(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 2193 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy /33 EP 2193 B1 (13) (1) T3 Int.Cl. G01B 9/02 (06.01) A61B 3/12 (06.01) G01N 21/47 (06.01) (4) Tytuł wynalazku: Urządzenie do optycznej tomografii koherentnej i obrazowania nieinterferometrycznego () Pierwszeństwo: (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr /09 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/03 (73) Uprawniony z patentu: Optopol Technology S.A., Zawiercie, PL PL/EP 2193 T3 (72) Twórca(y) wynalazku: TOMASZ BAJRASZEWSKI, Toruń, PL MACIEJ SZKULMOWSKI, Toruń, PL PAWEL DALASIŃSKI, Toruń, PL MACIEJ WOJTKOWSKI, Boniewo, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Szymon Łukaszyk KANCELARIA PATENTOWA WIMA-PATENT ul. Głowackiego Katowice Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 - 1 - EP B1 URZĄDZENIE DO OPTYCZNEJ TOMOGRAFII KOHERENTNEJ I OBRAZOWANIA NIEINTERFEROMETRYCZNEGO [0001] Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do optycznej tomografii koherentnej i obrazowania nieinterferometrycznego próbki. 1 2 [0002] Optyczna tomografia koherentna (ang. Optical Coherence Tomography - OCT) jest techniką badania trójwymiarowych struktur zbudowanych z ośrodka częściowo przezroczystego. W technice tej światło częściowo koherentne jest dzielone na dwie części lub wiązki. Pierwsza wiązka jest wykorzystywana do oświetlenia badanej próbki. Druga wiązka jest przeprowadzana przez ścieŝkę referencyjną dla jej ponownego połączenia ze światłem rozproszonym wstecznie przez badaną próbkę. Światło powstałe w wyniku takiej ponownej kombinacji zawiera sygnał interferometryczny niosący informację o strukturze wewnętrznej próbki. Informacja ta moŝe być wydobyta zasadniczo na dwa sposoby. [0003] Pierwszy sposób, znany jako czasowa optyczna tomografia koherentna (ang. Time domain Optical Coherence Tomography - TdOCT), jest oparty na regulowanym opóźnieniu ścieŝki optycznej wprowadzonym w ścieŝce referencyjnej. Opóźnienie to jest regulowane w sposób periodyczny. W takim przypadku prąŝki interferencyjne występują tylko w pewnych pozycjach skanu, to znaczy w pozycjach, w których długość ścieŝki optycznej w ścieŝce referencyjnej jest identyczna z długością ścieŝki dla światła rozproszonego wstecznie przez próbkę. Pozwala to na określenie względnych odległości pomiędzy rozpraszających wstecznie strukturami wewnątrz próbki (por. Huang et al., Science, Vol. 24, 1991, p to 1181). [0004] Drugi sposób wydobywania informacji z takiej rekombinowanej wiązki światła, znany jako spektralna (lub Fourierowska) optyczna tomografia koherentna w dziedzinie częstotliwości (ang. Fourier domain Optical Coherence Tomography - FdOCT), jest oparty na analizie spektralnej rekombinowanej wiązki światła. Rejestrowane jest widmo światła rekombinowanego, to znaczy rozkład natęŝeń światła dla róŝnych składowych spektralnych. MoŜe to być zrealizowane z wykorzystaniem albo spektrometru ( Spectral Optical Coherence Tomography, SOCT; por. Szkulmowska et al., Journal of Physics D: Applied Physics, Vo. 38, 0, ), albo strojonego źródła światła ( Swept Source Optical Coherence

3 - 2 - EP B1 Tomography, SS-OCT; por. R. Huber et al., Optics Express, Vo. 13, 0, ). 1 2 [000] Ogólnym problemem związanym z techniką OCT jest zlokalizowanie wewnątrz struktury makroskopowej połoŝenia regionu, którego mikroskopowy obraz 3D jest rejestrowany. Przykładowo jeśli OCT jest wykonywane dla siatkówki oka ludzkiego, operator musi mieć moŝliwość dopasowania automatycznie generowanego obrazu 3D do konkretnego obszaru powierzchni siatkówki. W tym celu zaproponowane zostały urządzenia hybrydowe generujące równolegle zarówno obrazy OCT jak i obrazy nieinterferometryczne tej samej próbki. W celu osiągnięcia wystarczającego dopasowania obrazów OCT i obrazów nieinterferometrycznych, tego rodzaju systemy obrazowania współdzielą jeden układ soczewek dla naświetlania oka i zbierania światła powracającego od oka. [0006] Zaproponowano teŝ urządzenia hybrydowe, w których ten sam detektor jest wykorzystywany do obrazowania OCT i obrazowania nieinterferometrycznego (por. publikacja międzynarodowa WO 07/1411 A2; Trifanov et al., Quasisimultaneous optical coherence tomography and confocal imaging, J. Biomed. Opt., vol. 13 (4), p ). Wadą takich rozwiązań jest to, Ŝe dla optymalnego funkcjonowania obrazowanie OCT i obrazowanie nieinterferometryczne wymagają róŝnych charakterystyk detektora. [0007] Z tego powodu korzystniejsze są urządzenia hybrydowe z oddzielnymi detektorami dla obrazowania OCT i obrazowania nieiterferometrycznego. Przykładowo technika SOCT wymaga detektora z elementem dyspersyjnym, to znaczy siatki dyfrakcyjnej. TdOCT jest korzystnie realizowane z wykorzystaniem kombinacji dwóch fotodetektorów z jednym zrównowaŝonym fotoodbiornikiem dla uzyskiwania prąŝków interferencyjnych przy wysokim stosunku sygnału do szumu, podczas gdy szybkie i czułe detektory takie jak fotodiody lawinowe (ang. avalanche photodiodes - APD) lub fotopowielacze są korzystne dla obrazowania nieinterferometrycznego. Dwa oddzielne detektory wymagają rozdzielenia wiązki światła powracającej od oka na dwie części po jednej dla kaŝdego detektora. [0008] Elementy rozdzielające w większości znanych ze stanu techniki urządzeń hybrydowych są elementami masywnymi takimi jak grube płytkowe rozdzielacze wiązki umieszczone na ścieŝce światła powracającego od oka (por. publikacja

4 - 3 - EP B1 1 2 międzynarodowa WO 08/02311 A1, zgłoszenie patentowe US 07/ A1). Umieszczenie elementów rozdzielających na ścieŝce rekombinowanej wiązki światła pozwala na uzyskiwanie bardziej kompaktowych rozwiązań, zwłaszcza przy zastosowaniu komponentów światłowodowych (por. publikacja międzynarodowa WO 08/02311 A1). Jednocześnie lepsze stosunki sygnału do szumu są uzyskiwane jeśli rozdzielenie jest realizowane na wiązce światłą powracającej od próbki przed rekombinacją ze światłem ze ścieŝki referencyjnej (por. publikacja międzynarodowa WO 08/02311 A1). [0009] Celem wynalazku jest dostarczenie rozwiązania urządzenia hybrydowego, które charakteryzowałoby się kompaktową budową bez zredukowania stosunku sygnału do szumu. Cel ten został osiągnięty dzięki elementom wymienionym w zastrzeŝeniu 1. ZastrzeŜenia zaleŝne opisują dalsze udoskonalenia urządzenia według wynalazku. [00] Według wynalazku termin światło oznacza promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali z zakresu od 600 nm do 1700 nm. Terminy optyczny i optyka dotyczą według wynalazku odpowiednich elementów lub etapów związanych z oddziaływaniem na takie promieniowanie. [0011] Według wynalazku obrazowanie nieinterferometryczne obejmuje dowolny rodzaj tworzenia obrazu optycznego. Według wynalazku w szczególności uŝyteczne jest konfokalne tworzenie obrazów (por. na przykład amerykański opis patentowy US 3,013,467), poniewaŝ technika ta moŝe współdzielić taką samą optykę skanującą z techniką OCT. Rozwiązania według wynalazku są wyjątkowo korzystne z punktu widzenia okulistyki, gdzie identyfikacja regionu oka badanego techniką OCT jest bardzo trudna. Dla takich przypadków urządzeniem obrazowania nieinterferometrycznego jest korzystnie skaningowy oftalmoskop laserowy. [0012] Próbka nie jest oczywiście częścią urządzenia według wynalazku. Niemniej jednak w urządzeniu według wynalazku jest zdefiniowane odpowiednie miejsce, w którym naleŝy umieścić próbkę dla zapewnienia jego odpowiedniego działania. Ogólnie, jeśli wynalazek jest wykorzystywany w medycynie ludzkiej lub weterynarii, to wynik otrzymany przy wykorzystaniu wynalazku moŝe pomóc, moŝliwie razem z innymi faktami znanymi dla danego pacjenta lub zwierzęcia, w postawieniu właściwej diagnozy.

5 - 4 - EP B1 1 2 [0013] Urządzenie według wynalazku moŝe zawierać elementy optyczne dla skupiania lub inne znane znawcom dziedziny wynalazku optyczne elementy dostrajające, takie jak kontrolery polaryzacji, neutralne filtry szare, środki do kompensowania niepoŝądanych efektów dyspersyjnych. Urządzenie według wynalazku moŝe ponadto zawierać optykę skanującą skonfigurowaną dla skanowania wiązką padającą na próbkę poprzecznie, to znaczy w jednym lub dwóch kierunkach prostopadłych do osi padania wiązki na próbkę. [0014] Optyka oświetlająca obejmuje według wynalazku co najmniej jedno źródło światła, z punktu widzenia prostoty korzystnie pojedyncze źródło światła. Korzystne są półprzewodnikowe źródła światła, to znaczy źródła, w których promieniowanie jest generowane przez półprzewodnik, obejmujące bez jakichkolwiek ograniczeń diody emitujące światło, diody laserowe. Tego rodzaju źródła światła oferują dobrą stabilność w połączeniu z małymi wymiarami. Diody laserowe mogą działać poniŝej progu akcji laserowej dla uzyskania wymaganej charakterystyki koherencji. Wyjątkowo korzystnie jednym ze źródeł światła lub pojedynczym źródłem światła jest dioda superluminescencyjna (ang. superluminescent diodes - SLD) z uwagi na jej dobre właściwości koherencyjne dla techniki OCT. Co najmniej jedno źródło światła działa korzystnie w trybie o koherencji przestrzennej zoptymalizowanej dla obrazowania OCT. Optyka oświetlająca moŝe zawierać dodatkowe źródła światła, w szczególności źródło światła specjalnie zaadoptowane dla obrazowania nieinterferometrycznego, na przykład laser lub diodę laserową dla konfokalnej skaningowej mikroskopii laserowej. Jedno ze źródeł światła moŝe być zaadaptowane dla obrazowania fluorescencyjnego dla zapewnienia uniwersalności urządzenia. [001] W przypadku zastosowania wielu róŝnorodnych źródeł światła, dostarczona będzie odpowiednia optyka dla sprzęgania światła pochodzącego z dodatkowych źródeł światła ze ścieŝką światła z pierwszego źródła światła co jest znane dla znawcy dziedziny wynalazku. W celu zapobieŝenia zawracaniu światła i powrotnego jego wchodzenia do źródła lub źródeł światła optyka oświetlająca moŝe zawierać jako części składowe nieodwracalne jednokierunkowe elementy optyczne takie jak izolatory optyczne. Optyka oświetlająca moŝe wreszcie zawierać środki do kierowania światła odpowiednio ze źródła światła lub źródeł światła na próbkę. [0016] Optyka oświetlająca korzystnie zawiera światłowody. Bardziej korzystnie

6 - - EP B1 1 zawiera ona jeden światłowód przebiegający od źródła światła do punktu gdzie światło jest rozdzielone dla skupiania na próbce i, jeśli jest to stosowne, skanowania poprzecznego,. W przypadku wielu róŝnorodnych źródeł światła, linie łączące rozchodzą się od linii głównej do dodatkowego źródła lub dodatkowych źródeł światła. Takie linie łączące równieŝ korzystnie zawierają światłowody a sprzęgacze światłowodowe są wykorzystywane do sprzęgania z nimi wiązki świetlnej od dodatkowego źródła lub dodatkowych źródeł światła. Tak więc światłowody optyki oświetlającej mają pojedynczą linię albo w przypadku dwóch lub większej liczby źródeł, strukturę drzewa linii. Zastosowanie takiego rozgałęzionego układu światłowodów dla ścieŝki oświetlającej ułatwia uzyskanie kompaktowego układu urządzenia według wynalazku. Z tego samego powodu, zastosowane są łącza światłowodowe jako interfejsy ze światłowodami dla co najmniej jednego źródła światła, korzystnie dla wszystkich źródeł światła. Tak więc zastosowanie zajmującej wiele przestrzeni masywnej optyki moŝe być zredukowane do najmniejszego moŝliwego poziomu. [0017] ŚcieŜka oświetlająca przebiega od źródła światła do określonej pozycji na próbce. Jeśli wykorzystywane jest więcej niŝ jedno źródło światła, ścieŝka oświetlająca przebiega z definicji od źródła światła przeznaczonego dla OCT, to znaczy źródła, które generuje światło z wymaganą koherencyjnością. Jeśli wykorzystywane jest więcej niŝ jedno źródło światła przeznaczone do wykorzystania dla celów OCT, to ścieŝka oświetlająca rozciąga się z definicji od źródła światła dla OCT z najkrótszą geometryczną odległością od próbki. [0018] Pierwsza optyka rozdzielająca korzystnie zawiera sprzęgacz optyczny połączony ze światłowodem ścieŝki oświetlania. 2 [0019] Podobnie optyka rekombinacyjna korzystnie zawiera optyczny sprzęgacz światłowodowy. Sprzęgacz ten moŝe być równieŝ połączony do światłowodu ścieŝki oświetlającej. Korzystnie optyka rekombinacyjna jest identyczna z pierwszą optyką rozdzielającą, to znaczy rozdzielanie i rekombinacja są realizowane przez ten sam fizyczny komponent lub komponenty, tak jak w przypadku interferometrów Michelson a. Ten wariant wynalazku wymaga uŝycia mniejszej liczby komponentów optycznych co ułatwia uzyskania kompaktowej konstrukcji. [00] Ponadto druga optyka rozdzielająca korzystnie zawiera optyczny sprzęgacz

7 - 6 - EP B1 światłowodowy. MoŜe ona być równieŝ podłączona do światłowodu ścieŝki oświetlającej. Druga optyka rozdzielająca jest korzystnie identyczna jak optyka rekombinacyjna, to znaczy rozdzielanie i rekombinacja są realizowane przez ten sam komponent lub komponenty optyczne. 1 2 [0021] Bardzo korzystne jest aby pierwsza optyka rozdzielająca, optyka rekombinacyjna i druga optyka rozdzielająca były identyczne, to znaczy aby kaŝde rozdzielanie i rekombinacja były realizowane przez ten sam komponent fizyczny. W takim wariancie wynalazku osiąga się redukcję liczby komponentów optycznych do minimum co ułatwia uzyskania niezwykle kompaktowej konstrukcji urządzenia. Nawet w przypadku zastosowania masywnych elementów optycznych dla urządzenia realizującego kombinację rozdzielanie i rekombinacji wiązki, w porównaniu z rozwiązaniami znanymi ze stanu techniki według wynalazku wymagana jest mniejsza przestrzeń z uwagi na to, Ŝe jeden komponent realizuje jednocześnie wiele funkcji. [0022] ŚcieŜka wyjściowa rozciąga się od optyki rekombinacyjnej do urządzenia detekcyjnego optycznej tomografii koherentnej. PoniewaŜ, jak wskazano powyŝej, optyka rekombinacyjna moŝe być identyczna z drugą optyką rozdzielającą, zrozumiałym jest, Ŝe sama optyka rekombinacyjna jest z definicji rozmieszczona na ścieŝce wyjściowej. [0023] Optyczne koherentne urządzenie detekcyjne w rozumieniu wynalazku jest urządzeniem, które jest skonfigurowane do przekształcania sygnału optycznego w sygnał elektryczny zawierający wzór interferometryczny sygnału optycznego. Optyczne koherentne urządzenie detekcyjne jest korzystnie zaadaptowane dla specyficznej metody OCT, w typowym przypadku dla TdOCT, SOCT lub SS-OCT. W przypadku techniki SOCT, optyczne koherentne urządzenie detekcyjne moŝe zawierać środki dyspersyjne, na przykład siatkę dyspersyjną lub pryzmat, dla rozszczepiania odbieranego rozproszonego przez próbkę światła na komponenty spektralne. Ponadto moŝe ono zawierać matrycę komórek detektorowych, na przykład matrycę CCD, InGaA lub matrycę CMOS, rozmieszczonych w taki sposób, Ŝe kaŝda komórka odbiera pewną część widma rozszczepionego światła. [0024] Jednostka przetwarzająca zastosowana do obliczania wzoru interferometrycznego w sygnale elektrycznym moŝe być częścią urządzenia według wynalazku. W przypadku tomografii FdOCT taka jednostka przetwarzająca moŝe

8 - 7 - EP B1 1 2 zawierać środki do realizowania transformaty Fourier a, w szczególności szybkiej transformaty Fourier a (ang. Fast Fourier Transform - FFT), dla uzyskania na podstawie wzoru interferometrycznego lokalizacji powierzchni rozpraszających wstecznie wewnątrz próbki. W przypadku SOCT, taka jednostka przetwarzająca moŝe dodatkowo zawierać środki dla przekształcania widma I(λ) (natęŝenie światła w funkcji długości fali) w widmo I(k) (natęŝenie światła w funkcji liczby falowej), na przykład poprzez interpolację, poniewaŝ widmo I(k) jest bardziej odpowiednie dla transformaty Fourier a dla funkcji geometrycznych lub optycznych odległości co jest poŝądane w technice OCT. [002] W kontekście wynalazku, termin przerywanie oznacza dowolny rodzaj uniemoŝliwienia dotarcia przez światło w ścieŝce referencyjnej do optyki rekombinacyjnej. MoŜe on równieŝ obejmować tłumienie tego światła referencyjnego do takiego stopnia, który zasadniczo nie ograniczy operatywności drugiego urządzenia detekcyjnego. Niemniej jednak całkowite przerwanie, na przykład poprzez całkowite zablokowanie na ścieŝce referencyjnej lub odchylenie jej z tej ścieŝki, jest korzystne dla zapewnienia odpowiedniego funkcjonowania. [0026] Korzystnie, środek przerywający jest dostarczony przez regulowaną linię opóźnienia optycznego. Wiele aplikacji OCT, takich jak TdOCT w ogólności i SOCT gdzie zastosowane są przesunięcia fazowe pomiędzy zapisami widma, i tak wymaga regulowanych linii opóźnienia optycznego (ang. optical delay lines - ODL) wewnątrz ścieŝki referencyjnej. Jeśli jeden lub większa liczba komponentów takiej ścieŝki ODL realizuje przerywanie, to nie potrzebne są Ŝadne dodatkowe części co znowu przyczynia się do zwiększenia moŝliwości uzyskania kompaktowej budowy całego urządzenia. Tak więc korzyści przedmiotowego wynalazku staną się wyjątkowo widoczne w przypadku tych typów urządzeń OCT, które są wyposaŝone w regulowane linie ODL. [0027] Bardziej korzystnie regulowana linia ODL zawiera obrotowe zwierciadło umieszczone dla odchylania światła na drugie zwierciadło ustawione dla kierowania tego światła wzdłuŝ ścieŝki referencyjnej do urządzenia rekombinujacego. Linia ODL oferuje bardzo wysoką szybkość skanowania, która jest szczególną zaletą przedmiotowego wynalazku, poniewaŝ wysoka szybkość skanowania pozwalana na bliskie przeplatanie tworzenia obrazu z dwóch lub więcej detektorów i przez to dobre

9 - 8 - EP B1 1 2 dopasowanie pomiędzy obrazem OCT a obrazem nieinterferometrycznym. Przykład dla takiej linii ODL jest opisany w dokumencie: Liu et al., Optics Letters, Vol. 29, 04, p , gdzie pośrednie zakrzywione zwierciadło jest umieszczone pomiędzy obrotowym zwierciadłem i drugim zwierciadłem. W tym kontekście obrotowe zwierciadło moŝe być zwierciadłem rotacyjnym ale mogą być równieŝ uŝyte zwierciadła wieloboczne. [0028] Korzystne jest ponadto aby rzeczone obrotowe zwierciadło było zainstalowane w sposób umoŝliwiający jego uchylanie w pozycję kątową, w której odchylone światło nie osiąga powierzchni odbijającej drugiego zwierciadła. W ten sposób uzyskuje się bardzo prosty ale efektywny środek przerywania wymagający jedynie właściwego doboru zakresu kątowej uchylności obrotowego zwierciadła. Alternatywnie obrotowe zwierciadło moŝe być umieszczone w taki sposób, Ŝe odchylone światło nie dociera do drugiego zwierciadła ale przebiega w pozycji i pod kątem uniemoŝliwiającym jego dalsze przebieganie wzdłuŝ ścieŝki referencyjnej do urządzenia rekombinacyjnego. Niemniej jednak taki układ jest bardziej skomplikowany. [0029] Urządzenie według wynalazku korzystnie zawiera urządzenie wyzwalające aktywujące drugie urządzenie detekcyjne w fazie, w której światło w ścieŝce referencyjnej jest przerwane. Takie urządzenie pomaga zagwarantować, Ŝe drugie urządzenie detekcyjne jest w stanie działania tylko wtedy gdy światło referencyjne jest przerwane przez co nie moŝe negatywnie wpływać na stosunek sygnału do szumu. Takie urządzenie wyzwalające moŝe być umieszczone albo do otrzymywania sygnału ze środków przerywania albo równie dobrze do wyzwalania środków przerywania. [00] Pierwsza i druga optyka rozdzielająca i optyka rekombinacyjna są korzystnie sprzęgaczami optycznymi. Pozwala to na uzyskania kompaktowego układu. Z tego samego powodu, korzystne jest ponadto aby połączenia pomiędzy tymi optykami były połączeniami światłowodowymi. Wszystkie światłowody połączone do rzeczonych optyk są korzystnie włóknami jednopłaszczowymi dla umoŝliwienia konstruowania tanich i stosunkowo łatwych do zestrojenia układów. Korzystne jest aby światłowody w urządzeniach według wynalazku miały jak najszersze zastosowanie. Oznacza to, Ŝe wszystkie występujące źródła światła jak równieŝ

10 - 9 - EP B1 1 2 drugie urządzenie detekcyjne są bezpośrednio podłączone do światłowodów. To samo dotyczy środków przerywania jeśli ścieŝka referencyjna zawiera światłowody. W detektorach TdOCT lub SS-OCT detektor moŝe być równieŝ bezpośrednio połączony z systemem światłowodowym. Zwykłe detektory SOCT wymagają masywnej optyki dla rozszczepiania, ale moŝliwe jest zastosowanie w charakterze elementu dyspersyjnego matrycowanej falowodowej siatki dyfrakcyjnej a ponadto w takim przypadku korzystne jest bezpośrednie połączenie do systemu światłowodowego. [0031] PoniŜej bardziej szczegółowo opisano pewne korzystne przykłady realizacji wynalazku w odniesieniu do rysunku, na którym: Fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia do optycznej tomografii koherentnej i obrazowania nieinterferometrycznego według wynalazku; Fig. 2 przedstawia schemat blokowy pierwszego alternatywnego przykładu realizacji części końcowej ścieŝki referencyjnej urządzenia według wynalazku; Fig. 3 przedstawia schemat blokowy drugiego alternatywnego przykład realizacji takiej części końcowej; Fig. 4 przedstawia schemat blokowy trzeciego alternatywnego przykładu wykonania rzeczonej części końcowej, a Fig. a, b, c przedstawiają schematy blokowe czwartego alternatywnego przykładu wykonania rzeczonej części końcowej stanowiącej regulowana linię ODL w trzech pozycjach skanowania. [0032] Koherentne szerokopasmowe światło jest emitowane przez źródło światła 1 do światłowodu 2, który jest bezpośrednio podłączony do tego źródła światła, na przykład SLD. Izolator optyczny 3 jest zorientowany w kierunku w dół od źródła w celu uniemoŝliwienia powrotu światła do źródła światła 1, co mogłoby spowodować jego uszkodzenie. Światło przechodzi przez sprzęgacz 4, którego funkcja stanie się zrozumiała po zapoznaniu się z dalszą częścią opisu zawierającą dyskusję nad przebiegiem światła powracającego. [0033] Sprzęgacz 4 przekazuje światło ze źródła światła dalej do kolejnego sprzęgacza. Sprzęgacz działa jako pierwsza optyka rozdzielająca i rozdziela światło na część referencyjną wchodzącą na ścieŝkę referencyjną 6 i część obiektową przeznaczoną do oświetlania próbki reprezentowanej przez symbolicznie

11 - - EP B1 przedstawione oko 7. Część obiektowa wychodzi ze światłowodu 2, jest kolimowana soczewkami kolimacyjnymi 8 i kierowana do optyki skanującej, która jest reprezentowana na rysunku przez skanujące zwierciadło galwanometryczne 9. Soczewki skupiające skupiają wiązkę obiektową na badanym regionie oka [0034] Rozproszone wstecznie światło powraca tą samą drogą, to znaczy od oka 7 poprzez soczewki skupiające, działające teraz jako soczewki kolimacyjne, do optyki skanującej 9, która skanuje odwrotnie powracające światło, i poprzez soczewki kolimacyjne 8, tym razem skupiające wiązkę na końcu światłowodu 2. Powracające światło przebiega do sprzęgacza, który realizuje jego rekombinację z powracającą częścią referencyjną, to znaczy sprzęgacz działa jako optyka rekombinacyjna. [003] Ponadto, ten sam sprzęgacz działa jako drugie urządzenie rozdzielające, które natychmiast po jego rekombinacji rozdziela zrekombinowane światło na dwie części, z których jedna jest kierowana dalej do spektrometru 11 dla detekcji OCT. Druga część jest kierowana powrotnie do sprzęgacza 4, gdzie jedna jej część jest oddzielana i kierowana do detektora 12 dla obrazowania nieinterferometrycznego, którym jest korzystnie APD z bezpośrednim połączeniem do światłowodu prowadzącego ze sprzęgacza 4 do detektora 12. Izolator optyczny 3 zapobiega powrotnemu wpadaniu drugiej części oddzielonej przez sprzęgacz 4 do źródła światła 1. [0036] Współczynnik sprzęgania sprzęgacza 4 wynosi korzystnie 70/, przy czym % światła dostarczanego przez źródło światła jest propagowane do drugiego sprzęgacza a 70% światła powracającego z tego sprzęgacza jest kierowane do detektora 12. Jeśli współczynnik sprzęgania drugiego sprzęgacza wynosi 0/0, co jest wartością korzystną, to wtedy około 3% światła powracającego od oka 7 dociera do detektora 12. Jest to ilość wystarczająca dla zastosowań praktycznych, zwłaszcza gdy APD jest stosowane w charakterze detektora 12. [0037] Zastosowane mogą być inne współczynniki sprzęgania dla obydwu sprzęgaczy 4 i, w szczególności o wartości pomiędzy 60/40 a 80/ dla sprzęgacza 4 i pomiędzy /70 a 70/ dla sprzęgacza. [0038] NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe sprzęgacz działa jako pierwsza optyka rozdzielająca, optyka rekombinacyjna i druga optyka rozdzielająca, tak, Ŝe jeden i ten sam element

12 EP B1 1 2 realizuje jednocześnie trzy funkcje. Takie przypisanie trzech funkcji jednemu elementowi pozwala na zaprojektowanie kompaktowego układu w elegancki sposób. Kombinacja izolatora optycznego 3 i sprzęgacza 4 słuŝy po prostu do zmiany kierunku światła powracającego do źródła światła 1. Rzeczona kombinacja moŝe być zastąpiona na przykład cyrkulatorem optycznym pozwalającym na to by całe światło wychodzące ze źródła światła przechodziło do sprzęgacza ale kierującym całe powracające światło do detektora 12. Obie alternatywy pozwalają aby ścieŝka wyjściowa pokrywała się częściowo, to znaczy w części połączonej do drugiej optyki rozdzielającej, ze ścieŝką oświetlającą. Takie rozwiązanie znowu przyczynia się do kompaktowości układu. Nieodwracalne jednokierunkowe urządzenia optyczne, takie jak cyrkulatory optyczne lub izolatory optyczne, są wykorzystywane do ochrony źródła światła przed powracającym promieniowaniem. Ponadto, standardowe urządzenie, takie jak sprzęgacz 2x2 lub standardowy rozdzielacz wiązki, moŝe być zastosowane do realizacji zadań pierwszej optyki rozdzielającej, optyki rekombinacji lub drugiej optyki rozdzielającej. [0039] Spektrometr 11 oddziela komponenty spektralne światła z wykorzystaniem siatki dyfrakcyjnej 13. Komponenty spektralne są kierowane na sensor liniowy 14, na przykład matrycę CCD. Soczewki kolimacyjne 1 kolimują wiązkę światła w kierunku siatki dyfrakcyjnej 13 a soczewki skupiające 16 skupiają rozszczepione komponenty spektralne na sensor liniowy 14. [0040] ŚcieŜka referencyjna 6 jest ścieŝką typu dwukierunkowego, to znaczy światło referencyjne jest odbijane w ścieŝce referencyjnej dla powracania w kierunku odwrotnym do punktu, w którym weszło ono na ścieŝkę referencyjną. W przedstawionym przykładzie wykonania jest to osiągnięte dzięki zastosowaniu zwierciadła 17 w końcowym punkcie ścieŝki referencyjnej. Zwierciadło 17 jest obrotowe. Mechanizm napędowy (nie przedstawiony na rysunku), na przykład napęd galwanometryczny, jest wykorzystywany do odchylania zwierciadła 17 z pozycji odbijania zobrazowanej układem (A) w pozycję odchylania zobrazowaną układem (B) i odwrotnie. Światło w ścieŝce referencyjnej jest przerywane jeśli zwierciadło 17 znajduje się w pozycji odchylania. Soczewki kolimacyjne 18 i soczewki skupiające 19 są zastosowane dla realizacji korekcji optycznej. Element wykonany z materiału absorbującego promieniowanie, na który kierowana jest wiązka odchylonego światła jest zastosowany w celu zagwarantowania, Ŝe Ŝadna część światła nie

13 EP B1 powróci do ścieŝki referencyjnej [0041] Mechanizm napędowy zwierciadła 17 jest kontrolowany przez kontroler mikroprocesorowy 21. Kontroler mikroprocesorowy 21 kontroluje takŝe detektor nieinterferometryczny 12, który jest w stanie operatywnym w czasie gdy zwierciadło 17 znajduje się w pozycji odchylania. Sygnał generowany przez detektor nieinterferometryczny 12 jest przesyłany do karty przetwornika analogowo-cyfrowego ADC zainstalowanej w komputerze osobistym 22 z wyświetlaczem 23. Komputer osobisty 22 zawiera ponadto kartę przechwytywania obrazu (ang. frame grabber - FG, która rejestruje dane z sensora liniowego 14 dla SOCT kiedy zwierciadło 16 znajduje się w pozycji odbijania. Karta przechwytywania obrazu FG jest równieŝ kontrolowana przez kontroler mikroprocesorowy 21. Kontroler ten kontroluje równieŝ skanujące zwierciadło galwanometryczne 9 a przez to i całe działanie systemu. Kontroler mikroprocesorowy 21 moŝe być zintegrowany w komputerze osobistym 22. W szczególności, moŝe on być system programowym komunikującym się z kontrolowanymi urządzeniami poprzez port USB. [0042] Rysunek fig. 2 przedstawia alternatywny przykład wykonania końcowej części ścieŝki referencyjnej 6 z zainstalowanym na stałe zwierciadłem 17a odbijającym światło z powrotem do ścieŝki referencyjnej 6. Przerywanie światła referencyjnego jest realizowane przez filtr ciekłokrystaliczny (ang. liquid crystal filter - LCF), którego transmisyjność jest kontrolowana przez kontroler mikroprocesorowy 21. [0043] Rysunek fig. 3 przedstawia jako kolejną alternatywę przerywanie zrealizowane z wykorzystanie płytki blokującej 24, zaś rysunek fig. 4 ilustruje jeszcze jedno rozwiązanie alternatywne z obrotowym przerywaczem 2. Podobnie jak powyŝej mechanizmy napędowe (nie przedstawione na rysunku) płytki blokującej 24 i przerywacza 2 są kontrolowane przez kontroler mikroprocesorowy 21. [0044] Rysunki fig. a, b i c przedstawiają szczególnie korzystne przykład realizacji dla części końcowej ścieŝki referencyjnej 6, która obok obrotowego zwierciadła 17 zawiera nieruchome zwierciadło 26. Dla pewnego kątowego zakresu obrotu, obrotowe zwierciadło 17 kieruje światło soczewkę 27 na rzeczone nieruchome zwierciadło 26, które odbija je zwrotnie do ścieŝki referencyjnej 6, jak przedstawiono na rysunku fig. b.

14 EP B1 1 Dla kompensowania dyspersji wywołanej soczewką 27 na ścieŝce światła pomiędzy zwierciadłami 17, 26 zainstalowany jest kompensator dyspersji 28. PoniewaŜ wiązka światła padająca na zwierciadło obrotowe 17 jest odchylana od osi obrotu, długość ścieŝki światła zmienia się wraz ze zmianą kąta obrotu zwierciadła 17. W ten sposób zrealizowana jest funkcjonalność regulacji linii ODL. Jeśli zwierciadło obrotowe 17 jest zorientowane prostopadle do osi padającej wiązki, to światło jest odbijane powrotnie wzdłuŝ ścieŝki referencyjnej 6, jak przedstawiono na rysunku fig. c. Przy innych kątach obrotu, zwierciadło obrotowe 17 odbija światło w kierunku, w którym nie moŝe ono dotrzeć do nieruchomego zwierciadła 26 i dochodzi do przerwania. Oczywistym jest, Ŝe taki regulowany układ moŝe być wykorzystany do realizacji przerwania bez konieczności stosowania jakichkolwiek komponentów dodatkowych. [004] NaleŜy zauwaŝyć, Ŝe przemieszczanie obrotowego zwierciadła 17 wzdłuŝ osi padającego światła skutkuje czterokrotnie większym wydłuŝaniem długości ścieŝki referencyjnej. Przemieszczanie zwyczajnych urządzeń takich jak reflektor rogowy powoduje jedynie podwajanie długości ścieŝki. Tak więc obrotowe zwierciadło 17 jest korzystnie zainstalowane w sposób przemieszczalny wzdłuŝ ścieŝki padającej wiązki wewnątrz urządzenia według wynalazku. Mechanizm napędowy dla takiego przemieszczania zwierciadła jest korzystnie kontrolowany przez kontroler mikroprocesorowy. Pełnomocnik:

15 EP B1 ZastrzeŜenia patentowe 1 1. Urządzenie do optycznej tomografii koherentnej i obrazowania nieinterferometrycznego próbki (7) zawierające - optykę oświetlającą (1, 2, 3, 8, 9, ) zainstalowaną dla oświetlania próbki (7) wzdłuŝ ścieŝki oświetlającej, - pierwszą optykę rozdzielającą () zainstalowaną dla oddzielania części światła ze ścieŝki oświetlającej i kierowania tej części na ścieŝkę referencyjną (6), - urządzenie detekcyjne (11) optycznej tomografii koherentnej, - oddzielne drugie urządzenie detekcyjne (12) dla obrazowania nieinterferometrycznego, - optykę rekombinacyjną () zainstalowaną dla rekombinowania światła ze ścieŝki referencyjnej (6) ze światłem powracającym od próbki (7) i kierowania światła rekombinacyjnego wzdłuŝ ścieŝki wyjściowej do urządzenia detekcyjnego (11) optycznej tomografii koherentnej, - drugą optykę rozdzielającą (4) zainstalowaną do oddzielania części światła powracającego od próbki (7) i kierowania tej oddzielonej części do oddzielnego drugiego urządzenia detekcyjnego (12), znamienne tym, Ŝe - druga optyka rozdzielająca (4) jest rozmieszczona wzdłuŝ ścieŝki wyjściowej, oraz, Ŝe - urządzenie zawiera ponadto środki przerywające (17, ) zainstalowane dla przerywania światła w ścieŝce referencyjnej (6). 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, Ŝe środki przerywające są dostarczone przez regulowaną linię opóźnienia optycznego Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, Ŝe regulowana linia opóźnienia optycznego zawiera obrotowe zwierciadło zainstalowane dla odchylania światła do drugiego zwierciadła zainstalowanego dla kierowania światła wzdłuŝ ścieŝki referencyjnej do urządzenia rekombinacyjnego. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, Ŝe obrotowe zwierciadło jest zainstalowane dla odchylania w pozycję kątową, w której odchylone światło nie dochodzi do powierzchni odbijającej drugiego zwierciadła.

16 - 1 - EP B1. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeŝeń, znamienne tym, Ŝe zawiera ponadto urządzenie wyzwalające zaadaptowane do aktywowania drugiego urządzenia detekcyjnego w fazach, w których światło w ścieŝce referencyjnej jest przerwane. 6. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeŝeń, znamienne tym, Ŝe optyka rekombinacyjna jest identyczna a pierwszą optyką rozdzielającą. 7. Urządzenie według dowolnego z poprzednich zastrzeŝeń, znamienne tym, Ŝe druga optyka rozdzielająca jest identyczna z optyką rekombinacyjną. Pełnomocnik:

17 EP B1 9

18 EP B1

19 EP B1 11

20 EP B1 ODSYŁACZE POWOŁYWANE W OPISIE PoniŜsza lista odsyłaczy powoływanych przez zgłaszającego jest zamieszczona wyłącznie jako udogodnienia dla czytelnika. Nie stanowi ona części europejskiego opisu patentowego. ChociaŜ dołoŝono wszelkich starań przy jej opracowywaniu, nie moŝna wykluczyć błędów lub przeoczeń a Europejski Urząd Patentowy zrzeka się wszelkiej odpowiedzialności w tym zakresie. Opisy patentowe powoływane w opisie: WO071411A2 [0006] WO A1 [0008] [0008] [0008] US A1 [0008] US13467A [0011] Literatura niepatentowa powoływana w opisie: Huang et al.science, 1991, vol. 24, [0003] Szkulmowska et al.journal of Physics D: Applied Physics, 0, vol. 38, [0004] R. Huber et al.optics Express, 0, vol. 13, [0004] J. Biomed. Opt., vol. 13, [0006] Liu et al.optics Letters, 04, vol. 29, [0027]