(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光干渉断層法を用いる撮像装置であって、
光を発生させるための光源と、
第１から第４の光ファイバと、
前記光源からの光を前記第１から第４の光ファイバによりそれぞれ導かれる第１及び第２の参照光と第１及び第２の測定光とに分割する分割手段と、
被検査物に対して前記第１及び第２の測定光を走査する走査光学手段と、
前記第１の測定光を照射した前記被検査物からの第１の戻り光と前記第１の参照光とを第１の合波光に合波し、前記第２の測定光を照射した前記被検査物からの第２の戻り光と前記第２の参照光とを第２の合波光に合波する合波手段と、
前記第１及び第２の合波光を導く第５及び第６の光ファイバと、
前記第５及び第６の光ファイバのファイバ端からそれぞれ射出された第１及び第２の合波光を分光し、前記射出された第１及び第２の合波光が異なる入射角で入射するように配置された単一の分光素子と、前記分光の方向に配置あるいは前記分光の方向に対して交差する方向に配置される第１の領域と第２の領域とを含み、且つ前記分光された第１及び第２の合波光を検出するセンサとを有する検出手段と、
前記分光された第１及び第２の合波光を前記第１の領域と前記第２の領域とに照射する照射手段と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間隔は、前記第５及び第６の光ファイバのファイバ端の間隔と前記検出手段における光学倍率とに基づいていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の領域と前記第２の領域とが、前記分光の方向に配置され、
前記第１の領域に集光される光のうち、前記第２の領域で検出される光の強度の１０−４倍よりも低い光が検出される該センサにおける領域に含まれるように、該第２の領域における該第１の領域側の画素が配置されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の領域と前記第２の領域とが、前記分光の方向に配置され、
前記センサは、前記第１の領域に対して前記分光の方向に対して交差する方向に配置される第３の領域を含み構成され、
前記第１の領域と前記第３の領域との間隔が、前記第１の領域と前記第２の領域との間隔よりも短いことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記センサは、前記第１から第３の領域を含むラインセンサであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記検出された第１及び第２の合波光に基づいて、前記被検査物の光干渉断層画像を取得する取得手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記検出手段における光学倍率に基づいて、前記第５及び第６の光ファイバのファイバ端の間隔を調整することにより、前記第１の領域と前記第２の領域との間隔を調整する調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数の測定光を照射した被検査物からの複数の戻り光と前記複数の測定光に対応する複数の参照光とを合波した複数の合波光を導く複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバのファイバ端から射出された複数の合波光を分光し、前記射出された複数の合波光が異なる入射角で入射するように配置された単一の分光素子と、前記分光された複数の合波光を検出するセンサと、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
複数の測定光を照射した被検査物からの複数の戻り光と該複数の測定光に対応する複数の参照光とを合波した複数の合波光を分光する単一の分光素子と、
前記複数の合波光が前記単一の分光素子に異なる入射角で入射するように、前記複数の合波光を前記単一の分光素子に照射する照射手段と、
前記分光された複数の合波光を検出するセンサと、
前記検出された複数の合波光に基づいて、前記被検査物の光干渉断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
前記照射手段が第１のレンズであり、
前記センサにおける前記分光された複数の合波光の照射領域が互いに重複しないように、前記分光された複数の合波光を前記センサに照射する第２のレンズを有することを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記照射手段が、前記照射領域が異なる面積になる入射角で前記複数の合波光を前記単一の分光素子に照射することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記照射手段が、前記単一の分光素子の分光効率が略最大になる入射角で前記複数の合波光を前記単一の分光素子に照射することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記単一の分光素子が、透過型であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記単一の分光素子に照射される前記複数の合波光の照射領域の形状に基づく形状である絞り手段を有することを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記絞り手段が、楕円形状を有することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記複数の合波光を前記照射手段の主面に略垂直に射出するファイバ端を有することを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
被検査物からの戻り光と参照光とが合波された複数の光を分光する、前記複数の光に対して共通の分光素子と、前記複数の光が前記共通の分光素子に異なる入射角で入射するように、前記複数の光を前記共通の分光素子に照射する照射手段と、
前記分光された複数の光を検出するセンサと、
前記検出された複数の光に基づいて、前記被検査物の光干渉断層画像を取得する取得手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
前記センサは、前記分光された複数の光を前記センサにおける複数の領域で検出し、前記複数の領域のうち第１の領域で検出される第１の光の一部の光が第２の領域で検出される際に、前記第２の領域で検出される前記一部の光の光量が前記第２の領域で検出される第２の光の光量の１０−４倍よりも低くなるように、前記照射手段と前記共通の分光素子と前記センサとが配置されることを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
被検査物からの戻り光と参照光とが合波された複数の光を導く複数の光ファイバと、
前記複数の光ファイバのファイバ端から射出された複数の光を分光し、前記射出された複数の光が異なる入射角で入射するように配置された、前記複数の光に対して共通の分光素子と、
前記分光された複数の光を検出するセンサと、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
前記センサは、前記分光された複数の光を前記センサにおける複数の領域で検出し、前記複数の領域のうち第１の領域で検出される第１の光の一部の光が第２の領域で検出される際に、前記第２の領域で検出される前記一部の光の光量が前記第２の領域で検出される第２の光の光量の１０−４倍よりも低くなるように、前記複数の光ファイバと前記共通の分光素子と前記センサとが配置されることを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記被検査物は被検眼であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層法を用いる撮像装置及び撮像方法であって、眼底や皮膚などの観察に用いられる医療機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低コヒーレンス光による干渉を利用した光干渉断層法（ＯＣＴ：ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）を用いる撮像装置（以下、ＯＣＴ装置とも呼ぶ。）が実用化されている。
【０００３】
ＯＣＴ装置は、測定光をサンプルに照射し、そのサンプルからの後方散乱光（戻り光）と参照光とを干渉させることで、高解像度の断層像を得ることができる。そのため、被検眼の眼底における網膜の断層画像が取得され、網膜の眼科診断等において広く利用されている。
【０００４】
ここで、ＯＣＴの方式には、主に、ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ−ＯＣＴ）とＦＤ−ＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ−ＯＣＴ）の２つの方式がある。ＦＤ−ＯＣＴは、スペクトル情報をフーリエ変換することにより、深さ方向の位置に対応する強度情報を一括して取得する方式である。このため、ＦＤ−ＯＣＴは、深さ方向の位置を取得するためにコヒーレンスゲート位置を変えるＴＤ−ＯＣＴよりも、高速に断層像を取得することができる。
【０００５】
網膜の眼科診断等におけるＯＣＴの測定では、固視微動に代表される眼球運動により、断層画像の位置ずれや欠落が生じる可能性がある。特に、広い画角で測定すると断層画像の取得に時間がかかるため、上記可能性はより高くなる。
【０００６】
そこで、測定時間を短くするために、複数のビームを用いて、ビーム一本あたりの測定領域を狭くする方法が、特許文献１に開示されている。特許文献１は、９本のビームをそれぞれ測定光と参照光に分ける干渉計により構成され、それぞれのビームによる干渉光を分光し、該分光された干渉光を複数ビームに対して同一の２次元センサアレイにより検出している。
【０００７】
また、偏光状態の異なる複数の干渉光を取得し、１つの分光器によりＯＣＴの測定を行う偏光ＯＣＴに関して、非特許文献１に開示されている。これにより、１つの分光器における１つのラインセンサで、２つの干渉光を取得することにより、装置の小型化を達成している。なお、複数のビームを用いて、ビーム一本あたりの測定領域を狭くする方法に関しては、非特許文献１に開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２８７５１８１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｓｉｎｇｌｅ  ｃａｍｅｒａ  ｂａｓｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｄｏｍａｉｎ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ２００７／Ｖｏｌ．１５，ＮＯ．３／ＯＰＴＩＣＳＥＸＰＲＥＳＳ  １０５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、光源から発生される光は、光源自体の熱ゆらぎなどにより、意図する波長幅よりも長い波長幅を持つ光が発生されてしまう。
【００１１】
そのため、上記特許文献１では、複数の分光された干渉光どうしが、２次元センサアレイ上で重ならないようにするために、それぞれの干渉光を検出する領域どうしの間隔を十分あけて構成している。なぜならば、複数の干渉光どうしがセンサ上で重なると、干渉光どうしがクロストークし、結果として得られる断層画像にノイズが発生してしまうためである。
【００１２】
このとき、検出領域どうしの間隔を十分あける必要があるので、検出に使用しない画素を設けることになる。そのため、２次元アレイセンサに求められる画素数が多くなるので、読み出し速度も遅くなってしまうという課題がある。
【００１３】
なお、センサに集光するビームどうしの間隔をどの程度あけるのかに関しては、開示も示唆もされていない。そのため、上記特許文献１に開示されている間隔は、必要以上に広い間隔を設けていると思われる。
【００１４】
また、上記非特許文献１では、ラインセンサに集光される２つの干渉光どうしの間隔に関して、何ら開示も示唆もされていない。集光されるビームどうしの間隔が無いと、やはりビームどうしのクロストークが発生してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
光干渉断層法を用いる撮像装置であって、
光を発生させるための光源と、
第１から第４の光ファイバと、
前記光源からの光を前記第１から第４の光ファイバによりそれぞれ導かれる第１及び第２の参照光と第１及び第２の測定光とに分割する分割手段と、
被検査物に対して前記第１及び第２の測定光を走査する走査光学手段と、
前記第１の測定光を照射した前記被検査物からの第１の戻り光と前記第１の参照光とを第１の合波光に合波し、前記第２の測定光を照射した前記被検査物からの第２の戻り光と前記第２の参照光とを第２の合波光に合波する合波手段と、
前記第１及び第２の合波光を導く第５及び第６の光ファイバと、
前記第５及び第６の光ファイバのファイバ端からそれぞれ射出された第１及び第２の合波光を分光し、前記射出された第１及び第２の合波光が異なる入射角で入射するように配置された単一の分光素子と、前記分光の方向に配置あるいは前記分光の方向に対して交差する方向に配置される第１の領域と第２の領域とを含み、且つ前記分光された第１及び第２の合波光を検出するセンサとを有する検出手段と、
前記分光された第１及び第２の合波光を前記第１の領域と前記第２の領域とに照射する照射手段と、
前記第１の領域と前記第２の領域との間隔は、前記第５及び第６の光ファイバのファイバ端の間隔と前記検出手段における光学倍率とに基づいている。
【００１６】
また、別の本発明に係る撮像装置は、
複数の測定光を照射した被検査物からの複数の戻り光と該複数の測定光に対応する複数の参照光とを合波した複数の合波光を分光する単一の分光素子と、
前記複数の合波光が前記単一の分光素子に異なる入射角で入射するように、前記複数の合波光を前記単一の分光素子に照射する照射手段と、
前記分光された複数の合波光を検出するセンサと、
前記検出された複数の合波光に基づいて、前記被検査物の光干渉断層画像を取得する取得手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、センサに集光する複数の干渉光どうしの該センサにおける間隔を規定することにより、該干渉光どうしによるクロストークが発生しない構成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１と２における光干渉断層法を用いる撮像装置の構成を説明するための模式図である。
【図２】実施例１におけるＯＣＴ装置の断層像の取得について説明するための模式図である。
【図３】実施例１における分光器の構成における各部材の位置関係を説明するための模式図である。
【図４】実施例１におけるラインセンサでの、分光位置とクロストークについて説明するための模式図である。
【図５】実施例２における分光器の構成を説明するための模式図である。
【図６】実施例３における分光器の構成における各部材の位置関係を説明するための模式図である。
【図７】実施例３における分光器の構成における各部材の位置関係を説明するための模式図である。
【図８】実施例４におけるファイバ端の調整機構を説明する図である。
【図９】実施例４における干渉光の強度分布を説明する図である。
【図１０】実施例４におけるファイバ端の調整について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の最良の実施形態について説明する。
【００２０】
本実施形態に係る光干渉断層法を用いる撮像装置について、図１を用いて説明する。
【００２１】
まず、１０１は、光（低コヒーレンス光）を発生させるための光源である。前記光源１０１には、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）を適用することができる。また、前記光源１０１には、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）も適用することができる。また、前記光源１０１には、チタンサファイアレーザなどの超短パルスレーザも適用することができる。このように、前記光源１０１は、低コヒーレンス光を発生させることの出来るものなら何でも良い。さらに、前記光源１０１から発生される光の波長は、特に制限されるものではないが、４００ｎｍから２μｍの範囲である。そして、ＯＣＴを実現するための波長幅としては、例えば１ｐｍ以上、好ましくは１０ｐｍ以上、更に好ましくは３０ｐｍ以上の波長幅であることがよい。
【００２２】
次に、１３１（１３１−１〜３）は、前記光源１０１からの光を参照光と測定光とに分割するための分割部である。前記分割部１３１には、ビームスプリッタや、ファイバカプラなどを適用することができる。このように、前記分割部１３１は、光を分割出来るものなら何でも良い。
【００２３】
また、１１９は、前記測定光を被検査物（被検眼１０７）において走査するための走査光学部である。前記走査光学部１１９は、ガルバノスキャナなどが好適に用いられるが、光を走査出来るものなら何でも良い。
【００２４】
また、図１（ｂ）は、前記被検査物１０７からの戻り光と前記参照光との合成光を検出するための検出部（分光器）である。前記検出部は、複数の前記合成光１４２（１４２−１〜３）を分光するための分光素子１４１を有する。前記分光素子１４１は、回折格子やプリズムなどであり、光を分光出来れば何でも良い。また、前記検出部は、前記分光素子１４１により前記分光された複数の光を検出するためのセンサ１３９を有する。前記センサ１３９は、ラインセンサや２次元センサなどであり、光を検出出来れば何でも良い。ここで、前記複数の合成光１４２は、複数のファイバ端１６０（１６０−１〜３）から射出される。
【００２５】
また、前記被検査物１０７で走査される複数の前記測定光を該被検査物１０７において走査するように構成される。前記測定光を複数とする手法は、マイケルソン干渉計とマッハツェンダー干渉計とで異なる（後述）。
【００２６】
また、前記センサ１３９は、前記分光された第１及び第２の光（例えば、前記複数の合成光１４２が、それぞれ前記分光素子１４１を透過した後の光のいずれかである。）をそれぞれ集光する第１の領域と第２の領域（例えば、１６１−１〜３のいずれかである。）とを含み構成される。ここで、前記第１及び第２の領域とは、前記分光された複数の光がそれぞれセンサに照射される領域（単位は画素）のことである。
【００２７】
また、前記第１の領域と前記第２の領域とが、前記分光の方向（例えば、図６のｙ方向である。）に配置、あるいは前記分光の方向に対して略垂直の方向（例えば、図６のｘ方向である。）に配置される。
【００２８】
そして、前記第１の領域と前記第２の領域との間隔（例えば、図６におけるＤｘあるいはＤｙである。）は、前記複数の合成光１４２を射出する複数のファイバ端１６０どうしの間隔と、前記検出部における光学的倍率（例えば、前記検出部に含まれるレンズ１３５と１４３との焦点距離の比によって決まる。）と、を用いて調整される。
【００２９】
これにより、前記センサ１３９における前記分光された光どうしによるクロストークを抑制することができる。また、前記第１の領域と前記第２の領域とを出来るだけ接近させることができる。つまり、前記第１の領域と前記第２の領域との間隔（単位は画素）を短く（画素数を少なく）することができる。
【００３０】
ここで、前記分光された複数の光をそれぞれ前記領域１６１ごとに集光するように構成されることが好ましい。
【００３１】
また、前記第１の領域と前記第２の領域とが、前記分光の方向（例えば、図６のｙ方向である。）に配置される場合、前記第２の領域における前記第１の領域側の画素が、以下のように配置されることが好ましい。すなわち、前記画素は、前記第１の領域に集光される光のうち、前記第２の領域で検出される光の強度の１０−４倍よりも低い光が検出される該センサ１３９における領域に含まれる。
【００３２】
また、前記第１の領域と前記第２の領域とが、前記分光の方向（例えば、図６のｙ方向である。）に配置され、且つ前記センサ１３９が、前記第１の領域に対して前記分光の方向に対して略垂直の方向（例えば、図６のｘ方向である。）に配置される第３の領域（図５を参照。）を含み構成される場合、以下のようにすることが好ましい。すなわち、前記第１の領域と前記第３の領域との間隔が、前記第１の領域と前記第２の領域との間隔よりも短い。
【００３３】
また、前記第１から第３の領域（例えば、図６における１６１−１〜９である。）に、ラインセンサを設けることが好ましい。また、前記ファイバ端部の相対的位置に関し、少なくともファイバ端どうしの間隔（例えば図３（ａ）中ｄ１、ｄ３）を調整可能とする機構を備えることが好ましい。
【００３４】
（マイケルソン干渉計）
マイケルソン型の干渉計の場合、前記分割部１３１は、前記参照光と前記測定光とを合成するように構成される。すなわち、前記分割部１３１は、光源１０１から発生された光を参照光と測定光とに分割する役割と、参照光と戻り光とを合成する役割とを兼ねるように構成される。
【００３５】
このとき、前記光源１０１から発生された光を複数に分割し、該分割された複数の光をそれぞれ参照光と測定光とに分割する。
【００３６】
また、前記複数の光源から光を発生する。そして、前記複数の光をそれぞれ参照光と測定光とに分割する。
【００３７】
（マッハツェンダー干渉計）
マッハツェンダー型の干渉計の場合、前記参照光と前記測定光とを合成するための合成部を備える。前記合成部は、例えばファイバカプラであるが、光を合成出来るものなら何でも良い。
【００３８】
そして、前記光源１０１から発生された光を前記測定光と前記参照光とに分割し、該分割された該測定光と該参照光とをそれぞれ複数の光に分割する。
【００３９】
（別の本実施形態：撮像方法）
ここで、別の実施形態として、上述の実施形態に係る撮像装置を用いる撮像方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムとして、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体（例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ブルーレイディスクなど）に格納しても良い。また、別の実施形態として、上述の撮像装置を用いる撮像方法をコンピュータに実行させるためのプログラムでも良い。
【実施例】
【００４０】
（実施例１）
実施例１では、本発明を適用した光干渉断層法を用いる撮像装置（ＯＣＴ装置）について、図１を用いて説明する。
【００４１】
本実施例のＯＣＴ装置１００は、図１（ａ）に示されるように、全体としてマイケルソン干渉系を構成している。光源から出射された光を、まず測定光と参照光とに分割する。そして、測定光は複数の測定光路を有し、複数の測定光による戻り光と参照光路を経由した参照光とを合波して光干渉させた複数の合波光を用い、被検査物の断層画像（光干渉断層画像とも呼ぶ。）を撮像するＯＣＴシステムを備えた構成を備えている。なお、干渉計としてはマッハツェンダー干渉計を用いてもよい。マッハツェンダー干渉計の場合には、マイケルソン干渉計に比較して測定光と参照光の比がより小さい場合に得られる断層像が高いコントラストを得られる利点を持つ。
【００４２】
具体的には、図中、光源１０１から出射した光である出射光１０４はシングルモードファイバ１１０に導かれて光カプラー１５６に入射し、光カプラー１５６にて第１の光路と第２の光路と第３の光路の３つの光路からなる出射光１０４−１〜３に分割される。
【００４３】
さらに、この３つの光路からなる出射光１０４−１〜３のそれぞれは、偏光コントローラ１５３−１を通過し、光カプラー１３１−１〜３にて参照光１０５−１〜３と測定光１０６−１〜３とに分割する。
【００４４】
このように分割された３つの光路による測定光１０６−１〜３は、観察対象である被検眼１０７における網膜１２７等によって反射あるいは散乱された戻り光１０８−１〜３となって戻される。そして、光カプラー１３１−１〜３によって、参照光路を経由してきた参照光１０５−１〜３と合波され合成光１４２−１〜３となる。合成光１４２−１〜３は合波された後、透過型回折格子１４１によって波長毎に分光され、ラインセンサ１３９に入射される。ラインセンサ１３９は各位置（波長）毎に光強度を電圧に変換し、その信号を用いて、被検眼１０７の断層像が構成される。
【００４５】
ただし、複数の光路に分岐する手段はこれに限定されず、参照光と測定光を分割するカプラーの被検査物側、参照ミラー側それぞれに光カプラー１５６を配置して各カプラーにより３つの測定光と３つの参照光に分岐してもよく、また参照ミラー側には光カプラー１５６を配置せずに参照光は１つの光路のみで構成されてもよい。
【００４６】
つぎに、光源１０１の周辺について説明する。光源１０１は代表的な低コヒーレント光源であるＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ）である。波長は８４０ｎｍ、バンド幅５０ｎｍである。ここで、バンド幅は、得られる断層像の光軸方向の分解能に影響するため、重要なパラメーターである。また、光源の種類は、ここではＳＬＤを選択したが、低コヒーレント光が出射できればよく、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）等も用いることができる。また、波長は眼を測定することを鑑みると、近赤外光が適する。さらに波長は、得られる断層像の横方向の分解能に影響するため、なるべく短波長であることが望ましく、ここでは８４０ｎｍとする。観察対象の測定部位によっては、他の波長を選んでも良い。
【００４７】
つぎに、参照光１０５の光路について説明する。光カプラー１３１−１〜３によって分割された３つの光路による参照光１０５−１〜３は、偏光コントローラ１５３−２、ファイバ長可変装置１５５−１〜３を通過し、レンズ１３５−１にて略平行光となって、出射される。次に、参照光１０５−１〜３は分散補償用ガラス１１５を通過し、レンズ１３５−２にて、ミラー１１４に集光される。次に、参照光１０５−１〜３はミラー１１４にて方向を変え、再び光カプラー１３１−１〜３に向かう。次に、参照光１０５−１〜３は光カプラー１３１−１〜３を通過し、ラインセンサ１３９に導かれる。ここで、分散補償用ガラス１１５は被検眼１０７および走査光学系を測定光１０６が往復した時の分散を、参照光１０５に対して補償するものである。ここでは、日本人の平均的な眼球の直径として代表的な値を想定し、Ｌ＝２３ｍｍとする。さらに、１１７は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、参照光１０５の光路長を、調整・制御することができる。また、電動ステージ１１７はパソコン１２５により制御することができる。ここでは、ミラー１１４や電動ステージ１１７および分散補償用ガラス１１５を、３つの光路で同じのものを使用したが、それぞれ独立に構成されていてもよく、その際には参照光１０５−１、１０５−２および１０５−３がそれぞれ光路長を変化できるように、レンズ１３５、ミラー１１４は異なる電動ステージ１１７により位置が制御される。
【００４８】
また、ファイバ長可変装置１５５−１〜３は各ファイバの長さの微調整を行う目的で設置され、測定光１０６−１〜３のそれぞれの測定部位に応じて、参照光１０５−１〜３の光路長を調整することができ、パソコン１２５から制御することができる。
【００４９】
次に、測定光１０６の光路について説明する。
【００５０】
光カプラー１３１−１〜３によって分割された測定光１０６−１〜３は、偏光コントローラ１５３−４を通過し、レンズ１２０−３にて、略平行光となって出射され、走査光学系を構成するＸＹスキャナ１１９のミラーに入射される。ここでは、簡単のため、ＸＹスキャナ１１９は一つのミラーとして記したが、実際にはＸスキャン用ミラーとＹスキャン用ミラーとの２枚のミラーが近接して配置され、網膜１２７上を光軸に垂直な方向にラスタースキャンするものである。また、測定光１０６−１〜３のそれぞれの中心はＸＹスキャナ１１９のミラーの回転中心とほぼ一致するようにレンズ１２０−１、３等が調整されている。
【００５１】
レンズ１２０−１、１２０−２は測定光１０６−１〜２が網膜１２７を走査するための光学系であり、測定光１０６を角膜１２６の付近を支点として、網膜１２７をスキャンする役割がある。測定光１０６−１〜３はそれぞれ網膜上の任意の位置に結像するように構成されている。
【００５２】
上記任意位置を中心にＸＹスキャナ１１９を駆動し、それぞれのスキャン像を得る。また、１１７−２は電動ステージであり、矢印で図示している方向に移動することができ、付随するレンズ１２０−２の位置を、調整・制御することができる。レンズ１２０−２の位置を調整することで、被検眼１０７の網膜１２７の所望の層に測定光１０６を集光し、観察することができる。また、被検眼１０７が屈折異常を有してい場合にも対応できる。測定光１０６−１〜３は被検眼１０７に入射すると、網膜１２７からの反射や散乱により戻り光１０８−１〜３となり、光カプラー１３１−１〜３を通過し、ラインセンサ１３９に導かれる。ここで、電動ステージ１１７−２はパソコン１２５により制御することができる。
【００５３】
本実施例では、１１８−１〜３が同一平面状（ＸＺ平面）に配置された構成となっているが、それに限るものではなく、紙面垂直方向（ｙ方向）にあっても、また両方の方向の成分を持って配置されていてもよい。
【００５４】
以上の構成をとることにより、３つのビームを同時にスキャンすることができる。
【００５５】
次に、本実施例のＯＣＴ装置における測定系の構成について説明する。網膜１２７にて反射や散乱された第１の光路と第２の光路による戻り光１０８−１〜３と参照光１０５−１〜３とは光カプラー１３１−１〜３により合波される。そして、合波された合成光１４２はファイバ端から射出され、レンズ１３５によって略平行な光にされる。この略平行光は、検出手段を構成する透過型回折格子１４１に照射され、波長毎に分光される。分光された光は結像レンズ１４３で集光され、ラインセンサにて光の強度が各位置（波長）毎に電圧に変換される。ラインセンサ１３９上には波長軸上のスペクトル領域の干渉縞が３つ観察されることになる。
【００５６】
以下に、ＯＣＴ装置を用いた断層像の取得について説明する。
【００５７】
ここでは、図２を用いて網膜１２７の断層像（光軸に平行な面）の取得について説明する。
【００５８】
図２（ａ）は被検眼１０７がＯＣＴ装置１００によって観察されている様子を示している。但し、測定光１０６−３に関しては省略している。
【００５９】
図１（ａ）に示した構成と同一または対応する構成には同一の符号が付されているから、重複する構成についての説明は省略する。
【００６０】
図２（ａ）に示すように、測定光１０６−１〜３は角膜１２６を通して、網膜１２７に入射すると様々な位置における反射や散乱により戻り光１０８−１〜３となり、それぞれの位置での時間遅延を伴って、ラインセンサ１３９に到達する。図２（ａ）では、分かりやすくするために、軸を外して戻り光１０８−１〜３を記載しているが、実際戻り光１０８−１〜３は、測定光１０６−１〜３の光路を逆に辿って戻る光である。ここでは、光源１０１のバンド幅が広く、空間コヒーレンス長が短いために、参照光路の光路長と測定光路の光路長とが略等しい場合のみに、ラインセンサ１３９にて、干渉縞が検出できる。上述のように、ラインセンサ１３９で取得されるのは波長軸上のスペクトル領域の干渉縞となる。次に、波長軸上の情報である該干渉縞を、ラインセンサ１３９と透過型回折格子１４１との特性を考慮して、合波された光１４２−１〜３毎に、光周波数軸の干渉縞に変換する。さらに、変換された光周波数軸の干渉縞を逆フーリエ変換することで、深さ方向の情報が得られる。
【００６１】
さらに、簡単のため、測定光のうち１０６−１だけを示した図２（ｂ）に示すように、ＸＹスキャナ１１９のＸ軸を駆動しながら、該干渉縞を検知すれば、各Ｘ軸の位置毎に干渉縞が得られる。つまり、各Ｘ軸の位置毎の深さ方向の情報を得ることができる。
【００６２】
結果として、ＸＺ面での戻り光１０８−１の強度の２次元分布が得られ、それはすなわち断層像１３２である（図２（ｃ））。本来は、断層像１３２は上記説明したように、該戻り光１０８の強度をアレイ状に並べたものであり、例えば該強度をグレースケールに当てはめて、表示されるものである。ここでは得られた断層像の境界のみ強調して表示している。
【００６３】
また、図２（ｄ）に示す様に、ＸＹスキャナ１１９を制御して、測定光１０６−１〜３をそれぞれ網膜上にラスタースキャンすれば、網膜上の任意の２箇所の断層像を同時に、連続して取得することができる。ここでは、ＸＹスキャナの主走査方向をＸ軸方向、副走査方法をＹ軸方向として、スキャンする場合を示し、結果として複数のＹＺ面の断層像を得ることができる。
【００６４】
つぎに、分光器について、更に具体的に説明する。
図１（ｂ）に３つの合成光（１４２−１〜３）が入射した場合の構成を示す。ファイバ端１６０−１〜３がｙ方向に離れて配置してあり、ファイバ端１６０−１〜３からそれぞれ合成光１４２−１〜３が射出される。この際、合成光がレンズの主面に略垂直に射出されるように、即ちテレセントリックになるようにファイバ端の向きが予め調整されている。また、ここで言うｙ方向とは、分光手段である透過型回折格子１４１が分光する方向に平行な方向である。射出された合成光は、レンズ１３５（分光側照射部とも呼ぶ。）に入射する。レンズ１３５で３つの合成光はそれぞれ略平行光になり、３つの合成光とも透過型回折格子１４１に入射する。透過型回折格子は、光学系の瞳近傍に（あるいは単一の分光手段に対して略共役な位置に）配置する。また、複数の合成光は、単一の分光手段で交差するように照射されることが好ましい。このとき、光量の損失を低減するために、透過型回折格子の表面に絞りを設ける必要がある。また、透過型回折格子１４１は、レンズ１３５の主面に対して傾いて配置される。このとき、分光側照射部１３５が、単一の分光手段に対して入射角を持つように複数の合成光を照射することが好ましい。このため、透過型回折格子１４１の表面（複数の合成光の照射領域）で光束は楕円形状となる。そのため、透過型回折格子１４１の表面に設けた絞りは楕円形状にする必要がある。つまり、分光手段に照射される複数の合成光の照射領域の形状に基づく形状である絞り手段を有することが好ましい。透過型回折格子で回折された合成光は、それぞれレンズ１４３（検出側照射部とも呼ぶ。）に入射する。このとき、検出側照射部１４３が、センサ１３９における複数の光の照射領域を互いに重複しないように照射することが好ましい。ここで、上記複数の光は、複数の合成光が分光手段を透過した後の光であり、複数の合成光それぞれに対応している。
【００６５】
ここで、図１（ｂ）における回折した合成光は、中心波長のみの光束を示しており、その他の波長の回折した合成光は簡単のため主光線のみを記載している。また光軸方向をｚ方向としているため、回折によって座標が回転している。レンズ１４３に入射したそれぞれの回折した合成光は、ラインセンサ１３９上に結像され、ｙ方向に干渉縞１６１−１〜３が観察される。すなわち、ファイバ端１６０−１〜３の像が、ラインセンサ１３９上にそれぞれ干渉縞１６１−１〜３となるように分光器が構成されている。
【００６６】
図３（ａ）に本実施例の位置関係を説明する図を示す。図３（ａ）では、簡単のため主光線のみを記載している。ファイバ端１６０−１と１６０−３の１６０−２に対する距離をそれぞれｄ１、ｄ３とし、ラインセンサ１３９における中心波長（８４０ｎｍ）の結像位置の間隔をそれぞれ、Ｄ１、Ｄ３とし、レンズ１３５の焦点距離をｆ１、レンズ１３５から射出した後の光軸に対する合成光１４２−１、１４２−３の光線の傾きをそれぞれθ１、θ３とすると以下が成り立つ。
ｄ１＝ｆ１×ｔａｎθ１      （数式１−１）
ｄ３＝ｆ１×ｔａｎθ３      （数式１−２）
ただしｄ３は負の値であり、θ３も負の値となる。また、透過型回折格子に対する入射角を示した図を図３（ｂ）に示す。θ１、θ３を透過型回折格子の法線を基準に考え、透過型回折格子の法線に対する合成光１４２−１、１４２−３入射角をそれぞれα１、α３とし、透過型回折格子の法線に対する合成光１４２−２の入射角をＡとすると
α１＝θ１＋Ａ      （数式２−１）
α３＝θ３＋Ａ      （数式２−２）
となる。ここで入射角Ａは、透過型回折格子１４１の回折効率（分光効率とも呼ぶ。）が最も高くなる入射角に設定しておく。入射角Ａに対するｎ次光の回折角をＢとすると
ｓｉｎＡ＋ｓｉｎＢ＝ｎｐΛ      （数式３）
が成り立つ。ここで、ｐは透過型回折格子１４１のピッチである。ピッチとは、透過型回折格子１４１に周期的に刻まれているパターンの幅に関係する量であり、１ｍｍあたり何本のパターンが刻まれているか（本／ｍｍ）で表される。またΛは波長である。ｎ＝１すなわち１次光を用いて分光を行い、Ａ＝Ｂのときに回折効率が略最大となるような回折格子を用いると、Δθと光源の波長幅、回折格子のピッチの関係は、以下の式で表される。
Ａ＝Ｂ＝ｓｉｎ−１（ｐΛ／２）      （数式４）
ｐ＝１２００本／ｍｍ、Λを中心波長である８４０ｎｍとすると、Ａ＝Ｂ＝３０．２６°となる。すなわち、合成光１４２−２の透過型回折格子１４１の法線に対する入射角がＡ＝３０．２６°になるように、透過型回折格子１４１を傾けて配置する。
【００６７】
一方、透過型回折格子１４１の法線に対する合成光１４２−１、１４２−３回折角をそれぞれβ１、β３とすると、これを数式３に代入すると、
ｓｉｎα１＋ｓｉｎβ１＝ｐλ      （数式５−１）
ｓｉｎα２＋ｓｉｎβ２＝ｐλ      （数式５−２）
が成り立ち、またレンズ１４３の光軸に対する合成光１４２−１、１４２−３の光線の傾きをそれぞれΘ１、Θ３とすると、
Θ１＝β１−Ｂ      （数式６−１）
Θ３＝β３−Ｂ      （数式６−２）
となる。したがって、ラインセンサ上におけるそれぞれの結像位置は以下の式で表すことができる。
Ｄ１＝ｆ２×ｔａｎΘ１      （数式７−１）
Ｄ３＝ｆ２×ｔａｎΘ３      （数式７−２）
だだし、ｆ２はレンズ１４３の焦点距離である。
【００６８】
ここでｄ１とｄ３をそれぞれ１２ｍｍ、−１２ｍｍとし、レンズ１３５の焦点距離を１００ｍｍ、レンズ１４３の焦点距離を１５０ｍｍとすると、Ｄ１、Ｄ３を共に求めることができ、それぞれ−１６．８１ｍｍ、１９．３８ｍｍとなる。すなわち、合成光１４２−１、１４２−２、１４２−３の８４０ｎｍの光は、それぞれラインセンサ１３９上の−１６．８１ｍｍ、０ｍｍ、１９．３８ｍｍに位置に結像する。
【００６９】
同様にして、合成光１４２−１〜３の各波長に対するラインセンサ１３９上の結像位置に関しても、数式３のΛをそれぞれの波長にすることにより求めることができる。
【００７０】
実施例１における合成光とラインカメラ上の結像位置の関係について、表１に示す。代表的に測定波長の上限と下限の８６５ｎｍと８１５ｎｍと中心波長の８４０ｎｍについて結像位置を求めた。なお、表１から分かるように、センサ１３９における上記複数の光（複数の合成光が分光手段を透過した後の光）の照射領域の面積（画素数）は異なっている。
【００７１】
【表１】
0005645445.tif 000002
【００７２】
また、これらの位置関係と合成光のプロファイルを重ねて図示したものを図４（ａ）に示す。また図４（ｂ）はそれぞれの合成光が密接してラインセンサ１３９上に結像している模式図である。
【００７３】
図４（ａ）に図示したように、ラインセンサの領域を１４２−１〜３のように分割して取得し、フーリエ変換などの処理を行うことにより、測定光１０６−１〜３の網膜１２７の断層像をそれぞれ独立して得ることができる。図４（ａ）のように、ラインセンサ上のそれぞれの領域が、お互いにクロストークを起こさないよう十分に離れて結像している場合には問題ないが、図４（ｂ）のように、合成光１４２−１〜３がお互い密接して結像している場合にはクロストークが発生する。クロストークが発生することにより、測定光１０６−１〜３の網膜１２７の断層像は独立して得ることができなくなる。すなわち、一方の画像に他方の画像が重なりあって得られることになる。ゆえに、この画像の重なりが生じないように、ラインセンサ上のそれぞれの領域を離すことが必要となってくる。一方でそれぞれの領域を離し過ぎると、必要以上にラインセンサの画素を無駄にし、多くの画素が必要となってくる。そのため可能な限り近づけることも必要である。
【００７４】
ここで図４（ｂ）に示すように、一方の合成光へ他方の合成光が寄与する光量の最大値をクロストーク量Ｑとし、一方の合成光の光量の最大値をＩｍａｘとしたときに
Ｑ  ＜  Ｉｍａｘ×１０−４      （数式８）
とする必要がある。クロストーク量を数式８の範囲に収めることで、一方の画像に他方の画像が実質的に重なり合わずに良好な断層像を取得することができる。また、数式８の範囲内で、ラインセンサに結像する干渉縞の間隔を可能な限り近づければ、ラインセンサの画素を無駄にすることもない。
【００７５】
被検査物を測定した場合には、最大の信号レベルとノイズレベルを比較すると、１：１０−４（４０ｄＢ）ほどである。そのため、クロストーク量を数式８以下とすれば、一方の画像に他方から重なる画像がノイズレベル以下となり、一方の画像における他方の画像がノイズと判別がつかなくなる。それに対して、クロストーク量が数式８以上となると、一方の画像に他方から重なる画像がノイズレベル以上となり、一方の画像における他方の画像がノイズとの判別ができるようになり、重なった画像として得られることになる。
【００７６】
本実施例におけるクロストーク量Ｑが、数式８を満たしていることを以下で示す。光源１０１に、８４０ｎｍを中心にした１／ｅ２の強度の幅で５０ｎｍのガウス型の光源を用いたとすると、Ｉｍａｘ×１０−４以下の強度になる波長は７８６ｎｍ以下および、８９４ｎｍ以上の波長である。ゆえに７８６ｎｍおよび８９４ｎｍで合成光が隣接する測定領域に含まれていなければ、数式８を満たしていることになる。別の実施例１における合成光とラインカメラ上の結像位置の関係について、表２に示す。７８６ｎｍおよび８９４ｎｍにおける結像位置である。またこれらの位置関係と合成光のプロファイルを重ね、図４（ａ）と重ねて図示したものを図４（ｃ）に示す。
【００７７】
【表２】
0005645445.tif 000003
【００７８】
図４（ｃ）において分かりやすくするため、７８６ｎｍおよび８９４ｎｍの結像位置を示した領域を、８１５−８６５ｎｍの結像位置を示した領域からずらして記載している。合成光１４２−１および合成光１４２−３の７８６ｎｍから８９４ｎｍの結像位置の領域は、合成光１４２−２の８１５から８６５ｎｍの結像位置の領域に含まれない。また合成光１４２−２の７８６ｎｍから８９４ｎｍの結像位置を示した領域もまた、合成光１４２−１および合成光１４２−３の８１５から８６５ｎｍの結像位置を示した領域に含まれない。合成光１４２−１〜３のお互いのクロストークのうち、最大のクロストーク量Ｑを見積もると、合成光１４２−２が合成光１４２−１に及ぼすクロストークである。合成光１４２−２の７８１ｎｍの光が、合成光１４２−１の８６５ｎｍの光に及ぼすクロストークである。このクロストーク量Ｑ＝１．４５×１０−５である。ゆえにＩｍａｘ×１０−４以下のクロストーク量となるため、数式８で示した範囲を満たしている。
【００７９】
したがって、レンズ１３５、１４３の焦点距離、ファイバ端１６０−１〜３の間隔、透過型回折格子１４１のピッチを以上のように定めることで、ラインセンサ１３９上で合成光１４２−１〜３がクロストークをすることなく、ＯＣＴ撮像を行った際に一方から他方へ画像の重なりを実質なくすことができる。ただしここで定めたレンズ１３５、１４３の焦点距離、ファイバ端１６０−１〜３の間隔、透過型回折格子１４１のピッチは、数ある組み合わせの中の本実施例における一例であり、これらの組み合わせを変えてもクロストークを数式８の範囲にすることができる。
【００８０】
数式１〜数式７を用いて、ラインセンサ上における結像位置Ｄについて解くと以下の式となる。
【００８１】
【数１】
0005645445.tif 000004
【００８２】
また、数式９においてｄ＝０とすると、
【００８３】
【数２】
0005645445.tif 000005
【００８４】
となる。
【００８５】
本実施例における、合成光１４２−２と１４２−１および２のクロストークを数式８と９を用いて算出する。ｄ離れたファイバ端から射出される中心波長の強度に対してＩｍａｘ×１０−４の強度になる波長の結像位置と、ｄ＝０における測定波長の結像位置の距離が０以上になればクロストークが数式８を満たす。また上述のように、中心波長に対して１／ｅ２の強度になる波長幅で測定し、ガウス型の光源を用いた場合、Ｉｍａｘ×１０−４の強度になる波長は測定波長からおおよそλｍａｘ−Λの６／５倍進んだの波長である。本実施例の場合はλｍａｘ−Λが２５ｎｍであるので８６５＋３０ｎｍの８９５ｎｍである。また表１、２と図４（ｃ）を見ると、１４２−３と１４２−２の結像位置の間隔の方が、１４２−２と１４２−１の結像位置の間隔よりも狭い。これは、回折角の性質からくるものである。したがって、数式９におけるｄが負の値となる場合の方が、正となる方よりもクロストークに対して厳しい条件となる。以上の条件を考慮すると、以下の式を満たすことが本実施例における数式８と等価となる。
【００８６】
【数３】
0005645445.tif 000006
【００８７】
ただし、ｄｍａｘはファイバ端１６０−１〜３の位置のうち最も大きい値であり、λｍｉｎは測定波長における最小の波長、λｍａｘｏｖｅｒは測定波長における最大波長にλｍａｘ−Λの６／５倍進んだ波長である。この条件を満たすことで、合成光１４２−１と合成光１４２−２および、合成光１４２−２と合成光１４２−３のクロストークを数式８以下にすることができる。
【００８８】
以上は１次光どうしのクロストークを考慮したが、２次光とのクロストークも発生する。２次光は、合成光１４２−３の合成光１４２−２とは逆の方向の位置で検出される。すなわち、１４２−３の１次光と１４２−１の２次光のクロストークが最も近づく配置となる。１４２−３の１次光のλｍａｘの結像位置と、１４２−１の２次光のλｍｉｎの結像位置を以下で見積もる。
【００８９】
前者は、数式９のλをλｍａｘにした
【００９０】
【数４】
0005645445.tif 000007
【００９１】
である。ここでｄｍｉｎは、ファイバ端１６０−１〜３の位置のうち最も小さい値であり、本実施例ではｄ３となる。
【００９２】
また、後者は数式９を２次光に関して解いた
【００９３】
【数５】
0005645445.tif 000008
【００９４】
である。ここでｄｍａｘは、ファイバ端１６０−１〜３の位置のうち最も大きい値であり、本実施例ではｄ１となる。またλｍｉｎｏｖｅｒは測定波長における最大波長にλｍａｘ−Λの６／５倍下がった波長である。
【００９５】
したがって数式１２が数式１３よりも小さければ、上述したクロストークは発生しないため、以下の式を満たす必要がある。
【００９６】
【数６】
0005645445.tif 000009
【００９７】
本実施例においては、右辺の解はなく２次光は発生しないようにしている。その条件は以下である。
ｐλ＜−１あるいはｐλ＞１      （数式１５）
回折格子のピッチｐを変えるなどして、２次光が発生する条件では数式１４を満たす必要がある。
【００９８】
また、ここで示したエリアセンサ１３９上での結像位置の関係は、光学系の歪曲の影響を考慮していない。通常の光学系では歪曲が発生し、結像位置がここで示した位置から数％の範囲でずれる。しかし歪曲は数％の範囲でありかつ、歪曲が発生しても、全ての波長の結像位置がｙ＝０の位置に近づくかもしくは遠ざかるかであるため、影響のあるクロストークは発生しない。ただ、回転非対称面や自由曲面などをレンズ１３５やレンズ１４３に用いた場合、非対称な歪曲が発生する可能性がある。このような非対称の歪曲が大きい場合には、ｄ１およびｄ２の間隔を調整できるようにしておく。
【００９９】
また、ここで用いたレンズ１３５およびレンズ１４３は、複数のレンズで構成されていてもよく、レンズでなく同じ焦点距離を持ったミラーおよび複数のミラーで構成されていてもよい。さらに本実施例において、分光手段として透過型の回折格子を用いたが、反射型の回折格子を用いてもよく、またプリズムなどの波長を分割できる素子を用いてもよい。
【０１００】
（実施例２）
実施例１ではｙ方向にファイバ端１６０−１〜３を配置し、ｙ方向に観察される３つの干渉縞を１つのラインセンサで検出するように構成しているのに対して、実施例２ではｘ方向にファイバ端１６０−１〜３を配置し、ｘ方向に観察される３つの干渉縞をセンサで検出するように構成している。ここで言うｘ方向とは、分光手段である透過型回折格子１４１が分光する方向に垂直な方向である。この実施例について以下で説明する。
【０１０１】
本実施例におけるＯＣＴ装置の構成は、実施例１の図１（ａ）に示すものと同じであるため説明を省略する。
【０１０２】
ここでは分光部について具体的に説明する。
【０１０３】
図５（ａ）に合成光（１４２−１〜３）が入射した場合の構成を示す。ここでは、簡単のため８４０ｎｍの主光線のみを記載している。ファイバ端１６０−１〜３からそれぞれ合成光１４２−１〜３が射出される。実施例１と同様に、合成光がレンズの主面に垂直に射出されるようにファイバ端の向きが予め調整されている。射出された合成光は、レンズ１３５に入射する。レンズ１３５で３つの合成光はそれぞれ略平行光になり、３つの合成光とも透過型回折格子１４１に入射する。こちらも実施例１と同様に、光量の損失を低減するために、透過型回折格子１４１の位置は光学系の瞳近傍に配置し、透過型回折格子１４１の表面に絞りを設け、絞りは楕円形にすることが必要である。透過型回折格子１４１で回折された合成光は、それぞれレンズ１４３に入射する。レンズ１４３に入射したそれぞれの回折した合成光は、ラインセンサアレイ１３９Ａ上に結像され、干渉縞１６１−１〜３となる。すなわち、ファイバ端１６０−１〜３の像が、エリアセンサアレイ１３９Ａ上にそれぞれ干渉縞１６１−１〜３となるように分光器が構成されている。ラインセンサアレイ１３９Ａは、３つのラインセンサがｘ方向に並んだものであり、この３つのラインセンサ上にそれぞれの干渉縞が形成される。また、エリアセンサアレイ１３９Ａは、エリアセンサであってもよい。
【０１０４】
透過型回折格子１４１からレンズ１４３を通り、ラインセンサアレイ１３９Ａに至る光路について、ｘｚ平面で切った図を図５（ｂ）に記載する。透過型回折格子１４１から射出された各光線はレンズ１４３を通りエリアセンサアレイ１３９Ａに結像する。透過型回折格子１４１は１次元の透過型回折格子１４１であるため、ｘｚ平面で切ると回折しない。そのため、干渉縞はｙ方向にのみ観察され、ｘ方向には観察されない。
【０１０５】
ここで、ｄｘ１とｄｘ３をそれぞれ１ｍｍ、−１ｍｍとし、実施例１と同じくレンズ１３５の焦点距離を１００ｍｍ、レンズ１４３の焦点距離を１５０ｍｍ、用いる透過型回折格子１４１のピッチをｐ＝１２００本／ｍｍ、中心波長が８４０ｎｍの光源を用いる。ｘ方向には、前述のように回折しないため、Ｄｘ１およびＤｘ３は、ｄｘ１とｄｘ３に光学系の倍率をかけた距離となる。倍率は−（１５０／１００）＝−１．５である。すなわち、Ｄｘ１、Ｄｘ３はそれぞれ−１．５ｍｍ、１．５ｍｍとなる。よって、合成光１４２−１、１４２−２、１４２−３は、ｘ方向に−１．５ｍｍ、０ｍｍ、１．５ｍｍの位置に結像する。
【０１０６】
干渉縞１６１−２と１６１−１、１６１−３のクロストークについて以下で述べる。前述のとおりｘｙ平面では回折しないため、ｘ方向に干渉縞が観察されない。そのため、干渉縞１６１−２と１６１−１、１６１−３のクロストークは、干渉縞１６１−１〜３のスポット径によって決定される。光学系の収差にもよるが、上述したような光学系の場合、おおよそエリアセンサアレイ１３９Ａ上でスポット径は十数ｕｍ〜数十ｕｍほどである。１／ｅ２の強度の幅で十数ｕｍのスポット形状を考慮すると、強度が１０−４となる位置は約１００ｕｍの距離離れた位置である。そのため、ラインセンサアレイ１３９Ａ上で−１．５ｍｍ、０ｍｍ、１．５ｍｍの位置に結像している干渉縞は、強度が１０−４となる位置の１００ｕｍによりも離れているため、クロストークは数式８以下となっている。ゆえに本実施例における、数式８を満たす条件は以下となる。
ｄｘ×β  ＞  ０．１ｍｍ      （数式１６）
また、本実施例においては、ファイバ端１６０−１〜３をｘ方向に配置したが、ｘ方向からｙ方向に回転して配置してもよく、ｘ方向からの回転角をφとすると、ファイバ端のｘ成分を算出することで上述した関係と同一となるため、
ｄｘ×ｃｏｓφ×β  ＞  ０．１ｍｍ      （数式１７）
とすることで数式１６と同様の効果が得られる。
【０１０７】
また、それぞれのラインセンサアレイ１３９Ａにおける合成光１６１−１〜３の結像位置が離れ過ぎると、光学的な収差により歪曲が発生したりスポット径が大きくなったりしてしまい、ラインセンサアレイの受光効率が落ちてしまし、画質の劣化につながる。
【０１０８】
上記の光学的な収差は、レンズ１４３を中心で透過するほど小さく、外側で透過するほど大きくなる。ラインセンサアレイ１３９Ａ上で光学的な収差を比較すると、中心（１６１−２の８４０ｎｍの結像位置）から遠ざかるにつれて光学的な収差は大きくなる。そのため、Ｄｘ１とＤｘ３の距離を、ラインセンサアレイ１３９Ａ上における分光幅程度にしておくことが必要である。すなわち数式１０を用いて
【０１０９】
【数７】
0005645445.tif 000010
【０１１０】
の関係を満たす必要がある。ファイバ端１６０−１〜３をｘ方向からｙ方向に回転角φ回転した場合には、左辺がｄｘ×ｃｏｓφ×βとなる。
【０１１１】
【数８】
0005645445.tif 000011
【０１１２】
数式１６と数式１８、および数式１７と数式１９を満たすことで、クロストークを実質０にしながら、光学的な収差を最小限に抑えることができる。
【０１１３】
（実施例３）
実施例１、２では３つの光路に分割し、測定光１０６−１〜３がそれぞれ網膜上の任意の位置に結像し、３つの干渉縞を１つのラインセンサで検出するように構成されているのに対して、実施例３では９つの光路に分割し、それぞれ網膜上の任意の位置に結像し、９つの干渉縞を複数のラインをもつ１つのラインセンサで検出するように構成されている例について説明する。
【０１１４】
本実施例における干渉計の構成は、実施例１の図１（ａ）に示すような３つの光路の構成が９つの光路になっているものであり、基本的な構成要素は変わらないため説明を省略する。
【０１１５】
ここでは分光部について具体的に説明する。
【０１１６】
図６に９つの合成光（１４２−１〜９）が入射した場合の構成を示す。ここでは、煩雑になるのを防ぐため光線を省略して記載している。またｙｚ断面で切ると図１（ｂ）と全く同じ構成となり、透過型回折格子１４１からレンズ１４３を通りラインセンサアレイ１３９Ａに至る経路をｘｚ断面で切ると図５（ｂ）と同じ構成となっている。ファイバ端１６０−１〜９からそれぞれ合成光１４２−１〜９が射出される。実施例１、２と同様に、合成光がレンズの主面に垂直に射出されるようにファイバ端の向きが予め調整されている。射出された合成光は、レンズ１３５に入射する。レンズ１３５で９つの合成光はそれぞれ略平行光になり、９つの合成光とも透過型回折格子１４１に入射する。こちらも実施例１、２と同様に、光量の損失を低減するために、透過型回折格子１４１の位置は光学系の瞳近傍に配置し、透過型回折格子１４１の表面に絞りを設け、絞りは楕円形にすることが必要である。透過型回折格子１４１で回折された合成光は、それぞれレンズ１４３に入射する。レンズ１４３に入射したそれぞれの回折した合成光は、ラインセンサアレイ１３９Ａ上に結像され、干渉縞１６１−１〜９となる。すなわち、ファイバ端１６０−１〜９の像が、エリアセンサアレイ１３９Ａ上にそれぞれ干渉縞１６１−１〜９となるように分光器が構成されている。ラインセンサアレイ１３９Ａは、３つのラインセンサがｘ方向に並んだものであり、この３つのラインセンサ上にそれぞれ３つの干渉縞が形成され、合計で９つの干渉縞となる。また、エリアセンサアレイ１３９Ａは、エリアセンサであってもよい。
【０１１７】
図７（ａ）にファイバ端１６０−１〜９の構成を示す。ファイバ端１６０−１〜９は図７（ａ）のように配置され、ｙ方向にｄｙ１、ｄｙ３の距離、ｘ方向にｄｘ４、ｄｘ７の距離の間隔で並んでいる。
【０１１８】
また図７（ｂ）にラインセンサアレイ１３９Ａ上結像した干渉縞を示す。黒塗りしている箇所が干渉縞１６１−１〜９である。図７（ａ）におけるファイバ端１６０−１〜９がそれぞれ干渉縞１６１−１〜９に結像する。ｙ方向にＤｙ１、Ｄｙ３の距離、ｘ方向にＤｘ４、Ｄｘ７の距離の間隔で並んでいる。
【０１１９】
前述した通り本実施例をｙｚ平面で切ると、実施例１における図１（ｂ）と同じになっており、透過型回折格子１４１からレンズ１４３を通り、ラインセンサアレイ１３９Ａに至る光路について、ｘｚ平面で切ると図５（ｂ）と同じになっている。
【０１２０】
ここで実施例１と同じく、ｄｙ１とｄｙ２をそれぞれ１２ｍｍ、−１２ｍｍとし、レンズ１３５の焦点距離を１００ｍｍ、レンズ１４３の焦点距離を１５０ｍｍ、用いる透過型回折格子のピッチをｐ＝１２００本／ｍｍ、中心波長が８４０ｎｍの光源を用いた場合、Ｄｙ１、Ｄｙ３は、実施例１とのＤ１、Ｄ３と同じそれぞれ−１６．８１ｍｍ、１９．３８ｍｍとなる。すなわち、合成光１４２−１・４・７、１４２−２・５・８、１４２−３・６・９の８４０ｎｍの光は、ｙ方向にそれぞれラインセンサアレイ１３９Ａ上の−１６．８１ｍｍ、０ｍｍ、１９．３８ｍｍの位置に結像する。同様にして、合成光１４２−１〜９の各波長に対するラインセンサアレイ１３９Ａ上の結像位置に関しても、数式３のΛをそれぞれの波長にすることにより求めることができるが、これも実施例１と同じになり、上限と下限の８６５ｎｍと８１５ｎｍと中心波長の８４０ｎｍの結像位置は表３に示す位置となる。またクロストークに関しても、実施例１と同じ関係になるため、数式８を満たす。
【０１２１】
【表３】
0005645445.tif 000012
【０１２２】
また、ｄｘ４とｄｘ７を実施例２と同じくそれぞれ１ｍｍ、−１ｍｍとすると、Ｄｘ４およびＤｘ７は、１．５ｍｍ、−１．５ｍｍとなる。よって、合成光１４２−１・２・３、１４２−４・５・６、１４２−７・８・９は、ｘ方向に０ｍｍ、１．５ｍｍ、−１．５ｍｍの位置に結像する。またクロストークに関しても、スポット径と比較して結像位置が十分に離れており、実施例２と同じ関係になるため、数式８を満たす。
【０１２３】
本実施例においては、ファイバ端１６０−１〜９のｘ方向の間隔を、ｙ方向の間隔よりも短く構成している。これは、透過型回折格子１４１が回折する方向に関係している。本実施例ではｙ方向に回折し、ｘ方向に回折しないような透過型回折格子１４１を用いているため、エリアセンサアレイ１３９Ａにおいて、ｙ方向に干渉縞が観察される。そのため、実施例１で触れたように、クロストークを考慮するとある程度の間隔をあける必要がある。一方ｘ方向については、実施例２ｄ触れたように、干渉縞が観察されないため、クロストークはスポット径で決まり、ｙ方向ほど間隔をあける必要がない。スポット径は十数ｕｍ〜数十ｕｍほどであるためｘ方向に、エリアセンサアレイ１３９Ａ上で１．５ｍｍの間隔をあければ十分にクロストークはなく、ｘ方向においても数式８を見たしていると言える。ゆえに本実施例において、ファイバ端１６０−１〜９のｘ方向の間隔を、ｙ方向の間隔よりも短くし、小型化を達成している。
【０１２４】
（実施例４）
本実施例においては、実施例１に対してファイバ端間隔、すなわち図３（ａ）中のｄ１、ｄ３を随時調整可能にする機構を設けたことを特徴とする。これにより、例えばファイバ端を含めた光学配置が経時変化することで生じるラインセンサ上における各ビームの干渉光位置のズレを補正することが可能となる。そのため経時変化があってもクロストークを発生することが無い。なお、実施例１と同様の部分は説明を省略する。
【０１２５】
具体的なファイバ端調整機構の説明を図８（ａ），（ｂ）を用いて説明する。
１０００はファイバ端ユニット部である。
１００３−１〜３は、それぞれ光カプラ１３１−１〜３の分光器部分に接続されるファイバである。ファイバ１００３−１〜３は、石英などの材質を中心部材とするファイバであり、ファイバ端部１６０−１〜３側を研磨されて保持部１００１−１〜３に固定されている。さらに保持部１００１−１〜３は調整のためのガイド部を備えるファイバベース部１００２−１〜３に接着されて固定されている。
【０１２６】
中央部のファイバベース部１００２−２は、基台１０１０に不図示のネジなどで固定されている。基台１０１０を図１（ｂ）のレンズ１３５に対して光軸位置（ｘ、ｙ）およびピント位置（ｚ）を移動して調整することで中央のファイバ端１６０−２に対して最良の位置となっている。
【０１２７】
図８（ａ）における上下のファイバベース部１００２−１，１００２−３は中央のファイバベース部１００２−２に対して、ファイバ間隔方向（ｙ方向）に関し相対的に移動可能となっている。上側のファイバベース部１００２−１を例にとると、ｙガイド部材１００８−１に固定されたピン１００５−１，１００５−２に対してファイバベース部１００２−１にピン１００５−１および１００５−２が各々挿入されるガイド部が備えられｙ方向に移動可能に保持されている。そのうえでファイバベース部１００２−１と１００２−２との間にバネ１００６−１が備えられる。これによりファイバベース部１００２−１はｙ方向に関し矢印（押圧）方向に押圧されている。ｙガイド部材１００８−１にはネジ穴が設けられ、調整ネジ１００４−１が備えられるとともに、ファイバベース部１００２−１に当接してファイバベース部１００２−１のｙ方向に関して位置決めをしている。調整ネジ１００４−１の回転によってファイバベース部１００２−１と１００２−２の間隔を矢印（移動）方向に可変でき、ひいてはファイバ端１６０−１と１６０−２との間隔であるｄ１を調整できる。同様な構成をファイバベース部１００２−３側にも設けることでｄ３を調整できる。この機構により装置として組み立てる際のｄ１、ｄ３に関する初期調整を行ってもよい。
【０１２８】
図中ｄ１およびｄ３の調整をする際には以下のような手順で行う。
【０１２９】
図１（ａ）におけるパソコン１２５より、ラインセンサ１３９で取得する干渉光の強度分布を表示する画像を出力する。出力された画像は不図示のモニタに表示される。出力画像の例を図９（ａ）〜（ｃ）に示す。表示される干渉光の強度分布は干渉光１４２−１〜３が足しあわされたものである。図中ではこの足しあわされた強度分布を実線で示し、各干渉光単独の強度分布を点線で示す。強度分布と同時にクロストーク量Ｑの閾値から求められるクロストーク部の強度のガイドラインも表示する。このガイドラインは、干渉光１４２−１と１４２−２に関するクロストーク量が（数式８）で決められる閾値Ｉｍａｘ×１０−４である場合の干渉光同士の足し合わせとなるＩｍａｘ×１０−４×２を示す。
【０１３０】
図９（ａ）中、経時変化によりｄ１が小さくなった場合の例を示す。最大クロストークが起きる画素での干渉光１４２−１と１４２−２の足し合わせがガイドラインを超える場合、調整ネジ１００４−１を回転（右ネジの場合左回転）させてｄ１を大きくし、干渉光１４２−１と１４２−２とをラインセンサ１３９上で離す。そしてガイドラインより低い表示とする。
【０１３１】
逆に図９（ｂ）のようにｄ１が経時変化により大きくなった場合、ラインセンサ１３９から干渉光１４２−１がはみ出てしまうことがある。この際は調整ネジ１００４−１を回転（右ネジの場合右回転）させてｄ１を小さくし、干渉光１４２−１と１４２−２とをラインセンサ１３９上で近づかせる。干渉光１４２−１を全てラインセンサ１３９で取り込めるようになるまで調整ネジ１００４−１を回転する。
【０１３２】
上記は実施例１と同様に最大クロストーク量が干渉光１４２−２と１４２−１とのクロストークで生じ、かつ１４２−２の強度が高い場合を示したが、他の場合でも上記の方法で調整可能である。
【０１３３】
また、クロストーク量Ｑを基準にして調整を行うとしたが、図２（ｃ）の断層画像を各干渉光ごとに表示させ、画像そのものでクロストークが生じていないか判断してもよい。クロストークがある場合には本来の画像に違う情報が混入して示される。その際には調整ネジでｄ１あるいはｄ３を大きくする方向に調整する。
【０１３４】
また、本実施例のファイバ調整機構においては図８（ｂ）に示すようにファイバ端１６０−１、１６０−３のファイバ端１６０−２に対するｘ方向の相対位置調整も可能に構成している。ファイバ端１６０−３側で説明すると、基台１０１０に固定された
ピン１００５−７，１００５−８に対してｙガイド部材１００８−２にピン１００５−７，１００５−８が各々挿入されるガイド部が備えられ、ｘ方向に移動可能に保持されている。そのうえでｙガイド部材１００８−２と基台に固定されている部材１０１１との間にバネ１００６−４が備えられる。これによりｙガイド部材１００８−２はｘ方向に関し矢印（押圧）方向に押圧されている。基台１０１０にはネジ穴が設けられ、調整ネジ１００４−４が備えられるとともに、ｙガイド部材１００８−２に当接してｙガイド部材１００８−２の位置決めをしている。調整ネジ１００４−４の回転によってｙガイド部材１００８−２と基台１０１０の間隔を可変とでき、ひいてはファイバ端１６０−２と１６０−３とのｘ方向の相対位置を調整可能としている。同様な構造をファイバ端１６０−１側にも備えており、ファイバ端１６０−１と１６０−２のｘ方向の相対位置も調整可能としている。前述のｄ１、ｄ３調整機構と同様、この機構により装置として組み立てる際のｘ方向に関する初期調整を行ってもよい。
【０１３５】
ｘ方向の調整を備えることで、ファイバ端１６０−１〜３の真直度の調整が可能となる。
【０１３６】
図９（ｃ）に経時変化にて干渉光１４２−３の強度が変化した場合を例示している。干渉光１４２−３の強度が初期状態（一点鎖線で示す）から下がった値となっている。ファイバ端１６０−１、１６０−２で成す直線からファイバ端１６０−３のみがｘ方向に関してずれたと考えられる。上述のｄ１、ｄ３の調整と同様に干渉光の強度分布を不図示のモニタ表示し、ファイバ端１６０−３を調整ネジ１００４−４を回転させて強度を初期状態に近くなるよう調整することが可能となる。
【０１３７】
ここまで述べたｘ、ｙ方向に関する調整ネジ１００４の回転をモータで行う構成としてもよい。図１０（ａ）にブロック図を示す。１００４−１〜４は調整ネジ、１０１２−１〜４は調整ネジ１００４−１〜５に機械的に接続されるモータ、１０１３はモータ制御部、１２５はパソコン、１０１５は表示部である。干渉光の強度分布を表示部１０１５に表示させるとともにモータ制御部１０１３に備えられる不図示のジョイスティックや表示部１０１５に表示させられるボタンなどによりモータを制御して調整ネジ１００４−１〜４を回転させてファイバ端１６０−１，１６０−３を調整可能とする。
【０１３８】
さらに自動調整も可能である。これを図１０（ｂ）のフローチャートで説明する。
このフローチャートは例としてｄ１を調整する手順を説明する。
Ｓ００１において、調整を開始する。
Ｓ００２において、ラインセンサ１３９上で生じる注目するクロストーク評価画素における強度と上述のガイドラインの値である２×Ｉｍａｘ×１０−４とを比較する。このクロストーク評価画素は実施例１で記述した最大クロストーク量が発生する合成光１４２−２の７８１ｎｍの光が初期状態で位置する画素とする。この画素の強度が図９（ａ）のようにガイドライン値以上の場合にはＳ００４に移行する。ガイドライン値より低い場合はＳ００３に移行する。
Ｓ００４において、ｄ１調整のためモータ１０１２−１をＣＷ方向に回転する。ここではモータ１０１２−１のＣＷ回転がｄ１を大きくする方向とし、かつモータはＤＣモータとする。調整のための小ステップ（例えば２μｍ程度）だけファイバ端１６０−１が移動するだけの時間（基準時間）モータを駆動する。その後にＳ００２に移行して強度とガイドライン値の比較を再度行う。
Ｓ００３において、干渉光１４２−１側のラインセンサ端部画素の強度値と、同じ強度の初期状態の値とを比較する。初期状態の値より強度値が高い場合にはＳ００５に移行する。低い場合にはＳ００６に移行する。
Ｓ００５において、ｄ１調整のためモータ１０１２−１をＣＣＷ方向に回転する。ここではモータ１０１２−１のＣＣＷ回転がｄ１を小さくする方向とする。調整のための小ステップ（例えば２μｍ程度）だけファイバ端１６０−１が移動する時間（基準時間）モータを駆動してＳ００２に移行して強度とガイドライン値の比較を再度行う。
Ｓ００６において、調整を終了する。
【０１３９】
また、このＳ００１からの調整時間を計測するタイマーを別途備え、位置調整に時間がかかりすぎるような場合はエラーを表示させてもよい。
【０１４０】
上記のフローチャートはｄ１調整のみを示した。ｄ３調整にも同じフローチャートが用いることができる。また、ｘ方向の調整もラインセンサ上の各干渉光領域の最大強度を初期状態と比較することで自動調整が可能となる。
【０１４１】
以上説明したように本実施例においてはファイバ端間隔ｄ１およびｄ２を調整可能に可変とする機構を設けたことにより、経時変化があってもクロストークを発生することが無い。ここで、実施例１に対する変形として調整機構を備える例を述べたが、実施例２，３の構成に対してもファイバ端調整機構を設けることで同様の効果を得ることが可能である。
【０１４２】
（その他の実施例）
本発明においては、以上述べた実施例について、各々に記載した具体的構成の詳細に限定されるものではなく、それぞれ構成要件の一部が本発明を逸脱しない範囲で変形して用いることができるのは言うまでもない。
【０１４３】
例えば実施例３では、分光器において、ｙ方向に３つ、ｘ方向に３つ、ｙおよびｘ方向に３つの合成光を分光する構成について示したが、それぞれの３つの合成光はいくつであってもよい。奇数個の合成光を用いた場合には、１つを光軸に合わせるように配置するのが望ましく実施例１〜３ではそのように配置した。しかし、本発明においてはこれに限定されるものではない。また、偶数個の合成光を用いた場合には、光学的な収差の影響や回折効率、回折角を揃えることができるため、光軸に対して対称に配置するのが望ましい。
【０１４４】
また上記の実施例において、分光器のファイバ端１６０がｙ方向およびｘ方向のそれぞれに複数配置して、分光する構成について示したが、それぞれの軸に対して傾いて構成してもよい。特にｘ方向に傾ける場合は有効で、ラインセンサアレイ１３９Ａのラインセンサ間が短くなり、ファイバ端を倍率で規定される距離まで短くできない場合には、傾けることで実質のｘ成分を短くするように構成する。
【０１４５】
以上説明のように本実施例によれば、高速測定と装置の小型化を達成することができ、更に、ラインセンサ上でクロストークが発生しないように構成することで、単一の測定時と比較して画質の劣化を抑えた被検査物の断層像を撮像することができる。また、ラインセンサ上でクロストークによる断層画像のノイズが目立たないレベルまで、ラインセンサ上の合成光を接近させることができる。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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