[发明专利]用于扫频源光学相干域反射测量的装置

说明书

本申请是申请日为2009年12月21日的题为“用于扫频源光学相干域反射测量的装置”的中国专利申请号为200980152271.6的分案申请。

技术领域

本发明涉及用于扫频源光学相干域反射测量(reflectometry)的装置，比如能够应用到眼睛的光学寿命测定(biometry)中。

背景技术

人工晶状体(intraocularlens)的光学耦合需要知道患者眼睛内的光学状况，特别是角膜、晶状体与视网膜之间的距离。

在最初通过超声波执行此位置测定后，一种光学操作并且非接触性的装置以卡尔·蔡司(CarlZeiss)的光学相干生物测量仪(IOLmaster)的形式引入。此情况中的工作原理是基于所谓的时域光学相干域反射测量法，比如，一种短相干干涉测量法在例如WO00/33729中得到了描述，其内容通过进一步引用被采用。主要部件是Michelson干涉仪，其能够检测由角膜、晶状体和视网膜散射回的光的干涉。短相干光源的应用意味着能够总是仅有短波链的互相干涉，并且这确定了测量精度。为使患者的轴向运动不会造成虚假的测量结果，所谓的双束法被应用，其中由角膜散射回的光用作参考。

由于对于眼睛必须大于43mm(一般眼睛长度在大致20与32mm之间变化，极个别人在14与40mm之间变化，平均折射率大致为1.36)的测量范围在Michelson干涉仪的情况下必须被参考镜机械地横穿，该测量通常要持续几秒钟，在此过程中患者(例如)不允许眨眼，因为眼皮运动将使测量不能进行。

例如，通过诸如EP1391781的旋转棱镜来增加参考路径的调整率的努力并不成功，因为灵敏度并不足以达到所需的测量精度。

在DE4309056中描述了基于短相干的另一种测量方法，在该情况下来自于宽带光源的光被照入样本中，并且对从多个深度散射回的光进行光谱分析。深度信息通过对检测到的信号进行傅立叶变换获得。此方法被称为光谱域光学相干域反射测量(OCDR)(SDOCDR)或者，由于采用了傅立叶变换，也被称为傅立叶域OCDR(FDOCDR)。此类别还包括扫频源OCDR(SSOCDR)，其在OpticsExpress2003,2953页、S.H.Yunetal.所著的标题为“High-speedopticalfrequency-domainimaging”的文章中进行了描述，并且其中光源被光谱调谐，并且由探测器接收到的信号同样包括傅立叶变换后的深度信息。如已经在US5321501中对于时域光学相干层析技术(TDOCT)所示出的，实施光学相干层析技术(OCT)所需的图像被振镜(Galvo)扫描仪执行，其使测量束侧向偏转越过样本。

依照在超声波测量装置的情况中所引入的术语，在OCDR情况中的沿着光轴的一维(轴向)测量一般被称为总体A扫描(A-scan)，并且以下亦然。类似地依照超声波术语，在OCT情况中以侧向分量辅助的二维测量也被称为B扫描(B-scan)。

在光学生物测量中应用SSOCDR的第一种尝试在Appl.Optics36(1997)的6548-6553页中、F.Lexer,C.K.Hitzenberger,A.F.Fercher和M.Kulhavy所著的“Wavelength-tuninginterferometryofintraoculardistances”中被描述。此解决方案显示出原理上能够测量眼睛中的眼内距离，虽然测量精度处在很不精确的0.82mm的水平上。

对于此解决方案的一种改进在SPIE[3251-6]1998中、C.K.Hitzenberger,M.Kulhavy,F.Lexer,A.Baumgartner所著的“In-vivointraocularrangingbywavelengthtuninginterferometry”中被公开。在此，达到了0.15mm的分辨率，但仍不能满足需要。然而，对于眼睛长度的测量精度必须小于30μm，以将所确定的IOL折射率的冗余误差限制至1/10屈光度。

特别地，关于移动样本(比如眼睛)的OCDR和OCT方法具有的问题在于样本能够在测量期间运动，并且，如在S.H.Yunetal.(2004),OPTICSEXPRESS2977中所论述的，这能够大大减少信号并且使它们虚假。通常消除此问题的方法是极其复杂的追踪方法，其中样本的运动被探测并且测量束的位置被追踪。