WO2023210116A1 - 光干渉計測装置 - Google Patents

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WO2023210116A1
WO2023210116A1 PCT/JP2023/005270 JP2023005270W WO2023210116A1 WO 2023210116 A1 WO2023210116 A1 WO 2023210116A1 JP 2023005270 W JP2023005270 W JP 2023005270W WO 2023210116 A1 WO2023210116 A1 WO 2023210116A1
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light
optical
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interference
light source
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泰宏 壁谷
毅吏 浦島
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated

Definitions

  • the present invention relates to an optical interference measurement device that measures a measurement target using interference light caused by reflected light and reference light.
  • OCT optical coherence tomography
  • OCT optical coherence tomography
  • time-domain OCT i.e., TD-OCT
  • frequency-domain OCT i.e., FD-OCT
  • FD-OCT frequency-domain OCT
  • spectrometer type i.e., SD-OCT
  • wavelength scanning light source type i.e., SS-OCT
  • FIG. 8 is a diagram showing a conventional SD-OCT apparatus described in Patent Document 1.
  • the light emitted from the light source 12 is split into a reference light and a measurement light at the end face of the collimator 30, the reference light is directly sent to the spectrometer 40, and the measurement light is sent from the measurement target W. After being reflected, the light passes through the collimator 30 and similarly enters the spectroscopic device 40 .
  • the end face of the collimator 30 operates as a reference surface in the optical interferometer.
  • the measurement light and the reference light interfere in the spectral domain, and as a result, interference fringes are measured as interference signals.
  • a differential of the one-dimensional refractive index distribution in the depth direction of the measurement target W that is, a reflectance distribution, that is, an optical tomographic image.
  • the branching part for the reference light and the measurement light is installed not in the interferometer 10 but in the vicinity of the measurement target W, here at the end face of the collimator 30 on the measurement target W side.
  • An optical system in which the reference light and measurement light follow almost the same optical path is called a common path optical system, because the reference light and measurement light share disturbances such as changes in optical path length due to chromatic dispersion or thermal expansion and cancel each other out.
  • the common path optical system has high accuracy.
  • An optical interference measurement device includes a low coherence light source that emits low coherence light; an optical comb generation filter that adjusts the light emitted from the low coherence light source into an evenly spaced optical frequency distribution; a light splitting means for splitting the light adjusted to equal frequency intervals by the optical comb generation filter into a measurement light and a reference light; interference light detection means for detecting interference light in which the reflected light from the measurement target and the reference light are combined; Equipped with A value obtained by multiplying the distance from the zero point where the signal optical path length of the signal light that is the measurement light and the reference optical path length of the reference light to the measurement target by the reciprocal of the mode spacing of the optical comb generation filter multiplied by the speed of light.
  • the range is from a distance obtained by subtracting the measurable range determined by the optical frequency resolution of the interference light detection means from a value that is an integral multiple of , to a distance obtained by adding the measurable range to the value.
  • a diagram showing the overall configuration of the SD-OCT apparatus in Embodiment 2 A diagram showing a conventional SD-OCT apparatus described in Patent Document 3
  • the measurable range LD in the depth direction that can be measured with the SD-OCT device that is, half of the maximum value of the optical path length difference between the reference light and the measurement light that can correctly obtain spectral interference fringes, is determined by the optical frequency resolution of the spectrometer. limited by. Therefore, in the conventional configuration, the distance L from the end face of the collimator 30 on the measurement object W side, which is the branching part between the reference light and the measurement light, to the measurement object W can be set to be larger than the measurable range LD. However, there is a problem in that measurement can only be performed with the collimator 30 brought close to the measurement target W.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and aims to provide an optical interference measurement device that can measure objects farther away than the measurable range while maintaining high accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an SD-OCT (spectrometer type optical coherence tomography) device 200 as an example of an optical interference measurement device in the first embodiment.
  • SD-OCT spectrometer type optical coherence tomography
  • the SD-OCT apparatus 200 includes at least an optical frequency comb light source 201 having a low coherence light source 204 and an optical comb generation filter 205, light splitting means, and interference light detection means.
  • the SD-OCT apparatus 200 further includes an optical fiber interferometer 202 and a spectrometer 203 having interference light detection means.
  • the optical frequency comb light source 201 is a light source with an evenly spaced optical frequency distribution.
  • the optical frequency comb light source 201 includes a low coherence light source 204 such as an SLD (superluminescent diode), an ultrashort pulse laser, or a supercontinuum light source, and low coherence light emitted from the low coherence light source 204 at equal intervals. It is composed of an optical comb generation filter 205 that adjusts the optical frequency distribution.
  • the optical frequency of the light emitted from the low coherence light source 204 is shaped by the optical comb generation filter 205 into an optical frequency distribution with equal intervals, that is, into a comb shape with equal frequency intervals. Details of the optical frequency to be shaped will be described later.
  • the optical fiber interferometer 202 has a coupler 206 connected to two light inlets and one light outlet.
  • the light output port of the optical frequency comb light source 201 is connected to the first light receiving port of the two light receiving ports of the coupler 206.
  • the optical output port of the coupler 206 is connected to a measurement head 207 outside the optical fiber interferometer 202. Light adjusted to equal frequency intervals by the optical comb generation filter 205 enters the measurement head 207 and is emitted toward the measurement target W.
  • the light emitted from the measurement head 207 is split into measurement light and reference light by a reference surface 208, which is an example of a light splitting means.
  • the reference surface 208 is not the end face of the collimator 30 on the measurement target W side as in the conventional case, but is located in the space between the measurement head 207 and the measurement target W, at a position away from the measurement head 207 on the measurement target W side, in other words. , are placed at a distance L from the measurement target W.
  • the reference surface 208 in the first embodiment is a material that can separate light into transmitted light and reflected light.
  • it can be configured with a half mirror or a parallel flat plate made of glass.
  • the reference light enters the coupler 206 from the reference surface 208 via the measurement head 207, and enters the spectrometer 203 from the second light receiving port of the two light receiving ports of the coupler 206.
  • the measurement light is irradiated from the reference surface 208 to the measurement object W that is separated by the distance L from the measurement object W, returns to the reference surface 208 through reflection or scattering on the measurement object W, and, like the reference light, is used for measurement.
  • the light enters the coupler 206 through the head 207 and enters the spectroscope 203 from the second light receiving port of the coupler 206.
  • the point where the signal optical path of the measurement light and the reference optical path of the reference light coincide is called a zero point.
  • the zero point in this interferometer 202 is exactly the position of the reference plane 208, but this is not the case in the case of an interferometer with a different arrangement, such as a Michelson type.
  • the spectrometer 203 has a diffraction grating 209 connected to the interferometer 202 and a detector array 210 connected to the diffraction grating 209.
  • the two lights, the measurement light and the reference light are separated simultaneously by the diffraction grating 209 of the spectrometer 203, and they interfere in the optical frequency domain to become interference light in which the reflected light and the reference light are combined.As a result, the interference light
  • the interference signal is measured by the detector array 210 as an example of interference light detection means.
  • the sign of the optical path length difference is defined here as being determined by the sign of the calculation result of signal optical path length - reference optical path length.
  • the maximum measurable range is a range of ⁇ LD around the zero point. If the frequency resolution dv is the optical frequency that can be resolved by one pixel of the detector array 210, the maximum time difference between the measurement light and the reference light observed by the spectrometer 203 is 1/2 dv according to Nyquist's sampling theorem. .
  • the optical frequency comb generation filter 205 includes a pair of half mirrors 211 having a reflectance R as shown in FIG.
  • a Fabry-Perot filter 212 constitutes an optical resonator.
  • the output of the optical frequency comb light source 201 expressed in the frequency domain is shown in FIGS. 2B to 2D.
  • the vertical axis represents optical output, transmittance, and optical output
  • the horizontal axis represents optical frequency.
  • the spectrum 300 (see FIG. 2B) of the original low-coherence light source 204 is multiplied by the transmittance spectrum 301 (see FIG. 2C) of the optical comb generation filter 205, and the modes with equal mode spacing FSR are The output spectrum is adjusted to a vertical comb-like output spectrum 302 (see FIG. 2D).
  • the optical frequency comb light source 201 does not need to be a combination of the low coherence light source 204 and the optical comb generation filter 205, but may be a mode-locked laser with a stabilized repetition frequency or a single mode laser modulated by an electro-optic element.
  • a comb-like mode or a high finesse etalon may be used, but since the linewidth of a single mode in the output spectrum of these is narrow band, as a result, the single mode of the optical frequency comb light source 201 is The coherence length defined by the line width becomes long, ranging from several tens of meters to more than 100 meters.
  • the coherence length CO is about 30 m, so that the backscattered light generated by an optical element such as the coupler 206 is also the reference light from the reference surface 208.
  • the interference occurs, resulting in an unnecessary interference signal that lowers the S/N ratio.
  • the high finesse etalon has a low light transmittance, making it difficult to obtain a light intensity that satisfies the measurement dynamic range of the spectrometer 203, compared to the case where the output of the low coherence light source 204 is used as is.
  • a Fabry-Perot filter that can control the single mode coherence length of the optical frequency comb light source 201 to be shorter than twice and less than 20 times the distance L from the zero point to the measurement target W. If the coherence length is less than twice the distance L, a sufficient interference signal cannot be obtained when the measurement range is doubled as described later. Furthermore, if the coherence length exceeds 20 times the distance L, the S/N ratio will decrease as described above, and the light transmittance will further decrease.
  • the line width of the maximum transmittance peak of the Fabry-Perot filter 212 is 1/2 to 1/20 of the mode spacing FSR. This can be realized by setting the reflectance R of the half mirror pair 211 constituting the Fabry-Perot filter 212 to 20% and 85%, respectively.
  • the optical comb generation filter 205 is a Fabry-Perot filter 212 with a finesse of 2 to 20, and that the mode spacing FSR thereof is randomly modulated as described later.
  • the coupler 206 is used to combine light, but the optical fiber interferometer 202 may be constructed in free space using a beam splitter, or may be replaced with an element such as an optical circulator.
  • the optical comb generation filter 205 that adjusts the spectrum of the low-coherence light source 204 does not have to be a resonator using an air gap 217 like the Fabry-Perot filter 212, but may be a resonator time delay mechanism using a fiber resonator.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a first modification of the optical comb generation filter 205 in the first embodiment.
  • Modification 1 of the optical comb generation filter 205 is a resonator coupler 400 having a first input port 401, a second input port 405, and two output ports 402, 403.
  • the output of the low coherence light source 204 is incident on the first input port 401 of the resonator coupler 400.
  • the incident light is split into two output ports 402 and 403 by the resonator coupler 400, and the output of the first output port 402 is incident on the optical fiber interferometer 202.
  • the output of the second output port 403 is connected to the second input port 405 of the resonator coupler 400 via a time delay fiber 404 with optical path length LF.
  • a time delay corresponding to the optical path length of the time delay fiber 404 can be provided to the output of the low coherence light source 204.
  • This time delay corresponds to optical resonators placed facing each other with a cavity length LC/2.
  • Modification 1 does not require precise alignment and is easier to adjust, especially when providing a long time delay, compared to a resonator using an air gap 217 such as the Fabry-Perot filter 212.
  • FIG. 4 shows the coherence region of the SD-OCT apparatus 200 in the first embodiment.
  • the range of optical path length differences in which an interference signal can be obtained is referred to as a coherent region.
  • the intensity of the interference signal is constant, and the width is a rectangle of ⁇ LD.
  • an interference signal is detected in the optical path length difference range of 0 ⁇ LD. This is defined as the zero-order coherence region.
  • the optical path length difference between the signal optical path and the reference optical path is further separated by +2LC, that is, when the depth z is further separated by +LC
  • an interference signal can be obtained even in the region of depth LC ⁇ LD.
  • the time difference between light with a time delay of 2LC/c x (n+1) and light with a time delay of 2LC/c x n due to the optical comb generation filter 205 is zero. It can be considered that the interference is resolved when the round trip time difference between the point and the measurement target W is 2LC/c.
  • an interference signal can be similarly obtained in the region of depth 2LC ⁇ LD.
  • the range of the cavity length LC is the distance L from the zero point to the measurement target W. LC ⁇ 1-LD ⁇ L ⁇ LC ⁇ 1+LD (6) It is preferable that the cavity length LC is set to fall within the range of .
  • the cavity length LC is made large, the resonator length in the optical comb generation filter 205 becomes long. There is no problem even if the above interference is used.
  • LC 1/(2FSR)*c
  • the distance ([1/(2FSR)*c*n] - LD) obtained by subtracting the measurable range LD determined by the optical frequency resolution dv of the spectrometer 203 from the value (i.e.
  • the distance be within the distance ([1/(2FSR)*c*n]+LD) obtained by adding the measurable range LD to the above value (i.e., 1/(2FSR)*c*n).
  • FIG. 5 shows a diagram of the measurement head 207 provided with the strength adjustment mechanism 213 and the coherent region.
  • the intensity adjustment mechanism 213 is an element such as an aperture whose diameter can be changed or a variable ND (Neutral Density) filter, and by adjusting the intensity of only the reference light, the intensity of the signal light and the intensity of the reference light become equal, An interference signal with good contrast can be obtained.
  • ND Neutral Density
  • the intensity adjustment mechanism 213 is set at a position of depth + LC/2 from the zero point, which is between the zero-order interference area and the first-order interference area. In other words, it is installed at a distance from the zero point that is 1/4 of the value obtained by multiplying the reciprocal of the mode spacing FSR of the optical comb generation filter 205 by the speed of light c.
  • the intensity adjustment mechanism 213 can minimize the contribution of the generated backscattered light to the interference signal.
  • FIG. 6A shows the variation in the number of incident modes for the detector array 210. For example, if the center wavelength is 1310 nm and the wavelength width is 100 nm, and the spectrometer has 1024 pixels, the frequency resolution dv per pixel of the detector array 210 is 17 GHz.
  • the mode interval FSR of the optical comb generation filter 205 is 17 GHz, which is the same as the frequency resolution dv
  • the number of modes incident on each pixel is fixed at one, but if it is 10 GHz, for example, the number of modes incident on each pixel is The number of incident modes is a mixture of one and two. This variation results in intensity variation of each pixel, which causes deterioration of the S/N ratio of the SD-OCT apparatus 200.
  • the optical comb generation filter 205 modulates the mode spacing FSR within the exposure time of the detector array 210 to reduce the influence of variations in the number of incident modes.
  • the center wavelength of 1310 nm corresponds to the 22900th mode counting from 0 Hz. Therefore, when the mode interval FSR is changed to FSR+df during the exposure time, the wavelength of the 22,900th mode moves by 22,900 ⁇ df.
  • the pixels of the spectrometer that each mode enters change, so that the quantized state as shown in FIG. 6A can be eliminated.
  • the cavity length LC may be directly modulated by a linear motion mechanism such as a piezo element, or a vibration mechanism or especially a fiber may be used.
  • a linear motion mechanism such as a piezo element, or a vibration mechanism or especially a fiber may be used.
  • temperature modulation of the fiber may be used.
  • the modulation width df of the mode should preferably change by about 0.5 pixel during the exposure time so as not to impair the contrast of the interference fringes themselves.
  • the mode interval FSR changes sinusoidally or sawtoothly with respect to time
  • sufficient averaging will not be achieved due to the correlation with the exposure time of the detector array 210.
  • random modulation is preferable.
  • Mechanisms for randomly modulating the mode spacing include, for example, randomly displacing one mirror of a mirror pair using a piezo element, or mechanically vibrating one or both mirrors of a mirror pair. can do.
  • the reference surface 208 which is an example of a light splitting means, is arranged at a position away from the measurement head 207 toward the measurement object, and the light adjusted to equal frequency intervals by the optical comb generation filter 205 is transmitted.
  • the detector array 210 which is an example of an interference light detection means, a common path is detected.
  • the distance L to the measurement target W can be made longer than the measurable range LD.
  • Embodiment 2 will be described using FIG. 7 showing the overall configuration of SD-OCT apparatus 500 in Embodiment 2.
  • the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment described in FIG. 1, and the explanation thereof will be omitted.
  • the optical fiber interferometer 501 in the second embodiment is a Michelson interferometer rather than a common path interferometer, and the reference surface 208 is not placed at a position away from the measurement head 207 toward the measurement target W, but rather at a coupler. It is arranged at an independent position not passing through the measurement head 207 branched by 502. Therefore, the second embodiment has an advantage over the first embodiment in that the position of the zero point can be determined freely.
  • the coupler 502 is used instead of the reference surface 208.
  • the light output port of the optical frequency comb light source 201 is connected to the first light receiving port of the two light receiving ports of the optical fiber interferometer 501, and the coupler At 502, the beam is divided into a measurement beam and a reference beam.
  • the light output port of the coupler 502 is connected to the measurement head 207 outside the optical fiber interferometer 501 as a signal light, and is also connected to the collimating lens 503 which enters the reference surface 208 as a reference light.
  • the reference light enters the coupler 502 via the collimating lens 503 after being reflected on the reference surface 208, and enters the spectroscope 203 from the second light receiving port of the two light receiving ports of the optical fiber interferometer 501.
  • the measurement light is irradiated onto the measurement object W from the measurement head 207, enters the coupler 502 from the measurement head 207 through reflection or scattering on the measurement object W, and passes through the second light receiving port of the optical fiber interferometer 501 to the spectrometer 203. incident on the
  • the point where the signal optical path length of the measurement light and the reference optical path length of the reference light match is shown in FIG.
  • the position of the zero point in the second embodiment can be freely varied, for example, by changing the distance between the collimating lens 503 and the reference surface 208 or the distance in the fiber between the coupler 502 and the collimating lens 503. For example, it can also be placed between the measuring head 207 and the coupler 502.
  • the measurement target W is determined from the position of LC ⁇ n ⁇ LD from the zero point, that is, from a value that is an integral multiple of the reciprocal of the mode spacing FSR of the optical comb generation filter 205 multiplied by the speed of light c, and the optical frequency resolution of the spectrometer 203. It is within the range from the distance obtained by subtracting the measurable range LD determined by dv to the distance obtained by adding the measurable range LD to the above value.
  • the light adjusted to equal frequency intervals by the optical comb generation filter 205 is split into the measurement light and the reference light by the coupler 502, which is an example of a light splitting means, and the
  • the distance from The measurable range LD determined by the optical frequency resolution dv of the device array 210 is set within the adjusted distance range, and the interference light is detected by combining the reflected light from the measurement target W of the measurement light and the reference light. Detection is performed using a detector array 210, which is an example of means. With this configuration, the distance L to the measurement target W can be made longer than the measurable range LD.
  • the reference surface 208 in Embodiment 2 does not need to be able to transmit light, and may be a mirror.
  • the light adjusted to equal frequency intervals by the optical comb generation filter is split into the measurement light and the reference light by the light splitting means, and the light is split at the zero point.
  • the measurable range determined by the optical frequency resolution of the interference light detection means is determined from a value that is an integral multiple of the reciprocal of the mode spacing of the optical comb generation filter multiplied by the speed of light.
  • the interference light detection means detects interference light, which is a combination of the measurement light reflected from the object to be measured and the reference light, within the adjusted distance range. With this configuration, the distance to the measurement target can be made longer than the measurable range.
  • the optical interference measurement device has the feature of being able to perform long-distance measurement even with high precision, and can be applied to applications such as precision measurement in the industrial field.

Abstract

光コム発生フィルタ２０５により等周波数間隔に調整された光が入射されて測定ヘッド２０７から測定対象Ｗに照射するとき、光コム発生フィルタ２０５により等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに光分割手段２０８で分割し、測定光の測定対象Ｗからの反射光と参照光とが合波された干渉光を干渉光検出手段２１０で検出する。

Description

光干渉計測装置
　本発明は、反射光と参照光とによる干渉光を用いて測定対象を計測する光干渉計測装置に関するものである。
　オプティカルコヒーレンストモグラフィー（すなわちＯＣＴ）は、光の干渉現象を利用した塗装膜などの構造物又は生体の断層像撮影法である。ＯＣＴは、眼科医療分野では既に実用化され、十数μｍという高い分解能を持った断層計測手法として、眼球内の網膜などの微細領域の断層像撮影に用いられてきた。
　ＯＣＴの中には、参照平面の走査が必要な時間領域ＯＣＴ（すなわちＴＤ－ＯＣＴ）と参照平面の走査が不要な周波数領域ＯＣＴ（すなわちＦＤ－ＯＣＴ）の２種類がある。ＦＤ－ＯＣＴの中にもスペクトロメータタイプ（すなわちＳＤ－ＯＣＴ）と波長走査型光源タイプ（すなわちＳＳ－ＯＣＴ）との２つがあるが、どちらも、光源から射出された光を測定光と参照光とに分割した後、測定対象から反射された測定光と参照光とを合波し、測定光と参照光との干渉光のビート周波数に基づいて光断層画像を取得するものである。
　図８は、特許文献１に記載された従来のＳＤ－ＯＣＴ装置を示す図である。
　図８に示す装置中の干渉計１０において、光源１２から射出された光はコリメータ３０の端面で参照光と測定光に分割され、参照光はそのまま分光装置４０へ、測定光は測定対象Ｗから反射されたのちにコリメータ３０を経て同様に分光装置４０へ入射する。ここでコリメータ３０の端面は光干渉計における参照面として動作する。
　分光装置４０において測定光と参照光はスペクトル領域で干渉し、結果、干渉信号として干渉縞が計測される。この干渉信号に対して適当な信号処理を行うことで、測定対象Ｗの深さ方向１次元の屈折率分布の微分、つまり、反射率分布すなわち光断層画像を得ることが可能となる。
　このように、参照光と測定光との分岐部を、干渉計１０ではなく測定対象Ｗの付近に、ここではコリメータ３０の測定対象Ｗ側の端面に、設置している。参照光と測定光とがほとんど同一の光路を通る光学系はコモンパス光学系と呼ばれ、参照光と測定光とが波長分散又は熱膨張による光路長の変動などの外乱を共有し打ち消しあうことから、コモンパス光学系は高い精度を持つ。
特開２００９－２７０９３９号公報
　本発明の１つの態様にかかる光干渉計測装置は、低コヒレンス光を射出する低コヒレンス光源と、
　前記低コヒレンス光源から射出された前記光を等間隔の光周波数分布に調整する光コム発生フィルタと、
　前記光コム発生フィルタにより等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
　前記測定対象からの反射光と前記参照光とが合波された干渉光を検出する干渉光検出手段と、
を備え、
　前記測定光である信号光の信号光路長と前記参照光の参照光路長とが一致するゼロ点から前記測定対象までの距離を、前記光コム発生フィルタのモード間隔の逆数に光速を掛けた値の整数倍となる値から、前記干渉光検出手段の光周波数分解能により決定される測定可能範囲を減じた距離から、前記値に前記測定可能範囲を足した距離までの範囲内とする。
実施の形態１におけるＳＤ－ＯＣＴ装置の全体構成を示す図 実施の形態１におけるファブリペローフィルタの図 光周波数コム光源の光出力を周波数領域で示した図 光周波数コム光源の透過率を周波数領域で示した図 光周波数コム光源の光出力を周波数領域で示した図 光コム発生フィルタ変形例の図 実施の形態１におけるＳＤ－ＯＣＴ装置の可干渉領域の図 強度調整機構の設置位置を示す図 検出器アレイに対する入射モード数のバラツキを示す図 モード間隔ＦＳＲの変調による平均化を示す図 実施の形態２におけるＳＤ－ＯＣＴ装置の全体構成を示す図 特許文献３に記載された従来のＳＤ－ＯＣＴ装置を示す図
　ＳＤ－ＯＣＴ装置において測定可能な深さ方向の測定可能範囲ＬＤ、すなわち正しくスペクトル干渉縞を得ることができる参照光と測定光との光路長差の最大値の半分は、分光器の光周波数分解能によって制限される。そのため、前記従来の構成では、参照光と測定光との分岐部であるコリメータ３０の測定対象Ｗ側の端面を基準とした測定対象Ｗまでの距離Ｌを、測定可能範囲ＬＤより大きくとることができず、測定対象Ｗにコリメータ３０を近接させた計測しか行うことができないという課題を有している。
　本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高い精度を維持しながら測定可能範囲より遠くの対象を測ることができる光干渉計測装置を提供することを目的とする。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　＜実施の形態１＞
　図１は、実施の形態１における光干渉計測装置の一例としてのＳＤ－ＯＣＴ（スペクトロメータタイプ　オプティカルコヒーレンストモグラフィー）装置２００の全体構成を示す図である。
　ＳＤ－ＯＣＴ装置２００は、少なくとも、低コヒレンス光源２０４と光コム発生フィルタ２０５とを有する光周波数コム光源２０１と、光分割手段と、干渉光検出手段とを備えている。図１では、ＳＤ－ＯＣＴ装置２００は、さらに、光ファイバ干渉計２０２と、干渉光検出手段を有する分光器２０３とを備えている。
　光周波数コム光源２０１は、等間隔の光周波数分布を持つ光源である。光周波数コム光源２０１は、ＳＬＤ（スーパールミネッセントダイオード）、超短パルスレーザー、又はスーパーコンティニュウム光源などの低コヒレンス光源２０４と、低コヒレンス光源２０４から射出された低コヒレンス光を等間隔の光周波数分布に調整する光コム発生フィルタ２０５とで構成されている。低コヒレンス光源２０４から出た光は、光コム発生フィルタ２０５により、等間隔の光周波数分布すなわち等周波数間隔のコム状に光周波数を成形される。成形される光周波数の詳細については後述する。
　光周波数コム光源２０１から発生した光は、光ファイバ干渉計２０２に入射する。光ファイバ干渉計２０２は、２つの光受入口と１つの光送出口とに接続されているカプラ２０６を有する。
　光ファイバ干渉計２０２において、光周波数コム光源２０１の光出射口が、カプラ２０６の２つの光受入口のうちの第１光受入口に接続されている。カプラ２０６の光送出口は光ファイバ干渉計２０２外の測定ヘッド２０７に接続されている。測定ヘッド２０７には、光コム発生フィルタ２０５により等周波数間隔に調整された光が入射されて測定対象Ｗに向けて出射される。
　測定ヘッド２０７から出射した光は、光分割手段の一例としての参照面２０８により測定光及び参照光に分割される。参照面２０８は、従来のようにコリメータ３０の測定対象Ｗ側の端面ではなく、測定ヘッド２０７と測定対象Ｗとの間の空間に、測定ヘッド２０７から測定対象Ｗ側に離れた位置、言い換えれば、測定対象Ｗからは距離Ｌだけ離れた位置に配置されている。
　実施の形態１における参照面２０８は、光を透過光と反射光に分離することができる素材である。一例として、ハーフミラー、又はガラス製の平行平板などで構成することができる。
　参照光は、参照面２０８から測定ヘッド２０７を経てカプラ２０６に入り、カプラ２０６の２つの光受入口のうち第２光受入口から分光器２０３へ入射する。一方、測定光は、参照面２０８から、測定対象Ｗまでの距離Ｌだけ離れた測定対象Ｗに照射され、測定対象Ｗにおける反射又は散乱を経て参照面２０８に戻り、参照光と同様に、測定ヘッド２０７を経てカプラ２０６に入り、カプラ２０６の第２光受入口から分光器２０３へ入射する。
　干渉計２０２において、測定光の信号光路と参照光の参照光路とが一致する点をゼロ点と称する。本干渉計２０２においてのゼロ点は参照面２０８の位置そのものとなるが、マイケルソン型など異なる配置の干渉計の場合はその限りではない。
　分光器２０３は、干渉計２０２に接続される回折格子２０９と、回折格子２０９に接続される検出器アレイ２１０とを有している。分光器２０３の回折格子２０９によって測定光と参照光との二つの光は同時に分光され、光周波数領域で干渉して反射光と参照光とが合波された干渉光となり、その結果、干渉光の干渉信号が干渉光検出手段の一例としての検出器アレイ２１０によって計測される。
　この干渉信号に対して適当な信号処理を行うことで、測定対象Ｗの測定光の信号光路における１次元の屈折率分布の微分、つまり、反射率分布を得ることが可能となる。なお、ここでは、光路長差の正負の符号を、信号光路長－参照光路長の演算結果の正負により決定されると定義する。
　このとき、前述したように、ＳＤ－ＯＣＴ装置２００において測定可能な深さ方向の有限の測定可能範囲をＬＤとすると、測定可能な最大範囲は、ゼロ点を中心に±ＬＤの範囲となる。検出器アレイ２１０の持つ１画素で分解可能な光周波数を周波数分解能ｄｖとすると、分光器２０３で観測される測定光及び参照光の最大の時間差は、ナイキストのサンプリング定理より、１／２ｄｖである。これは、深さ、すなわち往復の距離に換算すると、光速をｃとして
　　ＬＤ＝ｃ／４ｄｖ・・・（１）
と表され、分光器２０３の周波数分解能ｄｖが良いほど測定可能範囲ＬＤは大きくなるが、周波数分解能ｄｖは、検出器アレイ２１０の持つ有限の画素数で制限されるため、限界がある。
　＜光周波数コム発生器について＞
　光周波数コム発生器である光周波数コム光源２０１により生成される出力スペクトルについて図２Ａ～図２Ｄを用いて説明する。光コム発生フィルタ２０５は一例として、図２Ａで示されるような反射率Ｒを持つ２枚のハーフミラー対２１１を一定のエアギャップ距離、すなわちキャビティ長ＬＣのエアギャップ２１７を挟んで対向して配設された光共振器を構成した、ファブリペローフィルタ２１２である。この光コム発生フィルタ２０５を透過した低コヒレンス光源２０４の出力は、時間領域においては
　　２ＬＣ／ｃ×ｎ　　　・・・　（２）
の時間遅れが付与される。ｎは光共振器内の光の往復回数であって、ｎ＝０，１，２，３である。
　光周波数コム光源２０１の出力を周波数領域で表したものを図２Ｂ～図２Ｄに示す。図２Ｂ～図２Ｄでは、縦軸に光出力、透過率、光出力をとり、横軸に光周波数をとっている。
　この光コム発生フィルタ２０５では、本来の低コヒレンス光源２０４のスペクトル３００（図２Ｂ参照）に、光コム発生フィルタ２０５の透過率スペクトル３０１（図２Ｃ参照）が乗算され、等しいモード間隔ＦＳＲのモードが立つコム状の出力スペクトル３０２（図２Ｄ参照）に調整される。
　このときのモード間隔ＦＳＲは、光速ｃとキャビティ長ＬＣを用いて
　　ＦＳＲ＝ｃ／２ＬＣ・・・（３）
で表される。
　ここで、光周波数コム光源２０１は、低コヒレンス光源２０４に光コム発生フィルタ２０５を組み合わせたものでなくとも、繰り返し周波数を安定化させたモードロックレーザ、又は、シングルモードレーザを電気光学素子で変調させコム状のモードにしたもの、又は、高フィネスなエタロンでもよいが、これらは出力スペクトルにおける単一モードの線幅が狭帯域であるため、結果として、光周波数コム光源２０１の単一モードの線幅で定義されるコヒレンス長が、数十～百ｍ以上と長くなる。具体的には、単一モードの線幅をΔｆとすると、その単一モードのコヒレンス時間Ｔは、
　　Ｔ＝１／Δｆ・・・（４）
となる。このコヒレンス時間Ｔによるコヒレンス長ＣＯは、深さに換算して、
　　ＣＯ＝Ｔ＊ｃ／２＝ｃ／２Δｆ・・・（５）
となる。
　例えばＦＳＲ＝１０ＧＨｚ、フィネスが２０００程度の高フィネスエタロンの場合、コヒレンス長ＣＯは３０ｍ程度にもなるため、例えばカプラ２０６などの光学素子で生じた後方散乱光なども参照面２０８からの参照光と干渉してしまい、不要な干渉信号としてＳ／Ｎ比を低下させてしまうという問題がある。また、高フィネスエタロンは光の透過率が低く、低コヒレンス光源２０４の出力をそのまま用いる場合に比べ、分光器２０３の測定ダイナミックレンジを満たす光強度を得ることが困難である。
　そのため、光周波数コム光源２０１の単一モードのコヒレンス長は、ゼロ点から測定対象Ｗまでの距離Ｌの２倍以上、２０倍以下に短くコントロールできるファブリペローフィルタが好ましい。コヒレンス長が距離Ｌの２倍より低い場合、後述するように計測範囲を２倍に拡張した際に、十分な干渉信号を得ることができない。また、コヒレンス長が距離Ｌの２０倍を超える場合、前述のようにＳ／Ｎ比を低下させ、さらに光の透過率が低くなってしまう。
　これを実現させるには、ファブリペローフィルタ２１２の透過率の極大値のピークの線幅はモード間隔ＦＳＲの１／２～１／２０となる。これは、ファブリペローフィルタ２１２を構成するハーフミラー対２１１の反射率Ｒをそれぞれ２０％、８５％に設定することで実現することができる。
　よって、光コム発生フィルタ２０５が、フィネス２～２０の範囲であるファブリペローフィルタ２１２であり、そのモード間隔ＦＳＲを後述するようにランダムに変調される機構とするのが好ましい。
　ここでは光の合波にカプラ２０６を用いているが、光ファイバ干渉計２０２をビームスプリッタを用いて自由空間で構築してもよいし、光サーキュレータなどの素子を用いて代用してもよい。
　低コヒレンス光源２０４のスペクトルを調整する光コム発生フィルタ２０５は、ファブリペローフィルタ２１２のようなエアギャップ２１７を用いた共振器でなくとも、ファイバ共振器を用いた共振器時間遅延機構としてもよい。
　＜光コム発生フィルタ２０５の変形例１＞
　図３は本実施形態１における光コム発生フィルタ２０５の変形例１を示す説明図である。光コム発生フィルタ２０５の変形例１は、第一の入力ポート４０１と第二の入力ポート４０５と２つの出力ポート４０２、４０３とを有する共振器カプラ４００である。
　低コヒレンス光源２０４の出力は、共振器カプラ４００の第一の入力ポート４０１に入射する。入射した光は、共振器カプラ４００によって２つの出力ポート４０２、４０３に分岐され、第一の出力ポート４０２の出力は、光ファイバ干渉計２０２に入射する。
　第二の出力ポート４０３の出力は、光路長ＬＦの時間遅延ファイバ４０４を経て共振器カプラ４００の第二の入力ポート４０５に接続される。
　この構成により、低コヒレンス光源２０４の出力に時間遅延ファイバ４０４の光路長に相当する時間遅延を設けることができる。この時間遅延は、キャビティ長ＬＣ／２で対向し配設された光共振器に相当する。
　変形例１は、特に長い時間遅延を設ける際に、ファブリペローフィルタ２１２のようなエアギャップ２１７を用いた共振器に比べて、精密なアライメントを行う必要がなく、調整が容易である。
　＜深さレンジの拡大について＞
　図４に実施の形態１におけるＳＤ－ＯＣＴ装置２００の可干渉領域を示す。ここでは、干渉信号を得ることが可能な光路長差の範囲を、可干渉領域と称する。可干渉領域は、縦軸に干渉信号の強度、横軸に深さｚ（＝光路長差／２）をとった際に、ゼロ点を中心としたローレンツ関数を描くが、ここでは簡単のため、干渉信号の強度一定、幅は±ＬＤの矩形とする。
　信号光路と参照光路の光路長差が０であるゼロ点の付近では、光路長差０±ＬＤの範囲で干渉信号が検出される。これを、０次の可干渉領域とする。
　さらに、信号光路と参照光路の光路長差がさらに＋２ＬＣだけ離れたとき、すなわち深さｚが＋ＬＣだけ離れたときには、深さＬＣ±ＬＤの領域でも干渉信号を得ることができる。これは、時間領域で考えると、光コム発生フィルタ２０５により２ＬＣ／ｃ×（ｎ＋１）の時間遅延を持った光と、２ＬＣ／ｃ×ｎの時間遅延を持った光が、それぞれの時間差をゼロ点と測定対象Ｗの間の往復の時間差２ＬＣ／ｃをもって解消し、干渉したと考えることができる。
　同様に、信号光路と参照光路の光路長差がさらに＋２ＬＣだけ離れたときにも、同様に深さ２ＬＣ±ＬＤの領域で干渉信号を得ることができる。
　このように、ゼロ点から深さｎ×ＬＣ（ただし、ｎ＝１，２，３・・）だけ離れた領域で生じる干渉を、ｎ次の干渉と称する。
　よって、本実施の形態１は、ｎ次の干渉を用い（ただし、ｎ＝１，２，３・・）、ゼロ点と測定対象Ｗの距離Ｌが測定可能範囲ＬＤよりも大きいときの干渉信号を得ることができる。
　ｎの範囲としては、光周波数コム光源２０１の単一モードの線幅で定義されるコヒレンス長の範囲であれば、どのような値をとっても干渉信号を得ることはできるものの、０次についで１次の干渉信号の強度が強いため、ｎ＝１次が好ましい。つまり、キャビティ長ＬＣの範囲としては、ゼロ点から測定対象Ｗまでの距離Ｌが、
　　ＬＣ×１－ＬＤ　＜　Ｌ　＜　ＬＣ×１＋ＬＤ　・・・（６）
の範囲に含まれるようにキャビティ長ＬＣが設定されていることが好ましい。
　ただし、キャビティ長ＬＣを大きくとると、光コム発生フィルタ２０５における共振器長が長大になるため、光周波数コム光源２０１の単一モードの線幅で定義されるコヒレンス長の範囲でｎ＝２次以上の干渉を用いても問題ない。
　この（６）式を言い換えると、（３）式のＬＣ＝１／（２ＦＳＲ）＊ｃより、測定光である信号光の信号光路長と前記参照光の参照光路長とが一致するゼロ点から測定対象Ｗまでの距離Ｌを、光コム発生フィルタ２０５のモード間隔ＦＳＲの逆数に２を除して光速ｃを掛けた値の整数倍（ただし、ｎ＝１，２，３・・）となる値（すなわち１／（２ＦＳＲ）＊ｃ＊ｎ）から、分光器２０３の光周波数分解能ｄｖにより決定される測定可能範囲ＬＤを減じた距離（［１／（２ＦＳＲ）＊ｃ＊ｎ］－ＬＤ）から、前記値（すなわち１／（２ＦＳＲ）＊ｃ＊ｎ）に測定可能範囲ＬＤを足した距離（［１／（２ＦＳＲ）＊ｃ＊ｎ］＋ＬＤ）までの範囲内とすることが好ましいことになる。
　＜信号光強度の調整機構について＞
　ＳＤ－ＯＣＴ装置２００において、検出器アレイ２１０の有限のダイナミックレンジ内でコントラストの良い干渉信号を得るために、測定光である信号光の強度と参照光の強度が等しくなることが望ましい。しかし、コモンパス干渉計では、参照光は常に信号光と同じ光路を通り、参照光のみの強度を調整することは困難であるため、測定ヘッド２０７には、ゼロ点から測定対象Ｗまでの間の信号光側に強度調整機構２１３を設けても良い。
　図５に強度調整機構２１３を設けた測定ヘッド２０７と可干渉領域の図を示す。強度調整機構２１３は、例えば口径を変えられるアパーチャ又は可変のＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタなどの素子であり、参照光のみの強度を調整することにより信号光の強度と参照光の強度が等しくなり、コントラストの良い干渉信号を得ることができる。
　強度調整機構２１３は、素子端面の反射が干渉信号として検出されてしまうことを防ぐために、０次の干渉領域と１次の干渉領域との中間であるゼロ点からの深さ＋ＬＣ／２の位置、言い換えれば、ゼロ点から光コム発生フィルタ２０５のモード間隔ＦＳＲの逆数に光速ｃを掛けた値の１／４の距離の位置に設置されている。
　これにより、強度調整機構２１３は、生じた後方散乱光が干渉信号に寄与することを最小限に抑えることができる。
　なお、同様に、０次の干渉領域と－１次の干渉領域の中間である深さ－ＬＣ／２にも干渉信号として検出されない領域が生じるが、このような光路長差が負の領域では、信号光と参照光は参照面２０８に達しておらず、同じ光路を通っているため、強度調整機構２１３を設置することは好ましくない。
　＜分光器の離散防止＞
　光周波数コム光源２０１が発生させるスペクトルは、分光器２０３の検出器アレイ２１０に入射する際に、検出器アレイ２１０の１画素あたりに入射するモード数に量子化誤差によるバラツキが生じる。図６Ａは検出器アレイ２１０に対する入射モード数のバラツキを示したものである。例えば中心波長１３１０ｎｍ、波長幅１００ｎｍを１０２４画素の分光器で均一に分光したとすると、検出器アレイ２１０の１画素あたりの周波数分解能ｄｖは１７ＧＨｚである。このとき、光コム発生フィルタ２０５のモード間隔ＦＳＲが周波数分解能ｄｖと同じく１７ＧＨｚであれば、１画素あたりに入射するモード数は１本で固定されるが、例えば１０ＧＨｚである場合は１画素あたりに入射するモード数は１本と２本が混在する。このバラツキは各画素の強度バラツキとなり、ＳＤ－ＯＣＴ装置２００のＳ／Ｎ比を劣化させる原因となる。
　これを防ぐため、光コム発生フィルタ２０５は、検出器アレイ２１０の露光時間内にモード間隔ＦＳＲを変調することで、入射するモード数のバラツキの影響を低減する。
　図６Ｂにその概要を示す。
　例えばモード間隔ＦＳＲが１０ＧＨｚ、ＬＣ＝１５ｍｍのとき、中心波長１３１０ｎｍは０Ｈｚから数えて２２９００本目のモードに相当する。そのため、露光時間中にモード間隔ＦＳＲをＦＳＲ＋ｄｆへと変化させると、２２９００本目のモードである波長は２２９００×ｄｆ移動する。これにより、各モードが入射する分光器の画素が変化するため、図６Ａのような量子化された状態を解消することができる。
　モード間隔ＦＳＲを走査する手段としては、エアギャップ２１７を用いたファブリペローフィルタ２１２においてはピエゾ素子などの直動機構で直接キャビティ長ＬＣを変調してもよいし、振動機構又は、特にファイバを用いた光コム発生フィルタ２０５の変形例１においてはファイバに対する温度変調を用いてもよい。
　モードの変調幅ｄｆとしては干渉縞自体のコントラストを損なわないため、露光時間中に０．５画素程度の変化がよい。これに相当する光周波数の変化は８．５ＧＨｚ程度であり、中心波長１３１０ｎｍにおいて８．５ＧＨｚのシフトを実現するモード間隔ＦＳＲの変化量は、
　　８．５ＧＨｚ／２２９００＝３７０ｋＨｚ　・・・（５）
である。これは、１５ｍｍのキャビティにおいて約１μｍのシフトに相当する。
　モードの変調波形としては、例えば時間に対しモード間隔ＦＳＲが正弦波状又はノコギリ状に変化するような周期的な手法を用いると、検出器アレイ２１０の露光時間との相関により十分に平均化がされない懸念があるため、ランダムに変調させることが好ましい。モード間隔をランダムに変調される機構としては、例として、ミラー対の片側のミラーをピエゾ素子でランダムに変位させる、もしくは、ミラー対の片側もしくは両側のミラーを機械的に振動させる、などで構成することができる。
　前記実施の形態１によれば、測定ヘッド２０７から測定対象側に離れた位置に配置された光分割手段の一例の参照面２０８により、光コム発生フィルタ２０５により等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに分割し、測定光の測定対象Ｗからの反射光と参照光とが合波された干渉光を干渉光検出手段の一例の検出器アレイ２１０で検出することにより、コモンパス光学系において測定対象Ｗまでの距離Ｌを測定可能範囲ＬＤより遠くすることができる。
　＜実施の形態２＞
　実施の形態２について、実施の形態２におけるＳＤ－ＯＣＴ装置５００の全体構成を示す図７を用いて説明する。図１にて説明した実施の形態１の構成要素と同じ構成要素については同じ符号を用いて、その説明を省略する。
　本実施の形態２における光ファイバ干渉計５０１は、コモンパス干渉計ではなくマイケルソン干渉計であり、参照面２０８を、測定ヘッド２０７から測定対象Ｗ側に離れた位置に配置するのではなく、カプラ５０２により分岐された測定ヘッド２０７を経由しない独立した位置に配置されている。そのため、実施の形態２では、実施の形態１に比べてゼロ点の位置を自由に決めることができるという利点がある。ここでは、光分割手段の一例は、参照面２０８ではなく、カプラ５０２で機能させている。
　光ファイバ干渉計２０２の代わりの光ファイバ干渉計５０１において、光周波数コム光源２０１の光出射口が、光ファイバ干渉計５０１の２つの光受入口のうちの第１光受入口に接続され、カプラ５０２で測定光及び参照光に分割される。カプラ５０２の光送出口は、信号光として光ファイバ干渉計５０１外の測定ヘッド２０７に接続されるとともに、参照光として参照面２０８に入射するコリメートレンズ５０３にも接続している。
　参照光は、参照面２０８での反射を経てコリメートレンズ５０３を経てカプラ５０２に入り、光ファイバ干渉計５０１の２つの光受入口のうち第２光受入口から分光器２０３へ入射する。
　一方、測定光は、測定ヘッド２０７から測定対象Ｗに照射され、測定対象Ｗにおける反射又は散乱を経て測定ヘッド２０７からカプラ５０２に入り、光ファイバ干渉計５０１の第２光受入口から分光器２０３へ入射する。
　光ファイバ干渉計５０１において、測定光の信号光路長と参照光の参照光路長とが一致する点、すなわちゼロ点を図７中に示す。実施の形態２におけるゼロ点の位置は、例えばコリメートレンズ５０３と参照面２０８の距離、又は、カプラ５０２からコリメートレンズ５０３の間のファイバにおける距離を変えることで、自由に可変にすることができ、例えば測定ヘッド２０７とカプラ５０２の間に配することもできる。
　測定対象Ｗは、ゼロ点からＬＣ×ｎ±ＬＤの位置、すなわち光コム発生フィルタ２０５のモード間隔ＦＳＲの逆数に光速ｃを掛けた値の整数倍となる値から、分光器２０３の光周波数分解能ｄｖにより決定される測定可能範囲ＬＤを減じた距離から、前記値に前記測定可能範囲ＬＤを足した距離までの範囲内にある。
　以上のように、実施の形態２によれば、光コム発生フィルタ２０５により等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに光分割手段の一例のカプラ５０２により分割し、前記ゼロ点から前記測定対象Ｗまでの距離を、前記光コム発生フィルタ２０５のモード間隔ＦＳＲの逆数に光速ｃを掛けた値の整数倍ｎとなる値に対して、前記干渉光検出手段の一例としての検出器アレイ２１０の光周波数分解能ｄｖにより決定される測定可能範囲ＬＤを加減した距離の範囲内とし、測定光の測定対象Ｗからの反射光と参照光とが合波された干渉光を干渉光検出手段の一例の検出器アレイ２１０で検出している。このように構成することにより、測定対象Ｗまでの距離Ｌを測定可能範囲ＬＤより遠くすることができる。
　なお、実施の形態２における参照面２０８は、光を透過できる必要はなく、ミラーでもよい。
　なお、前記様々な実施の形態又は変形例のうちの任意の実施の形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施の形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施の形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施の形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
　以上のように、本発明の態様にかかる光干渉計測装置によれば、光コム発生フィルタにより等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに光分割手段により分割し、前記ゼロ点から前記測定対象までの距離を、前記光コム発生フィルタのモード間隔の逆数に光速を掛けた値の整数倍となる値から、前記干渉光検出手段の光周波数分解能により決定される測定可能範囲を加減した距離の範囲内とし、測定光の測定対象からの反射光と参照光とが合波された干渉光を干渉光検出手段で検出している。このように構成することにより、測定対象までの距離を測定可能範囲より遠くすることができる。
　本発明の前記態様にかかる光干渉計測装置は、高精度でも長距離の計測を可能とする特徴を有し、工業分野での精密測定などの用途にも適用できる。
１０　干渉計
１２　光源
３０　コリメータ
４０　分光装置
２００　ＳＤ－ＯＣＴ装置
２０１　光周波数コム光源
２０２　光ファイバ干渉計
２０３　分光器
２０４　低コヒレンス光源
２０５　光コム発生フィルタ
２０６　カプラ
２０７　測定ヘッド
２０８　参照面
２０９　回折格子
２１０　検出器アレイ
２１１　ハーフミラー対
２１２　ファブリペローフィルタ
２１３　強度調整機構
２１７　エアギャップ
３００　低コヒレンス光源のスペクトル
３０１　光コム発生フィルタの透過率スペクトル
３０２　出力スペクトル
４００　共振器カプラ
４０１　第一の入力ポート
４０２　第一の出力ポート
４０３　第二の出力ポート
４０４　時間遅延ファイバ
４０５　第二の入力ポート
５００　ＳＤ－ＯＣＴ装置
５０１　光ファイバ干渉計
５０２　カプラ
５０３　コリメートレンズ
ＬＤ　測定可能範囲
Ｌ　測定対象Ｗまでの距離
Ｗ　測定対象
ｄｖ　周波数分解能
ＬＣ　キャビティ長
ＦＳＲ　モード間隔
ＦＷ　モード幅
Ｒ　反射率

Claims (5)

  1. 　低コヒレンス光を射出する低コヒレンス光源と、
    　前記低コヒレンス光源から射出された前記光を等間隔の光周波数分布に調整する光コム発生フィルタと、
    　前記光コム発生フィルタにより等周波数間隔に調整された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
    　前記測定対象からの反射光と前記参照光とが合波された干渉光を検出する干渉光検出手段と、
    を備え、
    　前記測定光である信号光の信号光路長と前記参照光の参照光路長とが一致するゼロ点から前記測定対象までの距離を、前記光コム発生フィルタのモード間隔の逆数に光速を掛けた値の整数倍となる値から、前記干渉光検出手段の光周波数分解能により決定される測定可能範囲を減じた距離から、前記値に前記測定可能範囲を足した距離までの範囲内とする、
    光干渉計測装置。
  2. 　前記低コヒレンス光源は、スーパールミネッセントダイオードと、超短パルスレーザーと、スーパーコンティニュウム光源とのうちのいずれかの光源であり、その光源から射出された光が前記低コヒレンス光である、
    請求項１に記載の光干渉計測装置。
  3. 　前記光分割手段が、前記測定対象と前記測定ヘッドとの間に配置されている、
    請求項１又は２に記載の光干渉計測装置。
  4. 　さらに、前記測定光である信号光の強度調整を行う強度調整機構を備え、
    　前記強度調整機構は、ゼロ点から前記光コム発生フィルタのモード間隔の逆数に光速を掛けた値の半分の距離の位置に配置されている、
    請求項１又は２に記載の光干渉計測装置。
  5. 　上記光コム発生フィルタが、フィネス２～２０の範囲であるファブリペローフィルタであり、そのモード間隔をランダムに変調される機構である、
    請求項４に記載の光干渉計測装置。
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