(57)【要約】【課題】可変波長光発生装置の波長走査速度を上げことなく、断層像の撮影速度を飛躍的に向上させることができるOFDR-OCT装置を提供すること。【解決手段】前記可変波長光発生装置が前記出射光の波数を所定の波数範囲内で一回波数走査する間に、前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる手段と、前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる度に、前記光検出装置の出力を前記照射位置に対応させて繰返し記録する手段と、繰返し記録された前記出力と前記出力を検出した時の前記出射光の波数とに基づいて前記照射位置毎に、前記測定対象の後方散乱率分布を算出し、前記測定対象の断層像を構築する手段とを有するオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置である。【選択図】    図１
2008122295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変波長光発生装置と、
前記可変波長光発生装置から出射された出射光を、測定光と参照光とに分割する光分岐器と、
前記測定光を測定対象に照射すると共に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てなる信号光を捕捉する光照射/捕捉手段と、前記可変波長発生装置の波数走査周期より短い時間で、前記測定光の照射位置を前記測定対象の表面に位置する横方向位置走査線上で繰り返し走査する高速光走査手段とを有する高速光走査/光照射捕捉装置と、
前記信号光と前記参照光とを結合する光結合器と、
前記光結合器で結合された光の強度を測定する光検出装置と、
前記可変波長光発生装置が前記出射光の波数を所定の波数範囲内で一回波数走査する間に、前記高速光走査/光照射捕捉装置に前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる機能と、
前記高速光走査/光照射捕捉装置に前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる度に、前記光検出装置の出力を前記照射位置に対応させて繰返し記録する機能と、
繰返し記録された前記出力と前記出力を検出した時の前記出射光の波数とに基づいて前記照射位置毎に、前記測定対象の後方散乱率分布を算出し、前記測定対象の断層像を構築する機能とを有する演算制御装置とからなるオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置。
【請求項２】
前記可変波長光発生装置が、利得媒質と可変波長光フィルタからなる、多モード発振するレーザ装置であって、
波長走査周波数が2kHz以下5Hz以上であ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。
【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に関し、特に立体断層像の動画撮影をも可能にする超高速オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
（１）OCTの現状
オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー（Optical Coherence Tomography：OCT）は、光の干渉現象を利用した高分解能光断層撮影技術である。この技術は光の干渉現象を利用するもなので、光の波長に近い高分解能（10μｍ程度）を容易に実現することができる。また、断層像撮影のためのプローブが光なので、X線CT（Computed Tomography）のように X線被爆が問題になることはない。この高分解能且つ無侵襲という特徴を活かして、眼底や前眼部を顕微鏡レベルの高分解能で観察する診断装置がOCTによって実現されている。
【０００３】
OCTには、実用化済みのTD−OCTと、研究開発段階のSD−OCT及びOFDR−OCTの３方式がある。TD−OCTとは、タイム・ドメイン（Time Domain）方式のことであり、最初に開発された方式である。SD−OCTは、スペクトル・ドメイン（Spectral domain）方式のことであり、比較的古くから研究されている。OFDR−OCTは、オプティカル・フリーケンシ・ドメイン・リフレクトメトリ（Optical frequency domain reflectometry）のことであり、最近開発されたものである（非特許文献１）。
【０００４】
ところで、人体組織は、例えば、眼の瞬き、血管の脈動、呼吸運動等常に動いており静止することはない。従って、生体の断層像を撮影するOCTにとって、リアルタイムで断層像を表示する動画撮影は重要である。
【０００５】
TD−OCTは装置構成が簡単ではあるが、測定速度の高速化に限界があり、断層像の動画撮影には適していない。これに対して、SD−OCT及びOFDR−OCTは高速測定が容易であり、断層像の動画撮影に適している。また、SD−OCT及びOFDR−OCTには、TD-OCTに比べ測定感度が数十〜数千倍高いという利点もある。この様な高速性が注目され、近年SD−OCT及びOFDR−OCTの実用化に向けた研究が活発に行われている。特に、OFDR-OCTは、感度がSD−OCTより高く、しかもSD−OCTで問題となっている測定対象の動きによる信号強度の低下（非特許文献２）がないので特に注目されている。
【０００６】
SD-OCTは、スーパー・ルミネッセント・ダイオード（Super Luminescent Diode：SLD）のような広帯域光源を光源として用いる。断層像を構築するためには、この広帯域光源の出力光を分割し、分割した一方の出力光（測定光）を測定対象に照射し測定対象が後方散乱（又は反射、以下単に後方散乱と言う）した光を補足して、分割した他方の出力光（参照光）と結合させる。次に、この干渉光を分光器で分光して、干渉光の強度を波長毎に計測する。この波長毎の干渉強度を波数（＝２π/波長）に対してフーリエ変換して、測定対象に照射された測定光が後方散乱された（深さ方向の）位置とその後方散乱光の強度を算出する。測定対象の表面上の直線に沿った多数の測定点で、この後方散乱光分布を測定し、その結果に基づき断層像を構築する。
【０００７】
これに対してOFDR−OCTは、分光器で干渉光を分光する代わりに、光源に狭帯域の可変波長光発生装置を用いその出射光の波数を走査することによって、干渉光の強度を波数毎に計測して断層像を構築する。この方式は本発明者によって発明されたものであるが、光源には波数が階段状（離散的）に変化する半導体可変波長レーザが用いられる（特許文献１）。その後、スウェプト光源(Swept Sorce)と呼ばれる可変波長レーザを用いたOFDR−OCTが報告された（非特許文献３,４）。スウェプト光源は、ファイバー・リング・レーザの一種であり装置構成が簡単でることが特徴である。また、スウェプト光源は出射光の波数が連続的に変化する点で本発明者等が用いた半導体可変波長レーザとは異なるが、両方式に本質的な相違はない。
【０００８】
（２）OFDR-OCT装置の構成
以下、測定速度・感度等の観点から最も優れているOFDR-OCTについて、その装置構成と原理について簡単に説明する。図４は、OFDR-OCTの装置構成を示している。なお、以下に示す図においては、同一の機能部分には同一の符号を付与して表す。
【０００９】
超周期構造回折格子分布反射型半導体レーザ光発生装置（非特許文献５）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装置1の光出射口が、光を二分割（例えば10:90）する方向性結合器からなる第１のカプラ2（光分岐器）の光受入口に光学的に接続されている。光学的接続は、実線で示された光ファイバによって行われる。
【００１０】
第１のカプラ2の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、オプティカルサーキュレータ3の光受入口21に光学的に接続されている。オプティカルサーキュレータ3の光出射口/光受入口22は、測定対象4に測定光を照射する共に測定対象4によって後方散乱された信号光を捕捉する第１の光照射/捕捉装置5に接続されている。オプティカルサーキュレータ3の光出射口23は、方向性結合器（分割比50:50）からなる第２のカプラ6（光結合器）の一方側の光受入口に接続されている。
【００１１】
尚、測定光とは、第１のカプラ2で分割された可変波長光発生装置1の出射光のうち、測定対象4に照射されるものを言う。また、第１のカプラ2で分割された可変波長光発生装置1の出射光の他方側は、参照光と呼ばれる。測定光が測定対象4によって後方散乱され、再度干渉計（第１および第２のカプラ2,6と第１および第２のサーキュレータ3,7からなる光学系）に入射した光は信号光と呼ばれる。
【００１２】
第１の光照射/捕捉装置5は、オプティカルサーキュレータ3の光出射口/光受入口から出射された測定光を平行ビームに整形するコリメートレンズ14と、この平行ビームを測定対象4に集光するフォーカシングレンズ16と、測定光を偏向することによって測定対象4の表面で測定光を直線状に走査するガルバノミラー15とを備えている。
【００１３】
第１のカプラ2の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、オプティカルサーキュレータ7の光受入口21に光学的に接続されている。オプティカルサーキュレータ7の光出射口/光受入口22は、参照ミラー8に参照光を照射する共に参照ミラー8によって後方散乱された参照光を捕捉する第２の光照射/捕捉装置9に接続されている。オプティカルサーキュレータ7の光出射口は、方向性結合器（分割比50:50）からなる第２のカプラ6の他方側の光受入口に光学的に接続されている。参照ミラー8は、前後に移動可能な支持体に担持され、参照光路17と試料光路18の光路長が略等しくなるようにその位置が調整されている。
【００１４】
第２のカプラ6の一方側及び他方側の光送出口は、量子効率が同一の第１及び第２の光検出器10,11に光学的に接続されている。第１及び第２の光検出器10,11の出力は、差動増幅器12に電気的に接続されている。
【００１５】
差動増幅器12の出力部は、反射率分布（reflectivity profile）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13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13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（図示せず）の入力部に電気的に接続されている。この演算制御装置13は、入力された情報に基づいて前記可変波長光発生装置1及び第１の光照射/捕捉装置5のガルバノミラー15を制御する。
【００１６】
断層像の構築は、以下のように行う。可変波長光発生装置1から、レーザ光の波数(＝２π/波長)を極狭い波数間隔で連続的に切替ながら出射する。可変波長光発生装置1の出射光は、第１および第２のカプラ2,6と第１および第２のサーキュレータ3,7からなる干渉計に入射し、測定対象4によって後方散乱された信号光と参照ミラー8によって反射された参照光が第２のカプラ6で干渉する。干渉光の強度は第１及び第２の光検出器10,11で検出され、干渉光に含まれる直流成分（参照光強度と信号光強度の和に比例）が差動増幅器12によって除去され干渉成分（以下、干渉信号と呼ぶ）のみが演算制御装置13に入力される。演算制御装置13は、可変波長光発生装置1の出射するレーザ光の波数と、当該レーザ光に対する差動増幅器12の出力（以下、信号強度と呼ぶ）を全ての波数に対して記録する。
【００１７】
可変波長光発生装置1の波数走査が終わると、演算制御装置13は記録した信号強度を波数に対してフーリエ変換する。フーリエ変換された結果は、測定光が測定対象4によって後方散乱された位置とその後方散乱光の強度の関数になる。すなわち、測定対象に関する後方散乱率の深さ方向分布（正確には、測定光の照射方向に対する後方散乱率の分布）が得られる。尚、波数走査とは、可変波長光発生装置が、その可変波長領域の一端から他端に向かって、出射光の波数を（時間に対して）変化させて行くことを言う。波数の変化は、連続的であっても階段状（離散的）であっても良い。
【００１８】
次に、演算制御装置13は、測定光の照射位置を測定対象4の表面で直線に沿って少しずつ移動させ、この測定を繰り返す。最後に、得られた後方散乱率分布を束ねて測定対象4の断層像を構築する。測定光の照射位置の移動は、第１の光照射/捕捉装置5が、演算制御装置13の指令に基づいて行う（非特許文献１）。
【非特許文献１】T.Amano, H.Hiro-oka, D.Choi, H.Furukawa, F.Kano, M.Takeda, M.Nakanishi, K.Shimizu, and K.Ohbayashi,APPLIED OPTICS, Vol.44, p.808, 2004.
【非特許文献２】S.H.Yun, G.J.Tearney, J.F.de Boer and B.E.Bouma, OPTICS EXPRESS, Vol.12, p.5614, 2004.
【非特許文献３】S.H.Yun, G.J.Tearney, J.F.de Boer, N.Iftimia ,and B.E.Bouma, OPTICS EXPRESS, Vol.11, p.2953, 2003.
【非特許文献４】R.Huber, M.Wojtkowski,  K.Taira, J.G. Fujimoto, and K.Hsu, OPTICS EXPRESS, Vol.13, p.3513, 2005.
【非特許文献５】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.
【非特許文献６】S.H.Yun, C.Boudoux, G.J.Tearney, and B.E.Bouma, OPTICS LETTERS, Vol.28, p.1981-1983, 2003.
【非特許文献７】R.Huber, K.Taira, M.Wojtkowski, and J.G.Fujimoto, Proc. of SPIE, Vol.6079,60790U-1.
【非特許文献８】S.H.Yun, G.J.Tearnery, B.E.Bouma, B.E.Bouma, and J.F.de Boer, OPTICS EXPRESS, Vol.11, p.3602, 2003.
【特許文献１】特開2006-184284
【特許文献２】特開2006-201087
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
OFDR-OCTに用いられる可変波長光発生装置には、高速で波長走査が可能な光源が用いられる。例えば120nmの波長範囲を20kHzの走査周波数(sweep rate：即ち、全可変波長範囲を１秒間に走査する回数)で走査するスウェプト光源が報告されている（非特許文献４）。この様な高速走査が可能になれば、生体の断層像の動画撮影も可能になる。
【００２０】
例えば、角膜、虹彩、水晶体等からなる前眼部の断層像を撮影する場合、被験者の前眼部は瞬きや眼球の運動によって頻繁に動いている。この様に動きの激しい組織の断層像撮影はTD-OCTでは困難であるが、OFDR-OCTを用いれば容易に撮影することができる（尚、眼底の断層像撮影では網膜のような薄い組織が断層像撮影の対象なので、TD-OCTであっても撮影時間は短く支障は生じない。）。
【００２１】
しかし、より高度な診断を行おうとすると、平面的な断層像だけでは不十分であり、立体的な断層像が必要になる。上述した通りOFDR-OCTでは、測定光を測定対象4表面上の直線の上で走査し得られた後方散乱率の分布から断層像を構築している。立体的な断層像を構築するためには、この直線を（この直線に対して）垂直方向に少しずつ移動させながら、測定対象4の表面で測定光を二次元的に走査しなければならない。
上記直線を垂直方向に移動する回数としては、少なくても１０回以上であることが好ましい。従って、測定対象の動きよる断層像の乱れを防止するためには、上記スウェプト光源の波数走査周波数20kHzより一桁以上大きい数百MHz以上の高周波で可変波長光発生装置を波数走査する必要がある。
【００２２】
この様な高速度で動作する可変波長光発生装置としては、モードロック・スウェプト光源（非特許文献７）が存在するが、リング共振器の光学長を1000ｍ以上にする必要があり装置が大型化してしまう。更に、波数走査周波数を変えることが出来ないので、OFDR-OCTの光源としは操作性が低い。例えば、OFDR-OCTの雑音指数（ＳＮ比）は波数走査周波数に反比例して劣化するので、走査周波数を必要以上に高くすることは好ましくない。しかし、モードロック・スウェプト光源では周波数が固定されているので、波数走査周波数を測定対象に応じて適宜調整することができない。即ち、測定対象に応じた最適な波数走査周波数の設定が困難である。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、可変波長光発生装置の波長走査速度を上げことなく、断層像の撮影速度を飛躍的に向上させることができるOFDR-OCT装置を提供することである。このようなOFDR-OCT装置を用いれば、立体断層像の動画撮影も可能になり、眼科医療等においてより高度な診断が可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、可変波長光発生装置と、前記可変波長光発生装置から出射された出射光を、測定光と参照光とに分割する光分岐器と、前記測定光を測定対象に照射すると共に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てなる信号光を捕捉する光照射/捕捉手段と前記可変波長発生装置の波数走査周期より短い時間で前記測定光の照射位置を前記測定対象の表面に位置する横方向位置走査線上で繰り返し走査する高速光走査手段とを有する高速光走査/光照射捕捉装置と、前記信号光と前記参照光とを結合する光結合器と、前記光結合器で結合された光の強度を測定する光検出装置と、前記可変波長光発生装置が前記出射光の波数を所定の波数範囲内で一回波数走査する間に、前記高速光走査/光照射捕捉装置に前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる機能と、前記高速光走査/光照射捕捉装置に前記照射位置を前記横方向位置走査線上で繰返し走査させる度に、前記光検出装置の出力を前記照射位置に対応させて繰返し記録する機能と、繰返し記録された前記出力と前記出力を検出した時の前記出射光の波数とに基づいて前記照射位置毎に、前記測定対象の後方散乱率分布を算出し、前記測定対象の断層像を構築する機能とを有する演算制御装置とからなるオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置である。
【００２５】
このような構成を採用したことにより、第１の発明は、可変波長光発生装置の波長走査速度を上げことなく、OFDR-OCTにおける断層像の撮影速度を飛躍的に向上させるという効果を奏する。
【００２６】
第２の発明は、第１の発明において、前記可変波長光発生装置が、利得媒質と可変波長光フィルタからなる多モード発振するレーザ装置であって、波長走査周波数が2kHz以下5Hz以上であることを特徴とする。
【００２７】
このような構成を採用したことにより、第２の発明は、可変波長光の可干渉距離を伸ばして、測定可能距離が長くするという効果を奏する。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、可変波長光発生装置の波長走査速度を上げることなく、OFDR-OCTにおける断層像の撮影速度を飛躍的に向上させることができる。また、本発明によれば、スウェプト光源の可変波長光の可干渉距離が伸ばして、測定可能距離を長くすることもできる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。  
【００３０】
（実施の形態例１）
（１）装置構成
（a）従来のOFDR-OCT装置との相違点
図１は、実施の形態例１におけるOCT装置の構成を示している。まず、図１に示した本実施の形態例におけるOFDR-OCT装置と、図４に示した従来のOFDR-OCT装置の相違点について説明する。
【００３１】
本装置は、光照射/捕捉装置5ではなく高速光走査/光照射捕捉装置24を備えている点で、従来のOFDR-OCT装置とは相違する。更に、演算制御装置13が、図４に示した従来のOFDR-OCT装置を構成する演算制御装置13とは、異なる機能を有している点でも相違する。
【００３２】
従来のOFDR-OCT装置を構成する光照射/捕捉装置5は、測定対象4に測定光を照射し且つ信号光を補足するためのものである。しかし、本実施の形態例の高速光走査/光照射捕捉装置24は、光照射/捕捉装置5が有する上記機能に加え、可変波長光発生装置1が出射光（以下、可変波長光と呼ぶ）の波数を1回走査する間に、測定光27を、測定対象4の表面に位置する直線20（以下、走査線と呼ぶ）上で繰り返し走査する機能も有している。
【００３３】
この高速走査機能を実現するため、高速光走査/光照射捕捉装置24は、図４の光照射/捕捉装置15に、新たにポリゴンスキャナー19が配置された構成になっている。このポリゴンスキャナー19は、図１に示すように、コリメートレンズ14とガルバノミラー15の間に配置される。
【００３４】
従来のOFDR-OCT装置では、ガルバノミラー15が、測定光40を走査線20上で走査する役割を担っている。しかし、本実施の形態例の高速光走査/光照射捕捉装置24では、ポリゴンスキャナー19がこの機能を担っている。しかも、その走査速度はガルバノミラー15の走査速度より格段に速くポリゴンスキャナー19は、可変波長光発生装置1が出射光の波数を1回走査する間に、測定光40を走査線20上で繰り返し走査することができる。
【００３５】
一方、本実施の形態例のガルバノミラー15は、従来のOFDR-OCT装置のガルバノミラー15とは異なり、走査線20を垂直方向（図１のＹ方向）に、少しずつ（例えば、0.5ｍｍ）移動させる。
【００３６】
また、従来のOFDR-OCT装置では、測定対象4の表面上の一点に測定光を固定した状態で可変波長光の波数を1回波数走査しその間に得られる差動増幅器12の出力から、演算制御装置13が深さ方向の後方散乱率分布を算出していた。すなわち、従来のOFDR-OCT装置では、走査線20上の１点１点で可変波長光の各波数に対して干渉光強度を測定し、その結果から演算制御装置13が逐次各々測定点に対する後方散乱強度分布を算出していた。
【００３７】
一方、本実施の形態例では、測定光を走査線20上で多数回走査している間に可変波長光発生装置1が波数を1回波数走査し、その間に得られる差動増幅器12の出力から、走査線20上の全ての位置に対する深さ方向の後方散乱率分布を演算制御装置13が一括して算出する。
【００３８】
（b）本実施の形態例によるOFDR-OCTの詳細
次ぎに、図１に示した、本実施の形態例におけるOFDR-OCT装置の詳細について説明する。
【００３９】
図１のOFDR-OCT装置を構成する可変波長光発生装置1は、可変波長光フィルタと利得媒質をリング共振器内に配置してなるスウェプト光源である。また、当該可変波長光フィルタはポリゴンスキャナーと回折格子によって構成され、利得媒質は半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：SOA）からなっている（非特許文献６）。本実施の形態例では、可変波長光発生装置1の波長走査範囲は1240nm〜1370nm、その波長走査の周波数は250Hzである。
【００４０】
この可変波長光発生装置1の光出射口は、光を二分割する方向性結合器（分割比10:90）からなる第１のカプラ2の光受入口に光ファイバによって光学的に接続されている。尚、光学的な接続されているとは、具体的には、夫々の部材が光ファイバによって接続されていることを意味するものとする。
【００４１】
第１のカプラ2の一方側の光送出口（分割割合90％）は、第１のオプティカルサーキュレータ3の光受入口21に光学的に接続されている。第１のオプティカルサーキュレータ3の光出射口/光受入口22は、高速光走査/光照射捕捉装置24の光受入口に光学的に接続されている。尚、高速光走査/光照射捕捉装置24の詳細については後述する。
【００４２】
一方、第１のオプティカルサーキュレータ3の光出射口23は、方向性結合器（分割比50:50）からなる第２のカプラ6の一方側の光受入口に接続されている。
【００４３】
第１のカプラ2の他方側（分割割合 10％）の光送出口は、第2のオプティカルサーキュレータ7の光受入口21に光学的に接続されている。第2のオプティカルサーキュレータ7の光出射口/光受入口22は、参照ミラー8に参照光を照射する共に参照ミラー8によって反射された参照光を捕捉する光照射/捕捉装置9に接続されている。
【００４４】
一方、第2のオプティカルサーキュレータ7の光出射口23は、方向性結合器（分割比50:50）からなる第２のカプラ6の他方側の光受入口に光学的に接続されている。参照ミラー8は、前後に移動可能な支持体に担持され、参照光路17と試料光路18の光路長が略等しくなるようにその位置が調整されている。
【００４５】
第２のカプラ6の一方側及び他方側の光送出口は、量子効率が等しい第１及び第２の光検出器10,11に光学的に接続されている。第１及び第２の光検出器10,11の出力は差動増幅器12に電気的に接続されている。
【００４６】
差動増幅器12の出力部は、測定対象4の断層像を構築する演算制御装置13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13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（図示せず）の入力部に電気的に接続している。
【００４７】
この演算制御装置13は、前記可変波長光発生装置1及び高速光走査/光照射捕捉装置24を制御すると共に立体断層像の動画を構築する。立体断層像の動画を構築については、下記「（２）動作」で説明する。
【００４８】
次に、高速光走査/光照射捕捉装置24の構成について説明する。
【００４９】
高速光走査/光照射捕捉装置24は、測定光を平行光に整形するコリメータレンズ14と、測定光の照射位置を走査線20上で高速走査するためのポリゴンスキャナー19と、走査線20を（走査線20に）垂直な方向に移動させるガルバノミラー15と、測定光を走査線20上に集束するための対物レンズ16によって構成されている。
【００５０】
この高速光走査/光照射捕捉装置24は、図４に示した従来のOFDR-OCT装置が具備している光照射/捕捉装置5と同様、測定光40を測定対象4に照射すると共に測定光が測定対象4によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する光照射/捕捉機能を備えている。更に、高速光走査/光照射捕捉装置24は、可変波長発生装置1の波数走査周期より極めて短い時間で、測定光を走査線20上で走査する高速光走査機能を備えている。
【００５１】
上記光照射/捕捉機能は、上記構成全体（コリメータレンズ14と、ポリゴンスキャナー19と、ガルバノミラー15と、対物レンズ16）によって実現される。一方、上記高速光走査機能は、上記構成のうち、特にポリゴンスキャナー19によって実現される。
【００５２】
ポリゴンスキャナー(polygon-scanner)19は、多面体ミラー（ポリゴンミラー）26をモータ25で一方向に高速回転させる構造になっている。ポリゴンミラー26の高速回転により、測定光は、ポリゴンスキャナー19によって、走査線20の一端27から他端28に向かって高速で繰返し走査される。この走査は、測定光の照射位置を、測定光の進行方向に対して横方向に移動させるものである。従って、以後、このような走査を横方向位置走査と呼ぶ。また、横方向位置走査によって測定光が描く軌跡を、横方向位置走査線と呼ぶこととする。
【００５３】
本実施の形態例で用いるポリゴンスキャナー19の回転速度は40,000回/分であり、ポリゴンミラー26の面数は96面である。従って、横方向位置走査は、64kHz(=40,000×96/60)という高周波数で繰り返し行われる。
【００５４】
（２）動  作
（a）動作の全体
測定対象の断層像は、以下のようにして構築される。
【００５５】
可変波長光発生装置1は、演算制御装置13の指令に従い、出射光の波数(＝２π/波長)を、波長1240nmから1370nmに向かって繰返し走査する。また、本実施の形態例における波数走査の繰返し周波数は250Hzであり、波数は連続的に変化する。
【００５６】
可変波長光発生装置1から出射された光は、第１のカプラ2によって二分割され、参照光路17と試料光路18に送出される。試料光路18に送出された測定光（分割割合90％）は、第１のオプティカルサーキュレータ3の光受入口21に入力され、光出射口/光受入口22から高速光走査/光照射捕捉装置24の光受入口に送出される。
【００５７】
高速光走査/光照射捕捉装置24は、演算制御装置13の指令に従い、光出射口/光受入口22からに入射した測定光を、測定対象4の表面に照射し矩形の領域35内を繰返し走査する。高速光走査/光照射捕捉装置24の動作ついては、後で詳細に説明する。
【００５８】
測定対象4に照射された測定光は後方散乱され信号光となって、測定光が進んで来た経路を逆行して再び高速光走査/光照射捕捉装置24から出射する。高速光走査/光照射捕捉装置24から出射した信号光は、第１のオプティカルサーキュレータ3の光出射口/光受入口22から、光出射口23から第２のカプラ6の一方側の光受入口に送出される。
【００５９】
一方、参照光路17に送出された参照光（分割割合10％）は、第2のオプティカルサーキュレータ7の光受入口21に入力され、光出射口/光受入口22から光照射/捕捉装置9の光受入口に送出される。光照射/捕捉装置9に入射した参照光は、参照ミラー8に照射され且つ反射される。参照ミラー8によって反射された参照光は、進んで来た経路を逆行して再び光照射/捕捉装置9に入射する。光照射/捕捉装置9に入射した参照光は、第２のオプティカルサーキュレータ7の光出射口/光受入口22に入力され、光出射口23から第２のカプラ6の他方側の光受入口に送出される。
【００６０】
第２のカプラ6は、光受入口に入射した信号光と参照光を結合させ、一方側及び他方側の光送出口から、直流成分に干渉成分が重畳された干渉光を夫々光検出器10,11に出射する。
【００６１】
第１及び第２の光検出器10,11は、干渉光の強度を検出し差動増幅器12に出力する。差動増幅器12は、干渉光に含まれる直流成分を除去し、干渉成分（以下、干渉信号と呼ぶ）を増幅して演算制御装置13に入力する。演算制御装置13は、差動増幅器12の出力と可変波長光の波数等に基づいて立体断層像の動画を構築する。立体断層像の動画を構築のための演算処理の詳細は、下記「（c）立体断層像の動画の構築」で説明する。
【００６２】
（b）高速光走査/光照射捕捉装置の動作
高速光走査/光照射捕捉装置24の動作について説明する。
【００６３】
高速光走査/光照射捕捉装置24に入射した測定光40は、コリメータレンズ14及ぶ対物レンズ16によって集束され、測定対象4の表面上に位置する直線20上に照射される。測定光は、ポリゴンスキャナー19の回転によって、走査線20上を一端27から他端28に向かって繰返し横方向位置走査される。走査線20の長さは、例えば5ｍｍである。
【００６４】
この横方向位置走査は、可変波長光の波数走査が開始すると同時に始まり、可変波長光の波数走査が一回終了するまで繰り返される。この一連の横方向位置走査が終了すると、演算制御装置13は、高速光走査/光照射捕捉装置24に指令を出してガルバノミラー15を偏向させ、走査線20を（走査線20に）垂直な方向（Ｙ軸方向）に僅かに移動させる（例えば、0.5ｍｍ）。走査線の移動が完了すると可変波長光の波数走査が再び開始し、新たな走査線上で横方向位置走査が再び繰り返される。この動作は、測定対象4の表面に位置する矩形領域35全面を、走査線20が移動し終わるまで繰り返される（例えば10回）。
【００６５】
従って、測定光が測定対象4の表面を走査する範囲は、長さ5ｍｍの走査線20を一辺とし他辺が4.5ｍｍ（=0.5mm×(10-1)）の矩形領域35である。この領域が、立体断層像の撮影範囲となる。
【００６６】
測定光による矩形領域35の走査が一回終わると、演算制御装置13はガルバノミラー15に指令を出し、走査線20を最初の位置に戻す。本実施の形態例によるOFDR-OCT装置は、上記一連の動作を繰り返し、立体断層図の動画構築ために必要な干渉信号を取得する。
【００６７】
次に、本実施の形態例におけるフレーム周期（一の立体断層像が表示され、次の立体断層像が表示されるまでの時間間隔）について説明する。
【００６８】
まず、走査線20上における一連の横方向位置走査について、詳しく説明する。
【００６９】
本実施の形態例におけるポリゴンスキャナー19は、毎分40,000回回転する。また、ポリゴンミラー26の面数は96面である。即ち、横方向位置走査の繰返し周波数は、64kHz(=40,000回×96面/60秒)である。従って、横方向位置走査の周期は15.625μs（=1s/64,000）である。一方、可変波長光発生装置1が波数走査を繰返す周波数は250Hzであり、その周期は4ms(=1/250)である。従って、可変波長光発生装置1が一回波数走査する間に、測定光は走査線20上を256回（=4ms/15.625μs）走査する。
【００７０】
図２は、横方向位置走査と波数走査の関係を模式的に示したものである。図２に示された正方形32の上辺33は、走査線20上の測定光の照射位置を表している。上辺33の左端は走査線20の一端27を表し、その右端は走査線20の他端28を表している。
【００７１】
一方、左右の辺は、測定光の波数を表している。左右の辺の上端は、可変波長範囲1240〜1370nmの短波長端（波数5.07×10-3nm）に対応する。一方、これらの辺の下端は、可変波長範囲1240〜1370nmの長波長端（波数4.59×10-3nm）に対応する。
【００７２】
正方形32内に示された矢印群は、この正方形32が表す、測定光の波数と照射位置がなす座標空間における測定光の軌跡である。また、矢印の方向は、時間の経過方向を示している。
【００７３】
横方向位置走査を表す軌跡29を構成する最初の矢印36は、正方形32の左上の頂点30を始点とし、下側に僅かに傾斜しながら正方形32の右辺に達している。矢印36が右辺に達した点は、横方向位置走査が一回終了した状態を示している。矢印36の僅な傾斜は、横方向位置走査の間（15.625μs）に波数が漸減することを示している。
【００７４】
横方向位置走査が1回終わると測定光の照射位置は、走査線20他端28から一端27に瞬時に戻る。この様な照射位置の瞬時移動は、走査光を一方向にのみ繰り返し走査するポリゴンスキャナーの特質に基づくものである。
【００７５】
この照射位置の瞬時移動は、図２の正方形32上で横方向位置走査を表す軌跡29を正方形32の右端37上の点から左端34上の点に移動させる。一回目の横方向位置走査の間に測定光の波数が僅かに減少しているので、戻る位置は正方形32の左上の頂点30ではなく上記頂点から波数が少し減少した点34である。その後、横方向位置走査を表す軌跡29は、下側に僅かに傾斜しながら正方形32の右辺に向かって移動を再開する。
【００７６】
以後、横方向位置走査を表す軌跡29は、正方形32の右下の頂点31に達するまで、この横運動を繰り返す。右下の頂点31は、波数が波長走査範囲の端（波長1370nm）に達した測定光が、走査線20上の他端28に達した状態を示している。
【００７７】
正方形32の左辺に付された数字は、この数字から遠ざかって行く直線（軌跡29を構成する線分の一本一本）が、何回目の横方向位置走査に対応するのかを表している。上述した通り可変波長光発生装置1が一回波数走査する間に、横方向位置走査は256回繰り返される。従って、正方形の左辺の一番下には数字256が付されており、一回の波数走査の間に変化する波数すなわち波数間隔Δkは1.9×10-6nm-1（=4.9×10-4nm/256）である。軌跡29が正方形32の右下頂点31に達すると、一断層像（平面断層像）を構築するために必要な測定光の位置走査が完了する。
【００７８】
一断層像分の位置走査が完了すると、演算制御装置13は、高速光走査/光照射捕捉装置24に指令を出して、ガルバノミラー15を偏向させ走査線20を垂直な方向（Ｙ方向）に0.5ｍｍ移動させる。次に、演算制御装置13は、可変波長光発生装置1に指令を出し、可変波長光の波数走査を再開させる。すると、横方向位置走査を表す軌跡29は、図２の正方形32内を、左上の頂点30から右下の頂点31に向かって再び移動し始める。
【００７９】
以上の動作を１０回繰り返すと、一フレームの立体断層像（３次元断層像）を構築するために必要な測定光の位置走査が完了する。
【００８０】
上記一連の動作に要する時間は、可変波長光発生装置1が波数を一回走査する時間4msに、走査線20の移動回数（１０回）を乗じた40msである。すなわち、立体断層像の撮影周期は25Hz（=1s/40ms）である。
【００８１】
この値は、パルで規定されたビデオレート24frame/secより大きい。従って、上述の位置走査で得られる立体断層像をリアルタイムで映像面に表示すれば、立体断層像を観察者は動画として認識する。
【００８２】
（c）立体断層像の動画の構築
次に、測定光の上記位置走査によって得られる干渉信号から、どの様にして立体断層像の動画を構築するのか説明する。
【００８３】
上述したとおり、立体断層像の動画を形成するためには、所定の周期で矩形領域35内を測定光で２次元的に繰り返し走査し、信号光と参照光を結合して発生した干渉信号を計測する。この様にして得た干渉信号から立体断層像を構築し、この立体断層像を連続的に映像面に表示すれば立体断層像の動画となる。ここで上記立体断層像は、矩形領域35内を移動する各走査線20に対して得られる夫々の平面断層像を、走査線20の移動方向（Y方向）に沿って並べることによって形成される。
【００８４】
従来のOFDR-OCT装置を使って立体断層像の構築を試みるとすると、ここまでの動作は同じである。しかし、従来のOFDR-OCTでは、平面断層像の構築に必要な干渉信号を得るための時間が長かったため、立体断層像の動画撮影を実現することは困難であった。
【００８５】
従来のOFDR-OCTでは、走査線20上の一点一点で測定光を静止させ、その状態で測定光の波数を走査させ波数走査が完了してから、次の測定点に測定光を移動していた。従って、干渉信号を取得する速さは、可変波長光発生装置1の波数走査速度によって律速されていた。
【００８６】
これに対して、本実施の形態例では、可変波長光の波数が１回走査される間に走査線20上の総ての測定点で干渉信号の測定が完了する。従って、たとえ可変波長光の波数走査速度を上げなくても、平面断層像の構築に必要な干渉信号を取得するための時間を顕著に短縮することができる。
【００８７】
この測定の詳細は、以下の通りである。
【００８８】
本実施の形態例では、上述した通り可変波長光の波数が殆ど変化しない間に、測定光が走査20上を繰返し走査する。この走査線20を312等分し、分割された各々の16μｍの領域を測定点とする。測定光の中心が上記領域それぞれの中心に到達した時刻毎に、差動増幅器12の出力を図示しないアナログ／デジタル変換機でデジタル信号に変換し、デジタル化された差動増幅器12の出力すなわち干渉信号の強度を演算制御装置13に保存する。デジタル信号への変換周期は、50ns（=15.625μs/321）である。この周期はアナログ/デジタル変換周波数20MHzに対応するが、変換周波数を100MHzに上げても測定上なんら支障はなかった。このように測定光20の横方向位置走査の周期より短い周期で干渉光の強度を計測することによって、走査線上の測定光の位置（照射位置）に対応させて干渉光強度を測定することができる。
【００８９】
測定光の横方向位置走査に同期させて、この測定を可変波長光の波数走査が１回終了するまで繰り返す。このようにして得られた干渉信号の強度は、走査線20上の総ての測定点で測定光を静止させ、その波数を走査させて干渉信号の強度を測定して得られるデータと同じものになる。
【００９０】
このことは、図２を参照すれば明らかである。図２の正方形32内に記載された縦の各破線38は、走査線20を312等分した各領域の境界を表している。正方形32の上辺には、端から順番に各領域を示す番号を付してある。この番号を、以後「位置番号」と呼ぶこととする。
【００９１】
同じく、横の破線39は、各横方向位置走査の間に、可変波長光の波数が変化する範囲の境界を表している。正方形32の左辺に付した番号は、各範囲が何番目の波数範囲に対応するかを表している。この番号を、以後「波数番号」と呼ぶこととする。
【００９２】
最初に干渉信号の強度が計測される領域は、波数番号が１で且つ位置番号が１の領域である。次に、測定される領域は、波数番号が1で位置番号が２の領域である。以後、干渉信号が測定される領域は、波数番号が１のままで位置番号だけが一つづつ増えて行く。位置番号が312（上辺33の右端）まで増えると、波数番号は一つ増加して2になり位置番号は1に戻る。その後は、波数番号が2のまま位置番号は再び一つづつ増えていく。このような変化を繰り返し、最終的には波数番号256で且つ位置番号312の領域に到達する。
【００９３】
以上のような計測によって得られたデータは、各測定点における干渉光強度を寄せ集めたものである。そこで、演算制御装置13は、同一の位置番号を持つデータを集め、夫々にその波数番号に対応する波数を割り当てる。この各位置番号の測定点における干渉光強度を寄せ集めたデータ群は、当該位置番号の測定点に測定光を静止させ波数走査して得られるデータ群と同じものである。例えば、位置番号が1で波数番号1〜256が付された総てのデータを集め、夫々のデータに波数番号に対応する波数を割り当てる。
【００９４】
具体的には、位置番号が１で波数番号が1,2,3・・・,256の総てのデータを集め、波数番号1のデータには波数5.07×10-3nm-1（=k0-Δk）を割り当て、波数番号2のデータには波数k0-2Δkを割り当てる。この操作を繰り返し、最終的には波数番号256のデータには波数k0-256Δkを割り当てる。即ち、波数番号 i(iは自然数)のデータには、波数ki=k0-i×Δkを割り当てる。尚、k0-Δkが波数走査の始点を表し、Δkは一回の横方向位置走査の間に変化する測定光の波数の減少分である。
【００９５】
上記操作を総ての位置番号１〜312に対して行い、測定位置毎に測定データを再配列する。
【００９６】
次に、各位置番号毎に、各測定データ（干渉信号の強度）を、割り当てられた波数に対してフーリエ変換する。この演算によって、各測定点毎に後方散乱率の分布を算出する（特許文献１）。次に、後方散乱分布を位置番号の順に配列すれば、走査線20に対する平面断層像を得ることができる。
【００９７】
立体断層像は、演算制御装置13によって以上のようにして構築した複数の平面断層像を、対応する走査線の位置に応じて配列することによって得られる。
【００９８】
尚、測定光の波数は、一つの横方向位置走査をしている間にも少しずつ変化しているので、同一の波数番号を有するデータでも位置番号が異なると、波数が僅かに異なっている。しかし、図２から明らかなように、位置番号が同じデータ間では、波数間隔Δkは一定である。従って、上記フーリエ変換で得られる後方散乱率の分布は、このような波数変化の影響を受けない（非特許文献1）。また、本実施の形態例では、可変波長光発生装置としてスウェプト光源を用いているが、スウェプト光源で出射される光の波数は、時間に対して必ずしも線形に変化する訳ではない。従って、波数間隔Δkは厳密には一定ではないが、非特許文献８に記載された手法によって、波数間隔Δkの変化は補正をすることができる。
【００９９】
スウェプト光源としては、ポリゴンスキャナーと回折格子からなる可変波長光フィルタを用いるもの以外にも、ファイバ・ファブリ・ペロー・フィルタ（fiber Fabry-Perot filter:FPF）からなる可変波長光フィルタを用いることもできる（非特許文献４）。
【０１００】
これらのスウェプト光源に共通の要件は、半導体増幅器や光ファイバ増幅器等の利得媒質と、回折格子やファブリ・ペローなどの可変波長フィルタとからなり、レーザの共振器長が長いためにフィルタの選択する波長範囲に多数の縦モードが存在する多モード発振していることである。
【０１０１】
ところで、可変波長光の波数変化は、必ずしも波数が連続的変化するとは限らない。可変波長光発生装置1として、超周期構造回折格子分布反射型半導体レーザ光発生装置を用いると可変波長光の波数は階段状（離散的）に変化する（非特許文献1）。この場合、図２の正方形32内の矢印36は水平になる。図３(a)は、この様子を表している。
【０１０２】
また、図１のポリゴンスキャナーに代えて、共鳴スキャナー（Resonant  Scanner）の支柱にミラーを配置したものを用いることもできる。共鳴スキャナーは、機械的共振点で首振り運動する支柱の運動を利用したスキャナーである。共鳴スキャナーを用いると、測定光の照射位置は走査線20上を往復運動する。従って、図２の測定光照射位置/波数空間上における測定光の軌跡は、図３（b）のようになる。この場合、位置番号が同じでも波数間隔は一定ではなくなる。ただし、波数番号が奇数同士または偶数同士であれば、波数間隔は一定である。従って、波数番号が奇数同士または偶数同士のデータだけを集めて、上記フーリエ変換を実行すれば良い。
【０１０３】
更に、図１のポリゴンミラー19とガルバノミラー15に代えて、両方に共鳴スキャナーの支柱にミラーを配置したもの（以下、共鳴スキャナーと呼ぶ）を用いることが可能である。この場合、横方向位置走査線は２つの共鳴スキャナーに加える制御電圧で決まるリサージュ図形となる。例えば２つの共鳴スキャナーに加える制御電圧の周波数と電圧が同じで位相がπ/２ずれていれば、リサージュ図形は円となる。この円の一周を図２に示す一つの横方向位置走査線に対応させる。図２におけるＸ（位置）は、この場合、円周上の位置を表すことになる。横方向位置走査回数毎に制御電圧を変えれば、走査する円の半径が変化する。異なる半径の一連の断層像から、立体断層像を構築することができる。円に沿った断層像を測定する機能は、市販品のＯＣＴにおいて、眼底の乳頭の診断の為に装備されている。
【０１０４】
すなわち、本発明における横方方向位置走査線は直線に限られるものでなく、任意の形状で可能である。
【０１０５】
更に、本実施の形態例ではOFDR-OCT装置を構成する干渉計としてマッハツエンダ型干渉計を用いたが、非特許文献２に記載されたマイケルソン干渉計を用いることもできる。
【０１０６】
（実施の形態例２）
実施の形態例1では、可変波長光発生装置1を高速で波長走査させ、且つ一回の波長走査の間に横方向位置走査を繰り返すことによって立体断層像の動画撮影を行った。すなわち、実施の形態例1は、断層像の撮影速度の極限を追求したものである。
【０１０７】
一方、本実施の形態は、一回の波長走査の間に横方向の位置走査を繰り返す点では実施の形態例１と一致するが、スウェプト光源からなる可変波長光発生装置1を低速で波長走査させる点では実施の形態例１とは相違する。
【０１０８】
本実施の形態例によれば、可変波長光発生装置1を低速で動作することにより、出射光の可干渉距離が拡大し測定可能範囲が増大する。従って、より広い範囲の平面断層像を撮影することができるようになる。尚、以下では、単に「断層像」と称した場合には、平面断層像のことを言うものとする。
【０１０９】
OFDR-OCT装置で撮影可能な断層像の深さ方向の距離（正確には、測定光の進行方向に沿った、断層撮影可能な距離）は、種々の要因によって制限される。断層像の撮影深さ（以下、測定可能距離と呼ぶ）を制限する要因としては、まず、測定対象による測定光の散乱及び吸収がある。これらの要因は、測定対象4内で測定光強度を急激に減衰させ測定可能距離を制限する。
【０１１０】
このような外的要因とは別に、OFDR-OCTには、可変波長光の波数間隔によって測定可能距離が制限されるという内的要因もある（非特許文献１）。また、OFDR-OCTの測定可能距離は、可変波長光の可干渉距離によっても制限される。OFDR-OCTでは、信号光と参照光とを干渉させて断層像の構築に必要なデータを取得する。従って、参照光および信号光の源である可変波長光の可干渉距離が、測定可能距離を制限する要因となる。
【０１１１】
これらの要因のうち、測定対象4による測定光の散乱・吸収は可変波長光発生装置1の属性には直接関係ない。一方、波数間隔及び可変波長光の可干渉距離は、可変波長光発生装置1の属性に関係している。このうち波数間隔は、十分狭く設定できるので現時点では、特に問題になっていない。しかし、スウェプト光源の可変波長光の可干渉距離は、測定対象に対して十分長いとは言えない。
【０１１２】
スウェプト光源の可干渉距離として報告されている距離のうち、最も長い距離は6.4mmである（非特許文献３）。ところでOFDR-OCTでは折り返し像が生じるので（特許文献２）、測定可能距離は可干渉距離の半分になる。従って、スウェプト光源を用いた場合の測定可能距離は、高々3mm程度しかない。
【０１１３】
しかし、本発明者は、波数走査の周波数を低くすれば、スウェプト光源が出射する可変波長光の可干渉距離が長くなることを見出した。上記報告によれば、可干渉距離が6.4mmとなる時の波数走査周波数は15.7kHzであった。一方、上記報告で用いられてスウェプト光源と同一構造のスウェプト光源を39.0Hzで波数走査すると、可干渉距離は約4倍の24mmになった。従って、測定可能距離は、12mmになる（=24ｍｍ/2）。
【０１１４】
従来のOFDR-OCT装置では、可干渉距離を伸ばすため可変波長光発生装置を低周波数で波数走査させると、断層像の撮影時間が長くなってしまう。このため、断層像の撮影中、測定対象が動いてしまい、その結果断層像が歪んでしまう。しかし、本実施の形態例によれば、波長走査周波数を低くしても、断層像の撮影速度を飛躍的に向上させることができる。従って、測定可能距離が飛躍的に長くなった断層像の撮影が可能になる。
【０１１５】
本実施の形態例で用いるOFDR-OCT装置の構成は、図1に用いたものと基本的には同じである。但し、可変波長光発生装置1には、FPFからなる可変波長フィルタで構成されたスウェプト光源を用いる。また、高速光走査/光照射捕捉装置24はポリゴンスキャナーに代えて、共鳴スキャナーを用いる。
【０１１６】
OFDR-OCT装置の動作も基本的には実施の形態例と同じであるが、撮影しようとする断層像が平面断層なのでガルバノミラー15は動作させず所定の位置に固定する。また、演算制御装置13の処理は、平面断層像の構築に止まり立体断層像の構築は行わない。
【０１１７】
動作条件は、以下の通りである。可変波長光発生装置1の波数走査範囲は、波長範囲に換算すると1290nm〜1308nmである。可変波長光の波数走査周波数は39.0Hzであり、横方向位置走査の周波数すなわち共鳴スキャナーの周波数は20kHzである。走査線20の長さは15.0mmである。アナログ/デジタル変換機が差動増幅器12の出力をデジタル信号に変換する周期は100nsである。従って、波数走査の周期は25.6ms（=1s/39.0Hz）、横方向位置走査の周期は50μs(=1s/20kHz)である。
【０１１８】
FPFからなる可変波長フィルタで構成されたスウェプト光源は、所定の波数走査範囲内を波数が繰り返し往復する可変波長光を出射する。従って、一回の横方向位置走査に要する時間は、25μs（=50μs/2）である。従って、走査線20上の測定点は250点(=25μs/100ns)である。また、波数の分割数は、1,024点(=25.6ms/25μs)である。ただし、以下に述べるとおり断層像構築のためには、半分の波数分割点（512点）で得られた干渉信号しか用いない。
【０１１９】
共鳴スキャナーでは、測定光は走査線20上を往復運動する。従って、測定光照射位置/波数空間における測定光の軌跡は図３(b)のようになる。フーリエ変換を用いて断層像を構築するためには、上述した通り各測定位置で波数間隔が一定である必要がある。しかし、同じ位置番号の点（同じ測定点）で波数間隔の変化を観察すると、波数番号の増加に伴なって波数間隔は交互に増減を繰り返す。従って、断層像を構築するためには、波数番号が偶数（または奇数）になる横方向位置走査で得られる干渉信号だけを用いる必要がある。即ち、波数の分割点は、512点（=1,024/2）この場合、波数間隔は1.31×10-7nm-1(=6.702×10-5nm-1/512)になる。従って、波数間隔で制限される測定可能距離は12mm(=π/（2×1.31×10-7nm-1）)である。また、可変波長光の可干渉距離で制限される測定可能距離は、上述の通り12mmである。従って、本実施の形態例では、12mmの測定可能距離が実現できる。
【０１２０】
また、断層像の撮影に要する時間は、25.6ms（＝波数走査の周期）と短時間である。従って、測定対象の動きによって、断層像が歪むこともない。
【０１２１】
このような測定可能距離の長い断層像撮影は、前眼部の測定に特に有効である。前眼部は、虹彩等一部の組織を除いて透明なので光の散乱・吸収は問題にならない。従って、測定可能距離が長いほど、前眼部全体の測定には有利になる。従来のスウェプト光源では測定可能距離が高々3mm程度であり、奥行きが約6mmもある前眼部の全体像を撮影することは困難であった。しかし、本実の形態例によれば、測定可能距離が12ｍｍと4倍になったので、前眼部の全体像を容易に測定することができる。
【０１２２】
平面断層像の構築方法は、既に述べた通り実施の形態例1で実行した平面断層像の構築方法と同じである。但し、FPFからなる可変波長フィルタで構成されたスウェプト光源では、可変波長光の波長は可変波長範囲を往復運動するので、この点を考慮してデータ処理する必要がある。
【０１２３】
ところで、本実施の形態例ではスウェプト光源の可干渉距離を24ｍｍであるが、7ｍｍ以上であれば従来のスウェプト光源を用いたOFDR-OCT装置より測定可能範囲が広くなる。従って、スウェプト光源の波数走査周期を長くして可干渉距離は7mm以上であれば、従来のOFDR-OCTより測定可能範囲が広くなる。長くした可干渉距離としては、10ｍｍ以上でも良いし、20mm以上であっても良い。但し、可干渉距離が長くなり過ぎると参照光、測定光及び信号光間の不要な光干渉によってノイズが発生することがあるので、可干渉距離は20ｃｍ以下が好ましく、更には10ｃｍ以下が好ましい。
【０１２４】
即ち、本実施の形態例における可変波長光発生装置は、利得媒質と可変波長フィルタからなる多モード発振するレーザ装置であって、前記可変波長フィルタの変調周波数を低くして、出射光の可干渉距離を7mm以上（又は、10mm以上、若しくは20mm以上）且つ20cm以下（又は、10cm以下）としたものである。尚、可干渉距離の上限は、もしOFDR-OCT装置内の干渉ノイズを十分に低減できれば、無くすことができる。
【０１２５】
また、本実施の形態例では、スウェプト光源の波長走査周波数は39Hzとした。しかし、波長走査周波数をここまで低周波数にしなくても、本実施の形態例の効果は得られる。具体的には、従来のOFDR-OCT装置における波長走査周波数の1/10以下、即ち2kHz以下であれば良い。更に、好ましくは500Hz以下、最も好ましくは100Hz以下である。但し、波数走査周波数が低くなると断層像の撮影周期も遅くなる。従って、波数走査周波数が低くなり過ぎると、測定対象である生体の動きによって断層像が歪んでしまう。故に、波数走査周波数は、5Hz以上が好ましく、更に好ましくは10Hz以上であり、最も好ましくは20Hz以上である。
【０１２６】
尚、可変波長光発生装置1としては、ポリゴンスキャナーと回折格子からなる可変波長光フィルタを用いたスウェプト光源を使用することもできる。また、共鳴スキャナーに代えてポリゴンスキャナーを用いることもできる。更に、本実施の形態例ではOFDR-OCT装置を構成する干渉計としてマッハツエンダ型干渉計を用いたが、非特許文献２で用いられたマイケルソン干渉計を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
この発明は、医療機器分野、特に眼科診断機器の製造業で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】本発明によるOFDR-OCT装置
【図２】横方向位置走査を説明する第１の図
【図３】横方向位置走査を説明する第２の図
【図４】従来のOFDR-OCT装置
【符号の説明】
【０１２９】
１     可変波長光発生装置
２     第１のカプラ
３     第１のオプティカルサーキュレータ
４     測定対象
５,９  光照射/捕捉装置
６     第２のカプラ
７      第２のオプティカルサーキュレータ
１３   演算制御装置
１９   ポリゴンスキャナー
２０   走査線
２４   高速光走査/光照射捕捉装置
３５    走査線が移動する矩形領域
【図１】
2008122295.tif 000003
【図２】
2008122295.tif 000004
【図３】
2008122295.tif 000005
【図４】
2008122295.tif 000006