(57)【要約】【課題】  折り返し像の影響を除去して測定範囲を拡大することができるオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を提供する。【解決手段】  第三のカプラ１６で合波された出力光の強度から、波数に対して余弦関数となる第一の強度の測定と、波数に対して正弦関数又はその逆符号関数となる第二の強度の測定とを作動アンプ１７，１８及び演算制御装置２１等で可能にさせる光位相変調器１４を備え、前記演算制御装置２１が、作動アンプ１７，１８等で測定された光位相変調器１４による出力光の第一の強度の集合及び第二の強度の集合に基づくことにより、折り返し像の発生を抑制しつつ、測定対象での測定光の照射方向に対する当該測定光の反射又は後方散乱位置と反射強度又は後方散乱強度とを特定できるようにした。【選択図】        図１
2006201087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変波長光発生手段と、
前記可変波長光発生手段から出力された光を測定光と参照光とに分波する分波手段と、
前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、
前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する捕捉手段と、
前記信号光と前記参照光とを合波する合波手段と、
前記合波手段で合波された出力光の強度を前記可変波長光発生手段の波数毎に測定する測定手段と、
波数毎に測定された前記出力光の強度の集合に基づいて、前記測定対象での前記測定光の照射方向に対する当該測定光の反射又は後方散乱位置と反射強度又は後方散乱強度とを特定する特定手段と
を備えるオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記合波手段で合波された前記出力光の強度から、前記波数に対して余弦関数となる第一の強度の測定と、前記波数に対して正弦関数又はその逆符号関数となる第二の強度の測定とを前記測定手段で可能にさせる位相シフト手段を備え、
前記特定手段が、前記測定手段で測定された前記位相シフト手段による前記出力光の前記第一の強度の集合及び前記第二の強度の集合に基づくことにより、折り返し像の発生を抑制しつつ、前記測定対象での前記測定光の照射方向に対する当該測定光の反射又は後方散乱位置と反射強度又は後方散乱強度とを特定するものである
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記特定手段が、一つの反射面によってのみ前記測定対象が構成されているときに、前記第一の強度及び前記第二の強度から、前記可変波長光発生手段から出力された前記光の波数ｋ毎の、ｋ×(ｚ−２L）又はｋ×（ｚ＋２Ｌ）の値（ただし、ｚは変数、２Ｌは測定光の光路長と信号光の光路長との和から参照光の光路長を差し引いた値）に対して、余弦を取った関数及び正弦を取った関数の少なくとも一方を算出した後、当該関数に対して比例する比例関数を求めて、前記波数ｋ毎に算出した当該比例関数の総和を求めるものである
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記特定手段が、前記第一の強度の集合に対して、第一のフーリエ余弦変換及び第一のフーリエ正弦変換を行うと共に、前記第二の強度が正弦関数として変化する場合には、前記第二の強度成分の集合に対して、符号をそのままにして、第二のフーリエ余弦変換及び第二のフーリエ正弦変換を行い、前記第二の強度が正弦関数の逆符号関数である場合には、前記第二の強度の集合に対して、符号を逆転して、第二のフーリエ余弦変換及び第二のフーリエ正弦変換を行うものである
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との和を求めると共に、前記第一のフーリエ正弦変換と前記第二のフーリエ余弦変換との差を求めて、前記和の二乗と前記差の二乗との和を求めるものである
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との差を求めると共に、前記第一のフーリエ正弦変換と前記第二のフーリエ余弦変換との和を求めて、前記和の二乗と前記差の二乗との和を求めるものである
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との和を求めて、当該和の高周波成分を除去する
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項７】
請求項３において、
前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との差を求めて、当該差の高周波成分を除去する
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかにおいて、
前記位相シフト手段が、前記測定光、前記参照光、前記信号光のうちのいずれかの光路に配設された光位相変調器である
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、
前記分波手段と前記合波手段とが兼用されている
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかにおいて、
前記照射手段と前記捕捉手段とが兼用されている
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置に関するものである。即ち、この発明は、塗装膜等の各種構造物や生体の断層像を光の干渉現象を利用して測定する装置及びその光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（１）先行技術（ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法）
オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー法（OＣＴ法）は、光の干渉現象を利用した塗装膜等の構造物や生体の断層像撮影法である（非特許文献１）。OＣＴは医療分野で既に実用化されているが、十数μｍという高い分解能を生かして専ら網膜等の微細領域の断層像撮影に用いられてきた。これは、分解能が高いという積極的な理由からだけではなく、測定系に機械的駆動部分が存在するため高速測定には不向きであり、このため生体が静止可能な短時間の間に測定可能な範囲が深さ方向で高々１〜２ｍｍの狭い領域に限られるという消極的理由にもある。
【０００３】
本発明者等は、この問題を解決す新しいＯＣＴ法を開発している（非特許文献２）。この方法は、光源として可変波長光源を用いた全く新しい方法であり、機械的駆動部分が存在しないため、極めて高速な測定が可能となる。本発明者等は、この方法をＯＦＤＲ−ＯＣＴ法（Optical-frequency-domain-reflectometory）と呼んでいる。以下に、この方法について説明する。なお、従来のＯＣＴ法は、ＯＣＤＲ−ＯＣＴ法（Optical-coherence-domain-reflectometory）と呼ばれている。
【０００４】
（２）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の構成
図７は、本発明者等が開発したＯＦＤＲ−ＯＣＴ法による前眼部の断層像撮影装置である。
超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ光発生装置（非特許文献３）のような、波長を変化させながら光を出射できる可変波長光発生手段である可変波長光発生装置１１の先出射口は、光を二分割（例えば９０：１０）する方向性縮合器等からなる第一のカプラ１２の光受入口に光学的に接続している。第一のカプラ１２の一方側（分割割合９０％側）の光送出は、光を二分割（例えば７０：３０）する方向性結合器等からなる第二のカプラ１３の光受入口に光学的に接続している。
【０００５】
前記第二のカプラ１３の一方側（分割割合７０％側）の光送出口は、オプティカルサーキュレータ１５の光受入口に光学的に接続している。第二のカプラ１３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、光を二分割（例えば５０：５０）する方向性結合器等からなる第三のカプラ１６の光受入口に光学的に接続している。上記オプティカルサーキュレータ１５は、上記第三のカプラ１６の光受入口に光学的に接続すると共に、図８に示すような測定ヘッド４０に接続している。
【０００６】
図８に示すように、前記測定ヘッド４０は、光ファイバを通ってきた測定光を平行ビームに整形するコリメートレンズ４２と、この平行ビームを前眼部に集光するフォーカシングレンズ４４と、測定光を水平方向に走査するガルバノミラー４３とを備えている。この測定ヘッド４０は、細隙灯顕微鏡６０からスリット光（細隙光）照射系を外して空いた空間に配設される。細隙灯顕微鏡６０の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼１００の所望の位置近くに測定光を誘導することができる。
【０００７】
図７に示すように、前記第三のカプラ１６の一方側及び他方側の光送出口は、光検出機能を有する第一の差動アンプ１７の光受入口に光学的に接続している。第一の差動アンプ１７のＬｏｇ出力部は、入力された信号強度の変動を補正演算する第二の差動アンプ１８の入力部に電気的に接続している。他方、前記第一のカプラ１２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器１９の光受入口に光学的に接続している。光検出器１９の出力部は、Ｌｏｇアンプ２０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ２０のＬｏｇ出力部は、前記第二の差動アンプ１８の入力部に電気的に接続している。
【０００８】
前記第二の差動アンプ１８の出力部は、コヒーレンス干渉波形、即ち、反射又は後方散乱強度分布を合成する演算制御装置２１の入力部に図示しないアナログ／デジタル変換機を介して電気的に接続している。演算制御装置２１の出力部は、演算結果を表示するモニタやプリンタ等の表示装置２２の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置２１は、入力された情報に基づいて前記可変波長光発生装置１１を制御することができるようになっている。
【０００９】
（３）OＦＤＲ−ＯＣＴ法の測定原理
測定対象である前眼部によって反射又は後方散乱された信号光は、第三のカプラ１６によって参照光（第二のカプラ１３で３０％に分割されたレーザ光）と合波され干渉する。合波された光は、直流成分と干渉成分との和であるが、第一の差動アンプ１７は、この干渉成分のみを抽出する。下記式（１）は、図９に示すように、測定対象が反射面１０１を一つだけ有するとした場合に、差動増幅器１７によって検知される干渉成分Ｉd（ｋi）の大きさを表したものである。
【００１０】
【数１】
2006201087.tif 000003
【００１１】
ここで、２Ｌは第二のカプラ１３で分波されて第三のカプラ１６で合波されるまでに第一の分割光（分割比７０％）が走行した光路長Ｌsと第二の分割光（分割比３０％）、即ち、参照光が走行した光路長Ｌrとの差であり、ｋiは可変波長光発生装置１１が第ｉ番目に放射する光の波数（＝２π／λ、（λは波長））、Ｉs及びＩrはそれぞれ測定対象によって反射又は後方散乱された光（信号光）の強度及び参照光の強度である。
【００１２】
第一の差動増幅器１７は、上記干渉成分Ｉd（ｋi）に比例した出力を生成し、第二の差助アンプ１８は、可変波長光発生装置１１の出力の揺らぎを補正する。
【００１３】
図９は、２Ｌ＝０となる位置から距離Dだけ離れた位置に、反射面１０１が存在する場合を示している。反射面１０１で反射された光が２Ｌ＝０の位置まで戻るまでに走行する距離は２Dになので、反射面１０１の位置では２Ｌ＝２Dとなる。従って、反射面１０１の位置に対応するＬの値はDである。
【００１４】
断層像は、演算制御装置２１で干渉成分Ｉd（ｋi）をフーリエ変換することによって合成される。以下に、断層像が構築される過程を説明する。
【００１５】
まず、干渉成分Ｉd（ｋi）について下記の式（２），（３）に示すようなフーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換を行う。
【００１６】
【数２】
2006201087.tif 000004
【００１７】
ここで、ｚは位置座標であり、Ｎは可変波長光発生装置１１が出射する波数の総数であり、波数間隔をΔｋ、波数走査の起点をｋ0＋Δｋとすると、ｋiは下記の式（４）で表される。なお、ｉ＝１，２，・・・，Ｎである。
【００１８】
【数３】
2006201087.tif 000005
【００１９】
次に、算出したＹc（ｚ）及びＹs（ｚ）から下記の式（５）に基づいてＹt（Ｚ）を求める。
【００２０】
【数４】
2006201087.tif 000006
【００２１】
このＹt2（Ｚ）又はその平方根を取ったＹt（Ｚ）が、測定対象の深さ方向に対する反射面（又は散乱面）の反射強度（又は後方散乱強度）の分布を表す。反射面が一つである本例の場合は、下記の式（６）で表される反射分布強度が得られる。
【００２２】
【数５】
2006201087.tif 000007
【００２３】
ここで、Ｂ（ｚ）は、下記の式（７）で表され、ノイズフロアーを形成する。
【００２４】
【数６】
2006201087.tif 000008
【００２５】
式（６）の第一項で、ｘ＝（（ｚ−２Ｌ）／２）・Δｋとおくと、第一項は、（（sin（Ｎ・ｘ）／sinｘ）2となる。この式は、ｘ＝０、即ち、ｚ＝２Ｌで大きな値Ｎ2になり、ｚ＝２Ｌから離れると、急激にゼロに近づく。同様に、第２項は、ｚ＝−２Ｌで大きな値Ｎ2になり、ｚ＝−２Ｌから離れると、急激にゼロに近づく。この項は折り返し像を生成する。従って、ｘ＝（ｚ／２）を横軸にとり、縦軸ｙにＹt2（２ｘ）をプロットすることにより、ｘ＝±Ｌで、ｙ＝Ｎ2・Ｉr・Ｉsとなり、それ以外の位置では略ゼロとなる。即ち、ｘに対してＹt2（２ｘ）をプロットすることにより反射（又は後方散乱）強度の分布を得ることができる。
【００２６】
【非特許文献１】陳  健培，「臨床応用へ向けた光コヒーレンストモグラフィによる顕微診断」，オプトロニクス，株式会社オプトロニクス社，平成１４年７月１０日，第２４７号，p.１７９−１８３
【非特許文献２】T.Amano,H.Hiro-oka,D.Choi,H.Furukawa,F.Kano,M.takeda,M.nakanishi,K.Shimizu,K.obayashi,proceeding of SPIE,Vol.5531,p.375,2004
【非特許文献３】吉國  裕三，「波長可変レーザーの開発動向とそのシステム応用への期待」，応用物理，応用物理学会，２００２年，第７１巻，第１１号，p.１３６２−１３６６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
前記式（６）の第一項及び第二項は、ｚについての周期関数であり、その周期は２π／Δｋである。従って、前記式（６）を深さ方向の座標、即ち、ｘの関数に直すと、π／Δｋの周期を持った周期関数となる。
【００２８】
前記式（６）の第二項の影響を無視すれば、この周期内に存在する測定対象の像は、正しい位置に構築されるので、この周期がＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の測定可能範囲といえなくもない（実際の測定ではこの周期より深い位置にも生体組織等は当然存在するが、反射光（又は後方散乱光）の強度が深さ方向に対して急激に弱くなるので測定の妨げにはならない。）。
【００２９】
しかし、本発明者等が先に提案したＯＦＤＲ−ＯＣＴ法では、図１０に示すように、正規な像２０１以外にも、上記第二項の存在により、ｘ＝−Ｌ及びｘ＝（π／Δｋ）−Ｌにも像２０２が現れる。Ｌが小さいうちは問題がないが、π／（２Δｋ）より大きくなると、図１１に示すように、前記第一項による正規の像２０１は、π／Δｋの半分、即ち、π／（２Δｋ）より大きな位置に現れるのに対して、前記第二項による折り返し像２０２がπ／（２Δｋ）より小さい位置に現れてしまう。即ち、正規の像２０１と折り返し像の位置２０２がクロスしてしまう。このため、ＯＦＤＲ−ＯＣＴで正しい位置に像を構築ができるのは、測定光を反射（又は後方散乱）する面が０＜ｘ＜π／（２Δｋ）に存在する場合に限られる。
【００３０】
以上のように、ＯＦＤＲ−ＯＣＴには、測定可能な範囲が第一項の周期π／Δｋから期待される値の半分になってしまうという折り返し像２０２の問題がある。
本発明の課題は、以上のような折り返し像の影響を除去してOＦＤＲ−ＯＣＴの測定範囲を拡大することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明は、可変波長光発生手段と、前記可変波長光発生手段から出力された光を測定光と参照光とに分波する分波手段と、前記測定光を測定対象に照射する照射手段と、前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する捕捉手段と、前記信号光と前記参照光とを合波する合波手段と、前記合波手段で合波された出力光の強度を前記可変波長光発生手段の波数毎に測定する測定手段と、波数毎に測定された前記出力光の強度の集合に基づいて、前記測定対象での前記測定光の照射方向に対する当該測定光の反射又は後方散乱位置と反射強度又は後方散乱強度とを特定する特定手段とを備えるオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、前記合波手段で合波された前記出力光の強度から、前記波数に対して余弦関数となる第一の強度の測定と、前記波数に対して正弦関数又はその逆符号関数となる第二の強度の測定とを前記測定手段で可能にさせる位相シフト手段を備え、前記特定手段が、前記測定手段で測定された前記位相シフト手段による前記出力光の前記第一の強度の集合及び前記第二の強度の集合に基づくことにより、折り返し像の発生を抑制しつつ、前記測定対象での前記測定光の照射方向に対する当該測定光の反射又は後方散乱位置と反射強度又は後方散乱強度とを特定するものであることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３２】
第二番目の発明は、第一番目の発明において、前記特定手段が、一つの反射面によってのみ前記測定対象が構成されているときに、前記第一の強度及び前記第二の強度から、前記可変波長光発生手段から出力された前記光の波数ｋ毎の、ｋ(ｚ−２L）又はｋ（ｚ＋２Ｌ）の値（ただし、ｚは変数、２Ｌは測定光の光路長と信号光の光路長との和から参照光の光路長を差し引いた値）に対して、余弦を取った関数及び正弦を取った関数の少なくとも一方を算出した後、当該関数に対して比例する比例関数を求めて、前記波数ｋ毎に算出した当該比例関数の総和を求めるものであることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３３】
第三番目の発明は、第一番目又は第二番目の発明において、前記特定手段が、前記第一の強度の集合に対して、第一のフーリエ余弦変換及び第一のフーリエ正弦変換を行うと共に、前記第二の強度が正弦関数として変化する場合には、前記第二の強度成分の集合に対して、符号をそのままにして、第二のフーリエ余弦変換及び第二のフーリエ正弦変換を行い、前記第二の強度が正弦関数の逆符号関数である場合には、前記第二の強度成分の集合に対して、符号を逆転して、第二のフーリエ余弦変換及び第二のフーリエ正弦変換を行うものであることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３４】
第四番目の発明は、第三番目の発明において、前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との和を求めると共に、前記第一のフーリエ正弦変換と前記第二のフーリエ余弦変換との差を求めて、前記和の二乗と前記差の二乗との和を求めるものであることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３５】
第五番目の発明は、第三番目の発明において、前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との差を求めると共に、前記第一のフーリエ正弦変換と前記第二のフーリエ余弦変換との和を求めて、前記和の二乗と前記差の二乗との和を求めるものであることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３６】
第六番目の発明は、第三番目の発明において、前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との和を求めて、当該和の高周波成分を除去することを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３７】
第七番目の発明は、第三番目の発明において、前記特定手段が、前記第一のフーリエ余弦変換と前記第二のフーリエ正弦変換との差を求めて、当該差の高周波成分を除去することを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３８】
第八番目の発明は、第一番目から第七番目の発明のいずれかにおいて、前記位相シフト手段が、前記測定光、前記参照光、前記信号光のうちのいずれかの光路に配設された光位相変調器であることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００３９】
第九番目の発明は、第一番目から第八番目の発明のいずれかにおいて、前記分波手段と前記合波手段とが兼用されていることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【００４０】
第十番目の発明は、第一番目から第九番目の発明のいずれかにおいて、前記照射手段と前記捕捉手段とが兼用されていることを特徴とするオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置である。
【発明の効果】
【００４１】
本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置によれば、光周波数領域における干渉信号をフーリエ変換して断層像を得るＯＣＴ装置において、折り返しのない断層像を構築することができる。また、フーリエ変換に伴って生じるノイズフロアーを低減することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
［課題の原因］
まず、前記課題を解決するにあたっては、前記（６）式の第二項がなぜ発生するか明らかにすることが重要である。
前記式（６）は、前記式（５）に前記式（２）及び前記式（３）を代入することによって得られる。前記式（２）及び前記式（３）は、差動増幅器１７による測定値Ｉd（ｋi）に基づいて算出される。Ｉd（ｋi）は、前記式（１）で表されるので、前記式（１）を前記式（２）及び前記式（３）に代入すると以下の通りとなる。
【００４４】
【数７】
2006201087.tif 000009
【００４５】
以上の式の計算には、下記に示す式（９’）を用いた。なお、ｊは虚数単位である。
【００４６】
【数８】
2006201087.tif 000010
【００４７】
前記式（８）を観察すると明らかなように、折り返し像を発生する前記式（６）の右辺の第二項は、前記式（８）の第三番目の式の項cos（２Ｌ・ｋi）×cos（ｋi・Ｚ）を展開した際に、cos｛ｋi×（Ｚ−２Ｌ）｝と同時に生じるcos｛ｋi×（Ｚ＋２Ｌ）｝、及び同じく式（９）で第三番目の式の項cos（２Ｌ・ｋi）×sin（ｋi・Ｚ）を展開した際に、sin｛ｋi×（Ｚ−２Ｌ）｝と同時に生じるsin｛ｋi×（Ｚ＋２Ｌ）｝の両項に起因する。
【００４８】
［本発明の原理］
〈１〉断層像の構築
従って、折り返し像を除去するためには、cos｛ｋi（Ｚ＋２Ｌ）｝及びsin｛ｋi（Ｚ＋２Ｌ）｝の発生を防止すればよいことが分かる。
例えば、前記式（８）及び前記式（９）の第四番目の式の第一項に相当する以下のような関数で表わされる式（１０）及び式（１１）が、測定値から合成できればよいと考えられる。
【００４９】
【数９】
2006201087.tif 000011
【００５０】
まず、どうすれば前記式（１０）が合成できるかを考えてみる。
前記式（１０）の右辺のcos｛ｋi×（Ｚ−２Ｌ）｝を分解すると、下記の式（１２）のようになる。
【００５１】
【数１０】
2006201087.tif 000012
【００５２】
前記式（１２）の第三番目の式を構成する各成分のうち、cos（ｋi・Ｚ）及びsin（ｋi・Ｚ）は、波数ｋiから直接求められる量であり、測定対象に関する情報（Ｉs及びＬ）を含む項である２（ＩrＩs）1/2×cos（ｋi・２L）及び２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）は、測定により求められるべきものである。このうち、２（ＩrＩs）1/2×cos（ｋi・２L）は、本発明者等が既に提案しているＯＦＤＲ−ＯＣＴにおいて測定される干渉成分である。従って、２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）を求めることができれば、前記式（１０）を合成することが可能になる。
【００５３】
同様に、前記式（１１）も下記に示す式（１３）と表わすことができるので、sin（ｋi・２L）を求めることができれば、前記式（１１）も合成することが可能になる。
【００５４】
【数１１】
2006201087.tif 000013
【００５５】
このようにしてYc’(Ｚ)及びYs’(Ｚ）を求めることができたならば、以下のようにしてＹt’2（Ｚ）＝Ｙc’2（Ｚ）＋Ｙs’2（Ｚ）を計算することによって折り返しのない断層像を構築することができる。
まず、Yc’(Ｚ)及びＹs’(Ｚ)を計算すると、下記の式（１４），（１５）のようになる。
【００５６】
【数１２】
2006201087.tif 000014
【００５７】
前記式（１４）の具体的な導出過程は、以下の通りである。
前記式（１４）を計算する際には、以下の式（１６）及び式（１７）を利用すると便利である。ここで、ｊは虚数単位である。
【００５８】
【数１３】
2006201087.tif 000015
【００５９】
なお、前記式（１７）は、既に示した式（９’）と同じである。
まず、前記式（１４）の第二番目の式において、α＝ｋｉ×（Ｚ−２Ｌ）と置き、前記式（１６）に基づいて、cosαをｅjα、ｅ-jαで展開する。Σｅjiγ、Σｅ-jiγの計算には前記式（１７）を用いる。この際、γ＝Δｋ×（Ｚ−２Ｌ）と置き、下記に示す関係式を利用する。
【００６０】
【数１４】
2006201087.tif 000016
【００６１】
Σｅjiγ、Σｅ-jiγを計算した後、最後に前記式（１６）を再度用いると、前記式（１４）になる。また、前記式（１５）も同様にして算出することができる。
前記式（１４）及び前記式（１５）に基づいて、Ｙt’2（Ｚ）＝Ｙc’2（Ｚ）＋Ｙs’2（Ｚ）を計算すると、下記の式（１８）を得ることができる。
【００６２】
【数１５】
2006201087.tif 000017
【００６３】
この式を観察すると明らかなように、前記式（６）には存在していた折り返し像を発生させる第二項が存在せず、正規の像を表わす第一項のみからなっている。即ち、前記式（１２）及び前記式（１３）の第三番目の式に基づいて、Yc’(Ｚ)及びＹs’(Ｚ)が計算できれば、折り返しのない断層像が得られることになる。また、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法では発生するノイズフロアーＢ（ｚ）も発生しない。
【００６４】
〈２〉必要なデータの取得法
前記式（１２）及び前記式（１３）で計算するために測定しなければならない値は、２（ＩrＩs）1/2×cos（ｋi・２L）及び２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）である。既に述べたように、２（ＩrＩs）1/2×cos（ｋi・２L）は、本発明者等が既に提案しているＯＦＤＲ−ＯＣＴにおいても測定されるものなので、２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）を求めることができれば折り返しのない断層像が構築できる。
【００６５】
図１に２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）を測定するための装置構成を示す。図７に示したＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置との主な相違点は、干渉光の位相をシフトする位相シフト手段である光位相変調器１４を参照光の光路に設けたことである。このような装置構成によれば、参照光に位相変調φを与えることにより、差動増幅器１７による出力を下記の式（１９）のようにすることができる（下記式（１９）で表される理由は後述する。）。
【００６６】
【数１６】
2006201087.tif 000018
【００６７】
つまり、前記式（１９）から明らかなように、位相変調量φを制御することによって、φ＝０（ｒａｄ）の場合には、従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴで用いていた値２（ＩrＩs）1/2×cos（ｋi・２L）が得られ、φ＝−π／２（ｒａｄ）の場合には、新たに求めなければならない２（ＩrＩs）1/2×sin（ｋi・２L）を得ることができる。従って、図１に示すような装置を用いれば、折り返しのない断層像を構築することが可能になる。
【００６８】
〈３〉式（１９）の導出
干渉信号に位相変化を与えるためには、干渉計で二分割された光路の一方に光位相変調器を設ければよい。干渉信号に位相差がもたらされる過程及びその値は、干渉計の構造や、光位相変調器がどちら側の光路に挿入されるか等によって異なる。
ここで、合波器及び分波器に方向性結合器を用いたマッハツェンダ干渉計について説明する。
【００６９】
図３は、方向性結合器の作用説明図である。第一の光導波路７１及び第二の光導波路７２を伝播する光Ａ，Ｂに関する振幅強度のｚ方向依存性を表す式Ａ（ｚ）及びＢ（ｚ）は、下記の式（２０），（２１）で表すことができる。なお、時間依存項ｅjωtは省略した。
【００７０】
【数１７】
2006201087.tif 000019
【００７１】
ここで、Ａ0及びＢ0はＡ（ｚ），Ｂ（ｚ）の初期値であり、第一，二の光導波路７１，７２のそれぞれの伝播定数をβ1，β2とし、モード結合定数をκとすると、下記の式（２２），（２３）が成り立つ。
【００７２】
【数１８】
2006201087.tif 000020
【００７３】
方向性結合器では、通常、Δ＝０であるため、γ＝κとなる。従って、前記式（２０）及び前記式（２１）は、下記の式（２４），（２５）となる。
【００７４】
【数１９】
2006201087.tif 000021
【００７５】
まず、図１において、方向性結合器からなる第二のカプラ１３によって分波される測定光及び参照光の位相差について検討する。第二のカプラ１３には、入力端の一方に可変波長光発生装置１１からの光が入力され、他方の入力端には何も入射されない。従って、可変波長光発生装置１１からの光をＢ0とすると、Ａ0＝０となり、前記式（２４）及び前記式（２５）は下記の式（２６），（２７）のようになる。
【００７６】
【数２０】
2006201087.tif 000022
【００７７】
前記式（２６）及び前記式（２７）を観察すると、第二の光導波路７２から出力される光Ｂ（ｚ）は、第一の光導波路７１から出力される光Ａ（ｚ）より位相がπ／２進んでいることが分かる。従って、図１において、方向性結合器からなる第三のカプラ１３に入力する光の初期値Ａ0’，Ｂ0’は、下記の式（２８），（２９）で求められる値となる。
【００７８】
【数２１】
2006201087.tif 000023
【００７９】
次に、第三のカプラ１３の入出力特性を求める。第三のカプラ１３は、方向性結合器からなる３ｄＢカプラである。方向性結合器では、出力端がＺ＝π／４κとなるようにすることにより３ｄＢカプラを実現している。従って、第一，二の光導波路７１，７２の出力は、Ａ×（π／４κ），Ｂ×（π／４κ）となるので、第三のカプラ１３の入出力特性は、下記の式（３０），（３１）で求められる値となる。
【００８０】
【数２２】
2006201087.tif 000024
【００８１】
これらの式を導くためには、前記式（２０）及び前記式（２１）において、ｚ＝π／４κとすればよい。従って、図１において、第一の差動アンプ１７の入力が検知する光強度（Ｉ+，Ｉ-）は、下記の式（３２），（３３）で求められる値となる（比例定数は省略、以下同じ。）。
【００８２】
【数２３】
2006201087.tif 000025
【００８３】
なお、＊は複素共役を表わしている。
従って、第一の差動アンプ１７の出力は、下記の式（３４）で求められる値となる。
【００８４】
【数２４】
2006201087.tif 000026
【００８５】
なお、図１に示した装置では、第一の差動アンプ１７の出力は１ｏｇをとっているが、これは可変波長光発生装置１１の出力変動を第二の差動アンプ１８によって補正するためである（詳細は後述する。）。
最後に、前記式（３４）に前記式（２８）及び前記式（２９）を代入すると、下記の式（３５）が求められる。
【００８６】
【数２５】
2006201087.tif 000027
【００８７】
ここで、Ｌs−Ｌr＝２Ｌなので、波数ｋiにおける第一の差動アンプ１７の出力Ｉ（ｋi，φ）は下記の式（３６）で求められる値となる。
【００８８】
【数２６】
2006201087.tif 000028
【００８９】
この式（３６）は、前記式（１９）と一致する。
【００９０】
［実施例］
〈装置構成〉
図１，２は、本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置を断層撮影装置に適用した場合の実施形態の概略構成図である。測定対象は、従来技術で述べたＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置と同様に人の前眼部である。
【００９１】
図１に示すように、例えば、超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ光発生装置（例えば非特許文献３等参照）のような、波長を変化させながら光を出射できる可変波長光発生手段である可変波長光発生装置１１の光出射口は、光を二分割（例えば９０：１０）する方向性結合器等からなる第一のカプラ１２の光受入口に光学的に接続している。この第一のカプラ１２の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、光を二分割（例えば７０：３０）する方向性結合器等からなる分波手段である第二のカプラ１３の光受入口に光学的に接続している。
【００９２】
前記第二のカプラ１３の一方側（分割割合７０％側）の光送出口は、オプティカルサーキュレータ１５の光受入口に光学的に接続している。この第二のカプラ１３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、位相シフト手段である光位相変調器１４の光受入口に光学的に接続している。この光位相変調器１４の光送出口は、光を二分割（例えば５０：５０）する方向性結合器等からなる合波手段である第三のカプラ１６の一方の光受入口に光学的に接続している。なお、光位相変調器１4としては、例えば、ＬＮ位相変調器とその制御装置からなるものが適用可能である。
【００９３】
前記オプティカルサーキュレータ１５は、上記第三のカプラ１６の他方の光受入口に光学的に接続すると共に、測定ヘッド４０に接続している。この測定ヘッド４０は、支持具５０に設けられた可動ステージ５１に取り付けられると共に、図２に示すような構造となっている。
【００９４】
図２に示すように、上記測定ヘッド４０は、前記支持アーム５０の前記可動ステージ５１に支持されて先端側の周壁の一部に入出光窓４１ａを形成した本体筒４１と、上記本体筒４１の内部の基端側に配設されて前記オプティカルサーキュレータ１５と光学的に接続されたコリメートレンズ４２と、上記本体筒４１の内部の先端側に配設されてその配向方向を変更できる走査移動可能なガルバノミラー４３と、上記本体筒４１の内部の上記コリメートレンズ４２と上記ガルバノミラー４３との間に配設されたフォーカシングレンズ４４とを備えている。また、前記支持具５０には、被験者の眼１００を水平方向に向けたままの状態で被験者の顔を座位で固定支持する支持アーム５２，５３が設けられると共に、細隙灯顕微鏡６０が取り付けられており、測定ヘッド４０は、細隙灯顕微鏡６０からのスリット光（細隙光）照射系を外して空いた空間に取り付けられて、細隙灯顕微鏡６０の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼１００の所望の位置近くに測定光を誘導することができるようになっている。
【００９５】
つまり、オプティカルサーキュレータ１５から測定ヘッド４０の本体筒４１内部のコリメートレンズ４２に入射した測定光は、平行ビームに成形されてフォーカシングレンズ４４で集光された後、ガルバノミラー４３を介して本体筒４１の前記入出光窓４１ａから出射し、眼１００に照射されて反射（又は後方散乱）した信号光は、本体筒４１の入出光窓４１ａから内部に入射し、ガルバノミラー４３で反射してフォーカシングレンズ４４及びコリメートレンズ４２を介して本体筒４１の基端側から前記オプティカルサーキュレータ１５に入射するようになっているのである。
【００９６】
このような本実施形態においては、オプティカルサーキュレータ１５、測定ヘッド４０等により、測定対象である眼１００に測定光を照射すると共に、眼１００によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉することができるようにした、測定光の照射手段と信号光の捕捉手段とを兼用する照射・捕捉手段を構成している。
【００９７】
図１に示すように、前記第三のカプラ１６の一方側及び他方側の光送出口は、光検出機能を有する第一の差動アンプ１７の光受入口に光学的に接続している。第一の差動アンプ１７のＬｏｇ出力部は、入力された信号強度の変動を補正演算する第二の差動アンプ１８の一方の入力部に電気的に接続している。他方、前記第一のカプラ１２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器１９の光受入口に光学的に接続している。光検出器１９の出力部は、Ｌｏｇアンプ２０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ２０のＬｏｇ出力部は、前記第二の差動アンプ１８の他方の入力部に電気的に接続している。
【００９８】
前記第二の差動アンプ１８の出力部は、コヒーレンス干渉波形、即ち、後方散乱強度分布を合成する演算制御装置２１の入力部に図示しないアナログ／デジタル変換機を介して電気的に接続している。この演算制御装置２１の出力部は、前記可変波長光発生装置１１、前記光位相変調器１４及び演算結果を表示するモニタやプリンタ等の表示装置２２の入力部に電気的に接続すると共に、前記測定ヘッド４０にも電気的に接続しており（図示省略）、当該演算制御装置２１は、入力された情報に基づいて、前記可変波長光発生装置１１、前記光位相変調器１４、前記測定ヘッド４０のガルバノミラー４３等を制御することができるようになっている。
【００９９】
なお、本実施形態では、第一の差動アンプ１７、第二の差動アンプ１８、光検出器１９、Ｌｏｇアンプ２０、演算制御装置２１、表示装置２２等により、測定手段及び特定手段を構成している。
【０１００】
前記第一の差動アンプ１７の出力は、前述の「本発明の原理」で導出した式（３６）のＬｏｇをとったものとなる。一方、Ｌｏｇアンプ２０の出力は、ｌｏｇＩrに比例した値となるので、第二の差動アンプ１８の出力は、下記の式（３７）で求められる値となる（定数項は省略）。
【０１０１】
【数２７】
2006201087.tif 000029
【０１０２】
なお、式（３７）において、ｌｏｇの中は、「発明の原理」で説明したように、反射面１０１が一つの場合であるが、説明を簡単にするために、以後も反射面１０１が一つの場合について考える。
【０１０３】
〈操作方法〉
まず、前記演算制御装置２１は、図４の下方側に示すように、可変波長光発生装置１１から時間に対して波数を階段状に切り替えながら光を出射させる。演算制御装置２１は、可変波長光発生装置１１の波数走査の制御と同時に、光位相変調器１４も制御する。光位相変調器１４は、演算制御装置２１からの信号に基づいて、可変波長光発生装置１１の波数切り替えに同期して、図４の上方側に示すように、参照光の位相を０（ｒａｄ）と−π／２（ｒａｄ）との間で交互に変調する。即ち、波数保持期間の前半分の期間は０（ｒａｄ）、後半部の期間は−π／２（ｒａｄ）だけ参照光を位相変調する。
【０１０４】
第二の差動増幅器１８は、各波数ｋiの保持時間の前半において、下記の式（３８’）に比例した信号を出力し、後半において、下記式（３９’）に比例した信号を出力する。
【０１０５】
【数２８】
2006201087.tif 000030
【０１０６】
前記式（３８’），（３９’）でｌｏｇを外すと、下記の式（３８），（３９）となる。
【０１０７】
【数２９】
2006201087.tif 000031
【０１０８】
即ち、Ｉi（ｋi，０）は、波数に対して余弦関数となり、Ｉi（ｋi，−π／２）は、波数に対して正弦関数となる。なお、上記Ｉi（ｋi，０）のように、反射面１０１が一つだけの場合にその強度が波数に対して余弦関数となる出力光の強度を「第一の強度」とし、上記Ｉi（ｋi，−π／２）のように、反射面１０１が一つだけの場合にその強度が正弦関数（又はその逆符号関数）となる出力光の強度を「第二の強度」とする。
【０１０９】
そして、上記出力光の強度をアナログ／デジタル変換機でデジタル信号に変換し、演算制御装置２１に送信される。演算制御装置２１は、この値をｋｉ及びφ＝０，−π／２と関連付けて記憶する。次に、演算制御装置２１は、ガルバノミラー４３を制御し、測定対象の眼１００の表面上での可変波長光の照射位置を水平方向の一直線上で僅かに移動させる。新たな照射位置に対しても、上述と同様な測定を行う。
【０１１０】
以上の操作を繰り返し行うことによって、断層像の構築に必要なデータを収集する（水平方向での走査点の数は、例えば１００点である。）。測定終了後、演算制御装置２１は、収集したデータに基づいて、下記の式（４０）〜（４２）に従って、各測定点ごとの深さ方向の反射強度又は後方散乱強度の分布ＹD”2(ｚ)を算出し、この分布に基づいて、断層像を構築する。
【０１１１】
【数３０】
2006201087.tif 000032
【０１１２】
前記式（４０）〜（４２）は、前記式（１２），（１３），（１８），（３８），（３９）を比較することにより容易に導くことができる。なお、前記式（４０）の右辺の第一項は、波数に対して余弦関数となる出力光の強度（第一の強度）をフーリエ余弦変換するものであり、第二項は、波数に対して正弦関数となる出力光の強度（第二の強度）をフーリエ正弦変換するものである。また、前記式（４１）の右辺の第一項は、波数に対して余弦関数となる出力光の強度（第一の強度）をフーリエ正弦変換するものであり、第二項は、波数に対して正弦関数となる出力光の強度（第二の強度）をフーリエ余弦変換するものである。
【０１１３】
反射面又は後方散乱体が一つの場合、Ｙt”2(ｚ)が反射又は後方散乱強度の分布を表すことは、式（１２）〜（１８）より明らかである。即ち、下記の式となる。
【０１１４】
【数３１】
2006201087.tif 000033
【０１１５】
従って、以上の操作により折り返しのない断層像が得られる。
なお、反射面（又は散乱体）が複数ある場合には、複数の反射面（又は散乱体）からの信号に対応した下記に示す項と無視できる程度に小さな項との和になる。ここで、２Ｌiはｉ番目の反射面に対する光路長差、Ｎは反射面の数である。このことは、簡単な計算によって導き出せる。従って、反射面（又は散乱体）が複数存在する場合であっても、折り返しのない断層像を得ることができる。
【０１１６】
【数３２】
2006201087.tif 000034
【０１１７】
上述した例では、断層像を構築するため、Ｙt”2（z）を求めているが、Ｙc”（ｚ）のみを求めて、その高周波成分を求めるようにすることも可能である。前記式(１４)から明らかなように、Ｙc”（z）は、高周波成分ｋ0＋（Δｋ（Ｎ＋１））／２を持っている。高周波成分を除去するためには、高周波成分を除去しようとしている位置ｚを中心として一定の範囲内において、Ｙc”(ｚ)、又は、Ｙs”(ｚ)を平均化すればよい。平均化するｚの範囲は、下記の値の数倍程度であればよい。なお、本節の最後に示すmＹc”(ｚ)、又は、mＹs”(ｚ)（式（４５）又は式（４６））を求めて、その高周波成分を求めるようにすることも可能である。
【０１１８】
【数３３】
2006201087.tif 000035
【０１１９】
図５は、可変波長範囲を１５３３．１７〜１５７４．１４ｎｍ（波数幅１．０７×１０-1μｍ）とし、波数の走査数を４００とし、１ステップ当たりの波数保持時間を１μｓとして、厚さ６ｍｍのガラスを測定した場合の反射強度又は後方散乱強度の分布Ｙt”2(ｚ)を算出したものである。波数間隔は２．６７×１０-4μｍであり、この波数間隔Δｋから決まる測定範囲は１２ｍｍ（＝π／Δｋ）である。
【０１２０】
観察された２つの反射面は、ガラスの表面及び裏面に対応する。観察された反射面は２つだけであり、折り返し像が発生していないことが分かる。対比のためＯＦＤＲ−ＯＣＴ法でも測定してみたが、この場合には、図６に示すように、折り返しを生じて反射面が４つ観測された。
【０１２１】
上述した例では、φ＝−π／２として断層像を得るためにＹt”2(ｚ)を算出しているが、φ＝π／２としても折り返しのない断層像を構築することができる。即ち、前記式（４０）及び前記式（４１）の右辺の第二項の前にある「＋」又は「−」を逆にすればよいのである。また、φ1＝２ｎπ±π／２(ただし、ｎ＝±１，±２・・・)であってもよいことは明らかである。
【０１２２】
なお、φ1＝（２ｎ＋１）・π、及び、φ2＝（２ｎ＋１）・π±π／２(ただし、ｎ＝０，±１，±２・・・)となるような二種類の位相変調を施し、以上の例とは逆符号の出力を得るようにすることも可能である。その場合には、出力の符号を逆転してから信号処理をすればよいのであって、符号が反転していない場合と何ら本質的な相違はない。このようなものも、本発明の一実施形態である。即ち、全ての出力の符号が反転するような上述の場合も、正負の符号の逆転はあるが、出力光の強度が余弦関数又は正弦関数となる場合に含まれる。また、双方の出力の符号を逆転してからフーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換することも、フーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換することに含まれる。
【０１２３】
なお、断層像を構築するために、Ｙt”2(ｚ）＝Ｙc”2(ｚ）＋Ｙs”2(ｚ）を算出する場合、出力の符号を逆転してから信号処理をする必要はない。
【０１２４】
本実施形態では、光位相変調器１４を参照光の光路（第二の光路）に配設したが、信号光や測定光の光路（第一の光路）に配設することも可能である。その場合には、前記式（１９）は、下記に示す式となるので、前記式（４０）〜（４１）を用いる場合、即ち、正弦関数となる出力光の強度を利用する場合には、例えば、φ＝π／２とする。また、φ＝π／２として、正弦関数を逆符号にした出力光の強度を利用する場合には、式（４０），（４１）の右辺の第二項の前にある「＋」又は「−」を逆にすればよい。
【０１２５】
【数３４】
2006201087.tif 000036
【０１２６】
また、信号光や測定光の光路（第一の光路）と参照光の光路（第二の光路）との双方に光位相変調器１４をそれぞれ配置することも可能である。この場合には、各光位相変調器１４による位相変調量をφ1及びφ2とすると、Ｉd（ｋi）＝２（ＩrＩs）1/2cos（２Ｌ・ｋi＋φ2−φ1）となるので、φ1及びφ2を適宜選定することにより、所望の位相差を得ることができる。
【０１２７】
また、前記式（４０）〜（４２）に対応する複素数表示を用いても断層像を構築することができる。即ち、収集したデータから下記に示す式（４３）を算出して、その絶対値を求めるようにすることも可能である。
【０１２８】
【数３５】
2006201087.tif 000037
【０１２９】
つまり、反射面が一つの場合には、下記に示す式（４３’）となり、下記に示す式（４４）の関係となるのである。
【０１３０】
【数３６】
2006201087.tif 000038
【０１３１】
なお、前記式（４３），(４４）は、三角関数を用いた前述の計算過程と表現方法が異なるだけであって本質的に異なることはなく、前記式（４３），（４４）を計算しようとすると、前記式（４０）〜（４２）と同じ計算をすることになる。
【０１３２】
上述した例では、前記式（１０）及び前記式（１１）のように、ｋi×（ｚ−２Ｌ）に対する余弦関数及び正弦関数の総和を求めることによって、断層像に折り返しが発生することを防止したが、ｋi×（ｚ＋２Ｌ）に対する余弦関数及び正弦関数の総和を求めてもよいことは明らかである。ただし、この場合、得られる像は、原点に対する鏡像となる。なお、前記式（４０）及び前記式（４１）に対応する式は、下記の式（４５），（４６）となる。
【０１３３】
【数３７】
2006201087.tif 000039
【０１３４】
本実施形態では、波数の１ステップの中で位相を変化させるようにしたが、位相を固定し、波数走査を一回行った後に位相を変化させて、再度同じ波数走査を行うことも可能である。
【０１３５】
本実施形態では、波数の走査を階段状に行うようにしたが、走査の順番は必ずしも階段状である必要はなく、所定の時間内に必要な波数を全て走査するようにすればよい。例えば、波数が階段状に漸次増加するものだけでなく、漸次減少するものや、断層像の構築に必要な波数をランダムに全て走査するものであってもよい。
【０１３６】
本実施形態では、可変波長光発生装置１１において、波数を一定時間保持するように時間に対して不連続的（離散的）に変化させて各保持時間毎に干渉光の強度を測定するようにしたが、波数を連続的に変化させて所定の波数になるごとに干渉光の強度を測定するようにすることも可能である。
【０１３７】
本実施形態では、干渉計としてマッハツェンダ干渉計を用いるようにしたが、使用可能な干渉計は、このようなタイプに限られるものではなく、例えば、マイケルソン干渉計等のようなその他の干渉計も使用可能である。なお、マイケルソン干渉計を用いた場合には、可変波長光を分波する手段と信号光及び参照光を合波する手段とが同一となる。
【０１３８】
本実施形態では、オプティカルサーキュレータ１５を用いることにより、測定光の出射案内と信号光の入射案内とを同一の光路で実施できる測定ヘッド４０を適用するようにしたが、例えば、オプティカルサーキュレータを省略して、測定ヘッドの本体筐体の内部に二本の光ファイバを並列に設けて、一方の光ファイバで測定光の出射を案内し、他方の光ファイバで信号光の入射を案内できるようにすることも可能である。
【０１３９】
本実施形態では、光位相変調器１４により参照光の位相を動的に変化させるようにしたが、例えば、参照光の光路を二分割して、位相を静的にシフトさせる位相シフト手段（例えば、位相を固定した位相変調器）を一方の光路に配設するようにすることも可能である。なお、この場合には、二分割した参照光を信号光とそれぞれ合波する必要があるため、信号光も二分割して、分割した参照光と信号光とをそれぞれ１対１で合波するようにする。このとき、分割した参照光の双方の光路長を等しくすると共に分割した信号光の双方の光路長を等しくしておく。このようにすると、波数に対して余弦関数となる干渉信号と波数に対して正弦関数となる干渉信号とを同時に得ることができる。シフトさせる位相は、例えばπ／２である。ここで、上記光を分割する手段として方向性結合器を適用した場合には、分割直後の光の間に位相差π／２を生じるので、この影響を考慮して信号処理を行う必要がある。ただし、合波の仕方によらず、二つの干渉光は、一方が余弦関数となり、他方が正弦関数となる（符合が逆の場合も含めて。）。
【０１４０】
また、位相シフト手段として、例えば、方向性結合器等のように、分割後の光に位相差π／２を生じさせる光学部品等を適用することも可能である。このような光学部品等を信号光の光路や参照光の光路に適宜設けることにより、合波された光の位相差を例えばπ／２とすることができ、波数に対して余弦関数及び正弦関数として変化する干渉光を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置は、これを生産することによって精密機器等の製造業において利用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置の実施形態の全体概略構成図である。
【図２】図１のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置の測定ヘッドの概略構成図である。
【図３】方向性結合器の作用説明図である。
【図４】可変波長光発生装置からの出射光の波数と参照光の位相変調とのタイムチャートである。
【図５】本発明に係るオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置を用いた場合の観測結果を表わすグラフである。
【図６】従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ法での観測結果を表わすグラフである。
【図７】従来のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置（ＯＦＤＲ−ＯＣＴ）の一例の全体概略構成図である。
【図８】図７のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィ装置（ＯＦＤＲ−ＯＣＴ）の測定ヘッドの概略構成図である。
【図９】従来のOＦＤＲ−ＯＣＴ法の測定原理の説明図である。
【図１０】従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ法での観測結果を表わすグラフである。
【図１１】従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ法での観測結果を表わす他のグラフである。
【符号の説明】
【０１４３】
１１  可変波長光発生装置
１２  第一のカプラ
１３  第二のカプラ
１４  光位相変調器
１５  オプティカルサーキュレータ
１６  第三のカプラ
１７  第一の差動アンプ
１８  第二の差動アンプ
１９  光検出器
２０  Ｌｏｇアンプ
２１  演算制御装置
２２  表示装置
４０  測定ヘッド
４１  本体筒
４１ａ  入出光窓
４２  コリメートレンズ
４３  ガルバノミラー
４４  フォーカシングレンズ
５０  支持具
５１  可動ステージ
５２，５３  支持アーム
６０  細隙灯顕微鏡
１００  眼
【図１】
2006201087.tif 000040
【図２】
2006201087.tif 000041
【図３】
2006201087.tif 000042
【図４】
2006201087.tif 000043
【図５】
2006201087.tif 000044
【図６】
2006201087.tif 000045
【図７】
2006201087.tif 000046
【図８】
2006201087.tif 000047
【図９】
2006201087.tif 000048
【図１０】
2006201087.tif 000049
【図１１】
2006201087.tif 000050