JP2009518088A - 干渉測定法による試料測定 - Google Patents

Abstract

本発明は、試料特に眼の干渉測定のための装置に関し、その装置は試料に入射する測定ビームが通過する第１の測定ビーム経路と、干渉のために測定ビームに適用される参照ビームが通過する第１の参照ビーム経路とを含む干渉計装置を備える。干渉計装置は第２の測定ビーム経路および／または第２の参照ビーム経路を備え、これら経路によって、それらの光波長は第１のビーム経路の１つとは異なる。この波長差は、試料の深さ方向に離間して配置される２つの測定領域の距離に従って選択される。

Description

本発明は、試料、特に眼の干渉測定用の装置に関する。前記装置は、試料に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路と、該測定ビームに重ね合わされ、かつ該測定ビームに干渉させられる参照ビームが通過する参照ビーム経路とを含む短コヒーレンス干渉計装置を備える。本発明は、試料、特に眼の短コヒーレンス干渉測定のための方法にさらに関する。該方法では、測定ビームは第１の測定ビーム経路を通して試料上に誘導され、参照ビーム経路を通過する参照ビームに重ね合わされ、前記参照ビームと干渉させられる。

試料の干渉測定または調査のために、光学短コヒーレンス・トモグラフィ（ＯＣＴとも呼ばれる）が知られている。この原理によって、数マイクロメートルの、軸方向の分解、すなわち放射の入射の光軸に沿った分解を実現しながら、物質の断面を光学的に高感度で測定することが可能となる。この原理は光学干渉測定法に基づくものであり、深さ方向の、すなわち光軸に沿った分解のために部分的にコヒーレントな光源を用いる。

光学コヒーレンス・トモグラフィの知られた用途は、眼、特にヒトの眼の測定である。カール・ツァイス・メディテック・アクチェンゲゼルシャフト社（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｅｄｉｔｅｃ ＡＧ）はこの目的のためのデバイスを流通させている。これはＩＯＬ Ｍａｓｔｅｒと呼ばれ、特に眼の長さ、すなわち角膜頂と眼底部との間の距離を決定するものである。決定する場合、参照ビームの路長が測定中に修正される。このデバイスは、特に白内障手術に関連して適用される。白内障手術および屈折矯正眼科手術では、埋め込まれる眼内レンズの屈折力は、術前の眼の屈折状態、音響的または光学的に決定された眼の長さ、および術後の前房深さの推定値に基づいて決定される。したがって、手術前にこれらのパラメータを正確に知っていることが必要とされる。ＩＯＬ Ｍａｓｔｅｒの走査工程は干渉計出力に信号を提供し、測定されるべき長さが信号の時間経過から決定される。この走査工程は時間がかかる。このため、測定中に対象が動くと、誤差が生じるか、または、結果が不正確なものになる。

また、フーリエ解析干渉測定法が知られている。深さ方向に空間分解するため、参照ビームと試料から散乱される測定ビームとの間の干渉パターンのスペクトルが記録される。記録は（適した広帯域光源用の）分光計を用いて同時に行うこともできるし、（スペクトル的に掃引可能な源のために）逐次行うこともできる。このスペクトルをフーリエ逆変換すれば、深さ方向に沿ったスペクトルの再構成が可能となる。

本発明の目的は、眼のより大きな部分長を高速に測定することができるように上記タイプの装置を改善することである。

本発明は、干渉計装置が参照ビーム経路の長さに対して軸方向に離間した異なる試料領域に事前に調整されるという点で上記目的を達成する。参照ビーム経路は空間的に分離され、異なる長さを有し、経路長の差が試料中の測定領域の距離を画定する。次いで、ＯＣＴ測定が事前設定された距離からの偏差のみを測定する。個々の参照ビーム経路からの放射が自動的に測定ビーム上に重ね合わせられ、測定される。

したがって、本発明は、例えば、干渉計出力の信号の波数スペクトルを利用するフーリエ領域短コヒーレンス干渉測定法（ＦＤ ＯＣＴ）を使用する。このスペクトルは例えば、通常は、分散要素、例えば回折格子、および集束光学のほか検出器アレイ、例えばフォトダイオード・アレイまたはアレイ・カメラを含んだ分光計を用いて記録される。検出器アレイによって登録された波長スペクトルＩ（λ）は、例えば、回折格子の式を用いて、所要の信号スペクトルまたはＫスペクトルＩ（Ｋ）に変換される。典型的なフォトダイオード・アレイまたはアレイ・カメラによって電子的に実行される走査は非常に高速であり、数ミリ秒、または数分の１ミリ秒しかかからない。同じことは、スペクトル的に非選択性の検出器と共に働くときに、放射源の波長掃引に適用される。したがって、「ワン・ショット」品質が達成され、これにより関連する測定データが眼を１回の照明することまたは非常に短く照明することで得られるので、患者を測定するのに有利である。

Ｋスペクトルをフーリエ変換すれば、信号ピークを有する深さ依存性の信号が得られる。このピークのｚ位置は参照ビームと測定ビームとの間の経路差を表す。
短コヒーレンス分光法の分解能Δｚは波長スペクトルの半分の幅Δλおよびその平均波長

に関連する。ガウス・スペクトルに関しては、

が得られる。

測定領域深さＺは、ピクセル数または分光計の分散方向のアレイ・フォトダイオードの数Ｎによって、あるいは調整中に行われる記録数によって制限される。この場合、ΔＫがＫ空間で用いられる光学的放射の帯域であるとき、

が当てはまる。したがって、測定領域深さは、

となる。

測定領域深さは分光計のピクセル数Ｎまたは記録数に線形的に依存する。一般的なアレイのピクセル数がＮ≒１０００であれば、測定領域深さＺは約５．３ｍｍとなる。測定領域の原点は、「ゼロ経路差位置」、すなわち、測定ビームの光経路長が参照ビームの光経路長と等しくなる測定ビームの位置である。

本発明は試料、特に眼の干渉測定のための装置によって実現可能である、前記装置は、試料に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路と参照ビームが通過する第１の参照ビーム経路とを含む短コヒーレンス干渉計装置を備える。前記参照ビームは測定ビームに重ね合わせられ、測定ビームと干渉させられる。前記干渉計装置は、少なくとも１つの第２の参照ビーム経路を含む。該第２の参照ビーム経路は、第１の参照ビーム経路から少なくとも一部が空間的に分離され、その光経路長は第１の参照ビーム経路の光経路長とは異なっており、この経路長差は、試料の深さ方向に離間した２つの試料領域の距離に従って選択され、制御デバイスが、検出され、かつ重ね合わされたビームから、参照ビーム経路の経路長差を考慮してフーリエ・スペクトル分析によって試料領域間の距離を決定する。本発明は、試料、特に眼の短コヒーレンス干渉測定のための方法によって同様に実現可能である。該方法では、測定ビームが測定ビーム経路を通して試料上に誘導され、第１の参照ビーム経路を通過する参照ビームに重ね合わされ、該参照ビームと干渉させられ、少なくとも１つの第２の参照ビーム経路が設けられる。該第２の参照ビーム経路は、第１の参照ビーム経路から少なくとも一部が空間的に分離され、その光経路長は第１の参照ビーム経路の光経路長とは異なっており、この経路長差は、試料の深さ方向に離間した２つの試料領域の距離に従って選択され、重ね合わされた放射が検出され、これを用いて、参照ビーム経路の経路長差を考慮してフーリエ・スペクトル分析によって試料領域間の距離が決定される。

干渉計装置における両参照ビーム経路の放射上に試料によって反射された測定放射の重ね合わせと検出とを別個に行うことは、信号品質にとって有利である。したがって、さらなる実施形態は、重畳デバイスを備える干渉計装置を提供する。該重畳デバイスは、２つの参照ビーム経路からの参照ビームに測定ビーム経路からの測定ビームを別個に重ね合わせ、このようにして重ね合わされた各ビームを検出のための検出器デバイスに送る。前記検出器デバイスは離間した測定領域に割り当てられる測定信号を生成する。同様に、上記方法は、２つの参照ビーム経路からのビームを提供して、測定ビーム経路からのビームをそれらビームに別個に重ね合わせ、各々重ね合わされたビームを別個に検出し、離間した測定領域に割り当てられる測定信号を生成する。

重ね合わせおよび検出の場合の分離は、異なる様式で行うことが可能である。一方では、時系列での分離が可能である。したがって、測定ビームは参照ビーム経路からの参照ビームを自身の上に逐次的に重ね合わせ、また逐次的に検出もされる。これには、必要な検出ユニットは１つだけであるという利点があるが、測定時間がいくぶん長いという点が犠牲になる。検出側で必要なスペクトル分析装置は１つだけであるので、複雑さ、ひいてはコストを相当削減することができる。したがって、本発明の１変形例は、２つの参照ビーム経路に対して重ね合わせが逐次的に行われるように２つの参照ビーム経路間で切り替わる切替機構を含む重畳デバイスを提供する。同様に、この方法は、測定ビームが第１および第２の参照ビーム経路からの放射を自身の上に逐次的に重ね合わせ、該重ね合わされたビームが逐次的に検出されるように、２つの参照ビーム間で逐次切り替えを提供する。

他方、前記重ね合わせが、別個に重ね合わされたビーム、すなわち異なる測定領域に対して生成された干渉パターンが同時に検出されるようなものである場合、さらに速い測定速度が実現される。第１のアプローチは偏光分離を使用する。このため、例えば、２つの参照ビーム経路は、相互に直交する偏光放射を誘導しながら提供される。検出側では、重ね合わされた放射の相互に直交する放射成分も評価する２つの検出器ユニットも設けられる。したがって、この第１の変形例にとっては、重畳デバイスが偏光分離を用いて、重ね合わせおよび検出器デバイスへの送信がそれらの偏光に従って分離された２つの参照ビーム経路に対して同時に行われるように重ね合わせを分離することが便利である。また、この方法にとっては、偏光分離を用いて重ね合わせを分離して、別個の重ね合わせおよび検出がそれらの偏光に従って分離された２つの参照ビーム経路に対して同時に行われるようにすることも便利である。

第２の変形例は、異なる波長領域を用いることによる別の分離可能性を提供する。そうして、入射基準放射のダイクロイック分離によって参照ビーム経路を相互に結合することが可能となり、対応する数の検出器デバイスが対応する数のダイクロイック分離に従う。したがって、この第２の変形例にとっては、重畳デバイスがダイクロイック分離を用いて、重ね合わせおよび検出器デバイスへの送信が２つの参照ビーム経路に対してスペクトル的に分離され、かつ同時的に行われるように重ね合わせを分離することが便利である。同様に、この方法は、ダイクロイック分離を用いて、別個の重ね合わせおよび検出が２つの参照ビーム経路に対してスペクトル的に別個で、かつ同時に行われるようにする。

同時測定を可能にするさらなる分離は、重ね合わされた放射を空間的に分離することに存する。この第３の変形例では、測定放射は空間的に分岐し、参照ビーム経路からの空間的に分離された対応する参照ビーム上に重ね合わされる。この空間的分離は、特に瞳分割によって実現され得る。したがって、さらなる実施形態は、別個に重ね合わせるための重畳デバイスが、２つの参照ビーム経路に対する重ね合わせおよび検出器デバイスへの送信がビーム経路の分割された瞳において行われるように瞳分割を用いることを提供する。

前述のように、本発明の概念は短コヒーレンスＦＤ ＯＣＴを用いる。短コヒーレンスＦＤ ＯＣＴでは、所要のＫスペクトルは、スペクトル的に高感度の検出源および広帯域源だけでなく、スペクトル的に非分解的な検出および狭帯域源の波長掃引も用いて生成することが可能である。当然、干渉計装置を与え、スペクトル的に掃引可能な放射源と空間的に非分解的な検出器デバイスとが測定に提供される場合、検出器の複雑さは低減される。Ｋスペクトルは、ここでは調整データを用いて構成され、次いで分析される。

ＦＤ ＯＣＴでは、単位時間当たりの所定の最大のピクセル数または記録数を有する利用可能な検出器を用いれば、スペクトル分解およびひいては空間分解、またはカバーされるスペクトル範囲、すなわち測定範囲のいずれかが最小化されるという問題があった。ここで、本発明の概念は、異なる長さのいくつかの参照ビーム経路を用いることによって、この良好でない相関を解決する。

測定された距離とは一般に、干渉計からの距離または前述のゼロ経路差位置からの距離を指す。さらなる実施形態では、これらの測定信号を相互に参照させることが可能である。これは参照ビーム経路が干渉計に組み込まれた静的反射器においてはもはや反射をもたらさないが、試料に入射し、そこに反射または散乱されるビームを参照ビームとして用いるという点で行われる。したがって、上記干渉計装置に関連して、本発明は、試料を含む参照ビーム経路も提供し、ビーム方向に相互に対して特定の経路長差だけ参照ビームおよび測定ビームがオフセットされ、第１の試料領域において参照ビームが反射および／または散乱されるとともに、試料の第２の試料領域において測定ビームが反射および／または散乱され、測定ビームと参照ビームとの間の干渉が該２つの試料領域間の距離に依存し、制御デバイスが、参照ビーム経路の経路長差を考慮してフーリエ・スペクトル分析を用いて、検出され、かつ重ね合わされたビームに基づいて該試料領域の距離を決定するようにする。同様に、本方法は、ビーム方向に特定の経路長差だけ相互にオフセットされた参照ビームおよび測定ビームを含む参照ビーム経路を提供して、第１の試料領域において参照ビームが反射および／または散乱されるとともに、試料の第２の試料領域において測定ビームが反射および／または散乱され、該２つの試料領域間の距離が測定ビームと参照ビームとの間の干渉から決定され、この目的のために、重ね合わされた放射が検出され、これを用いて、参照ビーム経路の経路長差を考慮してフーリエ・スペクトル分析を用いて、該試料領域の距離が決定されるようにする。

眼を測定する場合、眼の長さはこのように特に単純な様式で測定が可能であるので、当然ながら、角膜前部表面の反射を評価することが便利である。参照ビームの自己相関機能が評価のための第１の基準地点を提供し、参照ビーム上への測定ビームの重ね合わせが、この参照地点が参照される第２の測定地点を提供する。前記第２の測定地点は、例えば、眼底部のための信号である。

眼を測定する場合、両ビームを角膜上および眼底部上に確実に集束させるために、ビーム経路の一方に集束要素を設けることが便利である。このため、この集束要素は、眼底上に集束される測定ビームが平行な光束として眼に入射するが、他方の参照ビームは眼の前部表面上に既に集束されているように、眼の集束効果を考慮する。当然、集束要素は、（拡大のために）測定ビーム経路内に設けてもよいし、（視準のために）参照ビーム経路内に設けてもよい。このアプローチは信号レベルを相当増大させる。

したがって、基準または測定ビーム経路は、眼の測定のために測定ビームを網膜上に集束させるために、好適には調整可能な集束要素を含んでいることが便利である。このことは、眼の測定のために好適には調整可能な集束要素を用いて角膜上に参照ビームを集束させるための類似の方法にとって、同様に有利である。

眼を通過する間、分散の影響が生じることがあり、これは干渉効果を有する恐れがある。したがって、それに対応する分散補償を行うことが便利である。このため、測定経路または参照ビーム経路が、眼の測定のために、測定ビームに対する眼の分散の影響が補償されるように、分散補償要素を含んでいることが本装置において保証されることが便利である。眼の測定の場合、眼の分散の影響に関して、基準または測定ビームが、好適には調整可能な分散補償要素によって影響を受けるということが、同様にこの方法に当てはまる。

集束と分散の補正との間には密接な関連があるため、分散補償要素と集束要素との同期的調節が得られるように、例えば機械的または電気的結合によって、集束要素の調節と分散補償要素とを結合することが好ましい。

したがって、本発明は、分離した測定領域を個々に測定することによって眼のいくつかの部分的な長さを同時に測定する干渉計を提供する。これらの別個の測定は、異なる参照ビーム経路からの放射に測定ビームをそれに応じて別個に重ね合わせ、かつ、該重ね合わされた放射を別個に検出することによって、同時に実行されることが好ましい。この場合、ＦＤ ＯＣＴのいくつかの変形例のようにスペクトル的に選択的な検出が行われる場合、別個の検出のために別個の分光計を用いてよい。

前述のように、本発明の装置および方法は、ヒトの眼を測定するとともに、部分的に透明な他の物体の検査も可能にするのに特に適している。
例えば走査ミラーを用いることによって、例えば平行移動またはビーム偏向によって、眼の上でビームを横方向に偏向させる走査デバイスを加えることによって、三次元試料像を生成することが可能である。

本発明の原理によって、実質的に「ワン・ショット」記録としていくつかの部分的測定を同時に行うこと、または、次々に連続する多数の個々の測定を含む測定シーケンスさえも行うことが可能となる。前記測定の各々はいくつかの部分的測定から構成される。

本発明の装置は対応する制御デバイスによって動作中に制御されるので便利である。この制御デバイスは前述の動作を、特に前述の動作モードの実現を保証する。有利には、この制御デバイスはまた、特にＦＤ ＯＣＴに必要なフーリエ変換において１つ以上の検出器の電気的信号からの測定信号を準備するために、例えばコンピュータおよびそれに対応するプログラム手段として適切にデザインされる。

本発明は、透明なおよび／または拡散性の物体、すなわち眼における少なくとも２つの離間した試料領域について、サブセカンド範囲のある測定時間内で試料領域の構造の距離を決定する。この目的のために、マイケルソン型干渉計による装置が好ましくは用いられる。干渉計設計においては短コヒーレンス放射が用いられる。例えば、放射源から来る短コヒーレンス放射は測定ビームと参照ビームとに分割される。したがって、測定ビームおよび参照ビームに用いられる放射は試料領域間の距離に比して短いコヒーレンス長を有する。測定ビームは試料領域を照射する。参照ビームは少なくとも２つの空間的に分離された参照ビーム経路に分割され、該参照ビーム経路が、このビーム経路内を誘導される参照ビーム上に、異なる遅延変化を与える。前記遅延変化は試料領域間の距離に事前調整される。次いで、反射された参照ビームが、反射および／または散乱された測定ビームと別個に干渉的に結合される。この結合されたビームが検出され、前述のように、検出された信号が距離測定のためにフーリエ解析で評価される。

距離、長さ、厚さならびに形状測定に必要とされるように、透明なおよび／または拡散性の試料の測定領域の距離を測定するために、測定ビームで試料を照射し、各試料領域に対して参照ビームを提供する。試料領域は、光学的放射の方向に異なる場所に位置してもよいし、相互に対して側方にずれた位置であってもよい。参照ビーム経路間の遅延差は測定ビームの入射方向に対する試料領域の光学距離に相当し、該試料領域の少なくとも１つは少なくとも低レベル（典型的には放射強度の少なくとも１０^−４％）で反射および／または散乱する。当然、試料が入射軸線に対して横方向に走査されるように、測定ビームのビーム構成を試料の上で、特に周期的に移動させることも可能である。このようにして、試料の形状を測定することができる。当然、１つの測定ビームのみを光軸に沿って入射させる代わりに、表面形状をより高速に決定できるようにするために、いくつかの測定ビームを間隔を空けて相互に隣接させて入射させることも可能である。

本発明の装置および方法を用いれば、距離または形状の点で試料の測定が可能である。光学的に透明なおよび／または拡散性の試料に適用することが特に好ましい。これは、試料の内部構造も次に測定できるからである。空間的に分離された参照ビーム経路の遅延または経路長差は、それがある公差内で、想定される距離、決定されるべき厚さ等に相当するように、近似によって調整される。ＦＤ ＯＣＴを用いて、事前に設定された値から未だ決定されていない未知の距離の偏差が決定される。例えば、ヒトの眼の実際の長さを測定する場合、３４ｍｍ±４ｍｍの光学長が予測されることが前もって既に分かっている。このため、参照ビーム経路の経路長差は３４ｍｍに設定され、フーリエ解析の信号評価が、考えられる８ｍｍの範囲内の変動を決定する。当然、参照ビーム経路間の経路長差が測定中に調整可能であるか、または調整される場合、このことは本発明の装置または方法にとって概ね非常に便利である。

本発明の装置または方法は、眼の（中心、周縁の）長さの測定だけでなく、前房の（中心、周縁の）深さ、角膜の（中心、周縁の）厚さ、涙液膜の（中心、周縁の）厚さ、水晶体の（中心、周縁の）厚さおよび硝子体の厚さの測定のほか、角膜前面、角膜後面、水晶体前面、水晶体後面および網膜に対応する表面形状（トポグラフィ）の測定も可能にする。さらに、適した走査機構によって、例えば、角膜前面、角膜後面、水晶体前面および水晶体後面の曲率半径を決定することが可能となる。

当然、試料領域には対象となるいくつかの部分領域を含むことがある。したがって、試料領域は、それが前眼房全体を含むように画定され得る。この目的のために、測定ビームは角膜前面と水晶体後面との間の場所に集束される。これにより、ある試料領域内の、角膜前面、角膜後面、水晶体前面および水晶体後面において反射の検出が可能となる。このように、角膜後面と水晶体前面との間の距離は前眼房の深さである。このための唯一の前提条件は、試料領域内の測定領域が角膜前面から水晶体後面をカバーするのに十分大きなものであるべきであるということである。

さらに、本発明者らは、特定のタイプのスペクトル分析特性に関して、ある種のパラメータが干渉計によって適合される場合に、フーリエ領域短コヒーレンス干渉測定法はヒトの眼の全長を１回の測定で検出することができることを見出した。検出器アレイの感応性セルのピクセル数および個数が必須のパラメータであることが分かっている。したがって、さらなる本発明は、最初に言及した装置のある実施形態を提供し、該実施形態では、ビームをスペクトル的に拡大させる要素と、少なくとも７０００個の個々の感光性セルを含む検出器アレイとを含む分光計装置が、重ね合わされたビームを検出する。この検出器アレイによって達成される測定範囲は、例えば、使用される放射が波長７００〜９００ｎｍおよびスペクトル帯域１０〜３０ｎｍにおいて非常に広いので、それによって完全な眼の長さを測定することができる。したがって、同様に、最初に言及した方法も重ね合わされたビームを検出するのに分光計装置を使用する。該分光計装置は、ビームをスペクトル的に拡大させる要素と少なくとも７０００個の個々の感光性セルを含む検出器アレイとからなる。

先のまたは以降の詳細で言及する任意の方法工程、特に、信号評価、調整可能なコンポーネント、例えば波長掃引可能な放射源の制御、等は、本発明の装置における制御ユニットによって実行可能である。前記制御ユニットはこの目的のために、適したユーティリティ、例えばソフトウェア・コントロールを含む。当然、本明細書に記載のフィーチャは、記載したもの以外の組み合わせで実現することも可能である。特に、特定のフィーチャが、それと共に記載した他のフィーチャを用いずに使用されてもよい。

短コヒーレンス干渉測定法の測定信号は、（これに相当する超音波法に類似する）いわゆるＡ−走査信号であり、基準光を干渉計出力の物体光と相互相関させたものである。スペクトル強度分布のフーリエ変換によって、下側の光信号の自己相関が得られる。干渉計出力の光スペクトルｌ（ｋ）のフーリエ変換（ＦＴ）を行えば、重ね合わされた基準波と物体波との合計の自己相関が得られる。この自己相関も基準光のインターフェログラムＩＮ（ｚ）の物体光との所望の相互相関を含む。ＩＮ（ｚ）はＡ−走査信号であり、例えば、これはコンピュータ・モニタに表示される。図２１に示すように、信号ピークは測定物体における光反射場所を印す。したがって、Ａ−走査信号は簡単に次のように記すことができる：
ＩＮ（ｚ）〜ＦＴ｛ｌ（ｋ）｝
式中、ｋは波数であり、これについてはｋ＝π／λを当てはめることが周知である。ｚは局所領域における座標である。ＩＮ（ｚ）はインターフェログラムであり、ｌ（ｋ）は使用される光の強度スペクトルである。先行技術の短コヒーレンス干渉測定法では、殆どの場合、約Δλ＝２０ｍｍの波長帯域を有する近赤外線領域のスーパールミネッセンス・ダイオードの光が用いられる。この結果、約３０μｍのコヒーレンス長、ひいては測定精度が得られる。従来使用可能であったフォトダイオード・アレイは眼の長さに相当するスペクトル全体を検出することはできなかったので、眼の長さ測定にＦＤ ＯＣＴを直接用いることは成功しなかった。ある検出器アレイが提供する被写界深度Ｔ（従来はＺとも呼ばれた）は、
Ｔ＝Ｎ・π／（２Δｋ）
から得られる。式中Ｎはフォトダイオード・アレイのピクセル数またはダイオード数であり、Δｋは光の波数帯域である。今日一般的である装置を用いれば、約Ｔ≒５ｍｍの被写界深度が得られる。図２１からすぐに分かるように、Ｔより大きい距離は測定不可能であることは明白である。

眼の全長の測定には、深さ４０ｍｍを有する測定領域が必要であり、場合によっては、さらに深い測定領域を要する。この問題は、例えば、角膜を参照面として使用し、ビーム経路にある柔軟性のある光学的延長部を用いて参照ビーム／測定ビームの経路差を短縮する前述のカール・ツァイス・メディテック・アクチェンゲゼルシャフト社（Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓ Ｍｅｄｉｔｅｃ ＡＧ）のＩＯＬ Ｍａｓｔｅｒのような干渉計を用いる欧州特許出願公開第６０２３２０号明細書によって回避される。このように、測定ウィンドウの深さは、眼の長さと、参照ビームと測定ビームとの経路差との間の差をカバーするだけでよい。しかし、干渉計出力において測定に用いられるスペクトルが、共に生物学的境界（例えば、角膜前面および水晶体前面）における反射によって形成される２つの光波のインターフェログラムに基づいているので、この原理も有利である。非常に不安定な信号の両方が同時に存在する場合に限り、信号が可視的になる。これは常に簡単に実現するというわけではない。また、これら２つの波の強度を最適化することによって最大の感度を得ることは容易ではない。これは測定に有効な反射率である両方の生物学的境界の反射率も、生体に固有の動きがあるために制御が困難なビーム位置に左右されるためである。最終的に、ＦＤ ＯＣＴの感度は測定領域における信号の位置に左右される。したがって、測定されるべき距離を画定する両信号に対して最適な感度で検出することは不可能である。

眼の部分的長さを測定するための本発明のフーリエ領域干渉測定法（ＦＤ ＯＣＴ）は好ましくは、２つの測定領域を同時に有し、各場合に別個に個々の参照ビームおよび測定ビームを用いる。この場合、眼は軸線方向にオフセットされた２つの個々のビームから構成される２重の測定ビームによって照明され、２つの参照ビームが用いられる。

この「２つの測定領域の方法」では、２つの測定領域の測定地点は個々の基準ミラーを使用することにより広い範囲まで自由に選択可能であり、同時に、該測定領域の範囲を有する２つの別個の部分長を、該測定領域に含まれる反射から可視化することができる。２つの測定領域に含まれる信号ピーク（Ｓ１およびＳ２）が測定の結果において、すなわちスペクトルのフーリエ変換において重複せずに、図２２に示すように別個に表示されるように、参照ビーム長を選択することが有用であろう。しかし、ここでは２つの信号ピーク間の距離は、下側の反射面間の実際の距離にもはや相当しないが、２つの参照ビーム間の差だけ縮小されている。測定面の位置にリアルタイムで従い、有用な測定が実行されているか否かを決定することが可能である。それらの位置が対応する基準ミラーに結び付けられているので、測定信号を区別することも容易に可能である。周知のアプローチでは、有用な被写界深度ＴまたはＺも、短コヒーレンス・インターフェログラムＩＮ（ｚ）が、干渉計出力の光の（複素）周波数スペクトル

に基づくのではなく、検出器アレイによって登録された実際の強度ｌ（ｋ）に基づいて計算されるという事実によって制限される。この結果としてエルミート関数が得られる。つまり、この関数ではインターフェログラムＩＮ（ｚ）を得られないが、重ね合わされた基準波および物体波の合計の自己相関を求め、基準ミラーが最適に位置決めされていない場合には、座標原点と対称的である測定信号の別個の２つの再構成、つまり、正の座標における再構成と負の座標における再構成が得られ、測定深さは少なくとも２で分割される。ここで、この問題に対して２つの解決法が提供される：
１）複素スペクトル

は帰納的に、すなわち実際の測定に従って、測定された実際の強度Ｉ（ｋ）と個々の直交成分または「ブラインド成分」との数学的な複素相関によって、数学的に求めることができる。これは負の座標の場合に測定信号の再構成を消失させる：

式中、ＨＴ｛ｌ｝は、ｌまたはｌに割り当てられた直交成分のヒルベルト変換である。
２）実際の強度Ｉ（ｋ）に割り当てられた直交成分も、スペクトルｌ（ｋ）において９０°の位相オフセットを導入することによって実験的に測定可能である。ここで、この技術的解決法は分光計に使用される回折格子の小さなシフトに基づく。

基本的にＦＤ ＯＣＴの被写界深度を両解決法によって２倍にすることが可能で、低い被写界深度要件に対しては１つの測定領域で十分である。しかし、ＦＤ ＯＣＴは深さ依存性の感度を有することに注意すべきである。したがって、実質的な基準ミラー位置に最も近いある距離の境界に対して感度は最大である。しかし、前記感度は、基準ミラー位置から最も遠い境界に対しては１０ｄＢ以上小さくなることがあり、これは有効な測定を妨げる恐れがある。また、複素スペクトルによって算出されたＡ−走査信号は干渉項を依然として含む。測定されるべきある距離の各境界は個々の測定フィールドにおける対応する参照ビーム長によって最大の感度で検出することができるので、本発明はこの問題も解決する。

上記測定は、スペクトルのフーリエ変換によって眼における光を反射する場所各々についての信号ピークを生じる。これらの信号を実際の眼の構造に割り当てることは常に容易というわけではない。例えば図２３に示すように、特に、網膜の信号は非常に複雑になることがある。この場合、網膜色素上皮（ＲＰＥ）において反射された光が通常は有力である。この信号の角膜前部からの距離が眼の長さ測定に適していると思われる。しかし、眼の位置に応じて、網膜の信号複合体の他の信号ピークもときに優勢であり、これが不正確な測定を招く可能性がある。明確な長さ測定を実現するために、次の３つの可能性がある。
１）ＦＤ ＯＣＴは非常に高速であるので、いくつかの測定を実行可能である。実験からは、殆どの場合、ＦＤ ＯＣＴが強力なＲＰＥピークを有する信号も生じることが明らかとなっており、該ピークは網膜信号複合体の最大のｚ位置に出現するという事実のために認識可能である。
２）いくつかの測定の信号は加算することができる。これにより、優勢なＲＰＥピークを有する合計が得られる。
３）このＲＰＥによって弱められた光は他の網膜層からの光とは異なった偏光を有するという事実を使用することが可能である。したがって、照明光に対して直交して偏光される参照ビームは、他の網膜層によって反射された光をＲＰＥからの光よりも強力に抑圧することができる。

本明細書にもある程度提供されるように、２重ビームによって眼を照明する場合、この２重ビームの成分は、眼の全界面から反射されるであろう。これは、最初の経路差が眼の長さの２倍＋被写界深度以下である場合に経路差が相当低減される反射波をもたらす。このような波によって、コントラストが鮮やかなスペクトルが生じる。これにより生じるアーチファクトを回避するために、照明用の２重ビームの成分の最初の経路差は、好ましくは眼の長さの２倍＋被写界深度より大きくなるべきである。

例示として、添付図面を参照して本発明を以下で詳細に説明する。

図１は干渉計Ｉの光ファイバ装置を示している。弱められた反射放射は、瞳分割によって分割されたいくつかのビーム経路と、異なる眼の構造のための個々の参照ビームとを備えるマイケルソン干渉計に同時に登録される。この目的のために、光ファイバ・カプラが用いられる。例えば光ファイバ・サーキュレータを用いた、他の光ファイバ干渉計またはオープンビーム干渉計構造体を用いてもよい。また、眼の構造の３カ所（角膜前面、水晶体前面、眼底部）で同時に測定が行われる。３カ所より多い場所または少ない場所で測定を行うために、この干渉計は変形されてもよい。単純化のため、図面では多数の例においてビーム軸線のみを示している。また、単純化のために「光束」または「光線束」の代わりに用語「ビーム」が以下では用いられることがある。

短コヒーレンス光源１、例えば、「ピグテイル」ファイバを装備したスーパールミネッセンス・ダイオードから来る光または他の任意の短コヒーレンス光源から来る光は、ファイバ・カプラ２によって干渉計測定アーム３と干渉計参照アーム４とに分割される。フーリエ領域短コヒーレンス干渉計によって、眼の異なる深さ領域ｚに位置する３つの構造、すなわち角膜５、水晶体６および眼底部７を検出するために、対応する光束を有する３つの参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が同時に用いられる。これらのビーム経路は参照アーム・ファイバ４からファイバ・カプラを介して分割される。１つのカプラ８は眼底部参照ビーム経路Ｒ１をファイバ９に分割する。ファイバ１０の残りの放射は角膜参照ビーム経路Ｒ２用のファイバ１２と水晶体参照ビーム経路Ｒ３用のファイバ１３とにカプラ１１によって分割される。これら３つの参照ビーム経路のファイバ長は、短いコヒーレンス長にもかかわらず、異なる物体深さ、すなわち角膜５、水晶体６および眼底部７から来る個々の光束との干渉がフォトデテクタ・アレイ４３において発生するような寸法である。

ファイバ３の出力地点２０を出る照明放射２１は、光学２２、例えばファイバ・コリメータによって平行にされ、平行照明光束２４としてビーム・スプリッタ２５を通過し、眼２６を照明する。角膜５の前面によって反射された角膜反射ビーム２７は第１のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像２８にその仮想上の原点があり、水晶体前面によって反射された水晶体反射光束２９は第３のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像３０にその仮想上の原点がある。これらの反射光束は共に、異なる角度で分岐する。明確化のために、図１は、縮小された角度範囲のみを示す。別の反射が眼底部７から来て、眼底部反射光束３１を形成する。

眼で反射された反射光束２７、２９および３１はこのように重ね合わされた測定ビームＭとして存在し、ビーム・スプリッタ２５によって検出ブランチＤに入れられて、そこで分光計Ｓを送るリレー光学３３上に誘導される。リレー光学３３は、次の分光計Ｓのために、３つの反射光束の混合物である測定ビームＭを整形する。図１の例では、これらの光学は異なる焦点距離を有する３つの光学部品３４、３５および３６から構成される。この焦点距離は測定ビームＭに含まれ、眼の異なる深さから反射された３つの反射光束が分光計Ｓの前の同じ像面４０において集束されるように設計されている。これらの焦点は分光計光学４１’および４１’’によって回折格子４２を介してフォトデテクタ・アレイ４３、例えばアレイ・カメラ４４上に結像される。分光計光学４１’および４１’’は、回折格子４２の前後で１つの単一光学系に組み合わされてもよい。

図４に示すように、回折格子４２は入射光の種々の波長をｘ方向に、フォトデテクタ・アレイ４３のフォトデテクタ４３５上へと分散させる。図４では、１４０は、光学４１’および４１’’（図１を参照）によって集束された格子４２のゼロ次の回折次数の光束である。１４１および１４２は異なる波長の回折の第１次数の光束であり、これはｘ方向に回折格子によって分散され、光学４１’および４１’’によってカラム４３２のアレイの受光器上に集束される。第１次の回折次数の光束は、眼底部７によって弱められた反射光束３１のスペクトル成分を、参照ビーム経路Ｒ１からの関連する参照ビーム５３の対応するスペクトル成分と一緒にその上に重ね合わせられる。角膜５および水晶体６によって弱められ、また参照ビーム経路Ｒ２またはＲ３それぞれからの参照ビームをその上に重ね合わせた反射光束２７および２９が、アレイ・カラム４３１および４３３に隣接する光学４１’および４１’’によって集束される。

第１の参照ビーム経路Ｒ１では、ファイバ９の出力地点５０を出て行く光束５１はファイバ・コリメータの光学５２によってコリメートされ、平行な参照ビーム５３として２つの分散補償プリズム５４’および５４’’を通過し、反射プリズム５５によってビーム・スプリッタ５６によって、参照アーム４の光軸１９に沿って干渉計Ｉ内へ反射される。ここでは参照ビーム５３はその主要光線だけを示している。図１は、フォトデテクタ・アレイ４３では、この第１の参照ビーム５３が眼底部７から来る反射光束３１をその上に重ね合わせているのを示す。カプラ２からビーム・スプリッタ２５まで延びる第１の参照ビーム経路Ｒ１の光経路長を、カプラ２から眼Ａの眼底部７を介してビーム・スプリッタ２５に戻るまでの光経路長に適合させることによって、重なり合う光束の干渉が保証される。これは相当する測定領域の原点が眼底部７に位置することを示す。これはファイバ長および／または反射プリズム５５の位置を適切に選択することによって設定される。この目的のために、調整機構が好ましくは設けられる。

前記機構は、例えば図１に示すように設計されてもよい。反射プリズム５５は手動または電動で動作可能なシフティング・ユニット５７’のテーブル５７に取り付けられている。異なる眼の長さおよび眼の位置への適合は、シフティング・ユニット５７’を用いて反射プリズム５５の手動または電子的に駆動されるシフトによって測定シーケンス中にさらに行うことが可能である。プリズム５５の実際の位置は、ポインタ５８およびスケール５９を介して決定することができる。あるいは、電子的位置指示器を用いてもよく、それらのデータはコンピュータ２００に直接入力可能である。眼の対象依存性の分散を補償するために、プリズム５４’および５４’’を双方向の矢印５４’’’方向に相互に対してシフト可能である。

第２の参照ビーム経路Ｒ２では、ファイバ１２の出力地点６０を出る光束６１は、ファイバ・コリメータの光学６２によって平行にされ、６３は反射プリズム６５によって、ビーム・スプリッタ６６を介して平行な参照ビームとして参照アーム４の光軸１９に対して角度βでビーム・スプリッタ２５内に反射される。図１は、フォトデテクタ・アレイ４３において、第２の参照ビーム６３が角膜５から来る反射光束２７を自身の上に重ね合わせているのを示している。カプラ２からビーム・スプリッタ２５へ延びる第２の参照ビーム経路Ｒ２の光経路長をカプラ２から角膜を介してビーム・スプリッタ２５まで延びる光経路長と適合させることによって、それぞれ、重ね合わされたこれら２つの光束の短コヒーレンス干渉が保証されるか、または、測定領域の原点が画定される。しかしここでは、これはファイバ長および／または反射プリズム６５の位置を適切に選択することによって行うことも可能である。またこの場合、異なる眼の長さおよび位置への適合は好ましくは、測定中に、すなわち、手動または電動で動作するシフティング・ユニット６７’を用いて反射プリズム６５をシフトすることによって行うことが可能である。プリズム６５の位置はポインタ６８およびスケール６９を介して決定することができる。あるいは、ここでは電子的位置指示器を用いてもよく、それらのデータはコンピュータ２００に直接入力可能である。

第３の参照ビーム経路Ｒ３では、ファイバ１３の出力地点７０を出て来る光束７１はファイバ・コリメータの光学７２によってコリメートされ、反射プリズム７５で反射された後、反射プリズム７６によって、参照アーム４の光軸１９に対して角度αで、平行な参照ビーム７３として干渉計Ｉ内に反射される。図１は、フォトデテクタ・アレイ４３において、第３の参照ビーム７３が、水晶体６の前面から、または、第３のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像３０から来る反射光束２９をその上に重ね合わせている。カプラ２からビーム・スプリッタ２５まで延びる第３の参照ビーム経路Ｒ３の光経路長をカプラ２から水晶体前面を介してビーム・スプリッタ２５までの光経路長に適合させることによって、それぞれ、結合された光束の短コヒーレンス干渉が保証されるか、または、測定領域の原点の位置が画定される。ここでは、これはファイバ長および／または反射プリズム７５の位置を適切に選択することによっても行われる。また、眼の測定のシーケンス中、異なる眼の長さおよび眼の位置への適合も、つまり、手動または電動のシフティング・ユニット７７’を用いて反射プリズム７５をシフトさせることによって、好ましくは行うことも可能である。ここでは、反射プリズム７５の位置はポインタ７８およびスケール７９を介して決定することも可能である。あるいは、ここでは、電子的位置指示器を用いてもよく、それらのデータをコンピュータ２００に直接入力することができる。

図３は図１の干渉計に実質的に相当する干渉計Ｉを示しているので、同じ参照番号が同じ要素に割り当てられている。しかし、図１とは異なり、この干渉計はここでは自由ビーム光学設計を有する。短コヒーレンス光源１によって発射される最初の光束１０１は光学１０２によってコリメートされ、平行ビームとしてビーム・スプリッタ１０３上に入射する。ビーム・スプリッタ１０３は光束１０１を干渉計測定アーム３の測定光束１０４と干渉計測定アーム４の光束１０５とに分割する。また、ここでは光束１０５はその主要光線を示している。

ビーム・スプリッタ１０３によって反射された照明光束１０４はビーム・スプリッタ２５を通過し、眼２６を照明する。測定ビームＭが戻り、再び以下の反射光束の混合物を含む。角膜前面で反射された反射光束２７は第１のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像２８にその仮想上の原点があり、水晶体前面によって反射された水晶体反射光束２９は第３のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像３９にその仮想上の原点がある。これら２つの反射光束は分岐して反射し、これに相応して拡散する。ここでも、図３は角度範囲が縮小された、これら２つの反射光束のみを示す。さらなる反射が眼底部７から来て、眼底部反射光束３１を形成する。但し、これは図１の干渉計Ｉと同じ条件が存在する場合に限る。これも重ね合わされたビームを検出ブランチＤにおいて検出するのに適用される。

図１の光ファイバ干渉計と同様、３つの参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２およびＲ３が、眼の異なる深さ領域に位置する３つの構造、例えば、角膜５、水晶体６および眼底部７に用いられる。ここでは、これらの参照ビーム経路はビーム・スプリッタ１０９および１１０を介して生成される。他の点では、結合および経路長調整は変わらない。

図３の干渉計Ｉでは、眼底部反射光束３１に対する対象の眼２６の位置を観察するために、部分伝送ミラー１３０と光学１３１とから構成される観察装置が追加で設けられる。こうして、対象の眼の観察は、接眼レンズ１３３を介して、またはカメラ１３４を介して直接（１３２）行うことができる。インコヒーレント光源１３５を追加で用いて対象の眼２６を照明することが適する場合もある。また、対象の眼を正確に位置決めするために、レチクル１３７の像１３６を用いることが可能である。該像は部分伝送ミラー１３８および１３０を介して角膜５上に投影される。

視力障害の場合、視力障害を補償するコリメートまたは散乱補助光学１４０を眼の前に設置することが可能である。
干渉反射を回避し、ビーム強度を最適化するために、ビーム・スプリッタ２５に衝突する照明光束１０４は偏光子１２０を用いて線形偏光させることができ、ビーム・スプリッタ１２５は偏光ビーム・スプリッタとして設計することができることにも言及すべきである。位置１２１および１２２のλ／４プレートなどのさらなる光学偏光コンポーネントを用いれば、当該分野で周知のように、ビーム・スプリッタを何回か通過する間の参照光束および反射光束の反射損を大きく回避することができる。光工学で周知のこういった方法はビーム・スプリッタ５６および６６に使用することもできる。

対象の眼の屈折異常を補償するための、部分伝送ミラー１３０および光学１３１ならびに補助光学１４０から構成される上記観察装置は、図１の干渉計Ｉに使用することも可能である。またここでは、干渉反射を回避し、ビーム強度を最適化するために、ビーム・スプリッタ２５に衝突する測定光束２４は偏光子１２０を用いて線形偏光させることもでき、ビーム・スプリッタ２５は偏光ビーム・スプリッタとして設計することができ、位置１２１および１２２のλ／４プレートを配置することができる。

リレー光学３３は、最も簡単な場合には、図５ａに示すように、異なる屈折力を有する３つの球形の部分光学１３１、１３２および１３３を用いて構造とすることが可能である。１３１’、１３２’および１３３’は個々の光軸が通過する地点である。部分光学は、それらの光軸がｙ−ｚ平面における参照ビームの拡散に対応してｙ−ｚ平面に位置するように配置されるべきである。あるいは、これら３つの部分光学は、図５ｂに概略的に示すように、部分光学の透過係数を増大させるために異なる屈折力を有するより大きな球面レンズの一部から構成されてもよい。ここでは、部分光学１４１、１４２および１４３は図５ａの光学１３１、１３２および１３３に相当する。ここでは、光軸１４１’および１４３’が通過する地点は個々の部分光学の外側に位置していてもよい。最終的に、３つの部分光学は図５ｃに示すように、屈折力の異なるより大きな球形レンズの中心区間から構成されてもよい。ここでは、光学１５１、１５２および１５３は（１５１については円１５１’で示すように）より大きな光学の中心区間として設けられている。１５１’、１５２’および１５３’は個々の光軸が通過する地点である。

基本的には、リレー光学３３の部分光学は干渉計光軸１９の異なるｚ位置に位置決めしてもよい。こうすれば、分光計の前に、３つの反射光束２７、２９および３１が共通の平面４０に集束されることをそれらの焦点距離を適切に選択することによって保証するだけでよい。

フーリエ領域短コヒーレンス干渉計Ｉは、別個の反射ビームがあるために較正が必要である。フーリエ領域短コヒーレンス干渉測定法によって行われた測定の結果は、（測定ビームの光経路長が参照ビームの光経路長と等しくなる）「ゼロ経路差位置」に対する物体測定場所の光学距離である。したがって、参照ビームＲ１、Ｒ２およびＲ３を誘導する相互に独立した反射ビーム経路の原点の距離を画定しなければならない。さらに、測定領域は深さの点で、例えば、最初に仮定されたパラメータについて約５．３ｍｍに制限される。したがって、干渉計Ｉも想定された眼の長さに事前に粗調整する必要がある。適合および較正のための基本的設定について、平面ミラーが、例えば測定ビーム経路の角膜の想定位置内の物体として位置決めすることが可能である。次に、すべての反射プリズム（５５、６５および７５）は、それに関連するすべての参照ビーム５３、６３および７３が、光束が前記平面ミラーによって反射された短コヒーレンス干渉を示すように位置決めされる。この基本設定から開始すれば、例えば、測定されるべき水晶体６の前面および眼底部７の想定される位置各々の１つの参照ミラーの位置を調整することが可能となる。測定装置５８、５９および６８、６９ならびに７８、７９あるいは対応する電子的な位置信号を用いて実行されたシフトを読み取ることによって、測定されるべき長さに対する基準値が得られる。ここで、この光学的測定は、基準位置に対する眼の反射場所の実際の位置の距離を示す。前記実際の位置を基準値に加えれば、所望の距離が高精度で得られる。

それらに関連する部分光学３４、３５および３６に加えて、眼によって弱められた３つの反射光束２７、２９および３１もまた他の個々の光学を照明し、検出器アレイ３３に衝突し、後者の光学によってデフォーカスされる。この結果、偽光が発生し、ひいては望ましくない背景が生じる。そこに集束された参照ビーム５３、６３および７３と一緒にこの偽光は経路差には適合されないので、検出器アレイによって分解されない非常に高い変調周波数が検出器アレイに生じる。それにもかかわらず、エイリアシングに起因する雑音の増加に加えて、別のエラー信号も出現する可能性がある。したがって、この偽光をできるだけ抑制することが有利である。これは像面４０において空間フィルタリングすることにより可能である。この目的のために、この平面には、光束の焦点の場所に３つの開口部を含むピンホール・マスク８０が設けられる。しかし、光束焦点の位置は、眼底部の光束焦点を除き、眼２６の位置に依存する。したがって、対象の眼の位置を観察するための上記装置を用いて、眼が位置決めされる必要がある。これによって、眼底部７の反射光束と角膜５の反射光束とを十分に区別することが可能となる。

図１および３は角膜前面の位置、水晶体前面の位置および眼底部の位置の測定を示している。しかし、前述のように、眼の構造のさらに別の位置を同時に測定することも可能である。例えば、第４のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像からの実質的に弱められた光を用いて水晶体後面を測定することもできるし、第２のＰｕｒｋｉｎｊｅ−Ｓａｎｓｏｎ像からの実質的に弱められた光を用いて角膜後面の位置を測定することもできる。これにはそれに対応する追加の参照光束および部分リレー光学（３３）のほか、ピンホール・マスク８０内の追加のオリフィスおよび別のアレイ・カラムが必要となる。しかし、約５ｍｍの測定領域の深さについては、角膜の２カ所の位置が測定信号中に同時に存在すると仮定することができる。

最終的に、記載の干渉計は水晶体後面などの他の位置の測定のために変形してもよい。この目的のために、例えば、参照ビーム５３の長さおよび光学３５の焦点距離をそれに応じて短縮する必要がある。

３つ（４３１、４３２および４３３）または４つのカラムのみからなるアレイ４３の使用に限定するものと解釈すべきでないことも言及すべきである。市販のアレイ・カメラは数百個のカラムを含むことが多い。これらは２つの様式で使用してよい。１つには、読み出されるべきカラム間のいくつかのカラムを未使用のままにして、光学的および電子的なクロストークを回避することができる。また、測定感度を高めるために、隣接するいくつかのカラムのライン要素をビニングにより相互に連結してもよい。

図２は図１の干渉計Ｉの変形例を示している。したがって、変形していないか、または同じ機能を有する図１から取ったどの要素も同じ参照番号によって区別されており、再度説明しないものとする。図１の構成と図２の構成との違いは本質的に、ここでは分光計Ｓが２次元フォトデテクタ・アレイをもはや用いておらず、３つの個々のライン・フォトデテクタ・アレイ５３１、５３２および５３３を使用していることである。例えば瞳分割により空間的に分離され、参照ビーム５３、６３および７３に重ね合わされた反射光束３１、２９、２７を分割するために、適した２つのミラー５４０、５４１が検出ブランチＤに設けられている。前記ミラーは、参照ビームが自身の上に重ね合わされた反射光束のうちの２つを光軸に対して直交する２つのフォトデテクタ・アレイ・ライン５３１および５５３の方に偏向する。

図６はさらに変形された干渉計Ｉを示している。この場合も、説明の繰り返しが省略されるように、変形されているかまたは同じ機能を有する図１からのどの構成要素にも同じ参照符号が付されている。図６の干渉計Ｉは図１のものとは違うあるタイプの空間分離を用いる。ここでは、測定ビームＭの分離および３つの参照ビーム５３、６３および７３の重ね合わせはビーム・スプリッタによって行われる。機能または構造の点で図１のものに相当するどの構成要素にも同じ参照符号が付されており、必要に応じて、３つの個々の重ね合わせのための構成要素を区別するために、添え字１、２または３が加えられている。このように、例えば、構成要素４２．３は図１の構成要素４２に相当するが、図６の表示では、参照ビームＲ３との重ねのために有効であるだけである。

図６の構成では、測定ビームＭにおける反射光束２７、２９および３１の別個の重ね合わせは、ここでは、分割された瞳を有するリレー光学３３によっては行われず、反射光束２７および２９をビームから分離する偏向要素３３．１および３３．２によって行われる。変更要素３３．２および３３．１は、例えば、スペクトル的に中立のビーム・スプリッタとして設けることが可能である。

偏向要素３３．２はビーム・スプリッタ２５によって既に分割された測定ビームＭの一部を光束の外に偏向し、ビーム・スプリッタ６６を介して別個に結合された第２の参照ビーム６３と重ね合わせるためにそれを提供する。次に配置された光学は図１の検出器ブランチＤの光学に実質的に相当し、その違いは、空間的に分離された瞳がここではもはや存在しないことである。ビーム・スプリッタ３３．２に続くビーム経路は、空間的に分離されたビームをもはや誘導しない。したがって、フォトデテクタ・アレイ４３．２が２つの次元に沿って感知する必要はない。

ビーム・スプリッタ３３．３による分割後、同じことがビーム経路の末端に位置決めされたフォトデテクタ・アレイ４３．３に当てはまる。
ビーム・スプリッタ３３．２および３３．３の後にさらに存在する測定ビームＭの一部は、参照ビーム５３を自身の上に重ね合わせ、先のスペクトル分解の後にフォトデテクタ・アレイ４３．１において検出される。

このように、図６の干渉計は３つの分光計を備える。これは、参照ビーム経路Ｒ１からの参照ビーム５３に重ね合わされた残りの測定ビームＭ用のＳ１、参照ビーム６３の一部がそこに送られるビーム・スプリッタ３３．２によって分割されたビーム経路の一部にある分光計Ｓ２、およびビーム・スプリッタ３３．３の後に配置され、参照ビーム７３がその上に重ね合わされる分離された放射を検出する分光計Ｓ３である。

ビーム・スプリッタによる空間分離には、偽光をもっと効果的に抑制するようにピンホール８０．１、８０．２および８０．３を設計することができるという利点がある。また、ここでは個々に調整することがより簡単な部分光学３６．１、３６．２および３６．３を用いた別個の集束が支障なく可能であるため、深さ方向に離間した物体領域の信号対雑音比が改善される。

図７は干渉計Ｉを示し、これはまた、前述の干渉計と同様、異なる長さの参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２において誘導される参照ビーム上に測定ビームＭを個々に重ね合わせ、それらを検出するという原理に従う。したがって、上記図面に関して実現されるどのような詳細も可能であり、以降に記載の変形例について制限することはない。また、ここではそれらの説明を省略できるように、同じ要素には同じ参照番号が割り当てられている。さらに、以下の図面では、参照ビームおよびそれらのビーム経路または重ね合わせの点での区別はまた、対応する添え字１、２等を加えることによって行うものとする。

図７の干渉計Ｉは参照ビーム経路を偏光によって分離する。この目的のために、光源１からの放射がビーム・スプリッタ２５に入射して、そこから試料Ｐに入射する前に、偏光子３００が放射を円形に偏光する。あるいは、円形に偏光された光を発射する放射源が使用される。参照ビーム経路Ｒでは、円形に偏光された放射は偏光スプリッタ３０１を用いて２つのビームに分割される。該２つのビームは相互に対して直交して偏光される。この偏光スプリッタは、例えば、ウォラストン・プリズムによって実現可能である。調整可能グレー・フィルタ３０３．１または３０３．２はそれぞれ、参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２における放射の強度設定を可能にし、これは測定信号を最適化するのに有利である。Ｒ１およびＲ２における参照ビームは反射器３０４．１または３０４．２によってそれぞれ反射される。各反射器３０４は台車３０５に移動可能に設置されているので、参照ビーム経路の経路長が個々に調整可能である。これはコンピュータ２００の制御下で行うことが可能である。このシフト機構は特に図１以下を参照して記載した構成を有することができる。偏光スプリッタ３０１に続く参照ビーム経路Ｒ１およびＲ２の後方反射方向に相互に重ね合わされた参照ビームと重ね合わせられた測定ビームＭが、検出アームＤにおいて検出される。

検出アームでは、重ね合わせられたビームは偏光スプリッタ３０２によって再度分割されて、重ね合わされたビーム３０６．１および３０６．２が存在し、ここにおいてＲ１またはＲ２からの参照ビームがそれぞれ測定ビームＭに重ね合わされる。前述のように、参照ビーム経路Ｒ１およびＲ２の経路長が異なっていることが、例えばまたヒトの眼Ａであり得る試料Ｐにおいて対応する深さ選択を生じさせる。次いで、それらの偏光に従ってこのようにして分離された重ね合わせられたビーム３０６が分光計Ｓで個々に検出される。

最終的に、試料Ｐの空間測定のために、適した光学を備えるスキャナ３０７も設けられる。前記スキャナは入射放射を用いて試料を走査する。
分光計Ｓの考えられるデザインを図８に一例として示す。例えば、偏光マニピュレータ３０８．１または３０８．２は各々、ビーム・スプリッタ３０２の後に配置されており、このマニピュレータによって、次のビーム経路に置いて最大収量が得られるように個々のビームの偏光方向を回転させたり、調整したりすることが可能である。偏光分離されたビーム３０６．１または３０６．２は偏光マニピュレータ３０８．１または３０８．２を通過した後、回折格子４２．１または４２．２、すなわち反射回折格子に入る。このように得られたスペクトル分割が次いで、検出器アレイ・ライン４３．１または４３．２において検出される。

分光計Ｓは、偏光分離された重ね合わされた放射３０６を個々に検出する個々の分光計Ｓ１およびＳ２から構成される。
図１〜６は空間分離によって重ね合わせおよび検出を個々に行うが、図７の構成は偏光分離を用いる。

前述のように、ＦＤ ＯＣＴは２つの様式で動作可能である。一方では、短コヒーレンス放射源を先に説明したように用いることができる。これには重ね合わされた放射のスペクトル分解が必要になる。他方では、スペクトル掃引可能な短コヒーレンス放射源を用いることができる。この源の波長がスペクトル領域を通して掃引される場合、放射のスペクトル分析はもはや必要ない。これに代わって、スペクトルに非感受性の検出器を用いることができる。いずれの場合にも、試料構造はスペクトルの干渉パターンの逆フーリエ変換を形成することによって得ることができる。当然、上で説明し、以下でも説明する干渉計Ｉは、これら動作モードのいずれにも適合可能である。図７の干渉計Ｉに関し、必要な変形例を一例として図９に示す。ここでは、分光計Ｓ１およびＳ２に代わって、個々の検出器３０９．１および３０９．２を偏光ビーム・スプリッタ３０２の後に配置するだけでよい。この検出器は入射放射のスペクトル分析を行わない。図９の変形例では、図７の構成をＴＤ ＯＣＴに用いることもできる。これは参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２の経路長の同期化された調節しか必要とせず、光源１の波長の調整は不要になる。

図１０は図７の構成の変形例を示しており、参照放射Ｒ１およびＲ２の空間分離およびこれに対応する重ね合わせは偏光によって行われるのではなく、空間分離によって行われる。このため、異なる波長で放射を放出する２つの光源１．１および１．２が図１１に示すように設けられている。図１１に示したスペクトルでは、左側の波長分布は、例えば、光源１．１に割り当てられ、右側の波長分布は光源１．２の放射のために存在する。図１０の干渉計Ｉの残りの構成は偏光スプリッタがもはや必要ないということを除き、図７の分光計の構成に相当し、スペクトル的に明確に異なる２つのビームが分光計を伝搬する。分かり易いように示した空間分離はビーム経路全体において存在している必要は絶対的にはない。該当する場合、適した非ダイクロイック・スプリッタを用いてよい。そしてこの構成は、図７の構成に実質的に相当するかもしれないが、偏光スプリッタ３０１および３０２は、対応してダイクロイック・スプリッタに置換され、偏光子３００は、スペクトル的に明確に異なるビームのために対応する重ね合わせユニットに置換されている。

図１２は、スペクトル的に明確に異なる２つのビーム３０６．１および３０６．２を検出する分光計Ｓの構成を示している。また、分かり易いように、ビーム３０６．１と３０６．２との間の空間距離を示すが、なくてもよい。回折格子４２は、別個のフォトデテクタ・アレイ４３．１および４３．２上に誘導されるように、重ね合わされたスペクトル的に明確に異なる２つのビームを異なる空間角度に分割する。図１２の構成では、ビーム経路を拡大するために偏向ミラー３１０が追加で設けられている。

光源１．１および１．２が掃引されている場合、スペクトル分析を再度行わなくてよく、スペクトル的に高感度の検出器３０９．１または３０９．２のみが必要である。しかし、この目的のためには、重ね合わされたビーム３０６．１および３０６．２は当業者に周知の適した手段によって空間的に分離されなければならない。

当然、独立した２つの光源１．１および１．２の代わりに、色が異なる２つのビームを同時に発射する単一の光源を用いてもよい。図１４は図１〜１０の分光計の別の変形例を示しているが、ここでは参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２等の測定および重ね合わせは同時にではなく、逐次的に行われる。この設計は実質的には図７の設計に相当するが、偏光効果を有する要素は用いられていない。

それに代わって、参照ビーム経路Ｒはいくつかのビーム・スプリッタ３１１を備える。該ビーム・スプリッタは、対応する反射器３０４において各々終端するいくつかの参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２等にビーム経路を分割する。各反射器３０４は、台車３０５に設置されている。この例示の実施形態では、異なる３つの参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が形成される。開口ホイール３１２がビーム・スプリッタ３１１．１、３１１．２または３１１．３それぞれの後に配置されている。前記開口ホイール３１２は参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２およびＲ３のどれをアクティブにするかを定める選択手段を実現する。他のものはオフにされる。図１４の表示では、参照ビーム経路Ｒ１がアクティブになっている。すなわち、その参照ビームはミラー３０４．１によって反射される。開口ホイール３１２を回転させることによって、異なる長さを有する参照ビームが各位置で起動されるので、重ね合わされたビーム３０６は測定ビームＦと相応して起動された参照ビーム経路からの参照ビームとの重ね合わせによって常に形成される。次いで、分光計Ｓが対応する信号を検出する。前述のように、参照ビーム経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の長さ（当然、任意の数の参照ビーム経路を用いてよい）が試料Ｐの物体領域の深さ選択を生じさせる。

上記または下記の干渉計のために広帯域光源１を用いる場合、１つ以上の分光計ＳがいわゆるＣｚｅｒｎｙ−Ｔｕｒｎｅｒデザインに従って実現されるのが好ましい。試料Ｐまたは眼Ａがいくつかのスポットによって、または本明細書に記載のすべての構成について可能である照明ラインによって照明される場合、分光計Ｓは、異なる検出器アレイ・ライン上のスペクトル干渉パターンを記録する適切な検出器アレイを備える。

スペクトル掃引された光源１の場合、光源１の掃引されたスペクトル範囲に対して通常最も高感度であるフォトダイオードまたはモノクロメータが、前述のような分光計Ｓの代わりに適している。試料Ｐのいくつかのスポットまたはあるラインが照明される場合、検出器はまた適した数のフォトダイオードまたはピクセルを備える。基本的に、フォトデテクタは光源の掃引に同期して干渉パターンを記録しなければならない。これは、干渉計Ｉの動作を制御する制御デバイスを例示的に具現したものであるコンピュータ２００を適切に制御することにより行われる。

特に、制御デバイスは完全に自動の２次元または３次元像の取得を可能にする。
図１５は図７の分光計変形例を示しており、ここでは眼は２重ビームによって照明されている。したがって、図７に既に記載した要素はここでは再度記載していない。２重ビームは、相互に対して直交して偏光される２つの測定ビームＭ１およびＭ２を提供する。前記ビームは同軸的に延び、相互にオフセットされている。このように、図１５の干渉計Ｉは２つの測定ビームＭ１およびＭ２ならびに２つの参照ビームＲ１およびＲ２を使用する。これによって、例えば角膜の位置および眼底部の位置の２つの同時測定が容易に可能になる。さらに、偏光スプリッタ３１３、３１４および偏向ミラー３１５、３１６を用いて２重ビームを分割することによって、２つの測定ビームＭ１およびＭ２を別個に集束させることが可能となる。これには偏光スプリッタ３１３と３１４との間のバイパス経路内に集束要素を移動させるだけでよい。例えば、これによって測定ビームＭ１を眼の前面に集束させることが可能となるが、測定ビームＭ２は平行に入射し、こうして、眼の水晶体を通って眼底部に集束される。眼の長さＬは、ビーム・スプリッタ３１３および３１４によるビーム分割に起因する２つの測定ビームＭ１およびＭ２のオフセット（＝経路差）に参照ビームＲ１およびＲ２の経路差を加算し、さらに２つのＫスペクトルの２つのフーリエ変換の信号ピークの位置の差から生じる、まだ残っている光路差を加算したものの合計として求められる。

図１６は図１５の干渉計Ｉの変形例を示しており、ここでは２つの測定ビームＭに対して１つの分光計Ｓだけが設けられている。この目的のために、２つの測定ビームＭ１とＭ２との間の経路差と個々の参照ビームＲ１とＲ２との間の経路差の合計が、測定領域深さｚ未満の値に適切に設定される。次いで、図１５について既に説明したように、眼の長さが得られる。２つのフーリエ変換の２つの単一ピークの位置間の差がコンピュータ・モニタ上に読み出される。この設定は、個々の測定ビームまたは参照ビームに対して、調整機構、例えば、他の干渉計について既に記載したタイプのシフティング機構によって経路差を設定することによって達成することができる。

代替例は、また２つの測定信号、すなわち参照ビームの自己相関関数（ＡＣＦ）および干渉信号がコンピュータ・モニタ上に表示されるように、参照ビームとして測定ビームを用い、ビームの光経路長を適切に設定することに存する。ここで、眼の長さは２つのビームの経路差とモニタに読み出された２つのフーリエ変換の位置差とを足した合計として得られる。したがって、この装置は測定物体の動きに対して反応しない。

眼の長さを測定するためには、経路長差に対する干渉パターンを角膜前面に差し向けることが有利である。これは角膜からの反射、すなわち角膜によって反射される参照光束を用いて参照ビーム経路によって達成可能である。適した設計を図１７に示す。ここでは、変形していないか、または同じ機能を有する前述の干渉計Ｉから取ったどの要素も同じ参照番号によって参照されており、再度説明しないものとする。

図１７のビーム経路は短コヒーレンス干渉計Ｉのものであり、相互に同軸でオフセットされた２つのビーム４００、４０１から構成される２重ビームを眼に誘導する。眼に向かうビーム４０１は参照ビームとして働き、角膜前面で反射される。ビーム４００と４０１との経路長差はミラー３１８および３１９を用いて調整される。ビームはビーム・スプリッタ３１７を介して該ミラー上に誘導される。経路長差は予想された眼の長さＬに実質的に相当する。事前に設定された経路長差が参照ビーム４０１が眼底部によって反射された測定ビーム４００干渉するのを保証するので、ビーム・スプリッタ３２２の後に配置された分光計がそれに対応する干渉信号を記録する。次いで、この信号のフーリエ評価が、一方では、それ自身と干渉する参照ビーム４００の自己相関関数を示し、他方では、参照ビーム４０１が測定ビーム４００と重ね合わされるための相当する距離を示す。また、外部で設定された経路長差Ｚも考慮しなければならない。このように、眼Ａの長さＬは光学的測定の測定読取値と４００と４０１との間の機械的に設定された経路長差とを足した合計から得られる。この事前設定により、比較的大きな測定範囲に対して単純な手段を用いてＦＤ分析が可能となる。

図１７の干渉計は１例であり、参照ビームは試料によって反射される。これは相対的測定を自動的に達成し、距離は測定の２つの絶対的地点の差から決定されない。このように、試料の空間変化は無視できるものになる。

図１８は図１７の干渉計Ｉの光ファイバ設計を示している。また、変形せずに採用されているか、または同じ機能を有するどの構成要素も同じ参照番号で言及される。ここでは、ビーム４００、４０１は、参照ビーム４０１および測定ビーム４００を発射する２つのファイバを与えるカプラ３２３を用いて形成されている。参照ビーム４００は例えば図１を参照して既に説明したシフティング機構によって経路長の点で調整可能である。しかしまた、光学３２０もシフティング機構上に配置されているので、自動的にシフティングすることで、角膜５上に適した集束が得られる。また、光路の長さの変化もそれに応じて適合されるように、分散補償プリズム５４’および５４’’がシフティング機構に組み込まれている。すなわち、これは動的分散補償である。別法では、この設計は機能的に図１７のものに相当する。

分かり易いように、コンピュータ２００による評価後に表示されるモニタ像２０１’が追加で示されている。図１８からは、参照ビームＲとして同時に働く測定ビームＭ１が角膜前面に集束されていることも明白である。このように、異なる眼の長さに適合可能な動的集束が達成される。シフト可能光学３２５があるために、測定ビームＭ２は眼Ａの光学的効果が測定ビームＭ２を眼底部７上に集束させるようにコリメートされる。

信号品質に関わる要件が低減された場合、ビーム分割装置を単純化することが可能であり、この場合、いくつかの測定信号がアレイとフーリエ変換とに同時に存在する。このようなビーム経路が図１６の設計のビーム経路を単純化したものとして図１９および２０に示されている。ここでは、参照ミラー３０４．２がシフティング・テーブル３０４．４上の両方の配置に設置されている。このシフティング・テーブルを動かすことによって、フーリエ変換の個々の信号ピークの同期的運動が、前記ピークがどの試料表面に属するものなのかを示す。

図２０では、参照ミラー３０４．１は部分伝送ミラー３０４．３に置換されている。ビーム・スプリッタ２５と参照ミラー３０４．２との間に追加の部分伝送参照ミラーを配置することが可能である。このように、参照ビーム経路内の２つ以上の参照ビームを同時に使用することができ、ある深さ方向に離間したいくつかの測定領域を検出することができる。測定の柔軟性を高めるために、これらのさらなる参照ミラーはシフティング・テーブルに取り付けることができる。

図２０の設計はさらに変形することが可能である。この場合、分光計Ｓは少なくとも７０００ピクセル、例えば８０００ピクセルを含む検出器アレイ４３を含む。この場合、１つの測定ビームのみが使用され、部分伝送ミラー３０４．３を省いてよい。したがって、１つの参照ビーム経路Ｒのみが干渉計Ｉに存在することになる。眼の長さ測定は回折格子４３を介した適切なスペクトル拡散と組み合わせて、高ピクセル数アレイ４３によって１回の測定によって行われる。

図２４では、短コヒーレンス干渉計に一般に用いられる光源、例えばスーパールミネッセンス・ダイオードが２０１で識別される。光誘導ファイバ２０２が放射をコリメータ２０３まで誘導し、該コリメータが光誘導ファイバによって出力された光束２０４をコリメートする。光束２０４はビーム・スプリッタ２０５を介して誘導され、偏向ミラー２０６によってビーム・スプリッタ２０７へ反射されて測定ビーム２１５を形成する。ビーム・スプリッタ２０７はミラー２０８および２０９と一緒に、ビーム・スプリッタ２１２を介して眼２１３に誘導される２重ビーム２１１を発生させるマイケルソン干渉計２１０を形成する。眼２１３の界面によって反射および散乱された光波はビーム・スプリッタ２１２からビーム・スプリッタ２１４へ反射され、分光計２１６へ反射される。

ビーム・スプリッタ２０５によって反射された光束２１７はビーム・スプリッタ２１８に入り、ビーム・スプリッタ２１８はミラー２１９および２２０と一緒に、２重参照ビーム２２２を発生される追加のマイケルソン干渉計２２１を形成する。該２重参照ビームもビーム・スプリッタ２１４によって分光計２１６に反射される。分光計２１６は反射格子２２３、分光計光学２２４および線形検出器アレイ２２５から構成される。あるいは、伝送格子または他の任意の分散要素を含む分光計を用いてよい。

眼内距離は、２つの参照ミラー２１９および２２０が、例えば、ステッピング・モータ制御型または圧電モータ制御型のポジショナ２１９’および２２０’を用いてシフトされて、測定されるべき距離を画定する測定領域のまさに境界の信号ピークを可視化するように測定される（図２１参照）。例えば、図２１に示す眼の長さＬの測定について、
Ｌ＝Ｓ＋（Ｒ’−Ｒ）−（Ｃ’−Ｃ）
が当てはまる。

図２５では、図２４の干渉計の一部はある光ファイバ・デザイン（この図面中では、構造的または機能的に未変形の構成要素は概して、同じ参照番号を有する）を有している。ここでは、短コヒーレンス光源２０１によって発射された光は光誘導ファイバ２３０からカプラ２３１へ誘導され、該カプラがこの光を測定ビームと参照ビームとに分割し、該ビームはファイバ２３２および２３３ならびにコリメータ２３４および２３５を介して干渉計２１０および２２１へそれぞれ誘導される。残りのビーム経路は図２４のものに相当する。

図２６では、短コヒーレンス干渉計は、２つの同じ回折格子２４２および２４３、ビーム・スプリッタ２１４（この場合は、格子２４２および２４３で回折されたビームを結合する）および線形検出器アレイ２２５から構成される２重分光計２４０を備える。眼２１３から反射および散乱された光波は回折格子２４２によって回折され、２重参照ビーム２２２は回折格子２４３によって回折され、両回折像がそれらの回折像を線形検出器アレイ２２５に重ね合わせる。それらの像が一致するようにアレイ側からの観察によって回折格子２４２および２４３を調節する必要がある。こうして、図６に示した短コヒーレンス干渉計が図４および５と同じ様式で正確に動作する。検出器アレイ２２５は、干渉計出力における放射の（複素）周波数スペクトル

の実際の強度Ｉ（ｋ）を登録する。

２重分光計２４０の回折格子２４３は圧電式アクチュエータ２４５に連結されており、該アクチュエータは格子線に対して垂直な格子平面において格子定数の１／４だけ前記回折格子２４３をシフトさせることができる双方向の矢印。格子で回折された波はこのように、π／２の位相シフトに晒される。したがって、この位置では、検出器アレイ２２５は実際の強度Ｉ（ｋ）に関連する直交成分を登録し、該直交成分によって、干渉計出力における放射の複素周波数スペクトル

が上式に従って求められる。

同様に、格子２４２を格子定数の１／４だけシフトさせることもができる。あるいは、２重参照ビーム２２２内の電気光学位相変調器２４４が参照ビームの位相シフトを発生することができる。こういった位相変調２４４も２重測定ビーム２４１内に配置することができる。しかし、格子法は波長と独立しているが、位相変調法の場合にはそうではない。後者の方法は１０ｎｍまでの波長帯において使用可能である。

図２７はフーリエ領域干渉測定法を用いて眼の部分長を測定するための装置を示しており、これは軸長測定のために網膜色素上皮（ＲＰＥ）を選択的に用い、偏光光学法によって、他の網膜層から後方散乱された光を区別する。この目的のために、線形偏光子２５１がコリメータ２０３によって発射された光束２０４内に位置決めされる。前記線形偏光子２５１は短コヒーレンス干渉計を照明する光束２０４の定められた偏光条件を保証する。また、λ／４プレート２５２が、眼２１３の底部によって反射された光と干渉する各部分参照ビーム２５３の偏光面に対して４５°で配置されている。これは参照ミラー２１９の反射によってその回転方向を逆転させる円形偏光光を発生させる。λ／４プレート２５２をもう１回通過させることによって、線形偏光された光が再び形成され、ここでは偏光面が９０°回転されている。すなわち元の偏光面に対して直角である。元の方向に対して直角に偏光された光の場合、ＲＰＥによって反射され、偏光方向が修正された光だけが干渉する。このようにして、角膜前面とＲＰＥとの間の距離、すなわち眼の軸長測定がＲＰＥに基づいて実現される。

ビーム２５３の軸線に平行な軸線２５３’周囲にλ／４プレート（双方向の矢印２５５）を回転させることによって、元の偏光面を平行に偏光された光の成分を偏光することができる。これが眼底部によって反射された光との干渉の強度を設定し、ＲＰＥに加えて、網膜の他の境界層を可視化することも可能である。

同様に、プレート２５２の代わりにビーム軸線２５３’周囲に回転可能なλ／２プレートを用いてビーム２５３の偏光面を回転させることも可能である。これは眼底部によって反射された光との干渉の強度を変化させる。

図２８で言及した補助デバイスによって、異なる測定条件へのさらなる適合が可能である。該デバイスは一般に、測定ビーム経路および、特に２重ビーム経路２１１内に配置可能であるか、その中に反射可能である。

反対の屈折力を有する２つの円柱レンズ２８１および２８２から構成されるレンズ群２８０を用いて、対象の眼の非点収差を補償することができる。それらの円柱軸線を測定ビーム（例えば２１１）の軸線周囲に相互に対して（双方向の矢印２８３）回転させることによって、レンズ群の異なる円柱屈折力を達成することができる。レンズ群全体を測定ビームの軸線２１１’周囲に回転させることによって（双方向の矢印２８４）、レンズ群の円柱軸線の配向を修正することが可能となる。この補助デバイスを用いれば、対象の眼の非点収差とは反対の非点収差を測定ビームにおいて導入することができ、対象の非点収差を補償することが可能である。

ズーム光学２８６（例えば、２つの集光レンズ２８９と２９０との間のシフト可能（双方向の矢印２８７）な散乱レンズ２８８）を用いて、対象の眼の屈折異常を補償することが可能である。これらのズーム光学は屈折力がゼロの中心位置を有し、正および負の屈折力を発生させることができる。ビーム・スプリッタ２９２を用いて、屈折測定装置、例えばＨａｒｔｉｎｇｅｒ ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ屈折計（白抜き矢印２９３）を反映させることが可能である。同様に、対象の眼２１３の視軸を固定するために、固定光（矢印２９５）をビーム・スプリッタ２９４によって反映させることが可能である。固定光は異なる色（例えば緑色）を有してもよい。固定光は点滅によって強調されてもよい。位置をシフト可能な固定光を用いて視線を固定または変化させることができる。

レンズ群３００は相互に対してシフト可能な（双方向の矢印２９７）２つの楔３０１および３０２から構成される。これは測定ビーム（例えば２１１）を偏向させる。この偏向の量は２重測定ビーム２１１の軸線２１１’周囲にプリズム群を回転させる（双方向の矢印１０３）ことによって、相対的なプリズムのシフトおよびその方向の量だけ可変である。このように、眼からの最適な光反射を実現するために、固定された眼の光軸を測定ビームのビーム軸線２１１’に対して平行に調整することが可能である。

ズーム光学３１０は対象の眼の前房に対して測定を行うように働く。ズーム光学はその屈折力がゼロから数ジオプターまで調整可能である。測定ビーム（例えば２１１）はこれらの光学によって前房内またはその近傍に集束され、これによって前房によって反射された光成分の信号強度が増大される。しかし、過度の集束には眼の横断位置の入念な調整および維持が必要となり、これは困難である。したがって、集束がそれほど強力でない場合に最適になるが、この集束はズーム光学３１０を適切に調整することにより経験的に決定されなければならない。この目的のために、これらのズーム光学は、屈折力調整（双方向の矢印３１１）に加えて、測定ビームの光軸線（双方向の矢印３１２）方向にその位置を調整する手段も含んでよい。また、ズーム光学に代わって、対応する固定された屈折力を有する光学３１３がビーム経路（双方向の矢印３１４）内にスイベル回転可能であり、光軸線２１１’方向にシフト可能になるように配置されてもよい。

上記補助デバイスはすべて、測定ビーム経路（例えば、２重測定ビーム２１１）内に連結的に配置することが可能である。あるいは、当然、これらのデバイスは個々にまたは集団で配置されてもよい。しかし、レンズ群３００は一般に、眼２１３の別個の固定を必要とするので、構成要素２９４および２９５による眼の固定と一緒のときに限り使用することができる。対象は、典型的にはここで用いられる波長の赤色の測定ビーム（例えば、２１１）を見るので、前述のように、中で反射される光には、異なる色、例えば緑色が有利である。

図２４のＦＤＩの構成に加えて、他の構成が図２５と同様に光ファイバ的に偏向されてもよいことも言及すべきである。
本発明の方法を眼の軸長の測定を参照して上記文章に記載した。しかし、ここではこれらの方法は、角膜厚、前房深さおよび水晶体厚など他の眼内距離を測定するのに用いることも可能である。この目的のためには、対応する反射が測定の２つの窓において見られるような位置に参照ミラー２１９および２２０をシフトするだけでよい。長さ測定はある等式に関して上で述べたのと類似の様式で行われる。

測定放射が３つの参照ビーム経路からの放射と空間的に分離された様式で干渉させられる、眼の測定のための干渉測定装置を示す図。 変形された分光計ユニットを有する、図１に類似する図。 光誘導ファイバの代わりにバルク光学を用いた図１に類似する図。 図１から３の干渉計の回折格子の効果を示す略図。 ａ−ｃは図１から３の干渉計において使用可能であるような分割された瞳を含む光学の例示的実施形態を示す図。 測定ビームおよび参照ビームの重ね合わせの異なる空間分離を有する図１のものに類似する別の干渉計を示す図。 測定ビームおよび参照ビームの別個の重ね合わせが偏光分離によって行われる、図１に類似する干渉計を示す図。 図７の干渉計の可能な構成を示す詳細図。 図７の干渉計の可能な構成を示す詳細図。 分離がスペクトル的に行われる、図１０に類似する干渉計を示す図。 スペクトル分離の効果を説明するグラフ。 図１０の干渉計に使用可能な種類のコンポーネントを示す詳細図。 図１０の干渉計に使用可能な種類のコンポーネントを示す詳細図。 測定ビームおよび参照ビームの個々の重ね合わせが逐次的に行われる、図７のものに類似する干渉計を示す図。 測定ビームとして２重ビームが用いられる、図７のものに類似する干渉計を示す図。 分光計を１つだけ備える、図１５の干渉計の変形例を示す図。 偏光分離を用いず、代わりに２重ビームを用いる、図１５に類似する分光計を示す図。 図１７の分光計のための光ファイバ構成を示す図。 深さ方向に離間した領域の同時検出のための単純化された干渉計を示す図。 深さ方向に離間した２つ以上の領域の測定のための単純化された短コヒーレンス・フーリエ領域干渉計を示す図。 深さ測定（Ａ−走査）のための単純化された測定信号プロフィールを示す図。 より複雑な信号を用いる深さ測定のための単純化された測定信号プロフィールを示す図。 網膜測定のための測定信号プロフィールを示す図。 ２重測定ビームおよび２重参照ビームを用いる短コヒーレンス干渉測定のための装置を示す図。 ２重測定ビームおよび２重参照ビームを用いる短コヒーレンス干渉測定のための別の装置を示す図。 ２重測定ビームおよび２重参照ビームを用いる短コヒーレンス干渉測定のための別の装置を示す図。 ２重測定ビームおよび２重参照ビームを用いる短コヒーレンス干渉測定のための別の装置を示す図。 非常に一般的な可能性のある異なる補助ユニットが一例として存在する、２重測定ビームおよび２重参照ビームを用いる短コヒーレンス干渉測定のための別の装置を示す図。

Claims (49)

1. 試料（Ｐ）特に眼（Ａ）の干渉測定装置であって、試料（Ｐ）に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路と、測定ビーム上に重ね合わされ、該測定ビームと干渉させられる参照ビームが通過する第１の参照ビーム経路（Ｒ）とを含む短コヒーレンス干渉計装置（Ｉ）を備え、該干渉計装置（Ｉ）が、光経路長が該第１の参照ビーム経路（Ｒ１）の光経路長とは異なる少なくとも１つの第２の参照ビーム経路（Ｒ２）であって、該経路長差が、該試料（Ｐ）の深さ方向に離間した２つの試料領域（５、６、７）の距離に従って選択される、少なくとも１つの第２の参照ビーム経路（Ｒ２）と、該検出され、かつ重ね合わされたビームから、該参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２）の該経路長差を考慮して、フーリエ・スペクトル分析によって該試料領域（５、６、７）間の該距離を決定する制御デバイス（２００）とを備えることを特徴とする干渉測定装置。
2. 前記干渉測定装置（Ｉ）が、前記測定ビーム経路から来る前記測定ビーム（Ｍ）を前記参照ビーム経路から来る前記参照ビーム（５３、６３、７３）の各々に別個に重ね合わせ、次いで、該このように重ね合わされたビームを検出のための検出器デバイス（Ｓ）に伝送する重畳デバイス（２５、３２２）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記重畳デバイスが、前記２つの参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２）に対して重ね合わせが逐次的に行われるように、前記２つの参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２）間で切り替わる切替機構（３２２）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記重畳デバイス（２５）が、別個の重ね合わせのために偏光分離を用いて、前記２つの参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２）に対する重ね合わせおよび前記検出器デバイス（Ｓ）への伝送が、偏光に従って別個に、かつ同時に行われるようすることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
5. 前記重畳デバイス（２５）が、別個の重ね合わせのためのダイクロイック分離を用いて、前記２つの参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２）に対する重ね合わせおよび前記検出器デバイス（Ｓ）への伝送が、スペクトル的に分離された状態で、かつ同時に行われるようにすることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
6. 前記重畳デバイス（２５）が、前記測定ビーム（Ｍ）を別個の重ね合わせのための測定光束に空間的に分離し、前記参照ビーム経路（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の１つから来る前記参照ビーム（５３、６３、７３）の１つに各々分離された測定光束を重ね合わせ、前記空間的分離が、特に瞳分割を用いることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
7. 前記重ね合わされたビームをスペクトル的に分析し、測定信号を前記制御デバイス（２００）に伝送する少なくとも１つの分光計（Ｓ）が設けられていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
8. 前記干渉計を提供する、スペクトル的に掃引可能な放射源（１）と、スペクトル的に非分解的な検出器デバイス（Ｓ）とが測定のために設けられ、前記検出器デバイスが、該放射源（１）の該スペクトル掃引を考慮してフーリエ・スペクトル分析を実行する前記制御デバイス（２００）に測定信号を伝送することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の装置。
9. 前記測定ビーム経路において相互に軸がオフセットされたいくつかの同軸的測定ビーム（Ｍ１、Ｍ２；２１１）が前記試料に入射することを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の装置。
10. 各測定ビームに対して正確に１つの参照ビームが提供されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
11. 試料特に眼の短コヒーレンス干渉測定のための方法であって、測定ビームが、測定ビーム経路を通して試料上に誘導され、第１の参照ビーム経路を通過する第１の参照ビームに重ね合わせられるとともに、該第１の参照ビームと干渉させられる方法において、光経路長が該第１の参照ビーム経路の光経路長とは異なる少なくとも１つの第２の参照ビーム経路が設けられ、該第２の参照ビームが測定ビームと重ね合わされるとともに、該測定ビームと干渉させられ、該経路長差が、該試料の深さ方向に離間した２つの試料領域の距離に従って選択され、該重ね合わされた放射が検出され、その重ね合わされた放射を用いて該参照ビーム経路の該経路長差を考慮して、フーリエ・スペクトル分析を用いて、該試料領域間の該距離が決定されることを特徴とする方法。
12. 前記２つの参照ビーム経路からの前記ビームが、前記測定ビーム経路から来る前記測定ビームを自身の上に別個に重ね合わせ、このように重ね合わされた前記ビームが検出され、前記離間した試料領域に割り当てられる測定信号が生成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記測定ビームが前記第１および第２の参照ビーム経路からの放射を自身の上に逐次的に重ね合わせ、該重ね合わされたビームが逐次的に検出されるように、前記２つの参照ビーム経路間の逐次的切り替えが行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 別個の重ね合わせのために偏光分離が用いられて、前記別個の重ね合わせおよび検出が、偏光に従って別個に行われるとともに、前記２つの参照ビーム経路に対しては同時に行われるようすることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
15. 別個の重ね合わせのためにダイクロイック分離が用いられて、前記別個の重ね合わせおよび検出が、前記２つの参照ビーム経路に対して、スペクトル的に分離された状態で、かつ同時に行われるようすることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
16. 別個の重ね合わせのために、前記測定ビームが測定光束へ空間的に分離され、該分離された測定光束各々が、前記参照ビームの１つを自身の上に重ね合わせ、空間分離が特に瞳分割を用いて行われることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
17. 前記重ね合わされたビームがスペクトル選択的に検出されることを特徴とする、請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
18. 前記放射がスペクトル的に掃引され、前記重ね合わされたビームがスペクトル的に非分解的に検出されることを特徴とする、請求項１０乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
19. 試料（Ｐ）特に眼（Ａ）の干渉測定装置であって、試料（Ｐ）に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路と、測定ビーム上に重ね合わされ、該測定ビームと干渉させられる参照ビームが通過する第１の参照ビーム経路（Ｒ）とを含む短コヒーレンス干渉計装置（Ｉ）を備え、該参照ビーム経路（Ｒ）が該試料（Ｐ）を含み、該参照ビーム（４０１）および該測定ビーム（４００）がビーム方向に特定の経路長差だけ相互にオフセットされ、該参照ビーム（４０１）が第１の試料領域（５）において後方反射および／または後方散乱され、該測定ビーム（４００）が該試料（Ｐ）の第２の試料領域（７）において後方反射および／または後方散乱され、該測定ビーム（４００）と該参照ビーム（４０１）との間の該干渉が前記２つの試料領域（５、７）間の該距離に依存し、制御デバイス（２００）が、該重ね合わされ、かつ検出されたビームから、該経路長差を考慮して、フーリエ・スペクトル分析によって該試料領域（５、７）間の距離を決定することを特徴とする干渉測定装置。
20. 前記測定ビーム（４００）および前記参照ビーム（４０１）が得られるような放射を発射する短コヒーレンス放射源（１）を備え、前記測定ビームおよび参照ビームが前記試料（Ｐ）上に同軸的に入射し、コヒーレンス長を超えて相互にオフセットされることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
21. 前記参照および／または測定ビーム経路が、眼（Ａ）を測定するときに、前記参照または測定ビーム経路を通過する前記ビームを網膜（７）または角膜（５）上に集束させる好ましくはシフト可能な集束要素（３２０）を備えることを特徴とする、請求項１９または２０に記載の装置。
22. 眼（Ａ）において測定を行うために、前記測定ビーム経路または前記参照ビーム経路が、前記測定ビーム（４００）に対する眼（Ａ）の分散の影響を補償するための分散補償要素（５４’、５４’’）を含むことを特徴とする、請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の装置。
23. 前記分散補償要素（５４’、５４’’）および前記集束要素（３２０）が各々シフト可能であり、機械的または電気的結合が設けられ、この結合が前記分散補償要素（５４’、５４’’）および前記集束要素（３２０）を同期的にシフトさせることを特徴とする、請求項２１および２２のいずれか１項に記載の装置。
24. 試料特に眼の短コヒーレンス干渉測定のための方法であって、測定ビームが、測定ビーム経路を通して試料上に誘導され、第１の参照ビーム経路を通過する参照ビームに重ね合わせられるとともに、参照ビームと干渉させられる方法において、該該参照ビーム経路が該試料を含み、該参照ビームおよび該測定ビームがビーム方向に特定の経路長差だけ相互にオフセットされ、該参照ビームが第１の試料領域において後方反射および／または後方散乱され、該測定ビームが該試料の第２の試料領域において後方反射および／または後方散乱され、該２つの試料領域間の距離が該測定ビームと該参照ビームとの間の該干渉から決定され、該重ね合わされた放射が検出され、かつこの重ね合わされた放射を用いて、該経路長差を考慮して、フーリエ・スペクトル分析によって該試料領域間の該距離を決定することを特徴とする方法。
25. 短コヒーレンス放射源からの放射が、前記測定ビームおよび参照ビームに用いられ、前記測定ビームおよび参照ビームが同軸的に、かつ相互にオフセットされた前記試料上に誘導されることを特徴とする、請求項２４に記載の方法。
26. 眼を測定するために、前記測定ビームおよび／または前記参照ビームが、好ましくはシフト可能な集束要素によって網膜または角膜上に集束されることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の方法。
27. 眼を測定するために、前記測定ビームまたは前記参照ビームが、前記測定ビームに対する眼の分散の影響に関して補償され、該補償が好ましくはシフト可能な分散補償要素によって実行されることを特徴とする、請求項２４乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
28. 前記分散補償要素および前記集束要素が同期的にシフトされることを特徴とする、請求項２６および２７のいずれか１項に記載の方法。
29. 試料（Ｐ）特に眼（Ａ）の干渉測定装置であって、試料に入射する測定ビームが通過する測定ビーム経路（Ｍ）と、測定ビーム上に重ね合わされ、該測定ビームと干渉させられる参照ビームが通過する参照ビーム経路（Ｒ）とを含む短コヒーレンス干渉計装置（Ｉ）を備えた干渉測定装置において、重ね合わされたビームを検出する分光計装置であって、該ビームをスペクトル的に拡散させる要素と、少なくとも７０００個の個々の感光性セルとを含む検出器アレイとを含む分光計装置を特徴とする、短コヒーレンス干渉計装置。
30. 試料特に眼の短コヒーレンス干渉測定のための方法であって、測定ビームが測定ビーム経路を通して試料上に誘導され、第１の参照ビーム経路を通過する参照ビームに重ね合わせられるとともに、参照ビームと干渉させられる方法において、該該ビームをスペクトル的に拡散させる要素と、少なくとも７０００個の個々の感光性セルを含む検出器アレイとを含む分光計装置が、該重ね合わされたビームの検出のために用いられることを特徴とする方法。
31. ２つの測定領域が同時に用いられることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記２つの測定領域のために別個の参照ビームおよび測定ビームが用いられることを特徴とする、請求項２９に記載の装置。
33. 軸が相互にオフセットされた２つの個々のビームから構成される２重ビームによって眼が照明されることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
34. 眼が被写界深度と眼の長さとを加算したものを超える距離だけ軸が相互にオフセットされた２つの個々のビームから構成される２重ビームによって照明されることを特徴とする、前記方法請求項のいずれか１項に記載の方法。
35. 複素スペクトル
    

    

    が、数学的に決定された、関連する直交成分またはブラインド成分を用いて測定された実際の強度Ｉ（ｋ）の複素相関によって決定されることを特徴とする、前記方法請求項のいずれか１項に記載の方法。
36. 前記測定された実際の強度の複素相関に必要な前記直交成分またはブラインド成分が、分光計に用いられる回折格子をシフトすることによって実験的に決定されることを特徴とする、前記方法請求項のいずれか１項に記載の方法。
37. 前記測定された実際の強度の複素相関に必要な前記直交成分またはブラインド成分が、前記２重参照ビーム（２２）または前記測定ビーム（４１）における電気光学変調器によって実験的に決定されることを特徴とする、前記方法請求項のいずれか１項に記載の方法。
38. いくつかの測定からの前記信号が加算されることを特徴とする、前記方法請求項のいずれか１項に記載の方法。
39. 干渉計入力（５１）にある線形偏光子および参照ビームにおけるλ／４プレート（５２）を用いて、網膜色素層からの光よりも強力に他の網膜層からの光を抑制可能にすることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の眼の測定のための装置。
40. 前記網膜色素層からの光よりも強力に前記他の網膜層からの光を抑制する、前記干渉計入力（５１）における線形偏光子および参照ビームにおけるλ／２プレート（５２）を特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の眼の測定のための装置。
41. 対象の眼の非点収差を補償する、前記２重測定ビームにおいて反対の屈折力を有する２つの円柱レンズを含むレンズ（８０）群を特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
42. 前記対象の眼の屈折異常を補償する、前記測定ビームにおけるズーム光学（８６）を特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
43. 前記対象の眼の屈折異常を補償するのに用いられる前記ズーム光学（８６）が、正および負の屈折力を発生させることを特徴とする、請求項４２に記載の装置。
44. 屈折測定装置がビーム・スプリッタを介して前記測定ビームに反射されることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
45. ビーム・スプリッタを介して前記測定ビームに反射される固定光を特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
46. 前記固定光が、緑色である、かつ／または、ある周波数で点滅する、かつ／または、ビューイング方向を制御するために位置調整可能であることを特徴とする、請求項４５に記載の装置。
47. 相互に変位可能な２つの楔から構成されるプリズム（１００）群を介して眼の光軸の方向を変更可能であることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
48. 前房に、または前房近傍に前記測定ビームを集束させることを可能にするズーム光学（１１０）が前記測定ビーム内に配置されていることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。
49. 前記測定ビーム内にスイベル回転されて前記前房に、または前記前房近傍に前記測定ビームを集束させることを可能にする光学（１１３）が設けられていることを特徴とする、前記装置請求項のいずれか１項に記載の装置。

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