JPWO2020100626A1 - 光干渉断層撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示すブロック図である。図1に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、第1の分岐部としての分岐合流器103、照射部としての照射光学系105、構造付き透明基板106、参照光ミラー107、測定部としてのバランス型受光器108、制御部110等を備える。
本発明の実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100について説明する。図2は、実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100の一例を示す図である。図2に示すように、光干渉断層撮像装置100は、波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐合流器103、ファイバコリメータ104、照射光学系105、構造付き透明基板106、参照光ミラー107、バランス型受光器108、光スペクトルデータ生成部109、制御部110等を備える。
分岐合流器103から出力された参照光R2は、参照光ミラー107によって反射され、分岐合流器103へ戻る。
したがって、分岐合流器103において、測定対象物200から散乱された物体光R3と参照光ミラー107から反射された参照光R4とが干渉し、干渉光R5,R6が得られる。そのため、物体光R3と参照光R4との位相差によって干渉光R5と干渉光R6との強度比が決定される。
また、分岐合流器103で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長とは概略等しい。光路長に大きな差があると物体光R1,R3と参照光R2,R4とに周波数差(波長差)がバランス型受光器108の帯域より大きくなり、物体光R3と参照光R4との位相差によって干渉光R5と干渉光R6との強度比の検出が不可能になる。物体光R1,R3と参照光R2,R4とに周波数差が生じる場合、当該周波数差をバランス型受光器108の光電変換の帯域よりも小さくなるように、物体光の光路長と参照光の光路長とを調整する。
また、制御部110のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、CPUに実行されることにより、制御部110のそれぞれにおける処理を実現するためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、制御部110における処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
例えば、制御部110は、物体光R1が構造付き透明基板106の異なる厚さの領域を通過するように、照射光学系105を制御する。また、制御部110は、照射光学系105が測定対象物200をスキャンする周期及び速度を制御する。
また、制御部110は、光スペクトルデータ生成部109によって生成された干渉光スペクトルをフーリエ変換することによって、測定対象物200の深さ方向(Z方向)の異なる位置における後方散乱光(物体光)の強度を示すデータを取得する。具体的には、制御部110は、干渉光スペクトルから、干渉光R5,R6の強度の波長依存性を算出し、当該干渉光R5,R6の強度の波長依存性に基づいて、測定対象物200から散乱された物体光R3の強度の、測定対象物200の深さに対する依存性を抽出する。
また、制御部110は、照射光学系105を制御して、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向(X方向)に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行わせる。そして、制御部110は、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向(X方向)に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続する。
また、制御部110は、照射光学系105を制御して、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向だけでなく走査線に垂直な方向(Y方向)にも移動させながらBスキャン動作を繰り返し行わせる。そして、制御部110は、物体光ビームR1の照射位置を走査線方向及び走査線に垂直な方向(Y方向)に移動させながらBスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続する。
なお、例えば、照射光学系105は、ラスタースキャンを用いて、測定対象物200をスキャンする。
本発明の実施の形態2に係る光干渉断層撮像装置300について説明する。図5は、実施の形態2に係る光干渉断層撮像装置300の一例を示す図である。図5に示すように、光干渉断層撮像装置300は、波長掃引レーザ光源101、第2の分岐部としての多分岐器301、複数のサーキュレータ102、複数の分岐合流器103、複数のファイバコリメータ104、照射光学系105、構造付き透明基板106、参照光ミラー107、複数のバランス型受光器108、光スペクトルデータ生成部109、制御部110等を備える。なお、光干渉断層撮像装置300に備えられる、サーキュレータ102の数、分岐合流器103の数、ファイバコリメータ104の数、バランス型受光器108の数は、多分岐器301において波長掃引レーザ光源101から出射された光が分岐される数に応じて決定されればよく、図示した数に限定されるものではない。また、実施の形態2に係る光干渉断層撮像装置300に備えられる波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐合流器103、ファイバコリメータ104、照射光学系105、構造付き透明基板106、参照光ミラー107、バランス型受光器108、光スペクトルデータ生成部109、制御部110は、実施の形態1に係る光干渉断層撮像装置100に備えられる波長掃引レーザ光源101、サーキュレータ102、分岐合流器103、ファイバコリメータ104、照射光学系105、構造付き透明基板106、参照光ミラー107、バランス型受光器108、光スペクトルデータ生成部109、制御部110と同様であるため、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
分岐合流器103から出力された複数の参照光R21,R22,R23は、参照光ミラー107によって反射され、分岐合流器103へ戻る。
したがって、分岐合流器103において、測定対象物200から散乱された物体光R31と参照光ミラー107から反射された参照光R41とが干渉し、干渉光R51及び干渉光R61が得られる。同様に、分岐合流器103において、測定対象物200から散乱された物体光R32,R33と参照光ミラー107から反射された参照光R42,R43とが干渉し、干渉光R52,R53及び干渉光R62,R63が得られる。そのため、物体光R31,R32,R33と参照光R41,R42,R43との位相差によって干渉光R51,R52,R53と干渉光R61,R62,R63との強度比が決定される。
また、制御部110は、光スペクトルデータ生成部109によって生成された干渉光スペクトルをフーリエ変換することによって、測定対象物200の深さ方向(Z方向)の異なる位置における後方散乱光(物体光)の強度を示すデータを取得する(Aスキャン)。
また、制御部110は、物体光ビームR11,R12,R13の照射位置を走査線方向(X方向)に移動させながらAスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、X方向とZ方向の二次元の断層構造データを生成する(Bスキャン)。
また、制御部110は、物体光ビームR11,R12,R13の照射位置を走査線方向及び走査線に垂直な方向(Y方向)に移動させながらBスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、X,Y,Z方向の三次元の断層構造データを生成する(Cスキャン)。
101 波長掃引レーザ光源
102 サーキュレータ
103 分岐合流器(第1の分岐部)
104 ファイバコリメータ
105 照射光学系(照射部)
106 構造付き透明基板
106A,106B 溝部
106C 段差
107 参照光ミラー
108 バランス型受光器(測定部)
109 光スペクトルデータ生成部
110 制御部
301 多分岐器(第2の分岐部)
R1,R3,R11,R12,R13,R31,R32,R33 物体光
R2,R4,R21,R22,R23,R41,R42,R43 参照光
R5,R6,R51,R52,R53,R61,R62,R63 干渉光
200 測定対象物
Claims (15)
- 波長掃引レーザ光源と、
前記波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐する第1の分岐部と、
前記物体光を測定対象物の所定の走査範囲に照射する照射部と、
前記測定対象物と前記照射部との間に配置され、前記物体光を透過可能な透明基板と、
前記透明基板を透過して前記測定対象物に照射された後、前記測定対象物から散乱された物体光と、前記参照光との干渉光の強度比の変化に関する情報を生成する測定部と、
前記測定部によって生成された前記干渉光の強度比の変化に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得する制御部と、
を備え、
前記透明基板の表面には、当該透明基板の厚さが変化する構造が形成されており、
前記制御部は、
前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、
取得した複数の前記深さ方向の構造データを、前記透明基板の表面に形成された前記構造の位置を基準として接続する、
光干渉断層撮像装置。 - 前記制御部は、前記照射部を制御して、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する2方向であって、互いに直交する2方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得する、請求項1に記載の光干渉断層撮像装置。
- 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成された溝部である、請求項1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
- 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成され、前記直交する方向に交差する方向に沿って前記透明基板の厚さが変化するように形成された段差である、請求項1又は2に記載の光干渉断層撮像装置。
- 前記波長掃引レーザ光源と前記第1の分岐部との間に配置され、前記波長掃引レーザ光源から出射された光を複数の光に分岐する第2の分岐部を備え、
前記第1の分岐部は、第2の分岐部から出力された前記複数の光をそれぞれ物体光と参照光とに分岐し、
前記照射部は、前記第1の分岐部から出力された前記複数の物体光をそれぞれ前記測定対象物の表面の異なる位置に照射させる、請求項1乃至4の何れか一項に記載の光干渉断層撮像装置。 - 波長掃引レーザ光源から出射された光を物体光と参照光に分岐し、
表面に厚さが変化する構造が形成された透明基板を介して、前記物体光を測定対象物の所定の走査範囲に照射し、
前記測定対象物から散乱された物体光と、前記参照光との干渉光の強度比の変化に関する情報を生成し、
制御部が、
前記干渉光の強度比の変化に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得し、
前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得し、
取得した複数の前記深さ方向の構造データを、前記透明基板の表面に形成された前記構造の位置を基準として接続する、
撮像方法。 - 前記制御部は、前記測定対象物の前記深さ方向に直交する2方向であって、互いに直交する2方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得する、請求項6に記載の撮像方法。
- 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成された溝部である、請求項6又は7に記載の撮像方法。
- 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成され、前記直交する方向に交差する方向に沿って前記透明基板の厚さが変化するように形成された段差である、請求項6又は7に記載の撮像方法。
- 波長掃引レーザ光源から出射された光を複数の光に分岐し、
前記複数の光をそれぞれ物体光と参照光とに分岐し、
前記複数の物体光をそれぞれ前記測定対象物の表面の異なる位置に照射させる、請求項6乃至9の何れか一項に記載の撮像方法。 - 制御部に、
波長掃引レーザ光源から出射された光から分岐された物体光が、表面に厚さが変化する構造が形成された透明基板を介して、測定対象物の所定の走査範囲に照射された後、前記測定対象物から散乱された物体光と、前記波長掃引レーザ光源から出射された光から分岐された参照光との干渉光の強度比の変化に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得する処理と、
前記測定対象物の前記深さ方向に直交する方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得する処理と、
取得した複数の前記深さ方向の構造データを、前記透明基板の表面に形成された前記構造の位置を基準として接続する処理と、
を実行させる、撮像プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記制御部に、
前記測定対象物の前記深さ方向に直交する2方向であって、互いに直交する2方向に沿って、前記物体光の照射位置を移動させながら、前記深さ方向の構造データを複数取得する処理を実行させる、請求項11に記載の撮像プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。 - 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成された溝部である、請求項11又は12に記載の撮像プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記透明基板の前記厚さが変化する構造は、前記透明基板の表面に前記深さ方向に直交する方向に沿って形成され、前記直交する方向に交差する方向に沿って前記透明基板の厚さが変化するように形成された段差である、請求項11又は12に記載の撮像プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。
- 前記制御部に、
波長掃引レーザ光源から出射された光から分岐された複数の光から、分岐された複数の物体光をそれぞれ前記測定対象物の表面の異なる位置に照射させる処理を実行させる、請求項11乃至14の何れか一項に記載の撮像プログラムを格納する非一時的なコンピュータ可読媒体。
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