JPH10267631A - Optical measuring instrument - Google Patents

Optical measuring instrument

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JPH10267631A
JPH10267631A JP7391697A JP7391697A JPH10267631A JP H10267631 A JPH10267631 A JP H10267631A JP 7391697 A JP7391697 A JP 7391697A JP 7391697 A JP7391697 A JP 7391697A JP H10267631 A JPH10267631 A JP H10267631A
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JP
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light
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optical
measurement
position
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Application number
JP7391697A
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Japanese (ja)
Inventor
Tairyo Hirono
Koji Obayashi
Mamoru Ueda
康二 大林
泰亮 廣野
護 植田
Original Assignee
Kowa Co
興和株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical measuring instrument which can measure necessary data in a short time.
SOLUTION: An optical measuring instrument using light having a short coherence length is provided with a finely moving mechanism 30 which modulates reference light and a moving mechanism 31 which controls the position of the mechanism 30. The measuring instrument is constituted so that only the finely moving mechanism 30 may be started (actuated) when data collection (measurement) is performed and no data collection may be performed, but only driving of the moving mechanism 31 may be performed, when the depth of a measuring point is changed.
COPYRIGHT: (C)1998,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の光学特性を測定する光学測定装置に関し、例えば、生体試料の内部構造を検査するために用いられる光学測定装置に関する。 The present invention relates to relates to an optical measuring apparatus for measuring the optical properties of the sample, for example, an optical measuring device used to inspect the internal structure of the biological sample.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、試料の内部構造を非破壊で検査できるさまざまな技術が開発されており、さまざまな分野で利用されるようになっている。 BACKGROUND ART In recent years, various techniques have been developed that can be inspected nondestructively internal structure of the sample, and is utilized in various fields. そのような技術の1つとして、短いコヒーレント長を有する光を利用して、試料の断層像等を得るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ(OCT)が知られている。 One such technique, using light having a short coherence length, optical coherence tomography to obtain a tomographic image or the like of the sample (OCT) is known.

【0003】以下、OCTの概要を説明する。 [0003] In the following, an outline of the OCT. OCTには、短いコヒーレント長(十数μm程度)の光を発生する光源と、光合分波器と可動反射ミラーと走査系からなる干渉計と、解析系とを備える光学測定装置が用いられる。 The OCT, a light source for generating light of short coherence length (about ten [mu] m), the optical demultiplexer and the movable reflecting mirror and the interferometer comprising a scanning system, optical measurement device is used comprising an analysis system.

【0004】当該光学測定装置内の光源の発生する短コヒーレント長光は、干渉計を構成する光合分波器に導入され、測定光と参照光に分離される。 [0004] short coherence length light generated in the light source in the optical measuring device is introduced into the optical multiplexer constituting an interferometer, it is separated into measurement light and reference light. 測定光は、測定光の試料への導入位置を変更するための走査系を介して、 Measuring light via a scanning system for changing the position of the introduction of the sample of the measuring light,
試料(例えば、眼)に導入され、試料内で反射、散乱された測定光が走査系を介して光合分波器に戻される。 Samples (e.g., the eye) is introduced into, reflected within the sample, scattered measurement light is returned to the optical coupler via the scanning system. 一方、参照光は、参照光の光軸方向に、試料の測定範囲に応じた距離範囲を、前後運動している反射ミラーで反射された後に、光合分波器に戻り、光合分波器において、 On the other hand, reference light, the optical axis direction of the reference light, the distance range corresponding to the measurement range of the sample, after being reflected by the reflection mirror in motion back and forth, back to optical multiplexer, the optical demultiplexer ,
試料からの反射光と合波される。 It is multiplexed and reflected light from the sample. なお、反射ミラーの運動パターンとしては、通常、解析系における処理を容易なものとするために、当該距離範囲の始点から終点までを一定速度で運動した後、始点まで高速に戻るといったように、反射ミラーが一定速度で運動する時間帯が存在するパターン(鋸歯状、三角波状パターン)が用いられている。 As the movement pattern of the reflection mirror, usually, in order to facilitate the process in the analysis system, after movement from the start point of the distance range to an end point at a constant rate, as such back at high speed to the start point, time zone reflecting mirror moves at a constant speed exists pattern (sawtooth, triangular wave shape pattern) is used.

【0005】解析系は、光合分波器で合波された光に施されている強度変調の程度と反射ミラーの位置との対応関係を求める処理(測定光が導入されている部分の、深さの異なる幾つかの箇所における光学特性データを求める処理)を行い、その結果を記憶する。 [0005] Analysis system, part obtains the correspondence between the degree of intensity modulation by the optical multiplexer is subjected to combined beam and the position of the reflecting mirror processing (measurement light is introduced, the depth performs processing) for obtaining the optical characteristic data at several places of different is, the result is stored. 測定光の光軸に垂直な断面像を得る際には、走査系によって測定が必要とされる各位置に測定光が導入され、解析系によって、 In obtaining section perpendicular image to the optical axis of the measurement light, the measurement light is introduced at each position are required measurement by the scanning system, the analysis system,
各位置における光学特性データの算出と記憶が行われる。 Calculating a storage optical characteristic data at each location is carried out. そして、解析系は、複数の光学特性データを取得後、それらの光学特性データに基づき、断面像を作成、 The analysis system, after obtaining a plurality of optical characteristic data on the basis of their optical property data, create cross-sectional images,
表示する。 indicate.

【0006】すなわち、OCT用光学測定装置では、光合分波器に、同時に入射される、試料内の深さの異なる多数の場所で反射、散乱された多数の光の中から、特定の場所において反射、散乱された光を識別するために短コヒーレント長光が利用されている。 Namely, in the optical measuring apparatus for OCT is the optical multiplexer is simultaneously incident, reflected in a number of locations of different depths within the sample, from among the scattered multiple light at a specific location reflection, short coherence length light is utilized to identify the scattered light. より具体的に言えば、深さの異なる場所で反射、散乱された結果、光合分波器に同時に到達した光は、元となった測定光の光合分波器における分離時刻が異なった短コヒーレント長光であるので、それらの光のうち、反射ミラー側からの参照光と干渉するのは、その参照光と同時刻に光合分波器で分離された測定光に起因した反射光、すなわち、測定光の光路長が、参照光の光路長と等しくなる位置で反射された光だけとなる。 More specifically, it reflected at different locations depths, scattered result, light reaching at the same time the optical demultiplexer is short coherence separation time in the optical demultiplexer of the measurement light is the source are different because it is long optical, of those light, to interfere with the reference light from the reflecting mirror side, reflected light caused by the measurement light separated by the optical coupler to the reference beam and the same time, i.e., the optical path length of the measurement light becomes only the light reflected by the equal position with the optical path length of the reference light. そして、参照ミラーの運動に因り参照光の周波数はドップラー・シフトを受けているため、 Since the frequency of the reference light due to the movement of the reference mirror is undergoing Doppler shift,
光合分波器で合波された光には、試料内の、その時点における参照光の光路長(参照ミラーの位置に相関)で定まる深さの光学特性を表す測定光成分の大きさに応じた強度変調が施された光となっている。 The light multiplexed by the optical multiplexer, in response to the magnitude of the measuring light components representing in the sample, the optical characteristics of at determined depths optical path length of the reference light at that time (correlated with the position of the reference mirror) intensity modulation is in the applied light. このため、解析系は、光合分波器で合波された光の強度変調の程度を、反射ミラーの位置に関連づけて解析することにより、測定光が導入された部分の各深さにおける光学特性を求めることができる。 Therefore, the analysis system, the extent of the optical demultiplexer combined beam intensity modulation, by analyzing in relation to the position of the reflecting mirror, the optical characteristics at each depth of the portion where the measurement light is introduced it can be obtained. OCTでは、このような原理による測定が、試料の各所において繰り返され、試料の2次元像や3次元像が得られている。 In OCT, measurement by this principle, repeated in each place of the sample, the two-dimensional image or three-dimensional image of the specimen is obtained.

【0007】なお、OCT技術に関する文献としては、 [0007] It should be noted that, as the literature on OCT technology,
D.Huang et al.,"Optical Coherence Tomography", Sci D.Huang et al., "Optical Coherence Tomography", Sci
ence 1991,254, pp.1178-1181などが存在している。 ence 1991,254, are present, such as pp.1178-1181.

【0008】 [0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した説明から明らかなように、OCT用光学測定装置(以下、単に、光学測定装置と表記する)の空間分解能は、基本的には、測定に用いられる光のコヒーレント長で定まる。 [0007] As apparent from the above description, the optical measuring apparatus for OCT (hereinafter, simply referred to as optical measurement device) light spatial resolution of is basically used in the measurement determined by the coherence length. このため、超音波測定技術(一般的な測定条件である10MH Therefore, an ultrasonic measurement technique (general measurement conditions 10MH
z測定時の空間分解能:約150μm)、レーザ走査顕微鏡技術(眼底部分測定時の空間分解能:約200μ Spatial resolution at z measurement: about 150 [mu] m), laser scanning microscopy (fundus portion at the time of measurement spatial resolution: about 200μ
m)等の他の測定技術に比して、高い空間分解能(位置精度)での測定が可能となっている。 Compared to other measurement techniques m) etc., and can be measured with high spatial resolution (position accuracy).

【0009】しかしながら、従来の光学測定装置は、反射ミラーを一定速度で運動させることによって、測定対象試料に関する光学特性データを取得する構成を採用しているため、位置精度と、光学特性データの測定精度を、共に優れたものとすることが困難な装置となっていた。 However, conventional optical measuring devices, by moving the reflecting mirror at a constant speed, because it uses the configuration for obtaining the optical characteristic data about the sample to be measured, and positional accuracy, the measurement of the optical property data precision, had become excellent in both those that it is difficult device.

【0010】例えば、反射ミラーが鋸歯状に運動し、その移動速度がVであり、短コヒーレント長光の波長がλ [0010] For example, the reflecting mirror is moving in serrated, its moving speed is V, the wavelength of the short coherence wavelength light is λ
である光学測定装置を考える。 Given the optical measuring device is. この場合、合波後の光には、角周波数ω D =4πV/λを有する時間変化成分が含まれることになるが、一般に、測定装置は、低周波で支配的なノイズを持つ。 In this case, the light after the multiplexing is will include the time change component having an angular frequency ω D = 4πV / λ, generally, the measurement device has a dominant noise at low frequencies. この定周波ノイズは、装置を構成する回路素子や装置の振動による1/fノイズであり、約10kHz以下の周波数領域に現れる。 The constant-frequency noise is 1 / f noise due to vibration of the circuit element or device constituting the device, it appears at the following frequency domain approximately 10 kHz. このため、上記のような光学測定装置を構成する場合には、角周波数ω Dが、この領域に含まれないよう、ある程度の速度以上で反射ミラーを移動させる必要がある。 Therefore, when configuring an optical measuring device as described above, the angular frequency omega D is, so as not included in this region, it is necessary to move the reflecting mirror at a certain speed or more.

【0011】そして、角周波数ω Dを高くするため、反射ミラーを高速に運動させると、当然、測定対象試料内の、反射光の収集対象となる位置の、単位時間当たりの変化量が大きくなる。 [0011] Then, in order to increase the angular frequency omega D, when moving the reflecting mirror at a high speed, of course, in the measurement target sample, the position at which the target for collecting reflected light, the amount of change per unit time is increased . このとき、位置精度を優先する場合には、干渉光の強度を収集する時間を短くせざるを得ない。 At this time, in the case of priority the positional accuracy is shorter forced to time to collect the intensity of the interference light. そのような短い時間にスキャンされる部分に、屈折率が大きく変化する部分が存在していた場合には、十分な強度を有する(S/Nが良い)反射光が光合分波器に入射されるので、正確な光学特性データが求められることになる。 A portion to be scanned in such a short time, when the portion where the refractive index changes greatly was present, has sufficient strength (S / N is good) reflected light is incident on the optical demultiplexer Runode, so that accurate optical property data is obtained. しかしながら、当該部分が、屈折率がなだらかに変化する部分であった場合、光合分波器には、弱い(S/Nの悪い)反射光しか戻ってこないので、精度が低い光学特性データしか得られない。 However, this portion, when the refractive index was part gently changes, the optical demultiplexer is weaker because (S / poor N) does not return only reflected light, only less accurate optical property data obtained It is not. また、S/Nを高くするために、データを収集する時間を延ばした場合には、図15に模式的に示したように、測定対象試料内の広い範囲からデータが収集されることになるので、位置分解能が悪くなってしまう。 In order to increase the S / N, when extending the time to collect the data, as schematically shown in FIG. 15, data is collected from a wide range of the measurement object sample because, the position resolution becomes worse.

【0012】このように、従来の光学測定装置は、位置精度と、光学特性データの測定精度を、共に優れたものとすることが困難な装置となっていた。 [0012] Thus, the conventional optical measuring apparatus, a positional accuracy, the measurement accuracy of the optical characteristic data has been a both excellent thing that it is difficult device. そこで、本発明の課題は、位置精度と、光学特性データの測定精度を、 An object of the present invention, the position accuracy, the measurement accuracy of the optical characteristic data,
共に優れたものとすることができる光学測定装置を提供することにある。 To provide an optical measuring device can be made excellent in both.

【0013】 [0013]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明では、入射された光を合波するための光合波手段と、短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、この光発生手段が発生した光を、参照光と測定光に分離する光分離手段と、この光分離手段が分離した参照光の光合波手段に至る光路長と参照光基準光路長との隔たりが、測定に必要とされる位置分解能に応じた値以下となる状態を維持しつつ、参照光を変調して光合波手段に導入する参照光導入手段と、光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を光合波手段に導入する測定光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、この In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, a light generating means for generating light having a light multiplexing means for multiplexing incident light, a short coherence length, light the light generating means is generated, the reference light and the light separating means for separating the measuring light, the distance of the optical path length and the reference light reference optical path length reaching the optical multiplexing means of the reference beam optical separating means to separate while maintaining a state in which a value less than that corresponding to the position resolution required to measure, and the reference light introducing means for introducing the optical multiplexing means reference light by modulating the measuring light beam splitting means is separated measured is introduced into a subject sample, reflected by the measurement target sample, and measuring light introducing means for introducing a scattered light multiplexing means for measuring light was, by optical multiplexing means electrical signal of a level corresponding to the intensity of the combined beam photoelectric conversion means for outputting, this 電変換手段が出力する電気信号と、 And an electric signal output from the photoelectric conversion means,
参照光導入手段によって参照光に与えられる変調の変調周波数とを用いて、測定対象試料の、一測定点に関する光学特性データを取得する取得手段とを用いて光学測定装置を構成する。 By using the modulation frequency of the modulation applied to the reference light by the reference light introducing means, the sample to be measured, constituting the optical measurement device using an acquisition unit that acquires optical characteristics data for one measurement point.

【0014】このように、本発明による光学測定装置は、ある測定点に関する測定が行われる間における、参照光の光路長と参照光基準光路長の隔たりを、測定に必要とされる位置分解能に応じた値以下となるように制御するための機構(参照光導入手段)を備える。 [0014] Thus, the optical measuring apparatus according to the present invention, during the measurement for a certain measurement point is performed, the separation of the optical path length and the reference light reference optical path length of the reference light, the position resolution required to measure a mechanism (reference light introducing means) for controlling so that the corresponding value or less. このため、例えば、参照光導入手段として、当該隔たりを光発生手段が発生する短コヒーレント長光のコヒーレント長に相当する値以下とする手段を採用した場合には、光のコヒーレント長によって定まる位置分解能を劣化させることなく、測定対象試料内の任意の測定点の測定が行える光学測定装置が得られることになる。 Thus, for example, as the reference light introducing means, when the distance the light generating means employs a means of less value corresponding to the coherence length of the short coherence wavelength light generated, position resolution determined by the coherence length of the light without degrading the measurement of arbitrary measurement point is that the optical measuring device is obtained that allows to be measured in the sample. また、参照光導入手段として、参照光の光路長と参照光基準光路長の当該隔たりを、短コヒーレント長光のコヒーレント長相当値以上とする手段を採用した場合には、その隔たりに応じた位置分解能で測定が行える光学測定装置が得られることになる。 Further, as the reference light introducing means, the distance of the optical path length of the reference beam and the reference beam reference optical path length, in the case of employing the means for the coherent length equivalent value or more short coherence wavelength light is in accordance with the distance position so that the optical measuring device capable of performing measurement with a resolution is obtained.

【0015】なお、光発生手段としては、スーパー・ルミネッセント・ダイオード、パルス・レーザー、干渉性の悪い光を発生する連続発振レーザー、発光ダイオード、しきい値を越えない電流で動作させたレーザー、多モード・レーザー、レーザー励起による蛍光光源など、 [0015] Note that the light generating means, a super-luminescent diode, a pulse laser, a continuous wave laser for generating a coherent poor light, light emitting diodes, laser was operated at a current not exceeding the threshold, multi mode laser, such as a fluorescent light source with a laser excitation,
元々、コヒーレント長が短い光を発生する光源を用いても良く、コヒーレント長の長い光を発生する光源と、その光源が発生するコヒーレント光からコヒーレント長が短い光を生成する機器とからなる手段を用いても良い。 Originally, may be used a light source coherence length for generating a short optical, a light source for generating a light of long coherence length, the means comprising a device coherence length from the coherent light to which the light source is generated to generate a short optical it may also be used.

【0016】また、参照光導入手段が、参照光に与える変調の時間変化パターンはどのようなものであっても良いのであるが、当該時間変化パターンを正弦波状パターンとしておけば、複雑な電子回路等を用いることなく、 Further, the reference light introducing means, the time change pattern of the modulation applied to the reference light is also good matter what, if the time variation pattern as a sinusoidal pattern, a complex electronic circuit without using the like,
参照光導入手段を実現できるので、光学測定装置を安価に形成できることになる。 Since the reference light introducing means can be realized, so that inexpensive to form an optical measuring device. また、その際には、光発生手段が発生する光の波長を考慮に入れて、光電変換手段によって出力される電気信号に含まれる直流成分が“0” Further, in that case, taking into account the wavelength of light which the light generating means generates the DC component included in the electric signal output by the photoelectric conversion means is "0"
となるように、その正弦波状パターンの振幅を設定しておくことが望ましい。 And so that, it is desirable to set the amplitude of the sinusoidal pattern. このように正弦波状パターンを設定しておけば、光電変換手段が出力する電気信号に含まれる測定対象試料に関する光学特性を表す信号を全て交流信号となるので、測定対象試料に関する情報の一部が光学特性の算出に使用できない(直流成分は、ノイズの直流成分と弁別できないため、光学特性の算出に使用できない)といったことがなくなるため、高精度に光学特性が測定できる光学測定装置が得られることになる。 By setting a sinusoidal pattern thus, since all AC signals a signal representative of the optical characteristic relates to the measurement object sample photoelectric converting means included in the electric signal output, some of the information about the sample to be measured It can not be used to calculate the optical characteristics (DC component, because it can not distinguish the DC component of the noise, can not be used to calculate the optical property) because it is eliminated such, that the optical measuring device of which optical characteristics can be measured with high accuracy is obtained become.

【0017】なお、参照光導入手段としては、光分離手段が分離した参照光を反射する反射器と、この反射器で反射された参照光を光合波手段に導入する反射参照光導入手段と、反射器の位置を移動させるための反射器移動機構と、この反射器移動機構を制御することによって、 [0017] Note that the reference light introducing means, a reflector for reflecting the reference light beam splitting means are separated, and the reflected reference light introducing means for introducing the reference light reflected by the reflector to the optical multiplexing means, a reflector moving mechanism for moving the position of the reflector, by controlling the reflector moving mechanism,
参照光を変調する反射器移動機構制御手段とを含む手段や、光分離手段が分離した参照光が通過する光ファイバと、この光ファイバを変形させるための変形機構と、この変形機構を制御することによって、光ファイバを通過する参照光を変調する変形機構制御手段とを含む手段などを用いることが出来る。 Means and comprising a reflector moving mechanism control means for modulating the reference light, an optical fiber reference light beam splitting means are separated passes, the deformation mechanism for deforming the optical fiber, for controlling the deformation mechanism it allows such means including a deformation mechanism control means for modulating the reference light passing through the optical fiber can be used.

【0018】また、本発明による光学測定装置を形成する際には、取得手段として、参照光導入手段による変調周波数が予めデータとして与えられる手段を採用しても良いが、参照光導入手段として、外部から変調周波数が検出可能な手段を用いる場合には、当該変調周波数を検出する検出手段を付加するとともに、取得手段として、 Further, in forming the optical measuring device according to the invention, as an acquisition unit, the modulation frequency due to the reference light introducing means may be employed a means provided in advance as data, as the reference light introducing means, If the modulation frequency from the outside using means that can be detected, as well as adding a detecting means for detecting the modulation frequency, as an acquisition unit,
光電変換手段が出力する電気信号と検出手段が検出した変調周波数とを用いる手段を採用して、光学測定装置を形成することが望ましい。 Adopted means using the modulation frequency electrical signal and the detection means photoelectric conversion means outputs is detected, it is desirable to form the optical measurement device. このような構成を採用すれば、より高精度に測定が行える光学測定装置が得られることになる。 By adopting this configuration, an optical measuring device is obtained that allows the measurement with higher accuracy.

【0019】そして、上記構成に、参照光基準光路長を変更する位置変更手段、あるいは、参照光基準光路長を変更する位置変更手段を付加すれば、取得手段によって光学特性データが取得される測定点の位置を、測定対象試料と光学測定装置の相対的な位置関係を変更しなくとも、測定光の光軸方向(深さ方向)に変更できることになる。 [0019] Then, the above-described configuration, the position change means changes the reference light reference beam path length, or, if added to the position changing means for changing the reference light reference optical path length, measured optical characteristic data are acquired by acquisition means the position of the point, without changing the relative positional relationship of the sample to be measured and the optical measuring device, so that can be changed in the optical axis direction of the measurement light (the depth direction). その際、測定光導入手段として、光分離手段が分離した測定光を、その焦点位置が参照光基準光路長あるいは測定光基準光路長の変更量に応じた位置となるように、測定対象試料に導入する手段を用いておけば、測定点の深さが変わっても、光軸方向に垂直な方向の分解能が変わらない光学測定装置が得られることになる。 At that time, as the measurement light introducing means, the measurement light beam splitting means are separated, so that its focal position according to the change amount of the reference light reference optical path length or measurement light reference optical path length position in the sample to be measured if using a means for introducing, even if the depth of the measurement point is changed, so that the optical measuring device in the optical axis direction does not change the resolution of the vertical direction is obtained.

【0020】また、測定対象試料への、測定光導入手段による測定光の導入位置を変更するための測定光導入位置変更手段を付加しておけば、測定対象試料と光学測定装置の相対的な位置関係を変更しなくとも、測定点を測定光と直交する方向に変更できる光学測定装置が得られることになる。 Further, in the sample to be measured, if added to the measurement light introducing position changing means for changing the introduction position of the measuring light by the measuring light introducing means, relative to the sample to be measured and the optical measuring device without changing the positional relationship, so that the optical measuring device can be changed in a direction perpendicular to the measuring point and the measuring light is obtained.

【0021】測定光導入位置変更手段、位置制御手段は、マニュアルで操作されるものであっても良いが、各手段として電気的な制御が可能なものを用い、取得手段によって、1つ以上の測定点に関する、導入位置情報、 The measurement light introducing position changing means, the position control means, or may be operated manually, but using those capable of electrical control as each means, by acquisition means, one or more related to the measurement point, the introduction position information,
光軸方向位置情報の双方あるいは一方からなる位置情報を使用順が分かる形態で記憶する記憶手段に記憶された位置情報に基づき、測定光導入位置変更手段及び/あるいは位置制御手段の制御が行われ、記憶手段に位置情報が記憶された各測定点に関する光学特性データが取得されるように光学測定装置を構成しても良いことは当然である。 Based on both or position information stored in the storage means for storing in a form position information in order of use is seen composed of one optical axis direction position information, the control of the measurement light introducing position changing means and / or the position control means is performed , location information in the storage means may constitute an optical measuring device such that the optical characteristics data is obtained for each measurement point stored it is natural.

【0022】また、そのように光学測定装置を構成する際には、記憶手段として、測定時間情報をも、使用順が分かる形態で記憶する手段を用い、取得手段によって、 Further, as such in constructing the optical measuring apparatus, as a storage unit, the measurement time information is also used means for storing in a form in order of use is found, the acquisition means,
記憶手段に位置情報が記憶された各測定点に対して、その測定点に対応づけられている測定時間情報に応じた時間の間に、光電変換手段が出力する電気信号を用いて光学特性データが取得されるようにしておくことも出来る。 For each measurement point position information in the storage means is stored, during the time corresponding to the measurement time information associated with the measurement point, optical property data using electrical signals photoelectrically converting means outputs There can also be left as is obtained.

【0023】また、上述したような変調周波数制御が、 [0023] In addition, the modulation frequency control, such as described above,
測定光に対して行われるように光学測定装置を構成しても良い。 It may constitute an optical measuring device as is done with respect to the measuring light. すなわち、入射された光を合波するための光合波手段と、短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、この光発生手段が発生した光を、参照光と測定光に分離する光分離手段と、この光分離手段が分離した参照光を、光合波手段に導入する参照光導入手段と、光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を光合波手段に導入する手段であって、測定光の光分離手段から光合波手段に至る光路長と測定光基準光路長との隔たりが、測定に必要とされる位置分解能に応じた値以下となる状態を維持しつつ、測定光を変調して光合波手段に導入する測定光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度に応じた電気信号を出力する光電変換手段と、この光電変 That is, the optical multiplexing means for multiplexing incident light, a light generating means for generating light having a short coherence length light to separate the light the light generating means is generated, the reference light and the measurement light reflecting a separation unit, a reference light optical separating means are separated, and the reference light introducing means for introducing the optical multiplexing means, is introduced the measuring light beam splitting means is separated into the sample to be measured, the measurement target sample, the scattered measurement light and means for introducing the optical multiplexing means, a position resolution separation of optical path length reaching the optical multiplexing means from the light separating means of the measuring light and the measuring light reference light path length is required for the measurement while maintaining the values ​​below become state corresponding to outputs measurement light introducing means for introducing the optical multiplexing means by modulating the measuring light, an electric signal corresponding to the intensity of the combined beam by the optical multiplexing means a photoelectric conversion means, varying the photoelectric 手段が出力する電気信号と測定光導入手段による変調周波数とを用いて、測定対象試料の、一測定点に関する光学特性データを取得する取得手段を組み合わせて光学測定装置を構成しても良い。 Means using a modulation frequency due to the electrical signal and measuring light introducing means is outputted, the sample to be measured, may constitute an optical measuring apparatus in combination obtaining means for obtaining optical characteristic data for one measurement point.

【0024】 [0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施形態を具体的に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, detailed explanation of the embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. <第1実施形態>図1に、第1実施形態の光学測定装置の構成を示す。 <First Embodiment> FIG 1 shows the configuration of the optical measuring device of the first embodiment. まず、この図を用いて、第1実施形態の光学測定装置を構成する各要素の機能を説明する。 First, with reference to this figure explaining the function of each element constituting the optical measuring apparatus of the first embodiment.

【0025】第1実施形態の光学測定装置は、眼を測定対象とする装置であり、図示したように、光源10と光源15を備える。 The optical measuring apparatus of the first embodiment is a device for the ocular measured, as shown, it comprises a light source 10 and the light source 15. 光源10は、測定に用いられる光を発生する光源であり、波長が、およそ、830nmであり、コヒーレント長が、およそ、10μmである光(以下、短コヒーレント長光と表記する)を発生するスーパー・ルミネッセンス・ダイオード(SLD)を用いて構成されている。 Super light source 10 is a light source for generating light used in the measurement, the wavelength is approximately a 830 nm, the coherence length is approximately the light is 10 [mu] m (hereinafter referred to as the short coherence length light) to generate a luminescence diodes using (SLD) is constructed. なお、波長が830nmの光を測定に用いているのは、そのような近赤外領域の光が、測定対象としている眼の組織に損傷を与えることがなく、かつ、 Incidentally, the wavelength is using light of 830nm to the measurement, the light of such a near infrared region, without damaging the tissue of the eye that is to be measured and,
組織への浸透度も良いからである。 Penetration into the tissue is also because good. また、光源10は、 The light source 10,
デジタル信号によってオンオフ制御が行える光源となっており、図示していない信号線によって、コンピュータ47と接続されている。 It has a light source capable of performing on-off control by the digital signal, by signal lines (not shown) is connected to the computer 47. 光源15は、可視光を発生する光源であり、波長633nmの光を発生する半導体レーザによって構成されている。 Light source 15 is a light source for generating visible light, it is formed by a semiconductor laser for generating a wavelength 633nm light.

【0026】光源10が短コヒーレント長光を出力する光路24上には、光合波器17が設けられている。 The light source 10 is on the optical path 24 for outputting a short-coherence length light, an optical multiplexer 17 is provided. また、光源15が可視光を出力する光路25上には、全反射ミラー16が設けられている。 Further, on the optical path 25 the light source 15 outputs a visible light, the total reflection mirror 16 is provided. 光合波器17は、光路24側から入射される光を、そのまま(光路20方向に)直進させ、図において下方から入射される光を、光路20方向に導くハーフミラーを利用した光回路であり、光源15と全反射ミラー16は、光源15からの光が光路20上に導かれるように光合波器17に対して配置されている。 The optical multiplexer 17, the light incident from the optical path 24 side, as it is (in the optical path 20 direction) is straight, the light incident from the lower side in the figure, be light circuit using a half mirror for guiding the light path 20 direction , the total reflection mirror 16 and light source 15 is located relative to the optical multiplexer 17 so that light from the light source 15 is directed onto the optical path 20.

【0027】すなわち、光源15、全反射ミラー16、 [0027] That is, the light source 15, the total reflection mirror 16,
光合波器17は、短コヒーレント長光と同じ光路上に、 The optical multiplexer 17, the same optical path as short coherence length light,
可視光(いわゆる、エイミングビーム)を載せるための要素であり、光源15は、短コヒーレント長光が、測定試料の目的とする位置に照射されることを確認する際に駆動される。 Visible light (so-called aiming beam) is an element for placing the light source 15, short coherence length light is driven when checking to be irradiated on a target position of the measurement sample. 従って、短コヒーレント長光として可視光領域の光を用いる場合(測定対象がそのような光を照射しても良いものであった場合)には、これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが出来る。 Therefore, when using light in the visible light region (if measured were those may be irradiated with such light) as a short coherence length light constituting the optical measurement device without providing these elements to it can be. また、測定対象試料内で反射、散乱された短コヒーレント長光を、可視化して観察するためのCCDカメラなどを用いる場合にも、これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが出来る。 The reflection in the sample to be measured, a short coherence length light scattered, in the case of using a CCD camera for observing visualized also can configure the optical measuring device without providing these elements .

【0028】光路20上には、光合分波器11が設置されている。 [0028] On the optical path 20, the optical demultiplexer 11 is provided. 光合分波器11も、ハーフミラーを利用した光回路であり、光合分波器11は、光路20側から入射される短コヒーレント長光を分離して、光路21および光路22上に射出するとともに、光路21および光路2 Demultiplexer 11 is also a light circuit using a half mirror, an optical demultiplexer 11 separates the short coherence length light incident from the optical path 20 side, and emits on an optical path 21 and the optical path 22 with , the optical path 21 and the optical path 2
2から入射される光を結合(合波)して、光路23上に射出する。 Coupling light incident from the 2 (combined) that emits onto the optical path 23. 以下、光合分波器11によって分割された短コヒーレント長光のうち、光路21上に射出される光を参照光、光路22上に射出される光を測定光と表記し、 Hereinafter, among the short coherence wavelength light split by the optical demultiplexer 11, the reference beam light emitted on the light path 21, the light emitted on the optical path 22 is denoted as measurement light,
光路23上に射出される光を干渉光と表記することにする。 It will be denoted the light emitted on the optical path 23 and the interference light.

【0029】光合分波器11の参照光出力側(光路21 The reference light output side of the optical coupler 11 (optical path 21
上)には、レンズ系12が設けられている。 The upper), the lens system 12 is provided. そして、レンズ系12を介して参照光が入射される位置には、反射ミラー13、微小変動機構30、移動機構31、位置センサ50を主な構成要素として有する参照光変調機構7 Then, the position where the reference light via a lens system 12 is incident, a reflecting mirror 13, slight change mechanism 30, the moving mechanism 31, the reference light modulating mechanism having a position sensor 50 as main components 7
1が設けられている。 1 is provided.

【0030】微小変動機構30、移動機構31は、いずれも、反射ミラー13の位置を、その反射面が参照光の光軸に対して垂直となる状態を維持したまま変化させる(反射ミラーを光軸に対して並進移動する)ための機構となっている。 The slight change mechanism 30, the moving mechanism 31 are both the position of the reflecting mirror 13, the light (reflection mirror that changes while maintaining the state of the vertical its reflecting surface with respect to the optical axis of the reference beam and it has a translational moving) mechanism for relative axial.

【0031】具体的には、移動機構31は、微小変動機構30が固定された部材35を、矢印72で示してあるように、光軸21と平行な方向に移動するための機構となっている。 [0031] Specifically, the moving mechanism 31, a member 35 that slight change mechanism 30 is fixed, as is indicated by arrow 72, is a mechanism for moving in a direction parallel to the optical axis 21 there. 移動機構31は、ステッピングモータと、 Moving mechanism 31 includes a stepping motor,
その駆動回路から構成されており、移動機構31内の駆動回路は、コンピュータ47から所定の制御コマンドを受けた際(詳細は後述)に、ステッピングモータを制御することによって、部材35を、その制御コマンドで指定されている位置に移動する。 Are composed of a driving circuit, the driving circuit in the moving mechanism 31, upon receiving a predetermined control command from the computer 47 (details will be described later), by controlling the stepping motor, the member 35, the control It moves to a position that is specified in the command. また、移動機構31(駆動回路)は、部材35の現在位置を示す信号(以下、中心位置信号と表記する)を出力する機能を有し、中心位置信号は、図示してあるように、測定光光学系14内の焦点位置制御機構32に、供給されている。 The moving mechanism 31 (drive circuit), a signal indicating the current position of the member 35 (hereinafter, referred to as center position signal) and outputting a center position signal, as is shown, measured the focal position control mechanism 32 of the light optical system 14, is supplied.

【0032】微小変動機構30は、反射ミラー13を、 The slight change mechanism 30, a reflection mirror 13,
矢印73で示してあるように、光路21と平行な方向に変動させるための機構であり、反射ミラー13が固定されたピエゾ素子と、ピエゾ素子の駆動回路を中心として構成されている。 As is indicated by arrow 73, it is a mechanism for changing a direction parallel to the optical path 21, a piezoelectric element which reflecting mirror 13 is fixed, and is mainly configured of a drive circuit of the piezoelectric element. 微小変動機構30内の駆動回路には、 The driving circuit of the slight change mechanism 30,
測定時に、コンピュータ47から、ピエゾ素子に供給すべき制御電圧(反射ミラー13の移動量)と時間との対応関係を規定する駆動プロファイル指定データが与えられる。 During the measurement, the computer 47, the drive profile specifying data is given which defines the correspondence relationship between the time (the amount of movement of the reflecting mirror 13) control voltage to be supplied to the piezoelectric element. 第1実施形態の微少変動機構30内の駆動回路は、駆動プロファイル指定データとして、反射ミラー1 Driving circuit of small fluctuation mechanism 30 of the first embodiment, as the drive profile specifying data, reflecting mirror 1
3が結果として、正弦波、三角波、鋸歯状に運動することになる3種のデータを受け付けられるように構成されており、駆動回路は、コンピュータ47から、動作の開始を指示されたときに、その駆動プロファイル指定データに従ったピエゾ素子の制御(反射ミラー13の位置制御)を開始する。 As 3 results, sine wave, triangular wave, is configured to accept a three data that will exercise the serrated drive circuit, from the computer 47, when instructed to start the operation, starts control (position control of the reflection mirror 13) of the piezo element in accordance with the driving profile specifying data. その際、駆動回路は、反射ミラー13 At that time, the drive circuit, the reflection mirror 13
の振動動作の中心位置が、基準位置(ピエゾ素子に電圧が印可されていない場合における反射ミラー13の位置)となるように、ピエゾ素子を駆動する。 Of the center position of the vibration behavior, so that the (position of the reflecting mirror 13 in the case where the voltage to the piezo element is not applied) the reference position, to drive the piezoelectric element.

【0033】位置センサ50は、部材35に対して固定されたセンサであり、自身と反射ミラー13の距離に応じたレベルの信号、すなわち、微小変動機構30による反射ミラー13の変位のみに応じた信号(以下、変位信号と表記する)を出力する。 The position sensor 50 is a sensor which is fixed relative to the member 35, the level of the signal corresponding to the distance itself and the reflecting mirror 13, i.e., corresponding only to the displacement of the reflecting mirror 13 by the slight change mechanism 30 signal (hereinafter, referred to as displacement signal). 図示してあるように、位置センサ50が出力する変位信号は、信号復調回路46内の同期同調検出器43に供給されている。 As is shown, the displacement signal output by the position sensor 50 is supplied to the synchronous tuning detector 43 in the signal demodulation circuit 46.

【0034】測定光が射出される光路22上には、測定光用光学系14が設けられている。 [0034] On the optical path 22 the measurement light is emitted, the measurement light optical system 14 is provided. 測定光用光学系14 Measuring light optical system 14
は、測定光を平行光化するためのレンズ系33aと、平行光を、焦点を結ぶ光に変換するためのレンズ系33b A lens system 33b for the lens system 33a for collimating the measuring light, the parallel light is converted into light focused
と、レンズ系33bの位置を制御することによって、測定対象試料1内での焦点の位置を変える焦点位置制御機構32を備える。 Comprising the, by controlling the position of the lens system 33b, the focal position control mechanism 32 for changing the position of the focal point of within the sample to be measured 1. また、図示は、省略したが、測定光用光学系14内には、測定光の導入位置(測定部位)を、 Further, illustration has been omitted, the measurement light optical system 14, the introduction position of the measurement light (measurement site),
光路22と垂直な面上で、2次元的に変化させるための測定光走査機構も設けられている。 On the optical path 22 to a plane perpendicular, the measurement light scanning mechanism for two-dimensionally changing is also provided.

【0035】焦点位置制御機構32は、移動機構31からの中心位置信号のレベルに応じた深さの測定点に測定光の焦点が位置するよう、矢印74で示した方向に、レンズ系33bの位置を制御する。 The focal position control mechanism 32 so as to position the focal point of the measurement light to the level measurement point depth corresponding to the center position signal from the movement mechanism 31, in the direction indicated by the arrow 74, the lens system 33b to control the position. すなわち、焦点位置制御機構32は、移動機構による部材35(反射ミラー1 That is, the focus position control mechanism 32, member by the moving mechanism 35 (the reflecting mirror 1
3)の移動距離と等しい距離分、レンズ系33bの位置を移動する。 Moving distance of 3) equal to the distance component, moving the position of the lens system 33b. 測定光走査機構は、コンピュータ47から与えられる制御コマンドに従って、測定光の測定対象試料1への導入位置を変更する(詳細は後述)。 Measuring optical scanning mechanism in accordance with a control command supplied from the computer 47, changes the introduction position to the measurement target sample 1 of the measuring light (described in detail later).

【0036】光合分波器11の光路23側には、干渉光の強度を検出するための検出器40が設けられている。 [0036] the optical path 23 side of the optical coupler 11, a detector 40 for detecting the intensity of the interference light is provided.
なお、本実施形態では、検出器40として、アバランシェフォトダイオード(APD)を用いた検出器を採用している。 In the present embodiment, as the detector 40 employs a detector using avalanche photodiode (APD). 検出器40の後段には、増幅器41と、信号復調回路46が設けられている。 The subsequent stage of the detector 40, an amplifier 41, a signal demodulation circuit 46 is provided. 増幅器41は、電流信号を電圧信号に変換するとともに増幅する回路であり、検出器40に入射された干渉光のレベルに応じた電圧信号を出力する。 Amplifier 41 is a circuit that amplifies and converts the current signal into a voltage signal, and outputs a voltage signal corresponding to the level of the incident on the detector 40 the interference light.

【0037】信号復調回路46は、帯域通過フィルタ4 The signal demodulating circuit 46, band-pass filter 4
2と同期同調検出回路43と積分器44とA/D変換器45とからなる。 2 to consist of synchronous tuning detecting circuit 43 and the integrator 44 and the A / D converter 45.. 帯域通過フィルタ42は、所定の周波数範囲の信号成分のみを通過するフィルタであり、増幅器41の出力信号からノイズ成分(測定対象試料に関する情報が含まれない周波数成分)を取り除いた信号を出力する。 Band pass filter 42 is a filter that passes only a signal component of a predetermined frequency range, and outputs a signal obtained by removing a noise component (frequency component information contains no related measurement target sample) from the output signal of the amplifier 41. 同期同調検出器43は、帯域通過フィルタ42 Synchronous tuning detector 43, bandpass filter 42
から入力される信号に対して、位置センサ50からの変位信号を用いた同期同調検出を行い、積分器44は、同期同調検出器43の出力を積分した信号を出力する。 With respect to the signal inputted from, it performs synchronous tuning detection using the displacement signal from the position sensor 50, the integrator 44 outputs the integrated signal output of the synchronous tuning detector 43. A
/D変換器45は、コンピュータ47からデータサンプリング指示を受けたときに、積分器33からの信号を、 / D converter 45, upon receiving a data sampling instruction from the computer 47, the signal from the integrator 33,
デジタル信号に変換して、コンピュータ47に供給する。 It is converted into a digital signal and supplies it to the computer 47.

【0038】コンピュータ47には、測定シーケンスファイル作成プログラム、測定プログラム、データ処理プログラム等が記憶されている。 [0038] Computer 47, the measurement sequence file creation program, the measurement program, the data processing programs and the like are stored. 測定シーケンスファイル作成プログラムは、測定すべき点に関する3次元座標データと、各測定点の測定時間指定データと、駆動プロファイル指定データが記憶された測定シーケンスファイルを、対話形式で作成するためのプログラムとなっている。 Measurement sequence file creation program, a three-dimensional coordinate data relating to the point to be measured, and the measurement time designating data for each measurement point, the measurement sequence file drive profile specifying data are stored, and a program for creating interactive going on. 測定プログラムは、測定を実際に行う際に起動されるプログラムであり、測定プログラムが起動された場合、コンピュータ47は、操作者によって指定された測定シーケンスファイル内のデータに基づき、測定を行うべき測定点の位置、測定順を認識し、各測定点に関する光学特性データを測定していく。 Measurement program is a program that is activated when performing the measurement In fact, if the measurement program is started, the computer 47, based on the data in the specified measurement sequence file by the operator, should perform measurements Measurements position of the point, recognizing the measurement order, continue to measure the optical characteristics data for each measurement point. そして、測定結果が記憶された測定データファイルを作成し、測定プログラムを終了する。 Then, to create a measurement data file measurement result is stored, and ends the measurement program. また、データ処理プログラムは、測定データファイルに記憶されたデータを、2次元像や3次元像、あるいは、生データの形で、モニタ48あるいはプリンタ49に出力させるためのプログラムとなっている。 The data processing program, the data stored in the measurement data file, the two-dimensional image or three-dimensional image, or in the form of raw data, which is a program for outputting to the monitor 48 or the printer 49.

【0039】以下、第1実施形態の光学測定装置の総合的な動作を説明する。 The following describes the overall operation of the optical measuring apparatus of the first embodiment. 本光学測定装置を用いて測定を行う者(操作者)は、実際の測定に先駆けて、測定シーケンスファイル作成プログラムを走らせることにより、測定を行いたい複数の測定点の3次元座標データx,y, Person performing the measurement using the optical measuring device (operator) is prior to actual measurement, by running the measurement sequence file creation program, three-dimensional coordinate data x of a plurality of measurement points you wish to measure, y,
z(zは、測定点の深さ方向の座標であり、x,yは、 z (z is the depth direction of the coordinates of the measuring points, x, y is
深さ方向に垂直な平面における測定点の座標)と、各測定点の測定時間指定データtと、駆動プロファイル指定データが記憶された、幾つか(少なくとも1つ)の測定シーケンスファイルを作成し、コンピュータ47内部に格納しておく。 And coordinates) of the measurement points in a plane perpendicular to the depth direction, creates a measurement time designating data t of each measurement point, the drive profile specifying data is stored, the measurement sequence file of several (at least one), and stored in an internal computer 47. なお、コンピュータ47内には、駆動プロファイル指定データとして使用できる、反射ミラー1 Note that the computer 47 can be used as a drive profile specifying data, reflecting mirror 1
3の運動による参照光光路長の変動幅が、短コヒーレント長光のコヒーレント長以下になるようにその内容が設定されたデータや、当該変動幅が数百μmとなるデータなど、幾つかの標準データが用意されており、操作者は、通常、それらの標準データの中から、測定の目的に応じたデータ(詳細は後述)を選択することによって、 Variation range of the reference light optical path length due to the motion of 3, short coherence and data contents to be equal to or less than the coherence length is set in the wavelength light, such as data in which the fluctuation width is several hundred [mu] m, several standard data are prepared, the operator, typically by from their standard data, for selecting the data according to the object of measurement (the details will be described later),
測定シーケンスファイルを作成する。 To create a measurement sequence file.

【0040】そして、操作者は、実際に測定を開始する際に、測定プログラムを走らせる。 [0040] Then, the operator, when you start the actual measurement, to run the measurement program. 測定プログラムに従った動作を開始したコンピュータ47は、まず、移動機構31、測定光光学系14内の測定光走査機構に対して、それぞれ、イニシャライズ命令を出すことによって、移動機構31、測定光走査機構の状態を基準状態とする。 Computer 47 begins the operation according to the measurement program first moving mechanism 31, the measurement light scanning mechanism of the measuring optical system 14, respectively, by issuing an initialization command, the moving mechanism 31, the measurement light scanning the state of the mechanism as a reference state. すなわち、移動機構31を制御することによって、反射ミラー13の位置Zを基準位置z 0に移動させるともに、測定光走査機構を制御することによって、測定光が導入される位置(X,Y)が基準位置(x 0 That is, by controlling the moving mechanism 31, both moving the position Z of the reflecting mirror 13 to the reference position z 0, by controlling the measurement light scanning mechanism, the position (X, Y) of the measurement light is introduced the reference position (x 0,
0 )となるようにする。 y 0) to become so.

【0041】次いで、コンピュータ47は、操作者からの測定シーケンスファイル名入力を待機する状態に移行する。 [0041] Then, the computer 47, the process proceeds to a state of waiting for the measurement sequence file name input from the operator. そして、測定シーケンスファイル名が入力されたときには、指定された測定シーケンスファイルに記憶された、Nmax個の座標データx i 、y i 、z iと時間情報t When the measurement sequence file name is input, stored in the specified measurement sequence file, Nmax pieces of the coordinate data x i, y i, z i and time information t
i (i=1〜Nmax)と、駆動プロファイル指定データを読み出す。 i and (i = 1~Nmax), reads out the drive profile specifying data. 次いで、コンピュータ47は、駆動プロファイル指定データを微少変動機構30内の駆動回路に通知し、操作者によって、測定の開始を指示する操作がなされるのを待機する。 Then, the computer 47 notifies the drive profile specifying data to the drive circuit of the small fluctuation mechanism 30, by the operator, to wait for an operation for instructing the start of measurement is made.

【0042】一方、操作者は、測定プログラムを走らせた後、使用する測定シーケンスファイル名を入力するとともに、光源15をオンとして測定光が照射される位置を確認しつつ、測定対象試料1(本装置では、被検者の眼、あるいは被検眼)の位置や、光学測定装置の位置を調整することによって、測定対象試料1と光学測定装置の相対位置関係が、所定の位置関係をとるようにする。 On the other hand, the operator, after running the measurement program inputs the measurement sequence file name to use, while confirming the position measuring light source 15 as the on is irradiated, the sample to be measured 1 (the in apparatus, the subject's eye or the position and of the eye), as by adjusting the position of the optical measuring device, the relative positional relationship between the measured sample 1 and the optical measuring device, takes a predetermined positional relationship to.
そして、位置関係の調整が終わったときに、光源15をオフとし、コンピュータ47に、測定の開始を指示する。 Then, when the end of the adjustment of the positional relationship, the light source 15 is turned off, the computer 47, an instruction to start measurement.

【0043】測定の開始を指示されたコンピュータ47 [0043] The computer 47, which is instructing the start of measurement
は、図2に示した流れ図に従って動作する。 Operates according to the flowchart shown in FIG. すなわち、 That is,
コンピュータ47は、まず、変数iに“1”をセット(ステップS101)し、光源10(測定用光源)に、 Computer 47, first, a "1" to the variable i is set (step S101), the light source 10 (light source for measurement)
動作開始(短コヒーレント長光の発生開始)を指示する(ステップS102)。 And it instructs the operation start (start of generation short coherence wavelength light) (step S102). 次いで、コンピュータ47は、 Then, the computer 47,
測定光用光学系14内の測定光走査機構に対して、測定光導入位置を、位置(x i ,y i )に変更することを指示する(ステップS103)。 The measuring light measuring optical scanning mechanism of the optical system 14, the measurement light introducing position, the position (x i, y i) for instructing to change (step S103). さらに、コンピュータ47 In addition, the computer 47
は、移動機構31に対して、部材35の位置(反射ミラー13の中心位置)を、位置z iへ移動することを指示する(ステップS104)。 To the mobile mechanism 31, the position of the member 35 (the center position of the reflecting mirror 13), for instructing to move to a position z i (step S104). なお、流れ図への表記は省略したが、位置(x i ,y i )を変更する必要がなかった場合、すなわち、x i =x i-1 、かつ、y i =y i-1であった場合、コンピュータ47は、測定光用光学系14への指示を出すことなくステップS103を終了する(ステップS104に進む)。 Although representation of the flow diagram is omitted, the position (x i, y i) if there is no need to change, i.e., x i = x i-1 , and was y i = y i-1 case, the computer 47, the step S103 is terminated without issuing the instruction to the measuring light optical system 14 (the flow proceeds to step S104). 同様に、位置z iを変更する必要がなかった場合(z i =z i-1であった場合)、コンピュータ47は、移動機構31への指示を出すことなくステップS104を終了する。 Similarly, (if a z i = z i-1) if there is no need to change the position z i, computer 47 ends the step S104 without issuing the instruction to the moving mechanism 31.

【0044】ステップS104の終了後、コンピュータ47は、指示を出した機器から、位置の変更が完了したことを示す情報が入力されるのを待機(ステップS10 [0044] After step S104, the computer 47 waits for the device that issued the instruction, the information indicating that the change of position has been completed is input (step S10
5)する(指示を出した機器がない場合には、情報入力を待機することなく、ステップS105を終了する)。 5) (if there is no device that issued the instruction, without waiting for the information input, completion of the step S105).
そして、指示を出した機器(移動機構31と測定光用光学系14のいずれか、あるいは、両方)から、当該通知を受けた際(ステップS105;Y)に、微少変動機構30内の駆動回路に対して、動作の開始を指示(ステップS106)する。 Then, equipment that issued the instruction (either a moving mechanism 31 measuring light optical system 14, or both) from when receiving the notification; (step S105 Y), the driving circuit in the micro fluctuation mechanism 30 against instructs (step S106) to start the operation. そして、A/D変換器45からデータを周期的に取得する処理を開始し、取得した各データを、i番目の測定点に関するデータとして記憶していく(ステップS107)。 Then, to start the process of acquiring from the A / D converter 45 the data periodically, each data acquired, will be stored as data for the i-th measurement point (step S107). すなわち、A/D変換器45からデータを、座標(x i ,y i ,z i )に関連づけて記憶していく。 That is, the data from the A / D converter 45, will be stored in association with the coordinates (x i, y i, z i). そして、そのような処理を、時間t iの間、行った後に、ステップS107を終了する。 Then, such processing for a time t i, after performing, completion of the step S107.

【0045】ステップS107の終了後、コンピュータ47は、微小変動機構30に対して、動作の停止を指示(ステップS108)する。 [0045] After step S107, the computer 47 with respect to slight change mechanism 30, an instruction to stop the operation (step S108). 次いで、変数iの内容を、 Next, the contents of the variable i,
“1”インクリメント(ステップS109)して、i≦ "1" is incremented (step S109) to, i ≦
Nmaxであった場合(ステップS110;Y)には、次の測定点に対する測定を行うために、ステップS103 If it was Nmax; (step S110 Y), in order to perform the measurements for the next measurement point, step S103
からの処理を、再度、実行する。 The process from, again, to run. 一方、i>Nmaxであった場合(ステップS110;N)、コンピュータ47 On the other hand, if a i> Nmax (step S110; N), the computer 47
は、測定用光源10に対して、動作の停止を指示(ステップS111)して、図示した処理を終了する。 , To the measurement light source 10, and instructs the stop of the operation (step S111), and terminates the processing illustrated.

【0046】ここで、図3を用いて、測定シーケンスファイル内に、“1”〜“4”番目の測定点の座標データとして、それぞれ、x,yが、x 0 、y 0であり、zのみが異なるデータ(ただし、z 0 <z 1 <z 2 <z 3 <z 4 [0046] Here, with reference to FIG. 3, the measurement sequence in the file, as the coordinate data of "1" ~ "4" th measurement point, respectively, x, y is the x 0, y 0, z only different data (however, z 0 <z 1 <z 2 <z 3 <z 4)
が、駆動プロファイル指定データとして、参照光光路長の変動幅が、比較的、小さな値に設定されたデータが含まれていた場合を例に、測定の開始が指示された後のコンピュータ47の制御動作、並びに、当該制御動作の結果として、各部が実行する動作の補足説明を行っておく。 But as the drive profile specifying data, the variation range of the reference light optical path length is relatively, as an example the case that contained the data set in the small value, the control computer 47 after the start of measurement is instructed operation, and, as a result of the control operation, they are processed supplementary description of operation of each section is executed. なお、駆動プロファイル指示データは、正弦波状に反射ミラー16を運動させるデータであり、当該データの微少変動機構への通知は既に完了しているものとする。 The driving profile instruction data is data for moving the reflecting mirror 16 in a sinusoidal manner, notification to the minute variation mechanism of the data is assumed to have already been completed. また、測定シーケンスファイル内には、時間情報t In addition, the measurement sequence to the file, time information t
1 〜t 4として、同じデータt sが記憶されていたものとする。 As 1 ~t 4, the same data t s is assumed to have been stored.

【0047】このような状況下、時刻T 1において、測定の開始が指示された場合、コンピュータ47は、まず、移動機構31に、反射ミラー13の中心位置の位置z 1への移動を指示する。 [0047] Under such circumstances, at time T 1, when the start of the measurement is instructed, the computer 47, first, the moving mechanism 31, and instructs to move to the position z 1 of the center position of the reflective mirror 13 . その結果、移動機構31は、 As a result, the moving mechanism 31,
図3(b)に示したように、中心位置が位置z 0にある反射ミラー13を位置z 1に移動し、移動が完了した時刻T 2に、その旨をコンピュータ47に通知する。 As shown in FIG. 3 (b), the center position is moved to the reflecting mirror 13 at a position z 0 at the position z 1, the time T 2, the move is completed, notifies the computer 47. また、当該移動が完了した際には、移動機構31が出力する中心位置信号を受けた焦点位置制御機構32によって、測定光のビームウェスト位置が、座標z 1に移動されることにもなる。 Further, when the the mobile is completed, the focal position control mechanism 32 which receives the center position signal moving mechanism 31 outputs, the beam waist positions of the measuring light, also will be moved to the coordinate z 1. 移動の完了の通知を受けたコンピュータ47は、微少変動機構30内の駆動回路に動作の開始を指示するので、駆動回路は、与えられている駆動プロファイル指示データに従ったピエゾ素子の制御を開始する。 Computer 47 receives the notification of completion of the movement, because an instruction to start operation to the drive circuit in the micro fluctuation mechanism 30, the drive circuit starts the control of the piezoelectric element in accordance with the driving profile instruction data given to. その結果、図3(a)に示してあるように、参照ミラー13は、基準位置からの変位が、ゼロを中心として正弦波状に変化するような振動を開始する。 As a result, as is shown in FIG. 3 (a), reference mirror 13, the displacement from the reference position, it starts vibration that varies sinusoidally around the zero. また、微少変動機構30が動作している間、駆動機構31は、図3(b)に示してあるように、参照ミラー13の中心位置座標を同じ座標z 1に維持し続ける。 Also, while the small fluctuation mechanism 30 is operating, drive mechanism 31, as is shown in FIG. 3 (b), maintains the center position coordinates of the reference mirror 13 in the same coordinate z 1. このため、図3 For this reason, as shown in FIG. 3
(c)に示してあるように、反射ミラー13の実座標も、座標z 1を中心として変化することになる。 As is shown (c), the actual coordinates of the reflecting mirror 13 also changes around the coordinate z 1.

【0048】さて、このような形で振動している反射ミラー13で反射された参照光には、参照ミラー13の微小変動の周波数に応じた変調が施され、光合分波器11 [0048] Now, this way reference light reflected by the reflection mirror 13 vibrates in such a form, modulation in accordance with the frequency of the minute variation of the reference mirror 13 is applied, the optical demultiplexer 11
には、変調が施された参照光と、測定対象試料1内の各所で反射、散乱された測定光とが入射されることになる。 The, the reference light modulation is performed, reflected in various places in the measurement target sample 1, and the scattered measuring light is to be incident. 測定光は、短コヒーレント長光であるので、反射ミラー13からの参照光と干渉するのは、参照ミラー13 Measuring light, because it is short coherence wavelength light, to interfere with the reference light from the reflecting mirror 13, the reference mirror 13
の実座標に応じた深さの点で反射あるいは散乱された測定光のみである。 Only reflected or scattered measuring light in terms of the depth corresponding to the actual coordinates of. このため、光合分波器11で合波された光に含まれる強度変調成分は、測定対象試料1内の、 Therefore, intensity modulation component included in the optical demultiplexer 11 to the multiplexing light is in the sample to be measured 1,
その時点における参照光の光路長に対応する箇所の光学特性のみを表すものとなっている。 It has to represent only the optical characteristics of the portion corresponding to the optical path length of the reference light at that time.

【0049】ただし、図3に示した例では、反射ミラー13の移動速度が連続的に変化しているため、当該強度変調成分は、多数の周波数成分を含んでいる。 [0049] However, in the example shown in FIG. 3, the moving velocity of the reflection mirror 13 is continuously changed, the intensity modulation component includes a number of frequency components. しかしながら、第1実施形態の光学測定装置では、位置センサ5 However, in the optical measuring apparatus of the first embodiment, the position sensor 5
0の出力を用いた同期同調検波を行っているので、積分器44の出力が、そのまま、測定点の光学特性を示すデータとなっている。 Since performing synchronous tuning detection using the output of 0, the output of the integrator 44 has it, a data indicating the optical characteristics of the measuring points. このため、コンピュータ47は、積分器44の出力を、時間t sの間、周期的に収集し、収集したデータを、1番目の測定点に関するデータとして記憶する。 Therefore, the computer 47, the output of the integrator 44 during the time t s, periodically collected, the collected data is stored as data relating to the first measuring point. そして、コンピュータ47は、時刻T 3 (= Then, the computer 47, the time T 3 (=
2 +t s )に、データ収集を完了し、次の測定点に関する測定を行うために、同様の制御を繰り返していく。 To T 2 + t s), to complete the data collection, in order to perform measurements on the next measurement point, will repeat the same control.

【0050】このように、第1実施形態の光学測定装置では、参照ミラーの中心位置を固定した形で、しかも、 [0050] In this way, the form in the optical measuring apparatus of the first embodiment, with a fixed center position of the reference mirror, moreover,
参照光の光路長の変化量が指定した値以下となるような状態で、試料の光学特性の測定が行われる。 In conditions such as the amount of change in the optical path length of the reference light is equal to or less than the specified value, is carried out to measure the optical properties of the sample. このため、 For this reason,
参照光の光路長の変化量が、短コヒーレント長光のコヒーレント長程度あるいはそれ以下となるように、測定シーケンスファイルを作成しておけば、短コヒーレント長光のコヒーレント長によって定まる分解能を低下させることなく、測定対象試料の測定が行えることになる。 The amount of change in the optical path length of the reference light, so that the short coherence coherence length of approximately wavelength light or less, if creating a measurement sequence file, reducing the resolution determined by the coherence length of the short coherence wavelength light without thereby capable of performing measurement of the measurement object sample.

【0051】また、参照光の光路長の変化量が比較的大きくなるような測定シーケンスファイルを作成しておけば、測定対象試料の構造の概要測定を行うことも出来るので、本光学測定装置によれば、そのような概要測定と、その概要測定で詳細な測定が必要であることが判明した箇所のみの高分解能測定により、測定対象試料に関する測定を完了させることも出来る。 [0051] Further, if the amount of change in the optical path length of the reference light Oke create a relatively larger such measurement sequence file, it is also because it performing outline measurement of the structure of the sample to be measured, to the optical measuring device According if, with such summary measure, by high resolution measurement of only points that are found to be necessary detailed measurements in a summary measure, it is also possible to complete the measurements on the sample to be measured.

【0052】例えば、人眼が測定対象試料であるときには、網膜や角膜に関しては微細構造の測定(すなわち、 [0052] For example, when the human eye is measured samples, with respect to the retina or cornea measuring the microstructure (i.e.,
高い空間分解能での測定)が必要とされることが多い。 High measurement of spatial resolution) are often required.
しかしながら、硝子体、水晶体は、光学的には単層の構造をしているので、これらの部分に関しては、内部に混濁物が存在していないことが確認できれば良い。 However, vitreous, lens, since the optically has a structure of a single layer, with respect to these parts, it may if confirmation turbidity therein is not present. この確認のために必要とされる情報は、測定対象領域(例えば、硝子体)を分割した幾つかの領域内の物質の平均的な光学特性データだけである。 Information required for this confirmation, the measurement target area (e.g., vitreous) is only average optical characteristic data of the material several regions obtained by dividing a. すなわち、そのような光学特性データが得られれば、各光学特性データが標準的なデータ(あるいは隣りの領域の光学特性データ)と異なっているか否かを判断することによって混濁物の有無を判断できる。 That is, as long obtained such optical characteristics data, may determine the presence or absence of turbidity by respective optical characteristic data to determine whether is different from the standard data (or optical characteristic data of the area next) .

【0053】このため、本光学測定装置を用いて、硝子体などを測定する際には、数百μm程度の間隔で測定が行われるようにするとともに、参照光の光路長の変化量をその間隔に応じたものにしておけば、短時間の間に、 [0053] Thus, using the present optical measurement apparatus, when measuring the like vitreous, while to the measurement of several hundred μm intervals of about carried out, the amount of change in the optical path length of the reference light that Once you have the one corresponding to the distance, in a short period of time,
混濁物の有無が確認できることになる。 The presence or absence of turbidity will be can be confirmed. なお、混濁物が存在していることが確認された場合には、参照光の光路長の変化量を小さな値に設定して、再度、その混濁物の存在が確認された領域に関する測定を行えば良い。 In the case where it is confirmed that turbidity is present, the amount of change in the optical path length of the reference light is set to a small value, again, the measurement of a region where there has been confirmed the turbidity line it example.

【0054】このように、本光学測定装置は、参照光の光路長の変化量を指定できるよう構成されているので、 [0054] Thus, the optical measuring device, which is configured to be able to specify the amount of change in the optical path length of the reference light,
本光学測定装置を用いれば、各種の測定を、その測定の目的に応じた形態で行うことが出来る。 With the present optical measurement apparatus, various measurements can be performed in a form depending on the purpose of the measurement.

【0055】また、反射光強度が弱い部分の測定時間だけを、長く設定することが可能であるので、装置に無駄な動作を行わせることなく、各部の光学特性を正確に測定することが出来る。 [0055] Further, only the measurement time of weak reflected light intensity, since it is possible to set longer, without causing unnecessary operation device, the optical properties of each part can be accurately measured . さらに、測定点の深さが変化したとき(参照光の光路長が変化したとき)には、その変化に追従して、測定光の焦点の位置が制御されるので、測定点の深さが変わっても、横方向の分解能は常に等しくなっている。 Further, when the depth of the measuring point is changed (when the optical path length of the reference light is changed), so as to follow to the change, the position of the focal point of the measuring light is controlled, the depth of the measuring points be varied, the resolution in the lateral direction is always equal. このため、本光学測定装置を用いれば、高精度の2、3次元像を得ることが出来る。 Thus, by using the present optical measurement system, it is possible to obtain the 2,3 dimensional image with high accuracy.

【0056】なお、本光学測定装置において、干渉光から強度変調成分を取り出すために使用できる回路は、図1に示した信号復調回路46に限られるものではない。 [0056] In the present optical measurement system, the circuit can be used to retrieve the intensity-modulated component from the interference light is not limited to the signal demodulating circuit 46 shown in FIG.
例えば、信号復調回路46に相当する部分に、図4に示した回路を採用することも出来る。 For example, a portion corresponding to a signal demodulating circuit 46, it is also possible to employ a circuit shown in FIG. すなわち、信号復調回路46から、同期同調検出器43、積分器44を取り除き、帯域通過フィルタ42の出力を、A/D変換器4 That is, the signal demodulation circuit 46, sync tuning detector 43 removes the integrator 44, the output of the band pass filter 42, A / D converter 4
5に直結した回路46 2を用いることも出来る。 The circuit 46 2 which is directly connected to 5 can also be used. ただし、この場合、測定対象試料1の光学特性を表すデータが、直接、A/D変換器45から出力されなくなるので、測定プログラムを、図2に示した処理の完了後(あるいは当該処理の実行と並行して)、各測定点に関して収集されたデータの周波数分析(FFT等)を行って、 However, in this case, data representing the optical characteristics of the sample to be measured 1 is directly because not outputted from the A / D converter 45, a measurement program execution after completion (or the processing of the processing shown in FIG. 2 in parallel) by performing frequency analysis of the data collected for each measurement point (FFT, etc.) and,
光学特性データが求められるプログラムとしておく。 Keep the program optical property data is obtained. 当然、当該プログラムは、駆動プロファイル指示データに応じた周波数分析が行われるプログラムとしておく。 Naturally, the program, keep the program frequency analysis in accordance with the driving profile instruction data.

【0057】例えば、反射ミラー13の位置を、正弦波状に変化させる駆動プロファイル指示データに対しては、次式(1)で示されるパワースペクトラムが得られることになるので、角周波数ω r 、2ω r等の成分の大きさを、FFT等により求めるルーチンが実行されるようにしておく。 [0057] For example, the position of the reflecting mirror 13, with respect to the drive profile instruction data for changing sinusoidally, it means that the power spectrum represented by the following formula (1) is obtained, the angular frequency omega r, 2 [omega the size of the components of r etc., should as a routine for obtaining the FFT or the like is performed. なお、(1)式において、J nは、n次のベッセル関数、kは、2π/λ、L aは、反射ミラー1 Note that in equation (1), J n is n Bessel function, k is 2 [pi / lambda, L a is a reflecting mirror 1
3の振動運動(微小振動)の振幅、ω rは、微小振動の各周波数、t Mは、測定時間である。 The amplitude of the third vibratory motion (minute vibration), the omega r, the frequency of the minute vibration, t M is the measured time.

【0058】 [0058]

【数1】 [Number 1]

【0059】ちなみに、ベッセル関数J n (x)は、図5に示したような関数であるため、2kL aを任意の値にした場合、パワースペクトルに、係数J 0 (2kL a )を持つ成分、すなわち、直流成分が含まれることになる。 [0059] Incidentally, Bessel functions J n (x) are the function as shown in FIG. 5, components having the case where the 2kL a to any value, the power spectrum, the coefficients J 0 (2kL a) , that will include a DC component.
この直流成分を、ノイズに含まれる直流成分と弁別することは不可能であるため、係数J 0 (2kL a )を持つ成分を、光学特性値の算出のために用いることはできない。 The DC component, because it is impossible to discriminate the DC component contained in the noise, the component having a coefficient J 0 (2kL a), can not be used for calculating the optical characteristic value.
従って、正弦波状に、反射ミラー13を振動させる際には、J 0 (2kL a )が“0”をとるように、2kL aを選択することによって、他の角周波数の信号の相対的な強度を上げておくことが望ましい。 Therefore, sinusoidally, when vibrating the reflective mirror 13, to assume a J 0 (2kL a) is "0", by selecting 2kL a, relative to the other of the angular frequency of the signal strength it is desirable to raise the. 例えば、第1実施形態の光学測定装置のように、短コヒーレント長光として、 For example, as in the optical measuring apparatus of the first embodiment, as a short coherence length light,
波長λが830nmの光を用いる場合には、J 0 (2kL When the wavelength λ is used the light of 830nm is, J 0 (2kL
a )が“0”となる2kL aの値は、およそ2.405であるので、L aがおよそ158.9nm(=2.405 The value of 2kL a which a) is "0", since it is approximately 2.405, L a is approximately 158.9nm (= 2.405
×λ/4π)となるように、反射ミラーを振動させることが望ましい。 × λ / 4π) and so that it is desirable to oscillate the reflecting mirror. なお、このように反射ミラーを振動させた場合、パワースペクトルは、図6に示したものとなる。 In the case of oscillating the reflecting mirror in this way, the power spectrum becomes the one shown in FIG.

【0060】また、反射ミラー13の位置を、三角波状に変化させる駆動プロファイル指示データに対しては、 [0060] Also, the position of the reflecting mirror 13, the drive profile instruction data for changing a triangular wave shape,
次式(2)及び図7に示したパワースペクトルが得られることになる。 So that the power spectrum shown in the following equation (2) and FIG. 7 is obtained. なお、(2)式において、kは、2π/ Note that in equation (2), k is, 2 [pi /
λ、L aは、三角波の振幅、Tは、三角波の周期、f lambda, L a is the amplitude of the triangular wave, T is the period of the triangular wave, f
rは、1/Tである。 r is 1 / T.

【0061】 [0061]

【数2】 [Number 2]

【0062】このように、三角波状に反射ミラー13を振動させた場合には、反射ミラー13の移動速度に比例する角周波数8kL arがピークとなるパワースペクトルが得られるので、当該角周波数成分の大きさを、FF [0062] Thus, in the case of vibrating the reflective mirror 13 to the triangular waveform, since the power spectrum angular frequency 8kL a f r reaches a peak which is proportional to the moving speed of the reflection mirror 13 is obtained, the angular frequency the size of the components, FF
T等により求めるルーチンが実行されるようにしておく。 Routines for determining the T or the like in advance so as to be executed. なお、そのような演算処理が行われる際に、位置センサ50の出力をも用いられるように(同期検波が行われるように)しても良いことは当然である。 Note that when such processing is performed, it may be as well used the output of the position sensor 50 (as synchronous detection is performed) is natural.

【0063】また、反射ミラー13を三角波あるいは鋸歯状にのみ振動させる場合には、信号復調回路46の代わりに、図8に示した、帯域通過フィルタ42 3と整流器75と積分器44と対数増幅器76とA/D変換器4 [0063] Also, when vibrating the reflective mirror 13 only a triangular wave or a saw-tooth, instead of the signal demodulation circuit 46, shown in FIG. 8, a band pass filter 42 3 rectifier 75 and integrator 44 and a logarithmic amplifier 76 and A / D converter 4
5からなる信号復調回路46 Consisting of five signal demodulation circuit 46 3を採用することも出来る。 3 can also be employed.

【0064】この信号復調回路46 3を構成する際には、帯域通過フィルタ42 3として、帯域フィルタ42 [0064] When configuring the signal demodulating circuit 46 3, as a band-pass filter 42 3, a bandpass filter 42
よりも極めて狭い通過帯域を有するフィルタを用いる。 A filter having a very narrow passband than.
そして、その通過帯域の中心波長と、干渉光に含まれる強度変調成分の周波数とが一致するような速度で、反射ミラー13を振動させる。 Then, the center wavelength of the passband, and the frequency of the intensity modulation component included in the interference light is at a rate to match, to oscillate the reflecting mirror 13. このような条件下で光学測定装置を動作させると、整流器75から、干渉光に含まれる強度変調成分の大きさに応じた信号が出力される。 Operating the optical measuring device in such a condition, the rectifier 75, the signal corresponding to the magnitude of the intensity modulation component included in the interference light is outputted. 積分器44は、当該信号を積分した信号を出力し、対数増幅器76は、入力された信号のダイナミック・レンジを調節して、A/D変換器45に供給する。 The integrator 44 outputs the integrated signal to the signal, a logarithmic amplifier 76, to adjust the dynamic range of the input signal, and supplies the A / D converter 45. このため、コンピュータ47は、信号復調回路36が接続されているときと同様に、A/D変換器45の出力を記憶するだけで、各測定点に関する測定結果を収集できることになる。 Thus, computer 47, like when the signal demodulating circuit 36 ​​is connected, by simply storing the output of the A / D converter 45, becomes possible to collect the measurement results for each measurement point.

【0065】また、反射ミラー13が正弦波状に振動する光学測定装置を構成する際には、図9に示したような信号復調回路46 4を採用することができる。 [0065] Further, when the reflecting mirror 13 constitutes an optical measuring device that oscillates sinusoidally may employ a signal demodulating circuit 46 4 shown in FIG. すなわち、帯域通過フィルタ42 4A 〜42 4C 、同期同調検出器43 A 〜43 Cを、図示したように結線することによって、干渉光に含まれる強度変調成分に含まれる角周波数ω r成分、角周波数2ω r成分、角周波数3ω r成分の大きさに応じた信号が、それぞれ、同期同調検出器43 A That is, the band-pass filter 42 4A through 42 4C, synchronous tuning detector 43 A ~ 43 C, by connected as shown, the angular frequency omega r component contained in the intensity modulation component included in the interference light, the angular frequency 2 [omega r component, a signal corresponding to the magnitude of the angular frequency 3 [omega] r components, respectively, sync tuning detector 43 a
〜43 Cから出力されるようにする。 To be output from ~ 43 C. そして、同期同調検出器43 A 〜43 Cの後段に、それぞれ、入力される信号に所定の増幅(対応するベッセル関数の値に応じた増幅)を施した上で対数増幅する対数増幅器76 A 〜76 C Then, in the subsequent stage of the synchronous tuning detector 43 A ~ 43 C, respectively, the logarithmic amplifiers 76 A ~ logarithmically amplified after applying a predetermined amplification (amplification in accordance with the value of the corresponding Bessel functions) to a signal input 76 C
を設ける。 The provision. さらに、対数増幅器76 A 〜76 Cの出力を加算する加算器77を設け、加算器77の出力が、A/D Furthermore, the provided adder 77 for adding the output of the logarithmic amplifier 76 A to 76 C, the output of the adder 77, A / D
変換器45を介して、コンピュータ47に供給されるように、信号復調回路36 4を構成する。 Via the converter 45, to be supplied to the computer 47, constituting the signal demodulating circuit 36 4.

【0066】このような信号復調回路36 4を用いれば、反射ミラー13が正弦波状に振動する装置であって、FFT等の信号処理を行うことなく、正確な測定結果が得られる光学測定装置が形成できることになる。 [0066] The use of such a signal demodulating circuit 36 4, an apparatus reflecting mirror 13 is vibrated sinusoidally, without performing signal processing such as FFT, the optical measuring device accurate results are obtained so that can be formed. なお、図9では、増幅器の出力から、3成分のみを抽出しているが、さらに、多くの成分を抽出しても良いことは当然である。 In FIG. 9, the output of the amplifier, but by extracting only three components, further, it is may be extracted a number of components of course.

【0067】<第2実施形態>図10に、本発明の第2 [0067] The <Second Embodiment> FIG. 10, the second invention
実施形態による光学測定装置の構成を示す。 It shows the configuration of the optical measuring device according to the embodiment. 第2実施形態の光学測定装置は、第1実施形態の光学測定装置の各光路を、光ファイバ(偏波保持光ファイバ)を用いて形成した装置である。 The optical measuring apparatus of the second embodiment, the respective optical path of the optical measuring apparatus of the first embodiment, a device formed using the optical fiber (polarization-maintaining optical fiber). このため、第2実施形態の光学測定装置では、ハーフミラーを利用した(強度分割型の)光合波器17,光合分波器11の代わりに、分布結合型の光合波器17′,光合分波器11′が用いられている。 Therefore, in the optical measuring apparatus of the second embodiment, utilizing a half mirror (the intensity split type) optical multiplexer 17, in place of the optical coupler 11, distributed coupling type optical multiplexer 17 ', optical wavelength division filter 11 'is used.
第2実施形態の光学測定装置を構成する各要素は、第1 Each element of the optical measuring device of the second embodiment, the first
実施形態の対応する要素と全く同じ機能を有するものであるため、説明は省略する。 For the corresponding elements of the embodiments are those having the exact same function, explanation thereof will be omitted.

【0068】このように、光ファイバを用いて光学測定装置を形成した場合には、光学系の構築が比較的容易であり、また、小型化も可能となる。 [0068] Thus, in the case of forming the optical measuring device using optical fibers, the construction of the optical system is relatively easy, also, it is possible also miniaturized. なお、第2実施形態の光学測定装置は、偏波保持光ファイバを用いた構成されているが、単一モード光ファイバを用いても良いことは当然である。 The optical measuring apparatus of the second embodiment is configured using the polarization maintaining optical fiber, it is obvious that it may be using a single mode optical fiber. ただし、単一モード光ファイバは、偏波安定性が、偏波保持光ファイバに比して劣るので、単一モード光ファイバを用いた場合、外乱や温度変化の影響を受けやすい装置が形成されてしまう。 However, the single-mode optical fiber, the polarization stability, so inferior to the polarization-maintaining optical fiber, when using a single-mode optical fiber, sensitive devices of the disturbance or temperature change is formed and will. このため、光ファイバを用いて光学測定装置を構成する際には、偏波保持光ファイバを用いることが望ましい。 Therefore, when configuring an optical measuring apparatus using an optical fiber, it is desirable to use a polarization maintaining optical fiber.

【0069】<第3実施形態>図11に、本発明の第3 [0069] The <Third Embodiment> FIG. 11, a third invention
実施形態による光学測定装置の構成を示す。 It shows the configuration of the optical measuring device according to the embodiment. 図から明らかなように、第3実施形態の光学測定装置は、第1実施形態の光学測定装置において、参照光変調機構71の代わりに参照光変調機構71 *を搭載した装置となっている。 As is apparent from the figure, the optical measuring apparatus of the third embodiment is the optical measuring apparatus of the first embodiment, a mounted device a reference light modulating mechanism 71 * instead of the reference light modulation mechanism 71.

【0070】図示してあるように、参照光変調機構71 [0070] As is shown, the reference light modulating mechanism 71
*は、反射ミラー13と変動・移動機構30 *と位置センサ50とからなる。 * Consists of a position sensor 50 for the reflecting mirror 13 varies, the moving mechanism 30 *. 変動・移動機構30 *は、微少変動機構30と同様に、ピエゾ素子とその駆動回路からなる。 Change and the movement mechanism 30 *, like the slight variation mechanism 30, and a piezo element and its driving circuit. ただし、変動・移動機構30 *内のピエゾ素子は、 However, the piezo element of change and movement mechanism 30 * is,
微少変動機構30内のピエゾ素子と比して、大きく反射ミラー13の位置を変化させることができるもの(大きな素子)となっている。 Compared to the piezo element in the minute fluctuation mechanism 30, which is one that can change the position of the large reflecting mirror 13 (the large elements).

【0071】また、変動・移動機構30 *内の駆動回路は、第1実施形態の光学測定装置内の移動機構31と微少変動機構30が、それぞれ、コンピュータ47から受けている制御コマンド等を、全て受け付ける回路となっている。 [0071] The driving circuit of the change-moving mechanism 30 * is the moving mechanism 31 with slight variation mechanism 30 in the optical measuring apparatus of the first embodiment, respectively, the control command or the like that are received from the computer 47, It has become accepted all circuit. すなわち、当該駆動回路は、駆動プロファイル指定データ、反射ミラー13の中心位置の移動を指示する制御コマンド、反射ミラー13の変動運動の開始を指示する制御コマンド等を、受け付ける。 That is, the drive circuit, the drive profile specifying data, a control command for instructing the movement of the center position of the reflecting mirror 13, a control command for instructing the start of the variation movement of the reflecting mirror 13, accepted. そして、反射ミラー13の中心位置の移動を指示する制御コマンドが入力された場合、駆動回路は、当該制御コマンドで指定された位置に反射ミラー13が移動されるよう、ピエゾ素子を制御する。 When the control command for instructing the movement of the center position of the reflective mirror 13 is inputted, the driving circuit, so that the reflecting mirror 13 at the location specified in the control command is moved to control the piezoelectric element. また、反射ミラー13の変動運動の開始を指示する制御コマンドが入力された場合には、その時点における反射ミラー13の位置を中心として、反射ミラー13が、駆動プロファイル指定データで指定された運動をするように、ピエゾ素子を制御する。 Further, when the control command for instructing the start of the variation movement of the reflecting mirror 13 is input, as the center position of the reflecting mirror 13 at that time, the reflection mirror 13, the specified motion drive profile specifying data as to controls a piezoelectric element. すなわち、 That is,
変動・移動機構30 *内の駆動回路は、コンピュータ4 Driving circuit of the variation and movement mechanism 30 *, the computer 4
7の指示に従い、図3(c)の縦軸を電圧に読み替えたような制御信号をピエゾ素子に供給する。 Follow the instructions of 7 supplies a control signal as read as a voltage on the vertical axis shown in FIG. 3 (c) to the piezoelectric element.

【0072】なお、参照光変調機構71 *内には、部材35に相当するものがないので、位置センサ50は、光学測定装置の筐体に対して固定されており、その結果として、位置センサ50は、変位信号ではなく、反射ミラー13の実際の位置を表す位置信号を出力するセンサとして機能しており、同期同調検出器43は、その位置信号を用いて、同期同調検出を行う。 [0072] Note that the reference light modulation mechanism 71 * in, because there is no equivalent to member 35, the position sensor 50 is fixed relative to the housing of the optical measuring device, as a result, the position sensor 50 is not a displacement signal, which functions as a sensor for outputting a position signal representing the actual position of the reflecting mirror 13, the synchronization tuning detector 43, using the position signal, performs synchronization tuning detection.

【0073】このように、第3実施形態の光学測定装置では、反射ミラー13の移動(測定点の深さの変更)と参照光の変調が、1つの機構により実現されている。 [0073] Thus, in the optical measuring apparatus of the third embodiment, modulation of the reference light moves (changes the depth of the measurement point) of the reflection mirror 13 it is implemented by a single mechanism. このため、第3実施形態の光学測定装置は、第1実施形態の光学測定装置に比して、安価に、構成できる装置となっている。 Therefore, the optical measuring apparatus of the third embodiment is different from the optical measuring apparatus of the first embodiment is inexpensive, it is configured capable device. また、小型化も容易な装置にもなっている。 Moreover, it has also become a miniaturization easy device.

【0074】<第4実施形態>第4実施形態の光学測定装置は、第2実施形態の光学測定装置を変形したものであり、第2実施形態の光学測定装置とは、異なる構成の参照光変調機構を備える。 [0074] <Fourth Embodiment> The optical measuring device of the fourth embodiment is a modification of the optical measuring device of the second embodiment, the optical measuring apparatus of the second embodiment, different configurations of the reference beam It provided with a modulation mechanism.

【0075】図12に、第4実施形態の光学測定装置が備える参照光変調機構71″の構成を示す。図示したように、参照光変調機構71″には、光ファイバ21′からの参照光を平行光に変換するためのレンズ系81aが設けられている。 [0075] Figure 12, "as. Illustrated showing the configuration of the reference light modulation mechanism 71" reference light modulation mechanism 71 for the optical measuring device of the fourth embodiment is provided in the reference light from the optical fiber 21 ' lens system 81a for converting the parallel light is provided. レンズ系81aからの平行光が入射される位置には、レンズ系81bと光ファイバ86が設けられている。 The position where the parallel light is incident from the lens system 81a includes a lens system 81b and the optical fiber 86 is provided. レンズ系81bと光ファイバ86は、駆動機構85によってその位置が移動される部材89に対して固定されており、レンズ系81bは、レンズ系81a Lens system 81b and the optical fiber 86, its position by the drive mechanism 85 is fixed relative to the member 89 to be moved, the lens system 81b includes a lens system 81a
からの平行光を集光して光ファイバ86に導入する。 It condenses the parallel light from introducing into the optical fiber 86.

【0076】光ファイバ86は、フォトカプラ82と接続されている。 [0076] optical fiber 86 is connected to the photocoupler 82. フォトカプラ82には、円柱状のピエゾ素子83に、その一部が巻き付けられた光ファイバ87 The photocoupler 82, the cylindrical piezoelectric element 83, the optical fiber 87, a part of wound
の両端が接続されており、光ファイバ86に導入された光は、フォトカプラ82、光ファイバ87を通った後に、再度、フォトカプラ82を通り、レンズ系81b、 Both ends are connected, the light introduced into the optical fiber 86, after passing through the photo-coupler 82, the optical fiber 87, again through the photo-coupler 82, a lens system 81b,
81aを介して、光合分波器11′に至る。 Through 81a, it reaches the optical coupler 11 '.

【0077】ピエゾ素子83には、ピエゾ素子駆動回路84が電気的に接続されている。 [0077] the piezoelectric element 83, piezoelectric element drive circuit 84 are electrically connected. ピエゾ素子駆動回路8 Piezoelectric element drive circuit 8
4は、微少変動機構30内の駆動回路と同様に、コンピュータ47からの駆動プロファイル指定データや、微少変動の開始を指示する制御コマンドを受け付ける。 4, like the drive circuit in the micro fluctuation mechanism 30 receives a control command instructing and drive profile specifying data from the computer 47, the start of the minute variation. そして、微少変動の開始を指示する制御コマンドが入力された場合には、やはり、微少変動機構30内の駆動回路と同様に、駆動プロファイル指示データに応じた制御信号をピエゾ素子83に対して供給する処理を開始する。 When the control command for instructing the start of minute fluctuation is input again, as with the drive circuit in the micro fluctuation mechanism 30, supplies a control signal corresponding to the driving profile instruction data to the piezoelectric element 83 a process to start. そして、駆動機構85は、第2あるいは第1実施形態内の駆動機構31と全く同じ動作を行う。 The drive mechanism 85 performs exactly the same operation as the drive mechanism 31 in the second or in the first embodiment. すなわち、駆動機構85は、コンピュータからの指示に従い、部材89を移動することによって、レンズ系81aとレンズ系81 That is, the driving mechanism 85 in accordance with an instruction from the computer, by moving the member 89, the lens system 81a and the lens system 81
b間の距離、すなわち、参照光の光路長を変更する。 The distance between the b, i.e., to change the optical path length of the reference light. なお、レンズ系81aによって、光は平行光にされているので、レンズ系81aと81bの間隔が変わっても、測定系、光学系に問題が生じることはない。 Incidentally, by the lens system 81a, the light is collimated light, it changes intervals of the lens system 81a and 81b, the measurement system, no problem in the optical system occur.

【0078】第4実施形態の光学測定装置では、ピエゾ素子駆動回路84による制御の結果、光ファイバ87 [0078] In the optical measuring apparatus of the fourth embodiment, the control of the piezoelectric element driving circuit 84 a result, the optical fiber 87
の、ピエゾ素子83に巻き付けられた部分の長さが変動するので、参照光に周波数変調が施されることになる。 Of the length of the portion wound around the piezoelectric element 83 is varied, so that the frequency modulation is applied to the reference light.
従って、第4実施形態の光学測定装置は、第2実施形態の光学測定装置と同様に機能することになる。 Thus, the optical measuring apparatus of the fourth embodiment, will function similarly to the optical measuring device of the second embodiment.

【0079】なお、本光学測定装置では、位置センサ5 [0079] In the present optical measurement system, the position sensor 5
0相当の機器を設けることができないので、ピエゾ素子駆動回路84に、変位信号(実際には、制御信号を減衰させた信号)を出力する機能を付加することによって、 0 Since considerable can not be provided a device, the piezoelectric element drive circuit 84 (actually, the attenuated signal a control signal) displacement signal by adding a function of outputting,
信号変調回路において、同期検波が行えるようにしている。 In the signal modulation circuit, so as to perform synchronous detection.

【0080】<第5実施形態>第5実施形態の光学測定装置は、測定対象試料が複屈折が生じるものであっても、感度が低下することなく測定が行えるように、第2 [0080] <Fifth Embodiment> The optical measuring apparatus of the fifth embodiment, also measured sample be one birefringence occurs, to allow the measurement without sensitivity decreases, the second
実施形態の光学測定装置を変形したものである。 It is a modification of the optical measuring apparatus of the embodiment.

【0081】図13に示してあるように、第5実施形態の光学測定装置は、第2実施形態の光学測定装置の光源10と光合波器17′の間に、偏光子60を設け、測定光用光学系14と測定対象試料1の間にも、偏光子61 [0081] As is shown in FIG. 13, the optical measuring apparatus of the fifth embodiment, during the second embodiment of the light source 10 and the optical multiplexer of the optical measuring device 17 ', provided the polarizer 60, measured also between the light optical system 14 and the sample to be measured 1, a polarizer 61
を設けた装置となっている。 It has become the installed device.

【0082】以下、第5実施形態の光学測定装置の動作(偏光子60、61の機能)を説明する。 [0082] Hereinafter, the operation of the optical measuring apparatus of the fifth embodiment (the function of the polarizer 60, 61). 第5実施形態の光学測定装置では、光源10からの光が、偏光子60 In the optical measuring apparatus of the fifth embodiment, the light from the light source 10 is, the polarizer 60
によってある方向に偏光される。 It is polarized in a certain direction by. 偏光子60からの光は、偏波保持光ファイバからなる光路20′を通り、光合分波器11′で参照光と測定光に分離される。 Light from the polarizer 60 'passes through the optical demultiplexer 11' light path 20 consisting of a polarization maintaining optical fiber is separated into reference light and measurement light. 参照光は、偏波保持光ファイバからなる光路21′を経て、参照光変調機構71に供給され、変調が施される。 Reference light passes through the optical path 21 'formed of the polarization maintaining optical fiber, is supplied to the reference light modulation mechanism 71, the modulation is performed. また、 Also,
測定光は、偏波保持光ファイバからなる光路22′、測定光用光学系14、偏光子61を経て、測定対象試料1 Measuring light optical path 22 consisting of a polarization-maintaining optical fiber ', through the measurement light optical system 14, a polarizer 61, the measurement target sample 1
に導入される。 It is introduced into. 偏光子61は、測定光用光学系14からの光をそのまま測定対象試料1に供給し、測定対象試料1内における複屈折によって、たとえば、楕円偏光に変換されてしまった測定光の偏光状態を、元の偏光状態に戻す光回路となっている。 Polarizer 61 is directly supplied to the measurement target sample 1 of light from the measuring light optical system 14, the birefringence in the sample to be measured 1, for example, the polarization state of the measurement light had been converted into elliptically polarized light It has become a light circuit to return to the original polarization state. このため、第2実施形態の光学測定装置のように、偏光子61が設けられていない場合には、当該楕円偏光に含まれる参照光と同じ偏光方向を有する成分の大きさに応じたレベルの強度変調成分を含む干渉光が検出器40に入射されるのに対して、本実施形態の光学測定装置では、偏光子61によって楕円偏光が直線偏光に戻されるので、楕円偏光化による強度変調成分の低下がない干渉光が検出器40に入射されることになる。 Therefore, as in the optical measuring apparatus of the second embodiment, when the polarizer 61 is not provided, the level corresponding to the magnitude of the component having the same polarization direction as the reference light included in the elliptically polarized light whereas the interference light including intensity modulation component is incident on the detector 40, an optical measuring apparatus of this embodiment, the elliptically polarized light is returned to linearly polarized light by the polarizer 61, the intensity modulation component by elliptically polarized reduction so that there is no decrease in the interference light is incident on the detector 40. 従って、本光学測定装置によれば、複屈折の影響を受けることなく、常に、高い精度で、測定対象試料1の測定が行えることになる。 Therefore, according to the optical measuring device, without the influence of birefringence, always with high accuracy, so that enables the measurement of the measurement object sample 1.

【0083】なお、本光学測定装置では、測定光側だけに偏光子を設けたが、参照ミラー側に、あるいは、参照ミラー側にも偏光子を設けて、参照ミラーで反射された参照光と、測定対象試料1からの光とが、結果として、 [0083] In the present optical measuring apparatus is provided with the polarizer only on the measurement light side, a reference mirror side, or provided with a polarizer to reference mirror side, and reference light reflected by the reference mirror , the light from the measurement target sample 1, as a result,
干渉するようにしても良い。 It may be interference.

【0084】以上、詳細に説明したように、各実施形態の光学測定装置では、測定対象となる位置の移動を伴わない形で、各測定点の光学特性データが測定される。 [0084] As described above in detail, in the optical measuring apparatus of the embodiment, in a manner that does not involve the movement of the measuring points, the optical characteristic data of each measuring point is measured. このため、図14に模式的に示したように、各測定点における位置分解能は、測定に用いる光のコヒーレント長によって制限されるだけであり、従来の光学測定装置のように、反射ミラーの移動速度によって位置分解能が制限されることはない。 Thus, as shown schematically in FIG. 14, position resolution at each measurement point is only limited by the coherence length of the light used for measurement, as in the conventional optical measuring devices, the movement of the reflecting mirror It is not the position resolution is limited by the rate. また、測定対象となる位置の移動を伴わない形で、各測定点の光学特性データが測定されるため、同一深さの複数の測定点を高速に測定することが可能な装置にもなっている。 Further, in a manner that does not involve the movement of the measuring points, the optical characteristic data of each measuring point is measured, it is also the device capable of measuring the same depth of the plurality of measurement points at high speed there. さらに、各測定点における測定時間を任意に設定できるため、本光学測定装置を用いれば、所望の精度のデータを、従来の光学測定装置に比して、短い時間で収集することができる。 Furthermore, it is possible to arbitrarily set the measurement time at each measurement point, using the present optical measurement system, the data of the desired accuracy, as compared with conventional optical measuring devices, can be collected in a short time.

【0085】<変形形態>各実施形態の光学測定装置は、各種の変形が可能である。 [0085] <Modified Embodiment> The optical measuring apparatus of each embodiment, various modifications are possible. 例えば、図に示した参照光変調機構71″を、第1実施形態の光学測定装置に適用することも出来る。また、各実施形態の光学測定装置では、光源10として、SLDを用いているが、短コヒーレント長光を発生できる光源であれば、どのような光源をも光源10として使用することが出来る。例えば、 For example, the reference light modulation mechanism 71 "illustrated in FIG., May also be applied to an optical measuring apparatus of the first embodiment. Further, in the optical measuring apparatus of the embodiment, as the light source 10, is used to SLD if a light source capable of generating a short coherence length light, can be used any light source as the light source 10 also. for example,
光源10として、パルス・レーザー、干渉性の悪い光を発生する連続発振レーザー、発光ダイオード、しきい値を越えない電流で動作させたレーザー、多モード・レーザー、レーザー励起による蛍光光源を用いることもできる。 As the light source 10, pulsed laser, a continuous wave laser for generating a coherent poor light, light emitting diodes, laser was operated at a current not exceeding the threshold, multimode lasers, also possible to use a fluorescent light source by laser excitation it can. また、コヒーレント光源と、当該コヒーレント光源が発生するコヒーレント光を、ランダムに変調し、位相に不規則な飛びを発生させる手段とを組み合わせたものを、光源10として使用することも出来る。 Further, a coherent light source, a coherent light in which the coherent light source is generated, modulated randomly a combination of means for generating an irregular jump in phase, can also be used as the light source 10.

【0086】また、各実施形態では、微少変動機構を、 [0086] In addition, in each of the embodiments, a minute change mechanism,
ピエゾ素子を用いて構成しているが、水晶振動子や、電磁振動素子、マイクロフォン、音叉等を用いて、微少変動機構を構成しても良いことは当然である。 While constructed by using a piezoelectric element, or crystal oscillator, by using an electromagnetic vibrating device, a microphone, a tuning fork, etc., it is obvious that may constitute a very small variation mechanism. 同様に、ステッピングモータ以外の機器、例えば、DCモータや電磁的アクチュエータなどを用いて、移動機構を構成しても良い。 Similarly, devices other than a stepping motor, for example, by using a DC motor or an electromagnetic actuator may be configured to move mechanism.

【0087】また、各実施形態では、参照光変調機構側から測定光用光学系に対して、焦点位置を変更させるための信号が供給されているが、コンピュータが、測定光用光学系に対して、x、y、zを指定するコマンドを出力し、そのようなコマンドを受けた測定光用光学系によって、参照光変調機構に、参照光の光路長を変更させるための信号が供給されるように、光学測定装置を構成しても良いことは当然である。 [0087] In the embodiments, the reference light modulation mechanism side to the measuring light optical system, the signal for changing the focal position is supplied, the computer, to measure light optical system Te, outputs a command for specifying x, y, and z, by measuring light optical system that has received such a command, the reference light modulation mechanism, signals for changing the optical path length of the reference light is supplied as such, it is obvious that may constitute an optical measuring device.

【0088】また、測定光が照射される方向を固定しておき、測定光に対する測定対象試料の相対位置が変更できるように光学測定装置を構成しても良い。 [0088] Alternatively, it is acceptable to fix the direction in which the measuring light is irradiated, the relative position of the measurement target sample for measuring light may constitute an optical measuring device can be changed. すなわち、 That is,
測定対象試料の位置の変更により、測定点の移動が行われるように装置を構成しても良い。 By changing the position of the sample to be measured, the movement of the measuring point may be configured device to occur.

【0089】また、参照光に、周波数変調だけではなく、振幅変調もが施されるように光学測定装置を構成しても良く、振幅変調だけが施されるように光学測定装置を構成しても良い。 [0089] Further, the reference light, not only the frequency modulation may be configured optical measuring device as the amplitude modulation is performed, to constitute an optical measuring device such that only the amplitude modulation is performed it may be. また、参照光路にファラデー素子などの磁界による偏光面ローテーターを設けることにより、偏光面の回転(モジュレーション)という形態の変調が、参照光に施されるように装置を構成しても良い。 Further, by providing the polarization plane rotator due to the magnetic field of the Faraday elements in the reference light path, modulating the form of rotation of the polarization plane (modulation) may be configured apparatus as applied to the reference light.

【0090】また、参照光の変調だけではなく、測定光の変調もが行われるように装置を構成しても良い。 [0090] Further, not only the modulation of the reference beam, also the modulation of the measuring beam may constitute devices to occur. 例えば、更に振幅変調素子等を測定光路側に設け、測定光に振幅変調が施されるようにしておき、参照光に対する周波数変調と測定光に対する振幅変調とに応じた変調が干渉光に施されるように装置を構成することも出来る。 For example, further provided an amplitude modulation element or the like in the measuring beam path side, leave the amplitude modulation is applied to the measurement light, modulated in accordance with the amplitude modulation on the frequency modulation and the measuring beam for the reference beam is applied to the interference light it is also possible to configure the device so that.

【0091】 [0091]

【発明の効果】本発明の光学測定装置を用いれば、任意の位置の測定点の光学特性データが、測定対象となる位置の移動を伴わない形で、測定することが出来る。 With the optical measuring device of the present invention, the optical characteristic data of the measuring point at an arbitrary position it is, in a manner that does not involve the movement of the measuring points, can be measured. このため、本発明の光学測定装置によれば、必要な測定点に関するデータのみを、高い位置分解能で、しかも、高速に測定できることになる。 Therefore, according to the optical measuring apparatus of the present invention, only the data related to the measurement points required, with high positional resolution, moreover, it would be measured at high speed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 本発明の第1実施形態による光学測定装置の構成図である。 Is a configuration diagram of an optical measuring apparatus according to the first embodiment of the present invention; FIG.

【図2】 第1実施形態の光学測定装置が備えるコンピュータの動作手順を示した流れ図である。 2 is a flowchart illustrating the operation procedure of the computer in which the optical measuring apparatus of the first embodiment is provided.

【図3】 第1実施形態の光学測定装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 3 is a time chart for explaining the operation of the optical measuring apparatus of the first embodiment.

【図4】 第1実施形態の光学測定装置において、干渉光から強度変調成分を取り出すために使用できる回路のブロック図である。 In Figure 4 an optical measuring apparatus of the first embodiment, a block diagram of a circuit that can be used to retrieve the intensity-modulated component from the interference light.

【図5】 ベッセル関数の説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram of the Bessel function.

【図6】 0次のベッセル関数がゼロとなるような振幅で、参照ミラーを正弦波状に駆動した場合に得られるパワースペクトルを示した図である。 [6] the amplitude such as 0-order Bessel function becomes zero, which is a diagram showing a power spectrum obtained when driving the reference mirror sinusoidally.

【図7】 参照ミラーを三角波状に駆動した場合に得られるパワースペクトルを示した図である。 7 is a diagram of the reference mirror showing a power spectrum obtained when driving the triangular.

【図8】 第1実施形態の光学測定装置に適用することができる信号復調回路のブロック図である。 8 is a block diagram of a signal demodulating circuit which can be applied to an optical measuring apparatus of the first embodiment.

【図9】 第1実施形態の光学測定装置に適用することができる信号復調回路のブロック図である。 9 is a block diagram of a signal demodulating circuit which can be applied to an optical measuring apparatus of the first embodiment.

【図10】 本発明の第2実施形態による光学測定装置の構成図である。 Is a configuration diagram of an optical measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention; FIG.

【図11】 本発明の第3実施形態による光学測定装置の構成図である。 11 is a configuration diagram of an optical measuring device according to the third embodiment of the present invention.

【図12】 本発明の第4実施形態による光学測定装置の要部構成図である。 Configuration diagram showing a principal part of the optical measuring device according to a fourth embodiment of the present invention; FIG.

【図13】 本発明の第5実施形態による光学測定装置の構成図である。 13 is a configuration diagram of an optical measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.

【図14】 本発明の各実施形態の光学測定装置によって得られる位置分解能を説明するための図である。 14 is a diagram for explaining the position resolution obtained by the optical measurement device of the embodiments of the present invention.

【図15】 従来の光学測定装置の問題点の1つを説明するための図である。 15 is a diagram for explaining one of the problems the conventional optical measuring apparatus.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10、15 光源 11 光合分波器 12、33 レンズ系 13 反射ミラー 14 測定光用光学系 16 全反射ミラー 17 光合波器 30 微小変動機構 31 移動機構 32 焦点位置制御機構 40 検出器 41 増幅器 42 帯域通過フィルタ 43 同期同調検出器 44 積分器 45 A/D変換器 46 信号復調回路 47 コンピュータ 48 モニタ 49 プリンタ 50 位置センサ 60,61 偏光子 71 参照光変調機構 10,15 source 11 optical coupler 12, 33 a lens system 13 reflecting mirror 14 measured light optical system 16 a total reflection mirror 17 optical multiplexer 30 slight change mechanism 31 moving mechanism 32 focal position control mechanism 40 detector 41 amplifier 42 band pass filter 43 synchronously tuned detector 44 integrator 45 A / D converter 46 signal demodulating circuit 47 computer 48 monitor 49 printer 50 position sensor 60, 61 polarizer 71 reference light modulating mechanism

Claims (16)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 入射された光を合波するための光合波手段と、 短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、 この光発生手段が発生した光を、参照光と測定光に分離する光分離手段と、 この光分離手段が分離した参照光の前記光合波手段に至る光路長と参照光基準光路長との隔たりが、測定に必要とされる位置分解能に応じた値以下となる状態を維持しつつ、前記参照光を変調して前記光合波手段に導入する参照光導入手段と、 前記光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を前記光合波手段に導入する測定光導入手段と、 前記光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気 1. A and optical multiplexing means for multiplexing incident light, a light generating means for generating light having a short coherence length, the light the light generating means is generated, the reference light and the measurement light a light separating means for separating, and the distance of the optical path length of the light separating means leading to said optical multiplexing means of the reference beam separated and the reference beam reference path length is less than the value corresponding to the position resolution required to measure while maintaining the composed state reflecting the reference light introducing means for introducing into said optical multiplexing means to modulate the reference light, as well as introducing a measuring beam the beam separation means is separated into the sample to be measured, the measurement target sample a measuring light introducing means for introducing the scattered measuring light to said optical multiplexing means, photoelectric conversion means for outputting an electrical signal of a level corresponding to the intensity of said optical multiplexing means is multiplexed by the light, the photoelectric conversion electricity means outputs 信号と、前記参照光導入手段による参照光の変調周波数とを用いて、前記測定対象試料の、一測定点に関する光学特性データを取得する取得手段とを備えることを特徴とする光学測定装置。 Signal and, by using the modulation frequency of the reference light by the reference light introducing means, said sample to be measured, an optical measuring apparatus characterized by comprising an acquisition unit that acquires optical characteristics data for one measurement point.
  2. 【請求項2】 前記参照光導入手段による前記参照光に施された変調の時間変化パターンが正弦波状パターンであることを特徴とする請求項1記載の光学測定装置。 2. An optical measuring apparatus according to claim 1, wherein the time change pattern of modulation applied to the reference light by the reference light introducing means is characterized by a sinusoidal pattern.
  3. 【請求項3】 前記正弦波状パターンが、前記光電変換手段によって出力される電気信号に含まれる直流成分が“0”となるように、振幅が設定されたパターンであることを特徴とする請求項2記載の光学測定装置。 Wherein the sinusoidal pattern is such that said DC component contained in the electrical signal output by the photoelectric converting means becomes "0", characterized in that it is a pattern whose amplitude is set claims 2 optical measuring device according.
  4. 【請求項4】 前記参照光導入手段は、 前記光分離手段が分離した参照光を反射する反射器と、 この反射器で反射された参照光を前記光合波手段に導入する反射参照光導入手段と、 前記反射器の位置を移動させるための反射器移動機構と、 この反射器移動機構を制御することによって、前記参照光を変調する反射器移動機構制御手段とを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光学測定装置。 Wherein said reference light introducing means includes a reflector for reflecting the reference light, wherein the light separating means are separated, the reflected reference light introducing means for introducing the reference light reflected by the reflector to the optical multiplexing means When a reflector moving mechanism for moving the position of the reflector, by controlling the reflector moving mechanism, wherein characterized in that it comprises a reflector moving mechanism control means for modulating said reference light optical measuring device according to any one of claims 1 to 3.
  5. 【請求項5】 前記参照光導入手段は、 前記光分離手段が分離した参照光が通過する光ファイバと、 この光ファイバを変形させるための変形機構と、 この変形機構を制御することによって、前記光ファイバを通過する参照光を変調する変形機構制御手段とを含むことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の光学測定装置。 Wherein said reference light introducing means comprises an optical fiber the reference light which the light separating means are separated passes, the deformation mechanism for deforming the optical fiber, by controlling the deformation mechanism, the optical measuring device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a deformation mechanism control means for modulating the reference light passing through the optical fiber.
  6. 【請求項6】 前記参照光導入手段によって前記参照光に与えられる変調の変調周波数を検出する検出手段を、 6. The detecting means for detecting the modulation frequency of the modulation applied to the reference light by the reference light introducing means,
    さらに、備え、 前記取得手段は、前記光電変換手段が出力する電気信号と前記検出手段が検出した変調周波数とを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の光学測定装置。 Further, wherein the acquisition unit, optical measurement according to any one of claims 1 to 4 the electric signal output by said photoelectric conversion means and said detecting means is characterized by using a modulation frequency detected apparatus.
  7. 【請求項7】 前記参照光基準光路長を変更することによって、前記取得手段により光学特性データが取得される測定点の、前記測定光の光軸方向の位置を変更する位置変更手段を、さらに、備えることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の光学測定装置。 By 7. altering the reference beam reference optical path length of the measurement point where the optical characteristics data is acquired by the acquisition unit, the position changing means for changing the position of the optical axis of the measurement light, further an optical measuring device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises.
  8. 【請求項8】 前記測定光導入手段は、前記光分離手段が分離した測定光を、その焦点位置が前記光路長変更手段による前記参照光基準光路長の変更量に応じた位置となるように、前記測定対象試料に導入することを特徴とする請求項7記載の光学測定装置。 Wherein said measurement light introducing means, the measurement light which the light separating means are separated, so that its focal point position is a position corresponding to the change amount of the reference light reference optical path length by the optical path length changing means an optical measuring apparatus according to claim 7, wherein the introduction into the measurement object sample.
  9. 【請求項9】 前記測定光の前記光分離手段から前記光合波手段に至る光路長を変更することによって、前記取得手段により光学特性データが取得される測定点の、前記測定光の光軸方向の位置を変更する位置変更手段を、 By 9. changing the optical path length extending to the optical multiplexing means from said light separating means of the measurement light, the measurement points optical characteristic data is acquired by the acquisition unit, the optical axis of the measurement light the position changing means for changing the position,
    さらに、備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の光学測定装置。 Furthermore, the optical measuring device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises.
  10. 【請求項10】 前記測定光導入手段は、前記光分離手段が分離した測定光を、その焦点位置が前記光路長変更手段による前記測定光の光路長の変更量に応じた位置となるように、前記測定対象試料に導入することを特徴とする請求項9記載の光学測定装置。 Wherein said measurement light introducing means, the measurement light which the light separating means are separated, so that its focal point position is a position corresponding to the change amount of the optical path length of the measuring light by the optical path length changing means an optical measuring apparatus according to claim 9, wherein the introduction into the measurement object sample.
  11. 【請求項11】 前記測定対象試料への、前記測定光導入手段による前記測定光の導入位置を変更するための測定光導入位置変更手段を、さらに、備えることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の光学測定装置。 11. to the measurement target sample, the measurement light introducing position changing means for changing the introduction position of the measurement light by the measurement light introducing means further claims 1 to, characterized in that it comprises optical measuring device according to any one of claim 10.
  12. 【請求項12】 1つ以上の測定点に関する導入位置情報を使用順が分かる形態で記憶する記憶手段と、 前記取得手段は、前記記憶手段に記憶された導入位置情報に基づき、前記測定光導入位置変更手段を制御することによって、前記記憶手段に導入位置情報が記憶された各測定点に関する光学特性データを取得することを特徴とする請求項11記載の光学測定装置。 12. One or more storage means in order of use of the introducing position information related to the measurement point is stored in the apparent form, the acquisition unit, based on the introduction position information stored in the storage means, the measurement light introduction by controlling the position changing means, the optical measuring apparatus according to claim 11, wherein the obtaining the optical characteristic data for each measurement point the introduction position information stored in said storage means.
  13. 【請求項13】 前記測定対象試料への、前記測定光導入手段による前記測定光の導入位置を変更するための測定光導入位置変更手段と、 1つ以上の測定点に関する、導入位置情報及び光軸方向位置情報からなる位置情報を使用順が分かる形態で記憶する記憶手段と、 前記取得手段は、前記記憶手段に記憶された位置情報を構成する導入位置情報及び光軸方向位置情報に基づき、 13. to the measurement target sample, and the measurement light introducing position changing means for changing the introduction position of the measurement light by the measurement light introducing means, for one or more measurement points, introducing position information and light a storage means for storing position information consisting of the axial position information in a form in order of use is found, the acquisition unit, based on the introduction position information and the optical axis direction position information constituting the position information stored in said storage means,
    それぞれ、前記測定光導入位置変更手段及び前記位置制御手段を制御することによって、前記記憶手段に位置情報が記憶された各測定点に関する光学特性データを取得することを特徴とする請求項7ないし請求項10のいずれかに記載の光学測定装置。 Respectively by controlling the measurement light introducing position changing means and the position control means, according to claim 7 or claims, characterized in that to obtain the optical characteristic data for each measurement point position information in the storage means is stored optical measuring device according to any one of claim 10.
  14. 【請求項14】 前記記憶手段は、1つ以上の測定点に関する、導入位置情報及び光軸方向位置情報からなる位置情報並びに測定時間情報を、使用順が分かる形態で記憶し、 前記取得手段は、前記記憶手段に位置情報が記憶された各測定点に対して、その測定点に対応づけられている測定時間情報に応じた時間の間に、前記光電変換手段が出力する電気信号を用いて光学特性データを取得することを特徴とする請求項13記載の光学測定装置。 14. The storage means, for one or more measurement points, the position information and measurement time information consists of introducing position information and the optical axis direction position information, stored in a form in order of use is found, the acquisition means , for each measurement point position information in the storage means is stored, during the time corresponding to the measurement time information associated with the measurement point, using an electric signal output from said photoelectric conversion means the optical measuring apparatus according to claim 13, wherein the obtaining the optical characteristics data.
  15. 【請求項15】 前記光合波手段に導入される測定対象試料からの測定光と参照光とが干渉するように、前記測定光および前記参照光のいずれか一方あるいは双方の偏光状態を調整する偏光状態調整手段を、さらに、備えることを特徴とする請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の光学測定装置。 15. As the measurement light from the measurement target sample introduced into said optical multiplexing means and the reference light interfere with the polarization of adjusting either the polarization state of one or both of the measuring light and the reference light the conditioning means further optical measuring device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises.
  16. 【請求項16】 入射された光を合波するための光合波手段と、 短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、 この光発生手段が発生した光を、参照光と測定光に分離する光分離手段と、 この光分離手段が分離した参照光を、前記光合波手段に導入する参照光導入手段と、 前記光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を前記光合波手段に導入する手段であって、前記測定光の前記光分離手段から前記光合波手段に至る光路長と測定光基準光路長との隔たりが、測定に必要とされる位置分解能に応じた値以下となる状態を維持しつつ、 16. A light multiplexing means for multiplexing incident light, a light generating means for generating light having a short coherence length, the light the light generating means is generated, the reference light and the measurement light a light separating means for separating a reference light optical separating means are separated, and the reference light introducing means for introducing into said optical multiplexing means, is introduced the measuring beam the beam separation means is separated into the sample to be measured, measurement reflected by the target sample, scattered measuring light and means for introducing into said optical multiplexing means, the difference in the optical path length and the measurement light reference light path length leading to said light combining means from said light separating means of the measuring beam while maintaining a state in which a value less than that corresponding to the position resolution required for the measurement,
    前記測定光を変調して前記光合波手段に導入する測定光導入手段と、 前記光合波手段によって合波された光の強度に応じた電気信号を出力する光電変換手段と、 この光電変換手段が出力する電気信号と前記測定光導入手段によって前記測定光に与えられる変調の変調周波数とを用いて、前記測定対象試料の、一測定点に関する光学特性データを取得する取得手段とを備えることを特徴とする光学測定装置。 And measuring light introducing means for introducing into said optical multiplexing means and modulating the measuring light, and photoelectric conversion means for outputting an electrical signal corresponding to the intensity of the light multiplexed by the optical multiplexing means, this photoelectric conversion means by using the modulation frequency of the modulation imparted by the electric signal output and the measurement light introducing means to the measurement light, of the measurement target sample, comprising: a obtaining means for obtaining optical characteristic data for one measuring point optical measuring device according to.
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