JP3690888B2

JP3690888B2 - 光情報処理装置

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Publication number: JP3690888B2
Application number: JP29213996A
Authority: JP
Inventors: 和夫保立; 祖源何; 徹奥川; 直久向坂
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1996-11-01
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2016-11-01
Also published as: JPH10132530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光波コヒーレンス関数の合成により、三次元物体の任意の奥行きに在る部分の断面画像情報を抽出することができる光情報処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三次元物体の形状等を特徴抽出するためにホログラフィー技術が利用され、文献「第１５回光波センシング技術研究会講演論文集、１９９５年５月、75−82頁、“光波コヒーレンス関数の合成によるフォトニックセンシング”」に開示されたものが知られている。
【０００３】
図８は、この文献に開示されたシステムの構成を示す。半導体レーザ２から出射されるレーザ光をレンズ系で適当な径の平行ビーム光に広げ、このビーム光をハーフミラー４で分岐し、分岐された一方のビーム光は反射ミラー６，８で反射して検出器１０に入力し、他方のビーム光はハーフミラー１２を通って被測定物体１４に照射している。ここで、半導体レーザ２に供給する駆動電流ｉ(t)の電流振幅を時間的に変化させることにより、波長（周波数）ｆが時間的に変化するレーザ光を出射させることにより、光波コヒーレンス関数を制御している。
【０００４】
このようなレーザ光を利用すると、検出器１０上において、前記一方のビーム光（反射ミラー６からの参照光）と被測定物体１４で反射した反射光が光波コヒーレンス関数で決まる光路長Ｚ₀についてのみ干渉する。この干渉像の成分をホログラフィを用いて記録し、更にホログラフィに他のレーザ光源１６からの読取用レーザ光を照射することにより被測定物体１４の前記光路長Ｚ₀に該当する部分の断面像の特徴情報をスクリーン１８に投影させ、可視化している。
【０００５】
また、半導体レーザ２へ供給する前記駆動電流ｉ(t)の電流振幅を変更して光波コヒーレント関数を変化させることにより、別の光路長Ｚ_iに対応する部分の断面像を特徴抽出し、被測定物体１４の奥行き方向の断面像を得ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなホログラフィックな系では、前記検出器上に干渉像を形成させるためには、被測定物体からの反射光に対して前記参照光を斜め方向から入射させる必要がある。このように入射角度を設定すると、被測定物体の奥行き方向についての空間分解能（解像度）が制限されるという課題があった。即ち、反射光と参照光の夫々の入射角度をθ₁，θ₂とし、夫々の光のビーム径をＤとすれば、光路長の空間分解能は、ΔＺ＝Ｄ｜ｓｉｎθ₁−ｓｉｎθ₂｜となり、これ以上の空間分解能で被測定物体の特徴抽出を行うことができなかった。
【０００７】
また、同図に示す従来のシステムでは、被測定物体の特徴抽出をリアルタイムで処理することが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、被測定物体の奥行き方向の空間分解能を向上させると共に、リアルタイムでその特徴抽出処理を行うことができる光情報処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は、供給される駆動電流の電流振幅に応じて時間的に波長が変化するレーザ光を出射する半導体レーザと、前記レーザ光を分岐し、一方の分岐光を全反射ミラーと位相変調器を有する光路へ、他方の分岐光を被測定物体へ照射させるビームスプリッタと、前記位相変調器にて位相変調される分岐光と被測定物体からの反射光との干渉により生じる干渉光像を露光するロックインアンプ機能を有する手段とを備え、前記駆動電流の電流振幅を変更することにより波長変化特性の異なるレーザ光を出射させることにより、被測定物体の奥行き方向の任意部分の断面画像の干渉光像を発生させる構成とした。
【００１０】
【実施の形態】
光情報処理装置の一実施の形態を図面と共に説明する。図１はこの光情報処理装置の全体構成を示すブロック図である。同図において、コンピュータシステムから成る中央制御部２０が備えられ、予め決められたアルゴリズムに基づいて作成されたプログラムを実行することにより、本装置の動作を制御している。
【００１１】
駆動電流発生回路２２は、図２（ａ）及び図３（ａ）（ｂ）に示す如く、中央制御部２０で指定された波形パラメータに基づいて時間的に電流振幅が変化する駆動電流ｉ(t)を半導体レーザ２４に供給することにより、その駆動電流ｉ(t)の電流振幅に応じて時間的に波長（周波数）ｆ(t)が変化するレーザ光を出射させる。即ち、中央制御部２０には、予め様々な波形パラメータのデータが格納されており、その内の一つの波形パラメータを駆動電流発生回路２２に入力すると、駆動電流発生回路２２はその波形パラメータに基づいて時間的に電流振幅の変化する特定波形の駆動電流ｉ(t)を出力し、半導体レーザ２４はその駆動電流ｉ(t)の電流値に応じた波長ｆ(t)のレーザ光を出射する。
【００１２】
半導体レーザ２４のレーザ光出射端には、出射されたレーザ光の戻りを阻止するための光アイソレータ２６を介して拡大レンズ系２８が設けられ、レーザ光を所定ビーム径の平行光に拡大してビームスプリッタ３０に照射する。
【００１３】
ビームスプリッタ３０は前記平行光を分岐し、分岐された一方の平行光（以下、第１のビーム光という）が位相変調器３２を通して全反射ミラー３４に入射し、分岐された他方の平行光（以下、第２のビーム光という）が被測定物体３６に照射する。更に、全反射ミラー３４で反射される第１のビーム光が再び位相変調器３２を通ってビームスプリッタ３０に戻り、被測定物体３６で反射された第２のビーム光（即ち、反射光）もハーフミラー３０に戻り、これらの戻ってきたビーム光と反射光が干渉することによって、ハーフミラー３０上に干渉光像が生じる構成となっている。即ち、全反射ミラー３４と被測定物体３６により所謂マイケルソン干渉計と同等の構成が実現されている。
【００１４】
ここで、図３（ｂ）に示す波形で、半導体レーザーの周波数が変調されることにより、図２（ｂ）に示すように、突起の光路長Ｚ₀，２Ｚ₀，３Ｚ₀，…… からの反射光のみが、第１のビーム光と干渉し、他の光路長の反射光は、第１のビーム光と干渉できない。被測定物体３６の奥行きの中に、図２（ｂ）中の一つのコヒーレンス関数のピーク(例えば、光路長Ｚ₀のピーク)のみが存在するようにすれば、被測定物体３６中の光路長Ｚ₀に対応した一つの断面情報のみが干渉光像を形成するようになる。
【００１５】
位相変調器３２は、駆動回路３８より供給される駆動電圧Ｖ_PHの２値レベルに従って、０°と１８０°に位相シフトし、前記第１のビーム光を０°と１８０°に位相変調する。尚、中央制御部２０から出力される切換データＤ_SWをＤ／Ａ変換器４０で２値のアナログ信号Ｓ_PHに変換し、このアナログ信号Ｓ_PHを駆動回路３８が電力増幅することにより、夫々所定電圧に決められた状態“Ｈ”と状態“Ｌ”の駆動電圧Ｖ_PHを形成している。
【００１６】
より具体的には、図３（ｃ）に示す如く、レーザ光の周期τよりも長い周期（例えば、１／１０秒）Ｔにおいて、前半Ｔ／２期間で状態“Ｈ”に相当する所定電圧Ｖ_PH（π）にすると共に、後半Ｔ／２期間で状態“Ｌ”に相当す所定電圧Ｖ_PH（０）にして、周期Ｔの波形を複数回連続的に繰り返している。
【００１７】
第１のビーム光と被測定物体３６からの反射光のうち、光路長Ｚ₀の反射光のみが干渉するが、上記の電圧制御を行なうことにより、電圧Ｖ_PH（π）を印加する期間では、位相変調器３２で１８０°位相変調された第１のビーム光と、上記反射光が同じ位相で干渉して最も明るい状態を示す。これに対して、電圧Ｖ_PH（０）を印加する期間では、位相変調器３２で０°の位相変調された第１のビーム光と、上記の反射光が干渉することとなり、最も暗い状態を示す。
【００１８】
このように、位相変調器３２にて第１のビーム光を位相変調すると、光路長Ｚ₀の反射光のみが第１のビーム光との干渉により、明と暗の状態を周期Ｔで交互に示すのに対し、その他の光路長の反射光は、第１のビーム光と干渉しないので、単なる背景光像となり、位相変調器に同期した変化は示さず、一定のままとなる。したがって、周期Ｔで明と暗を交互に示す交流成分の振幅を直流的な明るさに変換し、明るさが一定の背景光は除去することができれば、光路長Ｚ₀からの反射光像を選択的に取得することができる。この処理を行なうのが、次に述べる二次元ロックインアンプである。
【００１９】
ビームスプリッタ３０に生じた光像は、結像レンズ４２によって二次元ロックインアンプ４４の受光面に結像される。この実施の形態では、二次元ロックインアンプ４４として空間光変調管（ＭＳＬＭ）が用いられ、電圧制御回路４６より出力される２値の書込み制御電圧Ｖbをこの空間光変調管４４の位相変調部（後述する）に印加することにより、光像をその電荷分布に変換することにより、露光を実現している。尚、中央制御部２０から出力される切換データＳ_SWをＤ／Ａ変換器４０で２値のアナログ信号Ｓbに変換し、電圧制御回路４６がこのアナログ信号Ｓbを電力増幅及び昇圧することにより、夫々所定電圧に決められた状態“Ｈ”と状態“Ｌ”の書込み制御電圧Ｖbを形成している。
【００２０】
空間光変調管４４には、後述する誘電体ミラーに形成される電荷分布を光学的に読出すことにより、光像を得るための光学読出部が設けられている。即ち、この光学読出部は、中央制御部２０からの指令信号Ｓ_RDに従って所定波長のレーザ光を出射するレーザ発生装置４８と、このレーザ光を所定ビーム径の平行光に拡大する拡大レンズ系５０と、この平行光を偏光するポラライザー素子５２と、この偏光された平行光（以下、読取り光という）を空間光変調管４４の位相変調部に照射すると共にこの位相変調部より戻ってくる戻り光像をアナライザー素子５６へ入射させるハーフミラー５４、及びアナライザー素子５６を通過した戻り光像を二次元撮像することにより被測定物体３６の前記干渉光像を得るビデオカメラ５８にて構成され、ビデオカメラ５８で得られた干渉光像の画像信号Ｓ_VDOは中央制御部２０のフレームメモリへ転送される。
【００２１】
空間光変調管４４は、図４に示す如く、光電面６０、グリッド電極６２、アノード電極６４、マイクロチャンネルプレート６６、メッシュ電極６８及び位相変調部７０が直列に配列されて真空管内に密封された構造を有している。更に、位相変調部７０は、図５（ａ）に示す如く、結晶に対して５５°のカット面を有するＬｉＮｂＯ₃ から成る電気光学結晶７２を有し、電気光学結晶７２のメッシュ電極６８側の表面には誘電体ミラー７４が積層され、その電気光学結晶７２の背面には透明電極７６が積層されている。そして、この空間光変調管４４の前記各構成要素が所定電位に設定されている。
【００２２】
この空間光変調管４４は、光電面６０に結像レンズ４２からの二次元光像が入射すると、光電面６０の外部光電効果により二次元光電子像を放出し、この二次元光電子像をグリッド電極６２及びアノード電極６４によって加速・収束してマイクロチャンネルプレート６６の入力面に結像させ、マイクロチャンネルプレート６６で電子増倍して、メッシュ電極６８を介して誘電体ミラー７４に到達させ、更に、メッシュ電極６８の印加電圧Ｖcと透明電極７６の書込み制御電圧Ｖbで設定された二次電子放出特性により、誘電体ミラー７４の表面に二次元光電子像の入射エネルギー分布に対応した電荷分布を帯電させるという特性を有している。
【００２３】
本実施の形態では、メッシュ電極６８の印加電圧Ｖcと電気光学結晶７２の背面に設けられた透明電極７６の書込み制御電圧Ｖbを次のように制御することによって、誘電体ミラー７４に前記電荷分布を帯電させると共にこの電荷分布を積算して強調させる書き込みモードと、帯電した電荷分布を消去する消去モードとを設定することとしている。
【００２４】
図５（ａ）（ｂ）に基づいて各モードの設定原理を説明する。尚、同図（ｂ）は、メッシュ電極６８の電圧Ｖcと書込み制御電圧Ｖbが、０＜Ｖc＜Ｖbに設定された場合の誘電体ミラー７４における二次電子放出特性を示す説明図である。
【００２５】
二次電子放出特性とは、誘電体ミラー７４に一次電子ｅ₁が入射すると二次電子ｅ₂が放出され、この一次電子数に対して放出される二次電子数が多いときには誘電体ミラー７４に正電荷が帯電し、一次電子数に対して放出される二次電子数が少ないときには誘電体ミラー７４に負電荷が帯電する特性をいう。そして、一次電子数に対する二次電子数の比率を二次電子放出比δという。この二次電子放出比δは、同図（ｂ）に示す如く、入射電子ｅ₁の入射エネルギーＥに応じて変化する特性を有している。
【００２６】
一般的に、一次電子数と二次電子数が等しくなる平衡状態、即ち二次電子放出比がδ＝１となる２点（クロスオーバ点という）が存在し、一次電子ｅ₁の入射エネルギーＥが第１のクロスオーバ点Ｅ１のよりも小さいとき、または、第２のクロスオーバ点Ｅ２よりも大きいときには、二次電子放出比はδ＜１になる。一方、入射する一次電子のエネルギーＥが第１，第２のクロスオーバー点Ｅ１，Ｅ２の間にあるときは、二次電子放出比はδ＞１になる。
【００２７】
更に、メッシュ電極６８の印加電圧Ｖcを第１，第２のクロスオーバ点Ｅ１，Ｅ２間のエネルギーＥ２’に相当する電圧Ｖc（E2'）に設定すると、同図（ｂ）中の点線で示す如く、第２のクロスオーバー点がＥ２からＥ２’へ変化するという特性を有している。このように第２のクロスオーバー点がＥ２’に変わる現象が生じる理由は、誘電体ミラー７４に入射する一次電子ｅ₁の入射エネルギーがクロスオーバー点Ｅ２’とＥ２の間のエネルギーであれば本来は実線で示す１＜δの状態となって一次電子数よりも二次電子数が多くなるはずであるが、メッシュ電極６８の電位Ｖc（E2'）が電圧Ｖb（E2）よりも低いために、放出された二次電子ｅ₂が誘電体ミラー７４に戻されることとなり、結果的にδ＜１になるからである。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、メッシュ電極６８を前記所定の電圧Ｖc（E2'）に保持し、書込み制御電圧Ｖbにより誘電体ミラー７４の二次電子放出特性を可変制御することによって、被測定物体３６の干渉光像に対応する電荷分布を誘電体ミラー７４に帯電させている。
【００２９】
より具体的には、図３（ｄ）に示す如く、位相変調器３２の駆動電圧Ｖ_PHの周期Ｔと同期して、書込み制御電圧Ｖbを２値のレベルで切換制御することとし、状態“Ｌ”のときを第１の書込みモード、状態“Ｈ”のときを第２の書込みモードとしている。第１の書込みモードでは、書込み制御電圧Ｖbが状態“Ｌ”に相当する電圧（前半Ｔ／２期間の電圧）を図５（ｂ）の第１，第２のクロスオーバ点Ｅ１，Ｅ２’の間のエネルギーＥ’に相当する電圧Ｖb(E'）にすることによって、１＜δの状態を設定し、これにより誘電体ミラー７４に正電荷を帯電させる。一方、第２の書込みモードでは、印加電圧Ｖbが状態“Ｈ”に相当する電圧（後半Ｔ／２期間の電圧）を第２のクロスオーバ点Ｅ２’より高いエネルギーＥ”に相当する電圧Ｖb（E"）にすることによりδ＜１の状態を設定し、これにより誘電体ミラー７４に負電荷を帯電させる。
【００３０】
そして、位相変調器３２の駆動電圧Ｖ_PHと書込み制御電圧Ｖbを周期Ｔで同期させることにより、第１の書込みモードでは、被測定物体３６中のＺ₀からの反射光によって生じた干渉光像は、多くの正電荷が誘電体ミラー７４の表面に帯電する。これに対し、第２の書き込みモードでは、前記のごとく干渉光像は暗いので、少ない負電荷が帯電し、結果として干渉構造に対応した正電荷が残る。これに対し、背景光像は、第１，第２の書き込みモードにおいて不変であるので、正・負同量の電荷が生じ、結果的に背景光像については電荷が残らない。即ち、レーザ光の波長特性に従って決まる光路長に該当する被測定物体３６の部分についての特徴情報のみを正電荷分布として得られるようにしている。
【００３１】
この第１，第２の書込みモードにより誘電体ミラー７４の表面に被測定物体３６の干渉光像に相当する正電荷分布を帯電させた後、透明電極７６側にコヒーレントな読出し光を照射することにより、その電荷分布に相当する光像を光学的に読み出す。このように読出し光を照射すると、読出し光は誘電体ミラー７４で反射し、電荷分布に応じて位相変調した電気光学結晶７２を通ることにより、電荷分布に相当する光像となって戻るので、この光像をハーフミラー５４及びアナライザー素子５６を介してビデオカメラ５８で撮影することにより、前記干渉光像を得ることができる。
【００３２】
また、誘電体ミラー７４の電荷分布を消去するための消去モードを設定できるようにしている。この消去モードでは、半導体レーザ２４に一定波長のレーザ光を出射させることにより一様ビーム光を空間光変調管４４の光電面６０に照射し、この状態で、書込み制御電圧Ｖbをメッシュ電極６８と等しいエネルギーＥ’に相当する電圧Ｖb(E')、即ちＶb(E')＝Ｖc(E')に設定することにより、δ＝１の平衡状態にして、電荷分布を消去する。
【００３３】
次に、かかる構成を有する光情報処理装置の動作を、図６に示す中央制御部２０の制御フローチャートと共に説明する。
【００３４】
本装置を起動すると、ステップＳ１００において、位相変調器３２に供給する駆動電圧Ｖ_PH及び空間光変調管４４に印加する書込み制御電圧Ｖbの周期Ｔを内部設定すると共に、ステップＳ１０２及びＳ１０４において、繰返し回数ＭとＮを内部設定する。ここで、繰返し回数Ｎは、周期Ｔに同期する駆動電圧Ｖ_PH及び書込み制御電圧Ｖbの発生回数であり、空間光変調管４４の１回の露光期間Ｎ×Ｔを設定する。繰返し回数Ｍは、前記波形パラメータの数を設定すると同時にＭ回の露光を設定するためにある。この回数Ｍによって、各露光期間Ｎ×Ｔが終了する毎に順番に波形パラメータが変更され、順番に供給されるＭ種類の駆動電流ｉ(t)に応じたレーザ光が出射され、Ｍ個の光路長Ｚ₁〜Ｚ_Mが設定されることにより、被測定物体３６の奥行き方向の情報をＭ段階で抽出する。
【００３５】
次に、ステップＳ１０６において、空間光変調管４４を消去モードに設定する。即ち、書込み制御電圧Ｖbをメッシュ電極の電位Ｖcと等しくし、半導体レーザ２４により一定光強度の一様レーザ光を空間光変調管４４に照射する。これにより、誘電体ミラー７４の全表面が、エネルギーＥ２’（図（ｂ）参照）に相当する電位Ｖsになり、δ＝１の平衡状態となってリセットが達成される。
【００３６】
次に、ステップＳ１０８において、第１番目の波形パラメータを設定する。
【００３７】
次に、ステップＳ１１０において、第１番目の波形パラメータに基づいて設定される駆動電流ｉ(t)を半導体レーザ２４に供給し、その駆動電流ｉ(t)の電流振幅に応じて時間的に波長（周波数）が変化するレーザ光を出射させる。
【００３８】
次に、ステップＳ１１２とＳ１１４において、周期Ｔで状態が“Ｈ”“Ｌ”に変化する駆動電圧Ｖ_PHと書込み制御電圧Ｖbを位相変調器３２と空間光変調管４４に供給する。これにより、周期Ｔの前半Ｔ／２期間では、図７（ａ）に示す如く、レーザ光の波長変化特性で決まる光路長Ｚ₁に該当する被測定物体３６の部分の干渉光像の正電荷分布Ｇ(+Q）と背景光像の正電荷分布Ｈ（+Q）が誘電体ミラー７４の表面に帯電する。また、後半Ｔ／２期間では、図７（ｂ）に示す如く、光路長Ｚ₀に該当する被測定物体３６の部分の干渉光像は暗いので、ほとんど負電荷は生じないのに対し、背景光像は不変なので前半と同量の負電荷が生じる。結果として、背景光像の負電荷分布Ｈ（-Q）と正電荷分布Ｈ（+Q）とが相殺することにより、干渉光像の正電荷分布Ｇ(+Q）のみが残る。
【００３９】
ステップＳ１１６では、Ｎ回の露光が完了したか否か判断し、未だ完了しないときには、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４の処理を繰り返す。このようにＮ回の処理を繰り返すと、図７（ｃ）に示す如く、光路長Ｚ₀に当たる部分の干渉光像の正電荷分布Ｇ（+Q）がＮ回加算されて強調される。そして、Ｎ回の露光が完了するとステップＳ１１８の処理へ移行する。
【００４０】
ステップＳ１１８では、一旦半導体レーザ２４を停止させ、レーザ発生装置４８を起動させることにより、空間位相変調器４４の背面から電気光学結晶７２に読出し光を照射する。そして、電気光学結晶７２から戻ってくる戻り光像をビデオカメラ５８にて撮影する。
【００４１】
次に、ステップＳ１２０において、ビデオカメラ５８で得られた画像信号Ｓ_VBOを中央制御部２０に備えられたフレームメモリに転送し格納させる。したがって、被測定物体の内、光路長Ｚ₁に当たる被測定物体３６の断面画像についてのフレーム画像が得られる。
【００４２】
次に、ステップＳ１２２において、Ｍ回の撮影が完了したか否かを判断し、未だ完了しないときにはステップＳ１０６の処理に戻り、消去モードにより誘電体ミラー７４上の電荷を消去する。
【００４３】
そして、第２回目のステップＳ１０８及びＳ１１０では、第２番目の波形パラメータを設定して、第１番目のレーザ光とは異なる波長変化特性を有するレーザ光を出射させることにより、次の光路長Ｚ₂に該当する被測定物体３６の部分の干渉光像を発生させ、更にステップＳ１１０〜Ｓ１１６の処理をＮ回繰り返すことによって、その干渉光像に相当する強調された正電荷像を誘電体ミラー７４上に帯電させた後、ステップＳ１１８及びＳ１２０の処理により、第２番目のレーム画像を得る。
【００４４】
以後同様に、ステップＳ１０６で空間光変調管４４のリセット処理とステップＳ１０８で順次に光路長を可変にするためのパラメータ設定を行い、ステップＳ１１０〜Ｓ１２０の処理を繰り返すことにより、被測定物体３６の奥行き方向のＭ個の部分についてのＭフレーム画像を得る。
【００４５】
そして、ステップＳ１２２において、Ｍフレーム画像を入手したと判断すると、ステップＳ１２４において、これらのＭフレーム画像のデータをコンピュータグラフィック処理することにより、被測定物体３６の三次元画像を形成し、モニタテレビジョン等の表示手段に画像表示させる。
【００４６】
このように、従来のホログラフィー技術では、被測定物体からの戻り光と参照光との入射角度を傾斜させる必要があるために、被測定物体の奥行き方向の分解能の向上を図ることに限界があったが、この実施の形態によれば、被測定物体３６からの反射光と位相変調器３２及び全反射ミラー３４によって生じる参照光とが相互に平行となるので、空間分解能の向上を図ることができる。
【００４７】
また、空間光変調管４４の書込みモードを制御することにより、被測定物体３６の断面像を鮮明に露光することができ、更に、リアルタイム計測が可能となっている。
【００４８】
尚、この実施の形態では、第１の書込みモードで被測定物体３６の干渉光像に相当する正電荷像分布を形成し、第２の書込みモードで背景光像の部分の電荷をを相殺することで被測定対象物３６に対応する正電荷分布のみを形成するようにしたが、これとは逆に、第１の書込みモードを干渉光像の負電荷分布を帯電させるモードにし、第２の書込みモードを正電荷分布を帯電させるためのモードにすることにより、被測定物体３６に対応する負電荷分布を形成して、この負電荷分布により位相シフトされる電気光学結晶７２に読出し光を照射することにより、撮影を行っても良い。この場合には、図３（ｃ）（ｄ）に示す駆動電圧Ｖ_PHと書込み制御電圧Ｖbを同相にする。即ち、各周期Ｔにおいて、駆動電圧Ｖ_PH及び書込み制御電圧Ｖbを共に、前半Ｔ／２期間では状態“Ｈ”にし、後半Ｔ／２期間では状態“Ｌ”にする。また、各周期Ｔにおいて、駆動電圧Ｖ_PH及び書込み制御電圧Ｖbを共に、前半Ｔ／２期間では状態“Ｌ”にし、後半Ｔ／２期間では状態“Ｈ”にしてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被測定物体の奥行き方向の空間分解能を向上させることができるので、被測定物体を高精度で特徴抽出することができる。
【００５０】
また、この特徴抽出処理をリアルタイムで実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】レーザ光の波長変化特性と光路長による干渉特性の変化の関係を示す特性図である。
【図３】駆動電流ｉ(t)とレーザ光の波長ｆ(t)、駆動電圧Ｖ_PH及び書込み制御電圧Ｖbを示すタイミングチャートである。
【図４】空間光変調管の構造及び特性を説明するための分解図である。
【図５】空間光変調管の二次電子放出特性を説明するための説明図である。
【図６】光情報処理装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】空間光変調管における正電荷分布の形成原理を示す説明図である。
【図８】従来の光情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０…中央制御部、２２…駆動電流発生回路、２４…半導体レーザ、２６…光アイソレータ、２８…拡大レンズ系、３０…ビームスプリッタ、３２…位相変調器、３４…全反射ミラー、３６…被測定物体、３８…駆動回路、４０…Ｄ／Ａ変換器、４２…結像レンズ、４４…二次元ロックインアンプ（空間光変調管）、４６…電圧制御回路、４８…レーザ発生装置、５０拡大レンズ系、５２…ポラライザー素子、５４…ハーフミラー、５６…アナライザー素子、５８…ビデオカメラ、６０…光電面、６２…グリッド電極、６４…アノード電極、６６…マイクロチャンネルプレート、６８…メッシュ電極、７０…位相変調部、７２…電気光学結晶、７４…誘電体ミラー、７６…透明電極７６。

Claims

供給される駆動電流の電流振幅に応じて時間的に波長が変化するレーザ光を出射する半導体レーザと、
前記レーザ光を分岐し、一方の分岐光を全反射ミラーと位相変調器を有する光路へ、他方の分岐光を被測定物体へ照射させるビームスプリッタと、
前記位相変調器にて位相変調される分岐光と被測定物体からの反射光との干渉により生じる干渉光像を露光するロックインアンプ機能を有する手段とを備え、
前記駆動電流の電流振幅を変更することにより波長変化特性の異なるレーザ光を出射させることにより、被測定物体の奥行き方向の任意部分の断面画像の干渉光像を発生させることを特徴とする光情報処理装置。