JP2015161505A - 干渉計の較正方法及びこの較正方法を用いた干渉計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、光源1に印加する電圧Vを一周期T内で変化させて干渉信号S(t)を発生させ、この干渉信号S(t)を時間軸上で等時間間隔にサンプリングして第1の窓関数を掛けてフーリエ変換により分布関数を求め、この分布関数に第2の窓関数を掛けて逆フーリエ変換して光の周波数情報を含む複素解析信号を取得する。その複素解析信号の位相情報をアンラッピングして一周期内での時間に対する光の周波数の変化を等時間間隔で求めた後、等時間間隔でサンプリングされた一周期内での光の周波数の変化と等時間間隔でサンプリングされた一周期内での電圧の変化との対応関係を求める。この対応関係から一周期内で光の周波数の変化を等間隔に細分して対応電圧CVを求め、光源1に印加する電圧Vを対応電圧CVに置換する。
【選択図】 図3
Description
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、計測中に常時フィードバック制御を波長掃引光源に対して行うことなく、時間軸上で波数を直線的に変化させることのできる干渉計の較正方法及びこの較正方法を用いた干渉計を提供することにある。
波長掃引光源に印加する電圧を一周期内で時間に対して変化させることにより前記波長掃引光源の光の波長を掃引してスペクトル干渉信号を発生させる第1ステップと、
前記スペクトル干渉信号を時間軸上で等時間間隔にサンプリングして第1の窓関数を掛けてフーリエ変換することにより点像分布関数を演算により求める第2ステップと、
前記点像分布関数に第2の窓関数を掛けて逆フーリエ変換することによりヒルベルト変換を行い、前記波長掃引光源の光の周波数情報を含む複素解析信号を得る第3ステップと、
前記複素解析信号の位相情報をアンラッピングすることにより一周期内での時間に対する光の周波数の変化を等時間間隔で求める第4ステップと、
前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での光の周波数の変化と前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での電圧の変化との対応関係を求める第5ステップと、
該第5ステップにおいて得られた光の周波数の変化と前記電圧の変化との対応関係を用いて一周期内で光の周波数の変化を等間隔に細分したときに得られる対応電圧を求める第6ステップと、
前記第1ステップにおいて前記波長掃引光源に印加する前記電圧を前記第6ステップにより求めた前記対応電圧に置換する第7ステップと、を含むことを特徴とする。
その図1において、1は半導体光増幅器(SOA)、2は光アイソレータ、3は掃引用変調部(EOM)、4はサーキュレータ、5は分散補償器である。
発振信号RFは、その電圧Vにより変調される。その掃引用変調部3には、電圧Vにより変調された変調信号MOが入力される。掃引用変調部3は変調信号MOにより駆動され、変調信号MOの周波数変化に伴い、波長掃引光源の光の波長を掃引して後述するスペクトル干渉信号を発生させる電圧制御部として機能する。
その半導体光増幅器1と光アイソレータ2と掃引用変調部3とサーキュレータ4と、分散補償器5とはリング共振器6を構成している。
ここでは、計測対象11として便宜的に全反射ミラーを設置したものとして説明するが、眼底等の生体組織でも良い。
参照光P1はコリメータレンズ10cにより集光され、サーキュレータ10bを経由して光路合成部としてのカップラ10a’に導かれ、計測光P2はコリメータレンズ10b’を経由してカップラ10a’に導かれる。
その参照光P1と計測光P2との光の干渉により後述するスペクトル干渉信号(干渉信号)が生成される。
PSF(f)=C∫S(t)W(t)exp(i2πft)dt
の式によって求められる。ただし、Cは係数である。
また、窓関数W(t)は、なめらかな点像分布関数PSF(f)を求めるために用いられる。
この式の両辺の項に、光速度cを掛けると、
cf=cΔF・Δt/T
従って、cf・T/ΔF=cΔt
そのスペクトル干渉信号S(t)をフーリエ変換処理部12aにおいてそのままフーリエ変換して点像分布関数PSF(f)を求めると、図6に符号I0で示す波形が得られる。
なお、ヒルベルト変換処理では、負の部分を0として、正の部分を2倍に置換する処理を行うが、更に、複素解析信号SH(t)のノイズ低減のため点像分布関数PSF(f)のピーク周辺のみを計算に用いるように窓関数R(f)で制限している。
SH(t)=C∫PSF(f)R(f)exp(i2πft)df
その図8では、時間tを横軸にとり、縦軸を光の周波数fの変化として示しており、便宜上、周波数fの変化に対する時間tの変化を三次の多項式で表している。
t(f)=a0+a1f+a2f2+a3f3
この図8に示す時間軸に対する光の周波数曲線Q1は、予め定めた図9に示す電圧Vを一周期T内の時間で変化する掃引周波数曲線Q2を変化させたときに得られる曲線である。
便宜上、この電圧V(f)は掃引周波数fの関数として三次の多項式で表している。
V(f)=C0+C1f+C2f2+C3f3
なお、符号a、Cは係数を意味する。
10…干渉光学系(干渉計)
11…計測対象
10a…カップラ(光路分割部)
10a’…カップラ(光路合成部)
10d…固定参照ミラー
12…処理部
S(t)…スペクトル干渉信号(干渉信号)
V…電圧
CV…対応電圧
Claims (5)
- 波長掃引光源に印加する電圧を一周期内で時間に対して変化させることにより前記波長掃引光源の光の波長を掃引してスペクトル干渉信号を発生させる第1ステップと、
前記スペクトル干渉信号を時間軸上で等時間間隔にサンプリングして、第1の窓関数を掛けてフーリエ変換することにより点像分布関数を演算により求める第2ステップと、
前記点像分布関数に第2の窓関数を掛けて逆フーリエ変換することによりヒルベルト変換を行い、前記波長掃引光源の光の周波数情報を含む複素解析信号を得る第3ステップと、
前記複素解析信号の位相情報をアンラッピングすることにより一周期内での時間に対する光の周波数の変化を等時間間隔で求める第4ステップと、
前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での光の周波数の変化と前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での電圧の変化との対応関係を求める第5ステップと、
該第5ステップにおいて得られた光の周波数の変化と前記電圧の変化との対応関係を用いて一周期内で光の周波数の変化を等間隔に細分したときに得られる対応電圧を求める第6ステップと、
前記第1ステップにおいて前記波長掃引光源に印加する前記電圧を前記第6ステップにより求めた前記対応電圧に置換する第7ステップとを含むことを特徴とする干渉計の較正方法。 - 波長掃引光源に印加する電圧を一周期内で時間に対して変化させることにより前記波長掃引光源の光の波長を掃引してスペクトル干渉信号を発生させる第1ステップを実行する電圧制御部と、
前記スペクトル干渉信号を時間軸上で等時間間隔にサンプリングして、第1の窓関数を掛けてフーリエ変換することにより点像分布関数を演算により求める第2ステップを実行する処理部と、
前記点像分布関数に第2の窓関数を掛けて逆フーリエ変換することによりヒルベルト変換を行い、前記波長掃引光源の光の周波数情報を含む複素解析信号を得る第3ステップを実行する処理部と、
前記複素解析信号の位相情報をアンラッピングすることにより一周期内での時間に対する光の周波数の変化を等時間間隔で求める第4ステップを実行する処理部と、
前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での光の周波数の変化と前記等時間間隔でサンプリングされた一周期内での電圧の変化との対応関係を求める第5ステップを実行する処理部と、
該第5ステップにおいて得られた光の周波数の変化と前記電圧の変化との対応関係を用いて一周期内で光の周波数の変化を等間隔に細分したときに得られる対応電圧を求める第6ステップを実行する処理部と、
前記第1ステップにおいて前記波長掃引光源に印加する前記電圧を前記第6ステップにより求めた前記対応電圧に置換する第7ステップを実行する処理部と、を有することを特徴とする干渉計。 - 前記波長掃引光源は、半導体増幅器と光アイソレータと掃引用変調部とサーキュレータと分散補償器と、前記掃引用変調部に印加する電圧を一周期内で時間に対して変化させることにより光の波長を掃引する電圧制御部と、を備えていることを特徴とする請求項2に記載の干渉計。
- 前記第7ステップを実行する処理部が前記電圧を対応電圧に置換する置換処理部であり、前記電圧制御部に前記置換処理部から前記対応電圧が印加されることを特徴とする請求項3に記載の干渉計。
- 前記対応電圧により得られたスペクトル干渉信号をフーリエ変換することにより点像分布関数を求め、該点像分布関数を解析処理して断層画像を構築することを特徴とする請求項4に記載の干渉計。
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