JP2009541770A - 調整システムを有する光周波数領域トモグラフィ用装置、光周波数領域トモグラフィ用装置の調整システム、および光周波数領域トモグラフィ用装置を調整する方法、および物体の画像化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、調整システムを有する光周波数領域トモグラフィ用装置、光周波数領域トモグラフィ用装置の調整システム、および光周波数領域トモグラフィ用装置を調整する方法、および物体の画像化のための方法に関する。
光学的トモグラフィは物体および物体の内部構造の映像技術であり、光参照波および光物体波から形成された信号の分析に基づく。光物体波は物体の内部構造により後方散乱され、光参照波と干渉し、合成光ビームを形成する。合成光ビームは分散装置、例えば回折格子上に導かれ、次に、検出装置またはスペクトルレコーダ(例えば線形のCCDカメラ中で使用される感光性要素のマトリックス)に記録される。マトリックスによって生成されたデジタル信号の形をしている電気信号は、計算ユニットに送信される。また、検討されている物体の軸構造に関する情報は、たとえばPCによる計算ユニットで数値計算され、受け取られる。
本発明の目的は、物体を非常に正確に検討することを可能とし、光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整についての経験を持っていないユーザーによって維持できる調整システムを備えた光周波数領域トモグラフィのための装置を提供することである。
本発明のアイデアは、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置であって、感光性要素とスペクトルイメージの相対的地位をセットするための調整システムを備えた装置に関する。この装置は定義されたスペクトルを有する光ビームを放射する発生装置、少なくとも1つの物体光ビームおよび少なくとも1つの参照光ビームへ光ビームを分割するための手段、少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから合成光ビームを形成する手段、分散装置を備えた光ビームの分光分析用の少なくとも1つの装置、1セットの光学要素、スペクトルの検出装置を有し、該調整システムは自動的にコントロールされる装置であり、スペクトルの検出装置の少なくとも1つの感光性要素とスペクトルイメージとの相対的な移動を引き起こし、分散装置および/または光学要素のセットおよび/または検出装置上で作動する少なくとも1つのアクチュエータ、または分散装置および/または光学要素のセットおよび/または検出装置の移動可能な要素を含み、その移動は少なくとも1つのスペクトルの検出装置の感光性要素と、発生装置によって放射された定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから形成された合成光ビームのスペクトルイメージとの互いの相対移動を引き起こす。
好ましくは、検出装置は感光性要素のマトリックスまたはラインである。
好ましくは、合成光ビームの分光分析用の装置には、合成スペクトルを物体のイメージに変形するために計算ユニットが提供される。
図面の中で示された実施態様は、例示の目的のためにのみ意図され、請求の範囲により画定される本発明の範囲を制限しない。
例えばサーボ機構11、12、14、16である少なくとも1つのワーキングユニットであって、その可動要素が上記の装置176、177および178の1つの可動要素と機械的に連結され、検出装置173の少なくとも1つの感光性要素174および合成光ビームのスペクトル273との相対的な動きを引き起こす。
光源によって生成された光ビームを分割した後に、参照光ビームおよび物体光ビームの中に光コムが形成されることができる。工程408において、iおよびjは0に設定され、工程409においてiとNは比較される。iがNより小さいかまたは等しい場合には、図20に示される工程415−418から成る干渉が、工程420で行なわれる。工程430において、スペクトルは識別される。スペクトルは、多要素光検出装置または検出装置により、検出装置の個別の感光性要素が、光コムの1つよりも多くない構成要素を検出し記録するようにして、検出され記録される。スペクトルの検出および記録は、図27−29を参照して明細書に詳細に記載される。次に工程431において、調整されたファブリー・ペロー干渉計のミラーの位置が設定され、それにより光コムの構成要素の位置は、予め決定され知られている値φだけ変更される。工程432でiは1増加される。工程420―431は第一のループを形成し、N回繰り返される。反復Nの最適数は、FSRのφへの比率と等しい。また、光コムの位置を変更する方法は、図30の中で示される。光コム位置の変更は、図31の中で示されるように、電気信号182、184と同期する電気信号181によって引き起こされる。FRSのφへの比率の値が整数でない場合、N=変更距離/φが自然数となるように、シフト距離/φ値が修正されなければならない。工程435において、jがMより大きいかどうかがチェックされる。jがMより小さいかMと等しい場合、iは工程436で0にセットされる。物体光ビームの位置は工程437で、および工程438で変更される。jは1だけ増加される。また、処理手順は工程409に移動される。工程409―438は第2のループを形成し、M回繰り返される。このループでは、反復数Mは、検討されている物体の得られる横断面のイメージのラインの数を意味し、検査の目的に依存する。物体光ビームがスキャンパスの端に到着する時、Nスペクトルから成るMセットが記録される。その後、その処理手順は工程439に移り、物体光ビームは物体を越えて移動されるか、消されるかまたは切られる。工程440において、背景スペクトルは決定される。また、Nスペクトルから成るMセットのデータ解析は工程460で行なわれる。データ解析は、図24および図25中に詳細に示される。その後、処理手順は工程480で継続される。ここでAスキャンと呼ばれるすべての計算された線は並べて表示され、最終結果は断面または物体の3次元表現となる。これは物体光ビームによる物体のスキャンが一軸で行われたか、または物体光ビーム中の光伝播の方向に垂直な2つの軸により行われたかに依存する。
工程650において、与えられたセットのNスペクトルは1つの合成スペクトルへ組み立てられる。工程652において、合成スペクトルから、工程651でアクセス可能になった背景の合成スペクトルを図32に示された方法で差し引く。ここでは得られたスペクトル710から背景スペクトル720を差し引き、得られた合成スペクトル730が受け取られる。工程670において、たとえばフーリエ変換を行うことにより、得られた合成スペクトル730の周波数分析が行われ、図33の中で示されるA−スキャンと呼ばれる、検討された物体の断面イメージの物体単一線740を受け取る。データ表面からの距離Δz1およびΔz2のピークは、再構成された物体の軸構造を作る2つの後方散乱点または反射点に相当する。単一の物体線は工程671で記録される。それが最後のAスキャンでない場合には、次に、工程675においてjが1だけ増加される。
Claims (35)
- 感光性要素とスペクトルイメージとの相対的地位をセットするための調整システムが提供される、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置であって、定義されたスペクトルを備えた光ビームを放射する発生装置(110)、少なくとも1つの物体光ビームおよび少なくとも1つの参照光ビームに光ビームを分割するための手段(120)、少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置(120)、および分散装置、1セットの光学要素、スペクトルの検出装置を有する光ビームの分光分析のための少なくとも1つの装置(170)を含み、
前記の調整システムは自動的に制御される装置であり、スペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素(174)とスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こし、さらに分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)上で作動する少なくとも1つのアクチュエータを含み、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素を含み、その動きはスペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素(174)と、発生装置(110)によって放射された定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段(120)によって分割された少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから形成された合成光ビーム(270)のスペクトルイメージとの、互いの間の相対移動を引き起こす、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。 - スペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素(174)と、前記スペクトルイメージとの間の互いの相対移動は、合成光ビーム(270)の伝播方向に垂直に位置する面で起こる、請求項1記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)上で作動するアクチュエータ、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素は、電気信号によってコントロールされた少なくとも1つのサーボ機構(11、12、13、14、16)を有する機構であり、サーボ機構の可動要素は、分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)と機械的に連結されているか、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素と機械的に連結されている、請求項1または2記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)上で作動するアクチュエータ、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素は、分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素に連結された少なくとも1つの要素(11、12、13、14、16)を有する機構であり、該要素は磁気または電磁場または流体、ガスもしくはガス混合の圧力によってもたらされる力によって移動可能であり、分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能要素に連結される、請求項1または2記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 光ビームを放射する発生装置(111)が、定義されたスペクトルを備えた光ビームを、個別の定義された距離で離隔して配置された構成要素(211)を有する、構成要素のセットまたは光コムに変換する装置(110)であるか、または発生装置(111)によって放射された光ビームのパス中に置かれた、個別の定義された距離で離隔して配置された構成要素(211)を含む、構成要素のセット(212)または1つまたは複数の光コムに変換する装置(113)であり、光ビームを少なくとも1の物体光ビーム(230)および少なくとも1つの参照光ビーム(220)へ分割するための手段(120、320)、および少なくとも1つの参照光ビーム(220、221)および少なくとも1つの物体光ビーム(230、231)から合成光ビームを形成する装置(120、340)が光コムを処理することが可能であり、また合成光ビームの分光分析用の装置(170)には、光コムの1を越える構成要素(211)を記録できる感光性要素(174)が提供され、検出装置(173)の感受要素(174)の各々が、光コムの高々1つの構成要素(211)を記録し、検出装置(173)の感光性要素(174)は光コムの構成要素(211)の間の個別の定義された距離に相関する距離で配置される、請求項1記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 定義されたスペクトルを有する光ビームを光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置(113)が、ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリー・ペロー干渉計、またはエタロン、またはコヒーレンスレーザー光線の位相もしくは振幅の変調に基づくアレンジメントである、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリー・ペロー干渉計、またはエタロンに、反射面の間の距離の変更のための位置決め装置(114)が取り付けられる、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 光ビームを分割するための手段は、少なくとも1つの立方体もしくは直方体のプリズムビーム分割器、または少なくとも1つのファイバーカプラー(320)、または少なくとも1つの部分的に透明なミラーである、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 物体光ビーム(230)のパス中に、物体光ビームを集束させる少なくとも1の要素(150)が配置される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 物体光ビーム(230)および/または参照光ビーム(220)のパス中に、物体光ビームおよび/または参照光ビームの断面形状を修正する少なくとも1つの光学的アレンジメント(150)が配置される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 物体光ビーム(230)のパス中に、検討される物体に対する物体光ビームの位置を調整するアレンジメント(140)が配置される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 物体光ビーム(230)に対して物体(160)の位置を調整する装置(161)上に物体(160)が置かれる、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 少なくとも1の参照光ビーム(220)のパス中に、位置が調整可能な参照ミラー(130)が配置される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置(340)が、少なくとも1つの立方体もしくは直方体のプリズムビーム分割器、または少なくとも1つのファイバーカプラー、または少なくとも1つの部分的に透明なミラーである、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 少なくとも1つの参照光ビームおよび/または物体光ビームのパス中に、物体光ビームと参照光ビームの光路長を等しくするアレンジメント(330)が配置される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 検出装置(173)が感光性要素のマトリックスまたはラインである、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 合成光ビームの分光分析用の装置に、合成スペクトルを物体のイメージに変換するための計算ユニット(190)が提供される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 定義されたスペクトルを有する光ビームを、個別の定義された距離で構成要素が一定間隔で配置された光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置(113)に、検出装置の感光性要素の間の距離に、光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を調整する位置決め装置(114)が取り付けられる、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 合成光ビームの分光分析用の装置(170)に、検出装置の感光性要素の間の距離に、光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を調整するためのアレンジメント(172)が提供される、請求項5記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
- 分散装置(171)、1セットの光学要素(172)およびスペクトルの検出装置(173)を有する、光ビームの分光分析のための少なくとも1つの装置(170)を備えた、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステムであり、前記の調整システムは自動的に制御される装置であり、スペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素とスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こし、さらに分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)上で作動する少なくとも1つのアクチュエータを含み、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素を含み、その動きはスペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素(174)と、スペクトルイメージとの間の相対移動を引き起こす、システム。
- スペクトルの検出装置(173)の少なくとも1つの感光性要素(174)と、スペクトルイメージとの間の相対移動は、合成光ビーム(270)の伝播方向に垂直に位置する面で起こる、請求項20記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステム。
- 分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)上で作動するアクチュエータ、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)の移動可能な要素は、電気信号によってコントロールされた少なくとも1つのサーボ機構(11、12、13、14、16)を有する機構であり、サーボ機構の可動要素は、分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)、または分散装置(171)および/または光学要素のセット(172)および/または検出装置(173)と機械的に連結されている、請求項20または21記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステム。
- 物体の画像化方法および光周波数領域トモグラフィ装置の調整方法であって、該装置には定義されたスペクトルを備えた光ビームを放射する発生装置、少なくとも1つの物体光ビームおよび少なくとも1つの参照光ビームに光ビームを分割するための手段、少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置、調整システム、および参照光ビームおよび物体光ビームから形成された光ビームの分光分析用の少なくとも1つの装置を有し、また合成光ビームのスペクトルへ合成光ビームを分割するための分散装置、合成光ビームを形成しおよび/または導くための1セットの光学要素、合成光ビームのスペクトルを記録するための少なくとも1つの感光性要素を備えたスペクトルの検出装置を含み、発生装置によって放射された、定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された、少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから形成された合成光ビームの検出装置の少なくとも1つの感光性要素、およびスペクトルイメージが、分散装置および/または光学要素のセットおよび/または検出装置上で作動する少なくとも1つのアクチュエータまたは、分散装置および/または光学要素のセットおよび/または検出装置の移動可能な要素を使用して相対的に移動され、その動きはスペクトルの検出装置の少なくとも1つの感光性要素と、合成光ビームのスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こす、方法。
- アクチュエータを使用して、合成光ビームの検出装置の少なくとも1つの感光性要素とスペクトルのイメージを相対的に移動させる時に、検出装置とスペクトルのイメージの線とを互いに交差させ、転換点が検出装置で決定され、少なくとも1つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの少なくとも1つの感光性要素に対する回転方向が、スペクトルのイメージの線が転換点と交差した後に変更され、回転方向の変更が光周波数領域トモグラフィ用の装置のメーカーによって決定されるか、またはスペクトルの記録に十分であるとしてユーザーによって認識されたスペクトルの記録用のパラメータに至るまで行われる、請求項23記載の方法。
- 少なくとも1つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する相対的な移動は検出装置により電気信号が発生するまで行われ、検出装置での転換点を決定した後、検出装置の少なくとも1つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの検出装置の少なくとも1つの感光性要素に対する回転方向が、スペクトルのイメージの線が転換点と交差するたびに変更され、検出装置により記録された光の強度Iもしくはエネルギー対波長λのカーブの形が、光源により放射された光の強さIもしくはエネルギー対波長λのカーブに対応するか、または検出装置により記録された光のエネルギーまたは光強度I対波長λの曲線の下の面積が、散乱による損失を考慮した後の、光源により放射された光の強度Iの曲線の下の面積になるまで回転方向の変更が行われる、請求項23記載の方法。
- 光ビームが光学的構成要素のセットを有し、および/または光コムを形成するスペクトルを有し、発生装置によって放射された、定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された、少なくとも1つの参照光ビームおよび少なくとも1つの物体光ビームから形成された合成光ビームのスペクトルが、合成光ビームの光学的構成要素の個別の定義された距離に相関する距離で離隔して配置された感光性要素を有する検出装置によって記録され、検討された物体の可視化を可能にするデータ流れに変換される、請求項23記載の方法。
- 光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、ファブリー・ペロー干渉計によって行われるか、または調整可能な、または調整されたスキャニングファブリペロー干渉計を、光ビームを放射する発生装置内に置くか、または発生装置が光ビームを放射した後に置くことにより行われる、請求項26記載の方法。
- 光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、発生装置内に置かれるか、または発生装置が光ビームを放射した後に置かれる、位相または振幅変調器によって達成される、請求項26記載の方法。
- 光コムまたは光学的構成要素のセットとしての光ビームの生成は、使用される光源の光放射のタイプにより特徴づけられる、請求項26記載の方法。
- ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリペロー干渉計の反射面の間の距離は、検出装置のすべてのq番目、ここでq>0である、ごとの感光性要素を、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続的な構成要素が照射するようにされる、請求項26記載の方法。
- 合成光ビームと、波長成分を空間的に分離する分散装置の間の角度は、検出装置のすべてのq番目、ここでq>0である、ごとの感光性要素を、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続的な構成要素が照射するようにされる、請求項26記載の方法。
- 検出装置上への合成光ビームのスペクトルの入射角は、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続した構成要素が検出装置の感光性要素のq番目、ここでq>0である、ごとに照射するように選ばれる、請求項26記載の方法。
- 検出装置上に投射された合成光ビームのスペクトルの構成要素によって生成された信号から、検出装置の感光性要素のq番目ごとの信号のみが選ばれる、請求項26記載の方法。
- q=2である、請求項31、32または33記載の方法。
- スペクトルの物体のイメージへの変換が、フーリエ変換を計算し光の強さイメージとしてすべてのフーリエ変換を画像化することにより行なわれる、請求項26記載の方法。
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