專利名稱：光干涉測(cè)量方法及光干涉測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光干涉測(cè)量方法及光干涉測(cè)量裝置，特別涉及通過使反射光和基準(zhǔn)光進(jìn)行干涉來產(chǎn)生干涉光、并利用該干涉光對(duì)測(cè)定對(duì)象進(jìn)行測(cè)量的技術(shù)。
背景技術(shù)：
OCT (optical coherence tomography 光學(xué)相干斷層攝像)是利用光的干涉現(xiàn)象的斷層攝像法。根據(jù)0CT，能實(shí)現(xiàn)具有十幾μ m的高分辨率的斷層測(cè)量。因此，例如，像日本專利特公平6-35946號(hào)公報(bào)及日本專利特開2007-0M677號(hào)公報(bào)所揭示的那樣，OCT作為對(duì)涂裝膜等構(gòu)造物的斷層像、活體的斷層像等進(jìn)行拍攝的手法受到關(guān)注。OCT在眼科醫(yī)療領(lǐng)域已得到實(shí)用。例如，OCT用于拍攝眼球內(nèi)的視網(wǎng)膜等細(xì)微區(qū)域的斷層像。OCT中有兩種，即有需要掃描基準(zhǔn)平面的TD-OCT (Time Domain-OCT 時(shí)域OCT)和無需掃描基準(zhǔn)平面的FD-OCT(頻域OCT)。此外，F(xiàn)D-OCT中也有兩種，即有光譜儀類型和波長(zhǎng)掃描型光源類型。波長(zhǎng)掃描型光源類型的FD-OCT被稱為SS-OCT (Swept Source-OCT 掃頻源OCT)測(cè)量。在SS-OCT測(cè)量中，首先，將從光源出射的相干光分割成照射測(cè)定對(duì)象的測(cè)定光、和基準(zhǔn)光。然后，通過使來自測(cè)定對(duì)象的反射光和基準(zhǔn)光合波而發(fā)生干涉，從而產(chǎn)生干涉光，基于該干涉光的強(qiáng)度來獲取斷層圖像。在SS-OCT測(cè)量中，能夠使用例如邁克爾遜干涉儀。更詳細(xì)而言，在SS-OCT測(cè)量中，使得從光源出射的光的頻率隨時(shí)間變化，同時(shí)檢測(cè)干涉光，并通過傅里葉變換對(duì)光頻域的干涉圖(interferogram)的頻率分量進(jìn)行分析。 然后，根據(jù)該分析結(jié)果，檢測(cè)來自測(cè)定對(duì)象內(nèi)部的多個(gè)特定深度位置的反射光的強(qiáng)度，并利用該檢測(cè)出的反射光的強(qiáng)度來構(gòu)建斷層圖像。圖12是表示一般的SS-OCT裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的簡(jiǎn)圖。如圖12所示，SS-OCT裝置包括干涉儀101、波長(zhǎng)掃描型光源102、以及運(yùn)算控制部103。下面，對(duì)一般的SS-OCT裝置進(jìn)行說明。波長(zhǎng)掃描型光源102將頻率在一定范圍內(nèi)變化的激光出射。從波長(zhǎng)掃描型光源 102出射的激光入射到設(shè)置于干涉儀101的分波耦合器104。分波耦合器104將所入射的激光分為照射被測(cè)定物體的測(cè)定光、和基準(zhǔn)光?；鶞?zhǔn)光通過循環(huán)器105入射到準(zhǔn)直透鏡106。準(zhǔn)直透鏡106將基準(zhǔn)光變成平行光。 從準(zhǔn)直透鏡106出射的基準(zhǔn)光照射到作為基準(zhǔn)平面的基準(zhǔn)鏡107上。從基準(zhǔn)鏡107反射的基準(zhǔn)光通過準(zhǔn)直透鏡106和循環(huán)器105入射到合波耦合器108。另一方面，測(cè)定光通過循環(huán)器109入射到準(zhǔn)直透鏡110。準(zhǔn)直透鏡110將測(cè)定光變成平行光。從準(zhǔn)直透鏡110出射的測(cè)定光入射到電流鏡111。電流鏡111以與紙面垂直的軸為中心在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，改變測(cè)定光的反射角度。從電流鏡111反射的測(cè)定光通過聚焦透鏡112進(jìn)行聚焦。通過聚焦透鏡112聚焦后的測(cè)定光照射到被測(cè)定物體113上。被測(cè)定物體113反射后的光即信號(hào)光通過聚焦透鏡112、電流鏡111、準(zhǔn)直透鏡 110、以及循環(huán)器109入射到合波耦合器108。
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合波耦合器108使基準(zhǔn)光和信號(hào)光進(jìn)行合波而發(fā)生干涉。因該干涉而產(chǎn)生的干涉光的光差拍(beat)信號(hào)通過用作為光檢測(cè)器的差動(dòng)放大器114進(jìn)行檢測(cè)。通過差動(dòng)放大器114檢測(cè)出的干涉光的光差拍信號(hào)發(fā)送到運(yùn)算控制部103。運(yùn)算控制部103通過傅里葉變換對(duì)干涉光的光差拍信號(hào)的頻率分量進(jìn)行分析，檢測(cè)來自被測(cè)定物體113內(nèi)部的多個(gè)特定深度位置的反射光的強(qiáng)度分布。然后，運(yùn)算控制部103基于反射光的強(qiáng)度分布來構(gòu)建斷層圖像。在監(jiān)視器115上顯示出該斷層圖像。在采用以上結(jié)構(gòu)的SS-OCT裝置中，在從分波耦合器104經(jīng)由基準(zhǔn)鏡107到合波耦合器108為止的光路長(zhǎng)度HI、與從分波耦合器104經(jīng)由被測(cè)定物體113的反射面到合波耦合器108為止的光路長(zhǎng)度H2相等時(shí)，干涉光的光差拍頻率變?yōu)榱?。為了方便起見，將在干涉光的光差拍頻率變?yōu)榱銜r(shí)的被測(cè)定物體113的反射面的深度位置稱為零點(diǎn)。在被測(cè)定物體113的反射面處于自零點(diǎn)起的離波長(zhǎng)掃描型光源102較遠(yuǎn)的深度ζ 的位置時(shí)，信號(hào)光比基準(zhǔn)光延遲了光往返從零點(diǎn)到反射面為止的光路長(zhǎng)度ζ的時(shí)間而到達(dá)合波耦合器108。若設(shè)c為光速，η為被測(cè)定物體113的折射率，則該延遲部分的時(shí)間長(zhǎng)度 (時(shí)間延遲量)為2nz/C。從波長(zhǎng)掃描型光源102出射的激光的頻率隨經(jīng)過的時(shí)間而變化。因此，在合波耦合器108中發(fā)生干涉的基準(zhǔn)光與反射光(信號(hào)光)之間，產(chǎn)生與上述那樣的時(shí)間延遲量相對(duì)應(yīng)的頻率差。檢測(cè)出該頻率差作為干涉光的光差拍信號(hào)。這里，例如，假定從波長(zhǎng)掃描型光源102出射的激光的頻率在一定的頻率范圍內(nèi)周期性重復(fù)隨經(jīng)過的時(shí)間而線性增加的變化，被測(cè)定物體113的反射面僅存在于自零點(diǎn)起的深度ζ的位置的情況。在該情況下，發(fā)生干涉的基準(zhǔn)光和來自被測(cè)定物體的反射光(信號(hào)光)的各自的光頻率隨時(shí)間的變化分別成為像圖13所示的直線A(基準(zhǔn)光)、直線B(信號(hào)光)那樣。若設(shè)被測(cè)定物體113的折射率為n，則信號(hào)光(直線B)相對(duì)于基準(zhǔn)光(直線A)的延遲時(shí)間(時(shí)間延遲量)τ為τ = 2nz/Co這里，若設(shè)從波長(zhǎng)掃描型光源102出射的光的頻率的掃描速度為α [Hz/s]，從波長(zhǎng)掃描型光源102出射的光的頻率的掃描時(shí)間為T[s]， 從波長(zhǎng)掃描型光源102出射的光的頻率在掃描時(shí)間T[s]內(nèi)變化的幅度為Af= α T[Hz], 則由差動(dòng)放大器114接收到的干涉光的強(qiáng)度以下述(式1)所表示的差拍頻率fb進(jìn)行變動(dòng)。fb = α τ = ( Δ f/T) (2nz/c)......(式 1)實(shí)際上，在沿被測(cè)定物體113內(nèi)部的深度方向的多個(gè)不同位置存在反射面，從這多個(gè)反射面分別產(chǎn)生反射光。因而，各反射光具有與各自的深度位置相對(duì)應(yīng)的互不相同的時(shí)間延遲量、即互不相同的頻率分量。因而，利用傅里葉變換對(duì)由差動(dòng)放大器114檢測(cè)出的干涉光的光差拍信號(hào)(干涉光的強(qiáng)度變化)進(jìn)行頻率分析，從而基于上述(式1)，能檢測(cè)出與各光差拍頻率相對(duì)應(yīng)的、來自各深度位置的反射光(信號(hào)光)的強(qiáng)度。然后，能基于各反射光的強(qiáng)度的空間分布來構(gòu)建斷層圖像。在以零點(diǎn)為基準(zhǔn)的反射面的深度ζ大于從光源出射的光的相干長(zhǎng)度的情況下，由于反射光(信號(hào)光)不會(huì)與基準(zhǔn)光發(fā)生干涉，因此，無法檢測(cè)出光差拍信號(hào)。此外，即使在以零點(diǎn)為基準(zhǔn)的反射面的深度ζ小于從光源出射的光的相干長(zhǎng)度的情況下，但若與深度ζ 成正比的光差拍頻率超過光檢測(cè)器或運(yùn)算控制部的響應(yīng)頻率，則也無法正確地檢測(cè)出反射光(信號(hào)光)的強(qiáng)度。因此，在SS-OCT測(cè)量中可測(cè)定的深度方向的范圍被從光源出射的光的相干長(zhǎng)度、光檢測(cè)器的響應(yīng)頻率、以及運(yùn)算控制部的響應(yīng)頻率所限制。設(shè)由該限制所決定的深度方向的可測(cè)定范圍為L(zhǎng)C。接著，對(duì)反射面位于以零點(diǎn)為基準(zhǔn)、靠近光源的位置-ζ的情況進(jìn)行說明。在該情況下，發(fā)生干涉的基準(zhǔn)光和來自被測(cè)定物體的反射光(信號(hào)光)的各自的光頻率隨時(shí)間的變化分別成為像圖14所示的直線A(基準(zhǔn)光)、直線B(信號(hào)光)那樣。在反射面僅存在于自零點(diǎn)起的深度-ζ的位置的情況下，如圖14所示，基準(zhǔn)光(直線A)和信號(hào)光(直線B)的頻率關(guān)系與圖13所示的關(guān)系相反。然而，該情況的光差拍頻率與反射面存在于自零點(diǎn)起的深度ζ的位置的情況相等。這一點(diǎn)在上述(式1)中根據(jù)fb (-ζ) =-fb (ζ)也可以知道。因而，在SS-OCT測(cè)量中，位于比零點(diǎn)更靠近光源的深度-ζ的反射面成為以零點(diǎn)為中心將深度方向反轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)像，存在將其誤檢測(cè)為位于深度ζ的原理性問題。為了避免檢測(cè)出該翻轉(zhuǎn)像，獲得反射面的正規(guī)的斷層圖像，要測(cè)定的反射面必須位于以零點(diǎn)為基準(zhǔn)到深度LC之間的位置。因此，在已知測(cè)定對(duì)象的反射面的位置的情況下，可考慮將基準(zhǔn)鏡進(jìn)行機(jī)械移動(dòng)， 調(diào)整基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度，以使得反射面位于從零點(diǎn)到深度LC之間的中間位置。由此，能避免檢測(cè)出翻轉(zhuǎn)像，獲得正規(guī)的斷層圖像。然而，為了得到基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的調(diào)整值，已知的測(cè)定對(duì)象的反射面的位置需要有至少士LC/2的精度。在反射面的位置未知的情況下，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的調(diào)整值也不明確，從而無法調(diào)整基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度。因而，在反射面的位置是未知的情況下，以及已知的反射面的位置沒有士LC/2的精度或者比之更細(xì)精度的情況下，即使獲得斷層圖像，也無法判定該像是正規(guī)像或是以零點(diǎn)為中心進(jìn)行翻轉(zhuǎn)后的像。在日本專利特開2006-201087號(hào)公報(bào)中，揭示了一種能消除翻轉(zhuǎn)像的成分的光學(xué)相干斷層攝像(OCT)裝置。該光學(xué)相干斷層攝像裝置通過設(shè)置在基準(zhǔn)光的光路中的光相位調(diào)制機(jī)構(gòu)將基準(zhǔn)光的相位反轉(zhuǎn)，消除光差拍信號(hào)中或反射光的強(qiáng)度分布中的翻轉(zhuǎn)成分。然而，該光學(xué)相干斷層攝像裝置雖然消除了翻轉(zhuǎn)像(反轉(zhuǎn)圖像)，但需要包括使用高價(jià)的非線性結(jié)晶的光相位調(diào)制機(jī)構(gòu)、和用于控制相位調(diào)制量的機(jī)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可解決利用光的干涉現(xiàn)象來檢測(cè)出的干涉光(光差拍信號(hào))的與翻轉(zhuǎn)像有關(guān)的問題的光干涉測(cè)量方法。本發(fā)明的目的還在于提供一種可解決利用光的干涉現(xiàn)象檢測(cè)出的干涉光(光差拍信號(hào))的與翻轉(zhuǎn)像有關(guān)的問題的光干涉測(cè)量裝置。S卩，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光干涉測(cè)量方法的特征在于，包括將從光源單元出射的光分割成測(cè)定光和基準(zhǔn)光的步驟；檢測(cè)所述基準(zhǔn)光、與從所述測(cè)定光所照射的測(cè)定對(duì)象反射或背散射后的光發(fā)生干涉而得到的干涉光的步驟；驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述基準(zhǔn)光的光路上的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)、以改變所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的步驟；基于隨所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化而變化的所述干涉光、判定基于所述檢測(cè)出的干涉光的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的步驟；以及基于是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的判定結(jié)果、利用所述檢測(cè)出的干涉光來測(cè)量所述測(cè)定對(duì)象的步驟。此外，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的光干涉測(cè)量裝置的特征在于，包括出射光的光源單元；將從所述光源單元出射的光分割成測(cè)定光和基準(zhǔn)光的光分割器；檢測(cè)從所述測(cè)定光所照射的測(cè)定對(duì)象反射或背散射后的光與所述基準(zhǔn)光發(fā)生干涉而得到的干涉光的干涉光檢測(cè)器；設(shè)置在所述基準(zhǔn)光的光路上的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)；以及基于通過驅(qū)動(dòng)所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)而引起的所述干涉光的變化、判定基于所述干涉光的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的運(yùn)算控制部。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的SS-OCT裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的簡(jiǎn)圖。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的SS-OCT裝置的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的、對(duì)于深度的反射光強(qiáng)度分布的圖。圖4是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的圖。圖5A和圖5B是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的、判定是否是翻轉(zhuǎn)像的方法的圖。圖6是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第一變形例的圖。圖7是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第二變形例的圖。圖8是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第三變形例的圖。圖9是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第四變形例的圖。圖10是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第五變形例的圖。圖11是用于說明本發(fā)明的實(shí)施方式中的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第六變形例的圖。圖12是表示一般的SS-OCT裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的簡(jiǎn)圖。圖13是表示SS-OCT測(cè)量中的基準(zhǔn)光與信號(hào)光的頻率關(guān)系的圖。圖14是表示SS-OCT測(cè)量中的基準(zhǔn)光與信號(hào)光的頻率關(guān)系的圖。圖15是表示SS-OCT測(cè)量中的正規(guī)像與翻轉(zhuǎn)像的線對(duì)稱關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式下面，以SS-OCT裝置為例，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的SS-OCT裝置的一個(gè)結(jié)構(gòu)例的簡(jiǎn)圖。如圖1所示，SS-OCT裝置包括干涉儀 1、波長(zhǎng)掃描型光源2、以及運(yùn)算控制部3。光源單元的一個(gè)示例即波長(zhǎng)掃描型光源2能出射波長(zhǎng)即頻率以一定的周期進(jìn)行變化的光。波長(zhǎng)掃描型光源2通過光纖與干涉儀1相連接。具體而言，波長(zhǎng)掃描型光源2 的光出射口通過光纖與光分割器的一個(gè)示例即第一耦合器4的光接收口相連接。光分割器可使用以固定比率將光一分為二的方向性耦合器等。第一耦合器4的一個(gè)光發(fā)送口通過光纖與第一循環(huán)器5相連接。此外，第一耦合器4的另一個(gè)光發(fā)送口通過光纖與第二循環(huán)器6相連接。第二循環(huán)器6通過光纖與合波器的一個(gè)示例即第二耦合器7的光接收口相連接，并通過光纖與測(cè)定頭8相連接。測(cè)定頭8包括準(zhǔn)直透鏡9、電流鏡10、以及聚焦透鏡12。準(zhǔn)直透鏡9使得從與第二循環(huán)器6相連接的光纖接收到的光成為平行光。電流鏡10改變從準(zhǔn)直透鏡9接收到的光的取向方向。此外，電流鏡10能以與紙面垂直的軸為中心在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。聚焦透鏡 12配置在電流鏡10與測(cè)定對(duì)象11之間。從第一耦合器4經(jīng)由第二循環(huán)器6入射到測(cè)定頭8的準(zhǔn)直透鏡9后的測(cè)定光形成為平行光。形成為平行光的測(cè)定光經(jīng)由電流鏡10入射到聚焦透鏡12。聚焦透鏡12將測(cè)定光聚焦。聚焦后的測(cè)定光照射到設(shè)置在測(cè)定對(duì)象設(shè)置部的測(cè)定對(duì)象11上。從照射了測(cè)定光的測(cè)定對(duì)象11的反射面反射或背散射后的光(信號(hào)光)經(jīng)由聚焦透鏡12入射到測(cè)定頭 8的內(nèi)部。之后，信號(hào)光被電流鏡10反射，并通過準(zhǔn)直透鏡9入射到第二循環(huán)器6。
在本實(shí)施方式中，通過第二循環(huán)器6和測(cè)定頭8，構(gòu)成將光引導(dǎo)至測(cè)定對(duì)象11的導(dǎo)波/照射部。此外，在本實(shí)施方式中，通過第二循環(huán)器6和測(cè)定頭8，構(gòu)成捕獲由被測(cè)定對(duì)象11的多層膜反射或背散射后的光的捕獲部。即，在本實(shí)施方式中，通過第二循環(huán)器6和測(cè)定頭8，構(gòu)成導(dǎo)波/照射/捕獲部。第一循環(huán)器5通過光纖與合波器的一個(gè)示例即第二耦合器7的光接收口相連接， 并通過光纖與基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13相連接。在本實(shí)施方式中，光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13包括準(zhǔn)直透鏡14、基準(zhǔn)平面15、以及電流鏡16。準(zhǔn)直透鏡14使得從與第一循環(huán)器5相連接的光纖接收到的光成為平行光?；鶞?zhǔn)平面15對(duì)從準(zhǔn)直透鏡14接收到的光進(jìn)行反射，使其返回至準(zhǔn)直透鏡14。電流鏡16配置在準(zhǔn)直透鏡14與基準(zhǔn)平面15之間的光路中。此外，電流鏡16能以與紙面垂直的軸為中心在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。該電流鏡16的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作可由運(yùn)算控制部3進(jìn)行控制。光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu) 13所產(chǎn)生的基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化量、以及該變化量的正負(fù)預(yù)先存儲(chǔ)在運(yùn)算控制部3所具有的存儲(chǔ)部中。第二耦合器7的光發(fā)送口通過光纖與作為光檢測(cè)器使用的差動(dòng)放大器17相連接。 差動(dòng)放大器17例如可使用平衡式光電二極管。差動(dòng)放大器17的輸出部將光差拍信號(hào)的時(shí)間波形作為信號(hào)輸出到圖像獲取部的一個(gè)示例即運(yùn)算控制部3。在本實(shí)施方式中，通過第二耦合器7和差動(dòng)放大器17構(gòu)成干涉光檢測(cè)器，該干涉光檢測(cè)器使得由被測(cè)定對(duì)象11反射或背散射后的光(信號(hào)光)和基準(zhǔn)光進(jìn)行合波干涉，并檢測(cè)因該干涉而產(chǎn)生的干涉光。運(yùn)算控制部3包括模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路18、傅里葉變換電路19、CPU20、以及存儲(chǔ)部21。從差動(dòng)放大器17發(fā)送來的信號(hào)通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路18轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，發(fā)送到傅里葉變換電路19。傅里葉變換電路19對(duì)通過差動(dòng)放大器17檢測(cè)出的光差拍信號(hào)的頻率分量進(jìn)行傅里葉變換。CPU20根據(jù)傅里葉變換電路19所產(chǎn)生的傅里葉變換結(jié)果來構(gòu)建斷層圖像。存儲(chǔ)部21使用存儲(chǔ)器、HDD。運(yùn)算控制部3的輸出部與波長(zhǎng)掃描型光源2、測(cè)定頭8、光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13、以及監(jiān)視器22相連接。監(jiān)視器22顯示出CPU20所產(chǎn)生的運(yùn)算結(jié)果。運(yùn)算控制部3構(gòu)成為可基于所輸入的信息對(duì)波長(zhǎng)掃描型光源2、測(cè)定頭8、光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13、以及監(jiān)視器22進(jìn)行控制。例如，通過CPU20的控制，波長(zhǎng)掃描型光源2出射波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)進(jìn)行周期性變化的激光。此外，通過CPU20的控制，設(shè)置在測(cè)定頭8內(nèi)的電流鏡10轉(zhuǎn)動(dòng)，利用測(cè)定光對(duì)測(cè)定對(duì)象11進(jìn)行掃描。這里，使用監(jiān)視器22作為顯示/輸出裝置的一個(gè)示例。但是，除監(jiān)視器以外，顯示/輸出裝置也可使用例如打印機(jī)等。圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中的SS-OCT裝置的動(dòng)作的一個(gè)示例的流程圖。詳細(xì)而言，圖2表示判定基于光差拍信號(hào)(干涉光)的圖像是正規(guī)像(正規(guī)圖像)還是翻轉(zhuǎn)像(反轉(zhuǎn)圖像)的動(dòng)作所涉及的流程圖。在步驟Sl中，運(yùn)算控制部3使波長(zhǎng)隨時(shí)間而變化的光從波長(zhǎng)掃描型光源2出射。從波長(zhǎng)掃描型光源2出射的光由第一耦合器4例如以5%和95%的比例進(jìn)行分波。然后， 5%的光通過第一循環(huán)器5，并由準(zhǔn)直透鏡14形成為平行光。形成為平行光的光作為基準(zhǔn)光入射到基準(zhǔn)平面15。另一方面，95%的光通過第二循環(huán)器6，入射到測(cè)定頭8。入射到測(cè)定頭8的光作為測(cè)定光照射到測(cè)定對(duì)象11上。入射到基準(zhǔn)平面15的光(基準(zhǔn)光)原樣反射而通過準(zhǔn)直透鏡14和第一循環(huán)器5 入射到第二耦合器7。另一方面，由被測(cè)定對(duì)象11的反射面反射或背散射后的光(信號(hào)光) 利用測(cè)定頭8的聚焦透鏡12聚焦后，通過第二循環(huán)器6入射到第二耦合器7。這兩種光在第二耦合器7中合波而發(fā)生干涉。因該干涉而產(chǎn)生的干涉光的光差拍信號(hào)由差動(dòng)放大器17 進(jìn)行檢測(cè)。接下來，在步驟S2中，運(yùn)算控制部3利用傅里葉變換電路19對(duì)由差動(dòng)放大器17 檢測(cè)出的光差拍信號(hào)(干涉光的強(qiáng)度變化)執(zhí)行頻率解析。運(yùn)算控制部3的CPU20基于傅里葉變換電路19所產(chǎn)生的頻率解析結(jié)果和后述(式幻，提取與光差拍信號(hào)的頻率相對(duì)應(yīng)的反射光的強(qiáng)度(測(cè)定對(duì)象11的深度信息)。例如，若假定測(cè)定對(duì)象11的反射面僅存在于自零點(diǎn)起的深度ζ的位置的情況，則對(duì)于深度的反射光強(qiáng)度分布變得如圖3的左圖所示的那樣。若設(shè)測(cè)定對(duì)象11的折射率為n，則信號(hào)光相對(duì)于基準(zhǔn)光的延遲時(shí)間(時(shí)間延遲量)τ為τ =2nz/C。這里，若設(shè)從波長(zhǎng)掃描型光源2出射的光的頻率的掃描速度為α [Hz/ s]，從波長(zhǎng)掃描型光源2出射的光的頻率的掃描時(shí)間為T [s]，從波長(zhǎng)掃描型光源2出射的光的頻率在掃描時(shí)間T[s]內(nèi)變化的幅度為Af= αΤ[Ηζ]，則由差動(dòng)放大器17接收到的干涉光的差拍頻率fb成為下述(式2)。fb = α τ = ( Δ f/T) (2nz/c)......(式 2)運(yùn)算控制部3將測(cè)定對(duì)象11的深度信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部21中后，在步驟S3中，使光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13動(dòng)作。光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13從運(yùn)算控制部3接收信號(hào)，使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化。這里，對(duì)光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13進(jìn)行說明。光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13例如可將基準(zhǔn)平面15和電流鏡16像圖4所示的那樣進(jìn)行組合而構(gòu)成。通過運(yùn)算控制部3來控制電流鏡16的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)。在電流鏡16像虛線所示的那樣傾斜的情況下，基準(zhǔn)光H不會(huì)被電流鏡16遮擋而入射到基準(zhǔn)平面15，并從基準(zhǔn)平面15返回到準(zhǔn)直透鏡14。另一方面，在電流鏡16像實(shí)線所示的那樣以與基準(zhǔn)光H成為垂直的方式進(jìn)行傾斜的情況下，基準(zhǔn)光H不會(huì)入射到基準(zhǔn)平面15，而被電流鏡16反射并返回到準(zhǔn)直透鏡14。因而，根據(jù)圖4所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13，通過控制電流鏡16的傾斜度，能使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度可在兩個(gè)級(jí)別間進(jìn)行變化。該基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度差、即光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)可根據(jù)電流鏡16與基準(zhǔn)平面15的位置關(guān)系、電流鏡16的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)的變化來求出。但是，光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)優(yōu)選根據(jù)因基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化而引起的光差拍信號(hào)的變化來計(jì)算。在本實(shí)施方式中，利用已知反射面的深度位置的測(cè)定對(duì)象，預(yù)先求出通過光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化時(shí)的光差拍信號(hào)的變化。此時(shí)，通過使測(cè)定對(duì)象沿ζ方向前后移動(dòng)、或使光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13沿基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度前后移動(dòng)，判定利用光差拍信號(hào)構(gòu)建的圖像是否是翻轉(zhuǎn)像，從而使得翻轉(zhuǎn)像不再產(chǎn)生。然后，根據(jù)光差拍信號(hào)的變化來計(jì)算基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)，并將該計(jì)算出的結(jié)果預(yù)先存儲(chǔ)在運(yùn)算控制部3所具有的存儲(chǔ)部21中。為了判定光差拍頻率的變化是朝正向變化還是朝負(fù)向變化，光路長(zhǎng)度的變化量至少需要在SS-OCT裝置的縱深分辨率以上。另外，光路長(zhǎng)度的變化量越大越好，更優(yōu)選為光路長(zhǎng)度的變化范圍與可測(cè)定范圍LC相等的狀態(tài)。作為使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度可變的機(jī)構(gòu)(光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu))，一般考慮利用可使基準(zhǔn)鏡機(jī)械地平行移動(dòng)的機(jī)械式平臺(tái)。然而，在利用機(jī)械平臺(tái)的情況下，由于平臺(tái)的移動(dòng)速度等的限制，因此，雖然對(duì)光路長(zhǎng)度賦予較大變化，但需要的時(shí)間比利用SS-OCT裝置的測(cè)定時(shí)間(干涉光的檢測(cè)時(shí)間)要長(zhǎng)。另外，利用SS-OCT裝置的測(cè)定時(shí)間具體是指激光從波長(zhǎng)掃描型光源出射到構(gòu)建斷層圖像為止的時(shí)間。例如，對(duì)于SS-OCT裝置的可測(cè)定范圍LC， 可考慮限制為從波長(zhǎng)掃描型光源出射的光的相干長(zhǎng)度、約為5mm的情況。在該情況下，優(yōu)選通過機(jī)械式平臺(tái)產(chǎn)生基準(zhǔn)鏡的平行移動(dòng)，通過該平行移動(dòng)引起基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度產(chǎn)生與相干長(zhǎng)度相等的5mm的變化。但是，對(duì)于該5mm的平行移動(dòng)，例如在利用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以IOmm/ s的速度移動(dòng)基準(zhǔn)鏡的情況下，需要500ms的時(shí)間。對(duì)于SS-OCT測(cè)量的情況，測(cè)定速度為每一點(diǎn)是數(shù)百μ s(數(shù)kHz 數(shù)十kHz)， 例如，在通過500行的測(cè)定來構(gòu)建一個(gè)斷層圖像的情況下，測(cè)定時(shí)間為數(shù)十ms。這樣，在 SS-OCT裝置中可高速獲取斷層圖像。然而，在利用上述那樣的機(jī)械式平臺(tái)的情況下，存在基準(zhǔn)鏡的移動(dòng)時(shí)間比利用SS-OCT裝置所進(jìn)行的實(shí)際測(cè)定時(shí)間要長(zhǎng)的問題。由于這種問題，因此，光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13優(yōu)選為例如以數(shù)ms左右的響應(yīng)速度、 瞬時(shí)進(jìn)行對(duì)基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度賦予數(shù)mm左右的較大變化量的動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。根據(jù)本實(shí)施方式的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13，能以高速的響應(yīng)速度控制電流鏡16的傾斜度，使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度不連續(xù)地進(jìn)行變化。所以，能高速地對(duì)基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度賦予較大變化量。具體而言， 能用比SS-OCT裝置所進(jìn)行的測(cè)定時(shí)間要短的時(shí)間來切換基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度。所以，可正確判定基于所檢測(cè)出的光差拍信號(hào)(干涉光)的圖像是翻轉(zhuǎn)像(反轉(zhuǎn)圖像)還是正規(guī)像(正規(guī)圖像)，并且能減少斷層像拍攝所增加的時(shí)間。返回圖2所示的流程圖的說明?；鶞?zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化后，在步驟S4中，運(yùn)算控制部3再次使波長(zhǎng)隨時(shí)間而變化的光從波長(zhǎng)掃描型光源2出射。從波長(zhǎng)掃描型光源2出射的光由第一耦合器4例如以5%和95%的比例進(jìn)行分波。然后，5%的光通過第一循環(huán)器5，并由準(zhǔn)直透鏡14形成為平行光。形成為平行光的光作為基準(zhǔn)光入射到電流鏡16。另一方面，95%的光通過第二循環(huán)器6，入射到測(cè)定頭8。入射到測(cè)定頭8的光作為測(cè)定光照射到測(cè)定對(duì)象11上。入射到電流鏡16的光(基準(zhǔn)光)原樣反射而通過準(zhǔn)直透鏡14和第一循環(huán)器5入射到第二耦合器7。另一方面，由被測(cè)定對(duì)象11的反射面反射或背散射后的光(信號(hào)光) 利用測(cè)定頭8的聚焦透鏡12聚焦后，通過第二循環(huán)器6入射到第二耦合器7。這兩種光在第二耦合器7中合波而發(fā)生干涉。因該干涉而產(chǎn)生的干涉光的光差拍信號(hào)由差動(dòng)放大器17 進(jìn)行檢測(cè)。接下來，在步驟S5中，運(yùn)算控制部3利用傅里葉變換電路19對(duì)由差動(dòng)放大器17 檢測(cè)出的光差拍信號(hào)(干涉光的強(qiáng)度變化)執(zhí)行頻率解析。運(yùn)算控制部3的CPU20基于傅里葉變換電路19所產(chǎn)生的頻率解析結(jié)果和上述(式幻，提取與光差拍信號(hào)的頻率相對(duì)應(yīng)的反射光的強(qiáng)度(測(cè)定對(duì)象11的深度信息)。假定在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前、測(cè)定對(duì)象11的反射面僅存在于自零點(diǎn)起的深度ζ的位置的情況。在該情況下，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化后的反射光強(qiáng)度分布變得如圖3 的右圖所示的那樣。即，在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化后，以與零點(diǎn)的距離來表示的反射光強(qiáng)度在比基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前更靠近零點(diǎn)側(cè)的位置被檢測(cè)出。反射光強(qiáng)度的深度位置之所以這樣偏移，是由于基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變短，從而零點(diǎn)像圖3的右圖所示的那樣朝遠(yuǎn)離波長(zhǎng)掃描型光源2的方向移動(dòng)。接著，在步驟S6中，運(yùn)算控制部3基于干涉光的變化，判定基于在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前檢測(cè)出的干涉光(光差拍信號(hào))的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像。這里，所謂判定基準(zhǔn)即干涉光的變化，具體是指反射光強(qiáng)度分布的偏移量及其偏移方向。該偏移量及偏移方向可基于基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前后的測(cè)定對(duì)象11的深度信息(反射光強(qiáng)度分布)來計(jì)算。例如，根據(jù)表示光差拍信號(hào)的頻率分量最大值的位置變化、在將光差拍信號(hào)的頻率分量的峰值形狀調(diào)整成高斯型的情況下的中心位置變化，可計(jì)算偏移量及偏移方向。是翻轉(zhuǎn)像還是正規(guī)像可通過偏移量及偏移方向是否與光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13所賦予的光路長(zhǎng)度差相對(duì)應(yīng)來判定。這里，所謂光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)13所賦予的光路長(zhǎng)度差，具體是指基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)。這樣，在本實(shí)施方式中，利用可將基準(zhǔn)光的光路在具有已知的光路長(zhǎng)度差的多條光路之間進(jìn)行瞬時(shí)切換的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)。然后，利用該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，每當(dāng)檢測(cè)用于構(gòu)建斷層圖像的反射光強(qiáng)度分布，都對(duì)基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度進(jìn)行變更。由于該光路長(zhǎng)度的變更，基準(zhǔn)光相對(duì)于信號(hào)光的時(shí)間延遲發(fā)生變化，表示基準(zhǔn)光的頻率隨時(shí)間的變化的直線A 與表示信號(hào)光的頻率隨時(shí)間的變化的直線B之差、即差拍頻率fb發(fā)生變化。該頻率偏移量的正負(fù)在正規(guī)像的情況和翻轉(zhuǎn)像的情況下是相反的。所以，在本實(shí)施方式中，比較基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)、和頻率偏移量及該頻率偏移量的正負(fù)。通過進(jìn)行這種比較，可判定所檢測(cè)出的光差拍信號(hào)是構(gòu)建正規(guī)像的信號(hào)還是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的信號(hào)。這里，對(duì)于是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的判定，以基于由某一反射面反射或背散射后的光的干涉光所構(gòu)建的像為例，進(jìn)行具體說明。如圖5B所示，對(duì)于在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前存儲(chǔ)的反射光強(qiáng)度分布是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的分布的情況，在將基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度增加Imm 時(shí)，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化后的反射光強(qiáng)度分布移動(dòng)至再深I(lǐng)mm的位置。另一方面，如圖 5A所示，對(duì)于在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前存儲(chǔ)的反射光強(qiáng)度分布是構(gòu)建正規(guī)像的分布的情況，在將基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度增加Imm時(shí)，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化后的反射光強(qiáng)度分布移動(dòng)至再淺Imm的位置?；谠摲瓷涔鈴?qiáng)度分布的位置變化量及其變化方向，可判定在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前檢測(cè)出的干涉光是否是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的干涉光，即判定是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的干涉光還是構(gòu)建正規(guī)像的干涉光。若在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前的干涉光是構(gòu)建正規(guī)像的干涉光，則運(yùn)算控制部3 基于在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部21中的反射光強(qiáng)度的空間分布的信號(hào)，構(gòu)建斷層圖像(步驟S7)。在監(jiān)視器22上顯示出該構(gòu)建好的斷層圖像。在基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前的干涉光是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的干涉光的情況下，需要使所得到的斷層圖像與實(shí)際的斷層結(jié)構(gòu)等同。因此，運(yùn)算控制部3執(zhí)行如下轉(zhuǎn)換處理以基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前的零點(diǎn)為中心，將基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前得到的反射光的強(qiáng)度的空間
11分布沿深度方向反轉(zhuǎn)(步驟S8)。然后，運(yùn)算控制部3基于該變換處理后的反射光強(qiáng)度的空間分布的信號(hào)，構(gòu)建斷層圖像(步驟S7)。在監(jiān)視器22上顯示出該構(gòu)建好的斷層圖像。根據(jù)以上說明可知，在本實(shí)施方式中，在由光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)所引起的基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前后檢測(cè)反射光強(qiáng)度分布(測(cè)定對(duì)象的深度信息)。然后，通過比較基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度變化前后之間的反射光強(qiáng)度分布的位置變化量及該變化量的正負(fù)、基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)，判定所得到的信號(hào)是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的信號(hào)還是構(gòu)建正規(guī)像的信號(hào)。然后，在是構(gòu)建翻轉(zhuǎn)像的信號(hào)的情況下，通過執(zhí)行用于將像反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換處理，提供正規(guī)的像。接著，對(duì)光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的其他示例進(jìn)行說明。圖6表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第一變形例。在圖6所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)中， 在基準(zhǔn)平面15的光入射面的前方設(shè)置光間機(jī)構(gòu)23。光間機(jī)構(gòu)23包括反射鏡部23a和透射窗部23b。光閘機(jī)構(gòu)23是旋轉(zhuǎn)式的。若光閘機(jī)構(gòu)23旋轉(zhuǎn)，則反射鏡部23a和透射窗部2 在基準(zhǔn)光H的光路中交替出現(xiàn)。通過運(yùn)算控制部3來控制光閘機(jī)構(gòu)23旋轉(zhuǎn)的相位。在將光閘機(jī)構(gòu)23旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)成基準(zhǔn)光H的光路被反射鏡部23a遮擋的相位時(shí)，基準(zhǔn)光H由反射鏡部23a進(jìn)行反射。另一方面，在將光間機(jī)構(gòu)23旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)成基準(zhǔn)光H的光路通過透射窗部23b的相位時(shí)，基準(zhǔn)光H通過透射窗部2 而由基準(zhǔn)平面15進(jìn)行反射。因而，根據(jù)圖6所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，控制光閘機(jī)構(gòu)23旋轉(zhuǎn)的相位，將對(duì)基準(zhǔn)光H進(jìn)行反射的平面在基準(zhǔn)平面15和反射鏡部23a之間進(jìn)行切換，從而使得基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度可在兩個(gè)級(jí)別間進(jìn)行變化。圖7表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第二變形例。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)包括基準(zhǔn)光H入射的電流鏡對(duì)、以及與電流鏡對(duì)的距離互不相同的多個(gè)(這里為三個(gè))基準(zhǔn)平面25 27。 電流鏡M能以與紙面垂直的軸為中心在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過運(yùn)算控制部3來控制電流鏡M的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)構(gòu)成為使電流鏡M的傾斜度進(jìn)行變化，從而基準(zhǔn)光H入射到基準(zhǔn)平面25 27中的任一個(gè)基準(zhǔn)平面上。從基準(zhǔn)平面反射的基準(zhǔn)光H被電流鏡M反射，返回至上述準(zhǔn)直透鏡14。因而，根據(jù)圖7所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，控制電流鏡M的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)， 將基準(zhǔn)光H入射的平面在基準(zhǔn)平面25 27之間進(jìn)行切換，從而可將基準(zhǔn)光H的光路在具有不同光路長(zhǎng)度的多條光路之間進(jìn)行切換。此外，根據(jù)該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，由于可從與電流鏡的距離互不相同的多個(gè)基準(zhǔn)平面中選擇使基準(zhǔn)光反射的基準(zhǔn)平面，因此，可從多個(gè)光路長(zhǎng)度差中選擇基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度差。圖8表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第三變形例。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)包括基準(zhǔn)光H入射到其中心部的電流鏡觀、以及從電流鏡觀反射的基準(zhǔn)光H入射的擺線(cycloid)型的基準(zhǔn)平面四。電流鏡觀能以與紙面垂直的軸為中心在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。擺線型的基準(zhǔn)平面 29具有與電流鏡28的中心部的距離連續(xù)變化的光入射面。通過運(yùn)算控制部3來控制電流鏡觀的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)構(gòu)成為使電流鏡觀的傾斜度進(jìn)行變化，從而由電流鏡觀的中心部反射后的基準(zhǔn)光H入射到擺線型的基準(zhǔn)平面四的光入射面的位置產(chǎn)生變化。從擺線型的基準(zhǔn)平面四反射的基準(zhǔn)光通過與入射到基準(zhǔn)平面四時(shí)相同的光路，返回至上述準(zhǔn)直透鏡14。因而，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度根據(jù)電流鏡觀的傾斜度而變化。根據(jù)圖8的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，通過控制電流鏡觀的傾斜度(旋轉(zhuǎn)角度)，切換基準(zhǔn)光H在擺線型的基準(zhǔn)平面四上的入射位置，從而可將基準(zhǔn)光的光路在具有不同光路長(zhǎng)度的多條光路之間進(jìn)行切換。此外，根據(jù)圖8所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，可使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度不是離散地而是連續(xù)地發(fā)生變化。圖9表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第四變形例。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)包括通過光纖與圖1所示的第一循環(huán)器5相連接的光開關(guān)30、長(zhǎng)度互不相同的多條(這里為兩條)光纖31、 32、以及光纖耦合器33。光開關(guān)30將入射的基準(zhǔn)光H從兩個(gè)輸出端口中的與來自運(yùn)算控制部3的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的輸出端口出射。光開關(guān)30的兩個(gè)輸出端口分別與長(zhǎng)度互不相同的光纖31、32的一端相連接。光纖31、32的另一端分別與光纖耦合器33的兩個(gè)光接收口相連接?；鶞?zhǔn)光H入射到光開關(guān)30之后，從利用來自運(yùn)算控制部3的信號(hào)所選擇的輸出端口出射。從光開關(guān)30出射的基準(zhǔn)光H通過光纖31或光纖32中的任一方，經(jīng)由光纖耦合器 33，入射到準(zhǔn)直透鏡14。準(zhǔn)直透鏡14使基準(zhǔn)光H形成為平行光。形成為平行光的基準(zhǔn)光H 入射到基準(zhǔn)平面15。從基準(zhǔn)平面15反射的基準(zhǔn)光H經(jīng)由與入射到基準(zhǔn)平面15時(shí)相同的光路，返回至第一循環(huán)器5。因而，根據(jù)圖9所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，通過將出射基準(zhǔn)光H的輸出端口在光開關(guān)30的兩個(gè)輸出端口之間進(jìn)行切換，能使基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度可在兩個(gè)階段間變化。此外，在圖9所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)中，也可通過在準(zhǔn)直透鏡14與光纖耦合器 33之間插入循環(huán)器，使得反射光不通過光纖耦合器33。若采用這樣的結(jié)構(gòu)，則能減少光纖耦合器33所引起的光強(qiáng)度的損耗。此外，根據(jù)圖9所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度切換速度成為與光開關(guān)的響應(yīng)速度相等的100 μ s左右。因而，能容易進(jìn)行光路長(zhǎng)度的高速切換。此外，通過對(duì)光開關(guān)設(shè)置多個(gè)輸出端口，能容易將基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度差增加到兩種以上。圖10表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第五變形例。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)具有在可沿其徑向伸縮的圓筒構(gòu)件34上、將與圖1所示的第一循環(huán)器5相連接的光纖35卷繞多次的結(jié)構(gòu)。圓筒構(gòu)件34可利用例如鼓型壓電元件等。圓筒構(gòu)件34根據(jù)來自運(yùn)算控制部3的信號(hào)沿徑向進(jìn)行伸縮。通過使圓筒構(gòu)件34 沿徑向伸縮，能對(duì)光纖35施加應(yīng)力，使光纖長(zhǎng)度變形。通過這種變形，可改變基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度?？赏ㄟ^圓筒構(gòu)件34的直徑的變化量、光纖35相對(duì)于圓筒構(gòu)件34的匝數(shù)來調(diào)整基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量。因而，根據(jù)圖10所示的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，通過改變圓筒構(gòu)件34 的直徑，能將基準(zhǔn)光的光路在具有互不相同的光路長(zhǎng)度的多條光路之間進(jìn)行切換。圖11表示光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的第六變形例。該光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)包括插入到準(zhǔn)直透鏡14(未圖示)與基準(zhǔn)平面15之間的透明構(gòu)件36。透明構(gòu)件36的折射率為η(η> 1)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)。透明構(gòu)件36可利用例如玻璃等。該透明構(gòu)件36例如固定在未圖示的單軸電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)軸上，通過旋轉(zhuǎn)該電動(dòng)機(jī)軸，可脫離基準(zhǔn)光的光路。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量成為2L(n-l)。另外，雖然在以上說明的實(shí)施方式中，利用出射波長(zhǎng)以一定周期進(jìn)行變化的激光的波長(zhǎng)掃描型光源作為光源單元，但也可利用出射低相干光的光源單元。
此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)測(cè)定光、基準(zhǔn)光等光在光纖中傳播的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。 然而，并不限于通過光纖來傳播光的結(jié)構(gòu)，也可采用在大氣中或真空中傳播光的結(jié)構(gòu)。此外，雖然在本實(shí)施方式中，在基準(zhǔn)光的光路上設(shè)置有光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，但是， 也可在信號(hào)光或測(cè)定光的光路上設(shè)置光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，以取代在基準(zhǔn)光的光路上設(shè)置光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，也可除了在基準(zhǔn)光的光路上設(shè)置光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，還在信號(hào)光或測(cè)定光的光路上設(shè)置光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)。此外，雖然在本實(shí)施方式中，利用邁克爾遜型干涉儀作為干涉儀，但并不限于此， 也可利用其他種類干涉儀、例如馬赫-曾德型干涉儀等。此外，雖然在本實(shí)施方式中，利用波長(zhǎng)掃描型光源類型的FD-0CT，但并不限于此， 也可利用光譜儀類型的FD-0CT。此外，在本實(shí)施方式中，利用傅里葉變換進(jìn)行光差拍信號(hào)的頻率解析。這是為了縮短光差拍信號(hào)進(jìn)行頻率解析所需的時(shí)間。即，為了縮短頻率解析所需的時(shí)間，優(yōu)選利用對(duì)信號(hào)以2"的采樣數(shù)進(jìn)行離散采樣的高速傅里葉變換。然而，并不限于傅里葉變換，也可利用頻譜分析儀。此外，在本實(shí)施方式中，通過反射光強(qiáng)度分布的偏移量及其偏移方向是否與基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量及該變化量的正負(fù)相對(duì)應(yīng)，來判定所檢測(cè)出的光差拍信號(hào)(干涉光)是獲取正規(guī)像的信號(hào)還是獲取翻轉(zhuǎn)像的信號(hào)。然而，也可僅通過反射光強(qiáng)度分布的偏移方向是否與基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化量的正負(fù)相對(duì)應(yīng)，來判定所檢測(cè)出的像是否是翻轉(zhuǎn)像。根據(jù)以上說明的實(shí)施方式，即使產(chǎn)生作為光干涉測(cè)量的原理性問題的翻轉(zhuǎn)像，也可簡(jiǎn)單判定所檢測(cè)出的干涉光(光差拍信號(hào))是獲取正規(guī)像的干涉光還是獲取將正規(guī)像翻轉(zhuǎn)后的像的干涉光。所以，可解決利用光的干涉現(xiàn)象檢測(cè)出的干涉光(光差拍信號(hào))的與翻轉(zhuǎn)像有關(guān)的問題。因而，本發(fā)明對(duì)于反射面的高度不一致的多個(gè)采樣的在線測(cè)量、特別是人無法調(diào)整測(cè)定對(duì)象位置的自動(dòng)測(cè)量是有效的。以上，詳細(xì)說明了成為本發(fā)明所涉及的幾個(gè)范例的實(shí)施方式，但只要是精通該技術(shù)的人，就可以很容易理解本發(fā)明新示出的內(nèi)容、以及在實(shí)際上未脫離本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)對(duì)成為上述范例的實(shí)施方式進(jìn)行的各種變更。因此，這樣的各種變更也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光干涉測(cè)量方法，其特征在于，包括將從光源單元出射的光分割成測(cè)定光和基準(zhǔn)光的步驟；檢測(cè)所述基準(zhǔn)光、與從所述測(cè)定光所照射的測(cè)定對(duì)象反射或背散射后的光發(fā)生干涉而得到的干涉光的步驟；驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述基準(zhǔn)光的光路上的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)、以改變所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的步驟；基于隨所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化而變化的所述干涉光、判定基于所述檢測(cè)出的干涉光的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的步驟；以及基于是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的判定結(jié)果、利用所述檢測(cè)出的干涉光來測(cè)量所述測(cè)定對(duì)象的步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的光干涉測(cè)量方法，其特征在于，利用所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)切換基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度所需要的時(shí)間比所述干涉光的檢測(cè)時(shí)間要短。
3.如權(quán)利要求1所述的光干涉測(cè)量方法，其特征在于，包括如下步驟在開始測(cè)定所述測(cè)定對(duì)象之前，利用所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)將基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度在互不相同的多個(gè)光路長(zhǎng)度之間進(jìn)行切換，并根據(jù)該切換前后的干涉光的變化來計(jì)算光路長(zhǎng)度差，在測(cè)定所述測(cè)定對(duì)象時(shí)，基于預(yù)先計(jì)算出的光路長(zhǎng)度差、和測(cè)定所述測(cè)定對(duì)象時(shí)的所述干涉光的變化，判定是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像。
4.如權(quán)利要求1所述的光干涉測(cè)量方法，其特征在于，在改變所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度時(shí)，使所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)的反射鏡旋轉(zhuǎn)，將所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度在互不相同的多個(gè)光路長(zhǎng)度之間進(jìn)行切換。
5.如權(quán)利要求1所述的光干涉測(cè)量方法，其特征在于， 從所述光源單元射出波長(zhǎng)以一定周期進(jìn)行變化的光， 對(duì)所述干涉光進(jìn)行頻率解析，獲取所述測(cè)定對(duì)象的斷層圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的光干涉測(cè)量方法，其特征在于， 從所述光源單元出射的光是低相干光。
7.一種光干涉測(cè)量裝置，其特征在于，包括 出射光的光源單元；將從所述光源單元出射的光分割成測(cè)定光和基準(zhǔn)光的光分割器； 檢測(cè)從所述測(cè)定光所照射的測(cè)定對(duì)象反射或背散射后的光與所述基準(zhǔn)光發(fā)生干涉而得到的干涉光的干涉光檢測(cè)器；設(shè)置在所述基準(zhǔn)光的光路上的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)；以及基于通過驅(qū)動(dòng)所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)而引起的所述干涉光的變化、判定基于所述干涉光的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的運(yùn)算控制部。
8.如權(quán)利要求7所述的光干涉測(cè)量裝置，其特征在于，所述光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)具有反射鏡，通過使該反射鏡旋轉(zhuǎn)，將所述基準(zhǔn)光的光路在具有互不相同的光路長(zhǎng)度的多條光路之間進(jìn)行切換。
9.如權(quán)利要求7所述的光干涉測(cè)量裝置，其特征在于，所述光源單元射出波長(zhǎng)以一定周期進(jìn)行變化的光。
10.如權(quán)利要求7所述的光干涉測(cè)量裝置，其特征在于， 所述光源單元將低相干光出射。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光干涉測(cè)量方法及光干涉測(cè)量裝置。本發(fā)明所涉及的光干涉測(cè)量方法，是將從光源單元出射的光分割成測(cè)定光和基準(zhǔn)光，檢測(cè)所述基準(zhǔn)光、與從所述測(cè)定光所照射的測(cè)定對(duì)象反射或背散射后的光發(fā)生干涉而得到的干涉光，驅(qū)動(dòng)設(shè)置在所述基準(zhǔn)光的光路上的光路長(zhǎng)度可變機(jī)構(gòu)，以改變所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度，基于隨所述基準(zhǔn)光的光路長(zhǎng)度的變化而變化的所述干涉光，判定基于所述檢測(cè)出的干涉光的圖像是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像，基于是正規(guī)像還是翻轉(zhuǎn)像的判定結(jié)果，利用所述檢測(cè)出的干涉光來測(cè)量所述測(cè)定對(duì)象。
文檔編號(hào)A61B3/14GK102192896SQ20111003513
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者古田寬和, 壁谷泰宏, 濱野誠(chéng)司, 菅田文雄 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社