特許 7540492 光干渉断層撮像装置

(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】

(24)【登録日】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】光干渉断層撮像装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 3/10 20060101AFI20240820BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

A61B3/10 100

G01N21/17 630

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2022543838

(86)(22)【出願日】2020-08-18

(86)【国際出願番号】 JP2020031114

(87)【国際公開番号】W WO2022038671

(87)【国際公開日】2022-02-24

【審査請求日】2023-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】柴山 充文

(72)【発明者】

【氏名】中村 滋

【審査官】増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１６－５１３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１６２６５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ３／００－３／１８

Ｇ０１Ｎ ２１／１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

波長掃引された光パルスが射出される出射期間と、前記波長掃引された光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返す態様でレーザ光を出射する波長掃引レーザ光源と、
前記レーザ光を二つの分岐光に分岐し、その一方を他方に対し所定の遅延時間遅延させた後前記二つの分岐光を合流し、合流光として出力する合流光生成手段と、
入射される前記合流光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
前記物体光を測定対象物の所定の走査範囲に照射する照射手段と、
前記測定対象物に照射された後、前記測定対象物から散乱された物体光と、前記参照光との干渉光の強度比の変化に関する情報を生成する受光器と、
前記受光器によって生成された前記干渉光の強度比の変化に関する情報に基づいて、前記測定対象物の深さ方向の構造データを取得する制御手段と、を含み、
前記所定の遅延時間は、前記インターバル期間の長さ以上前記出射期間の長さ以下であり、
前記受光器によって生成された前記干渉光の強度比の変化に関する第１の情報から、有効な測定データを含む部分を選択して干渉光強度の波長依存性に関する第２の情報を生成する選択手段を、さらに含み、
前記第２の情報は、前記所定の遅延時間遅延させた前記一方の分岐光の前記波長掃引された光パルスが出射される期間と、前記他方の分岐光の前記波長掃引された光パルスが出射される期間と、が重ならない期間に該当する情報である
光干渉断層撮像装置。

【請求項2】

前記選択手段は、前記合流光において、
前記波長掃引された光パルスが射出される時刻ｔｎ、前記出射期間の長さＴｐ、前記所定の遅延時間Ｔｄに対して、
時刻ｔｎ＋（Ｔｐ－Ｔｄ）からｔｎ＋Ｔｄの期間を選択して前記第２の情報を生成する
請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光干渉断層撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う技術として、光コヒーレンス・トモグラフィー（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ： ＯＣＴ）技術がある。当該ＯＣＴ技術では、光ビームを測定対象物に照射した際の測定対象物の内部からの散乱光（以下、「後方散乱光」とも称する）と参照光との干渉を利用して、測定対象物の表面近傍の断層撮像を行う。近年、当該ＯＣＴ技術の医療診断や工業製品検査への適用が拡大している。

【0003】

ＯＣＴ技術では、測定対象物に照射され散乱されてくる物体光と参照光との干渉を利用して、測定対象物において物体光が散乱される部分（光散乱点）の光軸方向すなわち深さ方向における位置を特定する。これにより、測定対象物の深さ方向に空間分解した構造データを得る。物体光は、多くの場合、測定対象物の表面だけで１００％反射されることはなくある程度内部まで伝搬してから後方に散乱される。このため、測定対象物の内部の深さ方向に空間分解した構造データを得ることが可能になる。ＯＣＴ技術には、Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ（ＴＤ－ＯＣＴ）方式、Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ（ＦＤ－ＯＣＴ）方式があるが、高速・高感度という点でＦＤ－ＯＣＴ方式の方が有望である。ＦＤ－ＯＣＴ方式では、物体光と参照光とを干渉させる際に、広い波長帯域の干渉光スペクトルを測定し、これをフーリエ変換することで深さ方向の構造データを得る。干渉光スペクトルを得る方式として、分光器を用いるＳｐｅｃｔｒａｌ Ｄｏｍａｉｎ（ＳＤ－ＯＣＴ）方式と、波長を掃引する光源を用いるＳｗｅｐｔ Ｓｏｕｒｃｅ（ＳＳ－ＯＣＴ）方式がある。

【0004】

さらに、測定対象物を当該測定対象物の深さ方向とは垂直な面内方向に物体光を走査することにより、当該面内方向に空間分解し、且つ、深さ方向に空間分解した断層構造データを得ることできる。これにより、測定対象物の三次元の断層構造データを得ることが可能になる。測定対象物の当該面内方向の異なる位置に物体光ビームを照射するために、通常は、ガルバノスキャナ等によって、１本の物体光ビームの照射位置が走査される。

【0005】

ＯＣＴ技術は、これまでに、眼科診断における眼底の断層撮像装置として実用化されると共に、生体の様々な部位に対する非侵襲の断層撮像装置として適用検討が進められている。

【0006】

図６に、ＳＳ－ＯＣＴ方式の光干渉断層撮像装置の典型的な構成を示す。波長掃引レーザ光源５０１から、波長掃引された光パルスが生成される。波長掃引レーザ光源５０１から出射された光は、サーキュレータ５０３を経由して分岐合流器５０４において物体光Ｒ１１１と参照光Ｒ１２１に分岐される。物体光Ｒ１１１はファイバコリメータ５０５、ガルバノスキャナ等の走査ミラーとレンズから成る照射光学系５０６を経て、測定対象物５２０に照射される。そして、測定対象物５２０において散乱された物体光Ｒ１３１は、分岐合流器５０４へ戻る。他方、参照光Ｒ１２１は参照光ミラー５０８を経て、分岐合流器５０４へ戻る。したがって、分岐合流器５０４では、測定対象物５２０から散乱された物体光Ｒ１３１と参照光ミラー５０８から反射された参照光Ｒ１４１とが干渉し、干渉光Ｒ１５１、Ｒ１６１が生成される。そのため、物体光Ｒ１３１と参照光Ｒ１４１との位相差によって、干渉光Ｒ１５１と干渉光Ｒ１６１との強度比が決定される。干渉光Ｒ１５１はサーキュレータ５０３を経て、干渉光Ｒ１６１は直接に、二入力のバランス型受光器５０２へ入力される。

【0007】

波長掃引レーザ光源５０１から出射される光の波長変化に伴って干渉光Ｒ１５１と干渉光Ｒ１６１との強度比が変化し、干渉光スペクトルとして現れる。したがってバランス型受光器５０２の光電変換出力の波長依存性が干渉光スペクトルを表すことになる。この干渉光スペクトルを測定しフーリエ変換することによって、深さ方向（Ｚ方向）の異なる位置における後方散乱光（物体光）の強度を示すデータを得ることができる（以下、測定対象物５２０のある位置の深さ方向（Ｚ方向）の後方散乱光（物体光）の強度を示すデータを得る動作を、「Ａスキャン」と称する）。

【0008】

さらに、照射光学系５０６によって物体光ビームＲ１１１の照射位置が測定対象物５２０上で走査される。照射光学系５０６によって物体光ビームＲ１１１の照射位置を走査線方向（Ｘ方向）に移動させながらＡスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続することにより、走査線方向と深さ方向との二次元の後方散乱光（物体光）の強度のマップが断層構造データとして得られる（以下、走査線方向（Ｘ方向）にＡスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Ｂスキャン」と称する）。

【0009】

さらに、照射光学系５０６によって物体光ビームＲ１１１の照射位置を走査線方向だけでなく走査線に垂直な方向（Ｙ方向）にも移動させながらＢスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続することにより、三次元の断層構造データが得られる（以下、走査線に垂直な方向（Ｙ方向）にＢスキャン動作を繰り返し行って、その測定結果を接続する動作を、「Ｃスキャン」と称する）。

【0010】

Ａスキャンにおいて中心波長λ_０、波長範囲Δλの標本点数Ｎの干渉光スペクトルを取得し、当該干渉光スペクトルに対して離散フーリエ変換を行うことにより、λ_０ ^２／Δλを長さの単位とする、深さ方向の構造データが得られる。また、Ａスキャンの周期をΔＴ、Ｂスキャンにおける物体光ビームＲ１の走査線方向の速さをＶとすると、Ｖ×ΔＴを長さの単位とする走査線方向の構造データ（断層構造データ）が得られる。すなわち、ＯＣＴによる測定で得られた三次元の断層構造データにおける位置精度は、波長掃引レーザ光源やガルバノスキャナなどの動作条件によって決まる。光コヒーレンス・トモグラフィー技術に関する文献として、特許文献１や特許文献２がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３６３６３０号明細書

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８３７４２号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

生体等が測定対象物である場合には、通常、測定対象物を完全に固定して測定することは困難であるため、測定を高速で行うことが望ましいが、波長掃引レーザ光源５０１の波長掃引に伴うＡスキャンに要する時間や、照射光学系５０６の制御に伴うＢスキャンおよびＣスキャンに要する時間に応じた測定時間を必要とする。波長掃引を高速化すればＡスキャンを高速化することができるが、波長掃引の高速化は波長掃引の特性や波長掃引範囲の広さとのトレードオフとなり、高品質かつ高速な波長掃引は難しいという問題がある。また、ＢスキャンやＣスキャンを高速化すると測定精度が低下するため、高速化には限界がある。

【0013】

（発明の目的）
本発明は、光干渉断層撮像装置において、高速に測定を行うことが可能な構成を小型・低コストで提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上述した課題を解決するため、本発明の光干渉断層撮像装置は、
波長掃引された光パルスが射出される出射期間と、上記波長掃引された光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返す態様でレーザ光を出射する波長掃引レーザ光源と、
上記レーザ光を二つの分岐光に分岐し、その一方を他方に対し所定の遅延時間遅延させた後上記二つの分岐光を合流し、合流光として出力する合流光生成手段と、
入射される上記合流光を物体光と参照光に分岐する分岐手段と、
上記物体光を測定対象物の所定の走査範囲に照射する照射手段と、
上記測定対象物に照射された後、上記測定対象物から散乱された物体光と、上記参照光との干渉光の強度比の変化に関する情報を生成する受光器と、
上記受光器によって生成された上記干渉光の強度比の変化に関する情報に基づいて、上記測定対象物の深さ方向の構造データを取得する制御手段と、を含む。

【発明の効果】

【0015】

本発明による光干渉断層撮像装置では、高品質かつ高速なＡスキャンが実現され、その結果、測定時間を短くすることができる。また、波長掃引自体の高速化や複数の波長掃引光源を必要としないので、小型・低コストの構成が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の上位概念の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の構成を示す図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の構成を示す図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の動作を説明する波形図である。

【図4】本発明の第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の構成を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の動作を説明する波形図である。

【図6】背景技術の光干渉断層撮像装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

具体的な実施形態について説明する前に、本発明の上位概念の実施形態に係る光干渉断層撮像装置について説明する。図１は、本発明の上位概念の実施形態に係る光干渉断層撮像装置の構成を示す図である。図１の光干渉断層撮像装置は、レーザ光源５１、サーキュレータ５２、光分岐合流器５３、照射光学系５４、参照光ミラー５５、受光器５６、制御部５７、および合流光生成部５８を含む。さらに図１の光干渉断層撮像装置の合流光生成部５８は、光分岐器５９、光合流器６０、および光遅延器６１を含む。

【0018】

レーザ光源５１から出射された出射光は、合流光生成部５８を経由して、サーキュレータ５２に入力される。レーザ光源５１から出射された出射光は、合流光生成部５８の光分岐器５９によって二つの出射光に分岐される。一つの出射光は、そのまま光合流器６０に入力される。もう一つの出射光は、合流光生成部５８の光遅延器６６で所望の時間だけ遅延された遅延出射光となり、合流光生成部５８の光合流器６０に入力される。光合流器６０は、入力された出射光と遅延出射光とを合流させ、合流出射光として、サーキュレータ５２を経由して光分岐合流器５３に入力する。光分岐合流器５３に入力された光は、光分岐合流器５３によって物体光と参照光とに分岐される。

【0019】

光分岐合流器５３から出力された物体光は、照射光学系５４を経て、図示しない測定対象物に照射され、走査される。

【0020】

照射光学系５４は、入力されるスキャン制御信号を参照して、物体光ビームを測定対象物のＸ－Ｙ平面において照射させ、一定範囲を走査する。測定対象物に照射された物体光ビームは、測定対象物から後方（物体光ビームの照射方向と反対の方向）に散乱される。そして、測定対象物から散乱された物体光（後方散乱光）は、照射光学系５４を経て、光分岐合流器５３へ戻る。光分岐合流器５３から出力された参照光は、参照光ミラー５５によって反射され、光分岐合流器５３へ戻る。

【0021】

したがって、光分岐合流器５３において、測定対象物から散乱された物体光と参照光ミラー５５から反射された参照光とが干渉し、二つの干渉光が得られる。

【0022】

一つの干渉光はサーキュレータ５２を経て、もう一つの干渉光は直接に、対応する受光器５６へ入力される。そして、受光器５６から、それぞれ、二つの干渉光の強度比の変化に関する干渉光強度差情報が生成され、これを元に干渉光スペクトルデータが生成される。制御部５７は測定対象物に対して、物体光ビームの照射位置を走査線方向（Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも一方の方向）に移動させながらＡスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、二次元の断層構造データを生成する（Ｂスキャン）。さらに制御部５７は測定対象物に対して、物体光ビームの照射位置を走査線方向及び走査線に垂直な方向に移動させながらＢスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の三次元の断層構造データを生成する（Ｃスキャン）。

【0023】

図１のレーザ光源５１からの出射光は、光パルスが射出される出射期間と、光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返す態様で、構成されている。図１の光干渉断層撮像装置では、合流光生成部５８がレーザ光源５１からの出射光の光パルスが射出されないインターバル期間と重なるように、出射光と、レーザ光源５１からの出射光の光パルスを遅延させた遅延出射光とを合流させ、合流出射光を生成している。

【0024】

これにより、光パルスが射出される出射期間と、光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返されるような、レーザ光源５１からの出射光のインターバル期間においても干渉光スペクトルデータを生成することができる。これにより、レーザ光源５１からの出射光を直接測定に使用する場合と比較して、Ａスキャンの速度を２倍にすることができる。その結果、測定時間を１／２にすることができる。以下、より具体的な実施の形態について説明する。

【0025】

〔第１の実施形態〕
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

【0026】

本発明の第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置１００について説明する。図２は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置１００の一例を示す図である。図２に示すように、光干渉断層撮像装置１００は、波長掃引レーザ光源１０１、サーキュレータ１１１、光分岐合流器１０４、ファイバコリメータ１０５、照射光学系１０６、参照光ミラー１０８、バランス型受光器１０２、光スペクトルデータ生成部１０９、および制御部１１０を含む。さらに図２の光干渉断層撮像装置１００は、光分岐器１３０、光遅延器１３１、および光合流器１３２を含む。

【0027】

波長掃引レーザ光源１０１は、波長掃引された光パルスを生成する。

【0028】

波長掃引レーザ光源１０１から出射された出射光Ｒ６０は、光分岐器１３０によって出射光Ｒ６１とＲ６２とに分岐される。出射光Ｒ６１は、そのまま光合流器１３２に入力される。出射光Ｒ６２は、光遅延器１３１に入力される。光遅延器１３１は、入力された出射光Ｒ６２を所望の時間だけ遅延して、遅延出射光Ｒ６３として、光合流器１３２に入力する。光合流器１３２は、入力された出射光Ｒ６１と遅延出射光Ｒ６３とを合流させ、合流出射光Ｒ６４として、サーキュレータ１１１を経由して光分岐合流器１０４に入力する。光分岐合流器１０４に入力された光は、光分岐合流器１０４によって物体光Ｒ０１と参照光Ｒ０２とに分岐される。

【0029】

光分岐合流器１０４から出力された物体光Ｒ０１は、ファイバコリメータ１０５、照射光学系１０６を経て、測定対象物１２０に照射され、走査される。

【0030】

照射光学系１０６は、制御部１１０から与えられるスキャン制御信号１１６を参照して、物体光ビーム１０７を測定対象物１２０のＸ－Ｙ平面においてそれぞれ異なる位置に照射させ、一定範囲を走査する。

【0031】

測定対象物１２０に照射された物体光ビーム１０７は、測定対象物１２０から後方（物体光ビームの照射方向と反対の方向）に散乱される。そして、測定対象物１２０から散乱された物体光（後方散乱光）Ｒ２１は、照射光学系１０６、ファイバコリメータ１０５を経て、光分岐合流器１０４へ戻る。

【0032】

光分岐合流器１０４から出力された参照光Ｒ０２は、参照光ミラー１０８によって反射され、光分岐合流器１０４へ戻る。

【0033】

したがって、光分岐合流器１０４において、測定対象物１２０から散乱された物体光Ｒ２１と参照光ミラー１０８から反射された参照光Ｒ３１とが干渉し、干渉光Ｒ５１および干渉光Ｒ６１が得られる。

【0034】

干渉光Ｒ５１はサーキュレータ１１１を経て、干渉光Ｒ６１は直接に、対応するバランス型受光器１０２へ入力される。そして、バランス型受光器１０２から、それぞれ、干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１との強度比の変化に関する干渉光強度差情報Ｓ０１が光スペクトルデータ生成部１０９に入力される。なお、バランス型受光器１０２は、２つのフォトダイオードが直列に接続され、その接続が出力（差動出力）となっている構成の受光器である。

【0035】

ここで、波長λ、波数ｋ（＝２π／λ）の物体光と参照光の干渉を考える。参照光が光分岐合流器１０４で分岐されてから参照光ミラー１０８で反射されて光分岐合流器１０４へ戻るまでの光路長がＬＲであり、物体光が光分岐合流器１０４で分岐されてから測定対象物１２０の光散乱点１ヶ所で後方散乱されて光分岐合流器１０４へ戻るまでの光路長がＬＳ＝ＬＲ＋ｚ_０である場合、光分岐合流器１０４で干渉する物体光Ｒ２１と参照光Ｒ３１は、位相差ｋｚ_０＋φで干渉する。ここでφは、ｋやｚ_０に依存しない定数である。光分岐合流器１０４で干渉する物体光Ｒ２１の振幅をＥ_Ｓ、参照光Ｒ３１の振幅をＥ_Ｒとすると、

【0036】

【数1】

【0037】

で表される干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１の強度差がバランス型受光器１０２で光電変換される。光スペクトルデータ生成部１０９は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、バランス型受光器１０２からの干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１の強度差に関する干渉光強度差情報Ｓ０１とに基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。波数ｋ_０－Δｋ／２からｋ_０＋Δｋ／２まで測定して得られた干渉光スペクトルデータＩ（ｋ）には、周期２π／ｚ_０の変調が現れることになる。得られた干渉光スペクトルデータは、光スペクトルデータ生成部１０９から制御部１１０へ送られる。

【0038】

制御部１１０は、干渉光スペクトルデータに対するフーリエ変換を行う。Ｉ（ｋ）のフーリエ変換の振幅Ｊ（ｚ）は

【0039】

【数2】

【0040】

となり、光散乱点位置ｚ_０を反映してｚ＝ｚ_０（およびｚ＝－ｚ_０）でδ関数状のピークを示すことになる。光散乱点位置はミラーであれば１ヶ所であるが、通常、測定対象物に照射された物体光はある程度内部まで減衰しながら伝搬しつつ順次後方散乱され、物体光の光散乱点は表面からある深さまでの範囲に分布することになる。光散乱点が深さ方向にｚ_０－Δｚからｚ_０＋Δｚまで分布している場合には、干渉光スペクトルにおいて周期２π／（ｚ_０－Δｚ）から２π／（ｚ_０＋Δｚ）までの変調が重なって現れることになる。

【0041】

また、制御部１１０は、光干渉断層撮像装置１００の各部を制御する。

【0042】

制御部１１０は、物体光ビーム１０７を測定対象物１２０のＸ－Ｙ平面においてそれぞれ異なる位置に照射させるように、照射光学系１０６を制御する。また、制御部１１０は、照射光学系１０６が測定対象物１２０をスキャンする周期及び速度を制御する。

【0043】

また、制御部１１０は、物体光ビーム１０７の照射位置を走査線方向（Ｘ方向及びＹ方向の少なくとも一方の方向）に移動させながらＡスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、二次元の断層構造データを生成する（Ｂスキャン）。

【0044】

また、制御部１１０は、物体光ビーム１０７の照射位置を走査線方向及び走査線に垂直な方向に移動させながらＢスキャン動作を繰り返し行うことによって得られた測定結果を接続することにより、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の三次元の断層構造データを生成する（Ｃスキャン）。

【0045】

つぎに、図３を参照して、本実施形態におけるＡスキャン動作について詳細に説明する。図３は、出射光Ｒ６０、Ｒ６１、Ｒ６２、遅延出射光Ｒ６３、合流出射光Ｒ６４、および干渉光強度差情報Ｓ０１の一例を示す波形図である。

【0046】

波長掃引レーザ光源１０１から出射される出射光Ｒ６０は、実際に波長掃引された光パルスが射出される出射期間と、光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返して、構成されている。図３のＡスキャン（ｎ）はｎ番目のＡスキャン、Ａスキャン（ｎ＋１）はｎ番目のＡスキャンの次に行われるｎ＋１番目のＡスキャン、Ａスキャン（ｎ＋２）はｎ＋１番目のＡスキャンの次に行われるｎ＋２番目のＡスキャンを表すものとする。連続する１つの出射期間とインターバル期間が、１回のＡスキャン動作に対応する。したがって、Ａスキャンの高速化のためには、出射期間、およびインターバル期間は短いほうが望ましいが、出射期間は波長掃引の範囲や掃引の特性に依存し、短縮は容易ではない。また、インターバル期間は、つぎの波長掃引のための準備や、波長掃引動作のなかで測定に使用可能な光パルスを生成できない、などの理由で確保されている必要な期間であり、同様に短縮は容易ではない。

【0047】

本実施形態では、出射期間よりもインターバル期間が長い場合について説明する。

【0048】

図３において、本実施形態の光遅延器１３１は、出射光Ｒ６２の出射期間が、遅延出射光Ｒ６１のインターバル期間の範囲内に配されるように、所定の時間だけ出射光Ｒ６２を遅延させた、遅延出射光Ｒ６３を生成する。言い換えると、遅延出射光Ｒ６３は、光遅延器１３１により、出射光Ｒ６２の出射期間が、遅延出射光Ｒ６１のインターバル期間の範囲内に配されるように、所定の時間だけ出射光Ｒ６２を遅延した光である。具体的には、遅延出射光Ｒ６３は、出射期間の長さをＴｐ、インターバル期間の長さをＴｉとしたとき、Ｔｐ≦Ｔｄ≦Ｔｉを満たす遅延時間Ｔｄだけ出射光Ｒ６２を遅延した光である。

【0049】

光合流器１３２は、出射光Ｒ６１と遅延出射光Ｒ６３とを合流させて、合流出射光Ｒ６４を生成する。言い換えると、合流出射光Ｒ６４は、光合流器１３２により、出射光Ｒ６１と遅延出射光Ｒ６３とが合流した光である。

【0050】

干渉光強度差情報Ｓ０１は、バランス型受光器１０２が生成する干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１との強度比の変化に関する情報である。

【0051】

光スペクトルデータ生成部１０９は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、干渉光強度差情報Ｓ０１とに基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。

【0052】

以下に、遅延時間Ｔｄに関して、具体的な数値例を示す。

【0053】

波長掃引レーザ光源１０１は一例として、出射期間の長さＴｐ＝４μｓ、インターバル期間の長さＴｉ＝６μｓ、したがってＴｐ＋Ｔｉ＝１０μｓの周期で波長掃引された光パルスを出射する。光遅延器１３１は、Ｔｐ≦Ｔｄ≦Ｔｉ、すなわち４μｓ≦Ｔｄ≦６μｓを満たす遅延時間としてＴｄ＝５μｓだけ出射光Ｒ６２を遅延する。例えば、光遅延器１３１を、光の伝播速度が２０万ｋｍ／秒の光ファイバで構成する場合、光ファイバの長さは１ｋｍとなる。

【0054】

（第１の実施形態の効果）
以上説明したように、第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置１００は、波長掃引レーザ光源１０１が出射する出射光Ｒ６０において、波長掃引された光パルスが射出されないインターバル期間においても、波長掃引された光パルスを配することを特徴とする。

【0055】

したがって、実際に波長掃引された光パルスが射出される出射期間と、光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返されるような、出射光Ｒ６０のインターバル期間においても干渉光スペクトルデータを生成することができる。これにより、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光Ｒ６０を直接測定に使用する場合と比較して、Ａスキャンの速度を２倍にすることができる。その結果、測定時間を１／２にすることができる。

【0056】

例えば、図３に図示した範囲において、出射光Ｒ６０をそのまま測定に使用する場合、Ａスキャン（ｎ）からＡスキャン（ｎ＋２）の３回のＡスキャンが行われるのに対して、本実施形態の合流出射光Ｒ６４を測定に使用すると、Ａスキャン（ｎ）からＡスキャン（ｎ＋５）の６回のＡスキャンを行うことができる。

【0057】

また、波長掃引レーザ光源１０１自体は、所望の波長掃引特性や装置の大きさを達成可能な適切な出射期間、およびインターバル期間を設定することができるので、波長掃引レーザ光源を小型・低コストで実現できる。複数の波長掃引レーザ光源を必要とすることもないので、その結果、小型・低コストの光干渉断層撮像装置を実現できる。

【0058】

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置２００について説明する。

【0059】

図４は、第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置２００の一例を示す図である。図４において、光干渉断層撮像装置２００は、第１の実施形態に係る光干渉断層撮像装置１００に、干渉光強度差情報選択部２０１を追加した構成であり、光干渉断層撮像装置１００と同一の構成要素については、同一の番号を付記し、以下詳細な説明は省略する。

【0060】

図４に示すように、光干渉断層撮像装置２００は、波長掃引レーザ光源１０１、サーキュレータ１１１、光分岐合流器１０４、ファイバコリメータ１０５、照射光学系１０６、参照光ミラー１０８、バランス型受光器１０２、光スペクトルデータ生成部１０９、および制御部１１０を含む。さらに図４の光干渉断層撮像装置２００は第１の実施形態と同様に、光分岐器１３０、光遅延器１３１、および光合流器１３２を含む。さらに図４の光干渉断層撮像装置２００は、干渉光強度差情報選択部２０１を含む。

【0061】

本実施形態の干渉光強度差情報選択部２０１は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、バランス型受光器１０２からの干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１の強度差に関する干渉光強度差情報Ｓ０１とに基づいて、干渉光強度差情報Ｓ０１の一部を選択した干渉光強度差情報Ｓ０２を生成する。光スペクトルデータ生成部１０９は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、干渉光強度差情報選択部２０１からの干渉光強度差情報Ｓ０２とに基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。

【0062】

つぎに、図５を参照して、本実施形態におけるＡスキャン動作について詳細に説明する。図５は、出射光Ｒ６０、Ｒ６１、Ｒ６２、遅延出射光Ｒ６３、合流出射光Ｒ６４、干渉光強度差情報Ｓ０１、干渉光強度差情報Ｓ０２、の一例を示す波形図である。本実施形態では、出射期間よりもインターバル期間が短い場合について説明する。

【0063】

図５において、本実施形態の光遅延器１３１は、出射光Ｒ６２の出射期間が、遅延出射光Ｒ６１のインターバル期間の範囲内に配されるように、所定の時間だけ出射光Ｒ６２を遅延させた、遅延出射光Ｒ６３を生成する。言い換えると、遅延出射光Ｒ６３は、光遅延器１３１により、遅延出射光Ｒ６１のインターバル期間が、出射光Ｒ６２の出射期間の範囲内に配されるように、所定の時間だけ出射光Ｒ６２を遅延した光である。具体的には、出射期間の長さをＴｐ、インターバル期間の長さをＴｉとしたとき、Ｔｉ≦Ｔｄ≦Ｔｐを満たす遅延時間Ｔｄだけ出射光Ｒ６２を遅延した光である。

【0064】

光合流器１３２は、出射光Ｒ６１と遅延出射光Ｒ６３とを合流させて、合流出射光Ｒ６４を生成する。言い換えると、合流出射光Ｒ６４は、光合流器１３２により、出射光Ｒ６１と遅延出射光Ｒ６３とが合流した光である。

【0065】

干渉光強度差情報Ｓ０１は、バランス型受光器１０２が生成する干渉光Ｒ５１と干渉光Ｒ６１との強度比の変化に関する情報である。

【0066】

干渉光強度差情報Ｓ０２は、干渉光強度差情報選択部２０１によって、干渉光強度差情報Ｓ０１から有効な情報がある部分を選択して生成した信号である。具体的には、合流出射光Ｒ６４において、出射光Ｒ６１の出射期間と遅延出射光Ｒ６３の出射期間が重なった期間である無効期間に該当する、干渉光強度差情報Ｓ０１の無効期間の部分を除去し、無効期間以外の有効な期間を選択した信号である。

【0067】

すなわち、干渉光強度差情報選択部２０１は、干渉光強度差情報Ｓ０１から、異なる波長の光が混在して有効な測定データが得られない期間である無効期間を除去し、有効な測定データが得られる期間のみを選択する機能を提供する。無効期間および有効期間は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、遅延時間Ｔｄとから特定することができる。具体的には、出射光の波長変化に関する情報から特定可能な出射期間の開始時刻をそれぞれｔｎとしたとき、時刻ｔｎからｔｎ＋（Ｔｐ－Ｔｄ）の期間と、時刻ｔｎ＋Ｔｄからｔｎ＋Ｔｐの期間とが無効期間であり、それ以外の時刻ｔｎ＋（Ｔｐ－Ｔｄ）から時刻ｔｎ＋Ｔｄまでが有効期間となる。

【0068】

光スペクトルデータ生成部１０９は、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光の波長変化に関する情報と、干渉光強度差情報Ｓ０２とに基づいて、干渉光スペクトルデータを生成する。

【0069】

以下に、本実施形態における具体的な数値例を示す。

【0070】

波長掃引レーザ光源１０１は一例として、出射期間の長さＴｐ＝６μｓ、インターバル期間の長さＴｉ＝４μｓ、したがってＴｐ＋Ｔｉ＝１０μｓの周期で波長掃引された光パルスを出射する。光遅延器１３１は、Ｔｉ≦Ｔｄ≦Ｔｐ、すなわち４μｓ≦Ｔｄ≦６μｓを満たす遅延時間としてＴｄ＝５μｓだけ出射光Ｒ６２を遅延する。

【0071】

干渉光強度差情報選択部２０１において、出射期間の開始時刻をそれぞれｔｎとしたとき、時刻ｔｎからｔｎ＋（Ｔｐ－Ｔｄ）の期間に該当する、時刻ｔｎからｔｎ＋１μｓの長さ１μｓの期間と、時刻ｔｎ＋Ｔｄからｔｎ＋Ｔｐの期間に該当する、時刻ｔｎ＋５μｓからｔｎ＋６μｓの長さ１μｓの期間とを無効期間として除去し、それ以外の時刻ｔｎ＋（Ｔｐ－Ｔｄ）からｔｎ＋Ｔｄの期間に該当する、時刻ｔｎ＋１μｓからｔｎ＋５μｓの長さ４μｓの期間を有効期間として選択する。すなわち、６μｓの出射期間のうち、合計２μｓの無効期間を除いた４μｓの期間が、有効な干渉光スペクトルデータが得られる有効期間となる。

【0072】

（第２の実施形態の効果）
以上説明したように、第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置２００は第１の実施形態と同様に、波長掃引レーザ光源１０１が出射する出射光Ｒ６０において、波長掃引された光パルスが射出されないインターバル期間においても、波長掃引された光パルスを配することを特徴とする。

【0073】

したがって、実際に波長掃引された光パルスが射出される出射期間と、光パルスが射出されないインターバル期間とが繰り返されるような、出射光Ｒ６０のインターバル期間においても干渉光スペクトルデータを生成することができる。第２の実施形態に係る光干渉断層撮像装置２００では、第１の実施形態とは異なる出射期間よりもインターバル期間が短い場合でも、インターバル期間において干渉光スペクトルデータを生成することができる。これにより、波長掃引レーザ光源１０１からの出射光Ｒ６０を直接測定に使用する場合と比較して、Ａスキャンの速度を２倍にすることができる。その結果、測定時間を１／２にすることができる。例えば、図５に図示した範囲において、出射光Ｒ６０をそのまま測定に使用する場合、Ａスキャン（ｎ）からＡスキャン（ｎ＋２）の３回のＡスキャンが行われるのに対して、本実施形態の合流出射光Ｒ６４を測定に使用すると、Ａスキャン（ｎ）からＡスキャン（ｎ＋５）の６回のＡスキャンを行うことができる。

【0074】

一方、本実施形態では、出射期間よりも有効な干渉光スペクトルデータが得られる期間が短くなり、その分だけ波長掃引の範囲が小さくなる。その結果、深さ方向（Ｚ方向）の測定精度が低下するが、その場合でも必要な測定精度を得られる場合や、測定精度よりも測定速度を優先する場合に、本実施形態は有効である。また、第１の実施形態と同様に、波長掃引レーザ光源１０１自体は、所望の波長掃引特性や装置の大きさを達成可能な適切な出射期間、およびインターバル期間を設定することができるので、波長掃引レーザ光源を小型・低コストで実現できる。複数の波長掃引レーザ光源を必要とすることもないので、その結果、小型・低コストの光干渉断層撮像装置を実現できる。

【0075】

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

【符号の説明】

【0076】

１００ 光干渉断層撮像装置
１０１ 波長掃引レーザ光源
１０２ バランス型受光器
１０４ 光分岐合流器
１０５ ファイバコリメータ
１０６ 照射光学系
１０７ 物体光ビーム
１０８ 参照光ミラー
１０９ 光スペクトルデータ生成部
１１０ 制御部
１１５ 波長掃引制御信号
１１６ スキャン制御信号
１１１ サーキュレータ
１２０ 測定対象物
１３０ 光分岐器
１３１ 光遅延器
１３２ 光合流器
２０１ 干渉光強度差情報選択部
５００ 光干渉断層撮像装置
５０１ 波長掃引レーザ光源
５０２ バランス型受光器
５０４ 分岐合流器
５０５ ファイバコリメータ
５０６ 照射光学系
５０７ 物体光ビーム
５０８ 参照光ミラー
５０９ 光スペクトルデータ生成部
５１０ 制御部
５１１ サーキュレータ
５２０ 測定対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】