光学測定装置、光学測定方法、及び顕微イメージングシステム

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発明の名称	光学測定装置、光学測定方法、及び顕微イメージングシステム
技術分野	ものづくり
出願日	平成26年8月29日
出願番号	特願2015-534349
公開番号	WO2015/030202
登録番号
出願人	国立大学法人電気通信大学
発明者	宮崎淳小林孝嘉
特許公報	PDFのダウンロードはこちらから
概要	【要約】【課題】　光学測定において効果的にノイズを除去して微小な信号を感度よく検出する。【解決手段】　光学測定装置は、試料を励起するポンプ光を照射する第１光源と、前記励起された試料の変化を測定するプローブ光を照射する第２光源と、前記プローブ光を検出プローブ光と参照プローブ光に分割するビームスプリッタと、前記励起された試料を透過した前記検出プローブ光を受光する第１入力ポート、前記励起された試料を透過しない前記参照プローブ光を受光する第２入力ポート、及び前記検出プローブ光と前記参照プローブ光の差分を表わす電気信号を出力する出力端を有するバランス検出器と、前記バランス検出器の出力から所定のロックイン周波数で所望の信号を検出するロックイン増幅器と、を有する。【特許請求の範囲】【請求項１】　試料を励起するポンプ光を照射する第１光源と、前記励起された試料の変化を測定するプローブ光を照射する第２光源と、前記プローブ光を検出プローブ光と参照プローブ光に分割するビームスプリッタと、前記励起された試料を透過した前記検出プローブ光を受光する第１入力ポートと、前記励起された試料を透過しない前記参照プローブ光を受光する第２入力ポートと、前記検出プローブ光と前記参照プローブ光の差分を表わす電気信号を出力する出力端と、を有するバランス検出器と、前記バランス検出器の出力から、所定のロックイン周波数で所望の信号を検出するロックイン増幅器と、を有する光学測定装置。【請求項２】　前記プローブ光は、第１変調周波数で変調されており、前記ポンプ光は、第２変調周波数で変調されており、前記ロックイン増幅器は、前記第１変調周波数と前記第２変調周波数の差周波数の参照信号と、前記バランス検出器の出力とを入力として、前記差周波数で前記信号をロックイン検出することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項３】　前記第２光源は白色光源から所定の波長の光を選択して前記プローブ光として照射し、前記第１光源は、前記白色光源から前記所定の波長以外の光を選択して前記ポンプ光として照射し、前記ロックイン増幅器は、前記ポンプ光の強度を変調する光強度変調信号の変調周波数の参照信号と、前記バランス検出器の出力とを入力として、前記変調周波数で前記信号をロックイン検出することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項４】　前記バランス検出器は、前記参照プローブ光を光電変換して得られる参照光電流を所定の分割比で分割し、前記分割された一方の電流成分と、前記検出プローブ光を光電変換して得られる検出光電流との差分を電圧信号に変換して出力し、前記所定の分割比は、前記電圧信号に含まれる直流成分が最小となるようにフィードバック制御されることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項５】　前記フィードバック制御の上限周波数は、前記ポンプ光と前記検出プローブ光で前記試料を走査する速度よりも大きく、前記ロックイン増幅器の前記ロックイン周波数よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の光学測定装置。【請求項６】　前記ポンプ光と前記プローブ光を円環ビームに成形するビーム成形器と、前記円環ビームに成形された前記ポンプ光と前記プローブ光を前記試料に入射させる第１光学系と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項７】　前記ポンプ光と前記プローブ光を同軸に重畳する第２光学系、をさらに有し、前記ビーム成形器は、前記第１光学系と前記第２光学系の間に挿入されることを特徴とする請求項６に記載の光学測定装置。【請求項８】　前記第１光源及び前記第２光源は、近赤外領域よりも短波長の可視領域のレーザー光を出射する半導体レーザーであることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。【請求項９】　請求項１～８のいずれか１項に記載の光学測定装置と、前記ポンプ光及び前記プローブ光に対して前記試料を相対的に走査する走査機構と、前記ロックイン増幅器により前記試料上の各走査点で検出された前記信号を収集し、処理する演算処理部と、を有することを特徴とする顕微イメージングシステム。（以下省略）

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