JP7411913B2 - Oct計測装置及びoct計測方法 - Google Patents
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Description
まず、本開示に係る実施形態を創作するに至った背景について説明する。OCTは光干渉を用いて、被測定物の断層や反射面までの距離を高速に計測する方法として知られており、近年では、眼科などの医療分野、レーザ加工における溶け込み深さ計測を行う工業分野など、多岐に渡り利用されている。OCTは、光干渉信号の取得方法により、時分割型光干渉断層法(TD-OCT:Time Domain Optical Coherence Tomography)、スペクトルドメイン型干渉断層法(SD-OCT:Spectral Domain Optical Coherence Tomography)、波長走査型光干渉断層法(SS-OCT:Swept Source Optical Coherence Tomography)の3方式が知られている。
図1は本開示の実施の形態におけるOCT計測装置1の構成例を示す図である。OCT計測装置1は、光干渉を利用して、光の反射体、散乱体などである被測定物20までの距離を高精度に計測するためのものである。
電気光学素子17は、誘電体結晶に電場を印加するとその誘電体結晶の屈折率が変化することを利用した光学素子である。電気光学素子17には、位相変調型と強度変調型とが存在する。本実施例では、位相変調型の電気光学素子17を用いる。電気光学素子17には、電気光学素子17に用いる波長ごとに、位相をπ変化させるのに必要な印加電圧が定められており、本実施の形態では、この印加電圧を半波長電圧Vπとする。半波長電圧Vπは、電気光学素子17を透過する光の波長λに依存するため、以下では、VπをVπ(λ)と表記する。
図2は波長掃引光源2から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形の場合に、OCT計測装置1がOCT計測を行う動作タイミング、OCT計測装置1が取得するデータなどを示す図である。
次に、OCT計測装置1の光学系に内在する波長分散を計測で求めて、その波長分散を電気光学素子17により分散補償するのに必要な、補償電圧制御信号のデータを取得する方法について説明する。
以下では、ステップS12で保存された補償電圧制御信号v(km)を用いて、分散補償されたOCT計測を行う方法について、図9などを参照して説明する。
以上に説明したように、本実施の形態に係るOCT計測装置1は、波長が掃引される光を発する波長掃引光源2と、当該光を測定光18と参照光19に分割して、測定光18を被測定物20の被測定面21に向けて照射して被測定面21で反射された測定光18と、参照光19との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計9と、光干渉計9の光路中に配置された位相変調部である電気光学素子17と、光干渉強度信号に基づき、被測定面21の位置を導出すると共に、電気光学素子17の位相量を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部である計測処理装置3と、位相量指示信号に基づき、電気光学素子17を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部である電気光学素子制御装置6と、を備える。この構成により、光路を構成する光学部品が波長分散の原因になっている場合でも、電気光学素子17を透過する光の位相量を制御することにより、参照側光路と測定側光路を構成する光学部品に内在する波長分散を補償することができる。すなわち、既知の波長分散を有する被測定物の分散補償以外にも、未知の波長分散に対して分散補償することが可能である。その結果、OCT計測データの劣化を抑えた高品質な計測を実施できる。
参照光19との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計9の光路中に配置された位相変調部17を動作させない状態で、被測定物20の被測定面21に向けて照射して前記被測定面21で反射された測定光18と前記参照光19との干渉の強度を示す光干渉強度信号を検出し、当該光干渉強度信号に基づき、波長が掃引される光を発する波長掃引光源2から発せられる光の波数における瞬間的な位相値を示す瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データの先頭データにおける先頭部波数と前記瞬時位相変化データの末尾データにおける末尾部波数の区間において、前記先頭データの瞬時位相値から前記末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データと前記線形瞬時位相変化データの差分を取ることにより、位相補償データを算出するステップと、
前記位相補償データと、前記位相変調部17及び前記位相変調部17を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部6に設定されている、位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号を算出するステップと、
前記補償電圧制御信号を制御装置(計測処理装置3、電気光学素子制御装置6)に保存するステップと、
前記波長掃引光源2から発せられる前記光の波長掃引タイミングに合わせて、前記補償電圧制御信号に基づいて前記制御装置から出力される前記補償電圧制御信号により、前記位相変調部17が前記光路中を透過する光に位相を付与するステップと、
当該光干渉強度信号に基づき、前記被測定面21の位置を導出するステップと、
を含む。
2 波長掃引光源
3 計測処理装置
4 AD変換装置
5 光検出器
6 電気光学素子制御装置
7 測定光路ファイバ端
8 測定光照射機構
9 光干渉計
10 第一カプラ
11 第一サーキュレータ
12 第二カプラ
13 第二サーキュレータ
14 参照光路ファイバ端
15 コリメータ
16 参照ミラー
17 電気光学素子
18 測定光
19 参照光
20 被測定物
21 被測定面
22 測定光軸
Claims (8)
- 波長が掃引される光を発する波長掃引光源と、
前記光を測定光と参照光に分割して、前記測定光を被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された前記測定光と、前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計と、
前記光干渉計の光路中に配置された位相変調部と、
前記光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出すると共に、前記位相変調部の位相量を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部と、
前記位相量指示信号に基づき、前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部と、
を備え、
前記信号生成部は、掃引される前記光の波長毎に前記位相量を求めて前記位相量指示信号を生成するOCT計測装置。 - 前記位相変調部は、電気光学素子である請求項1に記載のOCT計測装置。
- 前記位相変調部は、前記参照光が透過する参照光路に配置される請求項1又は2に記載のOCT計測装置。
- 参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計の光路中に配置された位相変調部を動作させない状態で、被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された測定光と前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を検出し、当該光干渉強度信号に基づき、波長が掃引される光を発する波長掃引光源から発せられる光の波数における瞬間的な位相値を示す瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データの先頭データにおける先頭部波数と前記瞬時位相変化データの末尾データにおける末尾部波数の区間において、前記先頭データの瞬時位相値から前記末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データと前記線形瞬時位相変化データの差分を取ることにより、位相補償データを算出するステップと、
前記位相補償データと、前記位相変調部及び前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部に設定されている、位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号を算出するステップと、
前記補償電圧制御信号を制御装置に保存するステップと、
前記波長掃引光源から発せられる前記光の波長掃引タイミングに合わせて、前記補償電圧制御信号に基づいて前記制御装置から出力される前記補償電圧制御信号により、前記位相変調部が前記光路中を透過する光に位相を付与するステップと、
当該光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出するステップと、
を含むOCT計測方法。 - 前記瞬時位相変化データを算出するステップにおいて、前記光干渉強度信号を複数回取得し、それぞれの前記光干渉強度信号に基づき前記瞬時位相変化データを算出し、複数個の前記瞬時位相変化データを平均化して得られたデータを改めて前記瞬時位相変化データとして用いる、請求項4に記載のOCT計測方法。
- 前記光路中を透過する光に位相を付与するステップにおいて、位相が付与される前記光路中を透過する光が前記参照光である、請求項5に記載のOCT計測方法。
- 前記補償電圧制御信号を算出するステップにおいて、少なくとも1回以上前記補償電圧制御信号を算出した後に、前記補償電圧制御信号を用いて前記光路中を透過する光に位相を付与するステップを実施しながら、新たな補償電圧制御信号を算出して前記補償電圧制御信号を更新する、請求項6に記載のOCT計測方法。
- 前記位相変調部が電気光学素子である、請求項4から7の何れか一項に記載のOCT計測方法。
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