CN105301760A - 光学延迟装置和光学相干层析成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学延迟装置和光学相干层析成像装置。根据一个实施例，光学延迟装置包括下面的元件。第一后向反射器包括第一和第二反射表面。第二后向反射器包括与所述第一反射表面相对的第三和第四反射表面。第三后向反射器包括与所述第二反射表面相对的第五和第六反射表面。第一驱动机构移动所述第一后向反射器和彼此相对的所述第二后向反射器与所述第三后向反射器的组。在沿在所述第一反射表面与所述第二反射表面之间的第一相交线的方向上，所述第二后向反射器与所述第三后向反射器彼此错位。

Description

光学延迟装置和光学相干层析成像装置

相关申请的交叉引用

本申请基于并且要求2014年7月4日提交的日本专利申请号2014-138728的优先权，通过引用将其整个内容并入到此处。

技术领域

此处描述的实施例通常涉及光学延迟装置和光学相干层析成像(tomography)装置。

背景技术

低相干干涉测量为涉及足够的分辨率以使能诸如测量目标的表面形状或厚度的信息在几乎等于光的波长的尺度处被获得的技术。可以使用具有以光穿过测量目标的波长的光获得关于测量目标的层析成像信息，因此，低相干干涉测量被利用，例如，用于医疗设备。医疗设备的实例为光学相干层析成像装置，该光学相干层析成像装置获取生物层析成像信息。该医疗设备使能除了生物层析成像信息的信息通过使用低相干干涉测量与近红外光谱(NIRS)或偏振测定的组合被获得。

低相干干涉测量涉及通过将由低相干光源发出的光分离为探测光和参考光，使用探测光照射测量目标，并且检测在参考光与从测量目标反射的探测光之间的干涉光的强度而进行测量。当在探测光与参考光之间的光路长度的差等于或小于光源的相干长度时，发生由干涉产生的强度改变。利用低相干干涉测量的装置包括使能参考光的光路长度被改变的光学延迟装置。对于光学延迟装置，已经存在使能尺寸减少与光路长度的增加的需求。

发明内容

根据一个实施例，光学延迟装置包括第一后向反射器、第二后向反射器、第三后向反射器以及第一驱动机构。所述第一后向反射器包括第一反射表面和第二反射表面，所述第一反射表面与所述第二反射表面基本上彼此垂直。所述第二后向反射器包括第三反射表面和第四反射表面，所述第三反射表面和所述第四反射表面与所述第一反射表面相对并且基本上彼此垂直。所述第三后向反射器包括第五反射表面和第六反射表面，所述第五反射表面和所述第六反射表面与所述第二反射表面相对并且基本上彼此垂直。所述第一驱动机构彼此相对移动所述第一后向反射器和所述第二后向反射器与所述第三后向反射器的组。在所述第一反射表面与所述第二反射表面之间的第一相交线基本上垂直于在所述第三反射表面与所述第四反射表面之间的第二相交线，所述第二相交线基本上平行于在所述第五反射表面与所述第六反射表面之间的第三相交线，并且所述第二相交线与所述第三相交线在沿所述第一相交线的方向上彼此错位。

附图说明

图1为根据第一实施例示出光学延迟装置的图；

图2为示出包括在图1中示出的光学延迟装置中的光学元件的布置的侧视图；

图3为示出包括在图1中示出的光学延迟装置中的光学元件的布置的顶视图；

图4为根据第一实施例的第一变型示出光学延迟装置的图；

图5为示出包括在图4中示出的光学延迟装置中的光学元件的布置的侧视图；

图6为根据第一实施例的第二变型示出的光学延迟装置的图；

图7为示出包括在图6中示出的光学延迟装置中的光学元件的布置的侧视图；

图8为根据第二实施例示出光学延迟装置的图；

图9为示出包括在图8中示出的光学延迟装置中的光学元件的布置的侧视图；

图10为根据第三实施例示出光学延迟装置的图；

图11为根据第四实施例示出光学相干层析成像装置的图；

图12为示出在光路长度差与光强度变化之间的关系的图；以及

图13A和图13B为示出在图11中示出的光学相干层析成像装置的操作的图。

具体实施方式

在下文中将参考附图描述实施例。在下面的实施例中，相同的参考符号表示相同的元件，并且其重复的描述将被省略。

(第一实施例)

图1根据第一实施例示意性示出光学延迟装置10。图2和图3分别为示意性示出包括在光学延迟装置10中的光学元件的布置的侧视图与顶视图。如在图1中所示，光学延迟装置10包括后向反射器Ra、Rb以及Rc，和驱动机构18。

后向反射器Ra包括反射表面11a和12a，该反射表面11a和12a基本上彼此垂直。后向反射器Rb包括反射表面11b和12b，该反射表面11b和12b基本上彼此垂直。后向反射器Rc包括反射表面11c和12c，该反射表面11c和12c基本上彼此垂直。反射表面11a、12a、11b、12b、11c以及12c可以为，例如，电介质多层膜镜或金属沉积镜或可以利用来自棱镜的全反射。

在本实施例中，反射表面11a、12a、11b、12b、11c以及12c被成形像矩形。在后向反射器Ra中，将反射表面11a的短边与反射表面12a的短边连接在一起以形成脊13a。在后向反射器Rb中，将反射表面11b的长边与反射表面12b的长边连接在一起以形成脊13b。在后向反射器Rc中，将反射表面11c的短边与反射表面12c的短边连接在一起以形成脊13c。每个的后向反射器Ra、Rb以及Rc的两个反射表面可以被布置以对向成大约90度的角度，并且不需要连接在一起。在那种情况下，没有脊形成。

如在图3中所示，将后向反射器Ra布置为与后向反射器Rc并列。后向反射器Ra可以被或者可以不被机械地耦合到后向反射器Rc。将后向反射器Ra与Rc布置为与后向反射器Rb相对。具体而言，如在图1中所示，后向反射器Ra的反射表面11a和12a与后向反射器Rb的反射表面11b相对。后向反射器Rc的反射表面11c和12c与后向反射器Rb的反射表面12b相对。

在反射表面11a与反射表面12a之间的相交线基本上平行于在反射表面11c与反射表面12c之间的相交线，并且基本上垂直于在反射表面11b与反射表面12b之间的相交线。对于这一点，在两个反射表面之间的相交线指的是这样的直线：沿该直线包括两个反射表面的两个虚平面彼此相交。在反射表面11a与反射表面12a之间的相交线包括脊13a。在反射表面11b与反射表面12b之间的相交线包括脊13b。在反射表面11c与反射表面12c之间的相交线包括脊13c。

现在，为了有助于描述，限定xyz正交坐标系。将x轴限定为平行于脊13b的轴。将y轴限定为平行于脊13a的轴。将z轴限定为正交于x轴与y轴的轴。在本实施例中，用于后向反射器Ra与Rc的入射平面基本上正交于y轴。用于后向反射器Rb的入射平面基本上正交于x轴。入射平面指的是包括入射光束与反射光束的虚平面。例如，在z轴的方向上行进的光束入射到后向反射器Ra，并且通过后向反射器Ra反射的光束行进在与入射光束的方向相反的z轴的方向上。

如在图2中所示，将后向反射器Ra与Rc布置为在x轴的方向上彼此错位达距离Δ。更具体地，将在反射表面11a与反射表面12a之间的相交线和在反射表面11c与反射表面12c之间的相交线定位在彼此错位达距离Δ。如从侧面观察的，将脊13a定位为在x轴的方向上与脊13c错位。将后向反射器Ra与Rc布置为在z轴的方向上以及在x轴的方向上彼此错位。在图2中的实例中，后向反射器Ra、Rb以及Rc在x轴的方向上具有基本上相同的尺寸。将后向反射器Rb的上端定位在后向反射器Ra的上端之下，并且在基本上与后向反射器Rc的上端的层级(level)相同的层级处。将后向反射器Rb的下端定位在后向反射器Rc的下端之上，并且在基本上与后向反射器Rb的下端的层级相同的层级处。

驱动机构18彼此相对移动后向反射器Rb和后向反射器Ra与Rc的组，以改变穿过光学延迟装置10的光束的光路长度。作为驱动机构18，例如，可以利用包括步进电机和齿条齿轮的制动器。

后向反射器Rb在z轴的方向上与后向反射器Ra与Rc的组相对。在本实施例中，将驱动机构18耦合到后向反射器Rb以在z轴的方向上移动后向反射器Rb。当在z轴的方向上移动后向反射器Rb时，改变在后向反射器Rb与后向反射器Ra之间的距离和在后向反射器Rb与后向反射器Rc之间的距离。例如，当后向反射器Rb在后向反射器Rb接近后向反射器Ra与Rc的组的方向上移动时，在后向反射器Rb与后向反射器Ra之间的距离和在后向反射器Rb与后向反射器Rc之间的距离减小，也就是，光路长度减小。当后向反射器Rb在后向反射器Rb离开后向反射器Ra与Rc的组的方向上移动时，在后向反射器Rb与后向反射器Ra之间的距离和在后向反射器Rb与后向反射器Rc之间的距离增加，也就是，光路长度增加。在另一实施例中，将驱动机构18耦合到后向反射器Ra与Rc以在z轴的方向上移动后向反射器Ra与Rc。

根据本实施例的光学延迟装置10使用驱动机构18以驱动后向反射器Rb来调整光路长度。也就是，通过驱动后向反射器Rb控制光延迟(延迟时间)的量。

现在，将详细描述光学延迟装置10的操作。

参考图1，由在附图中没有示出的光源产生的光束通过在后向反射器Ra之上提供的入射口16进入后向反射器Ra。光束从在反射表面11a上的位置a1反射，然后从在反射表面12a上的位置a2反射，并且以与光束进入后向反射器Ra的角度相同的角度行进到后向反射器Rb。然后，光束从在反射表面11b上的位置b1反射，然后从在反射表面12b上的位置b2反射，并且以与光束进入后向反射器Rb的角度相同的角度行进到后向反射器Rc。而且，光束从在反射表面11c上的位置c1反射，然后从在反射表面12c上的位置c2反射，并且以与光束进入后向反射器Rc的角度相同的角度行进到后向反射器Rb。光束从在反射表面12b上的位置b3反射，然后从在反射表面11b上的位置b4反射，并且与光束进入后向反射器Rb的角度相同的角度再次行进到后向反射器Rb。

然后，光束以从位置a3、a4、b5、b6、c3、c4、b7、b8、a5、a6、b9、b10、c5、c6、b11、b12、a7、a8、b13、b14、c7、c8、b15、b16、a9、a10、b17、b18、c9以及c10的顺序反射，然后通过出射口17退出。位置a1、a3、a5、a8以及a10为反射表面11a上的位置。位置a2、a4、a6、a7以及a9为反射表面12a上的位置。位置b1、b4、b5、b8、b9、b12、b13、b16以及b17为反射表面11b上的位置。位置b2、b3、b6、b7、b10、b11、b14、b15以及b18为反射表面12b上的位置。位置c2、c4、c5、c7以及c9为反射表面11c上的位置。位置c1、c3、c6、c8以及c10为反射表面12c上的位置。

因此，光束以Ra、Rb、Rc、Rb、Ra、Rb、Rc、…、Rc的顺序在后向反射器Ra与Rb以及Rc之间反射多次，并且然后通过出射口17输出。在图1示出的实例中，光束在后向反射器Rb与后向反射器Ra与Rc的组之间进行九次往复。往复指的是光束从后向反射器Ra与Rc中的一个经由后向反射器Rb到后向反射器Ra与Rc中的另一个的行进。具体而言，在后向反射器Ra与后向反射器Rb之间形成九条光路。在后向反射器Rc与后向反射器Rb之间形成九条光路。在x轴的方向上布置后向反射器Ra与Rc彼此错位导致在后向反射器Ra与Rb以及Rc之间的光束的多次反射。这允许获得大的光路长度。

在x轴的方向上的两个邻近路径之间的距离为距离Δ。依照用于有关设备的说明书设计在后向反射器Ra与后向反射器Rb之间形成的光路的数量和在后向反射器Rc与后向反射器Rb之间形成的光路的数量。例如，根据在x轴的方向上的后向反射器Ra、Rb以及Rc的尺寸和在x轴的方向上后向反射器Ra与后向反射器Rc错位的量之间的关系，确定数量。

在本实施例中，驱动机构18移动后向反射器Rb以使能在穿过光学延迟装置10的光束的光路长度中的显著改变。例如，当光束在后向反射器Rb与后向反射器Ra和Rc的组之间进行九次往复时，在z轴方向上移动后向反射器Rb达d[mm]改变光路长度达18×d(＝2×9×d)[mm]。在常规技术中，将两个后向反射器彼此相对布置，当在两个后向反射器之间形成九条光路时，移动后向反射器中的一个达d[mm]改变光路长度达9×d[mm]。因此，当将后向反射器移动相同距离时，相比常规技术，本实施例允许受影响的光路长度的双倍改变。而且，在本实施例中的结构中，后向反射器Rb三维地折叠光路，使能在面积方面装置的尺寸的减少。

如以上所描述的，在根据第一实施例的光学延迟装置10中，将后向反射器Ra与Rc相对布置并且在沿后向反射器Rb的脊13b的方向上与后向反射器Rb错位，并且提供驱动机构18，该驱动机构18相对后向反射器Ra与Rc的组移动后向反射器Rb。这允许通过移动后向反射器Rb短的距离简单获得大的光路长度。能够增加可以改变的光路长度(延迟时间)的范围，而光学延迟装置10的尺寸保持小。

(第一实施例的变型)

在光学延迟装置10中，在后向反射器Rb之上提供入射口16，而在后向反射器Rb之下提供出射口17。然而，入射口16和出射口17并不限制到该实例，在该实例中，在后向反射器Rb侧面上提供入射口16和出射口17。入射口16和出口17中的至少一个可以为后向反射器Ra和后向反射器Rc侧面。

图4根据第一实施例的第一变型示意性示出光学延迟装置20。图5为示意性示出包括在光学延迟装置20中的光学元件的布置的侧视图。在图4中示出的光学延迟装置20具有与在图1中示出的光学延迟装置10的基本结构相同的基本结构。在光学延迟装置20中的后向反射器Rb在x轴的方向上比在光学延迟装置10中的后向反射器Rb长。具体而言，如在图5中所示，后向反射器Rb的下端被定位在后向反射器Ra的下端之下，并且在基本上与后向反射器Rc的下端的层级相同的层级处。在第一变型中，在后向反射器Ra之下提供出射口17。

参考图4，在从入射口16到在后向反射器Rc的反射表面12c上的位置c10的范围内，根据第一变型的光路与参考图1描述的光路相同。从反射表面12b上的位置c10反射的光束再次进入后向反射器Rb。光束从反射表面12b上的位置b19反射，然后，从反射表面11b上的位置b20反射，并且通过出射口17输出。

图6根据第一实施例的第二变型示意性示出光学延迟装置30。图7为示意性示出包括在光学延迟装置30中的光学元件的布置的侧视图。在图6中示出的光学延迟装置30具有与在图1中示出的光学延迟装置10的基本结构相同的基本结构。在光学延迟装置30中的后向反射器Rb被形成为在x轴的方向上比在光学延迟装置10中的后向反射器Rb长。具体而言，如在图7中所示，后向反射器Rb的上端被定位在后向反射器Rc的上端之上，并且在基本上与后向反射器Ra的上端的层级相同的层级处。后向反射器Rb的下端被定位在后向反射器Ra的下端之下，并且在基本上与后向反射器Rc的下端的层级相同的层级处。在第二变型中，在后向反射器Rc之上提供入射口16，而在后向反射器Ra之下提供出射口17。

参考图6，由在附图中没有示出的光源产生的光束通过入射口16进入后向反射器Rb。光束以Rb、Ra、Rb、Rc、Rb、Ra、Rb、…、Rb的顺序在后向反射器Ra与Rb之间反射多次，并且通过出射口17输出。具体而言，光束以从位置b1、b2、a1、a2、b3、b4、c1、c2、b5、b6、a3、a4、b7、b8、c3、c4、b9、b10、a5、a6、b11、b12、c5、c6、b13、b14、a7、a8、b15、b16、c7、c8、b17、b18、a9、a10、b19、b20、c9、c10、b21以及b22的顺序反射，然后通过出射口17射出。位置a1、a3、a5、a8以及a10为在反射表面11a上的位置。位置a2、a4、a6、a7以及a9为在反射表面12a上的位置。位置b2、b3、b6、b7、b10、b11、b14、b15、b18、b19以及b22为在反射表面11b上的位置。位置b1、b4、b5、b8、b9、b12、b13、b16、b17、b20以及b21为在反射表面12b上的位置。位置c2、c4、c5、c7以及c9为在反射表面11c上的位置。位置c1、c3、c6、c8以及c10为在反射表面12c上的位置。

以上描述的根据第一变型的光学延迟装置20与根据第二变型的光学延迟装置30允许呈现类似于在图1中示出的光学延迟装置10的效果的效果。

(第二实施例)

图8根据第二实施例示意性示出光学延迟装置40。图9为示意性示出包括在光学延迟装置40中的光学元件的布置的侧视图。如在图8中所示，光学延迟装置40包括后向反射器Ra、Rb以及Rc、反射元件(下文中也指的是反射镜)42和驱动机构43。后向反射器Ra、Rb以及Rc的结构与布置与在第一实施例中描述的结构与布置相同，因此以下将不进行描述。后向反射器Ra、Rb以及Rc的结构与布置与在图4或在图6中示出的结构与布置相同。

如在图9中所示出的，将反射元件42的反射表面44布置为与后向反射器Rc的反射表面12c相对。反射元件42的位置对应于在根据第一实施例的光学延迟装置10中的出射口17的位置。从在后向反射器Rc的反射表面12c上的位置c10反射的光束被从反射元件42的反射表面44反射，并且返回到反射表面12c。反射表面44可以为，例如，电介质多层膜镜或金属沉积镜或可以利用来自棱镜的全反射。

驱动机构43相对后向反射器Rc移动反射元件42。反射元件42在z轴的方向上与后向反射器Rc相对。将驱动机构43耦合到反射元件42以在z轴的方向上移动反射元件42。当反射元件42在z轴的方向上移动时，在反射元件42与后向反射器Rc之间的距离改变。例如，当反射元件42在反射元件42接近后向反射器与Rc的方向上移动时，在反射元件42与后向反射器Rc之间的距离减小，也就是，光路长度减小。当反射元件42在反射元件42离开后向反射器与Rc的方向上移动时，在反射元件42与后向反射器Rb之间的距离增加，也就是，光路长度增加。作为驱动机构43，可以利用压电制动器。

由在附图中没有示出的光源产生的光束通过口41进入后向反射器Ra。光束穿过与在第一实施例中描述的光路相同的光路，然后进入反射元件42。通过反射元件42反射的光束以相反的方向穿过相同的光路，并且然后通过口41输出。也就是，在第二实施例中的光学延迟装置40提供双倍于在第一实施例中的光学延迟装置10中的光路长度的光路长度，光学延迟装置10具有与光学延迟装置40的体积相同的体积。

在第二实施例中，驱动机构43移动反射元件42以改变穿过光学延迟装置40的光束的光路长度。当在z轴的方向上移动反射元件42达d[mm]时，光路长度改变达2×d[mm]。因此，可以以高分辨率调整光延迟。

(第三实施例)

第三实施例对应于第一实施例与第二实施例的组合。

图10根据第三实施例示意性示出光学延迟装置50。如在图10中所示，光学延迟装置50包括后向反射器Ra、Rb及Rc、反射元件42、驱动机构18以及驱动机构43。后向反射器Ra、Rb及Rc的结构与布置与在第一实施例中描述的结构与布置相同，因此以下将不进行描述。后向反射器Ra、Rb及Rc的结构与布置与在图4或在图6中描述的结构与布置相同。

在第三实施例中，通过驱动机构18驱动后向反射器Rb，而且通过驱动机构43驱动反射元件42以改变穿过光学延迟装置50的光束的光路长度。当在后向反射器Ra与后向反射器Rb之间形成九条光路并且在后向反射器Rc与后向反射器Rb之间形成九条光路时，在z轴的方向上移动后向反射器Rb达d1[mm]改变光路长度达36×d1(＝2×18×d1)[mm]。反射元件42反射一束光束，因此，在z轴的方向上移动反射元件42达d2[mm]改变光路长度改变达2×d2[mm]。也就是，驱动后向反射器Rb允许光路长度被粗略地调整，而驱动反射元件42允许光路长度被微调。光延迟的量可以被显著地改变并以高分辨率被调整。

(第四实施例)

在第四实施例中，将描述利用光学延迟装置的装置的实例。

图11示意性示出光学相干层析成像(OCT)装置60。如在图11中所示，光学相干层析成像装置60包括光源61、准直透镜(collimatorlens)62、分束器63、物镜64、光阑(diaphragm)65、作为束直径转换器的扩束器66、光学延迟装置67，以及图像传感器68。光学延迟装置67为以上描述的光学延迟装置或其变型中的一个。在本实施例中的光学延迟装置67具有与根据第三实施例的光学延迟装置50的结构相同的结构。具体而言，光学延迟装置67包括后向反射器Ra、Rb及Rc、反射元件42、驱动机构18以及驱动机构43。在图11中，省略了驱动机构18和驱动机构43。

光源61为低相干光源。例如，光源61包括具有近红外线波长的超发光二极管(SLD)。通过准直器透镜62将通过光源61发出的光束转换为平行光束，并且平行光束进入分束器63。分束器63将入射光束分为两个分支光束。将分支光束中的一个导引到物镜64作为探测光。将已经穿过物镜64的探测光经由光阑65施加到测量目标69。将光阑65布置在在物镜64与测量目标69之间，并接近物镜64的焦距。

探测光通过测量目标69反射或散射，并且再次穿过物镜64。隔板65的效果使得物镜64图像侧远心(image-sidetelecentric)。因此，探测光相对测量目标69扩散并且允许横向宽的区域被测量。而且，对于图像侧(光接收侧)，通过在测量目标69上的特定点散射的光的主光束基本上平行于向外路径光(进入测量目标69的探测光)的主光束，并且进入分束器63且到达图像传感器68以在图像传感器68上形成测量目标69的图像。

将分支光束中的另一个导引到扩束器66作为参考光。扩束器66具有1或小于1的放大率以将通过准直器透镜62扩散的光转换为细的平行光。被转换为具有小直径的平行光的参考光进入光学延迟装置67并且通过反射元件42反射并通过相同的路径返回。已经返回的参考光在相反方向上穿过作为束直径转换器的扩束器66。因此，参考光的光束直径增加，并且产生的(resultant)参考光进入分束器63。参考光通过分束器63反射并且进入图像传感器68同时保持平行光。分束器63作为束分离光学元件，其将来自光源61的光分离为探测光和参考光，且分束器63也作为束组合光学元件，其组合通过测量目标69反射或散射的探测光和通过光学延迟装置67延迟的参考光。

当在探测光的光路长度与参考光的光路长度之间的差等于或小于光源61的相干长度时，相干度增加，并且通过干涉改变强度。因此，可以至少以等于光源61的相干长度的精度测量到测量目标69的距离。

在本实施例中，因为物镜64为图像侧远心，因此参考光的主光束方向与遍及图像传感器68的探测光的主光束方向相同。通常，在光束方向上的改变降低与干涉有关的强度对比因此降低SN比(信噪比)。在本实施例中的光学***抑制在强度对比中的降低，特别是在图像传感器68的周边部分，从而能限制在干涉强度改变中的变化。

通过改变参考光的光路长度测量由干涉产生的强度的改变。为了改变光路长度，使用例如压电制动器的驱动机构43(图10)对反射元件42进行微改变。然后，获得在图像传感器68中用于各自像素的不同干涉图。图12示出当光源61具有0.850[μm]的中心波长λ0和0.040[μm]的波长带宽Δλ时获得的模拟的干涉图。通过光源61的相干长度lc确定光路长度差，该光路长度差导致通过干涉引起的强度改变。对于以上描述的光源61，相干长度Ic被如下所确定。

$\begin{array}{c}{I}_c=2\ln 2{\mathrm{\λ}}_0^2/\left(\mathrm{\π}\mathrm{\Δ}\mathrm{\λ}\right)\\ =2\ln 2\×{0.85}^2/(\mathrm{\π}\×0.04)\\ =7.97\[\mathrm{\μ}m\]\end{array}$

当光路长度差等于或小于相干长度lc时，如在图12中所示的，强度分布通过干涉被改变。这表明，当用于由干涉产生的强度分布改变的包络线(envelope)呈现最大值时，获得的参考光的光路长度等于至反射点或散射点的测量目标的光路长度。对于在本实施例中的OCT装置60，确定对于每个像素的干涉图包络线允许对于每个像素测量到测量目标69的距离。而且，当探测光在测量目标69内散射时，可以成像测量目标69的内部结构。深度方面测量范围对应于参考光的光路长度的可变范围。通常，没有制动器可以提供高的分辨率和长的驱动范围。例如，压电制动器提供高的分辨率但是具有至多若干毫米的驱动距离。当仅驱动反射元件42时，深度方面的测量范围被限制增加到或超过制动器的驱动距离。在本实施例中，将后向反射器Rb和后向反射器Ra与Rc的组彼此相对移动以使能在深度方面的测量范围中的增加。

将参考图13A和13B描述使用OCT装置60的测量方法。图13A为在图11中的光学延迟装置67的示意图。图13B为示出在测量目标69上的测量的示意图。假定测量目标69具有折射率n。通过例如包括步进电机和齿条与齿轮的制动器的驱动机构18(没有在图13A中示出)驱动后向反射器Rb。如在第三实施例中所描述的，反射元件42反射一束光束，而后向反射器Rb反射多束光束。相对于后向反射器Rb的移动距离，这使能在光路长度中的显著改变。例如，如在图10中所示，当后向反射器Rb反射九个光束时，相对于移动距离d1[mm]，光路长度改变达36×d1[mm]。

首先，假定当将后向反射器Rb定位在位置S0而将反射元件42定位在位置Sa时获得的参考光的光路长度等于从测量目标69的表面M0反射或散射的探测光的光路长度。在这种情况下，将反射元件42移动距离L到位置Sb，同时使用图像传感器68获得参考光和探测光的干涉图。当假定将反射元件42定位在具有1的折射率的气氛中时，参考光的光路长度由于往复改变达2×L。由于测量目标69具有折射率n，在图13B中，在深度方向上到从表面M0在距离L/n处的表面M1的光路长度与参考光的光路长度相同。换言之，驱动反射元件42以允许在表面M0与M1之间获得干涉图，从而使能基于干涉图确定测量目标的形状或结构。

然后，将反射元件42返回到位置Sa，并且将后向反射器Rb从位置S0移动到位置S1。当在位置S0与位置S1之间的距离为例如L/36时，在从表面M0反射的探测光与参考光之间的光路长度差为2×L/n。相对于位置S1，在测量目标69上的表面M1为相等光路长度表面。在这种情况下，将反射元件从位置Sa移动距离L到位置Sb，同时如上面所描述的获得干涉图。这允许从表面M1到表面M2的测量目标69的结构的确定，该M2被定位在深度方向中从表面M1在距离L/n处。将该操作重复进行以获取在深度方向上覆盖比反射元件42的移动距离L更长的测量范围的信息。

上文描述的方法为实例，其中，驱动反射元件42以允许获得干涉图，并且驱动后向反射器Rb以加宽深度方向测量范围。以上描述的方法不是旨在限制移动反射元件42的方向和顺序或通过后向反射器Rb反射的光束的数量。

以上描述的实施例为被称为时域方案的实例，其中，参考光的光路长度随着时间被改变以允许获得干涉图。然而，以上描述的实施例也可应用到傅立叶域光学相干层析成像。在傅立叶域方案中，没有驱动反射元件42，但是通过分析在参考光与探测光之间的干涉光的频谱(具体而言，在频谱上进行傅里叶变换)获得在深度方向上的信息。将使用宽带光源作为光源61的OCT称为谱域OCT。将使用波长扫描光源作为光源61的OCT称为波长扫描OCT。

如上面所描述，在根据第四实施例OCT装置60中，驱动在光学延迟装置67中的后向反射器Rb与反射元件42以允许在深度方面测量范围中的大幅增加，同时使能装置被小型化。

除了OCT装置，利用根据任何实施例的光学延迟装置的装置的实例包括，例如，常规干涉仪和傅里叶变换红外光谱仪(FTIRs)。

虽然已经描述特定实施例，但仅通过实例的方式提出这些实施例，并且不旨在限制本发明的范围。实际上，此处描述的新颖实施例可以以各种其它形式体现；而且，可以做出没有脱离本发明的精神的以此处描述的实施例的形式的各种省略、代替以及改变。所附权利要求和它们的等效物旨在覆盖落在本发明的范围和精神内的这样的形式或修改。

Claims (9)

1.一种光学延迟装置包括：

具有第一反射表面和第二反射表面的第一后向反射器，所述第一反射表面与所述第二反射表面基本上彼此垂直；

具有第三反射表面和第四反射表面的第二后向反射器，所述第三反射表面和所述第四反射表面与所述第一反射表面相对并且基本上彼此垂直；

具有第五反射表面和第六反射表面的第三后向反射器，所述第五反射表面和所述第六反射表面与所述第二反射表面相对并且基本上彼此垂直；以及

第一驱动机构，所述第一驱动机构彼此相对移动所述第一后向反射器和所述第二后向反射器与所述第三后向反射器的组，

其中，在所述一反射表面与所述第二反射表面之间的第一相交线基本上垂直于在所述第三反射表面与所述第四反射表面之间的第二相交线，所述第二相交线基本上平行于在所述第五反射表面与所述第六反射表面之间的第三相交线，并且所述第二相交线与所述第三相交线在沿所述第一相交线的方向上彼此错位。

2.根据权利要求1所述的光学延迟装置，其中，在基本上垂直于所述第一相交线与所述第二相交线的方向上，所述第一驱动机构移动所述第一后向反射器。

3.根据权利要求1所述的光学延迟装置，其中，在基本上垂直于所述第一相交线与所述第二相交线的方向上，所述第一驱动机构移动所述第二后向反射器和所述第三后向反射器。

4.根据权利要求1所述的光学延迟装置，进一步包括：

具有第七反射表面的反射元件，所述第七反射表面与所述第一到第六反射表面中的一个相对；以及

第二驱动机构，所述第二驱动机构相对所述第一到第六反射表面中的一个移动所述反射元件。

5.根据权利要求4所述的光学延迟装置，其中，在基本上垂直于所述第一相交线与所述第二相交线的方向上，所述第二驱动机构移动所述反射元件。

6.一种光学延迟装置包括：

具有第一反射表面和第二反射表面的第一后向反射器，所述第一反射表面与所述第二反射表面基本上彼此垂直；

具有第三反射表面和第四反射表面的第二后向反射器，所述第三反射表面和所述第四反射表面与所述第一反射表面相对并且基本上彼此垂直；

具有第五反射表面和第六反射表面的第三后向反射器，所述第五反射表面和所述第六反射表面与所述第二反射表面相对并且基本上彼此垂直；

具有第七反射表面的反射元件，所述第七反射表面与所述第一到第六反射表面中的一个相对；以及

驱动机构，所述驱动机构相对所述第一到第六反射表面中的一个移动所述反射元件，

其中，在所述第一反射表面与所述第二反射表面之间的第一相交线基本上垂直于在所述第三反射表面与所述第四反射表面之间的第二相交线，所述第二相交线基本上平行于在所述第五反射表面与所述第六反射表面之间的第三相交线，并且所述第二相交线与所述第三相交线在沿所述第一相交线的方向上彼此错位。

7.根据权利要求6所述的光学延迟装置，其中，在基本上垂直于所述第一相交线与所述第二相交线的方向上，所述驱动机构移动所述反射元件。

8.一种光学相干层析成像装置包括：

光源，所述光源产生光束；

束分离光学元件，所述束分离光学元件将所述光束分离为第一分支光束和第二分支光束；

光学***，所述光学***施加所述第一分支光束到测量目标；

根据权利要求1到7中任一项所述的光学延迟装置，所述光学延迟装置延迟所述第二分支光束；

束组合光学元件，所述束组合光学元件组合从所述测量目标反射或散射的所述第一分支光束和通过光学延迟装置延迟的所述第二分支光束以获得组合的光束；以及

检测器，所述检测器检测所述组合的光束的强度中的变化。

9.根据权利要求8所述的光学相干层析成像装置，其中

所述光学***包括图像侧远心物镜，并且

所述检测器包括成像所述组合的光的图像传感器。