偏振光感應(yīng)型測光裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種測光裝置,能夠以比現(xiàn)有技術(shù)少的測定次數(shù)取得測定對(duì)象的偏振光信息。具有以下構(gòu)成:把從光源(101)射出的光分支成照射到測定對(duì)象(107)的檢查光和不照射到測定對(duì)象的參照光,把檢查光通過被測定對(duì)象反射或散射而得到的信號(hào)光分離成相互正交的兩個(gè)偏振分量即第一分支信號(hào)光和第二分支信號(hào)光,使第一分支信號(hào)光和參照光輸入到第一干涉光學(xué)系統(tǒng)(113a)而相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光,使第二分支信號(hào)光和上述參照光輸入到第二干涉光學(xué)系統(tǒng)(113b)而相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光,檢測出由第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光和由第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光。
【專利說明】偏振光感應(yīng)型測光裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及偏振光感應(yīng)型測光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,用光取得反映測定對(duì)象的表面結(jié)構(gòu)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像的光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)(OCT:Optical Coherence Tomography)引人注目(非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2)。OCT不具有對(duì)人體的危害性,所以尤其在醫(yī)療領(lǐng)域、生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受期待,在眼科領(lǐng)域中形成眼底、角膜等的圖像的裝置已進(jìn)入實(shí)用化階段。
[0003]生物體組織具有雙折射性,例如人的眼球的玻璃體具有由雙折射方向不同的多個(gè)層層疊而成的層結(jié)構(gòu)。但是,這些層具有相同的折射率,所以在測定生物體組織的折射率分布的通常的OCT中不能把其結(jié)構(gòu)可視化。作為用來把這樣的結(jié)構(gòu)可視化的技術(shù),正在開發(fā)偏振光感應(yīng)型OCT (專利文獻(xiàn)I)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004 - 28970號(hào)公報(bào)
[0006]非專利文獻(xiàn)1:Medical Photonics N0.1 (2010), pp.29-33
[0007]非專利文獻(xiàn)2:Medical Photonics N0.7 (2011), pp.58-64
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008](發(fā)明要解決的問題)
[0009]在像專利文獻(xiàn)I中所示那樣的現(xiàn)有的偏振光感應(yīng)型OCT裝置中,存在為了取得測定對(duì)象的偏振光信息(Mueller矩陣,即穆勒矩陣)而必須四次改變?nèi)肷涞綔y定對(duì)象的檢查光的偏振狀態(tài)、四次改變參照光的偏振狀態(tài)進(jìn)行測定,必須進(jìn)行共16次測定的問題。
[0010](用來解決問題的方案)
[0011]本發(fā)明利用光分支部件把從光源射出的光二分支成照射到測定對(duì)象的檢查光和不照射到測定對(duì)象的參照光,利用λ /2波片等的偏振光調(diào)整部件把檢查光的偏振狀態(tài)調(diào)整成P偏振或S偏振狀態(tài),利用偏振光分離部件把被測定對(duì)象反射或散射的檢查光(以下,稱為信號(hào)光)分離成P偏振分量和S偏振分量,利用第一干涉光學(xué)系統(tǒng)從信號(hào)光的P偏振分量和參照光生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光,利用第二干涉光學(xué)系統(tǒng)從信號(hào)光的S偏振分量和參照光生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光,利用第一檢測部檢測由第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光,利用第二檢測部檢測由第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光。
[0012]由此,通過一次測定就可以取得信號(hào)光電場的P偏振分量和s偏振分量的振幅的絕對(duì)值以及P偏振分量和S偏振分量的相位差,所以可以以比現(xiàn)有技術(shù)少的測定次數(shù)取得測定對(duì)象的偏振光信息。
[0013]通過具有檢查光掃描部,一邊掃描對(duì)測定對(duì)象的檢查光的照射位置一邊在各位置取得測定對(duì)象的偏振光信息,可以取得沿檢查對(duì)象的檢查線的一維像或檢查面的二維像。檢查光掃描部可以利用驅(qū)動(dòng)電流鏡、物鏡的致動(dòng)器構(gòu)成。
[0014]作為其它方式,由第一干涉光學(xué)系統(tǒng)或第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光是四個(gè),四個(gè)干涉光相互干涉的相位逐個(gè)相差約90度,用電流差動(dòng)型的差動(dòng)檢測器檢測相位逐個(gè)相差約180度的干涉光對(duì)。
[0015]由此,檢測器難以飽和,所以可以增大參照光的強(qiáng)度,可以確保高的SN比。
[0016]作為其它方式,用能卸下的兩條以上的偏振保持光纖連接光觀察單元、光源和光檢測單元;光觀察單元具有光分支部件、偏振光調(diào)整部件和偏振光分離部件;光檢測單元具有:第一、第二干涉光學(xué)系統(tǒng)和第一、第二檢測部。
[0017]由此,在測定人體等大的測定對(duì)象時(shí),只使光觀察單元接近測定對(duì)象就可以進(jìn)行測定,所以測定變得容易。
[0018]作為其它方式,光分支部件和偏振光分離部件用一個(gè)偏振光分離元件實(shí)現(xiàn),利用光循環(huán)器等的返回光利用部件將返回光源方向的信號(hào)光和參照光向第一干涉光學(xué)系統(tǒng)或第二干涉光學(xué)系統(tǒng)引導(dǎo)。
[0019]由此,可以減少測光裝置的部件個(gè)數(shù),可以用更簡單的構(gòu)成把信號(hào)光和參照光合成。
[0020]作為其它方式,第一干涉光學(xué)系統(tǒng)和第二干涉光學(xué)系統(tǒng)用一個(gè)干涉光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
[0021]由此,可以進(jìn)一步減少測光裝置的部件個(gè)數(shù)。
[0022]作為其它方式,第一檢測部和第二檢測部是同一檢測部,使用光開關(guān)、光閘等的光切換部件使由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光向檢測部入射的時(shí)間段與由第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光向檢測部入射的時(shí)間段不同。
[0023]由此,可以減少測光裝置的檢測器的數(shù)目。
[0024](發(fā)明的效果)
[0025]根據(jù)本發(fā)明,可以提供能以比現(xiàn)有技術(shù)少的測定次數(shù)取得測定對(duì)象的偏振光信息的偏振光感應(yīng)型測光裝置。
[0026]上述以外的問題、構(gòu)成和效果可以通過以下的實(shí)施方式的說明更清楚地理解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的圖。
[0028]圖2是示出本發(fā)明中使用的干涉光學(xué)系統(tǒng)的例子的圖。
[0029]圖3是示出本發(fā)明中使用的干涉光學(xué)系統(tǒng)的例子的圖。
[0030]圖4是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的圖。
[0031]圖5是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的圖。
[0032]圖6是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的圖。
[0033]圖7是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的剖面圖。
[0034]圖8是示出本發(fā)明的測光裝置的例子的圖。
[0035](附圖標(biāo)記說明)
[0036]101:光源;102、412、413:準(zhǔn)直透鏡;103、114a、114b:半分束器;104、110、115a、115c: λ/2 波片;105:物鏡;107:測定對(duì)象;108、109、112、405、504:反射鏡;111、502:偏振光分束器;113a、113b、201、301:干涉光學(xué)系統(tǒng);115b、115d、503: λ/4 波片;116a、116b、116c、116d、309、310、311、406、407、505:會(huì)聚透鏡;117a、117b、117c、117d:渥拉斯頓(Wollaston)棱鏡;118a、118b、118c、118d、312、313、314:檢測器;119a、119b、119c、119d、315、316、317:輸出信號(hào);120:信號(hào)處理部;302、303:無偏振光分束器;304、305:偏振片;306,307,308:偏振子;401:光檢測單元;402、403、408、409、410、411、506、507:偏振保持光纖;404:光觀察單兀;501:光循環(huán)器;801:光開關(guān)
【具體實(shí)施方式】
[0037][實(shí)施例1]
[0038]圖1是示出本發(fā)明的基本實(shí)施例的示意圖。
[0039]從光源101射出的光利用準(zhǔn)直透鏡102變換成平行光之后,被半分束器103 二分支成檢查光和參照光。檢查光被能調(diào)整晶軸方向的λ/2波片104把偏振狀態(tài)調(diào)整成P偏振光或s偏振光之后,被物鏡105會(huì)聚而照射到測定對(duì)象107。在此,通過用致動(dòng)器106移動(dòng)物鏡105的位置,掃描在測定對(duì)象上的會(huì)聚位置。從測定對(duì)象反射的檢查光(以下,稱為信號(hào)光)被物鏡105變換成平行光,透過λ/2波片104和半分束器103向偏振光分束器111引導(dǎo)。在此,信號(hào)光的強(qiáng)度在透過半分束器103時(shí)減半。
[0040]另一方面,參照光被反射鏡108和反射鏡109反射之后,通過λ /2波片110將偏振狀態(tài)變換成45度線偏振光,入射到偏振光分束器111。
[0041]向偏振光分束器111入射的時(shí)刻的信號(hào)光的P偏振分量和參照光的s偏振分量被偏振光分束器111合成,成為第一合成光。該第一合成光向由半分束器114a, λ/2波片115a、λ/4波片115b、會(huì)聚透鏡116a、116b、渥拉斯頓棱鏡117a、117b構(gòu)成的第一干涉光學(xué)系統(tǒng)113a引導(dǎo)。同樣地,向偏振光分束器111入射的時(shí)刻的信號(hào)光的s偏振分量和參照光的P偏振分量被偏振光分束器111合成,成為第二合成光。該第二合成光被反射鏡112反射之后向由半分束器114b、λ /2波片115c、λ /4波片115d、會(huì)聚透鏡116c、116d、渥拉斯頓棱鏡117c、117d構(gòu)成的第二干涉光學(xué)系統(tǒng)113b引導(dǎo)。
[0042]第一干涉光學(xué)系統(tǒng)113a和第二干涉光學(xué)系統(tǒng)113b的構(gòu)成相同,所以以下只說明第一干涉光學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)成。
[0043]向第一干涉光學(xué)系統(tǒng)113a入射的第一合成光被半分束器114a 二分支成透射光和反射光。第一合成光的透射光,在透過將光學(xué)軸相對(duì)于水平方向設(shè)定為約22.5度的λ/2波片115a之后被會(huì)聚透鏡116a會(huì)聚,并且被渥拉斯頓棱鏡117a 二分支,由此生成相位關(guān)系相差180度的第一干涉光和第二干涉光,用電流差動(dòng)型的檢測器118a檢測,輸出與它們的強(qiáng)度的差成比例的信號(hào)119a。
[0044]第一合成光的反射光在透過將光學(xué)軸相對(duì)于水平方向設(shè)定為約45度的λ /4波片115b之后被會(huì)聚透鏡116b會(huì)聚,并且被渥拉斯頓棱鏡117b 二分支,由此生成相位關(guān)系相差180度的第三干涉光和第四干涉光,用電流差動(dòng)型的檢測器118b檢測,輸出與它們的強(qiáng)度的差成比例的信號(hào)11%。
[0045]同樣地,用檢測器118c、118d檢測利用第二干涉光學(xué)系統(tǒng)113b從第二合成光生成的四個(gè)干涉光,生成信號(hào)119c和信號(hào)119d。
[0046]通過將這樣地生成的信號(hào)119a、119b、19c、119d輸入到信號(hào)處理部120并進(jìn)行運(yùn)算,將測定對(duì)象物的偏振光信息(穆勒矩陣)可視化。
[0047]以下,使用算式說明利用本實(shí)施例的測光裝置求出測定對(duì)象的穆勒矩陣的原理。
[0048]首先,描述求出信號(hào)光的瓊斯矢量的方法。
[0049]將向偏振光分束器111入射的時(shí)刻的信號(hào)光和參照光(以下簡稱為信號(hào)光、參照光)的瓊斯矢量分別像以下那樣表示。
[0050](數(shù)1)
[0052]
【權(quán)利要求】
1.一種測光裝置,其特征在于,具有: 光源; 光分支部件,把從上述光源射出的光分支成照射到測定對(duì)象的檢查光和不照射到測定對(duì)象的參照光; 偏振光調(diào)整部件,能夠調(diào)整上述檢查光的偏振狀態(tài); 偏振光分離部件,把上述檢查光被測定對(duì)象反射或散射而得到的信號(hào)光分離成相互正交的兩個(gè)偏振分量即第一分支信號(hào)光和第二分支信號(hào)光; 第一干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第一分支信號(hào)光和上述參照光相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第二干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第二分支信號(hào)光和上述參照光相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第一檢測部,檢測由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光; 第二檢測部,檢測由上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光;以及 信號(hào)處理部,對(duì)從上述第一檢測部和第二檢測部輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算。
2.如權(quán)利要求1所述的測光裝置,其特征在于,還具有: 檢查光掃描部件,掃描上述檢查光對(duì)上述測定對(duì)象的照射位置。
3.如權(quán)利要 求1所述的測光裝置,其特征在于: 由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光的數(shù)目和由上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光的數(shù)目中的至少一方是四個(gè); 由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)或上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的四個(gè)干涉光相互干涉的相位逐個(gè)相差約90度,用電流差動(dòng)型的差動(dòng)檢測器檢測相位相差約180度的干涉光對(duì)。
4.一種測光裝置,其特征在于: 具有:光源、光觀察單元和光檢測單元, 上述光觀察單元具有: 光分支部件,把從上述光源射出的光分支成照射到測定對(duì)象的檢查光和不照射到測定對(duì)象的參照光; 偏振光調(diào)整部件,能夠調(diào)整上述檢查光的偏振狀態(tài); 檢查光掃描部件,掃描上述檢查光對(duì)上述測定對(duì)象的照射位置;和偏振光分離部件,把上述檢查光被測定對(duì)象反射或散射而得到的信號(hào)光分離成相互正交的兩個(gè)偏振分量即第一分支信號(hào)光和第二分支信號(hào)光, 上述光檢測單元具有: 第一干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第一分支信號(hào)光和上述參照光相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第二干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第二分支信號(hào)光和上述參照光相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第一檢測部,檢測由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光; 第二檢測部,檢測由上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光;和 信號(hào)處理部,對(duì)從上述第一檢測部和第二檢測部輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算, 上述光觀察單元和上述光檢測單元通過兩條以上的偏振保持光纖相互連接。
5.如權(quán)利要求1所述的測光裝置,其特征在于: 上述光分支部件和上述偏振光分離部件用一個(gè)偏振光分離兀件實(shí)現(xiàn), 還具有返回光利用部件,將返回光源方向的上述信號(hào)光和上述參照光引導(dǎo)向上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)或上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1所述的測光裝置,其特征在于: 上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)和上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)用一個(gè)干涉光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的測光裝置,其特征在于: 上述第一檢測部和上述第二檢測部是同一檢測部; 還具有使由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光向上述檢測部入射的時(shí)間段與由上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的干涉光向上述檢測部入射的時(shí)間段不同的光切換部件。
8.—種測光單元,其特征在于具有: 光源; 光輸出部,利用偏振保持光纖把來自光源的光輸出到外部; 光輸入部,利用偏振保持光纖從外部輸入第一輸入光和第二輸入光; 第一干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第一輸入光的P偏振分量和S偏振分量相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第二干涉光學(xué)系統(tǒng),使上述第二輸入光的s偏振分量和P偏振分量相干涉,生成相位關(guān)系相互不同的三個(gè)以上的干涉光; 第一檢測部,檢測由上述第一干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的三個(gè)以上的干涉光; 第二檢測部,檢測由上述第二干涉光學(xué)系統(tǒng)生成的三個(gè)以上的干涉光;以及 信號(hào)處理部,對(duì)從上述第一檢測部和第二檢測部輸出的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算。
9.如權(quán)利要求8所述的測光單元,其特征在于: 上述信號(hào)處理部對(duì)由上述第一檢測部檢測到的三個(gè)以上的干涉光的檢測信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,取得以上述第一輸入光的P偏振分量的振幅和上述第一輸入光的S偏振分量的相位為基準(zhǔn)的該P(yáng)偏振分量的相位的信息,對(duì)由上述第二檢測部檢測到的三個(gè)以上的干涉光的檢測信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算,取得以上述第二輸入光的s偏振分量的振幅和上述第二輸入光的P偏振分量的相位為基準(zhǔn)的該S偏振分量的相位的信息。
【文檔編號(hào)】G01N21/23GK103852168SQ201310544585
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】大澤賢太郎, 井手達(dá)朗, 向尾將樹 申請(qǐng)人:日立視聽媒體股份有限公司