JP7120400B2 - 光干渉断層撮像器 - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施形態について説明する。図1は第1の実施形態である光ビーム制御器と、これを用いたSS-OCT方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。
分岐合流器104を通過した干渉光は、一方はサーキュレータ103を経て、他方は直接に、二入力のバランス型受光器32へ入力される。バランス型受光器は2つのフォトダイオードが直列に接続され、その接続が出力(差動出力)となっている受光器であり、既存のものを使うことができる。本実施形態のバランス型受光器32の帯域は1GHz以下である。
に従って変化する項が現れる。式(1)、(2)中のtは時刻である。受光器で光電変換された後の信号が、この変化する項(1)、(2)によって影響されるかどうかは、受光器の帯域Δνとν1-νR、ν2-νRとの大小関係に依存する。
ν1-νR << Δν (3)
となるようにすることで、測定対象の断層構造を反映した干渉光スペクトルが受光器で光電変換された信号で検出できるようになる。しかしこの信号に、周波数ν2の物体光を照射した別の位置b(通常は隣接する位置)の影響が現れてしまうと、位置aにおける深さ方向の構造を反映した信号に、位置bにおける深さ方向の構造を反映した信号が重畳されてしまう。これを避けるために、本実施形態では
ν2-νR >> Δν (4)
とする。これにより、bの位置における深さ方向の構造の影響が現れるのを避けることができる。ここでは周波数ν1とν2の2つの光ビームの間の関係だけを述べたが、測定に用いる複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、式(4)を満たすつまり受光器の帯域より大きくなるように設定すればよい。
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について説明する。図3は第2の実施形態であるSS-OCT方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。第1の実施形態では物体光と参照光の分離と干渉を同じ分岐合流器104で行ったが、本実施形態では、物体光と参照光の分岐は分岐器105で行われ、物体光と参照光の合流および合流した後の干渉光のバランス型受光器への入力に向けた分岐は分岐合流器107で行われる。本実施形態でも、スプリッタ101で3分岐されているので、物体光と参照光の組は3組あるが、各々の組において分岐器105で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差(波長差)が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
分岐比を別々に設定することで、光のパワーの損失を低減することが可能になる。多くの場合、分岐器105では、物体光側の光強度が高くなるような分岐比が設定される。分岐合流器107では、バランス型受光器32への入力を考慮して分岐比は1:1に設定される。分岐器と分岐合流器としては、ファイバ融着を用いるもの、マイクロオプティクスを用いるものなどが考えられる。
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について説明する。図4は第3の実施形態であるSS-OCT方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。本実施形態では参照光ミラーを使わず、分岐器で分岐した光の一方を分岐合流器に導いて参照光にしている。本実施形態でも、スプリッタ101で3分岐されているので、物体光と参照光の組は3組あるが、各々の組において分岐器105で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差(波長差)が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について説明する。図5は第4の実施形態であるSS-OCT方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。本実施形態は、第3の実施形態のコリメータ13と照射光学系12を、光スイッチ109とそれに対応したコリメータ110に代えたものである。本実施形態でも、スプリッタ101で3分岐されているので、物体光と参照光の組は3組あるが、各々の組において分岐器105で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差(波長差)が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
5μs程度の切り替え時間が得られる導波路型光スイッチとしては、例えばシリコン導波路の光スイッチがある。
(第5の実施形態)
図6は本発明の第5の実施形態の光ビーム制御器を説明するための図である。本実施形態の光ビーム制御器60は、波長が掃引された光ビームを複数生成する複数光ビーム生成手段61と、前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段62を備えている。
また、波長1300nm帯の光を出力する光源を用いたが、波長はこれに限定されない。
1000nm、1550nm帯等、異なる波長の場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
12 スキャンミラーとレンズからなる照射光学系
13 コリメータ
14 コリメータ
15 参照光ミラー
21 光源
22 分光器
31 波長掃引光源
32 バランス型受光器
41 スプリッタ
42 分岐合流器
101 スプリッタ
102 遅延器
103 サーキュレータ
104 分岐合流器
105 分岐器
106 サーキュレータ
107 分岐合流器
108 サーキュレータ
109 光スイッチ
110 コリメータ
Claims (5)
- 複数の光ビームの各々を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
前記複数の物体光ビームを測定対象物に照射する照射手段と、
前記測定対象物から散乱された前記物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導く干渉手段と、
前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段と、
を備える
光干渉断層撮像器。 - 前記複数の光ビームが入力されるサーキュレータと、
前記分岐手段と前記干渉手段とを有する分岐合流器と、
前記複数の前記参照光が照射される参照光ミラーと、を備え、
前記受光器には、前記分岐合流器から直接入力された干渉光と、前記サーキュレータを経た干渉光とが入力される請求項1に記載の光干渉断層撮像器。 - 前記分岐手段の出力にそれぞれ接続された第1のサーキュレータと、
前記分岐手段の出力にそれぞれ接続された第2のサーキュレータと、
前記第2のサーキュレータからの前記参照光が照射される参照光ミラーと、
を備え、
前記照射手段は、それぞれの前記第1のサーキュレータからの前記物体光を前記測定対象物に照射し、
前記干渉手段は、前記測定対象物で散乱された前記物体光が前記第1のサーキュレータを経て入力され、
前記干渉手段は、前記散乱された前記物体光と前記参照光ミラーで反射された前記参照光とが干渉して生じた干渉光を前記受光器に導く請求項1に記載の光干渉断層撮像器。 - 前記分岐手段の出力にそれぞれ接続された第1のサーキュレータを備え、
前記照射手段は、それぞれの前記第1のサーキュレータからの前記物体光を前記測定対象物に照射し、
前記干渉手段は、前記測定対象物で散乱された前記物体光が前記第1のサーキュレータ経由で入力され、前記分岐手段から前記参照光が入力されて前記物体光と前記参照光が干渉して生じた干渉光を前記受光器に導く、請求項1に記載の光干渉断層撮像器。 - 前記照射手段として、複数の光スイッチとそれに対応したコリメータを備えた請求項1から4のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像器。
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