JP2000046729A - 波長分散を用いた高速光断層像計測装置および計測方法 - Google Patents
波長分散を用いた高速光断層像計測装置および計測方法Info
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- JP2000046729A JP2000046729A JP10217805A JP21780598A JP2000046729A JP 2000046729 A JP2000046729 A JP 2000046729A JP 10217805 A JP10217805 A JP 10217805A JP 21780598 A JP21780598 A JP 21780598A JP 2000046729 A JP2000046729 A JP 2000046729A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被計測物全体の計測を迅速かつ正確に行なう
ことのできる波長分散を用いた高速光断層像計測装置お
よび計測方法を提供すること。 【解決手段】 発光素子２より輻射された光を信号光と
参照光とに分光する半透過板５を配設し、参照光を変調
して反射参照光として前記半透過板５の方向に反射させ
るための参照光反射鏡６を配設し、被測定物９に反射さ
れた後半透過板５により反射された反射信号光と反射参
照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎に分散
するための波長分散手段１１を配設するとともに、この
分散された干渉光を検出する検出手段１２を配設し、検
出された干渉光のデータから被計測物９の光反射率を演
算する反射率演算部１４および被計測物９の光反射率の
データに基づいて被計測物９の断層像を得る画像処理部
１５を配設したこと。
ことのできる波長分散を用いた高速光断層像計測装置お
よび計測方法を提供すること。 【解決手段】 発光素子２より輻射された光を信号光と
参照光とに分光する半透過板５を配設し、参照光を変調
して反射参照光として前記半透過板５の方向に反射させ
るための参照光反射鏡６を配設し、被測定物９に反射さ
れた後半透過板５により反射された反射信号光と反射参
照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎に分散
するための波長分散手段１１を配設するとともに、この
分散された干渉光を検出する検出手段１２を配設し、検
出された干渉光のデータから被計測物９の光反射率を演
算する反射率演算部１４および被計測物９の光反射率の
データに基づいて被計測物９の断層像を得る画像処理部
１５を配設したこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光断層像計測装置お
よび計測方法に係り、特に、生体等の被計測物に照射し
た光の反射光を検出し、この反射光を波長分散して被計
測物の断層像を得るための波長分散を用いた高速光断層
像計測装置および計測方法に関する。
よび計測方法に係り、特に、生体等の被計測物に照射し
た光の反射光を検出し、この反射光を波長分散して被計
測物の断層像を得るための波長分散を用いた高速光断層
像計測装置および計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、生体の内部断層像を得るため
のスキャン技術が多く開発されてきているが、その中で
も、近年、光を用いて生体の皮膚組織や眼球の網膜組織
等の生体における比較的表面付近の内部断層像を得る技
術が開発されてきている。
のスキャン技術が多く開発されてきているが、その中で
も、近年、光を用いて生体の皮膚組織や眼球の網膜組織
等の生体における比較的表面付近の内部断層像を得る技
術が開発されてきている。
【０００３】これは、生体は、光学的に平均自由行程が
０．１ｍｍ以下の光多重散乱体として考えることがで
き、体表から体内に向かって反射率の異なる散乱体が分
布した組織であるため、生体にパルス光を照射してその
反射光の時間的な強度依存性を求めれば、体表から体内
への反射率分布を得ることができ、この反射率分布は、
生体組織の構造を反映してることから、このような計測
手段により生体の内部構造を認識することができるもの
である。
０．１ｍｍ以下の光多重散乱体として考えることがで
き、体表から体内に向かって反射率の異なる散乱体が分
布した組織であるため、生体にパルス光を照射してその
反射光の時間的な強度依存性を求めれば、体表から体内
への反射率分布を得ることができ、この反射率分布は、
生体組織の構造を反映してることから、このような計測
手段により生体の内部構造を認識することができるもの
である。
【０００４】図４はこのような光を用いた従来の光断層
像計測装置を示したもので、この光断層像計測装置２０
は、干渉時間の短い光を放出する、例えば、スーパール
ミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の発光素子２１を
有しており、この発光素子２１の光の輻射方向には、発
光素子２１から照射された光をほぼ直角に反射させるた
めの反射鏡２２が配設されている。前記発光素子２１と
反射鏡２２との間には、発光素子２１から発光された光
を旋光させてその光が逆行することを防止するためのア
イソレータ２３が配設されており、前記反射鏡２２の光
の反射方向には、前記反射鏡２２により反射された光の
一部をその進行方向に透過させるとともに一部の光をそ
の進行方向に対してほぼ直角に反射させるためのハーフ
ミラー等の半透過板２４が配設されている。以下、前記
半透過板２４により反射された光を参照光とし、透過さ
れた光を信号光とする。また、以下の説明において、便
宜上、参照光をその電場ＥR （ｔ）で表わし、信号光も
同様にその電場ＥS （ｔ）を用いて表わす。
像計測装置を示したもので、この光断層像計測装置２０
は、干渉時間の短い光を放出する、例えば、スーパール
ミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の発光素子２１を
有しており、この発光素子２１の光の輻射方向には、発
光素子２１から照射された光をほぼ直角に反射させるた
めの反射鏡２２が配設されている。前記発光素子２１と
反射鏡２２との間には、発光素子２１から発光された光
を旋光させてその光が逆行することを防止するためのア
イソレータ２３が配設されており、前記反射鏡２２の光
の反射方向には、前記反射鏡２２により反射された光の
一部をその進行方向に透過させるとともに一部の光をそ
の進行方向に対してほぼ直角に反射させるためのハーフ
ミラー等の半透過板２４が配設されている。以下、前記
半透過板２４により反射された光を参照光とし、透過さ
れた光を信号光とする。また、以下の説明において、便
宜上、参照光をその電場ＥR （ｔ）で表わし、信号光も
同様にその電場ＥS （ｔ）を用いて表わす。
【０００５】前記半透過板２４の光の反射方向には、前
記参照光を集光させるための参照側集光レンズ２６ａが
配設されており、この参照側集光レンズの２６ａの光の
透過方向には、前記参照光の光路上を所定速度で移動し
て前記参照光ＥR （ｔ）を前記半透過板２４の方向に所
望の時間τd だけ遅延させて反射させるための可変遅延
装置２５が配設されている。なお、この可変遅延装置２
５により遅延された参照光はＥR （ｔ＋τd ）で表わす
ことができる。
記参照光を集光させるための参照側集光レンズ２６ａが
配設されており、この参照側集光レンズの２６ａの光の
透過方向には、前記参照光の光路上を所定速度で移動し
て前記参照光ＥR （ｔ）を前記半透過板２４の方向に所
望の時間τd だけ遅延させて反射させるための可変遅延
装置２５が配設されている。なお、この可変遅延装置２
５により遅延された参照光はＥR （ｔ＋τd ）で表わす
ことができる。
【０００６】また、前記参照光ＥR （ｔ）と信号光ＥS
（ｔ）との干渉度を数式で表わすと、 となる。
（ｔ）との干渉度を数式で表わすと、 となる。
【０００７】前記半透過板２４の光の透過方向には、信
号光を集光する信号側集光レンズ２６ｂが配設されてお
り、この信号側集光レンズ２６ｂの光の透過方向には、
被計測物２７が、その表面と半透過板２４との間の距離
が、この半透過板２４と前記可変遅延装置２５との間の
距離と等しくなるように配置されるようになっている。
この被計測物２７は、一般に、空間的に厚みを有してい
るとともに各部分がそれぞれ異なる反射率Ｈ（τ）を有
しており、照射された信号光をわずかに反射できるもの
である。ここで、τは反射光の伝搬時間を示しており、
基準点から被計測物２７の光の反射部分までの距離をｌ
とし、被計測物２７中の光の速度をｃとすると、 で表わすことができる。
号光を集光する信号側集光レンズ２６ｂが配設されてお
り、この信号側集光レンズ２６ｂの光の透過方向には、
被計測物２７が、その表面と半透過板２４との間の距離
が、この半透過板２４と前記可変遅延装置２５との間の
距離と等しくなるように配置されるようになっている。
この被計測物２７は、一般に、空間的に厚みを有してい
るとともに各部分がそれぞれ異なる反射率Ｈ（τ）を有
しており、照射された信号光をわずかに反射できるもの
である。ここで、τは反射光の伝搬時間を示しており、
基準点から被計測物２７の光の反射部分までの距離をｌ
とし、被計測物２７中の光の速度をｃとすると、 で表わすことができる。
【０００８】前記信号光ＥS （ｔ）は、前記被計測物２
７の計測部位ごとに伝搬時間τが異なっている。すなわ
ち、図４における下方向を被計測物２７の深さ方向とす
ると、信号光ＥS （ｔ）が被計測物２７のうち深さ方向
の大きい計測部位で反射された場合の伝搬時間τは長
く、深さ方向の小さい計測部位で反射された場合は伝搬
時間τは小さい。
７の計測部位ごとに伝搬時間τが異なっている。すなわ
ち、図４における下方向を被計測物２７の深さ方向とす
ると、信号光ＥS （ｔ）が被計測物２７のうち深さ方向
の大きい計測部位で反射された場合の伝搬時間τは長
く、深さ方向の小さい計測部位で反射された場合は伝搬
時間τは小さい。
【０００９】前記被計測物２７により反射された信号光
（以下、ＥBS（ｔ）とする）は、被計測物２７の各部分
からの反射光の集まりであるから、 と表わすことができる。
（以下、ＥBS（ｔ）とする）は、被計測物２７の各部分
からの反射光の集まりであるから、 と表わすことができる。
【００１０】この反射された信号光ＥBS（ｔ）は、前記
信号側集光レンズ２６ｂを通過した後、前記半透過板２
４の位置で、可変遅延装置２５により遅延された参照光
ＥR（ｔ＋τd ）と重ね合って干渉されるようになって
いる。以下、この参照光と信号光とが干渉した光を干渉
光ＥBS（ｔ）＋ＥR （ｔ＋τd ）とする。なお、前記発
光素子２１から発する光は干渉時間の短い光であるた
め、参照光と信号光とが干渉する条件は、参照光の遅延
時間τd と信号光の遅延時間（被計測物２７の体表面と
反射部位との間を光が往復する時間）とが等しいときの
みである。
信号側集光レンズ２６ｂを通過した後、前記半透過板２
４の位置で、可変遅延装置２５により遅延された参照光
ＥR（ｔ＋τd ）と重ね合って干渉されるようになって
いる。以下、この参照光と信号光とが干渉した光を干渉
光ＥBS（ｔ）＋ＥR （ｔ＋τd ）とする。なお、前記発
光素子２１から発する光は干渉時間の短い光であるた
め、参照光と信号光とが干渉する条件は、参照光の遅延
時間τd と信号光の遅延時間（被計測物２７の体表面と
反射部位との間を光が往復する時間）とが等しいときの
みである。
【００１１】前記半透過板２４の可変遅延装置２５の配
設側と反対側であって干渉光の光路上には、干渉光を電
気信号に変換して検出するための光検出器２８が配設さ
れている。この電気信号を数式で表わすと、 となる。ここでｃ.ｃ.は複素共役を意味する。
設側と反対側であって干渉光の光路上には、干渉光を電
気信号に変換して検出するための光検出器２８が配設さ
れている。この電気信号を数式で表わすと、 となる。ここでｃ.ｃ.は複素共役を意味する。
【００１２】前記光検出器２８には、この光検出器２８
が検出した干渉光のデータＩ（τ）から被計測物２７の
光反射率Ｈ（τ）を演算するための反射率演算部２９が
接続されている。
が検出した干渉光のデータＩ（τ）から被計測物２７の
光反射率Ｈ（τ）を演算するための反射率演算部２９が
接続されている。
【００１３】この反射率演算部２９においては、前記光
検出器２８が検出した電気信号Ｉ（τd ）のうち＜ＥR
（ｔ＋τd ）* ＥBS（ｔ）＞＋ｃ.ｃ.の２項を取り出し
（この２項をＩAC（τd ）とする）、このＩACに式
（１）および式（３）を代入すると、 となり、この式から、Ｈ（τd ）を中心とした、幅２τ
0 の領域の平均反射率が求められる。
検出器２８が検出した電気信号Ｉ（τd ）のうち＜ＥR
（ｔ＋τd ）* ＥBS（ｔ）＞＋ｃ.ｃ.の２項を取り出し
（この２項をＩAC（τd ）とする）、このＩACに式
（１）および式（３）を代入すると、 となり、この式から、Ｈ（τd ）を中心とした、幅２τ
0 の領域の平均反射率が求められる。
【００１４】さらに、前記反射率演算部２９には、演算
された反射率分布Ｈ（τ）を画像情報として処理するた
めの画像処理部３０が接続されており、この画像処理部
３０は、処理した画像情報を図示しないモニタ上に被計
測物２７の断層像として画像表示させるようになってい
る。
された反射率分布Ｈ（τ）を画像情報として処理するた
めの画像処理部３０が接続されており、この画像処理部
３０は、処理した画像情報を図示しないモニタ上に被計
測物２７の断層像として画像表示させるようになってい
る。
【００１５】そして、前記光断層像計測装置２０を使用
して被計測物２７の測定を行なう場合は、発光素子２１
から照射される光を反射鏡２２により反射させ、この反
射光を半透過板２４により参照光と信号光とに分散させ
る。
して被計測物２７の測定を行なう場合は、発光素子２１
から照射される光を反射鏡２２により反射させ、この反
射光を半透過板２４により参照光と信号光とに分散させ
る。
【００１６】そして、前記半透過板２４により反射され
た参照光ＥR （ｔ）を前記参照側集光レンズ２６ａで集
光させた後、前記可変遅延装置２５により所望の遅延時
間τd で反射させる。これにより、参照光はＥR （ｔ＋
τd ）となる。
た参照光ＥR （ｔ）を前記参照側集光レンズ２６ａで集
光させた後、前記可変遅延装置２５により所望の遅延時
間τd で反射させる。これにより、参照光はＥR （ｔ＋
τd ）となる。
【００１７】一方、前記半透過板２４を透過した信号光
ＥS （ｔ）は、信号側集光レンズ２６ｂにより集光され
た後、被計測物２７の各部位に照射されて、被計測物２
７により反射される。これにより、信号光はＥBS（ｔ）
となる。
ＥS （ｔ）は、信号側集光レンズ２６ｂにより集光され
た後、被計測物２７の各部位に照射されて、被計測物２
７により反射される。これにより、信号光はＥBS（ｔ）
となる。
【００１８】そして、被計測物２７により反射された信
号光ＥBS（ｔ）は、半透過板２４により光検出器２８に
向けて反射される。この場合に、反射された信号光ＥBS
（ｔ）のうち、参照光ＥR （ｔ＋τd ）との遅延時間が
等しい成分のみが干渉されて干渉光ＥBS（ｔ）＋ＥR
（ｔ＋τd ）となる。すなわち、参照光の遅延時間τd
の下で、被計測物２７の各部位のうち特定の部位（例え
ば、深さ方向の大きさが一定の部位）から反射された信
号光の成分のみが参照光と干渉して干渉光となる。そし
て、前記干渉光は、光検出器２８により検出される。
号光ＥBS（ｔ）は、半透過板２４により光検出器２８に
向けて反射される。この場合に、反射された信号光ＥBS
（ｔ）のうち、参照光ＥR （ｔ＋τd ）との遅延時間が
等しい成分のみが干渉されて干渉光ＥBS（ｔ）＋ＥR
（ｔ＋τd ）となる。すなわち、参照光の遅延時間τd
の下で、被計測物２７の各部位のうち特定の部位（例え
ば、深さ方向の大きさが一定の部位）から反射された信
号光の成分のみが参照光と干渉して干渉光となる。そし
て、前記干渉光は、光検出器２８により検出される。
【００１９】前記光検出器２８により検出された干渉光
のデータに基づいて、前記反射率演算部２９により参照
光の遅延時間τd の下での被計測物２７の特定の計測部
位（例えば、深さ方向が等しい被計測物２７の一層）の
光反射率が演算される。なお、この計測部位２１の反射
率の演算の間、可変遅延装置２５の動作速度をあまり速
くすると、光検出器２８における露光時間を得ることが
できないため信号強度が弱くなるので、参照光の遅延時
間τd の変化が緩やかになるように可変遅延装置２５を
動作させる必要がある。
のデータに基づいて、前記反射率演算部２９により参照
光の遅延時間τd の下での被計測物２７の特定の計測部
位（例えば、深さ方向が等しい被計測物２７の一層）の
光反射率が演算される。なお、この計測部位２１の反射
率の演算の間、可変遅延装置２５の動作速度をあまり速
くすると、光検出器２８における露光時間を得ることが
できないため信号強度が弱くなるので、参照光の遅延時
間τd の変化が緩やかになるように可変遅延装置２５を
動作させる必要がある。
【００２０】以上の操作を遅延時間τd を変化させて繰
り返すことにより、被計測物２７の各部位からの干渉光
が検出され、被計測物２７全体の光反射率が演算される
ことになる。
り返すことにより、被計測物２７の各部位からの干渉光
が検出され、被計測物２７全体の光反射率が演算される
ことになる。
【００２１】そして、この演算した光反射率Ｈ（τ）
は、前記画像処理部３０により画像情報として処理され
た後、図示しないモニタ上に被計測物２７の断層像とし
て画像表示される。
は、前記画像処理部３０により画像情報として処理され
た後、図示しないモニタ上に被計測物２７の断層像とし
て画像表示される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光断層
像計測手段においては、被計測物２７の一計測部位の光
反射率を演算する際に、光検出器２８における十分な露
光時間を得る必要上、参照光の遅延時間τd の変化が緩
やかになるように可変遅延装置２５を動作させる必要が
あることから、被計測物２７全体の計測を行なう場合に
極めて多くの時間が必要となり、実用的でないという問
題を有している。実際上、２ｍｍの被計測物２７の断層
像を得ようとすると、２０秒程度の時間を要していた。
そのため、生体等の被計測物２７の計測を迅速に、か
つ、正確に行なうことのできる計測手段が望まれてい
た。
像計測手段においては、被計測物２７の一計測部位の光
反射率を演算する際に、光検出器２８における十分な露
光時間を得る必要上、参照光の遅延時間τd の変化が緩
やかになるように可変遅延装置２５を動作させる必要が
あることから、被計測物２７全体の計測を行なう場合に
極めて多くの時間が必要となり、実用的でないという問
題を有している。実際上、２ｍｍの被計測物２７の断層
像を得ようとすると、２０秒程度の時間を要していた。
そのため、生体等の被計測物２７の計測を迅速に、か
つ、正確に行なうことのできる計測手段が望まれてい
た。
【００２３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
ので、被計測物全体の計測を迅速かつ正確に行なうこと
のできる波長分散を用いた高速光断層像計測装置および
計測方法を提供することを目的とするものである。
ので、被計測物全体の計測を迅速かつ正確に行なうこと
のできる波長分散を用いた高速光断層像計測装置および
計測方法を提供することを目的とするものである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明に係る波長分散を用いた高速光断層像計測装置
は、生体等の被測定物に光を照射してその反射光の反射
率分布により前記生体の内部を計測するための光断層像
計測装置において、干渉時間の短い光を発する発光素子
により輻射された光を被計測物に照射される信号光と参
照光とに分光する半透過板を配設し、前記参照光をその
伝搬時間および位相を変調して反射参照光として前記半
透過板の方向に反射させるための参照光反射鏡を配設
し、前記被測定物の計測部位に照射されて反射された後
前記半透過板により反射された反射信号光と前記反射参
照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎に分散
するための波長分散手段を配設するとともに、この波長
分散手段により分散された干渉光を検出する検出手段を
配設し、前記検出手段が検出した前記干渉光のデータか
ら前記被計測物の各被計測部位の光反射率を演算する反
射率演算部およびこの反射率演算部が演算した被計測物
の光反射率のデータに基づいて前記被計測物の断層像を
得る画像処理部を配設したことを特徴とするものであ
る。
本発明に係る波長分散を用いた高速光断層像計測装置
は、生体等の被測定物に光を照射してその反射光の反射
率分布により前記生体の内部を計測するための光断層像
計測装置において、干渉時間の短い光を発する発光素子
により輻射された光を被計測物に照射される信号光と参
照光とに分光する半透過板を配設し、前記参照光をその
伝搬時間および位相を変調して反射参照光として前記半
透過板の方向に反射させるための参照光反射鏡を配設
し、前記被測定物の計測部位に照射されて反射された後
前記半透過板により反射された反射信号光と前記反射参
照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎に分散
するための波長分散手段を配設するとともに、この波長
分散手段により分散された干渉光を検出する検出手段を
配設し、前記検出手段が検出した前記干渉光のデータか
ら前記被計測物の各被計測部位の光反射率を演算する反
射率演算部およびこの反射率演算部が演算した被計測物
の光反射率のデータに基づいて前記被計測物の断層像を
得る画像処理部を配設したことを特徴とするものであ
る。
【００２５】この請求項１に記載の発明によれば、発光
素子から輻射された光を半透過板により被計測物に照射
される信号光と参照光とに分光し、被測定物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、参照光反射鏡に
より伝搬時間および位相が変調された反射参照光とを重
ね合わせて干渉される干渉光を波長分散手段により波長
毎に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検
出することにより、干渉光の波長スペクトルのデータを
迅速に、かつ、正確に得ることができ、しかも、反射率
演算部により干渉光のデータから被計測物の各被計測部
位の光反射率を演算し、画像処理部により被計測物の光
反射率のデータに基づいて被計測物の断層像を得ること
ができるものである。
素子から輻射された光を半透過板により被計測物に照射
される信号光と参照光とに分光し、被測定物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、参照光反射鏡に
より伝搬時間および位相が変調された反射参照光とを重
ね合わせて干渉される干渉光を波長分散手段により波長
毎に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検
出することにより、干渉光の波長スペクトルのデータを
迅速に、かつ、正確に得ることができ、しかも、反射率
演算部により干渉光のデータから被計測物の各被計測部
位の光反射率を演算し、画像処理部により被計測物の光
反射率のデータに基づいて被計測物の断層像を得ること
ができるものである。
【００２６】また、請求項２に記載の発明に係る波長分
散を用いた高速光断層像計測方法は、生体等の被測定物
に光を照射してその反射光の反射率分布により前記生体
の内部を計測するための光断層像計測方法において、干
渉時間の短い光を発する発光素子により照射された光を
半透過板により被計測物に照射される信号光と参照光と
に分光し、前記被測定物の計測部位に照射されて反射さ
れた後前記半透過板により反射された反射信号光と前記
参照光をその伝搬時間および位相を変調して反射される
反射参照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎
に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検出
し、この検出した前記干渉光のデータから前記被計測物
の各被計測部位の光反射率を演算し、この光反射率のデ
ータに基づいて前記被計測物の断層像を得るようにした
ことを特徴とするものである。
散を用いた高速光断層像計測方法は、生体等の被測定物
に光を照射してその反射光の反射率分布により前記生体
の内部を計測するための光断層像計測方法において、干
渉時間の短い光を発する発光素子により照射された光を
半透過板により被計測物に照射される信号光と参照光と
に分光し、前記被測定物の計測部位に照射されて反射さ
れた後前記半透過板により反射された反射信号光と前記
参照光をその伝搬時間および位相を変調して反射される
反射参照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長毎
に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検出
し、この検出した前記干渉光のデータから前記被計測物
の各被計測部位の光反射率を演算し、この光反射率のデ
ータに基づいて前記被計測物の断層像を得るようにした
ことを特徴とするものである。
【００２７】この請求項２に記載の発明によれば、発光
素子から輻射された光を半透過板により被計測物に照射
される信号光と参照光とに分光し、被測定物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、伝搬時間および
位相が変調された反射参照光とを重ね合わせて干渉され
る干渉光を波長分散手段により波長毎に分散し、この分
散された干渉光を検出手段により検出することにより、
干渉光の波長スペクトルのデータを迅速に、かつ、正確
に得ることができ、しかも、干渉光のデータから被計測
物の各被計測部位の光反射率を演算し、光反射率のデー
タに基づいて被計測物の断層像を得ることができるもの
である。
素子から輻射された光を半透過板により被計測物に照射
される信号光と参照光とに分光し、被測定物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、伝搬時間および
位相が変調された反射参照光とを重ね合わせて干渉され
る干渉光を波長分散手段により波長毎に分散し、この分
散された干渉光を検出手段により検出することにより、
干渉光の波長スペクトルのデータを迅速に、かつ、正確
に得ることができ、しかも、干渉光のデータから被計測
物の各被計測部位の光反射率を演算し、光反射率のデー
タに基づいて被計測物の断層像を得ることができるもの
である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図１乃
至図３を参照して説明する。
至図３を参照して説明する。
【００２９】図１は本発明に係る計測装置の実施の一形
態を示したもので、本実施形態における計測装置１は、
干渉時間の短い光を輻射するための、例えば、スーパー
ルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の発光素子２を
有しており、この発光素子２の光の輻射方向には、発光
素子２から発光された光をほぼ直角に反射させるための
反射鏡３が配設されている。前記発光素子２と反射鏡３
との間には、発光素子２から発光された光が逆行するこ
とを防止するためのアイソレータ４が配設されており、
前記反射鏡３の光の反射方向には、前記反射鏡３により
反射された光の一部をその進行方向に透過させるととも
に一部の光をその進行方向に対してほぼ直角に反射させ
るための半透過板５が配設されている。以下、前記半透
過板５により反射された光を参照光ＥR （ｔ）とし、透
過された光を信号光ＥS （ｔ）とする。
態を示したもので、本実施形態における計測装置１は、
干渉時間の短い光を輻射するための、例えば、スーパー
ルミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）等の発光素子２を
有しており、この発光素子２の光の輻射方向には、発光
素子２から発光された光をほぼ直角に反射させるための
反射鏡３が配設されている。前記発光素子２と反射鏡３
との間には、発光素子２から発光された光が逆行するこ
とを防止するためのアイソレータ４が配設されており、
前記反射鏡３の光の反射方向には、前記反射鏡３により
反射された光の一部をその進行方向に透過させるととも
に一部の光をその進行方向に対してほぼ直角に反射させ
るための半透過板５が配設されている。以下、前記半透
過板５により反射された光を参照光ＥR （ｔ）とし、透
過された光を信号光ＥS （ｔ）とする。
【００３０】前記半透過板５の光の反射方向には、この
半透過板５によって反射された参照光ＥR （ｔ）を集光
させるための参照側集光レンズ８ａが配設されている。
前記参照側集光レンズ８ａの光の透過方向には前記参照
光ＥR （ｔ）を前記半透過板５の方向に反射させるため
の参照光反射鏡６が配設されており、この参照光反射鏡
６の反射面の裏面には、前記参照光反射鏡６を変位させ
ることにより参照光ＥR （ｔ）の伝搬時間および位相を
φだけ変化させて反射させるための、例えば、ピエゾ素
子（ＰＺＴ）等の圧電素子７が取付けられている。以
下、前記参照光反射鏡６により反射された反射参照光を
ＥR （ｔ）とする。
半透過板５によって反射された参照光ＥR （ｔ）を集光
させるための参照側集光レンズ８ａが配設されている。
前記参照側集光レンズ８ａの光の透過方向には前記参照
光ＥR （ｔ）を前記半透過板５の方向に反射させるため
の参照光反射鏡６が配設されており、この参照光反射鏡
６の反射面の裏面には、前記参照光反射鏡６を変位させ
ることにより参照光ＥR （ｔ）の伝搬時間および位相を
φだけ変化させて反射させるための、例えば、ピエゾ素
子（ＰＺＴ）等の圧電素子７が取付けられている。以
下、前記参照光反射鏡６により反射された反射参照光を
ＥR （ｔ）とする。
【００３１】前記半透過板５の光の透過方向には、信号
光ＥS （ｔ）を集光する信号側集光レンズ８ｂが配設さ
れており、この信号側集光レンズ８ｂの光の透過方向に
は、被計測物９が配置されるようになっている。
光ＥS （ｔ）を集光する信号側集光レンズ８ｂが配設さ
れており、この信号側集光レンズ８ｂの光の透過方向に
は、被計測物９が配置されるようになっている。
【００３２】そして、前記被計測物９に照射された前記
信号光ＥS （ｔ）は、前記被計測物９の測定部位毎に異
なる反射率で上方に反射され、この反射された信号光Ｅ
BS（ｔ）は、前記集光レンズ８を通過して前記半透過板
５により参照光反射鏡６と反対の方向に反射されるとと
もに、参照光反射鏡６により反射された反射参照光ＥR
（ｔ）と重ね合わせて干渉されるようになっている。な
お、この反射参照光ＥR （ｔ）と信号光ＥBS（ｔ）との
干渉条件は従来と変わるところはない。以下、この参照
光と信号光とが干渉した光を干渉光ＥR （ｔ）＋Ｅ
BS（ｔ）とする。
信号光ＥS （ｔ）は、前記被計測物９の測定部位毎に異
なる反射率で上方に反射され、この反射された信号光Ｅ
BS（ｔ）は、前記集光レンズ８を通過して前記半透過板
５により参照光反射鏡６と反対の方向に反射されるとと
もに、参照光反射鏡６により反射された反射参照光ＥR
（ｔ）と重ね合わせて干渉されるようになっている。な
お、この反射参照光ＥR （ｔ）と信号光ＥBS（ｔ）との
干渉条件は従来と変わるところはない。以下、この参照
光と信号光とが干渉した光を干渉光ＥR （ｔ）＋Ｅ
BS（ｔ）とする。
【００３３】前記半透過板５の前記参照光反射鏡６の配
設側と反対側であって前記干渉光の光路上には、前記干
渉光を反射させるための干渉光反射鏡１０が配設されて
おり、前記干渉光反射鏡１０の反射方向には、この干渉
光反射鏡１０により反射された干渉光を波長毎に分解し
て反射するための波長分散手段としての回折格子１１が
配設されている。
設側と反対側であって前記干渉光の光路上には、前記干
渉光を反射させるための干渉光反射鏡１０が配設されて
おり、前記干渉光反射鏡１０の反射方向には、この干渉
光反射鏡１０により反射された干渉光を波長毎に分解し
て反射するための波長分散手段としての回折格子１１が
配設されている。
【００３４】さらに、前記回折格子１１の反射方向に
は、回折格子１１により分光された干渉光ＥR （ｔ）＋
ＥBS（ｔ）の波長スペクトルのデータを光の強度として
光電流に変換して検出するための、例えば、ＣＣＤ等の
検出手段としてのリニアイメージセンサ１２が配設され
ており、このリニアイメージセンサ１２のセル表面側に
は、干渉光の検出素子である複数個のリニアイメージセ
ンサ素子が整列配置されている。前記リニアイメージセ
ンサ１２と回折格子１１との間には、回折格子１１から
分散された干渉光をリニアイメージセンサ１２に導くた
めのシリンドリカルレンズ１３が介在されている。
は、回折格子１１により分光された干渉光ＥR （ｔ）＋
ＥBS（ｔ）の波長スペクトルのデータを光の強度として
光電流に変換して検出するための、例えば、ＣＣＤ等の
検出手段としてのリニアイメージセンサ１２が配設され
ており、このリニアイメージセンサ１２のセル表面側に
は、干渉光の検出素子である複数個のリニアイメージセ
ンサ素子が整列配置されている。前記リニアイメージセ
ンサ１２と回折格子１１との間には、回折格子１１から
分散された干渉光をリニアイメージセンサ１２に導くた
めのシリンドリカルレンズ１３が介在されている。
【００３５】この場合に、前記リニアイメージセンサ１
２が検出する波長をλとすると、検出角周波数Ωは２π
ｃ／Ω（ｃは計測系における光の速度）となり、リニア
イメージセンサ１２のセル表面における干渉光の電場を
ＥISとすると、このＥISを検出角周波数Ωを用いて表現
すると、 となる。
２が検出する波長をλとすると、検出角周波数Ωは２π
ｃ／Ω（ｃは計測系における光の速度）となり、リニア
イメージセンサ１２のセル表面における干渉光の電場を
ＥISとすると、このＥISを検出角周波数Ωを用いて表現
すると、 となる。
【００３６】そして、前記リニアイメージセンサ１２
は、この電場ＥIS（Ω）における光電流（ＩIS（Ω））
を検出するようになっており、この光電流ＩIS（Ω）を
ＥIS（Ω）を用いて表現すると、 ここで、ＥR はＥBSに比べてはるかに大きな値であるた
め、式（７）における最後の項 <Ｅ*BS(t)ＥBS(ｔ')>は
無視することができる。従って、式（７）は以下のよう
に変換できる。
は、この電場ＥIS（Ω）における光電流（ＩIS（Ω））
を検出するようになっており、この光電流ＩIS（Ω）を
ＥIS（Ω）を用いて表現すると、 ここで、ＥR はＥBSに比べてはるかに大きな値であるた
め、式（７）における最後の項 <Ｅ*BS(t)ＥBS(ｔ')>は
無視することができる。従って、式（７）は以下のよう
に変換できる。
【００３７】 なお、本実施形態においては、従来のように、参照光と
信号光との干渉をフォトダイオードが検出する際に遅延
装置の遅延時間τd を緩やかに変化させて被計測物９に
よる信号光の反射率を計測することを繰り返すのではな
く、干渉光を波長ごとに分散させ、前記リニアイメージ
センサ１２により一度に検出するようになっている。図
２は、前記リニアイメージセンサ１２による干渉光の検
出結果を示すグラフである。図２に示すように、前記リ
ニアイメージセンサ１２によって、各リニアイメージセ
ンサ素子が検出した干渉光の各波長ごとの光電流Ｉ
IS（Ω）のデータが、リニアイメージセンサ出力として
一度に得られるようになっている。
信号光との干渉をフォトダイオードが検出する際に遅延
装置の遅延時間τd を緩やかに変化させて被計測物９に
よる信号光の反射率を計測することを繰り返すのではな
く、干渉光を波長ごとに分散させ、前記リニアイメージ
センサ１２により一度に検出するようになっている。図
２は、前記リニアイメージセンサ１２による干渉光の検
出結果を示すグラフである。図２に示すように、前記リ
ニアイメージセンサ１２によって、各リニアイメージセ
ンサ素子が検出した干渉光の各波長ごとの光電流Ｉ
IS（Ω）のデータが、リニアイメージセンサ出力として
一度に得られるようになっている。
【００３８】また、前記リニアイメージセンサ１２に
は、このリニアイメージセンサ１２が一度に検出した光
電流ＩIS（Ω）に基づいて被計測物９の反射率を演算す
るための反射率演算部１４が接続されており、この反射
率演算部１４は、以下に示す演算を行なうようになって
いる。さらに、前記反射率演算部１４には、演算された
反射率分布を画像情報として処理するための画像処理部
１５が接続されており、この画像処理部１５は、処理し
た画像情報を図示しないモニタ上に被計測物９の断層像
として画像表示させるようになっている。
は、このリニアイメージセンサ１２が一度に検出した光
電流ＩIS（Ω）に基づいて被計測物９の反射率を演算す
るための反射率演算部１４が接続されており、この反射
率演算部１４は、以下に示す演算を行なうようになって
いる。さらに、前記反射率演算部１４には、演算された
反射率分布を画像情報として処理するための画像処理部
１５が接続されており、この画像処理部１５は、処理し
た画像情報を図示しないモニタ上に被計測物９の断層像
として画像表示させるようになっている。
【００３９】本実施形態において前記反射率演算部１４
は、リニアイメージセンサ１２が検出したＩIS（Ω）の
強度スペクトラムＨobs （τd ）を計算し、その計算し
た値から被計測物９の光反射率を復元するようになって
いる。
は、リニアイメージセンサ１２が検出したＩIS（Ω）の
強度スペクトラムＨobs （τd ）を計算し、その計算し
た値から被計測物９の光反射率を復元するようになって
いる。
【００４０】すなわち、 となり、この式（９）から被計測物９の光反射率Ｈ
（τ）を復元できる。
（τ）を復元できる。
【００４１】なお、図３は、前記反射率演算部１４によ
って計算された前記強度スペクトラムＨobs （τd ）の
データを示すグラフであり、この図３のデータは、図２
のデータをフーリエ変換したものとなっている。また、
図３の横軸の値である距離は、参照光と信号光との遅延
時間の差に相当するものである。図３において前記距離
の値が０のときは、参照光と信号光との遅延時間が等し
いことを意味するが、従来は、これらの遅延時間が等し
いときにしか干渉光のデータを得ることができなかっ
た。しかし、本実施形態においては、波長分散計測を用
いて干渉を観測するため、参照光と信号光との遅延時間
が等しくなくても干渉光のデータを得ることができ、図
３に示すような物体（被計測物９）からの反射信号を算
出できることがわかる。
って計算された前記強度スペクトラムＨobs （τd ）の
データを示すグラフであり、この図３のデータは、図２
のデータをフーリエ変換したものとなっている。また、
図３の横軸の値である距離は、参照光と信号光との遅延
時間の差に相当するものである。図３において前記距離
の値が０のときは、参照光と信号光との遅延時間が等し
いことを意味するが、従来は、これらの遅延時間が等し
いときにしか干渉光のデータを得ることができなかっ
た。しかし、本実施形態においては、波長分散計測を用
いて干渉を観測するため、参照光と信号光との遅延時間
が等しくなくても干渉光のデータを得ることができ、図
３に示すような物体（被計測物９）からの反射信号を算
出できることがわかる。
【００４２】さらに、光反射率分布により得られる像
は、実像と鏡像との和であるが、両者の位相φ（前述の
参照光の位相）に対する依存性が異なることから、φを
変化させることにより、実像と鏡像とを区別することが
できる。ここで、φを変化させて復元した像をＨrec
（τd ）とすれば、 τd ＝０におけるピークを除去するためには複数回の計
測が必要であり、好ましくは３回とされている。そし
て、 となり、この式（１１）は鏡像およびτd ＝０における
ピークの除去された実像のみとなる。したがって、φを
変化させながら複数回計測を行なえば、鏡像およびτd
＝０におけるピークを除去することができることがわか
る。
は、実像と鏡像との和であるが、両者の位相φ（前述の
参照光の位相）に対する依存性が異なることから、φを
変化させることにより、実像と鏡像とを区別することが
できる。ここで、φを変化させて復元した像をＨrec
（τd ）とすれば、 τd ＝０におけるピークを除去するためには複数回の計
測が必要であり、好ましくは３回とされている。そし
て、 となり、この式（１１）は鏡像およびτd ＝０における
ピークの除去された実像のみとなる。したがって、φを
変化させながら複数回計測を行なえば、鏡像およびτd
＝０におけるピークを除去することができることがわか
る。
【００４３】以上の理論解析は、理想的な計測装置を用
いた場合のもので、現実の計測装置には、いくつかの制
約があり、性能も制限される。発光素子２から照射され
る光のコヒーレンス長により、位置分解能は制限され、
位置分解能＝ｃ／τ0 となる。また、式（９）において
は、積分を−∞から∞まで行なっているが、現実の分光
系では不可能であり、観測を行なう波長域が狭くなれ
ば、それだけ分解能は低下する。式（８）により示され
るＩIS （Ω）のスペクトル帯域がexp［−τ0 2（Ω−ω
0）2／４］により制限されているため、計測する波長域
を４／τ0 よりも広くすれば、回折格子１１による分解
能の制限は無視しうる値になる。代表的な発光素子２の
コヒーレンス長は３０μｍ程度であり、τ0 ＝５０ｆｓ
となるので、４／τ0 ＝３０ｎｍとなる。３０ｎｍの波
長域を一度に観測するのは現在の技術で容易である。し
たがって、分光波長域が距離分解能を制限するという点
は重要な問題とはならない。
いた場合のもので、現実の計測装置には、いくつかの制
約があり、性能も制限される。発光素子２から照射され
る光のコヒーレンス長により、位置分解能は制限され、
位置分解能＝ｃ／τ0 となる。また、式（９）において
は、積分を−∞から∞まで行なっているが、現実の分光
系では不可能であり、観測を行なう波長域が狭くなれ
ば、それだけ分解能は低下する。式（８）により示され
るＩIS （Ω）のスペクトル帯域がexp［−τ0 2（Ω−ω
0）2／４］により制限されているため、計測する波長域
を４／τ0 よりも広くすれば、回折格子１１による分解
能の制限は無視しうる値になる。代表的な発光素子２の
コヒーレンス長は３０μｍ程度であり、τ0 ＝５０ｆｓ
となるので、４／τ0 ＝３０ｎｍとなる。３０ｎｍの波
長域を一度に観測するのは現在の技術で容易である。し
たがって、分光波長域が距離分解能を制限するという点
は重要な問題とはならない。
【００４４】さらに、計測装置の性能に回折格子１１の
性能が影響する点がもう１つあり、これは、現実の回折
格子１１の波長分解能力が限られている点である。式
（６，７，８）において、リニアイメージセンサ１２か
らの分光スペクトラムをΩに関する連続関数として扱っ
た。しかし、現実のリニアイメージセンサ１２は、離散
的な波長に関する分光スペクトラムしか得ることができ
ない。この点を考慮すると、ＩIS（Ω）は以下のように
書き換える必要がある。ここで以下に書き換える は、分光系の有限の分解能を考慮したスペクトルであ
る。
性能が影響する点がもう１つあり、これは、現実の回折
格子１１の波長分解能力が限られている点である。式
（６，７，８）において、リニアイメージセンサ１２か
らの分光スペクトラムをΩに関する連続関数として扱っ
た。しかし、現実のリニアイメージセンサ１２は、離散
的な波長に関する分光スペクトラムしか得ることができ
ない。この点を考慮すると、ＩIS（Ω）は以下のように
書き換える必要がある。ここで以下に書き換える は、分光系の有限の分解能を考慮したスペクトルであ
る。
【００４５】 式（９）と同様に式（１２）のスペクトルが被計測物の
断層像であるから、 となることが示される。したがって、観測可能長が制限
されることになり、−２＜τd ΔΩ＜２を満たすτd が
観測可能となる。式（２）から観測可能長は、２ｃ／Δ
Ωである。波長８５０ｎｍにおける生体観測用では、試
料の光多重散乱のため、実用的な観測長は２ｍｍ程度な
ので、分光光学系の分解能は０．０６ｎｍ必要である。
０．０６ｎｍの分解能を回折格子１１で達成することは
可能である。
断層像であるから、 となることが示される。したがって、観測可能長が制限
されることになり、−２＜τd ΔΩ＜２を満たすτd が
観測可能となる。式（２）から観測可能長は、２ｃ／Δ
Ωである。波長８５０ｎｍにおける生体観測用では、試
料の光多重散乱のため、実用的な観測長は２ｍｍ程度な
ので、分光光学系の分解能は０．０６ｎｍ必要である。
０．０６ｎｍの分解能を回折格子１１で達成することは
可能である。
【００４６】次に、前記構成の本発明の計測装置１を用
いた本発明の計測方法について説明する。
いた本発明の計測方法について説明する。
【００４７】まず、前記発光素子２を駆動することによ
り干渉時間の短い光が輻射され、この輻射光は、反射鏡
３により図１において下方に反射され、さらに前記半透
過板５により、下方に透過される信号光ＥS （ｔ）と左
方に反射される参照光ＥR （ｔ）とに分光される。
り干渉時間の短い光が輻射され、この輻射光は、反射鏡
３により図１において下方に反射され、さらに前記半透
過板５により、下方に透過される信号光ＥS （ｔ）と左
方に反射される参照光ＥR （ｔ）とに分光される。
【００４８】半透過板５を透過した前記信号光ＥS
（ｔ）は、信号側集光レンズ８ｂにより集光された後、
被計測物９に到達し、この被計測物９の物性に依存した
反射率で反射して上方の半透過板５まで戻り、この半透
過板５により反射される。
（ｔ）は、信号側集光レンズ８ｂにより集光された後、
被計測物９に到達し、この被計測物９の物性に依存した
反射率で反射して上方の半透過板５まで戻り、この半透
過板５により反射される。
【００４９】一方、前記参照光は、前記参照側集光レン
ズ８ａにより集光された後、半透過板５の左方に位置す
る参照光反射鏡６により半透過板５に向けて反射され
る。このとき、参照光は、圧電素子７を駆動することに
より所定の時間および位相φだけ変化されて反射され
る。
ズ８ａにより集光された後、半透過板５の左方に位置す
る参照光反射鏡６により半透過板５に向けて反射され
る。このとき、参照光は、圧電素子７を駆動することに
より所定の時間および位相φだけ変化されて反射され
る。
【００５０】そして、前記参照光反射鏡６により反射さ
れた参照光ＥR （ｔ）は、半透過板５を透過する際に前
記被計測物９により反射された信号光ＥBS（ｔ）と干渉
することにより、干渉光ＥBS（ｔ）＋ＥR （ｔ）として
干渉光反射鏡１０に照射される。この干渉光は、前記干
渉光反射鏡１０により、前記回折格子１１に向けて反射
され、回折格子１１により波長毎に分散され、前記リニ
アイメージセンサ１２に照射される。
れた参照光ＥR （ｔ）は、半透過板５を透過する際に前
記被計測物９により反射された信号光ＥBS（ｔ）と干渉
することにより、干渉光ＥBS（ｔ）＋ＥR （ｔ）として
干渉光反射鏡１０に照射される。この干渉光は、前記干
渉光反射鏡１０により、前記回折格子１１に向けて反射
され、回折格子１１により波長毎に分散され、前記リニ
アイメージセンサ１２に照射される。
【００５１】そして、リニアイメージセンサ１２により
検出した干渉光の波長スペクトルのデータに基づいて、
前記反射率演算部１４により被計測物９の反射率分布が
演算され、続いて、前記反射率演算部１４において演算
された光反射率Ｈ（τ）は、前記画像処理部１５により
画像処理された後、図示しないモニタ上に、被計測物９
の断層像として画像表示されるようになっている。
検出した干渉光の波長スペクトルのデータに基づいて、
前記反射率演算部１４により被計測物９の反射率分布が
演算され、続いて、前記反射率演算部１４において演算
された光反射率Ｈ（τ）は、前記画像処理部１５により
画像処理された後、図示しないモニタ上に、被計測物９
の断層像として画像表示されるようになっている。
【００５２】なお、本実施形態では波長分解により計測
を行なうため、前記干渉光の干渉は、参照光の遅延時間
と信号光の遅延時間とが等しくなくても生じる。本実施
形態においては、従来のように干渉光の検出を行なう際
に遅延時間τd を緩やかに変化させて計測する必要がな
く、リニアイメージセンサ１２により波長分解された干
渉光を一度に検出させつつそのデータを蓄積させ、干渉
光の波長スペクトルのデータから被計測物９全体の反射
率分布を求める。これにより、従来よりも計測時間が大
幅に短縮することができるものである。
を行なうため、前記干渉光の干渉は、参照光の遅延時間
と信号光の遅延時間とが等しくなくても生じる。本実施
形態においては、従来のように干渉光の検出を行なう際
に遅延時間τd を緩やかに変化させて計測する必要がな
く、リニアイメージセンサ１２により波長分解された干
渉光を一度に検出させつつそのデータを蓄積させ、干渉
光の波長スペクトルのデータから被計測物９全体の反射
率分布を求める。これにより、従来よりも計測時間が大
幅に短縮することができるものである。
【００５３】したがって、本実施形態においては、干渉
光の波長スペクトルを一度に検出し、この波長スペクト
ルのデータから被計測物９の光反射率を求めることによ
り、被計測物９の断層像を得るようにしているので、迅
速に、かつ、正確に被計測物９の計測を行なうことが可
能となる。その結果、従来と比較して計測時間を数１０
〜１００分の１程度に短縮することができる。
光の波長スペクトルを一度に検出し、この波長スペクト
ルのデータから被計測物９の光反射率を求めることによ
り、被計測物９の断層像を得るようにしているので、迅
速に、かつ、正確に被計測物９の計測を行なうことが可
能となる。その結果、従来と比較して計測時間を数１０
〜１００分の１程度に短縮することができる。
【００５４】なお、本発明は前記実施の形態のものに限
定されるものではなく、必要に応じて種々変更すること
が可能である。例えば、前記波長分散手段として前記回
折格子１１の代わりに分光用プリズムを用いるととも
に、このプリズムによる干渉光の分散方向に前記リニア
イメージセンサ１２を配置するようにしてもよい。さら
に、前記発光素子２から輻射される光、前記参照光ＥR
（ｔ）、前記信号光ＥBS （ｔ）および前記干渉光ＥR
（ｔ）＋ＥBS （ｔ）の光路を、アイソレータ４および
半透過板５を中に組み込んだ光ファイバーにより形成す
るようにしてもよい。この場合、光ファイバーは一定の
光学距離を保持しつつある程度まで曲げることができる
ため、計測装置を小型化することが可能になる。
定されるものではなく、必要に応じて種々変更すること
が可能である。例えば、前記波長分散手段として前記回
折格子１１の代わりに分光用プリズムを用いるととも
に、このプリズムによる干渉光の分散方向に前記リニア
イメージセンサ１２を配置するようにしてもよい。さら
に、前記発光素子２から輻射される光、前記参照光ＥR
（ｔ）、前記信号光ＥBS （ｔ）および前記干渉光ＥR
（ｔ）＋ＥBS （ｔ）の光路を、アイソレータ４および
半透過板５を中に組み込んだ光ファイバーにより形成す
るようにしてもよい。この場合、光ファイバーは一定の
光学距離を保持しつつある程度まで曲げることができる
ため、計測装置を小型化することが可能になる。
【００５５】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係る波長分散
を用いた高速光断層像計測装置は、被計測物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、参照光反射鏡に
より伝搬時間および位相が変調された反射参照光とを重
ね合わせて干渉される干渉光を波長分散手段により波長
毎に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検
出するようにしているので、可変遅延装置がなく、従来
と比較して大幅に計測時間を短縮することができる。し
かも、反射率演算部により被計測物の光反射率を演算
し、画像処理部により被計測物の光反射率のデータに基
づいて被計測物の断層像を容易に得ることができ、生体
等の被計測物の画像を容易に得ることができる。
を用いた高速光断層像計測装置は、被計測物の計測部位
に照射されて反射された反射信号光と、参照光反射鏡に
より伝搬時間および位相が変調された反射参照光とを重
ね合わせて干渉される干渉光を波長分散手段により波長
毎に分散し、この分散された干渉光を検出手段により検
出するようにしているので、可変遅延装置がなく、従来
と比較して大幅に計測時間を短縮することができる。し
かも、反射率演算部により被計測物の光反射率を演算
し、画像処理部により被計測物の光反射率のデータに基
づいて被計測物の断層像を容易に得ることができ、生体
等の被計測物の画像を容易に得ることができる。
【００５６】また、請求項２に記載の発明に係る波長分
散を用いた高速光断層像計測方法は、被計測物の計測部
位に照射されて反射された反射信号光と、伝搬時間およ
び位相が変調された反射参照光とを重ね合わせて干渉さ
れる干渉光を波長分散手段により波長毎に分散し、この
分散された干渉光を検出手段により検出することによ
り、干渉光の波長スペクトルのデータを迅速に、かつ、
正確に得ることができ、従来と比較して大幅に計測時間
を短縮することができる。しかも、被計測物の光反射率
を演算するとともに、光反射率のデータに基づいて被計
測物の断層像を容易に得ることができ、生体等の被計測
物の画像を容易に得ることができる等の効果を奏する。
散を用いた高速光断層像計測方法は、被計測物の計測部
位に照射されて反射された反射信号光と、伝搬時間およ
び位相が変調された反射参照光とを重ね合わせて干渉さ
れる干渉光を波長分散手段により波長毎に分散し、この
分散された干渉光を検出手段により検出することによ
り、干渉光の波長スペクトルのデータを迅速に、かつ、
正確に得ることができ、従来と比較して大幅に計測時間
を短縮することができる。しかも、被計測物の光反射率
を演算するとともに、光反射率のデータに基づいて被計
測物の断層像を容易に得ることができ、生体等の被計測
物の画像を容易に得ることができる等の効果を奏する。
【図１】 本発明に係る波長分散を用いた高速光断層像
計測装置の実施の一形態を示す概略構成図
計測装置の実施の一形態を示す概略構成図
【図２】 本発明に係る波長分散を用いた高速光断層像
計測装置の実施の一形態においてリニアイメージセンサ
により検出された干渉光のデータを示すグラフ
計測装置の実施の一形態においてリニアイメージセンサ
により検出された干渉光のデータを示すグラフ
【図３】 本発明に係る波長分散を用いた高速光断層像
計測装置の実施の一形態において図２のデータをフーリ
エ変換して得られた干渉光の強度スペクトラムを示すグ
ラフ
計測装置の実施の一形態において図２のデータをフーリ
エ変換して得られた干渉光の強度スペクトラムを示すグ
ラフ
【図４】 従来の光断層像計測装置を示す概略構成図
１ 計測装置 ２ 発光素子 ３ 反射鏡 ４ アイソレータ ５ 半透過板 ６ 参照光反射鏡 ７ 圧電素子 ８ａ 参照側集光レンズ ８ｂ 信号側集光レンズ ９ 被計測物 １０ 干渉光反射鏡 １１ 回折格子 １２ リニアイメージセンサ １３ シリンドリカルレンズ １４ 反射率演算部 １５ 画像処理部
Claims (2)
- 【請求項１】 生体等の被測定物に光を照射してその反
射光の反射率分布により前記生体の内部を計測するため
の光断層像計測装置において、干渉時間の短い光を発す
る発光素子により輻射された光を被計測物に照射される
信号光と参照光とに分光する半透過板を配設し、前記参
照光をその伝搬時間および位相を変調して反射参照光と
して前記半透過板の方向に反射させるための参照光反射
鏡を配設し、前記被測定物の計測部位に照射されて反射
された後前記半透過板により反射された反射信号光と前
記反射参照光とを重ね合わせて干渉される干渉光を波長
毎に分散するための波長分散手段を配設するとともに、
この波長分散手段により分散された干渉光を検出する検
出手段を配設し、前記検出手段が検出した前記干渉光の
データから前記被計測物の各被計測部位の光反射率を演
算する反射率演算部およびこの反射率演算部が演算した
被計測物の光反射率のデータに基づいて前記被計測物の
断層像を得る画像処理部を配設したことを特徴とする波
長分散を用いた高速光断層像計測装置。 - 【請求項２】 生体等の被測定物に光を照射してその反
射光の反射率分布により前記生体の内部を計測するため
の光断層像計測方法において、干渉時間の短い光を発す
る発光素子により輻射された光を半透過板により被計測
物に照射される信号光と参照光とに分光し、前記被測定
物の計測部位に照射されて反射された後前記半透過板に
より反射された反射信号光と前記参照光をその伝搬時間
および位相を変調して反射される反射参照光とを重ね合
わせて干渉される干渉光を波長毎に分散し、この分散さ
れた干渉光を検出手段により検出し、この検出した前記
干渉光のデータから前記被計測物の各被計測部位の光反
射率を演算し、この光反射率のデータに基づいて前記被
計測物の断層像を得るようにしたことを特徴とする波長
分散を用いた高速光断層像計測方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217805A JP2000046729A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 波長分散を用いた高速光断層像計測装置および計測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10217805A JP2000046729A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 波長分散を用いた高速光断層像計測装置および計測方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046729A true JP2000046729A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16710023
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10217805A Pending JP2000046729A (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 波長分散を用いた高速光断層像計測装置および計測方法 |
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