JP4891261B2 - 光画像計測装置 - Google Patents
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Description
2 キセノンランプ
2A 光学フィルタ
2B ビームスプリッタ
2C 光検出器
3、305、305′ 偏光板
4、5 レンズ
6 ハーフミラー
7、304、304′ 波長板
8、309 参照鏡
8A、310 参照鏡移動機構
9 光路長変更光学素子
9A 光学素子挿脱機構
10 結像用レンズ群
11、314 偏光ビームスプリッタ
12、13、303 ビームスプリッタ
20、324 信号処理部
201 背景光演算部
202 干渉成分強度演算部
203 位相分布演算部
204 画像形成部
205 画像調整処理部
21、22、23、24、316、317 CCD
30、320 コンピュータ
31 制御部
32 表示部
33 操作部
301 ハロゲンランプ
302 フィルタ
306、315 反射ミラー
307、307′ ガラス板
308、311 対物レンズ
313 結像レンズ(群)
R 参照光
S 信号光
L 干渉光
L1 S偏光成分
L2 P偏光成分
O 被測定物体
[装置構成]
図1は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の概略構成の一例を表している。同図に示す光画像計測装置1は、例えば医療分野や工業分野等における各種の被測定物体Oの断層画像や表面画像の計測に利用可能な装置である。この被測定物体Oは、例えば医療分野においては人眼等の散乱媒質からなる物体である。
図2は、光画像計測装置1の制御系の構成の一例を表している。この光画像計測装置1には、コンピュータ30が設けられている。
以上のように構成された本実施形態の光画像計測装置1の動作態様を説明する。以下、N枚の画像を形成する場合の動作例について説明する。
上記動作態様は、参照鏡8を等速度で連続的に移動させてz−スキャンを行いつつ、CCD21、22、23のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力することにより、異なる深度z=z1〜zNにおける複数の被測定物体Oの画像G1〜GNを形成するものである。
このような本実施形態に係る光画像計測装置1によれば、以下のような作用、効果が奏される。
上記の実施形態では、レンズ5とハーフミラー6との間にビームスプリッタ12を設け、それにより導かれる干渉光をCCD23(第3の検出手段)で検出して背景光強度を求めている。ここでは、この背景光強度取得用の第3の検出手段の配設位置に関する変形例を説明する。
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置を実施するための構成の一例に過ぎないものである。したがって、本発明の要旨の範囲内において各種の変形を施すことが可能である。
[装置構成]
以下、第1の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付して説明することにする。図4は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の概略構成の一例を表している。同図に示す光画像計測装置200は、フラッシュ光を出力するキセノンランプ2と、出力されたフラッシュ光を低コヒーレントな広帯域光に変換する光学フィルタ2Aとを備えている。キセノンランプ2と光学フィルタ2Aは、広帯域光を出力する本発明の「光出力手段」の一例に相当する。
図5は、光画像計測装置200の制御系の構成の一例を表している。この光画像計測装置200には、コンピュータ30が設けられている。
以上のように構成された本実施形態の光画像計測装置200の動作態様を説明する。以下、被測定物体Oの深度z=z1〜zNに対応するN枚の画像G1〜GNを形成する場合の動作例について説明する。
上記動作態様は、参照鏡8を等速度で連続的に移動させてz−スキャンを行いつつ、CCD21、22のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力することにより、異なる深度z=z1〜zNにおける複数の被測定物体Oの画像G1〜GNを形成するものである。
このような本実施形態に係る光画像計測装置200によれば、以下のような作用、効果が奏される。
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置を実施するための構成の一例に過ぎないものである。したがって、本発明の要旨の範囲内において各種の変形を施すことが可能である。
[装置構成]
本発明に係る光画像形成装置の第3の実施形態について説明する。本実施形態に係る光画像計測装置の構成を図6に示す。
本実施形態に係る光画像計測装置300の制御系の構成を説明する。図7は、光画像計測装置の制御系の構成の一例を表している。
以上のような構成を有する本実施形態に係る光画像計測装置300の動作態様を説明する。
このように動作する本実施形態に係る光画像計測装置300によれば、以下のような作用・効果が奏される。
本実施形態に係る光画像計測装置300の変形例を説明する。
Claims (22)
- 広帯域光を出力する光出力手段と、
前記出力された広帯域光を被測定物体を経由する信号光と参照物体を経由する参照光とに分割する分割手段と、
前記信号光又は前記参照光の偏光特性を変換する変換手段と、
前記変換された偏光特性を有する、前記被測定物体を経由した信号光及び前記参照物体を経由した参照光の一方と、他方とを重畳させて干渉光を生成する重畳手段と、
前記生成された干渉光の異なる2つの偏光成分を抽出する抽出手段と、
前記抽出された2つの偏光成分の一方を検出して第1の検出信号を出力する第1の検出手段及び他方を検出して第2の検出信号を出力する第2の検出手段と、
前記光出力手段により出力された広帯域光に基づく光を検出して第3の検出信号を出力する第3の検出手段と、
前記第1、第2及び第3の検出手段により出力された第1、第2及び第3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の画像を形成する画像形成処理手段と、
を備える、
ことを特徴とする光画像計測装置。 - 前記光出力手段により出力された広帯域光を直線偏光に変換する偏光板を更に備え、
前記変換手段は、前記直線偏光に変換された広帯域光に基づく前記信号光又は前記参照光を円偏光に変換する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像形成装置。 - 前記画像形成処理手段は、
前記第3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演算手段と、
前記演算された背景光成分と前記第1及び第2の検出信号とに基づいて、前記2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度を演算する干渉成分強度演算手段と、
を備え、
前記演算された2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度に基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記画像形成処理手段は、
前記第3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演算手段と、
前記演算された背景光成分と前記第1及び第2の検出信号とに基づいて、前記干渉光の位相の空間分布を演算する位相分布演算手段と、
を備え、
前記演算された位相の空間分布を表す画像を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記第1、第2及び第3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第1、第2及び第3の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記所定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域光としてのフラッシュ光を断続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力される各フラッシュ光について、そのフラッシュ光に基づく前記第1、第2及び第3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記信号光と前記参照光との光路長の差を変更する光路長変更手段を更に備え、
前記光出力手段は、前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された後に前記光路長の差が変更されたときに他のフラッシュ光を出力し、
前記画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく前記第1、第2及び第3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記光路長変更手段は、前記参照光の光路長を連続的に変更し、
前記光出力手段は、前記フラッシュ光を断続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力された複数のフラッシュ光のそれぞれに基づく前記第1、第2及び第3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の光画像計測装置。 - 前記光路長変更手段は、前記光路長の差を断続的に変更し、
前記光出力手段による前記フラッシュ光の断続的な出力タイミングと、前記光路長変更手段による断続的な光路長の差の変更タイミングとを同期させる制御手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記同期された出力タイミングで出力された複数のフラッシュ光のそれぞれに基づく前記第1、第2及び第3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項6に記載の光画像計測装置。 - 前記第1、第2及び第3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第1、第2及び第3の検出信号を出力し、
前記光出力手段によるフラッシュ光の断続的な出力タイミングが、前記所定のフレームレートに同期されている、
ことを特徴とする請求項7又は請求項8に記載の光画像計測装置。 - 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照鏡であり、
前記光路長変更手段は、前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させる参照鏡移動機構を含む、
ことを特徴とする請求項6〜請求項9のいずれか一項に記載の光画像計測装置。 - 前記第1、第2及び第3の検出手段のうちの少なくとも1つは、CCDイメージセンサである、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記第1及び第2の検出手段による前記偏光成分の露光時間をそれぞれ変更する露光時間変更手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記露光時間が変更されて検出された前記偏光成分に基づく前記第1及び第2の検出信号と、前記第3の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記第1及び第2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第1及び第2の検出信号を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第1及び第2の検出手段のそれぞれの前記露光時間を、前記所定のフレームレートよりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項12に記載の光画像計測装置。 - 前記第1及び第2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第1及び第2の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記所定のフレームレートよりも短い発光時間の前記広帯域光を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第1及び第2の検出手段のそれぞれの前記露光時間を、前記広帯域光の発光時間よりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項12に記載の光画像計測装置。 - 前記光出力手段により出力される広帯域光はフラッシュ光である、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像形成装置。 - 前記光出力手段により出力される広帯域光は連続光である、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記光出力手段は、光源と、前記光源から出力された光を広帯域光に変換する光学フィルタとを含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記光源は熱光源である、
ことを特徴とする請求項17に記載の光画像計測装置。 - 前記光源は発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項17に記載の光画像計測装置。 - 前記光出力手段により出力された広帯域光の光量を検出する光量検出手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記検出された光量に基づいて、前記形成された画像の明るさを調整する、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記変換手段は、前記信号光又は前記参照光の互いに直交するP偏光成分とS偏光成分との間に位相差を与えて偏光特性を変換する波長板である、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。 - 前記抽出手段は、前記重畳手段により生成された干渉光の互いに直交するP偏光成分及びS偏光成分を抽出する偏光ビームスプリッタである、
ことを特徴とする請求項1に記載の光画像計測装置。
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