JP7211497B2 - 光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラム - Google Patents
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Description
また、特許文献2に記載した光干渉断層撮像装置では、全体的に位置や形状を確認したい部位についての画像を取得するためのBスキャンにおいて、波長掃引範囲は実際の波長掃引範囲よりも広くなっている。そのため、全体的に位置や形状を確認したい部位についての画像を取得するための測定時間が十分に低減されていない。
そのため、特許文献1及び特許文献2では、迅速に測定対象物の位置を検出することができないため、測定対象物が測定に適した位置にあるタイミングを検出し損なう場合がある。そのため、測定対象物が測定可能な範囲に位置するタイミングで測定を行うことができない場合がある。
図1は、本発明に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示す図である。図1に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐部及び合流部としての分岐合流器103、照射部としての照射光学系105、参照光ミラー106、測定部としてのバランス型受光器107、測定部としての光スペクトルデータ生成部108、制御部109等を備える。
具体的には、第1の測定(予備測定)では、制御部109は、第2の測定(実際の測定)における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射するように、波長掃引レーザ光源101を制御する。これにより、第1の測定におけるAスキャンに係わる時間が短くなり、第1の測定を第2の測定よりも高速化することができる。そのため、より迅速に想定対象物200の位置を検出することができる。
本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100について説明する。図2は、実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示す図である。図2に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐部及び合流部としての分岐合流器103、ファイバコリメータ104、照射部としての照射光学系105、参照光ミラー106、測定部としてのバランス型受光器107、測定部としての光スペクトルデータ生成部108、制御部109等を備える。
光スペクトルデータ生成部108は、生成した干渉光スペクトルI(k)を制御部109に入力する。
例えば、制御部109は、物体光R1を測定対象物200のX-Y平面において異なる位置に照射させるように、照射光学系105を制御する。また、制御部109は、照射光学系105が測定対象物200をスキャンする周期及び速度を制御する。
また、制御部109は、物体光ビームR1を走査することによって得られた複数の三次元の断層構造データを接続する処理を行う。
具体的には、第1の測定では、制御部109は、第1の動作モードで動作するように、波長掃引レーザ光源101及び照射光学系105を制御する。
また、第2の測定では、制御部109は、第2の動作モードで動作するように、波長掃引レーザ光源101及び照射光学系105を制御する。
具体的には、第2の動作モードよりも第1の動作モードにおける照射光学系105の走査時間を短くするため、制御部109は、以下の(1)~(3)の少なくとも1つを実現するように照射光学系105を制御する。
(1)照射光学系105の走査の速度を第2の動作モードよりも速くする。
(2)照射光学系105の走査の範囲を第2の動作モードよりも狭くする。
(3)照射光学系105における走査をリサージュ曲線に沿って行う(以下、リサージュスキャンと称する。)。
また、上記(2)に関して、照射光学系105の走査の範囲を狭くすると、測定対象物200の全体を測定できない場合が発生する。しかし、第1の測定は測定対象物200の位置の検出が目的であるため、必ずしも全体を測定する必要はない。そのため、第1の測定において照射光学系105の走査の範囲を測定対象物200の位置の検出に必要な範囲まで狭くすることにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
また、上記(3)に関して、照射光学系105におけるビームの走査は、通常、ガルバノスキャナ等の走査ミラーが用いられる。しかし、物理的にミラーの角度を制御する必要があるため、その速度変化には物理的な限界がある。リサージュスキャンはラスタースキャンに比べて、走査の速度変化が小さいという特徴があり、その結果、走査の速度を速くすることができる。換言すれば、第1の測定において走査の速度変化がより小さい軌跡に沿って走査することにより、Bスキャン及びCスキャンに係わる時間を短くすることができる。これにより、さらに迅速に測定対象物200の位置を検出することができる。
また、制御部109のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、CPUに実行されることにより、制御部109のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御部109における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
X=COS(3θ)
Y=SIN(4θ)
で表されるリサージュ曲線に沿って走査を行ったリサージュスキャンの軌跡を示している。
なお、第1の動作モードにおけるビーム走査は、リサージュスキャンに限定されず、走査時間が短く、測定対象物200の位置の検出が可能であれば、他の方法であってもよい。例えば、図5に示すうずまき状の軌跡や、図6に示す円状の軌跡に沿って走査を行ってもよい。
波長掃引レーザ光源101は、第1の動作モードでは、持続時間5μsの間に波長が1275nmから1325nmまで増加する光パルスを生成し、当該光パルスを、5μs毎に200kHz繰り返しで生成する。
また、波長掃引レーザ光源101は、第2の動作モードでは、持続時間10μsの間に波長が1250nmから1350nmまで増加する光パルスを生成し、当該光パルスを、10μs毎に100kHz繰り返しで生成する。
また、照射光学系105は、第2の動作モードでは、15mm×15mmの測定範囲Z2に対して、5m/sの速度で、図6に示すラスタースキャンを行う。
一方、第2の測定では、1回のBスキャンが3ms(15mm/(5m/s)=3ms)で完了し、15mmのスキャン範囲に対して、300(3ms/10μs=300)回のAスキャンが行われる。BスキャンとCスキャンを同等の測定精度で行うとすると、第2の測定における1回の測定では、15mm×15mmの測定範囲に対して、90000(300×300=90000)回のAスキャンが行わる。その結果、0.9s(10μs(波長掃引レーザ光源101の光パルス生成周期=Aスキャン1回の時間)×90000回=0.9s)で第2の測定が完了し、90000点の深さ方向のデータを得ることができる。
すなわち、第1の測定は第2の測定に比べて測定が18倍高速であり、第2の測定は第1の測定に比べて測定精度が9倍高いといえる。
(付記1)
波長掃引レーザ光源と、
前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部から出力された前記物体光を測定対象物の表面の異なる位置に照射する照射部と、
前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ、複数の干渉光を生成する合流部と、
前記合流部から出力された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する測定部と、
前記測定部によって生成された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、複数の前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、取得した複数の前記深さ方向の構造データを接続する制御部と、
を備え、
前記波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、光干渉断層撮像装置。
(付記2)
前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、付記1に記載の光干渉断層撮像装置。
(付記3)
前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、付記1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
(付記4)
前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、付記1乃至3の何れか1つに記載の光干渉断層撮像装置。
(付記5)
光干渉断層撮像装置が、
波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う、撮像方法。
(付記6)
前記光干渉断層撮像装置が、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、付記5に記載の撮像方法。
(付記7)
前記光干渉断層撮像装置が、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、付記5又は6に記載の撮像方法。
(付記8)
前記光干渉断層撮像装置が、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、付記5乃至7の何れか1つに記載の撮像方法。
(付記9)
光干渉断層撮像装置に、
実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射して予備測定を行う処理と、
前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する処理と、
前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う処理と、を実行させる撮像プログラム。
(付記10)
前記光干渉断層撮像装置に、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する処理を実行させる、付記9に記載の撮像プログラム。
(付記11)
前記光干渉断層撮像装置に、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する処理を実行させる、付記9又は10に記載の撮像プログラム。
(付記12)
前記光干渉断層撮像装置に、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する処理を実行させる、付記9乃至11の何れか1つに記載の撮像プログラム。
101 波長掃引レーザ光源
102 サーキュレータ
103 分岐合流器(分岐部、合流部)
104 ファイバコリメータ
105 照射光学系(照射部)
106 参照光ミラー
107 バランス型受光器(測定部)
108 光スペクトルデータ生成部(測定部)
109 制御部
R1,R3 物体光
R2,R4 参照光
R5,R6 干渉光
Z1,Z2 測定範囲
200 測定対象物
Claims (7)
- 波長掃引レーザ光源と、
前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する分岐部と、
前記分岐部から出力された前記物体光を測定対象物の表面の異なる位置に照射する照射部と、
前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ、複数の干渉光を生成する合流部と、
前記合流部から出力された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報を生成する測定部と、
前記測定部によって生成された複数の前記干渉光の強度差の波長依存性に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、複数の前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、取得した複数の前記深さ方向の構造データを接続する制御部と、
を備え、
前記波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
前記制御部が、前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行い、
前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、光干渉断層撮像装置。 - 前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、請求項1に記載の光干渉断層撮像装置。
- 前記予備測定において前記照射部は、前記実際の測定における走査の速度変化よりも小さい速度変化を有する軌跡に沿って走査する、請求項1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
- 光干渉断層撮像装置が、
波長掃引レーザ光源に、実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射させて予備測定を行い、
前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定し、
前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行い、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する、撮像方法。 - 前記光干渉断層撮像装置が、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する、請求項4に記載の撮像方法。 - 光干渉断層撮像装置に、
実際の測定における波長掃引範囲よりも狭い波長掃引範囲で掃引された光を出射して予備測定を行う処理と、
前記予備測定の結果に基づいて、測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあるか否かを判定する処理と、
前記予備測定の結果に基づいて、前記測定対象物が前記実際の測定を行うのに適した位置にあると判定した場合に、前記実際の測定を行う処理と、を実行させ、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の範囲よりも狭い範囲を走査する処理を実行させる、撮像プログラム。 - 前記光干渉断層撮像装置に、
前記予備測定において、前記実際の測定における走査の速度よりも速い速度で走査する処理を実行させる、請求項6に記載の撮像プログラム。
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