JPH10267610A - 光学測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料の光軸方向への移動が測定結果に影響を
与えない光学測定装置を提供する。 【解決手段】 短コヒーレント長光を照射した結果、試
料１から出力される光が、ハーフミラー２０を介して光
合分波器２２に供給され、２つの光に分割されるよう
に、一方の光（参照光）に対して、微小に変動する全反
射ミラー２４により周波数変調が施され、周波数変調が
施された光と、全反射ミラー２６で反射された光（測定
光）とを合波した光（合波光）が検出器５０に供給され
るよう、光学測定装置を構成する。試料１内の高い反射
率を有する面で反射された光が参照光として機能するの
で、合波光には、当該面から、光学系に付与されている
光路差に応じた距離にある点に関する情報が含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の光学特性を
測定する光学測定装置に関し、例えば、生体試料の内部
構造を検査するために用いられる光学測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、試料の内部構造を非破壊で検査で
きるさまざまな技術が開発されており、さまざまな分野
で利用されるようになっている。そのような技術の１つ
として、短いコヒーレント長を有する光を利用して、試
料の断層像等を得るオプティカル・コヒーレンス・トモ
グラフィ（ＯＣＴ）が知られている。

【０００３】以下、ＯＣＴの概要を説明する。ＯＣＴに
は、短いコヒーレント長（〜十数μｍ）の光を発生する
光源と、光合分波器と可動反射器と走査系からなる干渉
計と、解析系とを備える光学測定装置が用いられる。

【０００４】当該光学測定装置内の光源の発生する短コ
ヒーレント長光は、干渉計を構成する光合分波器に導入
され、測定光と参照光に分離される。測定光は、測定光
の試料への導入位置を変更するための走査系を介して、
試料（例えば、眼）に導入され、試料内で反射された測
定光が走査系を介して光合分波器に戻される。一方、参
照光は、参照光の光軸方向に、試料の測定範囲に応じた
距離範囲を、前後運動している反射器で反射された後
に、光合分波器に戻り、光合分波器において、試料から
の反射光と合波される。なお、反射器の運動パターンと
しては、通常、解析系における処理を容易なものとする
ために、当該距離範囲の始点から終点までを一定速度で
運動した後、始点まで高速に戻るといったように、反射
器が一定速度で運動する時間帯が存在するパターン（鋸
歯状、三角波状パターン）が用いられている。

【０００５】解析系は、光合分波器で合波された光に施
されている強度変調の程度と反射器の位置との対応関係
を求める処理（測定光が導入されている部分の、深さの
異なる幾つかの箇所における光学特性データを求める処
理）を行い、その結果を記憶する。測定光の光軸に垂直
な断面像を得る際には、走査系によって測定が必要とさ
れる各位置に測定光が導入され、解析系によって、各位
置における光学特性データの算出と記憶が行われる。そ
して、解析系は、複数の光学特性データを取得後、それ
らの光学特性データに基づき、断面像を作成、表示す
る。

【０００６】すなわち、ＯＣＴ用光学測定装置では、光
合分波器に、同時に入射される、試料内の深さの異なる
多数の場所で反射された多数の光の中から、特定の場所
において反射された光を識別するために短コヒーレント
長光が利用されている。より具体的に言えば、深さの異
なる場所で反射された結果、光合分波器に同時に到達し
た光は、元となった測定光の光合分波器における分離時
刻が異なった短コヒーレント長光であるので、それらの
光のうち、反射器側からの参照光と干渉するのは、その
参照光と同時刻に光合分波器で分離された測定光に起因
した反射光、すなわち、測定光の光路長が、参照光の光
路長と等しくなる位置で反射された光だけとなる。そし
て、参照ミラーの運動に因り参照光の周波数はドップラ
ー・シフトを受けているため、光合分波器で合波された
光は、試料内の、その時点における参照光の光路長（参
照ミラーの位置に相関）で定まる深さの光学特性を表す
測定光成分の大きさに応じた強度変調が施された光とな
っている。このため、解析系は、光合分波器で合波され
た光の強度変調の程度を、反射器の位置に関連づけて解
析することにより、測定光が導入された部分の各深さに
おける光学特性を求めることができる。ＯＣＴでは、こ
のような原理による測定が、試料の各所において繰り返
され、試料の２次元像や３次元像が得られている。

【０００７】なお、ＯＣＴ技術に関する文献としては、
D.Huang et al.,"Optical Coherence Tomography", Sci
ence 1991,254, pp.1178-1181などが存在している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した説明から明ら
かなように、ＯＣＴ用光学測定装置（以下、単に、光学
測定装置と表記する）の空間分解能は、基本的には、測
定に用いられる光のコヒーレント長で定まる。このた
め、超音波測定技術（一般的な測定条件である１０ＭＨ
ｚ測定時の空間分解能：約１５０μｍ）、レーザ走査顕
微鏡技術（眼底部分測定時の空間分解能：約２００μ
ｍ）等の他の測定技術に比して、高い空間分解能での測
定が可能となっている。

【０００９】しかしながら、従来の光学測定装置は、測
定中、測定対象試料が動いた場合、その動きが測定結果
に大きな影響を及ぼしていた。例えば、測定光をある１
つの光軸に沿って走査し、位置ｚ₁からｚ₂まで測定して
いる間に、試料が基準位置から△ｚだけ光軸に沿って動
いてしまった場合、ｚ₂測定時に、ｚ₂＋△ｚ（あるいは
−△ｚ）で表されるべき位置の測定が行われてしまうこ
とになる。当然、位置ｚ₁の測定を開始する前に試料が
△ｚだけ動いた場合には、位置ｚ₁に関する測定結果に
も、△ｚの位置誤差が含まれることになる。

【００１０】試料の断層像を得るためには、光軸を平行
移動させながら、光軸に沿った測定を繰り返すことにな
るが、このような測定時に試料が動いてしまうと、上述
したように、測定位置に関する誤差を含む測定結果が得
られてしまうので、測定結果をそのまま用いたのでは、
乱れた断層像しか得ることができない。このため、従来
は、各光軸に対して得られた多数の測定データを、光軸
方向の相対位置をシフトさせながら、隣接するデータ間
の相関係数を計算し、相関が最も強い相関位置シフトを
求め、このシフト分だけ測定データの相対位置を補正す
るといった処理が行われていた。この処理に要する計算
量は膨大なものであるため、従来の光学測定装置では、
断層像を得るまでに長い時間が必要とされるという問題
があった。

【００１１】そこで、本発明の課題は、測定対象試料の
光軸方向の動きの影響を受けずに測定が行える光学測定
装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、入射された光を合波する光合波手段
と、短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手
段と、この光発生手段が発生した光を、測定対象試料に
導入する光導入手段と、この光導入手段による光の導入
の結果、測定対象試料から出力される光である情報光
を、第１情報光と第２情報光とに分割する光分割手段
と、この光分割手段によって分割された第１情報光に変
調を施すとともに、変調を施した第１情報光を光合波手
段に導入する光変調導入手段と、光分割手段によって分
割された第２情報光を、光合波手段に導入する第２情報
光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度
に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、
この光電変換手段が出力する電気信号の時間変化から、
測定対象試料に関する光学特性データを算出する算出手
段とを組み合わせて光学測定装置を構成する。

【００１３】すなわち、本発明による第１の光学測定装
置では、測定対象試料との相対的な位置関係が変わらな
い反射率が高い面（例えば、眼の場合は角膜や、コンタ
クトレンズ等）から、参照光相当の光（第１情報光ある
いは第２情報光）が取り出される。また、当該光が取り
出された点から、第１情報光と第２情報光の光路差に応
じた距離にある点（測定点）から測定光相当の光（第２
情報光あるいは第１情報光）が取り出される。そして、
それらの光（第１情報光と第２情報光）に対して、いわ
ゆる、ヘテロダイン検波がおこなわれ、測定対象試料に
関する光学特性データが測定される。このように、本光
学測定装置では、測定対象試料と光発生手段間の距離が
全く測定結果に影響を及ぼさない形で、光学特性データ
が測定されるため、本光学測定装置を用いれば、測定中
に、測定対象試料が光軸方向に動いても、標準的な位置
に測定対象試料が存在しているときと、変わらない光学
特性データが得られることになる。

【００１４】本発明の光学測定装置を形成する際には、
さまざまな光変調導入手段を採用することが出来る。例
えば、第１情報光が反射される反射ミラーを有し、その
反射ミラーを振動させることによって、第１情報光に変
調を施す光変調導入手段や、第１情報光が伝搬する、端
面が対向された２本の光ファイバを有し、それら２本の
光ファイバの端面の間隔を変更することによって、第１
情報光に変調を施す光変調導入手段を用いることが出来
る。

【００１５】また、第１情報光が伝搬されるその一部が
電歪素子に巻き付けられた光ファイバを有し、その電歪
素子の制御によりその光ファイバを変形することによっ
て、第１情報光に変調を施すものや、第１情報光が伝搬
される屈折率が可変な光伝搬媒体を有し、当該光伝搬媒
体媒体の屈折率を制御することによって、第１情報光に
周波数変調を施すもの、あるいは、音響光学変調素子を
含むものなどを採用することもできる。

【００１６】また、そのような光変調導入手段が、測定
点の移動と第１情報光への変調の付与を担当する手段と
して用いられるように光学測定装置を構成しても良い
が、第１情報光の光路長の変動量を、測定に必要とされ
る位置分解能に応じた値以下に維持した状態で、第１情
報光に変調だけを施す手段として用いられるように光学
測定装置を構成しても良い。

【００１７】光変調導入手段としてそのように機能する
手段を採用した場合には、第１情報光と第２情報光の光
路長の差が、測定に必要とされる位置分解能に応じた値
以下に維持された状態で光学特性データの算出が行われ
ることになるので、第２情報光の光分割手段から光合波
手段に至る光路の光路長である第２情報光光路長と、第
１情報光の光分割手段から光合波手段に至る光路の光路
長である第１情報光光路長との差を調整する光路差調整
手段を付加しておけば、測定対象試料内の深さの異なる
各部分に関する光学特性データを、必要とされる位置分
解能で測定可能な装置が形成できることになる。その
際、第１情報光と第２情報光の光路長の差が、測定に必
要とされる位置分解能に応じた値、たとえば、光発生手
段が発生する光のコヒーレント長程度またはそれ以下と
なるようにしておけば、光のコヒーレント長によって定
まる位置分解能を劣化させることなく、測定対象試料内
の任意の測定点の測定が行える光学測定装置が得られる
ことになる。

【００１８】また、光変調導入手段による第１情報光の
変調のパターンを、光電変換手段によって出力される電
気信号に含まれる直流成分が“０”となるように振幅が
設定された正弦波状パターンとしておけば、測定対象試
料の光学特定に関する情報が全て交流成分として電気信
号中に含まれることになるので、高精度に光学特性デー
タを測定できることになる。

【００１９】また、光導入手段として、光発生手段が発
生した光を、その焦点位置が光路差調整手段によって調
整された第２情報光光路長と第１情報光光路長との差に
応じた位置となるように、測定対象試料に導入する手段
を採用すれば、測定点の深さ方向の位置を変えても、横
方向の精度が変わらない状態で測定が行える光学測定装
置が形成されることになる。

【００２０】また、測定対象試料が複屈折性を有する試
料である場合には、第１情報光を直線偏光に変更するた
めの第１情報光偏光手段や、第２情報光を直線偏光に変
更するための第２情報光偏光手段を付加して、光学測定
装置を構成することが望ましい。このような情報光変更
手段を付加した場合には、複屈折性を有する試料に対し
ても、精度良く測定が行える光学測定装置が得られるこ
とになる。

【００２１】また、本発明による第１の光学測定装置を
形成する際に、光変調導入手段によって第１情報光に施
された変調周波数を示す信号を出力する信号出力手段を
付加するとともに、算出手段として、光電変換手段が出
力する電気信号と、信号出力手段が出力する信号とを用
いて光学特性データを算出する手段を用いても良い。

【００２２】また、複数の測定点の同時測定を可能とす
るために、入射された光を合波する光合波手段と、短い
コヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、こ
の光発生手段が発生した光を、測定対象試料に導入する
光導入手段と、この光導入手段による光の導入の結果、
測定対象試料が出力される光である情報光を、第１情報
光と第２情報光とに分割する第１光分割手段と、この第
１光分割手段で分割された第１情報光を光合波手段に導
入する第１情報光導入手段と、第１光分割手段で分割さ
れた第２情報光を、所定数の分割第２情報光に分割する
第２情報光分割手段と、この第２情報光分割手段によっ
て分割された所定数の分割第２情報光に互いに異なる変
調を施すとともに、変調が施された所定数の分割第２情
報光を、第２情報光分割手段から光合波手段に至る光路
長が互いに異なるような形態で、光合波手段に導入する
光変調・導入手段と、光合波手段によって合波された光
の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手
段と、この光電変換手段が出力する電気信号の時間変化
と、光変調手段によって所定数の分割第２情報光に施さ
れる変調の程度を示すデータとから、測定対象試料内の
所定数の測定点における光学特性データを算出する算出
手段とを組み合わせて光学測定装置を形成しても良い。

【００２３】このような構成を有する本発明の第２の光
学測定装置を用いれば、試料の動きの影響を受けずに、
かつ、高速に測定が行えることになる。第２の光学測定
装置を形成する際にも、さまざまな光変調導入手段を用
いることが出来る。例えば、それぞれ、所定数の分割第
１情報光が入射される所定数の反射ミラーを有し、それ
ら所定数の反射ミラーを振動させることによって、所定
数の分割第１情報光に変調を施す光変調導入手段や、各
分割第１情報光の光路長の変動量を、測定に必要とされ
る位置分解能に応じた値以下に維持した状態で、各分割
第１情報光に周波数変調を施す光変調導入手段を採用す
ることが出来る。

【００２４】また、各分割第１情報光の光路長の変動量
を、光発生手段が発生する光のコヒーレント長程度また
はそれ以下に維持した状態で、各分割第１情報光に周波
数変調を施す光変調導入手段を採用する場合には、いず
れかの分割第２情報光の第２情報光分割手段から光合波
手段に至る光路の光路長とその分割第２情報光の第１光
分割手段から光合波手段に至る光路の光路長との和であ
る第２情報光光路長と、第１情報光の第１光分割手段か
ら光合波手段に至る光路の光路長である第１情報光光路
長との差を調整する光路差調整手段を付加しておくこと
が望ましい。、第１光分割手段で分割された第２情報光
を、直線偏光に変更するための偏光手段を付加するとと
もに、偏光手段で偏光された第２情報光を、所定数の分
割第２情報光に分割する第２情報光分割手段を採用し
て、第２の光学測定装置を形成することも出来る。

【００２５】また、第２の光学測定装置を形成する際に
は、光軸方向の位置が異なる測定点の測定を可能とする
ために、いずれかの分割第２情報光の第２情報光分割手
段から光合波手段に至る光路の光路長とその分割第２情
報光の第１光分割手段から光合波手段に至る光路の光路
長との和である第２情報光光路長と、第１情報光の第１
光分割手段から光合波手段に至る光路の光路長である第
１情報光光路長との差を調整する光路差調整手段を付加
しておくことが望ましい。

【００２６】さらに、第１あるいは第２の光学測定装置
を形成する際には、光軸と垂直な方向への測定点の走査
を可能とするために、光導入手段による測定対象試料へ
の光の導入位置を調整するための導入位置調整手段を付
加しておくことが望ましい。

【００２７】そして、導入位置調整手段、光路差調整手
段を付加するとともに、測定点の位置を、反射面からの
距離と、光の導入位置で表した複数の位置データを含む
測定シーケンスデータを記憶する記憶手段と、測定シー
ケンスデータ内の複数の位置データのぞれぞれに対し
て、順次、その位置データに含まれる導入位置データで
示される導入位置に、発生手段が発生する光が導入され
るように導入位置調整手段を制御するとともに、距離デ
ータに応じた長さに、第２情報光光路長と第１情報光光
路長との差が調整されるように光路差調整手段を制御す
る処理を実行する測定制御手段とを付加して、第１ある
いは第２の光学測定装置を形成すれば、所望の測定点を
所望の順番で測定できる光学測定装置が得られることに
なる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を具体的に説明する。 ＜第１実施形態＞図１に、第１実施形態の光学測定装置
の構成を示す。まず、この図を用いて、第１実施形態の
光学測定装置の構成を説明する。

【００２９】第１実施形態の光学測定装置は、眼を測定
対象とする装置であり、図示したように、光源１０と光
源１１とを備える。光源１０は、測定に用いられる光を
発生する光源であり、波長が、およそ、８３０ｎｍであ
り、コヒーレント長が、およそ、１０μｍである光（以
下、短コヒーレント長光と表記する）を発生するスーパ
ー・ルミネッセンス・ダイオード（ＳＬＤ）を用いて構
成されている。なお、波長が８３０ｎｍの光を測定に用
いているのは、そのような近赤外領域の光が、測定対象
としている眼の組織に損傷を与えることがなく、かつ、
組織への浸透度も良いからである。また、光源１０は、
デジタル信号によってオンオフ制御が行える光源となっ
ており、図示していない信号線によって、コンピュータ
５７と接続されている。

【００３０】光源１１は、可視光を発生する光源であ
り、波長６３３ｎｍの光を発生する半導体レーザによっ
て構成されている。光源１０が短コヒーレント長光を出
力する光路３０上には、ダイクロイック・ミラー２９が
設けられている。また、光源１１が可視光を出力する光
路３７上には、全反射ミラー２８が設けられている。ダ
イクロイック・ミラー２９は、波長が８３０ｎｍ程度の
光を、直進させ、波長が６３０ｎｍ程度の光を反射する
光学素子であり、光源１１と全反射ミラー２８とは、光
源１１からの光が光路３１方向に導かれるよう、ダイク
ロイック・ミラー２９に対して配置されている。

【００３１】すなわち、光源１１、全反射ミラー２８、
ダイクロイック・ミラー２９は、短コヒーレント長光と
同じ光路上に、可視光（いわゆる、エイミングビーム）
を載せるための要素であり、光源１１は、短コヒーレン
ト長光が、測定試料の目的とする位置に照射されること
を確認する際に、駆動される。従って、短コヒーレント
長光として可視光領域の光を用いる場合（測定対象がそ
のような光を照射しても良いものであった場合）には、
これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが
出来る。また、測定対象試料内で反射、散乱された短コ
ヒーレント長光を、可視化して観察するためのＣＣＤカ
メラなどを用いた場合にも、これらの要素を設けずに光
学測定装置を構成することが出来る。

【００３２】光路３１上には、ハーフミラー２０が設置
されており、光源１０の出力した短コヒーレント長光
は、ハーフミラー２０を介して光路３２に導入される。
光路３２上には、光走査機構２１が設けられている。光
走査機構２１は、短コヒーレント長光の、測定対象使用
１への導入位置を、２次元的に変化させるための機構で
ある。光走査機構２１は、測定光を平行光化するための
レンズ系２１ａと、平行光を、焦点を結ぶ光に変換する
ためのレンズ系２１ｂと、レンズ系２１ｂの位置を制御
することによって、測定対象試料１内での焦点（ビーム
ウェスト）の位置を変える焦点位置制御機構４２をも備
える。光走査機構２１（焦点位置制御機構４２を含む）
は、コンピュータ５７によって制御される。また、焦点
位置制御機構４２は、現在の焦点位置を示す信号を出力
する機能を有し、図示してあるように、当該信号は、並
進移動機構４１に供給されている。

【００３３】測定対象試料１からの散乱光や反射光（以
下、情報光と表記する）は、光走査機構２１、光路３２
を逆に戻り、ハーフミラー２０において、光路３３方向
に反射される。

【００３４】光路３３上には、光合分波器２２が設けら
れている。光合分波器２２は、ハーフミラーを利用した
光回路であり、光路３３側から入射される情報光を分割
して、光路３４および光路３５上に射出するとともに、
光路３４および光路３５側から入射される光を結合（合
波）して、光路３６上に射出する。以下、説明の便宜
上、光合分波器２２によって分割された短コヒーレント
長光のうち、光路３４上に射出される光を参照光、光路
３５上に射出される光を測定光と表記する。また、光路
３６上に射出される光を合波光と表記する。

【００３５】光路３５上には、偏光子７０とレンズ系２
５と全反射ミラー２６が設けられており、光合分波器２
２からの測定光は、全反射ミラー２６で反射され、再
び、光合分波器２２に入射される。なお、偏光子７０を
設けている理由については、後ほど、説明を行う。

【００３６】一方、光路３４上には、光変調部６１が設
けられている。光変調部６１は、レンズ系２３と全反射
ミラー２４と微小変調機構４０と並進移動機構４１と位
置センサ６０とからなる。光変調部６１内のレンズ系２
３と全反射ミラー２４は、光路３４上に、光合分波器２
２からの参照光を、レンズ系２３、全反射ミラー２４を
介して、光合分波器２２に戻せる位置に配置されてい
る。位置センサ６０は、全反射ミラー２４の基準位置か
らの変位を示すアナログ信号を出力するセンサであり、
図示してあるように、位置センサ６０が出力する信号
は、信号復調回路５６内の同期同調検出器５３に供給さ
れている。

【００３７】微小変調機構４０は、駆動プロファイル指
示データ（詳細は後述）に従って、全反射ミラー２４を
微小に振動させることによって、参照光に周波数変調を
施すための機構であり、ピエゾ素子とその駆動回路から
なる。微小変調機構４０には、実際の動作に先駆けて、
コンピュータ５７から、駆動プロファイル指示データが
与えられる。そして、微小変調機構４０内の駆動回路
は、コンピュータ５７から動作の開始を指示された際
に、既に与えられている駆動プロファイル指示データに
従った、ピエゾ素子の制御（全反射ミラー２４の位置制
御）を開始する。

【００３８】並進移動機構４１は、微小変調機構４０の
位置を移動する機構であり、焦点位置制御機構４２から
入力される信号に応じた位置に、微小変調機構４０を移
動する。すなわち、並進移動機構４１は、参照光の光路
長と測定光の光路長との間に任意の光路差を与える機構
となっている。なお、通常、並進移動機構４１として
は、焦点位置制御機構４２によって焦点が、図において
右方向に移動された場合、微少変調機構４０を、下方向
に移動するものが用いられる。

【００３９】光路３６上には、レンズ系２７と、光信号
を電気信号に変換する検出器５０が設けられている。そ
して、検出器５０の出力が、増幅器５１を介して、帯域
通過フィルタ５２と同期同調検出器５３と積分器５４と
Ａ−Ｄ変換器５５とからなる信号復調回路５６に入力さ
れている。

【００４０】検出器５０は、アバランシェフォトダイオ
ードとその制御回路からなり、増幅器５１は、検出器５
０の出力する電流信号を電圧信号に変換するとともに増
幅する。信号復調回路５６内の帯域通過フィルタ５２
は、所定の周波数範囲の信号成分のみを通過するフィル
タであり、増幅器５１の出力からノイズ成分（測定対象
試料に関する情報が含まれない周波数成分）を取り除い
た信号を出力する。同期同調検出器５３は、帯域通過フ
ィルタ５２から入力される信号に対して、位置センサ５
０からの信号を用いた同期同調検出を行う。積分器５４
は、同期同調検出器５３の出力を積分した信号を出力
し、Ａ／Ｄ変換器５５は、コンピュータ５７からデータ
の出力指示を受けたときに、当該信号を、デジタル信号
に変換して、コンピュータ５７に供給する。

【００４１】コンピュータ５７には、測定シーケンスフ
ァイル作成プログラム、測定プログラム、データ処理プ
ログラム等が記憶されている。測定シーケンスファイル
作成プログラムは、測定すべき点に関する３次元座標デ
ータと、各測定点の測定時間指定データと、駆動プロフ
ァイル指定データが記憶された測定シーケンスファイル
を、対話形式で作成するためのプログラムとなってい
る。測定プログラムは、測定を実際に行う際に起動され
るプログラムとなっており、測定プログラムが起動され
た場合、コンピュータ５７は、操作者によって指定され
た測定シーケンスファイル内のデータに基づき、測定手
順を認識し、各測定点に関する光学特性データを測定し
ていく。そして、測定結果が記憶された測定データファ
イルを作成し、測定プログラムを終了する。また、デー
タ処理プログラムは、測定データファイルに記憶された
データを、２次元像や３次元像（グラフィックイメー
ジ）、あるいは、生データの形で、モニタ５８あるいは
プリンタ５９に出力させるためのプログラムとなってい
る。

【００４２】以下、第１実施形態の光学測定装置の測定
原理並びに総合的な動作を説明する。まず、測定原理を
説明する。上述したように、光変調部６１は、情報光の
分割により得られた参照光に変調を施すとともに、参照
光の光路長と測定光の光路長との間に任意の光路差を与
える機構となっている。

【００４３】この光変調部６１で変調が施された参照光
と、全反射ミラー２６で反射された測定光とが、光合分
波器２２で合波される結果、光路３６上に射出される合
波光には、参照光と測定光の周波数の差に応じた周波数
の強度変調成分が含まれることになる。ただし、参照光
及び測定光は、干渉性の良い光ではなく、短コヒーレン
ト長光であるので、当該強度変調成分は、ある時刻に光
源１０から出力された短コヒーレント長光を元にした参
照光と測定光の干渉に起因するものとなっている。そし
て、本光学測定装置では、光変調部６１(並進移動機構
４１)によって、参照光の光路長と測定光の光路長と
に、ある光路差ΔＬが与えられるので、結局、合波光に
含まれる強度変調成分は、測定対象試料１内の、光路３
２方向にΔＬ／２（光学距離）だけ離れた２点で発生し
た情報光に関する情報となっている。

【００４４】そのような条件を満たす２点の組み合わせ
は、測定対象試料１内に、多数、存在しているが、本光
学測定装置の測定対象である眼には、角膜という反射率
が高い面が存在している。このため、光合分波器２２か
ら出力される合波光中には、測定対象試料１の反射率が
高い面（以下、参照面と表記する）から、ΔＬ／２の距
離にある測定点からの情報光（反射光）に関する情報が
最も多く含まれる。

【００４５】従って、位置センサ６０の出力を用いて同
期同調検出を行う同期同調検出器５３を含む信号復調回
路５６から出力されるデータは、参照面からΔＬ／２の
距離にある測定点の光学特性データとして使用でき、多
数の測定点に関する当該データを収集すれば、測定対象
試料１の、参照面を基準とした２次元あるいは３次元的
な光学特性データを得ることが出来ることになる。

【００４６】また、測定対象試料１内部からの光である
測定光は、複屈折により偏光されることがある。測定光
が偏光されると、参照光と干渉する成分が少なくなり、
その結果として、合波光に含まれる強度変調成分の大き
さも小さくなる。このことを防止するために設けられて
いるのが、偏光子７０であり、偏光子７０は、偏光され
た測定光を、参照光と同じ方向の直線偏光に戻すよう機
能する。なお、偏光子７０として、本実施形態では、１
／４波長遅延板を用いている。

【００４７】次に、本光学測定装置の総合的な動作を説
明する。本光学測定装置を用いて測定を行う者（操作
者）は、実際の測定に先駆けて、測定シーケンスファイ
ル作成プログラムを走らせることにより、測定を行いた
い複数の測定点の３次元座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）と、
各測定点の測定時間指定データｔと、駆動プロファイル
指定データが記憶された、幾つか（少なくとも１つ）の
測定シーケンスファイルを作成し、コンピュータ５７内
部に格納しておく。なお、ｘ，ｙは、測定光の光軸に垂
直な平面における測定点の座標であり、ｚは、参照面を
“０”とした、測定点までの距離である。

【００４８】また、駆動プロファイル指定データは、原
則として、駆動プロファイルの種類を示す種類指定デー
タと、周期を規定する周期データ、振幅を規定するデー
タからなる。本実施形態の光学測定装置では、種類指定
データとして、全反射ミラー２４の位置が時間に対して
正弦波状に変化することになるデータや、三角波状、鋸
歯状に変化することになるデータ等が用意されている。
また、周期、振幅データとしても標準的な値が用意され
ており、操作者は、各データを組み合わせることによっ
て、測定に使用する駆動プロファイル指定データを決定
しておく（測定シーケンスファイル内に記憶してお
く）。なお、コンピュータ内には、駆動プロファイル指
定データとして使用できる、全反射ミラー２４の運動に
よる光路長の変動幅が、短コヒーレント長光のコヒーレ
ント長以下になるようにその内容が設定されたデータ
や、当該変動幅が数百μｍとなるデータなど、幾つかの
標準データが用意されており、操作者は、通常、それら
の標準データの中から使用するデータを選択することに
よって、測定シーケンスファイルを作成する。

【００４９】そして、操作者は、実際に測定を開始する
際に、測定プログラムを走らせる。測定プログラムに従
った動作を開始したコンピュータ５７は、まず、光走査
機構２１に対して、イニシャライズ命令を出すことによ
って、光走査機構２１の状態を基準状態とする。すなわ
ち、測定光が導入される位置（Ｘ，Ｙ）が、基準位置
（ｘ₀、ｙ₀）となるようにするとともに、その焦点位置
（ビームウェスト位置）Ｚが、ｚ₀となるように、光走
査機構２１を制御する。この制御に呼応して、光走査機
構２１内の焦点位置制御機構４２は、現在の焦点位置に
応じたレベルの信号を出力するので、並進駆動機構４１
は、微少変調機構４０（全反射ミラー２４）の位置を、
基準位置に移動する。

【００５０】次いで、コンピュータ５７は、操作者から
の測定シーケンスファイル名入力を待機する状態に移行
する。そして、測定シーケンスファイル名が入力された
ときには、指定された測定シーケンスファイルに記憶さ
れた、Ｎmax個の座標データｘ_i、ｙ_i、ｚ_iと時間情報ｔ
_i（ｉ＝１〜Ｎmax）と、駆動プロファイル指定データを
読み出す。次いで、コンピュータ５７は、駆動プロファ
イル指定データを微少変調機構４０内の駆動回路に通知
し、測定の開始を指示する操作がなされるのを待機す
る。

【００５１】一方、操作者は、測定プログラムを走らせ
た後、使用する測定シーケンスファイル名を入力すると
ともに、光源１１をオンとして測定光が照射される位置
を確認しつつ、測定対象試料１（本装置では、被検者の
眼、あるいは被検眼）の位置や、光学測定装置の位置を
調整することによって、測定対象試料１と光学測定装置
の相対位置関係が、所定の位置関係をとるようにする。
そして、位置関係の調整が終わったときに、光源１１を
オフとし、コンピュータ５７に、測定の開始を指示す
る。

【００５２】測定の開始を指示されたコンピュータ５７
は、図２に示した流れ図に従って動作する。図示したよ
うに、コンピュータ５７は、まず、変数ｉに“１”をセ
ット（ステップＳ１０１）し、光源１０（測定用光源）
に、動作開始（短コヒーレント長光の発生開始）を指示
する（ステップＳ１０２）。次いで、コンピュータ５７
は、光走査機構２１に対して、測定光導入位置を、位置
(ｘ_i,ｙ_i)に変更し、そのビームウェスト位置を、位置
ｚ_iとすることを指示する（ステップＳ１０３）。この
指示の結果、最終的には、焦点位置制御機構４２から位
置ｚ_iに表すレベルの信号が並進駆動機構４１に供給さ
れるので、並進駆動機構４１によって、微少変調機構４
０（全反射ミラー２４）のｚ_iに応じた位置への移動が
行われることになる。

【００５３】ステップＳ１０３の終了後、コンピュータ
５７は、光走査機構２１から、位置の変更が完了したこ
とを示す情報が入力されるのを待機（ステップＳ１０
４）する。そして、当該情報の通知を受けた際（ステッ
プＳ１０４；Ｙ）に、微少変調機構４０内の駆動回路に
対して、動作の開始を指示（ステップＳ１０５）する。
そして、Ａ−Ｄ変換器５５からデータを周期的に取得す
る処理を開始し、取得した各データを、ｉ番目の測定点
に関するデータとして記憶していく（ステップＳ１０
６）。すなわち、Ａ−Ｄ変換器５５からデータを、座標
（ｘ_i,ｙ_i,ｚ_i）に関連づけて記憶していく。そして、
そのような処理を、時間ｔ_iの間、行った後に、コンピ
ュータ５７は、微小変調機構４０に対して、動作の停止
を指示し、ステップＳ１０６を終了する。次いで、変数
ｉの内容を、“１”インクリメント（ステップＳ１０
７）して、ｉ≦Ｎmaxであった場合（ステップＳ１０
８；Ｙ）には、次の測定点に対する測定を行うために、
ステップＳ１０３からの処理を、再度、実行する。一
方、ｉ＞Ｎmaxであった場合（ステップＳ１０８；
Ｎ）、コンピュータ４７は、各部に対して、動作の停止
を指示（ステップＳ１０９）して、図示した処理を終了
する。

【００５４】以上説明したように、第１実施形態の光学
測定装置では、測定対象試料１内に存在する参照面を基
準とした形で、測定対象試料１の光学特性の２次元ある
いは３次元的な測定を行うことができる。このため、測
定中に、測定対象試料１が短コヒーレント長光の入射方
向に動いても、測定結果に位置的な誤差が含まれること
がない。また、測定を行う位置、順番を自由に設定可能
であるので、あまり重要でない部分の測定を省き、重要
な部分に関するデータだけを収集することもできる。フ
ァイル指定データとして使用できる、全反射ミラー２４
の運動による光路長の変動幅が、短コヒーレント長光の
コヒーレント長以下になるようにその内容が設定された
幾つかの標準データが用意されており、操作者は、通
常、それらの標準データの中から使用するデータを選択
することによって、測定シーケンスファイルを作成す
る。

【００５５】なお、全反射ミラー２４の位置を、正弦波
状に変化させる駆動プロファイル指示データを与えた場
合、検出器５０の出力には、パワースペクトラムが次式
（１）で示される信号が含まれることになる。

【００５６】

【数１】

【００５７】上式において、Ｊ_nは、ｎ次のベッセル関
数、ｋは、２π／λ、Ｌ_aは、全反射ミラーの振動運動
（微小振動）の振幅、ω_rは、微小振動の角周波数、ｔ_M
は、測定時間である。

【００５８】従って、２ｋＬ_aを任意の値にした場合、
係数Ｊ₀(２ｋＬ_a)を持つ成分、すなわち、ノイズと弁別
できない直流成分が大きくなってしまう。このため、正
弦波状に、全反射ミラーを振動させる場合には、Ｊ₀(２
ｋＬ_a)が“０”をとるように、２ｋＬ_aを選択すること
によって、他の角周波数の信号の相対的な強度を上げて
おくことが望ましい。例えば、第１実施形態の光学測定
装置のように、短コヒーレント長光として、波長λが８
３０ｎｍの光を用いる場合には、Ｊ₀(２ｋＬ_a)が“０”
となる２ｋＬ_aの値は、およそ２．４０５であるので、
Ｌ_aがおよそ１５８．９ｎｍ（＝２．４０５×λ／４
π）となるように、全反射ミラーを振動させることが望
ましく、実際、コンピュータ５７内には、振幅をこの値
としたデータが、駆動プロファイル指定データのデフォ
ルトデータとして設定されている。

【００５９】＜第２実施形態＞図３に、第２実施形態の
光学測定装置の構成を示す。第２実施形態の光学測定装
置は、第１実施形態の光学測定装置を変形したものであ
るので、ここでは、構成が異なる部分のみの説明を行う
ことにする。

【００６０】図示してあるように、第２実施形態の光学
測定装置では、測定対象試料１からの光は、部分ミラー
２０′によって、その方向が変更されている。また、参
照光と測定光の分離・結合を行うための光合分波器は設
けられておらず、その代わりに、ハーフミラー２４、２
６が設けられている。また、微小変調機構４０は、ハー
フミラー２４を移動するための機構として使用されてい
る。

【００６１】この光学測定装置では、測定対象試料１か
らの光は、ハーフミラー２４によって測定光（直進する
光）と参照光（反射される光）に分離される。この分離
の際、参照光には、ハーフミラー２４の運動により変調
が施される。ハーフミラー２６は、変調が施された参照
光を反射し、ハーフミラー２６で反射された参照光は、
ハーフミラー２４を通過した測定光と合波されて、検出
器５０に入射される。

【００６２】すなわち、この光学測定装置では、測定対
象試料１内の参照面から、ハーフミラー２４、２６間の
光学距離（片道）分、離れた測定点の光学特性が測定さ
れる。

【００６３】＜第３実施形態＞図４に、第３実施形態の
光学測定装置の構成を示す。第３実施形態の光学測定装
置も、第１実施形態の光学測定装置を変形したものであ
るので、ここでは、構成の異なる部分のみを説明するこ
とにする。

【００６４】図中、穴あきミラー２０″は、光路３１側
からの光を光路３２側に供給し、光路３２側からの光を
光路３３側に供給し、光路３３側からの光を光路３４側
に供給する。また、光路３３側には、ハーフミラー２６
が設けられており、ハーフミラー２６によって、測定対
象試料１からの光は、その半分が反射される。そして、
ハーフミラー２６を通過した光（参照光）は、微少変調
機構４０に取り付けられている全反射ミラー２４で反射
され（変調が施され）、検出器５０には、ハーフミラー
２６で反射された光と全反射ミラー２４で反射された光
とを合波した光が入射される。

【００６５】すなわち、この光学測定装置では、測定対
象試料１内の参照面から、ハーフミラー２６と全反射ミ
ラー２４間の光学距離（片道）分、離れた測定点の光学
特性が測定される。

【００６６】＜第４実施形態＞図５に、第４実施形態の
光学測定装置の構成を示す。第４実施形態の光学測定装
置は、第１実施形態の光学測定装置を基とした、各光路
を単一モード光ファイバによって形成した装置である。
また、第４実施形態の光学測定装置では、第１実施形態
の光学測定装置とは、異なる光変調部を用いられてい
る。

【００６７】第１実施形態の光学測定装置における、全
反射ミラー２６等からなる部分は、第４実施形態の光学
測定装置では、１本の光ファイバ３５によって形成され
ている。光源１０からの短コヒーレント長光は、フォト
カプラ２９、２０、光走査機構２１およびそれらの間を
結ぶ光ファイバ３０〜３２を介して測定対象試料１に入
射され、情報光は、光走査機構２１、光ファイバ３２、
フォトカプラ２０、光ファイバ３３を介してフォトカプ
ラ２２に至る。フォトカプラ２２は、入射された光を分
離して光ファイバ３４、３５に供給する。光ファイバ３
４は、光変調部６１′と接続されており、光変調部６
１′内のレンズ系２３ａは、光ファイバ３４からの参照
光を平行光に変換する。レンズ系２３ａからの平行光が
入射される位置には、レンズ系２３ｂと光ファイバ３８
が設けられている。レンズ系２３ｂと光ファイバ３８
は、並進移動機構４１′によってその位置が移動される
部材に対して固定されており、レンズ系２３ｂは、レン
ズ系２３ａからの平行光を集光して光ファイバ３８に導
入する。

【００６８】光ファイバ３８は、フォトカプラ２８と接
続されている。フォトカプラ２８には、円柱状のピエゾ
素子を用いた微小変調機構４０′に、その一部が巻き付
けられた光ファイバ３９の両端が接続されており、光フ
ァイバ３８に導入された光は、フォトカプラ２８、光フ
ァイバ３９を通った後に、再度、フォトカプラ２８を通
り、レンズ系２３ｂ、２３ａを介して、光合分波器２２
に至る。そして、光合分波器２２において、光ファイバ
３５からの測定光と結合されて光ファイバ３６に供給さ
れる。

【００６９】すなわち、この光学測定装置では、光ファ
イバ３９の一部を微少変調機構４０′により変形させる
ことにより参照光に変調を施し、また、レンズ系２３
ａ，２３ｂ間の間隙８０の間隔を調整することにより、
参照光と測定光に所望の光路差を与えている。

【００７０】＜第５実施形態＞第５実施形態の光学測定
装置は、参照面からの距離の異なる複数の測定点の測定
が同時に行えるように、第１実施形態の光学測定装置を
変形した装置である。

【００７１】図６に、第５実施形態の光学測定装置の構
成を示す。図示してあるように、第５実施形態の光学測
定装置は、第１実施形態の光学測定装置とは、光変調部
と信号復調回路の構成が異なる装置となっている。この
ため、ここでは、光変調部と信号復調回路の説明のみを
行う。

【００７２】光変調部６１″は、光合分波器９０と、レ
ンズ系２３ａ〜ｄ、反射ミラー２４ａ〜２４ｄ、微少変
調機構４０ａ〜４０ｄ、位置センサ６０ａ〜６０ｄ、並
進移動機構４１とを備える。光合分波器９０は、光路３
４からの測定光を複数（図では４つ）の光に分離し、光
路９１上に射出するとともに、光路９１からの光を合波
して、光路３４上に戻す光回路である。図示してあるよ
うに、光路９１ａ〜９１ｄ上には、それぞれ、第１実施
形態と同様の形態で、レンズ系２３、全反射ミラー２
４、微小変調機構４０、位置センサ６０が配置されてい
る。ただし、各微小変動機構４０は、全反射ミラー２４
とハーフミラー２２間の光路長が異なるように、並進移
動機構４１と接続された部材に対して固定されている。
また、各微少変調機構４０には、参照光に互いに異なる
変調が加わることになる駆動プロファイル指示データが
与えられる。

【００７３】増幅器５０には、第１実施形態の信号処理
回路４６と同じ構成の４つの信号処理回路が接続されて
いる。そして、各信号処理回路４６内の同期同調検出器
５３には、異なる位置センサ６０からの信号が入力され
ている。

【００７４】このように、第５実施形態の光学測定装置
では、ハーフミラー２２で分割された参照光が、さらに
分割されて、測定光とは、異なる光路長を有し、互いの
光路長も異なっている４つの光路を介してハーフミラー
２２に戻されている。このため、合波光に含まれる強度
変調成分は、測定対象試料１内の、参照面から、光路３
２方向にΔＬａ／２、ΔＬｂ／２、ΔＬｃ／２、ΔＬｄ
／２（△Ｌａ〜△Ｌｄは、測定光の光路長との光路差）
だけ離れた４測定点で発生した４情報光に関する情報を
含む。そして、本光学測定装置では、各全反射ミラー２
４の微小変動のパターンが異なるように駆動プロファイ
ル指定データが与えられるので、それら４測定点からの
情報光と反射面からの情報光の干渉により生成される光
は、それぞれ、対応する全反射ミラー２４の位置の時間
変化パターンに応じた、互いに異なる周波数成分を有す
る。このため、位置センサ６０ａ〜６０ｄの出力を用い
た同期同調検出により、それら４測定点の光学特性デー
タが得られているのである。

【００７５】＜変形形態＞各実施形態の光学測定装置
は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、各実施形
態の光学測定装置は、さまざまな駆動プロファイル指示
データを受け付ける微少変調機構を用いて構成してある
が、特定のパターンの制御のみを実行できる微少変調機
構を用いて光学測定装置を構成しても良い。また、各実
施形態の光学測定装置は、光学特性データを出力する信
号復調回路５６を備えた装置であったが、信号復調回路
５６が行っている処理を、コンピュータ５７が行うよう
に装置を構成しても良い。

【００７６】また、各実施形態では、光変調のための機
構と光路差を与えるための機構を別に備える光変調部を
採用しているが、双方が同一の機構によって実現される
光変調部を採用することも出来る。例えば、微少変調機
構６１から、並進移動機構４１を取り除くとともに、微
少変調機構２４として、全反射ミラー２４の位置を大き
く移動させることができるものを用いた機構を採用して
も良い。このような構成の光変調部を用いた場合にも、
微少変調機構を適当に制御してやれば、各実施形態の光
学測定装置と同様に機能する光学測定装置が得られるこ
とになる。また、第４実施形態の微少変調機構６１′か
ら並進移動機構４１′を取り除き、微少変調機構４２′
に並進移動機構相当の機能を担わして良い。逆に、微小
変調機構４２′を取り除き、並進移動機構４１′に、微
小移動機構相当の機能を担わせても良い。

【００７７】また、光変調部を測定光側に設けてもよ
く、微少変調機構４０だけを参照光側に設け、並進移動
機構４１を測定光側に設けても良い。逆に、微少変調機
構４０を測定光側に設け、並進移動機構４１だけを参照
光側に設けても良い。さらに、測定対象試料１上に、参
照面を人為的に形成しても良い。例えば、被検者にコン
タクトレンズや眼鏡をつけてもらい、それらが参照面と
して使用されるようにしても良い。なお、本光学測定装
置を、眼以外の試料の測定に用いても良いことは当然で
ある。

【００７８】また、各実施形態の光学測定装置では、光
源１０としてＳＬＤを用いているが、結果として短いコ
ヒーレント長の光を発生できるものであれば、どのよう
な光源をも使用することが出来る。例えば、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、パルス・レーザー光源、白熱光源、干
渉性の悪い連続発振レーザー、しきい値電流を越えない
電流で発振させたレーザー、複数の多モード・レーザー
を組み合わせた光源、レーザー励起の蛍光光源などを用
いることが出来る。また、レーザーなどのコヒーレント
光源に、その出力光をランダムに変調し、位相に不規則
な飛びを発生させる機器を付加することによって構成さ
れた、短コヒーレント長光を発生する光源を用いること
も出来る。

【００７９】さらに、参照光を変調するための機構は、
各実施例に示したものに限られるものではなく、参照光
を変調できるものであれば、どのようなものをも使用す
ることが出来る。例えば、音響光学変調素子を用いた機
構や、参照光（あるいは測定光）が伝搬される屈折率が
可変な光伝搬媒体を有し、当該光伝搬媒体媒体の屈折率
を制御することによって、参照光（あるいは測定光）に
変調を施す機構を用いることも出来る。

【００８０】また、参照光に、周波数変調だけではな
く、振幅変調もが施されるように光学測定装置を構成し
ても良く、振幅変調だけが施されるように光学測定装置
を構成しても良い。また、参照光路にファラデー素子な
どの磁界による偏光面ローテーターを設けることによ
り、偏光面の回転（モジュレーション）という形態の変
調が、参照光に施されるように装置を構成しても良い。

【００８１】また、参照光の変調だけではなく、測定光
の変調もが行われるように装置を構成しても良い。例え
ば、更に振幅変調素子等を測定光路側に設け、測定光に
振幅変調が施されるようにしておき、参照光に対する周
波数変調と測定光に対する振幅変調とに応じた変調が干
渉光に施されるように装置を構成することも出来る。

【００８２】また、第５実施形態の光学測定装置は、４
測定点の同時測定を行える装置であったが、４測定点以
外の複数測定点の同時測定が行えるように装置を構成し
ても良いことは当然である。

【００８３】また、各実施形態の光学測定装置は、測定
時における、参照光の光路長の変化量が、光源が出力す
る短コヒーレント長光のコヒーレント長以下になるよう
に制御される装置であったが、従来の光学測定装置と同
様に、参照光の光路長を所定パターンで変化させること
によって、測定点の移動とともに、参照光に変調が施さ
れるように装置を構成しても良いことは当然である。た
だし、このように装置を構成した場合には、各実施形態
の光学測定装置に比して、測定の自由度が低い（測定順
等に制限が課せられる）装置が形成されることになる。

【００８４】

【発明の効果】本発明の第１の光学測定装置によれば、
測定対象試料内の参照面あるいは測定対象試料に対して
固定された参照面から、所定距離に位置する点の光学特
性データを測定できることになるので、光軸方向に、測
定対象試料が動いても、測定対象試料が基準位置にある
ときと同じ光学特性データを得ることが出来る。

【００８５】また、本発明の第２の光学測定装置を用い
れば、第１の光学測定装置と同様の測定を、複数の測定
点に対して同時に行えるので、極めて短時間に測定を終
えることができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態による光学測定装置の
構成図である。

【図２】 第１実施形態の光学測定装置が備えるコンピ
ュータの動作手順を示した流れ図である。

【図３】 本発明の第２実施形態による光学測定装置の
構成図である。

【図４】 本発明の第３実施形態による光学測定装置の
構成図である。

【図５】 本発明の第４実施形態による光学測定装置の
構成図である。

【図６】 本発明の第５実施形態による光学測定装置の
構成図である。

【符号の説明】

１０、１１ 光源 ２０ ハーフミラー、穴あきミラー、部分ミラー、 ２１ 光走査機構 ２２、９０ 光合分波器 ２４、２６ 全反射ミラー、ハーフミラー ２９ ダイクロイック・ミラー ４０ 微小変調機構 ４１ 並進移動機構 ４２ 焦点位置制御機構 ５０ 検出器 ５１ 増幅器 ５２ 帯域通過フィルタ ５３ 同期同調検出器 ５４ 積分器 ５５ Ａ−Ｄ変換器 ５６ 信号復調回路 ５７ コンピュータ ５８ モニタ ５９ プリンタ ６０ 位置センサ ６１ 参照光変調機構 ７０ 偏光子

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射された光を合波する光合波手段と、 短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段
   と、 この光発生手段が発生した光を、測定対象試料に導入す
   る光導入手段と、 この光導入手段による光の導入の結果、前記測定対象試
   料から出力される光である情報光を、第１情報光と第２
   情報光とに分割する光分割手段と、 この光分割手段によって分割された第１情報光に変調を
   施すとともに、変調を施した第１情報光を前記光合波手
   段に導入する光変調導入手段と、 前記光分割手段によって分割された第２情報光を、前記
   光合波手段に導入する第２情報光導入手段と、 前記光合波手段によって合波された光の強度に応じたレ
   ベルの電気信号を出力する光電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気信号の時間変化から、
   前記測定対象試料に関する光学特性データを算出する算
   出手段とを備える光学測定装置。
2. 【請求項２】 前記光変調導入手段は、前記第１情報光
   が反射される反射ミラーを有し、その反射ミラーを振動
   させることによって、第１情報光に変調を施すことを特
   徴とする請求項１記載の光学測定装置。
3. 【請求項３】 前記光変調導入手段は、第１情報光が伝
   搬する、端面が対向された２本の光ファイバを有し、そ
   れら２本の光ファイバの端面の間隔を変更することによ
   って、第１情報光に変調を施すことを特徴とする請求項
   １記載の光学測定装置。
4. 【請求項４】 前記光変調導入手段は、第１情報光が伝
   搬されるその一部が電歪素子に巻き付けられた光ファイ
   バを有し、その電歪素子の制御によりその光ファイバを
   変形することによって、第１情報光に変調を施すことを
   特徴とする請求項１記載の光学測定装置。
5. 【請求項５】 前記光変調導入手段は、第１情報光が伝
   搬される屈折率が可変な光伝搬媒体を有し、当該光伝搬
   媒体媒体の屈折率を制御することによって、第１情報光
   に変調を施すことを特徴とする請求項１記載の光学測定
   装置。
6. 【請求項６】 前記光変調導入手段は、第１情報光に変
   調を施すための音響光学変調素子を含むことを特徴とす
   る請求項１記載の光学測定装置。
7. 【請求項７】 前記光変調導入手段は、前記第１情報光
   の光路長の変動量を、測定に必要とされる位置分解能に
   応じた値以下に維持した状態で、第１情報光に変調を施
   すことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか
   に記載の光学測定装置。
8. 【請求項８】 前記光変調導入手段による前記第１情報
   光の変調のパターンが正弦波状パターンであることを特
   徴とする請求項７記載の光学測定装置。
9. 【請求項９】 前記正弦波状パターンが、前記光電変換
   手段によって出力される電気信号に含まれる直流成分が
   “０”となるように振幅が設定されたパターンであるこ
   とを特徴とする請求項８記載の光学測定装置。
10. 【請求項１０】 前記第２情報光の前記光分割手段から
    前記光合波手段に至る光路の光路長である第２情報光光
    路長と、前記第１情報光の前記光分割手段から前記光合
    波手段に至る光路の光路長である第１情報光光路長との
    差を調整する光路差調整手段を、さらに、備えることを
    特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載の
    光学測定装置。
11. 【請求項１１】 前記光導入手段は、前記光発生手段が
    発生した光を、その焦点位置が前記光路差調整手段によ
    って調整された前記第２情報光光路長と前記第１情報光
    光路長との差に応じた位置となるように、前記測定対象
    試料に導入することを特徴とする請求項１０記載の光学
    測定装置。
12. 【請求項１２】 前記第１情報光を直線偏光に変更する
    ための第１情報光偏光手段を、さらに、備えることを特
    徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の
    光学測定装置。
13. 【請求項１３】 前記第２情報光を直線偏光に変更する
    ための第２情報光偏光手段を、さらに、備えることを特
    徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の
    光学測定装置。
14. 【請求項１４】 前記光変調導入手段によって前記第１
    情報光に施された変調周波数に応じた信号を出力する信
    号出力手段を、さらに、備え、 前記算出手段は、前記光電変換手段が出力する電気信号
    と、前記信号出力手段が出力する信号とを用いて、光学
    特性データを算出することを特徴とする請求項１ないし
    請求項１３のいずれかに記載の光学測定装置。
15. 【請求項１５】 入射された光を合波する光合波手段
    と、 短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段
    と、 この光発生手段が発生した光を、測定対象試料に導入す
    る光導入手段と、 この光導入手段による光の導入の結果、前記測定対象試
    料が出力される光である情報光を、第１情報光と第２情
    報光とに分割する第１光分割手段と、 この第１光分割手段で分割された第１情報光を前記光合
    波手段に導入する第１情報光導入手段と、 前記第１光分割手段で分割された第２情報光を、所定数
    の分割第２情報光に分割する第２情報光分割手段と、 この第２情報光分割手段によって分割された所定数の分
    割第２情報光に互いに異なる変調を施すとともに、変調
    が施された前記所定数の分割第２情報光を、前記第２情
    報光分割手段から前記光合波手段に至る光路長が互いに
    異なるような形態で、前記光合波手段に導入する光変調
    導入手段と、 前記光合波手段によって合波された光の強度に応じたレ
    ベルの電気信号を出力する光電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気信号の時間変化と、前
    記光変調手段によって前記所定数の分割第２情報光に施
    される変調量を示すデータとから、前記測定対象試料内
    の前記所定数の測定点における光学特性データを算出す
    る算出手段とを備える光学測定装置。
16. 【請求項１６】 前記光変調導入手段は、それぞれ、前
    記所定数の分割第１情報光が入射される所定数の反射ミ
    ラーを有し、それら所定数の反射ミラーを振動させるこ
    とによって、前記所定数の分割第１情報光に変調を施す
    ことを特徴とする請求項１５記載の光学測定装置。
17. 【請求項１７】 前記光変調導入手段は、各分割第１情
    報光の光路長の変動量を、測定に必要とされる位置分解
    能に応じた値以下に維持した状態で、各分割第１情報光
    に変調を施すことを特徴とする請求項１５または請求項
    １６記載の光学測定装置。
18. 【請求項１８】 いずれかの分割第２情報光の前記第２
    情報光分割手段から前記光合波手段に至る光路の光路長
    とその分割第２情報光の前記第１光分割手段から前記光
    合波手段に至る光路の光路長との和である第２情報光光
    路長と、前記第１情報光の前記第１光分割手段から前記
    光合波手段に至る光路の光路長である第１情報光光路長
    との差を調整する光路差調整手段を、さらに、備えるこ
    とを特徴とする請求項１７記載の光学測定装置。
19. 【請求項１９】 前記光導入手段による前記測定対象試
    料への光の導入位置を調整するための導入位置調整手段
    を、さらに、備えることを特徴とする請求項１ないし請
    求項１８のいずれかに記載の光学測定装置。
20. 【請求項２０】 前記光導入手段による前記測定対象試
    料への光の導入位置を調整するための導入位置調整手段
    と、 測定点の位置を、反射面からの距離と、光の導入位置で
    表した複数の位置データを含む測定シーケンスデータを
    記憶する記憶手段と、 前記測定シーケンスデータ内の複数の位置データのぞれ
    ぞれに対して、順次、その位置データに含まれる導入位
    置データで示される導入位置に、前記発生手段が発生す
    る光が導入されるように前記導入位置調整手段を制御す
    るとともに、距離データに応じた長さに、前記第２情報
    光光路長と前記第１情報光光路長との差が調整されるよ
    うに前記光路差調整手段を制御する処理を実行する測定
    制御手段とを、さらに、備えることを特徴とする請求項
    １０または請求項１８記載の光学測定装置。