JP5571558B2 - ショート・コヒーレンス干渉計 - Google Patents

Description

本発明は、供試体、具体的には眼の、軸方向に離間された複数の領域を測定するためのショート・コヒーレンス干渉計装置に関し、この装置は、複数の個別の測定ビームが通って供試体上に入射する少なくとも１つの測定ビーム経路と、個別の測定ビームに重ねられて個別の測定ビームと干渉状態になる参照放射が通って導かれる１つの参照ビーム経路とを有し、個別の測定ビームは、供試体上に入射するとき、軸方向の間隔に適合した量だけ軸方向に互いにオフセットされ、干渉計装置は、供試体から戻るそれぞれの個別の測定ビームを参照放射と重ねて干渉を引き起こす重ね合わせデバイスを有する。

その上、本発明は、供試体、具体的には眼の、軸方向に離間された複数の領域を測定するためのショート・コヒーレンス干渉計装置に関し、この装置は、複数の個別の測定ビームが通って供試体上に入射する少なくとも１つの測定ビーム経路を有し、個別の測定ビームは、供試体上に入射するとき、軸方向の間隔に適合した量だけ軸方向に互いにオフセットされ、この干渉計装置は、個別の測定ビームのうちの少なくとも２つを互いに重ねて干渉を引き起こす。

光コヒーレンス・トモグラフィを用いる光学的結像のためのそのようなショート・コヒーレンス干渉計装置は、例えば国際公開第２００７／０６５６７０Ａ１号パンフレットから知られている。最初に述べたタイプは、分離した参照光に対してそれぞれの複数の測定ビームの干渉を引き起こすものであり、２番目に述べたタイプは、対になった複数の個別の測定ビームを重ねるもので、いわゆる「デュアル・ビーム」干渉計として示されている。

人間の眼などの小型光学部品または生体組織などの供試体の内部散乱中心の位置およびサイズを検出する目的で、光コヒーレンス領域反射率測定（Optical coherence domain reflectometry：ＯＣＤＲ）が用いられる。光コヒーレンス・トモグラフィに関して、具体的には光コヒーレンス領域反射率測定に関して、対応する文献の概要を得るために、米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号を参照する。この特許出願は、とりわけ本発明の発明者によって考案されたものであり、光コヒーレンス・トモグラフィの基本原理も扱っている。迅速に走査する参照アームを用いる時間領域ＯＣＤＲ（Time domain OCDR：ＴＤ ＯＣＤＲ）ならびに固定参照アームおよびスペクトル干渉解析を用いるフーリエ領域ＯＣＤＲ（Fourier domain OCDR：ＦＤ ＯＣＤＲ）の変形形態は、ＯＣＤＲで知られている。ＦＤ ＯＣＤＲは、広帯域の光源および分光計ベースの検出を使用する種類（スペクトル領域ＯＣＤＲ（Spectral domain OCDR）すなわちＳＤ ＯＣＤＲ）と、スペクトル的に掃引する光源および広帯域の検出器を使用する種類（掃引光源ＯＣＤＲ（Swept-source OCDR）すなわちＳＳ ＯＣＤＲ）とに、再び区分される。

光コヒーレンス・トモグラフィは、具体的にはＦＤ ＯＣＤＲ形式のものは、測定エリアと測定分解能との固定された連係に問題がある。従来技術では、所望の分解能より幾何学的に数桁大きい領域における対象の測定を扱う多くの公開が知られている。そのような測定業務の１例に、人間の眼の上の領域の測定、例えば眼の前部（例えば角膜）上、および網膜上の両方の構造の検出がある。

眼の前部および眼底における測定のための１つの手法に、国際公開第２００７／０６５６７０Ａ１号パンフレットから知られているものがあり、これは、それぞれが分離した参照アームおよび関連する測定アームから構成された複数の干渉計装置を熟練したやり方で結合する。１つのデバイスへ結合されたこれら複数の独立した干渉計装置の調整を変化させることにより、眼の様々なポイントで同時に測定を実行することが可能である。この公開は、例えば放射の偏光またはその波長に関して、結合された干渉計において放射を区別するための様々な手法を説明している。

そのようなタイプの区別の１つも国際公開第０１／３８８２０Ａ１号パンフレットに説明されているが、これは、参照アーム長さを調整するための可動部を必要とするＦＤ ＯＣＤＲしか述べていない。様々な長さの複数の参照アームを用いる原理も、米国特許出願第２００５／０１４０９８１号パンフレットまたは米国特許第６１９８５４０号明細書に見いだされ、それぞれがＯＣＤＲを述べており、様々な距離の、個別に調整された複数の参照光経路を用いる。

最後に、既に冒頭で引用された米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号は、供試体の軸方向に異なって離間された複数の領域の検出が全くできず、むしろ、３×３の位相結合器を差分信号解析すなわち平衡検出と組み合わせて用いる、できるだけ大きな感度を述べている。

この従来技術から、したがって、本発明は、供試体の、軸方向に離間された複数の領域を検出することができるショート・コヒーレンス干渉計装置を提供するという目的に基づくものであり、ＦＤ ＯＣＤＲのスペクトル分解などで用いられるＯＣＤＲの変形形態のパラメータに起因する測定エリアによって許されるものよりさらに遠くへ領域を離間することが可能であり、後方散乱だけが弱く検出され得る供試体におけるポイントでさえ、特に高い感度がさらにもたらされることになる。

この目的は、本発明により、述べられたタイプのショート・コヒーレンス干渉計装置によって達成され、この装置の重ね合わせデバイスは、それぞれが検出器に入力する複数の出力を有し、この重ね合わせデバイスは、重ね合わせ用の同一の参照放射を受け取って、各出力に、参照放射と重ねられた複数の個別の測定ビームの混合光を出力し、各混合光は、様々な位相調整で参照放射と重ねられた個別の測定ビームの小部分を含む。

したがって、本発明は、参照アームを１つだけ有する干渉計を使用する。このことは、有利な構造の単純化をもたらすばかりではない。さらに、複数の強い参照信号間の干渉が防止されるので、平衡検出と、複数の測定アームと、１つの共通の参照アームとの結合で高い信号感度が達成される。そのような干渉は、強く広範なアーチファクトをもたらすことになる。本発明によるコンセプトでは、せいぜい２つの弱い信号、すなわち測定アームからの信号の干渉が生じるだけである。２つの強い参照信号の干渉が回避される。

その上、参照光成分が、顕著に、または主に寄与する散弾雑音などのノイズ成分の低減を達成することができる。散弾雑音は、最も大きなノイズ源（散弾雑音に限定された動作）であり、したがって、参照信号に対して測定信号が小さく、信号成分は、干渉する測定光光子の数と参照光光子の数との積に相当し、ノイズ成分が参照光光子の数に比例するので、信号対雑音比は、一般に、検出された測定信号光子の数に相当する。

複数の参照アームを使用することによって参照光成分の数が増加すると、ノイズ成分は、参照光成分に含まれる参照光子の合計に対応して上昇する。しかし、信号成分は、依然として測定光光子と単一の適合された参照光成分の光子との積にのみ相当する。これは、個別の測定信号に関して、信号対雑音比が低下することを意味する。

それと対照的に、１つだけの参照アームに適合した複数の測定信号を有する本発明による解決策により、不変の信号レベルで、１つの参照光成分のみによってもたらされる寄与にノイズを限定することが可能になる。

したがって、例えば、従来技術では一般的なことであるが、測定信号に個別に適合された２つの同一参照信号を用いて２つの測定信号が測定されると、散弾雑音に限定された信号対雑音比は、１つだけの参照信号を用いたもの（この信号に、２つの測定信号が個別に適合される）に対して２ｄＢまたは３ｄＢの係数だけ劣る。

デュアル・ビームの変形形態では、上記の目的は、供試体、具体的には眼の、軸方向に離間された複数の領域を測定するためのショート・コヒーレンス干渉計装置によってさらに達成され、この装置は、複数の個別の測定ビームが通って供試体上に入射する少なくとも１つの測定ビーム経路を有し、個別の測定ビームは、供試体上に入射するとき、軸方向の間隔に適合した量だけ軸方向に互いにオフセットされ、この干渉計装置は、個別の測定ビームのうちの少なくとも２つを互いに重ねて干渉を引き起こし、この干渉計装置は、２つの個別の測定ビームのそれぞれを、干渉させるやり方で他方と重ね、次いで、それぞれを、関連する分離した検出器へ伝導する。

したがって、本発明は、重ね合わせデバイスの後の関連する検出器で干渉信号が生じるように軸方向に個別に遅らせた個別の測定ビームを用いる。混合光中の個別の測定ビームは、干渉を引き起こすために、それぞれ参照ビームを用いて重ねられ、参照ビームは、混合光のそれぞれの個別の測定ビームに対して個々に異なる位相で重ねられる。この手順により、干渉計装置において、感度の向上および直交成分の割出しのうちの少なくとも一方のための平衡検出がさらに可能になる。雑音抑圧のための平衡検出の利点は、例えば、ポドリーヌ（Ｐｏｄｏｌｅａｎｕ）、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ ３９、１７３（２０００）、“Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ ｖｅｒｓｕｓ ｂａｌａｎｃｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ”に、広範囲にわたって説明されている。その上、個別の測定ビームの軸方向の測定範囲よりはるかに大きい間隔で軸方向に離間された供試体の領域が、分離した個別の測定ビームによって同時に検出され得る。

そうする際に、最大の信号品質を達成するために、個別の測定ビームの合焦状態および偏光状態ならびに拡散特性を、供試体の、特定の関連付けられた軸方向の測定領域に適合させることが可能である。ミラー・アーチファクトを抑制するためのフーリエ領域の光コヒーレンス・トモグラフィ（ＦＤ ＯＣＤＲ）向けの干渉計において、目標を絞って拡散条件を適合させることの利点は、本発明者が寄与した米国特許出願第２００６／０１７１５０３号に説明されている。

測定放射は、好ましくは、ＳＳ ＯＣＤＲを実行するために実施されるビーム源から生じるものであり、すなわち調整可能である。しかし、本発明は、一般に、ＳＤ ＯＣＤＲ（掃引されない放射のスペクトル解析を用いる）向け、およびＴＤ ＯＣＤＲ（干渉計における干渉条件の掃引、例えば参照ビーム経路の距離の調整を用いる）向けのうちの少なくとも一方において可能であり、実施され得る。

個別の測定ビームの分割は、重ね合わせデバイスが、ビーム源によって与えられる光源ビームからの測定ビーム経路と参照ビーム経路とを分割を有した後に、共通の測定ビームから実行することができる。この変形形態については、好ましくは測定ビームを供給するビーム源が設けられて光源ビームを出力し、また、重ね合わせデバイスが、この光源ビームの一定の強度の小部分を測定ビーム経路と参照ビーム経路とに分割するとの前提がある。

供試体への経路における個別の測定ビームの分割および供試体からの復帰経路における再結合は、測定ビーム経路で（のみ）起こり得る。レンズ・デバイスは、この目的に特に有利に用いられ、これは、測定放射を個別の測定ビームへ分割し、それらの測定ビームを互いに軸方向へオフセット（遅延）させ、また、供試体上に様々な焦点距離でそれらを合焦する。

レンズ・デバイスが、瞳分割を用いて個別の測定ビームを供給する場合、特にコンパクトなレンズ・デバイスが得られ、レンズ・デバイスの分離した瞳領域は、それぞれの個別の測定ビームおよび光学距離、ならびに任意選択で別の瞳領域の結像特性にも関連付けられる。

そのようなレンズ・デバイスは、独立した発明としてレンズ装置またはレンズ・デバイスを提供することができるように、説明されたショート・コヒーレンス干渉計装置とは無関係にも実現可能であり、これは、供給されたビーム束を個別ビーム束に分割し、個別のビーム束を互いに対して遅らせ、また、任意選択で、それらを別々に合焦させて出力し、このレンズ装置は、分割された瞳（それぞれの個別のビームの束、および光学距離、拡散、ならびに任意選択で、分離した別の瞳領域におけるレンズ装置またはレンズ・デバイスの結像特性にも関連付けられた分離した瞳領域）を有する。

２つのレンズ表面およびガラス体の光軸に沿って通る穴を有するガラス体を有するレンズ装置またはレンズ・デバイスで、レンズの片方の面を改良すると特に都合が良い（もちろん、ショート・コヒーレンス干渉計装置の範囲でも改良は可能である）。このように、ガラス体を通る様々な光学距離によって個別ビームが生じるので、穴の深さが、個別ビームの相互の遅延の原因となる。穴が導入される穴基部およびレンズ表面の光学的性質も異なってよい。いかなる差異も、個別ビームの合焦の変化をもたらす。

したがって、レンズ装置またはレンズ・デバイスの設計では、独立して選択可能な穴深さならびに穴基部およびレンズ表面の幾何学的形状のパラメータによって、個別ビームの遅延および集束は、互いと無関係に設定および／または選択することができる。

所望の光遅延および拡散条件のうちの少なくとも一方を達成するために、ガラス体の空洞を、存続するガラス本体と比較して異なる光学的性質、すなわち具体的には屈折率および拡散を有する材料で、完全に、あるいは部分的に充填する可能性も注目される。

共通の測定ビームから、すなわち参照ビーム経路の分割後に、個別の測定ビームを生成することの代替に、重ね合わせデバイスが、光源ビームから個別の測定ビームを直接分割することがある。

特定の強度比に従って重ね合わせデバイスでビーム分割を実行すること、すなわち、従来技術に多くの点で見られる偏光分離を実行しないことが、２つの理由で一般に好ましく、そのうち１つは、偏光スプリッタは高価な部品であり、したがって装置がより高くつくようになることである。もう１つの理由は、偏光分割された個別の測定ビームが、重ね合わせに際して同一の偏光状態を再び有するように、後で大変な努力を払って再び保証しなければならないことである。これは、具体的には、例えば眼のレンズを通過するとき、供試体の複屈折させる構造によって個別の測定ビームの偏光状態が変化する可能性がある供試体では問題がある。最後に、偏光分離も、決まって高々２つのスプリット・ビームに限定されるが、その一方で対照的に、例えばファイバ・カプラを用いることで可能な強度分割では、２つより多くのスプリット・ビームを生成することもできる。

したがって、本発明の改良では、個別の測定ビームおよび重ね合わせデバイスが、光源ビームの特定の強度成分を個別の測定ビーム経路へ分割するために、測定ビーム経路が、異なる距離の個別の測定ビーム経路を有するのが好ましい。重ね合わせデバイスは、任意選択で、光源ビームの特定の強度成分を参照ビーム経路へ分割することができる。

元のビームの、個別の測定ビームおよび（デュアル・ビーム形式を用いない場合）参照ビームへの分割は、例えば本出願の発明者のうちの１人が寄与した先に引用の米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号に説明されているように、強度割当てに従って、３×３のファイバ・カプラまたは結合された２つの２×２のファイバ・カプラを用いて、特に簡単に実行することができる。この公開の開示内容は、そのようなファイバ・カプラの動作モード、構成、および能力に関する参照により、明確に本願明細書に援用する。

重ね合わせデバイスは、その出力のそれぞれに、少なくとも２つの個別の測定ビームの混合光を出力し、この測定ビームはそれぞれ参照ビームと重ねられ、それぞれの個別の測定ビームに関して、重ね合わせで、参照ビームに対するそれぞれの個別の位相シフトが引き起こされ、この個別の位相シフトは、重ね合わせのとき、個別の測定ビームが、参照ビームに対して別々の相対位相調整を経験するという結果をもたらす。例えば前述の２×２のファイバ・カプラを用いると、位相シフトは１８０°であり、それによって、前述のように平衡検出が特に有利に実施され得る。

したがって、各検出器は、複数の個別の測定ビームがそれぞれ別々の相対位相調整を用いて参照ビームと重ねられた混合光を受け取る。個別の測定ビームは、基本的には等しく混合光に寄与してよいが、混合光において、個別の測定ビームのうち１つが、具体的には９０％を上回る不均衡な小部分を有する非対称の構成も可能である。もちろん、この小部分の増加によって、その他の１つまたは複数の個別の測定ビームが犠牲になる。

測定領域信号を同時検出することにより、間隔を置く測定において、何らかの軸方向の供試体の運動に起因する位置誤差の補償が可能になる。そうしない場合のＦＤ ＯＣＴ上の軸方向の供試体運動の負の効果は、例えば、ユンら（Ｙｕｎ ｅｔ．ａｌ．），Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ １２，２９７７（２００４），“Ｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｏｍａｉｎ ｒａｎｇｉｎｇ”に説明されている。

任意選択で、個別の測定ビーム、複数の測定ビーム、または１つを除いたすべての個別の測定ビームを遮る阻止要素を設けることができ、その結果、阻止要素が作動すると、個別の測定ビームのうち１つだけが、依然として参照ビームと重ねられる。

個別の測定ビームの重ね合わせ（参照ビームとの重ね合わせ、またはデュアル・ビームの変形形態の場合には少なくとも１つの他の個別の測定ビームとの重ね合わせ）が、５０％未満の損失を示す場合、特に高い検出精度が達成される。例えば、従来技術の手法では、偏光分割またはスペクトル分割が、そこにいっそう高い損失を引き起こすので、この特徴を実施することができない。

検出器の各２つの差動読出しを用いて、特に高い感度が達成される。この前述の平衡検出も、米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号に説明されており、その開示内容も、参照によって全体を本願明細書に援用する。

干渉の信号品質、したがって供試体において弱く散乱する対象物さえ検出され得る感度は、もちろん、とにかく、干渉状態になる個別の測定ビームが有し得る干渉の度合いの関数である。例えば、知られているように、直交する直線的に偏光されたビームは互いに全く干渉することができないので、この目的にとって偏光状態はもちろん重要である。したがって、すべての個別の測定ビームに対して活動状態であって、個別の測定ビームの偏光状態を互いに等しくし、かつ／または（デュアル・ビーム形式を用いない場合）個別の測定ビームの重ね合わせの前に個別の測定ビームの偏光状態を参照ビームの偏光状態と等しくする偏光制御器を測定ビーム経路に設けるのが好ましい。重ね合わせに際して偏光状態の自動適合を実施するために、個別の測定ビーム中および参照アーム中にファラデー回転子が用いられてもよい。供試体中のファラデー回転子およびＯＣＴ干渉計の参照アームは、米国特許第７１２６６９３号に説明されている。

個別の測定ビームとの重ね合わせのために、参照放射の偏光状態と等しくするために、個別の測定ビームへの測定ビームの瞳分割、および個別の測定ビームの偏光状態に対する供試体の十分に均一な影響とともに、好ましくは単一の偏光制御器が用いられる。

光源ビームから個別の測定ビームが直接分割される実施形態については、生成されたそれぞれの個別の測定ビーム経路に、このように偏光制御器を設けることは有利であり、その結果、このように設けられた偏光制御器が、個別の測定ビームの重ね合わせの前に、個別の測定ビームの偏光状態を互いに等しくする。すべての個別の測定ビームが依然として共通に伝搬する測定ビーム経路の一部分における中央の偏光制御器とは対照的に、ここでは、それぞれの個別の測定ビームの偏光状態に対して個別の適合を実行することができる。デュアル・ビーム形式を用いない場合、この等化も、再び参照ビーム経路の偏光状態に適応される。

掃引される放射源を用いたＯＣＤＲ（ＳＳ ＯＣＤＲ）向けに、もちろん対応する実施形態が好ましいので、特に好ましくは説明された装置が実装される。
この装置によって、例えば、ＳＳ ＯＣＤＲでは掃引された放射源のスペクトルの線幅により、ＴＤ ＯＣＤＲでは干渉計の参照アームの調整経路により、また、ＳＤ ＯＣＤＲでは検出のスペクトル分解能により、あらかじめ決められた許容測定範囲より、軸方向にさらに遠く離間された領域で供試体を検出することが可能になる。したがって、個別の測定ビームの軸方向のオフセットが、干渉計装置の掃引範囲ならびにスペクトルの分割および検出によってそれぞれ与えられた測定範囲より大きいことが好ましい。

もちろん、ここで説明した本発明による装置の変形形態は、供試体の横方向スキャンのために、具体的には結像のために実施されてもよい。この目的のために、供試体と個別の測定ビームの少なくとも１つとの横方向の相互変位によって供試体をスキャンするために、少なくとも１つのスキャン・デバイスが設けられるのが好ましい。

したがって、スキャン・デバイスは、個別の測定ビームのうち少なくとも１つに対して効果的である。眼に対して適用するために、したがって、好ましくは対眼レンズの結像も、その形状および位置（レンズの傾斜、すなわち光学軸と視軸との間の角度、後方のレンズ表面の曲率、前方のレンズ表面の曲率）の測定を含んで実行される。網膜の領域の結像、具体的には窩の領域での結像も可能である。

個別の測定ビームの少なくとも１つのためのスキャン・デバイスによって、有利には、結合された測定が可能になり、これは単純な間隔を置く測定またはトポグラフィ検出に勝る。人間の眼などの動く対象物を測定すると、測定手順中の眼球運動によってデータが壊れる問題が常に存在する。光コヒーレンス・トモグラフィを用いてスキャンするとき、これは特に好ましくない。本発明による装置により、角膜の頂点または網膜基部などの参照点への距離を検出して、何らかの距離変化から、眼などの供試体の運動の測定値を得るのに、個別の測定ビームのうちの１つを用いることが可能になる。次いで、同時に行われた供試体の別の領域の横方向のスキャンから得られた測定データを補正するのに、参照点の運動を用いることができる。

この手法の有利な改良では、参照点の軸方向の位置ばかりでなく、その横方向の位置も検出される。例えば、角膜の頂点の横方向の運動も検出される。次いで、検討する供試体の軸変位だけでなく、横変位に関しても補正することができる。対象物の別の領域のスキャンによって実行される３次元結像のための参照点は、３次元的に追跡することができ、対応する測定データは、参照点の運動に関して３次元的に補正することができる。

したがって、好ましくは、この装置が、個別の測定ビームを用いて参照点の軸方向の位置を検出すること、または独立してスキャンされる個別の測定ビームを用いて参照点の３次元位置を検出することにより前述の参照を実行してこの装置を制御する、対応する制御ユニットを有するという前提がある。

前述の特徴または特性、あるいは今後説明されることになる実施形態の特徴または特性は、それと反対の注が付けられなければ、開示された組合せばかりでなく、他の組合せまたは任意選択として単独でも、本発明の範囲を逸脱することなく利用され得ることが明白である。装置の任意の方法の工程を実行するために、適当な制御ユニットが設けられる。ＳＳ ＯＣＤＲに基づく以下の説明は、このＯＣＤＲ方式に対するいかなる制約でもないことにも留意されたい。同様に、本発明は、ＳＤ ＯＣＤＲまたはＴＤ ＯＣＤＲにも適する。もちろん、ＳＳ ＯＣＤＲで生じる光源の掃引は、重ねられた放射のスペクトル解析または参照ビーム経路の調整でそれぞれ置換される。

眼の２つの異なる領域を同時検出するための平衡検出を有するＳＳ ＯＣＤＲ干渉計を示す図。 図１のものと類似であるが、照明放射のより優れた活用および眼の様々な領域からの測定放射のより広範囲な個別の検出を実行するために、図１の干渉計の測定ビーム経路が変更されている干渉計を示す図。 図２のものと類似の干渉計を示す概略図。 ビーム・スプリッタ・デバイスの影響を説明する、図３と類似の図。 図４のものと類似であるが、デュアル・ビーム干渉計の１実施形態の干渉計を示す図。 図４のものと類似であるが、平衡検出を有する干渉計装置について示す概略図。 図６のものと類似であるが、供試体のさらなる横方向スキャンを有する干渉計装置を示す図。 図７の干渉計装置と類似であるが、デュアル・ビーム干渉計として示す図。 図１の干渉計のビーム・スプリッタ・デバイスを示す概略図。 図９ａによる様々なビーム・スプリッタ・デバイスを有するリボルバ・ホイールを示す図。 図２〜図８の干渉計のビーム・スプリッタ・デバイスを示す概略図。 図２〜図８の干渉計のビーム・スプリッタ・デバイスを示す概略図。 図２〜図８の干渉計のビーム・スプリッタ・デバイスを示す概略図。 図１のものと類似であって、その構成によって正確な平衡検出が可能になり、干渉読取り検出器間の位相シフトが正確に１８０°であるＯＣＤＲ干渉計を示す図。完全な平衡検出を有する構成を示す。 図１のものと類似であって、その構成によって正確な平衡検出が可能になり、干渉読取り検出器間の位相シフトが正確に１８０°であるＯＣＤＲ干渉計を示す図。図１３の構成の変更であって、伝達に役立つ参照ビーム経路を有するものを示す。 図１のものと類似であって、その構成によって正確な平衡検出が可能になり、干渉読取り検出器間の位相シフトが正確に１８０°であるＯＣＤＲ干渉計を示す図。図１４のものと類似であるが、重ね合わせデバイスが異なって実施された構成を示す。 図１５ものと類似であるが、２つの独立した測定ビーム経路を有する構成を示す図。

以下に、例示の目的のために、本発明が、添付図を参照しながらより詳細に説明され、本発明にとって不可欠な特徴も開示される。
図１は、ＳＳ ＯＣＤＲ向けの干渉計を概略的に示す。ビーム源Ｑからの放射は掃引され、その線幅は、例えば３０ｐｍ未満であり、好ましくは２６ｐｍ以下、あるいは別の実施形態では、好ましくは１５ｐｍ未満、または１３ｐｍ以下でさえある。そのようなビーム源は従来技術で知られており、例えば冒頭で既に示された米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号に説明されている。したがって、この点に関して、この文献を参照する。例示的実施形態における眼Ａである供試体Ｐ上の別々の部分領域Ｔ_１およびＴ_２を検出する目的で、干渉計Ｉが使用される。干渉計Ｉは、部分領域Ｔ_１およびＴ_２にある散乱中心の位置および散乱強度を全体的に検出するので、もちろん、眼の代わりに干渉計Ｉを使用して、何らかの任意の非生体の技術的構造も検出することができる。このように本説明が眼Ａに対する適用に言及する限りでは、これは単に例示であって、限定するものと理解するべきではない。

部分領域Ｔ_１およびＴ_２は、図１および図２に点として示されている。これは、単によりよい概要の説明のために用いられている。放射源Ｑの掃引により、もちろん、この部分領域は、放射の入射軸に沿って広がる範囲にわたって広がる。しかし、ＳＳ ＯＣＤＲにおける最大の測定深さは、掃引される放射源Ｑの線幅によって限定され、部分領域Ｔ_１および部分領域Ｔ_２の両方が、１つの掃引手順で検出され得るほど十分には大きくない。部分領域間の間隔ｄは、この目的には広すぎる。例えば、約１μｍの中心波長で１０ｐｍ〜２００ｐｍの間の範囲の線幅を有する、掃引する放射源を使用した眼上の測定では、約３５．２ｍｍのスキャン深さが実施され得て、これは可能な眼の距離の一部分に対応するのみであり、そのため、軸方向にオフセットされた複数の部分領域は、眼に対する適用に対して有利である。

レーザ・ビーム源Ｑの放射は、光ファイバ１を介してカプラＫに導かれ、カプラＫは重ね合わせデバイスとして作用し、この後、より詳細に説明される。カプラＫは、光ファイバ１からの放射の一部分から、基本的には光ファイバ２によって実現される参照ビーム経路Ｒへ分岐させ、光ファイバ２の終端には（例えばファイバの末端反射によって）ミラー・デバイスが設けられる。光ファイバ１からの放射の別の部分が、光ファイバ４で始まる測定ビーム経路Ｍに供給される。

しかし、カプラＫは、干渉計Ｉに対してこのように光源ビームを供給するレーザ源Ｑの放射の結合ばかりでなく、むしろ測定ビーム経路Ｍから戻る測定放射および参照ビーム経路Ｒから戻る参照放射の分配および重ね合わせも引き起こす。カプラＫは、参照ビーム経路Ｒからの参照放射を光ファイバ４からの測定放射と重ねて、重ねられた放射を光ファイバ３へ出力し、また光ファイバ５へ同一の小部分を出力する。このようにして干渉状態になった信号は、検出器Ｄ_１およびＤ_２によって収集され、その後、差動増幅器１３を使用して平衡検出によって増幅される。

カプラＫの物理的特性のために、各検出器Ｄ_１およびＤ_２は、参照ビーム経路からの放射と重ねられた測定ビームの混合光を受け取り、個別の測定ビームは、参照ビーム経路Ｒからの放射との重ね合わせのとき、カプラの入力ＩＩＩと入力ＩＶとの間の相対位相シフトを経験している。個別の測定ビームは、等しい小部分で混合光に含まれる。

したがって、カプラＫは、元のビームの分割ならびに測定放射と参照ビームとの重ね合わせのどちらに対しても活動状態である。測定放射は、（この後説明されるように）個別の測定ビームからなる。カプラは端子Ｉ〜端子ＶＩを有する。

光ファイバ６に結合される放射は現行の構成ではこれ以上使用されないので、端子Ｉに供給された放射は、カプラＫによって、例えば端子ＩＩに８０％、端子ＩＶに２０％、また端子ＶＩに０％伝導される。

端子ＩＶで戻る測定放射は、２０％が端子Ｉへ、すなわち光源へ伝導され、カプラＫによって端子ＩＩＩおよび端子Ｖへそれぞれ４０％ずつ戻る。測定ビーム経路の放射線強度の８０％は、このように干渉のために利用される。

端子ＩＩに供給される放射は、端子ＩＩＩへ１０％、端子Ｖへ１０％、また端子Ｉへ８０％が伝導される。
図１の干渉計Ｉは、このように高い割合で測定ビーム経路からの放射を使用するが、レーザ・ビーム源Ｑが光ファイバ１に供給する強度の２０％しか使用しない。大きな測定信号損失を補償するより、高パワーのレーザ・ビーム源Ｑを使用する方がはるかに簡単であるため、これは全く問題にならない。カプラＫの構成により、比較的大きな強度超過の放射が参照ビーム経路Ｒに供給されるので、この放射は、さらに別のやり方で、例えば、レーザ・ビーム源Ｑのスペクトルの較正のために、あるいは信号記録を起動するために使用することができる。

測定ビーム経路Ｍは、光ファイバ４で始まる。次いで、測定ビーム経路Ｍは、測定ビーム経路Ｍから戻る放射が、参照放射に対するその偏光特性に関して適合されることを保証する偏光制御器７を備え、その結果、最大の干渉能力がもたらされる。

測定ビーム経路Ｍの供試体Ｐに伝導された放射は、モノリシックのビーム・スプリッタ８を使用して光ファイバ４から分割され、ビーム・スプリッタ８は、前述の個別の測定ビームＭ_１およびＭ_２を供給し、それらは互いに対して遅れる。この遅延は、この後より詳細に説明されるモノリシックのビーム・スプリッタ８により、個別の測定ビームＭ_１およびＭ_２向けの別々のガラス経路で達成される。この遅延は、眼Ａ上の領域Ｔ_１とＴ_２との間隔ｄ（カプラから供試体への往復）に合わせられる。このタイプの測定ビーム経路Ｍの均一な全長は、参照ビーム経路Ｒの距離に合わせられる。

その上、モノリシックのビーム・スプリッタは異なる合焦ももたらし、すなわち、最終的に、個別の測定ビームＭ_２が領域Ｔ_２に合焦され、個別の測定ビームＭ_１が領域Ｔ_１に合焦されることを保証する。この後より詳細に説明されるように、これはモノリシックのビーム・スプリッタ８によって達成され、モノリシックのビーム・スプリッタ８の出力側で、個別の測定ビームＭ_１およびＭ_２に対して別々の屈折表面が効果的である。

個別の測定ビームＭ_１またはＭ_２など、個別の測定ビームのうちの１つを遮断することができるように、阻止要素として、例えば可動ストップ２４が任意選択で設けられ、特定の個別の測定ビームを遮る。個別の測定ビームＭ_１を消すために、ストップ２４は、モノリシックのビーム・スプリッタ８によって個別の測定ビームＭ_１を供給される瞳領域を遮蔽するように実施される。それと対照的に、個別の測定ビームＭ_２に対して、別の、あるいは追加のストップ２４が設けられ、このストップはリング遮蔽の形で実施されて、個別の測定ビームＭ_１が通過することだけを許容する。

図では、既に構造的または機能的に説明された要素に相当する要素には同一の参照符号が与えられており、したがって、任意選択で再び説明されない。
この時点まで、掃引される光源を有するＳＳ ＯＣＤＲ向けの例示的実施形態が説明されてきた。しかし、放射源Ｑとして超発光ダイオード（ＳＬＤ）などの広帯域の光源が使用され、検出器Ｄが分光計として実施されると、ショート・コヒーレンス干渉計装置のＳＤ ＯＣＤＲ変形形態が得られ、これは、説明された利点を同様に有する。直交成分測定用に複数の分光計を有する干渉計装置は、米国特許出願第２００４／０２３９９４３号から知られている。広帯域の光源Ｑが維持され、また、その光路長を迅速に変化させることができるように参照アームＲが実施される場合、干渉計装置のＴＤ ＯＣＤＲ変形形態が実施される。参照アームの光路長を迅速に変化させるのに適当な装置（高速走査光遅延線、ＲＳＯＤ）は、例えば米国特許第６６５４１２７号に説明されている。

図２は、図１の干渉計の変更された構成を示す。ここでレーザ・ビーム源Ｑの放射のより優れた利用がもたらされ、その結果、例えば、レーザ・ビーム源Ｑのパワーまたは線幅、掃引範囲、および掃引速度のような境界条件の、安全性に動機付けられた制限がこれを示す場合、すなわち、特に低パワーのレーザを扱うことが所望である場合、図２の構成は特に有効である。

構造および／または機能において図１の干渉計Ｉの要素に対応する図２の干渉計Ｉの要素には同一の参照符号が与えられており、もう一度説明されることはない。このことは、すべての図に当てはまる。図２による干渉計Ｉは、基本的に２つの態様において図１に示された構成と異なる。１つは、測定ビーム経路Ｍが異なって実施されていることである。もう１つは、図２に示された構成には、検出器Ｄ_１およびＤ_２の差動読取りがなく、したがって平衡検出がないことである。

測定ビーム経路Ｍの差異は、カプラＫが、光ファイバ１からのレーザ・ビーム源Ｑの光源ビームを、光ファイバ４（すなわちカプラＫの端子ＩＶ）および光ファイバ６（すなわちカプラＫの端子ＶＩ）の両方へ結合するという事実に基づく。したがって、個別の測定ビームの生成は、従来型の共通の測定ビームから実行されるのでなく、むしろ、この場合カプラＫであるビーム・スプリッタ・デバイスで直接もたらされる。図１に関して既に説明されたように、個別の測定ビームＭ_１、Ｍ_２は、それぞれ偏光制御器７．１または７．２を介して伝搬し、このことは、最後に、個別の測定ビームが互いに同一の偏光方向を有し、また、とりわけ供試体Ａから戻った後に参照ビームＲと同一の偏光方向を有することを保証する。レンズ９．１および９．２は、供試体の特定の領域Ｔ_１およびＴ_２の上に個別の測定ビームが合焦されることを保証する。

個別の測定ビームが通過する経路長は互いに等しく、すなわち、カプラＫの端子ＩＶから領域Ｔ_１までの光学距離が、端子ＶＩから領域Ｔ_２までの光学距離と等しい（また、この両方が参照ビーム経路Ｒの光学距離と等しい）。これは、光ファイバ４、６の別々のループによって図２に概略的に示されている。

カプラＫの結合係数は、以下の図２の干渉計Ｉ向けの好ましい実施形態のように、端子Ｉに供給された光源ビームの分配は、端子ＩＩに６０％、端子ＩＶおよびＶＩにそれぞれ２０％である。光源ビームの強度、すなわちレーザ・ビーム源Ｑのパワーは、このように４０％利用され、したがって図１の干渉計Ｉより２倍優れている。

端子ＩＶに戻る個別の測定ビームＭ_１は、端子ＩＩＩに８０％、端子Ｉに２０％伝導される。端子Ｖに生じるフィードバックは０％である。これは、端子ＶＩでの個別の測定ビームＭ_２についても同様に当てはまり、その８０％が端子Ｖへ、したがって光ファイバ５へ伝導され、また、２０％が光源へ、すなわち端子Ｉおよび光ファイバ１へ戻る。不利な作業で、０％が端子ＩＶと端子Ｖとの間でしか実施され得ない場合は、５％以下（具体的には４％）の結合度も用いられ得る。次いで、端子ＶＩと端子Ｖとの間の結合度は、対応して８０％から下がる。

したがって、個別の測定ビームＭ_１およびＭ_２の強度は、特定の関連付けられた検出器Ｄ_１およびＤ_２に８０％伝導される。
端子ＩＩは、端子Ｉへ６０％、端子ＶおよびＶＩへ２０％、また、端子ＩＩＩおよびＩＶへ２０％結合される。

検出器Ｄ_１およびＤ_２を用いた個別の検出により、特定の領域Ｔ_１またはＴ_２で、それぞれ他方の特定の領域から干渉の影響を受けることなく、散乱強度を検出することが可能になる。１．０５ｐｍの波長、２ｍＷの供試体、および５ｍＷを送出する光源で、レーザ放射の上限から始める場合、カプラＫによるエネルギー割当ては特に有利である。そのとき、検出器Ｄ_１およびＤ_２が光ファイバ３および５を介して接続されている端子ＩＩＩおよびＶへの放射の、説明された対称的分配が最適である。

図２のカプラＫは、もちろん、入力ＩＶおよびＶＩの光学的放射を、入力ＩＩの参照ビーム経路からの放射と別々の相対位相調整で重ねて、それぞれ入力ＶおよびＩＩＩへ混合光として中継する、といった図１に関連して既に説明されたカプラの特性を有する。したがって、この場合も出力Ｖで混合が行われ、端子ＶＩの信号が端子ＩＩの信号と重ねられ、また、端子ＩＶの信号が端子ＩＩの信号と重ねられる。端子ＶＩおよびＩＶの両方で、混合光中の信号は、別々の相対位相調整で端子ＩＩからの参照放射と重ねられる。

しかし、図１のカプラＫとは対照的に、図２のカプラは非対称の混合光をもたらし、そこでは、端子ＶＩまたはＩＶのうちの１つからの信号が、混合光中に不均衡な、具体的には９０％または９５％を上回る小部分を有する。この結果、図２の構成において、参照放射と重ねられた光ファイバ６からの信号は、光ファイバ５に９０％または９５％含まれ、その一方で、別の相対位相調整で参照放射と重ねられた光ファイバ４からの信号は、１０％または５％しか含まれない。このことは、主に光ファイバ４および２からの重ねられた信号を伝導する光ファイバ３に対して同様に当てはまる。したがって、図２は、カプラＫの出力ＶおよびＩＩＩで不均一に構成された混合光に関する１実施例を示す。

図３は、図１および図２の干渉計構造体を概略図に示す。概略的に図示された干渉計Ｉでは、参照符号Ｖは遅延経路を示し、参照符号Ｏはレンズを示し、参照符号Ｆはファイバを示し、また、参照符号Ａは出力を示す。検出器Ｄおよび個別の測定ビームＭに関して図１および図２に基づいて既に行われたように、特定のインデックスは、特定の個別の測定ビームへこれらの変数を関連付ける。このことは、供試体Ｐ上で検出される領域Ｔ_１、Ｔ２、．．．、Ｔ_Ｎに対して同様に当てはまる。

レーザ放射光源Ｑによって光ファイバ１に供給された元のビームの一部分は、ファイバ・カプラＫ（複数のカプラの組合せによっても実施することができる）を使用して、光ファイバＦ_１、Ｆ_２、．．．、Ｆ_Ｎの中へ、個別の測定ビームＭ_１、Ｍ_２、．．．、Ｍ_Ｎに分割される。このように、光学手段によって、それぞれの個別の測定ビーム経路に個別の遅延ｖ_１、ｖ_２、．．．、ｖ_Ｎが生じ、その結果、カプラＫから供試体の特定の領域Ｔ_１、Ｔ_２、．．．、Ｔ_Ｎまでの光学距離は、すべての個別の測定ビームＭ_１、Ｍ_２、．．．、Ｍ_Ｎに関して等しい。個別の測定ビーム経路中の対応するオプティクスＯ_１、Ｏ_２、．．．、Ｏ_Ｎは、検出されるべき部分領域Ｔ_１、Ｔ_２、．．．、Ｔ_Ｎを照射し、後方散乱光を吸収して、それをファイバＦおよびカプラＫに中継する。

遅延ｖは、図３の概略図にオプティクスＯと無関係に示されている。順序、例えば遅延ｖとオプティクスＯとの順番は、とりわけ独立しており、オプティクスＯ中で遅延ｖが生じることもある。もちろん、別々の遅延および別々の長さのうちの少なくとも一方を有するファイバＦも、遅延をもたらすことがある。

それぞれの個別の測定ビームＭ_１、Ｍ_２、．．．、Ｍ_Ｎに対して測定ビーム経路Ｍの構成が選択され、その結果、カプラＫに戻る個別の測定ビームが、参照ビーム経路Ｒからの放射と干渉することが可能になり、すなわち、具体的には十分に類似の偏光状態を有する。可能な偏光制御器は、図３には示されていない。

その一方で、図１および図２に基づいて既に説明されたように、遅延ラインは、カプラＫから供試体の検出されるべき領域へのすべての個別の測定ビームに対する光学距離が等しくなるように選択されている。しかし、遅延ラインは、個別の測定ビームの光学距離が、参照ビーム経路Ｒの参照ビームの光学距離と等しくなるようにも選択されており（もちろん、このことは図１および図２にも当てはまる）、というのは、そのように選択されたときのみ、重ねられた個別の測定ビームと参照ビームとの干渉が可能になるからである。この重ね合わせはカプラＫによって実行され、また、カプラＫは、個別の測定ビームＭ_１、Ｍ_２、．．．、Ｍ_Ｎを供給し、これらが参照ビームの小部分と重ねられて干渉状態になって特定の出力Ａ_１、Ａ_２、．．．、Ａ_Ｎとなり、そこで、対応する検出器によって記録されて、解析ユニット１０によって読み取られる。もちろん、カプラＫが、出力Ａ_１、Ａ_２、．．．、Ａ_Ｎに、それぞれが別々の相対位相調整で参照放射と重ねられた個別の測定ビームの混合光を再び伝導するので、混合光は、等しい小部分（任意選択で、平衡検出のための差動読取りが実行される）から、１つまたは複数の個別の測定ビームの大幅に不均衡な小部分まで変化させることができる。いかなる特定の分割、小部分または混合光の構成も、ここで説明される限り、それらは限定するものとして理解されるべきではなく、むしろ単なる例示として理解されたい。

図３の干渉計Ｉの概略図によって、２つの個別の測定ビームを有する図１および図２の説明が限定的でないことが明らかになる。むしろ、個別の測定ビームの数は任意に選択することができ、Ｎに対する上限が２である必要はない。

もちろん、遅延のうちの１つを、対応して設定された供試体Ｐへの距離または参照ビーム経路における距離（例えばミラーＳへの距離）で置換することができる。レーザ・ビーム源Ｑのスキャン深さの向上に関連して領域Ｔの間隔を制限することにより、さらなる遅延ライン数の低減を達成することができる。

個別の測定ビーム検出の所望の高性能を保証するために、カプラＫは、ファイバＦへのすべての出力に関して、元のビーム（すなわちファイバ１）と特定のファイバＦとの間に５０％未満の結合が与えられるように設計される。

干渉計Ｉは、個別の測定ビームの高効率解析のためのここで説明された構成を達成し、その構成では、ビーム・スプリッタ・デバイスが、強度に関して非対称に参照ビーム経路／測定ビーム経路へ光源ビームを結合し、また、測定ビーム経路を検出器入力へ結合する。具体的には、光源ビームが個別の測定ビーム経路へ分割される結合度は、反対方向で個別の測定ビーム経路と関連する検出器への供給との間に５０％を上回る結合を達成するために、５０％未満に低減され得る。

カプラＫにおける個別の結合係数は、さらに各様に実施されてよい。図４は１実施例を示しており、ここでは、実線は結合度の合計の８０％を示し、一点鎖線は結合度の合計の２０％を示す。結合度の合計は、この出力で、すべての、付随して印の付いた、出て行くビームに関する結合度の合計である。光源ビームを導く光ファイバ１からの放射は、したがって、８０％が光ファイバ２へ結合され、光ファイバＦへは結合度の合計の２０％が結合される。それぞれの個別の光ファイバＦが、この２０％の小部分を等分したものを含む。ＦとＡとの間の特定の結合、すなわち、個別の測定ビームの、参照ビームと重ね合わせるときの特定の検出器への伝達は、せいぜい、１から結合度の合計を引いたものであり得て、この伝達で、光源ビームがファイバに分配される。この結合度を低減することにより、非常に高い信号強度を検出器で達成することができ、その結果、ほとんど分離された信号が部分領域に関して検出される。

図４の構成はデュアル・ビーム干渉計を得るために変更することができ、デュアル・ビーム干渉計は、図５に概略的に示されている。ここでは、供試体を構成していない静止した参照アームからの参照放射とではなく、個別の測定ビームの間で干渉が生じることが必要である。ここで、破線は、結合度の合計の約４０％を示す。したがって、それぞれの個別の測定ビームは、もう一方の個別の測定ビームの一部分とここで混ぜられる。

例えば３つの個別の測定ビーム（Ｎ＝３）を有する干渉計Ｉでは、出力Ａ_１で、個別の測定ビームＭ_１が４０／３％生じ、個別の測定ビームＭ_２も４０／３％生じ、個別の測定ビームＭ_３も４０／３％生じる。これは、さらなる出力に対して同様に当てはまる。

個別の測定ビームは、それぞれが互いに重ね合わされて出力Ａに供給される。したがって、結合された部分領域信号が検出され得て、それらは、部分領域要素の間で別々の位相関係を有する。したがって、解析デバイス１０は、例えばフーリエ領域ＯＣＴで生じることがあるミラー・アーチファクトを低減するために直交成分を検出することができる。これは、図４による構成に対して、同様に当てはまる。

図５の構成では、部分領域信号間の相互干渉だけが検出され、その結果、静止した参照アームからの放射とでは干渉が生じないので、干渉信号は、供試体Ｐの軸方向移動と無関係である。

図６に示された構成において、一方では、２つの個別のカプラＫ_１およびＫ_２によってカプラＫが実施される。他方では、この態様で既に引用された米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号における異なったタイプの干渉計に関して既に説明されたように、平衡検出が実行される。この平衡検出の原理は、とりわけ、対に結合された信号が位相シフト（例えば約１８０°）を有し、したがって、差動増幅器１３および１４を使用した差分解析が、いかなる直流の光成分（例えばレーザ放射光源Ｑの強度の変化または干渉する放射）も除去するということである。図６は、２つの測定ビームに関する実施例を示し、もちろん３つ以上の測定ビームを有する変形形態も可能である。図３は、結合係数に関して先の図と同一の方式を用いており、実線は、特定の端子で始まる結合度の合計の８０％に相当し、破線は、特定の端子で始まる結合度の合計の４０％に相当し、一点鎖線は、特定の端子で始まる結合度の合計の２０％に相当する。

図７は、測定ビーム経路にスキャナ１２が設けられた改良を示し、スキャナ１２は、３次元領域Ｔを検出するために、例えば個別の測定ビームを横方向に偏向する。したがって、別の個別の測定ビーム（例えば偏向されなかったもの）と結合すると、もう一方の供試体領域の３次元偏向の座標システムが関係し得る参照点を検出することが可能になる。したがって、例えば眼である供試体Ｐのいかなる軸方向移動も補償され得て、３次元サンプリングのデータが壊れることがない。

さらに、参照点も、その軸方向の位置に関して検出するばかりでなく、むしろこの個別の測定ビームの個別の測定ビーム経路に設けられるさらに独立したスキャナによって３次元で検出することができ、その結果、供試体の３次元の運動は、信号を測定するのに、別のスキャンされた供試体領域に対して補償され得る。

しかし、図７の構成は、基本的に図６の構成を実施するものであり、個別の測定ビームＭ_２および任意選択で個別の測定ビームＭ_１も、それぞれ独立したスキャナ１２（および１５）を使用して（それぞれ）偏向される。解析ユニット１０は、対応するスキャナの信号を記録し、差動増幅器１３および１４によって出力された信号を、スキャナ信号を考慮しながら、供試体の運動に関して、それに応じて補正された画像へと結合する。

もちろん、スキャナのこの用途も、説明された干渉計Ｉのうちの任意のものに使用することができる。これは、デュアル・ビームの手法向けのスキャナの使用を示す図８に概略的に示されている。したがって、スキャン・デバイスは、個別の測定ビームのうち少なくとも１つに対して効果的である。眼の用途に関して、これによって、その対眼レンズに関する結像も、その対眼レンズの形状（レンズの傾斜、すなわち光学軸と視軸との間の角度、後方のレンズ表面の曲率、前方のレンズ表面の曲率）の測定を含んで可能になる。網膜の領域、具体的には窩の領域での結像も可能である。

最大の角膜反射に位置合わせした静的な個別の測定ビームの使用は、眼の測定では特に有利であり、その一方で、第２の個別の測定ビームは、網膜構造の空間分布を記録するために横方向に偏向され、例えば、結像（デュアル・ビームＯＣＴ）または網膜上の特定の参照点に対する眼の長さの測定に特に有利である。横方向のスキャンに関して、眼の長さの周波数分布の簡単な測定も、眼を特徴付けることができる情報を送出する。これらの変形形態は、白内障の事例では重要であり、患者にとって固定するのはもはや不可能で、眼の長さは、空間的に解いて求めること、および統計的に求めることのうちのいずれか一方が必要である。

次に図９ａを参照すると、モノリシックのビーム・スプリッタ８の構成が説明される。このビーム・スプリッタは、光ファイバ４によって供給されたビームを２つの個別ビームに分割する目的で使用され、２つの個別ビームは、何らかの後の干渉を基準にしてそれぞれに対して軸方向にオフセットされ、また、任意選択で、間隔ａだけ離間された別々の焦点に束ねられる。復帰経路では、すなわち供試体Ｐから離れて伝搬する放射のために、ビーム・スプリッタ８が測定ビーム経路を再び結合する。

ビーム・スプリッタ８は、光ファイバ４の終端に出るビーム束１８を受け取り、ビーム・スプリッタ８のガラス体１７によって構成された第１のレンズ面Ｌ_１を使用して、それを視準する。次いで、このようにして視準された放射は、出力側に瞳分割を有するガラス体１７を通過する。この目的のために、光学軸に沿って伸びる穴１８が、対向するレンズ面Ｌ_２に導入される。穴基部１９にて出る放射は、ガラス経路を通過し、レンズ面Ｌ２で出る放射より穴１８の深さｔだけ小さい。これは、個別ビームの互いに対する遅延をもたらす。したがって、この遅延は、ガラス体１７（もちろん、いかなるレンズ対応の材料も用いることができる）の穴１８の深さｔの光路に相当する。

図９ａでは、個別の測定ビームは、別々の焦点コーン２０および２１に出る。この異なる合焦は、レンズ表面Ｌ_２および穴基部１９の別々の回折特性によってもたらされる。このように達成された瞳分割の異なる回折特性は、焦点２２および２３が間隔ａによって別々に離間されるという結果を有する。焦点距離および遅延は、レンズ表面および穴深さによって互いに無関係に設定され得る。

もちろん、図９ａに示されたような合焦は、例示としてのみ理解されるべきである。例えば、穴基部が平坦に実施されると、この瞳部分から出る個別ビームは、平行になり、かつ／またはレンズ面Ｌ_１によってもたらされた同一の伝搬方向を有することもあり得る。

図９ｂは、ビーム・スプリッタ８の変更も可能であることを示す。この目的のための、様々なビーム・スプリッタ８．１、８．２、および８．３がリボルバ・ホイールＷに取り付けられ、必要な特定のビーム・スプリッタが、ビーム経路のピボット上に取り付けられ得る。様々なビーム・スプリッタ８．１、８．２および８．３は、深さｔの光路によってもたらされる遅延に関して異なる。

ガラス体１７の第１および第２の面がレンズ面としてではなく平面として実施されると、結像ビーム・スプリッタ８の代わりに非結像ビーム・スプリッタも使用され得る。
図１０から図１２は、ファイバ・カプラＫの概略図を示す。図１０には３×３のカプラが示されており、これは端子Ｉ〜ＶＩを有して、一方の側にＩ、ＩＩＩおよびＩＶがあり、反対側のＩＩ、ＩＶおよびＶＩとの対応する結合をもたらす。

図１１は、図１０のファイバ・カプラＫの変更形態を示し、これでは、３つのファイバが部分的に融合されるのではなく、むしろ２×２のファイバが用いられている。この態様から既に複数回引用されている米国特許出願第２００６／０１０９４７７Ａ１号に既に説明されているように、３×３のカプラは、このように置換することができる。

そのような結合された２×２のダブレットを使用するのであれば、個別の測定ビームの強度が異なる場合については、より高感度の経路ＩＶ→ＩＩＩにおけるクロストークを回避するために、説明された実施形態に示されるように、経路ＶＩ→Ｖによって著しく強い個別の測定ビームを導くことが推奨される。眼の干渉計測定では、著しく強い信号は、一般に角膜からのものであるのに対して、より高感度の信号は、網膜上の測定領域から生じる。

平衡検出を用いるために、図１２に示されるように、ＶＩ→ＶとＩＶ→ＩＩＩとの間に４０％のクロス・カップリングを有するカプラＫが有利である。物理的実施形態が、図１２の斜視図に示されている。したがって、結合経路Ｖ→ＩＶの進路は、経路ＩＩ→ＩＶと経路Ｉ→ＩＩとで測られる面の上に折り畳んで置かれている。

図１３は、図１の構成と類似の構成を示し、いわゆる正確な平衡検出がここで実行され得て、すなわち、混合光は、対称に、あるいは釣り合って構成される。
図１３の構成では、破線を用いて描かれたボックスによって一方に示されており、光ファイバ４が、様々に実施されて位置している適用モジュール２５に非常に広く入力することができ、適用モジュール２５は、光ファイバ４から始まる測定ビーム経路から個別の測定ビーム経路を分割する。図１３の上のボックスに示された変形形態では、この目的のために第３のカプラＫ_３が使用されており、これは個別の測定ビーム経路の分割および結合を実行する。下側のボックスに示された図１３の適用モジュール２５の構成は、図９ａのビーム・スプリッタを使用するが、既に説明された変形形態には、８の部分の上に光学面がない。カプラＫ_１およびＫ_２は連帯でカプラＫを実施し、カプラＫは、基本的に図１のものに相当する。カプラＫ_２は、５０−５０のカプラまたはスプリッタとして実施され、それによって光ファイバ５および３の混合光が対称に構成され、すなわち、それぞれが参照ビーム経路との重ね合わせに関して１８０°の相対位相シフトを有する等しい部分で、測定ビーム経路Ｍ_１およびＭ_２からの放射を含む。

その上、カプラＫ_１とＫ_２との間の接続光ファイバ２６を使用する２×２のカプラ・ダブレットからのカプラＫの構成を通る可能性が存在する。これによって、ある種のサーキュレータを実施することが可能になる。放射源Ｑからの元の放射が直線的に偏向され、４分の１波長のユニットが光ファイバ２６に組み込まれると、循環的に偏光された放射が測定ビーム経路Ｍに到達する。光ファイバ２６を通って光ファイバ１へ戻る、したがって光源Ｑへ戻る放射は、結果として元の放射に対して垂直に偏向される。これは、光源Ｑの、乱されない、安定した稼働にとって良いことであると判明した。また、ここでは、光源から来る光に対して光路２６に直交偏光状態が達成されるので、任意選択で光路２６にファラデー回転子を使用することも有利である。

図１４は、図１３の構成の変更形態を示す。ここでは、参照放射は、光ファイバループによって、すなわち光ファイバ２と６との接続によって供給される。これは、伝達に役立つ参照として示すことができる。伝達に役立つ参照アームは、検出器上に設定する信号を試験する目的で、固定または可変の減衰要素も含むことができ、あるいは可変減衰を実現するように実施することができる。図１３に対してなされた記述は、他の点では図１４の構成に対して同様に当てはまる。

最後に、図１５に示された構成は、実質的に図１４の構成に相当するが、カプラＫ_２とＫ_１との順番が、光ファイバ２６への接続に関して逆になっている。元の放射は、再び、先ずカプラＫ_２に達するが、そこから測定ビーム経路に直接入り、もちろん、ここで再び伝達に役立つものとして実施される参照ビーム経路にも入る。

最後に、図１６は図１５に類似の構成を示すが、ここではカプラＫ_２は３×３のカプラとして構成され、その結果、カプラＫ_２は、端子ＩＶ．１およびＩＶ．２によって２つの個別の測定ビーム経路へ直接分割する。

前述のように、個別の測定ビーム経路は、それらの光路に関して、検出されるべき供試体領域の間隔に適合される。光路のみの調整に加えて、測定ビームに関する拡散も、別個に供試体の状態に合わせることができる。この目的のために、測定ビーム経路に、適当な媒体が個々に導入され、この媒体は、光遅延が不変の拡散に影響を及ぼし、その結果、測定ビームが通過する供試体領域の影響が個々に補償される。

これも既に述べたように、前述の実施形態は、完全に本質的にＳＳ ＯＣＤＲ、ＳＤ ＯＣＤＲ、またはＴＤ ＯＣＤＲ向けに実施することができる。後者の事例では、効果的な参照アーム長さの調整がもたらされる。図１、図２、図６、図７、図１３、図１４、および図１５の説明において参照ビーム経路の放射の遅延を調整するためのデバイスが、Ｒで示された参照ビーム経路にもさらに設けられ、例えば、ＲＳＯＤは、米国特許第６６５４１２７号または経路長調整によって既に示されている。類似の要素が、図４および図１６で光ファイバ２の端子に設けられている。あるいは、例えば可変光減衰器（ＶＯＡ）またはドープされたファイバ要素を使用して、参照アームの参照放射を設定できる減衰を実行することも可能である。したがって、非常に大きな減衰を容易に達成することができ、これは、さらに調整することも可能である。これは、より適当なファイバ結合比の選択に対する代替および微調整のための補足追加の両方を表す。

Claims (17)

1. 供試体（Ｐ）の、軸方向に離間する複数の領域（Ｔ_１、Ｔ_２）を測定するためのショート・コヒーレンス干渉計装置であって、
   複数の個別の測定ビームが通って該供試体上に入射する少なくとも１つの測定ビーム経路と、
   該個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）に重ねられて該個別の測定ビームと干渉状態になる参照放射が通って導かれる、光学ビーム経路の距離を有する１つの参照ビーム経路（Ｒ）とを備え、
   該個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）が、該供試体（Ｐ）上に入射するとき、軸方向の間隔（ｄ）に適合された量だけ軸方向に互いにオフセットされ、
   該干渉計装置（Ｉ）が、該供試体から戻るそれぞれの個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を、該参照放射と重ねて干渉を引き起こし、かつ、それぞれが検出器（Ｄ_１、Ｄ_２）に入力する複数の出力（ＩＩＩ、Ｖ）を有する重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）を有し、
   前記参照ビーム経路が単一の光学ビーム経路の距離のみを有し、
   該重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）が、すべての個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）と重ね合わせるための同一の参照放射を受け取り、個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を該同一の参照放射と干渉させ、各出力（ＩＩＩ、Ｖ）に、該参照放射と重ねられた該複数の個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）の混合光を出力し、
   各混合光が、異なる位相調整で該同一の参照放射と重ねられた該個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）の小部分を含む、ショート・コヒーレンス干渉計装置。
2. 測定放射を供給する放射源（Ｑ）が設けられ、該放射源（Ｑ）が、光源ビームを出力し、該光源ビームの一定強度の小部分を前記測定ビーム経路（Ｍ）と前記参照ビーム経路（Ｒ）とに分割する前記重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）に対して該光源ビームを供給する、請求項１に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
3. 前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）が、各混合光中に基本的に等しい成分を有する、請求項１に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
4. 供試体（Ｐ）の、軸方向に離間された複数の領域（Ｔ_１、Ｔ_２）の相対的な軸方向の間隔（ｄ）を測定するためのショート・コヒーレンス干渉計装置であって、複数の個別の測定ビームが通って該供試体上に入射する少なくとも１つの測定ビーム経路であって、該個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）が、該供試体（Ｐ）上に入射するとき、相対的な軸方向の間隔（ｄ）に合わせた量だけ軸方向に互いにオフセットされる測定ビーム経路を有し、該干渉計装置（Ｉ）が、該個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）のうちの少なくとも２つを互いに重ねて干渉を引き起こす重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）を有し、
   該重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）が、該２つの個別の測定ビームのそれぞれを、該特定の他の個別の測定ビームに重ねて干渉を引き起こし、かつ２つの重ねられたビームを取得し、次いで、これら２つのビームを関連する検出器（Ｄ_１、Ｄ_２）へ伝導する、ショート・コヒーレンス干渉計装置。
5. レンズ・デバイス（８）が、前記測定ビーム経路（Ｍ）に設けられ、該レンズ・デバイス（８）が前記測定放射を前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）へ分割し、かつ前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を前記供試体（Ｐ）へ別々の焦点距離で合焦する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
6. レンズ・デバイス（８）が、前記測定ビーム経路（Ｍ）に設けられ、該レンズ・デバイス（８）が前記測定放射を前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）へ分割し、かつ前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を前記供試体（Ｐ）へ別々の焦点距離で合焦し、前記レンズ・デバイス（８）が、瞳分割によって前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を分割し、前記レンズ・デバイス（８）の分離した瞳領域が、光学距離の結像特性の少なくとも１つを有して、それぞれの個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）に関連付けられ、該瞳領域および該瞳領域の拡散が互いに異なる、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
7. レンズ・デバイス（８）が、前記測定ビーム経路（Ｍ）に設けられ、該レンズ・デバイス（８）が前記測定放射を前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）へ分割し、かつ前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を前記供試体（Ｐ）へ別々の焦点距離で合焦し、前記レンズ・デバイス（８）が、瞳分割によって前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を分割し、前記レンズ・デバイス（８）の分離した瞳領域が、光学距離の結像特性の少なくとも１つを有して、それぞれの個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）に関連付けられ、該瞳領域および該瞳領域の拡散が互いに異なり、前記レンズ・デバイス（８）が、ガラス体（１７）であって、２つのレンズ表面（Ｌ_１、Ｌ_２）と、一方のレンズ面上に穴または別々の屈折率を有する材料を用いる充填とを有し、この穴／充填が、光学軸に沿って該ガラス体（１７）の中へ伸びる前記ガラス体（１７）を含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
8. 前記重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）が、対の個別の測定ビーム経路当り、１つの３×３のファイバ・スプリッタ（Ｋ）または２つの結合された２×２のファイバ・スプリッタ（Ｋ_１、Ｋ_２）を有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
9. 前記重ね合わせデバイス（Ｋ、Ｋ_１、Ｋ_２）が、元のビームの強度の５０％未満を前記測定ビーム経路（Ｍ）へ伝導し、前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）を重ねてそれらを前記検出器（Ｄ_１、Ｄ_２）へ通過させる際に、前記個別の測定ビームについて５０％未満の強度損失を実現する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
10. 前記検出器（Ｄ_１、Ｄ_２）のうち少なくとも２つが差分解析で読み取られる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
11. 前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）の前記重ね合わせの前に、前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）の偏光状態を互いに等しくするために、すべての個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）に対して活動状態である偏光制御器（７、７．１、７．２）が前記測定ビーム経路に設けられるか、あるいは、偏光制御器（７．１、７．２）がそれぞれの個別の測定ビーム経路に設けられる、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
12. 前記ショート・コヒーレンス干渉計装置が掃引される放射源を使用して、ＳＳ ＯＣＤＲ向けに実施される、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
13. 前記個別の測定ビーム（Ｄ_１、Ｄ_２）の軸方向のオフセットが、前記掃引される放射源によって定義された測定範囲より大きい、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
14. 前記供試体（Ｐ）と前記個別の測定ビーム（Ｍ_１、Ｍ_２）の少なくとも１つとの横方向の相対変位によって前記供試体（Ｐ）をスキャンするために、少なくとも１つのスキャン・デバイスが設けられる、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
15. 前記ショート・コヒーレンス干渉計装置が広帯域の放射源およびスペクトル的に分解する検出器を使用して、ＳＤ ＯＣＤＲに適合される、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
16. 前記ショート・コヒーレンス干渉計装置が広帯域の放射源および迅速に変化する光学距離を有する参照アームを使用して、ＴＤ ＯＣＤＲに適合される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。
17. 前記供試体（Ｐ）は、眼（Ａ）である、請求項１又は４に記載のショート・コヒーレンス干渉計装置。

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