通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)測量對(duì)象的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】提供了一種用于光學(xué)地測量樣本對(duì)象（10）的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)（OCT12-OCT12'''），例如測量眼睛（20）的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)，所述對(duì)象包括內(nèi)部界面（14、14'、14''），在該內(nèi)部界面（14、14'、14''）處折射率發(fā)生變化以使入射光的一部分被反射回和/或散射回并能夠通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)（OCT）被檢測，所述系統(tǒng)包括：至少一個(gè)被配置為測量所述對(duì)象（10）的第一部分體積（17）中的內(nèi)部尺寸的第一OCT設(shè)備（OCT1），其特點(diǎn)是結(jié)合有至少一個(gè)被配置為測量同一所述對(duì)象（10）的第二部分體積（19）中的內(nèi)部尺寸的第二OCT設(shè)備（OCT2），其中，所述第二部分體積（19）至少部分地不同于所述第一部分體積（17）。所述第一OCT設(shè)備和所述第二OCT設(shè)備（OCT1、OCT2）可共用空間上至少部分重疊的第一樣本臂和第二樣本臂（SA1、SA2），所述第一樣本臂和第二樣本臂（SA1、SA2）可分別具有不同的焦距（f1、f2）并通過公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)（L12）通向所述對(duì)象，且可共用公共光源（LS12）。在單次測量操作中，通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)（OCT），以不同的空間分辨率對(duì)所述對(duì)象的第一部分體積（17）中的內(nèi)部尺寸和同一所述對(duì)象（10）的第二部分體積（19）中的內(nèi)部尺寸進(jìn)行測量。
【專利說明】通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)測量對(duì)象的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及一種用于通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)光學(xué)地測量對(duì)象的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)和方法，其中，所述對(duì)象包括內(nèi)部界面，在該內(nèi)部界面處(光學(xué))折射率發(fā)生變化以使入射光的一部分被反射回和/或散射回且能夠被檢測到。對(duì)象通?？梢允窃谥辽賰?nèi)部部分體積中對(duì)于測量所述空間中的內(nèi)部尺寸的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(optical coherencetomography, OCT)設(shè)備所使用的工作波長的波長范圍內(nèi)的波長來說至少部分透明的任何樣本對(duì)象。該對(duì)象可包括與折射率變化相關(guān)的相對(duì)復(fù)雜的外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，且例如，可以為由透明塑料制成的對(duì)象，該透明塑料具有由與不同的折射率相關(guān)的塑料改進(jìn)而形成的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，或者可以為生物組織的樣本，例如眼睛，特別是人眼。
【背景技術(shù)】
[0002]已知光學(xué)相干斷層成像術(shù)(optical coherence tomography, OCT)特別在人眼的幾何特性和光學(xué)特性中的應(yīng)用(例如，在眼睛診斷中的應(yīng)用)，在測量眼睛的不同部分以及作為整體的眼睛的幾何特性和光學(xué)特性時(shí)，可獲得病人的個(gè)體眼睛模型，基于此為病人眼睛的屈光手術(shù)(例如，包括基于激光的屈光矯正)開發(fā)出最佳治療方案。目前，必須包括基于不同測量原理的不同診斷設(shè)備來獲得對(duì)眼睛不同部分(例如，包括眼睛的角膜和前部段(corneal and anterior segment,CAS))以及作為整體的眼睛(包括眼睛的長度和包括視網(wǎng)膜的眼睛后部的幾何結(jié)構(gòu))的幾何特征和光學(xué)特征的精確診斷。所需的精確度，即軸向分辨率Λ ζ和橫向分辨率Λ X，對(duì)于上述眼睛的不同部分是不同的。例如，通過常規(guī)設(shè)備在描述CAS的地形圖和厚度的特征中獲得的軸向分辨率約在5 μ m和10 μ m之間，而小于3 μ m (更優(yōu)選地小于I μ m)的精確度/測量精度或分辨率對(duì)屈光矯正治療的最佳方案和先驗(yàn)計(jì)算將是可取的。另一方面，眼睛的長度(特別是軸向長度)和沿該長度分布的主要折射率界面的位置僅需約50 μ m或更好的精度/分辨率Λ Z0通常，眼睛的(光學(xué))屈光手術(shù)中的治療方案基于以不同診斷設(shè)備的單次測量，可使用不同測量和求值原理。這就在將從不同設(shè)備中獲得的測量數(shù)據(jù)集成到個(gè)體眼睛的單個(gè)模式時(shí)和試圖建立單次綜合治療(例如，屈光手術(shù)、方案)時(shí)帶來問題。此外，使用不同診斷設(shè)備是耗時(shí)的，這是由于設(shè)備是相繼使用的且在設(shè)備和有待描述的眼睛之間需要特定于設(shè)備的調(diào)節(jié)。
[0003]作為一個(gè)示例，眼睛屈光手術(shù)中的常規(guī)治療方案可使用由 申請(qǐng)人:制造的不同的診斷設(shè)備，包括用于獲得角膜地形圖(特別是角膜前表面)和后腔表面(post chambersurface,PCS)、虹膜、瞳孔、角膜緣和眶尖的定位的所謂的Allegro Topolyzer (商標(biāo));用于獲得角膜前表面和后表面地形圖、角膜厚度和眼睛前腔的一些幾何數(shù)據(jù)(例如，前腔深度)的Allegro Oculyzer (商標(biāo))；用于獲得由個(gè)體畸變(例如,角膜、晶狀體、玻璃體)產(chǎn)生的作為整體的眼睛的整體式波前數(shù)據(jù)和擾動(dòng)且用于獲得虹膜、瞳孔、角膜緣和血管的定位的Allegro Analyzer (商標(biāo));用于確定角膜厚度、作為整體的眼睛的軸向長度、眼睛更多部分(例如，前腔和晶狀體)的長度/厚度以及瞳孔、尖部、虹膜、角膜緣和血管的定位的AllegroBiograph ;以及用于角膜中心厚度的局部(即，逐點(diǎn)的)測量和用于確定切面深度和角膜瓣厚度(例如，在準(zhǔn)分子激光手術(shù)(LASIK)中)的測厚儀。具有相應(yīng)屬性和限制的類似設(shè)備由其他制造商生產(chǎn)并用于針對(duì)人眼的現(xiàn)有技術(shù)的診斷和(屈光矯正)治療方案中。
[0004]旨在通過所需的精度/分辨率對(duì)眼睛的前段(包括角膜、前房、虹膜、后腔和晶狀體的前表面(見圖8))進(jìn)行精確測量的常規(guī)診斷設(shè)備，無法測量諸如眼睛的總長度和晶狀體后表面的地形圖/幾何圖，而這些數(shù)據(jù)是計(jì)算眼睛總體屈光所需的。通常，計(jì)算眼睛總體屈光所需的數(shù)據(jù)通過基于眼睛的一般模型的計(jì)算迭代地進(jìn)行確定，由此將計(jì)算出的數(shù)據(jù)與所測量的穿過整個(gè)眼睛的波前特性進(jìn)行比較。
[0005]一個(gè)用于前部段成像的高質(zhì)量的活體成像OCT設(shè)備的示例在1.Grulkowski等人于2009年3月12日在OPTICS EXPRESS的總第4842期第17卷第6號(hào)上公布的文章“Anterior segment imaging with Spectral OCT system using a high-speed CMOScamera，，中公開。另一不例在 J.Jungwirth等人在 Journal of Biomedical Optics Letters的2009年9月/10月刊第14卷第5號(hào)上公布的文章“Extended in vivo anterioreye-segment imaging with full-range complex spectral domain optical coherencetomography”中公開。前部段測量的再一示例為由TOMEY公司制造且在所附的系統(tǒng)規(guī)格說明書中描述的設(shè)備CASIA SS-1OOO0
[0006]用于產(chǎn)生3D斷層圖像模型的測量眼睛的全軸向長度的現(xiàn)有技術(shù)的第一示例在R.J.Zawadzki 等人在 SPIE proceedings 的第 5140 卷上公布的文章 “Three-dimensionalophthalmic optical coherence tomography with a refraction correction algorithm，，中和Dr.H.P.1seli等人在Augenspiegel的2008年7月-8月刊第20卷上公布的文章“Iterative Berechnung von Ablationsprofilen in der Refraktiven Chirurgie，，中公開。
[0007]對(duì)包含折射率變化`的內(nèi)部界面的樣本對(duì)象的內(nèi)部尺寸的光學(xué)測量現(xiàn)有技術(shù)的討論主要集中在與眼睛的診斷相關(guān)的特定應(yīng)用上，在其他類型對(duì)象的光學(xué)研究中也會(huì)遇到如上所述的類似的約束和限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的用于獲得對(duì)象(如眼睛)不同內(nèi)部部分體積的不同特征的不同設(shè)備的使用的上述問題，本發(fā)明總的目標(biāo)為節(jié)省診斷時(shí)間和與各自診斷設(shè)備相關(guān)的成本，且本發(fā)明的特定技術(shù)目標(biāo)為實(shí)現(xiàn)針對(duì)眼睛不同部分的足夠的測量精度(分辨率)，以可針對(duì)病人眼睛的視力矯正進(jìn)行精確的個(gè)體(定制的)治療。
[0009]通常，通過提供允許在實(shí)際的單次測量操作(例如，單次診斷研究)中測量和獲得不同數(shù)據(jù)的單一系統(tǒng)來達(dá)到本發(fā)明的目的。換言之，盡管測量一個(gè)以上的參數(shù)，但病人僅經(jīng)歷(遭受)一次測量活動(dòng)。本發(fā)明涉及致力于不同測量任務(wù)以及以不同的適當(dāng)(軸向和橫向)分辨率/精度對(duì)用于研究的對(duì)象的不同內(nèi)部部分體積的測量的不同光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)設(shè)備的集成。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于光學(xué)地測量對(duì)象的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)，所述對(duì)象包括內(nèi)部界面，在該內(nèi)部界面處折射率發(fā)生變化以使得入射光的一部分被反射回和/或散射回并能夠通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)OCT被檢測，所述系統(tǒng)包括:至少一個(gè)第一 OCT設(shè)備，被配置為測量所述對(duì)象的第一部分體積中的內(nèi)部尺寸。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，所述系統(tǒng)還包括:至少一個(gè)第二 OCT設(shè)備，被配置為測量同一所述對(duì)象的第二部分體積中的內(nèi)部尺寸，其中，所述第二部分體積至少部分地不同于所述第一部分體積。
[0012]第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備結(jié)合為單一系統(tǒng)，與使用均在單次測量操作中的兩個(gè)單獨(dú)的OCT設(shè)備相比，可在較短時(shí)間中使用單一系統(tǒng)以不同的適當(dāng)/所需精度測量同一對(duì)象不同內(nèi)部空間中的內(nèi)部尺寸。
[0013]所述第一部分體積可位于樣本對(duì)象的前側(cè)處或該前側(cè)附近。所述前側(cè)基本上面向所述系統(tǒng)。且所述第二部分體積可位于該對(duì)象的后側(cè)處或該后側(cè)附近或者可基本上從該對(duì)象的前側(cè)延伸至該對(duì)象的后側(cè)。例如，該對(duì)象可為眼睛，特別是人眼。通過單一集成系統(tǒng)測量對(duì)象(特別是眼睛)的不同部分體積的內(nèi)部尺寸節(jié)省時(shí)間和測量工作，且在研究眼睛的情況下，減少了病人經(jīng)歷的痛苦。
[0014]第一 OCT設(shè)備可包括第一參考臂和第一樣本臂，且所述第二 OCT設(shè)備可包括第二參考臂和第二樣本臂，其中，至少一段該第一樣本臂和一段該第二樣本臂指向所述對(duì)象。優(yōu)選地，所述的一段第二樣本臂空間上至少部分地與所述的一段第一樣本臂重疊。更為優(yōu)選地，所述的一段第二樣本臂和所述的一段第一樣本臂被引導(dǎo)通過公共透鏡系統(tǒng)。引導(dǎo)該第一樣本臂和第二樣本臂朝向同一對(duì)象，其中，優(yōu)選地，兩樣本臂在空間上重疊并最終被引導(dǎo)通過公共透鏡系統(tǒng)，允許通過相對(duì)于要求保護(hù)的系統(tǒng)僅一次進(jìn)行對(duì)象的單一機(jī)械調(diào)整來測量該對(duì)象的不同特性。
[0015]第一 OCT設(shè)備可被配置為測量位于對(duì)象的前側(cè)處或該前側(cè)附近的第一部分體積，例如眼睛的角膜和前部段(corneal and anterior section, CAS)。第二 OCT設(shè)備可被配置為測量例如沿深度方向測量/對(duì)象的第二部分體積的長度，例如從角膜的前表面到眼睛的視網(wǎng)膜的全長。與相繼地調(diào)整和使用不同測量設(shè)備來測量對(duì)象相比，將第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備與它們的不同測量目標(biāo)(待測量的不同部分體積)相結(jié)合，可降低成本、時(shí)間和測量工作。此外，結(jié)合的OCT診斷設(shè)備提供必要的完整數(shù)據(jù)集，以在一個(gè)程序中(“在單觸發(fā)中”)以適當(dāng)精度從總體上計(jì)算眼睛的成像屬性。
[0016]第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備分別可被配置為發(fā)出各自以預(yù)設(shè)的第一焦距和第二焦距來聚焦的第一光束和第二光束，其中，該第一焦距可短于該第二焦距。這允許測量位于相對(duì)于對(duì)象前表面的不同深度處的不同的目標(biāo)內(nèi)部空間。
[0017]第一 OCT設(shè)備可被配置為發(fā)出第一福射的第一光束,該第一福射具有在由第一工作波長和第一帶寬限定的第一波長范圍內(nèi)的波長，進(jìn)而限定第一軸向分辨率。第二 OCT設(shè)備可被配置為發(fā)出第二輻射的第二光束，該第二輻射具有在由第二工作波長和第二帶寬限定的第二波長范圍內(nèi)的波長，進(jìn)而限定第二軸向分辨率。而且，所述第一軸向分辨率可高于所述第二軸向分辨率。優(yōu)選地，第一軸向分辨率可小于5μπι且第二軸向分辨率可大于15 μ m。更為優(yōu)選地，第一帶寬可大于約IOOnm且第二帶寬可小于約20nm。更為優(yōu)選地，第一工作波長可在從約700nm到約1350nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選從約700nm到約900nm,更優(yōu)選從約750nm到約850nm,特別是約820nm ;第一帶寬可在約IOOnm到200nm之間的范圍內(nèi)。第二工作波長可在從約600nm到約1000nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選從約620nm到約750nm或從約800nm到約1000nm,特別是約700nm ;第二帶寬可在約5nm到IOnm之間的范圍內(nèi)。在對(duì)象的不同內(nèi)部尺寸和部分體積的測量中設(shè)置不同的軸向分辨率可節(jié)省測量時(shí)間并降低數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)量存儲(chǔ)需求，其中，在較小尺寸上需要較低的高分辨率，而在較大尺寸上較低分辨率則足夠，這使得相比于以同樣高的分辨率測量兩空間的系統(tǒng)，可處理更少的數(shù)據(jù)。
[0018]第一 OCT設(shè)備可被配置為發(fā)出聚焦輻射的第一光束，該聚焦輻射具有在包含第一工作波長的第一波長范圍內(nèi)的波長和第一數(shù)值孔徑，進(jìn)而限定第一橫向分辨率。第二OCT設(shè)備可被配置為發(fā)出聚焦輻射的第二光束，該聚焦輻射具有在包含第二工作波長的第二波長范圍內(nèi)的波長和第二數(shù)值孔徑，進(jìn)而限定第二橫向分辨率。而且，第一橫向分辨率可不同于第二橫向分辨率。優(yōu)選地，第一橫向分辨率可高于第二橫向分辨率。更為優(yōu)選地，第一橫向分辨率約為10 μ m到20 μ m (且更優(yōu)選與I μ m到3 μ m的軸向分辨率相結(jié)合)且第二橫向分辨率約為50 μ m到200 μ m (且更優(yōu)選與10 μ m到50 μ m的軸向分辨率相結(jié)合)。在不同的聚焦輻射光束中設(shè)置不同的橫向分辨率可使分辨率適于不同應(yīng)用需求并節(jié)省測量時(shí)間、數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求。
[0019]第一 OCT設(shè)備可為譜域OCT設(shè)備且第二 OCT設(shè)備可為時(shí)域OCT設(shè)備?；蛘?，第一OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備可均為譜域OCT設(shè)備。再或者，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備可均為時(shí)域OCT設(shè)備。針對(duì)用于研究的對(duì)象的不同部分體積來調(diào)整OCT設(shè)備的類型，允許根據(jù)研究對(duì)象的應(yīng)用來優(yōu)化測量精度、最小化測量時(shí)間并調(diào)整/優(yōu)化數(shù)據(jù)采集的速度。
[0020]第一 OCT設(shè)備可具有包括第一透鏡系統(tǒng)和公共透鏡系統(tǒng)的第一樣本臂，其中，所述第一透鏡系統(tǒng)和所述公共透鏡系統(tǒng)設(shè)置在第一光軸上并共同形成所述第一樣本臂中的第一光束的第一聚焦部分，其中，所述第一聚焦光束部分具有第一焦距。所述第二OCT設(shè)備可具有包括第三透鏡系統(tǒng)、所述公共透鏡系統(tǒng)和光譜部分反射鏡的第二樣本臂，所述光譜部分反射鏡設(shè)置在所述第一透鏡系統(tǒng)和所述公共透鏡系統(tǒng)之間以將沿第二光軸的方向穿過所述第三透鏡系統(tǒng)的第二光束引導(dǎo)至所述第一光軸的方向并穿過所述公共透鏡系統(tǒng)，其中，所述第三透鏡系統(tǒng)和所述公共透鏡系統(tǒng)共同形成所述第二樣本臂中的第二光束的第二聚焦部分，其中，所述第二聚焦光束部分具有第二焦距。在該結(jié)構(gòu)中，第一焦距可不同于第二焦距。優(yōu)選地，第一焦距小于第二焦距。焦距確定深度范圍(測量的范圍)。相應(yīng)地，更為優(yōu)選地，第二焦深被設(shè)計(jì)為( 即，足夠長)使得眼睛的整個(gè)軸向長度能夠通過第二 OCT設(shè)備來測量。第二樣本臂產(chǎn)生于沿不同于第一光束的第一光軸的方向的第二光軸的第二方向、然后重新引導(dǎo)至第一光軸的方向、再同第一光束一起穿過公共透鏡系統(tǒng)的這種設(shè)置允許第一OCT設(shè)備被設(shè)計(jì)為不同于第二 OCT設(shè)備，例如在OCT設(shè)備的類型(譜域或時(shí)域)、軸向分辨率和橫向分辨率、福射的波長范圍的選擇、福射的強(qiáng)度和由第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備產(chǎn)生的輻射在時(shí)間上的調(diào)制等方面。在一個(gè)替代實(shí)施例中，例如，針對(duì)不同于測量眼睛的應(yīng)用，第二焦距可小于第一焦距。
[0021]第一 OCT設(shè)備可包括具有第一工作波長和第一帶寬的第一光源，且第二 OCT設(shè)備可包括具有第二工作波長和第二帶寬的第二光源。在該結(jié)構(gòu)中，第一帶寬可大于約IOOnm且第二帶寬可小于約20nm。優(yōu)選地，第一工作波長可為約820nm，第一帶寬可在約IOOnm到約250nn范圍內(nèi)(優(yōu)選在約IOOnm和約200nm之間),且第二工作波長可為約700nm,第二帶寬可小于20nn并優(yōu)選在約5nm和約IOnm之間的范圍內(nèi)。第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的這種光譜結(jié)構(gòu)允許以與第二部分體積不同的軸向分辨率且優(yōu)選地在不同的工作波長處對(duì)第一部分體積進(jìn)行研究。[0022]第一 OCT設(shè)備可具有第一樣本臂且第二 OCT設(shè)備具有空間上至少部分地重疊在所述第一樣本臂上的第二樣本臂。所述第一樣本臂和所述第二樣本臂可穿過雙焦點(diǎn)公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)，所述雙焦點(diǎn)公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)包括具有第一焦距并作用在所述第一樣本臂中的第一聚焦部分和具有第二焦距并作用在所述第二樣本臂中的第二聚焦部分。在這種結(jié)構(gòu)中，第一焦距可小于第二焦距。在優(yōu)選的第一實(shí)施例中，第一聚焦部分為雙焦距系統(tǒng)的圓形中心部分且第二聚焦部分為圍繞該第一聚焦部分的環(huán)形部分。更為優(yōu)選地，第一聚焦部分和第二聚焦部分可具有不同的光譜透射率特性，每一部分被配置為根據(jù)可位于對(duì)象中不同距離/深度的相應(yīng)的部分體積的研究需要來限定由相應(yīng)的工作波長和帶寬所限定的適當(dāng)?shù)牟ㄩL范圍，公共透鏡系統(tǒng)的第一聚焦部分和第二聚焦部分的相應(yīng)的焦距適于該相應(yīng)的部分體積。在優(yōu)選的替代性第二實(shí)施例中，雙焦距系統(tǒng)具體體現(xiàn)為適當(dāng)設(shè)計(jì)的具有至少兩個(gè)互補(bǔ)區(qū)域的衍射光學(xué)元件(D0E)，第一區(qū)域被設(shè)計(jì)為提供第一焦距且第二區(qū)域被設(shè)計(jì)為提供第二焦距。
[0023]第一 OCT設(shè)備和所述第二 OCT設(shè)備可包括公共光源。這就進(jìn)一步降低了系統(tǒng)成本并提高了第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的集成程度。[0024]第一 OCT設(shè)備可包括第一參考臂，且第二 OCT設(shè)備可包括空間上至少部分地重疊在所述第一參考臂上的第二參考臂。所述第一參考臂可具有大體上與所述第一樣本臂的光程長度一致(correspond to)的光程長度，并可包括第一反射鏡和第一參考臂透鏡系統(tǒng)，所述第一參考臂透鏡系統(tǒng)形成聚焦在所述第一反射鏡上的第一參考臂部分。所述第二參考臂可具有大體上與所述第二樣本臂的光程長度一致的光程長度，并可包括第二反射鏡、設(shè)置在所述第一參考臂透鏡系統(tǒng)前面的所述第一參考臂中的第二參考臂部分反射鏡和設(shè)置在所述第一參考臂外且大體上位于所述第二參考臂部分反射鏡和第二參考臂透鏡系統(tǒng)之間的第二參考臂透鏡系統(tǒng)，其中，所述部分反射鏡將具有由第二工作波長和第二寬帶限定的波長范圍內(nèi)的波長并沿第一參考臂方向穿過第一參考臂透鏡系統(tǒng)的光束重新引導(dǎo)至第二參考臂方向并穿過所述第二參考臂透鏡系統(tǒng)，且其中，所述第二參考臂部分反射鏡和所述第二參考臂透鏡系統(tǒng)共同形成聚焦在所述第二反射鏡上的第二參考臂部分。這種結(jié)構(gòu)允許第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備各自的第一參考臂和第二參考臂的至少部分的集成/重疊，同時(shí)可使第一參考臂和第二參考臂的光程長度大體上與相應(yīng)的第一樣本臂和第二樣本臂的光程長度一致。
[0025]在參考臂的替代性實(shí)施例中，第一 OCT設(shè)備可包括被配置為作用在穿過雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)的第一聚焦部分的第一參考臂上的第一聚焦部分，且第二 OCT設(shè)備可包括空間上至少部分地重疊在所述第一參考臂上并穿過所述雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)的第二聚焦部分的第二參考臂，其中，所述第二聚焦部分被配置為作用在第二參考臂上。在該實(shí)施例中，第一參考臂進(jìn)一步包括:第一反射鏡，其在光譜上部分地反射具有在由第一工作波長和第一帶寬限定的第一波長范圍內(nèi)的波長的光，且第二參考臂進(jìn)一步包括:第二反射鏡，其在光譜上對(duì)具有在例如由第二工作波長和第二帶寬限定的第二波長范圍內(nèi)的波長的光進(jìn)行反射。所述第一聚焦部分的焦距可被調(diào)整為使得所述第一參考臂的光程長度大體上與所述第一樣本臂的光程長度一致，且所述第二聚焦部分的焦距可被調(diào)整為使得所述第二參考臂的光程長度大體上與所述第二樣本臂的光程長度一致。優(yōu)選地，所述雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)的所述第一聚焦部分為圓形中心部分，且所述第二聚焦部分為圍繞該第一聚焦部分的環(huán)形部分。在一種結(jié)構(gòu)中，所述雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)的所述第一聚焦部分和所述第二聚焦部分具有適于分別以用于研究的對(duì)象的第一部分體積和第二部分體積為目標(biāo)的第一光束和第二光束的應(yīng)用需要的不同光譜透射特性。在替代結(jié)構(gòu)中，可將具有已選擇的光譜透射率特性的光譜濾波器設(shè)置在雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)之后。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，如所要求的，提供了一種用于光學(xué)地測量對(duì)象的內(nèi)部尺寸的方法，所述對(duì)象包括內(nèi)部界面，在該內(nèi)部界面處折射率發(fā)生變化以使入射光的一部分被反射回和/或散射回并能夠被檢測。例如，所述對(duì)象可為眼睛。
[0027]根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括在單次測量操作中通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)測量所述對(duì)象的第一部分體積中的內(nèi)部尺寸和所述對(duì)象的第二部分體積中的內(nèi)部尺寸的步驟，其中，所述第二部分體積至少部分地不同于所述第一部分體積。該方法達(dá)到上文要求保護(hù)的系統(tǒng)所限定的同樣的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)。
[0028]在執(zhí)行要求保護(hù)的方法時(shí)，可使用以上所描述的系統(tǒng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]通過以下特定實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例、優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果可更為清晰。該實(shí)施例不旨在對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，且該實(shí)施例是參照附圖來提供的，其中:
[0030] 圖1示出常規(guī)的譜域OCT設(shè)備的實(shí)施例；
[0031]圖2示出常規(guī)的時(shí)域OCT設(shè)備的實(shí)施例；
[0032]圖3不出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施例，其中，第一 OCT設(shè)備和不同于該第一OCT設(shè)備的第二 OCT設(shè)備通過僅重疊經(jīng)由公共透鏡系統(tǒng)指向同一待研究的對(duì)象的第一樣本臂部分和第二樣本臂的一部分而結(jié)合；
[0033]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施例，其中，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備進(jìn)一步集成以具有結(jié)合的公共樣本臂；
[0034]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的光譜設(shè)計(jì)，提供了具有第一波長范圍內(nèi)的波長的輻射和具有第二波長范圍內(nèi)的波長的輻射，所述第一波長范圍由第一工作波長和第一帶寬限定，所述第二波長范圍由第二工作波長和第二帶寬限定；
[0035]圖6不出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第三實(shí)施例，其中，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備均為譜域OCT設(shè)備且具有部分集成的參考臂；
[0036]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的第四實(shí)施例，其中，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備均為譜域OCT設(shè)備，且其中，參考臂的設(shè)計(jì)不同于圖6所示實(shí)施例中的參考臂的設(shè)計(jì)；以及
[0037]圖8為穿過人眼的剖視圖，其用于示出待研究的眼睛的不同部分體積和內(nèi)部界面。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1示出示例性常規(guī)譜域類型的光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)設(shè)備(SD-0CT)。標(biāo)注為100的SD-OCT包括優(yōu)選的寬帶光源102、光源光纖104、光纖耦合器106、雙向使用的光纖108、分束器112、包括第一公共透鏡系統(tǒng)110 (樣本臂和參考臂共用)、分束器112和樣本臂透鏡系統(tǒng)114的樣本臂以及包括分束器112、參考臂透鏡系統(tǒng)116和參考臂反射鏡117的參考臂；檢測臂包括光纖耦合器106、檢測臂光纖118、第一校準(zhǔn)透鏡系統(tǒng)120、光柵122、第二頻譜成像透鏡系統(tǒng)124和包含用于測量光譜分辨的干涉圖樣的多個(gè)檢測器單元128-1到128-n的光譜儀檢測器陣列126。SD-0CT100還包括用于執(zhí)行所述光譜分辨的干涉圖樣130的快速傅里葉變換的計(jì)算單元132，用于計(jì)算樣本對(duì)象10中的折射率界面14、14’、14’ ’的深度分布134。
[0039]在SD-0CT100的操作中，光源102產(chǎn)生寬帶光輻射，即包括分布在相對(duì)較寬的光譜波長范圍內(nèi)的波長的輻射的光輻射。所產(chǎn)生的輻射通過光源光纖104，經(jīng)由光纖耦合器106及雙向使用的光纖108進(jìn)行傳輸，從該雙向使用的光纖108的遠(yuǎn)端起，所述輻射以發(fā)散光束BI的形式發(fā)出穿過第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110，這將光束BI變?yōu)榛緸槠叫泄獾墓馐?如圖1所示)通過分束器112。在分束器112中，平行光光束的一部分傳輸?shù)匠虻诙颖颈弁哥R系統(tǒng)114的SD-0CT100的樣本臂SAl中，將光束聚焦成焦點(diǎn)落在對(duì)象10上的聚焦光束部分。
[0040]對(duì)象10包括在其內(nèi)部空間中的多個(gè)內(nèi)部界面14、14’、14’ ’，在該內(nèi)部界面處折射率變化從而導(dǎo)致照亮對(duì)象10的聚焦光束的部分反射。從多個(gè)內(nèi)部界面14、14’、14’ ’反射的輻射由第二樣本臂透鏡系統(tǒng)114聚集，進(jìn)而作為基本為平行光的光束而傳輸通過第二樣本臂透鏡系統(tǒng)114，傳輸通過分束器112并由第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110聚焦到雙向使用的光纖108的遠(yuǎn)端。
[0041]從雙向使用的光纖108作為基本平行輻射的光束通過第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110傳輸?shù)牧硪徊糠州椛?，通過內(nèi)部基本上平坦的表面部分反射，以形成指向?qū)⒒緸槠叫休椛涞墓馐劢乖趨⒖急鄯瓷溏R117上的參考臂透鏡系統(tǒng)116的參考臂RA1，所述表面是傾斜的，優(yōu)選地相對(duì)于基本為平行輻射的入射光束成基本45°角傾斜。參考臂反射鏡117被設(shè)置為靜止并反射聚焦輻射的光束，這樣被反射的發(fā)散輻射通過參考臂透鏡系統(tǒng)116而聚集，該參考臂透鏡系統(tǒng)116將被反射的輻射作為基本為平行輻射的光束從參考臂傳輸。從參考臂返回的輻射通過分束器112的平坦內(nèi)表面朝向第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110被引導(dǎo)，該第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110對(duì)從參`考臂RAl返回的光進(jìn)行傳輸并將其聚集在雙向使用的光纖108的遠(yuǎn)端上。因此，光纖108同時(shí)傳輸由于從對(duì)象10內(nèi)部界面14、14’、14’’反射從樣本臂SAl返回的輻射，以及由于從參考臂反射鏡117反射從參考臂RAl返回的輻射，這使得這些輻射光束進(jìn)行干涉。發(fā)生干涉的輻射通過光纖108，經(jīng)由光纖耦合器106傳輸?shù)綑z測臂光纖118中，從該檢測臂光纖118的遠(yuǎn)端起，發(fā)生干涉的輻射作為發(fā)散光束出現(xiàn)，該發(fā)散光束通過第一檢測透鏡系統(tǒng)120聚集并傳輸?shù)匠蚬鈻?22的基本為平行光的光束中。光柵122根據(jù)撞擊在光柵122上的輻射的不同波長將干涉光的入射光束反射成多個(gè)具有不同反射角的基本為平行光的光束。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知光柵122作為根據(jù)輻射的波長以不同反射角對(duì)照射的輻射進(jìn)行反射的光譜分辨元件的結(jié)構(gòu)和功能，因此這里將其描述省略。
[0042]從光柵122反射的輻射的多個(gè)光譜分辨光束由第二檢測透鏡系統(tǒng)124聚集，并根據(jù)光柵122的反射角聚焦在光譜儀檢測器陣列上，在該光譜儀檢測器陣列上，聚焦的光譜分辨光束撞擊到多個(gè)檢測器單元128-1到128-n的相應(yīng)的一個(gè)上并由該多個(gè)檢測器單元128-1到128-n的相應(yīng)的一個(gè)檢測。
[0043]根據(jù)第一檢測透鏡系統(tǒng)120、光柵122、第二檢測透鏡系統(tǒng)124和光譜儀檢測器陣列126的這種布置，沿光譜儀檢測器陣列126的特定位置/特定的檢測器單元128-1對(duì)應(yīng)于干涉輻射的相應(yīng)的特定波長，所述干涉輻射源于從樣本臂SAl返回和從參考臂RAl返回的輻射的干涉。由此，光譜儀檢測器陣列126檢測光譜分辨的干涉圖樣130，該光譜分辨的干涉圖樣130基本為干涉輻射強(qiáng)度的光譜分布。將該光譜分布提交傅里葉變換，例如在快速傅里葉變換計(jì)算單元132中執(zhí)行，以產(chǎn)生如圖1所示的折射率界面的深度分布134。該分布134大體上包括干涉輻射的強(qiáng)度/幅度a (ζ)的分布，該分布作為用作由對(duì)象10中內(nèi)部界面14、14’、14’’反射的輻射的樣本臂SAl中所測量光程ζ的長度的函數(shù)。如圖1所示，分布134包括對(duì)應(yīng)于圖1所描述的對(duì)象10中的三個(gè)內(nèi)部界面14、14’、14’ ’的三個(gè)峰值。
[0044]換言之，從光源102發(fā)出的輻射的寬帶光譜分布，在從折射率不連續(xù)/樣本臂SAl中對(duì)象10的內(nèi)部界面14、14’、14’ ’反射之后，與參考臂RAl中反射的輻射的寬帶光譜分布相干涉。對(duì)應(yīng)于通過光柵122與特定檢測器單元128-1相結(jié)合所實(shí)現(xiàn)的光譜分辨率的相應(yīng)干涉光譜間隔，對(duì)應(yīng)于來自對(duì)象10中內(nèi)部界面14、14’、14’’不同深度的信息。計(jì)算出頻譜的傅里葉變換由光譜儀檢測器陣列126寄存，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)象10中有關(guān)沿深度方向ζ的界面的深度位置的信息。
[0045]如果對(duì)象10為人眼，則眼睛20 (如圖8所示)不同部分的折射率的差異由樣本臂SAl中輻射所通過的材質(zhì)的不同折射率導(dǎo)致，其中包括空氣(折射率1.003)、淚膜(折射率
1.3335)、表皮(折射率1.401)和基質(zhì)(折射率1.3771)。人眼20各段的上述折射率值是從TOMEY公司制造的上述設(shè)備的規(guī)格說明書中獲得的。
[0046]圖2示意性地示出常規(guī)的時(shí)域類型OCT設(shè)備(TD-OCT)的一個(gè)示例。TD-0CT150包括優(yōu)選的低相干光源152、第一光源光纖154、光循環(huán)器155、雙向使用的第二光源光纖156、光纖耦合器158、包括雙向使用的樣本臂光纖160的樣本臂SA2、第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162、第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164和包括折射率變化處的內(nèi)部界面14、14’、14’’的樣本對(duì)象10。TD-0CT150進(jìn)一步包括具有雙向使用的參考臂光纖166的參考臂RA2、參考臂透鏡系統(tǒng)168、位置可調(diào)制的參考臂反射鏡17 0和超高速延時(shí)掃描器172。OCT設(shè)備150還包括檢測臂，該檢測臂包括第一檢測光纖174和檢測器178?？蛇x地，作為提高信噪比的方法，OCT設(shè)備150進(jìn)一步包括循環(huán)器155、第二檢測光纖176和檢測器178的差分形成部分(例如，雙平衡式信號(hào)檢測(dual balanced signal detection, DBSD)單元)。作為獲得對(duì)象10中內(nèi)部界面14、14’、14’ ’的深度信息的方法，OCT設(shè)備150還包括帶通濾波器180、解調(diào)器182和計(jì)算機(jī)184，該計(jì)算機(jī)184用于接收解調(diào)信號(hào)并計(jì)算內(nèi)部界面14、14’、14’的深度信息。
[0047]在TD-0CT150的操作中，光源152發(fā)出足以具備相對(duì)較低的相干且包括相對(duì)較窄的波長范圍的輻射。光源152發(fā)出的輻射經(jīng)由光循環(huán)器155傳輸通過第一光源光纖154，再經(jīng)由光纖稱合器158傳輸通過第二光源光纖156,在光纖稱合器158中，該福射分為傳送到樣本臂SA2的第一輻射部分和傳送到參考臂RA2的第二輻射部分。
[0048]第一輻射部分通過樣本臂光纖160傳輸，并從該樣本臂光纖160的遠(yuǎn)端起，該第一福射部分以由第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162聚集的發(fā)散光束出現(xiàn),該第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162將該發(fā)散光束以基本為平行光的光束傳輸至第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164。透鏡系統(tǒng)164傳輸該光束并將其聚焦為聚焦光束，該聚焦光束的焦點(diǎn)落在對(duì)象10上。各個(gè)內(nèi)部界面14、14’、14’ ’將部分入射光反射回第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164，該第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164將從多個(gè)內(nèi)部界面14、14’、14’’反射的多個(gè)輻射部分聚集起來并將其傳輸至第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162，該第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162將從樣本臂SA中反射回的輻射部分聚焦在樣本臂光纖160的遠(yuǎn)端，該樣本臂光纖160經(jīng)由光纖稱合器158將該福射傳輸至第一檢測光纖174。
[0049]由光纖耦合器158分離的第二輻射部分參考臂RA2中傳輸通過參考臂光纖166，從該參考臂光纖166的遠(yuǎn)端起,該第二福射部分以發(fā)散光束出現(xiàn)。它由參考臂透鏡系統(tǒng)168聚集并以基本為平行輻射的光束傳輸至可調(diào)制的參考臂反射鏡170。參考臂反射鏡170通過高速延時(shí)掃描器172沿著參考臂RA2部分的軸向以周期性的方式來回地高速移動(dòng)(如圖2示出的雙向箭頭所指示)。從位置可調(diào)制的參考臂反射鏡170反射的輻射由參考臂透鏡系統(tǒng)168傳輸并聚焦在參考臂光纖166的遠(yuǎn)端上,該參考臂光纖166經(jīng)由光纖稱合器158將反射的參考臂輻射傳輸至第一檢測光纖174，在該處，參考臂輻射與由對(duì)象10的內(nèi)部界面14,14'、14’ ’反射的從樣本臂SA2返回的輻射發(fā)生干涉。
[0050]干涉光通過第一檢測光纖174傳輸至檢測器178入口級(jí)的輸入端口(_)，在該檢測器處對(duì)干涉輻射強(qiáng)度的時(shí)間依賴性進(jìn)行檢測和記錄。[0051]作為提高信噪比的可選方法，例如通過執(zhí)行背景相減法，由光源152發(fā)出的輻射的一部分通過循環(huán)器155傳輸至第二檢測光纖176中，并通過第二檢測光纖176傳輸至檢測器178入口級(jí)的另一輸入端口( + )。檢測器178從來自干涉輻射中的信號(hào)中減去來自由光源152發(fā)出的福射中的信號(hào)，并由循環(huán)器155“抽頭(tapped)”。由于檢測器178具有(+ )和(-)入口端口的結(jié)構(gòu)，因此來自光源152的信號(hào)中的多余噪聲從干涉輻射的信號(hào)中減掉，進(jìn)而提高了信噪比。由此獲得的信號(hào)通過帶通濾波器180饋送至解調(diào)器182，以去除由參考臂RA2中的延時(shí)掃描器172的高速調(diào)制產(chǎn)生的高頻成分。由此獲得的信號(hào)饋送至計(jì)算機(jī)184，并記錄在該計(jì)算機(jī)184上，該計(jì)算機(jī)184由接收到的信號(hào)計(jì)算所需的對(duì)象10中內(nèi)部界面14、14’、14’’的深度信息。
[0052]在TD-0CT150中，窄帶干涉輻射通過從樣本臂SA2中對(duì)象10的內(nèi)部界面14、14’、14’ ’所反射的輻射與由參考臂RA2所產(chǎn)生輻射的干涉而降低，該窄帶干涉輻射的光程長度通過延時(shí)掃描器172所產(chǎn)生的反射鏡170的周期性運(yùn)動(dòng)進(jìn)行掃描/變化。
[0053]譜域類型的OCT設(shè)備(如圖1所例示)具有優(yōu)于主要用在商業(yè)上的時(shí)域類型的OCT設(shè)備(如圖2所例示)的優(yōu)點(diǎn):在不涉及機(jī)械地移動(dòng)部件(例如，時(shí)域OCT設(shè)備150的參考臂反射鏡170)的情況下，具有更佳/更高的信噪比和可同時(shí)獲得的內(nèi)部界面14、14’、14’’的深度信息。
[0054]本領(lǐng)域技術(shù)人員可從光學(xué)的基本原理中得出并已知OCT設(shè)備的軸向分辨率Λ ζ,因此用于獲得內(nèi)部界面14、14’、14’’深度位置的精度大體上通過輻射的帶寬(Λ λ)和中心波長(λJ根據(jù)以下公式而確定:
[0055](I) π n Aa
[0056]其中，η為表示部分反射界面的介質(zhì)的折射率。如果對(duì)象10為圖8所示的人眼20，則最前面界面的相關(guān)折射率為角膜的折射率η=1.3771。
[0057]通過其獲得相對(duì)于軸向(ζ)的橫向上的深度信息的精度，即，橫向分辨率Λ X基本上由以下公式來確定:
[0058]Δχ = —X—OC -1.(2)
π NAf
[0059]其中，NA為聚焦透鏡系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，f為透鏡系統(tǒng)將樣本臂的輻射聚焦在對(duì)象10上的焦距。
[0060]輻射的足夠密集部分從其反射/散射回對(duì)象10中的軸向范圍，為將輻射聚焦在對(duì)象10上的透鏡系統(tǒng)的焦深(DOF)的數(shù)量級(jí)，且根據(jù)以下公式由透鏡系統(tǒng)的焦距f或數(shù)值孔徑NA來確定:
[0061]DOF a I/NA2 a f2 (3)
[0062]針對(duì)第二部分體積大體上沿對(duì)象的全長延伸且第一部分體積接近或位于對(duì)象10的前側(cè)16并從該前側(cè)延伸出例如總軸長的十分之一的軸向延伸對(duì)象，對(duì)公式(I)、(2)和
(3)進(jìn)行賦值時(shí)，很明顯，被配置為測量第一部分體積內(nèi)的內(nèi)部界面的具有足夠精度的OCT設(shè)備無法以與對(duì)象10第一部分體積中同樣的分辨率測量沿全長分布的內(nèi)部界面，即第二部分體積。特別是，當(dāng)對(duì)象10為人眼20 (如圖8所示)時(shí)，以一個(gè)被配置為測量包括角膜和前部段(CAS)的眼睛前段的單一的OCT設(shè)備，無法獲得Λ ζ=1 μ m到3 μ m的高精度/軸向分辨率以及從角膜到視網(wǎng)膜26的眼睛20的長度。
[0063]在常規(guī)實(shí)踐中，利用具有小于ΙΟμπι的相對(duì)較高的軸向分辨率的譜域類型的OCT設(shè)備對(duì)眼睛20的CAS的眼內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測量，其中，軸向分辨率在約I μ m到3 μ m的范圍內(nèi)。針對(duì)眼睛的CAS的不同界面的精確測量，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以并且非常需要(即使不是必須)采用軸向分辨率小于I μ m的最新技術(shù)的SD類型OCT設(shè)備。
[0064]另一方面，例如，通過基于光學(xué)低相干反射(optical low coherencereflectometry, OLCR)原理的設(shè)備或利用時(shí)域類型的OCT設(shè)備對(duì)眼睛長度進(jìn)行常規(guī)地測量，其中，必須在對(duì)應(yīng)于眼睛長度的長度上改`變(掃描)參考臂的長度，這是通過在相當(dāng)?shù)拈L度上軸向地掃描反射鏡或通過橫向地移動(dòng)具有相應(yīng)基準(zhǔn)的棱鏡而實(shí)現(xiàn)的，例如，在Haag-Streit公司制造的OLCR類型的設(shè)備中執(zhí)行。
[0065]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，為了能夠在僅在對(duì)象全長的相對(duì)較小的部分上延伸的第一部分體積和例如沿全長延伸或通過例如該對(duì)象全長一半以上的軸向距離與第一部分體積軸向隔開的第二部分體積能夠以足夠高的分辨率進(jìn)行同步或準(zhǔn)同步的測量，提出將分別被配置為測量對(duì)象的第一部分體積和第二部分體積中內(nèi)部尺寸的第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備結(jié)合(集成)起來。下面參照?qǐng)D3、4、6和7對(duì)其特定實(shí)施例進(jìn)行描述。
[0066]在以下描述的實(shí)施例中，假設(shè)第一部分體積17位于對(duì)象10的前側(cè)16附近或位于對(duì)象10的前側(cè)16處并通過具有大體上延伸貫穿第一部分體積17的焦距范圍DOFl的第一OCT設(shè)備OCTl來測量，且假設(shè)第二部分體積從對(duì)象10的前側(cè)16延伸至其后側(cè)18并通過具有延伸貫穿該第二部分體積的相應(yīng)焦深D0F2的第二 OCT設(shè)備0CT2來測量。
[0067]在圖3所示的第一實(shí)施例中，通過對(duì)第二 OCT設(shè)備0CT2的樣本臂SA2的一部分與第一 OCT設(shè)備OCTl的樣本臂SAl的一部分進(jìn)行重疊，并使第二 OCT設(shè)備0CT2的樣本臂SA2和第一 OCT設(shè)備OCTl的樣本臂SAl的該部分均通過公共透鏡L12延伸至同一對(duì)象10，將第一 OCT設(shè)備OCTl與第二 OCT設(shè)備0CT2結(jié)合起來。第一 OCT設(shè)備OCTl的樣本臂SAl被設(shè)計(jì)為穿過第一透鏡系統(tǒng)LI和公共透鏡系統(tǒng)L12，該第一透鏡系統(tǒng)LI和公共透鏡系統(tǒng)L12共同形成大致對(duì)應(yīng)于第一部分體積17與公共透鏡系統(tǒng)L12間的距離和大體上延伸貫穿該對(duì)象的第一部分體積17的焦深DOFl的聚焦樣本臂光束部分BI。第二 OCT設(shè)備0CT2的樣本臂SA2被設(shè)計(jì)為包括第三透鏡系統(tǒng)L3、部分反射鏡M和公共透鏡系統(tǒng)L12，由此，第三透鏡系統(tǒng)L3和部分反射鏡M分別被設(shè)置在第一透鏡系統(tǒng)LI和公共透鏡系統(tǒng)L12之間的第一OCT設(shè)備OCTl第一樣本臂SAl的外部和內(nèi)部，以將第二 OCT系統(tǒng)0CT2的樣本臂SA2的一部分偏轉(zhuǎn)至第一 OCT設(shè)備OCTl第一樣本臂SAl的方向。特別地，第二 OCT系統(tǒng)0CT2的樣本臂SA2的一部分大體上垂直于第一 OCT設(shè)備OCTl的樣本臂SAl，且部分反射鏡M以相對(duì)于第一 OCT設(shè)備OCTl的第一樣本臂SAl的方向成45°的角度進(jìn)行設(shè)置。
[0068]部分反射鏡M的設(shè)置并不限定于上述設(shè)置。部分反射鏡M可以不同于45°的角度Θ來設(shè)置，例如Θ的范圍從20°到70°，且樣本臂SA2的包括第三透鏡系統(tǒng)L3的一部分和第二 OCT設(shè)備0CT2的組件(除了樣本臂透鏡SA2)可以相對(duì)于樣本臂SAl成2 Θ的角度來設(shè)置。
[0069]第三透鏡系統(tǒng)L3與公共透鏡系統(tǒng)L12共同形成第二聚焦部分B2，該第二聚焦部分B2具有大體上對(duì)應(yīng)于對(duì)象10的后半部分與公共透鏡系統(tǒng)L12間距離的焦距f2，且第二聚焦部分FP2的焦深D0F2大體上延伸貫穿第二部分體積19。
[0070]第一 OCT設(shè)備OCTl為譜域OCT設(shè)備，例如，為圖1所示的SD-0CT100的結(jié)構(gòu)，由此，圖1中SD-0CT100的第一樣本臂透鏡系統(tǒng)110和第二樣本臂透鏡系統(tǒng)114分別對(duì)應(yīng)圖3所示的結(jié)合系統(tǒng)的第一透鏡系統(tǒng)LI和公共透鏡系統(tǒng)L12。
[0071]第二 OCT系統(tǒng)0CT2為時(shí)域OCT系統(tǒng)，例如，為圖2所示的TD-0CT150的結(jié)構(gòu)，由此，圖2中TD-0CT150的第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162和第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164分別對(duì)應(yīng)圖3所示系統(tǒng)的第三透鏡系統(tǒng)L3和公共透鏡系統(tǒng)L12，且其中，如圖3所示，圖2中設(shè)備150的樣本臂SA2通過在第一樣本臂透鏡系統(tǒng)162和第二樣本臂透鏡系統(tǒng)164之間部分插入部分反射鏡M，將樣本臂SA2 “折疊”而修改。
[0072]第一 /第二 OCT設(shè)備0CT1/0CT2具有第一 /第二光源(未不出)，該第一 /第二光源產(chǎn)生第一 /第二福射，該第一 /第二福射包括具有在由第一 /第二工作波長λ I/ λ 2和第一帶寬Λ λ 1/Δ λ 2所限定的第一 /第二波長范圍內(nèi)的波長的相應(yīng)光譜。
[0073]當(dāng)?shù)谝?OCT設(shè)備OCTl用于測量圖8所示的人眼20的CAS22、24時(shí)，適當(dāng)?shù)牡谝还ぷ鞑ㄩL為入I ^ 1.300nm，但λ I可為約700nm到約950nm范圍內(nèi)的波長，例如，如圖5示例所示，λ I為約850nm (見下文)。第一帶寬Λ λ I可在從約IOOnm到約200nm的范圍內(nèi)，例如約lOOnm。第一 OCT設(shè)備OCTl可為譜域OCT設(shè)備(例如，上述提及的由TOMEY公司制造的OCT設(shè)備)，其中，光源包括具有中心輸出波長為λ I ^ 1310nm且輸出功率小于或等于5mW的掃描源激光器。圖3所示結(jié)構(gòu)中的部分反射鏡M可以常規(guī)方法中的二向色鏡來實(shí)施。
[0074]當(dāng)?shù)诙?OCT設(shè)備0CT2用于測量圖8所示的人眼20的全長時(shí)，適當(dāng)?shù)牡诙ㄩLλ 2在從約800nm到約1000nm的范圍內(nèi)。以往，前部OCT設(shè)備使用約1300nm的波長，但由于工作在小于約950nm的范圍內(nèi)的適當(dāng)?shù)墓鈾z測器(例如使用S1-CMOS技術(shù)的光檢測器)經(jīng)改進(jìn)的可用性(，該波長正向更短波長轉(zhuǎn)變。包括由第二光譜帶寬Λ λ 2所限定的范圍的第二波長λ 2應(yīng)不同于第一波長λ I且優(yōu)選地在由包括第一波長λ I的第一光譜帶寬Λ λ I所限定的范圍之外，例如，以降低第一光譜帶和第二光譜帶之間的相互串?dāng)_，特別是簡化二向色分束器針對(duì)分離第一光譜帶與第二光譜帶的光譜設(shè)計(jì)(盡管這不是必須的)。
[0075]第一光譜帶與第二光譜帶的光譜設(shè)置的優(yōu)選示例如圖5所示。在圖5的示例中，第一工作波長λ I約為850nm且第一帶寬Λ λ I為lOOnm，這樣第一光譜帶覆蓋從約750nm到約950nm的范圍，與基于S1-CMOS技術(shù)的檢測器和S1-CCD檢測器的光譜靈敏度特性一致；第二工作波長入2約為70011111且第二帶寬厶λ 2較之第一帶寬Λ λ I非常小，特別地小于20nm。在這種情況下,例如在Haag-Streit公司制造的設(shè)備中，第二 OCT設(shè)備0CT2可由基于光學(xué)低相干反射(OLCR)原理的設(shè)備來代替。
[0076]第二 OCT系統(tǒng)0CT2的樣本臂SA2中的第三透鏡系統(tǒng)L3和公共透鏡系統(tǒng)L12的結(jié)合具有相對(duì)較長的焦距f2，以允許測量延伸貫穿對(duì)象10總軸長的第二部分體積19，并且還具有適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)計(jì)為相對(duì)較長以延伸貫穿第二部分體積19的焦深D0F2。相反，第一 OCT設(shè)備OCTl的第一樣本臂SAl中的第一透鏡系統(tǒng)LI和公共透鏡系統(tǒng)L12的結(jié)合具有相對(duì)較短的焦距Π和相對(duì)較短的焦深DOFl，該焦距Π和焦深DOFl分別位于并僅延伸貫穿位于對(duì)象10前表面16或在該對(duì)象10前表面16附近的第一部分體積17。
[0077]圖4示出第二實(shí)施例的集成系統(tǒng)0CT12’，其中，如圖4所示，通過空間上至少部分地將第二 OCT設(shè)備的樣本臂SA2與第一 OCT設(shè)備的樣本臂SAl重疊，并通過將第一 OCT設(shè)備與第二 OCT設(shè)備集成在結(jié)合系統(tǒng)0CT12中，來實(shí)現(xiàn)第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的結(jié)合。
[0078]在結(jié)合系統(tǒng)0CT12’中，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的檢測臂在集成的檢測臂(未示出)中共用，第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的參考臂如分別在圖6和圖7中示出的第三和第四實(shí)施例中所實(shí)施的集成在一集成的參考臂(未不出)中，且第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的光源集成在結(jié)合系統(tǒng)0CT12的公共光源LS12中。
[0079]如圖4所示第二實(shí)施例的系統(tǒng)0CT12’包括分別將第一 OCT設(shè)備和第二 OCT設(shè)備的樣本臂SAl和SA2集成到公共樣本臂，其中，第一 OCT設(shè)備的第一樣本臂SAl的光束BI和第二 OCT設(shè)備的第二樣本臂SA2的光束B2很大程度地空間上彼此重疊。
[0080]如圖4所示，通過引導(dǎo)輻射通過公共光纖S0F12，使以第一波長范圍內(nèi)的波長發(fā)出的與第一 OCT設(shè)備相關(guān)的福射(如圖5所不)和以第二波長范圍內(nèi)的波長發(fā)出的與第二 OCT設(shè)備相關(guān)的輻射在集成的樣本臂SA12中被引導(dǎo)，從公共光纖S0F12的遠(yuǎn)端起，該輻射以發(fā)散的公共光束B12出現(xiàn)，該公共光束B12由第一透鏡LI聚集并以基本為平行光的公共光束B12’傳輸至公共透鏡系統(tǒng)，該公共透鏡系統(tǒng)具體體現(xiàn)為雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12，且具備代表第一波長范圍的輻射的第一聚焦部分FPl和代表第二波長范圍的輻射的第二聚焦部分FP2。如圖4所示，第一聚焦部分FPl提供第一焦距Π和延伸貫穿第一部分體積17的第一焦深DOFl，且第二聚焦部分FP2提供第二焦距f2和沿對(duì)象10的第二部分體積19延伸的第二焦深D0F2。
[0081]公共透鏡系統(tǒng)BFL12這樣設(shè)計(jì):第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2可被設(shè)置為例如以兩個(gè)半平面的形式彼此緊靠?；蛘撸鐖D4所示，它們被設(shè)置為一個(gè)圍繞另一個(gè)，由此第一聚焦部分FPl為中心圓形部分且第二聚焦部分FP2為圍繞中心圓形的第一聚焦部分的環(huán)形部分。
[0082]作為公共透鏡系統(tǒng)體現(xiàn)為雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)的替代，公共透鏡系統(tǒng)可具體體現(xiàn)為具有兩個(gè)不同焦距(例如，具有類似雙焦點(diǎn)眼內(nèi)透鏡(IOL)的設(shè)計(jì))的雙焦點(diǎn)菲涅耳透鏡(Fresnel lens)或雙焦點(diǎn)衍射光學(xué)元件(DOE)。
[0083]在第一子實(shí)施例中，輻射的公共光束B12、B12’輻射包括覆蓋圖5所示的第一波長范圍和第二波長范圍的連續(xù)輻射光譜，且透鏡系統(tǒng)BFL12的第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2分別具有適于在相應(yīng)的第一和第二波長范圍(如圖5所示，分別由第一 /第二工作波長λ 1、λ 2和第一 /第二帶寬Λ λ 1、Λ λ 2限定)內(nèi)提供高透射系數(shù)的光譜濾波的透射特性，所述高透射系數(shù)優(yōu)選地大于90%和優(yōu)選地接近或約為100%。[0084]在第二子實(shí)施例中，如圖5所示，樣本臂中公共光束B12、B12’的光譜成分通過分別設(shè)置分別與雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12的第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2疊合(congruent)的第一光譜濾波器和第二光譜濾波器而獲得。
[0085]在圖4所示實(shí)施例的第一子實(shí)施例和第二子實(shí)施例中，由于穿過雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12，輻射的公共光束B12’分成輻射的第一光束BI和輻射的第二光束B2，其中，第一光束BI穿過第一聚焦部分FPl且包括在第一波長范圍(由圖5的λ I和Λ λ I限定)內(nèi)的波長，并提供第一焦距Π和延伸貫穿對(duì)象的第一部分體積17的第一焦深DOFl ;第二光束Β2穿過第二聚焦部分FP2且包括在第二波長范圍(由圖5的λ 2和Λ λ 2限定)內(nèi)的波長，并提供第二焦距f2和延伸貫穿基本貫穿對(duì)象10全長12的第二部分體積19的第二焦深D0F2。在雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12中通過設(shè)置第一聚焦部分FPl圍繞第二聚焦部分FP2，第一聚焦部分FPl具有比第二聚焦部分FP2更大的直徑，且相應(yīng)地，第一光束BI具有比第二光束B2更大的數(shù)值孔徑。因此，根據(jù)公式(2)，第一部分體積17中的第一光束BI達(dá)到比第二部分體積19中的第二光束B2更小的橫向分辨率Λ X。根據(jù)公式(3)，第一光束BI的焦深DOFl小于被配置為測量第二部分體積19的第二光束Β2的焦深D0F2。此外，由于第一光束BI的第一帶寬Λ λ I相對(duì)較寬，例如在約IOOnm到200nm的范圍，且第一工作波長λ I在約700nm到950nm之間的范圍內(nèi)，例如為850nm ;第二光束B2的帶寬Λ λ 2相對(duì)較窄，例如約小于20nm，根據(jù)公式(I )，第一光束BI的軸向分辨率~ I/ Λ zl遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于第二光束B2的軸向分辨率~ I/ Δ z2，或者說，Δ zl? Δ z2。
[0086]當(dāng)?shù)谝?OCT系統(tǒng)和第二 OCT系統(tǒng)均為SD-OCT類型設(shè)備時(shí)，它們可具有集成的樣本臂(如圖4、6或7所示)，可共用公共光源LS12 (如圖6和7所示)，且可進(jìn)一步集成其參考臂(例如，如圖6和7示出的實(shí)施例中所示)。
[0087]當(dāng)光源LS12為適合于SD-OCT的寬帶光源并具有例如從小于約700nm到大于約950nm范圍的發(fā)射光譜時(shí)，這種 結(jié)構(gòu)尤其可被配置為測量人眼20的CAS段17和全長19(見圖8)。這一范圍很適于現(xiàn)代高速的基于硅(SI)的檢測器的光譜靈敏度。第一波長可再光譜上例如通過光譜濾波元件從共用光源LF12的發(fā)射光譜中濾出，該光譜濾波元件被設(shè)計(jì)為傳輸具有在約為820nm的中心第一工作波長λ I附近的波長且在IOOnm到200nm范圍內(nèi)的第一帶寬Λ λ I的輻射。此外，第二波長范圍可例如通過濾波器從共用光源LS12的發(fā)射光譜中濾出，該濾波器被設(shè)計(jì)為傳輸在約為700nm的中心第二工作波長λ 2附近的波長和約5nm到約20nm范圍內(nèi)的第二帶寬Λ λ 2。
[0088]相應(yīng)的光譜濾波器分離地設(shè)置在集成的樣本臂SA12中以與雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12的第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2相疊合，或者相應(yīng)的光譜濾波器可通過例如相應(yīng)的適當(dāng)光譜濾波器涂層，特別是邊緣濾波器涂層，直接應(yīng)用于雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12的第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2中，其中，應(yīng)用于第一聚焦部分FPl的第一邊緣濾波器的邊緣被設(shè)計(jì)為位于圖5所示的第一波長范圍和第二波長范圍之間。
[0089]圖6示出第三實(shí)施例的結(jié)合系統(tǒng)0CT12’ ’。結(jié)合系統(tǒng)0CT12’ ’具有基本上如圖1所示的譜域OCT設(shè)備的結(jié)構(gòu)，但相對(duì)于圖4所示實(shí)施例進(jìn)行了如下修改。
[0090]首先，包括樣本光纖S0F12的樣本臂SA12、第一長度系統(tǒng)LI和雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12如圖4示出的第二實(shí)施例所示地構(gòu)造。其次，光源LS12為適于SD-OCT應(yīng)用的寬帶光源，且寬帶輻射光譜的光譜濾波被設(shè)置為通過分別對(duì)雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12的第一聚焦部分FPl和第二聚焦部分FP2應(yīng)用第一光譜濾波器和第二光譜濾波器，以濾出第一波長范圍和第二波長范圍(如圖5所示來限定)。第三，檢測器臂通過使用用于引導(dǎo)來自第一光束BI和第二光束B2的干涉輻射的公共檢測臂光纖D0F12、第一檢測臂光學(xué)透鏡系統(tǒng)DL1、公共檢測臂光柵DG12、第二檢測臂光學(xué)透鏡系統(tǒng)DL2和公共檢測臂光譜儀檢測器陣列SDA12而集成，這些共同形成了與圖1示出的SD-OCT設(shè)備100的第一檢測透鏡系統(tǒng)120、光柵122、第二檢測透鏡系統(tǒng)124和光譜儀檢測器陣列126類似的結(jié)構(gòu)。但公共檢測器臂光柵DG12與公共檢測器臂光譜儀檢測器陣列SDA12的結(jié)合被配置為檢測包括由上述光譜濾波器產(chǎn)生且如圖5所示的第一波長范圍和第二波長范圍的輻射并在光譜上對(duì)該輻射進(jìn)行分辨。
[0091]第四，參考臂通過至少部分地在空間上使分別對(duì)應(yīng)于第一樣本臂SAl和第二樣本臂SA2的第一參考臂RAl和第二參考臂RA2進(jìn)行重疊而集成。第一參考臂RAl包括公共分束器BS12、第一參考臂透鏡LRl和第一參考臂反射鏡MRl，其中，第一參考臂反射鏡MRl被設(shè)置為靜止且設(shè)置在相對(duì)于公共分束器BS12 —位置(距離)處，從而使得第一參考臂RAl中輻射RADl的光程長度與第一光束BI聚焦在第一部分體積17上的輻射的光程長度一致。第二參考臂RA2包括所述公共分束器BS12、第二參考臂部分反射鏡MRA、第二參考臂透鏡系統(tǒng)LR2和第二參考臂反射鏡MR2，其中，反射鏡MRA設(shè)置在公共分束器BS12和第一參考臂透鏡系統(tǒng)LRl之間的第一參考臂RAl的光程中，且被配置為部分地反射(偏轉(zhuǎn))包括第二波長范圍(由λ 2和Λ λ 2限定，見圖5)內(nèi)的波長的輻射RAD2，使其遠(yuǎn)離第一參考臂RAl的方向并朝向第二參考臂透鏡系統(tǒng)LR2和第二參考臂反射鏡MR2。此外，第二參考臂反射鏡MR2被設(shè)置為靜止且設(shè)置在相對(duì)于公共分束器BS12—距離處，從而使得第二參考臂RA2中輻射RAD2的光程長度與第二樣本臂SA2的第二光束Β2的聚焦在對(duì)象10的第二部分體積19上的輻射的光程長度一致。部分反射鏡MRA被配置為對(duì)于第一光譜范圍內(nèi)的第一輻射RADl的波長選擇性地透射以及對(duì)于第二波長范圍內(nèi)的第二輻射RAD2的波長選擇性地反射。
[0092]為了提高信噪比和/或改善從第一部分體積17中的折射率界面返回的第一光束BI的干擾信號(hào)，設(shè)置了額外的第三參考臂反射鏡MR3(見圖6)，該第三參考臂反射鏡MR3被設(shè)計(jì)為通過設(shè)置約在10%到50%`范圍內(nèi)的透射系數(shù)對(duì)于第二波長范圍內(nèi)的波長部分地透射，并對(duì)于第一波長范圍內(nèi)的波長進(jìn)行反射。反射鏡MR3設(shè)置在第二參考臂RA2中一位置處，從而使得分束器BS12和反射鏡MR3之間的光程與分束器BS12和反射鏡MRl之間的光程一致。
[0093]在圖6所示的實(shí)施例中，第二參考臂透鏡系統(tǒng)LR2可具有與雙焦點(diǎn)公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)BFL12的第二聚焦部分FP2相同的焦距。相應(yīng)地，在對(duì)應(yīng)于樣本臂SA2中第二聚焦部分FP2的焦深D0F2的相對(duì)較長的焦深上，透鏡系統(tǒng)LR2在第二參考臂反射鏡MR2和第三參考臂反射鏡MR3上成像類似的光束直徑，以便獲得足夠的參考信號(hào)。
[0094]圖7示出第四實(shí)施例的結(jié)合系統(tǒng)0CT12’’’，其在樣本臂SA12、光源LS12和檢測臂的集成方面與圖6所示的第三實(shí)施例的結(jié)合系統(tǒng)0CT12’’類似，僅在參考臂的結(jié)構(gòu)和集成程度方面不同。
[0095]在圖7中，集成參考臂RA12包括雙焦點(diǎn)公共參考臂透鏡系統(tǒng)BFLRA或設(shè)計(jì)為以與雙焦點(diǎn)透鏡系統(tǒng)BFLRA相同的方式執(zhí)行的適當(dāng)?shù)碾p焦點(diǎn)衍射光學(xué)元件(D0E)，二者均包括第一參考臂聚焦部分FPRl和圍繞第一參考臂聚焦部分FPRl的第二參考臂聚焦部分FPR2。第一參考臂部分FPRl具有被配置為傳輸具有在第一波長范圍(由λ I和Λ λ I限定，見圖5)內(nèi)的波長的輻射并將該輻射聚焦在第一參考臂反射鏡MRl上的焦距，且其中，第二參考臂聚焦部分FPR2被配置為傳輸包括在第二波長范圍(由λ 2和Λ λ 2限定，見圖5)內(nèi)的波長的輻射并將該輻射聚焦在第二參考臂反射鏡MR2上。第一參考臂反射鏡MRl和第二參考臂反射鏡MR2設(shè)置在相對(duì)于公共分束器BS12某距離處，從而使得由第一參考臂聚焦部分FPRl產(chǎn)生的第一參考臂RAl的光程長度與樣本臂SA12中第一光束BI的光程長度一致，且使得由第二參考臂聚焦部分FPR2產(chǎn)生的第二參考臂RA2的光程長度與樣本臂SA12中第二光束Β2的光程長度一致。因此，雙焦點(diǎn)公共參考臂公共透鏡系統(tǒng)BFLRA可與樣本臂SA12中的雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12進(jìn)行類似地配置。
[0096]在如圖4、6和7所示的第二、第三和第四實(shí)施例的集成系統(tǒng)0CT12’、0CT12’’和0CT12’ ’ ’中，可設(shè)置雙焦點(diǎn)菲涅耳透鏡系統(tǒng)，分別來代替樣本臂SA12中的雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)BFL12和參考臂中的雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)BFLRA。
[0097]此外，色差的失真校正可設(shè)置在這些集成系統(tǒng)的參考臂RA12中，以估算對(duì)象10的第一部分體積17和第二部分體積19中的第一光束BI和第二光束Β2的色差并提高集成系統(tǒng)的信噪比。
[0098]附圖標(biāo)記和數(shù)字的列表:
[0099] SD-OCT譜域類型的光學(xué)相干斷層成像術(shù)
[0100]TD-OCT時(shí)域類型的光學(xué)相干斷層成像術(shù)
[0101]10對(duì)象樣本
[0102]12長度
[0103]14，14’，14’’內(nèi)部界面
[0104]16前側(cè)
[0105]17第一部分體積
[0106]18后側(cè)
[0107]19第二部分體積
[0108]20眼睛
[0109]22角膜段
[0110]24前部段
[0111]26視網(wǎng)膜
[0112]100譜域 OCT 設(shè)備(SD-OCT)
[0113]102光源(寬帶)
[0114]104光源光纖
[0115]106光纖稱合器
[0116]108雙向光纖
[0117]110第一樣本臂透鏡系統(tǒng)
[0118]112分束器
[0119]114第二樣本臂透鏡系統(tǒng)
[0120]116參考臂透鏡系統(tǒng)
[0121]117參考臂反射鏡[0122]118檢測臂光纖
[0123]120第一檢測透鏡系統(tǒng)
[0124]122光柵
[0125]124第二檢測透鏡系統(tǒng)
[0126]126光譜儀檢測器陣列
[0127]128-1，...128-1,...128-n檢測器單元
[0128]130光譜分辨的干涉圖樣
[0129]132快速傅里葉變換計(jì)算單元
[0130]134折射率界面的深度分布
[0131]150時(shí)域 OCT 設(shè)備(TD-OCT)
[0132]152光源(低相干)
[0133]154第一光源光纖
[0134]155循環(huán)器(可選的)
[0135]156第二光源光纖
[0136]158光纖稱合器
[0137]160(雙向使用的)樣本臂光纖
[0138]162第一樣本臂透鏡系統(tǒng)
[0139]164第二樣本臂透鏡系統(tǒng)
[0140]166參考臂光纖
[0141]168參考臂透鏡系統(tǒng)
[0142]170參考臂反射鏡
[0143]172(高速)延時(shí)掃描器
[0144]174第一檢測光纖
[0145]176第二檢測光纖
[0146]178檢測器
[0147]180帶通濾波器
[0148]182解調(diào)器
[0149]184計(jì)算機(jī)
[0150]OCTl第一 OCT 設(shè)備
[0151]LSl 第一光源
[0152]RAl第一參考臂
[0153]LRl第一參考臂長度系統(tǒng)
[0154]RADl第一參考臂方向
[0155]SAl第一樣本臂
[0156]BI第一光束
[0157]fl第一焦距透鏡
[0158]λ I第一工作波長
[0159]Δ λ I第一帶寬
[0160]LI第一透鏡系統(tǒng)[0161]MRl第一反射鏡
[0162]0CT2第二 OCT 設(shè)備
[0163]LS2第二光源
[0164]RA2第二參考臂
[0165]LR2第二參考臂長度系統(tǒng)
[0166]RAD2第二參考臂方向
[0167]SA2第二樣本臂
[0168]B2第二光束
[0169]f2第二焦距透鏡
[0170]λ 2第二工作波長
[0171]Δ λ 2第二帶寬
[0172]L2第二透鏡系統(tǒng)
[0173]L3第三透鏡系統(tǒng)[0174]MR2第二反射鏡
[0175]MR3第三反射鏡
[0176]0CT12…0CT12’’ ’ 集成系統(tǒng)
[0177]LS12公共光源
[0178]L12公共透鏡系統(tǒng)
[0179]BFL12雙焦點(diǎn)公共透鏡系統(tǒng)
[0180]FPl第一聚焦部分
[0181]FP2第二聚焦部分
[0182]MRA第二參考臂部分反射鏡
[0183]BFLRA雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)
[0184]FPRlBFLRA的第一聚焦部分
[0185]FPR2BFLRA的第二聚焦部分
[0186]OFlOCTl 的第一光纖
[0187]0F20CT2 的第二光纖
[0188]0F12OCT12’-OCT12’’ ’ 的公共(樣本臂)光纖
[0189]SA12OCT12’-OCT12’’ ’ 的公共樣本臂
[0190]Β12，Β12’樣本臂輻射的公共光束
[0191]SOF12樣本臂光纖
[0192]DOFl第一焦深
[0193]D0F2第二焦深
[0194]DOF12檢測臂的光纖
[0195]DLl第一檢測臂光學(xué)透鏡系統(tǒng)
[0196]DL2第二檢測臂光學(xué)透鏡系統(tǒng)
[0197]DG12公共檢測臂光柵
[0198]SDA12公共光譜儀檢測器陣列
[0199]FFT12快速傅里葉變換單元[0200]COMP 12計(jì)算機(jī)
[0201]BS12 公共分束器
【權(quán)利要求】
1.一種用于光學(xué)地測量樣本對(duì)象(10)的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)(OCT12-OCT12’’’)，例如測量眼睛(20)的內(nèi)部尺寸的系統(tǒng)，所述對(duì)象(10)包括內(nèi)部界面(14、14’、14’’)，在該內(nèi)部界面(14、14’、14’ ’)處折射率發(fā)生變化，以使得入射光的一部分被反射回和/或散射回并能夠通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)被檢測，所述系統(tǒng)包括: -至少一個(gè)第一 OCT設(shè)備(OCTl )，被配置為測量所述對(duì)象(10)的第一部分體積(17)中的內(nèi)部尺寸，以及 -至少一個(gè)第二 OCT設(shè)備(0CT2)，被配置為測量同一所述對(duì)象(10)的第二部分體積(19)中的內(nèi)部尺寸，其中， -所述第二部分體積(19)至少部分不同于所述第一部分體積(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’ ’)，其中，所述第一部分體積(17)位于所述對(duì)象(10)的前側(cè)(16)處或該前側(cè)(16)附近，所述前側(cè)(16)基本上朝向所述系統(tǒng)，所述第二部分體積(19)位于所述對(duì)象的后側(cè)(18)處或該后側(cè)(18)附近或者基本上從所述前側(cè)(16 )延伸至所述對(duì)象(10 )的所述后側(cè)(18 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)(0CT12)，其特征在于: 所述第一 OCT設(shè)備(OCTl)包括第一參考臂(RAl)和第一樣本臂(SAl)， 所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)包括第二參考臂(RA2)和第二樣本臂(SA2)，以及 至少一段所述第一樣本臂(SAl)和一段所述第二樣本臂(SA2)指向所述對(duì)象(10)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述`的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’’)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(0CTI)被配置為測量眼睛(20)的角膜(22)和前部(24)段，和/或，所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)被配置為測量例如沿深度方向測量的長度、和/或測量眼睛(20)的視網(wǎng)膜(26)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12、OCT12')，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)被配置為發(fā)出以預(yù)設(shè)的第一焦距(fl)聚焦的第一光束(BI)，且所述第二OCT設(shè)備(0CT2)被配置為發(fā)出以預(yù)設(shè)的第二焦距(f2)聚焦的第二光束(B2)，其中，所述第一焦距(Π)短于所述第二焦距(f2)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’’)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)被配置為發(fā)出第一福射的第一光束(BI),所述第一福射具有在由第一工作波長(λ I)和第一帶寬(Λ λ I)限定的第一波長范圍內(nèi)的波長，進(jìn)而限定第一軸向分辨率(Δ zl - (λ 1)2/Δ λ I)； 所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)被配置為發(fā)出第二輻射的第二光束(Β2)，所述第二輻射具有在由第二工作波長(λ 2)和第二帶寬(Λ λ 2)限定的第二波長范圍內(nèi)的波長，進(jìn)而限定第二軸向分辨率(Λζ2°^ (λ 2)2/Λ λ 2);以及 所述第一軸向分辨率(Λ zl)高于所述第二軸向分辨率(Λ ζ2) (ΒΡ,ΔζΚ Δ ζ2)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’’)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)被配置為發(fā)出聚焦福射的第一光束(BI),所述聚焦福射具有在包含第一工作波長(λ I)的第一波長范圍內(nèi)的波長和第一數(shù)值孔徑(ΝΑ1)，進(jìn)而限定第一橫向分辨率(Δ χ? λ 1/ΝΑ1)； 所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)被配置為發(fā)出聚焦輻射的第二光束(Β2)，所述聚焦輻射具有在包含第二工作波長(λ 2)的第二波長范圍內(nèi)的波長和第二數(shù)值孔徑(ΝΑ2)，進(jìn)而限定第二橫向分辨率(Λ x2 - λ 2/ΝΑ2);以及所述第一橫向分辨率(Λ xl)不同于且優(yōu)選地小于所述第二橫向分辨率(Λ χ2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)為譜域OCT設(shè)備(SD-OCT)且所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)為時(shí)域OCT設(shè)備(TD-0CT)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’ ’)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)和所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)中的每一設(shè)備均為譜域OCT設(shè)備(SD-0CT)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’’)，其特征在于，所述第一 OCT設(shè)備(OCTl)具有包括第一透鏡系統(tǒng)(LI)和公共透鏡系統(tǒng)(L12)的第一樣本臂(SA1)，其中，所述第一透鏡系統(tǒng)(LI)和所述公共透鏡系統(tǒng)(L12)設(shè)置在第一光軸上并共同形成所述第一樣本臂(SAl)中的第一光束(BI)的第一聚焦部分，所述第一聚焦部分具有第一焦距(H); 所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)具有包括第三透鏡系統(tǒng)(L3)、所述公共透鏡系統(tǒng)(L12)和光譜部分反射鏡(M)的第二樣本臂(SA2)，所述光譜部分反射鏡(M)設(shè)置在所述第一透鏡系統(tǒng)(LI)和所述公共透鏡系統(tǒng)(L12)之間，以將沿第二光軸的方向穿過所述第三透鏡系統(tǒng)(L3)的第二光束(Β2)重新引導(dǎo)至所述第一光軸的方向并穿過所述公共透鏡系統(tǒng)(L12)，其中，所述第三透鏡系統(tǒng)(L3)和所述公共透鏡系統(tǒng)(L12)共同形成所述第二樣本臂(SA2)中的第二光束的第二聚焦部分，所述第二聚焦部分具有第二焦距(f2);以及 所述第一焦距(Π )不同于且優(yōu)選地小于所述第二焦距(f2 )。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)(0CT12)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)包括具有第一工作波長(λ I)和第一帶寬(Λ` λ I)的第一光源(LSI),且所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)包括具有第二工作波長(入2)和第二帶寬(厶λ 2)的第二光源(LS2);以及 所述第一帶寬(Λ λ I)在約IOOnm到約200ηη的范圍內(nèi)，且所述第二帶寬(Λ λ 2)小于約20ηη。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12’、OCT12'’)，其特征在于，所述第一 OCT設(shè)備(0CTI)具有第一樣本臂(SAl)且所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)具有空間上至少部分地重疊在所述第一樣本臂(SAl)上的第二樣本臂(SA2)，所述第一樣本臂和所述第二樣本臂(SA1、SA2)穿過雙焦點(diǎn)公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)(BFL12)，所述雙焦點(diǎn)公共光學(xué)透鏡系統(tǒng)(BFL12)包括具有第一焦距(f I)并作用在所述第一樣本臂(SAl)中的第一聚焦部分(FPl)和具有第二焦距(f2)并作用在所述第二樣本臂(SA2)中的第二聚焦部分(FP2);以及 所述第一焦距(Π )不同于且優(yōu)選地小于所述第二焦距(f2 )。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(0CT12-0CT12’’ ’)，其特征在于，所述第一 OCT設(shè)備(OCTl)和所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)包括公共光源(LS12)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)(0CT12’’)，其特征在于，所述第一 OCT設(shè)備(OCTl)包括第一參考臂(RAl)且所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)包括空間上至少部分地重疊在所述第一參考臂(RAl)上的第二參考臂(RA2)； 所述第一參考臂(RAl)具有大體上與所述第一樣本臂(SAl)的光程長度一致的光程長度，并包括第一反射鏡(MRl)和第一參考臂長度系統(tǒng)(LR1),所述第一參考臂長度系統(tǒng)(LRl)形成沿第一參考路徑方向(RADl)延伸并聚焦在所述第一反射鏡(MRl)上的第一參考臂部分；以及 所述第二參考臂(RA2)具有大體上與所述第二樣本臂(SA2)的光程長度一致的光程長度，并包括第二反射鏡(MR2)、設(shè)置在所述第一參考臂透鏡系統(tǒng)(LRl)前面的所述第一參考臂(RAl)中的第二參考臂部分反射鏡(MRA)和設(shè)置在所述第一參考臂(RAl)外且大體上位于所述第二參考臂部分反射鏡(MRA)和第二參考臂透鏡系統(tǒng)(LR2)之間的第二參考臂透鏡系統(tǒng)(LR2)，其中，所述部分反射鏡(MRA)將具有與所述第二參考臂(RA2)相關(guān)并穿過所述第一參考臂透鏡系統(tǒng)(LRl)的第二波長范圍內(nèi)的波長的光束重新引導(dǎo)至第二參考臂方向(RAD2)并通過所述第二參考臂透鏡系統(tǒng)(LR2)，且其中，所述第一參考臂透鏡系統(tǒng)(LRl)和所述第二參考臂透鏡系統(tǒng)(LR2)共同形成聚焦在所述第二反射鏡(MR2)上的第二參考臂部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的系統(tǒng)(0CT12’’’)，其特征在于，所述第一OCT設(shè)備(OCTl)包括穿過雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)(BFLRA)的第一聚焦部分(FPR1)的第一參考臂(RAl)，且所述第二 OCT設(shè)備(0CT2)包括空間上至少部分地重疊在所述第一參考臂(RAl)上并穿過所述雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)(BFLRA)的第二聚焦部分(FPR2)的第二參考臂(RA2), 所述第一參考臂(RAl)進(jìn)一步包括:第一反射鏡(MR1)，被配置為對(duì)具有在由第一工作波長(λ I)和第一帶寬(Λ λ I)限定的第一波長范圍內(nèi)的波長的光進(jìn)行反射； 所述第二參考臂(RA2)進(jìn)一步包括:第二反射鏡(MR2)，被配置為在光譜上對(duì)具有在由第二工作波長(λ 2)和第二帶寬(Λ λ 2)限定的第二波長范圍內(nèi)的波長的光進(jìn)行反射；所述第一聚焦部分(FPRl)的焦距被確定為使得所述第一參考臂(RAl)的光程長度大體上與所述第一樣本臂(SAl)的光程長度一致；以及 所述第二聚焦部分(FPR2)的焦距被確定為使得所述第二參考臂(RA2)的光程長度大體上與所述第二樣本臂(SA2)的光程長度一致， 其中，優(yōu)選地，所述第一聚 焦部分(FPRl)為圓形中心部分，且所述第二聚焦部分(FPR2)為圍繞所述雙焦點(diǎn)參考臂公共透鏡系統(tǒng)(BFLRA)的所述第一聚焦部分(FPR1)的環(huán)形部分。
16.一種用于光學(xué)地測量對(duì)象(10)的內(nèi)部尺寸的方法，例如測量眼睛(20)的內(nèi)部尺寸的方法，所述對(duì)象包括內(nèi)部界面(14、14’、14’ ’)，在該內(nèi)部界面(14、14’、14’ ’)處折射率發(fā)生變化以使得入射光的一部分被反射回和/或散射回并能夠被檢測，其特征在于，在單次測量操作中通過光學(xué)相干斷層成像術(shù)(OCT)測量所述對(duì)象(10)的第一部分體積(17)中的尺寸和所述對(duì)象的第二部分體積(19)中的尺寸的步驟，其中，所述第二部分體積(19)至少部分地不同于所述對(duì)象(10)的第一部分體積(17)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，使用根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A61B3/10GK103491855SQ201180070052
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月15日
【發(fā)明者】克勞斯·沃格勒, 克里斯蒂安·維爾納, 克勞迪婭·格舍博特, 克里斯托夫·德尼茨基 申請(qǐng)人:威孚萊有限公司