7411913 ＯＣＴ計測装置及びＯＣＴ計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-28

(45)【発行日】2024-01-12

(54)【発明の名称】ＯＣＴ計測装置及びＯＣＴ計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 9/02091 20220101AFI20240104BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20240104BHJP

   A61B 3/10 20060101ALI20240104BHJP

【ＦＩ】

G01B9/02091

G01N21/17 620

A61B3/10 100

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020096969

(22)【出願日】2020-06-03

(65)【公開番号】P2021189112

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-15

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】武智 洋平

(72)【発明者】

【氏名】横山 潤

【審査官】山▲崎▼ 和子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２６７９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０１０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５０４０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２１０９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｂ ９／００－９／１０

１１／００－１１／３０

Ｇ０１Ｎ ２１／００－２１／０１

２１／１７－２１／６１

Ａ６１Ｂ ９／００－１０／０６

３／００－３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長が掃引される光を発する波長掃引光源と、
前記光を測定光と参照光に分割して、前記測定光を被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された前記測定光と、前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計と、
前記光干渉計の光路中に配置された位相変調部と、
前記光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出すると共に、前記位相変調部の位相量を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部と、
前記位相量指示信号に基づき、前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部と、
を備え、
前記信号生成部は、掃引される前記光の波長毎に前記位相量を求めて前記位相量指示信号を生成するＯＣＴ計測装置。

【請求項2】

前記位相変調部は、電気光学素子である請求項１に記載のＯＣＴ計測装置。

【請求項3】

前記位相変調部は、前記参照光が透過する参照光路に配置される請求項１又は２に記載のＯＣＴ計測装置。

【請求項4】

参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計の光路中に配置された位相変調部を動作させない状態で、被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された測定光と前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を検出し、当該光干渉強度信号に基づき、波長が掃引される光を発する波長掃引光源から発せられる光の波数における瞬間的な位相値を示す瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データの先頭データにおける先頭部波数と前記瞬時位相変化データの末尾データにおける末尾部波数の区間において、前記先頭データの瞬時位相値から前記末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データと前記線形瞬時位相変化データの差分を取ることにより、位相補償データを算出するステップと、
前記位相補償データと、前記位相変調部及び前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部に設定されている、位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号を算出するステップと、
前記補償電圧制御信号を制御装置に保存するステップと、
前記波長掃引光源から発せられる前記光の波長掃引タイミングに合わせて、前記補償電圧制御信号に基づいて前記制御装置から出力される前記補償電圧制御信号により、前記位相変調部が前記光路中を透過する光に位相を付与するステップと、
当該光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出するステップと、
を含むＯＣＴ計測方法。

【請求項5】

前記瞬時位相変化データを算出するステップにおいて、前記光干渉強度信号を複数回取得し、それぞれの前記光干渉強度信号に基づき前記瞬時位相変化データを算出し、複数個の前記瞬時位相変化データを平均化して得られたデータを改めて前記瞬時位相変化データとして用いる、請求項４に記載のＯＣＴ計測方法。

【請求項6】

前記光路中を透過する光に位相を付与するステップにおいて、位相が付与される前記光路中を透過する光が前記参照光である、請求項５に記載のＯＣＴ計測方法。

【請求項7】

前記補償電圧制御信号を算出するステップにおいて、少なくとも１回以上前記補償電圧制御信号を算出した後に、前記補償電圧制御信号を用いて前記光路中を透過する光に位相を付与するステップを実施しながら、新たな補償電圧制御信号を算出して前記補償電圧制御信号を更新する、請求項６に記載のＯＣＴ計測方法。

【請求項8】

前記位相変調部が電気光学素子である、請求項４から７の何れか一項に記載のＯＣＴ計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）計測装置及びＯＣＴ計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高品質で高精度な光干渉計測を実現するため、参照光路と測定光路の分散特性を合わせる、いわゆる分散補償を実現する技術が開示される。特許文献１の光干渉断層装置では、光源から出射した光が、ファイバカプラを経て測定光路ファイバ側の測定光と参照光路ファイバ側の参照光とに分割される。測定光路ファイバ側の測定光は、スキャナミラー、スキャナレンズ、及び対物レンズを経て、被測定物に到達する。参照光路ファイバ側の参照光は、第一の分散補償材、及び第二の分散補償材を経て、参照ミラーに到達する。参照光路に配置される第一の分散補償材、及び第二の分散補償材は、それぞれ逆の波長分散特性を有する。特許文献１の光干渉断層装置は、第一の分散補償材及び第二の分散補償材のそれぞれを所定の厚みにして組み合わせることで、被測定物の分散補償を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１３－９７３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この種のＯＣＴ計測装置における分散補償方式では、測定光路側に配置される被測定物が有する波長分散に合うように調整された、波長分散特性の異なる２種類の分散媒質の光学長の組み合わせによって、分散補償を実現している。このため、光路を構成する光学部品が波長分散の原因になっている場合、既知の波長分散を有する被測定物の分散補償以外にも、未知の波長分散を有する当該光学部品の分散補償も必要になり、適切に分散補償することが困難である。従って、従来技術では、参照側光路、測定側光路などの光路に内在する多様な波長分散に対して分散補償をする上で改善の余地がある。

【0005】

本開示の非限定的な実施例は、光路に内在する多様な波長分散を容易に分散補償できるＯＣＴ計測装置及びＯＣＴ計測方法の提供に資する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一実施例に係るＯＣＴ計測装置は、波長が掃引される光を発する波長掃引光源と、前記光を測定光と参照光に分割して、前記測定光を被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された前記測定光と、前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計と、前記光干渉計の光路中に配置された位相変調部と、前記光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出すると共に、前記位相変調部の位相量を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部と、前記位相量指示信号に基づき、前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部と、を備え、前記信号生成部は、掃引される前記光の波長毎に前記位相量を求めて前記位相量指示信号を生成する。

【0007】

本開示の一実施例に係るＯＣＴ計測方法は、参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計の光路中に配置された位相変調部を動作させない状態で、被測定物の被測定面に向けて照射して前記被測定面で反射された測定光と前記参照光との干渉の強度を示す光干渉強度信号を検出し、当該光干渉強度信号に基づき、波長が掃引される光を発する波長掃引光源から発せられる光の波数における瞬間的な位相値を示す瞬時位相変化データを算出するステップと、前記瞬時位相変化データの先頭データにおける先頭部波数と前記瞬時位相変化データの末尾データにおける末尾部波数の区間において、前記先頭データの瞬時位相値から前記末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出するステップと、前記瞬時位相変化データと前記線形瞬時位相変化データの差分を取ることにより、位相補償データを算出するステップと、前記位相補償データと、前記位相変調部及び前記位相変調部を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部に設定されている、位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号を算出するステップと、前記補償電圧制御信号を制御装置に保存するステップと、前記波長掃引光源から発せられる前記光の波長掃引タイミングに合わせて、前記補償電圧制御信号に基づいて前記制御装置から出力される前記補償電圧制御信号により、前記位相変調部が前記光路中を透過する光に位相を付与するステップと、当該光干渉強度信号に基づき、前記被測定面の位置を導出するステップと、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一実施例によれば、光路に内在する多様な波長分散を容易に分散補償できるＯＣＴ計測装置及びＯＣＴ計測方法を構築できる。

【0009】

本開示の一実施例における更なる利点及び効果は、明細書及び図面から明らかにされる。かかる利点及び／又は効果は、いくつかの実施形態並びに明細書及び図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つ又はそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施の形態におけるＯＣＴ計測装置１の構成例を示す図

【図2】波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形の場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどを示す図

【図3】波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形に変化しない場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどを示す図

【図4】補償電圧制御信号の作成工程を説明するフローチャート

【図5】参照側光路と測定側光路において適切に分散補償されている場合と分散補償が不十分な場合のそれぞれの光波数ｋに対する瞬時位相変化データφ（ｋ）を示す図

【図6】参照側光路と測定側光路において分散補償が不十分な場合の干渉信号データｉ（ｋ）から導出した瞬時位相変化データφ（ｋ）を示す図

【図7】ステップＳ４で平均化された瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）を示す図

【図8】図７に示される瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）に対応する線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）を示す図

【図9】補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いて分散補償されたＯＣＴ計測を行う方法を説明するための図

【図10】補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いて分散補償されたＯＣＴ計測を行う方法を説明するための図

【図11】ＯＣＴ計測を行った時の深さ方向の測定光反射強度分布のプロファイルを示す図

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

（実施の形態）
まず、本開示に係る実施形態を創作するに至った背景について説明する。ＯＣＴは光干渉を用いて、被測定物の断層や反射面までの距離を高速に計測する方法として知られており、近年では、眼科などの医療分野、レーザ加工における溶け込み深さ計測を行う工業分野など、多岐に渡り利用されている。ＯＣＴは、光干渉信号の取得方法により、時分割型光干渉断層法（ＴＤ－ＯＣＴ：Time Domain Optical Coherence Tomography）、スペクトルドメイン型干渉断層法（ＳＤ－ＯＣＴ:Spectral Domain Optical Coherence Tomography）、波長走査型光干渉断層法（ＳＳ－ＯＣＴ:Swept Source Optical Coherence Tomography）の３方式が知られている。

【0013】

ＴＤ－ＯＣＴは光源に広帯域光源を用いて光干渉計の参照面を時間的に走査することで白色干渉と同様の要領で計測部の深さ方向を走査し、計測深さ方向の測定光の反射光強度プロファイル、つまり計測信号を得ている。一方、ＳＤ－ＯＣＴは光源に広帯域光源を用いて全ての波長を同時に用いて、光干渉信号の検出には分光器カメラを用いている。また、ＳＳ－ＯＣＴは時間によって光源の波長が変化する波長掃引光源を用いて、光検出器で時間的に得られる信号を光干渉信号として取得している。ＳＤ－ＯＣＴ、及びＳＳ－ＯＣＴでは、得られた光干渉信号を波数についてフーリエ変換することにより、ＴＤ－ＯＣＴで得られる計測信号と同様の計測信号を得ている。ＳＤ－ＯＣＴ、及びＳＳ－ＯＣＴは、ＴＤ－ＯＣＴに比べて信号雑音比に優れ、繰り返し計測周波数が高いことが特徴である。さらにＳＳ－ＯＣＴは、ＳＤ－ＯＣＴに比べて、計測高速化を図れる、光利用効率が高く信号雑音比の高い光干渉信号が得られる、などの点で優れているとされる。

【0014】

これらの何れの方式でも、複数の波長を用いて光干渉計測を行っているが、その際に光学系に存在する波長分散が問題になる。光干渉計測装置には、光干渉を生じさせる光学系として、測定用光源からの光を分岐させた参照光路と測定光路があり、それぞれ固有の波長分散特性を有している。各光路の波長分散特性は、その光路を構成する光学部品（光ファイバ、レンズ、ミラー等）や、測定光路の被測定物によって決まるが、一般的には、参照光路及び測定光路の互いの分散特性が一致せず、この場合、意図した光干渉が起きずに、光干渉信号が劣化する。具体的には、計測信号で被計測物の断層、反射面などに対応する信号が弱まったり、深さ方向へのボケが生じて半値幅が広がったりするため、計測品質が低下する。そのため、より高品質で高精度な光干渉計測を実現するためには、参照光路と測定光路の分散特性を合わせる、いわゆる分散補償を行う必要がある。

【0015】

図１１はＯＣＴ計測を行った時の深さ方向の測定光反射強度分布のプロファイルを示す図である。実線は、分散補償が施された場合（分散補償ありの場合）の測定光反射強度分布である。破線は、分散補償が十分でない場合（分散補償不足、分散補償なしなどの場合）の測定光反射強度分布である。分散補償が十分でない場合、分散補償が施された場合に比べて、深さ方向の強度分布の半値幅が広がってしまい、深さ方向の分解能の劣化や、信号強度ピークの低下などが起きていることが分かる。

【0016】

従来のＯＣＴ計測装置における分散補償方式では、測定光路側に配置される被測定検物が有する波長分散に合うように調整された、波長分散特性の異なる２種類の分散媒質の光学長の組み合わせによって、分散補償を実現している。このため、測定光路中において、被測定物以外にも、光路を構成する光学部品が波長分散の原因になっている場合、既知の波長分散を有する被測定物の分散補償以外にも、未知の波長分散に対しての分散補償も必要になり、適切に分散補償することが困難である。また、被測定物が変わるとその度に新たな被測定物に適した光学長の分散媒質を製作して取り換える必要がある。そこで、ＯＣＴ計測装置の光路に内在する多様な波長分散を補償することにより、ＯＣＴ計測データの劣化を抑えた高品質な計測を実施することが望まれる。以下、本開示に係る実施形態について説明する。

【0017】

＜ＯＣＴ計測装置１の構成＞
図１は本開示の実施の形態におけるＯＣＴ計測装置１の構成例を示す図である。ＯＣＴ計測装置１は、光干渉を利用して、光の反射体、散乱体などである被測定物２０までの距離を高精度に計測するためのものである。

【0018】

ＯＣＴ計測装置１は、光干渉計９、波長掃引光源２、計測処理装置３、ＡＤ（Analog to Digital）変換装置４、光検出器５、電気光学素子制御装置６、測定光路ファイバ端７、及び測定光照射機構８を備える。

【0019】

光干渉計９は、波長掃引光源２から発せられる光を測定光１８と参照光１９に分割して、分割した測定光１８を被測定面２１に向けて照射して被測定面２１で反射された測定光１８と、分割した参照光１９との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する。波長掃引光源２は、波長が掃引される光（時間の経過に従い波長が変化する光）を発生する光源である。波長掃引光源２は、例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode）光源、ＡＳＥ(Amplified Spontaneous Emission)光源、ＳＣ(Super Continuum)光源、ＳＳ(Swept Source)光源などである。光干渉強度信号は、被測定面２１で反射された測定光１８と参照光１９との干渉の強度を示す信号である。以下では、光干渉強度信号を単に光干渉信号と称する。光干渉信号は、測定光１８と参照光が合波されることで生じる光干渉の信号である。

【0020】

光干渉計９は、第一カプラ１０、第一サーキュレータ１１、第二カプラ１２、第二サーキュレータ１３、参照光路ファイバ端１４、コリメータ１５、参照ミラー１６、及び電気光学素子１７を備える。なお、図１において、光干渉計９内の各構成部品を接続している実線は、光ファイバを示す。

【0021】

光検出器５は、第二カプラ１２が測定光１８及び参照光１９を合波することで生じる光干渉信号を入力する光センサである。ＡＤ変換装置４は、光検出器５から出力されたアナログの光干渉信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を計測処理装置３に対して出力する。

【0022】

計測処理装置３は、波長掃引光源２、ＡＤ変換装置４、及び電気光学素子制御装置６に接続される。計測処理装置３は、光干渉信号に基づいて、電気光学素子１７の位相量（電気光学素子１７を透過する光に与えられる位相量）を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部である。計測処理装置３は、生成した位相量指示信号を電気光学素子制御装置６に対して出力する。電気光学素子１７の詳細については後述する。

【0023】

また計測処理装置３は、波長掃引光源２から出力される各種トリガ信号を入力すると共に、ＡＤ変換装置４から出力されるデジタル信号を入力し、ＯＣＴ計測結果を算出する。各種トリガ信号は、波長掃引開始トリガ信号、サンプリングトリガ信号などである。波長掃引開始トリガ信号は、ＡＤ変換装置４が光干渉信号の受信を開始するトリガとなる信号である。サンプリングトリガ信号は、ＡＤ変換装置４に入力されたアナログの光干渉信号のサンプリング開始を指示する信号である。ＯＣＴ計測結果は、デジタル信号として計測処理装置３に入力された光干渉信号が、フーリエ変換等のデータ処理を経て、測定光軸２２に沿った深さ方向の測定光反射光強度を示す情報である。

【0024】

電気光学素子制御装置６は、電気光学素子１７に接続される。電気光学素子制御装置６は、位相量指示信号に基づき、電気光学素子１７を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部である。電気光学素子制御装置６は、位相量を制御するための補償電圧制御信号を生成し、生成した補償電圧制御信号を電気光学素子１７に対して出力する。補償電圧制御信号は、電気光学素子１７が参照光１９に与える位相量を制御するための信号である。

【0025】

電気光学素子１７は、光干渉計９の光路中に配置された位相変調部である。電気光学素子１７は、コリメータ１５で平行光に変換された参照光１９に位相を付与する光学部品である。コリメータ１５は、参照光路ファイバ端１４から出力された参照光を平行光に変換する光学部品である。参照光路ファイバ端１４は、第一サーキュレータ１１から入力した参照光１９をコリメータ１５に対して出力する光ファイバの端部である。参照ミラー１６は、コリメータ１５で平行光に変換された参照光を反射する光学ミラーである。

【0026】

第一カプラ１０は、波長掃引光源２から発せられた光を参照光１９と測定光１８とに分割して、参照光を第一サーキュレータ１１に対して出力し、測定光１８を第二サーキュレータ１３に対して出力する光ファイバ部品である。

【0027】

第一サーキュレータ１１は、入力した参照光１９を参照光路ファイバ端１４へ伝えると共に、参照ミラー１６で反射されて参照光路ファイバ端１４を介して入力される参照光１９を第二カプラ１２へ伝える、光ファイバ部品である。

【0028】

第二カプラ１２は、第一サーキュレータ１１から出力される参照光１９と、第二サーキュレータ１３から出力される測定光１８とを合波し、合成した光を光干渉信号として光検出器５に入力する、光ファイバ部品である。

【0029】

第二サーキュレータ１３は第一カプラ１０から入力した測定光１８を測定光路ファイバ端７に伝えると共に、被測定物２０の被測定面２１で反射されて、測定光照射機構８及び測定光路ファイバ端７を介して入力される測定光１８を、第二カプラ１２へ伝える光ファイバ部品である。

【0030】

測定光路ファイバ端７は、第一カプラ１０で分割された測定光１８を、光干渉計９の外部に出力する光ファイバの端部である。

【0031】

測定光照射機構８は、測定光路ファイバ端７から出力された測定光１８を適切に収束させて被測定面２１へ照射するための光学部品構成である。

【0032】

このように構成されるＯＣＴ計測装置１では、波長掃引光源２から発せられた光が、第一カプラ１０によって測定光１８と参照光１９に分割される。第二サーキュレータ１３を通過した測定光１８は、測定光路ファイバ端７から出力され、測定光照射機構８によって測定光軸２２に沿って、被測定物２０の被測定面２１へ照射される。被測定面２１で反射された測定光１８は、測定光照射機構８、測定光路ファイバ端７を経て第二サーキュレータ１３を通過し、第二カプラ１２へ向かう。

【0033】

第一サーキュレータ１１を通過した参照光１９は、参照光路ファイバ端１４から出力され、コリメータ１５で平行光となり、電気光学素子１７を透過して、参照ミラー１６に照射される。参照ミラー１６で反射された参照光１９は、電気光学素子１７を透過して、コリメータ１５、及び参照光路ファイバ端１４を経て、第一サーキュレータ１１を通過し、第二カプラ１２へ向かう。

【0034】

光干渉計９には、波長掃引光源２から発せられる光が導かれる光路として、測定側光路と参照側光路とが形成される。

【0035】

測定側光路は、測定光１８が、第一カプラ１０から、第二サーキュレータ１３、測定光路ファイバ端７、及び測定光照射機構８を経て、被測定面２１に到達してから反転し、測定光照射機構８、測定光路ファイバ端７、及び第二サーキュレータ１３を経て、第二カプラ１２に至るまでの経路である。

【0036】

参照側光路は、参照光１９が、第一カプラ１０から、第一サーキュレータ１１、参照光路ファイバ端１４、コリメータ１５、及び電気光学素子１７を経て、参照ミラー１６に到達してから反転し、電気光学素子１７、コリメータ１５、参照光路ファイバ端１４、及び第一サーキュレータ１１を経て、第二カプラ１２に至るまでの経路である。

【0037】

ＯＣＴ計測装置１は、光干渉信号が極大となるように、測定側光路長と参照側光路長が略同一になるように構成される。光路長とは、光学部材、硝材、光学媒質などの屈折率を考慮した、光学的距離を指す。

【0038】

＜電気光学素子１７の作用と動作＞
電気光学素子１７は、誘電体結晶に電場を印加するとその誘電体結晶の屈折率が変化することを利用した光学素子である。電気光学素子１７には、位相変調型と強度変調型とが存在する。本実施例では、位相変調型の電気光学素子１７を用いる。電気光学素子１７には、電気光学素子１７に用いる波長ごとに、位相をπ変化させるのに必要な印加電圧が定められており、本実施の形態では、この印加電圧を半波長電圧Ｖ_πとする。半波長電圧Ｖ_πは、電気光学素子１７を透過する光の波長λに依存するため、以下では、Ｖ_πをＶ_π（λ）と表記する。

【0039】

Ｖ_π（λ）の半波長電圧を印加した電気光学素子１７に波長λの光を透過させたときの透過光の位相は、Ｖ_π（λ）の半波長電圧を印加していない状態の電気光学素子１７に波長λの光を透過させたときの透過光の位相よりも、π／２だけ進む状態になる。

【0040】

また、－Ｖ_π（λ）の半波長電圧を印加した電気光学素子１７に波長λの光を透過させたときの透過光の位相は、Ｖ_π（λ）の半波長電圧を印加していない状態の電気光学素子１７に波長λの光を透過させたときの透過光の位相よりも、π／２だけ遅れた状態になる。

【0041】

このように電気光学素子１７を用いることにより、自在に光の位相を進めさせ、又は遅れさせることができる。

【0042】

＜ＯＣＴ計測の流れ＞
図２は波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形の場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどを示す図である。

【0043】

図２には、上から順に、波長掃引光源２が生成する波長掃引開始トリガ信号と、波長掃引光源２が生成するサンプリングトリガ信号と、波長掃引光源２から発せられる光の波数（光波数）と、光検出器５で受信される光干渉信号とが示される。横軸は時間ｔを表す。垂直方向に伸びる破線は、同じ時刻上のデータ同士の関係性を明示するための線である。

【0044】

波長掃引開始トリガ信号がＡＤ変換装置４に入力されることにより、ＡＤ変換装置４では、光干渉信号の受信が開始される。

【0045】

サンプリングトリガ信号がＡＤ変換装置４に入力されることにより、ＡＤ変換装置４では、受信した光干渉信号のデジタル信号への変換が行われる。

【0046】

図２では、光干渉信号をサンプリングするサンプリング時間が、時刻の早い方からｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・ｔ_ｎ－１、ｔ_ｎで示される。ｎは１以上の自然数である。

【0047】

図２では、各サンプリング時間のそれぞれに対応する光波数が、ｋ（ｔ_１）、ｋ（ｔ_２）、ｋ（ｔ_３）、・・・ｋ（ｔ_ｎ－１）、ｋ（ｔ_ｎ）で示される。ｎは１以上の自然数である。光波数は光の波長と逆数の関係にある。

【0048】

通常のＯＣＴ計測を行う場合、図２の上から３つ目に示すように、ＯＣＴ計測装置１では、波長掃引開始トリガ信号が出力された後の光波数が、掃引時間（時間ｔ）に対して線形に変化するような波長掃引動作となる。

【0049】

波長掃引開始トリガ信号を受信したＡＤ変換装置４は、一定の時間間隔（タイミング）で、光検出器５の光干渉信号をサンプリングすることにより、干渉信号データを生成する。

【0050】

図２では、各サンプリング時間のそれぞれに対応する干渉信号データが、ｉ（ｔ_１）、ｉ（ｔ_２）、ｉ（ｔ_３）、・・・ｉ（ｔ_ｎ－１）、ｉ（ｔ_ｎ）で示される。ｎは１以上の自然数である。

【0051】

ＡＤ変換装置４は、波長掃引開始トリガ信号を受信したタイミングで、予め設定されたサンプリング周波数によって光検出器５の光干渉信号をサンプリングしても良いし、サンプリングトリガ信号を受信したタイミングで光検出器５の光干渉信号のサンプリングを開始してもよい。

【0052】

図３は波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形に変化しない場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどを示す図である。

【0053】

図３には、図２と同様に、上から順に、波長掃引光源２が生成する波長掃引開始トリガ信号と、波長掃引光源２が生成するサンプリングトリガ信号と、波長掃引光源２から発せられる光の波数（光波数）と、光検出器５で受信される光干渉信号とが示される。横軸は時間ｔを表す。垂直方向に伸びる破線は、同じ時刻上のデータ同士の関係性を明示するための線である。

【0054】

また、図３には、図２と同様に、サンプリング時間ｔ_１～ｔ_ｎと、光波数ｋ（ｔ_１）～ｋ（ｔ_ｎ）とが示される。ｎは１以上の自然数である。

【0055】

波長掃引光源２から発せられる光の光波数ｋが掃引時間に対して線形に変化しない特性の光源であった場合、波長掃引光源２から別途、波数が一定になるようなタイミングのサンプリングトリガ信号が発せられる。このようなサンプリングトリガ信号を以下では「ｋクロック」と称する。

【0056】

図３に示すように、波長掃引開始トリガ信号の後、光波数ｋ（ｔ）が時間ｔに対して非線形に変化しており、それに合わせてｋクロックも時間に対して不等ピッチで出力されていることが分かる。この場合、ＡＤ変換装置４は、波長掃引光源２から出力される波長掃引開始トリガ信号を受信した後、ｋクロックのタイミングに従って、光検出器５の光干渉信号をサンプリングすることにより、干渉信号データを生成する。

【0057】

以上のことから、ＡＤ変換装置４で生成される干渉信号データｉ（ｔ）は、等波数間隔でサンプリングされたものになる。従って、図２及び図３の何れにも、ＡＤ変換装置４で取得した干渉信号データが、ｉ（ｔ_１）、ｉ（ｔ_２）、ｉ（ｔ_３）、・・・ｉ（ｔ_ｎ－１）、ｉ（ｔ_ｎ）として表記されるが、ＡＤ変換装置４でデジタルデータとして取得された干渉信号データｉ（ｔ）は、その時間間隔に関わらず、ｉ（ｋ_１）、ｉ（ｋ_２）、ｉ（ｋ_３）、・・・ｉ（ｋ_ｎ－１）、ｉ（ｋ_ｎ）と表記することができる。

【0058】

＜補償電圧制御信号の取得方法＞
次に、ＯＣＴ計測装置１の光学系に内在する波長分散を計測で求めて、その波長分散を電気光学素子１７により分散補償するのに必要な、補償電圧制御信号のデータを取得する方法について説明する。

【0059】

図１において、被測定物２０を板状の金属部材と想定し、被測定物２０の被測定面２１にて測定光１８が反射する状況を考える。被測定面２１は、先述の通り、光干渉信号が極大となるような位置の近傍に配置されている。このとき、予め干光渉信号を確認して、光干渉信号の波形が光検出器５の検出感度で飽和しないように、被測定面２１の表面状態を整えておく。例えば、被測定面２１が鏡面に近い状態の場合、容易に光検出器５が飽和する可能性があるため、被測定面２１は、測定光１８をある程度散乱させるような粗面、梨地面などに設定しておくことが好ましい。

【0060】

なお、被測定物２０は、測定光１８が被測定物２０内に浸透しないものであればよく、板状の金属部材に限定されず、例えば板状のセラミックスなどでも良い。

【0061】

通常、光検出器５には差分フォトディテクタが利用され、この場合の光検出器５の出力は、出力ゼロを中心として、プラスとマイナスに検出限度がある。そのため、プラス出力とマイナス出力の双方向で干渉波形信号が飽和しないよう留意する。

【0062】

なお、光検出器５に通常のフォトディテクタ等を用いる場合でも、バイアス動作させた際に検出感度が飽和しないように被測定面２１の表面状態やバイアス値を調節することが好ましいことは言うまでもない。

【0063】

図４は補償電圧制御信号の作成工程を説明するフローチャートである。ステップＳ１において、ＯＣＴ計測装置１は、通常のＯＣＴ計測を行うのと同様に、波長掃引光源２から発せられる光を導入し、波長掃引光源２の波長掃引動作に合わせて、光干渉信号をＡＤ変換することで、干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）（ｍ＝１、２、３・・・ｎ－１、ｎ）を取得する。ｋは光波数を表す。

【0064】

ステップＳ２において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ１で取得された干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）に基づき、瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）を求める。干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）から瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）を導出するには、ヒルベルト変換等の公知技術を利用できる。干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）のヒルベルト変換をｊ（ｋ_ｍ）とすると、瞬時位相変化データは、φ（ｋ_ｍ）＝ａｒｃｔａｎ｛ｊ（ｋ_ｍ）／ｉ（ｋ_ｍ）｝として求められる。

【0065】

ここで、ａｒｃｔａｎ｛Ｘ｝は逆正接関数であり、Ｙ＝ａｒｃｔａｎ｛Ｘ｝であるとき、Ｘ＝ｔａｎ｛Ｙ｝の関係が成り立つ。ｔａｎ｛Ｙ｝は正接関数である。このようにして求められる瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）は、干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）を取得した各光波数ｋ（ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３・・・ｋ_ｎ－１、ｋ_ｎ）における瞬間的な位相値を表している。干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）は、定性的には、各光波数ｋにおける瞬間的な時間的ずれ量に対応した量を表す。

【0066】

図５は参照側光路と測定側光路において適切に分散補償されている場合と分散補償が不十分な場合のそれぞれの光波数ｋに対する瞬時位相変化データφ（ｋ）を示す図である。横軸は光波数、縦軸は瞬時位相を表す。

【0067】

通常、ａｒｃｔａｎ関数（逆正接関数）は、定義域が－π／２からπ／２までのため、位相値がπ／２以上又は－π／２以下の場合、瞬時位相変化データφ（ｋ）に、±πの不連続が発生する。この場合、不連続点において、適宜±πを加える処理を行うことにより連続性を持ったデータに変換する、いわゆる「位相接続処理」を行う。図５は位相接続処理をされたデータである。

【0068】

前述した通り、瞬時位相変化データφ（ｋ）は、干渉信号データｉ（ｋ）を取得した各光波数ｋ（ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３・・・ｋ_ｎ－１、ｋ_ｎ）における瞬間的な位相値を表している。

【0069】

ＯＣＴ計測装置１の参照側光路と測定側光路の各々において適切に分散補償がされている場合、位相変化データφ（ｋ）は、図５の破線で示すように、光波数ｋに対して線形に変化する。これは、特定の測定深さ位置の被測定面２１で反射した測定光の反射光強度の信号に対応する干渉信号データが、光波数ｋに対して一定の周期で変化するため、瞬時位相も一定の割合で変化するからである。

【0070】

一方、参照側光路と測定側光路の各々において分散補償が不十分な場合、瞬時位相変化データφ（ｋ）は、図５の実線で示すように、光波数ｋに対して非線形に変化する。これは、参照側光路と測定側光路の各々の光路長が波長によって一致しない場合、光干渉信号の各時刻のサンプリングタイミングに対応する波数に対してのズレが生じ、干渉信号データの変化が波数に対して一定の周期ではなくなるためである。

【0071】

図６は参照側光路と測定側光路において分散補償が不十分な場合の干渉信号データｉ（ｋ）から導出した瞬時位相変化データφ（ｋ）を示す図である。横軸は光波数、縦軸は瞬時位相を表す。

【0072】

実線上の点は、実際にＡＤ変換装置４でのデータのサンプリング点を表し、各サンプリング点に対応する光波数はｋ_１、ｋ_２、ｋ_３・・・ｋ_ｎ－１、ｋ_ｎである。導出元の干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）（ｍ＝１、２、３・・・ｎ－１、ｎ）は、瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）（ｍ＝１、２、３・・・ｎ－１、ｎ）に対応している。

【0073】

図４に戻り、ステップＳ３において、瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）が所定回数取得できない場合（ステップＳ３，ＮＯ）、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

【0074】

瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）が所定回数取得できる場合（ステップＳ３，ＹＥＳ）、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ４の処理を行う。ステップＳ４において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ３までに複数回取得した瞬時位相変化データφ（ｋ_ｍ）を光波数ｋ_ｍごとに平均化処理することにより、平均化された瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）を求める。この処理は、干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）に含まれているノイズデータ低減のために行われる。

【0075】

ここで、最初の干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）取得の時点で平均化してしまうと、繰り返しによる干渉信号データ波形の初期位相ずれにより、干渉信号データ波形が鈍ってしまい、必要な瞬時位相変化データが得られない点に留意する。

【0076】

また、ＯＣＴ計測動作時において、波長掃引光源２が波長掃引動作を繰り返し行うことによって、発光や掃引に必要な半導体、電気回路などが持つ再現性の範囲内でのサンプリングタイミングとなる。このため、各サンプリングタイミングにおける光波数は、本実施の形態において十分必要な精度で、同じ光波数（ｋ１、ｋ_２、ｋ_３・・・ｋ_ｎ－１、ｋ_ｎ）でのデータ取得になる。

【0077】

なお、良好な補償電圧制御信号のデータ作成のためには、瞬時位相変化データの取得回数は、２０回以上であることが好ましい。

【0078】

ステップＳ５において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ４で算出した瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）に基づき、線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）を算出する。具体的には、ＯＣＴ計測装置１は、瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）の先頭データにおける先頭部波数と瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）の末尾データ部における末尾部波数の区間において、先頭データの瞬時位相値から末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出する。

【0079】

ステップＳ６において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ４で算出した瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）と、ステップＳ５で算出した線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）とに基づき、位相補償データｄψ（ｋ_ｍ）を算出する。具体的には、ＯＣＴ計測装置１は、瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）と線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）との差分を求め、この差分を位相補償データとして算出する。

【0080】

ステップＳ７において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ５で算出した位相補償データｄψ（ｋ_ｍ）と、電気光学素子１７及び電気光学素子制御装置６に設定されている位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を算出する。

【0081】

ここで、ステップＳ５からステップＳ７にかけてのデータ操作の詳細を、図７及び図８を参照して説明する。

【0082】

図７はステップＳ４で平均化された瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）を示す図である。横軸は光波数、縦軸は瞬時位相を表す。破線の直線は、瞬時位相変化データの先頭データΦ（ｋ_１）と末端データΦ（ｋ_ｎ）を直線で結んだ線形瞬時位相変化データψ（ｋ）である。

【0083】

図７に示す瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）は、分散補償されていないＯＣＴ計測装置１で取得したデータである。このため、図７に示す瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）は、光波数ｋに対して線形に変化しておらず、等間隔な光波数増分Δｋ_ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・ｎ－１、ｎ）に対して、瞬時位相増分ΔΦ（ｋ_ｍ）は、不等間隔である。

【0084】

等間隔な光波数増分Δｋ_ｍは、Δｋ_ｍ＝ｋ_ｍ＋１－ｋ_ｍによって求められる。瞬時位相増分ΔΦ（ｋ_ｍ）は、ΔΦ（ｋ_ｍ）＝Φ（ｋ_ｍ＋１）－Φ（ｋ_ｍ）によって求められる。

【0085】

図８は図７に示される瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）に対応する線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）を示す図である。図８では紙面の都合上、瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）の図示が省略される。線形瞬時位相変化データは、ψ（ｋ_ｍ）＝｛Φ（ｋ_ｎ）－Φ（ｋ_１）｝／｛ｋ_ｎ－ｋ_１｝・ｋで表すことができる。

【0086】

ＯＣＴ計測装置１は、各サンプリング点の光波数ｋ_ｍ（ｍ＝１、２、３、・・・ｎ－１、ｎ）において瞬時位相増分が一定になるように、各サンプリング点における線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）を求める。

【0087】

図８中では、ψ（ｋ_ｍ）が四角の点で示される。ψ（ｋ_ｍ）は、ψ（ｋ_ｍ）＝｛Φ（ｋ_ｎ）－Φ（ｋ_１）｝／｛ｋ_ｎ－ｋ_１｝ｋ_ｍと表すことができる。瞬時位相変化データΦ（ｋ_ｍ）と線形瞬時位相変化データψ（ｋ_ｍ）を比べると、ｍ＝１及びｍ＝ｎ以外、すなわち、先頭及び末尾のデータ以外で差異が生じていることが分かる。その差異をｄψ（ｋ）＝ψ（ｋ）－Φ（ｋ）とする。

【0088】

ｄψ（ｋ）は、光波数ｋにおける、理想的な瞬時位相に対する実測の瞬時位相の値の差分である。このため、電気光学素子１７によって、参照光路側にｄψ（ｋ）だけ位相を与えれば、得られる干渉信号データは、線形瞬時位相変化データに限りなく近いものになる。そこで、以下では、ｄψ（ｋ_ｍ）（ｍ＝１、２、３、・・・ｎ－１、ｎ）を位相補償データと称する。

【0089】

ここで、電気光学素子１７の波長λにおける半波長電圧が、Ｖ_π（λ）で与えられているとする。波長λと光波数ｋはλ＝１／ｋの関係があるため、半波長電圧はＶ_π（１／ｋ）と表すこともできる。このため、光波数ｋの時に電気光学素子１７に与える補償電圧制御ｖ（ｋ）は、位相補償データｄψ（ｋ_ｍ）を用いて、ｖ（ｋ）＝｛Ｖ_π（１／ｋ）・ｄψ（ｋ）｝／πと表すことができる。これにより、干渉信号データを取得した全ての光波数ｋ_ｍについて、補償電圧制御データｖ（ｋ_ｍ）＝｛Ｖ_π（１／ｋ_ｍ）・ｄψ（ｋ_ｍ）｝／πを定めることができる。ｖ（ｋ_ｍ）を補償電圧制御信号とすることにより、ＯＣＴ計測装置１に内在する波長分散を補償することができる。

【0090】

図４に戻り、ステップＳ８において、ステップＳ７までの操作で取得した補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を、よりバラツキ影響の小さいものに更新する場合（ステップＳ８，ＹＥＳ）、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ８－１の処理を行う。補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）の更新をしない場合（ステップＳ８，ＮＯ）、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ１２の処理を行う。

【0091】

ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ８－１において、補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）の更新が一回目である場合（ステップＳ８－１，ＹＥＳ）、ステップＳ９の処理を行う、補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）の更新が二回目以降である場合（ステップＳ８－１，ＮＯ）、ステップＳ１０の処理を行う。

【0092】

ステップＳ９において、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ７で算出した補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いた分散補償が実施される状態にする。その後、ＯＣＴ計測装置１は、ステップＳ１以降の処理を繰り返すことにより、再度、補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を取得する。

【0093】

ステップＳ１０において、ＯＣＴ計測装置１は、波長分散を補償した状態で取得した今回取得された補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）をｖ_２（ｋ_ｍ）として、補償電圧制御信号に基づき、ｖ_ｃ（ｋ_ｍ）＝ｖ（ｋ_ｍ）＋ｖ_２（ｋ_ｍ）を算出する。ｖ_２（ｋ_ｍ）は、ｖ（ｋ_ｍ）による分散補償を行っても、補償しきれない波長分散の残差である。ＯＣＴ計測装置１は、新たに算出したｖ_ｃ（ｋ_ｍ）を最新の補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）として設定し、ステップＳ１１の処理を行う。

【0094】

ステップＳ１１において、ＯＣＴ計測装置１は、補償電圧制御信号の更新を繰り返す場合（ステップＳ１１，ＹＥＳ）、ステップＳ１以降の処理を行う。ＯＣＴ計測装置１は、補償電圧制御信号の更新を繰り返さずに終了する場合（ステップＳ１１，ＮＯ）、ステップＳ１２の処理を行う。

【0095】

ここで、ステップＳ８からステップＳ１１までのデータ操作の詳細について説明する。より一層、バラツキ影響の小さい補償電圧制御信号を得るためには、先に取得した補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いて波長分散を補償した状態で、一連の補償電圧制御信号を取得する手順を実施し、現在の補償電圧制御信号を更新することが好ましい。

【0096】

波長分散を補償した状態で取得した補償電圧制御データをｖ_２（ｋ_ｍ）としたとき、新たな補償電圧制御信号は、ｖ_ｃ（ｋ_ｍ）＝ｖ（ｋ_ｍ）＋ｖ_２（ｋ_ｍ）となる。前述したように、ｖ_２（ｋ_ｍ）は、ｖ（ｋ_ｍ）による分散補償を行っても、補償しきれない波長分散の残差である。このｖ_ｃ（ｋ_ｍ）を改めて補償電圧制御信号として用いて、同様の操作を繰り返すと、ｖ_２（ｋ_ｍ）はゼロに収束していくので、この操作を必要な回数だけ繰り返した後にｖ_ｃ（ｋ_ｍ）を補償電圧制御信号として採用すれば良い。

【0097】

ステップＳ１２において、ＯＣＴ計測装置１は、これまでの手順で決定された補償電圧制御信号を制御装置にデータとして保存する。「制御装置」は、後述する分散補償されたＯＣＴ計測方法における動作が実現されるならば、電気光学素子制御装置６及び計測処理装置３の何れでもよい。

【0098】

なお、本実施の形態では、光透過しない金属表面、樹脂表面などの形状計測を想定して、被測定物２０に金属板を利用した場合について説明した。金属板などの被測定物２０の被測定面２１に、測定光が到達するまでの測定側光路中に、何らかの光透過媒質が存在する場合、ＯＣＴ計測装置１は、補償電圧制御信号を決定する際、当該光透過媒質を測定光路中に配置して、干渉信号データを取得する。

【0099】

例えば、被測定物２０が眼球の場合、眼球の網膜、眼底などが被測定面２１であり、網膜、眼底などの手前に存在する水晶体、角膜などが測定側光路中の光透過媒質である。また、被測定物２０が水中の構造物の場合、水中の構造物が被測定面２１であり、構造物の手前に存在する水が測定側光路中の光透過媒質である。

【0100】

＜分散補償されたＯＣＴ計測方法＞
以下では、ステップＳ１２で保存された補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いて、分散補償されたＯＣＴ計測を行う方法について、図９などを参照して説明する。

【0101】

図９及び図１０は補償電圧制御信号ｖ（ｋ_ｍ）を用いて分散補償されたＯＣＴ計測を行う方法を説明するための図である。図９には、波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形の場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどが示される。

【0102】

図１０には、波長掃引光源２から発せられる光の波数が掃引時間に対して線形に変化しない場合に、ＯＣＴ計測装置１がＯＣＴ計測を行う動作タイミング、ＯＣＴ計測装置１が取得するデータなどが示される。

【0103】

図２及び図３との相違点は、図９及び図１０には、図２及び図３に示す各種データに加え、補償電圧制御信号のデータが追加されていることである。横軸は時間ｔを表す。垂直方向に伸びる破線は、同じ時刻上のデータ同士の関係性を明示するための線である。

【0104】

図９及び図１０には、図２及び図３と同様に、光干渉信号をサンプリングするサンプリング時間が、時刻の早い方からｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、・・・ｔ_ｎ－１、ｔ_ｎで示され、また各サンプリング時間のそれぞれに対応する光波数が、ｋ（ｔ_１）、ｋ（ｔ_２）、ｋ（ｔ_３）、・・・ｋ（ｔ_ｎ－１）、ｋ（ｔ_ｎ）で示される。ｎは１以上の自然数である。

【0105】

図９において、波長掃引光源２が波長掃引開始トリガ信号を発した後のサンプリングトリガ信号に合わせて、ＡＤ変換装置４が干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）をサンプリングしていることは先述の通りである。

【0106】

ＯＣＴ計測装置１の電気光学素子制御装置６は、このタイミング時間ｔ_ｍに合わせて、補償電圧制御信号ｖ（ｔ_ｍ）＝ｖ（ｋ_ｍ）を電圧波形として出力する。これにより、電気光学素子１７は、先に求めておいた位相を、参照光に対して付与して、ＯＣＴ計測装置１の分散補償を実現する。これは、波長掃引光源２が、掃引時間に対して線形に変化しない特性の光源であった場合でも同様である。

【0107】

図１０において、波長掃引光源２から発せられるｋクロックを受信したしたタイミングで、ＡＤ変換装置４が干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）をサンプリングしていることは先述の通りである。

【0108】

ＯＣＴ計測装置１の電気光学素子制御装置６は、ｋクロックを受け取り、そのタイミング時間ｔ_ｍに合わせて、補償電圧制御信号ｖ（ｔ_ｍ）＝ｖ（ｋ_ｍ）を電圧波形として出力する。これにより、電気光学素子１７は、光波数ｋが掃引時間に対して非線形であった場合でも、参照光に対して先に求めておいた位相を付与して分散補償を実現する。

【0109】

以上の手順と動作タイミングで取得した干渉信号データｉ（ｋ_ｍ）を、波数についてフーリエ変換することにより、計測深さ方向の測定光の反射光強度プロファイル、つまりＯＣＴ計測信号を得る。このようにして得られたＯＣＴ計測信号は、分散補償が適切に行われており、深さ方向のぼやけが少ない高品質な計測結果である。

【0110】

＜効果＞
以上に説明したように、本実施の形態に係るＯＣＴ計測装置１は、波長が掃引される光を発する波長掃引光源２と、当該光を測定光１８と参照光１９に分割して、測定光１８を被測定物２０の被測定面２１に向けて照射して被測定面２１で反射された測定光１８と、参照光１９との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計９と、光干渉計９の光路中に配置された位相変調部である電気光学素子１７と、光干渉強度信号に基づき、被測定面２１の位置を導出すると共に、電気光学素子１７の位相量を指示する位相量指示信号を生成する信号生成部である計測処理装置３と、位相量指示信号に基づき、電気光学素子１７を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部である電気光学素子制御装置６と、を備える。この構成により、光路を構成する光学部品が波長分散の原因になっている場合でも、電気光学素子１７を透過する光の位相量を制御することにより、参照側光路と測定側光路を構成する光学部品に内在する波長分散を補償することができる。すなわち、既知の波長分散を有する被測定物の分散補償以外にも、未知の波長分散に対して分散補償することが可能である。その結果、ＯＣＴ計測データの劣化を抑えた高品質な計測を実施できる。

【0111】

また、本実施の形態に係るＯＣＴ計測装置１によれば、例えばＯＣＴ計測装置１の構成部品、特に測定側光路上の測定光照射機構８を構成するレンズ、ミラーなどの光学部品の交換や変更によって、波長分散特性が変化した場合でも、電気光学素子１７を透過する光の位相量を制御することにより、交換後の光学部品に適した光学長の分散媒質を製作して取り換えることなく、容易かつ柔軟な分散補正を行うことができる。

【0112】

なお、例えば、以下のような態様も本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

【0113】

（１）前記位相変調部は、電気光学素子１７である。

【0114】

（２）前記電気光学素子１７は、前記参照光が透過する参照光路に配置される。

【0115】

（３）本実施の形態に係るＯＣＴ計測方法は、
参照光１９との干渉の強度を示す光干渉強度信号を生成する光干渉計９の光路中に配置された位相変調部１７を動作させない状態で、被測定物２０の被測定面２１に向けて照射して前記被測定面２１で反射された測定光１８と前記参照光１９との干渉の強度を示す光干渉強度信号を検出し、当該光干渉強度信号に基づき、波長が掃引される光を発する波長掃引光源２から発せられる光の波数における瞬間的な位相値を示す瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データの先頭データにおける先頭部波数と前記瞬時位相変化データの末尾データにおける末尾部波数の区間において、前記先頭データの瞬時位相値から前記末尾データの瞬時位相値まで線形に変化する、線形瞬時位相変化データを算出するステップと、
前記瞬時位相変化データと前記線形瞬時位相変化データの差分を取ることにより、位相補償データを算出するステップと、
前記位相補償データと、前記位相変調部１７及び前記位相変調部１７を透過する光に与えられる位相量を制御する位相量制御部６に設定されている、位相変調量を制御する位相変調制御係数とに基づき、補償電圧制御信号を算出するステップと、
前記補償電圧制御信号を制御装置（計測処理装置３、電気光学素子制御装置６）に保存するステップと、
前記波長掃引光源２から発せられる前記光の波長掃引タイミングに合わせて、前記補償電圧制御信号に基づいて前記制御装置から出力される前記補償電圧制御信号により、前記位相変調部１７が前記光路中を透過する光に位相を付与するステップと、
当該光干渉強度信号に基づき、前記被測定面２１の位置を導出するステップと、
を含む。

【0116】

（４）前記瞬時位相変化データを算出するステップにおいて、前記光干渉強度信号を複数回取得し、それぞれの前記光干渉強度信号に基づき前記瞬時位相変化データを算出し、複数個の前記瞬時位相変化データを平均化して得られたデータを改めて前記瞬時位相変化データとして用いる。

【0117】

（５）前記光路中を透過する光に位相を付与するステップにおいて、位相が付与される前記光路中を透過する光が前記参照光１９である。

【0118】

（６）前記補償電圧制御信号を算出するステップにおいて、少なくとも１回以上前記補償電圧制御信号を算出した後に、前記補償電圧制御信号を用いて前記光路中を透過する光に位相を付与するステップを実施しながら、新たな補償電圧制御信号を算出して前記補償電圧制御信号を更新する。

【0119】

（７）本実施の形態に係るＯＣＴ計測方法に用いる前記位相変調部は電気光学素子である。

【産業上の利用可能性】

【0120】

本開示の一実施例は、ＯＣＴ計測装置に好適である。

【符号の説明】

【0121】

１ 計測装置
２ 波長掃引光源
３ 計測処理装置
４ ＡＤ変換装置
５ 光検出器
６ 電気光学素子制御装置
７ 測定光路ファイバ端
８ 測定光照射機構
９ 光干渉計
１０ 第一カプラ
１１ 第一サーキュレータ
１２ 第二カプラ
１３ 第二サーキュレータ
１４ 参照光路ファイバ端
１５ コリメータ
１６ 参照ミラー
１７ 電気光学素子
１８ 測定光
１９ 参照光
２０ 被測定物
２１ 被測定面
２２ 測定光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】