DE102007046507A1

DE102007046507A1 - Kurzkoheränz-Interferometer

Info

Publication number: DE102007046507A1
Application number: DE102007046507A
Authority: DE
Inventors: Martin Hacker
Original assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Current assignee: Carl Zeiss Meditec AG
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-02
Also published as: US8717576B2; JP5571558B2; EP2193328A1; CN101878410B; JP2010540914A; WO2009043557A1; CN101878410A; US20100284021A1

Abstract

Es ist eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche (T1, T2) einer Probe (P), insbesondere des Auges (A), beschrieben, welche mindestens einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe (P) fallen, und einen Referenzstrahlengang (R) aufweist, durch den ein Referenzstrahl läuft, mit dem die Einzel-Meßstrahlen (M1, M2) überlagert und zur Interferenz gebracht werden, wobei die Einzel-Meßstrahlen (M1, M2) beim Einfall auf die Probe (P) zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung (d) abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung (I) jeden Einzel-Meßstrahl (M1, M2) jeweils mit dem Referenzstrahl interferierend überlagert und auf einen dem jeweiligen Einzel-Meßstrahl zugeordneten Detektor (D1, D2, ..., DN) leitet, wobei die Einzel-Meßstrahlen (M1, M2, ..., MN) in der Überlagerung mit dem Referenzstrahl in einem Gemisch zusammengefaßt sind, in dem sie unterschiedliche Phasenlagen haben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche einer Probe, insbesondere des Auges, welche mind. einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe fallen, und einen Referenzstrahlengang aufweist, durch den Referenzstrahlung läuft, mit der die Einzel-Meßstrahlen überlagert und zur Interferenz gebracht werden, wobei die Einzel-Meßstrahlen beim Einfall auf die Probe zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung eine Überlagerungseinrichtung aufweist, die jeden von der Probe zurückkehrende Einzel-Meßstrahl mit der Referenzstrahlung interferierend überlagert.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche einer Probe, insbesondere des Auges, welche mind. einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe fallen, wobei die Einzel-Meßstrahlen beim Einfall auf die Probe zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung mindestens zwei der Einzel-Meßstrahlen miteinander interferierend überlagert.
Solche Kurzkohärenz-Interferometeranordnungen sind zur optischen Abbildung mittels optischer Kohärenztomographie beispielsweise aus der WO 2007/065670 A1 bekannt. In der erstgenannten Variante verwenden sie dabei eine Interferenz mehrerer Meßstrahlen mit jeweils einem separaten Referenzstrahl, die zweitgenannte Variante überlagert mehrere Einzel-Meßstrahlen paarweise, was auch als sogenanntes „dual beam"-Interferometer bezeichnet wird.
Die optische Kohärenz-Domain-Reflektometrie (OCDR) dient dazu, Ort und Größe von Streuzentren innerhalb einer Probe, wie beispielsweise miniaturisierten optischen Komponenten oder biologischem Gewebe, z. B. dem menschlichen Auge, zu erfassen. Für einen Überblick über entsprechende Literatur zur optischen Kohärenztomographie und insbesondere zur optischen Kohärenz-Domain-Reflektometrie sei auf die US 2006/0109477 A1 verwiesen. Diese Patentanmeldung, die zum Teil vom Erfinder der hier relevanten Erfindung stammt, schildert auch das Grundprinzip der optischen Kohärenztomographie. Für die OCDR sind die Varianten Zeit-Domain OCDR (time-domain oder TD-OCDR) mit schnell scannendem Referenzarmen und Fourier-Domaine OCDR (FD-OCDR) mit festem Referenzarm und Auswertung spektraler Interferenzen bekannt. Letztere unterscheidet sich nochmals in eine Variante unter Verwendung breitbandiger Lichtquellen und spektrometerbasierter Detektion (spectral domain oder SD-OCDR) und in eine Variante unter Verwendung spektral durchstimmbarer Lichtquellen und breitbandiger Detektoren (swept-source oder SS-OCDR).
Problematisch an der optischen Kohärenztomographie, insbesondere in Form der FD-OCDR, ist die feste Verknüpfung von Meßbereich und Meßauflösung. Der Stand der Technik kennt viele Druckschriften, die sich mit der Vermessung von Objekten in Bereichen umfaßt, die geometrisch gegenüber der gewünschten Auflösung um mehrere Größenordnung größer sind. Ein Beispiel für eine solche Meßaufgabe ist die Vermessung von Bereichen am menschlichen Auge, z. B. die Erfassung von Strukturen sowohl im Vorderbereich des Auges, beispielsweise an der Hornhaut, als auch an der Retina.
Ein Ansatz zur Augenvermessung sowohl im Augenvorderbereich als auch am Augenhintergrund ist aus der WO 2007/065670 A1 bekannt, die auf geschickte Weise mehrere Interferometeranordnungen kombiniert, die jeweils aus einem eigenen Referenzarm sowie einem zugeordneten Meßarm aufgebaut sind. Durch unterschiedliche Abstimmung dieser mehreren in einer Vorrichtung zusammengefaßten, eigenständigen Interferometeranordnungen kann gleichzeitig an verschiedene Stellen im Auge gemessen werden. Die Schrift schildert verschiedene Ansätze, um die Strahlungen in den zusammengefaßten Interferometern zu unterscheiden, beispielsweise hinsichtlich der Polarisation der Strahlung oder deren Wellenlänge.
Eine solche Art der Unterscheidung ist auch in der WO 01/38820 A1 beschrieben, die sich allerdings nur mit FD-OCDR befaßt, also bewegte Elemente zur Verstellung der Referenzarmlänge benötigt. Das Prinzip, mehrere Referenzarme unterschiedlicher Länge zu verwenden, findet sich auch in der US 2005/0140981 , oder der US 6198540 , die sich jeweils mit OTDR befassen und mehrere, individuell angepaßte Referenzstrahlengänge unterschiedlicher Länge verwenden.
Die bereits einleitend genannte US 2006/0109477 schließlich erlaubt es überhaupt nicht, mehrere unterschiedlich axial beabstandete Bereiche einer Probe zu erfassen, sondern widmet sich einer möglichst großen Empfindlichkeit, wozu 3×3-Phaserkoppler in Kombination mit einer Differenzsignalauswertung, der balanced detection eingesetzt werden.
Vor diesem Stand der Technik liegt der Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zu schaffen, die mehrere axial beabstandete Bereiche einer Probe erfassen kann, wobei die Bereiche weiter beabstandet sein dürfen, als es die Parameter der OCDR-Variante, wie die spektrale Auflösung beim FD-OCDR, ergebende Meßbereich erlauben, und wobei weiter eine besonders hohe Empfindlichkeit gegeben ist, also auch nur schwach rückstreuende Stellen in der Probe erfaßt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung der eingangs genannten Art, bei der die Überlagerungseinrichtung mehrere Ausgänge aufweist, denen jeweils ein Detektor nachgeordnet ist, wobei die Überlagerungseinheit dieselbe Referenzstrahlung für die Überlagerung aufnimmt, an jeden Ausgang ein Gemisch mehrerer mit der Referenzstrahlung überlagerter Einzel-Meßstrahlen abgibt, wobei jedes Gemisch mehrere der Einzel-Meßstrahlen, mit der Referenzstrahlung in unterschiedlicher Phasenlage überlagert, enthält.
In einer Dual-Beam-Variante wird die Aufgabe weiter gelöst durch eine Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche einer Probe, insbesondere des Auges, welche mind. einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe fallen, wobei die Einzel-Meßstrahlen beim Einfall auf die Probe zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung mindestens zwei der Einzel-Meßstrahlen miteinander interferierend überlagert, wobei die Interferometeranordnung jedem der zwei Einzel-Meßstrahlen den jeweils anderen interferierend überlagert und dann auf einen zugeordneten eigenen Detektor leitet.
Die Erfindung verwendet also Einzel-Meßstrahlen, die axial individuell so verzögert sind, daß am zugeordneten Detektor nach der Überlagerungseinrichtung ein Interferenzsignal auftritt. Die Einzel-Meßstrahlen im Gemisch wurden jeweils mit dem Referenzstrahl interferierend überlagert, wobei jedem Einzel-Meßstrahl des Gemisches der Referenzstrahl in individuell unterschiedlicher Phasenlage überlagert ist. Dieses Vorgehen ermöglicht weiter in der Interferometeranordnung die balanced detection zur Empfindlichkeitssteigerung und/oder Quadraturkomponentenbestimmung. Die Vorzüge der balanced detection zur Rauschunterdrückung werden zum Beispiel in Podoleanu, Appl. Optics 39, 173 (2000) „Unbalanced versus balanced operation in an optical coherence tomography system" ausführlich beschrieben. Weiter können durch die getrennten Einzel-Meßstrahlen axial beabstandete Bereiche der Probe gleichzeitig erfaßt werden, deren Beabstandung weitaus größer ist, als der axiale Meßbereich für einen der Einzel-Meßstrahlen.
Hierbei bietet sich die Möglichkeit die Fokussierungs- und Polarisationszustände, sowie die Dispersionseigenschaften der Einzelmeßstrahlen an die jeweils zugeordneten axialen Meßbereiche der Probe anzupassen, um maximale Signalqualitäten zu erzielen. Die Vorzüge der gezielten Anpassung der Dispersionsverhältnisse in Interferometern für die Fourier-Domain optische Kohärenztomographie (FD-OCDR) zum Zwecke der Spiegelartefaktunterdrückung sind in US20060171503 beschrieben, an der der Erfinder beteiligt war.
Die Meßstrahlung stammt vorzugsweise aus einer Strahlquelle, die zum Ausführen der SS-OCDR ausgebildet, also durchstimmbar ist.
Die Aufteilung der Einzel-Meßstrahlen kann aus einem gemeinsamen Meßstrahl erfolgen, also nachdem die Überlagerungseinrichtung aus einem Ursprungsstrahl, der von der Strahlquelle bereitgestellt wird, den Meßstrahlengang und den Referenzstrahlengang getrennt hat. Für diese Variante ist bevorzugt vorgesehen eine Meßstrahlung bereitstellende Strahlquelle, die einen Ursprungsstrahl abgibt, und daß die Überlagerungseinrichtung bestimmte Intensitätsanteile des Ursprungsstrahl in den Meßstrahlengang sowie den Referenzstrahl abteilt.
Die Auftrennung der Einzel-Meßstrahlen im Hinweg zur Probe und die Zusammenführung im Rückweg von der Probe, kann (erst) im Meßstrahlengang erfolgen. Hierzu wird besonders zweckmäßig eine Linseneinrichtung verwendet, die die Meßstrahlung in die Einzel-Meßstrahlen trennt, diese gegeneinander axial versetzt (verzögert) und zugleich mit unterschiedlichen Fokuslängen auf die Probe fokussiert.
Eine besonders kompakte Linseneinrichtung erhält man, wenn diese die Einzel-Meßstrahlen mittels einer Pupillenteilung bereitstellt, wobei jedem Einzel-Meßstrahl ein eigener Pupillenbereich der Linseneinrichtung zugeordnet ist und die optischen Weglängen und ggf. auch die Abbildungseigenschaften der Pupillenbereiche unterschiedlich sind.
Eine solche Linseneinrichtung ist auch unabhängig von der beschriebenen Kurzkohärenz-Interferometeranordnung möglich, so daß als eigenständige Erfindung vorgesehen sein kann, eine Linseneinrichtung, die ein zugeführtes Strahlbündel in Einzel-Strahlbündel trennt, die Einzel-Strahlbündel gegeneinander verzögert und ggf. auch unterschiedlich fokussiert abgibt, wobei die Linseneinrichtung eine geteilte Pupille aufweist, jedem Einzel-Strahlbündel ein eigener Pupillenbereich zugeordnet ist und die optischen Weglängen, Dispersionen und ggf. auch die Abbildungseigenschaften der Linseneinrichtung in den getrennten Pupillenbereichen unterschiedlich sind.
Besonders zweckmäßig ist eine (natürlich auch im Rahmen der Kurzkohärenz-Interferometeranordnung mögliche) Weiterbildung, bei der die Linseneinrichtung einen Glaskörper mit zwei Linsenflächen aufweist und an einer Linsenseite eine entlang der optischen Achse in den Glaskörper verlaufende Bohrung ausgebildet ist. Die Tiefe der Bohrung ist dann für die gegenseitige Verzögerung der Einzel-Strahlen verantwortlich, da sich dadurch eine unterschiedliche optische Weglänge durch den Glaskörper für die Einzel-Strahlen ergibt. Die optischen Eigenschaften des Bohrungsgrundes und der Linsenfläche, in der die Bohrung eingebracht ist, können sich ebenfalls unterscheiden. Etwaige Unterschiede wirken sich auf die unterschiedliche Fokussierung der Einzel-Strahlen aus.
Durch die unabhängig wählbaren Parameter, Bohrungstiefe und geometrische Form, des Bohrungsgrundes und der Linsenfläche, in die die Bohrung eingebracht ist, sind somit bei Auslegung der Linseneinrichtung die Verzögerung und die Fokussierung der Einzel-Strahlen unabhängig voneinander einstellbar bzw. gewählt.
Es sei auch die Möglichkeit erwähnt, den Hohlraum im Glaskörper ganz oder teilweise mit einem Material mit im Vergleich zum restlichen Glaskörper verschiedenen optischen Eigenschaften, d. h. insbesondere Brechungsindex und Dispersion, zu füllen, um die gewünschte optischer Verzögerung und/oder Dispersionsverhältnisse zu erzielen.
Eine Alternative zum Erzeugen der Einzel-Meßstrahlen aus einem gemeinsamen Meßstrahl, d. h. nach Abtrennung des Referenzstrahlenganges liegt darin, daß die Überlagerungseinrichtung die Einzel-Meßstrahlen gleich direkt aus dem Ursprungsstrahl abteilt.
Ganz grundsätzlich ist es zu bevorzugen, die Aufteilung der Strahlen an der Überlagerungseinrichtung nach bestimmten Intensitätsverhältnissen vorzunehmen, also nicht, wie im Stand der Technik an vielen Stellen zu finden, beispielsweise eine Polarisationstrennung vorzunehmen; dies aus zwei Gründen: zum einen sind Polarisationsteiler kostenträchtige Bauteile, verteuern also eine Vorrichtung. Zum anderen müßte anschließend wieder aufwendig dafür gesorgt werden, daß die polarisationsgeteilten Einzel-Meßstrahlen bei der Überlagerung wieder denselben Polarisationszustand haben. Dies ist insbesondere problematisch bei Proben, bei denen der Polarisationszustand eines Einzel-Meßstrahls möglicherweise durch doppelbrechende Strukturen in der Probe verändert wird, wie z. B. beim Durchgang durch die Kristallinse im Auge. Schließlich ist eine Polarisationstrennung auch regelmäßig auf maximal zwei abgetrennte Strahlen begrenzt, wohingegen eine Intensitätsaufteilung, wie sie beispielsweise mit Faserkopplern möglich ist, auch mehr als zwei abgetrennte Strahlen erzeugen kann.
Es ist deshalb in einer Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, daß der Meßstrahlengang unterschiedlich lange Einzel-Meßstrahlengänge für die Einzel-Meßstrahlen aufweist und die Überlagerungseinrichtung bestimmte Intensitätsanteile des Ursprungsstrahl in die Einzel-Meßstrahlengänge abteilt. Optional kann die Überlagerungseinrichtung auch einen bestimmten Intensitätsanteile des Ursprungsstrahl in dem Referenzstrahlengang abteilten.
Die Auftrennung des Ursprungsstrahls in die Einzel-Meßstrahlen und (soweit nicht in der Dual-Beam-Version gearbeitet wird) den Referenzstrahl, kann nach Intensitätsanteilen besonders einfach mit einem 3×3-Faserkoppler oder zwei kombinierten 2×2-Faserkoppler erfolgen, wie es beispielsweise in der eingangs erwähnten US 2006/0109477 A1 unter Mitwirkung des Erfinders der hier vorliegenden Anmeldung bereits geschildert wurden. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird hinsichtlich der Wirkungsweise, des Aufbaus und der Möglichkeiten solcher Faserkoppler hier ausdrücklich eingebunden.
Die Überlagerungseinrichtung gibt an den Ausgängen jeweils ein Gemisch mindestens zweier Einzel-Meßstrahlen ab, die jeweils mit dem Referenzstrahl überlagert sind, wobei zum Referenzstrahl bei der Überlagerung für jeden Einzel-Meßstrahlen ein individueller Phasenunterschied bewirkt ist, der dazu führt, daß die Einzel-Meßstrahlen zum Referenzstrahl eine unterschiedliche relative Phasenlage bei der Überlagerung erfahren. Verwendet man den erwähnten 2×2 Faserkoppler, beträgt der Phasenunterschied beispielsweise 180°, wodurch sich besonders vorteilhaft eine balanced detection, wie sie bereits erwähnt ist, realisieren läßt.
Jeder Detektor erhält also ein Gemisch mehrerer Einzel-Meßstrahlen, jeweils mit dem Referenzstrahl mit unterschiedlicher relativer Phasenlage überlagert. Im Gemisch können die Einzel-Meßstrahlen im wesentlichen gleiche Anteile haben, aber auch eine asymmetrische Zusammensetzung im Gemisch ist möglich, in dem einer der Einzel-Meßstrahlen im Gemisch einen überproportionalen Anteil hat, insbesondere über 90%. Diese Anteilerhöhung geht natürlich auf Kosten des anderen Einzel-Meßstrahls bzw. der anderen Einzel-Meßstrahlen.
Die gleichzeitige Erfassung der Meßbereichssignale ermöglicht eine Kompensation von Positionsfehlern in Folge axialer Probenbewegung bei Abstandsmessungen. Die ansonsten negativen Auswirkungen axialer Probenbewegungen auf FD-OCT werden zum Beispiel in Yun et al., Opt. Express 12, 2977 (2004) „Motion artifacts in optical coherence tomography with frequency-domain ranging" beschrieben.
Optional kann man ein Blockierelement vorsehen, das einzelne, mehrere, oder alle Einzel-Meßstrahlen bis auf einen abschattet, so daß nur noch ein Einzel-Meßstrahl mit dem Referenzstrahl zur Überlagerung kommt, wenn das Blockierelement aktiviert ist.
Eine besonders hohe Nachweisgenauigkeit erreicht man, wenn die Überlagerung der Einzel-Meßstrahlen (entweder mit dem Referenzstrahl oder, im Falle der Dual-Beam-Variante mit mind. einem anderen Einzel-Meßstrahl) einen Verlust von unter 50% mit sich bringt. Bei den Ansätzen des Standes der Technik ist dieses Merkmal nicht realisierbar, da dort z. B. eine Polarisationstrennung oder eine spektrale Trennung immer höherer Verluste verursacht.
Eine besonders hohe Empfindlichkeit erreicht man bei Differenzauslesung jeweils zweier der Detektoren. Diese bereits erwähnte balanced detection ist ebenfalls in der US 2006/0109477 A1 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt auch in dieser Hinsicht hier voll umfänglich eingebunden wird.
Die Signalgüte bei der Interferenz und damit die Empfindlichkeit, mit der auch schwach streuende Objekte in der Probe nachgewiesen werden können, hängt natürlich vom Grad der Interferenz ab, den die zur Interferenz gebrachten Einzel-Meßstrahlen überhaupt haben können. Hierfür ist natürlich der Polarisationszustand bedeutsam, da beispielsweise orthogonal linear polarisierte Strahlen bekannterweise mitunter gar nicht interferieren können. Es ist deshalb bevorzugt, daß im Meßstrahlengang ein für alle Einzel-Meßstrahlen wirksamer Polarisationskontroller vorgesehen ist, der vor der Überlagerung der Einzel-Meßstrahlen die Polarisationszustände der Einzel-Meßstrahlen aneinander angleicht bzw. an den Polarisationszustand des Referenzstrahls angleicht (sofern nicht mit Dual-Beam-Version gearbeitet wird). Auch können Faraday-Rotatoren in den Einzel-Meßstrahlen und im Referenzarm, um eine automatische Anpassung der Polarisationszustände bei der Überlagerung zu realisieren, verwendet werden. Faraday-Rotatoren im Proben und Referenzarm eines OCT-Interferometers sind in US7126693 beschrieben.
Bei Pupillenteilung eines Meßstrahls in Einzelmeßstrahlen und ausreichend einheitlichem Einfluß der Probe auf die Polarisationszustände der Einzel-Meßstrahlen wird bevorzugt ein einziger Polarisationskontroller zur Angleichung an der Polarisationszustand der Referenzstrahlung bei der Überlagerung mit den Einzel-Meßstrahlen genutzt.
Für eine Ausführungsform, bei der die Einzel-Meßstrahlen unmittelbar aus dem Ursprungsstrahl abgeteilt werden, ist es zweckmäßig, in jedem derart erzeugten Einzel-Meßstrahlengang einen Polarisationskontroller vorzusehen, so daß die derart vorhandenen Polarisationskontroller vor dem Überlagern der Einzel-Meßstrahlen die Polarisationszustände der Einzel-Meßstrahlen aneinander angleichen. Anders als bei einem zentralen Polarisationskontroller in einem Teil des Meßstrahlengangs, in dem noch alle Einzel-Meßstrahlen gemeinsam propagieren, kann nun eine individuelle Anpassung der Polarisationszustände für jeden Einzel-Meßstrahl erfolgen. Natürlich wird die Angleichung auch wiederum, sofern nicht mit Dual-Beam gearbeitet wird, am Polarisationszustand des Referenzstrahlengangs ausgerichtet.
Besonders bevorzugt ist die geschilderte Anordnung natürlich zu OCDR mittels durchstimmbarer Strahlungsquelle ausgebildet, weshalb eine entsprechende Ausgestaltung bevorzugt ist.
Die Anordnung erlaubt es, eine Probe in Bereichen zu erfassen, die axial weiter beabstandet sind, als es der Meßbereich zuläßt, welcher beim SS-OCDR durch die spektrale Linienbreite der durchstimmbaren Strahlungsquelle vorgegeben ist. Es ist deshalb bevorzugt, daß der axiale Versatz der Einzel-Meßstrahlen größer ist, als ein durch die Durchstimmbarkeit der Interferameteranordnung gegebener Meßbereich.
Natürlich können die hier geschilderten Varianten der erfindungsgemäßen Anordnung auch zum lateralen Abtasten einer Probe ausgebildet werden, insbesondere zur Bildgebung. Dazu ist es bevorzugt, daß mindestens eine Scaneinrichtung zum Scannen der Probe durch laterale gegenseitige Verschiebung von Probe und mindestens einem der Einzel-Meßstrahlen vorgesehen ist.
Diese Variante ermöglicht vorteilhafterweise auch eine kombinierte Messung, die über einfache Abstandsmessung oder Topographieerfassung hinausgeht. Vermißt man ein bewegtes Objekt, beispielsweise das menschliche Auge, stellt sich immer das Problem, daß Augenbewegungen während des Meßvorganges zu einer Verfälschung führen. Dies ist besonders mißlich beim scannenden Abtasten mittels optischer Kohärenztomographie. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht nun, einen der Einzel-Meßstrahlen zum Erfassen des Abstandes eines Referenzpunktes, beispielsweise des Hornhautscheitels oder des Netzhautgrundes einzusetzen, und aus etwaigen Abstandsänderungen ein Maß für die Bewegung der Probe, z. B. des Auges, zu gewinnen. Die Bewegung des Referenzpunktes kann dann zur Korrektur der durch gleichzeitiges laterales Scannen gewonnenen Meßdaten an einer anderen Stelle der Probe verwendet werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung dieses Ansatzes wird nicht nur die axiale Lage des Referenzpunktes, sondern auch seine laterale Lage erfaßt. Beispielsweise die laterale Bewegung des Hornhautscheitels. Dann ist eine Korrektur nicht nur hinsichtlich einer axialen Verschiebung der untersuchten Probe, sondern auch hinsichtlich lateraler Verschiebungen möglich. Der Referenzpunkt für die dreidimensionale Bildgebung, die durch Abscannen an anderer Stelle des Objektes vorgenommen wird, kann dann dreidimensional verfolgt und die entsprechenden Meßdaten können dreidimensional hinsichtlich Bewegung des Referenzpunktes korrigiert werden.
Es ist deshalb bevorzugt vorgesehen, daß die Anordnung ein entsprechendes Steuergerät aufweist, das die zuvor beschriebene Referenzierung durch Erfassung der axialen Lage eines Referenzpunktes mittels eines Einzel-Meßstrahles oder durch Erfassung der dreidimensionalen Lage eines Referenzpunktes durch Verwenden eines eigenständig gescannten Einzel-Meßstrahles vornimmt und an der Anordnung steuert.
Es versteht sich, daß, soweit nichts gegenteiliges erwähnt ist, die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale bzw. Eigenheiten von Ausführungsformen nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder ggf. in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Für die Ausführung etwaiger Verfahrensschritte ist in der Vorrichtung ein geeignetes Steuergerät vorgesehen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:
1 ein SS-OCDR-Interferometer mit balanced detection zur gleichzeitigen Erfassung zweier unterschiedlicher Bereiche eines Auges,
2 ein Interferometer ähnlich dem der 1, wobei jedoch ein Meßstrahlengang des Interferometers der 1 für eine höhere Ausnutzung der Beleuchtungsstrahlung abgewandelt ist und eine weitgehende Einzel-Detektion der Meß-Strahlung von den unterschiedlichen Bereichen des Auges erfolgt,
3 eine Schemadarstellung eines Interferometers ähnlich dem der 2,
4 eine Darstellung ähnlich der der 3 mit der Verdeutlichung der Wirkung einer Strahlteilereinrichtung,
5 eine Interferometerdarstellung ähnlich der der 4, allerdings in Ausgestaltung eines Dual-Beam-Interferometers,
6 eine Schemadarstellung ähnlich der der 4, jedoch für eine Interferometeranordnung mit balanced detection,
7 eine Interferometeranordnung ähnlich der der 6 jedoch mit zusätzlichem lateralen Abscannen der Probe,
8 eine Interferometeranordnung ähnlich der der 7, jedoch als Dual-Beam-Interferometer,
9a eine Schemazeichnung einer Strahlteilereinrichtung im Interferometer der 1,
9b ein Wechselrad mit verschiedenen Strahlteilereinrichtungen gemäß 9a,
10–12 Schemazeichnungen zu Strahlteilereinrichtungen in den Interferometern der 2–8,
13–15 OCDR-Interferometer ähnlich dem der 1, wobei die Bauweise in dieser Figuren eine exakte balanced detection ermöglichen, der Phasenunterschied zwischen den Interferenz ausgelesenen Detektoren exakt 180° beträgt, wobei
13 eine Bauweise mit vollständiger balanced detection,
14 eine Abwandung der Bauweise der 13 mit transmissivem Referenzstrahlengang,
15 eine Bauweise ähnlich der der 14, jedoch mit einer andersartig ausgebildeten Überlagerungseinrichtung und
16 eine Bauweise ähnlich der der 15 darstellt, jedoch mit zwei eigenständigen Meßstrahlengängen.
1 zeigt schematisch ein Interferometer für SS-OCDR. Strahlung aus einer Strahlquelle Q, die durchstimmbar ist und beispielsweise eine Linienbreite von unter 30 pm, vorzugsweise von ≤ 26 pm bzw. in einer anderen Ausführungsform bevorzugt < 15 pm oder sogar ≤ 13 pm aufweist. Solche Strahlquellen sind im Stand der Technik bekannt und beispielsweise in der bereits erwähnten US 2006/0109477 A1 beschrieben. Diesbezüglich wird deshalb auf diese Druckschrift verwiesen. Das Interferometer I dient dazu, unterschiedliche Teilbereiche T₁ und T₂ an einer Probe P zu erfassen, die im Ausführungsbeispiel ein Auge A ist. Anstelle eines Auges kann natürlich auch eine beliebige, nicht-biologische technische Struktur mit dem Interferometer I erfaßt werden, da das Interferometer I ganz grundsätzlich die Lage und Streuintensität von Streuzentren erfaßt, die in den Teilbereichen T₁ und T₂ liegen. Soweit die hier vorliegende Beschreibung also auf die Anwendung an einem Auge A Bezug nimmt, ist dies rein exemplarisch und darf nicht einschränkend aufgefaßt werden.
Die Teilbereiche T₁ und T₂ sind in den 1 und 2 punktförmig eingezeichnet. Dies dient lediglich der besseren Übersichtlichkeit. Durch das Durchstimmen der Strahlungsquelle Q erstrecken sind die Teilbereiche natürlich über einen Bereich, der längs der Einfallsachse der Strahlung verläuft. Allerdings ist die beim SS-OCDR durch die Linienbreite der durchstimmbaren Strahlungsquelle Q begrenzte maximale Meßtiefe nicht so groß, daß sowohl der Teilbereich T₁ als auch der Teilbereich T₂ in einem Durchstimmvorgang erfaßt werden könnte. Der Abstand d zwischen den Teilbereichen ist hierfür zu weit. Beispielsweise können bei Messungen am Auge mit durchstimmbaren Strahlungsquellen einer Zentralwellenlänge von ca. 1 μm mit einer Linienbreite im Bereich zwischen 10 pm...200 pm Scantiefen von ca. 35..2 mm realisiert werden, was nur Teilen möglicher Augenlängen entspricht, weshalb mehrere axial versetzte Teilbereiche für die Anwendung am Auge vorteilhaft sind.
Die Strahlung der Laserstrahlquelle Q wird über eine Lichtleitfaser 1 zu einem Koppler K geleitet, der als Überlagerungseinrichtung wirkt und nachfolgend noch erläutert wird. Der Koppler K zweigt einen Teil der Strahlung aus der Lichtleitfaser 1 in einen Referenzstrahlengang R ab, der im wesentlichen durch eine Lichtleitfaser 2, an deren Ende eine Spiegeleinrichtung vorgesehen ist (beispielsweise durch Endverspiegelung der Faser), realisiert ist. Ein anderer Teil der Strahlung aus der Lichtleitfaser 1 wird in den Meßstrahlengang M beginnend mit einer Lichtleitfaser 4 eingespeist.
Der Koppler K bewirkt jedoch nicht nur eine Einkopplung der Strahlung der Laserquelle Q, die also den Ursprungsstrahl für das Interferometer I bereitstellt, sondern auch eine Verteilung und Überlagerung der aus dem Meßstrahlengang M zurückkehrenden Meßstrahlung sowie der aus dem Referenzstrahlengang R zurückkehrenden Referenzstrahlung. Der Koppler K überlagert die Referenzstrahlung aus dem Referenzstrahlengang R mit der Meßstrahlung aus der Lichtleitfaser 4 und gibt die überlagerten Strahlungen in eine Lichtleitfaser 3 sowie mit gleichem Anteil in eine Lichtleitfaser 5. Die derart zur Interferenz gebrachten Signale werden von Detektoren D₁ und D₂ aufgefangen und nachfolgend im Wege einer balanced detection mit einem Differenzverstärker 13 verstärkt.
Bedingt durch die physikalischen Eigenschaften des Kopplers K empfängt jeder Detektor D₁ und D₂ ein Gemisch aus den Meßstrahlen überlagert mit der Strahlung aus dem Referenzstrahlengang, wobei jedoch zwischen den Eingängen III und IV des Kopplers die Einzel-Meßstrahlen einen relativen Phasenunterschied bei der Überlagerung mit der Strahlung aus dem Referenzstrahlengang R erfahren haben. In dem Gemisch sind die Einzel-Meßstrahlen zu gleichen Anteilen enthalten.
Der Koppler K ist also wirksam sowohl für die Aufteilung des Ursprungsstrahls als auch für die Überlagerung des Referenzstrahls mit der Meßstrahlung. Die Meßstrahlung ist aus Einzel-Meßstrahlen zusammengesetzt (wie noch erläutert wird). Der Koppler weist Anschlüsse I–VI auf.
Am Anschluß I zugeführte Strahlung leitet der Koppler K beispielsweise zu 80% zum Anschluß II und zu 20% zum Anschluß IV sowie zu 0% zum Anschluß VI, da in die Lichtleitfaser 6 eingekoppelte Strahlung im hier vorliegenden Aufbau nicht weiter verwertet wird.
Am Anschluß IV zurückkehrende Meß-Strahlung leitet der Koppler K zu 20% zum Anschluß I, also zur Quelle zurück, und zu jeweils 40% zum Anschluß III und zum Anschluß V. Die Strahlungsintensität im Meßstrahlengang wird also zu 80% für Interferenz ausgenutzt.
Die Strahlung, die am Anschluß II zugeführt wird, wird zu 10% zum Anschluß III, zu 10% zum Anschluß V und zu 80% zum Anschluß I geleitet.
Das Interferometer I der 1 verwertet also die Strahlung aus dem Meßstrahlengang zu einem hohen Prozentteil, nutzt allerdings die Intensität, den die Laserstrahlquelle Q in die Lichtleitfaser 1 speist, nur zu 20%. Dies ist relativ unproblematisch, da es sehr viel einfacher ist, eine leistungsstarke Laserstrahlquelle Q zu verwenden, als einen starken Meßsignalverlust auszugleichen. Da durch den Aufbau des Kopplers K ein vergleichsweiser Intensitätsüberschuß der Strahlung im Referenzstrahlengang R vorliegt, kann diese Strahlung noch anderweitig verwendet werden, beispielsweise zur spektralen Kalibrierung der Laserstrahlquelle Q oder zur Triggerung der Signalaufnahme.
Der Meßstrahlengang M beginnt mit der Lichtleitfaser 4. Er weist dann einen Polarisationskontroller 7 auf, der dafür sorgt, daß aus dem Meßstrahlengang M zurückkehrende Strahlung hinsichtlich ihrer Polarisationseigenschaften an die Referenzstrahlung angepaßt ist, damit maximale Interferenzfähigkeit gegeben ist.
Die zur Probe P geleitete Strahlung im Meßstrahlengang M wird aus der Lichtleitfaser 4 mittels eines monolithischen Strahltrenners 8 aufgeteilt, der die schon erwähnten Einzel-Meßstrahlen M₁ und M₂ bereitstellt, welche gegeneinander verzögert sind. Die Verzögerung erreicht der monolithische Strahltrenner 8, der später noch erläutert werden wird, durch unterschiedliche Glaswege für die Einzel-Meßstrahlen M₁ bzw. M₂. Die Verzögerung ist auf den Abstand d abgestimmt, um den die Bereiche T₁ und T₂ (vom Koppler zur Probe und zurück) am Auge A beabstandet sind. Die derart einheitliche Gesamtlänge des Meßstrahlenganges M ist auf die Länge des Referenzstrahlengangs R abgestimmt.
Weiter bewirkt der monolithische Strahltrenner auch noch eine unterschiedliche Fokussierung, d. h. er sorgt dafür, daß der Einzel-Meßstrahl M₂ in den Bereich T₂ und Einzel-Meßstrahl M₁ im Endeffekt in den Bereich T₁ fokussiert wird. Dies erreicht der monolithische Strahltrenner 8, wie später noch erläutert werden wird, dadurch, daß für die Einzel-Meßstrahlen M₁ bzw. M₂ unterschiedliche Brechungsflächen ausgangsseitig des monolithischen Strahltrenners 8 wirksam sind.
Um einen der Einzel-Meßstrahlen, beispielsweise den Einzel-Meßstrahl M₁ oder den M₂, abschalten zu können, ist optional als Blockierelement z. B. eine bewegliche Blende 24 vorgesehen, die den jeweiligen Einzel-Meßstrahl abschattet. Um den Einzel-Meßstrahl M₁ auszublenden, ist die Blende 24 also so ausgebildet, daß sie den Pupillenbereich, in dem der monolithische Strahltrenner 8 den Einzel-Meßstrahl M₁ bereitstellt, abblendet. Für den Einzel-Meßstrahl M₂ hingegen ist eine anders artige oder zusätzliche Blende 24 vorgesehen, die in Form einer Ring-Blende ausgebildet ist und lediglich den Einzel-Meßstrahl M₁ passieren läßt.
Bauteile, die strukturell oder funktionell bereits geschilderten Bauteilen entsprechen, sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen und werden deshalb ggf. nicht noch einmal erläutert.
Bislang wurde auch Ausführungsbeispiele für SS-OCDR mit durchstimmbaren Lichtquellen beschrieben. Werden als Strahlungsquelle Q aber eine breitbandige Lichtquelle, wie beispielsweise eine Superlumineszenz Diode (SLD) eingesetzt und die Detektoren D als Spektrometer ausgeführt, so ist damit eine SD-OCDR Variante der Kurzkohärenz-Interferometeranordnung beschrieben, welche gleichermaßen die geschilderten Vorteile aufweist. Interferometeranordnungen mit mehreren Spektrometern zur Quadraturkomponentenbestimmung ist aus US 2004/0239943 bekannt. Werden die breitbandige Quelle Q beibehalten und der Referenzarm R derart ausgeführt, daß seine optische Länge schnell variiert werden kann, so ist eine TD-OCDR Variante der Interferometeranordnung realisiert. Eine geeignete Anordnung zum schnellen Variieren der optische Länge von Referenzarmen (rapid scanning optical delay line, RSOD) ist beispielsweise in US 6654127 beschrieben.
2 zeigt eine abgewandelte Bauweise des Interferometers der 1. Hier erfolgt eine höhere Ausnutzung der Strahlung der Laserstrahlquelle Q, so daß sich die Bauweise der 2 insbesondere anbietet, wenn sicherheitsmotivierte Begrenzungen der Leistung der Laserstrahlquelle Q oder Randbedingung, Linienbreite, Durchstimmbereich und Durchstimmrate es anzeigen, man also z. B. mit Lasern einer besonders niedrigen Leistung arbeiten möchte.
Elemente des Interferometers I der 2, die in Struktur und/oder Funktion denen des Interferometers I der 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nicht noch einmal erläutert. Dies gilt für alle Figuren. Das Interferometer I gemäß 2 unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Bauweise im wesentlichen in zwei Aspekten. Zum einen ist der Meßstrahlengang M anders ausgebildet. Zum anderen erfolgt in der in 2 dargestellten Bauweise keine Differenzauslesung der Detektoren D₁ und D₂ und deshalb keine balanced detection.
Die Unterschiede im Meßstrahlengang M beruhen darin, daß der Koppler K den Ursprungsstrahl der Laserstrahlquelle Q aus der Lichtleitfaser 1 sowohl in die Lichtleitfaser 4 (also den Anschluß IV des Kopplers K) als auch in die Lichtleitfaser VI (also den Anschluß VI des Kopplers K). Die Erzeugung der Einzel-Meßstrahlen findet also nicht aus einem vorherigen gemeinsamen Meßstrahl statt, sondern geschieht unmittelbar an der Strahlaufteileinrichtung, in diesem Fall dem Koppler K. Die Einzel-Meßstrahlen M₁, M₂ propagieren dann über einen Polarisationskontroller 7.1 bzw. 7.2, der, wie bereits für 1 erläutert, im Endeffekt dafür sorgt, daß die Einzel-Meßstrahlen nach Rückkunft von der Probe A zueinander und vor allem zum Referenzstrahl R die gleiche Polarisationsrichtung haben. Linsen 9.1 bzw. 9.2 sorgen dafür, daß die Einzel-Meßstrahlen auf die jeweiligen Bereiche T₁ und T₂ der Probe fokussiert werden.
Die Weglängen, welche die Einzel-Meßstrahlen dabei durchlaufen, sind aneinander angeglichen, d. h. die optische Weglänge vom Anschluß IV des Kopplers K bis zum Bereich T₁ gleicht der optischen Weglänge vom Anschluß VI bis zum Bereich T₂ (und beide auch der opt. Weglänge des Referenzstrahlenganges R). In 2 ist dies schematisch durch unterschiedliche Schlaufen in den Lichtleitfasern 4, 6 angedeutet.
Die Kopplungskoeffizienten des Kopplers K sind nun in einer bevorzugten Ausführungsform für das Interferometer I der 2 wie folgt: die Verteilung des Ursprungsstrahls, zugeführt am Anschluß I erfolgt zu 60% auf den Anschluß II und zu jeweils 20% auf die Anschlüsse IV und VI. Die Intensität des Ursprungsstrahls, d. h. die Leistung der Laserstrahlungsquelle Q, wird somit zu 40% und damit doppelt so gut ausgenutzt, wie im Interferometer I der 1.
Der am Anschluß IV zurückkehrende Einzel-Meßstrahl M₁ wird zu 80% zum Anschluß III und zu 20% zum Anschluß I geleitet. Zum Anschluß V erfolgt eine Rückkopplung zu 0%. Analoges gilt für den Einzel-Meßstrahl M₂ am Anschluß VI, der zu 80% zum Anschluß V und damit in die Lichtleitfaser 5 geleitet wird und zu 20% zurück zur Quelle, also zum Anschluß I und der Lichtleitfaser 1. Falls 0% zwischen den Anschlüssen IV und V nur mit unvorteilhaftem Aufwand realisiert werden können, kann auch ein Kopplungsgrad kleiner oder gleich 5% (insb. 4%) verwendet werden. Der Kopplungsgrad zwischen den Anschlüssen VI und V sinkt dann entsprechend von 80% ab.
Die Intensität der Einzel-Meßstrahlen M₁ und M₂ wird also zu 80% zu den jeweiligen zugeordneten Detektoren D₁ und D₂ geleitet.
Der Anschluß II wird zu 60% mit Anschluß I, jeweils zu 20% mit den Anschlüssen V und VI und jeweils zu 20% mit den Anschlüssen III und IV gekoppelt.
Die Einzel-Detektion mit Hilfe der Detektoren D₁ und D₂ ermöglicht, die jeweilige Streuintensität im Bereich T₁ bzw. T₂ ohne störende Einflüsse aus dem jeweiligen anderen Bereich zu erfassen. Die Energieaufteilung über den Koppler K ist besonders vorteilhaft, wenn man von einer Laserstrahlungsobergrenze an der Probe von 2 mW bei der Wellenlänge von 1,05 μm ausgeht und die Quelle 5 mW liefert. Dann ist die geschilderte symmetrische Verteilung der Strahlung auf die Anschlüsse III und V, an denen die Detektoren D₁ und D₂ über die Lichtleitfasern 3 und 5 angeschlossen sind, optimal.
Die bereits zu 1 erwähnte Eigenschaft des Kopplers, die optische Strahlung an den Eingängen IV und VI der Strahlung aus dem Referenzstrahlengang am Eingang II mit unterschiedlicher relativer Phasenlage zu überlagern und als Gemisch jeweils an die Eingänge V und III weiterzuleiten, weist selbstverständlich auch der Koppler K der 2 auf. Es ist also auch hier so, daß am Ausgang V gemischt ist: das Signal am Anschluß VI überlagert mit dem Signal am Anschluß II und das Signal am Anschluß IV überlagert mit dem Signal am Anschluß II. In der Mischung sind die Signale an beiden Anschlüssen VI und IV mit der Referenzstrahlung aus dem Anschluß II in unterschiedlicher relativer Phasenlage überlagert.
Anders als der Koppler K der 1 bewirkt der Koppler der 2 jedoch eine asymmetrische Mischung, in der das Signal aus einem der Anschlüsse VI bzw. IV überproportionalen Anteil im Gemisch hat, insbesondere über 90% bzw. 95%. Dies führt in der Bauweise der 2 dazu, daß in der Lichtleitfaser 5 das Signal aus der Lichtleitfaser 6 überlagert mit der Referenzstrahlung zu 90% oder 95%, das in anderer relativer Phaselage überlagerte Signal aus der Lichtleitfaser 4 mit der Referenzstrahlung nur zu 10% oder 5% enthalten ist. Analoges gilt für die Lichtleitfaser 3, die weit überwiegend das überlagerte Signal aus den Lichtleitfasern 4 und 2 führt. Die 2 zeigt also ein Beispiel für ein ungleichmäßig zusammengesetztes Gemisch an den Ausgängen V und III des Kopplers K.
3 zeigt die Interferometerstruktur der 1 bzw. 2 in einer Schemadarstellung. Dabei bezeichnet im schematisch dargestellten Interferometer I das Bezugszeichen ν eine Verzögerungsstrecke, das Bezugszeichen O eine Optik, das Bezugszeichen F eine Faser sowie das Bezugszeichen A einen Ausgang. Die jeweiligen Indizes ordnen diese Größen, wie bereits anhand der 1 und 2 für die Detektoren D und die Einzel-Meßstrahlen M vorgenommen, diese Größen den jeweiligen Einzel-Meßstrahlen zu. Analoges gilt hinsichtlich der Bereiche T₁, T₂, ..., T_N, die an der Probe P erfaßt werden.
Mittels des Faserkopplers K, der auch durch eine Kombination mehrerer Koppler realisiert sein kann, wird ein Teil des von der Laserstrahlungsquelle Q in der Lichtleitfaser 1 bereitgestellten Ursprungsstrahls für die Einzel-Meßstrahlen M₁, M₂, ..., M_N in optische Faser F₁, F₂, ..., F_N abgeteilt. In jedem dadurch erreichten Einzel-Meßstrahlungsgang erfolgt über optische Mittel eine individuelle Verzögerung ν₁, ν₂, ..., ν_N, so daß die optische Weglänge vom Koppler K bis zum jeweiligen Bereich T₁, T₂, ..., T_N der Probe für alle Einzel-Meßstrahlen M₁, M₂, ..., M_N gleich ist. Entsprechende Optiken O₁, O₂, ..., O_N in den Einzel-Meßstrahlengängen beleuchten die zu erfassenden Teilbereiche T₁, T₂, ..., T_N, nehmen rückgestreutes Licht auf und leiten es wieder zu den Fasern F und dem Koppler K.
In der Schemadarstellung der 3 sind die Verzögerungen ν unabhängig von den Optiken A bezeichnet. Die Ordnung, z. B. Reihenfolge von Verzögerung ν und Optik O, ist unabhängig, unter anderem können die Verzögerungen auch in den Optiken O erfolgen. Natürlich können auch unterschiedliche stark verzögernde und/oder unterschiedlich lange Fasern F die Verzögerungen ν bewirken.
Der Aufbau des Meßstrahlengangs M ist für jeden Einzel-Meßstrahl M₁, M₂, ..., M_N so gewählt, daß die am Koppler K zurückkehrenden Einzel-Meßstrahlen interferenzfähig mit der Strahlung aus dem Referenzstrahlengang R ist, also insbesondere hinreichend ähnlichen Polarisationszustand hat. Eventuelle Polarisationskontroller sind in 3 nicht eingezeichnet.
Die Verzögerungsstrecken sind nun zum einen, wie bereits anhand 1 und 2 erläutert, so gewählt, daß die optische Weglänge für jeden Einzel-Meßstrahl vom Koppler K bis zum zu erfassenden Bereich der Probe gleich ist. Zugleich sind sie aber auch so gewählt (dies gilt natürlich auch für die 1 und 2), daß die optische Weglänge Einzel-Meßstrahlen an den des Referenzstrahls im Referenzstrahlengang R angeglichen ist, da nur dann eine Interferenz von überlagerten Einzel-Meßstrahlen und Referenzstrahl möglich ist. Diese Überlagerung nimmt der Koppler K vor, und speist die mit einem Anteil des Referenzstrahls überlagerten und zur Interferenz gebrachten Einzel-Meßstrahlen M₁, M₂, ..., M_N in die jeweiligen Ausgänge A₁, A₂, ..., AN ein, wo sie von entsprechenden Detektoren D aufgenommen werden, welche von einer Auswerteeinheit 10 ausgelesen sind. Da der Koppler K natürlich wiederum eine Mischung der Einzel-Meßstrahlen, jeweils in unterschiedlicher relativer Phasenlage mit der Referenzstrahlung überlagert, auf die Ausgänge A₁, A₂ ..., A_N leitet, kann das Gemisch hier wiederum von gleichen Anteilen (und einer gegebenenfalls vorgenommenen Differenzauslesung zur balanced detection) bis hin zu weit überproportionalen Anteilen eines oder mehrerer Einzel-Meßstrahlen eingestellt sein. Soweit nachfolgend bestimmte Aufteilungen, Anteile oder Gemischzusammensetzungen beschrieben sind, sind diese hier nicht einschränkend zu verstehen, sondern rein exemplarisch.
Die schematische Darstellung des Interferometers I in 3 verdeutlicht, daß die in den 1 und 2 getroffene Darstellung mit zwei Einzel-Meßstrahlen nicht einschränkend ist. Vielmehr kann die Zahl der Einzel-Meßstrahlen beliebig gewählt werden und die Obergrenze für N muß nicht 2 sein.
Natürlich kann auch eine der Verzögerungen durch einen entsprechend eingestellten Abstand zur Probe P oder der Länge (z. B. zum Spiegel S) im Referenzstrahlengang ersetzt werden. Eine weitere Reduktion in der Zahl der Verzögerungsstrecken kann durch Begrenzung der Abstände der Bereiche T in Verbindung mit einer vergrößerten Scantiefe der Laserstrahlquelle Q erreicht werden.
Um die gewünschte hohe Effizienz der Erfassung jedes Einzel-Meßstrahls zu gewährleisten, ist der Koppler K so gestaltet, daß für alle Ausgänge zu Fasern F eine Kopplung zwischen dem Ursprungsstrahl, d. h. der Faser 1 und der jeweiligen Faser F von unter 50% vorliegt.
Die hohe Effizienz der Auswertung der Einzel-Meßstrahlen erreicht das Interferometer I also für die hier beschriebenen Bauformen dadurch, daß die Strahlteilereinrichtung eine auf die Intensität bezogen asymmetrische Kopplung von Ursprungsstrahl in Referenz-/Meßstrahlengang und Meßstrahlengang in Detektorzuleitungen vornimmt. Insbesondere kann der Kopplungsgrad, mit dem der Ursprungsstrahl in die Einzel-Meßstrahlengänge aufgeteilt wird, unter 50% reduziert sein, um im Gegenzug eine Kopplung zwischen den Einzel-Meßstrahlengängen und den Ausgängen für die zugeordneten Detektoren von über 50% zu erreichen.
Die einzelnen Kopplungskoeffizienten im Koppler K können nun noch weiter unterschiedlich gestaltet werden. 4 zeigt ein Beispiel, in dem durchgezogenen Linien einen Gesamt-Kopplungsgrad von 80% und strichpunktierte Linien einen Gesamt-Kopplungsgrad von 20% bezeichnen. Der Gesamt-Kopplungsgrad ist dabei die Summe der Kopplungsgrade für alle an diesen Ausgang, entsprechend markierten abgehenden Strahlen. Die Strahlung aus der Lichtleitfaser 1, führend den Ursprungsstrahl, wird also zu 80% zur Lichtleitfaser 2 gekoppelt und zu einem Gesamt-Kopplungsgrad zu 20% zu den Lichtleitfasern F. Jede einzelne Lichtleitfaser F enthält dabei einen gleichen Bruchteil dieses 20%-Anteils. Die jeweilige Kopplung zwischen F und A, d. h. die Durchleitung des Einzel-Meßstrahls bei Überlagerung mit dem Referenzstrahl zum jeweiligen Detektor kann maximal 1 minus dem Gesamtkopplungsgrad, mit dem der Ursprungsstrahl auf die Fasern verteilt wird, betragen. Durch Reduktion dieses Kopplungsgrades kann eine sehr hohe Signalintensität an den Detektoren erreicht werden, so daß man überwiegend getrennte Signale für die Teilbereiche erfaßt.
Die Bauweise der 4 kann zu einem Dual-Beam-Interferometer abgewandelt werden, das schematisch in 5 dargestellt ist. Hierbei ist wesentlich, daß die Interferenz zwischen den Einzel-Meßstrahlen erfolgt und nicht mit Referenzstrahlung aus einem feststehenden Referenzarm, der nicht die Probe umfaßt. Hier bezeichnen gestrichelte Linien einen Gesamt-Kopplungsgrad von ca. 40%. Jedem Einzel-Meßstrahl wird also hier ein Teil des jeweiligen anderen Einzel-Meßstrahls beigemischt.
Am Ausgang A₁ liegt somit z. B. bei einem Interferometer I mit drei Einzel-Meßstrahlen (N = 3) der Einzel-Meßstrahl M₁ zu 40/3%, der Einzel-Meßstrahl M₂ ebenfalls zu 40/3% sowie der Einzel-Meßstrahl M₃ ebenfalls zu 40/3% vor. Analoges gilt für die weiteren Ausgänge.
Die Einzel-Meßstrahlen werden miteinander zur Überlagerung gebracht und auf die Ausgänge A gegeben. So können kombinierte Teilbereichsignale erfaßt werden, die unterschiedliche Phasenbeziehungen zwischen den Teilbereichsanteilen besitzen. Damit kann die Auswertevorrichtung 10 Quadraturkomponenten ermitteln, um z. B. Spiegelartefakte, die bei Fourier-Domain-OCT auftreten können, zu reduzieren. Dies gilt gleichermaßen für die Bauweise gemäß 4.
In der Bauweise der 5 werden nur wechselseitige Interferenzen zwischen den Teilbereichssignalen detektiert, so daß die Interferenzsignale unabhängig von axialen Bewegungen der Probe P sind, da keine Interferenz mit Strahlung aus feststehenden Referenzarmen erfolgt.
6 zeigt eine Bauweise, bei der zum einen der Koppler K durch zwei Einzelkoppler K₁ und K₂ realisiert ist. Zum anderen erfolgt eine balanced detection, wie sie bereits in der schon zu diesem Gesichtspunkt zitierten US 2006/0109477 A1 für ein andersartiges Interferometer beschrieben wurde. Das Prinzip dieser balanced detection ist u. a., daß paarweise zusammengefaßte Signal eine Phasenverschiebung (z. B. etwa 180°) haben, somit eine Differenzauswertung mittels der Differenzverstärker 13 und 14 etwaige Gleichlichtanteile, z. B. Schwankungen der Intensität der Laserstrahlungsquelle Q oder Störstrahlung, eliminiert. 6 zeigt das Beispiel für zwei Meßstrahlen, natürlich ist auch eine Variante mit drei oder mehr Meßstrahlen möglich. Hinsichtlich der Kopplungsfaktoren verwendet 3 dasselbe Schema wie die vorherigen Figuren, durchgezogene Linien entsprechen einem Gesamtkopplungsgrad von 80% abgehend an dem jeweiligen Anschluß, gestrichelte Linien einem Gesamtkopplungsgrad von 40% abgehend an dem jeweiligen Anschluß sowie strichpunktierte Linien einem Gesamtkopplungsgrad von 20% abgehend an dem jeweiligen Anschluß.
7 zeigt eine Weiterbildung, bei der im Meßstrahlengang ein Scanner 12 vorgesehen ist, der beispielsweise einen Einzel-Meßstrahl lateral ablenkt, um einen dreidimensionalen Bereich T zu erfassen. Die Kombination mit einem anderen (beispielsweise nicht abgelenkten) Einzel-Meßstrahl erlaubt damit, einen Referenzpunkt zu erfassen, auf den das Koordinatensystem der dreidimensionalen Ablenkung des anderen Probenbereichs bezogen werden kann. Eventuelle axiale Bewegungen der Probe P, z. B. eines Auges, können somit ausgeglichen werden und führen nicht zu einer Verfälschung der dreidimensionalen Abtastung.
Zusätzlich kann der Referenzpunkt nicht nur hinsichtlich seiner axialen Lage, sondern durch einen weiteren unabhängigen Scanner im Einzel-Meßstrahlengang dieses Einzel-Meßstrahles auch dreidimensional erfaßt werden, so daß dreidimensionale Bewegungen der Probe in den Meßsignalen für einen anderen abgetasteten Probenbereich ausgeglichen werden können.
In der Bauweise der 7 ist im wesentlichen die Bauweise der 6 realisiert, wobei allerdings der Einzel-Meßstrahl M₂ und eventuell auch der Einzel-Meßstrahl M₁ jeweils mit einem eigenständigen Scanner 12 (bzw. 15) abgelenkt wird. Die Auswerteeinheit 10 nimmt die Signale der entsprechenden Scanner auf und setzt unter Berücksichtigung dieser Signale die von den Differenzverstärkern 13 und 14 abgegebenen Signale zu einem entsprechend hinsichtlich Bewegungen der Probe korrigierten Bild zusammen.
Natürlich kann diese Anwendung der Scanner in jedem der geschilderten Interferometer I verwendet werden. Das veranschaulicht schematisch 8, die die Verwendung eines Scanners bei einem Dual-Beam-Ansatz zeigt.
Besonders vorteilhaft bei Messungen am Auge ist die Verwendung eines statischen, auf den größten Corneareflex ausgerichteten Einzel-Meßstrahls, während ein zweiter Einzel-Meßstrahl lateral abgelenkt wird, um eine Aufnahme der räumlichen Verteilung von Retinasstrukturen zu ermöglichen, beispielsweise zur Bildgebung (dual-beam OCT) oder auch zur Bestimmung der Augenlänge bzgl. bestimmter Referenzpunkte auf der Retina. Auch eine einfache Bestimmung der Häufigkeitsverteilung von Augenlängen beim lateralen Scannen liefert zur Charakterisierung eines Auges geeignet Informationen. Diese Varianten sind wichtig für Cataract-Fälle, bei denen dem Patienten keine Fixation mehr möglich ist und man die Augenlänge räumlich aufgelöst bzw. statistisch ermitteln müßte.
Nachfolgend wird anhand 9a der Aufbau des monolithischen Strahltrenners 8 beschrieben. Dieser dient dazu, einen aus einer Lichtleitfaser 4 angelieferten Strahl in zwei Einzel-Strahlen aufzuteilen, die gegeneinander im Hinblick auf eine eventuelle spätere Interferenz axial versetzt sind und evt. auch in unterschiedliche, um einen Abstand a beabstandete Foki gebündelt werden. Im Rückweg, also für Strahlung, die von der Probe P weg propagiert, führt der Strahltrenner 8 die Meß-Strahlengänge wieder zusammen.
Der Strahltrenner 8 nimmt ein Strahlenbündel 18, das am Ende der Lichtleitfaser 4 austritt, auf und kollimiert es mittels einer ersten Linsenseite L₁, die ein Glaskörper 17 des Strahltrenners 8 aufweist. Die derart kollimierte Strahlung durchläuft dann den Glaskörper 17, der ausgangsseitig eine Pupillenteilung aufweist. Dazu ist in die gegenüberliegende Linsenseite 12 eine längs der optischen Achse verlaufende Bohrung 18 eingebracht. Die am Bohrungsboden 19 austretende Strahlung durchläuft einen um die Tiefe t der Bohrung 18 geringeren Glasweg als die Strahlung, welche an der Linsenseite 12 austritt. Dies bewirkt die Verzögerung der Einzel-Strahlen gegeneinander. Die Verzögerung entspricht also dem optischen Lichtweg der Tiefe t der Bohrung 18 im Glaskörper 17 (natürlich kann ein beliebiges linsentaugliches Material verwendet werden).
In 9a treten die Einzel-Meßstrahlen in unterschiedlichen Fokuskegeln 20, 21 aus. Diese unterschiedliche Fokussierung ist durch verschiedene Beugungseigenschaften der Linsenfläche L₂ sowie des Bohrungsbodens 19 verursacht. Die unterschiedlichen Beugungseigenschaften der dadurch erreichten Pupillenteilung führt dazu, daß die Foki 22, 23 um den Abstand a beabstandet sind. Fokusabstand und Verzögerungen können durch die Linsenflächen und die Bohrungstiefe unabhängig voneinander eingestellt werden.
Die Fokussierung, wie sie in 9a dargestellt ist, ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen. Beispielshalber kann bei einem eben ausgebildeten Bohrungsboden auch der in diesem Pupillenteil austretende Einzel-Strahl parallel sein, bzw. die gleiche, wie die durch die Linsenfläche L₁ bewirkte Ausbreitungsrichtung haben.
9b zeigt, daß auch ein Wechsel der Strahltrenner 8 möglich ist. Dazu werden verschiedene Strahltrenner 8.1 und 8.2 und 8.3 auf einem Wechselrad W montiert und es wird jeweils derjenige Strahltrenner in den Strahlengang geschwenkt, der benötigt wird. Die verschiedenen Strahltrenner 8.1, 8.2 und 8.3 unterscheiden sich hinsichtlich der Verzögerung, die durch die optischen Lichtweg der Tiefe t bewirkt ist.
Auch kann anstelle eines abbildenden wirkenden Strahltrenners 8 auch ein nichtabbildender Strahltrenner verwendet werden, wenn die erste und zweite Seite des Glasköpers 17 nicht als Linsenseiten sondern plan ausgebildet sind.
Die 10 bis 12 zeigen Schemazeichnungen für den Faserkoppler K. In 10 ist ein 3×3-Koppler dargestellt, der Anschlüsse I–VI aufweist und eine entsprechende Kopplung von I, III und IV einerseits mit II, IV und VI andererseits bewirkt.
11 zeigt eine Abwandlung des Faserkopplers K der 10, bei dem nun nicht 3 Fasern partiell verschmolzen wurde, sondern zweimal 2 Fasern. Wie bereits in der zu diesem Gesichtspunkt schon mehrfach zitierten US 2006/0109477 A1 beschrieben, kann dadurch ein 3×3-Koppler ersetzt werden.
Verwendet man ein solches kombiniertes 2×2-Dublett, empfiehlt es sich bei unterschiedlich starken Intensitäten der Einzel-Meßstrahlen, den deutlich stärkeren Einzel-Meßstrahl über die Strecke VI → V laufen zu lassen, wie in den beschriebenen Ausführungsformen dargestellt, um ein Übersprechen in die empfindlichere Strecke IV → III zu vermeiden. Bei der interferometrischen Vermessung des Auges ist das deutlich stärkere Signal üblicherweise das von der Hornhaut, wohingegen das empfindlichere Signal von einem Meßbereich stammt, der an der Netzhaut liegt.
Zur Verwendung der balanced detection ist ein Koppler K vorteilhaft, wie er in 12 dargesteltl ist, der eine 40%-ige Kreuzkopplung zwischen VI → V und IV → III aufweist. Die physische Ausführung zeigt perspektivisch die 12. Der Verlauf der Kopplungsstrecke V → IV liegt also über eine Ebene geknickt, die durch die Strecken II → IV sowie I → II aufgespannt ist.
13 zeigt eine Bauweise ähnlich der der 1, wobei hier nun eine sogenannte exakte balanced detection vorgenommen werden kann, das Gemisch also symmetrisch bzw. proportional zusammengesetzt ist.
In der Bauweise der 13 ist zum einen durch einen gestrichelt eingezeichneten Kasten verdeutlicht, daß der Lichtleitfaser 4 ganz generell ein unterschiedlich ausgebildetes Applikationsmodul 25 nachgeordnet sein kann, das aus dem Meßstrahlengang, der mit der Lichtleitfaser 4 beginnt, die Einzel-Meßstrahlengänge abteilt. In der in 13 im oberen Kasten dargestellten Variante wird dazu ein dritter Koppler K₃ verwendet, der die Trennung und Zusammenführung der Einzel-Meßstrahlengänge übernimmt. Die im unteren Kasten dargestellte Bauweise des Applikationsmoduls 25 der 13 verwendet den Strahlteiler der 9a, jedoch in der bereits beschriebenen Variante ohne optische Flächen am Bauteil 8. Die Koppler K₁ und K₂ realisieren gemeinsam einen Koppler K, der im Prinzip dem der 1 entspricht. Nun ist der Koppler K₂ als 50/50-Koppler bzw. -Teiler ausgeführt, wodurch erreicht wird, daß die Gemische in den Lichtleitfasern 5 und 3 symmetrisch zusammengesetzt sind, also zu gleichen Anteilen die Strahlung aus den Meßstrahlengängen M₁ und M₂ jeweils mit relativer Phasenverschiebung von 180° bezüglich der Überlagerung mit dem Referenzstrahlengang enthalten.
Weiter besteht durch den Aufbau des Kopplers K aus einem 2×2-Koppler-Dublett die Möglichkeit, auf eine Verbindungslichtleitfaser 26 zwischen den Kopplern K₁ und K₂ zuzugreifen. Dies ermöglicht es, eine Art Zirkulator zu realisieren. Ist die Ursprungsstrahlung aus der Strahlungsquelle Q linear polarisiert und ordnet man in die Lichtleitfaser 26 eine λ/4-Einheit ein, gelangt in den Meßstrahlengang M zirkular polarisierte Strahlung. Die dann wieder durch die Lichtleitfaser 26 zur Lichtleitfaser 1 und damit der Quelle Q zurückkehrte Strahlung ist im Ergebnis senkrecht zur Ursprungsstrahlung polarisiert. Dies hat sich für einen ungestörten und stabilen Betrieb der Quelle Q als positiv erwiesen. Auch hier ist die optionale Verwendung eines Faraday-Rotators im Lichtweg 26 vorteilhaft, da ein orthogonaler Polarisationszustand bzgl. des von der Lichtquelle kommenden Lichtes im Lichtweg 26 erzielt wird.
14 zeigt eine Abwandlung der Bauweise der 13. Hier ist die Referenzstrahlung nun durch eine Lichtleitfaserschleife, d. h. eine Verbindung der Lichtleitfasern 2 und 6 erreicht. Man kann dies als transmissive Referenz bezeichnen. Der transmissive Referenzarm kann hierbei Zwecke der Signaleinstellung auf den Detektoren auch feste oder variable Abschwächungselemente beinhalten bzw. so ausgeführt sein, daß eine derartige Abschwächung realisiert wird. Ansonsten gilt für die Bauweise der 14 das für die 13 gesagte analog.
Die in 15 schließlich dargestellte Bauweise entspricht im wesentlichen der der 14, jedoch sind die Koppler K₂ und K₁ in ihrer Reihenfolge bezüglich der verbindenden Lichtleitfaser 26 invertiert. Die Ursprungsstrahlung gelangt wiederum zuerst zum Koppler K₂, jedoch von dort gleich direkt in den Meßstrahlengang und natürlich auch in den hier wieder transmissiv ausgebildeten Referenzstrahlengang.
16 schließlich zeigt eine Bauweise ähnlich der 15, jedoch ist der Koppler K₂ hier zu einem 3×3-Koppler ausgebaut, so daß er über Anschlüsse IV.1 und IV.2 gleich die Abtrennung in die zwei Einzel-Meßstrahlengänge übernimmt.
Wie bereits erwähnt, sind die Einzel-Meßstrahlengänge hinsichtlich ihrer optischen Wege an den Abstand der zu erfassenden Probenbereiche angepaßt. Außer einer Anpassung der reinen Optikwege, kann man auch die Dispersionen für die Meßstrahlen getrennt an die Verhältnisse in der Probe anpassen. Dazu wird individuell in die Meßstrahlengänge ein geeignetes Medium eingebracht, das bei gleicher optischer Verzögerung die Dispersion so beeinflußt, das Einflüsse von meßstrahlenindividuell durchstrahlten Probenbereichen kompensiert sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 2007/065670 A1 [0003, 0006]
- US 2006/0109477 A1 [0004, 0025, 0031, 0059, 0100, 0113]
- WO 01/38820 A1 [0007]
- US 2005/0140981 [0007]
- US 6198540 [0007]
- US 2006/0109477 [0008]
- US 20060171503 [0013]
- US 7126693 [0032]
- US 2004/0239943 [0074]
- US 6654127 [0074]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Podoleanu, Appl. Optics 39, 173 (2000) „Unbalanced versus balanced operation in an optical coherence tomography system" [0012]
- Yun et al., Opt. Express 12, 2977 (2004) „Motion artifacts in optical coherence tomography with frequency-domain ranging" [0028]

Claims

Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche (T₁, T₂) einer Probe (P), insbesondere des Auges (A), welche mind. einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe (P) fallen, und einen Referenzstrahlengang (R) aufweist, durch den Referenzstrahlung läuft, mit der die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) überlagert und zur Interferenz gebracht werden, wobei die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) beim Einfall auf die Probe (P) zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung (d) abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung (I) eine Überlagerungseinrichtung (K, K₁, K₂) aufweist, die jeden von der Probe zurückkehrenden Einzel-Meßstrahl (M₁, M₂) mit der Referenzstrahlung interferierend überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungseinrichtung (K, K₁, K₂) mehrere Ausgänge (III, V) aufweist, denen jeweils ein Detektor (D₁, D₂) nachgeordnet ist, wobei die Überlagerungseinheit (K, K₁, K₂) dieselbe Referenzstrahlung für die Überlagerung aufnimmt, an jedem Ausgang (III, V) ein Gemisch mehrerer mit der Referenzstrahlung überlagerter Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) abgibt, wobei jedes Gemisch Anteile mehrerer der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂), mit der Referenzstrahlung in unterschiedlicher Phasenlage überlagert, enthält.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßstrahlung bereitstellende Strahlquelle (Q) vorgesehen ist, die einen Ursprungsstrahl abgibt, der der Überlagerungseinrichtung (K; K₁, K₂) zugeführt ist, die bestimmte Intensitätsanteile des Ursprungsstrahl in den Meßstrahlengang (M) sowie den Referenzstrahlengang (R) abteilt.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) in jedem Gemisch im wesentlichen gleiche Anteile haben.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung zur Messung mehrerer axial beabstandeter Bereiche (T₁, T₂) einer Probe (P), insbesondere des Auges (A), welche mind. einen Meßstrahlengang, durch den mehrere Einzel-Meßstrahlen auf die Probe (P) fallen, wobei die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) beim Einfall auf die Probe (P) zueinander um ein Maß axial versetzt sind, das auf die axiale Beabstandung (d) abgestimmt ist, und die Interferometeranordnung (I) eine Überlagerungseinrichtung (K, K₁, K₂) aufweist, die mindestens zwei der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) miteinander interferierend überlagert, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungseinrichtung (K, K₁, K₂) jedem der zwei Einzel-Meßstrahlen den jeweils anderen interferierend überlagert und dann auf einen zugeordneten Detektor (D₁, D₂) leitet.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Meßstrahlengang (M) vorgesehene Linseneinrichtung (8), die die Meßstrahlung in die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) trennt und die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) gegeneinander verzögert und mit unterschiedlichen Fokuslängen auf die Probe (P) fokussiert.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinrichtung (8) die Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) durch eine Pupillenteilung trennt, wobei jedem Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) ein eigener Pupillenbereich der Linseneinrichtung (8) zugeordnet ist, die Abbildungseigenschaften sowie die optischen Weglängen und/oder Dispersionen der Pupillenbereiche unterschiedlich sind.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Linseneinrichtung (8) einen Glaskörper (17) mit zwei Linsenflächen (L₁, L₂) aufweist und an einer Linsenseite eine entlang der optischen Achse in den Glaskörper (17) verlaufende Bohrung oder Füllung mit einem Material anderer Brechzahn ausgebildet ist.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungseinrichtung (K; K₁, K₂) pro Paar an Einzel-Meßstrahlengängen einen 3×3-Fasersplitter (K) oder zwei kombinierte 2×2 Fasersplitter (K₁, K₂) aufweist.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlagerungseinrichtung (K; K₁, K₂) weniger als 50% der Intensität des Ursprungstrahls in den Meßstrahlengang (M) leitet und dadurch für jeden Einzel-Meßstrahl weniger als 50% Intensitätsverlust beim Überlagern der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) und Weiterleiten zu den Detektoren (D₁, D₂) realisiert.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei der Detektoren (D₁, D₂) in einer Differenzauswertung ausgelesen werden.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Meßstrahlengang ein für alle Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) wirksamer Polarisationskontroller (7; 7.1, 7.2) oder in jedem Einzel-Meßstrahlengang ein Polarisationskontroller (7.1, 7.2) vorgesehen ist, um vor der Überlagerung der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) die Polarisationszustände der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) aneinander anzugleichen.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur SS-OCDR mittels durchstimmbarer Strahlungsquelle ausgebildet ist.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Versatz der Einzel-Meßstrahlen (D₁, D₂) größer ist, als ein durch die durchstimmbare Strahlungsquelle gegebener Meßbereich.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mind. eine Scaneinrichtung zum Scannen der Probe (P) durch laterale Relativ-Verschiebung von Probe (P) und mind. einem der Einzel-Meßstrahlen (M₁, M₂) vorgesehen ist.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur SD-OCDR mittels breitbandiger Strahlungsquelle und spektralauflösender Detektoren ausgebildet ist.
Kurzkohärenz-Interferometeranordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur TD-OCDR mittels breitbandiger Strahlungsquelle und Referenzarm mit schnell variierender optischer Weglänge ausgebildet ist.