Способ получения изображения объекта, устройство для его осуществления и устройство доставки низкокогерентного оптического излучения

Способ получения изображения объекта, устройство для его осуществления и устройство доставки низкокогерентного оптического излучения

Реферат

 

Способ и устройства могут быть использованы для получения изображения объекта при диагностике состояния органов человека, а также в технической диагностике. Низкокогерентное оптическое излучение направляют на исследуемый объект с помощью оптического волокна через оптическую систему при одновременном поперечном сканировании путем перемещения торца дистальной части оптического волокна по поверхности поперечного сканирования. Корректируют связанную с поперечным сканированием аберрацию оптической длины пути путем обеспечения постоянства времени распространения излучения от торца дистальной части оптического волокна до соответствующей сопряженной точки в плоскости его изображения при перемещении торца дистальной части оптического волокна по указанной поверхности поперечного сканирования. Для этого оптическая система содержит, по меньшей мере, два линзовых компонента с положительной оптической силой, установленных приблизительно конфокально. Обеспечивается улучшение эксплуатационных характеристик, получение неискаженного плоского изображения плоского объекта, а также повышение поперечного разрешения. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к технической физике, в частности, к исследованиям внутренней структуры объектов оптическими средствами, и может быть использовано для получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения при диагностике состояния отдельных органов и систем человека in vivo или in vitro, а также в технической диагностике, например, для контроля технологических процессов.

Устройства для получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения достаточно хорошо известны (см., например, устройства по пат. США №№5321501, 5383467, 5459570, 5582171, 6134003, международная заявка №WO 00/16034 и др.) и представляют собой оптически связанные источник низкокогерентного оптического излучения, оптический интерферометр и фотоприемник, связанный с блоком обработки и индикации. Интерферометр выполнен обычно в виде интерферометра Майкельсона (см., например, X.Clivaz et al. "High resolution refiectometry in biological tissues", Opt.Lett. /Vol.17, No. l/January 1, 1992; J.A. Izatt, J.G. Fujimoto et al., "Optical coherence microscopy in scattering media", Opt.Lett/ Vol.19, No. 8/April 15, 1994, p.590-592), либо интерферометра Маха-Цендера (см., например, J.A. Izatt, J.G. Fujimoto et al. "Micron-resolution Biomedical Imaging with optical coherence tomography". Optics & Photonic News, October 1993, Vol.4, No.10, p.14-19; пат. США №5582171, международная заявка №WO 00/16034). Вне зависимости от используемой конкретной схемы оптического интерферометра он традиционно содержит один или два светорасщепителя, а также измерительное и опорное плечи. Измерительное плечо, как правило, снабжено измерительным зондом, чаще всего, оптоволоконным, выполняющим функцию доставки низкокогерентного оптического излучения на исследуемый объект, а на конце опорного плеча установлено референтное зеркало (например, A.Sergeev et al., "In vivo optical coherence tomography of human skin microstructure", Proc.SPIE, v.2328, 1994, p. 144; X.J. Wang et al. Characterization of human scalp hairs by optical low coherence reflectometry. Opt. Lett./Vol.20, No.5, 1995, pp.524-526). Для обеспечения продольного сканирования исследуемого объекта референтное зеркало соединяют с элементом, обеспечивающим механическое перемещение референтного зеркала (пат. США №№5321501, 5459570), либо фиксируют местоположение референтного зеркала, а продольное сканирование осуществляют с помощью пьезоэлектрического сканирующего элемента (пат. РФ №2100787, 1997 г.), либо с помощью дисперсионно-решеточной линии задержки (K.F.Kwong, D.Yankelevich et al. 400-Hz mechanical scanning optical delay line, Optics Letters, Vol.18, No.7, April 1, 1993). Иногда оптическую схему интерферометра полностью или частично реализуют с использованием оптических элементов с сосредоточенными параметрами (пат. США № 5383467), но чаще оптические интерферометры такого назначения выполняют оптоволоконными (пат. США №№5321501, 5459570, 5582171).

Достоинством устройств для получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения является возможность получения изображений мутных сред с высоким пространственным разрешением, а также возможность неинвазивной диагностики при проведении медицинских исследований и неразрушающего контроля при технической диагностике различного оборудования.

Известные усовершенствования устройств для получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения направлены, в частности, на повышение разрешающей способности устройства (например, ст. W. Drexler at al. "In vivo ultrahigh-resolution optical coherence tomography". Opt. Lett./Vol.24, No-17/September 1, 1999), на снижение инерционности продольного сканирования исследуемого объекта (пат. РФ № 2100787), на повышение эффективности использования мощности источника оптического излучения при обеспечении оптимального соотношения сигнал/шум (например, международная заявка №WO 00/16034, пат. РФ №2169347, 2001 г.).

Измерительный зонд, входящий в состав измерительного плеча, выполняет функцию доставки низкокогерентного оптического излучения на исследуемый объект и выполнен, как правило, в виде оптоволоконного зонда, содержащего оптическое волокно, размещенное с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца зонда к его дистальному концу, и оптическую систему, которая обеспечивает фокусировку низкокогерентного оптического излучения на исследуемом объекте и включает, по меньшей мере, один линзовый компонент с положительной оптической силой, а также систему поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения (например, по пат. США №№5321501, 5383467, 5459570, 5582171). Измерительный зонд включает, как правило, протяженный корпус, снабженный продольным сквозным отверстием, в котором в продольном направлении размещено оптическое волокно. Система поперечного сканирования включает исполнительный механизм, который может быть выполнен в виде пьезоэлектрического элемента, шагового электродвигателя, электромагнитной системы или электростатической системы (пат. США №№5321501, 5383467).

Известные усовершенствования измерительных зондов, входящих в состав устройств для получения изображения объектов с помощью оптического низкокогерентного излучения, направлены, в частности, на обеспечение возможности получения изображения тонких сосудов (пат. США №55821721), на оптимизацию конструкции зонда с точки зрения получения максимальной амплитуды отклонения пучка оптического излучения при ограниченных размерах корпуса оптоволоконного зонда (пат. РФ №2148378, 2000 г.).

Известные устройства для получения изображения объекта с помощью низкокогерентного оптического излучения реализуют, в сущности, один и тот же способ получения изображения объекта, описанный, например, в пат. США №№5321501, 5383467, 5459570, 5582171, пат. РФ №2148378, который и является ближайшим аналогом разработанного способа получения изображения объекта. По способу, известному по пат. РФ №2148378, 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. Кроме того, осуществляют продольное сканирование исследуемого объекта, изменяя по заданному закону, по меньшей мере, на несколько десятков длин волн низкокогерентного оптического излучения, разность оптических длин путей для низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и низкокогерентного оптического излучения, направляемого по референтному пути.

Ближайшим аналогом разработанного устройства для получения изображения объекта является устройство по указанному выше пат. РФ №2148378. Устройство содержит оптически связанные источник низкокогерентного оптического излучения, интерферометр и, по меньшей мере, один фотоприемник, выход которого связан с блоком обработки и индикации. Интерферометр включает оптически связанные светорасщепитель, измерительное и референтное плечи, при этом измерительное плечо снабжено устройством доставки низкокогерентного оптического излучения, выполненным в виде оптоволоконного зонда. Упомянутое устройство доставки низкокогерентного оптического излучения содержит оптическое волокно, размещенное с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца упомянутого устройства доставки к его дистальному концу, 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. 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.

Ближайшим аналогом разработанного устройства доставки низкокогерентного оптического излучения является оптоволоконный зонд, являющийся частью оптического интерферометра по указанному выше пат. РФ №2148378. Оптоволоконный зонд содержит оптически связанные оптическое волокно, размещенное с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца оптоволоконного зонда 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. 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.

Недостатком способа, являющегося ближайшим аналогом, так же, как и устройства, его реализующего, и оптоволоконного зонда, выполняющего функцию доставки низкокогерентного оптического излучения на исследуемый объект и являющегося частью устройства по пат. РФ №2148378, равно как и других известных технических решений, предназначенных для получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения, является то, что получаемое изображение плоского объекта выглядит искривленным. Это искривление связано с особенностью построения изображения по интерференционному сигналу, являющемуся результатом смешения оптического излучения, вернувшегося от исследуемого объекта, и излучения, прошедшего по референтному пути. Известно, что указанный интерференционный сигнал возникает при равенстве оптических длин путей для низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и низкокогерентного оптического излучения, направляемого по референтному пути. Однако время распространения низкокогерентного оптического излучения от точек на плоской поверхности поперечного сканирования, разно удаленных от оптической оси устройства, до соответствующих сопряженных точек в плоскости изображения, различно. Поэтому, в то время как оптическая длина пути низкокогерентного оптического излучения, распространяющегося по референтному пути, неизменна, оптическая длина пути низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, при поперечном сканировании не является константой, что приводит к искривлению формируемого изображения. Это видно на фиг.19, где приведен пример изображения, полученного известным путем, а также на фиг.8, 9 и 10, иллюстрирующих построение изображения с помощью известных технических решений. На фиг.8, 9 и 10 показаны, соответственно, линии 31, 34, 35, соответствующие геометрическому месту точек, до которых оптическая длина пути низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, имеет одинаковую величину при распространении от соответствующих сопряженных точек на плоской поверхности 28 поперечного сканирования, разно удаленных от оптической оси устройства. Из чертежей видно, что линии 31, 34, 35 имеют кривизну. Кроме того, в случае, когда поверхность поперечного сканирования имеет кривизну, например, когда оптическое волокно в оптоволоконном зонде выполняет функцию упругой консоли, возникает дополнительная аберрация, которая также вносит вклад в искривление формируемого изображения. Другим недостатком известных технических решений является фиксированное положение места фокусировки направляемого на объект низкокогерентного оптического излучения, в то время как местоположение окна когерентности при продольном сканировании изменяется, что ограничивает поперечное разрешение способа и реализующих его устройств, особенно при значительной глубине сканирования. Причиной является сильная дифракционная расходимость остросфокусированного излучения и, как следствие, малая глубина резкости. Так, глубина резкости для Гауссова сфокусированного пучка составляет d= ²/4 , где - диаметр перетяжки пучка, - длина волны, =3,1416. Соответственно, для типичных параметров =0,005 мм, =1300 нм, глубина резкости составляет всего 0,015 мм (15 m). Для обеспечения высокого поперечного разрешения при большой глубине продольного сканирования в известных устройствах производят синхронное сканирование положения фокальной перетяжки, т.е. места фокусировки оптического излучения, путем перемещения одной из линз оптической системы, и положения окна когерентности путем сканирования разности длин плеч интерферометра. Такой подход был впервые продемонстрирован в ст. Izatt, J.A., Нее, MR, Owen, GM, Swanson, E.A and Fujimoto, JG, 1994, Optical coherence microscopy in scattering media, Optics Letts. 19, 590-592, и получил название оптической когерентной микроскопии (ОКМ). Все известные реализации ОКМ выполняются путем выполнения этих двух сканирований (положения места фокусировки и положения окна когерентности) с помощью двух независимых синхронно работающих устройств. Синхронизация этих устройств является самостоятельной и довольно сложной инженерной задачей, и сложности нарастают по мере увеличения скорости ввода изображений.

Таким образом, задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа получения изображения объекта с помощью оптического низкокогерентного излучения и устройства для его осуществления, а также устройства доставки низкокогерентного оптического излучения, являющегося частью устройства для получения изображения объекта с улучшенными эксплуатационными характеристиками, которые позволяют формировать неискаженное, плоское изображение плоского объекта исследования. Другой задачей является повышение поперечного разрешения способа получения изображения объекта, реализующего его устройства и устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

Сущность разработанного способа получения изображения объекта заключается в том, что так же, как и в способе, который является ближайшим аналогом, низкокогерентное оптическое излучение направляют одновременно на исследуемый объект и по референтному 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 путем перемещения торца дистальной части оптического волокна по поверхности поперечного сканирования, приблизительно ортогональной направлению распространения упомянутого оптического излучения. Затем смешивают излучение, вернувшееся от исследуемого объекта, и излучение, прошедшее по референтному оптическому пути, и отображают интенсивность оптического излучения, вернувшегося от исследуемого объекта, используя для этого оптическое излучение, являющееся результатом указанного смешения.

Новым в разработанном способе является то, 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 торца дистальной части оптического волокна до соответствующей сопряженной точки в плоскости его изображения при перемещении торца дистальной части оптического волокна по указанной поверхности поперечного сканирования.

Целесообразно для заданных координат на поверхности поперечного сканирования дополнительно осуществлять 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.

В частном случае 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.

В другом частном случае 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.

В другом частном случае исследуемым объектом является биоткань живого организма.

В конкретной реализации этого частного случая исследуемым объектом является внутренняя полость живого организма.

В конкретной реализации в качестве упомянутого низкокогерентного оптического излучения используют оптическое излучение видимого или ближнего ИК диапазона длин волн.

Сущность разработанного устройства для получения изображения объекта заключается в том, что оно так же, как и устройство, которое является ближайшим аналогом, содержит оптически связанные источник низкокогерентного оптического излучения, интерферометр и, по меньшей мере, один фотоприемник, выход которого связан с блоком обработки и индикации. Интерферометр включает оптически связанные светорасщепитель, измерительное и референтное плечи, а измерительное плечо снабжено устройством доставки низкокогерентного оптического излучения. Устройство доставки содержит оптически связанные оптическое волокно и оптическую систему, а также систему поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения. Оптическое волокно размещено с возможностью прохождения через него низкокогерентного оптического излучения от проксимального конца устройства доставки к его дистальному концу, а оптическая система обеспечивает фокусировку низкокогерентного оптического излучения на исследуемом объекте. Оптическая система включает, по меньшей мере, первый линзовый компонент с положительной оптической силой, а 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.

Новым в разработанном устройстве для получения изображения объекта является то, что оптическая система оптоволоконного зонда выполнена с возможностью коррекции аберрации оптической длины измерительного плеча, связанной с перемещением торца дистальной части оптического волокна по указанной поверхности поперечного сканирования. При этом упомянутая оптическая система содержит, по меньшей мере, второй линзовый компонент с положительной оптической силой, установленный за упомянутым первым линзовым компонентом.

В частном случае поверхность поперечного сканирования характеризуется отличной от нуля кривизной.

В конкретной реализации этого частного случая упомянутое оптическое волокно выполняет функцию упругой консоли и закреплено в опорном элементе, входящем в состав оптоволоконного зонда.

В другом частном случае первый и второй линзовые компоненты оптической системы размещены приблизительно конфокально.

В другом частном случае 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 ₁, связанную с фокусным расстоянием F₁ первого линзового компонента оптической системы и радиусом R кривизны поверхности поперечного сканирования соотношением:

₁ (F₁)²/R.

В другом частном случае первый линзовый компонент оптической системы смещен на расстояние ₂ 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 ₃, определяемую соотношением:

₃ (F₁)²/(R+ ₂).

В другом частном случае устройство доставки низкокогерентного оптического излучения выполнено в виде оптоволоконного зонда.

В другом частном случае, по меньшей мере, одно из плеч интерферометра дополнительно снабжено устройством для продольного сканирования исследуемого объекта.

В конкретной реализации этого частного случая 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.

В частном случае этой конкретной реализации при получении изображения подповерхностной части исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₁ преломления исследуемого объекта следующим образом: М=1/N₁.

В частном другом случае этой конкретной реализации 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.

В другой конкретной реализации устройство для продольного сканирования размещено внутри устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

В другом частном случае торец дистальной части оптического волокна снабжен жестко скрепленной с ним микролинзой.

Сущностью разработанного устройства доставки низкокогерентного оптического излучения является то, что оно так же, как и устройство доставки, являющееся ближайшим аналогом, содержит 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. Оптическая система включает, по меньшей мере, первый линзовый компонент с положительной оптической силой, а также систему поперечного сканирования низкокогерентного оптического излучения. 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.

Новым в разработанном устройстве доставки низкокогерентного оптического излучения является то, что упомянутая оптическая система выполнена с возможностью коррекции аберрации оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения, проходящего через устройство доставки, связанной с перемещением торца дистальной части оптического волокна по указанной поверхности поперечного сканирования. При этом оптическая система содержит, по меньшей мере, второй линзовый компонент с положительной оптической силой, который установлен за упомянутым первым линзовым компонентом.

В частном случае поверхность поперечного сканирования характеризуется отличной от нуля кривизной.

В конкретной реализации этого частного случая упомянутое оптическое волокно выполняет функцию упругой консоли и закреплено в опорном элементе, входящем в состав устройства доставки низкокогерентного оптического излучения.

В другом частном случае первый и второй линзовые компоненты оптической системы размещены приблизительно конфокально.

В другом частном случае 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 ₁, связанную с фокусным расстоянием F₁ первого линзового компонента оптической системы и радиусом R кривизны поверхности поперечного сканирования соотношением:

₁ (F₁)²/R.

В другом частном случае первый линзовый компонент оптической системы смещен на расстояние ₂ 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 ₃, определяемую соотношением:

₃ (F₁)²/(R+ ₂).

В другом частном случае 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.

В другом частном случае вблизи плоскости изображения торца дистальной части оптического волокна размещено выходное окно устройства доставки низкокогерентного оптического излучения. В конкретной реализации этого частного случая функцию выходного окна устройства доставки низкокогерентного оптического излучения выполняет второй линзовый компонент оптической системы.

В другой конкретной реализации этого частного случая 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.

В частном случае 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.

В другом частном случае устройство доставки 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.

В конкретной реализации этого частного случая при получении изображения подповерхностной части исследуемого объекта коэффициент М увеличения оптической системы связан с показателем N₁ преломления исследуемого объекта следующим образом: М=1/N₁.

В другой конкретной реализации этого частного случая 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/N ₂. В другом частном случае торец дистальной части оптического волокна снабжен жестко скрепленной с ним микролинзой.

В настоящем изобретении при получении изображения объекта обеспечено постоянство времени распространения низкокогерентного оптического излучения от торца дистальной части оптического волокна до соответствующей сопряженной точки в плоскости его изображения при перемещении торца дистальной части оптического волокна по указанной поверхности поперечного сканирования. Это обеспечивает коррекцию связанной с поперечным сканированием аберрации оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, и достигается выполнением оптической системы в виде, по меньшей мере, двух, размещенных приблизительно конфокально, линзовых компонент с положительной оптической силой. При этом, как при плоской поверхности поперечного сканирования, так и при поверхности поперечного сканирования, имеющей кривизну, первый линзовый компонент может быть установлен как на расстоянии, равном фокусному расстоянию этого компонента, от поверхности поперечного сканирования, так и на расстоянии, несколько большем или несколько меньшем указанного фокусного расстояния. В случае, когда поверхность поперечного сканирования имеет кривизну, компенсация связанной с ней дополнительной аберрации обеспечивается соответствующей вносимой аберрацией с обратным знаком. Кроме того, реализация продольного сканирования путем изменения оптической длины пути для низкокогерентного оптического излучения от поверхности поперечного сканирования до оптической системы, а следовательно, и до исследуемого объекта, обеспечивает соответствующее смещение места фокусировки низкокогерентного оптического излучения при продольном сканировании исследуемого объекта. Совместная реализация в настоящем изобретении постоянства времени распространения низкокогерентного оптического излучения от заданной точки на поверхности поперечного сканирования до соответствующей сопряженной точки в плоскости изображения и указанного способа продольного сканирования позволяют совместить положение места фокусировки низкокогерентного оптического излучения и положение окна когерентности, и, следовательно, одновременное их перемещение. Это исключает необходимость использования дополнительных синхронизирующих устройств, требующихся в известных технических решениях. Указанная реализация обеспечивает высокое поперечное разрешение способа и устройства для его реализации. Ориентирование нормали к наружной поверхности выходного окна оптоволоконного зонда под углом к направлению падения низкокогерентного оптического излучения на упомянутую наружную поверхность, превышающим угол расходимости низкокогерентного оптического излучения в месте его пересечения с упомянутой наружной поверхностью, препятствует попаданию отраженного излучения назад в оптическое волокно. Конкретные виды и формы выполнения второго линзового компонента характеризуют изобретение в частных конкретных случаях его выполнения.

Все вышеизложенное позволяет решить задачу, на решение которой направлено настоящее изобретение - разработать способ для получения изображения объекта, устройство для его реализации и устройство доставки низкокогерентного оптического излучения, являющееся частью устройства для получения изображения объекта, которые позволяют формировать неискаженное, плоское изображение плоского объекта исследования, и характеризуются также высоким поперечным разрешением.

На фиг.1 приведен вариант структурной схемы разработанного устройства для получения изображения объекта, с помощью которого может быть реализован разработанный способ.

На фиг.2 изображен вариант конструкции оптоволоконного зонда (в поперечном сечении).

На фиг.3, 4, 5, 6, 7 изображены варианты выполнения оптической системы оптоволоконного зонда (в поперечном сечении).

Фиг.8, 9, 10 иллюстрируют построение изображения с помощью известных технических решений.

Фиг.11, 12, 13, 14, 15 иллюстрируют процедуру коррекции аберрации оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения, направляемого на исследуемый объект, с помощью разработанных технических решений.

На фиг.16 приведен другой вариант структурной схемы разработанного устройства для получения изображения объекта, с помощью которого может быть реализован разработанный способ.

Фиг.17, 18 иллюстрируют различные варианты выполнения оптоволоконного зонда при размещении в нем устройства для продольного сканирования исследуемого объекта, выполненного в виде устройства для изменения оптической длины пути низкокогерентного оптического излучения от торца дистальной части оптического волокна до оптической системы.

На фиг.19, 20 показаны примеры изображений, полученных с помощью известного и разработанного технического решения, соответственно.

Разработанные способ получения изображения объекта, устройство для его реализации и устройство доставки низкокогерентного оптического излучения иллюстрируются на примерах оптоволоконного интерферометра, входящего в состав устройства для оптической низкокогерентной томографии, и оптоволоконного зонда, хотя очевидно, что они могут быть реализованы с помощью оптических элементов с сосредоточенными параметрами.

Устройство по фиг.1 содержит оптически связанные источник 1 низкокогерентного оптического излучения, оптоволоконный интерферометр 2 и, в конкретной реал