JPH0886745A

JPH0886745A - 空間干渉型光波反射測定装置及びそれを用いた光波エコートモグラフィー装置

Info

Publication number: JPH0886745A
Application number: JP25770694A
Authority: JP
Inventors: Naohiro Tanno; 直弘丹野; Tsutomu Ichimura; 勉市村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1994-09-14
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】各種異なるコヒーレントな光を光源として、被
測定物体内の屈折率の異なる境界面の位置情報を多重干
渉による空間的出力パルスの位置の違いとして得る光波
反射像測定装置を提供する。【構成】照射光を被測定物体に照射する照射手段と、被
測定物体内部からの反射光を干渉計に導く手段と、導か
れた反射光を二光路に分割する手段と、分割された二光
束を干渉させて空間干渉縞を形成させる干渉手段と、空
間干渉縞を検出する一次元光電検出手段と、該一次元光
電検出手段上に形成された空間干渉縞の出力パルスの位
置より被測定物体の奥行き方向の反射地点を求める空間
干渉型光波反射測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インコヒーレント
光、ロウコヒーレント光、コヒーレント光の各種コヒー
レントな光をそれぞれ光源として、被測定物体に照射
し、被測定物体中からの反射光波の反射距離や反射強度
を検出する装置に係わり、特に反射面に対応する多重干
渉の結果生じた時間遅れのパルスを、多重干渉による空
間的出力パルスの位置の違いとして反射距離を測定する
光波反射測定装置及びその装置を利用した生体の組織構
造等を調べるための光波エコートモグラフィー装置（光
波反射像測定装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】光反射物体の屈折率境界からの反射光の
位相遅れを測定する光波反射測定装置（リフレクトメト
リー）には、超短パルス変調法によるＯＴＤＲ法、連続
光による広帯域性を利用したインコヒーレント光源によ
る干渉計測法やＭｏｄｉｆｉｅｄ−ＦＷＣＷ法、さらに
は、ステップ周波数掃引法やコヒーレンス制御法等が研
究されている。干渉計測法では、一般にマイケルソン干
渉計の反射鏡部を走引するため可動部を有し、処理速度
の制限をうける。周波数掃引法では光源に煩雑な装置を
必要とし、コヒーレンス制御法では共振器モードに拠る
制限を受けるなど問題点を有している。

【０００３】一方、超音波エコートモグラフィ装置の超
音波の代りに光を用いて、反射信号より断層像を得る研
究がなされている。特開平４−１７４３４５号には、光
源としてスーパールミネッセンス光を用い、試料からの
後方反射光を検出することにより表面から一定深さまで
の断層像を得る方法が開示されている。この方法にヘテ
ロダイン検波を採用することにより、ヒト網膜や血管壁
の表面付近の断層付近の断層イメージングを得ることが
なされている。（Ｓｃｉｅｎｃｅ．２５４，ｐｐ．１１
７８〜１１８１，１９９１）。しかし、これらの方法で
は、用いられる光源が部分的コヒーレント光（低コヒー
レント光、ショートコヒーレント光）に限られているこ
とやマイケルソン干渉計の反射鏡部を走引する速度によ
る処理速度の制限をうけるなどの問題を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、従来のマイケルソン干渉計によるリフレクトメト
リーにおいて用いられていた反射鏡の可動部をなくし
て、動作を安定にし、しかも可動部の走引速度による処
理速度の制限をなくし、さらに用いる光源は各種異なる
インコヒーレント、コヒーレントな光源を用いることが
可能な被測定物体内の屈折率の異なる境界面の位置を検
出出来る光波反射測定装置を提供することである。更
に、生体試料特有の散乱成分の影響を除去した、被測定
物体内の屈折率の異なる位置の分布を、奥行きの情報と
して得る光波エコートモグラフィー装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体内部からの反射光を干渉計に導く手段
と、導かれた反射光を二光路に分割する手段と、分割さ
れた二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる干渉手
段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段と、該
一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の出力パ
ルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地点を求
める手段と、より構成されたことを特徴とする。

【０００６】また本発明は、照射光を複測定物体に照射
する手段と、前記照射光の一部より得た参照光と被測定
物体内部からの反射光の二光束を干渉させて空間干渉縞
を形成させる干渉手段と、空間干渉縞を検出する一次元
光電検出手段と、該一次元光電検出手段上に形成された
空間干渉縞の出力パルスの位置より被測定物体の奥行き
方向の反射地点を求める手段と、より構成されたことを
特徴とする。

【０００７】さらに本発明は、照射光を被測定物体に照
射する照射手段と、被測定物体と照射光との位置を変化
させるため、どちらか一方を移動させる手段と、試料か
ら反射される光の伝播する領域を複数に分割し、該分割
される空間の開口径を被測定物体による散乱光を減衰さ
せて除去する度合が大きい程大きくして、異なる分割さ
れた空間関の干渉が生じないようにする手段と、前記照
射光の一部より得た参照光あるいは試料からの反射光い
ずれか一方の周波数をシフトさせる手段と、該いずれか
一方の周波数をシフトさせられた二光束の反射光を、あ
るいはいずれか一方の周波数をシフトさせられた参照光
と反射光を、干渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロ
ダイン干渉手段と、複数に分割された空間毎に一次元光
電検出手段上に形成されたビート成分で変調された干渉
縞の出力パルス位置より、被測定物体の奥行き方向の反
射地点を求める手段と、検出した反射地点の信号を演
算、処理、表示する手段で構成され、被測定物体の光波
反射分布像を求めることを特徴としている。

【０００８】

【作用】従来、反射点を求めるのに、光源としてショー
トコヒーレント光を用いたマイケルソン干渉計におい
て、参照光用反射鏡を走引して得られた参照光束と被測
定物体からの反射光束との二光束の相関関数を光路差に
よる遅延時間差の出力として検出していた。従って、反
射面は邦延時間差のところで出力パルスとして観測され
ていた。本発明は、二光束の干渉による時間に依存して
観測される相関関数を、二光束の空間干渉による空間に
依存した相関関数として、一次元検出器上に干渉縞を形
成させ、二光束の光路差が零のところと、反射面のため
により生ずる二光束の光路差のところに相当する検出器
上に出来る空間的出力パルスとの距離の差として、反射
面を観測することを特徴としている、従って、従来のマ
イケルソン干渉計における参照用反射鏡のような可動部
がなく、空間的干渉縞を形成する干渉計は、動作が安定
になる。しかも、可動部がないため、マイケルソン干渉
計において反射鏡の走引速度が、反射面の検出処理速度
を制限していたが、本発明では、一次元検出器上に二光
束の光路差を光速度で光束が到達するため、ほとんど無
視出来、一次元検出器の出力読み出し速度だけが処理速
度を制限する。即ち、従来のものより処理速度が、飛躍
的に向上する。さらに観測する出力パルスが、光路差に
相当するところに光束の干渉として形成されるため、光
源は発光ダイオード、スーパールミネッセンス、マルチ
モードレーザ等の巾のあるスペクトル分布を持つ各種異
なるインコヒーレントからコヒーレントな光源までを用
いることが可能となる。

【０００９】さらに本発明は、二光束を空間的に干渉さ
せ一次元検出器上に干渉縞を形成させる干渉方法とし
て、被測定物体からの反射光を二光束にわけて干渉縞を
形成させ、自己相関関数として二光束の光路差のところ
に相当する検出器上に出力パルスとして観測できる。

【００１０】さらに本発明は、被測定物体の一方向より
光源を照射し、この被測定物体の奥行き方向の各地点か
ら反射される反射光か、照射光の一部を分割してえた参
照光の周波数をシフトさせ、空間的干渉縞を形成する干
渉計より前記反射光と参照光を合成し、二光束の空間干
渉による空間に依存した相互相関関数として、一次元検
出器上に干渉縞を形成させ、合成した光を光源変換して
得られる反射地点に対応して引き伸ばされた遅延場所に
発生したビート成分の位置を検出することにより、被測
定物体の奥行き方向の屈折率の異なる境界層各点からの
反射位置を非干渉成分である直流成分を除去して更に一
層高感度で検出することができる。

【００１１】しかも、本発明を被測定物体の奥行き方向
の屈折率の異なる地点の分布を画像として求める光波エ
コートモグラフィーとして用いれば、散乱物体である被
測定物体の一方向より種々のコヒーレント光を照射する
ことによって散乱物体の奥行方向の屈折率の異なる各地
点から反射位置を一次元検出器上に並べて得ることがで
きるため、散乱物体の全方位から光を照射することな
く、散乱物体内部の屈折率の異なる各地点の位置を特定
することができる。つまり、散乱物体内部の屈折率の異
なる各地点からの反射がそれ自身か、あるいは参照光と
重ね合わされた結果、屈折率の異なる各地点に対応する
空間的なパルス光状の輝線となり、パルス状の位置を電
気信号として再生し、数十ミクロンｍ以下の空間分解能
で、散乱物体の奥行き方向の各地点からの反射光を測定
可能としている。したがって、透過型光断層像装置に比
べ光の照射回数を減少することができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。第１図において、１は光源であり、例
えばスーパールミネッセンスダイオードや半導体レーザ
等によって構成されている。この光源１から発生される
光ビームの光軸上には、集光レンズ２、ビームスプリッ
ター３、被測定物体４が順次配設されている。この被測
定物体４は屈折率の異なる境界面の分布を求める場合例
えばＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能な可動台５に載置され
ている。前記被測定物体４から反射された光ビームは、
高指向性受光系１２（必要に応じて入れる）により、ラ
ンダム散乱は除去され反射信号光のみがビームスプリッ
ター３によって反射される。光軸上には、反射信号光を
二光束に分割して、分割した二光束を干渉させて空間干
渉縞を形成させる干渉計１３と、空間干渉縞を検出する
一次元機能を有するフォトダイオードアレイやリニアイ
メージセンサ等やＣＣＤカメラ等の二次元イメージセン
サーである光電変換器としての光検出器７が設けられて
いる。この検出器７の出力端に信号処理器８が接続され
ている。この信号処理器８は、使用する検出器により異
なるが、例えば、アレイセンサー上に形成される空間的
干渉縞の出力読み出し機能部８ａと、その大きさをデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器８ｂによって構成され
ている。このＡ／Ｄ変換器８ｂから出力されるデジタル
信号はコンピュータ９に供給される。コンピュータ９に
は、信号処理器８から出力された時継列のパルス信号を
記憶するメモリ１０および各種情報を表示するディスプ
レイ装置１１が接続されている。

【００１３】本発明の実施例１に用いられる干渉計１３
は、被測定物体４からの反射光を二光束に分割し、二光
束の空間干渉を形成する公知の干渉計を使用することが
出来る（文献；分光研究、Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．６，
ｐ．４１５〜ｐ．４２４，１９８９）。図２には、光源
をダブリングにした干渉計である三角光路コモン干渉計
を示す。干渉縞のコントラストを良くするため、スリッ
ト２６を設置する以外は、公知の技術と同じである。３
２はビームスプリッター、２３、２４、２５は鏡、１の
Ｓ_０は光源の、被測定物体は４、２７のＬはレンズ、７
のＤは、マルチチャンネル検出器である。この干渉計
は、ヤングの干渉を観測するために、二つのピンホール
の光源を、レンズ２７の焦点面に配置し、後焦点面で干
渉縞を観測するのと等価である。

【００１４】図３には、サバール板複屈折偏光干渉計を
示す。複屈折結晶を２枚組み合わせたサバール板の結晶
面に平行に入射した直線偏光を２成分に分割し、平行光
として射出する。これは、三角光路コモンパス干渉計と
同じく、ソースダブリング系を構成し、干渉縞の形成原
理も同じになる。一列に配列出来るため、三角光路干渉
計よりコンパクトになる。１は、光源で、被測定物体は
４である。３１１は、等価的な二つの光源を示す。３
２、３４は偏光子、検光子、３３がサバール板を意味す
る。３５は、レンズで前焦点面に光源を配置し、後焦点
面に検出器７を配置してある。

【００１５】図４には、オプティカルファイバーを用い
て干渉計を構成した実施例２を示す。光源１からの光
は、オプティカルファイバー４１を伝播し、レンズを配
置した走引可能な走引台５によりオプティカルファイバ
ー４１出射端からの光は、平行光束になり被測定物体４
に照射される。被測定物体からの、ランダム散乱光は高
指向性受光系１２により除去され、反射光がレンズ４４
より、オプティカルファイバー４１に入射される。ビー
ムスプリッターと同じように光を分割するカップラー３
によりオプティカルファイバー４２に反射光が伝播され
る。フォトカップラーにより、オプティカルファイバー
４３に反射光の一部が分割伝播し、４２、４３のオプテ
ィカルファイバーの出射端が、光源ダブリングの干渉計
１３の光源となる。オプティカルファイバー４３の出射
端の位置を微調出来るズーミング用ファイバー微調駆動
器４６が必要に応じて配置される。空間干渉計１３は、
レンズ４６を配置し、その前焦点面に、４２、４３のオ
プティカルファイバーの出射端を配置し、後焦点にマル
チチャンネル検出器７を配置する。検出器７の出力は実
施例１と同じように処理される。

【００１６】図５に、他の実施例を示す。実施例、１、
２は、反射信号光を分割して干渉縞を形成するのに対
し、本実施例は、参照光と反射信号光とによる干渉縞を
形成させる。ビームスプリッター３により、光源を２光
束に分割して、斜射した反射鏡５１により参照光を形成
する。ヘテロダイン検波を併用する場合、ＡＯＭの５２
を配置し、参照光の強度を制御する減光器５２も必要に
応じて配置する。その他は、実施例１と同じである。

【００１７】図６に、参照光と反射信号光の干渉による
反射距離測定法の他の実施例を示す。図５において、光
波の伝播を自由空間としていたものを、オプティカルフ
ァイバーとし、ビームスプリッターの代わりにカップラ
ーを使用している。カップラー６２によって、オプティ
カルファイバー６７の片側出射端には反射信号光が、他
の出射端には光源の参照光が転播し、干渉計１３のダブ
ル光源となる。オプティカルファイバー６７の出射端の
どちらか一方の位置を、前後に微調できるズーミング微
調駆動器６８が配置され、空間干渉計１３のレンズ６９
までの距離を変化させることにより、アレイ検出器上に
形成する干渉縞領域をズーミング可能としている。オプ
ティカルファイバーの他方には、円筒形電歪振動子（Ｐ
ＺＴ）７３器で代表される変調器を配置し、参照光が位
相変調をうけ干渉縞は検出器７で変調成分を検出して処
理される。

【００１８】信号光どうしの空間干渉縞を形成させて反
射点を検出する図１や図２のような実施例においては、
被測定物体の表面の反射率と内部反射面の反射率で干渉
成分の大きさは自動的に決まってしまう。一方、図５や
図６のような、参照光と信号光との空間干渉縞により反
射点を検出する実施例においては、参照光を減光した
り、周波数をシフトさせたりして、光の干渉成分の項の
大きさを変化させたり、ヘテロダイン検波が出来るよう
にして感度を向上出来る利点がある。さらに、参照光の
光路長を変化させることにより、干渉縞の形成される領
域をシフトさせることが出来るため、反射点のズーミン
グが可能となる利点がある。

【００１９】本発明の光源は、発光ダイオード、スーパ
ールミネッセンスダイオード、マルチモードレーザ等を
用いることができるが、干渉縞のコントラストが異な
る。干渉縞のコントラストは、時間コヒーレンス係数、
位相コヒーレンス係数（空間コヒーレンス係数）、二光
束干渉光の振幅の比で決まる。このうち、時間コヒーレ
ンス係数は使用する光源のスペクトル分布で決まり、一
般にはスペクトル分布のフーリエ変換で与えられる。こ
の二光束干渉光の光路差で決まる時間コヒーレンス係数
は、光のスペクトル分布が広いと、干渉する二光束の光
路差がないときだけ相関がある。また、位相コヒーレン
ス係数（空間コヒーレンス係数）は、レーザのようなコ
ヒーレンス光の場合１となるが、低コヒーレンス光源や
インコヒーレンス光源の場合、光源の空間的拡がりが大
きくなる程小さくなる。スーパールミネッセンスダイオ
ードや発光ダイオードは、発光場所を点光源と近似でき
るような工夫をしない限り、一般には１より小さい。次
に、二光束干渉光の振幅の比は干渉項を表わし、コント
ラストを良くすることがＳ／Ｎ比を大きくすることにな
る。被測定物体からの反射光の強さは、物体で決まって
しまう。コントラストを良くするには、次の二通りの方
法を行う。第一は、反射信号光が参照光より非常に小さ
い場合である。この場合はショット雑音成分は参照光分
だけと近似でき、コヒーレンス光通信のヘテロダイン検
波と同様に、Ｓ／Ｎ比は反射信号のショット雑音成分だ
けに依存する「ショット雑音限界」のＳ／Ｎ比を持つ。
この場合は、Ｓ／Ｎ比を大きくするために特別なことは
しない。第２は、反射信号光が参照光より弱いが差が極
端でない場合である。この場合はショット雑音成分は参
照光分と信号光分両者より成り立っている。このとき
は、前記干渉光成分は二光束の振幅が等しいとき最大値
１となりＳ／Ｎ比も「ショット雑音限界」のＳ／Ｎ比と
なる。従って、参照光の強さは反射鏡の反射率や光路中
に挿入した減光器の減光率を調整することで、反射信号
光と参照光の強さを同程度にすることができ、Ｓ／Ｎ比
を大きくできる。

【００２０】次に、本発明でヘテロダイン検波を用いる
場合について説明する。本発明の方法を生体試料に適用
する場合、試料からの反射光は、媒質内部からのランダ
ムな散乱光と屈折率の異なる各層の境界から反射される
反射光より成り立っている。このうち、ランダムな散乱
光は、ヘテロダイン検波を行うことにより、あるいは高
指向性受光系で受光することにより除去できる。この原
理と構成は、特願平１−６２８９８号、特願平１−２５
００３４号、特願平１−２５００３６号、特願平２−７
７６９０号に記載されている。散乱成分が少ない場合で
も高感度で検出するためには、ヘテロダイン検波を併用
することは望ましい。従来のマイケルソン干渉計のよう
に時継列信号を処理する場合マイケルソン干渉計の反射
鏡と被測定物体の反射面が一致した時刻に生ずる信号成
分は干渉成分であり、ビート周波数がパルス状に変調さ
れた出力となっている。本発明は、被測定物体からの反
射光と参照光が一致した距離に相当する検出器上に信号
成分が形成され、ビート周波数がパルス状に変調された
出力となるため、検出器の最大応答周波数はヘテロダイ
ン検波のビート周波数よりは大きく設定する。このよう
にして、検出器からのビート信号をバンドパスフィルタ
ーと２乗検波とロウパスフィルターで求め、その大きさ
の対散値を対数増幅器で算出する。その他、信号の処理
は第１図の説明と同じである。

【００２１】参照光と試料からの反射信号光をヘテロダ
イン検波を行うため、どちらか一方の光の周波数をシフ
トさせる手段としては、公知の各種周波数シフト方法を
用いることが出来る。本発明の実施例１においては、超
音波シフターを参照光路中に挿入した例を示してある。
光ファイバーを用いてマイケルソン干渉計を形成した実
施例２においては、円筒形電歪振動子（ＰＺＴ）の位相
恋調器を用いて、光ファイバーの長さを変化させて周波
数をシフトする場合を示している。

【００２２】図７に、複数個の干渉計を配置した光波エ
コートモグラフィー装置の実施例を示す。本実施例は、
光源１からの参照光と被測定物体４から反射信号光によ
る干渉を用いた実施例を示す。光源１からの光は、カッ
プラー７２ａにより二光束に分割され、一方は、参照光
として、円筒形電歪振動子（ＰＺＴ）７３で位相変調を
うけ、干渉計７１３の光源となる。他方は、７２ｂのカ
ップラーを透過し、光スキャナー７５により、生体等の
被測定物体４に照射される。ランダム乱射光は、高指向
性受光系１２で除去され、反射信号光のみが、光スキャ
ナーに配置されているオプティカルファイバーに受光さ
れ、その一部がカップラー７２ｂを経て、干渉計１３の
光源となる。干渉縞は検出器７で検出される。検出器７
の出力は、ＰＺＴの周波数で変調されるため、変調成分
を検出して処理される。以上の処理が並例にされて、画
像として表示される。

【００２３】次に、トモグラフィーを得るための画像作
成やプロセスを説明する。まづ、光波エコー画像の空間
分解能及び奥行き分解能は、次のように決まる。即ち、
奥行き方向即ちＺ軸方向の空間分解能（ΔＺ）は該多モ
ードの全スペクトル幅によって決まる。また、入射断面
の空間分解能（ΔＹ×ΔＸ）は入射光の直径と光ヘテロ
ダイン検波開口角でほぼ決まる。

【００２４】ビート信号の発生するアレイ検出器の位置
を反射信号の関数として求める、この被測定物体の奥行
き方向のデータを含むアレイ検出器の信号波形は、１ラ
インづつコンピュータ９を介してメモリ１０に記憶され
る。このあと可動台５をＹ軸に沿って入射光の断面直径
分移動して同様の測定を実行し、さらに、被測定物体４
のＹ軸方向の全範囲に渡り逐次測定を実行する。

【００２５】上記のようのして、メモリ１０に記憶され
たディジタルデータはコンピュータ９によって読み出さ
れ、周知の画像処理技術によって、被測定物体４の空間
分解能（ΔＹ×ΔＺ）の区間毎に、そのディジタル量に
応じて濃淡画像あるいは色別画像に処理される。この処
理された濃淡画像あるいは色別画像はディスプレイ装置
１１に供給され表示される。このように被測定物体４の
ＺＹ平面全体のデータをディスプレイ装置１１に表示す
ることにより、一軸方向からの一方的な測定にも拘ら
ず、奥行き方向のデータを含む高分解能な断層像を得る
ことができる。

【００２６】上記測定をＸ軸方向についても実行すれば
被測定物体４の多層に渡る断層像を得ることが可能であ
る。したがって、このようにＸ軸方向についても測定を
実行した場合、メモリ１０には被測定物体４における三
次元の奥行き方向のデータが記憶されるため、このメモ
リ１０の読み出し方向をかえることにより、被測定物体
４の任意の方向から切り取った断層像を生成することが
できる。

【００２７】本発明は、半導体等の被膜の測定や光ＩＣ
等の反射波による診断測定用や生体エコートモグラフィ
ーとして用いることが出来る。しかも、光領域のみなら
ずマイクロ波の領域でも、電磁波の反射物体であれば、
生体、結晶、半導体、複合物質等々の多層断層像の観測
を無侵襲で迅速に行うことができ、医療診断をはじめ工
学部構造測定などに適用することが可能である。

【００２８】以上、本発明の空間干渉型光波反射測定装
置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれか
らの実施例に限定されず種々の変形が可能である。特
に、干渉計は、空間的に干渉縞を形成する種々のもの、
例えば複プリズムによる波面分割干渉計や等価的にヤン
グの干渉計となる干渉計等種々のものが使用可能であ
る。また、複数の干渉計を用いて、複数の反射面を同時
に検出する並例式空間干渉型光波反射測定装置は、これ
らの種々の干渉計を並列に配置することにより、実施可
能であることは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、インコヒーレント光、ロウコ
ヒーレント光、コヒーレント光の各種コヒーレントな光
をそれぞれ光源として、被測定物体に照射し、被測定物
体中の反射面に対応する多重干渉の結果生じた時間遅れ
のパルスを、干渉計を用いて空間的出力パルスの位置の
違いとしてマルチチャンネル検出器を用いて検出するた
め、信号処理が高速に出来る。特にヘテロダイン検波を
併用して、散乱の多い生体試料等の検出や光によるエコ
ートモグラフィー装置に応用すると、従来の方法より簡
単に高速検出が可能となるため並列処理が容易となり実
用的装置が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る多モードレーザを用い信号光ど
うしの干渉による空間干渉型光波反射測定装置及びそれ
を利用した光波エコートモグラフィーの第１の実施例を
示す構成図。

【図２】図１の実施例における干渉計として用いるサバ
ール板複屈折偏光干渉計を示す図。

【図３】図１の実施例における干渉計として用いる三角
光路コモンパス干渉計を示す図。

【図４】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光どうしの干渉による空間干渉型光波反射測
定装置の第２の実施例を示す。

【図５】信号光と参照光との干渉による空間干渉型光波
反射測定装置の第３の実施例を示す基本構成図。

【図６】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光と参照光との干渉による空間干渉型光波反
射測定装置の第４の実施例を示す構成図。

【図７】オプティカルファイバーとフォトカップラーを
用いた信号光と参照光との干渉による並列式空間干渉型
光波反射測定装置の第５の実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１．・・・光源２．・・・集光レンズ３．・・・ビームスプリッター４．・・・被測定物体５．・・・可動台７．・・・一次元光検出器８．・・・信号処理部８ａ．・・帯域通過フィルター８ｂ．・・検波器９．・・・コンピュータ１０．・・メモリ１１．・・ディスプレイ装置１２．・・高指向性受光系１３．・・干渉計２３．・・鏡２４．・・鏡２５．・・鏡２６．・・スリット２７．・・レンズ３２．・・偏光子３３．・・サバール板３４．・・検光子４１．・・オプティカルファイバー４２．・・オプティカルファイバー４４．・・走引台４５．・・レンズ５１．・・鏡５２．・・ＡＯＭ５３．・・減光器６３．・・ＰＺＴ６８．・・ズーミング用ファイバー微調駆動器７２ａ．・フォトカップラー群７２ｂ．・フォトカップラー群７３．・・ＰＺＴ群７１３．・空間干渉計群７５．・・光スキャナー７１２．・高指向性群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体内部からの反射光を干渉計に導く手段
と、導かれた反射光を二光束に分割する手段と、分割さ
れた二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる干渉手
段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段と、該
一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の出力パ
ルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地点を求
める手段と、より構成されたことを特徴とする空間干渉
型光波反射測定装置。
【請求項２】照射光を複測定物体に照射する手段と、
前記照射光の一部より得た参照光と被測定物体内部から
の反射光の二光束を干渉させて空間干渉縞を形成させる
干渉手段と、空間干渉縞を検出する一次元光電検出手段
と、該一次元光電検出手段上に形成された空間干渉縞の
出力パルスの位置より被測定物体の奥行き方向の反射地
点を求める手段と、より構成されたことを特徴とする空
間干渉型光波反射測定装置。
【請求項３】前記参照光又は反射光のいずれか一方の
周波数をシフトさせる手段と、該いずれか一方の周波数
をシフトさせられた二光束の反射光、あるいは、いずれ
か一方の周波数をシフトさせられた参照光と反射光を、
干渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロダイン干渉手
段と、空間干渉縞のヘテロダイン干渉信号を検出する一
次元光電検出手段と、該一次元光電検出手段上に形成さ
れたビート成分で変調された干渉縞の出力パルス位置よ
り、被測定物体の奥行き方向の反射地点を求める手段と
により、なることを特徴とする請求項１又は請求項２記
載の空間干渉型光波反射測定装置。
【請求項４】空間干渉縞を形成する干渉手段が、三角
コモンパス干渉計による光源ダブリング干渉計か、反射
光をホトカップラーにより二本の光ファイバーを伝播さ
せて該光ファイバーの各々の端面からの出射光により干
渉縞を形成させる光源ダブリング干渉計であることを特
徴とする請求項１記載の空間干渉型光波反射測定装置。
【請求項５】空間干渉縞を形成する干渉手段が、四角
コモンパス干渉計か、反射鏡傾斜マイケルソン干渉計
か、反射鏡傾斜ファブリペロー干渉計か、複屈折物質を
用いた複屈折偏光干渉計かであり、それらの干渉計によ
り、等厚干渉縞を形成させることを特徴とする請求項１
記載の空間干渉型光波反射測定装置。
【請求項６】前記照射光の一部より得た参照光と被測
定物体内部からの反射光の二光束を干渉させて空間干渉
縞を形成させる干渉手段が、参照光及び反射光をホトカ
ップラーにより光ファイバーを伝播させ、該光ファイバ
ーの端面からの出射光により干渉縞を形成させる光源ダ
ブリング干渉計であることを特徴とする請求項２記載の
空間干渉型光波反射測定装置。
【請求項７】干渉する二光束のうち、一方の光束を他
方の光束に比べ干渉縞の出来る面までの光路長差を変化
させて、空間干渉縞を形成する二光束の位相差を制御す
ることにより、一次元光電検出手段上に形成される干渉
縞の出力パルス位置を空間的に移動させ、選択的に反射
位置をズーミング可能にした請求項１又は請求項２記載
の空間干渉型光波反射測定装置。
【請求項８】照射光を被測定物体に照射する照射手段
と、被測定物体と照射光との位置を変化させるため、ど
ちらか一方を移動させる手段と、試料から反射される光
の伝播する領域を複雑に分割し、該分割される空間の開
口径を被測定物体による散乱光を減衰させて除去する度
合が大きい程大きくして、異なる分割された空間関の干
渉が生じないようにする手段と、前記照射光の一部より
得た参照光あるいは試料からの反射光いずれか一方の周
波数をシフトさせる手段と、該いずれか一方の周波数を
シフトさせられた二光束の反射光を、あるいはいずれか
一方の周波数をシフトさせられた参照光と反射光を、干
渉させて空間干渉縞を形成させるヘテロダイン干渉手段
と、複数に分割された空間毎に一次元光電検出手段上に
形成されたビート成分で変調された干渉縞の出力パルス
位置より、被測定物体の奥行き方向の反射地点を求める
手段と、検出した反射地点の信号を演算、処理、表示す
る手段で構成された被測定物体の光波反射分布像を求め
ることを特徴とする光波エコートモグラフィー装置。