JP2009300097A - 光断層画像化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＤ−ＯＣＴ方式において、測定範囲を確保し、かつ低コストで高分解能化を可能とする。
【解決手段】低コヒーレンス光を射出する光源と、前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記測定対象からの測定光の反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、前記合波された前記反射光と前記参照光との干渉光の方向を時間に応じて変化させる光線偏向手段と、前記偏向された干渉光を分光する複数の異なる波長帯域を有する分光手段と、前記分光された干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記検出された干渉光に基づいて前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段とを備え、前記光線偏向手段により前記干渉光の方向を時間に応じて変化させ、前記分光手段が前記干渉光を分光する波長帯域が時間に応じて変化するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、光断層画像化装置に係り、特に、波長範囲切り替え可能なＳＤ−ＯＣＴ方式を用いた光断層画像化装置に関する。

従来、生体組織等の測定対象を切断せずに断面画像を取得する方法として光干渉断層（ＯＣＴ；Optical Coherence Tomography)計測法を利用した光断層画像化装置が知られている。

このＯＣＴ計測法は、光干渉計測法の一種であり、ＯＣＴは大きく分けてＴＤ−ＯＣＴ（Time Domain OCT)とＦＤ−ＯＣＴ(Fourier Domain OCT)に分類される。ＦＤ−ＯＣＴはさらにＳＤ−ＯＣＴ（Spectral Domain OCT)とＳＳ−ＯＣＴ（Swept Source OCT)に分かれる。

ＴＤ−ＯＣＴは、光源から射出された光を測定光と参照光に分け、測定光を測定対象に照射して測定対象で反射した反射光と参照光とを合波して干渉光を得るものであるが、測定光と参照光との光路長が一致したときに干渉光が検出されることを利用した計測方法であり、参照光の光路長を変更することにより測定対象に対する測定位置（測定深さ）を変更可能としたものである。

ＳＤ−ＯＣＴは、広帯域の低コヒーレンス光を測定光と参照光とに分割した後、測定光を測定対象に照射させ、測定対象からの反射光と参照光とを干渉させ、この干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスペクトルをフーリエ変換することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を構成するようにしたものである。

ＳＳ−ＯＣＴは、光源から射出されるレーザ光の周波数を掃引させて反射光と参照光とを各波長において干渉させ、一連の波長に対する干渉信号をフーリエ変換することにより測定対象の深さ位置における反射光強度を検出し、これを用いて光断層画像を構成するようにしたものである。

このように、ＳＤ−ＯＣＴはＴＤ−ＯＣＴと同様、低コヒーレンス光源を用いるのに対して、ＳＳ−ＯＣＴは波長掃引光源という特殊なレーザを用いている。この波長掃引光源は、従来ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier；半導体光増幅器）を用いた方式が各種開発されているが、現状では波長帯域が１００ｎｍ程度以下で、その出力は３０ｍＷ以下である。今後、広帯域化及び高出力化には技術的なブレークスルーが必要と予測される。

一方、低コヒーレンス光源は例えばCr:Forsteriteレーザのような超短パルスレーザを用いたスーパーコンティニューム光による光源が開発され、広帯域化、高出力化が期待されている。このような中で高速、高感度でかつ高分解能なＯＣＴとして、ＳＤ−ＯＣＴ方式が各種検討されている（例えば、非特許文献１等参照）。

ＯＣＴ技術は、従来は主に眼科で使用されていたが、近年ではＯＣＴの応用範囲は眼科にとどまらず、食道や気管支、大腸等生体内の各所への応用が検討されている。これらの部位においては、光の吸収係数が少ない波長１．０〜１．５μｍの波長帯域の光が生体への影響が少なく生体計測に適しており、これにより生体内の観察ができることから、この波長帯域の光は生体の窓と呼ばれている。
S.H.Yun,et.al.,"High-speed spectral-domain optical coherence tomography at 1.3μm wavelength",Vol.11,No.26,OPTICS EXPRESS 3598

しかしながら、ＳＤ−ＯＣＴで用いられる上記波長範囲に感度のあるＩｎＧａＡｓ系のアレイディテクタは、コストが高いという問題がある。また上記アレイディテクタの画素数も１０２４ピクセル以下のものがほとんどであり、サンプリング点数が多く取れないという問題がある。

例えば、ＳＬＤ（Super Luminescent Diode)のような狭帯域光源で、中心波長λ＝１．３４μｍ、波長範囲λｄ＝１２０ｎｍ、ピクセル数Ｎｓ＝１０２４の場合に測定可能距離Δｚを計算してみる。

計算方法は例えば、Gerd Hausler & Michael Walter Lindner,"Coherence Radar and Spectral Radar-New Tools for Dermatological Diagnosis" Journal of Biomedical Optics,JAN.1998,Vol.3,No.1に記載されている式（８）を用いると、１ピクセル当たりの波長幅をδλ＝λｄ／Ｎｓとすると、測定可能距離は、Δｚ＝（１／４）・λ^２／δλによって計算できる。

これによれば、この場合δλ＝１２０／１０２４＝０．１１７ｎｍであり、測定可能距離はΔｚ＝（１／４）・（１．３４）^２／０．１１７＝３．８３ｍｍとなる。また、１ピクセル当たりの距離δｚは、δｚ＝Δｚ／Ｎｓ＝３．８３／１０２４＝３．７４μｍとなる。

これに対して、Cr:Forsteriteレーザを用いた広帯域光源（Cr:Forsterite with a dispersion shifted fiber)の場合、中心波長をλ＝１．３０μｍ、波長範囲をλｄ＝４００ｎｍ、ピクセル数をＮｓ＝１０２４として上と同様に計算すると以下のようになる。

１ピクセル当たりの波長幅δλ＝４００／１０２４＝０．３９１ｎｍより、測定可能距離Δｚは、Δｚ＝１．０８ｍｍであり、また１ピクセル当たりの距離はδｚ＝１．０６μｍとなる。

このように広帯域光源の場合には、測定可能距離が狭帯域光源の場合よりも極めて小さくなってしまう。

このとき画素数をＮｓ＝２０４８ピクセルと２倍にすると、１ピクセル当たりの波長幅はδλ＝０．１９５ｎｍとなるので、測定可能距離はΔｚ＝２．１６ｍｍとなる。食道、気管支、大腸の粘膜厚は通常２ｍｍ以下であり、粘膜内病変の診断を対象とした研究が行われているが、上記測定可能距離によれば、この通常の測定距離２ｍｍを確保することができる。しかし、画素数２０４８のように画素数の多いディテクタは現在非常に高価である。

このように、高分解能が期待されるＳＤ−ＯＣＴにおいて、光源の広帯域化による高分解能化が進展すると測定範囲が縮小するという問題が生じ、また、これを解決しようとして画素数の多いディテクタを用意しようとするとコストが上昇するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＳＤ−ＯＣＴ方式において、測定範囲を確保し、かつ低コストで高分解能化が可能な光断層画像化装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、低コヒーレンス光を射出する光源と、前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、前記測定光を測定対象に照射したときの前記測定対象からの反射光と、前記参照光とを合波する合波手段と、前記合波された前記反射光と前記参照光との干渉光の方向を時間に応じて変化させる光線偏向手段と、前記光線偏向手段で偏向された前記干渉光を分光する複数の異なる波長帯域を有する分光手段と、前記分光手段により分光された前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、前記検出された干渉光に基づいて前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段と、を備え、前記光線偏向手段により前記干渉光の方向を時間に応じて変化させることにより、前記分光手段が前記干渉光を分光する波長帯域が時間に応じて変化するようにしたＳＤ−ＯＣＴ装置として構成されたことを特徴とする光断層画像化装置を提供する。

これにより、ＳＤ−ＯＣＴによる光断層画像化装置において、測定範囲を確保し、低コストで高分解能を実現することが可能となる。

また、請求項２に示すように、前記光線偏向手段がポリゴンミラーであることを特徴とする。

また、請求項３に示すように、前記光線偏向手段がガルバノミラーであることを特徴とする。

これらの具体的手段により、干渉光の方向を容易に時間的に変化させることが可能となる。

また、請求項４に示すように、前記分光手段が透過型グレーティングであることを特徴とする。

また、請求項５に示すように、前記分光手段が反射型グレーティングであることを特徴とする。

また、請求項６に示すように、前記分光手段がプリズムであることを特徴とする。

また、請求項７に示すように、前記分光手段がグリズムであることを特徴とする。

これらの具体的手段により、容易に干渉光を所定の波長帯域に分光することが可能となる。

また、請求項８に示すように、前記干渉光検出手段がアレイディテクタであることを特徴とする。

これにより、分光された各波長帯域の干渉光を容易に検出することが可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ＳＤ−ＯＣＴによる光断層画像化装置において、測定範囲を確保し、低コストで高分解能を実現することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る光断層画像化装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係る光断層画像化装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の光断層画像化装置１は、例えば、体腔内の生体組織や細胞等の測定対象Ｓの断層画像をＳＤ−ＯＣＴ（Spectral Domain OCT)方式により取得するものであって、光を射出する光源ユニット１０と、光源ユニット１０から射出された光（低コヒーレント光）Ｌａを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割する光分割手段２により分割された参照光Ｌ２の光路長を調整する光路長調整手段２０と、光分割手段２により分割された測定光Ｌ１を測定対象まで導波するプローブ３０と、プローブ３０から測定光Ｌ１が測定対象Ｓに照射されたときの測定対象Ｓからの反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とを合波する合波手段４と、合波手段４により合波された反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４を検出する干渉光検出部（干渉光検出手段）４０と、干渉光検出部４０により検出された干渉光Ｌ４を周波数解析することにより測定対象Ｓの各深さ位置における干渉光Ｌ４の強度を検出し測定対象Ｓの断層画像を取得する処理部（画像取得手段）５０と、取得された断層画像を表示する表示部５２と、処理部５０及び表示部５２を制御する操作制御部５４等を有している。

なお、本実施形態は、干渉光検出部４０において干渉光Ｌ４を時間に応じて測定波長範囲を切り替えるようにして測定範囲を確保するとともに高分解能化を可能とするものである。

光源ユニット１０は、例えばＳＬＤ（Super Luminescent Diode)やＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission)等の低コヒーレント光Ｌａを射出する光源１１と、光源１１から射出された光を光ファイバＦＢ３内に入射させるための光学系１２とを有している。なお、本実施形態の光断層画像化装置１は、体腔内の生体部位を測定対象Ｓとして断層画像を取得するものであり、低コヒーレント光Ｌａを射出する光源１１としては、上記ＳＬＤやＡＳＥなどの他に、熱光源、超短パルスレーザを用いたスーパーコンティニューム（ＳＣ）光等を用いることができる。

光分割手段２は、例えば２×２の光ファイバカプラからなっており、光源ユニット１０から光ファイバＦＢ３を介して導波されたレーザ光Ｌａを測定光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分割するものである。光分割手段２は、２つの光ファイバＦＢ２、ＦＢ４にそれぞれ光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ２側に導波され、参照光Ｌ２は光ファイバＦＢ４側に導波されるようになっている。

光ファイバＦＢ４の一方の先端は光分岐器（サーキュレータ）６に接続しており、光分岐器６にはさらに光ファイバＦＢ５及び光ファイバＦＢ７が接続されている。光ファイバＦＢ４から導波された参照光Ｌ２は、光分岐器６から光ファイバＦＢ５に導波される。そして、光ファイバＦＢ５の先には光路長調整手段２０が配置されている。

光路長調整手段２０は、断層画像の取得を開始する位置を調整するために、参照光Ｌ２の光路長を変えるものである。光路長調整手段２０は、光ファイバＦＢ５から射出された参照光Ｌ２を反射させる反射ミラー２２と、反射ミラー２２と光ファイバＦＢ５との間に配置された第１光学レンズ２１ａと、第１光学レンズ２１ａと反射ミラー２２との間に配置された第２光学レンズ２１ｂとを有している。

第１光学レンズ２１ａは、光ファイバＦＢ５から射出された参照光Ｌ２を平行光にするとともに、反射ミラー２２により反射された参照光Ｌ２を光ファイバＦＢ５のコアに集光する機能を有している。また、第２光学レンズ２１ｂは、第１光学レンズ２１ａにより平行光にされた参照光Ｌ２を反射ミラー２２上に集光するとともに、反射ミラー２２により反射された参照光Ｌ２を平行光にする機能を有している。

これにより、光ファイバＦＢ５から射出された参照光Ｌ２は、第１光学レンズ２１ａにより平行光となり、第２光学レンズ２１ｂにより反射ミラー２２上に集光される。その後、反射ミラー２２により反射された参照光Ｌ２は、第２光学レンズ２１ｂにより平行光になり、第１光学レンズ２１ａにより光ファイバＦＢ５のコアに集光される。

さらに、光路長調整手段２０は、第２光学レンズ２１ｂと反射ミラー２２とを固定した可動ステージ２３と、該可動ステージ２３を第１光学レンズ２１ａの光軸方向に移動させるミラー移動機構２４とを有している。そして可動ステージ２３が矢印Ａ方向に移動することにより、参照光Ｌ２の光路長が変更するように構成されている。

光路長調整手段２０により光路長が変更された参照光Ｌ２は、再び光ファイバＦＢ５に入射され、さらに光分岐器６を介して光ファイバＦＢ７側に導波される。

一方、測定光Ｌ１を導波する光ファイバＦＢ２の先には光分岐器（サーキュレータ）８が接続しており、光分岐器８にはさらに光ファイバＦＢ１及び光ファイバＦＢ６が接続されており、測定光Ｌ１は光分岐器８から光ファイバＦＢ１側に導波される。

光ファイバＦＢ１の一方の先端にはプローブ３０が光学的に接続されており、測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ１からプローブ３０内の光ファイバＦＢ０に導波されるようになっている。プローブ３０は、例えば鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、光学コネクタＯＣによって光ファイバＦＢ１に対して着脱可能に取り付けられている。

プローブ３０は、光学コネクタＯＣを介して光ファイバＦＢ１と接続されており、光ファイバＦＢ１によって導波された測定光Ｌ１がプローブ３０内の光ファイバＦＢ０に入射される。入射された測定光Ｌ１は光ファイバＦＢ０によって伝送され測定対象Ｓに照射される。そして、測定対象Ｓで反射した戻り光（反射光）Ｌ３は、再び光ファイバＦＢ０に入射し、光学コネクタＯＣを介して光ファイバＦＢ１に射出されるようになっている。

光ファイバＦＢ１に入射した反射光Ｌ３は、光分岐器８を介して光ファイバＦＢ６側に導波されるようになっている。

そして光ファイバＦＢ６によって導波された反射光Ｌ３及び光ファイバＦＢ７によって導波された参照光Ｌ２は、合波手段４によって合波され、干渉光Ｌ４として光ファイバＦＢ８に出力される。合波手段４としては、上述した光分割手段２と同様の光ファイバカプラから成るファイバ干渉系が好適に例示されるが、その他に、ファイバでないレンズによる従来のバルク干渉系でも良い。

光ファイバＦＢ８によって導波された干渉光Ｌ４は、干渉光検出部４０によって検出される。

干渉光検出部４０は、光ファイバＦＢ８から射出された干渉光Ｌ４を導く光学系４１、４２と、光学系４１、４２によって導かれた干渉光Ｌ４の方向を時間に応じて変える光線偏向手段としての回転多面鏡（ポリゴンミラー）４３と、回転多面鏡４３で反射された干渉光Ｌ４を平行光束とするコリメータレンズ４４と、平行光束とされた干渉光Ｌ４を各波長帯域毎に分光し測定波長範囲を切り替える分光手段４５と、各波長帯域に分光された干渉光Ｌ４を集光する光学レンズ４６と、集光された干渉光Ｌ４を検出する光検出手段４７とから構成されている。

回転多面鏡（ポリゴンミラー）４３は、図に示すように矢印Ｒの方向に回転しながらその面に入射した干渉光Ｌ４を分光手段４５に向けて反射し、その回転に伴い干渉光Ｌ４の方向が時間に応じて変化し、分光手段４５上を走査するようにするものである。このような光線偏向手段としては回転多面鏡（ポリゴンミラー）４３に限定されるものではなく、その他に例えばガルバノミラーを用いることもできる。

分光手段４５は、複数の異なる波長帯域を有し、干渉光Ｌ４を各波長帯域に分光するものであり、例えば透過型グレーティングが好適に例示されるが、その他に反射型グレーティングやプリズム、あるいはグレーティングとプリズムが合体したグリズム等を用いることもできる。なお、本実施形態では、分光手段４５として透過型グレーティングを用いることとし、以後透過型グレーティング４５と表示する。

光検出手段４７は、ＣＣＤ等の素子が１次元に配列されたアレイディテクタ、例えば、InGaAs系ラインセンサ、フォトダイオードアレイ等のラインセンサが好適に用いられる。なお、本実施形態では、光検出手段４７として１次元アレイディテクタを用いることとし、以後１次元アレイディテクタ４７と表示する。

具体的には、例えばGoodrich-Sensor Unlimited社から１０２４ピクセル、スキャンレート４６０００ライン／秒（４６ｋＨｚ）という仕様のＳＵ−ＬＤＨシリーズの近赤外線（InGaAs)高速ラインスキャンカメラが市販されており、これが好適に利用可能である。

光検出手段（１次元アレイディテクタ）４７は、処理部（画像取得手段）５０に接続され、処理部５０はＣＲＴや液晶表示装置等からなる表示部５２に接続されている。

処理部（画像取得手段）５０は、光学コネクタＯＣからプローブ３０が測定光Ｌ１を照射している測定対象Ｓの部位を検出し、干渉光検出部４０で検出した干渉信号（干渉光Ｌ４）を周波数解析することにより測定対象Ｓのその深さ位置における反射情報を取得し、断層画像を取得するものである。

また、処理部５０及び表示部５２には、キーボードやマウス等の入力手段と、入力された情報に基づいて各種条件を管理する制御手段とを有する操作制御部５４が接続されている。操作制御部５４は、入力手段から入力されたオペレータの指示に基づいて、処理部５０における各種処理条件等の入力、設定、変更や表示部５２の表示設定の変更等を制御する。

図２に、干渉光検出部４０の主要部を示す。図２（ａ）は平面図（上から見た図）であり、図２（ｂ）は正面図（横から見た図）である。

図２（ａ）に示すように、干渉光検出部４０の主要部は、光線偏向手段としての回転多面鏡（ポリゴンミラー）４３、コリメータレンズ４４、分光手段としての透過型グレーティング４５、光学レンズ４６及び光検出手段としての１次元アレイディテクタ４７によって構成されている。

回転多面鏡４３には、合波手段４によって反射光Ｌ３と参照光Ｌ２とが合波されて生成された干渉光Ｌ４が（図２では図示を省略した）光学系４１、４２を介して入射される。回転多面鏡４３で反射された干渉光Ｌ４は、コリメータレンズ４４に入射する。コリメータレンズ４４は、入射した干渉光Ｌ４を平行光束Ｌ５として透過型グレーティング４５に入射させる。

このとき、コリメータレンズ４４は、図２（ａ）に示すように上から見ると平行光束Ｌ５が細く、また図２（ｂ）に示すように横から見ると平行光束Ｌ５が太くなっているような光束として形成する。

また、回転多面鏡４３は図に矢印Ｒで示すように回転しており、その回転に伴い平行光束Ｌ５も図２（ａ）に矢印Ｂで示すように平行移動し透過型グレーティング４５上を時間に応じて走査するようになっている。

透過型グレーティング４５は、図２（ａ）に示すように、上から見て平行光束とされた干渉光Ｌ４の走査方向Ｂに沿って、第１の領域４５ａと第２の領域４５ｂとに２分割されている。ここで、例えば第１の領域４５ａは干渉光Ｌ４を第１の波長帯域１．０μｍ〜１．２μｍに分光し、第２の領域４５ｂは干渉光Ｌ４を第２の波長帯域１．２μｍ〜１．４μｍに分光する。

図２（ａ）に示すように平行光束Ｌ５とされた干渉光Ｌ４が透過型グレーティング４５の第１の領域４５ａに入射する場合は、図２（ｂ）に示すように、横から見て太く形成された平行光束Ｌ５は透過型グレーティング４５によって第１の波長帯域１．０μｍ〜１．２μｍの光のみが分光されて透過する。分光された干渉光Ｌ４は、光学レンズ４６を介して１次元アレイディテクタ４７の各画素に入射して検出されるようになっている。

このように第１の波長帯域に分光されて１次元アレイディテクタ４７で検出された干渉光Ｌ４のデータは、平行光束Ｌ５の第１の領域４５ａの走査が終了すると取り出されて処理部５０に送られるようになっている。

回転多面鏡４３の回転に伴い平行光束Ｌ５が（図２（ａ）の矢印Ｂ方向に平行移動して）透過型グレーティング４５の第２の領域４５ｂに入射されるようになると、干渉光Ｌ４は、同様にして透過型グレーティング４５の第２の領域４５ｂにより第２の波長帯域に分光される。このとき透過型グレーティング４５によって第２の波長帯域１．２μｍ〜１．４μｍの光のみが分光されて透過する。

第２の領域４５ｂの走査が終了すると、１次元アレイディテクタ４７で検出された干渉光Ｌ４のデータは処理部５０に送られるようになっている。このようにして干渉光Ｌ４の広い波長帯域１．０μｍ〜１．４μｍのデータが得られる。

このとき、光検出手段４７として例えば上述したGoodrich-Sensor Unlimited社のＳＵ−ＬＤＨシリーズの近赤外線（InGaAs)高速ラインスキャンカメラ（１０２４ピクセル、スキャンレート４６０００ライン／秒）を用い、第１の波長帯域及び第２の波長帯域でそれぞれ４６ｋＨｚで走査すれば、全体として２３ｋＨｚでデータを得ることができる。このとき、スキャンレートが早くなるとその分露光量が減少するためセンシティビティが低下する。

なお、このとき回転多面鏡４３の回転に同期して高速ラインスキャンカメラの読み取り開始トリガをかけるように、回転多面鏡４３で偏向された光が透過型グレーティング４５の第１の領域４５ａに入射するタイミングを検出する始点検出センサ（図示省略）を設けるようにしても良い。そして、図３にタイミングチャートを示すように、始点検出センサが第１の領域４５ａに光が入射し始めるタイミングを検出した信号により、高速ラインスキャンカメラにより第１の領域４５ａで１回読み取りを行い、それに半周期遅れたタイミングで第２の領域４５ｂで１回読み取るように制御する。

処理部５０では、上述したようにそれぞれの時間で取得したデータを合わせてフーリエ変換し、測定対象Ｓの複数の深さ位置における反射光の強度を検出し、これに基づいて測定対象Ｓの断層画像を取得する。得られた断層画像は表示部５２に表示される。

以下、本実施形態の光断層画像化装置１の作用について説明する。

断層画像を取得する際には、図１に示すように、まず可動ステージ２３を矢印Ａ方向に移動させることにより、測定可能領域内に測定対象Ｓが位置するように光路長の調整が行われる。その後、光源ユニット１０から光Ｌａが射出される。この光Ｌａは、光分割手段２によって測定光Ｌ１と参照光Ｌ２に分割される。測定光Ｌ１はプローブ３０から体腔内に向けて射出され、測定対象Ｓに照射される。

そして、測定対象Ｓからの反射光Ｌ３が光路長調整手段２０の反射ミラー２２において反射した参照光Ｌ２と合波され、反射光Ｌ３と参照光Ｌ２との干渉光Ｌ４が干渉光検出部４０によって検出される。

干渉光検出部４０においては、干渉光Ｌ４が光線偏向手段である回転多面鏡４３に入射する。回転多面鏡４３に入射した干渉光Ｌ４は反射され、コリメータレンズ４４を介して透過型グレーティング４５に入射される。このとき、回転多面鏡４３の回転に伴い反射した干渉光Ｌ４の方向が時間とともに変化し、異なる複数の波長帯域の分光領域に干渉光Ｌ４の移動方向Ｂに沿って分割された透過型グレーティング４５の各波長帯域を走査することとなる。その結果、干渉光Ｌ４が入射する透過型グレーティング４５の波長帯域が第１の波長帯域、第２の波長帯域と、時間に応じて分光測定波長帯域が変化する。これにより、干渉光Ｌ４をより広い波長帯域に分光することができ、測定対象Ｓの深さ方向の解像度を向上させることができる。

干渉光検出手段４０で検出された干渉光Ｌ４は、処理部（画像取得手段）５０において周波数解析され、これに基づいて測定対象Ｓの深さ方向の情報が得られる。

上述した実施形態においては、透過型グレーティング（分光手段）４５は、２つの異なる波長帯域に分割されていたが、分光系の分割は２分割に限定されるものではなく、３分割でも、４分割でも良い。例えば、分光系を第１の波長帯域１．１μｍ〜１．２μｍ、第２の波長帯域１．２μｍ〜１．３μｍ、第３の波長帯域１．３μｍ〜１．４μｍのように３分割して、各波長帯域で４６ｋＨｚで走査すれば、全体として１５．３ｋＨｚでデータを取得することができる。

また、上述した実施形態においては、干渉光検出部の複数の異なる波長帯域を有する透過型グレーティングにより干渉光の波長を切り替えていたが、これでは検出の際には例えば１．０μｍ〜１．２μｍの波長しか使用していないのに、測定対象にはこれ以外の波長の光も照射されてしまうので、測定対象に照射する光量を減らし効率的に測定光を照射するために、測定対象に対する照射光の波長を干渉光検出側での波長帯域と連動させて切り替えるようにしてもよい。

照射光の波長を切り替える手段としては、特に限定されるものではないが、例えば光源側に透過型フィルタを配置するようにしてもよい。このように検出側のフィルタと連動するように光源側にもフィルタを配置して、実際に検出に用いる波長帯域でのパワーを上げるようにすれば、測定対象に対する照射光の効率がよい。

以上、本発明の光断層画像化装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る光断層画像化装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態の干渉光検出部の概略構成を示すものであり（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本実施形態の分光手段の第１の波長帯域及び第２の波長帯域における走査を示すタイミングチャート。

符号の説明

１…光断層画像化装置、１０…光源ユニット、１１…光源、１２…光学系、２０…光路長調整手段、２１ａ…第１光学レンズ、２１ｂ…第２光学レンズ、２２…反射ミラー、２３…可動ステージ、２４…ミラー移動機構、３０…プローブ、４０…干渉光検出部、４１、４２…光学系、４３…回転多面鏡（ポリゴンミラー）（光線偏向手段）、４４…コリメータレンズ、４５…分光手段（透過型グレーティング）、４６…光学レンズ、４７…光検出手段（１次元アレイディテクタ）、５０…処理部（画像取得手段）、５２…表示部、５４…操作制御部

Claims (8)

1. 低コヒーレンス光を射出する光源と、
   前記光源から射出された光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
   前記測定光を測定対象に照射したときの前記測定対象からの反射光と、前記参照光とを合波する合波手段と、
   前記合波された前記反射光と前記参照光との干渉光の方向を時間に応じて変化させる光線偏向手段と、
   前記光線偏向手段で偏向された前記干渉光を分光する複数の異なる波長帯域を有する分光手段と、
   前記分光手段により分光された前記干渉光を検出する干渉光検出手段と、
   前記検出された干渉光に基づいて前記測定対象の断層画像を取得する画像取得手段と、
   を備え、前記光線偏向手段により前記干渉光の方向を時間に応じて変化させることにより、前記分光手段が前記干渉光を分光する波長帯域が時間に応じて変化するようにしたＳＤ−ＯＣＴ装置として構成されたことを特徴とする光断層画像化装置。
2. 前記光線偏向手段がポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
3. 前記光線偏向手段がガルバノミラーであることを特徴とする請求項１に記載の光断層画像化装置。
4. 前記分光手段が透過型グレーティングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光断層画像化装置。
5. 前記分光手段が反射型グレーティングであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光断層画像化装置。
6. 前記分光手段がプリズムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光断層画像化装置。
7. 前記分光手段がグリズムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光断層画像化装置。
8. 前記干渉光検出手段がアレイディテクタであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光断層画像化装置。

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