(57)【要約】【課題】広範囲の掃引波長範囲において高速で測定できるＯＣＴを提供する。【解決手段】光を波長を変化させて光を発生光として発生する可変波長光発生手段１と、発生光を測定光５０と参照光５１に分割する分割手段２と、測定光５０の反射又は後方散乱された信号光５２と参照光５１を干渉させる干渉手段８とを備えるオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、波長を変化させた発生光を複数の波長領域ごとに異なる周波数で変調する変調手段１８，１９と、複数の波長領域の波長を有する測定光５０を測定対象２２に照射して複数の波長領域を同時に走査する複数走査手段７と、干渉光５３，５４を前記周波数で復調する復調手段１１，１２とを備えた。【選択図】図１
2008209342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を波長を変化させて発生光として発生する可変波長光発生手段と、
前記発生光を測定光と参照光に分割する分割手段と、
前記測定光の反射又は後方散乱された信号光と前記参照光を干渉させる干渉手段と
を備えるオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
波長を変化させた前記発生光を複数の波長領域ごとに異なる周波数で変調する変調手段と、
複数の波長領域の波長を有する前記測定光を測定対象に照射して複数の波長領域を走査する複数波長領域走査手段と、
前記干渉光を前記周波数で復調する復調手段とを備える
ことを特徴とするオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項２】
前記干渉手段によって干渉された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数ごとに測定する測定手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項３】
前記干渉光の強度を検出して得られた電気信号を、前記周波数ごとに復調して出力する復調手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項４】
前記信号光と前記参照光を干渉させて生成した光の強度から、前記信号光の強度と前記参照光の強度の和に由来する直流成分を差し引いた干渉信号の強度の集合を、前記発生光の波数に対してフーリエ変換する演算手段を備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項５】
前記フーリエ変換の結果の絶対値又は絶対値の二乗を算出する演算手段を備える
ことを特徴とする請求項４に記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項６】
光を波長を変化させて発生光として発生する工程と、
前記発生光を測定光と参照光に分割する工程と、
前記測定光の反射又は後方散乱された信号光と前記参照光を干渉させる工程と
を有する干渉信号測定方法において、
波長を変化させた前記発生光を複数の波長領域ごとに異なる周波数で変調し、
複数の波長領域の波長を有する前記測定光を測定対象に照射して複数の波長領域を走査し、
前記干渉光を前記周波数で復調する
ことを特徴とする干渉信号測定方法。
【請求項７】
前記干渉させる工程によって干渉された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数ごとに測定する
ことを特徴とする請求項６に記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項８】
前記干渉光の強度を検出して得られた電気信号を、前記周波数ごとに復調して出力する
ことを特徴とする請求項６に記載の干渉信号測定方法。
【請求項９】
前記信号光と前記参照光を干渉させて生成した光の強度から、前記信号光の強度と前記参照光の強度の和に由来する直流成分を差し引いた干渉信号の強度の集合を、前記発生光の波数に対してフーリエ変換する
ことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の干渉信号測定方法。
【請求項１０】
前記フーリエ変換の結果について絶対値又は絶対値の二乗を算出する
ことを特徴とする請求項９に記載の干渉信号測定方法。
【請求項１１】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置の光源として用いられる可変波長光発生装置であって、
複数の領域に分割され波数走査範囲ごとに光を走査する走査手段と、
前記光を相互に異なった変調周波数でそれぞれ光強度変調する変調手段と、
光強度変調された前記光を干渉させて出力する干渉手段とを備える
ことを特徴とする可変波長光発生装置。
【請求項１２】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置の光源として用いられる可変波長光発生方法であって、
複数の領域に分割され波数走査範囲ごとに光を走査し、
前記光を相互に異なった変調周波数で光強度変調し、
光強度変調された前記光を干渉させて出力する
ことを特徴とする可変波長光発生方法。
【請求項１３】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定装置であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力する光検出手段と、
前記光検出手段のそれぞれの出力をそれぞれ受信する通過帯域が相互に異なる複数の帯域通過フィルタ手段と、
それぞれの前記帯域通過フィルタの出力をそれぞれ受信して復調する複数の復調手段とを備える
ことを特徴とする干渉信号測定装置。
【請求項１４】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定方法であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力し、
それぞれの出力をそれぞれ受信する通過帯域が相互に異なる複数の帯域通過フィルタを通過させ、
それぞれの前記帯域通過フィルタの出力をそれぞれ受信して復調する
ことを特徴とする干渉信号測定方法。
【請求項１５】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定装置であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力する光検出手段と、
前記光検出手段のそれぞれの出力を複数の異なる周波数帯でそれぞれ復調して出力する復調手段とを備える
ことを特徴とする干渉信号測定装置。
【請求項１６】
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定方法であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力し、
それぞれの出力を複数の異なる周波数帯でそれぞれ復調して出力する
ことを特徴とする干渉信号測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置及び干渉信号測定方法、可変波長光発生装置及び可変波長光発生方法並びに干渉信号測定装置及び干渉信号測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）従来のＯＣＴと本発明者等による新しいＯＣＴ
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー法（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ法）は、網膜等の断層像の撮影に有効な光学的な断層撮影法である（下記非特許文献１参照）。ＯＣＴ法は、生体への無侵襲性と高い空間分解能（〜１０μｍ程度）が注目され、目以外の他の臓器への応用も試みられている（下記非特許文献１参照）。実用化されているＯＣＴでは、操作の容易性・信頼性・小型軽量性を考慮して、光源としては半導体発光素子、具体的には近赤外域スーパー・ルミネセントダイオード（ＳＬＤ）が用いられている。しかし、ＯＣＴの空間分解能は光源のスペクトル幅に反比例するため、実用化されているＯＣＴの空間分解能はＳＬＤのスペクトル幅で制限され１０μｍ程度でしかない。また、実用化されているＯＣＴには、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るという欠点もある。
【０００３】
本発明者等は、これらの欠点を解消するため、駆動部分が存在せず高速測定が容易な新しいＯＣＴを開発した（下記特許文献１参照）。更に、この新しいＯＣＴの空間分解能を飛躍的に向上させたＯＣＴも開発している。但し、この断層撮影法には、断層像の構築に必要なフーリエ変換に際して複雑な補正を行わなければならないという問題があった。以下、上記新しいＯＣＴおよびこの新しいＯＣＴを改良して空間分解能を飛躍的に向上させたＯＣＴについて説明する。
【０００４】
（２）本発明者等による新しいＯＣＴ（ＯＦＤＲ−ＯＣＴ）の詳細
本発明者等が発明した新しいＯＣＴは、可変波長光源を光源として用いて、その出力光の波長を階段状に変化させて得られる干渉信号から断層像を構築するものである。本発明者等は、この技術をＯＦＤＲ−ＯＣＴ法（Ｏｐｔｉｃａｌ・ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ・ｄｏｍａｉｎＴｅｎｅｃｔｏｍｅｔｏｒｙ−ＯＣＴ）と呼んでいる。実用化されているＯＣＴでは、測定光路に配置した参照ミラーを機械的に走査して得られる干渉信号から断層像を構築していた。この為、実用化されているＯＣＴでは、測定速度が参照ミラーの機械的走査速度に律速されていた。ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法ではこのような機械的走査が不要なので、極めて高速の測定が可能である。
【０００５】
（ａ）装置構成
図１６は、本発明者等が開発したＯＦＤＲ−ＯＣＴ法を利用した従来の前眼部の断層像撮影装置の概略図である。
まず、例えば超周期構造回折格子分布反射形半導体レーザ光発生装置（下記非特許文献２、Ｓｕｐｅｒ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ（以下、ＳＳＧ・ＤＢＲレーザと略す））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１１１の光出射口を、光を二分割（例えば７０：３０）する方向性結合器等からなる第一のカプラ１１３の光受入口に光学的に接続する。
【０００６】
前記第一のカプラ１１３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１１５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。第一のカプラ１１３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、光を二分割（５０：５０）する方向性結合器等からなる合波手段である第二のカプラ１１６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１１５の光送出口は、上記第二のカプラ１１６の光受入口に光学的に接続している。
【０００７】
図１７は、従来の測定光照射／信号光補足手段の概略図である。
上記オプティカルサーキュレータ１１５の光受入／光送出口は、図１７に示すような測定光照射／信号光補足手段１４０に接続する。この測定光照射／信号光補足手段は、測定対象である眼２００によって測定光（第二のカプラ１１６で７０％に分割されたレーザ光）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。
【０００８】
図１７に示すように、測定光照射／信号光捕捉手段１４０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１４２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１４４と、測定光の進行方向を走査するガルバノミラー１４３とから構成されている。
【０００９】
図１６に示すように、前記第二のカプラ１１６の一方側及び他方側の光送出口は、光検出機能を有する差動増幅器１１７の光受入口に光学的に接続されている。
差動増幅器１１７の出力部は、測定対象の深さ方向の反射光強度分布（又は後方散乱光強度分布）を算出する演算制御装置１２１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されている。演算制御装置１２１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１２２の入力部に電気的に接続している。この演算制御装置１２１は、入力された情報に基づいて前記可変波長光発生装置１１１及びガルバノミラー１４３（図１７参照）を制御する。
【００１０】
（ｂ）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の測定原理
測定対象たとえば前眼部によって測定光が反射又は後方散乱されて生じた信号光は、第三のカプラ１１６によって測定光と合波され干渉する。
合波された光の強度は直流成分と正負に振動する干渉信号の和であるが、第一の差動増幅器１１７はこの干渉信号のみを抽出する。
【００１１】
図１８は、一つの反射面２０１に入射する光と、反射面２０１によって反射する光の光路を示す図である。
下記式（１）は、測定対象が図１８のように反射面２０１を一つだけ有するとした場合に、差動増幅器１１７によって検知される干渉信号Ｉｄ（ｋi）の大きさ（差動増幅器１１７の二入力Ｉ+（ｋi）とＩ-（ｋi）の差）を表したものである。
【００１２】
【数１】
2008209342.tif 000003
【００１３】
２Ｌは第一のカプラ１１３で分割され第二のカプラ１１６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（光の走行距離に屈折率を乗じたもの。以下同じ。）と第二の分割光（分割比３０％）すなわ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１１１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。第一の差動増幅器１１７は、上記Ｉd（ｋi）に比例した信号を出力する。
断層像は、演算制御装置１２１によってＩd（ｋi）をフーリエ変換し、その絶対値または絶対値の二乗を算出することによって得られる（下記特許文献１、下記特許文献２参照）。
【００１４】
（３）空間分解能を向上させたＯＦＤＲ−ＯＣＴ
ＯＣＴの空間分解能は、光源のスペクトル幅に反比例する。これはＯＦＤＲ−ＯＣＴでも同じである（ＯＦＤＲ−ＯＣＴの分解能を決定するのは、個々の可変波長光のスペクトル幅ではなく可変波長光源の可変波長領域（「波数走査範囲」と言い換えることもできる）の幅である。）。
【００１５】
図１９は、空間分解能を向上させた従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置（以下、「改良型ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置」と呼ぶ）の概略図である。
図１９に示すように、この装置は、２台の基本的なＯＣＴ装置２２０，２２１からなっている。但し、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置２２０，２２１は同一の測定光照射／信号光補足手段２０４からなっている。測定光照射／信号光補足手段２０４は、２台のＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置２２０，２２１が生成する測定光を合波するためのカプラ２０３を備えている。このカプラ２０３は、また信号光を分割しそれぞれのＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置２２０，２２１へ供給する手段としても機能する。
【００１６】
可変波長光発生装置２０１，２０２の可変波長領域（「波数走査範囲」と言い換えることもできる）は接しており、一体となって一つの拡大可変波領域を形成する。可変波長光発生装置２０１，２０２の制御装置は、可変波長光発生装置２０１，２０２が同時に波長走査するようにプログラムされている。差動増幅器２０５は、可変波長光発生装置２０１に由来する参照光と信号光を受光して第一の干渉信号を生成する。同じく、差動増幅器２０６は、可変波長光発生装置２０２に由来する参照光と信号光を受光して第二の干渉信号を生成する。可変波長光発生装置２０１，２０２を波長走査して得られた第一および第二の干渉信号を集めると、上記拡大可変波長領域（「拡大波数走査範囲」と言い換えることもできる）中の全波長に対する干渉信号を得ることができる。
【００１７】
上記拡大可変波長領域は、一台の可変波長光発生装置２０１，２０２が走査可能な波長範囲の２倍の広さを持っている。従って、上記拡大可変波長領域に対する干渉信号をフーリエ変換すれば空間分解能は２倍に向上する。
一方、可変波長光発生装置２０１，２０２は上述したように同時に波長走査するので、本装置の波長走査時間は可変波長光発生装置が一台の基本的なＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置と同じである。即ち、波長走査範囲が２倍になっても、測定速度は可変波長光発生装置が一台の場合と同じである。可変波領域を拡大する方法としては、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置を二重化するのではなく波長走査範囲の接した２台の可変波長光発生装置の出力光を束ねて一つの干渉計に入射する方法も考えられる（下記特許文献２参照）。しかし、この方法では２台の可変波長光発生装置を逐次波長走査しなければならないので、測定時間は２倍になってしまう。
以上、説明した通り改良型ＯＦＤＲ−ＯＣＴは、ＯＦＤＲ−ＯＣＴの高速を損なうことなく空間分解能を向上させるという特徴を有している。
【００１８】
【特許文献１】特開２００５−１５６５４０号公報
【特許文献２】特開２００６−４７２６４号公報
【非特許文献１】陳建培、「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」、ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ、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】吉國裕三、「波長可変レーザの開発動向とそのシステム応用への期待」、応用物理、２００２、第７１巻、第１１号、ｐ．１３６２−１３６６
【非特許文献３】ＡＴ＆Ｔ、ベル研究所著、山口開生、中込雪男訳、「情報通信システム」、第１版、ラテイス株式会社、昭和５９年７月１５日、ｐ．３２６−３３２
【非特許文献４】Ｔａｋｕｊｉ  Ａｍａｎｏ、Ｈｉｄｅａｋｉ  Ｈｉｒｏ−Ｏｋａ、ＤｏｎｇＨａｋ  Ｃｈｏｉ、Ｈｉｒｏｙｕｋｉ  Ｆｕｒｕｋａｗａ、Ｆｕｍｉｙｏｓｈｉ  Ｋａｎｏ、Ｍｉｔｕｏ  Ｔａｋｅｄａ、Ｍｏｔｏｉ  Ｎａｋａｎｉｓｈｉ、Ｋｉｍｉｙａ  Ｓｈｉｍｉｚｕ、ａｎｄ  Ｋｏｈｊｉ  Ｏｈｂａｙａｓｈｉ、ＡＰＰＬＩＥＤ  ＯＰＴＩＣＳ、１０  Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２００５、Ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．５、ｐ．８０８−８１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記改良型ＯＦＤＲ−ＯＣＴは、基本的なＯＣＴ装置が二重化されているため装置構成が複雑である。
また、図１９に示すように、フーリエ変換によって断層像を構築するためには、ＯＣＴ装置２２０，２２１に対する試料光路（カプラ２０９、２１０で分割され、試料２１１を経由してカプラ２０７，２０８に至る光路）と参照光路（カプラ２０９、２１０で分割され直接カプラ２０７，２０８に至る光路）の光路長差が一致していることが必要である。光路長差の不一致に許される誤差は、空間分解能（典型的には、約１０μｍ）以下である。
【００２０】
ＯＣＴ装置２２０，２２１の光路長差をこのような誤差範囲内で一致させようとすると光路長調整用の光回路を更に付加しなければならない。このため装置構成が更に複雑化する。データ処理によって、この光路長差の不一致を解消することは可能である。しかし、このデータ処理は複雑であり測定時間が長大化してしまう。
【００２１】
本発明が解決しようとする課題は、改良型ＯＦＤＲ−ＯＣＴが有する上記問題点を伴わずに、高速かつ高空間分解能を実現するＯＣＴ装置を提供することである。即ち、装置構成は基本的ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置と大差なく、且つ測定速度は同等であり、しかも高空間分解能を実現できるＯＣＴ装置を提供することが、本発明が解決しようとする課題である。
【００２２】
以上のことから、本発明は、光源からの発生光を掃引する波長領域ごとに異なる周波数で変調し波長領域ごとに同時に掃引し前記周波数で復調することを特徴とし、広範囲の掃引波長範囲において高速で測定できるＯＣＴ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】
【００２３】
上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、
光を波長を変化させて発生光として発生する可変波長光発生手段と、
前記発生光を測定光と参照光に分割する分割手段と、
前記測定光の反射又は後方散乱された信号光と前記参照光を干渉させる干渉手段と
を備えるオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
波長を変化させた前記発生光を複数の波長領域ごとに異なる周波数で変調する変調手段と、
複数の波長領域の波長を有する前記測定光を測定対象に照射して複数の波長領域を走査する複数波長領域走査手段と、
前記干渉光を前記周波数で復調する復調手段とを備える
ことを特徴とする。
【００２４】
上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１の発明に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、前記干渉手段によって干渉された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数ごとに測定する測定手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１の発明に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、前記干渉光の強度を検出して得られた電気信号を、前記周波数ごとに復調して出力する復調手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１の発明乃至第３の発明のいずれかに係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、前記信号光と前記参照光を干渉させて生成した光の強度から、前記信号光の強度と前記参照光の強度の和に由来する直流成分を差し引いた干渉信号の強度の集合を、前記発生光の波数に対してフーリエ変換する演算手段を備えることを特徴とする。
【００２７】
上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第４の発明に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、前記フーリエ変換の結果の絶対値又は絶対値の二乗を算出する演算手段を備えることを特徴とする。
【００２８】
上記の課題を解決するための第６の発明（請求項６に対応）に係る干渉信号測定方法は、
光を波長を変化させて発生光として発生する工程と、
前記発生光を測定光と参照光に分割する工程と、
前記測定光の反射又は後方散乱された信号光と前記参照光を干渉させる工程と
を有する干渉信号測定方法において、
波長を変化させた前記発生光を複数の波長領域ごとに異なる周波数で変調し、
複数の波長領域の波長を有する前記測定光を測定対象に照射して複数の波長領域を走査し、
前記干渉光を前記周波数で復調する
ことを特徴とする。
【００２９】
上記の課題を解決するための第７の発明（請求項７に対応）に係る干渉信号測定方法は、第６の発明に係る干渉信号測定方法において、前記干渉させる工程によって干渉された個々の出力光の強度を前記複数の可変波長光発生手段の波数ごとに測定することを特徴とする。
【００３０】
上記の課題を解決するための第８の発明（請求項８に対応）に係る干渉信号測定方法は、第６の発明に係る干渉信号測定方法において、前記干渉光の強度を検出して得られた電気信号を、前記周波数ごとに復調して出力することを特徴とする。
【００３１】
上記の課題を解決するための第９の発明（請求項９に対応）に係る干渉信号測定方法は、第５の発明乃至第８の発明のいずれかに係る干渉信号測定方法において、前記信号光と前記参照光を干渉させて生成した光の強度から、前記信号光の強度と前記参照光の強度の和に由来する直流成分を差し引いた干渉信号の強度の集合を、前記発生光の波数に対してフーリエ変換することを特徴とする。
【００３２】
上記の課題を解決するための第１０の発明（請求項１０に対応）に係る干渉信号測定方法は、第９の発明に係る干渉信号測定方法において、前記フーリエ変換の結果について絶対値又は絶対値の二乗を算出することを特徴とする。
【００３３】
上記の課題を解決するための第１１の発明（請求項１１に対応）に係る可変波長光発生装置は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置の光源として用いられる可変波長光発生装置であって、
複数の領域に分割され波数走査範囲ごとに光を走査する走査手段と、
前記光を相互に異なった変調周波数でそれぞれ光強度変調する変調手段と、
光強度変調された前記光を干渉させて出力する干渉手段とを備える
ことを特徴とする。
【００３４】
上記の課題を解決するための第１２の発明（請求項１２に対応）に係る可変波長光発生方法は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置の光源として用いられる可変波長光発生方法であって、
複数の領域に分割され波数走査範囲ごとに光を走査し、
前記光を相互に異なった変調周波数で光強度変調し、
光強度変調された前記光を干渉させて出力する
ことを特徴とする。
【００３５】
上記の課題を解決するための第１３の発明（請求項１３に対応）に係る干渉信号測定装置は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定装置であって、
受光した干渉光の強度を検出し得られた電気信号を複数出力する光検出手段と、
前記光検出手段のそれぞれの出力をそれぞれ受信する通過帯域が相互に異なる複数の帯域通過フィルタ手段と、
それぞれの前記帯域通過フィルタの出力をそれぞれ受信して復調する複数の復調手段とを備える
ことを特徴とする。
【００３６】
上記の課題を解決するための第１４の発明（請求項１４に対応）に係る干渉信号測定方法は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定方法であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力し、
それぞれの出力をそれぞれ受信する通過帯域が相互に異なる複数の帯域通過フィルタを通過させ、
それぞれの前記帯域通過フィルタの出力をそれぞれ受信して復調する
ことを特徴とする。
【００３７】
上記の課題を解決するための第１５の発明（請求項１５に対応）に係る干渉信号測定装置は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定装置であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力する光検出手段と、
前記光検出手段のそれぞれの出力を複数の異なる周波数帯でそれぞれ復調して出力する復調手段とを備える
ことを特徴とする。
【００３８】
上記の課題を解決するための第１６の発明（請求項１６に対応）に係る干渉信号測定方法は、
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に用いられる干渉信号測定方法であって、
受光した干渉光の強度を検出して得られた電気信号を複数出力し、
複数の異なる周波数帯でそれぞれ復調して出力する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、測定速度の低下や装置構成の複雑化を引き起こすことなくＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置を高空間分解能化することができる。
即ち、本発明によれば、装置構成は基本的ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置と大差なく、測定速度は同等であり、しかも高空間分解能を実現できるＯＣＴ装置を実現できる。
また、本発明によれば、空間分解能を向上させない場合には、測定速度を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明に係るオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置の一実施形態について、図１〜図１５を用いて説明する。ここで、図１は本発明に係るＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図、図２は本発明に係る多重化可変波長光発生装置１の一例を示した図、図３は図２に示す可変波長光源の出力光の波長の時間に対する変化を表した図、図４は本発明に係る変調後の出力光の光強度の時間変化と波長の時間変化を表した図、図５は干渉信号強度の波数依存性の一例を示した図、図６は本発明に係る第一の一連の動作を示した動作フロー図、図７は本発明に係る第二の一連の動作を示した動作フロー図、図８は本発明に係る測定対象の断層像を構築する動作を示した動作フロー図、図９はｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）の時間変化を表した図、図１０は周波数成分の中心が最も高周波側に偏っている擬似的な余弦関数を表した図、図１１は図１０に示す擬似的な余弦関数のスペクトル分布の上限を表した図、図１２は図１０に示す余弦関数の３倍の周期で振動する余弦関数のスペクトル分布の上限を表した図、図１３は式（１９）の右辺第二項のスペクトルを表した図、図１４は中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での空間分解能を波長走査範囲の関数として表した図、図１５は中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での測定レンジを波長ステップの関数として表した図である。
【００４１】
（１）装置構成
図１は、本発明に係るＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
図１に示すように、本装置は、隣接した二つの波数範囲で同時に波数走査され且つ異なった周波数ｆｍ1，ｆｍ2で強度変調された二つの出力光を多重化して出力する多重化可変波長光発生装置１と、多重化可変波長光発生装置１の多重化された出力光を測定光５０と参照光５１に分割する方向性結合器からなるカプラ２と、第一のポート４で受光した測定光５０を第二のポート５から送出すると共に第二のポート５に送り返されてきた信号光５２（後述）を受光して第三のポート６から送出する光サーキュレータからなる進行方向制御手段３と、進行方向制御手段３の第二のポート５から送出された測定光５０を測定対象に照射すると共に測定光５０が前記測定対象によって反射（又は後方散乱）された信号光５２を捕捉して進行方向制御手段３の第二のポート５に送り返す測定光照射／信号光捕捉手段７と、進行方向制御手段３の第三のポート６から送出された信号光５２と参照光５１とを合波して干渉させる方向性結合器からなるカプラ８とを有する。
【００４２】
カプラ８は、分割割合が５０：５０の３ｄＢカプラである。更に、本装置は、カプラ８によって合波された二つ出力光の強度をそれぞれ検出しその差分を並列に二つ出力する差動増幅器９と、この二つの出力の一方５５を受信して変調周波数ｆｍ1とその側波帯は通過させるが０〜１／２ｔh（Ｈｚ）（ｔhは後述する波数保持時間）間の低周波成分や変調周波数ｆｍ2とその側波帯は通過させない第一のバンドパスフィルタ１０と、第一のバンドパスフィルタ１０の出力を復調する第一の復調器１１と、前記二つの出力の他方５６を受信して変調周波数ｆｍ2とその側波帯は通過させるが０〜１／２ｔh（Ｈｚ）間の低周波成分や変調周波数ｆｍ1とその側波帯は通過させない第二のバンドパスフィルタ１２と、第二のバンドパスフィルタ１２の出力を復調する第二の復調器１３と、第一の復調器１１及び第二の復調器１３の出力をそれぞれアナログ／デシタル変換する二入力のＡ／Ｄコンバータ１４と、Ａ／Ｄコンバータ１４の出力とこの出力に対応する多重化可変波長光発生装置１の出力光（発生光）の波数（＝２×π／λ、λは波長）とから測定対象の断層像を構築する演算制御装置１５と、その結果を表示する表示装置（図示せず）を有する。
【００４３】
多重化可変波長光発生装置１、カプラ２、進行方向制御手段３、測定光照射／信号光捕捉手段７、カプラ８、及び差動増幅器９は、図１に示すように相互に光ファイバにより光学的に接続されている。一方、差動増幅器９、第一のバンドパスフィルタ１０、第一の復調器１１、第二のバンドパスフィルタ１２、第二の復調器１３、Ａ／Ｄコンバータ１４、演算制御装置１５、及び多重化可変波長光発生装置１は、図１に示すように電気的に接続されている。また、演算制御装置１５は、測定光照射／信号光捕捉手段７とも電気的に接続されている（図示せず。）。復調器１１，１３の復調方式は、搬送波抑圧両側波帯（ＤＳＢＳＣ）方式である。復調に必要な復調用搬送波は、光強度変調器１８、１９を変調するための発信機（図示せず）から直接得ることができる。
【００４４】
図２は、本発明に係る多重化可変波長光発生装置１の一例を示した図である。
図２に示すように、本多重化可変波長光発生装置１は、第一のＳＳＧ−ＤＢＲレーザ（超周期構造回折格子分布反射型半導体レーザ）からなる第一の可変波長光源１６及び可変波長範囲が第一の可変波長光源１６の可変波長範囲に隣接している第二のＳＳＧ−ＤＢＲレーザからなる第二の可変波長光源１７と、マッハツェンダ変調器からなる第一の強度変調器１８と、同じくマッハツェンダ変調器からなる第二の強度変調器１９と、方向性結合器からなる光結合器２０と、制御装置２５とからなる。
【００４５】
可変波長光源１６、１７は、制御装置２５の指令に基づいてそれぞれの可変波長範囲全体に亘りレーザ光を波長をスッテプ状に変化させながら出力（即ち、波長走査）する。第一の強度変調器及び第二の強度変調器は、それぞれ異なった周波数ｆｍ1（Ｈｚ）、ｆｍ2（Ｈｚ）で可変波長光源１６、１７の出力光を強度変調する。制御装置２５は、演算制御装置１５に電気的に接続されており、演算制御装置１５の指令に基づいて可変波長光源１６、１７を同時に波長走査させる。可変波長光源１６，１７、強度変調器１８，１９、光結合器２０は、光ファイバによって光学的に接続されている。また、制御装置２５及び可変波長光源１６、１７は電気的に接続されている。
【００４６】
可変波長光源１６、１７は、ＳＳＧ−ＤＢＲレーザに代えて、サンプル・グレーティング・分布反射型半導体レーザ（ＳＧ・ＤＢＲレーザ、ＵＳ４８９６３２５）、変調格子Ｙレーザ（Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｙ  Ｌａｓｅｒ，ＭＹレーザ）、及びグレーテイング・カプラ・レフレクタ・レーザ（Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｒｅｆしｅｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ，ＧＣＳＲレーザ）等を用いることもできる。
【００４７】
図１に示すように、測定光照射／信号光捕捉手段７は、光ファイバを通ってきた測定光５０を平行ビームに整形するコリメートレンズ２１と、この平行ビームを測定対象２２表面に集光するフォーカシングレンズ２３と、測定光５０の進行方向を走査するガルバノミラー２４とからなる。ガルバノミラー２４の制御部（図示せず）は、演算制御装置１５に電気的に接続されており、演算制御装置１５の指令に基づいてガルバノミラー２４の角度を制御して測定光５０の照射位置を移動させる。
【００４８】
（２）動作方法，
まず、測定者は、図１に示す測定対象２２の表面上の断層像を撮影しようとする位置に測定光５０が照射されるように、測定対象２２に対して測定光照射／信号光捕捉手段７を移動し固定させる。この操作の後、測定者は演算制御装置１５に断層像の撮影を開始するように指示を出す。
【００４９】
指示を受けた演算制御装置１５は、ガルバノミラー２４の制御部に、ガルバノミラー２４の角度を所定の角度に設定するよう指令を送出する。指令を受けた制御部は、ガルバノミラー２４の角度を上記所定の角度に設定する。この角度によって定まる測定光５０の照射位置が、測定対象２２表面における測定光の走査線の始点になる。走査線の始点は、ガルバノミラー２４の角度を適宜変更することによって微調整可能である。測定光５０の照射位置は、以下に述べる動作の中で、この走査線上を一方向にステップ状に逐次移動していく。
【００５０】
次に、演算制御装置１５は、多重化可変波長光発生装置１の制御装置２５に、可変波長光源１６、１７の波長走査を開始するよう指令を送出する（図７Ｓ４参照）。指令を受けた制御装置２５は、可変波長光源１６，１７（図２参照）の制御部（図示せず）に波長走査開始の指令を同時に送出する。
【００５１】
指令を受けた可変波長光源１６，１７の制御部は、それぞれのＳＳＧ−ＤＢＲレーザの駆動を同時に開始し出力光の波長を時間に対してステップ状に変化させる。この波長走査は、波長間隔ではなく波数間隔を一定にして行われる方が望ましい。この波長走査に必要なパラメータ（走査波数の始点、波数間隔、波数保持時間、走査ステップ数、出力光の強度等）は、予め各可変波長光源１６、１７の制御部に設定されている。
【００５２】
可変波長光源１６，１７の走査波数の始点は異なるが、波数間隔、波数保持時間、走査ステップ数、光出力強度は同一となるように設定される。可変波長光源１６，１７は各波長ステップごとに、光の出力を開始すると同時にそのことを通知する信号を制御部２５に送出する（尚、第一の可変波長光源１６の送出する信号を第一のトリガ、同じく第二の可変波長光源１７の送出する信号を第二のトリガと呼ぶこととする。）。
【００５３】
制御装置２５は、第一のトリガ及び第二のトリガ双方の受信を確認すると、そのことを通知する信号（第三のトリガ）を、演算制御装置１５に送出する。第三のトリガは、演算制御装置１５がＡ／Ｄコンバータ１４にアナログ・デジタル変換を指令するためのタイミングを決定するために用いられる。
【００５４】
図３は、図２に示す可変波長光源１６，１７の出力光の波長の時間に対する変化を表した図である。
縦軸は各々の可変波長光源が出射する光の波長（又は波数）であり、横軸は最初の波長が出力されてからの経過時間である。第一の可変波長光源１６の可変波長範囲２８と第二の可変波長光源１７の可変波長範囲２９は隣接している。
【００５５】
図３に示すように、可変波長光源１６，１７は同時に波長走査を開始する。また、各波長ステップの波数保持時間は共に１μｓで共通する。波長走査範囲はそれぞれ１．５３０μｍ〜１．５７０μｍ（波数に換算すると４．１０７μｍ-1〜４．００２μｍ-1）と１．５７０μｍ〜１．６１２μｍ（４，００２μｍ-1〜３．８９８μｍ-1）である。波長間隔は、２，６１６×１０-4μｍ-1である。波長間隔ではなく波数間隔を一定とするのは、波数間隔が等しい方が後述する断層像構築のためのデータ処理の精度が高くなるからである。
【００５６】
図２に示す可変波長光源１６，１７の走査する波長の数すなわち走査ステップ数は可変波長光源１６，１７間で同一であり、具体的には、走査ステップ数は４００点である。多重化可変波長光発生装置１の制御装置２５から演算制御装置１５（図１参照）に各波長を有する光の出力開始を通知する第三のトリガが送出されるが、具体的には、その時刻は波長走査の開始から０、１、２、３・・・、３９９μｓ経過した時である。出力光の強度は、可変波長光源１６，１７とも総ての波長で１０ｍＷ一定である。
【００５７】
第一の可変波長光源１６の出力光は第一の強度変調器１８に送出される。第一の強度変調器１８は、受光した出力光を波数保持時間より十分に短い周期で強度変調する。具体的には、波数保持時間１μｓの１／２０の周期すなわち０．０５μｓの周期を持つ正弦波で強度変調する。これは、２０ＭＨｚの変調周波数に相当する。
【００５８】
図４は、変調後の出力光の光強度の時間変化３２と波長の時間変化３３を表した図である。
図４に示された波長走査期間は、最初のステップ全体とそれに続く第二のステップの一部である。ここで、変調度は０．５である。
【００５９】
同様に、図２に示す第二の可変波長光源１７の出力は強度変調器１９に送出される。第二の強度変調器１９は、受光した出力光を波数保持時間より十分に短い周期で強度変調する。具体的には、波数保持時間１μｓの１／４０の周期すなわち０．０２５μｓの周期を持つ正弦波で強度変調する。これは、４０ＭＨｚの変調周波数に相当する。変調度は０．５とする。
第一及び第二の強度変調器１８、１９の出力はそれぞれ光結合器２０に送出される。光結合器２０は、受光した変調光を合波して一つの出力とする。これが多重化可変波長光発生装置１の出力光（発生光）となる。
【００６０】
以上の例では、可変波長光源の各波長ステップの波数保持時間は１μｓとした例を述べた。波長保持時間に走査ステップ数を乗じた時間が１Ａスキャンに要する時間（１測定点の深さ方向の断層像を計測するのに要する時間）になるので、高速性の観点からは波数保持時間は短くした方が有利である。一方、光源や測定系の制御を簡易化するため、及びＳＮ比をよくするためには波数保持時間は長くした方が有利である。
【００６１】
ＳＳＧ−ＤＢＲレーザのような半導体の電流による波長制御を用いた広帯域波長可変レーザは原理的には１ｎｓ程度の高速波長可変が可能であるから、高速化のためには波数保持時間は１０ｎｓ程度まで短くすることが可能である。
【００６２】
一方、１枚の２次元断層像を撮像するためには通常１００点程度以上の測定点についてＡスキャンを行うことが必要であるが、それに要する時間としては生体がほぼ静止しているとみなされる時間内で行う必要がある。つまり遅くとも１ｓ以内、望ましくは０．１ｓ以内にするのが良い。即ち、１０ｍｓ／Ａスキャン以上（望ましくは１ｍｓ／Ａスキャン以上）の速度があることが必要である。
【００６３】
次に、１Ａスキャン当たりに必要なステップ数について説明する。ＯＣＴの性能において空間分解能と侵達度は重要である。空間分解能は波長走査範囲が広いほど向上する。侵達度を決める重要な要素である測定レンジは波長（波数）ステップ間隔が狭いほど向上する。
【００６４】
図１４は、中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での空間分解能を波長走査範囲の関数として表した図である。
また、図１５は、中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での測定レンジを波長ステップの関数として表した図である。
図１４、図１５からわかるように、ＯＣＴのメリットが享受できる２０μｍ程度及びそれより優れた分解能と、２ｍｍ以上の測定レンジを両立するためには、波長走査範囲は４０ｎｍ程度以上、波長ステップは０．２ｎｍ程度以下にするのが良い。即ち、操作ステップ数は２００ステップ程度以上は必要となる。
【００６５】
本発明を適用することにより、この必要なステップ数を複数の光源に分割して出力させることが可能となるが、コストや光パワーを考慮すると、分割する数は２〜４程度が現実的には望ましいことを考慮すると、１台の光源が走査するステップ数は最低でも５０ステップ程度以上は必要となることがわかる。
【００６６】
これらを考慮すると、波数保持時間は実用上は最長でも２００μｓ程度以下（望ましくは２０μｓ程度以下）とするのが良い。即ち、可変波長光源の各波長ステップの波数保持時間は１０ｎｓから２００μｓの値をとり、目的により適当な値が選ばれる。
強度変調器１８、１９の変調周波数はその周期が波数保持時間より短くなるように選ぶことが必要であるから、即ち５ｋＨｚ以上の周波数が選ばれる。
【００６７】
ここから、再び波数保持時間は１μｓ、変調周波数２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚとした例について説明を続ける。
図１に示すように、多重化可変波長光発生装置１の出力光は、カプラ２により測定光５０（分割割合：７０％）と参照光５１（分割割合：３０％）に分割される。測定光５０と参照光５１とは、それぞれ試料光路２６と参照光路２７に送出される。参照光路２７に送出された参照光５１は、第二のカプラ８の第一の入力端に入力される。試料光路２６に送出された測定光５０は、進行方向制御手段３の第一のポート４に入力される。
【００６８】
この測定光５０は進行方向制御手段３の第二のポート５から送出され、測定光照射／信号光捕捉手段７に入力される。測定光照射／信号光捕捉手段７に入力された測定光５０は、コリメートレンズ２１によって平行ビームとされる。ついでガルバノミラー２４によって偏向され、フォーカシングレンズ２３によって測定対象２２の表面上に集光される。
【００６９】
測定光５０は、測定対象２２内部に侵入し、測定対象２２の表面及び内部構造によって散乱（又は反射）されながら減衰していく。測定対象２２によって後方に散乱（又は反射）された測定光５０の一部は測定光照射／信号光捕捉手段７に再入射し、進行してきた光路を逆行して進行方向制御手段３の第二のポート５に戻る。測定対象２２によって散乱（又は反射）され測定光照射／信号光捕捉手段７に再入射した測定光５０は、散乱位置（又は反射位置）や散乱強度（又は反射強度）に関する情報を携えている。従って、測定対象２２によって散乱（又は反射〉され測定光照射／信号光捕捉手段７に再入射した測定光５０を、信号光５２と呼ぶこととしている。
【００７０】
第二のポート５に再入射した信号光５２は、第三のポート６から送出される。第三のポート６から送出された信号光５２は、第二のカプラ８の第二の入力端に入力する。信号光５２及び参照光５１は第二のカプラ８で合波される。第二のカプラ８は、方向性結合器からなる３ｄＢカプラによって構成されているので、強度が相補的な関係にある二つの出力光（干渉光）を送出する。即ち、信号光５２と参照光５１が方向性結合器からなる３ｄＢカプラで合波されると、強度が相補的な二つの出力光５３、５４が得られる。
【００７１】
ここで、強度が相補的な関係にある出力光とは、どのようなものであるかについて説明する。説明を簡単にするため、まず可変波長光源１６，１７の一方のみを動作させ、且つ強度変調器１８，１９は動作させない場合について説明する。即ち、多重化も強度変調もされていない光の波長を走査した場合について説明する。
【００７２】
この場合、第二のカプラ８の出力光の強度は、測定光５０と信号光５２それぞれの光強度の和（正確にはその１／２）に波数走査に対して強度が正負に振動する干渉信号が重畳されたものである。第二のカプラ８には、二つの出力口がある。一方の出力口から出射される干渉光５３の強度は、参照光５１と信号光５２の強度の和（正確にはその１／２）に上記干渉信号が加算したものである。他方の出力口から出力される干渉光５４の強度は、参照光５１と信号光５２それぞれの強度の和（正確にはその１／２）から上記干渉信号が差し引いたものである。即ち、二つの出力光の強度は相補的な関係にある。例えば、測定対象２２が一つの反射面からなる場合には、第二のカプラが出力する二つの干渉光の強度Ｉ+，Ｉ-は、下記式（２）及び式（３）のようになる。
【００７３】
【数２】
2008209342.tif 000004
【００７４】
ここで、Ｉ+は一方の干渉光５３の強度を、Ｉ-は他方の干渉光５４の強度を示す。また、Ｉsは信号光５２の光強度を、Ｉrは参照光５１の光強度を表す。２Ｌは、試料光路２６と参照光路２７の光路長差を表す。ｋは、信号光５２及び参照光５１の波数である。尚、以上の説明から明らかなように、干渉信号とは信号光５２と参照光５１を合波させて生成した光の強度から信号光強度と参照光強度の和に由来する直流成分を差し引いたものである。
【００７５】
差動増幅器９は、この強度が相補的な二つの出力をそれぞれ受光して光電変換し、その差を出力する。従って、差動増幅器９によって、上記「参照光５１と信号光５２それぞれの光強度の和」（＝（Ｉs＋Ｉr）／２）は相殺され、一方「波数に対して強度が振動する干渉信号」（＝（Ｉs・Ｉr）1/2ｃｏｓ（２Ｌ・ｋ））は加算されて２倍の大きさとなる。差動増幅器９の出力Ｉoutは、式（２）及び式（３）に基づいて計算するとは以下のようになる。
【００７６】
【数３】
2008209342.tif 000005
【００７７】
ここでＡは、差動増幅器９の光電変換効率と増幅率に基づく係数である。
ところで、可変波長光源１６，１７を同時に走査させた場合、第二のカプラ８の出力光（即ち、干渉光）の強度は、可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第二のカプラ８の出力光の強度と可変波長光源１７だけを動作させた時に得られる第二のカプラ８の出力光の強度との和になっている。即ち、第二のカプラ８の二つの出力光の強度Ａ，Ｂは、可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第二のカプラ８の出力光の強度（ａ，ａ’）と、可変波長光源１７だけを動作させた時に得られる第二のカプラ８の出力光の強度（ｂ，ｂ’）とを加え合わせたもの（Ａ＝ａ＋ｂ，Ｂ＝ａ’＋ｂ’）である（「測定原理」の欄で詳述する。）。
【００７８】
上述したように差動増幅器９は、第二のカプラ８が信号光５２と参照光５１を合波して得られた出力光の光強度から「参照光５１と信号光５２それぞれの光強度の和」からなるバックグラウンドを除去して、干渉信号のみを電気信号に変換して送出する。この電気信号には、第一の可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第一の干渉信号を光電変換して得られる電気信号と第二の可変波長光源１７だけを動作させた時に得られる第二の干渉信号を光電変換した電気信号が混在している。従って、断層像を構築するためには第一の干渉信号に基づく電気信号と第二の干渉信号に基づく電気信号とを分離する必要がある。
【００７９】
差動増幅器９は、第一の干渉信号に基づく電気信号と第二の干渉信号に基づく電気信号とが混在している同一の第一及び第二の電気信号５５，５６を二つ並列に送出する。第一の電気信号５５は第一のバンドパスフィルタ１０に、第二の電気信号５６は第二のバンドパスフィルタ１２にそれぞれ送出される。
【００８０】
第一の電気信号５５及び第二の電気信号５６双方には、スペクトルが０（Ｈｚ）近傍に局在した干渉信号と出力光を第一の強度変調器１８で変調して生じたスペクトルが２０ＭＨｚ近傍に局在する第一の変調信号成分と第二の可変波長光源１７の出力光を第二の強度変調器１９で変調して生じたスペクトルが４０ＭＨｚ近傍に局在した第二の変調信号成分とが含まれている。
【００８１】
ここでスペクトルが０（Ｈｚ）近傍に局在した干渉信号と２０ＭＨｚ近傍に局在した第一の信号成分とは、第一の可変波長光源１６のみを動作させた場合に得られる干渉信号に対応している。一方、スペクトルが０（Ｈｚ）近傍に局在した干渉信号とスペクトルが４０ＭＨｚ近傍に局在した第二の信号成分とは、第二の可変波長光源１７のみを動作させた場合に得られる干渉信号に対応している。詳しくは、下記「測定原理」の欄で説明する。
【００８２】
第一のバンドパスフィルタ１０は、第一の電気信号５５から第一の可変波長光源１６の出力光に由来する第一の変調信号成分のみを抽出し、第一の復調器１１に第三の電気信号５７を送出する。第一のバンドパスフィルタ１０のバンド幅は、例えば４（ＭＨｚ）程度であれば良い。これは、下記「測定原理」で述べる通り第一の変調信号成分の側波帯の幅は高々１／ｔh（Ｈｚ）程度（上記波数保持時間１μ-1ｓｅｃに対して１（ＭＨｚ））なのでその数倍帯域を確保すればよいからである。
【００８３】
復調方法には、例えば電気通信における伝送方式である振幅変調（ＡＭ変調）の復調方式として用いられている搬送波抑圧両側波帯（ＤＳＢＳＣ）方式を用いることができる（上記非特許文献３参照）。この復調には、受信信号に復調用搬送波を乗じる必要がある。電気通信ではこの復調用搬送波を受信信号から生成しているが、図１の装置では強度変調器１８を変調するための発信機（図示せず）から直接得ることができる。
【００８４】
第三の電気信号５７を受信した第一の復調器１１は、第三の電気信号５７を復調し、その結果生じた第一の復調信号５８をＡ／Ｄコンバータ１４に送信する。第一の復調信号５８は、下記「測定原理」で説明する通り、可変波長光源１６のみを動作させた場合に得られる第一の干渉信号である。
【００８５】
同様に、第二のバンドパスフィルタ１２は、第二の電気信号５６から第二の可変波長光源１７の出力光に由来する第二の変調信号成分のみを抽出し、第二の復調器１３に第四の電気信号５９を送出する。第四の電気信号５９を受信した第二の復調器１３は、第四の電気信号５９を復調してその結果生じた第二の復調信号６０をＡ／Ｄコンバータ１４に送信する。第二の復調信号６０は、下記「測定原理」で説明する通り、可変波長光源１７のみを動作させた場合に得られる第二の干渉信号である。
【００８６】
即ち、第二のカプラ８の出力段階では一体となっていた可変波長光源１６，１７それぞれに由来する干渉信号が、フィルタ１０，１２によって電気的に分離される。
このような状態において演算制御装置１５は、多重化可変波長光発生装置１から上記第三のトリガを受信するごとに（図６Ｓ１参照）、Ａ／Ｄコンバータ１４に受信中のアナログ信号をアナログ／デジタル変換するよう指令を送出する（図６Ｓ２参照）。
【００８７】
演算制御装置１５からこの指令を受信したＡ／Ｄコンバータ１４は、第一及び第二の復調信号５８，６０をアナログデジタル変換して、第一及び第二のデジタル信号を生成する。次にＡ／Ｄコンバータ１４は、第一及び第二のデジタル信号６１，６２を演算制御装置１５に送出する。
【００８８】
第一及び第二のデジタル信号６１，６２を受信した演算制御装置１５は、第一のデジタル信号６１を第一の可変波長光源１６の出力光の波数およびガルバノミラー２４の角度と関連付けて記録媒体（図示せず）に記録する。同様に演算制御装置１５は、第二のデジタル信号６２も第二の可変波長光源１７の出力光の波数およびガルバノミラー２４の角度と関連付けて記録媒体に記録する（図６Ｓ３参照）。即ち、演算制御装置１５は、可変波長光源１６、１７双方の出力光に由来する干渉信号の強度を、その波数およびガルバノミラー２４の角度と関連付けて記録媒体に記録する。
【００８９】
上記一連の動作（演算制御装置１５が多重化可変波長光発生装置１から第三のトリガを受信することに始まり、可変波長光源１６、１７双方の出力光に由来する干渉信号強度をその波数及びガルバノミラー２４の角度に関連付けて記録媒体に記録することに終わる一連の動作（以下、「第一の一連の動作７０」と呼ぶ）（図６参照）は、可変波長範囲２８，２９の最後の波長３０、３１に対応する干渉信号強度が記録されるまで繰り返される。この繰り返しが終了すると、最初の走査位置に対する測定が終了する（図７Ｓ５参照）。
【００９０】
最初の走査位置に対する測定が終了すると演算制御装置１５は、ガルバノミラー２４の制御部に、ガルバノミラー２４の角度を僅かに変更するように指令を送出する（図７Ｓ６参照）。指令を受けたガルバノミラー２４の制御部は、ガルバノミラー２４の角度を僅かに変更する。この指令によって指定さる角度は、測定対象２２の表面における走査線上で測定光５０の照射位置を一方向に僅かに（例えば、５０μｍ）移動させるものである。
【００９１】
これで多重化可変波長光発生装置１の出力する各波長ごとに繰り返される第一の一連の動作７０と、波長走査終了後にガルバノミラー２４の制御部にガルバノミラー２４の角度を僅かに変更せよとの指令を送出することからなる演算制御装置１５の第二の一連の動作７１が終了する（図７参照）。波長走査の終了は、第三のトリガの数をカウントすることによって判断することができる。
以後、演算制御装置１５は、上記第二の一連の動作７１を最後の走査位置に対応する測定が終了するまで繰り返す。
【００９２】
最後の走査位置に対する測定が終了する（図８Ｓ７参照）と、演算制御装置１５は、各「ガルバノミラーの角度」に関連付けられた「波数」と「干渉信号の強度」の組合せを総て記録媒体から読み出して、「干渉信号の強度」を「波数」に対してフーリエ変換し（図８Ｓ８参照）、その絶対値または絶対値の二乗を算出する（上記特許文献２参照）。
【００９３】
ここで、フーリエ変換の絶対値またはその二乗を算出する必要は必ずしもないが、算出される信号は前記絶対値を包絡線として走査波長と同程度の周期で激しく振動する関数となる。この演算の結果、測定光５０の照射位置における測定対象２２の深さ方向（正確には測定光５０の進行方向）に対する後方散乱光強度の分布（又は反射光強度の分布）が得られる。
【００９４】
一方、「ガルバノミラーの角度」に基づけば、測定光５０の照射位置を算出することができる（図８Ｓ９参照）。演算制御装置１５、以上のようにして求めた「深さ方向に対する後方散乱光強度の分布（又は反射光強度の分布）」と「測定光の照射位置」に基づいて、測定対象２２の断層像を構築する（図８Ｓ１０参照）。
【００９５】
多重化可変波長光発生装置１の出力光強度（平均光強度４０及び振幅４１）は、可変波長範囲２８，２９で等しいことが望ましい。しかし、多重化可変波長光発生装置１は可変波長光源１６，１８、強度変調器１８，１９、カプラ２０等多数の部品によって構成されているので、多重化可変波長光発生装置１の出力光強度が可変波長範囲２８，２９間で異なる場合もある。更に、バンドパスフィルタ１０，１２や復調器１１，１３も、その入出力特性が十分に等しいとは限らない。このような場合、上記フーリエ変換に誤差が生じる。
【００９６】
この問題は、適当な補正係数を上記「干渉信号の強度」に乗じてからフーリエ変換することによって解決することができる。この補正係数は、一方の可変波長光源例えば可変波長光源１７に基づく「干渉信号の強度」にのみ乗ずる。
この補正係数は、以下のようにして決定される。以下の説明では、可変波長光源１７に基づく「干渉信号の強度」に乗ずる補正係数を求める方法について述べる。まず、測定対象２２としてミラーを配置し、図１に示すＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置で干渉信号強度の波数依存性（演算制御装置１５が、上記フーリエ変換を行う前のデータ）を測定する。
【００９７】
図５は、干渉信号強度の波数依存性の一例を示した図である。
縦軸は干渉信号の強度、横軸は多重化可変波長光発生装置１の出力光の波数である。尚、多重化可変波長光発生装置１の出力光の波数は離散的なので、干渉信号強度の波数変化も本来は離散的であるが、説明を簡単にするため図５では干渉信号の強度変化を連続的な曲線で表現した。
【００９８】
理想的なミラーはその表面が唯一の反射面なので、可変波長光源１６、１７に由来する干渉信号は式（４）に表す通り波数に対して余弦関数となる。第一の可変波長光源１６に由来する干渉信号３４は可変波長範囲２８に、第二の可変波長光源１７に由来する干渉信号３５は可変波長範囲２９に現れる。この干渉信号強度の波数依存性から干渉信号３４，３５の振幅３６，３７を求めてその比（＝振幅３６／振幅３７）を算出すれば、上記補正係数となる。
【００９９】
ところで、図５に表したように干渉信号３４，３５の周期は同一である。これは、第一の可変波長光源１６に由来する出力光と第二の可変波長光源１７に由来する出力光とが、同一の試料光路２６及び参照光路２７を走行するためである。これに対し従来技術として説明した複数のＯＣＴ（干渉計）を用いる高速・広帯域ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置では、干渉信号３４，３５は振幅だけでなくその周期も異なっている。上記高速・広帯域ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置によって断層像を構築するためにはこの周期の相違を補正するため複雑な補正計算が必要であるが、本発明においてはそのような複雑な計算は必要ない。
【０１００】
（３）測定原理
最後に、第一の復調器１１の出力が第一の可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第一の干渉信号に相当し、第二の復調器１３の出力は第二の可変波長光源１７だけを動作させた時に得られる第二の干渉信号に相当することを明らかにする。
【０１０１】
まず、参照光５１及び信号光５２の電界を数式化する。
参照光５１の電界Ｅrは、第一の可変波長光源１６に由来する電界成分Ｅr1と第二の可変波長光源１７に由来する電界成分Ｅr2の和である。同様に、信号光５２の電界Ｅsは、第一の可変波長光源１６に由来する電界成分Ｅs1と第二の可変波長光源１７に由来する電界成分Ｅs2の和である。これを数式で表すと以下のようになる。
【０１０２】
【数４】
2008209342.tif 000006
ここでＥr1，Ｅr2，Ｅs1，Ｅs2は、以下のように表すことができる。
【０１０３】
【数５】
2008209342.tif 000007
【０１０４】
ここでｔは時刻を、ｊは虚数単位を表す。Ａr1’〜Ａs2’は定数である。ｋ1及びω1は、波長可変光源１６の出力光の波数及び角振動数である。同じく、ｋ2及びω2は、波長可変光源１７の出力光の波数及び角振動数である。また、ｌrは、カプラ２で分割されてからカプラ８で信号光５２と合波されるまでの間に参照光５１が走行する光路長（参照光路２７の光路長）である。ｌsは、カプラ２によって分割され測定光５０となった光が信号光５２としてカプラ８によって参照光５１と合波されるまでの間に走行する光路の光路長すなわち測定光５０が走行する光路長と信号光５２が走行する光路長の和（試料光路２６の光路長）を表す。φ1，φ2は、波長可変光源１６，１７の出力光の時刻ｔ＝０の瞬間における位相である。式（７）及び式（８）中のｊ（π／２）は、カプラ２で分割された際に測定光に生じる位相変化である。
【０１０５】
ｍ1（ｔ），ｍ2（ｔ）は、強度変調器１８，１９による光強度変調に伴ったそれぞれの電界成分に生じる位相変化である。
ωm1（＝２πｆ1），ωm2（＝２πｆ2）はそれぞれ第一の光強度変調器１８及び第二の光強度変調器１９の変調周波数、同様にｍ1，ｍ2はそれぞれ第一の光強度変調器１８及び第二の光強度変調器１９による変調度である。
【０１０６】
ここで、ｍ1，ｍ2は、０≦ｍ1≦１，０≦ｍ2≦１である。本来は式（７）〜式（１０）で光強度変調器１８，１９の作用を表す項（例えばｍ1ｃｏｓωm1ｔ）のｃｏｓの中には、ｔ＝０における位相が加算されるべきである。しかし、このような加算の有無は以後の議論に影響を及ぼさないので、説明を簡単にするためこの位相は無視することとした。
【０１０７】
尚、電界成分Ｅr1〜Ｅs2は虚数表示されている。即ち、Ｅr1〜Ｅs2の実部が、実際の電界強度である。
上述した通りカプラ８は、方向性結合器からなる３ｄＢカプラによって構成されている。従って、カプラ８の第一の出力Ｅout1および第二の出力Ｅout2は以下のように表される。
【０１０８】
【数６】
2008209342.tif 000008
次に、第一の出力の光強度｜ＥOUT1｜2を求める。
【０１０９】
【数７】
2008209342.tif 000009
【０１１０】
ここで、「＊」は共役複素数を、「Ｒｅ」は実部をとることを表す。また明示はしないが、式（１３）の各項は時間平均したものを表すとする（以下、同じ）。
異なる光源からの光は互いに干渉しないので、右辺第５項、第７項、第８項、第１０項
はゼロになる。従って、式（１３）は、
【０１１１】
【数８】
2008209342.tif 000010
となる。
同様に、第二の出力の光強度｜ＥOUT2｜2を求める。
【０１１２】
【数９】
2008209342.tif 000011
となる。
【０１１３】
尚、可変波長光源のコヒーレント時間は１０ｎｓ程度なのでこの時間内であれば式（１３）及び式（１５）の右辺第５項、第７項、第８項、第１０項は有限の値をとり得る。しかし、通常差動増幅器９は数百ｎｓ以上の時間に亘って干渉信号を平均化した値を出力するので、第５項、第７項、第８項、第１０項の値は殆ど零と考えて差し支えない。
従って、差動増幅器９の出力Ｖ（ｋ1）は、以下のようになる。
【０１１４】
【数１０】
2008209342.tif 000012
ここでＢは、差動増幅器９の光電変換効率と増幅率に基づく係数である。
式（１７）に、式（７）〜式（１０）を代入すると、以下のようになる。
【０１１５】
【数１１】
2008209342.tif 000013
ここで、２ｚ1＝１s1−１r1及び２ｚ2＝１s2−１r2である。
以上の式で表される差動増幅器９の出力Ｖ（ｋ1）が、バンドパスフィルタ１０，１２に送出される。
【０１１６】
可変波長光源１６，１７の出力する可変波長光のステップ数は数百〜数千に及ぶ。従って、巨視的に観察すればｋ1，ｋ2は時間に対して略直線的に増加（又は減少）する。即ち、式（１８）中のｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）、ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）は時間に対しても略余弦関数となる。但し、厳密には、波数は波数保持時間ｔhを一ステップとして階段状に増加（又は減少）するので、ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）、ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）の時間変化は連続的でなく図９のように階段状になる。
【０１１７】
この擬似的な余弦関数ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）、ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）の周波数成分は、０〜１／２ｔh（Ｈｚ）の間の周波数帯域に集中している。何故このように結論できるのか、少し説明する。周波数の下限が、０であることは特に説明を必要としないと考えられる。次に、周波数の上限が何処にあるか考える。周波数の上限近傍の様子を考察するため、周波数成分の中心が最も高周波側に偏っている擬似的な余弦関数を考える。この関数は、図１０のように周期が２ｔhで変化する周期関数である。
【０１１８】
この関数の周波数帯域を考えることによって、擬似的な余弦関数のスペクトル分布の上限を知ることができる。図１１の実線７０は、周期２ｔhで振動する擬似的余弦関数を表す。即ち、この関数の基本周波数は１／２ｔh（Ｈｚ）である。実線７０によって示した擬似的余弦関数は三角関数でないので、１／ｈt、３／２ｔh（Ｈｚ）、・・・を周波数とする高調波が存在する。
【０１１９】
図１１の破線７１は基本周波数１／２ｔh（Ｈｚ）で振動する余弦関数を、図１２の破線７２は３倍の周期（３／２ｔh（Ｈｚ））で振動する余弦関数を表す。この図から、擬似的余弦関数と基本周波数１／２ｔh（Ｈｚ）で振動する余弦関数との重なり積分は大きく、基本周波数１／２ｔh（Ｈｚ）の三倍の周期で振動する余弦関数との重なり積分は小さいことが分かる。五倍波以上の高調波ではこの傾向は更に強くなる。尚、容易に分かるように、基本周波数１／２ｔh（Ｈｚ）の偶数倍の周期で振動する余弦関数と擬似余弦関数との重なり積分はゼロである。即ち、１／２ｔh（Ｈｚ）より大きい周波数では周波数成分すなわち
【数１２】
2008209342.tif 000014
は急速に減衰する。
【０１２０】
上記事実は、周波数成分の中心が最も高周波側に偏っている図１０のような擬似的な余弦関数であっても、その周波数成分は１／２ｔh（Ｈｚ）より高周波では急速に減衰することを示している。従って、擬似的な余弦関数ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）、ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）の周波数成分は、０〜１／２ｔh（Ｈｚ）の間に集中しており、１／２ｔh（Ｈｚ）以上の領域では急速に減少する。
【０１２１】
式（１８）によると、差動増幅器９の正規化した出力Ｖ’（ｋ1）（≡Ｖ（ｋ１）／Ｂ）は、第一の変調成分Ａr1’・Ａs1’・（１＋ｍ1ｃｏｓωm1ｔ）・ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）と第二の変調成分Ａr2’・Ａs2’・（１＋ｍ2ｃｏｓωm2ｔ）・ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）とから成っている。第一の変調成分を展開すると、以下のようになる。
【０１２２】
【数１３】
2008209342.tif 000015
となる。この式の第一項は、ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）に比例する。従って、右辺第一項の周波数スペクトルは上述の通り０〜１／２ｔh（Ｈｚ）の範囲に集中している。
一方、右辺第二項は以下のように変形できる。
【０１２３】
【数１４】
2008209342.tif 000016
ここで、ｆm1＝ωm1／２πである。ｋ0は、可変波長範囲２８の始点である。
また、δｋは波数間隔である。上記式の導出には、以下の関係式を用いた。
【０１２４】
【数１５】
2008209342.tif 000017
ところで、ｚ1は以下に示す測定可能範囲位内になければならない（上記非特許文献４参照）。
【０１２５】
【数１６】
2008209342.tif 000018
従って、式（２０）は、中心周波数ｆm1から以下に示すΔｆだけ増減した周波数を持つ二つの余弦関数からなる。
【０１２６】
【数１７】
2008209342.tif 000019
【０１２７】
尚、式（２０）は近似式である。このため、厳密には１／２ｔhより高周波へ周波数シフトする周波数成分も存在する。ただし、その強度は周波数シフト量の増加と共に急速に減少する。厳密な説明は、ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）を時間に対してフーリエ変換することによって可能になる。
【０１２８】
以上の説明から明らかなように、式（１９）の右辺第二項のスペクトルは、図１３のようにｆm1（＝ωｍ1／２π）を中心とする幅１／ｔh（Ｈｚ）の範囲に集中している。同様に、第二の変調成分のスペクトルも、０〜１／２ｔh（Ｈｚ）とｆm2（＝ωｍ2／２π）を中心とする幅１／ｔh（Ｈｚ）の範囲に集中している。
【０１２９】
即ち、差動増幅器９の正規化した出力Ｖ’には、スペクトルが０（Ｈｚ）近傍に局在した干渉信号ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1），ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）と、出力光を第一の強度変調器１８で変調して生じたスペクトルｆm1（Ｈｚ）近傍に局在する第一の変調周波数成分と、第二の可変波長光源１７の出力光を第二の強度変調器１９で変調して生じたスペクトルがｆm2（Ｈｚ）近傍に局在した第二の変調周波数成分とが含まれている。
【０１３０】
第一のバンドパスフィルタ１０は、スペクトルがｆm1（Ｈｚ）近傍に局在する第一の変調周波数成分をのみ通過させる。第一のバンドパスフィルタ１０の出力は、第一の復調器１１に送出され復調される。第一のバンドパスフィルタ１０の出力は、式（１９）に比例する。第一の復調器１１の出力は、式（２０）に比例する。
【０１３１】
【数１８】
2008209342.tif 000020
【０１３２】
式（２４）は、可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第一の干渉信号Ａr1’・Ａs1’・ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）に比例する。同様に、第二の復調器１３の出力は、第二の干渉信号Ａr2’・Ａs2’・ｃｏｓ（２ｋ2ｚ2）に比例する。
即ち、復調器１１の出力が第一の可変波長光源１６だけを動作させた時に得られる第一の干渉信号に相当し、復調器１３の出力は第二の可変波長光源１７だけを動作させた時に得られる第二の干渉信号に相当する。
【０１３３】
尚、復調方法には、例えば電気通信で用いられている搬送波抑圧両側波帯（ＤＳＢＳＣ）方式を用いることができる（上記非特許文献３参照）。この復調には、復調用搬送波に相当するｃｏｓ（ωm1ｔ）又はｃｏｓ（ωm2ｔ）（第一の復調器１１に対してはｃｏｓ（ωm1ｔ）、第二の復調器１３に対してはｃｏｓ（ωm2ｔ））を乗じる必要がある。電気通信ではこの復調用搬送波を受信信号から生成しているが、図１に示すＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置では光強度変調器１８、１９を変調するための発信機（図示せず）から直接得ることができる。このため、搬送波抑圧両側波帯（ＤＳＢＳＣ）方式で問題となる復調用搬送波の周波数誤差は問題とならない。
【０１３４】
一方、搬送波送出両側波帯（ＤＳＢＳＣ）方式を用いる場合には、第一のバンドパスフィルタ１０の出力には搬送波に相当するｃｏｓ（ωm1ｔ）を加え、一方第二のバンドパスフィルタ１２の出力には同じく搬送波に相当するｃｏｓ（ωm2ｔ）を加えて復調する必要がある。この時必要なｃｏｓ（ωm1ｔ）及びｃｏｓ（ωm2ｔ）も、光強度変調器１８、１９を変調するための発信機（図示せず）から直接得ることができる。尚、差動増幅器９の出力にｃｏｓ（ωm1ｔ）及びｃｏｓ（ωm2ｔ）を同時に加えても良い。また、変調方式としては、残留側波帯（ＶＳＢ）方式等他の方式も当然用いることができる。
【０１３５】
以上、可変波長光源１６，１７の数は２つの場合について説明した。しかし、可変波長光源の数は２つに限られるものではなく、３つ以上の可変波長光源を並列に動作させても良い。その場合には、分解能は更に向上する。
【０１３６】
以上の例では、測定光照射／信号光捕捉手段７とその他の部分は一体の装置として説明した。しかし、測定光照射／信号光捕捉手段７の構造は、測定対象２２（例えば眼、消化器、血管、塗装膜等）に応じて大きく異なる。従って、測定光照射／信号光捕捉手段７以外の部分は汎用的な装置（「ＯＣＴエンジン」と呼ぶこととする）として製作しておき、測定対象２２に応じて別途作製した最適の測定光照射／信号光捕捉手段７とこのＯＣＴエンジンを組合わせても良い。
【０１３７】
尚、以上の例では、可変波長光源１６，１７はその可変波長範囲総てを走査することを前提としている。この場合、測定速度に関しては可変波長光源が一つの基本的ＯＦＤＲ−ＯＣＴと変りはない。しかし、上記多重化可変波長光発生装置１の構成を変更して、一つの可変波長光源で走査可能な波長範囲を複数の可変波長光源で並列に走査するようにすれば、測定速度を向上させることが可能になる。
【０１３８】
尚、多重化可変波長光発生装置１の波長走査は必ずしも階段状である必要はなく、連続的であっても本発明は実施可能である。波長ステップ間隔が狭いのでその中で、波長が連続的に変化しても得られる干渉信号は波長を階段状に変化させた場合と大きな差はない。測定感度の劣化する等の問題は生じるが、測定対象によっては問題にならない場合も多い。
【０１３９】
また、上記ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の光学系はマッハ・ツェンダー形干渉系であるが、マイケルソン干渉計（上記非特許文献１参照）を用いても良い。この場合、多重化可変波長光発生装置１の出力光を測定光５０と参照光５１に分割するカプラ２と信号光５２と参照光５１を合波するカプラ８の機能は、一つの方向性結合器が賄うことになる。
【０１４０】
なお、本実施形態においては、複数の測定光を同時に走査する場合について説明したが、必ずしも複数の測定光を同時に走査する必要はなく、時間をずらして走査しても測定時間を遅延させない程度であれば良い。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明は、例えば生体や塗装面等各種構造物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適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明に係るＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【図２】本発明に係る多重化可変波長光発生装置の一例を示した図である。
【図３】図２に示す可変波長光源の出力光の波長の時間に対する変化を表した図である。
【図４】本発明に係る変調後の出力光の光強度の時間変化と波長の時間変化を表した図である。
【図５】干渉信号強度の波数依存性の一例を示した図である。
【図６】本発明に係る第一の一連の動作を示した動作フロー図である。
【図７】本発明に係る第二の一連の動作を示した動作フロー図である。
【図８】本発明に係る測定対象の断層像を構築する動作を示した動作フロー図である。
【図９】ｃｏｓ（２ｋ1ｚ1）の時間変化を厳密に表した図である。
【図１０】周波数成分の中心が最も高周波側に偏っている擬似的な余弦関数を表した図である。
【図１１】図１０に示す擬似的な余弦関数のスペクトル分布の上限を表した図である。
【図１２】図１０に示す余弦関数の３倍の周期で振動する余弦関数のスペクトル分布の上限を表した図である。
【図１３】式（１９）の右辺第二項のスペクトルを表した図である。
【図１４】中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での空間分解能を波長走査範囲の関数として表した図である。
【図１５】中心波長１．５５μｍの光源を用いた際に達成できる生体内での測定レンジを波長ステップの関数として表した図である。
【図１６】従来の前眼部の断層像撮影装置の概略図である。
【図１７】従来の測定光照射／信号光補足手段の概略図である。
【図１８】一つの反射面に入射する光と、反射面によって反射する光の光路を示す図である。
【図１９】空間分解能を向上させた従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  多重化可変波長光発生装置
２  カプラ
３  進行方向制御手段
７  測定光照射／信号光捕捉手段
８  カプラ
９  差動増幅器
１０  第一のバンドパスフィルタ
１１  第一の復調器
１２  第二のバンドパスフィルタ
１３  第二の復調器
１４  Ａ／Ｄコンバータ
１５  演算制御装置
１６  第一の可変波長光源
１７  第二の可変波長光源
１８  第１の光強度変調器
１９  第２の光強度変調器
２２  測定対象
５０  測定光
５１  参照光
５２  信号光
５３，５４  出力光（干渉光）
５５  第一の電気信号
５６  第二の電気信号
５７  第三の電気信号
５８  第一の復調信号
５９  第四の電気信号
６０  第二の復調信号
６１  第一のデジタル信号
６２  第二のデジタル信号
【図１】
2008209342.tif 000021
【図２】
2008209342.tif 000022
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008209342.tif 000033
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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