JP2003035660A - System for measuring incoherent tomographic image having polarization function - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体、特に、光
散乱媒質に光ビームを照射し、その被検体を伝搬（反射
もしくは透過）した光を利用して、その被検体の表面も
しくは内部の形態および機能情報を画像化する分光機能
を備えた光干渉断層画像計測装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object, in particular, a light scattering medium, which is irradiated with a light beam, and which uses the light propagated (reflected or transmitted) through the object to obtain the surface or the inside of the object. The present invention relates to an optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectral function for imaging the form and functional information of the above.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、社会の高齢化に伴い、生活者のニ
ーズに対応した健康管理の促進や病気の予防などが希求
されている。これを背景に、医用画像診断の分野では無
症状、無自覚の人を対象として検査が繰り返されること
を想定すると、検査方法は簡便で患者にかかる苦痛や負
担が少ないことへの配慮が不可欠となる。2. Description of the Related Art In recent years, along with the aging of society, there has been a strong demand for promotion of health management and prevention of diseases in response to the needs of consumers. Against this background, assuming that the test is repeated in asymptomatic and subconscious people in the field of medical image diagnosis, it is essential to consider that the test method is simple and the patient's pain and burden are small. .
【０００３】このような観点から、光波の生体センシン
グに大きな期待が寄せられている。光センシングは非侵
襲で安全（脱アイソトープ、脱放射線）、高精度化、高
分解能化が可能であるほか、分光測定による物質の同定
や定量分析の潜在能力を備えている。特に分光による機
能イメージングの実現は、病患の実態の診断に大きく貢
献すると期待される。From such a viewpoint, great expectations are placed on biometric sensing of light waves. Optical sensing is non-invasive, safe (deisotope, deradiation), highly accurate, and highly resolvable, and has the potential for spectroscopic substance identification and quantitative analysis. In particular, realization of functional imaging by spectroscopy is expected to greatly contribute to the diagnosis of the actual condition of disease.
【０００４】しかし、例えば、人体や生体組織のような
不均一な構成物質をもつ試料（被検体）は、その内部で
光を顕著に多重散乱するために、その内部形態は一般的
には不可視である。こうした散乱媒質を光計測する場合
の最大難点は、被検体から四方八方に出射する透過光あ
るいは反射光のうち追跡が可能な光路を辿った信号光を
どのようにして抽出するかということにある。However, for example, a sample (subject) having a non-uniform constituent substance such as a human body or a living tissue remarkably multiple-scatters light therein, so that its internal form is generally invisible. Is. The biggest difficulty in optical measurement of such a scattering medium is how to extract the signal light that follows the traceable optical path from the transmitted light or the reflected light emitted from the subject in all directions. .
【０００５】これを可能にする方法の１つとして、優れ
た距離分解能をもつ光コヒーレンス断層画像化法が挙げ
られる〔例えば、丹野直弘、‘光学’、２８巻３号、１
１６（１９９９）参照〕。One of the methods that makes this possible is an optical coherence tomographic imaging method having excellent distance resolution [eg, Naohiro Tanno, 'Optics', Vol. 28, No. 3, 1].
16 (1999)].
【０００６】光コヒーレンス断層画像化法は広帯域なス
ペクトル幅を持つ光源の時間領域の低コヒーレンス性
（空間領域で短い可干渉距離とも表現する）に着目し
て、干渉計において生体内部からの反射光波をμｍオー
ダーの距離分解能で検出する方法である。The optical coherence tomographic imaging method focuses on the low coherence property of the light source having a wide spectrum width in the time domain (also expressed as a short coherence length in the spatial domain), and reflects light waves reflected from the inside of the living body in the interferometer. Is a method for detecting a distance resolution of μm order.
【０００７】図６にマイケルソン干渉計を用いた光コヒ
ーレンス断層画像計測装置の基本構成を示す。この図に
おいて、６１は低コヒーレント光源（広帯域光源）、６
２はビームスプリッタ（半透明鏡）、６３は鏡、６４は
被測定体（被検体）、６５は光検出器、６６はエンベロ
ープ検出器である。FIG. 6 shows a basic configuration of an optical coherence tomographic image measuring apparatus using a Michelson interferometer. In this figure, 61 is a low coherent light source (broadband light source), 6
Reference numeral 2 is a beam splitter (semi-transparent mirror), 63 is a mirror, 64 is an object to be measured (subject), 65 is a photodetector, and 66 is an envelope detector.
【０００８】そこで、低コヒーレント光源（広帯域光
源）６１からの光ビームをビームスプリッタ６２によっ
て二分割する。一方の光ビームに、例えば鏡６３の位置
走査（Ｚ−スキャン）によるドップラー周波数シフトを
与えて参照光波とし、他方を被測定体６４に照射して物
体の深層からの後方散乱光を得る。被測定体６４が散乱
媒質である場合、反射光波は多重散乱を含む乱雑な位相
をもった拡散波面であると考えられる。Therefore, the light beam from the low coherent light source (broadband light source) 61 is divided into two by the beam splitter 62. One light beam is given a Doppler frequency shift by, for example, position scanning (Z-scan) of the mirror 63 to form a reference light wave, and the other one is irradiated to the measured object 64 to obtain backscattered light from the deep layer of the object. When the DUT 64 is a scattering medium, the reflected light wave is considered to be a diffuse wavefront having a random phase including multiple scattering.
【０００９】光コヒーレンス断層画像計測では、光源６
１の低コヒーレンス性により、信号光と参照光の光路長
差が光源のμｍオーダーのコヒーレント長以内で、か
つ、参照光波と位相相関のある成分、すなわちコヒーレ
ントな信号光成分のみが選択的に参照光波と干渉し合
う。それゆえに鏡６３の位置をスキャンして参照光路長
を変化することで光反射分布像を計測することができ
る。図７はその様子を示すものである。In the optical coherence tomographic image measurement, the light source 6 is used.
Due to the low coherence of 1, the optical path length difference between the signal light and the reference light is within the coherent length of the μm order of the light source, and the component having the phase correlation with the reference light wave, that is, only the coherent signal light component is selectively referred. Interfere with light waves. Therefore, the light reflection distribution image can be measured by scanning the position of the mirror 63 and changing the reference light path length. FIG. 7 shows the situation.
【００１０】しかし、図７で見られるように、現行の光
コヒーレンス断層画像計測は光路長差及び光ビームの走
査によって各部位からの反射光波を順次に検出するもの
である。その際、反射光波と参照光波との光干渉は光源
の全スペクトル域で発生し、その干渉信号の振幅が画像
信号の強度となる。従って、図７の結果では、光コヒー
レンスを保った反射光波の強度が検出されるが、サンプ
ルを伝搬した信号光のスペクトルの変化量を抽出してい
ないことが明白である。However, as can be seen in FIG. 7, the current optical coherence tomographic image measurement is to detect the reflected light waves from each part sequentially by the optical path length difference and the scanning of the light beam. At that time, optical interference between the reflected light wave and the reference light wave occurs in the entire spectral range of the light source, and the amplitude of the interference signal becomes the intensity of the image signal. Therefore, in the result of FIG. 7, although the intensity of the reflected light wave maintaining the optical coherence is detected, it is clear that the amount of change in the spectrum of the signal light propagating through the sample is not extracted.
【００１１】信号光のスペクトル分布を分析（分光分
析）してサンプルの内部構造のみならず、波長に依存す
る光吸収や散乱特性を同時に画像化するために、例え
ば、図８に示す方法がある。ここでは、光干渉信号の時
間波形を記録して、波形のエンベロープから反射光の強
度を計測するほかに、波形についてフーリエ変換を行う
ことにより反射光の周波数情報、すなわちスペクトル情
報を抽出している〔例えば、Ｕ．Ｍｏｒｇｎｅｒ，Ｗ．
Ｄｒｅｘｌｅｒ，Ｆ．Ｘ．Ｋａｒｔｎｅｒ，Ｘ．Ｄ．Ｌ
ｉ，Ｃ．Ｐｉｔｒｉｓ，Ｅ．Ｐ．Ｉｐｐｅｎ，Ｊ．Ｇ．
Ｆｕｊｉｍｏｔｏ，“Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ”，Ｖｏｌ．２５，１１１（２０００）参照〕。In order to analyze not only the internal structure of the sample but also the light absorption and scattering characteristics depending on the wavelength by analyzing the spectral distribution of the signal light (spectral analysis), for example, there is a method shown in FIG. . Here, the time waveform of the optical interference signal is recorded, the intensity of the reflected light is measured from the envelope of the waveform, and the frequency information of the reflected light, that is, the spectrum information is extracted by performing the Fourier transform on the waveform. [For example, U.S.P. Morgner, W.M.
Drexler, F .; X. Kartner, X. D. L
i, C.I. Pitris, E .; P. Ippen, J .; G.
Fujimoto, “Optics Letter
s ", Vol. 25, 111 (2000)].
【００１２】この方法は、時間領域での測定方法である
と理解される。This method is understood to be a measuring method in the time domain.
【００１３】一方、周波数領域での測定方法として、図
９に示すように、干渉光を例えば、回折格子６９のよう
な波長分散素子を用いて分光し、分光された干渉光を例
えばＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉ
ｃｅ）カメラ７１のようなイメージセンサで検出する例
が報告されている〔例えば、Ｗ，Ｗａｔａｎａｂｅ，
Ｙ．Ｍａｔｓｕｄａ，Ｋ．Ｉｔｏｈ，“Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｒｅｖｉｅｗ”，Ｖｏｌ．６，４５５（１９９９）参
照〕。なお、図９において、６７，６８，７０はレンズ
である。On the other hand, as a measuring method in the frequency domain, as shown in FIG. 9, the interference light is separated by using a wavelength dispersion element such as a diffraction grating 69, and the separated interference light is extracted by, for example, a CCD (charge). -Coupled devi
ce) An example of detection by an image sensor such as the camera 71 has been reported [eg, W, Watanabe,
Y. Matsuda, K .; Itoh, “Optical
Review ”, Vol. 6, 455 (1999)]. In FIG. 9, 67, 68, and 70 are lenses.
【００１４】原理的には波長毎に検出される干渉光強度
をフーリエ変換することで、鏡６３の変位によるＺ−ス
キャンを行わずに反射光の深さおよびスペクトル情報を
同時に取得することができる。その際、深さ方向の分解
能はフーリエ変換の窓関数幅に逆比例する。In principle, by performing Fourier transform on the interference light intensity detected for each wavelength, the depth and spectrum information of the reflected light can be acquired at the same time without performing the Z-scan due to the displacement of the mirror 63. . At that time, the resolution in the depth direction is inversely proportional to the window function width of the Fourier transform.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
分光分析機能を備えた光コヒーレンス断層画像化装置
は、例えば図８もしくは図９に示すように、いずれもフ
ーリエ変換などの演算処理方法を用いるため、処理時間
がかかり、画像計測の高速化に限界がある。However, the conventional optical coherence tomographic imaging apparatus having the spectroscopic analysis function uses an arithmetic processing method such as Fourier transform as shown in FIG. 8 or 9, for example. However, it takes a lot of processing time, and there is a limit to the speed of image measurement.
【００１６】一方、光コヒーレンス断層画像化法におけ
る深さ方向の分解能Δｚはフーリエ変換の窓関数幅Δｋ
に逆比例していることから、Δｋを狭くしてスペクトル
分解能をあげることはΔｚの低下につながる。On the other hand, the resolution Δz in the depth direction in the optical coherence tomographic imaging method is the window function width Δk of the Fourier transform.
Since it is inversely proportional to, the narrowing of Δk to increase the spectral resolution leads to a decrease in Δz.
【００１７】本発明は、上記状況に鑑み、実時間で反射
光の深さおよび分光情報を同時に取得できる分光機能を
備えた光干渉断層画像計測装置を提供することを目的と
する。In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide an optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function capable of simultaneously acquiring the depth of reflected light and spectral information in real time.
【００１８】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するために、〔１〕分光機能を備えた光干渉断層
画像計測装置において、広いスペクトル幅をもつ光ビー
ムを出射する光源と、この光源から出射された光ビーム
を、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号
光と、この被検体配置位置を経由する光路とは異なる光
路を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体
配置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経
由した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生
成する干渉光学系と、この干渉光学系が、前記信号光の
周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる周
波数シフタと、前記干渉光学系が、前記干渉光を受光す
るために、前記干渉光を二分割して、さらに、この二分
割された干渉光のうち少なくとも一方を分光するための
波長分散素子と、この分光された干渉光を独立にヘテロ
ダイン検出する光センサと、この光センサが、空間的に
配列され、それぞれが独立にヘテロダイン検出する複数
の受光素子を有し、さらに、前記光センサで得られた複
数のヘテロダイン信号の振幅を検出するための振幅検出
部と、この振幅検出部で得られた複数のヘテロダイン信
号振幅を統合して前記被検体配置位置に配置された被検
体の表面もしくは内部層の、前記信号光の伝搬経路上の
各関心点に対応する信号を生成する信号処理部を具備す
ることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention relates to [1] a light source for emitting a light beam having a wide spectrum width in an optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function. , The light beam emitted from the light source is divided into a signal light passing through the subject arrangement position where the subject is arranged and a reference light passing through an optical path different from the optical path passing through the subject arrangement position. Together with the signal light after passing through the subject arrangement position, an interference optical system that generates interference light by superimposing the reference light that has passed through the different optical path, and the interference optical system, the signal light Frequency shifter for relatively shifting the frequency of the reference light and the frequency of the reference light, and the interference optical system divides the interference light into two in order to receive the interference light, and further divides the interference light into two. light's A wavelength dispersive element for separating at least one of them, an optical sensor for independently detecting the dispersed interference light by heterodyne, and a plurality of light receiving devices for spatially arraying the heterosensors for individually detecting heterodyne. An element, further, an amplitude detection unit for detecting the amplitude of a plurality of heterodyne signals obtained by the optical sensor, and the plurality of heterodyne signal amplitudes obtained by the amplitude detection unit are integrated into the subject. It is characterized by comprising a signal processing unit for generating a signal corresponding to each interest point on the propagation path of the signal light on the surface or the inner layer of the subject arranged at the arrangement position.
【００１９】〔２〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記波長分散素子が
回折格子であることを特徴とする。[2] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1] above, the wavelength dispersion element is a diffraction grating.
【００２０】〔３〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記干渉光学系とし
て、マイケルソン干渉計を用いることを特徴とする。[3] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1], a Michelson interferometer is used as the interference optical system.
【００２１】〔４〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記光源がスーパー
ルミネセントダイオードであることを特徴とする。[4] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1], the light source is a super luminescent diode.
【００２２】〔５〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記光源が発光ダイ
オードであることを特徴とする。[5] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1], the light source is a light emitting diode.
【００２３】〔６〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記光源がフェムト
レーザー光源であることを特徴とする。[6] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1], the light source is a femto laser light source.
【００２４】〔７〕上記〔１〕記載の分光機能を備えた
光干渉断層画像計測装置において、前記被検体が光散乱
媒質であることを特徴とする。[7] In the optical coherence tomographic image measuring apparatus having the spectral function described in [1] above, the subject is a light scattering medium.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００２６】図１は本発明の分光機能を備えた光コヒー
レンス断層画像計測装置の構成図である。FIG. 1 is a block diagram of an optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectral function of the present invention.
【００２７】この図において、１は広いスペクトル幅を
もつ低コヒーレント光源（広帯域光源）であり、例えば
スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、１Ａ，１
Ｂは光のビーム径を広げるためのレンズ、２は第１のビ
ームスプリッタ（ＢＳ１）、３は鏡（全反射鏡）、４は
Ｚ方向スキャンを行うためのＰＺＴ、５は被測定体（被
検体）、６は第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）、７は
単一光検出器、８は回折格子、９はセンサアレイ、１０
はエンベロープ検出器、１１は断層画像処理系、１２は
分光画像処理系である。In this figure, 1 is a low coherent light source (broadband light source) having a wide spectrum width, for example, a super luminescent diode (SLD), 1A, 1
B is a lens for expanding the beam diameter of light, 2 is a first beam splitter (BS1), 3 is a mirror (total reflection mirror), 4 is PZT for performing Z-direction scanning, and 5 is an object to be measured (object to be measured). Specimen), 6 is a second beam splitter (BS2), 7 is a single photodetector, 8 is a diffraction grating, 9 is a sensor array, 10
Is an envelope detector, 11 is a tomographic image processing system, and 12 is a spectral image processing system.
【００２８】広いスペクトル幅をもつ低コヒーレント光
源１、例えばスーパールミネセントダイオード（ＳＬ
Ｄ）から出射した光ビームはレンズ１Ａとレンズ１Ｂに
よってビーム径を広げられ、さらに第１のビームスプリ
ッタ（ＢＳ１）２により、信号光と参照光とに２分され
る。参照光と分かれた信号光は、例えば散乱媒質からな
る被測定体５に入射する。被測定体５からの反射光波の
一部は第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）２によって反
射され、第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）６へ伝送さ
れる。A low coherent light source 1 having a wide spectral width, for example, a super luminescent diode (SL)
The light beam emitted from D) is expanded in beam diameter by the lens 1A and the lens 1B, and further divided into a signal light and a reference light by the first beam splitter (BS1) 2. The signal light separated from the reference light is incident on the DUT 5 made of, for example, a scattering medium. A part of the reflected light wave from the device under test 5 is reflected by the first beam splitter (BS1) 2 and transmitted to the second beam splitter (BS2) 6.
【００２９】一方、参照光は鏡（全反射鏡）３へ伝送さ
れて、その反射光波は、例えば鏡３の位置走査によるド
ップラー周波数の周波数シフトを受ける。周波数シフト
を受けた参照光の一部は第１のビームスプリッタ（ＢＳ
１）２を透過して、信号光と重畳することにより干渉光
を生成する。On the other hand, the reference light is transmitted to the mirror (total reflection mirror) 3, and the reflected light wave undergoes frequency shift of the Doppler frequency due to position scanning of the mirror 3, for example. A part of the reference light subjected to the frequency shift is the first beam splitter (BS
1) Transmits 2 and superimposes it with signal light to generate interference light.
【００３０】図１はマイケルソン干渉計の原理に基づい
て構成されているが、本発明は次のような機構を干渉計
に備えることにより、反射光の深さと分光情報を同時に
取得できる光コヒーレンス断層画像計測装置を提供す
る。すなわち、ここでは、上記第１のビームスプリッタ
（ＢＳ１）２による光波重畳の手段で得た干渉光を第２
のビームスプリッタ（ＢＳ２）６で二分割する。この二
分割された干渉光ビームの１つは単一光検出器７により
検出され、もう１つは例えば回折格子８のような波長分
散素子に入射する。回折格子８より分光された干渉光は
１次元ないし２次元光センサアレイ９で検出される。Although FIG. 1 is constructed based on the principle of the Michelson interferometer, the present invention provides an optical coherence capable of simultaneously acquiring the depth of reflected light and spectral information by providing the interferometer with the following mechanism. A tomographic image measuring device is provided. That is, here, the interference light obtained by means of the light wave superimposition by the first beam splitter (BS1) 2 is
The beam splitter (BS2) 6 is used to split the beam into two. One of the two divided interference light beams is detected by a single photodetector 7, and the other is incident on a wavelength dispersion element such as a diffraction grating 8. The interference light dispersed by the diffraction grating 8 is detected by the one-dimensional or two-dimensional photosensor array 9.
【００３１】本発明は、上記方法で反射光波と参照光波
との光干渉を光源の全スペクトル域で発生させて高い深
さ分解能の断層画像計測を行う一方、分光された干渉光
をセンサアレイで検出することで、めいめいの波長にお
ける断層画像を計測することが特徴である。これによ
り、フーリエ変換などの信号処理を行う必要がなく、実
時間での分光分析光断層画像計測が可能となる。According to the present invention, optical interference between the reflected light wave and the reference light wave is generated in the entire spectral region of the light source by the above method to perform tomographic image measurement with high depth resolution, while the spectral interference light is detected by the sensor array. The feature is that the tomographic image at each wavelength is measured by the detection. As a result, there is no need to perform signal processing such as Fourier transform, and real-time spectroscopic analysis optical tomographic image measurement is possible.
【００３２】以下に、本発明による測定原理を説明す
る。The measurement principle according to the present invention will be described below.
【００３３】図１に示す低コヒーレント干渉計におい
て、被測定体５が例えば鏡のようなハードターゲットで
ある場合を考える。被測定体５の表面反射率をＲ（Ｚ）
とし、被測定体５の表面から反射されてくる信号光を、
ｅ2 （ｔ）＝Ｅ2 √Ｒｅｘｐ〔−ｊ（２πｆｔ−２ｋｌ
2 −ψ）〕とすると、鏡３からの参照光ｅ1 （ｔ）＝Ｅ
1 ｅｘｐ〔−ｊ（２πｆｔ−２ｋｌ1 −ψ）〕との干渉
で発生する干渉信号は次のように与えられる。In the low coherent interferometer shown in FIG.
Then, the DUT 5 is a hard target such as a mirror.
Consider a case. The surface reflectance of the DUT 5 is R (Z)
And the signal light reflected from the surface of the DUT 5 is
e2(T) = E2√ Rexp [-j (2πft-2kl
2-Ψ)], the reference light e from the mirror 31(T) = E
1exp [-j (2πft-2kl1-Ψ)]
The interference signal generated at is given as follows.
【００３４】[0034]
【数１】 [Equation 1]
【００３５】ただし、ｋ＝２πｆ／ｃは波数、ｆは光周
波数、ｃは光の速度、２Δｌ＝２（ｌ1 −ｌ2 ）は光路
長差、Ｓ（ｆ）は広帯域光源のパワースペクトル関数で
ある。Here, k = 2πf / c is the wave number, f is the optical frequency, c is the speed of light, 2Δl = 2 (l 1 -l 2 ) is the optical path length difference, and S (f) is the power spectrum function of the broadband light source. Is.
【００３６】単一光検出器７を用いて光干渉信号を検出
する場合、上記式（１）における周波数積分は光源のス
ペクトル全域にわたって行われると考えることができ
る。ここで、説明の便宜上Ｓ（ｆ）を中心周波数ｆ0 、
半値全幅Δｆのガウス型とすると、干渉信号はガウス関
数によって振幅変調を受け、その振幅はΔｌ＝０の時最
大値となるが、ΔｆΔｌに比例して指数的に減衰する
〔例えば、陳建培、丹野直弘、“Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ”、
Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．４，４６１（２０００）参照〕。
すなわち、可干渉距離はΔｆによって制限されている。When the optical interference signal is detected using the single photodetector 7, it can be considered that the frequency integration in the above equation (1) is performed over the entire spectrum of the light source. Here, for convenience of description, S (f) is defined as the center frequency f 0 ,
If the Gaussian type with full width at half maximum Δf is used, the interference signal undergoes amplitude modulation by a Gaussian function, and its amplitude reaches its maximum value when Δl = 0, but it decays exponentially in proportion to ΔfΔl [eg Chen Jian-Bai, Tanno]. Naohiro, "O plus E",
Vol. 22, No. 4, 461 (2000)].
That is, the coherence length is limited by Δf.
【００３７】また、被測定体５からの反射光強度（＝Ｒ
・Ｅ2 2）を測定するためには、上記式（１）で与えられ
る干渉信号の振幅ｉl を二乗すればよく、そこで、ｉl
2 半値全幅に対応する深さを干渉測定の空間分解能Δｚ
と定義すると、Δｚが光源のコヒーレント長の半分に等
しいことが察知できる。ただし、ｌC は、The intensity of the reflected light from the object to be measured 5 (= R
To measure E 2 2 ), the amplitude i l of the interference signal given by the above equation (1) may be squared, where i l
2 Depth corresponding to full width at half maximum spatial resolution of interferometry Δz
It can be seen that Δz is equal to half the coherent length of the light source. However, l C is
【００３８】[0038]
【数２】 [Equation 2]
【００３９】で与えられる。この原理から、連続光を用
いた光反射実験でも、光源のスペクトルが広ければ、優
れた深さ（距離）分解能が得られることが分かる。小型
で便利な半導体光源であるスーパールミネセントダイオ
ード（ＳＬＤ）を例とすると、市販品（中心波長０．８
μｍ、半値幅３０ｎｍ）では、ｌC ＝１４μｍとなり、
約７μｍの深さ分解能が期待できる。Is given by From this principle, it can be seen that even in light reflection experiments using continuous light, excellent depth (distance) resolution can be obtained if the spectrum of the light source is wide. Taking the example of a super luminescent diode (SLD), which is a compact and convenient semiconductor light source, a commercially available product (center wavelength 0.8
μm, half width 30 nm), l C = 14 μm,
A depth resolution of about 7 μm can be expected.
【００４０】次に、図１に示した光干渉断層計測装置に
おいて被測定体５が例えば生体組織のような散乱媒質で
ある場合について説明する。被測定体内深さｚにある反
射点からの反射光と参照鏡からの参照光との干渉信号は
次のように与えられる。Next, the case where the object 5 to be measured is a scattering medium such as a living tissue in the optical coherence tomography measuring apparatus shown in FIG. 1 will be described. The interference signal between the reflected light from the reflection point at the depth z of the body to be measured and the reference light from the reference mirror is given as follows.
【００４１】[0041]
【数３】 [Equation 3]
【００４２】ただし、ψ（ｆ，ｚ）は位相差、Ｅ
2 （ｆ，ｚ）は反射光波の振幅であって、Where ψ (f, z) is the phase difference and E
2 (f, z) is the amplitude of the reflected light wave,
【００４３】[0043]
【数４】 [Equation 4]
【００４４】ここで、Ｐ0 （ｆ）は被測定体の表面から
反射されて干渉に寄与する信号光（周波数ｆ）の強度、
μt は吸収係数μa と散乱係数μs を含めた減衰係数
で、Here, P 0 (f) is the intensity of the signal light (frequency f) reflected from the surface of the object to be measured and contributing to interference,
μ t is the attenuation coefficient including the absorption coefficient μ a and the scattering coefficient μ s ,
【００４５】[0045]
【数５】 [Equation 5]
【００４６】となる。式（２）で説明した原理から、光
断層画像化計測は例えば生体組織のような散乱媒質を、It becomes From the principle described in the equation (2), the optical tomographic imaging measurement uses a scattering medium such as a biological tissue,
【００４７】[0047]
【数６】 [Equation 6]
【００４８】の厚みで光学的に切り出して画像化すると
考えることができる。ただし、ｎは媒質の光屈折率であ
る。従って、式（３）より、光断層画像を構成する反射
光強度を次のように近似できる。It can be considered that the image is cut out optically with a thickness of. However, n is the optical refractive index of the medium. Therefore, from the formula (3), the reflected light intensity forming the optical tomographic image can be approximated as follows.
【００４９】[0049]
【数７】 [Equation 7]
【００５０】式（７）から明らかなように、従来の単一
光検出器を用いた光コヒーレンス断層画像計測装置で
は、周波数積分が光源のスペクトル全域にわたって行わ
れるため、分解能が式（６）で与えられる値に達する
が、分光情報が抽出されないことになる。As is apparent from the equation (7), in the conventional optical coherence tomographic image measuring device using the single photodetector, the frequency integration is performed over the entire spectrum of the light source, and therefore the resolution is represented by the equation (6). Although the given value is reached, the spectral information will not be extracted.
【００５１】本発明は、図１に示すように、二分割され
た干渉光の一方を単一検出器で検出して高分解能の断層
画像計測を行うと同時に、もう一方の干渉光ビームを例
えば回折格子のような波長分散素子で分光させてセンサ
アレイで検出することを特徴とする。センサアレイの１
素子の受光面で観測される干渉光のスペクトル幅をδλ
とし、またｊ番目の素子に入射する干渉光の周波数をｆ
j とすると、該素子で検出される反射光の強度は次のよ
うになる。According to the present invention, as shown in FIG. 1, one of the two divided interference light beams is detected by a single detector to perform high-resolution tomographic image measurement, and at the same time, the other interference light beam is detected. It is characterized in that the light is dispersed by a wavelength dispersive element such as a diffraction grating and detected by a sensor array. Sensor array 1
The spectral width of the interference light observed on the light receiving surface of the device is δλ
And the frequency of the interference light incident on the j-th element is f
Letting j be the intensity of the reflected light detected by the device is as follows.
【００５２】[0052]
【数８】 [Equation 8]
【００５３】ここで、分解能δｚはアレイ素子で観測さ
れるスペクトル幅δλで制限されて低下し、Here, the resolution δz is limited by the spectral width δλ observed in the array element and decreases,
【００５４】[0054]
【数９】 [Equation 9]
【００５５】となる。It becomes
【００５６】本発明では、分光分解能を上げることは光
コヒーレンス断層画像の空間分解能の低下につながるこ
とを十分に認識した上で、図１に示すように分光画像計
測を別途に行う。また、上記式（８）から明らかなよう
に、本発明による分光画像測定は時間領域で行われるも
のであり、フーリエ変換などの演算処理を用いた従来の
周波数領域での分光画像計測方法と根本的に異なる。In the present invention, it is fully recognized that increasing the spectral resolution leads to a reduction in the spatial resolution of the optical coherence tomographic image, and then the spectral image measurement is separately performed as shown in FIG. Further, as is clear from the above formula (8), the spectral image measurement according to the present invention is performed in the time domain, and the conventional spectral image measurement method in the frequency domain using the arithmetic processing such as Fourier transform and the fundamental Differently.
【００５７】以下、本発明による分光情報の抽出方法に
ついて説明する。The method of extracting spectral information according to the present invention will be described below.
【００５８】上記式（８）によれば、センサアレイのｊ
番目の素子で検出される、ｍ−１番層〔深さ（ｍ−１）
δｚ〕およびｍ番層（深さｍδｚ）からの反射光強度の
比を取ることで、ｍ番層における光減衰係数を次のよう
算出することが出来る。According to the above equation (8), j of the sensor array is
M-1 layer [depth (m-1) detected by the th element
[delta] z] and the intensity of reflected light from the m-th layer (depth m [delta] z) are taken to calculate the light attenuation coefficient in the m-th layer as follows.
【００５９】[0059]
【数１０】 [Equation 10]
【００６０】そこで、μt の測定をｍ＝１，２，
３．．．Ｎの順に行えば、μt （ｆj ）の深さ方向分布
が計測されることになる。同様の測定をセンサアレイの
各素子からの出力について行えば、めいめいの光周波数
における減衰係数の分布を計測することができる。この
ように求められた減衰係数の分光情報を画像化するため
に、例えば図２に示す３次元表示法が有効である。Therefore, the measurement of μ t is performed by m = 1, 2,
3. ． ． If it is performed in the order of N, the distribution of μ t (f j ) in the depth direction will be measured. If the same measurement is performed on the output from each element of the sensor array, the distribution of the attenuation coefficient at each optical frequency can be measured. In order to image the spectral information of the attenuation coefficient thus obtained, for example, the three-dimensional display method shown in FIG. 2 is effective.
【００６１】さらに、本発明によれば、２つもしくは２
つ以上の光周波数における減衰度の差分値を画像化する
ことも容易である。以下、その方法について説明する。Furthermore, according to the present invention, two or two
It is also easy to image the difference value of the attenuation degree at one or more optical frequencies. The method will be described below.
【００６２】被測定体のｍ番層（深さｍδｚ）に局在す
る、周波数ｆj とｆk 間の差分減衰度αjk,mを次のよう
に定義する。The differential attenuation α jk, m between the frequencies f j and f k , which is localized in the m-th layer (depth mδz) of the object to be measured, is defined as follows.
【００６３】[0063]
【数１１】 [Equation 11]
【００６４】一方、式（８）から、それれぞれの光周波
数で検出される反射光の強度比は次のようである。On the other hand, from the equation (8), the intensity ratio of the reflected light detected at each optical frequency is as follows.
【００６５】[0065]
【数１２】 [Equation 12]
【００６６】ただし、初期値〔Ｉn （Ｐoj／Ｐok）〕は
予め測定できるもので、Ｐoj＝Ｐokの場合ゼロとなる。
式（１２）で与えられる強度比から、αjk,mを次のよう
に算出することができる。However, the initial value [I n (P oj / P ok )] can be measured in advance, and becomes zero when P oj = P ok .
From the intensity ratio given by equation (12), α jk, m can be calculated as follows.
【００６７】[0067]
【数１３】 [Equation 13]
【００６８】上記のように求められた差分減衰度を画像
化するために、例えば図３に示す３次元表示法が有効で
ある。The three-dimensional display method shown in FIG. 3, for example, is effective for imaging the differential attenuation obtained as described above.
【００６９】単一光検出器を用いた従来の光コヒーレン
ス断層画像計測法によって得られる光断層像（図７参
照）は、構造に依存した反射光強度の変化を画像情報と
しているが、図３は吸収および散乱特性の波長依存性に
よる差分減衰度の変化を画像情報としている点が大きな
特徴である。The optical tomographic image (see FIG. 7) obtained by the conventional optical coherence tomographic image measuring method using a single photodetector uses the change in the reflected light intensity depending on the structure as image information. Is characterized in that the change in differential attenuation due to the wavelength dependence of absorption and scattering characteristics is used as image information.
【００７０】さらに、図１に示す、本発明による光干渉
断層画像計測装置は、単一光検出器を用いた断層画像計
測機能と、波長分散素子及びセンサアレイを用いた分光
画像計測機能を両備することから、一測定で被測定体の
内部に関する構造的及び分光的情報を同時に得ることが
可能となり、分光的構造を可視化する画像が構成できる
特徴を有する。
〔実施例１〕図４は、本発明による図１の光干渉断層画
像計測装置に低コヒーレント光源として連続出力のＳＬ
Ｄを用いた実施例を示す。Further, the optical coherence tomographic image measuring apparatus according to the present invention shown in FIG. 1 has both a tomographic image measuring function using a single photodetector and a spectral image measuring function using a wavelength dispersion element and a sensor array. Therefore, it is possible to obtain structural and spectral information about the inside of the object to be measured at the same time in one measurement, and it is possible to construct an image that visualizes the spectral structure. [Embodiment 1] FIG. 4 shows a continuous output SL as a low coherent light source in the optical coherence tomographic image measuring apparatus of FIG.
An example using D is shown.
【００７１】この図において、２１はＳＬＤ（光源）、
２２は第１のレンズ、２３は光ファイバからなる光ファ
イバカプラ２４の第１のアーム、２４は光ファイバカプ
ラ、２５は光ファイバからなる光ファイバカプラ２４の
第２のアーム、２６，２７は第２及び第３のレンズ、２
８はガルバノスキャナ、２９は被測定体（被検体）、３
０は光ファイバからなる光ファイバカプラの第３のアー
ム、３１は第４のレンズ、３２はＺスキャンの鏡（反射
鏡）、３３は光ファイバからなる光ファイバカプラの第
４のアーム、３４は第５のレンズ、３５はビームスプリ
ッタ、３６は単一光検出器、３７は回折格子、３８はセ
ンサアレイである。In this figure, 21 is an SLD (light source),
Reference numeral 22 is a first lens, 23 is a first arm of an optical fiber coupler 24 made of an optical fiber, 24 is an optical fiber coupler, 25 is a second arm of an optical fiber coupler 24 made of an optical fiber, and 26 and 27 are first arms. 2 and 3rd lens, 2
8 is a galvano scanner, 29 is a measured object (subject), 3
0 is the third arm of the optical fiber coupler made of optical fiber, 31 is the fourth lens, 32 is a Z-scan mirror (reflecting mirror), 33 is the fourth arm of the optical fiber coupler made of optical fiber, and 34 is A fifth lens, a beam splitter 35, a single photodetector 36, a diffraction grating 37, and a sensor array 38.
【００７２】ここで、市販されている近赤外域ＳＬＤ２
１を用いる場合、コヒーレント長はｌｃ≒３０μｍ、発
光ダイオード（ＬＥＤ）の場合はｌｃ≒１０μｍ程度で
ある。Here, the commercially available near-infrared region SLD2 is used.
When 1 is used, the coherent length is lc≈30 μm, and in the case of a light emitting diode (LED), lc≈10 μm.
【００７３】さらに、図４の実施例は、本発明による図
１の信号光及び参照光の伝送手段として光ファイバを用
いることにより、被測定体２９の配置を光画像計測装置
から分離することを特徴とする。Furthermore, the embodiment of FIG. 4 uses the optical fiber as the transmission means of the signal light and the reference light of FIG. 1 according to the present invention to separate the arrangement of the device under test 29 from the optical image measuring device. Characterize.
【００７４】ＳＬＤ（光源）２１からの出力光は第１の
レンズ２２によって光ファイバカプラ２４の第１のアー
ム２３に結合された後、信号光と参照光に二分される。
信号光は第２のアーム２５によって被測定体２９側へ伝
搬される。第２のアーム２５から出射する信号光は第２
のレンズ２６と第３のレンズ２７によって被測定体２９
へフォーカスされて入射する。横方向スキャナを行うた
めに、例えばガルバノスキャナ２８を使用することが望
ましい。被測定体２９からの反射光は第３のレンズ２７
と第２のレンズ２６によって再び光ファイバカプラ２４
の第２のアーム２５に結合されて光ファイバカプラ２４
へ返送される。The output light from the SLD (light source) 21 is coupled to the first arm 23 of the optical fiber coupler 24 by the first lens 22, and then divided into signal light and reference light.
The signal light is propagated to the measured object 29 side by the second arm 25. The signal light emitted from the second arm 25 is
To be measured 29 by the lens 26 and the third lens 27.
Is focused on and enters. It is desirable to use, for example, a galvano scanner 28 to perform a lateral scanner. The reflected light from the measured object 29 is reflected by the third lens 27.
And the second lens 26 again provides the optical fiber coupler 24.
Coupled to the second arm 25 of the optical fiber coupler 24
Will be returned to.
【００７５】他方、参照光は光ファイバカプラ２４の第
３のアーム３０によって反射鏡３２へ伝送される。反射
鏡３２からの反射光は光ファイバカプラ２４の第３のア
ーム３０によって光ファイバカプラ２４へ返送されて被
測定体２９からの反射光と合波される。On the other hand, the reference light is transmitted to the reflecting mirror 32 by the third arm 30 of the optical fiber coupler 24. The reflected light from the reflecting mirror 32 is returned to the optical fiber coupler 24 by the third arm 30 of the optical fiber coupler 24 and is combined with the reflected light from the measured object 29.
【００７６】低コヒーレント光源２１を用いた図４の実
施例では、信号光と参照光との光路長差が光源の極めて
短いコヒーレント長以内にあるときのみ、光干渉が生成
される。そのため、例えば反射鏡３２の位置をスキャン
して参照光の光路長を信号光の光路長に等しくなるよう
に差調節することが望ましい。In the embodiment of FIG. 4 using the low coherent light source 21, optical interference is generated only when the optical path length difference between the signal light and the reference light is within the extremely short coherent length of the light source. Therefore, for example, it is desirable to scan the position of the reflecting mirror 32 and adjust the difference so that the optical path length of the reference light becomes equal to the optical path length of the signal light.
【００７７】また、前述したように、本発明はセンサア
レイ３８、例えば空間的に受光素子が配置される１次元
ないし２次元光検出器アレイを用いて回折格子３７によ
って分光された干渉光を並列検出することを特徴として
いる。そのための並列信号処理系として複数の整流検波
器を並列に配置されるエンベロープ検出器アレイが有用
であると考えられる。
〔実施例２〕図５は本発明による図１に示した光断層画
像計測装置にセンサアレイとしてイメージセンサ、例え
ばＣＣＤ（電荷結合素子）カメラを用いた実施例を示
す。As described above, the present invention uses the sensor array 38, for example, a one-dimensional or two-dimensional photodetector array in which light receiving elements are spatially arranged, to parallelize the interference light dispersed by the diffraction grating 37. It is characterized by detecting. As a parallel signal processing system for that purpose, an envelope detector array in which a plurality of rectification detectors are arranged in parallel is considered to be useful. [Embodiment 2] FIG. 5 shows an embodiment in which an image sensor, for example, a CCD (charge coupled device) camera is used as a sensor array in the optical tomographic image measuring apparatus shown in FIG. 1 according to the present invention.
【００７８】図５において、４１は広いスペクトル幅を
もつ低コヒーレント光源（広帯域光源）であり、例えば
スーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）、４２は第
１のビームスプリッタ、４３は鏡、４４はＰＺＴ、４５
は被測定体、４６は第２のビームスプリッタ、４７は単
一光検出器、４８は回折格子、４９はレンズ、５０は第
３のビームスプリッタ、５１は第１のシャッター、５２
は第１のＣＣＤカメラ、５３は第２のシャッター、５４
は第２のＣＣＤカメラである。In FIG. 5, reference numeral 41 is a low coherent light source (broadband light source) having a wide spectrum width, for example, a super luminescent diode (SLD), 42 is a first beam splitter, 43 is a mirror, 44 is PZT, 45.
Is an object to be measured, 46 is a second beam splitter, 47 is a single photodetector, 48 is a diffraction grating, 49 is a lens, 50 is a third beam splitter, 51 is a first shutter, 52
Is a first CCD camera, 53 is a second shutter, 54
Is a second CCD camera.
【００７９】ここで、市販品のＣＣＤカメラは数十万な
いし数百万の受光素子を有するので、これら極めて多数
の受光素子を有効に利用すれば、高分解能の分光画像計
測が可能となる。Since a commercially available CCD camera has hundreds of thousands to millions of light receiving elements, a high-resolution spectroscopic image measurement can be performed by effectively utilizing these extremely large number of light receiving elements.
【００８０】図５に示すように、回折格子４８によって
分光された干渉光はレンズ４９でコリメートされた後、
第３のビームスプリッタ５０によって二分割される。二
分割された両光ビームはそれぞれ第１のＣＣＤカメラ５
２と第２のＣＣＤカメラ５４に入射する。市販品のカメ
ラは一般的に応答性が低く（３０Ｈｚ程度）、数１００
Ｈｚもしくはそれ以上のビート周波数をもつ干渉信号の
検出に適用するために、本実施例はＣＣＤカメラの前に
高速シャッターを配置することを特徴とする。As shown in FIG. 5, the interference light split by the diffraction grating 48 is collimated by the lens 49,
It is split into two by the third beam splitter 50. The two light beams divided into two are respectively the first CCD camera 5
2 and the second CCD camera 54. Commercially available cameras generally have low responsiveness (about 30 Hz), and are several hundreds.
In order to be applied to the detection of an interference signal having a beat frequency of Hz or higher, this embodiment is characterized in that a high speed shutter is arranged in front of the CCD camera.
【００８１】図５では、第１の光シャッター５１と第２
の光シャッター５３としたが、例えば液晶素子または電
気光学素子を用いた高速シャッターが望ましい。この両
シャッター５１，５３は干渉光のビート周波数と同じ周
波数で干渉光を周期的に遮断して、互いに位相差が９０
度である２列の干渉光パルスを生成する。この２つの光
パルス列はそれぞれ第１のＣＣＤカメラ５２と第２のＣ
ＣＤカメラ５４に入射し、各ＣＣＤカメラ５２，５４の
受光時間内で光電荷が蓄積される。In FIG. 5, the first optical shutter 51 and the second optical shutter 51
However, a high-speed shutter using a liquid crystal element or an electro-optical element is preferable. The shutters 51 and 53 periodically block the interference light at the same frequency as the beat frequency of the interference light, and the phase difference between them is 90.
It produces two rows of coherent light pulses, which are degrees. These two light pulse trains are respectively the first CCD camera 52 and the second C camera 52.
The light enters the CD camera 54, and photocharges are accumulated within the light receiving time of each CCD camera 52, 54.
【００８２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.
【００８３】[0083]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、フーリエ変換などの信号処理を行う必要がな
く、実時間で反射光の深さおよび分光情報を同時に取得
することができる。As described above in detail, according to the present invention, it is not necessary to perform signal processing such as Fourier transform, and the depth of reflected light and spectral information can be acquired simultaneously in real time. .
【図１】本発明の分光機能を備えた光コヒーレンス断層
画像計測装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectral function of the present invention.
【図２】本発明の光コヒーレンス断層画像計測装置にお
ける３次元表示例（その１）を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a three-dimensional display example (No. 1) in the optical coherence tomographic image measuring device of the present invention.
【図３】本発明の光コヒーレンス断層画像計測装置にお
ける３次元表示例（その２）を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a three-dimensional display example (No. 2) in the optical coherence tomographic image measuring device of the present invention.
【図４】本発明による光断層画像計測装置に低コヒーレ
ント光源として連続出力のＳＬＤを用いた実施例を示す
図である。FIG. 4 is a diagram showing an embodiment in which a continuous output SLD is used as a low coherent light source in the optical tomographic image measuring device according to the present invention.
【図５】本発明による光断層画像計測装置にセンサアレ
イとしてイメージセンサを用いた実施例を示す図であ
る。FIG. 5 is a diagram showing an embodiment in which an image sensor is used as a sensor array in the optical tomographic image measuring device according to the present invention.
【図６】従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレ
ンス断層画像計測装置の基本構成図である。FIG. 6 is a basic configuration diagram of an optical coherence tomographic image measuring apparatus using a conventional Michelson interferometer.
【図７】従来の断層画像計測装置における３次元表示例
を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a three-dimensional display example in a conventional tomographic image measuring device.
【図８】従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレ
ンス断層画像計測装置の他の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing another configuration of an optical coherence tomographic image measuring device using a conventional Michelson interferometer.
【図９】従来のマイケルソン干渉計を用いた光コヒーレ
ンス断層画像計測装置の更なる他の構成を示す図であ
る。FIG. 9 is a diagram showing still another configuration of an optical coherence tomographic image measuring device using a conventional Michelson interferometer.
１，４１ 低コヒーレント光源（広帯域光源）
１Ａ，１Ｂ，４９ レンズ
２ 第１のビームスプリッタ（ＢＳ１）
３，４３ 鏡
４，４４ ＰＺＴ
５，２９，４５ 被測定体（被検体）
６ 第２のビームスプリッタ（ＢＳ２）
７，３６，４７ 単一光検出器
８，３７，４８ 回折格子
９，３８ センサアレイ
１０ エンベロープ検出器
１１ 断層画像処理系
１２ 分光画像処理系
２１ ＳＬＤ
２２ 第１のレンズ
２３ 光ファイバからなる光ファイバカプラの第１の
アーム
２４ 光ファイバカプラ
２５ 光ファイバからなる光ファイバカプラの第２の
アーム
２６ 第２のレンズ
２７ 第３のレンズ
２８ ガルバノスキャナ
３０ 光ファイバからなる光ファイバカプラの第３の
アーム
３１ 第４のレンズ
３２ Ｚスキャンの鏡（反射鏡）
３３ 光ファイバからなる光ファイバカプラの第４の
アーム
３４ 第５のレンズ
３５ ビームスプリッタ
４２ 第１のビームスプリッタ
４６ 第２のビームスプリッタ
５０ 第３のビームスプリッタ
５１ 第１のシャッター
５２ 第１のＣＣＤカメラ
５３ 第２のシャッター
５４ 第２のＣＣＤカメラ1,41 Low coherent light source (broadband light source) 1A, 1B, 49 Lens 2 First beam splitter (BS1) 3,43 Mirror 4,44 PZT 5,29,45 DUT (subject) 6 Second beam Splitter (BS2) 7, 36, 47 Single photodetector 8, 37, 48 Diffraction grating 9, 38 Sensor array 10 Envelope detector 11 Tomographic image processing system 12 Spectral image processing system 21 SLD 22 First lens 23 Optical fiber Optical fiber coupler first arm 24 optical fiber coupler 25 optical fiber coupler second arm 26 optical lens 26 second lens 27 third lens 28 galvano scanner 30 optical fiber coupler optical fiber first 3 arm 31 4th lens 32 Z-scan mirror (reflecting mirror) 33 Optical fiber cover La fourth arm 34 fifth lens 35 beam splitter 42 first beam splitter 46 second beam splitter 50 third beam splitter 51 first shutter 52 first CCD camera 53 second shutter 54 2 CCD cameras
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G059 AA05 AA06 BB12 CC16 EE01 EE02 EE09 EE12 FF09 GG01 GG02 JJ05 JJ11 JJ22 JJ23 KK01 KK03 KK04 MM01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 2G059 AA05 AA06 BB12 CC16 EE01 EE02 EE09 EE12 FF09 GG01 GG02 JJ05 JJ11 JJ22 JJ23 KK01 KK03 KK04 MM01
Claims (7)
出射する光源と、（ｂ）該光源から出射された光ビーム
を、被検体が配置される被検体配置位置を経由する信号
光と、該被検体配置位置を経由する光路とは異なる光路
を経由する参照光とに二分するとともに、前記被検体配
置位置を経由した後の信号光と、前記異なる光路を経由
した参照光とを互いに重畳することにより干渉光を生成
する干渉光学系と、（ｃ）該干渉光学系が、前記信号光
の周波数と前記参照光の周波数を相対的にシフトさせる
周波数シフタと、（ｄ）前記干渉光学系が、前記干渉光
を受光するために、前記干渉光を二分割して、さらに、
該二分割された干渉光のうち少なくとも一方を分光する
ための波長分散素子と、（ｅ）該分光された干渉光を独
立にヘテロダイン検出する光センサと、（ｆ）該光セン
サが、空間的に配列され、それぞれが独立にヘテロダイ
ン検出する複数の受光素子を有し、さらに、前記光セン
サで得られた複数のヘテロダイン信号の振幅を検出する
ための振幅検出部と、（ｇ）該振幅検出部で得られた複
数のヘテロダイン信号振幅を統合して前記被検体配置位
置に配置された被検体の表面もしくは内部層の、前記信
号光の伝搬経路上の各関心点に対応する信号を生成する
信号処理部を具備することを特徴とする分光機能を備え
た光干渉断層画像計測装置。1. A light source which emits a light beam having a wide spectrum width, and (b) a light beam emitted from the light source, which is signal light passing through a subject arrangement position where a subject is arranged. , The reference light passing through the optical path different from the optical path passing through the subject arrangement position, the signal light after passing through the subject arrangement position, and the reference light passing through the different optical path to each other. An interference optical system that generates interference light by superimposing, (c) a frequency shifter in which the interference optical system relatively shifts the frequency of the signal light and the frequency of the reference light, and (d) the interference optical system. A system splits the interference light into two to receive the interference light, and further,
A wavelength dispersive element for splitting at least one of the two split interference lights, (e) an optical sensor for independently heterodyne detecting the split interference light, and (f) a spatial light sensor. An amplitude detection unit for detecting the amplitudes of the plurality of heterodyne signals obtained by the optical sensor, and (g) the amplitude detection unit. A plurality of heterodyne signal amplitudes obtained in the section are integrated to generate a signal corresponding to each interest point on the propagation path of the signal light on the surface or the inner layer of the subject arranged at the subject arrangement position. An optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function, characterized by comprising a signal processing unit.
を特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断
層画像計測装置。2. The optical coherence tomographic image measuring apparatus with a spectroscopic function according to claim 1, wherein the wavelength dispersion element is a diffraction grating.
渉計を用いることを特徴とする請求項１記載の分光機能
を備えた光干渉断層画像計測装置。3. The optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function according to claim 1, wherein a Michelson interferometer is used as the interference optical system.
ードであることを特徴とする請求項１記載の分光機能を
備えた光干渉断層画像計測装置。4. The optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function according to claim 1, wherein the light source is a super luminescent diode.
特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層
画像計測装置。5. The optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function according to claim 1, wherein the light source is a light emitting diode.
ことを特徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干
渉断層画像計測装置。6. The optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function according to claim 1, wherein the light source is a femto laser light source.
徴とする請求項１記載の分光機能を備えた光干渉断層画
像計測装置。7. The optical coherence tomographic image measuring apparatus having a spectroscopic function according to claim 1, wherein the subject is a light scattering medium.
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