ABSTRACT This article provides theoretical analysis for a new generation of optical coherence tomography (OCT) scanners to overcome some main limitations of the technology. In the new design, exposure and detection are not limited to plane-waves that enter or reflect back from the sample exclusively orthogonally. Instead, the sample is scanned by more complex radiation patterns such as spherical or partially spherical light waves. Images that are generated based on this data acquisition strategy can reveal some structural features of the sample that usually remain hidden in conventional OCT imaging. Coherence tomography is based on wide-band reflectometry. Therefore, wavelength diversity is an essential element of technology. The proposed system adds a second form of diversity to the conventional OCT design, which is the angle of incidence for exposure and detection. Since the exposing beam is not necessarily orthogonal to the sample's surface, the propagation wave-vector of the beam has a component in the transverse plane. The amplitude and direction of this transverse component is the second diversity dimension added to the new design. Here, the forward problem is formulated for the most general case, and an efficient image reconstruction algorithm is offered based on the theory of singular value decomposition in continuous space. It is proved mathematically that at the limit, when the amplitude of the transverse component of the wave-vector approaches zero, the formulation of the forward and inverse problems converge to the case of conventional OCT.

中文翻译：

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双分集光学相干断层扫描

摘要 本文为新一代光学相干断层扫描 (OCT) 扫描仪提供理论分析，以克服该技术的一些主要局限性。在新设计中，曝光和检测不限于完全正交地进入或从样品反射回来的平面波。相反，样品被更复杂的辐射模式扫描，例如球形或部分球形光波。基于这种数据采集策略生成的图像可以揭示样本的一些结构特征，这些特征通常隐藏在传统的 OCT 成像中。相干断层扫描基于宽带反射计。因此，波长分集是技术的基本要素。提议的系统为传统的 OCT 设计增加了第二种形式的多样性，这是曝光和检测的入射角。由于曝光光束不一定与样品表面正交，因此光束的传播波矢量在横向平面中具有分量。这个横向分量的幅度和方向是添加到新设计中的第二个分集维度。在这里，针对最一般的情况制定了前向问题，并基于连续空间中的奇异值分解理论提供了一种有效的图像重建算法。数学证明，在极限处，当波矢横向分量的幅度接近零时，正反问题的公式收敛于常规OCT的情况。在 s 表面，光束的传播波矢量在横向平面中有一个分量。这个横向分量的幅度和方向是添加到新设计中的第二个分集维度。在这里，针对最一般的情况制定了前向问题，并基于连续空间中的奇异值分解理论提供了一种有效的图像重建算法。数学证明，在极限处，当波矢横向分量的幅度接近零时，正反问题的公式收敛于常规OCT的情况。在 s 表面，光束的传播波矢量在横向平面中有一个分量。这个横向分量的幅度和方向是添加到新设计中的第二个分集维度。在这里，针对最一般的情况制定了前向问题，并基于连续空间中的奇异值分解理论提供了一种有效的图像重建算法。数学证明，在极限处，当波矢横向分量的幅度接近零时，正反问题的公式收敛于常规OCT的情况。针对最一般情况制定了前向问题，并基于连续空间奇异值分解理论提出了一种高效的图像重建算法。数学证明，在极限处，当波矢横向分量的幅度接近零时，正反问题的公式收敛于常规OCT的情况。针对最一般情况制定了前向问题，并基于连续空间奇异值分解理论提出了一种高效的图像重建算法。数学证明，在极限处，当波矢横向分量的幅度接近零时，正反问题的公式收敛于常规OCT的情况。