JPH0886745A - Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same - Google Patents

Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same

Info

Publication number
JPH0886745A
JPH0886745A JP25770694A JP25770694A JPH0886745A JP H0886745 A JPH0886745 A JP H0886745A JP 25770694 A JP25770694 A JP 25770694A JP 25770694 A JP25770694 A JP 25770694A JP H0886745 A JPH0886745 A JP H0886745A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
spatial
interference fringes
measured
reflected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP25770694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naohiro Tanno
直弘 丹野
Tsutomu Ichimura
勉 市村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tanno Naohiro
Original Assignee
Tanno Naohiro
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tanno Naohiro filed Critical Tanno Naohiro
Priority to JP25770694A priority Critical patent/JPH0886745A/en
Publication of JPH0886745A publication Critical patent/JPH0886745A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enable stably detecting the in-depth reflecting positions of an object for measurement, while removing the movable part of a reflector, by detecting the positions of the output pulses of spatial interference fringes which are formed by the splitting into two beams of light reflected from within the object for measurement and by the interference of the beams. CONSTITUTION: An object 4 to be measured which is placed on a movable stage 5 is illuminated with a light beam from a light source 1 comprising a semiconductor laser or the like, and a high-directivity light receiving system 12 is used to eliminate random scattering from the light beam reflected from the boundary layers of the object 4 which differ in in-depth refractive index, so that only reflected signal light is reflected by a beam splitter 3. An interferometer 13 splits the reflected signal light into two beams, causes interference between the beams, creates interference fringes on a one-dimensional detector (photodetector array, etc.) 7 as a space-dependent correlation function due to the spatial coherence of the two beams, and detects, as the difference in distance between spatial output pulses which arises on the detector 7, the position at which the optical path difference between the two beams is zero and the position of an optical path difference caused by the difference in space between in-depth reflecting planes.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、インコヒーレント
光、ロウコヒーレント光、コヒーレント光の各種コヒー
レントな光をそれぞれ光源として、被測定物体に照射
し、被測定物体中からの反射光波の反射距離や反射強度
を検出する装置に係わり、特に反射面に対応する多重干
渉の結果生じた時間遅れのパルスを、多重干渉による空
間的出力パルスの位置の違いとして反射距離を測定する
光波反射測定装置及びその装置を利用した生体の組織構
造等を調べるための光波エコートモグラフィー装置(光
波反射像測定装置)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention irradiates an object to be measured with various types of coherent light such as incoherent light, low coherent light and coherent light as light sources, and the reflection distance of a reflected light wave from the object to be measured. A device for detecting a reflection intensity, in particular, a light wave reflection measuring device and a light wave reflection measuring device for measuring a reflection distance as a time-delayed pulse resulting from multiple interference corresponding to a reflection surface as a difference in position of a spatial output pulse due to multiple interference. The present invention relates to a light wave echography apparatus (light wave reflection image measuring apparatus) for examining a tissue structure or the like of a living body using the apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】光反射物体の屈折率境界からの反射光の
位相遅れを測定する光波反射測定装置(リフレクトメト
リー)には、超短パルス変調法によるOTDR法、連続
光による広帯域性を利用したインコヒーレント光源によ
る干渉計測法やModified−FWCW法、さらに
は、ステップ周波数掃引法やコヒーレンス制御法等が研
究されている。干渉計測法では、一般にマイケルソン干
渉計の反射鏡部を走引するため可動部を有し、処理速度
の制限をうける。周波数掃引法では光源に煩雑な装置を
必要とし、コヒーレンス制御法では共振器モードに拠る
制限を受けるなど問題点を有している。
2. Description of the Related Art A light wave reflection measuring apparatus (reflectometry) for measuring a phase delay of light reflected from a refractive index boundary of a light reflecting object utilizes an OTDR method by an ultrashort pulse modulation method and a wide band property by continuous light. An interferometric measurement method using an incoherent light source, a Modified-FWCW method, a step frequency sweep method, a coherence control method, and the like have been studied. The interferometric method generally has a movable part to traverse the reflecting mirror part of a Michelson interferometer, and is subject to a processing speed limitation. The frequency sweep method requires a complicated device for the light source, and the coherence control method has a problem that it is restricted by the resonator mode.

【0003】一方、超音波エコートモグラフィ装置の超
音波の代りに光を用いて、反射信号より断層像を得る研
究がなされている。特開平4−174345号には、光
源としてスーパールミネッセンス光を用い、試料からの
後方反射光を検出することにより表面から一定深さまで
の断層像を得る方法が開示されている。この方法にヘテ
ロダイン検波を採用することにより、ヒト網膜や血管壁
の表面付近の断層付近の断層イメージングを得ることが
なされている。(Science.254,pp.11
78〜1181,1991)。しかし、これらの方法で
は、用いられる光源が部分的コヒーレント光(低コヒー
レント光、ショートコヒーレント光)に限られているこ
とやマイケルソン干渉計の反射鏡部を走引する速度によ
る処理速度の制限をうけるなどの問題を有している。
On the other hand, studies have been conducted to obtain a tomographic image from a reflected signal by using light instead of ultrasonic waves in an ultrasonic echography apparatus. Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-174345 discloses a method of obtaining a tomographic image from the surface to a certain depth by using super luminescence light as a light source and detecting back-reflected light from a sample. By adopting the heterodyne detection in this method, it has been possible to obtain tomographic imaging in the vicinity of the tomography near the surface of the human retina and the blood vessel wall. (Science. 254, pp. 11
78-1181, 1991). However, in these methods, the light source used is limited to partially coherent light (low coherent light, short coherent light), and the processing speed is limited by the speed at which the reflection mirror section of the Michelson interferometer is swept. It has problems such as receiving.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、従来のマイケルソン干渉計によるリフレクトメト
リーにおいて用いられていた反射鏡の可動部をなくし
て、動作を安定にし、しかも可動部の走引速度による処
理速度の制限をなくし、さらに用いる光源は各種異なる
インコヒーレント、コヒーレントな光源を用いることが
可能な被測定物体内の屈折率の異なる境界面の位置を検
出出来る光波反射測定装置を提供することである。更
に、生体試料特有の散乱成分の影響を除去した、被測定
物体内の屈折率の異なる位置の分布を、奥行きの情報と
して得る光波エコートモグラフィー装置を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a reflecting mirror used in the reflectometry by the conventional Michelson interferometer. Refraction in the object to be measured can be achieved by eliminating the moving part, stabilizing the operation, eliminating the processing speed limitation due to the moving speed of the moving part, and using various incoherent and coherent light sources. An object of the present invention is to provide a light wave reflection measuring device capable of detecting the positions of boundary surfaces having different rates. It is another object of the present invention to provide an optical wave echography apparatus that removes the influence of the scattering component peculiar to a biological sample and obtains the distribution of positions of different refractive indexes in the measured object as depth information.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体内部からの反射光を干渉計に導く手段
と、導かれた反射光を二光路に分割する手段と、分割さ
れた二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる干渉手
段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段と、該
一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の出力パ
ルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地点を求
める手段と、より構成されたことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an irradiation means for irradiating an object to be measured with irradiation light, a means for guiding the light reflected from the inside of the object to be measured to an interferometer, and a guide. Means for splitting the reflected light into two optical paths, interference means for interfering the split two light beams to form spatial interference fringes, one-dimensional photoelectric detection means for detecting the spatial interference fringes, and one-dimensional photoelectric detection And a means for obtaining a reflection point in the depth direction of the object to be measured from the position of the output pulse of the spatial interference fringes formed on the means.

【0006】また本発明は、照射光を複測定物体に照射
する手段と、前記照射光の一部より得た参照光と被測定
物体内部からの反射光の二光束を干渉させて空間干渉縞
を形成させる干渉手段と、空間干渉縞を検出する一次元
光電検出手段と、該一次元光電検出手段上に形成された
空間干渉縞の出力パルスの位置より被測定物体の奥行き
方向の反射地点を求める手段と、より構成されたことを
特徴とする。
Further, according to the present invention, the means for irradiating the multiple measurement object with the irradiation light, and the two light fluxes of the reference light obtained from a part of the irradiation light and the reflected light from the inside of the object to be measured are caused to interfere with each other to produce a spatial interference pattern. And a one-dimensional photoelectric detection means for detecting spatial interference fringes, and a reflection point in the depth direction of the measured object from the position of the output pulse of the spatial interference fringes formed on the one-dimensional photoelectric detection means. It is characterized by being configured by means for ascertaining.

【0007】さらに本発明は、照射光を被測定物体に照
射する照射手段と、被測定物体と照射光との位置を変化
させるため、どちらか一方を移動させる手段と、試料か
ら反射される光の伝播する領域を複数に分割し、該分割
される空間の開口径を被測定物体による散乱光を減衰さ
せて除去する度合が大きい程大きくして、異なる分割さ
れた空間関の干渉が生じないようにする手段と、前記照
射光の一部より得た参照光あるいは試料からの反射光い
ずれか一方の周波数をシフトさせる手段と、該いずれか
一方の周波数をシフトさせられた二光束の反射光を、あ
るいはいずれか一方の周波数をシフトさせられた参照光
と反射光を、干渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロ
ダイン干渉手段と、複数に分割された空間毎に一次元光
電検出手段上に形成されたビート成分で変調された干渉
縞の出力パルス位置より、被測定物体の奥行き方向の反
射地点を求める手段と、検出した反射地点の信号を演
算、処理、表示する手段で構成され、被測定物体の光波
反射分布像を求めることを特徴としている。
Further, according to the present invention, the irradiation means for irradiating the object to be measured with the irradiation light, the means for moving one of the objects to change the positions of the object to be measured and the irradiation light, and the light reflected from the sample. Is divided into a plurality of regions, and the opening diameter of the divided space is increased as the degree of attenuating and removing the scattered light by the object to be measured is increased to prevent interference between different divided spaces. And a means for shifting the frequency of either the reference light obtained from a part of the irradiation light or the reflected light from the sample, and the reflected light of the two light fluxes whose frequency is shifted. , Or either one of the reference light and the reflected light whose frequency has been shifted, is formed on the one-dimensional photoelectric detection means for each space divided into a plurality of heterodyne interfering means for forming spatial interference fringes. The output pulse position of the interference fringes modulated by the generated beat component is used to obtain the reflection point in the depth direction of the object to be measured, and to calculate, process, and display the signal at the detected reflection point. The feature is that a light wave reflection distribution image of the object is obtained.

【0008】[0008]

【作用】従来、反射点を求めるのに、光源としてショー
トコヒーレント光を用いたマイケルソン干渉計におい
て、参照光用反射鏡を走引して得られた参照光束と被測
定物体からの反射光束との二光束の相関関数を光路差に
よる遅延時間差の出力として検出していた。従って、反
射面は邦延時間差のところで出力パルスとして観測され
ていた。本発明は、二光束の干渉による時間に依存して
観測される相関関数を、二光束の空間干渉による空間に
依存した相関関数として、一次元検出器上に干渉縞を形
成させ、二光束の光路差が零のところと、反射面のため
により生ずる二光束の光路差のところに相当する検出器
上に出来る空間的出力パルスとの距離の差として、反射
面を観測することを特徴としている、従って、従来のマ
イケルソン干渉計における参照用反射鏡のような可動部
がなく、空間的干渉縞を形成する干渉計は、動作が安定
になる。しかも、可動部がないため、マイケルソン干渉
計において反射鏡の走引速度が、反射面の検出処理速度
を制限していたが、本発明では、一次元検出器上に二光
束の光路差を光速度で光束が到達するため、ほとんど無
視出来、一次元検出器の出力読み出し速度だけが処理速
度を制限する。即ち、従来のものより処理速度が、飛躍
的に向上する。さらに観測する出力パルスが、光路差に
相当するところに光束の干渉として形成されるため、光
源は発光ダイオード、スーパールミネッセンス、マルチ
モードレーザ等の巾のあるスペクトル分布を持つ各種異
なるインコヒーレントからコヒーレントな光源までを用
いることが可能となる。
In the Michelson interferometer which uses a short coherent light as a light source to obtain a reflection point, a reference light beam obtained by scanning a reference light reflecting mirror and a light beam reflected from an object to be measured are conventionally used. The correlation function of the two light fluxes was detected as the output of the delay time difference due to the optical path difference. Therefore, the reflecting surface was observed as an output pulse at the Kuninobu time difference. The present invention uses a time-dependent correlation function due to interference of two light fluxes as a space-dependent correlation function due to spatial interference of two light fluxes to form interference fringes on a one-dimensional detector, Characterized by observing the reflecting surface as a difference in distance between the point where the optical path difference is zero and the spatial output pulse formed on the detector corresponding to the optical path difference of the two light beams caused by the reflecting surface. Therefore, the interferometer, which does not have a moving part such as the reference reflecting mirror in the conventional Michelson interferometer and forms a spatial interference fringe, is stable in operation. Moreover, since there is no movable part, the traveling speed of the reflecting mirror in the Michelson interferometer has limited the detection processing speed of the reflecting surface, but in the present invention, the optical path difference between the two light fluxes is set on the one-dimensional detector. Since the luminous flux arrives at the speed of light, it can be almost ignored, and only the output reading speed of the one-dimensional detector limits the processing speed. That is, the processing speed is dramatically improved as compared with the conventional one. Furthermore, since the output pulse to be observed is formed as light beam interference at a position corresponding to the optical path difference, the light source is a light emitting diode, a super luminescence, a multimode laser, or the like, which has a wide spectral distribution and has various incoherent to coherent characteristics. It is possible to use up to a light source.

【0009】さらに本発明は、二光束を空間的に干渉さ
せ一次元検出器上に干渉縞を形成させる干渉方法とし
て、被測定物体からの反射光を二光束にわけて干渉縞を
形成させ、自己相関関数として二光束の光路差のところ
に相当する検出器上に出力パルスとして観測できる。
Further, the present invention is an interference method for spatially interfering two light fluxes to form an interference fringe on a one-dimensional detector, wherein reflected light from an object to be measured is divided into two light fluxes to form an interference fringe, As an autocorrelation function, it can be observed as an output pulse on the detector corresponding to the optical path difference between the two light beams.

【0010】さらに本発明は、被測定物体の一方向より
光源を照射し、この被測定物体の奥行き方向の各地点か
ら反射される反射光か、照射光の一部を分割してえた参
照光の周波数をシフトさせ、空間的干渉縞を形成する干
渉計より前記反射光と参照光を合成し、二光束の空間干
渉による空間に依存した相互相関関数として、一次元検
出器上に干渉縞を形成させ、合成した光を光源変換して
得られる反射地点に対応して引き伸ばされた遅延場所に
発生したビート成分の位置を検出することにより、被測
定物体の奥行き方向の屈折率の異なる境界層各点からの
反射位置を非干渉成分である直流成分を除去して更に一
層高感度で検出することができる。
Further, according to the present invention, a light source is irradiated from one direction of an object to be measured, and reflected light reflected from each point in the depth direction of the object to be measured or reference light obtained by dividing a part of the irradiation light. , The reflected light and the reference light are combined from an interferometer that forms spatial interference fringes, and the interference fringes are formed on the one-dimensional detector as a space-dependent cross-correlation function due to the spatial interference of two light beams. Boundary layers with different refractive indices in the depth direction of the object to be measured are detected by detecting the position of the beat component generated at the delayed position extended corresponding to the reflection point obtained by converting the synthesized light into the light source. The reflection position from each point can be detected with even higher sensitivity by removing the DC component which is the non-interference component.

【0011】しかも、本発明を被測定物体の奥行き方向
の屈折率の異なる地点の分布を画像として求める光波エ
コートモグラフィーとして用いれば、散乱物体である被
測定物体の一方向より種々のコヒーレント光を照射する
ことによって散乱物体の奥行方向の屈折率の異なる各地
点から反射位置を一次元検出器上に並べて得ることがで
きるため、散乱物体の全方位から光を照射することな
く、散乱物体内部の屈折率の異なる各地点の位置を特定
することができる。つまり、散乱物体内部の屈折率の異
なる各地点からの反射がそれ自身か、あるいは参照光と
重ね合わされた結果、屈折率の異なる各地点に対応する
空間的なパルス光状の輝線となり、パルス状の位置を電
気信号として再生し、数十ミクロンm以下の空間分解能
で、散乱物体の奥行き方向の各地点からの反射光を測定
可能としている。したがって、透過型光断層像装置に比
べ光の照射回数を減少することができる。
Further, when the present invention is used as a light wave echography to obtain a distribution of points having different refractive indices in the depth direction of the measured object as an image, various coherent light beams are emitted from one direction of the measured object which is a scattering object. By doing so, the reflection position can be obtained by arranging on the one-dimensional detector from each point where the refractive index in the depth direction of the scattering object is different, so that the refraction inside the scattering object does not occur without irradiating light from all directions of the scattering object. It is possible to specify the position of each point having a different rate. That is, as a result of reflection from each point with a different refractive index inside the scattering object by itself or as a result of being superposed with the reference light, a spatial pulsed light-like bright line corresponding to each point with a different refractive index is obtained. Is reproduced as an electric signal, and the reflected light from each point in the depth direction of the scattering object can be measured with a spatial resolution of several tens of microns or less. Therefore, the number of times of light irradiation can be reduced as compared with the transmission type optical tomography apparatus.

【0012】[0012]

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。第1図において、1は光源であり、例
えばスーパールミネッセンスダイオードや半導体レーザ
等によって構成されている。この光源1から発生される
光ビームの光軸上には、集光レンズ2、ビームスプリッ
ター3、被測定物体4が順次配設されている。この被測
定物体4は屈折率の異なる境界面の分布を求める場合例
えばX、Y、Z軸方向に移動可能な可動台5に載置され
ている。前記被測定物体4から反射された光ビームは、
高指向性受光系12(必要に応じて入れる)により、ラ
ンダム散乱は除去され反射信号光のみがビームスプリッ
ター3によって反射される。光軸上には、反射信号光を
二光束に分割して、分割した二光束を干渉させて空間干
渉縞を形成させる干渉計13と、空間干渉縞を検出する
一次元機能を有するフォトダイオードアレイやリニアイ
メージセンサ等やCCDカメラ等の二次元イメージセン
サーである光電変換器としての光検出器7が設けられて
いる。この検出器7の出力端に信号処理器8が接続され
ている。この信号処理器8は、使用する検出器により異
なるが、例えば、アレイセンサー上に形成される空間的
干渉縞の出力読み出し機能部8aと、その大きさをデジ
タル信号に変換するA/D変換器8bによって構成され
ている。このA/D変換器8bから出力されるデジタル
信号はコンピュータ9に供給される。コンピュータ9に
は、信号処理器8から出力された時継列のパルス信号を
記憶するメモリ10および各種情報を表示するディスプ
レイ装置11が接続されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source, which is composed of, for example, a super luminescence diode or a semiconductor laser. A condenser lens 2, a beam splitter 3, and an object to be measured 4 are sequentially arranged on the optical axis of the light beam generated from the light source 1. The object 4 to be measured is placed on a movable table 5 which is movable in the X, Y, and Z axis directions when the distribution of boundary surfaces having different refractive indexes is obtained. The light beam reflected from the measured object 4 is
Random scattering is removed by the highly directional light receiving system 12 (inserted as necessary), and only the reflected signal light is reflected by the beam splitter 3. On the optical axis, the reflected signal light is split into two light fluxes, an interferometer 13 for interfering the split two light fluxes to form spatial interference fringes, and a photodiode array having a one-dimensional function for detecting the spatial interference fringes. A photodetector 7 is provided as a photoelectric converter which is a two-dimensional image sensor such as a linear image sensor or a CCD camera. A signal processor 8 is connected to the output terminal of the detector 7. The signal processor 8 differs depending on the detector used, but for example, an output reading function unit 8a for spatial interference fringes formed on the array sensor and an A / D converter for converting the size thereof into a digital signal. 8b. The digital signal output from the A / D converter 8b is supplied to the computer 9. The computer 9 is connected to a memory 10 for storing the pulse signals of the time series output from the signal processor 8 and a display device 11 for displaying various information.

【0013】本発明の実施例1に用いられる干渉計13
は、被測定物体4からの反射光を二光束に分割し、二光
束の空間干渉を形成する公知の干渉計を使用することが
出来る(文献;分光研究、Vol.38,No.6,
p.415〜p.424,1989)。図2には、光源
をダブリングにした干渉計である三角光路コモン干渉計
を示す。干渉縞のコントラストを良くするため、スリッ
ト26を設置する以外は、公知の技術と同じである。3
2はビームスプリッター、23、24、25は鏡、1の
は光源の、被測定物体は4、27のLはレンズ、7
のDは、マルチチャンネル検出器である。この干渉計
は、ヤングの干渉を観測するために、二つのピンホール
の光源を、レンズ27の焦点面に配置し、後焦点面で干
渉縞を観測するのと等価である。
Interferometer 13 used in Embodiment 1 of the present invention
Can use a known interferometer that splits the reflected light from the measured object 4 into two light fluxes and forms spatial interference of the two light fluxes (Reference; Spectroscopic Study, Vol. 38, No. 6,).
p. 415-p. 424, 1989). FIG. 2 shows a triangular optical path common interferometer which is an interferometer having a doubling light source. This is the same as the known technique except that the slit 26 is provided in order to improve the contrast of the interference fringes. Three
2 is a beam splitter, 23, 24 and 25 are mirrors, 1 S 0 is a light source, DUT is 27, L is a lens, 7
D is a multi-channel detector. This interferometer is equivalent to arranging two pinhole light sources on the focal plane of the lens 27 and observing interference fringes on the rear focal plane in order to observe Young's interference.

【0014】図3には、サバール板複屈折偏光干渉計を
示す。複屈折結晶を2枚組み合わせたサバール板の結晶
面に平行に入射した直線偏光を2成分に分割し、平行光
として射出する。これは、三角光路コモンパス干渉計と
同じく、ソースダブリング系を構成し、干渉縞の形成原
理も同じになる。一列に配列出来るため、三角光路干渉
計よりコンパクトになる。1は、光源で、被測定物体は
4である。311は、等価的な二つの光源を示す。3
2、34は偏光子、検光子、33がサバール板を意味す
る。35は、レンズで前焦点面に光源を配置し、後焦点
面に検出器7を配置してある。
FIG. 3 shows a Savart plate birefringent polarization interferometer. The linearly polarized light incident parallel to the crystal plane of the Savart plate in which two birefringent crystals are combined is split into two components and emitted as parallel light. This constitutes a source doubling system like the triangular optical path common path interferometer, and the principle of forming interference fringes is also the same. Since they can be arranged in a line, they are more compact than the triangular optical path interferometer. Reference numeral 1 is a light source, and the measured object is 4. 311 shows two equivalent light sources. Three
Reference numerals 2 and 34 denote a polarizer and an analyzer, and 33 denotes a Savart plate. A lens 35 has a light source arranged on the front focal plane and a detector 7 arranged on the rear focal plane.

【0015】図4には、オプティカルファイバーを用い
て干渉計を構成した実施例2を示す。光源1からの光
は、オプティカルファイバー41を伝播し、レンズを配
置した走引可能な走引台5によりオプティカルファイバ
ー41出射端からの光は、平行光束になり被測定物体4
に照射される。被測定物体からの、ランダム散乱光は高
指向性受光系12により除去され、反射光がレンズ44
より、オプティカルファイバー41に入射される。ビー
ムスプリッターと同じように光を分割するカップラー3
によりオプティカルファイバー42に反射光が伝播され
る。フォトカップラーにより、オプティカルファイバー
43に反射光の一部が分割伝播し、42、43のオプテ
ィカルファイバーの出射端が、光源ダブリングの干渉計
13の光源となる。オプティカルファイバー43の出射
端の位置を微調出来るズーミング用ファイバー微調駆動
器46が必要に応じて配置される。空間干渉計13は、
レンズ46を配置し、その前焦点面に、42、43のオ
プティカルファイバーの出射端を配置し、後焦点にマル
チチャンネル検出器7を配置する。検出器7の出力は実
施例1と同じように処理される。
FIG. 4 shows a second embodiment in which an interferometer is constructed by using an optical fiber. The light from the light source 1 propagates through the optical fiber 41, and the light from the emission end of the optical fiber 41 is converted into a parallel light flux by the traversing and moving platform 5 in which a lens is arranged.
Is irradiated. Random scattered light from the measured object is removed by the highly directional light receiving system 12, and reflected light is reflected by the lens 44.
Then, the light is incident on the optical fiber 41. Coupler 3 that splits light in the same way as a beam splitter
Thus, the reflected light is propagated to the optical fiber 42. A part of the reflected light is split and propagated to the optical fiber 43 by the photocoupler, and the emission ends of the optical fibers 42 and 43 serve as the light source of the light source doubling interferometer 13. A zooming fiber fine adjustment driver 46 that can finely adjust the position of the emission end of the optical fiber 43 is arranged as necessary. The spatial interferometer 13 is
The lens 46 is disposed, the emission ends of the optical fibers 42 and 43 are disposed on the front focal plane thereof, and the multi-channel detector 7 is disposed at the rear focal point. The output of the detector 7 is processed as in Example 1.

【0016】図5に、他の実施例を示す。実施例、1、
2は、反射信号光を分割して干渉縞を形成するのに対
し、本実施例は、参照光と反射信号光とによる干渉縞を
形成させる。ビームスプリッター3により、光源を2光
束に分割して、斜射した反射鏡51により参照光を形成
する。ヘテロダイン検波を併用する場合、AOMの52
を配置し、参照光の強度を制御する減光器52も必要に
応じて配置する。その他は、実施例1と同じである。
FIG. 5 shows another embodiment. Examples 1,
Reference numeral 2 divides the reflected signal light to form interference fringes, whereas this embodiment forms interference fringes due to the reference light and the reflected signal light. The beam splitter 3 splits the light source into two light beams, and the obliquely reflecting mirror 51 forms reference light. When using heterodyne detection together, AOM 52
And a light attenuator 52 for controlling the intensity of the reference light is also arranged as necessary. Others are the same as those in the first embodiment.

【0017】図6に、参照光と反射信号光の干渉による
反射距離測定法の他の実施例を示す。図5において、光
波の伝播を自由空間としていたものを、オプティカルフ
ァイバーとし、ビームスプリッターの代わりにカップラ
ーを使用している。カップラー62によって、オプティ
カルファイバー67の片側出射端には反射信号光が、他
の出射端には光源の参照光が転播し、干渉計13のダブ
ル光源となる。オプティカルファイバー67の出射端の
どちらか一方の位置を、前後に微調できるズーミング微
調駆動器68が配置され、空間干渉計13のレンズ69
までの距離を変化させることにより、アレイ検出器上に
形成する干渉縞領域をズーミング可能としている。オプ
ティカルファイバーの他方には、円筒形電歪振動子(P
ZT)73器で代表される変調器を配置し、参照光が位
相変調をうけ干渉縞は検出器7で変調成分を検出して処
理される。
FIG. 6 shows another embodiment of the reflection distance measuring method by the interference between the reference light and the reflected signal light. In FIG. 5, an optical fiber is used in which the propagation of a light wave is in free space, and a coupler is used in place of the beam splitter. By the coupler 62, the reflected signal light is transferred to one emission end of the optical fiber 67, and the reference light of the light source is transferred to the other emission end, thereby forming a double light source of the interferometer 13. A zooming fine adjustment driver 68 that can finely adjust one of the output ends of the optical fiber 67 back and forth is arranged, and a lens 69 of the spatial interferometer 13 is provided.
By changing the distance up to, the interference fringe area formed on the array detector can be zoomed. On the other side of the optical fiber, a cylindrical electrostrictive oscillator (P
A modulator represented by a ZT) 73 unit is arranged, the reference light undergoes phase modulation, and the interference fringes are processed by detecting a modulation component by the detector 7.

【0018】信号光どうしの空間干渉縞を形成させて反
射点を検出する図1や図2のような実施例においては、
被測定物体の表面の反射率と内部反射面の反射率で干渉
成分の大きさは自動的に決まってしまう。一方、図5や
図6のような、参照光と信号光との空間干渉縞により反
射点を検出する実施例においては、参照光を減光した
り、周波数をシフトさせたりして、光の干渉成分の項の
大きさを変化させたり、ヘテロダイン検波が出来るよう
にして感度を向上出来る利点がある。さらに、参照光の
光路長を変化させることにより、干渉縞の形成される領
域をシフトさせることが出来るため、反射点のズーミン
グが可能となる利点がある。
In the embodiment as shown in FIGS. 1 and 2, in which spatial interference fringes of signal lights are formed to detect reflection points,
The magnitude of the interference component is automatically determined by the reflectance of the surface of the measured object and the reflectance of the internal reflection surface. On the other hand, in the embodiment as shown in FIGS. 5 and 6, in which the reflection point is detected by the spatial interference fringes of the reference light and the signal light, the reference light is dimmed or the frequency is shifted to change the light intensity. There is an advantage that sensitivity can be improved by changing the size of the term of the interference component and enabling heterodyne detection. Furthermore, by changing the optical path length of the reference light, it is possible to shift the area where the interference fringes are formed, which is advantageous in that the reflection point can be zoomed.

【0019】本発明の光源は、発光ダイオード、スーパ
ールミネッセンスダイオード、マルチモードレーザ等を
用いることができるが、干渉縞のコントラストが異な
る。干渉縞のコントラストは、時間コヒーレンス係数、
位相コヒーレンス係数(空間コヒーレンス係数)、二光
束干渉光の振幅の比で決まる。このうち、時間コヒーレ
ンス係数は使用する光源のスペクトル分布で決まり、一
般にはスペクトル分布のフーリエ変換で与えられる。こ
の二光束干渉光の光路差で決まる時間コヒーレンス係数
は、光のスペクトル分布が広いと、干渉する二光束の光
路差がないときだけ相関がある。また、位相コヒーレン
ス係数(空間コヒーレンス係数)は、レーザのようなコ
ヒーレンス光の場合1となるが、低コヒーレンス光源や
インコヒーレンス光源の場合、光源の空間的拡がりが大
きくなる程小さくなる。スーパールミネッセンスダイオ
ードや発光ダイオードは、発光場所を点光源と近似でき
るような工夫をしない限り、一般には1より小さい。次
に、二光束干渉光の振幅の比は干渉項を表わし、コント
ラストを良くすることがS/N比を大きくすることにな
る。被測定物体からの反射光の強さは、物体で決まって
しまう。コントラストを良くするには、次の二通りの方
法を行う。第一は、反射信号光が参照光より非常に小さ
い場合である。この場合はショット雑音成分は参照光分
だけと近似でき、コヒーレンス光通信のヘテロダイン検
波と同様に、S/N比は反射信号のショット雑音成分だ
けに依存する「ショット雑音限界」のS/N比を持つ。
この場合は、S/N比を大きくするために特別なことは
しない。第2は、反射信号光が参照光より弱いが差が極
端でない場合である。この場合はショット雑音成分は参
照光分と信号光分両者より成り立っている。このとき
は、前記干渉光成分は二光束の振幅が等しいとき最大値
1となりS/N比も「ショット雑音限界」のS/N比と
なる。従って、参照光の強さは反射鏡の反射率や光路中
に挿入した減光器の減光率を調整することで、反射信号
光と参照光の強さを同程度にすることができ、S/N比
を大きくできる。
As the light source of the present invention, a light emitting diode, a super luminescence diode, a multimode laser, etc. can be used, but the contrast of interference fringes is different. The contrast of the interference fringe is the temporal coherence coefficient,
It is determined by the phase coherence coefficient (spatial coherence coefficient) and the amplitude ratio of the two-beam interference light. Of these, the temporal coherence coefficient is determined by the spectral distribution of the light source used, and is generally given by the Fourier transform of the spectral distribution. When the spectral distribution of light is wide, the temporal coherence coefficient determined by the optical path difference of the two-beam interference light has a correlation only when there is no optical path difference of the two beams that interfere with each other. Further, the phase coherence coefficient (spatial coherence coefficient) is 1 in the case of coherence light such as a laser, but in the case of a low coherence light source or an incoherence light source, it becomes smaller as the spatial spread of the light source increases. The super luminescence diode and the light emitting diode are generally smaller than 1 unless the light emitting place is approximated to a point light source. Next, the amplitude ratio of the two-beam interference light represents an interference term, and improving the contrast increases the S / N ratio. The intensity of the reflected light from the measured object depends on the object. There are two ways to improve the contrast. First, the reflected signal light is much smaller than the reference light. In this case, the shot noise component can be approximated to only the reference light component, and like the heterodyne detection of coherence optical communication, the S / N ratio depends on only the shot noise component of the reflected signal. have.
In this case, nothing special is done to increase the S / N ratio. Second, the reflected signal light is weaker than the reference light, but the difference is not extreme. In this case, the shot noise component is composed of both the reference light component and the signal light component. At this time, the interference light component has a maximum value of 1 when the amplitudes of the two light fluxes are equal, and the S / N ratio also becomes the “shot noise limit” S / N ratio. Therefore, the intensity of the reference light can be adjusted to be about the same as the intensity of the reflected signal light and the intensity of the reference light by adjusting the reflectance of the reflecting mirror and the dimming rate of the dimmer inserted in the optical path. The S / N ratio can be increased.

【0020】次に、本発明でヘテロダイン検波を用いる
場合について説明する。本発明の方法を生体試料に適用
する場合、試料からの反射光は、媒質内部からのランダ
ムな散乱光と屈折率の異なる各層の境界から反射される
反射光より成り立っている。このうち、ランダムな散乱
光は、ヘテロダイン検波を行うことにより、あるいは高
指向性受光系で受光することにより除去できる。この原
理と構成は、特願平1−62898号、特願平1−25
0034号、特願平1−250036号、特願平2−7
7690号に記載されている。散乱成分が少ない場合で
も高感度で検出するためには、ヘテロダイン検波を併用
することは望ましい。従来のマイケルソン干渉計のよう
に時継列信号を処理する場合マイケルソン干渉計の反射
鏡と被測定物体の反射面が一致した時刻に生ずる信号成
分は干渉成分であり、ビート周波数がパルス状に変調さ
れた出力となっている。本発明は、被測定物体からの反
射光と参照光が一致した距離に相当する検出器上に信号
成分が形成され、ビート周波数がパルス状に変調された
出力となるため、検出器の最大応答周波数はヘテロダイ
ン検波のビート周波数よりは大きく設定する。このよう
にして、検出器からのビート信号をバンドパスフィルタ
ーと2乗検波とロウパスフィルターで求め、その大きさ
の対散値を対数増幅器で算出する。その他、信号の処理
は第1図の説明と同じである。
Next, the case where the heterodyne detection is used in the present invention will be described. When the method of the present invention is applied to a biological sample, the reflected light from the sample is composed of random scattered light from the inside of the medium and reflected light reflected from the boundary of each layer having a different refractive index. Of these, random scattered light can be removed by performing heterodyne detection or by receiving light with a highly directional light receiving system. This principle and configuration are described in Japanese Patent Application No. 1-62898 and Japanese Patent Application No. 1-25.
No. 0034, Japanese Patent Application No. 1-250036, Japanese Patent Application No. 2-7
7690. In order to detect with high sensitivity even when there are few scattered components, it is desirable to use heterodyne detection together. When processing time-sequential signals like a conventional Michelson interferometer, the signal component generated at the time when the reflecting mirror of the Michelson interferometer and the reflecting surface of the object to be measured are interference components, and the beat frequency is pulse-shaped. The output is modulated to. The present invention forms a signal component on the detector corresponding to the distance at which the reflected light from the object to be measured and the reference light coincide with each other, and the beat frequency becomes a pulse-modulated output, so the maximum response of the detector is obtained. The frequency is set higher than the beat frequency of heterodyne detection. In this way, the beat signal from the detector is obtained by the band pass filter, the square detection and the low pass filter, and the divergence value of the magnitude is calculated by the logarithmic amplifier. Others, the processing of the signal is the same as the description of FIG.

【0021】参照光と試料からの反射信号光をヘテロダ
イン検波を行うため、どちらか一方の光の周波数をシフ
トさせる手段としては、公知の各種周波数シフト方法を
用いることが出来る。本発明の実施例1においては、超
音波シフターを参照光路中に挿入した例を示してある。
光ファイバーを用いてマイケルソン干渉計を形成した実
施例2においては、円筒形電歪振動子(PZT)の位相
恋調器を用いて、光ファイバーの長さを変化させて周波
数をシフトする場合を示している。
Since the heterodyne detection is performed on the reference light and the signal light reflected from the sample, various known frequency shift methods can be used as means for shifting the frequency of either one of the light. The first embodiment of the present invention shows an example in which an ultrasonic shifter is inserted in the reference optical path.
In the second embodiment in which the Michelson interferometer is formed by using the optical fiber, a case of shifting the frequency by changing the length of the optical fiber by using the phase love adjuster of the cylindrical electrostrictive oscillator (PZT) is described. Shows.

【0022】図7に、複数個の干渉計を配置した光波エ
コートモグラフィー装置の実施例を示す。本実施例は、
光源1からの参照光と被測定物体4から反射信号光によ
る干渉を用いた実施例を示す。光源1からの光は、カッ
プラー72aにより二光束に分割され、一方は、参照光
として、円筒形電歪振動子(PZT)73で位相変調を
うけ、干渉計713の光源となる。他方は、72bのカ
ップラーを透過し、光スキャナー75により、生体等の
被測定物体4に照射される。ランダム乱射光は、高指向
性受光系12で除去され、反射信号光のみが、光スキャ
ナーに配置されているオプティカルファイバーに受光さ
れ、その一部がカップラー72bを経て、干渉計13の
光源となる。干渉縞は検出器7で検出される。検出器7
の出力は、PZTの周波数で変調されるため、変調成分
を検出して処理される。以上の処理が並例にされて、画
像として表示される。
FIG. 7 shows an embodiment of a lightwave echography apparatus in which a plurality of interferometers are arranged. In this example,
An example is shown in which the reference light from the light source 1 and the interference of the reflected signal light from the measured object 4 are used. The light from the light source 1 is split into two light beams by the coupler 72a, and one of them is subjected to phase modulation as a reference light by a cylindrical electrostrictive oscillator (PZT) 73 and becomes a light source of the interferometer 713. The other passes through the coupler 72b and is irradiated by the optical scanner 75 onto the measured object 4 such as a living body. The random scattered light is removed by the highly directional light receiving system 12, and only the reflected signal light is received by the optical fiber arranged in the optical scanner, and a part of it becomes the light source of the interferometer 13 via the coupler 72b. . The interference fringes are detected by the detector 7. Detector 7
The output of is modulated with the frequency of PZT, so that the modulated component is detected and processed. The above processing is arranged in parallel and displayed as an image.

【0023】次に、トモグラフィーを得るための画像作
成やプロセスを説明する。まづ、光波エコー画像の空間
分解能及び奥行き分解能は、次のように決まる。即ち、
奥行き方向即ちZ軸方向の空間分解能(ΔZ)は該多モ
ードの全スペクトル幅によって決まる。また、入射断面
の空間分解能(ΔY×ΔX)は入射光の直径と光ヘテロ
ダイン検波開口角でほぼ決まる。
Next, the image creation and process for obtaining tomography will be described. First, the spatial resolution and depth resolution of the light wave echo image are determined as follows. That is,
The spatial resolution (ΔZ) in the depth direction, that is, the Z-axis direction is determined by the total spectral width of the multimode. The spatial resolution (ΔY × ΔX) of the incident cross section is substantially determined by the diameter of the incident light and the optical heterodyne detection aperture angle.

【0024】ビート信号の発生するアレイ検出器の位置
を反射信号の関数として求める、この被測定物体の奥行
き方向のデータを含むアレイ検出器の信号波形は、1ラ
インづつコンピュータ9を介してメモリ10に記憶され
る。このあと可動台5をY軸に沿って入射光の断面直径
分移動して同様の測定を実行し、さらに、被測定物体4
のY軸方向の全範囲に渡り逐次測定を実行する。
The signal waveform of the array detector including the data in the depth direction of the object to be measured for obtaining the position of the array detector where the beat signal is generated as a function of the reflection signal is stored in the memory 10 via the computer 9 line by line. Memorized in. After that, the movable table 5 is moved along the Y-axis by the cross-sectional diameter of the incident light and the same measurement is performed.
Sequential measurement is performed over the entire range in the Y-axis direction.

【0025】上記のようのして、メモリ10に記憶され
たディジタルデータはコンピュータ9によって読み出さ
れ、周知の画像処理技術によって、被測定物体4の空間
分解能(ΔY×ΔZ)の区間毎に、そのディジタル量に
応じて濃淡画像あるいは色別画像に処理される。この処
理された濃淡画像あるいは色別画像はディスプレイ装置
11に供給され表示される。このように被測定物体4の
ZY平面全体のデータをディスプレイ装置11に表示す
ることにより、一軸方向からの一方的な測定にも拘ら
ず、奥行き方向のデータを含む高分解能な断層像を得る
ことができる。
As described above, the digital data stored in the memory 10 is read out by the computer 9, and by the well-known image processing technique, for each section of the spatial resolution (ΔY × ΔZ) of the measured object 4, It is processed into a grayscale image or a color-based image according to the digital amount. The processed grayscale image or color-based image is supplied to the display device 11 and displayed. In this way, by displaying the data of the entire ZY plane of the measured object 4 on the display device 11, it is possible to obtain a high-resolution tomographic image including the data in the depth direction in spite of the unidirectional measurement from the uniaxial direction. You can

【0026】上記測定をX軸方向についても実行すれば
被測定物体4の多層に渡る断層像を得ることが可能であ
る。したがって、このようにX軸方向についても測定を
実行した場合、メモリ10には被測定物体4における三
次元の奥行き方向のデータが記憶されるため、このメモ
リ10の読み出し方向をかえることにより、被測定物体
4の任意の方向から切り取った断層像を生成することが
できる。
If the above measurement is also performed in the X-axis direction, it is possible to obtain a multi-layered tomographic image of the object 4 to be measured. Therefore, when the measurement is also performed in the X-axis direction as described above, the data in the three-dimensional depth direction of the measured object 4 is stored in the memory 10. Therefore, by changing the reading direction of the memory 10, It is possible to generate a tomographic image of the measurement object 4 that is cut from any direction.

【0027】本発明は、半導体等の被膜の測定や光IC
等の反射波による診断測定用や生体エコートモグラフィ
ーとして用いることが出来る。しかも、光領域のみなら
ずマイクロ波の領域でも、電磁波の反射物体であれば、
生体、結晶、半導体、複合物質等々の多層断層像の観測
を無侵襲で迅速に行うことができ、医療診断をはじめ工
学部構造測定などに適用することが可能である。
The present invention is directed to the measurement of coatings such as semiconductors and optical ICs.
It can be used for diagnostic measurement by reflected waves such as, and for biological echography. Moreover, in the microwave region as well as in the light region, if it is an electromagnetic wave reflecting object,
It is possible to quickly and non-invasively observe a multilayer tomographic image of a living body, a crystal, a semiconductor, a composite material, and the like, and it is possible to apply to medical diagnostics and structural measurement of an engineering department.

【0028】以上、本発明の空間干渉型光波反射測定装
置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれか
らの実施例に限定されず種々の変形が可能である。特
に、干渉計は、空間的に干渉縞を形成する種々のもの、
例えば複プリズムによる波面分割干渉計や等価的にヤン
グの干渉計となる干渉計等種々のものが使用可能であ
る。また、複数の干渉計を用いて、複数の反射面を同時
に検出する並例式空間干渉型光波反射測定装置は、これ
らの種々の干渉計を並列に配置することにより、実施可
能であることは勿論である。
Although the spatial interference type light wave reflection measuring apparatus of the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the following embodiments and various modifications can be made. In particular, interferometers are of various types that form interference fringes spatially,
For example, various types such as a wavefront splitting interferometer using a double prism and an interferometer that is equivalently a Young's interferometer can be used. Further, by using a plurality of interferometers, the parallel spatial light interference reflection measuring device of the parallel type that simultaneously detects a plurality of reflecting surfaces can be implemented by arranging these various interferometers in parallel. Of course.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明は、インコヒーレント光、ロウコ
ヒーレント光、コヒーレント光の各種コヒーレントな光
をそれぞれ光源として、被測定物体に照射し、被測定物
体中の反射面に対応する多重干渉の結果生じた時間遅れ
のパルスを、干渉計を用いて空間的出力パルスの位置の
違いとしてマルチチャンネル検出器を用いて検出するた
め、信号処理が高速に出来る。特にヘテロダイン検波を
併用して、散乱の多い生体試料等の検出や光によるエコ
ートモグラフィー装置に応用すると、従来の方法より簡
単に高速検出が可能となるため並列処理が容易となり実
用的装置が提供可能となる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention irradiates an object to be measured with various coherent light such as incoherent light, low coherent light, and coherent light as a light source, respectively, and results of multiple interference corresponding to a reflecting surface in the object to be measured. Since the generated time-delayed pulse is detected by the multi-channel detector as the difference in the position of the spatial output pulse by using the interferometer, the signal processing can be performed at high speed. In particular, when heterodyne detection is used in combination, it can be applied to the detection of biological samples with a large amount of scattering, etc., or to the equatmography device using light, because high-speed detection can be performed more easily than with conventional methods, and parallel processing becomes easier and a practical device can be provided. Becomes

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る多モードレーザを用い信号光ど
うしの干渉による空間干渉型光波反射測定装置及びそれ
を利用した光波エコートモグラフィーの第1の実施例を
示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a spatial interference type optical wave reflection measuring apparatus by interference of signal lights using a multimode laser according to the present invention and an optical wave echography using the same.

【図2】図1の実施例における干渉計として用いるサバ
ール板複屈折偏光干渉計を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a Savart plate birefringent polarization interferometer used as the interferometer in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における干渉計として用いる三角
光路コモンパス干渉計を示す図。
3 is a diagram showing a triangular optical path common path interferometer used as an interferometer in the embodiment of FIG.

【図4】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光どうしの干渉による空間干渉型光波反射測
定装置の第2の実施例を示す。
FIG. 4 shows a second embodiment of a spatial interference type light wave reflection measuring apparatus by interference between signal lights using an optical fiber and a photocoupler.

【図5】信号光と参照光との干渉による空間干渉型光波
反射測定装置の第3の実施例を示す基本構成図。
FIG. 5 is a basic configuration diagram showing a third embodiment of a spatial interference type light wave reflection measuring apparatus by interference between signal light and reference light.

【図6】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光と参照光との干渉による空間干渉型光波反
射測定装置の第4の実施例を示す構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of a spatial interference type light wave reflection measuring device by interference between signal light and reference light using an optical fiber and a photocoupler.

【図7】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光と参照光との干渉による並列式空間干渉型
光波反射測定装置の第5の実施例を示す構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a fifth embodiment of a parallel spatial interference type light wave reflection measurement apparatus using interference between signal light and reference light using an optical fiber and a photocoupler.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.・・・光源 2.・・・集光レンズ 3.・・・ビームスプリッター 4.・・・被測定物体 5.・・・可動台 7.・・・一次元光検出器 8.・・・信号処理部 8a.・・帯域通過フィルター 8b.・・検波器 9.・・・コンピュータ 10.・・メモリ 11.・・ディスプレイ装置 12.・・高指向性受光系 13.・・干渉計 23.・・鏡 24.・・鏡 25.・・鏡 26.・・スリット 27.・・レンズ 32.・・偏光子 33.・・サバール板 34.・・検光子 41.・・オプティカルファイバー 42.・・オプティカルファイバー 44.・・走引台 45.・・レンズ 51.・・鏡 52.・・AOM 53.・・減光器 63.・・PZT 68.・・ズーミング用ファイバー微調駆動器 72a.・フォトカップラー群 72b.・フォトカップラー群 73.・・PZT群 713.・空間干渉計群 75.・・光スキャナー 712.・高指向性群 1. ... Light source 2. ... Condensing lens 3. ... Beam splitter 4. ... Object to be measured 5. ... Movable platform 7. ... One-dimensional photodetector 8. ... Signal processing unit 8a. ..Bandpass filters 8b. ..Detectors 9. ... Computer 10. ..Memory 11. ..Display device 12. ..Highly directional light receiving system 13. ..Interferometers 23. ..Mirror 24. ..Mirror 25. ..Mirror 26. ..Slits 27. ..Lens 32. ..Polarizer 33. ..Savart plates 34. ..Analyzer 41. ..Optical fiber 42. ..Optical fiber 44. ..Trailing platform 45. ..Lens 51. ..Mirror 52. ..AOM 53. ..Dimmer 63. ..PZT 68. ..Fine adjustment driver for zooming 72a. -Photocoupler group 72b.・ Photocoupler group 73. ..PZT group 713.・ Spatial interferometer group 75. ..Optical scanner 712.・ High directivity group

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体内部からの反射光を干渉計に導く手段
と、導かれた反射光を二光束に分割する手段と、分割さ
れた二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる干渉手
段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段と、該
一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の出力パ
ルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地点を求
める手段と、より構成されたことを特徴とする空間干渉
型光波反射測定装置。
1. An irradiation unit that irradiates an object to be measured with irradiation light, a unit that guides reflected light from the inside of the object to be measured to an interferometer, and a unit that divides the guided reflected light into two light beams. From the position of the output pulse of the spatial interference fringes formed on the interfering means for interfering the two light beams to form the spatial interference fringes, the one-dimensional photoelectric detection means for detecting the spatial interference fringes A spatial interference light wave reflection measuring apparatus comprising: a means for obtaining a reflection point in the depth direction of an object to be measured;
【請求項2】 照射光を複測定物体に照射する手段と、
前記照射光の一部より得た参照光と被測定物体内部から
の反射光の二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる
干渉手段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段
と、該一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の
出力パルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地
点を求める手段と、より構成されたことを特徴とする空
間干渉型光波反射測定装置。
2. A means for irradiating a multiple measurement object with irradiation light,
Interference means for forming spatial interference fringes by interfering two light beams of the reference light obtained from a part of the irradiation light and the reflected light from the inside of the measured object, and a one-dimensional photoelectric detection means for detecting the spatial interference fringes, A spatial interference type optical wave reflection measuring apparatus comprising: a means for obtaining a reflection point in the depth direction of the object to be measured from the position of the output pulse of the spatial interference fringes formed on the one-dimensional photoelectric detecting means. .
【請求項3】 前記参照光又は反射光のいずれか一方の
周波数をシフトさせる手段と、該いずれか一方の周波数
をシフトさせられた二光束の反射光、あるいは、いずれ
か一方の周波数をシフトさせられた参照光と反射光を、
干渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロダイン干渉手
段と、空間干渉縞のヘテロダイン干渉信号を検出する一
次元光電検出手段と、該一次元光電検出手段上に形成さ
れたビート成分で変調された干渉縞の出力パルス位置よ
り、被測定物体の奥行き方向の反射地点を求める手段と
により、なることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の空間干渉型光波反射測定装置。
3. A means for shifting the frequency of one of the reference light and the reflected light, and a reflected light of two light fluxes in which the frequency of the one is shifted, or a frequency of either one of them. The reference light and the reflected light
Heterodyne interference means for interfering to form spatial interference fringes, one-dimensional photoelectric detection means for detecting a heterodyne interference signal of the spatial interference fringes, and interference fringes modulated by beat components formed on the one-dimensional photoelectric detection means 3. The spatial interference light wave reflection measuring apparatus according to claim 1 or 2, further comprising means for obtaining a reflection point in the depth direction of the object to be measured from the output pulse position.
【請求項4】 空間干渉縞を形成する干渉手段が、三角
コモンパス干渉計による光源ダブリング干渉計か、反射
光をホトカップラーにより二本の光ファイバーを伝播さ
せて該光ファイバーの各々の端面からの出射光により干
渉縞を形成させる光源ダブリング干渉計であることを特
徴とする請求項1記載の空間干渉型光波反射測定装置。
4. The interference means for forming spatial interference fringes is a light source doubling interferometer using a triangular common path interferometer, or a reflected light is propagated through two optical fibers by a photocoupler to emit light from each end face of the optical fibers. The spatial interference type light wave reflection measuring apparatus according to claim 1, wherein the light source doubling interferometer is configured to form interference fringes by means of.
【請求項5】 空間干渉縞を形成する干渉手段が、四角
コモンパス干渉計か、反射鏡傾斜マイケルソン干渉計
か、反射鏡傾斜ファブリペロー干渉計か、複屈折物質を
用いた複屈折偏光干渉計かであり、それらの干渉計によ
り、等厚干渉縞を形成させることを特徴とする請求項1
記載の空間干渉型光波反射測定装置。
5. A birefringent polarization interferometer using a birefringent substance, as an interfering means for forming spatial interference fringes, a square common path interferometer, a reflector tilted Michelson interferometer, a reflector tilted Fabry-Perot interferometer, or a birefringent substance. The interferometers are used to form equal-thickness interference fringes.
The spatial interference type light wave reflection measuring device described.
【請求項6】 前記照射光の一部より得た参照光と被測
定物体内部からの反射光の二光束を干渉させて空間干渉
縞を形成させる干渉手段が、参照光及び反射光をホトカ
ップラーにより光ファイバーを伝播させ、該光ファイバ
ーの端面からの出射光により干渉縞を形成させる光源ダ
ブリング干渉計であることを特徴とする請求項2記載の
空間干渉型光波反射測定装置。
6. An interfering unit for interfering a reference light beam obtained from a part of the irradiation light beam and a reflected light beam from the inside of the object to be measured to form a spatial interference fringe, the reference light beam and the reflected light beam are photocoupler. 3. The spatial interference type light wave reflection measuring apparatus according to claim 2, which is a light source doubling interferometer that propagates the optical fiber by means of the light and forms an interference fringe by the light emitted from the end face of the optical fiber.
【請求項7】 干渉する二光束のうち、一方の光束を他
方の光束に比べ干渉縞の出来る面までの光路長差を変化
させて、空間干渉縞を形成する二光束の位相差を制御す
ることにより、一次元光電検出手段上に形成される干渉
縞の出力パルス位置を空間的に移動させ、選択的に反射
位置をズーミング可能にした請求項1又は請求項2記載
の空間干渉型光波反射測定装置。
7. A phase difference between two light fluxes forming a spatial interference fringe is controlled by changing an optical path length difference between one light flux of the two interfering light fluxes and the other light flux to a surface where interference fringes are formed. The spatial interference type light wave reflection according to claim 1 or 2, wherein the output pulse position of the interference fringes formed on the one-dimensional photoelectric detection means is spatially moved, and the reflection position can be selectively zoomed. measuring device.
【請求項8】 照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体と照射光との位置を変化させるため、ど
ちらか一方を移動させる手段と、試料から反射される光
の伝播する領域を複雑に分割し、該分割される空間の開
口径を被測定物体による散乱光を減衰させて除去する度
合が大きい程大きくして、異なる分割された空間関の干
渉が生じないようにする手段と、前記照射光の一部より
得た参照光あるいは試料からの反射光いずれか一方の周
波数をシフトさせる手段と、該いずれか一方の周波数を
シフトさせられた二光束の反射光を、あるいはいずれか
一方の周波数をシフトさせられた参照光と反射光を、干
渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロダイン干渉手段
と、複数に分割された空間毎に一次元光電検出手段上に
形成されたビート成分で変調された干渉縞の出力パルス
位置より、被測定物体の奥行き方向の反射地点を求める
手段と、検出した反射地点の信号を演算、処理、表示す
る手段で構成された被測定物体の光波反射分布像を求め
ることを特徴とする光波エコートモグラフィー装置。
8. An irradiation unit that irradiates an object to be measured with irradiation light, a unit that moves either one of the objects to change the positions of the object to be measured and the irradiation light, and propagation of light reflected from the sample. The area is divided in a complicated manner, and the opening diameter of the divided space is increased as the degree of attenuating and removing the scattered light by the object to be measured is increased, so that interference between different divided spatial areas does not occur. Means, means for shifting the frequency of any one of the reference light or the reflected light from the sample obtained from a part of the irradiation light, and the reflected light of the two light fluxes whose frequency is shifted, or The reference light and the reflected light whose frequency has been shifted by one of them interferes with each other to form spatial interference fringes, and a beat formed on the one-dimensional photoelectric detection means for each of the plurality of divided spaces. Success The optical wave of the measured object, which is composed of means for obtaining the reflection point in the depth direction of the measured object from the output pulse position of the interference fringes modulated by minute and means for calculating, processing and displaying the signal of the detected reflection point. An optical wave echography apparatus characterized by obtaining a reflection distribution image.
JP25770694A 1994-09-14 1994-09-14 Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same Pending JPH0886745A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25770694A JPH0886745A (en) 1994-09-14 1994-09-14 Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25770694A JPH0886745A (en) 1994-09-14 1994-09-14 Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0886745A true JPH0886745A (en) 1996-04-02

Family

ID=17309985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25770694A Pending JPH0886745A (en) 1994-09-14 1994-09-14 Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0886745A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526224A (en) * 2001-07-18 2005-09-02 シメッド ライフ システムズ インコーポレイテッド Electronic interface for ultrasonic consoles
JP2007114206A (en) * 2006-11-30 2007-05-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for precision measurement of group refractive index of optical material
US7280220B2 (en) 2001-09-21 2007-10-09 Yamatake Corporation Physical quantity measuring method and device therefor
JP2010014457A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Fujifilm Corp Calibrating jig
US8441648B2 (en) 2008-02-07 2013-05-14 Fujifilm Corporation Calibration jig for optical tomographic imaging apparatus and method for generating a calibration conversion table
CN105043245A (en) * 2015-05-29 2015-11-11 北方民族大学 Contrast type anti-interference plane reflector laser interferometer, calibration method and measurement method
WO2020075440A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 ウシオ電機株式会社 Tablet inspection device and tablet inspection method
WO2022224917A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 のりこ 安間 Three-dimensional image pickup device
JP2023095625A (en) * 2021-12-24 2023-07-06 のりこ 安間 Three-dimensional imaging apparatus

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005526224A (en) * 2001-07-18 2005-09-02 シメッド ライフ システムズ インコーポレイテッド Electronic interface for ultrasonic consoles
US7280220B2 (en) 2001-09-21 2007-10-09 Yamatake Corporation Physical quantity measuring method and device therefor
JP2007114206A (en) * 2006-11-30 2007-05-10 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Method for precision measurement of group refractive index of optical material
US8441648B2 (en) 2008-02-07 2013-05-14 Fujifilm Corporation Calibration jig for optical tomographic imaging apparatus and method for generating a calibration conversion table
US9322639B2 (en) 2008-07-02 2016-04-26 Terumo Kabushiki Kaisha Calibration jig for optical tomographic imaging apparatus and method for generating a calibration conversion table
JP2010014457A (en) * 2008-07-02 2010-01-21 Fujifilm Corp Calibrating jig
US8885171B2 (en) 2008-07-02 2014-11-11 Terumo Kabushiki Kaisha Calibration jig for optical tomographic imaging apparatus and method for generating a calibration conversion table
CN105043245A (en) * 2015-05-29 2015-11-11 北方民族大学 Contrast type anti-interference plane reflector laser interferometer, calibration method and measurement method
CN105043245B (en) * 2015-05-29 2018-04-13 北方民族大学 A kind of contrast anti-interference planar reflector laser interference instrument and scaling method and measuring method
WO2020075440A1 (en) * 2018-10-12 2020-04-16 ウシオ電機株式会社 Tablet inspection device and tablet inspection method
JP2020060536A (en) * 2018-10-12 2020-04-16 ウシオ電機株式会社 Tablet inspection device and tablet inspection method
WO2022224917A1 (en) * 2021-04-19 2022-10-27 のりこ 安間 Three-dimensional image pickup device
JP2023095625A (en) * 2021-12-24 2023-07-06 のりこ 安間 Three-dimensional imaging apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6037579A (en) Optical interferometer employing multiple detectors to detect spatially distorted wavefront in imaging of scattering media
US6201608B1 (en) Method and apparatus for measuring optical reflectivity and imaging through a scattering medium
US6762839B2 (en) System and method for performing selected optical measurements utilizing a position changeable aperture
JP3479069B2 (en) Method and apparatus for optical imaging and measurement
JP4020434B2 (en) Apparatus and method for selective optical measurement
TWI463177B (en) Method and apparatus for performing optical imaging using frequency-domain interferometry
US6853457B2 (en) Optical amplification in coherence reflectometry
US7557931B2 (en) Optical coherence tomography method
US9226660B2 (en) Process, system and software arrangement for determining at least one location in a sample using an optical coherence tomography
JP4863381B2 (en) Spectral interferometry and spectral interferometer
AU2002212105B2 (en) Optical amplification in coherent optical frequency modulated continuous wave reflectometry
KR910004225B1 (en) Method and device for nondestructive evaluation
JP4344829B2 (en) Polarized light receiving image measuring device
WO1998025105A9 (en) A system and method for performing selected optical measurements
KR20020027377A (en) Methods and systems using field-based light scattering spectroscopy
KR100982656B1 (en) Optical coherence tomography system using multi-wavelength comb spectrum light source
JP3631056B2 (en) Light wave reflection tomography observation device
CN108931207A (en) The interference microscope equipment and method of LED illumination
US6396587B1 (en) Method for recording depth profiles in a specimen and apparatus therefor
JP3076016B2 (en) Optical measurement device
JPH04174345A (en) Light wave reflection image measurement device
JPH0886745A (en) Spatial-coherence type light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same
RU2184347C2 (en) Process generating images of internal structure of objects
JPH0886746A (en) High-sensitive light wave reflection measuring device and light-wave echo tomographic device using same
WO2022044204A1 (en) Optical interference tomographic imaging device