(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）光ビームを出射する光源と、
（ｂ）該光源から出射された光ビームを、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号光と、該被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成する干渉光学系と、
（ｃ）該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタと、
（ｄ）前記干渉光学系が、前記干渉光を受光するために、前記干渉光を二分割して、さらに、該二分割された干渉光のうちの一方を受光し、前記信号光と前記参照光との光干渉を光源の全スペクトル域で発生させて高い深さ分解能の断層画像計測を行うための単一光検出器と、
（ｅ）前記二分割された干渉光のうちの他方を分光するための波長分散素子と、
（ｆ）該分光された干渉光を独立にヘテロダイン検出する光センサと、
（ｇ）該光センサが、空間的に配列され、それぞれが独立にヘテロダイン検出する複数の受光素子を有し、さらに、前記光センサで得られた複数のヘテロダイン信号の振幅を検出するための振幅検出部と、
（ｈ）該振幅検出部で得られた複数のヘテロダイン信号振幅を統合して前記被検体配置位置に配置された被検体の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を生成する信号処理部を具備することを特徴とする分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項２】
前記波長分散素子が回折格子であることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項３】
前記干渉光学系として、マイケルソン干渉計を用いることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項４】
前記光源がスーパールミネセントダイオードであることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項５】
前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項６】
前記光源がフェムトレーザー光源であることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【請求項７】
前記被検体が光散乱媒質であることを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体、特に、光散乱媒質に光ビームを照射し、その被検体を伝搬（反射もしくは透過）した光を利用して、その被検体の表面もしくは内部の形態および機能情報を画像化する分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、社会の高齢化に伴い、生活者のニーズに対応した健康管理の促進や病気の予防などが希求されている。これを背景に、医用画像診断の分野では無症状、無自覚の人を対象として検査が繰り返されることを想定すると、検査方法は簡便で患者にかかる苦痛や負担が少ないことへの配慮が不可欠となる。
【０００３】
このような観点から、光波の生体センシングに大きな期待が寄せられている。光センシングは非侵襲で安全（脱アイソトープ、脱放射線）、高精度化、高分解能化が可能であるほか、分光測定による物質の同定や定量分析の潜在能力を備えている。特に分光による機能イメージングの実現は、病患の実態の診断に大きく貢献すると期待される。
【０００４】
しかし、例えば、人体や生体組織のような不均一な構成物質をもつ試料（被検体）は、その内部で光を顕著に多重散乱するために、その内部形態は一般的には不可視である。こうした散乱媒質を光計測する場合の最大難点は、被検体から四方八方に出射する透過光あるいは反射光のうち追跡が可能な光路を辿った信号光をどのようにして抽出するかということにある。
【０００５】
これを可能にする方法の１つとして、優れた距離分解能をもつ光コヒーレンス断層画像化法が挙げられる〔例えば、丹野直弘、‘光学’、２８巻３号、１１６（１９９９）参照〕。
【０００６】
光コヒーレンス断層画像化法は広帯域なスペクトル幅を持つ光源の時間領域の低コヒーレンス性（空間領域で短い可干渉距離とも表現する）に着目して、干渉計において生体内部からの反射光波をμｍオーダーの距離分解能で検出する方法である。
【０００７】
図６にマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置の基本構成を示す。この図において、６１は低コヒーレント光源（広帯域光源）、６２はビームスプリッタ（半透明鏡）、６３は鏡、６４は被測定体（被検体）、６５は光検出器、６６はエンベロープ検出器である。
【０００８】
そこで、低コヒーレント光源（広帯域光源）６１からの光ビームをビームスプリッタ６２によって二分割する。一方の光ビームに、例えば鏡６３の位置走査（Ｚ−スキャン）によるドップラー周波数シフトを与えて参照光波とし、他方を被測定体６４に照射して物体の深層からの後方散乱光を得る。被測定体６４が散乱媒質である場合、反射光波は多重散乱を含む乱雑な位相をもった拡散波面であると考えられる。
【０００９】
光コヒーレンス断層画像計測では、光源６１の低コヒーレンス性により、信号光と参照光の光路長差が光源６１のμｍオーダーのコヒーレント長以内で、かつ、参照光波と位相相関のある成分、すなわちコヒーレントな信号光成分のみが選択的に参照光波と干渉し合う。それゆえに鏡６３の位置をスキャンして参照光路長を変化することで光反射分布像を計測することができる。図７はその様子を示すものである。
【００１０】
しかし、図７で見られるように、現行の光コヒーレンス断層画像計測は光路長差及び光ビームの走査によって各部位からの反射光波を順次に検出するものである。その際、反射光波と参照光波との光干渉は光源の全スペクトル域で発生し、その干渉信号の振幅が画像信号の強度となる。従って、図７の結果では、光コヒーレンスを保った反射光波の強度が検出されるが、サンプルを伝搬した信号光のスペクトルの変化量を抽出していないことが明白である。
【００１１】
信号光のスペクトル分布を分析（分光分析）してサンプルの内部構造のみならず、波長に依存する光吸収や散乱特性を同時に画像化するために、例えば、図８に示す方法がある。ここでは、光干渉信号の時間波形を記録して、波形のエンベロープから反射光の強度を計測するほかに、波形についてフーリエ変換を行うことにより反射光の周波数情報、すなわちスペクトル情報を抽出している〔例えば、Ｕ．Ｍｏｒｇｎｅｒ，Ｗ．Ｄｒｅｘｌｅｒ，Ｆ．Ｘ．Ｋａｒｔｎｅｒ，Ｘ．Ｄ．Ｌｉ，Ｃ．Ｐｉｔｒｉｓ，Ｅ．Ｐ．Ｉｐｐｅｎ，Ｊ．Ｇ．Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，“Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ”，Ｖｏｌ．２５，１１１（２０００）参照〕。
【００１２】
この方法は、時間領域での測定方法であると理解される。
【００１３】
一方、周波数領域での測定方法として、図９に示すように、干渉光を例えば、回折格子６９のような波長分散素子を用いて分光し、分光された干渉光を例えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）カメラ７１のようなイメージセンサで検出する例が報告されている〔例えば、Ｗ，Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｙ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｋ．Ｉｔｏｈ，“Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ”，Ｖｏｌ．６，４５５（１９９９）参照〕。なお、図９において、６７，６８，７０はレンズである。
【００１４】
原理的には波長毎に検出される干渉光強度をフーリエ変換することで、鏡６３の変位によるＺ−スキャンを行わずに反射光の深さおよびスペクトル情報を同時に取得することができる。その際、深さ方向の分解能はフーリエ変換の窓関数幅に逆比例する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の分光分析機能を備えた光コヒーレンス断層画像化装置は、例えば図８もしくは図９に示すように、いずれもフーリエ変換などの演算処理方法を用いるため、処理時間がかかり、画像計測の高速化に限界がある。
【００１６】
一方、光コヒーレンス断層画像化法における深さ方向の分解能Δｚはフーリエ変換の窓関数幅Δｋに逆比例していることから、Δｋを狭くしてスペクトル分解能をあげることはΔｚの低下につながる。
【００１７】
本発明は、上記状況に鑑み、実時間で反射光の深さおよび分光情報を同時に取得できる分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した目的を達成するために、
〔１〕分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光ビームを、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号光と、この被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成する干渉光学系と、この干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタと、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光するために、前記干渉光を二分割して、さらに、この二分割された干渉光のうちの一方を受光し、前記信号光と前記参照光との光干渉を光源の全スペクトル域で発生させて高い深さ分解能の断層画像計測を行うための単一光検出器と、前記二分割された干渉光のうちの他方を分光するための波長分散素子と、この分光された干渉光を独立にヘテロダイン検出する光センサと、この光センサが、空間的に配列され、それぞれが独立にヘテロダイン検出する複数の受光素子を有し、さらに、前記光センサで得られた複数のヘテロダイン信号の振幅を検出するための振幅検出部と、この振幅検出部で得られた複数のヘテロダイン信号振幅を統合して前記被検体配置位置に配置された被検体の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を生成する信号処理部を具備することを特徴とする。
【００１９】
〔２〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記波長分散素子が回折格子であることを特徴とする。
【００２０】
〔３〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記干渉光学系として、マイケルソン干渉計を用いることを特徴とする。
【００２１】
〔４〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記光源がスーパールミネセントダイオードであることを特徴とする。
【００２２】
〔５〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記光源が発光ダイオードであることを特徴とする。
【００２３】
〔６〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記光源がフェムトレーザー光源であることを特徴とする。
【００２４】
〔７〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた光干渉断層画像計測装置において、前記被検体が光散乱媒質であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って詳細に説明する。
【００２６】
図１は本発明の分光機能を備えた光コヒーレンス断層画像計測装置の構成図である。
【００２７】
この図において、１は広いスペクトル幅をもつ低コヒーレント光源（広帯域光源）であり、例えばスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、１Ａ，１Ｂは光のビーム径を広げるためのレンズ、２は第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）、３は鏡（全反射鏡）、４はＺ方向スキャンを行うためのＰＺＴ、５は被測定体（被検体）、６は第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）、７は単一光検出器、８は回折格子、９はセンサアレイ、１０はエンベロープ検出器、１１は断層画像処理系、１２は分光画像処理系である。
【００２８】
広いスペクトル幅をもつ低コヒーレント光源１、例えばスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）から出射した光ビームはレンズ１Ａとレンズ１Ｂによってビーム径を広げられ、さらに第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）２により、信号光と参照光とに２分される。参照光と分かれた信号光は、例えば散乱媒質からなる被測定体５に入射する。被測定体５からの反射光波の一部は第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）２によって反射され、第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）６へ伝送される。
【００２９】
一方、参照光は鏡（全反射鏡）３へ伝送されて、その反射光波は、例えば鏡３の位置走査によるドップラー周波数の周波数シフトを受ける。周波数シフトを受けた参照光の一部は第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）２を透過して、信号光と重畳することにより干渉光を生成する。
【００３０】
図１はマイケルソン干渉計の原理に基づいて構成されているが、本発明は次のような機構を干渉計に備えることにより、反射光の深さと分光情報を同時に取得できる光コヒーレンス断層画像計測装置を提供する。すなわち、ここでは、上記第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）２による光波重畳の手段で得た干渉光を第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）６で二分割する。この二分割された干渉光ビームの１つは単一光検出器７により検出され、もう１つは例えば回折格子８のような波長分散素子に入射する。回折格子８より分光された干渉光は１次元ないし２次元光センサアレイ９で検出される。
【００３１】
本発明は、上記方法で反射光波と参照光波との光干渉を光源の全スペクトル域で発生させて高い深さ分解能の断層画像計測を行う一方、分光された干渉光をセンサアレイで検出することで、めいめいの波長における断層画像を計測することが特徴である。これにより、フーリエ変換などの信号処理を行う必要がなく、実時間での分光分析光断層画像計測が可能となる。
【００３２】
以下に、本発明による測定原理を説明する。
【００３３】
図１に示す低コヒーレント干渉計において、被測定体５が例えば鏡のようなハードターゲットである場合を考える。被測定体５の表面反射率をＲ（Ｚ）とし、被測定体５の表面から反射されてくる信号光を、ｅ2 （ｔ）＝Ｅ2 √Ｒｅｘｐ〔−ｊ（２πｆｔ−２ｋｌ2 −ψ）〕とすると、鏡３からの参照光ｅ1 （ｔ）＝Ｅ1 ｅｘｐ〔−ｊ（２πｆｔ−２ｋｌ1 −ψ）〕との干渉で発生する干渉信号は次のように与えられる。
【００３４】
【数１】
0003688608.tif 000002
ただし、ｋ＝２πｆ／ｃは波数、ｆは光周波数、ｃは光の速度、２Δｌ＝２（ｌ1 −ｌ2 ）は光路長差、Ｓ（ｆ）は広帯域光源のパワースペクトル関数である。
【００３５】
単一光検出器７を用いて光干渉信号を検出する場合、上記式（１）における周波数積分は光源のスペクトル全域にわたって行われると考えることができる。ここで、説明の便宜上Ｓ（ｆ）を中心周波数ｆ0 、半値全幅Δｆのガウス型とすると、干渉信号はガウス関数によって振幅変調を受け、その振幅はΔｌ＝０の時最大値となるが、ΔｆΔｌに比例して指数的に減衰する〔例えば、陳建培、丹野直弘、“Ｏ  ｐｌｕｓ  Ｅ”、Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．４，４６１（２０００）参照〕。すなわち、可干渉距離はΔｆによって制限されている。
【００３６】
また、被測定体５からの反射光強度（＝Ｒ・Ｅ2 2 ）を測定するためには、上記式（１）で与えられる干渉信号の振幅ｉl を二乗すればよく、そこで、ｉl 2 半値全幅に対応する深さを干渉測定の空間分解能Δｚと定義すると、Δｚが光源のコヒーレント長の半分に等しいことが察知できる。ただし、ｌC は、
【００３７】
【数２】
0003688608.tif 000003
で与えられる。この原理から、連続光を用いた光反射実験でも、光源のスペクトルが広ければ、優れた深さ（距離）分解能が得られることが分かる。小型で便利な半導体光源であるスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）を例とすると、市販品（中心波長０．８μｍ、半値幅３０ｎｍ）では、ｌC ＝１４μｍとなり、約７μｍの深さ分解能が期待できる。
【００３８】
次に、図１に示した光干渉断層計測装置において被測定体５が例えば生体組織のような散乱媒質である場合について説明する。被測定体内深さｚにある反射点からの反射光と参照鏡からの参照光との干渉信号は次のように与えられる。
【００３９】
【数３】
0003688608.tif 000004
ただし、ψ（ｆ，ｚ）は位相差、Ｅ2 （ｆ，ｚ）は反射光波の振幅であって、
【００４０】
【数４】
0003688608.tif 000005
ここで、Ｐ0 （ｆ）は被測定体の表面から反射されて干渉に寄与する信号光（周波数ｆ）の強度、μt は吸収係数μa と散乱係数μs を含めた減衰係数で、
【００４１】
【数５】
0003688608.tif 000006
となる。式（２）で説明した原理から、光断層画像化計測は例えば生体組織のような散乱媒質を、
【００４２】
【数６】
0003688608.tif 000007
の厚みで光学的に切り出して画像化すると考えることができる。ただし、ｎは媒質の光屈折率である。従って、式（３）より、光断層画像を構成する反射光強度を次のように近似できる。
【００４３】
【数７】
0003688608.tif 000008
式（７）から明らかなように、従来の単一光検出器を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置では、周波数積分が光源のスペクトル全域にわたって行われるため、分解能が式（６）で与えられる値に達するが、分光情報が抽出されないことになる。
【００４４】
本発明は、図１に示すように、二分割された干渉光の一方を単一検出器で検出して高分解能の断層画像計測を行うと同時に、もう一方の干渉光ビームを例えば回折格子のような波長分散素子で分光させてセンサアレイで検出することを特徴とする。センサアレイの１素子の受光面で観測される干渉光のスペクトル幅をδλとし、またｊ番目の素子に入射する干渉光の周波数をｆj とすると、該素子で検出される反射光の強度は次のようになる。
【００４５】
【数８】
0003688608.tif 000009
ここで、分解能δｚはアレイ素子で観測されるスペクトル幅δλで制限されて低下し、
【００４６】
【数９】
0003688608.tif 000010
となる。
【００４７】
本発明では、分光分解能を上げることは光コヒーレンス断層画像の空間分解能の低下につながることを十分に認識した上で、図１に示すように分光画像計測を別途に行う。また、上記式（８）から明らかなように、本発明による分光画像測定は時間領域で行われるものであり、フーリエ変換などの演算処理を用いた従来の周波数領域での分光画像計測方法と根本的に異なる。
【００４８】
以下、本発明による分光情報の抽出方法について説明する。
【００４９】
上記式（８）によれば、センサアレイのｊ番目の素子で検出される、ｍ−１番層〔深さ（ｍ−１）δｚ〕およびｍ番層（深さｍδｚ）からの反射光強度の比を取ることで、ｍ番層における光減衰係数を次のように算出することが出来る。
【００５０】
【数１０】
0003688608.tif 000011
そこで、μt の測定をｍ＝１，２，３．．．Ｎの順に行えば、μt （ｆj ）の深さ方向分布が計測されることになる。同様の測定をセンサアレイの各素子からの出力について行えば、めいめいの光周波数における減衰係数の分布を計測することができる。このように求められた減衰係数の分光情報を画像化するために、例えば図２に示す３次元表示法が有効である。
【００５１】
さらに、本発明によれば、２つもしくは２つ以上の光周波数における減衰度の差分値を画像化することも容易である。以下、その方法について説明する。
【００５２】
被測定体のｍ番層（深さｍδｚ）に局在する、周波数ｆj とｆk 間の差分減衰度αjk,mを次のように定義する。
【００５３】
【数１１】
0003688608.tif 000012
一方、式（８）から、それれぞれの光周波数で検出される反射光の強度比は次のようである。
【００５４】
【数１２】
0003688608.tif 000013
ただし、初期値〔Ｉn （Ｐoj／Ｐok）〕は予め測定できるもので、Ｐoj＝Ｐokの場合ゼロとなる。式（１２）で与えられる強度比から、αjk,mを次のように算出することができる。
【００５５】
【数１３】
0003688608.tif 000014
上記のように求められた差分減衰度を画像化するために、例えば図３に示す３次元表示法が有効である。
【００５６】
単一光検出器を用いた従来の光コヒーレンス断層画像計測法によって得られる光断層像（図７参照）は、構造に依存した反射光強度の変化を画像情報としているが、図３は吸収および散乱特性の波長依存性による差分減衰度の変化を画像情報としている点が大きな特徴である。
【００５７】
さらに、図１に示す、本発明による光干渉断層画像計測装置は、単一光検出器を用いた断層画像計測機能と、波長分散素子及びセンサアレイを用いた分光画像計測機能を両備することから、一測定で被測定体の内部に関する構造的及び分光的情報を同時に得ることが可能となり、分光的構造を可視化する画像が構成できる特徴を有する。
〔実施例１〕
図４は、本発明による図１の光干渉断層画像計測装置に低コヒーレント光源として連続出力のＳＬＤを用いた実施例を示す。
【００５８】
この図において、２１はＳＬＤ（光源）、２２は第１のレンズ、２３は光ファイバからなる光ファイバカプラ２４の第１のアーム、２４は光ファイバカプラ、２５は光ファイバからなる光ファイバカプラ２４の第２のアーム、２６，２７は第２及び第３のレンズ、２８はガルバノスキャナ、２９は被測定体（被検体）、３０は光ファイバからなる光ファイバカプラの第３のアーム、３１は第４のレンズ、３２はＺスキャンの鏡（反射鏡）、３３は光ファイバからなる光ファイバカプラの第４のアーム、３４は第５のレンズ、３５はビームスプリッタ、３６は単一光検出器、３７は回折格子、３８はセンサアレイである。
【００５９】
ここで、市販されている近赤外域ＳＬＤ２１を用いる場合、コヒーレント長はｌｃ≒３０μｍ、発光ダイオード（ＬＥＤ）の場合はｌｃ≒１０μｍ程度である。
【００６０】
さらに、図４の実施例は、本発明による図１の信号光及び参照光の伝送手段として光ファイバを用いることにより、被測定体２９の配置を光画像計測装置から分離することを特徴とする。
【００６１】
ＳＬＤ（光源）２１からの出力光は第１のレンズ２２によって光ファイバカプラ２４の第１のアーム２３に結合された後、信号光と参照光に二分される。信号光は第２のアーム２５によって被測定体２９側へ伝搬される。第２のアーム２５から出射する信号光は第２のレンズ２６と第３のレンズ２７によって被測定体２９へフォーカスされて入射する。横方向スキャナを行うために、例えばガルバノスキャナ２８を使用することが望ましい。被測定体２９からの反射光は第３のレンズ２７と第２のレンズ２６によって再び光ファイバカプラ２４の第２のアーム２５に結合されて光ファイバカプラ２４へ返送される。
【００６２】
他方、参照光は光ファイバカプラ２４の第３のアーム３０によって反射鏡３２へ伝送される。反射鏡３２からの反射光は光ファイバカプラ２４の第３のアーム３０によって光ファイバカプラ２４へ返送されて被測定体２９からの反射光と合波される。
【００６３】
低コヒーレント光源２１を用いた図４の実施例では、信号光と参照光との光路長差が光源の極めて短いコヒーレント長以内にあるときのみ、光干渉が生成される。そのため、例えば反射鏡３２の位置をスキャンして参照光の光路長を信号光の光路長に等しくなるように差調節することが望ましい。
【００６４】
また、前述したように、本発明はセンサアレイ３８、例えば空間的に受光素子が配置される１次元ないし２次元光検出器アレイを用いて回折格子３７によって分光された干渉光を並列検出することを特徴としている。そのための並列信号処理系として複数の整流検波器を並列に配置されるエンベロープ検出器アレイが有用であると考えられる。
〔実施例２〕
図５は本発明による図１に示した光断層画像計測装置にセンサアレイとしてイメージセンサ、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラを用いた実施例を示す。
【００６５】
図５において、４１は広いスペクトル幅をもつ低コヒーレント光源（広帯域光源）であり、例えばスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、４２は第１のビームスプリッタ、４３は鏡、４４はＰＺＴ、４５は被測定体、４６は第２のビームスプリッタ、４７は単一光検出器、４８は回折格子、４９はレンズ、５０は第３のビームスプリッタ、５１は第１のシャッター、５２は第１のＣＣＤカメラ、５３は第２のシャッター、５４は第２のＣＣＤカメラである。
【００６６】
ここで、市販品のＣＣＤカメラは数十万ないし数百万の受光素子を有するので、これら極めて多数の受光素子を有効に利用すれば、高分解能の分光画像計測が可能となる。
【００６７】
図５に示すように、回折格子４８によって分光された干渉光はレンズ４９でコリメートされた後、第３のビームスプリッタ５０によって二分割される。二分割された両光ビームはそれぞれ第１のＣＣＤカメラ５２と第２のＣＣＤカメラ５４に入射する。市販品のカメラは一般的に応答性が低く（３０Ｈｚ程度）、数１００Ｈｚもしくはそれ以上のビート周波数をもつ干渉信号の検出に適用するために、本実施例はＣＣＤカメラの前に高速シャッターを配置することを特徴とする。
【００６８】
図５では、第１の光シャッター５１と第２の光シャッター５３としたが、例えば液晶素子または電気光学素子を用いた高速シャッターが望ましい。この両シャッター５１，５３は干渉光のビート周波数と同じ周波数で干渉光を周期的に遮断して、互いに位相差が９０度である２列の干渉光パルスを生成する。この２つの光パルス列はそれぞれ第１のＣＣＤカメラ５２と第２のＣＣＤカメラ５４に入射し、各ＣＣＤカメラ５２，５４の受光時間内で光電荷が蓄積される。
【００６９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、フーリエ変換などの信号処理を行う必要がなく、実時間で反射光の深さおよび分光情報を同時に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の分光機能を備えた光コヒーレンス断層画像計測装置の構成図である。
【図２】  本発明の光コヒーレンス断層画像計測装置における３次元表示例（その１）を示す図である。
【図３】  本発明の光コヒーレンス断層画像計測装置における３次元表示例（その２）を示す図である。
【図４】  本発明による光断層画像計測装置に低コヒーレント光源として連続出力のＳＬＤを用いた実施例を示す図である。
【図５】  本発明による光断層画像計測装置にセンサアレイとしてイメージセンサを用いた実施例を示す図である。
【図６】  従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置の基本構成図である。
【図７】  従来の断層画像計測装置における３次元表示例を示す図である。
【図８】  従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置の他の構成を示す図である。
【図９】  従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置の更なる他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１，４１    低コヒーレント光源（広帯域光源）
１Ａ，１Ｂ，４９    レンズ
２    第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）
３，４３    鏡
４，４４    ＰＺＴ
５，２９，４５    被測定体（被検体）
６    第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）
７，３６，４７    単一光検出器
８，３７，４８    回折格子
９，３８    センサアレイ
１０    エンベロープ検出器
１１    断層画像処理系
１２    分光画像処理系
２１    ＳＬＤ
２２    第１のレンズ
２３    光ファイバからなる光ファイバカプラの第１のアーム
２４    光ファイバカプラ
２５    光ファイバからなる光ファイバカプラの第２のアーム
２６    第２のレンズ
２７    第３のレンズ
２８    ガルバノスキャナ
３０    光ファイバからなる光ファイバカプラの第３のアーム
３１    第４のレンズ
３２    Ｚスキャンの鏡（反射鏡）
３３    光ファイバからなる光ファイバカプラの第４のアーム
３４    第５のレンズ
３５    ビームスプリッタ
４２    第１のビームスプリッタ
４６    第２のビームスプリッタ
５０    第３のビームスプリッタ
５１    第１のシャッター
５２    第１のＣＣＤカメラ
５３    第２のシャッター
５４    第２のＣＣＤカメラ
【図１】
0003688608.tif 000015
【図２】
0003688608.tif 000016
【図３】
0003688608.tif 000017
【図４】
0003688608.tif 000018
【図５】
0003688608.tif 000019
【図６】
0003688608.tif 000020
【図７】
0003688608.tif 000021
【図８】
0003688608.tif 000022
【図９】
0003688608.tif 000023