(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイケルソン干渉計を応用した参照光路に複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置の深さ方向信号取り込み機構において、参照光の光軸途中に参照光を分波するハーフミラーを設け、参照光を分割し、前記ハーフミラーで分割された光路中に設けられる前後調整機構付きトリガーミラーで反射させ、同一復路を戻り再び合波させ、任意のＺ方向深さに基準信号を発生させ、被計測物体内部からの散乱反射光を取り込む際の基準信号とすることを特徴とする光干渉断層画像化装置における画像信号同期機構。
【請求項２】
マイケルソン干渉計を応用した参照光路に複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置の深さ方向信号取り込み機構において、被計測物体光の光軸途中に被計測物体光を分波するハーフミラーを設け、被計測物体光を分割し、前記ハーフミラーで分割された光路中に設けられる前後調整機構付きトリガーミラーで反射させ、同一復路を戻り再び合波させ、任意のＺ方向深さに基準信号を発生させ、被計測物体内部からの散乱反射光を取り込む際の基準信号とすることを特徴とする光干渉断層画像化装置における画像信号同期機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光干渉断層画像化装置における画像信号同期機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイケルソン干渉計を応用した参照光路に複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置の深さ方向信号取り込み機構としては、内部に基準パルス発生装置を備え、深さ方向の走査位置との相互関係を予め設定し走査位置を決定していた。
【０００３】
なお、本願発明者による複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置としては、既に下記のようなものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１０８９８  第３−４頁  図１
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−３１０８９９  第３−４頁  図２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光干渉断層画像化装置においては、単一のミラーによる深さ方向走査の場合は特に問題は無いが、上記特許文献１、２に示すような複数個のミラーによる深さ方向走査の場合は、ミラーの取り付け位置精度のばらつきがそのまま深さ方向走査精度のばらつきとなってしまうという不具合があった。
【０００７】
本発明は、上記状況に鑑みて、複数個のミラーによる深さ方向走査の場合において、深さ方向走査精度のばらつきを防止することができる光干渉断層画像化装置における画像信号同期機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕マイケルソン干渉計を応用した参照光路に複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置の深さ方向信号取り込み機構において、参照光の光軸途中に参照光を分波するハーフミラーを設け、参照光を分割し、前記ハーフミラーで分割された光路中に設けられる前後調整機構付きトリガーミラーで反射させ、同一復路を戻り再び合波させ、任意のＺ方向深さに基準信号を発生させ、被計測物体内部からの散乱反射光を取り込む際の基準信号とすることを特徴とする。
【０００９】
〔２〕マイケルソン干渉計を応用した参照光路に複数個のミラーを有する光干渉断層画像化装置の深さ方向信号取り込み機構において、被計測物体光の光軸途中に被計測物体光を分波するハーフミラーを設け、被計測物体光を分割し、前記ハーフミラーで分割された光路中に設けられる前後調整機構付きトリガーミラーで反射させ、同一復路を戻り再び合波させ、任意のＺ方向深さに基準信号を発生させ、被計測物体内部からの散乱反射光を取り込む際の基準信号とすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
まず、本発明の原理について説明する。
【００１２】
光干渉断層画像化法は、可干渉周波数帯域の狭い低コヒーレンス光源、例えばＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）などからの光ビームをハーフミラーで分割し、分割された一方の光ビームは、光遅延機構で周波数シフトが与えられ、参照光Ｅr となり同一光路を戻る。
【００１３】
一方、ハーフミラーで分割された他方の光ビームは被測定物体に照射して、その被測定物体の深層よりの散乱反射信号光（物体光）ＥS として同一光路を戻りハーフミラーにて参照光Ｅｒと合波されヘテロダイン干渉ビート信号となり光検出器にて検出するものである。
【００１４】
実際の被測定物体内部からの散乱反射光波は、多重散乱を含む乱雑な位相を持った拡散波面であるが、参照光波と合波されたとき、光路長差が光源のコヒーレント長以内で参照光波と位相相関のある成分すなわちコヒーレント成分のみが干渉しあう。
【００１５】
その結果、光検出器からの光電変換出力信号Ｉp は次式と計算される。
【００１６】
Ｉp ＝Ｅr Ｅs Ｊ1 （ｘ）√（π／ｌｎ２）×ｃｏｓ（２πｆa ｔ）
×ｅｘｐ｛−（π2 ／ｌｎ２）〔δｆt （τ−ｚ／ｃ）〕2 ｝…（１）
ここで、Ｊ1 （ｘ）は第１次ベッセル関数である。
【００１７】
ｘは振動の変換パラメータ、ｆa はヘテロダインビート周波数である。
【００１８】
ｚは基準位置からの物体深層の光反射位置、すなわち光散乱ポテンシャルまでの距離量を与える。
【００１９】
（１）式より、ヘテロダインビート周波数ｆa の波形がｇａｕｓｓ関数によって振幅変調を受け、そのピーク（ｚ−τｃ＝０のとき）が測距位置を示すことがわかる。
【００２０】
すなわち、参照光路長τｃと物体光路長ｚが一致したときのみ、最大のビート信号が得られることを示している。それにより参照光路長を厳密に測定し横軸とし、ビート信号の放洛線をプロットすることにより光反射分布像が得られることになる。
【００２１】
本発明は、この特性を利用して被測定物深層の反射像情報を抽出して、光ビームをｘｙ方向に高速走査することによって、三次元断層画像をコンピュータ上で構成するものである。
【００２２】
図１は本発明の第１実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図、図２は本発明による小型光干渉断層画像化装置の高速光遅延機構部の模式図である。
【００２３】
図１において、Ａは小型光干渉断層画像化装置本体、１９はＰＣ（パーソナルコンピュータ）、２０はそのＰＣ１９に接続される断層画像を表示する表示装置である。
【００２４】
回転円板１上にコーナーキューブプリズムやリトロリフレクター、直角プリズム等の回転プリズム２が複数個、ここでは、リトロリフレクターが４個、回転軸に対称に取り付けられる。４は参照光の反射ミラーである。
【００２５】
ここで、回転円板１はモーター３の動力により回転する構成となっており、ＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）１１は低コヒーレンス光源である。
【００２６】
ハーフミラー１３はＳＬＤ１１からレンズ１２を介して照射された低コヒーレンス光を略半分は反射させ、ガルバノミラーＸ、Ｙ１４、対物レンズ１６、透光体１７（詳細は後述）を介して被測定物体２１に照射し、残り半分は、透過させ回転プリズム２の光路へと導くとともに、被測定物２１からの散乱反射光をハーフミラー１３で透過しつつ、回転プリズム２からの反射光（参照光）をハーフミラー１３で反射させ、光検出器１８に導くものである。
【００２７】
光検出器１８は、被測定物体２１からの散乱反射光（物体光）と回転プリズム２からの反射光（参照光）が合波干渉された光を受光検出し、電気信号に変換するものである。
【００２８】
２つのガルバノミラーＸ、Ｙ走査ユニット１５は被測定物体２１への照射光をガルバノミラーＸ、Ｙ１４によりＸ軸、Ｙ軸に高速走査するためのものである。
【００２９】
各要素は筐体外部に設置された制御部によって制御され、検査情報はＰＣ１９にて処理、表示装置２０にて表示される。
【００３０】
上記したように、ＳＬＤ１１から照射された低コヒーレンス光は、ハーフミラー１３により分割され、その一方はハーフミラー１３で反射され、さらにガルバノミラーＸ，Ｙ１４で反射され、対物レンズ１６、透光体１７を介し被測定物体２１内部にＸ−Ｙ高速走査照射され、他方はハーフミラー１３を透過し、回転プリズム２に導かれる。
【００３１】
回転プリズム２は高速回転しており、照射された低コヒーレンス光を反射しつつ周波数シフトを与え参照光とする。
【００３２】
参照光は同じ光路を戻りハーフミラー１３で反射し光検出器１８に導かれる。
【００３３】
被測定物体２１内部に走査照射され散乱反射された散乱反射光は、対物レンズ１６で集光されつつ同じ光路を戻り、ハーフミラー１３を透過し光検出器１８に導かれる。
【００３４】
また、被計測物体２１を観測する被計測物体光軸の途中に透明な透光体１７を被計測物体光軸に対しその平面が垂直になるように、かつ、調整装置２２により矢印２３で示すように、光軸方向に前後に調整可能に配置することができる。
【００３５】
光検出器１８に導かれた２つの光、参照光と被測定物体２１（例えば、眼球）内部からの反射光（物体光）はハーフミラー１３により合波され干渉光となっている。
【００３６】
ハーフミラー１３から回転プリズム２までの光路長とハーフミラー１３から被測定物体２１までの光路長は一致しているので、合波された干渉光はヘテロダイン干渉ビート信号を含んでいる。
【００３７】
このヘテロダイン干渉ビート信号は光検出器１８にて電気信号に変換されＰＣ（パーソナルコンピュータ）１９へ送られる。
【００３８】
ＰＣ１９においてはヘテロダイン干渉ビート信号による断層画像化処理を行い、表示装置２０に被測定物体２１内部の断面画像を表示する。
【００３９】
光検出器１８からの信号は連続的に電気信号に変換されるために、図３に示す波形のように４つの回転プリズム（ミラー）からの反射光に対応した波形が断続的に得られる。
【００４０】
これら断続的に得られる４つの信号の波の各々を縦軸に並べ、かつ強度に応じた濃淡を付し、連続的に横軸方向に並べて表示すれば２組のガルバノミラーで走査したＸ−Ｙ座標に相当する位置の断層画像として描画されるが、この実施例においては、説明を簡略化するためＸ−Ｙ走査の片方のＸ走査のみを用いた場合についてＸ−Ｚ断層画像を得るべく説明を行う。
【００４１】
ここで、回転円板１の回転（１周期）には、４つの波イコール４本の断層情報（Ａスキャン）が含まれるので、何らかの方法で連続する４つの波を分割しなければならない。
【００４２】
そこで、従来の方法においては、図３に示すように回転角度を単純に等分し、各セクション毎に画像信号として取り込むようにしていたが、回転角度を４等分して仮に０°、９０°、１８０°、２７０°を基準とした場合、各基準点から断層信号が始まる点までの移動量Ｌ１〜Ｌ４は回転円板１上の４つの回転プリズム（ミラー）２の取り付け位置のばらつき等により４つの波の相互の間隔もばらつきＬ１≠Ｌ２≠Ｌ３≠Ｌ４となってしまう。
【００４３】
したがって、このまま連続的に横軸方向に並べて表示すれば、図４に示すように、そのばらつき分だけ断層画像Ｂも上下に振れてしまい鮮明な断層画像を得ることが出来ない。
【００４４】
そこで、本発明においては、４本の断層情報（Ａスキャン）のそれぞれに対して基準信号を発生させる機構を提案するものであり、被測定物体２１を観測する被測定物体光軸の途中に透明な硝子板等の透光体１７を被測定物体光軸に対しその平面が垂直になるように配置し、その透光体１７表面からの反射光によるビート信号を被測定物体深さ方向（Ｚ方向）の基準信号とし、被測定物体２１内部からの反射散乱光を取り込む際の基準信号とするものである。
【００４５】
図５は本発明の第２実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図である。
【００４６】
この実施例においては、第１のハーフミラー３３に加えて参照光の光軸途中に参照光を分波する第２のハーフミラー３８と前後調整機構付きトリガーミラー３９を設け、第１実施例における透光体１７に代替させるようにしている。なお、図５において、３１はＳＬＤ、３２，３６はレンズ、３４はガルバノミラーＸ、Ｙ、３５は２つのガルバノミラーＸ、Ｙ走査ユニット、３７は光検出器であり、、参照光路には、第１及び第２実施例と同様に、モーター３により回転する回転円板１、回転プリズム（リトロリフレクター）２、反射ミラー４が配置されている。
【００４７】
図６は本発明の第３実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図である。
【００４８】
この実施例においては、第１のハーフミラー４３に加えて物体光の光軸途中に物体光を分波する第２のハーフミラー４４と前後調整機構付きトリガーミラー４５を設け、第１実施例における透光体１７又は第２実施例における第２のハーフミラー３８と前後調整機構付きトリガミラー３９に代替させるようにしている。なお、図６において、４１はＳＬＤ、４２，４８はレンズ、４６はガルバノミラーＸ、Ｙ、４７は２つのガルバノミラーＸ、Ｙ走査ユニット、４９は光検出器であり、参照光路には、第１及び第２実施例と同様、モーター３により回転する回転円板１、回転プリズム（リトロリフレクター）２、反射ミラー４が配置されている。
【００４９】
このように、図５や図６に示すように、参照光または物体光の光軸途中に参照光または物体光を分波する第２のハーフミラー３８，４４を設け、参照光または物体光を分割し、前後調整機構付きトリガーミラー３９，４５で反射させ、同一復路を戻り再び合波させ、任意のＺ方向深さに基準信号を発生させるものである。
【００５０】
その結果、図７に示すような波形が得られ、４つの断層信号の前方に基準信号（トリガー）を発生させることができる。
【００５１】
各々の基準信号から各断層波形まで距離（時間）はＭ１＝Ｍ２＝Ｍ３＝Ｍ４になるので基準信号を基準に縦軸を構成し、さらに横軸方向に連続的に並べて表示すれば、仮に４つのミラーの取り付け位置がばらつき、断層信号の周期がばらついたとしても、図８に示すような水平方向にズレの無い揃った断層画像Ｂを得ることができる。
【００５２】
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。
【００５３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５４】
（Ａ）エンコーダーや外部センサーなどの高価な専用ハードを用いることなく、被測定物体の深さ方向の基準信号を容易に生成させることができる。
【００５５】
（Ｂ）複数個のミラー毎に基準信号を相互に同一の条件で発生させることができ、仮に個々のミラーの取り付け位置がバラついても、取り込み信号のばらつきは無くなり、よって、より精細な画像を結像することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図である。
【図２】  本発明による小型光干渉断層画像化装置の高速光遅延機構部の模式図である。
【図３】  従来の４つの回転プリズム（ミラー）からの反射光に対応した波形を示す図である。
【図４】  従来の４つの回転プリズム（ミラー）により得られる断層画像を示す図である。
【図５】  本発明の第２実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図である。
【図６】  本発明の第３実施例を示す小型光干渉断層画像化装置の構成を示す構成概略図である。
【図７】  本発明の実施例を示す４つの回転プリズム（ミラー）からの反射光に対応した波形を示す図である。
【図８】  本発明の実施例を示す４つの回転プリズム（ミラー）により得られる断層画像を示す図である。
【符号の説明】
Ａ    小型光干渉断層画像化装置本体
Ｂ    断層画像
１    回転円板
２    回転プリズム（リトロリフレクター）
３    モーター
４    反射ミラー
１１，３１，４１    ＳＬＤ
１２，１６，３２，３６，４２，４８    レンズ
１３    ハーフミラー
１４，３４，４６    ガルバノミラーＸ、Ｙ
１５，３５，４７    ２つのガルバノミラーＸ、Ｙ走査ユニット
１７    透光体
１８，３７，４９    光検出器
１９    ＰＣ
２０    表示装置
２１    被測定物体
２２    調整装置
２３    矢印
３３，４３    第１のハーフミラー
３８，４４    第２のハーフミラー
３９，４５    前後調整機構付きトリガーミラー
【図１】
0003720335.tif 000002
【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】
0003720335.tif 000007
【図７】
0003720335.tif 000008
【図８】
0003720335.tif 000009