(57)【要約】  本発明は、複数の光ビームを互いの干渉による影響を抑制して照射する光ビーム制御器と、これを用いて、測定対象を高精度に測定することを可能にする光干渉断層撮像器を提供することを目的とする。そのために本発明の光ビーム制御器は、波長が掃引された光ビームを複数生成する複数光ビーム生成手段と、前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段と、を備えている。また本発明の光干渉断層撮像器は、前記光ビーム制御器と、前記光ビーム制御器からの複数の光ビームを物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記複数の物体光ビームを測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導く干渉手段と、を備えている。
2019131298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が掃引された光ビームを複数生成する複数光ビーム生成手段と、
前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段と、
を備えたことを特徴とする光ビーム制御器。
【請求項２】
前記複数光ビーム生成手段は波長が掃引された光ビームを生成する光源から出力される前記光ビームを分岐するスプリッタであり、
前記光周波数差設定手段は前記スプリッタから出力される複数の光の間に時間差を設ける遅延器を備え、前記時間差は、前記複数の出力光のどの組み合わせの光周波数差も、光を受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定される請求項１に記載の光ビーム制御器。
【請求項３】
前記波長掃引の際、前記波長は時間に対して線形に変化する請求項１または２に記載の光ビーム制御器。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光ビーム制御器と、前記光ビーム制御器からの複数の光ビームを物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記複数の物体光ビームを測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導く干渉手段と、
を備えたことを特徴とする光干渉断層撮像器。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光ビーム制御器と、
前記光ビーム制御器の複数の出力に設けたサーキュレータと、
前記サーキュレータの出力に接続され、前記光ビームを物体光と参照光に分岐させる分岐合流器と、
前記複数の物体光を測定対象物に照射する照射光学系と、
前記複数の参照光が照射される参照光ミラーと、を備え、
前記分岐合流器は前記測定対象物で散乱された物体光と前記参照光ミラーで反射された参照光とを干渉させて得た干渉光を受光器に導き、
前記受光器には、前記分岐合流器から直接入力された干渉光と、前記サーキュレータを経た干渉光とが入力される光干渉断層撮像器。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光ビーム制御器と、
前記光ビーム制御器の出力に設けられ、前記光ビーム制御器からの光ビームを物体光と参照光に分岐させる分岐器と、
前記分岐器の出力にそれぞれ接続された第１のサーキュレータと、
前記それぞれの第１のサーキュレータからの物体光を測定対象物に照射する照射光学系と、
前記測定対象物で散乱された物体光が前記第１のサーキュレータを経て入力される分岐合流器と、
前記分岐器の出力にそれぞれ接続された第２のサーキュレータと、
前記第２のサーキュレータからの参照光が照射される参照光ミラーと、
前記散乱された物体光と前記参照光ミラーで反射された参照光とが前記分岐合流器で干渉して生じた干渉光を受光する受光器を備えた光干渉断層撮像器。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか一項に記載の光ビーム制御器と、
前記光ビーム制御器の出力に設けられ、前記光ビーム制御器からの光ビームを物体光と参照光に分岐させる分岐器と、
前記分岐器の出力にそれぞれ接続された第１のサーキュレータと、
前記それぞれの第１のサーキュレータからの物体光を測定対象物に照射する照射光学系と、
前記測定対象物で散乱された物体光が前記第１のサーキュレータ経由で入力され、しかも前記分岐器から前記参照光が入力されて前記物体光と前記参照光が干渉する分岐合流器と、
前記干渉して生じた干渉光を受光する受光器を備えた光干渉断層撮像器。
【請求項８】
前記照射光学系として、複数の光スイッチとそれに対応したコリメータを備えた請求項５から７のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像器。
【請求項９】
波長が掃引された光ビームを複数生成し、
前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるように設定することを特徴とする光ビーム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光ビームを測定対象物に照射する際に光ビーム間の干渉を抑制する光ビーム制御器、およびこれを用いて物体内部からの散乱光に対し光コヒーレンス・トモグラフィー(Optical Coherence Tomography: OCT)で断層撮像を行う光干渉断層撮像器に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の干渉を利用して、光を照射した測定対象物の３次元構造データを高精度に得る光コヒーレンス・トモグラフィー技術は、測定対象物の表面近傍の断層観察を可能とし、医療診断や工業製品検査への適用が拡大している。【０００３】
ＯＣＴでは、測定対象物体に光を照射して散乱されてくる物体光に対し参照光を干渉させた結果を分析することで、光散乱点の光軸方向すなわち深さ方向における位置を特定し、これにより深さ方向に空間分解した構造データを得る。物体光は、多くの場合、測定対象物の表面だけで１００％反射されることはなくある程度内部まで伝搬してから後方散乱される。このため、物体内部の深さ方向に空間分解した構造データを得ることが可能になる。OCTにはTime Domain(TD-OCT)方式、Fourier Domain(FD-OCT)方式があるが、高速・高感度という点でＦＤ−ＯＣＴ方式の方が有望である。FD-OCT方式では、物体光と参照光を干渉させる際に、広い波長帯域の干渉光スペクトルを測定し、これをフーリエ変換することで深さ方向の構造データを得る。干渉光スペクトルを得る方式として、分光器を用いるSpectral Domain(SD-OCT)方式と、波長を掃引する光源を用いるSwept Source(SS-OCT)方式がある。【０００４】
深さ方向に空間分解した構造データを得る上記の方法を用いながら、測定対象物の異なる位置に物体光ビームを照射し、光軸に垂直な面内方向に対して空間分解した構造データを得ることにより、３次元構造データを得ることが可能になる。測定対象物の異なる位置に物体光ビームを照射するためには、通常は、ガルバノミラー等を用いて１本の物体光ビームをスキャンする。このため、基本的には、面内方向の空間分解能は光ビーム径で決まり、範囲は光ビームを照射する箇所の数で決まることになる。従って広い範囲を測定する際には測定時間が長くなるという問題がある。【０００５】
特許文献１に次のような発明が記載されている。同文献の図１では、広帯域光パルス生成ユニット４から広帯域光パルス５を光パルス分波遅延合波ユニット１８に入力する。このユニット１８の光合分波器３２と複数の光遅延器３４で、同文献の図６に示される、異なる時間遅延させた狭帯域光パルス列２０を生成している。この狭帯域光パルス列２０を分岐合流器４２で分岐させ、一方を測定対象物４６に照射して後方散乱させ、他方を参照ミラー６６に照射し、戻った光を光結合器７０で合波している。この文献では同文献の図１に示されるように測定対象物４６に対して単一の物体光ビームの照射が想定されており、同文献の図６はこの単一の物体光ビームの波長の時間に対する変化が図示されているのみである。つまり上述の広い範囲を測定する際には測定時間が長くなるという問題は解決されていない。【０００６】
このような問題に対処するため、複数の物体光ビームを同時に測定対象物の異なる位置に照射して、広い範囲の測定を高速化する方法が、例えば、特許文献２や特許文献３に記載されている。特許文献３に記載されているSD-OCT方式の例を図７に示す。光源２１は１００ｎｍ程度の広い波長範囲の光を出射する。光源２１から出射された光は、スプリッタ４１でＮ分岐（図７ではＮ＝３）された後、分岐合流器４２でそれぞれ２つに分けられ、物体光と参照光になる。一方の光はコリメータ１３、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１２を経て、測定対象物１１に照射される。ここでは３本の物体光ビーム５１ａ、５１ｂ、５１ｃが同時に測定対象物の異なる位置に照射され、後方散乱光（物体光）が分岐合流器４２へ戻る。他方の光はコリメータ１４と参照光ミラー１５を経て、ミラーからの反射光が分岐合流器４２へ戻り、参照光となる。測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光が、分岐合流器４２で干渉する。干渉光の光スペクトルを分光器２２で得ることにより、測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−１１７７８９号公報
【特許文献２】特開平８−２５２２５６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図７の構成では、測定対象領域を分割し、分割した一つの領域の一つの物体光ビームを割り当てて照射する。すると領域が隣接する箇所で物体光が重なり、干渉が生じる。物体光ビーム間での干渉があると、構造データを高精度に得ることは困難になる。複数の物体光ビームを測定対象物に照射する上で、干渉の影響を抑制するための制御が必要である。【０００９】
本発明の目的は、複数の光ビームを互いの干渉による影響を抑制して照射する光ビーム制御器と、これを用いて、測定対象を高精度に測定することを可能にする光干渉断層撮像器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る光ビーム制御器は、波長が掃引された光ビームを複数生成する複数光ビーム生成手段と、前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段と、を備えている。【００１１】
また、本発明に係る光干渉断層撮像器は、前記光ビーム制御器と、前記光ビーム制御器からの複数の光ビームを物体光と参照光に分岐する分岐手段と、前記複数の物体光ビームを測定対象物に照射する照射手段と、前記測定対象物から散乱された物体光と前記参照光とを干渉させ受光器に導く干渉手段と、を備えている。【００１２】
また本発明の光ビーム制御方法は、波長が掃引された光ビームを複数生成し、前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れない。これにより、光干渉断層撮像器は測定対象を高精度に測定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の光ビーム制御器の特徴を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。
【図６】本発明の第５の実施形態の光ビーム制御器の構成を示す図である。
【図７】特許文献２の光干渉断層撮像器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は第１の実施形態である光ビーム制御器と、これを用いたSS-OCT方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。
【００１６】
波長掃引光源３１（以下光源３１と略称する）は、波長を掃引しながら光を出射するレーザであり、その光出力波長は時間５μｓの間に時間に対しほぼ線形に変化するつまり単位時間当たりの波長変化量が一定である。また所定の波長範囲で掃引される。本実施形態では１２５０ｎｍから１３５０ｎｍまで掃引されている。この波長掃引の繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。光源３１は光ビーム制御器に含まれていても良いし、含まれておらず外付けでもよい。
【００１７】
このレーザ光出力から、測定対象物に照射する複数の光ビームを生成するための制御機構が設けられている。すなわち、光源３１から出射された光は、スプリッタ１０１でＮ分岐（図１ではＮ＝３）された後、各々に時間差が付くようにする。ここでは、遅延を与えない分岐１０１ａを通る光に対して、分岐１０１ｂを通る光には、遅延器１０２ｂで３ｎｓの時間遅延が付加される。また遅延を与えない分岐１０１ａを通る光に対して、分岐１０１ｃを通る光には、遅延器１０２ｃで６ｎｓの時間遅延が付加される。
【００１８】
分岐され時間遅延を付加された後、サーキュレータ１０３を経て、分岐合流器１０４で物体光と参照光に分けられる。物体光と参照光分岐比は１：１が望ましい。分岐合流器としては、ファイバ融着を用いるもの、マイクロオプティクスを用いるものなどを用いることができる。
【００１９】
物体光はファイバコリメータ１３（以下コリメータと略称する）、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１２を経て、測定対象物１１に照射される。ここでは３本の物体光ビーム１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが測定対象物の異なる位置に照射され、後方散乱光が分岐合流器１０４へ戻る。
【００２０】
他方、分岐合流器１０４で分岐された参照光はコリメータ１４、参照光ミラー１５を経て、ミラーからの反射光が分岐合流器１０４へ戻る。分岐合流器１０４で、測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光が干渉し、干渉光が得られる。
分岐合流器１０４を通過した干渉光は、一方はサーキュレータ１０３を経て、他方は直接に、二入力のバランス型受光器３２へ入力される。バランス型受光器は２つのフォトダイオードが直列に接続され、その接続が出力（差動出力）となっている受光器であり、既存のものを使うことができる。本実施形態のバランス型受光器３２の帯域は１ＧＨｚ以下である。
【００２１】
本実施形態では、スプリッタ１０１で３分岐されているので、物体光と参照光の組は３組あるが、各々の組において分岐合流器１０４で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差（波長差）が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
【００２２】
波長掃引に対する干渉光のバランス型受光器での光電変換出力から、干渉光スペクトルが得られ、測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。
【００２３】
以下に、本実施形態において、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響が受光器の光電変換出力には現れない理由を述べる。
【００２４】
一般に、複数の光ビームが重なり合う場合の振幅と位相は、各々の光ビームの振幅と位相の線形の重ね合わせで表される。ある時刻ｔにおいて、周波数ν1（波長λ1＝ｃ／ν1、ｃ：光速度）の物体光ビームと、周波数ν2（波長λ2＝ｃ／ν2）の物体光ビームとが重なり合って、周波数νR（波長λR＝ｃ／νR）の参照光と干渉し、受光器で光電変換される場合を考える。通常、参照光強度を高くすることで受光器での光電変換出力を低雑音化するが、その場合、主に、周波数ν1の物体光と周波数νRの参照光との干渉、および、周波数ν2の物体光と周波数νRの参照光との干渉、を考えればよい。したがって、干渉光の瞬時光強度には次の式（１）
2019131298.tif 000003
および次の式（２）
2019131298.tif 000004
に従って変化する項が現れる。式（１）、（２）中のｔは時刻である。受光器で光電変換された後の信号が、この変化する項（１）、（２）によって影響されるかどうかは、受光器の帯域Δνとν1−νR、ν2−νRとの大小関係に依存する。
【００２５】
周波数ν1の物体光を照射した位置ａにおける構造データを得ようとする場合、
ν1−νR ＜＜ Δν      （３）
となるようにすることで、測定対象の断層構造を反映した干渉光スペクトルが受光器で光電変換された信号で検出できるようになる。しかしこの信号に、周波数ν2の物体光を照射した別の位置ｂ（通常は隣接する位置）の影響が現れてしまうと、位置ａにおける深さ方向の構造を反映した信号に、位置ｂにおける深さ方向の構造を反映した信号が重畳されてしまう。これを避けるために、本実施形態では
ν2−νR ＞＞ Δν      （４）
とする。これにより、ｂの位置における深さ方向の構造の影響が現れるのを避けることができる。ここでは周波数ν1とν2の２つの光ビームの間の関係だけを述べたが、測定に用いる複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、式（４）を満たすつまり受光器の帯域より大きくなるように設定すればよい。
【００２６】
次に図２を用いて、ν2−νR＞＞ Δνとするための具体的な手法を説明する。
【００２７】
時間５μｓの間に時間に対しほぼ線形に波長がλ１＝１２５０ｎｍからλ３＝１３５０ｎｍまで掃引される光が、スプリッタ２０１で３分岐され、第一の光ビーム２１１ａに対し、第二の光ビーム２１１ｂは遅延器２０２ｂを通過することにより３ｎｓの遅延が付加されており、さらに、第三の光ビーム２１１ｃは遅延器２０２ｃを通過することにより６ｎｓの遅延が付加されている。
【００２８】
従って、第一の光ビーム２１１ａの波長に対し、第二の光ビーム２１１ｂの波長は０．０６ｎｍほどずれており、さらに、第三の光ビーム２１１ｃの波長は０．１２ｎｍほどずれている。これは次のような計算である。５μｓで波長が１００ｎｍ（＝１３５０ｎｍ−１２５０ｎｍ）変化するので、１ｎｓでは波長は０．０２ｎｍ変化する。（０．０２ｎｍ＝１ｎｓ×１００ｎｍ／５μｓ）従って、第一の光ビーム２１１ａの波長がλであったとき、ある時刻において、第二の光ビーム２１１ｂは３ｎｓ遅延しているため、第二の光ビーム２１１ｂの波長は、λ−０．０２[ｎｍ／ｎｓ]×３[ｎｓ]＝λ−０．０６[ｎｍ]となる。同様に、第三の光ビームは６ｎｓ遅延しているため、その波長はλ−０．０２[ｎｍ／ｎｓ]×６[ｎｓ]＝λ−０．１２[ｎｍ]となる。
【００２９】
その結果、第一の光ビーム２１１ａと第二の光ビーム２１１ｂの干渉によって生じるビート周波数つまり上述のν1−νRは１０ＧＨｚ程度、第二の光ビーム２１１ｂと第三の光ビーム２１１ｃの干渉によって生じるビート周波数も１０ＧＨｚ程度になる。これらのビート周波数は、受光器の帯域つまり上述のΔνよりも高い周波数であるため、受光器の光電変換出力には現れない。すなわち、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れなくなり、高精度な測定が可能になる。
【００３０】
また本実施形態では、例えば、10本の物体光ビームを同時に照射するつまり広範囲に照射することが可能になり、測定時間を1/10に短縮することが可能になる。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。図３は第２の実施形態であるＳＳ−ＯＣＴ方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。第１の実施形態では物体光と参照光の分離と干渉を同じ分岐合流器１０４で行ったが、本実施形態では、物体光と参照光の分岐は分岐器１０５で行われ、物体光と参照光の合流および合流した後の干渉光のバランス型受光器への入力に向けた分岐は分岐合流器１０７で行われる。本実施形態でも、スプリッタ１０１で３分岐されているので、物体光と参照光の組は３組あるが、各々の組において分岐器１０５で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差（波長差）が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
【００３１】
光源３１は、第１の実施形態に用いられているものと同じく、波長を掃引しながら光を出射するレーザであり、その光出力波長は時間５μｓの間に時間に対しほぼ線形に変化し１２５０ｎｍから１３５０ｎｍまで掃引されている。この波長掃引の繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。
【００３２】
このレーザ光出力から、測定対象物に照射する複数の光ビームを生成するための制御機構が設けられている。すなわち、光源３１から出射された光は、スプリッタ１０１でＮ分岐（図３ではＮ＝３）された後、各々に異なる時間遅延が与えられる。ここでは、１０２ｂで３ｎｓの時間遅延が付加され、１０２ｃで６ｎｓの時間遅延が付加される。
【００３３】
分岐され時間遅延を付加された後、分岐器１０５で物体光と参照光に分けられる。物体光は、サーキュレータ１０６、コリメータ１３、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１２を経て、測定対象物１１に照射される。ここでは３本の物体光ビームが測定対象物の異なる位置に照射され、後方散乱光がサーキュレータ１０６を通過することにより分岐合流器１０７へ導かれる。他方、参照光は、サーキュレータ１０８、コリメータ１４、参照光ミラー１５を経て、ミラーからの反射光がサーキュレータ１０８を通過することにより分岐合流器１０７へ戻る。測定対象物から散乱されてきた物体光とミラーで反射されてきた参照光は分岐合流器１０７で干渉する。分岐合流器１０７を通過した干渉光は、二入力のバランス型受光器３２へ入力される。バランス型受光器の帯域は１ＧＨｚ以下である。波長掃引に対する干渉光のバランス型受光器での光電変換出力から、干渉光スペクトルが得られ、干渉光スペクトルから測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。光ビーム制御機構が設けられていることにより、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れない。
【００３４】
また本実施形態では物体光と参照光の分岐を分岐器１０５で行い、合流を分岐合流器１０７で行う、つまり別々の装置で行うので、分岐比を別々に設定することが可能である。
分岐比を別々に設定することで、光のパワーの損失を低減することが可能になる。多くの場合、分岐器１０５では、物体光側の光強度が高くなるような分岐比が設定される。分岐合流器１０７では、バランス型受光器３２への入力を考慮して分岐比は１：１に設定される。分岐器と分岐合流器としては、ファイバ融着を用いるもの、マイクロオプティクスを用いるものなどが考えられる。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。図４は第３の実施形態であるＳＳ−ＯＣＴ方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。本実施形態では参照光ミラーを使わず、分岐器で分岐した光の一方を分岐合流器に導いて参照光にしている。本実施形態でも、スプリッタ１０１で３分岐されているので、物体光と参照光の組は３組あるが、各々の組において分岐器１０５で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差（波長差）が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
【００３５】
光源３１は、第１の実施形態に用いられているものと同じく、波長を掃引しながら光を出射するレーザであり、その光出力波長は時間５μｓの間に時間に対しほぼ線形に変化し１２５０ｎｍから１３５０ｎｍまで掃引されている。この波長掃引の繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。
【００３６】
このレーザ光出力から、測定対象物に照射する複数の光ビームを生成するための制御機構が設けられている。すなわち、光源３１から出射された光は、スプリッタ１０１でＮ分岐（図４ではＮ＝３）された後、各々に異なる時間遅延が与えられる。ここでは、１０２ｂで３ｎｓの時間遅延が付加され、１０２ｃで６ｎｓの時間遅延が付加される。
【００３７】
分岐され時間遅延を付加された後、分岐器１０５で物体光と参照光に分けられる。物体光は、サーキュレータ１０６、コリメータ１３、スキャンミラーとレンズから成る照射光学系１２を経て、測定対象物１１に照射される。ここでは３本の物体光ビームが測定対象物の異なる位置に照射され、後方散乱光がサーキュレータ１０６を通過することにより分岐合流器１０７へ導かれる。他方、参照光は、分岐器１０５から分岐合流器１０７に導かれる。分岐合流器１０７で測定対象物から散乱されてきた物体光と分岐器１０５から導かれてきた参照光が干渉する。分岐合流器１０７を通過した干渉光は、二入力のバランス型受光器３２へ入力される。バランス型受光器の帯域は１ＧＨｚ以下である。波長掃引に対する干渉光のバランス型受光器での光電変換出力から、干渉光スペクトルが得られ、測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。光ビーム制御機構が設けられていることにより、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れない。本実施形態では、参照光ミラーでの折り返しを用いずに分岐から合流までを接続しており、サーキュレータが不要になり、構成が簡単になる。ただし第１、第２の実施形態に比べて光路長の調整に多少手間がかかる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について説明する。図５は第４の実施形態であるＳＳ−ＯＣＴ方式の光干渉断層撮像器の構成例を示す図である。本実施形態は、第３の実施形態のコリメータ１３と照射光学系１２を、光スイッチ１０９とそれに対応したコリメータ１１０に代えたものである。本実施形態でも、スプリッタ１０１で３分岐されているので、物体光と参照光の組は３組あるが、各々の組において分岐器１０５で分岐されてから再び合流するまでの物体光の光路長と参照光の光路長は概略等しくしておく。光路長に差があると物体光と参照光の周波数差（波長差）が生じるが、この周波数差を受光器の光電変換の帯域よりも小さくしておく。
【００３８】
光源３１は、第１の実施形態に用いられているものと同じく、波長を掃引しながら光を出射するレーザであり、その光出力波長は時間５μｓの間に時間に対しほぼ線形に変化し１２５０ｎｍから１３５０ｎｍまで掃引されている。この波長掃引の繰り返し周波数は１００ｋＨｚである。
【００３９】
このレーザ光出力から、測定対象物に照射する複数の光ビームを生成するための制御機構が設けられている。すなわち、光源３１から出射された光は、スプリッタ１０１でＮ分岐（図５ではＮ＝３）された後、各々に異なる時間遅延が与えられる。ここでは、１０２ｂで３ｎｓの時間遅延が付加され、１０２ｃで６ｎｓの時間遅延が付加される。
【００４０】
分岐され時間遅延を付加された後、分岐器１０５で物体光と参照光に分けられる。物体光は、サーキュレータ１０６、光スイッチ１０９ａ〜１０９ｃ、コリメータ１１０を経て、測定対象物１１に照射される。ここでは３本の物体光ビームが測定対象物の異なる位置に照射され、さらに、光スイッチでの物体光ビームの切り替えが行われる。光スイッチ１０９ａは光ビーム１１２ａと、それより少し離れた箇所を照射する光ビーム１１２ｄの切り替えに用いる。同様に光スイッチ１０９ｂは光ビーム１１２ｂと光ビーム１１２ｅの切り替えに用いる。同様に光スイッチ１０９ｃは光ビーム１１２ｃと光ビーム１１２ｆの切り替えに用いる。測定対象物からの後方散乱光はサーキュレータ１０６を通過することにより分岐合流器１０７へ導かれる。
【００４１】
他方、参照光は、分岐器１０５から分岐合流器１０７に導かれる。測定対象物から散乱されてきた物体光と分岐器１０５から導かれてきた参照光が、分岐合流器１０７で干渉する。分岐合流器１０７を通過した干渉光は、二入力のバランス型受光器３２へ入力される。バランス型受光器の帯域は１ＧＨｚ以下である。波長掃引に対する干渉光のバランス型受光器での光電変換出力から、干渉光スペクトルが得られ、測定対象物の物体光照射位置での深さ方向の構造データが得られることになる。光ビーム制御機構が設けられていることにより、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れない。本実施形態では、光ビームの切り替えに光スイッチも用いることで、測定対象物上において物体光ビームを照射する位置を、より高速で広範囲に変えていくことが可能となる。
【００４２】
なお、図５での光スイッチ１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃとしては、例えば、比較的高速で光経路切り替えができる導波路型光スイッチを用いることができる。波長掃引されつつ出力される光パルスが例えば１０μｓ繰り返し（１００ｋＨｚ繰り返し）でパルス幅５μｓであるとすると、光パルスと光パルスの間の５μｓで光経路切り替えができれば、光パルスを無駄にすることなく、異なる位置に物体光ビームを照射することが可能になる。
５μｓ程度の切り替え時間が得られる導波路型光スイッチとしては、例えばシリコン導波路の光スイッチがある。
（第５の実施形態）
図６は本発明の第５の実施形態の光ビーム制御器を説明するための図である。本実施形態の光ビーム制御器６０は、波長が掃引された光ビームを複数生成する複数光ビーム生成手段６１と、前記複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も、光ビームを受光する受光器の帯域より大きくなるよう設定する光周波数差設定手段６２を備えている。
【００４３】
複数光ビーム生成手段６１に内蔵または外付けされた光源は、所定の周期で波長が掃引されている。波長が掃引された光ビームをスプリッタで複数の光ビームに分岐する。波長が掃引されているので、ある光ビームとそれに隣接する光ビームで周波数に差がある。そのため、物体光と参照光による干渉で生成した干渉光の瞬時光強度には、第１の実施形態で述べたような、変化する項が現れる。本実施形態では、分岐した光ビームを光周波数差設定手段６２に入射させ、遅延器等によってビーム間に遅延を与える。波長が掃引されているので、遅延を与えると、その分だけ波長の変化つまり周波数の変化が大きくなり、隣接する光ビーム間の周波数の差（ビート周波数）を、光ビームを受光する受光器（不図示）の帯域より大きくすることができる。与える遅延時間を調整して、複数の光ビームのどの組み合わせの光周波数差も受光器の帯域より大きくなるよう設定する。このように設定すると、複数の物体光ビームの間での光干渉の影響は受光器の光電変換出力には現れなくなる。このようにしてビート周波数を設定した光ビームを出力し、物体光と参照光に分岐させる。
【００４４】
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００４５】
例えば、上述の実施形態では、光源の出力光を３分岐するスプリッタを用いたが、分岐数はこれに限定されない。もっと多くの分岐を行う方が測定高速化の効果は大きくなる。
また、波長１３００ｎｍ帯の光を出力する光源を用いたが、波長はこれに限定されない。
１０００ｎｍ、１５５０ｎｍ帯等、異なる波長の場合であっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また上述の実施形態では光源の波長を時間に対して線形に掃引したが、線形に掃引しなくても補正を行えばよい。SS-OCTでは、干渉光スペクトルに対してフーリエ変換を行って測定対象に構造データを得る際に、干渉光スペクトルとして等間隔の光周波数に対する干渉光強度データを用いるが、線形に掃引する方が干渉光強度データ取得後のデータ処理は簡単である。
以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。
この出願は、２０１７年１２月２５日に出願された日本出願特願２０１７−２４８２２９を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４７】
１１    測定対象物
１２    スキャンミラーとレンズからなる照射光学系
１３    コリメータ
１４    コリメータ
１５    参照光ミラー
２１    光源
２２    分光器
３１    波長掃引光源
３２    バランス型受光器
４１    スプリッタ
４２    分岐合流器
１０１    スプリッタ
１０２    遅延器
１０３    サーキュレータ
１０４    分岐合流器
１０５    分岐器
１０６    サーキュレータ
１０７    分岐合流器
１０８    サーキュレータ
１０９    光スイッチ
１１０    コリメータ
【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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【国際調査報告】
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