CN112166296A - Oct系统和oct方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种OCT系统，具有用于将OCT光(15)发射到对象光路(23)和参考光路(24)中的OCT光源(16)。该系统包括检测器(25、52、53)，用于获取从对象光路(23)和参考光路(24)产生的干涉信号。在对象光路(23)中布置有与偏振相关的延迟元件(30)。本发明还涉及相关的OCT方法。利用本发明，可以减少寄生反射的影响。

Description

OCT系统和OCT方法
技术领域
本发明涉及一种OCT系统，具有用于将OCT光发射到对象光路和参考光路中的OCT光源。利用检测器获取从对象光路和参考光路产生的干涉信号。本发明还涉及一种OCT方法。
背景技术
光学相干断层扫描(OCT)是一种成像测量方法。OCT光被引导到对象上，特别是人体组织上。光的反射部分用于推断对象中的散射中心。为此，由对象反射的对象光路与参考光路重叠。通过评估两个光路的干涉信号来获得图像信息。
干涉信号可能会被寄生反射干扰。这意味着干涉信号不仅由待检查对象反射回来的光产生，而且干涉信号还受到其他光反射(例如，OCT光路中光学组件的光反射)的影响。这样的寄生反射会损害OCT信号的质量。
从US 2015/173607 A1已知，在第一步中在测量区域进行带有对象的测量，而在第二步中在测量区域中进行不带有对象的测量。通过计算两次测量之间的差异，可以消除由寄生反射引起的伪影。
发明内容
本发明的目的在于提出一种OCT系统和OCT方法，其中减少了寄生反射的干扰影响。从所述的现有技术出发，该目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的设计方案在从属权利要求中给出。
在根据本发明的OCT系统中，与偏振相关的延迟元件布置在对象光路中。
在与偏振相关的延迟元件处，通过的光根据偏振态而产生不同的延迟。本发明已经认识到，在对象光路中布置与偏振相关的延迟元件可以将从对象反射的光与寄生反射区分开。尚未通过与偏振相关的延迟元件的寄生反射的偏振态与已经通过与偏振相关的延迟元件的光信号的偏振态不同。参考光路中的偏振态可被设置为，使得从对象反射的光对干涉信号起主要作用，而使寄生反射的影响较小。
将OCT光分配到对象光路和参考光路的分束器可以是偏振中性分束器。如果分束器的特性与入射光的偏振态无关，则称该分束器为偏振中性。本发明还包括分束器不是偏振中性的设计方案。
来自参考光路的光可以在干涉分束器处与来自对象光路的光发生干涉。干涉分束器可以是偏振中性的分束器。与偏振相关的延迟元件可以被配置为，使得在干涉分束器处，从测量对象背散射的光与从参考光路到达的光之间的偏振重叠大于在被对象光路中的一个或多个光学元件反射的光与从参考光路到达的光之间的偏振重叠。术语偏振重叠是指两个偏振态的相似性。纯偏振态可以用其琼斯向量表示：e＝[a1eiθ1；a2eiθ2]，其中，a1和a2描述了振幅，并且θ1和θ2描述了电场矢量的两个分量的相位。那么，两个偏振态之间的重叠就是这两个偏振态的归一化琼斯向量之间的内积的平方的绝对值。因此，正交偏振态之间的重叠(例如，线性水平偏振光和线性垂直偏振光之间或左右圆偏振光之间的重叠)等于零。线性偏振光和圆偏振光之间的重叠为0.5，两个相同偏振态之间的重叠为1。在从测量对象散射回的光与从参考光路到达的光之间的偏振重叠特别可以比从该对象光路中的一个或多个光学元件反射的光与从参考光路到达的光之间的偏振重叠大至少0.2，优选大至少0.5，更优选大至少0.8。
有利的是，在进入延迟元件之前使OCT光发生偏振。还有利的是，在进入分束器之前使OCT光发生偏振，利用该分束器OCT光被分派到对象光路和参考光路中。特别地，OCT光可以具有例如至少80％，优选至少90％的偏振度的纯偏振态。在一个设计方案中，OCT光在进入延迟元件或分束器之前是线性偏振的。
OCT系统可以包括偏振光源，使得从光源发出的OCT光已经具有一种偏振态。对此附加地或替代地，可以在OCT光源与延迟元件之间布置偏振滤光器。通常，光线仅能以偏振态穿过的光学装置被称为偏振滤光器。
对此附加地或替代地，可以在OCT光源与与偏振相关的延迟元件之间布置第一偏振调节器。可以有针对性地设置光的偏振态的装置通常称为偏振调节器。偏振调节器可以设计为静态(statisch)或可变(variable)的偏振调节器。在静态的偏振调节器的情况中，偏振态将被调整一次，然后不再更改。在可变的偏振调节器的情况中，可以在运行期间调整偏振态。可变的偏振调节器例如可以由此实现，即，将相关的OCT光路的光导体放置成一个或多个匝，并且这些匝相对于它们的光导体部段可机械地枢转。特别地，光导体可以包括可以彼此独立地枢转的几组匝。通过可变的偏振调节器的适当设计，可以以这种方式设定纯偏振态之间的任何变化。可以将偏振调节器设计为手动操作，以便可以由操作员手动设置偏振态。偏振调节器的电动驱动也是可行的。第一位置调节器可以用于使进入与偏振相关的延迟元件的OCT光进入期望的偏振态。
偏振滤光器和/或第一偏振调节器可以被布置在OCT光源与分束器之间，其中，在该分束器中，OCT光被分派到对象光路和参考光路中。分束器被设计为，使得50％的输入侧功率进入参考光路，50％进入对象光路。分束器可以例如设计为光纤耦合器，来自OCT光源的第四光导体、属于对象光路的第三光导体和属于参考光路的第二光导体连接到该光纤耦合器。
在一个设计方案中，分束器被设计为3×3分束器，其中输入侧的光被分配到三个输出通道上。3×3分束器可以被设计为，使得将30％到40％的输入功率馈送至每个输出通道。通道中的每个都可以用作输入通道。无论将哪个通道用作输入通道，都可以有三个输出通道。
与偏振相关的延迟元件可以被布置为，使得其在对象光路中被OCT光穿过两次。OCT光在第一次穿过时的传播方向可以与第二次穿过时的传播方向相反。特别地，OCT光可以一次在向着测量对象的方向，并且一次在从测量对象返回的方向穿过延迟元件。
延迟元件可以被设计为，使得在穿过延迟元件之后的偏振态与进入延迟元件之前的偏振态正交。然后可以产生如下的干涉信号，在其中来自测量对象的光信号的贡献最大，而寄生反射的贡献最小。如果对象光路两次通过延迟元件，则正交偏振态可以由两次通过的总和产生。例如，延迟元件可以设计成λ/4波片(四分之一波片)。延迟元件可以如此地指向，使得在第一次进入时的线性偏振旋转成圆偏振，从而使从测量对象散射回来的光在第二次穿过延迟元件时旋转成正交的线性偏振。在穿过延迟元件之后，可以在不进一步改变偏振态的情况下使对象光路与参考光路发生干涉。
OCT系统可以被设计为，使得在从OCT光源到测量对象的路径上使对象光路成形或偏转的所有光学元件被布置在OCT光源与延迟元件之间。如果对象光路可以在延迟元件和测量对象之间自由传播，则在该对象光路的此部段中不会出现其他寄生反射。由于可以将延迟元件前面出现的寄生反射从干涉信号中屏蔽掉，因此可以以这种方式得到质量良好的测量信号。OCT光在延迟元件与测量对象之间还可能穿过的壳体的玻璃板，不是使对象光路成形或偏转的光学元件，因为在通过这种玻璃板时光束形状和光束方向保持不变。如果OCT系统包括一个透明板，对象光路在延迟元件和测量对象之间穿过该透明板，则该板可以相对于对象光路的光学轴线倾斜，以使任何寄生反射都向侧面偏转，并且干涉信号不会产生干扰。
在延迟元件本身中也会产生寄生反射。为了防止它们干扰干涉信号，延迟元件可以被布置为，使得由对象光路穿过的一个或多个边界面相对于对象光路倾斜。这尤其可以涉及如下的边界面，通过该边界面，对象光路在测量对象的方向上从延迟元件射出，或者从测量对象进入到延迟元件中。如果边界面相对于对象光路倾斜，则对象光路不会正交地入射到边界面上，而是以另外的角度入射。寄生反射被偏向侧面并且不会干扰干涉信号。
可以在参考光路中布置第二偏振调节器，使得参考光路中的OCT光的偏振态可以匹配于来自测量对象的OCT光的偏振态。匹配意味着以这样的方式设定参考光路中的偏振态，使得对来自测量对象的OCT光的干涉最大。偏振调节器可以是静态偏振调节器或动态偏振调节器。如果OCT光例如是线性偏振的，则来自测量对象的OCT光和参考光路的与此发生干涉的OCT光可以进入相互平行的偏振态。
对此替代地或附加地，可以在参考光路中布置第二与偏振相关的延迟元件。这种与偏振相关的延迟元件可以帮助避免来自参考光路的寄生反射。
OCT系统可包括OCT光穿过的一个或多个光导体。光导体可以被设计为单模光导体，以避免在光导体内产生干扰信号。OCT系统可以包括第一光纤耦合器，OCT光在该光纤耦合器中被分束成对象光路和参考光路。第一光纤耦合器可以是偏振中性光纤耦合器。干涉信号也可以在第一光纤耦合器中产生。在OCT光被分束时的传播方向可以与产生干涉信号时的传播方向相反。
OCT系统也可以包括第二个光纤耦合器，在该第二光纤耦合器中产生干涉信号。第二光纤耦合器可以是偏振中性光纤耦合器。参考光路可以在第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间延伸。在第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间可以布置有在其中引导参考光路的第二光导体。参考光路的长度可以对应于第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间的光学路径的长度。
该OCT系统可以包括在第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间延伸的第一光导体，其中，该第一光导体形成对象光路的部段。对象光路的总长度可以由第一光导体的长度和第一光纤耦合器与对象之间的双倍路径的总和得出。
常规的光导体具有以下性质，即，在光导体的空间配置改变时，光的偏振态可以发生改变。例如，光导体是直线延伸还是沿圈延伸，都会对光的偏振态产生影响。OCT系统可以包括一个或多个偏振调节器，以补偿偏振态的这种变化。
OCT系统可以被设计为，使得一个或多个光导体被设计为偏振保持光导体。如果参考光导体的坐标系，在光导体的输入和输出处的偏振态以固定的方式彼此耦合，则将光导体描述为“偏振保持”的。通过改变偏振保持光导体的空间配置，可以相对于空间坐标系改变偏振态。偏振保持光导体可以具有光以不同的传播速度(慢轴/快轴)传播的第一轴线和第二轴线。当在光导体的横截面中观察时，第一轴线和第二轴线可以彼此正交。如果将OCT系统设计为，使得在运行期间可以改变系统的组件相对于彼此的空间布置，则偏振保持光导体的使用将特别有用。这通常与光导体的形变有关，在常规光导体的情况下，这可能会对OCT光的偏振态产生影响。
可以在OCT光源与第一光纤耦合器之间布置第四偏振保持光导体，在该第四偏振保持光导体中实现对象光路和参考光路的分束。馈入光导体的OCT光的线性偏振态可以被定向为平行于第四偏振保持光导体的第一轴线。
对象光路的第一部段可以设计为第三偏振保持光导体。第三偏振保持光导体可以被对象光路的OCT光以相反传播方向的穿过两次。在此，OCT光可以在去向对象的路径上在偏振保持光导体的第一轴线上传播并且在从对象返回的路径上在偏振保持光导体的第二轴线上传播。
对象光路的第二部段可以设计成第一偏振保持光导体。对象光路的第二部段可以在第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间延伸。在对象光路的第二部段中，OCT光可以在偏振保持光导体的第二轴线上传播。
本发明还涉及一种OCT系统，其具有用于发射OCT光的OCT光源，具有用于将OCT光分配到对象光路和参考光路的第一分束器，以及具有用于从对象光路和参考光束产生干涉信号的第二分束器，其中，在第一分束器和第二分束器之间对象光路被引导通过第一偏振保持光导体并且在第一分束器和第二分束器之间参考光路被引导通过第二偏振保持光导体，并且具有用于获取干涉信号的检测器，其中，在对象光路中布置有与偏振相关的延迟元件，并且其中，OCT光在第一偏振保持光导体或在第二偏振保持光导体中在偏振保持光导体的第一轴线和第二轴线之间传导。
偏振保持光导体的第一轴线和第二轴线分别对应于快轴和慢轴。对于本发明的该方面有利的是，在第一轴线和第二轴线之间的传导在两个偏振保持光导体的恰一个中执行，即要么在对象光路中要么在参考光路中。如果OCT光在偏振保持光导体的两个轴线之间传导，则偏振保持光导体具有OCT光在第一轴线上传播的第一纵向部段和OCT光在第二轴线上传播的第二纵向部段。
参考光路可以被设计为第二偏振保持光导体。参考光路可以在第一分束器和第二分束器之间延伸。第一分束器和/或第二分束器可以被设计为光纤耦合器。如果对象光路和参考光路在第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间沿平行的光路延伸，则可以在光路的一个中布置光纤连接器，光利用该光线连接器在偏振保持光导体的第一轴线和第二轴线之间传导。因此，在偏振保持光导体的第一轴线中的光在光纤连接器的输入侧被传导到偏振保持光导体的第二轴线中的输出侧，并且反之亦然。这可以通过将第一部段和第二部段以如下方式耦合在光纤连接器中来实现，即它们相对于彼此旋转90°。光纤连接器可以以插接连接的形式实现。替代地，也可以使用光纤拼接，其中，将两个待连接的光纤端部用电弧熔合。在第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间具有这样的光纤连接器的干涉仪具有其自己的发明构思，而无论其是否被用于OCT系统中并且无论在对象光路中是否布置有与偏振相关的延迟元件。
光纤连接器可以布置在参考光路中。光纤连接器也可以布置在对象光路中，特别是布置在对象光路的布置在第一光纤耦合器与第二光纤耦合器之间的部段中。然后，OCT光在参考光路或对象光路的第一部段中在偏振保持光导体的第一轴线上延伸。在相关光路的第二部段中，OCT光在偏振保持光导体的第二轴线上延伸。
如果将光纤连接器布置在参考光路中，则参考光路的第一部段的长度和第二部段的长度可以彼此成一比例，该比例对应于对象光路中的情况，使得OCT光在两种情况中以相同路径在第一轴线和第二轴线中经过。在本发明的意义中，这样的光纤连接器是偏振调节器，其在开始进行调节，然后就不再改变。
OCT系统可以设计具有波长可调的光源(扫频光源OCT)。然后，OCT系统可以具有第一检测器和第二检测器，以便为了差分测量的目的而检测在干涉分束器处形成的相位偏移干涉信号。相位偏移取决于干涉分束器的选择。
例如，对称的2x2分束器的相位偏移为180°，对称的3x3分束器的是120°。光电流之间的差异可以转换为电压并被数字化。可以以频谱解析的方式将用于光源的调谐过程的干涉信号数字化，然后将其转换为空间信号。可选地，可以使用宽带光源，并且使用频谱仪(频谱域OCT)作为检测器。
第一检测器和第二检测器可以连接到第二光纤耦合器的第一输出通道和第二输出通道，其中，第二光纤耦合器优选形成干涉分束器。
还可以在OCT系统中利用第一检测器和第二检测器执行这种差分测量，其中，在3x3分束器中实现OCT在对象光路和参考光路中的分配，并且其中，3x3分束器同时形成干涉分束器。OCT光源、第一检测器和第二检测器可以连接在3x3分束器的一侧上。对象光路和参考光路可以连接在3x3分束器的另一侧上。在3x3分束器的该侧上的第三个通道可以保持不被使用。在一个设计方案中，在第三通道上连接有第二参考光路，其优选地具有与第一参考光路不同的长度。通过这种方式，可以在不同的测量范围之间切换。
根据本发明的OCT系统可以设计为，使得不论是从测量对象散射回的OCT光还是寄生反射都被引导到检测器上并且被检测器检测。这能够对OCT测量的质量没有任何不利影响，因为寄生反射不会对干涉信号产生影响，并且OCT光的静态分量在差分测量中会抵消。因此，通过本发明可以省去在检测器前面的其他偏振滤光器。
对象光路可包括OCT光在其中自由传播的部段，也就是说不在光导体内部引导的部段。该部段可以在光导体的出口端与测量对象之间延伸。可以设置准直光学器件，使得对象光路在准直状态下一个部段中延伸。OCT系统可以包括一个物镜，以便将对象光路聚焦在测量对象的区域中。根据本发明的与偏振相关的延迟元件可以被布置在物镜和测量对象之间。
对象光路可以通过扫描装置在侧向方向上偏转。通过在侧向方向中的偏转，可以生成测量对象的截面图像。如果将扫描装置被设计用于将对象光路在两个侧向方向(例如，X方向，Y方向)上偏转，则可以由多个截面图像组合成三维体图像。
扫描装置可以例如包括两个扫描镜，其可以绕彼此正交的轴线枢转。扫描镜的这种布置是扫描装置的一种可行示例，其中，利用该扫描装置可以扫描测量对象。扫描装置可以布置在准直光学元件与对象光路的物镜之间。可以将对象光路的光学元件设计为远心的，从而将扫描装置布置在物镜的焦点上，并且在扫描过程中，光路在物镜和测量物之间平行移动。
参考光路可包括OCT光在其中自由传播的部段，即不在光导体内部引导的部段。该部段可以在光导体的出口端与镜之间延伸。可以在光导体的出射端与镜之间布置准直光学元件，从而OCT光在准直状态下入射到镜子上。OCT系统可以包括第一与偏振相关的延迟元件和第二与偏振相关的延迟元件，其中，第二与偏振相关的延迟元件布置在参考光路的该部段中。在其他设计方案中，整个参考光路可以在一个或多个光导体内延伸。
OCT系统的光源可以是扫频光源，其中在调谐时间内在频谱调谐范围内调谐窄带OCT光。检测器可以包括光电二极管，该光电二极管以时间解析(zeitaufgeloest)的方式检测干涉信号，并且因此间接地实现干涉信号的频谱解析。光电二极管的光电流可以转换为电压并数字化。用于扫频光源的调谐过程的干涉信号可以以频谱解析的形式数字化，然后转换为空间信号。结合扫描装置对对象光路的横向偏转，可以创建测量对象的截面图像。
OCT系统可用于人眼的测量。光源的线宽可以被选择为，使得仍可以良好地检测到距参考点40mm距离的结构。参考点是对象光路中的一个位置，对于该位置来说，从光源到参考点并从那里回到干涉分束器的光路长度与从光源经过参考光路到干涉分束器的光路长度相同。干涉信号的振荡频率(在频谱表示中)是光散射结构与参考点之间距离的量度。OCT系统的参考点可以布置在人眼的前面。
由于通常无法区分正负频率，因此OCT系统对于参考点面对测量设备的一侧的结构也很敏感。对象光路中的光学元件到参考点的距离可以与眼睛的确定的散射中心相同，这就是为什么这些光学元件上的寄生反射通常具有潜在的干扰的原因。
OCT系统的光路中也可以包含上述组件之外的其他组件。例如，对于在OCT光源之间的扫频光源OCT和利用分束器来进行对象光路和参考光路的分束来说，OCT光的一部分被耦合输出，以便从中生成用于干涉信号数字化的时钟信号。
本发明还涉及一种OCT方法，在该方法中，发射OCT光。OCT光被分束成对象光路和参考光路。从对象光路和参考光路产生的干涉信号用检测器获取。OCT光被引导穿过布置在对象光路中的与偏振相关的延迟元件。
该方法可以利用结合根据本发明的系统描述的其他特征来开发。该系统可以利用结合根据本发明的方法描述的其他特征来开发。
附图说明
接下来，参考附图，根据优选的设计方案对本发明进行示例性的说明。图中示出：
图1：根据本发明的OCT系统的第一设计方案；
图2：根据本发明的OCT系统的第二设计方案；
图3：根据本发明的OCT系统的第三设计方案；
图4：根据本发明的OCT系统的第四设计方案；
图5：通过偏振保持光导体的横截面。
具体实施方式
在图1中示出的OCT系统用于检查人眼形式的测量对象14。通过将OCT光15对准到测量对象14上，获得了沿着OCT光束的轴线延伸到测量对象14的深度中的图像信息。通过将OCT光束在垂直于测量对象14的方向中在测量对象14上扫描，可以从大量的单独测量获取中获得测量对象14的三维图像。
该OCT系统包括被设计为扫频光源的OCT光源16。扫频光源16产生可以在频谱上调谐的窄带光。在每个时刻，都会发射窄带光，其频率会随时间变化，因此扫频光源在调谐时间内会在一个频率范围内调谐。
由OCT光源16发射的OCT光15被线性偏振并且被馈送到第四光导体17中，其被设计为单模光导体。第四光导体17延伸至偏振中性的光纤耦合器18，其中来自第四光导体17的OCT光15被分束成对象光路23和参考光路24。对象光路23沿着对象分支19延伸至测量对象14。参考光路24沿着参考分支20延伸至参考镜25。
对象分支19包括第三光导体21，其从偏振中性的光纤耦合器18延伸到出射端22。在出射端22处，对象光路23以发散状态从第三光导体21射出，并通过准直透镜26进入准直状态。
扫描装置包括两个扫描镜27、28，其可以绕两个相互正交的轴线枢转。对象光路23通过扫描装置27、28被引导至物镜29。对象光路23穿过物镜29并聚焦在测量对象14的区域中。
通过枢转扫描镜27、28，对象光路23入射到物镜29上的方向被改变。由于第二扫描镜28被布置在物镜29的焦点处，因此光路23在物镜29和测量对象14之间延伸，而与扫描装置27、28的位置无关，都平行于物镜29的光学轴线。对象光路23在物镜29和测量对象之间穿过，与偏振相关延迟元件30是四分之一波片的形式。
从测量对象14投射返回的OCT光以相反的传播方向沿着对象分支19传播回到偏振中性的光纤耦合器18。
参考分支20包括第二光导体31，其从光纤耦合器18经由第二偏振调节器32延伸到出射端33。从出射端33以发散状态射出的参考光路24入射到准直透镜34上。参考光路24从准直透镜34以准直状态传播至参考镜25。被参考镜25反射的OCT光以相反的传播方向沿着参考分支20返回至光纤耦合器18。
参考镜25被布置为，使得在参考分支20中的光纤耦合器18与参考镜25之间的光路与在光纤耦合器18与测量对象14中的参考点之间的对象分支19中的光路正好一样。因为OCT光沿着对象分支19和参考分支20经过相同的光路，因此当将对象光路23和基准光束路径24再次在光纤耦合器18中组合时，产生干涉信号。从测量对象14内的特定结构反射的OCT光越多，则干涉信号越强。通过评估干扰信号，便可以识别出测量对象14内的散射中心。
如果散射中心刚好布置在对象光路的参考点处，那么对象光路23的光路和参考光路24的光路长度完全相同，从而产生平稳的干涉信号。如果散射中心远离参考点，则干涉信号发生振荡(以频谱表示)，其中，频率越高，离参考点的距离越大。
干涉信号通过另一个光导体35传导到检测器36。干涉信号被检测器36获取，并被转换成空间解析图像信息。
OCT光源16的线宽、即所发射的光的瞬时光谱宽度小至，使得仍可以很好地检测到距参考点例如为40mm的距离的结构。通过这样的测量范围，可以利用根据本发明的OCT系统对人眼进行检查。在此，参考点可以在眼睛前面一点，使得眼睛的所有结构都在参考点的那一边。由于在干涉信号中无法区分距参考点的正负距离，因此需要避免位于参考点前面的反射。这尤其适用于在对象分支19的那些光学元件上的反射，这些光学元件距参考点的距离小于OCT系统的测量深度。例如，在根据图1的实施例中，来自延迟元件30或物镜29的寄生反射会使来自测量对象14的测量信号失真。
本发明所基于的思想在于，通过将测量信号置于与寄生反射不同的偏振态来减小这种寄生反射的影响。通过适当地设置参考光路中的偏振态，可以实现由从测量对象14反射回的OCT光产生最大的干涉信号，同时由寄生反射产生的干涉信号最小。
利用第一偏振调节器37，将由OCT光源16发射的OCT光的偏振态设置为，使得在第三光导体21的出射端22处出射的光是纯线性偏振的。线性偏振态一直保持到它通过λ/4波片30为止。λ/4波片在此被定向为(旋转)，使得在OCT光以相反的传播方向两次通过λ/4波片后，OCT光继续纯线性偏振，然而，线性偏振的方向与原始线性偏振的方向正交。当进入波片的线性偏振与波片的晶体光学轴线之间的角度为45°时，通常就是这种情况。
相反，来自对象分支19的光学元件的未通过λ/4波片30的寄生反射继续具有原始的线性偏振态。因此，寄生反射的线性偏振态与从测量对象14反射的OCT光的线性偏振态正交。
利用第二偏振调节器32设定参考光路24的线性偏振态，使得当将对象光路23和参考光路24在光纤耦合器18中叠加时，参考光路24的线性偏振平行于来自测量对象14的OCT光的线性偏振。因此，由测量对象14反射的OCT光产生最大的干涉信号，而同时由寄生反射产生的干涉信号最小。
以此方式，不能消除当OCT光从λ/4波片30沿测量对象14的方向出射时发生的寄生反射。因此，λ/4波片30相对于物镜29的光轴倾斜，使得这些寄生反射不指向光纤耦合器18的方向，而是偏转到侧面。
在根据图2的实施例中，OCT光源16也被设计为发射线性偏振OCT光的扫频光源。偏振调节器41和偏振滤光器42布置在OCT光源16和第一光纤耦合器40之间。偏振滤光器42被设计成使得其仅允许在特定方向上线性偏振的光通过。利用偏振调节器41，将OCT光的偏振态设置成使其匹配于偏振滤光器42的线性偏振方向。换句话说，偏振调节器41被设置为使得最大量的光出现在偏振滤光器42的输出处。
被设计为偏振保持的光导体的第四光导体43在偏振滤光器42和第一光纤耦合器40之间延伸。偏振保持光导体43连接到偏振滤光器42，使得所有光被馈送到光导体43的快轴62中。
在第一光纤耦合器40中，OCT光被分束成对象光路23和参考光路24。在对象分支19中，第三偏振保持光导体44在第一光纤耦合器40和出射端45之间延伸。第三偏振保持光导体44连接到第一光纤耦合器40，使得光导体43、44的快轴62重合。因此，来自第四偏振保持光导体43的快轴62的OCT光传导到第三偏振保持光导体44的快轴62中。
在光导体44的出射端45和测量对象14之间的对象分支19的组件与根据图1的实施例相同。OCT光的由测量对象14投射返回的部分两次穿过λ/4波片30。λ/4波片在此被定向为(旋转)，使得投射返回的OCT光的线性偏振态与从第三光导体44的出射端45射出的光的线性偏振态正交。当进入波片的线性偏振与波片的晶体光学轴线之间的角度为45°时，通常就是这种情况。由于偏振态是正交的，投射返回的OCT光进入到第三偏振保持光导体44的慢轴61中。
被测量对象14投射返回的OCT光的对象光路23继续通过第一光纤耦合器40进入第一偏振保持光导体46，该偏振光导体在第一光纤耦合器40和第二光纤耦合器47之间延伸。第一偏振保持光导体46被连接至第一光纤耦合器40，使得OCT光从第三光导体44的慢轴61传导到第一光导体46的慢轴61中。
参考光路24穿过第二偏振保持光导体48，该第二偏振保持光导体布置在第一光纤耦合器40与第二光纤耦合器47之间，并且被分为第一部段49和第二部段50。第一部段49和第二部段50在光纤连接器51中彼此连接，第二部段50相对于第一部段49旋转90°。
来自OCT光源16的光在第一光纤耦合器40中被引导到第二偏振保持光导体48的第一部段49的快轴62中。在光纤连接器51中实现了到第二光导体48的第二部段50的慢轴61中的传导。第一部段49的长度与第三光导体44的长度相对应，使得对象分支和参考分支中的OCT光在快轴62中经历相同的路程。第二光导体48的第二部段50的长度对应于第三光导体44和第一光导体46的长度的总和，使得在慢轴61上所经过的路程在参考分支和在对象分支中是相同的。可以通过第一部段49的长度来选择参考点在对象光路中的位置。然后，第一部段49的光学长度必须对应于第三光导体44的光学长度和从出射点45到参考点的两倍光路长度。
来自对象光路23和参考光路24的干涉信号在第二光纤耦合器47中产生。来自第二光纤耦合器47的相位偏移180°的干涉信号被两个检测器52、53获取。通过在两个检测器52、53之间形成差，可以消除信号的静态分量，从而得到具有高解析的有效信号。检测器52、53的光电流之差被转换成电压并被数字化。首先，以频谱解析的方式将用于OCT光源16的调谐过程的干涉信号数字化，然后将其转换为空间信号。通过利用扫描装置27、28对OCT光束进行横向偏转，可以创建测量对象14的截面图像。
同样在该实施例中，由测量对象14投射回的OCT光的部分和在对象分支19的光学元件上的寄生反射也具有相互正交的偏振态。在第一光导体46的慢轴61中传输的OCT光对第二光纤耦合器47中的干涉信号产生最大影响，而在快轴62中传输的寄生反射仅最少地在干涉信号中被发现。根据图2的设计方案的优点在于，通过使用偏振保持的光导体43、44、46、48，OCT光的偏振态得以维持，而与光导体43、44、46、48的形变状态无关。因此，在使光导体43、44、46、48发生形变的情况下，OCT系统的元件可以相对于彼此移动，而不会损失干扰信号的质量。
根据图3的实施例与图2的不同之处在于，光纤连接器51布置在对象光路中。因此，第一偏振保持光导体46具有其中OCT光在慢轴61中传输的第一部段54和其中OCT光在快轴62中传输的第二部段55。OCT系统的光导体的长度彼此匹配，使得参考光路24和对象光路23的长度相匹配的参考点位于测量对象14的正前方。
在根据图4的设计方案中，与图1相比的不同之处在于，OCT光15从OCT光源16被馈送到3×3光纤耦合器56中。如前所述，对象分支19和参考分支20连接到3×3光纤耦合器的两个第一输出通道，第三输出通道59保持未使用。在3×3光纤耦合器56的另一侧，除了OCT光源16外，还通过光导体57、58连接有两个检测器52、53。以这种方式，可以如上面结合图2所描述的那样执行差分测量。光导体17、21、31、57、58是非偏振保持的单模光纤。在参考光路24中布置第二与偏振相关的延迟元件60，该第二与偏振相关的延迟元件60被对准(旋转)，以匹配第一与偏振相关的延迟元件30，使得被测量对象14散射回的OCT光15产生最大干涉信号。

Claims (11)

1.一种OCT系统，具有：用于发射OCT光(15)的OCT光源(16)；用于将所述OCT光(15)分配到对象光路(23)和参考光路(24)中的第一分束器(40)；用于从所述对象光路(23)和所述参考光路(24)产生干涉信号的第二分束器(47)，其中，所述对象光路(23)在所述第一分束器(40)与所述第二分束器(47)之间被引导通过第一偏振保持光导体(46)，并且所述参考光路(24)在所述第一分束器(40)与所述第二分束器(47)之间被引导通过第二偏振保持光导体(48)；以及用于获取干涉信号的检测器(25、52、53)，其中，在所述对象光路(23)中布置有与偏振相关的延迟元件(30)，并且其中，所述OCT光(15)在所述第一偏振保持光导体(46)或在所述第二偏振保持光导体(48)中在偏振保持光导体(46、48)的第一轴线(61)与第二轴线(62)之间传导。
2.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，在所述第一偏振保持光导体(46)中布置有光纤连接器(51)。
3.根据权利要求1所述的OCT系统，其特征在于，在所述第二偏振保持光导体(48)中布置有光纤连接器(51)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的OCT系统，其特征在于，来自所述参考光路(24)的光在干涉分束器(23、47、56)处与来自所述对象光路(23)的光发生干涉，其中，与偏振相关的所述延迟元件(30)被配置为，使得在所述干涉分束器(23、40、47)处，从测量对象(14)散射回来的光与从所述参考光路(24)到达的光之间的偏振重叠大于由所述对象光路(23)中的一个或多个光学元件反射的光与从所述参考光路(24)到达的光之间的偏振重叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的OCT系统，其特征在于，所述OCT光(15)在进入所述延迟元件(30)之前被偏振。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的OCT系统，其特征在于，与偏振相关的所述延迟元件(30)被布置为，使得该延迟元件被所述对象光路中的所述OCT光(15)穿过两次。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的OCT系统，其特征在于，所述延迟元件(30)是λ/4波片。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的OCT系统，其特征在于，使所述对象光路成形或偏转的所有光学元件都布置在所述OCT光源(16)与所述延迟元件(30)之间。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的OCT系统，其特征在于，与偏振相关的所述延迟元件(30)的朝向对象(14)的边界面相对于所述对象光路(23)倾斜。
10.根据权利要求12所述的OCT系统，其特征在于，所述对象光路(23)的部段在第三偏振保持光导体(44)中延伸，其中，所述OCT光(15)在离开路径中沿所述第三偏振保持光导体(44)的第一轴线传播并在返回路径中沿该偏振保持光导体(44)的第二轴线传播。
11.一种OCT方法，其中，发射OCT光(15)并将所述OCT光在第一分束器(40)中分派到对象光路(23)和参考光路(24)中，其中，利用第二分束器(47)从所述对象光路(23)和所述参考光路(24)产生干涉信号，其中，在所述第一分束器(40)与所述第二分束器(47)之间引导所述对象光路(23)通过第一偏振保持光导体(46)，并且在所述第一分束器(40)与所述第二分束器(47)之间引导所述参考光路(24)通过第二偏振保持光导体(48)，其中，利用检测器(25、52、53)获取所述干涉信号，其中，引导所述OCT光(15)穿过布置在所述对象光路(23)中的与偏振相关的延迟元件(30)，其中，所述OCT光(15)要么在所述第一偏振保持光导体(46)中要么在所述第二偏振保持光导体(48)中在偏振保持光导体(46、48)的第一轴线(61)与第二轴线(62)之间传导。
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