歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置
【課題】 歯科測定に適用することができる光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源１６と、光源１６から出射した光を参照ミラー２４に照射する参照光２９と被計測試料２２に照射する計測光２８とに分ける光分割部１９と、計測光２８と、参照光２９との干渉させて干渉光とする干渉部１９と、干渉光を分光する回折素子２５と、回折素子２５で分光されたスペクトルを計測する光検出部２６と、光検出部２６で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、被計測試料の計測光の照射方向における情報を求める演算部２７とを備え、被計測試料２２は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【解決手段】 歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源１６と、光源１６から出射した光を参照ミラー２４に照射する参照光２９と被計測試料２２に照射する計測光２８とに分ける光分割部１９と、計測光２８と、参照光２９との干渉させて干渉光とする干渉部１９と、干渉光を分光する回折素子２５と、回折素子２５で分光されたスペクトルを計測する光検出部２６と、光検出部２６で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、被計測試料の計測光の照射方向における情報を求める演算部２７とを備え、被計測試料２２は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊断層計測技術の１つである光コヒーレンストモグラフィー（低コヒーレンスな光をプローブとして用いる断層計測）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯科の診断において、顎口腔領域を撮影するために、Ｘ線撮影装置、口腔内カメラ、歯科用カメラ、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ等が使用されてきた。
【０００３】
Ｘ線撮影装置で得られる像は、あくまで透過像であり、被写体のＸ線進行方向の情報は、重ねあわされて検出される。そのため、被写体の内部構造を３次元的に知ることができない。また、Ｘ線は人体に有害であるため、年間被爆線量が決められており、資格を持った術者しか装置を扱えない上に、鉛・鉛ガラスなどの遮蔽部材に囲まれた部屋でしか使用できない。
【０００４】
口腔内カメラは、口腔内組織の表面のみを撮像するので、歯等の内部情報が得られない。Ｘ線ＣＴは、Ｘ線撮影装置と同様人体に有害である上に、分解能が悪く、装置も大型かつ高価である。ＭＲＩは、分解能が悪く、装置が大型かつ高価である上に、水分のない歯の内部構造は撮影できない。
【０００５】
ところで、光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＯＣＴ装置と称する）は、人体に無害で、被写体の３次元情報が高分解能で得られるため、角膜や網膜の断層計測等の眼科の分野で応用されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００６】
ここで、従来のＯＣＴ装置について説明する。図１１は、従来のＯＣＴ装置の構成を示す図である。図１１に示すＯＣＴ装置を構成するＯＣＴユニット１において、光源２から射出された光はレンズ３でコリメートされた後に、ビームスプリッタ４により、参照光６と計測光５に分けられる。計測光５は、ガルバノミラー８を経て対物レンズ９によって被計測試料１０に集光され、そこで散乱、反射した後に再び対物レンズ９、ガルバノミラー８、ビープスプリッタ４を通って集光レンズ７によって光検出器１４に集光される。一方、参照光６は、対物レンズ１２を通って参照ミラー１３で反射し、再び、対物レンズ１２、ビームスプリッタ４を通過した後に、計測光５と並行に集光レンズ７に入射し光検出器１４に集光される。
【０００７】
光源２は、時間的に低コヒーレンスな光源である。時間的に低コヒーレンスな光源から、異なった時刻に出た光どうしは極めて干渉しにくい。そのため、計測光５が通過する光路の距離と、参照光６が通過する光路の距離がほぼ等しいときにのみ干渉信号が現れることとなる。その結果、参照ミラー１３を参照光６の光軸方向に動かして計測光５と参照光６の光路長差を変化させながら、光検出器１４で干渉信号の強度を計測すると、被計測試料１０の奥行き方向（ｚ軸方向）の反射率分布を得ることができる。つまり、光路長差走査により、被計測試料１０の奥行き方向の構造が得られる。
【０００８】
参照ミラー１３による被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の走査に加えて、ガルバノミラー８による横方向（ｘ軸方向）の走査を行うことで、被計測試料１０の２次元断面画像が得られる。このようなＯＣＴ装置では、数μｍという高分解能な計測が可能である。したがって、ＯＣＴ装置によって、非破壊、非接触で生体内部の高分解能な画像を得ることができる。
【０００９】
ＯＣＴ装置の歯科の分野への適用については、ＯＣＴ装置を用いて、歯の断層を撮影した例が開示されている（例えば、非特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２９５７７号
【特許文献２】特開２００２−３１０８９７号
【特許文献３】特開平１１−３２５８４９号
【特許文献４】特開２００１−０５９７１４号
【非特許文献１】レーザー研究 ２００３年１０月号：医療を中心とする光コヒーレンストモグラフィーの技術展開
【非特許文献２】Journal of Biomedical Optics, October 2002, Vol.7 No.4：Imaging caries lesions and lesion progression with polarization sensitive optical coherence tomography
【非特許文献３】APPLIED OPTICS, Vol.37, No.16, 1 June 1998: Imaging of hard- and soft-tissue structure In the oral cavity by optical coherence tomography
【非特許文献４】OPTICS EXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: Dental OCT
【非特許文献５】OPTICS EXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: In vivo OCT Imaging of hard and soft tissue of the oral cavity
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＯＣＴ装置は実際の歯科診療に使用されていない。ＯＣＴ装置を歯科診断に使用することは、少なくとも現時点では実用的ではなく、歯科測定用のＯＣＴ装置は製品として存在していない。なぜならば、ＯＣＴ装置では、１枚の断層像を得るのに奥行き方向を含む２次元の機械的走査が必要であるため、撮像に時間がかかる上に、装置が複雑で高価となり、耐久性も劣っているためである。すなわち、ＯＣＴ装置を実際の歯科測定に適用することが困難であるという課題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、構造が簡単で、高速で撮像でき、歯科測定に適用することができる光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明にかかる光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を計測する光検出部と、前記光検出部で計測された前記干渉光に基づいて、前記被計測試料の情報を求める演算部と、参照光の光路上に設けられた非線形光学素子とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、構造が簡単で、高速で撮像でき、歯科測定に適用することができる光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１７】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置において、前記干渉光は、回折素子により分光されるので、光検出部は、干渉光のスペクトルを検出できる。演算部は、干渉光のスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める。そのため、前記計測光の照射方向、すなわち、被計測試料の奥行き方向の機械的走査をせずに、被計測試料の奥行き方向の情報を得ることができる。その結果、装置の構造が簡単になり、高速で撮像が可能になる。ひいては、歯科において一般に使用されている治療椅子に患者を配したまま歯科診断に適用できるＯＣＴ装置が得られる。
【００１８】
光分割部と干渉部は、ビームスプリッタまたはファイバーカプラにより両機能を兼用する構成が好ましい。
【００１９】
本発明にかかる本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００２０】
本発明にかかる歯科測定用光コヒーレンストモグラフィー装置においては、偏光操作部が、前記光源から前記光分割部へ照射される光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作するので、被計測試料の偏光特性または複屈折特性を反映した画像が得られる。その結果、例えば、初期う蝕・象牙質・エナメル質・歯肉・歯槽骨等、特有の偏光特性または複屈折特性に富む口腔組織の観察が可能となる。
【００２１】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーを更に備えることが好ましい。
【００２２】
シリンドリカルレンズとは、光軸に対して直角な２方向のうち、片方にだけレンズとして作用するレンズのことであり、レンズとして作用する方向の断面の少なくとも片方の表面のみがレンズ特有の曲線となり、レンズとして作用しない方向の断面は両表面とも互いに平行な直線となる。
【００２３】
シリンドリカルミラーとは、光軸に対して直角な２方向のうち、片方にだけレンズとして作用するミラーのことであり、レンズとして作用する方向の断面の表面のみがレンズ特有の曲線となり、レンズとして作用しない方向の断面は直線となる。
【００２４】
前記シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーは、前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするので、前記計測光は、被計測試料の前記１軸方向に分布照射される。すなわち、前記計測光は、前記被計測試料において前記１軸方向のライン上に集光される。そのため、前記１軸方向に機械的走査をしなくても、前記被計測試料の前記１軸方向の断面を計測することができる。
【００２５】
前記１軸方向に拡張した前記スペクトルは、スペクトルの方向とそれに垂直な拡張した方向の２次元に広がった光線となるので、２次元光検出部で検出することが好ましい。さらに、この２次元光検出部は２次元ＣＣＤ撮像素子または２次元ＣＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。
【００２６】
本発明にかかる光コヒーレンストモグラフィー装置において、前記光源光、計測光、参照光、干渉光、スペクトルに分光された光のうち、少なくとも１つは、光ファイバで導光されることが好ましい。その場合、光ファイバは、その断面が１次元の線状または２次元の円状に束ねた光ファイバであることが好ましい。
【００２７】
本発明にかかる歯科測定用光コヒーレンストモグラフィー装置は、被計測物体表面上に該計測光または可視光パターンを投影し、２次元撮像装置によって計測部位の表面画像をモニタするか、またはさらに断層計測画像と同期記録する態様とすることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＦＤ−ＯＣＴ装置と称する）の構成の一例を表す図である。
【００３０】
ＦＤ―ＯＣＴ装置は、被計測試料で反射した計測光と参照ミラーで反射した参照光との干渉光を分光して得られたスペクトルを検出し、このスペクトルから被計測試料の計測光照射方向の情報を、フーリエ逆変換を用いて求めることを特徴とするＯＣＴ装置である。
【００３１】
図１に示すように、ＦＤ−ＯＣＴ装置は、ＯＣＴユニット１００、計測ヘッド２０１および計算機２７で構成されている。ＯＣＴユニット１００には、光源１６、ファイバカップラ１９、参照ミラー２４、回折素子２５、ＣＣＤカメラ２６が設けられている。計測ヘッド２０１には、ガルバノミラー２０、対物レンズ２１が設けられている。計算機２７は、光源１６、ＣＣＤカメラ２６、ガルバノミラー２０と通信できるように接続されている。計算機２７は、例えば、パーソナルコンピュータ等であり、ＣＰＵ等の演算部、ハードディスク等の記録部を少なくとも備えている。
【００３２】
なお、ＯＣＴユニット１００、計測ヘッド２０１、計算機２７の構成は、図１に示す構成に限られない。例えば、計算機２７の機能をＯＣＴユニット１００内に組み込むことができる。
【００３３】
本実施の形態において、被計測試料２２は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００３４】
光源１６は、時間的に低コヒーレントな光源である。すなわち、狭い範囲に波長が分布した光源である。光源１６は、例えば、スーパールミネッセントダイオードであることが好ましい。
【００３５】
ファイバカップラ１９は、光分割部および干渉部の機能を果たす光学干渉器の一例である。光学干渉器とは、２つの入力光を干渉させて２方向に出力する入出力可換な光学部品である。光学干渉器の例として、ファイバカップラ１９の他にビームスプリッタ、ハーフミラー等が挙げられる。
【００３６】
回折素子２５は、回折分光機能を備えた反射型または透過型の光学的部材である。回折素子２５は、例えば、グレーティング素子、回折格子、プリズム等であることが好ましい。また、回折素子２５は、光記録メディアの切片でもよい。光記録メディアは例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ等である。
【００３７】
ＣＣＤカメラ２６は、光検出部の一例である。光検出部として、例えば、１次元光検出器、２次元光検出器などを用いることができる。１次元光検出器は、リニアＣＣＤが好ましく、２次元光検出器はＣＣＤ撮像素子、ＣＭＯＳ撮像素子が好ましい。２次元光検出器は２次元撮像装置を含む。
【００３８】
計測ヘッド２０１は、操作者が手持ちで操作できる構成であることが好ましい。光ファイバ１８によって、ＯＣＴユニット１００と計測ヘッド２０１の間を光が伝達されることで、計測ヘッド２０１の可動範囲が広くなる。
【００３９】
ＯＣＴ装置を歯科用に適用する場合、患者が通常診療の際に座っている椅子のチェアサイドでＯＣＴ装置が使用されることが想定される。この場合、計測ヘッドを位置付けするのに、空中光学系（計測ヘッドへの光路を光ファイバではなく空中とする）では、ＯＣＴユニット全体を患者の口腔に精密に位置付けしなければならない。また、比較的重いＯＣＴユニットを、操作者が持って操作するのは、非現実的である。
【００４０】
計測ヘッド２０１は、操作者が手持ちで操作できる構成であるため、歯科診療において、操作者がチェアサイドで手軽に利用できる。患者と計測ヘッドの位置関係がフリーな状態で、操作者がＯＣＴ装置を使用できる。
【００４１】
次に、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置の動作について説明する。以下の説明において、座標系を次のように定義する。図１に示すように、被計測試料２２においては計測光２８の光軸方向すなわち被計測試料２２の奥行き方向をｚ、断層面をｚｙ面（ガルバノミラー２０のスキャン方向をｙにとることで実現）とし、被計測試料２２以外の場所では被計測試料２２のｘ、ｙ、ｚのそれぞれに光学的に対応する方向をｘ、ｙ、ｚとする。光学的に対応するとは、ミラーやレンズ・光ファイバ等で空間的な方向が変化しても、光の進行方向をｚ、ガルバノミラー等で走査される方向をｙ、ｚとｙの両方に垂直な方向をｘとするということである。
【００４２】
光源１６から射出された光はレンズ１７でコリメートされた後に、ファイバカップラ１９により、参照光２９と計測光２８に分けられる。計測光２８は、光ファイバ１８、ガルバノミラー２０を経て対物レンズ２１によって被計測試料２２に集光され、そこで散乱、反射した後に再び対物レンズ２１、ガルバノミラー２０、光ファイバ１８、ファイバカップラ１９を通って集光レンズ３０によって回折素子２５に導かれる。
【００４３】
一方、参照光２９は、光ファイバ１８、対物レンズ２３を通って参照ミラー２４で反射し、再び、対物レンズ２３を通ってファイバカップラ１９で計測光２８と干渉させられて、計測光２８と並行に集光レンズ３０に入射し回折素子２５に導かれる。
【００４４】
この計測光２８と参照光２９は、回折素子２５で同時に分光されスペクトル領域で重ねあわされることでＣＣＤカメラ２６上にスペクトルの干渉縞、つまり計測光２８と参照光２９の結合パワースペクトルを形成する。このＣＣＤカメラ２６によって計測されるスペクトル干渉縞を計算機２７内でフーリエ逆変換することによって、計測光２８と参照光２９の結合相関が得られる。この結合相関より、被計測試料２２の奥行き方向（ｚ軸方向）の反射率特性を通して、構造、組成または光学特性に関する情報が得られる。
【００４５】
したがって、参照ミラー２４を動かして、計測光２８の光路長と参照光２９の光路長を調節し、ｚ軸方向の走査を行う必要がない。すなわち、ｚ軸方向の機械的操作を行うことなく、被計測試料２２の奥行き方向（ｚ軸方向）の構造に関する情報を得ることができる。
【００４６】
以上のように、計測光２８と参照光２９との干渉光を回折素子２５によって分光したものから得られたスペクトルに基づいて、被計測試料ｚ軸方向の内部情報を得るＯＣＴ装置がＦＤ−ＯＣＴ装置である。
【００４７】
被計測試料２２の２次元断面画像を得るためには、ｚ軸方向に加えて、ｙ軸方向の走査を行うこと必要がある。本実施の形態において、ｙ軸方向の走査は、ガルバノミラー２０を駆動することにより行われている。
【００４８】
なお、ｙ軸方向の走査方法として、カルバノミラー２０を駆動する方法の他に、後述するシリンドリカルレンズを用いる方法や、レンズを駆動する方法、光ファイバを駆動する方法、被計測試料２２を駆動する方法、または、操作者が計測ヘッド２０１を動かす方法等を用いることができる。
【００４９】
ここで、ｙ軸方向の走査方法の変形例として、レンズを駆動する方法を説明する。
【００５０】
図５は、レンズを駆動する方法の一例を説明するための概念図である。レンズ３０の一方の端部にリニアアクチュエータ３１が接続され、レンズ３０の他方の端部は装置に固定されている。リニアアクチュエータ３１が、ｚ方向に駆動する結果、レンズ３０は回転軸３２を中心に円弧状の往復運動を行う。レンズ３０の円弧状往復運動の結果、レンズ３０の光軸がｚｙ平面内で運動し、被計測試料をｙ方向に走査する。
【００５１】
被計測試料２２の３次元構造を得るには、ｚ軸方向およびｙ軸方向の操作に加えて、ｘ軸方向の走査を行う必要がある。ｘ軸方向の走査は、ｙ軸方向の走査同様にカルバノミラー２０をｘ軸方向にも駆動させることによって、ｘ軸方向の走査を行うことができる。また、ｘ軸方向の走査においても、ｙ軸方向の走査方法の例と同様の方法を用いることができる。上記のｙ軸方向の走査方法の例の中から適切なものを組み合わせて、ｙ軸およびｘ軸方向の走査を行うことができる。
【００５２】
ＦＤ−ＯＣＴ装置においては、上述のように、被計測試料２２のｚ軸方向の構造は、スペクトル干渉縞から求められるので、被計測試料２２の断層像を得るのに１次元の機械的走査、立体情報を得るには２次元の機械的走査ですむ。その結果、装置の構造が簡単になり、高速で撮像が可能となる。ひいては、ＯＣＴ装置の持つ被計測試料の３次元的内部情報を定量的に取得できるという基本的特性や、非侵襲性、高分解能等の優れた特性が歯科分野で生かされることになる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、計測ヘッド２０１を手持ちで操作することができ、高速な撮像が可能でかつ簡単な構造のＦＤ−ＯＣＴ装置が得られるので、実用的な歯科用ＦＤ−ＯＣＴ装置が得られる。
【００５４】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図２において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、シリンドリカルレンズ３３が設けられている点と、ファイバカップラ１９の代わりにビームスプリッタ３４が用いられている点と、ガルバノミラー２０の走査方向である。
【００５６】
実施の形態１においては、ｙ軸方向の走査方法として、カルバノミラー２０を駆動させる方法を用いていたが、本実施の形態においては、カルバノミラー２０によるｙ軸方向の走査に替えて、シリンドリカルレンズ３３によるｙ軸方向への光拡張を採用している。
【００５７】
シリンドリカルレンズ３３は、レンズとして機能する方向と光軸を含む平面内での断面は通常のレンズであり、この断面形状はレンズとして機能しない方向における位置によらず同一である。シリンドリカルレンズ３３は、レンズとして機能する方向が、ｙ方向となる様に配置する。つまり、シリンドリカルレンズ３３によってｙ方向に広げられた光が被計測試料２２のｙ方向に分布照射される（シリンドリカルレンズ３３上のｙ方向と被計測試料２２のｙ方向は、光学的に同一な方向であり、必ずしも空間的に同一の方向ではない）。シリンドリカルレンズ３３がｙ方向光拡張手段になっている。計測光の断面は、ｙ軸方向に沿う線状となる。
【００５８】
なお、シリンドリカルレンズ３３と同様の機能を、シリンドリカルミラーを用いて実現することもできる。
【００５９】
計測光はｙ軸方向に空間的に拡張された光であるために、この光を光ファイバーで導光する場合には、この光ファイバ１８は、断面を１次元線上に束ねた光ファイバ、または断面を２次元円形に束ねた光ファイバであることが必要となる。
【００６０】
また、回折素子２５の溝の向きは、ｙ軸方向であることが好ましい。
【００６１】
前記計測光２８は、被計測試料２２のｙ軸方向に分布照射されるので、ｙ軸方向に機械的走査をしなくても、被計測試料２２のｙ軸方向の断面をＣＣＤカメラ２６ワンショットで得ることができる。そのため、カルバノミラー２０は、ｘ軸方向に走査を行うだけで、被計測試料２２の３次元的立体構造を得ることができる。
【００６２】
その結果、装置が、簡単かつ安価になり、歯科測定に適用できるＦＤ−ＯＣＴ装置が得られる。
【００６３】
なお、本実施に形態にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置は、歯科測定用に好ましく用いられるが、歯科測定に限られず、他の分野の測定に用いることもできる。また、本実施の形態においては、ＦＤ−ＯＣＴ装置について説明を行ったが、必ずしもＦＤ−ＯＣＴ装置である必要はなく、従来のＯＣＴ装置でもよい。すなわち、回折素子２５の代わりに単純なミラーを用いて、ＣＣＤカメラ２６は光検出器である構成でもよい。
【００６４】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図３において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図３に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、光源光偏光操作器３５、参照光偏光操作器３６、干渉光偏光操作器３７が設けられている点である。
【００６６】
図４（ａ）は、光源光偏光操作器３５の構成を示す概略図である。図４において、偏光子６７は、特定の偏光成分のみを通過させる部材であり、１／２波長板６８、１／４波長板６９はそれぞれ通過光の波長をそれぞれ１／２波長、もしくは１／４波長だけずらす部材である。偏光子６７によりまず、光源光または計測光に基本偏光特性が与えられる。さらに１／２波長板６８、１／４波長板６９を光軸まわりに適切な角度で回転させることにより、偏光の方向を操作することができる。これらの波長板６８、６９を使うことで、光源光または計測光の偏光状態を任意に設定することができる。
【００６７】
図４（ｂ）は、参照光偏光操作器３６または、干渉光偏光操作器３７の構成を示す概略図である。これらは、１／２波長板７０および１／４波長板７１により構成され、これらの角度を調整することにより、反射光の偏光状態を調べることが出来る。
【００６８】
一般に光の偏光状態は４成分のベクトル（４次元ベクトル）Ｓｉで表すことが出来る。ある偏光状態にある光が物体に入射した場合にその透過光、反射光はその物体との相互作用により偏光状態が変化する。つまり、反射光の偏光状態を表す４次元ベクトルＳ０は、入射光の偏光状態を表す４次元ベクトルＳｉとは異なるものとなる。従って、物体の「偏光状態を変化させる特性（例えば、複屈折特性）」は４×４のマトリクスＭ（ミュラー行列）で表現することが出来る。つまり、ベクトルＳｉで表される偏光状態を持つ光をマトリクスＭで表される複屈折特性を持つ物質に入射したとき、その物質から出てくる光の偏光状態を表すベクトルＳ０は、Ｓ０＝Ｍ×Ｓｉによって求められる。
【００６９】
そこで、ある物質の複屈折特性を表すマトリクスＭを測定するためには、任意の４つのベクトルで表される偏光状態を持つ光に物質を通過させ、通過後の光の４つのベクトル成分を検出すればよい。物体の各計測点でこのミュラーマトリクスが計測できる。
【００７０】
本実施の形態においては、計測光が少なくとも４種類の独立した偏光状態になる様に計測光路にある光源光偏光操作器３５を操作し、参照光偏光操作器３６または干渉光偏光操作器３７を操作して、これらの偏光状態である４つのベクトル成分による干渉光を観測する様にすれば、これらの関係から１６種類のミュラー行列画像が得られる。これは被写体の断層画像各部の「偏光状態を変化させる特性＝被写体固有の特性」を表す画像となる。
【００７１】
なお、参照光偏光操作器３６、干渉光偏光操作器３７は、必要に応じていずれか一つだけ設けてもよい。
【００７２】
口腔組織を含む生体組織はそれぞれ特有の偏光特性や複屈折特性を持っているので、本実施の形態によれば、歯芽や歯周組織の複屈折特性を検出できる。特にコラーゲンは大きな複屈折特性を持ち、例えばコラーゲンを含まないエナメル質と、コラーゲンを多量に含む象牙質の弁別観察が可能となる。また、口腔組織各部の固有の偏光特性や複屈折特性を反映した１６種類の画像を取得可能であり、正常組織の弁別のみならず、う蝕やうっ血等の病変組織の可視化も可能となる。
【００７３】
なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＣＯＴ装置に偏光操作器を設ける場合の例について説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、図２に示す実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置にも適用することができる。
【００７４】
（実施の形態４）
実施の形態４におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【００７５】
図６は、本実施の形態におけるＯＣＴ装置の光源の構成を示す図である。例えば、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置の光源１６は、１台の単一波長光源である。これに対し、本実施の形態においては、光源１６の代わりに、２以上の互いに異なる波長の光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備える。光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、波長３００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲にあるスーパールミネッセントダイオードであることが好ましい。光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃのうち計測に使用される光源は、回転ミラー５７の駆動によって、切り替えられる。すなわち、回転ミラー５７の特定の角度に対応する位置に光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃが配置される。回転ミラー５７としてガルバノミラーを用いることができる。
【００７６】
ところで、口腔組織、口腔病変組織または口腔補綴物においては、光の吸収係数、透過係数、反射係数の波長依存性が様々である。例えば、800nmの付近の波長の光においては、セメント質や歯槽骨の透過係数が高く、エナメル質や象牙質の反射係数が比較的大きい。また、歯肉等の軟組織は１３００ｎｍ付近の波長の光の透過性が高いので、このような光を光源に使用することは、歯肉下の歯槽骨やさらにその深部の歯芽光組織の観察に最適である。また、う蝕組織においては可視光領域での蛍光特性が正常組織と異なるので、該蛍光の波長に合わせた光源を使用する必要がある。したがって、従来の単一波長の光源を用いたＯＣＴ装置では、口腔組織の全ての構造を可視化することは困難であった。
【００７７】
本実施の形態におけるＯＣＴ装置は、２以上の互いに異なる波長の光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備えるので、光源の波長を適切に選択することにより、例えば、口腔組織・口腔病変組織等のように様々な光の吸収係数、透過係数、反射係数を持つ物質の微細構造を可視化できる。
【００７８】
（実施の形態５）
図７は、実施の形態５におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図７において、図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【００７９】
図７に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、パイロット光源５９およびハーフミラー５８、６０が設けられている点である。
【００８０】
パイロット光源５９は、被計測試料２２に投影するパイロット光を照射するために設けられている。パイロット光とは、ＯＣＴ装置を使用して計測を行う操作者が、撮影部位、撮影範囲を撮影中または撮影前後に確認するために撮影範囲に照射される光である。パイロット光源５９から照射されるパイロット光は、可視光であることが好ましい。
【００８１】
パイロット光源５９から出たパイロット光は、ハーフミラー５８によって、光源１６から出た光源光と同一光軸上に導かれる。パイロット光は、光源光、計測光とともに被計測試料２２に投影される。この投影は目視観測可能であり、計測光と同じ場所が照射されるので、操作者は計測範囲を認識することができる。
【００８２】
パイロット光の断面は点状であっても線状であってもよい。断面が点状のパイロット光であれば、パイロット光は、その光軸を計測光の中心光軸上に配置されることが好ましい。断面が線状のパイロット光であれば、パイロット光の断面は、計測光のｙ方向に沿うように配置されることが好ましい。図７に示すＯＣＴ装置は、シリンドリカルレンズ３３を採用した形態であるので、パイロット光は、シリンドリカルレンズ３３を通ることにより断面線状となって被計測試料２２に照射される。
【００８３】
被計測試料２２で反射したパイロット光は、計測光とともに再びビームスプリッタ３４を経て、干渉光とともに回折素子２５へ照射される。回折素子２５の前には少なくとも可視光を反射し、少なくとも赤外光を透過するハーフミラー６０が設けられているので、干渉光は回折素子２５を経て、パイロット光はハーフミラー６０で反射してＣＣＤカメラ２６で検出される。
【００８４】
ＣＣＤカメラ２６は、２次元撮像装置としての可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラと、シリンドリカルレンズを採用したＦＤ−ＯＣＴに使用する２次元光検出器としての２Ｄ−ＣＣＤカメラとを兼用することが好ましい。これにより、ＣＣＤカメラ２６によりＦＤ−ＯＣＴによる干渉分光画像とともに歯の可視光画像が得られる。
【００８５】
また、２次元撮像装置として可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラをＣＣＤカメラ２６とは別に設けて、計測光軸上からハーフミラー６０等を使って、可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラにパイロット光を導くことによって、被計測試料２２の可視光像を得ることもできる。なお、可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラは、３００ｎｍ〜３０００ｎｍに感度帯域のある２次元撮像装置を用いることができる。
【００８６】
また、ハーフミラー６０と回折素子２５の間に液晶シャッターを介在させて、ＯＣＴによる撮像時以外は可視光画像のみが撮像される様にしてもよい。また、ハーフミラー６０を回転もしくはリニアな駆動機構によって駆動し、ＯＣＴによる撮像時に、パイロット光を光学系から離脱する様な構成にしてもよい。
【００８７】
なお、光ファイバ１８は画像を伝送可能なイメージファイバで構成することが好ましい。
【００８８】
また、計算機２７において、パイロット光による計測部位の画像をモニターすることができる。また、さらにパイロット光による計測部位の可視光像を断層計測画像と同期記録することをもできる。
【００８９】
（実施の形態６）
実施の形態６におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【００９０】
図８は、本実施の形態におけるＯＣＴ装置の参照ミラー付近の構成を示す図である。本実施の形態におけるＯＣＴ装置においては、参照光路上に位相変調素子を挿入すること、または参照ミラーを光軸方向に移動させることにより、参照光の位相が変化する。図８（ａ）は、参照光路上に位相変調素子を挿入する場合の装置の構成例を示す図である。図８（ａ）においては、参照ミラー２４の前に位相変調素子６２が挿入されている。位相変調素子６２は、電気的な駆動信号により駆動する。位相変調素子６２として、例えばラピッドスキャニングオプティカルディレイライン(ＲＳＯＤ)、音響光学素子、電気光学素子等が好ましく用いられる。
【００９１】
図８（ｂ）は、参照ミラーを光軸方向に移動させることにより、参照光の位相を変化させる場合の装置の構成例を示す図である。図８（ｂ）においては、参照ミラー２４に圧電素子６３が設けられている。圧電素子６３は、電気的な駆動信号により駆動する。圧電素子６３が参照光の光軸方向に振動することにより、参照ミラー２４が参照光の光軸方向と同じ方向に振動させられる。その結果、参照光の位相が変化させられる。
【００９２】
本実施の形態によれば、位相変調素子６２もしくは圧電素子６３により、参照光の位相を変化させることができるので、参照光の位相を、例えば９０度ずつずらした５セットの回折分光干渉光強度分布を得ることができる。この回折分光干渉光強度分布を用いて、被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の形状を計測すると、奥行き方向の計測レンジを２倍に広げることができる。以下にその原理を詳細に説明する。
【００９３】
一般に、ＦＤ−ＯＣＴの計測範囲は原理的には回折素子と対物レンズおよびＣＣＤカメラの分解能により決定され、その結果奥行き方向の計測範囲が決定される。ＦＤ−ＯＣＴではＣＣＤにより得られた回折素子のξ軸上の光強度分布（１次元または２次元）をコンピュータによりフーリエ逆変換して時間ｔ軸上の分布に変換（つまり、被計測試料の奥行きｚ軸上の反射特性分布に変換）する。この場合、光強度分布はパワースペクトルなので、フーリエ逆変換の結果は、参照光の自己相関と、参照光およびｚ方向物体反射光の相互相関の複素共役信号が、奥行きｚ軸方向の分布に基本的な被写体に無関係に装置の欠陥により生じた像（アーティファクト）として重畳してしまう。このため、回折素子上の回折分光干渉像の計測が光強度分布だけではなく光の位相の分布をも計測できたと仮定して、完全な複素フーリエ逆変換を行った場合に比べて奥行き方向の計測レンジが半分になってしまう。
【００９４】
回折分光干渉光の位相を直接計測することは、現象があまりにも高速（光の波長を光の速度で割った数フェムト秒以下の現象）であるためにこれを検出できる高速の光検出器は存在しない。そこで、時間的位相現象の代わりに空間的位相に変調を与えて、等価的に回折分光干渉光の位相を間接計測する。すなわち、位相変調素子６２もしくは圧電素子６３により、参照光の位相を例えば９０度ずつずらした５セットの回折分光干渉光強度分布を得ることができる。この回折分光干渉光強度分布を、計算機２７において、複素フーリエ逆変換することで、参照光の自己相関と、参照光およびｚ方向被計測試料反射光（計測光）の相互相関の複素共役信号によるアーティファクトを除去し、ＦＤ−ＯＣＴ本来の奥行き方向の計測範囲が実現される。
【００９５】
また、位相変調の周波数を適切に選んで、ＣＣＤの検出信号を同期検波することで、ノイズを除去して分解能を向上し、さらに計測範囲を広げることもできる。
【００９６】
（実施の形態７）
図９は、実施の形態７におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図９において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【００９７】
図９に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、計算機２７と光源１６の間に電気的変調器６４が設けられている点である。
【００９８】
計算機２７は、電気的変調器６４へＯＮ／ＯＦＦ信号と共に光量変調信号を送る。電気的変調器６４は、光源１６に対して、光量変調信号に基づく光量制御信号を送る。光源１６の出力光量は、電気的変調器６４から出力される光量制御信号によって制御される。
【００９９】
ＣＣＤカメラ２６で検出されたデータは、光量変調信号に従って計算機２７において復調される。この変調・復調により、検出されたデータのＳ／Ｎ比が向上する。
【０１００】
変調および復調の方式は、例えば、ＡＭ変調、ＦＭ変調とすることができる。また、電気的変調器６４の代わりに光源１６から照射される光の光路上に、光変調器を設けても良い。また、計測光（物体反射光）２８の光路上または参照光２９の光路上に、光変調器を設けても良い。また、被計測試料２２および参照ミラー２４の位置に同期した変調を掛ける変調器を設けてもよい。
【０１０１】
一般に、ＯＣＴ装置の計測範囲は、原理的には対物レンズの分解能によって決定されるが、実際は、ノイズの影響によりその範囲は狭められる。つまり、計測光は被計測試料２２に入るに従って減衰するので、ｚ方向物体反射光は被計測試料深部になればなるほどノイズに埋もれてしまう。このことによって、奥行き方向の計測範囲は狭まる。
【０１０２】
本実施の形態によれば、光源光、計測光または参照光に変調が掛けられ、検出信号が検波されるので、Ｓ／Ｎ比が改善し、計測可能範囲が広がる。
【０１０３】
（実施の形態８）
図１０は、実施の形態８におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図１０において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【０１０４】
図１０に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、参照光２９の光路上に非線形光学素子６５が設けられている点およびフィルタ６６が設けられている点である。非線形光学素子６５は、光の振動波形に高調波を生じさせる光学素子であり、例えば、ベータバリウムボーレイトであることが好ましい。
【０１０５】
また、ファイバカップラ１９通過後の干渉光の光路上に光源光の波長成分をカットし、光源光の２分の１波長の波長成分を通過させるフィルタ６６が設けられている。
【０１０６】
一般に、生体は多かれ少なかれ蛍光を発生し、その多くが２次高調波蛍光である。特に歯芽組織においては、う蝕等の病変により、この蛍光特性が変化するものが多い。
【０１０７】
本実施の形態によれば、非線形光学素子６５を参照光上に設けることにより、参照光２９の振動波形に高調波が生じる。この参照高調波の中の２次高調波成分と計測光２８（ｚ方向物体反射光）の２次高調波成分をファイバカップラ１９で干渉させる。その結果、被計測試料２２の蛍光特性をより鮮明に検出することができる。その結果、例えば、う蝕等の病変の断層画像弁別性が向上する。
【０１０８】
以下のその原理を詳しく説明する。
【０１０９】
生体は２光子吸収による２次高調波蛍光特性が顕著である。これは、生体構成原子に束縛された電子が計測光の光子２個分に相当するエネルギーを受けて高いポテンシャルエネルギー準位に跳躍し、そこからまた、元の準位に戻るときに発光する蛍光のことである。２次高調波蛍光のポテンシャルエネルギー準位は生体の場合、ほぼ連続的なバンドに近く、ほとんどの波長帯域に準位が存在する。さらにこの２次高調波蛍光に特徴的なのは、入射した計測光と同期した蛍光を発生する、つまりＯＣＴ装置としてのコヒーレント性が保持されているということである。この２次高調波蛍光が被計測試料２２内部から発光し、その一部がｚ方向物体反射光（計測光２８）となって戻ってくる。一方で、参照光２９の経路上に非線形光学素子６５が設けられているので、参照光２９の振動波形に高調波が生じる。この参照光２９とｚ方向物体反射光（計測光２８）との干渉光を計測することで、被計測試料２２内部の蛍光特性を検出することができる。したがって、例えば、蛍光特性の変化を伴うう蝕等の病変に診断に有効である。
【０１１０】
（実施の形態９）
実施の形態９におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【０１１１】
ＯＣＴ装置においては、計測により得られた画像が、例えば、計算機２７に備えられたモニタ等により表示される。しかしながら、ＯＣＴのＯＣＴの断層画像はそのまま表示したのではいくつかの違和感のある画像となる。本実施の形態におけるＯＣＴ装置では、以下のような表示を行うことによって、見やすい画像が提供される。
【０１１２】
被計測試料の画像を表示する際に、計測光が被計測試料に入射し到達した部分である光透過部と被計測試料深部の計測光非到達部を弁別可能なように表示することが好ましい。
【０１１３】
また、ＯＣＴ装置におけるワンショットでの計測範囲は、歯の大きさに比べて小さく、１枚の画像だけではどこをどの方角から撮影したものかの判別が困難である。そのため、複数の画像を合成したものを表示することが好ましい。
【０１１４】
また、ＯＣＴの画像における被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の距離は光学的距離であり、実際の距離ではない。そのため、光学距離を空間距離に補正したものを表示することが好ましい。
【０１１５】
また、ｚ方向的に被写体表面から深くなればなるほど、計測光量が減じるのでｚ方向物体反射光量も減じる結果、画像表示上「暗い」＝「反射の少ない」画像部分となる。そのため、奥行き方向を光学的距離または反射量積分値に基づいて濃淡補正をしたものを表示することが好ましい。
【０１１６】
また、通常のＰＣのモニタ画面上に表示した場合、特に拡大表示を行った場合には、ＰＣモニタの画面上の解像度にくらべ、計測解像度の方が荒く、点表示または点密度表示または荒い階調表示になってしまう。そのため、点密度による濃淡表示をべた表示に修正したものを表示することが好ましい。
【０１１７】
また、あくまで計測で得られる画像は、物体の断層画像なので、空間的な位置・方向が把握しにくい。そのため、パイロットモニタ画像上に断層像を立体表示することが好ましい。また、観察者が任意に表示断面を選択できるユーザインターフェースを備えることが好ましい。
【０１１８】
また、撮影画像には、ノイズが含まれている場合がある。そのため、複数の断層画像をまたは複数の画像を積分平均して時間的なノイズ除去を行い空間的分解能を向上させたものを表示することが好ましい。また、縦方向（ｘ方向）走査による複数の断層画像を積分平均してｘ方向の空間的なノイズ除去を行ったものを表示してもよい。さらに、複数の断層画像を積分平均してｘおよび／またはｙ方向のノイズを除去したものを表示してもよい。
【０１１９】
また、口腔内カメラの画像と組み合わせてＯＣＴ装置で撮影、表示することもできる。
【０１２０】
なお、上記実施の形態を説明するために参照した図１〜１１において、図中に表したものや焦点距離の大きさおよび長さの比率は、実物の比率を厳密に表しているものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、高速計測が可能であり、かつ簡単な構造で安価な光コヒーレンストモグラフィー装置として、特に歯科の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施の形態１におけるフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＦＤ−ＯＣＴ装置と称する）の構成の一例を表す図である。
【図２】実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図３】実施の形態３におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図４】（ａ）は、光源光偏光操作器３５の構成を示す概略図である。（ｂ）は、参照光偏光操作器３６または、干渉光偏光操作器３７の構成を示す概略図である。
【図５】レンズを駆動する方法の一例を説明するための概念図である。
【図６】ＯＣＴ装置の光源の構成を示す図である。
【図７】実施の形態５におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図８】実施の形態６におけるＯＣＴ装置の参照ミラー付近の構成を示す図である。
【図９】実施の形態７におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図１０】実施の形態８におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図１１】従来のＯＣＴ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１、１００、１０１、１０３、１０４、１０５、１０６ ＯＣＴユニット
２、１６、５６ 光源
３、１７、２３、４６ レンズ
４、３４ ビームスプリッタ
５、２８ 計測光
６、２９ 参照光
８、２０、４９ ガルバノミラー
９、１２、２１ 対物レンズ
１０、２２ 被計測試料
１３、２４ 参照ミラー
１４ 光検出器
１８ 光ファイバ
１９ ファイバカップラ
２５ 回折素子
２６ ＣＣＤカメラ
２７ 計算機
３０ 集光レンズ
３１ リニアアクチュエータ
３２ 回転軸
３３ シリンドリカルレンズ
３５ 光源光偏光操作器
３６ 参照光偏光操作器
３７ 干渉光偏光操作器
５７ 回転ミラー
５８、６０ ハーフミラー
５９ パイロット光源
６２ 位相変調素子
６３ 圧電素子
６４ 電気的変調器
６５ 非線形光学素子
６６ フィルタ
２０１、２０２、 計測ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非破壊断層計測技術の１つである光コヒーレンストモグラフィー（低コヒーレンスな光をプローブとして用いる断層計測）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歯科の診断において、顎口腔領域を撮影するために、Ｘ線撮影装置、口腔内カメラ、歯科用カメラ、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ等が使用されてきた。
【０００３】
Ｘ線撮影装置で得られる像は、あくまで透過像であり、被写体のＸ線進行方向の情報は、重ねあわされて検出される。そのため、被写体の内部構造を３次元的に知ることができない。また、Ｘ線は人体に有害であるため、年間被爆線量が決められており、資格を持った術者しか装置を扱えない上に、鉛・鉛ガラスなどの遮蔽部材に囲まれた部屋でしか使用できない。
【０００４】
口腔内カメラは、口腔内組織の表面のみを撮像するので、歯等の内部情報が得られない。Ｘ線ＣＴは、Ｘ線撮影装置と同様人体に有害である上に、分解能が悪く、装置も大型かつ高価である。ＭＲＩは、分解能が悪く、装置が大型かつ高価である上に、水分のない歯の内部構造は撮影できない。
【０００５】
ところで、光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＯＣＴ装置と称する）は、人体に無害で、被写体の３次元情報が高分解能で得られるため、角膜や網膜の断層計測等の眼科の分野で応用されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００６】
ここで、従来のＯＣＴ装置について説明する。図１１は、従来のＯＣＴ装置の構成を示す図である。図１１に示すＯＣＴ装置を構成するＯＣＴユニット１において、光源２から射出された光はレンズ３でコリメートされた後に、ビームスプリッタ４により、参照光６と計測光５に分けられる。計測光５は、ガルバノミラー８を経て対物レンズ９によって被計測試料１０に集光され、そこで散乱、反射した後に再び対物レンズ９、ガルバノミラー８、ビープスプリッタ４を通って集光レンズ７によって光検出器１４に集光される。一方、参照光６は、対物レンズ１２を通って参照ミラー１３で反射し、再び、対物レンズ１２、ビームスプリッタ４を通過した後に、計測光５と並行に集光レンズ７に入射し光検出器１４に集光される。
【０００７】
光源２は、時間的に低コヒーレンスな光源である。時間的に低コヒーレンスな光源から、異なった時刻に出た光どうしは極めて干渉しにくい。そのため、計測光５が通過する光路の距離と、参照光６が通過する光路の距離がほぼ等しいときにのみ干渉信号が現れることとなる。その結果、参照ミラー１３を参照光６の光軸方向に動かして計測光５と参照光６の光路長差を変化させながら、光検出器１４で干渉信号の強度を計測すると、被計測試料１０の奥行き方向（ｚ軸方向）の反射率分布を得ることができる。つまり、光路長差走査により、被計測試料１０の奥行き方向の構造が得られる。
【０００８】
参照ミラー１３による被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の走査に加えて、ガルバノミラー８による横方向（ｘ軸方向）の走査を行うことで、被計測試料１０の２次元断面画像が得られる。このようなＯＣＴ装置では、数μｍという高分解能な計測が可能である。したがって、ＯＣＴ装置によって、非破壊、非接触で生体内部の高分解能な画像を得ることができる。
【０００９】
ＯＣＴ装置の歯科の分野への適用については、ＯＣＴ装置を用いて、歯の断層を撮影した例が開示されている（例えば、非特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２９５７７号
【特許文献２】特開２００２−３１０８９７号
【特許文献３】特開平１１−３２５８４９号
【特許文献４】特開２００１−０５９７１４号
【非特許文献１】レーザー研究 ２００３年１０月号：医療を中心とする光コヒーレンストモグラフィーの技術展開
【非特許文献２】Journal of Biomedical Optics, October 2002, Vol.7 No.4：Imaging caries lesions and lesion progression with polarization sensitive optical coherence tomography
【非特許文献３】APPLIED OPTICS, Vol.37, No.16, 1 June 1998: Imaging of hard- and soft-tissue structure In the oral cavity by optical coherence tomography
【非特許文献４】OPTICS EXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: Dental OCT
【非特許文献５】OPTICS EXPRESS, Vol.3,No.6,14 September 1998: In vivo OCT Imaging of hard and soft tissue of the oral cavity
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＯＣＴ装置は実際の歯科診療に使用されていない。ＯＣＴ装置を歯科診断に使用することは、少なくとも現時点では実用的ではなく、歯科測定用のＯＣＴ装置は製品として存在していない。なぜならば、ＯＣＴ装置では、１枚の断層像を得るのに奥行き方向を含む２次元の機械的走査が必要であるため、撮像に時間がかかる上に、装置が複雑で高価となり、耐久性も劣っているためである。すなわち、ＯＣＴ装置を実際の歯科測定に適用することが困難であるという課題があった。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題を鑑み、構造が簡単で、高速で撮像でき、歯科測定に適用することができる光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明にかかる光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を計測する光検出部と、前記光検出部で計測された前記干渉光に基づいて、前記被計測試料の情報を求める演算部と、参照光の光路上に設けられた非線形光学素子とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、構造が簡単で、高速で撮像でき、歯科測定に適用することができる光コヒーレンストモグラフィー装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００１７】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置において、前記干渉光は、回折素子により分光されるので、光検出部は、干渉光のスペクトルを検出できる。演算部は、干渉光のスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める。そのため、前記計測光の照射方向、すなわち、被計測試料の奥行き方向の機械的走査をせずに、被計測試料の奥行き方向の情報を得ることができる。その結果、装置の構造が簡単になり、高速で撮像が可能になる。ひいては、歯科において一般に使用されている治療椅子に患者を配したまま歯科診断に適用できるＯＣＴ装置が得られる。
【００１８】
光分割部と干渉部は、ビームスプリッタまたはファイバーカプラにより両機能を兼用する構成が好ましい。
【００１９】
本発明にかかる本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、光源と、前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、前記干渉光を分光する回折素子と、前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００２０】
本発明にかかる歯科測定用光コヒーレンストモグラフィー装置においては、偏光操作部が、前記光源から前記光分割部へ照射される光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作するので、被計測試料の偏光特性または複屈折特性を反映した画像が得られる。その結果、例えば、初期う蝕・象牙質・エナメル質・歯肉・歯槽骨等、特有の偏光特性または複屈折特性に富む口腔組織の観察が可能となる。
【００２１】
本発明にかかる歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置は、前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーを更に備えることが好ましい。
【００２２】
シリンドリカルレンズとは、光軸に対して直角な２方向のうち、片方にだけレンズとして作用するレンズのことであり、レンズとして作用する方向の断面の少なくとも片方の表面のみがレンズ特有の曲線となり、レンズとして作用しない方向の断面は両表面とも互いに平行な直線となる。
【００２３】
シリンドリカルミラーとは、光軸に対して直角な２方向のうち、片方にだけレンズとして作用するミラーのことであり、レンズとして作用する方向の断面の表面のみがレンズ特有の曲線となり、レンズとして作用しない方向の断面は直線となる。
【００２４】
前記シリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーは、前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするので、前記計測光は、被計測試料の前記１軸方向に分布照射される。すなわち、前記計測光は、前記被計測試料において前記１軸方向のライン上に集光される。そのため、前記１軸方向に機械的走査をしなくても、前記被計測試料の前記１軸方向の断面を計測することができる。
【００２５】
前記１軸方向に拡張した前記スペクトルは、スペクトルの方向とそれに垂直な拡張した方向の２次元に広がった光線となるので、２次元光検出部で検出することが好ましい。さらに、この２次元光検出部は２次元ＣＣＤ撮像素子または２次元ＣＭＯＳ撮像素子であることが好ましい。
【００２６】
本発明にかかる光コヒーレンストモグラフィー装置において、前記光源光、計測光、参照光、干渉光、スペクトルに分光された光のうち、少なくとも１つは、光ファイバで導光されることが好ましい。その場合、光ファイバは、その断面が１次元の線状または２次元の円状に束ねた光ファイバであることが好ましい。
【００２７】
本発明にかかる歯科測定用光コヒーレンストモグラフィー装置は、被計測物体表面上に該計測光または可視光パターンを投影し、２次元撮像装置によって計測部位の表面画像をモニタするか、またはさらに断層計測画像と同期記録する態様とすることが好ましい。
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１におけるフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＦＤ−ＯＣＴ装置と称する）の構成の一例を表す図である。
【００３０】
ＦＤ―ＯＣＴ装置は、被計測試料で反射した計測光と参照ミラーで反射した参照光との干渉光を分光して得られたスペクトルを検出し、このスペクトルから被計測試料の計測光照射方向の情報を、フーリエ逆変換を用いて求めることを特徴とするＯＣＴ装置である。
【００３１】
図１に示すように、ＦＤ−ＯＣＴ装置は、ＯＣＴユニット１００、計測ヘッド２０１および計算機２７で構成されている。ＯＣＴユニット１００には、光源１６、ファイバカップラ１９、参照ミラー２４、回折素子２５、ＣＣＤカメラ２６が設けられている。計測ヘッド２０１には、ガルバノミラー２０、対物レンズ２１が設けられている。計算機２７は、光源１６、ＣＣＤカメラ２６、ガルバノミラー２０と通信できるように接続されている。計算機２７は、例えば、パーソナルコンピュータ等であり、ＣＰＵ等の演算部、ハードディスク等の記録部を少なくとも備えている。
【００３２】
なお、ＯＣＴユニット１００、計測ヘッド２０１、計算機２７の構成は、図１に示す構成に限られない。例えば、計算機２７の機能をＯＣＴユニット１００内に組み込むことができる。
【００３３】
本実施の形態において、被計測試料２２は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である。
【００３４】
光源１６は、時間的に低コヒーレントな光源である。すなわち、狭い範囲に波長が分布した光源である。光源１６は、例えば、スーパールミネッセントダイオードであることが好ましい。
【００３５】
ファイバカップラ１９は、光分割部および干渉部の機能を果たす光学干渉器の一例である。光学干渉器とは、２つの入力光を干渉させて２方向に出力する入出力可換な光学部品である。光学干渉器の例として、ファイバカップラ１９の他にビームスプリッタ、ハーフミラー等が挙げられる。
【００３６】
回折素子２５は、回折分光機能を備えた反射型または透過型の光学的部材である。回折素子２５は、例えば、グレーティング素子、回折格子、プリズム等であることが好ましい。また、回折素子２５は、光記録メディアの切片でもよい。光記録メディアは例えば、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ等である。
【００３７】
ＣＣＤカメラ２６は、光検出部の一例である。光検出部として、例えば、１次元光検出器、２次元光検出器などを用いることができる。１次元光検出器は、リニアＣＣＤが好ましく、２次元光検出器はＣＣＤ撮像素子、ＣＭＯＳ撮像素子が好ましい。２次元光検出器は２次元撮像装置を含む。
【００３８】
計測ヘッド２０１は、操作者が手持ちで操作できる構成であることが好ましい。光ファイバ１８によって、ＯＣＴユニット１００と計測ヘッド２０１の間を光が伝達されることで、計測ヘッド２０１の可動範囲が広くなる。
【００３９】
ＯＣＴ装置を歯科用に適用する場合、患者が通常診療の際に座っている椅子のチェアサイドでＯＣＴ装置が使用されることが想定される。この場合、計測ヘッドを位置付けするのに、空中光学系（計測ヘッドへの光路を光ファイバではなく空中とする）では、ＯＣＴユニット全体を患者の口腔に精密に位置付けしなければならない。また、比較的重いＯＣＴユニットを、操作者が持って操作するのは、非現実的である。
【００４０】
計測ヘッド２０１は、操作者が手持ちで操作できる構成であるため、歯科診療において、操作者がチェアサイドで手軽に利用できる。患者と計測ヘッドの位置関係がフリーな状態で、操作者がＯＣＴ装置を使用できる。
【００４１】
次に、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置の動作について説明する。以下の説明において、座標系を次のように定義する。図１に示すように、被計測試料２２においては計測光２８の光軸方向すなわち被計測試料２２の奥行き方向をｚ、断層面をｚｙ面（ガルバノミラー２０のスキャン方向をｙにとることで実現）とし、被計測試料２２以外の場所では被計測試料２２のｘ、ｙ、ｚのそれぞれに光学的に対応する方向をｘ、ｙ、ｚとする。光学的に対応するとは、ミラーやレンズ・光ファイバ等で空間的な方向が変化しても、光の進行方向をｚ、ガルバノミラー等で走査される方向をｙ、ｚとｙの両方に垂直な方向をｘとするということである。
【００４２】
光源１６から射出された光はレンズ１７でコリメートされた後に、ファイバカップラ１９により、参照光２９と計測光２８に分けられる。計測光２８は、光ファイバ１８、ガルバノミラー２０を経て対物レンズ２１によって被計測試料２２に集光され、そこで散乱、反射した後に再び対物レンズ２１、ガルバノミラー２０、光ファイバ１８、ファイバカップラ１９を通って集光レンズ３０によって回折素子２５に導かれる。
【００４３】
一方、参照光２９は、光ファイバ１８、対物レンズ２３を通って参照ミラー２４で反射し、再び、対物レンズ２３を通ってファイバカップラ１９で計測光２８と干渉させられて、計測光２８と並行に集光レンズ３０に入射し回折素子２５に導かれる。
【００４４】
この計測光２８と参照光２９は、回折素子２５で同時に分光されスペクトル領域で重ねあわされることでＣＣＤカメラ２６上にスペクトルの干渉縞、つまり計測光２８と参照光２９の結合パワースペクトルを形成する。このＣＣＤカメラ２６によって計測されるスペクトル干渉縞を計算機２７内でフーリエ逆変換することによって、計測光２８と参照光２９の結合相関が得られる。この結合相関より、被計測試料２２の奥行き方向（ｚ軸方向）の反射率特性を通して、構造、組成または光学特性に関する情報が得られる。
【００４５】
したがって、参照ミラー２４を動かして、計測光２８の光路長と参照光２９の光路長を調節し、ｚ軸方向の走査を行う必要がない。すなわち、ｚ軸方向の機械的操作を行うことなく、被計測試料２２の奥行き方向（ｚ軸方向）の構造に関する情報を得ることができる。
【００４６】
以上のように、計測光２８と参照光２９との干渉光を回折素子２５によって分光したものから得られたスペクトルに基づいて、被計測試料ｚ軸方向の内部情報を得るＯＣＴ装置がＦＤ−ＯＣＴ装置である。
【００４７】
被計測試料２２の２次元断面画像を得るためには、ｚ軸方向に加えて、ｙ軸方向の走査を行うこと必要がある。本実施の形態において、ｙ軸方向の走査は、ガルバノミラー２０を駆動することにより行われている。
【００４８】
なお、ｙ軸方向の走査方法として、カルバノミラー２０を駆動する方法の他に、後述するシリンドリカルレンズを用いる方法や、レンズを駆動する方法、光ファイバを駆動する方法、被計測試料２２を駆動する方法、または、操作者が計測ヘッド２０１を動かす方法等を用いることができる。
【００４９】
ここで、ｙ軸方向の走査方法の変形例として、レンズを駆動する方法を説明する。
【００５０】
図５は、レンズを駆動する方法の一例を説明するための概念図である。レンズ３０の一方の端部にリニアアクチュエータ３１が接続され、レンズ３０の他方の端部は装置に固定されている。リニアアクチュエータ３１が、ｚ方向に駆動する結果、レンズ３０は回転軸３２を中心に円弧状の往復運動を行う。レンズ３０の円弧状往復運動の結果、レンズ３０の光軸がｚｙ平面内で運動し、被計測試料をｙ方向に走査する。
【００５１】
被計測試料２２の３次元構造を得るには、ｚ軸方向およびｙ軸方向の操作に加えて、ｘ軸方向の走査を行う必要がある。ｘ軸方向の走査は、ｙ軸方向の走査同様にカルバノミラー２０をｘ軸方向にも駆動させることによって、ｘ軸方向の走査を行うことができる。また、ｘ軸方向の走査においても、ｙ軸方向の走査方法の例と同様の方法を用いることができる。上記のｙ軸方向の走査方法の例の中から適切なものを組み合わせて、ｙ軸およびｘ軸方向の走査を行うことができる。
【００５２】
ＦＤ−ＯＣＴ装置においては、上述のように、被計測試料２２のｚ軸方向の構造は、スペクトル干渉縞から求められるので、被計測試料２２の断層像を得るのに１次元の機械的走査、立体情報を得るには２次元の機械的走査ですむ。その結果、装置の構造が簡単になり、高速で撮像が可能となる。ひいては、ＯＣＴ装置の持つ被計測試料の３次元的内部情報を定量的に取得できるという基本的特性や、非侵襲性、高分解能等の優れた特性が歯科分野で生かされることになる。
【００５３】
以上のように、本実施の形態によれば、計測ヘッド２０１を手持ちで操作することができ、高速な撮像が可能でかつ簡単な構造のＦＤ−ＯＣＴ装置が得られるので、実用的な歯科用ＦＤ−ＯＣＴ装置が得られる。
【００５４】
（実施の形態２）
図２は、実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図２において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、シリンドリカルレンズ３３が設けられている点と、ファイバカップラ１９の代わりにビームスプリッタ３４が用いられている点と、ガルバノミラー２０の走査方向である。
【００５６】
実施の形態１においては、ｙ軸方向の走査方法として、カルバノミラー２０を駆動させる方法を用いていたが、本実施の形態においては、カルバノミラー２０によるｙ軸方向の走査に替えて、シリンドリカルレンズ３３によるｙ軸方向への光拡張を採用している。
【００５７】
シリンドリカルレンズ３３は、レンズとして機能する方向と光軸を含む平面内での断面は通常のレンズであり、この断面形状はレンズとして機能しない方向における位置によらず同一である。シリンドリカルレンズ３３は、レンズとして機能する方向が、ｙ方向となる様に配置する。つまり、シリンドリカルレンズ３３によってｙ方向に広げられた光が被計測試料２２のｙ方向に分布照射される（シリンドリカルレンズ３３上のｙ方向と被計測試料２２のｙ方向は、光学的に同一な方向であり、必ずしも空間的に同一の方向ではない）。シリンドリカルレンズ３３がｙ方向光拡張手段になっている。計測光の断面は、ｙ軸方向に沿う線状となる。
【００５８】
なお、シリンドリカルレンズ３３と同様の機能を、シリンドリカルミラーを用いて実現することもできる。
【００５９】
計測光はｙ軸方向に空間的に拡張された光であるために、この光を光ファイバーで導光する場合には、この光ファイバ１８は、断面を１次元線上に束ねた光ファイバ、または断面を２次元円形に束ねた光ファイバであることが必要となる。
【００６０】
また、回折素子２５の溝の向きは、ｙ軸方向であることが好ましい。
【００６１】
前記計測光２８は、被計測試料２２のｙ軸方向に分布照射されるので、ｙ軸方向に機械的走査をしなくても、被計測試料２２のｙ軸方向の断面をＣＣＤカメラ２６ワンショットで得ることができる。そのため、カルバノミラー２０は、ｘ軸方向に走査を行うだけで、被計測試料２２の３次元的立体構造を得ることができる。
【００６２】
その結果、装置が、簡単かつ安価になり、歯科測定に適用できるＦＤ−ＯＣＴ装置が得られる。
【００６３】
なお、本実施に形態にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置は、歯科測定用に好ましく用いられるが、歯科測定に限られず、他の分野の測定に用いることもできる。また、本実施の形態においては、ＦＤ−ＯＣＴ装置について説明を行ったが、必ずしもＦＤ−ＯＣＴ装置である必要はなく、従来のＯＣＴ装置でもよい。すなわち、回折素子２５の代わりに単純なミラーを用いて、ＣＣＤカメラ２６は光検出器である構成でもよい。
【００６４】
（実施の形態３）
図３は、実施の形態３におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図３において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
図３に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、光源光偏光操作器３５、参照光偏光操作器３６、干渉光偏光操作器３７が設けられている点である。
【００６６】
図４（ａ）は、光源光偏光操作器３５の構成を示す概略図である。図４において、偏光子６７は、特定の偏光成分のみを通過させる部材であり、１／２波長板６８、１／４波長板６９はそれぞれ通過光の波長をそれぞれ１／２波長、もしくは１／４波長だけずらす部材である。偏光子６７によりまず、光源光または計測光に基本偏光特性が与えられる。さらに１／２波長板６８、１／４波長板６９を光軸まわりに適切な角度で回転させることにより、偏光の方向を操作することができる。これらの波長板６８、６９を使うことで、光源光または計測光の偏光状態を任意に設定することができる。
【００６７】
図４（ｂ）は、参照光偏光操作器３６または、干渉光偏光操作器３７の構成を示す概略図である。これらは、１／２波長板７０および１／４波長板７１により構成され、これらの角度を調整することにより、反射光の偏光状態を調べることが出来る。
【００６８】
一般に光の偏光状態は４成分のベクトル（４次元ベクトル）Ｓｉで表すことが出来る。ある偏光状態にある光が物体に入射した場合にその透過光、反射光はその物体との相互作用により偏光状態が変化する。つまり、反射光の偏光状態を表す４次元ベクトルＳ０は、入射光の偏光状態を表す４次元ベクトルＳｉとは異なるものとなる。従って、物体の「偏光状態を変化させる特性（例えば、複屈折特性）」は４×４のマトリクスＭ（ミュラー行列）で表現することが出来る。つまり、ベクトルＳｉで表される偏光状態を持つ光をマトリクスＭで表される複屈折特性を持つ物質に入射したとき、その物質から出てくる光の偏光状態を表すベクトルＳ０は、Ｓ０＝Ｍ×Ｓｉによって求められる。
【００６９】
そこで、ある物質の複屈折特性を表すマトリクスＭを測定するためには、任意の４つのベクトルで表される偏光状態を持つ光に物質を通過させ、通過後の光の４つのベクトル成分を検出すればよい。物体の各計測点でこのミュラーマトリクスが計測できる。
【００７０】
本実施の形態においては、計測光が少なくとも４種類の独立した偏光状態になる様に計測光路にある光源光偏光操作器３５を操作し、参照光偏光操作器３６または干渉光偏光操作器３７を操作して、これらの偏光状態である４つのベクトル成分による干渉光を観測する様にすれば、これらの関係から１６種類のミュラー行列画像が得られる。これは被写体の断層画像各部の「偏光状態を変化させる特性＝被写体固有の特性」を表す画像となる。
【００７１】
なお、参照光偏光操作器３６、干渉光偏光操作器３７は、必要に応じていずれか一つだけ設けてもよい。
【００７２】
口腔組織を含む生体組織はそれぞれ特有の偏光特性や複屈折特性を持っているので、本実施の形態によれば、歯芽や歯周組織の複屈折特性を検出できる。特にコラーゲンは大きな複屈折特性を持ち、例えばコラーゲンを含まないエナメル質と、コラーゲンを多量に含む象牙質の弁別観察が可能となる。また、口腔組織各部の固有の偏光特性や複屈折特性を反映した１６種類の画像を取得可能であり、正常組織の弁別のみならず、う蝕やうっ血等の病変組織の可視化も可能となる。
【００７３】
なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＣＯＴ装置に偏光操作器を設ける場合の例について説明したが、本発明は、これに限られない。例えば、図２に示す実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置にも適用することができる。
【００７４】
（実施の形態４）
実施の形態４におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【００７５】
図６は、本実施の形態におけるＯＣＴ装置の光源の構成を示す図である。例えば、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置の光源１６は、１台の単一波長光源である。これに対し、本実施の形態においては、光源１６の代わりに、２以上の互いに異なる波長の光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備える。光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃは、波長３００ｎｍ〜３０００ｎｍの範囲にあるスーパールミネッセントダイオードであることが好ましい。光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃのうち計測に使用される光源は、回転ミラー５７の駆動によって、切り替えられる。すなわち、回転ミラー５７の特定の角度に対応する位置に光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃが配置される。回転ミラー５７としてガルバノミラーを用いることができる。
【００７６】
ところで、口腔組織、口腔病変組織または口腔補綴物においては、光の吸収係数、透過係数、反射係数の波長依存性が様々である。例えば、800nmの付近の波長の光においては、セメント質や歯槽骨の透過係数が高く、エナメル質や象牙質の反射係数が比較的大きい。また、歯肉等の軟組織は１３００ｎｍ付近の波長の光の透過性が高いので、このような光を光源に使用することは、歯肉下の歯槽骨やさらにその深部の歯芽光組織の観察に最適である。また、う蝕組織においては可視光領域での蛍光特性が正常組織と異なるので、該蛍光の波長に合わせた光源を使用する必要がある。したがって、従来の単一波長の光源を用いたＯＣＴ装置では、口腔組織の全ての構造を可視化することは困難であった。
【００７７】
本実施の形態におけるＯＣＴ装置は、２以上の互いに異なる波長の光源５６ａ、５６ｂ、５６ｃを備えるので、光源の波長を適切に選択することにより、例えば、口腔組織・口腔病変組織等のように様々な光の吸収係数、透過係数、反射係数を持つ物質の微細構造を可視化できる。
【００７８】
（実施の形態５）
図７は、実施の形態５におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図７において、図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【００７９】
図７に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図２に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、パイロット光源５９およびハーフミラー５８、６０が設けられている点である。
【００８０】
パイロット光源５９は、被計測試料２２に投影するパイロット光を照射するために設けられている。パイロット光とは、ＯＣＴ装置を使用して計測を行う操作者が、撮影部位、撮影範囲を撮影中または撮影前後に確認するために撮影範囲に照射される光である。パイロット光源５９から照射されるパイロット光は、可視光であることが好ましい。
【００８１】
パイロット光源５９から出たパイロット光は、ハーフミラー５８によって、光源１６から出た光源光と同一光軸上に導かれる。パイロット光は、光源光、計測光とともに被計測試料２２に投影される。この投影は目視観測可能であり、計測光と同じ場所が照射されるので、操作者は計測範囲を認識することができる。
【００８２】
パイロット光の断面は点状であっても線状であってもよい。断面が点状のパイロット光であれば、パイロット光は、その光軸を計測光の中心光軸上に配置されることが好ましい。断面が線状のパイロット光であれば、パイロット光の断面は、計測光のｙ方向に沿うように配置されることが好ましい。図７に示すＯＣＴ装置は、シリンドリカルレンズ３３を採用した形態であるので、パイロット光は、シリンドリカルレンズ３３を通ることにより断面線状となって被計測試料２２に照射される。
【００８３】
被計測試料２２で反射したパイロット光は、計測光とともに再びビームスプリッタ３４を経て、干渉光とともに回折素子２５へ照射される。回折素子２５の前には少なくとも可視光を反射し、少なくとも赤外光を透過するハーフミラー６０が設けられているので、干渉光は回折素子２５を経て、パイロット光はハーフミラー６０で反射してＣＣＤカメラ２６で検出される。
【００８４】
ＣＣＤカメラ２６は、２次元撮像装置としての可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラと、シリンドリカルレンズを採用したＦＤ−ＯＣＴに使用する２次元光検出器としての２Ｄ−ＣＣＤカメラとを兼用することが好ましい。これにより、ＣＣＤカメラ２６によりＦＤ−ＯＣＴによる干渉分光画像とともに歯の可視光画像が得られる。
【００８５】
また、２次元撮像装置として可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラをＣＣＤカメラ２６とは別に設けて、計測光軸上からハーフミラー６０等を使って、可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラにパイロット光を導くことによって、被計測試料２２の可視光像を得ることもできる。なお、可視光に感度帯域のある２Ｄ−ＣＣＤカメラは、３００ｎｍ〜３０００ｎｍに感度帯域のある２次元撮像装置を用いることができる。
【００８６】
また、ハーフミラー６０と回折素子２５の間に液晶シャッターを介在させて、ＯＣＴによる撮像時以外は可視光画像のみが撮像される様にしてもよい。また、ハーフミラー６０を回転もしくはリニアな駆動機構によって駆動し、ＯＣＴによる撮像時に、パイロット光を光学系から離脱する様な構成にしてもよい。
【００８７】
なお、光ファイバ１８は画像を伝送可能なイメージファイバで構成することが好ましい。
【００８８】
また、計算機２７において、パイロット光による計測部位の画像をモニターすることができる。また、さらにパイロット光による計測部位の可視光像を断層計測画像と同期記録することをもできる。
【００８９】
（実施の形態６）
実施の形態６におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【００９０】
図８は、本実施の形態におけるＯＣＴ装置の参照ミラー付近の構成を示す図である。本実施の形態におけるＯＣＴ装置においては、参照光路上に位相変調素子を挿入すること、または参照ミラーを光軸方向に移動させることにより、参照光の位相が変化する。図８（ａ）は、参照光路上に位相変調素子を挿入する場合の装置の構成例を示す図である。図８（ａ）においては、参照ミラー２４の前に位相変調素子６２が挿入されている。位相変調素子６２は、電気的な駆動信号により駆動する。位相変調素子６２として、例えばラピッドスキャニングオプティカルディレイライン(ＲＳＯＤ)、音響光学素子、電気光学素子等が好ましく用いられる。
【００９１】
図８（ｂ）は、参照ミラーを光軸方向に移動させることにより、参照光の位相を変化させる場合の装置の構成例を示す図である。図８（ｂ）においては、参照ミラー２４に圧電素子６３が設けられている。圧電素子６３は、電気的な駆動信号により駆動する。圧電素子６３が参照光の光軸方向に振動することにより、参照ミラー２４が参照光の光軸方向と同じ方向に振動させられる。その結果、参照光の位相が変化させられる。
【００９２】
本実施の形態によれば、位相変調素子６２もしくは圧電素子６３により、参照光の位相を変化させることができるので、参照光の位相を、例えば９０度ずつずらした５セットの回折分光干渉光強度分布を得ることができる。この回折分光干渉光強度分布を用いて、被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の形状を計測すると、奥行き方向の計測レンジを２倍に広げることができる。以下にその原理を詳細に説明する。
【００９３】
一般に、ＦＤ−ＯＣＴの計測範囲は原理的には回折素子と対物レンズおよびＣＣＤカメラの分解能により決定され、その結果奥行き方向の計測範囲が決定される。ＦＤ−ＯＣＴではＣＣＤにより得られた回折素子のξ軸上の光強度分布（１次元または２次元）をコンピュータによりフーリエ逆変換して時間ｔ軸上の分布に変換（つまり、被計測試料の奥行きｚ軸上の反射特性分布に変換）する。この場合、光強度分布はパワースペクトルなので、フーリエ逆変換の結果は、参照光の自己相関と、参照光およびｚ方向物体反射光の相互相関の複素共役信号が、奥行きｚ軸方向の分布に基本的な被写体に無関係に装置の欠陥により生じた像（アーティファクト）として重畳してしまう。このため、回折素子上の回折分光干渉像の計測が光強度分布だけではなく光の位相の分布をも計測できたと仮定して、完全な複素フーリエ逆変換を行った場合に比べて奥行き方向の計測レンジが半分になってしまう。
【００９４】
回折分光干渉光の位相を直接計測することは、現象があまりにも高速（光の波長を光の速度で割った数フェムト秒以下の現象）であるためにこれを検出できる高速の光検出器は存在しない。そこで、時間的位相現象の代わりに空間的位相に変調を与えて、等価的に回折分光干渉光の位相を間接計測する。すなわち、位相変調素子６２もしくは圧電素子６３により、参照光の位相を例えば９０度ずつずらした５セットの回折分光干渉光強度分布を得ることができる。この回折分光干渉光強度分布を、計算機２７において、複素フーリエ逆変換することで、参照光の自己相関と、参照光およびｚ方向被計測試料反射光（計測光）の相互相関の複素共役信号によるアーティファクトを除去し、ＦＤ−ＯＣＴ本来の奥行き方向の計測範囲が実現される。
【００９５】
また、位相変調の周波数を適切に選んで、ＣＣＤの検出信号を同期検波することで、ノイズを除去して分解能を向上し、さらに計測範囲を広げることもできる。
【００９６】
（実施の形態７）
図９は、実施の形態７におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図９において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【００９７】
図９に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、計算機２７と光源１６の間に電気的変調器６４が設けられている点である。
【００９８】
計算機２７は、電気的変調器６４へＯＮ／ＯＦＦ信号と共に光量変調信号を送る。電気的変調器６４は、光源１６に対して、光量変調信号に基づく光量制御信号を送る。光源１６の出力光量は、電気的変調器６４から出力される光量制御信号によって制御される。
【００９９】
ＣＣＤカメラ２６で検出されたデータは、光量変調信号に従って計算機２７において復調される。この変調・復調により、検出されたデータのＳ／Ｎ比が向上する。
【０１００】
変調および復調の方式は、例えば、ＡＭ変調、ＦＭ変調とすることができる。また、電気的変調器６４の代わりに光源１６から照射される光の光路上に、光変調器を設けても良い。また、計測光（物体反射光）２８の光路上または参照光２９の光路上に、光変調器を設けても良い。また、被計測試料２２および参照ミラー２４の位置に同期した変調を掛ける変調器を設けてもよい。
【０１０１】
一般に、ＯＣＴ装置の計測範囲は、原理的には対物レンズの分解能によって決定されるが、実際は、ノイズの影響によりその範囲は狭められる。つまり、計測光は被計測試料２２に入るに従って減衰するので、ｚ方向物体反射光は被計測試料深部になればなるほどノイズに埋もれてしまう。このことによって、奥行き方向の計測範囲は狭まる。
【０１０２】
本実施の形態によれば、光源光、計測光または参照光に変調が掛けられ、検出信号が検波されるので、Ｓ／Ｎ比が改善し、計測可能範囲が広がる。
【０１０３】
（実施の形態８）
図１０は、実施の形態８におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。図１０において、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と同じ部分には、同じ番号を付し、その説明を省略する。なお、本実施の形態は、図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置だけでなく、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置、または従来のＯＣＴ装置に適用することができる。
【０１０４】
図１０に示すＦＤ−ＯＣＴ装置が図１に示すＦＤ−ＯＣＴ装置と異なる点は、参照光２９の光路上に非線形光学素子６５が設けられている点およびフィルタ６６が設けられている点である。非線形光学素子６５は、光の振動波形に高調波を生じさせる光学素子であり、例えば、ベータバリウムボーレイトであることが好ましい。
【０１０５】
また、ファイバカップラ１９通過後の干渉光の光路上に光源光の波長成分をカットし、光源光の２分の１波長の波長成分を通過させるフィルタ６６が設けられている。
【０１０６】
一般に、生体は多かれ少なかれ蛍光を発生し、その多くが２次高調波蛍光である。特に歯芽組織においては、う蝕等の病変により、この蛍光特性が変化するものが多い。
【０１０７】
本実施の形態によれば、非線形光学素子６５を参照光上に設けることにより、参照光２９の振動波形に高調波が生じる。この参照高調波の中の２次高調波成分と計測光２８（ｚ方向物体反射光）の２次高調波成分をファイバカップラ１９で干渉させる。その結果、被計測試料２２の蛍光特性をより鮮明に検出することができる。その結果、例えば、う蝕等の病変の断層画像弁別性が向上する。
【０１０８】
以下のその原理を詳しく説明する。
【０１０９】
生体は２光子吸収による２次高調波蛍光特性が顕著である。これは、生体構成原子に束縛された電子が計測光の光子２個分に相当するエネルギーを受けて高いポテンシャルエネルギー準位に跳躍し、そこからまた、元の準位に戻るときに発光する蛍光のことである。２次高調波蛍光のポテンシャルエネルギー準位は生体の場合、ほぼ連続的なバンドに近く、ほとんどの波長帯域に準位が存在する。さらにこの２次高調波蛍光に特徴的なのは、入射した計測光と同期した蛍光を発生する、つまりＯＣＴ装置としてのコヒーレント性が保持されているということである。この２次高調波蛍光が被計測試料２２内部から発光し、その一部がｚ方向物体反射光（計測光２８）となって戻ってくる。一方で、参照光２９の経路上に非線形光学素子６５が設けられているので、参照光２９の振動波形に高調波が生じる。この参照光２９とｚ方向物体反射光（計測光２８）との干渉光を計測することで、被計測試料２２内部の蛍光特性を検出することができる。したがって、例えば、蛍光特性の変化を伴うう蝕等の病変に診断に有効である。
【０１１０】
（実施の形態９）
実施の形態９におけるＯＣＴ装置は、以下に説明する部分以外の部分は、実施の形態１〜３にかかるＦＤ−ＯＣＴ装置または従来のＯＣＴ装置を適用することができるので、その説明を省略する。
【０１１１】
ＯＣＴ装置においては、計測により得られた画像が、例えば、計算機２７に備えられたモニタ等により表示される。しかしながら、ＯＣＴのＯＣＴの断層画像はそのまま表示したのではいくつかの違和感のある画像となる。本実施の形態におけるＯＣＴ装置では、以下のような表示を行うことによって、見やすい画像が提供される。
【０１１２】
被計測試料の画像を表示する際に、計測光が被計測試料に入射し到達した部分である光透過部と被計測試料深部の計測光非到達部を弁別可能なように表示することが好ましい。
【０１１３】
また、ＯＣＴ装置におけるワンショットでの計測範囲は、歯の大きさに比べて小さく、１枚の画像だけではどこをどの方角から撮影したものかの判別が困難である。そのため、複数の画像を合成したものを表示することが好ましい。
【０１１４】
また、ＯＣＴの画像における被計測試料の奥行き方向（ｚ軸方向）の距離は光学的距離であり、実際の距離ではない。そのため、光学距離を空間距離に補正したものを表示することが好ましい。
【０１１５】
また、ｚ方向的に被写体表面から深くなればなるほど、計測光量が減じるのでｚ方向物体反射光量も減じる結果、画像表示上「暗い」＝「反射の少ない」画像部分となる。そのため、奥行き方向を光学的距離または反射量積分値に基づいて濃淡補正をしたものを表示することが好ましい。
【０１１６】
また、通常のＰＣのモニタ画面上に表示した場合、特に拡大表示を行った場合には、ＰＣモニタの画面上の解像度にくらべ、計測解像度の方が荒く、点表示または点密度表示または荒い階調表示になってしまう。そのため、点密度による濃淡表示をべた表示に修正したものを表示することが好ましい。
【０１１７】
また、あくまで計測で得られる画像は、物体の断層画像なので、空間的な位置・方向が把握しにくい。そのため、パイロットモニタ画像上に断層像を立体表示することが好ましい。また、観察者が任意に表示断面を選択できるユーザインターフェースを備えることが好ましい。
【０１１８】
また、撮影画像には、ノイズが含まれている場合がある。そのため、複数の断層画像をまたは複数の画像を積分平均して時間的なノイズ除去を行い空間的分解能を向上させたものを表示することが好ましい。また、縦方向（ｘ方向）走査による複数の断層画像を積分平均してｘ方向の空間的なノイズ除去を行ったものを表示してもよい。さらに、複数の断層画像を積分平均してｘおよび／またはｙ方向のノイズを除去したものを表示してもよい。
【０１１９】
また、口腔内カメラの画像と組み合わせてＯＣＴ装置で撮影、表示することもできる。
【０１２０】
なお、上記実施の形態を説明するために参照した図１〜１１において、図中に表したものや焦点距離の大きさおよび長さの比率は、実物の比率を厳密に表しているものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、高速計測が可能であり、かつ簡単な構造で安価な光コヒーレンストモグラフィー装置として、特に歯科の分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】実施の形態１におけるフーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置（以下、ＦＤ−ＯＣＴ装置と称する）の構成の一例を表す図である。
【図２】実施の形態２におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図３】実施の形態３におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図４】（ａ）は、光源光偏光操作器３５の構成を示す概略図である。（ｂ）は、参照光偏光操作器３６または、干渉光偏光操作器３７の構成を示す概略図である。
【図５】レンズを駆動する方法の一例を説明するための概念図である。
【図６】ＯＣＴ装置の光源の構成を示す図である。
【図７】実施の形態５におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図８】実施の形態６におけるＯＣＴ装置の参照ミラー付近の構成を示す図である。
【図９】実施の形態７におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図１０】実施の形態８におけるＦＤ−ＯＣＴ装置の構成の一例を表す図である。
【図１１】従来のＯＣＴ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１、１００、１０１、１０３、１０４、１０５、１０６ ＯＣＴユニット
２、１６、５６ 光源
３、１７、２３、４６ レンズ
４、３４ ビームスプリッタ
５、２８ 計測光
６、２９ 参照光
８、２０、４９ ガルバノミラー
９、１２、２１ 対物レンズ
１０、２２ 被計測試料
１３、２４ 参照ミラー
１４ 光検出器
１８ 光ファイバ
１９ ファイバカップラ
２５ 回折素子
２６ ＣＣＤカメラ
２７ 計算機
３０ 集光レンズ
３１ リニアアクチュエータ
３２ 回転軸
３３ シリンドリカルレンズ
３５ 光源光偏光操作器
３６ 参照光偏光操作器
３７ 干渉光偏光操作器
５７ 回転ミラー
５８、６０ ハーフミラー
５９ パイロット光源
６２ 位相変調素子
６３ 圧電素子
６４ 電気的変調器
６５ 非線形光学素子
６６ フィルタ
２０１、２０２、 計測ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を分光する回折素子と、
前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、
前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、
前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を分光する回折素子と、
前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、
前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、
前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、
前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項３】
前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーをさらに備える請求項１または２に記載の歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項４】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を計測する光検出部と、
前記光検出部で計測された前記干渉光に基づいて、前記被計測試料の情報を求める演算部と、
前記参照光の光路上に設けられた非線形光学素子とを備える光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を分光する回折素子と、
前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、
前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部とを備え、
前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項２】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を分光する回折素子と、
前記回折素子で分光された前記干渉光のスペクトルを計測する光検出部と、
前記光検出部で検出されたスペクトルをフーリエ逆変換することによって、前記被計測試料の前記計測光の照射方向における情報を求める演算部と、
前記光源光、前記参照光、前記計測光または前記干渉光の少なくとも１つの偏光状態を操作する偏光操作部を備え、
前記被計測試料は、生体の顎口腔領域組織または、顎口腔領域の人工組成物である歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項３】
前記計測光の断面を、前記計測光の照射方向に垂直な面内の１軸方向に沿う線状にするシリンドリカルレンズまたはシリンドリカルミラーをさらに備える請求項１または２に記載の歯科測定用フーリエドメイン光コヒーレンストモグラフィー装置。
【請求項４】
光源と、
前記光源から出射した光源光を、参照ミラーに照射する参照光と被計測試料に照射する計測光とに分ける光分割部と、
前記被計測試料で反射した前記計測光と、前記参照ミラーで反射した参照光とを干渉させて干渉光とする干渉部と、
前記干渉光を計測する光検出部と、
前記光検出部で計測された前記干渉光に基づいて、前記被計測試料の情報を求める演算部と、
前記参照光の光路上に設けられた非線形光学素子とを備える光コヒーレンストモグラフィー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１３２９９６（Ｐ２００６−１３２９９６Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１９９４４（Ｐ２００４−３１９９４４）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（３９００１１１４３）株式会社松風 (125)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（３９００１１１４３）株式会社松風 (125)
【出願人】（５０４１７１１３４）国立大学法人 筑波大学 (510)
【Ｆターム（参考）】
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