[发明专利]光图像测量装置

说明书

技术领域

本发明尤其关于一种光图像测量装置，此光图像测量装置将光照射到光散射介质的被测定物体上，利用该照射光的反射光或透过光来测量被测定物体的表面形态或内部形态，以形成所述被测定物体的图像。

背景技术

近年来，利用激光光源等来形成被测定物体的表面或内部的图像的光图像测量技术正受到关注。所述光图像测量技术不像先前的X射线CT(Computerized Tomography，计算机断层扫描)那样会对人体造成危害，所以特别期待在医疗领域展开应用。

作为光图像测量技术中具有代表性的方法的一例，有低相干干涉测量法(low-coherence interferometry)(也称为光学相干断层成像法等)。此方法是利用如超辐射发光二极管(Super Luminescent Diode，SLD)之类的具有宽光谱带宽的宽频带光源的低相干性，所以能够以微米级(order)的较佳距离分辨率来检测来自被测定物体的反射光或透过光(例如参照下述非专利文献1)。

作为利用了此低相干干涉测量法的装置的一例，图9表示了基于迈克尔逊型干涉仪(Michelson interferometer)的先前光图像测量装置的基本构成。此光图像测量装置1000包括宽频带光源1001、镜1002、分束器1003及光检测器1004而构成。被测定物体1005由散射介质形成。来自宽频带光源1001的光束，通过分束器1003而被分成朝向该镜1002的参照光R与朝向被测定物体1005的信号光S这两部分。参照光R是由分束器1003形成的反射光，信号光S是分束器1003的透过光。

在此，如图9所示，将z轴规定为信号光S的行进方向，并且将与信号光S的行进方向正交的面定义为x-y面。镜1002可以在图9中的两侧箭头方向(z-扫描(z-scan))上变位。

参照光R在由镜1002反射时，因其z-扫描而受到多普勒频移(Doppler frequency shift)。另一方面，信号光S在照射到被测定物体1005上时，由该被测定物体1005的表面及内部层所反射。因为被测定物体是散射介质，所以可以认为信号光S的反射光的扩散波面具有包含多重散射的杂乱相位。经过被测定物体1005的信号光和经过该镜1002并受到频移的参照光通过分束器1003而重叠，以生成相干光。

在利用低相干干涉方法的图像测量中，信号光S与参照光R的光路长度差在光源的微米级的相干长度(可相干距离)以内，并且只有具有与参照光R相关的相位的信号光S的成分会与参照光R产生相干。即，只有信号光S的相干的信号光成分才会选择性地与参照光R产生相干。根据这个原理，通过对该镜1002的位置进行z-扫描并改变参照光R的光路长度，从而测量被测定物体1005的内部层的光反射轮廓(profile)。进而，也在x-y面方向上对向被测定物体1005照射的信号光S进行扫描。一方面进行所述的z方向及x-y面方向的扫描，一方面利用光检测器1004来检测相干光，并对作为所述光检测器1004的检测结果而输出的电信号(外差信号)进行解析，以此来获得被检测体1005的二维断层图像(参照非专利文献1)。

此外，如果将通过分束器1003而重叠的参照光R及信号光S的强度分别设为I_r及I_s，将两光波之间的频率差及相位差分别设为f_if及Δθ，那么将从光检测器输出下式所示的外差信号(例如，参照非专利文献2)。

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