WO2007066465A1 - 光画像計測装置 - Google Patents

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WO2007066465A1
WO2007066465A1 PCT/JP2006/322201 JP2006322201W WO2007066465A1 WO 2007066465 A1 WO2007066465 A1 WO 2007066465A1 JP 2006322201 W JP2006322201 W JP 2006322201W WO 2007066465 A1 WO2007066465 A1 WO 2007066465A1
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light
optical
optical path
output
image
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PCT/JP2006/322201
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Kinpui Chan
Masahiro Akiba
Yasufumi Fukuma
Hisashi Tsukada
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Kabushiki Kaisha Topcon
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Publication date
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    • G01N21/21—Polarisation-affecting properties

Definitions

  • 0001 in particular, relates to an optical image forming apparatus for irradiating a light-quality body with light and measuring the state or internal state of the body by using the emitted light or transmission.
  • optical imaging which forms images of internal and internal surfaces of the body, has been attracting attention. Since this image has no harmful effects on the human body as compared to the conventional X C, it is expected to be used especially in the medical field.
  • Hins also called Hins method
  • This uses, for example, a wide spectrum such as a Scenes diode (S esce ode S), and makes it possible to detect the light emitted from the body at a high degree (for example, (See Note).
  • Fig. 9 shows the composition of an image based on an ikeson type. This image
  • Consists of, 2, and bem sputter 34. 5 is composed of scattering quality.
  • Bem sputter 3 These beams are divided by the bem sputter 3 into 2 with an illumination of 2 and an S of 2. Illumination is the light reflected by Bemsputter 3 and signal S is from Bemsputter 3.
  • the z-axis is defined in the row direction of the signal S, and is defined as for the row direction of the signal S. 2 is supposed to be displaceable to (Sukiyan).
  • the 00006 illuminant undergoes a plat-number due to its z-skier when it is reflected at 2.
  • the signal S is applied to 5, it is emitted by the surface and. Because of its quality, the light emitted from the signal S is considered to have a coarse phase including many disturbances.
  • the reference light which has passed through 5 and received the wave number through 02, is superposed by the beam splitter 3 to generate.
  • the signal S reference light is within the light's hint (), and only the signal S having an illumination phase relationship causes reference light interference. That is, only the hint portion of the signal S selectively interferes with the reference light. Therefore,
  • the size of 5 is fixed. Furthermore, the signal S emitted 5 is also examined. By performing scanning in the z-direction and in the z-direction in this way, light is detected by light 4, and the resulting output electricity () is analyzed.
  • the image is acquired (see).
  • the third term of r (0010 () is an AC electric signal, and its wavenumber f ⁇ is the wavenumber of the reference optical signal S (bit).
  • the intensity changes with time as the AC is passed and
  • Image 2 shown in Fig. 2 is composed of xenon lamps () 2, 2 2, a bisputter 23, two sensor eyes 2 4 and lenses 2 6 7.
  • the separated beams are collimated by the lens 2 6 7 and the diameter of the beam is enlarged, and the beams are divided into the reference light signal S by the beam splitter 23.
  • the z-skier of 2 2 gives the illumination a plastic wavenumber.
  • the signal S has a wider beam diameter, so it is set to 25 over a wide area of the surface. Therefore, the signal S is the light that includes the information of the 25 faces and the inside of the enclosure.
  • the illumination signal S is superimposed by the beam splitter 23 and detected by the elements (pixels, sensors) arranged in parallel on the two-sensor eye 24. Therefore, it is possible to acquire 2 images of 25 at the time without scanning the beam.
  • the one described in 3 is known.
  • the device described in the literature is configured to detect the width and phase of the dyne signal by inputting to a plurality of parallel output numbers from two sensor eyes.
  • the academic system divides the above into two parts, and further divides them in intervals to generate two rows of nine degrees which are 9 degrees of each other.
  • a sensor for each sensor a sensor having a plurality of sensors that are spatially arranged and each independently receives a signal, and the number of signals obtained by the sensor is integrated into the device. If the face is located inside, at each center point on the road Ru comprises a signal processing section for generating a signal for response.
  • the reference light and the signal are divided into two, and two optical sensors (two sensor eyes) are arranged. Each sensor is arranged in front of each sensor and sampling is performed. . Then, by providing 2 in the divided 2 sampling periods, the signal and the reference light that make up the interference component and the phase of the interference (s component and os) are detected, and the sensor eye is detected. Of the interference 2 by subtracting the degree of the background component included in the force from the sensor eye.
  • the wave number is modulated by the plate, and the degree of image formation is reduced.
  • 024 was made to solve this problem, and its purpose is to provide an optical image device capable of shortening the measurement time. Another object of the present invention is to provide an optical image device capable of forming an image with high accuracy without being affected by the body. 002 In addition, it is another object to provide an optical image device capable of forming an image of the body without performing a complicated control of the position and the light.
  • Conversion means for converting, a superposition stage for superposing the light having passed through the body and the reference light having passed through the body with the converted polarization, and the other, and 2 stages for extracting the two components, the stage for detecting the one for the detected two components and the one for detecting the two components, and the two stage for detecting the one for the two components, and the two And an image stage that forms an image of the body based on the number 2 output by the stage.
  • the image device further comprising 3 stages that detect the reference light and output a signal of 3 by the above-mentioned stage, and the above-mentioned, The image of the body is formed based on the item No. 23. Further, the image device according to claim 3 or claim 2, further comprising a polarizing plate that converts the light output from the above step into linear light, and the conversion means converts the light into the light. Based on the above
  • the illumination light is converted into polarized light.
  • the background stage for calculating the above-mentioned component, the calculated background component and the above-mentioned 2 And a stage for calculating the degree of each of the two minutes based on the number of each of the two minutes, and forming an image of the body based on each of the degrees of the calculated two minutes. It is characterized by
  • 003 is the image device according to claim 5 or claim 2, wherein the background stage for calculating the above-mentioned component based on the above-mentioned item 3 and the calculated background component and the above-mentioned 2 And a step of calculating the inter-phase distribution of the above phase, and forming an image representing the inter-phase distribution of the calculated phase.
  • the image device according to claim 6 the image device according to claim 2 and the device according to claim 23, which outputs the signals of the above items 2 and 3 in predetermined mute, respectively.
  • the latch light as above is intermittently output by the timing synchronized with the switch, and the light is continuously output based on the latch light. It is characterized by forming an image of.
  • the image device further comprising a changing means for changing a difference in length between the above-mentioned illumination and the above-mentioned illumination, and the above-mentioned illumination light is output. After that, another light is output when the above-mentioned is changed, and another image of the body is formed based on the above-mentioned, and the above-mentioned item 23.
  • the changing means intermittently changes the difference in length, and intermittently outputs the light by the stage. Further comprising a control means for synchronizing with the changing of the continuous difference in light length by the changing means,
  • the number of images of the body is formed on the basis of each of the numbers of the light emitted by the above-mentioned cutting, and the number of 23.
  • the image device is a reference having a reflection arranged directly with respect to the illuminating light
  • the changing means is characterized by: It is characterized in that it includes a reference movement mechanism that moves in the direction.
  • the image device according to claim 2 is characterized in that the image device according to claim 2 is a CC image sensor after the steps of the above 23.
  • the image device further comprising a changing means for changing the interval between each of the steps according to the above step 2, the interval is changed and detected.
  • the image of the body is formed based on the item 2 and the item 3 based on the above.
  • No. 2 is output, and the changing means changes the time between each of the two stages to a time shorter than the fixed mut. It is characterized by
  • the signal No. 2 is output to output a light emission time shorter than the predetermined mut, and the changing means changes each time interval of the second time step to a time shorter than the time interval. , Is characterized.
  • the image device according to claim 6 is the image device according to claim, further comprising a material that is effective against the above-mentioned illumination and changes the above-mentioned, and the above-mentioned is retracted from the optical path. Output from the second stage when
  • the image of the body is formed based on the signal No. 2 and the signal No. 4 output by the or second stage when the light is incident.
  • the image device according to claim 7 is the image device according to claim 7, further comprising a material that is effective against the above-mentioned illumination and changes the above-mentioned, and when the above-mentioned is illuminated.
  • the image of the body is formed based on the No. 2 signal and the No. 4 signal output by the or second stage when the signal is retracted from the optical path.
  • a background stage for calculating the above-mentioned amount based on the above-mentioned item 4 and the above-mentioned calculated A step for calculating the degree of each minute of the two based on the number of 2 and the image of the body based on each degree of the calculated two minutes. It is characterized by forming.
  • No. 2 is output, and when the above is retracted from the optical path, the above-mentioned latch light is intermittently output by the timing synchronized with the above-mentioned constant mut, and the above It is characterized in that an image of the body is formed on the basis of the light output to the light source, based on the light and the light of the light.
  • the above latch light is output intermittently with the timing synchronized with the above-mentioned constant mut, and the above An image of the body is formed on the basis of the output light, based on the light, based on the items (2) and (4).
  • the reference having a reflection arranged directly with respect to the illumination light. And further comprising a reference moving mechanism that changes the direction of the illumination by moving the above in the direction of the illumination, and after the above-mentioned illumination is output in a state where the above is retracted from the optical path.
  • a reference moving mechanism that changes the direction of the illumination by moving the above in the direction of the illumination, and after the above-mentioned illumination is output in a state where the above is retracted from the optical path.
  • the illumination is changed, another light is output, and another image of the body is formed on the basis of the light 2 and the light 4 based on the light.
  • the reference is a reference having a reflection arranged directly with respect to the illumination light, and the illumination light is moved toward the illumination light.
  • a reference moving mechanism for changing the light intensity is further provided, and when the light intensity of the light is output after the light intensity of the light is output, the other light intensity of It is output, and the other image of the body is formed on the basis of the light of the light 2 and the light of the light 4 described above.
  • the moving mechanism continuously moves the above in the above direction, and intermittently outputs the above light
  • Each of the consecutively output numbers of light is formed into an image of the number of the body based on the numbers of 2 and 4 based on the light.
  • the moving mechanism intermittently moves the above in the above direction, and intermittently outputs the light by the stage
  • a control means for synchronizing the continuous timing of the moving mechanism is further provided, and the number 2 and the number 4 described above are respectively based on each of the number of lights output by the above-mentioned timing. And a number of images of the body are formed on the basis of
  • each of the above-mentioned 2 outputs the signal of the above-mentioned 2 in a predetermined mute, and the intermittent output of the light by the above-mentioned stage is synchronized with the above-mentioned mute. Is characterized by.
  • one of the two stages is a CC image sensor.
  • No. 2 is output, and the changing means changes the interval between each of the stages of 2 in a shorter time than the predetermined mut.
  • the signal No. 2 is output to output a light emission time shorter than the predetermined mut, and the changing means changes each time interval of the second time step to a time shorter than the time interval. , Is characterized.
  • the image device according to claim 35 or 34 is the image device according to claim 34.
  • the image device according to claim 36 or claim 34 characterized in that it is the light emitting diode.
  • the conversion means is a wavelength for converting the polarization property by giving a phase between the P component and the S component of the illumination light.
  • the image device according to claim 4 is characterized in that the image device according to claim 4 is a random light output by the above-mentioned step.
  • the image device according to claim 42 or 4 is characterized in that it is the gen lamp or the xenon lamp.
  • the image device according to claim 44 or any one of claims 4 to 43 is characterized in that it includes only the area of the light output by the above. Further, the image device according to claim 45 or claim 4 is characterized in that the image signal of the radam light is included.
  • the image device according to claim 46 is the image device according to claim 4, wherein the image is the random light.
  • the conversion means converts the illumination light into polarized light based on the random light.
  • the conversion means includes a plate and a light plate provided in the illumination part.
  • the image device further comprising: a lens for combining the light with the body, and a lens for combining the illumination with the body. , Is characterized.
  • the image device according to claim 4 is the image device according to claim 4,
  • the second stage is characterized by a CC image sensor.
  • the image device according to claim 52 is characterized in that the image device according to claim 4 is continuous output by the stage. Further, in the image device according to claim 53 or 52, each of the above-mentioned item 2 and
  • the above-mentioned amount is detected in a shorter time than the above-mentioned fixed amount.
  • the image device according to claim 54 or claim 52, further comprising: a checker for separating the output from the stage at a predetermined interval.
  • the image device according to claim 55 is the image device according to claim 4, which is a light output by the stage. Further, in the image device according to claim 56 or claim 4, further comprising a changing means for changing the illumination of the illumination to the first and the second, and the illumination of the illumination is the one of the above.
  • the image of the body is formed on the basis of the No. 2 of No. 2 and the No. 2 of No. 2 of No. 2 above.
  • the image device according to claim 57 or claim 4, further comprising a light amount step for detecting the amount of light output by the step, and based on the light amount output, It is characterized by adjusting the roughness of the captured image.
  • the image device is a polarization beam splitter for extracting the P component and the S component formed by the stage. Characterize. Of Ming
  • Light image related to light output by the stage It splits the signal that passes through the body and the reference light that passes through the reference body, converts the nature of the signal reference light, and superimposes the light that passed through the body and the reference light that passed through the reference body. Furthermore, two other parts of this are extracted, and one of these two parts is detected and the number of is output, and the other is also detected and the number of 2 is output, and the image of the body is output based on the number of 2 Acts to form.
  • the amount of interference 2 can be acquired at the same time, so that the measurement time can be shortened.
  • the interference 2 component can be detected at the same time, and since there is no difference between the 2 components, it is possible to form an image that is not affected by the human body. Is possible. In other words, when two minutes are acquired non-simultaneously, the body when detecting the minutes may be different from the body when detecting the minutes, and may cause an image in the body.
  • the optical image device according to the present invention can reduce the risk of this occurrence.
  • the optical image device related to light it is possible to form an image by utilizing the property of interference instead of using the (yatter) for generating a plurality of dots as in the conventional case. Therefore, it is not necessary to synchronize with.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing an example of the formation of a suitable embodiment of the optical image device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the formation of an appropriate embodiment of the optical image device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the formation of a suitable embodiment of the optical image device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the formation of a suitable optical image device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of the formation of a suitable embodiment of an optical image device according to the invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the formation of a suitable optical image device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of the formation of a suitable embodiment of the optical image device according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the composition of a conventional image device.
  • the image shown in is a device that can be used, for example, to measure surface images of various types in industry. This is, for example, an object of quality in the field.
  • the 0093 image is equipped with a xenon lamp 2 that emits light and an optics 2 that converts the output light into a low intensity light.
  • the xenon lamp 2 optics 2 corresponds to the example of the light emitting.
  • a polarizing plate 3 for converting the polarization of the lag light to a linear light, a beam splitter 2, and a lens 4 for expanding the diameter of the lag light to make them parallel to each other, 5, a bem sputter 2 and a la 6 are provided.
  • the illuminator is divided by La 6 into a light source and a reference light source 8.
  • a wavelength 7 reference 8 is provided above the illumination. 7 acts to convert the property of the reference light from linear light to circularly polarized light. Below, we explain each of these.
  • the xenon lamp 2 works as usual to emit light and is equivalent to the example of Ming.
  • the xenon lamp 2 emits a sufficiently large amount of light as compared with the S used in conventional imaging devices.
  • S for example, (diode) or the like, which emits a sufficiently large amount of light as compared with normal S. It is also possible to use S for.
  • the nitrator 2 is arranged on the light of the light emitted from the xenon lamp 2, and acts to convert the light to the low light as described above.
  • z and the row direction of the signal (ratch) are defined as z, and the moving surface of the signal S corresponding thereto is defined as the surface. , are defined to match the () minutes of the signal and the () minutes of the magnetic field.
  • the optical plate 3 is a polarizer that divides the two light rays in a predetermined direction.
  • the polarizing plate 3 in the embodiment is 4 with respect to () on the above surface.
  • the light passing through the polarizing plate 3 has light at an angle of 45. That is, the direction of the light and the direction of the light have equal amplitudes. In other words, the P and S components of this light have equal widths.
  • La 6 also acts as an example of the above, which generates by superimposing the reference light that passed through the reference 8 when the light passed through.
  • centering on LA 6 placed on the light of the xenon lamp 2 and covering the length of the light of the light refer to 8 in the direction of the light of the light.
  • Reference numeral 0105 57 corresponds to an example of the light conversion means, and is a polarizer that converts the property of the reference light having a linear light.
  • wavelength 7, 8 is used, which acts to give phase 4 between the P and S components of the light passing through it.
  • the 0106 illumination passes through wavelength 7 when traveling from LA 6 to reference 8 and when reflected by reference 8 toward LA 6. Therefore, the reference light reflected at reference 8 and returned to la 6 will be added with phase 2 as a result. Therefore, 4.
  • 0108 corresponds to the example of the light and has a reflection with respect to the (direction) of the reference light.
  • This 8 is moved toward the reference light by the structure described later.
  • the phase of the reference beam is caused by the movement of reference 8.
  • a more specific explanation will be given of the amount of reflection in the target region.
  • the S reference light is a hint light
  • only the S component that has passed through the reference light and is approximately equidistant contributes to the formation.
  • only the reflected light in the region located approximately equidistant from the reference 8 will generate the by interfering with the reference light. Therefore, by changing the position of reference 8 and changing (z scan) of the reference light, it is possible to emit light from the region.
  • the 0109 image is further provided on an image forming lens for forming the image formed by La 6 as a superimposing stage, and a polarization beam splitter for dividing the image according to the nature of interference.
  • CC image sensors (simply called CC) 2, 22 are provided.
  • the CC 222 sets the detection signal to the amplifier 3 based on the detected light.
  • CC 23 is provided on the side of the branch with the bem sputter 2 which is connected to the windows 5 and 6. Further, the beam splitter 2 provided between the polarizing plates 3 and 4 splits the light onto a photo diode or the like. 2C is provided. The CCs 23 2C respectively set the base detection signal to the amplifier 3 based on the detected light.
  • Bemsputter is used to extract multiple interference components, and is equivalent to the example in (1). More specifically, this beam splitter acts on CC 2 by reflecting S of interference and by turning P 2 on to CC 22. Here, the interference SP 2 is equal to (greater than).
  • the 0112 CC 2 detects S emitted by the polarization beam splitter plate, performs photoelectric conversion to generate a detection signal, and outputs the signal to the computer 3.
  • CC 22 detects the extracted P 2 and performs photoelectric conversion to generate a detection signal, which is then converted to Amp 3.
  • CC 2 22 is equivalent to the example in 2 above. These detections correspond to the examples of and, respectively.
  • CC 23 is generated by the reference light emitted by S La 6 that has passed La 6, and is emitted by the beam sputter 2 and is emitted by the human. This corresponds to the basic example of light and has the same direction (especially the intensity of light) to the imaging lens. The CC 23 detects this and converts it into electricity (), which is then converted into an impedance 3. CC 23 corresponds to the 3rd example of Ming and the detected 3rd example of the output.
  • the CC 2 22 23 can detect light at a fixed mute such as 3 msec and output a detection signal.
  • the 01152C detects the light emitted from the xenon lamp 2 and converted into light (reflected light from the beam splitter 2), performs photoelectric conversion to generate a detection signal, and outputs it to the amplifier 3. This has a signal intensity corresponding to the amount of detected light.
  • 2C is Ming Corresponds to the example of.
  • the light 3 is provided.
  • the 0117 mp3 is equipped with an accessory such as P, an RO, a disk drive, etc. as usual.
  • This disk drive contains a predetermined program calculation program and data such as various parameters.
  • the expander described above spreads out these program data and executes various kinds of processing and arithmetic processing.
  • this computer 3 is provided with a control unit 3 and a display unit 32.
  • 0118 3 is a part of the optical image part.
  • This 3 is for supplying power to the xenon lamp 2, for displaying various surfaces and images on the display 32 of the reference mechanism 8, and for controlling the base device by the operation unit 33.
  • This 3 is an example of the means of control.
  • the moving mechanism 8 is a mechanism for moving the reference 8 toward the reference beam in order to set the z-skier of.
  • This moving mechanism 8 may be one that moves the reference 8 continuously or one that moves intermittently.
  • the reference moving mechanism 8 is configured to include, for example, a drive of a normal tachotoner and a mechanism such as a gear for transmitting the power thereof to the reference 8. .
  • the reference drive mechanism 8 is configured to include, for example, a drive such as a stepping sounder and a mechanism for transmitting its power to the reference 8. .
  • This moving mechanism 8 corresponds to an example of an obvious changing means.
  • control 3 receives the detection signal output from CC 2 22 23 and the detection signal output from 2C, respectively.
  • 0121 32 can be placed in any position such as the display (C) or C display. Is made up of.
  • the work unit 33 is composed of an arbitrary chair such as a mouse, a keyboard, a truck, a joystick, or a tunnel. When using a CINE type display, etc., it is integrated with the display 32 operation unit 33.
  • the processing unit 2 is equivalent to the example in (1), and has the function of forming an image based on the CC 2 22 23 and others, and includes the options ,, R RO, and D disk drive. Composed of.
  • the processing unit 2 is provided with a background calculation unit 2, an interference calculation unit 22, a calculation unit 23, and an image 2 4 processing unit 25.
  • Computation unit 2 detects the interference based on the detection signal output from C23.
  • the computing unit 2 cancels () of the signals by extracting the DC component by, for example, integrating the signals of 23 and so on (where f is). This minute corresponds to.
  • the input background is input to the interference calculation unit 22.
  • the background arithmetic part 2 that acts in this way corresponds to the example of M.
  • the arithmetic unit 202 is input from the background arithmetic unit 2.
  • the degree in () of P 2 is calculated respectively.
  • the background component is divided from the number to obtain the S component. In this way, the background component is divided from the P2 component to obtain the P2 component.
  • the minutes of S and minutes of P are minutes, one is cosine and the other is sine, and they have the same phase.
  • the calculation unit 202 calculates the two components, and further calculates the flatness of the sum value to obtain (f) for the S component and the P component and the interference width. Was messed up
  • Image 2 4 is input.
  • the arithmetic part 22 that acts in this way corresponds to the example of M.
  • the arithmetic unit 23 is based on the amount input from the background arithmetic unit 2, the detection signal based on S input from CC 2 and the detection signal based on P 2 input from CC 22. Calculate the interphase distribution of the interference.
  • the computing unit 23 first calculates the tangent function by calculating the ratio of the in-phase wave and the S component and the P component. Since it is S and P, this tangent function does not depend on the width of (and is bounded by the child and denominator) and contains only the report. The computing unit 23 obtains the information by obtaining the number of this tangent function. The resulting phase is output in image 24.
  • phase determined by the arithmetic unit 23 is defined above CC 222. It represents the state of the phase in 2.
  • the arithmetic part 23 that works in this way is
  • 0131 2 4 is input from the interference calculation unit 2 2.
  • the image 2 4 is also input from the calculation unit 2 3. Based on the report, an image showing the interphase distribution of interference is formed.
  • 2 4 forms an image showing the morphology at a fixed (z) by designating for each habit according to the degree of polarization. This is Noku's trust image.
  • An image can also be formed by setting the values of (), (), and () depending on the degree of polarization.
  • the image 24 is obtained, for example, with respect to the detected signal at the habit on the basis of being detected at the habit located at a certain point on the CC 222. Then, by specifying () of this quasi-, and also by specifying in the habit according to the obtained phase, an image representing the inter-distribution of the interference is formed.
  • the processing unit 25 operates so as to adjust the roughness of the image formed by the image 24 according to the amount of light detected by 2C.
  • Rusa means degree in the case of Noku image, and in the case of image
  • the image subjected to this adjustment is an image that reflects () of the interference (thus an image showing the interphase distribution is obtained).
  • the amount of light emitted from the xenon lamp 2 varies depending on the amount of light emitted.
  • This processing unit 25 obtains an image of a certain amount by adjusting the amount of the image based on the amount of light emitted during image measurement. Therefore, it is particularly effective when acquiring a plurality of images in the image processing unit 25. [0137] Upon receiving the image formed by the image 24, the processing unit 25 corrects the brightness of the habits forming the image by using the light amount detected by the 2C when the image is measured.
  • the image processing unit 25 corrects ((or brightness),) of the habit of the image formed by the image 24 into (QO Q) X ().
  • the following method can be used when a large number (for example, every time) of images are formed.
  • the light of the light detected when measuring the image of the eye is used as the reference Q (deviation of). Then, let (Q ,,) be the light output Q at the time of measuring the eye image.
  • the science department 25 corrects (or the brightness) () of the eye image habit to (Q Q) (). As a result, the size of each image can be (approximately) reduced to that of the eye image.
  • the control 3 controls the xenon lamp 2 to output the light for forming the eye image, and controls the reference moving mechanism 8 to continuously move the reference 8 at the speed. Get started. [0144] The incident light is converted into a hint by the optics 2, and the property is converted into a linear light by the polarizing plate 3. A part of the light is emitted by the beam sputter 2 and the amount is detected by 2C. The emitted light amount is sent to the computer 3 and stored in the control 3 (of the disk drive). The light that passed the 0145 Bemsputter 2 was expanded in diameter by the lenses 4 and 5 and was made flat, and passed the Bemsputter 2 toward La 6.
  • the 0 46 la 6 splits the light into the signal S reference light. S travels toward and is reflected back at every position back to La 6. While the illumination travels back and forth between La 6 and Reference 8, the polarization property is converted to polarized light by the wavelength 7.
  • the 0147 La 6 superimposes the polarized light passing through the reference 8 upon generation of to generate a.
  • This contains information about the distance from the La 6 reference (at) when the reference beam is reflected by the reference 8 because the signal S illumination is a hint (i.e., Includes depth information for hint range.)
  • the interference is generated toward the bem sputter 2 having the same property, and that part is emitted by the bem sputter 2 and C 23 detected by CC 23 is the detection signal corresponding to the detected signal.
  • the interference is converted from parallel light to focused light by the imaging lens, and is split into S and P 2 by the polarization beam splitter plate. S is detected by C C 2 and P 2 is detected by CC 22. CC 2 and 22 respectively transmit the signal to mp3.
  • 01503 sends the eye CC 2 22 23 et al. And the eye 2C et al. To the signal processing unit 2.
  • control 3
  • the second light is output to xenon run 2. Repeat this second measurement as well. Note that the light output is controlled by control 3 and the CC 2 22 23 (For example 3m).
  • the background calculation section 2 calculates the amount based on the CC23 and other issues.
  • the interference calculation unit 22 determines the degree of S and the degree of P 2 based on this amount and the numbers of S and P 2 from 222. Then the image
  • Lights Q1 to Q3 of the flash light when G1 to G are measured are stored.
  • Q 1 to Q are stored in association with the corresponding images G 1 to G.
  • the reference is the light Q of the light detected during the measurement of G, which is the difference between 0154 images G 1 -G 2.
  • the reference image G may be selected by the user or may be automatically selected.
  • images (G) to (G) having a certain habit () are compared, and the image having the intermediate brightness can be used as the reference image. This is, for example, control 3.
  • the science department 25 corrects (or lightness) () of this G habit to (Q Q) (). By doing so, it is possible to roughly match the size of each of the images G 1 to G with the level of G of the eye.
  • the images G 1 to G formed in this way are stored in, for example, the control disk 3 drive disk. If a storage device such as a database is connected to the computer 3, G 1 to G 3 can be stored in the storage device. If the computer 3 is connected to another network such as You can pay it in (the database).
  • the reference 8 is moved continuously at a speed to perform z scan, and the light is emitted with the timing synchronized with the 2 2 2 2 3 mut, so that multiple G to G at different zz to z can be obtained. To form.
  • the reference 8 is moved intermittently to perform skiing, and the light is emitted at the timing synchronized with the 2 2 2 2 3 mut, thereby making it possible to obtain a plurality of signals at different z ⁇ z.
  • a configuration for forming G 1 to G will be described.
  • a stepper is used as the reference moving mechanism 8.
  • the stepper rotates the shaft by a predetermined degree when it receives a flow as usual.
  • this step and reference 8 there is a number of, in appropriate proportions, interspersed with it, so that the constant degree of dynamic of the axis is converted into the constant distance of reference 8. Yes.
  • this constant depth (Az z () z) ( ⁇ ) 0 1613 is a mute synchronization timing of 2 22 23, and it supplies power to the xenon lamp 2 intermittently and at the same time as the reference movement.
  • Supply a continuous flow to the mechanism 8 stepper As a result, the xenon lamp 2 intermittently outputs the light with the timing synchronized with this mut, and the reference 8 intermittently moves the position with the timing synchronized with this mut (Skiyan).
  • the target of reference 8 can be realized by supplying a predetermined number of streams to z () (z ⁇ ). It is also possible to achieve this with a configuration that uses ultrasonic waves.
  • the optical image according to the present embodiment has the following effects and advantages.
  • the image of the embodiment works as follows. First, the xenon lamp 2 optics 2 emits light in the area. This light is converted into linear light by the polarizing plate 3 and split into the signal S reference light by light 6.
  • the illumination of light is converted into circularly polarized light by the wavelength 7. Illumination of polarized light via 8 passes through La 6, and S of straight light passing via is emitted by La 6. This produces
  • 0167 La 6 is a polarizing beam splitter plate.
  • the processing unit 2 of 0168 Amp 3 is the output of 3 of CC 2 22 23.
  • the image of is formed.
  • an image can be formed by using the result of detecting that the light is generated based on a single light, so that an image with a certain accuracy is not affected. Can be formed.
  • light is intermittently output in synchronization with the CC 2 22 23 mute, and an image is formed based on the result generated from the light. Therefore, you can smoothly measure.
  • the light can be intermittently output and the scanning can be performed by changing the position of the reference 8, it is possible to smoothly measure the image of.
  • the xenon lamp 2 is used so that the amount of light emitted from the xenon lamp 2 is adjusted and the amount of light emitted from the xenon lamp 2 is adjusted accordingly. Can also obtain an image of (almost) a certain amount. In particular, when measuring the image of, the image's image becomes almost uneven, which makes the image observation easier.
  • the optical image shows the signal output from the xenon lamp 2.
  • the interference 2 and 2 can be detected at the same time, and since there is no difference between the 2 and 2, it is possible to form an image with a certain degree of accuracy. is there.
  • 2 of 2 when detecting polarized light, it may be different from when detecting polarized light 2, and the image of (reflects the deviation of polarized light of 2). ) Of the image may have occurred.
  • Lion According to the optical image, it is possible to reduce the possibility that this will occur.
  • the beam spotter 2 is provided between the lens 5 and the lens 6 and the angle is detected by CC 23 (of 3) thereby to obtain the degree.
  • CC 23 of 3
  • the image shown in 0178 3 has a bem sputter 3 on the air between the La 6 imaging lens and a CC 24 on the 3 branched by this bem sputter 3. It This CC 24 has 3
  • optical image device having an operation theory different from that described above will be described.
  • This image has 3 similar composition.
  • this image is equipped with emitting continuous light instead of the xenon lamp 2 which emits light in the above state.
  • a xenon lamp capable of continuous output and a sufficiently large amount of light.
  • a (gen lamp) outside the xenon lamp. Anything that outputs
  • the optical optics 2 refers only to the area output from the source.
  • optics 2 is output from the source and has a center length of about 76 degrees. It allows light in the OO range to pass through.
  • CC 222 of this image unit is designed so that () is changed according to the number of MP3 and others. In the meantime, it corresponds to the function generally called Yatta.
  • This sample 3 (of 3 2) serves as an example of an obvious modification.
  • the 0 83 mp 3 sets the polarization 2 due to the CC 222 to a time shorter than those muts, and preferably shorter than those muts. It should be noted that the electronic yatta function makes it possible to finely control the exposure time, as compared with the mechanical yatta.
  • 0184 Amp 3 (the processing unit 22) has the same processing as the above based on the detection based on 2 of 2 detected by CC 2 22 and the detection based on 2 detected by CC 23. To form an image.
  • the CC 222 interval can be changed, so by setting the interval to a sufficiently short time
  • This light is said to have a shorter emission period than the CC 222 mute.
  • the light source 3 sets the interval between polarized light 2 by CC 222 to be shorter than (or longer than) the emission time of this light.
  • the property of the reference light is converted into polarized light, but the property of S can be converted into polarized light by setting the wavelength 7 on the signal S.
  • Detection applicable to optical image devices related to light not limited to CC, but detected by a binary array of habits, photoelectric conversion is performed, and a detection signal is output, such as C OS. It is possible to use any sensor of
  • a dihedral image of the retinal membrane can be obtained in addition to the above-mentioned fixed fundus condition. This makes it possible to measure the number of films, for example. Needless to say, other types of applications are possible.
  • Figure 4 shows an example of the configuration of the optical image device related to light. It is.
  • the image 2 shown in Figure 2 has a xenon run 2 that emits light and an optics 2 that converts the light that is output to low light.
  • Xenon lamp 2 optical eater 2 emits Corresponds to the example of.
  • a polarizing plate 3 that converts the polarization of the light into a straight light, a beam spreader 2, and a lens 4 that expands the diameter of the light and makes it parallel, 5, a bem sputter 2 and a la 6 are provided.
  • the light is divided by La 6 into light and light in Reference 8. Above the illumination, the wavelength 7
  • the xenon lamp 2 works as usual to emit light, and corresponds to the example of Ming.
  • the xenon lamp 2 emits a sufficiently large amount of light as compared with the S used in conventional imaging devices.
  • the 0197 filter 2 is arranged on the light of the light emitted from the xenon lamp 2, and acts to convert this light into a low light as described above.
  • the row z of the signal (r) shown in 4 is defined as the z direction, and the moving surface of the signal S corresponding thereto is defined as the surface. , are defined to match the () minutes of the signal and the () minutes of the magnetic field.
  • the light plate 3 is a polarizer that divides the two light rays in a predetermined direction.
  • the polarizing plate 3 in the embodiment is 4 with respect to () on the above surface.
  • the light passing through the polarizing plate 3 has light at an angle of 45. That is, the direction of the light and the direction of the light have equal amplitudes. In other words, the P and S components of this light have equal widths.
  • the 0200 La 6 is the light that passed the Bemsputter 2 It acts as a split between S and the illumination in Ref. 8 and corresponds to the example of M.
  • the () of the light is now S and it is reflected as the reference light.
  • La 6 also acts as an example of the above, which generates by superimposing the reference light that passed through the reference 8 when the light passed through.
  • centering on La 6 placed on the light of Lax light from xenon run 2 cover the length of the light of Lax and refer to 8 in the direction of light of Lak. By doing so, an ikeson-type dried fish is formed. Therefore, in this embodiment,
  • Reference numeral 02057 corresponds to an example of the light conversion means, and is a polarizer for converting the property of the reference light having a linear light.
  • wavelength 7, 8 is used, which acts to give phase 4 between the P and S components of the light passing through it.
  • the 02 06 illumination passes through wavelength 7 when traveling from LA 6 to reference 8 and when reflected by reference 8 toward LA 6. Therefore, the reference beam reflected at reference 8 and returned to la 6 is given phase 2 as a result.
  • Reference numeral 0209 denotes an optical element that changes the reference light by a predetermined amount and is made of a material such as glass. 9 is effective for the reference light due to the structure described later.
  • 0208 8 corresponds to the example of the light and has a reflection with respect to the (direction) of the reference light. This 8 is moved toward the reference light by the structure described later. As a result, it becomes possible to extract the component reflected from the target region from the emitted light of the signal S in the (z) region of. Also, the phase of the reference beam is caused by the movement of reference 8. A more specific explanation will be given of the amount of reflection in the target region.
  • the S reference light is a hint light
  • only the S component that has passed through the reference light and is approximately equidistant contributes to the formation.
  • only the reflected light in the region located approximately equidistant from the reference 8 will generate the by interfering with the reference light. Therefore, by changing the position of reference 8 and changing (z scan) of the reference light, it is possible to emit light from the region.
  • the 0210 image 2 is further provided on the image forming lens for forming the image formed by the line 6 as a superimposing stage, and the polarization beam splitter for dividing the image according to the nature of the interference.
  • C image sensors (referred to simply as CC) 2 and 2 are provided.
  • the CC 222 sets the detection signal to the amplifier 3 based on the detected light.
  • the 0211 Bemsputter is used to extract multiple components that cause interference, and is equivalent to the above example. More specifically, this beam splitter acts on CC 2 by reflecting S of interference and by turning P 2 on to CC 22.
  • the interference S P 2 has an equal amplitude (large) to each other.
  • CC 2 is the S emitted by the polarizing beam splitter plate.
  • the signal is output, photoelectric conversion is performed to generate a detection signal, and the signal is set to mp3.
  • CC 22 detects the extracted P 2 and performs photoelectric conversion to generate a detection signal, which is then converted to Amp 3.
  • CC 2 22 is equivalent to the example in 2 above. These detections correspond to the examples of and, respectively.
  • the CC 222 can detect light at a fixed mute such as 3 msec and output a detection signal.
  • the 0214C detects the light emitted from the xenon lamp 2 and converted into light (reflected light from the beam splitter 2), photoelectrically converts it into a detection signal, and outputs it to the amplifier 3. This has a signal intensity corresponding to the amount of detected light. 2C corresponds to the example of Ming.
  • Figure 5 shows an example of the composition of optical image 2. This image 2 is provided with a mp3.
  • the 0216 Amp 3 is equipped with an accessory such as P, an RO, and a disk drive.
  • This disk drive contains a predetermined program calculation program and data such as various parameters.
  • the expander described above spreads out these program data and executes various kinds of processing and arithmetic processing.
  • this computer 3 is provided with a control unit 3 and a display unit 32.
  • 0217 3 is a part of the optical image 2 and is
  • This 3 is the power supply to the xenon lamp 2, the optical g, the reference mechanism 8, the display 32 for displaying various surfaces and images, and the control of the device based on the operation unit 33.
  • This 3 is an example of the means of control.
  • 0218 9 is a mechanism that refers to 9 of the reference light.
  • This g is composed of, for example, a drive such as a guide that moves 9 linearly, and a rotation mechanism that rotates a plate that holds 9.
  • the 0220 moving mechanism 8 is a mechanism for moving the reference 8 toward the reference beam in order to move the z-skier of.
  • This moving mechanism 8 may be one that moves the reference 8 continuously or one that moves intermittently.
  • the reference moving mechanism 8 is configured to include, for example, a drive of a normal tachotoner and a mechanism such as a gear for transmitting the power thereof to the reference 8. .
  • the reference drive mechanism 8 is configured to include, for example, a drive such as a stepping sounder and a mechanism for transmitting its power to the reference 8. .
  • the control 3 receives the detection signal output from CC 222 and the detection signal output from 2C.
  • 0222 32 is composed of an arbitrary unit such as a display (C) or a C display.
  • the work unit 33 is composed of an arbitrary chair such as a mouse, a keyboard, a truck, a joystick, or a tunnel. When using a CINE type display, etc., it is integrated with the display 32 operation unit 33.
  • the processing unit 2 is equivalent to the above example, and has the function of forming an image based on the detection signal input from the CC 222, such as an expander, R RO, and disk drive. It is configured to include.
  • the processing unit 2 is provided with a background calculation unit 2, an interference calculation unit 22, a calculation unit 23, and an image 2 4 processing unit 25.
  • the computing unit 2 calculates the interference component based on the detection signal output from CC 2 (or CC 22) with 9 being the reference light. This is equivalent to the example in 4 of Ming.
  • 9 is the reference beam.
  • the light is detected by CC 2 without forming a drier.
  • CC 2 makes it an mp3.
  • the 0226 arithmetic unit 2 extracts, for example, a DC component by integrating this signal with (is its f) to sense the signal. Since the same xenon lamp 2 was used as when it was produced, it can be considered that it is almost equal to the generated direct current and the amount of interference, so they will be equated.
  • the background component calculated by the background calculation unit 2 can be closer to the actual component.
  • 2C is used to acquire the light from the background light and the light from the background light. Then, the value of the minute is corrected using the ratio of these values (by performing the same processing as the image processing unit 25 described later in detail, a value close to the interference can be obtained.
  • the arithmetic unit 202 is input from the background arithmetic unit 2.
  • the degree of () of P 2 is calculated respectively.
  • the interference computing unit 2 2 The background component is divided from the number to obtain the S component. In this way, the background component is divided from the P2 component to obtain the P2 component.
  • S minutes and P minutes are minutes, one is cosine and the other is sine, and they have the same phase.
  • the 0231 calculation unit 202 calculates the components of these two, and further calculates the flatness of the sum value to obtain (f) for the S component and the P component and the interference width. Was messed up
  • Image 2 4 is input.
  • the arithmetic part 22 that acts in this way corresponds to the example of M.
  • the 0232 arithmetic unit 23 is based on the amount input from the background arithmetic unit 2, the S based detection signal input from CC 2 and the P 2 based detection signal input from CC 22. Calculate the interphase distribution of the interference.
  • the calculation unit 23 first calculates the ratio of the in-phase wave and the S component and the P component to obtain the tangent function. Since it is S and P, this tangent function does not depend on the width of (and is bounded by the child and denominator) and contains only the report. The computing unit 23 obtains the information by obtaining the number of this tangent function. The resulting phase is output in image 24.
  • phase determined by the arithmetic unit 23 is defined above CC 222. It represents the state of the phase in 2.
  • the arithmetic part 23 that works in this way is
  • 0235 2 4 is input from the interference calculation unit 2 2.
  • the image 2 4 is also input from the calculation unit 2 3. Based on the report, an image showing the interphase distribution of interference is formed.
  • 2 4 forms an image showing the morphology at a fixed (z) by designating for each habit according to the degree of polarization. This is Noku's trust image.
  • An image can also be formed by setting the values of (), (), and () depending on the degree of polarization.
  • the image 24 is obtained, for example, with respect to the detected signal at the habit on the basis of that detected at the habit located at a certain point on the CC 221. Then, by specifying () of this quasi-, and also by specifying in the habit according to the obtained phase, an image representing the inter-distribution of the interference is formed.
  • the processing unit 25 functions to adjust the roughness of the image formed by the image 24 according to the amount of light detected by 2C.
  • Rusa means degree in the case of Noku image, and in the case of image
  • the image subjected to this adjustment is an image that reflects () of the interference (thus an image showing the interphase distribution is obtained).
  • the amount of light emitted from the 0240 xenon lamp 2 varies depending on the amount of light emitted.
  • This processing unit 25 obtains an image of a certain amount by adjusting the amount of the image based on the amount of light emitted during image measurement. Therefore, it is particularly effective when acquiring a plurality of images in the image processing unit 25. [0241] Upon receiving the image formed by the image 24, the processing unit 25 corrects the brightness of the habits forming the image by using the light amount detected by the 2C when the image is measured.
  • the image processing unit 25 corrects ((or brightness),) of the habit of the image formed by the image 24 into (QO Q) X ().
  • the light of the light detected when measuring the image of the eye is used as the reference Q (deviation of). Then, let (Q ,,) be the light output Q at the time of measuring the eye image.
  • the science department 25 corrects (or the brightness) () of the eye image habit to (Q Q) (). As a result, the size of each image can be (approximately) reduced to that of the eye image.
  • Image 2 of the present embodiment configured as above will be described. Below, an example of forming images G 1 to G 1 corresponding to the objects z 1 to z will be described.
  • control 3 controls optics 9 to enter light 9 into the reference beam and Control mechanism 8 and move reference 8 to the measurement (corresponding to zz). Then, it supplies power to the xenon lamp 2 and outputs light. CC 2 detects this light and sets the detection signal to Amp 3. At this time, if necessary, the 2C detects the amount of light in the flash and sets the detection signal to an amplifier.
  • the xenon lamp 2 is controlled to output the light for forming the eye image
  • the reference moving mechanism 8 is controlled to start the continuous movement at the speed of the reference 8.
  • the 0250 polarized light is converted into a hint by the optical optics 2, and the property is converted into a linear light by the polarizing plate 3.
  • a part of the light is emitted by the beam sputter 2 and the amount is detected by 2C.
  • the emitted light amount is sent to the computer 3 and stored in the control 3 (of the disk drive).
  • the light that passed 0251 Bemsputter 2 was expanded in diameter by lenses 4 and 5 and was made flat, and passed through Bemsputter 2 toward La 6.
  • the 0252 La 6 splits this light into a signal S reference light. S travels toward and is reflected back at every position back to La 6. While the illumination travels back and forth between La 6 and Reference 8, the polarization property is converted to polarized light by the wavelength 7.
  • 0254 is focused light from parallel light by the imaging lens and split into S and P 2 by the polarization beam splitter plate.
  • S is CC 2
  • P 2 are detected by CC 22.
  • 2 22 sends the signal to mp3, respectively.
  • control 3 outputs the second flash light to the xenon lamp 2 after a lapse of a predetermined time from the flash light emission.
  • reference 8 has been moved to the position corresponding to depth z z2. This second measurement is done in the same way as the first. Note that the output of the light is synchronized with CC 2 22 mute (for example, 3 m) by control 3.
  • the calculation unit 2 corrects the background component value previously obtained, if necessary, based on the light of background light during background measurement and the light of background light during interferometry.
  • the calculation unit 22 is based on the background component calculated by the calculation unit 2 and the S and P 2 numbers from C C 222.
  • Image 23 then forms image G at z of, based on this degree of S, P 2.
  • control 3 stores the light lights ⁇ Q of G light when measuring G ⁇ G.
  • Q 1 to Q are stored in association with the corresponding images G 1 to G.
  • the light Q of the light detected when measuring G which is the difference between 0259 images G to G, is used as the reference.
  • the reference image G may be selected by the user or may be automatically selected. For dynamic selection, compare () of the fixed habits of images G to G, and use the image with the middle brightness as the reference. Can be This is, for example, control 3.
  • the science department 25 corrects (or lightness) () of this G habit to (Q Q) (). By doing so, it is possible to roughly match the size of each of the images G 1 to G with the level of G of the eye.
  • the images G 1 to G formed in this way are stored in, for example, the control disk 3 drive. If a storage device such as a database is connected to the computer 3, G 1 to G 3 can be stored in the storage device. In addition, if the computer 3 is connected to a network such as, you may store it in (the database of) on this network.
  • the reference 8 is moved continuously at a velocity to perform the z scan, and the light is emitted with the timing synchronized with the 222 pitches to form a plurality of G to G at different z to z. To do.
  • the reference 8 is moved intermittently to perform skiing as follows.
  • a stepper is used as the reference moving mechanism 8.
  • the stepper rotates the shaft by a predetermined degree when it receives a flow as usual.
  • this constant, depth is defined as Az z () z ( ⁇ ) o
  • the 02663 is a 22 22 mut-synced timing, with a xenon run.
  • the power is intermittently supplied to 2 and the flow is intermittently supplied to the stepping device of the reference mechanism 8.
  • the xenon lamp 2 intermittently outputs light with the timing synchronized with this mut, and the reference 8 intermittently moves its position with the timing synchronized with this mut (Skiyan).
  • the target of reference 8 can be realized by supplying a predetermined number of streams to z () (z ⁇ ). It is also possible to achieve this with a configuration that uses ultrasonic waves.
  • the optical image 2 according to the present embodiment has the following effects and advantages.
  • Image 2 of the 0270 embodiment works as follows. First, when light is output from the xenon lamp 2, CC 2 (or CC 22) detects this light and sets the background calculation signal to mp 3. Then, when the light from the xenon lamp 2 is output again, the optics 2 converts this light into a wide light. The light in this region is converted into linear light by the polarizing plate 3 and split into the signal S reference light by light from La 6. The illumination of light is converted into circularly polarized light by the wavelength 7. Illumination of polarized light via 8 passes through La 6, and linear light of via via 8 is emitted by La 6. This produces
  • the light is intermittently output in synchronization with the CC 222, and an image is formed based on the result generated from the light. You can smoothly measure the value of.
  • the light can be intermittently output and the position of the reference 8 can be changed to perform scanning, it is possible to smoothly measure the image of.
  • the xenon lamp 2 which causes a variation in the light intensity of the emitted light is used. Can also obtain an image of (almost) a certain amount. In particular, when measuring the image of, the image's image becomes almost uneven, which makes the image observation easier.
  • the optical image 2 splits the signal output from the xenon lamp 2 into the signal S reference light and converts the property of the reference light (to polarized light). Furthermore, the reference light whose polarization is converted and the signal S are superposed to generate, and the 2 (S, P) of this is extracted and output by CC 222. In this way, the detection process is performed with the light 9 being the reference light input and being withdrawn from the optical path. Then, based on the results of these two detection processes, Form an image of.
  • This image has the same composition as 4. However, this image is provided with a continuous light instead of the xenon lamp 2 which emits the light in the above state.
  • a xenon lamp capable of continuous output, a sufficiently large amount of light, or the like can be used. It is also possible to use (genran) outside the xenon lamp.
  • Genran outside the xenon lamp.
  • the optics 2 refers only to the area output from the source.
  • the optics 2 transmits light emitted from the source in the range of OO degrees with a center length of about 76 degrees.
  • CC 222 of this image device is modified so that () is changed according to the number of the instrument 3 and so on. In the meantime, it corresponds to the function generally called Yatta.
  • This mp3 (of 35) acts as an example of an obvious modification.
  • the 0284 mp3 sets the polarization 2 due to the CC 222 to a time shorter than those muts, and preferably sufficiently shorter than the muts.
  • the exposure time can be reduced compared to the mechanical yatta. Can be controlled.
  • the 0285 mp3 is first used to measure the background light from the path of the reference light.
  • CC 2 or CC 22 receives this and inputs the detection signal to the amplifier.
  • the light source 3 puts the light 9 into the reference light and changes the time between CC 222 to the above-mentioned time. In this state, the light source outputs the light and CC 2 22 detects 2 of. C C 2 22 sets the number to 3 respectively.
  • the 0287 computer 3 (the processing unit 25 thereof) executes the same processing as the above processing based on the above-mentioned No. 3 input from the CC 222 to form an image.
  • the CC 222 interval can be changed, so by setting the interval to a sufficiently short time,
  • the time between CC 2 and CC 22 may be set to the above time.
  • this image may be a light beam.
  • This light is said to have a shorter emission period than the CC 222 mute.
  • the light source 3 sets the interval between polarized light 2 by CC 222 to be shorter than (or longer than) the emission time of this light.
  • 9 is configured to measure the background portion when the reference light is input, and is measured when the reference light is retracted from the road, but the reverse configuration is applied. It is also possible to . That is, by setting the position of the reference 8 in the state where 9 is entered so that it matches zz to z of,
  • the background measurement is performed before the interference measurement, but the timing of the background measurement can be set arbitrarily.
  • the background may be measured after measuring the interference, or if the z-skier corresponding to the number of lines is measured, the background is measured by the arbitrary timing in the z-skier. It is also possible.
  • the property of the reference light is converted into polarized light, but the property of S can be converted into polarized light by setting the wavelength 7 on the signal S.
  • Detection applicable to light image device related to light not limited to CC, but detected by binary array of habits, photoelectric conversion is performed, and detection signal is output, for example, C OS, etc. It is possible to use any sensor of
  • Figure 6 shows the composition of the optical image device according to the embodiment.
  • Image 3 shown in 0316 has Genlan 3 as.
  • Genlamp 3 corresponds to the example of light that emits light. Although omitted, the gen lamp 3 is configured to include a normal gen lamp, a guide for guiding the output light, and a ceramic system for uniformly illuminating the output light. The light output from the gen lamp 3 has a predetermined beam diameter.
  • light is emitted outside the gen lamp. It is possible to apply any of the following. For example, any (group) such as xenon run can be applied. Also, in the present embodiment, the output of random light may be output.
  • light means a state that includes linearly polarized light and polarized light.
  • Random light means a polarization state in which two light components are mutually random, and the minute light beams are temporally random (for example, 7 92656). Below, only the case of no light will be explained, but the same result can be obtained with the same composition for random light.
  • the light output by Genlan 3 contains the light in the region. Data 32 refers only to the area of light.
  • the light passing through the 0304 filter 32 is divided into two by the beam splitter 33 such as La. That is, the light reflected by the beam splitter 33 forms a signal, and the light passing through the beam splitter 33 forms a reference beam.
  • the 035 S is held by the ancestor 3 while maintaining its state.
  • the light reflected and scattered on the surface and inside of the object passes through the objective 3 and returns to the beam splitter 33.
  • the illuminating light generated by the 036 beam splitter 33 passes through the wavelength (4) 34 polarizing plate 35 and is reflected by the reflecting laser 36. Further, the reference light passes through the glass 37 and is combined with the reference 39 by the objective 38. The reference beam emitted by 39 returns to the beam splitter 33 via the same direction in the opposite direction.
  • the reference numeral 0703 7 9 indicates the row direction of the reference beam by the reference moving mechanism 3, that is,
  • the moving mechanism 3 is configured to include, for example.
  • the moving mechanism 3 can switch between the reference light and the reference light 2 by moving the reference 39.
  • the reference light which was 0308 light, is converted into circularly polarized light by rotating the wavelength 3 4 polarizing plate 3 5 twice.
  • Glass 37 is a dispersive element that minimizes the effect of the dispersion that occurs at (am) of the signal S illumination.
  • the reference light that has passed through 0309 and reference 39 is superimposed by the beam splitter 33 to generate. , Of 2 It includes S and P as well as the state.
  • the light generated by the 031 0 beam splitter 33 passes through the aperture 32 and is focused by the imaging lens () 33.
  • the bundled S is emitted by the polarization beam splitter 34 and detected by the CC (image sensor) 36.
  • the interference P 2 passes through the polarization beam splitter 34, is reflected by the reflection laser 35, and is detected by the CC (image sensor) 37.
  • () represents the initial stage.
  • (C, C is the background
  • detection C includes os minutes, and detection C includes s minutes.
  • 0315 Note that (2) and (3) show that C and C are direct to the space (z direction).
  • optical image 3 is an optical image It shows an example of the configuration of Oki.
  • the 0317 amp 32 is provided with a control 32, a display 322, and an operation part 323 and an operation part 324, as in the states 2 and 3.
  • 32 is the light of Genlan 3, the control mechanism 3, CC3 6 3 7 and so on.
  • the processing unit 324 forms an image based on the detected C 1 and C 2 output from the CC 367.
  • optical image 3 according to the present embodiment is similar to that of
  • control 32 turns on Genlan 3. In this case, turn on Genlan 3 and output.
  • control 32 controls the reference moving mechanism 3 to turn off the reference light. Then, it controls the interval between CC 3 6 3 7 and outputs detection C and C.
  • control 32 controls the reference moving mechanism 3 to switch it to the reference light 2 and controls the interval between CC 366 and 7 to output a new detected C output.
  • the reference light and the second detection CC have 8 (), and the detection C have 8 (7) and are at a distance interval.
  • Detection C, C has 9 degrees, so it means that 4 out of 9 C, C, C were obtained.
  • the processing unit 324 calculates the background 1 () () by adding the detected C, (8) and adding the sum to 2. This arithmetic process may be performed using detection C, (8).
  • the signal processing unit 324 sets the obtained background 1 () () to C , C to obtain (os minutes, s). Then, the signal processing unit 324 forms an image on the opposite surface by calculating C and C. For example, 32 displays the formed image on the display 322 according to the operation on the operation unit 323. You can also use this to detect C, C (8).
  • Image 3 sequentially forms the images at (z 1 to z 5) of by changing and recovering the signal illumination.
  • the reference moving mechanism 3 can be used to move the reference 39.
  • control 32 is CC 36
  • CC 37 controls the output of a given mute with the same timing, while this mute, CC 367 37 timing, reference 39 timing, signal (illumination) timing. Synchronize with the ring. 0329 At this time, it is set shorter than the value of CC 3637. For example, you can set the CC 3637's mute to 3 fs and the exposure interval to 3-5 S degrees.
  • Image 3 splits (of light) output from Genlan 3 into signal S reference light and converts the property of the reference light (to polarized light). Furthermore, the reference light whose polarization has been converted and the signal S are superimposed to generate, and these two (S, P) are extracted and output by CC 3 6 3 7, respectively. Then, an image of is formed based on the detected C, C (C,) output from CC 367.
  • the measurement time can be shortened.
  • it is possible to shorten the measurement time because it is configured to form an image by acquiring C, C, and C 2 measurements of 4 phases.
  • glass 37 as a disperser that minimizes the effect of dispersion generated at (am) of signal illumination, It is possible to resolve the difference between the illumination and the illumination, and it is possible to efficiently obtain the information that the signal S appropriately reflects.
  • CC 3 6 3 7 can be set at a short interval to perform measurement, so it is possible to form an image that does not require coarse control of the position and light as in the past. It is possible.
  • optical image 3 according to the embodiment will be described.
  • optical image 3 described above is configured so as to convert the sex of the reference light.
  • image 4 shown in Fig. 8 transforms the sex of the signal.
  • the optical image 4 comprises the reflective lens 36 on the reference beam and the wavelength (4) 3 4 polarizer 3 5 glass 37 on the signal.
  • the 0344 is converted into circularly polarized light by the wavelength 34 polarizing plate 35, and is dispersed and corrected by the glass 37.
  • the reference light is superposed on the signal while maintaining its (random) property without being changed in polarization.
  • optical image 4 As in the case of the image 3 described above, it is possible to reduce the measurement time and form an image with an accuracy that is not affected by the time, and it is possible to reduce the position and light. It is possible to form an image without performing various controls.
  • Random light is output depending on the source, but any stage that can output random light is used appropriately. It is possible to
  • the polarization property is converted using the wavelength 3 4 polarization plate 35, but it is possible to use any means that can convert the polarization property.
  • the reference light is converted into polarized light.
  • the reference light or the signal S may be converted into arbitrary (light, polarized light). It is possible.
  • CC 366 is used as the step of 2 and 2, but it is also possible to apply the step of any state such as C OS.
  • a light cho (coe) is output on the () output from the stage, and this cho cuts off to generate a stripe-shaped broad, and the stripe is detected by CC 3 6 3 7.
  • this composition similarly to the optical image 3, an image can be suitably acquired even when is moved.
  • a light such as a xenon lamp to output a light consisting of light and detect the light to be detected by CC 367.
  • the part output by the stage is taken out by a beam splitter, the part is detected by the light such as photo diode, and the detected signal is detected. 2 and the operational part of the computer 32 (2, 5
  • It can be configured to correct the brightness of the image by the processing unit 2 5).
  • the image 3 above it is acquired by measuring C of 9 degrees 2 and C (C,) degrees. For example, as 3 4 ⁇ Using 2 plates, 2 of phase 8 degrees 2 You can get the issue.
  • the detection signal obtained by the output processing of the reference beam and the detection signal obtained by the second processing and the detection signal obtained by the second output processing have a distance interval of 9 degrees. Is determined. This allows you to get 4 issues of every 9.
  • a dihedral image of the retinal membrane can be obtained in addition to the above-mentioned fixed fundus state. This makes it possible to measure the number of films, for example. Needless to say, other types of applications are possible.

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Abstract

　計測時間の短縮を図ることが可能な光画像計測装置を提供する。キセノンランプ２からフラッシュ光を出力し、光学フィルタ２Ａにより広帯域光に変換する。偏光板３でフラッシュ光を直線偏光に変換し、ハーフミラー６で信号光Ｓと参照光Ｒに分割する。参照光Ｒを波長板７で円偏光に変換し、信号光Ｓと参照光Ｒをハーフミラー６で重畳して干渉光Ｌを生成する。ＣＣＤ２３は、干渉光Ｌと同じ特性の干渉光を検出する。干渉光Ｌは、偏光ビームスプリッタ１１によりＳ偏光成分Ｌ１とＰ偏光成分Ｌ２に分けられ、それぞれＣＣＤ２１、２２により検出される。コンピュータ３０は、ＣＣＤ２１、２２、２３からの検出信号に基づいて、被測定物体Ｏの画像を形成する。このような光画像計測装置１によれば、干渉光Ｌの２つの偏光成分Ｌ１、Ｌ２を同時に取得できるので、計測時間の短縮を図ることができる。

Description

明 細 書
光画像計測装置
技術分野
[0001] 本発明は、特に光散乱媒質の被測定物体に光を照射し、その反射光もしくは透過 光を用いて被測定物体の表面形態や内部形態を計測し、その画像を形成する光画 像計測装置に関する。
背景技術
[0002] 近年、レーザ光源等を用いて被測定物体の表面や内部の画像を形成する光画像 計測技術が注目を集めている。この光画像計測技術は、従来力もの X線 CTのような 人体に対する有害性を持たないことから、特に医療分野における応用の展開が期待 されている。
[0003] 光画像計測技術における代表的な手法の一例として低コヒーレンス干渉法 (光コヒ 一レンス断層画像ィ匕法などとも呼ばれる）がある。この手法は、例えばスーパールミネ セントダイオード（Super Luminescent Diode； SLD)のように広 、スペクトル幅を もつ広帯域光源の低干渉性を利用するもので、被測定物体力 の反射光や透過光 を/ z mオーダーの優れた距離分解能で検出可能とするものである（例えば下記の非 特許文献 1を参照)。
[0004] この低コヒーレンス干渉法を利用した装置の一例として、マイケルソン型の干渉計に 基づく従来の光画像計測装置の基本構成を図 9に示す。この光画像計測装置 1000 は、広帯域光源 1001、鏡 1002、ビームスプリッタ 1003及び光検出器 1004を含ん で構成されている。被測定物体 1005は、散乱媒質により形成されている。広帯域光 源 1001からの光ビームは、ビームスプリッタ 1003により、鏡 1002に向力う参照光 R と被測定物体 1005に向力 信号光 Sの 2つに分割される。参照光 Rはビームスプリツ タ 1003による反射光であり、信号光 Sはビームスプリッタ 1003の透過光である。
[0005] ここで、図 9に示すように、信号光 Sの進行方向に z軸を定めるとともに、信号光 Sの 進行方向に対する直交面を x—y面として定義する。鏡 1002は、同図中の両側矢印 方向（z—スキャン）に変位可能とされている。 [0006] 参照光 Rは、鏡 1002に反射される際にその z—スキャンによりドップラー周波数シフ トを受ける。一方、信号光 Sは、被測定物体 1005に照射されると、その表面及び内 部層により反射される。被測定物体は散乱媒質であるので、信号光 Sの反射光は多 重散乱を含む乱雑な位相をもった拡散波面であると考えられる。被測定物体 1005を 経由した信号光と、鏡 1002を経由し周波数シフトを受けた参照光は、ビームスプリツ タ 1003によって重畳されて干渉光を生成する。
[0007] 低コヒーレンス干渉方法を用いた画像計測では、信号光 Sと参照光 Rの光路長差が 光源の μ mオーダーのコヒーレント長（可干渉距離）以内でありかつ参照光 Rと位相 相関のある信号光 Sの成分のみが参照光 Rと干渉を生じる。すなわち、信号光 Sのコ ヒーレントな信号光成分のみが選択的に参照光 Rと干渉し合う。この原理から、鏡 10 02の位置を z—スキャンして参照光 Rの光路長を変化させることにより、被測定物体 1 005の内部層の光反射プロフィールが測定される。更に、被測定物体 1005へ照射 される信号光 Sを X— y面方向にも走査する。このような z方向及び X— y面方向のスキ ヤンを行いながら干渉光を光検出器 1004で検出し、その検出結果として出力される 電気信号 (ヘテロダイン信号)を解析することによって、被検体 1005の 2次元断層画 像が取得される (非特許文献 1を参照)。
[0008] なお、ビームスプリッタ 1003によって重畳される参照光 R及び信号光 Sの強度をそ れぞれ I
rと I
sとし、両光波の間の周波数差及び位相差をそれぞれ f
if及び Δ Θとすると
、光検出器からは次式に示すようなヘテロダイン信号が出力される（例えば、非特許 文献 2を参照)。
[0009] [数 1]
Figure imgf000004_0001
[0010] 式（1)の右辺第 3項は交流電気信号であり、その周波数 f は参照光 Rと信号光 Sの if
うなり（ビート）の周波数に等しい。ヘテロダイン信号の交流成分の周波数 f は、ビート if 周波数などと呼ばれる。ここで、交流成分は、時間経過に伴って周期的に強度が変 化するヘテロダイン信号の干渉成分に相当する。また、式（1)の右辺第 1項及び第 2 項はへテロダイン信号の直流成分であり、干渉光の背景光成分の信号強度に対応し ている。 [0011] し力しながら、このような従来の低コヒーレンス干渉法で 2次元断層画像を取得する ためには、被測定物体 1005に対して光ビームを走査することにより、被測定物体 10 05の深度方向（z方向）及び断層面方向（X— y面方向）の各部位からの反射光波を 順次に検出する必要がある。したがって、被測定物体 1005を計測するためには長 時間を要し、また、その計測原理を勘案すると計測時間の短縮を図ることは困難であ る。
[0012] このような問題点に鑑み、計測時間の短縮を図るための光画像計測装置が考案さ れている。図 10には、そのような装置の一例の基本構成が示されている。同図に示 す光画像計測装置 2000は、キセノンランプ (光源） 2001、鏡 2002、ビームスプリツ タ 2003、光検出器としての 2次元光センサアレイ 2004、及びレンズ 2006、 2007を 含んで構成されている。光源 2001から出射された光ビームは、レンズ 2006、 2007 により平行光束にされるとともにそのビーム径が拡大され、ビームスプリッタ 2003によ つて参照光 Rと信号光 Sとに二分される。参照光 Rには鏡 2002の z—スキャンによりド ップラー周波数シフトが付与される。一方、信号光 Sは、ビーム径が広げられているの で、 x—y面の広い範囲に亘つて被測定物体 2005に入射される。よって、信号光 Sは 、当該入射範囲における被測定物体 2005の表面や内部の情報を含んだ反射光と なる。参照光 Rと信号光 Sは、ビームスプリッタ 2003により重畳され、 2次元光センサ アレイ 2004上に並列配置された素子 (ピクセル、光センサ）により検出される。したが つて、光ビームを走査することなぐ被測定物体 2005の 2次元断層画像をリアルタイ ムに取得することが可能となる。
[0013] このような非走査型の光画像計測装置としては、非特許文献 3に記載のものが知ら れている。同文献に記載の装置では、 2次元光センサアレイから出力される複数のへ テロダイン信号を、並列配置された複数の信号処理系に入力して、各へテロダイン信 号の振幅と位相を検出するように構成されて 、る。
[0014] しかし、このような構成において画像の空間分解能を高めるためにはアレイの素子 数を増加させる必要があり、更に、その素子数に対応するチャンネル数を備えた信号 処理系を用意しなければならない。したがって、高分解能の画像を必要とする医療 や工業等の分野においては実用化する上で難があると思われる。 [0015] そこで、本発明者らは、下記の特許文献 1にお 、て、次のような非走査型の光画像 計測装置を提案した。本提案に係る光画像計測装置は、光ビームを出射する光源と 、該光源から出射された光ビームを、被検体が配置される被検体配置位置を経由す る信号光と、前記被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参照光 とに二分するとともに、前記被検体配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光 路を経由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成する干渉光学系と、 該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさ せる周波数シフタと、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光するために、前記干渉 光を二分割して、さら〖こ、該ニ分割された干渉光を周期的に遮断することにより、互 V、の位相差が 90度である 2列の干渉光パルスを生成する光遮断装置と、前記 2列の 干渉光パルスをそれぞれ受光する光センサと、該光センサが、空間的に配列され、 それぞれが独立に受光信号を得る複数の受光素子を有するものであり、前記光セン サで得られた複数の受光信号を統合して前記被検体配置位置に配置された被検体 の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を 生成する信号処理部を具備して ヽる。
[0016] この光画像計測装置は、参照光と信号光の干渉光を二分して 2台の光センサ（2次 元光センサアレイ)で受光する構成にお!、て、両センサアレイの前にそれぞれ光遮断 装置を配置して干渉光をサンプリングするように構成されている。そして、分割された 2つの干渉光のサンプリング周期に π Ζ2の位相差を設けることにより、干渉光の背 景光成分を構成する信号光と参照光の強度と、干渉光の位相の直交成分 (sin成分 と cos成分）とを検出するとともに、両センサアレイからの出力に含まれる背景光成分 の強度を両センサアレイの出力から差し引くことにより、干渉光の 2つの位相直交成 分を算出し、その算出結果を用 、て干渉光の振幅を求めるようになって!/、る。
[0017] なお、 2次元光センサアレイとしては CCD (Charge— Coupled Device)カメラな どの市販のイメージセンサが広く用いられている。しカゝし、現在巿販されている CCD イメージセンサは周波数応答特性が低ぐ数 KHzから数 MHz程度のへテロダイン信 号のビート周波数に追従できな 、と 、う問題点が従来力 認識されて 、た。本発明 者らによる特許文献 1記載の光画像計測装置は、当該問題点を十分に認識した上で 、その応答特性の低さを利用して計測を行っている点が特徴的であるといえる。
[0018] 特許文献 1 :特開 2001— 330558号公報 (請求項、明細書段落 [0068]— [0084] 、第 1図）
非特許文献 1 :丹野直弘、「光学」、 28卷 3号、 116 (1999)
非特許文献 2 :吉沢、瀬田編、「光へテロダイン技術 (改訂版)」、新技術コミュニケ一 シヨンズ（2003)、 p. 2
非特許文献 3 :K. P. Chan, M. Yamada、 H. Inaba、「Electronics Letters] , V ol. 30、 1753、 (1994)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0019] 上記のような従来の光画像計測装置では、 10程度の干渉光パルスを CCDで受光 して蓄積することにより一つの画像を形成していた。このような装置を眼科測定に応 用すると、次のような問題が生じる。すなわち、 10程度の干渉光パルスを検出してい る間に、眼球運動や心拍などによって被検眼が動くと、眼底で反射されるときに干渉 光がドップラーシフトを受けて周波数が変調され、形成される画像の確度が低下して しまう。
[0020] なお、このような事情は、眼科分野等の医療分野のみならず、計測中に動く可能性 がある物体を計測対象とする各種の分野 (たとえば生物学分野等）においても同様で ある。
[0021] また、上記のように一つの画像を形成するためには 10程度の干渉光パルスが必要 となるが、そのための光遮断装置の開閉タイミングの制御が困難であるという問題も ある。
[0022] 更に、ヘテロダイン信号のビート周波数に同期させて光源の点滅を行う必要がある
1S その同期制御が困難であることも問題である。
[0023] また、従来の構成では、一つの画像を形成するために 10程度の干渉光パルスが必 要であることから、計測に時間が掛カるという問題もあった。
[0024] 本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、計測時間の短縮を 図ることが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。 [0025] また、本発明は、被測定物体の動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成 することが可能な光画像計測装置を提供することを別の目的とするものである。
[0026] また、本発明は、光遮断装置や光源の複雑な制御を行わずに被測定物体の画像 を形成することが可能な光画像計測装置を提供することを別の目的とするものである 課題を解決するための手段
[0027] 上記目的を達成するために、請求項 1に記載の発明は、広帯域光を出力する光出 力手段と、前記出力された広帯域光を被測定物体を経由する信号光と参照物体を 経由する参照光とに分割する分割手段と、前記信号光又は前記参照光の偏光特性 を変換する変換手段と、前記変換された偏光特性を有する、前記被測定物体を経由 した信号光及び前記参照物体を経由した参照光の一方と、他方とを重畳させて干渉 光を生成する重畳手段と、前記生成された干渉光の異なる 2つの偏光成分を抽出す る抽出手段と、前記抽出された 2つの偏光成分の一方を検出して第 1の検出信号を 出力する第 1の検出手段及び他方を検出して第 2の検出信号を出力する第 2の検出 手段と、前記第 1及び第 2の検出手段により出力された第 1及び第 2の検出信号に基 づいて、前記被測定物体の画像を形成する画像形成処理手段と、を備える、ことを 特徴とする光画像計測装置である。
[0028] また、請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の光画像形成装置であって、前 記光出力手段により出力された広帯域光に基づく光を検出して第 3の検出信号を出 力する第 3の検出手段を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記第 1、第 2及び 第 3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0029] また、請求項 3に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像形成装置であって、前 記光出力手段により出力された広帯域光を直線偏光に変換する偏光板を更に備え 、前記変換手段は、前記直線偏光に変換された広帯域光に基づく前記信号光又は 前記参照光を円偏光に変換する、ことを特徴とする。
[0030] また、請求項 4に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記画像形成処理手段は、前記第 3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成 分を演算する背景光演算手段と、前記演算された背景光成分と前記第 1及び第 2の 検出信号とに基づいて、前記 2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度を 演算する干渉成分強度演算手段と、を備え、前記演算された 2つの偏光成分のそれ ぞれの干渉成分の信号強度に基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを 特徴とする。
[0031] また、請求項 5に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記画像形成処理手段は、前記第 3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成 分を演算する背景光演算手段と、前記演算された背景光成分と前記第 1及び第 2の 検出信号とに基づいて、前記干渉光の位相の空間分布を演算する位相分布演算手 段と、を備え、前記演算された位相の空間分布を表す画像を形成する、ことを特徴と する。
[0032] また、請求項 6に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記第 1、第 2及び第 3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1、第 2及び第 3の検出信号を出力し、前記光出力手段は、前記所定のフレームレートに 同期したタイミングで前記広帯域光としてのフラッシュ光を断続的に出力し、前記画 像形成処理手段は、前記断続的に出力される各フラッシュ光について、そのフラッシ ュ光に基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の画 像を形成する、ことを特徴とする。
[0033] また、請求項 7に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記信号光と前記参照光との光路長の差を変更する光路長変更手段を更に備え、前 記光出力手段は、前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された後に前記光路長 が変更されたときに他のフラッシュ光を出力し、前記画像形成処理手段は、前記他の フラッシュ光に基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記被測定物 体の他の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0034] また、請求項 8に記載の発明は、請求項 7に記載の光画像計測装置であって、前 記光路長変更手段は、前記参照光の光路長を連続的に変更し、前記光出力手段は 、前記フラッシュ光を断続的に出力し、前記画像形成処理手段は、前記断続的に出 力された複数のフラッシュ光のそれぞれに基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号 に基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、ことを特徴とする。 [0035] また、請求項 9に記載の発明は、請求項 7に記載の光画像計測装置であって、前 記光路長変更手段は、前記光路長の差を断続的に変更し、前記光出力手段による 前記フラッシュ光の断続的な出力タイミングと、前記光路長変更手段による断続的な 光路長の差の変更タイミングとを同期させる制御手段を更に備え、前記画像形成処 理手段は、前記同期された出力タイミングで出力された複数のフラッシュ光のそれぞ れに基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の複数 の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0036] また、請求項 10に記載の発明は、請求項 8又は請求項 9に記載の光画像計測装置 であって、前記第 1、第 2及び第 3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで 前記第 1、第 2及び第 3の検出信号を出力し、前記光出力手段によるフラッシュ光の 断続的な出力タイミング力 前記所定のフレームレートに同期されている、ことを特徴 とする。
[0037] また、請求項 11に記載の発明は、請求項 7〜請求項 10のいずれか一項に記載の 光画像計測装置であって、前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置さ れた反射面を有する参照鏡であり、前記光路長変更手段は、前記参照鏡を前記参 照光の光路方向に移動させる参照鏡移動機構を含む、ことを特徴とする。
[0038] また、請求項 12に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記第 1、第 2及び第 3の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージセンサであ る、ことを特徴とする。
[0039] また、請求項 13に記載の発明は、請求項 2に記載の光画像計測装置であって、前 記第 1及び第 2の検出手段による前記偏光成分の露光時間をそれぞれ変更する露 光時間変更手段を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記露光時間が変更され て検出された前記偏光成分に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 3の検 出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0040] また、請求項 14に記載の発明は、請求項 13に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段の それぞれの前記露光時間を、前記所定のフレームレートよりも短い時間に変更する、 ことを特徴とする。
[0041] また、請求項 15に記載の発明は、請求項 13に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記光出力手段は、前記所定のフレームレートよりも短い発 光時間の前記広帯域光を出力し、前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の 検出手段のそれぞれの前記露光時間を、前記広帯域光の発光時間よりも短い時間 に変更する、ことを特徴とする。
[0042] また、請求項 16に記載の発明は、請求項 1に記載の光画像形成装置であって、前 記信号光又は前記参照光の光路に対して挿脱可能とされ、その光路長を変更する 光路長変更部材を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記光路長変更部材が光 路力 退避されているときに前記第 1及び第 2の検出手段力 出力された前記第 1及 び第 2の検出信号と、前記光路長変更部材が光路に挿入されているときに前記第 1 又は第 2の検出手段により出力された第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物 体の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0043] また、請求項 17に記載の発明は、請求項 1に記載の光画像形成装置であって、前 記信号光又は前記参照光の光路に対して挿脱可能とされ、その光路長を変更する 光路長変更部材を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記光路長変更部材が光 路に挿入されているときに前記第 1及び第 2の検出手段力 出力された前記第 1及び 第 2の検出信号と、前記光路長変更部材が光路から退避されているときに前記第 1 又は第 2の検出手段により出力された第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物 体の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0044] また、請求項 18に記載の発明は、請求項 16又は請求項 17に記載の光画像形成 装置であって、前記光出力手段により出力された広帯域光を直線偏光に変換する偏 光板を更に備え、前記変換手段は、前記直線偏光に変換された広帯域光に基づく 前記信号光又は前記参照光を円偏光に変換する、ことを特徴とする。
[0045] また、請求項 19に記載の発明は、請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測 装置であって、前記画像形成処理手段は、前記第 4の検出信号に基づいて、前記干 渉光の背景光成分を演算する背景光演算手段と、前記演算された前記背景光成分 と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記 2つの偏光成分のそれぞれの干 渉成分の信号強度を演算する干渉成分強度演算手段と、を備え、前記演算された 2 つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度に基づ!、て、前記被測定物体の 画像を形成する、ことを特徴とする。
[0046] また、請求項 20に記載の発明は、請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測 装置であって、前記画像形成処理手段は、前記第 4の検出信号に基づいて、前記干 渉光の背景光成分を演算する背景光演算手段と、前記演算された前記背景光成分 と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記干渉光の位相の空間分布を演算 する位相分布演算手段と、を備え、前記演算された位相の空間分布を表す画像を形 成する、ことを特徴とする。
[0047] また、請求項 21に記載の発明は、請求項 16に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路から退避さ れているときに、前記所定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域光とし てのフラッシュ光を断続的に出力し、前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力 される各フラッシュ光について、そのフラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信 号と、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを 特徴とする。
[0048] また、請求項 22に記載の発明は、請求項 17に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路に挿入さ れているときに、前記所定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域光とし てのフラッシュ光を断続的に出力し、前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力 される各フラッシュ光について、そのフラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信 号と、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを 特徴とする。
[0049] また、請求項 23に記載の発明は、請求項 16に記載の光画像計測装置であって、 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照鏡 であり、前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させて前記参照光の光路長を 変更する参照鏡移動機構を更に備え、前記光出力手段は、前記光路長変更部材が 光路力も退避された状態において、前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された 後に前記参照光の光路長が前記変更されたときに、他のフラッシュ光を出力し、前記 画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく第 1及び第 2の検出信号と、前 記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、ことを特 徴とする。
[0050] また、請求項 24に記載の発明は、請求項 17に記載の光画像計測装置であって、 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照鏡 であり、前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させて前記参照光の光路長を 変更する参照鏡移動機構を更に備え、前記光出力手段は、前記光路長変更部材が 光路に挿入された状態において、前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された 後に前記参照光の光路長が前記変更されたときに、他のフラッシュ光を出力し、前記 画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく第 1及び第 2の検出信号と、前 記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、ことを特 徴とする。
[0051] また、請求項 25に記載の発明は、請求項 23又は請求項 24に記載の光画像計測 装置であって、前記参照鏡移動機構は、前記参照鏡を前記光路方向に連続的に移 動させ、前記光出力手段は、前記フラッシュ光を断続的に出力し、前記画像形成処 理手段は、前記断続的に出力された複数のフラッシュ光のそれぞれについて、その フラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の検出信号とに基づ いて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、ことを特徴とする。
[0052] また、請求項 26に記載の発明は、請求項 23又は請求項 24に記載の光画像計測 装置であって、前記参照鏡移動機構は、前記参照鏡を前記光路方向に断続的に移 動させ、前記光出力手段によるフラッシュ光の断続的な出力タイミングと、前記参照 鏡移動機構による断続的な前記参照鏡の移動タイミングとを同期させる制御手段を 更に備え、前記画像形成処理手段は、前記同期された出力タイミングで出力された 複数のフラッシュ光のそれぞれに基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の 検出信号とに基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、ことを特徴とす る。
[0053] また、請求項 27に記載の発明は、請求項 25又は請求項 26に記載の光画像計測 装置であって、前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで 前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記光出力手段によるフラッシュ光の断続 的な出力タイミングが、前記所定のフレームレートに同期されている、ことを特徴とす る。
[0054] また、請求項 28に記載の発明は、請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測 装置であって、前記第 1及び第 2の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージ センサである、ことを特徴とする。
[0055] また、請求項 29に記載の発明は、請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測 装置であって、前記第 1及び第 2の検出手段による前記偏光成分の露光時間をそれ ぞれ変更する露光時間変更手段を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記露光 時間が変更されて検出された前記偏光成分に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と 、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、ことを特 徴とする。
[0056] また、請求項 30に記載の発明は、請求項 29に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段の それぞれの前記露光時間を、前記所定のフレームレートよりも短い時間に変更する、 ことを特徴とする。
[0057] また、請求項 31に記載の発明は、請求項 29に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力し、前記光出力手段は、前記所定のフレームレートよりも短い発 光時間の前記広帯域光を出力し、前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の 検出手段のそれぞれの前記露光時間を、前記広帯域光の発光時間よりも短い時間 に変更する、ことを特徴とする。
[0058] また、請求項 32に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像形成装 置であって、前記光出力手段により出力される広帯域光はフラッシュ光である、ことを 特徴とする。
[0059] また、請求項 33に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装 置であって、前記光出力手段により出力される広帯域光は連続光である、ことを特徴 とする。
[0060] また、請求項 34に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装 置であって、前記光出力手段は、光源と、前記光源から出力された光を広帯域光に 変換する光学フィルタとを含む、ことを特徴とする。
[0061] また、請求項 35に記載の発明は、請求項 34に記載の光画像計測装置であって、 前記光源は熱光源である、ことを特徴とする。
[0062] また、請求項 36に記載の発明は、請求項 34に記載の光画像計測装置であって、 前記光源は発光ダイオードである、ことを特徴とする。
[0063] また、請求項 37に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装 置であって、前記光出力手段により出力された広帯域光の光量を検出する光量検出 手段を更に備え、前記画像形成処理手段は、前記検出された光量に基づいて、前 記形成された画像の明るさを調整する、ことを特徴とする。
[0064] また、請求項 38に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装 置であって、前記変換手段は、前記信号光又は前記参照光の互いに直交する P偏 光成分と S偏光成分との間に位相差を与えて偏光特性を変換する波長板である、こ とを特徴とする。
[0065] また、請求項 39に記載の発明は、請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装 置であって、前記抽出手段は、前記重畳手段により生成された干渉光の互いに直交 する P偏光成分及び S偏光成分とを抽出する偏光ビームスプリッタである、ことを特徴 とする。
[0066] また、請求項 40に記載の発明は、請求項 1に記載の光画像形成装置であって、前 記光出力手段により出力される広帯域光は、無偏光又はランダム偏光である、ことを 特徴とする。
[0067] また、請求項 41に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像計測装置であって、 前記光出力手段は、前記無偏光の広帯域光を出力する熱光源を含む、ことを特徴と する。
[0068] また、請求項 42に記載の発明は、請求項 41に記載の光画像形成装置であって、 前記熱光源は、ハロゲンランプ又はキセノンランプである、ことを特徴とする。
[0069] また、請求項 43に記載の発明は、請求項 41又は請求項 42に記載の光画像形成 装置であって、前記光出力手段は、前記熱光源により出力された無偏光の広帯域光 を導光する光ファイババンドルを含む、ことを特徴とする。
[0070] また、請求項 44に記載の発明は、請求項 41〜請求項 43のいずれか一項に記載 の光画像形成装置であって、前記光出力手段は、前記熱光源により出力された無偏 光の広帯域光の所定帯域のみを透過させるフィルタを含む、ことを特徴とする。
[0071] また、請求項 45に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記光出力手段は、前記ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源を含む、こ とを特徴とする。
[0072] また、請求項 46に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記信号光は無偏光又はランダム偏光である、ことを特徴とする。
[0073] また、請求項 47に記載の発明は、請求項 46に記載の光画像形成装置であって、 前記変換手段は、前記無偏光又はランダム偏光の広帯域光に基づく前記参照光を 円偏光に変換する、ことを特徴とする。
[0074] また、請求項 48に記載の発明は、請求項 47に記載の光画像形成装置であって、 前記変換手段は、前記参照光の光路に設けられた波長板及び偏光板を含む、ことを 特徴とする。
[0075] また、請求項 49に記載の発明は、請求項 47又は請求項 48に記載の光画像形成 装置であって、前記変換手段により前記参照光に付与される分散を補正する分散補 正光学素子を更に備える、ことを特徴とする。
[0076] また、請求項 50に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記被測定物体に対して前記信号光を合焦する第 1のレンズと、前記参照物体に対 して前記参照光を合焦する第 2のレンズと、を更に備える、ことを特徴とする。
[0077] また、請求項 51に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージセンサである、 ことを特徴とする。
[0078] また、請求項 52に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記光出力手段により出力される広帯域光は連続光である、ことを特徴とする。
[0079] また、請求項 53に記載の発明は、請求項 52に記載の光画像計測装置であって、 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び第 2の検出信号を出力するとともに、前記所定のフレームレートよりも短い露光時間で 前記偏光成分を検出する、ことを特徴とする。
[0080] また、請求項 54に記載の発明は、請求項 52に記載の光画像形成装置であって、 前記光出力手段により出力された前記連続光の広帯域光を所定の時間間隔で遮蔽 する光チヨツバを更に備える、ことを特徴とする。
[0081] また、請求項 55に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記光出力手段により出力される広帯域光はフラッシュ光である、ことを特徴とする。
[0082] また、請求項 56に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像形成装置であって、 前記参照光の光路長を第 1の光路長と第 2の光路長とに変更する光路長変更手段を 更に備え、前記画像形成処理手段は、前記参照光の光路長が前記第 1の光路長の ときの前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 2の光路長のときの前記第 1及び第 2 の光路長のときの前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画 像を形成する、ことを特徴とする。
[0083] また、請求項 57に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像計測装置であって、 前記光出力手段により出力された広帯域光の光量を検出する光量検出手段を更に 備え、前記画像形成処理手段は、前記検出された光量に基づいて、前記形成された 画像の明るさを調整する、ことを特徴とする。
[0084] また、請求項 58に記載の発明は、請求項 40に記載の光画像計測装置であって、 前記抽出手段は、前記重畳手段により生成された干渉光の互いに直交する P偏光 成分及び S偏光成分とを抽出する偏光ビームスプリッタである、ことを特徴とする。 発明の効果
[0085] 本発明に係る光画像計測装置は、光出力手段により出力された広帯域光を被測定 物体を経由する信号光と参照物体を経由する参照光とに分割し、信号光又は参照 光の偏光特性を変換するとともに、被測定物体を経由した信号光と参照物体を経由 した参照光とを重畳させて干渉光を生成する。更に、この干渉光の異なる 2つの偏光 成分を抽出し、これら 2つの偏光成分の一方を検出して第 1の検出信号を出力すると ともに他方を検出して第 2の検出信号を出力し、第 1及び第 2の検出信号に基づいて 被測定物体の画像を形成するように作用する。
[0086] このように作用する光画像計測装置によれば、干渉光の 2つの偏光成分を同時に 取得することができることから、計測時間の短縮を図ることが可能である。
[0087] また、本発明に係る光画像計測装置によれば、干渉光の 2つの偏光成分を同時に 検出でき、 2つの偏光成分の検出時間の誤差が無いことから、被測定物体の動きの 影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。すなわち、 2つの 偏光成分を非同時に取得する場合には、第 1の偏光成分を検出するときの被測定物 体の位置と、第 2の偏光成分を検出するときの被測定物体の位置とが異なる場合が あり、被測定物体の画像に「流れ」が生じてしまうことがあつたが、この発明に係る光 画像計測装置によれば、このような「流れ」が発生するおそれを低減することが可能 である。
[0088] また、本発明に係る光画像計測装置によれば、従来のように複数の干渉光パルス を生成するための光遮断装置 (シャツタ）を用いるのではなぐ干渉光の偏光特性を 利用して画像を形成するようになっているので、光遮断装置と光源との複雑な同期制 御を行う必要がない。
図面の簡単な説明
[0089] [図 1]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の構成の一例を示す概略図 である。
[図 2]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の制御系の構成の一例を示 す概略ブロック図である。
[図 3]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の変形例の構成の一例を示 す概略図である。
[図 4]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の構成の一例を示す概略図 である。
[図 5]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の制御系の構成の一例を示 す概略ブロック図である。
[図 6]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の構成の一例を示す概略図 である。
[図 7]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の制御系の構成の一例を示 す概略ブロック図である。
[図 8]本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の変形例の構成の一例を示 す概略図である。
[図 9]従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
[図 10]従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
符号の説明
1、 100、 200、 300、 400 光画像計測装置
2 キセノンランプ
2A 光学フィルタ
2B ビームスプリッタ
2C 光検出器
3、 305、 305' 偏光板
4、 5 レンズ
6 ハーフミラー
7、 304、 304' 波長板
8、 309 参照鏡
8A、310 参照鏡移動機構
9 光路長変更光学素子
9A 光学素子挿脱機構
10 結像用レンズ群
11、 314 偏光ビームスプリッタ
12、 13、 303 ビームスプリッタ 20、 324 信号処理部
201 背景光演算部
202 干渉成分強度演算部
203 位相分布演算部
204 画像形成部
205 画像調整処理部
21、 22、 23、 24、 316、 317 CCD
30、 320 コンピュータ
31 制御部
32 表示部
33 操作部
301 ハロゲンランプ
302 フイノレタ
306、 315 反射ミラー
307、 307' ガラス板
308、 311 対物レンズ
313 結像レンズ (群）
R 参照光
S 信号光
L 干渉光
LI S偏光成分
L2 P偏光成分
O 被測定物体
発明を実施するための最良の形態
[0091] 以下、本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の一例について、図面を 参照しながら詳細に説明する。
[0092] 〈第 1の実施の形態〉
[装置構成] 図 1は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の概略構成の一例を表している 。同図に示す光画像計測装置 1は、例えば医療分野や工業分野等における各種の 被測定物体 oの断層画像や表面画像の計測に利用可能な装置である。この被測定 物体 oは、例えば医療分野においては人眼等の散乱媒質力もなる物体である。
[0093] 光画像計測装置 1は、フラッシュ光を出力するキセノンランプ 2と、出力されたフラッ シュ光を低コヒーレントな広帯域光に変換する光学フィルタ 2Aとを備えて 、る。キセノ ンランプ 2と光学フィルタ 2Aは、広帯域光を出力する本発明の「光出力手段」の一例 に相当する。
[0094] 広帯域光に変換されたフラッシュ光の光路上には、フラッシュ光の偏光特性を直線 偏光に変換する偏光板 3と、ビームスプリッタ 2Bと、フラッシュ光の径を拡大して平行 光にするレンズ 4、 5と、ビームスプリッタ 12と、ハーフミラー 6とが設けられている。
[0095] フラッシュ光は、ハーフミラー 6によって、被測定物体 Oに向力う信号光 Sと、参照鏡 8に向力う参照光 Rとに分割される。参照光 Rの光路上には、波長板 7と参照鏡 8が設 けられている。波長板 7は、参照光 Rの偏光特性を直線偏光力も円偏光に変換する ように作用する。以下、これらの部材についてそれぞれ詳しく説明する。
[0096] キセノンランプ 2は、通常のようにフラッシュ光を出力するように作用し、本発明の「 光源」の一例に相当するものである。キセノンランプ 2は、従来の光画像形成装置に 用いられていた SLDと比べて十分大きな光量の光を出力するものである。なお、本 発明の「光源」としては、通常の SLDと比較して十分大きな光量の光を出力する任意 の光源、たとえば LED (発光ダイオード)等を適用することが可能である。また、 SLD を適宜に用いることも可能である。
[0097] 光学フィルタ 2Aは、キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光の光路上に配置さ れており、前述のように、このフラッシュ光を低コヒーレントな広帯域光に変換するよう に作用する。
[0098] ここで、図 1中に示す xyz座標系は、信号光 S (フラッシュ光）の進行方向を z軸方向 とし、それに直交する信号光 Sの振動面を xy平面として定義している。 X軸方向、 y軸 方向は、信号光 Sの電場 (電界)成分の振動面、磁場 (磁界)成分の振動面に一致す るよう〖こ定義される。 [0099] 偏光板 3は、広帯域光源 2からのフラッシュ光の所定方向の振動成分を透過させる 偏光変換素子である。本実施形態における偏光板 3は、上記 xy平面の X軸 (及び y軸 )に対して 45° をなす角度方向の振動成分を透過させるように構成される。それによ り、偏光板 3を透過したフラッシュ光は、角度 45° の直線偏光を有する。すなわち、こ のフラッシュ光の X軸方向の偏光成分と y軸方向の偏光成分とは、それぞれ等 Uヽ振 幅を有している。換言すると、このフラッシュ光の P偏光成分と S偏光成分とは、それ ぞれ等しい振幅を有する。
[0100] ハーフミラー 6は、ビームスプリッタ 12を透過したフラッシュ光を、被測定物体 Oに向 力う信号光 Sと、参照鏡 8に向力 参照光 Rとに分割するように作用し、本発明の「分 割手段」の一例に相当するものである。このハーフミラー 6は、フラッシュ光の一部（半 分)を透過させて信号光 Sとし、その残りを反射して参照光 Rとする。
[0101] また、ハーフミラー 6は、被測定物体 Oを経由した信号光 Sと、参照鏡 8を経由した 参照光 Rとを重畳させて干渉光 Lを生成する、本発明の「重畳手段」の一例としても 作用するものである。
[0102] なお、本実施形態では、キセノンランプ 2からのフラッシュ光の光路上に斜設配置さ れたノヽーフミラー 6を中心として、フラッシュ光の光路の延長上に被測定物体 Oを配 設し、フラッシュ光の光路の直交方向に参照鏡 8を配設することにより、マイケルソン 型の干渉計を形成している。そのため、本実施形態では、「分割手段」と「重畳手段」 と力 一つのハーフミラー 6 (の異なる反射面）によって構成されている。
[0103] なお、マッハツェンダー型などの他のタイプの干渉計を適用する場合、「分割手段」 と「重畳手段」とを、それぞれ別々の光学素子によって構成することもある。
[0104] また、「分割手段」及び「重畳手段」としては、フラッシュ光や信号光 Sや参照光尺の 偏光特性に影響を与えない無偏光型の任意のビームスプリッタを適用することができ る。
[0105] 波長板 7は、本発明の「変換手段」の一例に相当し、直線偏光を有する参照光尺の 偏光特性を変換する偏光変換素子である。本実施形態においては、波長板 7として 、それを通過する光の P偏光成分と S偏光成分との間に位相差 π Z4を与えるように 作用する 1 Ζ8波長板を用 、る。 [0106] 参照光 Rは、ハーフミラー 6から参照鏡 8に向力 ときと、参照鏡 8に反射されてハー フミラー 6に向力 ときに、それぞれ波長板 7を通過する。したがって、参照鏡 8で反射 されてハーフミラー 6に戻ってきた参照光 Rには、結果として位相差 π Z2が付与され ることになる。したがって、元々 45° の直線偏光を有している参照光 Rに対して 1/4 波長板が作用した場合と同様に、ハーフミラー 6に戻ってきた参照光 Rの偏光特性は 、円偏光になっている。なお、参照光が波長板を一度しか通過しないマッハツエンダ 一型等の他の干渉計を用いる場合には、「第 2の変換素子」として 1Z4波長板が適 用される。
[0107] 参照鏡 8は、本発明の「参照物体」の一例に相当し、参照光 Rの光路方向（進行方 向）に対して直交する反射面を有している。この参照鏡 8は、後述の機構によって参 照光 Rの光路方向に移動される。それにより、被測定物体 Οの様々な深さ（ζ座標）の 領域における信号光 Sの反射光のうちから目的の深さ領域で反射された成分を抽出 することが可能になる。また、参照鏡 8の移動により、参照光 Rの位相がシフトされる。
[0108] 目的の深さ領域における反射成分の抽出についてより具体的に説明する。信号光 Sと参照光 Rは低コヒーレント光であるから、参照光 Rとほぼ等距離を経由した信号光 Sの部分のみが干渉光 Lの生成に寄与する。つまり、参照鏡 8の光路長とほぼ等距離 に位置する被測定物体 Οの深さ領域における反射光のみが、参照光 Rと干渉して干 渉光 Lを生成することになる。したがって、参照鏡 8の位置を変化させて参照光 Rの光 路長を変更 (ζ—スキャン)することにより、被測定物体 Οの様々な深さ領域力 の反 射光を逐次抽出することができる。
[0109] 光画像計測装置 1には、更に、重畳手段としてのハーフミラー 6により生成された干 渉光 Lを結像させる結像用レンズ群 10と、干渉光 Lの光路を偏光特性に応じて分割 する偏光ビームスプリッタ 11と、分割された干渉光 Lの各光路上に設けられた CCDィ メージセンサ（単に CCDと呼ぶ。） 21、 22とが設けられている。 CCD21、 22は、検出 した光に基づく検出信号をコンピュータ 30に出力する。
[0110] また、レンズ 5とハーフミラー 6との間に斜設されたビームスプリッタ 12により分岐さ れた光路上には、 CCD23が設けられている。更に、偏光板 3とレンズ 4との間に斜設 されたビームスプリッタ 2Bにより分岐された光路上には、フォトダイオード等の光検出 器 2Cが設けられている。 CCD23と光検出器 2Cは、それぞれ、検出した光に基づく 検出信号をコンピュータ 30に出力する。
[0111] 偏光ビームスプリッタ 11は、干渉光 Lの異なる複数の偏光成分を抽出するように作 用し、本発明の「抽出手段」の一例に相当するものである。より具体的には、この偏光 ビームスプリッタ 11は、干渉光 の S偏光成分 L 1を反射して CCD21に入射させると ともに、 P偏光成分 L2を透過させて CCD22に入射させるように作用する。ここで、干 渉光 Lの S偏光成分 L1及び P偏光成分 L2は、互いに等しい振幅 (最大強度)を有し ている。
[0112] CCD21は、偏光ビームスプリッタ 11により抽出された干渉光 Lの S偏光成分 L1を 検出し、光電変換を行って検出信号を生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出 力する。同様に、 CCD22は、抽出された干渉光 Lの P偏光成分 L2を検出し、光電変 換を行って検出信号を生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出力する。 CCD21 、 22は、本発明の「第 1の検出手段」、「第 2の検出手段」の一例に相当する。また、こ れらが出力する検出信号は、それぞれ、「第 1の検出信号」、「第 2の検出信号」の一 例に相当する。
[0113] CCD23には、ハーフミラー 6を透過した信号光 Sとハーフミラー 6により反射された 参照光 Rとから生成される干渉光が、ビームスプリッタ 12により反射されて入射する。 この干渉光は、本発明の「広帯域光に基づく光」の一例に相当し、結像用レンズ群 1 0に向力う干渉光 Lと同じ特性 (特に光の強度）を有している。 CCD23は、この干渉 光を検出して電気信号 (検出信号）に変換し、コンピュータ 30に出力する。 CCD23 は、本発明の「第 3の検出手段」の一例に相当し、出力される検出信号は「第 3の検 出信号」の一例に相当する。
[0114] なお、 CCD21、 22、 23は、たとえば 30フレーム毎秒などの所定のフレームレート で光を検出し、検出信号を出力することができる。
[0115] 光検出器 2Cは、キセノンランプ 2から出力され広帯域光に変換されたフラッシュ光 の一部 (ビームスプリッタ 2Bによる反射光)を検出し、光電変換を行って検出信号を 生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出力する。この検出信号は、検出されたフ ラッシュ光の光量に対応する信号強度を有している。光検出器 2Cは、本発明の「光 量検出手段」の一例に相当する。
[0116] 〔制御系の構成〕
図 2は、光画像計測装置 1の制御系の構成の一例を表している。この光画像計測 装置 1には、コンピュータ 30が設けられている。
[0117] コンピュータ 30は、通常のように、 CPU等のマイクロプロセッサ、 RAM、 ROM,ノヽ ードディスクドライブ等を具備している。このハードディスクドライブには、所定の制御 プログラムや演算プログラム、更には各種パラメータ等のデータがあら力じめ格納さ れている。上記のマイクロプロセッサは、これらのプログラムやデータを RAM上に展 開して各種の制御処理や演算処理を実行する。このコンピュータ 30には、信号処理 部 20とともに、制御部 31、表示部 32及び操作部 33が設けられている。
[0118] 制御部 31は、光画像計測装置 1の各部の制御を行うもので、マイクロプロセッサ、 R AM、 ROM,ハードディスクドライブ、電源回路等を含んで構成される。この制御部 3 1は、キセノンランプ 2に対する電力供給の制御や、参照鏡移動機構 8Aの動作制御 や、表示部 32に各種画面や画像を表示させるための制御や、操作部 33からの操作 信号に基づく装置の動作制御などを行う。この制御部 31は、本発明の「制御手段」の 一例に相当する。
[0119] 参照鏡移動機構 8Aは、被測定物体 Oの z—スキャンを行うために、参照鏡 8を参照 光 Rの光路方向に移動させる機構である。この参照鏡移動機構 8Aは、参照鏡 8を連 続的に移動させるものであってもよいし、断続的に移動させるものであってもよい。連 続的に参照鏡 8を移動させる場合、参照鏡移動機構 8Aは、たとえば通常のモータや 超音波モータ等の駆動装置や、その駆動力を参照鏡 8に伝達するための各種ギア やシャフト等の機構を含んで構成される。また、断続的に参照鏡 8を移動させる場合 には、参照鏡移動機構 8Aは、たとえばステッピングモータや超音波モータ等の駆動 装置や、その駆動力を参照鏡 8に伝達するための機構などを含んで構成される。この 参照鏡移動機構 8Aは、本発明の「光路長変更手段」の一例に相当する。
[0120] また、制御部 31には、 CCD21、 22、 23から出力された検出信号と、光検出器 2C から出力された検出信号がそれぞれ入力される。
[0121] 表示部 32は、液晶ディスプレイ (LCD)や CRTディスプレイ等の任意の表示装置に より構成される。操作部 33は、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、コ ントロールパネル等の任意の操作デバイスや入力デバイスにより構成される。なお、 タツチパネル式のディスプレイやペンタブレット等を用いる場合には、表示部 32と操 作部 33とは一体構成とされる。
[0122] 信号処理部 20は、本発明の「画像形成処理手段」の一例に相当するもので、 CCD 21、 22、 23からの検出信号に基づいて画像を形成する処理を行うもので、マイクロ プロセッサ、 RAM, ROM、ハードディスクドライブ等を含んで構成される。この信号 処理部 20には、背景光演算部 201、干渉成分強度演算部 202、位相分布演算部 2 03、画像形成部 204及び画像調整処理部 205が設けられて 、る。
[0123] 背景光演算部 201は、 CCD23から出力された検出信号に基づいて、干渉光しの 背景光成分 (非干渉成分、直流成分)を演算する。なお、前述したように、 CCD23に より検出される干渉光は、干渉光 Lと同じ特性 (特に光の強度)を有している。背景光 演算部 201は、たとえば、 CCD23からの検出信号を 1波長分 (或いはその整数倍） に亘つて積分することにより、当該検出信号の干渉成分 (交流成分)をキャンセルして 直流成分を抽出する。この直流成分が干渉光 Lの背景光成分に相当する。求められ た背景光成分は、干渉成分強度演算部 202に入力される。このように作用する背景 光演算部 201は、本発明の「背景光演算手段」の一例に相当するものである。
[0124] 干渉成分強度演算部 202は、背景光演算部 201から入力される干渉光 Lの背景光 成分 (直流成分）と、 CCD21から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1に基づく検出 信号と、 CCD22から入力される P偏光成分 L2に基づく検出信号とに基づいて、 S偏 光成分 L1及び P偏光成分 L2の干渉成分 (位相直交成分)の信号強度をそれぞれ演 算する。
[0125] 具体的に説明すると、干渉成分強度演算部 202は、まず、 S偏光成分 L1の検出信 号から背景光成分を除算することにより、 S偏光成分 L1の干渉成分を求める。同様 に、 P偏光成分 L2の検出信号力 背景光成分を除算することにより、 P偏光成分 L2 の干渉成分を求める。ここで、 S偏光成分 L1の干渉成分と P偏光成分の干渉成分と は位相直交成分であるから、一方が余弦波であり他方が正弦波であり、かつ、それら は同位相を有する。 [0126] 干渉成分強度演算部 202は、これら 2つの干渉成分の二乗和を算出し、更に、この 二乗和の値の平方根を算出することにより、 S偏光成分及び P偏光成分の干渉成分 の振幅 (信号強度）を求めるとともに、干渉光 Lの振幅を求める。求められた信号強度 は、画像形成部 204に入力される。このように作用する干渉成分強度演算部 202は 、本発明の「干渉成分強度演算手段」の一例に相当するものである。
[0127] なお、第 1の実施形態及び第 2の実施形態においては、検出信号の強度が時間的 に変化する（前述の [数 1]参照）ので、 S偏光成分 L1及び P偏光成分 L2の干渉成分 は、時間的変化を伴う「交流成分」となる。なお、「干渉成分」は、時間的変化を伴う信 号成分と、空間的な変化を伴なう信号成分 (第 3の実施形態参照）との双方を含んで いる。
[0128] 位相分布演算部 203は、背景光演算部 201から入力される干渉光 Lの背景光成分 と、 CCD21から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1に基づく検出信号と、 CCD22 力 入力される P偏光成分 L2に基づく検出信号とに基づいて、干渉光の位相の空間 分布を演算する。
[0129] より具体的には、位相分布演算部 203は、まず、同位相の余弦波及び正弦波であ る S偏光成分 L1の干渉成分と P偏光成分の干渉成分との比を算出して正接関数を 求める。 S偏光成分 L1と P偏光成分の振幅は等しいので、この正接関数は干渉光 L の振幅に依存せず (分子と分母でキャンセルされる。）、位相情報のみを含むもので ある。位相分布演算部 203は、この正接関数の逆関数を求めることにより位相情報を 求める。求められた位相情報は、画像形成部 204に出力される。
[0130] なお、 CCD21、 22の受光面には、複数の受光素子（ピクセル）が 2次元的に配列 されていることを考慮すると、位相分布演算部 203によって求められた位相情報は、 CCD21、 22の受光面上に定義された 2次元座標面における位相の分布状態を表し ている。このように作用する位相分布演算部 203は、本発明の「位相分布演算手段」 の一例に相当するものである。
[0131] 画像形成部 204は、干渉成分強度演算部 202から入力される干渉光 Lの S偏光成 分 L1と P偏光成分 L2の干渉成分の信号強度に基づ ヽて、被測定物体 Oの画像を 形成する処理を行う。また、画像形成部 204は、位相分布演算部 203から入力される 位相情報に基づ！/ヽて、干渉光 Lの位相の空間分布を表す画像を形成する。
[0132] 干渉成分強度演算部 202から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1と P偏光成分 L 2の干渉成分の信号強度は、 CCD21、 22の受光面上のピクセル毎に得られるもの である。画像形成部 204は、偏光成分の干渉成分の信号強度に応じた輝度値を各 ピクセルごとに指定することにより、被測定物体 Oの所定の深度 (z座標値）における 形態を表す断層画像を形成する。この断層画像は、モノクロのコントラスト画像である 。なお、偏光成分の干渉成分の信号強度に応じた R (赤)値、 G (緑)値、 B (青)値を それぞれ指定することにより、カラー画像を形成することもできる。
[0133] 次に、位相の空間分布を表す画像の形成処理について説明する。干渉光 Lは、キ セノンランプ 2からのフラッシュ光に基づいて生成されるので、位相分布演算部 203 により求められた位相情報は瞬時位相値であり、したがって、 CCD21、 22のピクセ ルの位置に依存せずに均一であると考えられる。
[0134] これを考慮して、画像形成部 204は、たとえば、 CCD21、 22の受光面上の或る特 定点に位置するピクセルで検出される位相値を基準として、各ピクセルにおける検出 信号の位相差を求める。そして、この基準の位相値の輝度 (基準輝度)を指定すると ともに、求めた位相差に応じて各ピクセルにおける輝度値を指定することにより、干渉 光 Lの位相差の空間分布を表す画像を形成する。
[0135] 画像調整処理部 205は、光検出器 2Cにより検出されたフラッシュ光の光量に応じ て、画像形成部 204により形成された画像の明るさを調整するように作用する。ここで 、「明るさ」とは、モノクロ画像の場合には輝度を意味し、カラー画像の場合には輝度 又は明度 (R、 G、 Bの各輝度の最大値)を意味するものとする。なお、この明るさ調整 を施す画像は、干渉光 Lの信号強度 (振幅）を反映して形成される画像である（したが つて位相の空間分布を表す画像は除かれる。；)。
[0136] キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光は、発光の度毎に光量にばらつきが生 じる。この画像調整処理部 205は、画像計測時に出力されたフラッシュ光の光量に基 づいて、その画像の明るさを調整することにより、一定の明るさの画像を得ようとする ものである。このような画像調整処理部 205の作用は、被測定物体 Oについて複数 の画像を取得する場合に特に有効である。 [0137] 画像調整処理部 205は、画像形成部 204により形成された画像を受けると、この画 像の計測を行ったときに光検出器 2Cが検出した光量値を用いて、この画像を構成す る各ピクセルの輝度値や明度値を補正する。
[0138] その具体的手法の一例として、まず、フラッシュ光の基準光量値 Q0をあら力じめ設 定しておく。光検出器 2Cが検出した光量力 であった場合、画像調整処理部 205は 、画像形成部 204により形成された画像の各ピクセルの輝度値 (又は明度値) L (x、 y )を、 (QO/Q) X L (x、 y)に補正する。
[0139] それにより、光量 Qが基準光量値 Q0より大きく画像が基準よりも明るくなつた場合や 、逆に光量 Qが基準光量値 Q0より小さく画像が基準よりも暗くなつた場合であっても 、基準光量値で計測された場合と (ほぼ)等しい明るさの画像を得ることができる。こ の手法は、画像を 1つだけ形成する場合であっても、複数の画像を形成する場合で あっても適用することができる。
[0140] 画像の明るさ調整処理の他の具体例として、被測定物体 Oにつ 、て（たとえば異な る深度の)複数の画像を形成する場合には、次の手法を用いることも可能である。被 測定物体 Oについて N枚の画像を取得するときに、たとえば第 i番目の画像の計測を 行ったときに検出されたフラッシュ光の光量値を基準光量値 Qiとする (i= 1〜Nのい ずれか)。そして、第 j (j = l〜N、 j≠i)枚目の画像の計測時の検出光量値を Qjとす る。画像調整処理部 205は、第 j番目の画像の各ピクセルの輝度値 (又は明度値) Lj (x、 y)を、（QiZQj) X Lj (x、 y)に補正する。それにより、 N枚の画像のそれぞれの 明るさを第潘目の画像の明るさに（ほぼ)一致させることができる。
[0141] また、複数の画像の特定のピクセルの輝度値 (又は明度値)を比較し、それらの例 えば平均値を基準光量値として各画像の明るさを調整することも可能である。
[0142] [動作態様]
以上のように構成された本実施形態の光画像計測装置 1の動作態様を説明する。 以下、 N枚の画像を形成する場合の動作例について説明する。
[0143] まず、制御部 31が、キセノンランプ 2を制御して、第 1番目の画像を形成するための フラッシュ光を出力させるとともに、参照鏡移動機構 8Aを制御して参照鏡 8の等速度 での連続的な移動を開始させる。 [0144] フラッシュ光は、光学フィルタ 2Aにより低コヒーレントな広帯域光に変換され、偏光 板 3により偏光特性が直線偏光に変換される。その光の一部がビームスプリッタ 2Bに より反射され、光検出器 2Cにより光量が検出される。検出された光量値は、コンビュ ータ 30に送られて制御部 31 (の RAMゃノヽードディスクドライブ）に記憶される。
[0145] ビームスプリッタ 2Bを透過したフラッシュ光は、レンズ 4、 5により径が拡大され、平 行光とされ、ビームスプリッタ 12を透過してハーフミラー 6に向かう。
[0146] ハーフミラー 6は、このフラッシュ光を信号光 Sと参照光 Rに分割する。信号光 Sは、 被測定物体 Oに向力つて進行し、被測定物体 Oの様々な深度の位置で反射されて ハーフミラー 6に戻っていく。参照光 Rは、ハーフミラー 6と参照鏡 8との間を往復する 間に、波長板 7によって偏光特性が円偏光に変換される。
[0147] ハーフミラー 6は、被測定物体 Oを経由した信号光 Sと、参照鏡 8を経由した円偏光 の参照光 Rとを重畳して干渉光 Lを生成する。この干渉光 Lは、信号光 S及び参照光 Rが低コヒーレントであることから、参照光 Rが参照鏡 8に反射された時点におけるハ 一フミラー 6と参照鏡 8 (の反射面）との距離とほぼ等しい被測定物体 Oの深度位置に おける情報を含んでいる（つまり、広帯域光のコヒーレント長程度の幅の深度位置の 情報を含んでいる。）。
[0148] このとき、干渉光 Lと同じ特性を有する干渉光がビームスプリッタ 12に向力 方向に 生成され、その一部がビームスプリッタ 12により反射され、 CCD23により検出される 。 CCD23は、検出した干渉光に対応する検出信号をコンピュータ 30に送信する。
[0149] 一方、干渉光 Lは、結像用レンズ群 10により平行光から集束光とされ、偏光ビーム スプリッタ 11により、 S偏光成分 L1と P偏光成分 L2に分割される。 S偏光成分 L1は C CD21によって検出され、 P偏光成分 L2は CCD22によって検出される。 CCD21、 2 2は、それぞれ検出信号をコンピュータ 30に送信する。
[0150] 制御部 31は、第 1番目の CCD21、 22、 23からの検出信号と、光検出器 2C力もの 検出信号を信号処理部 20に送る。また、制御部 31は、第 1番目の画像計測用のフラ ッシュ光の発光力 所定時間経過したら、第 2番目の画像計測用のフラッシュ光をキ セノンランプ 2に出力させる。この第 2番目の画像計測も第 1番目と同様に行う。なお 、フラッシュ光の出力タイミングは、制御部 31により、 CCD21、 22、 23のフレームレ ート（たとえば 30フレーム毎秒）に同期される。
[0151] 以下、第 1番目の画像を形成するための信号処理部 20の動作を説明する。まず、 背景光演算部 201が、 CCD23からの検出信号に基づいて干渉光 Lの背景光成分 を求める。次に、干渉成分強度演算部 202が、この背景光成分と、 CCD21、 22から の S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2の検出信号とに基づいて、 S偏光成分 L1の干渉成 分の信号強度と、 P偏光成分 L2の干渉成分の信号強度とを求める。次に、画像形成 部 203が、この S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2の干渉成分の信号強度に基づいて、 被測定物体 Oの深度 z = z 1における画像 G 1を形成する。
[0152] 一方、位相分布演算部 203は、 CCD21、 22からの検出信号に基づいて、被測定 物体 Oの深度 z = zlにおける干渉光 Lの位相の空間分布を求める。画像形成部 204 は、この干渉光 Lの位相の空間分布を表す画像 P1を形成する。
[0153] 以上のような処理を深度 z = zl〜zNのそれぞれについて実行することにより、 N個 の画像 G1〜GNと、 N個の画像 P1〜PNが形成される。また、制御部 31には、各画 像 G1〜GNを計測したときのフラッシュ光の光量値 Q1〜QNが記憶されている。ここ で、各光量値 Q1〜QNは、対応する画像 G1〜GNと関連付けられて記憶される。
[0154] N個の画像 G1〜GNのうちのいずれかの画像 Giの計測時に検出されたフラッシュ 光の光量値 Qiを基準光量値とする。基準となる画像 Giは、ユーザが選択してもよい し、自動で選択されるようにしてもよい。自動選択の例として、画像 G1〜GNの特定 のピクセルの輝度値（明度値)を比較し、輝度値等が中間に位置する画像を基準画 像とすることができる。この選択処理は、たとえば制御部 31が行う。
[0155] 第 j枚目の画像 Gjの計測時の検出光量値を Qjとすると (j = 1〜N、 j≠i)、画像調整 処理部 205は、この画像 Gjの各ピクセルの輝度値 (又は明度値) Lj (x、 y)を、（QiZ Qj) X Lj (x、 y)に補正する。それにより、 N枚の画像 G1〜GNのそれぞれの明るさを 第 i番目の基準の画像 Giの明るさにほぼ一致させることができる。
[0156] このようにして形成された画像 G1〜GNは、たとえば制御部 31のハードディスクドラ イブに格納される。なお、コンピュータ 30に画像データベース等の記憶装置が接続さ れている場合には、その記憶装置に画像 G1〜GNを記憶することができる。また、コ ンピュータ 30が LAN等のネットワークに接続されている場合には、このネットワーク上 のサーバ（のデータベース）に格納するようにしてもよ!、。
[0157] [他の動作態様]
上記動作態様は、参照鏡 8を等速度で連続的に移動させて z—スキャンを行いつ つ、 CCD21、 22、 23のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力す ることにより、異なる深度 z = z 1〜zNにおける複数の被測定物体 Oの画像 G 1〜GN を形成するものである。
[0158] 一方、以下の動作態様では、参照鏡 8を断続的に移動させて z—スキャンを行いつ つ、 CCD21、 22、 23のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力す ることにより、異なる深度 z = z 1〜zNにおける複数の被測定物体 Oの画像 G 1〜GN を形成する構成を説明する。
[0159] この動作態様においては、 CCD21、 22、 23のフレームレートと、フラッシュ光の出 力タイミングと、参照鏡 8の移動タイミングとの同期制御が重要となる。
[0160] そのために、参照鏡移動機構 8Aの駆動装置として、たとえばステッピングモータを 用いる。ステッピングモータは、通常のように、ノルス電流を受けると、所定の回転角 度だけ軸を回転させる。このステッピングモータの軸と参照鏡 8との間には、適当なギ ァ比に構成された複数のギアが介在されており、軸の上記所定の回転角度の駆動 力を参照鏡 8の所定の移動距離に変換するようになっている。そして、この所定の移 動距離は、深度間隔 Δ ζ= I z (i+ l) -zi Iとされている（i= l〜N—l)。
[0161] 制御部 31は、 CCD21、 22、 23のフレームレートと同期するタイミングで、キセノン ランプ 2に電力を断続的に供給するとともに、参照鏡移動機構 8Aのステッピングモー タにパルス電流を断続的に供給する。それにより、キセノンランプ 2は、このフレーム レートに同期したタイミングでフラッシュ光を断続的に出力し、参照鏡 8は、このフレー ムレートに同期したタイミングで断続的に位置を移動する（z—スキャン)。
[0162] なお、この動作態様における被測定物体 Oの画像の形成処理は、前述の動作態様 と同様に行うことができる。
[0163] なお、この動作態様では、深度 z = zl〜zNの各間隔 Δ ζが等しい場合について説 明したが、深度間隔が異なる場合であっても、この動作例を応用できる。たとえば、ス テツビングモータの軸と参照鏡 8との間の上記ギア比を変更して、ステッピングモータ の回転角度に対する参照鏡 8の移動距離を小さくする。そして、各深度間隔 A zi= I z (i+ l) -zi I (z= l〜N—l)について、所定数のノルス電流を供給することによ り、参照鏡 8の目的の移動距離 A ziを実現することができる。また、超音波モータ等を 用いた構成で、この移動距離 Δ ziを実現することも可能である。
[0164] [作用'効果]
このような本実施形態に係る光画像計測装置 1によれば、以下のような作用、効果 が奏される。
[0165] 本実施形態の光画像計測装置 1は、次のように作用する。まず、キセノンランプ 2と 光学フィルタ 2が、広帯域のフラッシュ光を出力する。このフラッシュ光は、偏光板 3に より直線偏光に変換され、ハーフミラー 6より信号光 Sと参照光 Rに分割される。直線 偏光の参照光 Rは、波長板 7によって円偏光に変換される。参照鏡 8を経由した円偏 光の参照光 R (の一部）はハーフミラー 6を透過し、被測定物体 Oを経由した直線偏 光の信号光 S (の一部）は、ハーフミラー 6により反射される。それにより干渉光 Lが生 成される。
[0166] このとき、ハーフミラー 6により反射された参照光 Rと、ハーフミラー 6を透過した信号 光 Sは、干渉光 Lと同じ特性 (前述）の干渉光を生成する。この干渉光は、 CCD23に より検出される。
[0167] ハーフミラー 6により生成された干渉光 Lは、偏光ビームスプリッタ 11により S偏光成 分 L1と P偏光成分 L2とに分けられる。 S偏光成分 L1は CCD21により検出され、 P偏 光成分 L2は CCD22により検出される。
[0168] コンピュータ 30の信号処理部 20は、 CCD21、 22、 23から出力された 3つの検出 信号に基づいて、被測定物体 Oの画像を形成する。
[0169] このように作用する光画像計測装置 1によれば、一のフラッシュ光に基づいて生成 される干渉光を検出した結果を用いて被測定物体 Oの画像を形成することができる ので、被測定物体 Oの動きの影響を受けることなく確度の高 、画像を形成することが できる。
[0170] 更に、複数の干渉光パルスを生成するための光遮断装置 (シャツタ）を用いる従来 の構成と異なり、干渉光の偏光特性を利用して画像を形成するようになって!/、るので 、光遮断装置と光源との複雑な同期制御を行う必要がないというメリットもある。
[0171] また、本実施形態によれば、 CCD21、 22、 23のフレームレートに同期させてフラッ シュ光を断続的に出力し、各フラッシュ光から生成される干渉光 Lの検出結果に基づ V、て画像を形成するようになって!/、るので、被測定物体 Oの連続計測を円滑に行うこ とがでさる。
[0172] また、フラッシュ光を断続的に出力しつつ、参照鏡 8の位置を変更して z—スキャン を行うことができるので、被測定物体 Oの異なる深度の画像を円滑に計測することが 可能である。
[0173] また、キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光の光量をモニタし、その光量値に 応じて画像の明るさを調整するように構成されているので、発光の度毎に光量にばら つきが生じるキセノンランプ 2を用いても、（ほぼ)一定の明るさの画像を得ることがで きる。特に、被測定物体 Oの画像の連続計測を行う場合には、各画像の明るさがほ ぼ等しくなるので、画像観察が容易になると 、う利点がある。
[0174] また、光画像計測装置 1は、キセノンランプ 2から出力された広帯域光を信号光 Sと 参照光 Rとに分割し、参照光 Rの偏光特性を（円偏光に)変換する。更に、偏光特性 が変換された参照光 Rと、信号光 Sとを重畳して干渉光 Lを生成し、この干渉光 Lの 2 つの偏光成分 (S偏光成分、 P偏光成分)を抽出して CCD21、 22でそれぞれ検出す る。そして、これらの検出結果と、 CCD23による別途の検出結果とに基づいて、被測 定物体 Oの画像を形成する。
[0175] このように、光画像計測装置 1によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分を同時に取得 することができることから、計測時間の短縮を図ることができる。
[0176] また、光画像計測装置 1によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分 Ll、 L2を同時に検 出でき、 2つの偏光成分 Ll、 L2の検出時間の誤差が無いことから、被測定物体 Oの 動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。すなわち、
2つの偏光成分 Ll、 L2を非同時に取得する場合、偏光成分 L1を検出するときの被 測定物体 Oの位置と、偏光成分 L2を検出するときの被測定物体 Oの位置とが異なる 場合があり、被測定物体 Oの画像に「流れ」（つまり、偏光成分 Ll、 L2の検出時の被 測定物体 Oの位置ずれが反映された画像のボケ）が生じてしまうことがあった。しかし 、光画像計測装置 1によれば、このような「流れ」が発生するおそれを低減することが 可能である。
[0177] [変形例]
上記の実施形態では、レンズ 5とハーフミラー 6との間にビームスプリッタ 12を設け、 それにより導かれる干渉光を CCD23 (第 3の検出手段)で検出して背景光強度を求 めている。ここでは、この背景光強度取得用の第 3の検出手段の配設位置に関する 変形例を説明する。
[0178] 図 3に示す光画像計測装置 100は、ハーフミラー 6と結像用レンズ群 10との間の干 渉光 Lの光路上にビームスプリッタ 13が斜設されており、このビームスプリッタ 13によ り分岐された光路 L3上に CCD24が配設されている。この CCD24は、「第 3の検出 手段」の一例であり、ビームスプリッタ 13により反射された干渉光 Lを受光し、検出信 号 (第 3の検出信号)をコンピュータ 30に出力するようになって 、る。
[0179] この光画像計測装置 100によっても、上記実施形態の光画像計測装置 1と同様に して被測定物体 Oの画像を形成することができ、同様の作用効果を奏することができ る。
[0180] [その他の変形例]
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置を実施するための構成の 一例に過ぎないものである。したがって、本発明の要旨の範囲内において各種の変 形を施すことが可能である。
[0181] 最初に、上記の実施形態と異なる動作原理を有する光画像計測装置について説 明する。この光画像計測装置は、図 1や図 3と同様の構成を有する。ただし、この光 画像計測装置は、上記実施形態におけるフラッシュ光を発するキセノンランプ 2に代 えて、連続光力もなる測定光を発する光源を備えている。この光源としては、連続出 力可能なキセノンランプや、十分大きな光量を発する LEDなどを用いることができる 。また、キセノンランプ以外の熱光源 (ハロゲンランプ)を用いることもできる。このよう に、光源は広帯域光を出力するものであればよい。なお、光学フィルタ 2Aは、光源 力 出力された広帯域光の所定帯域のみを透過させるフィルタである。たとえば、光 学フィルタ 2Aは、光源から出力される広帯域光のうち、中心波長約 760nm程度で 1 OOnm程度の波長幅の帯域の光を透過させるようになって 、る。
[0182] また、この光画像計測装置の CCD21、 22は、コンピュータ 30からの制御信号にし たがって露光時間（光蓄積時間）を変更するようになって!/、る。このような露光時間の 制御は、一般に「電子シャツタ」等と呼ばれる機能に相当する。このコンピュータ 30 ( の制御部 31 :図 2参照）は、本発明の「露光時間変更手段」の一例として動作するも のである。
[0183] コンピュータ 30は、 CCD21、 22による偏光成分 Ll、 L2の露光時間を、それらのフ レームレートよりも短 、時間、望ましくはフレームレートよりも十分に短 、時間に設定 する。なお、電子シャツタ機能によれば、機械式のシャツタと比較して、露光時間を細 力べ制御することが可能である。
[0184] コンピュータ 30 (の信号処理部 20 :図 2参照）は、このような CCD21、 22により検出 された干渉光 Lの偏光成分 Ll、 L2に基づく検出信号と、 CCD23により検出された 干渉光に基づく検出信号とに基づいて、上記実施形態と同様の処理により画像を形 成する。
[0185] このように構成された光画像計測装置によれば、 CCD21、 22の露光時間を変更 することができるので、その露光時間を十分に短い時間に設定することにより、被測 定物体の動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能となる。 また、従来のような機械式の光遮断装置 (シャツタ)を用いる代わりに、干渉光の偏光 特性を利用して画像を形成して 、るので、複雑な同期制御を行う必要がな 、と 、ぅメ リツ卜ちある。
[0186] なお、この光画像計測装置の光源が出力する測定光は、パルス光であってもよい。
このパルス光は、 CCD21、 22のフレームレートよりも短い発光時間を有するものとさ れる。更に、コンピュータ 30は、 CCD21、 22による偏光成分 Ll、 L2の露光時間を、 このパルス光の発光時間よりも短い時間（同程度若しくはそれより短時間）に設定す る。このような構成によっても、上記光画像計測装置と同様の作用、効果を奏すること ができる。
[0187] 以下、上記実施形態や上記変形例の光画像計測装置に適用可能な各種の変形を 説明する。まず、図 1、 3に示した構成において、信号光 Sの光路上、つまりハーフミラ 一 6と被測定物体 Oとの間に波長板（1Z2波長板)を設けることにより、被測定物体 O を経由するときの位相の変化に起因する信号光 Sの偏光方向の傾きを補正すること が可能となる。
[0188] また、上記実施形態等では、参照光 Rの偏光特性を円偏光に変換しているが、信 号光 Sの光路上に波長板 7を配設して信号光 Sの偏光特性を円偏光に変換するよう に構成することちできる。
[0189] 本発明に係る光画像計測装置に適用可能な検出手段は、 CCDに限定されるもの ではなぐ 2次元的に配列されたピクセルにより干渉光を検出し、光電変換を行って 検出信号を出力する、たとえば CMOS等の任意の光センサを使用することが可能で ある。
[0190] 上記の実施形態等にお!ヽては、マイケルソン型の干渉計を備えた光画像計測装置 につ 、て説明した力 例えばマッハツェンダー型などその他の干渉計を採用すること も当然に可能である（例えば、本発明者らによる特許第 3245135号を参照)。
[0191] また、干渉計の一部に光ファイバ (バンドル)を設けて導光部材として用いることによ り、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクトィ匕を図ったり、あるいは、被測 定物体の配置の自由度を高めたりすることができる（例えば、上記の特許第 324513 5号を参照)。
[0192] 本発明の光画像計測装置を例えば眼科の分野に応用すると、上述した眼底の血 流状態の測定のほか、網膜や角膜の 2次元断面像などを得ることができる。それによ り、例えば角膜の内皮細胞数などを測定することが可能となる。なお、その他にも各 種の応用が可能であることは 、うまでもな!/、。
[0193] 〈第 2の実施の形態〉
[装置構成]
以下、第 1の実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付して説明すること にする。図 4は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の概略構成の一例を表し ている。同図に示す光画像計測装置 200は、フラッシュ光を出力するキセノンランプ 2と、出力されたフラッシュ光を低コヒーレントな広帯域光に変換する光学フィルタ 2A とを備えている。キセノンランプ 2と光学フィルタ 2Aは、広帯域光を出力する本発明 の「光出力手段」の一例に相当する。
[0194] 広帯域光に変換されたフラッシュ光の光路上には、フラッシュ光の偏光特性を直線 偏光に変換する偏光板 3と、ビームスプリッタ 2Bと、フラッシュ光の径を拡大して平行 光にするレンズ 4、 5と、ビームスプリッタ 12と、ハーフミラー 6とが設けられている。
[0195] フラッシュ光は、ハーフミラー 6によって、被測定物体 Oに向力う信号光 Sと、参照鏡 8に向力う参照光 Rとに分割される。参照光 Rの光路上には、波長板 7と、光路長変更 光学素子 9と、参照鏡 8とが設けられている。以下、これらの部材についてそれぞれ 詳しく説明する。
[0196] キセノンランプ 2は、通常のようにフラッシュ光を出力するように作用し、本発明の「 光源」の一例に相当するものである。キセノンランプ 2は、従来の光画像計測装置に 用いられていた SLDと比べて十分大きな光量の光を出力するものである。なお、本 発明の「光源」としては、 SLDと比較して十分大きな光量の光を出力する任意の光源 、たとえば LED (発光ダイオード)等を適用することが可能である。
[0197] 光学フィルタ 2Aは、キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光の光路上に配置さ れており、前述のように、このフラッシュ光を低コヒーレントな広帯域光に変換するよう に作用する。
[0198] ここで、図 4中に示す xyz座標系は、信号光 S (フラッシュ光）の進行方向を z軸方向 とし、それに直交する信号光 Sの振動面を xy平面として定義している。 X軸方向、 y軸 方向は、信号光 Sの電場 (電界)成分の振動面、磁場 (磁界)成分の振動面に一致す るよう〖こ定義される。
[0199] 偏光板 3は、広帯域光源 2からのフラッシュ光の所定方向の振動成分を透過させる 偏光変換素子である。本実施形態における偏光板 3は、上記 xy平面の X軸 (及び y軸 )に対して 45° をなす角度方向の振動成分を透過させるように構成される。それによ り、偏光板 3を透過したフラッシュ光は、角度 45° の直線偏光を有する。すなわち、こ のフラッシュ光の X軸方向の偏光成分と y軸方向の偏光成分とは、それぞれ等 Uヽ振 幅を有している。換言すると、このフラッシュ光の P偏光成分と S偏光成分とは、それ ぞれ等しい振幅を有する。
[0200] ハーフミラー 6は、ビームスプリッタ 12を透過したフラッシュ光を、被測定物体 Oに向 力う信号光 Sと、参照鏡 8に向力う参照光 Rとに分割するように作用するもので、本発 明の「分割手段」の一例に相当する。このハーフミラー 6は、フラッシュ光の一部（半分 )を透過させて信号光 Sとし、その残りを反射して参照光 Rとする。
[0201] また、ハーフミラー 6は、被測定物体 Oを経由した信号光 Sと、参照鏡 8を経由した 参照光 Rとを重畳させて干渉光 Lを生成する、本発明の「重畳手段」の一例としても 作用するものである。
[0202] なお、本実施形態では、キセノンランプ 2からのフラッシュ光の光路上に斜設配置さ れたノヽーフミラー 6を中心として、フラッシュ光の光路の延長上に被測定物体 Oを配 設し、フラッシュ光の光路の直交方向に参照鏡 8を配設することにより、マイケルソン 型の干渉計を形成している。そのため、本実施形態では、「分割手段」と「重畳手段」 と力 一つのハーフミラー 6 (の異なる反射面）によって構成されている。
[0203] なお、マッハツェンダー型などの他のタイプの干渉計を適用する場合、「分割手段」 と「重畳手段」とを、それぞれ別々の光学素子によって構成することもある。
[0204] また、「分割手段」及び「重畳手段」としては、フラッシュ光や信号光 Sや参照光尺の 偏光特性に影響を与えない無偏光型の任意のビームスプリッタを適用することができ る。
[0205] 波長板 7は、本発明の「変換手段」の一例に相当し、直線偏光を有する参照光尺の 偏光特性を変換する偏光変換素子である。本実施形態においては、波長板 7として 、それを通過する光の P偏光成分と S偏光成分との間に位相差 π Z4を与えるように 作用する 1 Ζ8波長板を用 、る。
[0206] 参照光 Rは、ハーフミラー 6から参照鏡 8に向力 ときと、参照鏡 8に反射されてハー フミラー 6に向力 ときに、それぞれ波長板 7を通過する。したがって、参照鏡 8で反射 されてハーフミラー 6に戻ってきた参照光 Rには、結果として位相差 π Ζ2が付与され ること〖こなる。したがって、元々 45° の直線偏光を有している参照光 Rに対して 1Z4 波長板が作用した場合と同様に、ハーフミラー 6に戻ってきた参照光 Rの偏光特性は 、円偏光になっている。なお、参照光が波長板を一度しか通過しないマッハツエンダ 一型等の他の干渉計を用いる場合には、「第 2の変換素子」として 1Z4波長板が適 用される。 [0207] 光路長変更光学素子 9は、参照光 Rの光路長を所定距離だけ変更する光学素子 であり、ガラス等の素材によって形成されている。光路長変更光学素子 9は、後述の 機構によって参照光 Rの光路に対して挿脱可能とされている。この光路長変更光学 素子 9は、本発明の「光路長変更部材」の一例に相当する。
[0208] 参照鏡 8は、本発明の「参照物体」の一例に相当し、参照光 Rの光路方向（進行方 向）に対して直交する反射面を有している。この参照鏡 8は、後述の機構によって参 照光 Rの光路方向に移動される。それにより、被測定物体 Oの様々な深さ（z座標）の 領域における信号光 Sの反射光のうちから目的の深さ領域で反射された成分を抽出 することが可能になる。また、参照鏡 8の移動により、参照光 Rの位相がシフトされる。
[0209] 目的の深さ領域における反射成分の抽出についてより具体的に説明する。信号光 Sと参照光 Rは低コヒーレント光であるから、参照光 Rとほぼ等距離を経由した信号光 Sの部分のみが干渉光 Lの生成に寄与する。つまり、参照鏡 8の光路長とほぼ等距離 に位置する被測定物体 Oの深さ領域における反射光のみが、参照光 Rと干渉して干 渉光 Lを生成することになる。したがって、参照鏡 8の位置を変化させて参照光 Rの光 路長を変更 (z—スキャン)することにより、被測定物体 Oの様々な深さ領域力 の反 射光を逐次抽出することができる。
[0210] 光画像計測装置 200には、更に、重畳手段としてのハーフミラー 6により生成された 干渉光 Lを結像させる結像用レンズ群 10と、干渉光 Lの光路を偏光特性に応じて分 割する偏光ビームスプリッタ 11と、分割された干渉光 Lの各光路上に設けられた CC Dイメージセンサ（単に CCDと呼ぶ。） 21、 22とが設けられている。 CCD21、 22は、 検出した光に基づく検出信号をコンピュータ 30に出力する。
[0211] 偏光ビームスプリッタ 11は、干渉光 Lの異なる複数の偏光成分を抽出するように作 用し、本発明の「抽出手段」の一例に相当するものである。より具体的には、この偏光 ビームスプリッタ 11は、干渉光 の S偏光成分 L 1を反射して CCD21に入射させると ともに、 P偏光成分 L2を透過させて CCD22に入射させるように作用する。ここで、干 渉光 Lの S偏光成分 L1及び P偏光成分 L2は、互いに等しい振幅 (最大強度)を有し ている。
[0212] CCD21は、偏光ビームスプリッタ 11により抽出された干渉光 Lの S偏光成分 L1を 検出し、光電変換を行って検出信号を生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出 力する。同様に、 CCD22は、抽出された干渉光 Lの P偏光成分 L2を検出し、光電変 換を行って検出信号を生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出力する。 CCD21 、 22は、本発明の「第 1の検出手段」、「第 2の検出手段」の一例に相当する。また、こ れらが出力する検出信号は、それぞれ、「第 1の検出信号」、「第 2の検出信号」の一 例に相当する。
[0213] なお、 CCD21、 22は、たとえば 30フレーム毎秒などの所定のフレームレートで光 を検出し、検出信号を出力することができる。
[0214] 光検出器 2Cは、キセノンランプ 2から出力され広帯域光に変換されたフラッシュ光 の一部 (ビームスプリッタ 2Bによる反射光)を検出し、光電変換を行って検出信号を 生成し、その検出信号をコンピュータ 30に出力する。この検出信号は、検出されたフ ラッシュ光の光量に対応する信号強度を有している。光検出器 2Cは、本発明の「光 量検出手段」の一例に相当する。
[0215] 〔制御系の構成〕
図 5は、光画像計測装置 200の制御系の構成の一例を表している。この光画像計 測装置 200には、コンピュータ 30が設けられている。
[0216] コンピュータ 30は、通常のように、 CPU等のマイクロプロセッサ、 RAM、 ROM,ノヽ ードディスクドライブ等を具備している。このハードディスクドライブには、所定の制御 プログラムや演算プログラム、更には各種パラメータ等のデータがあら力じめ格納さ れている。上記のマイクロプロセッサは、これらのプログラムやデータを RAM上に展 開して各種の制御処理や演算処理を実行する。このコンピュータ 30には、信号処理 部 20とともに、制御部 31、表示部 32及び操作部 33が設けられている。
[0217] 制御部 31は、光画像計測装置 200の各部の制御を行うもので、マイクロプロセッサ 、 RAM, ROM,ハードディスクドライブ、電源回路等を含んで構成される。この制御 部 31は、キセノンランプ 2に対する電力供給の制御や、光学素子挿脱機構 9Aの動 作制御や、参照鏡移動機構 8Aの動作制御や、表示部 32に各種画面や画像を表示 させるための制御や、操作部 33からの操作信号に基づく装置の動作制御などを行う 。この制御部 31は、本発明の「制御手段」の一例に相当する。 [0218] 光学素子挿脱機構 9Aは、光路長変更光学素子 9を参照光 Rの光路に対して挿脱 させる機構である。この光学素子挿脱機構 9Aは、たとえば、光路長変更光学素子 9 を直線的に移動させるソレノイド等の駆動装置や、光路長変更光学素子 9を保持す るターレット板を回転させる回転駆動機構などによって構成される。
[0219] 本実施形態では、参照光 Rの光路から光路長変更光学素子 9を退避させた状態の ときに、信号光 Sと参照光 Rとが重畳されて干渉光 Lが生成されるものとする。なお、 光路長変更光学素子 9が光路に挿入されているときには、光路長の変更により、信 号光 Sと参照光 Rとは干渉しない (何故なら低コヒーレント光であるから)。
[0220] 参照鏡移動機構 8Aは、被測定物体 Oの z—スキャンを行うために、参照鏡 8を参照 光 Rの光路方向に移動させる機構である。この参照鏡移動機構 8Aは、参照鏡 8を連 続的に移動させるものであってもよいし、断続的に移動させるものであってもよい。連 続的に参照鏡 8を移動させる場合、参照鏡移動機構 8Aは、たとえば通常のモータや 超音波モータ等の駆動装置や、その駆動力を参照鏡 8に伝達するための各種ギア やシャフト等の機構を含んで構成される。また、断続的に参照鏡 8を移動させる場合 には、参照鏡移動機構 8Aは、たとえばステッピングモータや超音波モータ等の駆動 装置や、その駆動力を参照鏡 8に伝達するための機構などを含んで構成される。
[0221] また、制御部 31には、 CCD21、 22から出力された検出信号と、光検出器 2Cから 出力された検出信号がそれぞれ入力される。
[0222] 表示部 32は、液晶ディスプレイ (LCD)や CRTディスプレイ等の任意の表示装置に より構成される。操作部 33は、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、コ ントロールパネル等の任意の操作デバイスや入力デバイスにより構成される。なお、 タツチパネル式のディスプレイやペンタブレット等を用いる場合には、表示部 32と操 作部 33とは一体構成とされる。
[0223] 信号処理部 20は、本発明の「画像形成処理手段」の一例に相当するもので、 CCD 21、 22から入力される検出信号に基づいて画像を形成する処理を行うもので、マイ クロプロセッサ、 RAM, ROM、ハードディスクドライブ等を含んで構成される。この信 号処理部 20には、背景光演算部 201、干渉成分強度演算部 202、位相分布演算部 203、画像形成部 204及び画像調整処理部 205が設けられて ヽる。 [0224] 背景光演算部 201は、光路長変更光学素子 9が参照光 Rの光路に挿入された状 態で、 CCD21 (又は CCD22)から出力された検出信号に基づいて、干渉光 Lの背 景光成分を演算する。この検出信号は、本発明の「第 4の検出信号」の一例に相当 するものである。
[0225] 干渉光 Lの背景光成分を計測するときには、光路長変更光学素子 9が参照光尺の 光路に挿入される。その状態で、キセノンランプ 2からフラッシュ光を発生すると、その フラッシュ光は干渉光を形成せずに CCD21により検出される。 CCD21は、その検 出信号をコンピュータ 30に出力する。
[0226] 背景光演算部 201は、たとえば、この検出信号を 1波長分 (或いはその整数倍）に 亘って積分することにより、当該検出信号の干渉成分をキャンセルして直流成分を抽 出する。干渉光 Lの生成時と同じキセノンランプ 2を用いていることから、この抽出され た直流成分は、干渉光 Lの背景光成分とほぼ等 、と考えられるので同一視すること にする。
[0227] 背景光演算部 201により求められた干渉光 Lの背景光成分は、干渉成分強度演算 部 202に入力される。このように作用する背景光演算部 201は、本発明の「背景光演 算手段」の一例に相当するものである。
[0228] なお、キセノンランプ 2の光量をモニタすることにより、背景光演算部 201により演算 される背景光成分を、実際の干渉光 Lの背景光成分により近づけることができる。たと えば、光検出器 2Cを用いて、背景光成分計測時におけるフラッシュ光の光量と、干 渉光 L計測時におけるフラッシュ光の光量とを取得する。そして、これらの光量値の 比を用いて背景光成分の値を補正する (後に詳述する画像調整処理部 205と同様 の処理を行う）ことにより、干渉光 Lの背景光成分に近い値を得ることができる。
[0229] 干渉成分強度演算部 202は、背景光演算部 201から入力される干渉光 Lの背景光 成分 (直流成分）と、 CCD21から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1に基づく検出 信号及び CCD22から入力される P偏光成分 L2に基づく検出信号とに基づいて、 S 偏光成分 L1及び P偏光成分 L2の干渉成分 (位相直交成分)の信号強度をそれぞれ 演算する。
[0230] 具体的に説明すると、干渉成分強度演算部 202は、まず、 S偏光成分 L1の検出信 号から背景光成分を除算することにより、 S偏光成分 L1の干渉成分を求める。同様 に、 P偏光成分 L2の検出信号力 背景光成分を除算することにより、 P偏光成分 L2 の干渉成分を求める。ここで、 S偏光成分 L1の干渉成分と P偏光成分の干渉成分と は位相直交成分であるから、一方が余弦波であり他方が正弦波であり、かつ、それら は同位相を有している。
[0231] 干渉成分強度演算部 202は、これら 2つの干渉成分の二乗和を算出し、更に、この 二乗和の値の平方根を算出することにより、 S偏光成分及び P偏光成分の干渉成分 の振幅 (信号強度）を求めるとともに、干渉光 Lの振幅を求める。求められた信号強度 は、画像形成部 204に入力される。このように作用する干渉成分強度演算部 202は 、本発明の「干渉成分強度演算手段」の一例に相当するものである。
[0232] 位相分布演算部 203は、背景光演算部 201から入力される干渉光 Lの背景光成分 と、 CCD21から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1に基づく検出信号と、 CCD22 力 入力される P偏光成分 L2に基づく検出信号とに基づいて、干渉光の位相の空間 分布を演算する。
[0233] より具体的には、位相分布演算部 203は、まず、同位相の余弦波及び正弦波であ る S偏光成分 L1の干渉成分と P偏光成分の干渉成分との比を算出して正接関数を 求める。 S偏光成分 L1と P偏光成分の振幅は等しいので、この正接関数は干渉光 L の振幅に依存せず (分子と分母でキャンセルされる。）、位相情報のみを含むもので ある。位相分布演算部 203は、この正接関数の逆関数を求めることにより位相情報を 求める。求められた位相情報は、画像形成部 204に出力される。
[0234] なお、 CCD21、 22の受光面には、複数の受光素子（ピクセル）が 2次元的に配列 されていることを考慮すると、位相分布演算部 203によって求められた位相情報は、 CCD21、 22の受光面上に定義された 2次元座標面における位相の分布状態を表し ている。このように作用する位相分布演算部 203は、本発明の「位相分布演算手段」 の一例に相当するものである。
[0235] 画像形成部 204は、干渉成分強度演算部 202から入力される干渉光 Lの S偏光成 分 L1と P偏光成分 L2の干渉成分の信号強度に基づ ヽて、被測定物体 Oの画像を 形成する処理を行う。また、画像形成部 204は、位相分布演算部 203から入力される 位相情報に基づ！/ヽて、干渉光 Lの位相の空間分布を表す画像を形成する。
[0236] 干渉成分強度演算部 202から入力される干渉光 Lの S偏光成分 L1と P偏光成分 L 2の干渉成分の信号強度は、 CCD21、 22の受光面上のピクセル毎に得られるもの である。画像形成部 204は、偏光成分の干渉成分の信号強度に応じた輝度値を各 ピクセルごとに指定することにより、被測定物体 Oの所定の深度 (z座標値）における 形態を表す断層画像を形成する。この断層画像は、モノクロのコントラスト画像である 。なお、偏光成分の干渉成分の信号強度に応じた R (赤)値、 G (緑)値、 B (青)値を それぞれ指定することにより、カラー画像を形成することもできる。
[0237] 次に、位相の空間分布を表す画像の形成処理について説明する。干渉光 Lは、キ セノンランプ 2からのフラッシュ光に基づいて生成されるので、位相分布演算部 203 により求められた位相情報は瞬時位相値であり、したがって、 CCD21、 22のピクセ ルの位置に依存せずに均一であると考えられる。
[0238] これを考慮して、画像形成部 204は、たとえば、 CCD21、 22の受光面上の或る特 定点に位置するピクセルで検出される位相値を基準として、各ピクセルにおける検出 信号の位相差を求める。そして、この基準の位相値の輝度 (基準輝度)を指定すると ともに、求めた位相差に応じて各ピクセルにおける輝度値を指定することにより、干渉 光 Lの位相差の空間分布を表す画像を形成する。
[0239] 画像調整処理部 205は、光検出器 2Cにより検出されたフラッシュ光の光量に応じ て、画像形成部 204により形成された画像の明るさを調整するように作用する。ここで 、「明るさ」とは、モノクロ画像の場合には輝度を意味し、カラー画像の場合には輝度 又は明度 (R、 G、 Bの各輝度の最大値)を意味するものとする。なお、この明るさ調整 を施す画像は、干渉光 Lの信号強度 (振幅）を反映して形成される画像である（したが つて位相の空間分布を表す画像は除かれる。；)。
[0240] キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光は、発光の度毎に光量にばらつきが生 じる。この画像調整処理部 205は、画像計測時に出力されたフラッシュ光の光量に基 づいて、その画像の明るさを調整することにより、一定の明るさの画像を得ようとする ものである。このような画像調整処理部 205の作用は、被測定物体 Oについて複数 の画像を取得する場合に特に有効である。 [0241] 画像調整処理部 205は、画像形成部 204により形成された画像を受けると、この画 像の計測を行ったときに光検出器 2Cが検出した光量値を用いて、この画像を構成す る各ピクセルの輝度値や明度値を補正する。
[0242] その具体的手法の一例として、まず、フラッシュ光の基準光量値 Q0をあら力じめ設 定しておく。光検出器 2Cが検出した光量力 であった場合、画像調整処理部 205は 、画像形成部 204により形成された画像の各ピクセルの輝度値 (又は明度値) L (x、 y )を、 (QO/Q) X L (x、 y)に補正する。
[0243] それにより、光量 Qが基準光量値 Q0より大きく画像が基準よりも明るくなつた場合や 、逆に光量 Qが基準光量値 Q0より小さく画像が基準よりも暗くなつた場合であっても 、基準光量値で計測された場合と (ほぼ)等しい明るさの画像を得ることができる。こ の手法は、画像を 1つだけ形成する場合であっても、複数の画像を形成する場合で あっても適用することができる。
[0244] 画像の明るさ調整処理の他の具体例として、被測定物体 Oにつ ヽて（たとえば異な る深度の)複数の画像を形成する場合には、次の手法を用いることも可能である。被 測定物体 Oについて N枚の画像を取得するときに、たとえば第 i番目の画像の計測を 行ったときに検出されたフラッシュ光の光量値を基準光量値 Qiとする (i= 1〜Nのい ずれか)。そして、第 j (j = l〜N、 j≠i)枚目の画像の計測時の検出光量値を Qjとす る。画像調整処理部 205は、第 j番目の画像の各ピクセルの輝度値 (又は明度値) Lj (x、 y)を、（QiZQj) X Lj (x、 y)に補正する。それにより、 N枚の画像のそれぞれの 明るさを第潘目の画像の明るさに（ほぼ)一致させることができる。
[0245] また、複数の画像の特定のピクセルの輝度値 (又は明度値)を比較し、それらの例 えば平均値を基準光量値として各画像の明るさを調整することも可能である。
[0246] [動作態様]
以上のように構成された本実施形態の光画像計測装置 200の動作態様を説明す る。以下、被測定物体 Oの深度 z = zl〜zNに対応する N枚の画像 G1〜GNを形成 する場合の動作例について説明する。
[0247] まず、背景光成分の計測を行う。そのために、制御部 31は、光学素子挿脱機構 9A を制御して、参照光 Rの光路に光路長変更光学素子 9を挿入するとともに、参照鏡移 動機構 8Aを制御して、参照鏡 8を計測の初期位置 (z = zlに対応する位置）に移動 させる。そして、キセノンランプ 2に電力を供給してフラッシュ光を出力させる。 CCD2 1は、このフラッシュ光を検出して検出信号をコンピュータ 30に出力する。このとき、 必要に応じて、光検出器 2Cがフラッシュ光の光量を検出し、検出信号をコンピュータ に出力する。
[0248] 背景光演算部 201は、 CCD21からの検出信号に基づいて背景光成分を求める。
[0249] 次に、制御部 31は、光学素子挿脱機構 9Aを制御して、参照光 Rの光路から光路 長変更光学素子 9を退避させる。そして、キセノンランプ 2を制御して、第 1番目の画 像を形成するためのフラッシュ光を出力させるとともに、参照鏡移動機構 8Aを制御し て参照鏡 8の等速度での連続的な移動を開始させる。
[0250] フラッシュ光は、光学フィルタ 2Aにより低コヒーレントな広帯域光に変換され、偏光 板 3により偏光特性が直線偏光に変換される。その光の一部がビームスプリッタ 2Bに より反射され、光検出器 2Cにより光量が検出される。検出された光量値は、コンビュ ータ 30に送られて制御部 31 (の RAMゃノヽードディスクドライブ）に記憶される。
[0251] ビームスプリッタ 2Bを透過したフラッシュ光は、レンズ 4、 5により径が拡大され、平 行光とされ、ビームスプリッタ 12を透過してハーフミラー 6に向かう。
[0252] ハーフミラー 6は、このフラッシュ光を信号光 Sと参照光 Rに分割する。信号光 Sは、 被測定物体 Oに向力つて進行し、被測定物体 Oの様々な深度の位置で反射されて ハーフミラー 6に戻っていく。参照光 Rは、ハーフミラー 6と参照鏡 8との間を往復する 間に、波長板 7によって偏光特性が円偏光に変換される。
[0253] ハーフミラー 6は、被測定物体 Oを経由した信号光 Sと、参照鏡 8を経由した円偏光 の参照光 Rとを重畳して干渉光 Lを生成する。この干渉光 Lは、信号光 S及び参照光 Rが低コヒーレントであることから、参照光 Rが参照鏡 8に反射された時点におけるハ 一フミラー 6と参照鏡 8 (の反射面)との距離とほぼ等 、被測定物体 Oの深度位置 (z = zl)における情報を含んでいる（つまり、広帯域光のコヒーレント長程度の幅の深 度位置の情報を含んでいる。 ) o
[0254] 干渉光 Lは、結像用レンズ群 10により平行光から集束光とされ、偏光ビームスプリツ タ 11により、 S偏光成分 L1と P偏光成分 L2に分割される。 S偏光成分 L1は CCD21 によって検出され、 P偏光成分 L2は CCD22によって検出される。 CCD21、 22は、 それぞれ検出信号をコンピュータ 30に送信する。
[0255] 制御部 31は、第 1番目の CCD21、 22からの検出信号と、光検出器 2C力もの検出 信号を信号処理部 20に送る。また、制御部 31は、第 1番目の画像計測用のフラッシ ュ光の発光力 所定時間経過したら、第 2番目の画像計測用のフラッシュ光をキセノ ンランプ 2に出力させる。第 2番目のフラッシュ光の出力時には、参照鏡 8は、深度 z =z2に対応する位置に移動されている。この第 2番目の画像計測も第 1番目と同様 に行う。なお、フラッシュ光の出力タイミングは、制御部 31により、 CCD21、 22のフレ ームレート（たとえば 30フレーム毎秒）に同期される。
[0256] 以下、第 1番目の画像を形成するための信号処理部 20の動作を説明する。背景光 演算部 201は、必要に応じ、背景光成分計測時のフラッシュ光の光量と、干渉光 L計 測時のフラッシュ光の光量とに基づいて、先に求めた背景光成分の値を補正する。 干渉成分強度演算部 202は、背景光演算部 201により演算された背景光成分と、 C CD21、 22からの S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2の検出信号とに基づいて、 S偏光成 分 L1の干渉成分の信号強度と、 P偏光成分 L2の干渉成分の信号強度とを求める。 次に、画像形成部 203が、この S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2の干渉成分の信号強 度に基づ 、て、被測定物体 Oの深度 z = z 1における画像 G 1を形成する。
[0257] 一方、位相分布演算部 203は、 CCD21、 22からの検出信号に基づいて、被測定 物体 Oの深度 z = zlにおける干渉光 Lの位相の空間分布を求める。画像形成部 204 は、この干渉光 Lの位相の空間分布を表す画像 P1を形成する。
[0258] 以上のような処理を深度 z = zl〜zNのそれぞれについて実行することにより、 N個 の画像 G1〜GNと、 N個の画像 P1〜PNが形成される。また、制御部 31には、各画 像 G1〜GNを計測したときのフラッシュ光の光量値 Q1〜QNが記憶されている。ここ で、各光量値 Q1〜QNは、対応する画像 G1〜GNと関連付けられて記憶される。
[0259] N個の画像 G1〜GNのうちのいずれかの画像 Giの計測時に検出されたフラッシュ 光の光量値 Qiを基準光量値とする。基準となる画像 Giは、ユーザが選択してもよい し、自動で選択されるようにしてもよい。自動選択の例として、画像 G1〜GNの特定 のピクセルの輝度値（明度値)を比較し、輝度値等が中間に位置する画像を基準画 像とすることができる。この選択処理は、たとえば制御部 31が行う。
[0260] 第 j枚目の画像 Gjの計測時の検出光量値を Qjとすると (j = 1〜N、 j≠i)、画像調整 処理部 205は、この画像 Gjの各ピクセルの輝度値 (又は明度値) Lj (x、 y)を、（QiZ Qj) X Lj (x、 y)に補正する。それにより、 N枚の画像 G1〜GNのそれぞれの明るさを 第 i番目の基準の画像 Giの明るさにほぼ一致させることができる。
[0261] このようにして形成された画像 G1〜GNは、たとえば制御部 31のハードディスクドラ イブに格納される。なお、コンピュータ 30に画像データベース等の記憶装置が接続さ れている場合には、その記憶装置に画像 G1〜GNを記憶することができる。また、コ ンピュータ 30が LAN等のネットワークに接続されている場合には、このネットワーク上 のサーバ（のデータベース）に格納するようにしてもよ!、。
[0262] [他の動作態様]
上記動作態様は、参照鏡 8を等速度で連続的に移動させて z—スキャンを行いつ つ、 CCD21、 22のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力すること により、異なる深度 z = z 1〜zNにおける複数の被測定物体 Oの画像 G 1〜GNを形 成するものである。
[0263] 一方、以下の動作態様では、参照鏡 8を断続的に移動させて z—スキャンを行いつ つ、 CCD21、 22のフレームレートに同期したタイミングでフラッシュ光を出力すること により、異なる深度 z = z 1〜zNにおける複数の被測定物体 Oの画像 G 1〜GNを形 成する構成を説明する。
[0264] この動作態様においては、 CCD21、 22のフレームレートと、フラッシュ光の出カタ イミングと、参照鏡 8の移動タイミングとの同期制御が重要となる。
[0265] そのために、参照鏡移動機構 8Aの駆動装置として、たとえばステッピングモータを 用いる。ステッピングモータは、通常のように、ノ ルス電流を受けると、所定の回転角 度だけ軸を回転させる。このステッピングモータの軸と参照鏡 8との間には、適当なギ ァ比に構成された複数のギアが介在されており、軸の上記所定の回転角度の駆動 力を参照鏡 8の所定の移動距離に変換するようになっている。そして、この所定の移 動距離は、深度間隔 Δ ζ= I z (i+ l) -zi Iとされている（i= l〜N—l)。
[0266] 制御部 31は、 CCD21、 22のフレームレートと同期するタイミングで、キセノンランプ 2に電力を断続的に供給するとともに、参照鏡移動機構 8 Aのステッピングモータに パルス電流を断続的に供給する。それにより、キセノンランプ 2は、このフレームレート に同期したタイミングでフラッシュ光を断続的に出力し、参照鏡 8は、このフレームレ ートに同期したタイミングで断続的に位置を移動する（z—スキャン)。
[0267] なお、この動作態様における被測定物体 Oの画像の形成処理は、前述の動作態様 と同様に行うことができる。
[0268] なお、この動作態様では、深度 z = zl〜zNの各間隔 Δ ζが等しい場合について説 明したが、深度間隔が異なる場合であっても、この動作例を応用できる。たとえば、ス テツビングモータの軸と参照鏡 8との間の上記ギア比を変更して、ステッピングモータ の回転角度に対する参照鏡 8の移動距離を小さくする。そして、各深度間隔 A zi= I z (i+ l) -zi I (z= l〜N—l)について、所定数のノ ルス電流を供給することによ り、参照鏡 8の目的の移動距離 A ziを実現することができる。また、超音波モータ等を 用いた構成で、この移動距離 Δ ziを実現することも可能である。
[0269] [作用'効果]
このような本実施形態に係る光画像計測装置 200によれば、以下のような作用、効 果が奏される。
[0270] 本実施形態の光画像計測装置 200は、次のように作用する。まず、キセノンランプ 2 力もフラッシュ光を出力させると、 CCD21 (又は CCD22)力 このフラッシュ光を検出 し、背景光成分演算用の検出信号をコンピュータ 30に出力する。続いて、キセノンラ ンプ 2からフラッシュ光を再度出力させると、光学フィルタ 2がこのフラッシュ光を広帯 域光に変換する。この広帯域のフラッシュ光は、偏光板 3により直線偏光に変換され 、ハーフミラー 6より信号光 Sと参照光 Rに分割される。直線偏光の参照光 Rは、波長 板 7によって円偏光に変換される。参照鏡 8を経由した円偏光の参照光 R (の一部） はハーフミラー 6を透過し、被測定物体 Oを経由した直線偏光の信号光 S (の一部） は、ハーフミラー 6により反射される。それにより干渉光 Lが生成される。
[0271] この干渉光 Lは、偏光ビームスプリッタ 11により S偏光成分 L1と P偏光成分 L2とに 分けられる。 S偏光成分 L1は CCD21により検出され、 P偏光成分 L2は CCD22によ り検出される。 [0272] コンピュータ 30の信号処理部 20は、先に CCD21から出力された検出信号と、 CC D21、 22から出力された S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2に対応する検出信号とに基 づいて、被測定物体 Oの画像を形成する。
[0273] このように作用する光画像計測装置 200によれば、一のフラッシュ光に基づいて生 成される干渉光を検出した結果と、別途に計測される背景光成分とを用いて、被測 定物体 Oの画像を形成することができるので、被測定物体 Oの動きの影響を受けるこ となく確度の高 、画像を形成することができる。
[0274] 更に、複数の干渉光パルスを生成するための光遮断装置 (シャツタ）を用いる従来 の構成と異なり、干渉光の偏光特性を利用して画像を形成するようになって!/、るので 、光遮断装置と光源との複雑な同期制御を行う必要がないというメリットもある。
[0275] また、本実施形態によれば、 CCD21、 22のフレームレートに同期させてフラッシュ 光を断続的に出力し、各フラッシュ光力 生成される干渉光 Lの検出結果に基づいて 画像を形成するようになって 、るので、被測定物体 Oの連続計測を円滑に行うことが できる。
[0276] また、フラッシュ光を断続的に出力しつつ、参照鏡 8の位置を変更して z—スキャン を行うことができるので、被測定物体 Oの異なる深度の画像を円滑に計測することが 可能である。
[0277] また、キセノンランプ 2から出力されるフラッシュ光の光量をモニタし、その光量値に 応じて画像の明るさを調整するように構成されているので、発光の度毎に光量にばら つきが生じるキセノンランプ 2を用いても、（ほぼ)一定の明るさの画像を得ることがで きる。特に、被測定物体 Oの画像の連続計測を行う場合には、各画像の明るさがほ ぼ等しくなるので、画像観察が容易になると 、う利点がある。
[0278] また、光画像計測装置 200は、キセノンランプ 2から出力された広帯域光を信号光 Sと参照光 Rとに分割し、参照光 Rの偏光特性を（円偏光に)変換する。更に、偏光特 性が変換された参照光 Rと、信号光 Sとを重畳して干渉光 Lを生成し、この干渉光しの 2つの偏光成分 (S偏光成分、 P偏光成分)を抽出して CCD21、 22でそれぞれ検出 する。このような検出処理を光路長偏光光学素子 9を参照光 Rの光路に挿入した状 態と光路力 退避させた状態とで行う。そして、これら 2回の検出処理の結果に基づ いて、被測定物体 oの画像を形成する。
[0279] このように、光画像計測装置 200によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分を同時に取 得することができることから、計測時間の短縮を図ることができる。
[0280] また、光画像計測装置 200によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分 Ll、 L2を同時に 検出でき、 2つの偏光成分 Ll、 L2の検出時間の誤差が無いことから、被測定物体 O の動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。
[0281] [変形例]
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置を実施するための構成の 一例に過ぎないものである。したがって、本発明の要旨の範囲内において各種の変 形を施すことが可能である。
[0282] 最初に、上記の実施形態と異なる動作原理を有する光画像計測装置について説 明する。この光画像計測装置は、図 4と同様の構成を有する。ただし、この光画像計 測装置は、上記実施形態におけるフラッシュ光を発するキセノンランプ 2に代えて、連 続光力もなる測定光を発する光源を備えている。この光源としては、連続出力可能な キセノンランプや、十分大きな光量を発する LEDなどを用いることができる。また、キ セノンランプ以外の熱光源 (ハロゲンランプ)を用いることもできる。このように、光源は 広帯域光を出力するものであればよい。なお、光学フィルタ 2Aは、光源から出力され た広帯域光の所定帯域のみを透過させるフィルタである。たとえば、光学フィルタ 2A は、光源から出力される広帯域光のうち、中心波長約 760nm程度で lOOnm程度の 波長幅の帯域の光を透過させるようになって 、る。
[0283] また、この光画像計測装置の CCD21、 22は、コンピュータ 30からの制御信号にし たがって露光時間（光蓄積時間）を変更するようになって!/、る。このような露光時間の 制御は、一般に「電子シャツタ」等と呼ばれる機能に相当する。このコンピュータ 30 ( の制御部 31 :図 5参照）は、本発明の「露光時間変更手段」の一例として動作するも のである。
[0284] コンピュータ 30は、 CCD21、 22による偏光成分 Ll、 L2の露光時間を、それらのフ レームレートよりも短 、時間、望ましくはフレームレートよりも十分に短 、時間に設定 する。なお、電子シャツタ機能によれば、機械式のシャツタと比較して、露光時間を細 力べ制御することができる。
[0285] コンピュータ 30は、まず、背景光成分の計測を行うために、参照光 Rの光路から光 路長変更光学素子 9を退避させた状態で光源から測定光を出力させる。 CCD21又 は CCD22は、この測定光を受光してコンピュータに検出信号を入力する。
[0286] 次に、コンピュータ 30は、参照光 Rの光路に光路長変更光学素子 9を挿入させると ともに、 CCD21、 22の露光時間を前述のような短時間に変更する。この状態で光源 力 測定光を出力し、 CCD21、 22により干渉光 Lの偏光成分 Ll、 L2を検出する。 C CD21、 22は、それぞれ検出信号をコンピュータ 30に入力する。
[0287] コンピュータ 30 (の信号処理部 20 :図 5参照）は、 CCD21、 22から入力される上記 3つの検出信号に基づき、上記実施形態と同様の処理を実行して画像を形成する。
[0288] このように構成された光画像計測装置によれば、 CCD21、 22の露光時間を変更 することができるので、その露光時間を十分に短い時間に設定することにより、被測 定物体の動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能となる。 また、従来のような機械式の光遮断装置 (シャツタ)を用いる代わりに、干渉光の偏光 特性を利用して画像を形成して 、るので、複雑な同期制御を行う必要がな 、と 、ぅメ リツ卜ちある。
[0289] なお、背景光成分の計測においても、 CCD21又は CCD22の露光時間を上記の ような短 、時間に設定するようにしてもよ!、。
[0290] また、この光画像計測装置の光源が出力する測定光は、パルス光であってもよい。
このパルス光は、 CCD21、 22のフレームレートよりも短い発光時間を有するものとさ れる。更に、コンピュータ 30は、 CCD21、 22による偏光成分 Ll、 L2の露光時間を、 このパルス光の発光時間よりも短い時間（同程度若しくはそれより短時間）に設定す る。このような構成によっても、上記光画像計測装置と同様の作用、効果を奏すること ができる。
[0291] 以下、上記実施形態や上記変形例の光画像計測装置に適用可能な各種の変形を 説明する。まず、上記の実施形態等においては、光路長変更光学素子 9が参照光 R の光路に挿入されているときに背景光成分を計測し、光路力 退避されているときに 干渉光 Lの計測を行うように構成されている力 逆の構成を適用することも可能である 。すなわち、光路長変更光学素子 9が挿入させた状態における参照鏡 8の位置を、 被測定物体 Oの深度 z = zl〜zNに合わせるように設定することにより、光路長変更 光学素子 9が光路力 退避されているときに背景光成分を計測し、光路に挿入され ているときに干渉光 Lの計測を行うように構成することが可能である。その場合にも、 画像を形成するための演算処理は同様である。
[0292] また、上記実施形態等では、干渉光 Lの計測の前に背景光成分の計測を行って 、 るが、背景光成分の計測のタイミングは任意に設定することができる。たとえば、干渉 光 Lの計測の後に背景光成分を計測してもよいし、また、 z—スキャンを行いつつ複 数の深度に対応する干渉光 Lを計測する場合には、 z—スキャンの途中の任意のタイ ミングで背景光成分を計測することも可能である。
[0293] また、図 4に示した構成において、信号光 Sの光路上、つまりハーフミラー 6と被測 定物体 Oとの間に波長板（1Z2波長板)を設けることにより、被測定物体 Oを経由す るときの位相の変化に起因する信号光 Sの偏光方向の傾きを補正することが可能とな る。
[0294] また、上記実施形態等では、参照光 Rの偏光特性を円偏光に変換しているが、信 号光 Sの光路上に波長板 7を配設して信号光 Sの偏光特性を円偏光に変換するよう に構成することちできる。
[0295] 本発明に係る光画像計測装置に適用可能な検出手段は、 CCDに限定されるもの ではなぐ 2次元的に配列されたピクセルにより干渉光を検出し、光電変換を行って 検出信号を出力する、たとえば CMOS等の任意の光センサを使用することが可能で ある。
[0296] 以上の実施形態等にお!ヽては、マイケルソン型の干渉計を備えた光画像計測装置 につ 、て説明した力 例えばマッハツェンダー型などその他の干渉計を採用すること も当然に可能である（例えば、本発明者らによる特許第 3245135号を参照)。
[0297] また、干渉計の一部に光ファイバ (バンドル)を設けて導光部材として用いることによ り、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクトィ匕を図ったり、あるいは、被測 定物体の配置の自由度を高めたりすることができる（例えば、上記の特許第 324513 5号を参照)。 [0298] 本発明の光画像計測装置を例えば眼科の分野に応用すると、上述した眼底の血 流状態の測定のほか、網膜や角膜の 2次元断面像などを得ることができる。それによ り、例えば角膜の内皮細胞数などを測定することが可能となる。なお、その他にも各 種の応用が可能であることは 、うまでもな!/、。
[0299] 〈第 3の実施の形態〉
[装置構成]
本発明に係る光画像形成装置の第 3の実施形態について説明する。本実施形態 に係る光画像計測装置の構成を図 6に示す。
[0300] 図 6の被測定物体 Oは、計測に適した状態にて配設されて!/、る。たとえば、被測定 物体 Oは、境界における屈折率の変化を小さくするように液浸状態で配設されている 。また、被測定物体 Oが生体である場合などには、境界での屈折率の変化を小さくす るためのゼリーや液体などを被測定物体 Oに適用することができる。
[0301] 図 6に示す光画像計測装置 300は、光源としてハロゲンランプ 301を備えている。
ノ、ロゲンランプ 301は、無偏光の広帯域光 Mを出力する本発明の「光出力手段」の 一例に相当する。なお、図示は省略するが、ハロゲンランプ 301は、通常のハロゲン ランプとともに、出力光を導光する光ファイババンドルや、出力光の照射野を一様に 照明するためのケーラー照明光学系などを含んで構成されている。ハロゲンランプ 3 01から出力される無偏光の広帯域光 Mは、所定のビーム径を有して 、る。
[0302] 本実施形態における光出力手段としては、ハロゲンランプ以外にも、無偏光の広帯 域光を出力する任意の光源を適用することが可能である。たとえば、キセノンランプ 等の任意の熱光源 (黒体輻射に基づく光源)を適用することができる。また、本実施 形態における光出力手段は、ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源であつ てもよい。ここで、無偏光とは、直線偏光の光と円偏光の光と楕円偏光の光とを含む 偏光状態を意味する。また、ランダム偏光とは、互いに直交する 2つの直線偏光成分 を有し、各直線偏光成分のパワーが時間的にランダムに変化する偏光状態を意味す る（たとえば特開平 7— 92656号公報参照)。以下、無偏光の場合についてのみ詳し く説明するが、ランダム偏光の場合も同様の構成で同様の作用効果を得ることができ る。 [0303] さて、ハロゲンランプ 301により出力された広帯域光 Mは、様々な帯域の光を含ん でいる。フィルタ 302は、無偏光の広帯域光 Mの所定帯域のみを透過させるフィルタ である。透過させる所定帯域は、分解能や計測深度等によって決定され、たとえば中 心波長 760nm程度で lOOnm程度の波長幅の帯域に設定することができる。この場 合、被測定物体 Oの深度方向（図 1に示す z方向)及びそれに直交する方向 (横方向 )について、それぞれ 2 m程度の分解能の画像を取得することができる。なお、フィ ルタ 302を透過した光を同じく広帯域光 Mと呼ぶことにする。
[0304] フィルタ 302を透過した無偏光の広帯域光 Mは、ハーフミラー等のビームスプリッタ 303によって二分される。すなわち、ビームスプリッタ 303による反射光は信号光 Sを 形成し、ビームスプリッタ 303を透過した光は参照光 Rを形成する。
[0305] 信号光 Sは、無偏光状態を保ったまま対物レンズ 311により被測定物体 Oに合焦さ れる。被測定物体 Oの表面や内部にて反射、散乱された光は、対物レンズ 311を経 由してビームスプリッタ 303に戻ってくる。
[0306] ビームスプリッタ 303により生成された無偏光の参照光 Rは、波長板（ λ Ζ4板） 304 と偏光板 305を通過し、反射ミラー 306にて反射される。更に、参照光 Rは、ガラス板 307を通過し、対物レンズ 308によって参照鏡 309の反射面に合焦される。参照鏡 3 09により反射された参照光 Rは、同じ光路を逆向きに経由してビームスプリッタ 303 に戻ってくる。
[0307] 参照鏡 309は、参照鏡移動機構 310によって参照光 Rの進行方向、すなわち参照 鏡 309の反射面に直交する方向（図 1の両側矢印方向）に移動されるようになってい る。参照鏡移動機構 310は、たとえばピエゾ素子等を含んで構成されている。参照鏡 移動機構 310は、参照鏡 309を移動させることにより、参照光 Rの光路長を「第 1の光 路長」と「第 2の光路長」とに切り替えることができる。
[0308] 当初は無偏光であった参照光 Rは、波長板 304と偏光板 305を二回経由すること により円偏光に変換される。ガラス板 307は、信号光 S及び参照光 Rの光路 (干渉計 の両アーム）にて発生する分散の影響を最小にする分散補正光学素子である。
[0309] 被測定物体 Οを経由した信号光 Sと、参照鏡 309を経由した参照光 Rは、ビームス プリッタ 303によって重畳されて干渉光 Lを生成する。干渉光 Lは、第 1、第 2の実施 形態と同様に s偏光成分と P偏光成分とを含んでいる。
[0310] ビームスプリッタ 303によって生成された干渉光 Lは、開口絞り 312を経由し、結像 レンズ (群） 313によって集束光となる。集束光となった干渉光 Lの S偏光成分 L1は、 偏光ビームスプリッタ 314により反射されて CCD (イメージセンサ） 316により検出され る。一方、干渉光 Lの P偏光成分 L2は、偏光ビームスプリッタ 314を透過し、反射ミラ 一 315により反射されて CCD (イメージセンサ） 317により検出される。
[0311] S偏光成分 Ll、 P偏光成分 L2をそれぞれ検出した CCD316、 317は、それぞれ検 出信号 (第 1の検出信号、第 2の検出信号)をコンピュータ 320に送る。
[0312] なお、干渉光 Lの元になる参照光 Rは円偏光であり信号光 Sは無偏光であるから、 S偏光成分 L1と P偏光成分 L2は 90度（π Ζ2)の位相差を有している。したがって、 CCD316から出力される検出信号 Cと、 CCD317から出力される検出信号 Cは、 9
A B
0度の位相差を有しており、次式のように表すことができる。
[0313] [数 2]
= I x. y) + 1人 χ， ') + (λ% y)Ir (x, cos (Δ ^ ，ァ）)
( 2 )
(- Β ( ァ） = ■ ，ア） + I ， ') + ( ァ) （ , y ) Sin(A^{ λ\ '))
( 3 )
[0314] ここで、 I (x、 y)は信号光 Sの強度を表し、 I (x、 y)は参照光 Rの強度を表して!/、る
。また、 φ (x、 y)は初期位相差を表している。また、各検出信号 C、 Cは、背景光成
A B
分 (非干渉成分、直流成分) I (x (x
s 、 y) +1
r 、 y)を含む。更に、検出信号 C
Aは cos成 分からなる干渉成分を含み、検出信号 Cは sin成分カゝらなる干渉成分を含んでいる
B
[0315] なお、式（2)、（3)から分力るように、各検出信号 C、 Cは、空間（z方向に直交す
A B
る X方向、 y方向）のみを変数とし、時間を変数として含んでいない。すなわち、本実 施形態に係る干渉信号は、空間的変化のみを含むものであり、第 1、第 2の実施形態 の干渉信号 (交流信号)とは異なって 、る。
[0316] 〔制御系の構成〕
本実施形態に係る光画像計測装置 300の制御系の構成を説明する。図 7は、光画 像計測装置の制御系の構成の一例を表している。
[0317] コンピュータ 320は、第 1、第 2の実施形態と同様に、制御部 321、表示部 322、操 作部 323及び信号処理部 324を備えている。制御部 321は、ハロゲンランプ 301の 点灯 Z消灯の制御や、参照鏡移動機構 310の制御や、 CCD316、 317の露光時間 の制御などを行う。信号処理部 324は、 CCD316、 317から出力された検出信号 C
A
、Cに基づいて被測定物体 Oの画像を形成する。
B
[0318] なお、本実施形態に係る光画像形成装置 300は、第 1、第 2の実施形態と同様に、 光検出器 (2C)及び画像調整処理部 205を備えて ヽてもよ ヽ。
[0319] [動作態様]
以上のような構成を有する本実施形態に係る光画像計測装置 300の動作態様を 説明する。
[0320] まず、制御部 321は、ハロゲンランプ 301を点灯させる。この動作態様では、ハロゲ ンランプ 301を点灯させた状態にして、広帯域光 Mの連続光を出力する。
[0321] 次に、制御部 321は、参照鏡移動機構 310を制御して参照光 Rの光路長を「第 1の 光路長」にする。そして、各 CCD316、 317の露光時間を制御して検出信号 C 、 C
A B
を出力させる。
[0322] 次に、制御部 321は、参照鏡移動機構 310を制御して参照光 Rの光路長を「第 2の 光路長」に切り替えるとともに、各 CCD316、 317の露光時間を制御して新たな検出 信号 C ' 、 C ' を出力させる。
A B
[0323] ここで、参照光 Rの第 1の光路長と第 2の光路長は、検出信号 Cと検出信号 C ' と
A A
が位相差 180度（π )を有し、かつ、検出信号 Cと検出信号 C
B B ' とが位相差 180度（ π )を有するような距離間隔となるようにあらかじめ設定されている。なお、検出信号 C 、Cは位相差 90度を有しているので、位相差 90度ごとの 4つの検出信号 C 、C、
A B A B
C ' 、 C ' が得られたことになる。
A B
[0324] 信号処理部 324は、検出信号 C 、 C ' (位相差 180度）を加算し、その和を 2で除
A A
算することにより、背景光成分 I (x、 y) +1 (x、 y)を演算する。この演算処理は、検出 信号 C、 C ' (位相差 180度）を用いて行ってもよい。
B B
[0325] 更に、信号処理部 324は、求めた背景光成分 I (x、 y) +1 (x、 y)を各検出信号 C
s r A 、 Cから除算して干渉成分 (cos成分、 sin成分)を求める。そして、信号処理部 324
B
は、各検出信号 C 、 Cの干渉成分の二乗和を演算することにより xy方向の断面に
A B
おける画像を形成する。制御部 321は、たとえば操作部 323に対する操作に応じて、 形成した画像を表示部 322に表示させる。この画像形成処理は、検出信号 C ' 、 C
A
' (位相差 180度）を用いて行ってもよい。
B
[0326] 光画像計測装置 300は、信号光 Sや参照光 Rの光路長を変更しつつ反復すること により、被測定物体 Oの様々な深度位置 (z = zl〜zN)における xy断面画像を順次 に形成する。
[0327] 信号光 Sの光路長を変更する場合、たとえば、図 1に示す光学系をステージ上に設 けるとともに、このステージを駆動機構によって z方向に移動させるように構成すること が可能である。また、被測定物体 Oを同様のステージ上の配設することにより信号光 Sの光路長を変更するように構成してもよい。一方、参照光 Rの光路長を変更する場 合には、たとえば参照鏡移動機構 310によって参照鏡 309を移動させるように構成 することができる。
[0328] また、上記の断面画像を順次に形成する処理において、制御部 321は、 CCD316 、 317を所定のフレームレートでかつ同じタイミングで検出信号を出力するように制御 するとともに、このフレームレートと、各 CCD316、 317の露光タイミングと、参照鏡 30 9の移動タイミングと、信号光 S (参照光 R)の光路長の変更タイミングとを同期させる。
[0329] このとき、各 CCD316、 317の露光時間は、フレームレートよりも短く設定されてい る。たとえば、 CCD316、 317のフレームレートを 30fZsに設定し、露光時間を 30〜 50 μ s程度に設定することができる。
[0330] また、中心波長 760nm程度で波長幅 lOOnm程度の広帯域光 Μを用いることによ り、数/ z m程度の分解能の画像を取得することができる。たとえば、広帯域光 Mの波 長をガウス型と仮定し、被測定物体 Oの屈折率を n= l. 33としたときの分解能の理 論値は約 1. 8 mとなる。
[0331] [作用'効果]
このように動作する本実施形態に係る光画像計測装置 300によれば、以下のような 作用，効果が奏される。 [0332] 光画像計測装置 300は、ハロゲンランプ 301から出力された (無偏光の）広帯域光 Mを信号光 Sと参照光 Rとに分割し、参照光 Rの偏光特性を（円偏光に)変換する。 更に、偏光特性が変換された参照光 Rと、信号光 Sとを重畳して干渉光 Lを生成し、こ の干渉光 Lの 2つの偏光成分（S偏光成分、 P偏光成分）を抽出して CCD316、 317 でそれぞれ検出する。そして、 CCD316、 317から出力される検出信号 C 、 C (C
A B A
' 、 ' )に基づいて、被測定物体 Oの画像を形成する。
B
[0333] このように、光画像計測装置 300によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分を同時に取 得することができること力 、計測時間の短縮を図ることができる。特に、位相の異な る 4つの検出信号 C 、 C、 C ' 、 C ' を 2回の計測で取得して画像を形成するよう
A B A B
に構成されて 、るので、計測時間を短縮することが可能である。
[0334] また、参照光 Rの光路長を切り替えるだけで、検出信号 C 、 Cの取得と、検出信号
A B
C ' 、C ' の取得とを容易にかつ迅速に切り替えることができるので、計測時間を
A B
短縮することが可能である。
[0335] また、光画像計測装置 300によれば、干渉光 Lの 2つの偏光成分 Ll、 L2を同時に 検出でき、 2つの偏光成分 Ll、 L2の検出時間の誤差が無いことから、被測定物体 O の動きの影響を受けることなく確度の高い画像を形成することが可能である。
[0336] また、無偏光の広帯域光 Mを用いることにより、光学系の構成が容易になるという利 点もある。すなわち、直線偏光等の偏光状態の広帯域光を用いる場合、ビームスプリ ッタゃレンズを経由するときに広帯域光の偏光状態が影響を受けることがあることから 、偏光状態を維持するための光学系の構成が難しいという問題があつたが、本実施 形態のように無偏光の広帯域光 Mを用いることにより光学系の構成を容易化すること ができる。
[0337] また、光出力手段として熱光源を用いたり、光ファイババンドルを用いたりすることに より、無偏光の広帯域光を容易に得ることが可能である。ランダム偏光の広帯域光を 出力するレーザ光源を用いる場合にぉ 、ても、ランダム偏光の広帯域光を容易に得 ることが可能である。
[0338] また、信号光 S及び参照光 Rの光路 (干渉計の両アーム）にて発生する分散の影響 を最小にする分散補正光学素子としてのガラス板 307を設けることにより、信号光 Sと 参照光 Rとの分散の相違を解消することができ、信号光 Sが含む情報を好適に反映 した干渉光 Lを効率的に取得することが可能である。
[0339] また、 CCD316、 317の露光時間を短く設定して計測を行うことにより、計測中に被 測定物体 Oが動 、た場合であっても、その動きの影響を受けることなく確度の高！、画 像を形成することが可能である。
[0340] また、広帯域光 Mの連続光を出力しつつ、 CCD316、 317の露光時間を短く設定 して計測を行うことができるので、従来のように光遮断装置や光源の複雑な制御を行 うことなく被測定物体 Oの画像を形成することが可能である。
[0341] また、ハロゲンランプ 301から出力された広帯域光 Mから、計測に好適な帯域をフ ィルタ 302で抽出して利用するようになって 、るので、好適な画像を取得することがで きる。
[0342] [変形例]
本実施形態に係る光画像計測装置 300の変形例を説明する。
[0343] 上述した光画像計測装置 300は、参照光 Rの偏光特性を変換するように構成され ている。一方、図 8に示す光画像計測装置 400は、信号光 Sの偏光特性を変換する ものである。そのために、光画像計測装置 400は、参照光 Rの光路上に反射ミラー 3
06と対物レンズ 308を備えており、信号光 Sの光路上に波長板（ λ Ζ4板） 304^ と 偏光板 30 とガラス板 307^ とを備えている。
[0344] 信号光 Sは、波長板 304' と偏光板 305' によって円偏光に変換されるとともに、 ガラス板 30 によって分散補正がなされる。一方、参照光 Rは、偏光特性の変換が 施されずに、無偏光 (ランダム偏光)を維持したままで信号光 Sに重畳される。
[0345] このような光画像計測装置 400によれば、上述の光画像計測装置 300と同様に、 計測時間の短縮を図ることができ、被測定物体 Οの動きの影響を受けることなく確度 の高 、画像を形成することができ、光遮断装置や光源の複雑な制御を行わずに被測 定物体 Οの画像を形成することができるなどの利点がある。
[0346] 上述の光画像計測装置 300では、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の熱光源ゃレ 一ザ光源などにより無偏光又はランダム偏光の広帯域光を出力しているが、無偏光 又はランダム偏光の広帯域光を出力可能な任意の形態の光出力手段を適宜に使用 することが可能である。
[0347] 上述の光画像形成装置 300では、波長板 304と偏光板 305を用いて偏光特性の 変換を行って 、るが、偏光特性を変換可能な任意の形態の変換手段を用いることが 可能である。また、上述の構成では、参照光 Rを円偏光に変換している力 光画像形 成装置の構成によっては、参照光 R又は信号光 Sを任意の偏光特性 (直線偏光、楕 円偏光）に変換するように構成することも可能である。
[0348] 上述の光画像計測装置 300では、ガラス板 307を用いて干渉計の両アームにて発 生する分散を補正しているが、分散の補正が可能な任意の形態の光学素子等の分 散補正光学素子を適用することも可能である。
[0349] 上述の光画像計測装置 300では、第 1、第 2の検出手段として CCD316、 317を用 いているが、たとえば CMOS等の任意の形態の光検出手段を適用することも可能で ある。
[0350] 上述の光画像計測装置 300では、広帯域光の連続光を用いるとともに、 CCD316 、 317の露光時間を短時間にすることで、被測定物体 Oの動きなどに対処しているが 、このような構成に限定されるものではない。
[0351] たとえば、光出力手段により出力された広帯域光 (連続光)の光路上に光チヨツバ（ chopper)を配設し、この光チヨッパによって広帯域光を周期的に遮断してパルス状 の広帯域光を生成し、各パルスを CCD316、 317で検出するようにしてもよい。この 構成によれば、光画像計測装置 300と同様に、被測定物体 Oが動いた場合であって も画像を好適に取得することができる。
[0352] なお、光チヨッパによる広帯域光の遮断周期は lms程度であり、露光時間（30〜5 0 s程度）と比べて長い。したがって、被測定物体 Oの動きが速い場合などには露 光時間を制御することが望ましい。
[0353] また、たとえばキセノンランプ等の光源を用いてフラッシュ光力 なる広帯域光を出 力し、各フラッシュ光を CCD316、 317で検出するように構成することも可能である。
[0354] また、光画像計測装置 300の説明中でも言及したが、光出力手段により出力された 広帯域光の光路上にビームスプリッタを斜設して広帯域光の一部を取り出し、この一 部の広帯域光をフォトダイオード等の光検出器で検出して検出信号をコンピュータ 3 20に出力するとともに、コンピュータ 320の画像調整処理部（図 2、図 5の画像調整 処理部 205と同様に機能する）によって画像の輝度値や明度値を補正するように構 成することが可能である。
[0355] また、上述の光画像計測装置 300では、位相差 90度の 2つの検出信号 C 、 C (C
A B
' 、C ' )一度の計測で取得するようになっている力 たとえば波長板 304としてえ
A B
• 2板を用いて位相差 180度の 2つの検出信号を取得するようにしてもょ 、。この場合 、参照光 Rの第 1の光路長と第 2の光路長は、第 1の検出処理により得られる検出信 号と第 2の検出処理において得られる検出信号とが位相差 90度を有するような距離 間隔となるようにあらかじめ設定される。それにより、位相差 90度ごとの 4つの検出信 号を取得することができる。
[0356] 以上の実施形態等にお!ヽては、マイケルソン型の干渉計を備えた光画像計測装置 につ 、て説明した力 例えばマッハツェンダー型などその他の干渉計を採用すること も当然に可能である（例えば、本発明者らによる特許第 3245135号を参照)。
[0357] また、干渉計の一部に光ファイバ (バンドル)を設けて導光部材として用いることによ り、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクトィ匕を図ったり、あるいは、被測 定物体の配置の自由度を高めたりすることができる（例えば、上記の特許第 324513 5号を参照)。
[0358] 本発明の光画像計測装置を例えば眼科の分野に応用すると、上述した眼底の血 流状態の測定のほか、網膜や角膜の 2次元断面像などを得ることができる。それによ り、例えば角膜の内皮細胞数などを測定することが可能となる。なお、その他にも各 種の応用が可能であることは 、うまでもな!/、。

Claims

請求の範囲
[1] 広帯域光を出力する光出力手段と、
前記出力された広帯域光を被測定物体を経由する信号光と参照物体を経由する 参照光とに分割する分割手段と、
前記信号光又は前記参照光の偏光特性を変換する変換手段と、
前記変換された偏光特性を有する、前記被測定物体を経由した信号光及び前記 参照物体を経由した参照光の一方と、他方とを重畳させて干渉光を生成する重畳手 段と、
前記生成された干渉光の異なる 2つの偏光成分を抽出する抽出手段と、 前記抽出された 2つの偏光成分の一方を検出して第 1の検出信号を出力する第 1 の検出手段及び他方を検出して第 2の検出信号を出力する第 2の検出手段と、 前記第 1及び第 2の検出手段により出力された第 1及び第 2の検出信号に基づいて 、前記被測定物体の画像を形成する画像形成処理手段と、
を備える、
ことを特徴とする光画像計測装置。
[2] 前記光出力手段により出力された広帯域光に基づく光を検出して第 3の検出信号 を出力する第 3の検出手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記 被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 1に記載の光画像形成装置。
[3] 前記光出力手段により出力された広帯域光を直線偏光に変換する偏光板を更に 備え、
前記変換手段は、前記直線偏光に変換された広帯域光に基づく前記信号光又は 前記参照光を円偏光に変換する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像形成装置。
[4] 前記画像形成処理手段は、
前記第 3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演 算手段と、 前記演算された背景光成分と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記 2 つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度を演算する干渉成分強度演算手 段と、
を備え、
前記演算された 2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度に基づいて、 前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[5] 前記画像形成処理手段は、
前記第 3の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演 算手段と、
前記演算された背景光成分と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記干 渉光の位相の空間分布を演算する位相分布演算手段と、
を備え、
前記演算された位相の空間分布を表す画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[6] 前記第 1、第 2及び第 3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1 、第 2及び第 3の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記所定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域 光としてのフラッシュ光を断続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力される各フラッシュ光について、そ のフラッシュ光に基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記被測定 物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[7] 前記信号光と前記参照光との光路長の差を変更する光路長変更手段を更に備え 前記光出力手段は、前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された後に前記光 路長が変更されたときに他のフラッシュ光を出力し、
前記画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく前記第 1、第 2及び第 3 の検出信号に基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[8] 前記光路長変更手段は、前記参照光の光路長を連続的に変更し、
前記光出力手段は、前記フラッシュ光を断続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力された複数のフラッシュ光のそれぞ れに基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記被測定物体の複数 の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 7に記載の光画像計測装置。
[9] 前記光路長変更手段は、前記光路長の差を断続的に変更し、
前記光出力手段による前記フラッシュ光の断続的な出力タイミングと、前記光路長 変更手段による断続的な光路長の差の変更タイミングとを同期させる制御手段を更 に備え、
前記画像形成処理手段は、前記同期された出力タイミングで出力された複数のフ ラッシュ光のそれぞれに基づく前記第 1、第 2及び第 3の検出信号に基づいて、前記 被測定物体の複数の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 7に記載の光画像計測装置。
[10] 前記第 1、第 2及び第 3の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1 、第 2及び第 3の検出信号を出力し、
前記光出力手段によるフラッシュ光の断続的な出力タイミング力 前記所定のフレ ームレートに同期されている、
ことを特徴とする請求項 8又は請求項 9に記載の光画像計測装置。
[11] 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照 鏡であり、
前記光路長変更手段は、前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させる参照 鏡移動機構を含む、
ことを特徴とする請求項 7〜請求項 10のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
[12] 前記第 1、第 2及び第 3の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージセンサ である、 ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[13] 前記第 1及び第 2の検出手段による前記偏光成分の露光時間をそれぞれ変更する 露光時間変更手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記露光時間が変更されて検出された前記偏光成分 に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 3の検出信号とに基づいて、前記被 測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 2に記載の光画像計測装置。
[14] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段のそれぞれの前記露光 時間を、前記所定のフレームレートよりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項 13に記載の光画像計測装置。
[15] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記所定のフレームレートよりも短い発光時間の前記広帯域 光を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段のそれぞれの前記露光 時間を、前記広帯域光の発光時間よりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項 13に記載の光画像計測装置。
[16] 前記信号光又は前記参照光の光路に対して挿脱可能とされ、その光路長を変更 する光路長変更部材を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記光路長変更部材が光路から退避されているときに 前記第 1及び第 2の検出手段から出力された前記第 1及び第 2の検出信号と、前記 光路長変更部材が光路に挿入されているときに前記第 1又は第 2の検出手段により 出力された第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、 ことを特徴とする請求項 1に記載の光画像形成装置。
[17] 前記信号光又は前記参照光の光路に対して挿脱可能とされ、その光路長を変更 する光路長変更部材を更に備え、 前記画像形成処理手段は、前記光路長変更部材が光路に挿入されているときに 前記第 1及び第 2の検出手段から出力された前記第 1及び第 2の検出信号と、前記 光路長変更部材が光路から退避されているときに前記第 1又は第 2の検出手段によ り出力された第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成する、 ことを特徴とする請求項 1に記載の光画像形成装置。
[18] 前記光出力手段により出力された広帯域光を直線偏光に変換する偏光板を更に 備え、
前記変換手段は、前記直線偏光に変換された広帯域光に基づく前記信号光又は 前記参照光を円偏光に変換する、
ことを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の光画像形成装置。
[19] 前記画像形成処理手段は、
前記第 4の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演 算手段と、
前記演算された前記背景光成分と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前 記 2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度を演算する干渉成分強度演算 手段と、
を備え、
前記演算された 2つの偏光成分のそれぞれの干渉成分の信号強度に基づいて、 前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測装置。
[20] 前記画像形成処理手段は、
前記第 4の検出信号に基づいて、前記干渉光の背景光成分を演算する背景光演 算手段と、
前記演算された前記背景光成分と前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前 記干渉光の位相の空間分布を演算する位相分布演算手段と、
を備え、
前記演算された位相の空間分布を表す画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測装置。
[21] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路から退避されているときに、前記 所定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域光としてのフラッシュ光を断 続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力される各フラッシュ光について、そ のフラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の検出信号とに基 づいて、前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 16に記載の光画像計測装置。
[22] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路に挿入されているときに、前記所 定のフレームレートに同期したタイミングで前記広帯域光としてのフラッシュ光を断続 的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力される各フラッシュ光について、そ のフラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の検出信号とに基 づいて、前記被測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 17に記載の光画像計測装置。
[23] 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照 鏡であり、
前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させて前記参照光の光路長を変更す る参照鏡移動機構を更に備え、
前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路力 退避された状態において、 前記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された後に前記参照光の光路長が前記変 更されたときに、他のフラッシュ光を出力し、
前記画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく第 1及び第 2の検出信 号と、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、 ことを特徴とする請求項 16に記載の光画像計測装置。
[24] 前記参照物体は、前記参照光の光路に対し直交配置された反射面を有する参照 鏡であり、
前記参照鏡を前記参照光の光路方向に移動させて前記参照光の光路長を変更す る参照鏡移動機構を更に備え、
前記光出力手段は、前記光路長変更部材が光路に挿入された状態において、前 記広帯域光としてのフラッシュ光が出力された後に前記参照光の光路長が前記変更 されたときに、他のフラッシュ光を出力し、
前記画像形成処理手段は、前記他のフラッシュ光に基づく第 1及び第 2の検出信 号と、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の他の画像を形成する、 ことを特徴とする請求項 17に記載の光画像計測装置。
[25] 前記参照鏡移動機構は、前記参照鏡を前記光路方向に連続的に移動させ、 前記光出力手段は、前記フラッシュ光を断続的に出力し、
前記画像形成処理手段は、前記断続的に出力された複数のフラッシュ光のそれぞ れについて、そのフラッシュ光に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の 検出信号とに基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 23又は請求項 24に記載の光画像計測装置。
[26] 前記参照鏡移動機構は、前記参照鏡を前記光路方向に断続的に移動させ、 前記光出力手段によるフラッシュ光の断続的な出力タイミングと、前記参照鏡移動 機構による断続的な前記参照鏡の移動タイミングとを同期させる制御手段を更に備 え、
前記画像形成処理手段は、前記同期された出力タイミングで出力された複数のフ ラッシュ光のそれぞれに基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の検出信号 とに基づいて、前記被測定物体の複数の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 23又は請求項 24に記載の光画像計測装置。
[27] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記光出力手段によるフラッシュ光の断続的な出力タイミング力 前記所定のフレ ームレートに同期されている、 ことを特徴とする請求項 25又は請求項 26に記載の光画像計測装置。
[28] 前記第 1及び第 2の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージセンサである ことを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測装置。
[29] 前記第 1及び第 2の検出手段による前記偏光成分の露光時間をそれぞれ変更する 露光時間変更手段を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記露光時間が変更されて検出された前記偏光成分 に基づく前記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 4の検出信号とに基づいて、前記被 測定物体の画像を形成する、
ことを特徴とする請求項 16又は請求項 17に記載の光画像計測装置。
[30] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段のそれぞれの前記露光 時間を、前記所定のフレームレートよりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項 29に記載の光画像計測装置。
[31] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力し、
前記光出力手段は、前記所定のフレームレートよりも短い発光時間の前記広帯域 光を出力し、
前記露光時間変更手段は、前記第 1及び第 2の検出手段のそれぞれの前記露光 時間を、前記広帯域光の発光時間よりも短い時間に変更する、
ことを特徴とする請求項 29に記載の光画像計測装置。
[32] 前記光出力手段により出力される広帯域光はフラッシュ光である、
ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像形成装置。
[33] 前記光出力手段により出力される広帯域光は連続光である、
ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装置。
[34] 前記光出力手段は、光源と、前記光源から出力された光を広帯域光に変換する光 学フィルタとを含む、 ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装置。
[35] 前記光源は熱光源である、
ことを特徴とする請求項 34に記載の光画像計測装置。
[36] 前記光源は発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項 34に記載の光画像計測装置。
[37] 前記光出力手段により出力された広帯域光の光量を検出する光量検出手段を更 に備え、
前記画像形成処理手段は、前記検出された光量に基づいて、前記形成された画 像の明るさを調整する、
ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装置。
[38] 前記変換手段は、前記信号光又は前記参照光の互いに直交する P偏光成分と S 偏光成分との間に位相差を与えて偏光特性を変換する波長板である、
ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装置。
[39] 前記抽出手段は、前記重畳手段により生成された干渉光の互いに直交する P偏光 成分及び S偏光成分とを抽出する偏光ビームスプリッタである、
ことを特徴とする請求項 2又は請求項 16に記載の光画像計測装置。
[40] 前記光出力手段により出力される広帯域光は、無偏光又はランダム偏光である、 ことを特徴とする請求項 1に記載の光画像形成装置。
[41] 前記光出力手段は、前記無偏光の広帯域光を出力する熱光源を含む、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像計測装置。
[42] 前記熱光源は、ハロゲンランプ又はキセノンランプである、
ことを特徴とする請求項 41に記載の光画像形成装置。
[43] 前記光出力手段は、前記熱光源により出力された無偏光の広帯域光を導光する光 ファイババンドルを含む、
ことを特徴とする請求項 41又は請求項 42に記載の光画像形成装置。
[44] 前記光出力手段は、前記熱光源により出力された無偏光の広帯域光の所定帯域 のみを透過させるフィルタを含む、
ことを特徴とする請求項 41〜請求項 43のいずれか一項に記載の光画像形成装置
[45] 前記光出力手段は、前記ランダム偏光の広帯域光を出力するレーザ光源を含む、 ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[46] 前記信号光は無偏光又はランダム偏光である、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[47] 前記変換手段は、前記無偏光又はランダム偏光の広帯域光に基づく前記参照光 を円偏光に変換する、
ことを特徴とする請求項 46に記載の光画像形成装置。
[48] 前記変換手段は、前記参照光の光路に設けられた波長板及び偏光板を含む、 ことを特徴とする請求項 47に記載の光画像形成装置。
[49] 前記信号光の光路及び前記参照光の光路にて発生する分散を最小にする分散補 正光学素子を更に備える、
ことを特徴とする請求項 47又は請求項 48に記載の光画像形成装置。
[50] 前記被測定物体に対して前記信号光を合焦する第 1のレンズと、
前記参照物体に対して前記参照光を合焦する第 2のレンズと、
を更に備える、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[51] 前記第 1及び第 2の検出手段のうちの少なくとも 1つは、 CCDイメージセンサである ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像計測装置。
[52] 前記光出力手段により出力される広帯域光は連続光である、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[53] 前記第 1及び第 2の検出手段は、それぞれ、所定のフレームレートで前記第 1及び 第 2の検出信号を出力するとともに、前記所定のフレームレートよりも短い露光時間 で前記偏光成分を検出する、
ことを特徴とする請求項 52に記載の光画像計測装置。
[54] 前記光出力手段により出力された前記連続光の広帯域光を所定の時間間隔で遮 蔽する光チヨッパを更に備える、 ことを特徴とする請求項 52に記載の光画像形成装置。
[55] 前記光出力手段により出力される広帯域光はフラッシュ光である、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[56] 前記参照光の光路長を第 1の光路長と第 2の光路長とに変更する光路長変更手段 を更に備え、
前記画像形成処理手段は、前記参照光の光路長が前記第 1の光路長のときの前 記第 1及び第 2の検出信号と、前記第 2の光路長のときの前記第 1及び第 2の光路長 のときの前記第 1及び第 2の検出信号とに基づいて、前記被測定物体の画像を形成 する、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像形成装置。
[57] 前記光出力手段により出力された広帯域光の光量を検出する光量検出手段を更 に備え、
前記画像形成処理手段は、前記検出された光量に基づいて、前記形成された画 像の明るさを調整する、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像計測装置。
[58] 前記抽出手段は、前記重畳手段により生成された干渉光の互いに直交する P偏光 成分及び S偏光成分とを抽出する偏光ビームスプリッタである、
ことを特徴とする請求項 40に記載の光画像計測装置。
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