(57)【要約】【課題】分光器や検出部を複数必要とすることなく、単純な構成で差動検出をすることが可能となる光干渉断層撮像装置を提供する。【解決手段】光源部からの光を分岐部で測定光と参照光に分岐し、  前記測定光を照射した被検査物からの反射または散乱光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉部で干渉させ、前記干渉部で干渉させた干渉光を光検出部で受光して該干渉光の強度を検出し、  前記検出部で検出された前記干渉光の強度に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、  前記干渉部は、互いの干渉成分の位相がπ異なる、第一の干渉光と第二の干渉光を出力するように構成され、  前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光は、時間差が付けられて前記検出部に到達可能に構成されていることを特徴とする【選択図】            図１
2014092425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光を分岐部で測定光と参照光に分岐し、
前記測定光を照射した被検査物からの反射または散乱光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉部で干渉させ、前記干渉部で干渉させた干渉光を検出部で受光して該干渉光の強度を検出し、
前記検出部で検出された前記干渉光の強度に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、
前記干渉部は、互いの干渉成分の位相がπ異なる、第一の干渉光と第二の干渉光を出力するように構成され、
前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光は、時間差が付けられて前記検出部に到達可能に構成されていることを特徴とする光干渉断層撮像装置。
【請求項２】
前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光は、互いに異なる光学的光路長を介して前記検出部で受光されることを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項３】
前記干渉部と前記検出部との間に、波長に応じて分散させる分散素子を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項４】
前記干渉部と前記検出部との間に、前記時間差が付けられた第一の干渉光と第二の干渉光とを結合して同じ光路とする光結合部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項５】
前記光源部が、時間的に波長を変化させる波長掃引光源であることを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項６】
前記干渉部と前記検出部との間に、前記時間差が付けられた第一の干渉光と第二の干渉光とを結合して同じ光路とする光結合部を有することを特徴とする請求項５に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項７】
前記検出部で検出された時間差が付けられた前記第一と第二の干渉光をそれぞれ取得し、該第一の干渉光と第二の干渉光の強度の差を取った信号に基づいて、前記被検査物の情報を取得する情報取得部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項８】
前記光源部は、光を時間的に間欠して出力する光源によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項９】
前記光源部と前記分岐部の間に、光を間欠させる強度変調部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１０】
前記分岐部と前記第一と第二の干渉光を出力する干渉部との間に、光を間欠させる強度変調部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１１】
前記第一と第二の干渉光を出力する干渉部と前記検出部の間に、光を間欠させる強度変調部を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１２】
前記第一と第二の干渉光は、それぞれ間欠の周期の１／２の時間に前記第一と第二の干渉光がそれぞれ出力されることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１３】
前記第一と第二の干渉光が前記検出部に到達する時間差が、間欠の周期の１／２の時間であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１４】
光源部からの測定光を照射した被検査物からの反射または散乱光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉部で干渉させ、前記干渉部で干渉させた干渉光を受光して該干渉光の強度を検出し、
前記検出された前記干渉光の強度に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光干渉断層撮像方法であって、
前記干渉部で、互いの干渉成分の位相がπ異なる、第一の干渉光と第二の干渉光を出力する工程と、
前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光を、互いに異なる光学的光路長を介して時間差を付けて受光し、該時間差を付けられた前記第一の干渉光と第二の干渉光の強度を検出する工程と、
を有することを特徴とする光干渉断層撮像方法。
【請求項１５】
前記時間差が付けられた前記第一と第二の干渉光をそれぞれ取得し、該第一の干渉光と第二の干渉光の強度の差を取った信号に基づいて、前記被検査物の情報を取得する工程を有することを特徴とする請求項１４に記載の光干渉断層撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の干渉信号に基づいて被測定対象の断層情報を取得する光干渉断層撮像装置及び光干渉断層撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉信号に基づいて被測定対象の断層情報を取得する光干渉断層撮像装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）が提案されている。
ＯＣＴでは、光源出力を二つ以上に分け、一つを参照光とし他の光を検体への照射光として検体に照射する。照射光が照射された検体から散乱光あるいは反射光が戻り、前述の参照光との光干渉信号を取得する。
【０００３】
ＯＣＴには、参照光路長を変化させて取得された干渉信号の強度から断層情報を取得する時間領域ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ−ＯＣＴ：ＴＤ−ＯＣＴ）と、
光スペクトル干渉信号取得し、取得された光スペクトル干渉信号をフーリエ変換することによって被測定対象の断層情報信号を取得するフーリエ領域光干渉断層撮像装置（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ−ＯＣＴ：ＦＤ−ＯＣＴ）とが提案されている。
【０００４】
さらにＦＤ−ＯＣＴには二つの方法が提案されている。
一つは、特許文献１のような波長掃引光源光断層撮像装置（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＳ−ＯＣＴ）と呼ばれる方法である。
この方法では、出力される波長が時間的に変化する波長掃引光源を用い、時間的に展開された光スペクトル干渉信号を取得する。
ＦＤ−ＯＣＴのもう一つは非特許文献１のようなスペクトル領域光干渉断層撮像装置（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＳＤ−ＯＣＴ）と呼ばれる方法である。
これは、回折格子などの分光素子とラインセンサとで構成された分光器を用いて空間的に展開された前記光スペクトル干渉信号を取得する方法である。
この方法は、該光スペクトル干渉信号を一括取得できるため高速撮像が可能である。
【０００５】
感度について言えば、光干渉信号の強度は参照光と測定対象からの戻り光の強度の積に比例するため、測定対象からの戻り光が吸収や散乱、あるいは透過によって減衰しても、高強度な参照光との干渉によって高感度に断層情報信号を得ることができる。
また、断層信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上させるために、差動検出と呼ばれる検出方法がＯＣＴにおいて行われてきた。
差動検出を行うことで、干渉する直前の前記散乱光あるいは反射光あるいは参照光のみによる成分をキャンセルし、干渉成分だけを検出することができる。
そして、分解能については、光源が出力するスペクトル帯域が広ければ広いほど奥行き方向に高い分解能（層構造を分解表示できる能力）を有した断層情報信号が得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｄｏｎｇｈａｋ  Ｃｈｏｉ、ｅｔ  ａｌ．¨Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｄｏｍａｉｎ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｕｓｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒｓ  ｉｍａｇｉｎｇ  ａｔ  ６０、０００、０００  ｌｉｎｅｓ／ｓ¨，Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．３３，  Ｉｓｓｕｅ  １２，ｐｐ．１３１８−１３２０（２００８）
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２２１０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来のＴＤ−ＯＣＴやＳＳ−ＯＣＴにおいて、差動検出する場合、同時に光を検出する複数の検出器が必要であった。
また、ＳＤ−ＯＣＴにおいてスペクトル干渉信号を差動検出する場合には、２台の分光器と２台のラインセンサが必要となり、構成が複雑になった。
また、スペクトル干渉信号を２台の分光器を用いて差動検出する場合、前記２台の分光器によるそれぞれの分光状態を全く同一にし、２台のラインセンサにおいて差動を取るピクセル同士で受光されるスペクトルを全ピクセルについて全く同一にする必要がある。しかし、そのようなことは非常に困難であることから、差動検出が困難となり、断層像の画質の向上が困難であった。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、分光器や検出部を複数必要とすることなく、単純な構成で差動検出をすることが可能となる光干渉断層撮像装置及び光干渉断層撮像方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の光干渉断層撮像装置は、光源部からの光を分岐部で測定光と参照光に分岐し、
前記測定光を照射した被検査物からの反射または散乱光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉部で干渉させ、前記干渉部で干渉させた干渉光を検出部で受光して該干渉光の強度を検出し、
前記検出部で検出された前記干渉光の強度に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光干渉断層撮像装置であって、
前記干渉部は、互いの干渉成分の位相がπ異なる、第一の干渉光と第二の干渉光を出力するように構成され、
前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光は、時間差が付けられて前記検出部に到達可能に構成されていることを特徴とする。
本発明の光干渉断層撮像方法は、光源部からの測定光を照射した被検査物からの反射または散乱光と、前記測定光に対応する参照光とを干渉部で干渉させ、前記干渉部で干渉させた干渉光を受光して該干渉光の強度を検出し、
前記検出された前記干渉光の強度に基づいて、前記被検査物の断層画像を取得する光干渉断層撮像方法であって、
前記干渉部で、互いの干渉成分の位相がπ異なる、第一の干渉光と第二の干渉光を出力する工程と、
前記干渉部から出力された第一の干渉光と第二の干渉光を、互いに異なる光学的光路長を介して時間差を付けて受光し、該時間差を付けられた前記第一の干渉光と第二の干渉光の強度を検出する工程と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分光器や検出部を複数必要とすることなく、単純な構成で差動検出をすることが可能となる光干渉断層撮像装置及び光干渉断層撮像方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における光干渉断層撮像装置の構成の概略について説明する模式図。
【図２】本発明の実施形態における光干渉断層撮像装置の信号処理について説明する模式図。
【図３】本発明の実施形態における光干渉断層撮像装置の差動検出の原理について説明する模式図。
【図４】本発明の実施例１における光干渉断層撮像装置の構成について説明する模式図。
【図５】本発明の実施例２における光干渉断層撮像装置の構成について説明する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態における光干渉断層撮像装置の構成の概略について、図１を用いて説明する。
本実施形態における光干渉断層撮像装置の光源部１０１には、広帯域な波長帯域を発振する広帯域光源を用いる。
広帯域光源は、ランプ光源やＳＬＤの出力を時間的に間欠させた光源、短パルス光源、短パルス光源のスペクトルを非線形光学効果の利用により広げられたスーパーコンティニュウム光（ＳＣ光）等である。
【００１４】
前記広帯域光源１０１から出力された光は、分岐部１０２によって参照光と検体（被検査物）への照射光（測定光）とに分岐される。
分岐部１０２はビームスプリッタや光ファイバカプラである。
前記照射光は検体照射部及び検体１０３において検体へ照射され反射光あるいは散乱光を得る。
一方参照光は、参照光路１０４を伝搬する。
前記反射光あるいは散乱光と前記参照光は、干渉部１０５に入力され、互いの干渉成分の位相がπ異なる第一の干渉光と第二の干渉光が出力される。干渉部は、光ファイバカプラやビームスプリッタで構成される。
前記第一の干渉光と第二の干渉光は、遅延部１０６あるいは１０７を伝搬し、前記第一の干渉光と第二の干渉光の間に、検出器（検出部）１０８に到達するまでの時間差が付けられる。遅延部１０６及び１０７は、光ファイバや空間で構成される。
ここで、前記到達するまでの時間差は、前記時間的な間欠の周期と異なっていれば良い。以上により、前記時間差を付けられた互いの干渉成分の位相がπ異なる第一と第二の干渉光は、別々の時間において、検出器１０８によって検出される。
前記検出器１０８によって検出された第一と第二の干渉信号を用いて、信号処理部（情報取得部）１０９において差を取ることで干渉成分のみを有する差動光スペクトル干渉信号が取得される。
このように差動検出を行うことで、非干渉成分が減衰され、非干渉成分由来の雑音を下げることができる。
このことにより、断層情報信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）を改善することができる。
【００１５】
前記取得された差動光スペクトル干渉信号をフーリエ変換することで、前記検体について照射光の照射方向に沿った断層信号を取得する。ここで、フーリエ変換は高速フーリエ変換でも良い。
前記検体に対する前記照射光の照射位置あるいは方向を走査し、各照射位置あるいは方向について上記した工程を繰返し行い断層信号を取得し、前記各照射位置あるいは方向についての断層信号を並べることで画像化を行う。
ここで、照射光の位置あるいは方向は角度が変わるミラーによって走査される、あるいは、検体を移動させることで走査される。
【００１６】
つぎに、本実施形態で取得される信号及び信号処理について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は干渉信号を時間軸と波数軸に展開したスペクトログラムである。図２（ｂ）
は干渉信号の時間変化である。図２（ｃ）は干渉信号がスペクトル干渉であることを示す図である。
時間差を付けられた第一の干渉光２０１と第二の干渉光２０２が検出器に到達可能に構成されている。
そのため、第一の干渉光２０１と第二の干渉光２０２は、別々の時間において、検出器によって検出される。
図２（ｃ）において、第一の干渉光２０１と第二の干渉光２０２の互いの干渉成分の位相がπ異なることを示している。
図２（ｄ）において、前記検出器によって検出された第一と第二の干渉信号は、信号処理部において差を取ることで干渉成分のみを有する差動光スペクトル干渉信号２１３が取得される。
次の光軸における断層についての干渉信号では、第一の干渉光２０３と第二の干渉光２０４が検出器に到達し、差動光スペクトル干渉信号２１４が取得される。前記取得された差動光スペクトル干渉信号をフーリエ変換することで、前記検体について照射光の照射方向に沿った断層信号が取得される。
【００１７】
図３を用いて、本実施形態の光干渉断層撮像装置における差動検出の原理を説明する。ここで、干渉部を分岐比１：１のビームスプリッタ３０１であると考える。
ビームスプリッタ３０１に前記反射あるいは散乱光を意味する信号光３０２（ＥＳ）と前記参照光３０３（ＥＲ）を入射する。
その時、前記信号光３０２はビームスプリッタにより、透過光３０４と反射光３０５に分けられる。同様に前記参照光もビームスプリッタにより、透過光３０６と反射光３０７に分けられる。
信号光による反射光３０５と参照光による透過光３０６が重ね合わされて光検出器３０８において検出され、第一の干渉強度信号３１０が得られる。
同様に、信号光による透過光３０４と参照光による反射光３０７が重ね合わされて光検出器３０９において検出され、第二の干渉強度信号３１１が得られる。
これら第一の干渉強度信号３１０及び第二の干渉強度信号３１１は、それぞれ以下の式（１）および式（２）を用いて表現される。
2014092425.tif 000003
【００１８】
2014092425.tif 000004
【００１９】
ここで、ＥＲ、ＥＳ、はそれぞれ前記参照光と信号光の電界を表し、角周波数ω、参照光の光学的光路長（以下、光路長と記す。）ｌＡＲ、信号光の光路長ｌＡＳ、光速ｃをそれぞれ表す。
また、式（１）及び式（２）において、ｃｏｓの成分を有する項が干渉成分を表す項である。
ｃｏｓの成分を有する項は式（１）と式（２）を比較すると符号が反転しており、干渉成分の強度が反転している（つまり位相がπ異なっている）ことが分かる。
このことは、図２における第一の干渉信号２０１と第二の干渉信号２０２に対応している。
つぎに、以下の式（３）に示すように、式（１）と式（２）の差を取る。
この式（３）より、干渉成分のみが残っていることが分かる。この信号は、図２における差動光スペクトル干渉信号２１３に対応している。以上の説明が差動検出の原理である。
2014092425.tif 000005
【実施例】
【００２０】
［実施例１］
実施例１として、広帯域光源が時間的に間欠して出力されている光源（パルスＳＣ光、駆動電源を変調したＳＬＤやランプ）を用いた構成例について、図４を用いて説明する。本実施例において、光源部４０１には、広帯域な波長幅を有し時間的に間欠して出力される光源を用いる。
例えば、広帯域にスペクトルが広がった短パルス光源である。また、非常に広帯域にスペクトルが広がったスーパーコンティニュウムパルス光や、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を時間的に間欠させて駆動した光源、時間的に間欠して駆動したランプ光源を用いても良い。
光源の時間的間欠の周期は７０ｋＨｚである。これは、光を検出するラインセンサ４１９の応答速度１４０ｋＨｚの１／２に対応している。
また、間欠のデューティ比は５０％である。このことにより、光をロスすること無く光検出器が光を検出できる。
間欠のデューティ比は５０％で無くても本発明の効果は得られる。間欠のデューティ比が５０％で無い場合は、第一の干渉光と第二の干渉光とが重ならない時間に検出された干渉信号を用いれば良い。このことにより、光検出器の応答速度誤差を緩和することができる。
【００２１】
本実施例におけるＯＣＴ撮像干渉計は、つぎのような構成を有している。
前記光源４０１から出力された光は、光分岐部である光ファイバカプラ４０２によって検体に照射される照射光と、参照光に分けられる。
参照光は、レンズ４０８によって平行光束に変換される。そして、検体４０７に照射される光の光路に対して波長分散を調整する分散補償部４０９と光路長を調整する光ディレイライン４１０を伝搬し、レンズ４１１によって再び光ファイバに結合される。
光ファイバに結合された参照光は、光ファイバ偏波コントローラ４１２を伝搬し偏光状態を調整されて光ファイバカプラ４１３へと導波される。
一方、検体４０７への照射光は、レンズ４０３により平行光束に変換され、直交するように配置された２枚のガルバノミラー４０４及び４０５で構成された照射方向を走査する光学系を伝搬し、検体４０７に応じたビーム伝搬プロファイルとなるよう検体照射用光学系４０６を通って検体へ照射される。
【００２２】
検体４０７に照射され散乱あるいは反射して戻ってきた光は、再び光ファイバへと伝搬し、光ファイバカプラ４０２を伝搬して光ファイバカプラ４１３へと伝搬する。
光ファイバカプラ４１３において、検体４０７からの散乱光あるいは反射光と前記参照光とが重ね合わされ干渉光を発生させる。
光ファイバカプラ４１３からの二つの出力端から出力された干渉光をそれぞれ光検出すると、非干渉成分の強度は同じで干渉成分が反転した強度信号が得られる。
参照光と照射光に分岐した光ファイバカプラ４０２から干渉光を発生させる光ファイバカプラ４１３までの、参照光の光路長と、検体４０７に照射されて戻ってきた光の光路長がほぼ一致するように、前記光ディレイライン４１０は調整される。
また、照射光の方向は前記２枚のガルバノミラー４０４及び４０５によって制御され、１４．６３ｍｓの間に検体上の一つのライン上を走査される。このことにより、およそ１０２４方向の断層情報信号が得られる。
【００２３】
前記二つの干渉光に時間差を付ける構成とその方法について説明する。
前記二つの干渉光のうちの、一方を光路４１４を伝搬させ、他方を光ディレイライン４１５を伝搬させて、前記二つの干渉光の間に時間差を付ける。
ここで、光ディレイライン４１５は、屈折率がおよそ１．４５の光ファイバで構成される。７０ｋＨｚに対応する周期１４．２８ｕｓの１／２に対応する７．１４ｕｓ遅延させるために、前記光ファイバの長さは１．４８ｋｍである。
また、ここで、時間差は正確に７．１４ｕｓで無くても良い。その場合は、第一と第二の干渉光が時間的に重ならない信号を取得すれば良い。このことで、光ディレイラインの長さの誤差を緩和することが可能となる。
【００２４】
時間的にずれた干渉光を同じ光路にする方法について説明する。
前記時間差を付けられた二つの干渉光は、光結合部である光ファイバカプラ４１６によって、結合される。
前記光結合部は、光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いても良い。
光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いることで、前記光ファイバカプラでは２出力の内の一方から出てしまう光のロスをなくすことが可能となる。
【００２５】
そして、つぎのように二つの干渉光が同じ分光状態となって検出され、差動検出される。
前記結合部により、同じ光路を通る時間差を付けられた二つの干渉光は、レンズ４１７により平行光束にされ、透過型回折格子（波長分散素子）４１８により波長に応じて空間的
に分散され、ラインセンサ４１９によって受光される。
ラインセンサ４１９の応答速度は１４０ｋＨｚであり、前記時間差を付けられた二つの干渉光は７．１４ｕｓ毎にラインセンサ４１９によって検出される。したがって、前記時間差を付けられた二つの干渉光の干渉信号は、別々の時間に検出される。
前記検出された二つの干渉信号をＰＣ４２０に取込み、差を取ることで非干渉成分をキャンセルし、干渉成分のみを取得することが可能となる。
【００２６】
このようにして取得された干渉成分を、つぎのようにフーリエ変換して断層情報を取得する。
すなわち、前記ＰＣ４２０により取得された干渉成分を波長軸上から波数軸上に並べ直しフーリエ変換することで、非干渉成分による雑音成分をキャンセルされた断層信号が得られる。
ここで、断層信号は前記検体について照射光の照射方向に沿った断層信号である。
前記光源の時間間欠の周波数で一つの断層信号を取得できる。そして、前記２枚のガルバノミラー４０４及び４０５を１４．６３ｍｓの間に検体上の一つのライン上を走査することで、およそ１０２４方向の断層情報信号が得られる。該１０２４方向の断層情報信号を並べることで一枚の断層画像が得られる。
以上の本実施例の構成によれば、ＳＤ−ＯＣＴで差動検出が可能となり、断層画像の画質を向上することが可能となる。
【００２７】
［実施例２］
実施例２として、サーキュレータを用いた構成例について、図５を用いて説明する。
本実施例における光干渉断層撮像装置の光源部は、実施例１と同様の構成とした。そこで、図５においては、図４で説明したこれら部材と同一の部材には同じ番号を付すこととし、重複した説明は省略する。
本実施例におけるＯＣＴ撮像干渉計は、つぎのような構成を有している。
前記光源４０１から出力された光は、光分岐部である光ファイバカプラ４０２によって検体に照射される照射光と、参照光に分けられる。
参照光は、光ファイバサーキュレータ５０２を伝搬し、光ディレイライン５０５へと向かう。
そして、レンズ５０３によって平行光束に変換され、検体４０７に照射される光の光路に対して波長分散を調整する分散補償部５０４と光路長を調整する光ディレイライン５０５を伝搬し反射され、レンズ５０３によって再び光ファイバに結合される。
光ファイバに結合された参照光は、再び光ファイバサーキュレータ５０２を伝搬し、光ファイバ偏波コントローラ４１２を伝搬し光ファイバカプラ４１３へと導波される。
【００２８】
一方検体４０７への照射光は、光ファイバサーキュレータ５０１を伝搬し、検体４０７へと向かう。
レンズ４０３により平行光束に変換され、直交するように配置された２枚のガルバノミラー４０４及び４０５で構成された照射方向を走査する光学系を伝搬し、検体４０７に応じたビーム伝搬プロファイルとなるよう検体照射用光学系４０６を通って検体へ照射される。
検体４０７に照射され散乱あるいは反射して戻ってきた光は、再び光ファイバへ結合し、再び光ファイバサーキュレータ５０１を伝搬し光ファイバカプラ４１３へと導波される。光ファイバカプラ４１３において、検体４０７からの前記散乱光あるいは反射光と前記参照光とが重ねあわされ干渉光を発生させる。
【００２９】
光ファイバカプラ４１３からの二つの出力端から出力された干渉光をそれぞれ光検出すると、非干渉成分の強度は同じで干渉成分が反転した強度信号が得られる。
参照光と照射光に分岐した光ファイバカプラ４０２から干渉光を発生させる光ファイバカ
プラ４１３までの参照光の光路長と、検体４０７に照射されて戻ってきた光の光路長がほぼ一致するように、前記光ディレイライン５０５は調整される。
また、照射光の方向は前記２枚のガルバノミラー４０４及び４０５によって制御され、１４．６３ｍｓの間に検体上の一つのライン上を走査される。このことにより、およそ１０２４方向の断層情報信号が得られる。
また、以上における二つの干渉信号に時間差をつけ、断層画像を取得する構成等については、実施例１と同様のものとした。
【００３０】
以上の本実施例の構成によれば、検体からの散乱あるいは反射光を光源側に戻すことなく、干渉させることが可能となる。
このことにより、検体からの散乱あるいは反射光のほとんどを干渉光発生に利用することができる。
【００３１】
［実施例３］
実施例３として、光源部と分岐部の間に光を間欠させる強度変調部を構成し、その他の構成については実施例１、２と同じとした構成例について説明する。
本実施例における光干渉断層撮像装置の光源部には、広帯域な波長幅を有する光源を用いる。例えば、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）である。
また、ランプ光源や、後述する強度変調器による強度変調周波数（７０ｋＨｚ）よりも高周波数の繰返し周波数を有する広帯域にスペクトルが広がった短パルス光源、非常に広帯域にスペクトルが広がったスーパーコンティニュウムパルス光を用いても良い。
【００３２】
そして、本実施例では光源から出力された光を、強度変調器を通して時間的に間欠させる。例えば電気光学変調器（ＥＯＭ）である。また、音響光学変調器（ＡＯＭ）や光チョッパーを用いても良い。
光源の時間的間欠の周期は７０ｋＨｚである。これは、光を検出するラインセンサ４１９の応答速度１４０ｋＨｚの１／２に対応している。
また、間欠のデューティ比は５０％である。このことにより、光をロスすること無く光検出器が光を検出できる。
間欠のデューティ比は５０％で無くても本発明の効果は得られる。間欠のデューティ比が５０％で無い場合は、第一の干渉光と第二の干渉光とが重ならない時間に検出された干渉信号を用いれば良い。このことにより、光検出器の応答速度誤差を緩和することができる。
以上の本実施例の構成によれば、パルス光でない光源を用いることが可能となる。
【００３３】
［実施例４］
実施例４として、分岐部と干渉光を出力する干渉部との間に光を間欠させる強度変調部を構成し、その他の構成については実施例１、２と同じとした構成例について説明する。本実施例における広帯域光源は、実施例３と同様の構成とした。そして、本実施例では、強度変調器がつぎのように構成されている光路中に挿入される。
すなわち、照射光と参照光に光を分岐する光ファイバカプラ４０２と、干渉を発生させる光ファイバカプラ４１３の間において、検体４０７を伝搬する光路と光ディレイラインを伝搬する光路とのそれぞれの光路中に光強度変調器を挿入する。
そして、前記それぞれの光路中の光強度変調器による光源の時間的間欠の周期は７０ｋＨｚである。これは、光を検出するラインセンサ４１９の応答速度１４０ｋＨｚの１／２に対応している。
また、干渉信号を生成するために挿入された２台の光強度変調器は同期を取る。以上の本実施例の構成によれば、パルス光でない光源を用いることが可能となる。
また、光強度変調器が光ファイバカプラ４０２と検体４０７の間の光路中にあれば、検体への照射光強度を調整することが可能となる。
【００３４】
［実施例５］
実施例５として、干渉光を出力する干渉部と検出部の間に、光を間欠させる強度変調部を構成した構成例について説明する。
なお、本実施例では、検体からの散乱あるいは反射光と参照光とを重ね合わせる干渉計等については、実施例１、２と同じ構成である。
また、本実施例における広帯域光源は、実施例３と同様の構成とした。そして、本実施例では、強度変調器がつぎのように干渉光に時間差を付ける部分に挿入される。
干渉計により得られた二つの干渉光の一方を、光強度変調器を伝搬させることで７０ｋＨｚの周波数で時間的に間欠されて光ディレイラインへと導波する。
そして、該光ディレイラインにより、前記二つの干渉光の間に時間差を付ける。ここで、該光ディレイラインは、屈折率がおよそ１．４５の光ファイバで構成される。
７０ｋＨｚに対応する周期１４．２８ｕｓの１／２に対応する７．１４ｕｓ遅延させるために、前記光ファイバの長さは１．４８ｋｍである。
ここで、時間差は正確に７．１４ｕｓで無くても良い。その場合は、第一と第二の干渉光が時間的に重ならない信号を取得すれば良い。このことで、光ディレイラインの長さの誤差を緩和することが可能となる。
前記二つの干渉光のもう一方は、別の光強度変調器を伝搬させることで７０ｋＨｚの周波数で時間的に間欠される。
【００３５】
前記時間差を付けられ時間的に間欠された二つの干渉光を、光結合部である光ファイバカプラに伝搬させ、結合する。
ここで、前記遅延を付ける側の光強度変調器を置く場所は、光ディレイラインの中でも後でも良い。また、前記光結合部である光ファイバカプラにおいて、二つの干渉光が同時に来ないように、前記二台の光強度変調器は同期を取る。
以上の本実施例の構成によれば、パルス光でない光源を用いることが可能となる。
【００３６】
［実施例６］
実施例６として、波長掃引パルス光源を用いて、１パルスずつ差動を取るようにした構成例について説明する。
なお、本実施例では、検体からの散乱あるいは反射光と参照光とを重ね合わせる干渉計等については、実施例１、２と同様の構成である。
本実施例における光干渉断層撮像装置の光源部には、波長掃引パルス光源を用いる。
波長掃引パルス光源は、共振器のＦＳＲが波長毎に異なり、共振器内で光強度変調をかけ、該強度変調の周波数を変化させることで出力波長を変化させる分散チューニングファイバレーザである。
また、波長可変ソリトンパルス光源や、広帯域光源の出力を時間的に間欠しながら透過する波長を切り替えるフィルタを用いた光源でも良い。
前記波長掃引パルス光源のパルス繰返し周波数は４１０ＭＨｚであり、一波長掃引の周波数は１００ｋＨｚとした。このことにより、およそ４１００点の異なる波数の信号を得ることができる。
【００３７】
本実施例においては、前記干渉計より得られた二つの干渉光に時間差を付けるように、つぎのように構成される。
前記二つの干渉光の一方を、光ディレイラインを伝搬させ、前記二つの干渉光の間に時間差を付ける。
ここで、光ディレイラインは、屈折率がおよそ１．４５の光ファイバで構成される。４１０ＭＨｚの２倍の８２０ＭＨｚに対応する１．１９ｎｓ遅延させるために、前記光ファイバの長さは２４６ｍｍである。
【００３８】
そして、時間的にずれた干渉光を、つぎのようにして同じ光路にする。
前記時間差を付けられた二つの干渉光は、光結合部である光ファイバカプラによって、結合される。
前記光結合部は、光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いても良い。
光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いることで、前記光ファイバカプラでは２出力の内の一方から出てしまう光のロスをなくすことが可能となる。
【００３９】
また、つぎのように、二つの干渉光が同じ分光状態となって検出され、差動検出される。
前記結合部により、同じ光路を通る時間差を付けられた二つの干渉光は、光検出器によって検出される。
該光検出器の応答速度は８２０ＭＨｚであり、前記結合された干渉光のパルス繰返し周波数と一致する。
そして、前記時間差を付けられた二つの干渉光の干渉信号は、同じ中心波長をもつパルスが別々の時間に検出される。
前記検出された二つの干渉信号をＰＣに取込み、同一周波数を持つ干渉信号同士の差を取ることで非干渉成分をキャンセルし、干渉成分のみを取得することが可能となる。
【００４０】
本実施例においては、つぎのようにフーリエ変換して断層情報が取得される。
前記ＰＣにより取得された干渉成分を波数軸上に並べ直しフーリエ変換することで、非干渉成分による雑音成分をキャンセルされた断層信号が得られる。
ここで、断層信号は前記検体について照射光の照射方向に沿った断層信号である。
また、波数軸上に並べるために、波長掃引パルス光源から出力される波長掃引パルスの中心波長が等波数間隔で変化していく光源とした。あるいは、マッハチェンダー干渉計に基づいた波数をモニタリングする部を用いて波数情報を取得し、前記取得された波数情報に基づいて波数軸上に並べ直しても良い。
【００４１】
このようにして、一波長掃引で一つの断層信号を取得でき、前記干渉計内にある２枚のガルバノミラーを１０．２４ｍｓの間に検体上の一つのライン上を走査することで、およそ１０２４方向の断層情報信号が得られ、該１０２４方向の断層情報信号を並べることで一枚の断層画像が得られる。
以上の本実施例の構成によれば、一つの光検出器を用いて差動検出することが可能となる。また高速な光検出が可能となり、光ディレイラインを短くすることが可能となる。
【００４２】
［実施例７］
実施例７として、パルスで無いものも含む波長掃引光源を用いて、１掃引ずつ差動を取るようにした構成例について説明する。
なお、本実施例では、検体からの散乱あるいは反射光と参照光とを重ね合わせる干渉計等については、実施例１、２と同様の構成である。
本実施例における光干渉断層撮像装置の光源部には、波長掃引光源を用いる。波長掃引光源は、回折格子により空間的に広げた光をスリット状のミラーを移動させることで切出した光源である。
また、波長掃引光源は、広帯域利得媒体から出力された光をファブリー・ペロー・チューナブルフィルタや回折格子、リングキャビティ、ファイバブラッググレーティング等のスペクトルフィルタを用いて切出した光源を用いても良い。あるいは、回折格子により空間的に広げた光を回転するポリゴンミラーで切出した光源や、広帯域光を分散媒質によって時間的に広げた光源を用いても良い。また、実施例６で述べた光源でも良い。
【００４３】
一波長掃引の周期を１０ｕｓ（すなわち、周波数は１００ｋＨｚ）とし、一波長掃引にかかる時間は５ｕｓとした。つまり、デューティ比５０％で１００ｋＨｚの波長掃引光源とした。このことにより、光をロスすること無く光検出器が光を検出できる。
波長掃引光源のデューティ比は５０％で無くても本発明の効果は得られる。波長掃引光源のデューティ比が５０％で無い場合は、第一の干渉光と第二の干渉光とが重ならない時間に検出された干渉信号を用いれば良い。このことにより、波長掃引光源の掃引速度誤差が緩和される。
【００４４】
本実施例では、干渉信号の片方を遅らせるように、つぎのように構成される。前記二つの干渉光の一方を、光ディレイラインを伝搬させ、前記二つの干渉光の間に時間差を付ける。
ここで、光ディレイラインは、屈折率がおよそ１．４５の光ファイバで構成される。
一波長掃引の周期１０ｕｓの１／２に対応する５ｕｓ遅延させるために、前記光ファイバの長さは１．０３ｋｍである。
ここで、時間差は正確に５ｕｓで無くても良い。その場合は、波長掃引光源の波長掃引周期とデューティ比に応じて時間差を調整し、第一と第二の干渉光が時間的に重ならない信号を取得すれば良い。このことで、光ディレイラインの長さの誤差を緩和することが可能となる。
【００４５】
また、本実施例では、つぎのように時間的にずれた干渉光を同じ光路にする。
前記時間差を付けられた二つの干渉光は、光結合部である光ファイバカプラによって、結合される。
前記光結合部は、光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いても良い。
光スイッチや回折素子を利用した光結合器、偏波を利用した光結合器を用いることで、前記光ファイバカプラでは２出力の内の一方から出てしまう光のロスをなくすことが可能となる。
以降における、差動検出され断層画像を取得する構成等は、実施例６と同様とした。
以上の本実施例の構成によれば、一つの光検出器を用いて差動検出することが可能となる。
また、高速な光検出が可能となり、光ディレイラインを短くすることが可能となる。また、パルスで無い波長掃引光源を用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０１：光源部
１０２：分岐部
１０３：検体照射部及び検体
１０４：参照光路
１０５：干渉部
１０６：遅延部
１０７：遅延部
１０８：検出器
１０９：信号処理部
【図１】
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【図２】
2014092425.tif 000007
【図３】
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【図４】
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【図５】
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