JP2875181B2

JP2875181B2 - 断層撮影装置

Info

Publication number: JP2875181B2
Application number: JP5938095A
Authority: JP
Inventors: 四郎及川
Original assignee: SEITAI HIKARI JOHO KENKYUSHO KK
Current assignee: SEITAI HIKARI JOHO KENKYUSHO KK
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH08252256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体内部の断層を撮
影する断層撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被検体、特に人体の体表や体
腔内壁の表面構造を光学的に調べ、具体的には例えば胃
カメラにより胃の内壁の状態を写真撮影し、それに基づ
いて診断等が行なわれている。近年、そのような生体組
織やそれを切除して得た病理組織試料等の被検体の表面
状態の観察のみでなく、その表面の奥、すなわち被検体
の内部を光学的に観察するための研究が行なわれてい
る。表面状態のみでなく内部の状態を観察することによ
り、より多くの情報を得ることができ、例えば臨床に応
用した場合、より適切を診断を行なうことができる。

【０００３】従来、被検体内部を光学的に観察する手法
として、ＣＬＳＭ（共焦点走査型顕微鏡）が知られてい
る。図２４は、ＣＬＳＭの原理説明図である。ピンホー
ル板８１のピンホール８１ａを経由した、フォーカス性
の良いレーザ光８０を、ビームスプリッタ８２および対
物レンズ８３を経由して被検体１の内部の所定の観測点
Ｏに向けて照射する。観測点Ｏからの反射光は、対物レ
ンズ８３を経由しビームスプリッタ８２を透過して、共
焦点ピンホール板８４のピンホール８４ａの位置に集光
する。このピンホール８４ａは、ビームスプリッタ８２
に関し、ピンホール板８１のピンホール８１ａ（光源）
と鏡面対称な関係にある。観測点Ｏ以外の、例えば被検
体の表面上の点Ｒ′，Ｒ″等での反射光は、共焦点ピン
ホール板８４の位置では広がってしまう。したがって観
測点Ｏからの反射光が選択的に強調されてピンホール８
４ａを通過する。この反射光を光検出器８５で受光す
る。被検体１を走査して各観測点について反射光信号を
得ることにより、被検体１の内部の像を得ることができ
る。

【０００４】このＣＬＳＭでは、共焦点ピンホール板８
４を配置しているために、観測点Ｏからの反射光が強調
され、従来の単純顕微鏡よりも深さ分解能が改善されて
いる。しかし、被検体表面からの深さによる入射光の急
激な減衰効果により、深さ方向の分解能力は十分ではな
い。これを改善するために、可干渉距離の短いＬＣ（Ｌ
ｏｗＣｏｈｅｒｅｎｔ）光源を用いたヘテロダイン干
渉法によるＯＣＭが研究されている。

【０００５】図２５は、従来のＯＣＭ（Ｏｐｔｉｃａｌ
ＣｏｈｅｒｅｎｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の基本
構成図である。可干渉距離の短い光を発する、例えばＳ
ＬＤ（ＳｕｐｅｒｌｕｍｕｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄ
ｅ）９１から発せられた光は、ピンホール９２、コリメ
ートレンズ９３を経由して、ビームスプリッタ９４で、
物体光９０ａと参照光９０ｂとに二分される。物体光９
０ａは、対物レンズ９５により、被検体１の内部の観測
点Ｏに焦点を結ぶ。被検体１の表面および内部で反射し
た物体光は、ビームスプリッタ９４を経由しさらに集光
レンズ９６を経由して光検出器９７に入射する。

【０００６】一方、ビームスプリッタ９４で物体光と二
分された参照光９０ｂは、参照ミラー９８で反射しビー
ムスプリッタ９４により反射した物体光９０ａと重畳さ
れて光検出器９７に入射する。参照ミラー９８の位置
は、物体光９０ａが観測点Ｏで反射しビームスプリッタ
９４を経由して光検出器９７に至る迄の物体光の光路長
と、参照光が参照ミラー９８で反射しビームスプリッタ
９４を経由して光検出器９７に至る迄の参照光の光路長
とが等しくなるように設定されている。この場合、観測
点Ｏを中心とし、ＳＬＤ９１から発せられた光の可干渉
距離に相当する深さ領域ｄについてのみ干渉が生じるこ
とになり、この干渉成分を抽出することにより、被検体
１内部の深さ方向に距離ｄの分解能を持った信号を得る
ことができる。ここに示す例では、この干渉成分を抽出
するために、参照ミラー９８に駆動部９９が備えられて
おり、この駆動部９９は、正弦波発生器１００からの正
弦波信号により、参照ミラー９８を、その光軸方向に可
干渉距離よりも短い振幅ａで振動させる。光検出器９７
で検出された信号はプリアンプ１０１を経由してロック
インアンプ１０２に入力されるが、このロックインアン
プ１０２には正弦波発生器１００からの正弦波信号も入
力され、ロックインアンプ１０２から、干渉成分のみが
抽出された干渉信号が出力される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このＯＣＭは、深さ方
向の分解能は優れているが、撮影に時間がかかるという
問題があり、撮影時間の短縮と高感度化の実現が課題と
なっている。本発明は、上記事情に鑑み、撮影時間が短
縮化されたＯＣＭ方式の断層撮影装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【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）所定の光放射面上に離散配置された、所定の可干
渉距離を有する複数の光波を同時に放射する複数の光源
を備えた光放射部（２）上記複数の光源から放射された各光波それぞれを
物体光と参照光とに二分するビームスプリッタ（３）上記物体光による、光放射面上の複数の光源それ
ぞれの像を、所定の結像面上に形成するとともに、その
結像面で反射した物体光を所定の光検出面上に導いて、
結像面上の、上記複数の光源それぞれの像を、その光検
出面上の、上記ビームスプリッタに関して、光放射面上
の複数の光源それぞれの配置位置と鏡面対称な各位置に
写像する、上記複数の光源に共通の物体光結像光学系（４）上記参照光を、上記ビームスプリッタに向けて反
射する参照ミラー（５）上記参照光を上記参照ミラーに導くとともに、そ
の参照ミラーで反射した参照光を上記光検出面に導い
て、参照光による、光放射面上の複数の光源それぞれの
像を、結像面で反射した物体光による前記複数の光源そ
れぞれの像に重畳させて形成する、上記複数の光源に共
通の参照光結像光学系（６）光検出面上の上記各位置に離散配置された複数の
光センサを有する光検出部を備えたことを特徴とする。

【０００９】ここで、光放射面上に離散配置された複数
の光源、および光検出面上に離散配置された複数の光セ
ンサは、それら光放射面上、光検出面上に、例えば、一
次元的に配列されていてもよく、二次元的に配列されて
いてもよい。また、上記「鏡面対称」とは、幾何光学的
に光線が鏡（ビームスプリッタ）で折り返した場合の互
いに対応する位置をいい、レンズ等により倒立像が形成
される場合は、そのレンズ等の通過前後の光線上の互い
に対応する位置をいう。

【００１０】上記本発明の断層撮影装置において、（７）上記参照ミラーを光軸方向に往復移動させるミラ
ー駆動機構を備えることが好ましい。このミラー駆動機
構を備えた構成の場合、そのミラー駆動機構が、参照ミ
ラーを、光源から放射された光波の可干渉距離よりも短
い距離だけ光軸方向に互いに離れた第１の位置と第２の
位置との間を、それら第１の位置および第２の位置それ
ぞれで動きが反転する反転期間を挟んで往復移動させる
ものであり、さらに、（８）上記複数の光センサそれぞれに対応して備えられ
た、対応する光センサで得られた信号のうちの、その光
センサに入射した物体光と参照光とが干渉することによ
り生成された干渉信号成分を抽出する帯域フィルタ回
路、その帯域フィルタ回路から出力された干渉信号成分
を検波する検波回路、およびその検波回路の出力信号
を、参照ミラーが移動する間積分して参照ミラーが前記
反転期間にある間その積分信号を保持する積分保持回路
を有する光センサ別信号処理系（９）各光センサ別信号処理系の積分保持回路が各積分
信号を保持している間に、それらの各積分信号を、複数
の光センサ別信号処理系にわたって時分割に入力してデ
ィジタル信号に変換するＡＤ変換器を備えた構成とする
ことが好ましい。

【００１１】また、本発明の断層撮影装置において、上
記（１）〜（６）の、光放射部、ビームスプリッタ、物
体光結像光学系、参照ミラー、参照光結像光学系、およ
び光検出部を構成要素とする干渉計の各構成要素間を結
ぶ光軸の延びる方向が略二次元的に広がるようにそれら
の構成要素が平面的に配置されるとともに、上記複数の
光源および上記複数の光センサが、それぞれ光放射面上
および光検出面上において、少なくとも、上記構成要素
が配置された干渉計配置面に交わる方向に配置され、か
つ（１０）上記干渉計を、干渉計配置面に交わる回動軸の
まわりを往復回動させる干渉計回動機構を備えた構成と
することが好ましい。

【００１２】また、本発明の断層撮影装置において、光
放射部とビームスプリッタとの間、およびビームスプリ
ッタと光検出部との間に、互いに同期して駆動される音
響光学偏向器を備えることも好ましい態様である。これ
らの音響光学偏向器に代えて、ビームスプリッタと結像
面との間に音響光学偏向器を備えてもよい。さらに、本
発明の断層撮影装置において、光放射部とビームスプリ
ッタとの間、およびビームスプリッタと光検出部との間
に、互いに同期して往復回動される反射ミラーを備える
ことも好ましい態様である。これらの反射ミラーに代え
て、ビームスプリッタと結像面との間に、往復回動され
る反射ミラーを備えてもよい。

【００１３】また、本発明の断層撮影装置は、互いに対
応する光放射面上の光源と光検出面上の光センサが上記
ビームスプリッタに関して鏡面対称な位置を保った状態
で、光放射面および光検出面が光軸に対し斜めを向いて
いてもよい。

【００１４】

【作用】本発明の断層撮影装置は、光放射部の複数の光
源と光検出部の複数の光センサが、ビームスプリッタに
関し鏡面対称に離散配置されているため、被検体内の複
数点の情報を同時に収集することができ、それだけ高感
度化、撮影時間の短縮化に寄与することになる。

【００１５】ここで、上記（７）のミラー駆動機構を備
えると、干渉成分を有効に抽出することができる。この
ミラー駆動機構を備えた場合、そのミラー駆動機構が、
参照ミラーを、上記の反転期間を挟んで往復移動させる
ものであって、かつ、上記（８）の光センサ別信号処理
系を備えると、参照ミラーの動きがほぼ停止している反
転期間中に信号を取り込むことにより、ノイズを最小限
に押え、Ｓ／Ｎの良い信号を抽出することができる。

【００１６】また、本発明の断層撮影装置において、干
渉計の構成要素を平面的に配置し、その干渉計を、その
干渉計配置面に交わる回動軸のまわりに往復回動させる
干渉計回動機構を備えた構成とした場合、二次元断層を
得るコンパクトな断層撮影装置が構成される。また、本
発明の断層撮影装置において、音響光学偏向器を備えた
場合、機械的な可動部なしで、高速に二次元断層撮影を
行なうことのできる断層撮影装置が構成される。

【００１７】さらに、本発明の断層撮影装置において、
往復回動する反射ミラーを備えた場合、反射ミラーを往
復回動させる機械的可動部が残るが、音響光学偏向器を
備えた場合に次いで高速な、二次元断層撮影用断層撮影
装置が構成される。また、本発明の断層撮影装置におい
て、光放射面および光検出面が光軸に対し斜めを向くよ
うに光源および光センサを配置すると、例えば、被検体
の、深さ方向に広がる断層面の撮影を行なうことができ
るなど、その斜めの向け方に応じた任意の方向に広がる
断層面の撮影を行なうことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
１は、本発明の断層撮影装置の第１実施例の構成図であ
る。この図１に示す断層撮影装置１０の光放射部１１
は、例えば１２８個等の多数の光源ＬＡ，…，ＬＯ，
…，ＬＢが図１の紙面内の方向に一次元的に離散的に配
列され、光放射面１１１を形成している。これら多数の
光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，ＬＢのそれぞれは、例えばＳ
ＬＤ（ＳｕｐｅｒｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔＤｉｏｄ
ｅ）、もしくは、レーザ光源とそのレーザ光源から放射
されたレーザ光の可干渉距離を短縮させる低コピーレン
ト化装置との組合せ等から構成され、そられの光源Ｌ
Ａ，…，ＬＯ，…，ＬＢからは可干渉距離の短かい光が
放射される。尚、これらの光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，Ｌ
Ｂは、互いに異なる放射源から放射されたものであって
もよく、１つの放射源から放射された光を光ファイバ，
ピンホール等で複数に分けたものであってもよい。

【００１９】これらの光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，ＬＢか
ら放射された光は、ビームスプリッタ１２により、物体
光１３と参照光１４とに二分される。物体光１３は、対
物レンズ１５を経由し、被検体１の内部の結像面１６上
の各点Ａ，…，Ｏ，…，Ｂに各光源ＬＡ，…，ＬＯ，
…，ＬＢの像を形成する。被検体１で反射した物体光１
３は、再度対物レンズ１５を経由し、ビームスプリッタ
１２を経由して、光検出部１７の光検出面１７１に達す
る。光検出面１７１上には、結像面１６上の、各光源の
像が形成された各点Ａ，…，Ｏ，…，Ｂに対しそれぞれ
共役の位置、すなわち、ビームスプリッタ１２に関し、
各光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，ＬＢと鏡面対称な各位置に
各光センサＤＡ，…，ＤＯ，…，ＤＢが配置されてお
り、光検出面１７１に達した物体光は、それら多数の光
センサＤＡ，…，ＤＯ，…ＤＢのそれぞれで検出され
る。

【００２０】一方、ビームスプリッタ１２により物体光
１３とに二分された参照光１４は、参照レンズ１９によ
り、参照ミラー２０の光反射面上に、各光源ＬＡ，…，
ＬＯ，…，ＬＢの像ＭＡ，…，ＭＯ，…，ＭＢが形成さ
れるように集光される。参照ミラー２０で反射した参照
光１４は、再び参照レンズ１９を経由し、さらにビーム
スプリッタ１２を経由して光検出面１７１に達する。こ
のとき、参照ミラー２０上に形成された、各光源の像Ｍ
Ａ，…，ＭＯ，…，ＭＢは、参照レンズ１９およびビー
ムスプリッタ１２により、光検出面１７１上の各光セン
サＤＡ，…，ＤＯ，…，ＤＢの配置位置に写像される。
すなわち、各光センサＤＡ，…，ＤＯ，…，ＤＢには、
同一の各光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，ＬＢから放射された
光が二分された物体光と参照光が重畳されて入射され
る。ここで各光源ＬＡ，…，ＬＯ，…，ＬＢから発せら
れて二分された物体光１３と参照光１４の、各光源Ｌ
Ａ，…，ＬＯ，…，ＬＢに対応する各光センサＤＡ，
…，ＤＯ，…，ＤＢに至る迄の光路長が互いに等しくな
るように光学系が配置されている。

【００２１】図２は、図１に示す断層撮影装置１０にお
ける光放射部１１の一構成例を示す図である。ここに
は、ＳＬＤ１１＿１から放射された可干渉距離の短い光
が多数本の光ファイバ１１＿２にそれらの各一端から入
射され、それらの光ファイバ１１＿２の各他端が平板１
１＿３の表面の光放射面１１１と面一となるようにその
平板１１＿３上に一列に配列され、それぞれが光源Ｌ
Ａ，…，ＬＢを形成している。

【００２２】図３は、図１に示す断層撮影装置１０にお
ける、光放射部１１のもう一つの構成例を示す図であ
る。ここには、レーザ光源１１＿４と、低コヒーレント
化ユニット１１＿５が備えられている。多数の光源を並
列点灯させようとすると、例えば約２Ｗ等のかなり大き
な連続パワーの放射源を備えることが好ましい。この図
３に示す例ではレーザ光源１１＿４を備えているため、
パワーの大きな光を放射することができ、光の透過率、
反射率の悪い被検体についても断層撮影を行なうことが
できる。ただしレーザ光源１１＿４そのままでは可干渉
距離が長すぎるため、可干渉距離を短縮化するために低
コヒーレント化ユニット１１＿５が備えられている。

【００２３】図４は、図１に示す断層撮影装置１０にお
ける光検出部１７の一構成例を示す図である。この光検
出部１７の箱体の表面である光検出面１７１には、多数
の光センサＤＡ，…，ＤＢが配設されている。また、こ
の箱体の内部には各光センサＬＡ，…，ＬＢに対応し
て、後述する、帯域フィルタ回路、検波回路、積分保持
回路等が配列されている。

【００２４】図５は、図１に示す断層撮影装置１０の参
照ミラーの一構成例を示す図である。参照光を反射する
反射ミラー２０＿１の裏面に圧電素子２０＿２、および
さらにその後方にその圧電素子２０＿２を駆動する駆動
部２０＿３が備えられている。この駆動部２０＿３によ
り圧電素子２０＿２が駆動され、それに伴って反射ミラ
ー２０＿１が前後に往復移動する。

【００２５】図６は、参照ミラーの往復移動のカーブと
被検体内の可干渉深さの変化を示す模式図、図７は、参
照ミラーの移動による、光センサでの干渉受光信号の模
式図である。参照ミラーの光反射面２０ａが、時刻ｔ₁
において、図６に示す破線２０ａ′の位置にあるとき、
そのときの参照光の光路長と同一の光路長を有する物体
光は、被検体１内部の点Ｃで反射した物体光であり、こ
のとき点Ａは、可干渉距離Ｌのほぼ限界位置にある。ま
た、参照ミラーの光反射面２０ａが、時刻ｔ₂におい
て、図６に実線で示す位置にあるとき、そのときの参照
光の光路長と同一の光路長を有する物体光は、点Ｂで反
射した物体光であり、このときは、点Ａ，Ｂ，Ｃとも可
干渉距離内にある。また、参照ミラーの光反射面が、図
６に破線で示す位置２０ａ″にあるとき、そのときの参
照光の光路長と同一の光路長を有する物体光は、点Ａで
反射した物体光であり、このときは、今度は点Ｃが可干
渉距離Ｌのほぼ限界位置にある。したがって参照ミラー
が図６に示す時刻ｔ₁〜ｔ₃の間の距離ａ（例えば２０
μｍ）の動きの間、各点Ａ，Ｂ，Ｃからの反射光による
干渉信号はそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｃ）のように変化
し、光検出面上の光センサでは、図７（Ａ）〜（Ｃ）の
信号を各時刻毎に加算した信号が得られることになる。
被検体１の深さ方向の分解能ｄは、この可干渉距離Ｌと
ほぼ等しい結果となる。

【００２６】図８は、光検出部の各光センサでの受光信
号を処理する信号処理系の一例を示すブロック図、図９
は、図８の信号処理系の各部の信号波形の模式図であ
る。参照ミラーは、図９（ａ）に示すように、図６に示
す反射面２０ａが位置２０ａ′にあるときと位置２０
ａ″にあるときに一旦停止した停止期間（本発明にいう
反転期間の典型例）Ｔ_STOPを有し、位置２０ａ′から位
置２０ａ″への移動、および位置２０ａ″から位置２０
ａ′への移動はほぼ直線的に行なわれる。また、光放射
部では、図９（ｆ）に示すように、参照ミラーが移動し
ている間だけパルス的に光が放射される。

【００２７】各光センサで検出された信号は、各光セン
サに対応して備えられた帯域フィルタ回路に入力され、
この帯域フィルタ回路では干渉信号成分が抽出される。
この帯域フィルタ回路からは、図９（ｂ）に示すような
信号が出力される。この帯域フィルタ回路で抽出された
干渉信号は、検波回路に入力されて検波され、図９
（ｃ）に示すような信号に変換される。この検波回路の
出力は、次いで、積分保持回路に入力される。この積分
保持回路では、図９（ｄ）に示す積分期間Ｔ₀、ホール
ド期間Ｔ₁、リセット期間Ｔ₂のうちの積分期間Ｔ₀の
間、入力信号が積分され、ホールド期間Ｔ₁の間その積
分された信号が保持され、リセット期間Ｔ₂内で初期値
にリセットされ、これにより、図９（ｄ）に示すような
信号が生成される。

【００２８】ＡＤ変換器は、ホールド期間Ｔ₁の間に、
光検出部に配列された全ての光センサに対応する全ての
積分保持回路の出力を時系列的にサンプリングしてディ
ジタル信号に変換する。このように、参照ミラーの動き
が停止し、もしくはその動きが緩やかになり、積分保持
回路がホールド期間にあるときに信号を取り込むことに
よりノイズが押えられ、Ｓ／Ｎの良い信号を得ることが
できる。

【００２９】図１０は、本発明の断層撮影装置の第２実
施例の構成図である。図１に示す第１実施例の各構成要
素に対応する構成要素には、図１に付した符号と同一の
符号を付して示し、あるいは図示を省略し、相違点のみ
について説明する。以下に参照する各図においても同様
である。この図１０に示す第２実施例では、図１に示す
第１実施例における対物レンズ１５，参照レンズ１９に
代えて、レンズ２１，２２，２３，２４を備え、ビーム
スプリッタ１２を経由する光束が平行光束となるように
光学系が組まれている。このように平行光束がビームス
プリッタ１２を経由するように構成してもよい。また、
図示は省略するが、図１に示す第１実施例と図１０に示
す第２実施例との中間的な、ビームスプリッタ１２を準
平行光束が経由するような光学系を組んでもよい。

【００３０】図１１は、本発明の断層撮影装置の第３実
施例の概略構成図である。図１１に示すように、円筒形
の殻３０の中央にビームスプリッタ１２が配置され、そ
の円筒殻３０の内壁に光放射面１１１、光検出面１７
１、参照ミラー２０が配置されている。また、物体光、
参照光の光路には、それぞれ、対物レンズ２２，参照レ
ンズ２３が配置されている。物体光は、円筒殻３０に設
けられた被検体走査用窓３１を通して被検体（図示せ
ず）を照射し、被検体で反射した物体光をその被検体走
査用窓３１を通して内部に取り込むように構成されてい
る。本実施例では、干渉計を構成する各要素が平面状に
配置されており、この干渉計は、この干渉計配置面に垂
直な回動軸のまわりに往復回動するように構成されてい
る。

【００３１】図１２，図１３は、図１１に示す第３実施
例における、それぞれ、光放射面１１１、光検出面１７
１上の光源、光センサのレイアウト図である。図１２，
図１３には、それぞれ、光源１１１＿１，１１１＿２，
…，１１１＿ｎおよび光センサ１７１＿１，１７１＿
２，…，１７１＿ｎが二列に並ぶとともにその二列が互
いに半ピッチずれた千鳥状に並んでいる。ここれら図１
２，図１３の横方向が、図１１の干渉計配置面に対し垂
直な方向に対応する。

【００３２】図１４は、図１１に示す第３実施例におけ
る、データ収集順序を示す図である。図１１に示す干渉
計が干渉計配置面に垂直な回動軸のまわりに回動する
と、千鳥状にずれた位置に配列された光センサにより、
図１４に示すように順次間を埋めるように各画素点のデ
ータが収集される。光源のピッチを狭め隣接する光源か
ら発せられた光どうしの重なりが生じるとコントラスト
が低下するおそれがあるため、光源どうしはある程度の
ピッチを保った位置に配列する必要がある。その光源ピ
ッチよりも狭い画素ピッチでデータを収集しようとする
場合、ここに示すような千鳥状の配列が有効である。

【００３３】図１５，図１６は、図１１に示す第３実施
例における、それぞれ、干渉計の回動によるデータ収集
のタイミング、そのデータ収集により得られた断層画面
を示した図である。図１５に示すように被検体内の結像
面１６（図１参照）において光源の像が２．６ｍｍ移動
し、その移動時間が片道０．１秒の場合であって、図１
２，図１３に示す光源、光センサがそれぞれ１２８個並
んでいるとすると、図１６に示すように、結像面上で
２．６ｍｍ×２．６ｍｍの画角について、１画素あたり
２０μｍ×２０μｍの大きさの画素で、縦横それぞれ１
２８画素の分解能で、秒２０コマの断層像撮影を行なう
ことができる。

【００３４】図１７は、図１１に示す第３実施例の外観
斜視図である。干渉計全体が円筒殻３０の内部に配置さ
れており、物体光は、被検体走査用窓３１を経由して観
察試料（被検体）１を照射し、被検体１で反射した物体
光は、再び被検体走査用窓３１を経由して内部に取り込
まれる。この干渉計全体は、駆動部３２により、図示の
矢印Ｘ−Ｘ方向に往復回動される。

【００３５】図１８は、本発明の断層撮影装置の第４実
施例の構成図である。この第４実施例には、図１０に示
す第２実施例の各構成要素が備えられており、さらに、
光放射部１１とビームスプリッタ１２との間、およびビ
ームスプリッタ１２と光検出部１７との間に、それぞれ
音響光学（ＡＯ）偏向器４１，４２が備えられている。
これらのＡＯ偏向器４１，４２は、ＡＯ制御回路４０に
より、互いに同期して駆動される。

【００３６】光放射面１１１、光検出面１７１上には、
それぞれ光源、光センサがビームスプリッタ１２に関
し、互いに像面対称の位置に一次元的に離散配置されて
おり、ＡＯ偏向器４１，４２は、それぞれ、光源から放
射された光、光センサで受光される光を、光源、光セン
サの配列方向に対し垂直な方向に偏向する。これによ
り、機械的な可動部なしで、結像面１６に沿った二次元
断層のデータを高速に収集することができる。

【００３７】また、これらのＡＯ偏向器４１，４２によ
り、あるいは、これらのＡＯ偏向器４１，４２に隣接し
て他のＡＯ偏向器（図示せず）を配置して、光源、光セ
ンサの配列方向に垂直な方向のみでなく、光源、光セン
サの配列方向にも光を偏向し、光源の配列ピッチの間を
埋め、これにより、より細かな画素ピッチの断層画面を
得てもよい。

【００３８】尚、光放射部１１とビームスプリッタ１２
との間、およびビームスプリッタ１２と光検出部１７と
の間の双方にＡＯ偏向器４１，４２を配置することに代
え、図１８に破線で示すように、ビームスプリッタ１２
と結像面１６との間にＡＯ偏向器４３を配置してもよ
い。光学系としての鏡面対称性を厳密に保つためには、
２台のＡＯ偏向器４１，４２を備えることが好ましい
が、必要とされる精度や構成の複雑さ、コスト等を考慮
しいずれを選択してもよい。

【００３９】図１９は、本発明の断層撮影装置の第５実
施例の構成図である。この第５実施例には、図１に示す
第１実施例をベースに、光放射部１１とビームスプリッ
タ１２との間、およびビームスプリッタ１２と光検出部
１７との間にそれぞれ、紙面に垂直な回転軸のまわりに
往復回動する反射ミラー５１，５２が備えられており、
これに伴い、反射ミラー５１，５２によって光軸方向が
変更されるため光放射面１１１、光検出面１７１の向き
が異なっている。さらに、この第５実施例では、光反射
面１１１上の光源、光検出面１７１上の光センサは、図
１９の紙面に垂直な方向に一次元配列されている。

【００４０】反射ミラー５１，５２には、それぞれ、反
射ミラー５１，５２を往復回動させる駆動源５３，５４
が取り付けられており、それらの駆動源５３，５４はミ
ラー駆動回路５０からの信号により、反射ミラー５１，
５２を互いに同期して駆動する。これにより、図１８に
示す第４実施例と同様に、二次元断層画面を高速に収集
することができる。

【００４１】また、図１８に示す第４実施例と同様、こ
れらの反射ミラー５１，５２により、あるいは、これら
の反射ミラー５１，５２に隣接して他の反射ミラーを配
置して、光源、光センサの配列方向に垂直な方向のみで
なく、光源、光センサの配列方向にも光を偏向し、光源
の配列ピッチの間を埋め、これにより、より細かな画素
ピッチの断層画面を得てもよい。

【００４２】また、図１８に示す第４実施例と同様、反
射ミラー５１，５２に代えて、ビームスプリッタ１２と
結像面１６との間に往復回動する反射ミラー５５を備え
てもよい。反射ミラーの配置位置については、鏡面対称
としての誤差、反射ミラーを２枚備えることによる同期
誤差、等を考慮し、いずれを選択してもよい。図２０，
図２１は、本発明の断層撮影装置の第６実施例の構成を
示す、それぞれ側面図、および正面図である。

【００４３】この第６実施例では、光放射面、光検出面
が、光軸に対し斜めに配列されている。この場合、図２
１に示すように被検体１を光軸に対し斜めに配置する
と、その被検体の深さ方向の断面に沿った断層画面デー
タを得ることができる。また、光放射面、光検出面の傾
け方、被検体の配置の仕方に応じて、被検体の任意の方
向の断面に沿った断層画面データを得ることもできる。

【００４４】尚、図２１に示されるように被検体内の結
像面１６が直線になるようにするためには、対物レンズ
１５の結像特性により、光検出面１７１は所定の曲線と
なる。また鏡面対称の観点から、参照ミラー２０（図２
３参照）は直線的階段状であり、光放射面１１１（図２
２参照）は、光検出面１７１と同じ所定の曲線となる。

【００４５】図２２は、図２０，図２１に示す第６実施
例における光放射部の構成例を示す図である。この図２
２に示すように、複数の光源ＬＡ，…，ＬＢが、斜めの
光放射面１１１上に配列されている。図２３は、図２
０，図２１に示す第６実施例における、参照ミラーの構
成例を示す図である。

【００４６】この参照ミラーは、階段状に構成されてお
り、各光源の像が階段の各段上に形成される。尚、上記
各実施例において、光検出部の光検出面１７１、及び光
放射部の光放射面１１１は、光学系を決定する開孔群で
あればよく、必ずしもセンサーデバイスや光源デバイス
そのものの配置である必要はない。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検体内の複数点の情報を同時に収集することができ、
このため高感度化、撮影時間の短縮化を実現した断層撮
影装置が構成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の断層撮影装置の第１実施例の構成図で
ある。

【図２】図１に示す断層撮影装置における光放射部の一
構成例を示す図である。

【図３】図１に示す断層撮影装置における、光放射部の
もう一つの構成例を示す図である。

【図４】図１に示す断層撮影装置における光検出部の一
構成例を示す図である。

【図５】図１に示す断層撮影装置の参照ミラーの一構成
例を示す図である。

【図６】参照ミラーの往復移動のカーブと被検体内の可
干渉深さの変化を示す模式図である。

【図７】参照ミラーの移動による、光センサでの干渉信
号の模式図である。

【図８】光検出部の各光センサでの受光信号を処理する
信号処理系の一例を示すブロック図である。

【図９】図８の信号処理系の各部の信号波形の模式図で
ある。

【図１０】本発明の断層撮影装置の第２実施例の構成図
である。

【図１１】本発明の断層撮影装置の第３実施例の概略構
成図である。

【図１２】図１１に示す第３実施例における、光放射面
上の光源のレイアウト図である。

【図１３】図１１に示す第３実施例における、光検出面
上の光センサのレイアウト図である。

【図１４】図１１に示す第３実施例における、データ収
集順序を示す図である。

【図１５】図１１に示す第３実施例における干渉計の回
動によるデータ収集のタイミングを示した図である。

【図１６】図１１に示す第３実施例における、データ収
集により得られた断層画面を示した図である。

【図１７】図１１に示す第３実施例の外観斜視図であ
る。

【図１８】本発明の断層撮影装置の第４実施例の構成図
である。

【図１９】本発明の断層撮影装置の第５実施例の構成図
である。

【図２０】本発明の断層撮影装置の第６実施例の構成を
示す側面図である。

【図２１】本発明の断層撮影装置の第６実施例の構成を
示す正面図である。

【図２２】図２０，図２１に示す第６実施例における光
放射部の構成例を示す図である。

【図２３】図２０，図２１に示す第６実施例における、
参照ミラーの構成例を示す図である。

【図２４】ＣＬＳＭの原理説明図である。

【図２５】従来のＯＣＭ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｈｅｒ
ｅｎｃｅＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）の基本構成図であ
る。

【符号の説明】

１０断層撮影装置１１光放射部１１１光放射面１２ビームスプリッタ１３物体光１４参照光１５対物レンズ１６結像面１７光検出部１７１光検出面１９参照レンズ２０参照ミラー２１，２２，２３，２４レンズ４１，４２，４３音響光学偏向器５１，５２，５５反射ミラー

───────────────────────────────────────────────────── 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 A61B 10/00 G01B 9/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の光放射面上に離散配置された、所
定の短かい可干渉距離を有する複数の光波を同時に放射
する複数の光源を備えた光放射部と、前記複数の光源から放射された各光波それぞれを物体光
と参照光とに二分するビームスプリッタと、前記物体光による、前記光放射面上の複数の光源それぞ
れの像を、所定の結像面上に形成するとともに、該結像
面で反射した物体光を所定の光検出面上に導いて、前記
結像面上の、前記複数の光源それぞれの像を、該光検出
面上の、前記ビームスプリッタに関して、前記光放射面
上の複数の光源それぞれの配置位置と鏡面対称な関係に
ある各位置に写像する、前記複数の光源に共通の物体光
結像光学系と、前記参照光を、前記ビームスプリッタに向けて反射する
参照ミラーと、前記参照光を前記参照ミラーに導くとともに、該参照ミ
ラーで反射した参照光を前記光検出面に導いて、該参照
光による、前記光放射面上の複数の光源それぞれの像
を、前記結像面で反射した物体光による前記複数の光源
それぞれの像に重畳させて形成する、前記複数の光源に
共通の参照光結像光学系と、前記光検出面上の前記各位置に離散配置された複数の光
センサを有する光検出部とを備えたことを特徴とする断
層撮影装置。
【請求項２】前記参照ミラーを光軸方向に往復移動さ
せるミラー駆動機構を備えたことを特徴とする請求項１
記載の断層撮影装置。
【請求項３】前記ミラー駆動機構が、前記参照ミラー
を、前記光源から放射された光波の可干渉距離よりも短
い距離だけ互いに光軸方向に離れた第１の位置と第２の
位置との間を、該第１の位置および該第２の位置それぞ
れで動きが反転する反転期間を挟んで往復移動させるも
のであり、前記複数の光センサそれぞれに対応して備えられた、対
応する光センサで得られた信号のうちの、該光センサに
入射した物体光と参照光とが干渉することにより生成さ
れた干渉信号成分を抽出する帯域フィルタ回路、該帯域
フィルタ回路から出力された前記干渉信号成分を検波す
る検波回路、および該検波回路の出力信号を、前記参照
ミラーが移動する間積分して該参照ミラーが前記反転期
間にある間該積分信号を保持する積分保持回路を有する
光センサ別信号処理系と、各光センサ別信号処理系の積分保持回路が各積分信号を
保持している間に、該各積分信号を、複数の光センサ別
信号処理系にわたって時分割に入力してディジタル信号
に変換するＡＤ変換器とを備えたことを特徴とする請求
項２記載の断層撮影装置。
【請求項４】前記光放射部、前記ビームスプリッタ、
前記物体光結像光学系、前記参照ミラー、前記参照光結
像光学系、および前記光検出部を構成要素とする干渉計
の各構成要素間を結ぶ光軸の延びる方向が略二次元的に
広がるように該構成要素が平面的に配置されるととも
に、前記複数の光源および前記複数の光センサが、それ
ぞれ前記光放射面上および前記光検出面上において、少
なくとも前記構成要素が配置された干渉計配置面に交わ
る方向に配置され、かつ前記干渉計を、前記干渉計配置
面に交わる回動軸のまわりを往復回動させる干渉計回動
機構を備えたことを特徴とする請求項１から３のうちい
ずれか１項記載の断層撮影装置。
【請求項５】前記光放射部と前記ビームスプリッタと
の間、および前記ビームスプリッタと前記光検出部との
間に、互いに同期して駆動される音響光学偏向器を備え
たことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項
記載の断層撮影装置。
【請求項６】前記ビームスプリッタと前記結像面との
間に音響光学偏向器を備えたことを特徴とする請求項１
から３のうちいずれか１項記載の断層撮影装置。
【請求項７】前記光放射部と前記ビームスプリッタと
の間、および前記ビームスプリッタと前記光検出部との
間に、互いに同期して往復回動される反射ミラーを備え
たことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項
記載の断層撮影装置。
【請求項８】前記ビームスプリッタと前記結像面との
間に、往復回動される反射ミラーを備えたことを特徴と
する請求項１から３のうちいずれか１項記載の断層撮影
装置。
【請求項９】互いに対応する、前記光放射面上の光源
と前記光検出面上の光センサが前記ビームスプリッタに
関して鏡面対称な位置を保った状態で、前記光放射面お
よび前記光検出面が光軸に対し斜めを向いていることを
特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項記載の断
層撮影装置。