OCT测量装置以及OCT测量方法与流程

oct测量装置以及oct测量方法
技术领域
1.本公开涉及oct(optical coherence tomography)测量装置以及oct测量方法。


背景技术：

2.在专利文献1中，公开了一种为了实现高品质且高精度的光干涉测量，实现使参照光路与测定光路的色散特性一致的所谓的色散补偿的技术。在专利文献1的光干涉断层装置中，从光源出射的光经由光纤耦合器而被分割为测定光路光纤侧的测定光和参照光路光纤侧的参照光。测定光路光纤侧的测定光经由扫描反光镜、扫描透镜以及物镜，到达被测定物。参照光路光纤侧的参照光经由第一色散补偿材料以及第二色散补偿材料，到达参照反光镜。被配置于参照光路的第一色散补偿材料以及第二色散补偿材料分别具有相反的波长色散特性。专利文献1的光干涉断层装置将第一色散补偿材料以及第二色散补偿材料分别设为规定的厚度并进行组合，从而实现被测定物的色散补偿。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2013
‑
9734号公报


技术实现要素：

6.本公开的一实施例所涉及的oct测量装置具备：波长扫描光源，发出波长被扫描的光；光干涉仪，将所述光分割为测定光和参照光，生成表示将所述测定光向被测定物的被测定面照射并由所述被测定面反射的所述测定光与所述参照光的干涉的强度的光干涉强度信号；相位调制部，被配置于所述光干涉仪的光路中；信号生成部，基于所述光干涉强度信号，导出所述被测定面的位置，并且生成指示所述相位调制部的相位量的相位量指示信号；和相位量控制部，基于所述相位量指示信号，控制对透射所述相位调制部的光赋予的相位量。
7.本公开的一实施例所涉及的oct测量方法包含：在被配置于生成表示与参照光的干涉的强度的光干涉强度信号的光干涉仪的光路中的相位调制部基于规定的补偿电压控制信号来对所述光路中透射的光赋予相位的状态下，检测表示向被测定物的被测定面照射并由所述被测定面反射的测定光与所述参照光的干涉的强度的光干涉强度信号，基于该光干涉强度信号，计算表示从发出波长被扫描的光的波长扫描光源发出的光的波数中的瞬间相位值的瞬时相位变化数据的步骤；计算在所述瞬时相位变化数据的前端数据中的前端部波数与所述瞬时相位变化数据的末尾数据中的末尾部波数的区间，从所述前端数据的瞬时相位值到所述末尾数据的瞬时相位值线性地变化的线性瞬时相位变化数据的步骤；通过获取所述瞬时相位变化数据与所述线性瞬时相位变化数据的差分，计算相位补偿数据的步骤；基于所述相位补偿数据、所述相位调制部以及控制对透射所述相位调制部的光赋予的相位量的相位量控制部中设定的、控制相位调制量的相位调制控制系数，计算补偿电压控制信号的步骤；将所述补偿电压控制信号保存于控制装置的步骤；与从所述波长扫描光源
发出的所述光的波长扫描定时一致地，根据基于所述补偿电压控制信号而从所述控制装置输出的所述补偿电压控制信号，所述相位调制部对所述光路中透射的光赋予相位的步骤；和基于该光干涉强度信号，导出所述被测定面的位置的步骤。
附图说明
8.图1是表示本公开的实施方式中的oct测量装置1的结构例的图。
9.图2是表示从波长扫描光源2发出的光的波数相对于扫描时间为线性的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等的图。
10.图3是表示从波长扫描光源2发出的光的波数相对于扫描时间未线性变化的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等的图。
11.图4是对补偿电压控制信号的创建工序进行说明的流程图。
12.图5是表示在参照侧光路和测定侧光路适当进行色散补偿的情况和色散补偿不充分的情况下的相对于各个光波数k的瞬时相位变化数据的图。
13.图6是表示在参照侧光路和测定侧光路色散补偿不充分的情况下的根据干涉信号数据i(k)导出的瞬时相位变化数据的图。
14.图7是表示步骤s4中平均化的瞬时相位变化数据φ(k
m
)的图。
15.图8是表示图7所示的瞬时相位变化数据φ(k
m
)所对应的线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)的图。
16.图9是用于对进行使用补偿电压控制信号v(k
m
)而进行色散补偿的oct测量的方法进行说明的图。
17.图10是用于对进行使用补偿电压控制信号v(k
m
)而进行色散补偿的oct测量的方法进行说明的图。
18.图11是表示进行了oct测量时的深度方向的测定光反射强度分布的分布图的图。
19.‑
符号说明
‑
20.1测量装置
21.2波长扫描光源
22.3测量处理装置
23.4ad转换装置
24.5光检测器
25.6电光元件控制装置
26.7测定光路光纤端
27.8测定光照射机构
28.9光干涉仪
29.10第一耦合器
30.11第一循环器
31.12第二耦合器
32.13第二循环器
33.14参照光路光纤端
34.15准直仪
35.16 参照反光镜
36.17 电光元件
37.18 测定光
38.19 参照光
39.20 被测定物
40.21 被测定面
41.22 测定光轴
具体实施方式
42.以下，参照附图来对本公开的适当的实施方式详细进行说明。另外，在本说明书以及附图中，对实质具有相同功能的结构要素，赋予相同的符号从而省略重复说明。
43.(实施方式)
44.首先，对达到创建本公开所涉及的实施方式的背景进行说明。已知oct是使用光干涉，来高速测量被测定物的断层、到反射面的距离的方法，近年来，以多种方式利用于眼科等的医疗领域、进行激光加工中的熔入深度测量的工业领域等。oct根据光干涉信号的获取方法，已知时域光学相干层析成像法(td
‑
oct：time domain optical coherence tomography)、光谱域光学相干层析成像法(sd
‑
oct：spectral domain optical coherence tomography)、波长扫描型光学相干层析成像法(ss
‑
oct：swept source optical coherence tomography)这3个方式。
45.td
‑
oct对光源使用宽带光源，时间上扫描光干涉仪的参照面从而以与白色干涉同样的要领来扫描测量部的深度方向，得到测量深度方向的测定光的反射光强分布、即测量信号。另一方面，sd
‑
oct对光源使用宽带光源，同时使用全部波长，光干涉信号的检测中使用分光器相机。此外，ss
‑
oct使用光源的波长根据时间而变化的波长扫描光源，将通过光检测器而时间上得到的信号获取为光干涉信号。在sd
‑
oct以及ss
‑
oct中，针对得到的光干涉信号关于波数进行傅里叶变换，从而得到与通过td
‑
oct而得到的测量信号同样的测量信号。sd
‑
oct以及ss
‑
oct相比于td
‑
oct，具有信号噪声比优异、反复测量频率高的特征。进一步地，ss
‑
oct相比于sd
‑
oct，在实现测量高速化、得到光利用效率高且信号噪声比高的光干涉信号等方面优异。
46.在这些的任意方式中，均使用多个波长来进行光干涉测量，但此时光学系统中存在的波长色散成为问题。光干涉测量装置中，作为产生光干涉的光学系统，具有使来自测定用光源的光分支的参照光路和测定光路，分别具有固有的波长色散特性。各光路的波长色散特性根据构成该光路的光学部件(光纤、透镜、反光镜等)、测定光路的被测定物而决定，但一般地，参照光路以及测定光路的相互的色散特性不一致，该情况下，不产生意图的光干涉，光干涉信号劣化。具体地说，测量信号中被测量物的断层、反射面等所对应的信号变弱，或者产生向深度方向的模糊，半值宽度变宽，因此测量品质降低。因此，为了实现更高品质且更高精度的光干涉测量，需要进行使参照光路与测定光路的色散特性一直的所谓的色散补偿。
47.图11是表示进行了oct测量时的深度方向的测定光反射强度分布的轮廓的图。实线是实施了色散补偿的情况(存在色散补偿的情况)下的测定光反射强度分布。虚线是色散
补偿不充分的情况(色散补偿不足、没有色散补偿等的情况)下的测定光反射强度分布。可知在色散补偿不充分的情况下，相比于实施了色散补偿的情况，深度方向的强度分布的半值宽度变宽，产生深度方向的分辨率的劣化、信号强度峰值的降低等。
48.在现有的oct测量装置中的色散补偿方式中，通过调整为与被配置于测定光路侧的被测定物所具有的波长色散一致的、波长色散特性不同的两种色散介质的光学长度的组合，实现色散补偿。因此，在测定光路中，在被测定物以外，构成光路的光学部件也成为波长色散的原因的情况下，具有已知的波长色散的被测定物的色散补偿以外，也需要针对未知的波长色散的色散补偿，难以适当地进行色散补偿。此外，若被测定物变化则需要制作并替换为此时适合于新的被测定物的光学长度的色散介质。因此，期望通过补偿oct测量装置的光路中内在的多种波长色散，来实施抑制了oct测量数据的劣化的高品质的测量。
49.在现有技术中，在针对参照侧光路、测定侧光路等光路中内在的多种波长色散进行色散补偿上存在改善的余地。本公开的非限定性的实施例提供一种能够容易对光路中内在的多种波长色散进行色散补偿的oct测量装置以及oct测量方法。
50.本公开的一实施例所涉及的oct测量装置具备：波长扫描光源，发出波长被扫描的光；光干涉仪，将所述光分割为测定光和参照光，生成表示将所述测定光向被测定物的被测定面照射并由所述被测定面反射的所述测定光与所述参照光的干涉的强度的光干涉强度信号；相位调制部，被配置于所述光干涉仪的光路中；信号生成部，基于所述光干涉强度信号，导出所述被测定面的位置，并且生成指示所述相位调制部的相位量的相位量指示信号；和相位量控制部，基于所述相位量指示信号，控制对透射所述相位调制部的光赋予的相位量。
51.本公开的一实施例所涉及的oct测量方法包含：在使被配置于生成表示与参照光的干涉的强度的光干涉强度信号的光干涉仪的光路中的相位调制部不动作的状态下，检测表示向被测定物的被测定面照射并由所述被测定面反射的测定光与所述参照光的干涉的强度的光干涉强度信号，基于该光干涉强度信号，计算表示从发出波长被扫描的光的波长扫描光源发出的光的波数中的瞬间相位值的瞬时相位变化数据的步骤；计算在所述瞬时相位变化数据的前端数据中的前端部波数与所述瞬时相位变化数据的末尾数据中的末尾部波数的区间，从所述前端数据的瞬时相位值到所述末尾数据的瞬时相位值线性地变化的线性瞬时相位变化数据的步骤；通过获取所述瞬时相位变化数据与所述线性瞬时相位变化数据的差分，计算相位补偿数据的步骤；基于所述相位补偿数据、所述相位调制部以及控制对透射所述相位调制部的光赋予的相位量的相位量控制部中设定的、控制相位调制量的相位调制控制系数，计算补偿电压控制信号的步骤；将所述补偿电压控制信号保存于控制装置的步骤；与从所述波长扫描光源发出的所述光的波长扫描定时相匹配地，根据基于所述补偿电压控制信号而从所述控制装置输出的所述补偿电压控制信号，所述相位调制部对所述光路中透射的光赋予相位的步骤；和基于该光干涉强度信号，导出所述被测定面的位置的步骤。
52.根据本公开的一实施例，能够构建能够容易对光路中内在的多种波长色散进行色散补偿的oct测量装置以及oct测量方法。
53.本公开的一实施例中的进一步的优点以及效果根据说明书以及附图而清楚。该优点以及/或者效果分别通过几个实施方式以及说明书及附图所述的特征而提供，不必为了
得到一个或者更多的相同的特征而提供全部。
54.以下，对本公开所涉及的实施方式进行说明。
55.<oct测量装置1的结构>
56.图1是表示本公开的实施方式中的oct测量装置1的结构例的图。oct测量装置1用于利用光干涉，高精度地测量到作为光的反射体、散射体等的被测定物20为止的距离。
57.oct测量装置1具备：光干涉仪9、波长扫描光源2、测量处理装置3、ad(analog to digital)转换装置4、光检测器5、电光元件控制装置6、测定光路光纤端7以及测定光照射机构8。
58.光干涉仪9将从波长扫描光源2发出的光分割为测定光18和参照光19，生成光干涉强度信号，该光干涉强度信号表示将分割的测定光18向被测定面21照射并由被测定面21反射的测定光18与分割的参照光19的干涉的强度。波长扫描光源2是发出波长被扫描的光(随着时间的经过而波长变化的光)的光源。波长扫描光源2例如是sld(super luminescent diode，超发光二极管)光源、ase(amplified spontaneous emission，放大自发辐射)光源、sc(super continuum，超连续谱)光源、ss(swept source，扫频)光源等。光干涉强度信号是表示由被测定面21反射的测定光18与参照光19的干涉的强度的信号。以下，将光干涉强度信号简称为光干涉信号。光干涉信号是测定光18与参照光被合波而产生的光干涉的信号。
59.光干涉仪9具备：第一耦合器10、第一循环器11、第二耦合器12、第二循环器13、参照光路光纤端14、准直仪15、参照反光镜16以及电光元件17。另外，在图1中，将光干涉仪9内的各结构部件连接的实线表示光纤。
60.光检测器5是输入第二耦合器12对测定光18以及参照光19进行合波而产生的光干涉信号的光传感器。ad转换装置4将从光检测器5输出的模拟的光干涉信号转换为数字信号，将转换的数字信号对测量处理装置3输出。
61.测量处理装置3连接于波长扫描光源2、ad转换装置4以及电光元件控制装置6。测量处理装置3是基于光干涉信号，生成指示电光元件17的相位量(对透射电光元件17的光赋予的相位量)的相位量指示信号的信号生成部。测量处理装置3将生成的相位量指示信号对电光元件控制装置6输出。后面叙述电光元件17的详细。
62.此外，测量处理装置3输入从波长扫描光源2输出的各种触发信号，并且输入从ad转换装置4输出的数字信号，计算oct测量结果。各种触发信号是波长扫描开始触发信号、采样触发信号等。波长扫描开始触发信号是作为ad转换装置4开始光干涉信号的接收的触发的信号。采样触发信号是指示输入到ad转换装置4的模拟的光干涉信号的采样开始的信号。oct测量结果是表示作为数字信号而输入到测量处理装置3的光干涉信号经过傅里叶变换等数据处理并沿着测定光轴22的深度方向的测定光反射光强度的信息。
63.电光元件控制装置6与电光元件17连接。电光元件控制装置6是基于相位量指示信号，对赋予给透射电光元件17的光的相位量进行控制的相位量控制部。电光元件控制装置6生成用于控制相位量的补偿电压控制信号，将生成的补偿电压控制信号对电光元件17输出。补偿电压控制信号是用于对电光元件17赋予给参照光19的相位量进行控制的信号。
64.电光元件17是被配置于光干涉仪9的光路中的相位调制部。电光元件17是对通过准直仪15而转换为平行光的参照光19赋予相位的光学部件。准直仪15是将从参照光路光纤端14输出的参照光转换为平行光的光学部件。参照光路光纤端14是将从第一循环器11输入
的参照光19对准直仪15输出的光纤的端部。参照反光镜16是对通过准直仪15而转换为平行光的参照光进行反射的光学反射镜。
65.第一耦合器10是将从波长扫描光源2发出的光分割为参照光19和测定光18，将参照光对第一循环器11输出，将测定光18对第二循环器13输出的光纤部件。
66.第一循环器11是将输入的参照光19传至参照光路光纤端14、并且将被参照反光镜16反射并经由参照光路光纤端14而输入的参照光19传至第二耦合器12的光纤部件。
67.第二耦合器12是将从第一循环器11输出的参照光19、从第二循环器13输出的测定光18合波、将合成的光作为光干涉信号而输入至光检测器5的光纤部件。
68.第二循环器13是将从第一耦合器10输入的测定光18传至测定光路光纤端7、并且将由被测定物20的被测定面21反射并经由测定光照射机构8以及测定光路光纤端7而输入的测定光18传至第二耦合器12的光纤部件。
69.测定光路光纤端7是将被第一耦合器10分割的测定光18输出至光干涉仪9的外部的光纤的端部。
70.测定光照射机构8是用于使从测定光路光纤端7输出的测定光18适当地收束并向被测定面21照射的光学部件结构。
71.在这样构成的oct测量装置1中，从波长扫描光源2发出的光通过第一耦合器10而被分割为测定光18和参照光19。通过第二循环器13的测定光18被从测定光路光纤端7输出，通过测定光照射机构8而沿着测定光轴22，向被测定物20的被测定面21照射。由被测定面21反射的测定光18经由测定光照射机构8、测定光路光纤端7，通过第二循环器13，朝向第二耦合器12。
72.通过第一循环器11的参照光19被从参照光路光纤端14输出，通过准直仪15而成为平行光，透射电光元件17，被向参照反光镜16照射。被参照反光镜16反射的参照光19透射电光元件17，经由准直仪15以及参照光路光纤端14，透射第一循环器11，朝向第二耦合器12。
73.在光干涉仪9，作为从波长扫描光源2发出的光被引导的光路，形成测定侧光路和参照侧光路。
74.测定侧光路是测定光18从第一耦合器10，经由第二循环器13、测定光路光纤端7以及测定光照射机构8，到达被测定面21之后反转，经由测定光照射机构8、测定光路光纤端7以及第二循环器13，直到第二耦合器12为止的路径。
75.参照侧光路是参照光19从第一耦合器10，经由第一循环器11、参照光路光纤端14、准直仪15以及电光元件17，到达参照反光镜16之后反转，经由电光元件17、准直仪15、参照光路光纤端14以及第一循环器11，直到第二耦合器12为止的路径。
76.oct测量装置1构成为测定侧光路长度与参照侧光路长度大致相同，以使得光干涉信号极大。所谓光路长度，是指考虑了光学构件、玻璃材料、光学介质等的折射率的光学性距离。
77.<电光元件17的作用和动作>
78.电光元件17是利用了若对电介质晶体施加电场则其电介质晶体的折射率变化的光学元件。电光元件17中，存在相位调制型和强度调制型。在本实施例中，使用相位调制型的电光元件17。电光元件17中，按照用于电光元件17的每个波长，设定了使相位π变化所需的施加电压，在本实施方式中，将该施加电压设为半波长电压v
π
。半波长电压v
π
取决于透射
电光元件17的光的波长λ，因此以下，将v
π
记为v
π
(λ)。
79.使波长λ的光透射施加了v
π
(λ)的半波长电压的电光元件17时的透射光的相位成为比使波长λ的光透射未施加v
π
(λ)的半波长电压的状态的电光元件17时的透射光的相位前进π/2的状态。
80.此外，使波长λ的光透射施加了
‑
v
π
(λ)的半波长电压的电光元件17时的透射光的相位成为比使波长λ的光透射未施加v
π
(λ)的半波长电压的状态的电光元件17时的透射光的相位倒退π/2的状态。
81.通过这样使用电光元件17，能够使光的相位自由前进或者倒退。
82.<oct测量的流程>
83.图2表示从波长扫描光源2发出的光的波数相对于扫描时间为线性的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等的图。
84.图2中，从上方依次表示：波长扫描光源2生成的波长扫描开始触发信号、波长扫描光源2生成的采样触发信号、从波长扫描光源2发出的光的波数(光波数)、被光检测器5接收的光干涉信号。横轴表示时间t。在垂直方向延伸的虚线是用于明示相同的时刻上的数据彼此的关系性的线。
85.通过波长扫描开始触发信号被输入至ad转换装置4，在ad转换装置4中，开始光干涉信号的接收。
86.通过采样触发信号被输入至ad转换装置4，在ad转换装置4中，进行接收的光干涉信号向数字信号的转换。
87.在图2中，采样光干涉信号的采样时间从时刻较早方起被表示为t1、t2、t3、
···
t
n
‑1、t
n
。n是1以上的自然数。
88.在图2中，各采样时间分别对应的光波数被表示为k(t1)、k(t2)、k(t3)、
···
k(t
n
‑1)、k(t
n
)。n是1以上的自然数。光波数与光的波长处于倒数的关系。
89.在进行通常的oct测量的情况下，如图2的上方起第三个所示，在oct测量装置1中，成为波长扫描开始触发信号被输出后的光波数相对于扫描时间(时间t)线性地变化的波长扫描动作。
90.接收到波长扫描开始触发信号的ad转换装置4以一定的时间间隔(定时)，对光检测器5的光干涉信号进行采样，从而生成干涉信号数据。
91.在图2中，各采样时间分别对应的干涉信号数据被表示为i(t1)、i(t2)、i(t3)、
···
i(t
n
‑1)、i(t
n
)。n是1以上的自然数。
92.ad转换装置4可以在接收到波长扫描开始触发信号的定时，通过预先设定的采样频率来对光检测器5的光干涉信号进行采样，也可以在接收到采样触发信号的定时，开始光检测器5的光干涉信号的采样。
93.图3是表示从波长扫描光源2发出的光的波数不相对于扫描时间线性地变化的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等的图。
94.图3中，与图2同样地，从上方起依次表示：波长扫描光源2生成的波长扫描开始触发信号、波长扫描光源2生成的采样触发信号、从波长扫描光源2发出的光的波数(光波数)、被光检测器5接收的光干涉信号。横轴表示时间t。在垂直方向延伸的虚线是用于明示相同的时刻上的数据彼此的关系性的线。
95.此外，图3中，与图2同样地，表示采样时间t1～t
n
、光波数k(t1)～k(t
n
)。n是1以上的自然数。
96.在是从波长扫描光源2发出的光的光波数k不相对于扫描时间线性地变化的特性的光源的情况下，从波长扫描光源2另外发出波数一定的定时的采样触发信号。以下，将上述那样的采样触发信号称为“k时钟”。
97.如图3所示可知，波长扫描开始触发信号之后，光波数k(t)相对于时间t非线性地变化，与此一直地，k时钟也相对于时间而以不等间距输出。该情况下，ad转换装置4在接收到从波长扫描光源2输出的波长扫描开始触发信号之后，根据k时钟的定时，对光检测器5的光干涉信号进行采样，从而生成干涉信号数据。
98.根据以上，通过ad转换装置4而生成的干涉信号数据i(t)以等波数间隔而被采样。因此，在图2以及图3的任意中，通过ad转换装置4而获取的干涉信号数据也被记为i(t1)、i(t2)、i(t3)、
···
i(t
n
‑1)、i(t
n
)，通过ad转换装置4而被获取为数字数据的干涉信号数据i(t)能够与其时间间隔无关地，记为i(k1)、i(k2)、i(k3)、
···
i(k
n
‑1)、i(k
n
)。
99.<补偿电压控制信号的获取方法>
100.接下来，说明获取补偿电压控制信号的数据的方法，该补偿电压控制信号是通过测量来求取内在于oct测量装置1的光学系统的波长色散并通过电光元件17来对该波长色散进行色散补偿所必须的补偿电压控制信号。
101.在图1中，将被测定物20假定为板状的金属构件，考虑在被测定物20的被测定面21反射测定光18的状况。被测定面21如上所述，被配置于光干涉信号极大的位置的附近。此时，预先确认光干涉信号，调整被测定面21的表面状态，以使得光干涉信号的波形在光检测器5的检测灵敏度下不饱和。例如，在被测定面21接近于镜面的状态的情况下，光检测器5可能容易饱和，因此被测定面21优选设定为使测定光18某种程度上散射的粗糙面、梨皮面等。
102.另外，被测定物20是测定光18不浸透到被测定物20内的部件即可，并不限定于板状的金属构件，例如也可以是板状的陶瓷等。
103.通常，对光检测器5利用差分光电检测器，该情况下的光检测器5的输出以输出零为中心，在正和负存在检测限度。因此，注意在正输出和负输出的双方向上干涉波形信号不饱和。
104.另外，当然优选调节被测定面21的表面状态、偏置值，以使得即使在对光检测器5使用通常的光电检测器等的情况下，使其偏置动作时检测灵敏度也不饱和。
105.图4是对补偿电压控制信号的创建工序进行说明的流程图。在步骤s1中，oct测量装置1与进行通常的oct测量同样地，导入从波长扫描光源2发出的光，与波长扫描光源2的波长扫描动作一致地，对光干涉信号进行ad转换，从而获取干涉信号数据i(k
m
)(m＝1、2、3
···
n
‑
1、n)。k表示光波数。在通常的oct测量中，电光元件17基于规定的补偿电压控制信号来对通过参照侧光路中的光赋予相位。规定的补偿电压控制信号例如是现行的补偿电压控制信号或者校正用的补偿电压控制信号。
106.在步骤s2中，oct测量装置1基于步骤s1中获取的干涉信号数据i(k
m
)，求取瞬时相位变化数据对于根据干涉信号数据i(k
m
)来导出瞬时相位变化数据能够利用希尔伯特变换等的公知技术。若将干涉信号数据i(k
m
)的希尔伯特变换设为j(k
m
)，则瞬时相位变化数据被求取为
107.在此，arctan{x}是反正切函数，在y＝arctan{x}时，x＝tan{y}的关系成立。tan{y}是正切函数。这样求取的瞬时相位变化数据表示获取到干涉信号数据i(k
m
)的各光波数k(k1、k2、k3···
k
n
‑1、k
n
)中的瞬间的相位值。干涉信号数据i(k
m
)定性地表示各光波数k中的瞬间的时间的偏移量所对应的量。
108.图5是表示参照侧光路与测定侧光路中适当地进行色散补偿的情况和色散补偿不充分的情况的针对各个光波数k的瞬时相位变化数据的图。横轴表示光波数，纵轴表示瞬时相位。
109.通常，arctan函数(反正切函数)的定义域为
‑
π/2到π/2，因此在相位值为π/2以上或者
‑
π/2以下的情况下，瞬时相位变化数据产生
±
π的不连续。该情况下，在不连续点，通过进行适当增加
±
π的处理来转换为具有连续性的数据，进行所谓的“相位连接处理”。图5是被进行了相位连接处理的数据。
110.如前所述，瞬时相位变化数据表示获取到干涉信号数据i(k)的各光波数k(k1、k2、k3···
k
n
‑1、k
n
)中的瞬间的相位值。
111.oct测量装置1的参照侧光路和测定侧光路的各个中适当地进行色散补偿的情况下，相位变化数据如图5的虚线所示，相对于光波数k线性地变化。这是由于，在确定的测定深度位置的被测定面21反射的测定光的反射光强度的信号所对应的干涉信号数据相对于光波数k以一定的周期变化，因此瞬时相位也以一定的比例变化。
112.另一方面，在参照侧光路和测定侧光路的各个中色散补偿不充分的情况下，瞬时相位变化数据如图5的实线所示，相对于光波数k非线性地变化。这是由于，在参照侧光路和测定侧光路的各自的光路长度根据波长而不一致的情况下，产生相对于光干涉信号的各时刻的采样定时所对应的波数的偏移，干涉信号数据的变化相对于波数不是一定的周期。
113.图6是表示参照侧光路和测定侧光路中色散补偿不充分的情况下的从干涉信号数据i(k)导出的瞬时相位变化数据的图。横轴表示光波数，纵轴表示瞬时相位。
114.实线上的点表示实际上ad转换装置4中的数据的采样点，各采样点所对应的光波数是k1、k2、k3···
k
n
‑1、k
n
。导出源的干涉信号数据i(k
m
)(m＝1、2、3
···
n
‑
1、n)对应于瞬时相位变化数据(m＝1、2、3
···
n
‑
1、n)。
115.返回到图4，在步骤s3中，不能获取规定次数瞬时相位变化数据的情况下(步骤s3，否)，oct测量装置1反复步骤s1以后的处理。
116.在瞬时相位变化数据能够获取规定次数的情况下(步骤s3，是)，oct测量装置1进行步骤s4的处理。在步骤s4中，oct测量装置1按照每个光波数k
m
对直到步骤s3获取多次瞬时相位变化数据进行平均化处理，从而求取被平均化的瞬时相位变化数据φ(k
m
)。该处理为了干涉信号数据i(k
m
)中包含的噪声数据减少而被进行。
117.在此，注意若在最初的干涉信号数据i(k
m
)获取的时刻平均化，则由于基于反复的干涉信号数据波形的初始相位偏移，干涉信号数据波形钝化，不能得到所需的瞬时相位变化数据。
118.此外，在oct测量动作时，通过波长扫描光源2反复进行波长扫描动作，成为发光、
扫描所必须的半导体、电气电路等具有的再现性的范围内的采样定时。因此，各采样定时的光波数在本实施方式中以充分必要的精度，成为相同的光波数(k1、k2、k3···
k
n
‑1、k
n
)中的数据获取。
119.另外，为了良好的补偿电压控制信号的数据创建，瞬时相位变化数据的获取次数优选是20次以上。
120.在步骤s5中，oct测量装置1基于步骤s4中计算的瞬时相位变化数据φ(k
m
)，计算线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)。具体地说，oct测量装置1计算线性瞬时相位变化数据，该线性瞬时相位变化数据在瞬时相位变化数据φ(k
m
)的前端数据中的前端部波数与瞬时相位变化数据φ(k
m
)的末尾数据部中的末尾部波数的区间，从前端数据的瞬时相位值到末尾数据的瞬时相位值线性地变化。
121.在步骤s6中，oct测量装置1基于步骤s4中计算的瞬时相位变化数据φ(k
m
)、步骤s5中计算的线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)，计算相位补偿数据dψ(k
m
)。具体地说，oct测量装置1求取瞬时相位变化数据φ(k
m
)与线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)的差分，将该差分计算为相位补偿数据。
122.在步骤s7中，oct测量装置1基于步骤s5中计算的相位补偿数据dψ(k
m
)、对电光元件17以及电光元件控制装置6中设定的相位调制量进行控制的相位调制控制系数，计算补偿电压控制信号v(k
m
)。
123.在此，参照图7以及图8来说明从步骤s5到步骤s7的数据操作的详细。
124.图7是表示步骤s4中被平均化的瞬时相位变化数据φ(k
m
)的图。横轴表示光波数，纵轴表示瞬时相位。虚线的直线是将瞬时相位变化数据的前端数据φ(k1)与末端数据φ(k
n
)通过直线连结的线性瞬时相位变化数据ψ(k)。
125.图7所示的瞬时相位变化数据φ(k
m
)是通过未进行色散补偿的oct测量装置1而获取的数据。因此，图7所示的瞬时相位变化数据φ(k
m
)不相对于光波数k线性地变化，相对于等间隔的光波数增量δk
m
(m＝1、2、3、
···
n
‑
1、n)，瞬时相位增量δφ(k
m
)不等间隔。
126.等间隔的光波数增量δk
m
通过δk
m
＝k
m 1
‑
k
m
而求取。瞬时相位增量δφ(k
m
)通过δφ(k
m
)＝φ(k
m 1
)
‑
φ(k
m
)而求取。
127.图8是表示图7所示的瞬时相位变化数据φ(k
m
)所对应的线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)的图。在图8中，为了纸面的方便，省略瞬时相位变化数据φ(k
m
)的图示。线性瞬时相位变化数据能够表示为ψ(k
m
)＝{φ(k
n
)
‑
φ(k1)}/{k
n
‑
k1}
·
k。
128.oct测量装置1求取各采样点处的线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)，以使得各采样点的光波数k
m
(m＝1、2、3、
···
n
‑
1、n)中瞬时相位增量为一定。
129.图8中，ψ(k
m
)通过四角的点来表示。ψ(k
m
)能够表示为ψ(k
m
)＝{φ(k
n
)
‑
φ(k1)}/{k
n
‑
k1}k
m
。若对瞬时相位变化数据φ(k
m
)与线性瞬时相位变化数据ψ(k
m
)进行比较，则可知除了m＝1以及m＝n以外，即，前端以及末尾的数据以外，产生差异。将该差异设为dψ(k)＝ψ(k)
‑
φ(k)。
130.dψ(k)是光波数k中的实测的瞬时相位的值相对于理想的瞬时相位的差分。因此，通过电光元件17，对参照光路侧赋予dψ(k)的相位，则得到的干涉信号数据不仅为线性瞬时相位变化数据还接近于线性瞬时相位变化数据。因此，以下，将dψ(k
m
)(m＝1、2、3、
···
n
‑
1、n)称为相位补偿数据。
131.在此，电光元件17的波长λ下的半波长电压通过v
π
(λ)而被赋予。由于波长λ与光波数k存在λ＝1/k的关系，因此半波长电压能够表示为v
π
(1/k)。因此，在光波数k时赋予给电光元件17的补偿电压控制v(k)能够使用相位补偿数据dψ(k
m
)，表示为v(k)＝{v
π
(1/k)
·
dψ(k)}/π。由此，针对获取到干涉信号数据的全部的光波数k
m
，能够设定补偿电压控制数据v(k
m
)＝{v
π
(1/k
m
)
·
dψ(k
m
)}/π。通过将v(k
m
)设为补偿电压控制信号，能够补偿内在于oct测量装置1的波长色散。
132.返回到图4，在步骤s8中，在将到步骤s7为止的操作中获取的补偿电压控制信号v(k
m
)更新为偏差影响更小的信号的情况下(步骤s8，是)，oct测量装置1进行步骤s8
‑
1的处理。在不进行补偿电压控制信号v(k
m
)的更新的情况下(步骤s8，否)，oct测量装置1进行步骤s12的处理。
133.oct测量装置1在步骤s8
‑
1中，在补偿电压控制信号v(k
m
)的更新是第一次的情况下(步骤s8
‑
1，是)，进行步骤s9的处理，在补偿电压控制信号v(km)的更新是第二次以后的情况下(步骤s8
‑
1，否)，进行步骤s10的处理。
134.在步骤s9中，oct测量装置1设为使用了步骤s7中计算的补偿电压控制信号v(k
m
)的色散补偿被实施的状态。之后，oct测量装置1通过反复步骤s1以后的处理，再次获取补偿电压控制信号v(k
m
)。
135.在步骤s10中，oct测量装置1将补偿了波长色散的状态下获取的本次获取的补偿电压控制信号v(k
m
)设为v2(k
m
)，基于补偿电压控制信号，计算v
c
(k
m
)＝v(k
m
) v2(k
m
)。v2(k
m
)是即使进行基于v(k
m
)的色散补偿也未补偿完的波长色散的残差。oct测量装置1将新计算的v
c
(k
m
)设定为最新的补偿电压控制信号v(k
m
)，进行步骤s11的处理。
136.在步骤s11中，oct测量装置1在反复补偿电压控制信号的更新的情况下(步骤s11，是)，进行步骤s1以后的处理。oct测量装置1在不重复补偿电压控制信号的更新而结束的情况下(步骤s11，否)，进行步骤s12的处理。
137.在此，对步骤s8至步骤s11的数据操作的详细进行说明。进一步地，为了得到偏差影响小的补偿电压控制信号，优选在使用之前获取的补偿电压控制信号v(k
m
)来补偿波长色散的状态下，实施一连串的获取补偿电压控制信号的步骤，更新当前的补偿电压控制信号。
138.在将补偿了波长色散的状态下获取的补偿电压控制数据设为v2(k
m
)时，新的补偿电压控制信号为v
c
(k
m
)＝v(k
m
) v2(k
m
)。如前所述，v2(k
m
)是即使进行基于v(k
m
)的色散补偿也未补偿完的波长色散的残差。将该v
c
(k
m
)重新用作为补偿电压控制信号，反复同样的操作，则v2(k
m
)收敛为零，因此将该操作反复必须的次数之后将v
c
(k
m
)用作为补偿电压控制信号即可。
139.在步骤s12中，oct测量装置1将到此为止的步骤中决定的补偿电压控制信号作为数据而保存于控制装置。“控制装置”若可实现后述的进行了色散补偿的oct测量方法中的动作，则可以为电光元件控制装置6以及测量处理装置3的任一者。
140.另外，在本实施方式中，假定不进行光透射的金属表面、树脂表面等的形状测量，说明对被测定物20利用金属板的情况。在测定光到达金属板等的被测定物20的被测定面21为止的测定侧光路中，存在任何光透射介质的情况下，oct测量装置1在决定补偿电压控制信号时，将该光透射介质配置于测定光路中，获取干涉信号数据。
141.例如，在被测定物20是眼球的情况下，眼球的视网膜、眼底等是被测定面21，存在于视网膜、眼底等的眼前的晶状体、角膜等是测定侧光路中的光透射介质。此外，在被测定物20是水中的构造物的情况下，水中的构造物是被测定面21，存在于构造物的眼前的水是测定侧光路中的光透射介质。
142.<进行了色散补偿的oct测量方法>
143.以下，参照图9等来说明使用步骤s12中保存的补偿电压控制信号v(k
m
)来进行被色散补偿的oct测量的方法。
144.图9以及图10是用于对使用补偿电压控制信号v(k
m
)来进行被色散补偿的oct测量的方法进行说明的图。图9中，表示在从波长扫描光源2发出的光的波数相对于扫描时间为线性的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等。
145.图10中，表示从波长扫描光源2发出的光的波数不相对于扫描时间线性地变化的情况下，oct测量装置1进行oct测量的动作定时、oct测量装置1获取的数据等。
146.与图2以及图3的不同点是，在图9以及图10中，除了图2以及图3所示的各种数据，还追加了补偿电压控制信号的数据。横轴表示时间t。在垂直方向延伸的虚线时候用于明示相同的时刻上的数据彼此的关系性的线。
147.图9以及图10中，与图2以及图3同样地，采样光干涉信号的采样时间从时刻较早一方起表示为t1、t2、t3、
···
t
n
‑1、t
n
，此外，各采样时间分别对应的光波数表示为k(t1)、k(t2)、k(t3)、
···
k(t
n
‑1)、k(t
n
)。n是1以上的自然数。
148.在图9中，波长扫描光源2与发出波长扫描开始触发信号之后的采样触发信号一致地，ad转换装置4对干涉信号数据i(k
m
)进行采样如前所述。
149.oct测量装置1的电光元件控制装置6与该定时时间t
m
一致地，将补偿电压控制信号v(t
m
)＝v(k
m
)输出为电压波形。由此，电光元件17对参照光赋予之前求取的相位，实现oct测量装置1的色散补偿。这在波长扫描光源2是不相对于扫描时间线性地变化的特性的光源的情况下也同样。
150.在图10中，在接收从波长扫描光源2发出的k时钟的定时，ad转换装置4对干涉信号数据i(k
m
)进行采样如前所述。
151.oct测量装置1的电光元件控制装置6接受k时钟，与该定时时间t
m
一致地，将补偿电压控制信号v(t
m
)＝v(k
m
)输出为电压波形。由此，电光元件17即使在光波数k相对于扫描时间为非线性的情况下，也对参照光赋予之前求取的相位来实现色散补偿。
152.通过将通过以上的步骤和动作定时获取的干涉信号数据i(km)针对波数进行傅里叶变换，得到测量深度方向的测定光的反射光强分布、换句话说oct测量信号。这样得到的oct测量信号是色散补偿被适当地进行、深度方向的模糊较少的高品质的测量结果。
153.<效果>
154.如以上说明那样，本实施方式所涉及的oct测量装置1具备：波长扫描光源2，发出波长被扫描的光；光干涉仪9，将该光分割为测定光18和参照光19，生成表示将测定光18向被测定物20的被测定面21照射并由被测定面21反射的测定光18与参照光19的干涉的强度的光干涉强度信号；作为相位调制部的电光元件17，被配置于光干涉仪9的光路中；作为信号生成部的测量处理装置3，基于光干涉强度信号，导出被测定面21的位置，并且生成指示电光元件17的相位量的相位量指示信号；和作为相位量控制部的电光元件控制装置6，基于
相位量指示信号，控制对透射电光元件17的光赋予的相位量。通过该结构，即使在构成光路的光学部件为波长色散的原因的情况下，通过控制透射电光元件17的光的相位量，能够对内在于构成参照侧光路和测定侧光路的光学部件的波长色散进行补偿。即，除了具有已知的波长色散的被测定物的色散补偿以外，也能够对未知的波长色散进行色散补偿。其结果，能够实施抑制了oct测量数据的劣化的高品质的测量。
155.此外，通过本实施方式所涉及的oct测量装置1，例如通过oct测量装置1的结构部件、特别是构成测定侧光路上的测定光照射机构8的透镜、反光镜等的光学部件的交换、变更，即使在波长色散特性变化的情况下，控制透射电光元件17的光的相位量，从而能够在不制作并替换适合于交换后的光学部件的光学长度的色散介质的情况下，进行容易并且灵活的色散补正。
156.另外，例如，了解以下的方式也属于本公开的技术范围。
157.(1)所述相位调制部是电光元件17。
158.(2)所述电光元件17被配置于所述参照光透射的参照光路。
159.(3)本实施方式所涉及的oct测量方法包含：
160.在不使被配置于生成表示与参照光19的干涉的强度的光干涉强度信号的光干涉仪9的光路中的相位调制部17动作的状态下，检测表示向被测定物20的被测定面21照射并由所述被测定面21反射的测定光18与所述参照光19的干涉的强度的光干涉强度信号，基于该光干涉强度信号，计算表示从发出波长被扫描的光的波长扫描光源2发出的光的波数中的瞬间相位值的瞬时相位变化数据的步骤；
161.计算在所述瞬时相位变化数据的前端数据中的前端部波数与所述瞬时相位变化数据的末尾数据中的末尾部波数的区间，从所述前端数据的瞬时相位值到所述末尾数据的瞬时相位值线性地变化的线性瞬时相位变化数据的步骤；
162.通过获取所述瞬时相位变化数据与所述线性瞬时相位变化数据的差分，计算相位补偿数据的步骤；
163.基于所述相位补偿数据、所述相位调制部17以及控制对透射所述相位调制部17的光赋予的相位量的相位量控制部6中设定的、控制相位调制量的相位调制控制系数，计算补偿电压控制信号的步骤；
164.将所述补偿电压控制信号保存于控制装置(测量处理装置3、电光元件控制装置6)的步骤；
165.与从所述波长扫描光源2发出的所述光的波长扫描定时一致地，根据基于所述补偿电压控制信号而从所述控制装置输出的所述补偿电压控制信号，所述相位调制部17对所述光路中透射的光赋予相位的步骤；和
166.基于该光干涉强度信号，导出所述被测定面21的位置的步骤。
167.(4)在计算所述瞬时相位变化数据的步骤中，获取多次所述光干涉强度信号，基于各个所述光干涉强度信号来计算所述瞬时相位变化数据，将多个所述瞬时相位变化数据平均化得到的数据重新用作为所述瞬时相位变化数据。
168.(5)在对所述光路中透射的光赋予相位的步骤中，被赋予相位的所述光路中透射的光是所述参照光19。
169.(6)在计算所述补偿电压控制信号的步骤中，在计算至少一次以上所述补偿电压
控制信号之后，实施使用所述补偿电压控制信号来所述光路中透射的光赋予相位的步骤，并且计算新的补偿电压控制信号并更新所述补偿电压控制信号。
170.(7)本实施方式所涉及的oct测量方法中使用的所述相位调制部是电光元件。
171.产业上的可利用性
172.本公开的一实施例适合于oct测量装置。