JPH08320260A - 調節可能な光路長差を有する干渉計装置 - Google Patents

調節可能な光路長差を有する干渉計装置

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JPH08320260A
JPH08320260A JP8045674A JP4567496A JPH08320260A JP H08320260 A JPH08320260 A JP H08320260A JP 8045674 A JP8045674 A JP 8045674A JP 4567496 A JP4567496 A JP 4567496A JP H08320260 A JPH08320260 A JP H08320260A
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interferometer
signal
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grating
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JP8045674A
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ドルセル アンドレアズ
Karl-Heinz Donnerhacke
ドンナーハッケ カール・ハインツド
Moeller Beate
メラ− ビ−テ
Maschke Guenter
マシュケ ギュンター
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Jenoptik Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ない費用で純粋な測定信号を受けとること
のできる干渉計装置。 【解決手段】 干渉計アームと第一の光電受光素子にお
ける光路長差が調節可能である干渉計装置であって、光
路長差の変化手段と結合した増分発生器を備え、この増
分発生器が、光路長差の変化速度と独立に参照信号の周
波数と干渉信号の周波数を変化させる参照信号を発生す
るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】本発明は、調節可能な光路長
差を有する干渉計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば短コヒーレンス長の光源の、眼の
第一境界面から反射した光を別の境界面から反射した光
と、干渉計装置により観測光路内で統合し、その際、変
位可能なミラーにより反射光部分間の光路長差が補償さ
れることは、すでに周知である（ドイツ特許第３２０１
８０１号）。ミラーの変位は、この場合、調査する境界
面間の間隔の尺度となる。
【０００３】さらに、例えば"Lasers in Surgery and M
edicine"（外科と内科におけるレーザ）１３：４４７−
４５２（１９９３）から、例えばレーザダイオードを用
いて干渉計の部分光線の間の調節可能な光路長差を有す
る干渉計装置により照明光路を眼に合わせ、眼から反射
した光線部分の発生する干渉の干渉コントラストを、光
電検出装置による光路長差の調節に依存して検出するこ
とは、知られている。この場合、光路長差の調節は、干
渉計アーム内を動力により変位可能な反射板、例えば三
角プリズムを使用して行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の測定方式におい
ては、測定すべき境界面の低い反射率により、検出すべ
き干渉信号の強度はきわめて小さく、ノイズが重畳す
る。そこで測定信号は、選択的に証明すべきである。変
位可能な反射板が速度ｖで動く場合、検出すべき測定信
号は周波数ｆｓ＝Ｚｖ／λを有し、光源のコヒーレンス
長に対応して振幅変調される。ここで、λは短コヒーレ
ンス光源の波長である。
【０００５】測定信号を狭帯域電子フィルタの利用によ
り選択する周知かつ自明の手法では、速度の変動が妨げ
となる。それと共に干渉計内の光路差が、したがって信
号周波数ｆｓが変化するからである。この場合、短時間
の速度変動も、信号周波数がフィルタ帯域の外部にあ
り、測定信号が検出できないか、または不純な検出をも
たらす。
【０００６】例えば、光路長差の調節のために三角プリ
ズムを駆動するモータ駆動部の高精度の調節は、必要と
される速度の一定性を比較的高い周波数部分（１００Ｈ
ｚ以上）の領域でも保証しなければならない場合にはき
わめて高価となる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、少ない
費用で純粋な測定信号を受け取るという課題から出発す
る。
【０００８】この課題は、請求項１の特徴により解決さ
れる。好ましい別形態は、従属請求項に記載されてい
る。
【０００９】格子発生器により、光路長差の変更のため
に移動させたミラーまたは再帰反射板の運動から直接に
参照信号が誘導される。格子発生器を適切に配置する
と、例えば、この参照信号の周期が測定信号の周期と同
じ値を有するようになり有利となる。
【００１０】格子発生器は干渉計内の光路長差の変化を
直接把握するので、速度の変動が参照周波数および測定
信号周波数に等しく作用する。従って参照周波数が、測
定信号の復調に利用できる。参照信号に対する測定信号
の位相位置が未知なので、ここでは通常の意味での復調
器は利用できず、むしろ９０°位相のずれた二つの経路
における復調および後続の座標変換のための装置が重要
である。格子発生器の周期（基準格子）は、信号周波数
の倍数または分数でよい。この場合、測定信号と同じ周
波数の参照信号の発生は、電子的補間または分割により
行われる。ただし、速度変化が完全に把握できるよう
に、格子発生器の周期は速度変化の周期より小さくすべ
きである。
【００１１】光線に沿って干渉計内で動くミラーまたは
再帰反射板では測定信号の周期は、短コヒーレンス光源
の光の平均半波長に対応する。この場合、信号周期が同
様に半波長となる干渉計格子発生器が好都合に使用でき
る。
【００１２】これは、格子定数Ｇが短コヒーレンス光源
の平均波長と同じであり、次数＋１および−１の干渉に
利用される格子発生器により可能である。このとき、格
子発生器信号の周波数ｆｇはｆｇ＝Ｚｖ／Ｇとなる。た
だしｖは運動速度を示す。平均波長が場合により模範的
に変動するので、予測すべき最短平均波長に対応する格
子定数を有する格子発生器を使用し、他の波長のために
格子発生器全体（例えば参照格子と基準格子の二格子発
生器の場合）を運動方向に対して回転させるのが有意義
なことがある。この場合、基準格子が十分拡張されて、
分割された領域から出てしまうことを回避しなければな
らない。
【００１３】もちろん多重格子発生器も利用可能であ
る。垂直照明格子発生器の利用は特に好都合であるが、
透過照明格子発生器も使用できる。
【００１４】信号評価は、例えばデジタル計算器など他
の方法でも行うことができる。例えば、まず参照信号と
測定信号をデジタル化し、その後デジタル計算器によ
り、９０°位相のずれた二つの経路による位相感応整流
と、デカルト座標から極座標への後続の座標変換による
平均化（低域帯）を実施することができる。別の可能性
は、座標変換のみをデジタル計算機により実施すること
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】ビームスプリッタ１は、三角プリ
ズム２および変位可能な三角プリズム３と共に干渉計装
置を形成し、そこに高輝度ダイオード４またはレーザダ
イオード６の光が別のビームスプリッタ５を介して測定
光源ないし調節光源として選択的に入射する。
【００１６】照明光は、フォトダイオード９に対して制
御部分を遮るための絞り７および平面板８を通り偏光ビ
ームスプリッタ１０および四分の一波長板１１を介して
患者の眼１２に到達する。
【００１７】眼から反射する光は、偏光ビームスプリッ
タ１０と結像システム１４、ならびにビームスプリッタ
１５を経て観測面ないし光電検出器１７、好ましくはア
バランチェ・フォトダイオード上に結像される。
【００１８】光源（ＳＬＤ）４と（ＬＤ）６、三角プリ
ズム３の変位のための変位装置１８、およびフォトダイ
オード９、１７は、外部メモリ２０およびプリンタ，プ
ロッタ等２１と接続できる制御／評価ユニット場合によ
り分離型コントローラ１９に結合される。
【００１９】図２に概略図として本発明の基本的要素を
示す。もう一つのレーザダイオード２２には、可動な基
準格子に関して固定的に変位装置１８と結合される格子
発生器２４が帰属する。
【００２０】レーザダイオード２２の光はコリメータ２
３により拡大され、平行光束として変位装置を経て可動
基準格子２４ａと固定参照格子２４ｂから成る格子発生
器２４に到達する。発生する明／暗信号は、増幅器組み
込み光電受光素子２５（フォトダイオード）に到達す
る。
【００２１】光電受光素子２５の増幅器に発生する参照
信号は、アバランチェ・フォトダイオード１７の受光前
段増幅器の出力部に発生しノイズの重畳する測定信号と
同じ周波数の正弦信号である。両信号は、９０°位相の
ずれた二つの経路における復調および後続の座標変換の
ための装置２６に到達する。この装置は、干渉コントラ
ストに比例する振幅変調測定信号の包絡線を生成する。
【００２２】９０°位相のずれた二つの経路における復
調および後続の座標変換のための装置の出力信号は、Ａ
／Ｄ変換器２７に誘導され、デジタル化したあと制御評
価ユニット（ＰＣ）１９に格納される。変位装置１８の
モータの増分発生器により生成される信号も、同様に制
御評価ユニット１９に供給され、測定信号の包絡線が変
位場所の関数として表現可能となる。格子発生器からの
信号を利用して変位場所を記録することも有利である。
【００２３】図３ａにおいて、９０°位相のずれた二つ
の経路における復調および後続の座標変換のための装置
の特に有利な動作が示される。
【００２４】アバランチェ・フォトダイオード１７から
のノイズの重畳する測定信号は、広帯域増幅器３７を通
過し、二つの二重平衡混合器（ＤＢＭ）２８と２９の各
入力部に到達する。光電受光素子２５の参照信号は、広
帯域移相器３０に到達し、そこで相互に９０°位相のず
れた二つの信号（正弦および余弦）が発生し、それも同
様に二重平衡混合器２８と２９の各入力部に到達する。
【００２５】格子発生器によりすでに９０°位相のずれ
た正弦または方形の二つの信号が生成される場合、それ
らは移相器なしに直接二重平衡混合器２８、２９に到達
できる。
【００２６】二重平衡混合器２８、２９において入力信
号は相互に混合、すなわち増倍ないし位相敏感整流され
る。二重平衡混合器２８、２９の出力信号は、残留搬送
周波数の低域帯３１、３２を経て解放される。
【００２７】低域帯３１、３２のあとに発生する信号
は、図３ｂのようにそれぞれ信号を総合して加算する二
乗器３３、３４を通過する。二乗された信号の和は、開
平器３６に転送できる。
【００２８】発生する出力信号は、アバランチェ・フォ
トダイオードの測定信号の包絡線であり、図２のように
Ａ／Ｄ変換器に到達する。
【００２９】制御評価ユニット１９は、光源４と６のス
イッチ入れ、および変位装置１８のモータの運動を制御
するが、その際同時に、デジタル化した値が把握され表
示される。
【図面の簡単な説明】
【図１】人間の眼の各層間の間隔の測定のための干渉計
構造を示す図である。
【図２】本発明による評価回路の図である。
【図３ａ】および
【図３ｂ】９０°位相のずれた二つの経路における復調
および後続の座標変換のための装置の構造を示す図であ
る。
【符号の説明】
１ ビームスプリッタ ２、３ 三角プリズム ４ 高輝度ダイオード ５ ビームスプリッタ ６ レーザダイオード ７ 絞り ８ 平面板 ９ フォトダイオード １０ 偏光ビームスプリッタ １１ 四分の一波長板 １２ 患者の眼 １４ 結像システム １５ ビームスプリッタ １６ 観測者 １７ アバランチェ・フォトダイオード １８ 変位装置 ２０ 外部メモリ ２１ プリンタ、プロッタなど ２２ レーザダイオード ２３ コリメータ ２４ 格子発生器 ２４ａ 可動基準格子 ２４ｂ 固定参照格子 ２５ 光電受光素子 ２６ 復調および座標変換装置 ２７ Ａ／Ｄ変換器 ２８、２９ 二重平衡混合器 ３０ 広帯域移相器 ３１、３２ 低域帯 ３３、３４ 二乗器 ３７ 広帯域増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール・ハインツド ドンナーハッケ ドイツ Ｄ−07747 イエナ アルテ ス トラッセ ５ (72)発明者 ビ−テ メラ− ドイツ Ｄ−07743 イエナ クロセビッ ツァ− ストラッセ 34 (72)発明者 ギュンター マシュケ ドイツ Ｄ−07745 イエナ クロンフェ ルトストラッセ 34

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 干渉計により生成される干渉信号の把握
    のため少なくとも一つの干渉計アームと第一の光電受光
    素子における光路長差が調節可能である干渉計装置であ
    って、光路長差の変化手段と結合した増分発生器を備
    え、この増分発生器が、光路長差の変化速度と独立に参
    照信号の周波数と干渉信号の周波数を変化させる、参照
    信号を発生する、干渉計装置。
  2. 【請求項２】 格子発生器の可動な基準格子と固定的に
    結合した、光路長差を変化させるための変位ユニットを
    備え、このユニットが光源の光路内にあって第二の光電
    受光素子がそれに割り当てられ、その際に、第一と第二
    の光電受光素子が評価ユニットと結合していることを特
    徴とする請求項１に記載の干渉計装置。
  3. 【請求項３】 少なくとも評価ユニットが計算機と結合
    されることを特徴とする請求項２に記載の干渉計装置。
  4. 【請求項４】 格子発生器の出力信号が干渉信号と同じ
    周期を有することを特徴とする請求項１ないし３のいず
    れか一項に記載の干渉計装置。
  5. 【請求項５】 可動な格子の格子定数が例えば測定波長
    に対応し、その際，次数−１および＋１の干渉が検出さ
    れることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項
    に記載の干渉計装置。
  6. 【請求項６】 第一の光電受光素子により生成される測
    定信号、および格子発生器に後置される第二の光電受光
    素子により生成される参照信号が、Ａ／Ｄ変換器を介し
    て評価計算機と接続された、９０°位相のずれた二つの
    経路における復調および後続の座標変換のための装置に
    供給されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
    か一項に記載の干渉計装置。
  7. 【請求項７】 ９０°位相のずれた二つの経路における
    復調および後続の座標変換のための装置が第一および第
    二の乗算混合器（ＭＭ）から成り、その際、参照信号が
    ９０°位相のずれた二つの部分から成り、第一の部分が
    第一の乗算混合器の入力部に、第二の部分か第二の乗算
    混合器の入力部に到達し、測定信号が広帯域増幅器を経
    て二重平衡混合器のそれぞれ別の入力部に到達し、乗算
    混合器の信号が低域帯、およびデカルト座標から極座標
    への座標変換のための装置を経てＡ／Ｄ変換器に供給さ
    れることを特徴とする請求項６に記載の干渉計装置。
  8. 【請求項８】 広帯域９０°移相器が乗算混合器に前置
    されることを特徴とする請求項７に記載の干渉計装置。
  9. 【請求項９】 座標変換のための装置が、二つの二乗器
    から成り、その信号が総合されて開平器に供給されるこ
    とを特徴とする請求項７または８のいずれか一項に記載
    の干渉計装置。
  10. 【請求項１０】 生眼の各層間の間隔の干渉計による把
    握に応用されることを特徴とする請求項１ないし９のい
    ずれか一項に記載の干渉計装置。
  11. 【請求項１１】 乗算混合器が二重平衡混合器であるこ
    とを特徴とする請求項６、７または８のいずれか一項に
    記載の干渉計装置。 【０００１】
JP8045674A 1995-02-10 1996-02-08 調節可能な光路長差を有する干渉計装置 Pending JPH08320260A (ja)

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DE19504444.4 1995-02-10
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