JP3564373B2 - 光計測システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の波長における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムに関し、特に高速且つ高分解能な測定を実現するための光計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空間的高分解能な測定を実現するための光計測システムとして、光コヒーレントトモグラフィ−（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に代表される任意の波長域における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムが知られている。
【０００３】
上記ＯＣＴ装置としては、例えば図１３に示すようなものがある。このＯＣＴ装置は、可干渉距離が短い光源１１０１から出射した光Ｌ１１０１をビームスプリッタ１１０２で物体光Ｌ１１０２と参照光Ｌ１１０３とに分割する。物体光Ｌ１１０２は、スキャナ１１０３を介して測定試料Ｓで反射されて物体光Ｌ１１０４とされ再びビームスプリッタ１１０２に入射される。また、参照光Ｌ１１０３は、周波数シフタ１１０４を介してモータ１１０６で位置決めされた参照光用ミラー１１０５で反射されて再びビームスプリッタ１１０２に入射される。
【０００４】
物体光Ｌ１１０４と参照光Ｌ１１０３とは、ビームスプリッタ１１０２に入射されることで合成され、干渉光Ｌ１１０５として光検出器１１０７に入射される。光検出器１１０７では、物体光Ｌ１１０４と参照光Ｌ１１０３との干渉により光強度が変調された干渉光を検出して検出信号を生成する。検出信号は信号処理回路１１０８で例えばフィルタリング、Ａ／Ｄ変換されて制御部１１０９に入力される。制御部１１０９では、入力された信号に基づいて、例えば測定試料Ｓの内部構造を示す画像を測定結果として生成する。また、制御部１１０９では、入力された信号やモータ１１０６からのフィードバック信号に基づいてモータ駆動回路１１１０を制御してモータ１１０６を駆動する。また、制御部１１０９では、測定試料Ｓの表面上で物体光Ｌ１１０２を走査させるようにスキャナ１１０３を制御する。
【０００５】
このような構成のＯＣＴ装置１０００では、測定試料ＳをＺ方向又は参照用ミラー１１０５をＸ方向に移動させて、測定試料Ｓ又は参照用ミラー１１０５が移動した距離を求めることにより、測定試料Ｓの深さ方向における反射率分布を得る。これにより、ＯＣＴ装置１０００は、深さ方向における反射率分布を得ることで、測定試料Ｓの断層計測を行って測定試料Ｓの内部形状及び外部形状を測定することができる。このＯＣＴ装置１０００では、例えば赤色〜近赤外の波長領域の光を用いることにより、生体内部の観測に用いることができる。
【０００６】
また、従来のＯＣＴ装置１０００において、可干渉距離の短い光源１１０１としてパルスレーザを出射したときには、参照用ミラー１１０５で反射するパルスのタイミングが合うことにより干渉が発生した成分を用いて測定試料Ｓの内部構造を観測することもできる。
【０００７】
このようにＯＣＴ装置１０００では、物体の内部構造、屈折率や厚さ等、空間的高分解能な測定を実現することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＯＣＴ装置では、測定対象の表面形状や深さ方向の情報を得るために機械的な参照光の遅延距離を変調することを必要としたために、測定に多大な時間がかかるという不具合があった。
【０００９】
すなわち、従来のＯＣＴ定装置１０００では、通常、光源１１０１が単一であるために、参照用ミラー１１０５のＸ方向における位置を機械的に制御して干渉を制御しなければならなかった。ここで、参照用ミラー１１０５の動作速度には限界があり、従来のＯＣＴ定装置１０００では、測定試料Ｓを測定するのに多大な時間を要することが多かった。
【００１０】
更に、従来において、光周波数変調干渉法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：ＯＦＤＲ）と称される手法を適用したトモグラフィー装置が提案されているが、現実には使用するレーザの周波数を広範囲に掃引する必要があり、このときに機械的駆動が用いられている。
【００１１】
そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うことができる光計測システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光計測システムは、可干渉性を有する光を出射する光源と、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方に所定時間の遅延を与える光遅延手段と、上記物体光の測定対象物による反射光又は透過光と上記参照光とを合成する光合成手段と、上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光計測システムは、可干渉性を有する光を出射する光源と、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方にに所定時間の遅延を与える光遅延手段と、上記光分離手段により分離された物体光の照射位置を測定対象物上で走査する走査手段と、上記測定対象物により反射された物体光と上記参照光とを合成する光合成手段と、上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段と、上記検出手段からの干渉検出結果に基づいて、測定対象物の形状情報を検出する形状検出手段と、上記走査手段で走査されることで、上記形状検出手段で生成された複数の形状情報を用いて、測定対象物の形状を示す画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明に係る光計測システムでは、例えば図１に示すように原理的に１個の光周波数コム発生器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｂ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いて、光コヒーレントトモグラフィ−（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置１０を構成する。
【００１６】
このＯＣＴ装置１０は、その原理的な構成を図１に示すように、可干渉性を有する光Ｌ０ を出射する光源であるレーザ光源１１と、このレーザ光源１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器１２と、この光周波数コム発生器１２に与える変調信号ＳＭＯＤ を発生する変調信号発生器１３と、参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢの分離・合成を行う光分離・合成器１４と、上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に所定時間τの遅延を与える光遅延路１５と、上記光分離・合成器１４により合成された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢとの干渉による光強度の変化を検出する光検出器１６とからなる。
このＯＣＴ装置１０において、レーザ光源１１は、可干渉性を有し所定の周波数のレーザ光Ｌ０ を発生する。このレーザ光源１１により発生されたレーザ光Ｌ０ は、光周波数コム発生器１２に入射される。
【００１７】
光周波数コム発生器１２は、上記レーザ光源１１により発生されたレーザ光Ｌを変調信号発生器１３により与えられる変調信号ＳＭＯＤ で変調することにより、上記レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数とし、上記変調信号ＳＭＯＤ の周波数間隔毎に側帯波（サイドバンド）を有する計測光ＬＭＥＳ を生成する。この光周波数コム発生器１２は、例えばＥＯＭ（電気光学変調器）と当該ＥＯＭを挟むように対向して配設された反射鏡とからなり、ＥＯＭと反射鏡で光発振器を構成してなる。
【００１８】
変調信号発生器１３は、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を所定の繰り返し周期で発生する。ここではτ１ ＝τ２ ＝τとし、２τの繰り返し周期で第１の周波数ｆｍ と第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を上記変調信号発生器１３は発生するものとする。
【００１９】
この変調信号発生器１３により発生された変調信号ＳＭＯＤ が与えられる上記光周波数コム発生器１２では、第１の周波数ｆｍ の変調信号ＳＭＯＤ が与えられる第１の期間τ１ には、レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数νとして、第１の周波数ｆｍ の等周波数間隔で側帯波を発生させ、中心周波数νからｋｆｍ （ｋ＝−ｍ，−ｍ＋１，−ｍ＋２，・・・，０，１，２，・・・，ｎ）の周波数成分の側帯波を有する計測光ＬＭＥＳ を生成し、また、第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ が与えられる第２の期間τ２ には、レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数νとして、第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの等周波数間隔で側帯波を発生させ、中心周波数νからｋ（ｆｍ ＋Δｆ）（ｋ＝−ｍ，−ｍ＋１，−ｍ＋２，・・・，０，１，２，・・・，ｎ）の周波数成分の側帯波を有する計測光ＬＭＥＳ を生成する。この光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ は、光分離・合成器１４に入射される。
【００２０】
光分離・合成器１４は、例えばハーフミラーにより構成され、上記光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する。この光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ は、光遅延路１５により所定時間の遅延を与えられて、当該光分離・合成器１４に再度入射される。また、この光分離・合成器１４により分離された物体光ＬＯＢは、測定対象物ＯＢに照射され、その反射光が当該光分離・合成器１４に再度入射される。そして、この光分離・合成器１４は、上記光遅延路１５により所定時間の遅延を与えられた参照光ＬＲＥＦ と測定対象物ＯＢで反射された物体光ＬＯＢを合成した干渉光ＬＤＥＴ を光検出器１６に出射する。
【００２１】
ここで、上記光遅延路１５は、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与える。この光遅延路１５は、例えば終端が全反射ミラー１５Ｂとされ片道でτ／２時間の遅延量を与える長さの光ファイバー１５Ａにより構成される。
【００２２】
このような構成の光計測システムでは、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与えることにより、上記光分離・合成器１４において、物体光ＬＯＢが第１の周波数ｆｍ で変調されている第１の期間τ１ には、上記第１の周波数ｆｍ で変調された物体光ＬＯＢが第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調された参照光ＬＲＥＦ と合成され、また、物体光ＬＯＢが第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調されている第２の期間τ２ には、上記第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調された物体光ＬＯＢが第１の周波数ｆｍ で変調された参照光ＬＲＥＦ と合成されることになる。
【００２３】
ここではτ１ ＝τ２ ＝τとし、２τの繰り返し周期で第１の周波数ｆｍ と第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を上記変調信号発生器１３は発生するものとし、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与えることにより、図２に示すように、上記光分離・合成器１４において、上記第１の期間τ１ 及び第２の期間τ２ の全期間で変調周波数がΔｆだけ異なる物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ とを合成した干渉光ＬＤＥＴ を得ることができる。なお、上記光検出器１６による第１の期間τ１ における干渉光ＬＤＥＴ の検出出力と第２の期間τ２ における干渉光ＬＤＥＴ の検出出力は、それぞれ互いの時間反転信号となる。また、上記参照光ＬＲＥＦ に与える遅延はτ時間でなくても、物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ の変調周波数がΔｆだけ異なる条件を満たしている期間に光ＬＤＥＴ を得ることができる。
【００２４】
なお、２個の光周波数コム発生器を用いて、変調周波数がΔｆだけ異なる物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ とを個別に発生することも可能であるが、各光周波数コム発生器の温度特性などを厳密に管理するなどの必要があるに対し、本願発明では、このように１個の光周波数コム発生器により生成される計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離して用いることによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に測定を行うことが可能な光計測システムを実現することができる。
【００２５】
ここでＯＣＴの原理によれば分解能は使用する光源のスペクトル幅で決まる。これは光周波数コムの場合も同じであり、光周波数コムのスペクトルを広げることで分解能が改善される。そこで、本発明では、上記光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ を図３に示すように光アンプ１７で非線形性を発生する程度まで増幅し、ＳＣファイバー１８を介して上記光分離・合成器１４に入射させるようにする。ＳＣファイバー１８とはスーパーコンティニュームファイバの略で例えば分散の小さい自己位相変調を引き起こしやすいファイバである。これにより時間軸の関数ではパルスであるコムは自己位相変調により、スペクトルは拡大し、分解能は高まる。
【００２６】
ただし、この場合参照光ＬＲＥＦ が遅延して光検出器１６に入る間に分散性媒質を通らないことが必要であり、光ファイバー等で遅延を行つた場合には補償する必要がある。この解決方法には２つの方法がある。一つの方法は分散補償可能なデバイス、例えば分散補償ファイバーを用いて補償を行う。もう一つの方法は信号処理の過程で、例えばデジタル信号処理又はアナログ信号処理によって補償を行う。次に説明するＯＣＴ装置の実施例ではこの両者の方法を共に含んでいるが、片方の方法だけでもよい。
【００２７】
図４は、本発明を適用したＯＣＴ装置１００の実施例を示している。
【００２８】
このＯＣＴ装置１００は、計測光生成部１１０、計測光注入部１２０、測定部１３０、信号処理部１４０及び制御部１５０からなる。
【００２９】
上記計測光生成部１１０は、可干渉性を有する光を出射する光源であるレーザ光源１１１と、このレーザ光源１１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器１１２と、この光周波数コム発生器１１２に変調信号を与える変調信号発生部１１３とからなる。
【００３０】
レーザ光源１１１は、単一モードＣＷレーザであり温度制御等で安定化されている。光周波数コム発生器１１２は、ファイバー入力、ファイバー出力となっており、位相変調器を２枚の鏡で構成される光共振器の中に入れることで構成されている。この光周波数コム発生器１１２には、光共振器の自由スペクトル域の整数倍の周波数ｆｍ を有する変調信号ＳＭＯＤ が変調信号発生部１１３により与えられる。
【００３１】
この光周波数コム発生器１１２は、レーザ光源１１１からのレーザ光Ｌ０ を上記変調信号ＳＭＯＤ で変調することによって計測光ＬＭＥＳ として光周波数コムを生成するが、変調周波数が少し変動しても光周波数コムすなわち計測光ＬＭＥＳ の出力が可能である。なお、計測光生成部１１０は、光周波数コム発生器でなくても、結果として光周波数コムと同等なキャリア周波数と繰り返し周波数を同等に制御できる同様な出力特性を持つ光源であれば、それを用いるようにしてもよい。
【００３２】
上記変調信号発生部１１３は、周波数がｆｍ のマイクロ波信号を発振するマイクロ波発振器１１３Ａと、このマイクロ波発振器１１３Ａの発振出力を位相変調する位相シフタ１１３Ｂと、この位相シフタ１１３Ｂに位相制御信号を与える位相制御信号発生器１１３Ｃからなる。
【００３３】
位相制御信号発生器１１３Ｃは、制御部１５０のシステムコントローラ１５１により制御され、例えば図５の（Ａ）に示すように、位相の最大値と最小値の差がφ０ を中心として△φｐ−ｐ の幅の鋸歯状波状に上記マイクロ波信号の位相を変化させる位相制御信号を上記位相シフタ１１３Ｂに与える。上記位相シフタ１１３Ｂを介して光周波数コム発生器１１２に入力される変調信号は、図５の（Ｂ）に示すように周波数ｆｍ を中心に±△φｐ−ｐ ／２πτの周波数変調された変調信号ＳＭＯＤ となる。
【００３４】
なお、上記制御部１５０のシステムコントローラ１５１は、上記鋸歯状波状の位相制御信号の傾きが正から負へ、又は負から正へ変化するタイミングを用いて干渉信号をデータとして取り込む時のトリガーとする。
【００３５】
これにより、後述するように物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ がτの時間差を持って光検出器１３５に到達したとすると、その時点では図５（Ｃ）に示すように相対的に周波数差は△φｐ−ｐ に比例し、△φｐ−ｐ ／（πτ）［Ｈｚ］になる。ここで図１と比較すると△φｐ−ｐ ／（πτ）が△ｆに対応しｆｍ −△φｐ−ｐ ／（２πτ）がｆｍ に対応している。
【００３６】
干渉信号ＳＤＥＴ が連続的に測定できる深さは、鋸歯状波によって変動する位相の大きさに比例し、本装置では最大ｃ△φｐ−ｐ ／（２ｎｓａｍｐｌｅπｆｍ ）の深さまで連続的に観測できる。これは例えば図５に示す時刻Ａから時刻Ｂの時間まで測定したとした時の観測できる範囲である。ここでｃは光速、ｎｓａｍｐｌｅは対象の屈折率である。例えば△φｐ−ｐ ＝π、ｆｍ ＝６ＧＨｚ、ｎｓａｍｐｌｅ＝１．５である場合１．７ｃｍの深さまで干渉信号ＳＤＥＴ が測定できる。図５（Ｃ）に示す信号例のように時刻Ｂから時刻Ｃの時間では時刻Ａから時刻Ｂまで測定したとした時の信号の時間反転の信号が得られる。
【００３７】
従来の方法のマイケルソン干渉計でミラーを動かす方法のミラー速度に対応する速度量ｖは、ｖ＝ｃ△φｐ−ｐ ／（２πｆｍ τ）となる。ここで例えばｆｍ ＝６ＧＨｚ、△φｐ−ｐ ＝π、τ＝５μｓとすると、ｖ＝５０００ｍ／ｓとなり、音速の１５倍以上の超高速が実現できる。
【００３８】
次に、上記計測光生成部１１０により生成された計測光ＬＭＥＳ を測定部１３０に入射させる計測光注入部１２０は、上記計測光ＬＭＥＳ を非線形性を発生する程度まで増幅する光アンプ１２１を備える。そして、この光アンプ１２１により増幅された計測光ＬＭＥＳ がスーパーコンティニューム（ＳＣ）ファイバー１２２に入射される。このＳＣファイバー１２２は、内部で自己位相変調により計測光ＬＭＥＳ すなわち光周波数コムのスペクトルを拡大する。これによって分解能が拡大する。従来同様な方法でスペクトル拡大を行った方法ではスペクトル幅は３０ＴＨｚに達しており、分解能を光速／（２ｎｓａｍｐｌｅスペクトル幅）とすると分解能は３μｍ以下となり、高分解能が得られることが分かる。上記ＳＣファイバー１２２によりスペクトル拡大し、分解能が高められた計測光ＬＭＥＳ は、その後の行程で自己位相変調が起こらないように、分散の大きい光ファイバー１２３を介してピーク強度を下げて、測定部１３０の光分離・合成器１３１に入射される。
【００３９】
上記測定部１３０の光分離・合成器１３１では、上記計測光生成部１１０により生成された計測光ＬＭＥＳ を分岐させて一方を参照光ＬＲＥＦ として光遅延路１３２に入射させ、他方を物体光ＬＯＢとして分散補償ファイバー１３３からスキャナ１３４を介して測定対象物ＯＢに照射する。
【００４０】
上記光遅延路１３２は、分散補償ファイバー１３２Ａ、遅延ファイバー１３２Ｂ、周波数シフタ１３２Ｃ及びミラー１３２Ｄからなる。この光遅延路１３２に入射された参照光ＬＲＥＦ は、分散補償ファイバー１３２Ａ、遅延ファイバー１３２Ｂ及び周波数シフタ１３２Ｃを通過してミラー１３２Ｄにより反射され、再び周波数シフタ１３２Ｃ、遅延ファイバー１３２Ｂ及び分散補償ファイバー１３２Ａを介して上記光分離・合成器１３１に入射される。周波数シフタ１３２Ｃは、参照光ＬＲＥＦ の周波数を往復でｆＳ だけシフトさせる。これによりドップラーシフトと等価の周波数シフトを参照光ＬＲＥＦ に発生させる。このように、周波数シフタ１３２Ｃにより参照光ＬＲＥＦ をｆＳ で変調しておくことにより、後述するように干渉信号ＳＤＥＴ を交流信号として検出して位相情報を得ることができ、また、ｆＳ ±ｍ△ｆの周波数成分を識別することができる。
【００４１】
また、上記光分離・合成器１３１により分離された物体光ＬＯＢは、分散補償ファイバー１３３からスキャナ１３４を介して測定対象物ＯＢに照射された物体光ＬＯＢは、スキャナ１３４及び分散補償ファイバー１３３を介して上記光分離・合成器１３１に入射される。
【００４２】
ここで、上記光遅延路１３２により参照光ＬＲＥＦ に与えられる遅延時間は、上記光分離・合成器１３１により分離された物体光ＬＯＢが測定対象物ＯＢに反射されて当該光分離・合成器１３１に戻ってくるのに要する遅延時間に比べてτだけ大きくなるように各ファイバの長さが設定されている。なお、分散補償ファイバー１３２Ａ，１３３は、遅延ファイバー１３２Ｂの特性、あるいは信号処理系の構成により、
１：必要がない、
２：どちらかが必要、
３：両方が必要
となる場合があるが遅延ファイバー１３２Ｂの分散を補償するように分散と長さが設定され、干渉信号への影響を最小にするようにする。
【００４３】
ここで、分散補償ファイバー１３２Ａ，１３３は参照光ＬＲＥＦ が経験する経路上の分散と、物体光ＬＯＢが経験する経路上の分散が異なる場合にそれを等価にするは働きをする。例えば遅延ファイバー１３２Ｂが正の分散の場合では、例えば分散補償ファイバ１３２Ａに負の分散の光ファイバーを用い、例えば高次の分散を分散補償ファイバ１３３を用いて補償する。これによって遅延ファイバー１３２Ｂによる分散の干渉信号に対する影響を低減し分解能の劣化を低減することが可能である。
【００４４】
例えば、遅延ファイバー１３２Ｂの長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＣ 、ｎＣ 、ｋ２Ｃ及びｋ３Ｃとし、また、分散補償ファイバ１３２Ａの長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＤ 、ｎＤ 、ｋ２Ｄ及びｋ３Ｄとし、さらに、分散補償ファイバ１３３の長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＥ 、ｎＥ 、ｋ２Ｅ及びｋ３Ｅとすると、
遅延時間τを得る条件
τ＝２（ＬＣ ｎＣ ＋ＬＤ ｎＤ −ＬＥ ｎＥ ）／Ｃ
１次の群速度分散を補償する条件
０＝ＬＣ ｋ２Ｃ＋ＬＤ ｋ２Ｄ−ＬＥ ｋ２Ｅ
２次の群速度分散を補償する条件
０＝ＬＣ ｋ３Ｃ＋ＬＤ ｋ３Ｄ−ＬＥ ｋ３Ｅ
の３連の連立方程式をときＬＣ 、ＬＤ 及びＬＥ をそれぞれ決定すれば良い。より高次の分散を補償することも可能である。またここでは光ファイバーを用いた例を示したが、ブラックリフレクター等を用いて分散を補償したり、プリズムペアなどを用いて空間的に分散を補償してもよい。
【００４５】
また、スキャナ１３４は、測定部１３０の光分離・合成器１３１から分散補償ファイバ１３３を介して物体光ＬＯＢが入射される。このスキャナ１３４は、制御部１５０のスキャナ制御信号発生器１５２により与えられるスキャナ制御信号に従って測定対象物ＯＢの表面で物体光ＬＯＢを走査する。また、スキャナ１３４は、測定対象物ＯＢの内部で反射した物体光ＬＯＢが入射され、この物体光ＬＯＢを分散補償ファイバ１３３を介して測定部１３０の光分離・合成器１３１に戻す。
【００４６】
上記スキャナ１３４は、例えば図６に示すように、上記分散補償ファイバ１３３からファイバコリメーター１３４Ａを介して入射されレンズ１３４Ｄを介して測定対象物ＯＢに照射する物体光ＬＯＢについて、第１のポリゴンミラー１３４Ｂにより図の紙面垂直方向のスキャンを行い、さらに、第２のポリゴンミラー１３４Ｃにより図の紙面と平行方向のスキャンを行う。また、スキャナ１３４は、例えば図７に示すように、第１及び第２のポリゴンミラー１３４Ｂ，１３４Ｃに代えて、音響光学素子１３４Ｆを用いて紙面と垂直方向及び平行方向のスキャンを行うようにしても良い。音響光学素子１３４Ｆを用いてスキャンする場合には、音響光学素子が光の周波数シフトを起こすことがある。その場合、スキャナ１３４による周波数シフトの効果を干渉信号から除く必要がある。例えば信号処理部１４０でスキャナ１３４による周波数シフトの効果は制御部１５０の信号より推定し、干渉信号より除去する。また、図７に示すように、別の周波数シフト補正用音響光学素子１３４Ｅで、ハードウエア上で周波数シフト補正用のＡＯＭを用いて周波数シフトをなくしても良い。
【００４７】
以上説明では、深さ方向のスキャンを電気的に行っているが、物体の左右方向のスキャンは機械的、音響光学的に行っている。そのため、最終的なＯＣＴ装置の動作速度はこのスキャン速度で決まる。このようなスキャナ１３４を使用せずにＯＣＴ装置を構成することもできる。
【００４８】
すなわち、図８に示すように、計測光注入部１２０から光ファイバー１２３を介して測定部１３０の光分離・合成器１３１に入射される計測光ＬＭＥＳ を上記光ファイバー１２３から空間伝搬させコリメータレンズ１３６Ａにより平行光にして上記光分離・合成器１３１に入射させるようにする。ここで、計測光ＬＭＥＳ を平行光にするコリメータレンズ１３６Ａは適当な焦点距離を選び、物体光ＬＯＢを対象物ＯＢ全体に照射するようにする。一方参照光ＬＲＥＦ は、同様に拡大した平行ビームとされ、コリメータレンズ１３６Ｂを介して光遅延路１３２に入射される。光分離・合成器１３１では、測定対象物ＯＢから反射した物体光ＬＯＢのうち、同じ経路で戻ってきた光に対し参照光ＬＲＥＦ と干渉するように設置したハーフミラーにより物体光ＬＯＢを参照光ＬＲＥＦ と合成することにより干渉光ＬＤＥＴ を生成する。そして、干渉光ＬＤＥＴ を光検出器アレー１３５Ａで検出する。
【００４９】
この時例えば点Ｐと点Ｐ’の経路で測定対象物ＯＢに照射され、反射してきた物体光ＬＯＢは光検出器アレイ１３５Ａ上の違う点で参照光ＬＲＥＦ とそれぞれ干渉し干渉光ＬＤＥＴ を発生する。その光検出器アレイ１３５Ａ上の異なる２点では異なる光検出素子が存在し、それぞれ独立に干渉信号ＳＤＥＴ を得ることができる。この光検出器アレイ１３５Ａのそれぞれの時間波形を、例えば図５の時刻Ａから時刻Ｂまでの信号を同時に記録しておく。光検出器アレイ１３５Ａのそれぞれの光検出器では、測定対象物ＯＢのそれぞれの点で反射された物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ との干渉光ＬＤＥＴ を検出して、それぞれ独立に干渉信号ＳＤＥＴ を得ることができ、これより測定対象物ＯＢの内部情報が得られる。
【００５０】
したがってこの方法を用いると、対象にビームスキャンを行わなくても同時に測定対象物ＯＢの２次元方向の情報を得ることができる。また参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに光周波数コムを用いることにより、高速に深さ方向の情報を得ることができる。したがって、機械的、音響光学的な方法を一切用いずにさらに高速に対象の３次元情報を得ることができる。
【００５１】
例えば本光周波数コムを用いた場合で、本方法の１回の測定に要する時間はτとなる。したがって例えばτ＝５μｓとして超高速測定が実現できる。
【００５２】
なお、図９に示すように、レンズ１３６Ｃ，１３６Ｄ，１３６Ｅ，１３６Ｆを用いて測定対象物ＯＢ全体に物体光ＬＯＢを照射し、測定対象物ＯＢの光学像を光検出器アレイ１３５Ａ上に結像する構成にし、参照光ＬＲＥＦ は平行ビームとして光検出器アレイ１３５Ａ上に照射される構成にすると、測定対象物ＯＢが大きく、遠くから光を照射しなければならない場合でも使用できる。
【００５３】
また、図４に示したＯＣＴ装置１００において、信号処理部１４０には、上記光検出器１３５により検出されたｆＳ で変調された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢの干渉光ＬＤＥＴ の検出出力として得られる干渉信号ＳＤＥＴ が入力される。
【００５４】
この信号処理部１４０では、バンドパスフィルタ等により余計な雑音が除去され、増幅され、さらにｆＳ で変調された干渉信号ＳＤＥＴ は例えばその後の信号処理のしやすいように周波数変換され、Ａ／Ｄ変換されデジタル化される。この後、例えば以下の幾つかの信号処理を行う。
【００５５】
１． 例えば干渉信号ＳＤＥＴは長い遅延ファイバー１３２Ｂを通過し光ファイバーの分散の影響により信号が乱れ例えば分解能が低減している場合がある。その場合には、それを補正する処理を行う。デジタル化された信号は、例えば、予め遅延ファイバー１３２Ｂ等の分散の影響を光ファイバ−の構造から計算しておき、信号を分散の影響の低減した信号に変換する計算を施す。又は予め金属ミラーなどの単純な反射測定を持つサンプルを用いて測定した結果から、信号を分散の影響の低減した信号に変換する計算を施す。
【００５６】
ここで、後者の例について説明する。光周波数コム発生器１１２で出力された計測光のｍ次のサイドバンドの複素振幅は
Ｅｍ（ｔ）＝Ｅｍｅｘｐ（ｉ２πνｔ＋ｉ２πｍｆｍｔ＋ｉｍφ（ｔ））
と表せられる。ｉは素数である。分散補償ファイバ１３２Ａ，１３３の長さを０、遅延ファイバー１３２Ｂの長さをＬとすると、群速度分散の２次以降の成分を無視すると先の光が光ファイバーを伝搬してきた後では
Ｅｍ ’ｅｘｐ（ｉ２πνｔ＋ｉ２πｆＳｔ＋ｉ２πｍｆｍｔ−ｉｋ０ＣＬＣ−ｉｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍφ（ｔ‐τ））
と表せられる。したがって測定対象物ＯＢがミラーである場合ｍ次のサイドバンド同士の干渉信号は
Ｒｅ［Ｅｍ ’Ｅｍ ＊ｅｘｐ（ｉ２πｆＳｔ‐ｉｋ０ＣＬＣ−ｉｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍ（φ（ｔ−τ）−φ（ｔ）））］
となる。ここでｔが０からτまでの時間の間φ（ｔ−τ）−φ（ｔ）＝−２△φｐ−ｐ／τｔであり、
２△φｐ−ｐ ／τ＝２π△ｆ
とおくと信号は
Ｅｍ ’Ｅｍ ＊ｃｏｓ（２π（ｆＳ−ｍ△ｆ）ｔ−ｋ０ＣＬＣ−ｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２）））
に比例する干渉信号となる。干渉信号をフーリエ変換することによって、信号成分のなかで、ｆＳ −ｍ△ｆの周波数成分が光のν＋ｍｆｍ の周波数の位相成分を持っており、これを他の周波数成分と比較測定すれば１次の群速度分散ｋ２Ｃの値が、決定できる。したがって実際の測定からｅｘｐ（ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２）））を干渉信号のフーリエ変換した値に乗ずれば分散を補正した結果が得られる。
【００５７】
２． 例えば信号に含まれる高周波数成分（ｆＳ から遠い成分。ｍの絶対値が大きい成分。）を強調する処理を行い、分解能の向上した信号に変換する計算を施す。
【００５８】
３．例えば信号のｆＳ で変調された干渉信号の周波数の変化量を信号から計算し、ドップラシフト量を求めることにより、対象物体の速度を得る。
【００５９】
４．例えば干渉信号のスペクトル形状から波長毎の光の吸収量を測定し対象物体の屈折率等を求める。
【００６０】
５．干渉信号のエンベロープを計算する。
【００６１】
以上の情報から、測定対象物の形状、速度分布、屈折率分布などを総合的に求めることができる。
【００６２】
ここでは干渉信号に含まれる分散の補償方法としてデジタル計算による手法を説明したが分散性の素子であるＳＡＷデバイスなどのアナログ素子を用いても良い。
【００６３】
６． スキャナ１３４に図７のように音響光学素子１３４Ｆを用いてスキャンした場合では、音響光学素子１３４Ｆが光の周波数シフトを起こす場合がある。その場合、スキャナ１３４による周波数シフトの効果を干渉信号から除く必要がある。スキャナ１３４による周波数シフトの効果はシステムコントローラ１５１の信号より推定し、干渉信号より除去する。
【００６４】
さらに、図４に示したＯＣＴ装置１００において、制御部１５０では、システムコントローラ１５１により上記信号処理部１４０により処理された信号と、上記計測光生成部１１０の位相制御信号発生器１１３Ｃ、上記測定部１３０のスキャナ１３４に与えるスキャナー制御信号を発生するスキャナー制御信号発生器１５２への制御信号を統合し、使用者の行った入力に応じて画像等として人の認知するデータ形式に変換して画像出力装置１５３に信号をおくる。例えば立体像、断面像を動画出力する。
【００６５】
ここで、図４に示したＯＣＴ装置１００では、往復でτ時間の遅延量を与える光遅延路１３２を用いたが、図１０に示すように、片道でτ時間の遅延量を与える光遅延路１３２を用いる構成とすることもできる。
【００６６】
図１０に示すＯＣＴ装置２００では、上述の光分離・合成器１３１に代えて光分離器２３１Ａと光合成器２３１Ｂを設け、光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する。この光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ から分離された参照光ＬＲＥＦ は、片道でτ時間の遅延量を与える光遅延路２３２によりτ時間の遅延量が与えられて、アイソレータ２３２Ｄを介して光合成器２３１Ｂに入射される。この光遅延路２３２は、分散補償ファイバー２３２Ａ、遅延ファイバー２３２Ｂ、周波数シフタ２３２Ｃ及びアイソレータ２３２Ｄにより構成されている。また、この光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ から分離された物体光ＬＯＢは、分散補償ファイバー２３３からアイソレータ２３４を介して光合成器２３１Ｂに入射され、この光合成器２３１Ｂを通過してスキャナ１３４に入射される。このＯＣＴ装置２００において、他の構成要素は上述のＯＣＴ装置１００と同じであるので、図１０中に同一番号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
以上、本発明について、任意の波長域における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムに関するもののうちＯＣＴ装置に代表される空間的高分解能な測定を実現するための光計測システムに関して説明したが、本発明は、それ以外にも光周波数分解能が高い事が必要とされる測定装置にも応用される。
【００６８】
ＯＣＴ装置は、空間的な分解能を測定する装置であるが、同時に対象の光の波長の違いによる応答特性、位相特性を測定できる。
【００６９】
例えばスキャナを用いないで測定対象物に光ファイバーで結合されているような光デバイス等の反射の波長依存特性の測定にも使用できる。
【００７０】
この場合光周波数コムの変調周波数に等しい高分解能の測定を短時間で実現できる。
【００７１】
例えばｍ次のサイドバンドが物体から反射し、複素振幅がサンプルの伝達関数Ａｍ＝Ａ（ν＋ｍｆｍ）によってＥｍ からＡｍＥｍ ’ に変化する。これから得られる信号のｍ次の周波数成分に対応する部分は
Ｒｅ［ＡｍＥｍ ’Ｅｍ ＊ｅｘｐ（ｉ２πｆＳｔ−ｉｋ０ＣＬ−ｉｋ１ＣＬ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍ（φ（ｔ‐τ）−φ（ｔ）））］
となる。この成分は例えばφ（ｔ‐τ）−φ（ｔ）＝−２△φｐ−ｐ ／τ ｔ＝２π△ｆｔで表せる場合、電気的な信号のｆＳ −ｎ△ｆの周波数成分をフーリエ変換で求め、Ｅｍ 及び遅延ファイバーの分散等を予め測定しておくことでＡｍ だけが決定できる。
【００７２】
また、例えば図１１に示す構成とすることにより、フィルタ等の透過型デバイスの測定にも使用できる。
【００７３】
この図１１に原理的な構成を示す光デバイスの透過測定装置２０は、可干渉性を有する光Ｌ０ を出射する光源であるレーザ光源２１と、このレーザ光源１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器２２と、この光周波数コム発生器２２に与える変調信号ＳＭＯＤ を発生する変調信号発生器２３と、この変調信号発生器２３により生成された計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する光分離器２４と、この光分離器２４により分離された参照光ＬＲＥＦ に所定時間τの遅延を与える光遅延路２５と、上記光分離器２４により分離された計測光ＬＭＥＳ が測定対象物ＯＢを介して入射されるとともに、上記光遅延路２５により所定時間τの遅延を与えられた参照光ＬＲＥＦ が入射される光合成器２６と、上記光合成器２４により合成された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢとの干渉光ＬＤＥＴ の光強度の変化を検出する光検出器２７とからなる。
【００７４】
このような構成の光デバイスの透過測定装置２０では、測定対象物ＯＢとしてフィルタ等の透過型デバイスの測定を行うことができ、光デバイス等の透過反射特性の測定を高分解能、高速に行うことができる。
【００７５】
さらに、図１２に示す光デバイス測定装置３００は、上述の図１０に示すＯＣＴ装置２００を変形して、光デバイスの反射測定と透過測定を行うようにしたもので、スキャナ１３４及びスキャナ制御信号発生器１５２が除かれ、第２の光分離器３３１Ａ、第２の光合成器３３１Ｂ及び第２の光検出器３３５が設けられている。
【００７６】
この光デバイス測定装置３００において、第２の光分離器３３１Ａは、上記アイソレータ２３２Ｄを介して光合成器２３１Ｂに入射される参照光ＬＲＥＦ をさらに分岐して第２の参照光ＬＲＥＦ２を生成し、この第２の参照光ＬＲＥＦ２を第２の光合成器３３１Ｂに入射させる。この第２の光合成器３３１Ｂは、測定対象物ＯＢを通過した物体光ＬＯＢが入射され、上記第２の参照光ＬＲＥＦ２と物体光ＬＯＢを合成して第２の干渉光ＬＤＥＴ を生成し、この第２の干渉光ＬＤＥＴ を第２の光検出器３３５に入射させる。この第２の光検出器３３５は、上記第２の干渉光ＬＤＥＴ２の光強度の変化を検出し、その検出出力として得られる透過測定用の第２の干渉信号ＳＤＥＴ２を信号処理部１４０に供給する。
【００７７】
この光デバイス測定装置３００において、他の構成要素は上述のＯＣＴ装置２００と同じであるので、図１２中に同一番号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
このような構成の光デバイス測定装置３００では、透過反射特性の測定を同時に高分解能、高速に行うことができる。また特定対象物ＯＢの入出力を反転させた構成での測定を行えば、光デバイスのＳパラメータの測定ができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光周波数コム発生手段において、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段からの変調信号により、光源から可干渉性を有する入射光を変調して、上記入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成し、生成した計測光を光分離手段により参照光と物体光に分離して、光遅延手段により所定時間の遅延上記参照光に与え、上記物体光の測定対象物による反射光又は透過光と上記光遅延手段により所定時間の遅延が与えられた参照光とを光合成手段で合成することにより、上記参照光と物体光との干渉光を生成し、この干渉光の光強度の変化を検出手段で検出ことによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うことができる。
【００８０】
さらに、上記光分離手段により分離された物体光の照射位置を測定対象物上で走査し、上記検出手段からの干渉検出結果に基づいて、測定対象物の形状情報を検出する形状検出手段で生成される複数の形状情報を用いて、画像生成手段により測定対象物の形状を示す画像を生成することによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うＯＣＴ装置として機能する光計測システムを実現することができる。
【００８１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＯＣＴ装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図２】上記ＯＣＴ装置における物体光と参照光の時間的な時間的変化を示す図である。
【図３】分解能を高めるようにしたＯＣＴ装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したＯＣＴ装置の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】上記ＯＣＴ装置の計測光生成部における変調信号発生部の動作を模式的に示す図である。
【図６】上記ＯＣＴ装置の測定部におけるスキャナの構成例を模式的に示す図である。
【図７】上記スキャナの他の構成例を模式的に示す図である。
【図８】スキャナを使用せずにＯＣＴ装置を構成する場合の要部構成例を模式的に示す図である。
【図９】スキャナを使用せずにＯＣＴ装置を構成する場合の他の要部構成例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明を適用したＯＣＴ装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用した光デバイスの透過測定装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明を適用した光デバイス測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】従来のＯＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＯＣＴ装置、１１ レーザ光源、１２ 光周波数コム発生器、１３ 変調信号発生器、１４ 光分離・合成器、１５ 光遅延路、１６ 光検出器、１７光アンプ、１８ ＳＣファイバー、ＯＢ 測定対象物、２０ 透過測定装置、２１ レーザ光源、２２ 光周波数コム発生器、２３ 変調信号発生器、２４ 光分離器、２５ 光遅延路２５、２６ 光合成器、２７ 光検出器、１００ ＯＣＴ装置、１１０ 計測光生成部、１１１ レーザ光源、１１２ 光周波数コム発生器、１１３ 変調信号発生部、１１３Ａ マイクロ波発振器、１１３Ｂ 位相シフタ、１１３Ｃ 位相制御信号発生器、１２０ 計測光注入部、１２１ 光アンプ、１２２ ＳＣファイバー、１３０ 測定部、１３１ 光分離・合成器、１３２ 光遅延路、１３３ 分散補償ファイバー、１３４ スキャナ１３４、１３０ 測定部、１３２Ａ 分散補償ファイバー、１３２Ｂ 遅延ファイバー、１３２Ｃ 周波数シフタ、１３２Ｄ ミラー１３２Ｄ、１４０ 信号処理部、１５０ 制御部、１５１ システムコントローラ、１５２ スキャナ制御信号発生器、１５３ 画像出力装置、２００ ＯＣＴ装置、２３１Ａ 光分離器、２３１Ｂ光合成器、２３２ 光遅延路、２３２Ｄ アイソレータ、２３２Ｃ 周波数シフタ、３００ 光デバイス測定装置、３３１Ａ 第２の光分離器、３３１Ｂ 第２の光合成器、３３５ 第２の光検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、任意の波長における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムに関し、特に高速且つ高分解能な測定を実現するための光計測システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空間的高分解能な測定を実現するための光計測システムとして、光コヒーレントトモグラフィ−（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に代表される任意の波長域における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムが知られている。
【０００３】
上記ＯＣＴ装置としては、例えば図１３に示すようなものがある。このＯＣＴ装置は、可干渉距離が短い光源１１０１から出射した光Ｌ１１０１をビームスプリッタ１１０２で物体光Ｌ１１０２と参照光Ｌ１１０３とに分割する。物体光Ｌ１１０２は、スキャナ１１０３を介して測定試料Ｓで反射されて物体光Ｌ１１０４とされ再びビームスプリッタ１１０２に入射される。また、参照光Ｌ１１０３は、周波数シフタ１１０４を介してモータ１１０６で位置決めされた参照光用ミラー１１０５で反射されて再びビームスプリッタ１１０２に入射される。
【０００４】
物体光Ｌ１１０４と参照光Ｌ１１０３とは、ビームスプリッタ１１０２に入射されることで合成され、干渉光Ｌ１１０５として光検出器１１０７に入射される。光検出器１１０７では、物体光Ｌ１１０４と参照光Ｌ１１０３との干渉により光強度が変調された干渉光を検出して検出信号を生成する。検出信号は信号処理回路１１０８で例えばフィルタリング、Ａ／Ｄ変換されて制御部１１０９に入力される。制御部１１０９では、入力された信号に基づいて、例えば測定試料Ｓの内部構造を示す画像を測定結果として生成する。また、制御部１１０９では、入力された信号やモータ１１０６からのフィードバック信号に基づいてモータ駆動回路１１１０を制御してモータ１１０６を駆動する。また、制御部１１０９では、測定試料Ｓの表面上で物体光Ｌ１１０２を走査させるようにスキャナ１１０３を制御する。
【０００５】
このような構成のＯＣＴ装置１０００では、測定試料ＳをＺ方向又は参照用ミラー１１０５をＸ方向に移動させて、測定試料Ｓ又は参照用ミラー１１０５が移動した距離を求めることにより、測定試料Ｓの深さ方向における反射率分布を得る。これにより、ＯＣＴ装置１０００は、深さ方向における反射率分布を得ることで、測定試料Ｓの断層計測を行って測定試料Ｓの内部形状及び外部形状を測定することができる。このＯＣＴ装置１０００では、例えば赤色〜近赤外の波長領域の光を用いることにより、生体内部の観測に用いることができる。
【０００６】
また、従来のＯＣＴ装置１０００において、可干渉距離の短い光源１１０１としてパルスレーザを出射したときには、参照用ミラー１１０５で反射するパルスのタイミングが合うことにより干渉が発生した成分を用いて測定試料Ｓの内部構造を観測することもできる。
【０００７】
このようにＯＣＴ装置１０００では、物体の内部構造、屈折率や厚さ等、空間的高分解能な測定を実現することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＯＣＴ装置では、測定対象の表面形状や深さ方向の情報を得るために機械的な参照光の遅延距離を変調することを必要としたために、測定に多大な時間がかかるという不具合があった。
【０００９】
すなわち、従来のＯＣＴ定装置１０００では、通常、光源１１０１が単一であるために、参照用ミラー１１０５のＸ方向における位置を機械的に制御して干渉を制御しなければならなかった。ここで、参照用ミラー１１０５の動作速度には限界があり、従来のＯＣＴ定装置１０００では、測定試料Ｓを測定するのに多大な時間を要することが多かった。
【００１０】
更に、従来において、光周波数変調干渉法（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ：ＯＦＤＲ）と称される手法を適用したトモグラフィー装置が提案されているが、現実には使用するレーザの周波数を広範囲に掃引する必要があり、このときに機械的駆動が用いられている。
【００１１】
そこで、本発明は、上述したような実情に鑑みて提案されたものであり、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うことができる光計測システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光計測システムは、可干渉性を有する光を出射する光源と、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方に所定時間の遅延を与える光遅延手段と、上記物体光の測定対象物による反射光又は透過光と上記参照光とを合成する光合成手段と、上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光計測システムは、可干渉性を有する光を出射する光源と、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方にに所定時間の遅延を与える光遅延手段と、上記光分離手段により分離された物体光の照射位置を測定対象物上で走査する走査手段と、上記測定対象物により反射された物体光と上記参照光とを合成する光合成手段と、上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段と、上記検出手段からの干渉検出結果に基づいて、測定対象物の形状情報を検出する形状検出手段と、上記走査手段で走査されることで、上記形状検出手段で生成された複数の形状情報を用いて、測定対象物の形状を示す画像を生成する画像生成手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
本発明に係る光計測システムでは、例えば図１に示すように原理的に１個の光周波数コム発生器（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｍｂ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を用いて、光コヒーレントトモグラフィ−（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置１０を構成する。
【００１６】
このＯＣＴ装置１０は、その原理的な構成を図１に示すように、可干渉性を有する光Ｌ０ を出射する光源であるレーザ光源１１と、このレーザ光源１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器１２と、この光周波数コム発生器１２に与える変調信号ＳＭＯＤ を発生する変調信号発生器１３と、参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢの分離・合成を行う光分離・合成器１４と、上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に所定時間τの遅延を与える光遅延路１５と、上記光分離・合成器１４により合成された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢとの干渉による光強度の変化を検出する光検出器１６とからなる。
このＯＣＴ装置１０において、レーザ光源１１は、可干渉性を有し所定の周波数のレーザ光Ｌ０ を発生する。このレーザ光源１１により発生されたレーザ光Ｌ０ は、光周波数コム発生器１２に入射される。
【００１７】
光周波数コム発生器１２は、上記レーザ光源１１により発生されたレーザ光Ｌを変調信号発生器１３により与えられる変調信号ＳＭＯＤ で変調することにより、上記レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数とし、上記変調信号ＳＭＯＤ の周波数間隔毎に側帯波（サイドバンド）を有する計測光ＬＭＥＳ を生成する。この光周波数コム発生器１２は、例えばＥＯＭ（電気光学変調器）と当該ＥＯＭを挟むように対向して配設された反射鏡とからなり、ＥＯＭと反射鏡で光発振器を構成してなる。
【００１８】
変調信号発生器１３は、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を所定の繰り返し周期で発生する。ここではτ１ ＝τ２ ＝τとし、２τの繰り返し周期で第１の周波数ｆｍ と第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を上記変調信号発生器１３は発生するものとする。
【００１９】
この変調信号発生器１３により発生された変調信号ＳＭＯＤ が与えられる上記光周波数コム発生器１２では、第１の周波数ｆｍ の変調信号ＳＭＯＤ が与えられる第１の期間τ１ には、レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数νとして、第１の周波数ｆｍ の等周波数間隔で側帯波を発生させ、中心周波数νからｋｆｍ （ｋ＝−ｍ，−ｍ＋１，−ｍ＋２，・・・，０，１，２，・・・，ｎ）の周波数成分の側帯波を有する計測光ＬＭＥＳ を生成し、また、第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ が与えられる第２の期間τ２ には、レーザ光Ｌ０ の周波数を中心周波数νとして、第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの等周波数間隔で側帯波を発生させ、中心周波数νからｋ（ｆｍ ＋Δｆ）（ｋ＝−ｍ，−ｍ＋１，−ｍ＋２，・・・，０，１，２，・・・，ｎ）の周波数成分の側帯波を有する計測光ＬＭＥＳ を生成する。この光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ は、光分離・合成器１４に入射される。
【００２０】
光分離・合成器１４は、例えばハーフミラーにより構成され、上記光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する。この光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ は、光遅延路１５により所定時間の遅延を与えられて、当該光分離・合成器１４に再度入射される。また、この光分離・合成器１４により分離された物体光ＬＯＢは、測定対象物ＯＢに照射され、その反射光が当該光分離・合成器１４に再度入射される。そして、この光分離・合成器１４は、上記光遅延路１５により所定時間の遅延を与えられた参照光ＬＲＥＦ と測定対象物ＯＢで反射された物体光ＬＯＢを合成した干渉光ＬＤＥＴ を光検出器１６に出射する。
【００２１】
ここで、上記光遅延路１５は、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与える。この光遅延路１５は、例えば終端が全反射ミラー１５Ｂとされ片道でτ／２時間の遅延量を与える長さの光ファイバー１５Ａにより構成される。
【００２２】
このような構成の光計測システムでは、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与えることにより、上記光分離・合成器１４において、物体光ＬＯＢが第１の周波数ｆｍ で変調されている第１の期間τ１ には、上記第１の周波数ｆｍ で変調された物体光ＬＯＢが第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調された参照光ＬＲＥＦ と合成され、また、物体光ＬＯＢが第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調されている第２の期間τ２ には、上記第２の周波数ｆｍ ＋Δｆで変調された物体光ＬＯＢが第１の周波数ｆｍ で変調された参照光ＬＲＥＦ と合成されることになる。
【００２３】
ここではτ１ ＝τ２ ＝τとし、２τの繰り返し周期で第１の周波数ｆｍ と第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号ＳＭＯＤ を上記変調信号発生器１３は発生するものとし、上記変調信号発生器１３で発生される変調信号ＳＭＯＤ の繰り返し周期２τの半分の時間に等しいτ時間の遅延を上記光分離・合成器１４により分離された参照光ＬＲＥＦ に与えることにより、図２に示すように、上記光分離・合成器１４において、上記第１の期間τ１ 及び第２の期間τ２ の全期間で変調周波数がΔｆだけ異なる物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ とを合成した干渉光ＬＤＥＴ を得ることができる。なお、上記光検出器１６による第１の期間τ１ における干渉光ＬＤＥＴ の検出出力と第２の期間τ２ における干渉光ＬＤＥＴ の検出出力は、それぞれ互いの時間反転信号となる。また、上記参照光ＬＲＥＦ に与える遅延はτ時間でなくても、物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ の変調周波数がΔｆだけ異なる条件を満たしている期間に光ＬＤＥＴ を得ることができる。
【００２４】
なお、２個の光周波数コム発生器を用いて、変調周波数がΔｆだけ異なる物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ とを個別に発生することも可能であるが、各光周波数コム発生器の温度特性などを厳密に管理するなどの必要があるに対し、本願発明では、このように１個の光周波数コム発生器により生成される計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離して用いることによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に測定を行うことが可能な光計測システムを実現することができる。
【００２５】
ここでＯＣＴの原理によれば分解能は使用する光源のスペクトル幅で決まる。これは光周波数コムの場合も同じであり、光周波数コムのスペクトルを広げることで分解能が改善される。そこで、本発明では、上記光周波数コム発生器１２により生成された計測光ＬＭＥＳ を図３に示すように光アンプ１７で非線形性を発生する程度まで増幅し、ＳＣファイバー１８を介して上記光分離・合成器１４に入射させるようにする。ＳＣファイバー１８とはスーパーコンティニュームファイバの略で例えば分散の小さい自己位相変調を引き起こしやすいファイバである。これにより時間軸の関数ではパルスであるコムは自己位相変調により、スペクトルは拡大し、分解能は高まる。
【００２６】
ただし、この場合参照光ＬＲＥＦ が遅延して光検出器１６に入る間に分散性媒質を通らないことが必要であり、光ファイバー等で遅延を行つた場合には補償する必要がある。この解決方法には２つの方法がある。一つの方法は分散補償可能なデバイス、例えば分散補償ファイバーを用いて補償を行う。もう一つの方法は信号処理の過程で、例えばデジタル信号処理又はアナログ信号処理によって補償を行う。次に説明するＯＣＴ装置の実施例ではこの両者の方法を共に含んでいるが、片方の方法だけでもよい。
【００２７】
図４は、本発明を適用したＯＣＴ装置１００の実施例を示している。
【００２８】
このＯＣＴ装置１００は、計測光生成部１１０、計測光注入部１２０、測定部１３０、信号処理部１４０及び制御部１５０からなる。
【００２９】
上記計測光生成部１１０は、可干渉性を有する光を出射する光源であるレーザ光源１１１と、このレーザ光源１１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器１１２と、この光周波数コム発生器１１２に変調信号を与える変調信号発生部１１３とからなる。
【００３０】
レーザ光源１１１は、単一モードＣＷレーザであり温度制御等で安定化されている。光周波数コム発生器１１２は、ファイバー入力、ファイバー出力となっており、位相変調器を２枚の鏡で構成される光共振器の中に入れることで構成されている。この光周波数コム発生器１１２には、光共振器の自由スペクトル域の整数倍の周波数ｆｍ を有する変調信号ＳＭＯＤ が変調信号発生部１１３により与えられる。
【００３１】
この光周波数コム発生器１１２は、レーザ光源１１１からのレーザ光Ｌ０ を上記変調信号ＳＭＯＤ で変調することによって計測光ＬＭＥＳ として光周波数コムを生成するが、変調周波数が少し変動しても光周波数コムすなわち計測光ＬＭＥＳ の出力が可能である。なお、計測光生成部１１０は、光周波数コム発生器でなくても、結果として光周波数コムと同等なキャリア周波数と繰り返し周波数を同等に制御できる同様な出力特性を持つ光源であれば、それを用いるようにしてもよい。
【００３２】
上記変調信号発生部１１３は、周波数がｆｍ のマイクロ波信号を発振するマイクロ波発振器１１３Ａと、このマイクロ波発振器１１３Ａの発振出力を位相変調する位相シフタ１１３Ｂと、この位相シフタ１１３Ｂに位相制御信号を与える位相制御信号発生器１１３Ｃからなる。
【００３３】
位相制御信号発生器１１３Ｃは、制御部１５０のシステムコントローラ１５１により制御され、例えば図５の（Ａ）に示すように、位相の最大値と最小値の差がφ０ を中心として△φｐ−ｐ の幅の鋸歯状波状に上記マイクロ波信号の位相を変化させる位相制御信号を上記位相シフタ１１３Ｂに与える。上記位相シフタ１１３Ｂを介して光周波数コム発生器１１２に入力される変調信号は、図５の（Ｂ）に示すように周波数ｆｍ を中心に±△φｐ−ｐ ／２πτの周波数変調された変調信号ＳＭＯＤ となる。
【００３４】
なお、上記制御部１５０のシステムコントローラ１５１は、上記鋸歯状波状の位相制御信号の傾きが正から負へ、又は負から正へ変化するタイミングを用いて干渉信号をデータとして取り込む時のトリガーとする。
【００３５】
これにより、後述するように物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ がτの時間差を持って光検出器１３５に到達したとすると、その時点では図５（Ｃ）に示すように相対的に周波数差は△φｐ−ｐ に比例し、△φｐ−ｐ ／（πτ）［Ｈｚ］になる。ここで図１と比較すると△φｐ−ｐ ／（πτ）が△ｆに対応しｆｍ −△φｐ−ｐ ／（２πτ）がｆｍ に対応している。
【００３６】
干渉信号ＳＤＥＴ が連続的に測定できる深さは、鋸歯状波によって変動する位相の大きさに比例し、本装置では最大ｃ△φｐ−ｐ ／（２ｎｓａｍｐｌｅπｆｍ ）の深さまで連続的に観測できる。これは例えば図５に示す時刻Ａから時刻Ｂの時間まで測定したとした時の観測できる範囲である。ここでｃは光速、ｎｓａｍｐｌｅは対象の屈折率である。例えば△φｐ−ｐ ＝π、ｆｍ ＝６ＧＨｚ、ｎｓａｍｐｌｅ＝１．５である場合１．７ｃｍの深さまで干渉信号ＳＤＥＴ が測定できる。図５（Ｃ）に示す信号例のように時刻Ｂから時刻Ｃの時間では時刻Ａから時刻Ｂまで測定したとした時の信号の時間反転の信号が得られる。
【００３７】
従来の方法のマイケルソン干渉計でミラーを動かす方法のミラー速度に対応する速度量ｖは、ｖ＝ｃ△φｐ−ｐ ／（２πｆｍ τ）となる。ここで例えばｆｍ ＝６ＧＨｚ、△φｐ−ｐ ＝π、τ＝５μｓとすると、ｖ＝５０００ｍ／ｓとなり、音速の１５倍以上の超高速が実現できる。
【００３８】
次に、上記計測光生成部１１０により生成された計測光ＬＭＥＳ を測定部１３０に入射させる計測光注入部１２０は、上記計測光ＬＭＥＳ を非線形性を発生する程度まで増幅する光アンプ１２１を備える。そして、この光アンプ１２１により増幅された計測光ＬＭＥＳ がスーパーコンティニューム（ＳＣ）ファイバー１２２に入射される。このＳＣファイバー１２２は、内部で自己位相変調により計測光ＬＭＥＳ すなわち光周波数コムのスペクトルを拡大する。これによって分解能が拡大する。従来同様な方法でスペクトル拡大を行った方法ではスペクトル幅は３０ＴＨｚに達しており、分解能を光速／（２ｎｓａｍｐｌｅスペクトル幅）とすると分解能は３μｍ以下となり、高分解能が得られることが分かる。上記ＳＣファイバー１２２によりスペクトル拡大し、分解能が高められた計測光ＬＭＥＳ は、その後の行程で自己位相変調が起こらないように、分散の大きい光ファイバー１２３を介してピーク強度を下げて、測定部１３０の光分離・合成器１３１に入射される。
【００３９】
上記測定部１３０の光分離・合成器１３１では、上記計測光生成部１１０により生成された計測光ＬＭＥＳ を分岐させて一方を参照光ＬＲＥＦ として光遅延路１３２に入射させ、他方を物体光ＬＯＢとして分散補償ファイバー１３３からスキャナ１３４を介して測定対象物ＯＢに照射する。
【００４０】
上記光遅延路１３２は、分散補償ファイバー１３２Ａ、遅延ファイバー１３２Ｂ、周波数シフタ１３２Ｃ及びミラー１３２Ｄからなる。この光遅延路１３２に入射された参照光ＬＲＥＦ は、分散補償ファイバー１３２Ａ、遅延ファイバー１３２Ｂ及び周波数シフタ１３２Ｃを通過してミラー１３２Ｄにより反射され、再び周波数シフタ１３２Ｃ、遅延ファイバー１３２Ｂ及び分散補償ファイバー１３２Ａを介して上記光分離・合成器１３１に入射される。周波数シフタ１３２Ｃは、参照光ＬＲＥＦ の周波数を往復でｆＳ だけシフトさせる。これによりドップラーシフトと等価の周波数シフトを参照光ＬＲＥＦ に発生させる。このように、周波数シフタ１３２Ｃにより参照光ＬＲＥＦ をｆＳ で変調しておくことにより、後述するように干渉信号ＳＤＥＴ を交流信号として検出して位相情報を得ることができ、また、ｆＳ ±ｍ△ｆの周波数成分を識別することができる。
【００４１】
また、上記光分離・合成器１３１により分離された物体光ＬＯＢは、分散補償ファイバー１３３からスキャナ１３４を介して測定対象物ＯＢに照射された物体光ＬＯＢは、スキャナ１３４及び分散補償ファイバー１３３を介して上記光分離・合成器１３１に入射される。
【００４２】
ここで、上記光遅延路１３２により参照光ＬＲＥＦ に与えられる遅延時間は、上記光分離・合成器１３１により分離された物体光ＬＯＢが測定対象物ＯＢに反射されて当該光分離・合成器１３１に戻ってくるのに要する遅延時間に比べてτだけ大きくなるように各ファイバの長さが設定されている。なお、分散補償ファイバー１３２Ａ，１３３は、遅延ファイバー１３２Ｂの特性、あるいは信号処理系の構成により、
１：必要がない、
２：どちらかが必要、
３：両方が必要
となる場合があるが遅延ファイバー１３２Ｂの分散を補償するように分散と長さが設定され、干渉信号への影響を最小にするようにする。
【００４３】
ここで、分散補償ファイバー１３２Ａ，１３３は参照光ＬＲＥＦ が経験する経路上の分散と、物体光ＬＯＢが経験する経路上の分散が異なる場合にそれを等価にするは働きをする。例えば遅延ファイバー１３２Ｂが正の分散の場合では、例えば分散補償ファイバ１３２Ａに負の分散の光ファイバーを用い、例えば高次の分散を分散補償ファイバ１３３を用いて補償する。これによって遅延ファイバー１３２Ｂによる分散の干渉信号に対する影響を低減し分解能の劣化を低減することが可能である。
【００４４】
例えば、遅延ファイバー１３２Ｂの長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＣ 、ｎＣ 、ｋ２Ｃ及びｋ３Ｃとし、また、分散補償ファイバ１３２Ａの長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＤ 、ｎＤ 、ｋ２Ｄ及びｋ３Ｄとし、さらに、分散補償ファイバ１３３の長さ、屈折率、１次及び２次の群速度分散をそれぞれＬＥ 、ｎＥ 、ｋ２Ｅ及びｋ３Ｅとすると、
遅延時間τを得る条件
τ＝２（ＬＣ ｎＣ ＋ＬＤ ｎＤ −ＬＥ ｎＥ ）／Ｃ
１次の群速度分散を補償する条件
０＝ＬＣ ｋ２Ｃ＋ＬＤ ｋ２Ｄ−ＬＥ ｋ２Ｅ
２次の群速度分散を補償する条件
０＝ＬＣ ｋ３Ｃ＋ＬＤ ｋ３Ｄ−ＬＥ ｋ３Ｅ
の３連の連立方程式をときＬＣ 、ＬＤ 及びＬＥ をそれぞれ決定すれば良い。より高次の分散を補償することも可能である。またここでは光ファイバーを用いた例を示したが、ブラックリフレクター等を用いて分散を補償したり、プリズムペアなどを用いて空間的に分散を補償してもよい。
【００４５】
また、スキャナ１３４は、測定部１３０の光分離・合成器１３１から分散補償ファイバ１３３を介して物体光ＬＯＢが入射される。このスキャナ１３４は、制御部１５０のスキャナ制御信号発生器１５２により与えられるスキャナ制御信号に従って測定対象物ＯＢの表面で物体光ＬＯＢを走査する。また、スキャナ１３４は、測定対象物ＯＢの内部で反射した物体光ＬＯＢが入射され、この物体光ＬＯＢを分散補償ファイバ１３３を介して測定部１３０の光分離・合成器１３１に戻す。
【００４６】
上記スキャナ１３４は、例えば図６に示すように、上記分散補償ファイバ１３３からファイバコリメーター１３４Ａを介して入射されレンズ１３４Ｄを介して測定対象物ＯＢに照射する物体光ＬＯＢについて、第１のポリゴンミラー１３４Ｂにより図の紙面垂直方向のスキャンを行い、さらに、第２のポリゴンミラー１３４Ｃにより図の紙面と平行方向のスキャンを行う。また、スキャナ１３４は、例えば図７に示すように、第１及び第２のポリゴンミラー１３４Ｂ，１３４Ｃに代えて、音響光学素子１３４Ｆを用いて紙面と垂直方向及び平行方向のスキャンを行うようにしても良い。音響光学素子１３４Ｆを用いてスキャンする場合には、音響光学素子が光の周波数シフトを起こすことがある。その場合、スキャナ１３４による周波数シフトの効果を干渉信号から除く必要がある。例えば信号処理部１４０でスキャナ１３４による周波数シフトの効果は制御部１５０の信号より推定し、干渉信号より除去する。また、図７に示すように、別の周波数シフト補正用音響光学素子１３４Ｅで、ハードウエア上で周波数シフト補正用のＡＯＭを用いて周波数シフトをなくしても良い。
【００４７】
以上説明では、深さ方向のスキャンを電気的に行っているが、物体の左右方向のスキャンは機械的、音響光学的に行っている。そのため、最終的なＯＣＴ装置の動作速度はこのスキャン速度で決まる。このようなスキャナ１３４を使用せずにＯＣＴ装置を構成することもできる。
【００４８】
すなわち、図８に示すように、計測光注入部１２０から光ファイバー１２３を介して測定部１３０の光分離・合成器１３１に入射される計測光ＬＭＥＳ を上記光ファイバー１２３から空間伝搬させコリメータレンズ１３６Ａにより平行光にして上記光分離・合成器１３１に入射させるようにする。ここで、計測光ＬＭＥＳ を平行光にするコリメータレンズ１３６Ａは適当な焦点距離を選び、物体光ＬＯＢを対象物ＯＢ全体に照射するようにする。一方参照光ＬＲＥＦ は、同様に拡大した平行ビームとされ、コリメータレンズ１３６Ｂを介して光遅延路１３２に入射される。光分離・合成器１３１では、測定対象物ＯＢから反射した物体光ＬＯＢのうち、同じ経路で戻ってきた光に対し参照光ＬＲＥＦ と干渉するように設置したハーフミラーにより物体光ＬＯＢを参照光ＬＲＥＦ と合成することにより干渉光ＬＤＥＴ を生成する。そして、干渉光ＬＤＥＴ を光検出器アレー１３５Ａで検出する。
【００４９】
この時例えば点Ｐと点Ｐ’の経路で測定対象物ＯＢに照射され、反射してきた物体光ＬＯＢは光検出器アレイ１３５Ａ上の違う点で参照光ＬＲＥＦ とそれぞれ干渉し干渉光ＬＤＥＴ を発生する。その光検出器アレイ１３５Ａ上の異なる２点では異なる光検出素子が存在し、それぞれ独立に干渉信号ＳＤＥＴ を得ることができる。この光検出器アレイ１３５Ａのそれぞれの時間波形を、例えば図５の時刻Ａから時刻Ｂまでの信号を同時に記録しておく。光検出器アレイ１３５Ａのそれぞれの光検出器では、測定対象物ＯＢのそれぞれの点で反射された物体光ＬＯＢと参照光ＬＲＥＦ との干渉光ＬＤＥＴ を検出して、それぞれ独立に干渉信号ＳＤＥＴ を得ることができ、これより測定対象物ＯＢの内部情報が得られる。
【００５０】
したがってこの方法を用いると、対象にビームスキャンを行わなくても同時に測定対象物ＯＢの２次元方向の情報を得ることができる。また参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに光周波数コムを用いることにより、高速に深さ方向の情報を得ることができる。したがって、機械的、音響光学的な方法を一切用いずにさらに高速に対象の３次元情報を得ることができる。
【００５１】
例えば本光周波数コムを用いた場合で、本方法の１回の測定に要する時間はτとなる。したがって例えばτ＝５μｓとして超高速測定が実現できる。
【００５２】
なお、図９に示すように、レンズ１３６Ｃ，１３６Ｄ，１３６Ｅ，１３６Ｆを用いて測定対象物ＯＢ全体に物体光ＬＯＢを照射し、測定対象物ＯＢの光学像を光検出器アレイ１３５Ａ上に結像する構成にし、参照光ＬＲＥＦ は平行ビームとして光検出器アレイ１３５Ａ上に照射される構成にすると、測定対象物ＯＢが大きく、遠くから光を照射しなければならない場合でも使用できる。
【００５３】
また、図４に示したＯＣＴ装置１００において、信号処理部１４０には、上記光検出器１３５により検出されたｆＳ で変調された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢの干渉光ＬＤＥＴ の検出出力として得られる干渉信号ＳＤＥＴ が入力される。
【００５４】
この信号処理部１４０では、バンドパスフィルタ等により余計な雑音が除去され、増幅され、さらにｆＳ で変調された干渉信号ＳＤＥＴ は例えばその後の信号処理のしやすいように周波数変換され、Ａ／Ｄ変換されデジタル化される。この後、例えば以下の幾つかの信号処理を行う。
【００５５】
１． 例えば干渉信号ＳＤＥＴは長い遅延ファイバー１３２Ｂを通過し光ファイバーの分散の影響により信号が乱れ例えば分解能が低減している場合がある。その場合には、それを補正する処理を行う。デジタル化された信号は、例えば、予め遅延ファイバー１３２Ｂ等の分散の影響を光ファイバ−の構造から計算しておき、信号を分散の影響の低減した信号に変換する計算を施す。又は予め金属ミラーなどの単純な反射測定を持つサンプルを用いて測定した結果から、信号を分散の影響の低減した信号に変換する計算を施す。
【００５６】
ここで、後者の例について説明する。光周波数コム発生器１１２で出力された計測光のｍ次のサイドバンドの複素振幅は
Ｅｍ（ｔ）＝Ｅｍｅｘｐ（ｉ２πνｔ＋ｉ２πｍｆｍｔ＋ｉｍφ（ｔ））
と表せられる。ｉは素数である。分散補償ファイバ１３２Ａ，１３３の長さを０、遅延ファイバー１３２Ｂの長さをＬとすると、群速度分散の２次以降の成分を無視すると先の光が光ファイバーを伝搬してきた後では
Ｅｍ ’ｅｘｐ（ｉ２πνｔ＋ｉ２πｆＳｔ＋ｉ２πｍｆｍｔ−ｉｋ０ＣＬＣ−ｉｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍφ（ｔ‐τ））
と表せられる。したがって測定対象物ＯＢがミラーである場合ｍ次のサイドバンド同士の干渉信号は
Ｒｅ［Ｅｍ ’Ｅｍ ＊ｅｘｐ（ｉ２πｆＳｔ‐ｉｋ０ＣＬＣ−ｉｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍ（φ（ｔ−τ）−φ（ｔ）））］
となる。ここでｔが０からτまでの時間の間φ（ｔ−τ）−φ（ｔ）＝−２△φｐ−ｐ／τｔであり、
２△φｐ−ｐ ／τ＝２π△ｆ
とおくと信号は
Ｅｍ ’Ｅｍ ＊ｃｏｓ（２π（ｆＳ−ｍ△ｆ）ｔ−ｋ０ＣＬＣ−ｋ１ＣＬＣ（２πｍｆｍ）−ｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２）））
に比例する干渉信号となる。干渉信号をフーリエ変換することによって、信号成分のなかで、ｆＳ −ｍ△ｆの周波数成分が光のν＋ｍｆｍ の周波数の位相成分を持っており、これを他の周波数成分と比較測定すれば１次の群速度分散ｋ２Ｃの値が、決定できる。したがって実際の測定からｅｘｐ（ｉｋ２ＣＬＣ（２πｍｆｍ）２／２）））を干渉信号のフーリエ変換した値に乗ずれば分散を補正した結果が得られる。
【００５７】
２． 例えば信号に含まれる高周波数成分（ｆＳ から遠い成分。ｍの絶対値が大きい成分。）を強調する処理を行い、分解能の向上した信号に変換する計算を施す。
【００５８】
３．例えば信号のｆＳ で変調された干渉信号の周波数の変化量を信号から計算し、ドップラシフト量を求めることにより、対象物体の速度を得る。
【００５９】
４．例えば干渉信号のスペクトル形状から波長毎の光の吸収量を測定し対象物体の屈折率等を求める。
【００６０】
５．干渉信号のエンベロープを計算する。
【００６１】
以上の情報から、測定対象物の形状、速度分布、屈折率分布などを総合的に求めることができる。
【００６２】
ここでは干渉信号に含まれる分散の補償方法としてデジタル計算による手法を説明したが分散性の素子であるＳＡＷデバイスなどのアナログ素子を用いても良い。
【００６３】
６． スキャナ１３４に図７のように音響光学素子１３４Ｆを用いてスキャンした場合では、音響光学素子１３４Ｆが光の周波数シフトを起こす場合がある。その場合、スキャナ１３４による周波数シフトの効果を干渉信号から除く必要がある。スキャナ１３４による周波数シフトの効果はシステムコントローラ１５１の信号より推定し、干渉信号より除去する。
【００６４】
さらに、図４に示したＯＣＴ装置１００において、制御部１５０では、システムコントローラ１５１により上記信号処理部１４０により処理された信号と、上記計測光生成部１１０の位相制御信号発生器１１３Ｃ、上記測定部１３０のスキャナ１３４に与えるスキャナー制御信号を発生するスキャナー制御信号発生器１５２への制御信号を統合し、使用者の行った入力に応じて画像等として人の認知するデータ形式に変換して画像出力装置１５３に信号をおくる。例えば立体像、断面像を動画出力する。
【００６５】
ここで、図４に示したＯＣＴ装置１００では、往復でτ時間の遅延量を与える光遅延路１３２を用いたが、図１０に示すように、片道でτ時間の遅延量を与える光遅延路１３２を用いる構成とすることもできる。
【００６６】
図１０に示すＯＣＴ装置２００では、上述の光分離・合成器１３１に代えて光分離器２３１Ａと光合成器２３１Ｂを設け、光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する。この光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ から分離された参照光ＬＲＥＦ は、片道でτ時間の遅延量を与える光遅延路２３２によりτ時間の遅延量が与えられて、アイソレータ２３２Ｄを介して光合成器２３１Ｂに入射される。この光遅延路２３２は、分散補償ファイバー２３２Ａ、遅延ファイバー２３２Ｂ、周波数シフタ２３２Ｃ及びアイソレータ２３２Ｄにより構成されている。また、この光分離器２３１Ａにより計測光ＬＭＥＳ から分離された物体光ＬＯＢは、分散補償ファイバー２３３からアイソレータ２３４を介して光合成器２３１Ｂに入射され、この光合成器２３１Ｂを通過してスキャナ１３４に入射される。このＯＣＴ装置２００において、他の構成要素は上述のＯＣＴ装置１００と同じであるので、図１０中に同一番号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
【００６７】
以上、本発明について、任意の波長域における広いスペクトル幅を必要とする光計測システムに関するもののうちＯＣＴ装置に代表される空間的高分解能な測定を実現するための光計測システムに関して説明したが、本発明は、それ以外にも光周波数分解能が高い事が必要とされる測定装置にも応用される。
【００６８】
ＯＣＴ装置は、空間的な分解能を測定する装置であるが、同時に対象の光の波長の違いによる応答特性、位相特性を測定できる。
【００６９】
例えばスキャナを用いないで測定対象物に光ファイバーで結合されているような光デバイス等の反射の波長依存特性の測定にも使用できる。
【００７０】
この場合光周波数コムの変調周波数に等しい高分解能の測定を短時間で実現できる。
【００７１】
例えばｍ次のサイドバンドが物体から反射し、複素振幅がサンプルの伝達関数Ａｍ＝Ａ（ν＋ｍｆｍ）によってＥｍ からＡｍＥｍ ’ に変化する。これから得られる信号のｍ次の周波数成分に対応する部分は
Ｒｅ［ＡｍＥｍ ’Ｅｍ ＊ｅｘｐ（ｉ２πｆＳｔ−ｉｋ０ＣＬ−ｉｋ１ＣＬ（２πｍｆｍ）−ｉｋ２ＣＬ（２πｍｆｍ）２／２＋ｉｍ（φ（ｔ‐τ）−φ（ｔ）））］
となる。この成分は例えばφ（ｔ‐τ）−φ（ｔ）＝−２△φｐ−ｐ ／τ ｔ＝２π△ｆｔで表せる場合、電気的な信号のｆＳ −ｎ△ｆの周波数成分をフーリエ変換で求め、Ｅｍ 及び遅延ファイバーの分散等を予め測定しておくことでＡｍ だけが決定できる。
【００７２】
また、例えば図１１に示す構成とすることにより、フィルタ等の透過型デバイスの測定にも使用できる。
【００７３】
この図１１に原理的な構成を示す光デバイスの透過測定装置２０は、可干渉性を有する光Ｌ０ を出射する光源であるレーザ光源２１と、このレーザ光源１１からレーザ光Ｌ０ が入射される光周波数コム発生器２２と、この光周波数コム発生器２２に与える変調信号ＳＭＯＤ を発生する変調信号発生器２３と、この変調信号発生器２３により生成された計測光ＬＭＥＳ を参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢに分離する光分離器２４と、この光分離器２４により分離された参照光ＬＲＥＦ に所定時間τの遅延を与える光遅延路２５と、上記光分離器２４により分離された計測光ＬＭＥＳ が測定対象物ＯＢを介して入射されるとともに、上記光遅延路２５により所定時間τの遅延を与えられた参照光ＬＲＥＦ が入射される光合成器２６と、上記光合成器２４により合成された参照光ＬＲＥＦ と物体光ＬＯＢとの干渉光ＬＤＥＴ の光強度の変化を検出する光検出器２７とからなる。
【００７４】
このような構成の光デバイスの透過測定装置２０では、測定対象物ＯＢとしてフィルタ等の透過型デバイスの測定を行うことができ、光デバイス等の透過反射特性の測定を高分解能、高速に行うことができる。
【００７５】
さらに、図１２に示す光デバイス測定装置３００は、上述の図１０に示すＯＣＴ装置２００を変形して、光デバイスの反射測定と透過測定を行うようにしたもので、スキャナ１３４及びスキャナ制御信号発生器１５２が除かれ、第２の光分離器３３１Ａ、第２の光合成器３３１Ｂ及び第２の光検出器３３５が設けられている。
【００７６】
この光デバイス測定装置３００において、第２の光分離器３３１Ａは、上記アイソレータ２３２Ｄを介して光合成器２３１Ｂに入射される参照光ＬＲＥＦ をさらに分岐して第２の参照光ＬＲＥＦ２を生成し、この第２の参照光ＬＲＥＦ２を第２の光合成器３３１Ｂに入射させる。この第２の光合成器３３１Ｂは、測定対象物ＯＢを通過した物体光ＬＯＢが入射され、上記第２の参照光ＬＲＥＦ２と物体光ＬＯＢを合成して第２の干渉光ＬＤＥＴ を生成し、この第２の干渉光ＬＤＥＴ を第２の光検出器３３５に入射させる。この第２の光検出器３３５は、上記第２の干渉光ＬＤＥＴ２の光強度の変化を検出し、その検出出力として得られる透過測定用の第２の干渉信号ＳＤＥＴ２を信号処理部１４０に供給する。
【００７７】
この光デバイス測定装置３００において、他の構成要素は上述のＯＣＴ装置２００と同じであるので、図１２中に同一番号を付して示し、その詳細な説明を省略する。
【００７８】
このような構成の光デバイス測定装置３００では、透過反射特性の測定を同時に高分解能、高速に行うことができる。また特定対象物ＯＢの入出力を反転させた構成での測定を行えば、光デバイスのＳパラメータの測定ができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、光周波数コム発生手段において、第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段からの変調信号により、光源から可干渉性を有する入射光を変調して、上記入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成し、生成した計測光を光分離手段により参照光と物体光に分離して、光遅延手段により所定時間の遅延上記参照光に与え、上記物体光の測定対象物による反射光又は透過光と上記光遅延手段により所定時間の遅延が与えられた参照光とを光合成手段で合成することにより、上記参照光と物体光との干渉光を生成し、この干渉光の光強度の変化を検出手段で検出ことによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うことができる。
【００８０】
さらに、上記光分離手段により分離された物体光の照射位置を測定対象物上で走査し、上記検出手段からの干渉検出結果に基づいて、測定対象物の形状情報を検出する形状検出手段で生成される複数の形状情報を用いて、画像生成手段により測定対象物の形状を示す画像を生成することによって、１台の周波数コム発生器を用いた簡単な構成で短時間に且つ安定に空間的高分解能な測定を行うＯＣＴ装置として機能する光計測システムを実現することができる。
【００８１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＯＣＴ装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図２】上記ＯＣＴ装置における物体光と参照光の時間的な時間的変化を示す図である。
【図３】分解能を高めるようにしたＯＣＴ装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明を適用したＯＣＴ装置の実施例の構成を示すブロック図である。
【図５】上記ＯＣＴ装置の計測光生成部における変調信号発生部の動作を模式的に示す図である。
【図６】上記ＯＣＴ装置の測定部におけるスキャナの構成例を模式的に示す図である。
【図７】上記スキャナの他の構成例を模式的に示す図である。
【図８】スキャナを使用せずにＯＣＴ装置を構成する場合の要部構成例を模式的に示す図である。
【図９】スキャナを使用せずにＯＣＴ装置を構成する場合の他の要部構成例を模式的に示す図である。
【図１０】本発明を適用したＯＣＴ装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図１１】本発明を適用した光デバイスの透過測定装置の原理的な構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明を適用した光デバイス測定装置の構成例を示すブロック図である。
【図１３】従来のＯＣＴ装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ ＯＣＴ装置、１１ レーザ光源、１２ 光周波数コム発生器、１３ 変調信号発生器、１４ 光分離・合成器、１５ 光遅延路、１６ 光検出器、１７光アンプ、１８ ＳＣファイバー、ＯＢ 測定対象物、２０ 透過測定装置、２１ レーザ光源、２２ 光周波数コム発生器、２３ 変調信号発生器、２４ 光分離器、２５ 光遅延路２５、２６ 光合成器、２７ 光検出器、１００ ＯＣＴ装置、１１０ 計測光生成部、１１１ レーザ光源、１１２ 光周波数コム発生器、１１３ 変調信号発生部、１１３Ａ マイクロ波発振器、１１３Ｂ 位相シフタ、１１３Ｃ 位相制御信号発生器、１２０ 計測光注入部、１２１ 光アンプ、１２２ ＳＣファイバー、１３０ 測定部、１３１ 光分離・合成器、１３２ 光遅延路、１３３ 分散補償ファイバー、１３４ スキャナ１３４、１３０ 測定部、１３２Ａ 分散補償ファイバー、１３２Ｂ 遅延ファイバー、１３２Ｃ 周波数シフタ、１３２Ｄ ミラー１３２Ｄ、１４０ 信号処理部、１５０ 制御部、１５１ システムコントローラ、１５２ スキャナ制御信号発生器、１５３ 画像出力装置、２００ ＯＣＴ装置、２３１Ａ 光分離器、２３１Ｂ光合成器、２３２ 光遅延路、２３２Ｄ アイソレータ、２３２Ｃ 周波数シフタ、３００ 光デバイス測定装置、３３１Ａ 第２の光分離器、３３１Ｂ 第２の光合成器、３３５ 第２の光検出器
Claims (6)
- 可干渉性を有する光を出射する光源と、
第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、
上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、
上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、
上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方に所定時間の遅延を与える光遅延手段と、
上記物体光の測定対象物による反射光又は透過光と上記参照光とを合成する光合成手段と、
上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段と
を備えることを特徴とする光計測システム。 - 上記光遅延手段は光ファイバーからなることを特徴とする請求項１記載の光計測システム。
- 上記光周波数コム発生器により生成された計測光を、光増幅手段により非線形性を発生する程度まで増幅して、スーパーコンティニュームファイバーを介して上記光分離手段に入射させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の光計測システム。
- 可干渉性を有する光を出射する光源と、
第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ で第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆの変調信号を所定の繰り返し周期で生成する変調信号生成手段と、
上記変調信号生成手段からの変調信号により上記光源からの入射光を変調して、入射光の周波数を中心周波数とし、上記第１の期間τ１ には第１の周波数ｆｍ 間隔毎に側帯波を有し、第２の期間τ２ には第２の周波数ｆｍ ＋Δｆ間隔毎に側帯波を有する計測光を生成する光周波数コム発生手段と、
上記光周波数コム発生手段からの計測光を参照光と物体光に分離する光分離手段と、
上記光分離手段により分離された参照光又は物体光の一方にに所定時間の遅延を与える光遅延手段と、
上記光分離手段により分離された物体光の照射位置を測定対象物上で走査する走査手段と、
上記測定対象物により反射された物体光と上記参照光とを合成する光合成手段と、
上記光合成手段により合成された上記参照光と物体光との干渉による光強度の変化を検出する検出手段と、
上記検出手段からの干渉検出結果に基づいて、測定対象物の形状情報を検出する形状検出手段と、
上記走査手段で走査されることで、上記形状検出手段で生成された複数の形状情報を用いて、測定対象物の形状を示す画像を生成する画像生成手段と
を備えることを特徴とする光計測システム。 - 上記光遅延手段は光ファイバーからなることを特徴とする請求項４記載の光計測システム。
- 上記光周波数コム発生器により生成された計測光を、光増幅手段により非線形性を発生する程度まで増幅して、スーパーコンティニュームファイバーを介して上記光分離手段に入射させるようにしたことを特徴とする請求項５記載の光計測システム。
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