(57)【要約】【課題】  干渉光の検出結果に基づいて背景光からなる直流成分の強度を算出でき、それを用いて干渉光の信号強度及び位相の空間分布を求めることが可能な光画像計測装置を提供する。【解決手段】  光ビームをビームスプリッタ５で信号光Ｓと参照光Ｒに分割し、周波数シフタ６により参照光Ｒの周波数をシフトさせ、被測定物体Ｏを経由した信号光Ｓと参照光Ｒとを重畳させて干渉光Ｌを生成する干渉光学系と、干渉光Ｌを３つの干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分割するビームスプリッタ１１、１２と、干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を所定の周期で遮断してサンプリングするシャッタ３１、３２、３３と、サンプリングされた干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を検出し電気信号に変換して出力する光検出器２１、２２、２３と、当該電気信号に基づいて干渉光Ｌの信号強度と位相の空間分布を演算する信号処理部６０とを備えている。【選択図】      図１
2005241464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでなり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、
前記干渉光学系により生成された前記干渉光を少なくとも３つの光路に分割する手段と、この分割された３つの前記干渉光をそれぞれ所定の周期でサンプリングして検出し電気信号として出力する手段とを有するサンプリング手段と、
前記サンプリング手段により出力された前記電気信号に基づいて前記干渉光の信号強度及び位相の空間分布を演算する演算手段と、
を備えていることを特徴とする光画像計測装置。
【請求項２】
前記サンプリング手段は、
前記干渉光学系により生成された前記干渉光を二分する複数のビームスプリッタと、
前記複数のビームスプリッタにより分割された前記干渉光の光路上に配置され、前記光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更することによりサンプリングする光量変更手段と、
前記光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光をそれぞれ検出し、前記電気信号に変換して出力する光検出器と、
を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
【請求項３】
前記サンプリング手段は、
前記干渉光学系により生成された前記干渉光を二分する第１のビームスプリッタと、
前記第１のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の一方の光路上に配置され、当該一方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第１の光量変更手段と、
前記第１の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第１の光検出器と、
前記第１のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の他方の光路を更に二分する第２のビームスプリッタと、
前記第２のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の一方の光路上に配置され、当該一方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第２の光量変更手段と、
前記第２の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第２の光検出器と、
前記第２のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の他方の光路上に配置され、当該他方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第３の光量変更手段と、
前記第３の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第３の光検出器と、
を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の光画像計測装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の交流成分の振幅を算出することを特徴とする請求項３に記載の光画像計測装置。
【請求項５】
前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の交流成分のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とを算出し、このｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とに基づいて前記振幅を算出することを特徴とする請求項４に記載の光画像計測装置。
【請求項６】
前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の位相の空間分布を算出することを特徴とする請求項３に記載の光画像計測装置。
【請求項７】
前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、ある測定時間における前記干渉光の交流成分のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とを算出し、このｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とに基づいて前記位相の空間分布を算出することを特徴とする請求項６に記載の光画像計測装置。
【請求項８】
前記演算手段は、２つの異なる測定時間における前記干渉光の位相の空間分布の算出結果に基づいて、前記干渉光の周波数を算出することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光画像計測装置。
【請求項９】
前記干渉光を少なくとも３つの光路に分割する手段は、前記検出される前記干渉光のそれぞれの強度が等しくなるように前記干渉光を分割することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
【請求項１０】
前記第１のビームスプリッタは、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を、前記一方の光路と前記他方の光路とに強度比１：２に分割し、
前記第２のビームスプリッタは、当該他方の光路上を伝搬する前記干渉光を等しい強度に二分することを特徴とする請求項３ないし請求項８のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
【請求項１１】
前記光量変更手段は、前記複数のビームスプリッタにより分割された前記干渉光の光路上に配置され、前記光路上を伝搬する前記干渉光を前記所定の周期で遮断することによりサンプリングするシャッタであることを特徴とする請求項２ないし請求項１０のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
【請求項１２】
前記干渉光学系は、前記光源からの前記光ビームのビーム径を拡大する光学素子を含んでなり、
前記光検出器は、前記光学素子によりビーム径が拡大された前記光ビームを基に前記干渉光学系により生成される前記干渉光を検出する２次元光検出器アレイであることを特徴とする請求項２ないし請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に光散乱媒質の被測定物体に光ビームを照射し、その反射光もしくは透過光を用いて被測定物体の表面形態や内部形態を計測し、その画像を形成する光画像計測装置に関する。特に、光ヘテロダイン検出法を利用して被測定物体の表面形態や内部形態を計測し画像を形成する光画像計測装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光源等を用いて被測定物体の表面や内部の画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。この光画像計測技術は、従来からのＸ線ＣＴのような人体に対する有害性を持たないことから、特に医療分野における応用の展開が期待されている。
【０００３】
光画像計測技術における代表的な手法の一例として低コヒーレンス干渉法（光コヒーレンス断層画像化法などとも呼ばれる）がある。この手法は、例えばスーパールミネセントダイオード（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｏｄｅ；ＳＬＤ）のように広いスペクトル幅をもつ広帯域光源の低干渉性を利用するもので、被測定物体からの反射光や透過光をμｍオーダーの優れた距離分解能で検出可能とするものである（例えば下記の非特許文献１を参照）。
【０００４】
この低コヒーレンス干渉法を利用した装置の一例として、マイケルソン干渉計に基づく従来の光画像計測装置の基本構成を図６に示す。この光画像計測装置１００は、広帯域光源１０１、鏡１０２、ビームスプリッタ１０３及び光検出器１０４を含んで構成されている。被測定物体１０５は、散乱媒質により形成されている。広帯域光源１０１からの光ビームは、ビームスプリッタ１０３により、鏡１０２に向かう参照光Ｒと被測定物体１０５に向かう信号光Ｓの２つに分割される。参照光Ｒはビームスプリッタ１０３による反射光であり、信号光Ｓはビームスプリッタ１０３の透過光である。
【０００５】
ここで、図６に示すように、信号光Ｓの進行方向にｚ軸を定めるとともに、信号光Ｓの進行方向に対する直交面をｘ−ｙ面として定義する。鏡１０２は、同図中の両側矢印方向（ｚ−スキャン方向）に変位可能とされている。
【０００６】
参照光Ｒは、鏡１０２に反射される際にそのｚ−スキャンによりドップラー周波数シフトを受ける。一方、信号光Ｓは、被測定物体１０５に照射されると、その表面及び内部層により反射される。被測定物体は散乱媒質であるので、信号光Ｓの反射光は多重散乱を含む乱雑な位相をもった拡散波面であると考えられる。被測定物体１０５を経由した信号光と、鏡１０２を経由し周波数シフトを受けた参照光は、ビームスプリッタ１０３によって重畳されて干渉光を生成する。
【０００７】
低コヒーレンス干渉方法を用いた画像計測では、信号光Ｓと参照光Ｒの光路長差が光源のμｍオーダーのコヒーレント長（可干渉距離）以内でありかつ参照光Ｒと位相相関のある信号光Ｓの成分のみが参照光Ｒと干渉を生じる。すなわち、信号光Ｓのコヒーレントな信号光成分のみが選択的に参照光Ｒと干渉し合う。この原理から、鏡１０２の位置をｚ−スキャンして参照光Ｒの光路長を変化させることにより、被測定物体１０５の内部層の光反射プロフィールが測定される。更に、被測定物体１０５へ照射される信号光Ｓをｘ−ｙ面方向にも走査する。このようなｚ方向及びｘ−ｙ面方向のスキャンを行いながら干渉光を光検出器１０４で検出し、その検出結果として出力される電気信号（ヘテロダイン信号）を解析することによって、被検体１０５の２次元断層画像が取得される（非特許文献１を参照）。
【０００８】
なお、ビームスプリッタ１０３によって重畳される参照光Ｒ及び信号光Ｓの強度をそれぞれＩｒとＩｓとし、両光波の間の周波数差及び位相差をそれぞれｆｉｆ及びΔθとすると、光検出器からは次式に示すようなヘテロダイン信号が出力される（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００９】
【数１】
2005241464.tif 000003
【００１０】
式（１）の右辺第３項は交流電気信号であり、その周波数ｆｉｆは参照光Ｒと信号光Ｓのうなり（ビート）の周波数に等しい。ヘテロダイン信号の交流成分の周波数ｆｉｆは、ビート周波数などと呼ばれる。また、式（１）の右辺第１項及び第２項はヘテロダイン信号の直流成分であり、干渉光の背景光の信号強度に対応している。
【００１１】
しかしながら、このような従来の低コヒーレンス干渉法で２次元断層画像を取得するためには、被測定物体１０５に対して光ビームを走査することにより、被測定物体１０５の深度方向（ｚ方向）及び断層面方向（ｘ−ｙ面方向）の各部位からの反射光波を順次に検出する必要がある。したがって、被測定物体１０５を計測するためには長時間を要し、また、その計測原理を勘案すると計測時間の短縮を図ることは困難である。
【００１２】
このような問題点に鑑み、計測時間の短縮を図るための光画像計測装置が考案されている。図７は、そのような装置の一例の基本構成が示されている。同図に示す光画像計測装置２００は、広帯域光源２０１、鏡２０２、ビームスプリッタ２０３、光検出器としての２次元光センサアレイ２０４、及びレンズ２０６、２０７を含んで構成されている。光源２０１から出射された光ビームは、レンズ２０６、２０７により平行光束にされるとともにそのビーム径が拡大され、ビームスプリッタ２０３によって参照光Ｒと信号光Ｓとに二分される。参照光Ｒには鏡２０２のｚ−スキャンによりドップラー周波数シフトが付与される。一方、信号光Ｓは、ビーム径が広げられているので、ｘ−ｙ面の広い範囲に亘って被測定物体２０５に入射される。よって、信号光Ｓは、当該入射範囲における被測定物体２０５の表面や内部の情報を含んだ反射光となる。参照光Ｒと信号光Ｓは、ビームスプリッタ２０３により重畳され、２次元光センサアレイ２０４上に並列配置された素子（光センサ）により検出される。したがって、光ビームを走査することなく、被測定物体２０５の２次元断層画像をリアルタイムに取得することが可能となる。
【００１３】
このような非走査型の光画像計測装置としては、非特許文献３に記載のものが知られている。同文献に記載の装置では、２次元光センサアレイから出力される複数のヘテロダイン信号を並列配置の信号処理系に入力して、各ヘテロダイン信号の振幅と位相を検出するようになっている。
【００１４】
しかしながら、画像の空間分解能を高めるためにはアレイの素子数を増加させなければならず、更に、その素子数に対応するチャンネル数を備えた信号処理系を用意しなければならない。したがって、高分解能の画像を必要とする医療や工業等の分野においては実用化する上で難があると思われる。
【００１５】
そこで、本発明者らは、下記の特許文献１において、次のような非走査型の光画像計測装置を提案した。本提案に係る光画像計測装置は、光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号光と、前記被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成する干渉光学系と、該干渉光学系が、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周波数シフタと、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光するために、前記干渉光を二分割して、さらに、該二分割された干渉光を周期的に遮断することにより、互いの位相差が９０度である２列の干渉光パルスを生成する光遮断装置と、前記２列の干渉光パルスをそれぞれ受光する光センサと、該光センサが、空間的に配列され、それぞれが独立に受光信号を得る複数の受光素子を有するものであり、前記光センサで得られた複数の受光信号を統合して前記被検体配置位置に配置された被検体の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を生成する信号処理部を具備している。
【００１６】
この光画像計測装置は、参照光と信号光の干渉光を二分して２台の光センサ（２次元光センサアレイ）で受光するとともに、両センサアレイの前にそれぞれ光遮断装置を配置して干渉光をサンプリングするように構成されている。そして、分割された２つの干渉光のサンプリング周期にπ／２の位相差を設けることにより、干渉光の背景光を構成する信号光と参照光の強度と、干渉光の位相の直交成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）とを検出するとともに、両センサアレイからの出力に含まれる背景光の強度を両センサアレイの出力から差し引くことにより、干渉光の２つの位相直交成分を算出し、その算出結果を用いて干渉光の振幅を求めるようになっている。
【００１７】
しかし、特許文献１に記載の光画像計測装置による計測においては、２次元光センサアレイの出力に含まれる干渉光の背景光に対応する直流成分の強度をあらかじめ測定し取得しておく必要がある。したがって、直流成分の強度を測定可能な場合においてはその有効性が発揮されるが、例えば被測定物体又はその一部や内部が運動している場合など、背景光に対応する直流成分の強度を測定することが困難なケースについては、当該装置を用いて被測定物体の計測を行うことは難しい。
【００１８】
なお、以上のような光画像計測装置の２次元光センサアレイとしてはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラなどの市販のイメージセンサが広く用いられている。しかし、現在市販されているＣＣＤカメラは周波数応答特性が低く、数ＫＨzから数ＭＨz程度のヘテロダイン信号のビート周波数に追従できないという問題点が従来から認識されていた。本発明者らによる特許文献１記載の光画像計測装置は、当該問題点を十分に認識した上で、その応答特性の低さを利用して計測を行っている点が特徴的であるといえる。
【００１９】
【特許文献１】特開２００１−３３０５５８号公報（請求項、明細書段落［０                        ０６８］−［００８４］、第１図、第３図）
【非特許文献１】丹野直弘、「光学」、２８巻３号、１１６（１９９９）
【非特許文献２】吉沢、瀬田編、「光ヘテロダイン技術（改訂版）」、新技術コミ                          ュニケーションズ（２００３）、ｐ．２
【非特許文献３】Ｋ．Ｐ．Ｃｈａｎ、Ｋ．Ｓａｔｏｒｉ、Ｈ．Ｉｎａｂａ、                          「Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．３４                          １１０１、（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、干渉光の信号強度及び位相の空間分布を有効に求めることが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。
【００２１】
特に、本発明は、干渉光の検出結果に基づいてその背景光からなる直流成分の強度を算出することができ、その算出結果を用いて干渉光の信号強度及びその位相の空間分布を求めることが可能な光画像計測装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光ビームを出射する光源と、この光源から出射された光ビームを、被測定物体を経由する信号光と所定の参照物体を経由する参照光とに分割し、前記信号光の周波数と前記参照光の周波数とを相対的にシフトさせた後に、前記被測定物体を経由した前記信号光と前記参照物体を経由した前記参照光とを互いに重畳させて干渉光を生成する干渉光学系とを含んでなり、前記干渉光に基づいて前記被測定物体の画像を形成する光画像計測装置であって、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を少なくとも３つの光路に分割する手段と、この分割された３つの前記干渉光をそれぞれ所定の周期でサンプリングして検出し電気信号として出力する手段とを有するサンプリング手段と、前記サンプリング手段により出力された前記電気信号に基づいて前記干渉光の信号強度及び位相の空間分布を演算する演算手段と、を備えていることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記サンプリング手段は、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を二分する複数のビームスプリッタと、前記複数のビームスプリッタにより分割された前記干渉光の光路上に配置され、前記光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更することによりサンプリングする光量変更手段と、前記光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光をそれぞれ検出し、前記電気信号に変換して出力する光検出器と、を含んでいることを特徴としている。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記サンプリング手段は、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を二分する第１のビームスプリッタと、前記第１のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の一方の光路上に配置され、当該一方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第１の光量変更手段と、前記第１の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第１の光検出器と、前記第１のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の他方の光路を更に二分する第２のビームスプリッタと、前記第２のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の一方の光路上に配置され、当該一方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第２の光量変更手段と、前記第２の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第２の光検出器と、前記第２のビームスプリッタにより二分された前記干渉光の他方の光路上に配置され、当該他方の光路上を伝搬する前記干渉光の光量を前記所定の周期で変更してサンプリングする第３の光量変更手段と、前記第３の光量変更手段によりサンプリングされた前記干渉光を検出し、前記電気信号に変換して出力する第３の光検出器と、を含んでいることを特徴としている。
【００２５】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光画像計測装置であって、前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の交流成分の振幅を算出することを特徴としている。
【００２６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光画像計測装置であって、前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の交流成分のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とを算出し、このｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とに基づいて前記振幅を算出することを特徴としている。
【００２７】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の光画像計測装置であって、前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、前記干渉光の位相の空間分布を算出することを特徴としている。
【００２８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光画像計測装置であって、前記演算手段は、前記第１、第２及び第３の光検出器によりそれぞれ出力された前記電気信号に基づいて、ある測定時間における前記干渉光の交流成分のｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とを算出し、このｓｉｎ成分とｃｏｓ成分とに基づいて前記位相の空間分布を算出することを特徴としている。
【００２９】
また、請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載の光画像計測装置であって、前記演算手段は、２つの異なる測定時間における前記干渉光の位相の空間分布の算出結果に基づいて、前記干渉光の周波数を算出することを特徴としている。
【００３０】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記干渉光を少なくとも３つの光路に分割する手段は、前記検出される前記干渉光のそれぞれの強度が等しくなるように前記干渉光を分割することを特徴としている。
【００３１】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項３ないし請求項８のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記第１のビームスプリッタは、前記干渉光学系により生成された前記干渉光を、前記一方の光路と前記他方の光路とに強度比１：２に分割し、前記第２のビームスプリッタは、当該他方の光路上を伝搬する前記干渉光を等しい強度に二分することを特徴としている。
【００３２】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項２ないし請求項１０のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記光量変更手段は、前記複数のビームスプリッタにより分割された前記干渉光の光路上に配置され、前記光路上を伝搬する前記干渉光を前記所定の周期で遮断することによりサンプリングするシャッタであることを特徴としている。
【００３３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項２ないし請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記干渉光学系は、前記光源からの前記光ビームのビーム径を拡大する光学素子を含んでなり、前記光検出器は、前記光学素子によりビーム径が拡大された前記光ビームを基に前記干渉光学系により生成される前記干渉光を検出する２次元光検出器アレイであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光画像計測装置によれば、少なくとも３つの光路に分割された干渉光に対してそれぞれ所定の周期でサンプリングを施した上で検出を行い、その検出結果である電気信号に基づいて干渉光の信号強度、位相の空間分布、及び干渉光の背景光からなる直流成分の強度を求めることができる。したがって、従来のように干渉光の背景光からなる直流成分の強度を事前に測定しておかなくとも、干渉光の信号強度及び位相の空間分布を有効に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３６】
本発明に係る光画像計測装置は、端的に述べると、参照光と信号光の干渉光を３つあるいはそれ以上の光路に分割するとともに、分割された各干渉光にそれぞれ所定の周期でサンプリングを施して検出を行い、その検出結果に基づいて干渉光の信号強度、位相の空間分布、更には干渉光の背景光からなる直流成分の強度を取得するような構成を備えている。
【００３７】
〔装置の構成〕
図１は、本発明に係る光画像計測装置として、干渉光を３つの光路に分割して測定を行うように構成された光画像計測装置１の概略構成を示している。この光画像計測装置１は、例えば医療用や工業用に利用可能な装置であって、散乱媒質からなる被測定物体Ｏの２次元断層画像を取得可能な構成を備えている。
【００３８】
光画像計測装置１は、従来の装置と同様に、低コヒーレントな連続光を出力するＳＬＤや発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる広帯域光源２と、この光源２からの光ビームを平行光束とするとともにそのビーム径を拡大するレンズ３、４と、光ビームを信号光Ｓと参照光Ｒとに分割するとともに、それらを重畳して干渉光Ｌを生成するビームスプリッタ５と、全反射鏡からなる鏡７とを含んでいる。また、鏡７の直前には、電器光学変調器や音響光学変調器等からなる周波数シフタ６が配置されている。なお、市販の近赤外域ＳＬＤのコヒーレント長は３０μｍ程度、ＬＥＤの場合には１０μｍ程度である。
【００３９】
ここで、レンズ３、４、ビームスプリッタ５、周波数シフタ６及び鏡７は、本発明にいう「干渉光学系」を構成している。レンズ３、４は、本発明の「光源からの光ビームのビーム径を拡大する光学素子」を構成している。また、鏡７は、本発明の「参照物体」を構成するものである。
【００４０】
また、光画像計測装置１には、本発明の「サンプリング手段」として、ビームスプリッタ５により生成された干渉光Ｌを結像させる結像用レンズ群８と、この干渉光Ｌを２つの干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分割するビームスプリッタ１１、１２と、干渉光検出用の蓄積型の２次元光センサアレイであるＣＣＤ（カメラ）２１、２２、２３と、これらＣＣＤの直前に配置され、干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ周期的に遮断する液晶シャッタ等の高速シャッタなどからなるシャッタ３１、３２、３３とが設けられている。
【００４１】
なお、シャッタ３１、３２、３３は、それぞれＣＣＤ２１、２２、２３の直前に配置されている必要はなく、ビームスプリッタ１１、１２による干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の分岐点からＣＣＤ２１、２２、２３とを結ぶ各光路上の任意の位置に配設することが可能である。すなわち、シャッタ３１、３２、３３は、各干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を遮断してＣＣＤ２１、２２、２３による受光光量を０に変更することが可能な位置に配置されていれば十分である。
【００４２】
ここで、ビームスプリッタ１１、１２は、本発明にいう「第１のビームスプリッタ」、「第２のビームスプリッタ」をそれぞれ構成する。更に、ＣＣＤ２１は「第１の光検出器」を構成し、ＣＣＤ２２は「第２の光検出器」を構成し、ＣＣＤ２３は「第３の光検出器」を構成している。また、シャッタ３１、３２、３３は、各光路上を伝搬する干渉光を所定の周期で遮断することにより、その光量を当該周期で「０」に変更するための「第１の光量変更手段」、「第２の光量変更手段」、「第３の光量変更手段」をそれぞれ構成するものである。
【００４３】
更に、光画像計測装置１は、パルス信号を発生させるパルス信号発生器５０と、このパルス信号発生器５０が発生したパルス信号の位相をシフトさせることにより、各シャッタ３１、３２、３３の開閉タイミングをそれぞれ独立に制御するタイミング信号を生成して出力する位相シフタ４１、４２、４３とを備えている。
【００４４】
各シャッタ３１、３２、３３は、位相シフタ４１、４２、４３からのタイミング信号に基づいて所定の周期で干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ遮断してサンプリングを行う。それにより、各ＣＣＤ２１、２２、２３は、対応する干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を周期的に受光することとなり、後述する図２（Ｃ）に示すように、干渉光を周期的なパルスの列として受光する。このとき、各シャッタ３１、３２、３３はそれぞれ独立して開閉されるため、ＣＣＤ２１、２２、２３によりそれぞれ検出される干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３のパルスは、所定の位相差を有するものとなる。ＣＣＤ２１、２２、２３は、各ピクセルにて検出した干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の強度を光電変換し、その変換結果である電気信号（ヘテロダイン信号）を信号処理部６０に出力する。ヘテロダイン信号は、検出された干渉光の強度及び位相を反映した電気信号である。
【００４５】
信号処理部６０は、ＣＣＤ２１、２２、２３から出力されるヘテロダイン信号に基づいて後述する演算処理を実行する本発明の「演算手段」である。更に、信号処理部６０は、当該演算処理の結果を解析することにより、被測定物体Ｏの２次元断面画像などの各種画像を形成し、図示しないモニタ装置等の表示装置に表示させる処理を行う。このような信号処理部６０は、例えば、所定の演算プログラムを格納したＲＯＭ等の記憶装置と、当該演算プログラムを実行するＣＰＵとを含んで構成されるコンピュータなどにより構成される。
【００４６】
光源２から出射された光ビームは、レンズ３とレンズ４によってそのビーム径を広げられ、ビームスプリッタ５により信号光Ｓと参照光Ｒとに分割される。信号光Ｓは、被測定物体Ｏに入射され、その表面形態及び内部形態の情報を含む反射光波としてビームスプリッタ５に再び入射される。
【００４７】
一方、参照光Ｒは、周波数シフタ６を通過して周波数シフトを受けた後、鏡７に伝送されて反射される。その反射光波は周波数シフタ６を再び通過して更なる周波数シフトを受けてビームスプリッタ５に再び入射される。
【００４８】
被測定物体Ｏからの信号光Ｓの一部はビームスプリッタ５により反射され、周波数シフトを受けた参照光Ｒの一部はビームスプリッタ５を透過する。それにより、信号光Ｓと参照光Ｒとはビームスプリッタ５により重畳されて干渉光Ｌが生成される。この干渉光Ｌは、結像用レンズ群８を透過してビームスプリッタ１１へと伝搬される。
【００４９】
干渉光Ｌは、ビームスプリッタ１１によってその光路が２つに分割される。ビームスプリッタ１１により反射された干渉光Ｌ１は、シャッタ３１を介してＣＣＤ２１により検出される。
【００５０】
また、ビームスプリッタ１１を透過した干渉光は、次のビームスプリッタ１２によってその光路が更に二分される。ビームスプリッタ１２により反射された干渉光Ｌ２は、シャッタ３２を介してＣＣＤ２２により検出される。
【００５１】
一方、ビームスプリッタ１２を透過した干渉光Ｌ３は、シャッタ３３を介してＣＣＤ２３によって検出される。
【００５２】
なお、ビームスプリッタ１１による干渉光の分割率、つまり透過される干渉光と反射される干渉光Ｌ１との強度比は２：１であることが望ましい。すなわち、ビームスプリッタ１１は、入射光の２／３を透過させ、１／３を反射させる特性を有していることが望ましい。また、ビームスプリッタ１２により透過される干渉光Ｌ３と反射される干渉光Ｌ２との強度比は１：１であることが望ましい。すなわち、ビームスプリッタ１２は、入射光の１／２を透過させ、１／２を反射させる特性を有していることが望ましい。これにより、ＣＣＤ２１、２２、２３により検出される干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ等しい強度レベルとされるので、後述の演算処理を行うのに好適である。ただし、分割される干渉光の強度比はこれに限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００５３】
〔測定形態〕
続いて、光画像計測装置１による干渉光Ｌの信号強度及び位相の空間分布、すなわちヘテロダイン信号の強度及びその位相情報の測定形態について説明する。光画像計測装置１は、シャッタ３１、３２、３３の開閉タイミングによって位相差が与えられた干渉光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をサンプリングして検出することにより、干渉光Ｌの信号強度と位相の空間分布を取得することを特徴としている。なお、シャッタ３１、３２、３３の開閉のタイミングを司る後述のサンプリング関数の位相差はあらかじめ設定されている。
【００５４】
図２は、シャッタ３１による干渉光Ｌ１のサンプリング動作を説明するための図である。図２（Ａ）は、光センサＣＣＤ２１により受光される干渉光Ｌ１の時間波形を示すものである。干渉光Ｌ１によるヘテロダイン信号は、上記の式（１）に示したように、参照光Ｒと信号光Ｓの強度に比例する背景光からなる直流成分と、ビート周波数を有する交流成分（ビート信号などと呼ばれる）とを含んでいる。そこで、図２（Ｂ）に示すサンプリング関数ｍ１（ｔ）に基づいてシャッタ３１を周期的に開閉（ｏｎ−ｏｆｆ）させることにより干渉光Ｌ１をサンプリングする。
【００５５】
ここで、サンプリング関数ｍ１（ｔ）は、例えば５０％ｄｕｔｙの矩形列からなる波形を有し、その周波数ｆｓｍは、式（１）に示すビート周波数ｆｉｆに等しいか、もしくはそれに近い値に設定される（すなわち、ｆｓｍ＝ｆｉｆもしくはｆｓｍ≒ｆｉｆとされる）。なお、サンプリング関数ｍ１（ｔ）としては、このような５０％ｄｕｔｙの矩形列の波形のものが好ましい。すなわち、５０％未満のｄｕｔｙである場合にはＣＣＤ２１、２２、２３に受光される光量が減少してしまうために不都合であり、一方、５０％を超えるｄｕｔｙであっても検出の効率がダウンしてしまう（なお、ｄｕｔｙ比の変更は、下記の式（２）のファクタＫ１の変更を生じるものである）。また、矩形列の波形を用いることにより、シャッタ３１、３２、３３の開閉が好適に切り換えられる。ただし、５０％以外のｄｕｔｙのサンプリング関数や、正弦波や３角波などの矩形列以外の波形のサンプリング関数を適宜用いることができることはいうまでもない。このような変形については後述のサンプリング関数ｍ２（ｔ）ｍ３（ｔ）についても同様である。
【００５６】
図２（Ｃ）は、サンプリング関数ｍ１（ｔ）を用いてサンプリングされ、ＣＣＤ２１に入射された干渉光Ｌ１の時間波形を示すものである。ここで、サンプリング関数ｍ１（ｔ）の周波数ｆｓｍと式（１）に示すヘテロダイン信号のビート周波数ｆｉｆとの差（δｆ＝｜ｆｉｆ−ｆｓｍ｜）は、蓄積型光センサであるＣＣＤ２１の応答周波数に比べて十分小さく設定されている。それにより、干渉光Ｌ１の各周期において位相がほぼ同一の部分をサンプリングするようになっている。このとき、干渉光Ｌ１を受光したＣＣＤ２１からの出力ｉ１（ｔ）は、測定時間内にＣＣＤ２１に蓄積された光電荷量に比例し、具体的には次式によって与えられる（例えば、Ｍ．Ａｋｉｂａ、Ｋ．Ｐ．Ｃｈａｎ、Ｎ．Ｔａｎｎｏ、「Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」、Ｖｏｌ．２８、８１６（２００３）を参照）。
【００５７】
【数２】
2005241464.tif 000004
【００５８】
ここで、＜−＞はＣＣＤ２１の蓄積効果による時間平均を表している。また、φは測定の初期位相値を表し、Ｋ１はビームスプリッタ１１の反射率とＣＣＤ２１の光電変換率を含めた光検出効率を表している。
【００５９】
同様に、干渉光Ｌ２は、所定のサンプリング関数ｍ２（ｔ）に基づいて開閉タイミングが制御されるシャッタ３２によってサンプリングが施されてＣＣＤ２２により検出される。このサンプリング関数ｍ２（ｔ）は、干渉光Ｌ１をサンプリングするサンプリング関数ｍ１（ｔ）と同一の周波数ｆｓｍを有する、５０％ｄｕｔｙの矩形列の波形を有する。ここで、サンプリング関数ｍ２（ｔ）は、サンプリング関数ｍ１（ｔ）に対して位相差Δθ１，２を有する。この位相差Δθ１，２は、図１に示すパルス信号発生器５０からのパルス信号の位相が位相シフタ４２によりシフトされることによって付与される。以上のような条件により、式（２）と同様の原理で、ＣＣＤ２２からは次のような出力ｉ２（ｔ）が得られる。
【００６０】
【数３】
2005241464.tif 000005
【００６１】
ただし、Ｋ２は、ビームスプリッタ１１の透過率と、ビームスプリッタ１２の反射率と、ＣＣＤ２２の光電変換率とを含めた光検出効率である。
【００６２】
式（２）と式（３）から分かるように、ＣＣＤ２１、２２からの出力には、信号光Ｓと参照光Ｒの強度Ｉｓ、Ｉｒの項とともに、干渉光Ｌ１、Ｌ２の振幅√（ＩｓＩｒ）及び位相（２πδｆｔ＋φ）、（２πδｆｔ＋Δθ１，２）に関わる項がそれぞれ含まれている。
【００６３】
更に、干渉光Ｌ３は、サンプリング関数ｍ３（ｔ）に基づいて開閉タイミングが制御されるシャッタ３３によってサンプリングが施されてＣＣＤ２３により検出される。このサンプリング関数ｍ３（ｔ）は、干渉光Ｌ１をサンプリングするサンプリング関数ｍ１（ｔ）と同一の周波数ｆｓｍを有する、５０％ｄｕｔｙの矩形列の波形を有する。ここで、サンプリング関数ｍ３（ｔ）は、サンプリング関数ｍ１（ｔ）に対して位相差Δθ１，３を有する。この位相差Δθ１，３は、パルス信号発生器５０からのパルス信号の位相が位相シフタ４３によりシフトされることによって付与される。このとき、式（２）と同様の原理で、ＣＣＤ２３からは次のような出力ｉ３（ｔ）が得られる。
【００６４】
【数４】
2005241464.tif 000006
【００６５】
ただし、Ｋ３は、ビームスプリッタ１１、１２のそれぞれの透過率、及びＣＣＤ２３の光電変換率を含めた光検出効率である。
【００６６】
〔演算処理〕
式（２）、（３）、（４）に示す各ＣＣＤ２１、２２、２３から出力された電気信号は、信号処理部６０に送信される。信号処理部６０は、これらの出力結果を用いて以下に説明するような演算を実行することにより、式（１）に示すヘテロダイン信号の強度及び位相の空間分布、すなわち干渉光Ｌの信号強度と位相の空間分布を算出する。
【００６７】
ここで、式（３）に示すサンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ２（ｔ）との位相差Δθ１，２を−π／２に設定し、式（４）に示すサンプリング関数ｍ１（ｔ）とサンプリング関数ｍ３（ｔ）との位相差Δθ１，３をπ／２に設定する。このとき、干渉光の背景光からなるヘテロダイン信号の直流成分の強度Ｓ１と位相直交成分（ｓｉｎ成分とｃｏｓ成分）Ｓ２及びＳ３は、それぞれ以下の式により表される。
【００６８】
【数５】
2005241464.tif 000007
【００６９】
【数６】
2005241464.tif 000008
【００７０】
【数７】
2005241464.tif 000009
【００７１】
式（６）と式（７）を用いると、式（１）に示すヘテロダイン信号の振幅は次のように表される。
【００７２】
【数８】
2005241464.tif 000010
【００７３】
ここで、右辺に係る比例定数はπ／４である。したがって、本実施形態の光画像計測装置１によれば、背景光となる直流成分の強度を事前に測定しなくとも、３つのＣＣＤ２１、２２、２３の出力を用いてヘテロダイン信号の振幅を求めることができる。これは、本発明に係る光画像計測装置が、背景光の強度の事前測定が困難な画像計測、例えば運動物体の光断層画像計測などに有効であることを示している。また、背景光となる直流成分の強度を別途測定しておく必要がないため、計測時間の短縮化や計測プロセスの簡略化を図ることが可能となる。
【００７４】
更に、光画像計測装置１によれば、次のような測定方法により干渉光Ｌの位相の空間分布を求めて画像化することができる。
【００７５】
ある測定時間ｔ＝ｔ１について、式（６）及び式（７）に示すヘテロダイン信号の干渉成分Ｓ２（ｔ１）及びＳ３（ｔ１）が取得されると、これら双方の干渉成分の比を取ることによって次式に示すような信号が得られる。
【００７６】
【数９】
2005241464.tif 000011
【００７７】
この式（９）から分かるように、信号Ｓ４は干渉光Ｌの振幅には依存せず、その位相情報のみを含んでいる。したがって、２次元光センサアレイであるＣＣＤ２１、２２、２３の各ピクセルにより検出され出力されるヘテロダイン信号の位相φ（ｘ、ｙ、ｔ１）は、次式のように表される。ここで、（ｘ、ｙ）は、これらＣＣＤ上における各ピクセルの位置座標を示している。
【００７８】
【数１０】
2005241464.tif 000012
【００７９】
この式（１０）の第２項２πδｆｔ１は、ゼロあるいはほぼゼロの周波数δｆを有する交流信号の測定時間ｔ１における瞬時位相値であり、ＣＣＤ２１、２２、２３のピクセルの位置（すなわち変数ｘ、ｙ）によらず一定であると仮定できる。したがって、ＣＣＤ２１、２２、２３上のある座標ｘ＝ｘ１、ｙ＝ｙ１に位置するピクセルにより検出されるヘテロダイン信号の位相φ（ｘ１、ｙ１、ｔ１）に対する、各ピクセルで検出されるヘテロダイン信号の位相差を求めることにより、このヘテロダイン信号、すなわち干渉光Ｌの位相差の空間分布を画像化することができる。このような干渉光の位相の空間分布測定は、その位相値を基準とする画像計測、例えばヘテロダイン干渉法による鏡状表面の高精度計測に有効であると考えられる。
【００８０】
更に、上記の位相情報を用いると、干渉光Ｌの周波数情報を取得することができる。すなわち、ヘテロダイン信号の周波数ｆｉｆとサンプリング周波数ｆｓｍとの周波数差δｆは、ある２つの測定時間ｔ＝ｔ１及びｔ＝ｔ２における位相の算出結果φ（ｘ、ｙ、ｔ１）及びφ（ｘ、ｙ、ｔ２）に基づく次式を用いて算出される。
【００８１】
【数１１】
2005241464.tif 000013
【００８２】
サンプリング周波数ｆｓｍは既知であるので、式（１１）による算出結果からヘテロダイン信号の周波数ｆｉｆ、つまり干渉光Ｌの周波数を算出することができる。このようなヘテロダイン周波数の測定方法は、例えば被検眼眼底の血流の状態を計測する場合など、ヘテロダイン干渉法を用いたドップラー速度計測に有効に利用可能であると考えられる。
【００８３】
以上に説明した演算手法では、３つのサンプリング関数ｍ１（ｔ）、ｍ２（ｔ）、ｍ３（ｔ）の間の位相差をΔθ１，２＝−π／２及びΔθ１，３＝π／２に設定して、干渉光の背景光の強度を予備的に測定することなくヘテロダイン信号の振幅と位相を測定する方法を説明したが、Δθ１，２及びΔθ１，３を適宜他の値に設定して測定を行うことも同様に可能である。また、干渉光Ｌを４つ以上の光路に分割するとともに、上記と同様に、各光路を伝搬する干渉光にサンプリング処理を施して検出することにより干渉光Ｌの干渉成分の抽出を行ってその信号強度及び位相の空間分布を求めるなど、種々の変形が可能である。
【００８４】
本発明に係る光画像計測装置１によれば、式（２）、（３）、（４）に示す３つのＣＣＤ等の２次元光センサアレイからの出力信号に基づいて、干渉光の背景光からなる直流成分の強度を算出することができ、その算出結果を用いてヘテロダイン信号の強度と位相情報、すなわち干渉光Ｌの信号強度及び位相の空間分布を取得することが可能となる。これは、干渉光の背景光からなる直流成分の強度を事前に測定する必要のある特許文献１記載の発明と大きく異なる本発明の特徴である。
【００８５】
〔各種変形例〕
（変形例１）
図３に、本発明に係る光画像計測装置の第１の変形例を示す。この光画像計測装置１−Ａは、図１に示した光画像計測装置１とほぼ同様の構成を備えている。ただ、光ヘテロダイン計測におけるビート周波数を発生させる機構として、参照光Ｒを反射させる鏡７の背後に例えばピエゾ素子６′などの振動素子を設けて鏡７を振動させることによって参照光にドップラー周波数シフトように構成されている。ピエゾ素子６′は、上述の光画像計測装置１における周波数シフタ６と同様の作用を有するものである。
【００８６】
（変形例２）
図４に、本発明に係る光画像計測装置の第１の変形例を示す。この光画像計測装置１−Ｂは、図１に示した光画像計測装置１とほぼ同様の構成を備えている。ただし、第１〜第３の光検出器として、ＣＣＤ２１、２２、２３に代えてラインセンサ２１′、２２′、２３′を備えている。更に、これらラインセンサ２１′、２２′、２３′上にそれぞれ配列された各受光素子の出力を積算する積算回路２１′Ａ、２２′Ａ、２３′Ａが設けられ、その出力信号が信号処理部６０に送信されるように構成されている。なお、図４において、図１に示す位相シフタ４１、４２、４３及びパルス信号発生器５０は、図示が省略されている。
【００８７】
このような構成とすれば、ラインセンサ２１′、２２′、２３′により１次元の画像を取得することができ、更に積算回路２１′Ａ、２２′Ａ、２３′Ａの蓄積機能により、図１に示す光画像計測装置１と同様のサンプリング処理を行うことができるので、信号処理部６０によって干渉光の背景光からなる直流成分を算出でき、その算出結果を用いて干渉光の信号強度及び位相の空間分布を求めることができる。
【００８８】
（変形例３）
図５に、本発明に係る光画像計測装置の第１の変形例を示す。この光画像計測装置１−Ｃは、図１に示した光画像計測装置１とほぼ同様の構成を備えている。ただし、本変形例の光画像計測装置１−Ｃでは、被測定物体Ｏを透過した信号光Ｓをビームスプリッタ５に向けて反射させる鏡１０が設けられている。ビームスプリッタ５により分割された信号光Ｓは、被測定物体Ｏを透過して鏡１０により反射され、被測定物体Ｏを再び透過した後にビームスプリッタ５により参照光Ｒと重畳されるように構成されている。
【００８９】
このような構成の光画像計測装置１−Ｃによれば、干渉光は被測定物体Ｏを透過した信号光Ｓに基づく情報を含むこととなる。更に、図１の光画像計測装置１と同様に、３つに分割された干渉光のサンプリングを介してＣＣＤ２１、２２、２３により検出される。そして、その検出結果に基づいて干渉光の背景光からなる直流成分を算出でき、当該算出結果を用いて干渉光の信号強度及び位相の空間分布を求めることができる。この変形例３の光画像計測装置１−Ｃは、被測定物体Ｏを透過した信号光に基づくヘテロダイン検出法を実施する装置の一例を示している。なお、このような透過型の光画像計測装置を構成する場合、低コヒーレンス光を出射する光源だけでなく、通常の半導体レーザ等を用いることもできる。
【００９０】
（その他の変形例）
本発明に係る光画像計測装置における干渉光の分割数は、上記実施形態のように３つに限定されるものではなく、適宜４つ以上に分割するように構成してもよい。その場合、（分割数−１）個のビームスプリッタを設け、分割された各干渉光毎にＣＣＤ等の光センサを設けることが好ましい。更に、複数に分割された干渉光の光路上に配置されるシャッタ等の光量変更手段の個数は、上記実施形態に示した演算処理を行う場合には３つで十分であるが、他の演算処理を実行する場合や、他の値を更に算出する場合などには４つ以上の光量変更手段を適宜設けることができる。
【００９１】
ヘテロダイン信号の直流成分の強度を別途に測定することなく干渉光の信号強度及び位相の空間分布を得るためには、干渉光を３つ以上に分割する必要があると思われる。また、上記特許文献１のように２つの光センサを有する場合には、２分割された干渉光のサンプリングの位相差はπ／２とする必要があるが、本発明のように干渉光を３つあるいはそれ以上に分割してサンプリングを行う場合には、π／２以外の適当な位相差を採用することにより目的を達成することができるので、測定の自由度が増加する。
【００９２】
また、上記実施形態では、サンプリング手段に含まれる「光量変更手段」として高速シャッタ等のシャッタを配設した構成を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、干渉光を完全に遮断してしまう前記のシャッタに代えて、干渉光を透過させる透過率を周期的に増減させる液晶シャッタを設けてサンプリングを行うことにより、光検出器による受光光量を変更させるようにしてもよい。また、光量変更手段を光検出器と一体的に構成することも適宜可能である。
【００９３】
また、本発明に係る光画像計測装置の光検出器としては、上述したＣＣＤ２１、２２、２３や、積算回路２１′Ａ、２２′Ａ、２３′Ａを備えたラインセンサ２１′、２２′、２３′など、干渉光を検出して光電変換する機能と、検出した電荷を蓄積する機能との双方を備えている限り、１次元ないし２次元のあらゆる構成のものを用いることが可能である。
【００９４】
以上で説明した本発明の実施形態においては、マイケルソン型の干渉光学系を備えた光画像計測装置について説明したが、例えばマッハツェンダー型などその他の干渉光学系を採用することも当然に可能である（例えば、本発明者らによる特許第３２４５１３５号を参照）。
【００９５】
また、干渉光学系の一部に光ファイバ（バンドル）を設けて導光部材として用いることにより、装置設計上の自由度を高めたり、装置のコンパクト化を図ったり、あるいは、被測定物体の配置の自由度を高めたりすることができる（例えば、上記の特許第３２４５１３５号を参照）。
【００９６】
本発明の光画像計測装置を例えば眼科の分野に応用すると、上述した眼底の血流状態の測定のほか、網膜や角膜の２次元断面像などを得ることができる。それにより、例えば角膜の内皮細胞数などを測定することが可能となる。なお、その他にも各種の応用が可能であることはいうまでもない。
【００９７】
以上に詳述した構成は、本発明に係る光画像計測装置の実施形態の一例に過ぎないものであり、本発明の要旨の範囲内において各種の変形を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る光画像計測装置の構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に係る光画像計測装置による干渉光のサンプリング態様の一例を示す図である。図２（Ａ）は、干渉光の時間波形を示すグラフである。図２（Ｂ）は、サンプリング関数の波形の一例を示すグラフである。図２（Ｃ）は、サンプリングされた干渉光の波形を示すグラフである。
【図３】本発明に係る光画像計測装置の変形例の構成の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る光画像計測装置の変形例の構成の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る光画像計測装置の変形例の構成の一例を示す概略図である。
【図６】従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
【図７】従来の光画像計測装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００９９】
１、１−Ａ、１−Ｂ、１−Ｃ  光画像計測装置
２  広帯域光源
３、４  レンズ
５、１１、１２  ビームスプリッタ
６  周波数シフタ
６′  ピエゾ素子
７、１０  鏡
８  結像用レンズ群
２１、２２、２３  ＣＣＤ
２１′、２２′、２３′  ラインセンサ
２１′Ａ、２２′Ａ、２３′Ａ  積算回路
３１、３２、３３  シャッタ
４１、４２、４３  位相シフタ
５０  パルス信号発生器
６０  信号処理部
Ｒ  参照光
Ｓ  信号光
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  干渉光
Ｏ  被測定物体
【図１】
2005241464.tif 000014
【図２】
2005241464.tif 000015
【図３】
2005241464.tif 000016
【図４】
2005241464.tif 000017
【図５】
2005241464.tif 000018
【図６】
2005241464.tif 000019
【図７】
2005241464.tif 000020