JP3236055B2

JP3236055B2 - 光ｃｔ装置

Info

Publication number: JP3236055B2
Application number: JP06635492A
Authority: JP
Inventors: 伸之渡辺
Original assignee: Olympus Optic Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1992-03-24
Filing date: 1992-03-24
Publication date: 2001-12-04
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JPH05269135A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光を用いて光散乱媒質
（例えば生体組織等の被検体）の光断層像（光ＣＴ）を
得るための光ＣＴ装置に関わり、特に被検体を透過した
散乱成分を含む透過光の中から直進透過光成分を容易に
かつ、高精度で指向選別することのできるようにした光
ＣＴ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴのように生体組織に対して直進
透過性の良い線源を用いると生体の断層像（Ｔｏｍｏｇ
ｒａｐｈｙ）を得ることができる。これは直進透過成分
の電磁波がその経路で吸収された成分の線積分値の情報
を持ち、投影定理が成り立つことによる。従って、試料
を回転させたり、或いは線源を試料の廻りに回転させな
がら直進成分を検出、記録することにより断層像の再構
成が可能である。ところで、紫外、可視光、赤外の分光
学はその波長に吸収帯域を持つ特定の化学物質の構造変
化等の化学的な情報を与えてくれる。

【０００３】これは生体においては例えばニコチンアミ
ドアデニンジヌクレオチドやヘモグロビンのように化学
物質の周囲の代謝環境（例えば糖代謝、酸素代謝）の変
化に応じて構造が変化することが知られている物質の解
析に利用できる。

【０００４】一方、Ｘ線ＣＴは特定の内部構造の物理的
変化や物質の分布の情報は得ることはできるが、試料内
部に存在する特定の化学物質の構造変化の情報を得るこ
とができない。

【０００５】一般に生体において病気の進行はまず代謝
異常が引き金となり、それから内部組織の構造変化を来
し、やがて目に見えるような症状を表わすに至る。医療
の分野においては疾病の早期発見は重要な課題であり、
その情報を探る方法が必要とされてきた。

【０００６】Ｘ線ＣＴやＮＭＲ（磁気共鳴）ＣＴの実用
化により、生体の内部構造の断層像を見ることができ、
以前に比べ、疾病の早期発見に貢献することができるよ
うになったが、これは組織の変化を見るものであり、病
変が生じた場合に効果があるものであって、病気発症の
危険信号となる代謝異常の情報収集には何等寄与しない
ことから、上述したように、さらに早期の症状を発見す
るためには代謝異常による内部の生化学的な環境の変化
の断層像を得る技術が必要となる。

【０００７】しかしながら、紫外から可視、赤外の光に
とって生体は強い散乱媒質となり、Ｘ線ＣＴのように直
進透過成分の光を得るためには、透過してきた大部分の
散乱光成分の中から精度良く指向選別をしなければなら
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】コンピューテッドトモ
グラフィの技術を応用したＣＴスキャナの一つに光ビー
ムを用いて被検体の所望断面について、多方向から投影
し、その投影デ−タを用いて再構成することにより、断
像像を得る光ＣＴが考案されている。

【０００９】しかしながら、光にとって生体は強い散乱
媒質となり、雑音成分となる散乱成分を多く含むことに
なる。画像再構成において重要なことは、再構成に用い
る光透過成分のデ−タの精度である。そのためには散乱
成分が除去され、被検体を透過した直進成分のみの光を
抽出する必要があるが、Ｘ線ＣＴにおけるＸ線ビームの
ように直進透過成分の光を得るためには、透過してきた
大部分の散乱光成分の中からいかに精度良く、指向選別
できるかにかかる。

【００１０】現在、知られている光ＣＴのための指向選
別技術としては光ヘテロダイン法（特開平3-111737号公
報、特開平2-239844号公報参照）と超短パルス光法など
がある。

【００１１】そこで、この発明の目的とするところは、
上述の従来例に比べて単純な構成で高精度の指向選別と
増幅を、全光学的に行うことが可能であり、従って、良
質の再構成画像が得られる低コストの光ＣＴ装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明次のように構成する。すなわち、被検体に対
し、透過性で指向性の良い透過ビームを該被検体所望断
面に対し、種々の方向から投射し、その直進透過成分を
透過デ−タとして収集して再構成処理をすることによ
り、上記透過ビームの情報に基づく被検体断層面の像を
再構成する装置において、

【００１３】上記透過光と同じ波長である指向性の良い
光を上記透過ビームとして被検体に照射する手段と、光
非線形分極が生じる光学材料で形成され、対向する２面
を有すると共に、この２面の一方より上記被検体を透過
した透過光が入射される位相共役光学素子と、指向性の
良いビームをプローブ光として上記位相共役光学素子に
入射して入射透過光との干渉により、上記位相共役光学
素子内に空間回折格子を形成するプローブ光供給手段
と、上記位相共役光学素子に、上記２面のうちのもう一
方面より上記透過光と同一波長であると共に上記透過光
に逆方向の光を後進ポンプ光として、上記透過光と光路
を一致させて入射することにより上記空間回折格子によ
る回折にて位相共役光を発生させるための後進ポンプ光
供給手段と、上記位相共役光学素子より発生し、上記直
進透過成分の強度に対応する強度を持つ位相共役光を検
出する位相共役光検出手段とを具備し、上記位相共役光
検出手段の出力を利用して上記直進透過成分を指向選別
する構成とする。

【００１４】

【作用】このような構成において、指向性の良い光を光
散乱媒質である被検体にあて、この被検体を透過した散
乱成分を含む光（透過光）を、光非線形分極が生じる位
相共役光学素子に照射し、この位相共役光学素子には透
過光と同じ波長の光であるプローブ光を照射し、この光
学素子内において干渉により空間回折格子を形成し、こ
れに透過光の直進成分に逆向きに透過光と同じ波長の光
である後進ポンプ光を照射し、光学素子内で回折させ、
透過光の直進成分の強度に対応する強度をもつ位相共役
光を発生させる。このようにして発生した位相共役光は
直進成分の強度に対応するものとなるので、散乱成分の
影響を除去することができ、直進成分を指向選別できる
ことになる。

【００１５】このように本発明においては散乱光の中か
ら直進光を指向選別する方法として４波混合の位相共役
を用いるようにしたものであり、透過光の中で直進成分
のものと相互作用して位相共役光を発生するような光学
配置をとることにより、直進成分を指向選別し、その成
分の振幅の関数になるような位相共役光を取り出し、検
出手段で検出することによって、透過データを得る。被
検体における所望断面での多方向からの透過データを収
集し、これによって、直進成分が散乱体中で吸収された
成分を知り、直進成分透過データを元にしての投影定理
に基づく画像再構成演算処理により、光断層像の再構成
を行って、光透過情報に基づく光断層像を得るものであ
る。

【００１６】従って、本発明によれば、被検体を透過し
た散乱成分を含む透過光の中から直進透過光成分を容易
にかつ、高精度で指向選別することができるようになる
低コストの光ＣＴ装置を提供できる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。初めに本発明の原理的な説明をしておく。

【００１８】本発明における光の指向選別の手法は、４
波混合の位相共役を用いるようにするもので、これによ
り散乱光の中から直進光を指向選別する。すなわち、入
射光を光散乱媒質にあて、この光散乱媒質を透過した散
乱成分を含む光（透過光）を、光非線形分極が生じる光
学素子に照射し、この光学素子には透過光と同じ波長の
光であるプローブ光を照射し、この光学素子内において
干渉により空間回折格子を形成し、これに透過光の直進
成分に逆向きに透過光と同じ波長の光である後進ポンプ
光を照射し、光学素子内で回折させ、透過光の直進成分
の強度に対応する強度をもつ位相共役光を発生させるよ
うにする。このようにして発生した位相共役光は直進成
分の強度に対応するものとなるので、散乱成分の影響を
除去することができ、直進成分を指向選別できることに
なる。

【００１９】すなわち、透過光の中で直進成分のものと
相互作用して位相共役光を発生するような光学配置をと
ることにより、直進成分を指向選別し、その成分の振幅
の関数になるような位相共役波（光）を取り出し、検出
する。ここで位相共役波（光）とは、ある入射波に対
し、それと同一の波面を持ち逆向きに進む波、すなわ
ち、入射波の時間反転波のことを指す。

【００２０】そして、散乱媒質を透過した光を光非線形
分極が生じる光学素子に照射し、プローブ光をこれに照
射すると、干渉により空間回折格子を形成し、これに直
進成分に対向する後進ポンプ光を照射し、光学素子内で
回折させれば、直進成分の強度に対応する強度を持つ位
相共役光を発生させることができる。本発明の実施例の
説明に入る前に、本発明実現の前提となる原理に触れて
おく。〔原理〕

【００２１】図１に原理図を示す。図において、Ｓは光
散乱媒質であり、ＬＭはレーザ等の光源から発生された
指向性の良い細いビーム状の入射光で、光散乱媒質Ｓに
照射される。Ｌｆは入射光ＬＭのうち、光散乱媒質Ｓを
透過した直進成分の透過光であり、Ｌｆ′は入射光ＬＭ
のうち、光散乱媒質Ｓにて散乱を受けた透過光（散乱成
分の透過光）、ＯＤＶは光非線形分極が生じる光学素子
を使用してこれを板状もしくは柱状にした位相共役光学
素子であり、透過光Ｌｆ，Ｌｆ′はこの位相共役光学素
子ＯＤＶの一端側に入射される。

【００２２】位相共役光学素子ＯＤＶは当該一端面は平
らであり、これに対向する他端面も平らで平行面となっ
ている。そして、透過光Ｌｆ、Ｌｆ′の側から見て、こ
の位相共役光学素子ＯＤＶの他端側からは、上記直進成
分の透過光ｆの入射光路に一致させてこの透過光Ｌｆと
逆向に後進ポンプ光Ｌｂが入射され、また、位相共役光
学素子ＯＤＶの側面にはプローブ光Ｌｐが直進成分の透
過光Ｌｆの透過光路に対して斜めに入射される。

【００２３】透過光Ｌｆと後進ポンプ光Ｌｂ、プローブ
光Ｌｐはともに同一のωなる波長を持つ光としてあり、
これらの光を入射させることで位相共役光学素子ＯＤＶ
は直進成分の透過光Ｌｆの光強度に対応する光強度を持
つ位相共役光Ｌｃを発生する。位相共役光Ｌｃも波長ω
を持つ。プローブ光Ｌｐは位相共役光学素子ＯＤＶに対
して図１のように斜めに入射させる。図示しないが、後
進ポンプ光Ｌｂ、プローブ光Ｌｐもそれぞれ別に設けら
れた例えばレーザ光源より供給される。ここで、光学配
置が図１のようになっているとすると、各々の光の電界
は

【００２４】

【数１】

【００２５】で表わされる。ここで、Ａ_jは位相項に比
べ空間的にゆっくりと変化する複素振幅であり、κ_jは
波数ベクトル、そして、ｒは空間ベクトルである。Ａ_j
は時間項を含まない。光非線形媒質が非磁性で且つ、散
乱媒質中での光の吸収は考えないとして、非線形過程の
波動方程式は

【００２６】

【数２】

【００２７】ただし、Ｅは全光電界、Ｐ_NLは非線形分極
であり、εは比誘電率テンソル、μ₀〔Ｈ／ｍ〕は真空
の透磁率、ｃは光速（ｍ／ｓ）である。光カー効果(Ker
r effect；電場の二乗に比例する電気複屈折。物質、特
に液体や気体に電場が働くとその分子がある程度、配向
する。この結果、物質は異方的になって、複屈折が現わ
れる。つまり、物質に電場をかけることにより、当該物
質に入射する光線を二つの異なる方向に屈折するように
なる現象) の場合、３次の非線形分極の成分の中でプロ
ーブ光Ｌｐと位相共役光Ｌｃの変換に寄与する成分は次
の２つである。

【００２８】

【数３】ここで、プローブ光Ｌｐと位相共役光Ｌｃは互いに１８
０度を成す方向に進行するとすれば、各波数ベクトルκ
_jの間に以下の条件が課される。 κ_f＋κ_b＝０、κ_p＋κ_c＝０ …（４）

【００２９】これを位相整合条件と云う。図１において
直進透過光Ｌｆと後進ポンプ光Ｌｂが互いに１８０度の
角度を成すように配置されているので、この場合、直進
透過光Ｌｆ以外の成分は位相整合の条件が成り立たな
い。光カー効果による４波混合でのプローブ光Ｌｐの強
度Ｉ_pに対する位相共役光Ｌｃの強度Ｉ_cとの比を反射
率Ｒとすると

【００３０】

【数４】

【００３１】で与えられる。ここで絶対値記号で囲まれ
る｜ｋ｜は両ポンプ光（直進透過光Ｌｆと後進ポンプ光
Ｌｂ）の複素振幅の積に比例する量であり、Ｌは４波混
合に寄与する相互作用長である。今、プローブ光Ｌｐと
後進ポンプ光Ｌｂの強度が既知であるものとすれば、反
射率Ｒからもう１方のポンプ光（Ｌｆ）の強度は求ま
る。後進ポンプ光Ｌｂの強度を一定として、もう１方の
ポンプ光（Ｌｆ）の強度と反射率Ｒの相対的な関係を図
２に示した。次に位相整合が成り立たない場合の位相不
整合量を次式で定義する。

【００３２】

【数５】

【００３３】である。式（６）において、位相不整合が
ゼロの場合は式（５）になる。図３は横軸に位相不整合
と作用長の積で表される量（離調Ψ）をとり、縦軸に相
対反射率をとって両者の関係を示した図である。ここで
位相不整合から決まるコヒーレンス長

【数６】よりも作用長Ｌが大きい場合に、位相共役光Ｌｃの反射
率Ｒは急激に低下することがわかる。このことにより、
直進透過光Ｌｆ相当の成分が指向選別できる。

【００３４】例えば、構成要素について図４に示した光
学配置をとることにより、４波混合の作用長を大きくで
き、指向選別の効率を向上することが出来る。図４の構
成は位相共役光学素子ＯＤＶのＬｆ入射面側における光
路上にビームスプリッタＢＳを配置して当該光路を通る
光を分岐したり、重畳させたりできるようにするもので
ある。

【００３５】ビームスプリッタＢＳはハーフミラーなど
を利用しており、透過光Ｌｆを通し、プローブ光Ｌｐを
反射して透過光Ｌｆの光路上を位相共役光学素子ＯＤＶ
に向けて送り、透過光Ｌｆの光路上を逆行して来る位相
共役光Ｌｃをプローブ光Ｌｐの発進側に反射して分岐さ
せる光分配機能を有する。

【００３６】後進ポンプ光Ｌｂは透過光Ｌｆと対向する
ように、位相共役光学素子ＯＤＶの他端側より透過光Ｌ
ｆの光路上に向けて入射され、プローブ光Ｌｐは透過光
Ｌｆの光路上に配置されたビームスプリッタＢＳに向け
て外部から投射することで、このビームスプリッタＢＳ
により反射させ、透過光Ｌｆと同一光路を同一方向に位
相共役光学素子ＯＤＶに向けて送り込む構成としてあ
る。

【００３７】また、この場合、偏光面を図示したように
設定する、すなわち、Ｌｆ，Ｌｐは紙面を含む面に偏光
しており、Ｅｂは紙面に直交し、Ｌｂの進行方向を含む
面に偏光している。

【００３８】これによって、Ｌｃは紙面に直交する面に
偏光しているように発生するので、偏光によって後進ポ
ンプ光Ｌｂの透過成分と位相共役光Ｌｃを分離できる。
例えば、図４に示したように、ビームスプリッタＢＳの
反射光路に偏光ビームスプリッタＰＢＳ(Polarized Bea
m Splitter) を介在させることでＬｂとＬｃを分離でき
る。

【００３９】また、図のように位相共役光学素子ＯＤＶ
のＢＳ対向側端面を透過光Ｌｆの光路に対して斜め、特
にビームスプリッタＢＳの反射面と異なる方向への反射
面となるような形状とすることにより、位相共役光Ｌｃ
と同一偏光面である前進のポンプ光（透過光Ｌｆ）の光
学素子ＯＤＶの結晶端面での反射光Ｌｒとを分離するこ
とができる。

【００４０】位相共役光Ｌｃの発生が光誘起屈折率効果
の場合も、光照射により媒質（位相共役光学素子ＯＤ
Ｖ）中に回折格子が形成され、これによって、他の光は
回折される。この場合の回折格子は媒質中に光の強度に
対応してボッケルス効果により、屈折率の分布ができる
ため、光カー効果による４波混合とは区別される。

【００４１】光誘起屈折率効果において、反射率Ｒに作
用する因子は両ポンプ光（Ｌｆ，Ｌｂ）の強度比と光強
度分布と屈折率分布の位相φに依存する。両ポンプ光
（Ｌｆ，Ｌｂ）とプローブ光Ｌｐの偏光面が一致する場
合、プローブ光Ｌｐの光電界Ｅ_pと、一方のポンプ光
（透過光Ｌｆ）の光電界Ｅ_fの強度分布と、媒質（位相
共役光学素子ＯＤＶ）の屈折率分布と位相差がπ／２の
とき、安定な回折格子が形成される。

【００４２】このとき、媒質内で一方のポンプ光である
透過光Ｌｆからプローブ光Ｌｐへエネルギの移動が起こ
る。すなわち、一方のポンプ光（透過光Ｌｆ）の光電界
Ｅ_fが自己回折されて当該ポンプ光（透過光Ｌｆ）の光
電界Ｅ_fが増幅される。

【００４３】また、もう一方のポンプ光である後進ポン
プ光Ｌｂと位相共役光Ｌｃの間でも同様な回折は起こる
が、後進ポンプ光Ｌｂの光電界Ｅ_bと屈折率分布の位相
差が反転しているため、位相共役光Ｌｃの光電界Ｅ_cは
媒質中を伝播する間で減衰が起こり、このときの反射率
Ｒ^- は以下のように与えられる。

【００４４】

【数７】

【００４５】ここで、γは複素数結合係数であり、ポン
プ光とプローブ光の成す角度、異方性媒質の実効電気光
学係数、光強度分布と空間電界の間の位相差に依存す
る。Ｌは作用長で、ｓは両ポンプ光（Ｌｆ，Ｌｂ）の強
度比Ｉ_b／Ｉ_fである。

【００４６】また、位相共役光学素子ＯＤＶが異方性結
晶の媒質である場合、当該媒質内での光の伝播途中に偏
光の変化を受けない固有偏光状態を持つ。例えば、ＢＳ
Ｏ，ＧａＡｓ，ＩｎＰなどの立方晶系の場合、図５の如
き方位に設定したとき、屈折率楕円体から求めた固有偏
光状態は入射角に対して４５°の偏光となる。

【００４７】ここで、各光波を図５に示すように方位に
対し、±４５°の直線偏光で入射させると、ポンプ光で
ある直進成分の透過光Ｌｆの光電界Ｅ_fとプローブ光Ｌ
ｐの光電界Ｅ_pで形成される屈折率回折格子、及び後進
ポンプ光Ｌｂの光電界Ｅ_bと位相共役光Ｌｃの光電界Ｅ
_cで形成される屈折率回折格子は独立に作用する。

【００４８】この場合、同じ屈折率回折格子から回折し
た±４５°の直線偏光の間での位相差がπ（円周率）と
なるので、ポンプ光Ｌｆの光電界Ｅ_fとプローブ光Ｌｐ
の光電界Ｅ_pの干渉縞とポンプ光Ｌｂの光電界Ｅ_bと位
相共役光Ｌｃの光電界Ｅ_cの干渉縞は、どちらも媒質内
の屈折率分布とπ／２の位相差になるため、ポンプ光Ｌ
ｆの光電界Ｅ_fおよびポンプ光Ｌｂの光電界Ｅ_bがそれ
ぞれ自己回折され、プローブ光Ｌｐの光電界Ｅ_pおよび
位相共役光Ｌｃの光電界Ｅ_cを増幅する作用を持つ。こ
のように、正の帰還の掛かった場合の反射率をＲ⁺ とす
ると、この反射率Ｒ⁺ は次式で与えられる。

【００４９】

【数８】

【００５０】複素結合定数と作用長が既知のものとして
両ポンプ光（Ｌｆ、Ｌｂ）の強度比ｓと反射率の関係を
図６に示した。従って、指向選別においては透過光成分
（Ｌｆ）の強度に対して後進ポンプ光Ｌｂの強度が十分
に大きければ、位相共役光Ｌｃと透過光成分の強度の間
には線形関係が成り立つ。また、光誘起屈折率効果にお
いても、光カー効果と同様に反射率は位相不整合によっ
て大きく変化するので、上記と同様の理由により指向選
別ができる。本発明はこのような理論に基づいている。

【００５１】次に具体的な実施例について説明する。（第１実施例）第１実施例を図７に示す。図において、
１１はレーザ光を発生するレーザ光源であり、細くビー
ム径を絞ったレーザ光ＬＢを発生する。１２は被検体と
なる光散乱媒質である。１３はこの光散乱媒質１２を介
してレーザ光源１１に対向配置された位相共役光学素子
であり、板状もしくは柱状を成して一端面を入射端面と
してある。位相共役光学素子１３の当該入射端面に対向
する端面は互いに平行面であり、それぞれ平坦面に加工
してある。

【００５２】位相共役光学素子１３の当該入射端面に対
向する端面からは後進ポンプ光Ｌｂがレーザ光源１４に
より入射される。また、位相共役光学素子１３の側方に
はレーザ光源１５が設けられており、このレーザ光源１
５により位相共役光学素子１３にはその側方に、斜めに
プローブ光Ｌｐが入射される。

【００５３】１６，１７はそれぞれ偏光素子であり、レ
ーザ光ＬＢの直進光路上における光散乱媒質１２の入射
側と出射側にそれぞれ配設されている。偏光素子１６は
レーザ光ＬＢを偏光するためのものであり、偏光素子１
７は光散乱媒質１２を出射したレーザ光のうちの散乱線
成分を除去して、偏光素子１６による偏光済みの偏光レ
ーザ光と同一の成分の直進成分のみを取り出すための一
種のフィルタとして機能させるためのものである。ま
た、１８は位相共役光学素子１３の側方に配置された位
相共役光Ｌｃを検出して信号に変換するディテクタであ
る。

【００５４】このような構成において、レーザ光源１１
より細くビーム径を絞ったレーザ光（レーザビーム）Ｌ
Ｂを光散乱媒質１２に照射し、光散乱媒質１２の後方に
配置した位相共役光学素子１３に透過光Ｌｆを入射させ
る。この入射されたレーザビーム透過光Ｌｆに対して進
行方向が１８０度異なる後進ポンプ光Ｌｂを入射し、こ
れにプローブ光Ｌｐを入射し、回折により位相共役光学
素子１３内で位相共役光Ｌｃを発生させる。

【００５５】レーザビームＬＢを偏光素子１６を通すこ
とにより偏光した入射ビームＬＢ´と、光散乱媒質１２
の後方に同方向の偏光素子１６，１７を設けることによ
り、光散乱媒質１２での多重散乱によって偏光面が回転
した透過光成分を除去することができる。

【００５６】すなわち、本実施例においては指向選別を
偏光素子１６により偏光させてから光散乱媒質１２に入
射させ、光散乱媒質１２の透過光を偏光素子１７を通す
ことによって、光散乱媒質１２の透過光のうち、入射光
（入射ビームＬＢ´）と同一偏光面の直進透過光Ｌｆ
を、同一偏光面の散乱成分と分離する作用を得ている。
このようにして直進成分の透過光Ｌｆのみが抽出され、
この透過光Ｌｆは位相共役光学素子１３に入射されると
共に後進ポンプ光Ｌｂと、プローブ光Ｌｐとを入射し、
回折により位相共役光学素子１３内で位相共役光Ｌｃを
発生させる。発生した位相共役光Ｌｃはディテクタ１８
により検出され、信号に変換されて出力される。ＣＴ
（コンピュータトモグラフィ）における断層像再構成に
は被検体の特定断面を投影したデータを投影方向を変え
ながら収集する必要がある。

【００５７】同様に光散乱媒質１２の光断層像を得るた
めには、被検体（この場合は光散乱媒質１２）の特定断
面についての種々の方向での透過光における位相共役光
の情報が必要であるから、ビームＬＢが１本であるとす
れば、Ｘ線ＣＴと同様の考え方により、例えば、光散乱
媒質１２をビームＬＢに対して横方向ｖ及び回転方向ｒ
に移動させることができるステージ上に載せて、横方向
ｖ及び回転方向rot に移動させつつ、ビームＬＢで実質
的に光散乱媒質１２の特定断面を走査し、ディテクタ
（光検出器）１８の出力に基づき得られる直進光成分の
強度からそれぞれの光路での吸収の線積分値を算出し、
Ｘ線ＣＴと同様な投影定理に基づき像の再構成を行うこ
とになる。

【００５８】もちろん、光散乱媒質１２を回転させた
り、横方向に移動させたりする代わりに、光散乱媒質１
２は定位置に静止させておき、固定光散乱媒質１２を中
心に光学系の方を回転および移動させることで実施する
こともできる他、Ｘ線ＣＴで培われた様々な技術、特に
ビームのスキャンにかかわる考え方は、光ＣＴにおいて
も利用可能である。

【００５９】（第２実施例）単一の光源（レーザ光源）
によってポンプ光Ｌｆ，Ｌｂ，プローブ光Ｌｐを発生さ
せ、指向選別を行う具体的な構成を図８に示した。この
構成は装置を具体化するにあたり、Ｌｆ，Ｌｂ，Ｌｐに
同一のコヒーレント光源を用いることにより、干渉性の
良い４波混合での光ＣＴを実現することを示したもので
ある。

【００６０】そのため、レーザ光源１４の光路上に第１
の反射ミラー２１を配置し、その反射光路上に位相共役
光学素子１３を配置してある。第１の反射ミラー２１に
よる反射レーザ光は後進ポンプ光Ｌｂとして使用され
る。

【００６１】レーザ光源１４の出射側には偏光素子１６
が設けられ、さらにレーザ光源１４の光路上においては
偏光素子１６と反射ミラー２１との間に第１のビームス
プリッタ２２と第２のビームスプリッタ２３が順に配置
される。

【００６２】第１のビームスプリッタ２２はプローブ光
Ｌｐを得るためのものであり、第２のビームスプリッタ
２３は光散乱媒質１２に入射させる入射ビームＬＢ´を
得るためのものである。

【００６３】第１のビームスプリッタ２２の反射光路上
には第３のビームスプリッタ２４が設けられ、第３のビ
ームスプリッタ２４の反射光路は位相共役光学素子１３
の側面に向けてある。

【００６４】また、第３のビームスプリッタ２４の反射
光路光軸に一致させて、該第３のビームスプリッタ２４
の背面側にはディテクタ１８が配置され、位相共役光学
素子１３より発生してプローブ光Ｌｐの光路を逆行し、
該第３のビームスプリッタ２４を透過した位相共役光Ｌ
ｃを検知して電気信号に変換する構成としてある。

【００６５】第２のビームスプリッタ２３の反射光路に
は第２の反射ミラー２５が設けられ、この第２の反射ミ
ラー２５で反射されたビームが光散乱媒質１２に入射さ
せる入射ビームＬＢ´となる。そして、第２の反射ミラ
ー２５の反射光路と第１の反射ミラー２１の反射光路と
が一致し、かつ、位相共役光学素子１３がこれらの光路
上に来るように、その軸心を当該光路に平行にした上
で、光散乱媒質１２に対向配置される。

【００６６】位相共役光学素子１３は第１の反射ミラー
２１の反射光が入射される端面を後端面とすると反対側
の前端面側には偏光素子１７が配置され、偏光素子１７
と前記前端面側との間には光増幅器２６が配置される。

【００６７】光増幅器２６は直進透過成分のコヒーレン
ト光の強度が弱く、４波混合を行うための強度が十分で
なかった場合に、これを補うために設けてあり、入射光
を増倍して出力するためのものである。２７は光散乱媒
質１２を保持し、横軸方向と回転移動させるためのステ
ージである。

【００６８】このような構成とした場合、その作用は図
７の例と基本的には同じであるが、レーザ光源１４は一
つとしてあり、このレーザ光源１４からの出射レーザビ
ームＬＢをビームスプリッタ２２，２３で分配してＬ
ｆ，Ｌｂ，Ｌｐとしている。レーザ光源１４の出射側に
は偏光素子１６が設けてあり、従って、Ｌｆ，Ｌｂ，Ｌ
ｐはともにその偏光面が一致しており、前述のように位
相共役光の理論的な扱いが容易になる。また、位相共役
光学素子に入射する光を例えば共振器で増幅することに
より位相共役光の発生効率を向上させることができる。

【００６９】（第３実施例）図９は被検体である光散乱
媒質１２に対する入射光ＬＢとしてＹ軸方向に幅を持つ
平面波（幅広のビーム）を用い、上述の各実施例で必要
とした横方向ｖのステージ走査すなわち、光散乱媒質１
２を横方向ｖにステージ走査する必要を無くし、回転方
向rot のみのステージ走査によって断層像を得ることが
出来る例を示している。従って、入射光ＬＢは光散乱媒
質１２の幅以上の分布幅を有する平面波ビームを使用す
る。そのため、光散乱媒質１２を透過した直進透過成分
の光Ｌｆも平面波（幅広ビーム；Ｙ軸方向のアレイ状の
もの）である。

【００７０】光散乱媒質１２を透過した直進透過成分の
光Ｌｆを受ける位相共役光学素子１３は、少なくとも光
散乱媒質１２の幅分を有するものとし、形状は板状のも
のとしても良いが、３次元像を得る場合には図のように
柱状とする。この位相共役光学素子１３は軸線を直進透
過成分の光Ｌｆの光軸に一致させて一端面側を光散乱媒
質１２に対向させ、他端面からは後進ポンプ光Ｌｂを与
えるようにする。この後進ポンプ光Ｌｂは入射光（直進
透過成分の光Ｌｆ）に比べ細いビーム径のものを用いて
おり、また、Ｙ軸方向にＹａ，Ｙｂのように走査可能と
してある。

【００７１】プローブ光Ｌｐは位相共役光学素子１３の
側面に与えるが、このプローブ光Ｌｐは入射平面波に比
べてビーム径の細いものを用い、横方向（Ｙ軸方向）に
すなわち矢印ａ，ｂの方向に移動走査可能な構成として
あり、Ｙ軸方向に移動走査させながら入射光（直進透過
成分の光Ｌｆ）と干渉させる構成としてある。

【００７２】なお、１８は位相共役光学素子１３から放
出される位相共役光Ｌｃを検出するディテクタ（光検出
器）であり、このディテクタ（光検出器）１８は図では
幅広のものを使用している。これはプローブ光Ｌｐと後
進ポンプ光ＬｂのＹ軸方向に対する移動に伴い、位相共
役光Ｌｃの出力位置が移動するので、その移動範囲をカ
バーできるようにするためであるが、位相共役光Ｌｃの
出力位置移動に伴って追従移動する機構を設けてあれ
ば、位相共役光Ｌｃのビーム対応の検出面積を持たせた
ディテクタとすることもできる。

【００７３】このような構成において、幅広ビームによ
る平面波を入射光ＬＢとして光散乱媒質１２に入射させ
ると、光散乱媒質１２からは入射光ＬＢと同一光路を辿
る幅広ビームの透過光Ｌｆ（直進成分）と八方に散らば
る散乱成分の光Ｌｆ´とが得られる。

【００７４】これらの透過光は、位相共役光学素子１３
の一端面側からこれを入射させ、位相共役光学素子１３
の他端面側から後進ポンプ光Ｌｂを、そして、側面から
はプローブ光Ｌｐを入射させて干渉させることにより、
後進ポンプ光Ｌｂの光路に一致し、かつ、プローブ光Ｌ
ｐの入射位置に一致する領域を通る光に対してその強度
に対応した位相共役光Ｌｃが得られることになり、これ
は後進ポンプ光Ｌｂの光路に一致し、かつ、プローブ光
Ｌｐの入射位置に一致する領域を通る直進成分の透過光
に対応する。

【００７５】上述したように、プローブ光Ｌｐは入射平
面波に比べてビーム径の細いものを用い、横方向（Ｙ軸
方向）にａ，ｂのように移動させながら入射光と干渉さ
せる。同時に対向するポンプ光（後進ポンプ光Ｌｂ）は
入射光に比べ細いビーム径のものを用い、Ｙ軸方向につ
いて、矢印Ｙａ，Ｙｂのように走査しながら、位相共役
光学素子１３に入射する。

【００７６】そしてこのとき、直進透過光成分の中で、
位相整合の条件が成り立つのはＹ軸方向で後進ポンプ光
Ｌｂの位置に一致するものだけであるから、プローブ光
Ｌｐと後進ポンプ光Ｌｂのビームを走査することによ
り、直進透過光成分の平面波ＬｆをＹ軸方向に分割しな
がら、各位置の直進透過光の強度分布を知ることができ
る。

【００７７】また、光散乱媒質１２を保持するステージ
はrot 方向に回転操作させ、１断面について再構成に必
要な各方向からの直進透過光強度分布情報を収集したな
らば、縦方向に所望量移動するようにすることにより
（ｈ方向走査）、光断層像の３次元像が計測できるよう
になり、３次元光ＣＴ像の再構成もできる。（第４実施例）

【００７８】図１０は第３実施例の考え方を拡張した方
式である第４実施例を示す。この例は第３実施例におい
て用いたＹ軸方向に幅広とした平面波を、さらにＸ軸方
向にも広げた状態の入射光ＬＢを発生する光源を使用す
るようにしたものである。そして、このＸ方向およびＹ
方向に広がりを持つ平面波を用いることで、直進透過光
成分の２次元分布の計測が容易にでき、ステージの回転
操作により、２次元の光ＣＴ像はもとより、３次元の光
ＣＴ像が再構成できる。

【００７９】この第４実施例の場合、後進ポンプ光Ｌｂ
とプローブ光ＬｐのビームはＹ軸方向（矢印ａ及びｂの
方向）およびＸ軸方向（矢印ｃ及びｄ方向）に走査でき
る構成とし、この走査によって直進透過光ＬｆのＸＹ各
位置（各座標位置）での強度分布は順次計測できる。（第５実施例）

【００８０】図１１は図４において説明した原理に基づ
き、プローブ光Ｌｐと直進透過光Ｌｆ成分が同方向にな
るような第５実施例としての光学配置の例で、これによ
って４波混合の作用長を長くとることができるようにな
り、図３の説明から明らかなように、指向選別の効率を
一層向上させることができる。

【００８１】図４に示した光学配置は、４波混合の作用
長を大きくでき、指向選別の効率を向上することができ
るものであり、位相共役光学素子ＯＤＶのＬｆ入射面側
における光路上にビームスプリッタＢＳを配置して当該
光路を通る光を分岐したり、重畳させたりできるように
するものである。

【００８２】第５実施例としての構成は細いレーザビー
ムを発生するレーザ光源３１の光路上に、第１のビーム
スプリッタ３２、第１の偏光素子３３、第２のビームス
プリッタ３４の順に配置し、さらに第１の反射ミラー３
５を配置する。そして、第１の反射ミラー３５の反射光
路上に位相共役光学素子３６を、その後端面を当該反射
ミラー３５の側に向けて配置する。

【００８３】第１のビームスプリッタ３２は光散乱媒質
に入射させる入射光ＬＢを得るためのものであり、ハー
フミラーなどを利用していて、その反射光路上には第２
の反射ミラー３７が配置されている。第２の反射ミラー
３７の反射光路は第１の反射ミラー３５の反射光路に軸
線を一致させてあり、従って、位相共役光学素子３６の
前端面（入射面）に第２の反射ミラー３７の反射光は入
射する。第２の反射ミラー３７の反射光路上には第２の
偏光素子３８が配され、この第２の偏光素子３８にて偏
光された反射入射光ＬＢが被検体である光散乱媒質３９
に入射される構成としてある。

【００８４】光散乱媒質３９はステージ４０に載置され
る。ステージ４０は回転と、Ｘ軸方向すなわち、反射入
射光ＬＢの光路を横切る方向に移動走査可能になってい
る。反射入射光ＬＢは光散乱媒質３９を透過することに
より、散乱成分と直進成分の透過光Ｌｆ´，Ｌｆとな
る。

【００８５】光散乱媒質３９と位相共役光学素子３６の
前端面（入射面）側との間には第３の偏光素子４１と第
３のビームスプリッタ４２が配されている。第３のビー
ムスプリッタ４２は第２のビームスプリッタ３４で分岐
された光を位相共役光学素子３６の前端面側に入射させ
たり、位相共役光学素子３６からの位相共役光Ｌｃを分
岐させたりするためのもので、偏光素子４１を透過する
光散乱媒質３９からの直進成分の透過光Ｌｆは通すハー
フミラーとなっている。第３のビームスプリッタ４２に
よる反射光路は後進ポンプ光Ｌｂおよび直進成分の透過
光Ｌｆの光路に一致する。

【００８６】第３のビームスプリッタ４２と第２のビー
ムスプリッタ３４との間には第４のビームスプリッタ４
４が配され、第３のビームスプリッタ４２に分岐される
位相共役光学素子３６からの位相共役光Ｌｃをディテク
タ（光検知器）４５に導く構成としてある。また、ディ
テクタ４５と第４のビームスプリッタ４４との間の光路
中には第３の偏光素子４６が配置されている。

【００８７】なお、プローブ光Ｌｐと後進ポンプ光Ｌｂ
は偏光素子３３を通して得ることで、互いに同偏光面と
なるようにし、光散乱媒質３９に入射させる入射光ＬＢ
及び光散乱媒質３９を透過した直進透過光Ｌｆの偏光面
は光散乱媒質３９の前後に偏光素子３８，４１を設けて
プローブ光Ｌｐと後進ポンプ光Ｌｂの偏光面に対し、直
交するように偏光させるようにしてある。また、光検知
器４５の光入射経路上に設けられる偏光素子４６は、位
相共役光Ｌｃの偏光面と一致するものを設ける。

【００８８】このような構成によると、レーザ光源３１
から出射したレーザビームは第１のビームスプリッタ３
２により一部が分岐されて入射光ＬＢとなり、また、一
部はこのビームスプリッタ３２を透過して後進ポンプ光
Ｌｂとプローブ光Ｌｐとなる。そして、入射光ＬＢは反
射ミラー３７で反射され、偏光素子３８で偏光された後
にステージ４０上の光散乱媒質３９に入射される。そし
て、光散乱媒質３９を透過した透過光Ｌｆ，Ｌｆ´は偏
光素子３８により偏光面の一致する成分、すなわち、直
進成分Ｌｆのみが取り出され、ビームスプリッタ４２を
介して位相共役光学素子３６にその前端面（入射面）よ
り入射される。

【００８９】一方、ビームスプリッタ３２を透過した光
は偏光素子３３により偏光され、ビームスプリッタ３４
により一部が分岐されてプローブ光Ｌｐとなり、また、
一部はこのビームスプリッタ３４を透過して後進ポンプ
光Ｌｂとなる。

【００９０】すなわち、ビームスプリッタ３４により分
岐された一部の光は、ビームスプリッタ４４を通り、ビ
ームスプリッタ４２に至り、このビームスプリッタ４２
により、位相共役光学素子３６側に反射されてプローブ
光Ｌｐとして位相共役光学素子３６に入射される。ま
た、ビームスプリッタ３４を透過した一部の光は反射ミ
ラー３５により反射され、位相共役光学素子３６にその
後端側から入射される。位相共役光学素子３６にそれぞ
れ入射した光は光軸が一致しており、干渉して位相共役
光Ｌｃが発生する。発生した位相共役光Ｌｃはビームス
プリッタ４２により、ビームスプリッタ４４側へ反射さ
れ、さらにこのビームスプリッタ４４によりディテクタ
４５へと反射されて検出される。

【００９１】このように、レーザ光源より、レーザビー
ムを発生させ、これをビームスプリッタにより、光路を
分岐させ光散乱媒質に入射させる入射光とプローブ光お
よび後進ポンプ光を得、これらを光学系により入射光は
光散乱媒質を介して、また、プローブ光および後進ポン
プ光もそれぞれ光学系を介して位相共役光学素子に同一
光路上に導入するようにし、位相共役光学素子内での相
互の干渉により位相共役光を得てプローブ光の導入経路
により取り出し、光検出器に導入して検出するようにし
たものであり、プローブ光Ｌｐと後進ポンプ光Ｌｂは同
偏光面となるようにし、入射光及び直進透過光の偏光面
はこれに対し直交するようにしたことから、これによ
り、位相共役光Ｌｃはプローブ光Ｌｐに対し、偏光面が
直交するので、光検知器４５の光入射経路上に位相共役
光Ｌｃの偏光面と一致する偏光素子４６を設けることに
よって分離することができる。

【００９２】（第６実施例）以上の各例は使用する光の
波長は皆、同じ波長のものを使用する例であった。これ
を異なる複数種の波長を使用して被検体の光断層像を得
ることができれば、波長の違いによる情報を得ることが
でき、同じ被検体に対して違った情報の光断層像を得る
ことができる。

【００９３】この例を第６実施例として図１２に示す。
図１２は光源に複数の例えば２つのレーザ光源を用いて
多波長の光断層像の検出を同時に行えるような配置構成
とした例を示した。

【００９４】図を参照して構成を説明すると、細いレー
ザビームを発生するそれぞれ波長の異なる２つのレーザ
光源３１ａ，３１ｂを用意する。２つのレーザ光源３１
ａ，３１ｂは光路が互いに直交するような関係に位置さ
せ、光路の交点に両ビームを重ね合わせるためのビーム
スプリッタ３０１を配する。ビームスプリッタ３０１に
よる両ビームの合流された光路には、第１の偏光素子３
３、第１のビームスプリッタ３２、第２のビームスプリ
ッタ３４をこの順に配置し、さらに第１の反射ミラー３
５を配置する。そして、第１の反射ミラー３５の反射光
路上に位相共役光学素子３６を、その後端面を当該反射
ミラー３５の側に向けて配置する。

【００９５】第１のビームスプリッタ３２は光散乱媒質
に入射させる入射光ＬＢを得るためのものであり、その
反射光路上には第２の反射ミラー３７が配置されてい
る。第２の反射ミラー３７の反射光路は第１の反射ミラ
ー３５の反射光路に軸線を一致させてあり、従って、位
相共役光学素子３６の前端面（入射面）に第２の反射ミ
ラー３７の反射光は入射する。

【００９６】第２の反射ミラー３７の反射光路上には被
検体である光散乱媒質３９を介して偏光素子４１が配さ
れており、偏光素子３３にて偏光され、ビームスプリッ
タ３４および反射ミラー３７で反射された入射光ＬＢが
被検体である光散乱媒質３９に入射される構成としてあ
る。

【００９７】光散乱媒質３９はステージ４０に載置され
る。ステージ４０は回転と、Ｘ軸方向すなわち、反射入
射光ＬＢの光路を横切る方向に移動走査可能になってい
る。反射入射光ＬＢは光散乱媒質３９を透過することに
より、散乱成分と直進成分の透過光Ｌｆ´，Ｌｆとな
る。

【００９８】光散乱媒質３９と位相共役光学素子３６の
前端面（入射面）側との間には第３の偏光素子４１が配
されている。光散乱媒質３９を透過し、偏光素子４１を
経た光は位相共役光学素子３６の前端面側に入射させ
る。この光増幅器３０２で増幅されて位相共役光学素子
３６に入射される光の光路は位相共役光学素子３６内に
おいて後進ポンプ光の光路と一致する。

【００９９】ビームスプリッタ３２により分岐された光
路上にはビームスプリッタ３０３が配され、このビーム
スプリッタ３０３にて反射された光はプローブ光Ｌｐと
して位相共役光学素子３６の側面より後進ポンプ光Ｌｂ
の光路に交差すべく入射されるよう構成してある。

【０１００】位相共役光学素子３６からの位相共役光Ｌ
ｃは、プローブ光Ｌｐの光路を逆行するので、ビームス
プリッタ３０３の後側にグレーティング（分光格子）３
０４を配置し、ビームスプリッタ３０３を透過した位相
共役光Ｌｃをこのグレーティング３０４にて分光して、
２つのディテクタ３０５ａ，３０５ｂに入射させ、波長
別に検出させる構成とする。光散乱媒質３９は回転と光
路横断方向への走査移動が可能なステージ４０上に保持
され、光路横断方向への走査移動と回転走査とが行われ
る。

【０１０１】この構成の場合、レーザ光源３１ａ，３１
ｂから発振されたそれぞれ異なる波長のレーザビームは
ビームスプリッタ３０１により重ね合わされ、偏光素子
３３で偏光された後にビームスプリッタ３２、ビームス
プリッタ３４、ビームスプリッタ３０３を経て入射光Ｌ
Ｂ、後進ポンプ光Ｌｂおよびプローブ光Ｌｐとなる。

【０１０２】そして、入射光ＬＢは反射ミラー３７で反
射され、ステージ４０上の光散乱媒質３９に入射され
る。そして、光散乱媒質３９を透過した透過光Ｌｆ，Ｌ
ｆ´は偏光素子４１により入射光ＬＢと偏光面の一致す
る成分、すなわち、直進成分Ｌｆのみが取り出され、光
増幅器４１を介して位相共役光学素子３６にその前端面
（入射面）より入射される。

【０１０３】一方、ビームスプリッタ３２にて分岐され
た光はさらにビームスプリッタ３２にて反射され、プロ
ーブ光Ｌｐとなり、また、ビームスプリッタ３４を透過
した光は反射ミラー３５にて反射されて後進ポンプ光Ｌ
ｂとして位相共役光学素子３６の後端面に入射される。

【０１０４】位相共役光学素子３６に入射する光はいず
れも２つの波長を有しており、位相共役光学素子３６内
にはこれらの入射した光が、２つの波長で縮退４光波混
合を起こし、波長の異なった位相共役光Ｌ_c1，Ｌ_c2が発
生し、それぞれの直進透過光Ｌｆ成分に対応した強度を
持つ。位相共役光Ｌ_c1，Ｌ_c2はプローブ光Ｌｐの光路を
逆行し、ビームスプリッタ３０３を透過し、その後ろに
設けてあるグレーティング３０４により分光されて、波
長別に分けられ、それぞれの分光光路に設けたディテク
タ３０５ａ，３０５ｂにより検知される。このようにし
て位相共役光Ｌ_c1，Ｌ_c2は波長別に分離し、計測するこ
とにより、それぞれの波長成分の直進光成分の強度を知
ることができる。

【０１０５】以上の各実施例により、特に画像処理のよ
うな並列処理に適応する位相共役光学素子の位相整合の
条件によって、散乱媒質を透過した光の中から直進光成
分が指向選別できることが示された。また、図９、図１
０に示したような並列処理の方法を用いることで、効率
の良い２次元及び３次元の光ＣＴ装置を構成することが
できる。

【０１０６】要するに本発明における光の指向選別の手
法は、４波混合の位相共役を用いるようにするもので、
これにより散乱光の中から直進光を指向選別するように
したものであり、入射光を光散乱媒質にあて、この光散
乱媒質を透過した散乱成分を含む光（透過光）を、光非
線形分極が生じる光学素子に照射し、この光学素子には
透過光と同じ波長の光であるプローブ光を照射し、この
光学素子内において干渉により空間回折格子を形成し、
これに透過光の直進成分に逆向きに透過光と同じ波長の
光である後進ポンプ光を照射し、光学素子内で回折さ
せ、透過光の直進成分の強度に対応する強度をもつ位相
共役光を発生させるようにすることで、発生した位相共
役光は直進成分の強度に対応するものとなることを利用
して、直進成分を指向選別するようにしたものである。
また、プローブ光強度が直進透過成分より遥かに強い場
合には、位相共役光は増幅されているので、Ｓ／Ｎ比の
向上の効果が見られる。

【０１０７】従って、被検体を透過した散乱成分を含む
透過光の中から直進透過光成分を容易にかつ、高精度で
指向選別することができるようになり、構成も簡易で低
コスト、且つ、良質の再構成像が得られるようになる。
なお、本発明は上述した実施例に限定するものではな
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜、変形して実施
し得るものである。

【０１０８】

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
被検体を透過した散乱成分を含む透過光の中から直進透
過光成分を容易にかつ、高精度で指向選別することがで
きるようになる低コストの光ＣＴ装置を提供できる。ま
た、コヒーレント光の干渉による４波混合により、全光
学的に指向選別を行うので、光コンピュータ技術とのイ
ンタフェースをとることが容易に行える効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための図。

【図２】後進ポンプ光Ｌｂの強度を一定として、被検体
を透過した直進成分の透過光Ｌｆの強度と反射率Ｒの相
対的な関係を示す図。

【図３】横軸に位相不整合と作用長の積で表される量
（離調Ψ）をとり、縦軸に相対反射率をとって両者の関
係を示した図。

【図４】４波混合の作用長を大きくできて、指向選別の
効率を向上させることのできる構成例を説明するための
原理図。

【図５】位相共役光学素子が異方性結晶の媒質である場
合に、当該媒質内での光の伝播途中に偏光の変化を受け
ない固有偏光状態を持つことを説明する図。

【図６】複素結合定数と作用長が既知であるとき、直進
成分の透過光Ｌｆと後進ポンプ光Ｌｂの強度比ｓと反射
率の関係を示す図。

【図７】本発明の第１実施例を示す概略構成図。

【図８】本発明の第２実施例を示す概略構成図。

【図９】本発明の第３実施例を示す概略構成図。

【図１０】本発明の第４実施例を示す概略構成図。

【図１１】本発明の第５実施例を示す概略構成図。

【図１２】本発明の第６実施例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１１，１４，１５，３１，３１ａ，３１ｂ…レーザ光
源、３２，３４，３０１，３０３…ビームスプリッタ、
１６，１７，３３，３８，４１，４６…偏光素子、３
５，３７…反射ミラー、１２，３９…光散乱媒質（被検
体）、１３，３６，ＯＤＶ…位相共役光学素子、１８，
４５，３０５ａ，３０５ｂ…ディテクタ（光検知器）、
４０…ステージ、３０２…光増幅器、Ｌｆ…直進成分の
透過光、Ｌｐ…プローブ光、Ｌｂ…後進ポンプ光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 10/00 G01N 21/17 620 G02F 1/35 502

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に対し、透過性で指向性の良い透過
ビームを該被検体の所望断面に対し、種々の方向から投
射し、その直進透過成分を収集して再構成処理をするこ
とにより、上記透過ビームの情報に基づく被検体断層面
の像を再構成する装置において、上記透過光と同じ波長である指向性の良い光を上記透過
ビームとして被検体に照射する手段と、光非線形分極が生じる光学材料で形成され、対向する２
面を有すると共に、この２面の一方より上記被検体を透
過した透過光が入射される位相共役光学素子と、指向性の良いビームをプローブ光として上記位相共役光
学素子に入射して入射透過光との干渉により、上記位相
共役光学素子内に空間回折格子を形成するプローブ光供
給手段と、上記位相共役光学素子に、上記２面のうちのもう一方面
より上記透過光と同一波長であると共に上記透過光に逆
方向の光を後進ポンプ光として、上記透過光と光路を一
致させて入射することにより上記空間回折格子による回
折にて位相共役光を発生させるための後進ポンプ光供給
手段と、上記位相共役光学素子より発生し、上記直進透過成分の
強度に対応する強度を持つ位相共役光を検出する位相共
役光検出手段とを具備し、上記位相共役光検出手段の出力を利用して上記直進透過
成分を指向選別することを特徴とする光ＣＴ装置。