JP2006064610A - 同軸型空間光干渉断層画像計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、干渉計の参照光波の光路に回折格子9を配置し、位相波面と角度を成す相関波面を持った回折光波を信号光波と同軸上で合波する同軸型空間光干渉計を構築し、空間干渉信号を光アレイセンサ12で並列検出し、被検体6の断層像を取得する。参照光波と信号光波の相関波面が干渉し、光アレイセンサ12の検出面上横方向に被検体の深さ方向の形態情報が投影される。位相波面は平行であるため、空間干渉縞の空間周期は無限大となり干渉信号の包絡線を直接検出できる。
【選択図】図1
Description
〔1〕同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、広帯域な波長幅をもつ光源を用いる光干渉法による断層画像計測用干渉光学系において、参照光波を回折格子を経由させ、前記回折格子の入射位置に依存して遅延する、回折光の等位相面と角度を成す信号光波との干渉に寄与する相関波面をもつ回折光波を発生させ、この回折光波を信号光波と略同軸で干渉させ、前記遅延に依存する位置に局在した空間干渉信号を発生させるとともに、同軸干渉系を構成することを特徴とする。
z=Δλ/sinθ (8)
を中心に干渉信号が局在する。先に説明した軸外し空間干渉法と同様に、干渉信号のピーク位置、すなわちガウシアン関数の中心位置は2光波の光路長差Δzによって決まり、干渉信号の局在する干渉領域は光源のコヒーレント長に依存する。また、空間干渉法とは異なり正弦関数の位相に位置の変数zが存在しないことから、発生する干渉信号の空間周波数は無限小であり、すなわち、干渉信号の包絡線を直接検出できる特徴をもっている。
2,5,10 レンズ
3,7,11,21 半透明鏡
4,8,24,44 反射鏡
6 被検体
9 透過型回折格子
12,14 光アレイセンサ
13 円柱レンズ
15,16 X−Y面走査用可動ミラー(ガルバノミラー)
17,19 フーリエ変換レンズ
18 開口
20 広帯域偏光ビームスプリッタ(PBS)
22 λ/4波長版
23 高速振動機構(ピエゾ振動子)
25 反射型回折格子
Claims (17)
- 広帯域な波長幅をもつ光源を用いる光干渉法による断層画像計測用干渉光学系において、参照光波を回折格子を経由させ、前記回折格子の入射位置に依存して遅延する、回折光の等位相面と角度を成す信号光波との干渉に寄与する相関波面をもつ回折光波を発生させ、該回折光波を信号光波と略同軸で干渉させ、前記遅延に依存する位置に局在した空間干渉信号を発生させるとともに、同軸干渉系を構成することを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- (a)波長帯域幅の広い光波を射出する光源と、
(b)該光源から射出した光波のビーム径を拡大し、平行光束に変換するレンズと、
(c)前記並行光束を、被検体が配置される光路を辿る信号光波と、前記被検体を経由する光路とは異なる、回折格子が配置される光路を辿る参照光波に2分し、前記参照光波の光路長を調整するための半透明鏡と反射鏡よりなる遅延機構を経由した参照光波をさらに回折格子を経由させることにより、位相波面と角度を成す信号光波との干渉に寄与する前記空間遅延相関波面を持たせ、該空間遅延相関波面をもつ参照光波と、前記被検体へ照射され、その内部より後方散乱する信号光波または前方散乱する信号光波とを、略同軸で合波し空間的な干渉信号を生成する干渉光学系と、
(d)該干渉光学系で生成される干渉光を受光検出する空間的に受光素子が多数配列される光アレイセンサと、
(e)該光アレイセンサの多数の受光素子で検出された光干渉信号を統合・処理し、信号光波が照射された位置での被検体の表面もしくは内部の形態情報を構成する信号処理系とを具備することを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。 - 前記干渉光学系の参照光波側において、前記参照光波が前記回折格子を経由することによって発生する回折光の波長分散を補正するため、前記回折格子からの回折光をレンズ系により光アレイセンサ上に投影することを特徴とする請求項1又は2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 前記干渉光学系が、前記信号光波側において、前記被検体へ入射する光波をレンズ系を経て照射し、前記被検体からの信号光波を前記レンズ系を用いて集光し、さらに円柱レンズ系を用いて前記光アレイセンサの検出面上に投影することを特徴とする請求項3記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 前記干渉光学系が、前記信号光波側において、前記被検体へ入射する光波を該光波の入射方向と垂直な縦方向に線状に絞るために円柱レンズと集光レンズとを用い、前記被検体からの信号光波をレンズ系を用いて集光し、さらに前記円柱レンズを用いて前記光アレイセンサの検出面上に投影することを特徴とする請求項3記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項4又は5記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記被検体へ入射する光波を、偏向走査する機構を設けたことを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 前記請求項4記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光アレイセンサが、受光素子が空間的に線形配列され、空間的な干渉信号をそれぞれ独立・並列検出できる光アレイセンサであり、該光アレイセンサの検出面は前記回折格子からの参照光波と前記被検体からの信号光波が投影される面に配置され、前記光アレイセンサの1方向に並んだ受光素子で検出された光干渉信号は、統合・処理により、前記被検体の信号光波照射位置での伝播方向の形態情報を構築するものであり、前記偏向走査により前記信号光波照射位置を順次移動して信号光波を検出・統合・処理することにより2次元断層画像を構築することを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項5の記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光アレイセンサが、受光素子が空間的に2次元配列され、空間的な干渉信号をそれぞれ独立・並列検出できる2次元光アレイセンサであり、該2次元光アレイセンサの検出面は前記回折格子からの1次回折参照光波と前記被検体からの信号光波が投影される面に配置され、前記2次元光アレイセンサの1方向に並んだ受光素子で検出された光干渉信号は、統合・処理により、前記被検体の信号光波照射位置での伝播方向の形態情報を構築し、一方、前記2次元光アレイセンサの他の1方向に並んだ受光素子で検出された光干渉信号は、統合・処理により、前記被検体の線状信号光波照射位置での光伝播方向と垂直な縦方向の形態情報を構築する信号処理部を備えたことを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 前記請求項8記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記干渉光学系が、前記参照光波側において、前記被検体へ入射する光波または前記被検体を、光波の伝播方向と垂直に1次元走査することにより、前記被検体の3次元形態情報を取得する機能を備えたことを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項1記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記干渉光学系が、前記被検体への照射光波の偏光方向を制御する偏光素子を備えることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記干渉光学系が、振動機構により前記参照光波と前記信号光波の光路長差を伸縮することにより空間干渉信号に周波数シフトを与える周波数シフタを備え、背景光から干渉成分のみを抽出する機能をもつことを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光源が、可干渉距離100μm以下のスーパールミネッセントダイオードであることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光源が、可干渉距離50μ以下の発光ダイオードであることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記被検体が光散乱媒体であることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記参照光波と信号光波間の光路長差を走査する遅延機構を設けたことを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光アレイセンサがCCDあるいはMOS素子で構成されていることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
- 請求項2記載の同軸型空間光干渉断層画像計測装置において、前記光アレイセンサが電子増倍機構付き撮像デバイスであることを特徴とする同軸型空間光干渉断層画像計測装置。
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