本发明专利技术提供一种抑制层间串扰和散斑等因光学干涉引起的噪声的小型且价廉的光学测量装置和光学层析方法。光学测量装置包括：出射激光的光源；在驱动上述光源的驱动电流上叠加高频电流的高频叠加单元；使上述激光分束为信号光和参考光的光分束元件；使上述信号光会聚照射在测量对象上的物镜；使上述信号光的会聚位置扫描的会聚位置扫描单元；调整上述信号光与上述参考光之间的光程差的光程差调整单元；使被上述测量对象反射或散射的信号光与上述参考光合束，生成相位关系彼此不同的多束干涉光的干涉光学系统；和检测上述干涉光的光检测器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学层析装置和光学层析方法。
技术介绍
近年来，使用光来获取反映测量对象的表面结构和内部结构的图像的光学相干层 析术（0CT:0ptical Coherence Tomography)受到了关注(专利文献1)。OCT对人体不具有 侵袭性，所以在医疗领域和生物学领域的应用尤其受到期待，并且在眼科领域中，用来形成 眼底和角膜等的图像的装置已进入实用化阶段。OCT技术中，使来自光源的光分束为对测量 对象照射的信号光和不对测量对象照射而是在参考光反射镜上反射的参考光这2束光，通 过使从测量对象反射的信号光与参考光合束(合波）干涉而获得信号。 按测量位置在光轴方向上的扫描方法（以下称为Z扫描)，0CT大致分为时域OCT和 傅立叶域0CT。时域OCT中，作为光源使用低相干光源，在测量时通过使参考光反射镜扫描 而进行z扫描。由此，仅信号光中包含的与参考光的光程一致的成分发生干涉，通过对得到 的干涉信号进行包络检波而解调出期望的信号。 另一方面，傅立叶域OCT还进一步分为波长扫描型OCT和谱域0CT。波长扫描型 OCT使用能够进行出射光的波长扫描的波长扫描型光源，在测量时通过使波长扫描而进行 z扫描，通过对检测出的干涉光强度的波长依赖性(干涉谱）进行傅立叶变换而解调出期望 的信号。 谱域OCT中，光源使用宽谱光源(宽带光源)，对生成的干涉光用分光器分光来检测 各波长成分的干涉光强度(干涉谱)，这样的处理就对应于进行z扫描。通过对得到的干涉 谱进行傅立叶变换而解调出期望的信号。 此外，如专利文献2所记载，最普及的眼底诊断装置用的OCT中，NA -般为0. 02左 右。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2011-218155号公报 专利文献2 :日本特开2010-169503号公报 专利文献3 :日本特开2008-65961号公报 非专利文献 非专利文献 I :0ptics Express Vol. 19, 5536-5550(2011)
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题 上述现有的OCT装置中存在以下问题。时域OCT中为了进行z扫描需要使反射镜 高速地机械扫描，但随着反射镜扫描当参考光的光轴产生角度偏差时，信号强度会降低，结 果出现SN比降低的问题。此外，傅立叶域OCT中为了进行z扫描需要能高速扫描波长的光 源或分光器，它们都是昂贵且大型的设备，所以存在OCT装置自身也变得昂贵且大型的问 题。 于是，本申请专利技术人研究了如图1所示，作为光源应用相干长度较长的激光光源， 使用高NA的物镜使激光(信号光)会聚照射到测量对象上，通过使物镜扫描而使会聚位置扫 描来获得测量对象的层析像的方案。本方案的OCT装置中，利用了信号光中包含的来自物 镜的焦点以外的反射光成分的波前与参考光的波前曲率不一致所以不会干涉的原理，进行 光轴方向的信号的分离，由此能够进行3维测量，与使用宽谱光源(低相干光源)或波长扫描 型光源的现有的OCT装置的原理从根本上就不相同。本方案不需要大型且昂贵的波长扫描 型光源或分光器，所以能够提供小型且价廉的OCT装置，但因为使用相干长度较长的激光， 所以也存在容易发生层间串扰和散斑等因光学干涉引起的图像劣化，导致对获得的层析像 产生不良影响的问题。 解决问题的技术手段 (1)本专利技术为了解决上述问题，除了出射激光的光源、从上述激光生成干涉光的光 学系统、检测上述干涉光的检测器之外，还设置了高频叠加单元。本专利技术中，使从光源出射 的激光分束为信号光和参考光，经物镜使信号光会聚照射到测量对象上，并使被测量对象 反射或散射的信号光与参考光合束，生成相位关系彼此不同的多束干涉光，对它们进行检 测。信号光的会聚位置通过会聚位置扫描单元进行扫描。实际过程中，在没有对驱动电流 叠加高频电流的状态下即激光的相干长度较长的状态下，使用光程调整单元调整信号光与 参考光的光程差，之后使用高频叠加单元对驱动电流叠加高频电流，在相干长度较短的状 态下进行测量。 由此，不需要使用波长扫描型光源或分光器等大型且昂贵的部件，所以能够提供 小型且价廉的OCT装置。此外，与现有的时域OCT不同，由于不需要使参考光反射镜扫描， 所以能够防止参考光的光轴偏差引起SN比降低。进而，通过在使用高频叠加单元缩短了相 干长度的状态下进行测量，能够抑制层间串扰和散斑等因光学干涉引起的图像劣化。 (2)作为一例，使第一光束会聚到测量对象上的物镜的数值孔径为0. 4以上。 由此，能够无需使用宽谱光源或波长扫描型光源，实现与现有的OCT装置同等或 以上的光轴方向的空间分辨能力（空间分辨率)。 (3)作为一例，不在驱动电流上叠加高频电流的情况下的激光的相干长度，为因使 信号光的会聚位置扫描或仅使该会聚位置发生变化(非扫描而仅是变化）而产生的信号光 的光程变化的最大值以上，在驱动电流上叠加高频电流的情况下的上述激光的相干长度， 比不在驱动电流上叠加高频电流的情况下的相干长度短。此处，会聚位置的扫描指的是为 了获得像而使会聚位置在测量区域内遍历地移动，而相对地，会聚位置的变化指的是反复 改变测量深度以获得与光轴垂直的平面的像时所进行的改变测量深度的操作。 由此，因为在没有对驱动电流叠加高频电流的状态，即激光的相干长度较长的状 态下容易检测来自测量对象的反射光，所以通过测量信号光到达测量对象前的光程，能够 容易地进行信号光与参考光之间的光程差的调整。进而，通过在对驱动电流叠加了高频电 流的状态，即激光的相干长度较短的状态下获得测量对象的层析像，与相干长度较长的状 态相比能够降低层间串扰和散斑。 (4)作为一例，驱动光程差调整单元，以抵消因使信号光的会聚位置在光轴方向上 扫描而产生的信号光与参考光的光程差。 由此，即使激光的相干长度在因使信号光的会聚位置扫描而产生的信号光的光程 变化的最大值以下，信号光与参考光的干涉效率也不会降低，能够获得层析像。进而，也能 够根据物镜的移动量和光程调整量计算测量对象的物理尺寸和折射率。 (5)作为一例，光程调整单元使用透镜、配置在透镜的焦平面上的反射镜和对所述 透镜与反射镜的位置进行调制的致动器，对参考光的光程进行调整。 由此，即使调制反射镜的位置时反射镜发生倾斜，在反射镜上反射的参考光的角 度也不会变化，所以能够防止信号光与参考光的干涉效率降低。 (6)作为一例，干涉光学系统中生成的干涉光为4束，这4束干涉光中信号光与参 考光的干涉相位彼此相差约90度的整数倍，其中，信号光与参考光的干涉相位彼此相差约 180度的干涉光的对，由电流差动型光检测器检测，对得到的2个检测信号例如实施平方和 运算。 由此，能够得到不依赖于信号光与参考光的相位差的、与信号光的强度成比例的 稳定的信号。此外，通过求出所得到的2个检测信号的比并实施反正切运算，也能够获得信 号光的相位信息。进而，因为使用了电流工作型的检测器，即使参考光的强度较大，检测器 也不容易饱和，与不使用电流工作型检测器的情况相比能够增大信号的SN比。 (7)作为一例，利用光程调制部以比因信号光的会聚位置的扫描而产生的信本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光学测量装置，其特征在于，包括：出射激光的光源；在驱动所述光源的驱动电流上叠加高频电流的高频叠加单元；使所述激光分束为信号光和参考光的光分束元件；使所述信号光会聚照射在测量对象上的物镜；使所述信号光的会聚位置扫描的会聚位置扫描单元；调整所述信号光与所述参考光之间的光程差的光程差调整单元；使被所述测量对象反射或散射的信号光与所述参考光合束，生成相位关系彼此不同的多束干涉光的干涉光学系统；和检测所述干涉光的光检测器。
【技术特征摘要】
2013.09.04 JP 2013-1826891. 一种光学测量装置，其特征在于，包括： 出射激光的光源； 在驱动所述光源的驱动电流上置加1?频电流的1?频置加单兀； 使所述激光分束为信号光和参考光的光分束元件； 使所述信号光会聚照射在测量对象上的物镜； 使所述信号光的会聚位置扫描的会聚位置扫描单元； 调整所述信号光与所述参考光之间的光程差的光程差调整单元； 使被所述测量对象反射或散射的信号光与所述参考光合束，生成相位关系彼此不同的 多束干涉光的干涉光学系统；和 检测所述干涉光的光检测器。2. 如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于： 所述物镜的数值孔径为〇. 4以上。3. 如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于： 不在驱动电流上叠加高频电流的情况下的所述激光的相干长度，为因使信号光的会聚 位置扫描或仅发生变化而产生的信号光的光程变化的最大值以上， 在驱动电流上叠加高频电流的情况下的所述激光的相干长度，比不在驱动电流上叠加 高频电流的情况下的相干长度短。4. 如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于： 驱动所述光程差调整单元，以抵消因使信号光的会聚位置在光轴方向上扫描而产生的 信号光与参考光的光程差。5. 如权利要求1或4所述的光学测量装置，其特征在于： 所述光程调整单元包括透镜，配置在所述透镜的焦平面上的反射镜，和对所述透镜与 反射镜的位置进行调制的致动器。6. 如权利要求1所述的光学测量装置，其特征在于： 所述干涉光学系统中生成的干涉光为4束， 所述信号光与所述参考光的干涉相位彼此相差约90度的整数倍， 所述信号光与所述参考光的...
【专利技术属性】
技术研发人员：大泽贤太郎，富田大辅，向尾将树，
申请(专利权)人：日立乐金光科技株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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