JPH04296639A - Light echo measuring apparatus - Google Patents
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、３次の非線形光学現象
の一種である光エコーの測定を行うための光学装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for measuring optical echoes, which is a type of third-order nonlinear optical phenomenon.
【０００２】0002
【従来技術】従来、光エコー現象は物質の物理化学的特
性を測定することができる手法として知られており、こ
の現象を利用した種々の測定装置が提案されている。光
エコーを発生させる為には、被検物質に到達する時間が
異なる複数の光パルスにより、その物質を光励起するこ
とが必要である。励起のための複数光パルスの時間差を
仮に遅延時間と呼ぶことにすれば、一般的に遅延時間の
変化は、光学系の光路長を変えることによってなされて
いる。例えば、光路中の反射鏡を移動させたり、光路中
お厚みの異なるガラス板を交互に挿入することにより、
光路長を変化させている。2. Description of the Related Art Conventionally, the optical echo phenomenon has been known as a method for measuring the physicochemical properties of substances, and various measuring devices that utilize this phenomenon have been proposed. In order to generate optical echoes, it is necessary to optically excite the substance to be tested using a plurality of light pulses that arrive at the substance at different times. If the time difference between multiple optical pulses for excitation is called a delay time, the delay time is generally changed by changing the optical path length of the optical system. For example, by moving the reflector in the optical path or inserting glass plates of different thickness alternately in the optical path,
The optical path length is changed.
【０００３】0003
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
エコー測定装置では、反射鏡やガラス板を機械的に移動
することにより、遅延時間を変化させていた為に、高速
な動作が困難であった。また、一般に光エコー測定の際
に、光学系に振動があると光エコー信号のＳ／Ｎが著し
く劣化していた。このため、光路中の光学部品を移動す
る場合には、それに誘起される光学系の振動がおさまる
までは光エコーの測定を始めることができなかった。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in conventional optical echo measuring devices, the delay time is changed by mechanically moving the reflecting mirror or the glass plate, making it difficult to operate at high speed. Met. Furthermore, in general, when an optical echo measurement is performed, if there is vibration in the optical system, the S/N of the optical echo signal is significantly degraded. For this reason, when moving an optical component in the optical path, measurement of optical echoes cannot be started until the vibrations of the optical system induced by it have subsided.
【０００４】そこで、本発明の目的は上記の如き問題を
解決すべく、遅延時間変化のための機械的振動をなくし
、高速かつ高精度の高エコー測定が可能な測定装置を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a measuring device that eliminates mechanical vibration due to delay time changes and is capable of high-speed, high-precision, high-echo measurement. .
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は複数の光パルス
を被検物体上に照射することにより発生する光エコーを
測定するために測定装置において、遅延時間を変化させ
る手段として、回折格子を用いる構成としたものである
。具体的には、像面上で点光源とみなせる空間コヒーレ
ンスと所定の時間コヒーレンスとを有する光を供給する
光源手段、該光源手段からの光を２光束に分岐して一方
の光を他方の光に対して回折格子を介して光遅延する光
遅延光学手段と、該光遅延光学手段からの光束を被検物
体上に導く照射光学系と、該被検物体からの光を検出す
る検出手段として設けたものである。[Means for Solving the Problems] The present invention uses a diffraction grating as a means for changing delay time in a measuring device for measuring optical echoes generated by irradiating a plurality of optical pulses onto a test object. This is the configuration used. Specifically, the light source means supplies light having spatial coherence and predetermined temporal coherence that can be regarded as a point light source on the image plane, and the light source means splits the light from the light source means into two light beams and converts one light into the other light beam. A light delay optical means for delaying light through a diffraction grating, an irradiation optical system that guides the light beam from the light delay optical means onto a test object, and a detection means for detecting light from the test object. It was established.
【０００６】そして、光遅延光学手段は、前記光源手段
からの光を２光束に分割する光分割器と、該２光束を合
波する光合成器とを有し、前記回折格子は該光分割器に
より分岐された２光束のうちの一方の光路中に配置され
た反射型回折格子であることが実用的である。照射光学
系には、前記光遅延光学手段から供給される複数の光パ
ルス間の連続的光遅延から所定の遅延時間を有する光パ
ルスを抽出するためのシャッターの如き空間変調手段を
設けることが有効である。また、照射光学系により形成
される被検物体上の光スポットを前記被検物体に対して
相対的に走査するための走査手段と、前記被検物体から
の光を前記検出手段に導くための集光光学系とを設け、
照射光学系は前記光遅延光学手段において合波された光
束を被検物体上に導いて光スポットを形成する構成とす
ることが好ましい。The optical delay optical means includes a light splitter that splits the light from the light source into two beams, and a light combiner that combines the two beams, and the diffraction grating is connected to the light splitter. It is practical to use a reflection type diffraction grating disposed in one optical path of the two light beams branched by. It is effective to provide the irradiation optical system with a spatial modulation means such as a shutter for extracting a light pulse having a predetermined delay time from the continuous light delay between the plurality of light pulses supplied from the light delay optical means. It is. Further, a scanning means for scanning a light spot formed by the irradiation optical system on the object to be inspected relative to the object to be inspected, and a means for guiding the light from the object to be inspected to the detection means. A condensing optical system is provided,
Preferably, the irradiation optical system is configured to guide the light beams multiplexed by the optical delay optical means onto the object to be examined to form a light spot.
【０００７】[0007]
【作 用】一般に十分コヒーレントな光パルス（Ｆｏ
ｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌ
ｉｇｈｔ Ｐｕｌｓｅ）は、パルス幅の逆数程度のスペ
クトル幅を有する。光パルスの中心波長（λ）とそのス
ペクトル幅（Δλ）との比（Δλ／λ）が１０−３程度
である場合には、波長程度の格子定数をもつ回折格子反
射鏡により回折された１次回折光では、応用上の意味で
、回折角の波長分散を無視することができる。従って、
この光パルスを回折格子反射鏡に適当な入射角で入射さ
せると、光パルスの伝播ベクトルに垂直な面で、反射角
と１次回折角を異なるようにすることができる。すなわ
ち、異なる遅延時間を持つ無数の平面波状の光パルスに
変換することができる。[Operation] Generally, a sufficiently coherent optical pulse (Fo
urier Transform Limited L
light pulse) has a spectral width approximately equal to the reciprocal of the pulse width. When the ratio (Δλ/λ) between the center wavelength (λ) of a light pulse and its spectral width (Δλ) is about 10-3, the 1 For the second-order diffracted light, wavelength dispersion of the diffraction angle can be ignored in an applied sense. Therefore,
When this optical pulse is made incident on the diffraction grating reflector at an appropriate incident angle, the reflection angle and the first-order diffraction angle can be made different in a plane perpendicular to the propagation vector of the optical pulse. That is, it can be converted into countless plane wave optical pulses with different delay times.
【０００８】このような原理に基づく本発明の基本構成
を図１に示す。空間コヒーレンスの十分良いパルス光を
第１ビームスプリッタ１ａによって２つに分岐し、共に
ビームスプリッタ１ａの入射面（紙面）に垂直な母線を
有する一対のシリンドリカルレンズ２ａ，２ｂ からな
るシリンドリカルビームエキスパンダー２により紙面内
で光束幅を拡張し、板状のビーム形状に成形する。ビー
ムスプリッタ１ａでの反射光路側には回折格子反射鏡３
が配置され、他方の光路には平面鏡４が配置されている
。回折格子反射鏡３の格子溝は入射面（紙面）に垂直で
ある。回折格子反射鏡３に入射するまではパルス光はパ
ルスの伝播ベクトルに垂直な面で同一の遅延時間を有し
ているが、回折格子反射鏡３での反射により、異なる遅
延時間を持つ無数の平面波状の光パルス群Ｐ１ に変換
される。すなわち、１次回折光においては所謂群遅延と
して知られる如く、回折格子反射鏡３による０次回折光
Ｄ０ の波面（０次回折光の伝播ベクトルに垂直な面）
と平行な面Ｓ内で、１次回折光Ｄ１ の強度分布がピー
クを持つパルス群Ｐ１ に変換される。図１中では３つ
のパルスを示したが、実際には平面Ｓ上にピークを有す
るパルス波が形成され、１次回折光Ｄ１ としての所定
の回折角方向に進む。一方、ビームスプリッタ１ａの透
過光路側に配置された通常の反射鏡４においては、単に
光路が折り曲げられるのみである。このため、第２ビー
ムスプリッタ１ｂにおいて、回折格子反射鏡３からの１
次回折光Ｄ１ からなる光パルスＰ１ が反射鏡４から
の光パルスＰ２ と合波されることにより、伝播ベクト
ルに垂直な断面内の各点で異なる遅延時間を有する光パ
ルスＰ１１，Ｐ２２が形成される。The basic configuration of the present invention based on such a principle is shown in FIG. Pulse light with sufficiently good spatial coherence is split into two by a first beam splitter 1a, and a cylindrical beam expander 2 consisting of a pair of cylindrical lenses 2a and 2b, both of which have generatrixes perpendicular to the plane of incidence (plane of paper) of the beam splitter 1a, splits the pulsed light into two parts. The beam width is expanded within the plane of the paper and shaped into a plate-like beam shape. A diffraction grating reflector 3 is placed on the reflection optical path side of the beam splitter 1a.
is arranged, and a plane mirror 4 is arranged on the other optical path. The grating grooves of the diffraction grating reflector 3 are perpendicular to the incident plane (plane of the paper). Until the pulsed light enters the diffraction grating reflector 3, it has the same delay time in a plane perpendicular to the pulse propagation vector, but due to reflection on the diffraction grating reflector 3, there are countless pulses with different delay times. It is converted into a group of plane wave optical pulses P1. That is, in the 1st-order diffracted light, as is known as the so-called group delay, the wavefront of the 0th-order diffracted light D0 by the diffraction grating reflector 3 (plane perpendicular to the propagation vector of the 0th-order diffracted light)
In a plane S parallel to , the intensity distribution of the first-order diffracted light D1 is converted into a pulse group P1 having a peak. Although three pulses are shown in FIG. 1, in reality, a pulse wave having a peak on the plane S is formed and proceeds in a predetermined diffraction angle direction as the first-order diffraction light D1. On the other hand, in the normal reflecting mirror 4 placed on the transmission optical path side of the beam splitter 1a, the optical path is simply bent. Therefore, in the second beam splitter 1b, one
By combining the optical pulse P1 consisting of the diffracted light D1 with the optical pulse P2 from the reflecting mirror 4, optical pulses P11 and P22 having different delay times at each point in a cross section perpendicular to the propagation vector are formed. .
【０００９】ここで、第２ビームスプリッタ１ｂで合波
される２つの光ビームの形状、即ち回折格子反射鏡３か
らの回折光のビーム形状と、通常の反射鏡４からの反射
光のビーム形状とが同等ならば、図２に示すように適当
な集光レンズ（或いは集光鏡）６を用いて、光パルス対
Ｐ１１，Ｐ２２を被検物体７中に集光することができる
。被検物体７が極端な光散乱体でなければ、透過光の特
定の方向への伝播ベクトルと特定の遅延時間が対応する
。従って、例えば図２に示すような光ダイオードアレイ
８を用いて受光することにより、異なる遅延時間を持つ
光パルスにより発生する光エコーを光学系を固定したま
ま、しかも同時に測定することが可能になる。このよう
に、本発明の光エコー測定装置では、高速に、種々の遅
延時間における光エコー測定を行うことができる。Here, the shapes of the two light beams that are combined by the second beam splitter 1b, namely, the beam shape of the diffracted light from the diffraction grating reflector 3 and the beam shape of the reflected light from the normal reflector 4. If they are equivalent, the pair of optical pulses P11 and P22 can be focused into the object 7 by using a suitable focusing lens (or focusing mirror) 6 as shown in FIG. If the test object 7 is not an extreme light scatterer, the propagation vector of the transmitted light in a specific direction corresponds to a specific delay time. Therefore, by receiving light using a photodiode array 8 as shown in FIG. 2, for example, it becomes possible to simultaneously measure optical echoes generated by optical pulses with different delay times while keeping the optical system fixed. . In this way, the optical echo measuring device of the present invention can perform optical echo measurements at various delay times at high speed.
【００１０】尚、本実施例において回折光のうち１次の
みを用いたが、原理的には任意の次数の回折光を用いる
ことができ、また反射型回折格子３の代わりに透過型回
折格子を用いることもできる。また、被測定物が光散乱
体の場合には、図３に示すように、入射する光ビームの
幅方向、すなわち回折格子による光遅延の変化方向（回
折格子の溝と垂直方向）に光通過領域を変更するための
液晶や電気光学素子からなる高速シャッター９を設け、
光ビームの微小領域幅ごとに光を透過させる構成とする
ことにより、光パルスの遅延時間を任意に選択すること
ができる。この場合は、散乱光の任意の伝播ベクトル成
分を測定することができ、図３に示した如く、対物レン
ズ１０を用いて光検出器１１上に透過光を集光して検出
することができる。尚、同じ遅延時間を持つ光パルス対
を被検物体の同一ヶ所に異なる空間方向から入射させる
場合には、伝播ベクトルの方向とエコー出力の関係をあ
らかじめ測定しておき、測定後に電気的に処理したり、
測定中に光量調整用の補正板等を用いることが可能であ
る。Although only the first order of the diffracted light was used in this embodiment, it is possible to use diffracted light of any order in principle, and a transmission type diffraction grating is used instead of the reflection type diffraction grating 3. You can also use In addition, when the object to be measured is a light scattering object, as shown in Figure 3, light passes in the width direction of the incident light beam, that is, in the direction of change in optical delay due to the diffraction grating (perpendicular to the grooves of the diffraction grating). A high-speed shutter 9 made of a liquid crystal or an electro-optical element is provided to change the area.
By adopting a configuration in which light is transmitted for each minute region width of the light beam, the delay time of the light pulse can be arbitrarily selected. In this case, any propagation vector component of the scattered light can be measured, and as shown in FIG. 3, the transmitted light can be focused on the photodetector 11 using the objective lens 10 and detected. . Note that when a pair of optical pulses with the same delay time are incident on the same location on the object being tested from different spatial directions, the relationship between the direction of the propagation vector and the echo output should be measured in advance, and then electrically processed after the measurement. or
It is possible to use a correction plate or the like for adjusting the amount of light during measurement.
【００１１】[0011]
【実施例１】以下、本発明の実施例についつて説明する
。図４は、本発明の光エコー測定装置を用いた光エコー
顕微鏡の概略を示す構成図である。この光エコー顕微鏡
としての原理的構成は、本願と同一出願人による特願平
３−３０３５０として先に提案したものである。先の出
願において開示したように、モード同期アルゴンレーザ
等の光源２０からの光束が、第１ビームスプリッタ１ａ
により分岐され、第２ビームスプリッタ１ｂにおいて２
つの光束が合波される。両ビームスプリッタは、共に偏
光ビームスプリッタであるが、代わりに偏光特性の殆ど
無いか或いは全く無い半透過鏡なども用いることができ
る。
分岐された２つの光路中には一対のシリンドリカルレン
ズからなるビームエキスパンダーが配置され、光源から
の光をビームスプリッタ１ａの入射面（紙面）内で伸長
している。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 4 is a block diagram schematically showing an optical echo microscope using the optical echo measuring device of the present invention. The basic structure of this optical echo microscope was previously proposed in Japanese Patent Application No. 3-30350 filed by the same applicant as the present application. As disclosed in the previous application, a light beam from a light source 20 such as a mode-locked argon laser is transmitted to the first beam splitter 1a.
2 beams at the second beam splitter 1b.
The two beams are combined. Both beam splitters are polarizing beam splitters, but a semi-transmissive mirror or the like having little or no polarizing property can be used instead. A beam expander consisting of a pair of cylindrical lenses is arranged in the two branched optical paths, and expands the light from the light source within the incident surface (plane of the paper) of the beam splitter 1a.
【００１２】第１ビームスプリッタ１ａの透過光路中に
は、図示なき可動ステージに固定されたコーナーキュー
ブ２２が配置されており、光遅延手段を構成している。
このコーナーキューブ２２を移動させて所定量だけ光遅
延を生ずるように構成されている。また、第１ビームス
プリッタ１ａの反射光路上には、圧電素子により微小変
位されるコーナーキューブ２１を有する位相変調手段が
配置されている。そして、図示なき交流駆動源によりコ
ーナーキューブ２１を振動させることによって、所定の
周波数ｆの位相変調を行う。分岐された光束中に配置さ
れた直交反射面２３，２４ は、それぞれ光遅延手段及
び位相変調手段へ光を導き、第２ビームスプリッタ１ｂ
での光合波を容易にするための光路屈曲用反射面である
。本実施例では、第１ビームスプリッタ１ａの透過光路
上に位相変調手段を、反射光路上に光遅延手段を配置し
たが、これに限らず、逆の配置でも可能であり、また光
遅延手段と位相変調手段とを共に一方の光路上に配置す
ることも可能である。A corner cube 22 fixed to a movable stage (not shown) is arranged in the transmission optical path of the first beam splitter 1a, and constitutes an optical delay means. The corner cube 22 is moved to cause an optical delay by a predetermined amount. Further, on the reflection optical path of the first beam splitter 1a, a phase modulation means having a corner cube 21 that is slightly displaced by a piezoelectric element is arranged. Then, by vibrating the corner cube 21 by an AC drive source (not shown), phase modulation at a predetermined frequency f is performed. Orthogonal reflecting surfaces 23 and 24 arranged in the branched beam guide the light to the optical delay means and phase modulation means, respectively, and the second beam splitter 1b.
This is a reflective surface for optical path bending to facilitate optical multiplexing. In this embodiment, the phase modulation means is arranged on the transmitted optical path of the first beam splitter 1a, and the optical delay means is arranged on the reflected optical path, but the arrangement is not limited to this, and the opposite arrangement is also possible. It is also possible to arrange both the phase modulation means and the phase modulation means on one optical path.
【００１３】そして、反射光路上に配置さた回折格子反
射鏡３により、図１に示した如く、異なる遅延時間を持
つ無数の平面波状の光パルスＰ１ が形成され、第２ビ
ームスプリッタ１ｂにおいて合波されることによって、
伝播ベクトルに垂直な断面内の各点で異なる遅延時間を
有する光パルス対Ｐ１１，Ｐ２２が生成される。合波さ
れた光路中に、空間変調器としての液晶シャッター９が
設けられており、光通過領域を微小領域幅の光路ごとに
変化させることによって、光パルス対の遅延時間を任意
に選択することができる。Then, as shown in FIG. 1, countless plane wave-like optical pulses P1 having different delay times are formed by the diffraction grating reflector 3 disposed on the reflection optical path, and are combined at the second beam splitter 1b. By being waved,
A pair of optical pulses P11, P22 having different delay times at each point in a cross section perpendicular to the propagation vector is generated. A liquid crystal shutter 9 as a spatial modulator is provided in the combined optical path, and by changing the light passage area for each optical path with a minute area width, the delay time of the optical pulse pair can be arbitrarily selected. Can be done.
【００１４】液晶シャッター９により選択された光パル
ス対は、照射対物レンズ６により被検物体７中に集光さ
れる。被検物体７からの光は集光レンズ１０により検出
器１１上に集光される。検出器１１の出力信号の中から
位相変調周波数の２倍の変調成分のみがロックインアン
プ１２により増幅され、記録手段１３においてデータ解
析がなされると共に、必要に応じて所望の画像表示がな
される。The light pulse pair selected by the liquid crystal shutter 9 is focused onto the object to be examined 7 by the irradiation objective lens 6 . Light from the object to be detected 7 is focused onto a detector 11 by a condenser lens 10 . From the output signal of the detector 11, only the modulation component twice the phase modulation frequency is amplified by the lock-in amplifier 12, data is analyzed in the recording means 13, and a desired image is displayed as necessary. .
【００１５】以上の如き本発明の光エコー測定装置を用
いた光エコー顕微鏡では、位相変調手段を用いて光エコ
ーのヘテロダイン検出を行い、２つの光パルスを共軸上
に重ねて測定でき、位相変調周波数ｆに対して、光エコ
ーのヘテロダイン信号は、透過散乱光の２ｆの強度変調
となって現れる。ここで、レーザ光源２０は中心波長が
６４０ｎｍ 、パルス幅１０ｐｓｅｃのコヒーレントパ
ルスを８２ＭＨｚ の周波数で出力し、位相変調手段は
コーナーキューブ２１を圧電素子を用いて矢印の方向に
２０ＫＨｚ で振動させている。位相変調器としては、
一般によく知られた、電気光学結晶を用いた位相変調器
も使用することができる。回折格子反射鏡３の格子定数
は０．８ μｍである。空間変調器としての液晶シャッ
ター９は、少なくとも一方の透明電極が長手方向に５０
程度のセグメントに分かれており、外部からの電気信号
で、特定のセグメント部分だけ光を透過する。また、被
検物体７は可動ステージ１６上に載置され、必要に応じ
て冷却できる冷却室中に保持されている。このような構
成の光エコー顕微鏡により、生体組織をキザムという染
料で着色した試料の光エコーの減衰曲線を高速に測定す
ることができた。In the optical echo microscope using the optical echo measurement device of the present invention as described above, a phase modulation means is used to perform heterodyne detection of optical echoes, and two optical pulses can be measured by superimposing them on the same axis. With respect to the modulation frequency f, the heterodyne signal of the optical echo appears as 2f intensity modulation of the transmitted scattered light. Here, the laser light source 20 outputs a coherent pulse with a center wavelength of 640 nm and a pulse width of 10 psec at a frequency of 82 MHz, and the phase modulation means vibrates the corner cube 21 at 20 KHz in the direction of the arrow using a piezoelectric element. As a phase modulator,
A generally well-known phase modulator using an electro-optic crystal can also be used. The grating constant of the diffraction grating reflector 3 is 0.8 μm. The liquid crystal shutter 9 as a spatial modulator has at least one transparent electrode with a length of 50 mm in the longitudinal direction.
It is divided into several segments, and in response to an electrical signal from the outside, only certain segment parts transmit light. The object 7 to be tested is placed on a movable stage 16 and held in a cooling chamber that can be cooled as needed. Using an optical echo microscope with such a configuration, it was possible to rapidly measure the optical echo attenuation curve of a sample of biological tissue colored with a dye called Kizam.
【００１６】[0016]
【実施例２】図５は、本発明の光エコー測定装置を用い
た『誘導フォトンエコーを利用した光メモリー装置』の
実施例を示す概略構成図である。この装置においては、
伝播ベクトルに垂直な断面内の各点で異なる遅延時間を
有する光パルス対Ｐ１１，Ｐ２２を形成し、空間変調器
により所望の遅延時間のパルス対を選定して照射対物レ
ンズ６により集光するまでの構成は、図４にて上述した
光エコー顕微鏡の構成と実質的に同一である。従って、
図４で示した光エコー顕微鏡と同等の機能を有する部材
には同一の符号を付した。Embodiment 2 FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an ``optical memory device using stimulated photon echo'' using the optical echo measuring device of the present invention. In this device,
A pair of optical pulses P11 and P22 having a different delay time is formed at each point in a cross section perpendicular to the propagation vector, a pulse pair with a desired delay time is selected by a spatial modulator, and the light is focused by an irradiation objective lens 6. The configuration is substantially the same as that of the optical echo microscope described above with reference to FIG. Therefore,
Components having the same functions as the optical echo microscope shown in FIG. 4 are given the same reference numerals.
【００１７】この装置では、被検物体に代えて、テトラ
フェニルポルフィンをポリメチルメタクリレートに溶か
した記録用媒体１４が用いられ、可動ステージ上に固定
された液体ヘリウムクライオスタット１５内に収納され
ている。記録用媒体１４からの光は集光対物レンズ１０
によってフォトダイオードアレイ８上に導かれる。フォ
トダイオードアレイ８は、出力コントローラ８ａによっ
て制御され、その出力はロックインアンプ１３を介して
記録装置１４にて所望の解析の後記録される。In this apparatus, a recording medium 14 in which tetraphenylporphine is dissolved in polymethyl methacrylate is used in place of the object to be examined, and is housed in a liquid helium cryostat 15 fixed on a movable stage. The light from the recording medium 14 is collected by a condensing objective lens 10
is guided onto the photodiode array 8 by. The photodiode array 8 is controlled by an output controller 8a, and its output is recorded by a recording device 14 via a lock-in amplifier 13 after a desired analysis.
【００１８】液晶シャッター９は、本実施例の場合には
、記録光の空間変調器として用いられる。すなわち、液
晶シャッターのどの窓を開けたかにより、特定の遅延時
間を持つ光パルス対で書き込みを行なったことになる。
従って、記録多重度は、液晶シャッターにおける透明電
極のセグメント数に対応して、５０であり、この装置を
用いて多重度５０の光エコーメモリ動作を行なうことが
可能である。このため、フォトダイオードアレイ８のセ
グメント数は液晶シャッターの透明電極のセグメント数
に対応し、両者のセグメントが光学的に共役に配置され
ることが望ましい。In this embodiment, the liquid crystal shutter 9 is used as a spatial modulator for recording light. That is, depending on which window of the liquid crystal shutter is opened, writing is performed using a pair of optical pulses having a specific delay time. Therefore, the recording multiplicity is 50, corresponding to the number of transparent electrode segments in the liquid crystal shutter, and it is possible to perform an optical echo memory operation with a multiplicity of 50 using this device. Therefore, the number of segments of the photodiode array 8 corresponds to the number of segments of the transparent electrode of the liquid crystal shutter, and it is desirable that both segments be arranged optically conjugately.
【００１９】そして、記録用媒体からの記録情報の読み
出しの場合には、液晶シャッター９のすべての窓を開き
、フォトダイオードアレイ８の各セグメントの出力信号
を読み出すことにより高速に記録の読み出しを行うこと
が可能となる。この場合、液晶シャッター９において順
次セグメントを開放し、それぞれのセグメントに対応す
るフォトダイオードアレイ８のセグメントからの信号を
検出する構成とすることも可能である。When reading recorded information from a recording medium, all windows of the liquid crystal shutter 9 are opened and the output signals of each segment of the photodiode array 8 are read out, thereby reading out the recorded information at high speed. becomes possible. In this case, it is also possible to adopt a configuration in which the segments are sequentially opened in the liquid crystal shutter 9 and signals from the segments of the photodiode array 8 corresponding to each segment are detected.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上の如く、本発明の光エコー測定装置
によれば、複数の光パルス間の遅延時間を機械的振動な
しに、任意に変化させることができるため、高速かつ高
精度の光エコー測定が可能となる。そして、この測定装
置を用いて、誘導光エコーを利用した光エコー顕微鏡や
メモリー装置を構成する場合にも、高速かつ正確な測定
ないしは記録再生が可能となる。As described above, according to the optical echo measurement device of the present invention, the delay time between a plurality of optical pulses can be changed arbitrarily without mechanical vibration. Echo measurement becomes possible. Also, when this measuring device is used to configure an optical echo microscope or a memory device that utilizes guided light echoes, high-speed and accurate measurement or recording/reproduction is possible.
【図１】本発明の原理を示す説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the principle of the present invention.
【図２】本発明による光エコー検出系の例を示す構成図
。FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of an optical echo detection system according to the present invention.
【図３】本発明による光エコーの検出系の別の例を示す
構成図。FIG. 3 is a configuration diagram showing another example of the optical echo detection system according to the present invention.
【図４】本発明による光エコー測定装置を用いた光エコ
ー顕微鏡の概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an optical echo microscope using an optical echo measuring device according to the present invention.
【図５】本発明による光エコー測定装置を用いた光記録
再生装置の概略構成図。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an optical recording/reproducing apparatus using the optical echo measuring device according to the present invention.
１ａ・・・第１ビームスプリッタ
１ｂ・・・第２ビームスプリッタ
２・・・シリンドリカルビームエキスパンダー３・・・
回折格子反射鏡
Ｐ１ ，Ｐ２ ，Ｐ１１，Ｐ２２・・・光パルス６・・
・照射対物レンズ
７・・・被検物体
９・・・空間変調手段（シャッター）
１０・・・集光対物レンズ
１１・・・検出手段1a...First beam splitter 1b...Second beam splitter 2...Cylindrical beam expander 3...
Diffraction grating reflector P1, P2, P11, P22... Light pulse 6...
- Irradiation objective lens 7...Test object 9...Spatial modulation means (shutter) 10...Condensing objective lens 11...Detection means
Claims (5)
スと所定の時間コヒーレンスとを有する光を供給する光
源手段と、該光源手段からの光を２光束に分割して一方
の光を他方の光に対して回折格子を介して光遅延する光
遅延光学手段と、該光遅延光学手段からの光束を被検物
体上に導く照射光学系と、該被検物体からの光を検出す
る検出手段とを有することを特徴とする光エコー測定装
置。1. Light source means for supplying light having a spatial coherence and a predetermined temporal coherence that can be regarded as a point light source on an image plane, and a method for dividing the light from the light source means into two light beams and transmitting one light to the other. An optical delay optical means for delaying light through a diffraction grating, an irradiation optical system that guides a light beam from the optical delay optical means onto an object to be examined, and a detection means for detecting light from the object to be examined. An optical echo measuring device comprising:
の光を２光束に分割する光分割器と、該２光束を合波す
る光合成器とを有し、前記回折格子は該光分割器により
分岐された２光束のうちの一方の光路中に配置された反
射型回折格子であることを特徴とする請求項１記載の光
エコー測定装置。2. The optical delay optical means includes a light splitter that splits the light from the light source into two beams, and a light combiner that combines the two beams, and the diffraction grating is configured to separate the light from the light source. 2. The optical echo measuring device according to claim 1, wherein the optical echo measuring device is a reflection type diffraction grating disposed in one optical path of two light beams branched by the device.
上の光スポットを前記被検物体に対して相対的に走査す
るための走査手段と、前記被検物体からの光を前記検出
手段に導くための集光光学系とをさらに有し、前記照射
光学系は前記光遅延光学手段において合波された光束を
被検物体上に導いて光スポットを形成することを特徴と
する請求項１乃至２記載の光エコー測定装置。3. A scanning means for scanning a light spot formed by the irradiation optical system on the object to be inspected relative to the object to be inspected, and a means for detecting light from the object to be inspected. 2. The illumination optical system further comprises a condensing optical system for guiding the light beam onto the object to be inspected, and the irradiation optical system guides the light beam multiplexed by the optical delay optical means onto the object to be inspected to form a light spot. 3. The optical echo measuring device according to 1 or 2.
ら供給される複数の光パルス間の連続的光遅延から所定
の遅延時間を有する光パルスを抽出するための空間変調
手段を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の光
エコー測定装置。4. The irradiation optical system includes spatial modulation means for extracting a light pulse having a predetermined delay time from a continuous light delay between a plurality of light pulses supplied from the light delay optical means. The optical echo measuring device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
により連続的に光遅延された光路を、前記回折格子の格
子溝方向に対して垂直方向の微小領域に分割するシャッ
ターであることを特徴とする請求項４記載の光エコー測
定装置。5. The spatial modulation means is a shutter that divides the optical path continuously optically delayed by the optical delay optical means into minute regions in a direction perpendicular to the grating groove direction of the diffraction grating. The optical echo measurement device according to claim 4.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061851A JPH04296639A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Light echo measuring apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3061851A JPH04296639A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Light echo measuring apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04296639A true JPH04296639A (en) | 1992-10-21 |
Family
ID=13183012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3061851A Pending JPH04296639A (en) | 1991-03-26 | 1991-03-26 | Light echo measuring apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04296639A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066253A (en) * | 1999-06-30 | 2001-03-16 | Carl Zeiss Jena Gmbh | System for optimizing pulse form in laser-scanning microscope |
| WO2016051518A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | ギガフォトン株式会社 | Light source system, beam transmission system, and exposure device |
-
1991
- 1991-03-26 JP JP3061851A patent/JPH04296639A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001066253A (en) * | 1999-06-30 | 2001-03-16 | Carl Zeiss Jena Gmbh | System for optimizing pulse form in laser-scanning microscope |
| WO2016051518A1 (en) * | 2014-09-30 | 2016-04-07 | ギガフォトン株式会社 | Light source system, beam transmission system, and exposure device |
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