(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光を用いて被測定物を解析する偏光解析システムであって、
光源を有するとともに、当該光源から出射された出射光ビームに基づいて偏光ビームを生成する偏光ビーム生成ユニットと、
前記生成された偏光ビームを第１偏光ビームと第２偏光ビームに分割する偏光ビームスプリッタと、
前記第１偏光ビームから断層画像を生成する際に参照光として用いられる参照偏光ビームを生成する参照偏光ビームユニットと、
前記第２偏光ビームを前記被測定物に照射しつつ、当該照射に基づいて前記被測定物から反射された物体反射偏光ビームを出力する測定ユニットと、
前記参照偏光ビームと前記物体反射偏光ビームとを干渉させた干渉偏光ビームが入射され、当該干渉偏光ビームを異なる偏光成分毎に検出する検出ユニットと、
前記検出された偏光成分毎の偏光ビームに基づいて被測定物における前記断層画像を生成する生成ユニットと、
を備え、
前記検出ユニットが、
前記干渉偏光ビームを波長毎に分離する回折格子と、
前記分離された各波長の干渉偏光ビームが波長順に並列に入射されるとともに、所定の条件を具備する第１屈折率及び第２屈折率を有する複屈折の特性を有し、当該入射された各波長の干渉偏光ビームを透過しつつ偏光成分毎に分離して当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向にそれぞれ異なる光軸によって出射する偏光用光学素子と、
前記分離された各波長の各偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイを有し、当該２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設されることによって形成される検出手段と、
を有し、
前記偏光用光学素子における前記干渉偏光ビームが透過する透過方向の厚さが当該干渉偏光ビームの波長毎に異なることを特徴とする偏光解析システム。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光解析システムにおいて、
前記偏光用光学素子における透過方向の厚さが、波長の短い干渉偏光ビームが入射される側から波長の長い干渉偏光ビームが入射される側に、徐々に厚くなっている、偏光解析システム。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光解析システムにおいて、
前記偏光用光学素子の前記干渉偏光ビームの入射面が曲面である、偏光解析システム。
【請求項４】
請求項２に記載の偏光解析システムにおいて、
前記偏光用光学素子の前記干渉偏光ビームの入射面が矩形である、偏光解析システム。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の偏光解析システムにおいて、
前記検出手段における２つのセンサアレイの距離間隔（ｄ）、前記第１屈折率（ｎ１）、前記第２屈折率（ｎ２）、入射される入射光ビームの光軸に対する第１屈折率における軸との角度（θ）及び少なくとも最小波長または最大波長の何れか一方における前記透過方向の厚さＬとの関係が（式４）を満たす、偏光解析システム。
【数４】
0005827507.tif 000005
【請求項６】
偏光を用いて被測定物を解析する偏光解析システムに用いる検出ユニットにおいて、
断層画像を生成する際に参照光として用いられ、所定の偏光ビームに基づいて生成された参照偏光ビームと、一部の前記偏光ビームの前記被測定物への照射に基づいて当該被測定物から反射された物体反射偏光ビームと、を干渉させた干渉偏光ビームを、異なる偏光成分毎に検出する検出ユニットであって、
前記干渉偏光ビームを波長毎に分離する回折格子と、
前記分離された各波長の干渉偏光ビームが波長順に並列に入射されるとともに、第１屈折率及び第２屈折率を有する複屈折の特性を有し、当該入射された各波長の干渉偏光ビームを透過しつつ偏光成分毎に分離して当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向にそれぞれ異なる光軸によって出射する偏光用光学素子と、
前記分離された各波長の各偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイを有し、当該２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設されることによって形成される検出手段と、
を備え、
前記偏光用光学素子における前記干渉偏光ビームが透過する透過方向の厚さが当該干渉偏光ビームの波長毎に異なることを特徴とする検出ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偏光を用いて被測定物を解析する偏光解析システム及びそれに用いる検出ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光の干渉効果を利用して生体内部の奥行き構造を可視化する光断層画像形成システム（以下、「ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈ」という。）の研究が進んでいる。
【０００３】
特に、最近では、光断層画像形成システムは、生体に対して無侵襲性を有するとともに高分解能を有することから、眼の網膜の断層撮影に利用されるだけでなく、網膜以外の他の生体器官またはその他の構造の断層撮影にも適用が試みられている。
【０００４】
このような状況下において、光断層画像形成システムに偏光検出を組み合わせた偏光ＯＣＴシステムが知られている。
【０００５】
例えば、このような偏光ＯＣＴシステムは、４５度に偏光された光ビームを生体器官などの検体（測定物）に対して照射しつつ、検体にて反射された偏光ビーム（以下、「物体反射偏光ビーム」という。）と、参照光と、を合成するようになっている。そして、この偏光ＯＣＴシステムは、合成された光ビームを、それぞれの偏光成分、すなわち、垂直偏光及び水平偏光に分離して解析することによって検体の内部構造を画像かするなど解析を行うことができるようになっている（例えば、特許文献１、２及び３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５７７１０号公報
【特許文献２】ＵＳ特許公報  ＵＳ２００７／００３８０４０Ａ１
【特許文献３】特表２００８−５３８６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の各特許文献に記載された偏光ＯＣＴシステムにあっては、物体反射偏光ビームと参照光とを分離するために、偏光ビームスプリッタ及びそれぞれの偏光成分を検出するための光ラインセンサを用いる必要がある。特に、これらの偏光ＯＣＴシステムは、偏光ビームスプリッタの構造上、２つの光ラインセンサを、それぞれの光軸が直角となるように配置しなければならず、小型化及びそれに伴う低価格化が難しい。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、その目的は、小型化及びそれに伴う低価格化を実現することが可能な偏光を用いた偏光解析システム等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するため、本発明の偏光解析システムは、偏光を用いて被測定物を解析する偏光解析システムであって、光源を有するとともに、当該光源から出射された出射光ビームに基づいて所定の偏光ビームを生成する偏光ビーム生成ユニットと、前記生成された偏光ビームを第１偏光ビームと第２偏光ビームに分割する偏光ビームスプリッタと、前記第１偏光ビームから前記断層画像を生成する際に参照光として用いられる参照偏光ビームを生成する参照偏光ビームユニットと、前記第２偏光ビームを前記被測定物に照射しつつ、当該照射に基づいて前記被測定物から反射された物体反射偏光ビームを出力する測定ユニットと、前記参照偏光ビームと前記物体反射偏光ビームとを干渉させた干渉偏光ビームが入射され、当該干渉偏光ビームを異なる偏光成分毎に検出する検出ユニットと、前記検出された偏光成分毎の偏光ビームに基づいて被測定物における断層画像を生成する生成ユニットと、を備え、前記検出ユニットが、前記干渉偏光ビームを波長毎に分離する回折格子と、前記分離された各波長の干渉偏光ビームが波長順に並列に入射されるとともに、所定の条件を具備する第１屈折率及び第２屈折率を有する複屈折の特性を有し、当該入射された各波長の干渉偏光ビームを透過しつつ偏光成分毎に分離して当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向にそれぞれ異なる光軸によって出射する偏光用光学素子と、前記分離された各波長の各偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイを有し、当該２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設されることによって形成される検出手段と、を有し、前記偏光用光学素子における前記干渉偏光ビームが透過する透過方向の厚さが当該干渉偏光ビームの波長毎に異なる構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明の偏光解析システムは、偏光用光学素子において、断層画像を生成する際に用いる各波長の干渉偏光ビームを偏光成分毎に分離しつつ、それぞれの偏光成分をそれらの光軸が同一方向となるように出射させることができるので、２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設された検出手段によって各波長の偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出することができる。
【００１１】
したがって、本発明の偏光解析システムは、異なる場所に２つのラインセンサを別々に配設させ、各ラインセンサに向けて直角となる光軸によって各偏光成分を出射させることが必要な偏光ビームスプリッタを偏光用光学素子として用いる場合に比べて、検出手段を保持する保持部材などの部品点数を減少させることができるので、小型化することができるとともに、小型化に伴う低価格化をも実現することができる。
【００１２】
（２）また、本発明の偏光解析システムは、前記偏光用光学素子における透過方向の厚さが、波長の短い干渉偏光ビームが入射される側から波長の長い干渉偏光ビームが入射される側に、徐々に厚くなっている構成を有している。
【００１３】
この構成により、本発明の偏光解析システムは、偏光用光学素子において、波長毎に偏光成分を分離する際の分離間隔を簡易にかつ的確に調整することができるので、各偏光成分を正確に検出することができる。
【００１４】
（３）また、本発明の偏光解析システムは、前記偏光用光学素子の前記干渉偏光ビームの入射面が曲面であってもよい。
【００１５】
この構成により、本発明の偏光解析システムは、波長毎に的確に偏光成分を分離する際の分離間隔を調整することができるので、波長毎に偏光成分を分離する際の分離間隔を的確に調整することができる。
【００１６】
（４）また、本発明の偏光解析システムは、前記偏光用光学素子の前記干渉偏光ビームの入射面が矩形であってもよい。
【００１７】
この構成により、本発明の偏光解析システムは、偏光用光学素子を簡易に製造することができるので、低価格化を実現することができる。
【００１８】
（５）また、前記検出手段における２つのセンサアレイの距離間隔（ｄ）、前記第１屈折率（ｎ１）、前記第２屈折率（ｎ２）、入射される入射光ビームの光軸に対する第１屈折率における軸との角度（θ）及び少なくとも最小波長または最大波長の何れか一方における前記透過方向の厚さＬとの関係が（式１）を満たす構成を有している。
【００１９】
【数１】
0005827507.tif 000002
【００２０】
この構成により、本発明の偏光解析システムは、速軸及び遅軸など複屈折における２つ屈折率、並びに、速軸の入射光ビームに対する傾斜角度を規定することによって、偏光用光学素子を形成することができるので、材質などを特定することなく、偏光用光学素子を形成することができるとともに、当該偏光用光学素子の形状を変形させれば、種々のセンサアレイも用いることができる。
【００２１】
（６）上記課題を解決するため、本発明の検出ユニットは、偏光を用いて被測定物を解析する偏光解析システムに用いる検出ユニットにおいて、前記断層画像を生成する際に参照光として用いられ、所定の偏光ビームに基づいて生成された参照偏光ビームと、一部の前記偏光ビームの前記被測定物への照射に基づいて当該被測定物から反射された物体反射偏光ビームと、を干渉させた干渉偏光ビームを、異なる偏光成分毎に検出する検出ユニットであって、前記干渉偏光ビームを波長毎に分離する回折格子と、前記分離された各波長の干渉偏光ビームが波長順に並列に入射されるとともに、第１屈折率及び第２屈折率を有する複屈折の特性を有し、当該入射された各波長の干渉偏光ビームを透過しつつ偏光成分毎に分離して当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向にそれぞれ異なる光軸によって出射する偏光用光学素子と、前記分離された各波長の各偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイを有し、当該２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設されることによって形成される検出手段と、を備え、前記偏光用光学素子における前記干渉偏光ビームが透過する透過方向の厚さが当該干渉偏光ビームの波長毎に異なる構成を有している。
【００２２】
この構成により、本発明の検出ユニットは、偏光用光学素子において、断層画像を生成する際に用いる各波長毎の干渉偏光ビームを偏光成分毎に分離しつつ、それぞれの偏光成分をそれらの光軸が同一方向となるように出射させることができるので、２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設された検出手段によって各波長の偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出することができる。
【００２３】
したがって、本発明の検出ユニットは、直角となる光軸によって各偏光成分を出射させ、異なる場所に２つのラインセンサを別々に配設させることが必要な偏光ビームスプリッタを偏光用光学素子として用いる場合に比べて、部品点数を減少させることができるので、小型化することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の偏光解析システム及び検出ユニットは、直角となる光軸によって各偏光成分を出射させ、異なる場所に２つのラインセンサを別々に配設させることが必要な偏光ビームスプリッタを偏光用光学素子として用いる場合に比べて、部品点数を減少させることができるので、当該システム自体または当該検出ユニット自体を小型化することができるとともに、小型化に伴う低価格化をも実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る偏光を用いた光断層画像形成システムの一の実施形態における構成を示すブロック図である。
【図２】一実施形態における検出ユニットの一部の構成を示す平面図及び側面図である。
【図３】一実施形態の検出装置におけるラインセンサを説明するための図である。
【図４】速軸がθ＝４５度傾いて形成された一般的な光学素子において、偏光成分の分離について説明するための図である。
【図５】ビーム分離間隔と波長の関係を示すグラフである。
【図６】一実施形態の偏光用光学素子の構造を示す構造図である。
【図７】一実施形態における偏光用光学素子の透過方向の厚さと波長の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
なお、以下に説明する実施形態は、偏光を利用しつつ、眼底の断層画像を生成する光断層画像形成システム及びそれに用いる検出ユニットについて、本発明の偏光解析システム及び検出ユニットを適用したものである。
【００２８】
［光断層画像形成システムの概要］
まず、図１を用いて本実施形態の光断層画像形成システム１００の概略構成について説明する。なお、図１は、本実施形態の光断層画像形成システム１００の構成を示すブロック図である。
【００２９】
本実施形態の光断層画像形成システム１００は、適応制御光学システム（ＡＯ）技術を用いるとともに、偏光を用いつつ当該偏光の干渉効果を利用して検査対象の物体（本実施形態においては眼球ＥＹであり、具体的には、網膜Ｒ）の断層画像を取得するＯＣＴ測定装置である。
【００３０】
光断層画像形成システム１００は、光源１１１から出射された光ソースビーム（すなわち、光出射ビーム）を偏光し、検査対象に照射する物体走査光ビーム（以下、「物体走査用偏光ビーム」という。）と、基準となる参照光ビーム（以下、「参照用偏光ビーム」という。）と、に分割するとともに、当該物体走査用偏光ビームが物体に照射されて反射された物体反射光ビーム（以下、「物体反射偏光ビーム」という。）と、参照用偏光ビームが所定のミラーで反射された参照反射光ビーム（以下、「参照反射偏光ビーム」という。）と、を干渉させるようになっている。
【００３１】
そして、光断層画像形成システム１００は、物体反射偏光ビームと参照反射偏光ビームとを干渉させた干渉偏光ビームを、波長毎に分離しつつ、各波長における水平偏光成分及び垂直偏光成分の異なる偏光成分毎に光強度を検出し、検出した各偏光成分の光強度に基づいて網膜Ｒの奥行き方向を含めた網膜Ｒの断層画像を生成するようになっている。
【００３２】
具体的には、光断層画像形成システム１００は、図１に示すように、光源１１１から出射された光ソースビームから所定の偏光ビーム（以下、「ソース偏光ビーム」という。）を生成する偏光ビーム生成ユニット１１０と、ソース偏光ビームを参照用偏光ビームと物体走査用偏光ビームとに分配するとともに参照反射偏光ビームと物体反射偏光ビームを干渉させる光分配結合器１２０と、を有している。
【００３３】
また、光断層画像形成システム１００は、参照用偏光ビームを反射させて参照反射偏光ビームを光分配結合器１２０に入射させる参照光ユニット（以下、「参照偏光ビームユニット」ともいう。）１３０と、物体走査用偏光ビームを物体に照射させて物体反射偏光ビームを光分配結合器１２０に入射させる検査ユニット（以下、「測定ユニット」ともいう。）１４０と、を有している。
【００３４】
そして、光断層画像形成システム１００は、物体反射光ビームと参照反射光ビームを干渉させた干渉偏光ビームを波長毎に分離しつつ、各波長の偏光成分毎を検出する検出ユニット２００と、検出された各波長の各偏光成分の光強度に基づいて物体の断層画像を生成し出力する画像生成ユニット（以下、「生成ユニット」ともいう。）１５０と、を有している。
【００３５】
［光断層画像形成システムの構成］
次に、上述の図１及び図２を用いて本実施形態の光断層画像形成システム１００の構成について説明する。なお、図２は、本実施形態における検出ユニット２００の一部の構成を示す平面図及び側面図である。
【００３６】
偏光ビーム生成ユニット１１０は、時間的に、かつ、部分的にコヒーレントである光を光ソースビームに基づいてソース偏光ビームを生成するようになっている。
【００３７】
例えば、本実施形態の偏光ビーム生成ユニット１１０は、スーパールミネセンスダイオード（ＳＬＤ）または超短パルスレーザによって構成され、光ソースビームを照射する光源１１１と、偏光状態を制御するインライン型の偏光コントローラ１１２と、ファイバーベンチ１１３上に設けられ、所定のキャリブレーションを実行する光アイソレータ１１４と、ファイバーベンチ１１３上に設けられ、照射された光ソースビームを所定の駆動波形（例えば、最大周波数２９，３００Ｈｚの矩形波）に変調しつつ、ソース偏光ビームを生成する偏光変調器１１５と、を有している。
【００３８】
光分配結合器（すなわち、偏光ビームスプリッター）１２０は、光ファイバーやビーム分割プリズムなどによって、入射された光ソースビームを物体走査用偏光ビームと参照用偏光ビームに分割し、それぞれ、参照光ユニット１３０及び検出ユニット２００に出力するようになっている。
【００３９】
例えば、本実施形態の光分配結合器１２０は、所定の分配比（例えば５０：５０〜８０：２０程度の分配比）を有しており、入射した光ソースビームを当該分配比に基づいて分割してそれぞれに出力するようになっている。
【００４０】
また、この光分配結合器１２０には、検査ユニット１４０の物体にて反射された物体反射偏光ビームと、参照光ユニット１３０で反射された参照反射偏光ビームとが入射されるようになっている。
【００４１】
そして、この光分配結合器１２０は、入射された物体反射偏光ビーム及び参照反射偏光ビームを波長毎に干渉させ、当該干渉させた干渉偏光ビームを検出ユニット２００に出力するようになっている。
【００４２】
例えば、本実施形態の光分配結合器１２０は、所定の結合比（例えば５０：５０〜８０：２０程度の分配比）、入射された物体反射偏光ビームと参照反射偏光ビームを当該結合比に基づいて結合して干渉させ、当該結合されて干渉された干渉偏光ビームを検出ユニット２００に出力するようになっている。
【００４３】
参照光ユニット１３０は、基本的には、物体走査用偏光ビーム（物体反射偏光ビーム）ビームの光路と同一の長さを有する光路にて基準となる参照反射光ビームを生成するためのユニットである。
【００４４】
具体的には、参照光ユニット１３０は、偏光状態を制御するインライン型の偏光コントローラ１３１と、参照光ビームを平行光に変換するとともに平行光である参照反射光ビームを集光ビームに変換する変換レンズ１３２と、可変減光フィルタ（ＮＤフィルタ）１３３と、検光子１３４と、平行光である参照光ビームを集光ビームに変換しつつ、反射された参照反射光ビームを平行光に変換する変換レンズ１３５と、参照反射光を反射させる反射鏡１３６と、を有している。
【００４５】
検査ユニット１４０は、物体走査用偏光ビームに基づいて眼球ＥＹ（具体的には、網膜Ｒ）を走査し、当該走査後に眼球ＥＹで反射した物体反射偏光ビームを光分配結合器１２０に出力するようになっている。
【００４６】
具体的には、検査ユニット１４０は、偏光状態を制御するインライン型の偏光コントローラ１４１と、物体走査用偏光ビームに基づいて、ＣＣＤカメラ１４２を有し、眼球ＥＹを走査するスリットランプ装置１４３と、眼球に物体捜査用偏光ビームを走査させるための各種のレンズ１４４、１４５と、を有している。
いる。
【００４７】
検出ユニット２００は、物体反射偏光ビームと参照反射偏光ビームとが結合された干渉光ビーム（以下、「干渉偏光ビーム」という。）を、波長毎に分離しつつ、異なる偏光成分毎に分離し、波長毎及び偏光成分毎の光ビームの光強度を検出するようになっている。
【００４８】
具体的には、検出ユニット２００は、図１及び図２に示すように、偏光状態を制御するインライン型の偏光コントローラ２１０と、入力された干渉偏光ビームを所定の光に変換する第１変換レンズ２２０と、変換された干渉偏光ビームを波長毎に分離する回折格子２３０と、各波長をそれぞれの位置に集光するための第２変換レンズ２４０と、を有している。
【００４９】
また、検出ユニット２００は、分離した各波長の干渉偏光ビームを、偏光成分毎に分離し、分離した光を同一方向に異なる光軸によって出射する偏光用光学素子２５０と、分離された各波長の偏光成分毎の干渉偏光ビームにおける光強度を検出する２つのセンサアレイ２６１及び２６２を備えた検出装置２６０を有している。
【００５０】
なお、本実施形態における検出ユニット２００の回折格子２３０、偏光用光学素子２５０、及び、検出装置２６０の各部の詳細については後述する。
【００５１】
画像生成ユニット１５０は、モニタなどの画像表示装置を有し、検出ユニット２００によって検出された波長毎及び偏光成分毎の光ビームの変化（すなわち、光強度の変化）に基づいて、眼球の網膜における三次元の光断層画像（すなわち、三次元網膜断層画像）を生成して画像表示装置に生成した光断層画像を表示させる。
【００５２】
［検出ユニットの構成］
次に、上述の図２及び図３を用いて本実施形態における検出ユニット２００の詳細について説明する。なお、図３は、本実施形態の検出装置２６０におけるラインセンサを説明するための図である。
【００５３】
第１変換レンズ２２０は、例えば、コリメータレンズによって形成されており、検出ユニット２００に入力された干渉偏光ビームを、平行光に変換し、当該平行光を回折格子２３０に出力するようになっている。
【００５４】
回折格子２３０は、スリットによって生ずる回折により、入射された平行光の干渉偏光ビームを波長毎に分離し、当該干渉偏光ビームの１次光が第２変換レンズ２４０に入射可能に、当該スリットが形成されているスリット面が所定の角度傾いて配置されている。すなわち、本実施形態の回折格子２３０は、入射された干渉偏光ビームの０次光が出射する角度を基準に、スリット面が所定の角度に傾くように配置されている。
【００５５】
第２変換レンズ２４０は、回折格子２３０から出力された１次光である各波長に分離された干渉偏光ビームを、偏光用光学素子２５０の入光面の第１端（例えば、図２（ａ）の紙面上部の端）から第１の端と異なる第２端（例えば、図２（ａ）の紙面下部）に、第１端から第２端へ向かって波長の順に並んで偏光用光学素子２５０に入光するように、所定のレンズによって形成されている。
【００５６】
例えば、本実施形態では、第２変換レンズ２４０は、非球面レンズによって構成されている。そして、第２変換レンズ２４０は、波長の短い青色の干渉偏光ビームについては、偏光用光学素子２５０の第１端側を透過してセンサアレイ２６１及び２６２に集光させるとともに、波長の長い赤色の干渉偏光ビームについては、偏光用光学素子２５０の第２端側を透過してセンサアレイ２６１及び２６２に集光させることができように構成されている。
【００５７】
なお、第２変換レンズ２４０は、波長の短い青色の干渉偏光ビームについては、偏光用光学素子２５０の第１端側を透過してセンサアレイ２６１及び２６２に集光させるとともに、波長の長い赤色の干渉偏光ビームについては、偏光用光学素子２５０の第２端側を透過してセンサアレイ２６１及び２６２に集光させることができれば、非球面レンズに代えて、平面レンズ及び球面レンズなど種々のレンズによって構成されていてもよい。
【００５８】
偏光用光学素子２５０は、分離された各波長の干渉偏光ビームが波長順に並列に入射されるとともに、所定の条件を具備する第１屈折率及び第２屈折率を有する複屈折の特性を有している。また、この偏光用光学素子２５０は、当該入射された各波長の干渉偏光ビームを透過しつつ、偏光成分毎に分離し、当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向に、それぞれ異なる光軸によって、出射するようになっている。
【００５９】
なお、本実施形態の偏光用光学素子２５０における構造の詳細については、後述する。
【００６０】
検出装置２６０は、分離された各波長の偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイ２６１及び２６２を有し、当該２つのセンサアレイが所定の距離間隔にて並設されることによって形成されている
【００６１】
具体的には、検出装置２６０は、図３に示すように、同一面上に所定の距離（以下、「センサ間隔」という。）で離隔されて並設され、各波長の偏光成分毎の干渉偏光ビームを検出する２つのセンサアレイ（以下、「第１ラインセンサ及び第２ラインセンサ」ともいう。）２６１及び２６２を有している。
【００６２】
第１ラインセンサ２６１及び第２ラインセンサ２６２は、ＣＣＤ素子を有するラインスキャンカメラであり、それぞれのＣＣＤ素子に受光した各波長における偏光成分毎の光強度の情報を出力するようになっている。
【００６３】
例えば、本実施形態に検出装置２６０は、中心軸を基準に１０μｍ離隔されて並設された２つのラインセンサから形成されている。
【００６４】
［偏光用光学素子の構造］
次に、図４〜図７を用いて本実施形態の偏光用光学素子２５０における構造及びその原理について説明する。
【００６５】
なお、図４は、速軸がθ＝４５度傾いて形成された一般的な光学素子Ｐにおいて、偏光成分の分離について説明するための図であり、図５は、ビーム分離間隔と波長の関係を示すグラフである。また、図６は、本実施形態の偏光用光学素子２５０の構造を示す構造図であり、図７は、本実施形態における偏光用光学素子２５０の透過方向の厚さと波長の関係を示すグラフである。
【００６６】
通常、水晶などの複屈折の特性を有する光学素子においては、入射された光ビーム（以下、「入射光ビーム」といい、本実施形態の場合には、偏光用光学素子２５０に入光する干渉偏光ビーム）においては、速軸及び遅軸に対してそれぞれ屈折率が異なるので、速軸及び遅軸と入射光ビームの光軸との関係に基づいて、それぞれの偏光成分は、光学素子内を異なる方向に透過することなる。
【００６７】
例えば、図４に示すように、速軸と遅軸が直角に形成された矩形の複屈折の特性を有する光学素子Ｐにおいて、当該速軸が入射面に対してθ＝４５度の場合には、すなわち、速軸がθ＝４５度傾いて形成される場合には、垂直偏光成分と水平偏光成分を含む入射光ビームは、当該光学素子Ｐ内において、ＷＡＬＫ−ＯＦＦと呼ばれる現象によって、図４に示すように異なる方向に進むこととなる。したがって、当該光学素子Ｐの出射面においては、入射光ビームは、同一方向に出射することになるものの、所定の距離（以下、「ビーム分離間隔」ともいう。）において離隔されて異なる光軸によって出射することになる。
【００６８】
また、このような光学素子Ｐにおいては、同一の偏光成分であっても、波長によって速軸及び遅軸それぞれにおける屈折率が異なるので、同一の偏光成分の異なる波長の光ビームは、光学素子Ｐ内を異なる方向に透過することなる。
【００６９】
一般的に、偏光特性を有する光学素子においては、波長毎に屈折率が変化することが知られており、波長の変化に伴って速軸及び遅軸の屈折率も変化する。したがって、図５に示すように、ＷＡＬＫ−ＯＦＦの現象によって偏光成分毎に分離された入射光ビームの分離間隔も波長によって異なるので、図４のような矩形の偏光用光学素子２５０にあっては、出射される際の光ビームにおける他の偏光成分と離隔距離を波長毎に同一にすることができない。
【００７０】
そこで、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、速軸及び遅軸と入射光ビーム（すなわち、波長毎の干渉偏光ビーム）の光軸との関係について後述するような所定の条件を具備させて形成させ、入射光ビームを偏光成分毎に分離し、当該分離した各波長における各偏光成分を同一方向に所定の距離によって離隔して出射することができるように構成されている。
【００７１】
特に、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、波長毎に透過する距離、すなわち、透過方向の厚さを変化させた構造を備え、出射する際の各偏光成分において同一の波長における他の偏光成分との離隔距離を同一の距離（ほぼ同一も含む）に維持しつつ、分離した偏光成分を同一方向に、かつ、異なる光軸によって出射することができるように構成されている。
【００７２】
すなわち、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、透過方向の厚さを調整することによって、当該偏光用光学素子２５０の出射面から出射される偏光成分の出射方向を波長毎に調整し、出射する際の各偏光成分において同一の波長における他の偏光成分との離隔距離を同一の距離（ほぼ同一も含む）に維持しつつ、分離した偏光成分を同一方向に、かつ、異なる光軸によって出射することができるようになっている。
【００７３】
具体的には、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、所定の条件として、互いに直角となる速軸（第１屈折率の光軸）と遅軸（第２屈折率の光軸）を有し、干渉偏光ビームの光軸と速軸の角度（θ）＝４５度となるように形成されている。
【００７４】
なお、本実施形態の偏光用光学素子２５０においては、速軸と遅軸が直角に限らず、速軸と遅軸によって形成されるなす角度（α）が「０度＜α＜１８０度」であればよい。また、速軸と干渉偏光ビームの光軸とが４５度に限らず、干渉偏光ビームが偏光用光学素子２５０に入射する際の光軸と非平行であればよい。
【００７５】
また、偏光用光学素子２５０は、波長毎の干渉偏光ビームが透過する透過方向の厚さにおいて第１側面側から第２側面側に向かって徐々に厚くなり、各波長毎にその厚さが異なるように、形成されている。そして、本実施形態の偏光用光学素子２５０には、入射面における第１側面側に波長の短い干渉偏光ビームが入射し、第２側面側に向かって徐々に波長の長い干渉偏光ビームが入射し、及び、第２側面側に波長の長い干渉偏光ビームが入射するようになっている。
【００７６】
特に、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、図６に示すように、各波長の干渉偏光ビームが入射する入射面２５１と、当該入射面２５１に対して垂直で、かつ、くさび形の形状（平面視においてくさび形の形状）からなる上面２５２及び底面２５３と、干渉偏光ビームの光軸と平行で、くさび形の短い一端を含む第１側面２５４及び当該くさび形の長い一端を含むと第２側面２５５の２つの側面と、入射面２５１に対向配置されるとともにセンサアレイ２６１及び２６２が形成された面に対向配置される出射面２５６と、を有する六面体の光学素子として形成されている。
【００７７】
また、本実施形態の偏光用光学素子２５０は、速軸が傾斜している角度θ、すなわち、速軸が出射面２５６に対してθ＝４５度傾いて形成され、分離する偏光成分の離隔距離（すなわち、センサアレイの距離間隔）（ｄ）、速軸における屈折率（第１屈折率（ｎｍａｘ１）及び（ｎｍｉｎ１））、遅軸における屈折率（第２屈折率（ｎｍａｘ２）及び（ｎｍｉｎ２））、最小波長における透過方向の厚さ（第１側面側の厚さ）Ｌｍｉｎおよび最大波長における透過方向の厚さ（第２側面側の厚さ）Ｌｍａｘとの関係が（式２）及び（式３）を満たす第１側面の長さ及び第２側面の長さを有している。
【００７８】
【数２】
0005827507.tif 000003
【００７９】
【数３】
0005827507.tif 000004
【００８０】
なお、（式２）及び（式３）は、複屈折の特性を有する偏光光学素子において、ＷＡＬＫ−ＯＦＦにおける各偏光成分が分離される離隔距離、速軸及び遅軸の各屈折率、及び透過距離（透過方向の厚さ）との関係を示す式である。
【００８１】
例えば、本実施形態の偏光用光学素子２５０がＳｉＯから構成され、速軸がθ＝４５度に傾斜して形成されており、センサアレイの距離間隔ｄ＝１０μｍ、最小（青色）波長４５０ｎｍにおける速軸の屈折率ｎｍａｘ１＝１．５３９４４４１及び遅軸の屈折率（ｎｍａｘ２）＝１．５４６８７２０９、及び、最大（赤色）波長９００ｎｍにおける速軸の屈折率ｎｍａｘ１＝１．５３６８５９１８及び遅軸の屈折率（ｎｍａｘ２）＝１．５４３２３１６１の場合には、第１側面側の厚さＬｍｉｎ≒１．６５ｍｍ及び第２側面側の厚さＬｍａｘ＝２．３ｍｍとなる。
【００８２】
また、本実施形態においては、センサアレイの距離間隔ｄ、速軸の角度θ、偏光用光学素子２５０の材質に基づくそれぞれの屈折率を調整することによって、偏光用光学素子２５０の第１側面及び第２側面の長さＬを規定することができるようになっている。したがって、材質などを特定することなく、偏光用光学素子を形成することができるとともに、第１側面の長さ及び第２側面の長さなど形状を変形させれば、種々のセンサアレイをも用いることができる。
【００８３】
さらに、上述の（式２）及び（式３）に基づいて、各波長における偏光用光学素子２５０の厚さＬを算出すると、基本的には、偏光用光学素子２５０は、図７に示された厚さをそれぞれの波長で有するように曲面によって形成された入射面を有していればよい。
【００８４】
その一方で、本実施形態においては、偏光用光学素子２５０の加工を容易にするために、入射面を矩形によって、すなわち、第１側面から第２側面に向かって直線的に形成するようになっている。
【００８５】
なお、図７に示すように、第１側面と第２側面の長さＬを適切にすれば、入射面が矩形によって形成されたとしても、各波長における分離間隔をほぼ同一にすることができるようになっている。
【００８６】
以上、本実施形態の光断層画像形成システム１００は、直角となる光軸によって各偏光成分を出射させ、異なる場所に２つのラインセンサを別々に配設させることが必要な偏光ビームスプリッタを偏光用光学素子２５０として用いる場合に比べて、検出装置２６０を保持する保持部材などの部品点数を減少させることができるので、小型化することができるとともに、小型化に伴う低価格化をも実現することができる。
【００８７】
また、本実施形態の光断層画像形成システム１００は、速軸と遅軸とによって形成される鋭角のなす角度（α）が「０度＜α＜１８０度」であるとともに（例えば、直角９０度）、速軸と遅軸が、それぞれ、干渉偏光ビームが偏光用光学素子２５０に入射する際の光軸と非平行であり（例えば、４５度）、偏光用光学素子２５０における透過方向の厚さが、波長の短い干渉偏光ビームが入射される側から波長の長い干渉偏光ビームが入射される側に、徐々に厚くなっている構成を有しているので、偏光用光学素子２５０において、波長
【００８８】
また、本実施形態の光断層画像形成システム１００は、偏光用光学素子２５０の前記干渉偏光ビームの入射面が矩形であるので、当該偏光用光学素子２５０を簡易に製造することができるので、低価格化を実現することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１００  光断層画像形成システム
１１０  偏光ビーム生成ユニット
１２０  光分配結合器
１３０  参照光ユニット
１４０  検査ユニット
１５０  画像生成ユニット
２００  検出ユニット
２１０  偏光コントローラ
２２０  変換レンズ
２３０  回折格子
２４０  変換レンズ
２５０  偏光用光学素子
２６０  検出装置
２６１  第１ラインセンサ
２６２  第２ラインセンサ
【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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