[發(fā)明專利]光學測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410520617.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104515739B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大澤賢太郎
• 申請（專利權(quán)）人: 日立樂金光科技株式會社
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21;G01N21/45
• 代理公司: 北京尚誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11322
• 代理人: 龍淳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學測量裝置，特別涉及用于進行光層析觀測(光斷層觀察)的光學測量裝置。

背景技術(shù)

近年來，使用光來獲取反映測量對象的表面結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像的光學相干層析術(shù)(OCT：Optical Coherence Tomography)受到了關(guān)注(專利文獻1)。OCT對人體不具有侵襲性，所以在醫(yī)療領(lǐng)域和生物學領(lǐng)域的應用尤其受到期待，并且在眼科領(lǐng)域中，用來形成眼底和角膜等的圖像的裝置已進入實用化階段。OCT技術(shù)中，使來自光源的光分束為對測量對象照射的信號光和不對測量對象照射而是在參考光反射鏡上反射的參考光這2束光，通過使從測量對象反射的信號光與參考光合束(合波)干涉而獲得信號。

按測量位置在光軸方向上的掃描方法(以下稱為z掃描)，OCT大致分為時域OCT和傅立葉域OCT。時域OCT中，作為光源使用低相干光源，在測量時通過使參考光反射鏡掃描而進行z掃描。由此，僅信號光中包含的與參考光的光程一致的成分發(fā)生干涉，通過對得到的干涉信號進行包絡(luò)檢波而解調(diào)出期望的信號。另一方面，傅立葉域OCT還進一步分為波長掃描型OCT和譜域OCT。波長掃描型OCT使用能夠進行出射光的波長掃描的波長掃描型光源，在測量時通過使波長掃描而進行z掃描，通過對檢測出的干涉光強度的波長依賴性(干涉譜)進行傅立葉變換而解調(diào)出期望的信號。而在譜域OCT中，光源使用寬譜光源(寬帶光源)，對生成的干涉光用分光器分光來檢測各波長成分的干涉光強度(干涉譜)，這樣的處理就對應于進行z掃描。通過對得到的干涉譜進行傅立葉變換而解調(diào)出期望的信號。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2011-218155號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Optics Express Vol.19,5536-5550(2011)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的技術(shù)問題

在利用OCT測量生物體的情況下，一般而言，來自測量對象內(nèi)部的反射光與來自測量對象表面的反射光相比，或者與來自蓋玻片或細胞的培養(yǎng)容器等測量對象保持部與測量對象間的界面上的反射光相比非常小。例如考慮如圖1所示對充滿了培養(yǎng)液的培養(yǎng)容器內(nèi)的細胞進行測量的情況。典型的培養(yǎng)容器(聚苯乙烯制)的折射率是1.59，細胞的折射率是1.37左右，根據(jù)這些值估算培養(yǎng)容器與細胞的界面上的反射率約為0.55％。而相對地，細胞與培養(yǎng)液的界面上的反射率在設(shè)培養(yǎng)液的折射率為1.33左右時為0.022％左右。并且，不同的細胞之間的界面以及細胞內(nèi)部的反射率應當比這樣值更小。圖2中表示了使用光軸方向分辨率為5μm的OCT裝置沿著圖1所示的z掃描軸取得信號的情況下的波形。此處設(shè)2個反射點(培養(yǎng)容器底面和細胞的頂點)的距離換算成光程為10μm。根據(jù)圖2可知，因為與培養(yǎng)容器底面對應的峰值的振幅非常大，所以來自細胞頂點的信號被淹沒，難以識別。

于是，現(xiàn)有的OCT裝置存在這樣的問題，即，由于會檢測到來自測量對象的表面或者測量對象保持部與測量對象的界面上的較強的反射光，所以不能夠使發(fā)生該較強反射光的區(qū)域附近的結(jié)構(gòu)清晰地可視化。

本發(fā)明為了解決上述課題，使從光源出射的激光分束為信號光、參考光和控制光，利用物鏡使信號光會聚照射在測量對象上，通過將被測量對象反射或散射的信號光與控制光合束而生成被控信號光，并使被控信號光與參考光合束而生成相位關(guān)系彼此不同的多束干涉光，對這些干涉光進行檢測。信號光的會聚位置通過會聚位置掃描部來掃描。此外，控制光的離焦量控制為具有與包含在信號光中的從測量對象表面或測量對象保持部反射的光相同的離焦量，控制光的相位被控制為與信號光相差180°。

由此，控制光成分與來自測量對象表面或測量對象保持部的反射光成分抵消，所以能夠使測量對象表面或測量對象保持部附近的測量對象的結(jié)構(gòu)清晰地可視化。

作為一例，使第一光束會聚到測量對象上的物鏡的數(shù)值孔徑為0.4以上。

由此，無需使用寬譜光源或波長掃描型光源，就能夠?qū)崿F(xiàn)與現(xiàn)有的OCT裝置同等或以上的光軸方向的空間分辨率。

作為一例，設(shè)置有對控制光附加球面像差的球面像差附加部。

由此，控制光與來自測量對象表面或測量對象保持部的反射光的干涉效率提高，所以能夠進一步抑制來自測量對象表面或測量對象保持部的反射光的影響。

作為一例，當令激光的波長為λ、物鏡的數(shù)值孔徑為NA時，對控制光的離焦量進行控制，使得控制光的離焦量與包含在信號光中的從測量對象表面或保持測量對象的保持部反射的光的離焦量的差為0.856λ/(NA)²以下。