CN105026879A - 光学成像设备和用于对样本成像的方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，提供了光学成像设备。该光学成像设备包括光学装置，该光学装置被配置成产生包括多个分离光谱带的扩展源照射图案并照射样本的即将利用多个分离光谱带的相应光谱带成像的相应区段，其中光学装置进一步被配置成由样本光和参考光形成干涉信号，该样本光包括来自样本的扩展源照射图案的相应光谱带所照射的相应区段的相应返回光；以及被配置成接收用于产生与样本的区段相对应的图像的干涉信号的检测器。根据本发明的另外实施例，还提供了用于对样本成像的方法和用于产生图像的方法。

Description

光学成像设备和用于对样本成像的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年3月7日提交的美国临时申请号61/774,340的优先权利益，该临时申请的内容为了所有目的特此通过引用被全部并入本文。

技术领域

各种实施例涉及光学成像设备和用于对样本成像的方法。

背景技术

光学相干断层成像术(OCT)是提供在人类组织中的微米分辨率和毫米穿透深度的公认的活体内光学成像技术。在临床上已证实，OCT使在与组织学可比较的分辨率下人眼、冠状动脉、胃肠道和气道组织的活体内可视化变得可能。OCT在临床上广泛用于诊断在眼睛的视网膜和前段中的各种各样的疾病。最近，冠状动脉内OCT技术在临床上用于使管状动脉疾病成像，且内视镜OCT技术用于检测胃肠神经症。

眼科学是占优势的OCT应用。在2010年，在美国和全世界的所估计的OCT费用分别是$780M和$1B，且估计眼科OCT系统的销售是大约两亿五千万美元。存在多于10个的眼科OCT产品供应商，其中一个这样的供应商到2008年为止独自将价值$0.7B的10,000个眼科OCT单元交付到市场。在接下来的四年中，OCT市场被预期每年增长大约60％。

自从它在1991年发明以来，OCT技术从时域OCT(TD-OCT，第一代技术)发展到光谱域/傅立叶域OCT(第二代技术)。在图1中示出现有的光谱域OCT(SD-OCT)装置100，图1示出具有光源(LS)102的小源SD-OCT装置。基于在IEC(国际电工技术委员会)60825中规定的激光安全条例，“小源”被定义为具有小于或等于最小对向角α_min(通常被定义为1.5mrad)的对向角α的源。对向角α可被定义为在观察者的眼睛处或位于测量点处源所张的视角。对向角α也可被定义为如在空间中的点处例如在观看者的眼睛处观看的表观光源(被定义为形成最小可能的视网膜图像的真实或虚拟对象)所张的角。

在小源SD-OCT装置100中，光源(LS)102的输出光104由分束器106分成样本光辐射108和参考光辐射110。样本光辐射108穿过装置100的样本臂(S)120传播，而参考光辐射110穿过装置100的参考臂(R)传播，其中样本臂(S)120和参考臂(R)150定义干涉仪。

样本光辐射108通过聚焦光学器件例如准直透镜(L1)122和聚焦透镜(L2)124以及在样本臂(S)120中的一个或多个光束扫描仪(SC)126指向或被引导到待研究的组织样本190。样本光辐射108指向在组织样本190上的点192。反射和/或反向散射光辐射109由样本光辐射108和组织样本190之间的相互作用产生，在所有深度处，样本光辐射108沿着在组织样本190的表面和本体之间定义的轴线(A线)与组织样本190相互作用。反射和/或反向散射光辐射109在与样本光辐射108的传播方向相反的方向上，通过L1122和L2124的相同聚焦光学器件和样本臂(S)120的光束扫描仪(SC)126指向或引导到分束器106。

参考光辐射110通过聚焦光学器件例如一对透镜152、154指向或被引导到参考反射镜(RM)160，且反射光辐射111作为来自参考反射镜(RM)160的反射的结果而产生，并指向或被引导到分束器106。来自参考臂(R)150的反向反射光辐射111和来自样本臂(S)120的反向反射和/或反向散射光辐射109通过分束器106重组，以形成光谱干涉信号112并被引导到光谱仪170。光谱仪170包括光栅172、透镜174和检测元件(例如摄像机)176。光谱干涉信号112由光谱仪170记录并由计算机(未示出)处理。

可通过光谱干涉信号112的傅立叶变换来获取组织样本190的轴线剖面(A线)。可通过使用光束扫描仪(SC)126横向地扫描样本光辐射108来得到组织样本190的二维(2D)断层图像，同时连续地获取轴线剖面(A线)。可通过使用2轴(X和Y)扫描仪横向地扫描样本光辐射108来得到三维(3D)图像。

所有现有激光扫描OCT系统使用点源，其是小源。虽然现有SD-OCT技术提供比TD-OCT技术高几个数量级的灵敏度，从而使较高的穿透深度和/或较快的成像速度变得可能，但OCT提供诊断信息的能力仍然受其灵敏度限制，特别是当施加到人类组织的辐射量/辐照度被激光安全条例例如美国的ANSI(美国国家标准学会)Z136和国际上的IEC(国际电工技术委员会)60825限制到最大可允许辐射量(MPE)时。

发明内容

根据实施例，提供了光学成像设备。光学成像设备可包括光学装置，该光学装置被配置成产生包括多个分离光谱带的扩展源照射图案并照射样本的即将利用多个分离光谱带的相应光谱带成像的相应区段，其中光学装置还被配置成由样本光和参考光形成干涉信号，样本光包括来自样本的由扩展源照射图案的相应光谱带所照射的相应区段的相应返回光；以及被配置成接收用于产生与样本的区段相对应的图像的干涉信号的检测器。

根据实施例，提供了用于对样本成像的方法。该方法可包括产生包括多个分离光谱带的扩展源照射图案，照射样本的利用多个分离光谱带的相应光谱带成像的相应区段，由样本光和参考光形成干涉信号，样本光包括来自样本的由扩展源照射图案的相应光谱带所照射的相应区段的相应返回光，以及基于干涉信号产生与样本的区段相对应的图像。

根据实施例，提供了用于产生具有衍射受限横向分辨率和相干长度受限轴向分辨率的图像的方法。可使用如在本文所述的光学成像设备来实现该方法。该方法可包括在样本的区域上扫描扩展源照射图案，使得样本中的位于待成像的区域中的相应区段由与扩展源照射图案相对应的整个光谱照射，以及执行光谱信号重映算法，以提取与样本的相应区段中的区段相对应的整个干涉光谱，用于产生与样本的区域相对应的图像，其中干涉光谱由参考光和来自样本的区段的返回光形成。

附图说明

在附图中，相似的参考符号通常在全部不同的视图中表示相似的部件。附图并不一定按比例，相反通常强调照射本发明的原理。在下面的描述中，参考下面的附图描述了本发明的各种实施例，其中：

图1示出现有技术的光谱域光学相干断层成像(SD-OCT)系统的示意图。

图2A示出说明小源观察的示意图。

图2B示出说明扩展源观察的示意图。

图3A示出根据各种实施例的光学成像设备的示意性横截面视图。

图3B示出根据各种实施例的用于对样本成像的方法的流程图。

图4A示出根据各种实施例的光学成像设备的示意图。

图4B示出根据各种实施例的光学成像设备的示意图。

图4C示出根据各种实施例的光学成像设备的示意图。

图5A示出随小源光谱域光学相干断层成像(SD-OCT)设备的参考反射率变化的灵敏度的模拟结果的曲线。

图5B示出随扩展源光谱域光学相干断层成像(SD-OCT)设备的参考反射率变化的灵敏度的模拟结果的曲线。

图6作为示意图示出根据各种实施例的在样本光辐射扫描方法的各种扫描时间的样本的扫描。

图7示出根据各种实施例的光谱信号重映算法的图示。

图8A示出说明光谱重映射方法的图。

图8B示出分辨率图表的一个B扫描帧的DC分量的图，而图8C示出在重映射之后的图8B的B扫描帧的图。

图9示出通过图8C的光谱重映射B扫描帧的傅立叶变换来得到的分辨率图表的断层图像。

具体实施方式

下面的详细描述参考附图，附图作为例证示出本发明可被实施的特定细节和实施例。这些实施例足够详细地被描述以使本领域中的技术人员能够实施本发明。其它实施例可被利用，且可做出结构、逻辑和电气变化而不偏离本发明的范围。各种实施例并不一定是相互排他的，因为一些实施例可与一个或多个其它实施例组合以形成新实施例。

在方法或设备之一的上下文中描述的实施例对于其它方法或设备是类似地有效的。类似地，在方法的上下文中描述的实施例对设备是类似地有效的，反之亦然。

在实施例的上下文中描述的特征可相应地可适用于在其它实施例中的相同或相似的特征。在实施例的上下文中描述的特征可相应地可适用于其它实施例，即使没有在这些其它实施例中明确地描述。此外，如对在实施例的上下文中的特征描述的添加和/或组合和/或可选形式可相应地可适用于在其它实施例中的相同或相似的特征。

在各种实施例的上下文中，如关于特征或元件使用的冠词“一个”和“该”包括对一个或多个特征或元件的提及。

在各种实施例的上下文中，短语“至少实质上”可包括“确切地”和合理的变化。

在各种实施例的上下文中，如应用于数值的术语“大约”或“近似”包括确切的值和合理的变化。

如在本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列出的项目的任何和所有组合。

如在本文使用的，“A或B中的至少一个”的形式的短语可包括A或B或A和B两者。相应地，“A或B或C中的至少一个”或包括另外所列出的项目的形式的短语可包括一个或多个相关的所列出的项目的任何和所有组合。

各种实施例可涉及光学相干断层成像术(OCT)，例如光谱域OCT(SD-OCT)或傅立叶域OCT。作为另一例子，各种实施例可涉及扩展源SD-OCT，并可提供使用扩展源SD-OCT技术的设备或系统。

各种实施例可提供扩展源SD-OCT技术。在各种实施例中，可通过修改小源SD-OCT系统来实现扩展源SD-OCT设备或系统。对于扩展源SD-OCT系统，各种实施例可提供样本光辐射聚焦方案、样本光辐射扫描方法和信号映射方法，如稍后将描述的。

各种实施例可规定，由各种实施例的设备或系统产生的样本光辐射比由现有技术产生的相等功率样本光辐射对于生物组织或样本更安全，使得各种实施例的最大可允许辐射量(MPE)可以高于现有技术的。

与现有方法或技术相比，各种实施例可实现下列项中的一个或多个：(1)较高的最大可允许辐射量(MPE)；(2)可在不危害图像采集速率的情况下安全地实现的较高的穿透深度；或(3)以至少与现有方法的灵敏度相等的灵敏度安全地实现的较高的图像采集速率。

常规SD-OCT设备使用小源。“小源”是具有小于或等于最小对向角α_min的对向角α的源，其中α_min＝1.5mrad，如在激光安全条例IEC 60825中规定的。小源包括所有点源或点照射图案，因为点源或单点源具有比1.5mrad小得多的一般对向角α。通常，点照射具有不大于0.15mrad的对向角α，其比用于定义小源的值小10倍。

相反，各种实施例提供扩展源SD-OCT。“扩展源”是具有大于最小对向角α_min的对向角α的源。扩展源可包括例如线照射图案、正方形照射图案和矩形照射图案。

对向角被定义为在观察者的眼睛处源所张的视角，其中源位于离眼睛的瞳孔大于100mm的距离处。对向角α可被定义为(源的直径/100mm)。

图2A示出说明小源观察的示意图200。对于使用低数值孔径(NA)透镜的小源202a，如观察者的眼睛所观看的，光(由实线204a表示)可从小源202a被跟踪到观察者的眼睛的眼球206以形成图像208a。光(由虚线210a表示)可从图像208a穿过瞳孔212被跟踪。虚线210a所张的角是小源202a的对向角α₁。

对于使用高数值孔径(NA)透镜的小源202b，如观察者的眼睛所观看的，光(由实线204b表示)可从小源202b被跟踪到观察者的眼睛的眼球206以形成图像208b。光(由虚线210b表示)可从图像208b穿过瞳孔212被跟踪。虚线210b所张的角是小源202b的对向角α₂。通过使用高NA透镜，发散角较大，但如果它是激光源，则源的直径或尺寸变得更小。因此，当对向角的定义是(源的直径/100mm)时，相应的对向角实际上变得更小。因此，α₂小于α₁，其中α₂和α₁都小于α_min。

图2B示出说明扩展源观察的示意图220。对于扩展源222，如观察者的眼睛所观看的，光(由实线224表示)可从扩展源222被跟踪到观察者的眼睛的眼球226以形成图像228。光(由虚线230表示)可从图像228穿过瞳孔232被跟踪。虚线230所张的角是扩展源222的对向角α₃。α₃大于α₁和α₂中的每个，且α₃也大于α_min。在扩展源的情况下，扩展源的尺寸大于小源的尺寸，所以相应的对向角更大。

SD-OCT系统的灵敏度可被定义为完美样本反射器的信噪比(SNR)。SD-OCT图像质量可直接与系统灵敏度有关，例如对于多普勒SD-OCT和偏振敏感SD-OCT。SD-OCT系统的灵敏度也可确定它的穿透深度。因为信号功率可由于信号通过组织的光散射和吸收而作为组织或样本深度的函数指数地衰减，因此在某个组织或样本深度处，信号功率可下降到噪声功率之下，使得它可对待获取的组织信息变得有挑战性或可能组织信息不能被获取。这个组织深度——超过其深度处噪声功率与由SD-OCT系统的电源提供的信号功率比较可能占优势——是SD-OCT系统的穿透深度。

深组织结构例如视神经乳头(ONH)、筛板(LC)和后巩膜(PS)被认为是在眼疾病例如青光眼、近视和视神经乳头水肿中的重要生物力学作用因素。当前SD-OCT技术的灵敏度仅仅足以视觉化这些深组织结构的上部分，且可检测部分的图像质量仍然低于组织学的图像质量。在灵敏度方面的这个限制不仅排除使用SD-OCT检测到这些疾病和临床假设测试的早期征兆的可能性，而且可导致临时误解和形态测定(参量化)错误。

通常，存在基于当前市场上可买到的设备来增强SD-OCT灵敏度的两种实际方式：增加施加在组织上的样本光辐射并增加样本光辐射的曝光时间。然而，施加到人类组织(例如眼睛和皮肤)的辐射量/辐照度由美国的激光安全条例例如ANSI Z136和国际上的IEC 60825-1限制到最大可允许辐射量(MPE)。此外，增加曝光时间减小了图像采集速率，从而增加了图像中的运动伪像，特别是对于三维成像。

根据IEC 60825-1，对于在持续时间t<T₂期间在700nm-1400nm的波长或光谱范围内的激光辐射的直接暴露，在角膜处的最大可允许辐射量(MPE)可被确定为：

MPE＝18t^0,75C₄C₆J·m^–2      (方程1)

其中t是曝光时间，C₄是不同波长的校正因子，以及C₆是扩展源的校正因子。

T₂可以定义为：

T₂＝10×10^{[(α-αmin)/98,5]}s         (方程2)

其中α是对向角且α_min是最小对向角，其中α_min＝1.5mrad。α_min表示表观光源的对向角的值，高于其的源被考虑为扩展源。对于α<1.5mrad，T₂＝10s，以及对于α>100mrad，T₂＝100s。

C₄对于700nm-1050nm的光谱范围可被定义为：

C₄＝10^{0,002(λ-700)}       (方程3)

其中λ是波长。对于1050nm-1400nm的光谱范围，C₄＝5。

对于扩展源，例如在从大约400nm到大约1400nm的波长λ下的扩展源激光辐射(例如扩散反射观察)，热眼睛危险MPE可增加C₆倍，假定源的对向角α(在观察者的眼睛处测量的)大于α_min，其中α_min等于1.5mrad。校正因子C₆被给出为：

C₆＝1                   对于α<α_min

C₆＝α/α_min            对于α_min<α<α_max

C₆＝α_max/α_min(≈66,7)  对于α>α_max    (方程4)

其中α_max＝100mrad。α_max表示最大对向角，其为表观光源的对向角的值，高于其的话，MPE独立于源尺寸。

图3A示出根据各种实施例的光学成像设备300的示意性横截面视图。光学成像设备300包括：光学装置303，其被配置成产生包括多个分离光谱带308a、308b、308c的扩展源照射图案307，并照射使用多个分离光谱带308a、308b、308c的相应光谱带308a、308b、308c成像的样本390的相应区段394a、394b、394c，其中光学装置303还被配置成由包括来自由扩展源照射图案307的相应光谱带308a、308b、308c照射的样本390的相应区段394a、394b、394c的相应返回光309a、309b、309c的样本光以及参考光形成干涉信号312；以及检测器370，其被配置成接收用于产生与样本390的区段394a、394b、394c相对应的图像的干涉信号312。

换句话说，可提供光学成像设备300。光学成像设备300可包括光学装置303，其例如可具有光学元件的组件。光学装置303可被配置成产生用于照射待成像的样本390的扩展源照射图案(例如样本光辐射)307。

扩展源照射图案307可包括彼此分离的光谱带308a、308b、308c。所谓“分离”意指多个光谱带308a、308b、308c可以是彼此不同的，其相应光谱带308a、308b、308c可穿过不同的光路传播。此外，这意指扩展源照射图案307的相应部分可由相应光谱带308a、308b、308c定义。在光谱带308a、308b、308c之间可以有光谱重叠。此外，所谓“分离”并不一定意指多个光谱带308a、308b、308c可以在光谱上和空间上是间断的。

在各种实施例中，所产生的整个扩展源照射图案370可在任一时间照射样本390。这可意味着多个分离光谱带308a、308b、308c可同时照射样本390，使得样本390的相应区段394a、394b、394c可在至少实质上类似的时间或同时由相应光谱带394a、394b、394c照射。

光学装置303还可被配置成照射使用多个分离光谱带308a、308b、308c的相应光谱带308a、308b、308c成像的样本390的相应区段394a、394b、394c。例如，如图3A所示，光谱带308a可照射样本390的区段394a，光谱带308b可照射区段394b，而光谱带308c可照射区段394c。作为非限制性的例子，扩展源照射图案307可以以线照射图案392的形式照射样本。返回光309a、309b、309c可以是由扩展源照射图案307的相应光谱带308a、308b、308c和相应样本区段394a、394b、394c之间的相互作用导致的而由样本309的每个区段394a、394b、394c引起或产生的。例如，返回光309a可源于样本区段394a。每个返回光309a、309b、309c可包括与由相应光谱带308a、308b、308c照射的相应样本区段394a、394b、394c相关的信息。应认识到，与样本有关的术语“区段”可包括样本上的点。

光学装置303还可被配置成由包括来自由扩展源照射图案307的相应光谱带308a、308b、308c照射的样本390的相应区段394a、394b、394c的相应返回光309a、309b、309c的样本光以及参考光形成干涉信号(或光谱干涉信号)312。例如，光(例如参考光辐射)可从参考点或平面(例如借助于反射器或反射镜)反射以形成参考光。在各种实施例中，样本光可源于样本臂(S)或样本光路，而参考光可源于参考臂(R)或参考光路，其中样本臂(S)和参考臂(R)可定义干涉仪或干涉计布置。在各种实施例中，参考光可借助于干涉计布置与样本光干涉，以形成干涉信号312。干涉信号312因此可以是干涉计信号。

干涉信号312可包括由样本光与参考光之间的干涉而产生的信号，其可用于产生样本390的图像。应认识到，样本光与参考光之间的相长干涉和/或相消干涉可携带可用于产生图像的信息。此外，应认识到，对于光谱干扰或光谱域OCT(SD-OCT)设备，样本光和参考光之间的路径长度差可以很大。

光学成像设备300还可包括被配置成接收干涉信号312以便形成样本390的区段394a、394b、394c的图像的检测器370。检测器370可由干涉信号312得到与由相应光谱带308a、308b、308c照射的相应样本区段394a、394b、394c相关的光谱信息。

在各种实施例的上下文中，术语“扩展源”可意指具有大于最小对向角α_min的对向角α的源，其中α_min＝1.5mrad。相应地，扩展源照射图案可意指对着样本(例如眼睛)可张开大于1.5mrad的最小对向角α_min的角度的照射图案。换句话说，扩展源照射图案相对于样本可提供大于1.5mrad的对向角α(即α>1.5mrad)。在各种实施例中，对向角可被定义为(源的直径/100mm)。

在各种实施例的上下文中，扩展源照射图案307可提供与点照射不同的照射图案，点照射是作为点源或单点源的小源，具有比1.5mrad(α_min)小得多的一般对向角。

在各种实施例的上下文中，扩展源照射图案307可包括但不限于线照射图案、正方形照射图案和矩形照射图案。

在各种实施例的上下文中，扩展源照射图案307可穿透到样本390的本体或深度内，意味着扩展源照射图案307可提供子表面照射。

在各种实施例中，光学装置303可包括被配置成产生扩展源照射图案307的光学元件(D)。光学元件可被布置成接收光，并由所接收的光产生扩展源照射图案307。例如，光可以是小源(例如点源)，其可由光学元件成形以产生扩展源照射图案307。以这种方式，小源的辐射光谱可由光学元件扩展，以产生例如以线的形式的扩展源照射图案307。作为非限制性的例子，光学元件可以是衍射光栅。

在各种实施例中，光学元件可包括色散元件。色散元件可包括折射元件(例如棱镜)或衍射元件(例如光栅)中的至少一种。

在各种实施例中，光学装置303还可被配置成在样本390的至少一部分上扫描扩展源照射图案307。光学装置303可包括可移动以在样本390的至少一部分上扫描扩展源照射图案307的扫描设备(SC)。扫描设备可充当光指示器，并可被布置成例如通过反射使扩展源照射图案307改变方向到样本390。扫描设备可包括反射镜或反射器以反射光。

例如，通过在样本390的至少一部分上扫描扩展源照射图案307，可照射样本390的第一组区段，且然后可执行扩展源照射图案307的扫描，以照射样本390的第二组区段。应认识到，第一组区段中的一些区段可与第二组区段中的一些区段重叠。这可意味着在扫描过程期间，在不同的扫描时间，一些区段394a、394b、394c可能在同一区段的每次扫描或照射期间利用不同的光谱带308a、308b、308c被照射。

在各种实施例中，光学装置303可包括被配置成产生准直光的准直透镜，由准直光可产生扩展源照射图案307。

在各种实施例中，光学装置303可包括被布置成接收光并将光分成第一光和第二光的分束器，由第一光可产生扩展源照射图案307，由第二光可得到参考光。这可意味着样本光可由分束器所产生的第一光得到。在各种实施例中，准直透镜可被布置成从分束器接收第一光，并产生准直光，扩展源照射图案案307可由准直光产生。在各种实施例的上下文中，样本光和参考光可在分束器处干涉，以形成干涉信号312。

在各种实施例的上下文中，光学装置303可包括光学地耦合到扩展源照射图案307的中继光学组件。扩展源照射图案307可穿过中继光学组件传播。中继光学组件可与扩展源照射图案307相互作用，例如中继光学组件可操纵或作用于扩展源照射图案307。例如，中继光学组件可聚焦并准直扩展源照射图案307的多个分离光谱带308a、308b、308c。以这种方式，可产生中间或表观光源。

在各种实施例中，光学装置303可包括被布置成接收与扩展源照射图案307相对应的光并将该光分成第一部分和第二部分的分束器，其中第一部分用于照射样本390的相应区段394a、394b、394c，并且由第二部分可得到参考光。在各种实施例的上下文中，样本光和参考光可在分束器处干涉，以形成干涉信号312。

在各种实施例中，光学装置303可包括用于将扩展源照射图案307聚焦到样本390上的与样本390的区段394a、394b、394c相对应的焦平面上的聚焦光学器件(例如至少具有物镜)。

在各种实施例中，检测器370可包括被布置成光谱色散干涉信号312的光栅。

在各种实施例的上下文中，检测器370可以是光谱仪。

在各种实施例的上下文中，检测器370可包括检测元件，例如摄像机(例如线摄像机)。

在各种实施例中，光学成像设备300还可包括处理器，处理器被配置成由用于产生与样本390的区段394a、394b、394c相对应的图像的干涉信号312获得与样本390的区段394a、394b、394c相对应的信息(例如光谱信息)。处理器可被配置成由干涉信号312获得与样本390的利用相应光谱带308a、308b、308c成像的相应区段394a、394b、394c相对应的信息，并在时域中对所获得的信息进行插值，以获得与相邻于(例如紧邻于)相应光谱带308a、308b、308c的后续光谱带的相应区段394a、394b、394c相对应的信息。在各种实施例的上下文中，处理器可被配置成对干涉信号312执行傅立叶变换。

在各种实施例中，光学成像设备300还可包括光源(LS)，其中光学装置303可被配置成基于由光源产生的光来产生扩展源照射图案307。作为非限制性的例子，光源可以是二极管激光源。

在各种实施例的上下文中，扩展源照射图案307可以是长方形照射图案。这可意味着扩展源照射图案307可具有在一个方向上细长的形状或外形，例如矩形照射图案。在各种实施例中，扩展源照射图案307可以是线(线性)照射图案。

在各种实施例的上下文中，扩展源照射图案307可具有满足对应角尺寸大于1.5mrad(即>1.5mrad)的长度。例如，扩展源照射图案307可具有满足对应角尺寸>1.5mrad的长度和满足对应角尺寸<1.5mrad的宽度。

在各种实施例的上下文中，光学成像设备300可以是光学相干断层成像(OCT)设备。因为扩展源照射图案307被提供到样本390上，OCT设备可以是扩展源OCT。此外，因为与相应样本区段394a、394b、394c相关的信息可在波长(光谱)方面被编码，因此光学成像设备300可以是扩展源光谱域OCT设备。

图3B示出流程图340，其例示了根据各种实施例的用于对样本成像的方法。

在342，产生扩展源照射图案，其中扩展源照射图案包括多个分离光谱带。

在344，使用多个分离光谱带的相应光谱带照射待成像的样本的相应区段。

在346，由包括来自由扩展源照射图案的相应光谱带照射的样本的相应区段的相应返回光的样本光和参考光形成干涉信号。

在348，基于干涉信号来产生与样本的区段相对应的图像。

该方法还可包括在样本的至少一部分上扫描扩展源照射图案。

在各种实施例中，可提供或产生准直光，且扩展源照射图案可由准直光产生。换句话说，准直光可用来产生扩展源照射图案。

在各种实施例中，可例如从光源接收光，且可将光分成第一光和第二光，其中扩展源照射图案可由第一光产生，且参考光可由第二光得到。

在各种实施例中，可聚焦并准直扩展源照射图案的多个分离光谱带。这可产生用于照射样本的表观光源或中间光源。

在各种实施例中，可将与扩展源照射图案相对应的光分成用于照射样本的相应区段的第一部分以及由其可得到参考光的第二部分。

在各种实施例中，该方法还可包括将扩展源照射图案聚焦到样本上与样本的各区段相对应的焦平面上。

在各种实施例中，可在光谱上色散干涉信号。这可在产生与样本的各区段相对应的图像之前被执行。

在各种实施例中，在348，为了产生图像，可由干涉信号得到与样本的各区段相对应的信息。这可包括由干涉信号获得与利用相应光谱带成像的样本的相应区段相对应的信息，并在时域中对所获得的信息进行插值，以获得与相邻于相应光谱带的后续光谱带的相应区段相对应的信息。在各种实施例中，可对干涉信号执行傅立叶变换，以得到信息。

在各种实施例中，扩展源照射图案可以是长方形照射图案，例如线照射图案。扩展源照射图案可具有满足对应角尺寸大于1.5mrad(即>1.5mrad)的长度。

虽然上面描述的方法被示出和描述为一系列步骤或事件，但应认识到，这样的步骤或事件的任何排序并不应在限制性的意义上被解释。例如，一些步骤可以按不同的顺序和/或与除了在本文示出和/或描述的那些步骤或事件以外的其它步骤或事件同时出现。此外，不是所有所示步骤都可能需要来实现本文所述的一个或多个方面或实施例。此外，在本文描绘的一个或多个步骤可在一个或多个单独的行动和/或阶段中执行。

各种实施例也可提供用于使用本文所述的光学成像设备来产生具有衍射受限横向分辨率和相干长度受限轴向分辨率的图像的方法。该方法可包括在样本的区域上扫描扩展源照射图案，使得在待成像的区域中的样本的相应区段(或点)由与扩展源照射图案相对应的整个光谱照射，以及该方法还可包括执行光谱信号重映算法，以提取与样本的相应区段的一个区段相对应的整个干涉光谱，以产生与样本的区域相对应的图像，其中干涉光谱由来自样本的区段的返回光以及参考光形成。应认识到，光谱信号重映算法可被执行，来提取与待成像的区域中的样本的任何区段相对应的整个干涉光谱。

各种实施例也可提供用于基于本文所述的光学成像设备来产生具有衍射受限横向分辨率和相干长度受限轴向分辨率的图像的方法。该方法可包括可扫描扩展源(或扩展源照射图案)使得所成像的区域中的样本(例如组织样本)的所有点(或区段)可被光源的整个光谱照射的机制，以及用于提取与所成像的区域中的样本的任何点相对应的整个干涉光谱的光谱信号重映算法。

可针对各种实施例的设备或系统提供样本光辐射聚焦方案、样本光辐射扫描方法和信号映射方法。

在现有SD-OCT技术中，小源(对向角α<1.5mrad)用作样本光辐射场。在正常情况下，它是激光二极管或单模光纤针孔的点源。然而，对于各种实施例，样本光辐射场(如在IEC 60825中定义的表观光源)被修改为线性源(对向角α>1.5mrad)，使得各种实施例的SD-OCT设备的表观光源根据安全条例例如IEC 60825-1有资格作为扩展源。换句话说，扩展源用于各种实施例的设备。

现在将通过下面的非限制性例子描述各种实施例的样本光辐射聚焦方案。

图4A示出根据各种实施例的光学成像设备400a的示意图。光学成像设备400a可以是扩展源SD-OCT设备。光学成像设备400a包括可向分束器406提供例如小源形式的光404的光源(LS)402。分束器406可将光404分成两个403、410，其分别被提供到光学成像设备400a的样本臂(S)420和参考臂(R)450。光403可由准直透镜(L1)422准直，然后穿过色散元件(D)430。色散元件(D)430可包括棱镜、光栅或其它色散部件。色散元件(D)430可将小源(光403)的辐射或光谱扩展为扩展源，例如线或线性源436。详细地，色散元件(D)430可由光403产生扩展源照射图案407。作为穿过色散元件(D)430的结果，构成扩展源照射图案407的光谱带可变得彼此分离。如图4A所示，所示的末端光谱带408a、408b彼此分离。可提供具有中继光学透镜(L3和L4)的中继光学组件，使得透镜L3432可聚焦多个光谱带，包括光谱带408a、408，以形成中间或表观线性源436，其然后由透镜L4434准直。包括带408a、408b的光谱带可接着被光束扫描仪或扫描设备(SC)426导向待成像的样本(例如组织样本)490，在样本490处形成线照射492。在线436内的给定点处的光辐射可具有窄光谱线宽度。在线性源436中的给定点处的中心波长和线宽可由色散元件(D)430的色散特性和中继透镜L3432的聚焦能力确定。线性源346可位于与样本490共轭的平面处，使得在样本490上，照射光辐射场也可以是一条线。

物镜(L2)424可布置成朝着样本490上的焦平面聚焦包括光谱带的扩展源照射图案407。扩展源照射图案407的相应光谱带可沿着线照射492照射样本的相应区段。扫描设备(SC)426可在扫描过程期间例如在由箭头427表示的方向上移动，以便扫描样本490的不同部分，使得样本490的二维或三维图像可形成。

相应光谱带与相应样本区段之间的相互作用导致相应返回光产生。每个返回光可包括从样本区段反射的光和/或散射的光。相应返回光例如409a、409b可穿过至少实质上与对相应光谱带类似的光路但在相反的方向上穿过物镜(L2)424、扫描设备(SC)426、中继光学透镜L4434和L3432、色散元件(D)430和透镜L1422朝着分束器406传播，以限定样本光405。

在参考臂(R)450中，光410可穿过一对透镜，例如可准直光410的准直透镜452，和之后可将所准直的光聚焦到参考反射镜(RM)460上的聚焦透镜454。入射在参考反射镜460上的光410由参考反射镜460反射，然后穿过准直透镜452和聚焦透镜454朝着分束器406传播，以限定参考光411。

在分束器406处，样本光405和参考光411可彼此干涉或可组合，以形成待由充当检测器的光谱仪470接收的干涉信号412。光谱仪470可包括光栅472以按照光谱色散干涉信号412，干涉信号412在由检测元件476例如摄像机检测或捕获之前由准直透镜474准直。

可执行处理，以由干涉信号412获得与扩展源照射图案407所照射的样本490相对应的光谱信息。

根据在IEC 60825中定义的安全条例，为了确定非圆形源的MPE，线性源的对向角α的值可由该源的两个角尺寸(例如高度和宽度)的算术平均确定。在计算算术平均之前，大于α_max或小于α_min的任何角尺寸应分别被限制到α_max或α_min。对于扩展源SD-OCT，沿着X维(如在图4A中指示的水平方向)的线性源436的对向角α_X小于α_min(即α_X<α_min)，使得α_X＝α_min，而沿着Y维(如在图4A中指示的垂直方向)的线性源436的对向角α_Y大于α_min(即α_X>α_min)，使得线性源436的对向角α可被定义如下：

α＝1/2(α_X+α_Y)

＝1/2(α_min+α_Y)

>α_min        (方程5)

基于方程4，线性源的校正因子C₆是C₆>1，而对于小源，C₆＝1。因此，各种实施例的扩展源SD-OCT的校正因子C₆可以大于小源SD-OCT的校正因子。

作为非限制性例子，如果线性源436的Y维是大约0.5mm，则沿着Y方向的对向角α_Y是(0.5mm/100mm)＝50mrad，因为对向角在离表观光源不小于100mm的点处(或在产品或设备的退出窗口或透镜处，如果表观光源位于在窗口或透镜内的大于100mm的距离处)被确定，如在IEC 60825中定义的。基于方程5，线性源的对向角α是(α＝1/2(α_min+α_Y)＝1/2(1.5mrad+50mrad)＝25.75mrad)。基于方程4，线性源436的C₆可被定义为(C₆＝α/α_min＝25.75mrad/1.5mrad＝17.17)。因为小源SD-OCT的C₆是1，扩展源SD-OCT在角膜处的MPE比小源SD-OCT高17.17倍。假定SD-OCT系统是散粒噪声限制的，则扩展源SD-OCT设备或系统的最大灵敏度可以比小源SD-OCT系统的最大灵敏度高17.17倍或12.5dB。在图5A和图5B中示出小源SD-OCT系统和扩展源SD-OCT系统的模拟结果的例子。

图5A和图5B示出灵敏度(理论灵敏度)502a、502b分别与小源(SD-OCT)设备和扩展源SD-OCT设备的参考反射率的关系的模拟结果的曲线图500a、500b。此外，在图5A和图5B中所示的是散粒噪声的结果504a、504b、检测器噪声的结果506a、506b以及“附加噪声”的结果508a、508b。

对于小源(SD-OCT)和扩展源SD-OCT设备的两种情况，可在摄像机饱和水平处达到最大灵敏度，如由510a、510b表示的。可由E2V AVIIVA EM4 BA9的规范得到摄像机参数(例如与检测元件476相对应)。样本上的光功率对于小源SD-OCT是大约600μW，而对于扩展源SD-OCT是大约10.698mW。曝光时间是大约50μsec。光谱仪效率是大约0.5，以及与光栅472相对应的光栅效率是大约0.7。

理解扩展源SD-OCT优于小源SD-OCT的灵敏度优点的另一方式如下所述。假设总Y方向扫描范围是大约6mm且每次扫描采集1024个A线，则扩展源SD-OCT的有效曝光时间比小源SD-OCT的有效曝光时间大6mm/0.5mm×1024＝83倍。根据方程1，扩展源SD-OCT的MPE可以比小源SD-OCT的MPE大83^0.75＝28倍，这意味着大约14.5dB的灵敏度增加。

图4B示出根据各种实施例的光学成像设备400b的示意图。光学成像设备400b可以是扩展源SD-OCT设备，例如线源SD-OCT设备。光学成像设备400b例如在光学元件、光学装置和操作方面可类似于光学成像设备400a，除了在光学成像设备400b中没有提供具有如包含在光学成像设备400a中的透镜L3和L4的中继光学组件以外。

图4C示出根据各种实施例的光学成像设备400c的示意图。光学成像设备400c可以是扩展源SD-OCT设备，例如线源SD-OCT设备。光学成像设备400c例如在光学元件、光学装置和操作方面可类似于光学成像设备400b，除了另一分束器(分束器2)438包括在扩展源照射图案407的路径中以外，其中参考臂450可由该另一分束器形成，而不是由分束器406形成。以这种方式，通过在色散元件(D)430之后添加第二分束器438，在样本臂420与参考臂450之间的色散可至少实质上被平衡。

如上所述，可在光学成像设备400a、400b、400c的样本臂420处控制或操纵源或扩展源照射图案407的几何结构。

在各种实施例中，源可由色散元件430从点源扩展到线源，以提供线照射图案，且在样本490上的照射图案是线。

在各种实施例中，通过使用色散元件430来产生扩展源照射图案(例如线照射图案)407，由样本490的给定点反射的返回光信号409a、409b通过某个波长来编码，使得在检测器(光谱仪470)处，可确定与特定的波长相关的信号是来自样本490的特定点，而不是来自任何其它点。通过这么做，可针对线照射图案维持横向分辨率。

也可通过使用可产生线照射图案的狭缝或圆柱形透镜来创建扩展源照射图案。然而，沿着由狭缝或圆柱形透镜产生的线照射的方向可能存在横向分辨率的降低，因为当使用单模光纤收集时，一旦在单模光纤内部(跨所有点集成)，就不可能区分哪个光子来自线照射中的哪个位置。

现在将通过下面的非限制性例子描述各种实施例的样本光辐射扫描方法。在由样本光辐射照射的组织样本上的给定点O(x₁,y₁,z₁)处，对于小源SD-OCT，样本光辐射的光谱中的全部可用波长同时被引导至点O。相反，在扩展源SD-OCT中，在给定时间点处，只有样本光辐射的光谱的一部分被引导至组织样本的点O，使得在点O处的辐照度可低于小源SD-OCT的辐照度且因此更安全。

图6作为示意图示出根据扩展源SD-OCT的各种实施例，在样本光辐射扫描方法的各扫描时间样本(例如组织样本)490的扫描。如示意图600a所示的，在时间1，样本光辐射(照射图案)可在样本490上提供扩展源照射，例如线照射图案492a，其中样本光辐射的不同光谱带可被引导至样本490上的线492a上的不同部分或点。为了理解的清楚和容易，在图6中只示出其中光具有样本光辐射的相应中心波长λ_O8、λ_O1和λ_O5的三个光谱带408a、408b、408c。例如，具有中心波长λ_O1的光谱带光408b可在由694指示的点O处指向样本490，以在时间1照射样本490的那个部分。光束扫描仪(SC)426可接着操作来扫描样本光辐射，从而移动线照射图案492a，以在时间2、时间3、时间4等扫描样本490。基于在图6中指示的光栅扫描仪扫描方向，例如，如示意图600b所示的，在时间3，线照射图案492b可被引导到样本490上，其中线照射图案492b相当于在时间1的线照射图案492a，但移动到左边。在时间3，具有中心波长λ_O5的光谱带光408c可指向同一点O 694。因此，在扩展源SD-OCT设备的各种实施例中，在样本490的特定点例如点O 694处的中心波长(λ_O1,2,3…_n,n＝线扫描摄像机的像素的数量)随着光束扫描仪(SC)426沿着线性源或线图案492a、492b的方向扫描样本光辐射的时间而扫描，如图6所示的。以这种方式，样本光辐射的不同光谱带可在不同的时间照射样本490的特定点或区。

对于任意给定光谱带，因为光谱线宽小，因此横向光斑尺寸(或横向分辨率)可以是衍射极制的。

现在将通过下面的非限制性例子描述信号映射方法或光谱信号重映方法。

在扩展源SD-OCT设备中，不同的光谱带随时间到达而不是在小源SD-OCT设备的情况下同时到达例如点O(694，图6)。因此，由检测器(例如光谱仪470，图4A到图4C)采集的点O的光谱信号或信息可能需要被重映在时域中，以便得到与样本的对应于点O的区段相关的正确的轴向剖面。关于点O，可基于色散元件D(例如430，图4A到图4C)、中继光学器件(例如L3透镜432和L4透镜434，图4A)和光束扫描仪(例如SC 426，图4A到图4C)角位置的参数，来计算与相应光谱带相关的每个波长的确切到达时间。可根据所计算的每个波长的到达时间来重映由检测器采集的光谱数据，以得到与样本的点O相对应的整个干涉光谱。

图7示出根据各种实施例的光谱信号重映算法的图示700。图示700示出为重映光谱信号而采用的最邻近点插值法。在图7中，缩写词“ET”和“LP”分别指曝光时间和摄像机采集线周期。可随时间(例如时间1、2、3…)获取数据。每个水平阵列(例如701、702、703)代表在给定时间使用光谱仪得到的光谱。作为例子，水平阵列701代表在时间1得到的光谱，水平阵列702代表在时间2得到的光谱，而水平阵列703代表在时间3得到的光谱。水平阵列701、702、703的每个单元(例如711、712、713、714、715)代表来自光谱仪的线摄像机的每个像素的数据。在水平阵列701、702、703中的黑单元代表源于点O的光谱数据。

参考图6和图7，在时间1，具有中心波长λ_O1的光谱带正好处于样本490的点O 694处，以便照射点O 694，使得在时间1获取的光谱数据的第一像素是点O 694的光谱数据的第一像素。如图6所示，在时间1，可在检测器的摄像机的像素1 711上提供与源于点O 694的具有中心波长λ_O1的光谱带相关的光谱数据。此外，对于具有中心波长λ_O2的光谱带，所计算的到达时间可处于在时间1和时间2的两次采集结果之间，且与点O 694相对应的光谱数据可通过在时域中对相邻的光谱数据进行插值，例如与中心波长λ_O1相关的光谱数据来得到，并在像素2 712上提供。同时，可在其它像素例如像素3 713上提供源于样本的其它点或区段的光谱数据。在时间2，可在像素3 713上提供与源于点O的具有中心波长λ_O3的光谱带相关的光谱数据。与点O 694相对应的具有中心波长λ_O4的光谱带的光谱数据可通过在时域中对与中心波长λ_O3相关的光谱数据进行插值来得到，并在像素4 714上提供。在时间3，可在像素5 715上提供与源于点O的具有中心波长λ_O5的光谱带相关的光谱数据。所得到的光谱数据可接着被插值，以得到与中心波长λ_O6相关的光谱数据。

对于点O 694，可基于在图6和图7的上下文中描述的算法来提取与样本490的点O 694相对应的整个干涉光谱，使得在点O 694处的轴向剖面可通过在光学频率空间中线性化之后对所提取的干涉光谱进行傅立叶变换来得到。因为源于点O 694的光源的整个光谱的光信号用于产生轴向线剖面，因此轴向分辨率只受光源的相干长度的限制。

因为源于点O 694的任何给定光谱带的光信号在横向方向上可以是衍射受限的，因此在傅立叶变换之后，横向分辨率可以是衍射受限的。

可使用具有直线的图像幻影例如基于美国空军分辨率标准来执行光谱重映射。现在将描述使用USAF(美国空军)1951得到的结果。

图8A示出说明光谱重映射方式或方法的图。左图800a示出通过扩展源扫描得到的B扫描(亮度扫描)帧。左图800a示出占据光谱的不同部分的不同三角形。例如，三角形802占据光谱的红色部分，三角形804占据黄绿色部分，而三角形806占据蓝色部分。可执行交叉相关，导致不同的三角形802、804、806至少基本对齐，如在右图800b中所示的，以形成图像。

图8B示出基于分辨率标准的分辨率图表的一个B扫描帧的DC分量的图810。图810示出由在B图案扫描中获取的812A线组成的光谱帧，其中水平轴是A线的时间或数量，而垂直轴是波长。条纹(其中一些由812、814、816、818表示)表示分辨率标准的涂有金属的高反射图样。可通过执行交叉相关分析来得到光谱重映射矢量。在重映射之后的图8B中所示的光谱帧在图8C中被示为图820。

图9示出通过图8C的光谱重映射B扫描帧的傅立叶变换来得到的分辨率图表的断层图像900。断层图像900示出USAF 1951分辨率目标的代表性断层图像。

可在证实的安全验证之后商品化包括这些设备或系统的各种实施例。虽然各种实施例符合由美国的ANSI Z136和国际上的IEC 60825-1设置的安全标准，可能需要证实的安全验证来得到FDA(美国食品和药物管理局)批准。

一般，如图4A到4C所示，各种实施例的商业应用可能需要对现有商业产品的最少的硬件和软件修改，使得原则上几乎所有现有的SD-OCT单元可直接被修改而没有重大重建。

SD-OCT产品实质上或完全代替TD-OCT产品，主要是因为SD-OCT提供优于TD-OCT的大约20-30dB灵敏度优点。如上所述，各种实施例可能能够将现有SD-OCT技术的灵敏度增加大于大约10dB。因此，各种实施例的商业潜力可能是巨大的。

虽然参考特定实施例特别示出和描述了本发明，但本领域中的技术人员应理解，可在不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下，在其中做出形式和细节上的各种变化。本发明的范围因此由所附权利要求指示，且因此旨在包括位于权利要求的等效物的意义和范围内的所有变化。

Claims (32)

1.一种光学成像设备，包括：

光学装置，被配置成产生包括多个分离光谱带的扩展源照射图案，并照射样本的即将利用所述多个分离光谱带中的相应光谱带成像的相应区段，

其中所述光学装置进一步被配置成由样本光和参考光形成干涉信号，所述样本光包括来自所述样本的由所述扩展源照射图案的相应光谱带所照射的相应区段的相应返回光；以及

检测器，被配置成接收用于产生与所述样本的所述区段相对应的图像的所述干涉信号。

2.如权利要求1所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括被配置为产生所述扩展源照射图案的色散元件。

3.如权利要求2所述的光学成像设备，其中所述色散元件包括棱镜和光栅中的至少一种。

4.如权利要求1至3中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括扫描设备，所述扫描设备可移动来在所述样本的至少一部分上扫描所述扩展源照射图案。

5.如权利要求1至4中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括被配置成产生准直光的准直透镜，所述扩展源照射图案从所述准直光产生。

6.如权利要求1至5中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括被布置成接收光并将光分成第一光和第二光的分束器，所述扩展源照射图案从所述第一光产生，并且所述参考光从所述第二光得到。

7.如权利要求1至6中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括光学地耦合至所述扩展源照射图案的中继光学组件。

8.如权利要求1至5中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括分束器，所述分束器被布置成接收与所述扩展源照射图案相对应的光并将该光分成第一部分和第二部分，所述第一部分用于照射所述样本的所述相应区段，并且所述参考光从所述第二部分得到。

9.如权利要求1至8中任一项所述的光学成像设备，其中所述光学装置包括用于将所述扩展源照射图案聚焦到所述样本上的与所述样本的所述区段相对应的焦平面上的聚焦光学器件。

10.如权利要求1至9中任一项所述的光学成像设备，其中所述检测器包括被布置成光谱色散所述干涉信号的光栅。

11.如权利要求1至10中任一项所述的光学成像设备，进一步包括处理器，所述处理器被配置成从用于产生与所述样本的所述区段相对应的图像的所述干涉信号获得与所述样本的所述区段相对应的信息。

12.如权利要求11所述的光学成像设备，其中所述处理器被配置成：

从所述干涉信号获得所述样本的与利用所述相应光谱带成像的所述相应区段相对应的信息；以及

在时域中对所获得的信息进行插值，以获得与相邻于所述相应光谱带的后续光谱带的相应区段相对应的信息。

13.如权利要求11或12所述的光学成像设备，其中所述处理器被配置成对所述干涉信号执行傅立叶变换。

14.如权利要求1至13中任一项所述的光学成像设备，进一步包括光源，其中所述光学装置被配置成基于由所述光源产生的光产生所述扩展源照射图案。

15.如权利要求1至14中任一项所述的光学成像设备，其中所述扩展源照射图案是长方形照射图案。

16.如权利要求1至15中任一项所述的光学成像设备，其中所述扩展源照射图案是线照射图案。

17.如权利要求1至16中任一项所述的光学成像设备，其中所述扩展源照射图案具有满足对应角尺寸大于1.5mrad的长度。

18.一种用于对样本成像的方法，所述方法包括：

产生包括多个分离光谱带的扩展源照射图案；

照射样本的即将利用所述多个分离光谱带的相应光谱带成像的相应区段；

由样本光和参考光形成干涉信号，所述样本光包括来自所述样本的由所述扩展源照射图案的相应光谱带所照射的相应区段的相应返回光；以及

基于所述干涉信号产生与所述样本的所述区段相对应的图像。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括在所述样本的至少一部分上扫描所述扩展源照射图案。

20.如权利要求18或19所述的方法，进一步包括提供准直光，

其中产生扩展源照射图案包括从所述准直光产生所述扩展源照射图案。

21.如权利要求18至20中任一项所述的方法，进一步包括：

接收光；以及

将所述光分成第一光和第二光，所述扩展源照射图案从所述第一光产生，并且所述参考光从所述第二光得到。

22.如权利要求18至21中任一项所述的方法，进一步包括聚焦并准直所述扩展源照射图案的所述多个分离光谱带。

23.如权利要求18至20中任一项所述的方法，进一步包括将与所述扩展源照射图案相对应的光分成第一部分和第二部分，所述第一部分用于照射所述样本的所述相应区段，并且所述参考光从所述第二部分得到。

24.如权利要求18至23中任一项所述的方法，进一步包括将所述扩展源照射图案聚焦到所述样本上的与所述样本的所述区段相对应的焦平面上。

25.如权利要求18至24中任一项所述的方法，进一步包括光谱色散所述干涉信号。

26.如权利要求18至25中任一项所述的方法，其中产生图像包括从所述干涉信号获得与所述样本的所述区段相对应的信息。

27.如权利要求26所述的方法，其中获得信息包括：

从所述干涉信号获得与所述样本的利用所述相应光谱带成像的所述相应区段相对应的信息；以及

在时域中对所获得的信息进行插值，以获得与相邻于所述相应光谱带的后续光谱带的相应区段相对应的信息。

28.如权利要求26或27所述的方法，其中获得信息包括对所述干涉信号执行傅立叶变换。

29.如权利要求18至28中任一项所述的方法，其中所述扩展源照射图案是长方形照射图案。

30.如权利要求18至29中任一项所述的方法，其中所述扩展源照射图案是线照射图案。

31.如权利要求18至30中任一项所述的方法，其中所述扩展源照射图案具有满足对应角尺寸大于1.5mrad的长度。

32.一种利用如权利要求1至17中任一项所述的光学成像设备来产生具有衍射受限横向分辨率和相干长度受限轴向分辨率的图像的方法，所述方法包括：

在样本的区域上扫描扩展源照射图案，使得所述样本中的位于即将成像的区域中的相应区段由与所述扩展源照射图案相对应的整个光谱照射；以及

执行光谱信号重映算法，以提取与所述样本的所述相应区段中的区段相对应的整个干涉光谱，以产生与所述样本的所述区域相对应的图像，其中所述干涉光谱由参考光和来自所述样本的所述区段的返回光形成。