(57)【要約】【課題】  光路長の変化を簡素な構造で測定するとともに、光路長の変化に応じて測定値を補正することができる光イメージング用プローブ及び形状測定装置を提供する。【解決手段】  中心部の中空回転軸１３，２４，２５を回転させるようにしたモータと、中空回転軸１３，２４，２５に挿通された光ファイバーＦ２とを備え、光ファイバーＦ２に通過させた光を被検体Ｘに照射し、該被検体Ｘにより反射した光を逆の経路で光ファイバーＦ２に通過させるとともに中空回転軸１３，２４，２５の回転により照射方向を変化させるようにした光イメージング用プローブにおいて、光ファイバーＦ２に回折格子６１を配設してＦＢＧセンサ６０を構成した。【選択図】  図１
2017040565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部の中空回転軸を回転させるようにしたモータと、前記中空回転軸に挿通された光ファイバーとを備え、前記光ファイバーに通過させた光を被検体に照射し、該被検体により反射した光を逆の経路で前記光ファイバーに通過させるとともに、前記中空回転軸の回転により照射方向を変化させるようにした光イメージング用プローブにおいて、前記光ファイバー中に、回折格子を配設してＦＢＧセンサを構成したことを特徴とする光イメージング用プローブ。
【請求項２】
前記中空回転軸及び前記光ファイバーを前記モータから照射方向側へ突出させるとともに、この突出部分における前記光ファイバー中に、前記回折格子を配置したことを特徴とする請求項１記載の光イメージング用プローブ。
【請求項３】
所定の波長帯の第１の光を発する第１の光源と、第１の光とは異なる波長帯の第２の光を発する第２の光源とを備え、第１の光源から発せられる第１の光を前記光ファイバーに通して前記被検体に反射させ、この反射光を分析することで前記被検体の形状測定を行い、第２の光源から発せられる第２の光を、同光ファイバーに通して前記回折格子に反射させ、この反射光を分析することで温度測定を行うようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の光イメージング用プローブを用いた形状測定装置。
【請求項４】
第１の光源が発する第１の光の波長帯を、第２の光源が発する第２の光の波長帯よりも短くしたことを特徴とする請求項３記載の形状測定装置。
【請求項５】
第１の光による形状測定値を、第２の光による温度測定値を用いて補正するようにしたことを特徴とする請求項３又は４記載の形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体に反射させた光を取得する光イメージング用プローブ、及び光イメージング用プローブにより取得した光の情報に基づき被検体の形状測定を行う形状測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像診断の手法に光の干渉性を利用したＯＣＴ（Optical coherence tomography:光干渉断層撮影）技術が注目されている。このＯＣＴ技術では、光源として波長１３００ｎｍ程度の近赤外線を用いることが多いが、近赤外線は生体に対して非侵襲性であり、また超音波よりも波長が短いために空間分解能に優れており、おおよそ１０〜２０μｍの識別が可能となることから、これまでは特に医療現場で用いられることが多かった。
【０００３】
ところで、ＯＣＴ技術を医療用途から工業用途に展開し、例えば、平坦状部品の表面粗さや、円筒状部品の内面形状測定等を高精度に行う形状測定装置として用いる場合には、被測定面に交差する深さ方向（奥行き方向）の分解能をより向上させることが望ましい。
このＯＣＴ技術を用いた従来の形状測定装置には、例えば、ＴＤ−ＯＣＴ（Time domain OCT）やＳＤ−ＯＣＴ（Spectral-domain OCT）等、数種類の方式が知られている（例えば特許文献１参照）。ＴＤ−ＯＣＴでは、光源から出射する光を分割してミラーと被検体にそれぞれ反射させるとともに、このミラーを走査し、これら反射光の干渉信号に基づき、例えば被検体の断面画像等、深さ方向の情報を取得するようにしている。また、ＳＤ−ＯＣＴでは、広帯域光源から多くの波長を含んだ光を出射し、この光を固定ミラーと被検体にそれぞれ反射させ、これら反射光を分光器を通して波長分解した後にラインセンサにより検出し、さらにこの検出情報をフーリエ変換することによってＴＤ−ＯＣＴと同様の情報を得るようにしている。
【０００４】
しかしながら、何れの方式の形状測定装置においても、光の照射方向を変化させるモータ等の温度変化に起因して、光を導いている部材（例えば光ファイバー等）が熱膨張し、その光路長が変化するため、測定値にばらつきを生じたり、測定精度が低下したりするおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−８８４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来事情に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、光路長の変化を簡素な構造で測定すること、光路長の変化に応じて測定値を補正すること等、が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための一手段は、中空回転軸に挿通された光ファイバーに通過させた光を被検体に照射し、反射光を逆の経路で光ファイバーに通過させるとともに中空回転軸の回転により照射方向を変化させる光イメージング用プローブにおいて、光ファイバー中に回折格子を配設してＦＢＧセンサを構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上説明したように構成されているので、光路長の変化を簡素な構造で測定することができ、さらには、光路長の変化に応じて測定値を補正することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る光イメージング用プローブの一例を示す断面図である。
【図２】同光イメージング装置の動作を示す要部拡大断面図である。
【図３】同光イメージング用プローブを用いた形状測定装置の一例を示す光学系統図である。
【図４】フラッグ波長の変化量と温度変化量との関係を示す数式及びグラフである。
【図５】本発明に係る光イメージング用プローブの他例について動作を示す要部拡大断面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施の形態における光イメージング用プローブの第１の特徴は、中心部の中空回転軸を回転させるようにしたモータと、中空回転軸に挿通された光ファイバーとを備える。そして、光ファイバーに通過させた光を被検体に照射し、被検体により反射した光を逆の経路で光ファイバーに通過させるとともに中空回転軸の回転により照射方向を変化させる。そして、光ファイバー中に、回折格子を配設してＦＢＧセンサを構成した（図１参照）。
ここで、「ＦＢＧセンサ」とは、ＦＢＧ（Fiber Bragg Gratings）の回折格子に反射させた光の波長の変化を読み取ることで、温度や歪等の変化を検出するようにしたセンサである。
この構成によれば、ＦＢＧセンサによりモータ近傍の光路長や、光路温度等の変化を測定することができる。このため、例えば、光路長や光路温度に応じて、測定値の補正や、各種設定値の変更等を容易に行うことが可能になる。
【００１１】
第２の特徴としては、モータ温度や外気温の影響を受けても測定精度を維持するために、中空回転軸及び光ファイバーをモータから照射方向側へ突出させるとともに、この突出部分における光ファイバー中に、回折格子を配置した。
【００１２】
第３の特徴としては、所定の波長帯の第１の光を発する第１の光源と、第１の光とは異なる波長帯の第２の光を発する第２の光源とを備え、第１の光源から発せられる第１の光を光ファイバーに通して被検体に反射させ、この反射光を分析することで被検体の形状測定を行う。そして、第２の光源から発せられる第２の光を、同光ファイバーに通して回折格子に反射させ、この反射光を分析することで温度測定を行うようにした（図３参照）。
この構成によれば、被検体の形状測定と、光路の温度とを同時に測定することができ、このため、例えば、形状測定の測定値を光路温度に応じてリアルタイムに補正することが可能になる。
【００１３】
第４の特徴としては、被検体の形状測定と光路の温度測定とをそれぞれを高精度に行うために、第１の光源が発する第１の光の波長帯を、第２の光源が発する第２の光の波長帯よりも短くした。
【００１４】
第５の特徴としては、高精度な形状測定を可能にするために、第１の光による形状測定値を、第２の光による温度測定値を用いて補正するようにした。
【実施例】
【００１５】
次に、上記特徴を有する好ましい実施例を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る光イメージング用プローブ１を示す。
【００１６】
光イメージング用プローブ１は、中心部の中空回転軸１３，２４，２５を回転させるようにした第１のモータ３０及び第２のモータ４０と、中空回転軸１３，２４，２５に挿通され固定された光ファイバーＦ２と、この光ファイバーＦ２の光源側の端部に対し隙間を置いて回転不能に設けられた光ファイバーＦ１とを備える。そして、光ファイバーＦ１，Ｆ２に通過させた光を被検体Ｘに照射し、該被検体Ｘにより反射した光を逆の経路で光ファイバーＦ２，Ｆ１に通過させるとともに、中空回転軸１３，２４，２５の回転により照射方向を変化させるように構成する。また、光ファイバーＦ２中に、回折格子６１を配設してＦＢＧセンサ６０を構成している（図１参照）。
【００１７】
そして、この光イメージング用プローブ１により光ファイバーＦ１に戻される光は、後述する形状測定装置２により解析され、被検体Ｘの表面形状等の情報が画像化される。この際、被検体Ｘの表面形状等の情報は、ＦＢＧセンサ６０により測定される光路の温度に応じてリアルタイムに補正される。
【００１８】
光ファイバーＦ１及びＦ２の各々は、シングルモードの光ファイバーである。
一方の光ファイバーＦ１は、回転不能に支持され、後述する形状測定装置２の光路に接続されている。
他方の光ファイバーＦ２は、光ファイバーＦ１の前方側に同軸状に配設される。この光ファイバーＦ２は、第１の回転要素１０，第１のモータ３０及び第２のモータ４０の中心部に挿通された中空回転軸１３内に、一体回転可能に固定されている。
光ファイバーＦ１の前端には光矯正部材ｆ１が接続され、光ファイバーＦ２の後端には光矯正部材ｆ２が接続され、これら光矯正部材ｆ１，ｆ２の間には、隙間ｇが確保される。光矯正部材ｆ１，ｆ２は、隙間ｇへ向けて発する光を拡大しコリメート化するグレーデッドインデックス光ファイバーである。
【００１９】
第１回転要素１０は、中空状の支持体１１内に、スペーサ１２と、中空回転軸１３と、光中継部１４と、光路変換部１５と、レンズ１６とを具備し、これらと一体で回転可能に構成される。
尚、スペーサ１２は、支持体１１の後端側に嵌め合せられている。中空回転軸１３は、スペーサ１２内に固定されるとともに内部に光ファイバーＦ２を挿通している。光中継部１４は、光ファイバーＦ２の前端に直線状に接続されている。第１の光路変換部１５は、光中継部１４の前端に接続されている。レンズ１６は、第１の光路変換部１５の前端に接続されている。
【００２０】
スペーサ１２は、中心部に前後方向の貫通孔を有する円柱状の部材であり、例えば、金属や合成樹脂等の硬質材料から形成される。
このスペーサ１２は、後述する中空回転軸１３を圧入固定した状態で、支持体１１の後端側の内周面に圧入固定されている。
【００２１】
中空回転軸１３は、硬質金属材料やセラミック等からなる一体の長尺円筒状の部材であり、その前端部が光中継部１４に接続されるとともに、その後側の部分が、後述する第１のモータ３０及び第２のモータ４０内に挿通され長尺状に延設されている。
この中空回転軸１３は、本実施の好ましい一例によれば、温度変化による伸縮を回折格子６１へ伝達し易いように、軸方向に連続する一体の円筒状部材から形成される。
この中空回転軸１３内には、光ファイバーＦ２及び光矯正部材ｆ２が挿入され固定されている。
【００２２】
光中継部１４は、内部の屈折率が一様（略均等）な断面多角形状（本実施の一例によれば断面正方形状）の透光性部材（例えば石英ガラス）であり、光ファイバーＦ２の前端部に同軸状の接合されるとともに前方へ長尺状に延設されている。
【００２３】
また、第１の光路変換部１５は、光中継部１４側から入射される光を、その入射方向に交差する方向へ反射する第１の反射光学素子１５ａと、第１の反射光学素子側１５ａから入射される光を、その入射方向に交差する方向へ反射する第２の反射光学素子１５ｂとを接合してなる。第１の反射光学素子１５ａ及び第２の反射光学素子１５ｂには、例えば石英ガラス製のプリズムにより形成される。
【００２４】
レンズ１６は、第２の反射光学素子１５ｂから入射される光を集光するレンズであり、例えば、石英ガラス製の円柱状のロッドレンズ等により構成される。
【００２５】
また、第２の回転要素２０は、筒状ケース２１と、第２の光路変換部２２と、支持部材２３と、中空回転軸２４とを具備し、第１の回転要素１０とは独立して、一体に回転するように構成される。
尚、筒状ケース２１は、光中継部１４を回転可能に内在するとともに前端寄りの側方に切欠部２１ａを有する。第２の光路変換部２２は、筒状ケース２１の前端側に固定されている。支持部材２３は、筒状ケース２１の後端側を支持している。中空回転軸２４は、支持部材２３の中心部に挿通固定されている。
第２の光路変換部２２は、第１の光路変換部１５の出射方向側において、切欠部２１ａに対応するように配置され、筒状ケース２１の前端側の内壁面に固定されている。
この第２の光路変換部２２は、例えばガラス製の反射鏡であり、その反射面２２ａを、レンズ１６から前方へ出射される光の経路上に配置している。したがって、この第２の光路変換部２２に対しレンズ１６側から入射する光は、反射面２２ａによって反射されることで、レンズ１６の光軸に対し交差する方向へ出射される（図２参照）。
【００２６】
中空回転軸２４は、硬質金属材料やセラミック等からなる長尺円筒状の部材であり、上述した中空回転軸１３よりも一回りほど大きく形成される。この中空回転軸２４の中心部には、中空回転軸１３が径方向の隙間を有する状態で貫通状に挿入される。
そして、中空回転軸２４の後端側は、支持部材２３の後端面よりも後方へ長尺状に延設され、中空回転軸２５と共に第１のモータ３０の回転軸として機能する。
【００２７】
第１のモータ３０は、回転自在な回転子３１と、回転子３１の周囲を覆う電磁コイル３２と、この電磁コイル３２の周囲を覆う円筒状のハウジング３３（パーマロイ等からなる固定子）と、ハウジング３３内の前側と後側に設けられた軸受部材３４，３５とを備える。そして、電磁コイル３２への電力供給により回転子３１を回転させるインナーロータタイプの回転式電動機を構成している。
【００２８】
回転子３１は、永久磁石を有する円筒状に構成され、電磁コイル１２との間の磁気作用によって連続回転する。この回転子３１の中心部には、軸方向へ連続する貫通孔３１ａが設けられる。
また、回転子３１の前部側と後部側には、貫通孔３１ａに連通するように、中空回転軸２４，２５が接続される。なお、これら前後の中空回転軸２４，２５は、回転子３１の中心側に挿通された一体の管体とすることも可能である。
そして、これら中空回転軸２４，２５及び貫通孔３１ａ内には、径方向に隙間を有するようにして、中空回転軸１３が貫通状に挿通されている。
【００２９】
第２のモータ４０は、回転自在な回転子４１と、該回転子４１の周囲を覆う電磁コイル（図示せず）と、この電磁コイルの周囲を覆う円筒状のハウジング４２（固定子）と、ハウジング４２内の前側と後側に設けられた軸受部材４３，４４とを備える（図１参照）。そして、第１のモータ３０と略同様に、電磁コイルへの電力供給により回転子４１を回転させるインナーロータタイプの回転式電動機を構成している。
この第２のモータ４０は、ハウジング４２及び軸受部材４３の後端側部分を、接続部材４５を介して第１のモータ３０の軸受部材３５に接続することで、第１のモータ３０の後方側に同軸状に連結されている。
【００３０】
回転子４１の中心部には、軸方向へ連続する貫通孔が設けられ、この貫通孔には、上述した中空回転軸１３の後部側が貫通状に挿通され固定されている。
【００３１】
前側の軸受部材４３は、中空回転軸１３を挿通して回転自在に支持している。同様に、後側の軸受部材４４は、中空回転軸１３を挿通して回転自在に支持している。この軸受部材４４は、ハウジング４２よりも後方へ突出しており、この突出部分には、筒状の接続部材等を介して、光ファイバーＦ１及び光矯正部材ｆ１が、回転不能に接続される。
【００３２】
そして、上記構成の第１のモータ３０と第２のモータ４０は、第１の回転要素１０と第２の回転要素２０とが異なる速度で回転するように、図示しない制御回路によってそれぞれ制御されている。好ましくは、第１の回転要素１０の回転数と第２の回転要素２０の回転数との比が整数倍とならないように、第１の回転駆動源３０及び第２の回転駆動源４０が制御される。
【００３３】
また、ＦＢＧセンサ６０は、第１の回転要素１０のスペーサ１２内における光ファイバーＦ１中に、回折格子６１を配設することで構成される。
回折格子６１は、光ファイバーＦ１の前端側の内部に、紫外線照射によって周期的な屈折率変化を持たせるように形成される。この回折格子６１は、後述する１５５０ｎｍ帯の光のうち、屈折率変調の周期に比例したブラッグ波長と呼ばれる特定の波長を持つ光のみを反射する。
【００３４】
上述した回折格子６１の配置によれば、第１のモータ３０及び第２のモータ４０による温度上昇度を高精度に安定的に測定することができる。
すなわち、仮に、回折格子６１を第１のモータ３０や第２のモータ４０のハウジング内に対応して配置した場合には、発停や回転数制御に起因してモータ自体の温度変化が大きいため、温度測定値が不安定になり易い。また、仮に、回折格子６１を第２のモータ４０よりも光源側（図１の右側）に配置した場合には、外気等の影響により、モータの温度変化の正確な測定値を得られなくなるおそれがある。本実施例では、このような不具合を防ぐことができる。
【００３５】
次に、上記構成の光イメージング用プローブ１を用いた形状測定装置２の構成について説明する。
形状測定装置２は、図３に示すように、所定の波長帯の第１の光を発する第１の光源１１０と、第１の光とは異なる波長帯の第２の光を発する第２の光源１２０とを備える。そして、第１の光源１１０から発せられる第１の光を上記光イメージング用プローブ１によって被検体Ｘに反射させ、この反射光を分析することで被検体Ｘの形状測定を行う。そして、第２の光源１２０から発せられる第２の光を同光イメージング用プローブ１の回折格子６１に反射させ、この反射光を分析することで温度測定を行い、第１の光による形状測定値を、第２の光による温度測定値を用いて補正するように構成される。
なお、図３中の符号Ｆは、各光学要素間で光を伝達するシングルモードの光ファイバーである。
【００３６】
第１の光源１１０は、例えば、SLD（Super Luminescent Diode）等、低コヒーレンスな１３００ｎｍ帯（１２００〜１４００ｎｍ）の光を出射する光源である。この第１の光源１１０による出射光（第１の光）は、分割光学素子１１１へ伝達される。
【００３７】
分割光学素子１１１は、例えば、１×２の光ファイバカプラであり、第１の光源１１０による第１の光を、参照光Ｌ１と測定光Ｌ２に分割する。参照光Ｌ１は、第１の光サーキュレータ１１２のポートｐ１に入射される。また、測定光Ｌ２は、第２の光サーキュレータ１１３のポートｐ１に入射される。
【００３８】
第１及び第２の光サーキュレータ１１２，１１３の各々は、ポートｐ１に入射される光をポートｐ２から出射し、ポートｐ２に入射される光をポートｐ３から出射するように構成された光学素子である。
【００３９】
第１の光サーキュレータ１１２のポートｐ２には、光ファイバーＦを介してコリメータ１１４が接続される。このコリメータ１１４は、光源側から入射する参照光Ｌ１が拡散するのを抑制して、該参照光Ｌ１を集光レンズ１１５の光源側面に照射する。このコリメータ１１４は、入射光の拡散を抑制して出射するものであればよく、例えば、凸レンズ等からなるコリメートレンズを用いる。
【００４０】
また、集光レンズ１１５は、コリメータ１１４から入射した参照光Ｌ１を反射光学素子３０に照射する。この集光レンズ１１５には、凸レンズや、他の集光レンズ等を用いることが可能である。
【００４１】
反射光学素子１１６は、反射ミラーであり、集光レンズ１１５側から入射した参照光Ｌ１を反射する。この反射光学素子１１６によって反射された参照光Ｌ１は、反射されるまでの経路とは逆に、集光レンズ１１５、コリメータ１１４等を経由して光サーキュレータ１１２のポートｐ２に入射され、さらに、同光サーキュレータ１１２のポートｐ３から出射され、合成光学素子１１７へ入射される。
【００４２】
合成光学素子１１７は、三つのポートを持つ光ファイバカプラであり、二つの光サーキュレータ１１２，１１３のポートｐ３，ｐ３から入射する光を合成して、その合成光を、分光光学系１３０へ供給する。
【００４３】
また、第２の光サーキュレータ１１３のポートｐ２には、光ファイバーＦを介して合成光学素子１１８が接続される。
合成光学素子１１８は、三つのポートを持つ光ファイバカプラであり、第２の光サーキュレータ１１３のポートｐ２から入射する光と、第２の光源１２０から入射する光とを合成し、その合成光を、合波分波素子１１９へ供給する。
【００４４】
第２の光源１２０は、広帯域で低コヒーレンスな光を発するASE(Amplified Spontaneous Emission)光源であり、第１の光源１１０による第１の光の波長帯（１３００ｎｍ帯）よりも長い波長帯の第２の光を発する。この第２の光の波長帯は、１５５０ｎｍ帯（１５２０〜１５７０ｎｍ）である。
【００４５】
合波分波素子１１９は、光波長多重通信（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex）を行う合波・分波用ファイバカプラ（ＷＤＭカプラ）であり、合成光学素子１１８側から入る異なる波長帯の合成光（詳細には、１３００ｎｍ帯の光と１５５０ｎｍ帯の光との合成光）を光イメージング用プローブ１側へ出射する。
さらに、合波分波素子１１９は、光イメージング用プローブ１側から入る異なる波長の合成光（詳細には、１３００ｎｍ帯の光と１５５０ｎｍ帯の光（ブラッグ波長を持つ光を含む）との合成光）を、波長帯毎に分離して合成光学素子１１８とスペクトラムアナライザ１２１へ出射する。
【００４６】
すなわち、合成光学素子１１８側から合波分波素子１１９を経て光イメージング用プローブ１に入る合成光のうち、１３００ｎｍ帯の光については、回折格子６１に反射することなく該回折格子６１を透過し、被検体Ｘに照射され、該被検体Ｘによって反射される。この際、照射光は、第１回転要素１０と第２回転要素２０の回転により、被検体Ｘの内周面を、軸方向に往復移動しながら周方向へも移動する（図２参照）。
また、１５５０ｎｍ帯の光については、ブラッグ波長と呼ばれる特定の波長を持つ光のみが回折格子６１によって反射される。そして、これら二種類の反射光は、合成光となって合波分波素子１１９へ戻される。
【００４７】
そして、合波分波素子１１９は、光イメージング用プローブ１から戻される合成反射光を、１３００ｎｍ帯の光と、ブラッグ波長を含む１５５０ｎｍ帯の光とに分割する。その分割された一方である１３００ｎｍ帯の光は、合成光学素子１１８、第２の光サーキュレータ１１３へと順次に戻され、他方の１５５０ｎｍ帯の光は、スペクトラムアナライザ１２１に取り込まれる。
【００４８】
また、第２の光サーキュレータ１１３に戻された１３００ｎｍ帯の光は、ポートｐ３を経て合成光学素子１１７へ供給される。合成光学素子１１７は、上述したように、二つの光サーキュレータ１１２，１１３から入射する光を合成して、その合成光を、分光光学系１３０へ供給する。
【００４９】
分光光学系１３０は、合成光学素子１１７による合成光を受光するコリメータ１３１と、該コリメータ１３１から出射される合成光を波長帯域毎の光に分光して出射する分光素子１３２と、該分光素子１３２から出射される光を波長帯域毎にそれぞれ検出しその検出信号を出力する撮像部１３３とを具備する。
【００５０】
コリメータ１３３は、光ファイバーＦを介して合成分割光学素子５０側から入射する合成光が拡散するのを抑制して、該合成光を分光素子１３２に照射する。このコリメータ１３３は、入射光の拡散を抑制して出射するものであればよく、例えば、凸レンズ等からなるコリメートレンズを用いる。
【００５１】
分光素子１３２は、例えば回折格子素子等から構成されており、入射した合成光を分光して、撮像部１３３へ向けて出射する。
【００５２】
撮像部１３３は、多数の撮像素子を線状に配設してなるラインセンサカメラである。この撮像部１３３は、分光素子１３２による分光方向に沿って多数の撮像素子を並べるように配置される。そして、この撮像部１３３は、撮像素子毎に、各波長帯域の光を受光し、その光強度を電気信号に変換して出力する。この出力信号は、波長帯域毎の干渉信号として情報処理装置１２２に取り込まれる。
【００５３】
一方、スペクトラムアナライザ１２１は、合波分波素子１１９から取り込んだブラッグ波長を持つ光を、光強度に応じた電気信号に変換して出力する。この出力信号は、情報処理装置１２２に取り込まれる。
【００５４】
情報処理装置１２２は、例えばコンピュータや専用マイコン等により構成される。この情報処理装置１２２は、スペクトラムアナライザ１２１から取り込んだ信号に基づき、光イメージング用プローブ１の光路温度を求める。
すなわち、ブラッグ波長の変化量と、ＦＢＧセンサ６０の回折格子６１部分の温度変化量とは、図４の数式及びグラフに示す相関関係を有している。情報処理装置１２２は、この相関関係に基づき、光路温度を算出する。
【００５５】
さらに、情報処理装置１２２は、撮像部１３３から取り込んだ電気信号（干渉信号）に対しフーリエ変換等の処理を行い、被検体Ｘの形状測定値（具体的には各部における深さ方向の寸法値等）を取得し画像化する。この際、情報処理装置１２２は、形状測定値を、光路温度に応じて補正する。
【００５６】
よって、上記構成の形状測定装置２によれば、被検体Ｘの形状測定と、光路温度とを同時に測定することができ、さらには、形状測定値を光路温度に応じてリアルタイムに補正することができる。
【００５７】
なお、上記構成の光イメージング用プローブ１は、図５に示す光イメージング用プローブ３に置換することが可能である。
この光イメージング用プローブ３は、上述した光イメージング用プローブ１に対し、筒状ケース２１を筒状ケース２１’に置換し、第２の光路変換部２２を第２の光路変換部２２’に置換したものである。
【００５８】
筒状ケース２１’は、上記筒状ケース２１から側方の切欠部２１ａを省いた略円筒状に形成される。
また、第２の光路変換部２２’は、円柱体の一端側をその中心軸に直交する平面で切断するとともにその他端側を同中心軸に傾斜する平面で切断した形状のガラスレンズである（図５参照）。この第２の光路変換部２２は、直交する平面を光源側に向けるようにして、筒状ケース２１’内の前端側に同軸状に固定される。
【００５９】
この光イメージング用プローブ３においても、上記光イメージング用プローブ１と同様に、中空回転軸１３における前端側内部の光ファイバーＦ２内に、ＦＢＧセンサ６０を構成する回折格子６１が設けられる。
【００６０】
この光イメージング用プローブ２によれば、レンズ１６の前端面から出射される光は、図５に示すように第２の光路変換部２２’により屈折して、前方の被検知部Ｘ’の表面に照射される。
この照射光は、第１回転要素１０と第２回転要素２０の回転により、被検知部Ｘ’の表面を、円運動しながら径方向に往復運動する。
そして、被検知部Ｘ’の表面で反射した光は、上述した光イメージング用プローブ１と同様に、逆方向の経路を進み、上記分光光学系１３０に取り込まれる。また、回折格子６１によって反射したブラッグ波長を有する光は、逆方向の経路を進み、上記スペクトラムアナライザ１２１に取り込まれる。
【００６１】
よって、この光イメージング用プローブ３を用いて形状測定を行った場合も、前方の被検体Ｘ’の形状測定値を、ＦＢＧセンサ６０によって測定される光路温度に応じて適宜に補正することができる。
【００６２】
なお、上記実施例によれば、ＦＢＧセンサ６０によって温度を測定する構成としたが、他例としては、ＦＢＧセンサ６０によって歪を測定し、この歪に応じて形状測定値を補正する態様とすることも可能である。
【００６３】
また、上記実施例によれば、良好な熱伝達性を得るために中空回転軸１３を連続する一体の部材から形成したが、他例としては、中空回転軸１３を複数の部材を接合してなる態様とすることも可能である。
【００６４】
また、上記実施例によれば、モータの局部的な温度変化の影響や外気の影響を受け難くするために、回折格子６１を第１のモータ３０及び第２のモータ４０よりも前側に配置したが、他例としては、回折格子６１を、第１のモータ３０又は第２のモータ４０内や、第１のモータ３０及び第２のモータ４０よりも光源側に配置することも可能である。
【００６５】
また、上記実施例によれば、形状測定用として１３００ｎｍ帯の光を用い、温度補償用として１５５０ｎｍ帯の光を用いたが、他例としては、その波長帯を逆にした態様や、上記実施例以外の２種類の波長帯を用いた態様等とすることも可能である。なお、２種類の波長帯は、シングルモードの光ファイバーで扱える波長帯（例えば、１２００〜１６００ｎｍ帯）にする必要がある。
【００６６】
また、上記実施例によれば、第１のモータ３０と第２のモータ４０の二つのモータを用いたが、他例としては、何れか一方のモータを省いて、より限定された走査範囲のみの形状測定を行う態様とすることも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１，３：光イメージング用プローブ
１０：第１の回転要素
２０：第２の回転要素
３０：第１のモータ
４０：第２のモータ
１３，２４，２５：中空回転軸
１５：第１の光路変換部
２２：第２の光路変換部
６０：ＦＢＧセンサ
６１：回折格子
１１０：第１の光源
１２０：第２の光源
Ｆ，Ｆ１，Ｆ２：ファイバー
Ｘ：被検体
【図１】
2017040565.tif 000003
【図２】
2017040565.tif 000004
【図３】
2017040565.tif 000005
【図４】
2017040565.tif 000006
【図５】
2017040565.tif 000007