JP2014215149A - 波長掃引光源の光周波数校正方法とそのプログラム及び記憶媒体、光周波数校正装置、光干渉断層計測装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長掃引光源の光周波数を校正し、波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償することが可能な波長掃引光源の光周波数校正方法を提供する。
【解決手段】波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法であって、
波長掃引光源が有する光周波数掃引機構の制御パラメータを変化させながら波数取得干渉計における出射光の光周波数範囲を測定し、制御パラメータと光周波数範囲との対応を判定する第１の工程と、
波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大を測定し、制御パラメータとの対応を判定する第２の工程と、
出射光の光周波数範囲と、活性媒質の利得の極大における制御パラメータとの関係を判定する第３の工程と、
判定結果に基づき、制御パラメータを調整する第４の工程と、
を有する構成とされている。
【選択図】 図１
【解決手段】波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法であって、
波長掃引光源が有する光周波数掃引機構の制御パラメータを変化させながら波数取得干渉計における出射光の光周波数範囲を測定し、制御パラメータと光周波数範囲との対応を判定する第１の工程と、
波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大を測定し、制御パラメータとの対応を判定する第２の工程と、
出射光の光周波数範囲と、活性媒質の利得の極大における制御パラメータとの関係を判定する第３の工程と、
判定結果に基づき、制御パラメータを調整する第４の工程と、
を有する構成とされている。
【選択図】 図１
Description
本発明は、波長掃引光源の光周波数校正方法とそのプログラム及び記憶媒体、光周波数校正装置、光干渉断層計測装置に関するものである。
近年、医用分野をはじめ様々な分野で光干渉断層計測装置（ＯＣＴ装置：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）が盛んに研究、開発されている。
ＯＣＴにはいくつか方式があるが、波長が動的に変化する波長掃引光源を用いたＯＣＴは、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ−ＯＣＴ）と呼ばれ、他の方式に比べ高速、高Ｓ／Ｎ比などの優位点を持ち、次世代のＯＣＴ装置として期待されている。
ＯＣＴにはいくつか方式があるが、波長が動的に変化する波長掃引光源を用いたＯＣＴは、ＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ−ＯＣＴ）と呼ばれ、他の方式に比べ高速、高Ｓ／Ｎ比などの優位点を持ち、次世代のＯＣＴ装置として期待されている。
ＳＳ−ＯＣＴ装置に採用されている波長掃引光源にも数多くの種類がある。
例えば、利得媒体を含む共振器に波長掃引フィルタを導入し、波長掃引可能にしたもの、あるいはそれに分散補償機構を導入したＦＤＭＬ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍｅｉｎ Ｍｏｄｅ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）がある。
また、外部共振器型レーザのミラーや、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）のミラーをＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）で構成し、可動とすることにより共振器長を変え、波長掃引可能としたものがある。
さらに、変調ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いて共振器を構成し、それらの屈折率を電気、熱により変化させることで共振器全体の選択波長を調整する、ＳＧ（Ｓａｍｐｌｅｄ−Ｇｒａｔｉｎｇ）ＤＢＲレーザ、などがある。
例えば、利得媒体を含む共振器に波長掃引フィルタを導入し、波長掃引可能にしたもの、あるいはそれに分散補償機構を導入したＦＤＭＬ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍｅｉｎ Ｍｏｄｅ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）がある。
また、外部共振器型レーザのミラーや、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）のミラーをＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）で構成し、可動とすることにより共振器長を変え、波長掃引可能としたものがある。
さらに、変調ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を用いて共振器を構成し、それらの屈折率を電気、熱により変化させることで共振器全体の選択波長を調整する、ＳＧ（Ｓａｍｐｌｅｄ−Ｇｒａｔｉｎｇ）ＤＢＲレーザ、などがある。
これらの波長掃引光源を用いたＯＣＴ装置では、掃引光の波数（周波数）と時間との間の非線形性を補償し、等波数間隔にデータを取得するため、しばしば波数取得干渉計が用いられる。
これには一般的なマイケルソン干渉計や、マッハツェンダー干渉計、ファブリーペロー干渉計などが用いられ、光源からの出射光の一部を分け、上記干渉計を通すことで等波数間隔の参照信号が得られる。
この信号を装置のＡ／Ｄコンバータの参照信号として使用することで、信号光のデータのうち等波数間隔のデータのみを得ることができる。
非特許文献１には、波長掃引レーザを光源としたＳＳ−ＯＣＴ装置で、このような波数取得干渉計を用いた装置が開示されている。
これには一般的なマイケルソン干渉計や、マッハツェンダー干渉計、ファブリーペロー干渉計などが用いられ、光源からの出射光の一部を分け、上記干渉計を通すことで等波数間隔の参照信号が得られる。
この信号を装置のＡ／Ｄコンバータの参照信号として使用することで、信号光のデータのうち等波数間隔のデータのみを得ることができる。
非特許文献１には、波長掃引レーザを光源としたＳＳ−ＯＣＴ装置で、このような波数取得干渉計を用いた装置が開示されている。
しかしながら、上記従来例における波長掃引光源においては、波長掃引機構部の初期ばらつきや径時変化により、出射光の波長（周波数）範囲が変化したり、利得との位置関係が変化してしまうという課題を有している。
そのため、波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償することが必要となる。その際、波長掃引光源の出射光の周波数を校正するための機構がＯＣＴ装置内にあると、装置の
自動校正なども可能になり好ましい。特に、ＯＣＴの測定に用いる装置のみを使って上記校正を行うことができればさらに好ましい。
そのため、波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償することが必要となる。その際、波長掃引光源の出射光の周波数を校正するための機構がＯＣＴ装置内にあると、装置の
自動校正なども可能になり好ましい。特に、ＯＣＴの測定に用いる装置のみを使って上記校正を行うことができればさらに好ましい。
本発明は、上記課題に鑑み、波長掃引光源の光周波数を校正し、波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償することが可能となる波長掃引光源の光周波数校正方法とそのプログラム及び記憶媒体、光周波数校正装置、光干渉断層計測装置の提供を目的とする。
本発明の波長掃引光源光の周波数校正方法は、
波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法であって、
前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータを変化させながら前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する第１の工程と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大を測定し、前記制御パラメータとの対応を判定する第２の工程と、
前記出射光の光周波数範囲と、前記活性媒質の利得の極大における前記制御パラメータとの関係を判定する第３の工程と、
前記判定結果に基づき、前記制御パラメータを調整する第４の工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のプログラムは、上記した光周波数校正方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、上記したプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能であることを特徴とする。
また、本発明の波長掃引光源光の周波数校正装置は、波数取得干渉計と周波数掃引校正部を有し、
波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、前記波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記周波数掃引校正部により前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正装置であって、
前記周波数掃引校正部が、
前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する光周波数範囲判定部と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大値と、前記制御パラメータの値との対応を判定する利得極大判定部と、
前記光周波数範囲に対応する制御パラメータと該利得極大に対応する制御パラメータとの関係を判定し、適正な制御パラメータに対するずれを評価した結果に基づき前記制御パラメータの値を調整する調整部と、
を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光干渉断層計測装置は、測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
上記した光周波数校正装置における波数取得干渉計が、前記光干渉断層計測装置内に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の光干渉断層計測装置は、測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
上記した光周波数校正装置における周波数掃引校正部が、前記演算処理内に設けられていることを特徴とする。
波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法であって、
前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータを変化させながら前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する第１の工程と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大を測定し、前記制御パラメータとの対応を判定する第２の工程と、
前記出射光の光周波数範囲と、前記活性媒質の利得の極大における前記制御パラメータとの関係を判定する第３の工程と、
前記判定結果に基づき、前記制御パラメータを調整する第４の工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明のプログラムは、上記した光周波数校正方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする。
また、本発明の記憶媒体は、上記したプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能であることを特徴とする。
また、本発明の波長掃引光源光の周波数校正装置は、波数取得干渉計と周波数掃引校正部を有し、
波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、前記波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記周波数掃引校正部により前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正装置であって、
前記周波数掃引校正部が、
前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する光周波数範囲判定部と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大値と、前記制御パラメータの値との対応を判定する利得極大判定部と、
前記光周波数範囲に対応する制御パラメータと該利得極大に対応する制御パラメータとの関係を判定し、適正な制御パラメータに対するずれを評価した結果に基づき前記制御パラメータの値を調整する調整部と、
を備えていることを特徴とする。
また、本発明の光干渉断層計測装置は、測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
上記した光周波数校正装置における波数取得干渉計が、前記光干渉断層計測装置内に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の光干渉断層計測装置は、測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
上記した光周波数校正装置における周波数掃引校正部が、前記演算処理内に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、波長掃引光源の光周波数を校正し、波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償することが可能となる波長掃引光源の光周波数校正方法とそのプログラム及び記憶媒体、光周波数校正装置、光干渉断層計測装置を実現することができる。
（実施形態１）
本発明の実施形態１における光干渉断層計測装置（ＯＣＴ装置）における波長掃引光源の光周波数校正方法の構成例について説明する。
本実施形態では、波数取得干渉計を用いた一般的な構成の光干渉断層計測装置により、波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法を中心に説明する。
図１は、本実施形態に係る波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴシステムの全体を表す概念図である。
１０１は波長掃引光源であり、光源からの出射光はファイバ（実線で描く）を伝搬し、光カップラ１０２に入る。
光カップラ１０２で分岐された出射光は、一方は計測光としてＯＣＴ計測系へ入射し、もう一方は波数取得干渉計１０３に入射する。
本発明の実施形態１における光干渉断層計測装置（ＯＣＴ装置）における波長掃引光源の光周波数校正方法の構成例について説明する。
本実施形態では、波数取得干渉計を用いた一般的な構成の光干渉断層計測装置により、波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法を中心に説明する。
図１は、本実施形態に係る波長掃引光源を用いたＳＳ−ＯＣＴシステムの全体を表す概念図である。
１０１は波長掃引光源であり、光源からの出射光はファイバ（実線で描く）を伝搬し、光カップラ１０２に入る。
光カップラ１０２で分岐された出射光は、一方は計測光としてＯＣＴ計測系へ入射し、もう一方は波数取得干渉計１０３に入射する。
計測系に入射した計測光は、光カップラ１０５に入射しさらに被検体計測光（測定光）と参照光に分岐される。
被検体計測光は偏波コントローラ１０６を通過し、ファイバカップリングレンズ１０７より被検体（被検査物）１０８に照射される。ファイバカップリングレンズ１０７以降の点線は、光が空間を伝搬することを表している。
被検体１０８からの反射光（＝信号光）は再びカップリングレンズ１０７に入射しファイバ系に戻され、行きと同じ経路を戻り、光カップラ１０５で分岐され、一方はファイバカップラ１１４に入射する。
もう一方は光カップラ１０２を経て光源への戻り光となるが、このような戻り光は光源に届く前に光アイソレータ（不図示）により大部分吸収される。
被検体計測光は偏波コントローラ１０６を通過し、ファイバカップリングレンズ１０７より被検体（被検査物）１０８に照射される。ファイバカップリングレンズ１０７以降の点線は、光が空間を伝搬することを表している。
被検体１０８からの反射光（＝信号光）は再びカップリングレンズ１０７に入射しファイバ系に戻され、行きと同じ経路を戻り、光カップラ１０５で分岐され、一方はファイバカップラ１１４に入射する。
もう一方は光カップラ１０２を経て光源への戻り光となるが、このような戻り光は光源に届く前に光アイソレータ（不図示）により大部分吸収される。
一方、参照光はやはり偏波コントローラ１０９を通過し、ファイバカップリングレンズ
１１０より空間系に戻され、参照ミラー部１１１に入射する。
参照ミラー部１１１は、１１２で示す４５°キューブミラー４つで構成されており、光路長を調整できるようになっている。
参照ミラー部１１１を通過した光は、ファイバカップリングレンズ１１３を経て再びファイバ系に戻され、ファイバカップラ１１４に入射する。
ファイバカップラ１１４で、信号光と参照ミラーより戻って来た参照光が合波され、この合波光による干渉信号が差動検出器１１５に入射し検出される。
そして電気信号に変換され、電気回路やコンピュータ装置などにより構成される演算処理装置１１６へ送られる。
１１０より空間系に戻され、参照ミラー部１１１に入射する。
参照ミラー部１１１は、１１２で示す４５°キューブミラー４つで構成されており、光路長を調整できるようになっている。
参照ミラー部１１１を通過した光は、ファイバカップリングレンズ１１３を経て再びファイバ系に戻され、ファイバカップラ１１４に入射する。
ファイバカップラ１１４で、信号光と参照ミラーより戻って来た参照光が合波され、この合波光による干渉信号が差動検出器１１５に入射し検出される。
そして電気信号に変換され、電気回路やコンピュータ装置などにより構成される演算処理装置１１６へ送られる。
また、波数取得干渉計１０３に入射した光源からの出射光は、干渉計により波数取得用干渉光となり、差動検出器１０４にて検出され電気信号に変換、演算処理装置１１６へ送られる。
上記波数取得干渉計の種類としては、マイケルソン干渉計、マッハツェンダー干渉計など、良く知られた干渉計を用いることができる。
上記波数取得干渉計の種類としては、マイケルソン干渉計、マッハツェンダー干渉計など、良く知られた干渉計を用いることができる。
上記ＯＣＴシステムにおいて、用いることができる波長掃引光源１０１として以下のようなものを挙げることができる。
波長掃引フィルタ（ポリゴンミラーによる駆動、ガルバノミラーによる駆動など）を用いた波長掃引レーザ、ＦＤＭＬ，ＭＥＭＳ波長掃引光源（ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬ、外部共振器型ＭＥＭＳファブリペローレーザ等）、ＳＧＤＢＲレーザなどを用いることができる。また、光源は複数あっても良い。
上記ＯＣＴシステムにおいて、演算処理装置１１６は、アナログ、デジタルの電気・電子回路、コンピュータ装置などを組み合わせて構成することができる。
波長掃引フィルタ（ポリゴンミラーによる駆動、ガルバノミラーによる駆動など）を用いた波長掃引レーザ、ＦＤＭＬ，ＭＥＭＳ波長掃引光源（ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬ、外部共振器型ＭＥＭＳファブリペローレーザ等）、ＳＧＤＢＲレーザなどを用いることができる。また、光源は複数あっても良い。
上記ＯＣＴシステムにおいて、演算処理装置１１６は、アナログ、デジタルの電気・電子回路、コンピュータ装置などを組み合わせて構成することができる。
つぎに、本実施形態における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する波長掃引光源光の周波数校正方法について説明する。
ここでは、上記のようなＯＣＴ計測系を用いた、波長掃引光源の光周波数校正方法に関して説明する。
図２に、本実施形態における波長掃引光源の光周波数校正方法の手順を説明する概要を示す。
本実施形態では、上記校正方法の手順は４つの工程に大きく分類される。
なお、以下での波数取得用干渉計により取得する測定データなどの記述は、すべて波長掃引光源の出射光の周波数（波数に比例）を基準にして説明することにする（波長掃引光源、波数取得干渉計の２つの用語以外は、全て上記周波数を用いて説明する）。
ここでは、上記のようなＯＣＴ計測系を用いた、波長掃引光源の光周波数校正方法に関して説明する。
図２に、本実施形態における波長掃引光源の光周波数校正方法の手順を説明する概要を示す。
本実施形態では、上記校正方法の手順は４つの工程に大きく分類される。
なお、以下での波数取得用干渉計により取得する測定データなどの記述は、すべて波長掃引光源の出射光の周波数（波数に比例）を基準にして説明することにする（波長掃引光源、波数取得干渉計の２つの用語以外は、全て上記周波数を用いて説明する）。
まず、図２の２０１で示される第１の工程では、波長掃引光源の光周波数掃引機構における制御パラメータＶの、周波数掃引範囲の高周波数端と低周波数端における値（それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ１＞Ｖ２）と、波数取得用干渉信号の周波数との対応を判定する。
図３は、波数取得干渉計の情報（出力されるデータ）の概念を模式的に表現した図である。
波数取得干渉計のデータは、図のような時系列データとして出力され、丸印で描かれているデータ点はそれぞれ等周波数間隔となっている。
３０１は周波数掃引のためのトリガー信号に対応するデータ点、３０２は波数取得用干渉計信号に対応するデータ点（以降、波数データ点と呼ぶ）である。
周波数掃引周期の端部の時間ｔ１、ｔ２に出力されるデータ点がそれぞれＶ１とＶ２であるため、それを特定することで、上記対応を判定できる。
そして、ｔ１（Ｖ１）〜ｔ２（Ｖ２）の間に入る、波数取得用干渉信号のデータ点数を決定する（工程２０１）。
データ点の数は、光源の周波数掃引帯域幅を表している。尚、図では信号を丸印で描いて
いるが、通常は干渉信号波形を電気的変換処理やＡ／Ｄ変換後ソフト的処理を施した矩形パルスなどの形を有しており、図の形状は概念的なものである。
図３は、波数取得干渉計の情報（出力されるデータ）の概念を模式的に表現した図である。
波数取得干渉計のデータは、図のような時系列データとして出力され、丸印で描かれているデータ点はそれぞれ等周波数間隔となっている。
３０１は周波数掃引のためのトリガー信号に対応するデータ点、３０２は波数取得用干渉計信号に対応するデータ点（以降、波数データ点と呼ぶ）である。
周波数掃引周期の端部の時間ｔ１、ｔ２に出力されるデータ点がそれぞれＶ１とＶ２であるため、それを特定することで、上記対応を判定できる。
そして、ｔ１（Ｖ１）〜ｔ２（Ｖ２）の間に入る、波数取得用干渉信号のデータ点数を決定する（工程２０１）。
データ点の数は、光源の周波数掃引帯域幅を表している。尚、図では信号を丸印で描いて
いるが、通常は干渉信号波形を電気的変換処理やＡ／Ｄ変換後ソフト的処理を施した矩形パルスなどの形を有しており、図の形状は概念的なものである。
次に、図２の２０２で示される第２の工程では、光源の活性層（活性媒質）の利得が極大となる時の、Ｖの値Ｖｐを決定する。
図４に示すように、Ｖを変化させ周波数を掃引していくとそれに応じて利得ｇも変化し、ある値Ｖｐで極大値（または最大値）をとることになる。
図の網掛け部が周波数掃引範囲を表している。
Ｖｐの決定法は、例えばレーザ光源の場合には、Ｖを変えながらそれぞれレーザの閾値を測定し、閾値が最も低いときのＶをＶｐとするなどの方法がある。
この閾値を測定するため、ミラー駆動電圧（＝ミラーの位置）を、波数データ点の電圧に応じて変化させ、レーザの電流−光出力（ＩＬ）または励起光−光出力（ＬＬ）特性をとるなどがある。
データ点は密な程好ましいが、校正速度が遅くなるなどの問題が生じる場合には、１点置き、２点置きに閾値を測定していくこともできる。閾値測定のための光出力測定には、例えばレーザの出射光をあらかじめ分け、検出器に入射させ光出力を見るなどの方法や、ファブリーペロー型共振器レーザの場合には、計測に用いる出射光と逆側から出射する光を測定するなどの方法がある。
その他、波数取得用干渉計自体を用いて測定する方法もある。
図４に示すように、Ｖを変化させ周波数を掃引していくとそれに応じて利得ｇも変化し、ある値Ｖｐで極大値（または最大値）をとることになる。
図の網掛け部が周波数掃引範囲を表している。
Ｖｐの決定法は、例えばレーザ光源の場合には、Ｖを変えながらそれぞれレーザの閾値を測定し、閾値が最も低いときのＶをＶｐとするなどの方法がある。
この閾値を測定するため、ミラー駆動電圧（＝ミラーの位置）を、波数データ点の電圧に応じて変化させ、レーザの電流−光出力（ＩＬ）または励起光−光出力（ＬＬ）特性をとるなどがある。
データ点は密な程好ましいが、校正速度が遅くなるなどの問題が生じる場合には、１点置き、２点置きに閾値を測定していくこともできる。閾値測定のための光出力測定には、例えばレーザの出射光をあらかじめ分け、検出器に入射させ光出力を見るなどの方法や、ファブリーペロー型共振器レーザの場合には、計測に用いる出射光と逆側から出射する光を測定するなどの方法がある。
その他、波数取得用干渉計自体を用いて測定する方法もある。
次に、図２の２０３で示される第３の工程では、以上により上記光源の周波数掃引帯域Ｖ１〜Ｖ２に対応する波数データ点と、利得の極大値Ｖｐに対応するデータ点との現状の関係が分かるので、この現状の関係を判定する。
次に、図２の２０４で示される第４の工程では、上記判定結果に基づき、現状の関係が適正でない場合には、適正状態に戻すようパラメータＶ１、Ｖ２の値を調整する。
例えば、まず波数データ点の数を適正値になるよう駆動電圧範囲Ｖ１−Ｖ２を調整する。そして、その波数データ点の数を維持したまま、Ｖ１、Ｖ２の値を移動させていく処理をするという方法がある。このとき、Ｖの値を移動させると周波数そのものが変化するため、Ｖ１−Ｖ２の値を微妙に変化させていく必要がある。
次に、図２の２０４で示される第４の工程では、上記判定結果に基づき、現状の関係が適正でない場合には、適正状態に戻すようパラメータＶ１、Ｖ２の値を調整する。
例えば、まず波数データ点の数を適正値になるよう駆動電圧範囲Ｖ１−Ｖ２を調整する。そして、その波数データ点の数を維持したまま、Ｖ１、Ｖ２の値を移動させていく処理をするという方法がある。このとき、Ｖの値を移動させると周波数そのものが変化するため、Ｖ１−Ｖ２の値を微妙に変化させていく必要がある。
上記第１の工程（２０１）〜第４の工程（２０４）により、波長掃引光源のパラメータＶに初期ばらつきおよび径時劣化などが起こり利得極大値との関係がずれたとしても、適正な関係に復帰させることができる。
また、上記した波長掃引光源光の周波数校正は、特に、制御系以外のＯＣＴ計測に用いる測定装置で校正できるようにすることが好ましい。
特に、制御系も含め全てＯＣＴ計測に用いる装置、例えば光干渉断層計測装置内に構成されている波数取得干渉計より得られる情報を用いて、該光干渉断層計測装置の演算処理部内に構成された周波数掃引校正部等て校正できるようにされているとさらに好ましい。
また、上記した波長掃引光源光の周波数校正は、特に、制御系以外のＯＣＴ計測に用いる測定装置で校正できるようにすることが好ましい。
特に、制御系も含め全てＯＣＴ計測に用いる装置、例えば光干渉断層計測装置内に構成されている波数取得干渉計より得られる情報を用いて、該光干渉断層計測装置の演算処理部内に構成された周波数掃引校正部等て校正できるようにされているとさらに好ましい。
上記波長掃引光源光の周波数校正方法において、周波数制御パラメータＶは、例えば、波長掃引光源がＭＥＭＳミラーを用いた半導体レーザである場合は、ＭＥＭＳミラーの駆動電圧を指す。
上記波長掃引光源光の周波数校正方法においては、２０１〜２０４までの方法を１サイクル回し校正することも可能であるし、調整済み電圧の適正値とのずれを再度評価し、ずれを少なくする方向にフィードバックしながら複数回のループを回して校正することも可能である。
上記第２の工程（２０２）において、利得の極大は１つとは限らず、周波数掃引帯域に複数あることも考えられる。
また、上記波長掃引光源光の周波数校正方法において、光周波数校正方法の各工程をコンピュータに実行させるようにしてもよい。
その際、上記プログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体を、演算処理装置におけるコンピュータ装置のデータ保持機構内に保有するようにしてもよい。
上記波長掃引光源光の周波数校正方法においては、２０１〜２０４までの方法を１サイクル回し校正することも可能であるし、調整済み電圧の適正値とのずれを再度評価し、ずれを少なくする方向にフィードバックしながら複数回のループを回して校正することも可能である。
上記第２の工程（２０２）において、利得の極大は１つとは限らず、周波数掃引帯域に複数あることも考えられる。
また、上記波長掃引光源光の周波数校正方法において、光周波数校正方法の各工程をコンピュータに実行させるようにしてもよい。
その際、上記プログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体を、演算処理装置におけるコンピュータ装置のデータ保持機構内に保有するようにしてもよい。
（実施形態２）
実施形態２として、上記実施形態１とは異なる形態の校正方法の構成例について説明する。
なお、使用するＯＣＴ装置の構成は実施形態１と同様であるから、重複する説明は省略する。
図５を用いて、本実施形態における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する手順を説明する。
本実施形態では、実施形態１の第２の工程（２０２）に対応する図５に示される工程（５０２）後に、新たな工程として工程５０５が導入される。
工程５０５において、ある基準となる所定の光周波数値を用いて、波数計測用干渉計信号（波数取得干渉計の信号）と、光周波数値との関係を判定する。
すなわち、波数取得用干渉計のデータ点の光周波数値を判定する。波数取得用干渉系のデ−タは、どの周波数でも必ず等波数間隔で出力されるが、ある一点の基準周波数値があれば、全てのデータ点の周波数を算出することが可能である。
基準として用いる周波数値としては、例えば利得の極大値の周波数値などがあり、この場合は光源の初期値を用いる。
実施形態２として、上記実施形態１とは異なる形態の校正方法の構成例について説明する。
なお、使用するＯＣＴ装置の構成は実施形態１と同様であるから、重複する説明は省略する。
図５を用いて、本実施形態における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する手順を説明する。
本実施形態では、実施形態１の第２の工程（２０２）に対応する図５に示される工程（５０２）後に、新たな工程として工程５０５が導入される。
工程５０５において、ある基準となる所定の光周波数値を用いて、波数計測用干渉計信号（波数取得干渉計の信号）と、光周波数値との関係を判定する。
すなわち、波数取得用干渉計のデータ点の光周波数値を判定する。波数取得用干渉系のデ−タは、どの周波数でも必ず等波数間隔で出力されるが、ある一点の基準周波数値があれば、全てのデータ点の周波数を算出することが可能である。
基準として用いる周波数値としては、例えば利得の極大値の周波数値などがあり、この場合は光源の初期値を用いる。
上記の工程５０５が新たに加わることで、Ｖ１、Ｖ２、Ｖｐに対応するものをはじめ、全てのデータ点での周波数値を特定できるため、掃引周波数帯域を波数データの形式ではなく、周波数値で確定することが可能である。
これにより、Ｖ１、Ｖ２、Ｖｐ同士の対応を見るだけでなく、実際の周波数値を用いて掃引範囲の調整が可能になる。
実際の周波数値を用いることで、例えば複数の光源を用いる場合などに、各光源がカバーする掃引帯域を特定でき、それらが重複しないよう帯域調整するなどの作業がやりやすくなるなどのメリットがある。
これにより、Ｖ１、Ｖ２、Ｖｐ同士の対応を見るだけでなく、実際の周波数値を用いて掃引範囲の調整が可能になる。
実際の周波数値を用いることで、例えば複数の光源を用いる場合などに、各光源がカバーする掃引帯域を特定でき、それらが重複しないよう帯域調整するなどの作業がやりやすくなるなどのメリットがある。
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した波長掃引光源の光周波数校正方法、及び光干渉断層計測装置の構成例について説明する。
本実施例のＯＣＴ装置は、図１で示した一般的なＯＣＴシステムが用いられる。また、光源にはＭＥＭＳ可動ミラーを用いたＶＣＳＥＬ（＝ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬ）が用いられている。
ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬは、ＭＥＭＳ可動ミラーの電極間に電圧を印加すると、静電引力によりミラーがＶＣＳＥＬに引き寄せられ（または引き離され）、ミラーの位置で決まる共振器長が変化し、周波数掃引が可能になる。
本実施例では、掃引周波数域は１０３０ｎｍ〜１０９０ｎｍである。ミラー掃引周波数は、計測時には通常２００ｋＨｚ、Ｓｉｎ波駆動となっている。
ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬにはＩｎＧａＡｓ活性層を用いたＧａＡｓ系の化合物半導レーザが用いられている。本実施例においては、ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬの後に光出力増幅用のＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を設置し、光源と組み合わせたものを１つの光源として取り扱う。光カップラ１０２、１０５、１１４の分岐比はそれぞれ９５：５（９５がＯＣＴ計測系側）、９０：１０（９０が被検体側）、５０：５０である。波数取得干渉計には、マッハツェンダー型の干渉計を使用している。使用しているＡ／Ｄコンバータのクロックは、４００ＭＨｚである。
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した波長掃引光源の光周波数校正方法、及び光干渉断層計測装置の構成例について説明する。
本実施例のＯＣＴ装置は、図１で示した一般的なＯＣＴシステムが用いられる。また、光源にはＭＥＭＳ可動ミラーを用いたＶＣＳＥＬ（＝ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬ）が用いられている。
ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬは、ＭＥＭＳ可動ミラーの電極間に電圧を印加すると、静電引力によりミラーがＶＣＳＥＬに引き寄せられ（または引き離され）、ミラーの位置で決まる共振器長が変化し、周波数掃引が可能になる。
本実施例では、掃引周波数域は１０３０ｎｍ〜１０９０ｎｍである。ミラー掃引周波数は、計測時には通常２００ｋＨｚ、Ｓｉｎ波駆動となっている。
ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬにはＩｎＧａＡｓ活性層を用いたＧａＡｓ系の化合物半導レーザが用いられている。本実施例においては、ＭＥＭＳ ＶＣＳＥＬの後に光出力増幅用のＳＯＡ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を設置し、光源と組み合わせたものを１つの光源として取り扱う。光カップラ１０２、１０５、１１４の分岐比はそれぞれ９５：５（９５がＯＣＴ計測系側）、９０：１０（９０が被検体側）、５０：５０である。波数取得干渉計には、マッハツェンダー型の干渉計を使用している。使用しているＡ／Ｄコンバータのクロックは、４００ＭＨｚである。
図６を用いて、本実施例における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する手順を説明する。
まず、現在使用しているミラーの駆動電圧範囲Ｖ１（最大）〜Ｖ２（最小）でミラーを往復掃引しながら、その間に入る波数取得干渉系のデータ点数を判定する（６０１）。
本実施例においては、Ｖ１＝５５Ｖ、Ｖ２＝５Ｖである。データ点数の判定法は、実施形態で述べた通りである。
本実施例における波数取得干渉計のデータ点数は一掃引に対し４０９点である。Ｖ１とＶ２に該当するデータ点は通常丁度に合うことはないので、そのＶの値に最も近くなるデータ点を使用する。
次に、駆動電圧をＶ１〜Ｖ２まで、今度は静的に変化させながら、その一点一点でＶＣＳＥＬ素子のＩＬ特性を測定する（６０２）。
測定は、本実施例においては全ての波数データ点に対応する電圧にて行う。測定データは測定ごとに、演算処理装置内部のコンピュータにあるメモリに送られる。
そして、演算処理装置内で、実施形態でも述べたように最低閾値を判定し利得極大値とし、Ｖ１〜Ｖ２の間に利得極大値が含まれていた場合にはさらに次の工程へ、含まれていなかった場合には、もう一度駆動電圧範囲Ｖ１〜Ｖ２を大きく変え、再び探索する（６０３）。
次に、利得極大における駆動電圧Ｖｐが判定できたら、演算処理装置内でＶｐ、Ｖ１、Ｖ２を波数取得干渉計のデータと対比させ、現状の関係を割り出す（６０４）。
そして、演算処理装置内にあらかじめ保持している、Ｖｐに対する適正な関係をもつＶ１、Ｖ２の波数データ点に突き合わせ、適正値か否かを判定する。
判定はＶｐ、Ｖ１、Ｖ２に対応する波数データ点がある所定の精度で、適正データと合致していれば関係は適正で、すぐに校正作業は終了、そうでなければ不適正であり電圧調整が必要と判定する（６０５）。
不適正な場合の電圧判定は、実施形態の項で述べたような方法で、ミラー駆動の両端電圧Ｖ１、Ｖ２を、波数データ点数と、Ｖｐ、Ｖ１、Ｖ２に応じた波数データ点の関係に注目して新たな電圧Ｖ１’、Ｖ２’へ調整することで行う（６０６）。
電圧の調整が終了したのち、再度６０１の工程を繰り返し、Ｖ１’、Ｖ２’の範囲内での波数データ点数を判定し、６０４の工程を経て、またＶｐ、Ｖ１’、Ｖ２’同士の関係性を判定する。最終的にこれらの関係が適正になるまで、ループを繰り返す。
まず、現在使用しているミラーの駆動電圧範囲Ｖ１（最大）〜Ｖ２（最小）でミラーを往復掃引しながら、その間に入る波数取得干渉系のデータ点数を判定する（６０１）。
本実施例においては、Ｖ１＝５５Ｖ、Ｖ２＝５Ｖである。データ点数の判定法は、実施形態で述べた通りである。
本実施例における波数取得干渉計のデータ点数は一掃引に対し４０９点である。Ｖ１とＶ２に該当するデータ点は通常丁度に合うことはないので、そのＶの値に最も近くなるデータ点を使用する。
次に、駆動電圧をＶ１〜Ｖ２まで、今度は静的に変化させながら、その一点一点でＶＣＳＥＬ素子のＩＬ特性を測定する（６０２）。
測定は、本実施例においては全ての波数データ点に対応する電圧にて行う。測定データは測定ごとに、演算処理装置内部のコンピュータにあるメモリに送られる。
そして、演算処理装置内で、実施形態でも述べたように最低閾値を判定し利得極大値とし、Ｖ１〜Ｖ２の間に利得極大値が含まれていた場合にはさらに次の工程へ、含まれていなかった場合には、もう一度駆動電圧範囲Ｖ１〜Ｖ２を大きく変え、再び探索する（６０３）。
次に、利得極大における駆動電圧Ｖｐが判定できたら、演算処理装置内でＶｐ、Ｖ１、Ｖ２を波数取得干渉計のデータと対比させ、現状の関係を割り出す（６０４）。
そして、演算処理装置内にあらかじめ保持している、Ｖｐに対する適正な関係をもつＶ１、Ｖ２の波数データ点に突き合わせ、適正値か否かを判定する。
判定はＶｐ、Ｖ１、Ｖ２に対応する波数データ点がある所定の精度で、適正データと合致していれば関係は適正で、すぐに校正作業は終了、そうでなければ不適正であり電圧調整が必要と判定する（６０５）。
不適正な場合の電圧判定は、実施形態の項で述べたような方法で、ミラー駆動の両端電圧Ｖ１、Ｖ２を、波数データ点数と、Ｖｐ、Ｖ１、Ｖ２に応じた波数データ点の関係に注目して新たな電圧Ｖ１’、Ｖ２’へ調整することで行う（６０６）。
電圧の調整が終了したのち、再度６０１の工程を繰り返し、Ｖ１’、Ｖ２’の範囲内での波数データ点数を判定し、６０４の工程を経て、またＶｐ、Ｖ１’、Ｖ２’同士の関係性を判定する。最終的にこれらの関係が適正になるまで、ループを繰り返す。
図７に本実施例にて用いる、演算処理装置内の構成を示す。
本実施例の校正作業においては、信号およびデータの処理は演算処理装置内の周波数掃引校正部にて行う。
その他の計測データの処理は計測データ処理部で行い、コンピュータのみ周波数掃引校正部と計測データ処理部との間で共有している。
本実施例では、データ保持機構はコンピュータ内部の記憶媒体に有している。
計測作業および校正作業においては、使用者はスイッチなどの切り替えによりどちらかのモードを選び、使用する演算処理装置内の機構を選択できるようになっている。また、本校正手順を実行するための制御プログラムも、コンピュータ内部の記憶媒体に記録されている。
本実施例の校正作業においては、信号およびデータの処理は演算処理装置内の周波数掃引校正部にて行う。
その他の計測データの処理は計測データ処理部で行い、コンピュータのみ周波数掃引校正部と計測データ処理部との間で共有している。
本実施例では、データ保持機構はコンピュータ内部の記憶媒体に有している。
計測作業および校正作業においては、使用者はスイッチなどの切り替えによりどちらかのモードを選び、使用する演算処理装置内の機構を選択できるようになっている。また、本校正手順を実行するための制御プログラムも、コンピュータ内部の記憶媒体に記録されている。
本実施例では、周波数掃引校正部はコンピュータ以外に光周波数範囲判定部、利得極大判定部、ミラー駆動電圧調整部で構成されている。
図６の工程６０１は光周波数範囲判定部にて行われ、ここでＶ１〜Ｖ２の複数回のミラー駆動による信号を切り出し、干渉信号の２値化（例えば矩形波）、Ａ／Ｄ変換処理などを行いデータはコンピュータに送られる。コンピュータでは、ミラー駆動１周期内の波数データ点数をカウントし、それらを複数回のミラー駆動に渡り行う。工程６０２は利得極大判定部にて行われ、測定されたＩＬ特性のデータをデジタル信号に変換する回路などが含まれている。
ここで変換されたＩＬデータはコンピュータに送られ、工程６０３で最低しきい値時のＶと波数データが選別される。
６０３の工程でＶ１〜Ｖ２の範囲に最低閾値がない場合には、電圧範囲を変更するため、ミラー駆動電圧調整部を経て電圧が調整される。
工程６０４、６０５はコンピュータ内部にて処理される。工程６０６は、ミラー駆動電圧調整部で行われる。まず波数データ点数を適正に戻すよう駆動電圧範囲ΔＶ＝Ｖ１’−Ｖ２’の調整が行われた後、駆動電圧範囲全体の移動が行われる。その後、光周波数範囲判定部で６０１の工程が繰り返され、そのデータはコンピュータに戻され６０４、６０５の工程が行われる。最終的に６０５の工程で、Ｖｐ、Ｖ１’、Ｖ２’が適正と判断されるまで、ループを繰り返す。
図６の工程６０１は光周波数範囲判定部にて行われ、ここでＶ１〜Ｖ２の複数回のミラー駆動による信号を切り出し、干渉信号の２値化（例えば矩形波）、Ａ／Ｄ変換処理などを行いデータはコンピュータに送られる。コンピュータでは、ミラー駆動１周期内の波数データ点数をカウントし、それらを複数回のミラー駆動に渡り行う。工程６０２は利得極大判定部にて行われ、測定されたＩＬ特性のデータをデジタル信号に変換する回路などが含まれている。
ここで変換されたＩＬデータはコンピュータに送られ、工程６０３で最低しきい値時のＶと波数データが選別される。
６０３の工程でＶ１〜Ｖ２の範囲に最低閾値がない場合には、電圧範囲を変更するため、ミラー駆動電圧調整部を経て電圧が調整される。
工程６０４、６０５はコンピュータ内部にて処理される。工程６０６は、ミラー駆動電圧調整部で行われる。まず波数データ点数を適正に戻すよう駆動電圧範囲ΔＶ＝Ｖ１’−Ｖ２’の調整が行われた後、駆動電圧範囲全体の移動が行われる。その後、光周波数範囲判定部で６０１の工程が繰り返され、そのデータはコンピュータに戻され６０４、６０５の工程が行われる。最終的に６０５の工程で、Ｖｐ、Ｖ１’、Ｖ２’が適正と判断されるまで、ループを繰り返す。
本実施例においては、周波数掃引校正部には、コンピュータの他校正作業内のいくつかの工程を行う特定の機能を持つ機構（光周波数範囲判定部など）を設けたが、これらの機構が行う処理を全てコンピュータで行う事も可能である。
その場合上記機構が行う処理は通常の計測データ処理部で行い校正するが、その時は完全にＯＣＴ計測に用いる装置のみを使用して校正作業を行う事が可能なため、システムをより簡略化することができる。
その場合上記機構が行う処理は通常の計測データ処理部で行い校正するが、その時は完全にＯＣＴ計測に用いる装置のみを使用して校正作業を行う事が可能なため、システムをより簡略化することができる。
［実施例２］
実施例２として、実施例１とは波長掃引光源の光周波数校正方法が異なる形態の構成例について説明する。
本実施例において、使用するＯＣＴシステムおよび計測系は実施例１のものと同様である。本実施例では、校正作業の工程が異なっているので、主にその部分に関して説明する。図８を用いて、本実施例における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する手順を説明する。
本実施例では、実施例１の手順に加え、利得極大値の周波数を基準に、周波数値を決定する工程（８０７）が利得極大値判定（８０３）と現状のＶｐ、Ｖ１、Ｖ２の関係を割り出す工程（８０４）の間に入る。
方法に関しては、実施形態２で述べた方法と同様であり、基準となる周波数があれば、簡単な演算で全ての波数データ点の周波数値を割り出すことができる。
本実施例にて用いる、演算処理装置内の構成は実施例１と同様であるが、工程８０７はコンピュータの内部で８０３に続いて行われる。
本実施例による校正作業を行うことにより、光源の掃引範囲を、周波数値で判別することが可能になる。
実施例２として、実施例１とは波長掃引光源の光周波数校正方法が異なる形態の構成例について説明する。
本実施例において、使用するＯＣＴシステムおよび計測系は実施例１のものと同様である。本実施例では、校正作業の工程が異なっているので、主にその部分に関して説明する。図８を用いて、本実施例における波長掃引光源の出射光の周波数を校正する手順を説明する。
本実施例では、実施例１の手順に加え、利得極大値の周波数を基準に、周波数値を決定する工程（８０７）が利得極大値判定（８０３）と現状のＶｐ、Ｖ１、Ｖ２の関係を割り出す工程（８０４）の間に入る。
方法に関しては、実施形態２で述べた方法と同様であり、基準となる周波数があれば、簡単な演算で全ての波数データ点の周波数値を割り出すことができる。
本実施例にて用いる、演算処理装置内の構成は実施例１と同様であるが、工程８０７はコンピュータの内部で８０３に続いて行われる。
本実施例による校正作業を行うことにより、光源の掃引範囲を、周波数値で判別することが可能になる。
［実施例３］
実施例３として、実施例１に対して図６の工程６０２の利得の極大値を判定する部分で、異なる閾値の測定方法を用いた構成例について説明する。
以下、本実施例では実施例１と異なる部分を中心に説明する。
図９を用いて、光源の活性層利得極大を計測するための手法を説明する。
各波形はデジタル化する前の光の波形を表しており、波数取得干渉計からの信号であるため時系列のデータである。
図９はミラーを一定に駆動させながら、光源自体の駆動電流を下げて行った時の信号波形の変化の様子を模式的に表している。
この図９では、高電流で発振している時は通常の干渉波形が取得できるが、電流を下げて行くにつれ利得の低い周波数域から発振しなくなって行き、最後は全く発振せず信号がノイズレベルに落ちている。
波数取得干渉計では、数ｍｍ程度の光路差をつけ光を干渉させているので、レーザ発振していなければ、全く光は干渉せずデータが取得できない。
従って、光源の駆動電流を下げて行くと、光源全体でみて、最後まで発振している周波数
の部分において、最も低い駆動電流で干渉信号が得られる、すなわち閾値が最も低いということになる。
この部分の周波数を特定することで、最低閾値、すなわち利得の極大値におけるミラー駆動電圧Ｖｐを得ることができる。尚、上記干渉信号が得られる駆動電流は、最小値が最も好ましく、次に好ましくは最小値から＋５％以内の間である。
実施例３として、実施例１に対して図６の工程６０２の利得の極大値を判定する部分で、異なる閾値の測定方法を用いた構成例について説明する。
以下、本実施例では実施例１と異なる部分を中心に説明する。
図９を用いて、光源の活性層利得極大を計測するための手法を説明する。
各波形はデジタル化する前の光の波形を表しており、波数取得干渉計からの信号であるため時系列のデータである。
図９はミラーを一定に駆動させながら、光源自体の駆動電流を下げて行った時の信号波形の変化の様子を模式的に表している。
この図９では、高電流で発振している時は通常の干渉波形が取得できるが、電流を下げて行くにつれ利得の低い周波数域から発振しなくなって行き、最後は全く発振せず信号がノイズレベルに落ちている。
波数取得干渉計では、数ｍｍ程度の光路差をつけ光を干渉させているので、レーザ発振していなければ、全く光は干渉せずデータが取得できない。
従って、光源の駆動電流を下げて行くと、光源全体でみて、最後まで発振している周波数
の部分において、最も低い駆動電流で干渉信号が得られる、すなわち閾値が最も低いということになる。
この部分の周波数を特定することで、最低閾値、すなわち利得の極大値におけるミラー駆動電圧Ｖｐを得ることができる。尚、上記干渉信号が得られる駆動電流は、最小値が最も好ましく、次に好ましくは最小値から＋５％以内の間である。
Ｖｐの特定方法であるが、干渉信号取得可能な最低の発振電流が分かった後、その電流値でミラーの駆動電圧を少しずつ変えて行き、信号が得られるＶｐを特定する方法がある。
この場合の信号は、実施形態１でレーザのＩＬ特性を取得した検出器などを用いることができる。
さらに、上記方法で全ての駆動電圧範囲で信号を取得するのは時間がかかるので、ミラーを往復掃引しながら、Ｖｐの現れるトリガー信号からの時間位置を見積もることでＶｐをおよそ特定しておき、その付近でのみミラー駆動電圧を少しずつチェックする方法もある。
または、トリガー信号からの時間位置の見積もりのみで、Ｖｐを特定することも可能である。
トリガー信号からＶｐが現れるまでの時間見積もりは、波数取得干渉計からの信号が得られないため、波数データ点数を数える方法は使えない。
代わりとして、例えばＡ／Ｄコンバータ自身がもつ参照クロック信号を用いる方法などがある。
この場合の信号は、実施形態１でレーザのＩＬ特性を取得した検出器などを用いることができる。
さらに、上記方法で全ての駆動電圧範囲で信号を取得するのは時間がかかるので、ミラーを往復掃引しながら、Ｖｐの現れるトリガー信号からの時間位置を見積もることでＶｐをおよそ特定しておき、その付近でのみミラー駆動電圧を少しずつチェックする方法もある。
または、トリガー信号からの時間位置の見積もりのみで、Ｖｐを特定することも可能である。
トリガー信号からＶｐが現れるまでの時間見積もりは、波数取得干渉計からの信号が得られないため、波数データ点数を数える方法は使えない。
代わりとして、例えばＡ／Ｄコンバータ自身がもつ参照クロック信号を用いる方法などがある。
本実施例における利得極大の判定は、主に図７における利得極大判定部にて行われる。そして、実施例１、実施例２と同様に、Ｖｐと波数データを突き合わせて特定する工程は、コンピュータ内部にて行われる。
本実施例のような方法を用いることで、実施例１に挙げたような波数データ点に応じてひとつひとつＩＬ特性を測定して行く方法に対して、波数取得干渉計を用いて動的にミラーを動かしながら計測できるため、計測時間を短縮することが可能になる。
本実施例では、光源の利得の極大値を特定する際、光源駆動電流を下げて行ったが、逆に上げて行っても良い。
本実施例のような方法を用いることで、実施例１に挙げたような波数データ点に応じてひとつひとつＩＬ特性を測定して行く方法に対して、波数取得干渉計を用いて動的にミラーを動かしながら計測できるため、計測時間を短縮することが可能になる。
本実施例では、光源の利得の極大値を特定する際、光源駆動電流を下げて行ったが、逆に上げて行っても良い。
１０１：波長掃引光源
１０２：光カップラ
１０３：波数取得干渉計
１０４：差動検出器
１０５：光カップラ
１０６：偏波コントローラ
１０７：ファイバカップリングレンズ
１０８：被検体
１０９：偏波コントローラ
１１０：ファイバカップリングレンズ
１１１：参照ミラー部
１１２：４５°キューブミラー
１１３：ファイバカップリングレンズ
１１４：ファイバカップラ
１１５：差動検出器
１１６：演算処理装置
１１７：画像表示装置
１０２：光カップラ
１０３：波数取得干渉計
１０４：差動検出器
１０５：光カップラ
１０６：偏波コントローラ
１０７：ファイバカップリングレンズ
１０８：被検体
１０９：偏波コントローラ
１１０：ファイバカップリングレンズ
１１１：参照ミラー部
１１２：４５°キューブミラー
１１３：ファイバカップリングレンズ
１１４：ファイバカップラ
１１５：差動検出器
１１６：演算処理装置
１１７：画像表示装置
Claims (16)
- 波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正方法であって、
前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータを変化させながら前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する第１の工程と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大を測定し、前記制御パラメータとの対応を判定する第２の工程と、
前記出射光の光周波数範囲と、前記活性媒質の利得の極大における前記制御パラメータとの関係を判定する第３の工程と、
前記判定結果に基づき、前記制御パラメータを調整する第４の工程と、
を有することを特徴とする波長掃引光源の光周波数校正方法。 - 前記波数取得干渉計として、光干渉断層計測装置に設けられている波数取得干渉計が用いられ、
前記第１の工程から前記第３の工程における判定が、前記光干渉断層計測装置に設けられている波数取得干渉計より得られる情報を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。 - 前記利得の極大の測定が、前記光源の駆動電流が干渉信号を取得可能な最も低い電流値の時に干渉信号が得られる前記制御パラメータの値を特定することで行うことを特徴とする請求項１に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。
- 前記干渉信号を取得可能な最も低い電流値の時に干渉信号が得られる前記制御パラメータの値の特定が、得られた干渉信号の前記波数取得干渉計における時間位置の情報を用いて、前記制御パラメータとの対応を判定することで行うことを特徴とする請求項３に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。
- 前記第２の工程と前記第３の工程との間に、前記制御パラメータと前記波長掃引光源の光周波数値との対応について判定する工程を更に含み、
前記制御パラメータと前記光源の光周波数値との対応についての判定は、ある基準となる周波数値を用いて行われることを特徴とする請求項１に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。 - 前記光周波数掃引機構における制御パラメータと光周波数との対応を判定する際の前記基準となる周波数値が、前記活性媒質の利得の極大値における周波数値であることを特徴とする請求項５に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。
- 前記波数取得干渉計として、光干渉断層計測装置に設けられている波数取得干渉計が用いられ、
前記制御パラメータと前記波長掃引光源の光周波数値との対応について判定する工程における判定が、前記光干渉断層計測装置に設けられている波数取得干渉計より得られる情報を用いて行われることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。 - 前記波長掃引光源はＭＥＭＳを用いた光周波数掃引機構を持つＭＥＭＳ波長掃引光源であり、前記制御パラメータはＭＥＭＳの駆動電圧であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の波長掃引光源の光周波数校正方法。
- 請求項１から８のいずれか１項に記載の光周波数校正方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項９に記載のプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能であることを特徴とする記憶媒体。
- 波数取得干渉計と周波数掃引校正部を有し、
波長掃引光源の波長掃引範囲の初期ばらつきや径時変化を補償するため、前記波数取得干渉計より得られる情報を用いて前記周波数掃引校正部により前記波長掃引光源からの出射光の光周波数を校正する波長掃引光源の光周波数校正装置であって、
前記周波数掃引校正部が、
前記波数取得干渉計における前記出射光の光周波数範囲を測定し、前記波長掃引光源が有する光周波数掃引機構における制御パラメータと前記光周波数範囲との対応を判定する光周波数範囲判定部と、
前記波長掃引光源が有する活性媒質の利得の極大値と、前記制御パラメータの値との対応を判定する利得極大判定部と、
前記光周波数範囲に対応する制御パラメータと該利得極大に対応する制御パラメータとの関係を判定し、適正な制御パラメータに対するずれを評価した結果に基づき前記制御パラメータの値を調整する調整部と、
を備えていることを特徴とする波長掃引光源の光周波数校正装置。 - 前記利得極大判定部が、前記光源の駆動電流が干渉信号を取得可能な最も低い電流値の時に干渉信号が得られる前記制御パラメータの値を特定することで、前記利得の極大値と前記制御パラメータとの対応を判定することを特徴とする請求項１１に記載の波長掃引光源の光周波数校正装置。
- 前記干渉信号を取得可能な最も低い電流値の時に干渉信号が得られる前記制御パラメータの値の特定が、得られた干渉信号の前記波数取得干渉計における時間位置の情報を用いて、
前記利得の極大値と前記制御パラメータとの対応を判定することを特徴とする請求項１２に記載の波長掃引光源の光周波数校正装置。 - 前記波長掃引光源はＭＥＭＳを用いた光周波数掃引機構を持つＭＥＭＳ波長掃引光源であり、前記制御パラメータはＭＥＭＳの駆動電圧であることを特徴とする請求項１１に記載の波長掃引光源の光周波数校正装置。
- 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光周波数校正装置における波数取得干渉計が、前記光干渉断層計測装置内に設けられていることを特徴とする光干渉断層計測装置。 - 測定光を照射した被検査物からの戻り光と、前記測定光に対応する参照光とを合波した合波光を演算処理部で演算処理し、前記被検査物を断層計測する光干渉断層計測装置であって、
請求項１１から１５のいずれか１項に記載の光周波数校正装置における周波数掃引校正部が、前記演算処理部内に設けられていることを特徴とする光干渉断層計測装置。
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| JP2021148671A (ja) * | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 株式会社リコー | 分析装置及び分析装置の表示方法 |
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2014
- 2014-04-18 US US14/786,008 patent/US20160084715A1/en not_active Abandoned
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