JP2000262461A - 光イメージング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】体腔内で光プローブが湾曲しても、プローブ内
のファイバの複屈折変化による干渉強度の変化を補償す
る。 【解決手段】オプティカル・コヒーレンス・トモグラフ
ィ（ＯＣＴ）装置は、低干渉性光で生体組織を照射し、
組織からの散乱光 低コヒーレンス干渉により組織の内
側の高分解能診断像を得、低コヒーレンス光を導入する
ための柔軟で細い挿入部を持った光ファイバを含む光プ
ローブを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いた断層構
造を観察する装置に関し、特に生体内部の断層構造を観
察するための光イメージング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、生体組織を診断する場合、組織内
部の光学的情報を得ることのできる装置として、低干渉
性光を用いて被検体に対する断層像を得る干渉型のＯＣ
Ｔ（オプティカル・コヒーレンス・トモグラフィ）が例
えばＵＳＰ５３２１５０１に開示されている。この、Ｕ
ＳＰ５３２１５０１に開示された装置は、体腔内に挿入
するための柔軟な挿入部を有し、内部に低干渉性光を伝
達するためのシングルモードファイバを用いた光プロー
ブを用いて、血管などに挿入したり、内視鏡を用いて体
腔内を観察することができる。

【０００３】しかしながら、体腔内への挿入に応じて光
プローブは湾曲し、その湾曲のため光ファイバに湾曲の
仕方に応じて変化する複屈折性が生じる。ＯＣＴでは、
被検体からの反射光と基準光との干渉信号を用い観察を
行う。一般に被検体からの反射光と基準光との偏光の方
向を合わせ、基準光との干渉強度が最大になるように調
整するが、体腔内での湾曲による複屈折性の変化のため
偏光方向が湾曲により変化し、干渉強度が挿入に従って
変化する。特に、シングルモードファイバを含む照射光
学系を一体に回転走査する場合、湾曲状態で回転する
と、１回転ごとにファイバの複屈折性が大きく変化し、
干渉強度が変化し、回転走査の方向によって検出感度が
大きく異なるという問題点があった。

【０００４】このようなファイバーの複屈折性の変動に
よる干渉強度の変化を補償する方法として、ファラデー
ローテータのように偏光を４５°旋回させる素子を挿入
する方法が”Polarisation -insensitive fibre optic
michelson interferometer”(Electr. Lett. Vol.27, p
518-519, 1991)に開示されている。しかし、FaradayRot
atorは一般にガーネット結晶とガーネット結晶に磁界を
与える磁性体が必要で、体腔内に挿入する細いプローブ
の先端に設けることができない。

【０００５】“In vivo video rate optical coherence
tomography”(A.M.Rollins et.al,1998 Optical Socie
ty of America) にＯＣＴで干渉位置の高速走査をガル
バノメータミラーを用いた群遅延機構により行う方法が
開示されている。ミラーを揺動させてできるだけ高速に
走査するには、サイン（sin）波に近い形状でミラー角
度を走査するのがよいが、深さの走査方向が揺動に合わ
せて交互に変化する。走査方向が変化すると、得られる
干渉信号から２次元の像を再構成することが容易でなく
なる。そこで、一方向の走査のみの干渉信号のみを用い
ると、実際に得ている信号の半分は捨てていることにな
り、光プローブ内の光学系の回転走査を行っている場合
など、得られる２次元再構築像の解像度が１／２になる
という問題がある。

【０００６】上記で示される高速走査で例えば、レゾナ
ンススキャナを用いると時間と走査角度の関係がサイン
（ｓｉｎ）波形になり、非線形になる。しかし、干渉信
号を２次元的な位置と強度のグラフ、または干渉位置と
検出位置を２次元で取り強度を濃淡で表した濃淡画像で
表す場合には、干渉信号は時間と線形に得られまた干渉
位置は時間と非線形のため、得られた時系列の干渉信号
をそのまま表示に用いることができない。例えば、生体
内の断層表示を行った場合、干渉位置と検出位置が正確
に表示できなければ、目盛りなどを用いて長さの計測な
どを行うことができない。

【０００７】上記のように、レゾナンススキャナのよう
な非線型な走査手段の場合、干渉位置の走査速度に比例
して発生する干渉信号のドップラー周波数が走査角度に
応じて変化する。ＯＣＴで用いる光ヘテロダイン検出で
は、このドップラー周波数を用いて検波するため高Ｓ／
Ｎ比を得ているが、ドップラー周波数が走査中に変化す
る場合、広い周波数範囲の干渉信号を検波できるように
復調器の周波数特性を設定するとノイズも含んで検波さ
れＳ／Ｎ比が低下するという問題点があった。このS/N
比の低下が問題である。

【０００８】また、2次元的に走査したものを表示した
場合、一部分を拡大する方法として、不要な部分の情報
を切り捨てる方法と走査範囲そのものを変更する方法が
ある。走査範囲を変更する場合に、走査範囲の変更に合
わせ、干渉位置の走査速度を変える必要のある場合があ
る。また、Ｓ／Ｎ比の向上のため、干渉位置の走査速度
を低速にする場合もある。これらの場合も上記同様ドッ
プラー周波数が変化するため、復調器の周波数特性の設
定に関して同様な問題が生じる。

【０００９】前記ＵＳＰ５３２１５０１に開示されたよ
うな体腔内に挿入する光プローブは、一般的に洗浄・消
毒のため、観測装置本体と着脱する必要がある。また、
着脱可能であれば光プローブの故障時に容易に交換でき
る。光プローブに設けられたシングルモードファイバの
複屈折の状態は組み立て時の応力の掛かり方などそれぞ
れのプローブで異なるため、プローブ交換ごとに偏波面
調整手段を用いて光プローブで得ることができる被検体
からの反射光と基準光との偏光の方向を合わせ、基準光
との干渉強度が最大になるようにする必要があり、煩雑
である。

【００１０】前記“In vivo video rate optical coher
ence tomography”(A.M.Rollins et.al) に示されるよ
うに、ＯＣＴで干渉位置の高速走査をガルバノメータミ
ラーを用いた場合やレゾナンススキャナミラーを用いた
場合、ガルバノメータミラーやレゾナンススキャナミラ
ーは温度特性があり、温度の変化で走査範囲や走査速度
が変化するという問題が有る。

【００１１】前記“In vivo video rate optical coher
ence tomography”(A.M.Rollins et.al) に示されるよ
うに、ＯＣＴで干渉位置の高速走査をガルバノメータミ
ラーを用いた場合やレゾナンススキャナミラーを用いた
場合、最も高速に駆動する場合sin波状に駆動すること
になり、前述のように非線形駆動であるため、時系列で
得られる干渉信号と干渉位置の関係が非線形で扱いにく
い、復調器の周波数設定に起因するＳ／Ｎ比の悪化など
の問題がある。

【００１２】ＯＣＴで得られた断層像を表示する場合、
画面上で示される長さは光路長であり、媒質によって大
きく異なる。例えば、媒質が空気の場合ｎ≒１であり、
生体組織ではｎ＝１．３〜１．５であるため光路長は実
際の長さｌに対しｎｌで表されるため、大きな誤差を生
じるという問題点がある。

【００１３】光透過性を持つ外側シースは、一般的にフ
ッ素樹脂、ポリアミド（ナイロン）等の樹脂チューブで
構成されるが、これら樹脂チューブの屈折率と、光学素
子と外側シース内に封入された空気との屈折率との差は
大きいため、外側シースの内側で光の大きな反射が起き
る。同様に、シース外面とシース外の空気、水、消化器
液との屈折率の差により、外側シースの外面でも強い反
射が起きる。この反射により、照射光および観察光が弱
まり観察のＳ／Ｎ比が悪くなる。

【００１４】また、ＯＣＴの原理上、光路上の反射強度
と光路長の相関を検出するため、強い反射を有する２つ
の面が近傍にあると光が反射面間を多重反射し、反射面
が実際には存在しない光路長の部分に強い反射強度を検
出してゴーストとなる。上記のような反射特にシースの
内外面によるものなどの反射強度は、生体からの散乱・
反射光である観察光に対して大きいため、復調回路のダ
イナミックレンジを占有し、弱い生体からの反射を、非
常に強いシースの反射と同時に表示し、観察するのは困
難である。また、多重反射は実際には存在しない部分に
反射面のゴーストを生じ、観察性能は著しく劣化すると
いう問題があった。特に、組織と同じ場所にゴーストが
表示される場合、区別することが不可能ため、大きな問
題である。

【００１５】"In vivo Endoscopic Optical with Optic
al Coherence Tomography"(G.J.Tearny et.al, Scince
vol. 276)に開示されたＯＣＴ用光プローブでは、先端
のプリズム等の光学素子まで透明なシースで覆って密封
している。

【００１６】しかし、この技術では、フレキシブルなチ
ューブをシースとして用いて、内視鏡の鉗子孔にプロー
ブを挿通して体腔内に挿入する場合など、プローブが湾
曲した場合、先端の光学素子の支持部が外側シースの内
側に回転しながら接触し、外側シースの内側を傷つけ、
その部位で光の乱反射が生じるため外側シースの光学特
性を劣化させ、光学素子から出射するＯＣＴ照射光及び
生体からの観察光を遮り観察性能を劣化させるという問
題が有った。

【００１７】また、シースの傷いた箇所が照射光及び観
察光の位置でなくとも、プローブの湾曲形状によって回
転シースが外側シースの位置に対して前後して移動する
ため、傷ついた箇所が観察光の場所に現れるという問題
があった。

【００１８】さらに、フッ素樹脂や、ポリアミドのよう
な材料で構成されたプローブシースは、ランダムな屈折
率分布のムラや、内部応力や、粒子による散乱など、光
の伝搬波面を乱したり、光を予期できない方向に散乱さ
せるといったように、低い光学的な性質しか持っていな
い。プローブの設計は、光が生体の中で回折限界フォー
カススポットを結ばれるかどうか、また同じ光路を通っ
てシングルモードファイバに再入射するか、光路中に光
の波面を乱したり、散乱によってプローブへの光の再入
射を妨げ、OCT干渉系のヘテロダイン効果を落とす物体
があるかどうかに依存している。従って、プローブが高
い光学的な品質を有する光学窓を有することは、OCTの
画像品質を上げる上で重要である。

【００１９】図１は、ＯＣＴを内視鏡に応用したものの
一例である。低コヒーレンス光源２０２からの光はシン
グルモードファイバー２０５に結合され、カップラー２
０４のところまで導かれる。カップラー２０４で光は信
号光側２０６と参照光側２０７とに分離される。

【００２０】分離された参照光側の光はシングルモード
ファイバーで光路長可変手段の所まで導かれる。光路長
可変手段から戻された光は再びシングルモードファイバ
ーでカップラーのところまで導かれる。

【００２１】一方、信号光側２０６に分離された光は参
照光側２０７とは別のシングルモードファイバー２０５
で信号光側先端光学系２０８まで導かれ、そこから測定
対象に照射され、さらに、測定対象から反射されて戻っ
て再び信号側先端光学系２０８、シングルモードファイ
バー２０５を通って、カップッラー２０４で参照側から
戻ってきた光と合成される。 合成された参照光側と信
号光側の戻り光はシングルモードファイバー２０５でデ
ィテクター２１２まで導かれディテクター２１２で干渉
信号を検出する。

【００２２】図２は、図１における信号光側の先端部分
の断面を拡大したものである。

【００２３】シングルモードファイバー２０５の先端部
は信号光側先端光学系２０８で構成されている。信号光
側先端光学系２０８は光を生体に集光させるための屈折
率分布レンズ(Gradient Index lens: GRINレンズ）２２
１と、シングルモードファイバー２０５の曲がりによる
偏光の影響をキャンセルするためのファラデーローテー
ター２２２、光の向きを変えるためのプリズム２２３で
レンズユニット２２０を構成している。また、レンズユ
ニットの外側には、円筒状の透明シース２２５がかぶせ
られている。 シングルモードファイバー２０５とレン
ズユニット２２０は、矢印２１９で示しているように長
手方向（円筒状のシース２２５の中心軸）を軸として回
転するようになっているので、測定対象を断面方向だけ
でなく円盤状に観察することができるようになってい
る。

【００２４】信号光側先端光学系２０８には、シングル
モードファイバー２０５から射出された光がファラデー
ローテーター２２２や屈折率分布レンズ２２１、プリズ
ム２２３、シース２２５などの光学素子の境界面で数回
反射した後再びシングルモードファイバー２０５に戻っ
てしまい、生体の像とゴーストが重なって写って画質が
劣化するという問題があった。

【００２５】その理由を図３（Ａ）から（Ｅ）を使って
説明する。

【００２６】図３（Ａ）（Ｅ）はゴーストが発生する原
因の一例を示したもので、シングルモードファイバーを
出た光の振る舞いを時間の経過とともに模式的に示した
ものである。 図３（Ａ）： シングルモードファイバ
ー２０５から出た光が屈折率分布レンズ２２１とファラ
デーローテーター２２２の境界面に来たときに、多くの
光はそのまま透過するが、一部の光が反射して再びシン
グルモードファイバー２０５側へ向かう。このとき、こ
の境界面を透過する光を光ａ、反射する光を光ｂとす
る。

【００２７】図３（Ｂ）： シングルモード側へ向かっ
た光bは次に屈折率分布レンズ２２１のシングルモード
ファイバー側の面で再び反射されて物体側へ向かう。一
方 図３Ａでそのまま通過した光aは、ファラデーロー
テーター（以後ＦＲと省略して呼ぶことにする）２２
２、プリズム２２３を通ってシース２２５と生体組織の
中間のところまで進んでいる。

【００２８】図３（Ｃ）：光aは、生体組織２２６の中
で反射されシングルモードファイバー２０５側へ向か
う。そのころ、光bは屈折率分布レンズ２２１の中を物
体側に向かって進んでいる。

【００２９】図３（Ｄ）： 光bはプリズム２２３とFR２
２２の境界面で反射され、再びシングルモードファイバ
ー２０５側へ向かう。このとき、光aもプリズム２２３
とFR２２の境界面に達しており、光bと重なる。

【００３０】図３（Ｅ）： 光a と光bは重なったまま
シングルモードファイバー２０５へ戻される。

【００３１】以上のような状態になった場合、生体組織
からの信号光と、先端光学系内で数回反射した光ｂとが
重なる状況になり、生体の断層構造を見たときの画像は
図４のよう生体組織の像２２７にゴースト像２２８が重
なったものになる。

【００３２】このようなゴースト像２２８は、光学素子
の端面での反射回数が３回以下の場合に目立つ場合が多
い。これは、一般に光学素子の端面の1面あたりの反射
強度は、入射する光に対して−２０ｄＢから−３０ｄＢ
なので、光学素子端面での反射回数が3回であるとトー
タルの反射光の強度は−６０ｄＢから−９０ｄＢ、反射
回数が4回であると−８０ｄＢ〜−１２０ｄＢになる。
一方、生体からの信号強度は、−５０ｄＢ〜−７０ｄＢ
である。したがって、光学素子の端面での反射回数が3
回以下の場合は、生体の信号強度とほぼ同じレベルにな
って観察に支障を来すことに由来する。

【００３３】前記の説明での反射光の経路は一例であ
り、実際の先端光学系での多重反射は、今回の経路以外
にも様々な経路で発生する。特にシースの形状は円筒形
で、表面での反射防止処理が難しく、また、３回反射し
た光は観察位置に重なりやすいので問題であった。

【００３４】信号光側先端光学系のもう１つの問題点
は、先端光学系はシングルモードファイバーから射出さ
れた光が光学素子の境界面で反射し、それが直接シング
ルモードファイバー２０５に戻るような構成になってい
ることである。このような構成を“１回反射の構成”と
いうことにすると、１回反射の構成は、図２の光学系で
は屈折率分布レンズのファイバー側の端面を除くすべて
の境界面から反射した光について成り立っていることに
なる。

【００３５】もし、光学系が１回反射の構成になってい
て光学素子端面からの反射光がシングルモードファイバ
ーに入射すると、不要な光がシングルモードファイバー
に多く戻ることになり、干渉信号を検出するときのS/N
比が悪化してしまう。このため、先端光学系が１回反射
の構成になっていると観察画面が非常に見にくくなると
いう現象が発生する。

【００３６】図５（Ａ）、（Ｂ）は、光がファラデーロ
ーテーター２２２とプリズム２２３の境界面で反射する
１回反射の構成の例で、図５（Ａ）は実際の光線の経路
を表わしており、図５（Ｂ）は光線の経路が分かりやす
いように反射面から光学系を折り返して表わしたもので
ある。なお、図５（Ｂ）では、光は左側から射出されて
いる。図５を見てわかるように反射した光が再びシング
ルモードファイバー２０５に戻ることがわかる。図２の
光学系では、この例と同様に屈折率分布レンズのファイ
バー側の端面を除くすべての境界面で反射した光がシン
グルモードファイバー２０５に戻ることが起こってい
る。

【００３７】図57（A）は光走査プローブの先端光学系
を先端側から見た模式図、図57（B）は側面から見た模
式図である。図57（A），（B）に示すように先端光学系
は透明なテフロンチューブ320、プリズム308、GRINレン
ズ311、シングルモードファイバ301より構成される。シ
ングルモードファイバ301に導光された光はその先端か
ら、GRINレンズ311、プリズム308、テフロンチューブ32
0の順に入射され、観察ビーム317となる。テフロンチュ
ーブ320はその円筒面の周方向に対して凹レンズ効果を
持っている。このため、観察ビーム317のシース円筒面
に対する円周方向の焦点位置319aは、シース長手方向の
焦点位置319bよりも長くなる。

【００３８】また、図57（A），（B）に示す従来の技術
では、先に述べた観察ビーム317のシース円筒面に対す
る円周方向の焦点位置319aとシース長手方向の焦点位置
319bの位置関係は一定であり、変更することができなか
った。

【００３９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、光プ
ローブが挿入した体腔内で湾曲して、プローブ内のファ
イバの復屈折変化による干渉強度の変化による問題があ
った。

【００４０】本発明は、上記の従来技術の問題に鑑み、
体腔内で光プローブが湾曲しても、プローブ内のファイ
バの複屈折変化による干渉強度の変化を補償される光イ
メージング装置を提供することを目的とする。

【００４１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入
部と、低干渉性光源と、前記挿入部の先端側端面から前
記被検体に前記低干渉性光を出射すると共に、前記被検
体から反射された反射光を検出するための、シングルモ
ードファイバからなる導光手段と、前記ファイバよりの
出射光を前記被検体に集光し、前記被検体からの反射光
を検出するため、前記挿入部の先端側に設けられた少な
くとも１つ以上のレンズと、前記シングルモードファイ
バと被検体の間に設けられた複屈折補償手段と、前記シ
ングルモードファイバから出射した前記低干渉光を走査
出射する走査出射手段と、前記シングルモードファイバ
で検出した反射光と前記光源から生成した基準光とを干
渉させる干渉手段とを有し、得られた干渉成分の信号を
得ることを特徴とする。

【００４２】本発明によって、光プローブ内のシングル
モードの出射端から被検体までの光路の間に複屈折補償
手段を設けることで、プローブ内のファイバの複屈折変
化による干渉強度の変化を補償される。また、Faraday
Rotatorを磁性を有する磁性ガーネット結晶を用いるこ
とで光プローブの先端部に小型の複屈折補償手段を設け
ることができる。さらに、Faraday Rotatorにほぼ平行
の光線を入射することで、Faraday Rotatorを通る光線
のほとんどが正確に４５°の偏光面の旋回を起こすこと
になり、複屈折補償の効率が高くなる。

【００４３】

【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞第１の実施
の形態によって、体腔内への挿入のために湾曲し、変化
したファイバの複屈折性を補償でき、また体腔内でのラ
ジアル走査の回転にしたがって変化したファイバの複屈
折性を補償するものである。図６は本発明の第１の実施
の形態の光イメージング装置の構成を示し、図２は第７
の実施の形態が挿通される内視鏡を示す。

【００４４】図６に示す光イメージング装置〈光断層画
像装置）１Ａは、超高輝度発光ダイオード（以下、ＳＬ
Ｄと略記）や半導体アンプ（ＳＯＡ）の自然放出光等の
低干渉性光源２を有する。この低干渉性光源２はその波
長が例えば１３００ｎｍで、その可干渉距離が例えば１
７μｍ程度であるような短い距離範囲のみで干渉性を示
す低干渉性光の特徴を備えている。つまり、この光を例
えぱ２つに分岐した後、再び混合した場合には分岐した
点から混合した点までの２つの光路長の差が１７μｍ程
度の短い距離範囲内の場合には干渉した光として検出さ
れ、それより光路長が大きい場合には干渉しない特性を
示す。

【００４５】この低干渉性光源２の光は第１のシングル
モードファイバ３の一端に入射され、他方の端面（先端
面）側に伝送される。この第１のシングルモードファイ
バ３は途中の光カップラ部４で第２のシングルモードフ
ァイバ５と光学的に結合されている。従って、この光カ
ップラ４部分で２つに分岐されて伝送される。第１のシ
ングルモードファイバ３の（光カップラ部４より）先端
側には、非回転部と回転部とで光を伝送可能な結合を行
う光ロータリジョイント６が介挿され、この光ロータリ
ジョイント６内の第３のシングルモードファイバ７の先
端に光走査プローブ８のコネクタ部９が着脱自在で接続
され、この光走査プローブ８内に挿通され、回転駆動さ
れる第４のシングルモードファイバ１０に低干渉性光源
２の光が伝送（導光）される。

【００４６】そして、伝送された光は光走査プローブ８
の先端側から被検体としての生体組織１１側に走査され
ながら照射される。また、生体組織１１側での表面或い
は内部での散乱などした反射光の一部が取り込まれ、逆
の光路を経て第１のシングルモードファイバ３側に戻
り、光カップラ部４によりその一部が第２のシングルモ
ードファイバ５側に移り、第２のシングルモードファイ
バ５の一端から光検出器としての例えばフォトダイオー
ド１２に入射される。なお、光ロータリジョイント６の
ロータ側は回転駆動装置１３によって回転駆動される。

【００４７】また、第２のシングルモードファイバ５の
光カップラ部４より先端側には基準光の光路長を変える
光路長の可変機構１４が設けてある。この光路長の可変
機構１４は光走査プローブ８により生体組織１１の深さ
方向に所定の走査範囲だけ走査する光路長に対応してこ
の走査範囲の光路長だけ高速に変化する第１の光路長変
化手段と、光走査プローブ８を交換して使用した場合の
個々の光走査プローブ８の長さのバラツキを吸収できる
ようにその長さのバラツキ程度の光路長を変化できる第
２の光路長の変化手段と、物体側と基準側の分散の不一
致を補償する分散補償手段を備えている。

【００４８】第２のシングルモードファイバ５の先端に
対向するコリメートレンズ１５を介してグレーティング
１６が配置されこのグレーティング（回折格子）１６と
対向するレンズ１７を介して微小角度回動可能なガルバ
ノメータミラー１９が第１の光路長の変化手段として取
付けられており、このガルバノメータミラー１９はガル
バノメータコントローラ２０により、符号ｂで示すよう
に高速に回転的に振動される。

【００４９】このガルバノメータミラー１９はガルバノ
メータのミラーにより反射させるもので、ガルバノメー
タに交流の駆動信号を印加してその可動部分に取り付け
たミラーを高速に回転的に振動させるものである。つま
り、光走査プローブ８により、生体組織１１の深さ方向
に所定の距離だけ高速に走査できるようにガルバノメー
タコントローラ２０により、駆動信号が印加され、この
駆動信号により符号ｂで示すように高速に回転的に振動
する。

【００５０】そして、この回転的振動により第２のシン
グルモードファイバ５の端面から出射され、ガルバノメ
ータミラー１９で反射されて戻る光の光路長は生体組織
１１の深さ方向に走査する所定の距離の走査範囲だけ変
化する。つまり、ガルバノメータミラー１９により、深
さ方向の断層像を得るための第１の光路長の変化手段を
形成している。このガルバノメータミラー１９による光
路長の変化手段は“In vivo video rate optical coher
ence tomography”(A.M.Rollins et.al) に開示されて
いる。

【００５１】この文献に示される光路長の変化手段は実
際には、伝搬時間変化手段であり、真の光路長変化は僅
かだが、低コヒーレンス光の群遅延により生じる干渉位
置の変化は非常に大きい。ここではこの群遅延により生
じる干渉位置の変化を含め光路長の変化という言葉で説
明する。このディレイラインの他の重要な特徴は、２つ
の干渉アーム（物体側と参照側)の２次の光学的分散を
補償できることである。これが重要なのは、物体側と参
照側の干渉系中のファイバー長を一致させる必要がない
からである。この補償なしに、ファイバー長を相違させ
るとコヒーレント長が非常に増加し、光軸方向の分解能
が劣化する。分散補償は、グレーティング１６とレンズ
１７の間隔を僅かに調整することで達成される。

【００５２】また、第２のシングルモードファイバ５お
よびコリメートレンズ１５は、その光軸方向に符号ａで
示すように移動自在な１軸ステージ１８上に設けられ、
第２の光路長の変化手段となっている。

【００５３】また、第2のシングルモードファイバ５に
は、ファイバで構成される干渉系全体および光走査プロ
ーブ内のファイバの曲げによって生じる複屈折性の影響
を取り除くための偏波面調整用のファイバーループ２９
が設けられている。

【００５４】一方、１軸ステージ１８は光走査プローブ
８を交換した場合に対し、光走査プローブ８の光路長の
バラツキを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する
第２の光路長の可変手段を形成すると共に、ガルバノメ
ータミラー１９による光路長を変えて深さ方向の画像を
得る場合に所望とする位置（例えば、光走査プローブ８
の先端が生体組織１１の表面に密着していない場合で
も、１軸ステージ１８による光路長を変化させることに
より、生体組織１１の表面位置から干渉する状態に設定
することにより、その表面位置）から画像化することが
できるようにオフセットを調整するオフセット調整手段
の機能も備えているようにしている。

【００５５】この１軸ステージ１８はステージ移動用の
モータを備え、位置制御装置２１によりそのモータに駆
動信号を印加することにより１軸ステージ１８は符号ａ
で示す方向に移動する。

【００５６】ステージの構成を図２５に示す。横方向に
光軸を維持しながら精密にスライドできるステージ１７
８を載せたスライダ１７９があり、スライダ１７９には
ボールネジ１８０が設けられ、ボールネジの基端にはス
テッピングモータ１８１が設けられ、ステッピングモー
タ１８１によるボールネジ１８０の回転に従ってステー
ジ１７８は移動する。ステージ１７８上にはレンズ１５
と第２のシングルモードファイバ端が設けられ、グレー
ティング１６に対し平行光を生成するように設定された
コリメータ１８２が設けられている。

【００５７】図１６に示されるこの光路長の可変機構１
４で光路長が変えられた光は第２のシングルモードファ
イバ５の途中に設けたカップラ部４で第１のシングルモ
ードファイバ３側から漏れた光と混合されて、共にフォ
トダイオード１２で受光される。なお、例えば第２のシ
ングルモードファイバ５は１軸ステージ１８をその可変
範囲の中問位置付近に設定した状態では光カップラ部４
から第４のシングルモードファイバ９等を経て光走査プ
ローブ８の先端から生体組織１１に至る光路長と、第２
のシングルモードファイバ５を経て１軸ステージ１８上
のガルバノメータミラー１９で反射される光路長とがほ
ば等しい長さとなるように設定されている。

【００５８】そして、実際に接続して使用される光走査
プローブ８に応じて１軸ステージ１８の位置を可変設定
することにより、個々の光走査プローブ８の長さのバラ
ツキを吸収し、かつガルバノメータミラー１９を高速で
回転的振動或いは高速振動させてその基準光側の光路長
を周期的に変化することにより、この光路長と等しい値
となる生体組織１１の深さ位置での反射光とを干渉さ
せ、他の深さ部分での反射光は非干渉にすることができ
るようにしている。

【００５９】上記フォトダイオード１２で光電変換され
た信号はアンプ２２により増幅された後、復調器２３に
入力される。この復調器２３では干渉した光の信号部分
のみを抽出する復調処理を行い、その出力はＡ／Ｄ変換
器２４を経てコンピュータ２５に入力される。このコン
ピュータ２５では断層像に対応した画像データを生成
し、モニタ２６に出力し、その表示面に０ＣＴ像２７を
表示する。

【００６０】このコンピュータ２５は位置制御装置２１
と接続され、コンピュータ２５は位置制御装置２１を介
して１軸ステージ１８の位置の制御を行う。また、コン
ピュータ２５はビデオ同期回路２８と接続され、画像化
する際のビデオ同期信号に同期して内部のメモリに断層
像データを格納する。

【００６１】また、このビデオ同期回路２８のビデオ同
期信号はそれぞれガルバノメータコントローラ２０と回
転駆動装置１３にも送られ、例えばガルバノメータコン
トローラ２０はビデオ同期信号（より具体的には高速及
び低速の２つのビデオ同期信号における高速の第１のビ
デオ同期信号）に同期した周期で駆動信号を出力し、回
転駆動装置１３はビデオ同期信号（より具体的には低速
の第２のビデオ同期信号）に同期した周期で第１のビデ
オ同期信号に同期した駆動信号を出力し、回転駆動装置
１３による回転により周方向に光を走査するようにして
いる。

【００６２】第１の実施の形態における光走査プローブ
８は、例えば図２に示すように内視鏡３１の鉗子挿通口
３２から鉗子挿通用チャンネルを経てその先端開口から
光走査プローブ８の先端側を突出させることができる。

【００６３】この内視鏡３１は、体腔内に挿入し易いよ
うに細長の挿入部３３を有し、この挿入部３３の後端に
は太幅の操作部３４が設けてある。この挿入部３３の後
端付近には鉗子挿通口３２が設けてあり、この鉗子挿通
口３２はその内部で鉗子挿通用チャンネルと連通してい
る。

【００６４】挿入部３３内には図示しないライトガイド
が挿通され、このライトガイドの入射端を光源装置に接
続し、照明光を伝送して挿入部３３の先端部に設けた照
明窓から出射し、患部等を照明する。また、照明窓に隣
接して観察窓が設けられ、この観察窓には対物光学系が
取り付けられ、照明された患部等を光学系に観察できる
ようにしている。そして、内視鏡３１の先端部の観察光
学系の観察の下で、患部等の注目する部分の生体組織１
１側に光走査プローブ８により、低干渉性光を照射し、
その生体組織１１の内部の断層画像データを得て、モニ
タ２６の表示面に０ＣＴ像２７を表示できるようにして
いる。

【００６５】また、挿入部３３の先端部には湾曲部３５
および先端部３６が設けられている。湾曲部３５を挿通
させて光走査プローブ８を挿入させる時、また光走査プ
ローブ８の先端３７を内視鏡先端部３６より突出させて
生体組織１１に接させる時、光走査プローブの先端部３
６は小さな湾曲半径で湾曲する。

【００６６】図８に、光走査プローブ８および回転駆動
装置１３の構成を示す。光走査プローブ８は、細長い環
状の樹脂チューブで構成された光学シース３８と、シー
ス３８を回転駆動装置１３に接続するコネクタ部９と、
光学シース３８の内側に設けられ、自在に回転するフレ
キシブルシャフト４０と、フレキシブルシャフトの内腔
に設けられた第４のシングルモードファイバー１０と、
フレキシブルシャフト４０の先端に接続されたレンズユ
ニット３９と、フレキシブルシャフト４０に接続された
回転伝達コネクタ４２と、第４のシングルモードファイ
バー１０の他端に接続された光コネクタ４１よりなる。

【００６７】回転駆動装置１３は、回転シャフト１４６
および回転シャフトに接続された光ロータリージョイン
ト６をもつ。回転シャフト１４６の他端部には光コネク
タ４１が設けられ、光コネクタ４１と光ロータリージョ
イント６は第３のシングルモードファイバー７で接続さ
れている。回転駆動装置１３はモーター４４およびモー
タープーリー４５とエンコーダー４６およびエンコーダ
ープーリー４７をもつ。また、モーター４４およびエン
コーダー４６は回転駆動コントローラー４８に接続され
ている。

【００６８】次に、回転駆動装置１３の作用を説明す
る。モーター４４の回転はモータープーリー４５に伝達
され、ベルト４３により回転シャフト１４６およびエン
コーダープーリー４７に伝達される。エンコーダー４６
は回転シャフト１４６の回転速度を検出し、その回転速
度が指定された速度になるように回転駆動コントローラ
ー４８によりモーター４４の駆動電流を制御する。これ
により、回転シャフト１４６は指定された速度で一定に
回転する。また、回転シャフトの回転角はエンコーダー
４６により検出され、回転駆動コントローラー４８を経
由して信号４９に送られる。

【００６９】信号４９は、１回転を２５６パルスで分割
したパルスであるＡ相である４９ａ、Ａ相に対し、４５
度の位相ずれをもつＢ相４９ｂと、１回転に１回のパル
スである４９ｃよりなる。

【００７０】次に、光走査プローブ８の作用を説明す
る。第３のシングルモードファイバー７で伝送光は光コ
ネクタ４１によって第４のシングルモードファイバー１
０に伝達される。また、回転シャフト１４６の回転は回
転伝達コネクタ４２によってフレキシブルシャフト４０
に伝達される。第４のシングルモードファイバー１０の
伝送光はレンズユニット３９に伝達され、光学シース３
８を通して検査光として外部に出射され、生体組織から
の反射光を受光し、再び第４のシングルモードファイバ
ー１０に伝達する。フレキシブルシャフト４０の先端は
レンズユニット３９に接続されているため、フレキシブ
ルシャフト４０、レンズユニット３９、第４のシングル
モードファイバー１０は一体で回転する。

【００７１】図９Ａに光走査プローブ８の詳細を示す。
光学シース３８はナイロンチューブ６４および先端キャ
ップ６５より構成され、ナイロンチューブ６４および先
端キャップ６５は接着により接合されている。レンズユ
ニット３９はプリズム５４、ファラデーローテータ５
３、ＧＲＩＮレンズ５２およびレンズ枠５５よりなる。

【００７２】第４のシングルモードファイバー１０はフ
ェルール６９に接着されている。

【００７３】レンズユニット３９およびフェルール６
９、フレキシブルシャフト４０は繋ぎ部材５６で接続さ
れている。ファイバー端６０より出射された光はＧＲＩ
Ｎレンズ５２に入射し、ファラデーローテータ５３を透
過し、プリズム５４により方向を直角に曲げ、シース５
０ａを透過して観察ビーム６２となり、焦点６３に集光
する。ファイバー端６０およびＧＲＩＮレンズ５２の間
隔６１を変えることにより、焦点６３とシース５０ａの
距離５９を変更することができる。間隔管６８は焦点位
置を一意的に定めるために設けられている。

【００７４】ファラデーローテータ５３は、磁性ガーネ
ット単結晶より構成されており、偏光を４５度回転させ
る働きを有する。シングルモードファイバ１０は体腔内
挿入時に内視鏡の湾曲にしたがって湾曲し、更にフレキ
シブルシャフト４０の回転により周期的に湾曲方向を変
えながら回転している。このようなシングルモードファ
イバではファイバに加わる応力やねじれのために複屈折
性が生じる。光カプラ４で干渉する光走査プローブ８か
らの戻り光と、光路長の可変機構１４からの反射光との
干渉光は偏光が一致していないと減衰するため、フレキ
シブルシャフト４０の回転により周期的に干渉信号の振
幅が変化することになり、観察像に明暗のムラができる
ことになる。先端にファラデーローテータ５３を設ける
と、シングルモードファイバがどのような複屈折性を持
っても、シングルモードファイバ１０よりファラデーロ
ーテータ５３と透過し、生体に照射され、反射して再び
ファラデーローテータ５３を透過し、シングルモードフ
ァイバ１０に戻った光は、入射した偏光に対して９０度
旋回した偏光を出力し、ファイバの複屈折性により偏光
が変わらないというファイバの複屈折性を補償する役割
がある。これは、文献”Polarisation -insensitive fi
bre optic michelson interferometer” (Electr. Let
t. Vol.27, p518-519, 1991)に開示されている。また、
通常ファラデーローテータはガーネット結晶と結晶に磁
界を与え偏光を４５度回転させる磁石から構成される
が、このファラデーローテータ５３は、結晶自身に磁性
を有する磁性ガーネット単結晶より構成されるため結晶
のみで済み、体腔内に挿入する光走査プローブの小さな
先端部にも取り付けることができる。

【００７５】また、ファラデーローテータ５３をGRINレ
ンズに接して設けることにより、平行光に近い光線がフ
ァラデーローテータ５３に入射するため、ファイバ端６
０とGRINレンズ５２の間にある場合に比較し、正確に偏
光を４５度回転させることができ、理論通りに複屈折性
補償を行うことができる。また、ガーネット結晶は屈折
率が非常に高いため、空気と接している場合に比較し、
レンズやプリズムなどのガラス材と接着されている方
が、界面でのフレネル反射を減衰でき、生体への照射
光、生体からの観察光を減衰させることがないという特
徴を有する。繋ぎ部材５６はフレキシブルシャフト４０
の回転によりシース６４に対し回転するため、シース内
面７３と接触して傷つく可能性が有る。フレキシブルシ
ャフト４０は光走査プローブ８の挿入形状により全長が
変化するため繋ぎ部材５６とシース内面７３の接触によ
り生じた傷が観察ビーム６２と交差し、観察が正常に行
われない可能性が有る。しかし、レンズユニット３９の
レンズ枠５５に丸み付キャップ６６が接続されている。
丸み付キャップ６６には開口部６７が設けられ、観察ビ
ーム６２を透過できるようになっており、丸み付キャッ
プ６６のＲ部７２がシース内面７３と接触するため、丸
み付キャップ６６が回転してもシース内面７３は傷つき
にくい。また、丸み付きキャップ６６と先端キャップ６
５の空間の間隔１５５は、ナイロンチューブ６４等、光
学シース３８の温度による伸縮、また湾曲によるフレキ
シブルシャフト４０とシース３８の相対的移動のための
余裕空間で、シースの材質に左右されるが通常８ｍｍ程
度必要である。また、シース６４の材質としてはＦＥＰ
等のフッ素系樹脂を用いることもできる。

【００７６】図９（Ｂ）にプローブ先端部の他の構成を
示す。図９（Ａ）との相違は、ナイロンチューブ６４の
内部に観察ビーム６２の出射部位に減反射コーティング
４０１を設けており、またナイロンチューブ６４の外部
にも減反射コーティング４０２が設けられていることで
ある。減反射コーティング４０１を設けることで、チュ
ーブ内腔の空気とチューブ素材の屈折率差によるフレネ
ル反射を抑制することができ、出射光と検出光の減衰を
防止し、および内部反射を減衰させることができる。減
反射コーティング４０２は空気または水などのシース３
８外部の媒質とチューブ素材の屈折率差によるフレネル
反射を抑制することができ、同様の効果を得ることがで
きる。また、シース内面と外面の反射によるゴーストを
防止することができる。

【００７７】図９（Ｃ）に他の構成を示す。先端キャッ
プ４０３はガラスまたはポリサルホンのような硬質プラ
スチックなどの硬質の透明材料で構成されている。先端
キャップ４０３はナイロンチューブ６４の代わりに設け
られた不透明な樹脂チューブ４０４と糸および接着剤４
０５により接続されている。

【００７８】先端キャップ４０３は硬質素材で構成され
ているため、先端キャップ４０３内部でレンズ枠５５や
繋ぎ部材５６がフレキシブルシャフトの回転により接し
ても、先端キャップ４０３の内部が傷つき、それが観察
ビーム６２の光路中に現われ、ビームを阻害し、観察像
を劣化させることがない。また硬質透過材料の高い光学
特性により、生体中の回折限界集光スポットを保ち、プ
ローブのシングルモードファイバーでの再入射を保証す
る。また先端キャップ４０３をガラスパイプと先端封止
部材で構成することもできる。

【００７９】図９（Ｂ）の減反射コーティング４０１の
代わりに薄肉のガラスパイプを設けても、図９（Ｃ）と
同様の効果を得ることができる。ガラスパイプである必
要がある部分は、回転プリズムがシースと接触する可能
性があり、また光がシースを透過する部分のみで良い。
特に硬くて可撓性のある材料例えば、ポリシラザンのよ
うなセラミックコーティングによって、耐摩耗性かつ可
撓性のあるシースが実現される。

【００８０】また、光学シース３８とレンズユニット３
９〔図９（Ａ）〕の間の内腔に屈折率整合水を充填する
ことができる。この場合丸み付キャップ６６の開口部６
７は観察ビーム６２を透過すると共に、屈折率整合水が
通過可能なようになっている。プリズム５４の反射面
は、屈折率整合水と直接接するため、プリズム素材の屈
折率と整合水の屈折率が近いため全反射しない場合があ
る。この場合には、反射面にアルミコーティングや誘電
多層膜コーティングなどの反射コーティングを設け、全
反射させる。

【００８１】図１０に図６のコネクタ部９の詳細を示
す。光学シース３８はシース止め９１の突起部９７に取
り付けられ、また、シース止め９１には折れ止め９３が
設けられている。フレキシブルシャフト４０はシャフト
止め８６に取り付けられている。シャフト止め８６はベ
アリング８７を介して回転自在にベアリング座８９に保
持されている。フェルール８２は光コネクタハウジング
８３内部にあり、バネ８５により、回転駆動装置１３側
に圧接されている。光コネクタハウジング８３はシャフ
ト止め８６に接合されている。コネクタケース８８は、
パイプ状のスライドパイプ１００に内接しており、スラ
イドパイプ１００はコネクタケース８８に対して左右方
向に図の点線で示される位置１０３まで摺動可能であ
る。スライドパイプ１００は取り付けリング１０４によ
り回転駆動装置１３のハウジング７５に固定される。コ
ネクタケース８８には回転止め１０１が設けられ、スラ
イドパイプ１００にはスライド用長孔１０２（図１０、
１０Ａの双方に示される)が設けられているため、コネ
クタケース８８がシャフト止め８６と一緒に回転してし
まうことはない。また、スライドパイプ１００には図示
しない突起が先端部に設けられ、ハウジング７５に設け
られた図示しない凹部と対応し、回転止めを形成し、取
り付けリング１０４でスライドパイプ１００をハウジン
グ７５に取り付けた場合には相互に回転しないような構
成になっている。

【００８２】回転駆動装置１３の回転シャフト７４の先
端には、図１０の光アダプタ７７が設けられ、（図８
の）光ロータリジョイント６からのファイバ７を接続す
る光コネクタ７８が接続されている。光コネクタハウジ
ング８３には回転止めの突起１０５が設けられ、光アダ
プタ７７はそれに対応する凹部１０６を有する。光コネ
クタハウジング８３は止めネジ８４によって光アダプタ
７７に取り付けられる。回転伝達装置１３からの回転は
光アダプタ７７と光コネクタハウジング８３との接続で
伝達される。

【００８３】コネクタ部９を（図８の）回転駆動装置１
３に接続する場合には、（図１０の）スライドパイプ１
００を位置１０３にスライドさせ、光コネクタハウジン
グ８３およびフェルール８２を光アダプタ７７に接続
し、止めネジ８４によって取り付ける。次にスライドパ
イプ１００をハウジング７５に挿入し、取り付けリング
１０４で固定する。

【００８４】光コネクタハウジング８３を回転すること
により、シャフト止め８６が回転し、フレキシブルシャ
フト４０に回転が伝達される。また、シャフト止め８６
とフレキシブルシャフト４０とシングルモードファイバ
ー１０には水密接着部９８が設けられている。

【００８５】また、シャフト止め８６とベアリング座８
９の間にはＯリング９９が水密シールとして設けられて
いる。また、シース止め９１とベアリング座８９の間に
は０リング９４が設けられている。これらの水密シール
により、光学シース３８とフレキシブルシャフト４０と
の間に屈折率整合水を充填した場合にも、漏れ出すこと
がなく、ベアリング座８９に設けられた注水口１０７よ
り屈折率整合水を封入することができる。また、フレキ
シブルシャフト４０の隙間から内部に浸入した水も漏れ
出すことはない。

【００８６】本装置で得られる画像を図２６（A）に示
す。ラジアル状の走査像１８４が表示され、測定のため
の画面上の距離目盛り１８５ａ、１８５ｂが設けられて
いる。１８５ａは空気中の光路長に対応したスケールが
示されている。１８５ｂは生体組織の平均値である屈折
率ｎ＝１．４の場合のスケールで、185aの１．４倍のス
ケールになっている。これは、光路長は実際の長さｌに
対し、ｎｌで表されるからである。

【００８７】また、図２６（B）のように、部分を拡大
して走査像の半分の拡大像１８６を表示することもでき
る。これはキーボード上の図示されない拡大率および表
示範囲選択スイッチにより選択される。また、画像を図
示しない内視鏡の観察像の向きと一致させるため、像を
回転することができ、キーボードには図示しない回転角
操作スイッチが設けられている。

【００８８】図２６（Ｃ）は、距離計測のためのスケー
ルの別の実施例を示す。空気に対応する画像の領域２５
０、２５２と、組織に対応する領域２５１を検出する画
像処理アルゴリズムが導入されている。空気に対応する
領域には、屈折率が１に対応するスケールが表示され、
組織に対応する領域には例えば屈折率が１．４に対応す
るスケールが表示されている。

【００８９】また、装置全体の構成を図２７に示す。図
６の構成は観測装置１８７内に内蔵されている。観測装
置１８７の上にモニタ２６が設置されている。観測装置
からは光走査プローブ８を取り付けるための前後に進退
可能なプローブ駆動ユニット１８８が設けられている。
前後に進退可能なことにより、下部消化管など長い内視
鏡での使用時の操作性を向上させている。また観測装置
１８７前面には光学系調整パネル１８９があり、キーボ
ード１９０が設けられている。また、観測装置１８７に
はフットスイッチ１９１が接続されている。フットスイ
ッチ１９１にはフリーズスイッチ１９２とレリーズスイ
ッチ１９３が設けられ、フリーズスイッチ１９２を操作
することで、リアルタイムで得られる画像を一時停止／
解除できる。またレリーズスイッチ１９３を操作するこ
とで、一時停止した画像を、コンピュータに記録また
は、プリントアウトすることができる。

【００９０】＜第２の実施の形態＞第２の実施の形態を
説明する。第２実施の形態によって、体腔内への挿入の
ために湾曲し、変化したファイバの複屈折性を補償する
ことができ、また体腔内でのラジアル走査の回転にした
がって変化したファイバの複屈折性を補償することがで
きる。

【００９１】図１１（Ａ）〜１３にファラデーローテー
タを用いた光走査プローブ先端部の別の実施例を示す。
図１１（Ａ）の構成では、繋ぎ部材５６とフェルール６
９を一体化したレンズワク１０９を用いている以外は図
９（Ａ）と同様の構成であるが、光ファイバ１０端部と
ＧＲＩＮレンズ５２の間隔にファラデーローテータ５３
を設けている。

【００９２】図１１（Ｂ）の構成では、レンズワク１０
９に接し、ＧＲＩＮレンズ５２を覆うように設けられた
先端キャップ１１０内部に反射ミラー１１１を設け、ミ
ラーで反射された観察光が出射する開口部６７にファラ
デーローテータ５３を埋め込んだものである。

【００９３】図１１（Ｃ）の構成では図９のＧＲＩＮレ
ンズ５２の代わりに単体のレンズ１１２および間隔管１
１３で構成されたレンズ群の中にファラデーローテータ
５３を設けている。この構成ではＧＲＩＮレンズでは不
可能な高度な収差補正を行いたい場合などに用いること
ができる。

【００９４】上記いずれの場合も、体腔内への挿入のた
めに湾曲することまた、ファイバがフレキシブルシャフ
ト４０の回転に応じて湾曲しながら回転することによっ
て変化したファイバ１０の複屈折性を補償するという効
果を有する。

【００９５】図１２に水平方向に走査する光走査プロー
ブを示す。フレキシブルシャフト４０とＧＲＩＮレンズ
５２とファラデーローテータ５３とプリズム５４とシン
グルモードファイバー１０はレンズ枠１０９により接合
されている。フレキシブルシャフト４０を左右ｆの方向
に走査することにより観察ビーム６２および焦点６３は
左右方向ｇに走査され、像を得ることができる。

【００９６】図１３にプローブの正面方向に走査する光
走査プローブを示す。光走査プローブは対物レンズ１１
５、ファラデーローテータ５３、それらを支持するレン
ズ枠１１４、シングルモードファイバー１０およびその
先端１１７を上下方向ｋに走査するピエゾ素子１３７よ
り構成される。ピエゾ素子１１６によりファイバー先端
１１７を上下方向に走査することにより観察ビームが上
下方向ｌに走査され、像を得ることができる。

【００９７】図１２および図１３の構成では、体腔内へ
の挿入のために湾曲し、変化したファイバ１０の複屈折
性を補償するという効果を有する。

【００９８】＜第３の実施の形態＞第３の実施の形態に
よって、ミラー揺動型のディレイラインを用いる光路長
可変手段を用いた高速走査で、高解像な２次元の像を提
供することができる。

【００９９】深さ方向への１ラインのスキャニングと光
走査プローブ８内のフレキシブルシャフト４０による先
端光学系の回転によって、ラジアル画像を生成する方法
について説明する。

【０１００】図１４（Ａ）にガルバノメータミラー１９
の移動により得られた深さ方向の走査位置曲線１１９
と、ガルバノメータコントローラ２０から得られるミラ
ー走査のタイミング信号１１９と深さ方向の走査で得ら
れた干渉信号（包絡線）１２０と、干渉信号を記録する
ラインメモリ１２１の関係を示す。横方向は時間であ
る。

【０１０１】ガルバノメータミラー１９をできるだけ高
速に走査する場合、１１８に示すようにミラーの往復と
も同じ波形で走査するのが効果的である。この場合、干
渉信号１２０は往復の中間点１２３を中心にほぼ対象な
波形１２２ａと１２２ｂになる。ここで波形１２２ａの
みならず波形１２２ｂも用いてラジアル画像の構築を行
えば、ラジアル方向の解像度を２倍にすることができ
る。ラインメモリ１２１には時系列に従って干渉信号１
２０が記録される。

【０１０２】次に図１４（Ｂ）に示される２次元のフレ
ームメモリ１７２にラインメモリ１２１の内容をコピー
する。波形１１８に示されるようにラインメモリ１２１
に記録されるデータの内タイミング信号１１９から時間
ｔ１の間はミラー走査が線形でないため用いず、線形で
あるｔ２の区間のみをメモリの最初の位置ａ１と最後の
位置ｂ１の方向を保存してフレームメモリの１行目にコ
ピーする。再び線形でないｂ１の位置から中間点１２３
に対して対称なｃ１までの間のｔ３の区間を用いず、ｃ
１からａ１に対して中間点１２３に関して対称なｄ１ま
での区間ｔ４を最初の位置ｃ１と最後の位置ｄ１を逆に
してフレームメモリ１７２の次の行にコピーする。これ
により、同じ方向に走査されたラジアル位置がわずかに
異なる干渉信号がフレームメモリ１７２に記録できる。

【０１０３】これを次のタイミング信号１７３に関して
も同様に行う。これを繰り返すと、ラジアル方向１周分
に関して同じ方向に走査されたのと同じような干渉信号
の２次元画像が得られる。これを図１４（Ｃ）の様にプ
ローブに近い側を中心側にして円状に変形させればラジ
アル画像が得られる。

【０１０４】この方法をDouble sided scanと名づけ
る。

【０１０５】図１５に図１４（Ｂ）のような２次元画像
を高速に図１４（Ｃ）のようなラジアル画像に変換する
アルゴリズムを示す。図１５の左に示されるようにｘ方
向が深さ方向ｒ、ｙ方向が回転角θに対応する２次元画
像１７４があり、これを右に示されるｒθ座標系１７５
に変換する場合には、右図の座標系を（ｘ（ｒ，θ），
ｙ（ｒ，θ））で表すと、 ｘ（ｒ，θ）＝ｒcosθ ｙ（ｒ，θ）＝ｒsinθ の変換Fで表される。しかしながら、実際には像１７４
も像１７５も画素の集合体であるため、この変換式をそ
のまま用い像１７４を像１７５に変換すると外周部分で
は間隔の開いた画素のある像ができる。そこでFの逆変
換 ｒ（ｘ，ｙ）＝√（ｘ^２＋ｙ^２） θ（ｘ，ｙ）＝tan^−１ （ｙ／ｘ） を用い画素の対応関係を得ると、像１７５の複数の画素
が像１７４に対応し、画素の抜けの無い像を構築でき
る。

【０１０６】この画素の対応関係はマッピングアレイと
いう配列に記憶されている。マッピングアレイは変換先
の画像（例えば円周状の）と同じ大きさの配列で、上記
の変換式に基づいて、各画素に対応した保存された長方
形の画像の画素値に対応したメモリのポインタを有して
いる。変換時にはマッピングアレイに記憶された画素の
対応関係にしたがって像１７４から像１７５への変換を
行うことで、処理能力の低いパソコンを用いてもリアル
タイムでラジアル像を得ることができる。

【０１０７】このDouble sided scanの方法では、現実
にはガルバノメータミラー１９（図６）やガルバノメー
タコントローラ２０の温度特性などにより、走査の中間
点１２３〔図１４（Ａ）〕に対する対称性などが変化す
る。この状態を図１６に示す。この状態でラジアル画像
を表示すると本来同一の境界線がだぶり、著しい画像の
劣化を生じる。１２２ｂはフレームメモリ１７２にスト
アされた状態を示す。図に示されるように、１２２ａと
１２２ｂは時間Δｔだけ波形が時間方向にずれている。
ここで、１２４ａと１２４ｂで示されるピークはプロー
ブシース６４の表面の反射であり、生体組織の散乱でお
こる干渉信号に比較して信号強度がはるかに高い。そこ
で、ある一定のスレッショルドを超える信号をプローブ
シース６４の表面の反射とし、１２４ａと１２４ｂのピ
ークを検出しそれらが一致するように図１４（Ａ）の区
間ｔ３の時間を変化させれば、波形の時間方向のずれを
なくすことが出来、画質の劣化を防ぐことができる。

【０１０８】また、装置に図２３に示される光学系調整
パネル１８９に位相調整ノブ１６０を設け、位相調整ノ
ブ１６０に接続された図示されないポテンショメータに
よってノブの位置を検出し、その位置に基づいて区間ｔ
３の時間を変化させることで、位相調整ノブ１６０を手
動で回転させることで、実際の観察像を見ながらずれを
なくすこともできる。また光学系調整パネル１８９には
位相調整ノブによる手動調整か、プローブシース６４の
表面の反射による自動調整かを選択する手動／自動選択
スイッチ１６２が設けられている。

【０１０９】図３０に図１４（B）で示されるマッピン
グアレイの代わりに、double-sided走査データを収集
し、ラジアル画像に変換する他の方法を示す。データ保
存手段は図１４（A）のｔ２、ｔ３、ｔ４の時間に収集
したデータをすべて保存している。

【０１１０】マッピングアレイは長方形のフォーマット
のデータを極座標に変換するだけでなく、ｔ２の時間に
対応するデータをラジアル方向の順方向の画像ライン
（時間順に中心から周上）に変換し、ｔ４の時間に対応
するデータをラジアル方向の画像ラインの逆方向（時間
順に周上から中心方向）に変換する。これにより順方向
と逆方向のラインデータがラジアル画像にマッピングさ
れ、ｔ３の時間に対応するデータはマッピングアレイが
指し示さないため参照されない。この方法により、ライ
ンデータをフレームメモリに順方向と逆方向に書き込む
必要がない。この方法の唯一欠点はｔ３に対応する不必
要なデータにもメモリが割り当てられることである。順
方向と逆方向のデータの位相制御は図１４（A）に示さ
れるｔ１またはｔ３またはその両方の間隔を調整するこ
とで行われる。

【０１１１】図１４（Ａ）の状態よりさらに高速にミラ
ーを走査する方法に、ガルバノメータミラー１９の代わ
りにレゾナンススキャンミラーを用いる方法がある。こ
の場合図１７に示されるようにミラーはミラーの共鳴周
波数でサイン（ｓｉｎ）波状に走査されるため、走査深
さも１１８のようにサイン（ｓｉｎ）波状に変化する。
この場合は、比較的線形に近い範囲のｅ１〜ｅ４で示さ
れる領域の干渉信号を用いる。ｅ１〜ｅ４は同一の間隔
を有するが、対応する深さの範囲ではｅ１‘〜ｅ４’に
示されるようにそれぞれの幅は異なっている。そこで、
画像化の際には、ラインメモリ１２１に記録されたｅ１
〜ｅ４の範囲を深さ方向に線形に対応するように変換し
て表示する必要がある。

【０１１２】深さ位置 ｄｐ＝Ａcos （ω（ｔ−
ｔ_１））＋B （A、B、ω：定数） また、その時のミラーの移動速度が光ヘテロダイン検出
のドップラー周波数になり、曲線１２５で示されるよう
になる。範囲ｅ１〜ｅ４の間にもドップラー周波数はΔ
ｆ １２６変化する。

【０１１３】図１８に図１の復調器２３の構成を示す。
復調器２３は、ハイパスフィルタ１２７とローパスフィ
ルタ１２８で構成されるバンドパスフィルタ１３３と、
検波機能を有するログアンプ１２９とローパスフィルタ
１３０で構成される。バンドパスフィルタ１３３は光ヘ
テロダイン検出のドップラー周波数で変調された成分の
みを取り出す。ログアンプ１２９は検波および対数増幅
を行い、広いダイナミックレンジを有する生体組織から
の散乱信号をディスプレイに表示可能な狭いダイナミッ
クレンジに変換する。ローパスフィルタ１３０は変調信
号を取り除き、散乱情報を有する包絡線信号にする。

【０１１４】図１７のように、ドップラー周波数がΔｆ
１２６と大きく変化すると、バンドパスフィルタ１３
３の通過範囲を広く取る必要が有り、そのためドップラ
ー周波数ｆで変調されていない雑音成分もフィルタを通
過し、Ｓ／Ｎ比が悪化する。そこで、図１８に示される
ように、リアルタイムでスキャニング速度を検出し、ド
ップラー周波数ｆ１３１を算出し、それにローパスフィ
ルタ１３０の周波数ｆｌに係数ｋを掛けたものを加算お
よび差分したカットオフ周波数入力信号１３２ａ、１３
２ｂをハイパスフィルタ１２７およびローパスフィルタ
１２８のカットオフ値として入力し、リアルタイムで変
化させると、ドップラ周波数ｆの変化によるＳ／Ｎ比の
劣化を最小限にすることができる。

【０１１５】復調器２３の２番目の実施例は、図２８に
示される、基準アームの走査が非線形的であっても高い
Ｓ／Ｎ比を確保することのできるコヒーレントトラッキ
ング復調器である。図２８に示されるように、アンプか
らの入力信号はハイパスフィルタ２０１とローパスフィ
ルタ２０２を直列にしたバンドパスフィルタにより、非
線形に変調された干渉信号の所望の部分を通過させる。
バンドパスされた信号は２つのミキサ２０５と２０６の
入力となる。参照信号生器２０３は、基準側のディレイ
スキャナの位置の微分に比例し、計算された基準アーム
のドップラーシフト周波数に対応した、周波数の変調さ
れた基準信号を生成する。この信号はバンドパスされた
干渉信号とミキサ２０５で復調信号の位相同期信号Ｉを
生成するために混合される。基準信号は位相シフタ２０
４により９０度位相を遅らされ、復調信号の移相信号Ｑ
を生成するためにバンドパスされた干渉信号と混合され
る。Ｉ、Ｑ成分はそれぞれローパスフィルタ２０７とハ
イパスフィルタ２０８を通り、強度演算手段２０９によ
り一つの強度信号を得る。出力２１０はＡＤコンバータ
によりデジタイズされる。あるいはＩ，Ｑを独立してデ
ジタイズした後に、コンピュータで強度を演算してもよ
い。このトラッキング復調器はフィルタのパラメータの
素早い変更なしに、ドップラー周波数の非線形性に追従
することができる。

【０１１６】＜第４の実施の形態＞第４の実施の形態に
よって、内部反射光等の定常光を減衰させ、干渉光信号
の増大により検出系のＳ／Ｎを向上する。

【０１１７】図１９に第４実施例を示す。第１実施例図
６との相違部分を説明する。図６の第１のシングルモー
ドファイバ（ＳＭＦ）３の部分の途中に光サーキュレー
タ１３６を設ける。分割されたＳＭＦを１３７および１
３８とする。光サーキュレータは３つのポートを持ち、
ＳＭＦ１３７、ＳＭＦ１３８、ＳＭＦ１３９が接続され
ている。また、第２のシングルモードファイバ５の末端
にはアッテネータ１４１の一端が接続されている。ＳＭ
Ｆ１３９およびアッテネータの他端は差動検出器１４０
に接続されている。

【０１１８】光サーキュレータ１３６はＳＭＦ１３７か
らＳＭＦ１３８の方向および、ＳＭＦ１３８の方向から
ＳＭＦ１３９の方向にのみ、光を低減衰で伝達でき、そ
れ以外の光の疎通を遮断している。そのため低コヒーレ
ンス光源２からの観察光はＳＭＦ１３７からＳＭＦ１３
８を伝わり、カプラ４に伝わり、光走査プローブ８のあ
る物体側と、光路長可変機構１４のある参照側に分配さ
れる。物体側からの反射光と、参照側からの反射光はカ
プラ４で干渉し、位相が反対である干渉光がＳＭＦ１３
８とＳＭＦ５に伝送される。ＳＭＦ１３８に伝送された
干渉光は光サーキュレータ１３６で僅かに減衰された
後、ＳＭＦ１３９に伝送される。ＳＭＦ１３９からの光
量と、ＳＭＦ５からの光量の定常成分が同じになるよう
にアッテネータ１４１を調整し、差動検出器１４０に入
力する。差動検出器１４０はＳＭＦ１３９からの光振幅
とＳＭＦ５からの光振幅を差分・増幅して図６の復調器
２３へ出力する。ＳＭＦ１３８の干渉光とＳＭＦ５の干
渉光は位相が反転しており、干渉光以外の光学系の内部
反射光などの定常光は同位相なので、差分すると定常光
成分は大きく減衰し、干渉光成分は約２倍になり、干渉
信号検出のＳ／Ｎ比を最大２０ｄＢ程度向上させること
ができる。

【０１１９】また光路長の可変機構１４に図１９のダブ
ルパスミラー１４２が光路中に設けられている。図６の
光路長の可変機構１４では第２のシングルモードファイ
バ５端部からの光はレンズ１５、グレーティング１６、
レンズ１７、ガルバノメータミラー１９、レンズ１７、
グレーティング１６、レンズ１５、ファイバ端部へと戻
るが、ダブルパスミラー１４２を設け、グレーティング
１６とガルバノメータミラー１９を４回通過するように
なる。このダブルパススキャニングの原理については文
献“In vivo video rate optical coherence tomograph
y”(A.M.Rollins et.al) に詳述されている。図６の光
路長の可変機構１４ではミラー１９の回転角度によりフ
ァイバ端部に再び戻る光量が変化するのに対し、図１９
のダブルパススキャニングでは、ほぼ一定の光量が得ら
れるため干渉信号の振幅がミラー１の回転角度に対し安
定であるという利点がある。また、４回同じ光路を通過
するため、同じ構成の光路長の可変機構１４でより長い
光路長の変化を得られるという利点もある。

【０１２０】図２０に光サーキュレータを用いた別の実
施例を示す。図６および図１９の実施例はマイケルソン
干渉系を基にしているが、図２０はマッハツエンダー干
渉系を基にしている。

【０１２１】低干渉性光源２は第１のシングルモードフ
ァイバ３に接続され、光カプラ１４８に接続される。光
カプラの一方の出力はＳＭＦ１６４に接続され、光サー
キュレータ１３６に接続されている。光サーキュレータ
１３６には光ロータリジョイント６とＳＭＦ１６５が接
続されている。光ロータリジョイント６には光走査プロ
ーブ８が接続されている。

【０１２２】光カプラ１４８の他方は偏波面調整ループ
２９を通りＳＭＦ１６７に接続されている。ＳＭＦ１６
７は透過型ディレイライン１４３を通り、ＳＭＦ１６６
に接続される。ＳＭＦ１６５とＳＭＦ１６６は光カプラ
１４７に接続され、光カプラ１４７の出力は差動検出器
１４０に接続される。

【０１２３】低コヒーレンス光源２から出射した観察光
は第１のＳＭＦ３を通り、光カプラ１４８に導光され
る。その光は娃α１対（１−α１）の比に分割されＳＭ
Ｆ１６４およびＳＭＦ１６７に伝送される。ＳＭＦ１６
４に伝送された光は光サーキュレータ１３６を通過し光
ロータリジョイント６、光走査プローブ８を伝送し、観
察物体に照射される。観察物体からの反射光は、光走査
プローブ８と光ロータリジョイント６を通過し光サーキ
ュレータ１３６を通り、ＳＭＦ１６５に伝送される。

【０１２４】ＳＭＦ１６７に伝送された光は、図６の光
路長可変機構１４に相当する透過型ディレイライン１４
３に入る。ＳＭＦ１６７端部から出射された光はコリメ
ータレンズ１４５によって平行光に変換され、ビームス
ピリッタ１４６を透過し、グレーティング１６に入射す
る。後は光路長可変機構１４と同様に、レンズ１７と透
過し、ミラー１９で反射され、レンズ１７、グレーティ
ング１６と戻る。戻り光はビームスピリッタ１４６でコ
リメータレンズ１４４の方向に反射され、ＳＭＦ１６６
の端部に集光する。透過型ディレイライン１４３は、光
路長可変機構１４と同様の原理で、ＳＭＦ１６６および
ＳＭＦ１６７の光路長を可変することができる。ＳＭＦ
１６６とＳＭＦ１６５からの光は光カプラ１４７で干渉
する。光カプラ１４７で得られた干渉光を差分検出器１
４０で検出すると高Ｓ／Ｎ比で検出できるのは図１９で
説明した通りである。

【０１２５】さらに透過型ディレイライン１４３の高効
率な実施例を図２９に示す。光がＳＭＦ１６７に伝達さ
れ、図６の光路長可変手段１４に対応する透過型ディレ
イライン１４３に入射される。ＳＭＦ１６７の端部から
出射した光はコリメータレンズ１４５により平行光に変
換される。平行光はグレーティング１６に入射する。ダ
ブルパスの光路超変化手段１４と同様に、入射光はレン
ズ１７を透過し、ミラー１９で反射し、レンズ１７に戻
り、ダブルパスミラー１４２に戻る。戻り光は、グレー
ティング１６、レンズ１７、またガルバノメータミラー
１９によりレンズ１７、グレーティング１６を通り、ピ
ックオフミラー２２０によりコリメータレンズ１４４に
よりＳＭＦ１６６に入射される。ダブルパスミラー１４
２とピックオフミラー２２０は図２９の紙面の上下に、
例えばコリメータレンズ１４５の上下に配置することが
できる。この透過型ディレイラインは、基準アームの内
低コヒーレンス光源２に戻る無駄な光がないという利点
がある。

【０１２６】＜第５の実施の形態＞第５実施の形態によ
って、走査速度の安定化によるＳ／Ｎ比の向上と、走査
速度・位置の高精度化を図れる。図２１に図６の光路長
可変手段１４の別の実施の形態を示す。ガルバノメータ
ミラー１９の代わりにポリゴンミラー１４９を設けた。
レンズ１７の光軸１５３にポリゴンミラー１４９の中心
１５２を設けた場合、光軸１５３に対してポリゴンの１
面が垂直な場合の面１５０に対し、ポリゴンミラーをθ
回転させた場合の面１５１とで、この回転θによって得
られる干渉位置の変化Δｌは、レンズ１７の焦点距離
ｆ、グレーティングのピッチｐ、ポリゴン回転中心の光
軸からのオフセット ｈを用いると、 Δｌ＝４θｆλ／ｐ＋４q q＝(ｈ-r sinθ)tanθ+ r-rcosθ と表せる。qは光路長の変化である。回転θを角速度ω
と時間tで表すとθ＝ｗｔであり、単位時間当たりの光
路長差の変化量はdq /dt であり、これは光ヘテロダイ
ン検波に用いられるドップラー周波数に比例している。

【０１２７】また、ポリゴンミラーは一定方向に回転し
ているため、深さ方向の走査は図１４（A）のように正
負両方向に交互に変化するのではなく、同じ方向の走査
を回転により新たな面がレンズ１７側に向くたびに行う
ことになる。そのため、図１４（Ａ）に示すような信号
処理および図１６に示される往復の走査に関する位相調
整が不要である。また、温度変化による位相ずれなどに
強いため、走査位置を正確に定めることができる。

【０１２８】また、ミラーの回転によるドップラー周波
数の調整のため、また大きな光路長差の変化を得るため
に、ポリゴンミラーの中心１５２を光軸１５３からずら
して設けることができる。

【０１２９】レゾナントスキャナを線形に駆動するため
の特別に設計された駆動信号を用いることができる。理
想的な駆動信号は一定の三角波であり、一方向に一定の
速度で走査した後、走査周期の半分で反対の方向に一定
の速度で走査するものである。レゾナントスキャナは、
理想的な駆動信号のフーリエ成分の基底波と考えられ
る。これをより線形に駆動するためには、より高次の高
調波を加えれば良い。スキャナの機械的な応答特性によ
り高次の高調波は減衰するので、２次・３次のの高調波
のみで十分と考えられる。また、スキャナの機械的な応
答特性により高次の高調波は減衰を高次成分を増幅する
ことで補償することも可能である。

【０１３０】＜第６の実施の形態＞第６実施の形態によ
って、自動的にかつ簡便にＯＣＴ装置の偏波面調整を行
うことができる。図２２に、図６の偏波面コントローラ
の構成を示す。シングルモードファイバ（ＳＭＦ）１５
４が、円盤状のドラムにλ／４波長板に相当する複屈折
性を有する様に定められ回数巻き付けられたλ／４波長
ループ１５5 a, bとλ／２波長板に相当する複屈折性を
有する様に定められ回数巻き付けられたλ／２波長ルー
プ１５６と、よりなる。１／４波長ループ１５５a、λ
／２波長ループ１５６と、λ／４波長ループ１５５ｂ
はそれぞれシャフト１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃに取
り付けられ、シャフト１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ中
心に回転できる。シャフト１５７ａ、１５７ｂ、１５７
ｃは端部にかさ歯車対１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃを
有し、かさ歯車対１５８ａ、１５８ｂ、１５８ｃには偏
波調整ノブ１５９ａ、１５９ｂが接続されている。

【０１３１】偏波調整ノブ１５９ａ、１５９ｂ、１５９
ｃを回転させるとかさ歯車対１５８ａ、１５８ｂ、１５
９ｃを介してシャフト１５７ａ、１５７ｂ、１５７ｃを
回転でき、λ／４波長ループ１５５ａ，λ／２波長ルー
プ１５６と、λ／４波長ループ１５５ｂはシャフト１５
７ａ、１５７ｂ、１５７ｃの回転に応じてシャフト１５
７ａ、１５７ｂ、１５７ｃ中心に回転される。λ／２波
長ループ１５６と、λ／４波長ループ１５５ａ、１５５
ｂ はそれぞれλ／２波長板とλ／４波長板とに相当す
る複屈折性を有するため、ファイバ１５４を伝播してい
る任意の偏光を別の任意の偏光に変換することができ
る。この働きにより、光走査プローブ８を有する物体側
のファイバーの複屈折性により生じた偏光に対して、光
路長可変手段１４を有する参照側のファイバーの複屈折
性により生じた偏光とを整合することが出来、光カプラ
４で最大の干渉光の振幅を得ることができる。

【０１３２】図２３にＯＣＴ装置の制御パネルの一部を
示す。偏波調整ノブ１５９ａ、１５９ｂ、１５９ｃ偏波
初期調整スイッチ１７４、Double sided scan位相調整
ノブ１６０、自動／手動切り替えスイッチ１６２、光路
長調整ノブ１６１、自動／手動切り替えスイッチ１６３
が設けられている。

【０１３３】また、この偏波面調整を自動的に行うこと
もできる。図２２に示されるようにシャフト１５７ａ、
１５７ｂ、１５７ｃはサーボモータ１７５ａ、１７５
ｂ、１７５ｃの軸に連結されている。光走査プローブ８
の先端をイントラリピッド溶液などの、反射・散乱パラ
メータが予め分かった均一な液体に浸す。偏波初期調整
スイッチ１７４が押されたら、液体中の干渉信号を測定
し、その信号の振幅が最大になるようにサーボモータ１
７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃをフィードバック制御し、
位置決めすれば良い。一度最大値に設定できればサーボ
モータへの電流供給を止めれば、その後の微調整を偏波
調整ノブ１５９ａ、１５９ｂ、１５９ｃで手動で行うこ
とができる。

【０１３４】偏波面コントローラには、偏波面調整ルー
プを用いる方法以外に、ファイバ側面に方向性の可変圧
力を加えるもの、Berek補償器を用いる方法があり、図
２２と同様の効果が得られる。これらの方法では２つの
可変パラメータを変化させるだけであり、手動、自動共
により容易に偏波面補償を行うことができる。

【０１３５】イントラリピッドのような溶液に浸漬する
以外に、図２４（Ａ）の試験治具１７６、図２４（Ｂ）
の試験治具１７７、図２４（Ｃ）試験治具３００を偏光
面を調整するために用いることができる。図２４（Ａ）
は試験治具１７６を示す。ケース１６８に光走査プロー
ブ８を挿入する挿入孔１７０が設けられている。ケース
１６８には異なった散乱係数を有する散乱層169aと169b
が設けられており、ラテックスビーズ、酸化チタン、硫
酸バリウムがエポキシ樹脂で固定されたもの等で構成さ
れる。

【０１３６】図２４（B）は試験治具１６８’を示す。
試験治具１６８’の中に、既知の反射率を有する散乱・
反射膜１７１が設けられている。図２４（C）は試験治
具３００を示す。試験治具３００は積分球で構成され
る。次に、第７、第８、第９の実施の形態を説明する。
これらの実施の形態によって、ゴーストがなくなり、か
つS/N比の向上がはかられた光断層診断装置の信号光側
先端光学系が得られる。これは、光断層診断装置の信号
光側先端光学系の光学素子の端面での反射回数が３回以
下の光がシングルモードファイバーに戻らないようにす
ることによって得られる。

【０１３７】以下では屈折率分布レンズの光軸とは屈折
率分布レンズの屈折率分布の軸のことである。本発明の
信号光側先端光学系の中で、光を反射させることによっ
て観察方向を偏向させる光学素子を用いている場合の屈
折率分布レンズの光軸やシングルモードファイバーの光
軸とは、観察方向を偏向させる光学素子の反射面で対称
に折れ曲がるものとして定義する。

【０１３８】たとえば、図３１のような構成の光学系の
場合、屈折率分布レンズの光軸とは、プリズムの反射面
Ｃよりシングルモードファイバー側では直線Ｌ１のよう
になり、プリズムの反射面Ｃより物体側では直線Ｌ２の
ようになる。

【０１３９】＜第７の実施の形態＞図３２は、本発明の
光断層診断装置の信号光側先端光学系の第７の実施の形
態を示したものである。信号光側の先端部は、信号光側
のシングルモードファイバー２４５、集光作用がある屈
折率分布レンズ２４１、ファラデーローテーター２４
２、観察方向を偏向させるプリズム２４３、シース２４
７より構成されており、それぞれが接着されている。図
３３は、図３２を集光作用がある屈折率分布レンズ２４
１の光軸にたいする角度が分かりやすいように直線にな
おして書き直したものである。

【０１４０】以下に本発明の第７の実施の形態のデータ
を示す。

【０１４１】ｓ は面番号、 Ｒは各光学素子の端面の
曲率半径、 ｄは面間隔、 ｎは屈折率、 θsは屈折
率分布レンズの光軸に対する端面の法線の角度、ＥＲは
端面の有効半径を表わしている。

【０１４２】また、データの下段にあるｎ_０、Ａは屈折
率分布レンズ２４１の定数で、ｎ_０は屈折率分布レンズ
２４１の光軸上の屈折率、Ａ は屈折率分布定数であ
る。

【０１４３】屈折率分布レンズの光軸からの距離ｒの屈
折率 ｎ（ｒ）は前記の二つの定数で次のように表わさ
れる。

【０１４４】 ｎ（ｒ） ＝ ｎ_０（１−Ａ・ｒ^２／２） また、本実施の形態では、第６面、第７面はシリンドリ
カル形状のシースであるので、シリンドリカル面の軸方
向の曲率半径 Ｒaとラジアル方向の曲率半径Ｒｒ と
に分けて記述してある。

【０１４５】 「実施の形態７のデータ」 シングルモードファイバー ＮＡ ＝ ０．１３、 θｆ ＝ ６°、 arcsin(NA/n) = ５．１° シングルモードファイバー光軸と屈折率分布レンズ光軸の偏芯量 ０ 主光線のシースの法線への入射角 ： １１．７° s R d n θs ER 備考 s1 ∞ - 1.46 - 0.005 nはシングルモードファイバーのコ アの屈折率 s2 ∞ 3.28 *1 6 0.5 屈折率分布レンズ s3 ∞ 0.31 2.36 6 0.5 ファラデーローテーター s4 ∞ 1.15 1.854 6 0.5 プリズム s5 ∞ 0.4 1 7 s6 *2 0.3 1.53 7 シース s7 *3 ーーー 1 7 ＊１ 屈折率分布レンズ n0 = 1.592 √A = 0.597 ＊２ シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -0.9 ＊３ シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -1.2 本実施の形態では、各光学素子の端面は入射する信号光
の光束に対して垂直にならないようにしている。これは
信号光側先端光学系内の各光学素子の端面の間での反射
回数が３回以下の光がシングルモードファイバー２４５
に戻らないようするためである。具体的には、信号側先
端光学系のすべての光学素子の端面、すなわち、シング
ルモードファイバーおよび、屈折率分布レンズの両端、
ファラデーローテーター２４２の両端、プリズムの入射
側、及び出射側端面をそれぞれ屈折率分布レンズの光軸
に対して斜めに研磨している。

【０１４６】この点について説明する。図３４（A），
（B）は例として、シングルモードファイバー２４５を
出た光が第３面での１回反射した場合の光の経路を示し
たもので、図３４（C），（D）はシングルモードファイ
バー２４５を出た光が第７面で１回反射した場合の光の
経路を示したものである。図３４（A），（C）は、シン
グルモードファイバー２４５を出た光が光学系内で反射
する順番を示したものである。また、図３４（B），
（D）は光の反射経路が分かり易いように反射面（S３、
S７）から光学系を折り返して示したもの（反射光が通
らない部分は紛らわしいので省略した）である。本実施
例のように反射面がある断面に対して平面の場合は、光
学系を反射面に対して線対称に折り返すことによって光
が反射した後の経路を追跡することが有効である。

【０１４７】本実施の形態では、 Ｓ３（シングルモー
ドファイバー２４５と屈折率分布レンズ２４１）および
S７（シース２４７の外側の面）は斜めに研磨されてい
るので、図３４（B）および（D）の光学系は折れ曲がっ
た光学系になる。なお、図３４（B）および（D）におい
て光は左側のシングルモードファイバーから射出されて
いるとする。

【０１４８】シングルモードファイバー２４５からの光
は、屈折率分布レンズ２４１のシングルモードファイバ
ー側端面Pi1に達する。シングルモードファイバー２４
５から射出される光はある決まった角度より小さい角度
の広がりをもって射出される。本実施例では、シングル
モードファイバー２４５のあとに屈折率分布レンズ２４
１があるので、シングルモードファイバー２４５から射
出された光は屈折率分布レンズ２４１の中で徐々に収束
されながら進んだ後、反射面S3（またはS7）に達する。
本実施例では、反射面S3（またはS７）が光束に対して
ななめに研磨されているので、反射面S3（またはS7)で
反射された光束はもと来た光束に対して違う方向に戻さ
れる（図３４（B）、（D）では光束はそのまま通過した
形で表現される）。

【０１４９】そして、図３４（A）及び（B）の例では、
光が再びシングルモードファイバー２４５端面と同一な
平面上に達したときには、光束はシングルモードファイ
バー２４５の中心からずれたところPo1 に位置するよう
になる。このためシングルモードファイバーには、反射
面で反射した１回反射光が入射しないようにすることが
可能になっている。

【０１５０】また、図３４（C）および（D）の例では、
反射面S７で反射した光束はファラデーローテーター２
４２の側面（位置Po2）に当たって光が遮られるため、S
７で反射した光がシングルモードファイバー２４５に戻
ることはなくなる。

【０１５１】このように本発明による構成をとれば１回
反射光がシングルモードファイバーに戻らないようにす
ることができる。本実施の形態では他の面に関しても光
学素子の端面を通る信号光の光束は端面に対して垂直に
ならないようにすることによってシングルモードファイ
バーから出た光が光学素子の端面で反射した後けられた
り、シングルモードファイバーからずれたところに戻っ
たりするようにすることができており、その結果、Ｓ／
Ｎ比を改善がなされている。

【０１５２】また、本実施例は、信号光側先端光学系の
屈折率分布レンズの光軸とシングルモードファイバーの
光軸とが一致しており、前記シングルモードファイバー
の物体側の端面と、信号側先端光学系内の光学素子の端
面はすべて同じ向きに斜めに研磨されている。

【０１５３】この点について図３５（A）、（B）、
（C）、（D）を用いて説明する。これらの図は3回反射
の経路の一例を示したもので、シングルモードファイバ
ー、S３面（屈折率分布レンズ物体側）、 S２面（屈折
率分布レンズファイバー側） → S３面（屈折率分布
レンズ物体側）、シングルモードファイバーの経路の示
したもので、図３５（Ａ）は、屈折率分布レンズの端面
が同じ向きに斜めになっている場合、図３５（Ｂ）は光
学素子の端面が違う向きに斜めになっている場合（斜め
研磨の角度はすべて６°）である。図３５（A）、図３
５（C）はシングルモードファイバーを出た光が光学系
内で反射する順番を示したものである。

【０１５４】図３５（B）,（D）は光の反射経路が分か
り易いように反射面に対して光学系を線対称に折り曲げ
て表現したものである。

【０１５５】また、図３５（B）、（D）において光は図
の左側のシングルモードファイバーから射出されている
ものとする。図３５（Ａ）、（B） 、（C）、（D）にお
いて、シングルモードファイバー２４５から射出された
光は、Ｓ２を通って、屈折率分布レンズ２４１内を通過
しＳ３に達する。Ｓ３に達した光は反射されて、Ｓ２の
方向へ進み再びＳ２に達する。このとき光がＳ２に戻っ
たときの光束の位置はＳ３が光束に対して斜めに研磨し
てあるために中心（屈折率分布レンズの光軸）からずれ
たPo3またはPo3’に位置することになる。

【０１５６】そして、光は再びＳ２で反射されてＳ３の
方向へ進むようになる。本発明の構成、すなわち、斜め
研磨の向きを同じ向きにした場合図３５（Ａ）および
（B）の構成をとった場合には、Ｓ２で反射された直後
の光は屈折率分布レンズ２４１の光軸に対して大きな角
度で進む形になっているので、光が屈折率分布レンズ内
を進むうちに光がレンズの側面Po4 に当たってけられ、
その結果反射光がシングルモードファイバーに戻らない
ようになる。一方、本発明の構成をとっていない図３５
（C）および（D）の構成をとった場合は、 Ｓ２で反射
された直後の光は屈折率分布レンズ２４１の光軸に対し
てほぼ平行に進むため、光は屈折率分布レンズを進む際
に屈折率分布レンズ２４１の光軸に沿って進み、再びＳ
３に達する。そして、光はもう1回S３で反射してPo5に
達し、最終的にはシングルモードファイバーに戻るよう
になる。

【０１５７】したがって、図３５（C）および（D）の構
成の場合にはゴーストが発生する。したがって、屈折率
分布レンズの光軸に対しシングルモードファイバーの物
体側の端面と屈折率分布レンズの端面はすべて同じ向き
に斜めに研磨することで、光学素子端面での反射回数が
３回以下の反射光をシングルモードファイバーに戻らな
いようにする効果があることが分かる。

【０１５８】また、本実施の形態の光断層診断装置の信
号光側先端光学系は、信号光側先端光学系の最も外側が
シースで構成されており、シースへ入射する信号光の光
束はシースに対して斜めに当るようにし、シースへ入射
する信号光の主光線のシースの法線に対する入射角が１
０°以上にして、シース内で３回反射した光がシングル
モードファイバーに戻らないようにしている。

【０１５９】ここで、シースへ入射する信号光の主光線
とは、シングルモードファイバー内部の光軸上を進んだ
光がたどる光線のことをいう。

【０１６０】信号光の主光線のシースの法線に対する入
射角が１０°以上にする方法としては、観察方向を偏向
させる光学素子であるプリズム２４３の２４３Ｃ面の法
線の角度を４８．５°に設定することでおこなってい
る。

【０１６１】図３６（Ａ）−（Ｄ）は、シース内での3
回反射の経路、すなわち、シングルモードファイバー
，第７面（シース物体側）， 第６面（シースファイ
バー側），第７面（シース物体側）， シングルモード
ファイバーの経路の示したもので、図３６（A）は本発
明の構成をとったもの、すなわち屈折率分布レンズの光
軸に対するプリズム２４３の２４３Ｃ面の法線の角度を
４８．５°することでシースへの主光線の入射角１１．
７°にしたもの、図３６（C）は本発明の構成から外れ
たもので、屈折率分布レンズの光軸に対するプリズム２
４３の２４３Ｃ面の法線の角度が４７°になっており、
シースへの主光線の入射角６．１°になってしまってい
る場合である。

【０１６２】図３６（A）および（C）は、シングルモー
ドファイバーを出た光が光学系内で反射する順番を示し
たものである。図３６（B）および（D）は光の反射経路
が分かりやすいように反射面に対してまでの光学系を線
対称に折り返して示したものである。

【０１６３】シングルモードファイバー２４５から射出
された光は、屈折率分布レンズ２４１、ファラデーロー
テーター２４２、プリズム２４３を通って、シース２４
７の外側の面Ｓ７に達する。

【０１６４】Ｓ７に達した光は反射されてシースの内側
の面Ｓ６に達し、そこで再び反射され再びシース外側の
面Ｓ７に達する。そして、その面で再び反射されて光は
シングルモードファイバー側へ向かう。このとき、図３
６（Ａ）のようにプリズム２４３の２４３Ｃ面の角度を
４５°より大きくして、シースに対する光線の入射角を
１０°より大きくしておく。そうすることでシースで3
回反射して最終的にシングルモードファイバー２４５側
へ向かう光は、はじめにシースに入射する光（外側へ向
かう光）と大きくずれ、光がプリズム２４３やファラデ
ーローテーター２４２、屈折率分布レンズ２４１などの
側面（ 図３５BのPo6の位置）で光線がけられる。この
ため、S７から2回目に反射した光がシングルモードファ
イバーに戻ることはなくなる。

【０１６５】一方、図３６（C）のようにプリズムの２
４３Ｃ面の角度が４５°に近く、シースに対する光線の
入射角が１０°より小さい場合は、シース内で3回反射
して最終的にシングルモードファイバー２４５側へ向か
う光は、はじめにシースに入射する光(外側へ向かう光)
に対してあまりずれない。このためシース内で3回反射
した光は再びプリズム２４３、ファラデーローテーター
２４２、屈折率分布レンズ２４１を通ってシングルモー
ドファイバー２４５が位置するPo7に達し、結果として
ゴーストを発生させてしまう。

【０１６６】このように図３６を見てわかるとおり、図
３６（B）のようにシースへの主光線の入射角シースへ
の主光線の入射角が１０°より大きくすることで反射光
が光学素子の側面でケラレるようにすることができ、回
反射の光がシングルモードファイバーに戻らなくするこ
とができる。

【０１６７】このように、本発明の構成をとることで光
学素子の端面での反射回数が３回以下の光がシングルモ
ードファイバーに戻らないようにすることができ、ゴー
ストがなく、かつＳ／Ｎ比が良い光断層装置の先端光学
系が得られる。

【０１６８】＜第８の実施の形態＞図３７は、本発明の
光断層診断装置の信号光側先端光学系の第８の実施例を
示したものである。図３８は、図３７を集光作用がある
屈折率分布レンズ光軸にたいする角度が分かりやすいよ
うに直線になおして書き直したものである。

【０１６９】本実施の形態の信号光側の先端部は、信号
光側のシングルモードファイバー２４５、集光作用があ
る屈折率分布レンズ２４１、ファラデーローテーター２
４２、観察方向を偏向する光学素子であるプリズム２４
３、シース２４７より構成されている。 第７実施例と
異なる点は、シングルモードファイバー２４５と屈折率
分布レンズ２４１が離れて設けられている点で、これに
よって、信号光が集光する位置を調整できるようになっ
ている。

【０１７０】以下に本発明の第２の実施例のデータを示
す。記号は実施の形態１と同様である。 「第８実施の形態のデータ」 シングルモードファイバー ＮＡ ＝ ０．１３、 θｆ ＝ ８°、 arcsin(NA/n) = ５．１° シングルモードファイバー光軸と屈折率分布レンズ光軸の偏芯量 ０ 主光線のシースの法線への入射角 ： １１．３° s R d n θs ER 備考 s1 ∞ - 1.46 - 0.005 シングルモードファイバー s2(*4) ∞ 0.4 1 8 0.005 空気 s3 ∞ 2.63 *1 8 0.5 屈折率分布レンズ s4 ∞ 0.31 2.36 8 0.5 ファラデーローテーター s5 ∞ 1.15 1.854 8 0.5 プリズム s6 ∞ 0.4 1 8 s7 *2 0.3 1.53 8 シース s8 *3 ーーー 1 8 *1 屈折率分布レンス゛ n0 = 1.592 √A = 0.597 *2 シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -0.9 *3 シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -1.2 *4 シングルモードファイバー端面 本実施の形態では、信号光側先端光学系内の各光学素子
の端面の間での反射回数が3回以下の光がシングルモー
ドファイバーに戻らないようにするため、各光学素子の
端面は入射する信号光の光束に対して垂直にならないよ
うにしている。具体的には信号側先端光学系のすべての
光学素子の端面、すなわち、シングルモードファイバー
および、屈折率分布レンズの両端、ファラデーローテー
ターの両端、プリズムの入射側、及び出射側の端面がそ
れぞれ屈折率分布レンズの光軸に対して斜めに研磨され
ている。

【０１７１】このように各光学素子の端面を屈折率分布
レンズの光軸に対して斜めにすることによって、実施の
形態７と同様に1回反射光がシングルモードファイバー
に戻らないようにすることが出来、S/N比を改善するこ
とができる。

【０１７２】また、本発明の光断層診断装置の信号光側
先端光学系は、屈折率分布レンズの光軸に対し、シング
ルモードファイバーの物体側の端面と、屈折率分布レン
ズの端面はすべて同じ向きに斜めに研磨されている。さ
らに本実施例は、各光学素子の端面は全て平面で、次の
条件１，２を満たすように構成されている。

【０１７３】 (条件１) θf ＞ arcsin(NA /n) (条件２) θs ≧ θf （ｓ＝１，
２，・・・ｍ） ただし、 NAはシングルモードファイバーの端面を垂直
に研磨した場合に空気中に射出される光のNA、 nはシ
ングルモードファイバーのコアの屈折率で、θｆはシン
グルモードファイバーの物体側の端面の法線のシングル
モードファイバーの光軸に対する角度、θsは信号光側
先端光学系の光学素子の第ｓ面目の端面の法線の前記屈
折率分布レンズの光軸に対する角度、ｍは信号側先端光
学系の境界面の数である。

【０１７４】（条件１）は、シングルモードファイバー
の物体側の端面からの反射光が参照光と合成されるとこ
ろに戻ることを防止する条件である。シングルモードフ
ァイバーの端面の角度がこの条件１を満たす場合はシン
グルモードファイバーの物体側端面で反射した光はシン
グルモードファイバーの光軸に対して大きい角度で戻る
ため、シングルモードファイバーのコアとクラッドの間
で全反射をしない。このため反射光はカップラーに達す
るまでに十分に減衰し、Ｓ／Ｎ比を悪化させることはな
くなる。一方、シングルモードファイバーの端面の角度
が条件１を満たさない場合は、シングルモードファイバ
ーと空気の境界面で反射した光はファイバーの光軸に対
して小さい角度で戻るのでシングルモードファイバー内
で全反射を繰り返し、参照光と信号光を合成するカプラ
ーまで達してしまうのでＳ／Ｎ比が悪化してしまう。

【０１７５】（条件２）は、反射回数が３回以下の反射
光がシングルモードファイバーに戻らないようにする条
件である。

【０１７６】光学素子の端面の角度が（条件２）を満た
す場合は、反射光の光線は屈折率分布レンズの光軸に対
して大きな角度をもって飛ぶようになるので側面で光線
がケラレたれり、シングルモードファイバーの有効径か
らにはずれやすくなる。光学素子の端面の角度が条件２
を満たさない場合は、反射光の光束は屈折率分布レンズ
の光軸付近にとどまりやすくなるので、シングルモード
ファイバーに反射光が戻りやすくなる。

【０１７７】図３９（Ａ）および（B）は、光がシング
ルモードファイバー(ｓ２) 、屈折率分布レンズのファ
イバー側（ｓ３）、シングルモードファイバーの端面
（ｓ２）の順で通ったときの経路の示したものである。
図３９Aは条件１，２を全て満たすもの（θｆ＝８°、
θ3＝８°）で発明の構成を取ったものの一例で、図３
９（B）は、条件１は満たしているが条件２を満たして
いないもの（θｆ＝８°、θ3＝３°）で発明の構成を
取っていないものを表したものである。

【０１７８】本実施の形態では、シングルモードファイ
バー２４５と屈折率分布レンズ２４１の間に空気層があ
るため、斜め研磨されたシングルモードファイバー２４
５から射出された光は、屈折率分布レンズ２４１のシン
グルモードファイバー側端面Ｓ３にあたって反射される
経路が存在する。

【０１７９】このとき、図３９（Ａ）のようにＳ３（屈
折率分布レンズ２４１のシングルモードファイバー側）
の斜め研磨の角度が条件２を満たしていると、Ｓ３で反
射された光は（広がっているが）、シングルモードファ
イバーから逃げるような位置〔図３９（A）のPo8の位
置〕 に反射されるため１回反射光はシングルモードフ
ァイバーに入射せず、その結果Ｓ／Ｎ比が良好な光学系
を構成することができる。

【０１８０】一方、図３９（Ｂ）のようにＳ３（屈折率
分布レンズ２４１のシングルモードファイバー側）の斜
め研磨の角度が条件２を満たしていないと、Ｓ３で反射
されて広がった光の一部は再びシングルモードファイバ
ーの方向〔図３９（B）のPo9の位置〕に戻されるため、
Ｓ３で反射された1回反射光がシングルモードファイバ
ーに入射し、Ｓ／Ｎ比を悪化させる。

【０１８１】また、図示していないが、3回反射光がシ
ングルモードファイバーに戻らないようにするには、実
施の形態７と同様な考察により各光学素子端面の斜め研
磨の向きは同じ向きにしたほうがよく、斜め研磨の角度
はできればθfより大きくしたほうが良い。

【０１８２】以上の例を見てわかるように、シングルモ
ードファイバーの物体側端面と光学素子端面の角度を条
件１、２を満たすことによって端面での反射光をシング
ルモードファイバーに戻らないようすることができる。

【０１８３】また、本実施の形態でも、実施の形態１と
同様に、屈折率分布レンズの光軸とプリズム２３４のＣ
面の法線の角度を４８．５°にすることによって、シー
スの法線に対するシースへ入射する主光線の角度を１
１．３°以上にして、シース内で３回反射した光がシン
グルモードファイバーに戻らないようにしている。

【０１８４】＜第９実施の形態＞図４０は、本発明の光
断層診断装置の信号光側先端光学系の第９の実施の形態
を示したものである。図４１は、図４０を集光作用があ
る屈折率分布レンズ光軸にたいする角度が分かりやすい
ように直線になおして書き直したものである。

【０１８５】本実施例の信号光側の先端部は、信号光側
のシングルモードファイバー２４５、集光作用がある屈
折率分布レンズ２４１、ファラデーローテーター２４
２、プリズム２４３、シース２４７より構成されてい
る。 本実施例が実施例７，８と異なる点は、屈折率分
布レンズの光軸に対してシングルモードファイバーの光
軸を偏心させている点である。

【０１８６】以下に本発明の第９の実施例のデータを示
す。記号は実施例７と同様である。 「第９実施の形態のデータ」 シングルモードファイバー ＮＡ ＝ ０．１３、 arcsin(NA/n) = ５ ．１ シングルモードファイバー光軸と屈折率分布レンズ光軸の偏芯量 −０．２４ 主光線のシースの法線への入射角 ： １１．８° s R d n θ ER 備考 s1(*4) ∞ - 1.46 - 0.005 シングルモードファイバー s2 ∞ 0.4 1 8 0.005 空気 s3 ∞ 2.63 *1 8 0.5 屈折率分布レンズ s4 ∞ 0.31 2.36 0 0.5 ファラデーローテーター s5 ∞ 1 1.854 0 0.5 プリズム s6 ∞ 0.4 1 0 s7 *2 0.3 1.53 0 シース s8 *3 ーーー 1 0 *1 屈折率分布レンズ n0 = 1.592 √A = *2 シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -0.9 *3 シリンドリカル面 Ra = ∞ 、 Rr = -1.2 *4 シングルモードファイバー端面 本実施の形態では、信号光側先端光学系内の各光学素子
の端面の間での反射回数が3回以下の光がシングルモー
ドファイバーに戻らないようにするため、各光学素子の
端面は入射する信号光の光束に対して垂直にならないよ
うにしている。

【０１８７】具体的には集光作用がある光学素子である
屈折率分布レンズの光軸に対してシングルモードファイ
バーの光軸を偏心させることによって光学素子の端面か
らの反射光がシングルモードファイバーに戻らないよう
にしたものである。

【０１８８】屈折率分布レンズの光軸とシングルモード
ファイバーの光軸をずらすと、シングルモードファイバ
ーから出た光束は図４１のように屈折率分布レンズのフ
ァイバー側では光軸からずれたところを通るようにな
る。屈折率分布レンズの光軸からずれたところに入射し
た光は屈折率分布レンズ内で曲げられる。そして、屈折
率分布レンズの物体側も含んで屈折率分布レンズより物
体側のファラデーローテーター、プリズムの端面に対し
て斜めにあたるようになり、各端面で３回以下の反射光
がシングルモードファイバーに戻ることを防止すること
が可能になる。

【０１８９】本実施の形態のように屈折率分布レンズの
光軸に対してシングルモードファイバーの光軸を偏心さ
せた場合、屈折率分布レンズの物体側の端面およびそれ
より物体側にある光学素子の端面では屈折率分布レンズ
の光軸に対して信号光の光束が斜めになるので、屈折率
分布レンズの物体側の端面およびそれより物体側にある
光学素子の端面は屈折率分布レンズの光軸に対して垂直
にしても反射光がシングルモードファイバーに戻らない
ようにすることができる。

【０１９０】また、屈折率分布レンズの光軸に対してシ
ングルモードファイバーの光軸を偏心させると、観察方
向を偏向させるプリズムを通常の９０°偏向させるもの
（直角プリズム）を使用してもシースへ入射する信号光
の光束をシースに対して斜めに入射させることができ
る。

【０１９１】本実施の形態では、屈折率分布レンズの光
軸に対してシングルモードファイバーの光軸を−０．２
４ 偏心させることで、プリズムのＣ面の法線の屈折率
分布レンズの光軸に対する角度が４５°である通常のプ
リズムを使用しても、シースへの信号光の主光線の入射
角を１１．８°にすることができた。

【０１９２】一方、屈折率分布レンズのシングルモード
ファイバー側の端面およびシングルモードファイバーと
屈折率分布レンズの間にある光学素子の端面を屈折率分
布レンズの光軸に対して垂直にすると、信号光が光学素
子の端面に対して垂直に当り、反射光がシングルモード
ファイバーに戻ってしまう場合がある。この事態を回避
するには、各光学素子の端面の角度を以下の条件１、３
を満たすように設定するとよい。

【０１９３】 （条件１) θ_ｆ ＞ arcsin(NA /n) （条件３） θg ≧ θf ただし、 NAはシングルモードファイバーの端面を垂直
に研磨した場合に空気中に射出される光のNA、nはシン
グルモードファイバーのコアの屈折率で、θｆはシング
ルモードファイバーの光軸に対するシングルモードファ
イバーの物体側の端面の法線の角度 θgは、屈折率分布レンズの光軸に対する屈折率分布レ
ンズのシングルモードファイバー側の端面の法線及びシ
ングルモードファイバーと屈折率分布レンズの間にある
すべての光学素子の端面の法線の角度である。

【０１９４】（条件１）は、実施の形態２のところと同
様で、シングルモードファイバーの物体側端面からの反
射光が参照光と合成されるところまで戻らないようにす
る条件である。

【０１９５】（条件３）は、屈折率分布レンズのシング
ルモードファイバー側端面とその面よりシングルモード
側にある光学素子からの反射光がシングルモードファイ
バーからずれるようにするための条件である。

【０１９６】このとき屈折率分布レンズの配置する位置
は本実施の形態のように、シングルモードファイバーに
空気層を挟んで隣接させるか、シングルモードファイバ
ーに直接接着するのが良い。このような配置にすること
によってシングルモードファイバーと屈折率分布レンズ
のシングルモードファイバー側以外は端面を斜め研磨に
する必要がなくなり加工性が良くなる。

【０１９７】以上のように、ＯＣＴの信号光側先端光学
系を実施の形態７から９のように構成することによっ
て、ゴーストの発生がなく、Ｓ／Ｎ比が良いＯＣＴ画像
をえることができる。

【０１９８】＜第１０実施の形態＞図４２から４３
（Ｂ）に第１０実施の形態を示す。図４２、４３（Ａ）
に光走査プローブ先端部の構成を示す。光学シース端部
302は柔軟性のあるテフロンチューブ320およびその先端
開口を閉塞する先端キャップ305により構成され、テフ
ロンチューブ320および先端キャップ305は接着により接
合されている。このテフロンチューブ320は少なくとも
その先端側が光透過性である。レンズユニット303は先
端側より、プリズム308、ファラデーローテーター309、
GRINレンズ311の順にそれぞれ接着によって接合して構
成される。このプリズム308から出射される観察ビーム3
17は、テフロンチューブ320円筒面の垂線に対しプロー
ブ先端側に出射角θなる角度を持つようにプリズム308
が設計されている。角度θは12〜13度程度に設定され
る。シングルモードファイバ１の終端部はフェルール31
5と接着剤316で固定される。フェルール315は後端側の
外周面を削り細径にした段削りになっている。

【０１９９】レンズユニット303およびフェルール315は
中空のハウジング312内で接着により連結固定され、シ
ングルモードファイバ301の先端側端面とGRINレンズ311
の後端側端面が接着により接続される。また、フレキシ
ブルシャフト304の先端部はハウジング312挿入されると
同時に、その内腔にフェルール315の段削り部321および
シングルモードファイバ301を挿入させながら、接着に
より連結固定される。

【０２００】図43（A）に示すようにハウジング312先端
側には、レンズユニット303を両側で挟むような形態で
保護枠310を設ける。また、ハウジング312先端側には丸
み付きキャップ306が接着により接合される。この丸み
付きキャップ306には観察ビーム317が透過できるように
開口部307が設けられている。

【０２０１】GRINレンズ311の両端面には斜め研磨が施
され、その両端面は互いに平行である。フェルール315
の端面にも、GRINレンズ311と同じ角度の斜め研磨が施
されている。よって、プリズム308とファラデーローテ
ーター309の接合面、ファラデーローテーター309とGRIN
レンズ311の接合面およびGRINレンズ311とフェルール31
5の接合面はそれぞれ平行であり、接合面の垂線は光軸O
に対して所定の角度を持っている。その角度は6度程度
に設定される。

【０２０２】GRINレンズ311後端側端面の鋭角側の頂点
およびフェルール315端面の鈍角側の頂点にはそれぞれ
マーキング313を施す。また、ハウジング312にはGRINレ
ンズ311とフェルール315接合部付近に確認穴314を設け
る。

【０２０３】次に第１０実施例の作用を説明する。シン
グルモードファイバ301に導光され、フェルール315端面
から出射された光はGRINレンズ311に入射し、ファラデ
ーローテーター309を透過し、プリズム308により方向を
変更されシース20を透過する観察ビーム317となり焦点3
18に集光する。GRINレンズ311の長手方向の長さを変え
ることにより焦点位置319を変更することができる。

【０２０４】プリズム308、ファラデーロテーター309、
GRINレンズ311、フェルール315の各接合面がそれぞれ光
軸Oと垂直な方向に対して所定の角度を持っているた
め、各接着面で生ずる光の反射光及び多重反射光の光軸
は光軸Oとずれ、シングルモードファイバ301に戻らな
い。

【０２０５】観察ビーム317はテフロンチューブ320円筒
面の垂線に対し出射角θなる角度を持つため、テフロン
チューブ320の内面、外面で生ずる光の反射光及び多重
反射光は、シングルモードファイバ301には戻らない。
また生体組織の観察時はプローブ後端側よりも先端側が
生体組織に近づくような形態で観察されることが多い。
よって、観察ビーム317の出射角θを先端側に向けてあ
ることで、観察ビーム317が生体組織により垂直に近く
入射するようにすることができ、より正確なOCT像を得
ることができるという利点がある。

【０２０６】図43（B）に示すように、GRINレンズ311と
フェルール315の接合面の接着時に確認穴314よりマーキ
ング313を確認しその位相を一致させるように接合すれ
ば、ハウジング312の中でGRINレンズ311とフェルール31
5の斜め研磨面の位相を一致させることができる。同時
に接着時に余分となってはみ出た接着材を確認穴314か
ら逃がすことができる。

【０２０７】また、このようにしてレンズユニット303
はハウジング312を介してフェルール315と一体に接合さ
れるため、光軸Oを容易かつ確実に一致させることがで
きる。

【０２０８】図43（A）に示すようにハウジング312に設
けた保護枠310がレンズユニット303を保護するため、ハ
ウジング312に丸み付きキャップ306を接着する際などの
組立て時に、レンズユニット303を損傷する危険性を低
減することができる。また同時に保護枠310によりハウ
ジング312に対する丸み付きキャップ306の接着しろを大
きく確保することができる。

【０２０９】第１０実施の形態によれば、光学素子での
反射光が光ファイバに戻らないため、システムのS/N比
を向上される。また、正しい位置・位相関係で組み立て
が可能であり、光学設計どおりの光学性能を保証でき
る。さらに、組立て性、生産性を向上させる。

【０２１０】＜第１１実施の形態＞本発明の第１１実施
の形態を図44〜45（Ｂ）に示す。図44に各光学素子を斜
めに接合した光走査プローブの別の実施例を、図45
（A）, 45（B）に図44に示されるA-A断面、B-B断面をそ
れぞれ示す。

【０２１１】図44の構成では図42の構成と基本的には同
じ構成であるが、以下に述べる点において異なってい
る。まず、プリズム308の替わりに丸み付きキャップ306
に接着されたミラー323を設けており、ミラー323から出
射される観察ビーム317のテフロンチューブ円筒面の垂
線に対する出射角θが後端側を向いている。次に、GRIN
レンズ311斜め研磨面の両端面の垂線は光軸Oとある角度
を持っているが、それぞれ異なる角度で研磨されてい
る。よって、ファラデーローテーター309、フェルール3
15との間の接合面が異なる角度を持つ。また、マーキン
グ313及び確認穴314設ける替わりに、GRINレンズ311後
端側斜め研磨面の鈍角側頂点の円筒面に図45（A）に示
すようなDカット324を、フェルール315先端側斜め研磨
面の鋭角側頂点の円筒面に図45（B）に示すようなDカッ
ト324をそれぞれ設け、ハウジング312内腔のそれぞれ対
応した位置にもDカット324を設ける。

【０２１２】次に第１１実施の形態の作用を示す。第1
０実施の形態と基本的に同様であるが、以下の点が異な
る。

【０２１３】図45の構成のように各光学素子の端面の研
磨角度が異なっていても、各接合面の垂線は光軸Oに対
してある角度をもっているため、第10の実施形態と同
様、各接合面で生ずる光の反射光および多重反射光はシ
ングルモードファイバー30１には直接戻らない作用は変
わらない。

【０２１４】丸み付きキャップ306をハウジング312に接
着する際、挿入する間隔331を変えることにより焦点位
置319を変化させることができる。観察ビーム317の出射
角θは後端側に向けてあるが、テフロンチューブ320の
内面、外面で生ずる光の反射光及び多重反射光はシング
ルモードファイバに301戻らない作用は同じである。

【０２１５】ハウジング324内でGRINレンズ311とフェル
ール315の端面同士を接着する際、斜めに研磨された各
接着面の位相は挿入時にDカット324により整合されるた
め、面同士は各素子をDカット324に合わせて挿入するの
みで確実に接合される。

【０２１６】第１１実施の形態によれば、第1０の実施
例と同様の効果に加え、組立て時にピント位置の調整が
可能となる。さらに、第1の実施形態に比べ斜め研磨面
の位相合わせが簡単になり、組立て性が向上する。

【０２１７】＜第１２実施の形態＞図46（A）〜図48
（B）に基づいて本発明の第１２実施の形態を説明す
る。図46（B）に光走査プローブ先端部側面の模式図
を、図46（A）に光走査プローブを先端側から見た模式
図を示す。

【０２１８】光走査プローブの先端部は、テフロンチュ
ーブ320の内部に後端側からシングルモードファイバ30
1、GRINレンズ311、プリズム308を接合して構成され
る。プリズム308の光出射面はプローブ周方向が曲面と
なるような円筒状凸面332を施した円筒レンズ部334を設
ける。

【０２１９】図47（A）,（B）の構成は、円筒状凸面332
の曲率を強くしたこと以外は図46（A）,（B）の構成と
同じである。図48（A）,（B）の構成は、円筒状凸面332
をプローブ長手方向に施したこと以外は図46（A）,
（B）の構成と同じである。図46（A）〜図48（B）の円
筒レンズ部334は、プリズム308を研磨して設けても、プ
リズムに円筒状凸レンズを接着することによって設けて
も良い。

【０２２０】次に第１２実施の形態の作用を説明する。
最初に、図46（A）,（B）の構成での作用を説明する。
シングルモードファイバ301に導光された光はGRINレン
ズ311に入射しプリズム308によって光路を変更されて、
テフロンチューブ320を透過する観察ビーム317となる。

【０２２１】ここで説明上、テフロンチューブ320円筒
面の周方向をX軸、テフロンチューブ320長軸方向をY軸
と定義する。テフロンチューブ320の曲面は観察ビーム3
17のX軸方向に対し凹レンズ効果をもっているが、円筒
状凸面332がその効果を打ち消すように設計すれば、観
察ビーム317のX軸焦点位置319aとY軸焦点位置319bは一
致させることができる。

【０２２２】図47（A）,（B） の構成では、図46（A）,
（B）の構成に比べ円筒状凸面の曲率をさらに強めてあ
るため、テフロンチューブ320の凹レンズ効果よりも円
筒状凸面332の凸レンズ効果のパワーが上回り、観察ビ
ーム317のX軸焦点位置319bよりもY軸焦点位置319aを積
極的に短くすることができる。

【０２２３】図48（A）,（B）の構成では、X軸焦点位置
319aがテフロンチューブ320曲面の凹レンズ効果により
遠ざけられ、Y軸焦点位置319bは円筒状凸面332により近
づけられるため、319aと319bの距離をさらに積極的に離
すことができる。

【０２２４】１２実施の形態によれば、X軸焦点位置とY
軸焦点位置を一致させることにより、観察ビームのエネ
ルギー密度を1点に集中させ、S/N比を向上させることが
できる。また逆に、X軸焦点位置とY軸焦点位置を離すこ
とにより観察ビームのエネルギー密度を分散させ、観察
深度を向上させることができる。

【０２２５】＜第１３実施の形態＞図49（A）〜図50
（B）に基づいて本発明の第１３実施例を説明する。図4
9（A）,（B）の構成では、GRINレンズ311の替わりに凸
レンズ325を設けたこと、プリズム308の円筒状凸面332
をなくし、凸レンズ325とシングルモードファイバ301間
に円筒状凹レンズ326を設けたこと以外は第１２実施例
と同様である。円筒状凹レンズ326は図49（B）のよう
に、観察ビーム317に対してY軸方向に凹レンズ効果を持
たせるように配置する。

【０２２６】図50（A）,（B）の構成では、円筒状凹レ
ンズ326をプリズム308と凸レンズ325の間に配置し、観
察ビーム317のX軸方向に対し凹レンズ効果を持たせるよ
うな向きに配置したこと以外は図49（A）,（B）の構成
と同じである。

【０２２７】次に第１３実施例の作用を説明する。図49
（A）,（B）の構成では、円筒状凹レンズ326が観察ビー
ム317のY軸方向に対し凹レンズ効果を持ち、テフロンチ
ューブ320がX軸方向に対して凹レンズ効果を持つので、
両者の凹レンズ効果のパワーを一致させるように円筒状
凹面333の曲率を設計すれば、X軸焦点位置319aとY軸焦
点位置319bを一致させることができる。さらに円筒状凹
面333の曲率を大きくすれば、テフロンチューブ320の凹
レンズ効果よりも円筒状凹レンズ326の凹レンズ効果の
パワーが上回り、X軸焦点位置319aよりもY軸焦点位置31
9bを積極的に遠ざけることができる。

【０２２８】図50の構成では、円筒状凹レンズ326およ
びテフロンチューブ320の両方が観察ビーム317のX軸方
向に対し凹レンズ効果もつため、Y軸焦点位置319bより
もX軸319aを積極的に遠ざけることができる。

【０２２９】第12 の実施の形態と同様の効果に加え、G
RINレンズを用いないため硬質長が短縮できる。

【０２３０】＜第１４実施の形態＞図51A〜52Bに基づい
て本発明の第14実施の形態を説明する。プリズム308の
円筒状凸面332をなくし、GRINレンズ311の替わりに断面
が楕円形になるように圧延加工した楕円GRINレンズ327
を配置したこと以外は第12実施例と同様の構成である。

【０２３１】図51（A）に示すように楕円GRINレンズ327
断面の長軸が観察ビーム317と同じ方向を向くように配
置し、図52Aに示すように楕円GRINレンズ327断面の短軸
が観察ビーム317と同じ方向を向くように配置する。

【０２３２】第１４実施の形態によれば、第１２実施の
形態におけるプリズムに施した円筒状凸面332の作用
と、本実施の形態における楕円GRINレンズ327に入射す
る光の楕円長軸、短軸方向で結像点が異なることを同じ
作用と置き換え、第12実施の形態と同様の作用を得る。

【０２３３】第12の実施の形態と同様の効果に加え、円
筒レンズ効果を設けるためにGRINレンズの圧延加工を用
いるため、光学部品の研磨を必要としない。よって、工
数・コストの削減が期待できる。

【０２３４】＜第１５実施の形態＞図53（A）〜図53
（B）に基づいて本発明の第15の実施形態を説明する。
プリズム308の替わりに丸み付きキャップ306に挿入され
た円筒状凸ミラー328を設けたこと以外は、第12の実施
の形態と同様である。

【０２３５】図53（A）、図54（A）はプローブを先端側
から見た図であり、テフロンチューブ320の断面および
円筒状凸ミラー328を挿入させた丸み付きキャップ306の
先端が見える。

【０２３６】図53（A）,（B）の構成では、円筒状凸ミ
ラー328は観察ビーム317のY軸方向に対し凹レンズ効果
を持つような向きに配置され、図13の構成では円筒状凸
ミラー328は観察ビーム317のX軸方向に対して凹レンズ
効果を持つように配置されている。

【０２３７】第15実施の形態の作用を説明する。第13実
施の実施の形態の円筒状凹レンズ332が、本実施の形態
における円筒状凸ミラー328が持つ凹レンズ効果と同じ
作用をし、第13の実施の形態と同様の作用を得る。ま
た、丸み付きキャップ306の挿入間隔により、319a、319
bを同じ距離で変化させることができる。

【０２３８】第15実施の形態によれば、第133の実施形
態と同様の効果に加え、組立て時に全体的なピント位置
を調整することができる。

【０２３９】＜第16実施の形態＞図55（A）、図56（A）
に基づいて、第16実施例を説明する。図55（A）, 55
（B）の構成では、プリズム308出射面の円筒状凸面332
の替わりに屈折率分布板329を接合したこと以外は第12
実施の形態と同様の構成である。

【０２４０】屈折率分布板329には接合面に対して1次元
的に屈折率を変化させてあり、中心から外側へ向かうに
したがって屈折率が低くなるようにしてある。これはGR
INレンズを切り出すことなどにより作成可能である。図
56（A）,56（B）の構成は屈折率分布板329をプリズム30
8とGRINレンズ311の間に接合したこと以外は図55（A）,
55（B）と同じである。

【０２４１】図55の構成では、屈折率分布板329の屈折
率分布方向330が図55（A）のように先端側から見えるよ
うに配置し、図56の構成では、屈折率分布板329の屈折
率分布方向330が図55（B）のような側面から見えるよう
に、屈折率分布板329を配置する。

【０２４２】第１６実施の形態の作用を説明する。第12
の実施形態における、プリズム8の円筒状凸面32が、屈
折率分布板29と同じ作用を持ち、第12の実施形態と同
様。

【０２４３】第16実施の形態によれば、第12の実施形態
と同様の効果に加え、従来実施の形態の光学系に屈折率
分布板を加えるのみで凸レンズ効果が付与できるので、
従来部品・光学設計ががそのまま流用でき、工数・コス
トの削減ができる。

【０２４４】上記発明は、多数の実施の形態で説明され
ているが、この発明の範囲は実施の形態ではなく特許請
求の範囲で規定される。

【０２４５】［付記］本発明は、体腔内で光プローブが
湾曲しても、プローブ内のファイバの複屈折変化による
干渉強度の変化を補償される光イメージング装置を提供
することにある。

【０２４６】また、光プローブの先端部に設置可能な小
型の複屈折補償手段を提供することである。さらに湾曲
状態で回転した場合に発生する、１回転ごとに生じるフ
ァイバの複屈折性変化による干渉強度の変化を補償する
装置の提供である。更に、Faraday Rotatorの複屈折補
償手段を効果的に働かせる装置の提供である。更に、光
プローブの先端光学部材を小型に構成できる装置の提供
である。

【０２４７】さらに、本発明は、走査方向が伝搬時間変
化手段の揺動ミラーの揺動の向きによって交互に変化し
ても、同一方向に走査した状態に補正した干渉信号を得
られる光イメージング装置を提供することである。更に
また、ガルバノメータミラーや特にレゾナンススキャナ
ミラーなどの高速走査ミラーを用いた場合、温度特性や
動特性のヒステリシスなどのために、往復の走査に僅か
なヒステリシスやずれが生じた場合にも、補正した干渉
信号にずれが生じるのを防止する光イメージング装置の
提供である。また、上記補正を自動的に行う装置の提供
である。

【０２４８】更に、本発明は干渉位置の走査が、時間に
対し非線形な場合にも、干渉信号を線形な関係で取得す
る光イメージング装置の提供である。

【０２４９】更に、本発明は、干渉位置の走査速度の変
化に起因する干渉信号のドップラー周波数の変化があっ
ても、復調器において高いＳ／Ｎ比を有する光ヘテロダ
イン検波が行える。光イメージング装置の提供である。

【０２５０】更に、本発明は偏光面を自動的に調整する
光イメージング装置の提供である。

【０２５１】更に、本発明は外乱に走査範囲や走査速度
が乱されにくい干渉位置走査手段の提供である。

【０２５２】更に、本発明は高速で線形に近い走査が行
える、干渉位置走査手段の提供である。

【０２５３】更に、本発明的は表示画面上の長さを屈折
率の違いによらず正しく測定できる光イメージング装置
の提供である。

【０２５４】更に、本発明はシース内面または外面の反
射を減衰させる手段の提供である。

【０２５５】更に、本発明はシース内側に生じた内部の
光学素子の回転により生じた傷を防止し、シースの信号
光が透過する部分の光学的特性を高く保つ手段の提供で
ある。

【０２５６】更に、本発明は、ゴーストの発生がなく、
Ｓ／Ｎ比が良好で観察の能力に優れたＯＣＴの信号光側
先端光学系を提供である。

【０２５７】更に、本発明は、Ｓ／Ｎ比を向上させた光
走査プローブの提供である。

【０２５８】更に、本発明は、観察深度を向上させた光
走査プローブの提供である。

【０２５９】更に、本発明は組立および製造性の良い光
走査プローブの提供である。

【０２６０】本発明によって、光プローブ内のシングル
モードの出射端から被検体までの光路の間に複屈折補償
手段を設けることで、プローブ内のファイバの複屈折変
化による干渉強度の変化を補償される。また、Faraday
Rotatorを磁性を有する磁性ガーネット結晶を用いるこ
とで光プローブの先端部に小型の複屈折補償手段を設け
ることができる。また、Faraday Rotatorにほぼ平行の
光線を入射することで、Faraday Rotatorを通る光線の
ほとんどが正確に４５°の偏光面の旋回を起こすことに
なり、複屈折補償の効率が高くなる。

【０２６１】更に、本発明によって、基準位置検出手段
に基づいて揺動の特定の一方向の揺動に対応する干渉強
度信号を保存する第１の記憶手段と、上記方向と逆方向
の揺動に対応する干渉信号を保存する第２の記憶手段を
有し、第１の記憶手段および第２の記憶手段の記憶内容
を逆方向の順番に読み出すことによって同一方向に走査
した干渉信号を得る。更に、第１の記憶手段と第２の記
憶手段を異なった遅延を設けて読み出し、その遅延を制
御することで往復の走査で生じたヒステリシスやずれを
補正する。更に、干渉信号中の基準信号を検出し、それ
ぞれの基準信号が一致するように遅延設定手段を調整す
ることで、往復の走査で生じたヒステリシスやずれを自
動補正する。

【０２６２】更に、本発明によって、干渉強度信号を時
系列で保存する記憶手段と干渉位置に対応する記憶手段
中の位置を算出する算出手段と、算出手段を用いて、記
憶手段中の位置を算出し、その記憶内容を読み出すこと
で、干渉位置に対応した干渉信号を得る。

【０２６３】更に、本発明によって、干渉位置の走査に
より生じる干渉信号のドップラー周波数を算出する算出
手段と、算出されたドップラー周波数に対応して復調器
の周波数特性を変化させることで、高いＳ／Ｎ比を得ら
れるように復調器を常にセットすることができる。

【０２６４】更に、本発明によって、光プローブ挿入部
端部近傍に設けられた基準反射手段と、基準反射手段か
らの反射光を前記干渉手段により得られた干渉信号強度
より得、それが最大値になるように偏波調整手段を設定
することで、自動でプローブ毎の偏波面調整が行える。

【０２６５】更に、本発明によって、前記伝搬手段変化
手段が分光手段と結像手段と反射ミラーを有し、反射ミ
ラーがポリゴンミラーで構成され、ポリゴンミラーの回
転により干渉位置の走査を行う。ポリゴンミラーでの走
査は時系列に対し線形に近く、回転速度を安定化するの
は容易なため、走査範囲、走査速度を安定化するのが容
易である。

【０２６６】更に、本発明によって、媒質中の光路長を
示すスケールと、組織中の光路長、あるいは媒質に対応
する部分では媒質中の光路長を示し、組織に対応する部
分では組織中の光路長を示す２つ以上のスケールが設け
られた光イメージング装置が構成される。

【０２６７】更に、光の出射部および入射部に設けられ
た光学窓が、ガラスや溶融シリカのような硬質の高光透
過部材であり、屈折率の不連続による内部反射や散乱が
ないように製造・研磨され、内外部の光学表面を提供す
るものが示される。

【０２６８】更に、本発明によって、信号光側の先端光
学系内の光学素子の端面で多重反射する光のうち、反射
回数が３回以下の光がシングルモードファイバーにもど
らないようにすることによって、ゴーストの発生がな
く、Ｓ／Ｎ比が良好で観察の能力に優れたＯＣＴの信号
光側先端光学系を提供される。

【０２６９】更に、本発明によって、光走査プローブか
ら出射される観察ビームにおいて、シース円筒面周方向
の焦点位置と、シース長手方向の焦点位置を一致させ、
焦点が1点に集中することにより、S/N比をの向上をおこ
なう光走査プローブが提供される。

【０２７０】更に、本発明によって、また、シース円筒
面周方向の焦点位置とシース長手方向の焦点位置を積極
的に離し、観察ビームのビームスポット径を観察ビーム
長軸方向に対し長い距離にわたって略均一に近づけるこ
とにより、観察深度を深くした光走査プローブが提供さ
れる。

【０２７１】［付記項］ １．被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部と、低干
渉性光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検体に
前記低干渉性光を出射すると共に、前記被検体から反射
された反射光を検出するための、シングルモードファイ
バからなる導光手段と、前記ファイバよりの出射光を前
記被検体に集光し、前記被検体からの反射光を検出する
ため、前記挿入部の先端側に設けられた少なくとも１つ
以上のレンズと、前記シングルモードファイバと被検体
の間に設けられた複屈折補償手段と、前記シングルモー
ドファイバから出射した前記低干渉光を走査出射する走
査出射手段と、前記シングルモードファイバで検出した
反射光と前記光源から生成した基準光とを干渉させる干
渉手段を有し、得られた干渉成分の信号を得ることを特
徴とする光プローブ。

【０２７２】２．複屈折率補償手段が磁性ガーネット単
結晶を有するFaraday Rotatorであることを特徴とす
る、付記項１に記載の光イメージング装置。

【０２７３】３．前記Faraday Rotatorが偏波面を４５
度回転させることを特徴とする付記項１に記載の光イメ
ージング装置。

【０２７４】４．走査出射手段が出射光の光路を変更す
る出射光変更手段と、前記シングルモードファイバ、少
なくとも一つのレンズ、出射光変更手段を一体的に回転
する回転走査手段と、回転するシングルモードファイバ
と干渉手段を接続する光ロータリジョイントを有するこ
とを特徴とする、付記項１に記載の光イメージング装
置。

【０２７５】５．出射光変更手段がプリズムを用いたミ
ラーであることを特徴とする付記項４に記載の光イメー
ジング装置。

【０２７６】６．前記レンズの少なくとも一つが屈折率
分布型（GRIN）レンズであることを特徴とする付記項１
に記載の光イメージング装置。

【０２７７】７．前記Faraday Rotatorが前記GRINレン
ズと前記プリズムの間に設けられていることを特徴とす
る付記項６に記載の光イメージング装置。

【０２７８】８．前記Faraday Rotatorが前記GRINレン
ズと前記プリズムが接着によって一体的に構成されてい
ることを特徴とする付記項７に記載の光イメージング装
置。

【０２７９】９．被検体に低干渉性光を照射し、被検体
において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築す
る光イメージング装置であって、低干渉性光を被検体に
照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手段
と、光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた低
干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉位
置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲に
対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、干
渉光強度を干渉信号として検出する光検出器と、前記伝
搬手段変化手段が光学素子の揺動位置に対応して干渉位
置を変化し、光学素子が繰り返し揺動することにより干
渉位置を連続的に変化させるもので、光学素子の基準位
置検出手段と、基準位置検出手段に基づいて揺動の特定
の一方向の揺動に対応する干渉強度信号を保存する第１
の記憶手段と、上記方向と逆方向の揺動に対応する干渉
信号を保存する第２の記憶手段を有し、第１の記憶手段
および第２の記憶手段の記憶内容を逆方向の順番に読み
出すことによって、同一方向に走査した干渉信号を得る
ことを特徴とする光イメージング装置。

【０２８０】１０．前記揺動する光学素子がミラーを含
むことを特徴とする付記項９に記載の光イメージング装
置。

【０２８１】１１．前記ミラーがガルバノメータミラ
ー、レゾナントスキャンミラー、またはレトロリフレク
トミラーであることを特徴とする付記項１０に記載の光
イメージング装置。

【０２８２】１２．前記基準位置検出手段が揺動手段の
駆動信号を含むことを特徴とする付記項９に記載の光イ
メージング装置。

【０２８３】１３．前記第１の記憶手段と前記第２の記
憶手段が、干渉信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を記
憶するラインメモリであることを特徴とする付記項９に
記載の光イメージング装置。

【０２８４】１４．前記第１の記憶手段と前記第２の記
憶手段を異なった遅延を設けて読み出し、その遅延を設
定するための遅延設定手段を設けることを特徴とする付
記項９に記載の光イメージング装置。

【０２８５】１５．遅延設定をおこなう手動入力手段を
設けることを特徴とする付記項１４に記載の光イメージ
ング装置。

【０２８６】１６．前記第１の記憶手段と前記第２の記
憶手段それぞれに記憶された干渉信号中の基準信号を検
出し、それぞれの基準信号が一致するように前記遅延設
定手段を調整する位相調整手段を設けることを特徴とす
る付記項１４に記載の光イメージング装置。

【０２８７】１７．前記第１の記憶手段と前記第２の記
憶手段それぞれから読み出した干渉信号を２次元画像中
の隣接する線上に濃淡で表示することを特徴とする付記
項９に記載の光イメージング装置。

【０２８８】１８．前記第１の記憶手段と前記第２の記
憶手段が、往復の揺動に対応する干渉強度信号を記憶す
る単一の記憶手段より構成され、単一の記憶手段の最初
および最後から干渉強度信号を読み出すことによって同
一方向に走査した干渉信号を得ることを特徴とする付記
項９に記載の光イメージング装置。

【０２８９】１９．前記単一の記憶手段の最初からの読
み出しと、最後からの読み出しに異なった遅延を設けて
読み出し、その遅延を設定するための遅延設定手段を設
けることを特徴とする付記項１８に記載の光イメージン
グ装置。

【０２９０】２０．前記単一の記憶手段の最初からの読
み出しと、最後からの読み出しに異なった遅延を設けて
読み出し、その遅延を設定するための遅延設定手段を設
けることを特徴とする付記項１８に記載の光イメージン
グ装置。

【０２９１】２１．前記単一の記憶手段の最初からの読
み出しと、最後からの読み出しされた干渉強度信号デー
タセットを２次元画像中の隣接する線上に濃淡で表示す
ることを特徴とする付記項１８に記載の光イメージング
装置。

【０２９２】２２．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置であって、低干渉性光を被検体
に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手
段と、光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた
低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉
位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲
に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器と、前記
伝搬手段変化手段が光学素子の移動位置に対応して干渉
位置を変化し、光学素子が連続的に移動することにより
干渉位置を連続的に変化させるもので、干渉位置の位置
検出手段と、干渉強度信号を時系列で保存する記憶手段
と干渉位置に対応する記憶手段中の位置を算出する算出
手段と、算出手段を用いて、記憶手段中の位置を算出
し、その記憶内容を読み出すことで、干渉位置に対応し
た干渉信号を得ることを特徴とする光イメージング装
置。

【０２９３】２３．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置であって、低干渉性光を被検体
に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手
段と、光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた
低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉
位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲
に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
干渉光強度を干渉信号として検出する光検出器と、干渉
位置の走査により生じる干渉信号のドップラー周波数を
算出する算出手段と、光検出器からの信号を復調する復
調器と、算出されたドップラー周波数に対応して復調器
の周波数特性を変化させる周波数特性設定手段を有する
ことを特徴とする。

【０２９４】２４．前記伝搬時間変化手段が、時間に対
し非線形に干渉位置を変化させることを特徴とする付記
項２３に記載の光イメージング装置。

【０２９５】２５．前記伝搬時間変化手段がガルバノメ
ータミラーを有することを特徴とする付記項２３に記載
の光イメージング装置。

【０２９６】２６．前記伝搬時間変化手段がレゾナンス
スキャナミラーを有することを特徴とする付記項２３に
記載の光イメージング装置。

【０２９７】２７．走査範囲の長さに対応し、干渉位置
の移動速度とドップラー周波数を設定する手段を有する
ことを特徴とする付記項２３に記載の光イメージング装
置。

【０２９８】２８．前記復調器がドップラー周波数の近
傍の周波数帯を通過させるバンドパスフィルタを有する
ことを特徴とする付記項２３に記載の光イメージング装
置。

【０２９９】２９．前記バンドパスフィルタの高域およ
び低域のカットオフ周波数を、伝搬時間変化手段の非線
形性に対応して変化させる周波数特性設定手段を有する
ことを特徴とする付記項２８に記載の光イメージング装
置。

【０３００】３０．前記復調器がコヒーレント復調器を
有する追従復調器であり、追従復調器が参照アームの伝
搬時間変化に応じて変化するドップラーシフト周波数の
算出手段により得られた参照周波数を用いることを特徴
とする付記項２３に記載の光イメージング装置。

【０３０１】３１．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置であって、被検体内に挿通可能
な柔軟な細長の挿入部を有し、挿入部の先端側端面から
前記被検体に前記低干渉性光を出射すると共に、前記被
検体から反射された反射光を検出するための、シングル
モードファイバからなる導光手段を有する光プローブと
光プローブと接続し、被検体から戻ってきた低干渉性光
と基準光とを干渉させる干渉手段と、光プローブと干渉
手段との光路の間に設けられた光プローブ着脱手段と、
干渉手段と接続し、前記干渉位置を光軸に対し軸方向に
走査するため、その走査範囲に対応した伝搬時間を変化
させる伝搬時間変化手段と、干渉手段から光プローブお
よび干渉手段から伝搬時間変化手段を構成するすべての
光路中の少なくとも一箇所に設けられた偏波調整手段
と、光プローブ挿入部端部近傍に設けられた基準反射手
段と、基準反射手段からの反射光を前記干渉手段により
得られた干渉信号強度より得、それが最大値になるよう
に偏波調整手段を設定する偏波最適化手段を有すること
を特徴とする光イメージング装置。

【０３０２】３２．出射光の光路を変更する出射光変更
手段と、前記シングルモードファイバ、レンズ、出射光
変更手段を一体的に回転する回転走査手段と、回転する
シングルモードファイバと干渉手段を接続する光ロータ
リジョイントを有する走査出射手段を有することを特徴
とする付記項３１に記載の光イメージング装置。

【０３０３】３３．出射光の光路を変更する出射光変更
手段と、前記シングルモードファイバ、レンズ、出射光
変更手段を一体的に直線的に走査するリニア走査手段を
有する走査出射手段を有することを特徴とする請求項３
１に記載の光イメージング装置。

【０３０４】３４．前記偏波調整手段が、少なくとも一
つの光ファイバループを有することを特徴とする付記項
３１に記載の光イメージング装置。

【０３０５】３５．前記偏波調整手段が、少なくとも一
つのλ/２波長板およびλ/4波長板を有することを特徴
とする付記項３１に記載の光イメージング装置。

【０３０６】３６．前記基準反射手段が、液体の散乱体
であることを特徴とする付記項３１に記載の光イメージ
ング装置。

【０３０７】３７．前記基準反射手段が、固体の反射ま
たは散乱体であることを特徴とする付記項３１に記載の
光イメージング装置。

【０３０８】３８．前記基準反射手段が、積分球である
ことを特徴とする付記項３１に記載の光イメージング装
置。

【０３０９】３９．前記基準反射手段が、シングルモー
ドファイバから挿入部先端側端面に至る光路中に設けら
れている光学素子の一部であることを特徴とする付記項
３１に記載の光イメージング装置。

【０３１０】４０．前記光学素子が、レンズ、プリズ
ム、Faraday Rotator、光学シースの表面であることを
特徴とする付記項３９に記載の光イメージング装置。

【０３１１】４１．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置であって、低干渉性光を被検体
に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手
段と、光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた
低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉
位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲
に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
前記伝搬手段変化手段が分光手段と結像手段と反射ミラ
ーを有し、反射ミラーがポリゴンミラーで構成され、ポ
リゴンミラーの回転により干渉位置の走査を行うことを
特徴とする。

【０３１２】４２.前記分光手段がグレーティングであ
り、前記結像手段がレンズであり、レンズからレンズの
焦点距離分の距離近傍に前記ポリゴンミラーの反射面が
設けられていることを特徴とする付記項４１に記載の光
イメージング装置。

【０３１３】４３．前記伝搬時間変化手段の光軸から一
定距離離れた位置に前記ポリゴンミラーの回転中心が設
けられていることを特徴とする付記項４１に記載の光イ
メージング装置。

【０３１４】４４．前記ポリゴンミラーに回転基準位置
検出手段が設けられていることを特徴とする付記項４１
に記載の光イメージング装置。

【０３１５】４５．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置であって、低干渉性光を被検体
に照射し、被検体よりの反射光を受光する光照射受光手
段と、光照射受光手段と接続し、被検体から戻ってきた
低干渉性光と基準光とを干渉させるとともに、前記干渉
位置を光軸に対し軸方向に走査するため、その走査範囲
に対応した伝搬時間を変化させる伝搬時間変化手段と、
前記伝搬手段変化手段が分光手段と結像手段と反射ミラ
ーを有し、反射ミラーを含むレゾナントスキャナと、レ
ゾナントスキャナの共振周波数の２次以上の高次周波数
の駆動信号を生成するレゾナントスキャナドライバを有
することを特徴とする。

【０３１６】４６．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置の表示手段であって、媒質中の
光路長を示すスケールと、組織中の光路長を示すスケー
ルの少なくとも２つのスケールを有することを特徴とす
る光イメージング装置。

【０３１７】４７．前記スケールは屈折率ｎ≒１の光路
長と、ｎ＝１．３〜１．５の光路長を示すことを特徴と
する付記項４６に記載の光イメージング装置。

【０３１８】４８．媒質に対応する画像上の位置に前記
媒質中の光路長を示すスケールを有し、組織に対応する
画像上の位置に組織中の光路長を示すスケールを有する
ことを特徴とする付記項４６に記載の光イメージング装
置。

【０３１９】４９．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置用の光プローブ装置であって、
全長の大部分が柔軟な樹脂チューブで構成され少なくと
もその先端は光透過性の良い素材で形成されているシー
スと、シースの光透過性の良い素材で形成されている部
分の内側に設けられ、光をシース側に向けて出射し、そ
の透過光をシース外側の被検体に照射し、被検体からの
反射・散乱・励起光をシースを透過して入射するような
光の出射・入射部と、シースの検出光が透過する部分の
少なくとも一部分に減反射コーティングが設けられてい
ることを特徴とする光プローブ装置。

【０３２０】５０．前記減反射コーティングが誘電体多
層膜コーティングであることを特徴とする付記項４９に
記載の光イメージング装置。

【０３２１】５１．シースの内部に前記減反射コーティ
ングが設けられていることを特徴とする付記項４９に記
載の光イメージング装置。

【０３２２】５２．シースの外部に前記減反射コーティ
ングが設けられていることを特徴とする付記項４９に記
載の光イメージング装置。

【０３２３】５３．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置用の光プローブ装置であって、
全長の大部分が柔軟な樹脂チューブで構成されたシース
と、その先端部に設けられた光透過性の良い素材で形成
された光学窓と、光学窓の内側に設けられ、光を光学窓
内側に向けて出射し、その透過光を光学窓外側の被検体
に照射し、被検体からの反射・散乱・励起光を光学窓を
透過して入射するような光の出射・入射部と、光学窓内
壁の、検出光が透過する部分の少なくとも一部分に硬質
の高透過性部材が設けられていることを特徴とする光プ
ローブ装置。

【０３２４】５４．前記硬質の高透過性部材がガラスパ
イプであることを特徴とする付記項５３に記載の光イメ
ージング装置。

【０３２５】５５．前記硬質の高透過性部材が硬質プラ
スチックであることを特徴とする付記項５３に記載の光
イメージング装置。

【０３２６】５６．被検体に低干渉性光を照射し、被検
体において散乱した光の情報から被検体の断層像を構築
する光イメージング装置用の光プローブ装置であって、
全長の大部分が柔軟な樹脂チューブで構成され少なくと
もその先端は光透過性の良い素材で形成されているシー
スと、シースの光透過性の良い素材で形成されている部
分の内側に設けられ、光をシース内側に向けて出射し、
その透過光をシース外側の被検体に照射し、被検体から
の反射・散乱・励起光をシースを透過して入射するよう
な光の出射・入射部と、シースの検出光が透過する部分
の少なくとも一部分に耐摩耗性コーティングが設けられ
ていることを特徴とする光プローブ装置。

【０３２７】５７．前記耐摩耗性コーティングがセラミ
ックコーティングであることを特徴とする付記項５６に
記載の光イメージング装置。

【０３２８】５８．前記セラミックコーティングがポリ
シラザンであることを特徴とする付記項５７に記載の光
イメージング装置。

【０３２９】５９．コヒーレンス長が短い光源から射出
された低コヒーレンス光を信号光側と参照光側に分け、
信号光を観察物体に照射した後再び信号光を参照光と合
成させて干渉信号をとるときに参照光側の光路長を変化
させることで断層構造を観察できるようにした光診断装
置において、前記光断層診断装置の信号側の先端部は、
シングルモードファイバーと少なくとも１つの光学素子
からなる信号側先端光学系から構成され、さらに前記信
号側先端部内にある光学素子を、前記信号側先端光学系
内にある光学素子の端面の間での反射回数が３回以下の
光がシングルモードファイバーにもどらないように構成
したことを特徴とする光診断装置の信号光側光学系。

【０３３０】６０．前記信号光側先端光学系内の光学素
子の端面は、前記光学素子の端面に入射する信号光の光
束に対して垂直にならないように設けられていることを
特徴とする付記項５９の光断層診断装置の信号光側先端
光学系。

【０３３１】６１．前記信号光側先端光学系の光学素子
の少なくとも１つは光を集光する作用のある屈折率分布
レンズであることを特徴とする付記項５９または６０の
光断層診断装置の信号光側先端光学系。

【０３３２】６２．前記信号光側先端光学系内には、少
なくとも１つの集光作用をもつ光学素子が設けられてお
り、前記集光作用を持つ光学素子の光軸に対して、前記
先端光学系のすべての光学素子の端面が斜めになってい
ることを特徴とした付記項５９または６０の光断層診断
装置の信号光側先端光学系。

【０３３３】６３．前記集光作用がある光学素子は屈折
率分布レンズであることを特徴とする付記６２の断層診
断装置の信号光側先端光学系。

【０３３４】６４．前記信号光側先端光学系の屈折率分
布レンズの光軸とシングルモードファイバーの光軸とが
一致していおり、前記シングルモードファイバーの物体
側の端面と、信号側先端光学系内の光学素子の端面はす
べて同じ向きに斜めに研磨されていることを特徴とする
付記項６３の光断層診断装置の信号光側先端光学系。

【０３３５】６５．前記信号側先端光学系内の光学素子
の端面は、次の条件１、２を満たすことを特徴とする付
記項６３または６４の光断層診断装置の信号光側先端光
学系。

【０３３６】 (条件１) θ_ｆ ＞ arcsin(NA /n) (条件２) θs ≧ θf （ｓ＝１，
２，・・・ｍ） ただし、 NAはシングルモードファイバーの端面を垂直
に研磨した場合に空気中に射出される光のNA、 nはシ
ングルモードファイバーのコアの屈折率で、θｆはシン
グルモードファイバーの物体側の端面の法線のシングル
モードファイバーの光軸に対する角度、θsは信号光側
先端光学系の光学素子の第ｓ面目の端面の法線の前記屈
折率分布レンズの光軸に対する角度、ｓは信号側先端光
学系の境界面の数である。

【０３３７】６６．前記信号光側先端光学系内には、少
なくとも１つの集光作用をもつ光学素子が設けられてお
り、前記集光作用を持つ光学素子の光軸に対して、シン
グルモードファイバーの光軸を偏心させたことを特徴と
する付記項５９または６０の光断層診断装置の信号光側
先端光学系。

【０３３８】６７．前記集光作用をもつ光学素子は、屈
折率分布レンズであることを特徴とした付記項６６の光
断層診断装置の信号光側先端光学系。

【０３３９】６８．前記屈折率分布レンズの物体面側端
面および前記屈折率分布レンズの物体面側端面より物体
側にあるすべての光学素子の端面は前記屈折率分布レン
ズの光軸と垂直であることを特徴とする請求項６７の光
断層診断装置の信号光側先端光学系。

【０３４０】６９．次の条件１、３を満たすことを特徴
とする付記項６７または６８の光断層診断装置の信号光
側先端光学系。

【０３４１】 （条件１) θ_ｆ ＞ arcsin(NA /n) （条件３） θg ≧ θf ただし、 NAはシングルモードファイバーの端面を垂直
に研磨した場合に空気中に射出される光のNA、nはシン
グルモードファイバーのコアの屈折率で、θｆはシング
ルモードファイバーの光軸に対するシングルモードファ
イバーの物体側の端面の法線の角度，θgは、屈折率分
布レンズの光軸に対する屈折率分布レンズのシングルモ
ードファイバー側の端面の法線及びシングルモードファ
イバーと屈折率分布レンズの間にあるすべての光学素子
の端面の法線のの角度。

【０３４２】７０．前記信号光側先端光学系の最も外側
はシースで構成されており、前記シースへ入射する信号
光の光束はシースの表面に対して斜めに入射するように
したことを特徴とする請求項５９〜６９の光断層診断装
置の信号光側先端光学系。

【０３４３】７１．シースへ入射する信号光の主光線の
シースの表面の法線に対する入射角が１０°以上である
ことを特徴とし付記項７０の光断層診断装置の信号光側
先端光学系。

【０３４４】７２．前記信号光側先端光学系には、光を
反射させることによって観察方向を偏向させる光学素子
が少なくとも１つ設けられており、前記観察方向を偏向
させる光学素子の偏向角は前記信号光の光束がシースの
表面に対して斜め入射するように設定されていることを
特徴とした付記項５９〜７１の光断層診断装置の信号光
側先端光学系。

【０３４５】７３．被検体に低干渉性の光を照射し、被
検体において散乱した光の情報から被検体の断層画像を
構築する光イメージング装置用の光走査プローブ装置で
あって、シングルモードファイバーと、前記シングルモ
ードファイバーを挿入固定する中空なファイバ端部材で
あって、シングルモードファイバー端面とその端面が同
じ面になるように斜めに研磨されたファイバ端部材と、
前記ファイバ端部材と光軸を一致して接合され、少なく
ともファイバ端側接合面に斜め研磨を施したGRINレンズ
と、前記GRINレンズのもう一方の端面側に配置される少
なくとも１つの光学素子よりなる光学系であって、前記
光学系内の光学素子の少なくとも1つの光の出射または
入射面の垂線が、信号光の光束に対して特定の角度を持
つような先端光学系と、前記ファイバ端部材と前記GRIN
レンズの光中心軸を一致させて接合するための光中心軸
一致手段と、を有することを特徴とした光走査プローブ
装置。

【０３４６】７４．前記光中心軸一致手段は、内腔に前
記ファイバ端部材と前記GRINレンズを挿入して接合させ
る1つのパイプ部材によるものであることを特徴とする
付記項７３の光走査プローブ装置。

【０３４７】７５．前記ファイバ端部材と前記GRINレン
ズの接合面において、斜めに研磨された面の位相を一致
させて接合する研磨面位相一致手段を設けることを特徴
とする付記項７３の光走査プローブ装置。

【０３４８】７６．前記研磨面位相一致手段は、前記パ
イプ部材において前記ファイバ端部材と前記GRINレンズ
が接合される付近の側面に設けた窓と、前記ファイバ端
部材と前記GRINレンズが接合される付近に前記ファイバ
端部材と前記GRINレンズにそれぞれ設けたマーキングに
よるものであることを特徴とする 付記項７５の光走査
プローブ装置。

【０３４９】７７．前記研磨面位相一致手段は、前記パ
イプ部材内腔が円筒以外の形状であることと、前記ファ
イバ端部材の側面およびGRINレンズの断面形状が前記内
腔と同じ形状であることを特徴とする付記項７５の光走
査プローブ装置。

【０３５０】７８．前記パイプ部材の内腔と前記ファイ
バ端部材の側面およびGRINレンズの断面形状はＤカット
形状であることを特徴とする付記項７７の光走査プロー
ブ装置。

【０３５１】７９．前記パイプ部材に、GRINレンズより
先端側にある前記光学系の少なくとも1つの光学素子を
保護する手段を設けたことを特徴とする付記項７３の光
走査プローブ装置。

【０３５２】８０．被検体に低干渉性の光を照射し、被
検体において散乱した光の情報から被検体の断層画像を
構築する光イメージング装置用の光走査プローブ装置で
あって、先端が開口していない細長く柔軟な筒状のシー
スであって、少なくともその先端側の側面は光透過性の
よい素材で形成されているシースと、前記シースの内腔
に設けられ、低干渉光が出射されように設けられている
シングルモードファイバと、前記シングルモードファイ
バの先端から出射された光を集光させるためのレンズ
と、シース円筒面に対しほぼ垂直方向に出射光の光路を
変更するために前記レンズに固定されている出射光路変
更手段と、前記出射光のビーム断面において特定の軸方
向に正または負の屈折力を持つ補正光学系と，を有する
ことを特徴とする光走査プローブ装置。

【０３５３】８１．前記特定の軸方向は、前記シース円
筒面の周方向または前記シース長軸方向であることを特
徴とする付記項８０の光走査プローブ装置。

【０３５４】８２．前記出射光のビームに対して前記シ
ース円筒面の周方向をX軸、前記シース長軸方向をY軸と
し、前記補正光学系は前記出射光ビームの前記X軸方向
に対し円筒凸レンズ効果を持つように構成されているこ
とを特徴とする付記項８１の光走査プローブ装置。

【０３５５】８３． 前記補正光学系は、前記出射光ビ
ームの前記Y軸方向に対し円筒凹レンズ効果を持つよう
に構成されていることを特徴とする付記項８２の光走査
プローブ装置。

【０３５６】８４．前記補正光学系は、前記出射光ビー
ムの前記X軸方向に対し円筒凸レンズ効果を持つように
構成されていることを特徴とする付記項８２の光走査プ
ローブ装置。

【０３５７】８５．前記補正光学系は、前記出射光ビー
ムの前記Y軸方向に対し円筒凹レンズ効果を持つように
構成されていることを特徴とする付記項８２の光走査プ
ローブ装置。

【０３５８】８６．前記出射光路変更手段はプリズムで
あり、プリズムに設けた曲面により前記補正光学系を構
成することを特徴とする付記項８０の光走査プローブ装
置。

【０３５９】８７．円筒レンズを配置することにより、
前記円補正光学系を構成することを特徴とする付記項８
０の光走査プローブ装置。

【０３６０】８８．前記レンズはGRINレンズであり、GR
INレンズの長軸側面を圧延することにより、前記補正光
学系を構成することを特徴とする付記項８０の光走査プ
ローブ装置。

【０３６１】８９． 前記出射光路変更手段はミラーで
あり、ミラーに設けた曲面により前記補正光学系を構成
することを特徴とする付記項８０の光走査プローブ装
置。

【０３６２】９０．屈折率分布板を設けることにより、
前記補正光学系を構成することを特徴とする付記項８０
の光走査プローブ装置。

【０３６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、体
腔内で光プローブが湾曲しても、プローブ内のファイバ
の複屈折変化による干渉強度の変化を補償できるという
効果がある。

【０３６４】

【図面の簡単な説明】

【０３６５】

【図１】図１は内視鏡に適用されるＯＣＴ装置のダイヤ
グラム（先行例）、

【０３６６】

【図２】図２は図１の一部のダイヤグラム断面図の従来
技術を示す（先行例ではない）、

【０３６７】

【図３】図３（Ａ）〜（Ｅ）は、ゴーストの生じる例の
断面図、

【０３６８】

【図４】図４はゴーストの生じた画像を示す説明図、

【０３６９】

【図５】図５（Ａ）〜（Ｂ）はファラデーローテーター
とプリズムの境界面で光が反射されて、１回反射の構成
になっている例を示す説明図、

【０３７０】

【図６】図６は本発明の第１実施の形態の光イメージン
グ装置のブロックダイアグラム、

【０３７１】

【図７】図７は使用時の内視鏡を示す説明図、

【０３７２】

【図８】図８は、本発明の第１実施の形態の光走査プロ
ーブと回転駆動装置を示す概念図、

【０３７３】

【図９】図９（Ａ）は光光走査プローブの詳細を示し、
（Ｂ）と（Ｃ）はプローブ先端部の他の構成を示す説明
図、

【０３７４】

【図１０】図１０は、本発明の第１実施の形態のコネク
タを示す説明図、

【０３７５】

【図１１】図１１（Ａ）は本発明の第２実施の形態の光
走査プローブを示し、（Ｂ）は第２実施の形態の変形例
を示す光走査プローブの説明図、（Ｃ）は第２実施の形
態の変形例を示す光走査プローブの説明図、

【０３７６】

【図１２】図１２および図１３は更なる第２実施の形態
の変形例を示す光走査プローブの概念図、

【０３７７】

【図１３】図１３は図１２と同じ光走査プローブの説明
図、

【０３７８】

【図１４】図１４（Ａ）は、深さ方向の走査位置の曲線
と、ミラー走査タイミング信号と、干渉信号の関係を示
したタイムチャートを示し、（Ｂ）はメモリマップを示
し、（Ｃ）はメモリ中のデータと表示位置の関係を示
す、

【０３７９】

【図１５】図１５は２次元画像とラジアル（周状）画像
の変換を示す、

【０３８０】

【図１６】図１６は干渉信号を示すタイムチャート、

【０３８１】

【図１７】図１７は、深さ方向の走査位置の曲線と、タ
イミング信号の関係を示すタイムチャート、

【０３８２】

【図１８】図１８は復調器のブロックダイアグラム、

【０３８３】

【図１９】図１９は、本発明の第４実施の形態を示すブ
ロックダイアグラム、

【０３８４】

【図２０】図２０は、本発明の第４実施の形態の変形例
を示すブロックダイアグラム、

【０３８５】

【図２１】図２１は、本発明の第５実施の形態を示す概
念図、

【０３８６】

【図２２】図２２は偏光コントローラをパースで示す、

【０３８７】

【図２３】図２３はＯＣＴ装置の制御パネルの一部を示
す。

【０３８８】

【図２４】図２４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は試験治具を
示す概念図、

【０３８９】

【図２５】図２５は、本発明の第１実施の形態のステー
ジを示す概念図、

【０３９０】

【２６図】図２６（Ａ）は、本発明の第１実施の形態で
得られた画像を示す説明図、（Ｂ）は第１実施の形態の
変形例で得られた画像を示す説明図、（Ｃ）は距離測定
のためのスケールを画像中に設けた説明図、

【０３９１】

【図２７】図２７は第１実施の形態をパースで示したも
ので、

【０３９２】

【図２８】図２８はコヒーレントトラッキング復調器を
示す説明図、

【０３９３】

【図２９】図２９は透過ディレイラインを示す説明図、

【０３９４】

【図３０】図３０は図１４（Ｂ）の代りのマッピングア
レイを示す、

【０３９５】

【図３１】図３１は光断層装置の光学系をを示す概念
図、

【０３９６】

【図３２】図３２は 第７実施の形態を示す説明図、

【０３９７】

【図３３】図３３は図３２を直線に直した説明図、

【０３９８】

【図３４】図３４（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【０３９９】

【図３５】図３５（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【０４００】

【図３６】図３６（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【０４０１】

【図３７】図３７は第８実施の形態を示す説明図、

【０４０２】

【図３８】図３８は図３７を直線に直した説明図、

【０４０３】

【図３９】図３９（Ａ）、（Ｂ）は光路を示す図、

【０４０４】

【図４０】図４０は第９実施の形態を示す説明図、

【０４０５】

【図４１】図４１は図４０を直線に直した説明図、

【０４０６】

【図４２】図４２は第１０実施の形態の光走査プローブ
の端部を示す図、

【０４０７】

【図４３】図４３（Ａ）と（Ｂ）は、図４２に示す光走
査プローブの端部のパース図、

【０４０８】

【図４４】図４４は第１１実施の形態の光走査プローブ
の端部の断面図、

【０４０９】

【図４５】図４５（Ａ）、（Ｂ）は、図４４の４５Ａ−
４５Ａ、４５Ｂ−４５Ｂの線の断面、

【０４１０】

【図４５】図４６（Ａ）は第１２実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【０４１１】

【図４７】図４７（Ａ）は第１２実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４１２】

【図４８】図４８（Ａ）は第１２実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４１３】

【図４９】図４９（Ａ）は第１３実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【０４１４】

【図５０】図５０（Ａ）は第１３実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４１５】

【図５０】図５１（Ａ）は第１４実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【０４１６】

【図５２】図５２（Ａ）は第１４実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４１７】

【図５３】図５３（Ａ）は第１５実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【０４１８】

【図５４】図５４（Ａ）は第１５実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４１９】

【図５５】図５５（Ａ）は第１６実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【０４２０】

【図５６】図５６（Ａ）は第１６実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【０４２１】

【図５７】図５７（Ａ）は従来技術の光走査プローブの
端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プローブの側
面からの概念図を示す。

【０４２２】

【符号の説明】

１Ａ：光イメージング装置 ２ ：低干渉性光源 ３ ：シングルモードファイバ ４ ：光カップラ部 ５ ：シングルモードファイバ ６ ：光ロータリジョイント ８ ：光走査プローブ １０：シングルモードファイバ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月８日（２０００．３．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は内視鏡に適用されるＯＣＴ装置のダイヤ
グラム（先行例）、

【図２】図２は図１の一部のダイヤグラム断面図の従来
技術を示す（先行例ではない）、

【図３】図３（Ａ）〜（Ｅ）は、ゴーストの生じる例の
断面図、

【図４】図４はゴーストの生じた画像を示す説明図、

【図５】図５（Ａ）〜（Ｂ）はファラデーローテーター
とプリズムの境界面で光が反射されて、１回反射の構成
になっている例を示す説明図、

【図６】図６は本発明の第１実施の形態の光イメージン
グ装置のブロックダイアグラム、

【図７】図７は使用時の内視鏡を示す説明図、

【図８】図８は、本発明の第１実施の形態の光走査プロ
ーブと回転駆動装置を示す概念図、

【図９】図９（Ａ）は光光走査プローブの詳細を示し、
（Ｂ）と（Ｃ）はプローブ先端部の他の構成を示す説明
図、

【図１０】図１０は、本発明の第１実施の形態のコネク
タを示す説明図、

【図１１】図１１（Ａ）は本発明の第２実施の形態の光
走査プローブを示し、（Ｂ）は第２実施の形態の変形例
を示す光走査プローブの説明図、（Ｃ）は第２実施の形
態の変形例を示す光走査プローブの説明図、

【図１２】図１２および図１３は更なる第２実施の形態
の変形例を示す光走査プローブの概念図、

【図１３】図１３は図１２と同じ光走査プローブの説明
図、

【図１４】図１４（Ａ）は、深さ方向の走査位置の曲線
と、ミラー走査タイミング信号と、干渉信号の関係を示
したタイムチャートを示し、（Ｂ）はメモリマップを示
し、（Ｃ）はメモリ中のデータと表示位置の関係を示
す、

【図１５】図１５は２次元画像とラジアル（周状）画像
の変換を示す、

【図１６】図１６は干渉信号を示すタイムチャート、

【図１７】図１７は、深さ方向の走査位置の曲線と、タ
イミング信号の関係を示すタイムチャート、

【図１８】図１８は復調器のブロックダイアグラム、

【図１９】図１９は、本発明の第４実施の形態を示すブ
ロックダイアグラム、

【図２０】図２０は、本発明の第４実施の形態の変形例
を示すブロックダイアグラム、

【図２１】図２１は、本発明の第５実施の形態を示す概
念図、

【図２２】図２２は偏光コントローラをパースで示す、

【図２３】図２３はＯＣＴ装置の制御パネルの一部を示
す。

【図２４】図２４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は試験治具を
示す概念図、

【図２５】図２５は、本発明の第１実施の形態のステー
ジを示す概念図、

【図２６】図２６（Ａ）は、本発明の第１実施の形態で
得られた画像を示す説明図、（Ｂ）は第１実施の形態の
変形例で得られた画像を示す説明図、（Ｃ）は距離測定
のためのスケールを画像中に設けた説明図、

【図２７】図２７は第１実施の形態をパースで示したも
ので、

【図２８】図２８はコヒーレントトラッキング復調器を
示す説明図、

【図２９】図２９は透過ディレイラインを示す説明図、

【図３０】図３０は図１４（Ｂ）の代りのマッピングア
レイを示す、

【図３１】図３１は光断層装置の光学系をを示す概念
図、

【図３２】図３２は 第７実施の形態を示す説明図、

【図３３】図３３は図３２を直線に直した説明図、

【図３４】図３４（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【図３５】図３５（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【図３６】図３６（Ａ）〜（Ｄ）は光路を示す説明図、

【図３７】図３７は第８実施の形態を示す説明図、

【図３８】図３８は図３７を直線に直した説明図、

【図３９】図３９（Ａ）、（Ｂ）は光路を示す図、

【図４０】図４０は第９実施の形態を示す説明図、

【図４１】図４１は図４０を直線に直した説明図、

【図４２】図４２は第１０実施の形態の光走査プローブ
の端部を示す図、

【図４３】図４３（Ａ）と（Ｂ）は、図４２に示す光走
査プローブの端部のパース図、

【図４４】図４４は第１１実施の形態の光走査プローブ
の端部の断面図、

【図４５】図４５（Ａ）、（Ｂ）は、図４４の４５Ａ−
４５Ａ、４５Ｂ−４５Ｂの線の断面、

【図４６】図４６（Ａ）は第１２実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【図４７】図４７（Ａ）は第１２実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図４８】図４８（Ａ）は第１２実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図４９】図４９（Ａ）は第１３実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【図５０】図５０（Ａ）は第１３実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図５１】図５１（Ａ）は第１４実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【図５２】図５２（Ａ）は第１４実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図５３】図５３（Ａ）は第１５実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【図５４】図５４（Ａ）は第１５実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図５５】図５５（Ａ）は第１６実施の形態の光走査プ
ローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プロ
ーブの側面からの概念図を示す、

【図５６】図５６（Ａ）は第１６実施の形態の変形例の
光走査プローブの端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光
走査プローブの側面からの概念図を示す、

【図５７】図５７（Ａ）は従来技術の光走査プローブの
端部からの概念図を示し、（Ｂ）は光走査プローブの側
面からの概念図を示す。

【符号の説明】 １Ａ：光イメージング装置 ２ ：低干渉性光源 ３ ：シングルモードファイバ ４ ：光カップラ部 ５ ：シングルモードファイバ ６ ：光ロータリジョイント ８ ：光走査プローブ １０：シングルモードファイバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ エー． アイザット アメリカ合衆国 オハイオ州 44124 ペ パー パイク ペパー クリーク ドライ ブ 46 (72)発明者 マイケル ヴィ． シバク アメリカ合衆国 オハイオ州 44118 ク リーブランド ハイツ ブラックモア ロ ード 1431 (72)発明者 アンドルー ロリンズ アメリカ合衆国 オハイオ州 44146 ベ ッドフォード ノースフィールド ロード 684 (72)発明者 堀井 章弘 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 平田 唯史 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 飯塚 修平 東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号 オリ ンパス光学工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検体内に挿通可能な柔軟な細長の挿入部
   と、 低干渉性光源と、前記挿入部の先端側端面から前記被検
   体に前記低干渉性光を出射すると共に、前記被検体から
   反射された反射光を検出するための、シングルモードフ
   ァイバからなる導光手段と、 前記ファイバよりの出射光を前記被検体に集光し、前記
   被検体からの反射光を検出するため、前記挿入部の先端
   側に設けられた少なくとも１つ以上のレンズと、 前記シングルモードファイバと被検体の間に設けられた
   複屈折補償手段と、 前記シングルモードファイバから出射した前記低干渉光
   を走査出射する走査出射手段と、 前記シングルモードファイバで検出した反射光と前記光
   源から生成した基準光とを干渉させる干渉手段とを有
   し、 得られた干渉成分の信号を得ることを特徴とする光イメ
   ージング装置。