WO1998043068A1

WO1998043068A1 - Instrument de mesure optique

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Publication number: WO1998043068A1
Application number: PCT/JP1998/001159
Authority: WO
Inventors: Mamoru Ueda; Taisuke Hirono; Kohji Ohbayashi; Itaru Yoshizawa
Original assignee: Kowa Company, Ltd.
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1998-10-01
Also published as: US6198540B1

Description

明細書光学測定装置技術分野

本発明は、試料の光学特性を測定する光学測定装置に関し、例えば、生体試料の内部構造を検査するために用いられる光学測定装置に関する。背景技術

近年、試料の内部構造を非破壊で検査できるさまざまな技術が開発されており - さまざまな分野で利用されるようになつている。そのような技術の 1つとして、短いコヒ一レント長を有する光を利用して、試料の断層像等を得るォプティカル

' コヒ一レンス . トモグラフィ（ O C T ) が知られている。

以下、 O C Tの概要を説明する。 O C Tには、短いコヒ一レント長（十数〃 m 程度）の光を発生する光源と、光合分波器と可動反射ミラーと走査系とからなる干渉計と、解析系とを備える光学測定装置が用いられる。

当該光学測定装置内の光源の発生する短コヒーレント長光は、干渉計を構成する光合分波器に導入され、測定光と参照光に分離される。測定光は、測定光の試料への導入位置を変更するための走査系を介して、試料（例えば、眼）に導入され、試料内で反射された測定光が走査系を介して光合分波器に戻される。一方、参照光は、参照光の光軸方向に、試料の測定範囲に応じた距離範囲を、前後運動している反射ミラ一で反射された後に、光合分波器に戻り、光合分波器において、試料からの反射光と合波される。なお、反射ミラ一の運動パターンとしては、通常、解析系における処理を容易なものとするために、当該距離範囲の始点から終点までを一定速度で運動した後、始点まで高速に戻るといったように、反射ミラ —が一定速度で運動する時間帯が存在するバタ一ンが用いられている。

解析系は、光合分波器で合波された光に施されている変調の程度と反射ミラーの位置との対応関係を求める処理（測定光が導入されている部分の、深さの異なる幾つかの箇所における光学特性データを求める処理）を行い、その結果を記憶する。測定光の光軸に垂直な断面像を得る際には、走査系によって測定が必要とされる各位置に測定光が導入され、解析系によって、各位置における光学特性デ —タの算出と記憶が行われる。そして、解析系は、複数の光学特性データを取得後、それらの光学特性データに基づき、断面像を作成、表示する。

すなわち、 O C T用光学測定装置では、光合分波器に、同時に入射される、試料内の深さの異なる多数の場所で反射された多数の光の中から、特定の場所において反射された光を識別するために短コヒ一レント長光が利用されている。より具体的に言えば、深さの異なる場所で反射された結果、光合分波器に同時に到達した光は、元となった測定光の光合分波器における分離時刻が異なった短コヒ一レント長光であるので、それらの光のうち、反射ミラー側からの参照光と干渉するのは、その参照光と同時刻に光合分波器で分離された測定光に起因した反射光、すなわち、測定光の光路長が、参照光の光路長と等しくなる位置で反射された光だけとなる。そして、参照ミラ一の運動に因り参照光の波長はシフトしているため、光合分波器で合波された光には、試料内の、その時点における参照光の光路長（参照ミラーの位置に相関）で定まる深さの光学特性を表す測定光成分の大きさに応じた変調が施された光となっている。このため、解析系は、光合分波器で合波された光の強度変調の程度を、反射ミラーの位置に関連づけて解析することにより、測定光が導入された部分の各深さにおける光学特性を求めることができる。 O C Tでは、このような原理による測定が、試料の各所において繰り返され、試料の 2次元像や 3次元像が得られている。

なお、 0 C T技術に関する文献としては、 D . Huang et al . . "Opti ca l

Coherence Tomography" , Sc ience 1991 , 254 , pp .1178- 1181などが存在している。上述した説明から明らかなように、 O C T用光学測定装置（以下、単に、光学測定装置と表記する）の空間分解能は、基本的には、測定に用いられる光のコヒ一レント長で定まる。このため、超音波測定技術（一般的な測定条件である 1 0 MH z測定時の空間分解能：約 1 5 0 / m ) 、レーザ走査顕微鏡技術（眼底部分測定時の空間分解能：約 2 0 0 m ) 等の他の測定技術に比して、高い空間分解能での測定が可能となっている。

しかしながら、従来の光学測定装置は、ある時刻の計測においては測定光の光軸上に存在する一箇所の測定のみが行えるシングルチャネルの装置であつたため深さの異なる複数の点の測定に時間がかかる装置となっていた。測定に長い時間が必要とされるということは、コストパフォ一マンスの観点からも問題であり、また、測定対象試料が生体試料のように、長時間同じ位置を維持させることが困難なものであった場合には、測定精度上の問題も誘発してしまうことになる。例えば、眼球を測定対象とした場合、被検者の頭部の動きや、眼球の固視微動により、光学測定装置と測定対象試料との相対的な位置関係が変動してしまうことがある。従来の光学測定装置では、目的とする範囲内の測定を終えるの比較的長い時間が必要とされるため、その間に、当該位置関係の変動が生じ、目的位置以外の光学特性データが測定されてしまうことが頻繁に生じていた。

発明の開示

本発明の課題は、必要なデータを、より短時間で測定することができる光学測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第 1の態様では、入射された光を合波するための光合波手段と、短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と- この光発生手段が発生した光を、測定光と、第 1ないし第 N参照光とに分離する光分離手段と、この光分離手段が分離した第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施した上で、それら変調を施した第 1ないし第 N参照光を光合波手段に導入する参照光導入手段と、光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を光合波手段に導入する測定光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、参照光導入手段が第 1ないし第 N参照光に施す変調量を用いて、光電変換手段が出力する電気信号から、測定対象試料内の、それぞれ、その時点における第 1ないし第 N参照光の光分離手段から光合波手段に至る光路長に応じた位置に存在する第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する算出手段とを用いて、光学測定装置を構成する, このような構成を有する第 1の態様による光学測定装置では、測定対象試料の- 第 I ( I = 1〜N ) 参照光の光分離手段から光合波手段に至る光路長に応じた位置に存在する部分からの反射光と、第 I参照光との合波光に、他の参照光が関係する合波光とは異なるパターンの変調が施されることになる。すなわち、光合波手段から出力される光には、深さの異なる N個の測定点の光学特性を示す情報が弁別可能な形で含まれる。このため、算出手段は、光電変換手段が出力する電気信号の時間変化パターンに基づき、それら N個の測定点の光学特性データを同時に算出することが出来る。

このように、本光学測定装置によれば、複数の測定点の光学特性データを同時に測定できるので、従来の光学測定装置に比して、短時間に測定を完了することが出来る。また、複数の測定点に関する光学特性データが同時に測定されるので- それらの測定点の深さ方向の相対的な位置精度は極めて高いものとなっている。第 1の光学測定装置を実現する際には、さまざまな構成の参照光導入手段を採用することが出来る。

例えば、それぞれ、光分離手段が分離した第 1ないし第 N参照光が入射される位置に設けられた第 1ないし第 N反射器と、第 1ないし第 N反射器で反射された第 1ないし第 N参照光を光合波手段に導入する導入手段と、第 1ないし第 N反射器の位置を制御することによって、第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施す反射器位置制御手段とを含む参照光導入手段を用いることが出来る。

また、このような構成の参照光導入手段を用いる場合には、第 1ないし第 N反射器として、それぞれ、参照光が側面に入射される、回転軸を有する反射器であつて、参照光が入射される側面の回転軸の中心からの距離が、回転軸の回転角度に応じて変化する形状の反射器を用い、反射器位置制御手段として、各反射器の回転軸の回転角を制御する手段を用いることができる。

また、第 1ないし第 N反射器として、同一の回転軸に固定された、参照光が側面に入射される反射器であり、それぞれ、参照光が入射される側面の回転軸の中心からの距離が、回転軸の回転角度に応じて、しかも、他の反射器の当該距離の変化の割合とは異なる割合で変化する形状の反射器を用いることも出来る。

また、第 1の態様の光学測定装置を形成するに際して、回転軸を有する固定部材に、その回転軸からの距離が互いに異なるように取りつけられた第 1ないし第 N反射器と、第 1ないし第 N反射器で反射された第 1ないし第 N参照光を光合波手段に導入する導入手段と、回転軸の回転角度を制御することによって、第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施す反射器位置制御手段とを含む参照光変調手段を用いることも出来る。

このような構成の参照光変調導入手段を用いる際には、第 1ないし第 N反射器として、それぞれ、シリンドリカルミラーを用いるか、第 1ないし第 N反射器を- 固定部材に回動自在に取り付けておき、反射器位置制御手段として、固定部材の位置を制御するとともに、第 1ないし第 N反射器の反射面が、固定部材の傾きに応じた方向を向くように第 1ないし第 N反射器の固定部材に対する角度を制御する手段を用いることが望ましい。

また、それぞれ、光分離手段が分離した第 1ないし第 N参照光を光合波手段に導入するための、第 1ないし第 N電歪素子にその一部が巻き付けられた第 1ないし第 N光ファイバと、第 1ないし第 N参照光に、互いに異なるパターンの変調が施されるように、第 1ないし第 N電歪素子を制御する電歪素子制御手段とを含む参照光導入手段を用いることもでき、参照光に変調を施すための音響光学素子を含む参照光導入手段を用いることもできる。

さらに、第 1ないし第 N参照光の光路上に設けられた屈折率分布を有する光媒質と、その光媒質の、第 1ないし第 N参照光の光路に対する相対位置を変化させることによって、第 1ないし第 N参照光に、互いに異なるパターンの変調を施す光媒質位置制御手段とを含む参照光導入手段を用いることも出来る。

本発明の第 2の態様では、入射された光を合波するための光合波手段と、短いコヒ一レント長を有し、互いに波長が異なる第 1ないし第 N光を発生する光発生手段と、この光発生手段が発生した第 1ないし第 N光を、それぞれ、参照光と測定光に分離することによって、第 1ないし第 N参照光および第 1ないし第 N測定光を生成する光分離手段と、この光分離手段が生成した第 1ないし第 N参照光に変調を施した上で光合波手段に導入する参照光導入手段と、光分離手段が分離した第 1ないし第 N測定光を、測定対象試料の一点に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された第 1ないし第 N測定光を光合波手段に導入する測定光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、参照光導入手段が第 1ないし第 N参照光に施す変調パターンと、第 1ないし第 N参照光の波長に関する情報を用いて、光電変換手段が出力する電気信号から、測定対象試料内の、それぞれ、その時点における第 1ないし第 N参照光の光分離手段から光合波手段に至る光路長に応じた位置に存在する第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する算出手段とを用いて光学測定装置を構成する。

すなわち、本発明の第 2の態様では、光発生手段として互いに波長が異なる第 1ないし第 N光を発生する手段を採用することによって、参照光導入手段として複雑な構成を有する手段を用いなくとも、各参照光が関係する合波光に、互いに異なるパターンの変調が施されるようにする。

この第 2の態様の光学測定装置によつても、複数の測定点の光学特性データを同時に測定することができるので、第 1の態様の光学測定装置と同様に、深さ方向の相対的な位置精度が極めて高いデータが得られることになる。

第 1及び第 2の態様の光学測定装置を構成する際に、参照光導入手段として、算出手段によって光学特性データの算出のための電気信号が取得されるとき、第 1ないし第 N参照光の光分離手段から光合波手段に至る光路長である第 1ないし第 N参照光光路長の変化幅が、それぞれ、光発生手段が発生する光のコヒ一レント長程度あるいはそれ以下となる状態を維持する手段を用いても良い。

このように参照光光路長の変化幅を限定する場合には、笫 1ないし ¾ N参照光光路長を変更する参照光光路長変更手段を付加しておくことも出来る。また、当該変化幅を限定する場合には、光電変換手段によって出力される電気信号に含まれる直流成分が " 0 " となるように振幅が設定された正弦波状の周波数変調を. 第 1ないし第 N参照光に施す参照光導入手段を採用しておくことが望ましい。また、第 1、第 2の態様の光学測定装置を構成する際に、参照光導入手段によて各参照光に与えられる変調パターンを検出する検出手段を付加し、算出手として、光電変換手段が出力する電気信号と検出手段の検出結果とを用いて、第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する手段を用いても良い。また、測定対象試料への、測定光導入手段による測定光の導入位置を変更するための測定光導入位置変更手段と、導入位置を示す情報である導入位置情報を使用順が分かる形態で記憶する記憶手段とを付加するとともに、算出手段として、記憶手段に記憶された位置情報に基づき、測定光導入位置変更手段を制御することによって、記憶手段に導入位置情報が記憶された各測定点に関する光学特性デ —タを算出する手段を用いて、第 1あるいは第 2の態様の光学測定装置を構成しても良い。

さらに、記憶手段として、導入位置情報及び測定時間情報を、使用順が分かる形態で記憶する手段を採用し、算出手段として、記憶手段に導入位置情報が記憶された各測定点に対して、その測定点に対応づけられている測定時間情報に応じた時間の間に、光電変換手段が出力する電気信号を用いて光学特性データを算出する手段を採用して光学測定装置を構成しても良い。

本発明の第 3の態様では、入射された光を合波するための光合波手段と、短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、この光発生手段が発生した光を、測定光と参照光とに分離する光分離手段と、光分離手段によって分離された参照光に基づき、周波数並びに光合波手段に導入されるまでの光路長が互いに異なる複数の光成分を含む変調参照光を生成して光合波手段に導入する手段であつて、変調参照光の生成が参照光の多重反射を利用して行われる参照光変調手段と、光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を光合波手段に導入する測定光導入手段と、光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、変調参照光に含まれる複数の光成分の周波数並びに光発生手段から光合波手段に至る光路長に基づき、光電変換手段が出力する電気信号から、測定対象試料内の複数の測定点に関する光学特性データを算出する算出手段とを用いて、光学測定装置を構成する。

すなわち、本発明の第 3の態様の光学測定装置は、光合波手段から出力される光に深さの異なる複数の測定点の光学特性を示す情報が弁別可能な形で含まれるようにするために必要な光（周波数並びに光合波手段に導入されるまでの光路長が互いに異なる複数の光成分を含む変調参照光）を生成する手段として、参照光の多重反射を利用して変調参照光を生成する参照光変調手段を備える。

そのような参照光変調手段は、少ない光学部品で実現することができるので、この第 3の態様の光学測定装置は、他の態様の光学測定装置よりも安価に、かつ、コンパクトに製造できることになる。

なお、参照光変調手段としては、参照光が入射される半透過ミラ一と、半透過ミラ一が透過した光を反射して、半透過ミラ一に戻す全反射ミラ一と、半透過ミラ一あるいは全反射ミラーをその法線方向に移動させる移動手段と、全反射ミラ一によつて半透過ミラーに戻され、半透過ミラ一を透過した光を、変調参照光として光合波手段に導入する変調参照光導入手段とを含む手段を用いることが出来る。

この参照光変調手段では、参照光の一部は、半透過ミラ一によって入射光と同軸上に反射される。参照光の他の一部は、半透過ミラ一を通過し、全反射ミラ一で反射され、再度、半透過ミラ一を通過して、参照光と同軸上に射出される。また、参照光の他の一部は、半透過ミラ一を通過し、全反射ミラ一、半透過ミラ一、全反射ミラ一でそれぞれ反射され、半透過ミラ一を通過して、参照光と同籼上に射出される。さらに、参照光の他の一部は、全反射ミラ一による反射を n ( n = 3、 4、 ···）回受けた後、参照光と同軸上に射出される。

そして、移動手段による全反射ミラ一（あるいは半透過ミラー）の移動が行われている場合、参照光は、全反射ミラ一（あるいは半透過ミラ一）で反射される際にドップラーシフトを受けるので、変調参照光として光合波手段に導入される光には、全反射ミラ一（あるいは半透過ミラ一）における反射回数に応じた量、周数数が、参照光の周波数からシフトした複数の光成分であって、光路長が互いに異なる複数の光成分が含まれことになる。すなわち、本参照光変調手段が光合波手段に供給する光（変調参照光）は、光合波手段から出力される光に深さの異なる複数の測定点の光学特性を示す情報が弁別可能な形で含まれるようにすることができる光（光学測定装置を機能させることができる光）となる。

また、参照光変調手段として、参照光が入射される半透過ミラ一と、半透過ミラーが透過した光を反射して、半透過ミラーに戻す第 1全反射ミラーと、第 1全反射ミラーからの光の半透過ミラ一による反射光を、半透過ミラーに戻す第 2全反射ミラーと、第 1全反射ミラ一をその法線方向に移動させる移動手段と、第 1 全反射ミラ一によって半透過ミラ一に戻され、半透過ミラ一を透過した光を、変調参照光として光合波手段に導入する変調参照光導入手段とを含む手段を用いることもできる。

この参照光変調手段では、参照光の一部は、半透過ミラ一によって参照光の光軸とは異なる方向に反射される。その結果、この光変調装置が参照光と同軸上に射出する光（変調参照光）には、第 1全反射ミラーで反射されていない光が含まれないことになる。

また、参照光の他の一部は、半透過ミラーを通過し、第 1全反射ミラーで反射され、再度、半透過ミラ一を通過して、参照光と同軸上に射出される。また、参照光の他の一部は、半透過ミラ一を通過し、第 1全反射ミラ一、半透過ミラ一、第 2全反射ミラ一、半透過ミラ一、第 1全反射ミラ—でそれぞれ反射された後、半透過ミラ一を通過して、参照光と同軸上に射出される。さらに、参照光の他の一部は、第 1全反射ミラ一による反射を n ( n = 3、 4、 ···）回受けた後、参照光と同軸上に射出される。

そして、移動手段による第 1全反射ミラーの移動が行われている場合、参照光は、第 1全反射ミラーで反射される際にドップラーシフトを受けるので、変調参照光として光合波手段に導入される光には、第 1全反射ミラ一における反射回数に応じた量、周数数が、参照光の周波数からシフトした複数の光成分のみが含まれることになる。

すなわち、この参照光変調手段が光合波手段に供給する光（変調参照光）は、光合波手段から出力される光に深さの異なる複数の測定点の光学特性を示す情報が弁別可能な形で含まれるようにすることができる光であって、入射される参照光と同じ周波数の光成分（測定光と同じ周波数の光成分）を含まない光となる。そして、本光学測定装置は、短コヒ一レント長光の干渉を利用して光学特性データを求める装置であるので、測定対象試料からの測定光と光合波手段において合波させる光に、測定光と同じ周波数の光成分が含まれている必要はなく、含まれていない方が、光合波手段から光電変換手段に与えられる光が、光学特性データの算出に用いられる光成分をより多く含むことになる。従って、この参照光変調手段を採用して構成された光学測定装置は、高精度の測定が行える装置（あるいは、必要とされる精度の測定を行うために、光電変換手段或いは算出手段に課せられる負荷が軽い装置）となる。なお、第 1全反射ミラ一ではなく、第 2全反射ミラ一をその法線方向に移動させる移動手段を採用した参照光変調手段を用いて、第 3の態様の光学測定装置を実現することも出来る。ただし、この移動手段を採用した参照光変調手段は、入射される参照光と同じ周波数の光成分（測定光と同じ周波数の光成分）を含む変調参照光を出力することになるので、第 3の態様の光学測定装置を実現する際には、第 1全反射ミラ一を移動させる移動手段を備える参照光変調手段を採用しておくことが好ましい。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施形態による光学測定装置の構成図である。

図 2は、第 1実施形態の光学測定装置が備えるコンピュータの動作手順を示した流れ図である。

図 3は、本発明の第 2実施形態による光学測定装置が備える信号処理回路の構成図である。

図 4は、本発明の第 3実施形態による光学測定装置が備える参照光変調機構の構成図である。

図 5は、本発明の第 4実施形態による光学測定装置が備える参照光変調機構の構成図である。

図 6は、本発明の第 5実施形態の光学測定装置が備える参照光変調機構の構成図である。

図 7は、本発明の第 6実施形態の光学測定装置が備える参照光変調機構の構成図である。

図 8は、本発明の第 Ί実施形態の光学測定装置の構成図である。

図 9は、本発明の第 8実施形態の光学測定装置の構成図である。

図 1 0は、本発明の第 9実施形態の光学測定装置が備える光変調装置の構成図である。

図 1 1は、第 9実施形態の光学測定装置が備える光変調装置の動作の説明図である。

図 1 2は、第 9実施形態の光学測定装置が備える光変調装置から射出される光のスぺクトル図である。図 1 3は、第 9実施形態の光学測定装置の構成を示すプロック図である。

図 1 4は、第 9実施形態の光学測定装置が備えるコンピュータの動作手順を示した流れ図である。

図 1 5は、第 1 0実施形態の光学測定装置が備える光変調装置の構成図である, 図 1 6は、図 1 5に示した光変調装置の動作の説明図である。

図 1 7は、図 1 5に示した光変調装置から射出される光のスぺクトル図である, 発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を具体的に説明する。

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図 1に、第 1実施形態の光学測定装置の構成を示す。まず、この図を用いて、第 1実施形態の光学測定装置を構成する各要素の機能を説明する。

第 1実施形態の光学測定装置は、眼を測定対象とする装置であり、図示したように、光源 1 0と光源 1 6とを備える。

光源 1 0は、測定に用いられる光を発生する光源であり、波長が、およそ、 8 3 0 n mであり、コヒ一レント長が、およそ、 1 0 mである光（以下、短コヒ —レント長光と表記する）を発生するスーパ一 ' ルミネッセンス · ダイォ一ド ( S L D ) を用いて構成されている。なお、波長が 8 3 0 n mの光を測定に用いているのは、そのような近赤外領域の光が、測定対象としている眼の組織に損傷を与えることがなく、かつ、組織への浸透度も良いからである。また、光源 1 0 は、デジタル信号によってオンオフ制御が行える光源となっており、図示していない信号線によって、コンピュータ 5 1と接続されている。

光源 1 6は、可視光を発生する光源であり、波長 6 3 3 n mの光を発生する半導体レーザによって構成されている。

光源 1 0が短コヒ一レント長光を出力する光路 2 0上には、光合波器 1 8が設けられている。また、光源 1 6が可視光を出力する光路 2 6上には、全反射ミラ一 1 7が設けられている。光合波器 1 8は、光路 2 0側から入射される光を、そのまま（光路 2 1方向に）直進させ、図において下方から入射される光を、光路 2 1方向に導く、ハーフミラ一を利用した光回路であり、光源 1 6と全反射ミラ — 1 7とは、光源 1 6からの光が光路 2 1上に導かれるよう、光合分波器 1 8に対して配置されている。

すなわち、光源 1 6、全反射ミラ一 1 7、光合波器 1 8は、短コヒーレント長光と同じ光路上に、可視光（いわゆる、エイミングビーム）を載せるための要素であり、光源 1 6は、短コヒ一レント長光が、測定試料の目的とする位置に照射されることを確認する際に、駆動される。従つて、短コヒ一レント長光として可視光領域の光を用いる場合（測定対象がそのような光を照射しても良いものであつた場合）には、これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが出来る ( また、測定対象試料内で反射、散乱された短コヒーレント長光を、可視化して観察するための C C Dカメラなどを用いた場合にも、これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが出来る。

光路 2 1上には、光合分波器 1 1が設置されている。光合分波器 1 1も、ハーフミラ一を利用した光回路であり、光合分波器 1 1は、光路 2 1側から入射される短コヒーレント長光を分離して、光路 2 2および光路 2 3上に射出するとともに、光路 2 2および光路 2 3側から入射される光を結合（合波）して、光路 2 4 上に射出する。以下、光合分波器 1 1 によって分割された短コヒ一レント長光のうち、光路 2 2上に射出される光を測定光、光路 2 3上に射出される光を参照光と表記し、光路 2 4上に射出される光を干渉光と表記する。

光路 2 2上には、走査光学系 1 2が設けられている。走査光学系 1 2は、測定光の導入位置（測定部位）を変えるため機構を備えた光学系である。走査光学系 1 2は、外部機器からその動作内容が制御できるものとなっており、コンビユータ 5 1からの信号によって制御される。

光路 2 3上には、光合分波器 1 5と、レンズ系 1 3 a 〜 l 3 dと、参照光変調部 3 0が設けられている。参照光変調部 3 0は、反射器 1 4 a 〜 l 4 dと、反射器駆動機構 3 1 a 〜 3 1 dと、位置センサ 5 0 a 〜 5 0 dとを備える。

光合分波器 1 5は、光路 2 3を介して入射された参照光を、 4つの参照光に分離して光路 2 5 a 〜 2 5 d上に射出するともに、光路 2 5 a 〜 2 5 dからの光を合波して光路 2 3上に射出する光回路である。各光路 2 5 a 〜 2 5 d上には、それそれ、レンズ系 1 3 a 〜 1 3 dと反射器 1 4 a 〜 1 4 dが、光路 2 5 x ( x = a 〜 d ) 上に射出された分離参照光が、レンズ系 1 3 Xを通って反射器 1 4 Xで反射され、再度、レンズ系 1 3 xを通って光合分波器 1 5に入射されるような形態で、しかも、後述する反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 dが機能していない場合における、反射器 1 4 a〜l 4 dが関係する参照光の光路長が互いに異なるように、光学測定装置内に配置されている。

反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 dは、駆動プロフアイル指示データに従って、全反射ミラーである反射器 1 4 a〜l 4 dの位置を制御する機構であり、ピエゾ素子とその駆動回路からなる。反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 dには、実際の動作に先駆けて、コンピュータ 5 1から、反射器 1 4 a〜l 4 dが互いに異なる速度で運動することになる駆動プロフアイル指示デ一夕が与えられる。そして、各反射器駆動機構 3 1内の駆動回路は、コンピュータ 5 1から動作の開始を指示された際に、既に与えられている駆動プロファイル指示データに従った、ピエゾ素子の制御を開始する。

位置センサ 5 0 a〜5 0 dは、それぞれ、反射器 1 4 a〜 1 4 dの基準位置 (反射器駆動機構 3 1が動作していないときの位置）からの変位を示すデジタルデータ（位置情報）を出力するセンサであり、図示してあるように、各位置センサ 5 0が出力する位置情報は、コンピュータ 5 1に供給されている。

光路 2 4側には、入射された光の強度に応じたレベルの電流信号を出力する光電変換器 4 0が設けられている。光電変換器 4 0の後段には、増幅器 4 2、 B P F (Band-Pass F i lter；帯域通過フィルタ） 4 3、 A Z D変換器 4 4からなる信号処理回路 4 1が設けられており、 A Z D変換器 4 4がコンピュータ 5 1 と接続されている。

光電変換器 4 0は、了バランシェフォトダイォ一ドとその駆励回路からなる回路である。光電変換器 4 0が出力する干渉光の強度に応じたレベルの電流信号は、信号処理回路 4 1内の増幅器 4 2によって、電圧信号への変換と増幅が行われる c B P F 4 3は、増幅器 4 2の出力する電圧信号に含まれる、周波数が所定の領域にある交流成分のみを通過する。この B P F 4 3の通過帯域は、駆動制御機構 3 1に与えられることがある駆動プロフアイル指示データに応じたものに設定されている（ B P F 4 3の通過帯域によって、反射器制御機構 3 1に対して与えることができる駆動プロファイル指示データの内容が制限されている）。 A Z D変換器 4 4は、コンピュータ 5 1からの指示を受けて、 B P F 4 3が出力するアナ口グ電圧信号をデジタル信号に変換する処理を行う。

コンピュータ 5 1には、測定シーケンスファイル作成プログラム、測定プログラム、データ処理プログラム、各反射器 1 4が基準位置にあるときの光路長に関するデータ等が記憶されている。測定シーケンスファイル作成プログラムは、 4 種の駆動プロファィル指定データと、測定すべき幾つかの点に関する 3次元座標データと、各測定点の測定時間指定データとからなる測定シーケンスフアイルを、対話形式で作成するためのプログラムとなっている。

測定プログラムは、測定を実際に行う際に起動されるプログラムであり、測定プログラムが起動された場合、コンピュータ 5 1は、操作者によって指定された測定シーケンスファイル内のデータに基づき、測定条件並びに手順を認識し、各測定点に関する光学特性データを測定していく。そして、測定結果が記憶された測定データファイルを作成し、測定プログラムを終了する。また、データ処理プログラムは、測定データファイルに記憶されたデータを、 2次元像や 3次元像、あるいは、生データの形で、モニタ 5 2、あるいは、プリンタ 4 9に出力させるためのプログラムとなっている。

以下、第 1実施形態の光学測定装置の総合的な動作を説明する。

本光学測定装置を用いて測定を行う者（操作者）は、実際の測定に先駆けて、測定シーケンスファイル作成プログラムを走らせることにより、 4種の駆泐プロフアイル指定データと、複数（少なくとも 1つ）の測定条件データを含む測定シ —ゲンスファィルを幾つか（少なくとも 1つ）作成し、コンピュータ 5 1内部に格納しておく。

駆動プロファイル指定データは、原則として、駆動プロファイルの種類を示す種類指定データと、周期を規定する周期データ、振幅を規定するデータからなる, 本実施形態の光学測定装置では、種類指定データとして、反射器 1 4の位置が時間に対して正弦波状に変化することになるデータや、三角波状、鋸歯状に変化することになるデータ等が用意されている。また、周期、振幅データとしても標準的な値が用意されており、操作者は、各データを組み合わせることによって、測定に使用する、 4種の駆動プロファイル指定データを決定しておく（測定シ一ケンスファイル内に記憶しておく）。この際、操作者は、各反射器 1 4の各時刻における移動速度が常時異なるように（少なくとも 2つの反射器 1 4の移動速度の時間変化パターンが同一とならないように）、駆動プロフアイル指示データを決定する。なお、コンピュータ内には、駆動プロファイル指定データとして使用できる、反射器 1 4の運動による参照光光路長の変動幅が、短コヒーレント長光のコヒ一レント長以下になるようにその内容が設定された幾つかの標準データが用意されており、操作者は、通常、それらの標準データの中から使用するデータを選択することによって、測定シーケンスフアイルを作成する。

さらに、操作者は、測定点の X及び Y座標 x、 yと、 4つの Z座標 z _a、 z _t,、 z c、 z _dと、測定時間指定デ一タ t とから構成される測定条件データを、必要なだけ、測定シーケンスファイル内に設定しておく。ここで、 Z座標は、測定点の深さ方向に設定された座標であり、 X， Y座標は、深さ方向に垂直な平面上に設定された直交座標である。

そして、操作者は、実際に測定を開始する際に、測定プログラムを走らせる。測定プログラムに従つた動作を開始したコンピュータ 5 1は、まず、走査光学系 1 2に対して、ィニシャライズ命令を出すことによって、走査光学系 1 2の状態を基準状態とする。すなわち、コンピュータ 5 1は、測定光が導入される位置 ( X , Y ) が基準位置（ X。、 y。）となるようにする。

次いで、コンピュータ 5 1は、操作者からの測定シーケンスファイル名入力を待機する状態に移行する。そして、測定シーケンスファイル名が入力されたときに、指定された測定シーケンスファイルに記憶された、 4種の駆動プロファイル指定データと、後続する各測定条件データ内の要素データ X y z _{a i}、 z „ , - z _{c i}ヽ z d i、 t i ( i = 1〜Nmax ) を読み出す。次いで、コンピュータ 5 1は、 4種の駆動プロファイル指定データを、それぞれ、反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 d内の駆動回路に通知し、測定の開始を指示する操作がなされるのを待機する。一方、操作者は、測定プログラムを走らせた後、使用する測定シーケンスファィル名を入力するとともに、光源 1 6をオンとして測定光が照射される位置を確認しつつ、測定対象試料 1 (本装置では、被検者）の位置や、光学測定装置の位置を調整することによって、測定対象試料 1と光学測定装置の相対位置関係が、所定の位置関係をとるようにする。そして、位置関係の調整が終わったときに、光源 1 6をオフとし、コンピュータ 51に、測定の開始を指示する。

測定の開始を指示されたコンピュ一タ 5 1は、図 2に示した流れ図に従って動作する。

すなわち、コンピュータ 51は、まず、変数 iに " 1 " をセット（ステップ S 10 1 ) し、光源 10 (測定用光源）に、動作開始（短コヒ一レント長光の発生開始）を指示する（ステップ S 102 ) 。また、コンピュータ 51は、モニタ 5 2に、測定結果を図示するためのグラフ枠を表示する。

次いで、コンピュータ 51は、走査光学系 1 2に対して、測定光導入位置を、位置（X y i)に変更することを指示する（ステップ S 103 ) 。さらに、コンビュ一タ 5 1は、反射器駆動機構 31 a〜3 1 dに対して、反射器 14 a〜l 4 d の中心位置を、位置 z _{a i}〜 z ,.uへ移動することを指示する（ステップ S 1 04· ) 。なお、既に説明したように、本光学測定装置では、各反射器が基準位置に位置しているときの参照光光路長が異なっているので、コンピュータ 51は、ステツプ S 104において、参照光光路長の違いを考慮した形で、各反射器駆動機構 3 1に、位置 z _{a i}〜 z への移動を指示する。より具体的には、 z _{a i}〜z _{d i}を、基準位置からの長さに相当するデータに変換したデータを含む制御情報を各反射器駆動機構に供給する。また、流れ図への表記は省略したが、位置（x ^ y i )を変更する必要がなかった場合、すなわち、 X i = X i ！、かつ、 y i ^ y i であった場合、コンピュータ 51は、走査光学系 12への指示を出すことなくステップ S 1 03を終了する（ステップ S 1 04に進む）。同様に、位置 z ( X = a〜d ) を変更する必要がなかった場合、 L τ -！であった場合）、コンピュータ 5 1は、反射器駆動機構 31 Xに指示を出すことなくステップ S 1 04を終了する。ステップ S 104の終了後、コンピュータ 5 1は、指示を出した機器から、位置の変更が完了したことを示す情報が入力されるのを待機（ステップ S 1 05 ) する（指示を出した機器がない場合には、情報入力を待機することなく、ステツプ S 105を終了する）。そして、指示を出した全ての機器から、当該通知を受けた際（ステップ S 105 ； Y ) に、コンピュータ 51は、位置センサ 50 a〜 50 dからの位置データを、 i番目の測定に関するデータとして取得し、記憶する（ステップ S I 0 6 ) 。なお、この処理は、各反射器 1 4の位置を正確に認識するために行っているものであり、反射器駆動機構 3 1が、コンピュータ 5 1力出した指示通りの位置に反射器 1 4を移動できるものであった場合、ステップ S 1 0 6を、省くことが出来る。

次いで、コンピュータ 5 1は、反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 d内の駆動回路に対して、微少駆動動作（駆動プロファイル指示データに従った駆動制御動作）の開始を指示（ステップ S 1 0 7 ) する。そして、 A Z D変換器 4 4からデータを周期的に取得する処理を開始し、取得した各データを、 i番目の測定データとして記憶していく（ステップ S 1 0 8 ) 。また、このステップにおいて、コンビュ —タ 5 1は、その測定データを、モニタ 5 2上の前述したグラフ枠内にプロットする。

そして、そのような処理を、時間 t iの間、行つた後に、コンピュータ 5 1は、反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 dに対して、微少駆動動作の停止を指示して、ステップ S 1 0 8を終了する。

ステップ S 1 0 8の終了後、コンピュータ 5 1は、変数 iの内容を、 " 1 " ィンクリメント（ステップ S 1 0 9 ) して、 i≤ Nmaxであつた場合（ステップ S 1 1 0 ； Y ) には、次の測定を行うために、ステップ S 1 0 3からの処理を、再度、実行する。一方、 i > Nmaxであった場合（ステップ S 1 1 0 ； N；) 、コンビュ一タ 5 1は、測定用光源 1 0等に対して、動作の停止を指示（ステップ S 1 1 1 ) する。そして、ステップ S 1 0 8で取得した各測定データに対して、駆動プロフアイル指定データの内容を考慮した周波数解析を行い、 4 X Nmax個の測定点に関する光学特性データを算出 ·記憶（ステップ S 1 1 2 ) し、図示した処理を終了する。

例えば、参照器駆動機構 3 1 a〜3 1 dに対して、それぞれ、位置と時間の関係が三角波で表されることになる駆動プロファィル指定デ一タを与えておいた場合、光電変換器 4 0に入射される干渉光強度の時間変化成分 S ( t )は、測定対象試料内での測定光の減衰、光源の強度変動等がないものと仮定すると、次式（ 1 ) で表されることになる。 n

S ( ∑ R ( t ) s i n ( ω i t + ø

i=l なお、（ 1 ) 式において、 R i ( t )は、 i番目の参照光光路長によって位置（深さ）が決定される測定点からの、時間 tにおける反射光強度であり、は、 i番目の、変調を受けた干渉光の変調角周波数、 0 iは、位相である。

このように、光電変換器 40には、各測定点における反射光強度 R i ( t )を、角周波数 ω iで変調した信号の和（ i = 1 n ；実施形態では、 n = 4 ) 相当の時間変化成分を有する光が入射される。反射光 R i ( t )は、ある短い計測時間の間は、時間に依存しない値 R iと見なせるので、干渉光のパワースぺクトル S ( w )に現れる変調角周波数 ω 成分の大きさが別個に求められるのであれば（ ω

が、互いに異なる値をとつているのであれば）、各反射光強度 R iに相関する情報を得られることになる。

本光学測定装置では、各反射器 1 4の各時刻における移動速度が異なるように、駆動プロファイル指示データが決定されているため、 _{ω ι}〜ω ,, (実施形態では、 η = ) 、互いに異なる値をとつている。このため、 AZD変換器 44の出力には、 4測定点に関する光学特性データが弁別できる形で含まれており、コンビュ一タ 5 1は、ステップ S 1 1 2において、ステップ S 1 0 8で収 ¾した i番 0 の測定データから、 4つの測定点の光学特性データを算出することができているのである。

また、各反射器駆動機構に対して、反射器の位置を、正弦波状に変化させる駆動プロファイル指示データを与えた場合、 AZD変換器の出力には、個々の反射器（測定点）に対して、パヮ一スぺクトラムが次式（ 2 ) で示される信号が含まれることになる。このため、ステップ S 1 1 2において、角周波数 ω , - 2 ,-等の成分の大きさを、測定点別に、 F F Τ等により求めるル一チンが実行されるようにコンピュータをプログラムしておく。なお、次式において、 J ,,は、 η次のベッセル関数、 kは、 2 πハ、 L _aは、ある反射器の振動運励（微小振動）の振幅、 o) _rは、微小振動の角周波数、 t _Mは、測定時間である。

ちなみに、 2 k L_aを任意の値にした場合、係数 J。（2 k L_a)を持つ成分、すなわち、ノイズと弁別できない直流成分が大きくなつてしまうため、正弦波状に、反射器を振動させる際には、 J。（2 k L_a)が " 0" をとるように、 2 k L :,を選択することによって、他の角周波数の信号の相対的な強度を上げておくことが望ましい。例えば、第 1実施形態の光学測定装置のように、短コヒ一レント長光として、波長が 830 n mの光を用いる場合には、 J。（ 2 k L _:1)力 " 0 " となる 2 k L_;,の値は、およそ 2. 40 5であるので、 L。がおよそ 1 58. 9 n m ( = 2.

5 X λ /4 π ) となるように、各反射器を、異なる周期で振！)させるヒ望ましい。

以上、詳細に説明したように、第 1実施形態の光学測定装置を用いれば、深さの異なる 4測定点の光学特性データを同時に得ることが出来る。このため、第 1 実施形態の光学測定装置を用いれば、従来の光学測定装置に比して、短時間で測定を完了させることができる。

なお、第 1実施形態の光学測定装置は、さまざまな駆動プロファイル指示データを受け付ける反射器駆動機構を用いて構成されているが、特定の駆励制御のみを実行できる反射器駆動機構を用いて光学測定装置を構成しても良い。また、第 1実施形態の光学測定装置は、位置センサを、反射器の中心位置を検出するためだけに用いた装置であつたが、ステップ S 1 08において、位置センサの出力をも周期的に取り込み、ステップ S 1 1 2において、それらのデ一タをも用いた処理（いわゆる同期同調検出処理）が行われるようにコンピュータをプログラムしておいても良い。

当然、コンピュータの前段に、光電変換器の出力に対して、位置センサの出力を用いた同期同調検出を行う回路を設け、当該回路の出力がコンピュータに入力されるように、光学測定装置を構成しても良い。

また、第 1実施形態の光学測定装置は、光路として特殊な媒体を用いないものであったが、光路の全部あるいは一部を、単一モード光ファイバ、偏波保持光フアイバなど、偏波面が保存できる光フアイバで構成しても良いことも当然である。ぐ第 2実施形態 >

第 2実施形態の光学測定装置は、第 1実施形態の光学測定装置を変形したものであり、信号処理回路の構成と、コンピュータで実行される測定プログラムの内容が異なる装置となっている。また、測定シーケンスファイル内に設定できる駆動プロフアイル指定データの種類が、第 1実施形態の光学測定装置よりも少ない装置となっている。

第 2実施形態の光学測定装置の、信号処理回路、コンピュータを除く各部の構成、動作は、第 1実施形態の光学測定装置と全く同じであるので、ここでは、全体構成の図示は省略し、信号処理回路の構成図（図 3 ) を用いて、第 2実施形態の光学測定装置の説明を行うことにする。

図 3に示したように、第 2実施形態の光学測定装置が備える信号処理回路 4 1 — 2は、増幅器 42の後段に、 4系統の、 BP F 43、整流器 45、 L P F(Low -Pass Filter) 46, 対数増幅器 47、 A,D変換器 44からなる回路が設けられたものとなっており、 AZD変換器 44 a〜44 dの出力が、図示していないコンピュ一タ 5 1に供給されている。 B P F 43 a〜43 dは、それぞれ、増幅器 42の出力から、角周波数 o>a、 ω b, ω じ、 ω dを中心とした狭い周波数成分の信号を通過するフィルタとなっている。

そして、第 2実施形態の光学測定装置では、測定シーケンスファイル内に設定できる駆動プロファイル指定データの内容を、上記角周波数の干渉光成分を生成するものに制限している。より具体的には、駆動プロフアイル指定デ一タの種類を、三角波状あるいは鋸歯状に反射器 1 4が駆動されるものに制限し、かつ、指定できるパラメータを振幅のみに制限している（周期は、参照ミラーの移動速度が、上記角周波数に対応するものとなるように、振幅から自動的に算出される）。このため、信号処理回路 4 1一 2内の B P F 43 a〜43 dからは、それぞれ、反射器 1 4 a〜l 4 dが関係した参照光に起因する干渉光成分信号が出力される。整流器45 &〜45 (3は、それぞれ、 BP F 43 a〜43 dが出力する交流信号を整流し、 L P F 46 a〜46 dは、整流された信号から高周波成分（ノイズ成分）を除去する。すなわち、 L P F 46 a〜46 dは、それぞれ、深さが異なる測定点の反射光強度に相関するレベルの直流信号を出力する。

対数増幅器 4 7 a〜4 7 dは、それぞれ、 L P F 4 6 a〜 4 6 dからの信号の対数増幅を行う。すなわち、対数増幅器 4 9 a〜4 9 dは、 L P F 4 6 a〜4 6 dからの信号のダイナミックレンジを調節する。 A Z D変換器 4 4 a〜4 4 dは. 対数増幅器 4 9 a〜4 9 dからのアナログ信号をデジタル信号に変換し、コンビュ一夕に供給する。

このように、第 2実施形態の光学測定装置は、信号処理回路として、各測定点に関する反射光強度に直接相関するデータを出力する回路を備えている。このため、本光学測定装置内のコンピュ一夕には、周波数解析（ステップ S 1 1 2相当の処理）を実行することなく光学特性データを収集する測定プログラムが格納されている。

この第 2実施形態の光学測定装置によっても、深さの異なる 4測定点の光学特性データを同時に得ることが出来るので、従来の光学測定装置に比して、短時間で測定を完了させることができる。また、第 2実施形態の光学測定装置は、コンピュータの演算処理量が、第 1実施形態の光学測定装置に比して少ない装置であるので、その分、高速に動作にする装置にもなつている。

<第 3実施形態 >

第 3実施形態の光学測定装置は、第 1実施形態の光学測定装置を変形したものであり、参照光変調部の構成と、コンピュータの動作手順が異なる装置となっている。このため、ここでは、それらの説明のみを行うことにする。

図 4に、第 3実施形態の光学測定装置が備える参照光変調部の構成を示す。図示したように、第 3実施形態の参照光変調部 3 0— 3の基本的な構成は、第 1実施形態の参照光変調部 3 0に、部材 3 2と移動機構 3 3を付加したものとなっている。部材 3 2の一方の面には、移動機構 3 3が固定されており、他方の面には. 反射器駆動機構 3 1 a *〜 3 1 d *が固定されている。なお、位置センサ 5 0 a〜 5 0 dは、光学測定装置の筐体に対して（移動機構 3 0に対して）固定されてい移動機構 3 3は、部材 3 2を、図において上下方向に移動する機構であり、コンピュー夕からの制御情報を受けて動作する。反射器駆動機構 3 1 a *〜 3 1 d - は、第 1実施形態の光学測定装置内の反射器駆動機構 3 1と、ほぼ、同じ構成を有する。ただし、反射器駆動機構 3 1 a '〜3 1 d ⁴は、反射器 1 4 a〜1 4 dの微小駆動動作のみを受け持ち、測定点の深さの変更は、移動機構 3 3によって行われる。すなわち、参照光変調機構 3 0— 3は、反射器駆動機構 3 1 a ^a〜3 1 d *が機能していない場合における、反射器 1 4 x ( X二 a〜d ) が関係する参照光の光路長と対応する測定点の Z座標 z _xが、他の反射器 1 4 y ( y ÷ X ) に関する Z座標から算出できる構成を有する。

このため、本光学測定装置で使用される測定シーケンスファイルは、 4つの駆動プロファイル指定データと、測定点の X及び γ座標 _x、 yと、 1つの Z座標 z と、測定時間指定データ t とから構成される測定条件データとが設定されるファィルとなっている。そして、本光学測定装置内のコンピュ一タは、ステップ S 1 0 4相当のステップにおいて、移動機構 3 3に対して、位置 Z iへの移動を指示する。その結果、各反射器 1 4 a〜l 4 dは、それぞれ、測定点の Z座標が、 Z i +

Δ Z a > Z i +△ Zし、 Z i +△ Z <：.、 Z i +△ Z ,J (△ Z a、 △ Z b、 △ Z c、 △ Z dは、参照光間の光路差に応じた定数、参照光変調機構 3 0— 3の構造で決定される ) となる位置に移動される。その後、コンピュータは、第 1実施形態の光学測定装置内のコンピュータ 5 1 と全く同じ処理を行う。

このような構成を有する第 3実施形態の光学測定装置は、第 1実施形態の光学測定装置に比して、同時に測定する測定点の選択の自由度は狭くなることにはなるが、やはり、複数の測定点に関するデータを同時に計測できる。このため、第 3実施形態の光学測定装置を用いれば、短時間で必要とするデータの測定を完了できることになる。また、反射器駆動機構 3 1 a *〜3 1 として、反射器の移動可能な範囲が狭い機構を用いることが出来るので、第 3実施形態の光学測定装置は、安価に製造が可能な装置にもなつている。

<第 4実施形態 >

第 4実施形態の光学測定装置は、第 1実施形態の光学測定装置を変形したものであり、参照光変調機構の構成と、コンピュータの動作手順が異なる装置となつている。

図 5に、第 4実施形態の光学測定装置が備える参照光変調機構の構成を示す。図示したように、第 4実施形態の参照光変調機構 3 0 _ 4は、反射器 1 4 a ^#〜l 4 d ^#、回転軸 54を有する固定部材 3 4、反射器駆動機構 3 1 ^#、位置センサ 5 0 ^#とからなる。反射器 1 4 a ^#〜 1 4 d ^#は、いわゆる、シリンドリカルミラーであり、それぞれ、固定部材 34が基準位置にあるときに、対応するレンズ系 1 3 a〜 1 3 dからの分離参照光が、中心に入射されるよう、固定部材 3 4に対して取り付けられている。また、反射器 1 4 a ^#〜l 4 d ^#は、回転軸 54 (の中心）からの距離に応じた曲率半径を有する。すなわち、各反射器は、回転軸 54を中心とした固定部材 34の回転が生じても、入射された光を、その入射方向と同じ方向に戻せる形態を有する。

反射器駆動機構 3 1 ^#は、固定部材 3 4の回転軸 54に接続されており、固定部材 3 4を、与えられた駆動プロファイル指示データに従って揺動する。すなわち、第 4実施形態の光学測定装置では、回転軸 54の回転に伴い、各参照光の光路長が、回転軸 54と各反射器 1 4^#の距離の比に応じた速度で変化する。位置センサ 5 0 ^#も、回転軸 54に接続されており、位置センサ 5 0 ^#は、回転軸 54の基準位置からの回転角（固定部材 3 4の姿勢）を示すデータを出力する。

一方、図示していないコンピュータには、反射器 1 4 a ^#〜 1 4 d ^#の、回転軸 54からの距離に関するデータ、位置センサ 5 0 ^#の出力と固定部材 3 の実際の位置（姿勢）との対応関係を示すデータ等が記憶（設定）されている。また、コンピュ一タは、測定シーケンスファイル作成プログラム実行時、 1つの駆動プロフアイル指定データ（回転角度範囲 Δ Θと角速度の時間変化パターンを規定する時間変化パターンデータからなる）と、測定点の X及び Y座標 x、 yと、 1つの Z座標 z と、測定時間指定データ t とから構成される測定条件データとが記憶された測定シーケンスファィルを作成する。

そして、本光学測定装置内のコンピュータは、測定プログラムに従った制御の実行時、ステップ S 1 04相当のステップにおいて、反射器駆動機構 3 1 ^#に対して、反射器 1 4 d ^#に関係する測定点を位置 z iに移動させるための指示を出す。その結果、他の反射器 1 4 a *〜 1 4 c ^#は、それぞれ、測定点の Z座標が、 Z i + δ ζ :Λ Θ ), ζ； + J ζ Λ θ ), ζ , + δ ζ ^ )となる位置に移動される（第 4実施形態の光学測定装置では、第 3実施形態の光学測定装置とは異なり、光路長の差が、回転軸 54の角度^の関数となる）。その後、コンピュータは、第 1実施形態の光学測定装置内のコンピュータ 51と同様に動作する。すなわち、コンビュ —タは、反射器駆動機構 31^#に対して、微少変動動作の開始を指示する。微少変動動作の開始が指示された反射器駆動機構 31 ^#は、回転軸 54を、駆動プロファィル指定データに従い、その時点における角度^を中心とした土 Δ の角度範囲内で回動し、コンピュータは、信号処理回路から、 4測定点に関する情報を含む測定デ一タを取得していく。

この第 4実施形態の光学測定装置を用いても、複数の測定点に関するデータを同時に計測できるので、第 1ないし第 3実施形態の光学測定装置と同様に、短時間で必要とするデータの測定を完了できることになる。また、第 4実施形態の光学測定装置を形成する際には、 1つの反射器駆動機構を用意すれば良いだけであるので、第 4実施形態の光学測定装置は、第 1ないし第 3実施形態の光学測定装置に比して、安価に製造できる装置にもなつている。

ぐ第 5実施形態 >

第 5実施形態の光学測定装置も、第 4実施形態の光学測定装置と同様に、第 1 実施形態の光学測定装置とは、参照光変調機構の構成と、コンピュータの動作手順が異なる装置となっている。

図 6に、第 5実施形態の光学測定装置に備えられている参照光変調機構の概略構成を示す。図示したように、第 5実施形態の光学測定装置には、 2つの反射器駆動機構 31 L、 31 Rと、 4つの反射器 14 a +〜14 d+と、位置センサ 50 a〜50 dと、部材 35L、 36R、 36 36₂によって構成された参照光変調機構 30— 5が設けられている。

反射器駆動機構 31 L、 31 Rは、第 1実施形態の光学測定装置内に設けられている反射器駆動機構 31と同じ機能を有する。すなわち、反射器駆動機構 31 L、 31 Rは、それぞれ、コンピュータから指示された位置に、部材 35 L、 3 5Rを移動するとともに、変動の開始が指示された際には、自らに与えられている駆動プロファイル指定データに従い、部材 35 L、 35 Rが現在位置を中心として微小に変動するように、部材 35 L、 35 Rの位置を制御する。

図中に円が示されている部分において、部材 35 L、 35Rあるいは反射器 1 4 a +〜l 4 d + (が取り付けられた部材）は、部材 3 6】、 3 6 2に対して回動自在に取り付けられている。このため、反射器 1 4 a +〜1 4 d ⁺の姿勢は、部材 3 5 L、 3 5 Rがどのような位置に移動しても（部材 3 6 i、 3 6 ₂の角度が変わつても）、常に、一定に制御される。すなわち、参照光変調機構 3 0— 5は、部材 3 6 3 6 ₂がどのような姿勢をとつても、レンズ系 1 3 a〜l 3 dからの光が、反射器 1 4 a +〜1 4 d ⁺で反射されて、レンズ系 1 3 a〜1 3 dに戻る構成を有している。

図示していないコンピュ一タには、反射器 1 4 a ⁺〜l 4 d +の取り付け位置に関するデータ等が記憶（設定）されている。また、コンピュータは、測定シ一ケンスフアイル作成プログラムに従った動作を行った際、 2つの駆励プロフアイル指定データと、測定点の X及び Y座標 x、 yと、 2つの Z座標 _{Z l}、 z ₂と、測定時間指定データ t とから構成される測定条件データとが記憶された測定シーゲンスフアイルを作成する。

そして、本光学測定装置内のコンピュータは、測定プログラムに従った制御の実行時、ステップ S 1 0 4 (図 2 ) 相当のステップにおいて、反射器駆動機構 3 1 Rに対して、反射器 1 4 a +に関係する測定点を位置 z , iに移動させるための指示を出し、反射器駆動機構 3 1 Lに対して、反射器 1 4 d ⁺に関係する測定点を位置 z _{2 i}に移動させるための指示を出す。その後、コンピュータは、第 1実施形態の光学測定装置内のコンピュ一タ 5 1 と同様の処理を行い、 4測定点に関する測定データを取得していく。

この第 5実施形態の光学測定装置を用いても、やはり、複数の測定点に関するデータを同時に計測できるので、第 1ないし第 3実施形態の光学測定装置と同様に、短時間で必要とするデータの測定を完了できることになる。

<第 6実施形態 >

第 6実施形態の光学測定装置は、第 4実施形態の光学測定装置を変形したものであり、第 4実施形態の光学測定装置とは、参照光変調機構の構成と、コンビュ —夕の動作手順が異なる装置となっている。

図 7に、第 6実施形態の光学測定装置が備える参照光変調部の構成を示す。図示してあるように、第 6実施形態の参照光変調部 3 0— 6は、反射器 1 4 a〃〜 14 d〃、反射器駆動機構 3 1〃、位置センサ 50〃とからなる。反射器 14 a " 〜14 d〃としては、回転中心を有し、側面が鏡面である板状の部材であって、回転中心から側面までの距離が、回転角に応じて変化する形状の部材が用いられている。具体的には、図中に例示してあるように、反射器 14 d〃は、回転角

(単位は、ラジアン； 0)≤ θ≤ 2 π、の位置にある側面までの距離 L d ( ）が、 L d _n+ A L d · θ / 2 π (いわゆる、アルキメデス曲線）で表される部材から構成されている。そして、反射器 14 a" 〜14 c" は、 L d。、 A L dに相当する長さ L a。、 Δ L a , L b u、 A L b、 L c。、 Δ L bが、他の反射器構成部材とは異なる部材から構成されている。

反射器 14 b〃〜14 d〃の回転中心には、反射器駆動機構 3 1〃の回転軸が接続されている。位置センサ 50〃も、固定部材 53の回転軸に接続されており、位置センサ 50〃は、当該回転軸の基準位置からの回転角を示すデータを出力する

反射器駆動機構 31〃は、コンピュータによって、第 4実施形態の反射器駆動回路 3 1 ^#と同様に制御される。すなわち、反射器駆動機構 3 1〃は、駆動プロファィル指定データとして、回転角度範囲 Δ Θと角速度の時間変化バタ一ンデータが与えられる。そして、反射器駆動機構 3 1〃は、 z位置への移動が指示された際、反射器群を回転させることによって、レンズ系 1 3側に、その zに対応する。で表される側面を向ける。その後、微少変動動作の開始を指示された際に、時間変化パターンデータで規定される角速度で回転角が変わり、かつ、 Θ、、一 Θ / 2〜 0 + Δ ^ノ 2で表される範囲の側面がレンズ系 1 3側に向くように、回転軸を制御する。

図示していないコンピュー夕には、反射器 14 a" 〜 14 d〃の形状データ ( L₀、等）、が記憶（設定）されており、コンピュータは、それらのデータと、位置センサ 50〃が出力するデータ、 AZD変換器が出力するデータを用いて、 L X。 + Δ L X · ? ο/27Γ ( X = a〜d ) の値によつて深さが定まる 4測定点における光学特性データを算出する。

この第 6実施形態の光学測定装置を用いても、やはり、複数の測定点に関するデータを同時に計測できるので、他の各実施形態の光学測定装置と同様に、短時間で必要とするデータの測定を完了できることになる。

なお、本実施形態では、反射器駆動機構 31〃として、反射器群を、一定の角度範囲で反復運動させる機構を用いているが、反射器群を回転させる機構を用いても良い。このような機構を用いた場合にも、コンピュータは、位置センサ 50 〃の出力するデータから、各参照光の光路長、および、各参照光が関係する信号を弁別するための情報を得ることができるので、やはり、深さの異なる 4測定点に関する光学特性データを並列的に算出できることになる。また、各反射器の形状は、図 7に示した形状に限られるものではなく、コンピュータが、位置センサ 50〃から与えられるデータ（相当のデータ）に基づき、その時点において形成されている各参照光の光路長が認識でき、かつ、 AZD変換器が出力するデー夕から、各参照光が関係した信号を弁別できる形状であれば、どのような形状をも用いることが出来る。

<第 7実施形態 >

図 8に、第 7実施形態の光学測定装置の構成を示す。第 7実施形態の光学測定装置の参照光変調部 30— 7を除く各部は、第 1実施形態の光学測定装置の各光路に偏波保持光ファイバを採用したものとなっている。このため、第 7実施形態の光学測定装置では、ハーフミラ一を利用した（強度分割型の）光合波器 18，光合分波器 1 1の代わりに、分布結合型の光合波器 17' 、光合分波器 1 1' が用いられている。

図示してあるように、本光学測定装置内の参照光変調機構 30— 7は、光分波器 18と、変調機構 38 a〜38 dと、異なる長さを有する光ファイバ 25 a ' 〜25 d ' と、光合波器 19を備える。光分波器 18は、光フアイバ光路 23 を介して入力される参照光を 4つの光に分離して、光ファイバ 25 a' 〜25 d ' に供給する。変調機構 38 a〜 38 dは、円柱状のピエゾ素子（ P Z T ) とその駆動回路から構成されており、変調機構383〜38 (3 ( ピエゾ素子）には、それぞれ、光ファイバ 25 a' 〜25 d' の一部が巻き付けられている。光ファィバ 25 a' 〜25 d' の他端は、光合波器 19に接続されており、光合波器 1 9は、光ファイバ 25 a' 〜25 (Γ からの光を合波し、光ファイバ光路 23' を介して光合分波器 1 1' に供給する。すなわち、この光学測定装置では、光フアイバ 2 5 a ' 〜2 5 d ' に外力を加えることによって、その内部を伝播する参照光に変調が施される参照光変調機構 3 0— 7が用いられている。コンピュータ 5 1による変調機構 3 8 a〜3 8 dの制御手順は、第 1実施形態の光学測定装置内のコンピュータ 5 1が反射器駆動機構 3 1 a〜3 1 dに対して行っているものと基本的には同じものであるので説明は省略する。

この第 7実施形態の光学測定装置を用いても、やはり、複数の測定点に関するデータを同時に計測できるので、他の各実施形態の光学測定装置と同様に、短時間で必要とするデータの測定を完了できることになる。また、第 7実施形態の光学測定装置は、光ファイバを用いているので、小型化が容易な装置にもなつている

なお、本光学測定装置は、偏波保持光ファイバを用いて構成されているが、単一モード光ファイバを用いても良いことは当然である。ただし、単一モード光フアイバは、偏波安定性が、偏波保持光ファイバに比して劣るので、単一モード光フアイバを用いた場合、外乱や温度変化の影響を受けやすい装置が形成されてしまう。このため、光ファイバを用いて光学測定装置を構成する際には、偏波保持光ファイバを用いることが望ましい。

<第 8実施形態 >

図 9に、第 8実施形態の光学測定装置の構成を示す。図示したように、第 8实施形態の光学測定装置は、 4つの光源 1 0 a〜l 0 dを備える。光源 1 0 a〜l 0 dは、互いに異なる波長 a〜>i dの短コヒ一レント長光を発生する光源となつている。

各光源 1 0 X ( X = a〜 d ) によって、短コヒ一レント長光が射出される光路 2 1 X上には、第 1実施形態で用いられている光合分波器 1 1 と同じ光回路である光合分波器 1 1 Xが設けられている。そして、光合分波器 1 1 Xの測定光出力側（光路 2 2 X上）には、波長多重用合分波器 5 5が設けられている。

波長多重用合分波器 5 5は、光合分波器 1 1 a〜l 1 dからの波長 / i a〜 >i d の短コヒ一レント長を合波した光を、走査光学系 1 2方向に射出し、走査光学系 1 2方向から入射された光を、その波長に応じた光路 2 2に射出する光回路である。すなわち、波長多重用合分波器 5 5は、測定対象試料側から入射された光のうち、波長 aの光を光路 22 a上に射出し、波長 / ί bの光を光路 22 b上に射出する。そして、波長 cの光を光路 22 c上に射出し、波長 dの光を光路 2 2 d上に射出する。

光合分波器 1 1 a〜： L 1 dの光路 24 a〜24 d側には、レンズ系 1 3 a〜l 3 dが設けられており、レンズ系 1 3 a〜l 3 dを介して参照光が入射される位置に、部材 32に固定された反射器 14 a〜l 4 dと、反射器 14 a〜14 dを (部材 32を）駆動する反射器駆動機構 3 1と位置センサ 50からなる参照光変調機構 30— 8が設けられている。また、光合分波器 1 1 a〜l 1 dの光路 23 a〜23 d側には、光合波器 56が設けられており、光合波器 56は、光合分波器 1 1 a〜 l i dからの干渉光を合波した光を光電変換器 40に供給する。

このように、第 8実施形態の光学測定装置は、反射器 14 a〜14 dが、 1つの反射器駆動機構 31によって同一の速度で駆動されるように構成されているが、各反射器に入射される参照光は、波長の異なる光となっている。すなわち、反射器の移動速度は同じであるが、参照光に施される変調パターンは、異なったものとなっている。このため、光電変換器 40の出力には、各実施形態の光学測定装置と同様に、深さの異なる 4測定点からの反射光成分の大きさを弁別できる形態の信号が含まれており、コンピュータ 51は、 A/D変換器 44からの出力を、第 1実施形態の光学測定装置内のコンピュ一タ 51 と同様の手順で処理することによって、 4測定点に関する光学特性データを同時に取得する。

なお、光合波器 56を設けずに、各光合分波器 1 l a〜 l i dから出力される光を 4個の光電変換器を設け、各光電変換器の後段に、増幅器、 BP F、整流器- LPF、対数増幅器あるいは増幅器、 A/D変換器からなる回路（第 2実施形態の信号処理回路内で用いられているような回路）を付加し、各 AZD変換器の出力がコンピュー夕に供給されるように光学測定装置を構成しても良いことは当然である。

<第 9実施形態 >

第 9実施形態の光学測定装置の説明を行う前に、図 1 0ないし図 1 2を用いて. 第 9実施形態の光学測定装置で使用されている光変調装置 1 10の構成、動作を説明する。図 10に示したように、光変調装置 1 10は、ミラ一駆動機構 1 13と、ミラ一駆動機構 1 13に取付けられた全反射ミラ一 1 1 2とを備える。ミラ一駆動機構 1 13は、全反射ミラー 1 1 2を矢印 1 19方向（法線方向）に移動させるための機構であり、光変調装置 1 10のべ一スプレートに取付けられている。また、光変調装置 1 10は、全反射ミラ一 1 12と並行となるようにべ一スプレートに取付けられた半透過ミラー 11 1を備える。なお、光変調装置 1 10では、ミラ —駆動機構 1 13として、ピエゾ素子とその制御回路からなる機構が用いられており、半透過ミラ一 1 1 1として、透過率 Tが 50%の半透過ミラーが用いられている。

すなわち、光変調装置 1 10は、図 1 1に模式的に示したように、半透過ミラ — 1 1 1に "0" 度の入射角で光が入射された場合、その入射光の一部の半透過ミラ一 1 1 1における反射結果である 0次光と、入射光の一部が、全反射ミラ一 1 12で " i " 回反射された結果である i次光（ i = 1、 2、 3、 …）とを出力する装置となっている。

そして、半透過ミラ一 1 1 1として、透過率 Tが 50 %のものが用いられているので、例えば、周波数 f uのレーザ光を半透過ミラー 1 1 1に "0" 度の入射で入射し、かつ、ミラー駆動機構 1 13を用いて全反射ミラー 1 12を一定速度 Vで移動させた場合、光変調装置 1 10は、図 12に示したようなスペクトルの光を出力することになる。

すなわち、 0次光は、全反射ミラ一 1 1 2の運動の影響を受けない光であるため、 0次光としては、入射光の周波数 f ₍」と同じ周波数の光が出力される。一方、全反射ミラ一 1 12で i回反射された光である i次光（ i二 1、 2、 …；）は、その光路長が速度 V · iで変化するので、 i次光としては、周波数が f ₍,から - iだけシフトした光が出力される。なお、は、その値が全反射ミラー 1 12 の移動速度 Vに応じて定まる定数である。

また、半透過ミラ一 1 1 1の透過率 Tが 50%であるので、光変調装置 1 10 から出力される i次光（ i = 1、 2、 …）は、 i— 1次光の 1ノ2の強度を有する光となる。（光変調装置 1 10から出力される i次光の強度 Iは、 T' = TZ1 00とし、入射光の強度を I とし、各ミラーが理想的なミラ一であるとした場合、 I = I Q · T ' ² ( 1— T ' ) ¹— ¹で表される。）また、ある時刻 tにおける半透過ミラ — 1 1 1と全反射ミラー 1 12との間隔を d ( t ) とすると、時刻 tにおける i 次光は、 i— 1次光との光路長の差が 2 d ( t ) である光ともなつている。

このように、光変調装置 1 10は、周波数並びに光路長が互いに異なる複数の光成分を含む光を生成（出力）することが出来る装置となっている。

以下、この光変調装置 1 10を用いて構成された第 9実施形態の光学測定装置の構成、動作を説明する。

図 13に、第 9実施形態の光学測定装置の構成を示す。第 9実施形態の光学測定装置は、眼を測定対象とする OCT装置として構成してあり、図示してあるように、光源 1 20と光源 1 21とを備える。

光源 120は、測定に用いられる光を発生する光源であり、波長が、およそ、 830 nmであり、コヒ一レント長が、およそ、 10 /mである光（以下、短コヒ一レント長光と表記する）を発生するスーパ一 · ノレミネッセンス · ダイォ一ド ( S LD ) を用いて構成されている。なお、波長が 830 n mの光を測定に用いているのは、そのような近赤外領域の光が、測定対象としている眼に損傷を与えることがなく、かつ、組織への浸透度も良いからである。また、光源 120は、デジタル信号によってオンオフ制御が行える光源となっており、図示していない信号線によって、コンピュータ 131と接続されている。

光源 121は、可視光を発生する光源であり、波長 633 nmの光を発生する半導体レーザによつて構成されている。

光源 1 20が短コヒ一レント長光を出力する光路 140上には、光合波器 12 2が設けられている。また、光源 121が可視光を出力する光路 146上には、全反射ミラ一 124が設けられている。

光合波器 1 22は、光路 140側から入射される光を、そのまま（光路 141 方向に）直進させ、図において下方から入射される光を、光路 141方向に導く、ハーフミラ一を利用した光回路であり、光源 1 21と全反射ミラー 1 24は、光源 121からの光が光路 141上に導かれるよう、光合波器 122に対して配置されている。

すなわち、光源 121、全反射ミラー 124、光合波器 1 22は、短コヒ一レント長光と同じ光路上に、可視光（いわゆる、エイミングビーム）を載せるためのコンポーネントとなっており、光源 1 2 1は、短コヒ一レント長光が、測定対象試料 1の目的とする位置に照射されることを確認する際に駆動される。従って、短コヒ一レント長光として可視光領域の光を用いる場合（測定対象がそのような光を照射しても良いものであった場合）には、これらのコンポーネントを設けずに光学測定装置を構成することが出来る。また、測定対象試料 1内で反射、散乱された短コヒ一レント長光を、可視化して観察するための C C Dカメラなどを用いた場合にも、これらの要素を設けずに光学測定装置を構成することが出来る。光路 1 4 1上には、光合分波器 1 2 3が設置されている。光合分波器 1 2 3も、ハーフミラ一を利用した光回路であり、光合分波器 1 2 3は、光路 1 4 1側から入射される短コヒ一レント長光を分割して、光路 1 4 2および光路 1 4 3上に射出するとともに、光路 1 4 2および光路 1 4 3側から入射される光を結合（合波）して、光路 1 4 4上に射出する。以下、光合分波器 1 2 3によって分割された短コヒ一レント長光のうち、光路 1 4 2上に射出される光を測定光、光路 1 4 3上に射出される光を参照光と表記し、光路 1 4 4上に射出される光を干渉光と表記する。

光路 1 4 2上には、走査光学系 1 2 5が設けられている。走査光学系 1 2 5は、測定光の導入位置（測定部位）を変えるため機構を備えた光学系である。走査光学系 1 2 5は、外部機器からその動作内容が制御できるものとなっており、コンピュータ 1 3 1からの信号によって制御される。

光路 1 4 3上には、位置制御機構 1 1 8が接続された光変調装置 1 1 0が設けられている。位置制御機構 1 1 8は、光変調装置 1 1 0と光合分波器 1 2 3との間の距離を変更する機構であり、コンピュータ 1 3 1から与えられる制御情報に応じた動作を行う。

光路 1 4 4側には、入射された光の強度に応じたレベルの電流信号を出力する光電変換器 1 2 6が設けられている。光電変換器 1 2 6の後段には、増幅器 1 2 7、 B P F (Band-Pass Fi Iter；帯域通過フィルタ） 1 2 8、 A Z D変換器 1 2 9 からなる信号処理回路 1 3 0が設けられており、 A / D変換器 1 2 9の出力がコンピュ一タ 1 3 1に与えられている。光電変換器 1 2 6は、ァバランシヱフォトダィォ一ドとその駆動回路からなる回路である。光電変換器 1 2 6が出力する干渉光の強度に応じたレベルの電流信号は、信号処理回路 1 3 0内の増幅器 1 2 7によって、電圧信号への変換と增幅が行われる。 B P F 1 2 8は、増幅器 1 2 7の出力する電圧信号に含まれる、周波数が所定の領域にある交流成分のみを通過する。この B P F 1 2 8の通過帯域は、ミラ一駆動機構 1 1 3に与えられることがある駆動プロファィル指示データに応じたものに設定されている（ B P F 1 2 8の通過帯域によって、ミラ一駆動機構 1 1 3に対して与えることができる駆動プロファィル指示データの内容が制限されている）。 A Z D変換器 1 2 9は、コンピュータ 1 3 1の制御下、 B P F 1 2 8が出力するアナ口グ電圧信号をデジタル信号に変換する処理を行う。

コンピュータ 1 3 1には、測定シーケンスファイル作成プログラム、測定プログラム、データ処理プログラム、光変調装置 1 1 0が基準位置にあるときの光路長に関するデータ等が記憶されている。

コンピュータ 1 3 1に記憶されているプログラムのうち、測定シーケンスファィル作成プログラムは、駆動プロファイル指定データ（詳細は後述）と、測定すべき幾つかの点に関する 3次元座標データと、各測定点の測定時問指定データとを含む測定シ一ケンスファイルを、対話形式で作成するためのプログラムとなつている。また、測定プログラムは、測定を実際に行う際に起励されるプログラムとなっており、測定プログラムが起動された場合、コンピュータ 1 3 1は、操作者によって指定された測定シーケンスファィル内のデータに基づき、測定条件並びに手順を認識し、各測定点に関する光学特性データを測定していく。そして、測定結果が記憶された測定データファイルを作成し、測定プログラムを終了する _c また、デ一タ処理プログラムは、測定データファイルに記憶されたデータを、 2 次元像や 3次元像、あるいは、生データの形で、モニタ 1 3 2、あるいは、プリンタ 1 3 3に出力させるためのプログラムとなっている。

以下、この光学測定装置の総合的な動作を説明する。

本光学測定装置を用いて測定を行う者（操作者）は、実際の測定に先駆けて、測定シ一ケンスフアイル作成プログラムを走らせることにより、測定シーケンスフアイルを幾つか（少なくとも 1つ）作成し、コンピュータ 1 3 1内部に格納しておく。

測定シ一ケンスフアイル内の設定される駆動プロファィル指定デ一タは、ミラ —駆動機構 1 1 3による全反射ミラ一 1 1 2の駆動プロファイルを指定するためのデータとなっており、駆動プロファイルの種類を示す種類指定データと、周期を規定する周期データ、振幅を規定するデータからなる。本光学測定装置では、種類指定データとして、全反射ミラー 1 1 2の位置が時間に対して正弦波状に変化することになるデータや、三角波状、鋸歯状に変化することになるデータ等が用意されている。また、周期、振幅データとしても標準的な値が用意されており、操作者は、各データを組み合わせることによって、測定に使用する駆動プロファィル指定データを決定しておく（測定シーケンスファイル内に記憶しておく）。なお、詳細は後述するが、振幅データの標準値は、極めて小さい値（全反射ミラ — 1 1 2が微小に振動することになる値）となっている。

さらに、操作者は、測定点の X、 Y及び Z座標 x、 y、 z と、測定時間指定デ —タ t とから構成される測定条件データを、必要なだけ、測定シーケンスフアイル内に設定しておく。ここで、 Z座標は、測定点の深さ方向に設定された座標であり、 X， Y座標は、深さ方向に垂直な平面上に設定された直交座標である。そして、操作者は、実際に測定を開始する際に、測定プログラムを走らせる。測定プログラムに従った動作を開始したコンピュータ 1 3 1は、まず、走査光学系 1 2 5に対して、イニシャライズ命令を出すことによって、走査光学系 1 2 5の状態を基準状態とする。すなわち、コンピュータ 1 3 1は、測定光が導入される位置（ X， Y ) が基準位置（ X o、 y ϋ ) となるようにする。

次いで、コンピュータ 1 3 1は、操作者からの測定シーケンスファイル名入力を待機する状態に移行する。そして、測定シーケンスファイル名が入力されたときに、指定された測定シーケンスファイルに記憶された、駆動プロフアイル指定データと、後続する各測定条件データ内の要素データ X y i、 t i ( i = l〜Nmax ) を読み出す。次いで、コンピュ一タ 1 3 1は、駆動プロフアイル指定データを、ミラ一駆動機構 1 1 3内の制御回路に通知し、測定の開始を指示する操作がなされるのを待機する。

一方、操作者は、測定プログラムを走らせた後、使用する測定シーケンスファィル名を入力するとともに、光源 1 2 1をオンとして測定光が照射される位置を確認しつつ、測定対象試料 1の位置や、光学測定装置の位置を調整することによつて、測定対象試料 1 と光学測定装置の相対位置関係が、所定の位置関係をとるようにする。そして、位置関係の調整が終わったときに、光源 1 2 1をオフとし、コンピュータ 1 3 1に、測定の開始を指示する。

測定の開始を指示されたコンピュ一タ 1 3 1は、図 1 4に示した流れ図に従つて動作する。

すなわち、コンピュータ 1 3 1は、まず、変数 i に " 1 " をセット（ステップ S 2 0 1 ) し、光源 1 2 0 (測定用光源）に、動作開始（短コヒ一レント長光の発生開始）を指示する（ステップ S 2 0 2 ) 。また、コンピュータ 1 3 1は、モニタ 1 3 2に、測定結果を図示するためのグラフ枠を表示する。

次いで、コンピュータ 1 3 1は、走査光学系 1 2 5に対して、測定光導入位置を、位置（X , y i )に変更することを指示する（ステップ S 2 0 3 ) 。さらに、コンピュ一タ 1 3 1は、位置制御機構 1 1 8に、光変調装置 1 1 0の位置を、位置 z iへ移動することを指示する（ステップ S 2 0 4 ) 。

ステップ S 2 0 4の終了後、コンピュータ 1 3 1は、指示を出した機器から、位置の変更が完了したことを示す情報が入力されるのを待機（ステップ S 2 0 5 ) する（指示を出した機器がない場合には、情報入力を待機することなく、ステツプ S 2 0 5を終了する）。そして、指示を出した全ての機器から、当該迎知を受けた際（ステップ S 2 0 5 ； Y ) に、コンピュータ 1 3 1は、ミラ一駆動機構 1 1 3の制御回路に対して、微少駆動動作（駆動プロファイル指示データに従った駆動制御動作）の開始を指示（ステップ S 2 0 6 ) する。そして、 A Z D変換器 1 2 9からデータを周期的に取得する処理を開始し、取得した各データを、 i番目の測定データとして記憶していく（ステップ S 2 0 7 ) 。

そして、そのような処理を、時間 t ；の間、行つた後に、コンピュータ 1 3 1は、ミラ一駆動機構 1 1 3に対して、微少駆動動作の停止を指示して、ステップ S 2 0 7を終了する。

ステップ S 2 0 7の終了後、コンピュ一タ 1 3 1は、変数 iの内容を、 " 1 " インクリメント（ステップ S 2 0 8 ) して、 i ≤ N maxであった場合（ステップ S 2 0 9 ； Y ) には、次の測定を行うために、ステップ S 2 0 3からの処理を、再度、実行する。一方、 i > Nmaxであつた場合（ステップ S 2 0 9 ； N ) 、コンビュ一タ 1 3 1は、測定用光源 1 2 0等に対して、動作の停止を指示（ステップ S 2 1 0 ) する。

その後、コンピュータ 1 3 1は、ステップ S 2 0 7で取得した各測定データに対して、駆動プロファイル指定データの内容を考慮した周波数解析を行い、 K X Nmax個の測定点に関する光学特性データを算出 ·記憶（ステップ S 2 1 1 ) し、図示した処理を終了する。

すなわち、光変調装置 1 1 0が出力する光には、周波数並びに光路長が互いに異なる複数の光が含まれている（図 1 2参照）ので、ステップ S 2 0 7において得られる深さ z iの測定点に関する 1つの測定データには、深さ z i , Z i + d、 z i + 2 d、 ···、 z i + ( K - 1 ) dの測定点に関する光学特性データを求めることが出来るデータが含まれている。ステップ S 2 1 1では、これらの深さの測定点に関する光学特性データを、深さ z iの測定点に関する 1つ測定データから求める処理が、 1〜Nmaxの各 i に対して行われる。なお、 dは、光変調装置 1 1 0内のミラーの配置形状によって定まる値（ i + 1次光と i次光の光路長の差）であり、 Kは、必要とされる測定精度から定められる整数値である。

このように、本光学測定装置を用いれば、深さの異なる多数の測定点の光学特性データを同時に得ることができるので、測定を短時間で完了することができる。また、周波数の異なる複数の参照光を生成するための機構として、光変調装置 1 1 0が用いられているので、本光学測定装置は、既に説明した他の実施形態の光学測定装置よりも安価に、かつ、コンパクトに製造できる装置となっている。なお、この第 9実施形態の光学測定装置において、全反射ミラー 1 1 2をミラ一駆動機構 1 1 3によって微小に変動させ、光変調装置 1 1 0全体を位置制御機構 1 1 8で移動させているのは、測定点の位置をほぼ固定した状態で測定が行えるようにするためであり、深さの異なる複数の測定点の光学特性デ一タを同時に取得できるようにするためではない。換言すれば、深さの異なる複数の測定点の光学特性データを同時に取得できるようにするために必要なことは、光変調装置 1 1 0内の全反射ミラー 1 1 2を移動することだけであるので、ミラー駆動機構 1 1 3による全反射ミラ一 1 1 2の移動だけで、測定点の移動とともに、参照光に波長のシフトが施されるようにしても、深さの異なる複数の測定点を同時に測定することができる光学測定装置を得ることができる。

また、第 9実施形態の光学測定装置は、全反射ミラー 1 1 2が移動される光変調装置 1 1 0を用いたものであつたが、半透過ミラ一1 1 1、あるいは、半透過ミラー 1 1 1並びに全反射ミラ一 1 1 2が移動される光変調装置を用いても、全く同機能の光学測定装置を得ることが出来る。

ぐ第 1 0実施形態 >

第 1 0実施形態の光学測定装置は、第 9実施形態の光学測定装置と、使用されている光変調装置の構成のみが異なる装置となっている。このため、ここでは、第 1 0実施形態の光学測定装置で使用されている光変調装置 1 1 0 bの説明のみを行うことにする。

図 1 5に示してあるように、光変調装置 1 1 0 bは、ミラー駆動機構 1 1 3と、ミラー駆動機構 1 1 3に取付けられた全反射ミラ一 1 1 2とを備える。ミラ一駆動機構 1 1 3は、全反射ミラー 1 1 2を矢印 1 1 9方向（法線方向）に移動させるための機構であり、光変調装置 1 1 0 bのべ一スプレートに取付けられている。さらに、光変調装置 1 1 0 bは、図示してあるような配置でベースプレートに取付けられた半透過ミラ一 1 1 4と全反射ミラ一 1 1 5とを備える。なお、光変調装置 1 1 O bでは、ミラ一駆動機構 1 1 4として、ピエゾ素子とその制御回路からなる機構が用いられており、半透過ミラ一 1 1 4として、透過率丁が 1 0 %の半透過ミラ一が用いられている。

すなわち、光変調装置 1 1 0 bは、図 1 6 ( a ) 、 ( b ) に模式的に示したように、半透過ミラ一 1 1 4に 4 5度の入射角で光が入射された場合、その入射光の一部の半透過ミラー 1 1 4における反射結架である 0次光と、入射光の一部が、全反射ミラー 1 1 2で " i " 回反射された結果である i次光（ i = 1、 2、 ··· ) とを出力する装置となっている。

そして、半透過ミラ一 1 1 4として、透過率 Tが 1 0 %のものが用いられているので、例えば、周波数 f Qのレーザ光を半透過ミラ一 1 1 4に 4 5度の入射角で入射し、かつ、ミラー駆動機構 1 1 3を用いて全反射ミラ一 1 1 2を一定速度 V で移動させた場合、光変調装置 1 10 bは、図 17に示したようなスぺクトルの光を、入射光と同じ光軸上に出力することになる。

すなわち、全反射ミラ一 1 1 2で反射されていない 0次光（周波数 ί ₍₁の光）は、入射光と同じ光軸上には戻らない（図 16 ( a ) 参照）ので、光変調装置 1 10 bからは出力されない。

また、全反射ミラ一 112で i回反射された光である i次光（ i = 1、 2、 …）は、 f _Q + A f · iの周波数を有する光として、光変調装置 1 10 bから出力される。そして、半透過ミラ一 1 14の透過率 Tが 10%であるので、光変調装置 1 10 bから出力される i次光（ i = 1、 2、 …）は、 i一 1次光のおよそ 80 % の強度を有する光となる。（この光変調装置 110 bの i次光の強度 Iは、 T'= TZ100とし、入射光の強度を I。とし、各ミラ一が理想的なミラ一であるとした場合、 Ι = Ι。 · Τ' 1—Τ')^2ί_²で表されることになる。）また、半透過ミラ一 1 14と全反射ミラ一 1 15との間の距離と、ある時刻 tにおける半透過ミラ一 1 14と全反射ミラ一 1 12との間の距離の和を d ( t ) とすると、時刻 t における i次光は、 i一 1次光との光路長の差が 2 d ( t ) である光ともなっている（図 16参照）。

このように、光変調装置 1 1 O bは、周波数並びに光路長が互いに異なる複数の光成分を含む光であって、入射光と同周波数の光を含まない光を生成することが出来る装置となっており、第 10実施形態の光学測定装置は、この光変調装置 1 10 bを用いて構成されている。

このため、第 10実施形態の光学測定装置は、第 9実施形態の光学測定装置と同様に安価に、かつ、コンパクトに製造できる装置となっている。

また、本光学測定装置は、短コヒ一レント長光の干渉を利用して光学特性データを求める装置であるので、光変調装置から出力される光に、測定光と同じ周波数の光成分が含まれている必要はない。そして、含まれていない方が、光電変換器 126に受光される光に、光学特性データの算出に用いられる光成分がより多く含まれることになる。従って、その観点からは、光変調装置 1 10 bを使用して光学測定装置を構成した方が良いことになる。しかしながら、光変調装置の出力に含まれる光成分間に付与できる光路長差の最小値（同時に測定される測定点の間隔）や、装置の全体的なサイズといった観点からは、光変調装置 1 1 0を使用して光学測定装置を構成した方が良いことになる。

<変形形態 >

各実施形態の光学測定装置は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、第 3 ないし第 8実施形態の光学測定装置を、第 2実施形態の光学測定装置で用いられている信号処理回路を用いて構成しても良い。

また、全反射ミラ一で構成された反射器 1 4の代わりに、コーナ一キューブ、キャッツアイ等を用いることも出来る。

また、各実施形態の光学測定装置では、測定用の光源として S L Dを用いているが、結果として短いコヒ一レント長の光を発生できるものであれば、どのような光源をも使用することが出来る。例えば、発光ダイ才一ド（ L E D ) 、パルス - レーザ一光源、白熱光源、干渉性の悪い連続発振レーザ一、しきい値電流を越えない電流で発振させたレーザ一、複数の多モード · レーザ一を組み合わせた光源、レーザ一励起の蛍光光源などを用いることが出来る。また、レーザ一などのコヒ一レント光源に、その出力光をランダムに変調し、位相に不規則な飛びを発生させる機器を付加することによって構成された、短コヒ一レント長光を発生する光源を用いることも出来る。

また、第 4実施形態の光学測定装置等では、参照光光路長の変更（測定点の移動）と、参照光の変調を同一の機構を用いて行われているが、測定点を移動させるための機構を別途設けて光学測定装置を構成しても良い。すなわち、第 3実施形態の光学測定装置で使用されている移動機構を、第 4実施形態の光学測定装置等に付加しても良い。また、各参照光の光路の一部に、端面を対向させた参照光用光フアイバペアを設け、その参照光用フアイバペアの端面の間隔を調整することによって参照光の光路長が変更されるよう装置を構成しても良く、その間隔を微小に変動させることによって、参照光に周波数変調が施されるようにしても良い。また、参照光側ではなく、測定光側に、光路長を変更する機構を設けても良い o

さらに、参照光を変調するための機構は、各実施形態に示したものに限られるものではなく、例えば、音響光学素子を用いた機構を採用することも出来る。また、各参照光の光路上に、別個に屈折率分布を有する光媒質を配置しておき（あるいは、全ての光路を横切るように 1つの光媒質を配置しておき）、それら（あるいはその）光媒質の、参照光の光路に対する相対位置を変化させることによつて、参照光に、互いに異なるパターンの変調が施されるようにすることも出来る, また、参照光に、周波数変調だけではなく、振幅変調もが施されるように光学測定装置を構成しても良く、振幅変調だけが施されるように光学測定装置を構成しても良い。また、各参照光路にファラデー素子などの磁界による偏光面ローテ —ターを設けることにより、偏光面の回転（モジュレーション）という形態の変調が、各参照光に施されるように装置を構成しても良い。

また、参照光の変調だけではなく、測定光の変調もが行われるように装置を構成しても良い。例えば、更に振幅変調素子等を測定光路側に設け、測定光に振幅変調が施されるようにしておき、各参照光に対する周波数変調と測定光に対する振幅変調の結果として、複数の測定点に関する情報が弁別可能な形態で含まれる光が光合分波器から射出されるように装置を構成することも出来る。

また、第 1ないし第 8実施形態の光学測定装置は、 4測定点の同時測定を行える装置であつたが、 4測定点以外の複数測定点の同時測定が行えるように装置を構成しても良いことは当然である。

また、各実施形態の光学測定装置は、測定時における、参照光の光路長の変化量が、光源が出力する短コヒ一レント長光のコヒ一レント長以下になるように制御される装置であつたが、従来の光学測定装置と同様に、参照光の光路長を所定パターンで変化させることによって、測定点の移動とともに、参照光の波長がシフトされるように装置を構成しても良いことは当然である。ただし、このように装置を構成した場合には、各実施形態の光学測定装置に比して、測定の自由度が低い（測定順等に制限が課せられる）装置が形成されることになる。

第 1 0実施形態の光学測定装置は、全反射ミラー 1 1 2が移動されるように構成された光変調装置 1 1 0 bを用いたものとなっているが、全反射ミラ一 1 1 2 と全反射ミラ一 1 1 5が共に移動されるようにした光変調装置を用いて、光学測定装置を実現しても良い。また、半透過ミラ一 1 1 4あるいは全反射ミラ一 1 1 5が移動されるようにした光変調装置を用いて光学測定装置を製造することも出来る。ただし、この場合、光変調装置から出力される光に、入射光と同じ周波数の光が含まれることになる。

Claims

請求の範囲

1 . 入射された光を合波するための光合波手段と、

短いコヒ一レント長を有する光を発生する光発生手段と、

この光発生手段が発生した光を、測定光と、第 1ないし第 N参照光とに分離する光分離手段と、

この光分離手段が分離した前記第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施した上で、それら変調を施した第 1ないし第 N参照光を前記光合波手段に導入する参照光導入手段と、

前記光分離手段が分離した測定光を測定対象試料に導入するとともに、測定対象試料によって反射、散乱された測定光を前記光合波手段に導入する測定光導入手段と、

前記光合波手段によって合波された光の強度に応じたレべルの電気信号を出力する光電変換手段と、

前記参照光導入手段が前記第 1ないし第 N参照光に施す変調パターンに基づき- 前記光電変換手段が出力する電気信号から、前記測定対象試料内の、それぞれ、その時点における前記第 1ないし第 N参照光の前記光分離手段から前記光合波手段に至る光路長に応じた位置に存在する第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する算出手段と

を備える光学測定装置。

2 . 前記参照光導入手段は、

それぞれ、前記光分離手段が分離した第 1ないし第 N参照光が入射される位置に設けられた第 1ないし第 N反射器と、

前記第 1ないし第 N反射器で反射された第 1ないし第 N参照光を前記光合波手段に導入する導入手段と、

前記第 1ないし第 N反射器の位置を制御することによって、前記第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施す反射器位置制御手段と

を含むことを特徴とする請求項 1記載の光学測定装置。

3 . 前記第 1ないし第 N反射器は、それぞれ、参照光が側面に入射される. 回転軸を有する反射器であって、参照光が入射される側面の前記回転軸の中心からの距離が、前記回転軸の回転角度に応じて変化する形状の反射器であり、前記反射器位置制御手段は、各反射器の回転軸の回転角を制御する

ことを特徴とする請求項 2記載の光学測定装置。

4 . 前記第 1ないし第 N反射器は、同一の回転軸に固定された、参照光が側面に入射される反射器であって、それぞれ、参照光が入射される側面の前記回転軸の中心からの距離が、前記回転軸の回転角度に応じて、しかも、他の反射器の当該距離の変化の割合とは異なる割合で変化する形状の反射器であり、

前記反射器位置制御手段は、前記回転軸の回転角を制御する

ことを特徴とする請求項 2記載の光学測定装置。

5 . 前記参照光導入手段は、

回転軸を有する固定部材に、その回転軸からの距離が互いに異なるように取り付けられた第 1ないし第 N反射器と、

前記回転軸の回転角度を制御することによって、前記第 1ないし第 N参照光に互いに異なるパターンの変調を施す反射器位置制御手段と

を含む

ことを特徴とする請求項 1記載の光学測定装置。

6 . 前記第 1ないし第 N反射器が、それぞれ、シリンドリカルミラーである

ことを特徴とする請求項 5記載の光学測定装置。

7 . 前記第 1ないし第 N反射器は、前記固定部材に回動自在に取り付けられており、

前記反射器位置制御手段は、前記固定部材の位置を制御するとともに、前記第 1ないし第 N反射器の反射面が、前記固定部材の傾きに応じた方向を向くように前記第 1ないし第 N反射器の前記固定部材に対する角度を制御する

ことを特徴とする請求項 5記載の光学測定装置。

8 . 前記参照光導入手段は、

それぞれ、前記光分離手段が分離した第 1ないし第 N参照光を前記光合波手段に導入するための、第 1ないし第 N電歪素子にその一部が巻き付けられた第 1ないし第 N光フアイバと、

前記第 1ないし第 N参照光に、互いに異なるパターンの変調が施されるように- 前記第 1ないし第 N電歪素子を制御する電歪素子制御手段と

を含む

ことを特徴とする請求項 1記載の光学測定装置。

9 . 前記参照光導入手段が、参照光に変調を施すための音響光学素子を含む

ことを特徴とする請求項 1記載の光学測定装置。

1 0 . 前記参照光導入手段は、

前記第 1ないし第 N参照光の光路上に設けられた屈折率分布を有する光媒質と- 前記光媒質の、前記第 1ないし第 N参照光の光路に対する相対位置を変化させることによって、前記第 1ないし第 N参照光に、互いに異なるパターンの変調を施す光媒質位置制御手段と

を含む

ことを特徴とする請求項 1記載の光学測定装置。

1 1 . 入射された光を合波するための光合波手段と、

短いコヒーレント長を有し、互いに波長が異なる第 1ないし第 N光を発生する光発生手段と、

この光発生手段が発生した第 1ないし第 N光を、それぞれ、参照光と測定光に分離することによって、第 1ないし第 N参照光及び第 1ないし第 N測定光を生成する光分離手段と、

この光分離手段が生成した第 1ないし第 N参照光に変調を施した上で前記光合波手段に導入する参照光導入手段と、

前記光分離手段が分離した第 1ないし第 N測定光を、測定対象試料の一点に導入するとともに、前記測定対象試料によって反射、散乱された第 1ないし第 N測定光を前記光合波手段に導入する測定光導入手段と、

前記光合波手段によって合波された光の強度に応じたレベルの電気信号を出力する光電変換手段と、

前記参照光導入手段が前記第 1ないし第 N参照光に施された変調パターンと、前記第 1ないし第 N参照光の波長に関する情報を用いて、前記光電変換手段が出力する電気信号から、前記測定対象試料内の、それぞれ、その時点における前記第 1ないし第 N参照光の前記光分離手段から前記光合波手段に至る光路長に応じた位置に存在する第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する算出手段と

を備える光学測定装置。

1 2 . 前記参照光導入手段は、前記算出手段によって光学特性データの算出のための電気信号が取得されるとき、前記第 1ないし第 N参照光の前記光分離手段から前記光合波手段に至る光路長である第 1ないし第 N参照光光路長の変化幅が、それぞれ、前記光発生手段が発生する光のコヒ一レント長程度またはそれ以下となる状態を維持する

ことを特徴とする請求項 1ないし請求項 1 1のいずれかに記載の光学測定装置。

1 3 . 前記第 1ないし第 N参照光光路長を変更する参照光光路長変更手段を. さらに、備える

ことを特徴とする請求項 1 2記載の光学測定装置。

1 4 . 前記参照光導入手段は、前記光電変換手段によって出力される電気信号に含まれる直流成分が " 0 " となるように振幅が設定された正弦波状の周波数変調を、前記第 1ないし第 N参照光に施す

ことを特徴とする請求項 1 2または請求項 1 3記載の光学測定装置。

1 5 . 前記参照光導入手段によって各参照光に与えられる変調バタ一ンを検出する検出手段を、さらに、備え、

前記算出手段は、前記光電変換手段が出力する電気信号と前記検出手段の検出結果とを用いて、前記第 1ないし第 Nの測定点に関する光学特性データを算出する

ことを特徴とする請求項 1ないし請求項 1 4のいずれかに記載の光学測定装置。

1 6 . 前記測定対象試料への、前記測定光導入手段による前記測定光の導入位置を変更するための測定光導入位置変更手段と、

導入位置を示す情報である導入位置情報を使用順が分かる形態で記憶する記憶手段とを、さらに、備え、

前記算出手段は、前記記憶手段に記憶された位置情報に基づき、前記測定光導入位置変更手段を制御することによって、前記記憶手段に導入位置情報が記憶された各測定点に関する光学特性データを算出する

ことを特徴とする請求項 1ないし請求項 1 5のいずれかに記載の光学測定装置。

1 7 . 前記記憶手段は、導入位置情報及び測定時間情報を、使用順が分かる形態で記憶し、

前記算出手段は、前記記憶手段に導入位置情報が記憶された各測定点に対して、その測定点に対応づけられている測定時間情報に応じた時間の間に、前記光電変換手段が出力する電気信号を用いて光学特性データを算出する

ことを特徴とする請求項 1 6記載の光学測定装置。

1 8 . 入射された光を合波するための光合波手段と、

短いコヒーレント長を有する光を発生する光発生手段と、

この光発生手段が発生した光を、測定光と参照光とに分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された参照光に基づき、周波数並びに前記光合波手段に導入されるまでの光路長が互いに異なる複数の光成分を含む変調参照光を生成して、前記光合波手段に導入する手段であって、前記変調参照光の生成が前記参照光の多重反射を利用して行われる参照光変調手段と、

前記変調参照光に含まれる複数の光成分の周波数並びに前記光発生手段から前記光合波手段に至る光路長に基づき、前記光電変換手段が出力する電気信号から- 前記測定対象試料内の複数の測定点に関する光学特性データを算出する算出手段と

を備える光学測定装置。

1 9 . 前記参照光変調手段は、

前記参照光が入射される半透過ミラーと、

前記半透過ミラーが透過した光を反射して、前記半透過ミラーに戻す全反射ミラーと、

前記半透過ミラーあるいは前記全反射ミラーをその法線方向に移動させる移励手段と、

前記全反射ミラ一によって前記半透過ミラーに戻され、前記半透過ミラ一を透過した光を、変調参照光として前記光合波手段に導入する変調参照光導入手段とを含む

ことを特徴とする請求項 1 8記載の光学測定装置。

2 0 . 前記参照光変調手段は、

前記参照光が入射される半透過ミラーと、

前記半透過ミラーが透過した光を反射して、前記半透過ミラーに戻す第 1全反射ミラ一と、

前記第 1全反射ミラーからの光の前記半透過ミラーによる反射光を、前記半透過ミラーに戻す第 2全反射ミラーと、

前記第 1全反射ミラ一をその法線方向に移動させる移動手段と、

前記第 1全反射ミラーによって前記半透過ミラーに戻され、前記半透過ミラ一を透過した光を、変調参照光として前記光合波手段に導入する変調参照光導入手段と

を含む

ことを特徴とする請求項 1 8記載の光学測定装置。

2 1 前記参照光変調手段は、

前記参照光が入射される半透過ミラーと、

前記第 1全反射ミラーからの光の前記半透過ミラ一による反射光を、前記半透過ミラーに戻す第 2全反射ミラーと、

前記第 2全反射ミラ一をその法線方向に移動させる移動手段と

前記第 1全反射ミラーによって前記半透過ミラーに戻され、前記半透過ミラーを透過した光を、変調参照光として前記光合波手段に導入する変調参照光導入手段と

を含む

ことを特徴とする請求項 1 8記載の光学測定装置。