特許 6181013 光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6181013

(24)【登録日】2017年7月28日

(45)【発行日】2017年8月16日

(54)【発明の名称】光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/17 20060101AFI20170807BHJP

   A61B 1/00 20060101ALI20170807BHJP

【ＦＩ】

   G01N21/17 630

   A61B1/00 526

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-162708(P2014-162708)

(22)【出願日】2014年8月8日

(65)【公開番号】特開2016-38329(P2016-38329A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2016年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000141598

【氏名又は名称】株式会社吉田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】鹿熊 秀雄

【審査官】 小野寺 麻美子

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５２４００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１５９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１５４９５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１８８５５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００２８９９７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ２１／１７

Ａ６１Ｂ １／００

Ａ６１Ｂ ３／１０

Ｇ０１Ｂ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を出力するレーザ光装置と、前記レーザ光から光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数と前記第１周波数よりも小さな第２周波数とを含む所定周波数範囲で調整可能なクロック信号を生成及び出力するクロック用光干渉計と、を有した光源と、
前記レーザ光を被写体に照射する計測光と参照ミラーに照射する参照光に分配する光分割器と、
前記計測光を前記被写体に照射し当該被写体の内部で散乱して戻って来た散乱光を受光するプローブと、
前記参照光が前記参照ミラーから反射して戻って来た反射光と前記散乱光とを合成させて干渉光を生成する光合波器と、
前記干渉光の信号を前記被写体の内部情報として検出するディテクタと、
前記光源から出力される前記第２周波数のクロック信号を電気的に高周波変換して前記第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を生成する周波数変換回路と、
前記第３周波数のクロック信号をサンプリングの基準として、前記ディテクタで検出された信号をデジタル信号に変換して前記干渉光の波数が等間隔となるように抽出するＡＤ変換回路と、
前記抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の光干渉断層画像を表示装置に出力する制御装置と、
を備え、
前記クロック用光干渉計は、
前記レーザ光装置から出力されるレーザ光を分岐するカップラと、
前記カップラにより分岐されたレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバで構成された異なる２つの光路と、
前記光路の一方に設けられて前記異なる２つの光路に所定の光路長差を発生させる光路調整部と、
前記異なる２つの光路を伝送される光信号が合波された光信号を検出し、対応した電気信号を前記第２周波数のクロック信号として出力する検出器と、を備え、
前記光路調整部は、
前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定されており、
前記制御装置は、前記光路調整部を、前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定することで、前記クロック用光干渉計から前記第２周波数のクロック信号が出力できるように調整された状態で抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の光干渉断層画像を前記表示装置に出力することを特徴とする光干渉断層画像生成装置。

【請求項2】

前記光源は、前記第１周波数のクロック信号を出力するときの前記クロック用光干渉計の光路長が変更されて前記第２周波数のクロック信号を出力するように調整されており、前記第２周波数が前記第１周波数の半値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の光干渉断層画像生成装置。

【請求項3】

前記周波数変換回路は、入力信号の周波数を２倍にして出力する逓倍器であることを特徴とする請求項２に記載の光干渉断層画像生成装置。

【請求項4】

前記光源は、当該光源規定の撮影可能距離が４ｍｍであり、当該深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された前記第２周波数が２００ＭＨｚのものであることを特徴とする請求項３に記載の光干渉断層画像生成装置。

【請求項5】

光源から照射されたレーザ光を被写体に照射する計測光と参照ミラーとに照射する参照光に分配し、前記被写体から反射した散乱光と前記参照ミラーから反射して戻って来た反射光とを合成させた干渉光の信号をディテクタで前記被写体の内部情報として検出して光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成方法であって、
前記光源は、
レーザ光を出力するレーザ光装置と、前記レーザ光から光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数と前記第１周波数よりも小さな第２周波数とを含む所定周波数範囲で調整可能なクロック信号を生成及び出力するクロック用光干渉計と、を有し、
前記クロック用光干渉計は、
前記レーザ光装置から出力されるレーザ光を分岐するカップラと、
前記カップラにより分岐されたレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバで構成された異なる２つの光路と、
前記光路の一方に設けられて前記異なる２つの光路に所定の光路長差を発生させる光路調整部と、
前記異なる２つの光路を伝送される光信号が合波された光信号を検出し、対応した電気信号を前記第２周波数のクロック信号として出力する検出器と、を備え、
前記光路調整部を、前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定することで、前記クロック用光干渉計から前記第２周波数のクロック信号が出力できるように調整する工程と、
調整された前記光源を準備する工程と、
前記光源から出力される前記第２周波数のクロック信号を電気的に高周波変換して前記第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を生成する工程と、
前記ディテクタで検出された信号及び前記第３周波数のクロック信号をＡＤ変換回路に入力して、入力されたクロック信号をサンプリングの基準として、前記ディテクタで検出された信号をデジタル信号に変換して前記干渉光の波数が等間隔となるように抽出する工程と、
前記抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の断層画像を表示装置に出力する工程、
を有することを特徴とする光干渉断層画像生成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光のコヒーレント（干渉性）を利用して物体内部の断層像を撮像する光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法に係り、特に、高コヒーレント光を利用した光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光干渉断層画像生成装置（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：以下、ＯＣＴ装置と称する）は、生体の分野では、眼球の角膜や網膜の断層計測等の眼科医療で応用されている。ＯＣＴの方式は、ＴＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴ、ＦＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴに大別され、後者のＦＤ−ＯＣＴは、ＳＤ（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｄｏｍａｉｎ）−ＯＣＴと、ＳＳ（Ｓｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ）−ＯＣＴとに分類されることが知られている。

【0003】

例えば、ＳＳ−ＯＣＴは、波長（又は波数）を連続的に掃引できるレーザ光源を使用し、検出器により取得したスペクトル情報をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理し、光路長を特定する方式である。ＳＳ−ＯＣＴは、Ｘ線撮影装置やＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等に比べ、解像度が高く、リアルタイムに計測が行える等の特徴がある。
また、歯科用のために、前記したＴＤ−ＯＣＴが試されていたが、ＳＳ−ＯＣＴはＴＤ−ＯＣＴに比べて、高感度かつ高速にデータを取得できることから、モーションアーチファクト（体動によるゴースト）に強いという特徴がある。

【0004】

本願発明者は、撮影する被写体の断層画像を被写体の基準面から深さ方向に容易に調整することができる光干渉断層画像生成装置を提案している（例えば特許文献１参照）。

【0005】

また、従来、例えばＳＳ−ＯＣＴ光源として、レーザ光発生装置で発生されたレーザ光（計測光）を出力すると共に、クロック用光干渉計を有した光源が知られている。この種の光源が生成するクロック信号は、被写体にレーザ光（計測光）を照射することで検出される干渉光を、光学スペクトル領域すなわちｋ空間にてサンプリングするために用いられる信号であり、K-Clockと呼ばれている。この光源は、内部で生成したレーザ光を分岐させた一部のレーザ光を内部のクロック用光干渉計に入射して電気的な信号であるクロック信号を生成して出力する。光源メーカでは、被写体の所定深さ（撮影可能距離）までの画質の良好な光断層画像の取得に適したレーザ光を出力するために、その撮影可能距離に対応した周波数のK-Clockを生成できるようにクロック用光干渉計の光路を予め調整した上で光源を出荷している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−２１７７５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１記載の光干渉断層画像生成装置には改良する余地があった。この特許文献１記載の光干渉断層画像生成装置に対して、クロック用光干渉計を有した光源を適用する場合、撮影された光干渉断層画像には、光源メーカにて規定された撮影可能距離の深さまでの情報しか表示することができないという問題があった。

【0008】

そこで、本発明では、クロック用光干渉計を有した光源にて規定されている撮影可能距離よりも深い部位までの光干渉断層画像を生成することができる光干渉断層画像生成装置及び光干渉断層画像生成方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するため、本願発明者は、クロック用光干渉計を有した光源を用いて、深い部位までの光干渉断層画像を生成するために種々検討を行った。その結果、本来の撮影可能距離よりも深い部位まで表示するために、光源の出荷前にクロック信号の周波数が本来の設定値よりも高くなるように内蔵のクロック用光干渉計の光路を調整し直した光源から取り出したクロック信号を用いて、被写体から検出された干渉光の信号をサンプリングして光断層画像を生成した場合、この生成した光断層画像が見辛くなることを見出した。一方で、光源の出荷前にクロック信号の周波数を本来の設定値以下に調整し直した光源から取り出したクロック信号を電気的に高周波に変換してからサンプリングに用いると本来の撮影可能距離よりも深い部位までの見易い断層画像を得ることが可能であることを見出した。

【0010】

そこで、本発明に係る光干渉断層画像生成装置は、レーザ光を出力するレーザ光装置と、前記レーザ光から光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数と前記第１周波数よりも小さな第２周波数とを含む所定周波数範囲で調整可能なクロック信号を生成及び出力するクロック用光干渉計と、を有した光源と、前記レーザ光を被写体に照射する計測光と参照ミラーに照射する参照光に分配する光分割器と、前記計測光を前記被写体に照射し当該被写体の内部で散乱して戻って来た散乱光を受光するプローブと、前記参照光が前記参照ミラーから反射して戻って来た反射光と前記散乱光とを合成させて干渉光を生成する光合波器と、前記干渉光の信号を前記被写体の内部情報として検出するディテクタと、前記光源から出力される前記第２周波数のクロック信号を電気的に高周波変換して前記第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を生成する周波数変換回路と、前記第３周波数のクロック信号をサンプリングの基準として、前記ディテクタで検出された信号をデジタル信号に変換して前記干渉光の波数が等間隔となるように抽出するＡＤ変換回路と、前記抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の光干渉断層画像を表示装置に出力する制御装置と、を備え、前記クロック用光干渉計は、前記レーザ光装置から出力されるレーザ光を分岐するカップラと、前記カップラにより分岐されたレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバで構成された異なる２つの光路と、前記光路の一方に設けられて前記異なる２つの光路に所定の光路長差を発生させる光路調整部と、前記異なる２つの光路を伝送される光信号が合波された光信号を検出し、対応した電気信号を前記第２周波数のクロック信号として出力する検出器と、を備え、前記光路調整部は、前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定されており、前記制御装置は、前記光路調整部を、前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定することで、前記クロック用光干渉計から前記第２周波数のクロック信号が出力できるように調整された状態で抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の光干渉断層画像を前記表示装置に出力することを特徴とする。

【0011】

かかる構成によれば、光干渉断層画像生成装置において、光源は、光源メーカ規定の本来の撮影可能距離である第１深さに応じた、規定の第１周波数のクロック信号を生成するように調整されるべきものであるが、事前に、この第１周波数よりも低い値である第２周波数のクロック信号を出力するように調整されている。
そして、測定時には、光干渉断層画像生成装置において、光源から照射されたレーザ光は、光分割器によって、被写体に照射する計測光と参照ミラーとに照射する参照光に分配される。そして、被写体から反射した散乱光をプローブで受光し、光合波器にて、散乱光と参照ミラーから反射して戻って来た反射光とを合成して生成された干渉光の信号をディテクタで検出する。この干渉光の信号は、被写体の内部情報を表すアナログ信号であるがＡＤ変換回路でデジタル信号に変換される。
一方で、光源外部の周波数変換回路は、光源から出力される第２周波数のクロック信号を電気的に高周波変換して第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を生成し、生成したクロック信号をＡＤ変換回路に入力する。したがって、本来の撮影可能距離である第１深さに応じた第１周波数よりも周波数が高い３周波数のクロック信号がＡＤ変換回路へ入力する。そして、ＡＤ変換回路は、この入力したクロック信号をサンプリングクロックとして、ディテクタで検出された信号をデジタル信号に変換して干渉光の波数が等間隔となるように抽出する。したがって、ＡＤ変換回路は、被写体から検出された干渉光の時系列の信号から、干渉光の波数が等間隔となるように抽出する各データの波数間隔を従来よりも小さくすることができる。これにより、制御装置が、このデジタル信号を画像処理して被写体の光干渉断層画像を表示装置に出力すると、光源メーカ規定の本来の撮影可能距離である第１深さよりも深い部位までの見易い断層画像が得られる。

【0012】

また、本発明に係る光干渉断層画像生成装置は、前記光源が、前記第１周波数のクロック信号を出力するときの前記クロック用光干渉計の光路長が変更されて前記第２周波数のクロック信号を出力するように調整されており、前記第２周波数が前記第１周波数の半値よりも大きいことが好ましい。

【0013】

かかる構成によれば、光干渉断層画像生成装置において、光源から出力される第２周波数のクロック信号は、規定の第１周波数の半値より大きいので、光源の事前調整では、内部のクロック用光干渉計の光路長の変更の程度を小さくすることができる。

【0014】

また、本発明に係る光干渉断層画像生成装置は、前記周波数変換回路が、入力信号の周波数を２倍にして出力する逓倍器であることが好ましい。これによれば、周波数変換回路が入力信号の周波数を２倍にするだけで、第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を容易に生成することができる。また、これによれば、逓倍器を使わない場合の波数間隔の半分の波数間隔にて、干渉光の信号からデータを抽出することができるので、逓倍器を使わない場合と比べて２倍の深さまでの画像を取得することができる。
また、本発明に係る光干渉断層画像生成装置において、前記光源は、当該光源規定の撮影可能距離が４ｍｍであり、当該深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された前記第２周波数が２００ＭＨｚのものであることとしてもよい。この場合、光干渉断層画像生成装置は、逓倍器により周波数変換した４００ＭＨｚのクロック信号を用いて干渉光信号をサンプリングできるので、８ｍｍの深さまでの光干渉断層画像を表示することができる。

【0015】

また、本発明に係る光干渉断層画像生成方法は、光源から照射されたレーザ光を被写体に照射する計測光と参照ミラーとに照射する参照光に分配し、前記被写体から反射した散乱光と前記参照ミラーから反射して戻って来た反射光とを合成させた干渉光の信号をディテクタで前記被写体の内部情報として検出して光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成方法であって、前記光源は、レーザ光を出力するレーザ光装置と、前記レーザ光から光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さの光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数と前記第１周波数よりも小さな第２周波数とを含む所定周波数範囲で調整可能なクロック信号を生成及び出力するクロック用光干渉計と、を有し、前記クロック用光干渉計は、前記レーザ光装置から出力されるレーザ光を分岐するカップラと、前記カップラにより分岐されたレーザ光をそれぞれ伝送する光ファイバで構成された異なる２つの光路と、前記光路の一方に設けられて前記異なる２つの光路に所定の光路長差を発生させる光路調整部と、前記異なる２つの光路を伝送される光信号が合波された光信号を検出し、対応した電気信号を前記第２周波数のクロック信号として出力する検出器と、を備え、前記光路調整部を、前記第１周波数のクロック信号が出力可能な光路長よりも短い光路長に設定することで、前記クロック用光干渉計から前記第２周波数のクロック信号が出力できるように調整する工程と、調整された前記光源を準備する工程と、前記光源から出力される前記第２周波数のクロック信号を電気的に高周波変換して前記第１周波数よりも高い第３周波数のクロック信号を生成する工程と、前記ディテクタで検出された信号及び前記第３周波数のクロック信号をＡＤ変換回路に入力して、入力されたクロック信号をサンプリングの基準として、前記ディテクタで検出された信号をデジタル信号に変換して前記干渉光の波数が等間隔となるように抽出する工程と、前記抽出されたデジタル信号を画像処理して前記被写体の断層画像を表示装置に出力する工程、を有することを特徴とする。

【0016】

かかる光干渉断層画像生成方法によれば、ＡＤ変換回路への入力クロック信号の周波数である第３周波数は、光源メーカ規定の本来の撮影可能距離である第１深さに応じた第１周波数よりも周波数が高いので、ＡＤ変換回路によって、被写体から検出された干渉光の時系列の信号から、干渉光の波数が等間隔となるように抽出する各データの波数間隔を従来よりも小さくすることができる。したがって、光源メーカ規定の本来の撮影可能距離である第１深さよりも深い部位までの見易い断層画像が得られる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、クロック用光干渉計を有した光源にて規定されている撮影可能距離よりも深い部位までの光干渉断層画像を生成することができる。そのため、被写体の内部情報として従来は可視化することができなかった範囲までの断層画像の撮影が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態に係る光干渉断層画像生成装置の構成を模式的に示すブロック図である。

【図2】図１の光源の構成例を示す模式図である。

【図3】干渉信号の干渉位相の説明図である。

【図4】干渉信号のサンプリングの説明図である。

【図5】干渉信号の非線形性の説明図である。

【図6】干渉信号の波数等間隔の位置の説明図である。

【図7】（ａ）は光源メーカ規定の第１深度に対応した画像を模式的に示す断層画像であり、（ｂ）は第１深度より深い第２深度に対応した断層画像である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る光干渉断層画像生成装置であるＯＣＴ装置１について詳細に説明する。

【0020】

［ＯＣＴ装置の構成の概要］
ＯＣＴ装置１の構成の概要について、ＯＣＴ装置１によって撮影する被写体（サンプルＳ）を、歯科の患者の診断対象の歯牙（前歯）である場合を例に挙げて説明する。図１に示すように、ＯＣＴ装置１は、光学ユニット部１０（光学ユニット）と、診断プローブ部３０（プローブ）と、制御ユニット部５０（制御ユニット）と、を主に備える。
ＯＣＴ装置１は、光源１１から照射されたレーザ光をサンプルＳ（被写体）に照射する計測光と、参照ミラー２１とに照射する参照光にカップラ１２（光分割器）で分配し、診断プローブ部３０で、前記計測光をサンプルＳに照射しサンプルＳの内部から散乱して戻って来た散乱光と、参照ミラー２１からの反射光と、をカップラ１６（光合波器）で合成させた干渉光を解析して、光干渉断層画像を生成する光干渉断層画像生成装置である。

【0021】

≪光学ユニット部≫
光学ユニット部（光学ユニット）１０は、一般的な光コヒーレンストモグラフィの各方式が適用可能な光源、光学系、検出部を備えている。図１に示すように、光学ユニット部１０は、サンプル（被写体）Ｓに高帯域な波長のレーザ光を続けて（周期的に）照射する光源１１と、レーザ光をサンプルＳに照射する計測光と参照ミラー２１に照射する参照光に分配するカップラ１２（光分割器）と、計測光をサンプルＳに照射しこのサンプルＳの内部で散乱して戻って来た散乱光を受光する診断プローブ部３０（プローブ）と、参照光が参照ミラー２１から反射して戻って来た反射光と散乱光とを合成させて干渉光を生成するカップラ１６（光合波器）と、その干渉光からサンプルＳの内部情報を検出するディテクタ（検出器）２３と、光源１１とディテクタ２３との間の光路中に設けられた光ファイバ１９ｂ、ケーブル６０やその他光学部品等を備えている。

【0022】

ここで、光学ユニット部１０の概略を説明する。
光源１１から射出された光は、光分割器であるカップラ１２により、計測光と参照光とに分けられる。計測光は、サンプルアーム１３のサーキュレータ１４から診断プローブ部３０に入射する。この計測光は、診断プローブ部３０のシャッタ機構３１のシャッタが開状態において、受光レンズ３２（コリメータレンズ）、走査手段３３（ガルバノミラー）を経て集光レンズ３４によってサンプルＳに集光され、そこで散乱、反射した後に再び集光レンズ３４、走査手段３３、受光レンズ３２を経てサンプルアーム１３のサーキュレータ１４に戻る。戻ってきた計測光の偏光成分は、偏光コントローラ１５によってより偏光の少ない状態に戻され、光合波器としてのカップラ１６を介してディテクタ２３に入力される。

【0023】

一方、光分割器用のカップラ１２により分離された参照光は、レファレンスアーム１７のサーキュレータ１８からコリメータレンズ１９、光路長変更手段２４を経て参照光集光レンズ２０によって参照ミラー２１（レファレンスミラー）に集光され、そこで反射した後に再び参照光集光レンズ２０、コリメータレンズ１９を経てサーキュレータ１８に戻る。戻ってきた参照光の偏光成分は、偏光コントローラ２２によってより偏光の少ない状態に戻され、光合波器用のカップラ１６を介してディテクタ２３に入力される。つまり、カップラ１６が、サンプルＳで散乱、反射して戻ってきた計測光と、参照ミラー２１で反射した反射光とを合波するので、合波により干渉した光（干渉光）をディテクタ２３がサンプルＳの内部情報として検出することができる。

【0024】

＜光源の概要＞
本実施形態のＯＣＴ装置１（光干渉断層画像生成装置）において、光源１１は光源メーカで注文製造されたものを用いる。
光源１１としては、例えばＳＳ−ＯＣＴ方式用のレーザ光源を用いることができる。光源１１は、レーザ光を出力すると共に、レーザ光から所定周波数範囲で調整可能なクロック信号を生成及び出力するクロック用光干渉計を有している。
光源１１の性能としては、例えば、中心波長１３１０ｎｍ、掃引波長幅１４０ｎｍ、掃引速度５０ｋＨｚ、撮影可能距離＝５ｍｍ、K-Clock周波数＝２５０ＭＨｚのものを挙げることができる。

【0025】

本実施形態では、クロック用光干渉計を有した光源において、当該光源規定の撮影可能距離である第１深さ（例えば５ｍｍ）の光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数（例えば２５０ＭＨｚ）以下の第２周波数のクロック信号が出力できるように調整された光源を準備する。第２周波数の値は、第１周波数と同じ値か又は低い値である。

【0026】

さらに、第２周波数が第１周波数よりも低い場合、第１周波数（例えば２５０ＭＨｚ）の半値よりも大きいものとする。例えば第１周波数が２５０ＭＨｚであるものとして、その８０％の値（２００ＭＨｚ）を第２周波数としてもよい。この第２周波数に対応した撮影可能距離は例えば４ｍｍである。本実施形態では、一例として、光源メーカで規定された本来の撮影可能距離である第１深さ（例えば５ｍｍ）を実現可能な基本性能を有した光源において、サンプルＳの測定における深さ方向の性能を犠牲にして、光源メーカにて特注製造された光源を用いる。

【0027】

＜光源の構成例＞
光源１１は、図２に示すように、例えば、レーザ光装置１１０と、コントローラ１１１と、カップラ１１２と、クロック用光干渉計１１３と、レーザ光端子１１４と、トリガ端子１１５と、クロック端子１１６と、を備えている。

【0028】

レーザ光装置１１０は、レーザ光（掃引光信号）を生成するものである。
コントローラ１１１は、レーザ光装置１１０を制御するものであり、所定の掃引波長幅及び所定の掃引速度のレーザ光（掃引光信号）をレーザ光装置１１０が生成できるように制御する。コントローラ１１１は、所定の掃引速度（例えば５０ｋＨｚ）に対応した電気信号をトリガ（trigger）としてトリガ端子１１５に供給する。

【0029】

カップラ１１２は、レーザ光装置１１０から光ファイバＦで伝送される光信号を、光ファイバＦでレーザ光端子１１４に伝送される光信号と、光ファイバＦでクロック用光干渉計１１３に伝送される光信号とに分配するものである。カップラ１１２は、例えば光信号の９５％がレーザ光端子１１４に伝送され、残りの５％がクロック用光干渉計１１３に伝送されるように光信号を分配する。

【0030】

クロック用光干渉計１１３は、レーザ光装置１１０で生成されるレーザ光（掃引光信号）に依存したクロック信号を生成するものである。
クロック用光干渉計１１３は、例えばマッハツェンダー型の干渉計であって、カップラ１３１と、光路調整部１３２と、カップラ１３３と、検出器１３４と、増幅器１３５と、を備えている。
カップラ１３１は、カップラ１１２で分割されたレーザ光（光信号）を、光ファイバＦで光路調整部１３２を介してカップラ１３３に伝送される光信号と、光ファイバＦでカップラ１３３に直接伝送される光信号とに分配するものである。つまり、カップラ１３１とカップラ１３３との間には、光ファイバＦによる異なる２つの光路が配されており、一方の光路にだけ光路調整部１３２が設けられている。

【0031】

光路調整部１３２は、異なる２つの光路に所定の光路長差を発生させるものであり、例えば光遅延器からなる。光路調整部１３２は、所定光路長範囲で調整可能である。例えば光路長として、光源メーカにて規定された本来の設定値（例えば１０ｍｍ）に設定することができる。仮に光路長を１０ｍｍに設定する場合、クロック端子１１６から出力されるクロック信号をサンプリングクロックとして用いて干渉光の信号を画像処理すると、深さ５ｍｍまでの光干渉断層画像を表示可能である。
本実施形態では、光路調整部１３２は、光源メーカ規定の設定値（例えば１０ｍｍ）よりも短い光路長（例えば８ｍｍ）が設定されている。仮に光路長を８ｍｍに設定する場合、クロック端子１１６から出力されるクロック信号をサンプリングクロックとして用いて干渉光の信号を画像処理すると、深さ４ｍｍまでの光干渉断層画像を表示可能である。つまり、本ＯＣＴ装置１では、光源１１の性能を敢えて落として用いている。

【0032】

カップラ１３３は、カップラ１３１から光路調整部１３２を経由して光ファイバＦで伝送される光信号と、カップラ１３１から光路調整部１３２を経由せずに光ファイバＦで伝送される光信号と、を合波するものである。
検出器１３４は、カップラ１３３で合波されて光ファイバＦから出射したレーザ光（光信号）を検出し、対応した電気信号を出力するものであり、例えばフォトダイオード等からなる。
増幅器１３５は、検出器１３４で検出された電気信号の振幅を増幅した信号（K-Clock）をクロック端子１１６に供給する。

【0033】

レーザ光端子１１４は、光ファイバケーブルによって光学ユニット部１０（図１参照）のカップラ１２の入力端と接続される。
トリガ端子１１５は、トリガケーブルによって制御ユニット部５０（図１参照）のＡＤ変換回路５１（ＡＤボード）の入力端と接続される。トリガ信号の周波数は例えば５０ｋＨｚ（周期２０μｓ）とすることができる。
クロック端子１１６は、クロックケーブルによって制御ユニット部５０（図１参照）の逓倍器９０の入力端に接続されている。この逓倍器９０の出力端は、ＡＤ変換回路５１（ＡＤボード）の入力端と接続される。

【0034】

図１に戻って、光学ユニット部１０の構成の説明を続ける。
参照光のコリメータレンズ１９は、カップラ１２（光分割器）で分割された参照光を平行光に収束させるレンズであり、コリメータ１９ｄの略円筒状のレンズホルダ１９ａ内に収容されている。

【0035】

コリメータ１９ｄは、前記コリメータレンズ１９と、コリメータレンズ１９を内嵌した略円筒状のレンズホルダ１９ａと、レンズホルダ１９ａに取り付けられたコネクタ１９ｃと、一端がコネクタ１９ｃに接続され、他端がレンズホルダ１９ａとサーキュレータ１８とに接続された光ファイバ１９ｂと、を備えている。

【0036】

レンズホルダ１９ａは、光軸上の一端側に光ファイバ１９ｂが取り付けられコネクタ１９ｃを固定し、他端側に参照ミラー２１に向けて開口され参照光、反射光が出入りする開口部が形成されている。

【0037】

かかる構成により、前記コリメータ１９ｄは、サンプルＳ（被写体）光側の光路長と参照光側の光路長が等しくなるように予め設定された光軸上の位置に配置することができる。

【0038】

参照光集光レンズ２０は、コリメータレンズ１９により収束された平行光を参照ミラー２１に集光させるレンズであり、例えば、コリメータレンズ１９と参照ミラー２１との間の予め設定された光軸上の位置に配置されている。参照光集光レンズ２０は、この参照光集光レンズ２０の傾きを調整可能に所定位置に固定される。

【0039】

参照光の光路長変更手段２４は、手動または電動でコリメータ１９ｄを光軸方向に移動させて、カップラ１２（光分割器）から参照ミラー２１までの光路長を変更したり、初期設定したりする際に使用する装置である。この参照光の光路長変更手段２４は、例えば、前記参照光集光レンズ２０と、前記参照ミラー２１と、を備えて構成されている。

【0040】

≪診断プローブ部≫
図１に示すように、診断プローブ部３０（プローブ）は、レーザ光を２次元走査する走査手段３３（ガルバノミラー）を含み、光学ユニット部１０からのレーザ光をサンプルＳに導くと共に、サンプルＳ内で散乱して反射した散乱光を受光して光学ユニット部１０に導くものである。この診断プローブ部３０は、それぞれ後記するケーブル６０と、ハウジング３と、シャッタ機構３１と、受光レンズ３２と、走査手段３３（ガルバノミラー）と、集光レンズ３４と、集光点調整機構３５と、を備えている。

【0041】

ケーブル６０は、診断プローブ部３０と、光学ユニット部１０及び制御ユニット部５０とを光学的及び電気的に接続するためのものである。ケーブル６０は、光学ユニット部１０に接続された光ファイバと、制御ユニット部５０に接続された通信線とを内蔵している。

【0042】

ハウジング３は、診断プローブ部３０の構成部品を覆ったり、支持したりするケース体である。このハウジング３内には、受光レンズ３２、走査手段３３、集光レンズ３４、シャッタ機構３１、が主に設けられている。ハウジング３は、例えば、中央部を縦断面して左右に二分した２つのケース体を合致させてなる。

【0043】

シャッタ機構３１は、サーキュレータ１４から送られて来た計測光と、サンプルＳに計測光が当たって反射した散乱光とが診断プローブ部３０を通過するのを遮断する装置であり、例えば、受光レンズ３２と走査手段３３との間に介在されている。シャッタ機構３１は、サンプルＳからの反射光を遮断して、表示画面上に写るノイズ（像）をソフト的に除去するゼロ点補正を行うためのものである。

【0044】

受光レンズ３２は、カップラ１２からサーキュレータ１４を介して送られた計測光を受光してレーザ径を調整するレンズであり、例えば、平行光に収束させるコリメータレンズからなる。受光レンズ３２は、略円筒状の受光レンズユニット３２２に内設されている。

【0045】

受光レンズユニット３２２は、光軸に対して傾けたり、進退したりして受光レンズ３２の向きと位置とを調整できるように構成されている。受光レンズユニット３２２の光軸上の一端側にセットされたコネクタ３２２ｂには、ケーブル６０の光ファイバが取り付けられている。

【0046】

走査手段３３は、受光レンズ３２を通過したレーザ光の照射方向を変化させるためのミラーであり、受光レンズ３２を透過した計測光の光軸を９０度変換するＸ方向ガルバノミラーと、Ｘ方向ガルバノミラーで変換する光軸の向きに対して９０度相違する向きに光軸を変換するＹ方向ガルバノミラーと、を備えて構成されている。

【0047】

光源１１から照射されたレーザ光は、走査手段３３を介してサンプルＳに照射され、診断プローブ部３０のノズル先端が正対するサンプルＳの表面から内部に進む深さ方向（Ａ方向）の内部情報をディテクタ２３が取得する。１回のスキャンで１１５２ポイントからなるＡ方向のデータ（以下、Ａラインデータという）を取得し、その後の周波数解析の画像処理（ＦＦＴ処理）を行い、Ａ方向のデータのＦＦＴ処理結果として１０２４点の各データを取得する。

【0048】

ここで、Ｘ方向及びＹ方向とは、診断プローブ部３０のノズル先端が正対するサンプルＳの表面において横方向及び縦方向（Ｙ軸方向）に対応する。

【0049】

Ｘ方向ガルバノミラーは、受光レンズ３２側に設けられている。Ｘ方向ガルバノミラーは、ミラー面（Ａ−Ｖ平面）を、Ａ方向を軸としてモータ駆動により回転するものである。このとき、取得されるデータの方向は、サンプルＳの表面において横方向（Ｘ軸方向）のデータであり、Ｂ方向のデータとなる。仮にガルバノミラーの動作回転角が例えば−３°〜＋３°で１２８ポイントのＢ方向のデータが必要な場合、１２８ポイントのＢ方向のデータ（以下、Ｂラインデータという）を取得する。

【0050】

Ｙ方向ガルバノミラーは、集光レンズ３４側に設けられ、ミラー面（Ｂ−Ｖ平面）を、Ｂ方向を軸としてモータ駆動により回転するものである。このとき、取得されるデータの方向は、サンプルＳの表面において縦方向（Ｙ軸方向）のデータであり、Ｖ方向のデータ（以下、Ｖラインデータという）となる。

【0051】

集光レンズ３４は、走査手段３３による走査光を集光すると共に、計測光をサンプルＳに集光させて照射するレンズである。

【0052】

集光点調整機構３５は、集光レンズ３４を光軸に沿って進退させるものである。
集光点調整機構３５は、集光レンズ３４と、診断プローブ部３０のノズル先端に当接されたサンプルＳ（被写体）との間の距離を調整して集光点を調整する装置である。
集光点調整機構３５は、集光レンズ３４が光軸方向に進退して、集光点を調整できるようになっている。

【0053】

≪制御ユニット部≫
制御ユニット部５０（制御ユニット）は、逓倍器９０と、ＡＤ変換回路５１と、ＤＡ変換回路５２と、ガルバノミラー制御回路５３と、表示装置５４と、ＯＣＴ制御装置１００とを備える。

【0054】

逓倍器９０（周波数変換回路）は、光源１１から出力されるクロック信号ｃｋの周波数（第２周波数）を電気的に高周波変換して、光源規定のクロック信号の周波数である第１周波数（例えば２５０ＭＨｚ）よりも高い第３周波数のクロック信号を生成するものである。
本実施形態では、逓倍器９０は、入力信号の周波数（例えば２００ＭＨｚ）を例えば２倍にした第３周波数（例えば４００ＭＨｚ）の信号を出力することとした。
逓倍器９０で周波数変換された電気信号は、ＡＤ変換回路５１に入力される。

【0055】

ＡＤ変換回路５１は、ディテクタ２３（検出器）のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するものである。
また、ＡＤ変換回路５１には、光源１１のトリガ端子１１５から出力されるトリガ（trigger）と、逓倍器９０で周波数変換された第３周波数（例えば４００ＭＨｚ）の電気信号（サンプリングクロック信号）とが入力される。
本実施形態では、ＡＤ変換回路５１は、光源１１から出力されるトリガ（trigger）に同期してディテクタ２３（検出器）のアナログ出力信号の収得を開始し、逓倍器９０から出力される周波数変換されたサンプリングクロック信号のタイミングに合わせて、ディテクタ（検出器）２３のアナログ出力信号を収得し、デジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＯＣＴ制御装置１００に入力する。

【0056】

ＡＤ変換回路５１は、ディテクタ２３で検出された信号（サンプルＳに応じた干渉光の信号）をデジタル信号に変換して干渉光の波数が等間隔となるように抽出する。波数等間隔のデータを抽出する手法は従来公知の手法を用いることができる。例えば、光源１１から出力されるレーザ光の波長掃引特性を予め記憶しておき、その波長掃引特性に基づいて波数が等間隔になるように干渉光の信号の時系列データを並べ替えた系列でデータを順次抽出する手法を採用することができる。

【0057】

ＤＡ変換回路５２は、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル出力信号をアナログ信号に変換するものである。本実施形態では、ＤＡ変換回路５２は、光源１１から出力されるトリガ（trigger）に同期して、ＯＣＴ制御装置１００のデジタル信号をアナログ信号に変換する。このアナログ信号は、ガルバノミラー制御回路５３に入力する。

【0058】

ガルバノミラー制御回路５３は、診断プローブ部３０の走査手段３３を制御するドライバである。ガルバノミラー制御回路５３は、ＯＣＴ制御装置１００のアナログ出力信号に基づいて、光源１１から出射されるレーザの出力周期に同期して、Ｘ方向ガルバノミラーまたはＹ方向ガルバノミラーのモータを駆動または停止させるモータ駆動信号を出力する。

【0059】

ガルバノミラー制御回路５３は、Ｘ方向ガルバノミラーの軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、Ｙ方向ガルバノミラーの軸を回転させてミラー面の角度を変更する処理と、を異なるタイミングで行う。

【0060】

表示装置５４は、ＯＣＴ制御装置１００によって生成される光干渉断層画像（以下、ＯＣＴ画像という）を表示するものである。表示装置５４は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、ＥＬ（Electronic Luminescence）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）等から構成される。

【0061】

ＯＣＴ制御装置１００は、ＯＣＴ装置１の制御装置であって、レーザ光に同期して走査手段３３を制御することで撮影を行うと共に、ディテクタ２３の検出信号を変換したデータからサンプルＳのＯＣＴ画像を生成する制御を行うものである。ＯＣＴ制御装置１００は、不図示の入出力手段と、記憶手段と、演算手段と、を備えたコンピュータと、このコンピュータにインストールされたプログラムとから構成される。

【0062】

［測定可能距離の伸長の原理］
次に、本ＯＣＴ装置１において、測定可能距離を伸長させる原理について図面及び数式を参照して説明する。ここで、測定可能距離とは、画質の良好な光干渉断層画像の深さ方向の距離を表す。

【0063】

一般に、ＯＣＴにおいて、レーザ光（計測光）を被写体に照射して得られる干渉光の信号（以下、干渉信号という）は、被写体の表面からの深さ方向の距離（奥行き距離）をｚ、光の波数をｋとおくと、奥行き距離に応じて、光が当該奥行き距離を往復するのに要する距離だけ変化する。つまり、この干渉信号の干渉位相は２ｚｋである。そのため、干渉信号はｃｏｓ（２ｚｋ）と表わされる。

【0064】

図３を参照して、干渉信号についてさらに詳細に説明する。図３は、図１のサンプル（被写体）Ｓの近傍と、図１の光路長変更手段２４の中の参照ミラー２１の近傍とを簡略化して表した図面である。ここでは、説明のためにサンプルＳが参照ミラー２１に対応した１つの反射面を有したミラー（試料ミラー）であるものとする。なお、図３の参照光路及び試料光路は、レーザ光の入射の際には光源１１（図１参照）からの光路に接続され、干渉信号の検出の際にはディテクタ２３（図１参照）への光路に接続される。

【0065】

例えば、図３のように、参照ミラー２１を固定し、試料ミラーを所定距離Ｌ（例えば１ｍｍ）だけ動かしたとすると、参照光路と試料光路との実際の距離差は２Ｌ（例えば２ｍｍ）となる。この試料ミラーを動かしたときの所定距離Ｌは、撮影可能距離又は前記した被写体の奥行き距離ｚに相当する。そのため、このときに検出される干渉信号はｃｏｓ（２Ｌｋ）と表わされる。

【0066】

ここで、参照光路と試料光路との距離差が２Ｌ（奥行き距離はＬ）のときに検出された干渉信号ｃｏｓ（２Ｌｋ）の周波数が図４（ａ）のように例えば１００ＭＨｚ（奥行き距離にして４ｍｍ）であったものとする。なお、ここでは、説明のため１つの反射面に対応した干渉信号の波形としたが、試料ミラーではない歯牙等のサンプルの場合、奥行き方向の様々な深さの反射面にて反射する干渉信号が重畳された信号波形が得られることになる。

【0067】

一方、上記１００ＭＨｚの周波数信号を再現するためには、サンプリング定理により、図４（ｂ）に示すように、最低でも２００ＭＨｚの周波数の信号を用いて、１００ＭＨｚの干渉信号をサンプリングする必要がある。ここで、図４（ｂ）に示す信号は、図４（ａ）に示す干渉信号をサンプリングするためのサンプリングクロック信号である（所謂K-Clock）。図４（ｂ）に示す信号は、図４（ｃ）で示すアナログ信号をコンパレータ等でデジタル化することで生成することができる。

【0068】

図４（ｃ）に示す信号あるいは図４（ｂ）に示す信号は、光源１１の内部のクロック用光干渉計１１３にて生成可能である。図４（ｃ）に示す信号の周波数は、例えば２００ＭＨｚである。ここでは、図４（ｃ）に示す信号は、図示を省略するが、第２の参照ミラーを有する第２の参照光路と、第２の試料ミラーを有する第２の試料光路との距離差が４Ｌのときに、第２のディテクタで時系列に検出された干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）であったものとする。なお、ここでは、説明のため１つの反射面に対応した干渉信号の波形とした。

【0069】

後記する波数等間隔のデータ抽出を行った後に、例えば図４（ａ）に示す干渉信号ｃｏｓ（２Ｌｋ）をＦＦＴ処理すると、周波数ｆの軸上で１００ＭＨｚの地点にピークが現れる。この１００ＭＨｚの干渉信号ｃｏｓ（２Ｌｋ）は奥行き距離４ｍｍに対応し、撮影可能距離が４ｍｍであることを表す。なお、試料ミラーではない歯牙等のサンプルの場合、反射面に相当する様々な深さの多数のピークが現れる。なおまた、図４（ｄ）及び図４（ｅ）の説明については後記する。

【0070】

従来、ＯＣＴにおいて、検出された時系列の干渉信号から波数等間隔のデ−タを抽出する必要がある。ＳＳ−ＯＣＴの光源のように波長掃引光源から出力されるレ−ザの波長λは、時間ともに線形に増加または減少するので、このとき波数（ｋ＝２π／λ）は非線形に減少または増加してしまう。なお、時間をｔ、定数をＣとすると、波長λは、λ（ｔ）＝Ｃ×ｔと表される。光源１１から出力されるレ−ザ光の波長変化を、前記した干渉信号ｃｏｓ（２Ｌｋ）にも反映して、直感的に認識できるように模式的に示した波形を図５に示す。

【0071】

図５において、横軸は、ｔ（時間）であり、縦軸は、変数ｔの定義域における三角関数の値である（任意単位，ａ．ｕ．）。図５に示す波形は、干渉信号の振幅の時間変化を表す波形に相当する。なお、上記干渉信号はｃｏｓ関数で表されているが、その位相変化はｓｉｎ関数と同様なので代用した。

【0072】

本ＯＣＴ装置１では、一例として、光源メーカの工場で出荷前に調整された撮影可能距離である第２深さ（例えば４ｍｍ）までの部位を撮影可能な光源１１を用いて、測定可能距離として、第２深さ（例えば４ｍｍ）の２倍の深さに当たる第３深さ（例えば８ｍｍ）を実現するものとする。

【0073】

ここでは、ディテクタ２３（図１参照）で検出する干渉信号において図３に示すような光路長差２Ｌ（奥行き距離Ｌ＝４ｍｍ）を検出する前提で、それに合わせた、図４（ｂ）に示すK-Clockを発生するためのクロック用光干渉計を作製して図６（ａ）に示すような干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）を得ることとする。なお、図６（ａ）の波形において横軸は波数ｋである。

【0074】

クロック用光干渉計で得られる干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）をデジタル化してサンプリングクロックとして用いる場合、図６（ａ）に示すように、ｃｏｓ（４Ｌｋ）＝０を満たす位置（以下、ゼロ点という）にて、サンプリングすることになる。ただし、通常のＡ／Ｄコンバータはサンプリングクロックの信号波形の立ち上がりまたは立ち下りのどちらかでしかサンプリングすることができない。
例えば信号波形の立ち上がりのゼロ点だけでサンプリングする場合、図６（ｂ）に示すように、ｋ空間において次の式（１）を満たすような各位置が波数等間隔の位置となる。

【0075】

４Ｌｋ_n＝(（３／２）＋２ｎ)π … 式（１）

【0076】

ここでπは円周率であり、ｎ＝０，１，２，…である。また、波数の間隔Δｋは次の式（２）で表される。
Δｋ＝ｋ_n−ｋ_n-1＝π／（２Ｌ） … 式（２）

【0077】

したがって、奥行き距離Ｌは次の式（３）のように表される。
Ｌ＝π／（２Δｋ） … 式（３）

【0078】

よって、式（３）から、波数間隔Δｋの値を例えば半分にすれば、奥行き距離Ｌの値を２倍にすることができることが分かる。

【0079】

ここで、この結論を一歩進めて、仮に、内部にクロック用光干渉計を有した光源を用いた場合には、光源内部で生成されるK-Clockの周波数を高周波側にシフトすれば奥行き距離Ｌの値を大きくすることができるという仮説を立て、この仮説を検証する実験を行った。まず、光源内部で生成されるK-Clockの周波数を高周波側にシフトする前の光源（以下、比較例１の光源という）を準備した。この比較例１の光源は、光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さ（例えば５ｍｍ）の光干渉断層画像の測定に用いるクロック信号のために規定された第１周波数（例えば２５０ＭＨｚ）のクロック信号を生成するために、光源メーカの工場においてクロック用光干渉計の光路調整部の光路長が例えば１０ｍｍに設定されて出荷されている。

【0080】

この場合、図１のＯＣＴ装置１に、光源１１の代わりに比較例１の光源を組み込んで、逓倍器９０を用いずに２５０ＭＨｚの周波数のクロック信号をＡＤ変換回路５１に入力する。そして、ディテクタ２３の検出信号（干渉光の情報）を２５０ＭＨｚのサンプリング周波数でＡＤ変換してＯＣＴ制御装置１００にて可視化して表示装置５４に表示した場合、サンプルＳのＯＣＴ画像としては、５ｍｍの深さまで断層画像を得ることができる（図７（ａ）参照）。なお、図７（ａ）は、所定サンプルについて深さ方向の見える範囲を示した模式図である。

【0081】

次に、光源内部で生成されるK-Clockの周波数を高周波側にシフトした後の光源（以下、比較例２の光源という）を準備した。具体的には、撮影可能距離が光源メーカ規定の第１深さ（例えば５ｍｍ）より深い深さ（例えば７ｍｍ）となるように、光源メーカの工場において、光路調整部の光路長が１４ｍｍに設定された光源を用意した。この光源は、K-Clock周波数＝３５０ＭＨｚの周波数のクロック信号を生成する。この光源を比較例２の光源と呼称する。比較例２の光源から出力される３５０ＭＨｚの周波数のクロック信号は、比較例１の光源から出力される２５０ＭＨｚの周波数のクロック信号と比べて、ゆらぎ（ジッター）が極端に大きくなった。

【0082】

加えて、一般に、光干渉計で高周波信号を発生させると高周波になればなるほど信号強度が落ちる。すなわち、高周波になればなるほど信号の振幅が小さくなる。光干渉計でK-Clockを生成する際、信号の振幅が小さくなった状態では、上記したＯＣＴにおいて検出された時系列の干渉信号から波数等間隔のデ−タを抽出する操作が困難になるため、信号の増幅を試みると信号の遅延が発生するという別の問題が生じる。つまり、K-Clockを生成するために光干渉計で高周波信号を発生させて、それを利用する場合、高周波数に起因した困難性が生じる。よって、光源内部で生成されるK-Clockの周波数を高周波側にシフトすれば奥行き距離Ｌの値を大きくすることができるという仮説が否定された。なお、上記式（３）から、波数間隔Δｋの値を例えば半分にすれば、奥行き距離２Ｌまで可視化することができるという結論は正しい。前記仮説の手法は、波数間隔Δｋの値を例えば半分にする方法に採用できないということである。

【0083】

一方、本ＯＣＴ装置１では、光源内部で生成するK-Clockとして取り扱い易い信号（奥行き距離が例えば４ｍｍに対応）を経験的に発見しておくことを前提とする。本実施形態では、図１のＯＣＴ装置１の光源１１は、光源メーカ規定の撮影可能距離である第１深さ（例えば５ｍｍ）より浅い第３深さ（例えば４ｍｍ）を実現するように、光源メーカの工場において、光路調整部の光路長が８ｍｍに設定された光源１１を用意した。この光源１１は、例えば２００ＭＨｚの周波数のクロック信号を生成する。光源１１から出力される２００ＭＨｚの周波数のクロック信号は、比較例１，２の光源から出力されるクロック信号と比べてゆらぎ（ジッター）が減少した。

【0084】

そして、本ＯＣＴ装置１では、光源１１から出力されて周波数が低くて取り扱い易いこの信号の周波数（例えば２００ＭＨｚ）を、逓倍器９０を用いて電気的に逓倍して例えば４００ＭＨｚの周波数のクロック信号を生成する。逓倍器９０は、例えば図４（ｂ）に示す２００ＭＨｚのK-Clockを周波数変換して、図４（ｅ）に示す４００ＭＨｚのK-Clockを生成する。

【0085】

前記式（１）〜式（３）の関係式を図４（ｅ）に示すクロック信号に当てはめると次のようになる。すなわち、図４（ｅ）に示すクロック信号は、下記の式（４）を満たすような各位置が波数等間隔の位置となり、この場合の波数の間隔Δｋ´は下記の式（５）で表される。したがって、この場合の奥行き距離Ｌ´は下記の式（６）のように表される。
８Ｌｋ_n＝(（３／２）＋２ｎ)π （ｎ＝０，１，２，…） … 式（４）
Δｋ´＝ｋ_n−ｋ_n-1＝（π／（２Ｌ））／２＝Δｋ／２ … 式（５）
Ｌ´＝２×（π／（２Δｋ））＝２Ｌ … 式（６）

【0086】

図４（ｅ）に示す信号を用いれば、図４（ｄ）に示す２００ＭＨｚの干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）をサンプリングすることが可能である。例えば図４（ｄ）に示す干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）をＦＦＴ処理すると、周波数ｆの軸上で２００ＭＨｚの地点にピークが現れる。この２００ＭＨｚの干渉信号ｃｏｓ（４Ｌｋ）は奥行き距離８ｍｍに対応する。

【0087】

逓倍器９０を介さない従来手法では、例えば図４（ｂ）に示す２００ＭＨｚのサンプリングクロックで干渉信号のデータを抽出することになるが、本実施形態のＯＣＴ装置１では、例えば図４（ｅ）に示す４００ＭＨｚのサンプリングクロックで干渉信号のデータを抽出することができる。よって、ＡＤ変換回路５１により、ディテクタ２３の検出信号（干渉光の情報）からデータをサンプリングする際に、逓倍器９０を介さない従来手法と比べて、前記式（５）に示すように波数等間隔を従来の半分にして干渉信号のデータを抽出することができる。

【0088】

そして、ディテクタ２３の検出信号（干渉光の情報）を例えば図４（ｅ）に示す４００ＭＨｚのサンプリング周波数でＡＤ変換してＯＣＴ制御装置１００にて可視化して表示装置５４に表示した場合、サンプルＳのＯＣＴ画像としては、画質が向上すると共に、比較例１の光源では可視化できなかったサンプルＳの８ｍｍまでの深さの内部情報を可視化したＯＣＴ画像を得ることができる（図７（ｂ）参照）。歯牙特有のもの（う蝕等）を撮影するためには光軸方向における深さ方向のデータが深い方がよい。特に、臼歯の診断に効果的になることが期待される。以上の実験結果をまとめて表１に記載する。

【0089】

【表1】

【0090】

［作用］
次に、ＯＣＴ装置１（光干渉断層画像生成装置）を使用してサンプルＳ（前歯）を撮影する場合を説明する。
不図示の電源スイッチをＯＮした後、不図示の操作ボタンを操作して、シャッタ機構３１を駆動させてシャッタを開放状態にする。

【0091】

診断プローブ部３０は、撮影する際に、集光レンズ３４と、診断プローブ部３０のノズル先端に当接させたサンプルＳとの間の距離を調整して集光点を調整する集光点調整機構３５を備えていることによって、撮影する断層画像をサンプルＳの基準面から深さ方向に位置調整して、深さ方向に広い範囲に亘って断層画像を得ることができる。

【0092】

また、ＯＣＴ装置１は、コリメータ１９ｄを光軸方向に移動させて、カップラ１２（光分割器）から参照ミラー２１までの光路長を変更する光路長変更手段２４と、前記集光レンズ３４とサンプルＳとの距離を調整して集光点を調整する集光点調整機構３５と、を有し、両者を作動させて互いの光路長を一致させることによって、所望の測定可能距離内の鮮明な断層画像を得ることができる。

【0093】

以上説明したように、ＯＣＴ装置１は、光源メーカ規定の第１周波数以下の第２周波数のクロック信号が出力できるように調整されたクロック用光干渉計を内蔵した光源１１を用いると共に、光源１１から出力されるクロック信号（K-Clock）の周波数を２倍にしてＡＤ変換回路５１に供給する逓倍器９０（マルチプライヤ）を備えるので、ＡＤ変換回路５１にて波数等間隔を従来の半分にして干渉信号のデータを抽出することができる。したがって、光源メーカ規定の撮影可能距離よりも深い部位までの光干渉断層画像を生成することができる。そのため、被写体の内部情報として従来は可視化することができなかった範囲までの光干渉断層画像の撮影が可能となる。

【0094】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造及び変更が可能であり、本発明はこれら改造及び変更された発明にも及ぶことは勿論である。例えば、前記実施形態では、光源内部で生成するK-Clockとして取り扱い易い信号の周波数（第２周波数）が光源規定の第１周波数よりも低いこととして説明したが、第２周波数の値は、第１周波数と同じ値であってもよい。このように構成した場合、光路調整部１３２は、光路長として、光源メーカにて規定された本来の設定値（奥行き距離Ｌが例えば５ｍｍになる設定値）に設定され、第１周波数（例えば２５０ＭＨｚ）のクロック信号を生成する。そして、逓倍器９０で２５０ＭＨｚのK-Clockを周波数変換して５００ＭＨｚのサンプリングクロックを生成すれば、奥行き距離２Ｌすなわち１０ｍｍまでの深さの内部情報を可視化したＯＣＴ画像を得ることが可能である。

【0095】

また、前記実施形態では、ＯＣＴ装置１の一例として、前歯（切歯）をサンプルＳとして説明したが、これに限定されるものではない。サンプルＳを臼歯としても構わない。この場合、集光レンズ３４の光軸を直交する方向に変換する斜鏡を設ければよい。

【符号の説明】

【0096】

１ ＯＣＴ装置（光干渉断層画像生成装置）
３ ハウジング
１０ 光学ユニット部
１１ 光源
１２ カップラ（光分割器）
１３ サンプルアーム
１４ サーキュレータ
１５ 偏光コントローラ
１６ カップラ（光合波器）
１７ レファレンスアーム
１８ サーキュレータ
１９ コリメータレンズ
１９ａ レンズホルダ
１９ｂ 光ファイバ
１９ｃ コネクタ
１９ｄ コリメータ
２０ 参照光集光レンズ
２１ 参照ミラー
２２ 偏光コントローラ
２３ ディテクタ
２４ 光路長変更手段
３０ 診断プローブ部（プローブ）
３１ シャッタ機構
３２ 受光レンズ
３３ 走査手段
３４ 集光レンズ
３５ 集光点調整機構
５０ 制御ユニット部
５１ ＡＤ変換回路
５２ ＤＡ変換回路
５３ ガルバノミラー制御回路
５４ 表示装置
９０ 逓倍器（周波数変換回路）
１００ ＯＣＴ制御装置
１１０ レーザ光装置
１１１ コントローラ
１１２ カップラ
１１３ クロック用光干渉計
１１４ レーザ光端子
１１５ トリガ端子
１１６ クロック端子
１３１ カップラ
１３２ 光路調整部
１３３ カップラ
１３４ 検出器
１３５ 増幅器
３２２ 受光レンズユニット
３２２ｂ コネクタ
Ｆ 光ファイバ
Ｓ サンプル（被写体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】