WO2023032005A1 - 光測定装置 - Google Patents

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隆典 山内
隼也 西岡
ゆかり 宮城
広樹 後藤
良明 小西
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    • G01B2290/70—Using polarization in the interferometer

Definitions

  • This disclosure relates to optical measurement technology.
  • optical ranging technology that uses the interference phenomenon of light.
  • the light emitted from the light source is split into the reference light and the measurement light, and the reference light and the reflected light, which is the light that the measurement light is reflected on the object, are split. Interference is allowed and the distance from the light source to the object is measured based on the constructive condition of the reference light and the reflected light.
  • a tomometer to which such an optical ranging technique is applied is known as an optical coherence tomography (OCT).
  • optical ranging techniques include wavelength scanning interferometry and white light interferometry.
  • the wavelength scanning interference method light emitted from a light source is wavelength-swept, and the wavelength-swept light is split into measurement light and reference light. The measurement light is reflected on the object to become reflected light, and the reflected light and the reference light interfere with each other to generate interference light. By measuring the frequency of the interfering light, the distance from the light source to the object is determined.
  • An optical coherence tomography to which the wavelength scanning interferometry method is applied is known as a wavelength sweeping optical coherence tomography (SS-OCT: Swept Source-OCT).
  • the white light interference method is also called the spectral domain interference method, and uses a white light source that emits broadband light.
  • the white interference method splits broadband light emitted from a light source into measurement light and reference light.
  • the measurement light is reflected on the object to become reflected light, and the reflected light and the reference light interfere with each other to generate interference light.
  • the distance from the light source to the object is measured by spatially spectrally spectroscopy the interference light with a spectroscope and Fourier transforming the interference fringes generated based on the interference conditions.
  • Optical coherence tomography to which the white interference method is applied is known as spectral domain type optical coherence tomography (SD-OCT).
  • SD-OCT spectral domain type optical coherence tomography
  • Both of these methods utilize the fact that optical interference is detected when the optical path length difference between the measurement light and the reference light is within the range of the coherence length of the light source.
  • the coherence length which determines the measurable range in a single measurement, varies depending on the specifications of the light source and is inversely proportional to the line width of the light source. In other words, the narrower the linewidth, the longer the coherence length, and the wider the measurable range in a single measurement. However, in general, the narrower the linewidth, the higher the cost. In order to have it, ingenuity is required.
  • Patent Document 1 discloses a technique for substantially expanding the measurement range by providing a mechanism for adjusting the delay length of the reference light using a movable mirror and repeating the measurement while changing the optical path length of the reference light. ing.
  • the optical path length of the reference light is adjusted so that the optical path length of the reflected light and the optical path length of the reference light are the same, and the reflected light and the reference light are combined.
  • a low-cost light source with a short coherence length can be used to expand the substantial measurable range.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and aims to provide an optical measurement technique capable of distance measurement while suppressing the influence of optical path length fluctuations due to environmental temperature.
  • a light identification device includes a branching unit that branches light emitted from a laser light source into a measurement light and a reference light, and a first interference light that is obtained by interfering two orthogonal polarized waves of the reference light, A second interference light obtained by interfering two orthogonal polarized waves of the reflected light of the measurement light from the object, and a third interference light obtained by interfering the reference light and the reflected light.
  • a switching interference unit for outputting a state in which the polarization states are separated; a photoelectric conversion unit for receiving each interference light and converting the received interference light into an electric signal; a digital conversion unit that outputs a subsequent digital signal as a received signal, and converts the received signal into a frequency spectrum to determine an optical path length difference between the two orthogonal polarized waves of the reference light and between the two orthogonal polarized waves of the reflected light.
  • a calculation processing unit that obtains an optical path length difference and an optical path length difference between the reference light and the measurement light.
  • distance measurement can be performed while suppressing the effects of optical path length fluctuations due to environmental temperature.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a light measurement device according to Embodiment 1.
  • FIG. 2A is a diagram showing an example of the relationship between reference light and reflected light input to a switching interference unit when a distance between a transmitting unit and an object is a specific distance according to Embodiment 1.
  • FIG. 2B is a diagram showing an example of a temporal waveform of interference light intensity obtained from the reference light and reflected light shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a diagram showing an example of the frequency spectrum output from the calculation processing unit based on the time waveform of the interference light intensity at a certain time.
  • 3A and 3B are diagrams for explaining the switching unit and the interference unit of the optical measurement device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram showing a form for measuring temperature variation of reference light.
  • 3A and 3B are diagrams for explaining the switching unit and the interference unit of the optical measurement device according to the first embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram showing a form for measuring temperature variation of reflected light.
  • 3A and 3B are diagrams for explaining the switching unit and the interference unit of the optical measurement device according to the first embodiment.
  • FIG. 3C is a diagram showing a form in the case of performing distance measurement to an object from multiplexing of the same polarized waves of the reference light and the measurement light.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the light measurement device according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a light measuring device according to the second embodiment.
  • 6A and 6B are diagrams for explaining the switching unit and the interference unit of the optical measurement device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a light measuring device according to Embodiment 3. As shown in FIG.
  • the optical measurement apparatus includes a transmitter 10, a switching interference unit 41, a switching controller 42, a receiver 20, and a calculation processor 30.
  • the transmitter 10 includes a laser light source 11 , a sweeper 12 , a splitter 13 , an optical circulator 14 and an irradiation system 15 .
  • the receiver 20 includes a photoelectric converter 21 and a digital converter 22 .
  • the laser light source 11 emits continuous laser light.
  • the laser light source 11 is, for example, a semiconductor laser, and emits laser light with a predetermined frequency.
  • the sweep unit 12 sweeps the wavelength of the laser light emitted by the laser light source 11 .
  • the sweeping unit 12 outputs the laser light after the sweep as the sweeping light.
  • the sweep light output from the sweep unit 12 is continuous wave laser light.
  • the splitter 13 is composed of an optical coupler or the like, and splits the input light at a predetermined power ratio.
  • the splitter 13 splits the sweep light output from the sweeper at a predetermined power ratio, and outputs the split laser light as the measurement light and the reference light.
  • the measurement light is guided to the optical circulator 14 and the reference light is guided to the switching interference section 41 .
  • the optical circulator 14 is composed of, for example, a 3-port optical circulator and guides the measurement light to the irradiation system 15 . Also, the optical circulator 14 guides the reflected light, which is the light reflected on the object from the irradiated measurement light, to the switching interference section 41 .
  • the irradiation system 15 irradiates the object with the measurement light.
  • the irradiation system 15 includes a connector 151 for connecting optical fibers, and a lens 152 such as one or more transmissive lenses or one or more reflective lenses. After the measurement light guided to is collimated and condensed, an object is irradiated with the condensed measurement light. Alternatively, without using the lens 152, the measurement light may be directly irradiated onto the object from the end of the connector 151. FIG. Also, the irradiation system 15 guides the reflected light to the optical circulator 14 .
  • switching interference unit switching control unit
  • the reference light and the reflected light are input to the switching interference unit 41, and the switching interference unit 41 causes the first interference light obtained by causing the two orthogonal polarized waves of the reference light to interfere with each other, and the two orthogonal polarized waves of the reflected light to interfere with each other.
  • second interfering light or third interfering light obtained by interfering the reference light and the reflected light.
  • the switching interference section 41 includes a switching section 411 and an interference section 412 as shown in FIGS. 3A to 3C.
  • the switching unit 411 sequentially switches the optical path to any one of a pattern of two orthogonal polarized waves of the reference light, a pattern of two orthogonal polarized waves of the reflected light, and a pattern of the reference light and the reflected light.
  • the two polarized waves or the reference light and the reflected light in the pattern are output to the interference section 412 .
  • Switching of the optical path is performed using an optical switch and a VOA (Variable Optical Attenuator) based on a signal from the switching control unit 42 . Since the switching of the optical path is performed for each sweep of the sweeping section 12 , the time for switching the path in the switching control section 42 is controlled by the electric signal from the sweeping section 12 .
  • VOA Very Optical Attenuator
  • the frequency ratio of switching may be equal or unequal among the patterns. For example, when the intensity of the reflected light from the object is low, the frequency ratio of switching to the path of the pattern that causes the two orthogonal polarized waves of the reference light to interfere is adapted according to the intensity of the reflected light in order to obtain more of the reflected light from the object. can be lowered.
  • the interference unit 412 is composed of, for example, a fiber coupler, and causes the input light to interfere.
  • the interference unit 412 interferes the two orthogonal polarized waves of the reference light, the two orthogonal polarized waves of the reflected light, or the reference light and the reflected light of the same polarized wave. Further, the interference unit 412 outputs the interference light obtained by interfering the two orthogonal polarized waves of the reference light or the two orthogonal polarized waves of the reflected light in a state in which the orthogonal polarization states of the respective interference lights are separated. . Further, the interference unit 412 outputs interference light after causing the reference light and the reflected light of the same polarization to interfere with each other.
  • each interference light can be obtained substantially at the same time.
  • a member capable of separating two orthogonal polarized waves is used for the interference unit 412 .
  • ICR Intradyne Coherent Receiver
  • two orthogonal polarized waves can be separated. Further details of the switching interference unit 41 will be described later.
  • the photoelectric conversion section 21 photoelectrically converts the interference light output from the switching interference section 41 and outputs an analog signal representing the interference light.
  • the digital converter 22 A/D converts the analog signal and outputs the digital signal after A/D conversion as a received signal.
  • the photoelectric conversion section 21 and the digital conversion section 22 constitute a receiving section. That is, the receiver receives the reference light and the reflected light, which is the light reflected by the object, and outputs a received signal indicating interference light.
  • the calculation processing unit 30 outputs the measured distance from the frequency spectrum of the interference light based on the received signal. More specifically, for example, the calculation processing unit 30 measures the frequency spectrum of the interference light by Fourier transforming the received signal. The measurement distance is determined by the optical path length difference between the measurement light and the reference light. The frequency obtained when the optical path length difference between the two from the branching portion 13 is 0 is 0, and the frequency increases in proportion to the optical path length difference. By measuring this value, the distance of the object to be measured is measured. At this time, the distance at which the frequency spectrum can be obtained is limited by the coherence length.
  • the optical circulator 14 and the connector 151, and the optical circulator 14 and the switching interference unit 41 are connected by optical fibers, for example, and the laser light is guided through the optical fibers.
  • the path along which light propagates from the branching portion 13 to the photoelectric conversion portion 21 is composed of a polarization-maintaining fiber that maintains two orthogonal polarization states, such as a polarization-maintaining fiber.
  • a path and a path between the optical circulator 14 and the switching interference unit 41 are constructed of a polarization maintaining fiber.
  • All or part of the switching control unit 42 and the calculation processing unit 30 are implemented, for example, by a computer equipped with a processor and memory (not shown). These functional units are realized by reading out and executing programs stored in the memory by the processor. Programs may be implemented as software, firmware, or a combination of software and firmware. Examples of memory include non-volatile or volatile semiconductor memories such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically-EPROM) , magnetic discs, flexible discs, optical discs, compact discs, mini discs, and DVDs.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM Electrically-EPROM
  • all or part of the switching control unit 42 and the calculation processing unit 30 may be realized by a processing circuit (not shown) instead of the processor and memory.
  • the processing circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. .
  • FIG. 2A is an example of the time-frequency relationship between the reference light and the reflected light
  • FIG. 2B is an example of the intensity graph of the interference light versus time
  • FIG. 2C is an example of the frequency spectrum after Fourier transform of the interference light. showing.
  • the reflected light is delayed with respect to the reference light according to the distance to the object. Therefore, in FIG. 2A, the reflected light is shown shifted to the right by the time ⁇ T with respect to the reference light. When the object is far away, the time ⁇ T increases, and the frequency difference also increases in proportion to the time. If the path length of the reference light is set longer than the path length of the reflected light, the reference light is delayed with respect to the reflected light.
  • FIG. 2B shows the intensity signal with respect to time of the interference light obtained by combining the reference light and the reflected light shifted by time ⁇ T in the interference section 412 .
  • the calculation processing unit 30 has a frequency measurement function, and the calculation processing unit 30 measures the intensity (frequency spectrum) of each frequency component of the interference light based on the interference light.
  • FIG. 2C is a diagram showing the frequency spectrum of the interference light measured by the frequency measuring unit based on the interference light shown in FIG. 2B.
  • the horizontal axis indicates the frequency
  • the vertical axis indicates the intensity of the interference light.
  • the intensity of the frequency spectrum decreases as the distance difference between the reference light and the reflected light increases.
  • the value of the distance difference when the intensity drops by 3 dB from the maximum value (when the intensity becomes 1/2) is defined as the coherence length, which is expressed by the following equation (1).
  • c is the speed of light
  • ⁇ is the line width of the light source.
  • the coherence length is inversely proportional to the linewidth of the source.
  • the coherence length of a laser source is inversely proportional to cost, with narrower linewidth laser sources costing more.
  • the coherence length of low-cost laser sources is limited to less than a few tens of millimeters.
  • FIG. 3A shows an example of the path and frequency spectrum of the switching unit 411 when measuring the optical path length difference between the two orthogonal polarized waves of the reference light
  • FIG. 3B shows an example of the optical path length difference between the two orthogonal polarized waves of the reflected light
  • FIG. 3C shows the switching unit 411 and an example of the frequency spectrum when the distance to the object is measured from the optical path length difference between the reference light and the reflected light, and the example of the frequency spectrum. Only one of the two orthogonal polarization states is used when measuring the distance to an object.
  • the optical path length is expressed as the product of the refractive index and length.
  • a measurement method using an interference system according to the present disclosure performs distance measurement by measuring the optical path length difference between two paths of reference light and reflected light.
  • the refractive index and the glass length of the material have temperature dependence, so the optical path length changes according to changes in the environmental temperature. Let this proportional coefficient be a coefficient of linear expansion ⁇ .
  • the cross section of the optical fiber core which is the propagation path
  • the cross section of the optical fiber core which is the propagation path
  • the optical path length is also different between the two polarization states accordingly.
  • This refractive index difference is called birefringence.
  • the birefringence is unevenly distributed in the longitudinal direction, and the polarization state fluctuates with time due to temperature distribution or stress caused by twisting.
  • an optical fiber that incorporates birefringence into its design is called a polarization-maintaining fiber.
  • This is designed to prevent polarization crosstalk during transmission by incorporating rods parallel to the core in the longitudinal direction of the optical fiber in order to maintain the polarization state. Therefore, the birefringence in the longitudinal direction is uniform, and the temperature dependence of the birefringence also has a linear relationship. Let ⁇ be this proportional coefficient.
  • the optical path lengths of the two orthogonal polarization states of the reference light from the splitter 13 to the interference unit 412 are L RS and L RP .
  • ⁇ TR be the amount of temperature change (temperature difference) from the reference temperature of the path of the reference light.
  • L RO be the path length of the reference light at a reference temperature (for example, 25° C.) obtained in advance. Then, the optical path length difference L R between the two orthogonal polarization states is represented by the following equation (2).
  • the optical path lengths of the two orthogonal polarization states of the reflected light from the splitter 13 to the interference unit 412 be L MS and L MP .
  • ⁇ TM be the amount of temperature change (temperature difference) from the reference temperature on the path of the reflected light.
  • LMO the reflected light path length at the previously obtained reference temperature.
  • the optical path length difference LM between the two orthogonal polarization states is represented by the following equation (4).
  • equation (5) is obtained that expresses the correlation between the optical path difference L M and the temperature difference ⁇ T M.
  • L the optical path length difference between the reference light and the reflected light.
  • the value of L changes under the influence of temperature changes in both paths. Therefore, the temperature term is eliminated using the above equations (3) and (5).
  • Equation (7) indicates the optical path length difference to the object at the reference temperature. Therefore, by obtaining in advance the length of each path at the reference temperature, the linear expansion coefficient ⁇ of the polarization-maintaining fiber, and the temperature coefficient ⁇ of the birefringence, the values L, ⁇ L R , and ⁇ L From M , it is possible to perform distance measurement while suppressing the influence of temperature change. At this time, the polarization states of the reflected light and the reference light are matched.
  • step ST101 the switching control section 42 determines the pattern of the switching section 411 according to the path to be subjected to temperature correction. Specifically, as shown in FIGS. 3A to 3C, any one of a pattern of two orthogonal polarized waves of the reference light, a pattern of two orthogonal polarized waves of the reflected light, or a pattern of the reference light and the reflected light. First, the pattern of the switching unit 411 is determined.
  • the calculation processing section 30 obtains the optical path length difference of the two orthogonal polarized lights. Since the difference frequency of the two orthogonally polarized waves is proportional to the optical path length, the optical path length difference can be obtained from the peak position of the spectrum obtained by Fourier transform.
  • step ST102 the calculation processing unit 30 obtains a difference frequency signal of two orthogonal polarizations as shown in FIG. 2B.
  • step ST103 the calculation processing section 30 Fourier-transforms the difference frequency signal to obtain a frequency spectrum.
  • step ST104 the calculation processing section 30 obtains the optical path length difference from the frequency spectrum.
  • step ST105 the calculation processing section 30 acquires the optical path length difference from the reference temperature. Since the optical path difference obtained from the frequency spectrum depends on temperature according to equation (3) or (5), the optical path difference from the reference temperature is obtained according to equation (3) or (5).
  • step ST106 the calculation processing section 30 determines whether or not the optical path length difference from the reference temperature has been acquired for all switching patterns. If not acquired, the process returns to step ST101. If acquired, the process proceeds to step ST107.
  • step ST107 the calculation processing unit 30 obtains the difference frequency between the reference light and the reflected light obtained by each switching pattern, thereby measuring the distance to the object.
  • the obtained values are corrected using equations (3) and (5). This corresponds to equation (7).
  • the ratio of the switching frequencies of the three patterns shown in FIGS. 3A to 3C may be evenly 1:1:1, or may be uneven. For example, for a reflection from an object whose frequency spectrum intensity is unknown, the ratio of switching frequencies of the three patterns is not uniform so that a sufficient number of times of averaging can be obtained by obtaining the reflected light multiple times. may Alternatively, the switching control unit 42 may adaptively change the ratio according to the intensity of the frequency spectrum.
  • the spectrum intensity after combining is the highest at 1:1 on each axis. However, it can vary greatly depending on the polarization ratio in air and on the surface of the object. Therefore, a polarization controller may be introduced downstream of the optical circulator 14 to adaptively change the polarization ratio. Similarly, the branching ratio in the branching section 13 may be adaptively changed according to the extinction ratio on the surface of the object.
  • the polarization intensity of either of the two orthogonal polarized waves must not be 0.
  • the polarization intensity can fluctuate during the measurement due to fiber wobble or polarization rotation at the target. Therefore, the polarization intensity ratio in the laser light source 11 may be adaptively changed by feeding back the polarization intensity ratio variation obtained by the photoelectric section.
  • Embodiment 2 A light measuring device according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • FIG. 5 the optical measurement device according to the second embodiment includes a transmitter 10A, a switching interference unit 41A, a switching controller 42, a receiver 20, and a calculation processor 30.
  • FIG. The transmitter 10 includes a laser light source 11 , a sweeper 12 , a splitter 13A, an optical circulator 14 and an irradiation system 15 .
  • the light measuring device is provided with a plurality of reference light paths (reference light paths) from the branching section 13A to the switching interference section 41A.
  • the path lengths of the plurality of reference beams are different from each other. If there are only two switching paths, two reflected lights to be distance-measured must exist within the coherence length.
  • a plurality of reference light paths from the branching unit 13 to the switching interference unit 41A as shown in FIG. 5, such a need is eliminated. That is, by providing a plurality of reference light paths having different lengths, the reference light can be delayed with respect to the reflected light in multiple stages, so that the measurable range can be expanded.
  • the optical path lengths of the plurality of reference beams be L Rk (k is an integer from 1 to 4).
  • the measurement range is defined by the coherence length centered at the point where the optical path lengths of the reference and reflected light are equal (see FIG. 2C). Therefore, the measurement range can be expanded by using a plurality of reference light paths and switching the measurement path with the switching unit 41A1. At this time, it is assumed that each difference is sufficiently shorter than the coherence length.
  • Embodiment 3 A light measuring device according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7 shows an optical measurement device according to SD-OCT technology.
  • the optical measurement device includes a transmission section 10B, a switching interference section 41B, a switching control section 42B, a reception section 20, and a calculation processing section 30.
  • the transmitter 10B includes a white light source 11B, a splitter 13, an optical circulator 14, and an illumination system 15.
  • the light measuring device uses a white light source 11B, which is a white laser light source. Therefore, the optical measurement device according to the third embodiment does not require the sweeping section 12 that sweeps the wavelength used in the first embodiment. Since wavelength sweeping is not performed in the optical measurement apparatus according to Embodiment 3, the switching control section 42B controls the switching section (not shown) of the switching interference section 41B based on preset timing.
  • the white light source 11B may be used instead of sweeping the wavelength.
  • a device such as a diffraction grating that generates spectral light according to the wavelength is provided after the interference section, and interference light is transmitted through such a device to obtain transmitted light. Then, by irradiating a two-dimensional photoelectric conversion device (photoelectric conversion unit 21) such as CMOS with the transmitted light, spectral intensity can be obtained in an analog manner.
  • the optical measurement device of the present disclosure can be used as a measurement device for measuring various parts.
  • 10 (10A; 10B) transmitting section, 11 laser light source, 11B white light source (white laser light source), 12 sweeping section, 13 (13A) branching section, 14 optical circulator, 15 irradiation system, 20 receiving section, 21 photoelectric conversion section, 22 Digital conversion unit, 30 calculation processing unit, 41 (41A; 41B) switching interference unit, 41A1 switching unit, 42 (42B) switching control unit, 151 connector, 152 lens, 411 switching unit, 412 interference unit.

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Abstract

光測定装置は、レーザ光源から出射された光を測定光と参照光に分岐する分岐部（１３；１３Ａ）と、参照光の直交する二偏波を干渉させた第１の干渉光、測定光の対象物からの反射光の直交する二偏波を干渉させた第２の干渉光、および参照光と反射光を干渉させた第３の干渉光を、各干渉光の直交する偏波状態を分離した状態で出力する切替干渉部（４１；４１Ａ；４１Ｂ）と、各干渉光を受光して、受光した干渉光を電気信号に変換する光電変換部（２１）と、電気信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号を受信信号として出力するデジタル変換部（２３）と、受信信号を周波数スペクトルに変換して、参照光の直交する二偏波間の光路長差分、反射光の直交する二偏波間の光路長差分、および参照光と測定光の光路長差分を得る計算処理部（３０）と、を備える。

Description

光測定装置
　本開示は光測定技術に関する。
　光の干渉現象を用いた光測距技術がある。光の干渉現象を用いた光測距技術によれば、光源から出射された光は参照光と測定光に分岐され、参照光と測定光が対象物上で反射した光である反射光とが干渉させられ、参照光と反射光が強め合う条件に基づいて光源から対象物までの距離が測定される。このような光測距技術を適用した断層計は、光干渉断層計（ＯＣＴ：Optical　Coherence　Tomography）として知られている。
　このような光測距技術の例には、波長走査干渉方式および白色干渉方式が含まれる。波長走査干渉方式では、光源から出射された光が波長掃引され、波長掃引された光が測定光と参照光に分岐される。測定光は対象物上で反射して反射光となり、反射光と参照光を干渉させて干渉光を発生させる。干渉光の周波数を測定することにより、光源から対象物までの距離が測定される。波長走査干渉方式を適用した光干渉断層計は、波長掃引型光干渉断層計（ＳＳ－ＯＣＴ：Swept　Source-OCT）として知られている。
　一方、白色干渉方式は、スペクトルドメイン干渉方式とも呼ばれ、広帯域の光を出射する白色光源を用いる。白色干渉方式は、光源が出射した広帯域の光を測定光と参照光に分岐する。測定光は対象物上で反射して反射光となり、反射光と参照光を干渉させて干渉光を発生させる。干渉光を分光器により空間的にスペクトル分光し、干渉条件に基づいて生じた干渉縞をフーリエ変換することで、光源から対象物までの距離を測定する。白色干渉方式を適用した光干渉断層計は、スペクトルドメイン型光干渉断層計（ＳD－ＯＣＴ：Spectral　Domain-OCT）として知られている。
　これらの何れの方式も、測定光と参照光の光路長差が光源のコヒーレンス長の範囲内にあるときに光干渉が検出されることを利用する。一度の測定で測定可能な範囲を決定するコヒーレンス長は光源の仕様によって異なり、光源の線幅に反比例する。すなわち、線幅が狭いほどコヒーレンス長は長くなり、一度の測定で測定可能な範囲は広くなる、しかしながら、一般的に狭い線幅を持つ光源ほどコストが高いので、低コスト光源で広い測定範囲をもつためには工夫が必要となる。
　特許文献１には、可動ミラーを用いた参照光の遅延長を調整する機構を設け、参照光の光路長を変化させて測定を繰り返すことで、測定範囲を実質的に拡大する技術が開示されている。測定対象内の測定したい任意の場所からの反射光の光路長と参照光の光路長とが同一となるように参照光の光路長が調整され、反射光と参照光が合波される。参照光の光路長を測定周期に応じて略同時に制御することで、短いコヒーレンス長を持つ低コスト光源で、実質的な測定可能範囲を拡大している。
特開２００９－２４４２０７号公報
　しかしながら、調整した参照光の光路長は周囲の環境温度に応じて変化するため、制御した参照光の光路長は制御値と完全には一致せず、常に変動が生じる。そのため、特許文献１の技術によれば、継接ぎのようにコヒーレンス長ごとに不連続点が生じることがある。
　本開示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、環境温度による光路長変動の影響を抑制した測距ができる光測定技術を提供することを目的とする。
　本開示の実施形態による光特定装置は、レーザ光源から出射された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、前記参照光の直交する二偏波を干渉させた第１の干渉光、前記測定光の対象物からの反射光の直交する二偏波を干渉させた第２の干渉光、および前記参照光と前記反射光を干渉させた第３の干渉光を、各干渉光の直交する偏波状態を分離した状態で出力する切替干渉部と、各干渉光を受光して、受光した干渉光を電気信号に変換する光電変換部と、前記電気信号をＡＤ変換して、ＡＤ変換後のデジタル信号を受信信号として出力するデジタル変換部と、前記受信信号を周波数スペクトルに変換して、前記参照光の直交する二偏波間の光路長差分、前記反射光の直交する二偏波間の光路長差分、および前記参照光と前記測定光の光路長差分を得る計算処理部と、を備える。
　本開示の実施形態による光測定装置によれば、環境温度による光路長変動の影響を抑制した測距ができる。
図１は、実施の形態１に係る光測定装置の構成例を示すブロック図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る送信部と対象物の間の距離がある特定距離である場合の切替干渉部に入力される参照光と反射光の関係の一例を示す図である。 図２Ｂは、図２Ａに示す参照光と反射光から得られる干渉光強度の時間波形の一例を示す図である。 図２Ｃは、ある時点における干渉光強度の時間波形に基づいて、計算処理部から出力される周波数スペクトルの一例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る光測定装置の切替部および干渉部について説明する図である。図３Ａは、参照光の温度変動を測定する場合の形態を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る光測定装置の切替部および干渉部について説明する図である。図３Ｂは、反射光の温度変動を測定する場合の形態を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る光測定装置の切替部および干渉部について説明する図である。図３Ｃは、参照光と測定光の同一偏波の合波から、対象物までの測距を行う場合の形態を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る光測定装置の動作について説明するフローチャートである。 図５は、実施の形態２に係る光測定装置の構成例を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２に係る光測定装置の切替部および干渉部について説明する図である。 図７は、実施の形態３に係る光測定装置の構成例を示すブロック図である。
　以下、添付の図面を参照して、本開示における種々の実施形態について詳細に説明する。なお、図面において同一または類似の符号を付された構成要素は、同一または類似の構成または機能を有するものであり、そのような構成要素についての重複する説明は省略する。
実施の形態１．
＜構成＞
　図１から図４を参照して、本開示の実施の形態１による光測定装置について説明する。図１に示されているように、実施の形態１による光測定装置は、送信部１０、切替干渉部４１、切替制御部４２、受信部２０、および計算処理部３０を備える。送信部１０は、レーザ光源１１、掃引部１２、分岐部１３、光サーキュレータ１４、および照射系１５を含む。受信部２０は、光電変換部２１およびデジタル変換部２２を含む。
（レーザ光源）
　レーザ光源１１は、連続光であるレーザ光を出射する。レーザ光源１１は、例えば半導体レーザであり、所定の周波数のレーザ光を出射する。
（掃引部）
　掃引部１２は、レーザ光源１１が出射したレーザ光を波長掃引する。掃引部１２は、掃引後のレーザ光を掃引光として出力する。掃引部１２が出力する掃引光は、連続波のレーザ光である。
（分岐部）
　分岐部１３は、光カプラ等により構成され、入力された光を所定のパワー比率で分岐する。実施の形態１においては、分岐部１３は、掃引部から出力された掃引光を所定のパワー比率で分岐し、分岐後のレーザ光を測定光及び参照光として出力する。測定光は光サーキュレータ１４に導かれ、参照光は切替干渉部４１に導かれる。
（光サーキュレータ）
　光サーキュレータ１４は、例えば３ポート光サーキュレータにより構成され、測定光を照射系１５に導く。また、光サーキュレータ１４は、照射された測定光が対象物上で反射した光である反射光を切替干渉部４１に導く。
（照射系）
　照射系１５は、測定光を対象物に照射する。例えば、照射系１５は、光ファイバを接続するコネクタ１５１と、１個以上の透過レンズ又は１個以上の反射レンズ等のレンズ１５２とにより構成され、照射系１５は、光サーキュレータ１４が照射系１５に導いた測定光をコリメートして集光した上で集光した測定光を対象物に照射する。あるいは、レンズ１５２を用いないで、測定光をコネクタ１５１の末端から対象物に直接照射してもよい。また、照射系１５は、反射光を光サーキュレータ１４に導く。
（切替干渉部；切替制御部）
　切替干渉部４１には参照光および反射光が入力され、切替干渉部４１は、参照光の直交する二偏波を干渉させた第１の干渉光、反射光の直交する二偏波を干渉させた第２の干渉光、または参照光と反射光を干渉させた第３の干渉光を出力する。このような機能を実現するため、切替干渉部４１は、図３Ａ～図３Ｃに示されているように、切替部４１１および干渉部４１２を備える。
　切替部４１１は、光経路を、参照光の直交する二偏波のパターン、反射光の直交する二偏波のパターン、または参照光と反射光のパターンの何れか１つのパターンに順次切り替え、各パターンにおける二偏波または参照光と反射光を干渉部４１２へ出力する。光経路の切替えは、切替制御部４２からの信号に基づいて、光スイッチおよびＶＯＡ（Variable　Optical　Attenuator）を用いて行う。光経路の切替えを掃引部１２の掃引ごとに行うため、切替制御部４２における経路を切り替える時間は掃引部１２からの電気信号によって制御する。このとき、切替えの頻度比率は各パターン間で均等でもよいし、不均等でもよい。例えば、対象物からの反射光強度が低い場合、対象物からの反射光をより得るため、参照光の直交する二偏波を干渉させるパターンの経路へ切り替える頻度比率を反射光強度に応じて適応的に下げてもよい。
　干渉部４１２は、例えばファイバカプラにより構成され、入力された光を干渉させる。干渉部４１２は、参照光の直交する二偏波、反射光の直交する二偏波、または同一偏波の参照光と反射光を干渉させる。また、干渉部４１２は、参照光の直交する二偏波または反射光の直交する二偏波を干渉させた後の干渉光を、各干渉光の直交する偏波状態を分離した状態で出力する。また、干渉部４１２は、同一偏波の参照光と反射光を干渉させた後の干渉光を出力する。経路の切替えを掃引ごとに行うことにより、各干渉光は略同時に得られる。干渉部４１２には、直交する二つの偏波を分離できる部材を用いる。例えば、光情報通信で用いられるＩＣＲ（Intradyne　Coherent　Receiver）を用いることで、直交する二偏波を分離できる。切替干渉部４１の更なる詳細については後述する。
（光電変換部）
　光電変換部２１は、切替干渉部４１が出力した干渉光を光電変換して、干渉光を示すアナログ信号を出力する。
（デジタル変換部）
　デジタル変換部２２は、アナログ信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号を受信信号として出力する。
　実施の形態１に係る光測定装置は、光電変換部２１、及びデジタル変換部２２により、受信部が構成されている。すなわち、受信部は、参照光、及び、測定光が対象物で反射した光である反射光を受けて、干渉光を示す受信信号を出力する。
（計算処理部）
　計算処理部３０は、受信信号に基づいて、干渉光の周波数スペクトルから測定距離を出力する。より具体的には、例えば、計算処理部３０は、受信信号をフーリエ変換することにより、干渉光の周波数スペクトルを測定する。測定距離は測定光と参照光の光路長差によって決まる。分岐部１３からの両者の光路長差が０のとき得られる周波数は０となり、光路長差に比例して周波数は大きくなる。この値を測定することで、測定対象の測距を行う。このとき、周波数スペクトルが得られる距離はコヒーレンス長によって制限される。
　レーザ光源１１と掃引部１２の間、掃引部１２と分岐部１３の間、分岐部１３と切替干渉部４１の間、切替干渉部４１と光電変換部２１の間、分岐部１３と光サーキュレータ１４の間、光サーキュレータ１４とコネクタ１５１の間、および光サーキュレータ１４と切替干渉部４１の間は、例えば光ファイバにより接続され、レーザ光は当該光ファイバを介して導かれる。特に、分岐部１３から光電変換部２１に至る光が伝搬する経路は偏波保持ファイバのように直交する二つの偏波状態を保持する偏波保持ファイバで構成される。すなわち、分岐部１３と切替干渉部４１の間の経路、切替干渉部４１と光電変換部２１の間の経路、分岐部１３と光サーキュレータ１４の間の経路、光サーキュレータ１４とコネクタ１５１の間の経路、および光サーキュレータ１４と切替干渉部４１の間の経路は偏波保持ファイバで構成される。
　切替制御部４２および計算処理部３０の全部または一部は、例えば、不図示のプロセッサ及びメモリを備えたコンピュータにより実現される。メモリに格納されたプログラムがプロセッサに読み出されて実行されることにより、それらの機能部が実現される。プログラムは、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組合せとして実現される。メモリの例には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ－ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤが含まれる。
　別の例として、切替制御部４２および計算処理部３０の全部または一部は、プロセッサ及びメモリに替えて不図示の処理回路により実現されてもよい。この場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、またはこれらの組合せである。
　次に、図２を参照して、実施の形態１に係る光測定装置が対象物の位置を測定する方法について説明する。図２Ａは参照光と反射光の時間-周波数の関係の一例、図２Ｂは干渉光の時間に対する強度グラフの一例、図２Ｃは干渉光に対しフーリエ変換を施した後の周波数スペクトルの一例をそれぞれ示している。
　反射光は、対象物までの距離に応じて、参照光に対して遅延する。そのため、図２Ａにおいて、反射光は、参照光に対して時間ΔＴだけ右側にずれた状態で示されている。対象物が遠いと時間ΔＴは大きくなり、時間に比例して周波数差も大きくなる。なお、参照光の経路長が反射光の取りえる経路長よりも長く設定されている場合には、参照光が反射光に対して遅延する。
　図２Ｂは、時間ΔＴだけずれた参照光と反射光を干渉部４１２で合波することで得られる干渉光の時間に対する強度信号を表している． 
　計算処理部３０は周波数測定機能を有し、計算処理部３０は干渉光に基づいて干渉光の周波数成分毎の強度（周波数スペクトル）を測定する。図２Ｃは、図２Ｂに示す干渉光に基づいて周波数測定部が測定した干渉光の周波数スペクトルを示す図である。図２Ｃにおいて、横軸は周波数を、縦軸は干渉光の強度を示している。周波数スペクトルの強度は参照光と反射光の距離差分が大きくなるほど低下する。ここで、最大値に対して3ｄＢ低下するとき（強度が１／２になるとき）の距離差分の値がコヒーレンス長と定義され、次の式（１）により表される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　式（１）において、ｃは光速、Δνは光源の線幅を示す。式（１）に示されるように、コヒーレンス長は光源の線幅に反比例する。レーザ光源のコヒーレンス長はコストと反比例し、狭い線幅のレーザ光源ほどコストが高い。低コストなレーザ光源のコヒーレンス長は、数十ｍｍ未満に限定される。
　次に、図３を参照して、実施の形態１に係る温度による変動を補正する方法について説明する。図３Ａは参照光の直交する二偏波間の光路長差を測定した場合の切替部４１１の経路と周波数スペクトル例、図３Ｂは反射光の直交する二偏波間の光路長差を測定した場合の切替部４１１と周波数スペクトル例、図３Ｃは参照光と反射光の光路長差から対象物までの距離を測定した場合の切替部４１１と周波数スペクトル例をそれぞれ示している。対象物までの距離を測定するとき、直交する２つの偏光状態の内どちらか片方の偏光状態のみを用いる。
　光路長は屈折率と長さの積で表される。本開示における干渉系を用いる測定方法は、参照光と反射光の二つの経路の光路長差分を測定することで測距を行う。光ファイバなどを光路として用いる際、屈折率及び材料のガラス長さは温度依存性が存在するため、環境温度の変化に応じて光路長が変化する。この比例係数を線膨張係数αとする。
　光ファイバなどの光路を光が伝搬する際、伝搬経路である光ファイバコア断面は製造で生じるばらつきの交差内で完全な真円の形状にならない。そのため、光は伝搬中に主に二つの直交する偏波状態（偏波モード）に分離される。そのため、直交する二つの偏波状態には屈折率差が生じ、それに応じて光路長も二つの偏波間で異なる。この屈折率差を複屈折と呼ぶ。一般的な光ファイバは複屈折が長手方向に不均等に分布し、温度分布またはねじれによる応力不可により偏波状態は時間に対して変動する。一方で、複屈折を設計に落とし込んだ光ファイバを偏波保持ファイバと呼ぶ。これは、偏波状態を維持するために光ファイバ長手方向にコアと並行にロッドを組み込むことで、送信中に偏波状態がクロストークしない設計となっている。そのため、長手方向の複屈折が均等であり、かつ複屈折率の温度依存性も線形関係にある。この比例係数をγとする。
　図３において、分岐部１３から干渉部４１２までの参照光の二つの直交する偏波状態の光路長をＬＲＳおよびＬＲＰとする。参照光の経路の基準温度からの温度の変化量（温度差）をΔＴＲとする。事前に取得した基準温度（例えば２５℃）での参照光の経路長さをＬＲＯとする。そうすると、二つの直交する偏波状態の光路長差  ＬＲは、次の式（２）のように表される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　式（２）を変形すると、光路長差  ＬＲと温度差ΔＴＲの相関を表す式（３）が得られる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　同様に、分岐部１３から干渉部４１２までの反射光の二つの直交する偏波状態の光路長をＬＭＳおよびＬＭＰとする。反射光の経路の基準温度からの温度の変化量（温度差）をΔＴＭとする。事前に取得した基準温度での反射光経路長さをＬＭＯとする。そうすると、二つの直交する偏波状態の光路長差  ＬＭは、次の式（４）のように表される。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　式（４）を変形すると、光路長差  ＬＭと温度差ΔＴＭの相関を表す式（５）が得られる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　次に、参照光と反射光の光路長差をＬとする。このＬの値は両経路の温度変化の影響を受けて変化する。そこで、上式（３）および（５）を用いて温度の項を消去する。なお、以下の式は参照光の経路が反射光の経路よりも長い場合を想定した式である。反射光の経路が参照光の経路よりも長い場合は、Ｌ＝ＬＭＳ―ＬＲＳを計算する。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　式（６）を変形すると、次の式（７）を得る。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　式（７）の左辺は、基準温度における対象物までの光路長差を示す。したがって、基準温度における各径路の長さと、偏波保持ファイバの線膨張係数αおよび複屈折率の温度係数γを事前に取得しておくことで、測定によって得られる値Ｌ、ΔＬＲ、およびΔＬＭから温度変化による影響を抑制した測距が可能となる。このとき、反射光と参照光の偏波状態は一致させておく。
＜動作＞
　次に、図４を参照して、計算処理部３０による動作を中心に、実施の形態１に係る光測定装置の動作について説明する。まず、ステップＳＴ１０１において、切替制御部４２は、温度補正の対象となる経路に応じて切替部４１１のパターンを決定する。具体的には、図３Ａ～図３Ｃで示したような、参照光の直交する二偏波のパターン、反射光の直交する二偏波のパターン、または参照光と反射光のパターンの何れか１つに切替部４１１のパターンを決定する。
　次に、ステップＳＴ１０２～ＳＴ１０４において、計算処理部３０は、直交する二偏光の光路長差を得る。直交する二偏波の差周波数は光路長に比例するため、フーリエ変換によるスペクトルのピーク位置から光路長差が得られる。
　具体的には、ステップＳＴ１０２において、計算処理部３０は、図２Ｂに示されたような直交する二偏光の差周波数信号を得る。
　次に、ステップＳＴ１０３において、計算処理部３０は、差周波数信号をフーリエ変換して周波数スペクトルを得る。
　次に、ステップＳＴ１０４において、計算処理部３０は、周波数スペクトルから光路長差を得る。
　次に、ステップＳＴ１０５において、計算処理部３０は、基準温度からの光路長差分を取得する。周波数スペクトルから得られた光路長差は式（３）または式（５）に応じて温度に依存するので、基準温度からの光路長差分を式（３）または式（５）に従って取得する。
　次に、ステップＳＴ１０６において、計算処理部３０は、すべての切替パターンで基準温度からの光路長差分を取得したかを判定する。取得していない場合、処理はステップＳＴ１０１へ戻る。取得した場合、処理はステップＳＴ１０７へ進む。
　ステップＳＴ１０７において、計算処理部３０は、各切替パターンで得た参照光と反射光の差周波数を得ることで、対象物までの測距を行う。得られた値を式（３）および式（５）を用いて補正する。これが式（７）に相当する。
　図３Ａ～図３Ｃで示した３つのパターンの切替頻度の比率は均等に1：1：1としてもよいし、不均等であってもよい。例えば、周波数スペクトルの強度が未知である対象物からの反射については、反射光を複数回得ることで充分な平均化回数が得られるように、３つのパターンの切替頻度の比率は不均等であってもよい。また、切替制御部４２によって周波数スペクトルの強度に応じて適応的に比率を変えてもよい。
　また、合波後のスペクトル強度は各軸で1：1が最も強度が高くなる。しかし、空気中及び対象物表面での偏光比によっては大きく変動する可能性がある。そこで、光サーキュレータ１４の下流に偏光コントローラを導入することで偏光比を適応的に変化させてもよい。同様に、対象物表面での消光比に応じて分岐部１３における分岐比を適応的に変化させてもよい。
　また、測定のためには直交する二偏波のどちらかの偏波強度が０になってはいけない。しかし、ファイバ揺れや対象物での偏波回転によって、偏波強度が測定中に変動する可能性がある。そのため、光電部で得られる偏波強度比変動をフィードバックすることで、レーザ光源１１における偏波強度比を適応的に変化させてもよい。
実施の形態２．
　図５および図６を参照して、実施の形態２に係る光測定装置について説明する。図５に示されているように、実施の形態２による光測定装置は、送信部１０Ａ、切替干渉部４１Ａ、切替制御部４２、受信部２０、および計算処理部３０を備える。送信部１０は、レーザ光源１１、掃引部１２、分岐部１３Ａ、光サーキュレータ１４、および照射系１５を含む。
　実施の形態１の場合と異なり、実施の形態２による光測定装置においては、分岐部１３Ａから切替干渉部４１Ａへの参照光の経路（参照光経路）が複数備えられている。この複数の参照光の経路の長さは互いに異なる。切替経路が二つだけの場合、コヒーレンス長内に測距の対象とする二つの反射光が存在する必要がある。しかし、図５のように分岐部１３から切替干渉部４１Ａまでの参照光経路を複数備えることにより、そのような必要はなくなる。すなわち、長さの異なる複数の参照光の経路を備えることにより、参照光を反射光に対して多段で遅延させることができるので、測定可能な範囲を拡大することができる。
　図６のように、複数の参照光の光路長をＬＲｋ（ｋは１～４の整数）とする。測定レンジは、参照光と反射光の光路長が等しい点を中心にコヒーレンス長で規定される（図２Ｃを参照）。そのため、参照光の経路を複数用い、切替部４１Ａ１で測定する経路を切り替えることで測定レンジを拡大できる。このとき、各差分はコヒーレンス長よりも充分短いとする。式（２）にＬＲ１～ＬＲ４の各ＬＲｋを代入することにより、複数の参照光の経路に温度分布変化が生じる場合でも、温度変動の影響を抑制した測定を実現し、かつ、コヒーレンス長を超えた範囲にも測定レンジを実質的に拡大することが可能である。
実施の形態３．
　図７を参照して、実施の形態３に係る光測定装置について説明する。図７は、ＳD－ＯＣＴ技術による光測定装置を示す。
　図７に示されているように、実施の形態３による光測定装置は、送信部１０Ｂ、切替干渉部４１Ｂ、切替制御部４２Ｂ、受信部２０、および計算処理部３０を備える。送信部１０Ｂは、白色光源１１Ｂ、分岐部１３、光サーキュレータ１４、および照射系１５を含む。実施の形態３による光測定装置では、白色のレーザ光源である白色光源１１Ｂが用いられる。したがって、実施の形態３による光測定装置では、実施の形態１において用いられた波長掃引する掃引部１２が不要である。なお、実施の形態３による光測定装置では波長掃引は行わないので、切替制御部４２Ｂは予め設定されたタイミングに基づいて切替干渉部４１Ｂの不図示の切替部を制御する。
　このように、波長掃引をすることに代えて、白色光源１１Ｂを用いてもよい。この場合、切替干渉部４１Ｂでは、干渉部の後段に回折格子のような波長に応じてスペクトル分光を生じるデバイスを設け、そのようなデバイスに干渉光を透過させて透過光を得る。そして、透過光をＣＭＯＳのような二次元光電変換デバイス（光電変換部２１）に照射することで、アナログ的にスペクトル強度が得られる。
　なお、実施形態を組み合わせたり、各実施形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。
　本開示の光測定装置は、各種部品を計測する測定装置として用いることができる。
　１０（１０Ａ；１０Ｂ）　送信部、１１　レーザ光源、１１Ｂ　白色光源（白色レーザ光源）、１２　掃引部、１３（１３Ａ）　分岐部、１４　光サーキュレータ、１５　照射系、２０　受信部、２１　光電変換部、２２　デジタル変換部、３０　計算処理部、４１（４１Ａ；４１Ｂ）　切替干渉部、４１Ａ１　切替部、４２（４２Ｂ）　切替制御部、１５１　コネクタ、１５２　レンズ、４１１　切替部、４１２　干渉部。

Claims (5)

  1. 　レーザ光源から出射された光を測定光と参照光に分岐する分岐部と、
    　前記参照光の直交する二偏波を干渉させた第１の干渉光、前記測定光の対象物からの反射光の直交する二偏波を干渉させた第２の干渉光、および前記参照光と前記反射光を干渉させた第３の干渉光を、各干渉光の直交する偏波状態を分離した状態で出力する切替干渉部と、
    　各干渉光を受光して、受光した干渉光を電気信号に変換する光電変換部と、
    　前記電気信号をＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号を受信信号として出力するデジタル変換部と、
    　前記受信信号を周波数スペクトルに変換して、前記参照光の直交する二偏波間の光路長差分、前記反射光の直交する二偏波間の光路長差分、および前記参照光と前記測定光の光路長差分を得る計算処理部と、
    を備える、光測定装置。
  2. 　前記分岐部から前記光電変換部へ至る光の経路は偏波保持ファイバからなる経路を備える、
    請求項１に記載された光測定装置。
  3. 　前記分岐部から前記切替干渉部へ至る前記参照光の経路は、長さの異なる偏波保持ファイバからなる複数の参照光経路を備える、
    請求項２に記載された光測定装置。
  4. 　前記レーザ光源を波長掃引して掃引光を出力する掃引部を更に備え、
    　前記分岐部は前記掃引光を測定光と参照光に分岐する、
    請求項１から３のいずれか１項に記載された光測定装置。
  5. 　前記レーザ光源は白色レーザ光源である、請求項１または２に記載された光測定装置。
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