JP5400481B2

JP5400481B2 - 光画像計測装置

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Description

この発明は、光コヒーレンストモグラフィ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いて被測定物体の画像を形成する光画像計測装置に関する。

近年、光を用いて被測定物体の表面や内部の画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。光画像計測技術は、放射線画像撮影のような人体への侵襲性を持たないことから、特に医療分野での展開が期待されている。なかでも、眼科、歯科、皮膚科等の分野における進展が著しい。また、生物学や工学などの分野への応用も進められている。

光画像計測技術の代表的な手法として、光コヒーレンストモグラフィ（光干渉断層画像化法：ＯＣＴ）がある。この手法によれば、干渉計を用いることから、高分解能かつ高感度の計測が可能である。また、広帯域の微弱な光を照明光として用いるため、人体等に対する安全性が高いという利点もある。

ＯＣＴを利用した装置（ＯＣＴ装置）の例として特許文献１に記載されたものがある。このＯＣＴ装置は、角膜を経由した光（信号光）と参照物体を経由した光（参照光）とを重畳させて干渉光を生成し、この干渉光の検出結果に基づいて角膜の画像を形成する。これにより得られる画像は、信号光の進行方向に対して略直交する断面の画像である。このような手法は、フルフィールド（ｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄ）タイプ或いはインファス（ｅｎ−ｆａｃｅ）タイプなどと呼ばれる。このタイプのＯＣＴ装置は、他のタイプと比較して高倍率で高分解能の画像を取得できるという特徴があり、たとえば角膜の微細構造（細胞等）の観察に適用することが可能である。

他のタイプのＯＣＴ装置としては、波長走査型（ｓｗｅｐｔｓｏｕｒｃｅ）ＯＣＴ、フーリエドメイン型（Ｆｏｕｒｉｅｒｄｏｍａｉｎ）ＯＣＴ、偏光感受型（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ）ＯＣＴ、ドップラー（Ｄｏｐｐｌｅｒ）ＯＣＴなどがある。

生体眼のように運動を伴う被測定物体をＯＣＴ装置で計測する場合、フリンジウォッシュアウト（ｆｒｉｎｇｅｗａｓｈｏｕｔ）と呼ばれる現象が発生することがある（たとえば特許文献２を参照）。フリンジウォッシュアウトは、被測定物体の運動の影響で干渉光の検出感度が低下し（つまり干渉縞が不鮮明になり）、それにより画像の鮮明度が低下する現象である。

フルフィールドタイプのＯＣＴ装置において発生するフリンジウォッシュアウトについて説明する。被測定物体が信号光の光軸方向に沿って運動すると、信号光にドップラー周波数シフトが発生する。この信号光が参照鏡（静止状態）に反射された参照光と干渉して生じる干渉信号の干渉成分Ｉ_{ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ}は、次式のように振幅が変調されたものとなる。

ここで、被測定物体の光屈折率をｎとし、被測定物体の光軸方向の速度をｖとし、信号光の波長をλとすると、ドップラー周波数シフトの量（ドップラー周波数シフト量）はｆ_{Ｄｏｐｐｌ}＝２ｎｖ／λと表される。また、式（１）において、Ｉ_ｓは信号光の強度であり、Ｉ_ｒは参照光の強度であり、φは初期位相差である。

ＣＣＤ等の電荷量蓄積型の光検出デバイスで式（１）の干渉成分を検出すると、この干渉成分はデバイスの蓄積時間（露光時間とも呼ばれる）内において積算されて次式のようになる。なお、＜・＞は積算記号である。

式（２）から分かるように、デバイスの積算効果により、正弦関数で表現されている項は平均化されることになる。これがフリンジウォッシュアウト現象である。このような被測定物体の運動に起因する検出感度の低下については、たとえば非特許文献１に記載されている。この文献には、信号光の光軸方向への運動速度が大きくなるほど干渉信号が弱くなること（つまり検出感度が低くなること）が記載されている。

特開２００９−２２５０２号公報特開２００８−３９６５１号公報

「Ｓｔｒｏｂｏｓｃｏｐｉｃｕｌｔｒａｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｆｕｌｌ−ｆｉｅｌｄｏｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ｇ．Ｍｏｎｅｒｏｎ、Ａ．Ｃ．Ｂｏｃｃａｒａ、ａｎｄＡ．Ｄｕｂｏｉｓ、ＯＰＴＩＣＳＬＥＴＴＥＲＳ、Ｖｏｌ．３０、Ｎｏ．１１、Ｊｕｎｅ１、２００５

光コヒーレンストモグラフィを利用した従来の光画像計測装置では、上記のようなフリンジウォッシュアウトの影響により、運動を伴う被測定物体の明瞭な画像を取得することは困難であった。特に、生体眼においては、血流（拍動）に起因する運動とともに、調節微動等による比較的高速で不規則な運動も発生するので、明瞭な画像を取得することは非常に困難である。

この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、その目的は、被測定物体が運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能な光画像計測装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、光源から出力された光を信号光と参照光とに分割し、前記信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光と参照光路を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成して検出する光学系と、前記被測定物体に対する前記信号光の照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じた周波数で、前記光源により出力される光の強度を変調させる変調手段と、前記強度が変調された光に基づき前記光学系により生成された前記干渉光の検出結果に基づいて前記被測定物体の画像を形成する形成手段と、を備え、前記変調手段は、前記照射方向における前記被測定物体の運動状態を測定する測定手段を含み、その測定結果に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、ことを特徴とする光画像計測装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記測定手段は、測定光源と、前記測定光源から出力された測定光を前記照射方向に沿って前記被測定物体に照射する測定光学系と、該照射された測定光の前記被測定物体による反射光を受光する受光手段とを含み、前記受光手段による受光結果に基づいて前記照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じたドップラー周波数シフト量を前記運動状態として求め、前記変調手段は、前記ドップラー周波数シフト量に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記測定光学系は、前記測定光源から出力された測定光の一部を反射させ一部を透過させるハーフミラーを含み、前記受光手段は、前記ハーフミラーを透過した前記一部の測定光の前記被測定物体による反射光と、前記ハーフミラーに反射された前記一部の測定光との干渉光を受光し、前記測定手段は、前記ドップラー周波数シフト量として、該受光された干渉光の周波数を求める、ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記測定光学系は、前記測定光源から出力された測定光を二分割する測定光分割手段と、前記二分割された一方の測定光を反射する反射鏡とを含み、前記一方の測定光の前記反射光による反射光と他方の測定光の前記被測定物体による反射光との干渉光を生成する測定干渉計を備え、前記受光手段は、前記測定干渉計により生成された干渉光を受光し、前記測定手段は、前記ドップラー周波数シフト量として、該受光された干渉光の周波数を求める、ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記測定手段は、前記参照光路を経由する光の周波数を所定周波数だけ変更する変更手段と、測定光源と、前記測定光源から出力された測定光を第１測定光と第２測定光とに分割し、前記第１測定光を前記被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記第１測定光と前記参照光路を経由して前記所定周波数だけ周波数が変更された前記第２測定光とを重畳させて測定干渉光を生成する測定光学系と、前記測定干渉光を受光する受光手段とを含み、前記受光手段による受光結果に基づいて前記測定干渉光の周波数を求め、前記測定干渉光の周波数と前記所定周波数とに基づいて前記照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じたドップラー周波数シフト量を前記運動状態として求め、前記変調手段は、前記ドップラー周波数シフト量に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、ことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記変調手段は、前記光源から出力される光の波長と前記測定光の波長との比を前記ドップラー周波数シフト量に乗算して得られる周波数で前記光の強度を変調させる、ことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記光学系は、前記参照光の光路長を変更する光路長変更手段を含み、前記測定手段により測定された前記運動状態に基づいて、前記照射方向における前記被測定物体の変位を求め、前記被測定物体の前記光路長変更手段を制御して前記光路長を前記変位の分だけ変更させる光路長制御手段を備える、ことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７に記載の光画像計測装置であって、前記光学系は、前記信号光及び前記参照光のうちの一方の光路上に設けられて前記一方の光の２つの偏光成分の間に２分の１波長分の光路差を付与する４分の１波長板と、前記干渉光を２つの偏光成分に分割する分割手段と、該分割された２つの偏光成分をそれぞれ検出して電気信号を出力する２つの検出手段と、を含み、前記形成手段は、前記２つの検出手段により略同時に検出された２つの偏光成分に基づく２つの前記電気信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する、ことを特徴とする。

この発明に係る光画像計測装置によれば、被測定物体の運動速度に応じた周波数で光源からの出力光の強度を変調し、この出力光に基づく干渉光の検出結果に基づいて被測定物体の画像を形成するように構成されているので、被測定物体の運動速度に基づくドップラー周波数シフト量に出力光の強度の変調周波数を追従させて計測を行うことができる。それにより、被測定物体が運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

また、この発明に係る光画像計測装置によれば、被測定物体の運動速度に基づいて参照光の周波数を変更し、この参照光と信号光とに基づく干渉光の検出結果に基づいて被測定物体の画像を形成するように構成されているので、被測定物体の運動速度に基づくドップラー周波数シフト量に合わせて参照光の周波数を変更しながら計測を行うことができる。それにより、被測定物体が運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

この発明に係る光画像計測装置の計測原理を説明するための概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態により得られる干渉信号の一例を表す図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。この発明に係る光画像計測装置の実施の形態の構成の一例を表す概略図である。

この発明に係る光画像計測装置の実施形態を説明する。以下、この発明に係る計測原理についてまず説明し、それからこの計測原理を適用した光画像計測装置について説明する。

［計測原理］
この発明に係る計測原理について図１を参照しつつ説明する。この光画像計測装置１０００は、光源から出力される光の強度変調を行うことによりフリンジウォッシュアウトの影響を改善するものである。

光コヒーレンストモグラフィにおいては一般に次のような計測が実施される。光源１００１からの出力光Ｍは、ビームスプリッタ１００２により、参照鏡１００３に向かう参照光Ｒと被測定物体１００６に向かう信号光Ｓとに分割される。参照光Ｒは参照鏡１００３により反射されてビームスプリッタ１００２に戻ってくる。信号光Ｓは被測定物体１００６の表面や内部において反射、散乱されてビームスプリッタ１００２に戻ってくる。ビームスプリッタ１００２は信号光Ｓと参照光Ｒとを重畳して干渉させる。それにより生成された干渉光Ｌは光検出デバイス（ＣＣＤ等）１００４により検出される。この検出結果（干渉信号）を解析することで被測定物体１００６の内部や表面の画像（断層像や３次元画像）が形成される。この処理は、図示しないコンピュータ（形成手段）が行う。

図１に示すように、信号光Ｓの光軸方向（進行方向）に沿って被測定物体１００６が速度ｖで運動している場合、従来の計測方法ではフリンジウォッシュアウトによって明瞭な画像が得られなかった。

これに対し、この発明では、強度変調器１００５（変調手段）により、出力光Ｍの強度を所定の周波数で変調させることにより、フリンジウォッシュアウトの影響を改善する。この原理を以下に説明する。

光検出デバイス１００４から出力される干渉信号の干渉成分は次式で表される。

ここで、Ｉ_ｓは信号光Ｓの強度であり、Ｉ_ｒは参照光Ｒの強度である。ｆ_ｍｏｄは、強度変調器１００５による出力光Ｍの強度の変調周波数である。ｆ_{Ｄｏｐｐｌ}は、被測定物体１００６の運動に起因する信号光Ｓのドップラー周波数シフト量である。Δφ、Δφ´は、初期位相差φ、φ´に基づく位相差である。

変調周波数とドップラー周波数シフト量との和（ｆ_ｍｏｄ＋ｆ_{Ｄｏｐｐｌ}）が光検出デバイス１００４の応答周波数（蓄積時間の逆数）よりも十分に高ければ、式（３）の右辺の第１項は蓄積効果により平均化されてゼロとみなされる。後述の構成例では、変調周波数とドップラー周波数シフト量との和が光検出デバイス１００４の応答周波数よりも十分に高く、式（３）の右辺の第１項は平均化されるように設定されているものとする。

一方、変調周波数とドップラー周波数シフト量との差（ｆ_ｍｏｄ−ｆ_{Ｄｏｐｐｌ}）が光検出デバイス１００４の応答周波数より低くなるように設定すれば、式（３）の右辺の第２項は平均化されることなく干渉成分として検出される。

したがって、変調周波数とドップラー周波数シフト量との差が応答周波数より低くなるように設定することにより、次式のような干渉成分が検出されることになる。

このようにして干渉成分に対するフリンジウォッシュアウトの影響が改善される。更に、変調周波数とドップラー周波数シフト量とが等しく（ｆ_ｍｏｄ＝ｆ_{Ｄｏｐｐｌ}）なるように設定することにより、次式のような干渉成分が得られ、フリンジウォッシュアウトの影響を解消することができる。

以上から分かるように、この発明では、変調周波数とドップラー周波数シフト量とを等しく設定してもよいし（式（５）参照）、互いに異なるように設定してもよい（式（４）参照）。

なお、この発明により対処可能なドップラー周波数シフト量（つまり被測定物体１００６の運動速度ｖ）は、光検出デバイス１００４の応答周波数に依存する。すなわち、変調周波数とドップラー周波数シフト量との差が応答周波数未満である必要があるので、光検出デバイス１００４の応答周波数が高いほど（蓄積時間が短いほど）、一つの変調周波数で対応できるドップラー周波数シフト量の範囲が広くなり、より広い範囲の運動速度ｖに対応できる。

［構成例１］
以上のような計測原理を適用した光画像計測装置の構成例を説明する。図２に示す光画像計測装置１００は、従来と同様に、光源１０１からの出力光Ｍをビームスプリッタ１０２で信号光Ｓと参照光Ｒに分割し、被測定物体１１０に信号光Ｓを照射し、被測定物体１１０を経由した信号光Ｓと参照鏡１０３に反射された参照光Ｒとを重畳させて干渉光Ｌを生成し、この干渉光Ｌを光検出デバイス１０４で検出する。コンピュータ１０９は、この検出結果を解析して被測定物体１１０の画像を形成する。また、コンピュータ１０９は、光画像計測装置１００の各部を制御する。

信号光Ｓの光路（信号光路）上、つまりビームスプリッタ１０２と被測定物体１１０との間には、ビームスプリッタ１０５が斜設されている。ビームスプリッタ１０５は、運動検出部１０６から出力された光（測定光）Ｔを、信号光Ｓの光軸方向（つまり被測定物体１１０に対する信号光Ｓの照射方向）に沿って被測定物体１１０に照射する。なお、測定光Ｔと信号光Ｓ（出力光Ｍ）は、波長（波長帯）が同じでも異なってもよい。

測定光Ｔは被測定物体１１０に反射される。このとき、信号光Ｓの光軸方向に沿って被測定物体１１０が運動していると、ドップラー効果によって測定光Ｔの周波数（波長）が変化する。この周波数の変化量がドップラー周波数シフト量である。

被測定物体１１０による測定光Ｔの反射光はビームスプリッタ１０５により反射されて運動検出部１０６に戻ってくる。運動検出部１０６は、この測定光Ｔの反射光を受光する。上記のように、この反射光には、被測定物体１１０の運動状態を表す情報（ドップラー周波数シフト量）が含まれている。運動検出部１０６は、この反射光の受光結果に基づいてドップラー周波数シフト量を求めて駆動制御部１０７に送る。なお、運動検出部１０６の構成例については後述する（図４、図５を参照）。

駆動制御部１０７は、運動検出部１０６から受けたドップラー周波数シフト量に基づいて光源駆動部１０８を制御する。そのために駆動制御部１０７は、ドップラー周波数シフト量に基づいて出力光Ｍの強度の変調周波数を求める。出力光Ｍと測定光Ｔの波長が等しい場合には、ドップラー周波数シフト量をそのまま変調周波数とする。一方、出力光Ｍと測定光Ｔの波長が異なる場合には、出力光Ｍの波長と測定光Ｔの波長との比をドップラー周波数シフト量に乗算し、この積を変調周波数とする。駆動制御部１０７は、求められた変調周波数を有する光源駆動用の電気信号（駆動信号）を生成して光源駆動部１０８に送る。駆動信号は、たとえば、当該変調周波数を有する矩形パルスである。

光源駆動部１０８は、駆動制御部１０７から受けた駆動信号に基づいて光源１０１を駆動する。それにより光源１０１は、当該変調周波数で強度が変調された出力光Ｍを出力する。たとえば当該変調周波数が矩形パルスである場合、光源１０１は当該変調周波数で出力光Ｍの出力のオン／オフを繰り返す。

このような出力光Ｍを用いることにより、変調周波数とドップラー周波数シフト量とを（ほぼ）等しくすることができる。なお、変調周波数を求めるためのドップラー周波数シフト量の測定時と、求めた変調周波数を用いた計測時との時間差はほとんどないので、この間に被測定物体１１０の運動速度が極端に変わらない限り、式（４）や式（５）に示す干渉成分を含む干渉信号が得られる。

このような光画像計測装置１００によれば、被測定物体１１０の運動状態を測定し、その測定結果に基づく変調周波数で出力光Ｍの強度を変調するように構成されているので、被測定物体１１０の運動状態に基づくドップラー周波数シフト量に変調周波数を追従させることができる。それにより、被測定物体１１０が運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

また、被測定物体１１０の運動状態の測定をたとえば所定時間間隔で反復しつつ（ほぼ）リアルタイムで出力光Ｍの強度変調を実行することにより、被測定物体１１０の運動状態の変化に対して（ほぼ）リアルタイムで変調周波数を追従させることが可能である。

この構成例において、コンピュータ２５０は「形成手段」の一例である。また、運動検出部１０６、駆動制御部１０７及び光源駆動部１０８は「変調手段」の一例である。また、運動検出部１０６は「測定手段」の一例である。

［構成例２］
この発明に係る計測原理を適用したフルフィールドタイプのＯＣＴ装置（光画像計測装置）について説明する。このような光画像計測装置の構成例を図３に示す。この光画像計測装置２００は、フルフィールドタイプのＯＣＴ装置を眼科に適用したものである。被検眼Ｅは生体眼とし、拍動や調節微動によって複雑に運動している。光画像計測装置２００は、被検眼Ｅの眼底Ｅｆの画像を取得するために用いられる。なお、光画像計測装置２００は角膜Ｅｃの画像を取得可能に構成されていてもよい。

光源ユニット２０１は、たとえばランダム偏光の出力光Ｍを発する。ランダム偏光とは、互いに直交する２つの直線偏光成分を有し、各直線偏光成分のパワーが時間的にランダムに変化する偏光状態を意味する（たとえば特開平７−９２６５６号公報参照）。

光源ユニット２０１は、ランダム偏光の光を発する光源装置とともに、この光を導光する光ファイババンドルや、出力光の照射野を一様に照明するためのケーラー照明光学系などを含んで構成される。光源装置としては、たとえばＬＥＤ（ｌｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）や、ＳＬＤ（ＳｕｐｅｒＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）などが用いられる。光源ユニット２０１は、この発明の「光源」の一例である。

光源ユニット２０１からの出力光Ｍは、ビームスプリッタ２０２により信号光Ｓと参照光Ｒとに分割される。

また、信号光Ｓの光路（信号光路）上には、ビームスプリッタ２０８が設けられている。ビームスプリッタ２０８は、運動検出部２２０からの測定光Ｔの光路を信号光路に合成する。

更に、信号光路上には対物レンズ２０９が設けられている。信号光Ｓは対物レンズ２０９により被検眼Ｅの計測部位（眼底Ｅｆ）に合焦される。信号光Ｓは、所定のビーム径で計測部位に照射される。このとき、被検眼Ｅに対する信号光Ｓの入射方向は、＋ｚ方向（深度方向）である。被検眼Ｅに照射された信号光Ｓは、被検眼Ｅの表面や内部にて反射、散乱される。この反射光や散乱光は、信号光路を逆に進行してビームスプリッタ２０２に戻ってくる。

参照光Ｒの光路（参照光路）上には４分の１波長板（λ／４板）２０７と分散補償部材２０３が設けられている。参照光Ｒはλ／４板２０７を２回経由する。それにより、λ／４板２０７は、参照光Ｒの２つの偏光成分（Ｓ偏光成分、Ｐ偏光成分）の間に、参照光Ｒの２分の１波長分の光路差を付与する。分散補償部材２０３は、所定の光学距離を形成する厚さのガラス板により構成され、被検眼Ｅの眼球光学系が信号光Ｓに与える分散の影響を補償する。

なお、この実施形態とは逆に、λ／４板を信号光路に配置してもよい。

参照光Ｒは、分散補償部材２０３を通過し、対物レンズ２０４によって参照鏡２０５の反射面に合焦される。参照鏡２０５により反射された参照光Ｒは、同じ光路を逆向きに経由してビームスプリッタ２０２に戻ってくる。

参照鏡２０５及び対物レンズ２０４は、図示しない参照光路長変更機構によって参照光Ｒの進行方向、すなわち参照鏡２０５の反射面に直交する方向（図３の両側矢印方向）に移動可能とされる。参照光路長変更機構は、たとえばピエゾ素子やパルスモータ等の駆動手段を含んで構成される。

このように参照鏡２０５（及び対物レンズ２０４）を移動させることにより参照光Ｒの光路長（参照光路長）が変更される。参照光路長は、ビームスプリッタ２０２と参照鏡２０５との間の往復距離である。参照光路長を変更することにより、被検眼Ｅの様々な深度位置の画像を選択的に取得できる。すなわち、干渉光Ｌは、信号光Ｓの光路長（信号光路長）が参照光路長と等しくなる深度位置における形態情報を干渉成分として含むからである。

なお、この実施形態では参照光路長を変更しているが、信号光路長を変更するように構成することも可能である。その場合、装置光学系と被検眼Ｅとの間隔を変更可能な機構を設ける。この機構の例としては、装置光学系をｚ方向に移動させるステージや、被検者をｚ方向に移動させるステージなどがある。また、参照光路長と信号光路長の双方を変更できるようにしてもよい。

被検眼Ｅを経由した信号光Ｓと、参照鏡２０５を経由した参照光Ｒは、ビームスプリッタ２０２により重畳されて干渉光Ｌを生成する。干渉光ＬはＳ偏光成分とＰ偏光成分とを含んでいる。これら偏光成分の間には、λ／４板２０７によって互いに２分の１波長（１８０°）分の位相差が付与されている。

ビームスプリッタ２０２により生成された干渉光Ｌは、結像レンズ２１０によって集束光となる。偏光ビームスプリッタ２１１は、干渉光Ｌの二つの偏光成分を分割する。すなわち、干渉光ＬのＳ偏光成分Ｌ１は、偏光ビームスプリッタ２１１により反射されてＣＣＤ（イメージセンサ）２１２により検出される。一方、干渉光ＬのＰ偏光成分Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ２１１を透過してＣＣＤ（イメージセンサ）２１３により検出される。各ＣＣＤ２１２、２１３は２次元の受光面を有している。Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は、それぞれ、所定のビーム径を持ってＣＣＤ２１２、２１３の受光面に投射される。

ＣＣＤ２１２は、Ｓ偏光成分Ｌ１を所定の蓄積時間だけ受光して電荷を蓄積し、蓄積された電荷に基づく電気信号（干渉信号）を生成してコンピュータ２５０に送る。同様に、ＣＣＤ２１３は、Ｐ偏光成分Ｌ２を所定の蓄積時間だけ受光して電荷を蓄積し、蓄積された電荷に基づく電気信号（干渉信号）を生成してコンピュータ２５０に送る。ＣＣＤ２１２、２１３の電荷蓄積時間（蓄積タイミング）は同期されている。これら２つの干渉信号は位相差１８０°（π）を有している。コンピュータ２５０は、これら干渉信号に基づいて被検眼Ｅの画像を形成する。この画像は、信号光Ｓの光軸方向（ｚ方向）に略直交する断面における断層像である。また、コンピュータ２５０は、光画像計測装置２００の各部を制御する。

上記構成例１と同様に、光画像計測装置２００は運動検出部２２０、駆動制御部２３０及び光源駆動部２４０を有する。

運動検出部２２０は、ｚ方向における被検眼Ｅの運動状態を測定する。運動検出部２２０は、測定光Ｔを出力する。測定光Ｔと信号光Ｓ（出力光Ｍ）は、波長（波長帯）が同じでも異なってもよい。測定光Ｔは、ビームスプリッタ２０８及び対物レンズ２０９を介して被検眼Ｅに照射される。被検眼Ｅによる測定光Ｔの反射光の周波数は、被検眼Ｅの運動に応じたドップラー周波数シフト量だけ、元の周波数から変更されている。

被検眼Ｅによる測定光Ｔの反射光は、同じ経路を逆方向に進行して運動検出部２２０に戻ってくる。運動検出部２２０は、この測定光Ｔの反射光を受光し、その受光結果に基づいてドップラー周波数シフト量を求めて駆動制御部２３０に送る。

ここで、図４、図５を参照し、運動検出部２２０の２つの構成例を説明する。図４に示す運動検出部２２０のレーザ光源２２１から出力されるレーザ光は、比較的長い可干渉距離を有する。出力されたレーザ光は、ビームスプリッタ２２２を透過してハーフミラー２２３に到達する。ハーフミラー２２３を透過したレーザ光の一部が測定光Ｔとして被検眼Ｅに照射される。

被検眼Ｅによる測定光Ｔの反射光は、同じ経路を逆方向に進行してハーフミラー２２３に到達し、ハーフミラー２２３に反射されたレーザ光の一部と重畳される。それにより干渉光（測定干渉光）が生成される。測定干渉光は、ビームスプリッタ２２２に反射され、結像レンズ２２４により集束光とされて光検出器２２５の受光面に投影される。なお、ピンホールを追加で配置させるとともに光検出器２２５の受光面を小さく設定して共焦点光学系を構成することも可能である。

光検出器２２５は、測定干渉光の検出結果に基づく干渉信号を生成して周波数測定器２２６に送る。周波数測定器２２６は、この干渉信号の周波数、つまりドップラー周波数シフト量を求めて駆動制御部２３０に送る。

次に、図５に示す運動検出部２２０について説明する。この運動検出部２２０の広帯域光源２３１から出力された広帯域光は、ビームスプリッタ２３２により二分割される。ビームスプリッタ２３２に反射された広帯域光（基準光）は、反射鏡２３３に反射されてビームスプリッタ２３２に戻ってくる。ビームスプリッタ２３２を透過した広帯域光は、測定光Ｔとして被検眼Ｅに照射される。

被検眼Ｅによる測定光Ｔの反射光は、同じ経路を逆方向に進行してビームスプリッタ２３２に到達して基準光と重畳される。それにより干渉光（測定干渉光）が生成される。測定干渉光は、結像レンズ２３４により集束光とされて光検出器２３５の受光面に投影される。

光検出器２３５は、測定干渉光の検出結果に基づく干渉信号を生成して周波数測定器２３６に送る。周波数測定器２３６は、この干渉信号の周波数、つまりドップラー周波数シフト量を求めて駆動制御部２３０に送る。

反射鏡２３３は、基準光の進行方向（図５の両側矢印方向）に移動可能とされる。それにより、被検眼Ｅの様々な深度位置における測定光Ｔの反射光に基づく測定干渉光を生成できるので、被検眼Ｅ全体の運動だけでなく、被検眼Ｅの部分的な運動（たとえば眼底Ｅｆの微動など）を選択的に測定できるという利点がある。

駆動制御部２３０は、運動検出部２２０から受けたドップラー周波数シフト量に基づいて、出力光Ｍの強度の変調周波数を求める。出力光Ｍと測定光Ｔの波長が等しい場合には、ドップラー周波数シフト量をそのまま変調周波数とする。出力光Ｍと測定光Ｔの波長が異なる場合には、出力光Ｍの波長と測定光Ｔの波長との比をドップラー周波数シフト量に乗算し、この積を変調周波数とする。更に、駆動制御部２３０は、求められた変調周波数を有する光源駆動用の電気信号（駆動信号）を生成して光源駆動部２４０に送る。

光源駆動部２４０は、駆動制御部２３０から受けた駆動信号に基づいて光源ユニット２０１を駆動する。それにより光源ユニット２０１は、当該変調周波数で強度が変調された出力光Ｍを出力する。たとえば当該変調周波数が矩形パルスである場合、光源ユニット２０１は当該変調周波数で出力光Ｍの出力のオン／オフを繰り返す。

このような出力光Ｍを用いることにより、変調周波数とドップラー周波数シフト量とを（ほぼ）等しくすることができる。それにより、式（４）や式（５）に示す干渉成分を含む干渉信号が得られる。

光画像計測装置２００により得られる干渉信号の一例を図６に示す。図６（Ａ）は、光源ユニット２０１からの出力光Ｍの強度の時間変化を表す。この例では、矩形パルスによって光源ユニット２０１を駆動して出力光Ｍをオン／オフする場合を説明する。出力光Ｍは、各ＣＣＤ２１２、２１３の蓄積時間よりも短い時間間隔で点滅される。特に、蓄積時間内に複数回出力光Ｍを出力させるように制御される。

前述のように、Ｓ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２は位相差１８０°（π）を有する。各偏光成分Ｌ１、Ｌ２の直流成分の強度はＩ_ｓ＋Ｉ_ｒである。また、各偏光成分Ｌ１、Ｌ２の振幅は、交流成分（干渉成分）の強度の時間変化を表す。Ｓ偏光成分Ｌ１の干渉成分は式（３）の第２項のように表現される。Ｐ偏光成分Ｌ２の干渉成分は当該第２項に負号（マイナス）を付したものとなる（又は、当該第２項の位相に＋πを加えたものとしても表現できる）。

ＣＣＤ２１２は、図６（Ｂ）に示すように、出力光Ｍが出力されたタイミングで断続的にＳ偏光成分Ｌ１を検出する。同様に、ＣＣＤ２１３は、図６（Ｃ）に示すように、出力光Ｍが出力されたタイミングで断続的にＰ偏光成分Ｌ２を検出する。なお、ＣＣＤ２１２、２１３の電荷蓄積タイミングは同期されており、同じ蓄積時間の間に同じ回数だけ、それぞれ偏光成分Ｌ１、Ｌ２を検出する。ＣＣＤ２１２、２１３による検出結果（干渉信号）は、互いに位相差１８０°を有する。

コンピュータ２５０は、これら一対の干渉信号から干渉成分の波形を再構成することにより被検眼Ｅの画像を形成する。

このような光画像計測装置２００によれば、被検眼Ｅの運動状態を測定し、その測定結果に基づく変調周波数で出力光Ｍの強度を変調するように構成されているので、被検眼Ｅの運動状態に基づくドップラー周波数シフト量に変調周波数を追従させて計測を行うことができる。それにより、被検眼Ｅが拍動や調節微動等の運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

また、被検眼Ｅの運動状態の測定をたとえば所定時間間隔で反復しつつ（ほぼ）リアルタイムで出力光Ｍの強度変調を実行することにより、被検眼Ｅの運動状態の変化に対して（ほぼ）リアルタイムで変調周波数を追従させることが可能である。

この構成例において、光源ユニット２０１は「光源」の一例である。また、偏光ビームスプリッタ２１１は「分割手段」の一例である。また、ＣＣＤ２１２、２１３は「２つの検出手段」の一例である。また、コンピュータ２５０は「形成手段」の一例である。

また、運動検出部２２０、駆動制御部２３０及び光源駆動部２４０は「変調手段」の一例である。また、運動検出部２２０は「測定手段」の一例である。また、レーザ光源２２１及び広帯域光源２３１のそれぞれは「測定光源」の一例である。また、図４に示すビームスプリッタ２２２、ハーフミラー２２３及び結像レンズ２２４は「測定光学系」の一例である。また、図５に示すビームスプリッタ２３２、反射鏡２３３及び結像レンズ２３４は「測定光学系」及び「測定干渉計」の一例である。また、ビームスプリッタ２３２は「測定光分割手段」の一例である。また、各光検出器２２５、２３５は「受光手段」の一例である。

［構成例３］
この発明に係る計測原理を適用した光画像計測装置の他の構成例を説明する。図７に示す光画像計測装置３００は、フルフィールドタイプのＯＣＴ装置を眼科に適用したものであり、構成例２（図３を参照）とほぼ同様の構成を有する。構成例２と同様の構成部分については同じ符号を付して説明する。以下、構成例２と相違する部分について特に詳しく説明する。

光画像計測装置３００には、構成例２のビームスプリッタ２０８と運動検出部２２０が設けられていない。これらの代わりに、光画像計測装置３００には、測定光源３０１、ビームスプリッタ３０２、ダイクロイックミラー３０３、光検出器３０４及び周波数測定部２６０が設けられている。

また、光画像計測装置３００には参照鏡移動機構２０６が設けられている。参照鏡移動機構２０６は、たとえばピエゾ素子を含んで構成され、参照鏡２０５を所定の微小距離だけ移動させる。この微小距離は出力光Ｍの可干渉距離以内に設定される。参照鏡移動機構２０６は、コンピュータ２５０により制御され、参照鏡２０５に反射される光（参照光Ｒ、測定光Ｔ）の周波数を所定周波数だけ変更（シフト）するように参照鏡２０５を移動させる。

測定光源３０１は、出力光Ｍと異なる波長の測定光Ｔを出力する。測定光源３０１は、たとえばレーザダイオードを含んで構成される。ビームスプリッタ３０２は、たとえばハーフミラーにより構成される。ダイクロイックミラー３０３は、測定光Ｔを反射させ、干渉光Ｌを透過させる。

測定光源３０１から出力された測定光Ｔは、ビームスプリッタ３０２を透過し、ダイクロイックミラー３０３に反射されてビームスプリッタ２０２に入射する。ビームスプリッタ２０２は、この測定光Ｔを、被検眼Ｅに向かう第１測定光ＴＳと参照鏡２０５に向かう第２測定光ＴＲとに分割する。

第１測定光ＴＳは対物レンズ２０９を経由して被検眼Ｅに照射される。被検眼Ｅによる第１測定光ＴＳの反射光は、同じ経路を逆向きに進行してビームスプリッタ２０２に戻ってくる。第１測定光ＴＳが眼底Ｅｆに反射されるときに眼底Ｅｆがｚ方向に運動している場合、ドップラー効果により第１測定光ＴＳの周波数がシフトされる。

第２測定光ＴＲは、λ／４板２０７、分散補償部材２０３及び対物レンズ２０４を経由して参照鏡２０５に照射される。参照鏡２０５による第２測定光ＴＲの反射光は、同じ経路を逆向きに進行してビームスプリッタ２０２に戻ってくる。参照鏡２０５に反射されるときに第２測定光ＴＲの周波数が所定周波数だけ変更される。

ビームスプリッタ２０２は、被検眼Ｅを経由した第１測定光ＴＳと、参照光路を経由した第２測定光ＴＲとを重畳させて測定干渉光ＴＬを生成する。第１測定光に基づく測定干渉光ＴＬは、ダイクロイックミラー３０３に反射され、更にビームスプリッタ３０２に反射されて光検出器３０４に導かれる。

光検出器３０４は、測定干渉光ＴＬの検出結果に基づく干渉信号を生成して周波数測定部２６０に送る。周波数測定部２６０は、構成例２の周波数測定器２２６と同様に、この干渉信号の周波数を求めて駆動制御部２３０に送る。

駆動制御部２３０は、周波数測定部２６０が求めた測定干渉光ＴＬの周波数と、参照鏡移動機構２０６に起因する所定周波数とに基づいて、眼底Ｅｆに起因するドップラー周波数シフト量を算出する。このドップラー周波数シフト量は、測定干渉光ＴＬの周波数から所定周波数を除算することで得られる。駆動制御部２３０は、出力光Ｍの波長と測定光Ｔの波長との比をドップラー周波数シフト量に乗算し、この積を変調周波数とする。更に、駆動制御部２３０は、求められた変調周波数を有する光源駆動用の電気信号（駆動信号）を生成して光源駆動部２４０に送る。

光源駆動部２４０は、駆動制御部２３０から受けた駆動信号に基づいて光源ユニット２０１を駆動する。それにより光源ユニット２０１は、当該変調周波数で強度が変調された出力光Ｍを出力する。このような出力光Ｍを用いることにより、変調周波数とドップラー周波数シフト量とを（ほぼ）等しくすることができる。それにより、式（４）や式（５）に示す干渉成分を含む干渉信号が得られる。

このような光画像計測装置３００によれば、被検眼Ｅ（眼底Ｅｆ）の運動状態を測定し、その測定結果に基づく変調周波数で出力光Ｍの強度を変調するように構成されているので、被検眼Ｅの運動状態に基づくドップラー周波数シフト量に変調周波数を追従させて計測を行うことができる。それにより、眼底Ｅｆが拍動や調節微動等の運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

なお、この構成例において、ビームスプリッタ３０２、ダイクロイックミラー３０３、ビームスプリッタ２０２を含む光学系は「測定光学系」に相当する。また、光検出器３０４は「受光手段」に相当する。また、参照鏡移動機構２０６は「変更手段」に相当する。

参照光路を経由する光の周波数を変更するための構成として、参照鏡移動機構２０６の代わりに、２次元周波数シフタを用いることが可能である。２次元周波数シフタは、２次元的な断面を有する光の周波数を変調するデバイスである。２次元周波数シフタの例としては、液晶空間光変調素子（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）などがある。

［構成例４］
この発明に係る計測原理を適用した光画像計測装置の他の構成例を説明する。図８に示す光画像計測装置４００は、フルフィールドタイプのＯＣＴ装置を眼科に適用したものであり、構成例３（図７を参照）と同様の光学系を有する。構成例３と同様の構成部分については同じ符号を付して説明する。以下、構成例３と相違する部分について特に詳しく説明する。

構成例３と異なり、光画像計測装置４００には周波数測定部２６０、駆動制御部２３０及び光源駆動部２４０が設けられていない。光源ユニット２０１の動作はコンピュータ２５０によって制御される。

上記の構成例は、被測定物体の運動状態に基づいて光源からの出力光を強度変調させることによりフリンジウォッシュアウトの影響を回避するものである。一方、この構成例では、被測定物体の運動状態に基づいて参照光の周波数を変更することによりフリンジウォッシュアウトの影響を回避する。

参照鏡移動機構２０６は、コンピュータ２５０により制御され、参照鏡２０５を移動させることにより、参照鏡２０５に反射される光（参照光Ｒ、測定光Ｔ）の周波数を変更（シフト）する。この周波数シフト量はコンピュータ２５０によって変更される。

測定光Ｔを用いた眼底Ｅｆの運動状態の測定は、構成例３と同様にして実行される。光検出器３０４は、測定干渉光ＴＬの検出結果に基づく干渉信号を生成してコンピュータ２５０に送る。コンピュータ２５０は、構成例３の周波数測定部２６０と同様に、この干渉信号の周波数を求める。

更に、コンピュータ２５０は、求められた測定干渉光ＴＬの周波数と、運動状態測定時における参照鏡移動機構２０６による周波数の変更量（シフト量）とに基づいて、眼底Ｅｆに起因するドップラー周波数シフト量を算出する。このドップラー周波数シフト量は、測定干渉光ＴＬの周波数から上記周波数の変更量を除算することで得られる。コンピュータ２５０は、出力光Ｍの波長と測定光Ｔの波長との比をドップラー周波数シフト量に乗算し、この積を参照鏡移動機構２０６による新たな周波数の変更量とする。

更に、コンピュータ２５０は、この新たな変更量に対応する参照鏡２０５の移動速度、すなわち、この新たな変更量だけ光の周波数を変更させるために必要な移動速度を算出する。この処理は、ドップラー効果の公式を用いて容易に行うことができる。

コンピュータ２５０は、算出された移動速度で参照鏡２０５を移動させるように参照鏡移動機構２０６を制御するとともに、光源ユニット２０１を制御して出力光Ｍを出力させる。この出力光Ｍに基づく参照光Ｒの周波数は、上記新たな変更量だけ変更される。この新たな変更量は、眼底Ｅｆの運動に起因するドップラー周波数シフト量と（ほぼ）等しくなる。それにより、式（４）や式（５）に示す干渉成分を含む干渉信号が得られる。

このような光画像計測装置４００によれば、眼底Ｅｆの運動状態を測定し、その測定結果に基づく新たな変更量だけ参照光Ｒの周波数を変更するように構成されているので、眼底Ｅｆの運動状態に基づくドップラー周波数シフト量に参照光Ｒの周波数を追従させて計測を行うことができる。それにより、眼底Ｅｆが拍動や調節微動等の運動を伴う場合であっても明瞭な画像を取得することが可能である。

また、眼底Ｅｆの運動状態の測定をたとえば所定時間間隔で反復しつつ（ほぼ）リアルタイムで参照光Ｒの周波数を変更することにより、眼底Ｅｆの運動状態の変化に対して（ほぼ）リアルタイムで参照光Ｒの周波数を追従させることが可能である。

なお、眼底Ｅｆの運動状態を測定する測定手段の構成は上記のものに限定されるものではない。また、液晶空間光変調素子等の２次元周波数シフタなどを用いて参照光路を経由する光の周波数を変更することも可能である。

［変形例］
以上に説明した構成は、この発明に係る光画像計測装置の一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内における任意の変形を施すことが可能である。

たとえば、図５に示す運動検出部２２０において、反射鏡２３３を所定速度で移動させることで、測定干渉光に所定の周波数（基準周波数）の干渉成分を含ませることが可能である。反射鏡２３３の移動速度は、たとえば、基準周波数が、出力光Ｍの強度変調周波数が所定の基準値（基準変調周波数）に応じた周波数になるように設定される。

それにより、被検眼Ｅが運動していないときには基準変調周波数で出力光Ｍが強度変調される。また、被検眼Ｅが運動を伴うときには、測定干渉光の干渉成分の周波数が基準周波数から変化し、その変化量に応じて変調周波数が変化されることになる。

この変形例によれば、被検眼Ｅが運動していないときであっても運動を伴うときであっても、好適な変調周波数で出力光Ｍを強度変調でき、それにより明瞭な画像を取得することが可能となる。

上記の実施形態では、被測定物体の運動を測定し、その測定結果に基づいて出力光の強度変調を行うようになっているが、この発明はこれに限定されるものではない。たとえば、被測定物体に対する信号光の照射方向における被測定物体の運動速度に応じた周波数（事前に設定された値）で、光源により出力される光の強度を変調させるようにしてもよい。この変形例は、被測定物体が（ほぼ）等速度で運動する場合に特に有効である。すなわち、この運動速度に対応する変調周波数を予め算出し、算出された周波数で出力光の強度変調を行うようにすればよい。

被測定物体の運動状態の検出結果に基づいて参照鏡を移動させることにより、被測定物体の計測深度を調整するように構成することが可能である。上記の実施形態では、測定光Ｔの反射光のドップラー周波数シフトを検出することにより被検眼Ｅの運動速度を測定している。被検眼Ｅに対する測定光Ｔの照射方向（図２の＋ｚ方向）に被検眼Ｅが運動している場合、測定光Ｔの反射光の周波数は元の周波数よりも低くなる。逆に、被検眼Ｅが−ｚ方向に運動している場合には、測定光Ｔの反射光の周波数は元の周波数よりも高くなる。

よって、測定光Ｔの反射光を受光してその周波数を測定する手段（反射光測定手段）を設け、測定された周波数が測定光Ｔの元の周波数よりも高いか低いか判断することにより、測定光Ｔが反射された時点における被検眼Ｅの運動方向を求めることができる。また、運動検出部２２０により得られる周波数に基づいて被検眼Ｅの運動速度を求めることができる。なお、元の周波数と反射光の周波数との差を演算して被検眼Ｅの運動速度を求めることも可能である。

上記の反射光測定手段はたとえば次のように構成される。まず、測定光Ｔの光路上にビームスプリッタを斜設して反射光を分割する。次に、ビームスプリッタにより分割された反射光を光検出器で受光する。そして、光検出器による受光結果を周波数測定器で解析して反射光の周波数を求める。

このような測定を所定の時間間隔で反復実施する。各測定において求められた運動速度に当該測定間隔を乗算することにより、当該測定間隔内において被検眼Ｅが等速度で運動していると仮定した場合の移動距離が得られる。なお、測定間隔を十分に短くすることで当該仮定はほぼ満たされる。

このようにして得られた被検眼Ｅの変位（移動距離及び運動方向）の分だけ参照鏡２０５を移動させて参照光Ｒの光路長を変更することにより、移動後とほぼ同じ深度位置を計測できる。なお、深度位置を順次変更しながら被検眼Ｅの３次元画像を取得する場合には、次の深度位置までの参照鏡２０５の移動距離を、上記測定に基づく参照鏡２０５の変位に加味することにより、次の深度位置の計測にスムースに移行できる。

また、測定を反復実施する場合、たとえば今回、前回、前々回の測定結果に基づいて運動速度の時間変化を求め、この時間変化に基づいて今回の測定から次回の測定までの間の運動速度を推定することができる。そして、この運動速度の推定値と測定間隔とを乗算することにより、被検眼Ｅが当該推定値で運動していると仮定した場合の移動距離が得られ、この移動距離を利用して参照鏡２０５を移動させることが可能である。

この変形例において、コンピュータ２５０が被検眼Ｅの変位を演算し、この変位の分だけ参照鏡２０５を移動させる。コンピュータ２５０はこの発明の「光路長制御手段」に相当する。また、参照光路長変更機構はこの発明の「光路長変更手段」に相当する。

上記の実施形態では、ＣＣＤを用いて干渉光を検出しているが、たとえばＣＭＯＳ等の任意の２次元光センサアレイをＣＣＤの代わりに用いることが可能である。

上記の実施形態では、光源を制御して出力光の強度変調を行っているが、連続光を発する光源からの出力光の光路上にシャッタやフィルタ等の強度変更部材を配設してもよい。その場合、変調周波数に対応して強度変更部材を光路に挿脱することで出力光の強度が変調される。

上記の実施形態においては、マイケルソン型の干渉計を備えた光画像計測装置について説明したが、例えばマッハツェンダー型などその他の干渉計を適用してもよい。

また、干渉計の一部に光ファイバ（バンドル）を設けて導光部材として用いることにより、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクト化を図ったり、あるいは、被測定物体の配置の自由度を高めたりすることができる。

この発明に係る光画像計測装置は、以上に説明した実施形態や変形例の構成を任意に組み合わせたものであってもよい。

１００、２００、３００、４００光画像計測装置
１０１光源
２０１光源ユニット
１０３、２０５参照鏡
１０４光検出デバイス
２１２、２１３ＣＣＤ
１０６、２２０運動検出部
１０７、２３０駆動制御部
１０８、２４０光源駆動部
１０９、２５０コンピュータ
Ｍ出力光
Ｓ信号光
Ｒ参照光
Ｌ干渉光
Ｔ測定光

Claims

光源から出力された光を信号光と参照光とに分割し、前記信号光を被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記信号光と参照光路を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成して検出する光学系と、
前記被測定物体に対する前記信号光の照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じた周波数で、前記光源により出力される光の強度を変調させる変調手段と、
前記強度が変調された光に基づき前記光学系により生成された前記干渉光の検出結果に基づいて前記被測定物体の画像を形成する形成手段と、
を備え、
前記変調手段は、前記照射方向における前記被測定物体の運動状態を測定する測定手段を含み、その測定結果に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、
ことを特徴とする光画像計測装置。
前記測定手段は、測定光源と、前記測定光源から出力された測定光を前記照射方向に沿って前記被測定物体に照射する測定光学系と、該照射された測定光の前記被測定物体による反射光を受光する受光手段とを含み、前記受光手段による受光結果に基づいて前記照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じたドップラー周波数シフト量を前記運動状態として求め、
前記変調手段は、前記ドップラー周波数シフト量に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
前記測定光学系は、前記測定光源から出力された測定光の一部を反射させ一部を透過させるハーフミラーを含み、
前記受光手段は、前記ハーフミラーを透過した前記一部の測定光の前記被測定物体による反射光と、前記ハーフミラーに反射された前記一部の測定光との干渉光を受光し、
前記測定手段は、前記ドップラー周波数シフト量として、該受光された干渉光の周波数を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の光画像計測装置。
前記測定光学系は、前記測定光源から出力された測定光を二分割する測定光分割手段と、前記二分割された一方の測定光を反射する反射鏡とを含み、前記一方の測定光の前記反射光による反射光と他方の測定光の前記被測定物体による反射光との干渉光を生成する測定干渉計を備え、
前記受光手段は、前記測定干渉計により生成された干渉光を受光し、
前記測定手段は、前記ドップラー周波数シフト量として、該受光された干渉光の周波数を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の光画像計測装置。
前記測定手段は、前記参照光路を経由する光の周波数を所定周波数だけ変更する変更手段と、測定光源と、前記測定光源から出力された測定光を第１測定光と第２測定光とに分割し、前記第１測定光を前記被測定物体に照射し、前記被測定物体を経由した前記第１測定光と前記参照光路を経由して前記所定周波数だけ周波数が変更された前記第２測定光とを重畳させて測定干渉光を生成する測定光学系と、前記測定干渉光を受光する受光手段とを含み、前記受光手段による受光結果に基づいて前記測定干渉光の周波数を求め、前記測定干渉光の周波数と前記所定周波数とに基づいて前記照射方向における前記被測定物体の運動速度に応じたドップラー周波数シフト量を前記運動状態として求め、
前記変調手段は、前記ドップラー周波数シフト量に基づく周波数で前記光の強度を変調させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
前記変調手段は、前記光源から出力される光の波長と前記測定光の波長との比を前記ドップラー周波数シフト量に乗算して得られる周波数で前記光の強度を変調させる、
ことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
前記光学系は、前記参照光の光路長を変更する光路長変更手段を含み、
前記測定手段により測定された前記運動状態に基づいて、前記照射方向における前記被測定物体の変位を求め、前記被測定物体の前記光路長変更手段を制御して前記光路長を前記変位の分だけ変更させる光路長制御手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
前記光学系は、前記信号光及び前記参照光のうちの一方の光路上に設けられて前記一方の光の２つの偏光成分の間に２分の１波長分の光路差を付与する４分の１波長板と、前記干渉光を２つの偏光成分に分割する分割手段と、該分割された２つの偏光成分をそれぞれ検出して電気信号を出力する２つの検出手段と、
を含み、
前記形成手段は、前記２つの検出手段により略同時に検出された２つの偏光成分に基づく２つの前記電気信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項７に記載の光画像計測装置。