JP2005351727A - 光画像計測方法及びそれを用いた光干渉断層イメージング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
2光束1,2の空間干渉縞において空間干渉縞の空間周期λS の適宜な位相位置毎にアレイセンサ素子3を合せ配置し、各アレイセンサ素子3よりの各位相毎の信号を検出し、演算電子回路6〜10などを用いて相互の演算し、前記2光束1,2の干渉信号強度分布や位相差分布を描画して、光コヒーレンス断層画像化法と同様に被検査物体の表面乃至深層の断層画像をイメージングする。
【選択図】図1
Description
ここで、IDC:直流成分、IAC:交流成分、k:波数、z:2光束の光学距離の差、φ0 :初期位相、θ:位相シフト量である。ピエゾ振動子などを用いて参照光のミラーを振動させて光路長を変化させたり、あるいはヘテロダイン周波数の位相を90度ごとに検出したりすれば、位相シフト量θを可変にできる。例えば、θ=90度ずつずらした光干渉信号の強度を検出すると、
I0 = IDC+IACcos(kz+φ0 +0×θ) …(2)
I1 =IDC+IACcos(kz+φ0 +1×θ) …(3)
I2 =IDC+IACcos(kz+φ0 +2×θ) …(4)
I3 =IDC+IACcos(kz+φ0 +3×θ) …(5)
が取得される。
IAC=(1/2)・[(I0 −I1 )2 +(I1 −I2 )2 ]1/2 …(6)
φ=tan-1[(I1 −I2 )/(I0 −I1 )] …(7)
4ステップ方式では、次式で求められる。
φ=tan-1[(I1 −I3 )/(I0 −I2 )] …(9)
以上のような相互演算により、干渉光の交流成分分布と位相差分布を求める方法が位相シフト法として知られている。同様の方法で5ステップ方式でも求められる。
IAC=(1/2)・[(I0 −IDC)2 +(I2 −IDC)2 ]1/2 …(10)
φ=tan-1[(I2 −IDC)/(I0 −IDC)] …(11)
と演算しても求められる。
〔1〕光画像計測方法において、被検査物体に光ビームを照射し、その被検査物体から反射した光を利用して、その被検体の表面もしくは内部の形態情報を画像化する光画像計測方法において、物体光、参照光の2光束による空間干渉縞の空間周期の適宜な位相位置毎にアレイセンサ素子を合わせて配置し、前記各アレイセンサ素子からの各位相毎の信号を検出し相互に演算する空間周波数位相シフト方法により、前記2光束の干渉信号光強度分布や位相差分布を描画することを特徴とする。
ここで、zm はアレイセンサ素子3のZ軸上の位置である。波数kは2π/λ(λ:光波長)であるから、空間周波数の周期λs=λ/2sinαおよび空間周波数の波数ks=2π/λsを用いると、
I n,m =IDC+IACcos(kz+φ−ks・zm ) …(13)
となる。これより、位相ks・zm が90度となるように、入射角αとアレイセンサ素子3の座標zm を選べば、前記の位相シフト方法を各アレイセンサ素子3の出力に適用して、例えば3ステップ方式を用いた場合には、図1に示すような演算回路6〜10を用いて、光干渉縞強度分布4を直流成分を除去して観測できる。その結果、3つのアレイセンサ素子の出力In,0 、In,1 、In,2 がそれぞれ上記式(2)、(3)、(4)の位相シフトした値に該当し、この演算回路6〜10によって出力端11には上記式(6)の2乗の出力In 2 が得られる。
2 物体反射光
3 アレイセンサ素子
4 光干渉縞強度分布
5 アレイセンサ素子の出力端
6,8 差動増幅演算回路
7,9 2乗増幅回路
10 足し算回路
11 演算回路出力端
21,31,41 広帯域光源
22,32,42 レンズ
23 光束2分割・合波用ビームスプリッター
24,38,45 光軸に対して仰角αをつけた反射鏡
25,35,48 対物レンズ
26,36,49 被検査物体
27,40,50 2次元アレイセンサ
28 高速プロセッサ
29 表示装置付きコンピュータ
33,34,37,43,44 2分割用ビームスプリッター
39,47 合波用ビームスプリッター
46 反射ミラー
Claims (7)
- 被検査物体に光ビームを照射し、その被検査物体から反射した光を利用して、その被検体の表面もしくは内部の形態情報を画像化する光画像計測方法において、物体光、参照光の2光束による空間干渉縞の空間周期の適宜な位相位置毎にアレイセンサ素子を合わせて配置し、前記各アレイセンサ素子からの各位相毎の信号を検出し相互に演算する空間周波数位相シフト方法により、前記2光束の干渉信号光強度分布や位相差分布を描画することを特徴とする光画像計測方法。
- (a)広帯域な波長域を有する光源と、
(b)該光源からの光束を参照光と被検査物体への物体光とに2分割し異なる光路とする手段と、
(c)前記参照光を、略光軸方向に順次移動して反射回帰させるミラーと、
(d)前記被検査物体の表面乃至深層から反射回帰する物体光と前記回帰する参照光を交差して合波する手段と、
(e)前記合波された2光束干渉光の空間干渉縞を検出するアレイセンサと、
(f)前記各アレイセンサ素子からの位相毎の信号を相互に演算する手段と、
(g)前記演算する手段からの信号強度分布や位相差分布を画像化するコンピュータおよび表示装置とを具備することを特徴とする空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。 - 前記広帯域な波長域を有する光源のコヒーレント長が100μm以下であることを特徴とする請求項2記載の空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。
- 前記干渉光学系に、マイケルソン干渉系を用いることを特徴とする請求項2記載の空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。
- 前記干渉光学系に、マッハツェンダー干渉系を用いることを特徴とする請求項2記載の空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。
- 前記演算する手段に、演算電子回路を具備することを特徴とする請求項2記載の空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。
- 前記演算する手段に、演算プログラムを用いることを特徴とする請求項2記載の空間周波数位相シフト法による光干渉断層イメージング装置。
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JP2010139326A (ja) * | 2008-12-10 | 2010-06-24 | Hamamatsu Photonics Kk | 観察装置および観察方法 |
JP2018529089A (ja) * | 2015-08-14 | 2018-10-04 | ソルラブス ゲーエムベーハーThorlabs GmbH | 光散乱オブジェクトの内側の少なくとも1つのセクショナルフェースを露出するための方法およびデバイス |
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2004
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