JP2007178409A - 光画像計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化や振動等の環境に強い光画像計測装置を提供する。
【解決手段】光カプラ４は、直線偏光の低コヒーレンス光Ｌ０を、それと同じ偏光軸方向を有する直線偏光の信号光ＬＳと参照光ＬＲとに分割する。信号光ＬＳは、ＰＭファイバ６により偏光軸方向を保持しつつ被検眼Ｅに導光され、眼底Ｅｒを経由後、このＰＭファイバ６を通じて光カプラ４に戻ってくる。参照光ＬＲは、ＰＭファイバ５により偏光軸方向を保持しつつ参照ミラー１４に導光され、参照ミラー１４に反射された後、このＰＭファイバ５を通じて光カプラ４に戻ってくる。光カプラ４に戻ってきた信号光ＬＳと参照光ＬＲは、互いに重畳されて干渉光ＬＣを生成する。干渉光ＬＣは、スペクトロメータ３０により検出され、その検出信号に基づいてコンピュータ４０が被検眼Ｅの画像を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、本発明は、特に光散乱媒質の被測定物体に光ビームを照射し、その反射光もしくは透過光を用いて被測定物体の表面形態や内部形態を計測し、その画像を形成する光画像計測装置に関する。

近年、レーザ光源等から出力される光ビームを用いて被測定物体の表面形態や内部形態を表す画像を形成する光画像計測技術が注目を集めている。この光画像計測技術は、従来からのＸ線ＣＴのような人体に対する侵襲性を持たないことから、特に医療分野における応用の展開が期待されている。

特許文献１には、測定腕が、例えば回転式転向鏡（ガルバノミラー）により物体を走査し、参照腕に参照鏡が設置されており、さらにその出口では、計測腕および参照腕からの光束の干渉によって現れる光の強度が、分光器で分析もされるという干渉器が利用されていて、参照腕には参照光光束位相を不連続な値で段階的に変える装置が設置された構成の装置が開示されている。

この装置は、特許文献２を基本技術とするいわゆる「フーリエドメインＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）」の手法を用いるものである。すなわち、被測定物体に対して光ビームを照射し、その反射光のスペクトル強度分布を取得し、それをフーリエ変換することにより、被測定物体の深度方向（ｚ方向）の形態を画像化するものである。

更に、特許文献１に記載の装置は、光ビーム（信号光）を走査するガルバノミラーを備え、それにより被測定物体の所望の測定対象領域の画像を形成できるようになっている。なお、この装置においては、ｚ方向に直交する１方向（ｘ方向）にのみ光ビームを走査するようになっているので、形成される画像は、光ビームの走査方向（ｘ方向）に沿った深度方向（ｚ方向）の２次元断面画像となる。

また、特許文献３には、光源からの光ビーム、信号光、参照光及び干渉光をそれぞれ光ファイバで導くように構成された光画像計測装置が開示されている。これら４本の光ファイバは、それぞれの一端が光カプラ（スプリッタ／コンバイナ）に接続されており、それにより干渉光を生成するようになっている。

特開平１１−３２５８４９号公報 独国特許出願公開第ＤＥ４３０９０５６Ａ１号明細書 特表２００１−５２７６５９号公報

しかし、特許文献３のように通常の光ファイバ（シングルモードファイバやマルチモードファイバ）を導光路に用いる場合、次のような問題点が指摘されていた。第１に、光ファイバの光伝搬性能（特に光の偏波状態）は、温度や振動等の環境条件に対して敏感であり、装置を運搬するときやそれを設置するときには、周囲の環境条件について多大な配慮が必要であり、装置の取り扱いが困難であった。たとえば、干渉光を好適に生成するためには、信号光と参照光の偏光軸方向が一致している必要があるが、環境条件の影響により光の偏波状態が変化すると、互いの偏光軸方向が一致しなくなり、干渉光を得ることができなくなってしまう。

第２には、シングルモードファイバやマルチモードファイバなどを導光路として使用すると、ファイバ内を伝搬する光の偏波状態が乱されてしまうため、偏波コントローラを用いて偏光状態を整えてやる必要があった。それにより、装置の構成の煩雑化やコストの増大などが問題となっていた。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、信号光や参照光の偏光特性に影響を与えるおそれがある温度変化や振動などの環境にさらされても干渉光を生成することが可能な光画像計測装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、装置構成の簡略化及びコストの低減を図ることが可能な光画像計測装置を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、直線偏光の低コヒーレンス光を出力する光出力手段と、該出力された低コヒーレンス光を、該低コヒーレンス光と同じ偏光軸方向をそれぞれ有する直線偏光の信号光と参照光とに分割する分割手段と、該分割により得られた直線偏光の信号光を偏光軸方向を保持しつつ被測定物体に向けて導光するとともに、前記被測定物体を経由した前記信号光を偏光軸方向を保持しつつ導光する第１の導光手段と、前記分割により得られた直線偏光の参照光を偏光軸方向を保持しつつ参照物体に向けて導光するとともに、前記参照物体を経由した前記参照光を偏光軸方向を保持しつつ導光する第２の導光手段と、前記第１の導光手段により導光された前記被測定物体を経由した前記信号光と、前記第２の導光手段により導光された前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する重畳手段と、該生成された干渉光を受光して検出信号を出力する検出手段と、該出力された検出信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する画像形成手段と、を備える、ことを特徴とする光画像計測装置である。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記第１の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の信号光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、
ことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置であって、前記第２の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の参照光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、ことを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記光出力手段により出力された直線偏光の低コヒーレンス光を偏光軸方向を保持しつつ前記分割手段に向けて導光する第３の導光手段を更に備えている、ことを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光画像計測装置であって、前記第３の導光手段は、前記光出力手段から出力される直線偏光の低コヒーレンス光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、ことを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の光画像計測装置であって、前記第１の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の信号光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸及びｓｌｏｗ軸の一方の軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバであり、前記第２の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の参照光の偏光軸方向に前記一方の軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、ことを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光画像計測装置であって、前記光出力手段により出力された直線偏光の低コヒーレンス光の偏光軸方向に前記一方の軸を一致させるようにして配設され、前記出力された低コヒーレンス光を前記分割手段に向けて導光する偏波面保持ファイバを更に備えている、ことを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記重畳手段により生成された干渉光を前記検出手段に向けて導光する第４の導光手段を更に備えている、ことを特徴とする。

また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光画像計測装置であって、前記第４の導光手段は、前記生成された干渉光を偏光軸方向を保持しつつ導光する、ことを特徴とする。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記被測定物体と、該被測定物体を経由した信号光が前記第１の導光手段に入射される入射端との間の光路上に、当該信号光が前記第１の導光手段により前記被測定物体に向けて導光されるときの偏光軸方向と同方向の偏光成分を透過させる直線偏光子を設けた、ことを特徴とする。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記第１の導光手段は、前記被測定物体を経由する前の信号光が出射される出射端に、前記被測定物体を経由した信号光が入射されるようになっており、前記被測定物体と前記出射端との間の光路上に１／４波長板を設けた、ことを特徴とする。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置であって、前記光出力手段は、低コヒーレンス光を出力する光源と、該出力された低コヒーレンス光の偏光特性を直線偏光に変換する偏光特性変換手段とを備えている、ことを特徴とする。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の光画像計測装置であって、前記偏光特性変換手段は、前記光源から出力された低コヒーレンス光を直線偏光にする第１の偏光手段と、該直線偏光とされた低コヒーレンス光の偏光軸方向を４５度回転させる第２の偏光手段と、該４５度回転された低コヒーレンス光の偏光軸方向の偏光成分のみを透過させる第３の偏光手段とを有するファラデーアイソレータを含んでいる、ことを特徴とする。

本発明に係る光画像計測装置は、光出力手段により出力された直線偏光の低コヒーレンス光を、それと同じ偏光軸方向を有する直線偏光の信号光と参照光とに分割し、第１、第２の導光手段によって偏光軸方向を保持しつつ信号光と参照光を導光し、被測定物体を経由した信号光と参照物体を経由した参照光とを重畳させるようになっている。それにより、互いの偏光軸方向が一致している信号光と参照光とを重畳させることができるため、信号光と参照光は互いに干渉して干渉光を生成する。干渉光は検出手段により検出され、その検出信号に基づいて被測定物体の画像が形成される。

このように、本発明によれば、温度変化や振動等の環境にさらされたとしても、第１、第２の導光手段が偏光軸方向を保持しつつ信号光と参照光を導光するので、干渉光を得ることが可能である。したがって、温度変化や振動等の環境に強い光画像計測装置を提供することができる。

また、このような第１、第２の導光手段を用いることにより、信号光と参照光の偏光特性を制御するための偏光コントローラを搭載する必要が無くなるので、装置構成の簡略化及びコストの低減を図ることができる。

また、本発明によれば、被測定物体を経由した信号光が第１の導光手段に入射する入射端との間の光路上に直線偏光子を設けて、この信号光が被測定物体に向けて導光されるときの偏光軸方向の偏光成分を透過させる直線偏光子を設けている。それにより、被測定物体を経由するときに信号光の偏光特性が楕円偏向や円偏光に変化したとしても、被測定物体を経由する前と同じ偏光軸方向の直線偏光に戻してやることができるので、この信号光と参照光から干渉光を生成することが可能となる。

また、本発明によれば、被測定物体を経由する前の信号光が出射される第１の導光手段の出射端に、被測定物体を経由した信号光が入射されるとともに、被測定物体とこの出射端との間の光路上に１／４波長板を設けた構成になっている。それにより、被測定物体を経由するときに信号光の偏光方向が変化したとしても、被測定物体を経由する前と同じ偏光方向に戻してやることができるので、この信号光と参照光から干渉光を生成することが可能となる。

本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［装置構成］
まず、図１〜図５を参照して、本実施形態に係る光画像計測装置の構成を説明する。図１は、本実施形態に係る光画像計測装置の全体構成の一例を表す。図２は、この光画像計測装置の制御系の構成の一例を表す。図３は、この光画像計測装置のコンピュータのハードウェア構成の一例を表す。図４は、この光画像計測装置の光源装置の構成の一例を表す。図５は、この光画像計測装置に用いられる光ファイバ（ＰＭファイバ）の構成の一例を表す。

本実施形態の光画像計測装置１は、従来と同様に、光源から出力された低コヒーレンス光を参照光と信号光とに分割するとともに、参照物体を経由した参照光と被測定物体を経由した信号光とを重畳して干渉光を生成する干渉計を具備し、この生成された干渉光の検出結果を解析して被測定物体の画像を形成する。

〔低コヒーレンス光源装置〕
低コヒーレンス光源装置２は、図４に示すように、低コヒーレンス光源２ａと、コリメータレンズ２ｂと、ファラデーアイソレータ２ｃと、集光レンズ２ｇと、ファイバ端保持部２ｈとを含んで構成される。ファイバ端保持部２ｈは、ＰＭファイバ３（後述）の一端を保持している。

低コヒーレンス光源２ａは、広帯域を有する低コヒーレンス光Ｌ０を出力するもので、たとえばスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ）や発光ダイオード（ＬＥＤ）等の広帯域光源により構成される。低コヒーレンス光源２ａから出力される低コヒーレンス光Ｌ０は、たとえば近赤外領域の波長を有し、かつ、数十マイクロメートル程度の時間的コヒーレンス長を有している。

ファラデーアイソレータ（Ｆａｒａｄａｙ ｉｓｏｌａｔｏｒ）２ｃは、磁場による偏光軸方向の回転（ファラデー効果）を利用して、一方向にのみ光を伝搬する光学システムであり、偏光子（入射偏光子）２ｄ、ファラデーローテータ（Ｆａｒａｄａｙ ｒｏｔａｔｏｒ）２ｅ、検光子（出射偏光子）２ｆを含んで構成される。

偏光子２ｄは、特定方向の偏光成分のみを透過させる光学素子（偏光板）である。ファラデーローテータ２ｅは、たとえばＹＩＧ（イットリウム・アイロン・ガーネット）結晶等の磁気光学効果を有する結晶と、この結晶に磁場を印可する手段とを有する。この結晶を透過する光は、ファラデー効果により、その偏光軸方向が所定の方向に４５度だけ回転される。検光子２ｆは、ファラデーローテータ２ｅを透過した光の偏光軸方向の偏光成分のみを透過させる光学素子（偏光板）である。

低コヒーレンス光源２ａから出力された低コヒーレンス光Ｌ０は、コリメータレンズ２ｂにより平行光束とされてファラデーアイソレータ２ｃに入射する。この低コヒーレンス光Ｌ０は、偏光子２ｄにより特定の偏光軸方向の直線偏光の光に変換され、ファラデーローテータ２ｅにより偏光軸方向が４５度回転される。ファラデーローテータ２ｅを通過した低コヒーレンス光Ｌ０は、そのまま検光子２ｆを透過する。検光子２ｆを透過した低コヒーレンス光Ｌ０は、検光子２ｆの偏光方向と同方向の直線偏光の光である。この低コヒーレンス光Ｌ０は、集光レンズ２ｇにより集光されて、ＰＭファイバ３のコアの一端に入射する。

なお、ＰＭファイバ３を通じて低コヒーレンス光源装置２に戻ってくる光（戻り光）は、ファラデーアイソレータ２ｃの作用によって遮断され、低コヒーレンス光源２ａに到達しないようになっている。すなわち、戻り光は、検光子２ｆにより一定方向の直線偏光とされた後、ファラデーローテータ２ｅにより、低コヒーレンス光Ｌ０と同方向に４５度回転されて、偏光子２ｄを透過する方向に直交する偏光軸方向を有する光になる。したがって、この戻り光は、偏光子２ｄにより遮断される。それにより、低コヒーレンス光源２ａは、戻り光によって悪影響を受けることがない。

このようなファラデーアイソレータ２ｃは、本発明の「偏光特性変換手段」の一例に相当する。また、偏光子２ｄ、ファラデーローテータ２ｅ、検光子（出射偏光子）２ｆは、それぞれ、「第１の偏光手段」、「第２の偏光手段」、「第３の偏光手段」の一例に相当する。

〔ＰＭファイバについて〕
低コヒーレンス光源装置２から出力された低コヒーレンス光Ｌ０は、ＰＭファイバ３を通じて光カプラ４に導かれる。ここで、ＰＭファイバについて説明する。ＰＭファイバ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｉｂｅｒ）は、偏波面保持ファイバなどと称される光ファイバの一種である。このＰＭファイバは、直線偏光を有する光を、その偏光軸方向を保ったたまま伝搬するという特性を有する。

ＰＭファイバ３の構成の一例を図５に示す。同図に示すＰＭファイバ３は、通常のシングルモードファイバやマルチモードファイバと同様に、導光路となるコア３ａと、その周囲に形成されたクラッド３ｂとを有している。コア３ａは、たとえばＧｅＯ_２添加石英により形成され、クラッド３ｂは、たとえば純粋石英により形成されている。

ＰＭファイバ３の特徴は、コア３ａを挟むようにして一対の応力付与部３ｃ、３ｄが設けられている点である。この応力付与部３ｃ、３ｄは、たとえばＢ_２Ｏ_３添加石英により形成されている。コア３ａ、応力付与部３ｃ、３ｄの配列方向をＸ軸方向とし、それに直交する方向をＹ軸方向とする。

応力付与部３ｃ、３ｄは、それぞれ、コア３ａに向かう方向（Ｘ軸方向）に応力を作用させる。それにより、コア３ａは、Ｘ軸方向とＹ軸方向で屈折率が異なる構造、つまり複屈折率を有する構造となる。このとき、Ｘ軸方向は、コア３ａ内を伝搬する光の位相が遅れる軸（ｓｌｏｗ軸）の方向となり、Ｙ軸方向は、位相が進む軸（ｆａｓｔ軸）の方向となる。

このようなＰＭファイバ３のコア３ａに直線偏光の光を入射させるときに、その光の偏光軸方向をｓｌｏｗ軸方向又はｆａｓｔ軸方向に一致させてやることにより、光は偏光軸方向を保持した状態でコア３ａ内を伝搬する。すなわち、偏光軸方向をｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）に合わせてコア３ａに入射させると、光は、偏光軸方向をｓｌｏｗ軸方向（ｆａｓｔ軸方向）に保ったままコア３ａ内を伝搬する。

以下、ＰＭファイバ３は、低コヒーレンス光Ｌ０の偏光軸方向にｓｌｏｗ軸を一致させるように配設されているものとする（ｆａｓｔ軸を一致させるように配設する場合も同様である。）。

なお、光画像計測装置１を構成する他のＰＭファイバ５、６、７についても、それぞれ、ＰＭファイバ３と同様のＰＭファイバにより構成される。なお、ＰＭファイバ３は本発明の「第３の導光手段」の一例に相当し、ＰＭファイバ５は「第２の導光手段」の一例に相当し、ＰＭファイバ６は「第１の導光手段」の一例に相当し、ＰＭファイバ７は「第４の導光手段」の一例に相当する。ここで、干渉光ＬＣを導光する光ファイバについては、ＰＭファイバ以外の光ファイバ（たとえばシングルモードファイバ）であってもよい。また、第３、４の導光手段を有さない光画像計測装置を構成することも可能である（後述の変形例を参照）。

低コヒーレンス光源装置２により出力された低コヒーレンス光Ｌ０は、ＰＭファイバ３によって偏光軸方向を保ちつつ光カプラ（ｃｏｕｐｌｅｒ）４に導かれ、参照光ＬＲと信号光ＬＳとに分割される。光カプラ４は、たとえば、低コヒーレンス光Ｌ０の光量の８０％分を参照光ＬＲにし、２０％分を信号光ＬＳにする。参照光ＬＲと信号光ＬＳは、それぞれ、光コヒーレンス光Ｌ０と同じ偏光軸方向の直線偏光を有する光である。

なお、光カプラ４は、光を分割する分割手段（スプリッタ；ｓｐｌｉｔｔｅｒ）、及び、光を重畳する重畳手段（カプラ）の双方の作用を有するが、ここでは慣用的に「光カプラ」と称することにする。

参照光ＬＲを導光するＰＭファイバ５は、参照光ＬＲの偏光軸方向にｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設されている。参照光ＬＲは、ＰＭファイバ５により偏光軸方向を保ちつつ導光され、ファイバ端から出射される。出射された参照光ＬＲは、コリメータレンズ１１により平行光束とされた後、ガラスブロック１２及び濃度フィルタ１３を経由し、参照ミラー１４（参照物体）によって反射される。

参照ミラー１４により反射された参照光ＬＲは、再び濃度フィルタ１３及びガラスブロック１２を経由し、コリメータレンズ１１によってＰＭファイバ５のファイバ端に集光される。集光された参照光ＬＲは、当該ファイバ端から出射されたときと同じ偏光軸方向を有しており、ＰＭファイバ５によってその偏光軸方向を保ちつつ光カプラ４に導かれる。

なお、ガラスブロック１２と濃度フィルタ１３は、参照光ＬＲと信号光ＬＳの光路長（光学距離）を合わせるための遅延手段として、また参照光ＬＲと信号光ＬＳの分散特性を合わせるための手段として作用するものである。

一方、信号光ＬＳを導光するＰＭファイバ６は、信号光ＬＳの偏光軸方向にｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設されている。信号光ＬＳは、ＰＭファイバ６により偏光軸方向を保ちつつ導光されてファイバ端から出射される。出射された信号光ＬＳは、コリメータレンズ２１によって平行光束とされ、直線偏光子２７と１／４波長板２８を透過してガルバノミラー２２、２３に導かれる。

直線偏光子２７は、信号光ＬＳの偏光軸方向と同じ方向の偏光成分を透過させて、偏光特性を直線偏光にする。また、１／４波長板２８は、信号光ＬＳの偏光特性を直線偏光から円偏光に変換し、更に、眼底Ｅｒで反射されて戻ってきた信号光ＬＳの偏光特性を円偏光から直線偏光に変換する。すなわち、信号光ＬＳは、１／４は波長板２８を２回経由することから、合計で２分の１波長分（π＝１８０度）だけ偏光軸が回転される。直線偏光子２７と１／４波長板２８は、被検眼Ｅによる信号光ＬＳの偏光特性への影響を補正するためのものである（後述）。

ガルバノミラー２２、２３は、それぞれ回動軸２２ａ、２３ａを中心に回動される。回動軸２２ａ、２３ａは、互いに直交するように配設されている。ガルバノミラー２２の回動軸２２ａは、図１の紙面に平行に、かつ、信号光ＬＳの進行方向に対して所定角度（たとえば４５度）を成すようにして配設されている。また、ガルバノミラー２３の回動軸２３ａは、図１の紙面に対して垂直に配設されている。すなわち、ガルバノミラー２３は、図１中の両側矢印に示す方向に回動可能とされ、ガルバノミラー２２は、当該両側矢印に対して直交する方向に回動可能とされる。このような２つのガルバノミラー２２、２３により、信号光ＬＳの反射方向は、互いに直交する２方向に変更される。

ガルバノミラー２３により反射された信号光ＬＳは、レンズ２４によって集光されつつダイクロイックミラー２５により反射されて一旦結像し、対物レンズ２６を介して被検眼Ｅに入射する。被検眼Ｅに入射した信号光ＬＳは、眼底（網膜）Ｅｒに集光される。

このとき信号光ＬＳは、眼底Ｅｒの表面だけでなく、眼底Ｅｒの深部領域にも到達して屈折率境界にて散乱される。それにより、信号光ＬＳの眼底反射光は、眼底Ｅｒの表面形態を示す情報と、深部組織の屈折率境界における後方散乱の状態を表す情報とを含んだ光となる。

なお、ダイクロイックミラー２５は、（近）赤外領域の光を反射し、可視領域の光を透過させるように作用する。

眼底Ｅｒにて反射された信号光ＬＳは、対物レンズ２６、ダイクロイックミラー２５、レンズ２４、ガルバノミラー２２、２３を経由する。そして、この信号光ＬＳは、１／４波長板２８より、ＰＭファイバ６のｓｌｏｗ軸の方向に偏光軸を有する直線偏光に変換され、直線偏光子２７をそのまま透過する。直線偏光子２７を透過した信号光ＬＳは、コリメータレンズ２１によってＰＭファイバ６のファイバ端に集光される。集光された信号光ＬＳは、ＰＭファイバ６により偏光軸方向を保ちつつ光カプラ４に導かれる。

光カプラ４は、参照ミラー１４に反射されて戻ってきた参照光ＬＲと、被検眼Ｅの眼底Ｅｒにて反射されて戻ってきた信号光ＬＳとを重畳する。参照光ＬＲと信号光ＬＳは、それぞれ、低コヒーレンス光Ｌ０から分割されたときと同じ方向に偏光軸を有している。したがって、参照光ＬＲと信号光ＬＳは、好適に干渉して干渉光ＬＣを生成する。生成された干渉光ＬＣは直線偏光を有しており、ＰＭファイバ７により偏光軸方向を保ちつつスペクトロメータ（分光計）３０に導光される。

スペクトロメータ３０は、コリメータレンズ３１、回折格子３２、結像レンズ３３、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）３４を含んで構成される。回折格子３２は、透過型回折格子であるが、もちろん反射型回折格子を用いることも可能である。また、ＣＣＤ３４に代えて、たとえばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの任意のイメージセンサ（検出手段）を使用することができる。

スペクトロメータ３０に入射した干渉光ＬＣは、コリメータレンズ３１により平行光束とされた後、回折格子３２によって分光（スペクトル分解）される。分光された干渉光ＬＣは、結像レンズ３３によってＣＣＤ３４の撮像面上に結像される。ＣＣＤ３４は、この干渉光ＬＣを受光し、電気的な検出信号に変換してコンピュータ４０に出力する。

コンピュータ４０は、ＣＣＤ３４から入力される検出信号を解析して、被検眼Ｅの眼底Ｅｒの断層画像を形成する。このときの解析手法は、従来のフーリエドメインＯＣＴの手法と同じである。

このコンピュータ４０は、光画像計測装置１の各部の制御を行う。たとえば、ガルバノミラー２２、２３の回動動作の制御や、被検眼Ｅに対する光画像計測装置１のアライメント機構（図示せず）の動作制御や、低コヒーレンス光源装置２による低コヒーレンス光の出力制御などを行う。

観察装置（撮影装置）５０は、たとえばスリットランプ（細隙灯顕微鏡）や眼底カメラなどの、眼科分野にて使用される任意の観察装置及び／又は撮影装置である。この観察装置５０は、光画像計測装置１と一体的に設けられていてもよいし、別個に設けられていてもよい。検者は、観察装置５０を用いて被検眼Ｅを観察しながら、被検眼Ｅに対する光画像計測装置１の手動アライメントを行ったり、計測時における眼底Ｅｒの状態の確認を行ったり、眼底Ｅｒの撮影を行ったりすることができる。

〔信号光の走査について〕
前述したように、信号光ＬＳは、ガルバノミラー２２、２３によって反射方向が変更される。ガルバノミラー２２、２３の反射面の向きをそれぞれ変更することにより、信号光ＬＳを眼底Ｅｒの様々な位置に照射することができる。すなわち、眼底Ｅｒにおいて信号光ＬＳを走査することができる。

図１中に破線で示す信号光ＬＳと、点線で示す信号光ＬＳ′は、ガルバノミラー２３の向きの変更に対応する、２つの異なる光路を進行する信号光を表している。信号光ＬＳは、光カプラ４により参照光ＬＲと重畳されて干渉光ＬＣを生成する。また、信号光ＬＳ′は、同様に参照光ＬＲと重畳されて干渉光ＬＣ′を生成する。

点線で示す信号光ＬＳ′は、上記［装置構成］の説明におけるガルバノミラー２３の向きが、図１の紙面下方向（−ｙ方向）に或る角度だけ変更されたときの信号光を表している。向き変更前の信号光ＬＳが、眼底Ｅｒの略中心位置に集光されているのと比較して、向き変更後の信号光ＬＳ′は、眼底Ｅｒの中心位置から上方（＋ｙ方向）に離れた位置に集光されている。この場合、眼底Ｅｒにて反射された信号光ＬＳが眼底Ｅｒの略中心位置における情報（表面及び深部の情報）を含んだ光となるのに対し、信号光ＬＳ′の反射光は、眼底中心から＋ｙ方向に離れた位置の情報（表面及び深部の情報）を含んだ光となる。

したがって、ガルバノミラー２３を図１の＋ｙ方向に回転させる（つまり、信号光の入射角度を小さくするように反射面の向きを変更させる）ことにより、眼底Ｅｒにおける信号光の集光位置を−ｙ方向に移動させることができる。逆に、ガルバノミラー２３を−ｙ方向に回転させる（つまり、信号光の入射角度を大きくするように反射面の向きを変更させる）ことにより、眼底Ｅｒにおける信号光の集光位置を＋ｙ方向に移動させることができる。

同様に、ガルバノミラー２２を図１の紙面手前側（＋ｘ方向）に回転させることにより、眼底Ｅｒにおける信号光の集光位置を紙面奥側（−ｘ方向）に移動させることができ、逆に、ガルバノミラー２２を−ｘ方向に回転させることにより、眼底Ｅｒにおける信号光の集光位置を＋ｘ方向に移動させることができる。

なお、ガルバノミラー２２、２３の双方を同時に回転させることにより、信号光の集光位置をｘ方向とｙ方向とを合成した方向に移動させることができる。すなわち、２つのガルバノミラー２２、２３をそれぞれ制御することにより、ｘｙ平面上の任意の方向に信号光を走査することが可能である。

［制御系の構成］
次に、光画像計測装置１の制御系について説明する。図２、図３に示すブロック図は、それぞれ、この光画像計測装置１の制御系の構成の一例を表している。図２は、光画像計測装置１の制御系の機能的構成を表す。また、図３は、コンピュータ４０のハードウェア構成を表す。

〔コンピュータのハードウェア構成〕
まず、図３を参照して、コンピュータ４０のハードウェア構成について説明する。コンピュータ４０は、従来のコンピュータと同様のハードウェア構成を備えている。具体的には、ＣＰＵ１００（等のマイクロプロセッサ）、ＲＡＭ１０１、ＲＯＭ１０２、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）１０３、キーボード１０４、マウス１０５、ディスプレイ１０６、通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０７などを含んで構成されている。これら各部は、バス１０８を介して接続されている。

ＣＰＵ１００は、ハードディスクドライブ１０３に格納された制御プログラム１０３ａをＲＡＭ１０１上に展開することにより、本発明に特徴的な動作を実行する。また、ＣＰＵ１００は、装置各部の制御、各種演算処理等を実行する。たとえば、前述した低コヒーレンス光源装置２、ガルバノミラー２２、２３の制御に加え、キーボード１０４やマウス１０５からの操作信号に対応する装置各部の制御、ディスプレイ１０６による表示処理の制御、通信インターフェイス１０７によるデータや制御信号等の送受信処理の制御などを実行する。

キーボード１０４、マウス１０５及びディスプレイ１０６は、光画像計測装置１のユーザインターフェイスとして使用される。キーボード１０４は、文字や数字等をタイピング入力するためのデバイスとして用いられる。マウス１０５は、ディスプレイ１０６の表示画面に対する各種入力操作を行うためのデバイスとして用いられる。

また、ディスプレイ１０６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の任意の表示デバイスであり、光画像計測装置１により形成された被検眼Ｅの画像や、各種の操作画面や設定画面などを表示する。なお、ディスプレイ１０６は、光画像計測装置１の筐体外面上に嵌め込まれるようにして配設されていてもよいし、通常のコンピュータが具備するモニタ装置として配設されていてもよい。

なお、光画像計測装置１のユーザインターフェイスは、このような構成に限定されるものではなく、たとえばトラックボール、ジョイスティック、タッチパネル式の液晶ディスプレイやペンタブレット、眼科検査用のコントロールパネルなど、各種情報を表示出力する機能と、各種情報を入力する機能とを備えた任意のユーザインターフェイス手段によって構成することが可能である。

通信インターフェイス１０７は、ＣＰＵ１００からの制御信号を、低コヒーレンス光源装置２やガルバノミラー２２などの装置各部に送信する処理や、ＣＣＤ３４からの検出信号を受信する処理などを行う。また、コンピュータ４０がＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット等のネットワークに接続されている場合には、通信インターフェイス１０７に、ＬＡＮカード等のネットワークアダプタやモデム等の通信機器を具備させて、当該ネットワーク経由のデータ通信を行わせるように構成することが可能である。

〔機能的構成〕
続いて、以上のようなハードウェア構成を有する光画像計測装置１の制御系の構成を、図２を参照しつつ説明する。

光画像計測装置１には、ガルバノミラー２２を回転駆動するミラー駆動機構２２Ａと、ガルバノミラー２３を回転駆動するミラー駆動機構２３Ａとが設けられている。ミラー駆動機構２２Ａ、２３Ａは、それぞれ、従来と同様の構成を備え、ステッピングモータ等の駆動装置と、この駆動装置が発生した動力をガルバノミラー２２、２３に伝達する動力伝達機構とを具備している。

コンピュータ４０は、図３に示すハードウェア構成に基づいて、制御部４１、画像処理部４２及びユーザインターフェイス（ＵＩ）４３を具備した構成となっている。画像処理部４２は、本発明の「画像形成手段」の一例に相当するものである。

制御部４１、画像処理部４２は、それぞれ、制御プログラム１０３ａを実行するＣＰＵ１００とＲＡＭ１０１を含んで構成される。また、制御部４１は、ＲＯＭ１０２、ＨＤＤ１０３等の記憶装置を含んで構成されている。ユーザインターフェイス４３は、キーボード１０４、マウス１０５、ディスプレイ１０６を含んで構成される。

制御部４１は、低コヒーレンス光源装置２、ミラー駆動機構２２Ａ、２３Ａのそれぞれに対して制御信号を送信する。低コヒーレンス光源装置２は、制御部４１からの制御信号に基づいて、低コヒーレンス光Ｌ０の出力開始／停止の切り換えや、出力強度（出力光量）の調整などを行う。また、ミラー駆動機構２２Ａ（ミラー駆動機構２３Ａ）は、制御部４１からの制御信号に基づいて、ガルバノミラー２２（ガルバノミラー２３）を駆動して、当該制御信号が要求する角度だけ回転させる。

また、制御部４１は、ＣＣＤ３４からの検出信号を受けて、画像処理部４２に提供する。更に、制御部４１は、ユーザインターフェイス４３からの操作信号に基づく装置各部の動作制御や、画像や画面の表示処理の制御を行う。

画像処理部４２は、制御部４１から提供されるＣＣＤ３４の検出信号に基づいて、被検眼Ｅの眼底Ｅｒの画像（断層画像）を形成する処理を行う。以下、ＣＣＤ３４の検出信号の取得処理及び画像処理部４２の処理の具体的態様の一例について、それぞれ具体的に説明する。

［検出信号の取得処理について］
ＣＣＤ３４からの検出信号は、信号光ＬＳの走査に対応して生成される。制御部４１は、ガルバノミラー２２、２３を制御して、眼底Ｅｒ上における信号光ＬＳの走査点（眼底Ｅｒ上における信号光ＬＳの入射目標位置（集光目標位置））を順次移動させる。同時に、低コヒーレンス光源装置２を制御して、低コヒーレンス光Ｌ０の出力／停止を所定のタイミング（走査点の移動に同期されている。）を連続的に切り換える。それにより、信号光ＬＳは、眼底Ｅｒ上の複数の走査点に順次集光される。

信号光ＬＳの走査態様の一例を図６に示す。図６（Ａ）は、眼底Ｅｒを信号光ＬＳの入射側（−ｚ方向）から見たときの信号光ＬＳの走査態様の一例を表す。また、図６（Ｂ）は、各走査線上の走査点の配列態様の一例を表す。

図６（Ａ）に示すように、信号光ＬＳは、あらかじめ設定された矩形の走査領域Ｒ内を走査される。この走査領域Ｒ内には、−ｘ方向に向かう複数（ｍ本）の走査線Ｒ１〜Ｒｍが設定されている。各走査線Ｒｉ（ｉ＝１〜ｍ）に沿って信号光ＬＳが走査されるときに、干渉光ＬＣの検出信号が生成される（後述）。

ここで、各走査線Ｒｉの方向を「主走査方向」と呼び、それに直交する方向を「副走査方向」と呼ぶことにする。したがって、信号光ＬＳの主走査方向への走査はガルバノミラー２２によって為され、副走査方向への走査はガルバノミラー２３によって為されることになる。

各走査線Ｒｉ上には、図６（Ｂ）に示すように、複数（ｎ個）の走査点Ｒｉ１〜Ｒｉｎがあらかじめ設定されている。

制御部４１は、まず、ガルバノミラー２２、２３を制御して、信号光ＬＳの入射目標を第１の走査線Ｒ１上の走査開始位置ＲＳ（走査点Ｒ１１）に設定する。それから、低コヒーレンス光源装置２を制御して低コヒーレンス光Ｌ０をフラッシュ発光させて、走査開始位置ＲＳに信号光ＬＳを入射させる。ＣＣＤ３４は、その反射光に基づく干渉光ＬＣを受光して検出信号を制御部４１に出力する。

次に、制御部４１は、ガルバノミラー２２を制御して、信号光ＬＳの入射目標を走査点Ｒ１２に設定するとともに、低コヒーレンス光Ｌ０をフラッシュ発光させて走査点Ｒ１２に信号光ＬＳを入射させる。ＣＣＤ３４は、その反射光に基づく干渉光ＬＣを受光して検出信号を出力する。

同様に、信号光ＬＳの入射目標を走査点Ｒ１３、Ｒ１４、・・・、Ｒ１（ｎ−１）、Ｒ１ｎと順次移動させつつ、各走査点に照射される低コヒーレンス光Ｌ０を順次フラッシュ発光させてＣＣＤ３４からの検出信号を取得する。

第１の走査線Ｒ１の最後の走査点Ｒ１ｎにおける計測が終了したら、制御部４１は、ガルバノミラー２２、２３を同時に制御し、信号光ＬＳの入射目標を、線換え走査ｒに沿って第２の走査線Ｒ２の最初の走査点Ｒ２１まで移動させる。そして、この第２の走査線Ｒ２の各走査点Ｒ２ｊ（ｊ＝１〜ｎ）における計測を同様に行い、各走査点Ｒ２ｊに対応する検出信号をそれぞれ取得する。

同様に、第３の走査線Ｒ３、・・・・、第ｍ−１の走査線Ｒ（ｍ−１）、第ｍの走査線Ｒｍのそれぞれについて計測を行い、各走査点に対応する検出信号を取得する。それにより、制御部４１は、走査領域Ｒ内のｍ×ｎ個の走査点Ｒｉｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）に対応するｍ×ｎ個の検出信号を取得する。以下、走査点Ｒｉｊに対応する検出信号をＤｉｊと表すことがある。

以上のような走査点の移動と低コヒーレンス光Ｌ０の出力との連動制御は、たとえば、ミラー駆動機構２２Ａ、２３Ａに対する制御信号の送信タイミングと、低コヒーレンス光源装置２に対する制御信号（出力要求信号）の送信タイミングとを互いに同期させることによって行うことができる。

［画像形成処理について］
続いて、画像処理部４２が実行する画像形成処理について、図７を更に参照しつつ説明する。

画像処理部４２は、従来と同様に、２段階の演算処理を行うことで各走査線Ｒｉに沿った眼底Ｅｒの断層画像を形成する。第１段階の演算処理においては、画像処理部４２は、各走査点Ｒｉｊに対応する検出信号Ｄｉｊに基づいて、その走査点Ｒｉｊにおける眼底Ｅｒの深度方向（図１に示すｚ方向）の画像を形成する。また、第２段階の演算処理においては、各走査線Ｒｉについて、その上のｎ個の走査点Ｒｉ１〜Ｒｉｎにおける深度方向の画像に基づき、当該走査線Ｒｉに沿った眼底Ｅｒの断層画像を形成する。

すなわち、第１段階は、主走査方向（走査線Ｒｉの方向）に沿った信号光ＬＳのｎ個の入射位置（走査点Ｒｉｊ）のそれぞれについて、その入射位置を経由した信号光ＬＳと参照光ＬＲとから生成される干渉光ＬＣに基づく検出信号Ｄｉｊに基づき、その入射位置における眼底Ｅｒの深度方向（ｚ方向）の画像を形成する演算処理である。また、第２段階は、第１段階で形成された各入射位置の画像に基づいて、主走査方向に沿った断層画像を形成する演算処理である。それにより、副走査方向（ｙ方向）の異なる位置におけるｍ個の断層画像が得られる。

図７に示す画像Ｇｍｊは、第１段階にて形成される、走査線Ｒｍ上の走査点Ｒｍｊにおける深度方向（ｚ方向）の画像を表している。同様に、この第１段階の演算処理において形成される、各走査線Ｒｉ上の各走査点Ｒｉｊにおける深度方向の画像を、「画像Ｇｉｊ」と表すことがある。

また、図７の画像Ｇ１〜Ｇｍは、第２段階にて形成される画像であって、各走査線Ｒｉについて、ｎ個の走査点Ｒｉｊ（ｊ＝１〜ｎ）における深度方向の画像Ｇｉｊをｘ方向に配列して形成される画像である（必要に応じて補間処理を施してもよい）。

画像処理部４２は、上記演算処理により得られたｍ個の断層画像に基づいて、眼底Ｅｒの表面形態や内部形態を表す３次元画像の形成処理を行う。この３次元画像形成処理は、たとえば隣接する断層画像間の補間処理を行うなどの従来と同様の手法で実行することができる。また、画像処理部４２は、主走査方向（走査線Ｒｉの方向；ｘ方向）以外の方向の断層画像を形成することも可能である。

［動作態様］
以上のような構成を備える光画像計測装置１の動作態様の一例を説明する。

まず、信号光ＬＳを走査点Ｒ１１に集光させるように、ガルバノミラー２２、２３の向きを変更し、低コヒーレンス光源装置２から直線偏光の低コヒーレンス光Ｌ０を出力する。この低コヒーレンス光Ｌ０の偏光軸方向は、ＰＭファイバ３のｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）の方向に一致しているので、低コヒーレンス光Ｌ０は、その偏光軸方向を保ったまま光カプラに導かれる。

光カプラ４は、この低コヒーレンス光Ｌ０を参照光ＬＲと信号光ＬＳに分割する。参照光ＬＲと信号光ＬＳは、低コヒーレンス光Ｌ０と同じ偏光軸方向を有する直線偏光の光である。ＰＭファイバ５は、ｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）が参照光ＬＲの偏光軸方向に一致するように配設されているので、参照光ＬＲは、その偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ５内を進行する。また、ＰＭファイバ６は、ｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）が信号光ＬＳの偏光軸方向に一致するように配設されているので、信号光ＬＳは、その偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ６内を進行する。

ＰＭファイバ５から出射された参照光ＬＲは、コリメータレンズ１１、ガラスブロック１２、濃度フィルタ１３を経由して参照ミラー１４によって反射され、濃度フィルタ１３、ガラスブロック１２を経由してコリメータレンズ１１によりＰＭファイバ５のファイバ端に集光される。この参照光ＬＲの偏光軸方向は、ＰＭファイバ５のｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）に一致している。したがって、参照光ＬＲは、その偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ５内を進行して光カプラ４に戻ってくる。

一方、ＰＭファイバ６から出射された信号光ＬＳは、コリメータレンズ２１により平行光束とされ、直線偏光子２７、１／４波長板２８、ガルバノミラー２２、２３、レンズ２４、ダイクロイックミラー２５、対物レンズ２６を経由して被検眼Ｅに入射し、眼底Ｅｒ上の走査点Ｒ１１に集光される。

走査点Ｒ１１にて反射された信号光ＬＳ（眼底Ｅｒの深部領域における散乱光を含む）は、被検眼Ｅから出射し、対物レンズ２６、ダイクロイックミラー２５、レンズ２４、ガルバノミラー２３、２２、１／４波長板２８、直線偏光子２７を経由してコリメータレンズ２１によってＰＭファイバ６のファイバ端に集光される。この信号光ＬＳの偏光軸方向は、ＰＭファイバ６のｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）の方向に一致している。したがって、信号光ＬＳは、その偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ６内を進行して光カプラ４に戻ってくる。

光カプラ４は、参照ミラー１４を経由した参照光ＬＲと被検眼Ｅを経由した信号光ＬＳとを重畳して干渉光ＬＣを生成する。この干渉光ＬＣの偏光軸方向は、ＰＭファイバ７のｓｌｏｗ軸（ｆａｓｔ軸）に一致している。したがって、干渉光ＬＣは、その偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ７内を進行してスペクトロメータ３０に導かれる。

干渉光ＬＣは、スペクトロメータ３０のコリメータレンズ３１により平行光束にされたのち、回折格子３２によってスペクトル分解され、結像レンズ３３によりＣＣＤ３４の撮像面に結像される。ＣＣＤ３４は、この干渉光ＬＣを受光して、検出信号をコンピュータ４０に出力する。コンピュータ４０は、ＣＣＤ３４から入力される検出信号を解析して、眼底Ｅｒの走査点Ｒ１１における深度方向の画像Ｇ１１を形成する。

以上の動作を、各走査点Ｒｉｊについて実行し、深度方向の画像Ｇｉｊを形成する（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）。コンピュータ４０は、これらの画像Ｇｉｊに基づいて、各走査線Ｒ１に沿った断層画像Ｇｉを形成する。また、必要に応じ、これらの断層画像Ｇｉｊに基づいて眼底Ｅｒの３次元画像を形成する。

［効果］
以上のような光画像形成装置１によれば、次のような効果が得られる。

まず、この光画像計測装置１は、直線偏光の低コヒーレンス光Ｌ０を測定光として用いるとともに、参照光ＬＲと信号光ＬＳをＰＭファイバ５、６でそれぞれ導光するように構成されている。参照光ＬＲ、信号光ＬＳの偏光軸方向は、ＰＭファイバ５、６のｓｌｏｗ軸又はｆａｓｔ軸にそれぞれ一致されている。したがって、参照光ＬＲと信号光ＬＳは、それぞれ、その偏光軸方向を保持しつつＰＭファイバ５、６内を進行し、互いの偏光軸方向が一致した状態で光カプラ４に戻ってくる。このような偏光軸方向の保持を図ることにより、信号光ＬＳが含む情報を確度よく反映した干渉光ＬＣを得ることが可能となる。

このようにＰＭファイバを用いて偏光軸方向を保持しつつ光を案内することにより、温度変化や振動等が存在する環境下で装置を使用したり運搬したりしても、確度の高い画像計測を行うことができる。また、従来のように偏波コントローラを用いて参照光や信号光の偏光状態を制御する必要がないので、装置構成が簡略化されコストも低減されることになる。

また、低コヒーレンス光源装置２により出力された直線偏光の低コヒーレンス光Ｌ０を、ＰＭファイバ３を用いて偏光軸方向を保持しつつ導光するように構成されているので、直線偏光を有する参照光ＬＲと信号光ＬＳを環境に左右されることなく生成することが可能である。

また、参照光ＬＲと信号光ＬＳから生成される干渉光ＬＣについても、ＰＭファイバ７を用いて偏光軸方向を保持しつつ導光するように構成されているので、環境に左右されることなく好適な干渉光ＬＣを検出することが可能である。

また、信号光ＬＳの光路上に直線偏光子２７を設けられているので、被検眼Ｅによる偏光状態への影響を補正して、元と同じ偏光軸方向の直線偏光の信号光ＬＳをＰＭファイバ６に入射させることができる。

すなわち、直線偏光で被検眼Ｅに入射した信号光ＬＳは、眼球光学系の影響により偏光特性が変化してしまう。図８に示す偏光特性は、信号光ＬＳが被検眼Ｅにより楕円偏光になった場合を表している。ここで、信号光ＬＳ等の偏光軸方向はｓｌｏｗ軸に一致されており、また、直線偏光子２７は、このｓｌｏｗ軸方向の偏光成分を透過させるように配設されている。

被検眼Ｅにより楕円偏光Ｐにされた信号光ＬＳは、一般に、ＰＭファイバ６のｓｌｏｗ軸に対して或る角度を成している。直線偏光子２７は、この楕円偏光Ｐの信号光ＬＳのｓｌｏｗ軸方向の偏光成分を透過させることにより、信号光ＬＳの偏光特性をｓｌｏｗ軸方向の直線偏光Ｐｘに変換する。それにより、ｓｌｏｗ軸方向の直線偏光を有する信号光ＬＳを用いて干渉光ＬＣを生成できる。

なお、直線偏光子２７だけを用いても上記のような効果が得られるが、直線偏光子２７を透過する信号光ＬＳの光量が、信号光ＬＳの偏光方向に応じて小さくなってしまうという不都合もある。この不都合は、次に説明するように１／４波長板２８を併用することで解消される。

１／４波長板２８の作用について図９を参照しつつ説明する。楕円偏光Ｐは、図８と同様に、被検眼Ｅにより影響を受けた信号光ＬＳの偏光状態を表している。信号光ＬＳは、被検眼Ｅに入射する前後に１／４波長板２８を透過し、偏光軸がπ＝１８０度だけ回転される。それにより、図９に示すように、被検眼Ｅの影響を受けた信号光ＬＳの偏光特性（楕円偏光Ｐ）は、ｓｌｏｗ軸方向の楕円偏光（ｓｌｏｗ軸方向に長軸を有する楕円偏光）Ｐ′に変換される。このように、直線偏光子２７に入射する信号光ＬＳを、ｓｌｏｗ軸方向の楕円偏光に変換しておくことにより、直線偏光子２７を透過する信号光ＬＳの光量を増大させることができる。

なお、被検眼Ｅによる直線偏光の信号光ＬＳへの影響が偏光軸の回転のみである場合には、１／４波長板２８だけで対応可能である（つまり、直線偏光子２７は不要）。しかしながら、被検眼Ｅによる影響は、一般に、偏光方向の回転とともに楕円偏光や円偏光への変化も生じることを考慮すると、直線偏光子２７と１／４波長板２８を併用することが望ましい。

また、本実施形態の光画像計測装置１においては、低コヒーレンス光源装置２にファラデーアイソレータ２ｃを内蔵して、戻り光を遮断するようになっている。したがって、参照光ＬＲや信号光ＬＳの戻り光による低コヒーレンス光源２ａへの悪影響を防止することが可能である。

［変形例］
以上に説明した構成は、本発明を好適に実施するための一具体例に過ぎない。したがって、たとえば以下に示すような、本発明の要旨の範囲内における任意の変形を適宜施すことが可能である。

上記の実施形態とは異なる構成を有する本発明の光画像計測装置６０（の一部）を図１０に示す。低コヒーレンス光源６１から出力された低コヒーレンス光は、コリメータレンズ６２により平行光束となり、ファラデーアイソレータ６３に導かれる。このファラデーアイソレータ６３は、偏光子６４、ファラデーローテータ６５及び検光子６６を備えている。ファラデーアイソレータ６３により直線偏光とされた低コヒーレンス光の先には、ビームスプリッタ６７が斜設されている。

低コヒーレンス光は、ビームスプリッタ６７により参照光と信号光に分割される。ここでは、ビームスプリッタ６７を透過する光を参照光とし、ビームスプリッタ６７により反射される光を信号光とする。このビームスプリッタ６７は、たとえば、低コヒーレンス光の光量の８０％分を透過させ（参照光）、２０％分を反射させる（信号光）ようになっている。参照光と信号光は、それぞれ、光コヒーレンス光と同じ偏光軸方向の直線偏光を有する光である。

参照光は、集光レンズ６８によってＰＭファイバ７０のファイバ端に集光される。このＰＭファイバ７０のファイバ端は、ファイバ端保持部６９により保持されている。ＰＭファイバ７０は、直線偏光の参照光の偏光軸方向にｓｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）が一致するように配設されている。参照光は、偏光軸方向を保持したままＰＭファイバ７０内を進行し、反対側のファイバ端から出射する。この出射端は、ファイバ端保持部７１により保持されている。

ＰＭファイバ７０から出射した参照光は、コリメータレンズ７２により平行光束とされて参照ミラー７３により反射される。反射された参照光は、コリメータレンズ７２により、ファイバ端保持部７１に保持されたファイバ端に集光され、偏光軸方向を保ちつつＰＭファイバ７０内を進行し、反対側のファイバ端から出射する。そして、集光レンズ６８により平行光束とされたのちにビームスプリッタ６７に向かって進行する。

一方、信号光は、集光レンズ７４によってＰＭファイバ７６のファイバ端に集光される。このＰＭファイバ７６のファイバ端は、ファイバ端保持部７５により保持されている。ＰＭファイバ７６は、直線偏光の信号光の偏光軸方向にｓｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）が一致するように配設されている。信号光は、偏光軸方向を保持したままＰＭファイバ７６内を進行し、反対側のファイバ端から出射する。この出射端は、ファイバ端保持部７７により保持されている。

ＰＭファイバ７６から出射した信号光は、コリメータレンズ７８により平行光束とされ、直線偏光子７９、１／４波長板８０を経由して被検眼（図示せず）に向かって案内される。なお、図示は省略するが、１／４波長板７９と被検眼との間には、たとえば図１に示した構成と同様に、ガルバノミラー、レンズ、ダイクロイックミラー、対物レンズ等が配設されている。

被検眼の眼底で反射された信号光（深部領域での散乱光等も含む）は、これらの光学部材、１／４波長板８０、直線偏光子７９を経由したのちに、コリメータレンズ７８によりＰＭファイバ７６のファイバ端に集光される。信号光は、偏光軸方向を保持しつつＰＭファイバ７６内を進行し、反対側のファイバ端から出射する。そして、集光レンズ７４によって平行光束とされたのちにビームスプリッタ６７に向かって進行する。

ここで、直線偏光子７９は、前述した光画像計測装置１の直線偏光子２８と同様に作用する。また、１／４波長板８０は、光画像計測装置１の１／４波長板２８と同様に作用する。

参照ミラー７３を経由した参照光と、被検眼を経由した信号光は、ともに直線偏光であり、更に互いの偏光軸方向が同じになっている。したがって、参照光と信号光は、ビームスプリッタ６７によって重畳されて干渉光を生成する。生成された干渉光は、コリメータレンズ８１により、シングルモードファイバ８３のファイバ端に集光される。このシングルモードファイバ８３のファイバ端は、ファイバ端保持部８２により保持されている。

シングルモードファイバ８３は、図示しない検出部に導かれている。この検出部は、たとえば図１に示した構成と同様に、スペクトロメータを含んで構成されている。スペクトロメータは、干渉光を検出して検出信号をコンピュータ（図示せず）に送信する。

このコンピュータは、たとえば図２、３に示した構成と同様の構成を備えており、スペクトロメータからの検出信号を解析して被検眼眼底の画像を形成する。画像形成処理は、光画像計測装置１と同様にして行うことができる。

このような光画像形成装置６０によれば、参照光と信号光をＰＭファイバでそれぞれ導光するように構成されており、かつ、参照光、信号光の偏光軸方向は、ＰＭファイバのｓｌｏｗ軸（又はｆａｓｔ軸）にそれぞれ一致されているので、参照光と信号光は、互いの偏光軸方向が一致した状態で光カプラ４に戻ってくる。それにより、信号光が含む情報を確度よく反映した干渉光を得ることが可能となる。

このようにＰＭファイバを用いて偏光軸方向を保持しつつ光を案内することにより、温度変化や振動等が存在する環境下で装置を使用したり運搬したりしても、確度の高い画像計測を行うことができる。また、従来のように偏波コントローラを用いて参照光や信号光の偏光状態を制御する必要がないので、装置構成が簡略化されコストも低減されることになる。

なお、この光画像計測装置６０は、光画像計測装置１と異なり、本発明の第１の導光手段（ＰＭファイバ７６）と第２の導光手段（ＰＭファイバ７０）のみを備えており、第３、４の導光手段は備えていない。すなわち、光画像計測装置６０では、出力された直線偏光の低コヒーレンス光を光ファイバを用いずにそのままビームスプリッタ６７に入射させており、また、干渉光についてはシングルモードファイバ８３を用いて導光するようになっている。このような構成としても、直線偏光の低コヒーレンス光と同じ偏光軸方向を有する信号光と参照光を生成でき、更に、この信号光と参照光から好適に干渉光を生成することができるので、特に不都合はない。

上述の光画像計測装置１、６０においては、被測定物体として人眼の眼底を適用したが、本発明は、任意の生物の任意の部位（光画像計測装置により計測可能な部位に限る。）に適用することが可能である。また、医療分野や生物学分野への適用に限定されるものではなく、工業分野等の他分野に適用することも可能である。

また、光画像計測装置１、６０においては、被測定物体による反射光を用いてその被測定物体の表面形態や内部形態を計測する構成の光画像計測装置について説明したが、被測定物体を透過した光を用いてその表面形態や内部形態を計測する構成の光画像計測装置に対しても、本発明を適用することが可能である。

本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の全体構成の一例を表す概略構成図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態の制御系の構成の一例を表す概略ブロック図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態が具備するコンピュータのハードウェア構成の一例を表す概略ブロック図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態が具備する低コヒーレンス光源装置装置の構成の一例を表す概略図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態が具備するＰＭファイバの構成の一例を表す概略図である。図５（Ａ）は、このＰＭファイバの斜視図であり、図５（Ｂ）は、このＰＭファイバの断面図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態による信号光の走査態様の一例を表す概略図である。図６（Ａ）は、眼底を信号光の入射側（−ｚ方向）から見たときの信号光の走査態様の一例を表している。また、図６（Ｂ）は、各走査線上の走査点の配列態様の一例を表している。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態による信号光の走査態様、及び、各走査線に沿って形成される断層画像の形態の一例を表す概略図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態が具備する直線偏光子の作用を説明するための概略説明図である。 本発明に係る光画像計測装置の好適な実施形態が具備する１／４波長板の作用を説明するための概略説明図である。 本発明に係る光画像計測装置の他の好適な実施形態の構成を表す概略構成図である。

符号の説明

１、６０ 光画像計測装置
２ 低コヒーレンス光源装置
２ａ、６１ 低コヒーレンス光源
２ｂ、６２、７２、７８ コリメータレンズ
２ｃ、６３ ファラデーアイソレータ
２ｄ、６４ 偏光子（入射偏光子）
２ｅ、６５ ファラデーローテータ
２ｆ、６６ 検光子
２ｇ、６８、７４、８１ 集光レンズ
２ｈ、６９、７１、７５、７７、８１ ファイバ端保持部
３、５、６、７、７０、７６ ＰＭファイバ
３ａ コア
３ｂ クラッド
３ｃ、３ｄ 応力付与部
Ｘ ｓｌｏｗ軸
Ｙ ｆａｓｔ軸
４ 光カプラ
１１、２１、３１ コリメータレンズ
１２ ガラスブロック
１３ 濃度フィルタ
１４、７３ 参照ミラー
２２、２３ ガルバノミラー
２２ａ、２３ａ 回動軸
２２Ａ、２３Ａ ミラー駆動機構
２４ レンズ
２５ ダイクロイックミラー
２６ 対物レンズ
２７、７９ 直線偏光子
２８、８０ １／４波長板
３０ スペクトロメータ
３２ 回折格子
３３ 結像レンズ
３４ ＣＣＤ
４０ コンピュータ
４１ 制御部
４２ 画像処理部
４３ ユーザインターフェイス（ＵＩ）
６７ ビームスプリッタ
８３ シングルモードファイバ
１００ ＣＰＵ
１０３ ハードディスクドライブ
１０３ａ制御プログラム
１０４ キーボード
１０５ マウス
１０６ ディスプレイ
５０ 観察装置（撮影装置）
Ｌ０ 低コヒーレンス光
ＬＲ 参照光
ＬＳ、ＬＳ′ 信号光
ＬＣ、ＬＣ′ 干渉光
Ｒ 走査領域
Ｒ１〜Ｒｍ 走査線
ＲＳ 走査開始位置
ＲＥ 走査終了位置
Ｒｉｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ） 走査点
Ｇ１〜Ｇｍ 断層画像
Ｇｉｊ（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ） 深度方向の画像
Ｅ 被検眼
Ｅｒ 眼底

Claims (13)

1. 直線偏光の低コヒーレンス光を出力する光出力手段と、
   該出力された低コヒーレンス光を、該低コヒーレンス光と同じ偏光軸方向をそれぞれ有する直線偏光の信号光と参照光とに分割する分割手段と、
   該分割により得られた直線偏光の信号光を偏光軸方向を保持しつつ被測定物体に向けて導光するとともに、前記被測定物体を経由した前記信号光を偏光軸方向を保持しつつ導光する第１の導光手段と、
   前記分割により得られた直線偏光の参照光を偏光軸方向を保持しつつ参照物体に向けて導光するとともに、前記参照物体を経由した前記参照光を偏光軸方向を保持しつつ導光する第２の導光手段と、
   前記第１の導光手段により導光された前記被測定物体を経由した前記信号光と、前記第２の導光手段により導光された前記参照物体を経由した前記参照光とを重畳させて干渉光を生成する重畳手段と、
   該生成された干渉光を受光して検出信号を出力する検出手段と、
   該出力された検出信号に基づいて前記被測定物体の画像を形成する画像形成手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする光画像計測装置。
2. 前記第１の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の信号光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
3. 前記第２の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の参照光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光画像計測装置。
4. 前記光出力手段により出力された直線偏光の低コヒーレンス光を偏光軸方向を保持しつつ前記分割手段に向けて導光する第３の導光手段を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
5. 前記第３の導光手段は、前記光出力手段から出力される直線偏光の低コヒーレンス光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸又はｓｌｏｗ軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の光画像計測装置。
6. 前記第１の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の信号光の偏光軸方向にｆａｓｔ軸及びｓｌｏｗ軸の一方の軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバであり、
   前記第２の導光手段は、前記分割により得られた直線偏光の参照光の偏光軸方向に前記一方の軸を一致させるようにして配設された偏波面保持ファイバである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光画像計測装置。
7. 前記光出力手段により出力された直線偏光の低コヒーレンス光の偏光軸方向に前記一方の軸を一致させるようにして配設され、前記出力された低コヒーレンス光を前記分割手段に向けて導光する偏波面保持ファイバを更に備えている、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光画像計測装置。
8. 前記重畳手段により生成された干渉光を前記検出手段に向けて導光する第４の導光手段を更に備えている、
   ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
9. 前記第４の導光手段は、前記生成された干渉光を偏光軸方向を保持しつつ導光する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の光画像計測装置。
10. 前記被測定物体と、該被測定物体を経由した信号光が前記第１の導光手段に入射される入射端との間の光路上に、当該信号光が前記第１の導光手段により前記被測定物体に向けて導光されるときの偏光軸方向と同方向の偏光成分を透過させる直線偏光子を設けた、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
11. 前記第１の導光手段は、前記被測定物体を経由する前の信号光が出射される出射端に、前記被測定物体を経由した信号光が入射されるようになっており、
    前記被測定物体と前記出射端との間の光路上に１／４波長板を設けた、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
12. 前記光出力手段は、低コヒーレンス光を出力する光源と、該出力された低コヒーレンス光の偏光特性を直線偏光に変換する偏光特性変換手段とを備えている、
    ことを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の光画像計測装置。
13. 前記偏光特性変換手段は、前記光源から出力された低コヒーレンス光を直線偏光にする第１の偏光手段と、該直線偏光とされた低コヒーレンス光の偏光軸方向を４５度回転させる第２の偏光手段と、該４５度回転された低コヒーレンス光の偏光軸方向の偏光成分のみを透過させる第３の偏光手段とを有するファラデーアイソレータを含んでいる、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光画像計測装置。

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