DE4411017C2 - Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen - Google Patents

Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen

Info

Publication number
DE4411017C2
DE4411017C2 DE4411017A DE4411017A DE4411017C2 DE 4411017 C2 DE4411017 C2 DE 4411017C2 DE 4411017 A DE4411017 A DE 4411017A DE 4411017 A DE4411017 A DE 4411017A DE 4411017 C2 DE4411017 C2 DE 4411017C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
optical structure
structure according
light
arrangement
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4411017A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4411017A1 (de
Inventor
Alexander Dr Knuettel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ISIS Sentronics GmbH
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4411017A priority Critical patent/DE4411017C2/de
Publication of DE4411017A1 publication Critical patent/DE4411017A1/de
Priority to US08/405,299 priority patent/US5565986A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4411017C2 publication Critical patent/DE4411017C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2823—Imaging spectrometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
    • G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4795—Scattering, i.e. diffuse reflection spatially resolved investigating of object in scattering medium

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Aufbau zur spektroskopischen Bild­ gebung in stark streuenden Objekten, wie z. B. biologischem Gewebe oder Kunst­ stoffen, mit mindestens eindimensionaler Ortsauflösung, mit einer Strahlquelle zum Aussenden von Licht unterschiedlicher Wellenlängen, mit einer Vorrich­ tung zur Aufspaltung des Lichtes in zwei Teilstrahlen, von denen ein Strahl im Objektarm zum Meßobjekt und der andere Strahl im Referenzarm zu einem re­ flektierenden Element geführt wird und mit einer Detektoreinrichtung, auf die die von dem reflektierenden Element im Referenzarm und dem Meßobjekt im Objektarm reflektierten Teilstrahlen gelenkt, zur Interferenz gebracht und de­ tektiert.
Ein solcher optischer Aufbau ist beispielsweise bekannt aus Knüttel et al. OPTICS COMMUN. 102 (1993), 193-198.
Optische spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten, wie z. B. biologisches Gewebe oder Kunststoffe, dient der ortsaufgelösten Charakterisie­ rung dieser Medien über entsprechende optische Parameter. Etablierte Verfah­ ren, wie die konfokale Mikroskopie, können in stark streuenden Medien nur für Oberflächen eingesetzt werden, da der unerwünschte Streulicht-Anteil schon nach einigen 10 µm dominiert und die Signalinformation, die im gewünschten ungestreuten Lichtanteil enthalten ist, verfälscht.
Viele Verfahren, mit denen der ungestreute Lichtanteil erhalten wird, basieren auf der Niederkohärenz- oder Kurzzeit- Interferometrie. Dabei wird das Licht der Lichtquelle durch einen Strahlteiler geteilt, trifft im Objektarm auf das Ob­ jekt und im Referenzarm auf einen Spiegel. Die reflektierten Strahlen werden im Strahlteiler wieder zusammengeführt und als Interferenzsignal am Detektor ge­ messen. Bei beiden Verfahren betragen die Kohärenzlängen der Lichtquellen nur etwa 10-50 µm, wobei bei der Niederkohärenz-Interferometrie inkohärente Lichtquellen, wie LED′s oder SLD′s, und bei der Kurzzeit-Interferometrie kurzkohärente Mode-locked Laser eingesetzt werden. Die Vorteile der Inter­ ferometrie sind zum einen die einfache Ortsselektion in Tiefenrichtung bei im Zeitbereich kurzen Lichtpulsen (was im Frequenzbereich einem weiten Spek­ trum entspricht) und zum anderen die hohe Signalempfindlichkeit.
Für die Ortsinformation in Tiefenrichtung (eindimensionale Bildgebung) des Objektes wird üblicherweise ein Spiegel im Referenzarm des Interferometers mechanisch bewegt werden, wie z. B. durch die Druckschriften von Takada et al., APPLIED OPTICS, Vol. 26, No. 9 (1987), 1603-1606, und Swanson et al., OPTICS LETTERS, Vol. 17, No. 2 (1992), 151-153, bekannt ist.
Für spektroskopische Informationen aus einem Medium (ohne Bildgebung) wird dieses in der Regel an dem Eingang des Interferometers plaziert und im Objektarm ein stationärer Spiegel zur Strahlreflexion eingesetzt, während der Spiegel im Referenzarm mechanisch bewegt wird.
Ein stationäres Interferometer, d. h. ohne mechanisch bewegtes Teil, ist in Verbindung mit Bildgebung bis zu drei Dimensionen bekannt geworden aus der eingangs genannten Druckschrift von Knüttel et al. Bei dieser Anordnung wird jedem Tiefenpunkt ein Element auf einem lateral ausgedehnten eindimen­ sionalen Detektor-Array zugeordnet, d. h. ein bestimmtes Element des Detektor- Arrays detektiert alle Wellenlängen des (breitbandigen) Lichtes mit kurzer Ko­ härenzlänge. Die Kohärenzlänge bestimmt dabei die räumliche Auflösung. Damit ist eine Selektion auf einzelne wenige Tiefenpunkte im Objekt, wie es bei der ortsaufgelösten Spektroskopie wünschenswert sein kann, nur unter Si­ gnalverlust möglich, da die übrigen Elemente des Detektor-Arrays ignoriert werden müssen.
Stationäre Interferometer für die Spektroskopie ohne bildgebende Eigenschaften sind mehrfach bekannt, z. B. aus Junttila et al., J. OPT. SOC. AM., Vol. 8, No. 9 (1991), 1457-1462, Okamoto et al., APPLIED OPTICS, Vol. 23, No. 2 (1984), 269-273. Hier sind jeweils die zu untersuchenden Objekte an den Eingängen der Interferometer plaziert, d. h. Ortsauflösungen insbesondere in Tiefenrichtung sind nicht möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optischen Aufbau der eingangs genannten Art vorzustellen, der die Bildgebung mit der Spektroskopie für stark streuende Objekte mit Hilfe eines stationären Interferometers verbindet und zwar derart, daß Signalverluste durch effiziente Lichtausbeute aus dem Objekt minimiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen spektra­ len Anteile des Lichtes, d. h. Wellenlängen, separat detektiert werden, d. h. ent­ weder durch verschiedene Detektorelemente oder zeitlich sequentiell mit einem Element, und daß alle spektralen Anteile des Lichts gleichzeitig auf verschiede­ ne vorselektierte Tiefenbereiche des Objektes fokussiert werden, d. h. die Signale jedes Spektralanteils umfassen zeitgleich alle vorselektierten Tiefenbereiche.
Die Erfindung nützt das Prinzip der Interferometrie mit dessen Vorteilen aus. Die einzelnen spektralen Anteile umfassen jeweils den gesamten Tiefenbereich des Objektes, wobei die rückreflektierten spektralen Anteile von einer Detektor- Anordnung zeitlich oder räumlich getrennt detektiert werden. Dabei gibt es drei mögliche Ausführungsformen:
  • 1) Das Licht wird detektorseitig durch ein entsprechendes dispersives optisches Element, z. B. ein optisches Gitter, spektral zerlegt und die spektralen Lichtan­ teile werden von einzelnen Elementen eines Detektor-Arrays gleichzeitig detek­ tiert. Durch die Verbindung des dispersiven Elements mit dem Interferometer ist eine einfache Ortsselektion mit hoher Signalempfindlichkeit möglich.
  • 2) Die Lichtquelle ist spektral durchstimmbar und emittiert zu jedem Zeitpunkt monochromatisches Licht (z. B. mit einer stromgesteuerten Laserdiode) oder spektral sehr schmalbandiges Licht (z. B. mit einer speziell konstruierten SLD), welches in das Interferometer eingekoppelt und mit einem Detektor nachgewie­ sen wird. Bei der Art der Durchstimmung gibt es zwei Möglichkeiten, bei denen die Signalauswertung entsprechend angepaßt ist: a) das Wellenlängenspektrum wird zeitlich sequentiell in Stufen durchfahren, was an sich z. B. durch Hotate et al., SPIE PROCEEDINGS, Vol. 1586 (1991), 32-45, bekannt ist und b) das Wellenlängenspektrum wird zeitlich sequentiell kontinuierlich durchgestimmt (z. B. US Patent 3 647 298). Obige Ausführungsformen verwenden zwar Inter­ ferometer, jedoch weisen sie, wie die Ausführungsform 1) und die weiter unten besprochene 3), keine spezielle Anordnung zur gleichzeitigen Mehrfachfokus­ sierung in ein stark streuendes Objekt auf.
  • 3) Das Licht wird in einem der vier Interferometerarme (also Richtung Licht­ quelle oder Detektor, bzw. Objekt- oder Referenzarm) durch eine elektronisch steuerbare Anordnung kodiert, zeitlich sequentiell mit einem Detektor (vorzugsweise aus nur einem Element bestehend) aufgenommen und danach entsprechend ausgewertet. So eine Anordnung besteht aus dispersiven optischen Elementen zur spektralen Lichtzerlegung und einer flächenmäßig ausgedehnten Maske (z. B. Hadamard-Maske) bei deren Einzelelementen das Licht amplitu­ den- bzw. phasenmoduliert werden kann. Hadamard-Masken sind hinreichend bekannt, z. B. von Vickers et al., APPLIED SPECTROSCOPY, Vol. 45, No. 1 (1991), 42-49, oder Liu et al., APPLIED SPECTROSCOPY, Vol. 45, No. 10 (1991), 1717-1720.
Der erfindungsgemäße optische Aufbau unter Einschluß nach einem der Aus­ führungsbeispiele 1), 2) oder 3) oder einer Kombination beinhaltet eine Fo­ kussierungsanordnung zur gleichzeitigen Fokussierung von Licht an mehreren Punktbereichen entlang der Tiefenrichtung in einem stark streuenden Objekt Das hat den Vorteil, daß durch Bündelungen mit der Fokussierungsoptik die Intensität des aus dem Objekt zurückgeworfenen Lichts maximiert wird. Die ex­ akte Ortsselektion (in den vorgewählten Punktbereichen in Tiefenrichtung) ge­ schieht wie schon erwähnt durch die Anordnungen 1), 2) oder 3) oder durch eine Kombination. Von der Oberfläche des Objektes bis zu jedem selektierten Tiefenpunkt wird ein integraler optischer Parameter gemessen. Integral bedeutet in dem Zusammenhang, daß das optische Signal von der Oberfläche des Objektes ab bis zu einem selektierten Punkt beeinflußt, d. h. abgeschwächt wird. Damit können durch Differenzbildungen der Signale benachbarter selektierter Punkte und der exakten Kenntnis der Abstände über die Ortslokalisationen optische Parameter über die entsprechenden Raumbereiche gebildet werden. Diese optischen Parameter, die noch wellenlängenabhängig sein können, beinhalten z. B. den komplexen Brechungsindex (d. h. Brechungsindex und Absorptionskoeffizient), den Polarisationsgrad und den Streukoeffizienten. Es versteht sich damit auch, daß eine Kombination dieser Parameter zu an sich bekannten weiteren Parametern wie z. B. dem zirku­ laren Dichroismus (CD) führen kann. Die über die Ortsinformationen gewonne­ nen Parameter können entlang der Tiefenrichtung zu einem eindimensionalen spektroskopischen Bild zusammengesetzt werden.
Eine besonders einfache Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Aufbaus enthält eine Variante eines Michelson-Interferometers. Es sind aber auch andere Varianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung denkbar, z. B. mit Mach-Zehnder-Interferometern.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann mit einem zweidimensionalen Detektor-Array, in der Ausführungsform 1), zweidimensionale spektroskopische Bildgebung durchgeführt werden. Dabei wird außer der Tiefendimension noch eine weitere räumliche laterale Dimension erfaßt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann mit einem eindimensio­ nalen Detektor-Array, im Rahmen der Ausführungsbeispiele 2) oder 3), eben­ falls zweidimensionale spektroskopische Bildgebung durchgeführt werden.
Zu diesem Zweck umfaßt bei einer Weiterbildung dieser beiden Ausführungs­ formen die Strahlquelle ein lateral zur Abstrahlrichtung angeordnetes, insbeson­ dere lineares Array von Punktlichtquellen. Dabei können mehrere Punktstrahler nebeneinander angeordnet sein und gleichzeitig Licht emittieren.
Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Aufbaus kann bei den Ausführungsformen 2) oder 3) mit einem zweidimensionalen De­ tektor-Array dreidimensionale spektroskopische Bildgebung durchgeführt wer­ den. Dabei werden außer der Tiefendimension noch zwei weitere räumliche late­ rale Dimensionen erfaßt.
Zu diesem Zweck umfaßt bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform die Strahlquelle ein lateral zur Abstrahlrichtung angeordnetes, insbesondere zwei­ dimensionales Array von Punktlichtquellen. Dabei können mehrere Punktstrah­ ler nebeneinander angeordnet sein und gleichzeitig Licht emittieren.
Anstelle einzelner Punktlichtquellen kann eine flächenhaft ausgedehnte Licht­ quelle benutzt werden. Diese kann als kontinuierliches Array von Punktlicht­ quellen verstanden werden.
Bei einer anderen Ausführungsform können die entlang einer oder beider latera­ len Richtungen gewonnen Informationen nach entsprechender Datenma­ nipulation wieder zu einem spektroskopischen Bild geringerer Dimensionalität zusammengefaßt werden. D.h. Tiefeninformationen aus z. B. zwei lateralen Richtungen können zu einem Tiefenprofil (eindimensional) rechnerisch zusam­ mengefaßt werden, um das Signal-zu-Rausch Verhältnis zu erhöhen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist in einem der Interferome­ terarme, vorzugsweise im Referenzarm, eine Einrichtung zur Modulation der Phasendifferenz des detektierten Interferenzsignales vorgesehen. Die resultierenden AC-Signale erlauben eine bestmögliche Unterdrückung von störenden (DC-) Untergrundsignalen.
Die Modulation der Phasendifferenz kann einmal über die im Zusammenhang mit der Ausführungsform 3) beschriebene, flächig ausgebildete, elektronisch steuerbare Maske geschehen, da die Phase der einzelnen optischen Lichtfrequenzen in jedem der Elemente variiert werden kann.
Die Modulation der Phasendifferenz kann bei einer anderen Ausführungsform auch dadurch bewirkt werden, daß das reflektierende Element im Referenzarm, an dem ein Reflektor befestigt ist, mit einer definierten Frequenz vibriert mit einem Piezoelement kann eine AC-Frequenz im Frequenzbereich von z. B. 1 bis 100 kHz erzeugt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform ist z. B. im Referenzarm eine nicht-mechanische Anordnung vorgesehen mit der eine modulierbare Phasendifferenz, d. h. eine entsprechende AC-Frequenz, erzeugt und danach detektiert werden kann. Unter einer solchen nicht-mechanischen Anordnung wird allgemein eine Anordnung verstanden, die allenfalls im Mikrometerbereich vibrierende Teile aufweist oder z. B. auch ein akusto-optischer Modulator, womit üblicherweise Frequenzen im 10 MHz Bereich generiert werden. Durch Kombination mit einer weiteren nicht­ mechanischen Anordnung kann die dann resultierende effektive detektierbare Frequenz wieder im 10 kHz Bereich liegen, der bequemer zu messen ist. Diese Differenzfrequenz-Bildung durch z. B. zwei frequenzmodulierende Anordnungen ist an sich Stand der Technik. Die nicht-mechanischen Anordnungen können auch in anderen Armen (z. B. Objektarm) des Interferometers plaziert werden.
Bei einer Ausführungsform wird das Licht auf verschiedene Punktbereiche ent­ lang der Tiefenrichtung im Objekt gleichzeitig durch eine entsprechende Fokus­ sierungsanordnung gebündelt. Durch die Lichtbündelungen auf die gewünschten Raumbereiche ist eine hohe Signaleffizienz zu erwarten. Die gleichzeitige Licht­ bündelung ist besonders vorteilhaft, da die vom Objekt reflektierten einzelnen spektralen Anteile ebenfalls den gesamten Tiefenbereich, d. h. die Summe aller selektierten Punktbereiche, abdecken.
Bei einer weiteren Ausführungsform werden lichtbeugende Anordnungen, z. B. holographische Gitterplatten, eingesetzt. Dabei werden die verschiedenen Beu­ gungsordnungen der z. B. computergenerierten holographischen Gitterplatten (Zonenplatten) ausgenutzt, welche die räumlich getrennten Fokussierungsbereiche erzeugen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform können Elemente aus licht­ brechendem Material, wie z. B. Glas, mit lichtbeugenden Anordnungen, wie z. B. holographische Platten, kombiniert werden. Damit können z. B. chromatische Aberrationen minimiert werden.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Fokussierungsanordnung können die Fokussierungspunkte so eng benachbart sein, daß die zugehörigen Fokussie­ rungsbereiche stark überlappen, so daß effektiv nur ein verlängerter Fo­ kussierungsbereich vorliegt. Auch in diesem Grenzfall bleiben die Vorteile der Erfindung erhalten.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird das gesamte Interfero­ meter bis auf die Fokussierungsanordnung durch eine integrierte Optik umfaßt Die minimale Baugröße dieser Einheit ist für einige Anwendungen, z. B. bei medizinischen Untersuchungen, von großem Vorteil.
Bei einer weiteren verbesserten Ausführungsform wird das gesamte Interfero­ meter, einschließlich Fokussierungs-Anordnung, durch eine integrierte Optik umfaßt. Damit kann die Baugröße zu einem extremen Minimum gebracht wer­ den.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird das Interferometer so gestaltet, daß die einzelnen Elemente des Detektorarrays, die Signalamplituden der spektralen Anteile von der Lichtquelle oder die Elemente der steuerbaren Maske kalibriert werden. Eine mögliche Ausführungsform besteht z. B. darin, daß im Objektarm das Licht über eine elektronisch schließbare nichtmechanische Apertur dem Objekt im zeitlichen Wechsel mal zugeführt und mal ins nichts wegreflektiert wird. In der Periode in der vom Objekt kein Signal zurückgeworfen wird, kön­ nen über das zurückreflektierte Licht vom Referenzarm die entsprechenden Ka­ librierungen vorgenommen werden. Die Kalibrierung kann wichtig sein, wenn die einzelnen spektralen Anteile ihre relativen Signalamplituden zueinander, un­ abhängig vom Objektsignal, verändern, was Fehlinformationen beim spektralen Bild hervorrufen kann.
In vorteilhafter Weise kann die vorliegende Ausführungsform 2) auch für kohä­ rente Ramanspektroskopie verwendet werden. Wenn die optische Frequenz des Lichtes im Referenzarm mit der ramanverschobenen Frequenz des reflektierten Lichtes vom Objekt bis auf eine geringe Differenzfrequenz übereinstimmt, kann diese detektiert werden. Diese Ausführungsform eignet sich besonders bei Ra­ manverschiebungen die gering sind, also z. B. im 100 GHz Bereich liegen. Diese Ramansignale werden bei kommerziellen Ramanspektrometern oft durch die sehr viel intensivere Raleighstrahlung überdeckt. Die Raleighstrahlung kann zu­ dem in bekannter Weise durch zusätzliche optische Filtereinrichtungen weiter unterdrückt werden. Bei den bekannten Vorteilen eines Interferometers werden die üblicherweise sehr schwachen Ramansignale optimal aus dem Untergrund­ rauschen herausgehoben.
Es versteht sich, daß die oben geschilderten und die noch weiter unten aufge­ führten Merkmale nicht nur in der jeweils genannten Kombination sondern auch in beliebiger anderer Kombination oder in Alleinstellung verwendet werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen opti­ schen Aufbaus;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen opti­ schen Aufbaus;
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen opti­ schen Aufbaus;
Fig. 4 zwei Ausführungsbeispiele einer Fokussierungsanordnung zur Verwendung innerhalb eines erfindungsgemäßen optischen Auf­ baus. a) holographische Zonenplatte, b) Kombination von Linse mit holographischer Zonenplatte;
Fig. 5 typisches Beispiel eines nach mathematischer Manipulation (in der Regel Fourier-Transformation) gewonnenes Signal über zwei vorselektierte Tiefenbereiche.
In Fig. 1 ist ein Funktionsschema eines stationären Interferometers gezeigt, bei dem die verschiedenen spektralen Anteile parallel mit einem 1-dimensionalen Detektor-Array aufgenommen werden. Die Lichtquelle (100) emittiert Licht mit breitbandigem Spektrum. Nach einer Sammellinse (101) und dem Strahlteiler (102) wird Licht im Referenzarm zum Spiegel (103), welcher auf einem vibrie­ renden piezoelektrischen Element (104) montiert ist, und im Objektarm durch die Fokussierungs-Anordnung (105) (siehe z. B. Fig. 4) zum Objekt (106) geführt. Nach Rückreflexionen beider Lichtstrahlen werden diese im Strahlteiler (102) wieder kombiniert und einem dispersiven Element (107) zur spektralen Zerlegung zugeführt. In dieser Zeichnung ist dieses Element ein Reflexionsgitter. Die einzelnen Elemente des Detektor-Arrays (109) nehmen die spektralen Anteile (Wellenlängen) des Lichtes nach Bündelung durch die Linse (108) gleichzeitig auf. D.h. in einer Aufnahme ist die gesamte Tiefeninformation über das Objekt enthalten. Im Objektarm kann zur Kalibrierung z. B. eine elektrisch schließbare Apertur (110) eingesetzt werden, da bei geschlossener Apertur nur das reflek­ tierte, vom Objekt unbeeinflußte, Licht aus dem Referenzarm zur Verfügung steht.
Anhand von Gl. (1) kann nachvollzogen werden, wie die von dem Detektor- Array aufgenommene Information zur (spektralen) Bildgebung ausgenützt werden kann. Die gemessene Phasendifferenz ΔΦ pro Detektor-Element
ΔΦ = 2π (lO - lR)n (λ)/λ (1)
ist von der optischen Wegdifferenz (lO-lR)n(λ)/λ und der Wellenlänge λ abhängig. Der Brechungsindex n(λ) kann wellenlängenabhängig sein. Da durch das spektrale Zerlegungselement die einzelnen spektralen Anteile mit steigender (fallender) Wellenlänge linear entlang des Detektor-Arrays verteilt werden, entstehen entlang dieses Arrays detektierbare Signale mit den entsprechenden Amplituden- und Phaseninformationen. Durch die Abhängigkeit der Wegdifferenz wird demnach jeder Reflexionstiefe aus dem Objekt nach An­ wendung der Fourier-Transformation eine detektierbare Frequenz zu­ geordnet. Über die Summe aller Reflexionspunkte entsteht ein Signalprofil identisch zu dem, welches mit einem Interferometer mit bewegtem Referenz­ spiegel aufgenommen wird.
Ein spektroskopisches 1-dimensionales (Tiefen-) Bild wird beispielsweise wie folgt erstellt. Werden von einem stark streuenden Objekt aus z. B. zwei unter­ schiedlichen Tiefen gleichzeitig Signale reflektiert, so sind (nach Fourier- Transformation) zwei Einhüllende sichtbar, deren Maxima zur Bildinformation beitragen. Die Trägerfrequenzen, bzw. die Signal-Phasen und die Fourier- Koeffizienten beinhalten die spektralen Informationen, wie z. B. (komplexe) Brechungsindizes, welche wellenlängenabhängig sein können. Aus der Differenz dieser Werte und der genauen Kenntnis der Reflexionspunkte (Maxima) aus dem Objekt können über das Beersche Absorptionsgesetz die absoluten (wellenlängenabhängigen) Brechungsindizes bzw. Absorptionen zwischen den beiden Maxima ermittelt werden. Bei mehr als zwei Reflexionen kann so z. B. ein (1- dimensionales) Absorptionsbild erstellt werden (die spektrale Dimension wird nicht separat gezählt). Für mehrdimensionale spektroskopische Bilder wird obige Prozedur entsprechend entlang der lateralen Richtungen wiederholt.
In Fig. 2 ist ein Funktionsschema eines stationären Interferometers gezeigt, bei dem die verschiedenen spektralen Anteile zeitlich sequentiell über eine abstimm­ bare Lichtquelle und einem einzelnen Detektorelement aufgenommen werden. Die Lichtquelle (200) emittiert Licht mit sehr schmalbandigem oder sogar mo­ nochromatischen Spektrum und ist, wie der Querstrich symbolisiert, durch­ stimmbar. Nach der Sammellinse (201) und dem Strahlteiler (202) wird Licht im Referenzarm zum Spiegel (203) und im Objektarm durch die Fokussierungs- Anordnung (205) (siehe Fig. 4) zum Objekt (206) geführt. Nach Rückreflexio­ nen beider Lichtstrahlen werden diese im Strahlteiler (202) wieder kombiniert und über die Bündelungslinse (208) dem Detektorelement (209) zugeführt.
Dabei können zwei Betriebsarten gewählt werden. Bei der einen Betriebsart werden die jeweiligen Wellenlängen diskret eingestellt und die gewünschte Tie­ feninformation (wie bei der Auswertung der Daten von Fig. 1) kann durch Matrizenberechnung (bzw. Fourier-Transformation) erhalten werden. Wenn die Meßzeiten pro Wellenlänge lang gegenüber der Licht- (Flug-)Zeit, die sich aus der Wegdifferenz lO-lR errechnet, ist, dann hat diese keinen Einfluß auf die Messung. Bei der anderen Betriebsart wird die Wellenlänge des Lichtes kontinuierlich durchgestimmt. Die Wegdifferenz wird ausgenützt, um entsprechend Gl. (2), die verschiedenen (zeitlichen) Frequenzen fD nach Fourier- Transformation zu erhalten, d. h. jedem Reflexionspunkt wird eine Frequenz tO zugeordnet. Analog zu dem zu Fig. 1 Besprochenen werden die spektralen Bildinformationen gewonnen.
fD = Δλ/Δt 2 (lO-lR)n (λ)/λO² (2)
Gl. (2) wurde von Suematsu et al., APPLIED OPTICS, Vol. 30, No. 28 (1991), 4046-4055, hergeleitet. Dabei ist Δλ/Δt die zeitliche Rate mit der die optische Wellenlänge des Lichtes kontinuierlich durchgestimmt wird.
In Fig. 3 ist ein Funktionsschema eines stationären Interferometers gezeigt, bei dem die verschiedenen spektralen Anteile zeitlich sequentiell über eine elektro­ nisch steuerbare Maske und einem einzelnen Detektorelement aufgenommen werden. Die Lichtquelle (300) emittiert Licht mit breitbandigem Spektrum. Nach einer Sammellinse (301) und dem Strahlteiler (302) wird Licht im Refe­ renzarm zum Spiegel (303) und im Objektarm durch die Fokussierungs- Anordnung (305) (siehe Fig. 4) zum Objekt (306) geführt. Nach Rückreflexionen beider Lichtstrahlen werden diese im Strahlteiler (302) wieder kombiniert und dem ersten dispersiven Element (zur Spektralzerlegung) (307) zugeführt. Nach Bündelung mit der Linse (308) wird das Licht durch eine elektronisch steuerbare Maske (309) geleitet. Nach Durchgang durch eine zweite Linse (310) wird die Spektralzerlegung durch ein zweites dispersives Element (311) wieder rückgängig gemacht. Nach der Lichtbündelung durch die Linse (312) wird das Licht durch das Detektorelement (313) detektiert. Ist die steuerbare Maske z. B. eine Hadamard-Maske, so kann diese in bekannter Weise zeitlich sequentiell derart angesteuert werden, daß das von dem Detektorelement (313) gewonnene zeitliche Signalprofil durch Fouriertransformation einem Reflexionsprofil zugeordnet werden kann (vgl. Fig. 5).
In Fig. 4a ist eine besonders einfache Version der Fokussierungsanordnung, welche nur aus einer holographischen Gitterplatte (50) besteht, zu sehen. In Fig. 4b ist eine besonders bevorzugte Kombination aus Linse (51) und holographi­ scher Gitterplatte (50) gezeigt.
In Fig. 5 ist ein typisches Beispiel eines nach mathematischer Manipulation (in der Regel Fourier-Transformation) gewonnenes Signal über zwei vorselektierte Tiefenbereiche. Die Maxima (10, 11) tragen zur Rauminformation und die Fou­ rier-Koeffizienten der Signale mit den entsprechenden Trägerfrequenzen zu spektroskopischen Informationen bei.

Claims (26)

1. Optischer Aufbau zur spektroskopischen Bildgebung in stark streuenden Objekten (106, 206, 306), wie z. B. biologischem Gewebe oder Kunststoffen, mit mindestens eindimensionaler Ortsauflösung, mit einer Strahlquelle (100, 200, 300) zum Aussenden von Licht mit unterschiedlichen Wellenlängen, mit einer Vorrichtung zur Aufspaltung des Lichtes (102, 202, 302) in zwei Teilstrahlen, von denen ein Strahl im Objektarm zum Meßobjekt und der andere Strahl im Referenzarm zu einem reflektierenden Element (103, 203, 303) geführt wird und mit einer Detektoreinrichtung, (109, 209, 313) auf die die von dem reflektierenden Element im Referenzarm und dem Meßobjekt im Objektarm reflektierten Teilstrahlen gelenkt, zur Inter­ ferenz gebracht und detektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (109, 209, 313) so ausgestaltet ist, daß Signale unter­ schiedlicher Wellenlängen entweder zeitgleich räumlich separat durch mehrere Detektor­ elemente oder zeitlich sequentiell erfaßt werden und
daß im Objektarm eine Fokusierungsanordnung (105, 205, 305) vorgesehen ist, die das Licht auf mindestens zwei Punkte im Objekt (106, 206, 306) bündelt.
2. Optischer Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektor- Anordnung (109) in einer Dimension lateral ausgedehnt ist.
3. Optischer Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht in mindestens einem Arm des Interferometers räumlich durch eine entsprechende flächenhaft ausgedehnte, elektronisch steuerbare Maske (309) kodiert wird.
4. Optischer Aufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der steuerbaren Maske (309) phasenmoduliert werden können.
5. Optischer Aufbau nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente der steuerbaren Maske (309) amplitudenmoduliert werden können.
6. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Licht vor dem Detektor (109, 313) spektral durch mindestens ein dispersives optisches Element (107, 307, 311) zerlegt wird.
7. Optischer Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (200) Licht unterschiedlicher Wellenlängen zeitlich sequentiell emittieren kann.
8. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Objektarm und der Referenzarm Teile eines Mi­ chelson-Interferometers sind.
9. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit der Detektoranordnung (109, 209, 313) zweidimensionale spektroskopische Bildgebung betrieben werden kann.
10. Optischer Aufbau nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle (100, 200, 300) ein lateral zur Abstrahlrichtung angeordnetes, insbesondere lineares Array von Punktlichtquellen umfaßt.
11. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit der Detektor-Anordnung (109, 209, 313) dreidimensionale spektroskopische Bildgebung möglich ist.
12. Optischer Aufbau nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlquelle (100, 200, 300) ein lateral zur Abstrahlrichtung angeordnetes, insbesondere flächenhaft ausgedehntes Array von Punktlichtquellen umfaßt.
13. Optischer Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Strahlquelle (100, 200, 300) in den lateralen Dimensionen flächenhaft ausgedehnt ist.
14. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in mindestens einem der Interferometerarme eine Einrichtung zur Modulation der Phasendifferenz des Lichtes vorgesehen ist.
15. Optischer Aufbau nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das re­ flektierende Element im Referenzarm eine mit einer definierten Frequenz vibrierende Anordnung (104) einschließlich Reflektor, insbesondere ein Spiegel (103), umfaßt.
16. Optischer Aufbau nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der Interferometer-Arme eine Anordnung vorgesehen ist, die nicht-mechanische Elemente umfaßt.
17. Optischer Aufbau nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die vibrierende Anordnung (104) ein piezoelektrisches Element umfaßt.
18. Optischer Aufbau nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-mechanische Anordnung aus mindestens einem akusto-optischen Modulator besteht.
19. Optischer Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fokussierungsanordnung (105, 205, 305) Licht auf mehrere Punkte im Objekt (106, 206, 306) derart bündelt, daß ein langgestreckter Fokusbereich entsteht.
20. Optischer Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsanordnung (105, 205, 305) lichtbeugende Elemente enthält.
21. Optischer Aufbau nach einem der Ansprüche 1 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsanordnung (105, 205, 305) lichtbrechende Materialien enthält.
22. Optischer Aufbau nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtbeugenden Elemente mindestens eine holographische Gitterplatte (50) umfassen.
23. Optischer Aufbau nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtbrechende Material Glas (51) umfaßt.
24. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der optische Aufbau integrierte Optik umfaßt.
25. Optischer Aufbau nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine den Lichtweg im Objektarm beeinflussende Anord­ nung vorhanden ist.
26. Optischer Aufbau nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die den Lichtweg im Objektarm beeinflussende Anordnung aus einer sich im zeit­ lichen Wechsel öffnenden und schließenden Apertur besteht.
DE4411017A 1994-03-30 1994-03-30 Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen Expired - Fee Related DE4411017C2 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4411017A DE4411017C2 (de) 1994-03-30 1994-03-30 Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen
US08/405,299 US5565986A (en) 1994-03-30 1995-03-16 Stationary optical spectroscopic imaging in turbid objects by special light focusing and signal detection of light with various optical wavelengths

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4411017A DE4411017C2 (de) 1994-03-30 1994-03-30 Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4411017A1 DE4411017A1 (de) 1994-09-29
DE4411017C2 true DE4411017C2 (de) 1995-06-08

Family

ID=6514225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4411017A Expired - Fee Related DE4411017C2 (de) 1994-03-30 1994-03-30 Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5565986A (de)
DE (1) DE4411017C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19814057A1 (de) * 1998-03-30 1999-10-07 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur spektralinterferometrischen optischen Tomographie und Oberflächenprofilmessung

Families Citing this family (161)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4440968A1 (de) * 1994-11-17 1996-05-30 Heinrich Spiecker Meßanordnung zur Erfassung der Orts- und Zeitstruktur von Lichtpulsen mit hoher Zeitauflösung
KR100230242B1 (ko) * 1994-12-26 1999-11-15 윤종용 고밀도 광기록방법 및 그 장치
US5907530A (en) * 1995-08-30 1999-05-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical pickup device
KR100234257B1 (ko) * 1995-08-30 1999-12-15 윤종용 대물렌즈 장치 및 안정된 포커스 서보 신호를 얻는방법 및 이를 적용한 광픽업 장치 및 두께가 다른 디스크를 판별하는 방법 및 두께가 다른 디스크로부터 정보를 재생하고 기록하는 방법
USRE39025E1 (en) * 1995-08-30 2006-03-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Lens device including a light controlling mechanism and an optical pickup apparatus using a lens device
ES2177961T3 (es) * 1996-01-26 2002-12-16 Roche Diagnostics Gmbh Procedimiento y dispositivo para la determinacion de un analito en una matriz dispersante.
US6480285B1 (en) 1997-01-28 2002-11-12 Zetetic Institute Multiple layer confocal interference microscopy using wavenumber domain reflectometry and background amplitude reduction and compensation
US5760901A (en) * 1997-01-28 1998-06-02 Zetetic Institute Method and apparatus for confocal interference microscopy with background amplitude reduction and compensation
US6122042A (en) * 1997-02-07 2000-09-19 Wunderman; Irwin Devices and methods for optically identifying characteristics of material objects
US5994690A (en) * 1997-03-17 1999-11-30 Kulkarni; Manish D. Image enhancement in optical coherence tomography using deconvolution
US6002480A (en) * 1997-06-02 1999-12-14 Izatt; Joseph A. Depth-resolved spectroscopic optical coherence tomography
US6006128A (en) * 1997-06-02 1999-12-21 Izatt; Joseph A. Doppler flow imaging using optical coherence tomography
KR100356916B1 (ko) * 1997-07-01 2002-10-18 가네가후치 가가쿠고교 가부시키가이샤 현상롤러 및 이 롤러를 이용한 현상장치
WO1999004246A1 (en) * 1997-07-14 1999-01-28 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional light absorption spectroscopic imaging
US5892583A (en) * 1997-08-21 1999-04-06 Li; Ming-Chiang High speed inspection of a sample using superbroad radiation coherent interferometer
US6982790B1 (en) * 1998-01-27 2006-01-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Coherent imaging in turbid media
US6831781B2 (en) 1998-02-26 2004-12-14 The General Hospital Corporation Confocal microscopy with multi-spectral encoding and system and apparatus for spectroscopically encoded confocal microscopy
EP2267507A3 (de) 1998-02-26 2011-08-17 The General Hospital Corporation Konfokale Mikroskopie mit multispektraler Kodierung
US6137585A (en) * 1998-05-15 2000-10-24 Laser Diagnostic Technologies, Inc. Method and apparatus for recording three-dimensional distribution of light backscattering potential in transparent and semi-transparent structures
AU6139499A (en) * 1998-09-11 2000-04-03 Joseph A. Izatt Interferometers for optical coherence domain reflectometry and optical coherencetomography using nonreciprocal optical elements
US6208411B1 (en) * 1998-09-28 2001-03-27 Kla-Tencor Corporation Massively parallel inspection and imaging system
CA2377724A1 (en) 2000-04-28 2001-11-08 Massachusetts Institute Of Technology Methods and systems using field-based light scattering spectroscopy
EP1434522B1 (de) 2000-10-30 2010-01-13 The General Hospital Corporation Optische systeme zur gewebeanalyse
US9295391B1 (en) 2000-11-10 2016-03-29 The General Hospital Corporation Spectrally encoded miniature endoscopic imaging probe
US6356036B1 (en) 2000-12-01 2002-03-12 Laser Diagnostic Technologies, Inc. System and method for determining birefringence of anterior segment of a patient's eye
WO2002088684A1 (en) 2001-04-30 2002-11-07 The General Hospital Corporation Method and apparatus for improving image clarity and sensitivity in optical coherence tomography using dynamic feedback to control focal properties and coherence gating
AT503309B1 (de) 2001-05-01 2011-08-15 Gen Hospital Corp Vorrichtung zur bestimmung von atherosklerotischem belag durch messung von optischen gewebeeigenschaften
ATE336717T1 (de) 2001-05-17 2006-09-15 Xenogen Corp Verfahren und vorrichtung zur feststellung von zieltiefe, helligkeit und grösse in einer körperregion
US6980299B1 (en) * 2001-10-16 2005-12-27 General Hospital Corporation Systems and methods for imaging a sample
JP2005530128A (ja) * 2002-01-11 2005-10-06 ザ・ジェネラル・ホスピタル・コーポレイション 解像度と深さ領域を改善するための軸方向線焦点を用いたｏｃｔ撮像用装置
DE10202120A1 (de) * 2002-01-21 2003-07-31 Scinex Ag Zug Interferometrische optische Anordnung
US7355716B2 (en) 2002-01-24 2008-04-08 The General Hospital Corporation Apparatus and method for ranging and noise reduction of low coherence interferometry LCI and optical coherence tomography OCT signals by parallel detection of spectral bands
DE10207186C1 (de) * 2002-02-21 2003-04-17 Alexander Knuettel Niederkohärenz-interferometrisches Gerät zur lichtoptischen Abtastung eines Objektes
WO2004043245A1 (en) * 2002-11-07 2004-05-27 Pawel Woszczyk A method of fast imaging of objects by means of spectral optical coherence tomography
US7271916B2 (en) * 2002-11-14 2007-09-18 Fitel Usa Corp Characterization of optical fiber using Fourier domain optical coherence tomography
US7567349B2 (en) 2003-03-31 2009-07-28 The General Hospital Corporation Speckle reduction in optical coherence tomography by path length encoded angular compounding
US7643153B2 (en) * 2003-01-24 2010-01-05 The General Hospital Corporation Apparatus and method for ranging and noise reduction of low coherence interferometry LCI and optical coherence tomography OCT signals by parallel detection of spectral bands
CA2514189A1 (en) * 2003-01-24 2004-08-12 The General Hospital Corporation System and method for identifying tissue using low-coherence interferometry
DE502004001475D1 (de) * 2003-01-29 2006-10-26 Max Planck Gesellschaft Anordnung und verfahren zur spektral auflösenden erfassung einer probe
US6985232B2 (en) * 2003-03-13 2006-01-10 Tokyo Electron Limited Scatterometry by phase sensitive reflectometer
EP1611411A2 (de) * 2003-03-26 2006-01-04 Southwest Sciences Incorporated Verfahren und vorrichtung zur abbildung interner strukturen transparenter und durchscheinender materialien
US7102758B2 (en) 2003-05-06 2006-09-05 Duke University Fourier domain low-coherence interferometry for light scattering spectroscopy apparatus and method
KR20130138867A (ko) 2003-06-06 2013-12-19 더 제너럴 하스피탈 코포레이션 파장 동조 소스용 방법 및 장치
US20050083534A1 (en) * 2003-08-28 2005-04-21 Riza Nabeel A. Agile high sensitivity optical sensor
US20080252901A1 (en) * 2003-09-26 2008-10-16 School Jiridical Person Kitasato Gakuen Wavelength-Tunable Light Source And Optical Coherence Tomography
GB2406638B (en) * 2003-10-01 2006-03-29 Amc Amsterdam Interferometric measurement apparatus and method therefor
GB2407155A (en) 2003-10-14 2005-04-20 Univ Kent Canterbury Spectral interferometry method and apparatus
CN103181754A (zh) 2003-10-27 2013-07-03 通用医疗公司 用于使用频域干涉测量法进行光学成像的方法和设备
WO2005054780A1 (en) * 2003-11-28 2005-06-16 The General Hospital Corporation Method and apparatus for three-dimensional spectrally encoded imaging
DE102004022341A1 (de) * 2004-05-04 2005-12-29 Carl Mahr Holding Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur kombinierten interferometrischen und abbildungsbasierten Geometrieerfassung insbesondere in der Mikrosystemtechnik
US7190464B2 (en) * 2004-05-14 2007-03-13 Medeikon Corporation Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques
US7327463B2 (en) 2004-05-14 2008-02-05 Medrikon Corporation Low coherence interferometry utilizing magnitude
US7184148B2 (en) 2004-05-14 2007-02-27 Medeikon Corporation Low coherence interferometry utilizing phase
US7474408B2 (en) * 2004-05-14 2009-01-06 Medeikon Corporation Low coherence interferometry utilizing phase
US20050254059A1 (en) * 2004-05-14 2005-11-17 Alphonse Gerard A Low coherence interferometric system for optical metrology
US7242480B2 (en) * 2004-05-14 2007-07-10 Medeikon Corporation Low coherence interferometry for detecting and characterizing plaques
WO2005117534A2 (en) 2004-05-29 2005-12-15 The General Hospital Corporation Process, system and software arrangement for a chromatic dispersion compensation using reflective layers in optical coherence tomography (oct) imaging
US7447408B2 (en) 2004-07-02 2008-11-04 The General Hospital Corproation Imaging system and related techniques
US8081316B2 (en) 2004-08-06 2011-12-20 The General Hospital Corporation Process, system and software arrangement for determining at least one location in a sample using an optical coherence tomography
KR20120062944A (ko) 2004-08-24 2012-06-14 더 제너럴 하스피탈 코포레이션 혈관절편 영상화 방법 및 장치
EP1793730B1 (de) 2004-08-24 2011-12-28 The General Hospital Corporation Verfahren, system und software-anordnung zur bestimmung des elastizitätsmoduls
KR101269455B1 (ko) 2004-09-10 2013-05-30 더 제너럴 하스피탈 코포레이션 광 간섭 영상화를 위한 시스템 및 방법
JP4997112B2 (ja) 2004-09-29 2012-08-08 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 少なくとも１つの電磁放射を伝送させるための装置およびその製造方法
JP4546209B2 (ja) * 2004-09-30 2010-09-15 株式会社ニデック 眼科装置
JP5623692B2 (ja) 2004-11-02 2014-11-12 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 試料の画像形成のための光ファイバ回転装置、光学システム及び方法
US7995210B2 (en) 2004-11-24 2011-08-09 The General Hospital Corporation Devices and arrangements for performing coherence range imaging using a common path interferometer
EP1816949A1 (de) 2004-11-29 2007-08-15 The General Hospital Corporation Anordnungen, vorrichtungen, endoskope, katheter und verfahren für die optische bilddarstellung durch gleichzeitige beleuchtung und nachweis von mehreren punkten auf einer probe
US7456957B2 (en) * 2005-08-03 2008-11-25 Carl Zeiss Meditec, Inc. Littrow spectrometer and a spectral domain optical coherence tomography system with a Littrow spectrometer
US7342659B2 (en) * 2005-01-21 2008-03-11 Carl Zeiss Meditec, Inc. Cross-dispersed spectrometer in a spectral domain optical coherence tomography system
DE102005006723B3 (de) * 2005-02-03 2006-06-08 Universität Stuttgart Interferometrisches,konfokales Verfahren und interferometrische, konfokale Anordung für optische Datenspeicher, insbesondere Terabyte-Volumenspeicher
WO2006103663A1 (en) 2005-03-29 2006-10-05 Yoel Arieli Spectral imaging camera and applications
IL174590A (en) * 2005-03-29 2015-03-31 Yoel Arieli A method and an imaging system for the analysis of optical properties of an object illuminated by a light source
EP1875436B1 (de) 2005-04-28 2009-12-09 The General Hospital Corporation Bewertung von bildmerkmalen einer anatomischen struktur in optischen kohärenztomographiebildern
US7394546B2 (en) * 2005-05-23 2008-07-01 Southwest Sciences Incorporated Method and apparatus for full phase interferometry
WO2006130797A2 (en) 2005-05-31 2006-12-07 The General Hospital Corporation Spectral encoding heterodyne interferometry techniques for imaging
JP5702049B2 (ja) 2005-06-01 2015-04-15 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 位相分解光学周波数領域画像化を行うための装置、方法及びシステム
ES2354287T3 (es) 2005-08-09 2011-03-11 The General Hospital Corporation Aparato y método para realizar una desmodulación en cuadratura por polarización en tomografía de coherencia óptica.
JP6046325B2 (ja) 2005-09-29 2016-12-14 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 漸次的に解像度を増加させて１以上の生物学的サンプルの観察及び分析のための方法及びその方法のための装置
JP4642681B2 (ja) * 2005-09-30 2011-03-02 富士フイルム株式会社 光断層画像化装置
JP2007101266A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
JP2007101265A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
JP2007101264A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
EP1770352B1 (de) * 2005-09-30 2008-07-02 FUJIFILM Corporation Vorrichtung zur optischen Tomographie
JP2007101267A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Fujifilm Corp 光断層画像化装置
JP2009511909A (ja) * 2005-10-11 2009-03-19 デユーク・ユニバーシテイ 内視鏡による角度分解低コヒーレンス干渉法のためのシステムおよび方法
US8537366B2 (en) 2005-10-11 2013-09-17 Duke University Systems and methods for endoscopic angle-resolved low coherence interferometry
US7889348B2 (en) 2005-10-14 2011-02-15 The General Hospital Corporation Arrangements and methods for facilitating photoluminescence imaging
WO2007082228A1 (en) 2006-01-10 2007-07-19 The General Hospital Corporation Systems and methods for generating data based on one or more spectrally-encoded endoscopy techniques
WO2007084903A2 (en) 2006-01-19 2007-07-26 The General Hospital Corporation Apparatus for obtaining information for a structure using spectrally-encoded endoscopy techniques and method for producing one or more optical arrangements
CN104257348A (zh) 2006-01-19 2015-01-07 通用医疗公司 通过上皮内腔器官束扫描对上皮内腔器官进行光学成像的方法和系统
EP1986545A2 (de) 2006-02-01 2008-11-05 The General Hospital Corporation Vorrichtung zur anwendung mehrerer elektromagnetischer strahlungen auf einer probe
WO2007149601A2 (en) 2006-02-01 2007-12-27 The General Hospital Corporation Apparatus for controlling at least one of at least two sections of at least one fiber
JP5524487B2 (ja) 2006-02-01 2014-06-18 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション コンフォーマルレーザ治療手順を用いてサンプルの少なくとも一部分に電磁放射を放射する方法及びシステム。
EP1988825B1 (de) 2006-02-08 2016-12-21 The General Hospital Corporation Anordnungen und systeme zum abrufen von informationen im zusammenhang mit einer anatomischen probe mithilfe eines optischen mikroskops
WO2007101026A2 (en) 2006-02-24 2007-09-07 The General Hospital Corporation Methods and systems for performing angle-resolved fourier-domain optical coherence tomography
CN101466298B (zh) 2006-04-05 2011-08-31 通用医疗公司 用于样本的偏振敏感光频域成像的方法、装置和系统
EP3150110B1 (de) 2006-05-10 2020-09-02 The General Hospital Corporation Verfahren, anordnungen und systeme zur bereitstellung von frequenzbereichsabbildung einer probe
WO2007133964A2 (en) 2006-05-12 2007-11-22 The General Hospital Corporation Processes, arrangements and systems for providing a fiber layer thickness map based on optical coherence tomography images
US7488930B2 (en) * 2006-06-02 2009-02-10 Medeikon Corporation Multi-channel low coherence interferometer
JP5693846B2 (ja) * 2006-07-21 2015-04-01 オンコスコープ・インコーポレーテツド 特に内視鏡用途に使用される光ファイバプローブで使用するための保護プローブ先端
JP2010501877A (ja) 2006-08-25 2010-01-21 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション ボリュメトリック・フィルタリング法を使用して光コヒーレンス・トモグラフィ画像形成の機能を向上させる装置及び方法
JP4895277B2 (ja) * 2006-09-29 2012-03-14 富士フイルム株式会社 光断層画像化装置
WO2008049118A2 (en) 2006-10-19 2008-04-24 The General Hospital Corporation Apparatus and method for obtaining and providing imaging information associated with at least one portion of a sample and effecting such portion(s)
US7911621B2 (en) 2007-01-19 2011-03-22 The General Hospital Corporation Apparatus and method for controlling ranging depth in optical frequency domain imaging
EP2104968A1 (de) 2007-01-19 2009-09-30 The General Hospital Corporation Drehscheiben-reflexion zur schnellen erfassung der wellenlänge von dispergiertem licht
WO2008118781A2 (en) 2007-03-23 2008-10-02 The General Hospital Corporation Methods, arrangements and apparatus for utilizing a wavelength-swept laser using angular scanning and dispersion procedures
US10534129B2 (en) 2007-03-30 2020-01-14 The General Hospital Corporation System and method providing intracoronary laser speckle imaging for the detection of vulnerable plaque
WO2008131082A1 (en) 2007-04-17 2008-10-30 The General Hospital Corporation Apparatus and methods for measuring vibrations using spectrally-encoded endoscopy techniques
WO2008137637A2 (en) 2007-05-04 2008-11-13 The General Hospital Corporation Methods, arrangements and systems for obtaining information associated with a sample using brillouin microscopy
WO2009018456A2 (en) 2007-07-31 2009-02-05 The General Hospital Corporation Systems and methods for providing beam scan patterns for high speed doppler optical frequency domain imaging
JP5536650B2 (ja) 2007-08-31 2014-07-02 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション 自己干渉蛍光顕微鏡検査のためのシステムと方法、及び、それに関連するコンピュータがアクセス可能な媒体
US20090219544A1 (en) * 2007-09-05 2009-09-03 The General Hospital Corporation Systems, methods and computer-accessible medium for providing spectral-domain optical coherence phase microscopy for cell and deep tissue imaging
EP2188587A4 (de) * 2007-09-13 2017-01-18 Duke University Vorrichtungen, systeme und verfahren zur interferometrie mit niedriger kohärenz (lci)
US7933021B2 (en) 2007-10-30 2011-04-26 The General Hospital Corporation System and method for cladding mode detection
AU2009204187B2 (en) * 2008-01-08 2015-02-05 Oncoscope, Inc. Systems and methods for tissue examination, diagnostic, treatment, and/or monitoring
US11123047B2 (en) 2008-01-28 2021-09-21 The General Hospital Corporation Hybrid systems and methods for multi-modal acquisition of intravascular imaging data and counteracting the effects of signal absorption in blood
US9332942B2 (en) 2008-01-28 2016-05-10 The General Hospital Corporation Systems, processes and computer-accessible medium for providing hybrid flourescence and optical coherence tomography imaging
US7898656B2 (en) 2008-04-30 2011-03-01 The General Hospital Corporation Apparatus and method for cross axis parallel spectroscopy
EP2274572A4 (de) 2008-05-07 2013-08-28 Gen Hospital Corp System, verfahren und computermedium zur verfolgung einer gefässbewegung in einer dreidimensionalen koronararterienmikroskopie
JP5795531B2 (ja) 2008-06-20 2015-10-14 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション フューズドファイバオプティックカプラ構造、及びその使用方法
JP5667051B2 (ja) 2008-07-14 2015-02-12 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション カラー内視鏡検査のための装置
JP2010068865A (ja) * 2008-09-16 2010-04-02 Fujifilm Corp 画像診断装置
EP3330696B1 (de) 2008-12-10 2023-07-12 The General Hospital Corporation Systeme, vorrichtung und verfahren zur erweiterung der bildgebungstiefenbereichs bei der optischen kohärenztomopgrafie mittels optischer unterabtastung
WO2010090837A2 (en) 2009-01-20 2010-08-12 The General Hospital Corporation Endoscopic biopsy apparatus, system and method
JP2012515930A (ja) 2009-01-26 2012-07-12 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレーション 広視野の超解像顕微鏡を提供するためのシステム、方法及びコンピューターがアクセス可能な媒体
WO2010091190A2 (en) 2009-02-04 2010-08-12 The General Hospital Corporation Apparatus and method for utilization of a high-speed optical wavelength tuning source
US9351642B2 (en) 2009-03-12 2016-05-31 The General Hospital Corporation Non-contact optical system, computer-accessible medium and method for measurement at least one mechanical property of tissue using coherent speckle technique(s)
US11490826B2 (en) 2009-07-14 2022-11-08 The General Hospital Corporation Apparatus, systems and methods for measuring flow and pressure within a vessel
US9823127B2 (en) 2010-01-22 2017-11-21 Duke University Systems and methods for deep spectroscopic imaging of biological samples with use of an interferometer and spectrometer
AU2011207444A1 (en) 2010-01-22 2012-08-09 Duke University Multiple window processing schemes for spectroscopic optical coherence tomography (OCT) and fourier domain low coherence interferometry
JP2011158395A (ja) * 2010-02-02 2011-08-18 Glory Ltd 紙葉類の断面構造情報の検出方法および検出装置
US8804126B2 (en) 2010-03-05 2014-08-12 The General Hospital Corporation Systems, methods and computer-accessible medium which provide microscopic images of at least one anatomical structure at a particular resolution
US9069130B2 (en) 2010-05-03 2015-06-30 The General Hospital Corporation Apparatus, method and system for generating optical radiation from biological gain media
EP2575598A2 (de) 2010-05-25 2013-04-10 The General Hospital Corporation Vorrichtungen, systeme, verfahren und computerlesbares medium zur spektralanalyse von bildern aus einer optischen kohärenz-tomographie
EP2575597B1 (de) 2010-05-25 2022-05-04 The General Hospital Corporation Vorrichtung zur bereitstellung einer optischen bildgebung für strukturen und zusammensetzungen
US10285568B2 (en) 2010-06-03 2019-05-14 The General Hospital Corporation Apparatus and method for devices for imaging structures in or at one or more luminal organs
DE102010041793A1 (de) * 2010-09-30 2012-04-05 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Spektroskopische Messeinrichtung
US9510758B2 (en) 2010-10-27 2016-12-06 The General Hospital Corporation Apparatus, systems and methods for measuring blood pressure within at least one vessel
WO2012149175A1 (en) 2011-04-29 2012-11-01 The General Hospital Corporation Means for determining depth-resolved physical and/or optical properties of scattering media
US9330092B2 (en) 2011-07-19 2016-05-03 The General Hospital Corporation Systems, methods, apparatus and computer-accessible-medium for providing polarization-mode dispersion compensation in optical coherence tomography
WO2013029047A1 (en) 2011-08-25 2013-02-28 The General Hospital Corporation Methods, systems, arrangements and computer-accessible medium for providing micro-optical coherence tomography procedures
EP2769491A4 (de) 2011-10-18 2015-07-22 Gen Hospital Corp Vorrichtung und verfahren zur herstellung und/oder bereitstellung rezirkulierender optischer verzögerung(en)
US9629528B2 (en) 2012-03-30 2017-04-25 The General Hospital Corporation Imaging system, method and distal attachment for multidirectional field of view endoscopy
WO2013177154A1 (en) 2012-05-21 2013-11-28 The General Hospital Corporation Apparatus, device and method for capsule microscopy
JP6227652B2 (ja) 2012-08-22 2017-11-08 ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション ソフトリソグラフィを用いてミニチュア内視鏡を製作するためのシステム、方法、およびコンピュータ・アクセス可能媒体
US9968261B2 (en) 2013-01-28 2018-05-15 The General Hospital Corporation Apparatus and method for providing diffuse spectroscopy co-registered with optical frequency domain imaging
WO2014120791A1 (en) 2013-01-29 2014-08-07 The General Hospital Corporation Apparatus, systems and methods for providing information regarding the aortic valve
WO2014121082A1 (en) 2013-02-01 2014-08-07 The General Hospital Corporation Objective lens arrangement for confocal endomicroscopy
EP2967491B1 (de) 2013-03-15 2022-05-11 The General Hospital Corporation Ein transösophageales endoskopisches system zur bestimmung einer gemischten venösen sauerstoffsättigung einer lungenarterie
WO2014186353A1 (en) 2013-05-13 2014-11-20 The General Hospital Corporation Detecting self-interefering fluorescence phase and amplitude
EP3021735A4 (de) 2013-07-19 2017-04-19 The General Hospital Corporation Bestimmung der augenbewegung mittels netzhautabbildung mit rückkopplung
WO2015009932A1 (en) 2013-07-19 2015-01-22 The General Hospital Corporation Imaging apparatus and method which utilizes multidirectional field of view endoscopy
ES2893237T3 (es) 2013-07-26 2022-02-08 Massachusetts Gen Hospital Aparato con una disposición láser que utiliza dispersión óptica para aplicaciones en la tomografía de coherencia óptica en el dominio de Fourier
US9733460B2 (en) 2014-01-08 2017-08-15 The General Hospital Corporation Method and apparatus for microscopic imaging
WO2015116986A2 (en) 2014-01-31 2015-08-06 The General Hospital Corporation System and method for facilitating manual and/or automatic volumetric imaging with real-time tension or force feedback using a tethered imaging device
WO2015153982A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 The General Hospital Corporation Apparatus and method for controlling propagation and/or transmission of electromagnetic radiation in flexible waveguide(s)
EP3171766B1 (de) 2014-07-25 2021-12-29 The General Hospital Corporation Einrichtung zur in-vivo-bildgebung und -diagnose
US10935819B2 (en) 2017-06-23 2021-03-02 California Institute Of Technology Concepts pertaining to integrated sensor and optical phase/amplitude modulator
CN108917895B (zh) * 2018-09-26 2024-01-09 福州大学 一种基于悬臂梁模态频率的质量称量装置及方法
JP2023012630A (ja) * 2021-07-14 2023-01-26 住友電気工業株式会社 光ファイバ、および光ファイバの製造方法
US20230314185A1 (en) * 2022-03-31 2023-10-05 Apple Inc. Optical Sensor Module Including an Interferometric Sensor and Extended Depth of Focus Optics

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647298A (en) * 1969-09-16 1972-03-07 Us Navy Pulse chirp laser ranging device
US3702735A (en) * 1971-05-12 1972-11-14 Nasa Multispectral imaging system
GB9014263D0 (en) * 1990-06-27 1990-08-15 Dixon Arthur E Apparatus and method for spatially- and spectrally- resolvedmeasurements

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19814057A1 (de) * 1998-03-30 1999-10-07 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung zur spektralinterferometrischen optischen Tomographie und Oberflächenprofilmessung
DE19814057B4 (de) * 1998-03-30 2009-01-02 Carl Zeiss Meditec Ag Anordnung zur optischen Kohärenztomographie und Kohärenztopographie

Also Published As

Publication number Publication date
DE4411017A1 (de) 1994-09-29
US5565986A (en) 1996-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4411017C2 (de) Optische stationäre spektroskopische Bildgebung in stark streuenden Objekten durch spezielle Lichtfokussierung und Signal-Detektion von Licht unterschiedlicher Wellenlängen
DE4310209C2 (de) Optische stationäre Bildgebung in stark streuenden Medien
DE102014002514B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur multi- oder hyperspektralen Bildgebung und / oder zur Distanz- und / oder 2-D oder 3-D Profilmessung eines Objekts mittels Spektrometrie
EP0494883B1 (de) Verfahren und anordnung zur fabry-perot-spektroskopie
DE69933193T2 (de) Integrierter optischer Sensor und Verfahren zum integrierten optischen Nachweis einer Substanz
DE102008020902B4 (de) Anordnung und Verfahren zur konfokalen, spektralen Zweistrahl-Interferometrie
DE19721843C1 (de) Interferometrische Meßvorrichtung
EP2347215A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur interferometrie
DE112007002907T5 (de) Optisches auf Kohärenzfrequenzbereichreflektometrie basiertes Abbildungssystem
DE19541312A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen des Profils und der Oberflächenstruktur von Gegenständen mit Hilfe optischer Beugungseinrichtungen
DE2814006A1 (de) Abtastinterferometer
WO2006042696A1 (de) Interferometrisches verfahren und anordnung
DE112018002147T5 (de) Krümmungsradiusmessung durch spektral gesteuerte Interferometrie
DE3623265C2 (de) Verfahren und Anordnung zur faseroptischen Messung einer Weglänge oder einer Weglängenänderung
WO2005116578A2 (de) Messverfahren zur formmessung
DE4403021C2 (de) Luftrefraktometer hoher Genauigkeit
EP0491749B1 (de) Vorrichtung zur absoluten zweidimensionalen positionsmessung
EP1314953A2 (de) Interferometer und interferometrisches Messverfahren
DE102017122689A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung eines Abstands zu einer Oberfläche oder eines Abstands zwischen zwei Oberflächen
EP1706029B1 (de) Interferometrische vorrichtung
EP3792606B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur nichtlinearen spektroskopie an einer probe
EP1644698B1 (de) Interferometrisches verfahren zur messung von ebenenabständen mit subnanometer-genauigkeit
DE19935630C2 (de) Verfahren und Anordnung zur zeitlich und spektral aufgelösten Charakterisierung von ultrakurzen Laserimpulsen
Podoleanu et al. Theoretical study of Talbot-like bands observed using a laser diode below threshold
WO2021228959A1 (de) Verfahren und system zur messung einer oberflächentopographie eines objektes

Legal Events

Date Code Title Description
OAV Publication of unexamined application with consent of applicant
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ISIS OPTRONICS GMBH, 68199 MANNHEIM, DE

8381 Inventor (new situation)

Free format text: KNUETTEL, ALEXANDER, DR., 69469 WEINHEIM, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: ISIS SENTRONICS GMBH, 68199 MANNHEIM, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee