JP2009025245A

JP2009025245A - 光干渉観測装置

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Publication number: JP2009025245A
Application number: JP2007191190A
Authority: JP
Inventors: Motonobu Korogi; 元伸興梠; Kazuhiro Imai; 一宏今井
Original assignee: Optical Comb Inc
Current assignee: Optical Comb Inc
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】周波数軸の情報を高精度に検出できる光干渉観測装置を提供する。
【解決手段】
レーザー光源１０から出射されたレーザー光に基づいて光周波数コム発生器２０により発生される光周波数コムを干渉光学系２０において、参照光と測定光に分割して参照光学系４０と測定光学系５０に入射し、上記参照光学系４０と測定光学系５０から戻ってくる参照光Ｐａと測定光Ｐｂの干渉光Ｐｃを発生し、上記干渉光学系２０により発生された干渉光Ｐｃに含まれる光スペクトルを分光器６０により分離して、光検出器アレイ７０により各光スペクトルを検出し、光検出器アレイ７０による各光スペクトルの検出出力を信号処理部８０に供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定面に照射した測定光の該被測定面による反射光と参照面に照射した参照光の該参照面による反射光との干渉光を検出して上記被測定面を観測する光干渉観測装置に関する。

医療分野等で用いられる非破壊断層計測技術の１つとして、時間的に低コヒーレンスな光をプローブ（探針）として用いる光断層画像化法「光コヒーレンストモグラフィー」（OCT:Optical Coherence Tomography）が知られている。ＯＣＴは、光を計測プローブとして用いるため、被計測物体の屈折率分布、分光情報、偏光情報（複屈折率分布）等が計測できるという利点がある（例えば、特許文献１参照）。

ＯＣＴ８００は、マイケルソン干渉計を基本としており、その原理を図１２に示す。

光源８０１から射出された光は、コリメートレンズ８０２で平行化された後に、ビームスプリッタ８０３により参照光と物体光に分割される。物体光は、物体アーム内の対物レンズ８０４によって被計測物体８０５に集光され、そこで散乱・反射された後に再び対物レンズ８０４、ビームスプリッタ８０３に戻る。

一方、参照光は参照アーム内の対物レンズ８０６を通過した後に参照鏡８０７によって反射され、再び対物レンズ８０６を通してビームスプリッタ８０３に戻る。このようにビームスプリッタ８０３に戻った物体光と参照光は、物体光とともに集光レンズ８０８に入射し光検出器８０９（フォトダイオード等）に集光される。

ＯＣＴ８００の光源８０１は、時間的に低コヒーレンスな光（異なった時刻に光源から出た光同士は極めて干渉しにくい光）の光源を利用する。時間的低コヒーレンス光を光源としたマイケルソン型の干渉計では、参照アームと物体アームの距離がほぼ等しいときにのみ干渉信号が現れる。この結果、参照アームと物体アームの光路長差（τ）を変化させながら、光検出器８０９で干渉信号の強度を計測すると、光路長差に対する干渉信号（インターフェログラム）が得られる。

そのインターフェログラムの形状が、被計測物体８０５の奥行き方向の反射率分布を示しており、１次元の軸方向走査により被計測物体８０５の奥行き方向の構造を得ることができる。このように、ＯＣＴ８００では、光路長走査により、被計測物体８０５の奥行き方向の構造を計測できる。

このような軸方向の走査のほかに、横方向の機械的走査を加え、２次元の走査を行うことで被計測物体の２次元断面画像が得られる。この横方向の走査を行う走査装置としては、被計測物体を直接移動させる構成、物体は固定したままで対物レンズをシフトさせる構成、被計測物体も対物レンズも固定したままで、対物レンズの瞳面付近においたガルバノミラーの角度を回転させる構成等が用いられている。

以上の基本的なＯＣＴが発展したものとして、光源の波長を走査してスペクトル干渉信号を得る波長走査型ＯＣＴと、分光器を用いてスペクトル信号を得るスペクトルドメインＯＣＴがあり、後者としてフーリエドメインＯＣＴがある。

波長走査型ＯＣＴは、非特許文献１に記されているように、生体に光を照射し、照射光の波長を連続的に変化させ、参照光と生体内の異なる深さから戻ってくる反射光とを干渉計で干渉させ、その干渉信号の周波数成分を分析することによって、断層画像を得るシステムである。この技術は物体内部からの信号の周波数分析から極めて高分解能の断層画像を構築することができるため、高度なシステムとして期待されている。波長走査型ＯＣＴは測定感度も高く、動的ノイズに強いという点で内視鏡などの実使用に好適である。ここで照射する光の波長走査の帯域が広いほど周波数分析の帯域が上がるので、深さ方向の分解能が上がる。

フーリエドメインＯＣＴは、被計測物体からの反射光の波長スペクトルを、スペクトロメーター（スペクトル分光器）で取得し、このスペクトル強度分布に対してフーリエ変換することで、実空間（ＯＣＴ信号空間）上での信号を取り出すことを特徴とするものであり、このフーリエドメインＯＣＴは、奥行き方向の走査を行う必要がなく、ｘ軸方向の走査を行うことで被計測物体の断面構造を計測可能である。

偏光感受型ＯＣＴは、フーリエドメインＯＣＴと同様に、被計測物体からの反射光の波長スペクトルをスペクトル分光器で取得するものであるが、入射光及び参照光をそれぞれ１／２波長板、１／４波長板等を通して水平直線偏光、垂直直線偏光、４５°直線偏光、円偏光として、被計測物体からの反射光と参照光を重ねて１／２波長板、１／４波長板等を通して、例えば水平偏光成分だけをスペクトル分光器に入射させて干渉させ、物体光の特定偏光状態をもつ成分だけを取り出してフーリエ変換するものである。この偏光感受型ＯＣＴも、奥行き方向の走査を行う必要がない。

特開２００７−１０１３６５号公報 Handbook of Optical Coherence Tomography，p41-43, Mercel Dekker, Inc. 2002

従来のフーリエドメインＯＣＴは、広帯域光源を用い、その出力光を、分光器において回折格子で分光し受光素子でスペクトル干渉信号を得る構成であるが、発光ダイオードのような白色広帯域光源を用いているので、回折格子で分光し受光素子に入射される光周波数の値は分光器の性能や受光素子の配置に依存していた。周波数軸の情報が不正確となるため、スペクトル強度のフーリエ変換で得られる実空間の距離情報の精度を上げることが困難であった。

そこで、本発明の目的は、上述の如き問題点に鑑み、周波数軸上の情報または実空間上の絶対距離情報を高精度に検出できる光干渉観測装置を提供することにある。

本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。

本発明に係る光干渉観測装置は、光周波数コムを発生して出射する光周波数コム発生器と、上記光周波数コム発生器から出射された光周波数コムを参照光と測定光に分割して参照光学系と測定光学系に入射し、上記参照光学系と測定光学系から戻ってくる参照光と測定光の干渉光を発生する干渉光学系と、上記干渉光学系において分割された参照光が入射され、入射された参照光を上記干渉光学系に戻す参照光学系と、上記干渉光学系において分割された測定光が入射され、入射された測定光を被測定面に照射し、上記被測定面で反射された測定光を上記干渉光学系に戻す測定光学系と、上記干渉光学系により発生された干渉光に含まれる光スペクトルを分離する光スペクトル分離手段と、上記光スペクトル分離手段により分離された各光スペクトルを検出する複数の光検出器からなる光検出手段と、上記光検出手段による各光スペクトルの検出出力が供給される信号処理手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る光干渉観測装置において、上記参照光学系は、例えば、入射された参照光を参照面に照射し、上記参照面で反射された参照光を上記干渉光学系に戻す。

また、本発明に係る光干渉観測装置は、例えば、上記参照光学系の参照光経路又は上記測定光学系の測定光経路の何れか一方に挿入された周波数シフタを備え、上記参照光又は測定光の何れか一方の周波数を上記周波数シフタによりシフトされて上記干渉光学系に戻される。

本発明では、従来のフーリエドメインＯＣＴにおける広帯域光源に替えて、等間隔のスペクトル分布を持つ光源である光周波数コム発生器を用いたことにより、周波数軸の情報を高精度の検出することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることは言うまでもない。

本発明に係る光干渉観測装置１００は、その基本的な構成を図１に示すように、レーザー光を出射するレーザー光源１０と、上記レーザー光源１０からレーザー光が入射される光周波数コム発生器２０と、上記光周波数コム発生器２０から出射された光周波数コムを参照光と測定光に分割して参照光学系４０と測定光学系５０に入射し、上記参照光学系４０と測定光学系５０から戻ってくる参照光Ｐａと測定光Ｐｂの干渉光Ｐｃを発生する干渉光学系３０と、上記干渉光学系３０において分割された参照光が入射され、入射された参照光を上記干渉光学系３０に戻す参照光学系４０と、上記干渉光学系３０において分割された測定光が入射され、入射された測定光を被測定面５１に照射し、上記被測定面５１で反射された測定光を上記干渉光学系３０に戻す測定光系５０と、上記干渉光学系３０により発生された干渉光Ｐｃに含まれる光スペクトルを分離する分光器６０と、上記分光器６０により分離された各光スペクトルを検出する複数の光検出器からなる光検出器アレイ７０と、光検出器アレイ７０の検出出力が供給される信号処理部８０を備える。

この光干渉観測装置１００において、レーザー光源１０は、周波数がνのレーザー光を出射する。

また、光周波数コム発生器２０は、等間隔のスペクトル分布を持つ光源である。

この光周波数コム発生器２０は、例えばＥＯＭ（電気光学変調器）と当該ＥＯＭを挟むように対向して配設された反射鏡とからなり、ＥＯＭと反射鏡で光発振器を構成してなる外部変調方式の光周波数コム発生器であって、外部発振器２１により周波数ｆｍの変調信号が与えられる。この光周波数コム発生器２０は、図２に示すように、変調信号の周波数ｆｍに一致する等周波数間隔で発生させた側波帯（サイドバンド）を有する光周波数コムを上記レーザー光源１０から出射されたレーザー光に基づいて発生して出射する。また、光周波数コム発生器２０が出射する光周波数コムの中心の周波数は、入射レーザー周波数νに一致している。

この光干渉観測装置１００において、レーザー光源１０が出射するレーザー光の周波数νと、光周波数コム発生器２０の変調信号の周波数ｆｍは独立に調整可能である。

ここで、光周波数コム発生器２０が出射する光周波数コムは、相対的な位相の関係が固定されており、また、その周波数間隔の確度、安定度はマイクロ波周波数ｆｍの確度、安定度に一致する。マイクロ波周波数帯では、スペクトル幅が狭く周波数安定度も高い発振器が容易に入手できるため、光コム発生器が出力する光コムは、きわめて正確な光周波数の目盛りとなる。入射レーザーを安定化レーザーに置き換えれば、すべてのサイドバンドの絶対周波数を固定できる。

このような構成の光干渉観測装置１００では、光周波数コム発生器２０から出射される光周波数コムが光パルスとして干渉光学系３０の半透鏡３１により測定光と参照光に分割されて参照光学系４０と測定光学系５０に入射される。

参照光学系４０は、上記干渉光学系３０から入射された参照光を参照面４１に照射し、この参照面４１により反射された参照光Ｐａを当該干渉光学系３０に戻す。また、測定光学系５０は、上記干渉光学系３０から入射された測定光を被測定面５１に照射し、この被測定面５１により反射された測定光Ｐｂを当該干渉光学系３０に戻す。

そして、干渉光学系３０は、上記参照光学系４０と測定光学系５０から戻ってくる参照光Ｐａと測定光Ｐｂを半透鏡３１において重ね合わせることにより上記参照光Ｐａと測定光Ｐｂとの干渉光Ｐｃを発生する。

ここで、上記干渉光学系３０において、半透鏡３１による重ね合わされる被測定面５１による反射された測定光（遅延パルス）Ｐｂと参照面３１により反射された参照光（参照パルス）Ｐａは、図３に示すように、半透鏡３１から被測定面４０と参照面３１までの差距離差、すなわち、光路長の差に対応した時間差ｔ_０を有している。そして、フーリエ変換の性質から、被測定面４０により反射された測定光（遅延パルス）Ｐｂのスペクトルは、図４に示すように、参照面３１により反射された参照光（参照パルス）Ｐａのスペクトルに対して周波数に比例した位相特性を持つ。

そして、被測定面４０により反射された測定光（遅延パルス）Ｐｂと参照面３１により反射された参照光（参照パルス）Ｐａを干渉光学系３０において半透鏡３１により重ねることにより発生される干渉光Ｐｃは、図５に示すように、分光器６０により各光スペクトル成分に分解すると光検出器アレイ７０により検出される各光スペクトル成分の強度に周波数特性があらわれる。

ここで、分光器６０によりに分解された各光スペクトル成分は、コリメータレンズ６１を介して光検出器アレイ７０の１素子毎に１本のサイドバンドが入射されるようになっている。

分光器６０には、周波数に応じて光路を分離する機能を持つ回折格子やプリズムなど光学素子が用いられる。また、光検出器アレイ７０に替えて単独の光検出器を複数用いることもできる。

信号処理部８０では、光検出器アレイ７０により検出される各光スペクトル成分の強度の周波数特性から、上記半透鏡３１から参照面４１と被測定面５１までの距離差に対応した時間差ｔ_０を求め、求めた時間差ｔ_０から上記距離差を求めることができる。

すなわち、上述の如く、被測定面５１により反射された測定光（遅延パルス）Ｐｂのスペクトルは、図４に示すように、参照面４１により反射された参照光（参照パルス）Ｐａのスペクトルに対して周波数に比例した位相特性を持つので、上記光検出器アレイ７０により検出出力に基づき、上記参照パルスＰａに対する遅延パルスＰｂの相対位相の傾き２πｆｔ_０から上記時間差ｔ_０を求め、求めた時間差ｔ_０から上記距離差を求めることができる。

なお、途中の経路に群遅延分散があると、周波数と位相の関係は直線から外れる。この場合、群遅延分散の補償素子を挿入するか、信号処理で直線成分のみ推定することによって時間差ｔ_０を求める。

ここで、図６に示す光干渉観測装置１１０のように、干渉光学系３０から参照光が入射される参照光学系４０において、入射された参照光の周波数を周波数シフタ４２によりシフトして、周波数をシフトした参照光Ｐａを上記干渉光学系３０に戻すようにしてもよい。なお、この光干渉観測装置１１０において、上記光干渉観測装置１００と同一の構成要素については、図６中に同一参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この光干渉観測装置１１０において、干渉光学系３０は、光周波数コム発生器２０から入射される光周波数コムを参照光と測定光に分離する第１の半透鏡３１Ａと、参照光学系４０と測定光学系５０から戻されて参照光Ｐａと測定光Ｐｂを重ね合わせて、参照光Ｐａと測定光Ｐｂとの干渉光Ｐｃを発生する第２の半透鏡３１Ｂとを備える。そして、上記第１の半透鏡３１Ａにより分離した参照光は参照光学系４０を入射され、また、測定光は、第２の半透鏡３１Ｂを介して測定光学系５０に入射されるようになっている。

また、参照光学４０は、上記干渉光学系３０の第１の半透鏡３１Ａにより分離された参照光が入射され、発振器４３の出力により動作して、入射された参照光の周波数をｆａだけシフトする周波数シフタ４２を備え、この周波数シフタ４２により周波数がシフトされた参照光Ｐａを第１の反射鏡４１Ａ及び第２の反射鏡４１Ｂを介して上記干渉光学系３０の第２の半透鏡３１Ｂに戻すようになっている。

上記周波数シフタ４２は、例えば内部に発生した超音波により音響光学相互作用で参照光の位相を変化させる音響光学変調器（ＡＯＭ：acoustooptic modulator）からなる。

そして、上記干渉光学系３０は、上記参照光学系４０と測定光学系５０から戻されて参照光Ｐａと測定光Ｐｂを第２の半透鏡３１Ｂにおいて重ね合わせることにより上記参照光Ｐａと測定光Ｐｂとの干渉光Ｐｃを発生する。上記干渉光学系３０により発生された干渉光Ｐｃは、分光器６０により各光スペクトル成分に分解され、光検出器アレイ７０により検出される。

このような構成の光干渉観測装置１１０では、レーザー光源１０から出射されるレーザー子の周波数をν、光周波数コム発生器２０に外部発振器２１から与えられる変調信号の周波数をｆｍとすると、図７の（Ａ）に示すように、中心（０次）周波数がνで、ｎ次コムモード周波数がν＋ｎｆｍの測定光Ｐｂが上記測定光学系５０を介して上記干渉光学系３０に戻され、図７の（Ｂ）に示すように、中心（０次）周波数がν＋ｆａで、ｎ次コムモード周波数がν＋ｆａ＋ｎｆｍの参照Ｐａが上記参照系４０を介して上記干渉光学系３０に戻される。

したがって、上記干渉光学系３０において発生される干渉光Ｐｃのビート周波数は、０次の周波数が（ν＋ｆａ）−ν＝ｆａで、ｎ次周波数が｛ν＋ｆａ＋ｎｆｍ｝−（ν＋ｎｆｍ）＝ｆａ（ここで、ｎ＝０，±１，±２，…．．）、すなわち、すべてｆａになる。

すなわち、光検出器アレイ７０の各素子では、すべてビート周波数がｆａの各光スペクトル成分が検出される。

ここで、ｎ次モードの干渉波の電界ｅ_ｎ（ｔ）は、次の（１）式にて示される。

この（１）式において、νはレーザー周波数、ｆａはシフト周波数、ｎはコムモード次数、ｆｍは変調周波数、ＥＴｎは測定光の電界、ＥＲｎは参照光の電界である。さらに、θｎは、参照光パルスのｎ次モードの位相に対する測定光パルスの相対位相である。

そして、光検出器アレイ７０による検出出力電流ｉ_ｎ（ｔ）は、次の（２）式にて示される。

この（２）式において、ａは比例定数である。

したがって、信号処理部８０では、光検出器アレイ７０で同時に検出された交流信号ｉ_ｎ（ｔ）の位相と振幅を比較することによりサイドバンド間の相対位相・振幅をリアルタイムに知ることができる。

干渉信号の直流成分を測る場合、測定された電圧値から測定光の振幅と隣接サイドバンド間の位相差を求めることは容易でないが、この光干渉観測装置１１０のように参照光の経路に周波数シフタ４２を挿入することにより、光検出器アレイ７０で観測される信号がシフト周波数ｆａになるため、信号処理部８０における信号処理による位相比較が行いやすくなり、また、交流成分を観測しているので1モードあたり1個の検出器で干渉信号の位相と振幅を知ることができる。

なお、この光干渉観測装置１１０では、参照光学系４０の参照光経路の時間遅延に対する測定光学系５０の測定光経路の時間遅延を測定する。

ここで、上記参照光学系４０の参照光経路中に周波数シフタ４２を挿入する代わりに、上記測定光学系５０の測定光経路中に周波数シフタ４２を挿入するようにしてもよい。

また、図８に示す光干渉観測装置１２０のように、測定光学系５０の測定光経路中に半透鏡を用いた参照面４１を設け、参照光学系４０の参照光経路の時間遅延に対する測定光学系５０の測定光経路の時間遅延を参照面４１と被測定面５１の２枚の反射面に対してそれぞれ測定して、距離の差を求めることによって、参照面４１と被測定面５１の間隔を測定することができる。

なお、この光干渉観測装置１２０は、測定光学系５０以外の構成は上記光干渉観測装置１１０と同一であるので、同一構成要素を図８中に同一参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

上記光干渉観測装置１１０や光干渉観測装置１２０では、往復で使用することのできる周波数シフタ４２を用いることもでき、例えば、図９に示す光干渉観測装置１３０のように、参照光学系４０において、周波数シフタ４２を往復で使用する構成とすることにより、往路と復路それぞれｆａ／２の周波数シフトを与えるようにしてもよい。

なお、この光干渉観測装置１３０は、参照光学系５０以外の構成は上記光干渉観測装置１１０と同一であるので、同一構成要素を図９中に同一参照符号を付して示し、その詳細な説明を省略する。

以上の説明では、参照面と被測定面と間の経路差や距離を測定する場合について説明したが、測定光学系５０において測定光による被測定面を走査して、光検出器アレイ７０により得られる検出出力に基づいて、信号処理部８０において被測定面５１の断層画像を生成するなど、本発明に係る光干渉観測装置は、光コヒーレンストモグラフィー装置に応用することもできる。

なお、直流的な位相比較を行う構成の場合、例えば図１０に示す光干渉観測装置１４０のように、それぞれ２個の分光器６０Ａ，６０Ｂ、光検出器アレイ７０Ａ，７６０Ｂ、信号処理部８０Ａ，８０Ｂを備える構成とし、干渉信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分の電圧を計測することにより、位相と振幅を測定することができる。

この光干渉観測装置１４０では、参照光学系４０の参照光経路中に１／８波長板４４を備え、光周波数コム発生器２０は、光周波数コム出力の偏光を上記１／８波長板４４の結晶軸に一致した成分と直交した成分を持つように調整しておく。

参照光学系４０の参照光経路中に設けられた１／８波長板４４は、干渉光学系３０から入射された参照光の一方の偏光成分に往復で１／４波長の位相シフトを与える。

干渉光学系３０は、上記１／８波長板４４により１／４波長の位相シフトされた成分の干渉光を分離する偏光ビームスプリッタ３２を備え、この偏光ビームスプリッタ３２により分離した干渉光Ｐｃａ，Ｐｃｂを第１の分光器６０Ａと第２の分光器６０Ｂに入射するようになっている。この偏光ビームスプリッタ３２により分離された一方の干渉光Ｐｃｂは、反射鏡３３により反射して第２の分光器６０Ｂに入射される。

そして、上記第１の分光器６０Ａにより干渉光Ｐｃａに含まれる光スペクトルを分離して第１の光検出器アレイ７０Ａで検出するとともに、上記第２の分光器６０Ｂにより干渉光Ｐｃｂに含まれる光スペクトルを分離して第２の光検出器アレイ７０Ｂで検出する。信号処理部８０では、第１の信号処理部８０Ａにより上記第１の光検出器アレイ７０Ａによる検出出力に基づいて、干渉光Ｐｃａのａ_ｎｃｏｓθ_ｎ成分の電圧を算出するとともに、第２の信号処理部８０Ｂにより上記第２の光検出器アレイ７０Ｂによる検出出力に基づいて、干渉光Ｐｃｂのａ_ｎｓｉｎθ_ｎ成分の電圧を算出し、算出した干渉信号のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分の電圧から位相と振幅を求めることができる。

ここで、上述の如き構成の光干渉観測装置１００，１１０，１２０，１３０，１４０において、レーザー光源１０とＥＯＭを用いる光周波数コム発生器２０にかえてモード同期レーザーを用いてもよい。この場合、用いるモード同期レーザーの中心周波数と光コム周波数間隔に合わせて、１素子に１本の周波数成分が入力されるよう分光器６０の特性と光検出器アレイ７０の配置を調整する。

また、分光器６０によりに分解された各光スペクトル成分は、図５に示したように、コリメータレンズ６１を介して光検出器アレイ７０の１素子毎に１本のサイドバンドが入射され、全て光スペクトル成分が光検出器アレイ７０で検出されるものとしたが、図１１に示す光干渉観測装置１５０のように、光コムの多数のモードの中で必要なモードの光スペクトル成分を選択的に検出するように、光検出器アレイ７０に替えて、検出すべき光スペクトルに対応した数の光検出器７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃを備える構成とし、光検出器７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃによる検出出力について、信号処理部にて、それらの位相・振幅情報を求めるようにしても良い。この場合にも、光検出器７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃには、１素子毎に１本のサイドバンドが入射されるようになっている。

なお、この光干渉観測装置１５０において、上記光干渉観測装置１００と同一の構成要素については、図１１中に同一参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本発明に係る光干渉観測装置の基本的な構成を示すブロック図である。上記光干渉観測装置の光周波数コム発生器から出力される光周波数コムを周波数軸上で模式的に示した図である。上記光干渉観測装置の干渉光学系において重ね合わされた測定光（遅延パルス）と参照光（参照パルス）を時間軸上で模式的に示した図である。上記観測上記測定光（遅延パルス）のスペクトルの参照光（参照パルス）のスペクトルに対する位相特性を周波数軸上で模式的に示した図である。上記光干渉観測装置の干渉光学系において発生された干渉光を分光器により各光スペクトル成分に分解して光検出器アレイで検出する様子を模式的に示した図である。本発明に係る光干渉観測装置の他の構成例を示すブロック図である。上記光干渉観測装置おいて干渉光学系に戻される測定光と参照光を周波数軸上で模式的に示した図である。本発明に係る光干渉観測装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。本発明に係る光干渉観測装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。本発明に係る光干渉観測装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。本発明に係る光干渉観測装置のさらに他の構成例を示すブロック図である。光コヒーレンストモグラフィー装置の原理を示す図である。

符号の説明

１０レーザー光源、２０光周波数コム発生器、２１外部発振器、３０干渉光学系、３１，３１Ａ，３１Ｂ半透鏡、３２偏光ビームスプリッタ、３３反射鏡４０参照光学系、４１参照面、４１Ａ，４１Ｂ反射鏡、４２周波数シフタ、４３発振器、４４１／８波長板、５０測定光学系、５１被測定面、６０，６０Ａ，６０Ｂ分光器、６１コリメータレンズ、７０，７０Ａ，７０Ｂ光検出器アレイ、８０，８０Ａ，８０Ｂ信号処理部、１００〜１５０光干渉観測装置

Claims

光周波数コムを発生して出射する光周波数コム発生器と、
上記光周波数コム発生器から出射された光周波数コムを参照光と測定光に分割して参照光学系と測定光学系に入射し、上記参照光学系と測定光学系から戻ってくる参照光と測定光の干渉光を発生する干渉光学系と、
上記干渉光学系において分割された参照光が入射され、入射された参照光を上記干渉光学系に戻す参照光学系と、
上記干渉光学系において分割された測定光が入射され、入射された測定光を被測定面に照射し、上記被測定面で反射された測定光を上記干渉光学系に戻す測定光学系と、
上記干渉光学系により発生された干渉光に含まれる光スペクトルを分離する光スペクトル分離手段と、
上記光スペクトル分離手段により分離された各光スペクトルを検出する複数の光検出器からなる光検出手段と、
上記光検出手段による各光スペクトルの検出出力が供給される信号処理手段と
を備えることを特徴とする光干渉観測装置。
上記参照光学系は、入射された参照光を参照面に照射し、上記参照面で反射された参照光を上記干渉光学系に戻すことを特徴とする請求項１記載の光干渉観測装置。
上記参照光学系の参照光経路又は上記測定光学系の測定光経路の何れか一方に挿入された周波数シフタを備え、
上記参照光又は測定光の何れか一方の周波数を上記周波数シフタによりシフトされて上記干渉光学系に戻されることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか１項に記載の光干渉観測装置。