JP2826265B2

JP2826265B2 - 断層像撮影装置

Info

Publication number: JP2826265B2
Application number: JP6057137A
Authority: JP
Inventors: 潤二宮崎; 雄一杉山
Original assignee: SEITAI HIKARI JOHO KENKYUSHO KK
Current assignee: SEITAI HIKARI JOHO KENKYUSHO KK
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: US5579112A; JPH07265316A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体、特に生体の断
層像を非侵襲的に撮影する断層像撮影装置に関し、詳細
には、被検体に光ビームを入射しその被検体内で散乱・
反射した光を受光して被検体断層像を担持する受光信号
を得る断層像撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より被検体、特に生体の断層像を観
測する装置として種々の原理に基づくものが知られてい
る。例えば、被検体内に超音波を放射し、被検体内の各
組織で反射されて戻ってきた超音波を受信して受光信号
を得、その受光信号に基づいて断層像を表示する超音波
診断装置が従来より知られている。この超音波診断装置
は、例えば心臓や腹部の病気診断用に実用化されている
が、その断層像の分解能は被検体の実寸法に換算し数百
μｍ程度であり、生体の細部にわたる組織構造を観察す
るには分解能が一桁以上不足している。

【０００３】また、被検体内に光ビームを照射する装置
として、共焦点（コンフォーカル）レーザ走査オプタル
モスコープ（ＣＬＳＯ；ＣｏｎｆｏｒｃａｌＬａｓｅ
ｒＳｃａｎｎｉｎｇＯｐｈｔｈａｌｍｏｓｃｏｐｅ）
が知られている。このＣＬＳＯは、レーザビームを、被
検体内の所定の深さで二次元的に、もしくは深さ方向を
含めた三次元的に順次走査し、各焦点で反射してきた光
を、ピンホールにより、その焦点以外の深さ位置で反射
してきた光と分離して抽出し、その抽出された光を受光
する方式の装置である。このＣＬＳＯでは、２次元断層
像を数１０ｍｓｅｃ程度の短時間で得ることができ、横
方向（Ｙ方向）の分解能は１０μｍ程度であって十分な
分解能を有しているが，深さ方向（Ｚ方向）の分解能は
数百μｍ程度しか得られず、生体の細部にわたる組織構
造の観察にはやはり一桁以上分解能が不足している。

【０００４】これらに対し、Ｚ方向（深さ方向）とＹ方
向（横方向）との双方について数μｍ程度の分解能の断
層像を得ることができる装置が提案されている（ＰＣＴ
／ＵＳ９２／０３５３６参照）。図２６は、この従来提
案された装置の説明図である。可干渉距離の短い光を発
する光源、例えばこの例ではＳＬＤ（ＳｕｐｅｒＬｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄｅ）１１１から発せられ
た光は、光ファイバ１１２に入射して伝達され、ファイ
バ・カプラ１１３により第１の光波（物体光）と第２の
光波とに二分されて、それぞれ光ファイバ１１４，１１
５で伝達され、それぞれ対物レンズ系１１７、参照レン
ズ系１１８を経由して、被検体１１９，参照ミラー１２
０に伝達される。このとき参照ミラー１２０はＺ方向
（光ビームの光軸方向）に移動している。

【０００５】尚、図２６には、物体光側にＰＺＴ（Ｐｉ
ｅＺｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒ）１
１６が配置され物体光の周波数シフトが行われている
が、これは、後述するフォトダイオード１２２で、この
フォトダイオード１２２ないしこのフォトダイオード１
２２を含む信号処理系に適した周波数の信号が得られる
ようにするためのものであり、本装置の計測原理上は必
ずしも必要のないものであり、以下、ＰＺＴ１１６の作
用については省略し、ＰＺＴ１１６を備えない場合につ
いて説明する。

【０００６】被検体１１９に照射された光ビームは被検
体内を進み、その被検体内を進む間に被検体の光ビーム
の進路上の各点で反射し、その反射光は対物レンズ系１
１７を経由して光ファイバ１１４に入射し、ファイバ・
カプラ１１３を経由し、光ファイバ１２１を経由し、光
検出器、例えばこの例ではフォトダイオード１２２に入
射する。

【０００７】また参照ミラー１２０で反射した光も同様
に、再度、参照光学系１１８を経由し、光ファイバ１１
５に入射し、ファイバ・カプラ１１３を経由し、光ファ
イバ１２１を経由し、フォトダイオード１２２に入射す
る。図２７は、フォトダイオード１２２で得られる信号
を示した図である。この図の横軸は、参照ミラー１２０
のＺ方向の位置に対応しており、この参照ミラー１２０
はＺ方向に等速で移動しているため、この図の横軸は時
間軸ｔでもある。またこの図の縦軸はフォトダイオード
１２２の受光信号の振幅であり、一点鎖線はその受光信
号の包絡線である。この図は、被検体内の一点のみで反
射が生じており、かつ、フォトダイオード１２２に伝達
された反射光と参照光の強度が互いに同一の場合のもの
である。

【０００８】参照ミラー１２０を連続的に定速でＺ方向
に移動すると、その参照ミラー１２０で反射した参照光
は、その参照ミラー１２０に入射した光と比べ、その周
波数がドップラ周波数分だけ遷移した光に変換される。
したがってフォトダイオード１２２上では反射光と参照
光が干渉し、それら反射光の周波数と参照光の周波数と
の差の周波数の信号が観測される。

【０００９】ところで、ＳＬＤ１１１から発せられた光
は可干渉距離が短く、したがって、被検体１１９のある
一点のみで反射が生じているものとすると、ＳＬＤ１１
１から発せられ、物体光として被検体に照射され、その
被検体のある一点で反射してフォトダイオード１２２に
至る光路長（光学距離）と、ＳＬＤ１１１から発せら
れ、参照ミラー１２０で反射されて参照光としてフォト
ダイオード１２２に至る光路長とが完全に同一である、
図２７に示す原点０を中点とし、そのＳＬＤ１１１から
発せられた光の可干渉距離に対応したＺ方向の幅（時間
幅）だけ、図示のようなバースト波が観測される。実際
には被検体１１９の内部を進む光ビームの光路に沿った
種々の点で反射が生じており、参照ミラー１２０をＺ方
向に移動させることにより、その移動中の各時点の参照
ミラー１２０のＺ方向の位置に対応する、被検体１１９
内部の反射光の情報が連続的に順次抽出された信号が得
られることになる。図２７に示す、一点から反射された
場合のバースト波のＺ方向の半値幅は例えば約１０μｍ
以下であり、したがって、Ｚ方向（深さ方向）について
１０μｍ以下の分解能が得られる。

【００１０】一方、Ｙ方向（横方向）の分解能は、被検
体１１９内の各反射点で物体光ビームをどこまで絞り込
むかに依存し、Ｙ方向（横方向）についても１０μｍ程
度の分解能を得るには、各反射点でのビーム径を１０μ
ｍ程度に絞り込む必要がある。このため、対物レンズ系
１１７に焦点調整機構を備えておいて、参照ミラー１２
０のＺ方向への移動と同期し、その参照ミラー１２０の
Ｚ方向位置に対応した、被検体１１９内部の反射点に物
体光が絞り込まれるようその焦点調整機構を動かし、そ
の対物レンズ系１１７の焦点をＺ方向に移動させる。

【００１１】このようにして、対物レンズ系１１７の焦
点を調整しながら参照ミラー１２０をＺ方向に移動させ
ることにより、被検体１１９の内部に延びる一本の光ビ
ームに沿った、断層像の１ライン分の信号が得られる。
このラインを「走査線」と称するフォトダイオード１２２で得られた受光信号は、検波回
路１２３により、図２７に示す包絡線に対応する信号を
抽出する検波が行われ、Ａ／Ｄ変換器１２４により、そ
の検波された信号がディジタルの信号に変換され、コン
ピュータ１２５に取り込まれる。これにより、１本の走
査線に沿う断層像を表わす画像データがコンピュータ１
２５に取り込まれたことになる。

【００１２】対物レンズ系１１７はＹ方向（走査方向）
に移動自在に構成されており、対物レンズ系１１７をＹ
方向に移動させながら上記の走査を繰り返すことによ
り、被検体１１９の深さ方向（Ｚ方向）と対物レンズ系
１１７の移動方向（Ｙ方向）とからなる二次元断面に沿
う断層像を表わす画像データがコンピュータ１２５に取
り込まれる。コンピュータ１２５では、必要に応じて、
入力された画像データに所定の画像処理が施され、その
後、図示しない画像ディスプレイに断層像が表示され、
あるいはハードコピー装置でその断層像のハードコピー
が生成される。

【００１３】尚、図２６に示す装置には、光ファイバ１
１２，１１４，１１５，１２１が採用されているが、こ
れらは光を伝送するための１つの手段として用いられて
いるものであって、この図２６を参照して説明した断層
像形成の原理上からすれば、光ファイバを用いることは
必ずしも必要ではない。尚、上記の提案には、深さ方向
（Ｚ方向）の機械的走査に代え、光源周波数を変調する
方式も含まれているが、この方式の場合、フォトダイオ
ード１２２で受光した後の信号処理に時間がかかり、ま
た種々の深さ位置に光ビームを絞り込むことはできず固
定焦点となるため、横方向（Ｙ方向）の、その固定焦点
位置から外れた領域の分解能が低下してしまい、全体と
して高分解能の断層像を得ることはできないこととなっ
てしまう。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】図２６，図２７を用い
て説明した従来の提案により、その深さ方向（Ｚ方向）
及び横方向（Ｙ方向）の双方について１０μｍ程度の分
解能を有する被検体の断層像を得ることは可能である。
しかし、一般的に、散乱媒質内では深さ方向の広い範囲
で細いビームを維持することは出来ない。また、開口を
大きくすると焦点位置ではビームを細くできるがビーム
の広がりかたも激しくなり、固定焦点では広い範囲で均
一な細いビームにすることは出来ない。又、開口が大き
いと複数の送受信部を単純に切り換えるだけでは高分解
能は達成出来ず、機械的な送り装置が必要となる。回転
ミラーやガルバノミラーでビームを高速に振る技術は存
在するが、深さ方向に可変焦点とするにはやはり機械的
送り装置が必要となる。

【００１５】このため、図２６に示すように、参照ミラ
ー１２０と比べると極めて大型の光学系である焦点調節
機構を備え、かつ大開口の対物レンズ系１１７を備え、
それらの焦点調節機構を参照ミラー１２０の移動に同期
させて動かす必要があり、それらを高速に移動させるこ
とは難しく、一本の走査線に沿う受光信号を得るのに時
間がかかる。しかも対物レンズ系１１７はＹ方向（走査
方向）にも移動させる必要があり、１枚の２次元断層像
のデータを得るのに長時間を要するという問題がある。
断層像を得るのに長時間を要すること自体も問題である
が、断層像を得るのに長時間を要すると、被検体が例え
ば生体の場合、その断層像を得るのに要する時間内に被
検体が大きく動いてしまい、ある一時点の正しい断層像
を得ることができないという問題が発生する。

【００１６】また、対物レンズ系１１７は焦点調節機構
付の例えばレンズ群等で構成され、また対物レンズ系１
１７にはＹ方向にも移動させる機構が必要であり、した
がって図２６に示す装置を実現しようとすると装置の機
構が複雑となり、大型の装置となり、信頼性も低下し、
さらにコストの高い装置となってしまう問題もある。本
発明は、上記事情に鑑み、深さ方向，走査方向双方につ
いて良好な分解能を維持しつつ、断層像を高速に得るこ
とのできる断層像撮影装置を提案することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の断層像撮影装置は、（１）所定の可干渉距離を有する光波を放射する光源を
有し、その光源から放射された光波を第１の光波と第２
の光波とに二分して射出する光源部（２）複数の受光素子を有する受光部（３）光源部から射出された第１の光波を、被検体に照
射する物体光として被検体に導くともに物体光が被検体
で反射することにより得られた反射光を受光部に導く対
物部（４）光源部から射出された第２の光波を入射し、第２
の光波を、その第２の光波が受光部に導かれる迄の間の
光路長を連続的に変更することにより第２の光波と比べ
周波数が遷移した参照光に変換して、その参照光を、そ
の参照光の少なくとも一部が受光部で反射光と重畳され
るように受光部に導く参照光発生部（５）受光部に導びかれた、反射光と参照光とが重畳さ
れた干渉波を複数の受光素子それぞれで受光することに
より得られた複数の受光信号を、被検体内の、物体光の
光路内の所定点の情報が強調された受光信号が得られる
ように相対的に遅延させて互いに加算する電子焦点制御
部を備えたことを特徴とする。

【００１８】尚、上記（１）〜（５）の各部は、機能の
概念としての部分を指称しているものであり、実際の構
造においては例えば１つの部材が上記（１）〜（５）の
うちの複数の役割りを兼ねていてもよく、上記（１）〜
（５）のうちの複数の部分が分離不能に一体的に構成さ
れていてもよいことはもちろんである。例えば、上記
（１）の光源部における、光波を第１の光波と第２の光
波とに二分する役割りと、上記（３）の対物部の役割り
を１つのビームスプリッタに負わせた構成も、上記本発
明に包含される。（６）ここで、上記本発明の断層像撮影装置において、
上記光源部は、物体光による被検体の走査が行われるよ
うに第１の光波の射出位置を順次変更する走査手段を備
えたものであることが好ましい。（７）この場合、上記光源部は、上記光源として、互い
に光路がずれた複数の物体光それぞれを供給する、順次
点灯することにより物体光による被検体の走査を行う複
数の光源を備えたものであることが好ましい。（８）また上記光源部は、上記光源から放射された光波
を入射して伝送する光ファイバを備えたものであること
が好ましく、（９）その場合、上記光源部が、上記光ファイバの途中
に、その光ファイバにより伝送されてきた光波を、第１
の光波と第２の光波とに二分するファイバ・カプラを備
えたものであってもよい。（１０）ファイバ・カプラを備えた場合、そのファイバ
・カプラにより二分された第１の光波および第２の光波
がそれぞれ伝送される各光ファイバ部分が、互いに等し
い光路長を有するものであることが好ましい。（１１）また、上記本発明の断層像撮影装置において、
上記光源部が、第２の光波を平行光束にして、上記
（４）の参照光発生部に向けて射出するコリメート光学
系を備え、参照光発生部が、参照光を、円錐状に広がる
光束として一端から射出する光ファイバと、上記平行光
束としての第２の光波を集光してその光ファイバの他端
から入射する入射光学系とを備えた構成としてもよい。（１２）さらに、上記本発明の断層像撮影装置は、上記
（４）の参照光発生部が、上記光波の波長より細かい平
均的表面粗さを有する散乱光学系を備えたものであるこ
とが好ましい。（１３）また、上記本発明の断層像撮影装置において
は、上記（２）の受光部が、上記複数の受光素子とし
て、物体光による被検体の走査に起因して反射光が受光
部上を移動する走査方向に配列された複数の受光素子を
有するものであることが好ましい。（１４）また、上記（４）の参照光発生部に関しては、
その参照光発生部が、参照光の光路長の変更動作に伴っ
て移動し、上記走査方向と交わる厚み方向の、受光部に
導かれた参照光の光路長のずれを補正するシリンドリカ
ル光学系を備えたものであることが好ましい。（１５）また、本発明の断層像撮影装置は、上記受光部
が、上記複数の受光素子として、物体光による被検体の
走査に起因して反射光が受光部上を移動する走査方向
と、その走査方向に交わる厚み方向との双方に二次元的
に配列された複数の受光素子を備え、上記電子焦点制御
部が、上記走査方向と上記厚み方向との双方について複
数の受光信号を相対的に遅延させて、互いに加算するも
のであってもよい。（１６）さらに、上記（５）の電子焦点制御部に関して
は、その電子焦点制御部が、複数の受光信号を、被検体
に照射された物体光の光路内に延びる走査線上に並ぶ複
数の所定点の情報が強調された受光信号が得られるよう
に相対的な遅延パターンを順次変更しながら遅延させて
互いに加算するものであることが好ましい。（１７）また、上記（５）の電子焦点制御部は、上記複
数の受光信号を、物体光の光路内に延びる複数の走査線
上にそれぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された受
光信号が得られるように相対的な遅延パターンを順次変
更しながら遅延させて互いに加算するものであってもよ
い。（１８）さらに、上記（５）の電子焦点制御部は、光源
部に複数の光源を備えた構成の場合、それら複数の光源
それぞれから射出された光波による物体光それぞれにつ
いて、その物体光の光路内に延びる複数の走査線上にそ
れぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された受光信号
が得られるように相対的な遅延パターンを順次変更しな
がら遅延させて互いに加算するものであってもよい。（１９）さらに本発明の断層像撮影装置は、光源部が、
互いに光路の異なる複数本の物体光を同時に射出するも
のであり、電子焦点制御部が、それら複数本の物体光そ
れぞれの光路内に少なくとも一本ずつ延びる複数の走査
線上にそれぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された
受光信号が得られるように相対的な遅延パターンを順次
変更しながら遅延させて互いに加算するものであっても
よい。（２０）また、本発明の断層像撮影装置において、上記
電子焦点制御部が、複数の受光素子それぞれで得られた
各受光信号を、それぞれ遅延量可変に遅延する遅延線を
備えたものであってもよく、（２１）もしくは、電子焦点制御部が、複数の受光素子
それぞれで得られた各受光信号をそれぞれ二分割し一方
に対し他方を所定遅延量だけ遅延させるとともに重み量
可変に互いに重み付け加算することにより各受光信号を
遅延量可変に遅延する遅延手段を備えたものであっても
よい。（２２）さらに、電子焦点制御部は、複数の受光素子そ
れぞれで得られた各受光信号を重み量可変に互いに重み
付け加算することにより各加算信号を得る２つの重み付
加算手段と、各加算信号の一方に対し他方を所定遅延量
だけ遅延させて互いに加算する遅延加算手段とを備えた
ものであってもよい。（２３）さらに本発明においては、受光部もしくは電子
焦点制御部が、受光部に備えられた複数の受光素子のう
ちの少なくとも一部の複数の受光素子からなる、電子焦
点制御部により互いに加算される受光信号を得る受光開
口を可変自在に規定する開口規定手段を備えたものであ
ることが好ましい。（２４）この場合、受光部は、複数の受光素子として、
物体光による被検体の走査に起因して反射光が受光部上
を移動する走査方向に配列された複数の受光素子を有す
るとともに、それら複数の受光素子の中から選択され
た、それら複数の受光素子の数よりも少ない数の複数の
受光素子からなる移動自在に設定された受光開口内の各
受光素子で得られた各受光信号を出力する読出回路を有
するＣＣＤを備えた構成としてもよい。（２５）また、電子焦点制御部は、上記開口規定手段と
して、その受光開口を規定するとともにその受光開口内
の複数の受光素子それぞれで得られた受光信号をそれぞ
れ増幅率可変に増幅する利得可変増幅器を備えた構成と
してもよい。（２６）また、電子焦点制御部は、複数の受光素子で得
られたアナログの受光信号をデジタルの受光信号に変換
するＡ／Ｄ変換器と、そのデジタルの受光信号を相対的
に遅延させて互いに加算する遅延加算演算手段を備えた
ものであってもよい。（２７）その場合、電子焦点制御部は、デジタルの受光
信号に基づいて、受光部に備えられた複数の受光素子の
うちの少なくとも一部の複数の受光素子からなる、上記
遅延加算演算手段により互いに加算される受光信号を得
る受光開口を可変自在に規定する開口規定手段を備える
ことが好ましい。（２８）遅延加算演算手段は、上記開口規定手段で規定
された受光開口を構成する複数の受光素子で得られＡ／
Ｄ変換器でデジタル化された受光信号を相対的に遅延さ
せるとともに重み量可変に重み付けして互いに加算する
ものであることが好ましい。（２９）また上記（３）の対物部は、物体光及び／又は
反射光の光路を補正する、被検体に応じた補正板を、固
定的にもしくは交換自在に備えることが好ましい。（３０）また本発明の断層像撮影装置は、電子焦点制御
部により得られた、所定点の情報が強調された受光信号
に基づいて、被検体内の断層像を表示する表示部を備え
ていてもよい。

【００１９】

【作用】本発明の断層像撮影装置は、上記（５）の電子
焦点制御部を備えたことが、従来の提案に係る技術（図
２６参照）と根本的に異なる点である。即ち、本発明で
は、受光部に複数の受光素子が備えられており、それら
複数の受光素子により得られた複数の受光信号を、被検
体内の光路内の所定点の情報が強調された受光信号が得
られるように相対的に遅延させて互いに加算する（以後
これを簡単のため「遅延加算」と称することがある）も
のであり、その遅延加算により、その所定点に光ビーム
が絞られていなくてもその所定点に小さい光スポット
（例えば１０μｍ程度の光スポット）が形成されていた
場合と同等の信号が得られる。この理論については説明
の都合上、後述する実施例の欄において図面を参照しな
がら説明する。

【００２０】したがって、図２６の従来例と対比して説
明すると，対物レンズ系１１７の焦点をＺ方向に移動さ
せるための焦点移動機構は不要となり、また、それらの
ような大型のレンズ系を備える必要はなく、例えば数１
０μｍの端面を有する光ファイバ等を配置し（上記
（８）参照）、Ｙ方向（横方向）への走査については光
ファイバの射出部をＹ方向に移動し（上記（６）参
照）、もしくはＹ方向に光ファイバを配列しておいて順
次切り換えればよく（上記（７）参照）、またＺ方向に
ついては、機械的な動きとしては、例えば、重量の小さ
い参照ミラー１２０を移動させるだけで済み、この参照
ミラー１２０の移動に応じて遅延加算処理における遅延
パターンを順次変更する電気的な処理により、その走査
線に沿った複数の所定点の情報が順次強調された信号が
得られ、１枚の二次元的な断層像全体についてもその断
層像を高速に得ることができる。

【００２１】尚、上記所定点には実際には光は集光され
ていないが、参照光との干渉による選択と受光信号の遅
延加算処理により等価的にその所定点に光が集光されて
いることに相当する信号が生成されるため、ここでは、
そのような所定点を「焦点」と称することがある。この
焦点を得るための遅延加算は、原理上はＹ方向（横方
向，走査方向）、及びそのＹ方向と交わる、二次元的な
断層像の厚み方向（これを「Ｘ方向」と称することがあ
る）の双方に二次元的に配列された複数の受光素子を備
えておいて、それらＹ方向とＸ方向との双方について遅
延加算を行うことが好ましいが、（上記（１５）参
照）、二次元的な遅延加算処理はその処理がかなり複雑
となり回路規模も大型化することから、Ｙ方向（横方
向）に一次元的に並ぶ複数の受光素子を備えておいてそ
のＹ方向のみについて行ってもよい（上記（１３）参
照）。このＹ方向（走査方向）のみ遅延加算する場合
は、Ｘ方向（厚み方向）について焦点をもつシリンドリ
カル光学系を備えることにより、Ｘ方向（厚み方向）の
分解能を向上させることができる（上記（１４）参
照）。

【００２２】このように、本発明の断層像撮影装置で
は、電気的な処理により走査線を形成することができる
ため、物体光は一般的に有限のビーム幅を持つため、そ
の１本の物体光ビーム中に複数本の走査線を形成するこ
ともでき（上記（１７），（１８）参照）、同時に複数
本の物体光ビームを形成しておいて、それら複数本の物
体光ビーム内にそれぞれ１本ずつもしくはそれぞれ複数
本ずつの走査線が形成されるように受光信号を遅延加算
し走査速度を向上させることもできる（上記（１８），
（１９）参照）。

【００２３】尚、本発明の断層像撮影装置では、遅延加
算処理を行うに当り、どのような遅延手段を備えてもよ
く、例えば上記（２０）に記載したように遅延線を備
え、受光信号を遅延線に入力することにより遅延させて
もよく、上記（２１）もしくは（２２）のような遅延な
いし遅延加算を行ってもよい。さらには、ディジタル的
な信号処理により遅延加算を行ってもよい（上記（２
６）参照）。

【００２４】また、回折理論に基づくと、被検体内の浅
い位置に焦点を合わせる（上述のように実際上はその浅
い位置に適合する遅延パターンで遅延加算する）場合
と、深い位置に焦点を合わせる場合とでは、同一の分解
能を得るためには、受光開口（干渉光を実質的に受光す
る複数の受光素子により構成される開口）を可変する必
要がある。また、物体光によるＹ方向（走査方向）の走
査に合わせて受光開口を順次そのＹ方向に移動させるこ
とが好ましい。

【００２５】したがって、本発明の断層像撮影装置に
は、受光開口を可変自在に規定する開口規定手段を備え
ることが好ましい（上記（２３），（２７）参照）。ま
た、その受光開口を構成する複数の受光素子による受光
で得られた受光信号は、一律の重みで加算するのではな
く、その受光開口の端部の受光素子で得られた受光信号
には小さい重みを与え、受光開口の中央部の受光素子で
得られた受光信号には大きい重みを与えて互いに加算す
る（いわゆるアポタイジング）と（上記（２５），（２
８）参照）、遅延加算により形成される、走査線に沿っ
て延びる主ビームの周囲に形成される副次的なビーム
（いわゆるサイドローブ）を低減化することができる。

【００２６】さらに、本発明において、被検体の形状に
よる光路の屈折率分布を補正する補正板を備えると（上
記（２９）参照）、より高品質の断層像撮影を行うこと
ができる。尚、本装置に表示部を備えておいて（上記
（３０）参照）、本装置により得られた断層像を本装置
に備えた表示部に表示してもよく、あるいは本装置とは
独立した表示装置あるいはハードコピー装置で表示ない
し出力してもよい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の一実施例の概念的構成図である。光源部
１は、ＳＬＤ，ＬＥＤ等を光源とし、この光源部１から
発せられた光波のうち、その光波が二分された一方の第
１の光波２は物体光として、ビームスプリッタ３を介し
て測定物体に投射され、測定物体の内部で反射・散乱さ
れる。本実施例では、光源部１には複数の光源が一次元
的に配列されており、それら複数の光源の切り換えによ
りＹ方向（走査方向）に走査が行なわれる。尚、本実施
例では、測定物体４として眼の例が図示されているが、
測定物体４は眼に限定されるわけではない。

【００２８】参照光発生部５は、測定物体４に照射され
た物体光２が測定物体４の内部の物体光ビームの進路上
の各点で反射されることによりビームスプリッタ３側に
戻ってきた反射光と干渉させることにより、測定物体４
内部の所望の測定点からの光信号を選別するための参照
光６を生成する部分であり、この参照光発生部５は、Ｚ
方向の移動により、参照光に、ヘテロダイン信号を生成
するためのドップラ周波数シフトをかける。参照光によ
り測定物体４の内部の深さ方向を規定し、複数の光源の
切り換えによる走査と組み合わせて二次元的な断層面８
を構成する。

【００２９】測定物体４からの反射光はビームスプリッ
タ３の反射面で参照光と重畳されて互いに干渉し、干渉
光として受光部９に送られ、測定物体４内部の所望の測
定点からの光信号を含んだ反射光の概略の選別が可能と
なる。受光部９は、Ｙ方向に配列された複数の受光素子
で構成されており、参照光と干渉した反射光は、それら
複数の受光素子の中から選択された一部の複数の受光素
子からなる受光開口内の各受光素子で受光され、位相情
報を含むヘテロダイン信号が得られる。各受光素子で得
られたヘテロダイン信号は電子焦点制御部１０に送られ
電子的手段による可変遅延及び加算による電子焦点制御
が行われ、所望の焦点が形成される。

【００３０】尚、図１には、受光部９には、複数の受光
素子がＹ方向に一次元的に配列された一次元アレイが表
示されているが、受光素子が一次元アレイであればＹ方
向（走査方向）の焦点制御だけとなり、受光素子が二次
元アレイであればＹ方向（走査方向）とＸ方向（厚み方
向）（受光素子に入射する干渉光の光軸と走査方向（Ｙ
方向）との双方と直交する方向）との双方の焦点制御が
可能となる。

【００３１】また選択された受光開口内の各受光位置に
おける受光ゲインは、開口の中心をピークとしたガウス
曲線状（又はガウス曲面状）にアポダイジングすると好
適なビーム形状が得られる。また、参照光発生部のＺ方
向の位置に対応して受光開口の大きさを変化させると深
さ方向（Ｚ方向）位置に対して径の均一なビームが得ら
れる。また、本実施例では電子的切り換えにより、受光
開口がＹ方向に電子的に走査される。

【００３２】電子焦点制御部１０で遅延加算の行われた
信号は画像処理部１１に送られて適切な画像処理が施さ
れ、表示部１２に送られてその表示部１２に、測定物体
４の断層像が表示される。図２は、図１に示す実施例の
詳細構成図である。参照光発生部５からビームスプリッ
タ３に向かう参照光の光路６ａは、測定物体４内の測定
点Ａで反射した反射光がビームスプリッタ３に向かう、
その測定点Ａを頂点とする円錐状の光路８ａをビームス
プリッタ３の反射面３＿１で折り返したときの光路と同
一の光路となるのが理想であるが、反射光の光路８ａを
折り返したものに近似していれば十分である。

【００３３】参照光発生部５のＢ点からビームスプリッ
タ３に向かう参照光は、ビームスプリッタ３の反射面Ｈ
ＣＧＤを透過し、受光部９のＩＥＪＦ面で受光される。
測定物体４のＡ点からの反射光はビームスプリッタ３の
反射面ＨＣＧＤで反射され受光部９のＩＥＪＦ面に到達
して参照光と干渉し、測定物体４内の所望の測定点Ａか
らの光信号を含んだ反射光の概略の選別が可能となる。
参照光と干渉した反射光は、前述したように、受光部９
に配列された複数の受光素子の中から選択された受光開
口内の各受光素子で位相情報を有するヘテロダイン信号
として受光され、そのヘテロダイン信号は、電子焦点制
御部１０において電子的手段による可変遅延により電子
焦点制御を受け、所望の焦点が形成される。

【００３４】参照光が受光開口の外側にも広がっていて
も、受光開口で制限された四角錐または多角錐が有効な
参照光となる。ビームスプリッタ３の反射面ＨＣＧＤに
関しＡと対称な位置にＡｉをとると、反射光と参照光の
行路差は、底面ＩＥＪＦと頂点Ａｉで決まる立体内の行
路と、底面ＩＥＪＦと頂点Ｂで決まる立体内の行路との
比較で求めればよい。

【００３５】図３は、図１に示す実施例の走査方向（Ｙ
方向）の光路に着目した構成図である。参照光発生部５
のＢ点からビームスプリッタ３に向かう参照光は、ビー
ムスプリッタ３の反射面ＣＤを透過し、受光部９のＥＦ
面で受光される。

【００３６】測定物体４のＡ点からの反射光はビームス
プリッタ３の反射面ＣＤで反射され受光部９のＥＦ面に
到達して参照光と干渉し、測定物体４内の所望の測定点
Ａからの光信号を含んだ反射光の概略の選別が可能とな
る。参照光と干渉した反射光は、受光部９を構成する複
数の受光素子の中から選択された受光開口内の各受光素
子で位相情報を有するヘテロダイン信号として受光さ
れ、そのヘテロダイン信号は、電子的手段による可変遅
延により電子焦点制御を受け、所望の焦点が形成され
る。図３では受光部のＥＦ方向の電子焦点制御により走
査方向（Ｙ方向）の焦点制御が行われる。参照光が受光
開口の外側にも広がっていても、受光開口ＥＦで制限さ
れた範囲が有効な参照光となる。

【００３７】ビームスプリッタ３の反射面ＣＤに関しＡ
と対称な位置にＡｉをとると、反射光と参照光の行路差
は、三角形ＡｉＥＦ内の行路と、三角形ＢＥＦ内の行路
の比較で求めればよい。図４は、図１に示す実施例の厚
み方向（図１に示すＸ方向）の光路に着目した構成図で
ある。

【００３８】参照光発生部５のＢ点から射出された参照
光は、ビームスプリッタ３の反射面ＨＧを透過し、受光
部９のＩＪ面で受光される。測定物体４のＡ点からの反
射光はビームスプリッタ３の反射面ＨＧで反射され受光
部９のＩＪ面に到達して参照光と干渉し、測定物体４内
の所望の測定点Ａからの光信号を含んだ反射光の概略の
選別が可能となる。受光部９が仮に二次元アレイであれ
ば、参照光と干渉した反射光は、受光部９に配列された
複数の受光素子の中から選択された受光開口内の各受光
素子で位相情報を有するヘテロダイン信号として受光さ
れ、そのヘテロダイン信号は、電子的手段による可変遅
延により電子焦点制御を受けて所望の焦点が形成され、
受光部９のＩＪ方向の電子焦点制御により厚み方向の焦
点制御が行われる。但し、図１に示す実施例の場合は、
受光部９は１次元アレイであるため、その場合は厚み方
向については電子焦点制御は行われない。尚、参照光が
受光開口の外側にまで広がっていても、受光開口ＩＪで
制限された範囲が有効な参照光となる。

【００３９】ビームスプリッタ３の反射面ＨＧに対しＡ
と対称な位置にＡｉをとると、反射光と参照光の行路差
は、三角形ＡｉＩＪ内の行路と、三角形ＢＩＪ内の行路
との比較で求めればよい。以上のことから、走査方向で
あっても厚み方向であっても、それらの方向によりビー
ムスプリッタ３の反射面による境界の位置の差があるだ
けであって、電子焦点制御と行路差はどちらの方向に対
しても同等に扱うことができることが明白である。従っ
て、一般的に走査方向（Ｙ方向）と厚み方向（Ｘ方向）
から合成されるどの方向に対しても、ビームスプリッタ
３の反射面による境界の位置が異なるだけであって、電
子焦点制御と光路差については同等に扱うことができ
る。

【００４０】図５は、受光部９の受光素子が、走査方向
（Ｙ方向）に一次元的に配列された一次元アレイ素子で
あり、走査方向（Ｙ方向）について電子的に焦点制御
し、厚み方向（Ｘ方向）に関しては、参照光発生部５側
に取り付けられ参照光発生部と共にＺ方向に動く、厚み
方向（Ｘ方向）のみに厚み分布のあるシリンドリカル・
レンズにより焦点を制御する構成の断層像撮影装置の構
成図である。

【００４１】ＳＬＤ，ＬＥＤ等を光源とする光源部１か
ら射出された物体光２はビームスプリッタ３を介して測
定物体４に投射され、測定物体４内で反射される。光源
部１には複数の光源が一次元的に配列されており、複数
の光源の切り換えによりＹ方向に走査が行なわれる。参
照光発生部５は、測定物体４からの反射光と干渉させて
測定物体４内の所望の測定点Ａからの光信号を選別する
ための参照光を生成する部分であり、Ｚ方向への移動に
より、参照光に、ヘテロダイン信号を形成するためのド
ップラ周波数シフトをかける。参照光の光路は、測定物
体４内の測定点Ａを頂点とする円錐状の光路８ａをビー
ムスプリッタ３の反射面３ａで折り返した光路と同一の
光路であることが理想であるが、近似的には折り返した
光路に近いものであればよい。

【００４２】参照光発生部５のＢ点から射出された参照
光は、ビームスプリッタ３の反射面ＨＣＧＤを透過し、
受光部９のＩＥＪＦ面で受光される。測定物体４のＡ点
からの反射光はビームスプリッタ３の反射面ＨＣＧＤで
反射され受光部９のＩＥＪＦ面に到達して参照光と干渉
し、測定物体４内の所望の測定点Ａからの光信号を含ん
だ反射光の概略の選別が可能となる。参照光と干渉した
反射光は、走査方向（Ｙ方向）については受光部９で大
開口アレイを構成する複数の受光素子の中からの選択さ
れた受光開口内の各受光素子で位相情報を有するヘテロ
ダイン信号として受光され、そのヘテロダイン信号は、
電子的手段による可変遅延により電子焦点制御を受け、
所望の焦点が形成される。

【００４３】厚み方向（Ｘ方向）については、参照光発
生部５に固定され参照光発生部５と共に動く、厚み方向
のみに厚み分布のあるシリンドリカル・レンズ２０によ
り焦点制御される。図５では一枚のシリンドリカル・レ
ンズとして表示されているが２枚以上の組合せレンズを
用いてもよいことは当然のことである。参照光が受光開
口を越えて広がっていても、受光開口で制限された領域
が有効な参照光となる。

【００４４】図６は、互いに干渉しない程度に離れた２
点以上の複数の点から複数の物体光２を同時に射出し、
同時受信を行う断面像撮影装置の構成図である。参照光
発生部５のＢ，Ｂ’の各点から射出された各参照光６＿
１，６＿２は、ビームスプリッタ３の反射面上の各点
Ｃ，Ｃ’を透過し、受光部９の各点Ｄ，Ｄ’で受光され
る。測定物体４のＡ，Ａ’点からの反射光はビームスプ
リッタ３の反射面の上の点Ｃ，Ｃ’で反射され受光部９
の各点Ｄ，Ｄ’に到達して参照光と干渉し、測定物体４
内の所望の測定点Ａ，Ａ’からの光信号を含んだ反射光
の概略の選別が可能となる。参照光と干渉した反射光
は、受光部９において、大開口アレイを構成する複数の
受光素子の中から選択された各受光開口内の各受光素子
で位相情報を有するヘテロダイン信号として受信され、
そのヘテロダイン信号は、電子的手段による可変遅延に
より電子焦点制御を受け、所望の各測定点Ａ，Ａ’が選
別される。これら複数の測定点Ａ，Ａ’としては、参照
光の広がりの程度により、互いに干渉しない程度に離れ
た２点以上の点が選択される。但し互いに異なる光源か
らの発光により複数の物体光，参照光のペアが形成され
るため、異なる光源間の干渉は考える必要はない。ま
た、参照光がオーバーラップしても、電子焦点制御によ
り、或る程度分離することができる。

【００４５】尚、図６では、中心の光路だけを表示した
が実際は、図２と同様に、円錐状のビームを扱うものと
する。また図６では、走査線幅を２分割した例を表示し
たが、一般的には走査線幅をＮ分割し、走査線幅の１／
Ｎの間隔だけ離れた走査線位置から、同時にＮ本の投受
光を行うものであり、走査線幅が広い場合に有効な方式
である。

【００４６】図７は、被検体４の内部からの反射光を受
光したときの横方向（光軸に直交する方向）の指向性の
シミュレーション結果を示す図であり、左端をビームの
中心（光軸）とし右半分だけを表示してある。グラフ
ａ，ｂは、開口２４μｍの光ファイバから射出された光
を物体光として測定物体内に照射し、測定物体内の、そ
れぞれ各深さ２０ｍｍ，３ｍｍの位置で反射した光をそ
の光ファイバに入射したことを想定し、電子的な焦点制
御を行わない場合のシミュレーション結果をあらわすグ
ラフである。３ｍｍの深さで反射されたことが想定され
たグラフｂでは、−２０ｄＢで２×１００μｍ程度の広
がりであるが、２０ｍｍ深さで反射された場合（グラフ
ａ）はその６倍以上広がっている。

【００４７】従って、例えば、数十μｍピッチで光ファ
イバを並べ、光ファイバの切り換えだけで横方向走査を
行う方式では十分な分解能を得ることはできない。グラ
フｃ，ｄはグラフａの場合と同様に、２４μｍの光ファ
イバを用い、深さ２０ｍｍの位置で反射されたものと
し、受光については光ファイバから射出された反射光を
参照光と干渉させ、大開口（数ｍｍ）のアレイ状の受光
素子を用いて受光した場合のシミュレーション結果であ
る。グラフｃは、参照光と反射光との光路のズレを、光
源の波長λの整数倍の部分とλ未満の端数分との双方に
ついて完全に合わせるように、すなわち、図２７の原点
Ｏを完全に一致させるように電子焦点制御を行った場合
のグラフであり、十分細いビームになっている。

【００４８】グラフｄは、大開口（数ｍｍ）のアレイ状
の受光素子を用い参照光と反射光の光路のズレを、光源
の波長λの整数倍の部分は省略し、λ未満の端数分だけ
について電子焦点制御（搬送波の位相だけを一致させる
制御、図２７の原点Ｏがずれていることは無視し、信号
の山どうし、谷どうしを一致させる制御）により焦点制
御を行った場合のシミュレーション結果であるが、それ
でもかなり良好な焦点効果が達成されている。

【００４９】図８は光源部１と参照光発生部の一例に関
する説明図である。ここでは、参照光発生部５は、単な
る移動ミラーでよく、構造が簡単であるという利点があ
る。その移動ミラーの移動速度によりドップラ周波数が
定まる。その移動ミラーは、軽度の散乱特性をもたせる
ために、光源波長より細かい適度な表面粗さをもたせ軽
度の乱反射を起こさせるように工夫されている。光源部
１は所定の径の光ファイバを所定のピッチで図８の紙面
垂直方向に並べたものであり、光ファイバの一端にはＳ
ＬＤないしＬＥＤ等の発光素子が取り付けられていて、
それらの発光素子の切り換えにより走査が行なわれる。

【００５０】又、ビームスプリッタ３の反射面３＿１の
参照光入射側に余分な光をカットするためのマスク３＿
２を設置することが好ましい。このマスク３＿２は、こ
こに、設置することに代え、ビームスプリッタ表面の等
価的な位置に設置してもよい。光路の中心の光軸で考え
ると、光源から発せられ参照光発生部５を介してビーム
スプリッタ３の反射面３＿１に達するまでの光路に入る
光の波数と、光源から発せられビームスプリッタ３の反
射面を透過して、図２に示す測定物体４内から散乱反射
されビームスプリッタ３の反射面に戻ってくるまでの光
路に入る光の波数が等しくなる測定物体４（図２参照）
内の反射位置が、干渉が最大となる位置（図２７の原点
に対応する位置）である。

【００５１】図９は、光源部の一例の説明図である。こ
の図９は光源部１に光ファイバを用いない場合の例であ
り、光源は、図９に示す上下２段の光源１＿１，１＿２
と重なるように紙面垂直方向にそれぞれ複数個ずつ並べ
られていて、上下方向に複数段（図９では上下２段）の
ビームスプリッタ１＿３，１＿４を設け、光源を、紙面
垂直方向にビームスプリッタ１＿３，１＿４の段数分だ
け間隔を空けて配置出来るようにしてある。各ビームス
プリッタ３は紙面垂直方向に走査幅分の長さを有してい
る。

【００５２】このような構造は、複数の発光素子で構成
されたアレイ構造をもった光源に対し有効である。図１
０は、光源部１と参照光発生部の他の例の説明図であ
る。参照光発生部５に備えられた光ファイバ５＿１から
射出された参照光の光路６ａは、測定物体４内の測定点
を頂点とする円錐状の光路と非常に近い光路となる。参
照光発生部５はＺ方向に移動し、光ファイバ５＿１から
射出された参照光はその移動速度に応じたドップラ周波
数シフトがかけられたものとなる。

【００５３】光源部１は所定の径の光ファイバ１＿１を
所定のピッチで紙面垂直方向に配列したものであり、各
光ファイバ１＿１の図示しない一端にはＳＬＤ，ＬＥＤ
等の発光素子が取り付けられていて、発光素子の切り換
えにより走査が行なわれる。光ファイバ１＿１から射出
された光はビームスプリッタ１＿２に入り、光ファイバ
１＿７、レンズ１＿５，１＿６を介し参照光発生部５に
進む第２の光波と、ミラー１＿３，１＿４を介してこの
光源部１から射出される物体光とに分けられる。ミラー
１＿３，１＿４はビームスプリッタ１＿２からの、参照
光側の光路と測定物体側の光路との光路差調整のための
ものである。光源部１から射出された物体光２は、図１
に示すビームスプリッタ３に入射される。

【００５４】図１０では、紙面垂直方向に並ぶ複数の光
ファイバ１＿７は、ピッチを広げるため、それらの光フ
ァイバ１＿７の出力端を上下に互い違いに並べ変えてあ
る。上下方向の並べ変えの段数を増やせばさらにピッチ
を広げることも可能である。光ファイバ１＿７から射出
された第２の光波は、レンズ１＿５，１＿６によりビー
ム幅を広げ、ビームが広がらないように平行光束にして
参照光発生部５に送られる。各平行光束の間には、光源
部１側、参照光発生部５側それぞれに、各平行光束どう
しを分離する入れ子式の遮蔽板を取り付けることが好ま
しい。

【００５５】参照光発生部５ではレンズ５＿２，５＿３
によりビームを絞り、光ファイバ５＿１に入射する。光
ファイバ５＿１の他端では光ファイバ１＿１と同じピッ
チにもどされ、その端面から参照光が射出される。この
ような構造にすると、参照光の射出端を、光ファイバの
径で定まる非常に細いビームにすることができるという
利点がある。

【００５６】光路の中心である光軸で考えると、光源か
ら参照光発生部５を介して、図１に示すビームスプリッ
タ３の反射面に達するまでの光路に入る光の波数と、光
源からビームスプリッタ３（図１参照）の反射面を経
て、測定物体４内で散乱反射され再度ビームスプリッタ
３の反射面に戻ってくるまでの光路に入る光の波数とが
等しくなる、測定物体４内の反射位置が干渉が、最大と
なる位置である。

【００５７】図１１は、光源部と参照光発生部のもう１
つの例の説明図である。この図１１に示す光源部１に
は、図１０と同様に、所定の径の光ファイバ１＿８，１
＿９が所定のピッチで紙面垂直方向に並べられ、各光フ
ァイバ１＿８，１＿９の一端にはＳＬＤ，ＬＥＤ等の発
光素子が取り付けられていて、発光素子の切り換えによ
り走査が行なわれるが、光ファイバ１＿８，１＿９を図
示のように２段に構成することにより、各段では光ファ
イバの配列ピッチを２倍のピッチにすることができる。

【００５８】光ファイバ１＿９により導かれた光はビー
ムスプリッタ１＿１１により図１１の右側に進む第２の
光波と、上方に進む物体光２に分けられ、物体光２はビ
ームスプリッタ１＿１０を透過してさらに図１１の上方
に進む。光ファイバ１＿８により導かれた光はビームス
プリッタ１＿１０により図１１の右側に進む第２の光波
と、上方に進む光に分けられる。各ビームスプリッタ１
＿１０，１＿１１は紙面垂直方向に走査幅分の長さをも
つ。他の構造は図１０に示す例と同様である。また、ビ
ームスプリッタ１＿１０，１＿１１の上下方向位置によ
る光路差は、参照光発生部５で補正可能である。

【００５９】尚、ビームスプリッタ１＿１０，１＿１１
の上下方向の段数を増やせば、各段での光ファイバの配
列ピッチをさらに広げることが可能である。図１２は光
源部のもう１つの例についての説明図である。参照光発
生部５は図１０と同様の構造である。この図１２は、光
源部１をファイバ・カプラ１＿１２を用いて構成する例
であり、ファイバ・カプラ１＿１２と発光素子（図示せ
ず）との間の部品の配置が自由であるという利点があ
る。

【００６０】ファイバ・カプラ１＿１２は紙面垂直方向
に複数配置されているが、その配列ピッチは任意であ
る。光ファイバ１＿１も紙面垂直方向に複数配置されて
おり、それら各光ファイバ１＿１の一端にはＳＬＤ，Ｌ
ＥＤ等の発光素子が取付けられていて、発光素子の切り
換えにより走査が行われる。光ファイバ１＿１により導
かれてきた光はファイバ・カプラ１＿１２に入り参照光
用ファイバ１＿７と、物体光用光ファイバ１＿１３に分
割される。物体光用光ファイバ１＿１３の、ビームスプ
リッタ３（図１参照）側の端部は紙面垂直方向に所定の
ピッチで配列される。

【００６１】参照光用ファイバ１＿７は、それらの光フ
ァイバ１＿７のピッチを広げるため光ファイバ１＿７の
参照光発生部側の端部を上下に複数段にわたり互い違い
に並べてもよい。それらの端面から射出された第２の光
波は、紙面垂直方向に複数配列されたレンズ１＿１４に
よりビーム径が広げられ平行光束にして参照光発生部５
に送られる。各平行光束の間には、光源部１、参照光発
生部５それぞれに入れ子式の遮蔽板を取り付けることが
好ましい。

【００６２】又、光源部１のファイバ・カプラ１＿１２
の出力端からの参照光用光ファイバ１＿７の長さと参照
光発生部５内での光ファイバの長さの和と、物体光用光
ファイバ１＿１３の長さが等しくなるようにすることも
可能である。このようにすれば光ファイバの屈折率の影
響を打ち消すことができる。これは、参照光側の最小ビ
ーム径が十分細く、かつ測定物体４の屈折率が大気の屈
折率に近い場合に有効な方式である。

【００６３】図１３は、図１に示す実施例における所定
の光路上を経由して受光部９に入射した光束による信号
の特性を説明するための図である。光源部１に備えられ
た光源から発せられた光が参照光発生部５へ向かう光路
とビームスプリッタ（ＢＳ）３に向かう光路との２方向
に分割された点を原点Ｏ（図示せず）、ＢＳ３の反射面
内の点を、図示のようにＣ，Ｃ′とし、参照光は、参照
光発生部５から、光路６ｂ，Ｃ′点を経由してＤ点に至
るものとし、ＢＳ３を透過し測定物体４のＡ点で反射さ
れた反射光は光路２ｂ，Ｃ点を経由してＤ点に至るもの
とすると、光源の角周波数をＷ，時間軸をｔとして、反
射光は、ａｌ・ｓｉｎ（Ｗｔ＋Ｐ１）但しａ１は振幅、Ｐ１は原点ＯからＤ点までの光路長に
よる、時刻ｔ＝０における位相ズレを表わす。

【００６４】参照光は、ａ・ｓｉｎ（Ｗｔ＋Ｐ−εｔ）但しａは振幅、Ｐは原点ＯからＤ点までの光路長によ
る、時刻ｔ＝０における位相ズレ、εは参照光発生部５
が移動速度（ｖ）で移動することによるドップラシフト
であり、光源の中心周波数の波長をλとすると、ε＝２
π（２ｖ）／λである。と表わされる。

【００６５】受光部９ではこれら参照光と反射光とが重
畳された干渉光の２乗が検出されるので、受光信号をＩ
（ｔ）とすると、Ｐ１＝Ｐ＋ｐとして（ｐ；位相の差）Ｉ（ｔ）＝［ａ１・ｓｉｎ（Ｗｔ＋Ｐ１）＋ａ・ｓｉｎ（Ｗｔ＋Ｐ−εｔ）］² ＝（ａ１²＋ａ²）／２＋［Ｇ・ｓｉｎ（２Ｗｔ＋２Ｐ＋Φ）］／２＋ａ１・ａ・［ｃｏｓ（ｐ＋εｔ） −ｃｏｓ（２Ｗｔ＋２Ｐ＋ｐ−εｔ）］但し、Ｇ²＝ａ１⁴＋ａ⁴＋２ａ１²ａ²ｃｏｓ（２ｐ＋２εｔ）ｔａｎ（Φ）＝［−ａ１²ｃｏｓ（２ｐ）−ａ²ｃｏｓ（２εｔ）］／［ａ１²ｓｉｎ（２ｐ）−ａ²ｓｉｎ（２εｔ）］となる。ただし、受光部９の受光素子により光の周波数
の成分はフィルタリングされるのでＩ（ｔ）＝（ａ１²＋ａ²）／２＋ａ１・ａ・［ｃｏｓ（ｐ＋εｔ）］となる。

【００６６】また、直流分も除けば、Ｉ（ｔ）＝ａ１・ａ・［ｃｏｓ（ｐ＋εｔ）］となる。従って、Ａ点のみの反射光を考えると、図２７
の原点Ｏが位相差ｐ＝０の点であり、参照光発生部５の
移動により、光源の中心周波数の波長の半波長分（光路
の往復分の位相差であるので参照光発生部５の移動量で
は１／４波長分）の位相差毎に山と谷が現れ、ａ１＝ａ
の場合、図２７に示すような信号が得られる。図２７に
示すように、信号がｐ＝０で最大値をもち両側で減衰す
るのは、光源の可干渉距離に起因する。また、測定物体
内に散乱反射体が分布している状態では、図２７の信号
を時間軸方向にずらした信号群の合成信号となる。従っ
て、図２７の信号に対応する超音波バースト波を生体に
入射し連続的に散乱反射してくる反射超音波を受信する
超音波診断装置と同様の信号処理が可能となる（ＵＳＰ
４１４００２２号参照）。

【００６７】図１４〜１６は電子焦点制御の説明図であ
る。測定物体内のＡ点（図２、図３参照）からの反射光
だけを強調して受光したい場合を考える。ここでは繁雑
さを避けるため、Ａ点をビームスプリッタ３の反射面で
折り返したＡ_i 点で代表することとする。参照光のうち
Ｂ点から戻ってくる参照光を考えた時、その大部分は往
路は当然光軸付近を通過する。従って参照光の光路差
の、ビーム位置に対する分布を考えるとき、往路側では
その光路長の差は小さく、復路側（反射後）において、
ビーム位置（例えば、図１４のビームＢＨの位置からビ
ームＢＩの位置）に関し、光路長差の分布が定まると考
えられる。

【００６８】図１４は、参照光の復路側の光路を示した
ものであり、図３，図４のいずれの方向に対しても対応
できる。Ｂ点から受光部の受光面に下ろした垂線の足を
Ｇとし、ＢＧとビームスプリッタＢＳのＥＦ面、ＣＤ面
との各交点をそれぞれＧ１，Ｇ２とする。またＨ，Ｉは
受光開口の両端である。一般にＧ〜Ｇ１，Ｇ２〜Ｂは大
気環境であり、ビームスプリッタＢＳよりも屈折率は小
さい。従ってＢ，Ｇ２，Ｇ１，Ｇは直線上に乗るが、
Ｂ，Ｃ，Ｅ，ＨとＢ，Ｄ，Ｆ，Ｉは直線とはならない。
しかし各部の屈折率と相対的位置関係は定まるので、点
Ｂの位置に対し光路はあらかじめ計算で求められる。

【００６９】図１５は、Ａ点（図３，図４参照）で反射
されて戻ってくる反射光の復路側の光路を示したもので
あり、図３，図４のいずれの方向に対しても対応でき
る。点ＡｉはビームスプリッタＢＳの反射面（図２のＨ
ＣＧＤ面）に対し点Ａ（図３，図４参照）と対称の位置
の点である。点Ａｉから受光部の受光面に下ろした垂線
の足をＧとし、ＡｉＧとビームスプリッタＢＳのＥ′
Ｆ′面、Ｃ′Ｄ′面との各交点をそれぞれＧ１，Ｇ２と
する。またＨ，Ｉは受光開口の両端である。

【００７０】またＢＣＤ（図１４）の参照光は大気中を
通過し、測定物体は一般的に屈折率が空気より大きい
（例えば、眼では屈折率が１．３〜１．４）。そのた
め、光路ＢＧ２（図１４）と光路ＡｉＧ２（図１５）内
に入る光の波数を同一にしても実際の距離は同一にはな
らず、光路ＢＧ２（図１４）＞光路ＡｉＧ２（図１５）
となる。

【００７１】簡略化のため、ビームスプリッタＢＳの測
定物体側表面と測定物体との隙間が十分小さく、測定物
体の表面が平面で近似できる場合に限定すると、空気中
の波長／測定物体中の波長＝測定物体の屈折率／空気の
屈折率であるから、光路ＢＧ２（図１４）／光路ＡｉＧ２（図１５）＝測定物体の屈折率／空気の屈折率にすれば、光路ＢＧ２（図１４）内と光路ＡｉＧ２（図
１５）内に入る光の波数は同一になる。

【００７２】この条件を満足するように参照光と反射光
の光路を重ねて図示したのが図１６（Ａ）である。点Ａ
ｉを通りＢＣに平行な線を引き、その線とＣＤ面との交
点をＣ″（図示せず）とすれば、ＢＣ／ＡｉＣ″＝ＢＧ
２／ＡｉＧ２となり、ＢＣとＡｉＣ″には、同一の波数
がはいる。そこで、ＡｉＣ′＞ＡｉＣ″の場合には、光
路ＡｉＣ′には、光路ＢＣよりも多くの波数がはいる。
ただし、ＢがＢＳよりも十分遠方にある時は、ＡｉＣ′
＞ＡｉＣ″となる。

【００７３】そこで、光路範囲ＢＨＩと光路範囲ＡｉＨ
Ｉの光路差の分布をもとめると、ｙを波数の差、ｘを受
光素子の開口位置として、図１６（Ｂ）のような関数と
なる。そこで、開口のＨ側ではＢより波数差（ｙ）に対
応した遠方側からの信号（参照光発生部が遠ざかる時は
時間的に後の信号）をとり、ＧではＢからの信号をと
り、開口のＩ側ではＢより波数差（ｙ）に対応した遠方
側からの信号（参照光発生部が遠ざかる時は時間的に後
の信号）をとるという様に、受光開口内の各位置の波数
差（ｙ）に対応した遅延量だけずらした受光素子の出力
信号を選択して加算すれば、Ａ点からの反射光だけが強
調されるように焦点制御される。

【００７４】ここで、各受光開口内の各位置の波数差
（ｙ）のうち、光源の波長λの整数倍の部分はヘテロダ
イン信号の搬送波に対してはズレとはならないので、λ
以下の端数分だけ焦点制御してもある程度の焦点効果は
達成できる（図７グラフｄ参照）。図１７は、走査方
向、厚み方向に限定せず任意の方向の光路の場合であ
り、Ｂから受光部受光面に下ろした垂線の足をＧとし、
ＡｉはビームスプリッタＢＳの反射面（図２のＨＣＧＤ
面）に対しＡ（図３、図４参照）と対称な位置にとった
点である。

【００７５】受光素子の受光面の任意の点をＪとしたと
き、ＡｉＪＧ，ＢＪＧより光路差を求めれば良く、その
光路差は、図１４〜１６と同様にして求められる。図１
８は一本の物体光ビームに対し、電子的焦点制御により
複数本の受信走査線を生成する場合の電子焦点制御の説
明図であり、参照光が広がり（Ｂ〜Ｂ′）を持っている
場合である。

【００７６】ここでは、測定物体内の物体光の光軸上の
Ａ点（図２、図３参照）から走査方向もしくは厚み方向
に僅かずれた点Ａ′（光源部の光源の出力ピッチ以下の
ズレ、又は受光素子のピッチ以下のズレ）からの反射波
だけを強調して受光したい場合を考える。ただし、走査
方向に僅かにずれた点Ａ’をとる場合は、走査方向に複
数本の受信走査線を生成する場合であり、厚み方向に僅
かずれた点Ａ’をとる場合は、２次元アレイで厚み方向
に複数本の受信走査線を生成する場合である。

【００７７】Ｂから受光部受光面に下ろした垂線の足を
Ｇとし、Ｈ，Ｉは受光面開口の両端とする。Ａｉ′はビ
ームスプリッタＢＳの反射面（図２のＨＣＧＤ面）に対
し前記Ａ′と対称な位置にとった点である。Ａｉ′から
受光部受光面に下ろした垂線の足をＧ′とし、Ａｉ′
Ｇ′とビームスプリッタＢＳのＥ′Ｆ′面、Ｃ′Ｄ′面
との交点をそれぞれＧ１′，Ｇ２′とする。直線Ｇ′Ａ
ｉ′上にＢ′Ｇ′＝ＢＧとなる点Ｂ′をとる。

【００７８】一般にＧ′〜Ｇ１′，Ｇ２′〜Ｂ′は大気
環境であり、ビームスプリッタＢＳよりも屈折率は小さ
い。従ってＢ′，Ｇ２′，Ｇ１′，Ｇ′は直線上に乗る
が、Ｂ′，Ｃ，Ｅ，ＨとＢ′，Ｄ，Ｆ，Ｉは直線とはな
らない。しかし各部の屈折率と相対的位置関係は定まる
ので、点Ｂ′の位置に対し光路はあらかじめ計算で求め
られる。

【００７９】またＢ′ＣＤの参照光は大気中を通過し、
測定物体は一般的に屈折率が空気より大きい（例えば、
眼では屈折率が１．３〜１．４）。そのため、光路Ｂ′
Ｇ２′と光路Ａｉ′Ｇ２′内に入る光の波数を同一にし
ても実際の距離は同じにならず、光路Ｂ′Ｇ２′＞光路
Ａｉ′Ｇ２′となる。簡略化のため、ビームスプリッタ
ＢＳの測定物体側表面と測定物体との隙間が十分小さく
測定物体の表面が平面で近似できる場合に限定すると、
空気中の波長／測定物体中の波長＝測定物体の屈折率／
空気の屈折率であるから、光路Ｂ′Ｇ２′／光路Ａｉ′Ｇ２′＝測定物体の屈折率
／空気の屈折率にすれば、光路Ｂ′Ｇ２′と光路Ａｉ′Ｇ２′内に入る
光の波数が同一になる。

【００８０】Ａｉ′を通りＢ′Ｃに平行な線を引き、そ
の線とＣＤ面との交点をＣ″（図示せず）とすれば、Ｂ′Ｃ／Ａｉ′Ｃ″＝Ｂ′Ｇ２′／Ａｉ′Ｇ２′ となり、Ｂ′ＣとＡｉ′Ｃ″には、同一の波数がはい
る。そこで、Ａｉ′Ｃ′＞Ａｉ′Ｃ″の場合には、光路
Ａｉ′Ｃ′には、光路Ｂ′Ｃよりも多くの波数がはい
る。ただし、ＢがＢＳよりも十分遠方にある時は、Ａ
ｉ′Ｃ′＞Ａｉ′Ｃ″となる。

【００８１】そこで、光路範囲Ｂ′ＨＩと光路範囲Ａ
ｉ′ＨＩの光路差の分布を求めると、ｙを波数の差、ｘ
を受光素子の開口内の位置として図１８（Ｂ）のような
関数となる。そこで、開口のＨ側ではＢ′よりも波数差
（ｙ）に対応した遠方側からの信号（参照光発生部が遠
ざかる時は時間的に後の信号）をとり、Ｇ′ではＢ′か
らの信号をとり、開口のＩ側ではＢ′よりも波数差
（ｙ）に対応した遠方側からの信号（参照光発生部が遠
ざかる時は時間的に後の信号）をとるという様に開口内
の各位置の波数差（ｙ）に対応した遅延量だけずらした
受光素子の出力信号を選択して加算すれば、Ａ′点から
の反射波だけが強調されるように焦点制御される。

【００８２】受光開口内の各位置の波数差（ｙ）の内、
光源の波長λの整数倍の部分はヘテロダイン信号の搬送
波に対してはズレとならないので、λ以下の端数分だけ
焦点制御（位相制御）してもある程度の焦点効果は達成
できる（図７グラフｄ参照）。図１９は一本の物体光ビ
ームに対し、電子的焦点制御により複数本の受信走査線
を生成する場合の電子焦点制御の説明図であり、参照光
が広がりを持っていない場合である。

【００８３】測定物体内の、物体光の光軸上のＡ点（図
３、図４参照）から走査方向または厚み方向に僅かずれ
た点Ａ′（光源部の光源の出力ピッチ以下のズレ、又は
受光素子のピッチ以下のズレ）からの反射波だけを強調
して受光したい場合を考える。ただし、走査方向に僅か
にずれた点Ａ’をとる場合は、走査方向に複数本の受信
走査線を生成する場合であり、厚み方向に僅かずれた点
Ａ’をとる場合は、２次元アレイで厚み方向に複数本の
受信走査線を生成する場合である。

【００８４】Ｂから受光部受光面に下ろした垂線の足を
Ｇとし、ＢＧとビームスプリッタＢＳのＥＦ面，ＣＤ面
との各交点をそれぞれＧ１，Ｇ２とする。Ｈ，Ｉは受光
開口の両端とする。Ａｉ′はビームスプリッタＢＳの反
射面（図２のＨＣＧＤ面）に対し前記Ａ′と対称な位置
にとった点である。Ａｉ′から受光部受光面に下ろした
垂線の足をＧ′とし、Ａｉ′Ｇ′とビームスプリッタＢ
ＳのＥ′Ｆ′面，Ｃ′Ｄ′面との各交点をそれぞれＧ
１′，Ｇ２′とする。

【００８５】一般にＧ〜Ｇ１，Ｇ２〜Ｂは大気環境であ
り、ビームスプリッタＢＳよりも屈折率は小さいので、
Ｂ，Ｇ２，Ｇ１，Ｇは直線上に乗るが、Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｈ
とＢ，Ｄ，Ｆ，Ｉは直線とはならない。しかし各部の屈
折率と相対的位置関係は定まるので点Ｂの位置に対し光
路はあらかじめ計算で求められる。またＢＣＤの参照光
は大気中を通過し、測定物体は一般的に屈折率が空気よ
り大きい（例えば、眼では屈折率が１．３〜１．４）。
そのため、光路ＢＧ２と光路Ａｉ′Ｇ２′内に入る光波
の波数を同じにしても実際の距離は同じにはならなず、
光路ＢＧ２＞光路Ａｉ′Ｇ２′となる。

【００８６】簡略化のため、ビームスプリッタＢＳの測
定物体側表面と測定物体の隙間が十分小さく測定物体の
表面が平面で近似できる場合に限定すると、空気中の波
長／測定物体中の波長＝測定物体の屈折率／空気の屈折
率であるため、光路ＢＧ２／光路Ａｉ′Ｇ２′＝測定物体の屈折率／空
気の屈折率にすれば、光路ＢＧ２と光路Ａｉ′Ｇ２′内に入る光波
の波数は同一となる。

【００８７】光路Ａｉ′Ｇ′と光路範囲Ａｉ′ＨＩ内の
光路の差の分布を求めると、ｙを波数の差、ｘを受光素
子の開口位置として図１９（Ｂ）のような関数となる。
光路ＢＧと光路範囲ＢＨＩ内の光路の差の分布を求める
と、ｙを波数の差、ｘを受光素子の開口位置として図１
９（Ｃ）のような関数となる。そこで、光路範囲ＢＨＩ
と光路範囲Ａｉ′ＨＩ内の光路間の差の分布を求める
と、ｙを波数の差、ｘを受光素子の開口内の位置とし
て、例えば、図１９（Ｄ）のような関数となる。

【００８８】そこで、開口のＨ側ではＢよりも波数差
（ｙ）に対応した遠方側からの信号（参照光発生部が遠
ざかる時は時間的に後の信号）をとり、ＧではＢよりも
波数差（ｙ）に対応した遠方側からの信号（参照光発生
部が遠ざかる時は時間的に後の信号）をとり、開口のＩ
側ではＢ′よりも波数差（ｙ）に対応した近距離側から
の信号（参照光発生部が遠ざかる時は時間的に前の信
号）をとるという様に開口内の各位置の波数差（ｙ）に
対応した遅延量だけずらした受光素子の出力信号を選択
して加算すれば、Ａ′点からの反射波だけが強調される
ように焦点制御される。

【００８９】開口内の各位置の波数差（ｙ）の内、光源
の波長λの整数倍の部分はヘテロダイン信号の搬送波に
対してはズレとならないので、λ以下の端数分だけ焦点
制御（位相制御）してもある程度の焦点効果を達成する
ことができることは前述したとおりである。以上のよう
にすれば、Ａ点に焦点を合わせることができ、また、Ａ
点の近傍の複数点それぞれに焦点を合わせることもで
き、遅延のパターンを順次変更することで、一本の物体
光ビームに対し複数の走査線を形成することもできる。

【００９０】ビームスプリッタＢＳの測定物体側表面と
測定物体との隙間が無視出来ない場合はビームスプリッ
タＢＳの測定物体側表面と測定物体との隙間を調節可能
な構造とし、あらかじめ定めた位置に測定物体側表面が
くるようにすればよい。また、測定物体の表面が平面で
近似できない場合は、測定対象に応じて予め定めた形状
で近似した遅延パターンを用いてもよく、また測定物体
の表面の形状を受光信号の時間波形から推定してもよ
い。測定物体の屈折率は予め臨床データとして求めてお
いてもよい。さらに、測定物体が屈折率の異なる多層構
造を有している場合は、受光信号の時間波形からそれら
の層の境界を求め、各々の層の屈折率に関する臨床デー
タのマップを使って測定物体側の光路を計算してもよ
い。

【００９１】図２０は、ビームスプリッタＢＳの測定物
体側表面と測定物体の表面の間に測定物体に応じた、走
査線方向と厚み方向に対し適当な形状をした適当な屈折
率を有するガラス等からなる補正板を挿入れて好適な光
路に調整する例を示した図である。光源部１に備えられ
た光源から発せられた光が参照光発生部５へ向かう光路
とビームスプリッタ（ＢＳ）３に向かう光路との２方向
に分割される。ＢＳ３の反射面内の点をＣ，Ｃ′とし、
参照光は、参照光発生部５から光路６ｂ，Ｃ′点を通過
してＤ点に至るものとし、ＢＳ３を通り測定物体のＡ点
で反射された反射光は、光路２ｂ，Ｃ点を通過してＤ点
に至るものとすると、受光部９では、参照光と反射光と
の位相差に対応する位相情報を持ったヘテロダイン信号
が検出される。そこで、測定物体４に応じて走査線方向
と厚み方向に対し適当な形状をした適当な屈折率を有す
る補正板２１を挿入することにより、好適な光路に調整
することができる。また測定物体４の表面付近を観測す
る際も補正板２１が有効である。

【００９２】図２１は、図１に示す実施例における受光
部および電子焦点制御部の一構成例を示すブロック図で
ある。受光部９には、複数の受光素子９＿１，…，９＿
Ｎが、Ｙ方向に配列されており、各受光素子９＿１，
…，９＿Ｎで得られた受光信号は各増幅器２２＿１，
…，２２＿Ｎでそれぞれ増幅された後マトリックスイッ
チ２３に入力される。

【００９３】各増幅器２２＿１，…，２２＿Ｎは、増幅
率可変の増幅器であり、各増幅器の増幅率は、増幅率を
制御することにより、受光開口を可変自在に規定するこ
とができ、また受光開口内の中央の受光素子で得られた
信号の増幅率を大きくし、受光開口内の端部側の受光素
子で得られた信号ほど増幅率を小さくすることにより、
被検体内の深さに因らず一定のビーム幅の走査線を得
る、いわゆるアポタイジングが可能となる。

【００９４】マトリックススイッチ２３の出力はアナロ
グ遅延線２４の各タップに接続されており、マトリック
ススイッチ２３では各受光素子９＿１，…，９＿Ｎで得
られた各受光信号が適応的に遅延線の各タップに切換え
接続される。したがって遅延線２３から出力された信号
は、各受光素子で得られた各受光信号がそれぞれ適応的
に遅延されると共に互いに加算された信号となる。

【００９５】図２２は、図１に示す実施例における電子
焦点制御部の他の構成例の、１つの受光素子に対応する
部分を示すブロック図である。ｊ番目の受光素子で得ら
れた受光信号Ｓ_j は二手に分けられ、遅延回路２５と乗
算器２６とに入力される。遅延回路２５では入力された
信号Ｓ_j が所定の遅延時間τだけ遅延されて出力され、
乗算器２７に入力される。各乗算器２６，２７では入力
される各信号に各係数が乗算されて出力され、加算器２
８で互いに加算される。

【００９６】次に、この図２２の構成で信号の遅延（位
相）を可変制御することができることを説明する。ｊ番
目の受光素子の時刻ｔにおける出力をＩ_j （ｔ）＝ａ（ｔ）ｃｏｓ（ｐ＋εｔ）とした時、時刻ｔ−τの出力はＩ_j （ｔ−τ）＝ａ（ｔ−τ）ｃｏｓ（ｐ＋ε（ｔ−
τ））となる。τを十分小さくとれば、ａ（ｔ）≒ａ（ｔ−
τ）としてよい。

【００９７】そこで、Ｉ_jd＝ａ（ｔ）［ｂ１・ｃｏｓ（ｐ＋εｔ）＋ｂ２・ｃ
ｏｓ（ｐ＋ε（ｔ−τ））］としｂ１＝ｓｉｎ（−φ＋ετ）／ｓｉｎ（ετ）ｂ２＝ｓｉｎ（φ）／ｓｉｎ（ετ）のようにｂ１，ｂ２を設定すれば、Ｉ_jd＝ａ（ｔ）・ｃｏｓ（ｐ＋εｔ−φ）となり、任意の位相φに位相制御出来る。ετ＝π／２
に選べば、ｂ１＝ｃｏｓ（φ），ｂ２＝ｓｉｎ（φ）と
なり、φは０〜２πの間任意に選ぶことができる。

【００９８】ετ＝π／２とすれば、光の波長をλとし
て、遅延時間はτ＝λ／８／ｖとなり、図２２に示すよ
うに各受光素子の出力を一方は遅延せずに乗算器２６に
入力し、もう一方は遅延回路２５を用いてτだけ遅延し
た後乗算器２７に入力してそれぞれ適当な係数ｂ１，ｂ
２を乗算した後互いに加算すれば、所望の位相に制御さ
れた合成信号Ｉ_jdが得られる。または、Ａ／Ｄ変換器を
用いて適当なサンプリング時間でサンプリングし、その
サンプリングにより得られた、互いにサンプリング時刻
の異なる適当な２個のデータを選び、各々適当な係数を
乗算した後互いに加算することにより、所望の位相に制
御された合成信号Ｉ_jdを生成することも可能である。
尚、図２２において、遅延回路２５と乗算器２７の配置
順序は、この逆であってもよい。

【００９９】図２３は、図１に示す実施例における電子
焦点制御部のもう１つの構成例を示すブロック図であ
り、１個の遅延線で上記の位相制御を行う例である。受
光部９を構成する複数の受光素子９＿１，…，９＿Ｎは
バッファアンプ（図示せず）を介してそれぞれ２個の乗
算器２９＿１＿１，２９＿２＿１；…，２９＿１＿Ｎ，
２９＿２＿Ｎに接続され各々独立の係数が乗算されるよ
うに構成されている。各受光素子９＿１，…，９＿Ｎそ
れぞれに接続された各一方の乗算器２９＿１＿１，…，
２９＿１＿Ｎの出力は加算器３０で加算されて加算器３
３に入力され、もう一方の乗算器２９＿２＿１，…，２
９＿２＿Ｎの出力は加算器３１で加算され、さらに遅延
回路３２を経由した後加算器３３に入力される。加算器
３３では入力された２つの信号が互いに加算される。加
算器３３の出力にＡ／Ｄコンバータとメモリーが接続さ
れていれば、１回の送信に対し数本の受信走査線を計算
しメモリに記録する事も出来る。例えば物体光の照射
（送信）のピッチを１００μｍとした時、１０μｍピッ
チで１０本の受信走査線を生成する事が出来る。この方
式では遅延回路が一個ですみ経済的であるが、一方、乗
算器の後段に遅延回路が配置されているため、乗算器の
係数を変更すると過渡状態がおさまるまで待たなければ
ならず、高速動作には向かないという欠点がある。高速
動作のためには、図２２に示したように、各受光素子毎
に遅延回路を設け出力側に乗算器を設ける必要がある。
また、このような乗算器（可変増幅器）を使った回路系
では、乗算器の係数（制御データ）を０にすることによ
り受光開口の選択が可能であり、乗算器の係数（制御デ
ータ）を走査線の変化に対応させてシフトさせていくだ
けで、受光開口の制御と走査線の走査が自動的に行われ
る。

【０１００】図２４は、図１に示す実施例における、電
子焦点制御部のさらに異なる構成例を示すブロック図で
あり、受光信号の遅延手段としてＡ／Ｄ変換器を使用す
る例である。受光部９を構成する複数の受光素子９＿
１，…，９＿Ｎはバッファアンプ（図示せず）を介して
Ａ／Ｄ変換器３４＿１，…，３４＿Ｎに接続され、その
出力はメモリ３５に接続されている。

【０１０１】サンプリング時間をτ１＝λ／８／ｖとす
れば、ετ１＝π／２となり、ドップラ周波数に対し、
９０度位相のずれた信号を取り込むことが出来、前述の
説明と同様の位相制御を行うことができる。またτ２＝
λ／２／ｖ間隔の信号により、波長の整数倍の遅延を受
けた信号も利用可能である。従って波長の整数倍の遅延
と位相制御（波長以下の遅延制御）とを組み合わせた焦
点制御を行うこともできる。

【０１０２】又、メモリに蓄えられた信号から、計算に
より、受光開口のアポダイジングや、１回の送信に対し
複数本の走査線を生成することも出来る。図２５は、受
光部の他の構成例を示した図であり、受光部がパラレル
出力を有するＣＣＤにより構成され、受光開口の走査は
ＣＣＤの読出機能を利用する例である。

【０１０３】受光開口がｍ素子の場合、ＣＣＤの受光素
子群をｍ素子毎にグループ分けする。ここではＧ１〜Ｇ
ｎのグループが生成されるものとする。但し、グループ
Ｇｎはｍ未満の素子で構成されたものであっても、以下
の説明はそのままあてはまる。各グループＧ１〜Ｇｎの
各１番目の素子がＣＣＤの読出機能部Ｓ１のｎ個の入力
端子にそれぞれ接続され、読出機能部Ｓ１では、そのう
ちの１入力が選択されて出力端子Ｏ１に出力される。

【０１０４】他の読出機能部Ｓ２，…，Ｓｍについても
同様であり、例えば読出機能部Ｓｍについては、Ｇ１〜
Ｇｎのｍ番目の素子だけが読出機能部Ｓｍのｎ個の入力
端子に接続され、読出機能部Ｓｍではそのうちの１入力
が選択され出力端子Ｏｍに出力される。受光素子群と読
出機能部が上記のように接続されたＣＣＤを用い、各読
出機能部Ｓ１〜Ｓｍの出力端子Ｏ１〜Ｏｍに、グループ
Ｇ１から入力された各信号を出力するように接続すれ
ば、グループＧ１のｍ素子が選択される。

【０１０５】つぎに、読出機能部Ｓ１についてだけグル
ープＧ２の信号を選択すると、受光開口が１素子分図２
５の右方向に走査されたことになる。さらに、読出機能
部Ｓ２についてもグループＧ２の信号を選択すると、受
光開口２素子分右方向に走査されたことになる。このよ
うにして、受光開口の、１素子単位の走査を任意に行う
ことができる。

【０１０６】上記の構成を複数個にすれば二次元アレイ
も同様に扱うことができる。この図２５に示す例は、パ
ラレル出力にすることにより高速性を保ち、走査方向に
ＣＣＤの読出機能を利用することで出力ピン数を削減出
来るという利点がある。以上、ここでは、図１に示すビ
ームスプリッタ３を用いた実施例およびその変形例につ
いて説明したが、本発明は、ビームスプリッタ３を用い
た構成に限られるものではなく、例えば図２６に示すよ
うな、ファイバ・カプラを複数用い、光源は特定のファ
イバ・カプラだけに対応させて、物体光と参照光に分
け、また反射光と参照光とを重畳して受光部に導くよう
に構成してもよい。また、上記実施例では光源を複数配
列しておいて切り換えることにより走査を行なう旨説明
したが、光源は複数備えることは必ずしも必要ではな
く、例えば、光ファイバの射出端を走査方向に移動させ
たり光源を移動させること等により走査してもよい。

【０１０７】その他、本発明は、ここに示した実施例等
に限定されず、具体的には種々に構成することができる
ものである。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の断層像撮
影装置は、被検体で反射した反射光と、参照光発生部で
周波数遷移されて射出された参照光とを重畳して複数の
受光素子で受光し、それら複数の受光信号を遅延加算す
ることにより被検体内に焦点を合わせるものであるた
め、従来のように大型の光学系を備えて、その大型の光
学系を機械的に走査する必要がなく、高分解能を維持し
つつ、高速に断層像を得ることができる。また、大型の
光学系やその大型の光学系を機械的に移動させる機構が
不要であることから、装置の小型・軽量化が図られ、装
置の信頼性が向上し、さらにコストも低減化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概念的構成図である。

【図２】図１に示す実施例の詳細構成図である。

【図３】図１に示す実施例の走査方向の光路に着目した
構成図である。

【図４】図１に示す実施例の厚み方向の光路に着目した
構成図である。

【図５】参照光発生部に固定されて共に動く、厚み方向
のみに厚み分布のあるシリンドリカル・レンズにより焦
点を制御する構成の断層像撮影装置の構成図である。

【図６】互いに干渉しない程度に離れた２点以上の複数
の点から複数の物体光を同時に射出し、同時受信を行う
断面像撮影装置の構成図である。

【図７】被検体内からの反射光を受光したときの横方向
（光軸に直交する方向）の指向性のシミュレーション結
果を示す図である。

【図８】光源部と参照光発生部の一例に関する説明図で
ある。

【図９】光源部の一例の説明図である。

【図１０】光源部と参照光発生部の他の例の説明図であ
る。

【図１１】光源部と参照光発生部のもう１つの例の説明
図である。

【図１２】光源部のもう１つの例についての説明図であ
る。

【図１３】図１に示す実施例における、所定の光路上を
経由して受光部に入射した光束による信号の特性を説明
するための図である。

【図１４】電子焦点制御の説明図である。

【図１５】電子焦点制御の説明図である。

【図１６】電子焦点制御の説明図である。

【図１７】電子焦点制御の説明図である。

【図１８】一本の物体光ビームに対し、電子的焦点制御
により複数本の受信走査線を生成する場合の電子焦点制
御の説明図である。

【図１９】一本の物体光ビームに対し、電子的焦点制御
により複数本の受信走査線を生成する場合の電子焦点制
御の説明図である。

【図２０】補正板を挿入れて好適な光路に調整する例を
示した図である。

【図２１】図１に示す実施例における受光部および電子
焦点制御部の一構成例を示すブロック図である。

【図２２】図１に示す実施例における電子焦点制御部の
他の構成例の、１つの受光素子に対応する部分を示すブ
ロック図である。

【図２３】図１に示す実施例における電子焦点制御部の
もう１つの構成例を示すブロック図である。

【図２４】図１に示す実施例における、電子焦点制御部
のさらに異なる構成例を示すブロック図である。

【図２５】受光部の他の構成例を示した図である。

【図２６】従来提案された断層像撮影装置の説明図であ
る。

【図２７】図２６に示す装置における受光信号を示した
図である。

【符号の説明】

１光源部１＿７，１＿８，１＿９，１＿１３光ファイバ１＿１２ファイバ・カプラ３ビームスプリッタ３＿１反射面３＿２マスク４被検体５参照光発生部５＿１光ファイバ９受光部９＿１，…，９＿Ｎ受光素子１０電子焦点制御部１１画像処理部１２表示部２０シリンドリカル・レンズ２１補正板２２＿１，…，２２＿Ｎ可変増幅器２３マトリックススイッチ２４遅延線２５，３２遅延回路２６，２７，２９＿１＿１，２９＿２＿１；…，２９＿
１＿Ｎ，２９＿２＿Ｎ乗算器２８，３０，３１，３３加算器３４＿１，…，３４＿ＮＡ／Ｄ変換器３５メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の可干渉距離を有する光波を放射す
る光源を有し、該光源から放射された光波を第１の光波
と第２の光波とに二分して射出する光源部と、複数の受光素子を有する受光部と、前記光源部から射出された第１の光波を、被検体に照射
する物体光として該被検体に導くともに該物体光が該被
検体で反射されることにより得られた反射光を前記受光
部に導く対物部と、前記光源部から射出された第２の光波を入射し、該第２
の光波を、該第２の光波が前記受光部に導かれる迄の間
の光路長を連続的に変更することにより該第２の光波と
比べ周波数が遷移した参照光に変換して、該参照光を、
該参照光の少なくとも一部が前記受光部で前記反射光と
重畳されるように前記受光部に導く参照光発生部と、前記受光部に導びかれた、前記反射光と前記参照光とが
重畳された干渉波を前記複数の受光素子それぞれで受光
することにより得られた複数の受光信号を、前記被検体
内の、前記物体光の光路内の所定点の情報が強調された
受光信号が得られるように相対的に遅延させて互いに加
算する電子焦点制御部とを備えたことを特徴とする断層
像撮影装置。
【請求項２】前記光源部が、前記物体光による被検体
の走査が行われるように前記第１の光波の射出位置を順
次変更する走査手段を備えたものであることを特徴とす
る請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項３】前記光源部が、前記光源として、互いに
光路がずれた複数の前記物体光それぞれを供給する、順
次点灯することにより前記物体光による被検体の走査を
行う複数の光源を備えたことを特徴とする請求項２記載
の断層像撮影装置。
【請求項４】前記光源部が、前記光源から放射された
光波を入射して伝送する光ファイバを備えたものである
ことを特徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項５】前記光源部が、前記光ファイバの途中
に、該光ファイバにより伝送されてきた光波を、前記第
１の光波と前記第２の光波とに二分するファイバ・カプ
ラを備えたものであることを特徴とする請求項４記載の
断層像撮影装置。
【請求項６】前記ファイバ・カプラにより二分された
前記第１の光波および前記第２の光波がそれぞれ伝送さ
れる各光ファイバ部分が、互いに等しい光路長を有する
ことを特徴とする請求項５記載の断層像撮影装置。
【請求項７】前記光源部が、前記第２の光波を平行光
束にして前記参照光発生部に向けて射出するコリメート
光学系を備え、前記参照光発生部が、前記参照光を、円錐状に広がる光
束として一端から射出する光ファイバと、前記平行光束
としての前記第２の光波を集光して該光ファイバの他端
から入射する入射光学系とを備えたものであることを特
徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項８】前記参照光発生部が、前記光波の中心波
長より細かい平均的表面粗さを有する散乱光学系を備え
たことを特徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項９】前記受光部が、前記複数の受光素子とし
て、前記物体光による被検体の走査に起因して前記反射
光が前記受光部上を移動する走査方向に配列された複数
の受光素子を有するものであることを特徴とする請求項
２記載の断層像撮影装置。
【請求項１０】前記参照光発生部が、前記参照光の光
路長の変更動作に伴って移動し、前記走査方向と交わる
厚み方向の、前記受光部に導かれた前記参照光の光路長
を補正するシリンドリカル光学系を備えたものであるこ
とを特徴とする請求項９記載の断層像撮影装置。
【請求項１１】前記受光部が、前記複数の受光素子と
して、前記物体光による被検体の走査に起因して前記反
射光が前記受光部上を移動する走査方向と、該走査方向
に交わる厚み方向との双方に二次元的に配列された複数
の受光素子を備え、前記電子焦点制御部が、前記走査方向と前記厚み方向と
の双方について前記複数の受光信号を相対的に遅延させ
て、互いに加算するものであることを特徴とする請求項
２記載の断層像撮影装置。
【請求項１２】前記電子焦点制御部が、前記複数の受
光信号を、被検体に照射された前記物体光の光路内に延
びる走査線上に並ぶ複数の所定点の情報が強調された受
光信号が得られるように相対的な遅延パターンを順次変
更しながら遅延させて互いに加算するものであることを
特徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項１３】前記電子焦点制御部が、前記複数の受
光信号を、前記物体光の光路内に延びる複数の走査線上
にそれぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された受光
信号が得られるように相対的な遅延パターンを順次変更
しながら遅延させて互いに加算するものであることを特
徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項１４】前記電子焦点制御部が、前記複数の光
源それぞれから射出された光波による前記物体光それぞ
れについて、該物体光の光路内に延びる複数の走査線上
にそれぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された受光
信号が得られるように相対的な遅延パターンを順次変更
しながら遅延させて互いに加算するものであることを特
徴とする請求項３記載の断層像撮影装置。
【請求項１５】前記光源部が、互いに光路の異なる複
数本の前記物体光を同時に射出するものであり、前記電子焦点制御部が、それら複数本の物体光それぞれ
の光路内に少なくとも一本ずつ延びる複数の走査線上に
それぞれ複数ずつ並ぶ所定点の情報が強調された受光信
号が得られるように相対的な遅延パターンを順次変更し
ながら遅延させて互いに加算するものであることを特徴
とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項１６】前記電子焦点制御部が、複数の受光素
子それぞれで得られた各受光信号を、それぞれ遅延量可
変に遅延する遅延線を備えたことを特徴とする請求項１
記載の断層像撮影装置。
【請求項１７】前記電子焦点制御部が、複数の受光素
子それぞれで得られた各受光信号をそれぞれ二分割し一
方に対し他方を所定遅延量だけ遅延させるとともに重み
量可変に互いに重み付け加算することにより前記各受光
信号を遅延量可変に遅延する遅延手段を備えたことを特
徴とする請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項１８】前記電子焦点制御部が、前記複数の受
光素子それぞれで得られた各受光信号を重み量可変に互
いに重み付け加算することにより各加算信号を得る２つ
の重み付加算手段と、前記各加算信号の一方に対し他方
を所定遅延量だけ遅延させて互いに加算する遅延加算手
段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の断層像撮
影装置。
【請求項１９】前記受光部もしくは前記電子焦点制御
部が、前記受光部に備えられた複数の受光素子のうちの
少なくとも一部の複数の受光素子からなる、前記電子焦
点制御部により互いに加算される受光信号を得る複数の
受光素子からなる受光開口を可変自在に規定する開口規
定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の断層像
撮影装置。
【請求項２０】前記受光部が、前記複数の受光素子と
して、前記物体光による被検体の走査に起因して前記反
射光が前記受光部上を移動する走査方向に配列された複
数の受光素子を有するとともに、該複数の受光素子の中
から選択された、該複数の受光素子の数よりも少ない数
の複数の受光素子からなる移動自在に設定された受光開
口内の各受光素子で得られた各受光信号を出力する読出
回路を有するＣＣＤを備えたことを特徴とする請求項１
９記載の断層像撮影装置。
【請求項２１】前記電子焦点制御部が、前記受光開口
を規定するとともに該受光開口内の複数の受光素子それ
ぞれで得られた受光信号をそれぞれ増幅率可変に増幅す
る利得可変増幅器を備えたことを特徴とする請求項１９
記載の断層像撮影装置。
【請求項２２】前記電子焦点制御部が、前記複数の受
光素子で得られたアナログの受光信号をデジタルの受光
信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、該デジタルの受光信号
を相対的に遅延させて互いに加算する遅延加算演算手段
を備えたことを特徴とする請求項１記載の断層像撮影装
置。
【請求項２３】前記電子焦点制御部が、前記デジタル
の受光信号に基づいて、前記受光部に備えられた複数の
受光素子のうちの少なくとも一部の複数の受光素子から
なる、前記遅延加算演算手段により互いに加算される受
光信号を得る受光開口を可変自在に規定する開口規定手
段を備えたことを特徴とする請求項２２記載の断層像撮
影装置。
【請求項２４】前記遅延加算演算手段が、前記開口規
定手段で規定された受光開口を構成する複数の受光素子
で得られ前記Ａ／Ｄ変換器でデジタル化された受光信号
を相対的に遅延させるとともに重み量可変に重み付けし
て互いに加算するものであることを特徴とする請求項２
３記載の断層像撮影装置。
【請求項２５】前記対物部が、前記物体光及び／又は
前記反射光の光路を補正する、被検体に応じた補正板
を、固定的にもしくは交換自在に備えたことを特徴とす
る請求項１記載の断層像撮影装置。
【請求項２６】前記電子焦点制御部により得られた、
前記所定点の情報が強調された受光信号に基づいて、被
検体内の断層像を表示する表示部を備えたことを特徴と
する請求項１記載の断層像撮影装置。