JP2003207308A - 干渉計、手術用顕微鏡、および対象物の運動速度の干渉測定法 - Google Patents
干渉計、手術用顕微鏡、および対象物の運動速度の干渉測定法Info
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Abstract
を干渉測定により求めることのできる方法とを提供す
る。 【解決手段】 干渉パターン検出装置の空間分解能が干
渉パターンの特徴周波数に適合化されている。
Description
製する少なくとも1つの試料光路と、少なくとも1つの
参照光路と、試料領域の光と参照光路の光とを重畳する
少なくとも1つの光重畳ユニットと、試料領域の光およ
び参照光路の光による干渉パターンを検出する干渉パタ
ーン検出装置とを有する干渉計に関する。
を介して試料領域に光を調製し、試料領域の光と参照光
路の光とを重畳して干渉パターンを発生させる対象物の
運動速度の干渉測定法、例えば媒体の運動速度を空間分
解能を有する干渉測定により求める方法に関する。
計の駆動方法は、例えば独国特許出願公開第19929
406号明細書から公知である。ここには試料内の深さ
プロフィルを白色光によって記録する干渉計が記載され
ている。
ーレント長を有する白色光が使用される。光信号のコヒ
ーレント長とは光信号の位相相関が存在する長さであ
る。大きなコヒーレント長を有する光源としては例えば
コヒーレント長が数kmとなるヘリウムネオンレーザー
があり、一方、太陽光などの広帯域の白色光のコヒーレ
ント長は数μmである。短コヒーレント長の光源では、
分割され再び重畳される2つの光路のあいだの光干渉
は、所定の光路長(コヒーレント長)において分割され
てから重畳されるまでの2つの光路長が一致する場合に
しか発生しない。
6号明細書の干渉計は白色光による干渉測定に適した光
を形成するスーパールミネセンスダイオードを有してい
る。このダイオードの光は試料光路および参照光路内へ
入力結合される。参照光路は反射素子としてミラーを有
している。試料光路には深度プロフィルを測定すべき対
象物が配置され、これが走査される。相応の反射光はC
CDアレイのかたちのセンサ面上で重畳される。CCD
アレイでの干渉パターンの状態から試料光路の光と参照
光路の光との光路差が結論される。求められた光路差か
ら走査すべき試料の光に対する散乱中心の位置が求めら
れ、グラフィック表示される。
は、スーパールミネセンスダイオードの短コヒーレント
光で試料の深度プロフィルを記録する方法および干渉計
が公知である。ここではスーパールミネセンスダイオー
ドの短コヒーレント光が試料分岐および参照分岐へ入力
結合される。参照分岐の光は可動ミラーへ供給される。
この可動ミラーにより参照分岐の光路長を調整すること
ができる。さらにフォトディテクタが設けられており、
試料分岐および参照分岐の光はここで重畳されて干渉を
発生する。フォトディテクタでの干渉パターンの時間的
変化と参照分岐内のミラーの既知の位置とから試料分岐
の散乱中心の位置が結論される。
明細書
精度の高い干渉計と、対象物の運動速度を干渉測定によ
り求めることのできる方法とを提供することである。
ン検出装置の空間分解能が干渉パターンの特徴周波数に
適合化されている構成により解決される。
渉パターンの時間変化を求める振動信号検出段が配属さ
れている構成によっても解決される。また、第1の参照
光路のほかに第2の参照光路が設けられている構成によ
っても解決される。
渉パターン検出装置での位置に依存して干渉パターンに
より光強度が変化する空間変化率である。干渉パターン
検出装置を干渉パターンの特徴周波数に適合化すると
は、干渉パターン検出装置の検出ユニットが少なくとも
この特徴周波数に対する空間分解能を有するように構成
されているということである。こうした手段によりパラ
メータに最適化された干渉計が構成され、小さな信号ノ
イズで僅かなデータのみに基づいて確実に距離測定を行
うことができる。
ターン検出装置の少なくとも1つの領域がCCDアレイ
として構成されており、干渉パターンの特徴周期によっ
て検出される検出器ピクセルの数は少なくとも2つであ
る。この手段により、CCDアレイのピクセル数が小さ
くて済む。その結果CCDアレイに対して高い読み出し
速度が得られ、相応に小さいデータ量に基づいて簡単な
データ処理を行うことができる。
試料領域の光と参照光路の光とを重畳する光重畳ユニッ
トが光マッピングシステムを有しており、この光マッピ
ングシステムの試料光路アパーチャおよび参照光路アパ
ーチャは干渉パターン検出装置に適合化される。光マッ
ピングシステムのアパーチャを適合化することにより、
試料光路および参照光路の全光が干渉パターン検出装置
によって検出される。このようにすれば干渉パターン検
出装置での明暗(干渉縞)情報について良好な信号ノイ
ズ比が得られる。
ーン検出装置の感光領域を照射するために、ガウス半径
の2倍までの参照光路の光および試料光路の光で感光領
域を照射する光マッピングシステムが設けられる。ここ
では、試料光路および参照光路で反射し干渉パターン検
出装置の感光領域へ達する光の放射強度が干渉パターン
検出装置の感光領域での最大放射強度の少なくとも1/
e2の成分に相応することを理解されたい。こうした手
段によりCCDアレイのダイナミック領域での最適な照
射が達成される。
内に試料光路および参照光路が設けられており、ここで
光導波路の2つの端部間の距離、すなわち干渉パターン
検出装置のCCDアレイとして構成された感光領域へ光
が出射する2つの端部間の距離を2aとし、光導波体端
部から干渉パターン検出装置の感光領域までの距離をd
とし、干渉計で使用される光の波長をλとし、干渉パタ
ーン検出装置の感光領域のCCDアレイの検出器ピクセ
ルのサイズをΔxとすると (λd)/(2aΔx)≧2 が成り立つ。こうした手段によりCCDアレイの所定の
ピクセルジオメトリで干渉計の最適感度が達成される。
干渉パターン検出装置には検出された干渉パターンの障
害を除去するフィルタ段が配属されている。こうした手
段により試料光路と参照光路とのあいだの光路差は走査
すべき試料領域の反射特性が劣化しても確実に検出され
る。
フィルタ段はヘテロダインフィルタ段として構成されて
おり、ヘテロダインフィルタ周波数は干渉パターンの特
徴周波数に相応している。この手段を用いると特に干渉
パターンの狭帯域のバンドパスフィルタリングが可能と
なる。このため小さな信号ノイズ比の干渉パターンを用
いることができる。つまり特に比較的小さな反射性しか
有さない散乱中心の位置を求めることができる。
ば、試料領域での散乱中心の運動が正確に測定される。
ば、試料領域の散乱中心で反射した光の光路の差を2つ
の参照区間に関して求めることができる。これにより統
計的な測定誤差が最小化され、大きな測定精度が得られ
る。
照光路の長さと第2の参照光路の長さとは異なってい
る。各参照光路の測定領域が相互に適合化されているこ
とにより、大きなダイナミクスを有する干渉計を構成す
ることができる。参照光路を1つしか有さない干渉計に
比べて、この種の干渉計の深度のストロークは第2の参
照光路のぶんだけ拡張される。
および第1の参照光路に基づく干渉パターンにより干渉
パターン検出装置で得られた特徴周波数と試料光路およ
び第2の参照光路に基づく干渉パターンにより干渉パタ
ーン検出装置で得られた特徴周波数との商は整数にも整
数分数にもならない。こうした手段により、CCDアレ
イで重畳された個々の干渉パターンにおける信号分離が
ヘテロダインフィルタリングを用いて良好に行われる。
ここでは各高調波が特徴周波数に相応するフィルタ関数
領域で干渉パターンに基づく信号が発生せず、相応に基
本特徴周波数を有する他方の参照光路に基づく信号が得
られることを利用している。
鏡により、手術医に手術領域の3次元断面画像を提供す
ることができる。
り、例えば細管を流れる媒体の流速を求めることができ
る。
も1つの試料光路の光が試料領域へフォーカシングされ
る。こうした手段により所定の空間分解能で細管内の流
れプロフィルの記録が得られる。例えば血管内の局所的
な血流状態を測定することができる。
ーンがCCDアレイにより検出され、CCDアレイから
読み出された画像を比較することにより干渉パターンの
時間変化が求められる。こうした手段により、干渉計の
試料領域の散乱中心の運動を高い精度で求めることがで
きる。
に説明する。
ーパールミネセンスダイオードとして構成された白色光
源101を有している。白色光源101は波長領域85
0nm、コヒーレント長約10nmのルミネセンス光を
発光する。もちろん他のスペクトル領域で形成された白
色光を使用することもできる。白色光源101は試料光
路および参照光路に対して光を調製する。このために白
色光源101の光は光導波路102へ入力結合される。
この光導波路には光結合ユニット104が配置されてい
る。そこには白色光源101からの光とレーザーダイオ
ード104からの可視光のスペクトル領域で放射された
光とが90:10の比で混合される。レーザーダイオー
ド104からの可視光により干渉計100の試料領域に
対するアライメントレーザービームが調製される。光導
波路105により可視レーザー光と混合された白色光は
別の光結合ユニット106へ供給され、光導波路107
の試料光路と光導波路108の参照光路とへ結合され
る。光結合ユニットは光導波路105から試料光路およ
び参照光路へ供給された光を10:90の比で分配す
る。つまりこの光結合ユニットは光導波路105の光の
90%を光導波路107へ案内し、10%を光導波路1
08へ案内する光分岐ユニットとして機能する。
設けられており、参照領域に対する光がレンズ系111
を備えた光導波路110を介して調製される。参照光路
の参照光領域はミラー112を有しており、このミラー
に光導波路110からの光が供給される。ミラー112
での反射光が光導波路110内を戻り、再び光結合ユニ
ット109へ案内される。光結合ユニットは光導波路1
10から供給された光のうち50%を光導波路113へ
分岐させ、試料領域および反射ビーム領域からの反射光
の干渉パターンを検出する干渉パターン検出装置へ案内
する。この干渉パターン検出装置は検出器ユニットとし
てCCDアレイ117を有しており、光導波路113の
出射端部114からこのCCDアレイへ出射される光は
シリンドリカルレンズ115を介して光線束116とな
る。
力結合された光は光結合ユニット118および光導波路
119を介して光マッピングシステム120により検査
すべき試料121の試料領域へフォーカシングされる。
テム120および光導波路119を介して戻り、再び光
結合ユニット118へ案内される。光導波路119から
の光のうち50%が光導波路122へ入力結合される。
路122の端部123の光もシリンドリカルレンズ11
5を介して出力結合され、光線束124としてCCDア
レイ117へ照射される。CCDアレイ117では、干
渉条件のもとで試料領域の光と参照ミラー112で反射
した光とを重畳することにより干渉パターンが検出され
る。
ット130が配属されている。この干渉信号評価ユニッ
ト130はフィルタ段131を有しており、このフィル
タ段に振動信号検出段132が接続されている。
次元で走査できる走査ユニット140を有している。走
査ユニットの走査位置とCCDアレイ117で発生して
いる干渉パターンの評価とから試料領域での散乱中心の
分布が3次元画像として可視となる。
導波路114、123の端部の領域において示されてい
る。ここにはシリンドリカルレンズ115およびCCD
アレイ117が含まれる。
ドリカルレンズ115を通り、線としてCCDアレイ1
17上にマッピングされる。この線が感光性のCCDア
レイ117のディテクタピクセルによって検出される。
光導波路114、123から出射された光はガウス強度
分布を有する。CCDアレイ117では得られる全強度
Iが発生する。これは包絡線として2つのCCDアレイ
の光のガウス型強度分布を重畳したものに基づいてい
る。
と参照ミラー121での反射性とが等しいと仮定する
と、CCDアレイ117上の強度分布Iは、座標原点を
図2の参照番号206で示した位置に置くとすれば、位
置xに依存して I(x)=2I0[1+Vxcos{2π・(c/λ)
・(τx+Δτz)+φ x}] となる。ここでλは白色光源からの光の平均波長であ
り、cは光速であり、τx=θx/cは図2のCCDア
レイ上の異なる位置に対して光導波路114、123か
ら開放角θ=a/(2d)で到来した光の伝搬時間差で
あり、Δτzは図1の干渉計の試料光路および参照光路
の異なる長さの光路に基づく2つの光導波路114、1
23からの光の伝搬時間差であり、Vxは使用される白
色光源からの光のコヒーレント長lcに対する半値幅x
c=lc/θでのガウス分布のかたちの干渉パターンの
包絡線であり、φxは干渉パターンの発振成分に比べて
弱い位置依存性を有する位相係数である。
レイ117での位置xiでの干渉パターン301による
強度分布300が示されている。干渉パターン301は
特徴周波数 kc=2π(θ/λ) では、位置xiで幅 xc=lc/θ にわたって延在する。
1の干渉計100のCCDアレイ117で得られたもの
であり、これは試料光路および参照光路に相応する白色
光源の異なる光路長によって定められる。この位置は参
照光路の定義された光路と試料光路の散乱中心で反射し
た光線束とに相応する。図1の干渉計100のCCDア
レイ117で得られた図3の干渉パターン301の位置
を評価することにより、試料領域での散乱中心の正確な
位置が測定される。CCDアレイでの干渉パターンの時
間変化から試料領域の散乱中心の運動状態が結論され
る。したがって特に位置ごとの速度を測定することがで
きる。
7およびシリンドリカルレンズ115を備えた干渉パタ
ーン検出装置は干渉パターンの特徴周波数へ適合化され
ている。このために光導波路114、123の端部間の
距離2aおよびCCDアレイ117から光導波路端部ま
での距離dはCCDアレイディテクタピクセルの間隔お
よびサイズΔxへ適合化され、CCDアレイ117で検
出された特徴周波数での光強度信号の空間的な変化分が
分解される。このようにしてCCDアレイ117の読み
出しによりCCDアレイ117での光強度の変動が検出
される。この変動は特徴周波数よりも小さい空間周波数
により変化するものである。同時にCCDアレイ117
で特徴周波数よりも高い周波数での障害効果により発生
した光の強度の変動も求められる。
に光導波路114の光も光導波路123の光も照射さ
れ、これによりCCDアレイ117の感光領域へは光導
波路114、123の光ビームがそれぞれの光導波路1
14、123から出射されるビームの強度プロフィルの
ガウス半径の2倍に相応するビーム特性で入射してい
る。もちろん基本的にCCDアレイ117を他の強度プ
ロフィルを有する光導波路114、123の光で照射で
きることにも注意されたい。例えばCCDアレイ117
を簡単なガウス半径によって、つまりCCDアレイ11
7へ達する光のビーム強度が少なくとも最大強度の1/
eとなるように照射することができる。
Dアレイの照射領域により試料光路の光および参照光路
の光が相互に干渉するように定められている。この領域
にCCDアレイのN個のピクセルが存在し、特徴周波数
kcの干渉信号の空間周期P cがP個のピクセルをカバ
ーしていると仮定すると、干渉計の深度のストロークΔ
zは平均波長λの白色光源からの白色光を使用して Δz=(Nλ)/(2P) となる。これは試料領域の散乱中心の位置が深さΔzま
でしか求められないということを意味する。
7のディテクタピクセルのサイズおよび間隔がより大き
く選定されている。これは特徴周波数kcの周期で発生
する干渉光の強度変動が少なくとも2つのディテクタピ
クセルでカバーされるようにするためである。この手段
により最大可能な測定領域が得られる。
に、図1のCCDアレイ117は時間順次に読み出さ
れ、CCDアレイの各ピクセルの強度情報が電圧値へ変
換される。連続的な読み出し過程により時間依存性の電
圧信号が形成され、フィルタリングにより干渉信号の障
害が除去される。こうして得られる干渉信号からCCD
アレイに内在する情報が取り出される。
干渉計の干渉信号評価ユニット130のフィルタ段13
1で時間周波数による狭帯域のバンドパスフィルタリン
グにかけられる。ここでの時間周波数は特徴周波数kc
に相応する。フィルタ段131が特徴周波数kcに相応
するフィルタ周波数のヘテロダインフィルタとして構成
されていることにより、特に狭帯域のフィルタ関数が実
現される。ただしフィルタリングに対してLCフィルタ
装置などの他のフィルタ方式を利用することもできる。
後置接続されている振動信号検出段132では、フィル
タリングされた電圧信号の包絡線が求められる。この電
圧信号の所定の時点での大きさは試料領域の散乱中心の
位置および大きさの尺度となる。
リングされた電圧信号の基準値に対する位相状態が求め
られる。このためにフィルタリングされた電圧信号のゼ
ロ交差の時点が求められる。CCDアレイの順次の読み
出し過程で干渉パターンの位相状態を測定することによ
り、図1の干渉計100の試料領域の散乱中心の運動が
結論される。
光のうち所定の成分が反射される対象物であれば任意の
ものが使用できる。例えば人体または動物または植物の
部分領域などの生物材料を検査することができる。同様
に干渉計を用いて工業製品などの材料、例えば旋盤やフ
ライス盤、レンズなどの寸法を正確に計測することもで
きる。
レイ117で調製された電圧信号を評価して得られた距
離信号400が示されている。干渉計100の振動信号
検出段132で求められた時間依存性の包絡線Iは、図
4では座標z11上に空間情報の内容として示されてい
るが、これは求められた散乱中心の位置に相応する。試
料光領の検査すべき試料はこの信号に基づいており、2
つの空間的にオフセットされた反射面を有している。
干渉計100の断面図が示されている。ここには均一な
第1の散乱中心密度を有する第1の試料領域501と均
一な第2の散乱中心密度を有する第2の試料領域502
とが存在する。この試料は光マッピングシステム503
により走査される。
で測定された散乱中心の強度分布600が示されてい
る。この強度分布信号は例えばイメージングのためにさ
らに処理され、図6の強度分布600の構造に散乱中心
密度が割り当てられる。
ロフィルが記録されている。光導波路701の干渉光は
レンズ系702を介して細管704の流れ703におけ
る光散乱中心へフォーカシングされる。散乱中心がフォ
ーカス705を通って干渉計の試料領域へ入射する場
合、流れのなかで運動する散乱中心は図1の干渉計10
0では相応の干渉パターンの動きとしてCCDアレイ上
に現れる。なぜなら流れのなかの散乱中心で反射した光
は、図1に則して説明したように、干渉計100内で参
照光路の光と重畳されるからである。このとき試料光路
の光路長は散乱中心が運動しているために随時変化して
いる。CCDアレイ117上の相応の干渉信号の位相の
時間変化から、干渉信号評価ユニット130により散乱
中心の運動が求められる。その際、速度の測定は散乱中
心の運動方向の開放角と走査光の入射方向の開放角とが
小さくなればなるほど正確になることがわかっている。
プロフィル800が図8に示されている。流れプロフィ
ル800は流れの中央に最大値を有している。これに対
して細管の縁部には流体は存在していない。
位相の時間変化率φが試料領域の散乱中心の位置dに依
存して示されている。これは図7に則して説明した細管
内の流体の流速を図1の干渉計100を用いて記録した
場合の実施例である。空間依存性の変化率900は散乱
中心の局所的な流速に相応する。これは流体の層状流の
図8に示されているプロフィルに反映されている。
度のストローク(変化範囲)が拡張された干渉計100
0が示されている。干渉計1000は白色光源1001
を有しており、この光源の光は図1の干渉計100の場
合と同様に光導波路1002へ入力結合される。光導波
路1002からの光は光結合ユニット1003へ案内さ
れ、そこで白色光とレーザーダイオード1004から可
視のスペクトル領域で送出された光とが90:10の比
で混合される。レーザーダイオード1004の可視光に
より、干渉計1000の試料領域に対するアライメント
レーザービームが調製される。混合された光は光導波路
1005を介して光結合ユニット1006へ案内され、
このユニットにより光導波路1007の試料光路と光導
波路1008の参照光路とに90:10の比で分割され
る。光結合ユニット1009には光導波路1010が配
属されており、これにより参照光領域の参照光路で干渉
のための参照光が調製される。光導波路1010の光は
レンズ系1011を介してミラー1012へ案内され
る。ミラー1012から戻ってくる反射光は再び光導波
体1010を介して光結合ユニット1009へ達する。
この光結合ユニット1009は光導波路1010の光の
50%を光導波路1013へ結合する。光導波路101
3には別の光結合ユニット1014が配置されており、
このユニットは光導波路1013で供給される光を5
0:50の比で光導波路1015と光導波路1016と
に分割する。光導波路1015、1016はそれぞれ端
部1017、1018を有しており、この端部で光線束
1019、1020がガウス型ビームプロフィルで調製
される。光線束1019、1020はシリンドリカルレ
ンズ1021を介して線となってCCDアレイ1022
へフォーカシングされる。
れた光は光結合ユニット1023へ案内され、このユニ
ットには光導波路1024が光マッピングシステム10
25とともに配属されている。光マッピングシステム1
025は2つのレンズを有しており、これらのレンズは
試料領域で検査すべき試料1026へ試料光線束をフォ
ーカシングするために用いられる。試料1026での反
射光は光導波体1024内を戻り、光結合ユニット10
23で試料光路1007の光と混合される。これにより
光導波路1024の光のうち50%が光導波路1027
へ達する。光導波路1027はガウス型ビームプロフィ
ルで光線束1029を出射する端部1028を有してい
る。この光線束1029はシリンドリカルレンズ102
1を介して同様にCCDアレイ1022へ線としてフォ
ーカシングされる。
0は干渉信号評価ユニット1030を有しており、この
干渉信号評価ユニットはフィルタ段1031および振動
信号検出段1032を有している。
図が示されている。ここには光導波路の端部領域101
7、1018、1028がシリンドリカルレンズ102
1および図1のCCDアレイ1022により縮尺が拡大
されてマッピングされる。
ドリカルレンズ1104により線としてCCDアレイ1
105へマッピングされる。このときCCDアレイ11
05の領域1106は同時に光導波路1101〜110
3の光によって各光導波路の光の最小強度がガウス半径
の2倍よりも小さい強度領域にある強度で照射されるこ
とが保証される。図2に則して説明したように、CCD
アレイを他の強度基準に相応に照射することもできる。
106内の干渉パターンが検出される。光導波路110
1から光導波路1102への距離a12または光導波路
1101から光導波路1103への距離a13が異なる
ため、相応に図1の干渉計100には光導波路1101
の光と光導波路1102の光とを重畳することにより特
徴周波数 kc1=2πa12/(λ2d) kc2=2πa13/(λ2d) で干渉パターンが発生する。ここでdは光導波路110
1〜1103の端部からCCDアレイまでの距離であ
り、λは白色光源1001の波長である。
が相応の光導波路ごとに異なることにより、これを相互
に分離し、各干渉パターンに対してそれぞれ試料光路お
よび参照光路に属する光の波長の差を割り当てることが
できる。
0が示されており、この強度分布は試料領域1026の
異なる位置での2つの散乱中心に対して図10の干渉計
1000で得られたものである。特徴周波数kc1は位
置xi1での干渉パターン1201に基づいており、特
徴周波数kc2は位置xi2での干渉パターン1202
に基づいている。
装置の空間分解能は図10の干渉計1000では特徴周
波数kc1、kc2へ適合化されている。このために出
射アパーチャの相互距離a12、a13の距離が光導波
路1101〜1103とCCDアレイとからCCDアレ
イのディテクタピクセルへの距離dとに適応化されてい
る。特徴周波数を上回る空間周波数で変化する光強度の
変動がないようにCCDアレイのディテクタピクセル上
のサイズおよび間隔が保持されているので、散乱中心の
位置情報を含まない障害信号は検出されなくなる。特に
大きな測定領域に対して図1の干渉計100に相応にデ
ィテクタピクセルのサイズおよび間隔が2つの特徴周波
数に属する周期が少なくとも2つのディテクタピクセル
をカバーするように選定される。
出するために、図10のCCDアレイ1022は時間的
に連続して読み出され、各CCDピクセルの輝度情報が
電圧値へ変換される。連続的な読み出し過程により時間
依存性の電圧信号が形成され、ここからフィルタリング
を経て干渉信号の障害が除去され、CCDアレイの干渉
信号に内在する情報が得られる。
の干渉計の干渉信号評価ユニット1030のフィルタ段
1031で時間周波数による狭帯域のバンドパスフィル
タリングにかけられる。この時間周波数は特徴的な空間
周波数kc1、kc2に相応する。フィルタ段1031
を特徴周波数kc1、kc2に相応する異なるフィルタ
周波数を有する2つのヘテロダインフィルタの並列回路
として構成することにより、特に狭帯域のフィルタリン
グが可能となる。
31に後置接続されている振動信号検出段1032で
は、フィルタリングされた電圧信号の振幅が求められ
る。所定の時点での電圧信号の大きさは試料領域の散乱
中心の位置および大きさの尺度量となる。
タリングされた電圧信号の位相状態が基準値に関して求
められる。このためにフィルタリングされた電圧信号の
ゼロ交差の時点が求められる。干渉パターンの位相状態
をCCDアレイの連続的な読み出し過程において追究す
ることにより、フィルタリングされた電圧信号の位相状
態を測定して図10の干渉計1000の試料領域の散乱
中心の運動を結論することができる。
ンの信号分離を良好に行うために、波長λ、光導波路1
101〜1103の端部からCCDアレイ1105の平
面までの距離d、光導波路1101〜1103の相互の
間隔a12、a13は特徴周波数が他の特徴周波数の整
数倍とはならないように選定される。
6aの長さは使用される白色光源1001の白色光のコ
ヒーレント長に適合化されており、これにより干渉計の
連続的かつ拡張された深度のストロークは1つしか参照
光路を有さない干渉計の深度のストロークの2倍に相応
する。
および光が平行に入力結合される遅延区間の拡張は段階
的に行われる。
られた手術用顕微鏡により、術医は手術領域を可視のス
ペクトル領域の光を使用できない場所であっても高い光
分解能で観察することができる。
号を示す図である。
れた距離情報信号を示す図である。
た図1の干渉計の走査領域を示す図である。
の位置情報を示す図である。
ある。
である。
ての流体情報を示す図である。
の実施例を示す概略図である。
渉信号を示す図である。
1015、1016、1024、1027 光導波路 1003、1006、1009、1014、1023
フォトカプラユニット 1004 レーダーダイオード 1011 レンズ系 1012 ミラー 1017、1018、1028 端部 1019、1020、1029 光線束 1021 シリンドリカルレンズ 1022 CCDアレイ 1025 光マッピングシステム 1026 試料 1030 干渉信号評価ユニット 1031 フィルタ段 1032 振動信号検出段
Claims (15)
- 【請求項1】 試料領域に光を調製する少なくとも1つ
の試料光路と、少なくとも1つの参照光路と、試料領域
の光と参照光路の光とを重畳する少なくとも1つの光重
畳ユニットと、試料領域の光および参照光路の光による
干渉パターンを検出する干渉パターン検出装置とを有す
る干渉計において、 干渉パターン検出装置(117、204、1022、1
105)の空間分解能は干渉パターンの特徴周波数に適
合化されていることを特徴とする干渉計。 - 【請求項2】 干渉パターン検出装置の少なくとも1つ
の領域がCCDアレイ(117、204、1022、1
105)として構成されており、干渉パターンの特徴周
期による検出を行う検出器ピクセルの数は少なくとも2
つである、請求項1記載の干渉計。 - 【請求項3】 試料領域の光と参照光路の光とを重畳す
る少なくとも1つの光重畳ユニットは光マッピングシス
テム(114、123、114、1017、1018、
1021)を有しており、該光マッピングシステムの試
料光路アパーチャおよび参照光路アパーチャは干渉パタ
ーン検出装置(117、204、1022、1105)
に適合化されている、請求項1または2記載の干渉計。 - 【請求項4】 干渉パターン検出装置(117、20
4、1022、1105)の感光領域を照射するため
に、ガウス半径の2倍までの参照光路の光および試料光
路の光で感光領域を照射する光マッピングシステム(1
14、123、114、1017、1018、102
1)が設けられている、請求項1から3までのいずれか
1項記載の干渉計。 - 【請求項5】 光導波路(102、105、107、1
08、110、119、113、122、1002、1
005、1007、1008、1010、1024、1
013、1015、1016)として試料光路および参
照光路が設けられており、 ここで光導波路の2つの端部(114、123、101
7、1018、1028)間の距離すなわち干渉パター
ン検出装置の感光領域へ光を出射する端部間の距離を2
aとし、光導波体端部(114、123、1017、1
018、1028)から干渉パターン検出装置の感光領
域までの距離をdとし、干渉計で使用される干渉光の波
長をλとし、干渉パターン検出装置の感光領域のCCD
アレイ(117、1022)の検出器ピクセルのサイズ
をΔxとすると (λd)/(2aΔx)≧2 が成り立つ、請求項1から3までのいずれか1項記載の
干渉計。 - 【請求項6】 干渉パターン検出装置(117、20
4、1022、1105)には検出された干渉パターン
の障害を除去するフィルタ段(113、1131)が配
属されている、請求項1から5までのいずれか1項記載
の干渉計。 - 【請求項7】 フィルタ段(131、1131)はヘテ
ロダインフィルタ段として構成されており、ヘテロダイ
ンフィルタ周波数は干渉パターンの特徴周波数に相応し
ている、請求項6記載の干渉計。 - 【請求項8】 試料領域に光を調製する少なくとも1つ
の試料光路と、少なくとも1つの参照光路と、試料領域
の光と参照光路の光とを重畳する少なくとも1つの光重
畳ユニットと、試料領域の光および参照光路の光による
干渉パターンを検出する干渉パターン検出装置とを有す
る干渉計、例えば請求項1から7までのいずれか1項記
載の干渉計において、 干渉パターン検出装置(117、204、1022、1
105)には干渉パターンの時間変化を求める振動信号
検出段(132、1132)が配属されていることを特
徴とする干渉計。 - 【請求項9】 試料領域に光を調製する少なくとも1つ
の試料光路と、少なくとも1つの参照光路と、試料領域
の光と参照光路の光とを重畳する少なくとも1つの光重
畳ユニットと、試料領域の光および参照光路の光による
干渉パターンを検出する干渉パターン検出装置とを有す
る干渉計、例えば請求項1から8までのいずれか1項記
載の干渉計において、 第1の参照光路のほかに第2の参照光路が設けられてい
ることを特徴とする干渉計。 - 【請求項10】 第1の参照光路の長さと第2の参照光
路の長さとは異なっている、請求項9記載の干渉計。 - 【請求項11】 試料光路および第1の参照光路に基づ
く干渉パターンにより干渉パターン検出装置で得られた
特徴周波数と試料光路および第2の参照光路に基づく干
渉パターンにより干渉パターン検出装置で得られた特徴
周波数との商は整数にも整数分数にもならない、請求項
9または10記載の干渉計。 - 【請求項12】 請求項1から11までのいずれか1項
記載の干渉計が配属されていることを特徴とする手術用
顕微鏡。 - 【請求項13】 少なくとも1つの試料光路を介して試
料領域に光を調製し、試料領域の光と参照光路の光とを
重畳して干渉パターンを発生させる対象物の運動速度の
干渉測定法、例えば媒体の運動速度を空間分解能を有す
る干渉測定により求める方法において、 干渉パターンの時間変化を求め、 干渉パターンの時間変化から運動速度を求めることを特
徴とする対象物の運動速度の干渉測定法。 - 【請求項14】 少なくとも1つの試料光路の光を試料
領域へフォーカシングする、請求項13記載の方法。 - 【請求項15】 干渉パターンをCCDアレイにより検
出し、 CCDアレイ(1017、1022)から読み出された
画像を比較することにより干渉パターンの時間変化を求
める、請求項13または14記載の方法。
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