(57)【要約】【課題】光断層画像化装置において、高速に高分解能の断層画像を取得する。【解決手段】光源ユニット１０から、波長が1295nm〜1345nm 内で間欠的に繰り返し掃引される光Ｌａと、波長が1255nm〜1305nm 内で間欠的に繰り返し掃引される光Ｌｂとが同時に射出される。どちらかの光の波長が1290nm〜1310nmの間である場合には他方の光は射出されない。光分割手段３は光Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに分割する。波長分割手段５aは、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓに照射されたときの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを波長分割する。波長分割手段５ｂは、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを波長分割する。合分波手段６ａ、６ｂは反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとを各光ごとにそれぞれ合波する。干渉光検出手段４０ａ、４０ｂは上記合波により生ずる干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂを干渉信号として各光ごとに検出する。【選択図】図１
2008145188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長帯域内で波長が繰り返し掃引される第１の光を射出する第1の光源と、前記第１の波長帯域と波長帯域が異なる第２の波長帯域内で波長が繰り返し掃引される第２の光を射出する第２の光源とを有し、前記第１の光の掃引の一部と第２の光の掃引の一部とが同時に行なわれる光源ユニットと、
前記第１の光および第２の光をそれぞれ第１および第２の測定光と第１および第２の参照光とに分割する光分割手段と、
該光分割手段により分割された前記第１および第２の測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光である第１および第２の反射光と前記第１および第２の参照光とをそれぞれ合波する合波手段と、
該合波手段により前記第１の反射光と前記第１の参照光とが合波されたときに生ずる第１の干渉光を第１の干渉信号として検出する第1の干渉光検出手段と、
前記合波手段により前記第２の反射光と前記第２の参照光とが合波されたときに生ずる第２の干渉光を第２の干渉信号として検出する第２の干渉光検出手段と、
前記第１および第２の干渉光検出手段により検出された前記第１および第２の干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を生成する断層画像処理手段とを備えた光断層画像化装置であって、
前記測定対象からの前記反射光または前記干渉光を、該反射光または該干渉光の波長が、第３の波長帯域内である場合には前記第１の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域とは離れた第４の波長帯域内である場合には前記第２の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域と前記第４の波長帯域の間の第５の波長帯域内である場合には、前記第１の干渉光検出手段側および第２の干渉光検出手段側へ射出する波長分割手段を有し、
前記第１の波長帯域および／または前記第２の波長帯域が、前記第５の波長帯域の少なくとも一部の波長帯域を含むものであり
前記断層画像が、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間は、前記一方の光源から射出されている光に基づいた前記第１の干渉信号または前記第２の干渉信号のみを用いて生成されているものであることを特徴とする光断層画像化装置。
【請求項２】
前記断層画像処理手段が、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間の干渉信号としては、前記一方の光源から射出されている光に基づいた干渉信号のみを用いるものであることを特徴とする請求項１記載の光断層画像化装置。
【請求項３】
前記干渉光検出手段が、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間は、前記一方の光源から射出されている光に基づいた前記第１の干渉信号または第２の干渉信号のみを検出するものであることを特徴とする請求項１記載の光断層画像化装置。
【請求項４】
前記光源ユニットが、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記一方の光源のみから前記第５の波長帯域内の波長の光を射出するものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項５】
前記光源ユニットが、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記一方の光源のみから光を射出するものであることを特徴とする請求項４記載の光断層画像化装置。
【請求項６】
前記光源ユニットが、所定時間帯において、前記第１の光源から前記第３の波長帯域内の波長の光を射出し、かつ同時に前記第２の光源から前記第４の波長帯域内の波長の光を射出するものであり、前記第１の光源から前記第５または前記第４の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記第１の光源のみから光を射出し、前記第２の光源から前記第５または前記第３の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記第２の光源のみから光を射出するものであることを特徴とする請求項５記載の光断層画像化装置。
【請求項７】
前記第１の波長帯域の一部と前記第２の波長帯域の一部とが重複しているものであることを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の光断層画像化装置。
【請求項８】
前記断層画像処理手段が、前記第１の干渉光検出手段および第２の干渉光検出手段により得られた、波長帯域の一部が重複する第１の干渉信号および第２の干渉信号を接続して、ひとつの干渉信号を形成し、該干渉信号に基づいて断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項７記載の光断層画像化装置。
【請求項９】
前記波長分割手段が、波長分割多重カプラーであることを特徴とする請求項１から８いずれか1項記載の光断層画像化装置。
【請求項１０】
前記光分割手段および前記合波手段が、前記第１の光および第２の光ごとにそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の光断層画像化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）計測により測定対象の光断層画像を取得する光断層画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体組織の光断層画像を取得する際に、ＯＣＴ計測を利用した光断層画像取得装置が用いられることがある。この光断層画像取得装置は、光源から射出された低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、該測定光が測定対象に照射されたときの測定対象からの反射光、もしくは後方散乱光と参照光とを合波し、該反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。以下、測定対象からの反射光、後方散乱光をまとめて反射光と標記する。
【０００３】
上記のＯＣＴ計測には、大きくわけてＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測とＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測の２種類がある。ＴＤ−ＯＣＴ（Ｔｉｍｅ  ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）計測は、参照光の光路長を変更しながら干渉光強度を測定することにより、測定対象の深さ方向の位置（以下、深さ位置という）に対応した反射光強度分布を取得する方法である。
【０００４】
一方、ＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測は、参照光と信号光の光路長は変えることなく、光のスペクトル成分毎に干渉光強度を測定し、ここで得られたスペクトル干渉強度信号を計算機にてフーリエ変換に代表される周波数解析を行うことで、深さ位置に対応した反射光強度分布を取得する方法である。ＴＤ−ＯＣＴに存在する機械的な走査が不要となることで、高速な測定が可能となる手法として、近年注目されている。
【０００５】
ＦＤ（Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ計測を行う装置構成で代表的な物としては、ＳＤ−ＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ）装置とＳＳ−ＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ）の２種類が挙げられる。ＳＤ−ＯＣＴ装置は、ＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｏｄｅ）やＡＥＳ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光源、白色光といった広帯域の低コヒーレント光を光源に用い、マイケルソン型干渉計等を用いて、広帯域の低コヒーレント光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、そのとき戻って来た反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光をスペクトロメータを用いて各周波数成分に分解し、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて各周波数成分毎の干渉光強度を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより、光断層画像を構成するようにしたものである。
【０００６】
一方、ＳＳ−ＯＣＴ装置は、光周波数を時間的に掃引させるレーザを光源に用い、反射光と参照光とを各波長において干渉させ、光周波数の時間変化に対応した信号の時間波形を測定し、これにより得られたスペクトル干渉強度信号を計算機でフーリエ変換することにより光断層画像を構成するようにしたものである。
【０００７】
ＯＣＴ装置において、より高分解能、高画質な結果を得るために、光源波長の広帯域化、及びそれに応じたデータ点数アップが必要である。しかし、ＳＤ−ＯＣＴ装置では、一般に、フォトダイオード等の素子がアレイ状に配列されたディテクタアレイを用いて干渉光を波長ごとに検出しているため、データ点数はディテクタアレイの素子数で制限されてしまう。データ点数増加のためにディテクタアレイの素子数を増加させようとすると、現状では、コストの増大、製作性の低下、測定レートの低下等が起こり、好ましくない。これに対して、ＳＳ−ＯＣＴ装置では、データ点数を増加させるには、例えば光源の周波数掃引周期が一定とした場合、ディテクタからの光電流信号をデジタル値に変換する回路のサンプリング周波数を増加させればよいので、測定レートを高く維持したまま、低コストで容易に実現可能である。
【０００８】
また、上述した各種ＯＣＴ計測において、空間分解能の向上を図るために、広帯域なスペクトル幅を有する測定光を用いることが知られている（特許文献１参照）。この広帯域なスペクトル幅を有する光を射出する光源として、特許文献１にはそれぞれ異なるスペクトル帯域の光を射出する複数の光源と、各光源から射出された光を光結合器により合波し、単一光波の光を射出する方法が開示されている。
【０００９】
ＳＤ−ＯＣＴ計測においては、特許文献２に、重複した波長帯域を持つ複数の利得媒質の光を合波して連続したスペクトルを形成する方法が開示されている。また、ＳＳ−ＯＣＴ計測において合波により連続したスペクトルを形成する方法としては、特許文献３に、利得媒質と波長選択素子をそれぞれ有する複数の波長走査光源を備えた構成が開示されており、特許文献４に、複数の利得媒質からの光を１つの波長選択素子で同時に制御する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２１４１２５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６４２４６号公報
【特許文献３】特開２００６−４７２６４号公報
【特許文献４】米国特許第６６６５３２０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、高い空間分解能を得るために複数の光源の光を合波して用いる場合、従来のＳＳ−ＯＣＴ装置では、ディテクタが１素子であるために、複数の光源から異なる波長の光が同時に射出されて測定対象に照射されると、これら複数の光による干渉情報が混ざり合い、検出できなくなるという問題がある。
【００１１】
そのため、特許文献３，特許文献４に記載の装置では、光源の制御、もしくはスイッチング素子等の利用により、ディテクタに入射する光の波長は１つになるように構成している。しかしながら、このような方法では、測定光として広帯域の光を用いることはできるが、測定光の全波長帯域の光を照射するには時間がかかるため、測定レートが低下するという問題が生じる。
【００１２】
そこで、本発明は上記事情を鑑みなされたものであり、高速に高分解能の断層画像を取得可能な光断層画像化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】
【００１３】
本発明の光断層画像化装置は、第１の波長帯域内で波長が繰り返し掃引される第１の光を射出する第1の光源と、前記第１の波長帯域と波長帯域が異なる第２の波長帯域内で波長が繰り返し掃引される第２の光を射出する第２の光源とを有し、前記第１の光の掃引の一部と第２の光の掃引の一部とが同時に行なわれる光源ユニットと、
前記第１の光および第２の光をそれぞれ第１および第２の測定光と第１および第２の参照光とに分割する光分割手段と、
該光分割手段により分割された前記第１および第２の測定光が測定対象に照射されたときの該測定対象からの反射光である第１および第２の反射光と前記第１および第２の参照光とをそれぞれ合波する合波手段と、
該合波手段により前記第１の反射光と前記第１の参照光とが合波されたときに生ずる第１の干渉光を第１の干渉信号として検出する第1の干渉光検出手段と、
前記合波手段により前記第２の反射光と前記第２の参照光とが合波されたときに生ずる第２の干渉光を第２の干渉信号として検出する第２の干渉光検出手段と、
前記第１および第２の干渉光検出手段により検出された前記第１および第２の干渉信号を用いて前記測定対象の断層画像を生成する断層画像処理手段とを備えた光断層画像化装置であって、
前記測定対象からの前記反射光または前記干渉光を、該反射光または該干渉光の波長が、第３の波長帯域内である場合には前記第１の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域とは離れた第４の波長帯域内である場合には前記第２の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域と前記第４の波長帯域の間の第５の波長帯域内である場合には、前記第１の干渉光検出手段側および第２の干渉光検出手段側へ射出する波長分割手段を有し、
前記第１の波長帯域および／または前記第２の波長帯域が、前記第５の波長帯域の少なくとも一部の波長帯域を含むものであり
前記断層画像が、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間は、前記一方の光源から射出されている光に基づいた前記第１の干渉信号または前記第２の干渉信号のみを用いて生成されているものであることを特徴とするものである。
【００１４】
前記断層画像処理手段は、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間の干渉信号としては、前記一方の光源から射出されている光に基づいた干渉信号のみを用いるものであってもよい。
【００１５】
また、前記干渉光検出手段は、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間は、前記一方の光源から射出されている光に基づいた前記第１の干渉信号または第２の干渉信号のみを検出するものであってもよい。
【００１６】
前記光源ユニットは、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記一方の光源のみから前記第５の波長帯域内の波長の光を射出するものであってもよい。
【００１７】
また、前記光源ユニットは、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記一方の光源のみから光を射出するものであってもよい。
【００１８】
前記光源ユニットは、所定時間帯において、前記第１の光源から前記第３の波長帯域内の波長の光を射出し、かつ同時に前記第２の光源から前記第４の波長帯域内の波長の光を射出するものであり、前記第１の光源から前記第５または前記第４の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記第１の光源のみから光を射出し、前記第２の光源から前記第５または前記第３の波長帯域内の波長の光を射出している間は、前記第２の光源のみから光を射出するものであってもよい。
【００１９】
前記第１の波長帯域の一部と前記第２の波長帯域の一部とは重複しているものであってもよい。
【００２０】
前記断層画像処理手段は、前記第１の干渉光検出手段および第２の干渉光検出手段により得られた、波長帯域の一部が重複する第１の干渉信号および第２の干渉信号を接続して、ひとつの干渉信号を形成し、該干渉信号に基づいて断層画像を生成するものであってもよい。
【００２１】
前記波長分割手段は、波長分割多重カプラーであってもよい。
【００２２】
前記光分割手段および前記合波手段は、前記第１の光および第２の光ごとにそれぞれ設けられているものであってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の光断層画像化装置によれば、前記測定対象からの前記反射光または前記干渉光を、該反射光または該干渉光の波長が、第３の波長帯域内である場合には前記第１の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域とは離れた第４の波長帯域内である場合には前記第２の干渉光検出手段側へ射出し、前記第３の波長帯域と前記第４の波長帯域の間の第５の波長帯域内である場合には、前記第１の干渉光検出手段側および第２の干渉光検出手段側へ射出する波長分割手段を有しているため、第１の光源、および第２の光源からそれぞれ第３の波長帯域の光および第４の波長帯域の光が射出されている間は、各光源から射出された光は、波長分割手段で波長分割され、それぞれ干渉光検出手段で受光されるため、波長が異なる複数の光を同時に測定対象に照射しても、このとき生じた複数の干渉光による複数の干渉信号が混ざり合うことはなく、複数の干渉信号を各光ごとに同時に得ることができるので、従来に比べて測定レートを向上させることができる。ここで、「各光ごとに」とは、同じ波長帯域の光ごとにという意味であるとする。
【００２４】
また、前記第１の光源および前記第２の光源の一方から前記第５の波長帯域内の波長の光が射出されている間は、前記一方の光源から射出されている光に基づいた前記第１の干渉信号または前記第２の干渉信号のみを用いて断層画像が生成されるため、波長分割手段で厳密に波長を分割することが困難である第５の波長帯域内の光が射出されている場合であっても、複数の干渉光による複数の干渉信号が混ざり合うことはなく、複数の干渉信号を光ごとに同時に得ることができる。このため、広帯域で連続なスペクトルに渡る干渉信号を検出することができ、高速に高分解能の断層画像を取得することができる。
【００２５】
さらに、従来の複数の光源や複数の利得媒質を備えたものでは、ディテクタに入射する光の波長が１つになるように同期をとって制御する必要があったが、本発明の光断層画像化装置によれば、このような制御は不要であり、装置を簡略化することができる。また、本発明の光断層画像化装置では、各光の波長帯域に応じて各干渉光検出手段を最適化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段における検出精度を高め、取得する断層画像の分解能を向上させることができる。さらに、干渉光検出手段に用いる部品は、広帯域の光に対応する必要はなく、各光の波長帯域にのみ対応していればよいため、従来に比べて制約条件が緩和され、汎用的な部品が使用可能となり、装置構成が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の光断層画像化装置の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施形態による光断層画像化装置１００の概略構成図である。光断層画像化装置１００は、例えば体腔内の生体組織や細胞等の測定対象の断層画像をマッハツェンダ型干渉計を用いて前述のＳＳ−ＯＣＴ計測により取得するものである。
【００２７】
光断層画像化装置１００は、波長が、波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌａを射出する光源１０ａと、波長が、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm）内で、一定の周期で掃引されるレーザ光Ｌｂを射出する光源１０ｂとを有する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された光ＬａとＬｂとを合波する合波手段２と、光Ｌａおよび光Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａ、測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割する光分割手段３と、ポートaに入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂをポートｂへ射出し、ポートｂへ入射された反射光Ｌ３ａとＬ３ｂとをポートｃへ射出するサーキュレータ４と、反射光Ｌ３ａとＬ３ｂとを分割する波長分割手段５ａと、参照光Ｌ２ａと参照光Ｌ２ｂとを分割する波長分割手段５ｂと、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとを合波する合分波手段６ａと、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとを合波する合分波手段６ｂと、合分波手段６ａにより反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとが合波されたときに生ずる干渉光Ｌ４ａを干渉信号として検出する干渉光検出手段４０ａと、合分波手段６ｂにより反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとが合波されたときに生ずる干渉光Ｌ４ｂを干渉信号として検出する干渉光検出手段４０ｂと、干渉光検出手段４０ａおよび４０ｂにより検出された干渉信号を用いて測定対象Ｓの断層画像を取得する断層画像処理手段５０とを備えている。
【００２８】
なお、測定光Ｌ１ａ、参照光Ｌ２ａ、反射光Ｌ３ａ、干渉光Ｌ４ａは光Ｌａに基づくものであり、光Ｌａと同じ波長帯域の光である。また、測定光Ｌ１ｂ、参照光Ｌ２ｂ、反射光Ｌ３ｂ、干渉光Ｌ４ｂは光Ｌｂに基づくものであり、光Ｌｂと同じ波長帯域の光である。
【００２９】
光源ユニット１０は、波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm）内で、波長が、間欠的にかつ繰り返し掃引されるレーザ光Ｌａを射出する波長掃引光源である光源１０ａと、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm）  内で、波長が、間欠的にかつ繰り返し掃引されるレーザ光Ｌｂを射出する波長掃引光源である光源１０ｂとを有している。
【００３０】
光源ユニット１０の光源１０ａは、利得媒質である半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１ａと、ＦＦＰ−ＴＦ（Ｆｉｂｅｒ  Ｆａｂｒｙ  Ｐｅｒｏｔ  −  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）からなる波長選択手段１２ａと、半導体光増幅器１１ａおよび波長選択手段１２ａの両端に接続されてリング状の共振器を構成する光ファイバ１３ａとから主に構成されている。
【００３１】
半導体光増幅器１１ａは、駆動電流の注入により微弱な放出光を一端側に接続された光ファイバ１３ａに射出するとともに、他端側の光ファイバ１３ａから入射された光を増幅する機能を有している。半導体光増幅器１１ａは、例えば波長1250ｎｍ〜1350ｎｍに発光帯域を持つＩｎＧａＡｓＰ素子で構成されている。この半導体光増幅器１１ａにより、リング状の共振器においてレーザ光が発振し、このレーザ光が光ファイバ１３ａに接続された分岐比１０：９０の光カプラ１４ａにより分岐され、光ファイバＦＢ１ａにより導波されて光Ｌａとして外部へ射出される。波長選択手段１２ａは、透過させる光の波長を、波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm）内で、一定の周期でを変更するように構成されている。
【００３２】
光源１０ｂもまた、光源１０ａと同様の構成を有し、利得媒質である半導体光増幅器１１ｂと、ＦＦＰ−ＴＦからなる波長選択手段１２ｂと、これらの両端に接続されてリング状の共振器を構成する光ファイバ１３ｂとから主に構成されている。半導体光増幅器１１ｂも、ＩｎＧａＡｓＰ素子で構成されている。光源１０ｂの共振器において発振したレーザ光は、光ファイバ１３ｂに接続された分岐比１０：９０の光カプラ１４ｂにより分岐され、光ファイバＦＢ１ｂにより導波されて光Ｌｂとして外部へ射出される。光源１０ｂにおいては、波長選択手段１２ｂは、透過させる光の波長を、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm）内で、一定の周期で変更するように構成されている。
【００３３】
光源１０ａ、１０ｂの波長掃引の様子を図２Ａに、光源１０ａ、１０ｂのスペクトルを図２ＢにそれぞれＬａ、Ｌｂを付して示す。光源１０ａは、波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌａを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。光源１０ｂは、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌｂを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。また、光源１０ｂにおいて、光Ｌｂの掃引は、光源１０ａにおける光Ｌａの掃引よりも１ｍｓ遅れて開始される。
【００３４】
光ファイバＦＢ１ａを伝播した光Ｌａと、光ファイバＦＢ１ｂを伝播した光Ｌｂとは、光合波手段２により合波され、光ファイバＦＢ３１へ射出され、光ファイバＦＢ３１を伝播して、光分割手段３へ入射する。
【００３５】
光分割手段３は、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段３は、光Ｌａを測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに分割し、光Ｌｂを測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割する。このとき、光分割手段３は、測定光：参照光＝９０：１０の割合で分割する。測定光Ｌ１ａおよびＬ１ｂは、ファイバＦＢ３２へ射出され、参照光Ｌ２ａおよびＬ２ｂは、ファイバＦＢ３３へ射出される。
【００３６】
光分割手段３とプローブ３０の間の光路には、サーキュレータ４が設けら、サーキュレータ４の光分割手段３の側のポートａに入射した測定光Ｌ１ａおよびＬ１ｂは、プローブ３０側のポートｂからファイバＦＢ３４へ射出される。
【００３７】
プローブ３０は、光学ロータリコネクタ３１を介して入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを測定対象Ｓまで導波し、測定対象Ｓの同一部位に同時に照射する。また、プローブ３０は、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓに照射されたときの測定対象Ｓからの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂを導波する。プローブ３０は、図示しないモータにより、光学ロータリコネクタ３１から先のファイバ部が回転する構成となっており、それによりサンプル上において円周状に光を走査する様になっており、これにより２次元断層画像が計測可能となっている。さらに、図示しないモータによりプローブ３０の先端が光路の走査円が形成する平面に対して垂直な方向に走査する事により、３次元断層画像の計測も可能となっている。また、プローブ３０は、図示しない光コネクタにより光ファイバＦＢ３４に対して着脱可能に取り付けられている。勿論、プローブ先端形状や走査方向はこれに限る物ではなく、例えば、ファイバ先端に高速走査ミラーを配置して２次元走査を行うような構成でもよい。
【００３８】
プローブ３０からファイバＦＢ３４を介して射出された反射光Ｌ３ａおよびＬ３ｂは、サーキュレータ４のポートｂへ入射し、ポートｃから、ファイバＦＢ３５へ射出され、その後、波長分割手段５ａへ入射する。
【００３９】
波長分割手段５ａは、たとえばＷＤＭカプラから構成され、波長1310nm以上の光は、光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出し、波長1290nm以下の光は光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出し、また波長帯域1290nm〜1310nmの光は、両側へ射出する。具体的には、波長帯域1290nm〜1310nmの光は、光ファイバＦＢ３６ａ側へ約０〜１００％に変化する分割率で分割し、光ファイバＦＢ３６ｂ側へは、約１００〜０％に変化する分割率で分割するものである。このため、反射光Ｌ３ａの大部分は光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分は光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出される。一方反射光Ｌ３ａの一部（1295nm〜1310nmの光の一部）は、光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出され（以下光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出された反射光Ｌ３aを漏洩反射光Ｌ３asと記載する）、反射光Ｌ３ｂの一部（1290nm〜1305nmの光の一部）は光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出される（以下光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出された反射光Ｌ３ｂを漏洩反射光Ｌ３bsと記載する）。光ファイバＦＢ３６ａには合分波手段６ａが結合されており、光ファイバＦＢ３６ｂには合分波手段６ｂが結合されている。
【００４０】
一方、光分割手段３により分離された参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、光ファイバＦＢ３３により導波されて、光ファイバ３３の途中に設けられた光路長調整手段７により光路長を変更された後、波長分割手段５ｂに入射する。
【００４１】
波長分割手段５ｂは、波長分割手段５aと同様に、たとえばＷＤＭカプラから構成され、波長1310nm以上の光は、光ファイバＦＢ３７ａ側へ射出し、波長1290nm以下の光は光ファイバＦＢ３７ｂ側へ射出し、また波長が1290nmより長く1310nmより短い光は、両側へ射出するものである。すなわち、波長分割５ｂでは、参照光Ｌ２ａの大部は光ファイバＦＢ３７ａ側に射出され、一部は光ファイバＦＢ３７ｂ側に射出される（以下光ファイバＦＢ３７ｂ側へ射出された参照光Ｌ２aを漏洩参照光Ｌ２asと記載する）。また、参照光Ｌ２ｂの大部分は光ファイバＦＢ３７ｂ側に射出され、一部は光ファイバＦＢ３７a側に射出される（以下光ファイバＦＢ３７a側へ射出された参照光Ｌ２ｂを漏洩参照光Ｌ２bsと記載する）。光ファイバＦＢ３７ａには合分波手段６ａが結合されており、光ファイバＦＢ３７ｂには合分波手段６ｂが結合されている。
【００４２】
合分波手段６ａでは、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａが合波され、これらの干渉光Ｌ４ａは二分されて干渉光検出手段４０ａへ射出される。合分波手段６ｂでは、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂが合波され、これらの干渉光Ｌ４ｂは二分されて干渉光検出手段４０ｂへ射出される。干渉光検出手段４０ａ、４０ｂでは二分された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ２つの光検出素子を用いてバランス検波するようにしている。この機構により、光強度ゆらぎの影響を抑え、より鮮明な画像を得ることができる。
【００４３】
干渉光検出手段４０ａ、４０ｂはそれぞれ、干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ光電変換し、各光Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂごとの複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとして検出する機能を有している。このとき、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂにおいて、光源１０ａ、１０ｂの各スペクトル毎の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂが観測されることになる。干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂは、断層画像処理手段５０に出力される。
【００４４】
断層画像処理手段５０は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムからなる。断層画像処理手段５０は、干渉光検出手段４０により光電変換された信号から干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂを抽出し、干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂと波長掃引光源の発振周波数とを対応づけた後、すべて等周波数間隔の干渉信号となる様に信号の接続処理を実施する事により、ひとつの広帯域干渉信号ＩＳ０を形成する。この干渉信号ＩＳ０を、例えばフーリエ変換を始めとする周波数解析を行うことにより測定対象Ｓの各深さ位置における光反射強度を求める。
【００４５】
具体的には、断層画像処理手段５０は、図３に示すように、干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂから干渉信号ＩＳ０を生成するＩＳ０生成部５１、干渉信号ＩＳ０を周波数解析することにより各深さ位置における断層情報ｒ（ｚ）を検出する周波数解析部５２と、該断層情報ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成する断層画像生成部５３とを備えている。
【００４６】
ここで、干渉信号ＩＳ０に基づいて断層情報（反射率）ｒ（ｚ）を算出する方法について簡単に説明する。なお、詳細については「武田  光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、２００３、Ｖｏｌ．４１、Ｎｏ．７、ｐ４２６−ｐ４３２」に記載されている。
【００４７】
測定光が測定対象Ｓに照射されたとき、測定対象Ｓの各深さからの反射光と参照光とがいろいろな光路長差（測定対象Ｓの深さ位置）をもって干渉しあう際の各光路長差ｌに対する干渉縞の光強度をＳ（ｌ）とすると、干渉光検出手段４０において検出される光強度Ｉ（ｋ）は、
Ｉ（ｋ）＝∫０∞Ｓ（ｌ）［１＋ｃｏｓ（ｋｌ）］ｄｌ  ・・・（１）
で表され、例えば図４に示すようなグラフで表される。ここで、ｋは波数、ｌは参照光と反射光との光路長差である。式（１）は波数ｋを変数とする光周波数領域のインターフェログラムとして与えられていると考えることができる。よって、周波数解析部５２において、干渉光検出手段の検出によるスペクトル干渉縞をフーリエ変換により周波数解析することにより、各波長における干渉信号ＩＳ０の光強度Ｓ（ｌ）を決定することができ、図５に示すように各深さ位置における反射率を求めることができる。そして、測定対象Ｓの測定開始位置からの距離情報と断層情報ｒ（ｚ）とを取得する。なお、周波数解析部５２は、上述したフーリエ変換処理に限らず、たとえば最大エントロピー法（ＭＥＭ）、Ｙｕｌｅ−Ｗａｌｋｅｒ法等の公知のスペクトル解析技術を用いて断層情報ｒ（ｚ）とを取得するものであってもよい。
【００４８】
断層画像生成部５３は、周波数解析部５２により検出された断層情報ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成するものである。具体的には、各測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓの深さ方向ｚに直交する方向に走査しながら照射されていく。すると、断層画像生成手段５３において、複数の測定点での各深さ方向に対する断層情報ｒ（ｚ）が取得されていく。そして、断層画像生成手段５３は各測定点において取得された複数の断層情報ｒ（ｚ）を用いて２次元もしくは３次元の断層画像を生成する。
【００４９】
次に、光断層画像化装置１の動作例について説明する。なお、最初に大まかな全体の動作について説明し、その後の漏洩反射光に関わる動作について詳細に説明する。光源１０ａから波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm ）内で波長掃引された光Ｌａが射出され、光ファイバＦＢ１ａ、合波手段２および光ファイバＦＢ３１を介して光分割手段３に入射する。光分割手段３において光Ｌａは測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａに分割されて、測定光Ｌ１ａは光ファイバＦＢ３２側に射出され、参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ３３側に射出される。測定光Ｌ１ａは光ファイバＦＢ３２により導波されてサーキュレータ４を経由した後、光ファイバＦＢ３４により導波されて、光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射する。
【００５０】
一方、光源１０ｂからは、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm ）内で波長掃引されたされた光Ｌｂが射出され、光ファイバＦＢ１ｂ、合波手段２および光ファイバＦＢ３１を介して光分割手段３に入射する。光分割手段３において光Ｌｂは測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割されて、測定光Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ３２側に射出され、参照光Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３３側に射出される。測定光Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ３２により導波されてサーキュレータ４を経由した後、光ファイバＦＢ３４により導波されて、光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射する。
【００５１】
測定光Ｌ１ａおよび測定光Ｌ１ｂは、プローブ３０により導波されて測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓの各深さ位置ｚにおいて反射した反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０に入射し、測定光と逆の経路を辿ってサーキュレータ４のポートｂに入射する。サーキュレータ４のポートｂへ入射した反射光Ｌ３ａおよびＬ３ｂは、ポートｃから、ファイバＦＢ３５へ射出され、その後、波長分割手段５ａへ入射する。
【００５２】
波長分割手段５ａにおいて、反射光Ｌ３ａの大部分は光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分は光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出される。なお、反射光Ｌ３ａの一部（1295nm〜1310nmの光の一部）である漏洩反射光Ｌ３asは、光ファイバＦＢ３６ｂ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの一部（1290nm〜1305nmの光の一部）であるは漏洩反射光Ｌ３bsは、光ファイバＦＢ３６ａ側へ射出される。
【００５３】
一方、光分割手段３により分離された参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは、光ファイバＦＢ３３により導波されて、光ファイバ３３の途中に設けられた光路長調整手段７により光路長を変更された後、波長分割手段５ｂに入射する。
【００５４】
波長分割手段５ｂにおいて、参照光Ｌ２ａの大部分は光ファイバＦＢ３７ａ側に射出され、漏洩参照光Ｌ２asは光ファイバＦＢ３７ｂ側に射出しされる。また、参照光Ｌ２ｂの大部分は光ファイバＦＢ３７ｂ側に射出され、漏洩参照光Ｌ２bsは、光ファイバＦＢ３７a側に射出される。
【００５５】
合分波手段６ａにおいて、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとは合波され、干渉光Ｌ４ａが生じ、この干渉光Ｌ４ａは二分されて干渉光検出手段４０ａへ射出される。合分波手段６ｂにおいて、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂが合波され、干渉光Ｌ４ｂが生じ、この干渉光Ｌ４ｂは二分されて干渉光検出手段４０ｂへ射出される。干渉光検出手段４０ａ、４０ｂでは二分された干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ２つの光検出素子を用いてバランス検波するようにしている。この機構により、光強度ゆらぎの影響を抑え、より鮮明な画像を得ることができる。
【００５６】
干渉光検出手段４０ａ、４０ｂはそれぞれ、干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ光電変換し、各光Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂごとの複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとして検出し、断層画像処理手段５０へ出力する。
【００５７】
断層画像処理手段５０では、干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂから干渉信号ＩＳ０を生成し、この干渉信号ＩＳ０から各深さ位置における断層情報ｒ（ｚ）が算出されて、２次元の光断層画像が生成される。生成された断層画像は、断層画像処理手段５０に接続されているＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）や液晶表示装置等からなる表示装置６０により表示される。
【００５８】
ここで、図６を参照しながら、漏洩反射光に関わる動作について説明する。図６（１）の左側には、横軸に時間、縦軸に波長をとり、光Ｌａ、Ｌｂの波長掃引の様子を示している。また、図６（２）は、光源１０ａ、１０ｂから射出される光Ｌａ、Ｌｂの光強度の時間変化を表す図であり、横軸は時間、縦軸は光強度である。図６（３）は干渉光検出手段４０ａから出力された干渉信号の強度変化であり、図６（４）は干渉光検出手段４０ｂから出力された干渉信号の強度変化であり、ともに図６（２）の時間軸と対応させて、理解を助けるために光ごとに分解して示している。
【００５９】
また、図６（１）の右側には、図６（１）の左側の波長軸と対応させて、縦軸に波長、横軸に波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂの分岐率をとり、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂの分岐特性を示している。すなわち、波長1310nm 以上の光は、合分波手段６ａ側へ射出し、波長1290nm 以下の光は合分波手段６ｂ側へ射出し、また波長帯域1290nm〜1310nm の光については、合分波手段６ａ側へ約０〜１００％に変化する分割率で分割し、合分波手段６ｂ側へは、約１００〜０％に変化する分割率で分割するものである。
【００６０】
なお、前述したように、光源１０ａは、波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。２．５ｍｓの間は光Ｌａを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。光源１０ｂは、波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌｂを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。また、光源１０ｂにおける光Ｌｂの掃引は、光源１０ａにおける光Ｌａの掃引よりも１ｍｓ遅れて開始される。
【００６１】
光Ｌａの掃引波長帯域はλａ（1295nm〜1345nm ）であり、光Ｌｂの掃引波長帯域はλｂ（1255nm〜1305nm ）であるため、波長分割手段５ａにおいては、反射光Ｌ３ａの大部分は合分波手段６ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分は合分波手段６ｂ側へ射出される。一方反射光Ｌ３ａの一部は、合分波手段６ｂ側へ漏洩して、漏洩反射光Ｌ３asとなり、反射光Ｌ３ｂの一部は合分波手段６ａ側へ漏洩して、漏洩反射光Ｌ３bsとなる。
【００６２】
また、波長分割手段５ｂにおいては、参照光Ｌ２ａの大部分は合分波手段６ａ側へ射出され、参照光Ｌ２ｂの大部分は合分波手段６ｂ側へ射出される。一方参照光Ｌ２ａの一部は、合分波手段６ｂ側へ漏洩して、漏洩参照光Ｌ２asとなり、参照光Ｌ２ｂの一部は合分波手段６ａ側へ漏洩して、漏洩参照光Ｌ２bsとなる。
【００６３】
このため、合分波手段６ａにおいては、反射光Ｌ３ａおよび参照光Ｌ２ａによる干渉光Ｌ４ａと同時に、漏洩反射光Ｌ３bsおよび漏洩参照光Ｌ２bsによる漏洩干渉光Ｌ４bsが生じる。また同様に、合分波手段６ｂにおいては、反射光Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ｂによる干渉光Ｌ４ｂと同時に、漏洩反射光Ｌ３asおよび漏洩参照光Ｌ２asによる漏洩干渉光Ｌ４asが生じる。
【００６４】
すなわち、干渉光検出手段４０ａには、干渉光Ｌ４ａと、漏洩干渉光Ｌ４bsとが入射し、干渉光検出手段４０ｂには、干渉光Ｌ４ｂと、漏洩干渉光Ｌ４asとが入射する。一方、光Ｌａおよび光Ｌｂは、図６（１）に示すようなタイミングで掃引が行われるため、図６（３）に示すように、干渉光検出手段４０ａには、干渉光Ｌ４ａと漏洩干渉光Ｌ４bsとは、異なるタイミングで入射する。また、また図６（４）に示すように、干渉光検出手段４０ｂには、干渉光Ｌ４ｂと漏洩干渉光Ｌ４asとは、異なるタイミングで入射する。
【００６５】
また、断層画像処理手段５０では、それぞれ光源１０ａ、１０ｂの波長掃引開始のトリガと同期をとり、干渉光検出手段４０ａの出力は、光源１０ａの掃引開始後の２．５ｍｓの間に検出した検出値を干渉信号ＩＳａとして認識し、干渉光検出手段４０ｂの出力は、光源１０ｂの掃引開始後の２．５ｍｓの間に検出した検出値を干渉信号ＩＳｂとして認識する。これにより、断層画像処理手段５０では、干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂを正確に認識することができる。
【００６６】
以上の説明から明らかなように、本実施の形態においては、光源１０ａから、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにおいて光が２方向へ分割される波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、光源１０ａのみから光が射出され、光源１０ｂから、この波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、光源１０ｂのみから光が射出されるので、干渉光検出手段４０ａが干渉光Ｌ４ａを検出している間に、漏洩干渉光Ｌ４bsが干渉光検出手段４０ａにおいて検出されることも、干渉光検出手段４０ｂが干渉光Ｌ４ｂを検出している間は、漏洩干渉光Ｌ４asが干渉光検出主手段４０ｂにおいて検出されることもない。このため、干渉光Ｌ４ａおよび干渉光Ｌ４ｂを正確に検出することができる。また、光源１０ａから波長1310nm以上の光が射出され、光源１０ｂから波長1290nm以下の光が射出されている間は、各光源から射出された光は、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにより波長分割され、それぞれの干渉光は干渉光検出手段４０ａおよび４０ｂで検出されるため、波長が異なる複数の光を同時に測定対象Ｓに照射しても、このとき生じた複数の干渉光による複数の干渉信号が混ざり合うことはなく、複数の干渉信号を光ごとに同時に得ることができるので、従来に比べて測定レートを向上させることができる。このため、広帯域で連続なスペクトルに渡る干渉信号を検出することができ、高速に高分解能の断層画像を取得することができる。
【００６７】
さらに、従来の複数の光源や複数の利得媒質を備えたものでは、干渉光検出手段に入射する光の波長が１つになるように同期をとって制御する必要があったが、本発明の光断層画像化装置によれば、このような制御は不要であり、装置を簡略化することができる。また、本発明の光断層画像化装置では、各光の波長帯域に応じて各干渉光検出手段を最適化した構成にすることができるため、各干渉光検出手段における検出精度を高め、取得する断層画像の分解能を向上させることができる。さらに、干渉光検出手段に用いる部品は、広帯域の光に対応する必要はなく、各光の波長帯域にのみ対応していればよいため、従来に比べて制約条件が緩和され、汎用的な部品が使用可能となり、装置構成が容易になる。
【００６８】
また、光源１０ａから射出されるレーザ光Ｌａの波長帯域Δλａ（1295nm〜1345nm）と、光源１０ｂから射出されるレーザ光Ｌｂの波長帯域Δλｂ（1255nm〜1305nm）の一部が重複しているため、干渉信号ＩＳａと干渉信号ＩＳｂを接続して、ひとつの干渉信号ＩＳ０を形成し、該干渉信号ＩＳ０に基づいて断層画像を生成することができ、より高分解能の断層画像を取得することができる。
【００６９】
次に、本発明の第２の実施形態にかかる光断層画像化装置２００について図７および図８を参照して説明する。図７は光断層画像化装置２００の概略構成図である。光断層画像化装置２００は、図１の光断層画像化装置１００と比較すると、光源ユニット２０の構成と、干渉光検出手段４１ａおよび４１ｂの構成が異なるものである。以下では、主にこの相違点について説明し、図７の光断層画像化装置２００において、図１の光断層画像化装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００７０】
光源ユニット２０の光源２０ａ、２０ｂの波長掃引の様子を図８（１）に示す。光源２０ａは、波長選択手段２１ａを有し、波長帯域Δλａ（1295nm〜1365nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、３．５ｍｓの間は光Ｌａを射出し、残りの１．５ｍｓの間は光を射出しない。光源１０ｂは、波長選択手段２１ｂを有し、波長帯域Δλｂ（1235nm〜1305nm ）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、３．５ｍｓの間は光Ｌｂを射出し、残りの１．５ｍｓの間は光を射出しない。また、光源１０ａにおける光Ｌａの掃引と、光源１０ｂにおける光Ｌｂの掃引は、同時に開始される。
【００７１】
干渉光検出手段４１ａは、波長掃引開始のトリガと同期をとり、掃引開始から２．７５ｍｓまでの間の検出結果のみを、断層画像処理手段５０へ出力し、他の時間の検出結果は廃棄する。また、干渉光検出手段４１ｂは、波長掃引開始のトリガと同期をとり、掃引開始後０．７５ｍｓから３．５ｍｓまでの間の検出結果のみを断層画像処理手段５０へ出力し、他の時間の検出結果は廃棄する。図８（２）は、光源２０ａ、２０ｂから射出される光Ｌａ、Ｌｂの光強度の時間変化を表す図であり、横軸は時間、縦軸は光強度である。図８（３）は干渉光検出手段４１ａから出力された干渉信号の強度変化であり、図８（４）は干渉光検出手段４１ｂから出力された干渉信号の強度変化であり、ともに図８（２）の時間軸と対応させて、理解を助けるために光ごとに分解して示している。
【００７２】
図１に示す光断層画像化装置１００と同様に、掃引開始後２．７５ｍｓから３．５ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４１ａには、干渉光Ｌ４ａに加え、漏洩干渉光Ｌ４bsも入射している（図６（３）参照）が、この間の出力は廃棄される。また、掃引開始から０．７５ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４１ｂには、干渉光Ｌ４ｂに加え、漏洩干渉光Ｌ４asも入射している（図６（４）参照）が、この間の出力も廃棄される。すなわち、光源２０ａから、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにおいて光が２方向へ分割される波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、干渉光検出手段４１ｂの検出結果は廃棄され、光源２０ｂから、この波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、干渉光検出手段４１ａの検出結果は廃棄される。
【００７３】
断層画像処理手段５０では、干渉光検出手段４０ａから入力された信号を干渉信号ＩＳａとして認識し、干渉光検出手段４０ｂから入力された信号を干渉信号ＩＳｂとして認識し、断層画像を生成する。
【００７４】
すなわち、干渉光検出手段４１ａおよび４１ｂが、光源２０ａまたは２０ｂの一方から、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにおいて光が２方向へ分割される波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、この一方の光源から射出されている光に基づいた干渉信号のみを検出することにより、漏洩干渉光が検出されることがなく、干渉光Ｌ４ａおよび干渉光Ｌ４ｂを正確に検出することができる。
【００７５】
次に、本発明の第３の実施形態にかかる光断層画像化装置２５０について図７および図９を参照して説明する。光断層画像化装置２５０は、図７の光断層画像化装置２００と比較すると、干渉光検出手段４０ａおよび４０ｂと、断層画像処理手段５５の構成が異なるにみであるため、図７に括弧付けで番号を付して、その概略構成図を示している。以下では、主にこの相違点について説明し、光断層画像化装置２５０において、光断層画像化装置２００と同様の構成については重複説明を省略する。
【００７６】
干渉光検出手段４０ａおよび干渉光検出手段４０ｂは、図１に示す光断層画像化装置１に用いられているものと同様の構成を有している。
【００７７】
断層画像処理手段５５は、波長掃引開始のトリガと同期をとり、干渉光検出手段４０ａの出力は、掃引開始から２．７５ｍｓまでの間の検出結果のみを、干渉信号ＩＳａとして認識し、また干渉光検出手段４０ｂの出力は掃引開始後０．７５ｍｓから３．５ｍｓまでの間の検出結果のみを干渉信号ＩＳｂとして認識し、断層画像を生成する。
【００７８】
図９（１）は、光源２０ａ、２０ｂから射出される光Ｌａ、Ｌｂの光強度の時間変化を表す図であり、横軸は時間、縦軸は光強度である。図９（２）は干渉光検出手段４0ａから出力された干渉信号の強度変化であり、図９（３）は干渉光検出手段４０ｂから出力された干渉信号の強度変化であり、ともに図９（２）の時間軸と対応させて、理解を助けるために光ごとに分解して示している。
【００７９】
図９からわかるように、掃引開始後２．７５ｍｓから３．５ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４０ａには、干渉光Ｌ４ａに加え、漏洩干渉光Ｌ４bsも入射している。また、掃引開始から０．７５ｍｓまでの間は、干渉光検出手段４０ｂには、干渉光Ｌ４ｂに加え、漏洩干渉光Ｌ４asも入射している。しかし、この間の信号は、断層画像処理手段５５では、干渉信号としては認識されない。すなわち、断層画像処理部５５は、光源２０ａから、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにおいて光が２方向へ分割される波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、光源２０ａから射出されている光に基づいた干渉信号のみを干渉信号として認識し、光源２０ｂから、この波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、光源２０ｂから射出されている光に基づいた干渉信号のみを干渉信号として認識する。
【００８０】
すなわち、断層画像処理手段が、光源２０ａまたは２０ｂの一方から、波長分割手段５ａおよび波長分割手段５ｂにおいて光が２方向へ分割される波長帯域（1290nm〜1310nm）の光が射出されている間は、この一方の光源から射出されている光に基づいた干渉信号のみを用いることにより、漏洩干渉光の影響を受けることなく、干渉信号ＩＳａおよびＩＳｂを正確に認識することができる。
【００８１】
次に、本発明の第４の実施形態にかかる光断層画像化装置３００について図１０を参照して説明する。図１０は光断層画像化装置３００の概略構成図である。光断層画像化装置３００は、マッハツェンダ型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置であるが、図１の光断層画像化装置１００と比較すると、光分割手段３および波長分割手段５ａおよび５ｂの代わりに、光分割手段３ａおよび３ｂと波長分割手段５を備えた点が基本的に異なる。以下では、主にこの相違点について説明し、図１０の光断層画像化装置３００において、図１の光断層画像化装置１００と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００８２】
光断層画像化装置３００は、波長帯域Δλａ(1000nm〜1100nm)内で波長が繰り返し掃引されるレーザ光Ｌａを射出する光源１０ａと、波長帯域Δλｂ(900nm〜1020nm)内で波長が繰り返し掃引されるレーザ光Ｌｂを射出する光源１０ｂとを有する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された光Ｌａ、Ｌｂをそれぞれ測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａ、測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割する光分割手段３ａ、３ｂと、測定光Ｌ１ａと測定光Ｌ１ｂとを合波し、該測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂが測定対象Ｓに照射されたときの測定対象Ｓからの反射光を反射光Ｌ３ａとＬ３ｂに波長分割する波長分割手段５と、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとをそれぞれ合波する合波手段６ａ、６ｂと、合波手段６ａにより反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａとが合波されたときに生ずる干渉光Ｌ４ａを干渉信号ＩＳａとし、合波手段６ｂにより反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとが合波されたときに生ずる干渉光Ｌ４ｂを干渉信号ＩＳｂとして各光ごとに検出する複数の干渉光検出手段４０ａ、４０ｂと、干渉光検出手段４０ａ、４０ｂにより検出された干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂを用いて測定対象Ｓの断層画像を取得する断層画像処理手段５０とを備えている。
【００８３】
なお、測定光Ｌ１ａ、参照光Ｌ２ａ、反射光Ｌ３ａ、干渉光Ｌ４ａは光Ｌａに基づくものであり、光Ｌａと同じ波長帯域の光である。また、測定光Ｌ１ｂ、参照光Ｌ２ｂ、反射光Ｌ３ｂ、干渉光Ｌ４ｂは光Ｌｂに基づくものであり、光Ｌｂと同じ波長帯域の光である。
【００８４】
光源ユニット１０の光源１０ａからは、波長帯域Δλａ(1000nm〜1100nm )内で波長が繰り返し掃引されるレーザ光Ｌａが射出され、光源１０ｂからは波長帯域Δλｂ(900nm〜1020nm )内で波長が繰り返し掃引されるレーザ光Ｌｂが射出される。半導体光増幅器１１ａおよび１１ｂは、例えば波長９００ｎｍ〜１１００ｎｍに発光帯域を持つＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ素子で構成されている。なお、光源１０ａは、波長帯域Δλａ（1000nm〜1100nm）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌａを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。光源１０ｂは、波長帯域Δλｂ（900nm〜1020nm）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌｂを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。また、光源１０ｂにおける光Ｌｂの掃引は、光源１０ａにおける光Ｌａの掃引よりも１ｍｓ遅れて開始される。
【００８５】
光分割手段３ａ、３ｂは、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段３ａは、光Ｌａを測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに光分割し、光分割手段３ｂは、光Ｌｂを測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割する。このとき、光分割手段３ａ、３ｂは、測定光：参照光＝９０：１０の割合で分割する。
【００８６】
光分割手段３ａとプローブ３０の間の光路、光分割手段３ｂとプローブ３０の間の光路には波長分割手段５が設けられている。
【００８７】
波長分割手段５は、設定された波長に応じて光を波長分割する機能を有し、たとえばＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：波長分割多重）カプラにより構成される。波長分割手段５は、光分割手段３ａ、３ｂ側からそれぞれ入射された測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを合波してプローブ３０側に射出する。また、プローブ３０側から入射した光の内、波長1020nm以上の光はサーキュレータ４ａ側へ射出し、波長1000nm以下の光はサーキュレータ４ｂ側へ射出する。さらに、波長帯域1000nm〜1020nmの光は、両方向へ射出する。具体的には、波長帯域1000nm〜1020nmの光は、サーキュレータ４ａ側へ約０〜１００％に変化する分割率で分割し、サーキュレータ４ｂ側へは、約１００〜０％に変化する分割率で分割するものである。このため、反射光Ｌ３ａの大部分はサーキュレータ４ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分はサーキュレータ４ｂ側へ射出される。一方反射光Ｌ３ａの一部(1000nm〜1020nmの光の一部)はサーキュレータ４ａ側へ射出され、漏洩反射光Ｌ３asとなる。また、反射光Ｌ３ｂの一部（1000nm〜1020nmの光の一部）はサーキュレータ４ｂ側へ射出され、漏洩反射光Ｌ３bsとなる。
【００８８】
反射光Ｌ３ａは合波手段６ａにおいて参照光Ｌ２ａと合波され、反射光Ｌ３ｂは合波手段６ｂにおいて参照光Ｌ２ｂと合波される。なお、光分割手段３ａから合波手段６ａまでの参照光Ｌ２ａの光路には透過型の光路長調整手段７ａが設けられ、光分割手段３ｂから合波手段６ｂまでの参照光Ｌ２ｂの光路には透過型の光路長調整手段７ｂが設けられている。光路長調整手段７ａ、７ｂは、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、それぞれ参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂの光路長を変更するものである。
【００８９】
干渉光検出手段４０ａ、４０ｂはそれぞれ、干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂをそれぞれ光電変換し、各光Ｌａ、Ｌｂの波長帯域Δλａ、Δλｂごとの複数の干渉信号ＩＳａ、ＩＳｂとして検出する機能を有している。また、干渉光検出手段４０ａはSi素子から形成され、干渉光検出手段４０ｂは、ＩｎＧａＡｓ素子から形成されている。
【００９０】
次に、光断層画像化装置３００の動作例について説明する。光源１０ａから波長帯域Δλａ（1000nm〜1100nm ）内で波長掃引された光Ｌａが射出され、光ファイバＦＢ１ａにより導波されて光分割手段３ａに入射する。光分割手段３ａにおいて光Ｌａは測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａに分割されて、測定光Ｌ１ａは光ファイバＦＢ２ａ側に射出され、参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ３ａ側に射出される。測定光Ｌ１ａは光ファイバＦＢ２ａにより導波されてサーキュレータ４ａを経由した後、光ファイバＦＢ４ａにより導波されて波長分割手段５に入射する。
【００９１】
一方、光源１０ｂからは、波長帯域Δλｂ（900nm〜1020nm ）内で波長掃引されたされた光Ｌｂが射出され、光ファイバＦＢ１ｂにより導波されて光分割手段３ｂに入射する。光分割手段３ｂにおいて光Ｌｂは測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂに分割されて、測定光Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ２ｂ側に射出され、参照光Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ３ｂ側に射出される。測定光Ｌ１ｂは光ファイバＦＢ２ｂにより導波されてサーキュレータ４ｂを経由した後、光ファイバＦＢ４ｂにより導波されて波長分割手段５に入射する。
【００９２】
波長分割手段５において、測定光Ｌ１ａと測定光Ｌ１ｂは合波されて、光ファイバＦＢ５により導波されて光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射し、プローブ３０により導波されて測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓの各深さ位置ｚにおいて反射した反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０に入射し、測定光と逆の経路を辿って波長分割手段５に入射する。
【００９３】
波長分割手段５では、反射光Ｌ３ａの大部分はサーキュレータ４ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分はサーキュレータ４ｂ側へ射出される。
【００９４】
光ファイバＦＢ４ａにより導波された反射光Ｌ３ａは、サーキュレータ４ａを経由した後、光ファイバＦＢ６ａにより導波されて合波手段６ａに入射する。一方、光分割手段３ａにより分割された参照光Ｌ２ａは、光ファイバＦＢ３ａの途中に設けられた光路長調整手段７ａにより光路長を変更された後、合波手段６ａに入射する。
【００９５】
合波手段６ａにおいて、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａが合波され、この合波により生じた干渉光Ｌ４ａは二分されて干渉光検出手段４０ａへ射出される。干渉光検出手段４０ａでは、干渉光Ｌ４ａがバランス検波されるとともに光電変換されて、干渉信号ＩＳａが生成され、断層画像処理手段５０へ出力される。
【００９６】
同様に、光ファイバＦＢ４ｂにより導波された反射光Ｌ３ｂは、サーキュレータ４ｂを経由した後、光ファイバＦＢ６ｂにより導波されて合波手段６ｂに入射する。一方、光分割手段３ｂにより分割された参照光Ｌ２ｂは、光ファイバＦＢ３ｂの途中に設けられた光路長調整手段７ｂにより光路長を変更された後、合波手段６ｂに入射する。
【００９７】
合波手段６ｂにおいて、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂが合波され、この合波により生じた干渉光Ｌ４ｂは二分されて干渉光検出手段４０ｂへ射出される。干渉光検出手段４０ｂでは、干渉光Ｌ４ｂがバランス検波されるとともに光電変換されて、干渉信号ＩＳｂが生成され、断層画像処理手段５０へ出力される。断層画像処理手段５０における構成および動作は、第１の実施形態のものと同様であるため、重複説明を省略する。
【００９８】
以下、漏洩反射光に関わる動作について説明する。前述したように、光源１０ａは、波長帯域Δλａ（1000nm〜1100nm）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌａを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。光源１０ｂは、波長帯域Δλｂ（900nm〜1020nm）内において、５ｍｓ間隔で波長掃引を行なう。なお、２．５ｍｓの間は光Ｌｂを射出し、残りの２．５ｍｓの間は光を射出しない。また、光源１０ｂにおける光Ｌｂの掃引は、光源１０ａにおける光Ｌａの掃引よりも１ｍｓ遅れて開始される。
【００９９】
光Ｌａの掃引波長帯域はλａ（1000nm〜1100nm）であり、光Ｌｂの掃引波長帯域はλｂ（900nm〜1020nm）であるため、波長分割手段５においては、反射光Ｌ３ａの大部分はサーキュレータ４ａ側へ射出され、反射光Ｌ３ｂの大部分はサーキュレータ４ｂ側へ射出される。一方反射光Ｌ３ａの一部（1000nm〜1020nmの光の一部）は、サーキュレータ４ｂ側へ漏洩して、漏洩反射光Ｌ３asとなり、反射光Ｌ３ｂの一部（1000nm〜1020nmの光の一部）はサーキュレータ４a側へ漏洩して、漏洩反射光Ｌ３bsとなる。すなわち、干渉光検出手段４０ａには、干渉光Ｌ４ａと、漏洩反射光Ｌ３bsとが入射し、干渉光検出手段４０ｂには、干渉光Ｌ４ｂと、漏洩反射光Ｌ３asとが入射する。一方、光Ｌａｂは光Ｌａより１ｍｓ遅れて掃引が開始されるため、干渉光検出手段４０ａが干渉光Ｌ４ａを検出している間は、漏洩反射光Ｌ３bsが干渉光検出主手段４０ａにおいて検出されることはない。また、干渉光検出手段４０ｂが干渉光Ｌ４ｂを検出している間は、漏洩反射光Ｌ３asが干渉光検出主手段４０ｂにおいて検出されることもない。このため、干渉光Ｌ４ａおよび干渉光Ｌ４ｂを正確に検出することができる。
【０１００】
次に、本発明の第５の実施形態にかかる光断層画像化装置４００について図１１および図１２を参照して説明する。図１１は光断層画像化装置４００の概略構成図である。光断層画像化装置４００は、フィゾー型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置であり、図１の光断層画像化装置１００のプローブ３０とは異なるプローブ４３０を用いている点が特徴である。以下では、主にこの特徴について説明し、図１１の光断層画像化装置４００において、前述の実施形態の光断層画像化装置と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【０１０１】
プローブ４３０は、図１２に示すように、測定対象Ｓ側の出射端部に光分割手段４３１が設けられており、光源ユニット１０からの光の一部を透過させて測定光とするとともに、残りの一部の光を反射して参照光とするように構成されている。図１２示す例では、光分割手段４３１としてハーフミラーを用いているが、ハーフミラーの代わりに、プローブ４３０の射出端面に入射光の一部を反射させる反射膜を施してもよい。あるいは、プローブ４３０の射出端面に膜を形成せず、射出端面を入射光の光軸と直交する平面として、この平面を光学研磨してオプティカルフラット面を形成し、射出端面における媒質の屈折率差（たとえばガラスと空気との屈折率差）により反射した光を参照光として用いるようにしてもよい。
【０１０２】
光断層画像化装置４００において、光源１０ａから射出して光ファイバＦＢ１ａにより導波された光Ｌａは、サーキュレータ４ａを経由し、光ファイバＦＢ４ａにより導波されて波長分割手段５に入射する。同様に、光源１０ｂから射出して光ファイバＦＢ１ｂにより導波された光Ｌｂは、サーキュレータ４ｂを経由し、光ファイバＦＢ４ｂにより導波されて波長分割手段５に入射する。
【０１０３】
波長分割手段５において光Ｌａと光Ｌｂは合波されて、光ファイバＦＢ５により導波されて光ロータリコネクタ３１を介してプローブ４３０に入射する。プローブ４３０の出射端部の光分割手段４３１において、光Ｌａ、Ｌｂの一部は透過して測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂとなり、残りの一部は反射されて参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとなる。測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは測定対象Ｓに照射されて、このときの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂはプローブ４３０および光ファイバＦＢ５により導波されて波長分割手段５に入射する。また、光分割手段４３１で反射された参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂもまたプローブ４３０および光ファイバＦＢ５により導波されて波長分割手段５に入射する。
【０１０４】
波長分割手段５に入射した反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは波長帯域に応じて分割され、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ４ａ側に射出され、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ４ｂ側に射出される。
【０１０５】
その後、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａはサーキュレータ４ａを経由して、光ファイバＦＢ４１ａにより導波されて光分割手段４０１ａに入射する。光分割手段４０１ａは例えば、分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段４０１ａに入射した光の約５０％の反射光Ｌ３ａおよび参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ４２ａ側に射出されてそのまま導波されて合波手段４ａに入射する。光分割手段４０１ａに入射した光の残りの約５０％の反射光Ｌ３ａおよび参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ４３ａ側に射出されて、途中の経路に設けられた光路長調整手段７ａにより光路長の変更を受けた後、合波手段４ａに入射する。
【０１０６】
合波手段４ａにおいて、光ファイバＦＢ４２ａにより導波された参照光Ｌ２ａと光ファイバＦＢ４３ａにより導波された反射光Ｌ３ａとによる干渉、あるいは光ファイバＦＢ４２ａにより導波された反射光Ｌ３ａと光ファイバＦＢ４３ａにより導波された参照光Ｌ２ａとによる干渉により干渉光Ｌ４ａが生じる。この干渉光Ｌ４ａは二分されて干渉光検出手段４０ａへ射出される。
【０１０７】
また、光ファイバＦＢ４ｂ側に射出された反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂについても、同様であり、これらの光はサーキュレータ４ｂを経由して、光ファイバＦＢ４１ｂにより導波されて光分割手段４０１ｂに入射する。光分割手段４０１ｂは例えば、分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段４０１ｂに入射した光の約５０％の反射光Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ４２ｂ側に射出されてそのまま導波されて合波手段４ｂに入射する。光分割手段４０１ｂに入射した光の残りの約５０％の反射光Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ４３ｂ側に射出されて、途中の経路に設けられた光路長調整手段７ｂにより光路長の変更を受けた後、合波手段４ｂに入射する。
【０１０８】
合波手段４ｂにおいて、光ファイバＦＢ４２ｂにより導波された参照光Ｌ２ｂと光ファイバＦＢ４３ｂにより導波された反射光Ｌ３ｂとによる干渉、あるいは光ファイバＦＢ４２ｂにより導波された反射光Ｌ３ｂと光ファイバＦＢ４３ｂにより導波された参照光Ｌ２ｂとによる干渉により干渉光Ｌ４ｂが生じる。この干渉光Ｌ４ｂは二分されて干渉光検出手段４０ｂへ射出される。
【０１０９】
以降の干渉光検出手段４０ａ、４０ｂ、断層画像処理手段５０における構成および動作は、第１の実施形態のものと同様であるため、重複説明を省略する。
【０１１０】
次に、本発明の第６の実施形態にかかる光断層画像化装置５００について図１３を参照して説明する。図１３は光断層画像化装置５００の概略構成図である。光断層画像化装置５００は、フィゾー型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置であるが、図１１の光断層画像化装置４００と比較すると、波長分割手段５の代わりの、合波手段２と波長分割手段５０５とを備えた点が基本的に異なる。以下では、主にこの相違点について説明し、図１３の光断層画像化装置５００において、前述の実施形態の光断層画像化装置と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【０１１１】
光断層画像化装置５００において、光源１０ａから射出して光ファイバＦＢ１ａにより導波された光Ｌａと、光源１０ｂから射出して光ファイバＦＢ１ｂにより導波された光Ｌｂとは、合波手段３０８に入射し、合波される。合波後の光Ｌａ、Ｌｂは、光ファイバＦＢ３１により導波されてサーキュレータ５０１を経由し、光ファイバＦＢ５１により導波されて光ロータリコネクタ３１を介してプローブ４３０に入射する。プローブ４３０の出射端部の光分割手段４３１において、光Ｌａ、Ｌｂは測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに分割される。測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは測定対象Ｓに照射されて、このときに反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂが生じる。反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂはプローブ４３０および光ファイバＦＢ５１により導波されてサーキュレータ５０１を経由し、波長分割手段５０５に入射する。
【０１１２】
波長分割手段５０５は、図１０に示した光断層画像化装置３００における波長分割手段５と同様の波長分割機能を有し、たとえばＷＤＭカプラにより構成される。波長分割手段５０５に入射した光のうち、反射光Ｌ３ａおよび参照光Ｌ２ａの大部分は光ファイバＦＢ４１ａ側に射出され、反射光Ｌ３ｂおよび参照光Ｌ２ｂの大部分は光ファイバＦＢ４１ｂ側に射出される。光ファイバＦＢ４１ａは光分割手段４０１ａに結合されており、光ファイバＦＢ４１ｂは光分割手段４０１ｂに結合されている。光分割手段４０１ａ、４０１ｂ以降の動作については第４の実施形態の場合と同様であるため説明を省略する。
【０１１３】
なお、上記の光断層画像化装置５００では、波長分割手段５０５の下流に干渉計を配置して、波長帯域ごとに光を分割した後、干渉させるようにしているが、変形例として、干渉した後で波長帯域ごとに光を分割して干渉光検出手段へ導くようにしてもよい。
【０１１４】
次に、本発明の第７の実施形態にかかる光断層画像化装置６００について図１４参照して説明する。図１４は光断層画像化装置６００の概略構成図である。光断層画像化装置６００は、マイケルソン型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置である。図１４の光断層画像化装置６００において、前述の実施形態の光断層画像化装置と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【０１１５】
光断層画像化装置６００において、光源１０ａから射出して光ファイバＦＢ１ａにより導波された光Ｌａは、サーキュレータ４ａを経由し、光ファイバＦＢ６１ａにより導波されて光分割手段６０３ａに入射する。光分割手段６０３ａは、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。なお、本実施形態における光分割手段６０３ａは、合波手段としても機能するものである。光分割手段６０３ａは、光Ｌａを測定光：参照光＝９０：１０の割合となるように測定光Ｌ１ａと参照光Ｌ２ａとに分割し、測定光Ｌ１ａを光ファイバＦＢ４ａ側へ射出し、参照光Ｌ２ａを光ファイバＦＢ６２ａ側へ射出する。光ファイバＦＢ４ａにより導波された測定光Ｌ１ａは、波長分割手段５に入射する。
【０１１６】
また、光源１０ｂから射出して光ファイバＦＢ１ｂにより導波された光Ｌｂは、サーキュレータ４ｂを経由し、光ファイバＦＢ６１ｂにより導波されて光分割手段６０３ｂに入射する。光分割手段６０３ｂは、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。なお、本実施形態における光分割手段６０３ｂは、合波手段としても機能するものである。光分割手段６０３ｂは、光Ｌｂを測定光：参照光＝９０：１０の割合となるように測定光Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ｂとに分割し、測定光Ｌ１ｂを光ファイバＦＢ４ｂ側へ射出し、参照光Ｌ２ｂを光ファイバＦＢ６２ｂ側へ射出する。光ファイバＦＢ４ｂにより導波された測定光Ｌ１ｂは、波長分割手段５に入射する。
【０１１７】
波長分割手段５において測定光Ｌ１ａと測定光Ｌ１ｂは合波されて、光ファイバＦＢ５により導波されて光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射し、プローブ３０により導波されて測定対象Ｓに照射される。このときの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０に入射し、測定光と逆の経路を辿って波長分割手段５に入射する。波長分割手段５において反射光Ｌ３ａと反射光Ｌ３ｂは分割されて、反射光Ｌ３ａは光ファイバＦＢ４ａ側に射出されて光分割手段６０３ａに入射し、反射光Ｌ３ｂは光ファイバＦＢ４ｂ側に射出されて光分割手段６０３ｂに入射する。
【０１１８】
一方、参照光Ｌ２ａは光ファイバＦＢ６２ａの端部に接続された反射型の光路長調整手段６２０ａにより光路長の変更を受けた後、再び光ファイバＦＢ６２ａにより導波されて光分割手段６０３ａに入射する。また、参照光Ｌ２ｂも光ファイバＦＢ６２ｂの端部に接続された反射型の光路長調整手段６２０ｂにより光路長の変更を受けた後、再び光ファイバＦＢ６２ｂにより導波されて光分割手段６０３ｂに入射する。
【０１１９】
光分割手段６０３ａにおいて、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａが合波されて、これらの干渉光Ｌ４ａが発生し、干渉光Ｌ４ａは光ファイバＦＢ６１ａにより導波されてサーキュレータ４ａを経由して光ファイバＦＢ６３ａにより導波されて光分割手段６０５ａに入射する。光分割手段６０５ａは、たとえば分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段６０５ａにおいて、干渉光Ｌ４ａは二分されて干渉光検出手段４０ａへ射出される。
【０１２０】
同様に、光分割手段６０３ｂにおいて、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂが合波されて、これらの干渉光Ｌ４ｂが発生し、干渉光Ｌ４ｂは光ファイバＦＢ６１ｂにより導波されてサーキュレータ４ｂを経由して光ファイバＦＢ６３ｂにより導波されて光分割手段６０５ｂに入射する。光分割手段６０５ｂは、たとえば分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段６０５ｂにおいて、干渉光Ｌ４ｂは二分されて干渉光検出手段４０ｂへ射出される。
【０１２１】
以降の干渉光検出手段４０ａ、４０ｂ、断層画像処理手段５０における構成および動作は、第１の実施形態のものと同様であるため、重複説明を省略する。
【０１２２】
次に、本発明の第８の実施形態にかかる光断層画像化装置７００について図１５を参照して説明する。図１５は光断層画像化装置７００の概略構成図である。光断層画像化装置７００は、マイケルソン型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置であるが、図１４の光断層画像化装置６００と比較すると、波長分割手段５の代わりに合波手段２と波長分割手段７０５が設けられている点が基本的に異なる。以下では、主にこの相違点について説明し、図１４の光断層画像化装置７００において、前述の実施形態の光断層画像化装置と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【０１２３】
光断層画像化装置７００において、光源１０ａから射出して光ファイバＦＢ１ａにより導波された光Ｌａと、光源１０ｂから射出して光ファイバＦＢ１ｂにより導波された光Ｌｂとは、波長分割手段５に入射し、合波される。合波後の光Ｌａ、Ｌｂは、光ファイバＦＢ３１により導波されてサーキュレータ５０１を経由し、光ファイバＦＢ７１により導波されて光分割手段７０３に入射する。
【０１２４】
光分割手段７０３は、例えば、分岐比９０：１０の２×２の光カプラから構成されている。なお、本実施形態における光分割手段７０３は、合波手段としても機能するものである。光分割手段７０３は、光Ｌａ、Ｌｂを測定光：参照光＝９０：１０の割合となるように測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに分割し、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを光ファイバＦＢ７２側へ射出し、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光ファイバＦＢ７３側へ射出する。
【０１２５】
測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射し、プローブ３０により導波されて測定対象Ｓに照射される。このときの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０に入射し、プローブ３０および光ファイバＦＢ７２に導波されて光分割手段７０３に入射する。
【０１２６】
一方、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ７３の端部に接続された反射型の光路長調整手段７２０により光路長の変更を受けた後、再び光ファイバＦＢ７３により導波されて光分割手段７０３に入射する。
【０１２７】
光分割手段７０３において、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが合波される。そして、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａの合波により干渉光Ｌ４ａが発生し、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの合波により干渉光Ｌ４ｂが発生する。このとき、光Ｌａ、Ｌｂは異なる光源から射出されているため、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ｂとの合波、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａとの合波により干渉光が発生することはない。
【０１２８】
干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂは光ファイバＦＢ７１により導波され、サーキュレータ５０１を経由して光ファイバＦＢ７４により導波されて波長分割手段７０５に入射する。
【０１２９】
波長分割手段７０５は図１に示す光断層画像化装置１における波長分割手段５の波長分割機能を備えたものであり、たとえばＷＤＭカプラにより構成される。波長分割手段７０５において、干渉光Ｌ４ａの大部分は光ファイバＦＢ７５ａ側に射出されて光分割手段７０１ａに入射し、干渉光Ｌ４ｂの大部分は光ファイバＦＢ７５ｂ側に射出されて光分割手段７０１ｂに入射する。光分割手段７０１ａ、７０１ｂはたとえば分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光分割手段７０１ａ、７０１ｂにおいて、干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂはそれぞれ二分されて干渉光検出手段４０ａ、４０ｂへ射出される。なお、波長分割手段は、本発明の波長分割手段として機能するものである。
【０１３０】
以降の干渉光検出手段４０ａ、４０ｂ、断層画像処理手段５０における構成および動作は、第１の実施形態のものと同様であるため、重複説明を省略する。
【０１３１】
次に、本発明の第９の実施形態にかかる光断層画像化装置８００について図１６を参照して説明する。図１６は光断層画像化装置８００の概略構成図である。光断層画像化装置８００は、マイケルソン型干渉計を用いたＳＳ−ＯＣＴ装置である。図１６の光断層画像化装置８００において、前述の実施形態の光断層画像化装置と同様の構成については同じ符号を付して重複説明を省略する。
【０１３２】
光断層画像化装置８００では、光断層画像化装置７００の光分割手段７０３に代わり、光分割手段８０３を用いている。光分割手段８０３は、例えば、分岐比５０：５０の２×２の光カプラから構成されている。光源１０ａ、１０ｂから射出した光Ｌａ、Ｌｂが合波手段２より合波されてサーキュレータ５０１経由後に光ファイバＦＢ７１により導波されるところまでは光断層画像化装置７００と同じである。
【０１３３】
その後、光Ｌａ、Ｌｂは光分割手段８０３に入射し、光分割手段８０３において測定光：参照光＝５０：５０の割合となるように測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂとに分割され、測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを光ファイバＦＢ７２側へ射出され、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを光ファイバＦＢ７３側へ射出される。
【０１３４】
測定光Ｌ１ａ、Ｌ１ｂは、光ロータリコネクタ３１を介してプローブ３０に入射し、プローブ３０により導波されて測定対象Ｓに照射される。このときの反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂがプローブ３０に入射し、プローブ３０および光ファイバＦＢ７２に導波されて光分割手段８０３に入射する。
【０１３５】
一方、参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂは光ファイバＦＢ７３の端部に接続された反射型の光路長調整手段７２０により光路長の変更を受けた後、再び光ファイバＦＢ７３により導波されて光分割手段８０３に入射する。
【０１３６】
光分割手段８０３において、反射光Ｌ３ａ、Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂが合波される。そして、反射光Ｌ３ａと参照光Ｌ２ａの合波により干渉光Ｌ４ａが発生し、反射光Ｌ３ｂと参照光Ｌ２ｂとの合波により干渉光Ｌ４ｂが発生する。干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂのうち約５０％は、光ファイバＦＢ８１側に射出され波長分割手段８０６に入射する。干渉光Ｌ４ａ、Ｌ４ｂのうち残りの約５０％は、光ファイバＦＢ７１側に射出され、サーキュレータ５０１を経由して光ファイバ８２により導波されて波長分割手段８０７に入射する。
【０１３７】
波長分割手段８０６、８０７は図９に示す光断層画像化装置３００における波長分割手段５の波長分割機能を備えたものであり、たとえばＷＤＭカプラから構成される。波長分割手段８０６は、干渉光Ｌ４ａの大部分を光ファイバＦＢ８３ａ側に射出し、干渉光Ｌ４ｂの大部分を光ファイバＦＢ８３ｂ側に射出する。波長分割手段８０７は、干渉光Ｌ４ａの大部分を光ファイバＦＢ８４ａ側に射出し、干渉光Ｌ４ｂの大部分を光ファイバＦＢ８４ｂ側に射出する。光ファイバＦＢ８３ａ、ＦＢ８４ａにより導波された干渉光Ｌ４ａは干渉光検出手段４０ａに入射する。光ファイバＦＢ８３ｂ、ＦＢ８４ｂにより導波された干渉光Ｌ４ｂは干渉光検出手段４０ｂに入射する。なお、波長分割手段８０６および８０７は、本発明の波長分割手段として機能するものである。
【０１３８】
以降の干渉光検出手段４０ａ、４０ｂ、断層画像処理手段５０における構成および動作は、第１の実施形態のものと同様であるため、重複説明を省略する。
【０１３９】
なお、光断層画像化装置８００のようにマイケルソン型干渉計を用いて分岐比５０：５０で測定光と参照光を分割する場合も、図１３に示す光断層画像化装置６００のように、波長分割手段５が干渉計よりも下流側に配置された構成も可能である。
【０１４０】
上記各実施の形態においては、光源ユニットから射出される光ＬａおよびＬｂの波長帯域は、一部重複している例を用いて説明を行なったが、これに限定されるものでなく、光ＬａおよびＬｂの波長帯域は離散しているものであってもよい。このような場合には、断像画像処理手段により、干渉光検出手段４０aにより光電変換された干渉信号ＩＳａと干渉光検出手段４０ｂにより光電変換された干渉信号ＩＳｂをそれぞれ周波数解析することにより、測定対象Ｓの各深さ位置における中間断層情報（反射率）ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を検出し、この中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）を用いて測定対象Ｓの断層画像を取得すればよい。具体的には、断層画像処理手段は、まず干渉信号ＩＳａを周波数解析することにより光束Ｌａに基づく中間断層情報ｒａ（ｚ）を検出し、干渉信号ＩＳｂを周波数解析することにより光束Ｌｂに基づく中間断層情報ｒｂ（ｚ）を検出し、各深さ位置Ｚでの中間断層情報ｒａ（ｚ）、ｒｂ（ｚ）の平均値ｒ（ｚ）＝（ｒａ（ｚ）＋ｒｂ（ｚ））／２を算出する。その後、この断層情報ｒ（ｚ）を用いて断層画像を生成すればよい。
【０１４１】
また、上記各実施の形態において、光Ｌａの波長帯域および光Ｌｂの波長帯域に応じて、干渉光検出手段４０ａおよび４０ｂの受光素子を、例えばＩｎＧａＡｓフォトダイオードやＳｉフォトダイオード等から選択して使用することができる。
【０１４２】
従来は、１個の光検出器で光源ユニットから射出される光の全波長域をカバーしなくてはならない装置構成であり、上記のような波長帯域λaおよび波長帯域λｂの光に対して使用可能なフォトダイオードは存在しなかったため、上記のようなλａおよびλｂの波長帯域の組合せで測定可能な装置は構成できなかった。しかし、本発明の光断層画像化装置によれば、光ごとに検出できるよう複数の干渉光検出手段を設けているため、上記のようなλａおよびλｂの波長帯域の組合せで測定することが可能になる。光源に用いられる半導体レーザの発光過程と、光検出器に用いられるフォトダイオードの受光過程は同じ原理に基づくことから、ある媒質からなる半導体レーザの発光帯域の光は、同じ媒質からなるフォトダイオードで検出可能である。従って、両者を対に使うことで、発光可能な全ての波長帯域をカバーして測定することができる。
【０１４３】
また、図１０、１１、１４に示すような複数の干渉計を有する光断層画像化装置の構成では、波長帯域Δλａの光が入射する干渉計のサーキュレータ４ａにはＢＩＧ（Ｂｉ３Ｆｅ５Ｏ１２）、波長帯域Δλｂの光が入射する干渉計のサーキュレータ４ｂにはＹＩＧ（Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２）を使用することが望ましい。従来では、１個のサーキュレータで光源ユニットから射出される光の全波長域をカバーしなくてはならない装置構成であったため、いずれかの波長域で吸収損失が大きく、光利用効率が大きく低下するという問題があった。しかし、図１０、１１、１４に示す光断層画像化装置によれば、光ごとに干渉計を設けているため、上記問題を解決することができる。
【０１４４】
あるいは、掃引波長帯域の中心波長が1.0μｍであった場合には、サーキュレータにはＴＧＧ（Ｔｂ３Ｇａ５Ｏ１２）を使用することが望ましい。サーキュレータに限らず、カプラ、もしくはダイクロイックミラー、ファイバなどにおいても、従来技術では使用波長全域に対応する必要があるのに対して、本発明の実施形態の光断層画像化装置では、各光のそれぞれの波長域に対応していればよいため、使用する光学部品の要求使用を緩和することができ、部品のコストを低減することができる。
【０１４５】
なお、本発明の光断層画像化装置は、上記波長帯域に限らず、測定対象Ｓの組成により使用する波長帯域を適宜変更することができる。たとえば測定対象Ｓとの相互作用が少ない波長帯域（例えば水の分散の影響の少ない１０００ｎｍ帯）の光と、測定対象との相互作用が大きい波長帯域（例えば８００ｎｍ帯）の光を合波することで、高分解能な断層画像情報を得ると共に、測定対象の吸収特性、分散特性、蛍光特性、などの分光情報を同時に測定することができる。
【０１４６】
本発明の光断層画像化装置を内視鏡に適用した場合、合波光源の光として、内視鏡に装備されているCCDの感度内の波長帯域、例えば中心波長850nmの光を用いれば、エーミング光として兼用することも可能であり、エーミング光源を別途設ける必要がなくなる。
【０１４７】
上記第１〜第９の実施形態の光断層画像化装置の光源ユニットから射出される２つの光は、異なる波長帯域を有するものである。従来、ＯＣＴ装置で使用される光源は、そのスペクトルがガウス形状であることが理想とされていた。ＴＤ−ＯＣＴ装置では、ガウス形状から外れたスペクトル形状を持つ光源を使用したときにはサイドローブが立つため、画像の分解能が悪化するという問題点があった。スペクトル信号を測定するＦＤ−ＯＣＴ計測では、光源スペクトルをあらかじめ測定し、そこから得られるフィルタ関数を干渉信号にかけることにより、ガウス形状のスペクトルであった場合に得られる信号に近づける処理が従来では行われている。しかし、断層画像を取得する深さ範囲に対応する光源スペクトルは連続である必要があり、例えば発光帯域の真ん中で光量がゼロとなる様な離散的なスペクトル波形においては適切な処理ができないとされていた。
【０１４８】
また、従来のＯＣＴ装置では、高分解能測定を実現するために光源の波長帯域が広いことが望まれていた。光源としては安価で小型なスーパルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、あるいは半導体光アンプ（ＳＯＡ）といった半導体光源が望ましいが、これらはその媒質の特性により利得帯域が限られるため、単体で連続的に１００ｎｍを超える帯域を実現するのは難しい。
【０１４９】
そこで、特許文献１に示すような複数の光源からの光を合波して波長帯域を広げる手法が考えられていた。このうち、複数の光源から射出される光を分岐比５０：５０のカプラを用いて合波する方法があるが、カプラで出力が双方の合計の半分になるために、光利用効率が悪くなってしまう。また、偏光ビームスプリッタを用いて合波する方法もあるが、この手法で合波できるのは２光までである。
【０１５０】
つまり、ＯＣＴ計測におけるフーリエ変換手法では、光源スペクトルが連続的であり広帯域である必要があったため、離散的な光Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０は断層画像を取得する光源としては従来のＯＣＴ用光源としては適さない、と考えられてきた。
【０１５１】
しかし、本発明の第1の実施形態において説明したように、広帯域な波長帯域ではなく異なる波長帯域を有する複数の光Ｌａ、Ｌｂを射出する光源ユニット１０を用いた場合であっても高分解能な断層画像を得ることができることがわかった。このため、上述のような特定の特性に限定された光源ユニットを用いる必要がなくなる。さらに、断層画像処理手段５０において波長が異なる２つの干渉光の反射強度から断層画像を生成するため、不連続なスペクトルの光源を用いた場合であってもサイドローブのない断層画像を取得することができ、高分解能の画像を得ることができる。
【０１５２】
また、異なる波長帯域を有する複数の光を用いて高分解能な断層画像を得ることができるため、多数の光を用いた高分解能のタイプと、少数の光を用いた安価な低分解能タイプとの切換が可能になり、要求に応じた測定が可能になる。
【０１５３】
なお、上記第１〜第８の実施形態および変形例の光断層画像化装置は全て、ＳＳ−ＯＣＴ装置であり、背景技術の項において述べたように、ＳＤ−ＯＣＴ装置に比べて、測定レートの点で有利である。具体的には例えば、波長帯域２００ｎｍ、波長分解能０．１ｎｍのＯＣＴ装置を考えた場合、高分解能、光画質の断層画像を得るためには、２０００点以上のデータ点数が必要であり、より正確なスペクトル形状を知るためには４０００点以上のデータ点数が望ましい。また、ＯＣＴ装置としては２次元断層画像を動画表示することが望ましく、例えば、測定波長帯域のデータ点数が２０００点、光軸と垂直な方向のライン数が１０００ラインの画像を繰り返しレート１０Ｈｚで表示する場合、データ読み出しレートは２０ＭＨｚが必要となる。
【０１５４】
前述のように、ＳＤ−ＯＣＴ装置において、データ点数を増加させるためにはディテクタの素子数を増加させることが必要である。ＯＣＴ装置における一般的な光源波長である近赤外域に受光感度を持つＩｎＧａＡｓ素子のディテクタアレイで現在入手可能なものとしては、素子数１０２４個（例えばＳｅｎｓｏｒｓ  Ｕｎｌｉｍｉｔｅｄ  Ｉｎｃ．，社製、型番ＳＵ−ＬＤＶ−１０２４ＬＥ）のものが挙げられるが、このようなものは高価である。データ点数を２０００点以上、または４０００点以上取得するには、高価な素子数１０２４個のディテクタアレイを最低２個、望ましくは４個以上接続して使用する必要がある。また、複数のディテクタアレイを接続する場合、高精度な位置調整が必要とされる。さらに、上記の素子数１０２４個のディテクタアレイと、素子数５１２個のディテクタアレイ（Ｓｅｎｓｏｒｓ  Ｕｎｌｉｍｉｔｅｄ  Ｉｎｃ．，社製、型番ＳＵ−ＬＤＶ−５１２ＬＤ）の仕様を比較すると、最大ラインレートが素子数５１２個のディテクタアレイでは１２８２０ｆｌａｍｅ／秒であるのに対し、素子数１０２４個のディテクタアレイでは４２６６ｆｌａｍｅ／秒であり、素子数が増加するに伴い、１ラインの読み出しレートは低下している。このような１ラインの読み出しレートの低下は、画像のフレームレートを低下させるという点で問題である。
【０１５５】
これに対して、ＳＳ−ＯＣＴ装置では、ディテクタのサンプリング間隔を増加させる事で、データ点数の増加は安価に実現できる。前述の例で言えば、光軸と垂直方向１０００ラインの画像を１０Ｈｚで表示する場合、データ点数が４０００点の場合でも４０ＭＨｚのサンプリングレートでデータを取得すれば良い。これは、フォトダイオード１素子と安価な電気回路で十分に実現可能なレベルである。
【０１５６】
また、測定光を広帯域化する場合、ＳＤ−ＯＣＴ装置では、干渉光検出手段におけるグレーティング等の波長分散素子、レンズ等の集光素子など光学設計の変更が必要であるが、ＳＳ−ＯＣＴ装置では、ＷＤＭカプラとディテクタを追加するだけで済むため、容易に実現できる。
【０１５７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、発明の要旨を変更しない限りにおいて、種々の変形が可能である。例えば、上記例では１つの利得媒質から１つの光が射出される例について説明したが、１つの利得媒質から波長が異なる複数の光が射出される多色光源を用いてもよい。この場合は、例えば、図１０、図１３、図１５、図１６に示す光断層画像化装置の光源ユニット１０を多色光源に置換すればよい。
【０１５８】
また、上記例では、説明を簡単にするために２つの光を用いた例について説明したが、３以上の光でもよい。ｎ個の光を用いる場合には、例えばｎ×１のＷＤＭカプラや複数個のＷＤＭカプラを用いることで構成可能である。図１７は、４つの波長掃引光源１〜４から射出される光を用いるｎ＝４の場合に、２つの２×１のＷＤＭカプラ１５、１６および１つの２×２のＷＤＭカプラ１７を用いて合波する構成例を示す。また、図１８は、４つの波長掃引光源１〜４から射出される光を用いるｎ＝４の場合に、１つの４×１のＷＤＭカプラ１８で合波する構成例を示す。
【０１５９】
または、特許文献３、特許文献４に記載された光源を一組とし、複数組の光源を合波する構成を採用してもよい。
【０１６０】
上記各実施形態では、光源ユニットとしてファイバリング型波長掃引光源を用いて例を挙げたが、その他の構成の波長掃引光源を用いてもよく、例えば波長選択手段として回折格子、ポリゴン、バンドパスフィルタ等、利得媒質として希土類ドープファイバ等を用いた波長走査光源も適用可能である。波長掃引は、連続的な掃引が好ましいが、不連続的な波長変化であってもよい。また各光の波長掃引時間は、互いに異なる時間であってもよい。
【０１６１】
また、上記実施形態では、光源ユニットから射出される光のスペクトルが略ガウス形状のものを例にとり説明したが、これに限定するものではなく、例えば波長に対して光強度が一定であるスペクトルであってもよい。
【０１６２】
ひとつの光源の発光波長域は、例示した波長幅に限る物ではないが、単一光源においてＯＣＴ計測が可能な所定の波長帯域以上である必要がある。所定の波長帯域として明確な境界値はないが、おおよそ分解能１ｍｍオーダより小さいシステムを想定しており、光の周波数帯域でおおよそ数１０ＧＨｚ以上のオーダである。
【０１６３】
また、上記実施形態では、光ファイバにより光を導波し、光カプラやＷＤＭカプラにより合分波する例を示しているが、ミラー、プリズム、ダイクロイックミラー、ダイクロイックプリズム等により空間的に合分波するバルク光学系で構成してもよい。波長分割、波長合波手段には、ＷＤＭカップラ、ダイクロイックミラーの他、回折格子を利用した構成でもよい。光ファイバプローブの代わりに、空間伝搬した光をガルバノミラーで走査する構成でも良い。
【０１６４】
また、上記実施形態では、測定対象から反射、もしくは後方散乱された光を測定する場合を例にとり説明したが、測定対象がガラスブロックや透明フイルムなどの透明媒体の場合、それらの面内屈折率分布、厚み分布、複屈折などを導出するために、反射光の代わりに透過光を測定することがある。そのような場合は、反射光の代わりに透過光を合波手段に導波して、この透過光と参照光を合波するようにすればよく、上記実施形態におけるその他の構成や方法はそのまま適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図２Ａ】図１の光源ユニットの波長掃引の様子を示す図
【図２Ｂ】は図１の光源ユニットから射出される光のスペクトルを示す図
【図３】図１の断層画像処理手段の一例を示すブロック図
【図４】図１の干渉光検出手段において検出される干渉光の一例を示すグラフ
【図５】図１の干渉光検出手段において検出される干渉光を周波数解析したときの各深さ位置の断層情報を示す図
【図６】本発明の第１の実施形態の動作を説明するための図
【図７】本発明の第２および第３の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成
【図８】本発明の第２の実施形態の動作を説明するための図
【図９】本発明の第３の実施形態の動作を説明するための図
【図１０】本発明の第４の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１１】本発明の第５の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１２】フィゾー型干渉計を説明するための図
【図１３】本発明の第６の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１４】本発明の第７の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１５】本発明の第８の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１６】本発明の第９の実施形態にかかる光断層画像化装置の概略構成図
【図１７】４つの光源からの光を合波する例を示す図
【図１８】４つの光源からの光を合波する別の例を示す図
【符号の説明】
【０１６６】
２      合波手段
３、３ａ、３ｂ      光分割手段
４、４ａ、４ｂ    サーキュレータ
５、５ａ、５ｂ    波長分割手段
６ａ、６ｂ    合分波手段
７、７ａ、７ｂ    光路長調整手段
１０、２０    光源ユニット
１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ    光源
３０、４３０    プローブ
４０ａ、４０ｂ    干渉光検出手段
５０、５５    断層画像処理手段
６０    表示装置
１００、２００、２５０、３００、４００    光断層画像化装置
５００、６００、７００、８００            光断層画像化装置
７０５、８０６、８０７    波長分割手段
ＩＳａ、ＩＳｂ    干渉信号
Ｌａ、Ｌｂ        光
Ｌ１ａ、Ｌ１ｂ    測定光
Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ    参照光
Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ    反射光
Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ    干渉光
Ｓ    測定対象
Δλａ、Δλｂ    波長帯域
【図１】
2008145188.tif 000003
【図２Ａ】
2008145188.tif 000004
【図２Ｂ】
2008145188.tif 000005
【図３】
2008145188.tif 000006
【図４】
2008145188.tif 000007
【図５】
2008145188.tif 000008
【図６】
2008145188.tif 000009
【図７】
2008145188.tif 000010
【図８】
2008145188.tif 000011
【図９】
2008145188.tif 000012
【図１０】
2008145188.tif 000013
【図１１】
2008145188.tif 000014
【図１２】
2008145188.tif 000015
【図１３】
2008145188.tif 000016
【図１４】
2008145188.tif 000017
【図１５】
2008145188.tif 000018
【図１６】
2008145188.tif 000019
【図１７】
2008145188.tif 000020
【図１８】
2008145188.tif 000021