JP2000002516A - 新規の干渉計を用いた光学コヒ―レンス断層撮影 - Google Patents

新規の干渉計を用いた光学コヒ―レンス断層撮影

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＯＣＴ装置で、簡単かつ経済的に効率的な走
査を実施するための有利な方法および装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明は、（ａ）短コヒーレンス放射の
放射源と、（ｂ）（ｉ）放射の第１の部分を基準アーム
に結合し、（ii）放射の第２の部分をサンプル・アーム
に結合し、（iii）基準経路とサンプル経路から送られ
た放射を結合し、（iv）結合された放射を解析器に結合
する結合器とを備え、（ｃ）基準アームが、放射の第１
の部分を測定範囲変動装置に送り、測定範囲変動装置か
ら出力された放射を結合器に戻し、（ｄ）サンプル経路
が、放射の第２の部分を物体に送り、物体によって散乱
された放射を結合器に戻し、（ｅ）測定範囲変動装置
が、（ｉ）入射する放射の一部分を透過させる透過器
と、（ii）透過器によって透過された放射を反射する反
射器と、（iii）反射器を走査するように結合された走
査装置とを備えるＯＣＴ装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学コヒーレンス
断層撮影（「ＯＣＴ」）に関し、詳細には、選択性測定
範囲で高解像度測定が可能である干渉計を含むＯＣＴの
方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】散乱性媒体を研究するためのさまざまな
光学コヒーレンス断層撮影（「ＯＣＴ」）装置に低コヒ
ーレンス光干渉計を組み込むことは従来からよく知られ
ている。従来技術で見られる基本的な形態のＯＣＴ装置
は、５０／５０ビームスプリッタを含む干渉計を備え、
または干渉計が光ファイバを使用している場合に干渉計
は３デシベル結合器を含む。光ファイバを用いた典型的
な従来技術のＯＣＴ装置の実施形態では、低コヒーレン
ス放射源と光検出器が３デシベル結合器の２つの入力端
に結合される。３デシベル結合器の２つの出力端から出
射された放射ビームはそれぞれ、試験サンプル媒体と基
準媒体に送られる。出力端から出射されたビームは、
（ａ）サンプル媒体と基準媒体でそれぞれ反射され、
（ｂ）３デシベル結合器によって結合され、（ｃ）光検
出器に送られる。従来からよく知られているように、サ
ンプル媒体で反射された放射の光路長と基準媒体で反射
された放射の光路長の差が、低コヒーレンス放射源の可
干渉距離よりも短いとき、これらの２本のビーム間に測
定可能な干渉が生じる。基準媒体で反射される放射の光
路長が既知の場合、光検出器が干渉信号を感知すると、
サンプル媒体で反射された放射の光路長を放射源の可干
渉距離までの精度で測定することができる。
【０００３】従来技術では、眼の検査にＯＣＴの方法お
よび装置を利用することも知られている。その際、基準
媒体で反射された放射の光路長の測定を容易にするため
にいくつかの種類の装置が使用されている。例えば、Ｄ
ａｖｉｄ Ｈｕａｎｇ他の「Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅ
ｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」，Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ，Ｖｏｌ．２５４，ｐｐ．１１７８−１１８１，１９
９１年１１月２２日に開示されているＯＣＴ装置は、基
準ビームを光検出器に向けて反射するのにミラーを利用
する。このＯＣＴ装置では、ステッパ・モータでミラー
を動かすことによってサンプル媒体によって反射された
放射の深度情報を段階的に得ている。このＯＣＴ装置を
修正した装置もある。その例として、米国特許第５３２
１５０１号を参照されたい。米国特許第５３２１５０１
号には、（ａ）光学的アライメントの安定度を向上させ
るためにミラーの代わりにリトロレフレクターを使用す
ること、および（ｂ）走査速度を高めるためにステッパ
・モータの代わりにガルバノメータを使用することが開
示されている。走査速度を高めることが重要なのは、そ
れによって生体組織の断層撮影画像を得ることが可能と
なるからである。この点に関し、生体の人間の眼の網膜
の断層撮影が、Ｅｒｉｃ Ｓｗａｎｓｏｎ他の「Ｉｎ
ｖｉｖｏ ｒｅｔｉｎａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｂｙ ｏ
ｐｔｉｃａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅ ｔｏｍｏｇｒａｐｈ
ｙ」，Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１８，
Ｎｏ．２１，ｐｐ．１８６４−１８６６，１９９３年１
１月１日に示されている。このようなＯＣＴ装置の欠点
は、生体の人間の眼の測定では、深度測定が約３ｍｍ〜
５ｍｍに限定されることである。
【０００４】Ｖ．Ｍ．Ｇｅｌｉｋｏｎｏｖ他の「Ｃｏｈ
ｅｒｅｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ
ｏｆ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅ
ｉｔｉｅｓ ｉｎ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｉｓｓｕ
ｅｓ」，ＪＥＴＰ Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．６１，Ｎｏ．
２，ｐｐ．１５８−１６２，１９９５年１月２５日に
は、干渉計の基準アームに固定ミラーを有する圧電ラジ
アル・アクチュエータを使用してＯＣＴ装置を製作する
ことが開示されている。このＯＣＴ装置では、圧電アク
チュエータに信号を与え、これによって光ファイバを縦
方向に伸長することによって基準アームの光路長を調整
する。この構成では、走査速度を高めることはできる
が、走査深度は改善されない。さらに、光ファイバを伸
長して走査深度を高めると、複屈折やヒステリシスなど
のその他の問題が生じる。
【０００５】以上のことから、ＯＣＴ装置で、簡単かつ
経済的に効率的な走査を実施するための方法および装置
が求められている。
【０００６】以上に加えて、この効率的な走査装置を眼
の長さの測定に利用することが求められている。現在、
眼の長さの測定は、網膜からの超音波のエコー・バック
の遅れを測定することによって実施されている。眼内で
超音波エネルギーが減衰するために、使用できるのは、
低周波の超音波エネルギーに限られる。その結果、精度
は一般に約２００μｍでしかない。この精度は、約１／
２ジオプターの屈折の測定誤差に相当し、白内障手術な
どの臨床応用では十分に大きいと言える。さらに、この
方法では眼に接触させる必要があるため、この測定手法
には難点がある（接触は、患者にとって快適なものでは
ない）。
【０００７】以上のことから、当技術分野では、正確に
眼の長さを測定する方法および装置が求められている。
この場合、測定が非接触で実施されることが好ましい。
【０００８】Ｃ．Ｋ．Ｈｉｔｚｅｎｂｅｒｇｅｒの「Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
Ａｘｉａｌ Ｅｙｅ Ｌｅｎｇｔｈ ｂｙ Ｌａｓｅ
ｒＤｏｐｐｌｅｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」，
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｖｅ Ｏｐｈｔｈａｌｍｏｌｏ
ｇｙ ＆ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．３
２，Ｎｏ．３，Ｍａｒｃｈ ３，１９９１，ｐｐ．６１
６−６２４には、二連ビーム・マイケルソン（Ｍｉｃｈ
ｅｌｓｏｎ）干渉測定法を用い、低コヒーレンス光源を
使用して眼の長さを測定することが開示されている。こ
の構成の欠点は、角膜および網膜上に別々にビームを収
束させるために２焦点レンズが必要なことである。これ
を用いない場合には、信号強度が弱くなりすぎて網膜を
映すことができない。本発明の実施形態は、基準ビーム
の走査長を物理的に長くすることなく、眼の長さを測定
する代替の干渉計構成を提供する。さらにこのような実
施形態は、良好な信号対雑音比で網膜画像を走査するこ
とができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光学
コヒーレンス断層撮影（「ＯＣＴ」）装置で、簡単かつ
経済的に効率的な走査を実施するための有利な方法およ
び装置を提供することにある。他の目的は、非接触で測
定することができる、正確に眼の長さを測定する方法お
よび装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】具体的には本発明は、物
体を調査するＯＣＴ装置であって、（ａ）短コヒーレン
ス放射の放射源と、（ｂ）（ｉ）放射の第１の部分を基
準アームに結合し、（ii）放射の第２の部分をサンプル
・アームに結合し、（iii）基準経路およびサンプル経
路から送られた放射を結合し、（iv）結合された放射を
解析器に結合する結合器とを備え、（ｃ）基準アーム
が、放射の第１の部分を測定範囲変動装置に送り、測定
範囲変動装置から出力された放射を結合器に戻し、
（ｄ）サンプル経路が、放射の第２の部分を物体に送
り、物体によって散乱された放射を結合器に戻し、
（ｅ）測定範囲変動装置が、（ｉ）入射する放射の一部
分を透過させる透過器と、（ii）透過器によって透過さ
れた放射を反射する反射器と、（iii）反射器を走査す
るように結合された走査装置とを備えるＯＣＴ装置であ
る。
【００１１】さらに、本発明の実施態様は、眼の長さを
正確に、好ましくは非接触的な方法で測定するための方
法および装置である。詳細には、この実施形態は、物体
の第１の散乱性部分と第２の散乱性部分との間の距離を
測定する前記ＯＣＴ装置であって、（ａ）測定範囲変動
装置がさらに、透過器を平行移動させるように結合され
たトランスレータを備え、（ｂ）解析器が、（ｉ）結合
器から結合された放射を検出する光検出器と、（ii）光
検出器の出力に結合され、通過域の中心周波数が実質的
に、反射器を走査することによって生成されるドップラ
ー・シフト周波数に比例した周波数である第１のフィル
タと、（iii）光検出器の出力に結合され、通過域の中
心周波数が、前記周波数の倍数である第２のフィルタと
を備えるＯＣＴ装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に、サンプル体の調査に使用
する本発明の実施形態２０００を示す。図１に示すよう
に、本発明の実施形態２０００は低コヒーレンス放射源
１０００を含む。低コヒーレンス放射源１０００は、当
業者に周知のいくつかの方法で実施することができる。
本発明の好ましい実施形態では、短コヒーレンス放射源
１０００が、スーパールミネセント・ダイオード（ＳＬ
Ｄ）である。低コヒーレンス放射源１０００から出力さ
れた放射は、光ファイバ１０１０を通して、３デシベル
放射結合器１０３０に入力される。３デシベル放射結合
器１０３０は、低コヒーレンス放射源１０００から結合
器に入力された放射の５０％をそれぞれ光ファイバ１０
４０と１０５０に結合する。３デシベル放射結合器１０
３０は、当業者に周知のいくつかの方法で実施すること
ができる。本発明の好ましい実施形態では、３デシベル
放射結合器１０３０が光ファイバ放射結合器である。光
ファイバ１０４０および１０５０から出力された放射
は、それぞれのコリメート・レンズ系１０６５および１
０６７によってコリメートされ、実施形態２０００の基
準アーム経路１０７０およびサンプルアーム経路１１４
０にそれぞれ送られる。
【００１３】図１にさらに示すように、基準アーム経路
１０７０の放射は測定範囲変動装置１１１１に入射す
る。具体的には、基準アーム経路１０７０の放射は５０
％透過器（例えば５０％ミラー）１０８０に入射し、こ
れを通過する。図１に示すように、５０％透過器１０８
０は、直線ステージ移送器１０９０に装着され、エンコ
ーダ１１００が、直線ステージ移送器１０９０の位置を
正確に測定する。直線ステージ移送器１０９０およびエ
ンコーダ１１００は、当業者に周知のいくつかの方法で
実施することができる。図１に示すとおり、エンコーダ
１１００は直線ステージ移送器１０９０に取り付けられ
る。本発明によれば、直線ステージ移送器１０９０はモ
ータ１１２０によって駆動され、５０％透過器１０８０
と反射器であるリトロレフレクター１１３０の間の距離
を調整することができる。さらに、リトロレフレクター
１１３０は、距離ｄの範囲内で一定の速度Ｖで前後に平
行移動する。距離ｄを以後、走査範囲ｄと呼ぶ。リトロ
レフレクター１１３０の平行移動は、当業者に周知のい
くつかの方法で実施することができる。本発明の好まし
い実施形態では、所望の平行移動を得るために高速ガル
バノメータ１１３５がリトロレフレクター１１３０に取
り付けられる。
【００１４】サンプル・アーム経路１１４０の放射は横
走査装置１１６０に入射し、通過する。横走査装置１１
６０から出力された放射は、集束レンズ系１１５０によ
ってサンプル１１０５上に集束される。当業者には周知
のように、横走査装置１１６０は、サンプル・アーム経
路１１４０の放射でサンプル１１０５を２次元横走査す
る。さらに横走査装置１１６０は、当業者に周知のいく
つかの方法で実施することができる。
【００１５】５０％透過器１０８０を通って基準アーム
経路１０７０に戻された放射、および横走査装置１１６
０を通ってサンプル・アーム経路１１４０に戻された放
射は、それぞれのコリメート・レンズ系１０６５および
１０６７によって、それぞれの光ファイバ１０４０およ
び１０５０に入力される。光ファイバ１０４０および１
０５０から出力された放射は、３デシベル放射結合器１
０３０に入力される。３デシベル放射結合器１０３０
は、基準アーム経路１０７０から結合器に結合された放
射とサンプル・アーム経路１１４０から結合された放射
を結合し、この結合された放射を光ファイバ１０２０に
結合する。本発明を、光ファイバを利用する実施形態の
文脈で記述したが、本発明がこれに限定されるものでな
いこと、および当業者が、個別の光学部品および統合さ
れた光学製品を使用することによって、その他の実施形
態を容易に製作することができることを理解されたい。
【００１６】光ファイバ１０２０から出力された放射は
解析器へ導かれ、まず光検出器１１７０に入力される。
当業者には周知のとおり、３デシベル放射結合器１０３
０で結合された、基準アーム経路１０７０からの放射と
サンプル・アーム経路１１４０からの放射の間の光路長
の差が、放射源１０００の可干渉距離よりも短いと、有
用で測定可能な干渉信号が光検出器１１７０から出力さ
れる。本発明の実施形態２０００によれば、光検出器１
１７０から出力された干渉信号は、トランスインピーダ
ンス増幅器１１８０に入力される。トランスインピーダ
ンス増幅器１１８０の出力は、同調可能な局部発振器１
１９０によって生成された信号とともにミクサ１２００
に入力される。光検出器１１７０、トランスインピーダ
ンス増幅器１１８０、同調可能局部発振器１１９０およ
びミクサ１２００は、当業者に周知のいくつかの方法で
実施することができる。
【００１７】当業者には周知のとおり、リトロレフレク
ター１１３０は一定の速度Ｖで前後に走査されるので、
光検出器から出力された干渉信号、したがってトランス
インピーダンス増幅器１１８０からミクサ１２００に入
力された信号は、ドップラー・シフト周波数ｆDで変調
される。 ｆD＝２Ｖ／λ （１） Ｖ＝ｄ／ｔ （２） 上式で、（ｉ）λ＝低コヒーレンス放射源１０００から
出力される放射の波長、（ii）Ｖは有効走査速度、（ii
i）ｄは、リトロレフレクター１１３０の走査範囲、（i
v）ｔは走査時間である。
【００１８】当業者には周知のとおり、ミクサ１２００
および局部発振器１１９０は、ＡＭ／ＦＭ受信機で広く
使われている周波数変換器のような機能を有し、中間周
波数ｆiを有する信号を生成する。ただし、ｆi＝ｆo−
ｆD（ｆoは、局部発振器１１９０の周波数）である。周
知のとおり、ミクサ１２００はさらに、いくつかの周波
数、例えばｆo＋ｆDを生成する。周波数が高いほど信号
対雑音比はよくなるが、増幅器の帯域幅はより制限され
る。
【００１９】本発明の実施形態２０００によれば、ミク
サ１２００から出力された信号は、通過域の中心周波数
がｆiの帯域フィルタ１２１５に入力される。帯域フィ
ルタ１２１５から出力された信号は、対数増幅器１２２
０に入力される。この増幅器は、整流器としての働き、
および入力信号の信号包絡線を対数スケールの信号に変
換する対数増幅器としての働きをする。中間周波数ｆi
の信号の帯域幅は、低コヒーレンス放射源１０００から
出力された信号のスペクトル帯域幅に比例する（Δｆi
＝２πｃΔλ／λ2。ｃは光速）。帯域フィルタ１２１
５の帯域幅は、実質的に全ての信号構成要素を通過させ
ることができ、かつ、ほとんどの雑音を排除することが
できるような幅とする。
【００２０】対数増幅器１２２０から出力された信号は
低域フィルタ１２３０に入力され、低域フィルタ１２３
０から出力された信号はＡ／Ｄ変換器１２４０に入力さ
れる。Ａ／Ｄ変換器１２４０は入力信号をディジタル信
号に変換し、Ａ／Ｄ変換器１２４０から出力されたディ
ジタル信号はコンピュータ１２５０に入力される。コン
ピュータ１２５０はこの未処理の信号を処理して、例え
ば眼の長さを測定し、その処理結果を、例えばカラー・
マップを使用してディスプレイ・モニタ１２６０上に表
示する。帯域フィルタ１２１５、対数増幅器１２２０、
低域フィルタ１２３０、Ａ／Ｄ変換器１２４０、コンピ
ュータ１２５０およびディスプレイ・モニタ１２６０
は、当業者に周知のいくつかの方法で実施することがで
きる。
【００２１】図２に、図１に示した本発明の実施形態２
０００の基準アームの経路１０７０を通る多くの可能な
放射経路のうちの２つを示す。図２の経路１において、
５０％透過器１０８０とリトロレフレクター１１３０の
間の光路長の最大と最小はそれぞれ、２（Ｌ±ｄ／２）
である（この式で、Ｌは、リトロレフレクター１１３０
の平行移動範囲の中間点から５０％透過器１０８０まで
の距離、ｄは、リトロレフレクター１１３０が平行移動
する全体の距離、すなわちリトロレフレクター１１３０
の走査範囲である）。経路１で、光検出器１１７０から
出力される干渉信号のドップラー周波数をｆD1とする
と、ｆD1＝ｆDである（ｆDは前記式（１）によって与え
られる値である）。図２の経路２では、放射が、５０％
透過器１０８０とリトロレフレクター１１３０の間で前
後に２度反射してから、５０％透過器１０８０を通過し
てコリメート・レンズ系１０６５に戻る。したがって経
路２では、５０％透過器１０８０とリトロレフレクター
１１３０の間の光路長の最大と最小はそれぞれ、４（Ｌ
±ｄ／２）となる。前記式（２）を用いると、リトロレ
フレクター１１３０の有効走査速度は２Ｖとなる。その
結果、経路２では、光検出器１１７０から出力される干
渉信号のドップラー周波数ｆD2は、ｆD2＝２ｆ Dとな
る。
【００２２】経路１によって生成された信号を通過させ
る帯域フィルタ１２１５の通過域の中心周波数がｆi＝
ｆo−ｆDである場合、ミクサ１２００から出力される経
路２に対する信号の中間周波数ｆi2（＝ｆo−２ｆD）
は、帯域フィルタ１２１５を通過することができないこ
とは容易に分かる。この場合、サンプル１１０５への縦
方向の深度ｄの走査を観察することができることは、当
業者なら容易に分かる。しかし、同調可能局部発振器１
１９０の周波数がｆo2（＝ｆo＋ｆD）に同調されている
場合、中間周波数ｆi2（＝ｆo＋ｆD−２ｆD＝ｆo−ｆD
＝ｆi）は、帯域フィルタ１２１５を通過し、サンプル
１１０５への縦方向の深度２ｄの走査で観察することが
できる。
【００２３】以上を一般化すると、本発明によれば、図
１に示した本発明の実施形態について、同調可能局部発
振器１１９０の周波数がｆON（＝ｆo＋（Ｎ−１）ｆD）
に同調されている場合、中間周波数ｆiN（＝ｆo＋（Ｎ
−１）ｆD−ＮｆD＝ｆo−ｆD＝ｆi）は、帯域フィルタ
１２１５を通過し、サンプル１１０５への縦方向の深度
Ｎｄの走査で観察することができる。
【００２４】しかし、基準アーム経路１０７０から３デ
シベル放射結合器に結合される放射の強度が０．５
（０．５Ｒ）N倍に低減されるので、潜在的な走査深度
は、５０％透過器１０８０とリトロレフレクター１１３
０の間の反射回数によって限定されうる。上式で、Ｒは
リトロレフレクター１１３０の反射率である。全内部反
射に基づき、表側が反射防止コーティングされている固
体ガラスのリトロレフレクターでは、反射率の値Ｒを、
０．９より高くすることができる。さらに留意すべきこ
とは、ショット雑音が限定された系では、基準アーム経
路１０７０から出力された放射がサンプル・アーム経路
１１４０から出力された放射よりも大きく維持されるこ
とが好ましいことである。具体的には、本発明の実施形
態の眼科的適用業務では、眼の反射率が、入射放射強度
の１０-4未満であるので、Ｎは、４〜５にもなる。
【００２５】図３は、本発明に基づいて製作され、眼の
長さを測定するように適合されたＯＣＴ装置の信号解析
セクションを示す図である。図３に示す信号解析セクシ
ョンは、トランスインピーダンス増幅器１１８０とＡ／
Ｄ１２４０の間の回路部品から成る図１に示した信号解
析セクションを置き換えるものである。以下では、光検
出器１１７０が、図２の経路１および経路２にそれぞれ
対応する２つの信号を受け取ると仮定する。
【００２６】図３に示すとおり、これらの２つの信号は
光検出器１１７０に入力される。光検出器１１７０の出
力は、トランスインピーダンス増幅器１１８０に入力さ
れ、トランスインピーダンス増幅器１１８０の出力は帯
域フィルタ１１８３および１１８７に入力される。帯域
フィルタ１１８３および１１８７の通過域の中心周波数
はそれぞれ、ｆ1（＝ｆD）およびｆ2（＝２ｆD）であ
る。帯域フィルタ１１８３および１１８７は図３に示す
ように、トランスインピーダンス増幅器１１８０とマル
チプレクサ１１９３の間に並列に接続される。
【００２７】図４に、図１と図３の実施形態を組み合わ
せた本発明の実施形態が、眼からの反射を利用して、基
準アーム経路１０７０上に生成された２つの放射信号と
干渉する２つの放射信号をサンプル・アーム経路１１４
０上に生成する方法を示す。この場合、これらの２組の
放射信号間の干渉を同時に観察して、眼の長さを測定す
ることができる。これを実施するために、５０％透過器
とリトロレフレクター１１３０の間の距離Ｌを平均的な
人間の眼の長さに等しくする。次に図４を参照する。サ
ンプル・アーム経路１１４０に生成される第１の信号
は、眼１５００の角膜１１３１で反射した放射に起因
し、サンプル・アーム経路１１４０に生成される第２の
信号は、眼１５００の網膜１１３３で反射した放射の結
果生じるものである。第１の干渉信号が、図２に示した
経路１に起因する基準アーム経路１０７０の放射と、図
４に示した角膜１１３１での反射に起因するサンプル・
アーム経路１１４０の放射の間の干渉によって生成され
たものであることは容易に分かる。同様に第２の干渉信
号は、図２に示した経路２に起因する基準アーム経路１
０７０の放射と、図４に示した網膜１１３３での反射に
起因するサンプル・アーム経路１１４０の放射の間の干
渉によって生成される。
【００２８】図５に、獲得され、表示装置１２６０に表
示される２つの干渉信号を示す。図４の信号１６００お
よび１６０１に示すように、Ｌeye（患者の眼の長さ）
がＬ（平均的な人間の眼の長さ）とは異なり、かつＬと
Ｌeyeの差が走査範囲ｄより短い場合、両方の干渉信号
が時間遅れを伴って観察される。本発明によれば、例え
ば、コンピュータ１２５０との対話によって、図５に示
すように信号１６００と１６０１が同時に生じるよう、
モータ１０９０で５０％透過器１０８０を移動させるこ
とによって、眼の長さを測定することができる。容易に
分かるように、この移動を、ジョイ・スティック、マウ
スなど当業者に周知のいくつかの装置（図示せず）の使
用に由来するオペレータの入力によって実施することが
できる。代わりに、当業者に周知の方法によってこれら
の２つの信号が重なり合うように、コンピュータ１２５
０をプログラムしてもよい。５０％透過器１０８０の位
置が、エンコーダ１１００からコンピュータ１２５０に
中継され、コンピュータ１２５０はこの位置を使用して
測定を実施する。本発明によれば、測定の精度が、低コ
ヒーレンス放射源１０００の可干渉距離となる利点が得
られる。
【００２９】図６に、図１に示した実施形態２０００に
使用する基準アームの代替実施形態を示す。図６に示す
ように、５０／５０ビームスプリッタ４１１０が、基準
アーム経路１０７０から入射する放射を分割し、それが
２本の光路上を進む。第１の光路では放射が、（ａ）ビ
ームスプリッタ４１１０を通過し、（ｂ）リトロレフレ
クター１１３０で反射され、（ｃ）再びビームスプリッ
タ４１１０を通過し、（ｄ）放射４２１０としてコリメ
ート・レンズ１０６０を通過する。この実施形態では、
リトロレフレクター１１３０が速度Ｖで走査され、その
ため、第１の光路のドップラー・シフト周波数はｆDと
なる。この実施形態ではまず、第１の光路の光路長が、
眼の角膜で反射され、サンプル・アーム経路１１４０か
ら現れる放射の光路長にセットされる。第２の光経路で
は放射が、（ａ）ビームスプリッタ４１１０を通過し、
（ｂ）リトロレフレクター１１３０で反射され、（ｃ）
ビームスプリッタ４１１０でミラー４１２０に向かって
反射され、（ｄ）ミラー４１２０で反射され、（ｅ）ビ
ームスプリッタ４１１０を通過し、（ｆ）直線ステージ
４１４０に装着されたミラー４１３０で反射され、
（ｇ）ビームスプリッタ４１１０で反射され、（ｈ）放
射４２２０としてコリメート・レンズ１０６０を通過す
る。ミラー４１２０および４１３０を、リトロレフレク
ター１１３０のようなリトロレフレクターとすることも
できることを理解されたい。第２の光路を通る放射がリ
トロレフレクター１１３０で反射されるのは一度だけな
ので、第２の光経路のドップラー周波数シフタはｆDと
なる。本発明によれば、ミラー４１２０と４１３０の間
の光学距離は、平均的な人間の眼の光路長にセットされ
る。その結果、放射４２２０がたどる光路長の合計は、
網膜で反射されたサンプル・ビームがたどる光路長に等
しくなる。さらに本発明によれば、モータ４１５０が、
コンピュータ１２５０から送られた信号に応答して、角
膜で反射された放射によって生成された干渉信号の位置
と網膜で反射された放射によって生成された干渉信号の
位置が先に説明したように一致するよう、直線ステージ
移送器４１４０を移動させる。ミラー４１３０の位置
が、エンコーダ４１６０によってコンピュータ１２５０
に中継される。このようにして、ミラー４１２０と４１
３０の間の光路長から眼の長さの情報が得られる。較正
手順を使用することによって、長さの測定を正確に実施
することができる。この代替実施形態の利点は、それぞ
れの基準アーム信号４２１０および４２２０に対して同
じドップラー周波数が生成されるので、検出器の電子回
路中に必要なのは、単一チャネル帯域フィルタだけであ
ることである。
【００３０】本発明を、人間の眼の長さの測定に関して
説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではな
い。実際、当業者なら容易に理解できるように、物体の
２つの部分の間の距離を測定するのに本発明の実施形態
を使用することができる。さらに本発明の実施形態を、
個別の光学構成部品、インテグレイテッド・オプティク
ス、光ファイバ、およびこれらの組合せを利用して製作
することができる。さらに、これまでに説明した５０％
結合器および５０％透過器とは異なる結合器および送信
器を利用した他の実施形態も可能であり、以上の説明に
照らせば、このような相違を考慮して、前述の実施形態
をどのように変更すればよいかは、当業者にとって明白
であろう。
【００３１】以上の記述は、例示および説明のために示
したに過ぎないことを当業者は理解しよう。このように
以上の記述は、本発明を網羅的に記載しようとしたもの
ではなく、また、開示した正確な形態に本発明を限定し
ようとしたものでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づいて製作されたＯＣＴ装置の実施
形態を示す図である。
【図２】図１に示した本発明の実施形態の基準アーム経
路を通る多くの可能な放射経路のうちの２つを示す図で
ある。
【図３】本発明に基づいて製作され、眼の長さを測定す
るように適合されたＯＣＴ装置の信号解析セクションを
示す図である。
【図４】図１と図３の実施形態を組み合わせた本発明の
実施形態が、眼からの反射を利用して、基準アーム経路
で生成された２つの放射信号と干渉する２つの放射信号
をサンプル・アーム経路に生成させる方法を示す図であ
る。
【図５】眼の長さの測定のために、本発明に基づいて生
成された２つの干渉信号を示す図である。
【図６】図１に示したＯＣＴ装置の基準アームの代替実
施形態を示す図である。
【符号の説明】
１０００ 低コヒーレンス放射源 １０３０ ３デシベル放射結合器 １０７０ 基準アーム経路 １０８０ ５０％透過器 １０９０ 直線ステージ移送器 １１００ エンコーダ １１０５ サンプル １１１１ 測定範囲変動装置 １１３０ リトロレフレクター １１４０ サンプル・アーム経路 １１６０ 横走査装置 １１９３ マルチプレクサ １２００ ミクサ １２１５ 帯域フィルタ １２２０ 対数増幅器 １２３０ 低域フィルタ １２５０ コンピュータ １２６０ ディスプレイ・モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストファー・エル・ピーターセン アメリカ合衆国・ニュージャージー州・イ ーウィング タウンシップ・番地なし (72)発明者 ジェイ・ウェイ アメリカ合衆国・94539・カリフォルニア 州・フレモント・インディアン ヒル プ レイス・397

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体を調査する光学コヒーレンス断層撮
    影装置（「ＯＣＴ」）において、 短コヒーレンス放射の放射源と、 （ａ）放射の第１の部分を基準アームに結合し、（ｂ）
    放射の第２の部分をサンプル・アームに結合し、（ｃ）
    基準経路およびサンプル経路から送られた放射を結合
    し、（ｄ）結合された放射を解析器に結合する結合器と
    を備え、 基準アームが、放射の第１の部分を測定範囲変動装置に
    送り、その測定範囲変動装置から出力された放射を結合
    器に戻し、 サンプル経路が、放射の第２の部分を物体に送り、物体
    によって散乱された放射を結合器に戻し、 測定範囲変動装置が、 入射する放射の一部分を透過させる透過器と、 透過器によって透過された放射を反射する反射器と、 反射器を走査するように結合された走査装置を備えるこ
    とを特徴とする光学コヒーレンス断層撮影装置。
  2. 【請求項２】 解析器が、 結合器から結合された放射を検出する光検出器と、 光検出器および発振器の出力に応答するミクサと、 ミクサの出力に結合されたフィルタとを含むことを特徴
    とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
  3. 【請求項３】 発振器が、同調可能発振器であることを
    特徴とする請求項２に記載のＯＣＴ装置。
  4. 【請求項４】 反射器がリトロレフレクターであること
    を特徴とする請求項４に記載のＯＣＴ装置。
  5. 【請求項５】 物体の第１の散乱性部分と第２の散乱性
    部分との間の距離を測定する請求項１に記載のＯＣＴ装
    置において、 測定範囲変動装置がさらに、透過器を平行移動させるよ
    うに結合された移送器を備え、 解析器が、 結合器から結合された放射を検出する光検出器と、 光検出器の出力に結合され、通過域の中心周波数が実質
    的に、反射器を走査することによって生成されるドップ
    ラー・シフト周波数に比例した周波数である第１のフィ
    ルタと、 光検出器の出力に結合され、通過域の中心周波数が実質
    的に、前記周波数の倍数である第２のフィルタとを備え
    ることを特徴とするＯＣＴ装置。
  6. 【請求項６】 解析器がさらに、第１の散乱性部分から
    散乱された放射の結果として生成された信号と、第２の
    散乱性部分から散乱された放射の結果として生成された
    信号とを表示する表示装置を備えることを特徴とする請
    求項５に記載のＯＣＴ装置。
  7. 【請求項７】 測定範囲変動装置がさらに、透過器の位
    置を測定するエンコーダを備えることを特徴とする請求
    項６に記載のＯＣＴ装置。
  8. 【請求項８】 解析器がさらに、トランスレータに信号
    を送り、前記２つの信号を一致させ、エンコーダから信
    号を受け取り、これによって距離の測定を実行するコン
    ピュータを備えることを特徴とする請求項７に記載のＯ
    ＣＴ装置。
  9. 【請求項９】 物体を調査する光学コヒーレンス断層撮
    影装置（ＯＣＴ）において、 短コヒーレンス放射の放射源と、 （ａ）放射の第１の部分を基準アームに結合し、（ｂ）
    放射の第２の部分をサンプル・アームに結合し、（ｃ）
    基準経路およびサンプル経路から送られた放射を結合
    し、（ｄ）結合された放射を解析器に結合する結合器と
    を備え、 基準アームが、放射の第１の部分を測定範囲変動装置に
    送り、その測定範囲変動装置から出力された放射を結合
    器に戻し、 サンプル経路が、放射の第２の部分を物体に送り、物体
    によって散乱された放射を結合器に戻し、 測定範囲変動装置が、 基準アームから第１の反射器に向かって入射する放射の
    一部分を透過させるビームスプリッタと、 第２の方向に沿って入射する放射を反射するように配置
    された第２および第３の反射器と、 反射器を走査するように結合された走査装置とを備える
    ことを特徴とする光学コヒーレンス断層撮影装置。
  10. 【請求項１０】 第１の反射器がリトロレフレクターで
    あることを特徴とする請求項９に記載のＯＣＴ装置。
  11. 【請求項１１】 物体の第１の散乱性部分と第２の散乱
    性部分との間の距離を測定する請求項１に記載のＯＣＴ
    装置において、 測定範囲変動装置がさらに、第３の反射器を平行移動さ
    せるように結合されたトランスレータを備え、 解析器が、 結合器から結合された放射を検出する光検出器と、 光検出器の出力に結合され、通過域の中心周波数が実質
    的に、第１の反射器を走査することによって生成される
    ドップラー・シフト周波数に比例した周波数であるフィ
    ルタとを備えることを特徴とする請求項１に記載のＯＣ
    Ｔ装置。
  12. 【請求項１２】 解析器がさらに、第１の散乱性部分か
    ら散乱された放射の結果として生成された信号と、第２
    の散乱性部分から散乱された放射の結果として生成され
    た信号とを表示する表示装置を備えることを特徴とする
    請求項１１に記載のＯＣＴ装置。
  13. 【請求項１３】 測定範囲変動装置がさらに、第３の反
    射器の位置を測定するエンコーダを備えることを特徴と
    する請求項１２に記載のＯＣＴ装置。
  14. 【請求項１４】 解析器がさらに、移送器に信号を送
    り、前記２つの信号を一致させ、エンコーダから信号を
    受け取り、これによって距離の測定を実行するコンピュ
    ータを備えることを特徴とする請求項１３に記載のＯＣ
    Ｔ装置。
  15. 【請求項１５】 光学コヒーレンス断層撮影装置に使用
    する測定範囲変動装置において、 入射する放射の一部分を透過させる透過器と、 透過器を平行移動させるように結合された移送器と、 透過器によって透過された放射を反射する反射器と、 反射器を走査するように結合された走査装置と、 透過器の位置を測定するエンコーダとを備えることを特
    徴とする測定範囲変動装置。
  16. 【請求項１６】 光学コヒーレンス断層撮影装置に使用
    する測定範囲変動装置において、 第１の反射器に向かって入射する放射の一部分を透過さ
    せるビームスプリッタと、 第２の方向に沿って入射する放射を反射するように配置
    された第２および第３の反射器と、 第１の反射器を走査するように結合された走査装置と、 第３の反射器を平行移動させるように結合された移送器
    と、 第３の反射器の位置を測定するエンコーダとを備えるこ
    とを特徴とする測定範囲変動装置。
  17. 【請求項１７】 物体を調査する方法において、 短コヒーレンス放射を生成する段階と、 放射の第１の部分を基準アームに結合し、放射の第２の
    部分をサンプル・アームに結合する段階と、 基準アーム上で、放射の第１の部分を測定範囲変動装置
    に送る段階と、 サンプル・アーム上で、放射の第２の部分を物体に送る
    段階と、 物体によって散乱された放射と測定範囲変動装置から得
    られた放射を結合する段階と、 結合された放射を解析する段階とを含み、 前記測定範囲変動装置が、入射する放射の一部分を透過
    させる透過器、透過器によって透過された放射を反射す
    る反射器と、反射器を走査するように結合された走査装
    置とを備えることを特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 測定範囲変動装置がさらに、透過器を
    平行移動させるように結合されたトランスレータを備
    え、 解析段階が、 結合された放射を検出することによって信号を生成する
    段階と、 通過域の中心周波数が実質的に、反射器を走査すること
    によって生成されるドップラー・シフト周波数に比例し
    た周波数である第１のフィルタを使用して前記信号をフ
    ィルタリングする段階と、 通過域の中心周波数が実質的に、前記周波数の倍数であ
    る第２のフィルタを使用して前記信号をフィルタリング
    する段階とを含むことを特徴とする物体の第１の散乱性
    部分と第２の散乱性部分との間の距離を測定する請求項
    １７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 物体を調査する方法において、 短コヒーレンス放射を生成する段階と、 放射の第１の部分を基準アームに結合し、放射の第２の
    部分をサンプル・アームに結合する段階と、 基準アーム上で、放射の第１の部分を測定範囲変動装置
    に送る段階と、 サンプル・アーム上で、放射の第２の部分を物体に送る
    段階と、 物体によって散乱された放射と測定範囲変動装置から得
    られた放射を結合する段階と、 結合された放射を解析する段階とを含み、 前記測定範囲変動装置が、基準アームから第１の反射器
    に向かって入射する放射の一部分を透過させるビームス
    プリッタと、第２の方向に沿って入射する放射を反射す
    るように配置された第２および第３の反射器と、反射器
    を走査するように結合された走査装置とを備えることを
    特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 測定範囲変動装置がさらに、第３の反
    射器を平行移動させるように結合されたトランスレータ
    を備え、 解析段階が、 結合された放射を検出することによって信号を生成する
    段階と、 通過域の中心周波数が実質的に、第１の反射器を走査す
    ることによって生成されるドップラー・シフト周波数に
    比例した周波数である単一のフィルタを使用して前記信
    号をフィルタリングする段階とを含むことを特徴とする
    物体の第１の散乱性部分と第２の散乱性部分との間の距
    離を測定する請求項１９に記載の方法。
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