JP3245135B2 - Optical measurement device - Google Patents

Optical measurement device

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JP3245135B2
JP3245135B2 JP23988399A JP23988399A JP3245135B2 JP 3245135 B2 JP3245135 B2 JP 3245135B2 JP 23988399 A JP23988399 A JP 23988399A JP 23988399 A JP23988399 A JP 23988399A JP 3245135 B2 JP3245135 B2 JP 3245135B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定検体、特に
光散乱媒質に光ビームを照射し、その被測定検体を伝播
(透過あるいは反射)した光を利用して、その被測定検
体の光計測を行う光計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for irradiating an object to be measured, in particular, a light scattering medium with a light beam, and utilizing the light transmitted (transmitted or reflected) through the object to be measured to obtain the light of the object to be measured. The present invention relates to an optical measurement device that performs measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】X線を用いて、例えば生体組織や、自然
に存在するかあるいは人工的な被覆物によって覆われた
試料の内部形態を透視する画像技術は、医療、科学、工
業の各分野で広く用いられている。
2. Description of the Related Art Imaging techniques for using X-rays to see through, for example, biological tissue or the internal morphology of a sample naturally or covered with an artificial coating are known in the medical, scientific and industrial fields. Widely used in

【0003】近年、レーザー光源などを用いた光画像計
測技術は、安全であること、すなわち脱放射線化、脱ア
イソトープ化であることから、既存のX線を用いた画像
計測分野への応用が試みられている。中でも、生体組織
の光画像計測は有望な応用分野の1つとして挙げられ
る。
[0003] In recent years, optical image measurement technology using a laser light source or the like is safe, that is, de-radiation and de-isotope. Have been. Above all, optical image measurement of living tissue is one of promising application fields.

【0004】ところで、例えば人体や生体組織のような
不均一な構成物質をもつ試料(被測定検体)は、その内
部で光を顕著に多重散乱するために、その内部形態は一
般的には不可視である。こうした散乱媒質を光計測する
場合の最大難点は、被測定検体から四方八方に出射する
透過光あるいは反射光のうち、追跡が可能な光路を辿っ
た信号光をどのようにして抽出するかということにあ
る。
[0004] By the way, a sample having a non-uniform component such as a human body or a living tissue (analyte to be measured) is generally invisible because its light is remarkably multiple-scattered inside. It is. The biggest difficulty in optically measuring such a scattering medium is how to extract the signal light that follows the optical path that can be tracked, out of the transmitted light or reflected light emitted from the test sample in all directions. It is in.

【0005】これを可能にする方法の1つとして、光散
乱に伴う信号光のコヒーレンス性の消失に着目した光コ
ヒーレント検出法が挙げられる〔例えば、K.P.Ch
an,B.Devaraj,M.Yamada,H.I
naba,“Physicsin Medicine
and Biology”,Vol.42,855(1
997)参照〕。
[0005] One of the methods for making this possible is an optical coherent detection method which focuses on the loss of coherence of signal light due to light scattering [see, for example, K. et al. P. Ch
an, B .; Devaraj, M .; Yamada, H .; I
nabas, "Physicsin Medicine"
and Biology ", Vol. 42, 855 (1
997)].

【0006】光コヒーレント検出法は、光ヘテロダイン
検出法に基づく光計測法である。
The optical coherent detection method is an optical measurement method based on an optical heterodyne detection method.

【0007】図15はかかる従来の光ヘテロダイン検出
システムの基本構成図である。
FIG. 15 is a basic configuration diagram of such a conventional optical heterodyne detection system.

【0008】この図において、レーザー光源1から出射
したコヒーレントな光ビームは第1のビームスプリッタ
2により、信号光と参照光とに二分される。信号光は、
例えば散乱媒質からなる被測定検体6に入射し、その被
測定検体6を透過した信号光が第2のビームスプリッタ
8を透過して光検出器9に入射する。
In FIG. 1, a coherent light beam emitted from a laser light source 1 is split into a signal light and a reference light by a first beam splitter 2. The signal light is
For example, the signal light is incident on the specimen 6 made of a scattering medium, and the signal light transmitted through the specimen 6 is transmitted through the second beam splitter 8 and is incident on the photodetector 9.

【0009】一方、参照光は、例えばAOM(音響光学
素子)等の周波数シフター3でΔfの周波数シフトを受
け、第2のビームスプリッタ8で、信号光と重畳され
て、光検出器9に入射する。なお、図15において、
4,5は反射ミラー、7は被測定検体6を駆動するX−
Yステージ、10は光検出器9から得られる信号を処理
する信号処理系である。
On the other hand, the reference light undergoes a frequency shift of Δf by a frequency shifter 3 such as an AOM (acoustic optical element), and is superimposed on the signal light by a second beam splitter 8 and is incident on a photodetector 9. I do. In FIG. 15,
4 and 5 are reflection mirrors, and 7 is an X- drive for driving the specimen 6 to be measured.
The Y stage 10 is a signal processing system that processes a signal obtained from the photodetector 9.

【0010】光検出器9の受光面上では、周波数の異な
る信号光と参照光とからなる干渉光が生成され、光検出
器9からはそれら信号光と参照光との周波数差Δfに相
当する周波数のヘテロダイン信号が出力される。
On the light receiving surface of the photodetector 9, interference light composed of signal light and reference light having different frequencies is generated, and the light detector 9 corresponds to a frequency difference Δf between the signal light and the reference light. A frequency heterodyne signal is output.

【0011】このような光ヘテロダイン検出法に基づく
光計測は、本質的に散乱を受けずに直進する直進光成分
のほかに、散乱を受けながらも前方へ伝播して入射光の
時間コヒーレンスの一部を保持したまま散乱体から出射
する散乱光成分も検出できるという特徴をもつ。
The optical measurement based on such an optical heterodyne detection method is not only a straight light component that travels straight without being essentially scattered, but also a time coherence of incident light that propagates forward while being scattered. It is characterized in that the scattered light component emitted from the scatterer can be detected while holding the portion.

【0012】図16は従来の信号光が散乱媒質の入射と
出射面、及び内部で受ける光散乱の様子を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing a state of light scattering that is received by a conventional signal light on the entrance and exit surfaces of a scattering medium and inside.

【0013】この図において、11は散乱媒質、12は
入射光波、13は出射光波、また、散乱媒質11におけ
る矢印は散乱に伴う入射光ビームの空間的拡がりを示し
ている。
In this figure, 11 is a scattering medium, 12 is an incident light wave, 13 is an outgoing light wave, and arrows in the scattering medium 11 indicate the spatial spread of the incident light beam accompanying scattering.

【0014】図16に示すように、面散乱のほかに散乱
媒質11の内部で受ける多重散乱により、散乱媒質11
から出射する光の波面には顕著なひずみが生じる。この
ことは、入射光の時間コヒーレンスの一部を保持したま
ま出射する信号光についても同様である。
As shown in FIG. 16, in addition to surface scattering, multiple scattering received inside the scattering medium 11 causes
A noticeable distortion occurs in the wavefront of the light emitted from. The same applies to the signal light emitted while maintaining a part of the time coherence of the incident light.

【0015】ここでは、図15と図16に示す透過光を
測定する実験例をとりあげて、光ヘテロダイン検出法に
よる信号光の検出を説明したが、被測定検体6からの反
射光を光ヘテロダイン検出法で検出する光計測〔例え
ば、丹野直弘、「光学」、第28巻、第3号、116
(1999)参照〕においても、その信号光の波面乱れ
は共通する問題である。
Here, the detection of the signal light by the optical heterodyne detection method has been described with reference to the experimental example of measuring the transmitted light shown in FIGS. 15 and 16, but the reflected light from the test object 6 is detected by the optical heterodyne detection. Measurement [for example, Naohiro Tanno, “Optics”, Vol. 28, No. 3, 116
(1999)], the wavefront disturbance of the signal light is a common problem.

【0016】従来の光ヘテロダイン法では、このような
空間的に乱された信号光を有効に検出できないことはす
でに指摘されている〔例えば、K.P.Chan,D.
K.Ki11inger,“Optics Lette
rs”,Vo1.17.1237(1992)参照〕。
It has already been pointed out that such a spatially disturbed signal light cannot be effectively detected by the conventional optical heterodyne method [for example, K. et al. P. Chan, D .;
K. Ki11inger, “Optics Lette
rs ", Vo1.17.1237 (1992)].

【0017】また、このような空間的に乱された信号光
は空間的にランダムな位相及び強度分布をもつため、検
出される光ヘテロダイン信号に強いゆらぎが観測され
る。これは、レーザースペックル現像の一つとして知ら
れている〔例えば、J.C.Dainty編、“Las
er Speck1e and Re1ated Ph
enomena”,Springer−Ver1ag社
出版(New York,1975)参照〕。
Since such spatially disturbed signal light has a spatially random phase and intensity distribution, a strong fluctuation is observed in the detected optical heterodyne signal. This is known as one of laser speckle developments [see, for example, J.-K. C. Dainty, "Las
er Speck1e and Re1ated Ph
enomena ", published by Springer-Ver1ag (New York, 1975)].

【0018】空間的に乱された光信号を有効にヘテロダ
イン検出する方法として、2次元検出器アレイを用いた
光ヘテロダイン法が提案されている〔例えば、K.P.
Chan,K.Satori,H.Inaba,“E1
ectronics Letters”,Vo1.3
4.1101(1998)参照〕。
As a method for effectively heterodyne-detecting a spatially disturbed optical signal, an optical heterodyne method using a two-dimensional detector array has been proposed [for example, K.K. P.
Chan, K .; Satori, H .; Inaba, "E1
electronics Letters ", Vo1.3
4.11101 (1998)].

【0019】図17は従来の2次元検出器アレイを用い
た光ヘテロダインシステムの基本原理図である。
FIG. 17 is a diagram showing the basic principle of an optical heterodyne system using a conventional two-dimensional detector array.

【0020】この図において、21はレーザー光源、2
2は第1のビームスプリッタ、23は被測定検体、24
はX−Yステージ、25,26,27,32,33はレ
ンズ、28は第2のビームスプリッタ、29は2次元光
検出器アレイ、30,34は反射ミラー、31は位相変
調器、35はアレイ用並列データ処理系、36はコンピ
ュータである。
In this figure, 21 is a laser light source, 2
2 is a first beam splitter, 23 is a sample to be measured, 24
Is an XY stage, 25, 26, 27, 32, and 33 are lenses, 28 is a second beam splitter, 29 is a two-dimensional photodetector array, 30 and 34 are reflection mirrors, 31 is a phase modulator, and 35 is An array parallel data processing system 36 is a computer.

【0021】図17に示すように、被測定検体23の出
射面上にある関心点から出射する信号光をレンズ25,
26で集光して、さらにレンズ27で信号光を観察面へ
伝送する。観察面には複数の光検出素子を有する2次元
光検出器アレイ29が配置され、その面上で信号光は、
例えば、平面波として参照光と重畳され、光干渉を起こ
す。
As shown in FIG. 17, the signal light emitted from the point of interest on the emission surface of the sample 23 to be measured is
The light is condensed at 26, and the signal light is further transmitted to the observation surface by the lens 27. A two-dimensional photodetector array 29 having a plurality of photodetectors is arranged on the observation surface, and the signal light on the surface is
For example, the light is superimposed on the reference light as a plane wave and causes optical interference.

【0022】この場合、信号光が空間的に不規則な位相
と強度分布を有するならば、各受光素子で得られた複数
の干渉信号も互いに異なる位相と強度を持つことにな
る。そこで、それら複数の受光素子で得られた複数の受
光信号を統合して一つの関心点の信号を形成する。
In this case, if the signal light has a spatially irregular phase and intensity distribution, a plurality of interference signals obtained by each light receiving element also have different phases and intensities. Therefore, a plurality of light receiving signals obtained by the plurality of light receiving elements are integrated to form a signal of one point of interest.

【0023】従来は「時間的に」信号を平均することで
スペックルノイズの低減化を図っていたのに対して、こ
の方法によれば、スペックルノイズを「空間的に」平均
化することができ、高速かつ信号対雑音比(S/N)の
よい光計測が可能になる。
Whereas conventionally, speckle noise was reduced by averaging signals "temporally", according to this method, speckle noise is averaged "spatially". The optical measurement can be performed at high speed and with a good signal-to-noise ratio (S / N).

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような、従来の単一光検出器による光ヘテロダイン検
出法、もしくは図17に示す2次元光検出器アレイを用
いた光検出法で検出される受信光強度は、参照光と信号
光の強度をそれぞれIr とIs 、また両光波の間の周波
数差と位相差をΔfとΔθとすると、次のように表され
る〔例えば、吉沢、瀬田編、「光ヘテロダイン技術」、
新技術コミュニケーションズ社出版(1994)参
照〕。
However, the light is detected by the conventional optical heterodyne detection method using a single photodetector or the photodetection method using a two-dimensional photodetector array shown in FIG. reception light intensity, the intensity of the reference light and signal light respectively I r and I s, also when the frequency difference and phase difference between both the light wave and Δf and [Delta] [theta], are represented as follows [e.g., Yoshizawa, Seta, "Optical heterodyne technology",
New Technology Communications Publishing (1994)].

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】微小な信号光を検出することを目的とする
光ヘテロダイン測定では、参照光強度は信号光強度より
極めて大きいため、光ヘテロダイン法で検出される光電
流は大きな直流成分と、振幅が√(Ir s )に比例し
た微弱な交流成分が重畳されたものである。従来の光ヘ
テロダイン計測では、このような交流(AC)成分を例
えば、ACカップリング(結合)法で抽出した後AC増
幅器で増幅し、さらにその振幅を例えば、整流検波回路
を用いて検出する。
In the optical heterodyne measurement for detecting a minute signal light, the intensity of the reference light is much higher than the intensity of the signal light. Therefore, the photocurrent detected by the optical heterodyne method has a large DC component and an amplitude of √. A weak AC component proportional to (I r I s ) is superimposed. In conventional optical heterodyne measurement, such an alternating current (AC) component is extracted by, for example, an AC coupling (coupling) method, then amplified by an AC amplifier, and the amplitude is detected using, for example, a rectification detection circuit.

【0027】しかし、従来の交流信号の検波方式を2次
元光検出器アレイを用いた光ヘテロダイン測定に応用す
ると、図18に示すように、アレイの素子数に対応した
チャンネル数をもつ信号処理系が必要となるが、実用上
アレイの素子数を増やすことに難点がある。なお、図1
8において、41は整流検波器、42は積算回路であ
る。
However, when a conventional AC signal detection method is applied to optical heterodyne measurement using a two-dimensional photodetector array, as shown in FIG. 18, a signal processing system having a number of channels corresponding to the number of elements in the array is used. However, there is a problem in practically increasing the number of elements of the array. FIG.
In 8, 41 is a rectifier detector and 42 is an integrating circuit.

【0028】本発明は、上記状況に鑑みて、2次元光検
出器アレイによる光ヘテロダイン測定を有効に行うこと
のできる光計測装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an optical measurement device capable of effectively performing optical heterodyne measurement using a two-dimensional photodetector array.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕光計測装置において、光ビームを出射する光源
と、この光源から出射された光ビームを、被測定検体が
配置される被測定検体の配置位置を経由する信号光と、
前記被測定検体の配置位置を経由する光路とは異なる光
路を経由する参考光とに二分するとともに、前記被測定
検体の配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光
路を経由した参考光とを互いに重畳することにより、前
記信号光と前記参照光とが干渉した干渉光を生成する干
渉光学系と、前記干渉光学系が、前記信号光の周波数と
前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフ
タと、前記干渉光学系が、前記信号光と前記参照光のう
ち少なくとも一方の光路上に光を周期的に遮断する光学
装置とを備え、前記光学装置の遮断周波数を前記信号光
と前記参照光の間の周波数差に等しくなるようにしたこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides: [1] In an optical measuring device, a light source for emitting a light beam and a light beam emitted from the light source are connected to an object to be measured. Signal light passing through the arrangement position of the analyte to be arranged,
The optical path passing through the arrangement position of the measured sample and the reference light passing through a different optical path are divided into two, and the signal light after passing through the arrangement position of the measured object, and the reference light passing through the different optical path. Are superimposed on each other, an interference optical system that generates interference light in which the signal light and the reference light interfere with each other, and the interference optical system relatively sets the frequency of the signal light and the frequency of the reference light relatively. A frequency shifter for shifting, and the interference optical system includes an optical device that periodically blocks light on at least one of the optical path of the signal light and the reference light, and sets a cutoff frequency of the optical device to the signal light. And a frequency difference between the reference light and the reference light.

【0030】〔2〕上記〔1〕記載の光計測装置におい
て、前記光学装置の光遮断動作が、前記信号光と前記参
照光の間の周波数差に等しい周波数をもつ参照信号と同
期し、前記参照信号の特定の位相値を基準とすることに
より遮断動作の開始と終結を実行し、前記基準となる位
相値を異なる値に変化することにより、前記干渉光を異
なる測定開始時間と異なる測定時間幅で切り出すことを
特徴とする。
[2] In the optical measuring device according to [1], the light blocking operation of the optical device is synchronized with a reference signal having a frequency equal to a frequency difference between the signal light and the reference light, and The start and end of the cutoff operation are performed by using a specific phase value of the reference signal as a reference, and the interference light is changed to a different measurement start time and a different measurement time by changing the reference phase value to a different value. It is characterized by being cut out by width.

【0031】〔3〕上記〔1〕記載の光計測装置におい
て、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光することによ
り光検出信号を得る光検出器を備え、さらに、前記干渉
光学系が、前記被測定検体の配置位置に配置された被測
定検体の表面もしくは、内部の、前記信号光の伝搬経路
上の関心点の信号光を前記光検出器上に伝達するととも
に、この光検出器上に前記参照光を重畳し、前記光検出
器が、空間的に配列され、それぞれが独立に受光信号を
得る複数の受光素子を有し、さらに、前記光検出器で得
られた複数の受光信号を統合して前記関心点に対応する
信号を生成する信号処理部を備えるようにすることを特
徴とする。
[3] In the optical measuring device according to the above [1], the interference optical system includes a photodetector for obtaining a light detection signal by receiving the interference light, and the interference optical system further comprises: The signal light at the point of interest on the propagation path of the signal light is transmitted to the photodetector on the surface or inside of the test specimen arranged at the arrangement position of the specimen, and Superimposing the reference light, the photodetector has a plurality of light receiving elements arranged spatially, each of which independently obtains a light receiving signal, furthermore, a plurality of light receiving signals obtained by the light detector And a signal processing unit for generating a signal corresponding to the point of interest.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail.

【0033】本発明は、光ヘテロダイン測定で得られる
光干渉信号を時間的に切り出すことにより、交流成分を
抽出する。
According to the present invention, an AC component is extracted by temporally extracting an optical interference signal obtained by optical heterodyne measurement.

【0034】図1は本発明の第1実施例を示す光ヘテロ
ダイン検出システムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a first embodiment of the present invention.

【0035】この図において、101はコヒーレント光
源、102は第1のビームスプリッタ、103は第1の
周波数シフタ(AOM1,f1 )、104,108は反
射ミラー、105,106,113はレンズ、107は
第2のビームスプリッタ、109は第2の周波数シフタ
(AOM2,f2 )、110はパルス発生器、111は
被測定検体、112はX−Yステージ、114は光検出
器、115は信号処理系である。
In this figure, 101 is a coherent light source, 102 is a first beam splitter, 103 is a first frequency shifter (AOM1, f 1 ), 104 and 108 are reflection mirrors, 105, 106 and 113 are lenses, 107 Is a second beam splitter, 109 is a second frequency shifter (AOM2, f 2 ), 110 is a pulse generator, 111 is a measured object, 112 is an XY stage, 114 is a photodetector, 115 is signal processing. System.

【0036】図1に示すように、連続出力光を出力する
コヒーレント光源101(例えばレーザー光源)から出
射した光ビームは第1のビームスプリッタ102によ
り、信号光と参照光とに二分される。
As shown in FIG. 1, a light beam emitted from a coherent light source 101 (for example, a laser light source) that outputs continuous output light is split into a signal light and a reference light by a first beam splitter 102.

【0037】信号光は、例えば、第2の周波数シフタ1
09でf2 の周波数シフトを受けて、例えば散乱媒質か
らなる被測定検体111に入射し、その被測定検体11
1を透過した信号光は光学レンズ113で集光され、第
2のビームスプリッタ107を透過して光検出器114
に入射する。
The signal light is transmitted, for example, to the second frequency shifter 1
At 09, the frequency shift of f 2 is applied to the sample 111 made of, for example, a scattering medium.
1 is condensed by an optical lens 113, passes through a second beam splitter 107, and is
Incident on.

【0038】一方、参照光は、例えばAOM等の第1の
周波シフタ103でf1 の周波数を受け、第2のビーム
スプリッタ107で信号光と重畳されて、観察面に配置
される光検出器114に入射される。
On the other hand, the reference light receives a frequency of f 1 by a first frequency shifter 103 such as an AOM, and is superimposed on the signal light by a second beam splitter 107, so that a photodetector arranged on an observation surface is provided. It is incident on 114.

【0039】光検出器114の受光面において、周波数
差|f2 −f1 |をもつ信号光と参照光からなる干渉光
が生成される。
On the light receiving surface of the photodetector 114, an interference light composed of a signal light having a frequency difference | f 2 −f 1 | and a reference light is generated.

【0040】なお、図1ではマッハツェンダー干渉計の
原理に基づいて構成されているが、本発明は、次のよう
な機構を干渉計に構えることにより、従来の光ヘテロダ
イン干渉計と異なる特徴をもつ光計測装置を提供する。
ここでは、参照光及び信号光のうち少なくともどちらか
一方を周期的on−off(遮断)する。そのon−o
ff周波数は常に両光波の間の周波数差(|f2 −f1
|=Δf)に等しくなるように設定される。
Although FIG. 1 is configured based on the principle of a Mach-Zehnder interferometer, the present invention provides a different feature from the conventional optical heterodyne interferometer by providing the following mechanism in the interferometer. Provide an optical measurement device having
Here, at least one of the reference light and the signal light is periodically on-off (blocked). Its on-o
The ff frequency is always the frequency difference between the two light waves (| f 2 −f 1
| = Δf).

【0041】そのような光の遮断動作は、例えば、図1
の場合、第1の周波数シフタと第2の周波数シフタのう
ち少なくとも一方をΔfの周波数でon−offすれば
よい。なお、周波数シフタが「off」の状態では周波
数シフタに入射する光ビームが周波数シフトを受けず、
図1の点線で示すように入射角度と同じ角度で周波数シ
フタから出射することとなる。
Such a light blocking operation is described in, for example, FIG.
In this case, at least one of the first frequency shifter and the second frequency shifter may be turned on and off at the frequency Δf. When the frequency shifter is in the “off” state, the light beam incident on the frequency shifter does not receive a frequency shift,
As shown by the dotted line in FIG. 1, the light is emitted from the frequency shifter at the same angle as the incident angle.

【0042】さらに、本発明は観察面に配置される光検
出器114として、1次元ないし2次元に受光素子を配
列されるイメージセンサ、例えばCCD(charge
−coup1ed device)カメラを使用する。
Further, according to the present invention, as the photodetector 114 disposed on the observation surface, an image sensor in which light receiving elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, for example, a CCD (charge)
-Coupled device) Use a camera.

【0043】以下、本発明による測定原理を説明する。Hereinafter, the measurement principle according to the present invention will be described.

【0044】図2は本発明の光ヘテロダイン検出による
測定原理の説明図であり、縦軸に干渉光強度、横軸に時
間を示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of measurement by optical heterodyne detection according to the present invention, wherein the vertical axis indicates the intensity of the interference light and the horizontal axis indicates the time.

【0045】図2(a)の波形aは、光ヘテロダイン測
定において信号光及び参照光がともに連続光である場
合、光検出器114面上に生成される干渉光の時間波形
を示すものである。前記式(1)に示すように、光干渉
信号は参照光及び信号光の強度に比例した直流成分と、
|f1 −f2 |=Δfの周波数をもつ交流成分とからな
る。
A waveform a in FIG. 2A shows a time waveform of the interference light generated on the surface of the photodetector 114 when the signal light and the reference light are both continuous lights in the optical heterodyne measurement. . As shown in the above equation (1), the optical interference signal has a DC component proportional to the intensity of the reference light and the signal light,
| F 1 −f 2 | = AC component having a frequency of Δf.

【0046】さらに、図2(b)の波形bは、本発明に
よって生成される干渉光の時間波形を示すものである。
信号光と参照光の両光ビームをΔf=|f1 −f2 |の
周波数で「on−off」することにより、干渉光は、
上記Δfの周波数で時間的に「切り出される」ことにな
る。その干渉光の「切り出し」動作を数式を用いて以下
に述べる。
Further, a waveform b in FIG. 2B shows a time waveform of the interference light generated by the present invention.
By “on-off” both light beams of the signal light and the reference light at a frequency of Δf = | f 1 −f 2 |, the interference light becomes
It is temporally “cut out” at the frequency Δf. The “cutout” operation of the interference light will be described below using mathematical expressions.

【0047】連続光源から出射するコヒーレント光を振
幅A、各周波数ω(ω=2πf)、位相θをもつ電場の
正弦的波動として考える。すなわち、
The coherent light emitted from the continuous light source is considered as a sinusoidal wave of an electric field having an amplitude A, each frequency ω (ω = 2πf), and a phase θ. That is,

【0048】[0048]

【数2】 (Equation 2)

【0049】その光強度は、次のように表される。The light intensity is expressed as follows.

【0050】[0050]

【数3】 (Equation 3)

【0051】図1において第1の周波数シフタ103と
第2の周波数シフタ109が常に「on」の状態であれ
ば、1次回折光としてそれぞれ第1の周波数シフタ10
3と第2の周波数シフタ109から出射する参照光と信
号光はともに連続光であり、それぞれの電場Er とEs
を次のように表すことができる。
In FIG. 1, if the first frequency shifter 103 and the second frequency shifter 109 are always in the “on” state, each of the first frequency shifter 10 and the first frequency shifter 10 is converted into a first-order diffracted light.
The reference light and the signal light emitted from the third and second frequency shifters 109 are both continuous lights, and the respective electric fields E r and E s
Can be expressed as follows.

【0052】[0052]

【数4】 (Equation 4)

【0053】[0053]

【数5】 (Equation 5)

【0054】ただし、ω1 =2π(f+f1 ),またω
2 =2π(f+f2 )である。
Where ω 1 = 2π (f + f 1 ) and ω 1
2 = 2π (f + f 2 ).

【0055】次に、信号光と参照光がともにΔf=|f
1 −f2 |の周波数で周期的にon−offされること
について考える。
Next, the signal light and the reference light are both Δf = | f
Consider that the signal is periodically turned on and off at a frequency of 1− f 2 |.

【0056】例えば、周波数シフタの「on−off」
動作によって周波数シフタから出射する1次回折光の光
強度も「on−off」になるとすると、周波数シフタ
の「on−off」動作は周波数シフタに入射する連続
な光ビームの強度に対して変調レートM(t)の強度変
調、またその電界に対して変調レートM(t)の強度変
調をかけることとなる。
For example, "on-off" of the frequency shifter
Assuming that the light intensity of the first-order diffracted light emitted from the frequency shifter by the operation also becomes “on-off”, the “on-off” operation of the frequency shifter modulates the intensity of the continuous light beam incident on the frequency shifter by the modulation rate M The intensity modulation of (t) and the intensity modulation of the modulation rate M (t) are performed on the electric field.

【0057】そこで、図1の光検出器114面上に形成
される干渉光を次のように表わすことができる。
The interference light formed on the surface of the photodetector 114 in FIG. 1 can be expressed as follows.

【0058】[0058]

【数6】 (Equation 6)

【0059】ただし、Δθ=|θ1 −θ2 |である。次
に、周波数シフタの「on−off」動作、例えば、図
3に示される矩形の動作をフーリエ級数の展開により、
次のように展開する。
Here, Δθ = | θ 1 −θ 2 |. Next, the “on-off” operation of the frequency shifter, for example, the rectangular operation shown in FIG.
Expand as follows.

【0060】[0060]

【数7】 (Equation 7)

【0061】本発明は、T=1/Δf=1/|f1 −f
2 |の周期で時間的に切り出される干渉光を蓄積型の光
検出器、例えば空間的に受光素子が配置されるCCD
(charge−coup1ed device)カメ
ラで検出することを特徴とする。そのような蓄積型光検
出器の電気出力は干渉光を一定の積算時間にわたって積
算するものであるので、式(6)から次のように与えら
れる。
According to the present invention, T = 1 / Δf = 1 / | f 1 -f
2 | A photodetector that accumulates interference light that is temporally cut out at a period of |, for example, a CCD in which light receiving elements are spatially arranged.
(Charge-coupled device) Detection is performed by a camera. Since the electric output of such a storage type photodetector integrates the interference light over a fixed integration time, it is given as follows from equation (6).

【0062】[0062]

【数8】 (Equation 8)

【0063】式(8)に式(7)を代入して整理する
と、その積算の第1項は、
Substituting equation (7) into equation (8) and rearranging, the first term of the integration is:

【0064】[0064]

【数9】 (Equation 9)

【0065】となり、同様にその第2項はAnd similarly, the second term is

【0066】[0066]

【数10】 (Equation 10)

【0067】となる。さらにその第3項は、Is obtained. The third term is

【0068】[0068]

【数11】 [Equation 11]

【0069】となる。式(11)において光干渉信号の
周期T=2π/Δωは積算時間より十分短いのであれ
ば、その第1項で表される干渉信号は平均され、ゼロと
見なされる。一方、その第2項は、
Is obtained. In Equation (11), if the period T = 2π / Δω of the optical interference signal is sufficiently shorter than the integration time, the interference signal represented by the first term is averaged and regarded as zero. On the other hand, the second term is

【0070】[0070]

【数12】 (Equation 12)

【0071】となる。上記式(9)、(10)と(1
2)の結果より、式(8)で表される蓄積型光検出器の
出力は次のように与えられる。
Is obtained. Equations (9), (10) and (1)
From the result of 2), the output of the accumulation type photodetector represented by the equation (8) is given as follows.

【0072】[0072]

【数13】 (Equation 13)

【0073】式(13)から察知できるように、光検出
器の出力には、信号光と参照光の強度のほかに、光干渉
信号の振幅〔√(Is r )〕および位相(Δθ)に関
する項が含まれている。
[0073] Formula As can perceive from (13), the output of the photodetector, in addition to the intensity of the signal light and reference light, the optical interference signal amplitude [√ (I s I r)] and the phase ([Delta] [theta] ) Is included.

【0074】このように、本発明は干渉光をその干渉周
波数と同じ周波数で時間的に切り出し、さらにそれを蓄
積型光検出器で受光する手段を用いて光干渉信号を直流
値として出力する。このことは光干渉信号を交流成分と
して出力する従来の光ヘテロダイン測定と根本的に異な
るものである。
As described above, according to the present invention, the interference light is temporally cut out at the same frequency as the interference frequency, and further, the light interference signal is output as a DC value by using the means for receiving the light with the accumulation type photodetector. This is fundamentally different from the conventional optical heterodyne measurement that outputs an optical interference signal as an AC component.

【0075】さらに、本発明は以下のような測定手段を
特徴とする。
Further, the present invention is characterized by the following measuring means.

【0076】本発明による干渉光の「切り出し」動作を
説明する。すなわち、式(13)で表されるi1 の測定
に続いて干渉光の「切り出し」のタイミングを、そのi
1 の測定の時と比べ時間的にそれぞれT/2とT/4だ
けずらして、計2回の測定を行う。このことは、フーリ
エ変換の原理から式(7)における位相φをそれぞれπ
とπ/2ずらすことを意味する。従って、それぞれの位
相ずらしに応じて光検出器114からは次のような2つ
の出力が得られる。
The "cut-out" operation of the interference light according to the present invention will be described. That is, following the measurement of i 1 expressed by the equation (13), the timing of “cutting out” of the interference light
A total of two measurements are performed with a time lag of T / 2 and T / 4, respectively, compared to the time of the first measurement. This means that the phase φ in Equation (7) is set to π
And π / 2. Therefore, the following two outputs are obtained from the photodetector 114 in accordance with the respective phase shifts.

【0077】[0077]

【数14】 [Equation 14]

【0078】[0078]

【数15】 (Equation 15)

【0079】図4(b)、図4(c)、図4(d)はそ
れぞれ、式(13)、式(14)及び式(15)に対応
した干渉光の時間波形を示すものである。比較のため
に、図4(a)の波形aに周波数Δfの正弦波の時間波
形を示す。
FIGS. 4 (b), 4 (c) and 4 (d) show the time waveforms of the interference light corresponding to the equations (13), (14) and (15), respectively. . For comparison, a waveform a in FIG. 4A shows a time waveform of a sine wave having a frequency Δf.

【0080】また、本発明は次のような信号演算処理を
行うことを特徴とする。
The present invention is characterized in that the following signal operation processing is performed.

【0081】式(13)、式(14)と式(15)よ
り、
From equations (13), (14) and (15),

【0082】[0082]

【数16】 (Equation 16)

【0083】[0083]

【数17】 [Equation 17]

【0084】[0084]

【数18】 (Equation 18)

【0085】が算出される。それに基づいて信号光の強
度及び位相に関する情報は次のような演算方法から求ま
る。
Is calculated. Based on the information, information on the intensity and phase of the signal light is obtained from the following calculation method.

【0086】[0086]

【数19】 [Equation 19]

【0087】[0087]

【数20】 (Equation 20)

【0088】上記i1 、i2 及びi3 の測定において干
渉光の切り出しのタイミングがそれぞれ異なることは明
白である。その実行手段の一例を図5に示す。図5
(a)は参照信号を示し、図5(b)は周波数シフタ
(光音響変調器)のon−off信号を示している。こ
こでは、光干渉信号の周波数Δfと同じ周波数の正弦波
を参照信号として用いる。
It is clear that the timing of cutting out the interference light differs in the measurement of i 1 , i 2 and i 3 . One example of the execution means is shown in FIG. FIG.
5A shows a reference signal, and FIG. 5B shows an on-off signal of a frequency shifter (photoacoustic modulator). Here, a sine wave having the same frequency as the frequency Δf of the optical interference signal is used as a reference signal.

【0089】図5において、i1 、i2 及びi3 の測定
時間をともにTmeasとすると、測定時間Tmeas(Tmeas
≫Δf-1)の間にN(N=TmeasΔf)回の干渉光の
「切り出し」が行われることとなる。
In FIG. 5, assuming that the measurement times of i 1 , i 2 and i 3 are T meas , the measurement time T meas (T meas
During (≫Δf −1 ), N (N = T meas Δf) times of “cutout” of the interference light is performed.

【0090】そこで、まずi1 の測定において、例え
ば、図1の場合、AOM1とAOM2の「on」動作の
開始時間を参照信号の最大値(cosφ=1)を基準点
とし、また同「on」動作の終結時間を同参照信号の最
小値(cosφ=−1)を基準点とすると、次のi2
測定ではAOM1及びAOM2の「on」動作の開始時
間は同参照信号が最小値(cosφ=−1)に達する
点、また同「on」動作の終結時間は同参照信号が最大
値(cosφ=1)に達する点とすればよい。
Therefore, in the measurement of i 1 , for example, in the case of FIG. 1, the start time of the “on” operation of AOM1 and AOM2 is set to the maximum value of the reference signal (cos φ = 1) as the reference point, and Assuming that the end time of the operation is the minimum value of the reference signal (cos φ = −1) as a reference point, in the next measurement of i 2 , the start time of the “on” operation of AOM1 and AOM2 is the minimum value of the reference signal (cosφ = -1). cosφ = −1) and the end time of the “on” operation may be a point at which the reference signal reaches the maximum value (cosφ = 1).

【0091】さらに、i2 に続いて行われるi3 の測定
では、AOM1及びAOM2の「on」動作の開始時間
は参照信号がゼロ値(cosφ=0)に達する点、また
同「off」動作の終結時間は参照信号がその次のゼロ
値(cosφ=0)に達する点とすればよい。
Further, in the measurement of i 3 performed after i 2 , the start time of the “on” operation of AOM1 and AOM2 is the point at which the reference signal reaches a zero value (cos φ = 0), and the “off” operation May be set to a point at which the reference signal reaches the next zero value (cos φ = 0).

【0092】図5に示すように、i1 、i2 及びi3
それぞれの測定値は、検出後直ちに信号処理系へ転送さ
れることが望ましい。そのデータ転送の間は干渉光を常
に「off」とする。
As shown in FIG. 5, it is desirable that the measured values of i 1 , i 2 and i 3 be transferred to the signal processing system immediately after detection. During the data transfer, the interference light is always “off”.

【0093】以下、更なる実施例について説明する。Hereinafter, further embodiments will be described.

【0094】図6は本発明の第2実施例を示す光ヘテロ
ダイン検出システムの構成図である。ここでは、図1の
光計測装置の光源として連続出力の低コヒーレント光源
を用いた実施例を示す。
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a second embodiment of the present invention. Here, an embodiment using a low-coherent light source of continuous output as a light source of the optical measurement device of FIG. 1 will be described.

【0095】この図において、201は低コヒーレント
光源、202は位置が固定された第1のビームスプリッ
タ、203は第1の周波数シフタ(AOM1,f1 )、
204はZスキャンされる第2のプリズム、205,2
09は反射ミラー、206,207,214はレンズ、
208は第1のプリズム、210は第2の周波数シフタ
(AOM2,f2 )、211はパルス発生器、212は
被測定検体、213はX−Yステージ、215は第2の
ビームスプリッタ、216は光検出器、217は信号処
理系である。
In this figure, 201 is a low coherent light source, 202 is a first beam splitter whose position is fixed, 203 is a first frequency shifter (AOM1, f 1 ),
204 is a second prism to be Z-scanned, 205 and 2
09 is a reflection mirror, 206, 207 and 214 are lenses,
208 is a first prism, 210 is a second frequency shifter (AOM2, f 2 ), 211 is a pulse generator, 212 is a measured object, 213 is an XY stage, 215 is a second beam splitter, 216 is a second beam splitter. The photodetector 217 is a signal processing system.

【0096】図6において、低コヒーレント光源20
1、例えばスーパールミネセントダイオード(SLD)
と発光ダイオード(LED)は、スペクトルに広がりを
もつため、その時間コヒーレンスはコヒーレント光源、
例えばレーザー光源の場合と比べて極めて短くなる。
In FIG. 6, the low coherent light source 20
1. For example, super luminescent diode (SLD)
And light emitting diodes (LEDs) have a broad spectrum, so their time coherence is a coherent light source,
For example, it is extremely short as compared with a laser light source.

【0097】時間コヒーレンスを可干渉距離Lcに換算
すると、Lc≒λ2 /Δλ(λは低コヒーレント光の中
心波長、Δλはその波長広がり)と表すことができる。
市販されている近赤外域SLDの場合Lc≒50μm、
またLEDの場合Lc≒10μm程度である。
When the time coherence is converted into the coherence length Lc, it can be expressed as Lc ≒ λ 2 / Δλ (where λ is the central wavelength of low coherent light and Δλ is its wavelength spread).
In the case of a commercially available near infrared SLD, LcLD50 μm,
In the case of an LED, Lc is about 10 μm.

【0098】従って、低コヒーレント光を用いた場合、
図6における信号光と参照光との光路長の違いは、その
極めて短いコヒーレント長以内にあるときのみ、光干渉
が生成される。この性質を利用すれば、特定の光路長を
伝播した透過光を検出することが可能となる。〔例え
ば、K.P.Chan,M.Yamada,H.Ina
da,“App1ied Physics B”,Vo
1.63,249(1996)参照〕。
Therefore, when low coherent light is used,
The difference in the optical path length between the signal light and the reference light in FIG. 6 causes optical interference only when the difference is within the extremely short coherent length. By utilizing this property, it is possible to detect the transmitted light that has propagated through a specific optical path length. [For example, K. P. Chan, M .; Yamada, H .; Ina
da, “Applied Physics B”, Vo
1.63, 249 (1996)].

【0099】第2実施例(図6)では、位置が固定され
た第1のプリズム208とZ−方向に移動(スキャン)
可能な第2のプリズム204を用いて、信号光と参照光
との間の光路長差を調節し、被測定検体212からの出
射光をLc程度の距離分解能で検出することができる。
In the second embodiment (FIG. 6), the first prism 208 whose position is fixed moves in the Z-direction (scan).
By using the possible second prism 204, the optical path length difference between the signal light and the reference light can be adjusted, and the light emitted from the measured object 212 can be detected with a distance resolution of about Lc.

【0100】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0101】図7は本発明の第3実施例を示す光ヘテロ
ダイン検出システムの構成図である。この実施例は、被
測定検体からの反射光を検出するためのマッハツェンダ
ー型干渉計に応用したものである。
FIG. 7 is a block diagram of an optical heterodyne detection system showing a third embodiment of the present invention. This embodiment is applied to a Mach-Zehnder interferometer for detecting reflected light from a sample to be measured.

【0102】図7において、301は低コヒーレント光
源、302は第1のビームスプリッタ、303は第1の
周波数シフタ(AOM1,f1 )、304はZ−スキャ
ン可能な第2のプリズム、305,309は反射ミラ
ー、306,307,312,313,315はレン
ズ、308は固定された第1のプリズム、310は第2
の周波数シフタ(AOM2,f2 )、311はパルス発
生器、314は第2のビームスプリッタ、316は被測
定検体、317は光検出器、318は信号処理系であ
る。
In FIG. 7, reference numeral 301 denotes a low coherent light source, 302 denotes a first beam splitter, 303 denotes a first frequency shifter (AOM1, f 1 ), 304 denotes a second prism capable of Z-scan, and 305 and 309. Is a reflection mirror, 306, 307, 312, 313, and 315 are lenses, 308 is a fixed first prism, and 310 is a second prism.
Frequency shifter (AOM2, f 2), 311 is a pulse generator, the second beam splitter 314, 316 sample to be measured, 317 photodetector, 318 is a signal processing system.

【0103】光源としては第2実施例(図6)と同様
に、低コヒーレント光源301、例えばSLDとLED
光源を用いる。それら光源がもつ極めて短い可干渉距離
の性質を利用すれば、図7に示す光計測装置で光コヒー
レンス断層測定(例えば、本願発明者によって提案され
た特公平6−35946号参照)を実施することが可能
である。
As the light source, as in the second embodiment (FIG. 6), a low coherent light source 301, for example, an SLD and an LED
Use a light source. By utilizing the extremely short coherence length property of these light sources, optical coherence tomography measurement (for example, see Japanese Patent Publication No. 6-35946 proposed by the present inventor) can be performed by the optical measurement device shown in FIG. Is possible.

【0104】前述した様に、本発明は時間的に「切り出
される」干渉光を蓄積型の光検出器、例えば空間的に受
光素子が配置されるCCDカメラで検出するようにして
いる。市販品のCCDカメラは数十万ないし数百万の受
光素子を有するので、これらの極めて多数の受光素子を
有効に利用すれば、無掃引で実時間の光画像計測が可能
となる。
As described above, according to the present invention, interference light that is temporally "cut out" is detected by an accumulation type photodetector, for example, a CCD camera in which a light receiving element is spatially arranged. Since commercially available CCD cameras have hundreds of thousands to millions of light receiving elements, if these extremely large numbers of light receiving elements are effectively used, real-time optical image measurement can be performed without sweeping.

【0105】図8は本発明の第3実施例の第1変形例を
示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a first modification of the third embodiment of the present invention.

【0106】第3実施例では被測定検体への先入射及び
被測定検体からの反射光の集光が共に一枚のレンズで行
われるのに対して、この実施例では、その一枚のレンズ
の代わりにマイクロレンズアレイ321を使用するよう
にしたものである。
In the third embodiment, both the first incidence on the sample to be measured and the condensing of the reflected light from the sample to be measured are performed by a single lens, whereas in this embodiment, the single lens is used. Instead, a microlens array 321 is used.

【0107】マイクロレンズアレイ321は、入射して
くる信号光ビームを多数の光ビームに変換して被測定検
体316へ入射させる働きと、被測定検体316からの
反射光を集光する役割を同時に果たす。集光された多数
の反射光ビームは第2のビームスプリッタ314上に参
照光と重畳され、CCDアレイの面上で干渉光が生成さ
れる。
The microlens array 321 has a function of converting an incident signal light beam into a number of light beams to be incident on the sample 316 and a function of condensing the reflected light from the sample 316 at the same time. Fulfill. The collected multiple reflected light beams are superimposed on the reference beam on the second beam splitter 314, and interference light is generated on the surface of the CCD array.

【0108】一方、この実施例で使用されるマイクロレ
ンズアレイの素子数は、必ずしもCCDカメラの受光素
子数に等しく設定される必要はない。複数のCCD素子
でレンズアレイの一素子からの信号光を検出すること
は、図16で述べたように光ヘテロダイン信号のスペッ
クル平均と増強検出に役立つものと考えられる。
On the other hand, the number of elements of the microlens array used in this embodiment does not necessarily need to be set equal to the number of light receiving elements of the CCD camera. Detecting signal light from one element of the lens array with a plurality of CCD elements is considered to be useful for speckle averaging and enhancement detection of an optical heterodyne signal as described in FIG.

【0109】次に、本発明の第3実施例の第2変形例に
ついて説明する。
Next, a second modification of the third embodiment of the present invention will be described.

【0110】図9は本発明の第3実施例の第2変形例を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a second modification of the third embodiment of the present invention.

【0111】ここでは、図7に示した光計測装置に信号
光の伝送手段としてのレンズの代わりに光ファイバーバ
ンドルを使用するようにしている。
Here, the optical measuring device shown in FIG. 7 uses an optical fiber bundle instead of a lens as a signal light transmission means.

【0112】図9に示すように、被測定検体316へ入
射する光は、第1のマイクロレンズアレイ331によっ
て光ファイバーバンドル332ヘ結合され、その光ファ
イバーバンドル332を経由して第2のマイクロレンズ
アレイ333へ伝送される。第2のマイクロレンズアレ
イ333は、図8と同様に被測定検体316への先入射
及び被測定検体316からの反射光の集光を同時に行
う。
As shown in FIG. 9, light incident on the sample 316 to be measured is coupled to the optical fiber bundle 332 by the first micro lens array 331, and passes through the optical fiber bundle 332 to the second micro lens array 333. Transmitted to The second microlens array 333 simultaneously performs the first incidence on the sample 316 and the collection of the reflected light from the sample 316 as in FIG.

【0113】この実施例によれば、信号光の伝送に光フ
ァイバーバンドル332を使用することにより、被測定
検体316を光計測装置から離すことができ、測定上の
自由度を大幅に向上させるという利点がある。
According to this embodiment, the use of the optical fiber bundle 332 for the transmission of the signal light allows the sample 316 to be measured to be separated from the optical measurement device, thereby greatly improving the degree of freedom in measurement. There is.

【0114】次に、本発明の第4実施例について説明す
る。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0115】図10は本発明の第4実施例を示す光ヘテ
ロダイン検出システムの構成図である。ここでは、フィ
ゾー型干渉計へ応用している。
FIG. 10 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a fourth embodiment of the present invention. Here, it is applied to a Fizeau interferometer.

【0116】この図において、401は低コヒーレント
光源、402は第1のビームスプリッタ、403は第1
の周波数シフタ(AOM1,f1 )、404はZ−スキ
ャン可能なプリズム、405,406は反射ミラー、4
07は第2の周波数シフタ(AOM2,f2 )、408
はパルス発生器、409は第2のビームスプリッタ、4
10,411,414はレンズ、412は第3のビーム
スプリッタ、413は半透明ミラー、415は被測定検
体、416は光検出器、417は信号処理系である。
In this figure, 401 is a low coherent light source, 402 is a first beam splitter, and 403 is a first beam splitter.
Frequency shifter (AOM1, f 1 ), 404 is a prism capable of Z-scanning, 405 and 406 are reflection mirrors,
07 is a second frequency shifter (AOM2, f 2 );
Is a pulse generator, 409 is a second beam splitter, 4
10, 411, 414 are lenses, 412 is a third beam splitter, 413 is a translucent mirror, 415 is a measured object, 416 is a photodetector, and 417 is a signal processing system.

【0117】図10に示すように、光源に低コヒーレン
ト光源401として、例えばSLDとLED光源を用い
る。第2のビームスプリッタ409によって重畳された
信号光と参照光は2枚のレンズ410,411からなる
ビームエキスパーンダによってビーム径を拡大され、第
3のビームスプリッタ412を透過して半透明ミラー4
13へ伝送される。半透明ミラー413によって光ビー
ムの一部が反射され、再び第3のビームスプリッタ41
2へ送り返される。便宜上これを光ビーム1と呼ぶ。
As shown in FIG. 10, for example, an SLD and an LED light source are used as the low coherent light source 401 as the light source. The signal light and the reference light superimposed by the second beam splitter 409 are expanded in beam diameter by a beam expander including two lenses 410 and 411, transmitted through the third beam splitter 412, and transmitted through the semitransparent mirror 4.
13 is transmitted. A part of the light beam is reflected by the translucent mirror 413, and is again returned to the third beam splitter 41.
Sent back to 2. This is called light beam 1 for convenience.

【0118】一方、半透明ミラー413を透過した光ビ
ームは、レンズ414で集光され、被測定検体415へ
入射される。被測定検体415からの反射光はレンズ4
14で集光され、半透明ミラー413へ伝送される。そ
の反射光の一部が半透明ミラー413を透過して、第3
のビームスプリッタ412へ伝播する。便宜上これを光
ビーム2と呼ぶ。
On the other hand, the light beam transmitted through the translucent mirror 413 is condensed by the lens 414 and is incident on the sample 415 to be measured. The reflected light from the sample under test 415 is
The light is condensed at 14 and transmitted to the translucent mirror 413. Part of the reflected light passes through the translucent mirror 413,
To the beam splitter 412. This is called a light beam 2 for convenience.

【0119】上記光ビーム1と光ビーム2は第3のビー
ムスプリッタ412で重畳され、その一部は同第3のビ
ームスプリッタ412によって反射されて光検出器、例
えば空間的に受光素子が配置される光検出器(CCDカ
メラ)416ヘ伝送される。
The light beam 1 and the light beam 2 are overlapped by a third beam splitter 412, and a part thereof is reflected by the third beam splitter 412 and a photodetector, for example, a light receiving element is spatially arranged. Transmitted to a photodetector (CCD camera) 416.

【0120】光源に低コヒーレント光源を用いた他の実
施例と同様に、第4実施例(図10)においても信号光
と参照光との光路長の違いが光源の極めて短いコヒーレ
ント長以内にあるときのみ、光干渉が生成される。しか
し、第4実施例では、信号光と参照光がともに光ビーム
1と光ビーム2に含まれているところに他の実施例とは
異なる特徴がある。
As in the other embodiments using a low coherent light source as the light source, in the fourth embodiment (FIG. 10), the difference in the optical path length between the signal light and the reference light is within the extremely short coherent length of the light source. Only when is light interference generated. However, the fourth embodiment is different from the other embodiments in that the signal light and the reference light are both included in the light beams 1 and 2.

【0121】仮に、光ビーム1に重畳されている信号光
と参照光の光路長がそれぞれLsとLrであるとする
と、両者の違いが光源の極めて短いコヒーレント長以内
でなければ、両光波が重畳されていても光干渉は生成さ
れない。
Assuming that the optical path lengths of the signal light and the reference light superimposed on the light beam 1 are Ls and Lr, respectively, unless the difference between the two is within the extremely short coherent length of the light source, the two light waves are superimposed. However, no optical interference is generated.

【0122】一方、被測定検体415から反射してくる
光ビーム2は半透明ミラー413から反射してくる光ビ
ーム1より光路長が長い。その差をΔLとすると、光ビ
ーム2に重畳されている信号光と参照光の光路長はそれ
ぞれLs+ΔL及びLr+ΔLになると推定できる。
On the other hand, the light beam 2 reflected from the test subject 415 has a longer optical path length than the light beam 1 reflected from the translucent mirror 413. Assuming that the difference is ΔL, it can be estimated that the optical path lengths of the signal light and the reference light superimposed on the light beam 2 are Ls + ΔL and Lr + ΔL, respectively.

【0123】そこで、図10におけるプリズム404を
Z方向にスキャンすることにより、Ls=Lr+ΔLに
なるように信号光と参照光との光路長を調整すると、光
検出器416の面上で光ビーム1に含まれる参照光と、
光ビーム2に含まれる信号光が光干渉することになる。
Then, by scanning the prism 404 in FIG. 10 in the Z direction to adjust the optical path length between the signal light and the reference light so that Ls = Lr + ΔL, the light beam 1 on the surface of the photodetector 416 is adjusted. A reference light included in the
The signal light included in the light beam 2 causes optical interference.

【0124】次に、本発明の第5実施例について説明す
る。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

【0125】図11は、本発明の第5実施例を示す光ヘ
テロダイン検出システムの構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a fifth embodiment of the present invention.

【0126】この実施例では、光計測装置に信号光の伝
送手段として光ファイバーバンドルを使用している。
In this embodiment, an optical fiber bundle is used as a signal light transmission means in the optical measurement device.

【0127】この図において、501は低コヒーレント
光源、502は第1のビームスプリッタ、503は第1
の周波数シフタ(AOM1,f1 )、504はZ−スキ
ャンのプリズム、505,506は反射ミラー、507
は第2の周波数シフタ(AOM2,f2 )、508はパ
ルス発生器、509は第2のビームスプリッタ、51
0,511はレンズ、512は第3のビームスプリッ
タ、513は第1の2次元(マイクロ)レンズアレイ、
514は光ファイバーバンドル、515は第2の2次元
(マイクロ)レンズアレイ、516は被測定検体、51
7は光検出器、518は信号処理系である。
In this figure, 501 is a low coherent light source, 502 is a first beam splitter, and 503 is a first beam splitter.
Frequency shifter (AOM1, f 1 ), 504 is a Z-scan prism, 505 and 506 are reflection mirrors, 507
Is a second frequency shifter (AOM2, f 2 ), 508 is a pulse generator, 509 is a second beam splitter, 51
0, 511 is a lens, 512 is a third beam splitter, 513 is a first two-dimensional (micro) lens array,
514 is an optical fiber bundle, 515 is a second two-dimensional (micro) lens array, 516 is a sample to be measured, 51
7, a photodetector; and 518, a signal processing system.

【0128】図11に示すように、被測定検体516へ
入射する光は第1のマイクロレンズアレイ513によっ
て光ファイバーバンドル514ヘ結合され、その光ファ
イバーバンドル514を経由して第2のマイクロレンズ
アレイ515へ伝送される。この第2のマイクロレンズ
アレイ515は、被測定検体516への光入射及び被測
定検体516からの反射光の集光を同時に行う。
As shown in FIG. 11, light incident on the sample 516 to be measured is coupled to the optical fiber bundle 514 by the first microlens array 513, and is transmitted to the second microlens array 515 via the optical fiber bundle 514. Transmitted. The second microlens array 515 simultaneously performs light incidence on the measured object 516 and collection of reflected light from the measured object 516.

【0129】この実施例は、信号光と参照光がともに同
じ光ファイバーを往復することに上記した図9の実施例
と異なる特徴をもつ。これは光ファイバーによる光伝送
が受ける外乱を補償するのに効果がある。
This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 9 in that both the signal light and the reference light reciprocate in the same optical fiber. This is effective in compensating for the disturbance that the optical transmission by the optical fiber receives.

【0130】次に、本発明の第6実施例について説明す
る。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.

【0131】図12は本発明の第6実施例を示す光ヘテ
ロダイン検出システムの部分構成図である。
FIG. 12 is a partial configuration diagram of an optical heterodyne detection system according to a sixth embodiment of the present invention.

【0132】この図において、601は光ファイバー、
602はレンズ、603はビームスプリッタ、604は
反射コーディング、605はCCDカメラ、606は対
物レンズ、607は被測定検体である。
In this figure, 601 is an optical fiber,
Reference numeral 602 denotes a lens, 603 denotes a beam splitter, 604 denotes reflection coding, 605 denotes a CCD camera, 606 denotes an objective lens, and 607 denotes an object to be measured.

【0133】この実施例は、第4実施例の光計測装置の
被測定検体への入射光の伝送手段として使用する。すな
わち、光ファイバー601、レンズ602、ビームスプ
リッタ603、反射コーディング604、CCDカメラ
605を一体化するようにしたものである。
This embodiment is used as a means for transmitting the incident light to the object to be measured in the optical measuring apparatus of the fourth embodiment. That is, the optical fiber 601, the lens 602, the beam splitter 603, the reflection coding 604, and the CCD camera 605 are integrated.

【0134】このように、この実施例では、光ファイバ
ー601が入射光を被測定検体607への伝送手段とし
て用いられるが、被測定検体607からの反射光の伝送
手段に使われていない点が第5実施例と異なる。従っ
て、イメージ伝送用の光ファイバーバンドルを用いる必
要がなく、安価となる利点がある。
As described above, in this embodiment, the optical fiber 601 is used as a means for transmitting incident light to the sample 607 to be measured, but the optical fiber 601 is not used as a means for transmitting reflected light from the sample 607 to be measured. Different from the fifth embodiment. Therefore, there is no need to use an optical fiber bundle for image transmission, and there is an advantage that the cost is low.

【0135】一方、第5の実施例は、光ファイバーを用
いることにより、被測定検体を光計測装置から離すこと
ができ、測定上の自由度を大幅に向上させるという利点
がある。
On the other hand, the fifth embodiment has the advantage that the use of an optical fiber allows the sample to be measured to be separated from the optical measurement device, and the degree of freedom in measurement is greatly improved.

【0136】次に、本発明の第7実施例について説明す
る。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.

【0137】図13は本発明の第7実施例を示す光ヘテ
ロダイン検出システムの部分構成図である。
FIG. 13 is a partial configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a seventh embodiment of the present invention.

【0138】この図において、701は低コヒーレント
光源、702はレンズ、703,705,707,70
9,711,713,715は光ファイバー、704は
第1の2×2光ファイバーカプラー、706は第1の周
波数シフタ(AOM1)、708は光ファイバー型距離
伸縮装置、710は第2の2×2光ファイバーカプラ
ー、712は第2の周波数シフタ(AOM2)、714
はパルス発生器である。
In this figure, 701 is a low coherent light source, 702 is a lens, 703, 705, 707, 70
9, 711, 713, 715 are optical fibers, 704 is a first 2 × 2 optical fiber coupler, 706 is a first frequency shifter (AOM1), 708 is an optical fiber type distance expansion / contraction device, and 710 is a second 2 × 2 optical fiber coupler , 712 are second frequency shifters (AOM2), 714
Is a pulse generator.

【0139】図13において、低コヒーレント光源70
1からの出力光はレンズ702によって光ファイバー7
03に結合され、第1の2×2光ファイバーカプラー7
04へ伝送される。ここで、第1の2×2光ファイバー
カプラー704は入力してくる光を信号光と参照光に2
分割する。信号光と参照光は、それぞれ光ファイバー7
05,711によって光ファイバー結合型周波数シフタ
AOM1とAOM2の入力側へ導かれる。
In FIG. 13, the low coherent light source 70
Output light from the optical fiber 7
03 and the first 2 × 2 optical fiber coupler 7
04. Here, the first 2 × 2 optical fiber coupler 704 converts the input light into a signal light and a reference light by two.
To divide. The signal light and the reference light are each transmitted through an optical fiber 7
05 and 711, the optical fiber coupling type frequency shifters AOM1 and AOM2 are guided to the input side.

【0140】AOMにおいて周波数シフトを受けた光は
光ファイバー707,713へ結合され出力する。そこ
で、AOM2からの信号光は光ファイバー713によっ
て第2の2×2光ファイバーカプラー710へ伝送され
るが、AOM1からの参照光はいったん光ファイバー型
距離伸縮装置708を経由した後、再び光ファイバー7
09によって第2の光ファイバーカプラー710へ伝送
される。第2の光ファイバーカプラー710において、
信号光と参照光は再び重畳され、出力側の光ファイバー
715によって被測定検体へ導かれる。
The light having undergone the frequency shift in the AOM is coupled to optical fibers 707 and 713 and output. Then, the signal light from the AOM 2 is transmitted to the second 2 × 2 optical fiber coupler 710 by the optical fiber 713, but the reference light from the AOM 1 passes through the optical fiber type distance expansion / contraction device 708 and then returns to the optical fiber 7.
09 is transmitted to the second optical fiber coupler 710. In the second optical fiber coupler 710,
The signal light and the reference light are superimposed again, and are guided to the sample to be measured by the optical fiber 715 on the output side.

【0141】この実施例は、第4,第5および第6実施
例の光計測装置における信号光と参照光の分割と重畳手
段として構成するが、第2の光ファイバーカプラー71
0による信号光と参照光の重畳機構を除去すれば他の実
施例にも応用できる。
This embodiment is constructed as a means for dividing and superimposing signal light and reference light in the optical measuring devices of the fourth, fifth and sixth embodiments.
If the superposition mechanism of the signal light and the reference light due to 0 is eliminated, the present invention can be applied to other embodiments.

【0142】このように、この実施例では、光計測装置
の信号光と参照光の分割と重畳機構を全ファイバー化す
ることにより、コンパクトな光計測装置を実現できる利
点がある。
As described above, this embodiment has an advantage that a compact optical measuring device can be realized by using an all-fiber dividing and superposing mechanism for the signal light and the reference light of the optical measuring device.

【0143】一方、ここで使用する光ファイバー型距離
伸縮装置708は、上記したZ−スキャン可能なプリズ
ムと同様に参照光と信号光の間の光路長差を調整する役
割を果たす。その基本構成例は、例えば、伸縮可能なピ
エゾ素子上に長尺の光ファイバーを巻いたものが挙げら
れる。
On the other hand, the optical fiber distance expansion / contraction device 708 used here plays a role of adjusting the optical path length difference between the reference light and the signal light similarly to the above-described Z-scannable prism. An example of the basic configuration is, for example, a structure in which a long optical fiber is wound on a stretchable piezo element.

【0144】図14は本発明の実施例による信号光の波
面検出を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing wavefront detection of signal light according to an embodiment of the present invention.

【0145】この図において、801は被測定検体、8
02は対物レンズ、803は入射波面、804は反射波
面、805は不純物である。
In this figure, reference numeral 801 denotes a sample to be measured;
02 is an objective lens, 803 is an incident wavefront, 804 is a reflected wavefront, and 805 is an impurity.

【0146】この図に示すように、被測定検体801に
入射する平面波ないし球面波は被測定検体801の内部
における微小な散乱物、例えば被測定検体801内の不
純物805によって散乱されると、その散乱光の波面に
乱れが生じる。言いかえれば、元来平面波ないし球面波
の位相は規則的な空間分布から不規則に変わる。
As shown in this figure, when a plane wave or a spherical wave incident on the sample 801 to be measured is scattered by a minute scattered substance inside the sample 801 to be measured, for example, an impurity 805 in the sample 801 to be measured, The scattered light wave is disturbed. In other words, the phase of a plane wave or spherical wave originally changes from a regular spatial distribution to an irregular one.

【0147】本発明は、式(19)と式(20)で表さ
れるように信号光の強度及び位相を同時に検出すること
ができるので、光検出器に例えばCCDカメラを使用
し、信号光の波面を2次元で瞬時に検出することによ
り、例えば、被測定検体801の内部欠陥を検査するこ
とも可能である。
According to the present invention, the intensity and the phase of the signal light can be detected at the same time as expressed by the equations (19) and (20). By instantaneously detecting the wavefront in two dimensions, it is also possible to inspect an internal defect of the sample 801 to be measured.

【0148】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0149】[0149]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、2次元検出器アレイによる光ヘテロダイン測定
を有効に行うことができる。
As described above, according to the present invention, optical heterodyne measurement using a two-dimensional detector array can be effectively performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示す光ヘテロダイン検出
システムの構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の光ヘテロダイン検出による測定原理の
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measurement principle by optical heterodyne detection of the present invention.

【図3】本発明の光ヘテロダイン検出による光学装置の
遮断周波数の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a cutoff frequency of an optical device based on optical heterodyne detection of the present invention.

【図4】本発明の光ヘテロダイン検出による干渉光の時
間波形を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a time waveform of interference light obtained by optical heterodyne detection according to the present invention.

【図5】本発明の光ヘテロダイン検出による干渉光の切
り出しのタイミングの実行の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of execution of timing of cutting out interference light by optical heterodyne detection of the present invention.

【図6】本発明の第2実施例を示す光ヘテロダイン検出
システムの構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例を示す光ヘテロダイン検出
システムの構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施例の第1変形例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a first modification of the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3実施例の第2変形例を示す図であ
る。
FIG. 9 is a view showing a second modification of the third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4実施例を示す光ヘテロダイン検
出システムの構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5実施例を示す光ヘテロダイン検
出システムの構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram of an optical heterodyne detection system showing a fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第6実施例を示す光ヘテロダイン検
出システムの部分構成図である。
FIG. 12 is a partial configuration diagram of an optical heterodyne detection system according to a sixth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7実施例を示す光ヘテロダイン検
出システムの部分構成図である。
FIG. 13 is a partial configuration diagram of an optical heterodyne detection system according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例による信号光の波面検出を示
す図である。
FIG. 14 is a diagram showing wavefront detection of signal light according to an embodiment of the present invention.

【図15】従来の光ヘテロダイン検出システムの基本構
成図である。
FIG. 15 is a basic configuration diagram of a conventional optical heterodyne detection system.

【図16】従来の信号光が散乱媒質の入射と出射面、及
び内部で受ける光散乱の様子を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a state of light scattering received by a conventional signal light inside and outside of a scattering medium and inside.

【図17】従来の2次元検出器アレイを用いた光ヘテロ
ダイン検出システムの基本原理図である。
FIG. 17 is a basic principle diagram of a conventional optical heterodyne detection system using a two-dimensional detector array.

【図18】従来のアレイの素子数に対応したチャンネル
数をもつ信号処理系が必要な場合の説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram in a case where a signal processing system having the number of channels corresponding to the number of elements of a conventional array is required.

【符号の説明】 101 コヒーレント光源 102,202,302,402,502 第1のビ
ームスプリッタ 103,203,303,403,503,,706
第1の周波数シフタ(AOM1,f1 ) 104,108,205,209,305,309,4
05,406,505,506 反射ミラー 105,106,113,206,207,214,3
06,307,312,313,315,410,41
1,414,510,511,602,606,70
2,802 レンズ 107,215,314,409,509 第2のビ
ームスプリッタ 109,210,310,407,507,712
第2の周波数シフタ(AOM2,f2 ) 110,211,311,408,508,714
パルス発生器 111,212,316,415,516,607,8
01 被測定検体 112,213 X−Yステージ 114,216,317,416,517 光検出器 115,217,417,518,318 信号処理系 201,301,401,501,701 低コヒー
レント光源 204,304 第2のプリズム 208,308 第1のプリズム 321 マイクロレンズアレイ 331 第1のマイクロレンズアレイ 332,514 光ファイバーバンドル 333 第2のマイクロレンズアレイ 404,504 プリズム 412 第3のビームスプリッタ 413 半透明ミラー 512 第3のビームスプリッタ 513 第1の2次元(マイクロ)レンズアレイ 515 第2の2次元(マイクロ)レンズアレイ 601,703,705,707,709,711,7
13,715 光ファイバー 603 ビームスプリッタ 604 反射コーディング 605 CCDカメラ 704 第1の2×2光ファイバーカプラー 708 光ファイバー型距離伸縮装置 710 第2の2×2光ファイバーカプラー 803 入射波面 804 反射波面 805 不純物
[Description of Code] 101 Coherent light source 102, 202, 302, 402, 502 First beam splitter 103, 203, 303, 403, 503, 706
The first frequency shifter (AOM1, f 1) 104,108,205,209,305,309,4
05, 406, 505, 506 Reflecting mirrors 105, 106, 113, 206, 207, 214, 3
06,307,312,313,315,410,41
1,414,510,511,602,606,70
2,802 lens 107,215,314,409,509 Second beam splitter 109,210,310,407,507,712
Second frequency shifter (AOM2, f 2) 110,211,311,408,508,714
Pulse generators 111, 212, 316, 415, 516, 607, 8
01 Specimen to be measured 112, 213 XY stage 114, 216, 317, 416, 517 Photodetector 115, 217, 417, 518, 318 Signal processing system 201, 301, 401, 501, 701 Low coherent light source 204, 304 Second prism 208, 308 First prism 321 Micro lens array 331 First micro lens array 332, 514 Optical fiber bundle 333 Second micro lens array 404, 504 Prism 412 Third beam splitter 413 Translucent mirror 512 Three beam splitters 513 First two-dimensional (micro) lens array 515 Second two-dimensional (micro) lens array 601, 703, 705, 707, 709, 711, 7
13,715 Optical fiber 603 Beam splitter 604 Reflection coding 605 CCD camera 704 First 2 × 2 optical fiber coupler 708 Optical fiber distance stretching device 710 Second 2 × 2 optical fiber coupler 803 Incident wavefront 804 Reflected wavefront 805 Impurity

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI G01J 9/04 G01B 11/24 D (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/17 610 - 630 JICSTファイル(JOIS) 実用ファイル(PATOLIS) 特許ファイル(PATOLIS)──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification symbol FI G01J 9/04 G01B 11/24 D (58) Investigated field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/17 610-630 JICST file (JOIS) Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(a)光ビームを出射する光源と、(b)
該光源から出射された光ビームを、被測定検体が配置さ
れる被測定検体の配置位置を経由する信号光と、前記被
測定検体の配置位置を経由する光路とは異なる光路を経
由する参考光とに二分するとともに、前記被測定検体の
配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経
由した参考光とを互いに重畳することにより前記信号光
と前記参照光とが干渉した干渉光を生成する干渉光学系
と、(c)該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記
参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタ
と、(d)前記干渉光学系が、前記信号光と前記参照光
のうち少なくとも一方の光路上に光を周期的に遮断する
光学装置とを備え、(e)前記光学装置の遮断周波数を
前記信号光と前記参照光の間の周波数差に等しくなるよ
うにしたことを特徴とする光計測装置。
1. A light source for emitting a light beam, and
The light beam emitted from the light source is converted into a signal light passing through a position where the sample to be measured is arranged, and a reference light passing through an optical path different from an optical path passing through the position where the sample to be measured is arranged. And the signal light after passing through the arrangement position of the subject to be measured and the reference light passing through the different optical paths are overlapped with each other, so that the interference light in which the signal light and the reference light interfere with each other (C) a frequency shifter that relatively shifts the frequency of the signal light and the frequency of the reference light, and (d) the interference optical system generates the signal light. And an optical device for periodically blocking light on at least one optical path of the reference light, and (e) making a cutoff frequency of the optical device equal to a frequency difference between the signal light and the reference light. It is characterized by doing Light measuring device for.
【請求項2】 請求項1記載の光計測装置において、前
記光学装置の光遮断動作が、前記信号光と前記参照光の
間の周波数差に等しい周波数をもつ参照信号と同期し、
該参照信号の特定の位相値を基準とすることにより遮断
動作の開始と終結を実行し、前記基準となる位相値を異
なる値に変化することにより、前記干渉光を異なる測定
開始時間と異なる測定時間幅で切り出すことを特徴とす
る光計測装置。
2. The optical measurement device according to claim 1, wherein the light blocking operation of the optical device is synchronized with a reference signal having a frequency equal to a frequency difference between the signal light and the reference light,
The start and end of the cutoff operation are performed by using a specific phase value of the reference signal as a reference, and the interference light is changed to a different measurement start time and a different measurement start time by changing the reference phase value to a different value. An optical measurement device characterized by cutting out by time width.
【請求項3】 請求項1記載の光計測装置において、前
記干渉光学系が、前記干渉光を受光することにより光検
出信号を得る光検出器を備え、さらに、前記干渉光学系
が、前記被測定検体の配置位置に配置された被測定検体
の表面もしくは、内部の、前記信号光の伝搬経路上の関
心点の信号光を前記光検出器上に伝達するとともに、該
光検出器上に前記参照光を重畳し、前記光検出器が、空
間的に配列され、それぞれが独立に受光信号を得る複数
の受光素子を有し、さらに、前記光検出器で得られた複
数の受光信号を統合して前記関心点に対応する信号を生
成する信号処理部を備えるようにすることを特徴とする
光計測装置。
3. The optical measurement apparatus according to claim 1, wherein the interference optical system includes a light detector that obtains a light detection signal by receiving the interference light, and the interference optical system includes the light receiving device. The surface of the sample to be measured placed at the arrangement position of the measurement sample, or inside, while transmitting the signal light of the point of interest on the propagation path of the signal light onto the photodetector, and on the photodetector The photodetectors are superimposed with reference light, and the photodetectors are spatially arranged, each having a plurality of light receiving elements for independently obtaining light receiving signals, and further integrating a plurality of light receiving signals obtained by the photodetectors. And a signal processing unit for generating a signal corresponding to the point of interest.
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