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JP2019196949A - Optical interference device and OCT device - Google Patents

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JP2019196949A
JP2019196949A JP2018090327A JP2018090327A JP2019196949A JP 2019196949 A JP2019196949 A JP 2019196949A JP 2018090327 A JP2018090327 A JP 2018090327A JP 2018090327 A JP2018090327 A JP 2018090327A JP 2019196949 A JP2019196949 A JP 2019196949A
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勝弘 石井
Katsuhiro Ishii
勝弘 石井
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Graduate School for the Creation of New Photonics Industries
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Graduate School for the Creation of New Photonics Industries
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Abstract

To provide an optical interference device capable of achieving a high-speed data acquisition rate as compared with before with high resolution, and to provide an OCT device using the same.SOLUTION: An optical interference device includes: an incidence optical system having a light source for emitting pulse light having a predetermined wavelength area; a measurement optical system for applying measurement light as light in which one portion of the pulse light is branched to an object to be measured; a reference optical system having a reference mirror fixed to a predetermined position to which reference light as light in which one portion of the pulse light is branched is applied; an interference optical system having a photodetector for detecting interference light obtained by compositing the measurement light reflected or scattered by the object to be measured and the reference light reflected by the reference mirror; and a delay element for delaying light such that the interference light is separated temporarily for each of a plurality of wavelengths and is detected in the photodetector.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えばOCT装置に関するものである。   The present invention relates to an OCT apparatus, for example.

OCT(Optical Coherence Tomography)装置は、光の干渉性を利用して被測定物の例えば内部構造を光断層画像として撮像するものである。   An OCT (Optical Coherence Tomography) apparatus captures, for example, an internal structure of an object to be measured as an optical tomographic image using the coherence of light.

従来からあるOCT装置の方式としては、TD-OCT (Time Domain Optical Coherence Tomography)、SD-OCT (Spectral Domain Optical Coherence Tomography) 、SS-OCT (Swept Source Optical Coherence Tomography)が知られている(図7及び特許文献1参照)。以下では各方式について光源11から射出された光をハーフミラー5で測定光と参照光に分割し、被測定物Wで反射された測定光と、参照ミラー31で反射された参照光をハーフミラー5で合波して干渉光を光検出器41で検出するように構成された光干渉装置100を備えたOCT装置200を例として説明する。   As conventional OCT apparatus methods, TD-OCT (Time Domain Optical Coherence Tomography), SD-OCT (Spectral Domain Optical Coherence Tomography), and SS-OCT (Swept Source Optical Coherence Tomography) are known (FIG. 7). And Patent Document 1). In the following, the light emitted from the light source 11 for each method is divided into measurement light and reference light by the half mirror 5, and the measurement light reflected by the object W and the reference light reflected by the reference mirror 31 are half mirrors. As an example, an OCT apparatus 200 including an optical interference apparatus 100 configured to be combined at 5 and to detect interference light by a photodetector 41 will be described.

TD-OCTでは、参照ミラー31を動かすことで測定光と参照光が干渉して強め合う位置を変化させ、被測定物W内のどの深さに反射面があるかの情報を得ている。   In TD-OCT, by moving the reference mirror 31, the position where the measurement light and the reference light interfere and strengthen each other is changed, and information on which depth in the object W to be measured has the reflecting surface is obtained.

SD-OCTでは、光源11として広帯域光源を用いるとともに、光検出器41として分光器41Aとエリアセンサ41Bを具備する分光検出器を用いて干渉光のスペクトルを取得する。SS-OCTでは、光源11として発振波長が時間とともに掃引される波長掃引光源を用いて干渉光のスペクトルを取得する。SD-OCT、SS-OCTはそれぞれ得られた干渉光のスペクトルをフーリエ変換することで、被測定物のどの深さに反射面があるかの情報を得ている。   In the SD-OCT, a broadband light source is used as the light source 11, and a spectrum of interference light is acquired using a spectroscopic detector including a spectroscope 41A and an area sensor 41B as the photo detector 41. In SS-OCT, a spectrum of interference light is acquired using a wavelength swept light source in which the oscillation wavelength is swept with time as the light source 11. SD-OCT and SS-OCT obtain information on the depth of the object to be measured by Fourier transforming the obtained interference light spectrum.

TD-OCTでは、参照ミラー31を物理的に動かして駆動しているため、同じ計測時間であれば感度はSD-OCT、SS-OCTに劣ってしまう。   In TD-OCT, since the reference mirror 31 is driven by physically moving, the sensitivity is inferior to that of SD-OCT and SS-OCT for the same measurement time.

一方、SD-OCTでは分光された干渉光を検出するためにエリアセンサを用いているため、単一点で検出を行うフォトディテクタと比較して干渉信号のデータ取得レートが低い。また、SS-OCTでは波長掃引光源の走査レートが干渉信号のデータ取得レートを制限してしまう。   On the other hand, since the SD-OCT uses an area sensor to detect the spectrally separated interference light, the data acquisition rate of the interference signal is lower than that of a photodetector that detects at a single point. In SS-OCT, the scanning rate of the wavelength swept light source limits the data acquisition rate of interference signals.

これらのことから、従来の方式によって分解能を高めつつ、さらに高速での計測を実現することは難しい。   For these reasons, it is difficult to achieve higher-speed measurement while increasing the resolution by the conventional method.

特開2014−228306号公報JP 2014-228306 A

本発明は上述したような問題に鑑みてなされたものであり、高分解能でありながら従来よりも高速のデータ取得レートを実現できる光干渉装置、及び、それを用いたOCT装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an optical interference apparatus capable of realizing a higher data acquisition rate than the conventional one while having high resolution, and an OCT apparatus using the same. Objective.

すなわち、本発明に係る光干渉装置は、所定の波長域を有するパルス光を射出する光源を具備する入射光学系と、前記パルス光のうちの一部が分岐された光である測定光を被測定物に照射する測定光学系と、前記パルス光のうちの一部が分岐された光である参照光が照射される所定位置に固定された参照ミラーを具備する参照光学系と、前記被測定物で反射又は散乱された前記測定光と、前記参照ミラーで反射された前記参照光とが合波された干渉光が検出される光検出器を具備する干渉光学系と、前記光検出器において前記干渉光が複数の波長ごとに時間的に分離して検出されるように光を遅延させる遅延要素と、を備えたことを特徴とする。   That is, an optical interference device according to the present invention receives an incident optical system having a light source that emits pulsed light having a predetermined wavelength range, and measurement light that is a part of the pulsed light. A measurement optical system for irradiating a measurement object, a reference optical system including a reference mirror fixed at a predetermined position to which a reference light that is a part of the pulsed light is branched, and the device under measurement An interference optical system comprising a photodetector that detects interference light in which the measurement light reflected or scattered by an object and the reference light reflected by the reference mirror are combined; and And a delay element that delays the light so that the interference light is detected separately in time for each of a plurality of wavelengths.

このようなものであれば、前記遅延要素が前記光検出器において前記干渉光が複数の波長ごとに時間的に分離して検出されるように光を遅延させるので、前記光源において波長掃引を行わずに波長を固定していても、SS-OCTと同様に干渉光のスペクトルを取得することが可能となる。   In such a case, the delay element delays the light so that the interference light is detected in a time-separated manner for each of a plurality of wavelengths in the photodetector, so that wavelength sweeping is performed in the light source. Even if the wavelength is fixed, the spectrum of the interference light can be obtained in the same manner as SS-OCT.

したがって、SS-OCTのように波長掃引の走査レートによる制限が存在しないため、より高速の干渉信号のデータ取得レートを実現できる。また、干渉信号のスペクトルを取得できるので、TD-OCTよりも高分解能や高感度を実現できる。   Therefore, unlike the SS-OCT, there is no limitation due to the scanning rate of the wavelength sweep, so that a higher data acquisition rate of interference signals can be realized. In addition, since the spectrum of the interference signal can be acquired, higher resolution and higher sensitivity than TD-OCT can be realized.

前記光源において波長掃引を行わずに、実質的に同等の効果を得られるようにする前記遅延要素の具体的な構成としては、前記遅延要素が、所定長さを有する光ファイバで構成されているものが挙げられる。   As a specific configuration of the delay element that makes it possible to obtain a substantially equivalent effect without performing wavelength sweep in the light source, the delay element is configured by an optical fiber having a predetermined length. Things.

前記パルス光を十分に波長分散させて、前記光検出器において干渉光が複数の波長ごとに時間的に分離して検出できる前記光ファイバの長さとしては、前記所定長さが1km以上であるものが挙げられる。   The predetermined length is 1 km or more as the length of the optical fiber in which the pulsed light is sufficiently wavelength-dispersed so that the interference light can be separated and detected in time by a plurality of wavelengths in the photodetector. Things.

光の伝搬に光ファイバを全体で使用できるようにし、装置全体の構成を簡素なものにできるようにするには、前記入射光学系から前記パルス光が入力され、当該パルス光を前記測定光と前記参照光に分岐して出力する光カプラをさらに備え、前記光カプラが、前記被測定物で反射又は散乱された前記測定光と、前記参照ミラーで反射された前記参照光とを合波するように構成されていればよい。   In order to make it possible to use an optical fiber as a whole for propagation of light and to simplify the configuration of the entire apparatus, the pulse light is input from the incident optical system, and the pulse light is used as the measurement light. The optical coupler further includes an optical coupler that branches and outputs the reference light, and the optical coupler combines the measurement light reflected or scattered by the object to be measured and the reference light reflected by the reference mirror. What is necessary is just to be comprised.

前記遅延要素を設ける個数を少なくでき、従来のSS-OCTとほぼ同様の光学系を構成できるようにするには、前記遅延要素が、前記入射光学系において前記光源と前記光カプラとの間に設けられていればよい。   In order to be able to reduce the number of the delay elements to be provided and to configure an optical system substantially similar to the conventional SS-OCT, the delay element is provided between the light source and the optical coupler in the incident optical system. What is necessary is just to be provided.

干渉信号のデータ取得レートを高速化できるようにするには、前記光検出器が、複数の波長ごとに時間的に分離された前記干渉光を同じ検出点で検出するように構成されていればよい。   In order to increase the data acquisition rate of the interference signal, the photodetector is configured to detect the interference light temporally separated for each of a plurality of wavelengths at the same detection point. Good.

干渉信号のデータ取得レートについて前記光源による制限が発生しないようにするには、前記光源が、射出する前記パルス光の波長域が固定されていればよい。   In order to prevent the light source from limiting the interference signal data acquisition rate, the wavelength range of the pulsed light emitted from the light source may be fixed.

従来よりも高速のOCTを実現できる前記光源及び前記遅延要素の具体的な特性としては、前記光源から射出された時点での前記パルス光のパルス幅が1ps以下であり、前記遅延要素を通過した後の前記パルス光のパルス幅が100ns以下であるものが挙げられる。   As specific characteristics of the light source and the delay element capable of realizing OCT at a higher speed than conventional, the pulse width of the pulsed light when emitted from the light source is 1 ps or less and passed through the delay element. The pulse width of the later pulsed light is 100 ns or less.

本発明に係る光干渉装置と、前記光検出器において検出される干渉信号をフーリエ変換して前記被測定物に各深さにおける反射率を算出するフーリエ解析部と、を備えたOCT装置であれば、従来のいずれの方式のOCT装置よりも高分解能と高速のデータ取得レートを実現できる。   An OCT apparatus comprising: an optical interference apparatus according to the present invention; and a Fourier analysis unit that calculates a reflectance at each depth of the object to be measured by performing a Fourier transform on an interference signal detected by the photodetector. For example, higher resolution and higher data acquisition rate can be realized than any conventional OCT apparatus.

このように本発明に係る光干渉装置によれば、前記光源から射出されるパルス光が波長掃引されていなくても、前記遅延要素によって前記干渉光において時間的な波長分散を生じさせ、前記光検出器により干渉光のスペクトルを得ることができる。したがって、高分解能、高感度を実現しつつ、光源において波長掃引を行うようにした場合のようなデータ取得レートの制限をなくすことができる。   As described above, according to the optical interference device of the present invention, even if the pulsed light emitted from the light source is not wavelength-swept, the delay element causes temporal chromatic dispersion in the interference light, and the light The spectrum of the interference light can be obtained by the detector. Therefore, it is possible to eliminate the limitation of the data acquisition rate as in the case where wavelength sweeping is performed in the light source while realizing high resolution and high sensitivity.

本発明の第1実施形態に係る光干渉装置、及び、OCT装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical interference apparatus and OCT apparatus which concern on 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態における遅延要素の作用について示す模式図。The schematic diagram shown about the effect | action of the delay element in 1st Embodiment. 第1実施形態における測定光、参照光、干渉光の関係を示す模式図。The schematic diagram which shows the relationship between the measurement light, reference light, and interference light in 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る光干渉装置、及び、OCT装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical interference apparatus and OCT apparatus which concern on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る光干渉装置、及び、OCT装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical interference apparatus and OCT apparatus which concern on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る光干渉装置、及び、OCT装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the optical interference apparatus and OCT apparatus which concern on 4th Embodiment of this invention. 従来のOCT装置を示す模式図。The schematic diagram which shows the conventional OCT apparatus.

本発明の第1実施形態に係るOCT装置200について図1を参照しながら説明する。   An OCT apparatus 200 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第1実施形態のOCT装置200は、被測定物Wの干渉信号を取得する光干渉装置100と、光干渉装置100で得られた干渉信号から干渉光のスペクトルを得て、被測定物Wの光断層画像を生成する演算部と、を備えている。   The OCT apparatus 200 according to the first embodiment obtains an interference light spectrum from the interference signal obtained by the optical interference device 100 and the interference signal obtained by the optical interference device 100, and acquires the interference signal of the measurement subject W. A calculation unit that generates an optical tomographic image.

光干渉装置100では、光源11から射出されたパルス光を光カプラ5によって測定光と参照光とに分岐され、測定光が被測定物Wに照射され、参照光が参照ミラー31へ照射される。また、被測定物Wで反射された測定光と、参照ミラー31で反射された参照光は前述した光カプラ5に戻されて合波され干渉光が形成される。形成された干渉光は光カプラ5から出力されて光検出器41で検出される。   In the optical interference device 100, the pulsed light emitted from the light source 11 is branched into measurement light and reference light by the optical coupler 5, the measurement light is applied to the object W, and the reference light is applied to the reference mirror 31. . Further, the measurement light reflected by the object to be measured W and the reference light reflected by the reference mirror 31 are returned to the optical coupler 5 and combined to form interference light. The formed interference light is output from the optical coupler 5 and detected by the photodetector 41.

すなわち、この光干渉装置100は、光カプラ5に対して光を入力する入射光学系1と、被測定物Wに対して光カプラ5において分岐された測定光を照射する測定光学系2と、参照ミラー31に対して光カプラ5において分岐された参照光を照射する参照光学系3と、光カプラ5において形成される干渉光を光検出器41に対して射出する干渉光学系4と、を備えている。本実施形態では光の導波のために各光学系は光ファイバを具備している。   That is, the optical interference device 100 includes an incident optical system 1 that inputs light to the optical coupler 5, a measurement optical system 2 that irradiates measurement light branched by the optical coupler 5 to the object W to be measured, A reference optical system 3 that irradiates the reference mirror 31 with the reference light branched in the optical coupler 5, and an interference optical system 4 that emits the interference light formed in the optical coupler 5 to the photodetector 41. I have. In this embodiment, each optical system includes an optical fiber for guiding light.

各部について詳述する。   Each part will be described in detail.

光カプラ5は例えば2本の光ファイバを融着させた2×2カプラのである。この光カプラ5の4つのポートにはそれぞれ入射光学系1、測定光学系2、参照光学系3、干渉光学系4が接続されている。   The optical coupler 5 is, for example, a 2 × 2 coupler in which two optical fibers are fused. An incident optical system 1, a measurement optical system 2, a reference optical system 3, and an interference optical system 4 are connected to the four ports of the optical coupler 5, respectively.

入射光学系1は、パルス光を射出する光源11と、光源11と光カプラ5との間に設けられた遅延要素6と、を備えている。   The incident optical system 1 includes a light source 11 that emits pulsed light, and a delay element 6 provided between the light source 11 and the optical coupler 5.

光源11は、所定の波長域を有するパルス光を射出するレーザ光源11である。第1実施形態では例えばパルス光の中心波長は1040nmで1015nm以上1045nm以下の波長域を有するものである。また、このパルス光のパルス幅は1ps以下のものであり、具体的には670fsである。また、パルス繰り返し数は40MHzである。この光源11は、射出されるパルス光の波長域が実質的に一定で保たれるように構成されている。すなわち、この光源11は波長掃引機能を有していない。   The light source 11 is a laser light source 11 that emits pulsed light having a predetermined wavelength range. In the first embodiment, for example, the center wavelength of pulsed light is 1040 nm and has a wavelength range of 1015 nm to 1045 nm. The pulse width of the pulsed light is 1 ps or less, specifically 670 fs. The number of pulse repetitions is 40 MHz. The light source 11 is configured so that the wavelength range of the emitted pulsed light is kept substantially constant. That is, the light source 11 does not have a wavelength sweep function.

遅延要素6は、所定長さを有する光ファイバで構成されており、パルス光に含まれる各波長の光にそれぞれ異なる量の遅延を発生させるものである。言い換えると、遅延要素6はパルス光に波長分散を生じさせ、パルス光のパルス幅を広げるものである。具体的には遅延要素6は円筒状部材に対して光ファイバがコイル状に巻回されたものである。   The delay element 6 is composed of an optical fiber having a predetermined length, and generates different amounts of delay for each wavelength of light included in the pulsed light. In other words, the delay element 6 causes chromatic dispersion in the pulsed light and widens the pulse width of the pulsed light. Specifically, the delay element 6 is an optical fiber wound around a cylindrical member in a coil shape.

図2に示すように、光源11から射出された時点のパルス光のパルス幅は1ps以下であったのに対して、遅延要素6を通過した後のパルス光のパルス幅は4nsに拡大される。すなわち、遅延要素6を通過している間にパルス光に含まれている波長成分のうち、波長の長いものから順次射出されることでパルス幅が大きくなる。第1実施形態では、このような遅延を生じさせるために1km以上10km以下の所定長さを有するシングルモード光ファイバで遅延要素6を形成してある。なお、遅延要素6を通過させた後のパルス光のパルス幅は100ns以下に拡大されるものであってもよい。   As shown in FIG. 2, the pulse width of the pulsed light emitted from the light source 11 is 1 ps or less, whereas the pulse width of the pulsed light after passing through the delay element 6 is expanded to 4 ns. . That is, among the wavelength components included in the pulsed light while passing through the delay element 6, the pulse width is increased by sequentially emitting the wavelength components having the longer wavelengths. In the first embodiment, in order to cause such a delay, the delay element 6 is formed of a single mode optical fiber having a predetermined length of 1 km or more and 10 km or less. The pulse width of the pulsed light after passing through the delay element 6 may be expanded to 100 ns or less.

測定光学系2は、光カプラ5から出力された測定光を被測定物Wに対して射出し、被測定物Wで反射又は散乱された測定光を光カプラ5に対して戻すように構成されている。被測定部に対する測定光の照射点は逐次走査されるように構成されている。測定光も遅延要素6によって波長分散された状態の光であり、長波長側の光から短波長側の光が順次被測定物Wに照射されることになる。なお、測定光学系2は、光ファイバの光出入射端と被測定物Wとの間に設けられた図示しないレンズ等の光学素子を含み得る。   The measurement optical system 2 is configured to emit the measurement light output from the optical coupler 5 to the object W and return the measurement light reflected or scattered by the object W to the optical coupler 5. ing. The irradiation point of the measurement light with respect to the part to be measured is configured to be sequentially scanned. The measurement light is also light that has been wavelength-dispersed by the delay element 6, and the light to be measured W is sequentially irradiated from the light on the long wavelength side to the light on the short wavelength side. The measurement optical system 2 can include an optical element such as a lens (not shown) provided between the light exit / incident end of the optical fiber and the object W to be measured.

参照光学系3は、光カプラ5から出力された参照光を参照ミラー31に対して射出し、参照ミラー31で反射された参照光を光カプラ5に対して戻すように構成されている。第1実施形態では参照ミラー31の設置位置は固定されており、移動しないようにしてある。参照光も遅延要素6によって波長分散された状態の光であり、長波長側の光から短波長側の光が順次被測定物Wに照射されることになる。なお、参照光学系3は、光ファイバの光出入射端と参照ミラー31との間に設けられた図示しないレンズ等の光学素子を含み得る。   The reference optical system 3 is configured to emit the reference light output from the optical coupler 5 to the reference mirror 31 and return the reference light reflected by the reference mirror 31 to the optical coupler 5. In the first embodiment, the installation position of the reference mirror 31 is fixed and is not moved. The reference light is also light in a state of being wavelength-dispersed by the delay element 6, and the light W on the short wavelength side is sequentially irradiated to the object W to be measured from the light on the long wavelength side. The reference optical system 3 may include an optical element such as a lens (not shown) provided between the light exit / incident end of the optical fiber and the reference mirror 31.

干渉光学系4は、光カプラ5において合波された干渉光を光検出器41に対して入射させるように構成されている。光検出器41は、フォトダイオードであり、1点で光強度の検出するものである。すなわち、干渉光の各波長成分の強度については同じ検出点で検出される。また、干渉光は、遅延要素6の作用によって光検出器41において複数の波長ごとに時間的に分離して検出される。図3の模式図に示すように、測定光と参照光が合波されて干渉が生じると時間方向及び波長方向に対して干渉縞が発生し、光検出器41ではビード信号として検出されることになる。このように光源11から射出された1つのパルス光が、遅延要素6によって時間方向に波長ごとに分離されて、干渉光が形成されているので、被測定物Wの1点での各深さの反射面の情報を得ることができる。   The interference optical system 4 is configured to cause the interference light combined in the optical coupler 5 to enter the photodetector 41. The light detector 41 is a photodiode and detects the light intensity at one point. That is, the intensity of each wavelength component of the interference light is detected at the same detection point. In addition, the interference light is detected by the photodetector 41 by separating it in time for each of a plurality of wavelengths by the action of the delay element 6. As shown in the schematic diagram of FIG. 3, when the measurement light and the reference light are combined and interference occurs, interference fringes are generated in the time direction and the wavelength direction, and the photodetector 41 detects them as a bead signal. become. Thus, since one pulse light emitted from the light source 11 is separated for each wavelength in the time direction by the delay element 6 to form interference light, each depth at one point of the object W to be measured is formed. It is possible to obtain information on the reflection surface.

次に演算部について説明する。   Next, the calculation unit will be described.

演算部は、光検出器41から得られる干渉信号に基づいて被測定物Wの光断層画像を生成するものであり、少なくともフーリエ解析部7を備えるものである。フーリエ解析部7は、光検出器41において検出される干渉信号をフーリエ変換して被測定物Wに各深さにおける反射率を算出する。被測定物Wの各点における深さごと反射率を例えば濃淡等に対応させることで光断層画像を得ることができる。   The calculation unit generates an optical tomographic image of the workpiece W based on the interference signal obtained from the photodetector 41 and includes at least the Fourier analysis unit 7. The Fourier analysis unit 7 performs Fourier transform on the interference signal detected by the photodetector 41 to calculate the reflectance at each depth of the object W to be measured. An optical tomographic image can be obtained by making the reflectance at each point of the object W to be measured correspond to, for example, shading.

このように第1実施形態のOCT装置200によれば、入射光学系1が光源11から射出されたパルス光を波長分散させる遅延要素6を備えているので、光源11において波長掃引を行わなくても、被測定物Wに対して複数の波長に光を測定光として順次照射することが可能となる。このため、被測定物Wの1点について干渉光のスペクトルを得ることができるので、高分解能と高感度を実現できる。   As described above, according to the OCT apparatus 200 of the first embodiment, the incident optical system 1 includes the delay element 6 that wavelength-disperses the pulsed light emitted from the light source 11, so that wavelength sweeping is not performed in the light source 11. In addition, it becomes possible to sequentially irradiate the object to be measured W with a plurality of wavelengths as measurement light. For this reason, since the spectrum of interference light can be obtained for one point of the workpiece W, high resolution and high sensitivity can be realized.

また、例えば光源11自体に印加する電圧を掃引することで、射出される光の波長を掃引しようとした場合、10ns程度の短い時間で所定の波長域すべてを掃引することは困難であるが、遅延要素6は屈折率の波長依存性により波長ごとに異なる遅延を発生させるので、パルス幅が短くてもそれぞれの波長に分離することができる。   Further, for example, when the wavelength of the emitted light is swept by sweeping the voltage applied to the light source 11 itself, it is difficult to sweep the entire predetermined wavelength region in a short time of about 10 ns. Since the delay element 6 generates different delays for each wavelength due to the wavelength dependence of the refractive index, it can be separated into the respective wavelengths even if the pulse width is short.

このため、光源11において波長掃引を行う場合のように波長掃引の走査レートによる干渉光のデータ取得レートの制限が存在せず、従来よりも高速のデータ取得が可能となる。   For this reason, there is no limitation on the data acquisition rate of the interference light due to the scanning rate of the wavelength sweep as in the case of performing the wavelength sweep in the light source 11, and it is possible to acquire data at a higher speed than in the past.

別の表現をすると、第1実施形態のOCT装置200は、光源11に波長掃引機能が存在しないにもかかわらず、より高速でSS-OCTと同様のアルゴリズムで光断層画像を得ることが可能となる。また、光源11に波長掃引機能を持たせる必要が無いので、非常に小さいパルス幅のパルス光を非常に高い周波数で利用することが可能となる。   In other words, the OCT apparatus 200 according to the first embodiment can obtain an optical tomographic image at a higher speed with the same algorithm as SS-OCT, even though the wavelength sweep function does not exist in the light source 11. Become. Further, since it is not necessary to give the light source 11 a wavelength sweep function, it is possible to use pulsed light having a very small pulse width at a very high frequency.

本発明の第2実施形態のOCT装置200について図4を参照しながら説明する。   An OCT apparatus 200 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2実施形態のOCT装置200は、入射光学系1に遅延要素6に設けるのではなく、干渉光学系4に遅延要素6が設けられている。すなわち、干渉光学系4において光カプラ5と光検出器41との間に遅延要素6が設けられている。このようなものであって、光検出器41に入射する干渉光については波長成分ごとに分離した状態にして干渉光のスペクトルを検出することができる。   In the OCT apparatus 200 according to the second embodiment, the delay element 6 is not provided in the incident optical system 1 but the delay element 6 is provided in the interference optical system 4. In other words, the delay element 6 is provided between the optical coupler 5 and the photodetector 41 in the interference optical system 4. In this way, the interference light incident on the photodetector 41 can be separated for each wavelength component, and the spectrum of the interference light can be detected.

本発明の第3実施形態のOCT装置200について図5を参照しながら説明する。   An OCT apparatus 200 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第3実施形態のOCT装置200では、遅延要素6が入射光学系1と干渉光学系4のそれぞれに設けられている。この実施形態では、入射光学系1に設けられている遅延要素6を構成する光ファイバよりも干渉光学系4に設けられている遅延要素6の光ファイバのほうが長く設定してあるが、この関係は逆であってもよい。   In the OCT apparatus 200 of the third embodiment, the delay element 6 is provided in each of the incident optical system 1 and the interference optical system 4. In this embodiment, the optical fiber of the delay element 6 provided in the interference optical system 4 is set longer than the optical fiber constituting the delay element 6 provided in the incident optical system 1. May be reversed.

このように第3実施形態では、光源11から射出されたパルス光を一度波長分散した後、干渉光についてもさらに波長分散が生じるようにして、最終的に光検出器41において波長成分ごとに時間的に分離して検出できるようにしている。   As described above, in the third embodiment, after the wavelength dispersion of the pulsed light emitted from the light source 11 is once performed, the wavelength dispersion is further generated with respect to the interference light. So that they can be detected separately.

本発明の第4実施形態のOCT装置200について図6を参照しながら説明する。   An OCT apparatus 200 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第4実施形態のOCT装置200では、測定光学系2と参照光学系3のそれぞれに遅延要素6を設けてある。ここで、それぞれの遅延要素6を構成する光ファイバの長さは同じ長さに設定してあり、測定光と参照光で同じだけの波長分散が生じるように構成されている。   In the OCT apparatus 200 of the fourth embodiment, the delay element 6 is provided in each of the measurement optical system 2 and the reference optical system 3. Here, the lengths of the optical fibers constituting the respective delay elements 6 are set to the same length, and are configured such that only the same wavelength dispersion occurs in the measurement light and the reference light.

これらのように構成された第2、第3、第4実施形態のいずれのOCT装置200であっても、第1実施形態と同様の効果を奏し得る。   Any of the OCT apparatuses 200 of the second, third, and fourth embodiments configured as described above can achieve the same effects as those of the first embodiment.

その他の実施形態について説明する。   Other embodiments will be described.

本発明に係る光干渉装置は、OCT装置だけでなく、その他の用途にも用いることができる。例えば、本発明に係る光干渉装置を備えたレーザ測距計として構成しても構わない。   The optical interference apparatus according to the present invention can be used not only for the OCT apparatus but also for other applications. For example, you may comprise as a laser rangefinder provided with the optical interference apparatus which concerns on this invention.

遅延要素については所定長さを有した光ファイバ以外のものであっても構わない。すなわち、各波長にそれぞれ異なる遅延を発生させ、光検出器において検出される干渉光が波長ごとに検出可能に波長分散するものであればよい。例えば、光ファイバの屈折率を調整して充分な大きさの波長分散が得られるようにしてもよい。また、光ファイバに対して傷をつけることで波長分散が生じるようにしてもよい。   The delay element may be other than an optical fiber having a predetermined length. In other words, it is only necessary that different delays are generated in each wavelength and the interference light detected by the photodetector is wavelength-dispersed so as to be detectable for each wavelength. For example, a sufficiently large wavelength dispersion may be obtained by adjusting the refractive index of the optical fiber. Further, wavelength dispersion may be caused by scratching the optical fiber.

各実施形態では、各光学系は光ファイバで光を導光するとともに、光カプラを用いて光の分岐、合波を行うようにしていたが、例えばハーフミラーを用いて光の分岐、合波を行うようにして本発明に係る光干渉装置やOCT装置を構成してもよい。   In each embodiment, each optical system guides light through an optical fiber and branches and multiplexes light using an optical coupler. However, for example, a half mirror is used to divide and multiplex light. The optical interference apparatus and the OCT apparatus according to the present invention may be configured as described above.

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な実施形態の組み合わせや変形を行っても構わない。   In addition, various combinations and modifications of the embodiments may be performed without departing from the spirit of the present invention.

200・・・OCT装置
100・・・光干渉装置
1 ・・・入射光学系
11 ・・・光源
2 ・・・測定光学系
3 ・・・参照光学系
31 ・・・参照ミラー
4 ・・・干渉光学系
42 ・・・光検出器
5 ・・・光カプラ
6 ・・・遅延要素
7 ・・・フーリエ解析部
W ・・・被測定物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 200 ... OCT apparatus 100 ... Optical interference apparatus 1 ... Incident optical system 11 ... Light source 2 ... Measurement optical system 3 ... Reference optical system 31 ... Reference mirror 4 ... Interference Optical system 42 ... photodetector 5 ... optical coupler 6 ... delay element 7 ... Fourier analysis unit W ... device under test

Claims (9)

所定の波長域を有するパルス光を射出する光源を具備する入射光学系と、
前記パルス光のうちの一部が分岐された光である測定光を被測定物に照射する測定光学系と、
前記パルス光のうちの一部が分岐された光である参照光が照射される所定位置に固定された参照ミラーを具備する参照光学系と、
前記被測定物で反射又は散乱された前記測定光と、前記参照ミラーで反射された前記参照光とが合波された干渉光が検出される光検出器を具備する干渉光学系と、
前記光検出器において前記干渉光が複数の波長ごとに時間的に分離して検出されるように光を遅延させる遅延要素と、を備えた光干渉装置。
An incident optical system including a light source that emits pulsed light having a predetermined wavelength range;
A measurement optical system for irradiating the object to be measured with measurement light that is a part of the pulsed light; and
A reference optical system comprising a reference mirror fixed at a predetermined position to which reference light that is a part of the pulsed light that is branched is irradiated;
An interference optical system comprising a photodetector that detects interference light in which the measurement light reflected or scattered by the object to be measured and the reference light reflected by the reference mirror are combined;
And a delay element that delays the light so that the interference light is detected in a time-separated manner for each of a plurality of wavelengths in the photodetector.
前記遅延要素が、所定長さを有する光ファイバで構成されている請求項1記載の光干渉装置。   The optical interference device according to claim 1, wherein the delay element is configured by an optical fiber having a predetermined length. 前記所定長さが1km以上である請求項2記載の光干渉装置。   The optical interference apparatus according to claim 2, wherein the predetermined length is 1 km or more. 前記入射光学系から前記パルス光が入力され、当該パルス光を前記測定光と前記参照光に分岐して出力する光カプラをさらに備え、
前記光カプラが、前記被測定物で反射又は散乱された前記測定光と、前記参照ミラーで反射された前記参照光とを合波するように構成されている請求項1乃至3いずれかに記載の光干渉装置。
An optical coupler that receives the pulsed light from the incident optical system, branches the pulsed light into the measuring light and the reference light, and outputs the optical coupler;
4. The optical coupler according to claim 1, wherein the optical coupler is configured to multiplex the measurement light reflected or scattered by the object to be measured and the reference light reflected by the reference mirror. Optical interference device.
前記遅延要素が、前記入射光学系において前記光源と前記光カプラとの間に設けられている請求項1乃至4いずれかに記載の光干渉装置。   The optical interference apparatus according to claim 1, wherein the delay element is provided between the light source and the optical coupler in the incident optical system. 前記光検出器が、複数の波長ごとに時間的に分離された前記干渉光を同じ検出点で検出するように構成されている請求項1乃至5いずれかに記載の光干渉装置。   The optical interference device according to claim 1, wherein the optical detector is configured to detect the interference light temporally separated for each of a plurality of wavelengths at the same detection point. 前記光源が、射出する前記パルス光の波長域が固定されている請求項1乃至6いずれかに記載の光干渉装置。   The optical interference device according to claim 1, wherein a wavelength range of the pulsed light emitted from the light source is fixed. 前記光源から射出された時点での前記パルス光のパルス幅が1ps以下であり、前記遅延要素を通過した後の前記パルス光のパルス幅が100ns以下である請求項5記載の光干渉装置。   The optical interference device according to claim 5, wherein a pulse width of the pulsed light when emitted from the light source is 1 ps or less, and a pulse width of the pulsed light after passing through the delay element is 100 ns or less. 請求項1乃至8いずれかに記載の光干渉装置と、
前記光検出器において検出される干渉信号をフーリエ変換して前記被測定物に各深さにおける反射率を算出するフーリエ解析部と、を備えたOCT装置。
An optical interference device according to any one of claims 1 to 8,
An OCT apparatus comprising: a Fourier analysis unit that Fourier-transforms an interference signal detected by the photodetector to calculate a reflectance at each depth of the object to be measured.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191370A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dispersion system high-speed wavelength-swept light source and dispersion system high-speed wavelength-swept light generating method
JP2008191369A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Filter system the high-speed wavelength-swept light source
JP2012502262A (en) * 2008-09-05 2012-01-26 オプトポル・テクノロジー・スプウカ・アクツィイナ Method and apparatus for imaging translucent materials
WO2012060163A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-10 財団法人神奈川科学技術アカデミー Cell analyzer
JP2017020907A (en) * 2015-07-10 2017-01-26 株式会社リコー Measurement device and measurement method
WO2017173315A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Black Light Surgical, Inc. Systems, devices, and methods for time-resolved fluorescent spectroscopy

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008191370A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Dispersion system high-speed wavelength-swept light source and dispersion system high-speed wavelength-swept light generating method
JP2008191369A (en) * 2007-02-05 2008-08-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Filter system the high-speed wavelength-swept light source
JP2012502262A (en) * 2008-09-05 2012-01-26 オプトポル・テクノロジー・スプウカ・アクツィイナ Method and apparatus for imaging translucent materials
WO2012060163A1 (en) * 2010-11-01 2012-05-10 財団法人神奈川科学技術アカデミー Cell analyzer
JP2017020907A (en) * 2015-07-10 2017-01-26 株式会社リコー Measurement device and measurement method
WO2017173315A1 (en) * 2016-04-01 2017-10-05 Black Light Surgical, Inc. Systems, devices, and methods for time-resolved fluorescent spectroscopy

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