JP2009264826A - 光コヒーレンストモグラフィ - Google Patents
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Abstract
【課題】 測定対象物に照射される光の偏光状態を、簡単、低コストで制御することができる、新規な光コヒーレンストモグラフィを提供する。
【解決手段】 照射光学系bにおいて、レンズ7とビームスプリッタ2の間に、測定対象物100に向けて光を照射する偏波保持ファイバ11と、ビームスプリッタ2で分岐された他方の光を、偏波保持ファイバ11の遅軸yに対し直線偏光の振動面を少なくとも45度傾けて入力する導入光学系(導入偏波保持ファイバ14)を有する。偏波保持ファイバ11から測定対象物100に向けて照射される光の偏光状態は、偏波保持ファイバ11の長さに応じて調整される。
【選択図】 図5
【解決手段】 照射光学系bにおいて、レンズ7とビームスプリッタ2の間に、測定対象物100に向けて光を照射する偏波保持ファイバ11と、ビームスプリッタ2で分岐された他方の光を、偏波保持ファイバ11の遅軸yに対し直線偏光の振動面を少なくとも45度傾けて入力する導入光学系(導入偏波保持ファイバ14)を有する。偏波保持ファイバ11から測定対象物100に向けて照射される光の偏光状態は、偏波保持ファイバ11の長さに応じて調整される。
【選択図】 図5
Description
本発明は、光コヒーレンストモグラフィに関する。
近年、測定対象物の内部を非破壊により検査する技術が各種提案されている。例えば、光を用いて測定対象物の断層像を得る光コヒーレンストモグラフィ(OCT;Optical Coherence Tomography)が知られている。
光コヒーレンストモグラフィは一般的に、コヒーレンス長が短い直線偏光を出力する広帯域光源、この光源から出力された光を二分岐する分岐/結合手段(例えばビームスプリッタ)、分岐された一方の光を1/4波長板を経由して可動ミラーで反射させ分岐/結合手段に戻す参照光学系、分岐された他方の光をレンズを介して測定対象物に照射しその測定対象物で反射・散乱した光を前記レンズを介して分岐/結合手段に戻す照射光学系、分岐/結合手段において結合された参照光学系からの光と照射光学系からの光を、偏波ビームスプリッタでs偏光とp偏光に分離し、それぞれの光強度を検出する検出光学系、などを備えている。そして、光源から出力されたコヒーレンス長の短い(十数μm程度)光を測定対象物に照射する。照射した光の一部は測定対象物の内部に浸透し、内部で反射又は散乱されて後方に伝播する。内部で反射又は散乱された光の位置と強度を、検出光学系の干渉計を用いて測定し、断層構造を可視化するようになっている。
また、このようなOCT技術を利用した偏光OCTも知られている。複屈折を有する測定対象物に光を照射すると、その光は、測定対象物の内部で散乱又は反射し、後方に伝播する光の偏光状態が変化する。偏光OCTでは、この変化を検出することにより、測定対象物の複屈折特性の断層分布を可視化する。詳しくは、測定対象物で散乱又は反射した光の垂直成分の強度、水平成分の強度、垂直成分の直線偏光と水平成分の直線偏光の位相差などを測定している。
これらOCT技術において、照射する光の偏光状態の制御には通常、1/4波長板、1/2波長板、EO位相変調器などの光学機器が用いられている。
1/4波長板は、入射光線に1/4波長の位相差を生じさせる機能を持った波長板で、直線偏光を円偏光に変えることができる。
1/2波長板は、入射光線に1/2波長の位相差を生じさせる機能を持った波長板で、直線偏光の振動方向を回転させることができる。
EO位相変調器は電気光学効果を用いた位相変調器で、異方性を有する電気光学効果を用いた位相変調器に、異方性の軸に対して45度傾いた直線偏光を入射することにより、直線偏光を構成する互いに直交する固有波(直線偏光)の一方にだけ位相変調を与えることができる。これにより、位相変調器から出力される光の偏光状態を変化させることができる。
1/4波長板は、入射光線に1/4波長の位相差を生じさせる機能を持った波長板で、直線偏光を円偏光に変えることができる。
1/2波長板は、入射光線に1/2波長の位相差を生じさせる機能を持った波長板で、直線偏光の振動方向を回転させることができる。
EO位相変調器は電気光学効果を用いた位相変調器で、異方性を有する電気光学効果を用いた位相変調器に、異方性の軸に対して45度傾いた直線偏光を入射することにより、直線偏光を構成する互いに直交する固有波(直線偏光)の一方にだけ位相変調を与えることができる。これにより、位相変調器から出力される光の偏光状態を変化させることができる。
これら光学機器を用いて、照射する光の偏光状態を制御するOCT技術を開示した文献として、非特許文献1乃至6をあげることができる。
非特許文献1は、測定対象物に照射する光の偏光状態を、1/4波長板を用いて、直線偏光から円偏光に変化させている。
非特許文献2では、測定対象物に照射する光は、1/4波長板で直線偏光から円偏光にしており、参照光は、1/4波長板を回転させて偏光状態を変化させている。
非特許文献3では、測定対象物に照射する光を、1/2波長板により、直線偏光の振動面を0度、45度、90度に変化させている。
非特許文献4では、光源から出力した直後の光の偏光状態を、電気光学(EO)位相変調器により、ビームスプリッタの前で変化させている。
非特許文献5では、LCD-based addressable wave plateの速軸に対して、45度傾いた直線偏光を入射し、wave plateのリタデーション量を変化させ、偏光状態を制御している。
非特許文献6では、EO位相変調器の結晶の電場軸に対して、振動方向が45度傾いた直線偏光を入射することにより、測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させている。
非特許文献1は、測定対象物に照射する光の偏光状態を、1/4波長板を用いて、直線偏光から円偏光に変化させている。
非特許文献2では、測定対象物に照射する光は、1/4波長板で直線偏光から円偏光にしており、参照光は、1/4波長板を回転させて偏光状態を変化させている。
非特許文献3では、測定対象物に照射する光を、1/2波長板により、直線偏光の振動面を0度、45度、90度に変化させている。
非特許文献4では、光源から出力した直後の光の偏光状態を、電気光学(EO)位相変調器により、ビームスプリッタの前で変化させている。
非特許文献5では、LCD-based addressable wave plateの速軸に対して、45度傾いた直線偏光を入射し、wave plateのリタデーション量を変化させ、偏光状態を制御している。
非特許文献6では、EO位相変調器の結晶の電場軸に対して、振動方向が45度傾いた直線偏光を入射することにより、測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させている。
M.R.Hee et al., J. Opt. Soc. Am. B, vol.9, no.6, pp.903-908, 1992.
J.F.de Boer et al., Opt. Lett., vol.22, no.12, pp.934-936, 1997.
J.F.de Boer et al., Opt. Lett., vol.24, no.5, pp.300-302, 1999.
C.E.Saxer et al., Opt. Lett., vol.25, no.18, pp.1355-1357, 2000.
J.E.Roth et al., Opt. Lett., vol.26, no.14, pp.1069-1071, 2001.
J.Zhang et al., Opt. Express, vol.11, no.24, pp.3262-3270, 2003.
前述したように、従来の光コヒーレンストモグラフィ技術においては、測定対象物に照射される光の偏光状態の制御に、1/2波長板、1/4波長板、EO位相変調器などの光学機器を用いている。よって、測定機器の小型化、低コスト化などを阻害するという問題があった。
本発明はこのような従来事情に鑑みて成されたもので、その目的とする処は、測定対象物に照射される光の偏光状態を、簡単、低コストで制御することができる、新規な光コヒーレンストモグラフィを提供することにある。
以上の目的を達成するために本発明は、光源から出力された直線偏光を、偏波保持ファイバを通して測定対象物に照射する光コヒーレンストモグラフィであって、前記偏波保持ファイバの遅軸(または速軸)に対し前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段を少なくとも有し、測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を調整可能に形成したことを特徴とする。
より具体的には、
コヒーレンス長が短い直線偏光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を二分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで分岐された一方の光を、1/4波長板を経由してミラーで反射させ前記ビームスプリッタに戻す参照光学系と、
前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、レンズを介して測定対象物に照射し、前記測定対象物で反射、散乱した光を、前記レンズを介してビームスプリッタに戻す照射光学系と、
前記ビームスプリッタにおいて結合された前記参照光学系からの光と前記照射光学系からの光を、偏波ビームスプリッタで異なる偏光状態に分離し、それぞれの光強度を検出する検出光学系と、を備え、
前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段が、前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、前記偏波保持ファイバの遅軸に対し直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する導入光学系であり、
前記照射光学系は、前記レンズと前記ビームスプリッタの間に、測定対象物に向けて光を照射する偏波保持ファイバと、前記導入光学系と、を配したことを特徴とする。
コヒーレンス長が短い直線偏光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を二分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで分岐された一方の光を、1/4波長板を経由してミラーで反射させ前記ビームスプリッタに戻す参照光学系と、
前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、レンズを介して測定対象物に照射し、前記測定対象物で反射、散乱した光を、前記レンズを介してビームスプリッタに戻す照射光学系と、
前記ビームスプリッタにおいて結合された前記参照光学系からの光と前記照射光学系からの光を、偏波ビームスプリッタで異なる偏光状態に分離し、それぞれの光強度を検出する検出光学系と、を備え、
前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段が、前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、前記偏波保持ファイバの遅軸に対し直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する導入光学系であり、
前記照射光学系は、前記レンズと前記ビームスプリッタの間に、測定対象物に向けて光を照射する偏波保持ファイバと、前記導入光学系と、を配したことを特徴とする。
図1に示すように、偏波保持ファイバの遅軸(または速軸)に対して、振動面が所定角度、この例では45度傾いた直線偏光を入力すると、偏波保持ファイバを伝播する光は、直線偏光→楕円偏光、楕円偏光→円偏光、円偏光→楕円偏光、楕円偏光→入力した直線偏光に対して振動面が90度回転した直線偏光、へと順次変化する。このような偏光状態の変化は繰り返され、ビート長の整数倍のところで、入力した偏光状態に戻る。このような特性を利用して、偏波保持ファイバの遅軸(または速軸)に対し、振動面が45度傾いた直線偏光を入力した箇所から、光が出力される箇所までの、偏波保持ファイバの長さを任意に調整することにより、偏光状態が変化した光を作り出すことができる。よって、測定対象物に照射される光の偏光状態を、容易に制御することが可能になる。
前記偏波保持ファイバの長さ可変手段として、例えば、ファイバストレッチャをあげることができる。
ファイバストレッチャの具体的一態様として、例えば、ファイバの中途部分を円柱状のピエゾ素子に巻き付け、このピエゾ素子を径方向に拡張させるなどの態様をあげることができる。このようなストレッチ手段を用いてファイバを伸ばすことにより、光路長を変化させることができる。これにより、偏波保持ファイバの長さを、測定対象物に照射される光が直線偏光、円偏光、楕円偏光のいずれかになるように、任意に調整することが可能になる。ピエゾ素子を拡張させるためには、通常、電圧を制御するコントローラなどを用いることは言うまでもない。
偏光状態の制御を容易に行うには、偏波保持ファイバの遅軸(または速軸)に対し、直線偏光の振動面を45度傾けて入力することが、より好ましい。
前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段は、前記偏波保持ファイバに対し45度回転した状態で接続されている導入偏波保持ファイバとすることができる。この場合、前記直線偏光は、その振動面が、前記導入偏波保持ファイバの速軸または遅軸のどちらかになるよう前記導入偏波保持ファイバに入力され、さらに、前記接続箇所を経由して前記偏波保持ファイバに入力することにより、測定対象物に向けて照射する光の偏光状態を前記偏波保持ファイバにて調整可能となる。
前記偏波保持ファイバの長さは、実質的にビート長以下であることが好ましい。
前記偏波保持ファイバは、測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させる偏光調整偏波保持ファイバと、前記偏光調整偏波保持ファイバと略同一長さで偏光調整偏波保持ファイバに対し90度回転した状態で接続されている波長依存性補償ファイバとからなることが好ましい。
また、前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段として、波長板をあげることができる。この場合、測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を、前記波長板により調整可能に形成する。
前記波長板として1/2波長板を用い、前記偏波保持ファイバの遅軸に対し、前記直線偏光の振動面を0度または45度のいずれかの角度に選択し傾けて入力可能に形成することが好ましい。
前記偏波保持ファイバの長さは、測定対象物に照射される光が円偏光になるように調整されていると良い。
またこの場合も、前記偏波保持ファイバは、測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させる偏光調整偏波保持ファイバと、前記偏光調整偏波保持ファイバと略同一長さで偏光調整偏波保持ファイバに対し90度回転した状態で接続されている波長依存性補償ファイバとからなることが好ましい。
本発明に係る光コヒーレンストモグラフィは以上説明したように、偏波保持ファイバの遅軸に対し直線偏光の振動面を所定角度、好ましくは45度傾けて入力する手段を少なくとも有し、当該手段により、前記偏波保持ファイバから測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を調整可能な構成とした。これにより、偏波保持ファイバを所定の長さに調整することで、円偏光、楕円偏光、90度回転した直線偏光を、選択的に作り出すことができる。
血管内などの狭い部分に挿入するためのOCTプローブ(光を測定対象物に照射するプローブ)には、当然のことながら小型化が要求される。小型化を実現するためには部品点数を減らす必要がある。
本発明は、波長板やEO位相変調器などの光学機器を用いる代わりに、前記した偏波保持ファイバの特性を有効に利用して、測定対象物に照射する光の偏光状態を容易に制御することができる。
よって、光測定機器の小型化や操作性の向上、低コスト化の促進にも寄与するなど、多くの効果が期待できる。
血管内などの狭い部分に挿入するためのOCTプローブ(光を測定対象物に照射するプローブ)には、当然のことながら小型化が要求される。小型化を実現するためには部品点数を減らす必要がある。
本発明は、波長板やEO位相変調器などの光学機器を用いる代わりに、前記した偏波保持ファイバの特性を有効に利用して、測定対象物に照射する光の偏光状態を容易に制御することができる。
よって、光測定機器の小型化や操作性の向上、低コスト化の促進にも寄与するなど、多くの効果が期待できる。
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
図1は、本例の光コヒーレンストモグラフィ(OCT)の基本原理となる、偏波保持ファイバの特性を示す。
偏波保持ファイバ1の遅軸y(または速軸x)に対して、45度傾いている直線偏光を入射すると、その直線偏光は伝播距離に応じて、直線偏光→楕円偏光、楕円偏光→円偏光、円偏光→楕円偏光、楕円偏光→入力した直線偏光に対して振動面が90度回転した直線偏光、へと順次変化する。このような偏光状態の変化は繰り返され、ビート長の整数倍のところで、入力した偏光状態に戻る。よって、所望の偏光状態の光を取り出すためには、伝播距離を調整する。
すなわち、振動面が45度傾いた直線偏光を入力した部分から、光が出力されるまでの、偏波保持ファイバ1の長さを任意に調整すればよい。
なお、直線偏光の振動面の傾きは必ずしも45度に限定されるものではないが、偏光状態を容易に制御可能とするには、45度傾いている直線偏光を入力することが好ましい。
偏波保持ファイバ1の遅軸y(または速軸x)に対して、45度傾いている直線偏光を入射すると、その直線偏光は伝播距離に応じて、直線偏光→楕円偏光、楕円偏光→円偏光、円偏光→楕円偏光、楕円偏光→入力した直線偏光に対して振動面が90度回転した直線偏光、へと順次変化する。このような偏光状態の変化は繰り返され、ビート長の整数倍のところで、入力した偏光状態に戻る。よって、所望の偏光状態の光を取り出すためには、伝播距離を調整する。
すなわち、振動面が45度傾いた直線偏光を入力した部分から、光が出力されるまでの、偏波保持ファイバ1の長さを任意に調整すればよい。
なお、直線偏光の振動面の傾きは必ずしも45度に限定されるものではないが、偏光状態を容易に制御可能とするには、45度傾いている直線偏光を入力することが好ましい。
図2に、本例の光コヒーレンストモグラフィの概略を示す。
この光コヒーレンストモグラフィAは、光源1、この光源1から出力された光を二分岐するビームスプリッタ2、光源1とビームスプリッタ2の間に配置されたレンズ3および偏光子4に加え、参照光学系a、照射光学系b、検出光学系cなどを備えている。
この光コヒーレンストモグラフィAは、光源1、この光源1から出力された光を二分岐するビームスプリッタ2、光源1とビームスプリッタ2の間に配置されたレンズ3および偏光子4に加え、参照光学系a、照射光学系b、検出光学系cなどを備えている。
光源1は、コヒーレンス長が短い光(一般的に十数μm)を発生する光源を用いても良いし、コヒーレンス長の長い光を発生する光源からコヒーレンス長が短い光を生成する機器を用いるなど、OCTに搭載可能な各種光源を用いることができる。
参照光学系aは、ビームスプリッタ2で分岐された一方の光を、1/4波長板5を経由してミラー6で反射させ、ビームスプリッタ2に戻すように形成されている。ミラーには通常、可動ミラーを用い、不図示の制御部で動作制御を行うようにする。
照射光学系bは、ビームスプリッタ2で分岐された他方の光を、レンズ7を介して測定対象物100に照射し、測定対象物100で反射、散乱した光を、レンズ7を介してビームスプリッタ2に戻すように形成されている。
検出光学系cは、前記した参照光学系aから戻ってきた光と、照射光学系bから戻ってきた光をビームスプリッタ2で結合し、その結合された光を、偏波ビームスプリッタ8で、直交する二つの直線偏光、具体的にはs偏光とp偏光に分離し、それぞれの光強度を、干渉計としての光検出器9、10などで検出するように形成されている。
照射光学系bは、前記したレンズ7とビームスプリッタ2の間に、偏波保持ファイバ11と、この偏波保持ファイバ11の遅軸y(または速軸x)に対して、直線偏光の振動面を少なくとも45度傾けて入力する手段としての導入光学系(図2では不図示)と、ビームスプリッタ2と偏波保持ファイバ11の間に配したレンズ12と、を有し、測定対象物100に照射される光の偏光状態を、偏波保持ファイバ11で調整し得るように形成されている。
図3に、前記した導入光学系を具体化した光コヒーレンストモグラフィの概略を示す。なお、図2の例と同様の構成要素については図中に前記と同一の符号を付し、重複する説明を一部省略する。
この例の導入光学系は、偏波保持ファイバ11の基端側(ビームスプリッタ2側)に、偏波保持ファイバ11に対し45度回転した状態で接続(融着13)されている、導入偏波保持ファイバ14で構成されている。
この例では、ビームスプリッタ2から出力された直線偏光は、その振動面が、導入偏波保持ファイバ14の速軸または遅軸のどちらかになるよう導入偏波保持ファイバ14に入力され、前記融着13箇所を経由して、偏波保持ファイバ11に入力される。
この例では、ビームスプリッタ2から出力された直線偏光は、その振動面が、導入偏波保持ファイバ14の速軸または遅軸のどちらかになるよう導入偏波保持ファイバ14に入力され、前記融着13箇所を経由して、偏波保持ファイバ11に入力される。
このような光コヒーレンストモグラフィAによれば、導入偏波保持ファイバ14を介して、偏波保持ファイバ11の遅軸y(または速軸x)に対し、振動面が45度傾いた直線偏光が入力される。偏波保持ファイバ11を伝播する光は、直線偏光→楕円偏光、楕円偏光→円偏光、円偏光→楕円偏光、楕円偏光→入力した直線偏光に対して振動面が90度回転した直線偏光、へと順次変化する。
この特性を利用して、偏波保持ファイバ11の遅軸(速軸)に対し振動面が45度傾いた直線偏光を入力した箇所(前記融着13箇所)から、光が出力される箇所(偏波保持ファイバ11の先端)に至る、偏波保持ファイバ11の長さを任意に調整することにより、偏光状態が変化した光を作り出すことができる。
この特性を利用して、偏波保持ファイバ11の遅軸(速軸)に対し振動面が45度傾いた直線偏光を入力した箇所(前記融着13箇所)から、光が出力される箇所(偏波保持ファイバ11の先端)に至る、偏波保持ファイバ11の長さを任意に調整することにより、偏光状態が変化した光を作り出すことができる。
図4に、偏波保持ファイバ11の長さを調整する可変手段(長さ可変手段)を備えた光コヒーレンストモグラフィAの概略を示す。なお、図2、図3の例と同様の構成要素については図中に前記と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
この例の長さ可変手段は、円柱状のピエゾ素子15と、このピエゾ素子15を径方向に拡張させるための電圧コントローラ(不図示)などからなるファイバストレッチャである。そして、偏波保持ファイバ11の中途部分を前記ピエゾ素子15に巻き付け、このピエゾ素子15を径方向に拡張させて偏波保持ファイバ11を伸ばすことにより、偏波保持ファイバ11の長さを変化させることができる。
この例では、偏波保持ファイバ11の長さ(後述する偏光調整領域11aの長さ)を、測定対象物に照射される光が、直線偏光と円偏光のいずれかになるように調整可能としている。
この例では、偏波保持ファイバ11の長さ(後述する偏光調整領域11aの長さ)を、測定対象物に照射される光が、直線偏光と円偏光のいずれかになるように調整可能としている。
また、偏波保持ファイバ11は、ビート長以下の長さであるとよい。この場合、偏波保持ファイバにおける光路長の波長依存性を小さくできるが、長さを変化させることは難しい。そこで、測定対象物100に照射される光の偏光状態を変化させる偏光調整偏波保持ファイバ11aと、この偏光調整偏波保持ファイバ11aを先端側に有し、実使用の長さを稼ぐための延長領域である波長依存性補償ファイバ11bと、からなる構成とすると良い。波長依存性補償ファイバ11bは、偏光調整偏波保持ファイバ11aと略同一長さで、偏光調整偏波保持ファイバ11aに対し90度回転した状態で接続され、前記した長さ調整のための部分、測定時の操作用の部分などとして機能する。
図5に、偏波保持ファイバと、この偏波保持ファイバの遅軸に対し直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段の具体例をまとめて示す。
図中の(1)は、ビート長以下の長さの偏波保持ファイバに対し、45度回転した状態で、導入偏波保持ファイバを融着した例を示す。
(2)は、偏波保持ファイバが、偏光調整偏波保持ファイバ(L2)と、この偏光調整偏波保持ファイバと略同一長さをもって90度回転した状態で接続されている波長依存性補償ファイバ(L1)からなる例を示す。L1−L2は、偏波保持ファイバにおける光路長の波長依存性を小さくするためビート長以下の長さとしている。波長依存性補償ファイバ(L1)に対し、45度回転した状態で、導入偏波保持ファイバが融着されている。
(3)は、直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段に1/2波長板を用いて、これにより対象物に向けて照射される光の偏光状態を調整可能とした例を示す。この場合、偏波保持ファイバの長さにおいて、L1とL2との差を、測定対象物に照射される光が円偏光になる長さとする。
(4)は、前記した(2)の例において、波長依存性補償ファイバ(L1)の中途部分をファイバストレッチャで長さ調整可能とした例を示す。
それぞれの例において、図示を省略した要素は、図2〜図4のいずれかに示された構成と同様であることは言うまでもない。
ちなみに、上述した各例において、偏波保持ファイバ11の先端を捻ることで、測定対象物100に照射する偏光の振動方向を回転させることもできる。特に、偏波保持ファイバ11の長さがビート長の1/2の整数倍であるとき、測定対象物100に照射する直線偏光の振動方向を回転させることができる。
この場合、直線偏光の振動方向の回転により引き起こされる直交する二つの成分の光強度変化は、90度周期であるため、90度の回転範囲で十分である。また、振動方向が45度異なる直線偏光を照射することにより、一方の振動方向の直線偏光が、測定対象物の複屈折の遅軸又は速軸に一致したため偏光状態の変化が生じなくても、もう一方の振動方向の直線偏光(前記直線偏光の振動方向より45度回転している)では確実に偏光状態の変化が生じ、感度よい測定が出来る。
この場合、直線偏光の振動方向の回転により引き起こされる直交する二つの成分の光強度変化は、90度周期であるため、90度の回転範囲で十分である。また、振動方向が45度異なる直線偏光を照射することにより、一方の振動方向の直線偏光が、測定対象物の複屈折の遅軸又は速軸に一致したため偏光状態の変化が生じなくても、もう一方の振動方向の直線偏光(前記直線偏光の振動方向より45度回転している)では確実に偏光状態の変化が生じ、感度よい測定が出来る。
以上、本発明に係る光コヒーレンストモグラフィの実施形態の数例を図面に基づき説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において各種の変更が可能であることは言うまでもない。
1:光源
2:ビームスプリッタ
a:参照光学系
5:1/4波長板
6:ミラー
b:照射光学系
7:レンズ
11:偏波保持ファイバ
11a:偏光調整偏波保持ファイバ
11b:波長依存性補償ファイバ
14:導入偏波保持ファイバ
15:ピエゾ素子
c:検出光学系
8:偏波ビームスプリッタ
9、10:光検出器
2:ビームスプリッタ
a:参照光学系
5:1/4波長板
6:ミラー
b:照射光学系
7:レンズ
11:偏波保持ファイバ
11a:偏光調整偏波保持ファイバ
11b:波長依存性補償ファイバ
14:導入偏波保持ファイバ
15:ピエゾ素子
c:検出光学系
8:偏波ビームスプリッタ
9、10:光検出器
Claims (13)
- 光源から出力された直線偏光を、偏波保持ファイバを通して測定対象物に照射する光コヒーレンストモグラフィであって、
前記偏波保持ファイバの遅軸に対し前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段を少なくとも有し、測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を調整可能に形成したことを特徴とする光コヒーレンストモグラフィ。 - 請求項1記載の光コヒーレンストモグラフィであって、
コヒーレンス長が短い直線偏光を出力する光源と、
前記光源から出力された光を二分岐するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタで分岐された一方の光を、1/4波長板を経由してミラーで反射させ前記ビームスプリッタに戻す参照光学系と、
前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、レンズを介して測定対象物に照射し、前記測定対象物で反射、散乱した光を、前記レンズを介してビームスプリッタに戻す照射光学系と、
前記ビームスプリッタにおいて結合された前記参照光学系からの光と前記照射光学系からの光を、偏波ビームスプリッタで異なる偏光状態に分離し、それぞれの光強度を検出する検出光学系と、を備え、
前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段が、前記ビームスプリッタで分岐された他方の光を、前記偏波保持ファイバの遅軸に対し直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する導入光学系であり、
前記照射光学系は、前記レンズと前記ビームスプリッタの間に、測定対象物に向けて光を照射する偏波保持ファイバと、前記導入光学系と、を配したことを特徴とする請求項1記載の光コヒーレンストモグラフィ。 - 前記偏波保持ファイバの長さ可変手段を有し、前記偏波保持ファイバの長さの変更により、測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を調整可能に形成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバの長さ可変手段がファイバストレッチャであることを特徴とする請求項3記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバの遅軸に対し、前記直線偏光の振動面を少なくとも45度傾けて入力することを特徴とする請求項3又は4に記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段が、前記偏波保持ファイバに対し45度回転した状態で接続されている導入偏波保持ファイバであり、
前記直線偏光は、その振動面が、前記導入偏波保持ファイバの速軸または遅軸のどちらかになるよう前記導入偏波保持ファイバに入力されることを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の光コヒーレンストモグラフィ。 - 前記偏波保持ファイバの長さが実質的にビート長以下であることを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバは、
測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させる偏光調整偏波保持ファイバと、
前記偏光調整偏波保持ファイバと略同一長さで偏光調整偏波保持ファイバに対し90度回転した状態で接続されている波長依存性補償ファイバと、からなることを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載の光コヒーレンストモグラフィ。 - 前記直線偏光の振動面を所定角度傾けて入力する手段が1/2波長板であり、
測定対象物に向けて照射される光の偏光状態を、前記1/2波長板により調整可能としたことを特徴とする請求項1又は2に記載の光コヒーレンストモグラフィ。 - 前記1/2波長板は、前記偏波保持ファイバの遅軸に対し、前記直線偏光の振動面を0度または45度のいずれかの角度に選択し傾けて入力可能に形成されていることを特徴とする請求項9に記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバの長さは、前記直線偏光の振動面を45度に傾けて入力したときの測定対象物に照射される光が円偏光になるように調整されていることを特徴とする請求項9又は10に記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバの長さが実質的にビート長以下であることを特徴とする請求項9乃至11のいずれかに記載の光コヒーレンストモグラフィ。
- 前記偏波保持ファイバは、
測定対象物に照射される光の偏光状態を変化させる偏光調整偏波保持ファイバと、
前記偏光調整偏波保持ファイバと略同一長さで偏光調整偏波保持ファイバに対し90度回転した状態で接続されている波長依存性補償ファイバと、からなることを特徴とする請求項9乃至12のいずれかに記載の光コヒーレンストモグラフィ。
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