(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学入力と、
光学出力と、
光学軸を定義する光学画像化モジュールと、
互いに光学的に連通する複数の光学素子であって、光学スペクトルを有する光信号を該光学入力から該光学出力に導く複数の光学素子と
を備えた光学遅延線装置であって、
該複数の光学素子は、分散性素子と反射素子とを含み、
該分散性素子は、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散することにより、空間的に分散された光信号を提供し、
該光学画像化モジュールは、該分散性素子と光学的に連通し、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成し、
該反射素子は、該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを回転することにより、位相遅延を調整し、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能であり、
該複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、該光学入力と該光学出力との間で該光学信号の該位相遅延および該群遅延のうちの少なくとも１つを反復して走査するように調整可能である、光学遅延線装置。
【請求項２】
前記分散性素子は、回折格子であり、前記群遅延は、回折格子法線と入射光線との間の相対角度を変更することによって調整可能である、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【請求項３】
前記分散性素子は、前記光信号の前記光学スペクトルの波長成分を空間的に分散する空間的に周期的な構造を有し、前記群遅延は、該分散性素子の該空間的に周期的な構造を変更することによって調整される、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【請求項４】
前記分散性素子は、音響光学変調器を備えており、該音響光学変調器は、該音響光学変調器によって受け取られた高周波駆動波形に応答して変化する調整可能な空間的に周期的な構造を有する、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【請求項５】
前記高周波駆動波形が反復して変更されることにより、前記群遅延の反復的で実質的に一定な変化率を生成する、請求項４に記載の光学遅延線装置。
【請求項６】
前記高周波駆動波形が反復して変更されることにより、実質的に一定の線形応答を有する群遅延の反復的変化を生成する、請求項４に記載の装置の光学遅延線装置。
【請求項７】
サンプルを画像化する光学干渉計使用法画像化システムであって、
該システムは、
光学スペクトルを有する光信号を生成することが可能な光学源と、
該光学源と光学的に連通する干渉計と、
該干渉計と光学的に連通する検出器と、
該干渉計と光学的に連通する光学遅延線装置と
を備えており、
該光学遅延線装置は、
光学入力と、
光学出力と、
光学軸を定義する光学画像化モジュールと、
互いに光学的に連通する複数の光学素子であって、該光学入力から該光学出力に光信号を導く複数の光学素子と
を備えており、
該複数の光学素子は、分散性素子と反射素子とを含み、
該分散性素子は、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散することにより、空間的に分散された光信号を提供し、
該光学画像化モジュールは、該分散性素子と光学的に連通し、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成し、
該反射素子は、該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを回転することにより、位相遅延を調整し、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能であり、
該複数の光学素子のうちのの少なくとも１つは、該光信号の該位相遅延および該群遅延に影響を与えるように、反復して走査するように調整可能である、光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つの調整可能な光学素子は、繰り返し走査することにより、光学群遅延の実質的に均一な変化率および時間変化光学位相遅延を生成し、プロセッサは、該時間変化光学位相遅延を補償する、請求項７に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項９】
前記干渉計は、
サンプル光信号を受け取るサンプル腕部と、
前記光学遅延線装置と光学的に連通する参照腕部と
をさらに備えており、
前記光学画像化モジュールは、該光学遅延線装置から前記空間的に分散された遅延光信号を受け取り、該サンプル腕部から該サンプル光信号を受け取るように構成されており、
前記反射素子は、該分散された光学スペクトルのフーリエ平面から離れて配置されていることにより、該サンプル腕部と該参照腕部との間の一次群速度分散の平衡をとる、請求項７に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１０】
前記検出器と電気的に連通する信号処理ユニットをさらに備えており、前記複数の調整可能な光学素子のうちの少なくとも１つは、反復して走査され、該信号処理ユニットは、位相遅延のいずれもの非均一な変化率を補償する、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１１】
前記空間的に分散性の素子は、回折素子を備えている、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１２】
前記光学遅延線と光学的に連通する音響光学変調器をさらに備えている、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１３】
前記光信号を偏向する偏向素子を更に備えており、該偏向素子は、前記光学遅延線と光学的に連通し、高周波信号によって駆動される、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１４】
前記調整可能な光学素子は、多角形走査ミラーを備えている、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１５】
前記空間的に分散性の素子は、調整可能な周期を有する周期的光学構造を有し、該空間的に分散性の素子は、前記光信号の角度分散する、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１６】
前記空間的に分散性の素子は、ホログラフィック光学素子を備えている、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１７】
前記反射素子は、回転多角形ミラーである、請求項９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項１８】
光学スペクトルを有する光信号を生成することが可能な光学源と、
該光学源と連通する干渉計と、
該干渉計と光学的に連通する検出器と、
該検出器と電気的に連通する信号プロセッサと、
該干渉計と光学的に連通する光学遅延線装置であって、
該光学遅延線装置は、
光学入力と、
光学出力と、
光学軸を定義する光学画像化モジュールと、
互いに光学的に連通する複数の光学素子であって、該光学入力から該光学出力に該光信号を導く複数の光学素子と
を備えており、
該複数の光学素子は、分散性素子と反射素子とを含み、
該分散性素子は、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散することにより、空間的に分散された光信号を提供し、
該光学画像化モジュールは、該分散性素子と光学的に連通し、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成し、
該反射素子は、該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを回転することにより、位相遅延を調整し、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能であり、
該複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、該光学入力と該光学出力との間で該光信号の該位相遅延および該群遅延のうちの少なくとも１つを反復して走査するように調整可能である、光学遅延線装置と、
複数の調整可能な光学素子のうちの少なくとも１つを調整し、それによって該光学群遅延を制御する走査装置と
を備えており、
該干渉計は、該遅延された光信号とサンプルからの光信号の一部とを干渉計使用法で組み合わせ、該検出器は、該干渉計使用法で組み合わされた信号を検出して、それに応答して実質的にゼロ周波数のヘテロダインまたはホモダイン信号を生成し、
該信号プロセッサは、該ヘテロダインまたはホモダイン信号に応答して該サンプルの画像を生成する、走査OCT画像化システム。
【請求項１９】
入射光学経路に沿って前記光信号を反射する二重経路ミラーをさらに備えている、請求項７または９に記載の光学干渉計使用法画像化システム。
【請求項２０】
光信号の位相遅延および群遅延のうちの少なくとも１つを調整する方法であって、
該方法は、
光信号に光学スペクトルを提供するステップと、
複数の光学素子を提供するステップであって、該複数の光学素子は、反射素子と分散性素子とを含む、ステップと、
光学軸を定義する光学画像化モジュールを提供するステップと、
該分散性素子を用いて、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散するステップと、
該光学画像化モジュールを用いて、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成するステップと、
該反射素子において該空間的に分散された光信号を受け取るステップと、
該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを該反射素子を回転させることにより、位相遅延を調整するステップであって、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能である、ステップと、
該光信号の該位相遅延および該群遅延のうちの少なくとも１つを反復して走査するように該複数の光学素子のうちの少なくとも１つを調整するステップと
を包含する、方法。
【請求項２１】
前記分散性素子は、回折格子であり、前記調整ステップは、該格子の角度を変更することによって行われる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記分散性素子は、回折格子であり、前記調整ステップは、格子溝密度を変更することによって行われる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記分散性素子は、音響光学変調器を備えており、該音響光学変調器は、該音響光学変調器によって受け取られた周波数駆動波形に応答して変化する調整可能な空間的に周期的な構造を有し、前記調整ステップは、該分散性素子の該空間的に周期的な構造を変更することによって行われ、該高周波駆動波形が反復して変更されることにより、前記群遅延の反復的で実質的に一定の変化率を生成する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
サンプルの画像を生成する方法であって、
該方法は、
光学源を提供するステップと、
該光学源と光学的に連通する検出器を提供するステップと、
該光学源および該検出器と連通する干渉計を提供するステップと、
該干渉計に近接してサンプルを提供するステップと、
該光学源から該サンプルおよび光学遅延線に光学スペクトルを有する信号を送達するステップと、
該サンプルからの信号と該空間的に分散された遅延光信号とを組み合わせるステップと、
該組み合わされた信号を検出し、該検出器と電気的に連通するプロセッサを用いて、該検出に応答して画像を生成するステップと
を包含し、
該干渉計と光学的に連通する該光学遅延線は、
光学入力と、
光学出力と、
光学軸を定義する光学画像化モジュールと、
互いに光学的に連通する複数の光学素子であって、該光学入力から該光学出力に該光信号を導く複数の光学素子と
を備えており、
該複数の光学素子は、分散性素子と反射素子とを含み、
該分散性素子は、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散することにより、空間的に分散された光信号を提供し、
該光学画像化モジュールは、該分散性素子と光学的に連通し、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成し、
該反射素子は、該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを回転することにより、位相遅延を調整し、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能であり、
該複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、該光学入力と該光学出力との間で該光信号の該位相遅延および該群遅延のうちの少なくとも１つを反復して走査するように調整可能である、方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの調整可能な素子を反復して走査することにより、光学群遅延の実質的に均一な変化率および時間変化光学位相遅延を生成するステップと、前記プロセッサを用いて該時間変化光学位相を補償するステップとをさらに包含する、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記複数の光学素子うちの別の１つは、入射光学経路に沿って前記光信号を反射する二重経路ミラーである、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【請求項２７】
光学スペクトルを有する光信号を生成することが可能な光学源と、
該光学源と連通する干渉計と、
該干渉計と光学的に連通する検出器と、
該検出器と電気的に連通する信号プロセッサと、
該干渉計と光学的に連通する光学遅延線装置であって、
該光学遅延線装置は、
光学入力と、
光学出力と、
光学軸を定義する光学画像化モジュールと、
互いに光学的に連通する複数の光学素子であって、該光学入力から該光学出力に該光信号を導く複数の光学素子と
を備えており、
該複数の光学素子は、分散性素子と反射素子とを含み、
該分散性素子は、該光信号の該光学スペクトルを空間的に分散することにより、空間的に分散された光信号を提供し、
該光学画像化モジュールは、該分散性素子と光学的に連通し、該反射素子において該空間的に分散された光信号の画像を生成し、
該反射素子は、該光学軸に対して垂直な軸であって、該光学軸から離れた位置に配置可能な軸の回りを回転することにより、位相遅延を調整し、該反射素子の角度は、群遅延を調整するように変更可能であり、
該複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、該光学入力と該光学出力との間で該光信号の該位相遅延および該群遅延のうちの少なくとも１つを反復して走査するように調整可能である、光学遅延線装置と、
複数の調整可能な光学素子のうちの少なくとも１つを調整し、それによって該光学群遅延の走査を制御する走査装置と
を備えており、
該干渉計は、該遅延光信号とサンプルからの光信号の一部とを干渉計使用法で組み合わせ、
該検出器は、該干渉計使用法で組み合わされた信号を検出し、それによって、該走査の少なくとも一部の間に実質的に非ゼロ周波数のヘテロダイン信号を生成し、
該信号プロセッサは、該非ゼロ周波数ヘテロダイン信号に応答して該サンプルの画像を生成する、走査OCT画像化システム。
【請求項２８】
入射光学経路に沿って前記光信号を反射する二重経路ミラーをさらに備えている、請求項１８または２７に記載の走査OCT画像化システム。
【請求項２９】
入射光学経路に沿って前記光信号を反射する二重経路ミラーを提供するステップをさらに包含する、請求項２０または２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記反射素子の回転の軸が前記光学軸に対して垂直にずれた場合には、非ゼロ周波数ヘテロダイン信号が生成される、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【請求項３１】
前記複数の光学素子のうちの少なくとも１つは、前記光信号の前記位相遅延および前記群遅延に独立して影響を与えるように調整可能である、請求項１に記載の光学遅延線装置。
【発明の詳細な説明】
関連出願への相互参照
本願は、1997年５月16日に提出された仮特許出願第60/046,739号に対する同時係属に対する優先権を主張するものであり、この出願の全体が、本明細書において参考として援用される。
政府の援助
本発明は、国立衛生研究所によって授与された契約第NIH-R01-EY11289-10号、米国海軍研究所によって授与された契約第N00014-94-1-0717号、および米国空軍科学研究所によって授与された契約第F49620-95-1-0221号のもとに政府の援助を受けて行われた。政府は、本発明におけるある権利を有する。
発明の分野
本発明は、迅速な走査光学遅延線を用いる光学測定の分野に関し、より詳細には、光学コヒーレンストモグラフィの分野に関する。
背景
干渉計使用法ベースの技術を用いる光学レンジングおよび光学画像化における多くの用途について、走査光学遅延線を測定装置の構成要素として用いることが必要である。従来の走査光学遅延線は、可変路程を通って光線を伝播させることによって遅延を生成させる。このような従来の遅延線は、伝播媒体における光の位相速度および群速度によってそれぞれ除算された幾何学的路程によって決定される位相遅延および群遅延に変化を生じさせる。
以前の光学遅延走査装置は、遅延走査を達成するために光学路程の走査に主に依存している。線形アクチュエータ、回転ミラーまたはカム駆動線形スライドを用いる装置が示されている。最も一般的な機械的走査光学遅延線は、動きアーチファクトがあるために、インビボでの画像化を可能にするほど迅速ではない。迅速な走査を可能にする圧電光ファイバストレッチャが示されているが、高電力要件、ヒステリシスおよびドリフトによる非線形縞変調、非補償分散不整合、ならびに機械的安定性および温度安定性の不良などの不利がある。さらに、回折格子およびレンズのシステムを用いる概念が、短い光学パルスの伸張および圧縮、パルス整形ならびに位相制御について示されている。格子とレンズを組み合わせた装置が、短パルス自動相関器において遅延を走査するために示されている。装置は、ミラーの角度調整によって群遅延に変化を生じさせるが、この調整によって、位相遅延は群遅延と独立して調整されない。
このような遅延線は、光学コヒーレンストモグラフィ（OCT）を行うのに有用である。OCTは、画像化される物体を低コヒーレンス光で照射し、かつ後方反射または後方散乱光を時間遅延またはレンジの関数として測定することによって、高解像度レンジングおよび断面画像化を行うために低コヒーレンス干渉計使用法を用いる、相対的に新しい光学画像化技術である。組織中の光学レンジングおよび画像化は、改変されたマイケルソンまたは他のタイプの干渉計を用いて頻繁に行われる。標本中の散乱特徴への光路程および参照経路光学路程が、光の干渉長さ内で一致するときのみ干渉が観察されるので、光学レンジの正確な測定が可能である。
標本内の構造の軸反射率は、代表的には、機械的走査線形検流計トランスレータを用いて参照腕部長さを変え、復調された干渉エンベロープの大きさをディジタル化、または縞を直接ディジタル化することによって得られる。画像化されるサンプル上の光線の位置が走査されている間に、軸反射率プロファイルを記録することによって断面画像が生成される。このような画像化は、顕微鏡、ハンドヘルドプローブ、カテーテル、内視鏡または腹腔鏡などの、様々な光学送達システムを介して行われ得る。
発明の要旨
従来の走査光学遅延線とは異なり、格子ベースの位相制御遅延線を用いる位相遅延の変化は、群遅延の変化からより独立して調整可能であり、その結果、干渉計と共に遅延線が用いられるときに、遅延線走査によって生成される干渉縞の変調はより正確に制御され得る。一つの実施態様において、回折格子は光線を分散させて、異なるスペクトル周波数または波長成分にし、これらの成分はレンズによって平行化される。ミラーは、レンズから一焦点距離離れて配置され、格子溝密度の変化、格子入力角、格子出力角、またはミラー傾斜によって光学群および位相遅延に変化が生じる。詳細には、ミラー傾斜が群遅延に変化を生じさせる場合、傾斜の中心軸に対する光線のずれは、位相遅延および結果として生じる干渉計での変調周波数を制御する。さらに、格子−レンズ対が傾斜ミラーの中心軸上に入射する場合、位相遅延を変化させずに群遅延が生成される。次いで、干渉縞の変調の周波数を制御するために他の外部変調技術が適用され得るか、あるいは位相ダイバーシチホモダイン検出技術を用いて、ベースバンドにOCT検出が直接行われ得る。
好ましい実施態様において、装置はミラーの角度を走査することによって光学遅延を走査することを可能にし、従って、ミラーまたは他の光学逆反素子の長手方向走査またはレンジ走査を代表的に必要とする従来の光学遅延線よりも高速な光学遅延走査を提供する。別の実施態様において、装置は、音響光学的に生成された回折格子または他の装置パラメータの周期性を変えることによって、高速走査を可能にする。さらに、干渉計使用法光学レンジングおよび画像化技術は、干渉計によって生成される干渉縞の変調周波数に依存するので、この装置により、より高性能の干渉計使用法レンジングおよび画像化システムの設計が可能になる。
光学遅延線装置は、低コヒーレンス干渉計（LCI）、光学コヒーレンストモグラフィ（OCT）、または他の干渉計使用法ベースの光学レンジングおよび画像化技術と共に用いられ得るように設計される。この装置は、高速画像化を必要とする用途におけるOCTの実行に特に有用である。なぜなら、これらの用途は、光学遅延の高速走査を必要とするからである。医学画像化、またはインビボ画像化用途において、装置は、動きアーチファクトからのぶれを減少または無くすこと、および実時間視覚化を可能にすることによって、高速画像化を可能にする。OCT画像化におけるこの装置の医学的用途は、脈管系、胃腸管、尿路、気道、神経系、胚組織、OB/GNY組織、および他のいずれものヒト内臓系のインビボ医学診断画像化を含むが、これらに限定されない。他の医学的用途は、誘導外科介入を行うための迅速な走査OCTシステムを含む。この装置は、生物学的標本、材料、複合材料、半導体、半導体装置およびパッケージ、および高速画像化を必要とする他の用途を含む非医学的用途のためのOCT画像化においても用いられ得る。
本明細書において呈示されている本発明の光学遅延線は、既存の機械的遅延線に対する改善である。なぜなら、走査の掃引速度が上昇され得、走査の位相遅延および群遅延がより独立して制御され得るからである。群遅延および依存遅延のこの切り離しによって、他の光学遅延走査法によって以前には可能ではない方法での縞変調の制御が可能になる。さらに、開示されている遅延機構は、移動部無しで具現化され得る。最後に、この光学遅延線装置は、ヘテロダインまたはホモダイン検出を用いる高速参照腕部光学路程走査を可能にするために、OCTシステム中に組みこまれ得る。この走査技術は、様々な用途（例えば、ヒト組織中のインビボ医学画像化）について高速OCT画像化のために必要である。OCTは、診断組織病理学の用途における脈管内超音波（IVUS）および内視鏡超音波（EUS）よりも10倍高い解像度を有することが示されている。OCTが、皮膚および胃腸管を含む他の器官系の高解像度画像化を行うために臨床的に有用であり得ることを、同様の発見が示している。
遅延線は、共通の光学構成要素を含み、小さい電力要件を有し、繰り返し可能かつ制御可能な光学遅延を生成させ、温度安定である。さらに、位相遅延および群遅延が調整可能であるので、干渉計使用法画像化技術において生成される変調周波数が制御され得、従って、検出電子工学が簡易化される。これは、検出された工学干渉信号の直接電子ディジタル化（A/D変換）を伴う検出科学モデルにとって特に重要である。
格子ベースの位相制御光学遅延線は、格子を用いてスペクトルを分散させ、時間的に変調された線形波長依存位相を与えることによって、光学群および位相遅延を生成させる。線形波長依存位相は、傾斜鏡から散布スペクトルを反射させることによって達成され得る。ミラーの角度が迅速に走査される場合、時間依存光学群遅延線が生成される。次いで、光学遅延線が、高速OCTを行うために干渉計の参照腕部に挿入され得る。
位相制御遅延線は、光学路程を変えるために機械的な線形平行移動を用いる代わりに、光線の角度を走査することによって群遅延を生成させることを可能にするので、強力である。位相制御遅延線は、ヘテロダインまたはIFビート周波数におけるフレキシビリティも可能にする。検流計、共振スキャナ、回転多角形ミラー、および走査ホログラフィック光学素子などの市販の機械的ビームスキャナは、機械的線形トランスレータよりも一桁から二桁速い。さらに、迅速な光学ビーム走査は、移動部を含まない音響光学変調器などの装置によって行われ得る。これらの構成要素は、バーコード読取り器、レーザプリンタおよび実時間映像走査サブシステムなどの様々な用途において用いられる。
【図面の簡単な説明】
本発明は、添付の請求項における特性をもって指摘されている。本発明の上記およびさらなる利点は、添付の図面と関連して以下の記載を参照することによってより良く理解され得る。
図1Aおよび図1Bは、単光路構成および複光路構成のそれぞれにおける格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図２は、入力光線を走査するために音響光学変調器および反射格子を用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図３は、入力光線を走査するために音響光学変調器および回折格子を用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図４は、格子入力角を変化させるために走査ミラーを用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図５は、操縦可能な格子を用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図６は、放射状に走査された円形ホログラフィック光学素子を用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図７は、走査ミラーを有する格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図８は、走査ミラーとして用いられ得る反射面を有する機械加工された多角形のブロック図である。
図9Aおよび図9Bは、格子ベース位相制御光学遅延線中の回折格子として用いられ得る円形ホログラフィック光学素子を示す。
図10は、OCTシステムにおける遅延線走査のための一般的なパルス整形装置のブロック図である。
図11は、パルス整形のための傾斜ミラー構成のブロック図である。
図12は、OCTシステム中の格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図13は、複光路構成中の格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図を示す。
図14は、走査群遅延を変化させるために改変され得る素子を有する格子ベース位相制御光学遅延線を示す。
図15は、格子入力角θiの関数として路程遅延のプロットを示す。
図16は、走査格子を用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図17は、走査群遅延を生成するために回転円形ホログラフィック光学素子を用いる走査光学遅延線装置のブロック図である。
図18は、音響変調器および回折格子を用いる走査光学遅延線装置のブロック図である。
図19は、RF駆動周波数の関数として図18の装置によって生成される路程遅延のプロットを示す。
図20は、回転軸が光学軸からずれている走査ミラーを用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
図21は、回転軸が光学軸からずれている多角形ミラーを用いる格子ベース位相制御光学遅延線のブロック図である。
詳細な記載
光学群遅延走査は、システムの構成要素またはパラメータを様々な方法で走査することによって達成され得る。一つの実施態様（図1A）において、格子ベース位相制御光学遅延線は、格子間隔（ｄ）およびレンズ14を有する回折格子10を含む。ミラー18は、レンズ14からおよそ一焦点距離（ｆ）離れて配置される。格子10は、入射光線22のスペクトルを分散させる。分散された光ビーム24のフーリエ変換はミラー18に存在する。ミラー18が傾斜している（角度γ）場合、ミラー18を横切る光学スペクトルの位相ランプ（ramp）または線形位相ずれが与えられる。スペクトルの逆フーリエ変換は、光がレンズ14を通って伝播し格子10に向かって戻るときに達成される。線形位相ずれの逆フーリエ変換は時間遅延であるので、光がミラー18から反射されて戻ると、入射光線22の時間的群遅延となる。群遅延の変化は、溝密度（ｄ）、格子入力角（θi）、格子出力角（θ(d)）、またはミラー傾斜（γ）を変えることによっても生じさせられ得る。図1bに示されるように、複光路構成（すなわち、反射光23は、入射光経路22をおおよそ逆方向に追従する）は、入射光学経路22は反射光学経路23と共軸であることを確実にするために用いられ得る。従って、複光路構成は、入射光線22を発射するために用いられる光学系（optics）への反射光線23の結合を改善する。
図12を参照すると、走査光学遅延線11を用いるOCTシステムは、参照経路13を有する干渉計、サンプル経路15、スプリッタ／コンバイナ19、広帯域源31、検出器21、およびプロセッサ25を含む。走査光学遅延線11は、干渉計の参照腕部13の端部に配置される。サンプル腕部15は、サンプル29に光を導き、サンプル29から散乱された光を収集するプローブモジュール27を含む。
いくつかの実施態様において、格子溝濃度（ｄ）および格子入力角（θi）は、音響光学変調器28（AOM）を用いて変えられる（図２および図３）。AOM28は、いかなる移動部も用いずに光線を走査し得る。AOM28は、結晶と相互作用して可変屈折率格子を形成する高周波音波を結晶中に形成する。音響エネルギーは、一端に取りつけられた小型圧電変換器（PZT）または他の変換器によって、結晶に移送される。高周波（RF）信号がPZTに供給され、結晶中に音波を生成させる。この音波は結晶の屈折率を変化させて、ブラッグ格子を生成させる。格子によって回折された光は、格子間隔によって決定された角度で水晶を通って伝達される。RF周波数が走査される場合、格子間隔が変わり、角度を変化させる。図２において、AOMは入射角θiを走査する。図３において、入射光線22のAOM分散は、AOM28を通過して伝達した光を回折格子32を通って導くことによって増大される。第二の格子10および32は、AOM28によって生じた分散を増大させ、かつ、群遅延を増大させるために用いられる。別の実施態様において、図２に示されるようにAOM28と格子10との間で望遠鏡が用いられる。
AOM28を用いる構成は、迅速な走査光学遅延線に移動部がないという付加的な利点を有する。さらに、この構成は、多くの既存の方法よりも高い走査速度を達成し得る。さらに、結合および位相縞変調周波数における変化は、カスタマイズされたAOM RF入力信号を与えることによって補償され得る。例えば、回折された光の振幅がAOM走査角度と共に減少する場合、RF駆動振幅は補償を行うために増大され得る。より重要なことには、出力角がRF駆動周波数と線形でない場合には、RF駆動波形は、時間の関数として線形出力角または他の望ましい出力角（例えば、正弦出力角）を補償するために、単一ののこぎり波形または三角波形から調整され得る。
さらに別の実施態様（図4）において、機械的光学遅延走査装置は、入射光線22の経路に多角形走査ミラー34、検流計、共振スキャナ、または圧電ミラー傾斜器を用いて格子入力角（θi）を変化させることによって機能する。望遠鏡36は、格子10で光線が出ていくことを避けるために、走査ミラー34と格子10との間に配置される。γがゼロでない場合、ミラー34の角度が走査されると、遅延が走査される。
さらに別の実施態様（図５）において、格子10は、検流計、共振スキャナ、または圧電ミラー傾斜器を用いて角度が物理的または機械的に走査され得る。例えば、操縦可能な格子10を実現するために、小型軽量格子が検流計の回転軸上に配置され得る。
格子10が円形ホログラフィック光学素子40（HOE）である一つの実施態様において、格子40は放射状に走査され得る（図６）。HOE40は、回転されると、光線の伝達された回折角度（Δθ）を変える。一つの単純な構成は、くさび形サブセクション44を有する円形素子42から成る（図9a）。各くさびが、角度（θ）の関数として変化する格子間隔（ｄ）を有する回折格子から成る（図9b）。HOE42が回転されると、ｄおよびΔθ（λ）が変化し、変化する群遅延を生成させる。HOE42が高速モータを用いて回転される場合、格子間隔ｄの変化は、異なる角度θで光線を回折する。通常は、ホログラフィックスキャナ42は、単色光と共にのみ用いられる。格子10は、広帯幅源を空間的に分散させ得る。回転HOE格子42は、格子10および角度スキャナ18および34（それぞれ図１および図４）の両方の代わりとなり得るので、この特性は位相制御について有利である。
さらに別の実施態様（図７）において、単光路または複光路構成のいずれかにおいて、格子10およびレンズ14に追従するミラー18の角度（γ）が、多角形走査ミラー、検流計、共振スキャナ、または圧電ミラー傾斜器を用いて検出され得る。多角形走査ミラー46（図８）は、高反射面48を有する機械加工された多角形47から成る。高速モータ（図示せず）は、多角形47を回転させるために用いられる。多角形47が回転すると、入力光線22は面48のうちの一つから反射し、角度走査を生じさせる。40000rpmまでの速度で走査し得る空気ベアリングモータが利用可能であるので、二十四面48を有する多角形走査ミラー46は、一秒に16000角度走査を生じさせ得る。この技術は、高速での線形角度走査を生じさせるために良好に適している。
光学遅延の線形機械的走査に用いられる検流計は、レバー腕部上に取り付けられた逆反射器またはコーナーキューブ（corner cube）を含む。機械的共振およびレバー腕部に取り付けられた逆反射器と関連付けられた慣性の相対的に高いモーメントを駆動するために必要な大きい力のために、検流計ベース線形トランスレータの最大周波数は、代表的にはおよそ100Hzにすぎない。検流計は、ステータコイルの間に位置する移動磁気回転子に取り付けられたミラーから成るトルクモータに構造が類似している。ステータコイルは、回転子を回転させる可変磁界を提供し得る。レバー腕部の大きい質量がなければ、この装置は、高い線形および数kHzまでの周波数での角度走査を行い得る。走査周波数は、回転子および取り付けられたミラーの質量を減少させることによって最大化される。従って、高走査周波数について、ミラーのサイズは小さくなければならず、ミラー上の最大光線サイズを制限する。自然な機械的共振への結合を防止するために検流計は大幅に減衰されているので、線形角度走査が可能である。
共振スキャナも用いられ得る。共振スキャナは、その機械的共振周波数、またはその近辺のみで発振する。従って、共振スキャナは、時間の関数として角度の正弦変化を生じさせる。正弦角度走査の立ち上がりエッジおよび立ち下りエッジのほぼ線形部分が用いられる場合、２：１の勾配変化で66％のデューティサイクルが達成され得る。従って、線形角度走査を必要とする用途（例えば、干渉計の干渉出力が、固定帯域フィルタを用いて検出および復調されるOCT画像化）について、共振スキャナは、雑音等価帯域幅（NEB）に依存性である信号対雑音（SNR）損失を有する66％デューティサイクルを提供し得る。しかし、共振スキャナは、20kHzまでの速度で発振し、低減したSNRが許容される場合、実時間OCT画像化への使用が可能になる。例として、光学遅延の各走査が、画像画素の軸セットを獲得するために用いられる場合、15から30画像フレーム毎秒で500画素の画像は、7.5から15kHz走査周波数に対応する。
あるいは、共振検流計は、結果して得られる非線形位相および群遅延を時間の関数として用いて用いられ得る。この非線形の振舞いは、当該分野で公知であるような検出後電子処理（例えば、ドップラー追跡受信器）を用いて補償され得る。OCTなどの多くの遅延線用途については、遅延線の出力が、遅延線を通って伝達されず、光検出されない元の光の一部と干渉計使用法で組み合わされると生じる、非ゼロIF周波数またはヘテロダイン周波数を有することが望ましいときがある。レンズ14を通過する主な光線に関して傾斜ミラー18の回転中心をずらすことによって、ヘテロダイン周波数が調整され得る。位相および群遅延がこの工程で減結合（decouple）されるので、ヘテロダイン周波数は、群遅延に影響を与えずに調整され得る。さらに、格子10およびレンズ14が、傾斜ミラー18の軸を切断する軸上に配置されている場合、群遅延は、位相遅延を変化させずに生成される。この構造は、光学ヘテロダイン周波数のシステム復調電子工学への最適な整合のため、またはOCT画像化システムにおいてホモダイン検出を行うために、外部変調を局所発振器に与えるために用いられ得る。
さらに、複光路構成は、入射光学経路22が反射された光学経路と共軸になることを確実にするために、上記の全ての走査方法において用いられ得る。従って、複光路構成は、反射された光線23の横方向ずれ（図１に図示）を無くし、従って、光経路22へ戻る結合効率を向上させる。上記の全ての方法は、光学群遅延および位相遅延の両方を変化させる方法を提供し、従って、光学縞変調周波数に対する制御を可能にする。
位相制御光学遅延は、角度光線走査と組み合わされると、走査光学群遅延を生成するための多角的な方法となり得る。位相制御は、スペクトルを操作することにより超高速パルスの時間的特性を変えるために、レンズ−格子対10および14を用いる技術である。この技術は、超高速パルスの時間的整形のために用いられている。一般的なパルス整形装置の概略図が図10に示される。パルス整形装置は、二つの同一の反射格子−レンズ対10および14と、両方のレンズ14の中間にあり、かつ、これらのレンズから一焦点距離ｆだけ離れて配置された振幅A(x)および／または位相φ(x)マスク50とから成る。格子は、入射光線のスペクトルを分散させる。レンズ14aと格子10aとの間の分離が、レンズの焦点距離と等しい場合（すなわち、Ｌ＝ｆ）、分散された光線24のフーリエ変換はマスク50で生じる。マスク50は、位相変調または振幅変調のいずれかによってスペクトルを改変する。改変されたスペクトルは、第二のレンズ14bによって逆フーリエ変換され、パルスの時間的なプロファイルの変化を生じさせる。この伝達システムは、OCTシステムにおける遅延線走査のために用いられ得る。
別の実施態様において、パルス整形装置は、折り返し形状構成（図11）を用いる。この構成は二つの利点を有する。まず、一つの格子−レンズ対10および14のみが用いられる。さらに、折り返し形状によって、付加的な光学構成要素なしに、参照腕部平行化レンズ15および光ファイバ17に再び結合することを可能にする。
位相操作は、格子を用いてスペクトルを分散させ、次いで、時間的に変調された線形波長依存位相を与えることによって、光学群遅延を提供し得る。入射平行化光線の波長依存角度回折は、格子方程式
0004065963.tif 000002
によって与えられ、ここで、ｍは反射された光線24の回折次、ｄは格子10の罫線間隔、θiは格子10上の入射角である。Ｌ＝ｆである場合、各波長は、レンズの後にｘ軸に沿って位置
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で配分され、ここでθ0は、光源の中心波長λ0での回折角である。ここで、入力光線のフーリエ変換はミラー18の平面にある。スペクトルにおける線形位相ランプ（ramp）のフーリエ変換は、タイムドメインでの遅延に対応するので、時間的な群遅延は、ミラーに位相マスクを配置することによって得られ、
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によって記載される。
次いで、改変されたスペクトルは、折り返し位相制御装置を通って伝播して戻ることによって逆フーリエ変換され、入力ビーム22の時間的な遅延を生成させる。光学遅延の大きさは、格子10のスペクトル分散、レンズ14の焦点距離、および位相ランプの傾斜τに比例する。以下に記載するように、ミラー18の回転中心（図1a）を主光線に対して角度θ0でずらすことによって、位相制御装置は位相遅延および群遅延を独立して調整するために用いられ得ることに留意されたい。
液晶アレイなどの任意の位相マスクが、位相整形のために提案されているが、複雑な位相マスクは、光学群位相のみを生成するためには必要ではない。その代わりに、位相−マスク−ミラーの組み合わせは、一つの傾斜ミラー（図11）で置き換えられ得る。ミラー18が角度（γ）で傾斜される場合、線形波長依存位相が入射ビーム24に与えられる。圧電ミラー傾斜器を用いる100Hz線形走査群遅延線が、パルス継続時間を測定するための高速自動相関器の製造のために以前に呈示されている。
群遅延を生成させるために傾斜ミラー18を用いることに伴う一つの問題は、傾斜ミラー18から反射された光26が、入射光線24と共線ではなくなることである。傾斜ミラー18による偏向によって光線が出ていくことにより、参照腕部平行化レンズ15および単一モードファイバ17への反射された光線26の再結合が制限される（図12）。一つの解決法は、複光路構成（図13）を用いることである。この構成において、平行化レンズ15から出る光線が格子10上で偏心され、同様に回折光線24がレンズ14上で偏心される。球面収差のために修正された光線24は、レンズ14によって傾斜ミラー18上に屈折される。傾斜ミラー18は、レンズ14の下部を通って光線26を反射させる。次いで、光は、格子10から回折され、複光路ミラー19に当たる。複光路ミラー19は、光線26が経路を再びたどってコリメータへ戻ることを可能にするために配列されている。この構成によって、ビームが出ていくこと、および光ファイバ17または等価な光源への結果として生じる結合損失を回避すると同時に、折り返し構成が傾斜ミラー18と共に用いられることが可能になる。さらに、位相制御装置が複光路であるので、与えられたミラー傾斜について生成される遅延も二倍になる。記載された全ての装置は、この複光路形状のいくつかの形状を用い得る。
高速群遅延走査を可能にすることに加えて、OCTのための位相制御装置の別の利点は、参照腕部とサンプル腕部との間の分散不整合の補償能である。格子圧縮器について群速度分散（GVD）を決定するために行われる分析は、複光路構成における分散を、
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と記載する。
レンズ14が格子10から一焦点距離離れていないとき、付加的な波長依存位相遅延がパルスに付加され、Ｌ＜ｆについては正の分散、またはＬ＞ｆについては負の分散を生じさせる。位相制御装置のこの特性により、ただ単にレンズと格子との隔離距離を変えるのみにより、OCTシステムにおける参照腕部とサンプル腕部との間の分散不均衡の補償が可能になる。
位相制御パラダイムの一つの効果的な局面は、多角性である。位相制御装置におけるいくつかの光学的コメント（comment）のいずれか一つを変えることによって、群遅延に変化を生じさせ得ることが分析によって明らかにされている（図14）。詳細には、ミラー18を傾斜させる、格子10への入射角θiを変える、格子10を傾斜させる、または格子間隔ｄを変えることによって、走査群遅延が得られ得る。
単純な光線追跡分析が、フーリエ平面ミラー傾斜10を角度γだけ変化させることによって生じる群遅延について近似解析式（approximate analytical expression）を決定するために用いられ得る。傾斜ミラー18によって生じる波長依存位相ずれは、図13または図14の形状から容易に決定され得、
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である。
光源の中心波長についての回折角度は、
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である。
位相遅延が周波数の関数として再公式化される場合、折り返し位相制御装置によって引き起こされる波長依存位相ずれは
0004065963.tif 000008
である。従って、群遅延は
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として定義され、中心波長の微分および代入を行うと、
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であり、群遅延は
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となる。
群遅延の変化は、複光路位相制御システムについては方程式（11）の群遅延変化の二倍である。γによるミラーの小さい角度偏差について複光路群遅延長さｌg＝２τgｃが与えられたとすると、群遅延全長は、走査角の線形関数であり、
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である。リトロー角での値については、
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であり、ｄ＝150行毎mm、Δγ＝10°、およびｆ＝10cmであり、方程式（12）を用いて算出される群遅延全長は14mmである。
迅速な走査は小型のミラーを必要とするので、スペクトルのビネット（vignetting）は潜在的な問題である。ミラー18上に分布する光線は、
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であり、迅速な走査遅延線についての最大許容ミラーサイズを決定する。200nmのλmax−λmin帯域で上記で与えられたパラメータについては、光線分布は３mmである。従って、ミラー18は少なくとも3mmでなければならず、そうでない場合はスペクトルのクリッピングが生じ、sine関数との自動相関関数のたたみこみが生じる。このために、移動ミラー18を必要としない位相制御装置の他の構成は、高解像度用途のために用いられ得る。
光学群遅延も、回転多角形ミラー、検流計、または共振スキャナなどの走査構成要素58を用いて、格子入射光線角θiを走査することによって生成され得る（図14）。この構成は、固定角γ、θiを走査するための装置、および走査ミラー58と格子10との間に望遠鏡56を含むことによって、前の方法とは異なっている。傾斜ミラー18が固定されているので、いずれもの帯域幅源も収容するように十分に大きくあり得る。望遠鏡56は、格子10で光線が出ていくことを防止するために、走査構成要素58と格子10との間に挿入されている。この挿入を達成するために、望遠鏡56の画像面および物体面は、走査ミラー58および格子10の位置と一致しなければならない。
この構成によって生じる光学群遅延についての解析式は、独立変数がここではθiであることを除いて、走査ミラー構成と同様な方法で公式化され得る。γが小さい場合、波長依存位相の微分および中心波長での求値の後で、複光路群遅延長さは、
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であり、ここで、θi0は、中心走査位置についてλ0についての格子10からの回折角である。方程式(15)から算出された路程遅延のプロットが、ｄ＝150行毎mm、ｆ＝10cm、λ＝３°、および10°までの格子入射角θiの変動について、図15に示される。これらのパラメータについて、この方法を用いて得られる遅延もまた、独立した変数θiの近似線形関数である。
折り返し位相制御装置中での格子10の角度走査もまた、群遅延を生成させる（図16）。この構成の主な利点は、格子10での光線出射が生じないために、顕微鏡56が必要ではないことである。このアプローチは、図示されるように検流計ミラーまたは多角形走査ミラー上に格子10を配置することを必要とする。
位相制御装置の別の興味深い改変により、高速群遅延走査が可能になる。格子10が図９に示されるような伝達HOEである場合、格子の溝密度が、迅速に走査され得る。この迅速な走査は、角度の関数として変化する格子間隔を有する回転円形HOE42を用いることによって達成され得る。HOE42が回転させられると、格子間隔の変化によって、スペクトル分布の範囲が変わる（図17）。波長依存位相遅延は、格子の罫線間隔に比例するので、HOE42を回転させることによっても、走査群遅延が生じる。
格子溝密度を変化させるためのより整然とした方法は、AOM28を用いることである（図18）。この構成において、波長分布は、AOM28を通って伝達した光24を回折格子32を通して導くことによって増大される（図18）。市販のAOM28についての格子間隔（RF帯域幅）変化は、OCTについて適切な群遅延走査を生じさせるために十分ではないために、回折格子32が必要である。AOM28によって提供される回折変化を増大させるために、高倍率の望遠鏡（図示せず）がAOM28と格子32との間に配置され得る。
AOM回折格子対28および32によって生じる路程遅延のプロットが、RF駆動周波数の関数として図19に呈示される。このデータを生成するために、変化する格子間隔ｄについての群遅延の解析式が公式化された。データを生成するために用いられるパラメータは、低速せん断波TeO2AOM28（ｃs＝0.6km/秒、ｎ＝2.35で、ここでｃsは、音の速度であり、ｎは屈折率である）、RF中心周波数50MHz、f＝５cm、およびγ＝４°を用いることを含む。二次回折格子は、1200行毎mmの罫線間隔を有した。この構成によって生成された群遅延は非線形である。この非線形性は、RF波形掃引周波数を改変することによって、群遅延走査の間に修正され得る。これは、遅延線装置がOCTシステムにおいて用いられるときに有益になり得る。さらに、周波数依存回折効率の変化は、RF信号振幅を変えることによって補償され得る。AOM走査法との別の相違点は、ドップラー偏移（2vRF）が局所発振器信号に移送されることである。この変調周波数は、複光路構成においてAOM28を用いることによって除去され得る。AOM構成は、移動部を用いずに実時間（15kHz）路程走査を可能にするので、機械的角度走査構成より好ましい。
前節で呈示された走査路程遅延線を用いるために、位相遅延は、ヘテロダイン変調周波数を決定するために分析されなければならない。線形機械的トランスレータまたは圧電光学ファイバストレッチャなどの他の迅速な走査光学遅延線とは異なり、位相制御法を用いる位相遅延の変化は、群遅延の変化とは直接関連付けられない。図20において、中心波長は、傾斜ミラー18に向かって導かれ、回転軸からｘ0だけずらされる。ミラー表面60が回転軸62をおおよそ切断する場合、位相遅延は、
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と書かれ得、これは、検流形の横方向ずれを組みこむ方程式（８）の改変である。
ガウススペクトル分布を有する光源についてのヘテロダイン変調周波数は、中心波長での位相ずれによって決定され、
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である。時間の関数γtとしての角度の線形変化を有する走査ミラー構造についての位相ずれは、
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であり、これは、この場合について、
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であるからである。従って、走査線形群遅延によって生成される自動相関関数のエンベロープは、シヌソイド
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によって変調され、ここで変調周波数は
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である。
方程式（18）によってわかり得るように、スペクトルの中心波長が、ミラーの回転軸上に入射する場合（ｘ0＝０）、走査線形群遅延が生成されるにもかかわらず、変調周波数は局所発振器に与えられない。従って、干渉計使用法信号は、いずれもの変調もない自動相関関数のエンベロープから成る。これは、ホモダイン検出を行うOCT画像化システムについて有用であり得る。傾斜ミラー構成のこの特徴は、有利であり得る。独立した位相変調が局所発振器に与えられる場合、システムは、復調の前に帯域フィルタの中心周波数を変えずに、異なる速度で走査を行い得る。位相ダイバーシチホモダイン検出システムは、本例においてOCTについて有用である。
さらに、中心波長が回転軸からずれるように（ｘ0≠０）走査ミラー18を平行移動することによって、任意の変調周波数が局所発振器に与えられ得る。この特徴によって、局所発振器の中心周波数への完全な制御が可能になる。変調周波数（すなわち、位相遅延）は、ただ単に傾斜ミラー18を光線の光学軸64に対して垂直に平行移動させることによって変えられ得る。達成され得る中心変調周波数の範囲は、走査ミラー18の有限サイズのためにスペクトルビネットによって制限されるのみである。
この単純な概括を行うと、位相制御装置の群位相遅延独立性は、ミラー表面60を切断する回転軸62を有する走査ミラー18のために有利である。しかし、ミラー表面60が回転軸62から距離ｒだけ離れているとき、群遅延および位相遅延特性はより複雑である。おおよそには、群遅延は角度が線形であるが、位相遅延は線形ではない。実時間OCT用途（＞１KHz）について、多角形ミラー46が、角度γを迅速に変えるための最適な走査装置である（図21）。この場合、第一次の近似には、ｘ0は一回の走査を通じて変わり、
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ここで、Ωは回転角であり、Ω0は、光源の中心波長が多角形ミラー面の中心と一致する角度である。Ω−Ω0が小さいという制限内では、ｘ0は、ｔの線形関数である。この場合の変調周波数は、
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となる。
多角形走査ミラー46によって生じる群遅延の変化が線形であるのに対し、位相変化は時間の関数として二次的である。変調周波数は走査にわたって線形にずれるので、多角形走査ミラー46は、固定帯域フィルタを組みこむ復調法と関連して用いられ得ない。多角形走査ミラー46は、高速（＞１kHz）線形群遅延を得るための最良の機械的手段であるため、これは遺憾な結果である。しかし、変化する変調周波数は、復調が行われる周波数が変調周波数における変化を追跡するために変えられる、適応周波数混合検出などの代替的な復調機構を用いることによって克服され得る。この機構は、OCT画像化用途に特に良好に適している。
入射の格子角θiまたは格子罫線間隔密度の走査などの代替的な位相制御構成によっても、非線形位相遅延が生成される。これらの走査法についてλ0で方程式（８）を求値することによって、位相ずれは、
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となる。多角形走査ミラー46と同様に、位相は時間の非線形関数となり、ここでもこれらの方法は、OCT画像化用途のための適応周波数混合復調機構と関連してのみ用いられ得る。入射の格子角θiを走査する多角形スキャナ46によって生成される位相および格子罫線間隔密度に基づくと、復調法における変化は、位相制御パラダイムの最大潜在性を開発することが保証されることが明らかである。さらに、変化するIFヘトロダイン周波数を追跡するドップラー追跡、すなわち適応周波数混合検出法は、特にOCT画像化システムに有用である。
位相制御光学遅延の一つの実施態様について代表的な動作パラメータは、試験的な例の点から与えられる。検流計を用いる角度γの走査によって、一定の走査周波数を有する線形光学群遅延走査が生じる。本研究において用いられる復調電子光学は一定の変調周波数を必要としたので、折り返し複光路走査ミラー構成が、高速OCTシステムにおけるコヒーレンスゲーティングを行うために用いられた。
自己位相変調カーレンズモードロックCr4＋：フォルステライトレーザが、高速OCTシステムのための低コヒーレンス光源として用いられた。レーザは、30ｍWの出力に設定された。ファイバ光学光線スプリッタによって伝達された後は、サンプル腕部電力は12mWであった。光源のFWHMスペクトルは75nmであり、10μmのガウス自動相関FWHMに対応した。光線の中心は走査ミラー18上でずらされ、750kHzの変調周波数を生成させた。信号のFWHM帯域幅は、およそ350kHzであった。この変調周波数は、低周波数ノイズからのいずれもの寄与を受けずに干渉計使用法信号の帯域フィルタリングを可能にするために選択された。１kHzで線形角度走査を生じさせるために、ミラーサイズは６mm幅に最小化された。この制約があるために、自己位相変調光源の全帯域幅は用いられなかった。全スペクトルが用いられる場合（200nm）、スペクトルの一側面は、走査ミラーの縁部によってクリップされる。
検流器は１kHz三角波形で駆動され、PZTベースの高速OCTシステムの二倍である2000走査毎秒を可能にした。この迅速な走査速度は、512（横方向）×256（軸方向）画素の画像サイズについて４フレーム毎秒、または256（横方向）×256（軸方向）画素の画像サイズについて８フレーム毎秒の画像獲得を可能にした。位相制御方法によって、ヒステリシスによるドロップアウトアーチファクトによって劣化されない軸走査が行われた。３°の検流計走査全角度は、３mmの光学路程遅延を提供した。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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