(57)【要約】感光性要素（１７４）とスペクトルイメージ（２７３）との相対的地位をセットするための調整システムが提供される、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置であって、該調整システムは自動的に制御される装置であり、スペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）とスペクトルイメージ（２７３）との互いの間の相対移動を引き起こす。該調整システムは分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動する少なくとも１つのアクチュエータ（１４，１６）を含み、その動きはスペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）と、合成光ビーム（２７０）のスペクトルイメージ（２７３）との互いの間の相対移動を引き起こす。
2009541770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性要素とスペクトルイメージとの相対的地位をセットするための調整システムが提供される、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置であって、定義されたスペクトルを備えた光ビームを放射する発生装置（１１０）、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームに光ビームを分割するための手段（１２０）、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置（１２０）、および分散装置、１セットの光学要素、スペクトルの検出装置を有する光ビームの分光分析のための少なくとも１つの装置（１７０）を含み、
前記の調整システムは自動的に制御される装置であり、スペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）とスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こし、さらに分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動する少なくとも１つのアクチュエータを含み、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素を含み、その動きはスペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）と、発生装置（１１０）によって放射された定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段（１２０）によって分割された少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから形成された合成光ビーム（２７０）のスペクトルイメージとの、互いの間の相対移動を引き起こす、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項２】
スペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）と、前記スペクトルイメージとの間の互いの相対移動は、合成光ビーム（２７０）の伝播方向に垂直に位置する面で起こる、請求項１記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項３】
分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動するアクチュエータ、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素は、電気信号によってコントロールされた少なくとも１つのサーボ機構（１１、１２、１３、１４、１６）を有する機構であり、サーボ機構の可動要素は、分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）と機械的に連結されているか、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素と機械的に連結されている、請求項１または２記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項４】
分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動するアクチュエータ、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素は、分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素に連結された少なくとも１つの要素（１１、１２、１３、１４、１６）を有する機構であり、該要素は磁気または電磁場または流体、ガスもしくはガス混合の圧力によってもたらされる力によって移動可能であり、分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能要素に連結される、請求項１または２記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項５】
光ビームを放射する発生装置（１１１）が、定義されたスペクトルを備えた光ビームを、個別の定義された距離で離隔して配置された構成要素（２１１）を有する、構成要素のセットまたは光コムに変換する装置（１１０）であるか、または発生装置（１１１）によって放射された光ビームのパス中に置かれた、個別の定義された距離で離隔して配置された構成要素（２１１）を含む、構成要素のセット（２１２）または１つまたは複数の光コムに変換する装置（１１３）であり、光ビームを少なくとも１の物体光ビーム（２３０）および少なくとも１つの参照光ビーム（２２０）へ分割するための手段（１２０、３２０）、および少なくとも１つの参照光ビーム（２２０、２２１）および少なくとも１つの物体光ビーム（２３０、２３１）から合成光ビームを形成する装置（１２０、３４０）が光コムを処理することが可能であり、また合成光ビームの分光分析用の装置（１７０）には、光コムの１を越える構成要素（２１１）を記録できる感光性要素（１７４）が提供され、検出装置（１７３）の感受要素（１７４）の各々が、光コムの高々１つの構成要素（２１１）を記録し、検出装置（１７３）の感光性要素（１７４）は光コムの構成要素（２１１）の間の個別の定義された距離に相関する距離で配置される、請求項１記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項６】
定義されたスペクトルを有する光ビームを光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置（１１３）が、ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリー・ペロー干渉計、またはエタロン、またはコヒーレンスレーザー光線の位相もしくは振幅の変調に基づくアレンジメントである、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項７】
ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリー・ペロー干渉計、またはエタロンに、反射面の間の距離の変更のための位置決め装置（１１４）が取り付けられる、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項８】
光ビームを分割するための手段は、少なくとも１つの立方体もしくは直方体のプリズムビーム分割器、または少なくとも１つのファイバーカプラー（３２０）、または少なくとも１つの部分的に透明なミラーである、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項９】
物体光ビーム（２３０）のパス中に、物体光ビームを集束させる少なくとも１の要素（１５０）が配置される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１０】
物体光ビーム（２３０）および／または参照光ビーム（２２０）のパス中に、物体光ビームおよび／または参照光ビームの断面形状を修正する少なくとも１つの光学的アレンジメント（１５０）が配置される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１１】
物体光ビーム（２３０）のパス中に、検討される物体に対する物体光ビームの位置を調整するアレンジメント（１４０）が配置される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１２】
物体光ビーム（２３０）に対して物体（１６０）の位置を調整する装置（１６１）上に物体（１６０）が置かれる、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１３】
少なくとも１の参照光ビーム（２２０）のパス中に、位置が調整可能な参照ミラー（１３０）が配置される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１４】
少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置（３４０）が、少なくとも１つの立方体もしくは直方体のプリズムビーム分割器、または少なくとも１つのファイバーカプラー、または少なくとも１つの部分的に透明なミラーである、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの参照光ビームおよび／または物体光ビームのパス中に、物体光ビームと参照光ビームの光路長を等しくするアレンジメント（３３０）が配置される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１６】
検出装置（１７３）が感光性要素のマトリックスまたはラインである、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１７】
合成光ビームの分光分析用の装置に、合成スペクトルを物体のイメージに変換するための計算ユニット（１９０）が提供される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１８】
定義されたスペクトルを有する光ビームを、個別の定義された距離で構成要素が一定間隔で配置された光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置（１１３）に、検出装置の感光性要素の間の距離に、光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を調整する位置決め装置（１１４）が取り付けられる、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項１９】
合成光ビームの分光分析用の装置（１７０）に、検出装置の感光性要素の間の距離に、光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を調整するためのアレンジメント（１７２）が提供される、請求項５記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置。
【請求項２０】
分散装置（１７１）、１セットの光学要素（１７２）およびスペクトルの検出装置（１７３）を有する、光ビームの分光分析のための少なくとも１つの装置（１７０）を備えた、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステムであり、前記の調整システムは自動的に制御される装置であり、スペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素とスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こし、さらに分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動する少なくとも１つのアクチュエータを含み、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素を含み、その動きはスペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）と、スペクトルイメージとの間の相対移動を引き起こす、システム。  
【請求項２１】
スペクトルの検出装置（１７３）の少なくとも１つの感光性要素（１７４）と、スペクトルイメージとの間の相対移動は、合成光ビーム（２７０）の伝播方向に垂直に位置する面で起こる、請求項２０記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステム。
【請求項２２】
分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）上で作動するアクチュエータ、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）の移動可能な要素は、電気信号によってコントロールされた少なくとも１つのサーボ機構（１１、１２、１３、１４、１６）を有する機構であり、サーボ機構の可動要素は、分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）、または分散装置（１７１）および／または光学要素のセット（１７２）および／または検出装置（１７３）と機械的に連結されている、請求項２０または２１記載の光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化するための装置を調整するためのシステム。
【請求項２３】
物体の画像化方法および光周波数領域トモグラフィ装置の調整方法であって、該装置には定義されたスペクトルを備えた光ビームを放射する発生装置、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームに光ビームを分割するための手段、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置、調整システム、および参照光ビームおよび物体光ビームから形成された光ビームの分光分析用の少なくとも１つの装置を有し、また合成光ビームのスペクトルへ合成光ビームを分割するための分散装置、合成光ビームを形成しおよび／または導くための１セットの光学要素、合成光ビームのスペクトルを記録するための少なくとも１つの感光性要素を備えたスペクトルの検出装置を含み、発生装置によって放射された、定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから形成された合成光ビームの検出装置の少なくとも１つの感光性要素、およびスペクトルイメージが、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動する少なくとも１つのアクチュエータまたは、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素を使用して相対的に移動され、その動きはスペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素と、合成光ビームのスペクトルイメージとの互いの間の相対移動を引き起こす、方法。
【請求項２４】
アクチュエータを使用して、合成光ビームの検出装置の少なくとも１つの感光性要素とスペクトルのイメージを相対的に移動させる時に、検出装置とスペクトルのイメージの線とを互いに交差させ、転換点が検出装置で決定され、少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの少なくとも１つの感光性要素に対する回転方向が、スペクトルのイメージの線が転換点と交差した後に変更され、回転方向の変更が光周波数領域トモグラフィ用の装置のメーカーによって決定されるか、またはスペクトルの記録に十分であるとしてユーザーによって認識されたスペクトルの記録用のパラメータに至るまで行われる、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する相対的な移動は検出装置により電気信号が発生するまで行われ、検出装置での転換点を決定した後、検出装置の少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの検出装置の少なくとも１つの感光性要素に対する回転方向が、スペクトルのイメージの線が転換点と交差するたびに変更され、検出装置により記録された光の強度Ｉもしくはエネルギー対波長λのカーブの形が、光源により放射された光の強さＩもしくはエネルギー対波長λのカーブに対応するか、または検出装置により記録された光のエネルギーまたは光強度Ｉ対波長λの曲線の下の面積が、散乱による損失を考慮した後の、光源により放射された光の強度Ｉの曲線の下の面積になるまで回転方向の変更が行われる、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
光ビームが光学的構成要素のセットを有し、および／または光コムを形成するスペクトルを有し、発生装置によって放射された、定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから形成された合成光ビームのスペクトルが、合成光ビームの光学的構成要素の個別の定義された距離に相関する距離で離隔して配置された感光性要素を有する検出装置によって記録され、検討された物体の可視化を可能にするデータ流れに変換される、請求項２３記載の方法。
【請求項２７】
光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、ファブリー・ペロー干渉計によって行われるか、または調整可能な、または調整されたスキャニングファブリペロー干渉計を、光ビームを放射する発生装置内に置くか、または発生装置が光ビームを放射した後に置くことにより行われる、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、発生装置内に置かれるか、または発生装置が光ビームを放射した後に置かれる、位相または振幅変調器によって達成される、請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
光コムまたは光学的構成要素のセットとしての光ビームの生成は、使用される光源の光放射のタイプにより特徴づけられる、請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリペロー干渉計の反射面の間の距離は、検出装置のすべてのｑ番目、ここでｑ＞０である、ごとの感光性要素を、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続的な構成要素が照射するようにされる、請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
合成光ビームと、波長成分を空間的に分離する分散装置の間の角度は、検出装置のすべてのｑ番目、ここでｑ＞０である、ごとの感光性要素を、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続的な構成要素が照射するようにされる、請求項２６記載の方法。
【請求項３２】
検出装置上への合成光ビームのスペクトルの入射角は、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、合成光ビームのスペクトルの連続した構成要素が検出装置の感光性要素のｑ番目、ここでｑ＞０である、ごとに照射するように選ばれる、請求項２６記載の方法。
【請求項３３】
検出装置上に投射された合成光ビームのスペクトルの構成要素によって生成された信号から、検出装置の感光性要素のｑ番目ごとの信号のみが選ばれる、請求項２６記載の方法。
【請求項３４】
ｑ＝２である、請求項３１、３２または３３記載の方法。
【請求項３５】
スペクトルの物体のイメージへの変換が、フーリエ変換を計算し光の強さイメージとしてすべてのフーリエ変換を画像化することにより行なわれる、請求項２６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、調整システムを有する光周波数領域トモグラフィ用装置、光周波数領域トモグラフィ用装置の調整システム、および光周波数領域トモグラフィ用装置を調整する方法、および物体の画像化のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
光学的トモグラフィは物体および物体の内部構造の映像技術であり、光参照波および光物体波から形成された信号の分析に基づく。光物体波は物体の内部構造により後方散乱され、光参照波と干渉し、合成光ビームを形成する。合成光ビームは分散装置、例えば回折格子上に導かれ、次に、検出装置またはスペクトルレコーダ（例えば線形のＣＣＤカメラ中で使用される感光性要素のマトリックス）に記録される。マトリックスによって生成されたデジタル信号の形をしている電気信号は、計算ユニットに送信される。また、検討されている物体の軸構造に関する情報は、たとえばＰＣによる計算ユニットで数値計算され、受け取られる。
【０００３】
光学的トモグラフィによる物体の画像を生成する装置については多数の変形が知られている。例えば、スペクトル光学的トモグラフィを使用する迅速物体・画像化方法において、物体・画像化の速度を増加させるための、物体のスキャンされたフラグメントに関する情報を貯蔵するメモリを備えた感受要素のマトリックスは、国際出願公開ＷＯ２００４／０４３２４５  Ａ１に記載される。”Ｆｕｌｌ  ｒａｎｇｅ  ｃｏｍｐｌｅｘ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ，”Ｍ．Ｗｏｊｔｋｏｗｓｋｉ，Ａ．Ｋｏｗａｌｃｚｙｋ，Ｒ．Ｌｅｉｔｇｅｂ，ａｎｄ  Ａ．Ｆ．Ｆｅｒｃｈｅｒ，Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．２７，１４１５−１４１８（２００２）には物体内部構造を画像化する方法であって、物体光ビームの各位置で２つ以上のスペクトル測定が行なわれる方法が開示される。
【０００４】
国際特許公開番号ＷＯ  ２００６／０１７８３７  Ａ２は、光コヒーレンストモグラフィを使用して、サンプルの１つの部分の少なくとも１つの位置を決定するプロセス、システムおよびソフトウェアアレンジメントが開示される。
【０００５】
さらに、国際特許公開番号ＷＯ  ２００６／０３６７１７  Ａ２からは、２つの光ビーム間の光路差の所望の測定値を得るための２つの干渉計間の光学的フィードバックが知られる。
【０００６】
更に米国特許出願番号２００５／００３６１５０  Ａ１は、光学的コヒーレンストモグラフィを使用して、検討される物体中の特定の薬剤の濃度および移動の画像化のための方法を開示する。
【０００７】
さらに、英国特許出願ＧＢ  ２４１６４５１  Ａから、線スキャンによるレーザー走査顕微鏡を使用して、物体のイメージを検知する方法が知られている。
【０００８】
「スキャニング多重波長レーザーおよび多重チャネルレシーバ−を使用するフーリエ領域光コヒーレンストモグラフィ」の名称の国際公開ＷＯ２００７００３２８８からは、スキャニング多重波長レーザー、光干渉計および多重チャネルレシーバを含むシステムが知られている。多重波長レーザーの使用によって、各レーザー光線波長のスキャニング範囲は、同じスペクトルレンジ全体をカバーするのに必要とされる純粋なスキャニング単一波長レーザーと比較して、本質的に低減されている。
【０００９】
「低減された有効線幅を有する光コヒーレンス画像処理システムおよびそれを使用する方法」の名称の国際公開ＷＯ２００７０１６２９６からは、既知の周波数領域の光コヒーレンス画像処理システムであって、光源、光検出器、および光源と光検出器の間の光伝送パスを有するものが知られている。光源と光検出器の間の光伝送パスは、画像システムの有効な線幅を低減する。光源はブロードバンドソースであることができる。また、光伝送パスはピリオディック光学フィルターを含むことができる。光学的トモグラフィ方法に基づいた上記の既知の映像技術の中で、目の画像化のための最良の結果は、高い縦の分解、速い測定速度および高感度によって特徴づけられるＳＯＣＴによって達成される。しかしながら、現在までにこの方法に基づいて創造された断層撮影設備は制限を有する。例えば、物体の画像化の正確さは、作動条件への装置の調整並びに、輸送の間の振動、装置温度、および装置のネットワーク条件の変化による装置のチューニング不良のため行われなければならない調整に依存する。現在使用される調整システムは、人手により維持され、正確でなく、時間がかかり、また光学的トモグラフィによる物体の画像化の分野で訓練されたユーザーによって維持される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的
本発明の目的は、物体を非常に正確に検討することを可能とし、光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整についての経験を持っていないユーザーによって維持できる調整システムを備えた光周波数領域トモグラフィのための装置を提供することである。
【００１１】
発明の開示
本発明のアイデアは、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置であって、感光性要素とスペクトルイメージの相対的地位をセットするための調整システムを備えた装置に関する。この装置は定義されたスペクトルを有する光ビームを放射する発生装置、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームへ光ビームを分割するための手段、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する手段、分散装置を備えた光ビームの分光分析用の少なくとも１つの装置、１セットの光学要素、スペクトルの検出装置を有し、該調整システムは自動的にコントロールされる装置であり、スペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素とスペクトルイメージとの相対的な移動を引き起こし、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動する少なくとも１つのアクチュエータ、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素を含み、その移動は少なくとも１つのスペクトルの検出装置の感光性要素と、発生装置によって放射された定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから形成された合成光ビームのスペクトルイメージとの互いの相対移動を引き起こす。
【００１２】
１つの実施態様では、スペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素と、スペクトルイメージとの相対移動が、合成光ビームの伝播方向に垂直に位置する面で起こることができる。
【００１３】
装置全体は、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動する少なくとも１つのアクチュエータ、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素が、電気信号によってコントロールされた少なくとも１つのサーボ機構を含み、サーボ機構の可動要素は、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置または、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素に機械的に接続されるという態様により特徴づけられる。
【００１４】
好ましくは、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動する少なくとも１つのアクチュエータ、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素が、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素に接続される少なくとも１つの要素を含み、該要素は磁気または電磁場によって、または流体、ガスまたはガス混合物の圧力によって喚起された力により移動可能であり、分散装置および／または光学要素および／または光学要素のセットおよび／または検出装置、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素に接続される。
【００１５】
好ましくは、光ビームを放射する発生装置は、定義されたスペクトルを有する光ビームを個別の画定された距離で間隔を置いて配置された構成要素のセットもしくは光コムに変換する装置であるか、または発生装置によって放射された光ビームのパス中に置かれた、光ビームを個別の画定された距離で間隔を置いて配置された１セットの構成要素もしくは１つもしくは複数の光コムに変換する装置である。ここで、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームへ光ビームを分割するための手段、および、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置が、光コムを処理することができ、また、合成光ビームの分光分析用の装置に、光コムの２つ以上の構成要素を記録できる感光性要素を有する検出装置が供給される。また、検出装置の感光性要素の各々は、光コムの高々１つの構成要素を記録し、そして検出装置の感光性要素は、光コムの構成要素の間の個別の画定された距離に相関する距離で間隔を置いて配置される。
【００１６】
定義されたスペクトルの光ビームを光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置は、ファブリー・ペロー干渉計または調整可能もしくは調整されたファブリー・ペロー干渉計、またはエタロンまたはコヒーレンスレーザー光線の位相もしくは振幅の変調に基づくアレンジメントであることができる。好ましくはファブリー・ペロー干渉計または調整可能もしくは調整されたファブリー・ペロー干渉計またはエタロンには、反射面の間の距離を変化するための位置調整装置が取り付けられる。
【００１７】
好ましくは、光ビームを分割するための手段は、少なくとも１つの立方体もしくは直方体プリズムビーム分割器、または少なくとも１つのファイバーカプラーまたは少なくとも部分的に透明な鏡である。
【００１８】
物体光ビームのパス中に、物体光ビームを集束させる少なくとも１つの要素および／または検査される物体に対する物体光ビームの位置を調整するアレンジメントおよび／または物体光ビームと参照光ビームの光路長を等しくすることができるアレンジメントを置くことができる。ここで物体光ビームおよび／または参照光ビームのパスには、物体光ビームおよび／または参照光ビームの断面形を変化させる少なくとも１つの光学的アレンジメントを置くことができる。
【００１９】
好ましくは、物体は、物体光ビームに対する物体の位置を調整する装置上に置くことができる。
【００２０】
好ましくは、少なくとも１つの参照光ビームのパス中に、位置が調整可能な参照ミラーが置かれる。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体光ビームから合成光ビームを形成する装置は、少なくとも１つの立方体または直方体プリズムビーム分割器、または少なくとも１つのファイバーカプラーまたは少なくとも部分的に透明な鏡である。
好ましくは、検出装置は感光性要素のマトリックスまたはラインである。
好ましくは、合成光ビームの分光分析用の装置には、合成スペクトルを物体のイメージに変形するために計算ユニットが提供される。
【００２２】
定義されたスペクトルの光ビームを個別の定義された距離で構成要素を間隔を置いて配置する光コムまたは光学的構成要素のセットに変換する装置には、複数の光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を、検出装置の感光性要素の間の距離に調整する位置決め装置を取り付けることができる。
【００２３】
合成光ビームの分光分析用の装置に、光学的構成要素のセットの光学的構成要素の間の距離を、検出装置の感光性要素の間の距離に調整するアレンジメントを取り付けることができる。
【００２４】
さらに、本発明のアイデアは、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置の調整方法であって、該装置には、分散装置、１セットの光学要素、およびスペクトルの検出装置を備えた光ビームの分光分析のための少なくとも１つの装置が提供され、該装置は自動的にコントロールされる装置であり、スペクトルイメージおよびスペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素の相対移動を引き起こし、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動するアクチュエーター、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素を含み、その移動はスペクトルイメージおよびスペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素との相対的な移動を引き起こす。
【００２５】
さらに、本発明のアイデアは、物体の画像化方法および光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整方法に関し、該装置には定義されたスペクトルの光ビームを放射する発生装置、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームへ光ビームを分割するための手段、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つ参照光ビームから合成光ビームを形成する装置並びに調整システムが提供され、参照光ビームおよび物体光ビームから形成された光ビームのスペクトル分析をするための少なくとも１つの装置、合成光ビームを合成光ビームのスペクトルに分割するための分割装置、合成ビームを生成しおよび／または導くための光学要素のセット、および合成光ビームのスペクトルを記録するための少なくとも１つの感光性要素を備えたスペクトルの検出装置を含み、生成する装置によって放射された、定義されたスペクトルを備えた光ビームを分割するための手段によって分割された、少なくとも１つの参照光ビームおよび少なくとも１つの物体波から形成された合成光ビームの検出装置の少なくとも１つの感光性要素を含み、また、スペクトルのイメージは、分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置上で作動するアクチュエーター、または分散装置および／または光学要素のセットおよび／または検出装置の移動可能な要素を使用して互いに移動され、その移動は、合成光ビームのスペクトルイメージおよびスペクトルの検出装置の少なくとも１つの感光性要素の互いの間の相対的な移動を引き起こす。
【００２６】
本発明の１つの有用な実施態様では、アクチュエータを使用して合成光ビームの検出装置の少なくとも１つの感光性要素とスペクトルのイメージを相対的に互いに移動させる時、検出装置とスペクトルのイメージのラインは互いに交差するようにされ、転換のポイントは検出装置で決定され、少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの少なくとも１つの感光性要素に対する回転方向は、スペクトルのイメージのラインが転換ポイントと交差した後に変化し、この回転方向の変更は、光周波数領域トモグラフィ用の装置のメーカーによって決定されたか、またはスペクトルの記録に十分であるとのユーザーによる認識により決定されたスペクトルの記録パラメータに至るまで行われる。
【００２７】
好ましくは、少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する移動は、電気信号が検出装置によって発生されるまで行われ、検出装置上の転換のポイントを決定した後に、検出装置の少なくとも１つの感光性要素の合成光ビームのイメージに対する回転方向、または合成光ビームのイメージの検出装置の少なくとも１つの感光性要素に対する回転方向の変更は、スペクトルのイメージのラインが転換点と交差するたびに起こり、また、回転方向の変化は、検出装置により記録された光強度Ｉまたはエネルギー対波長λの曲線が、光源より放射された光強度Ｉまたはエネルギー対波長λの曲線の形と一致するか、または検出装置により記録された光強度Ｉまたはエネルギー対波長λの曲線の下の領域の面積が、散乱による損失を考慮した後の、光源より放射された光強度Ｉの曲線の下の領域の面積と一致するまで行われる。
【００２８】
本発明のさらに有利な実施態様では、光ビームは光学的構成要素のセットを含むスペクトルを有し、および／または光コムを形成する。発生装置により放射された定義されたスペクトルの光ビームを分割するための手段により分割された、少なくとも１つの参照光ビームと少なくとも１つの物体波から形成された合成光ビームのスペクトルは、合成光ビームの光学的構成要素の個別の定義された距離と相関する距離で、間隔を置いて配置された感光性要素が備えられた検出装置によって記録され、検討された物体のビジュアル化を可能にするデータ流れに変換される。
【００２９】
好ましくは、光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、ファブリー・ペロー干渉計、または調整可能な、または調整された、またはスキャニングファブリペロー干渉計を、光ビームを放射する発生装置内に置くか、または光ビームを放射する発生装置の後に置くことにより行われる。
【００３０】
好ましくは、光コムの形の光ビームの生成、または光学的構成要素のセットの形の光ビームの生成は、光ビームの発生装置内に置かれるか、または光ビームを放射した発生装置の後に置かれる、位相または振幅の変調器によって達成される。
【００３１】
好ましくは、光コムまたは光学的構成要素のセットとしての光ビームは、使用される光源のための光放出のタイプとして特徴づけられる。好ましくは、ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整された、またはスキャニングファブリペロー干渉計の反射面の間の距離は、合成スペクトルの連続する構成要素の位置に変更される。これは干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群であり、検出装置の感光性要素のｑ番目ごとに存在する。ここでｑ＞０である。
【００３２】
好ましくは、合成光ビームと、波長構成要素を空間的に分離する装置の間の角度は、合成スペクトルの連続する構成要素に適合するように選ばれる。これは干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群であり、検出装置の感光性要素のｑ番目ごとに存在する。ここでｑ＞０である。
【００３３】
好ましくは、検出装置上への合成スペクトルの入射角は、合成スペクトルの連続する構成要素と整列するように選ばれる。これは干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群であり、検出装置の感光性要素のｑ番目ごとに存在する。ここでｑ＞０、特にはｑ＝２である。
【００３４】
好ましくは、干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、検出装置上に投射された合成スペクトルの構成要素によって生成された信号から、すべての検出装置の感光性要素のｑ番目が選ばれる。
【００３５】
好ましくは、スペクトルを視覚的または物体の虚像に変形することは、フーリエ変換を計算し光の強さイメージとしてすべてのフーリエ変換を画像化することにより行なわれる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明は、例および添付図面を使用して記載される：
【図１】図１は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図２】図２は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図３】図３は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図４】図４は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図５】図５は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図６】図６は、スペクトルの光コヒーレンストモグラフィを適用する物体の画像化用装置の異なるアレンジのブロック図を示す；
【図７】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、物体の画像化用装置の異なる調整状態でのスペクトルとマトリックスの位置を示す；
【図８】図８は、物体の画像化のための装置の調整手順のフローダイアグラムを示す；
【図９】図９は、予備的な概略的な調整手順のフローダイアグラムを示す；
【図１０】図１０は、微調整手順のフローダイアグラムを示す；
【図１１】図１１は、１つのサーボ機構の適用により調整する最終手順のフローダイアグラムを示す；
【図１２】図１２は、調整工程手順のフローダイアグラムを示す；
【図１３】図１３は、マトリックス移動方向の変更での調整工程手順のフローダイアグラムを示す；
【図１４】図１４は、サーボ機構の変更での調整工程手順のフローダイアグラムを示す；
【図１５】図１５は、光コムによって変調された光ビームのスペクトルを示す；
【図１６】図１６は、合成光ビームのスペクトルを示す；
【図１７】図１７は、調整可能なファブリー・ペロー干渉計の反射面の間の距離ｄへのシフト値φの依存性を示す；
【図１８】図１８は、光コムの構成要素のシフトのアイデアを示す；
【図１９】図１９は、光周波数領域トモグラフィを使用する、物体の画像化のための方法のフローチャートを示す；
【図２０】図２０は、干渉のフローチャートを示す；
【図２１】図２１は、スペクトルの検出のためのアルゴリズムのフローチャートを示す；
【図２２】図２２は、スペクトルの検出のためのアルゴリズムの一層の変形のフローチャートを示す；
【図２３】図２３は、データ解析の第一の変形のフローチャートを示す；
【図２４】図２４は、光周波数領域トモグラフィを使用する、物体の画像化のための方法のさらなる変形のフローチャートを示す；
【図２５】図２５は、光周波数領域トモグラフィを使用する、物体の画像化のための方法のさらなる変形のフローチャートを示す；
【図２６】図２６は、データ解析の別の変形のフローチャートを示す；
【図２７】図２７は、検出装置のマトリックスへのスペクトルの画像化方法を示す；
【図２８】図２８は、検出装置のマトリックスへのスペクトルの画像化方法を示す；
【図２９】図２９は、検出装置のマトリックスへのスペクトルの画像化方法を示す；
【図３０】図３０は、合成多重スペクトルへスペクトルを多重化する方法を示す；
【図３１】図３１は、光ビーム方向を変更するための光学系の検流計のミラーの位置を管理するための電気信号、調整可能なファブリー・ペロー干渉計をコントロールする電気信号および検出装置への電気信号を示す；
【図３２】図３２は、差スペクトルを形成する方法を示す；
【図３３】図３３は、物体断面のそれぞれのラインのフーリエ変換を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明を実行するための最良の態様
図面の中で示された実施態様は、例示の目的のためにのみ意図され、請求の範囲により画定される本発明の範囲を制限しない。
【００３８】
図１は、調整システムが提供される、光周波数コヒーレンストモグラフィ装置とも呼ばれる、本発明にかかる光周波数領域トモグラフィ装置を示す。光周波数領域トモグラフィ装置は、特に、コリメーティングレンズ２１と、ビーム分割器２２によって２つのアームへ分割される、光を放射する光源２０を有する。物体アームにおいては、光は横方向スキャンミラー２４と対物レンズ２５により導かれ、物体２６の内部に浸透し、その内部構造によって後方散乱され、ビーム分割器２２に返る。同時に、参照アームの中の光は、固定されたかまたは移動可能な参照ミラー２３から反射され、ビーム分割器２２に戻され、合成ビームが作成され、分光計１７０によって記録される。分光計１７０では、合成ビーム２５０は回折格子１７１に導かれる。これは、合成ビームをスペクトル２７０へ分割し、インターフェアレンスフィンガーにより変調され、たとえば光感受性要素１７４のマトリックスのような検出装置１７３によって記録される。検出装置、例えばＡｔｍｅｌ社製のリニアＣＣＤカメラ・タイプＡＶｉｉＶＡ  Ｍ２ＣＬ２０１４によって生成された電気信号は、計算ユニット１９０に送信される。検討されている（単一のイメージライン−Ａスキャン）物体の軸方向の構造に関する情報は、たとえばＰＣによって、計算ユニット１９０の数値計算手順によって受け取られる。第一の断面を記録した後に、ビームはｙ軸（ｘ軸に垂直）を横切り、方向ｘにさらにトレースを形成する。最終的な結果として、物体の３次元の再構成が作成される。
【００３９】
光周波数領域トモグラフィ用の装置に提供される調整システムであり、光学要素１７２を整列させる装置１７６、検出装置１７３の位置をコントロールする装置１７７、並びに合成光ビーム２５０に対する分光計の位置をコントロールする装置１７８であることができるものは、特に少なくとも１つのワーキングユニットまたはアクチュエータ、例えばサーボ機構１１、１２、１３、１４、１６、例えばアメリカのＨｉｔｅｃによって製造されたサーボ機構タイプＨＳ−６４５ＭＧであることができる。その可動要素は、上記の装置１７６、１７７および１７８の１つの可動要素と機械的に結び付けられ、検出装置１７３の少なくとも１つの感光性要素１７４（スペクトルレコーダとも呼ばれる）と、合成光ビーム伝播の方向に垂直に位置する（この場合にはｘ−軸に垂直に位置する）ｙｚ−面中の合成光ビーム２５０のスペクトルイメージ２７３との間の相対的な動きを引き起こす。上記の装置１７６、１７７および１７８上の１つの可動要素は、検出装置の支持要素１０、支持点または連結されたジョイント１５、１７の末端であることができ、サーボ機構１４、１６の作動要素または可動要素１４、１６と組み合わされ、その位置の動きまたはシフトは、たとえば計算ユニット１９０か自動的に送られた電気信号によってコントロールされる。さらに、可動要素は、磁気または電磁場、または液体、ガスまたはガス混合物の圧力によって引き起こされた力により移動されることができる。
【００４０】
図２は、光周波数領域トモグラフィ用の装置のさらなる実施態様を示し、それは光周波数領域の中で等距離で分配された個別のスペクトルの構成要素から成る光ビーム２１０を放射する光周波数コム発生装置１１０を有する。発生装置または光周波数コム発生装置１１０には、低い時間干渉性および高い空間干渉性を有する光であってスペクトルバンドΔλ、ならびに中央波長λ０を有する光を放射する光源１１１、たとえばコリメーターレンズのような光学要素１１２、および調整可能もしくは調整されたもしくはスキャンファブリペロー干渉計１１３が提供される。調整可能なファブリー・ペロー干渉計１１３のミラーのうちの１つは、位置決め装置１１４にマウントされ、光コム構成要素の位置をコントロールし、および／または検出装置１７３の感光性要素１７４（例えば感光性要素のマトリックス）の間の距離に、構成要素セットの構成要素の間の距離を調整する。光学的構成要素の発生装置１１０または光コムによって生成された光ビーム２１０は、ビーム分割器１２０を通り抜ける。それは、少なくとも１つの参照光ビーム２２０および少なくとも１つの物体光ビーム２３０へ光ビーム２１０を分割する。光学要素１２５のシステムを通る参照光ビーム２２０は、装置の両方のアームの中の分散を補い、参照ミラー１３０に導かれ、ついで参照ミラー１３０により反射される。それが戻るとき、参照光ビームは、再び光学要素１２５のシステムを通り、分散を補償し、再びビーム分割器１２０に達する。
【００４１】
物体光ビーム２３０は、ビーム方向を変える光学系１４０、物体光ビーム２３０を形成する１セットの光学要素１５０によって物体上に導かれる。光学系１４０には旋回機構上に少なくとも１つのミラーがマウントされる。選択されたかまたは特定の用途に応じて物体光ビーム２３０を偏光する。例えば、目眼底の検査については、望遠鏡の配置での１セットの２つのレンズが適用されることがある。返る物体光ビーム２４０は、円、楕円、または線形状の断面を有し、後方散乱するかまたは調整システム１６１を有する物体１６０の内部構造から反射し、光学要素１５０のセットによって集められ、ビーム方向を変更するための光学系１４０によってビーム分割器１２０に導かれる。物体から返る物体光ビーム２４０と、調整装置１３１を有する参照ミラーから反射される参照光ビーム２２０は、ビーム分割器１２０の中で合成光ビーム２５０にされる。これはついで回折格子１７１、光学要素１７２のシステムからなる分光計１７０によって分析される。光学要素１７２はマトリックスの感光性要素１７４の間の距離に、構成要素のセットの構成要素の間の距離を調整するためのアレンジメントを形成する。該マトリックスは検出装置１７３の構成要素、例えばＣＣＤ装置であることができる。分光計１７０内では、合成光ビーム２５０は、回折格子１７１のような波長成分を空間的に分離する装置によって合成スペクトル２７０に変形され、次に光学要素１７２のシステムを通り、その後表示されたスペクトル２７０を詳しい分析のために電気信号に変形する感光性要素１７３のマトリックスに表示される。図１の中で示される実施態様と同様に、光周波数領域トモグラフィ用の装置に提供される調整システムは、光学要素１７２をアラインさせる装置１７６、検出装置１７３の位置をコントロールする装置１７７、並びに合成光ビーム２５０に対して分光計の位置をコントロールする装置１７８であることができ、少なくとも１つのワーキングユニット、例えばサーボ機構１１、１２、１４、１６を含み、その移動機構は上記の装置１７６、１７７および１７８の１つの移動機構と機械的に連結され、検出装置１７３の少なくとも１つの感光性要素１７４と、合成光ビームのスペクトル２７３との相対的な移動を引き起こす。図３は、フーリエ領域光コヒーレンストモグラフィを使用して物体像を描くための、調整システムのない装置を示す。これは光周波数領域トモグラフィ用の装置であり、光周波数コム発生装置１１１、図１５に示されるような個別のスペクトルの構成要素から成る光ビーム２１１を含む。これは光コム２１２を形成する光周波数領域中で等距離で分配された構成要素、または短い構成要素中の個別のスペクトル構成要素２１１の光の強さの最大値を介して導かれる、構成要素のファミリーのエンベロープ２１３を有する構成要素セットを有し、光ビームスペクトルとして、または波長λの光の強さの依存性として表示される。発生装置または光周波数コム発生装置１１１には、スペクトルバンドまたは範囲Δλ、中心波長λ０の低い時間干渉性および高い空間干渉性を有する光を放射する光源、および調整可能または調整された、またはスキャンファブリペロー干渉計１１３が提供される。位置決め装置���１４に取り付けられた光のビームにアラインされ、ファイバーカプラーの前に置かれた場合にはエタロンと呼ばれる。光ファイバーコンフィギュレーションでは、参照光ビームは光学デバイス３３０を通り、参照光ビームを形成するかまたは光学要素の群を通り、これは干渉計の両方のアームにおける分散を補償するかまたは正し、および／または偏光板を通り、ついで参照光ビームはファイバーカプラー３４０に導かれる。光学的装置３３０は、コリメーターのような光学要素３３１、または４つのミラー３３３−３３６の組合せであることができる遅延システム３３２、装置の両方のアームの中の分散の補償用の一群の光学的構成要素３３７、および集光レンズのような光学要素３３８を含むことができる。
【００４２】
調整可能なファブリー・ペロー干渉計１１３のミラーのうちの１つは位置決め装置１１４にマウントされ、光コムの構成要素２１１の位置をコントロールし、および／またはマトリックスの感光性要素の間の距離に構成要素セットの構成要素２１１の間の距離を調整する。以下に説明される。そのような位置決め装置は圧電素子であることができ、それは印加電圧によって影響された後に変更され、同時に調整可能もしくは調整されたまたはスキャンファブリペロー干渉計１１３のミラーの間の距離を変化させる。ファイバー技術を使用して装置が構築される場合、調整可能なファブリー・ペロー干渉計が営利上利用可能な装置である。
【００４３】
光コムまたは構成要素セットのジェネレータ１１１は、光コムを放射する光源として作ることができる。光コムのジェネレータ１１１も、位相または振幅変調器を使用した高い時間干渉性を備えたレーザー光線と共に使用できる。このようにして、入力光の位相の調整から得られる光学的構成要素が作成される。
【００４４】
次に物体光ビーム２３１は、３ポート・リニア光サーキュレータ３７０、少なくとも１つのミラーが旋回機構にマウントされているビームを方向変更するための光学系１４０、物体光ビームを形成する光学要素のセット１５０により、検査される物体１６０上に最初に導かれる。選択されたかまたは具体的な用途に応じて物体光ビームは偏向される。例えば、目眼底の検査については、望遠鏡のアレンジメントでの１セットの２つのレンズが適用されることがある。返ってくる物体光ビームは、物体１６０の内部構造から後方散乱させられたかまたは反射され、円、楕円、または線形の断面を有し、光学要素１５０のセットによって集められ、ビーム方向を変更するために光学系１４０に導かれる。物体から返る物体光ビーム、および参照光ビームは、ファイバーカプラー３４０中で一緒にされ、合成光ビーム２５０にされる。そのスペクトルは図１６に示される。その後、合成光ビーム２５０は、例えば回折格子のような、分散装置を備えた光ビーム分光分析用装置１７０によって分析される。分光分析用の装置１７０では、合成光ビーム２５０は、回折格子のような波長構成要素を空間的に分離する装置によって合成スペクトル２７０に変形される。合成スペクトルは光学要素システムを通り抜けて次に、感光性要素のマトリックスに表示される。それは表示された合成スペクトル２７０をさらなる詳細な分析のために電気信号に変換する。
【００４５】
さらに、スペクトルの周波数帯内の光周波数領域トモグラフィ用の装置は、光ビーム２１０のスペクトル内の構成要素２１１の位置をコントロールするために、光学的構成要素または光コムの発生器のために、図３１の中で示される信号１８４を生成する制御システム１８０を含んでいる。光ビーム２１０中の光学的構成要素２１１の位置をコントロールするために、制御システム１８０は、調整されたファブリー・ペロー干渉計１１３の反射面の間の距離を変えるために、位置決め装置１１４をコントロールする信号１８１を発するために信号発生器、例えば圧電素子を有する。
【００４６】
さらに、制御システム１８０は光ビーム方向を変更するために光学系１４０をコントロールするために、図３１の中で示されるような制御信号を生成する。これは目的ビーム２３０の方向を変更して、１セットのガルバノメトリックミラーから成ることができる。制御信号１８２は、光コム２１２を含んでいる物体光ビーム２３０を、所定の位置で検査される物体１６０上に向けるガルバノメトリックミラーをセットする。
【００４７】
光周波数の領域のスペクトルの光学的トモグラフィ用の装置は、さらに例えばＰＣである計算ユニット１９０を含み、それは制御システム１８０と連絡し、ＣＣＤ装置または検出装置によって記録されたデータを集めて、記憶し、またデジタルデータ処理用ソフトウェアを含み、データを検討されている物体の３次元の画像に変換する。
【００４８】
図４は、光源１１１を有する、光周波数領域トモグラフィ用の装置の光ファイバーコンフィギュレーションを示す。位置決め装置１０４、１１４が取り付けられるファブリー・ペロー干渉計１０３、１１３は、参照光２０８および物体光ビーム２０９とアラインされる。他の実施態様では、ファブリー・ペロー干渉計のうちの１つはファイバー・カプラー１２０の前で光ビームの途中に置くことができる。ファイバー技術を利用して構成される光周波数コヒーレンストモグラフィ用の装置の実施態様においては、参照光ビームは参照光ビーム２２１を形成する光学配置を通るか、または干渉計の両方のアーム中における分散を補償するかまたは補正する一群の光学要素を通るか、および／または偏向子を通り、ついで参照光ビームはファイバー−カプラー３４０に導かれる。光学的アレンジメント３３０はコリメーターのような光学要素３３１、４つのミラー３３３−３３６の組合せであることができる遅延システム３３２、装置の両方のアームの中における分散の補償用の一群の光学的構成要素３３７および集光レンズのような光学要素３３８を含むことができる。選択された用途に応じて、開放形の光学的構成と同様に、ついで、物体光ビーム２３１は３ウェイサーキュレータ３７０に導かれ、ビーム方向を変更するための光学システム１４０、および物体光ビーム２３０を形成する１セットの光学要素１５０によって物体上に導かれる。ビーム方向を変更するための光学系１４０には、背景スペクトルの検波中に物体光ビームの強度を制限するために、調整可能なフィルタが供給されることがある。これは他の場所に置くこともできる。参照光ビームと物体光ビームから形成された合成光ビーム２５０は、回折格子１７１上に導かれる。ここからスペクトル２７０が検出装置１７３上にイメージされる。
【００４９】
さらに、スペクトルの周波数帯内の光周波数領域トモグラフィ用の装置は、光学的構成要素の発生装置または光コム発生器のために信号を発生させる光ビーム中の光学要素の位置を制御するための制御システム１８０並びに、光ビームの方向変更のための光学系１４０（例えばガルバノメトリックミラーのセット）を整列させる制御信号を含んでいる。制御信号は、所定位置の検査される物体１６０上に物体光ビームを導くようにガルバノメトリックミラーをセットする。
【００５０】
スペクトルの周波数帯内の光周波数領域トモグラフィ用の装置は、計算ユニット１９０、光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整システムを含む。これは光学要素１７２をアラインさせるための装置１７６、検出装置１７３の位置をコントロールする装置１７３、並びに合成光ビーム２５０に対する分光計の位置をコントロールする装置１７８を含み、
例えばサーボ機構１１、１２、１４、１６である少なくとも１つのワーキングユニットであって、その可動要素が上記の装置１７６、１７７および１７８の１つの可動要素と機械的に連結され、検出装置１７３の少なくとも１つの感光性要素１７４および合成光ビームのスペクトル２７３との相対的な動きを引き起こす。
【００５１】
本発明は、図５において、光周波数コヒーレンストモグラフィ用の装置の実施態様として示され、これは光源１１１、ファイバー−カプラー３２０、コリメーターのような光学要素３３１を備えた光学的アレンジメント３３０、４つのミラー３３３−３３６の組合せであることができる遅延システム３２５、装置の両方のアームの中の分散の補償用の一群の光学的構成要素３３７および集光レンズのような光学要素３３８を、参照光ビーム２２０を集束させるために含むことができる。選択された用途に応じて、開放形の光学的構成と同様に、ついで、物体光ビーム２３０は線形の光学的３ウェイサーキュレータ３７０に導かれ、ビーム方向を変更するための光学システム１４０、および物体光ビーム２３０を形成する１セットの光学要素１５０によって物体１６０上に導かれる。参照光ビームと物体の光ビームはファイバーカプラー３２０に導かれ、そしてビーム２５１として位置決め装置１１４によってコントロールされた調整可能なファブリー・ペロー干渉計に導かれ、分光計１７０に導かれ、そこから合成光ビームが回折格子１７１上に導かれ、そこからスペクトル２７０として検出装置１７３上にイメージされる。
【００５２】
さらに、スペクトルの周波数帯内の光周波数領域トモグラフィ用の装置は、制御システム１８０、計算ユニット１９０、光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整装置を含む。これは光学要素１７２をアラインさせるための装置１７６、検出装置１７３の位置をコントロールする装置１７７、および／または合成光ビーム２５０に対する分光計の位置をコントロールする装置１７８を含み、例えばサーボ機構１１、１２、１４、１６である少なくとも１つのワーキングユニットであって、その可動要素が上記の装置１７６、１７７および１７８の１つの可動要素と機械的に連結され、可動要素１０の上に配置された検出装置１７３の少なくとも１つの感光性要素１７４および合成光ビームのスペクトル２７３との相対的な移動を引き起こす。
【００５３】
図６に示された本発明は、光学的フーリエ領域トモグラフィを使用した物体を画像化するための装置であり、コヒーレント光で物体を画像化する装置とも呼ばれる。これは光源１１１およびファイバーカプラー３２０を含み、それは少なくとも１つの参照ビーム２２０および少なくとも１つの物体光ビーム２３０へ光ビームを分割する。ファブリー・ペロー干渉計１１３には位置決め装置１１４が取り付けられ、参照光ビームまたは物体光ビームにアラインされ、参照光コム２２１または物体光コムを形成するか発生する。参照光ビームの途中にコリメーターのような光学要素３３１を備えた光学的アレンジメント３３０、４つのミラー３３３−３３６の組合せであることができる遅延システム３２２、装置の両方のアームの中の分散の補償用の一群の光学的構成要素３３７および参照光ビームを焦光するために焦光レンズのような光学要素３３８が置かれることができる。物体光ビーム２３０は、ビーム方向を変更するための線形の光学的３ウェイサーキュレータ３７０および光学系１４０によって物体１６０上に導かれる。また、１セットの光学要素１５０によって、物体光ビーム２３０を形成する。参照光ビームおよび物体光ビーム２２０、２３０、２４０は、ファイバーカプラー３４０に導かれ、その後分光計１７０に導かれる。合成光ビーム２５０は分散装置（例えば回折格子１７１）上に導かれ、そこからスペクトル２７０として検出装置１７３上に画像化される。
【００５４】
光周波数領域トモグラフィ用の装置は、制御システム１８０、計算ユニット１９０、光周波数領域トモグラフィ用の装置の調整装置を含む。これは光学要素１７２をアラインさせるための装置１７６、検出装置１７３の位置をコントロールする装置１７７、および合成光ビーム２５０に対する分光計の位置をコントロールする装置１７８を含み、例えばサーボ機構１１、１２、１４、１６である少なくとも１つのワーキングユニットであって、その可動要素が上記の装置１７６、１７７および１７８の１つの可動要素と機械的に連結され、支持要素１０の上に配置された検出装置１７３の少なくとも１つの感光性要素１７４および合成光ビームのスペクトル２７３との相対的な移動を引き起こす。
【００５５】
光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化のための装置のバージョンに関わりなく、同様に光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化方法とは無関係に、物体を検討する前に、物体の画像化用の装置は調整されるべきである。光周波数領域トモグラフィの適用により物体の画像化をするための装置の中で解決されるべき最も大きな技術的問題が、合成光ビームのスペクトルのイメージがマトリックス上で最も最良に位置するＣＣＤカメラのマトリックスの位置を達成することである。光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置の実施態様のうちの１つでは、図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃ中で示されるように、スペクトルのイメージは、線またはその長さより幅がはるかに短い長方形であることができる。調整の程度に依存して、スペクトルのイメージは図７Ａ中で示される正確な位置、図７Ｂ中で示される傾斜した位置で、または図７Ｃ中で示される移動された位置、または傾斜し移動された位置にある場合があり、検出装置のマトリックス上にイメージが全く照射されない場合がある。スペクトルのイメージ２７３を正確な位置にするため、移動、シフトまたは回転装置１４、１６を使用できる。これらの要素は、マトリックスと略称される検出装置１７３とスペクトルイメージ２７３との相対的な移動を達成するために移動されることができる。これらの移動、シフトまたは回転装置は、手により支持されるねじ止めに基づくシステムかまたは電気的に、空気的にまたは水力でコントロールされる異なる種類の機構により移動されることができる。本発明の目的であるところの光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置の調整システムは、プリズムまたは回折格子である、分散装置１７１の可動要素と機械的に連結された少なくとも１つのサーボ機構１１、１２、１３、１４、１６、および／または光学要素１７２のセットおよび／または検出装置１７３を含み、スペクトルレジスターもしくはスペクトルレコーダーとも呼ばれる検出装置の少なくとも１つの感光性要素と、スペクトルイメージとの相対移動を、たとえば合成光ビームの伝播方向に垂直に位置する面で引き起こす。
【００５６】
物体の画像化用の装置の調整システムの構造および作動原理は、図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃに示された例を用いて説明される。上記の図はサーボ機構１４、１６を含み、感光性要素１７４によって形成された検出装置１７３の支持要素１０に連結された継ぎ目１５、１７、または支持体の点によって連結され接続される。
【００５７】
実施態様のうちの１つの中で、検出装置または感光性要素の支持要素１０の一端は、サーボ機構のうちの１つに連結される代わりに、その位置が手動で調整される静止要素または調整可能な要素に結合される。感光性要素１７４を含んでいる検出装置がその中で移動されるＹＺ−面は、分割された光ビーム２７０の伝播方向または入射方向に垂直に位置している。図７Ａの中で示された、理想的な場合および最大限に調整された光学分光計の場合には、信号はパラメータを有し、それらはユーザーの期待値に適合し、該信号は物体の画像化のための装置の正しい作動を許容し、スペクトルのイメージ２７３の線形であり、線形の感光性要素の形を有するＣＣＤカメラの検出装置１７３と一致する。
【００５８】
スペクトルイメージが線以外の形を持っている場合、スペクトルの対称軸、または対称軸にほとんど等しい線が発見される可能性があることに注意すべきである。これはスペクトルイメージラインまたはマトリックスのラインと呼ぶことができる。それぞれの場合では、装置の構造、および物体の画像化用の装置の調整システムの作動原則は同じである。図７に示された場合では、スペクトルイメージ２７３が検出装置１７３と一致する場合、検出装置によって記録された光強度Ｉまたはエネルギーと波長λとのカーブ２１５は、光源によって放射された光強度Ｉまたはエネルギーと波長λとのカーブと類似するカーブであり、光源によって放射された光強度Ｉまたはエネルギーのカーブの下の領域の面積は、散乱による損失を考慮した後の光源によって放射された光強度Ｉまたはエネルギーのカーブの下の領域の最大可能な面積に達する。この図面の中で、示されたＩｍａｘは１０００ユニットのアカウントに対応し、０．５Ｉｍａｘ、λ１およびλ２は、強度Ｉが０．５Ｉｍａｘとなる波長であり、λ０は光源波長周波数帯の中央波長と呼ばれる。１０００ユニットのアカウントは、光源によって放射された最高エネルギーとなることができるので、検出装置により記録されるかまたは検出装置の感光性要素によって生成された電荷の分布曲線の最大となる。
【００５９】
図７Ｂは電気信号は存在するが、だがそのパラメータは期待値にならない状態を示す。これは合成光ビーム２７０は検出装置１７３との接触を得るが、光周波数領域トモグラフィの適用による物体の画像化用の装置はさらなる調整を必要とする。この状態では、記録されたスペクトルの光の強さの曲線２１６は、光波長λｃで瞬間最大のｌｍａｘｃを有する。これは光源周波数帯の中央の波長λ０対してシフトし、所定の感光性要素、言いかえればピクセルと一致し、たとえば数１３０８を有する。瞬間の最大のｌｍａｘｃが中央の波長λ０で生じる場合、感光性要素１７４の支持要素１０の回転方向の転換が起こることができる。また、検出装置の移動方向が転換する点は、転換点またはスイッチング点と略称される。転換点は光周波数領域トモグラフィの適用により物体の画像化のための異なる装置ごとに異なることができる。実際上、光源周波数帯の中心とも呼ばれる転換点においては、検出装置の時計回りの動き、または検出装置１７３のその時計回りの回転、これはマトリックスと略称される、の間、または反時計回りと略称される反対方向への移動中に、光の強さＩはほぼ一定値であり、光の強さ変化の曲線下の面積は小さく変化する。光源周波数帯の中心が転換点の近くに現われる時、例えば３０の連続した感光性要素に応答する３０ピクセルの範囲では、光波長のこの範囲に現われる点は実際の転換点として理解される。
【００６０】
さらに、図７Ｃでは光学分光計は完全に調整できていない。この場合には電気信号は検出できず、または検出装置によって生成された電気信号が非常に弱いので、それを解釈できない。この非調整状態は、すべての必要な装置のスイッチが入れらていない場合にも現われる。光学分光計が完全には調整されていない場合、記録された光スペクトルの曲線２１７はバックグラウンドを示す。それは検出装置によって記録された環境の光放射、または異なる光源から検出装置に達した最小のスペクトルまたは最小の登録電力もしくはエネルギーである。光学分光計を調整するために、調整システムは、分光計が存在する状態に対応するアクションを試みるべきである。調整の第一ステップでは、物体の画像化用の装置が存在する状態が見いだされ、調整または調整の対応するアルゴリズムが探索される。１つの状態において、図９に示された予備的な概略的な調整手順が開始され、サーボ機構はスペクトルイメージが検出装置と接触するような位置にスペクトルイメージを配置する。その場合に、予備的な概略的な調整の間、電気信号は仮定に答えるパラメータを取り、分光計を調整する手順が終了される。物体の画像化用の装置の可能な最大の調整が必要な場合、最初に、探索が行われて物体の画像化のための与えられた装置用のパラメータを決定する。高度なパラメータが必要とされ、または設定される場合に、これは実現される。予備的な概略的な調整手順は集中するので、物体の画像化用の装置は最大のパラメータに達して、それらのまわりで振れる。その後、最大のパラメータに以前に想定された精度に到達したかどうかが決定される。これはスペクトルイメージの登録されたパラメータが、光周波数領域トモグラフィ用の装置のメーカーによって決定されたパラメータに到達したか、またはスペクトルの登録に十分なものとしてユーザーによって認識されることを意味する。例えばそれは、登録されたスペクトルイメージの光の強度Ｉ対波長λのカーブの形が、光源の光の強さ対波長λのカーブに、たとえば９９％で類似したとき、または検出装置により登録された光のエネルギーまたは光強度Ｉ対波長λの曲線の下の面積が、散乱による損失を考慮した後の、光源の光のエネルギーまたは光強度Ｉ対波長λの曲線の下の面積と、たとえば１％の精度で等しいなったときである。
【００６１】
エネルギーまたは光強度のパラメータの現在値が想定する精度で最大の期待値に応答する場合、調整システムは調整を終了し、調整により得られたパラメータが期待値に答えるかどうかチェックし、結果とそれらの解釈をユーザーに通知する。物体の画像化用の装置の仕事が妨害される場合、調整手順またはアルゴリズムは仕事の正確な条件に達するように進行する。調整方法は図８−１４のフローチャートによって示される。
【００６２】
図８は、物体の画像化のための装置の調整手順のフローダイアグラムを示す。それは工程７０１でスタートする。同時に、工程７０６において、調整が開始され調整の時間測定が開始される。調整のタイムリミットが経過した時には、調整は工程７０８で終了される。そうでなければ、工程７０２において、検出装置によって生成された電気信号が必要条件を満たすかどうかがチェックされる。検出装置によって生成された電気信号が必要条件を満たす場合、調整は工程７０８で終了される。そうでない場合には、工程７０３で、検出装置が電気信号を発生しているかどうか、および信号が発見されるかどうかがチェックされる。信号がない場合、図９に示される予備的で概略的な調整が工程７０５で行われる。そうでなく信号が発見された場合には、微調整が工程７０４で行われる。それは図１０の中でフローダイアグラムとして示される。ユーザーは手順をいつでも停止できる。また、ユーザーが手順を終了することを決定すれば、手順は工程７０９でユーザーによって停止される。
【００６３】
電気信号が図８の中で示される手順の工程７０３において発見されない場合、図９に示された予備的で概略的な調整は工程８０１でスタートする。次に、工程８０２において、サーボ機構のうちの１つが作動され、たとえば左のサーボ機構が作動されると検出装置の支持要素を上へ移動する、または右のサーボ機構が作動すると、検出装置またはマトリックスの支持要素を下へ移動する。サーボ機構のうちの１つによる検出装置の移動中に、工程８０３において、検出装置が電気信号を生成しているかどうかがチェックされる。検出装置が電気信号を生成し始めたときには、予備的で概略的な調整は終了される。また、主な調整手順は図８の工程７０２で継続される。概略的な調整のタイムリミットが経過した場合、それは工程８０４でチェックされる、検出装置の移動の転換が工程８０５で起こる。例えば、左のサーボ機構が検出装置の支持要素を上へ移動するかまたは、右のサーボ機構が検出装置の支持要素を下へ移動した場合、ついで工程８０５において左のサーボ機構が検出装置の支持要素を下へ移動するかまたは、右のサーボ機構が検出装置の支持要素を上へ移動する。工程８０６において、検出装置が電気信号を発生しているかどうかがチェックされる。検出装置が電気信号を生成している場合、予備的で概略的な調整は工程８０８で終了される。また、手順は図８で示される主な調整手順の工程７０２に移る。工程８０７でチェックされるマトリックス移動のタイムリミットが経過した場合、予備的で概略的な調整は工程８０８で終了され、手順は工程７０２に移る。この手順の調整時間は、１つの横位置から他の横位置に支持要素の移動端が移動する時間、並びに検出装置が両方の横位置に到着することを保証する、一つの横位置から他の横位置への検出装置の移動時間を意味する。ユーザーはいつでも処理を停止できる。ユーザーが手順を終了することを決定すれば、処理は工程８０９で停止される。
【００６４】
図１０は、微調整処理手順のフローダイアグラムを示す。これは電気信号が図８の工程７０３で見つかった場合、工程９０１でスタートする。工程９０２において、検出装置の移動の転換点が画定される。次に工程９０３において、選択されたサーボ機構が作動され、右もしくは左のサーボ機構が作動され、それは支持要素を上へまたはその支持要素を下へ移動する。検出装置により生成された電気信号が微調整を終了するために必要な条件を満たす場合、９０５でチェックされ、次に１つのサーボ機構を使用する最終調整処理手順が工程９０８でスタートする。最終調整処理手順は工程９０９で終了される。検出装置によって生成された電気信号が微調整を終了するために必要な条件を満たさない場合、工程９０６で転換点に到達したかどうかがチェックされ、それを過ぎた後に、工程９０７で作動していたサーボ機構は停止され、停止していたサーボ機構が作動される。次に、工程９０５において、微調整を終了するために検出装置によって生成された電気信号が必要条件を満たすかどうかが、再びチェックされる。ユーザーは処理手順をいつでも停止できる。また、ユーザーが処理手順を終了することを決定すれば、処理手順は工程９１０においてユーザーによって停止される。調整タイムリミットが経過した場合、その処理手順も終了される。調整時間は工程９０４で測定される。
【００６５】
図１１は、１つのパラメータでの最終調整と呼ばれる、サーボ機構のうちの１つを使用する最終調整のフローダイアグラムを示す。微調整が終了された時、それは工程１００１でスタートする。工程１００２において、信号の値は記憶される。また、マトリックス移動方向は転換される。工程１００３において信号値が最小限度値（例えば３００アカウントユニット）以下に低下したかどうか、および工程１００７においてマトリックスが最適位置に戻っているか、および遊びもしくはランニングクリアランスが無くなっているかどうかがチェックされる。マトリックスがほとんど最適状態に達した場合、入力値または検出装置によって生成された電気信号の平均値は工程１００４で記録され、工程調整処理手順が始められる。工程１００５において作動していたサーボ機構が停止され、工程１００６でマトリックス移動方向を変更して調整工程を進め。その後調整処理手順は工程１００９で終了される。信号が工程１００８で最小限度値以下に低下した場合、マトリックス移動方向に関してエラーが生じている。調整は工程１００９で終了される。ユーザーは処理手順をいつでも停止できる。また、ユーザーが処理手順を終了することを決定すれば、処理手順は工程１０１０においてユーザーによって停止される。調整タイムリミットが経過した場合、その処理手順も終了される。調整時間は工程１０１０で測定される。
【００６６】
図１２は、工程調整のフローダイアグラムを示す。それは工程１１０１でスタートする。工程１１０２において、信号の値は記録される。また、サーボ機構は短時間、たとえば３００ｍｓ、工程１１０３で作動される。次に、サーボ機構が停止され、工程１１０４でＡ−スキャンを１回した後に電気信号の値が測定される。工程１１０５において、電気信号の値が増加したかどうかがチェックされる。そして答えがイエスの場合、調整は工程１１０２で継続される。電気信号の値が増加しなかった場合、工程１１０６でチェックされた試験数が設定数を超えていた場合、たとえば２０回のＡ−スキャンの後、工程調整は工程１１０８で終了される。試験の数が設定数を超えていない場合、設定された期間、たとえば３０ｍｓを経過したことが工程１１０７において測定された後、処理手順は工程１１０４で継続される。また、次のＡ−スキャンが行われる。ユーザーは処理手順をいつでも停止できる。また、ユーザーが処理手順を終了することを決定すれば、処理手順はユーザーによって停止される。調整タイムリミットが経過した場合、その処理手順も終了される。調整時間は工程１００９で測定される。
【００６７】
図１３は、マトリックス回転方向または移動方向を変更する工程調整のフローダイアグラムを示す。それは工程１２０１でスタートする。工程１２０２において、信号の値は記録される。次に、工程１２０３において、図１２に示された工程調整が始められる。工程１２０４において、電気信号の値が増加したかどうかがチェックされる。そして、ノーの場合には、工程１２０５において、マトリックスの回転方向が変更され、図１２の中で示される工程調整が進められる。工程調整の後、回転方向を変更する工程調整は終了される。ユーザーは処理手順をいつでも停止できる。また、ユーザーが処理手順を終了することを決定すれば、処理手順は工程１２０８においてユーザーによって停止される。調整タイムリミットが経過した場合、その処理手順も終了される。調整時間は工程１２０７で測定される。
【００６８】
図１４は、サーボ機構を変えることを備えた工程調整のフローダイアグラムを示す。それは工程１３０１でスタートする。工程１３０２において、サーボ機構のうちの１つおよびマトリックス移動の方向の１つが選ばれる。その後にマトリックス回転方向を変化させる工程調整が工程１３０３で進められる。工程１３０４において、作動するサーボ機構を停止し、停止しているサーボ機構を作動させる。そして次に、工程１３０５において、マトリックス回転方向を変化させる工程調整が進められる。サーボ機構を変える工程調整は工程１３０６で終了される。
【００６９】
光周波数領域トモグラフィのための装置の調整処理手順を終了した後に、これは物体の検討のために使用できる。それらは光コムの適用による信号測定の方法に基づく。それは、その構成要素の位置を同時に変更しての光コムの複数（またはある状況では単一）の記録に基づく。物体の完全な断面の表示のために、物体光ビームは、物体ビーム伝播の方向に垂直に、物体に沿って移動されなければならない。物体ビームのすべての位置に対して信号が記録されなければならないし、データに変換されなければならない。これらは処理後に完全な横断面のイメージの生成を可能にする。
【００７０】
個別の、等距離で、狭く分離された、スペクトルの構成要素から成る光コムは、２つの方法でセットアップすることができる。すなわち広帯域の光源および区別するツールとしての周波数モードを使用するか、または位相変調および付加的な反射キャビティに基づく光コム発生装置を使用することは不可欠である。第一のアレンジメントでは、ファブリーペロー実験でのように干渉現象の使用により、異なる波長の光を分離することは可能である。第２のケースでは、光コムの生成は高性能の電気−光学モジュレーターに基づく。それは、単波長連続波レーザからの単波長入力ビームに多数のサイドバンドを課することができる。特に内部共振分散が最小になった場合、共振空胴にモジュレータを置くことにより、このプロセスをより効率的にすることができることは知られている。光コム生成のどちらの方法も本発明で使用できる。
【００７１】
さらに、本発明の必須構成要素は、光周波数領域の全体の光コムの位置を調整しコントロールすることが可能である。図１７と１８は、図３０に示されるインクリメントφだけλ軸上で光コム全体をシフトさせ、合成スペクトル信号を多重化するアイデアを示す。光コムは、例えば調整されたファブリー・ペロー干渉計の使用により移動されることができる。干渉計ミラーの間の距離は可変である。この場合、調整されたファブリー・ペロー干渉計中の反射面の間の距離ｄは、光コムの移動のφの値と、光コムのまたは構成要素のセットの隣りあった光学的構成要素間の距離ＦＳＲの値に影響を及ぼす。しかしながら、光コムのφの値による完全なシフトの値よりはるかに小さいので、調整されたファブリー・ペロー干渉計の反射面の間の距離ｄ１のためのＦＳＲ１と、距離ｄ２のためのＦＳＲ２の間の違いは無視される。光コムの位置変更φの値はランダムであることができるが、知られていなければならない。それがデジタルデータ処理中に使用されるからである。
【００７２】
以下に記載される方法の工程は必ずしも連続的に行なう必要がないし、同時に行なわれることができる。
【００７３】
光周波数領域トモグラフィを使用する物体の画像化のための方法は、図１９に示される。最初に、工程４０５において、光ビームが生成される。また、光コムが形成される。その後、工程４０６において、光ビームは参照光ビームおよび物体光ビームへ分割される。また工程４０７において、物体光ビームは、スキャンパスを始めるために設定される。
光源によって生成された光ビームを分割した後に、参照光ビームおよび物体光ビームの中に光コムが形成されることができる。工程４０８において、ｉおよびｊは０に設定され、工程４０９においてｉとＮは比較される。ｉがＮより小さいかまたは等しい場合には、図２０に示される工程４１５−４１８から成る干渉が、工程４２０で行なわれる。工程４３０において、スペクトルは識別される。スペクトルは、多要素光検出装置または検出装置により、検出装置の個別の感光性要素が、光コムの１つよりも多くない構成要素を検出し記録するようにして、検出され記録される。スペクトルの検出および記録は、図２７−２９を参照して明細書に詳細に記載される。次に工程４３１において、調整されたファブリー・ペロー干渉計のミラーの位置が設定され、それにより光コムの構成要素の位置は、予め決定され知られている値φだけ変更される。工程４３２でｉは１増加される。工程４２０―４３１は第一のループを形成し、Ｎ回繰り返される。反復Ｎの最適数は、ＦＳＲのφへの比率と等しい。また、光コムの位置を変更する方法は、図３０の中で示される。光コム位置の変更は、図３１の中で示されるように、電気信号１８２、１８４と同期する電気信号１８１によって引き起こされる。ＦＲＳのφへの比率の値が整数でない場合、Ｎ＝変更距離／φが自然数となるように、シフト距離／φ値が修正されなければならない。工程４３５において、ｊがＭより大きいかどうかがチェックされる。ｊがＭより小さいかＭと等しい場合、ｉは工程４３６で０にセットされる。物体光ビームの位置は工程４３７で、および工程４３８で変更される。ｊは１だけ増加される。また、処理手順は工程４０９に移動される。工程４０９―４３８は第２のループを形成し、Ｍ回繰り返される。このループでは、反復数Ｍは、検討されている物体の得られる横断面のイメージのラインの数を意味し、検査の目的に依存する。物体光ビームがスキャンパスの端に到着する時、Ｎスペクトルから成るＭセットが記録される。その後、その処理手順は工程４３９に移り、物体光ビームは物体を越えて移動されるか、消されるかまたは切られる。工程４４０において、背景スペクトルは決定される。また、Ｎスペクトルから成るＭセットのデータ解析は工程４６０で行なわれる。データ解析は、図２４および図２５中に詳細に示される。その後、処理手順は工程４８０で継続される。ここでＡスキャンと呼ばれるすべての計算された線は並べて表示され、最終結果は断面または物体の３次元表現となる。これは物体光ビームによる物体のスキャンが一軸で行われたか、または物体光ビーム中の光伝播の方向に垂直な２つの軸により行われたかに依存する。
【００７４】
光波長と等しい距離だけ参照ミラーを移動させることができる位置決め装置１３１に参照ミラーが組み合わされた実施態様において、光波長フラクションと等しい距離だけ参照ミラーの位置を変更することにより、物体光ビームの各位置の補足測定を行なうことが可能である。これは、物体光ビームと同じ位置でいくつかのＡスキャンを行うことを可能にする。またこれにより、コンプレックススペクトルＯＣＴ方法でのように干渉信号の振幅と同様に位相を決定することが可能である。
【００７５】
図２０は、特定の構成要素の波長で光強度の最大値を囲むエンベロープを備えた光コムの形での、少なくとも１つの物体光ビームおよび少なくとも１つの参照光ビームの干渉を例証する。それは、光源によって生成された光ビームのスペクトルの形に対応する形を持っている。工程４２０として図１９に示された干渉は、光源によって生成された光ビームを分割した後に参照光ビームおよび物体光ビームを形成することにより始まる。工程４１５において、光ビームの光コムの形を持つように修正された１つの光ビームは、遅延され、参照光ビームパスに沿って動く参照光ビームのトラベル時間と、検討される物体の第一の選択された層に伸びる物体光ビームパスに沿って移動する物体光ビームのトラベル時間が等しくなるようにされる。その後、工程４１６において、分散は修正される。また工程４１７において、光ビームの少なくとも１つは物体上に導かれ、その上に焦点を結ぶ。次に、工程４１８において、物体の内部構造に散乱され反射された物体光ビームは、参照光と結合され、合成光ビームを形成する。参照光ビームの光コムの個別の構成要素は、物体から戻る物体光ビームの光コムのそれぞれの構成要素と干渉する。
【００７６】
図２１は、スペクトルの検出のためのアルゴリズムの１つの実施態様を示す。最初に、工程４２１において、参照光ビームの光コムの構成要素および物体光ビームの光コムの構成要素から形成された合成光ビームの光コムの構成要素は、空間的に分離され、合成スペクトルを形成する。それは、多要素光検出器または検出装置の感光性要素上に工程４２２において投射される。工程４２３において、合成スペクトルは光検出器により記録され、合成スペクトルの光コムの１つよりも多くない構成要素を、多要素光検出器の個別の感光性要素が記録するようにして記録される。他の実施態様では、システムは、多要素光検出器の個別の感光性要素が、合成光ビームの光コムの１つの構成要素の一部のみを検出し記録するように設計される。これは合成光ビームの光コムの１つの構成要素は、２、３個の別個の感光性要素によって検出され記録されることを意味する。
【００７７】
電気信号は、多要素光検出器の個別の感光性要素の中で生成される。この信号は、参照光ビームの光コムの特定の構成要素、および物体から返る物体光ビームの光コムの対応する構成要素との干渉に起因する光の強さに対応する。これは波長の同じ範囲の構成要素のみが互いに干渉することができることを意味する。少なくとも、工程４２４において、多要素光検出機構により生成された電気信号はデジタル化され、処理アレンジメント、例えば計算ユニットに転送される。いくつかの方法でスペクトル検出を行なうことは可能である。第一の可能性は、図２７の中で示されたように、多要素光検出機構、例えば自由な形の感光性要素のマトリックス１７４上に、光コムの構成要素が入力される。しかしそのような方法において、１つのセルまたは１つのピクセルまたは１つの感光性要素は１つより多くの構成要素を記録しない。そのようなコンフィギュレーションの利点は、波長λおよび波数ｋの間のスペクトルのデジタル計算が必要でないということである。選択は、図２３の中に示されたアルゴリズムの工程４４２から４５５までに記載された方法で、すべての記録されたスペクトルから書き込まれたポイントで行なわれる。ポイントの選択を書き込む過程は、分析的な式の使用によるλからｋまでのスペクトルのデジタル計算のための現在使用される方法の約７０％の時間を短くする。このコンフィギュレーションの別の利点は、感光性要素のマトリックスのひとつのピクセルによって記録された波長のセクショニングの後に、干渉じまを平均する効果を最小限にすることである。マトリックスのひとつのピクセルがほぼ単色の波を受け取るので、これは可能である。これは、装置の中で光源として光コムを、光周波数で操作されたスペクトルの光学的トモグラフィに使用する効果である。そのようなコンフィギュレーションでは、記載されたように単一の合成複合的なスペクトルへ組み合わせられるＮスペクトルの測定をすることがさらに可能である。このおかげで、画像化の範囲は軸の方法の解像度を失わずに、Ｎ倍に増加できる。
【００７８】
スペクトル検波のための方法の第二の可能なコンフィギュレーションは図２８の中で示される。適度な波長増加と同時に光コム（それらが領域λの中で記録される場合）の構成要素の間の距離が変更されるという事実のため、光コムの個々の構成要素が感光性要素のマトリックス上の個々のピクセル内へ、または検出装置の個々の感光性要素へ正確に入るように分光計を設計することは可能である。そのようなコンフィギュレーションでは工程４４５は必要とされない。この工程は感光性要素のマトリックス中の個々の構成要素の位置がセットされる工程であり、分光計が適切に設計されている場合にそれらは既知だからである。この情報は図２３の中で示されたアルゴリズムの工程４５５の中で使用される。記録されたスペクトルのポイントの適切な選択が、領域ｋでスペクトルを作成するために行なわれる。スペクトル検波のこの方法は、スペクトル値の補間の必要を除去し、記録された多くのデータの処理の速度の一層の増加を同時に許容する。
【００７９】
図２２は、工程４３０として図１９の中で示されたスペクトル検波の別の変形を示す。これは工程４２６で物体光ビームおよび参照光から合成スペクトルを作成することからスタートする。工程４２７において、合成スペクトルは、光コムの構成要素が、感光性要素のマトリックスの感光性要素の１つおきに、または検出装置の感光性要素の１つおきに入るように形成される。次に、工程４２８において、合成スペクトルは、ピクセルまたは感光性要素を１つおきに読むためのＣＣＤ装置オプションを使用することにより記録される。また、検出装置の感光性要素によって生成された電気信号は、工程４２９で計算ユニットに送信される。スペクトル検波のこの変形は２つの先のコンフィギュレーションのすべての利点を有している。またさらにＣＣＤ装置の形をしている感光性要素のマトリックス中のチャージ漏出によって引き起こされた分光計解像度の減少を著しく低減する。このコンフィギュレーションでは、分光計は、光コム２１１の個々の構成要素が、感光性要素のマトリックス１７３の感光性要素に１つおきに入るように設計されている。それは図２９に詳細に示される。そのような解決のおかげで、光を受けた感光性要素からのどんなチャージ漏出も、使用可能な信号を保持しない隣りの感光性要素に移る。したがって、検出器のスペクトル分解度の減少はなく、光コムを変調する干渉じまの振幅の形の信号の低下はない。このコンフィギュレーション中のスペクトルを読むことは２つの方法で行われることができる：すべての感光性要素を読み、集めたデータから１点おきに選ぶことによって、またはすべてのｑ番目ごとのピクセルまたはすべてのｑ番目ごとの感光性要素を読みとるための産業ＣＣＤ装置において利用可能なオプションを使用して、例えば、奇数または偶数のピクセルまたは感光性要素を読みとる。この方法は、スペクトルの読取速度を２倍にする。また、同時に、領域ｋ内に直接位置したスペクトルが作成される。
【００８０】
構成要素セットの構成要素の間の距離のアラインメントと、検出装置中のピクセルまたは感光性要素の間の距離との相関性は、多くの方法で達成されることができる。１つの方法は、ファブリー・ペロー干渉計または調整可能か調整されたファブリー・ペロー干渉計のミラー間距離を、合成スペクトルのすべての構成要素、これは干渉信号によって変調された構成要素のセットまたは群である、が検出装置のすべてのｑ番目ごとのピクセルまたは感光性要素に入るように調整することである。これは、これらの距離が検出装置の感光性要素に対応しなければならないことを意味する。その場合には、ｑは０よりも大きくなければならない。
【００８１】
第二の方法では、合成光ビームと、波長成分を空間的に分離する装置の間の角度が特定の値に設定され、干渉によって変調された構成要素のセットもしくは群を形成する、合成ビームの構成要素は、検出装置の感光性要素に対応するし、合成スペクトルのすべての構成要素は、検出装置のすべてのｑ−番目ごとのピクセルまたは感光性要素に入るようにされる。その場合には、ｑは０よりも大きくなければならない。
【００８２】
別の方法は、検出装置の方へ向けられた合成光ビームの角度が、波長構成要素を空間的に分離する装置上への合成光ビームの入射角が、合成光ビームの合成スペクトルの個々の構成要素が、検出装置のすべてのｑ−番目ごとの感光性要素に一致するように、調整される場合に関する。ここでｑ＞０である。
【００８３】
図２３は、データ解析の１つの変法を提供する。ここではｉとｊがゼロに設定される工程４４１で始まる。工程４４２において、計算ユニットは光コム構成要素の位置を、工程４６０において複数の方法で組み立てられた合成スペクトルから読む。この作業の結果は構成要素の位置のベクトルである。工程４４３において、ｊがＭより大きいかどうかがチェックされる。ｊがＭよりも小さければ、工程４４４において、ｉはゼロに設定され、工程４４７においてＮスペクトルの他のセットが工程４４５において利用可能となった記録されたＭセットから選択される。工程４５０において、与えられたセットのＮスペクトルは、工程４５１で利用可能になったスペクトルから成る１つのスペクトルへ組み合わせられる。工程４５２において、図３２に記載されるように、背景スペクトルが結合した複合スペクトルから引かれる。工程４５５において合成多重スペクトルは解読され、工程４４５で選択され、工程４５３で利用可能にされた構成要素のベクトル位置からの値に対応するポイントだけが合成多重スペクトルから選ばれるようにされた。その後、解読された合成多重スペクトルは、波数領域ｋで直接受け取られる。工程４７０において、解読された合成多重スペクトルは周波数について分析される。たとえば、フーリエ変換を適用し、検討された物体の横断面のイメージのＡ−スキャンと呼ばれる単一線を生成し、それは工程４７１で計算ユニットに記録される。それが最後のＡ−スキャンでない場合には、次に、工程４７５でｊが１だけ増加される。データ分析は、図１９および２４に記載されたアルゴリズムの工程４６０または５６０においてデータの記録と採取の第２のループが終了した後に行うことができる。しかし、処理は第一または第２のループの内部で行うことができる。
【００８４】
図２４は物体の像を描くための別のアルゴリズムを示す。処理手順は光ビームを生成し、工程５０５において光コムを形成し、工程５０６において参照光ビームおよび物体光ビームへ光ビームを分割し、工程５１１で物体の外側に物体光ビームを導くことにより、背景スペクトルとして参照されるものを確立することにより開始される。工程５１２において、背景スペクトルの記録がされる。工程５１３において、物体光ビームはスキャンパスの初めにセットされ、工程５１４でｉおよびｊが０にセットされる。工程５１５において、ｊがＮより大きいかどうかがチェックされる。ｊがＮと等しいかまたはＮより小さい場合、光コムの位置の変更が工程５１６で起こる。その後工程５２０で、物体ビームと参照光ビームとの干渉が、工程４１５−４１８において記載されたように、生じる。工程５３０において、合成光ビームの合成スペクトルの検波が行われる。また、それは電気信号へ転送される。これは工程４３０で記載されたように行なわれる。次に、ｊは１だけ増加される。また、処理手順は工程５１５で継続される。光ビームがスキャンパスの最終位置に到着した場合、その後工程５３５においてｊがＭと等しいかどうかがチェックされる。それは、物体の全体がスキャンされたことを示す。ｊがＭより小さい場合、処理手順は工程５３６で継続される。ここで物体光ビームの位置の変更が行われる。その後ｉはゼロにリセットされ、ｊは工程５３７で１増加される。また、処理手順は工程５１５に移動される。物体全体をスキャンした後に、データ解析が工程５６０でなされる。また工程５８０において、すべての計算されたＡスキャンが並んで表示される。また最終目標は物体波の軌跡に垂直な１または２つの軸について物体波によるスキャンが行われたかどうかに依存して、検討された物体の断面または３次元の表現である。
【００８５】
図２５は、物体の像を描くための別のアルゴリズムをさらに示す。物体の像を描くアルゴリズムの前の変形と同様に、処理手順は光ビームの生成および光コムの形成から始まり、それは工程６０５で行われ、工程６０６で参照および物体光ビームにビーム分割し、および工程６１１で物体を超えて物体光ビームをセットする。工程６１２で、背景測定がなされる。また、工程６１３で、物体光ビームがスキャンパスの初めにセットされる。工程６１４でｉおよびｊがゼロにリセットされる。工程６１５において、ｉがＮより大きいかどうかがチェックされる。ｉがＮより小さい場合、光コムの位置の変更が工程６１６で行われる。その後工程６２０で、物体光ビームと参照光ビームとの干渉が、工程４１５−４１８において記載されたように、生じる。工程６３０で、スペクトルは検出される。それが工程６１５でチェックした後に作動する場合、すなわちｉが大きい場合、工程６５９において、１組のＮスペクトルが記録され、工程６６０においてＮスペクトルに関して解析が行われる。これは記録されたＮスペクトルのすべてから背景スペクトルを引くことを含んでいる。部分的なスペクトルを受け取る構成要素の位置のベクトルを使用してスペクトルを解読し、部分的なスペクトルを複合的なスペクトルにアセンブルし、周波数分析を行い、１つのラインがいわゆるＡ−スキャンを得る。スペクトルの解読は、サブスペクトルを得るための構成要素位置のベクトルの使用を含み、これらを合成スペクトルに組み入れ、周波数分析を行ってオンラインＡ−スキャンを得て、物体光ビームとアラインしたイメージの個別の線部分に関する情報を提供する。これは検討される物体のものと同じ幅と長さを有する。物体光ビームが円状の断面を持っている場合、スキャンされた物体の一部は円筒を形成し、ビームが線状の断面で形成されたときには、得られたイメージは検討された物体のキュービックオイダル（ｃｕｂｉｃｏｉｄａｌ）なフラグメントに対応する。工程６６１において、イメージの線が集められる。工程６６２において、ｊがＭより大きいかどうかがチェックされる。ｊがＭより小さい時には、次に工程６６３においてｉがゼロにリセットされ、ｊは１だけ増加され、操作は工程６１５において続けられ、上記の手順がＭ回繰り返され、Ｍラインからなるイメージを即座に得て、工程６８０において表示される。
【００８６】
図２６は、データ解析の別の変法を提供する。これは図２５の中で示されるアルゴリズム中で使用される、工程６４１においてｉとｊをゼロにセットすることにより開始される。工程６４３において、ｊがＭより大きいかどうかがチェックされる。ｊがＭより小さい場合、工程６４４でｉがゼロにセットされる。また工程６４７において、Ｎスペクトルの別のセットが、工程６４５でアクセス可能にされた記録されたＭセットから選択される。
工程６５０において、与えられたセットのＮスペクトルは１つの合成スペクトルへ組み立てられる。工程６５２において、合成スペクトルから、工程６５１でアクセス可能になった背景の合成スペクトルを図３２に示された方法で差し引く。ここでは得られたスペクトル７１０から背景スペクトル７２０を差し引き、得られた合成スペクトル７３０が受け取られる。工程６７０において、たとえばフーリエ変換を行うことにより、得られた合成スペクトル７３０の周波数分析が行われ、図３３の中で示されるＡ−スキャンと呼ばれる、検討された物体の断面イメージの物体単一線７４０を受け取る。データ表面からの距離Δｚ１およびΔｚ２のピークは、再構成された物体の軸構造を作る２つの後方散乱点または反射点に相当する。単一の物体線は工程６７１で記録される。それが最後のＡスキャンでない場合には、次に、工程６７５においてｊが１だけ増加される。
【００８７】
ＯＣＴ画像化の公知の方法と比較して、本発明による解決は多数の効果を奏する。単一の感光性要素レジスター単色放射はかなり正確になるので、この解決策のおかげで、ＳＯＣＴ方法について知られているような、感光性要素の幅に対応して周波数帯を分割した後に干渉信号の平均値を算出するという制限の顕著な低減が得られる。さらにこの解決策は、分光計によって記録された疑似離散スペクトルの構成要素が光周波数の領域の中で等しく間隔を置かれるという事実により、光周波数の波長領域からの記録されたスペクトルの数値計算の必要を除去する。この解決策のおかげで、データ処理の時間は、現在公知のＳＯＣＴ技術の中で適用されるスペクトルの数値計算と比較して、光コムの構成要素によってセットされた位置において記録されたスペクトルの値を補間する著しくより短い作動時間により低減されている。感光性要素のマトリックスの正確に位置したピクセルに構成要素が入るコンフィギュレーションの場合には、スペクトルが、波数ｋの領域の中で直接記録される。また、追加の数値計算作業は必要ではない。それはさらに数値データ処理を短くする。そのような解決策の重要な利点は、光コムの構成要素の間の距離を、構成要素が感光性要素のマトリックスの、ｑ番目のセルまたは感光性要素に、特定の場合には１つおきの感光性要素に正確に入るように調整することにより、ＣＣＤ検出器中のチャージ漏出の影響を最小限にすることによる分光計解像度の増加である。この検出方法でのチャージ漏出の影響はまだ存在するが、与えられたピクセルからの漏出されたチャージは隣りのピクセルに動き、それは記録されているスペクトルを構築するためには使用されないので、それは使用可能な信号に影響を及ぼさない。この方法において、感光性要素が１つおきに照射される変法では検出器の感光性要素の半分が利用不可能であることは真実である。しかしこの欠点は、感光セルまたは要素の密度が２倍である検出装置の使用によって容易に解決することができる。更に、光源、広いスペクトル（短い時間コヒーレンス）のファブリー・ペロー干渉計が光コムを生成するために使用される場合、モードホッピングに関するＳＳＯＣＴシステムの制限は除去される。これは、複合のスペクトル記録プロセスにおける干渉じまサンプリング信号の有効数を増加させて、より多くの点の数から成るスペクトルへそれらを組み立てることにより、達成される画像化範囲の有効な増加に帰着する。
【００８８】
物体の内部構造の像を描く本発明の装置および方法は、物体光ビームの各位置で２つ以上のスペクトル測定が行なわれる複雑な測定を許可する。スペクトルでは、波長のフラグメントを形成する近隣のスペクトル間の干渉じまの位相が測定される。同時代のシステムでは、位置決め装置の上にマウントされた参照ミラーが使用される。それは干渉じまのシフティングを引き起こす、物体光ビームに対する参照光ビームの小さな遅れを与える。複雑な測定のための装置の提案された変形では、上記のような位相変化できなく、参照ミラーの動きにより得られるｋ領域の光コムの構成要素の位置の変化によって位相変化が達成される。この方法を使用するイメージの生成はいくつかの出版物に記載されており、数学的方法を使用して実現され、干渉じまの相および振幅に関する情報がそれによって得られることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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