(57)【要約】      （修正有）【課題】光コヒーレンストモグラフィの分野に関し、マルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィのためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】光コヒーレンストモグラフィ装置１００は、第１開口数を有する第１光路１１４と、第２開口数を有する第２光路１１２とを少なくとも有するマルチビーム構成ユニット１１０を備える。マルチビーム構成ユニットは、第１光路に対して空間的に選択された方向に第２光路を向ける。走査システムは、マルチビーム構成ユニットから受け取った非偏光で試料を照射し、試料から戻ってきた光を第１光路及び第２光路に導く。マルチビーム構成ユニットは、試料から戻ってきた光を、第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に導く。処理システムは、試料から戻ってきた光と第１参照信号との間の干渉に基づいて、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。【選択図】図１
2015092158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コヒーレンストモグラフィ装置であって、 
第１開口数を有する第１光路及び第２開口数を有する第２光路を少なくとも有するマルチビーム構成ユニットであって、第２光路を第１光路に対して空間的に選択された方向に向けるように構成されるマルチビーム構成ユニットと、
前記マルチビーム構成ユニットから受け取った非偏光で試料を照射し、かつ前記試料から戻ってきた光を第１光路及び第２光路へ導くように構成される走査システムと
を備え、
前記マルチビーム構成ユニットはさらに、第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に試料から戻ってきた光を導くように構成されており、
前記処理システムは、試料から戻ってきた光と第１参照信号との間の干渉に基づいて、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行するように構成される、光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項２】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、第１試料ビームを受け取り、該第１試料ビームを第１光路に沿って走査システムに導くように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項３】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、第２試料ビームを受け取り、該第２試料ビームを第２光路に沿って走査システムに導くように構成される、請求項２に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。 
【請求項４】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、
専用の光ファイバーをそれぞれが有する複数の光路の１つを選択すること、
第１光ファイバーを空間的に第２光ファイバーに対して移動させること、及び
ミラーを移動させて、前記第１光路からの光と第２光路からの光とが交差する角度を変化させること
のうち１つを含む光学要素の操作によって、第２光路を第１光路に対して空間的に選択された方向に向けるように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項５】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、第１の角変位で走査システム上の一点に入射するよう第１アクティブビームの向きを制御し、かつ、第２の角変位で走査システム上の前記一点に入射するよう第２アクティブビームの向きを制御するように構成され、
前記第１アクティブビーム及び第２アクティブビームは、第１の角変位と第２の角変位との差に基づく間隔によって離間される試料上の位置において入射する、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項６】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、第１位置において走査システム上の第１走査点に入射するよう第１アクティブビームの向きを制御し、かつ、第２位置において走査システム上の第２走査点に入射するよう第２アクティブビームの向きを制御するように構成され、
前記第１位置及び第２位置は間隔をおいて離間され、
前記第１アクティブビーム及び第２アクティブビームは、第１平面において平行な配向で走査システムに入射し、
前記第１アクティブビームは、前記第１位置に基づく第１の角変位で試料点において試料に入射し、
前記第２アクティブビームは、前記第２位置に基づく第２の角変位で前記試料点において試料に入射する、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項７】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに、第３位置において走査システム上の第３走査点に入射するよう第１アクティブビームの向きを制御し、かつ、第４位置において走査システム上の第４走査点に入射するよう第２アクティブビームの向きを制御するように構成され、
前記第３位置及び第４位置は間隔をおいて離間され、
第３走査点を照射するように方向付けられたときの前記第１アクティブビームと、第４走査点を照射するように方向付けられたときの前記第２アクティブビームとが、前記第１平面に直交する第２平面において、平行な配向で前記走査システムに入射する、請求項６に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項８】
前記マルチビーム構成ユニット及び処理システムに結合される参照アームをさらに備え、前記参照アームは、前記第１参照信号を生成するように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項９】
前記第１アクティブビーム及び第２アクティブビームの一部を反射して第１参照信号を生成するように構成される部分リフレクタをさらに備え、前記第１参照信号は、前記少なくとも１つの参照信号の１つである、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項１０】
前記処理システムが、試料から戻ってきた光の第１部分と前記第１参照信号との間の干渉に基づいて第１走査信号を生成するように構成される第１検出器を備え、
前記処理システムがさらに、試料から戻ってきた光の第２部分と第２参照信号との間の干渉に基づいて第２走査信号を生成するように構成される第２検出器を備える、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項１１】
前記マルチビーム構成ユニットがさらに第３光路を備え、該マルチビーム構成ユニットはさらに、選択された第２の向きで第３光路を配置するように構成され、
前記走査モジュールがさらに、前記第１アクティブビーム及び第２アクティブビームと同時に、第３アクティブビームで試料を走査するように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項１２】
前記マルチビーム構成ユニットが２面リフレクタを備え、該２面リフレクタは、該２面リフレクタの移動によって、第１光路及び第２光路を互いに対して空間的に選択された方向に向けるように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項１３】
前記走査システムが回動中心を有する走査ミラーを備え、
前記第１光路が前記回動中心と交差し、
前記第２光路が放物面ミラーを備え、該放物面ミラーが、第２光路を前記回動中心と整合させるように構成される、請求項１に記載の光コヒーレンストモグラフィ装置。
【請求項１４】
第１光路を第２光路に対して空間的に選択された方向に向けることと、
前記第１光路が第１開口数を有し、前記第２光路が第２開口数を有することと、
非偏光で試料を照明することと、
前記試料から戻ってきた光を、前記第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に導くことと、
前記処理システムは、試料から戻ってきた光と第１参照信号との間の干渉に基づいて光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行するように構成される、光コヒーレンストモグラフィ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光コヒーレンストモグラフィの分野に関し、より詳細には、マルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィのためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の機器分析技術には、ますます高い分解能で精緻な光走査を行うことが含まれている。例えば、干渉法を用いた技術である、光コヒーレンストモグラフィ（「ＯＣＴ」）は、マイクロメートル単位の分解能範囲で試料の光散乱の三次元画像を提供する。現在のＯＣＴ技術は、一般に生物医学イメ−ジングシステムにおいて使用される、波長掃引型ＯＣＴ（「ＳＳ−ＯＣＴ」）及びスペクトルドメインＯＣＴ（「ＳＤ−ＯＣＴ」）を含む。例示的なＳＳ−ＯＣＴ手法は、非特許文献１に説明されている。例示的なＳＤ−ＯＣＴ手法は、非特許文献２に説明されている。説明を簡単にするために、本明細書で言及する文献は、引用物として提供される。しかしながら、言及するすべての文献は、参照によりその全体が援用されているとみなされるべきである。
【０００３】
広い意味では、ＳＳ−ＯＣＴとＳＤ−ＯＣＴの両方が、低コヒ−レンス光源を用いて、参照信号と試料信号との間のスペクトル干渉信号を生成する。ＳＳ−ＯＣＴでは、光源が波長掃引される。ＳＤ−ＯＣＴでは、光源が広帯域スペクトルを有する。スペクトル干渉信号は、試料を照射する光源の波長の関数である。スペクトル干渉信号をフーリエ変換した後の振幅は、通常はｚ方向と呼ばれる試料の深さに沿って試料の屈折率分布を与える。ＳＳ−ＯＣＴとＳＤ−ＯＣＴの両方が、試料表面について、高速の横方向走査（通常、ｘ方向と呼ぶ）及び低速の横方向走査（通常、ｙ方向と呼ばれる）を行うことにより、体積データを取得する。
【０００４】
付加的な技術であるドップラーＯＣＴは、ＳＳ−ＯＣＴとＳＤ−ＯＣＴのいずれかを用いて、２時点間のＯＣＴ信号の位相差を算出することによって、構造を示す画像に加えて、試料内部の粒子の移動速度を判定する。当業者であれば、位相の最大絶対値がπであり、最小絶対値が位相ノイズによって制限を受け、結果が非特許文献３に記載されているものであることが理解されるであろう。当業者はまた、測定可能な速度は位相差に比例し、２つの測定値の間の時間間隔に反比例することを理解するであろう。特許文献１に示されるような従来のドップラーＯＣＴ技術は、高速走査方向（ｘ方向）の隣接する横方向位置同士の間の位相差測定を実行する。別の例は、非特許文献４に示されている。
【０００５】
当業者であれば、隣接する横方向位置の測定を行うことは、相関ＯＣＴ信号を返すべく十分に近接した位置を走査するために、高密度走査を必要とすることが理解されるであろう。この相関要件は、高密度で収集された測定値を取得するプロセスを複雑にする。例えば、眼科用途及び診断用途では、一般的にドップラーＯＣＴを用いて、網膜血管又は脈絡膜血管に関する運動情報を取得する。しかしながら、典型的な現代のインビボでの眼科のＯＣＴ測定では、動きアーチファクト、出力暴露限界、及びその他の安全性や環境への配慮から、短い取得時間が求められている。
【０００６】
これらの制限があるにもかかわらず、ＳＳ−ＯＣＴとＳＤ−ＯＣＴにおける最近の開発では、４００ｋＨｚを超える走査速度を達成している。例示的な技術は、非特許文献５〜７に示されている。
【０００７】
当業者であれば、ＳＳ−ＯＣＴドップラー測定が、検出された信号と掃引走査照射との間の正確な同期を必要とすることが理解されるであろう。この同期に関する問題を解決する一手法は、非特許文献８に記載されるような、ファイバーブラッググレーティングを用いることである。
【０００８】
このように構成されるＳＳ−ＯＣＴシステムは、隣接する試料点の位置同士の間において短い時間間隔で高分解能の体積情報を取得するために使用することができる。このように構成されているため、標準的なドップラーＯＣＴ技術は、試料内部で発生する比較的高速の運動を測定するために用いることができる。この手法は、非特許文献９に記載されているように、ヒト網膜の視神経乳頭近傍の血流を測定するために使用されてきた。
【０００９】
しかしながら、この手法は、試料内部で発生する比較的低速の運動を測定する際にはそれほど効果的でない。当業者であれば、試料内部のより遅い運動への感度は通常、位相測定間の時間間隔を減少させる必要があることが理解されるであろう。一つの代替の手法は、高速走査方向（ｘ方向）における走査プロトコルを修正することである。別の代替の手法は、非特許文献１０において提案されているように、低速走査方向（ｙ方向）に沿った測定間の位相差を算出することである。しかしながら、これらの代替の手法は、空間分解能（又は走査範囲の大きさ）と、測定可能な速度範囲との間のトレードオフを克服することができない。したがって、いくつかの追加の手法が提案されている。
【００１０】
そのような手法の１つでは、２つの空間的に離間されたプローブビームを使用する。この手法が典型的に表されているのが、特許文献２である。一般的に、この手法は、２つのプローブビーム間の空間変位が一定となる状態で、同じ速度で２つのプローブビームで試料を走査する。典型的なシステムでは、この手法は、空間分解能又は横方向走査範囲を過度に低下させることなく、運動に対する改善された感度を達成する。
【００１１】
一般的なデュアルビームの例では、各プローブビームは、異なる時間に同一の場所を走査する。一方のプローブビーム（以下、「後続」ビームという）は、他方のプローブビーム（以下、「先行」ビームという）に対して一定の遅延時間Ｔ後の標的位置を走査する。各標的位置について、時刻ｔ０に取得された先行ビーム信号の位相が、時刻ｔ０＋Ｔで取得した後続ビーム信号の位相と比較される。一般的なデュアルビーム手法は、比較的低速の粒子運動の測定の一部を可能にする。
【００１２】
この手法は、非特許文献１１に記載されるように、ヒト脈絡膜の血管造影を得るために使用される。さらに、測定可能な速度範囲は、血管のコントラストを最適化するために、２つのプローブビーム間の遅延時間Ｔを変更することによって調整することができる。ビーム間の遅延時間Ｔが増加するほど、より低速の運動を測定することができる。この技術の異なる実施が例証されている。
【００１３】
一般的なデュアルビーム技術は、別個のプローブビームを生成するために偏波多重方式を元々実施しており、このことが運用上の課題と複雑さをもたらすこととなっていた。例えば、偏波多重方式の実施は、偏波保持ファイバーを使用するために干渉計と、２つのビームを分離するために、ウォラストンプリズムや偏光ビームスプリッタを使用するためのプローブアームとを必要とする。
【００１４】
したがって、この実施方法は、血管のコントラストを低下させる、調べられる試料の固有複屈折の影響を受けやすい場合がある。この複屈折に対する感受性は、非特許文献１２に記載されるように、プローブアームにファラデー回転子及び１／４波長板を追加することにより、幾分減少させることができる。しかしながら、この手法は、システムの複雑さとコストを増大させる。
【００１５】
別の実施方法では、非特許文献１３に記載されるように、第２の光源を使用し、非偏光ビームスプリッタを用いて２つのプローブビームを組み合わせる。この第２の実施方法では、ビームスプリッタ及び２つの別個の光源からの２つのプローブビームを生成する。この方法の１つの不利な点は、ビームスプリッタが網膜の後方散乱信号の重大な信号損失を引き起こす点である。さらに、この手法はまた、システムの複雑さとコストを増大させる。
【００１６】
いくつかのデュアルビームシステムにおける別の手法は、角度的に離間した２つのプローブビームを使用することである。例えば、そのようなシステムは、同一の試料位置に異なる角度で入射する２つのプローブビームを使用する。この手法は、例えば、非特許文献１４に示されている。一般的に、この手法は、試料内部における運動の絶対速度の測定を支援する。
【００１７】
レーザードップラー速度測定に対するこの手法の適用を早期に示したのは、特許文献３である。従来のドップラーＯＣＴは、プローブビーム方向に関する速度方向又は軸方向速度の予測を判定するのみであった。さらに、典型的な双方向デュアルビーム手法は、特定の条件下で絶対速度を判定することのみができた。特に、典型的な手法では、２つのプローブビームによって規定される平面に、測定下の速度ベクトルの方向も含まれていることを要する。この要件を満たす一手法は、非特許文献１５に記載されているように、デュアルビーム平面と所望の速度方向との間での整合を達成するために、バルク光学素子を回転させることである。この技術では、眼の視神経乳頭の血流の速度を測定するために、バルク光学素子、具体的にはダブプリズムを回転させることにより整合が達成される。当業者であれば、この技術が、当該手法を用いたコスト及びシステムの複雑さを増大させる傾向にあることが理解されるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】米国特許第６，５４９，８０１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０１２０４０８号明細書
【特許文献３】米国特許第５，９００，９２８号明細書
【非特許文献】
【００１９】
【非特許文献１】Ｓ．Ｒ．  Ｃｈｉｎｎ、他１名、「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ａ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｔｕｎａｂｌｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｏｕｒｃｅ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、１９９７年３月１日、第２２巻、第５号、ｐ３４０−３４２
【非特許文献２】Ａ．Ｆ．  Ｆｅｒｃｈｅｒ、他３名、「Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅｓ  ｂｙ  ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ、１９９５年５月１５日、第１１７巻、第１−２号、ｐ４３−４８
【非特許文献３】Ｂ．Ｈｙｌｅ  Ｐａｒｋ、他７名、「Ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ  ｆｉｂｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｍｕｌｔｉ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｓｐｅｃｔｒａｌ−ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ａｔ  １．３  μｍ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２００５年５月３０日、第１３巻、第１１号、ｐ３９３１−３９４４
【非特許文献４】Ｙｏｎｇｈｕａ  Ｚｈａｏ、他６名、「Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｆｏｒ  ｃｌｉｎｉｃａｌ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｈｕｍａｎ  ｓｋｉｎ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、２０００年９月１５日、第２５巻、第１８号、ｐ１３５８−１３６０
【非特許文献５】Ｔｈｏｍａｓ  Ｋｌｅｉｎ、他４名、「Ｍｅｇａｈｅｒｔｚ  ＯＣＴ  ｆｏｒ  ｕｌｔｒａｗｉｄｅ−ｆｉｅｌｄ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ａ  １０５０ｎｍ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌａｓｅｒ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１１年２月１４日、第１９巻、第４号、ｐ３０４４−３０６２
【非特許文献６】Ｂｅｎｊａｍｉｎ  Ｐｏｔｓａｉｄ、他７名、「Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  １０５０ｎｍ  ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ／Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ  ｒｅｔｉｎａｌ  ａｎｄ  ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｓｅｇｍｅｎｔ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｔ  １００，０００  ｔｏ  ４００，０００  ａｘｉａｌ  ｓｃａｎｓ  ｐｅｒ  ｓｅｃｏｎｄ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１０年９月１３日、第１８巻、第１９号、ｐ２００２９−２００４８
【非特許文献７】Ｌｉｎ  Ａｎ、他２名、「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ｐｒｏｖｉｄｅｓ  ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  ｂｅｔｗｅｅｎ  ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ａｎｄ  ｍｉｃｒｏｖａｓｃｕｌａｔｕｒｅ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃ  ｎｅｒｖｅ  ｈｅａｄ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｓｕｂｊｅｃｔｓ」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ、２０１２年１１月、第１７巻、第１１号、ｐ１１６０１８−１−１１６０１８−６
【非特許文献８】Ｈａｎｓｆｏｒｄ  Ｃ．Ｈｅｎｄａｒｇｏ、他４名、「Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ−ｂａｓｅｄ  ｖｅｒｓｕｓ  ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ  ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１１年８月１日、第２巻、第８号、ｐ２１７５−２１８８
【非特許文献９】ＷｏｏＪｈｏｎ  Ｃｈｏｉ、他１０名、「Ｐｈａｓｅ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｈｕｍａｎ  ｒｅｔｉｎａ  ｗｉｔｈ  ａ  ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ  ｌｉｇｈｔ  ｓｏｕｒｃｅ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、２０１３年２月１日、第３８巻、第３号、ｐ３３８−３４０
【非特許文献１０】Ｂｏｙ  Ｂｒａａｆ、他３名、「Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｒｅｔｉｎａ  ａｎｄ  ｔｈｅ  ｃｈｏｒｏｉｄ  ｗｉｔｈ  ｐｈａｓｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ＯＣＴ  ｕｓｉｎｇ  ｉｎｔｅｒｖａｌ−ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  ｂａｃｋｓｔｉｔｃｈｅｄ  Ｂ−ｓｃａｎｓ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１２年８月２７日、第２０巻、第１８号、ｐ２０５１６−２０５３４
【非特許文献１１】Ｆｒａｎｃｋ Ｊａｉｌｌｏｎ、他２名、「Ｖａｒｉａｂｌｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｒａｎｇｅ  ｉｍａｇｉｎｇ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｃｈｏｒｏｉｄ  ｗｉｔｈ  ｄｕａｌ−ｂｅａｍ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１２年１月２日、第２０巻、第１号、ｐ３８５−３９６
【非特許文献１２】Ｓｈｕｉｃｈｉ  Ｍａｋｉｔａ、他３名、「Ｄｕａｌ−ｂｅａｍ−ｓｃａｎ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ−ａｒｔｉｆａｃｔ−ｆｒｅｅ  ｖａｓｃｕｌａｔｕｒｅ  ｉｍａｇｉｎｇ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１２年１月３０日、第２０巻、第３号、ｐ２６８１−２６９２
【非特許文献１３】Ｓｔｅｆａｎ  Ｚｏｔｔｅｒ、他６名、「Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｖａｓｃｕｌａｔｕｒｅ  ｂｙ  ｄｕａｌ−ｂｅａｍ  ｐｈａｓｅ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１１年１月１７日、第１９巻、第２号、ｐ１２１７−１２２７
【非特許文献１４】Ｒｅｎｅ  Ｍ．Ｗｅｒｋｍｅｉｓｔｅｒ、他６名、「Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｆｏｕｒｉｅｒ−ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｆｏｒ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｂｓｏｌｕｔｅ  ｆｌｏｗ  ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ  ｉｎ  ｈｕｍａｎ  ｒｅｔｉｎａｌ  ｖｅｓｓｅｌｓ」、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ、２００８年１２月１５日、第３３巻、第２４号、ｐ２９６７−２９６９
【非特許文献１５】Ｃｅｄｒｉｃ  Ｂｌａｔｔｅｒ、他７名、「Ｄｏｖｅ  ｐｒｉｓｍ  ｂａｓｅｄ  ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｄｕａｌ  ｂｅａｍ  ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ＯＣＴ」、ＢＩＯＭＥＤＩＣＡＬ  ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ、２０１３年６月２４日、第４巻、第７号、ｐ１１８８−１２０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、従来のシステム及び方法に関連する問題及び不利な点の少なくともいくつかに対処する光コヒーレンストモグラフィのためのシステム及び／又は方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
以下の概要は、開示された実施形態に特有の革新的な特徴のいくつかの理解を容易にするために提供されるものであり、完全な説明を意図するものではない。実施形態の様々な態様の完全な理解は、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約書の全体を考慮して得ることができる。
【００２２】
光コヒーレンストモグラフィ装置は、第１開口数を有する第１光路と、第２開口数を有する第２光路とを少なくとも有する、マルチビーム構成ユニットを備える。マルチビーム構成ユニットは、第１光路に対して空間的に選択された方向に第２光路を向ける。走査システムは、マルチビーム構成ユニットから受け取る非偏光で試料を照射し、試料から戻ってきた光を第１光路及び第２光路に導く。マルチビーム構成ユニットは、試料から戻ってきた光を、第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に導く。処理システムは、試料から戻ってきた光と第１参照信号との間の干渉に基づいて、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。
【００２３】
一実施形態においては、マルチビーム構成ユニットは、第１試料ビームを受け取り、該第１試料ビームを第１光路に沿って走査システムに導く。一実施形態において、マルチビーム構成ユニットは、第２の試料ビームを受け取り、該第２試料ビームを第２光路に沿って走査システムに導く。
【００２４】
一実施形態においては、マルチビーム構成ユニットはさらに、それぞれが専用の光ファイバーを含む複数の光路のうちの１つを選択すること、第１光ファイバーを第２光ファイバーに対して空間的に移動させること、及び第１光路からの光が第２光路からの光と交差するような角度に変化するようにミラーの角度を動かすこと、のうち１つを含む、光部品の操作によって、第２光路を空間的に第１光路に対して選択された方向に向けるように構成される。
【００２５】
一実施形態においては、マルチビーム構成ユニットは、走査システムへの一点に第１の角変位で入射するよう第１アクティブビームの向きを制御し、かつ、走査システムへの前記一点に第２の角変位で入射するよう第２アクティブビームの向きを制御するように構成される。第１アクティブビーム及び第２アクティブビームは、第１の角変位と第２の角変位との差に基づいて、離間した異なる位置において試料に入射する。
【００２６】
一実施形態においては、マルチビーム構成ユニットはさらに、第１位置において走査システムの第１走査点に入射するよう第１アクティブビームの向きを制御し、かつ、第２位置において走査システムの第２走査点に入射するよう第２アクティブビームの向きを制御するように構成され、第１位置と第２位置は離間しており、第１アクティブビーム及び第２アクティブビームは、第１平面において平行な向きで走査システムに入射し、第１アクティブビームは、第１位置に基づく第１角変位で試料の一点に入射し、第２アクティブビームは、第２位置に基づく第２角変位にて試料の前記一点と同一の点に入射する。
【００２７】
一実施形態においては、マルチビーム構成ユニットはさらに、走査システムの第３位置において第３走査点に入射するように第１アクティブビームの向きを制御するように構成され、かつ、走査システムの第４位置において第４走査点に入射するように第２アクティブビームの向きを制御するように構成される。第３位置と第４位置とは離間している。第３走査点を照射するように方向付けられたときの第１アクティブビームと、第４走査点を照射するように方向付けられたときの第２アクティブビームとは、第１平面に直交する第２平面において平行な配向で走査システムに入射する。
【００２８】
一実施形態においては、参照アームは、マルチビーム構成ユニット及び処理システムに結合されるとともに、第１参照ビームを生成するように構成される。一実施形態においては、走査モジュールはさらに、第１アクティブビーム及び第２アクティブビームの一部を反射して第１参照信号を生成するように構成された部分リフレクタを含み、第１参照信号は、少なくとも１つの参照信号である。
【００２９】
一実施形態においては、処理システムは、試料から戻ってきた光の第１部分と第１参照信号との間の干渉に基づいて第１走査信号を生成するように構成された第１検出器を備える。処理システムはさらに、試料から戻ってきた光の第２部分と第２参照信号との間の干渉に基づいて第２走査信号を生成するように構成された第２検出器を備える。
【００３０】
一実施形態において、マルチビーム構成ユニットは、第３光路をさらに含み、マルチビーム構成ユニットは、選択された第２の向きで第３光路を配置するように構成される。走査モジュールはさらに、第１アクティブビーム及び第２アクティブビームと同時に第３アクティブビームで試料を走査するように構成される。
【００３１】
光コヒーレンストモグラフィ装置のマルチビーム構成ユニットは、２面リフレクタを備える。一実施形態において、２面リフレクタは、該２面リフレクタの移動により、第１光路及び第２光路を互いに対して空間的に方向づけるように構成される。
【００３２】
一実施形態において、光コヒーレンストモグラフィ装置の走査システムは、回動中心を有する走査モジュールを備える。一実施形態においては、第１光路は回動中心と交差する。一実施形態においては、第２光路は放物面ミラーを備え、該放物面ミラーは、第２光路を回動中心と整合させるように構成される。
【００３３】
光コヒーレンストモグラフィ方法は、第１光路を空間的に第２光路に対して選択された方向に向けることを含む。第１光路は第１開口数を有し、第２光路は第２開口数を有する。該方法は、無偏光を試料に照射すること、及び、試料から戻ってきた光を、第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に導くことを含む。処理システムは、試料から戻ってきた光と第１参照信号との間の干渉に基づいて、光コヒーレンストモグラフィによる運動解析を実行するように構成される。
【００３４】
以下でより詳細に説明するように、上記実施形態は、典型的なシステム及び方法に対して多くの技術的利点を提供する。例えば、本明細書に記載の実施形態は、干渉計に偏光維持ファイバーを使用することに関連する不利な点を回避する。さらに、本明細書に記載の実施形態は、プローブビームを生成するために、プローブアームにおけるウォラストンプリズムや偏光ビームスプリッタを使用することに関連する不利な点を回避する。
【００３５】
さらに、本明細書に開示された実施形態は、空間分解能又は横方向の走査範囲を低下させることなく、検出可能な速度範囲を改善するように構成することができる。また、本明細書に開示された実施形態は、空間分解能や横方向の走査範囲を過度に低下させることなく、運動に対する感度を向上させるように構成することができる。
【００３６】
さらに、本明細書に開示された実施形態は、特に試料から戻ってくる後方散乱において、ビームスプリッタに関連する信号の損失を回避する、又は最小にするように構成することができる。本明細書に開示する実施形態はまた、ダブプリズムを必要とすることや、そうでなければ、絶対速度測定を達成するためにバルク光学系を回転させなければならないことを回避するように構成することができる。また、本明細書に開示された実施形態は、少なくとも従来の技術と比較したときに、コストや複雑さが過度に増大することを回避するように構成することができる。当業者であれば、特に、以下でより詳細に説明される実施形態に関連して、多数の他の技術的利点を認定することができるであろう。
【００３７】
複数の図面を通して同一の又は機能的に類似する要素を指す類似する符号が示され、明細書の一部に組み込まれ、また明細書の一部を構成する添付の図面は、実施形態をさらに例示し、詳細な説明とともに本明細書で開示される実施形態を説明するように機能する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図２】別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図３】一実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図４】別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図５】さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図６】さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図７】さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図８】一実施形態による走査システムを示すブロック図である。
【図９】一実施形態によるマルチビーム構成ユニット及び走査システムを示すブロック図である。
【図１０】一実施形態による、図９のマルチビーム構成ユニットの一態様を示すブロック図である。
【図１１】一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置の動作及び方法を示すベクトル図である。
【図１２】一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置の動作及び方法を示すベクトル図である。
【図１３】別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１４】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１５】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１６】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１７】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１８】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【図１９】一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ方法を示すフロー図である。
【図２０】さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニット及び走査システムを示すブロック図である。
【図２１】さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。
【図２２】さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
これらの非限定的な実施例で説明される特定の値及び構成は変更することができ、これら特定の値及び構成は、少なくとも１つの実施形態を例示するために単に言及されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４０】
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が示される。当業者であれば、本発明はこのような特定の詳細がなくても実施できることが理解されるであろう。他の例において、周知の要素は、不必要な詳細で本発明を不明瞭にしないために、概略又はブロックの形態にて示されている。また、大部分は、光源、ファイバー結合技術、光走査技術等といったルーチン動作に関する詳細は、そのような詳細が本発明の完全な理解のために必要であると考慮されないため省略されており、当業者の理解の範囲内であると考えられる。
【００４１】
概して、本明細書に開示される実施形態は、試料の構造及び試料内部の運動を測定するために、光が照射された試料から戻る光の複数のビームを同時に受け取ることができる、光ファイバーレンズシステムを用いるマルチビームＯＣＴの変形例を提供する。概して、本明細書に開示される実施形態は、以下でより詳細に説明するように、空間的に又は角度的に離間された、照明光のビーム又は戻る光経路のビームにより動作する。さらに、以下でより詳細に説明するように、本明細書に開示された様々な実施形態は、当業者によって理解されるであろう適切な改変を有するＳＤ−ＯＣＴ又はＳＳ−ＯＣＴを実行するように構成することができる。
【００４２】
一般的に、本発明の開示された実施形態は、２つの態様の１つに分類することができる。第１の態様は、いくつかの実施形態において、試料上に同時に到達するアクティブビーム間の小さな距離を生じさせるために、マイクロレンズに関連付けられたファイバーレンズアレイを使用する。当業者であれば、走査ビーム間の距離が小さいほど、試料内部のより速い運動の測定を可能にすることが理解されるであろう。すなわち、第１の態様では、アクティブビーム間の空間的離間は、試料上の同じ物理的位置の走査間の遅延につながる。第１の態様では、空間的離間、したがって遅延は、変化させることができる。この可変性は、例えば、走査密度又は走査範囲において、走査プロトコルを変更せずに測定可能な軸方向の速度範囲を調整する柔軟性を有する、改良されたドップラーＯＣＴを提供する。
【００４３】
第２の態様は、いくつかの実施形態において、異なる入射角にて同じ場所で試料に同時に入射するアクティブビームを生成するために、マイクロレンズに関連付けられたファイバーレンズアレイを使用する。当業者であれば、以下でより詳細に説明するように、この構成が試料内部の運動の絶対速度を測定するために制御され得ることが理解されるであろう。
【００４４】
大部分について、本明細書に記載の２つの態様の実施形態は、試料上において空間的又は角度的に離間された２つ（又はそれ以上）のアクティブビームの観点から説明されている。当業者であれば、特定の実施形態を一方又は他方の態様に分類することが、本発明を限定することを意味するものではないことが理解されるであろう。また、いくつかの実施形態、特に単一のビームを用いる実施形態においては、試料上で空間的又は角度的に離間されるのは戻り経路である。すなわち、当業者であれば、単一のアクティブビームのみが試料を照射する場合であっても、本明細書に開示された実施形態が、空間的又は角度的に離間されたビーム経路に沿って試料から戻る光を受け取るように構成され得ることが理解されるであろう。
【００４５】
当業者であれば、試料の複屈折によるアーチファクトが試料内部の運動から生じるドップラーコントラストを低下させることが理解されるであろう。網膜のイメージング、例えば、特に視神経乳頭付近の脈絡膜の血管造影において、強膜の複屈折性が脈絡膜血管のドップラーコントラストを低下させる。したがって、当業者であれば、アクティブな偏波多重方式が試料の複屈折の影響を受けやすく、このことがドップラーＯＣＴの戻り信号を低下させることが理解されるであろう。本発明の例示される実施形態においては、試料を照射するために使用される光ビーム（場合により、本明細書では「アクティブビーム」、「走査ビーム」、「プローブビーム」、「試料ビーム」と称される）は、偏波多重化されずに生成される。以下でより詳細に説明するように、偏波多重化を回避することにより、試料の固有複屈折に起因するコントラストの低下を低減する。
【００４６】
さらに、本明細書に記載される本発明の実施形態は、光をアクティブビームに分割するバルク非偏光ビームスプリッタを使用しない。非偏光ビームスプリッタを使用することは、通常、ビームスプリッタに起因する著しい光損失を意味する。したがって、本明細書に記載の実施形態は、バルクビームスプリッタを使用することを回避し、これにより、複数のアクティブビームを生成するために使用されるデバイスにおいて損失による信号劣化を低減する。
【００４７】
さらに、開示される実施形態は、主として、説明を簡単にするために、２つのアクティブビームを用いる実施形態に関して説明されている。しかしながら、当業者であれば、本明細書に記載される原理を用いて、３つ以上の同時プローブビームを用いるシステムを構成する方法について理解されるであろう。図２０は、そのようなシステムの例を提供する。
【００４８】
様々な具体的な実施形態を参照すると、図１は、一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。より詳細には、図１は、本発明の好ましい実施形態による、マルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィのためのシステム１００の特定の構成要素を示すハイレベルブロック図である。概して、本明細書で使用される場合、「マルチチャンネル」システムとは、照射された試料から２以上の光路に沿って戻る光を捕捉するマルチビームシステムである。例示される実施形態では、システム１００は、広帯域（ＷＢ）光源１０２と、マルチビーム構成ユニット（ＭＢＣＵ）１１０と、走査システム１２０と、試料アーム１３０と、参照アーム１５１とを備える。
【００４９】
概して、ＷＢ光源１０２は、他の点では従来のものである、広帯域光源光を発生させる光源である。例示される実施形態では、光源１０２は、試料アーム１３０及び参照アーム１５１に結合される。例示される実施形態では、試料アーム１３０の光はさらに、２つの別個のアクティブビームとなるように結合され、該アクティブビームは、ＭＢＣＵ１１０及び走査システム１２０を通って試料１０４に入射し、同試料１０４から反射される。
【００５０】
概して、試料１０４に入射する光の一部は後方散乱として反射され、その一部が、試料１０４を照射したアクティブビームが辿った光路に沿って試料１０４から戻る。試料１０４から戻る光は、走査システム１２０及びＭＢＣＵ１１０、ならびに試料アーム１３０を通って戻る。さらに、参照アーム１５１は、試料に関する体積と運動の情報の算出に使用するための参照信号を生成する。例示される実施形態では、単一の検出器が用いられている。当業者であれば、複数の検出器を有するシステムも用いることができることが理解されるであろう。いくつかの例示的なマルチ検出器システムを以下に説明する。例示される実施形態において、システム１００は、ＳＳ−ＯＣＴ用に構成されている。以下の説明において、当業者であれば、光源、走査システム、光スイッチ、及び検出間の同期を可能にするシステムについては、説明を容易にするために省略されていることが理解されるであろう。
【００５１】
より具体的には、例示される実施形態において、光源１０２は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１０６に結合される。光源１０２は、広帯域の掃引光源光を発生させ、該光はファイバー１０６を通ってファイバーカプラ１３２に送られる。ファイバーカプラ１３２は、他の点では従来のものである２ｘ２ファイバーカプラである。ファイバー１０６からファイバーカプラ１３２に進入した光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３４を通って試料アーム１３０へ、また、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１５２を通って参照アーム１５１へ到達する。
【００５２】
例示される実施形態では、ファイバーカプラ１３２から出た光は、ファイバー１３４に沿ってファイバーカプラ１３６に進入する。ファイバーカプラ１３６は、他の点では従来のものである１×２ファイバーカプラである。ファイバー１３４からファイバーカプラ１３６に入った光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３８と、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１４２とに送られる。ファイバーカプラ１３６からファイバー１３８に進入した光は、入口ポート１４０においてＭＢＣＵ１１０に進入する。当業者であれば、ファイバー１３８の長さが特定の長さの光路を表すことが理解されるであろう。
【００５３】
ファイバーカプラ１３６からファイバー１４２に進入した光は、コリメータレンズ１４４へ、続いて集光レンズ１４６へ進入する。例示される実施形態においては、コリメータレンズ１４４は、他の点では従来のものであるコリメータレンズであり、集光レンズ１４６は、他の点では従来のものである集光レンズである。当業者であれば、好適な代替の光学素子を用いることができることが理解されるであろう。例示される実施形態において、集光レンズ１４６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１４８に結合され、シングルモードファイバー１４８は、集光レンズ１４６から出た光を入口ポート１５０においてＭＢＣＵ１１０に供給する。
【００５４】
例示される実施形態では、コリメータレンズ１４４及び集光レンズ１４６は、矢印「Ｘ１」にて表される設定可能な距離により離間される。例示される実施形態では、ファイバー１４２及びファイバー１４８間の光路長は、距離Ｘ１を所望される距離に設定することにより調整される。当業者であれば、特定の距離Ｘ１がファイバー１３８に沿って移動する光と、ファイバー１４２及びファイバー１４８に沿って移動する光との間の相対的な遅延を決定することが理解されるであろう。当業者であれば、この手法は、ファイバー１３８の光路長とは所望される距離だけ異なる光路長を提供するために、ファイバー１４２とファイバー１４８の間の光路長を変更する任意の他の好適な周知の機構と置換可能であることが理解されるであろう。
【００５５】
以下に詳細に説明されるように、ポート１４０及びポート１５０においてＭＢＣＵ１１０に進入した光は、ＭＢＣＵ１１０によって、アクティブビーム１１２及び１１４を生成するように構成される。該して、ファイバー１４８からポート１５０に進入した光は、走査ビーム１１２としてＭＢＣＵ１１０から出射される。同様に、ファイバー１３８からポート１４０に進入した光は、走査ビーム１１４としてＭＢＣＵ１１０から出射される。以下に詳細に説明されるように、ビーム１１２及びビーム１１４は、ＭＢＣＵ１１０によって設定される角度によって離間される。
【００５６】
例示される実施形態では、ビーム１１２及び１１４は走査システム１２０に進入し、該走査システム１２０は、試料１０４を走査するために、選択された走査プロトコルに従ってビームを制御する。概して、走査システム１２０は、ＭＢＣＵ１１０から受け取った非偏光で試料を照射し、試料１０４から戻ってきた光をＭＢＣＵ１１０の第１光路及び第２光路に導くように構成される。当業者であれば、様々な周知の走査プロトコルのうち任意のものを使用可能であることが理解されるであろう。
【００５７】
例示される実施形態では、走査システム１２０は、走査ミラー１２２、走査ミラー１２４、レンズ１２６、及びレンズ１２８を備える。走査ミラー１２２及び１２４は、他の点では従来のものである走査ミラーであり、レンズ１２６及び１２８は、走査システムにおいて使用される、他の点では従来のものであるレンズである。例示される実施形態では、走査システム１２０は、２つのレンズ、すなわちレンズ１２６及び１２８を有するものとして図示されている。別の実施形態においては、試料に応じて、レンズ１２８を設けなくてもよい。当業者であれば、他のレンズの組み合わせを用いることができることが理解されるであろう。説明を容易にするために、様々な制御要素及び支持構造が省略されている。当業者であれば、これらの省略された要素が従来の走査システムでは標準的であり、開示された実施形態において使用するために容易に適合させることができることが理解されるであろう。
【００５８】
概して、ビーム１１２及びビーム１１４は、走査ミラー１２２から走査ミラー１２４へ反射される。走査ミラー１２４は、ビーム１１２及び１１４を反射してレンズ１２６及び１２８を通過させる。例示される実施形態では、試料１０４は直接アクセスできない。例えば、一実施形態では、試料１０４は、ヒトの眼であり、所望される表面は網膜である。したがって、当業者であれば、このようなイメ−ジングが、走査システムの共役が瞳孔に位置することを要することが理解されるであろう。別の実施形態においては、試料１０４が直接アクセス可能である場合、例えば試料１０４がヒトの角膜であるような場合には、レンズ１２８を設けなくてもよい。このような場合においては、試料１０４がレンズ１２６の焦点面に配置されるように、システム１００又は試料１０４が配置される。
【００５９】
ビーム１１２及び１１４は、走査システム１２０から出て、試料１０４に入射する。当業者であれば、選択された走査プロトコルが、同一の変位量だけビーム１１２及び１１４を同時に変位させるようにミラー１２２及び１２４を操作することが理解されるであろう。試料１０４は、ビーム１１２及び１１４からの光の一部を吸収し、ビーム１１２及び１１４からの光の一部を後方反射し、ビーム１１２及び１１４が試料１０４に到達するために辿ってきた経路と同じ経路を辿らせる。例示される実施形態では、試料１０４から後方反射されて戻ってきた光はレンズ１２８、レンズ１２６を通ってミラー１２４及び１２２に到達し、ＭＢＣＵ１１０に進入する。
【００６０】
したがって、試料１０４によって反射されたビーム１１２からの光は、ポート１５０においてＭＢＣＵ１１０からファイバー１４８に結合される。同様に、試料１０４により反射されたビーム１１４からの光は、ポート１４０においてＭＢＣＵ１１０からファイバー１３８に結合される。ファイバー１３８及び１４８の戻り光は、ファイバーカプラ１３６に戻る。前進方向の場合と同様に、ファイバー１４８に沿って戻る光は、ファイバー１３８に沿って戻る光に対して、レンズ１４６及び１４４の間において遅延を生じる。本明細書において、ファイバー１４８及び１４２に沿ってファイバーカプラ１３６へ戻る光は、試料アームにおける「遅延光」と称されることがある。同様に、本明細書において、ファイバー１３８に沿ってファイバーカプラ１３６に戻る光は、「非遅延」光と称されることがある。さらに、上述したように、レンズ１４４及び１４６は、当業者によって容易に理解されるであろう、光路間に遅延を導入するための周知の様々な代替の機構の例示である。
【００６１】
例示される実施形態では、ファイバー１３８及び１４２に沿って試料１０４から戻る光が、ファイバーカプラ１３６において再結合される。ファイバーカプラ１３６は、ファイバー１３４に沿って戻る再結合した光を導き、ファイバー１３４は、再結合された光をファイバーカプラ１３２に戻らせる。ファイバーカプラ１３２は、再結合された光を他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１６４に供給し、シングルモードファイバー１６４は次に、再結合された光を他の点では従来のものであるファイバーカプラ１６６に供給する。
【００６２】
上述したように、ファイバーカプラ１３２はまた、光源１０２からの光を参照アーム１５１に結合する。具体的には、例示される実施形態において、ファイバーカプラ１３２は、光源１０２からの光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１５２に結合する。例示される実施形態においては、ファイバー１５２は、受け取った光を他の点では従来のものであるコリメータレンズ１５４に結合する。
【００６３】
例示される実施形態では、コリメータレンズ１５４は、レンズ１５４を出てミラー１５８に入射する参照ビーム１５６を生成する。例示される実施形態においては、ミラー１５８は、互いに対して９０度の角度をなすように配置された２つの反射面を備える。さらに、ミラー１５８とレンズ１５４との間の距離は、矢印Ｙ１にて示される方向に沿ってミラー１５８を配置することによって調整することができる。したがって、当業者であれば、ミラー１５８を移動させることによって、参照アームの光路長を調整することができることが理解されるであろう。当業者はまた、他の周知の関連技術を採用することもできることを理解するであろう。例えば、当業者であれば理解されるであろうが、一実施形態では、調整可能な経路長をレンズ１５４、ミラー１５８、及びレンズ１６０の代わりに用いることができる。さらに、本発明と整合する代替的な関連技術を以下に説明する。
【００６４】
例示される実施形態では、ミラー１５８は、ビーム１５６を他の点では従来のものである集光レンズ１６０に反射する。集光レンズ１６０は、ビーム１５６からの参照光を他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１６２に結合し、シングルモードファイバー１６２は、その光をファイバーカプラ１６６へ供給する。本明細書において、参照アーム１５１からの光は、「参照信号」又は「参照ビーム」とも称されることがある。例示される実施形態では、ファイバーカプラ１６６は、他の点では従来のものである２×２ファイバーカプラである。例示される実施形態において、ファイバーカプラ１６６は、試料アーム１３０から戻ってきた遅延光及び非遅延光と、参照アーム１５１からの参照光とを結合する。試料アーム１３０から戻ってきた光は、参照アーム１５１からの光と干渉し、ファイバーカプラ１６６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１６８及び１７０に結合される干渉信号を生成する。
【００６５】
例示される実施形態では、ファイバー１６８及び１７０は、干渉信号を検出器１７２に供給する。例示される実施形態では、検出器１７２は、他の点では従来のものであるバランス型光検出器である。当業者であれば、他の好適な検出器も使用可能であることが理解されるであろう。例示される実施形態において、検出器１７２は、受信した干渉信号に基づいて走査信号を生成する。一実施形態においては、走査信号は、他の点では従来のものである光検出器の出力である。別の実施形態では、走査信号は、走査信号を使用する単一のシステム又は複数のシステムの要件に基づいて構成することができる。
【００６６】
例示される実施形態では、検出器１７２は、走査信号を分析モジュール１８０に供給する。概して、分析モジュール１８０は、以下に詳細に説明するように、試料１０４に関する体積、構造、及び／又は運動の情報を得るために、走査信号をフィルタリングし、増幅し、デジタル化し、あるいはその他の処理を行うように構成される。一実施形態では、分析モジュール１８０は、走査信号１８０を処理するように構成されるコンピュータシステムである。
【００６７】
一実施形態では、検出器１７２及び分析モジュール１８０は共に処理システムを構成する。別の実施形態では、検出器１７２、分析モジュール１８０、及びファイバーカプラ１６６が共に処理システムを構成する。概して、本明細書で使用される場合、「処理システム」とは、受信した入力に基づいて、光コヒーレンストモグラフィによる解析を実行するように構成された１つ以上の構成要素の集合である。一実施形態では、処理システムは、当業者であれば試料内部の粒子の速度（相対速度又は絶対速度）の解析であると理解されるであろう、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行するように構成される。一実施形態では、処理システムはさらに、当業者であれば試料の物理的構造及び／又は体積の解析であると理解される、体積や構造の解析を実行するように構成される。
【００６８】
例示される実施形態では、システム１００は、単一の検出器、すなわち検出器１７２を備えるように構成される。したがって、当業者であれば、試料上の各走査位置について、２つの走査ビームのそれぞれから１つの信号が、つまり２つの信号が取得されることが理解されるであろう。よって、構造及び位相情報を含む、所与の深さのＯＣＴプロファイルに関して、取得した２つの信号（すなわち、試料からの２つの異なる光路に沿って戻った光）は、取得した２つの信号の光路間の光路長差と等しい遅延により分離される。当業者であれば、この構成は、所望される検出深さ範囲が両信号を含むことができるほど十分に深い場合に好適であることが理解されるであろう。当業者であれば、そのように構成されることにより、遅延したＯＣＴ信号と及び非遅延のＯＣＴ信号との間の位相差を計算することができ、試料に関する運動情報を得るために各試料位置においてドップラーシフトを計算することができることが理解されるであろう。
【００６９】
図１に示した実施形態は、単一の検出器を使用している。別の実施形態では、複数の検出器を用いることもできる。例えば、図２は、２つの検出器を用いる一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図２は、広帯域（ＷＢ）光源２０２、マルチビーム構成ユニット（ＭＢＣＵ）２１０、走査システム２２０、試料アーム２３０、及び参照アーム２５０を備えるマルチチャンネルＯＣＴシステム２００を示している。当業者であれば、システム２００が本明細書に記載されるように改変され、システム１００と同様の原理に基づいて動作することが理解されるであろう。
【００７０】
例えば、概して、ＷＢ光源２０２は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２０６に結合される広帯域光源光を発生させる、他の点では従来のものである光源である。ファイバー２０６は、他の点では従来のものである２ｘ２ファイバーカプラ２３２に光源２０２から光を供給する。ファイバー２０６からファイバーカプラ２３２に進入した光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２３４を介して試料アーム２３０に、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２５２を介して参照アーム２５０に、それぞれ送られる。
【００７１】
例示される実施形態では、ファイバーカプラ２３２からファイバー２３４に沿って送られる光は、他の点では従来のものである１ｘ２ファイバーカプラ２３６に進入する。ファイバー２３４からファイバーカプラ２３６に進入した光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２３８へ、さらにはＭＢＣＵ２１０の入口ポート２４０へ送られる。
【００７２】
ファイバー２３４からファイバーカプラ２３６に進入した光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２４２へ、さらには双方向トランスミッタ２４４に送られる。例示される実施形態では、双方向トランスミッタ２４４は、他の点では従来のものである光サーキュレータである。別の実施形態では、他の好適な均等物も用いることができる。当業者であれば、図示される構成において、シングルモードファイバー２４２からの光が、トランスミッタ２４４を通って、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２４５に、さらにその後入口ポート２４６においてＭＢＣＵ２１０に送られることが理解されるであろう。
【００７３】
以下でより詳細に説明するように、ポート２４０及びポート２４６においてＭＢＣＵ２１０に進入する光は、ＭＢＣＵ２１０によって、アクティブビーム２１４及び２１２をそれぞれ生成するように構成される。例示される実施形態では、ビーム２１２及び２１４は走査システム２２０に入り、走査システム２２０が、試料２０４を走査するために選択された走査プロトコルに従ってビームを制御する。例示される実施形態では、走査システム２２０は、走査ミラー２２２、走査ミラー２２４、レンズ２２６、及びレンズ２２８を備える。
【００７４】
ビーム２１２及び２１４が走査システムを出て試料２０４に入射すると、反射されて、走査システム２２０及びＭＢＣＵ２１０を介してビーム２１２及び２１４が辿った光路に沿って戻る光を生成する。例示される実施形態では、試料２０４により反射されたビーム２１２からの光は、ポート２４６においてＭＢＣＵ２１０からファイバー２４５に結合される。同様に、試料２０４により反射されたビーム２１４からの光は、ポート２４０においてＭＢＣＵ２１０からファイバー２３８に結合される。ファイバー２３８の戻り光はファイバーカプラ２３６へ戻る。
【００７５】
例示される実施形態では、ファイバー２３８に沿って試料２０４から戻る光は、ファイバーカプラ２３６及びファイバー２３４を通ってファイバーカプラ２３２に到達する。ファイバーカプラ２３２は、戻ってきた光を他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２６４に供給し、シングルモードファイバー２６４は、次に、再結合された光を、他の点では従来のものであるファイバーカプラ２６６に供給する。
【００７６】
図１に関して説明した実施形態とは対照的に、システム２００は、アクティブビーム間の遅延を実施しない。図１のレンズ１４４及び１４６間で生じる調節可能な遅延を用いる代わりに、システム２００は双方向トランスミッタ２４４を使用している。一実施形態では、検出時のクロストークエラーを低減又は回避するために、ファイバー２４２の長さを調節することができる。ファイバー２４５に沿って試料２０４から戻った光は、トランスミッタ２４４及び他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２４８により出力先を変更され、他の点では従来のものである２ｘ２ファイバーカプラ２８０に送られる。
【００７７】
上述したように、ファイバーカプラ２３２はまた、図１のシステム１００と同様の方式で、光源２０２からの光を参照アーム２５０に結合する。具体的には、例示される実施形態では、ファイバーカプラ２３２は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２５２に光源２０２からの光を結合する。ファイバー２５２は、受け取った光を、他の点では従来のものであるコリメータレンズ２５４に結合し、コリメータレンズ２５４は参照ビーム２５６を生成する。ビーム２５６は、レンズ２５４から出てミラー２５８（矢印Ｙ２にて示される方向に沿って位置調節可能）に入射し、他の点では従来のものである集光レンズ２６０へ光が反射される。集光レンズ２６０は、ビーム２５６からの参照光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２６２に結合し、シングルモードファイバー２６２は光を参照ビームとして、他の点では従来のものである１ｘ２ファイバーカプラ２７４に供給する。ファイバーカプラ２７４は、他の点では従来のものであるファイバー２７６及び２７８に参照ビームを供給する。
【００７８】
ファイバーカプラ２６６は、ファイバー２６４からの光及びファイバー２７６の参照ビームを結合して、第１干渉信号を生成する。ファイバーカプラ２６６は、第１干渉信号を、ファイバー２６８及び２７０を介して、他の点では従来のものである検出器２７２に供給する。同様に、ファイバーカプラ２８０は、ファイバー２４８からの光とファイバー２７８の参照ビームとを結合し、第２干渉信号を生成する。ファイバーカプラ２８０は、第２干渉信号を、ファイバー２８２及び２８４を介して、他の点では従来のものである検出器２８６に供給する。
【００７９】
例示される実施形態では、検出器２７２は、受信した第１干渉信号に基づいて第１走査信号を生成し、第１走査信号を分析モジュール２９０に供給する。同様に、検出器２８６は、受信した第２干渉信号に基づいて第２走査信号を生成し、第２走査信号を分析モジュール２９０に供給する。概して、分析モジュール２９０は、以下に詳細に説明するように、試料２０４に関する体積、構造、及び／又は運動の情報を得るために、第１及び第２走査信号をフィルタリングし、増幅し、デジタル化し、及び他の処理を行うように構成される。
【００８０】
当業者であれば、システム２００の構成が、別個のアクティブビームに基づく干渉信号を別個に検出しており、したがって、システム２００が、例えば、システム１００よりもより深い深さ範囲にわたって動作することができることが理解されるであろう。システム２００において構成されているように、各ボクセルについて２つのＯＣＴ信号が取得され、取得されたＯＣＴ信号間の位相差を計算することができ、各試料位置におけるドップラーシフトを計算することができる。
【００８１】
当業者であれば、システム１００及びシステム２００が、ＳＤ−ＯＣＴ分析用に容易に構成することができることが理解されるであろう。例えば、システム２００に基づく一実施形態においては、光源２０２は、スーパールミネッセントダイオ−ド（ＳＬＤ）である。一実施形態において、システム２００は、２ｘ２ファイバーカプラ２６６及び２８０のそれぞれを１ｘ２ファイバーカプラに置換することができ、各１ｘ２ファイバーカプラは、２つの入力（参照ビーム及び試料から戻る光）と、関連する検出器への１つの出力とを有するように構成される。一実施形態において、システム２００は、検出器２８６及び２７２を分光計に置き換える。
【００８２】
上述したように、システム１００及びシステム２００は、アクティブビームをＭＢＣＵ１１０、２１０から走査システム１２０、２２０に供給する。図３〜７及び２０〜２１は、マルチビーム構成ユニットの様々な実施形態を示す。概して、これらの開示されたＭＢＣＵのそれぞれは、走査システムの回動中心において交差する２つ（又はそれ以上）のコリメートされた出力走査ビームを生成するように構成される。当業者であれば、この構成が、同じ入射角で、異なる位置にて試料に入射する２つのビームを生成することが理解されるであろう。したがって、これらの図面は、空間的に離間された試料ビームを用いた実施形態を例示する。当業者であれば、この構成が、試料上のビーム間の距離を変化させることにより、軸方向の速度範囲に従って試料内部の運動を対比可能にすることが理解されるであろう。
【００８３】
また、いくつかの実施形態では、ＭＢＣＵとは別のものとして示されている１つ以上の要素を、ＭＢＣＵに組み込むことができる。例えば、別の実施形態では、ファイバー２３４がＭＢＣＵ２１０に結合され、ＭＢＣＵ２１０は、ファイバーカプラ２３６、ファイバー２３８、２４２、２４５、及びトランスミッタ２４４を備える。
【００８４】
さらに、例示される実施形態において、図１及び図２のＭＢＣＵ１１０／２１０のようなＭＢＣＵは、例えば、ＭＢＣＵ内部の第１及び第２光路に沿って試料から戻ってきた光を、処理システムへと至る光経路に導くように構成される。概して、ＭＢＣＵは、光（例えばファイバーカプラの光等）であるか干渉信号（例えば検出器又は分光計の干渉信号等）であるかにかかわらず、試料から戻ってきた光を、該光を処理可能な１つ又は複数の構成要素に導くように光経路が構成されているときに、処理システムに至る光経路に試料から戻ってきた光を導くように構成される。
【００８５】
当業者であれば、光経路を含む特定の構成要素が、ほとんどの場合、システム全体の特定の構成に依存することが理解されるであろう。ＭＢＣＵ２１０の場合、例えば、一つの光経路（ファイバー２３８、２３４、２６４及びファイバーカプラ２３６、２３２、２６６を含む）は、検出器２７２及び分析モジュール２９０を含む処理システムに至る。上述したように、分析モジュール２９０は、試料から（ファイバー２６４から）戻ってきた光と参照信号（ファイバー２７６からの光）との間の干渉（ファイバーカプラ２６６において生じる）に基づく干渉信号を生成する検出器２７２からの干渉信号に基づいて、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。
【００８６】
同様に、第２光経路（ファイバー２４５、２４８及びトランスミッタ２４４を含む）は、ファイバーカプラ２８０、検出器２８６、及び分析モジュール２９０を含む処理システムに至る。上述したように、分析モジュール２９０は、試料から（ファイバー２４８から）戻ってきた光と参照信号（ファイバー２７８からの光）との間の干渉（ファイバーカプラ２８０において生じる）に基づく干渉信号を生成する検出器２８６からの干渉信号に基づいて、光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。それぞれの場合において、ＭＢＣＵ２１０は、（内部）光路に沿って試料２０４から戻ってきた光を導く。該（内部）光路は、戻ってきた光を光経路に結合し、該光経路は次に、その光を、試料から戻ってきた光と参照信号との間の干渉に基づいて光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行するように構成された１つの又は複数の構成要素に供給する。
【００８７】
図３は、一実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図３は、光スイッチと、複数の光ファイバー及び先端レンズと、出口レンズとを有するように構成されたＭＢＣＵ３００を示す。例示される実施形態では、ＭＢＣＵ３００は、ＭＢＣＵ３００の様々な構成要素の１つ以上が静止した向きで、かつ／又は所定の空間位置に固定することを可能にする構造体を提供するように構成されたフレーム３０２を備える。別の実施形態では、フレーム３０２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ３００の１つ以上の構成要素は、フレーム３０２の外に設けられていてもよい。当業者であれば、他の構成も使用できることが理解されるであろう。
【００８８】
ＭＢＣＵ３００は、フレーム３０２に連結される入力ポート３０４及び３０６を備える。該して、入力ポート３０４及び３０６はそれぞれ、以下でより詳細に説明するように、光ファイバーをＭＢＣＵ３００の構成要素に結合するように構成される。動作時において、入力ポート３０４及び３０６は入力光を受け取り、該光は、互いに対して空間的に所望される向きを有する複数の走査ビームとして出口レンズ３１０を通過する。一実施形態では、ＭＢＣＵ３００は、０．１度程度の最小角度を有する２つのコリメートビーム３２２及び３４０を生成するように構成される。
【００８９】
例示される実施形態では、入力ポート３０４は、受け取った光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー３１２に結合する。プレート３１４は、出口レンズ３１０に対して固定された向きでファイバー３１２を保持する。例示される実施形態では、プレート３１４は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。当業者であれば、他の好適な機構を用いて固定された向きでファイバー３１２を保持できることが理解されるであろう。
【００９０】
例示される実施形態において、ファイバー３１２の表面先端は、後方反射を低減するような角度を有するものとして示されている。別の実施形態において、ファイバー３１２は、この角度がない状態で構成してもよい。例示される実施形態では、ファイバー３１２の表面先端は先端レンズ３１８に結合される。本明細書で使用される場合、「先端レンズ」とは、所望の開口数を有して作動するように構成される光学デバイスである。例示される実施形態では、先端レンズ３１８は、他の点では従来のものである、屈折率分布型（ＧＲＩＮ）マイクロレンズである。当業者であれば、先端レンズが又はイバー３１２の整形されたファイバー部分、マイクロレンズ、マイクロＧＲＩＮレンズ、マイクロレンズアレイ、平凸マイクロレンズアレイ、又は他の好適な光学デバイスとして構成されてもよいことが理解されるであろう。当業者であれば、マイクロレンズ（又は類似のレンズ）は、例えば１ｍｍレンズなどの、好適に小さなレンズに置換できることが理解されるであろう。
【００９１】
概して、先端レンズ３１８は、ビーム３２３のための所望の集束又は発散特性を得るように構成される。一実施形態においては、先端レンズ３１８は、所望の開口数を提供するように構成される。一実施形態においては、先端レンズ３１８は、所望の発散を提供するように構成される。一実施形態では、先端レンズ３１８は、後方反射を低減するように構成されたコーティングを含む。
【００９２】
例示される実施形態では、ファイバー３１２及び先端レンズ３１８は同軸を有し、等しい又は同様の外径を有する。例えば、一実施形態においては、外径は約１２５μｍ〜２５０μｍの範囲である。例示される実施形態においては、先端レンズ３１８の出力ビーム３２０は、出口レンズ３１０の中心又はその近傍において出口レンズに入射する。例示される実施形態においては、結果として得られるビーム、すなわち出力ビーム３２２はコリメートされる。概して、ファイバー３１２及び先端レンズ３１８は共に、ＭＢＣＵ３００の光路を構成する。
【００９３】
例示される実施形態においては、入力ポート３０６は、受け取った入力光を、他の点では従来のものである光スイッチ３０８に結合するように構成される。例示される実施形態では、光スイッチ３０８は、３つのポート３２６、３２８及び３３０の１つに受け取った光を導くように構成される。当業者であれば、３つよりも多い又は少ないポートを有する構成も使用できることが理解されるであろう。概して、光ポート３２６、３２８及び３３０は、光ファイバー３１２の光路に対して空間的に特定の向きを有する光路に沿って受け取った光を送るように構成される。
【００９４】
例示される実施形態では、ポート３３０、３２８、及び３２６は、それぞれ、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー３５２、３４２、及び３３２に結合される。ファイバー３５２、３４２、及び３３２はそれぞれ、先端レンズ３５６、３４６、及び３３６に結合される。例示される実施形態においては、ファイバー３５２、３４２、及び３３２（ならびにそれらに関連する先端レンズ）のそれぞれは、プレート３１４により固定された向きで保持される。例示される実施形態では、プレート３１４は、互いに対して、かつファイバー３１２に対して平行となるようにファイバー３５２、３４２、及び３３２を整列させる。例示される実施形態では、プレート３１４は、ファイバー３１２、３３２、３４２、及び３５２をそれぞれ溝３１６、３３４、３４４、及び３５４内に固定する。一実施形態では、ファイバー間最小距離が、先端レンズのレンズ径におよそ対応する。当業者であれば、他の構成も使用できることが理解されるであろう。
【００９５】
このように構成されているため、光スイッチ３０８は、ファイバー３５２、３４２、及び３３２の１つに沿って入射光を導くように動作することができ、これにより、ビーム３５８、３４８、及び３３３のうちの１つを選択することになる。例示される実施形態では、ビーム３３３が選択されている。ビーム３５８、３４８、及び３３３のそれぞれは出口レンズ３１０に入射し、ビーム３６０、３５０及び３４０がそれぞれ生成される。概して、出口レンズ３１０は、（出口レンズ３１０の先端レンズ側からの）入射光ビームをコリメートし、入射光ビームを屈折させて出口レンズの焦点に向かわせる。当業者であれば、出口レンズ３１０の焦点距離を増大させると、第１ビーム３２２及び第２ビーム（３４０、３５０又は３６０）間の角度を減少させることが理解されるであろう。焦点距離が固定された状態で、光スイッチ３０８の出力を選択することによって、２つの出力ビーム間の有限数の出力角度を選択することができる。当業者であれば、ファイバー間距離が小さいほど、出口レンズ３１０から出射されるビーム間の出力角を小さくできることが理解されるであろう。
【００９６】
図４は、別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図４は、フレーム４０２と、出口レンズ４１１と、先端レンズを有する光ファイバーとを備えるＭＢＣＵ４００を示す。別の実施形態では、フレーム４０２を設けなくてもよい。代替の一実施形態では、ＭＢＣＵ４００の１つ又は複数の構成要素をフレーム４０２の外に設けてもよい。当業者であれば、他の構成も使用可能であることが理解されるであろう。例示される実施形態では、入力ポート４０４は、プレート４１２によって固定された向き及び位置に保持される、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー４１０を介して入射光を導く。例示される実施形態では、プレート４１２は、他の点では従来のものであるＶ溝溝を有するプレートである。当業者であれば、他の構造も使用できることが理解されるであろう。
【００９７】
例示される実施形態では、ファイバー４１０は先端レンズ４１４に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ４１４は、ファイバー４１０と同軸配置される。先端レンズ４１４を介してファイバー４１０から出射される光は、出口レンズ４１１の中心又はその近傍において、出口レンズ４１１に入射するビーム４１６を形成し、出口レンズ４１１は、コリメートされた出力ビーム４１８を生成する。
【００９８】
例示される実施形態においては、入力ポート４０６は、プレート４２２によってファイバー４１０と平行となる固定された向きで保持される、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー４２０を介して入射光を導く。例示される実施形態では、プレート４２２は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。例示される実施形態では、ファイバー４２０は、先端レンズ４２４に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ４２４は、ファイバー４２０と同軸配置される。先端レンズ４２４を介してファイバー４２０から出射される光は、ファイバー４２０の位置によって決定される場所において、出口レンズ４１１に入射するビーム４２８を形成し、出口レンズ４１１はコリメートされた出力ビーム４３０を生成する。
【００９９】
上述したように、プレート４２２は、ファイバー４１０に平行となる固定された向きでファイバー４２０を保持する。しかしながら、例示される実施形態では、プレート４２２は、ファイバー４２０をファイバー４１０に対して複数の位置を介して移動させるように構成されたマイクロメートル移動ステージ４０８に連結される。より詳細には、例示される実施形態では、ステージ４０８は、ファイバー４２０（及び先端レンズ４２４）を、ファイバー４２０及びファイバー４１０の両方の軸に直交する方向Ｘ４において移動させる。
【０１００】
このように構成されているため、ビーム４２８を移動させて、複数の位置において出口レンズ４１１に入射させることができる。当業者であれば、ビーム４１８及び４３０間の同一の交点を維持しながら、この移動がビーム４１８及び４３０間の角度を変化させることが理解されるであろう。概して、ビーム４１８及び４３０の交点は、ＭＢＣＵ４００が結合される走査システムの所望の場所に位置するように設定される。当業者であれば、光スイッチに代えて移動ステージを用いると、連続的にビーム４１８及び４３０間の角度を変更できることが理解されるであろう。
【０１０１】
図５は、さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。具体的には、図５は、光スイッチと、複数の光ファイバー及び先端レンズと、第１出口レンズと、第２出口レンズとを備えるＭＢＣＵ５００を示す。例示される実施形態では、ＭＢＣＵ５００はフレーム５０２を備え、フレーム５０２は、ＭＢＣＵ５００の様々な構成要素の１つ以上を静止した向きで、かつ／又は所定の空間位置に固定することが可能な構造体を提供する。別の実施形態では、フレーム５０２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ５００の１つ以上の構成要素は、フレーム５０２の外に設けることができる。当業者であれば、他の構成も使用できることが理解されるであろう。
【０１０２】
ＭＢＣＵ５００は、フレーム５０２に連結される入力ポート５０４及び５０６を備える。例示される実施形態では、入力ポート５０４は、受け取った光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー５１４に結合する。プレート５１６は、ファイバー５１４を出口レンズ５１０に対して固定された向きで保持する。例示される実施形態では、プレート５１６は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。当業者であれば、ファイバー５１４を固定した向きで保持するために他の好適な機構を使用することができることが理解されるであろう。
【０１０３】
例示される実施形態では、ファイバー５１４の表面先端は、同軸配置にて先端レンズ５１８に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ５１８の出力ビーム５２０は、出口レンズ５１０の中心又はその近傍において出口レンズ５１０に入射する。例示される実施形態では、結果として得られるビーム、すなわちビーム５２２は、出口レンズ５１２の中心又はその近傍において出口レンズ５１２に入射する。例示される実施形態では、結果として得られるビーム、すなわち出力ビーム５２４はコリメートされる。
【０１０４】
例示される実施形態では、入力ポート５０６は、受け取った入力光を、他の点では従来のものである光スイッチ５０８に結合するように構成される。例示される実施形態では、光スイッチ５０８は、３つのポート５２８、５３０、及び５３２の１つに受け取った光を導くように構成される。概して、光ポート５２８、５３０、及び５３２は、受け取った光を、光ファイバー５１４の光路に対して空間的に特定の向きを有する光路に沿って送るように構成される。
【０１０５】
例示される実施形態では、ポート５２８、５３０、及び５３２は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー５３４、５４６、及び５５６にそれぞれに結合される。ファイバー５３４、５４６、及び５５６はそれぞれ、先端レンズ５３６、５４８、及び５５８に結合される。例示される実施形態では、ファイバー５３４、５４６、及び５５６（及びそれらに関連する先端レンズ）のそれぞれは、出口レンズ５１０の焦点に対応する共通点で交差する向きとなるように、固定された向きでプレート５１６によって保持される。
【０１０６】
このように構成されているため、光スイッチ５０８は、入射光をファイバー５３４、５４６、及び５５６の１つに沿って導くように動作することができ、これによりビーム５３８、５５０、及び５６０のうち１つを選択することになる。例示される実施形態においては、ビーム５３８が選択されている。ビーム５３８、５５０、及び５６０のそれぞれは、出口レンズ５１０に入射し、ビーム５４０、５５２、及び５６２を生成する。ビーム５４０、５５２、及び５６２のそれぞれは出口レンズ５１２に入射し、ビーム５４４、５５４、及び５６４を生成する。概して、出口レンズ５１２は、（出口レンズ５１２の先端レンズ側からの）入射光ビームをコリメートし、入射光ビームを屈折させて出口レンズ５１２の焦点に向かわせる。当業者であれば、出口レンズ５１２の焦点距離が固定された状態で、光スイッチ５０８の出力を選択することにより、出力ビーム５２４と、ビーム５４４、５５４、及び５６４のうちの１つとの間の有限個の出力角度を選択できることが理解されるであろう。
【０１０７】
図６は、さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図６は、フレーム６０２と、第１出口レンズ６１０と、第２出口レンズ６１２と、先端レンズを有する光ファイバーとを備えるＭＢＣＵ６００を示す。別の実施形態では、フレーム６０２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ６００の１つ又は複数の構成要素が、フレーム６０２の外に設けられてもよい。当業者であれば、他の構成も用いることができることが理解されるであろう。例示される実施形態においては、入力ポート６０４は、プレート６１６によって固定された向き及び位置に保持される、他の点においては従来のものであるシングルモードファイバー６１４を介して入射光を導く。例示される実施形態では、プレート６１６は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。
【０１０８】
例示される実施形態では、ファイバー６１４は、同軸配置にて先端レンズ６１８に結合される。先端レンズ６１８を介してファイバー６１４から出射される光は、出口レンズ６１０の中心又はその近傍において出口レンズ６１０に入射するビーム６２０を形成し、出口レンズ６１０は出力ビーム６２２を生成する。ビーム６２２は、出口レンズ６１２の中心又はその近傍において出口レンズ６１２に入射し、出口レンズ６１２はコリメートされた出力ビーム６２４を生成する。
【０１０９】
例示される実施形態では、入力ポート６０６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー６２６を介して入射光を導く。シングルモードファイバー６２６は、プレート６２８によってファイバー６１４に対して角度θにて測定ごとに固定された向きで保持される。当業者であれば、複数の測定について角度θを調整することができることが理解されるであろう。例示される実施形態においては、プレート６２８は、他の点においては従来のものであるＶ溝を有するプレートである。例示される実施形態では、ファイバー６２６は先端レンズ６３４に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ６３４はファイバー６２６と同軸配置される。先端レンズ６３４を介してファイバー６２６から出射される光はビーム６３８を形成し、ビーム６３８は、ファイバー６２６の位置によって決定される場所において出口レンズ６１０に入射し、出口レンズ６１０は出力ビーム６４０を生成する。ビーム６４０が出口レンズ６１２に入射すると、コリメートされた出力ビーム６４２が生成される。
【０１１０】
上述したように、プレート６２８は、ファイバー６１４に対して特定の向きにファイバー６２６を保持する。しかしながら、例示される実施形態では、プレート６２８はマイクロメートル移動ステージ６３０に連結される。移動ステージ６３０は、矢印Ｘ６にて示されるように、トラック６３２に沿って、プレート６２８をファイバー６１４に対して複数の位置を介して移動させるように構成される。より詳細には、例示される実施形態では、ステージ６３０は、ビーム６３８が常に出口レンズ６１０の焦点においてビーム６２０と交差するように、ファイバー６２６（及び先端レンズ６３４）を移動させる。例示される実施形態では、プレート６２８はまた、追加のファイバー及び先端レンズの対を有する追加のプレート６２８を受容するように構成可能な、かつ、トラック６３２に沿って移動可能な複数のトラック６０８を備える。
【０１１１】
このように構成されているため、ビーム６３８を移動させて、複数の位置で出口レンズ６１０に入射させることができる。当業者であれば、この移動が、ビーム６２４及び６４２間の同一の交点を維持しながら、ビーム６２４及び６４２間の角度を変化させることを理解するであろう。概して、ビーム６２４及び６４２の交点は、ＭＢＣＵ６００が結合される走査システムの所望の場所に位置するように構成される。さらに、出口レンズ６１０及び６１２は、ビーム６２４及び６４２の径を増大又は減少させるように構成することができる。図４に関して上述したように、当業者であれば、光スイッチに代えて移動ステージを用いることが、ビーム６２４及び６４２間の角度を連続的に変更することを可能にすることが理解されるであろう。
【０１１２】
図７は、さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図７は、フレーム７０２と、第１出口レンズ７１０と、第２出口レンズ７１２と、先端レンズを有する光ファイバーと、ミラーアセンブリ７０８とを備えるＭＢＣＵ７００を示す。別の実施形態では、フレーム７０２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ７００の１つ又は複数の構成要素をフレーム７０２の外に設けることができる。当業者であれば、他の構成も用いることができることが理解されるであろう。例示される実施形態では、入力ポート７０４は、プレート７１６によって固定された向き及び位置に保持される、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー７１４を介して入射光を導く。例示される実施形態では、プレート７１６は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。
【０１１３】
例示される実施形態では、ファイバー７１４は同軸配置にて先端レンズ７１８に結合される。先端レンズ７１８を介してファイバー７１４から出射される光は、窓７３６を通過するビーム７２０を形成する。例示される実施形態においては、窓７３６はミラーアセンブリ７０８の透明部分である。別の実施形態においては、窓７３６は開口である。当業者であれば、ビーム７２０が妨げられることなく通過できる他の好適な構成を用いることができることが理解されるであろう。ビーム７２０は、出口レンズ７１０の中心又はその近傍において出口レンズ７１０に入射し、出口レンズ７１０は出力ビーム７２２を生成する。ビーム７２２は、出口レンズ７１２の中心又はその近傍において出口レンズ７１２に入射し、出口レンズ７１２はコリメートされた出力ビーム７２４を生成する。
【０１１４】
例示される実施形態では、入力ポート７０６は、プレート７２８によって固定された向きに保持される、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー７２６を介して入射光を導く。例示される実施形態では、プレート７２８は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。例示される実施形態では、ファイバー７２６は先端レンズ７３０に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ７３０はファイバー７２６と同軸配置される。先端レンズ７３０を介してファイバー７２６から出射される光は、ミラーアセンブリ７０８のミラー７３４に入射するビーム７３２を形成する。例示される実施形態においては、ミラー７３４は鏡である。当業者であれば、任意の好適な反射面を用いることができることが理解されるであろう。
【０１１５】
ビーム７３２は、ミラー７３４の位置に基づいて、複数の向きのうちの１つにてミラー７３４により反射される。例示される実施形態では、ミラー７３４は、ヒンジ７４０によって回動軸を中心に矢印Ｘ７によって示されるように回動可能に構成されたマウント７３８に連結される。概して、ミラーアセンブリ７０８は、ビーム７３２がミラー７３４により反射されてレンズ７１０の焦点においてビーム７２０と交差するように、ミラー７３４を移動させるように構成される。一実施形態においては、１度以下の回動角度に運動を制限することにより、ビーム７２０とミラー７３４から反射されたビームとの間の角度を連続的に変化させて、同一の交点を維持することができる。
【０１１６】
例示される実施形態では、ミラー７３４が図示されるように配置された状態で、ビーム７３２は、ミラー７３４からビーム７４２として反射される。ビーム７４２は出口レンズ７１０に入射し、ビーム７４４が生成される。ビーム７４４は出口レンズ７１２に入射し、コリメートされた出力ビーム７４６が生成される。ミラー７３４が位置７４８へ移動された状態においては、ビーム７３２はミラー７３４からビーム７５０として反射される。ビーム７５０は出口レンズ７１０に入射し、ビーム７５２が生成される。ビーム７５２は出口レンズ７１２に入射し、コリメートされた出力ビーム７５４が生成される。
【０１１７】
概して、ビーム７２４及び７４６の交点は、ＭＢＣＵ７００に結合される走査システムの所望の場所に位置するように設定される。さらに、出口レンズ７１０及び７１２は、ビーム７２４及び７４６の径を増大させるように構成することができる。図４に関して上述したように、当業者であれば、光スイッチに代えて移動ステージを用いると、ビーム７２４及び７４６間の角度を連続的に変更できることが理解されるであろう。
【０１１８】
図８は、一実施形態による走査システムを示すブロック図である。概して、図８はシステム８００を示しており、試料上で空間的に離間したビームが用いられる場合において、ＭＢＣＵ８０２からの２つの走査ビーム８２４、８２６が、走査システム８０４を介して眼８０６の網膜８４２まで伝播する様子を示している。
【０１１９】
例示される実施形態では、ＭＢＣＵ８０２は、平行に配置され、かつ、距離ｄによって離間されたファイバー８１０及び８１４を備える。ファイバー８１０及び８１４は、先端レンズ８１２及び８１６にそれぞれ結合される。ビーム８１８及び８２０は、先端レンズ８１２及び８１６を出て、出口レンズ８２２に入射し、それぞれコリメートビーム８２４及び８２６となる。
【０１２０】
ビーム８２４及び８２６は走査システム８０４に進入し、出口レンズ８２２の焦点距離ｆにおいて交差する。図示されるように、出口レンズ８２２の焦点は、走査ミラー８２８において交差するように設定される。ビーム８２４及び８２６は、走査ミラー８２８から走査ミラー８３０へ反射され、その後、網膜８４０に入る前にレンズ８３２及び８３４を通過する。図示されるように、ビーム８２４及び８２６は、走査面８４２（この場合、網膜）において試料、すなわち眼８０６に衝突する。
【０１２１】
当業者であれば、図示される光学的特徴の周知の数学的記述が存在することが理解されるであろう。例えば、網膜８４２上におけるビーム８２４及び８２６間の距離は、ｄＢである。この構成では、ファイバー間距離ｄの関数としてのビーム距離ｄＢを計算することができる。
【０１２２】
以下の説明のために、以下の定義が適用される。
ｄは、レンズ８１２及び８１６間の距離又はファイバー８１０及び８１４間のファイバー間距離。
ｆは、レンズ８２２の焦点距離。
ａは、出口レンズ８２２と網膜８４２との間の光学系に起因する角倍率。
ｆＥは、瞳孔と網膜８４２との間の距離。
ｄＢは、網膜８４２上のビーム８２４及び８２６間の距離。
ＳＲは、網膜８４２上のＢスキャンの走査範囲。
ＮＡは、ＢスキャンあたりのＡラインの数。
ｆＡは、Ａライン取得速度。
Δｔは、走査方向に沿ったビーム８２４及び８２６間の時間間隔。
【０１２３】
以下のように表すことができる。
【０１２４】
【数１】
2015092158.tif 000003
さらに：
【０１２５】
【数２】
2015092158.tif 000004
よって：
【０１２６】
【数３】
2015092158.tif 000005
説明を明確にするために、空間的に離間された走査ビームに関する特定の、かつ非限定的な数値例を提供する。一実施形態では、妥当な測定システム及び試料のパラメータに基づいて、ヒトの眼における血液の軸方向速度の測定を可能にするファイバー間距離の数値の例をここに示す。例えば、高速の血流速度を有する網膜の毛細血管に対して精度を高くするために、網膜上の走査ビーム間において時間間隔Δｔは０.１８ミリ秒オーダーである。ｆ＝１５０ｍｍ、ａ＝３、ｆＥ＝１７ｍｍ、ＳＲ＝６ｍｍ、ＮＡ＝１０００、及びｆＡ＝１００ｋＨｚと仮定すると、ファイバー間距離ｄ＝３１８μｍが得られる。その結果、ファイバー間距離は、一実施形態では、光ファイバーの直径オーダーでなければならない。さらに、より遅い血流速度、又は走査ビームに対して９０度に近い角度の向きの血管に対して精度を高くするために、より長い時間間隔、５ミリ秒オーダーのΔｔが必要とされる。これは、一実施形態では、ファイバー間距離を８.７ｍｍとする。当業者であれば、これらの値は単なる例示として提示されているに過ぎないことが理解されるであろう。
【０１２７】
上述したように、開示された実施形態は、空間的又は角度的に離間されたビームのいずれかのために構成することができる。図９は、一実施形態による、マルチビーム構成ユニット及び走査システムを示すブロック図である。具体的には、図９は、２つの異なる入射角で試料に入射する、２つのコリメートされた平行なビームを提供するように構成されるＭＢＣＵ及び走査システム９００を示す。
【０１２８】
例示される実施形態では、システム９００は、空間において特定の向きで様々な構成要素を固定するように構成されたフレーム９０２を備える。別の実施形態では、フレーム９０２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ９００の１つ又は複数の構成要素をフレーム９０２の外に設けてもよい。当業者であれば、他の構成も用いることができることが理解されるであろう。入力ポート９０４及び９０６は、非偏光光源入力を受け取るように、かつ、受け取った入力を光スイッチ９０８へ（から）導くように構成される。例示される実施形態においては、入力ポート９０４は、光を入力ポート９０４から出力９１８及び９２２の一方に導くスイッチセレクタ９１４に結合される。同様に、入力ポート９０６は、光を入力ポート９０６から出力９２０及び９２４の一方に導くスイッチセレクタ９１６に結合される。出力９１８、９２０、９２２、及び９２４は、他の点では従来のシングルモードファイバーである９２６、９３８、９６３、及び９６４にそれぞれ結合される。
【０１２９】
ファイバー９２６、９３８、９６３、及び９６４は、対応する先端レンズ９２８、９４０、９６２、及び１００２（図１０）にそれぞれ結合される。ファイバー９２６、９３８、９６３、及び９６４はそれぞれマウント９３０に連結される。例示される実施形態では、ファイバー９２６、９３８、９６３、及び９６４は、それぞれの先端レンズを介してマウント９３０に連結される。
【０１３０】
動作時には、光スイッチ９０８は、平行に整列したファイバーの２つの対の間で、すなわちファイバー９２６及び９３８、又はファイバー９６３及び９６４のいずれかを選択するように構成される。例示される実施形態では、ファイバー９２６及び９３８が、選択されたファイバー対として示されている。したがって、入力ポート９０４及び９０６からの光は先端レンズ９２８及び９４０からコリメートビーム９３２及び９４２としてそれぞれ出射される。
【０１３１】
ビーム９３２及び９４２は出口レンズ９１０に入射し、ビーム９３４及び９４４がそれぞれ生成される。ビーム９３４及び９４４は出口レンズ９１２に入射し、コリメートビーム９３６及び９４６がそれぞれ生成される。例示される実施形態では、ビーム９３６及び９４６は走査システムに進入し、ミラー９４８からミラー９５０へ反射され、ミラー９５０からレンズ９５２及び９５４を介して試料９５６へ反射される。ビーム９３６及び９４６がレンズ９５８を介して試料９５６に進入し、点９６０において試料９５６に衝突する。図示されるように、ビーム９３６及び９４６は、以下に詳細に説明するように、異なる入射角にて点９６０に到達する。
【０１３２】
上述したように、システム９００においては、ビームは平行なビーム対となるように対にされ、光スイッチ９０８によって選択された対が関与させられる。例示される実施形態では、対の向きは、２つの直交する平面内に固定される。当業者であれば、他の構成も用いることができることが理解されるであろう。例えば、別の実施形態において、システム９００は、互いに直交し、かつ、ファイバー９２６及び９３８の対により規定される平面に対して４５度の角度をなす平面に位置する２つの追加のファイバー対を備える。
【０１３３】
図１０は、一実施形態による、図９のマルチビーム構成ユニットの一態様を示すブロック図である。具体的には、図１０Ａ及び図１０Ｂは、一実施形態における、図９のファイバー対の互いに対する配列のより明瞭な図を提供するものである。概して、システム１０００は、関連する先端レンズと同軸に結合されているものとして図示されるファイバー９２６、９３８、９６３、及び９６４を備え、これらファイバー９２６、９３８、９６３、及び９６４は、固定された向き及び位置でマウント９３０に取り付けられている。
【０１３４】
上述したように、光ビームは、とりわけ先端レンズの空間における向きに基づいて、先端レンズから出射される。図１０Ｂは、一実施形態における先端レンズの端面図である。例示される実施形態では、先端レンズ９２８及び９４０は第１の対、すなわち「垂直配列」の対を表す。同様に、先端レンズ９６２及び１００２は第２の対、すなわち「水平配列」の対を表す。
【０１３５】
図示されるように、第１対及び第２対は、互いに直交するように配列される。また、先端レンズの第１対の中点と先端レンズの第２対の中点は、マウント９３０上で一致するように整列される。上述したように、光スイッチは対の間で選択し、一実施形態においては、光ビームは、先端レンズの選択された対を介してのみ出射され、戻ってくる。一実施形態では、試料から戻ってきた光は、４つ全ての先端レンズを通って戻ることができるが、当業者であれば、光スイッチの動作が、光が光スイッチを超えて選択されていないレンズ対を通過することを防ぐことを理解するであろう。さらに、以下でより詳細に説明するように、本明細書において「受動的」構成とも称される別の実施形態では、光は、単一の先端レンズ（又はレンズ対）から試料に送られ、処理のために試料から４つ全ての先端レンズに沿って戻ることができる。
【０１３６】
図９に関して上述したように、選択されたファイバー対においては、ビーム９３６が先端レンズ９２８からビーム９３２として出射され、ビーム９４６が先端レンズ９４０からビーム９４２として出射される。代わりに、光スイッチが他方のファイバー対を選択するように設定されている場合には、ビーム９３６が先端レンズ９６２からビーム９３２として出射され、ビーム９４６が先端レンズ１００２からビーム９４２として出射される。したがって、例示される実施形態では、ビーム９３６及び９４６は、「垂直配列」の対又は「水平配列」の対のいずれが選択されるかに応じて、２つの異なる平面において、試料上の同一点に入射するように設定される。このように設定されるため、異なる配列から、同じ試料点で測定を行うことができる。
【０１３７】
図１１〜１２は、さらに詳細に示した、一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置及び方法の動作を示すベクトル図である。図１１は、走査ビームを表す一例のベクトルが描かれたグラフ１１００における座標系を示す。例示される実施形態では、試料速度ベクトルＶと２つの入射双方向ビームｋ１及びｋ２は、ｙ−ｚ平面に位置する。
【０１３８】
図１１に示した実施形態では、垂直配列されたビーム対が選択されている。フレーム（ｘ，ｙ，ｚ）の原点は、試料である眼の測定点に対応する。ｚ軸は、試料である眼の光軸を表している。第１走査ビーム（例えば、図９のビーム９３６）はベクトルｋ１により表され、第２走査ビーム（例えば、図９のビーム９４６）はベクトルｋ２によって表される。図示されるように、ベクトルｋ１及びｋ２は、ｙ−ｚ平面に位置し、ｚ軸に関して対称である。ｋ１とｋ２の間の角度はδである。ベクトルＶ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）は、フレーム（ｘ，ｙ，ｚ）の原点に位置する試料内部の散乱点の速度ベクトルを表す。当業者であれば、Ｖが、一実施形態において、ＯＣＴプロセスにより所望される運動情報を表すことが理解されるであろう。
【０１３９】
ベクトルＶは、ｚ軸に対して角度（π／２−α）をなす。ｘ−ｙ平面上へのＶの射影ベクトルがｙ軸に対して角度βをなす。試料が横方向に走査されると、従来のドップラー法と同様に、各ビームについて２つのＡライン（又はスキャン）間の位相差を計算することができる。以下の説明において、Δφ１とΔφ２は、それぞれのベクトル（ビーム）ｋ１及びｋ２に関するＡライン（又はＢスキャン）間の位相差を指す。
【０１４０】
【数４】
2015092158.tif 000006
【０１４１】
【数５】
2015092158.tif 000007
式中、Ｔは、例えば２つのＡライン又はＢスキャン間の時間であり、ｋ＝２πｎ／λであり、ｎは試料の屈折率であり、λは光源の波長であり、Ｖはこの位置における試料の絶対速度である。δは、分かっている場合又は推定される場合には、眼の屈折力から近似値を求めることができる。
【０１４２】
これは以下のように記述できる。
【０１４３】
【数６】
2015092158.tif 000008
【０１４４】
【数７】
2015092158.tif 000009
これは、水平配列のビームから得られた測定値と合わせて有用となる。
【０１４５】
図１２は、走査ビームを表す一例のベクトルが描かれているグラフ１２００における座標系を示す。例示される実施形態では、試料の速度ベクトルＶと２つの入射双方向ビームｋ３及びｋ４は、ｘ−ｚ平面に位置する。
【０１４６】
図１２に示した実施形態では、水平配列のビーム対が選択されている。フレーム（ｘ，ｙ，ｚ）の原点は、試料である眼の測定点に対応する。ｚ軸は、試料である眼の光軸を表している。第１走査ビーム（例えば、図９のビーム９３６）はベクトルｋ３によって表され、第２走査ビーム（例えば、図９のビーム９４６）はベクトルｋ４によって表される。図示されるように、ベクトルｋ３及びｋ４はｘ−ｚ平面に位置し、ｚ軸に関して対称である。ｋ３とｋ４の間の角度はδである。
【０１４７】
ベクトルＶは、ｚ軸に対して角度（π／２−α）をなす。ｘ−ｙ平面上へのＶの射影ベクトルがｙ軸に対して角度βをなす。前述の計算法でｋ１とｋ２をそれぞれｋ３及びｋ４に置き換えると：
【０１４８】
【数８】
2015092158.tif 000010
Ｖを得るために、２つの未知数α、βを決定する必要がある。βを決定するために、式（３）及び（５）は、例えば、以下のように表される：
【０１４９】
【数９】
2015092158.tif 000011
これは以下のように書き換えることができる。
【０１５０】
【数１０】
2015092158.tif 000012
βが得られたら、αは式（３）及び（４）から得られる：
【０１５１】
【数１１】
2015092158.tif 000013
これは、以下のように書き換えることができる。
【０１５２】
【数１２】
2015092158.tif 000014
β及びαが得られたら、上記式から絶対速度Ｖが得られる。例えばβがπ／２から離れている場合には、式（３）を使用する：
【０１５３】
【数１３】
2015092158.tif 000015
あるいは、βが０から離れている場合には、式（５）を使用する：
【０１５４】
【数１４】
2015092158.tif 000016
当業者であれば、理想的な測定がこれらの４つの信号を同時に取得するであろうことが理解されるであろう。したがって、当業者であれば、例えば光スイッチ９０８をなくすために、図９に示すシステムをどのように改変したらよいかについて理解されるであろう。さらに、図９の実施形態が２つの同時走査ビームのみが使用されていることを示しているため、当業者であれば、運動情報を得るための試料の測定が、垂直配列のビームと水平配列のビームとを連続的に使用することを要することが理解されるであろう。当業者はまた、連続的な測定は、構成を変更しても速度が大幅に変化しないという仮定を伴うことを理解するであろう。
【０１５５】
概して、開示された実施形態は、主として、試料から光路に沿って戻ってくるビームの数と同じ数のアクティブビームを使用する実施形態について説明されている。図１３は、１つのアクティブビームを用いて、複数の戻り光路から光を集めるように構成される実施形態を示す。図１３は、一実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。
【０１５６】
具体的には、図１３は、広帯域（ＷＢ）光源１３０２と、マルチビーム構成ユニット（ＭＢＣＵ）１３１０と、走査システム１３２０と、試料アーム１３３０と、参照アーム１３５０とを備えるマルチチャンネルＯＣＴシステム１３００を示す。当業者であれば、システム１３００が、図１のシステム１００及び図２のシステム２００の原理と同様の原理で、以下に説明するように改変して動作することが理解されるであろう。
【０１５７】
例えば、概して、ＷＢ光源１３０２は、他の点では従来のものである広帯域光源光を発生させる光源であり、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３０６に結合される。ファイバー１３０６は、光を光源１３０２から他の点では従来のものである１×２ファイバーカプラ１３３２に供給する。ファイバー１３０６からファイバーカプラ１３３２に進入した光は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３３４を介して試料アーム１３３０に送られ、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３５２を介して参照アーム１３５０に送られる。
【０１５８】
例示される実施形態では、ファイバー１３３４に沿ってファイバーカプラ１３３２から送られる光は、双方向トランスミッタ１３３６に進入する。例示される実施形態では、双方向トランスミッタ１３３６は、他の点では従来のものである光サーキュレータである。別の実施形態では、他の好適な均等物も用いることができる。当業者であれば、例示される構成において、シングルモードファイバー１３３４からの光は、トランスミッタ１３３６を通って、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３３８に送られ、さらに入口ポート１３４０においてＭＢＣＵ１３１０に進入することが理解されるであろう。
【０１５９】
以下に詳細に説明されるように、ポート１３４０においてＭＢＣＵ１３１０に進入する光は、ＭＢＣＵ１３１０によってアクティブビーム１３１２を生成するように構成される。例示される実施形態では、ビーム１３１２のみがＭＢＣＵ１３１０から走査システム１３２０に進入し、ＭＢＣＵ１３１０は、試料１３０４を走査するために、受け取ったビームを選択された走査プロトコルに従って制御する。例示される実施形態においては、走査システム１３２０は、走査ミラー１３２２、走査ミラー１３２４、レンズ１３２６、及びレンズ１３２８を含む。
【０１６０】
ビーム１３１２は走査システム１３２０から出て試料１３０４に入射し、これにより反射光が生じ、走査システム１３２０及びＭＢＣＵ１３１０を介して、ビーム１３１２及び１３１４がとる光路に沿って戻る。例示される実施形態では、試料１３０４により反射されたビーム１３１２からの光は、ポート１３４０にてＭＢＣＵ１３１０からファイバー１３３８へ結合される。しかしながら、例示される実施形態では、ビーム１３１２からの光はまた、試料１３０４によって反射され（ビーム１３１４の光路に沿って）、ポート１３４２にてＭＢＣＵ１３１０からファイバー１３４４に結合される。
【０１６１】
例示される実施形態においては、ファイバー１３４４に沿って試料１３０４から戻った光は、ファイバーカプラ１３７６に導かれる。ファイバー１３３８に沿って試料１３０４から戻った光は、トランスミッタ１３３６及び他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３４６によって、他の点では従来のものである２ｘ２ファイバーカプラ１３６８に出力先が変更される。
【０１６２】
上述したように、ファイバーカプラ１３３２はまた、光源１３０２からの光を参照アーム１３５０に結合する。例示される実施形態では、ファイバーカプラ１３３２は、光源１３０２からの光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３５２に結合する。ファイバー１３５２は、受け取った光を、他の点では従来のものであるコリメータレンズ１３５４に結合し、コリメータレンズ１３５４は参照ビーム１３５５を生成し、該参照ビーム１３５５は、レンズ１３５４から出てミラー１３５６（矢印Ｙ１３に示す方向に沿って位置調節可能）に入射し、これにより光が、他の点では従来のものである集光レンズ１３５８へ反射される。集光レンズ１３５８は、ビーム１３５５からの参照光を他の点では従来のものであるシングルモードファイバー１３６０に結合し、シングルモードファイバー１３６０は、光を、他の点では従来のものである従来の１×２ファイバーカプラ１３６２に参照ビームとして供給する。ファイバーカプラ１３６２は、他の点では従来のものであるファイバー１３６４及び１３６６に参照ビームを供給する。
【０１６３】
ファイバーカプラ１３７６は、ファイバー１３４４からの光とファイバー１３６４の参照ビームとを結合して、第１干渉信号を生成する。ファイバーカプラ１３７６は、第１干渉信号を、ファイバー１３７８及び１３８０を介して、他の点では従来のものである検出器１３８２に供給する。同様に、ファイバーカプラ１３６８は、ファイバー１３４６からの光とファイバー１３６６の参照ビームとを結合し、第２干渉信号を生成する。ファイバーカプラ１３６８は、第２干渉信号を、ファイバー１３７０及び１３７２を介して、他の点では従来のものである検出器１３７４に供給する。
【０１６４】
例示される実施形態では、検出器１３８２は、受け取った第１干渉信号に基づいて第１走査信号を生成し、第１走査信号を分析モジュール１３９０に送る。同様に、検出器１３７４は、受け取った第２干渉信号に基づいて第２走査信号を生成し、第２走査信号を分析モジュール１３９０に送る。概して、分析モジュール１３９０は、以下でより詳細に説明するように、試料１３０４に関する体積、構造、及び／又は運動の情報を取得するために、第１及び第２の走査信号をフィルタリングし、増幅し、デジタル化し、及び他の方法で処理するように構成される。
【０１６５】
上述したように、一構成においては、ＭＢＣＵ１３１０は、垂直配列のファイバー対と水平配列のファイバー対との間で選択するように構成される。さらに、例示される実施形態では、システム１３００は、単一の走査ビームと２つの戻り光路を有するように構成される。したがって、当業者であれば、システム１３００がベクトルｋ２を収集モードのみで使用し、ベクトルｋ４を使用しないという点を除き、前述したパラメータＴ、ｋ１、ｋ２、ｋ３、Ｖ、δ、α、及びβが図１１及び図１２に関して説明したものと同様であることが理解されるであろう。したがって、光が方向ｋ１において試料を照射しており、方向−ｋ１において光を収集するときに、２つの戻りビーム間の位相差を以下のように表すことができる：
【０１６６】
【数１５】
2015092158.tif 000017
光が方向ｋ１において試料を照射しており、方向−ｋ２において光を収集するときに、２時点間の位相差は以下のように表すことができる：
【０１６７】
【数１６】
2015092158.tif 000018
光が方向ｋ３において試料を照射しており、方向−ｋ３において光を収集するときに、２時点間の位相差は次のように表すことができる：
【０１６８】
【数１７】
2015092158.tif 000019
光が方向ｋ３において試料を照射しており、方向−ｋ２において光を収集するときに、２時点間の位相差は次式で与えられる：
【０１６９】
【数１８】
2015092158.tif 000020
角度βは、式（８）、（９）、及び（１０）を用いて得られ、例えば：
【０１７０】
【数１９】
2015092158.tif 000021
βが得られたら、δを既知と仮定し、αは次式を用いて得ることができる：
【０１７１】
【数２０】
2015092158.tif 000022
最後に、β及びαが決定されると、絶対速度Ｖは、前式（８）〜（１１）のいずれかを用いて得ることができる。、前式（８）のいずれかを得ることができる。したがって、例示される実施形態では、第１の単一照射ビーム（方向ｋ１）は、２つの収集ビーム（−ｋ１，−ｋ２）とともに使用され、続いて第２の単一照射ビーム（方向ｋ３）は、２つの収集ビーム（−ｋ３，−ｋ２）とともに使用される。当業者であれば、同様の原理が、同時に２つの照射ビーム（ｋ１、ｋ３）と３つの収集経路（−ｋ１，−ｋ２，−ｋ３）を使用する場合、又は他の好適な組合せにも利用できることが理解されるであろう。当業者であれば、適切な改変は、代替の異なる検出スキ−ム、経路長の多重化、又は他の同様の技術を必要とし得ることが理解されるであろう。
【０１７２】
前述した実施形態は、別個の検出アーム及び試料アームを有する実施形態として考えられる。別個の検出及びサンプリングの古典的な例は、マイケルソン干渉計により示される。対照的に、（全体的又は部分的な）重複の検出及びサンプリングの古典的な例は、フィゾー干渉計により示される。図１４〜１７に開示される実施形態は、重複した又は部分的に重複した検出及びサンプリングを用いる実施形態を示しており、「コモンパス」の実施形態とも称される。
【０１７３】
図１４は、さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図１４は、ＷＢ光源１４０２と、ＭＢＣＵ１４１０と、試料１４０６を走査するように構成された走査システム１４０４とを備えるように構成されたシステム１４００を示す。 
【０１７４】
概して、光源１４０２は、ファイバー１４０３を介して双方向トランスミッタ１４０５へ、次にファイバーカプラ１４１４へと導かれる光源光を発生させる。ファイバーカプラ１４１４は、異なる光路長を有するように構成されるファイバー１４１６及び１４１８を介して光を導く。光は、ＭＢＣＵ１４１０を介してファイバー１４１６からポート１４２０に送られ、ビーム１４５０として走査システム１４０４に進入する。光は、ファイバー１４１８からポート１４２２に送られ、ＭＢＣＵ１４１０を介して、ビーム１４５２として走査システム１４０４に進入する。
【０１７５】
例示される実施形態では、走査システム１４０４は、他の点では従来のものである部分リフレクタ１４３０を備える。ビーム１４５０及び１４５２は、ミラー１４２４からミラー１４２６へ反射され、レンズ１４２８を介して、一部が部分リフレクタにより反射される。当業者であれば、部分リフレクタ１４３０は、このように、試料１４０６から戻ってきた光との干渉信号を生成するために使用できる参照信号を生成することが理解されるであろう。
【０１７６】
例示される実施形態では、試料から反射された光と部分リフレクタ１４３０から反射された光は、光路を通ってファイバーカプラ１４１４及びトランスミッタ１４０５まで戻る。再結合された光は、ファイバー１４４２に沿って検出モジュール１４４０に送られる。概して、検出モジュール１４４０は、ＯＣＴ運動解析を実行するために、試料から戻った結合光と参照光とに基づく干渉信号を検出して分析するように構成される。
【０１７７】
例示される実施形態では、検出モジュール１４４０は、単一の抽象的な構成要素として示されている。別の実施形態では、検出モジュール１４４０は、検出器及び分析モジュールを含む。当業者であれば、増幅、フィルタリング、及び他の好適な技術を行うように構成された要素を含め、他の構成も用いることができることを理解するであろう。
【０１７８】
図１５は、さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図１５は、ＷＢ光源１５０２と、ＭＢＣＵ１５１０と、試料１５０６を走査するように構成された走査システム１５３０とを備えるように構成されたシステム１５００を示す。
【０１７９】
概して、光源１５０２は、ファイバー１５０４を介してファイバーカプラ１５２０へ導かれる光源光を発生させる。ファイバーカプラ１５２０は、光を、ファイバー１５６０及び１５６２を介して双方向トランスミッタ１５２２及び１５２４にそれぞれ導く。光は、トランスミッタ１５２２及び１５２４からファイバー１５６４及び１５６６を介してそれぞれ送られる。例示される実施形態では、ファイバー１５６０及び１５６２は、異なる光路長を有するように構成される。ファイバー１５６４及び１５６６からの光は、それぞれポート１５２８及び１５２６に導かれ、ＭＢＣＵ１５１０を介して、それぞれビーム１５５２及び１５５０として走査システム１５３０に進入する。
【０１８０】
例示される実施形態では、走査システム１５３０は、他の点では従来のものである部分リフレクタ１５３８を備える。ビーム１５５０及び１５５２は、ミラー１５３２からミラー１５３４へと反射され、レンズ１５３６を介して、一部が部分リフレクタ１５３８により反射される。当業者であれば、部分リフレクタ１５３８が、このように、試料１５０６から戻ってきた光との干渉信号を生成するために使用できる参照信号を生成することを理解するであろう。
【０１８１】
例示される実施形態では、試料及び部分リフレクタ１５３８から反射された光は、光路を通ってトランスミッタ１５２２及び１５２４へ戻る。戻ってきた光は、トランスミッタ１５２２からファイバー１５７０に沿って検出モジュール１５７６へ送られる。戻ってきた光は、トランスミッタ１５２４からファイバー１５７２に沿って検出モジュール１５７４へ送られる。概して、検出モジュール１５７４及び１５７６は、ＯＣＴ運動解析を実行するために、試料から戻ってきた結合光と参照光とに基づいて干渉信号を検出し、分析するように構成される。
【０１８２】
図１６は、さらに別の実施形態、概して試料が近接したアクセスに適していない実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図１６は、ＷＢ光源１６０２と、ＭＢＣＵ１６１０と、試料１６０６を走査するように構成された走査システム１６０４とを有するように構成されたシステム１６００を示す。
【０１８３】
概して、光源１６０２は光源光を発生させ、該光源光は、ファイバー１６１２を介して双方向トランスミッタ１６１４へ、その後さらにファイバーカプラ１６１６へ導かれる。ファイバーカプラ１６１６は、異なる光路長を有するように構成されたファイバー１６１８及び１６２０を介して光を導く。光は、ファイバー１６１８からポート１６２２に送られ、ＭＢＣＵ１６１０を介して、ビーム１６２８として走査システム１６０４に進入する。光は、ファイバー１６２０からポート１６２４に送られ、ＭＢＣＵ１６１０を介して、ビーム１６２６として走査システム１６０４に進入する。
【０１８４】
例示される実施形態では、走査システム１６０４は、レンズ１６３４及び１６３８の間に配置される、他の点では従来のものである部分リフレクタ１６３６を備える。ビーム１６２６及び１６２８は、ミラー１６３０からミラー１６３２に反射され、レンズ１６３４を介して、一部が、レンズ１６３８を通って試料１６０６に到達する前に部分リフレクタ１６３６により反射される。当業者であれば、部分リフレクタが、このように、試料１６０６から戻ってきた光との干渉信号を生成するために使用できる参照信号を生成することが理解されるであろう。
【０１８５】
例示される実施形態では、試料及び部分リフレクタ１６３６から反射された光は、光路を通ってファイバーカプラ１６１６及びトランスミッタ１６１４に戻ってくる。再結合された光は、ファイバー１６４０に沿って双方向トランスミッタ１６４２に送られる。再結合された光は、それによって、参照モジュール１６４６に導かれる。
【０１８６】
例示される実施形態に示すように、参照モジュール１６４６は、追加の参照信号を生成するように構成される。一実施形態では、参照モジュール１６４６は、参照信号と試料信号の経路長を一致させるように構成される。当業者であれば、光がモジュール１６４６に進入し、レンズ１６４８を通過して、一部が部分リフレクタ１６５０によって反射されることが理解されるであろう。部分リフレクタ１６５０によって反射されない光は、設定可能な距離Ｘ１６にて設定されるミラー１６５４に入射する前にレンズ１６５２を通過する。
【０１８７】
モジュール１６４６から戻ってきた光は、ファイバー１６４４及び１６５６に沿って検出モジュール１６５８に送られる。概して、検出モジュール１６５８は、ＯＣＴ運動解析を実行するために、試料から戻ってきた結合光と参照光とに基づいて干渉信号を検出し、分析するように構成される。
【０１８８】
図１７は、さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図１７は、ＷＢ光源１７０２と、ＭＢＣＵ１７１０と、試料１７０６を走査するように構成された走査システム１７０４とを備えるように構成されるシステム１７００を示す。
【０１８９】
概して、光源１７０２は、ファイバー１７１２を介してファイバーカプラ１７１４に導かれる光源光を発生させる。ファイバーカプラ１７１４は、双方向トランスミッタ１７１６及び１７１８に光を導く。光は、ファイバー１７２０及び１７２２をそれぞれ介して、トランスミッタ１７１６及び１７１８から送られる。例示される実施形態では、ファイバー１７２０及び１７２２は、異なる光路長を有するように構成される。ファイバー１７２０及び１７２２からの光は、それぞれポート１７２４及び１７２６に導かれ、ＭＢＣＵ１７１０を介して、それぞれビーム１７３０及び１７２８として走査システム１７０４に進入する。
【０１９０】
例示される実施形態では、走査システム１７０４は、他の点では従来のものである部分リフレクタ１７３８を備える。ビーム１７２８及び１７３０は、ミラー１７３２からミラー１７３４に反射され、レンズ１７３６を介して、一部が部分リフレクタ１７３８により反射される。当業者であれば、部分リフレクタ１７３８が、このように、試料１７０６から戻ってきた光と共に干渉信号を生成するために使用できる参照信号を生成することが理解されるであろう。部分リフレクタ１７３８によって反射されない光は、レンズ１７４０を通過して試料１７０６に入射し、試料１７０６により反射される。
【０１９１】
例示される実施形態では、試料及び部分リフレクタ１７３８から反射される光は、光路を介してトランスミッタ１７１６及び１７１８に戻る。この再結合された光はトランスミッタ１７１８からファイバー１７４２に沿って双方向トランスミッタ１７４４へ送られる。再結合された光は、それによって参照モジュール１７４８に導かれる。図示した実施形態に示されるように、光は、モジュール１７４８に進入し、レンズ１７５０を通過し、一部が部分リフレクタ１７５２によって反射される。部分リフレクタ１７５２によって反射されない光は、設定可能な距離Ｘ１７に設定されるミラー１７５６に入射する前にレンズ１７５４を通過する。モジュール１７４８から戻ってきた光は、ファイバー１７４６及び１７５８に沿って検出モジュール１７６０に送られる。
【０１９２】
再結合された光は、トランスミッタ１７１６からファイバー１７６２に沿って双方向トランスミッタ１７６４に送られる。再結合された光は、これによって参照モジュール１７６８に導かれる。例示した実施形態に示されるように、光はモジュール１７６８に進入し、レンズ１７７０を通過して、一部が部分リフレクタ１７７２によって反射される。部分リフレクタ１７７２によって反射されない光は、設定可能な距離Ｙ１７に設定されるミラー１７７６に入射する前にレンズ１７７４を通過する。モジュール１７６８から戻ってきた光は、ファイバー１７６６及び１７８０に沿って検出モジュール１７８２に送られる。概して、検出モジュール１７６０及び１７８２は、ＯＣＴ運動解析を実行するために、試料から戻ってきた結合光と参照光とに基づく干渉信号を検出し、分析するように構成される。
【０１９３】
当業者であれば、図１６及び１７に開示される実施形態が、従来のコモンパスシステムからの進歩を表すことが理解されるであろう。具体的には、上述したように、システム１６００及び１７００は、本明細書に記載した原理を組み込むように構成されており、特に、過度の複雑さを導入することなく、複数の走査ビームを追加している。
【０１９４】
図１８は、さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置を示すブロック図である。具体的には、図１８は、双方向トランスミッタ（サーキュレータ）を設けない構成のシステム１８００を示す。図１８は、ＷＢ光源１８０２と、ＭＢＣＵ１８１０と、試料１８０６を走査するように構成された走査システム１８０４とを備えるように構成されたシステム１８００を示す。
【０１９５】
概して、光源１８０２は、ファイバーカプラ１８１２に導かれる光源光を発生させる。ファイバーカプラ１８１２は、ファイバー１８１４に沿ってファイバーカプラ１８１８に光を導き、ファイバー１８１６に沿ってファイバーカプラ１８２０に光を導く。概して、ファイバーカプラ１８１８は、光をＭＢＣＵ１８１０及び参照光路へ導く。同様に、ファイバーカプラ１８２０は、光をＭＢＣＵ１８１０及び（別の）参照光路へ導く。試料へ導かれる光については、ファイバーカプラ１８１８は、ファイバー１８２２に沿ってＭＢＣＵ１８１０のポート１８２６に光を導く。ポート１８２６に進入した光は、ビーム１８３０としてＭＢＣＵ１８１０から出射される。同様に、ファイバーカプラ１８２０は、ファイバー１８２４に沿ってＭＢＣＵ１８１０のポート１８２８に光を導く。ポート１８２８に進入した光は、ビーム１８３２としてＭＢＣＵ１８１０から出射される。
【０１９６】
例示される実施形態では、ファイバー１８２２及び１８２４は、異なる光路長を有するように構成される。ビーム１８３０及び１８３２は、試料１８０６に入射する前に、ミラー１８３４からミラー１８３６に反射され、レンズ１８３８及びレンズ１８４０を通過する。例示される実施形態では、試料から反射された光は、光路を通ってファイバーカプラ１８１８及び１８２０へ戻る。
【０１９７】
例示される実施形態では、ファイバーカプラ１８１８を介して試料から戻る光は、ファイバー１８５４を介してファイバーカプラ１８５０に導かれる。上述したように、例示される実施形態では、ファイバーカプラ１８５０は、試料から戻ってきた光を参照光路（レンズ１８４４、ミラー１８４６、及びレンズ１８４８）からの参照光と結合し、干渉信号を生成する。図示されるように、ミラー１８４６は、矢印Ｘ１８によって示される方向に沿って移動することができる。検出器１８５２は、干渉信号を受け取り、分析モジュール１８５６に送信するための走査信号を生成する。上述したように、分析モジュール１８５６は、走査信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。
【０１９８】
例示される実施形態では、ファイバーカプラ１８２０を介して試料から戻ってきた光は、ファイバーカプラ１８６６に導かれる。上述したように、例示される実施形態では、ファイバーカプラ１８６６は、試料から戻ってきた光を参照光路（レンズ１８６０、ミラー１８６２、及びレンズ１８６４）からの参照光と結合し、干渉信号を生成する。図示されるように、ミラー１８６２は、矢印Ｙ１８で示す方向に沿って移動することができる。検出器１８６８は、干渉信号を受信し、分析モジュール１８５６に送信するための走査信号を生成する。上述したように、分析モジュール１８５６は、走査信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行する。
【０１９９】
図１９は、マルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィのための方法の一実施形態を示す。具体的には、図１９は、好ましい実施形態において実施可能な、例えば図１のシステム１００又は図２のシステム２００により実行される、論理演算ステップを示すハイレベルフロ−チャ−ト１９００を示す。
【０２００】
ブロック１９０５に示されるように、プロセスが開始され、第１光路が、第２光路に対して空間的に選択された方向に向けられる。一実施形態では、このステップは、例えば図１のＭＢＣＵ１１０又は図２のＭＢＣＵ２１０により行われる。一実施形態では、図３に関連して、第２光路はファイバー３１２を含み、第１光路は選択されたファイバー３３２を含み、このステップは、ファイバー３１２に対してファイバー３３２を方向付ける図３のプレート３１４によって行われる。
【０２０１】
ブロック１９０５に示すように、第１光路は第１開口数を有し、第２光路は第２開口数を有する。一実施例では、図３に関連して、先端レンズ３３６は第１開口数を有するように構成することができ、先端レンズ３１８は第２開口数を有するように構成することができる。
【０２０２】
次に、ブロック１９１０に示すように、試料が非偏光で照射される。一実施例では、このステップは、試料１０４をＭＢＣＵ１１０からのビーム１１２及び１１４により照射される図１の走査システム１２０により実行されてもよい。上述したように、ビーム１１２及び１１４は非偏光ビームである。
【０２０３】
次に、ブロック１９１５に示すように、試料から戻ってきた光が、第１光路及び第２光路に沿って、処理システムに至る光経路に導かれる。一実施例では、このステップは、走査システム１２０からの光を受け取り、かつ、戻ってきた光をポート１４０及び１５０においてファイバー１３８及び１４８に供給するＭＢＣＵ１１０により行われてもよい。ファイバー１３８及び１４８は、処理システムに至る光経路を構成する。上述したように、一実施形態では、処理システムは分析モジュール１８０を含み、分析モジュール１８０は、検出器１７２からの走査信号に基づいて光コヒーレンストモグラフィ運動解析を実行するように構成される。検出器１７２は、試料から戻ってきた（ファイバー１６４からの）光と、（ファイバー１６２からの）第１参照信号との間の干渉に基づいて、ファイバーカプラ１６６により生成された干渉信号の形態で、走査信号を生成する。
【０２０４】
別の実施例では、このステップは、ビーム３２２、出口レンズ３１０、ビーム３２０、先端レンズ３１８、及びファイバー３１２によって示される光路（第２光路）に沿って走査システムから戻ってきた光を受け取り、かつ、戻ってきた光を、例えば上述したように処理システムに結合する入力ポート３０４に供給するＭＢＣＵ３００によって実行することができる。当業者であれば、本明細書に記載される原理に基づいて、他の構成も使用することができることが理解されるであろう。
【０２０５】
上述したように、開示された実施形態は、本開示を簡便にするために、２ビーム構成に関して説明してきた。図２０は、３ビームＯＣＴ用に構成された、さらに別の実施形態によるマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図２０は、２つの光スイッチと、複数の光ファイバー及び先端レンズと、出口レンズとを有するように構成されたＭＢＣＵ２０００を示している。例示される実施形態では、ＭＢＣＵ２０００は、ＭＢＣＵ２０００の様々な構成要素の１つ以上を静止した向き及び／又は空間位置に固定することを可能にする構造体を提供するように構成されたフレーム２００２を備える。別の実施形態では、フレーム２００２を設けなくてもよい。別の実施形態では、ＭＢＣＵ２０００の１つ又は複数の構成要素がフレーム２００２の外に設けられてもよい。当業者であれば、他の構成も用いることができることが理解されるであろう。
【０２０６】
ＭＢＣＵ２０００は、フレーム２００２に連結される入力ポート２００４、２００６、及び２００８を備える。概して、入力ポート２００４、２００６、及び２００８はそれぞれ、以下に詳細に説明されるように、光ファイバーをＭＢＣＵ２０００の構成要素に結合するように構成される。動作時において、入力ポート２００４、２００６、及び２００８は入力光を受け取り、該入力光は、互いに対して空間的に所望の向きを有する走査ビームとして出口レンズ２０１０を通過する。
【０２０７】
例示される実施形態では、入力ポート２００４は、受け取った光を、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２０１２に結合する。プレート２０１４は、出口レンズ２０１０に対して固定された向きでファイバー２０１２を保持する。例示される実施形態では、プレート２０１４は、他の点では従来のものであるＶ溝を有するプレートである。当業者であれば、固定された向きでファイバー２０１２を保持するために、他の好適な機構を使用できることが理解されるであろう。
【０２０８】
例示される実施形態では、ファイバー２０１２の表面先端は、同軸配置で先端レンズ２０１８に結合される。例示される実施形態では、先端レンズ２０１８の出力ビーム２０２０は、出口レンズ２０１０の中心又はその近傍において出口レンズ２０１０に入射する。例示される実施形態では、結果として得られるビーム、すなわち出力ビーム２０２２は、コリメートされる。概して、ファイバー２０１２及び先端レンズ２０１８は共に、ＭＢＣＵ２０００の光路を構成する。
【０２０９】
例示される実施形態では、入力ポート２００６は、受け取った入力光を他の点では従来のものである光スイッチ２０３０に結合するように構成される。例示される実施形態では、光スイッチ２０３０は、受け取った光を３つのポート２０３２、２０３４、及び２０３６のうちの１つに導くように構成される。当業者であれば、３つよりも多い又は少ない数のポートを有する構成も用いることができることが理解されるであろう。該して、光ポート２０３２、２０３４、及び２０３６のそれぞれは、受け取った光を、光ファイバー２０１２の光路に対して空間的に特定の向きを有する光路を通らせるように構成される。
【０２１０】
例示される実施形態では、ポート２０３２、２０３４及び２０３６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２０３８、２０４０、及び２０４２にそれぞれ結合される。ファイバー２０３８及び２０４０は、先端レンズ２０４６及び２０５４にそれぞれ結合される。ファイバー２０４２も先端レンズに結合される。例示される実施形態では、ファイバー２０３８、２０４０、及び２０４２（及びそれに関連する先端レンズ）のそれぞれは、プレート２０１４によって固定された向きで保持される。例示される実施形態では、プレート２０１４は、ファイバー２０３８、２０４０、及び２０４２を互いに対して、かつ、ファイバー２０１２に対して平行に整列させる。
【０２１１】
このように構成されているため、光スイッチ２０３０は、ファイバー２０３８、２０４０、及び２０４２の１つに沿って入射光を導くように動作させることができ、それにより、例えばビーム２０４８及び２０５６のうちいずれかを選択する。例示される実施形態では、ビーム２０４８が選択されている。ビーム２０４８及び２０５６のそれぞれは、出口レンズ２０１０に入射し、ビーム２０５０及び２０５８がそれぞれ生成される。当業者であれば、ファイバー間距離が小さくなるほど、出口レンズ２０１０から出射されるビーム間の出力角を小さくできることが理解されるであろう。
【０２１２】
同様に、例示される実施形態では、入力ポート２００８は、受け取った入力光を他の点では従来のものである光スイッチ２０６０に結合するように構成される。例示される実施形態では、光スイッチ２０６０は、受け取った光を３つのポート２０６２、２０６４、及び２０６６の１つに導くように構成される。当業者であれば、３つよりも多い又は少ないポートを有する構成も用いることができることが理解されるであろう。概して、光ポート２０６２、２０６４、及び２０６６のそれぞれは、光ファイバー２０１２の光路に対して空間的に特定の向きを有する光路に沿って受け取った光を送るように構成される。
【０２１３】
例示される実施形態では、ポート２０６２、２０６４、及び２０６６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２０６８、２０７０及び２０７２にそれぞれ結合される。ファイバー２０６８及び２０７０は、それぞれ先端レンズ２０７６及び２０８４に結合される。ファイバー２０７２も先端レンズに結合される。例示される実施形態では、ファイバー２０６８、２０７０及び２０７２（及びそれに関連する先端レンズ）のそれぞれは、プレート２０１４によって固定された向きに保持される。例示される実施形態では、プレート２０１４は、ファイバー２０６８、２０７０、及び２０７２を互いに対して、かつファイバー２０１２に対して平行に整列させる。
【０２１４】
このように構成されているため、光スイッチ２０６０は、入射光をファイバー２０６８、２０７０、及び２０７２の１つに沿って導くように動作させることができ、それにより、例えばビーム２０７８及び２０８６のいずれかを選択する。例示される実施形態では、ビーム２０７８が選択されている。ビーム２０７８及び２０８６はそれぞれ、出口レンズ２０１０に入射し、ビーム２０８０及び２０８８がそれぞれ生成される。このように構成されているため、ＭＢＣＵ２０００は、試料に入射する３つのビームの空間的分離を別々に変化させるように動作することができる。当業者であれば、追加の走査ビームを許容するためにこの原理を拡張する方法について理解されるであろう。
【０２１５】
図２１は、別の実施形態のマルチビーム構成ユニットを示すブロック図である。より詳細には、図２１は、フレーム２１０２と、出口レンズ２１１１と、先端レンズを有する光ファイバーとを備えるＭＢＣＵ２１００を示す。例示される実施形態において、入力ポート２１０４は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２１１０を介して入射光を導く。シングルモードファイバー２１１０は、固定された向き及び位置に保持されており、入射光を２面リフレクタ２１１２に導く。一実施形態において、２面リフレクタ２１１２は、例えば、コーティングされた直角プリズムである。例示される実施形態では、２面リフレクタ２１１２は、他の点では従来のものである２面リフレクタである。当業者であれば、他の構造も用いることができることが理解されるであろう。
【０２１６】
例示される実施形態において、ファイバー２１１０は先端レンズ２１１４に結合される。例示される実施形態において、先端レンズ２１１４は、ファイバー２１１０と同軸配置される。別の実施形態においては、先端レンズ２１１４を設けなくてもよい。ファイバー２１１０から先端レンズ２１１４を介して出射された光はビーム２１１６を形成し、ビーム２１１６は、２面リフレクタ２１１２により反射されて、出口レンズ２１１１に入射し、出口レンズ２１１１はコリメートされた出力ビーム２１１８を生成する。
【０２１７】
例示される実施形態において、入力ポート２１０６は、他の点では従来のものであるシングルモードファイバー２１２０を介して入射光を導き、シングルモードファイバー２１２０は、固定された向き及び位置で保持され、入射光を２面リフレクタ２１１２に導く。例示される実施形態では、ファイバー２１２０は先端レンズ２１２４に結合される。別の実施形態では、先端レンズ２１２４が設けられない。例示される実施形態においては、先端レンズ２１２４は、ファイバー２１２０と同軸配置される。ファイバー２１２０から先端レンズ２１２４を介して出射された光はビーム２１２６を形成し、ビーム２１２６は、２面リフレクタ２１１２により反射され、出口レンズ２１１１に入射し、出口レンズ２１１１がコリメートされた出力ビーム２１２８を生成する。
【０２１８】
上述したように、両ビーム２１１６及び２１２６は、２面リフレクタ２１１２により反射される。例示される実施形態においては、ビーム２１１６及び２１２６は、ミラー２１１２と出口レンズ２１１１との間においては平行である。例示される実施形態において、２面リフレクタ２１１２は、両矢印「Ｘ」により示されるように移動するよう構成される。
【０２１９】
このように構成されているため、ビーム２１１６及び２１２６の間の距離、ひいては出口レンズ２１１１上におけるビーム２１１８及び２１２８の離間角度は、２面リフレクタ２１１２が移動するため、２面リフレクタ２１１２の位置の関数として変化する。概して、当業者であれば、ビームが伝播するファイバーの調整による平行なビーム同士の離間の調整は、２面リフレクタ２１１２上のビームの直径による制限を受ける。例示される実施形態に図示されるように、２面リフレクタ２１１２は、ビーム２１１６及び２１２６がその半径の合計と等しい距離だけ離間される位置まで移動させることができる。
【０２２０】
図２２は、さらに別の実施形態によるマルチチャンネル光コヒーレンストモグラフィ装置のブロック図である。具体的には、図２２は、ＷＢ光源２２０２と、試料２２０６を走査するように構成されたＭＢＣＵ／走査システム２２１０とを備えるように構成されたシステム２２００を示す。例示される実施形態は、ＭＢＣＵ及び走査システムの構成要素が別個の要素として分離されていない実施形態を提示するものである。代わりに、例示される実施形態では、ＭＢＣＵ及び走査システムの機能は、以下に詳細に説明するように、複数の要素により実行される。
【０２２１】
概して、光源２２０２は、ファイバー２２０４を介してファイバーカプラ２２２０に導かれる光源光を発生させる。ファイバーカプラ２２２０は、ファイバー２２６０及び２２６２を介してファイバーカプラ２２２２及び２２２４にそれぞれ光を導く。例示される実施形態においては、ファイバー２２６２に沿って通る光は、カプラ２２２４により結合され、検出モジュール２２８０へ送られる参照光である。例示される実施形態において、ファイバー２２６０に沿ってカプラ２２２２に送られる光は試料光であり、試料光は、以下に説明されるように、試料２０６を走査するために使用される。
【０２２２】
例示される実施形態において、（試料）光は、２つのアーム２２３０及び２２３２として、カプラ２２２２からＭＢＣＵ／走査システム２２１０に送られる。例示される実施形態においては、アーム２２３０は、コリメータ２２５２に結合されるファイバー２２５０を含む。光は、走査ミラー２２５６に向けられるコリメートビーム２２５４として、コリメータ２２５２から出射される。例示される実施形態においては、コリメータ２２５２及び走査ミラー２２５６の間の距離は、矢印「Ｘ１」により示される方向に沿って調節可能である。
【０２２３】
例示される実施形態において、ビーム２２５４は回動中心においてミラー２２５６に入射する。ビーム２２５４は、ミラー２２５６により反射され、光学素子モジュール２２５８に進入する。例示される実施形態においては、１つの走査ミラーのみが図示されているが、当業者であれば、概して、追加の走査システムも存在し得ることが理解されるであろう。例示される実施形態においては、光学素子モジュール２２５８は、１つ以上の光学素子を含む。概して、光学素子モジュール２２５８の光学素子は、試料２２０６上において所望される倍率及び焦点を提供する。
【０２２４】
ビーム２２５４が試料２２０６に入射し、試料２２０６は光を後方散乱させ、ビーム２２５４が辿った経路を辿らせる。戻ってきた後方散乱光は、カプラ２２２２に戻る。カプラ２２２２は、戻ってきた後方散乱光を、カプラ２２２４に結合されるファイバー２２２６に導く。
【０２２５】
例示される実施形態においては、アーム２２３２は、コリメータ２２７２に結合されるファイバー２２７０を含む。光は、レンズ２２７４へ向けられるコリメートビーム２２６４として、コリメータ２２７２から出射される。概して、レンズ２２７４は、ビーム２２６４の発散の調整を可能にするように構成される。例示される実施形態においては、コリメータ２２７２及びレンズ２２７４は、「Ｘ２」により示される方向に沿って別個に移動するように構成される。例示される実施形態においては、コリメータ２２７２及びレンズ２２７４は、「Ｘ３」により示される方向に沿って一緒に移動するように構成される。
【０２２６】
コリメートビーム２２６４は、レンズ２２７４を通過し、ミラー２２７６に入射する。ミラー２２７６は、ビーム２２６４を放物面ミラー２２７８に反射する。例示される実施形態においては、放物面ミラー２２７８は、走査ミラー２２５６の回動中心に位置する焦点を有するように構成される。したがって、ビーム２２６４は、放物面ミラー２２７８により反射され、回動中心において走査ミラー２２５６に入射する。
【０２２７】
ビーム２２６４は、ミラー２２５６により反射され、光学素子モジュール２２５８に進入する。ビーム２２６４は、走査ミラー２２５６が試料上においてビーム２２５４及び２２６４を移動させるため、ビーム２２５４からは一定のままの（試料上での）距離（方向Ｘ３に沿った所与の位置）をおいて離間された状態で、試料２２０６に入射する。
【０２２８】
ビーム２２６４からの光は後方散乱され、ビーム２２６４が辿った経路を辿らせる。戻ってきた後方散乱光は、カプラ２２２２に戻る。カプラ２２２２は、戻ってきた後方散乱光を、カプラ２２２４に結合されるファイバー２２２６に導く。
【０２２９】
カプラ２２２４は、ビーム２２５４及び２２６４から戻ってきた後方散乱光をファイバー２２６２からの参照光と結合する。カプラ２２２４は、組み合わされた信号を検出モジュール２２８０へ送る。
【０２３０】
概して、検出モジュール２２８０は、ＯＣＴ運動解析を実行するために、試料から戻ってきた結合光と参照光とに基づいて干渉信号を検出し、分析する。
さらに、本明細書に記載される様々なビームは、「コリメートされた」と記載されている。当業者であれば、完全にコリメートされたビームは法外なコストを要し得ることが理解されるであろう。したがって、当業者であれば、完全なコリメートから通常の許容誤差の範囲内で逸脱する程度のコリメートビームを用いることができることが理解されるであろう。あるいは、完全なコリメートからの逸脱が測定の質に実質的に影響を与えないようなビームも用いることができる。さらに、いくつかの場合において、当業者であれば、適切なビームを非コリメートビームで置換し得ることが理解されるであろう。
【０２３１】
当業者であれば、上記に開示した及び他の特徴及び機能の変形例、又は代替例を所望に応じて組み合わせ、他の多くの異なるシステム又は応用とすることができることについて理解するであろう。さらに、当業者によりなされる様々な現在予見不能な又は予期不能な別例、改変、変更又は改良も、以下の特許請求の範囲に包含されるものである。
【図１】
2015092158.tif 000023
【図２】
2015092158.tif 000024
【図３】
2015092158.tif 000025
【図４】
2015092158.tif 000026
【図５】
2015092158.tif 000027
【図６】
2015092158.tif 000028
【図７】
2015092158.tif 000029
【図８】
2015092158.tif 000030
【図９】
2015092158.tif 000031
【図１０】
2015092158.tif 000032
【図１１】
2015092158.tif 000033
【図１２】
2015092158.tif 000034
【図１３】
2015092158.tif 000035
【図１４】
2015092158.tif 000036
【図１５】
2015092158.tif 000037
【図１６】
2015092158.tif 000038
【図１７】
2015092158.tif 000039
【図１８】
2015092158.tif 000040
【図１９】
2015092158.tif 000041
【図２０】
2015092158.tif 000042
【図２１】
2015092158.tif 000043
【図２２】
2015092158.tif 000044
【外国語明細書】
2015092158000001.pdf