나의 신호의 위상과 수정된 상기 적어도 하나의 신호의 위상의 차이보다 nπ+π/2에 더 근사하며, 여기서 n은 0 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제17항에 있어서, 상기 간섭 및 상기 추가 간섭의 위상은 각각 서로 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제17항에 있어서, 상기 간섭 및 상기 추가 간섭의 위상의 차이는 각각 nπ+π/2이며, 여기서 n은 0 이상의 정수인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제17항에 있어서, 상기 제4 전자기 복사와 상기 제3 전자기 복사의 적어도 일부는 서로에 대하여 적어도 하나의 지연을 가지며, 또한 상기 방법은 지연, 신호 및 추가 신호의 함수로서 영상을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지연은 적어도 하나의 양인 지연구성요소 및 적어도 하나의 음인 지연구성요소를 포함하며, 또한 상기 방법은 양인 지연구성요소 및 음인 지연구성요소를 갖는 전자기 복사로부터 유도된 영상의 적어도 일부를 구별하되, 상기 유도된 영상의 적어도 일부는 상기 기준의 위치와 연관된 것인 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 지연의 부호 및 크기를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하며 또한 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하되, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖도록 되어 있는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제1 간섭의 함수로서 제1 신호를 생성하며, 또한 상기 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제2 간섭의 함수로서 제2 신호를 생성하되, 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭은 서로 상이하도록 되어 있는 단계; 및
    연관된 복굴절을 갖는 배열을 이용하여, nπ를 배제하도록 복굴절의 함수로서 특히 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭의 위상에서의 차이를 제어하되, 여기서 n은 0 이상인 정수가 되도록 되어 있는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 소프트웨어가 제공된 저장 매체에 있어서, 상기 소프트웨어는,
    샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하며 또한 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하되, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖도록 되어 있는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사의 제1 편광 성분과 상기 적어도 하나의 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사의 제2 편광 성분을 서로 결합시키되, 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분은 특히 적어도 서로에 대해 직교하도록 제어되는 단계; 및
    상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분 사이의 간섭으로부터 유도된 적어도 하나의 신호를 검출하는 단계를 수행하도록 처리 배열에 의해 실행될 수 있는 것을 특징으로 하는 저장 매체.
  28. 소프트웨어가 제공된 저장 매체에 있어서, 상기 소프트웨어는,
    샘플에 적어도 하나의 제1 전자기 복사를 제공하며 또한 기준에 적어도 하나의 제2 전자기 복사를 제공하되, 상기 제1 전자기 복사 및 상기 제2 전자기 복사 중 적어도 하나는 시간에 걸쳐 변화하는 스펙트럼을 갖도록 되어 있는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제2 전자기 복사와 연관된 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제1 간섭의 함수로서 제1 신호를 생성하며, 또한 상기 연관된 적어도 하나의 제3 전자기 복사와 상기 적어도 하나의 제4 전자기 복사 사이의 제2 간섭의 함수로서 제2 신호를 생성하되, 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭은 서로 상이하도록 되어 있는 단계; 및
    연관된 복굴절을 갖는 배열을 이용하여, 특히 nπ를 배제하도록 복굴절의 함수로서 상기 제1 간섭 및 상기 제2 간섭의 위상에서의 차이를 제어하되, 여기서 n은 0 이상인 정수가 되도록 되어 있는 단계를 수행하도록 처리 배열에 의해 실행될 수 있는 것을 특징으로 하는 저장 매체.
  29. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 배열은 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분이 서로에 대하여 직교하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제1항에 있어서, 상기 제1 편광 성분 및 상기 제2 편광 성분이 서로에 대하여 직교하도록 제어하는 추가 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제2 배열은 편광 빔을 분리하는 배열을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 배열은 구조적으로 비-생물학적(non-biological) 구성으로 된 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제1항에 있어서, 상기 검출은 직교 복조를 수행하기 위한 목적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 제15항에 있어서, 상기 검출은 직교 복조를 수행하기 위한 목적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 제27항에 있어서, 상기 검출은 직교 복조를 수행하기 위한 목적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 저장 매체.
  36. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 배열은 미리 정해진 데이터의 함수를 이용하여 상기 제1 전자기 복사와 연관된 제1 신호 또는 상기 제2 전자기 복사와 연관된 제2 신호 중 적어도 하나를 제1 수정 신호 또는 제2 수정 신호 중 적어도 하나의 신호로 수정하는 것을 특징으로 하는 장치.
  37. 제26항에 있어서, 상기 배열을 이용하여 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호 중 적어도 하나를 제1 수정 신호 또는 제2 수정 신호 중 적어도 하나의 신호로 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  38. 제28항에 있어서, 상기 배열을 이용하여 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호 중 적어도 하나를 제1 수정 신호 또는 제2 수정 신호 중 적어도 하나의 신호로 수정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 매체.
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