JP3628663B2

JP3628663B2 - 合成光源を有する光波コヒーレンス断層画像測定システム

Info

Publication number: JP3628663B2
Application number: JP2002053240A
Authority: JP
Inventors: 学佐藤; 直弘丹野
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; National Institute of Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2005-03-16
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003254898A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成光源を有する光波コヒーレンス断層画像測定システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スペクトル関数は、ウィーナーヒンチンの定理により、コヒーレンス関数とフーリエ変換で関係付けられており、光源の中心波長、スペクトル幅からコヒーレンス長が与えられる。また、光波コヒーレンス断層画像化法では、奥行き空間分解能は原理的にコヒーレンス長の半分で与えられる。よって、いかにコヒーレンス長の短い光源を実現するかが問題となる。
【０００３】
これに対して、米国のＭＩＴのグループは、レーザ光源にモードロックの技術を用いて、１μｍ程度のコヒーレンス長を有する光源を実現させているが、実用面では、装置が大型、高価、操作が困難などの問題がある（参照文献１：ＯＰＴＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳＳｅｐｔｅｍｂｅｒ１，１９９９．Ｖｏｌ．２４．Ｎｏ．１７．ｐｐ．１２２１〜１２２３）。
【０００４】
これに対して、複数の光源を組み合わせ各発光素子の強度を制御してコヒーレンス長を短くする提案が本願発明者によりなされた（参照文献２：ＯｐｔｉｃｓＪａｐａｎ２００１講演予稿集Ｎｏｖｅｍｂｅｒ５−７，２００１ｐｐ．３９５〜３９６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
実際の合成では、上記した参考文献２に開示されているように、ビームスプリッター（ＢＳ）が汎用されているが、反射率がＲの場合、透過率（１−Ｒ）が無駄になってしまい効率的でなく、複数のビームスプリッター（ＢＳ）の使用においては大きな問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を除去し、効率よく複数の光を重ね合わせることができ、高空間分解能化を図り得る合成光源を有する光波コヒーレンス断層画像測定システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕合成光源を有する光波コヒーレンス断層画像測定システムにおいて、拡散板と、この拡散板の前方に直列に配置される複数のコンデンサレンズと、この複数のコンデンサレンズのうち前方のコンデンサレンズの前方の焦点面に配置される複数個の低コヒーレンス発光素子とを具備し、前記複数個の低コヒーレンス発光素子の各点から照射された光は、平行光となって前記複数のコンデンサレンズを出て、前記拡散板の面を均一な明るさで照明できる合成光源用二次元光学系と、この合成光源用二次元光学系からの均一な明るさの光を用いた測定用光学系とを具備することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施例を示す合成光源用二次元光学系を用いた光波コヒーレンス断層画像測定システムの模式図である。
【００１０】
この実施例において、合成光源用二次元光学系を用いた光波コヒーレンス断層画像測定システムは、ケーラー照明を用いた合成光源用二次元光学系Ａと試料を含む測定用光学系Ｂからなる。
【００１１】
図１において、ケーラー照明を用いた合成光源用二次元光学系Ａは、発光面積の比較的大きいＬＥＤやスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）などの低コヒーレンス発光素子１と二つのレンズ（コンデンサレンズ）２，３と、拡散板４とからなる。
【００１２】
一方、試料を含む測定用光学系Ｂは、集光レンズ５、ビームスプリッター（ＢＳ）６、参照ミラー７、位相変調用の振動素子８、試料９、集光レンズ１０、イメージセンサ１１からなる。
【００１３】
まず、この実施例で用いられるケーラー照明を用いた合成光源用二次元光学系について説明する。ここでは一般に顕微鏡の照明に用いられている、ケーラー照明について説明する（参照文献３：生物顕微鏡の基礎著者八鹿寛二培風館ｐｐ．８３〜１０５参照）。
【００１４】
一つの点光源から発した光は二つのレンズを通って平行光束となり標本面を照明する。隣の点光源からの光も同様に一様に広がった平行光束となり、異なる角度で標本面を照明する。従って、光源がフィラメントのような形状の場合もそれは点光源の集合と考えられ、それぞれの点光源からの光は、先と同様に点光源の位置に対応した角度で、同一標本面を一様に照明する。よって、試料を均一に照明できることから顕微鏡では広く用いられている。
【００１５】
以下、本発明の合成光源用二次元光学系Ａについて説明する。
【００１６】
図１に示すように、各発光素子１からの光は、ケーラー照明の原理に従ってレンズ３の右出射面を異なった角度で一様に照明するので、結局すべての発光素子１からの光は均一に重畳される。ここで、これらの光は出射角度がある発光素子の点光源に対応するので、これを均一化してどの出射方向にもすべての発光素子の光が含まれるようにする必要がある。
【００１７】
図２はその合成光源用二次元光学系の模式図である。
【００１８】
この図において、２１は各発光素子（低コヒーレンス）、２２，２３はレンズ（コンデンサレンズ）、２４は拡散板、２５は絞りのバネである。
【００１９】
コンデンサレンズ２２の前の焦点面、つまり、絞り２５のある位置に光源としての各点（発光素子）２１をおけば、光源２１の各点から照射した光は、平行光源となってコンデンサレンズ２２，２３を出て、拡散板２４面を照らす。従って、コンデンサレンズ２２の前の焦点面に光源２１をおけば、光源の形や光源の部分的な明暗の“むら”に関係なく、拡散板２４面は均一な明るさで照明される。
【００２０】
したがって、図１及び図２に示すように、拡散板４，２４を用いてある発光素子１，２１から入射した光を散乱させて、出射角度に広がりを持たせ光を均一化させることができる。
【００２１】
以上より、円形内のいかなる点でもすべての発光素子１，２１の光を含む合成光源が実現される。
【００２２】
一方、試料を含む測定用光学系Ｂにおいては、光源は、レンズ５でＢＳ６を介して試料（試料面）９に結像し、試料９が照明される。ＢＳ６からの参照光は参照光ミラー７で反射されるが、その際位相変調用の振動素子８により、ドップラーシフトされる。
【００２３】
よって、ドップラーシフト周波数を有する干渉画像がイメージセンサ１１で測定され、位相シフト法などの手法により表面・断層画像が測定される。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００２６】
（Ａ）汎用的で安価な半導体発光素子を高効率に重畳させた合成光源によって高空間分解能化が可能になる。したがって、約一桁のコストダウン、小型・軽量化、光源の簡素化から安定化・信頼性の向上を図ることができる。
【００２７】
（Ｂ）医学分野では汎用化に伴う医療サービスの向上、さらに、半導体産業分野への需要拡大などの波及効果も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す合成光源用二次元光学系を用いた光波コヒーレンス断層画像測定システムの模式図である。
【図２】本発明にかかる合成光源用二次元光学系の模式図である。
【符号の説明】
Ａ合成光源用二次元光学系
１，２１低コヒーレンス発光素子
２，３，２２，２３レンズ（コンデンサレンズ）
４，２４拡散板
５，１０集光レンズ
Ｂ測定用光学系
６ビームスプリッター（ＢＳ）
７参照ミラー
８位相変調用の振動素子
９試料
１１イメージセンサ
２５絞りのバネ

Claims

（ａ）拡散板と、
（ｂ）該拡散板の前方に直列に配置される複数のコンデンサレンズと、
（ｃ）該複数のコンデンサレンズのうち前方のコンデンサレンズの前方の焦点面に配置される複数個の低コヒーレンス発光素子とを具備し、
（ｄ）前記複数個の低コヒーレンス発光素子の各点から照射された光は、平行光となって前記複数のコンデンサレンズを出て、前記拡散板の面を均一な明るさで照明できる合成光源用二次元光学系と、
（ｅ）該合成光源用二次元光学系からの均一な明るさの光を用いた測定用光学系とを具備することを特徴とする合成光源を有する光波コヒーレンス断層画像測定システム。