(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波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毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段とを有し、
前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであり、
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうちから選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有す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】
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波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毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段とを有し、
前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであり、
前記個々の出力光の強度の集合を前記波数走査範囲毎に前記波数に対してフーリエ変換して得られる、前記一つの測定光が反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の深さ方向に特定した夫々の関数から、相互相関関数を合成し、
前記相互相関関数から、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうち選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、  夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有す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３】
前記一つの測定光とする手段と、前記信号光を分割する手段とが同一の手段であることを特徴とする請求項１又は２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】
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記個々の出力光の振幅の比に基づいて、
前記個々の出力光の強度を補正する手段を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項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】
前記断層像構築に与える影響を補正する手段が、
前記複数の可変波長光発生手段の夫々の波数走査範囲毎に、前記フーリエ変換のフーリエ核の位置座標を前記位置座標に夫々の前記相違を加えたものとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項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】
前記夫々の測定光、前記夫々の信号光、前記一つの測定光、前記夫々の参照光が走行する光学経路によって前記個々の出力光にもたらされる位相変化を求め、
前記複数の可変波長光発生手段の波数走査範囲毎の前記フーリエ変換が、当該フーリエ核の波数と位置座標の積を、前記積に夫々の前記位相変化を加えたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項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７】
請求項１〜６の何れか１項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における前記複数の可変波長光発生手段と、前記波長走査する制御手段と有してな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用の可変波長光発生装置。
【請求項８】
可変波数範囲が波数に対して0.2μｍ‐1以上であることを特徴とする請求項７記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置。
【請求項９】
前記可変波長光源の波数走査周期が、５ｍｓ以下であることを特徴とする請求項７又８記載のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置。
【請求項１０】
前記可変波長光源が、波数を離散的に切り替え可能であることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項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用の可変波長光発生装置。
【請求項１１】
前記可変波長光源が、可変波長レーザからなることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項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用の可変波長光発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー（ＯＣＴ）装置及びこれに用いる可変波長光発生装置に関するものである。即ち、この発明は、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関するものである。
【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（非特許文献１）。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（非特許文献１）。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、ＳＬＤのスペクトル幅で制限され１０μｍ程度でしかなかった。また、従来の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った。
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（特許文献１）、更に分解能を向上させるための新たな発明も行った（特許文献２）。
【０００３】
（２）本発明者等による新しいＯＣＴの詳細
本発明者等が発明した新しいＯＣＴは、可変波長光源を用いその出力光の波長を階段状に変化させて得られた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-domain-reflectometory −ＯＣＴ）と呼んでいる。従来のＯＣＴでは参照光路に配置した参照ミラーを機械的に走査することによって断層像を構築していたが、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法ではこの様な機械的走査が不要なので極めて高速の測定が可能になる。
【０００４】
以下、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の詳細について説明する。
（ａ）装置構成
図１２は、本発明者等が開発したＯＦＤＲ−ＯＣＴ法を利用した前眼部の断層像撮影装置である。
まず、超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ光発生装置（非特許文献１）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９０：１０）する方向性結合器等からなる第一のカプラ１１２の光受入口に光学的に接続する。
方向性結合器等からなる前記第一のカプラ１１２の一方側（分割割合９０％側）の光送出口は、光を二分割（例えば７０：３０）する方向性結合器等からなる主分割手段である第二のカプラ１１３の光受入口に光学的に接続している。
【０００５】
前記第二のカプラ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。この第二のカプラ１１３の他方側（分割割合３０％側）の光送出口は、光を二分割（例えば５０：５０）する方向性結合器等からなる合波手段である第三のカプラ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、上記第三のカプラ１１６の光受入口に光学的に接続している。また、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１３に示すような測定光照射手段に接続する。この測定光照射手段は、測定対象である眼２００によって測定光が反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段としても機能する。従って、以後、測定光照射／信号光捕捉手段と呼ぶ。
【０００６】
図１３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。
この測定光照射／信号光捕捉手段１４０は、細隙灯顕微鏡１５０からスリット光（細隙光）照射系を外して空いた空間に取り付ける。細隙灯顕微鏡１５０の位置合わせ機能を利用することによって、被検者の眼の所望の位置近くに測定光を誘導することができる。
図１２に示すように、前記第三のカプラ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第一の差動アンプ１１７の光受入口に光学的に接続している。第一の差動アンプ１１７のＬｏｇ出力部は、入力された信号強度の変動を補正演算する第二の差動アンプ１１８の入力部に電気的に接続している。
【０００７】
他方、前記第一のカプラ１１２の他方側（分割割合１０％側）の光送出口は、光検出器１１９の光受入口に光学的に接続している。光検出器１１９の出力部は、Ｌｏｇアンプ１２０の入力部に電気的に接続している。Ｌｏｇアンプ１２０のＬｏｇ出力部は、前記第二の差動アンプ１１８の入力部に電気的に接続している。
前記第二の差動アンプ１１８の出力部は、コヒーレンス干渉波形、すなわち、反射又は後方散乱強度分布を合成する演算制御装置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している。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を制御することができるようになっている。
【０００８】
（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（第二のカプラ１３で７０％に分割されたレーザ光）が反射又は後方散乱されて生じた信号光は、第三のカプラ１１６によって参照光（第二のカプラ１１３で３０％に分割された可変波長光）と合波され干渉する。
合波された光は直流成分と干渉成分の和であるが、第一の差動アンプ１１７はこの干渉成分のみを抽出する。下記式（１）は、測定対象が図１４の様に反射面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成分Ｉd（ｋi）の大きさ（差動アンプ１１７の二入力Ｉ+（ｋi）JＩ‐（ｋi）の差）を表したものである。
【数１】
0004677636.tif 000002
【０００９】
２Ｌは第二のカプラ１１３で分割され第三のカプラ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）に比例した出力（正確には、その対数）を生成し、第二の差動アンプ１１８は可変波長光発生装置１１１の出力の揺らぎを補正する。
【００１０】
図１４は、２Ｌ＝０となる位置から距離Ｄだけ離れた位置に、反射面が存在する場合を示している。反射面２０１で反射された光が２Ｌ＝０の位置まで戻るまでに走行する距離は２Ｄになるので、反射面の位置では２Ｌ＝２Ｄとなる。従って、反射面の位置に対応するＬの値はＤである。
【００１１】
断層像は、演算制御装置１２１によってＩd（ｋi）をフーリエ変換することによって合成される。以下に、断層像が構築される過程を説明する。
まず、Ｉd（ｋi）についてフーリエ余弦変換及びフーリエ正弦変換を行う。即ち、
【数２】
0004677636.tif 000003
を算出する。ここで、cos(ｋi×ｚ）及びsin(ｋi×ｚ）はフーリエ核であり、ｚは位置座標である。Ｎは可変波長光源１１の出射する波数の総数であり、波数間隔をΔｋ、波数走査の起点をｋ0＋Δｋとすると、ｋiは以下の式で表される。尚、ｉ＝１，２，…，Ｎである。
【数３】
0004677636.tif 000004
【００１２】
次に、算出したＹc（ｚ）及びＹs（ｚ）から下記Ｙt（ｚ）を求める。
【数４】
0004677636.tif 000005
このＹt2（ｚ）又はその平方根を取ったＹt（ｚ）が、測定対象の深さ方向に対する反射面（又は散乱面）の反射強度（又は後方散乱強度）の分布を示す。反射面が一つである本例の場合は、以下の式で表される反射分布強度が得られる。
【数５】
0004677636.tif 000006
【００１３】
ここでＢ（ｚ）は、以下の式で表され、ノイズフロアーの一部を形成する。
【数６】
0004677636.tif 000007
式（６）の第１項で
【数７】
0004677636.tif 000008
とおくと、第１項は
【数８】
0004677636.tif 000009
となる。この式は、ｘ＝０即ちｚ＝２Ｌで大きな値Ｎ2になりｚ＝２Ｌから離れると急激のゼロに近づく。同様に、第２項はｚ＝−２Ｌで大きな値Ｎ2になりｚ＝−２Ｌから離れると急激のゼロに近づく。即ち、この項は、折り返し像を生成する。
【００１４】
従って、ｘ＝ｚ／２を横軸にとり縦軸ｙにＹt2（２ｘ）をプロットすることにより、ｘ＝±Ｌでｙ＝Ｎz・Ｉr・Ｉsとなりそれ以外の位置では略０となる。
通常は、ｘ≦０には測定対象が存在しないように光路長を調整し、ｘ≧０に対してのみＹt2（２ｘ）をプロットする。従って、Ｙt2（２ｘ）をｘに対してプロットしても折り返し像は現れず、上記プロットにより反射（又は後方散乱）強度の深さ方向の分布を得ることができる。
【００１５】
以上の説明では波数が走査時間に対して階段状に変化する場合について説明したが、波数を時間に対して連続的に変化させるような光源を用いてもよい。干渉信号強度を測定するためのサンプリング時間を十分短くすれば理想的ではあるが、そうでなくても各サンプリング期間の中心波数ｋiとすれば近似した結果を得ることができる。
【００１６】
（３）ＯＦＤＲ−ＯＣＴ法の分解能向上
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、個々の可変波長光のスペクトルが集合して形成されるスペクトルの幅である。即ち、可変波長領域の幅である。）。ＳＬＤを光源とする従来のＯＣＴでスペクトル幅を広げようとすると、中心波長の異なる複数のＳＬＤの出力を合波することになる。しかし、例えば中心波長が異なる２つのＳＬＤの出力を合波するとそのスペクトル形状は双峰性になってしまい、ＯＣＴに適したＳＬＤ本来のガウシアン形状とは大きく異なってしまう。このため分解能はスペクトル幅に反比例しては減少せず、また得られる断層像にはゴーストが発生してしまうという問題点がある（特許文献２）。
【００１７】
これに対して、ＯＦＤＲ−ＯＣＴでは波長を走査して得られるスペクトルの形状は元々矩形なので、複数の可変波長光源を合波してもスペクトル形状は矩形のままなので何ら問題は生じない。
即ち複数の可変波長光源を一つずつ順番に波長走査してその出力を合波すれば、ＯＦＤＲ−ＯＣＴの空間分解能を容易に向上させることができる。
【００１８】
図１５はＯＦＤＲ−ＯＣＴの空間分解能を向上させるため、複数の可変波長光源を合波した高分解能用光源の概念図である。２４１は異なる可変波長範囲を波長走査する複数の可変波長光源であり、２４４はそれぞれの可変波長光源を順番に走査させるための制御回路である。２４２は、各々の可変波長光源の出力を合波するための光結合器である。
【００１９】
図１６は、二つの可変波長光源からなる高分解能用光源の出力スペクトルである。出力スペクトル中の領域１〜２はそれぞれの可変波長光源のスペクトルに由来するものであり、各々の可変波長光源のスペクトルを接続したものが高分解能用光源の出力スペクトルである。この図から明らかなように、高分解能用光源の出力スペクトルは矩形であり通常のＯＦＤＲ−ＯＣＴで用いられる単一の可変波長光源と形状において何ら異なる点はない。従って、従来のＯＣＴの様に複数の光源を合波するとスペクトル形状が変化してしまうことはなく、このことに起因したゴーストの発生等の弊害はない。
【００２０】
【特許文献１】特開２００５−１５６５４０号公報
【特許文献２】特願２００４−３３２７６４号
【特許文献３】特願２００５−１４６５０号
【非特許文献１】吉國  裕三，応用物理  第71巻  第11号（2002），ｐ1362〜1366
【非特許文献２】Takuji Amano, Hideaki Hiro-Oka, DongHak Choi, Hiroyuki Furukawa, Fumiyoshi Kano, Mituo Takeda, Motoi Nakanishi, Kimiya Shimizu, and Kohji Ohbayashi, APPLIED OPTICS, Vol.44, pp.808-816(2005).
【非特許文献３】S.H.Yun, G.J.Tearney, J.F.de Boer, and B.E.Bouma, OPTICS EXPRESS, No.23, pp.5614-5624(2004).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかし上記ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の高分解能用光源では、拡大された可変波長領域全体を走査するために必要な時間が、組み合わせた可変波長光源の数に比例して増加する。即ち、上記高分解能用光源には、分解能を向上させようとして可変波長領域を拡大すると測定速度が低下してしまうという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決する第１発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波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毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段とを有し、
前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであり、
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうちから選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする。
また、第２発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、
波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生手段と、
前記複数の可変波長光発生手段を同時に波長走査する制御手段と、
前記可変波長光発生手段の夫々の出力光を測定光と参照光に分割する夫々の手段と、
夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とする手段と、
前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する手段と、
前記信号光を分割する手段と、
前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波する夫々の手段と、
前記個々に合波する夫々の手段によって合波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毎に測定する夫々の手段と、
前記測定する夫々の手段によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する手段とを有し、
前記特定する手段が、前記個々の出力光の強度の集合を前記波数に対してフーリエ変換するものであり、
前記個々の出力光の強度の集合を前記波数走査範囲毎に前記波数に対してフーリエ変換して得られる、前記一つの測定光が反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の深さ方向に特定した夫々の関数から、相互相関関数を合成し、
前記相互相関関数から、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記測定光及び夫々の前記信号光が走行する光路長の和と、前記分割する夫々の手段から前記個々に合波する夫々の手段に至る夫々の前記参照光の光路長との、夫々の差を求め、
前記夫々の差のうち選択した一つに対するその他の前記夫々の差との相違に基づいて、 夫々の前記相違が断層像構築に与える影響を補正する手段を有することを特徴とする。
【００２４】
また、第３発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１又は第２発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
前記一つの測定光とする手段と、前記信号光を分割する手段とが同一の手段であることを特徴とする。
【００２６】
また、第４発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１〜第３発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
一つの反射面からなる測定対象を標準試料として予め求めておいた、前記個々の出力光の振幅の比に基づいて、
前記個々の出力光の強度を補正する手段を有することを特徴とする。
【００２９】
また、第５発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１〜第４発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
前記断層像構築に与える影響を補正する手段が、
前記複数の可変波長光発生手段の夫々の波数走査範囲毎に、前記フーリエ変換のフーリエ核の位置座標を前記位置座標に夫々の前記相違を加えたものとしたことを特徴とする。
【００３０】
また、第６発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置は、第１〜第５発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置において、
前記夫々の測定光、前記夫々の信号光、前記一つの測定光、前記夫々の参照光が走行する光学経路によって前記個々の出力光にもたらされる位相変化を求め、
前記複数の可変波長光発生手段の波数走査範囲毎の前記フーリエ変換が、当該フーリエ核の波数と位置座標の積を、前記積に夫々の前記位相変化を加えたものであることを特徴とする。
【００３３】
また、第７発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置は、第１〜第６発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置における前記複数の可変波長光発生手段と、前記波長走査する制御手段と有してなることを特徴とする。
【００３４】
また、第８発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置は、第７発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置において、
可変波数範囲が波数に対して0.2μｍ‐1以上であることを特徴とする。
【００３５】
また、第９発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置は、第７又は第８発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置において、
前記可変波長光源の波数走査周期が、５ｍｓ以下であることを特徴とする。
【００３６】
また、第１０発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置は、第７〜第９発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置において、
前記可変波長光源が、波数を離散的に切り替え可能であることを特徴とする。
【００３７】
また、第１１発明のオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置は、第７〜第１０発明の何れか１つのオプティカル・コヒーレンス・トモグラフィー装置用の可変波長光発生装置において、
前記可変波長光源が、可変波長レーザからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、空間分解能を上げるために可変波長光源の数を増やしても測定時間が増加しない。即ち、高分解能且つ高速のＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
（実施例１）
本発明は、高分解能かつ高速測定を可能とするＯＦＤＲ−ＯＣＴ用光源及びＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置に係るものである。本発明に係る光源及び装置を、高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ用光源及び高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置と呼ぶこととする。
まず、可変波長光源を二つ用いた場合の実施例について説明する。
【００４０】
（１）装置構成
図１は、本発明の実施例１に係る高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。図２は、図１に示す可変波長光源１，２の出射する光の波長変化を時間に対して表したものである。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射されてからの経過時間である。
【００４１】
図１に示すように、本実施例１の高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置は、同時に波長走査が可能であり且つ波数走査範囲の異なる複数の可変波長光発生装置２５と、可変波長光発生装置２５の夫々の出力光を測定光と参照光に分割するカプラ５，７と、夫々の前記測定光を合波して一つの測定光とするカプラ１３と、前記一つの測定光を測定対象に照射すると共に、前記一つの測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された信号光を捕捉する測定光照射系／信号光受光系２３と、前記信号光を分割する前記カプラ１３と、前記分割された信号光と夫々の前記参照光とを個々に合波するカプラ６，８と、カプラ６，８によって合波された個々の出力光の強度を可変波長光発生装置２５の波数毎に測定する差動増幅器１１，１２と、差動増幅器１１，１２によって前記波数毎に測定された前記個々の出力光の強度の集合から前記測定光が前記測定対象によって反射又は後方散乱された位置と反射又は後方散乱強度とを前記測定対象の奥行き方向に対して特定する演算制御装置２２とを有する構成となっている。
【００４２】
詳述すると、可変波長光発生装置２５を構成する可変波長光源１，２は、異なった波長領域を同時に波長走査（波数走査）するためのものである。各々の可変波長光源１，２は、図２の様に階段状に波長走査（波数走査）する。可変波長光源１，２の波長走査領域は必ずしも接している必要はないが、本実施例では、図２に示す様に各々の波長走査領域３，４は接している。また、波長間隔は、波数に変換した場合に等間隔になるように走査する。
【００４３】
図２の例では、波数間隔が2.6 ×10-4μｍ-1、一波数当たりの保持時間は１μｓである。また、可変波長光源１，２の波長走査範囲はそれぞれ1.530 〜1.570 μｍ及び1.570〜1.610μｍである。また、可変波長光源１，２の出力強度は、波数に拠らず一定値１０ｍＷである。
可変波長光源１，２は、例えば超周期構造回折格子分布反射半導体レーザ（非特許文献１）を用いる。この他、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、MG-Yレーザ）及びグレーティング・カプラ・リフレクタ・レーザ（Grating Coupler Sampled Reflector Laser、ＧＣＳＲレーザ）も用いることができる。
【００４４】
可変波長光源１は、方向性結合器からなるカプラ５，６、サーキュレータ９、及び差動増幅器１１と共に第一の干渉計を構成する。それぞれの構成要素は、光ファイバによって光学的に接続されている。また、可変波長光源２は、方向性結合器からなるカプラ７，８、サーキュレータ１０、及び差動増幅器１２と共に第二の干渉計を構成する。そして、第一の干渉計を構成するサーキュレータ９と第二の干渉計を構成するサーキュレータ１０のそれぞれの光受入／光送出口１４，１５は、方向性結合器からなるカプラ１３に接続され、その出力はコリメータレンズ２７、ガルバノミラー１５、対物レンズ１６からなる測定光照射系／信号光受光系２３に接続される。
【００４５】
差動増幅器１１，１２は、二つ入力の差に比例した電圧を出力するものであり、カプラ５，７の分割比は７０：３０（＝試料光路１７，１８側：参照光路１９，２０側）である。また、カプラ６，８の分割比は５０：５０である。尚、可変波長光源１，２の出力光の強度に揺らぎある場合には、差動増幅器１１，１２の出力を対数出力とすると共に従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴ（図１２）で用いていたカプラ１１２、光検出器１１９、Ｌｏｇアンプ１２０、差動アンプ１１８からなる補正回路を用いて、可変波長光源１，２の出力光の強度変動を補正することができる。可変波長光源１，２の出力光の強度が安定している場合には、この回路は不要である。以下の説明では、可変波長光源１，２の出力はそれぞれ波長に拠らず一定であるとして、上記補正回路が無い場合について説明することとする。
【００４６】
差動増幅器１１，１２の出力はＡ／Ｄコンバータ２１に入力され、その出力はコヒーレンス干渉波形、すなわち、反射又は後方散乱強度分布を合成する演算制御装置２２の入力部に電気的に接続している。演算制御装置２２は例えばコンピュータからなるものである。演算制御装置２２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。この演算制御装置２２は、入力された情報に基づいて前記可変波長光発生装置１，２及びガルバノミラー１５を制御することができるようになっている。
【００４７】
なお、ここで可変波長光発生装置２５について詳述すると、図３に示すように可変波長光発生装置２５は、波数走査範囲の異なる複数（図示例では２つ）の可変波長光源１，２と、可変波長光源１，２の波数を同時に走査する制御手段としての制御回路２６とを備えている。即ち、制御回路２６では、演算制御装置２２からの指令に基づき、可変波長光源１，２を同時に駆動する。その結果、可変波長光源１からは、カプラ５へ可変波長光１を出力し、同時に、可変波長光源２からは、カプラ７へ可変波長光２を出力する。即ち、可変波長光発生装置２５は、同時に波長走査が可能であり且つ波数走査範囲の異なる複数（図示例では２つ）の可変波長光発生手段を有する構成となっている。即ち、可変波長光源１，２は、制御回路２６に接続され、駆動されることにより、同時に波長走査可能となる。
【００４８】
なお、図３では制御回路２６が可変波長光源１，２を駆動する機能を有しているが、これに限定するものではなく、図４に示すように可変波長光源１，２のそれぞれを駆動する制御回路２６Ａ，２６Ｂと、演算制御装置２２からの指令に基づいて制御回路２６Ａ，２６Ｂに動作命令を与えることにより制御回路２６Ａ，２６Ｂによる可変波長光源１，２の駆動を同時に実行させる制御回路２６Ｃとに分けてもよい。更には、この制御回路２６Ｃの機能を演算制御装置２２が兼ねるようにしてもよい。
【００４９】
（２）動作方法
次に、この高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の動作方法について説明する。
第一の干渉計の波長可変光源１の出力（可変波長光１）は、カプラ５により分割され、試料光路１７と参照光路１９に送出される。参照光路１９に分割された参照光は、カプラ６の一方の入力端に入力される。試料光路１７に分割された測定光は、サーキュレータ９に入力され光受入／光送出口１４から送出されカプラ１３に入力される。カプラ１３に入力した測定光は、第二の干渉計の測定光と合波され、測定光照射系／信号光受光系２３を介して測定対象２４に照射される。測定対象２４内で反射又は後方散乱された信号は、測定光照射系／信号光受光系２３によって捕獲され、カプラ１３に送り返される。
カプラ１３は信号光を二分割し、その一方がサーキュレータ９の光受入／光送出口１４に送出する。サーキュレータ９に入力した信号光は、カプラ６の他方の入力端に送出される。カプラ６は信号光と参照光を合波し、光検出機能を有する差動増幅器１１に送出する。
【００５０】
同様に、第二の干渉計でも、可変波長光源２の出力（可変波長光２）を試料光路１８と参照光路２０に分割し、試料光路１８の測定光をカプラ１３で第一の干渉計の測定光と合波し、測定光照射系／信号光受光系２３を介して測定対象２４に照射する。測定対象２４内で反射又は後方散乱された信号光は、測定光照射系／信号光受光系２３によって捕獲された後、カプラ１３で二分割され、一方がサーキュレータ１０の光受入／光送出口１５に送出される。
【００５１】
差動増幅器１１，１２の出力は、Ａ／Ｄ変換器２１によってデジタル信号に変換された後、演算制御装置２２に入力される。演算制御装置２２は、差動増幅器１１，１２双方の出力をデジタル化した信号に基づき反射又は後方散乱強度分布を合成する。この操作を、測定位置を水平方向で少しづつ変化させながら、繰り返すことによって測定対象２４の断層像を構築する。
【００５２】
差動増幅器１１，１２のそれぞれの出力は、下記「（３）原理」の節に示す通り、それぞれ波長光源１，２が放射する光によって生じる夫々の干渉光の強度に比例する。しかし、第一及び第二の干渉計では、可変波長光源１，２の出力強度、差動増幅器１１，１２の量子効率・増幅率に相違があり、更に試料光路１７，１８と参照光路１９，２０の光路長も一致しないのが普通である。更には、第一及び第二の干渉計に戻ってくる信号光には、カプラ１３によって異なった位相変化が与えられる。従って、これらの場合、波長毎に得られる差動増幅器１１，１２の出力を、従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴと同じ手法で解析しても断層像を構築することはできない。
この為本発明ではこれらの場合、下記「（４）補正方法」に述べる手法により、これらの相違を補正して正確な断層像を得る。尚、以上の様な相違、不一致、位相変化がない場合には、これらの補正は不要である。
【００５３】
ところで、ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の自由空間における分解能は、以下の式で与えられる（非特許文献２）。
２．７８／Ｗk
ここで、Ｗkは各々の可変波長光源の出力を一つに合波した測定光のスペクトル幅である。この式に基づくと、全波数走査範囲が0.20μｍ-1（例えば、波長範囲（1530〜1610ｎｍ）以上、0.43μｍ-1（例えば、波長範囲1450〜1610ｎｍ）以上、10μｍ-1（例えば、波長範囲（1310〜1610ｎｍ）以上の場合には、分解能は生体中（屈折率1.38）で夫々10μｍ以下、4.7 μｍ以下、2.2 μｍ以下となる。実用化されているＯＣＴ装置の分解能は、１０μｍ以上なので、本発明によれば分解能の向上を図ることが可能である。
【００５４】
また、本発明の測定時間は、各々の可変波長光源が夫々の波数範囲全体を走査する時間によって決まる。この時間が５ｍｓ以下であれば、水平方向に１００点の位置で深さ方向の反射強度分布（又は、後方散乱強度）を測定しても５００ｍｓで測定が完了する。従って、静止困難である生体に対しても明瞭な断層像の測定が可能となる。更に、0.5 ｍｓ以下、0.05ｍｓ以下ならば、立体断層像や動画の撮影も可能になる。
【００５５】
（３）原理
第一の干渉計の出力について検討する。説明を簡単にするため、ここではカプラ１３が信号光に与える位相変化は無視する。
参照光と信号光を合波した干渉光の電界強度Ｅ1は以下の式で表される。
【数９】
0004677636.tif 000010
ここでＥr1は、可変波長光源１から参照光路１９へ分割された参照光の電界強度を表す。Ｅs1は、可変波長光源１から試料光路１７へ分割され試料２４によって反射（又は後方散乱）された信号光の強度を示す。一方Ｅs2は、第二の干渉計を構成する可変波長光源２から試料光路１８へ分割され試料２４によって反射（又は後方散乱）されてカプラ１３によって第一の干渉計の試料光路１７に入力した信号光の電界強度を表す。信号光の電界強度が、Ｅs1ではなくＥs1＋Ｅs2である点が従来のＯＦＤＲ−ＯＣＴと異なる。
【００５６】
第一の干渉計の干渉光の強度は、以下の様になる。
【数１０】
0004677636.tif 000011
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（９）の各項に時間平均したものである（以下、同じ）。
【００５７】
異なる光源からの光は互いに干渉しないので、右辺第５項と第６項はゼロになる。従って、（９）式は、
【数１１】
0004677636.tif 000012
となる。
【００５８】
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（９）の右辺第５項と第６項は有限の値をとり得るが、通常差動増幅器１１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。従って、第５項と第６項の値は殆ど零と考えて差し支えない。
第一の差動アンプ１１は、直流成分である右辺第１項、第２項、第３項はキャンセルし第４項の干渉成分のみ抽出する。従って、第一の差動アンプ１１の出力Ｖ1（ｋ1）は、以下の様になる。
【数１２】
0004677636.tif 000013
【００５９】
ここでｋ1及びω1は、波長可変光源１の波数及び角振動数である。ｌr1はカプラ５からカプラ６までの参照光路１９の光路長、ｌs1はカプラ５からカプラ６までの試料光路１７の光路長である。ｔは、時刻を示す。また２ｚ1（＝ｌs1−ｌr1）は試料光路１７と参照光路１９の光路長差である。Ａr1，Ａs1は、それぞれ参照光及び信号光の電界振幅である。尚ｊは、純虚数である。
以上の議論では、差動増幅器１１の量子効率・増幅率等は考慮していない。これらの影響等を代表する係数α1を導入すると、
【数１３】
0004677636.tif 000014
と表される。
【００６０】
第二の干渉計の差動増幅器１２の出力Ｖ2（ｋ2）についても同様に、
【数１４】
0004677636.tif 000015
と表される。ｋ2は可変波長光線２の出力光の波数であり、２ｚ2＝（ｌs2−ｌr2）は第２の干渉計の試料光路１８と参照光路２０の光路長差である。また、Ａr2，Ａs2は、それぞれ参照光及び信号光の電界振幅である。
【００６１】
即ち、差動増幅器１１及び１２は、可変波長光源１及び２がそれぞれ放射する光に基づく干渉信号を出力することになる。従って本実施例では、可変波長光源１，２を同時に波長走査させても、可変波長光源１の波長領域に対する干渉信号（式（１２））と可変波長光源２の波長領域に対する干渉信号（式（１３））とが独立して測定可能である。このため、可変波長光源の数は従来技術に比べて２倍（即ち可変波長範囲が２倍）になっているが、測定時間は従来の可変波長光源が一つの場合とかわらない。
【００６２】
式（１２）及び式（１３）を比較すると差動増幅器１１，１２の出力は、同一の測定対象に対して振幅（α1Ａr1Ａs1，α2Ａr2Ａs2）及び光路長差（ｚ1，ｚ2）が一致していないことが分かる。本発明では、以下の節に述べる通り振幅の相違は、標準試料によって求めた補正係数によって補正することができる。また、光路長差についても、次節に述べる通り、断層像を構築する際のフーリエ変換に修正を加えること等によって補正することができる。
【００６３】
以上の例では、カプラ１３が信号光に与える位相変化は無視した。しかし、現実にはカプラ１３によって位相変化が生じる場合の方が多い。この様の場合でも、この位相変化を適当な手段によって補正することが可能である。
【００６４】
（４）補正方法
（ａ）振幅の補正
まず、振幅の不一致を補正する方法について述べる。
測定対象２４の光反射率をＲ、可変波長光源１，２の放射光の電界強度をそれぞれＳ1，Ｓ2とすると、Ａr1，Ａs1，Ａr2，Ａs2は以下の様に表すことができる。
【数１５】
0004677636.tif 000016
ここで、κr12：κs12及びκr22：κs22は、それぞれカプラ５及びカプラ７の分割比を表す。
【００６５】
従って、式（１２）及び式（１３）は以下の様に変形できる。
【数１６】
0004677636.tif 000017
今、測定対象としてミラー（反射率Ｒ´）を選択し差動増幅器１１の出力を走査波数に対してプロットすると、反射面は一枚なので振幅Ｂ1が
【数１７】
0004677636.tif 000018
振動数が２ｚ1の余弦関数になる（図５の上図（ａ））。一方、差動増幅器１２の出力は振幅Ｂ2が、
【数１８】
0004677636.tif 000019
振動数が２ｚ2の余弦関数になる（図５の下図（ｂ））。
【００６６】
従って、差動増幅器１１の出力Ｂ1と差動増幅器１２の出力の振幅Ｂ2の比Ｋ（＝Ｂ1／Ｂ2）は、以下の様になる。
【数１９】
0004677636.tif 000020
この値は第一の干渉計と第二の干渉計の特性の相違に基づくものであり、測定対象の反射率には依存しない。従ってこの値Ｋ（以下、振幅補正係数と呼ぶ）を用いると、差動増幅器１２の出力Ｖ2（ｋ2）は以下のように補正をすることができる。
【数２０】
0004677636.tif 000021
ここでＣ＝α1・κr1・κs1・Ｓ12である。
【００６７】
一方式（１８）も、係数Ｃを用いると以下の様に表すことができる。
【数２１】
0004677636.tif 000022
以上の様に補正係数Ｋを予め求めておくことにより、第一及び第二の干渉計の特性の相違によって生じる両干渉計の干渉信号強度の相違は補正することができる。
【００６８】
（ｂ）光路長の補正
次に、光路長差（ｚ1，ｚ2）の相違を補正する方法について述べる。
光路長差を補正する方法には、２つの方法がある。
【００６９】
（ｂ−１）光路長を調整する方法
最も簡素な原理に基づく補正方法は、第一及び第二の干渉計の何れか一方又は双方に光路長の調整を可能とする部材を挿入し、双方の光路長差（２ｚ1，２ｚ2）を一致させることである。図６に光遅延器３１，３２を用いて光路長差を調整するようにした装置の例を示す。
光路長差の一致は、ミラーを標準試料として用いて光路長差２ｚ1，２ｚ2を実測することにより可能になる。即ち、標準試料として固定したミラーを用い、可変波長光源１，２を動作させて得られる差動増幅器１１，１２の出力を夫々式（２）〜（５）に基づいてデータ処理してｚ1，ｚ2を算出し、ｚ2とｚ1が一致する様に光遅延器３１，３２を調節すれば良い。
【００７０】
光路長差の調整は環境温度の影響を考慮する必要がある。干渉計を構成する部品のうち光ファイバはその長さが他の部品に比べて格段に大きいので、温度変化による伸縮の影響が顕著に現れる。従って装置温度が変化するとｚ1，ｚ2自体が変化してしまうので、予めｚ1，ｚ2を測定しておいても正確な補正はできない。特に、温度変化が試料光路と参照光路で異なっていると誤差は大きくなる。従って、装置温度が変化しやすい環境ではｚ1，ｚ2は適宜測定し、光路長の調整はこまめにすることが好ましい。
【００７１】
（ｂ−２）フーリエ変換に修正を加える方法
（ｉ）原理
上記（ｂ−１）の様に物理的に光路長差を一致できなくても、データ処理によって光路長差の相違を補正することができる。
従来技術の欄で述べた通り可変波長光源が一つの場合には、深さ方向の反射率分布（又は後方散乱分布）Ｙt2（ｚ）は、差動増幅器の出力Ｖ（ｋi）に基づいて以下の様にして求めることができる。
【００７２】
まず出力Ｖ（ｋi）から
【数２２】
0004677636.tif 000023
を算出し、得られた値に用いて以下の式に従ってＹt2（ｚ）を計算する。
【数２３】
0004677636.tif 000024
尚、ｚは深さ方向の位置座標であり、Ｎは可変波長光源の出射する波数の総数である。また、波数間隔をΔｋ、波数走査の起点をｋ0＋Δｋとした場合、ｋiは
【数２４】
0004677636.tif 000025
と定義される。但し、ｉ＝１，２，…，Ｎである。
【００７３】
データ処理による補正方法では、式（２３）〜（２５）に代えて以下の式を用いる。
【数２５】
0004677636.tif 000026
但し、δ＝２ｚ2−２ｚ1である。この値は試料の位置に拠らず一定の値になるので、ミラーを標準試料にして求めることができる。Ｖ2´（ｋi）はＶ2（ｋi）に振幅補正係数Ｋを乗じたものである。δを求めるためには、固定ミラーを試料として第一及び第二の干渉計を動作させて式（２）〜（５）に基づいてｚ1，ｚ2を測定しδ＝２ｚ2−２ｚ1を算出すればよい。また、Ｍは第１の可変波長光源１の出射する波数の総数であり、ＮはＭと第２の可変波長光源２の出射する波数の総数の和である。
【００７４】
反射率分布（又は後方散乱分布）Ｙt´2（ｚ）は、上記Ｙc´（ｚ）及びＹs´（ｚ）を用いて以下の式に基づいて算出される。
【数２６】
0004677636.tif 000027
この節の後半で導出するようにＹt´2（ｚ）の関数形は、次式で表される。
【数２７】
0004677636.tif 000028
この式の導出は、この節の後半で行う。
【００７５】
図７は、Ｙt´2（ｚ）をグラフ化した一例である。ここでＢ（ｚ）は、総てのｚに対して略ゼロとなる関数である。
ｚ≧０の領域では、試料からの反射光による鋭きピークが一つだけｚ＝２ｚ1の位置に現れる。一方、ｚ≦０の領域には、折り返し像がｚ＝−２ｚ2とｚ＝−２ｚ2−δに二つ現れる。しかし通常断層像の測定は、ｚ≦０には測定対象が存在しないように光路長を調整してから行われる。この場合折り返し像は、図７の様にｚ＜０にしか現れない。従って、ｚ≧０に対してＹt´2（ｚ）をプロットすることにより反射（又は後方散乱）強度の深さ方向の分布を得ることができる。尚、以上の議論では、−２ｚ2−δ≧０即ち
【数２８】
0004677636.tif 000029
と仮定した。また、横軸は光路長差の倍（２ｚ1）なので、実距離に直すのに２で割る必要がある点に留意する必要がある。
【００７６】
（ｉｉ）Ｙt´2（ｚ）の導出
最後に、式（３０）の導出過程の詳細を示す。
まず、式（２７）に式（２１）及び式（２２）を代入し、三角関数加法定理を用いて変形する。
【数２９】
0004677636.tif 000030
次に式（３１）を、オイラーの公式と関係式δ＝２ｚ2−２ｚ1を用いて変形する。
【数３０】
0004677636.tif 000031
この式では
【数３１】
0004677636.tif 000032
に関する項が、ｉ＝１からｉ＝Ｎまでの総和を取るよう纏められている。
尚、ｋi´＝（ｋ0＋Δｋ・Ｍ）＋Δｋ×ｉである。
【００７７】
更に、以下の関係式（３３）と式（２６）とを用いて式（３２）を変形する。
【数３２】
0004677636.tif 000033
従って、以下の様になる。
【数３３】
0004677636.tif 000034
この式を再度オイラーの公式を用いて変形する。
【数３４】
0004677636.tif 000035
となる。
【００７８】
同様にしてＹs´（ｚ）を求めると、以下のようになる。
【数３５】
0004677636.tif 000036
次に式（３５）及び式（３６）より、Ｙc´2（ｚ）とＹs´2（ｚ）を求める。
【数３６】
0004677636.tif 000037
右辺第１項から第３項は、特定のｚで大きな値をとり、そこから変位すると急激に減少し略ゼロとなる。例えば、第１項では、
【数３７】
0004677636.tif 000038
の部分がｚ＝２ｚ1でＮ2と大きな値をとり、そこから変位すると急激に０に近づく。
【数３８】
0004677636.tif 000039
は、周期２π／Δｋの周期関数であり、次の周期までの長い区間に亘り略ゼロに近い値となる。従って、第１項は、ｚ＝２ｚ1で
【数３９】
0004677636.tif 000040
と大きな値をとりそこから変位すると急激にゼロに近ずき、そのまま次の周期まで略ゼロに近い値をとる。
【００７９】
一方Ｂ1（ｚ）の項は、例えば
【数４０】
0004677636.tif 000041
の様に、総てのｚに対して略ゼロとなる様な関数を含む項を集めたものである。
【００８０】
同様に、
【数４１】
0004677636.tif 000042
となる。
Ｂ2（ｚ）はＢ1（ｚ）と同様、総てのｚに対して略ゼロとなる。
従って、
【数４２】
0004677636.tif 000043
となる。ここで、Ｂ（ｚ）＝Ｂ1（ｚ）＋Ｂ2（ｚ）である。
この式は、式（３０）に一致する。
【００８１】
（ｉｉｉ）標準ミラーに拠らないδの決定方法
δは、装置の環境温度によって大きな影響を受ける。干渉計を構成する光ファイバの長さは数ｍ〜数十ｍに及ぶので、僅かな温度変化による光ファイバの伸縮でも断層像の分解能（数μｍ）に比べると無視できない値である。従って装置温度が変化してしまうと、予めδ＝２ｚ2−２ｚ1を測定しておいても正確な補正ができなくなってしまう。特に、試料光路と参照光路で温度変化が異なっている場合、この問題は顕在化する。従って、装置温度が変化しやすい環境では、δ＝２ｚ2−２ｚ1を適宜測定しなおすことが必要になる。
【００８２】
しかし、標準ミラーを用いたδ＝２ｚ2−２ｚ1の測定は煩雑であり、装置温度が変化しやすい環境では断層像の構築が困難である。この様な困難性を回避するためには、標準ミラーを用いずにδ＝２ｚ2−２ｚ1を決定する方法が必要になる。以下に、その一例を示す。
【００８３】
この方法では予めδを測定しておくことはせず、断層像を撮影しようとしている試料から得られた干渉信号から直接δを算出する。
まず、第一及び第二の干渉計を同時に動作させて、測定したい試料からの干渉信号を得る。この測定結果から、式（２３）〜式（２５）を用いて第一の干渉計の出力に対する反射率分布Ｙ1t2（ｚ）及び第二の干渉計の出力に対する反射率分布Ｙ2t2（ｚ）を夫々算出する。次に、これらの関数に対する下記相互相関関数Ｃ（ｚ）を算出する。
【数４３】
0004677636.tif 000044
Ｚは変数である。ここで、Ｙ1t2（ｚ）及びＹ2t2（ｚ）はｚについての周期関数であり、上記式（３９−５１）の積分範囲を規定するＬはＹ1t2（ｚ）及びＹ2t2（ｚ）の周期である。この周期は、可変波長光源１，２の波数間隔によって定まる（非特許文献２）。可変波長光源１，２の波数間隔は同一なので、Ｙ1t2（ｚ）及びＹ2t2（ｔ）の周期は同じである。
【００８４】
両関数Ｙ1t2（２ｚ1），Ｙ2t2（２ｚ2）とも同一の測定対象に対する反射率分布であり、且つ（干渉信号の振幅の相違を無視すると）Ｙ1t2（２ｚ1）＝Ｙ2t2（２ｚ2）である。即ち、Ｙ1t2（ｚ）∝Ｙ2t2（ｚ＋δ）である。この式を式（３９−５１）に代入すると以下の様になる。
【数４４】
0004677636.tif 000045
上記相互相関関数が最大値となるときのＺの値をＺmaxとすると、相互相関関数の性質上δ＝Ｚmaxである。
【００８５】
即ち、測定対象の干渉信号を測定して相互相関関数Ｃ（Ｚ）を算出し、その最大値を与えるＺを求めればその瞬間における光路長差の相違δを得ることができる。このδを用いて、上記干渉信号から式（２７）〜（２９）を算出すれば断層像を構築することができる。
二次元的な断層像を構築するためには、測定光の照射位置を水平方向に僅かずつ変化させながら干渉信号を測定し夫々の位置で反射率分布を求める。δは測定光の照射位置毎に決定可能であるが、測定光の水平方向走査は極めて短時間に終了するので通常はどこか一点でδを決定すれば温度変化の影響を受けない。
【００８６】
この方法には相互相関関数Ｃ（Ｚ）を計算するために時間が余分にかかるという欠点があるが、標準ミラーの様には明瞭な単峰性の反射率分布が得られない試料に対しても適用できる。即ち、試料の性質やノイズのために明瞭に反射率分布の位置の差が求められない場合であっても、光路長差δを求めることができる。このため、測定対象自体の干渉信号から光路長差の相違δを求めることが可能になるのである。もちろん、この方法は標準ミラーを用いた光路長差の相違δの決定にも適用できる。
【００８７】
（ｃ）カプラで発生する位相の補正
（ｃ−１）カプラの具体例
方向性結合器は３ｄＢカプラとして良く用いらるが、入力に対して位相差を付けた上で合波する特性がある。図８は、方向性結合器からなる３ｄＢカプラの概略図である。入力をＡ0，Ｂ0とすると、出力Ａ，Ｂは以下の様に表すことができる。
【数４５】
0004677636.tif 000046
この３ｄＢカプラを測定光を合波するためのカプラ１３として用いるためには、入力ポート６１，６２を入力口とし、出力ポート６３，６４の何れか一方を出力口とすればよい。
【００８８】
以下、入力ポート６１，６２を入力口、出力ポート６３を出力口とした場合を例として説明する。この場合式（３９−１）から明らかなように、出力光Ａは、Ａ0及びＢ0に夫々０及び−π／２の位相変化を与えた上で合波したものになる。尚、式（３９−１）の右辺が
【数４６】
0004677636.tif 000047
で除されているのは、出力ポート６４にも入力光は分割されるためである。
【００８９】
（ｃ−２）信号光に生じる位相変化
次に、この様なカプラによって信号光に生じる位相変化について説明する。
上述の様に、第一の干渉計からの測定光をＡ0、第二の干渉計からの測定光をＢ0とすると、カプラ１３の出力光は式（３９−１）で表される。次に、３ｄＢカプラから試料までの光路長をＬ´、試料の反射率又は後方散乱率をＲとすると、試料によって反射又は後方散乱されてカプラ１３に戻ってくる信号光は
【数４７】
0004677636.tif 000048
となる。この入力はカプラ１３を構成する３ｄＢカプラの出力ポート６３に入力する。ところで、３ｄＢカプラの特性は入出力を逆転しても同じ式で表すことができる。従って、カプラ１３が第一の干渉計に戻す信号光Ｅs1は、式（３９−１）において
【数４８】
0004677636.tif 000049
とすることによって得られる。尚、ここで矢印は代入することを意味するものとする。従って、
【数４９】
0004677636.tif 000050
となる。
ｅj2kiL´は、カプラ１３を出射した光が試料２４によって反射（又は後方散乱）されて戻って来るまでに生じる位相変化を表す。従って式（３９−３）から明らかな様に、３ｄＢカプラは、第一の干渉計からの測定光Ａ0には位相変化を生じさせないが、第二の干渉計からの測定光Ｂ0には−π／２の位相変化をもたらす。
【００９０】
同様に、第二の干渉計に再入力する信号光Ｅs2は、
【数５０】
0004677636.tif 000051
となる。従って、３ｄＢカプラは、第一の干渉計からの測定光Ａ0には−π／２の位相変化を、第二の干渉計からの測定光Ｂ0には−πの位相変化をもたらす。
【００９１】
（ｃ−３）干渉信号に及ぼす影響
この様な位相変化が干渉信号に及ぼす影響を、図１に示したような装置構成を例にとり説明する。カプラ１３は図８の様な３ｄＢカプラであるとし、入力ポート６１，６２は夫々サーキュレータ９，１０の入出力口１４，１５に光学的接続され、出力ポート６３はコリメータレンズ２７に光学的に接続されているとする。
【００９２】
この様な場合第一の干渉計の出力は、カプラ１３による位相変化の影響は受けない。第一の干渉計は、式（３９−３）で表される信号光と波長光源１の出力光を分割して得られる参照光とを干渉させる。この信号光には式（３９−３）に表すように、波長光源１に基づく成分Ａ0と可変波長光源２に基づく成分
【数５１】
0004677636.tif 000052
が併存する。しかし、「（３）原理」で述べた通り、可変波長光源１の出力光を分割して得られる参照光は、可変波長光源１に起因する成分Ａ0のみと干渉する。一方、可変波長光源１に起因する成分Ａ0は、カプラ１３によって位相変化を受けない。従って、第一の干渉計の出力は、以下の様になる。
【数５２】
0004677636.tif 000053
【００９３】
即ちカプラ１３が第一の干渉計に及ぼす影響は、干渉光Ｖ1（ｋ1）の強度を１／２にするだけである。尚、各変数の意味は式（１１）と同じである。
一方、第二の干渉計では、可変波長光源２に起因する成分Ｂ0は上述の通りカプラ１３によって位相変化−πを受ける。従って、干渉光Ｖ2（ｋ2）は
【数５３】
0004677636.tif 000054
となる。各変数の意味は、式（１３）と同じである。この式から明らかなように、カプラ１３が第二の干渉計に及ぼす影響は、干渉光Ｖ2（ｋ2）の強度を１／２にすると伴に位相を−πシフトさせる。
【００９４】
（ｃ−４）反射率分布の計測値に及ぼす影響
（ｉ）位相変化量の一般化
この様な位相変化が、深さ方向の反射率分布（又は後方散乱率分布）Ｙt´2（ｚ）にどの様な影響を及ぼすのかを検討する。説明を一般化するため、カプラ１３を往復することによって生じる可変波長光源２に由来する信号光の位相変化量をφとする。カプラ１３として方向性結合器からなる３ｄＢカプラを用いた場合には、「（ｃ−３）干渉信号に及ぼす影響」で述べた通りφ＝−πとなる。
【００９５】
（ｉｉ）Ｙc´（ｚ）の導出
まず、Ｙc´（ｚ）を導出する。まずカプラ１３による位相変化量φを考慮して、式（３１）を変形する。
【数５４】
0004677636.tif 000055
但し、
【数５５】
0004677636.tif 000056
である。
δ＝２ｚ2−２ｚ1なる関係を用いて、式（３９−６）を変形する。
【数５６】
0004677636.tif 000057
【００９６】
式（３９−８−１）は、以下の様な関係式を用いて変形できる。
【数５７】
0004677636.tif 000058
まず、この関係式を導く。
【数５８】
0004677636.tif 000059
ここで、式（３３）を用いる。
【数５９】
0004677636.tif 000060
従って、式（３９−９）が導けた。この式を用いて、式（３９−８−１）を変形する。
【数６０】
0004677636.tif 000061
【００９７】
式（３９−１２）で表される反射率分布Ｙc´（ｚ）は、ｚ＝−２ｚ1，２ｚ1，−δ−２ｚ2で大きな値をとりそこから離れると急激にゼロに近づく。一方ＯＦＤＲ−ＯＣＴの測定では、ｚ1＞０及びｚ2＞０となるように測定対象を配置して折り返し像が発生しないようにする。従ってδ＋２ｚ2＞０即ち
【数６１】
0004677636.tif 000062
の場合、Ｙc´（ｚ）は、ｚ＞０の領域ではｚ＝２ｚ1を除いては略ゼロとなる。従って、この様な場合には式（３９−１２）はｚ＞０では以下の様に表すことができる。
【数６２】
0004677636.tif 000063
ここでＡ（ｚ）は、式（３９−１２）においてｚ＞０において略ゼロとなる項を集めたものである。
【００９８】
式（３９−１３）は、更に以下の様に変形できる。
【数６３】
0004677636.tif 000064
【００９９】
この式は更に以下のように変形できる。
【数６４】
0004677636.tif 000065
【０１００】
この式は、更に以下のように変形できる。
【数６５】
0004677636.tif 000066
【０１０１】
（ｉｉｉ）Ｙs´（ｚ）の導出
次に、Ｙs´（ｚ）を導出する。
【数６６】
0004677636.tif 000067
但し、
【数６７】
0004677636.tif 000068
である。
δ＝２ｚ2−２ｚ1なる関係を用いて、式（３９−６）を変形する。
【数６８】
0004677636.tif 000069
【０１０２】
ところで、（３９−１７）は以下の様な関係式を用いて変形できる。
【数６９】
0004677636.tif 000070
まず、この関係式を導く。
【数７０】
0004677636.tif 000071
ここで、式（３３）を用いる。
【数７１】
0004677636.tif 000072
従って、式（３９−１８）が導けた。この式を用いて、式（３９−８−１７）を変形する。
【数７２】
0004677636.tif 000073
【０１０３】
式（３９−２１）で表される反射率分布Ｙs´（ｚ）は、ｚ＝２ｚ1，−２ｚ1，−δ−２ｚ2で大きな値をとりそこから離れると急激にゼロに近づく。一方ＯＦＤＲ−ＯＣＴの測定では、ｚ1＞０及びｚ2＞０となるように測定対象を配置して折り返し像が発生しないようにする。従って、δ＋２ｚ2＞０即ち
【数７３】
0004677636.tif 000074
であれば、ｚ＞０の領域にはｚ＝２ｚ1以外の位置では略ゼロとなる。従って、この様な場合には、式（３９−２１）はｚ＞０では以下の様に表すことができる。
【数７４】
0004677636.tif 000075
ここでＣ（ｚ）は、式（３９−２１）においてｚ＞０において略ゼロとなる項を集めたものである。
【０１０４】
式（３９−２２）は、更に以下の様に変形できる。
【数７５】
0004677636.tif 000076
【０１０５】
この式は更に以下のように変形できる。
【数７６】
0004677636.tif 000077
【０１０６】
この式は、更に以下のように変形できる。
【数７７】
0004677636.tif 000078
【０１０７】
（ｉｖ）Ｙt´2（ｚ）の導出
最後にＹt´2（ｚ）を導出する。ここで、式（３９−１３−１）及び式（３９−２３）を用いる。
【数７８】
0004677636.tif 000079
ここでＤ（ｚ）は、ｚ＞０において略ゼロとなる項を集めたものである。
即ち、
【数７９】
0004677636.tif 000080
となる。
【０１０８】
式（３９−２４）の右辺第１項は、カプラ１３による位相変化がない場合における反射率分布関数と同一である。右辺第２項が、位相変化の影響を表す項である。φ＝０，±２π…の場合、第２項はゼロとなり、反射率分布関数は影響を受けないので正確な反射率分布が得られる。φ≠０，±２π…の場合には反射率分布関数は変形を受ける。しかし、第２項は第１項と同様ｚ＝２ｚ1以外では略ゼロとなるので、ｚ＝２ｚ1において第２項が第１項に比べてあまり大きくなければ位相補正をしなくても断層像の構築は可能である。
【０１０９】
しかし、φ＝π，±３π，…かつＮ＝２Ｍの場合には、ｚ＝２ｚ1において第２項が第１項と等しくなってしまいＹt´2（２ｚ1）＝０となる。従って、以下の様な位相補正をすることが好ましい。
【０１１０】
（ｃ−５）位相補正１
カプラ１３による位相変化φを補正するためには、Ｙc´（ｚ），Ｙs´（ｚ）の計算式を以下の様に修正すればよい。
【数８０】
0004677636.tif 000081
【０１１１】
以上の式で補正が可能な理由を、以下に説明する。まず式（３９−２５）を変形する。
尚、カプラ１３以外の光学部材によって位相変化φがもたらされた場合であっても同様に補正することができる。複数の光学部材が位相変化をもたらす場合には、位相変化φとしては、これらの光学部材によって信号光及び参照光に生じた位相変化の差、即ち合波後の干渉光に生じる位相変化を用いればよい。
【数８１】
0004677636.tif 000082
但し、δ＝２ｚ2−２ｚ1，ｋi＝ｋ0＋Δｋ×ｉ，ｋi´＝（ｋ0＋Δｋ×Ｍ）＋Δｋ×ｉであり、
【数８２】
0004677636.tif 000083
とする。Ｅ（ｚ）は、ｚ＞０で略ゼロとなる関数である。
【０１１２】
次に、式（３９−２６）を変形する。
【数８３】
0004677636.tif 000084
但し、δ＝２ｚ2−２ｚ1，ｋi＝ｋ0＋Δｋ×ｉ，ｋi´＝（ｋ0＋Δｋ×Ｍ）＋Δｋ×ｉであり、
【数８４】
0004677636.tif 000085
とする。Ｆ（ｚ）は、ｚ＞０で略ゼロとなる関数である。
【０１１３】
最後に、Ｙt″2（ｚ）＝Ｙc″2（ｚ）＋Ｙs″2（ｚ）を求める。式（３９−２７）、式
（３９−２８）より、
【数８５】
0004677636.tif 000086
但し、
【数８６】
0004677636.tif 000087
とし、Ｇ（ｚ）はｚ＞０で略ゼロとなる関数である。
このＧ（ｚ）は、ｚ−２ｚ1で大きな値をとりそれ以外では略ゼロとなる。即ち、式（３３−３５）、式（３３−３６）を用いてカプラ１３による位相変化を補正することができる。
【０１１４】
（ｃ−６）位相補正２
カプラ１３による位相変化は、以上の様な数値処理によっても補正できるが図９の様に差参照光路１９，２０に位相補償回路７１を用いることによっても補正できる。位相補償回路７１を設けることにより参照光路は測定光照射系に類似した構成となり、試料２４の代わりに反射ミラー７２を配置する点で相違する。この位相補償回路７１は、参照光光路１９，２０側に設けたサーキュレータ９Ａ，１０Ａ、カプラ１３Ａ、コリメータレンズ１４Ａ、ガルバノミラー１５Ａ、対物レンズ１６Ａ及び反射ミラー７２を有する構成であり、参照光に対しても信号光と同じ位相変化を生じさせる。
【０１１５】
この図９の回路の第二の干渉計７３の信号光Ｅs2及び参照光Ｅr2は、夫々以下の様に表すことができる。
【数８７】
0004677636.tif 000088
従って、差動増幅器１２の出力は以下の様になる。
【数８８】
0004677636.tif 000089
【０１１６】
この式は、カプラ１３によって信号光に与えられる位相変化が、位相補償回路７１によって参照光に与えられる位相変化によって相殺されることを示している。即ち、第二の干渉計７３の出力は、位相補償回路７１によって補償される。第一の干渉計７４の出力も同様にカプラ１３による位相変化が相殺されるので、各々の干渉計の光路長差を補正すれば特別なデータ処理をすることなく深さ方向の反射率分布（又は後方散乱分布）を構築することができる。
【０１１７】
尚、方向性結合器からなる３ｄＢカプラの様に第一の干渉計の信号光には位相変化を付与しないカプラを使用する場合には、第一の干渉計の参照光路は必ずしも位相補償光路に接続する必要はない。
【０１１８】
（実施例２）
次に、波長走査範囲の互いに異なる波長可変光源を３つ以上用いた場合の実施例を示す。説明を一般化するため、可変波長光源の数はＫ（３以上の整数）とする。
【０１１９】
（１）装置構成
図１０に本実施例に用いる装置の概略図を示す。装置構成は実施例１の場合とは基本的には同じであり、Ｋ台の干渉計からなっている点と夫々の干渉計の測定光を束ねるカプラ４２の入力ポートがＫ個である点で相違する。
この様なカプラを以下Ｋ：１カプラと呼ぶことにするが、多モード導波路を用いて簡単に構成することができる。また、２：１カプラ５１を、図１１（ａ）の様に複数個組み合わせても作ることができる（図１１（ａ）は、４：１カプラについての例である。）。更に、図１１（ｂ）の様に、コリメータレンズ５２と光ファイバ５３の束を組み合わせても構成することができる。レンズの焦点すなわちレンズが平行光線を収光する位置の近傍では、光は干渉効果によって細径且つ略平行なビームになる。この部分（ウエスト５４）に複数の光ファイバ出力の端面を揃えて配置することにより、何れの光ファイバから出射された光もコリメートレンズにより平行光にコリメートされる。即ちカプラが構成されることになり、ウエストに配置するファイバの数をＮ本とすれば、Ｎ：１のカプラを構成することができる。
【０１２０】
（２）動作方法・補正方法
動作方法も実施例１と基本的に変わるところはなく、試料へ同時に照射する測定光の数が３以上となる点で異なるが、各々の干渉計は独立に動作しており単にその数が増えただけである。
また、第３番目以降の干渉計の光路差及び位相変化を補償するための補正も、実施例１における第２の干渉計に対する補正と同じように行えば良い。
【０１２１】
（３）原理
以上の様な動作・補正によって断層像が構築できるためには、各々の干渉計が夫々の可変波長光源の波長走査に基づく干渉信号のみを出力することが前提となる。実施例１では干渉計の数が２つの場合について説明したが、ここではＫ台の場合に一般化して説明する。
説明を一般化するために、第ｓ番目の干渉計４１の出力がどのようなものになるのか検討する（ｓは、１以上Ｋ以下の整数）。
【０１２２】
第ｌ番目の干渉計４１の試料光路に入射した可変波長光は、Ｋ：１カプラ４２によって他の干渉計からの測定光と結合され試料４３に照射される。試料４３によって反射又は後方散乱された信号光は、再度Ｋ：１カプラ４２に入射し分割されてサーキュレータ４４を介して、カプラ４５によって参照光と結合される。
第ｉ番目の干渉計で発生した測定光が試料によって反射（又は後方散乱）されその結果生じた信号光が、第ｌ番目の干渉計に入射してカプラ４５に到達した時の電界をｅsiとする。カプラ４５に入射する信号光の電場Ｅslはｅsiの総和であり、以下の様に表すことができる。
【数８９】
0004677636.tif 000090
ここで、ｌ番目の参照光がカプラ４５に到達した時の電界をｅrlとすると、カプラ４５によって合波されて生じる干渉光は以下の様になる。
【数９０】
0004677636.tif 000091
ここで
【数９１】
0004677636.tif 000092
は、ｉ＝ｌの項を除きｉ＝ｌからｉ＝Ｋまでの項の和をとることを意味する。式（４１）の最後の式は三つの部分からなる。第一の部分
【数９２】
0004677636.tif 000093
は波数に拠らない一定の成分であり、差動増幅器４６の働きによりゼロとなる成分である。第二の部分２Ｒｅ（ｅrl*ｅsl*）は、波長走査に伴なって振動する干渉成分である。第三の成分
【数９３】
0004677636.tif 000094
は異なった可変波長光源からの放射光の干渉を表す成分であるが、実施例１で述べたように異なる光源からの光を合波しても干渉はしないのでこの項はゼロとなる。
【０１２３】
従って、差動増幅器４６の出力は可変波長光源４７が放射する光による干渉信号のみである。
即ち、３つ以上の干渉計の測定光をＫ：１カプラで結合しても、各々の干渉計の出力は夫々の可変波長光源の波長走査に基づく干渉信号のみである。
以上、本発明者等が提案した新しいＯＣＴ（特許文献１）に基づいて、本発明を説明した。しかし、本発明は可変波長光源を用いる他のＯＣＴにも適用可能である。例えば、光源として波長を連続的に走査するＯＣＴ（非特許文献３）や、本発明者等が別出願済みの折り返し像が発生しないＯＣＴ（特許文献３）に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施例１に係る高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【図２】可変波長光源の出射する光の波長変化を時間に対して表した図である。
【図３】可変波長光発生装置の構成図である。
【図４】可変波長光発生装置の他の構成図である。
【図５】差動増幅器の出力を走査波数に対してプロットした図である。
【図６】光遅延器を用いて光路長差を調整するようにした高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【図７】Ｙt´2（ｚ）をグラフ化した一例を示す図である。
【図８】方向性結合器からなる３ｄＢカプラの概略図である。
【図９】位相補償回路を用いた高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る高速・高分解能ＯＦＤＲ−ＯＣＴ装置の概略図である。
【図１１】カプラの構成例を示す図である。
【図１２】本発明者等が開発したＯＦＤＲ−ＯＣＴ法を利用した前眼部の断層像撮影装置の概略図である。
【図１３】測定光照射／信号光捕捉手段の構成図である。
【図１４】測定対象が反射面を一つだけ有する場合の測定光の反射の様子を示す図である。
【図１５】ＯＦＤＲ−ＯＣＴの空間分解能を向上させるため、複数の可変波長光源を合波した高分解能用光源の概念図である。
【図１６】二つの可変波長光源からなる高分解能用光源の出力スペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１，２  可変波長光源
３，４  波長走査領域
５，６，７，８  カプラ
９，１０  サーキュレータ
１１，１２  差動増幅器
１３  カプラ
１４  コリメータレンズ
１５  ガルバノミラー
１６  対物レンズ
９Ａ，１０Ａ  サーキュレータ
１３Ａ  カプラ
１４Ａ  コリメータレンズ
１５Ａ  ガルバノミラー
１６Ａ  対物レンズ
１７，１８  試料光路
１９，２０  参照光路
２１  Ａ／Ｄコンバータ
２２  演算制御装置
２３  測定光照射系／信号光受光系
２４  測定対象（試料）
２５  可変波長光発生装置
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ  制御回路
３１，３２  光遅延器
４１  第ｓ番目の干渉計
４２  Ｋ：１カプラ
４３  測定対象（試料）
４４  サーキュレータ
４５  カプラ
４６  差動増幅器
５１  ２：１カプラ
５２  コリメータレンズ
５３  光ファイバ
５４  ビームウエスト
６１，６２  入力ポート
６３，６４  出力ポート
７１  位相補償回路
７２  反射ミラー
７３  第二の干渉計
７４  第一の干渉計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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