Способ получения изображения объекта, устройство для его осуществления и устройство доставки низкокогерентного отпического излучения - RU2002114935A

Реферат

1. Способ получения изображения объекта, по которому низкокогерентное оптическое излучение направляют одновременно на исследуемый объект и по референтному оптическому пути, при этом упомянутое оптическое излучение направляют на исследуемый объект через оптическую систему, которая обеспечивает фокусировку низкокогерентного оптического излучения на исследуемом объекте, при одновременном поперечном сканировании упомянутого оптического излучения по поверхности, приблизительно ортогональной направлению распространения упомянутого оптического излучения, затем смешивают оптическое излучение, вернувшееся от исследуемого объекта, и оптическое излучение, прошедшее по референтному оптическому пути, и отображают интенсивность оптического излучения, вернувшегося от исследуемого объекта, используя для этого оптическое излучение, являющееся результатом указанного смешения, отличающийся тем, что корректируют связанную с поперечным сканированием аберрацию оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, путем обеспечения постоянства времени распространения низкокогерентного оптического излучения от заданной точки на поверхности поперечного сканирования до соответствующей сопряженной точки в плоскости изображения в пределах поля зрения.

2. Способ получения изображения объекта по п.1, отличающийся тем, что для заданных координат на поверхности поперечного сканирования дополнительно осуществляют продольное сканирование, изменяя по заданному закону разность оптических длин путей для низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и низкокогерентного оптического излучения, направляемого по референтному пути.

3. Способ получения изображения объекта по п.2, отличающийся тем, что разность оптических длин путей для низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и низкокогерентного оптического излучения, направляемого по референтному пути, изменяют, по меньшей мере, на несколько десятков длин волн низкокогерентного оптического излучения.

4. Способ получения изображения объекта по п.2 или 3, отличающийся тем, что изменение разности оптических длин путей для низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и низкокогерентного оптического излучения, направляемого по референтному пути, осуществляют путем изменения оптической длины пути для низкокогерентного оптического излучения от поверхности поперечного сканирования до оптической системы.

5. Способ получения изображения объекта по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что исследуемым объектом является биоткань живого организма.

6. Способ получения изображения объекта по п.5, отличающийся тем, что исследуемым объектом является внутренняя полость живого организма.

7. Способ получения изображения объекта по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что в качестве упомянутого низкокогерентного оптического излучения используют оптическое излучение видимого или ближнего ИК диапазона длин волн.

8. Устройство для получения изображения объекта, содержащее оптически связанные источник низкокогерентного оптического излучения, интерферометр, и, по меньшей мере, один фотоприемник, выход которого связан с блоком обработки и индикации, при этом интерферометр включает оптически связанные светорасщепитель, измерительное и референтное плечи, а измерительное плечо снабжено устройством доставки низкокогерентного оптического излучения, содержащим оптически связанные оптическое волокно, размещенное с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца упомянутого устройства доставки к его дистальному концу, и оптическую систему, которая обеспечивает фокусировку низкокогерентного оптического излучения на исследуемом объекте и включает, по меньшей мере, первый линзовый компонент с положительной оптической силой, а также систему поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения, при этом оптическое волокно входит в состав упомянутой системы поперечного сканирования, которая выполнена с возможностью перемещения торца дистальной части оптического волокна по поверхности поперечного сканирования в направлении, приблизительно перпендикулярном оси оптического волокна, отличающееся тем, что устройство доставки низкокогерентного оптического излучения выполнено с возможностью коррекции связанной с поперечным сканированием аберрации оптической длины измерительного плеча, при этом упомянутая оптическая система содержит, по меньшей мере, второй линзовый компонент с положительной оптической силой, установленный за упомянутым первым линзовым компонентом.

9. Устройство для получения изображения объекта по п.8, отличающееся тем, что поверхность поперечного сканирования характеризуется отличной от нуля кривизной.

10. Устройство для получения изображения объекта по п.9, отличающееся тем, что упомянутое оптическое волокно выполняет функцию упругой консоли и закреплено в опорном элементе, входящем в состав устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

11. Устройство для получения изображения объекта по п.8, или 9, или 10, отличающееся тем, что первый и второй линзовые компоненты оптической системы размещены приблизительно конфокально.

12. Устройство для получения изображения по п.9 или 10, отличающееся тем, что первый линзовый компонент оптической системы размещен на расстоянии, приблизительно равном фокусному расстоянию этого линзового компонента, от поверхности поперечного сканирования, а расстояние между первым и вторым линзовыми компонентами оптической системы отличается от расстояния, соответствующего конфокальному расположению упомянутых линзовых компонент оптической системы на величину δ₁, связанную с фокусным расстоянием F₁ первого линзового компонента оптической системы и радиусом R кривизны поверхности поперечного сканирования соотношением

δ₁ ≅ (F₁)²/R.

13. Устройство для получения изображения по п.9 или 10, отличающееся тем, что первый линзовый компонент оптической системы смещен на расстояние δ₂ от положения, при котором расстояние от этого линзового компонента до поверхности поперечного сканирования приблизительно равно фокусному расстоянию этого линзового компонента, а расстояние между первым и вторым линзовыми компонентами оптической системы отличается от расстояния, соответствующего конфокальному расположению упомянутых линзовых компонент оптической системы на величину δ₃, определяемую соотношением

δ₃ ≅ (F₁)²/(R+δ₂).

14. Устройство для получения изображения объекта по п.8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, отличающееся тем, что устройство доставки низкокогерентного оптического излучения выполнено в виде оптоволоконного зонда.

15. Устройство для получения изображения объекта по п.8, или 9, или 10, или 11, или 12, или 13, или 14, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одно из плеч интерферометра дополнительно снабжено устройством для продольного сканирования.

16. Устройство для получения изображения объекта по п.15, отличающееся тем, что устройство для продольного сканирования размещено в измерительном плече интерферометра и выполнено обеспечивающим изменение оптической длины участка измерительного плеча от поверхности поперечного сканирования до оптической системы.

17. Устройство для получения изображения объекта по п.16, отличающееся тем, что при получении изображения подповерхностной части исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₁ преломления исследуемого объекта следующим образом: М=1/N₁.

18. Устройство для получения изображения объекта по п.16, отличающееся тем, что при получении изображения профиля исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₂ преломления среды, соприкасающейся с поверхностью исследуемого объекта, следующим образом: М=1/N₂.

19. Устройство для получения изображения объекта по п.15, или 16, или 17, или 18, отличающееся тем, что устройство для продольного сканирования размещено внутри устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

20. Устройство для получения изображения объекта по п.16, или 17, или 18, или 19, отличающееся тем, что торец дистальной части оптического волокна снабжен жестко скрепленной с ним микролинзой.

21. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения, содержащее оптически связанные оптическое волокно, размещенное с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца устройства доставки к его дистальному концу, и оптическую систему, которая обеспечивает фокусировку низкокогерентного оптического излучения на исследуемом объекте и включает, по меньшей мере, первый линзовый компонент с положительной оптической силой, а также систему поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения, при этом оптическое волокно входит в состав упомянутой системы поперечного сканирования, которая выполнена с возможностью перемещения торца дистальной части оптического волокна по поверхности поперечного сканирования в направлении, приблизительно перпендикулярном оси оптического волокна, отличающееся тем, что упомянутая оптическая система выполнена с возможностью коррекции связанной с поперечным сканированием аберрации оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения, проходящего через устройство доставки, при этом оптическая система содержит, по меньшей мере, второй линзовый компонент с положительной оптической силой, который установлен за упомянутым первым линзовым компонентом.

22. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, отличающееся тем, что поверхность поперечного сканирования характеризуется отличной от нуля кривизной.

23. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.22, отличающееся тем, что упомянутое оптическое волокно выполняет функцию упругой консоли и закреплено в опорном элементе, входящем в состав устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

24. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, или 22, или 23, отличающееся тем, что первый и второй линзовые компоненты оптической системы размещены приблизительно конфокально.

25. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.22 или 23, отличающееся тем, что первый линзовый компонент оптической системы размещен на расстоянии, приблизительно равном фокусному расстоянию этого линзового компонента, от поверхности поперечного сканирования, а расстояние между первым и вторым линзовыми компонентами оптической системы отличается от расстояния, соответствующего конфокальному расположению упомянутых линзовых компонент оптической системы на величину δ₁, связанную с фокусным расстоянием F₁ первого линзового компонента оптической системы и радиусом R кривизны поверхности поперечного сканирования соотношением

δ₁ ≅ (F₁)²/R.

26. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.22 или 23, отличающееся тем, что первый линзовый компонент оптической системы смещен на расстояние δ₂ от положения, при котором расстояние от этого линзового компонента до поверхности поперечного сканирования приблизительно равно фокусному расстоянию этого линзового компонента, а расстояние между первым и вторым линзовыми компонентами оптической системы отличается от расстояния, соответствующего конфокальному расположению упомянутых линзовых компонент оптической системы на величину δ₃, определяемую соотношением

δ₃ ≅ (F₁)²/(R+δ₂).

27. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, отличающееся тем, что устройство доставки низкокогерентного оптического излучения выполнено в виде оптоволоконного зонда, при этом оптическое волокно, оптическая система и система поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения размещены в протяженном корпусе, снабженном продольным сквозным отверстием, в котором в продольном направлении размещено упомянутое оптическое волокно.

28. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, или 27, отличающееся тем, что вблизи плоскости изображения торца дистальной части оптического волокна размещено выходное окно устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

29. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.28, отличающееся тем, что функцию выходного окна устройства доставки низкокогерентного оптического излучения выполняет второй линзовый компонент оптической системы.

30. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.28 или 29, отличающееся тем, что нормаль к наружной поверхности выходного окна устройства доставки низкокогерентного оптического излучения ориентирована под углом к направлению падения низкокогерентного оптического излучения на упомянутую наружную поверхность, превышающим угол расходимости упомянутого низкокогерентного оптического излучения в месте его пересечения с упомянутой наружной поверхностью.

31. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.30, отличающееся тем, что при однокоординатной приближенно линейной траектории поперечного сканирования второй линзовый компонент смещен в направлении, ортогональном направлению поперечного сканирования, и в направлении, ортогональном направлению распространения низкокогерентного оптического излучения.

32. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, или 27, или 28 или 29, или 30, или 31, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено устройством для продольного сканирования, выполненным в виде устройства для изменения оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения от поверхности поперечного сканирования до оптической системы.

33. Устройство для получения изображения объекта по п.32, отличающееся тем, что при получении изображения подповерхностной части исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₁ преломления исследуемого объекта следующим образом: М=1/N₁.

34. Устройство для получения изображения объекта по п.32, отличающееся тем, что при получении изображения профиля исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₂ преломления среды, соприкасающейся с поверхностью исследуемого объекта, следующим образом: М=1/N₂.

35. Устройство доставки низкокогерентного оптического излучения по п.21, или 22, или 23, или 24, или 25, или 26, или 27, или 28 или 29, или 30, или 31, или 32, или 33, или 34, отличающееся тем, что торец дистальной части оптического волокна снабжен жестко скрепленной с ним микролинзой.