(57)【要約】【課題】  ダイナミックレンジの劣化の原因を除去し、測定範囲を広くしたオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を提供する。【解決手段】  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、オプティカルサーキュレータ３５の光受入口から光送出口へ直接漏洩した測定光と参照光とが干渉することを防止する干渉防止手段（ファイバ４３、４４）を、測定光と参照光の光路に設け、更に、差動増幅器３７からの反射を防止するアイソレータ４５、４６と、カプラ３６からの２つの出力光の直流成分の差を小さくする可変アテネータ４７を、カプラ３６と差動増幅器３７の間に設ける。【選択図】  図６
2006300801.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の出力光を、測定光と参照光に分割する分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する共に、照射された前記測定光が前記測定対象により反射又は後方散乱された信号光を捕捉する測定光照射／信号光補足手段と、
前記測定光照射／信号光補足手段に接続され、前記測定光と前記信号光が逆方向に走行する双方方向性光路と、
分割手段により分割された前記測定光を入力する光受入口と、入力された前記測定光を前記双方方向性光路に出力すると共に前記双方方向性光路からの前記信号光を入力する光送出／光受入口と、入力された前記信号光を出力する光送出口とを有する進行方向制御手段と、
前記信号光と前記参照光とを合波する合波手段と、
前記合波手段からの出力光の強度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記合波手段からの出力光の強度から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して特定する特定手段とを有するオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記進行方向制御手段の前記光受入口から前記光送出口へ前記測定光が直接漏洩した漏洩光と前記参照光とが干渉することを防止する干渉防止手段を設けた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に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記干渉防止手段は、
前記分割手段から前記進行方向制御手段に至る前記測定光の光路長と前記進行方向制御手段から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和より、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長が、前記可変波長光発生手段の各出力光の可干渉距離の最大値以上に長くなるように設定した光路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２に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記分割手段から前記進行方向制御手段、前記双方向性光路を経由して前記測定対象に至る前記測定光の光路長と前記測定対象から前記双方向性光路、前記進行方向制御手段を経由して前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和と、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長と略等しくなるように、前記双方向性光路の光路長を設定した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１乃至請求項３のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記干渉防止手段は、
前記進行方向制御手段が、前記光受入口に入射する前記測定光に対する前記漏洩光を６０ｄＢ以上減衰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５】
請求項１、請求項２又は請求項４のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記分割手段から前記進行方向制御手段に至る前記測定光の光路長と前記進行方向制御手段から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和と、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長とが異なる場合、
前記干渉防止手段は、
前記漏洩光と前記参照光とが前記合波手段に同時に入射しないように、前記可変波長光発生手段からの出力光を間歇的に消灯する間歇消灯手段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１乃至請求項５のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記合波手段は、
前記信号光及び前記参照光の強度が前記可変波長光発生手段の波数によらず一定の場合に、波数に対して光強度が一定の第１成分と波数に対して光強度が振動する第２成分とからなる干渉光を出力する第１出力口と、
前記信号光及び前記参照光の強度が波数によらず一定の場合に、波数に対して光強度が一定の第３成分と波数に対して光強度が振動し、前記第２成分とは逆相の第４成分とからなる干渉光を出力する第２出力口とを有するものであり、
前記測定手段は、
前記第１出力口が光学的に結合された第１入力口と、前記第２出力口が光学的に結合された第２入力口とを有し、前記第１入力口に入射した光の強度と前記第２入力口に入射した光の強度との差を測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７】
請求項６に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記第１出力口と前記第１入力口の間に、前記第１入力口によって反射された光が前記第１出力口に戻ることを防止する反射防止手段を設け、
且つ、前記第２出力口と前記第２入力口の間に、前記第２入力口によって反射された光が前記第２出力口に戻ることを防止する他の反射防止手段を設けた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６又は請求項７に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段により測定される前記第１成分と前記第３成分の差を小さくする調整手段を設けた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８に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記調整手段を可変光減衰器とすると共に、
前記第１出力口と前記第１入力口の間、又は、前記第２出力口と前記第２入力口の間の少なくとも一方に、前記可変減衰器を配置した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８に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記調整手段は、
前記第１入力口に入射した光の強度と前記第２入力口に入射した光の強度のいずれか一方又は双方に重み付けをして、前記第１成分と前記第３成分の差を小さく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１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記可変波長光発生手段は、可変波長レーザからな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１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段は、
前記合波手段からの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手段であり、
前記特定手段は、
前記測定手段によって前記波数毎に計測された前記合波手段からの出力光の強度の集合から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して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１３】
請求項１２に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記特定手段は、
前記測定手段によって前記波数毎に計測された前記合波手段からの前記出力光の強度と前記波数からなる実数の組み合わせをフーリエ変換することで、前記測定対象の奥行き方向に対する反射強度又は後方散乱強度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１４】
請求項１２に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段は、
前記合波手段からの出力光の強度が前記波数に対して余弦関数として変化する第１出力光強度と、前記合波手段からの出力光の強度が前記波数に対して正弦関数又はその逆符号関数として変化すると第２出力光強度との双方を測定可能とするものであり、
前記特定手段は、
前記第１出力光強度及び前記第２出力光強度の集合から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して折り返しなく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１５】
請求項１４に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記特定手段は、
前記測定対象が１つの反射面のみから構成される場合、
ｚを、位置座表を示す変数、２Ｌを、前記分割手段から前記測定対象に至る前記測定光の光路長と前記測定対象から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和から、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長を差し引いた値とすると、
前記第１出力光強度及び前記第２出力光強度から、前記可変波長光発生手段の出力光の波数ｋ毎に、ｋ×（ｚ−２Ｌ）、又は、ｋ×（ｚ＋２Ｌ）のいずれか一方のみに対して、余弦又は正弦を取った関数のいずれか一方又は双方に比例する関数を算出し、
前記波数ｋ毎に算出した前記関数の総和を求めることで、前記測定対象の奥行き方向に対する反射強度又は後方散乱強度を折り返しなく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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置に関し、例えば、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ものである。
【背景技術】
【０００２】
（１）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の特徴
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の撮影法である（非特許文献１）。
ＯＣＴ法は、医療分野で既に実用化されており、十数μｍという高い分解能を生かして、網膜等の微細組織の断層像撮影に用いられている。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、この問題を解決すべく新しいＯＣＴ法を開発し（非特許文献２）、前眼部の広い範囲の測定に成功している（非特許文献５）。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である。本発明者等は、この方法をＯＦＤＲ−ＯＣＴ法（0ptical-frequency-domain-reflectmetory-OCT）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（0ptical-coherence-domain-reflectometory-OCT）と呼ぶこととする。
【０００４】
（２）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の構成
図１３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７１の光出射口を、光を２分割（例えば、９０：１０）する方向性結合器等からなる第１カプラ７２の光受入口に光学的に接続する。
【０００５】
方向性結合器等からなる第１カプラ７２の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、光を２分割（例えば、７０：３０）する方向性結合器等からなる分割手段である第２カプラ７３の光受入口に光学的に接続している。
【０００６】
第２カプラ７３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７５（以降、サーキュレータと省略する。）からなる進行方向制御手段の光受入口に光学的に接続している。この第２カプラ７３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、光を２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３カプラ７６の光受入口に光学的に接続している。サーキュレータ７５の光送出口は、第３カプラ７６の光受入口に光学的に接続している。又、サーキュレータ７５の光送出／光受入口は、図１４に示すような測定ヘッド９０（測定光照射手段）に接続する。この測定ヘッド９０は、測定対象である眼９６によって測定光が反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段としても機能する（信号光捕捉手段）。つまり、測定ヘッド９０は、測定光照射／信号光捕捉手段となる。
【０００７】
図１４に示すように、測定ヘッド９０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９２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９４と、測定光の進行方向を走査するガルバノミラー９３とから構成されている。
【０００８】
この測定ヘッド９０は、支持具８５に支持された細隙灯顕微鏡９５からスリット光（細隙光）照射系を外し、その空いた空間に取り付ける。細隙灯顕微鏡９５の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼９６の所望の位置近くに測定光を誘導することができる。
【０００９】
図１３に示すように、第３カプラ７６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１差動増幅器７７の光受入口に光学的に接続している。第１差動増幅器７７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２差動増幅器７８の一方の入力部に電気的に接続している。
【００１０】
他方、第１カプラ７２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器７９の光受入口に光学的に接続している。光検出器７９の出力部は、Ｌｏｇアンプ８０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ８０のＬｏｇ出力部は、第２差動増幅器７８の他方の入力部に電気的に接続している。
【００１１】
第２差動増幅器７８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８１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８１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８２の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置８１は、入力された情報に基づいて可変波長光発生装置７１及びガルバノミラー９３を制御することができるようになっている。
【００１２】
（３）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の測定原理
測定対象、例えば、前眼部によって、測定光（第２カプラ７３で７０％に分割されたレーザ光）が反射又は後方散乱されて生じた信号光は、第３カプラ７６によって参照光（第２カプラ７３で３０％に分割された可変波長光）と合波され干渉する。
【００１３】
合波された光は直流成分と干渉成分の和であるが、第１差動増幅器７７はこの干渉成分のみを抽出する。下記式（１）は、測定対対象が図１５のように反射面１００を１つだけ有するとした場合に、第１差動増幅器７７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。
【００１４】
【数１】
2006300801.tif 000003
【００１５】
２Ｌは、第２カプラ７３で分割され、第３カプラ７６で合波されるまでに第１分割光（分割比７０％）が走行した光路長（光の走行距離に屈折率を乗じたもの。以下同じ。）と第２分割光（分割比３０％）、即ち、参照光が走行した光路長との差であり、ｋiは可変波長光発生装置７１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。第１差動増幅器７７は上記Ｉd(ｋi)に比例した出力（正確には、その対数）を生成し、第２差動増幅器７８は可変波長光発生装置７１の出力の揺らぎを補正する。
【００１６】
図１５は、２Ｌ＝０となる位置から距離Ｄだけ離れた位置に、反射面１００が存在する場合を示している。反射面１００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、反射面の位置では２L＝２Ｄとなる。従って、反射面の位置に対応するＬの値はＤである。
【００１７】
断層像は、演算制御装置８１によって、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。
【００１８】
まず、Ｉd(ｋi)についてフーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換を行う。即ち、下記式（２）、（３）を算出する。
【００１９】
【数２】
2006300801.tif 000004
【００２０】
ここで、ｚは位置座標である。Ｎは可変波長光源７１の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は以下の式（４）で表される。なお、ｉ＝１，２，・・・，Ｎである。
【００２１】
【数３】
2006300801.tif 000005
【００２２】
次に、算出したＹc（ｚ）及びＹs（ｚ）から下記Ｙt（ｚ）を求める。
【００２３】
【数４】
2006300801.tif 000006
【００２４】
上記式（５）のＹt2（ｚ）、又は、その平方根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１つである本例の場合は、以下の式（６）で表される反射分布強度が得られる。
【００２５】
【数５】
2006300801.tif 000007
【００２６】
ここでＢ（ｚ）は、以下の式（７）で表され、ノイズフロアの一部を形成する。
【００２７】
【数６】
2006300801.tif 000008
【００２８】
式（６）の第１項でｘ＝（ｚ−２Ｌ）／２×Δｋとおくと、第１項は、（ｓｉｎ（Ｎ・ｘ）／ｓｉｎｘ）2となる。
【００２９】
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。又、第２項においても、同様に、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。即ち、この項は、折り返し像を生成する。
【００３０】
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０となる。
【００３１】
通常は、ｘ＜０には測定対象が存在しないように光路長を調整し、ｘ≧０に対してのみ、Ｙt2（２ｘ）をプロットする。従って、Ｙt2（２ｘ）をｘに対してプロットしても折り返し像は現れず、上記プロットにより反射（又は後方散乱）強度の深さ方向の分布を得ることができる。
【００３２】
【非特許文献１】陳  健培  0PTRONICS(2002), N07, 179
【非特許文献２】T. Amano, H. Hiro-0ka, 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、応用物理  第７１巻  第１１号(2002), p1362〜1366.
【非特許文献４】Handbook of Optical Coherence Tomography, edited by Brett E. Bouma and Guillermo J. Tearney, p.364-p.367.
【非特許文献５】第４０回日本眼光学会第１９回眼科ＭＥ学会合同学会総会プログラム・抄録集  2004 p.61.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３３】
（１）ダイナミックレンジと深さ方向の測定限界の関係
ＯＣＴ法の性能を決める重要な要因の１つにダイナミックレンジがある。
ダイナミックレンジとは、ノイズと信号強度の比を意味し、その理論的限界は信号強度（式（６））の最大値Ｎ2とノイズフロア（ｚ＞＞０とした時の式（６）の値）の強度比によって決まる。
【００３４】
図１６は、深さ方向の位置座標ｘに対する信号強度（式（６））の変化を表したものである。横軸は測定対象の深さ方向に対する位置座標ｘを、縦軸は式（６）で表される信号強度Ｙt2（２ｘ）の対数を表している（Ｙt2（０）の値で規格化されている。）。この図は、Ｌ＝０、即ち、ｘ＝０でＹt2（２ｘ）が最大値を持つ例を示したものであり、ｘ≧０に対してプロットした（即ち、信号強度のピーク１０１の片側半分のみを示している。）。
【００３５】
生体組織等からのＯＦＤＲ−ＯＣＴ信号は、殆どの場合、表面からの反射光強度が内部からの後方散乱光強度より格段に強い。このため、表面反射ピークのノイズフロアが測定対象内部からの後方散乱光の測定を妨げる。図１６を用いて、この状況を具体的に説明する。Ｌ＝０の位置に表面があるとし、ピーク１０１は表面反射によるＯＦＤＲ−ＯＣＴ信号を表すとする。仮に、測定対象内部における後方散乱率（散乱体に入射する測定光の強度に対する後方散乱された光の強度の比）と測定対象表面における反射率が等しかったとする。測定光は、測定対象内部に進むに従って散乱され指数関数的に減少する。従って、測定対象内部の散乱体からのＯＦＤＲ−ＯＣＴ信号のピーク強度は、図１６の減衰直線１０３のように深さ方向に対して直線的に減少する。
【００３６】
一方の表面反射によるノイズフロア１０２は、位置座標ｘに対して緩やかにしか減少しないので両者はいずれ交わり、この交点１０４より深い位置ではノイズフロア１０２の方が測定対象内部からのＯＦＤＲ−ＯＣＴ信号１０３より強くなる。
従って、断層像の撮影は交点１０４より深い位置では不可能であり、即ち、ピーク１０１のノイズフロア１０２に対する比、即ち、ダイナミックレンジが大きいほど、深い位置まで断層像の撮影が可能である。
【００３７】
（２）現実のダイナミックレンジ
式（６）で決まるノイズフロアは、式（２）及び式（３）によってＹc（ｚ）及びＹs（ｚ）を計算する際に、測定値Ｉd(ｋi)に窓関数（例えば、ガウス関数）を乗ずれば劇的に減少させることができる（但し、分解能は劣化する。特願２００４−２０２９５７号）。
しかしながら、図１３に示した装置で生体組織のＯＦＤＲ−ＯＣＴ信号を測定すると、通常反射光強度が最も強くなる組織表面の信号強度を０ｄＢとしてノイズフロアを評価する場合、適当な窓関数を用いて理論上のノイズフロアの値を−７０ｄＢとしても、測定値は−４５ｄＢ以上となり、期待される値−７０ｄＢより格段に大きな値になってしまう。このため、従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置には、測定範囲を十分にとれないという問題があった。
【００３８】
（３）本発明が解決しようとする課題
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、ダイナミックレンジの劣化の原因を除去し、測定範囲を広くしたオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
上記課題を解決する第１の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、
可変波長光発生手段と、
前記可変波長光発生手段からの出力光を、測定光と参照光に分割する分割手段と、
前記測定光を測定対象に照射する共に、照射された前記測定光が前記測定対象により反射又は後方散乱された信号光を捕捉する測定光照射／信号光補足手段と、
前記測定光照射／信号光補足手段に接続され、前記測定光と前記信号光が逆方向に走行する双方方向性光路と、
分割手段により分割された前記測定光を入力する光受入口と、入力された前記測定光を前記双方方向性光路に出力すると共に前記双方方向性光路からの前記信号光を入力する光送出／光受入口と、入力された前記信号光を出力する光送出口とを有する進行方向制御手段と、
前記信号光と前記参照光とを合波する合波手段と、
前記合波手段からの出力光の強度を測定する測定手段と、
前記測定手段によって測定された前記合波手段からの出力光の強度から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して特定する特定手段とを有するオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記進行方向制御手段の前記光受入口から前記光送出口へ前記測定光が直接漏洩した漏洩光と前記参照光とが干渉することを防止する干渉防止手段を設けたことを特徴とする。
【００４０】
上記課題を解決する第２の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、
上記第１の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記干渉防止手段は、
前記分割手段から前記進行方向制御手段に至る前記測定光の光路長と前記進行方向制御手段から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和より、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長が、前記可変波長光発生手段の各出力光の可干渉距離の最大値以上に長くなるように設定した光路であることを特徴とする。
【００４１】
上記課題を解決する第３の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、
上記第２の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記分割手段から前記進行方向制御手段、前記双方向性光路を経由して前記測定対象に至る前記測定光の光路長と前記測定対象から前記双方向性光路、前記進行方向制御手段を経由して前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和と、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長と略等しくなるように、前記双方向性光路の光路長を設定したことを特徴とする。
【００４２】
例えば、分割手段から進行方向制御手段に至る測定光の光路長と進行方向制御手段から合波手段に至る信号光の光路長との和と、分割手段から合波手段に至る参照光の光路長とを等しくした場合、双方向性光路の光路長を、分割手段から合波手段に至る参照光の光路長の半分に設定すれば、分割手段から進行方向制御手段、双方向性光路を経由して測定光照射／信号光補足手段に至る測定光の光路長と測定光照射／信号光補足手段から双方向性光路、進行方向制御手段を経由して合波手段に至る信号光の光路長との和と、分割手段から合波手段に至る参照光の光路長と略等しくなる。
【００４３】
上記課題を解決する第４の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、
上記第１乃至第３の発明のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記干渉防止手段は、
前記進行方向制御手段が、前記光受入口に入射する前記測定光に対する前記漏洩光を６０ｄＢ以上減衰するものであることを特徴とする。
【００４４】
上記課題を解決する第５の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、
上記第１、第２、第４の発明のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記分割手段から前記進行方向制御手段に至る前記測定光の光路長と前記進行方向制御手段から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和と、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長とが異なる場合、
前記干渉防止手段は、
前記漏洩光と前記参照光とが前記合波手段に同時に入射しないように、前記可変波長光発生手段からの出力光を間歇的に消灯する間歇消灯手段であることを特徴とする。
【００４５】
上記課題を解決する第６の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、
上記第１乃至第５の発明のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記合波手段は、
前記信号光及び前記参照光の強度が前記可変波長光発生手段の波数によらず一定の場合に、波数に対して光強度が一定の第１成分と波数に対して光強度が振動する第２成分とからなる干渉光を出力する第１出力口と、
前記信号光及び前記参照光の強度が波数によらず一定の場合に、波数に対して光強度が一定の第３成分と波数に対して光強度が振動し、前記第２成分とは逆相の第４成分とからなる干渉光を出力する第２出力口とを有するものであり、
前記測定手段は、
前記第１出力口が光学的に結合された前記第１入力口と、前記第２出力口が光学的に結合された前記第２入力口とを有し、第１入力口に入射した光の強度と第２入力口に入射した光の強度との差を測定するものであることを特徴とする。
【００４６】
上記課題を解決する第７の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、
上記第６の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おいて、
前記第１出力口と前記第１入力口の間に、前記第１入力口によって反射された光が前記第１出力口に戻ることを防止する反射防止手段を設け、
且つ、前記第２出力口と前記第２入力口の間に、前記第２入力口によって反射された光が前記第２出力口に戻ることを防止する他の反射防止手段を設けたことを特徴とする。
【００４７】
上記課題を解決する第８の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、
上記第６又は第７の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段により測定される前記第１成分と前記第３成分の差を小さくする調整手段を設けたことを特徴とする。
【００４８】
上記課題を解決する第９の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、
上記第８の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記調整手段を可変光減衰器とすると共に、
前記第１出力口と前記第１入力口の間、又は、前記第２出力口と前記第２入力口の間の少なくとも一方に、前記可変減衰器を配置したことを特徴とする。
【００４９】
上記課題を解決する第１０の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、
上記第８の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記調整手段は、
前記第１入力口に入射した光の強度と前記第２入力口に入射した光の強度のいずれか一方又は双方に重み付けをして、前記第１成分と前記第３成分の差を小さくするものであることを特徴とする。
【００５０】
上記課題を解決する第１１の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、
上記第１乃至第１０の発明のいずれかに記載オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記可変波長光発生手段は、可変波長レーザからなることを特徴とする。
【００５１】
上記課題を解決する第１２の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、
上記第１乃至第１１の発明のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段は、
前記合波手段からの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手段であり、
前記特定手段は、
前記測定手段によって前記波数毎に計測された前記合波手段からの出力光の強度の集合から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して特定するものであることを特徴とする。
【００５２】
上記課題を解決する第１３の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、
上記第１２の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記特定手段は、
前記測定手段によって前記波数毎に計測された前記合波手段からの前記出力光の強度と前記波数からなる実数の組み合わせをフーリエ変換することで、前記測定対象の奥行き方向に対する反射強度又は後方散乱強度を特定するものであることを特徴とする。
【００５３】
上記課題を解決する第１４の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、
上記第１２の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記測定手段は、
前記合波手段からの出力光の強度が前記波数に対して余弦関数として変化する第１出力光強度と、前記合波手段からの出力光の強度が前記波数に対して正弦関数又はその逆符号関数として変化すると第２出力光強度との双方を測定可能とするものであり、
前記特定手段は、
前記第１出力光強度及び前記第２出力光強度の集合から、前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射又は後方散乱強度とを、前記測定対象の奥行き方向に対して折り返しなく特定するものであることを特徴とする。
【００５４】
上記課題を解決する第１５の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、
上記第１４の発明に記載のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、
前記特定手段は、
前記測定対象が１つの反射面のみから構成される場合、
ｚを、位置座表を示す変数、２Ｌを、前記分割手段から前記測定対象に至る前記測定光の光路長と前記測定対象から前記合波手段に至る前記信号光の光路長との和から、前記分割手段から前記合波手段に至る前記参照光の光路長を差し引いた値とすると、
前記第１出力光強度及び前記第２出力光強度から、前記可変波長光発生手段の出力光の波数ｋ毎に、ｋ×（ｚ−２Ｌ）、又は、ｋ×（ｚ＋２Ｌ）のいずれか一方のみに対して、余弦又は正弦を取った関数のいずれか一方又は双方に比例する関数を算出し、
前記波数ｋ毎に算出した前記関数の総和を求めることで、前記測定対象の奥行き方向に対する反射強度又は後方散乱強度を折り返しなく特定するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によれば、干渉防止手段を用いるので、ダイナミックレンジの劣化を防止し、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法での測定範囲（測定深さ）を拡大させることができる。又、可変波長レーザ光源を用いる他のＯＣＴ法（例えば、チャープＯＣＴ法（非特許文献４））に、本発明の干渉防止手段を適用することで、他のＯＣＴ法でのダイナミックレンジの劣化も防止し、その測定範囲を拡大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
（Ｉ）ダイナミックレンジ劣化の原因
（Ａ）考えられるノイズフロアの発生原因
現実の測定においては、上述した測定原理に基づくノイズフロアだけでなく、以下に示す種々のノイズによってもノイズフロアを発生しうる。
（１）熱雑音
通常、アンプの熱雑音が問題となる。
（２）ショットノイズ
電流が電子の電荷素量で量子化されていることによるノイズ
（３）Ａ／Ｄボードの量子化ノイズ等
（４）ＲＩＮ（re1ative intensity noise）
波数の切り替えにともなうレーザ光強度の揺らぎ、波数の設定値からの揺らぎ、干渉計の機械的・熱的な揺らぎ等による測定光強度や参照光強度の揺らぎによって生じるノイズ
（５）干渉ノイズ
意図しない参照光の反射によってもたらされる参照光自身の自己干渉、意図しない測定光の反射によってもたらされる参照光との干渉等
【００５７】
（Ｂ）ノイズフロア発生原の解明
本発明者等は、詳細に検討した結果、上記（１）〜（４）は、上記ノイズフロア（以下、「過大ノイズフロア」と呼ぶこととする。）の主たる発生原因ではないことを突き止めた。残る原因としては（５）の干渉ノイズが考えられる。
参照光及び測定光の反射は、図１３に示す装置を構成する光学部品の接続点すべてにおいて起こり得るものであり、その特定は容易ではない。
しかしながら、本発明者等は、以下に示す通り、鋭意検討した結果、発生源の特定することに成功した。
【００５８】
（１）ステップ１：反射光発生点の特定
まず、測定系を構成する各光学部品の前後に適宜アイソレータを挿入し、反射光発生点の特定を試みた。
図１に実験装置の概要を示し、その構成を簡単に説明する。
実験装置においては、可変波長光発生装置１の光出射口に、光を２分割するカプラ２を光学的に接続し、分割された一方側の光路３を、サーキュレータ５を介して、カプラ６へ光学的に接続し、分割された他方側の光路４を、直接カプラ６へ光学的に接続する。サーキュレータ５から供給される光は、コリメータレンズ７、ガルバノミラー８、フォーカシングレンズ９を経て、サンプル１０に照射され、サンプル１０から反射（後方散乱）された光は、再び、フォーカシングレンズ９、ガルバノミラー８、コリメータレンズ７を経て、カプラ６へ入力される。そして、光を合波するカプラ６からの２つの光路を、フォトレシーバ１１に光学的に接続して、その出力をＡ／Ｄ変換器１２にて変換して、コンピュータ１３へ入力し、コンピュータ１３により可変波長光発生装置１の出力を制御している。
【００５９】
最初に、アイソレータを図１に示す位置ａ〜ｇに順次挿入し、ノイズフロアの変化を観察した。ａでは変化なし、ｂとｃにペアで挿入しても変化なし、ｄとｅにペアで挿入しても変化なし、ｆとｇにペアで挿入することにより数ｄＢのノイズフロアの減少が見られた。これは、フォトレシーバ１１内（図１３の第１差動増幅器７７に相当）のディテクタからの反射光をアイソレータがブロックした結果と考えられる。
【００６０】
（２）ステップ２：ＲＩＮの部分的除去
図１３において、第３カプラ７６を分割比５０：５０にし、第１差動増幅器７７を用いる方法は、バランス検出法として知られ、信号の直流成分を除去し、式（１）の干渉信号のみを取り出すための効果的な方法として知られている。しかし、第３カプラ７６の分割比を厳密に５０：５０とすることはできず、わずかなずれがノイズフロアを増大させる。そこで、図１での位置ｆとｇの出力の直流成分がわずかに大きい側のｆ又はｇの位置に可変減衰器（アテネータ１４）を挿入し（図２参照）、減衰量を調整したところ、数ｄＢの改善が見られた。
【００６１】
しかし、依然ノイズフロアは大きく、参照光や測定光の反射に起因する干渉ノイズ以外にも何らかのノイズ発生源が存在することが示唆された。
【００６２】
（３）ステップ３：クロストーク光の影響
その後、鋭意検討を進めた結果、遂にサーキュレータ５の光受入口と光送出口の間に残存していたクロストークが、上記過大ノイズフロアの主たる発生源であることを突き止めた。
【００６３】
以下に、その解明過程を示す。
図３のように、サーキュレータ５から測定対象（サンプル１０）に至る光路において、コリメーター７から先の部分を外し（光コネクタ（１５ａ、１５ｂ）を取り外す。）、ノイズフロアの変化を観察した。この状態では、試料光Ｓ１の光路（測定光、信号光の光路）が遮断され、カプラ６からなる合波手段には信号光が到達しないので、本来ならばノイズフロアは発生しないはずである。しかし、驚くべきことに、このようにしてもノイズフロアは減少しなかった。この現象を説明するため、サーキュレータ５の光受入口ｈから入射した測定光の１部が、光送出口ｊに漏れて漏洩光（クロストーク光）となり、この漏洩光と参照光Ｓ２とが干渉して、ノイズフロアを形成しているではないかとの仮説を立てた。
【００６４】
そこで、試料光Ｓ１の光路を確実に遮断するため、サーキュレータ５の後に配置した光コネクタ１６を外して、ノイズフロアの変化を観察した。結果は、ノイズフロアが十数ｄＢも減少し、上記仮説が裏付けられた。
【００６５】
ＯＣＴ装置において、このような現象（測定光が信号光の光路へ漏れることによってノイズフロアが発生するという現象）が報告された例はかつてなかった。従って、過大ノイズフロアの発生原因として、サーキュレータ５のクロストーク光を予見することは当業者にとって極めて困難であり、本発明者等の洞察力によって初めて解明された現象と確信する。
【００６６】
（II）干渉の除去
（１）サーキュレータ自体のクロストークの低減
クロストーク光の影響を除去するためには、サーキュレータ５の性能をあげクロストークを無くせばよい。使用したサーキュレータはファイバ光学系を組み立てる際、よく用いられるものであり、そのクロストークは、５０〜６０ｄＢであった。クロストーク６０ｄＢ以上のサーキュレータに替えたところ、ノイズフロアは減少した。従って、クロストークが６０ｄＢ以上、好ましくは７０ｄＢ以上、更に好ましくは８０ｄＢ以上のサーキュレータを用いることが、１つの解決策と考えられる。
【００６７】
（２）可干渉距離を考慮した装置構成
しかし、サーキュレータ５のクロストークを少なくすることは容易ではない。そこで、本発明者等は、サーキュレータ５でクロストーク光が発生してもノイズフロアの形成には寄与しないような装置を探求することとした。
【００６８】
そのためには、クロストーク光と参照光が干渉しない手段を構築することが最も効果的と考え、幾つか方法を試みた。その中でも、クロストーク光側（試料光Ｓ１側）の光路長と参照光Ｓ２の光路長の差を、可変波長光発生装置１（例えば、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ光等の半導体レーザ）の可干渉距離よりも長くすることが、もっとも簡便で有効であることを本発明者等は見出した。
【００６９】
具体的には、図４のように参照光Ｓ２の光路ｍｎ間に、半導体レーザの可干渉距離に匹敵する長さ７ｍ（光路長（光学長）１０ｍ）の光ファイバ１８を挿入した。又、試料光Ｓ１の光路と参照光Ｓ２の光路の光路長の調整するため、サーキュレータ５の光受口／光送出口ｉから先のｋｌ間には、ｍｎ間に挿入した光ファイバ１８の半分の長さ（３．５ｍ）の光ファイバ１７を挿入した。この結果、ノイズフロアが１５ｄＢ減少した。このようにノイズフロアが大幅に減少し、測定に用いたレーザの揺らぎ、即ち、ＲＩＮの観測が可能になった。このことは、もはや干渉ノイズがノイズフロア発生の主たる原因ではないことを示している。このような大幅なノイズフロアの低減は、測定可能範囲を大幅に拡大するものである。
【００７０】
なお、挿入する光ファイバの好ましい長さは、光源として用いる可変波長の半導体レーザの可干渉距離によって決まる。半導体レーザのレーザ光の可干渉距離は、干渉計、例えば、図５のようなマイケルソン干渉計を用いて測定することができる。マイケルソン干渉計に入射する光の電界をＥ（ｔ）、遅延時間をτとすると、光検出器２１の出力ｉdは、以下の式（８）のようになる。
【００７１】
【数７】
2006300801.tif 000009
【００７２】
ここで、文字式の上に付けたバーは時間平均を意味する。又、遅延時間τは、ハーフミラー２２とミラー２３の距離Ｌ1及びハーフミラー２２と可動ミラー２４の距離Ｌ2から、以下の式（９）によって求めることができる。
【００７３】
【数８】
2006300801.tif 000010
ここで、ｃは光の速度を表す。
【００７４】
式（８）は、τに依存しない成分と依存する成分からなっている。τに依存する成分を、Ｃ（τ）とすると以下の式（１０）で表されることが知られている。
【００７５】
【数９】
2006300801.tif 000011
ここで、ω0は光の角周波数、パラメータτcはレーザ電磁界のコヒーレント時間と呼ばれている。
【００７６】
Ｃ（τ）は干渉成分を表す項であり、式（９）及び式（１０）から、Ｃ（τ）の包絡線は、試料光路と参照光路の差「２・｜Ｌ1−Ｌ2｜」に対して指数関数的に減少することが分かる。そこで、本発明では、Ｃ（τ）（遅延時間τに依存する干渉信号成分）がＣ（０）の半分になる際の光路長の差「２・｜Ｌ1−Ｌ2｜」を可干渉距離と定義することとする。
【００７７】
以上のように定義すると、ｍｎ間に挿入する光ファイバ１８の光学長の値としては、可干渉距離（全走査波数の可干渉距離の中で最大のもの。以下、同じ。）が望ましく、更に好ましくは可干渉距離の２倍、更には４倍、更には８倍、更には１６倍が望ましい。なお、上記好ましい値は、ｍｎ間にファイバを挿入しない状態では、試料光Ｓ１の光路と参照光Ｓ２の光路との光路長の差はないもとした場合の値である。
【００７８】
ＳＳＧ−ＤＢＲレーザで実際にノイズフロアが効果的に低減できる値を確認したところ、挿入する光ファイバの光路長（光の道筋に沿った長さに屈折率を乗じた値。場所により、屈折率が異なる場合には、各部分の長さに、その部分の屈折率を乗じたものの総和。）の好ましい値は、ｍｎ間で５ｍ以上（ｋｌ間：２．５ｍ以上）、更に好ましくはｍｎ間で１０ｍ以上（ｋｌ間：５ｍ以上）、更に好ましくはｍｎ間で２０ｍ以上（ｋｌ間：１０ｍ以上）、更に最も好ましくはｍｎ間で４０ｍ以上（ｋｌ間：２０ｍ以上）であった。ＳＳＧ−ＤＢＲレーザの可干渉距離は、半導体としては典型的なものであり、他の半導体レーザからなる可変波長レーザでも好ましい値は、略同じ値となる。
【００７９】
（３）信号光と参照光が同時に到達しない装置構成
クロストーク光を参照光とを干渉させない手段（干渉防止手段）としては、上記光路長を調整する手段以外にも、可変波長光を干渉計内で間歇的に走行させ、クロストーク光がカプラ６に到達した時には参照光が消灯しているが、信号光が到達した場合には参照光が点灯するようにした手段も適用可能である（間歇消灯手段）。可変波長光を間歇的に走行させるためには、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザ１とカプラ２の間に光変調器、例えば、マッハツエンダ変調器（波長チャープが生じないものが好ましい。）を配置すれば良い。
【実施例１】
【００８０】
図６は、本発明者等が開発したノイズフロアを低減させたＯＦＤＲ−ＯＣＴ断層像撮影装置である。測定対象は人の前眼部である。
【００８１】
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３１の光出射口を、光を２分割（例えば、９０：１０）する方向性結合器等からなる第１カプラ３２の光受入口に光学的に接続する。
【００８２】
方向性結合器等からなる第１カプラ３２の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、光を２分割（例えば、７０：３０）する方向性結合器等からなる分割手段である第２カプラ３３の光受入口に光学的に接続している。つまり、可変波長光発生装置３１からの出力光を測定光側（分割割合７０％側）と参照光側（分割割合３０％側）に分割している。
【００８３】
第２カプラ３３の一方側（分割割合７０％側）の光送出口は、サーキュレータ３５（クロストーク５０〜６０ｄＢ）からなる進行方向制御手段の光受入口に光学的に接続している。この第２カプラ３３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、光を２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３カプラ３６の光受入口に光学的に接続している。
【００８４】
サーキュレータ３５の光送出／光受入口は、測定光と信号光が逆方向に走行可能な双方向性光路となる光ファイバ４３を介して、図７に示すような測定ヘッド５０に接続されており、サーキュレータ３５の光送出口は、第３カプラ３６の光受入口に光学的に接続されている。つまり、サーキュレータ３５においては、第２カプラ３３により分割された測定光が光受入口に入力され、入力された測定光が光送出／光受入口から光ファイバ４３に出力されると共に、光ファイバ４３からの信号光が光送出／光受入口に入力され、入力された信号光が光送出口から第３カプラ３６へ出力されている。
【００８５】
又、上記測定ヘッド５０は、測定光を測定対象に照射する手段（測定光照射手段）であると共に、測定対象である眼６６によって測定光が反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段（信号光捕捉手段）としても機能する（測定光照射／信号光捕捉手段）。
【００８６】
詳細には、図７に示すように、測定ヘッド５０は、支持具６０に支持された可動ステージ６１上に設けられており、可動ステージ６１に支持され、先端側の周壁の一部に入出光窓５１ａを形成した本体筒５１と、本体筒５１の内部の基端側に配設されると共にサーキュレータ３５と光学的に接続され、光ファイバ４３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５２と、本体筒５１の内部の先端側に配設され、その配向方向を変更して、測定光を水平方向に走査する可能なガルバノミラー５３と、本体筒５１の内部のコリメートレンズ５２とガルバノミラー５３との間に配設され、平行ビームを前眼部に集光するフォーカシングレンズ５４とを備えている。
【００８７】
又、支持具６０には、被験者の眼６６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６２、６３が設けられると共に、照射位置確認手段である黙視確認用の顕微鏡６５が取り付けられている。すなわち、測定ヘッド５０は、通常、眼科診断に用いられている細隙灯顕微鏡からスリット光（細隙光）照射系を外して空いた空間に取り付けられている。そして、細隙灯顕微鏡の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼６６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。
【００８８】
つまり、サーキュレータ３５の光受入口に入力された測定光は、サーキュレータ３５の光送出／光受入口から測定ヘッド５０の本体筒５１内部のコリメートレンズ５２に入射し、平行ビームに成形されてフォーカシングレンズ５４で集光された後、ガルバノミラー５３を介して本体筒５１の入出光窓５１ａから出射し、眼６６に照射される。眼６６に照射された測定光は、眼６６により反射（又は後方散乱）されて信号光となり、反射（又は後方散乱）された信号光は、本体筒５１の入出光窓５１ａから内部に入射し、ガルバノミラー５３で反射し、フォーカシングレンズ５４、コリメートレンズ５２を経由して、本体筒５１の基端側からサーキュレータ３５の光送出／光受入口に入射する。そして、入射された信号光は、サーキュレータ３５の光送出口から出力されて、第３カプラ３６に入力され、第３カプラ３６において、信号光と参照光が合波されると共に２分割（例えば、５０：５０）されて出力される。
【００８９】
本実施例においては、第２カプラ３３と第３カプラ３６の間にある参照光路（分割比３０％）の光路長が、第２カプラ３３とサーキュレータ３５間の光路長及びサーキュレータ３５と第３カプラ３６間の光路長との和より、可変波長光源３１の最大可干渉距離１０ｍだけ長くなるように、参照光の光路を構成する光ファイバ４４の長さが調節されている。つまり、光ファイバ４４の長さを適切に調節することで、サーキュレータ３５の光受入口から光送出口へ直接漏洩した測定光の漏洩光と参照光との干渉を防止することになる（干渉防止手段）。
【００９０】
又、サーキュレータ３５と測定対象との間の光路長が可変波長光発生装置３１の最大可干渉距離の半分５ｍに等しくなるように、サーキュレータ３５と測定対象との間の光ファイバ４３の長さを調整する。これは、第２カプラ３３とサーキュレータ３５間の光路長及びサーキュレータ３５と第３カプラ３６間の光路長との和と、光ファイバ４４を除いた第２カプラ３３と第３カプラ３６の間にある参照光路（分割比３０％）の光路長とが等しい場合に、光ファイバ４３の光路長を、光ファイバ４４の光路長の半分に設定すれば、第２カプラ３３からサーキュレータ３５、光ファイバ４３を経由して測定対象（眼６６）に至る測定光の光路長と測定対象（眼６６）から光ファイバ４３、サーキュレータ３５を経由して第３カプラ３６に至る信号光の光路長との和と、第２カプラ３３と第３カプラ３６の間の参照光の光路長と略等しくすることを意味する。
【００９１】
又、図６に示すように、第３カプラ３６の一方側の光送出口（第１出力口）は、反射防止手段となるアイソレータ４５、調整手段となる可変アテネータ４７を介して、光の強度を検出する光検出機能を有する第１差動増幅器３７（測定手段）の光受入口（第１入力口）に光学的に接続している。又、第３カプラ３６の他方側の光送出口（第２出力口）は、反射防止手段となるアイソレータ４６を介して、第１差動増幅器３７の他の光受入口（第２入力口）に光学的に接続している。つまり、第１差動増幅器３７と第３カプラ３６の間にアイソレータ４５、４６挿入することで、第１差動増幅器３７から反射された光が第３カプラ３６の光送出口に戻ることを防止している。そして、第１差動増幅器３７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２差動増幅器３８の入力部に電気的に接続している。
【００９２】
他方、第１カプラ３２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器３９の光受入口に光学的に接続している。光検出器３９の出力部は、Ｌｏｇアンプ４０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ４０のＬｏｇ出力部は、第２差動増幅器３８の入力部に電気的に接続している。
【００９３】
第２差動増幅器３８の出力部は、演算制御装置４１（特定手段）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４１では、測定された光の強度から、測定光が反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度を求め、測定対象の奥行き方向（深さ方向）に対する後方散乱強度分布、即ち、コヒーレンス干渉波形を合成している。又、演算制御装置４１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４２の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置４１は、入力された情報に基づいて可変波長光発生装置３１及びガルバノミラー５３を制御することができるようになっている。
【００９４】
図６においては、第３カプラ３６の２つの光出力口の何れか一方、具体的には、アイソレータ４５側に可変アテネータ４７（可変減衰器）が挿入されているが、可変アテネータ４７が挿入される光路は、以下のように定められる。
【００９５】
現実に使用し得る３ｄＢカプラの分割比は完全には５０：５０でない。又、差動増幅器における光検出器の感度も２つの入力の間で僅かに異なる。このため、図８のように、信号光の光路を４８ａ、４８ｂの位置で切断し、参照光のみが第３カプラ３６に入力するようにした場合、本来は、差動増幅機能を有する光検出器（Auto-balanced photoreceiver）の出力は零となるはずであるが、完全には零とならない。そこで、上記光検出器の出力の正負から光信号が強く検知されている側の干渉光路を特定し、特定した光路に可変アテネータ４７を挿入する。
【００９６】
そして、信号光の光路が４８ａ、４８ｂで切断された状態で、光検出器の出力が可変アテネータ４７の挿入前より小さくなるように、可変アテネータ４７の減衰率を調整する。又は、実際に、A-line（奥行き方向の走査）を観察しながら、ノイズフロアが極小になるように、可変アテネータ４７の減衰率を調整してもよい。
【００９７】
又、例えば、信号光、参照光の強度が可変波長光発生装置３１の波数によらず一定の場合に、波数に対して光強度が一定の第１成分と波数に対して光強度が振動する第２成分とからなる干渉光を、第３カプラ３６の一方の光送出口（第１出力口）から出力し、波数に対して光強度が一定の第３成分と波数に対して光強度が振動し、上記第２成分とは逆相の第４成分とからなる干渉光を、他方の光送出口（第２出力口）から出力するようにして、第１差動増幅器３７に測定された上記第１成分と上記第３成分の光の強度差が小さくなるように、可変アテネータ４７の減衰率を調整してもよい。
【００９８】
（操作方法）
最初に、細隙灯顕微鏡の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼６６の所望の位置近くに測定光を誘導する。
【００９９】
次に、演算制御装置４１からの指令を出し、可変波長光発生装置３１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（図９参照）、波数毎に測定を行う。
【０１００】
従って、第２差動増幅器３８は、各波数ｋiに対して、以下の式（１１）に比例した信号を出力する。
【０１０１】
【数１０】
2006300801.tif 000012
【０１０２】
この出力をアナログ／デジタル変換機でデジタル信号に変換し、演算制御装置４１で読み取る。演算制御装置４１は、この値をｋiに関連付けて記憶することで、波数毎の測定結果の集合（データ）が収集されていく。
【０１０３】
次に、演算制御装置４１よりガルバノミラー５３に指令を出し、測定対象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。新しい照射位置に対しても、上に述べたものと同様の測定を行う。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。
【０１０４】
測定終了後、収集したデータを用いて、演算制御装置４１は、式（２）〜式（５）に基づいて、測定点毎に深さ方向の反射又は後方散乱強度の分布Ｙt2（ｚ）を算出し断層像を構築する。
【０１０５】
構築された断層像では、ノイズフロアが、アイソレータ４５、４６を挿入したことにより５ｄＢ改善し、可変アテネータ４７の減衰量を調整することによって５ｄＢ改善し、光路長を調整したことにより１５ｄＢ改善し、トータルで２５ｄＢ低減した。
【０１０６】
なお、アイソレータ４５、４６の後ろの双方に可変アテネータ４７を配置してもよい。この場合には、より大きな干渉光を出力する第３カプラ３６の出力口を、予め調べておく必要がない。
【０１０７】
本実施例では、波数を階段状に増加するように走査しているが、波数の走査は必ずしもこのようにしなければならないわけではなく、所定の時間内に必要な波数を全て走査することができるものであれば、どのような走査方法でも良い。例えば、波数が階段状に漸次増加するのではなく、漸次減少するものであって良いし、断層像の構築に必要な波数総てをランダムに走査するものであっても良い。
【０１０８】
又、本実施例では、第３カプラ３６の出力のアンバランスを補正するために、可変アテネータ４７を用いたが、例えば、以下に示すように、入力光の強度に重み付けをして差をとる差動増幅器を用いてもよい。
【０１０９】
通常、差動増幅器は、２つの入力Ｖ1とＶ2の差に比例する出力Ｖ0＝β（Ｖ2−Ｖ1）を出力するように作られている。図１０のＡ３と４つの抵抗値Ｒcの抵抗の組み合わせの回路は、β＝１の差動増幅器になっていて、Ｖ0＝Ｖ2’−Ｖ1’である。
【０１１０】
差動増幅器の出力を、２つの入力電圧の等価な引き算でなく、重みを付けた引き算回路にする方法としては、例えば、図１０に示すように、通常の差動増幅器の前に、増幅器（Ａ１、Ａ２）を入れ、これらの増幅度を望ましい重みにするように、増幅度を調整する。
【０１１１】
図１０において、Ｖ1’、Ｖ2’及び出力電圧Ｖ0は、以下の式（１２）となる。
【０１１２】
【数１１】
2006300801.tif 000013
Ｒf1とＲf2を可変抵抗にすれば、電圧Ｖ1とＶ2の重みを変えることができる。上記構成により、第３カプラ３６の一方の光送出口（第１出力口）から出力され、波数に対して光強度が一定の第１成分と、第３カプラ３６の他方の光送出口（第２出力口）から出力され、波数に対して光強度が一定の第３成分に重みを付けて、これらの差を小さくするように補正することが可能となる（調整手段）。
【０１１３】
なお、本実施例では、対数出力を必要とするが、これは、Ｖ0を更に対数に変換する回路によって容易に実現できる。
【０１１４】
上記差動増幅器では、信号光の光路が４８ａ、４８ｂで切断された状態で（図８参照）、差動増幅器の出力が、より小さくなるように各入力に対する利得を調整する。又は、実際に、A-line（奥行き方向の走査）を観察しながら、ノイズフロアが極小になるように、各入力に対する利得を調整してもよい。
【実施例２】
【０１１５】
本実施例は、本発明者等が最近新たに開発した折り返し像の発生しないＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置に本発明を適用した場合の例である（特願２００５−１４６５０）。
【０１１６】
（装置構成）
図１１は、本発明を用いたＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の一例である。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。
【０１１７】
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３１の光出射口を、光を２分割（例えば、９０：１０）する方向性結合器等からなる第１カプラ３２の光受入口に光学的に接続する。
【０１１８】
方向性結合器等からなる第１カプラ３２の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、光を２分割（例えば、７０：３０）する方向性結合器等からなる分割手段である第２カプラ３３の光受入口に光学的に接続している。
【０１１９】
第２カプラ３３の一方側（分割割合７０％側）の光送出口は、サーキュレータ３５（クロストーク５０〜６０ｄＢ）の光受入口に光学的に接続している。この第２カプラ３３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は光位相変調器３４の入力に接続され、光位相変調器３４の出力は光を２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３カプラ３６の一方の光受入口に光学的に接続している。光位相変調器としては、例えば、ＬＮ変調器とその制御装置からなるものが使用可能である。
【０１２０】
サーキュレータ３５の光送出口は、第３カプラ３６の光受入口に光学的に接続すると共に、その光送出／光受入口は図７に示すような測定ヘッド５０に接続する。測定ヘッド５０は、測定光を測定対象に照射する手段であると共に、測定対象である眼によって測定光が反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段としても機能する（測定光照射／信号光補足手段）。
【０１２１】
図７については、実施例１において説明したので、その詳細な説明を省略するが、図７に示すように、測定ヘッド５０は、光ファイバ４３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５２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５４と、測定光を水平方向に走査するガルバノミラー５３とから構成されており、細隙灯顕微鏡からスリット光（細隙光）照射系を外して空いた空間に取り付けられている。細隙灯顕微鏡の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼６６の所望の位置近くに測定光を誘導することができる。
【０１２２】
本実施例においても、第２カプラ３３と第３カプラ３６の間にある参照光路（分割比３０％）の光路長が、第２カプラ３３とサーキュレータ３５間の光路長及びサーキュレータ３５と第３カプラ３６間の光路長との和より、可変波長光源３１の最大可干渉距離１０ｍだけ長くなるように、参照光の光路を構成する光ファイバ４４の長さが調節される。そして、サーキュレータ３５と測定対象との間の光路長が、可変波長光発生装置３１の最大可干渉距離の半分５ｍに等しくなるように、サーキュレータ３５と測定対象との間の光ファイバ４３の長さが調整される。なお、第２カプラ３３とサーキュレータ３５間の光路長及びサーキュレータ３５と第３カプラ３６間の光路長の和と、光ファイバ４４を除いた第２カプラ３３と第３カプラ３６の間にある参照光光路（分割比３０％）の光路長とは、等しいとする。
【０１２３】
又、光検出機能を有する第１差動増幅器３７と第３カプラ３６の間に、反射防止手段となるアイソレータ４５、４６を挿入する。更に、第３カプラ３６の２つの出力口に接続されたアイソレータの何れか一方、例えば、アイソレータ４５の後に、調整手段となる可変アテネータ４７を挿入する。なお、可変アテネータ４７が挿入される光路は、実施例１で説明した方法と同様な方法により定めればよい。
【０１２４】
このように、第３カプラ３６の一方側の光送出口（第１出力口）は、アイソレータ４５、可変アテネータ４７を介して、光の強度を検出する光検出機能を有する第１差動増幅器３７（測定手段）の光受入口（第１入力口）に光学的に接続している。又、第３カプラ３６の他方側の光送出口（第２出力口）は、アイソレータ４６を介して、第１差動増幅器３７の他の光受入口（第２入力口）に光学的に接続している。そして、第１差動増幅器３７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２差動増幅器３８の一方の入力部に電気的に接続している。
【０１２５】
他方、第１カプラ３２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器３９の光受入口に光学的に接続している。光検出器３９の出力部は、Ｌｏｇアンプ４０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ４０のＬｏｇ出力部は、第２差動増幅器３８の入力部に電気的に接続している。
【０１２６】
第２差動増幅器３８の出力部は、演算制御装置４１（特定手段）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４１では、測定された光の強度から、測定光が反射又は後方散乱された位置と、その位置での反射強度又は後方散乱強度を求め、測定対象の奥行き方向（深さ方向）に対する後方散乱強度分布、即ち、コヒーレンス干渉波形を合成している。又、演算制御装置４１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４２の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置４１は、入力された情報に基づいて可変波長光発生装置３１、光位相変調器３４、及びガルバノミラー５３を制御することができるようになっている。
【０１２７】
第１差動増幅器３７の出力は、Ｉ（ｋi，φ）＝２（ＩrＩs）1/2ｃｏｓ（２Ｌ×ｋi＋φ）のＬｏｇをとったものとなる。なお、φは、光位相変調器３４の位相変調量である。一方、Ｌｏｇアンプ４０の出力はｌｏｇＩrに比例した値となるので、第２差動増幅器３８の出力は、以下の式（１３）となる（定数項は省略）。
【０１２８】
【数１２】
2006300801.tif 000014
【０１２９】
なお、式（１３）のｌｏｇの中は、反射面が１つの場合の式であるが、説明を簡単にするため以後も反射面が１つの場合について考える。
【０１３０】
（操作方法）
演算制御装置４１からの指令を出し、可変波長光発生装置３１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（図１２の下部）。
【０１３１】
演算制御装置４１からは、波数走査の指令と同時に、光位相変調器３４にも指令を出す。光位相変調器３４は、この指令に基づき可変波長光発生装置３１の波数切り替えに同期させて、参照光の位相を図１２の上部のように０［ｒａｄ］と−π／２［ｒａｄ］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。
【０１３２】
第２差動増幅器３８において、各波数ｋiの保持時間の前半は、以下の式（１４）に比例した信号を出力する。
【０１３３】
【数１３】
2006300801.tif 000015
【０１３４】
又、各波数ｋiの保持時間の後半は、以下の式（１５）に比例した信号を出力する。
【０１３５】
【数１４】
2006300801.tif 000016
【０１３６】
以上の式でｌｏｇを外すと、以下の式（１６）、（１７）となる。
【０１３７】
【数１５】
2006300801.tif 000017
【０１３８】
即ち、Ｉ（ｋi，０）は波数に対して余弦関数となり（第１出力光強度）、Ｉ（ｋi，−π／２）は正弦関数となる（第２出力光強度）。なお、上記Ｉ（ｋi，０）のように反射面が１つだけの場合にその強度が波数に対して余弦関数になる出力光を、「波数に対して余弦関数として変化する出力光」と呼ぶこととする。又、Ｉ（ｋi，−π／２）のように反射面が１つだけの場合にその強度が正弦関数になる出力光を、「波数に対して正弦関数として変化する出力光」と呼ぶこととする。
【０１３９】
この出力をアナログ／デジタル変換機でデジタル信号に変換し、演算制御装置４１で読み取る。演算制御装置４１は、この値を、ｋi及びφ＝０、−π／２に関連付けて記憶する。
【０１４０】
なお、φ＝π／２としてもよく、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良いのであって、符号が反転していない場合と何ら本質的な相違はない。
【０１４１】
次に、演算制御装置４１よりガルバノミラー５３に指令を出し、測定対象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。新しい照射位置に対しても、上に述べたものと同様の測定を行う。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。
【０１４２】
測定終了後、収集したデータを用いて演算制御装置４１は以下の式（１８）〜（１９）に従って、測定点毎に深さ方向の反射又は後方散乱強度の分布Ｙt"2（ｚ）を算出し、この分布に基づき断層像を構築する。
【０１４３】
【数１６】
2006300801.tif 000018
【０１４４】
なお、式（１８）の第１項は、波数に対して余弦関数として変化する出力光の強度をフーリエ余弦変換するものである。同様に、式（１８）の第２項は、波数に対して正弦関数として変化する出力光の強度をフーリエ正弦変換するものである。又、式（１９）の第１項は、波数に対して余弦関数として変化する出力光の強度をフーリエ正弦変換するものであり、式（１９）の第２項は、波数に対して正弦関数として変化する出力光の強度をフーリエ余弦変換するものである。
【０１４５】
反射面又は後方散乱体が１つの場合は、以下の式（２１）となる。
【０１４６】
【数１７】
2006300801.tif 000019
【０１４７】
式（２１）で表される関数はｚ＝２Ｌで大きな値をとり、ｚ＝２Ｌから遠ざかると急速に小さくなる。そして、式（６）の右辺第２項のような折り返し断層像を生成する項は、存在しない。即ち、式（２１）に基づけば、折り返し像のない断層像を構築することができる。なお、ｚは、位置座表を示す変数であり、２Ｌは、第２カプラ３３から測定対象（眼６６）に至る測定光の光路長と測定対象（眼６６）から第３カプラ３６に至る信号光の光路長との和から、第２カプラ３３から第３カプラ３６に至る参照光の光路長を差し引いた値である。
【０１４８】
特願２００５−１４６５０に記載されているように、以上の演算は、測定対象が１つの反射面（又は散乱体）のみから構成される場合、第１出力光強度及び第２出力光強度から、可変波長光発生装置３１の出力光の波数ｋi毎に、ｋi×（ｚ−２Ｌ）に対して、余弦関数、正弦関数に比例する関数を算出し、波数ｋi毎に算出したこれらの関数の総和を求めることで、測定対象の奥行き方向に対する反射強度又は後方散乱強度を折り返しなく特定するものである。なお、ｋi×（ｚ−２Ｌ）ではなく、ｋi×（ｚ＋２Ｌ）に対して、余弦関数、正弦関数に比例する関数を算出して、総和を求めてもよい。但し、この場合、得られる像は、原点に対する鏡像となる。又、ｋi×（ｚ−２Ｌ）又はｋi×（ｚ＋２Ｌ）に対して、余弦関数又は正弦関数の何れか一方に比例する関数を算出して、総和を求めてもよい。
【０１４９】
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以下の式（２２）からなる項と、無視できる程度に小さな項の和になる（２Ｌiはｉ番目の反射面に対する光路長差、Ｍは反射面の数を表す。）。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が得られる。
【０１５０】
【数１８】
2006300801.tif 000020
【０１５１】
構築された断層像では、ノイズフロアが、アイソレータ４５、４６を挿入したことにより５ｄＢ改善し、可変アテネータ４７を挿入し、減衰量を調整することにより５ｄＢ改善し、光路長を調整したことにより１５ｄＢ改善し、トータルで２５ｄＢ低減した。なお、アイソレータ４５、４６の双方の後ろに可変アテネータ４７を配置してもよい。この場合には、より大きく干渉光を出力する第３カプラ３６の出力口を、予め調べておく必要がない。
【０１５２】
本実施例では、波数は階段状に増加するように走査しているが波数の走査は必ずしもこのようにしなければならないわけではなく、所定の時間内に必要な波数を全て走査することができるものであればどのような走査方法でも良い。例えば、波数が階段状に漸次増加するのではなく、漸次減少するものであって良いし、断層像の構築に必要な波数総てをランダムに走査するものであっても良い。
【０１５３】
又、本実施例では、参照光の位相を変調（シフト）する手段として、参照光の位相を動的に変化させる光位相変調器を用いたが、参照光の光路を２分割し、一方の光路に位相を静的にシフトさせる手段（例えば、位相を固定した光位相変調器）を配置しても良い。但し、２分割された参照光をそれぞれ信号光と合波するため、信号光も２分割し、分割した参照光と信号光の光路をそれぞれ１対１に合波する必要がある。このようにすれば、波数に対して余弦関数として変化する干渉信号と正弦関数として変化する干渉信号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。この際、分割後の参照光の光路長を双方等しくなるように調整する必要がある。分割後の信号光の光路長についても同じである。なお、光を分割する手段として方向性結合器を使用した場合には、２つ分割直後の光の間で位相差π／２が生じるので、この影響を考慮して信号処理を行う必要がある。但し、合波の仕方によらず、２つの干渉光の一方は余弦関数として変化し、他方は正弦関数として変化する（符号が逆になる場合も含めて。）。
【０１５４】
又、方向性結合器のように分割後の光の位相にπ／２の差が生じさせる光学部品を使用することもできる。これらを複数信号光の光路と参照光の光路に適宜配置するとによって、合波後の位相差が、例えば、π／２にすることができ、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もできる。
【０１５５】
又、可変減衰器（可変アテネータ）の代わりに、実施例１（図１０）で示した各入力の利得調整機能付き差動増幅器を用いてもよい。
【実施例３】
【０１５６】
上記実施例１、２では、光路長を調整することでクロストーク光による干渉ノイズをなくすようにしているが、このようにしなくても、サーキュレータ３５のクロストークを減らすことによってノイズフロアを低減することができる。
【０１５７】
具体的には、実施例１、実施例２において、光路長調整用の光ファイバ４３、４４を参照光路等に挿入せず、サーキュレータ３５をクロストークが５０ｄ〜６０ｄＢのものから６０〜７０ｄＢのものに変えた。つまり、サーキュレータ３５が、光受入口に入射する測定光に対する漏洩光を６０ｄＢ以上減衰するものであるため、漏洩光と参照光とが干渉することを防止する干渉防止手段となる。
【０１５８】
上記構成を用いて構築された断層像では、ノイズフロアが、アイソレータ４５、４６を挿入したことにより５ｄＢ改善し、サーキュレータ３５を変えたことにより１０ｄＢ改善し、トータルで１５ｄＢ低減した。
【０１５９】
なお、上記実施例１〜３では、干渉計としてマッハツエンダ干渉計を用いたが、使用可能な干渉計はこのタイプに限られるわけではなく、マイケルソン干渉計等、その他の干渉計も使用可能である。マイケルソン干渉計を用いた場合、可変波長光を分割する手段と信号光と参照光を合波する手段が同一となる。
【０１６０】
又、上記実施例１〜３では、測定信号の解析にフーリエ変換を用いているが、必ずしもフーリエ変換でなければいけないわけでなく、信号中から多数の周波数成分を抽出することができる解析法であれば他の方法でもよい。詳細には、測定対象からの反射光（又は後方散乱光）と参照光とを干渉させ、波数を変化させながら光強度測定をすると、反射光（又は後方散乱体）の位置に対応した周波数で振動する多数の余弦関数の関数になる。従って、この信号の中から、それぞれの位置に対応した周波数成分をもった関数が抽出できるならば、断層像を構築できることになる。例えば、フーリエ変換は、より一般的なウェーブレット変換に包含されるものであり、本発明は、測定信号の解析にウェーブレット変換を用いた場合にも適用可能である。
【０１６１】
更に、上記実施例１〜３では、進行方向制御手段としてオプティカルサーキュレータを用いたが、その他の光素子、例えば、方向性結合器からなる３ｄＢカプラ等も利用することができる。
【０１６２】
加えて、上記実施例１〜３では、可変波長発生装置の波数を時間に対して不連続（離散的）に変化させて、一定時間その波数を保持し、その間に干渉光の強度を測定している。しかし、波数を連続的に変化させつつ干渉光を測定するＯＣＴ、例えば、チャープ○ＣＴ（非特許文献４）にも、当然、本発明を適用可能である。又、上記実施例１〜３に記載した測定法においても、波数を連続的に変化させながら干渉光強度を測定し、所定の波数になったときに光検出器の出力サンプリングするようにしてもよい。この際、所定の波数を中心に一定範囲の波数に対して、干渉光強度を平均化すると、Ｓ／Ｎ比が改善する。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
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、これを用いることにより、生体だけでなく、精密機器等の製造業において利用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を構成する光学部品において、反射光発生点を特定する手順を説明する図である。
【図２】オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を構成する光学部品において、アテネータを挿入した状態を示す図である。
【図３】オプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置のサーキュレータにおいて、反射光発生点を特定するため、コネクタを外した状態を示す図である。
【図４】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、光路長を長くした状態を示す図である。
【図５】可干渉距離を測定するマイケルソン干渉計を説明する図である。
【図６】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の一例を示す概略構成図である。
【図７】図６のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置の測定ヘッドの概略構成図である。
【図８】図４のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置において、アテネータの調整を説明する図である。
【図９】可変波長発生装置からの出射光の波数のタイムチャートである。
【図１０】重み付き差動増幅器を示す図である。
【図１１】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の他の一例を示す概略構成図である。
【図１２】可変波長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１３】従来のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置を示す概略構成図である。
【図１４】図１３のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置の測定ヘッドの概略構成図である。
【図１５】従来のオプティカル・コヒーレント・トモグラフィー装置の測定原理を説明する図である。
【図１６】深さ方向の位置座標に対する信号強度の変化を表したグラフである。
【符号の説明】
【０１６５】
３１  可変波長光発生装置
３２  第１カプラ
３３  第２カプラ
３４  光位相変調器
３５  オプティカルサーキュレータ
３６  第３カプラ
３７  第１差動増幅器
３８  第２差動増幅器
３９  光検出器
４０  Ｌｏｇアンプ
４１  演算制御装置
４２  表示装置
４３、４４  光ファイバ
４５、４６  可変アイソレータ
４７  可変アテネータ
５０  測定ヘッド
５２  コリメートレンズ
５３  ガルバノミラー
５４  フォーカシングレンズ
６０  支持具
６１  可動ステージ
６５  顕微鏡
【図１】
2006300801.tif 000021
【図２】
2006300801.tif 000022
【図３】
2006300801.tif 000023
【図４】
2006300801.tif 000024
【図５】
2006300801.tif 000025
【図６】
2006300801.tif 000026
【図７】
2006300801.tif 000027
【図８】
2006300801.tif 000028
【図９】
2006300801.tif 000029
【図１０】
2006300801.tif 000030
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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