JP5274843B2 - スペクトル領域光コヒーレンス断層放射線写真システムにおける交差分散分光計 - Google Patents
スペクトル領域光コヒーレンス断層放射線写真システムにおける交差分散分光計 Download PDFInfo
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Description
mλ=d(sinα+sinβm) (1)
で与えられる。上式で、mは整数である回折次数、λは光の波長、dは回折格子の周期、αは入射角、βmは回折角である。入射角および回折角は、回折格子の法線102、つまり回折格子の表面に対して垂直なダッシュ線から測定される。角度符号の慣習によれば、法線から反時計方向に測定した角度が正であり、法線から時計方向に測定した角度が負である。図1には、溝に対して垂直な回折格子の平面内の軸であるx軸が分散軸として表されている。
βm(λ)=arcsin{mλ−sinα} (2)
で与えられる。
入射する光ビームが溝に対して垂直でない場合、回折格子の式は、
mλ=dcosε(sinα+sinβm) (3)
に修正しなければならない。上式でεは、入射する光の経路と溝に対して垂直な平面との間の角度である。ε≠0である場合、回折したスペクトルは、平面上にではなく円錐上に位置し、その回折は円錐回折と呼ばれる。円錐回折をより深く理解するために、図2に示すz軸に平行の回折格子の溝201を使用して直交座標系Oxyzを考察する。入射する、波数ベクトルがk=(kxex+kyey+kzez)であり、かつ、その絶対値が|k|=(2π/λ)である平面波は、図2の点線の平面205で示すように、平面外の任意の方向から回折格子に当たる。回折理論(たとえば、メイスター ディら(Maystre D.et al.)(1985年)の「Geometrical invariance property of gratings」Applied Optics 24(2):215〜216ページを参照されたい)から、
図3(a)は、光ファイバ301からの光が共通レンズ302によって平行化され、かつ、ブレーズド反射回折格子303に向かって伝播する、円錐回折リトロー構成300の例を斜視図で示したものである。円錐回折を生成するために、回折格子は、矢印Aで示す軸の周りに傾斜する。回折格子が傾斜しておらず、入射する光が回折格子の溝に対して垂直に配向されていない場合、回折した光は、入射するビームの光路に沿って戻り、したがって回折した光のフットプリント305によって、中心が実質的にファイバ301の出力端に位置するスペクトル(つまり平面内リトロー状態)が形成されることになる。(同じく図3(b)の上面図を参照されたい。)
回折格子を傾斜させることにより、図3(a)に示すように、回折した光のフットプリントが量「z」だけ垂直方向に変位する円錐回折が生成され、これにより画素アレイ307による光の検出が可能になる。
m=42:787nm〜828nm
m=41:805nm〜847nm
m=40:826nm〜868nm
m=39:847nm〜891nm
m=38:869nm〜913nm
である。
米国特許文書
米国特許第5565986号明細書
米国特許第6487019号明細書
米国特許第6577786号明細書
米国特許第6657727号明細書
米国特許第6710330号明細書
米国特許第6724533号明細書
米国特許第6754006号明細書
米国特許第6757113号明細書
米国特許第6847454号明細書
米国特許第6859317号明細書
米国特許出願公開第2004/0239938号明細書
米国特許出願公開第2004/0239943号明細書
米国特許出願公開第2005/0018201号明細書
米国特許出願公開第2005/0213103号明細書
米国特許出願番号第11/196,043号
外国特許文書
特開2000−046729号公報
特開2001−174404号公報
国際公開03/062802号パンフレット
国際公開03/073041号パンフレット
国際公開2004/043245号パンフレット
国際公開2004/111929号パンフレット
その他の刊行物
デ・ボー、ジェイ エフら(De−Boer,J.F.,et al.)(2003年)の「Improved signal−to−noise ratio in spectral−domain compared with time−domain optical coherence tomography.」Optics Letters 28(21):2067〜2069ページ
チョマ、エム エー、エム ブイ サルニクら(Choma,M.A.,M.V.Sarunic,et al.)(2003年)の「Sensitivity advantage of swept source and Fourier domain optical coherence tomography.」Optics Express 11(18):2183〜2189ページ
ライトゲブ、アール エーら(Leitgeb,R.A.,et al.)(2003年)の「Phase−shifting algorithm to achieve high−speed long−depth−range probing by frequency−domain optical coherence tomography.」Optics Letters 28(22):2201〜2203ページ
ライトゲブ、アール エーら(Leitgeb,R.A.,et al.)(2003年)の「Performance of Fourier domain vs.time domain optical coherence tomography.」Optics Express 11(8):889〜894ページ
メイスター ディら(Maystre D.et al.)(1985年)の「Geometrical invariance property of gratings」Applied Optics 24(2):215〜216ページ
マクリーンら(McLean et al.)の1998年の「Design and development of NIRSPEC:a near−infrared echelle spectrograph for the Keck II telescope」、SPIE Proceedings Vol.3354、566ページ
ポポフ イーら(Popov E.et al.)の「Almost perfect blazing by photonic crystal rod gratings」、Applied Optics 40(15):2417〜2422ページ
スミス、エル エムおよびシー シー ドブソン(Smith,L.M.and C.C.Dobson)(1989年)の「Absolute displacement measurements using modulation of the spectrum of white light in a Michelson interferometer.」Applied Optics 28(15):3339〜3342ページ
コ、ティー エイチ、ジェイ ジー フジモトら(Ko,T.H.,J.G.Fujimoto,et al.)(2005年)の「Comparison of Ultrahigh−and Standard−Resolution Optical Coherence Tomography for Imaging Macular Pathology.」Ophthalmology 112(11):1922〜1935ページ
ウォツコウスキー、エムら(Wojtkowski,M.,et al.)(2003年)の「Real−time in vivo imaging by high−speed spectral optical coherence tomography.」Optics Letters 28(19):1745〜1747ページ
ツェイリコビッチ、アイら(Zeylikovich,I.et al.)(1998年)の「Nonmechanical grating−generated scanning coherence microscopy.」Optics Letters 23(23):1797〜1799ページ
パーマー、シー(Palmer,C.)(2002年)のDiffraction Grating Handbook、第5版、リチャードソングレーティングラボラトリ(Richardson Grating Laboratory)、[米国ニューヨーク州ロチェスター(Rochester)所在]
Claims (20)
- スペクトル領域OCTシステムであって、
広帯域光源と、
光を標本経路および参照経路に沿って分割するためのビーム・スプリッタと、
該標本経路および該参照経路の両方から戻る光を受信するための分光計であって、前記分光計が、該光を第1の軸に沿って波長に応じて角分散させるための回折格子を含み、該広帯域光源のスペクトル内の異なる波長領域に対応する少なくとも2つの回折次数が前記第1の軸に沿って空間的に重畳しており、前記分光計が、該回折次数を該第1の軸に対して垂直な軸に沿って分離するための光学エレメントを含み、更に、前記分光計が、少なくとも2つの線形検出器アレイを含む光検出器を含み、前記アレイが前記第1の軸に沿って展開し、前記複数のアレイのうちの1つが前記複数の回折次数のうちの1つを受け取るように配置されているとともに、他のアレイが他の回折次数を受け取るように配置され、個々のアレイが、波長に応じた出力信号を生成するためのものであり、受信光と分散する光の両方の経路に共通集束光学系が配置されている、前記分光計と、
該出力信号を解析し、該標本経路に沿った反射率分布を引き出すためのプロセッサと
を備えたOCTシステム。 - 前記光学エレメントがプリズムである、請求項1に記載のOCTシステム。
- 前記光学エレメントが回折格子である、請求項1に記載のOCTシステム。
- 前記回折格子が前記受信光に対して傾斜して円錐回折を誘導し、それにより前記分散する光の前記経路を第2の軸に沿って入射する光から空間的に分離する、請求項1に記載のOCTシステム。
- ビームの画像の前記円錐回折に関連するあらゆる非直線性を低減するための手段を備える、請求項4に記載のOCTシステム。
- 前記円錐回折によって前記分散する光のフットプリントに前記第1の軸に対する非直線性が生じ、OCTシステムは、前記回折格子と前記アレイとの間に配置された光学エレメントであって、前記円錐回折に起因する該非直線性を低減して、前記アレイに対するフットプリントの位置決めを改善するための光学エレメントを備える、請求項4に記載のOCTシステム。
- 前記光を前記標本経路および参照経路に沿って分割する前記ビーム・スプリッタが、前記標本経路および前記参照経路の両方から戻る前記光を結合するようにも機能する、請求項1に記載のOCTシステム。
- 前記分光計が、前記光検出器によって生成される前記出力信号が、入射する光の偏光状態に対して実質的に影響を受けないように構成されている、請求項1に記載のOCTシステム。
- スペクトル領域OCTシステムであって、
広帯域光源と、
光を標本経路および参照経路に沿って分割するためのビーム・スプリッタと、
該標本経路および該参照経路の両方から戻る光を受信するための分光計であって、前記分光計が、該光を第1の軸に沿って波長に応じて角分散させるための回折格子を含み、該広帯域光源のスペクトル内の異なる波長領域に対応する複数の回折次数が前記第1の軸に沿って空間的に重畳しており、前記分光計が、該回折次数を該第1の軸に対して垂直な軸に沿って分離するための光学エレメントを含み、更に、前記分光計が、複数の検出器エレメントの2次元アレイを備えた光検出器を含み、前記アレイ内の選択された行が、前記複数の回折次数のうちの選択された回折次数に対応する波長の範囲を検出し、前記光検出器が、波長に応じた出力信号を生成するためのものであり、受信光と分散する光の両方の経路に共通集束光学系が配置されている、前記分光計と、
該出力信号を解析し、該標本経路に沿った反射率分布を引き出すためのプロセッサと
を備えたスペクトル領域OCTシステム。 - 前記光学エレメントがプリズムである、請求項9に記載のOCTシステム。
- 前記光学エレメントが回折格子である、請求項9に記載のOCTシステム。
- 前記回折格子が前記受信光に対して傾斜して円錐回折を誘導し、それにより前記分散する光の前記経路を第2の軸に沿って入射する光から空間的に分離する、請求項9に記載のOCTシステム。
- ビームの画像の前記円錐回折に関連するあらゆる非直線性を低減するための手段を備える、請求項12に記載のOCTシステム。
- 前記円錐回折によって前記分散する光のフットプリントに前記第1の軸に対する非直線性が生じ、OCTシステムは、前記回折格子と前記アレイとの間に配置された光学エレメントであって、前記円錐回折に起因する該非直線性を低減して、前記アレイに対するフットプリントの位置決めを改善するための光学エレメントを備える、請求項12に記載のOCTシステム。
- 前記光を前記標本経路および参照経路に沿って分割する前記ビーム・スプリッタが、前記標本経路および前記参照経路の両方から戻る前記光を結合するようにも機能する、請求項9に記載のOCTシステム。
- 前記分光計が、前記光検出器によって生成される前記出力信号が、入射する光の偏光状態に対して実質的に影響を受けないように構成されている、請求項9に記載のOCTシステム。
- スペクトル領域OCTシステムであって、
広帯域光源と、
光を標本経路および参照経路に沿って分割するためのビーム・スプリッタと、
該標本経路および該参照経路の両方から戻る光を受信するための分光計であって、前記分光計が、該光を第1の軸に沿って波長に応じて角分散させるための回折格子を含み、該広帯域光源のスペクトル内の異なる波長領域に対応する複数の回折次数が前記第1の軸に沿って空間的に重畳しており、前記分光計が、該回折次数を該第1の軸に対して垂直な軸
に沿って分離するための光学エレメントを含み、更に、前記分光計が、複数の検出器エレメントの2次元アレイを備えた光検出器を含み、前記アレイ内の選択された行が、前記複数の回折次数のうちの選択された回折次数に対応する波長の範囲を検出し、前記光検出器が、波長に応じた出力信号を生成するためのものであり、受信光と分散する光の両方の経路に共通集束光学系が配置されており、前記回折格子が受信光に対して傾斜して円錐回折を誘導し、それにより分散する光の経路を第2の軸に沿って入射する光から空間的に分離する、前記分光計と、
該出力信号を解析し、該標本経路に沿った反射率分布を引き出すためのプロセッサと
を備えたスペクトル領域OCTシステム。 - ビームの画像の前記円錐回折に関連するあらゆる非直線性を低減するための手段を備える、請求項17に記載のOCTシステム。
- 前記円錐回折によって前記分散する光のフットプリントに前記第1の軸に対する非直線性が生じ、OCTシステムは、前記回折格子と前記アレイとの間に配置された光学エレメントであって、前記円錐回折に起因する該非直線性を低減して、前記アレイに対するフットプリントの位置決めを改善するための光学エレメントを備える、請求項17に記載のOCTシステム。
- 前記分光計が、前記光検出器によって生成される前記出力信号が、前記入射する光の偏光状態に対して実質的に影響を受けないように構成されている、請求項17に記載のOCTシステム。
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