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JP6057715B2 - 光学測定装置およびプローブ装置 - Google Patents

光学測定装置およびプローブ装置 Download PDF

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Description

この発明は、散乱体の光学特性を測定する光学測定装置および測定用のプローブ装置に関する。
近年、空間コヒーレンス長の短いインコヒーレント光をプローブ先端から散乱体に照射し、その散乱光を測定することによって、散乱体の性状を検出するＬＥＢＳ（Ｌｏｗ−Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）技術を用いた光学測定装置が提案されている（たとえば、例えば特許文献１〜４参照）。このような光学測定装置は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせることによって、散乱体である生体組織等の対象物の光学測定を行なうことができる。
国際公開第２００７／１３３６８４号 米国特許出願公開第２００８／００３７０２４号明細書 米国特許第７６５２７７２号明細書 米国特許出願公開第２００９／０００９７５９号明細書
ところで、ＬＥＢＳ技術を用いる場合、照射光の空間コヒーレンス長を対象物に応じて変更する必要があった。光ファイバを用いてインコヒーレント光を照射する場合、照明光の空間コヒーレンス長は、光ファイバの光出射領域の大きさと出射端面からの対象物までの距離によって決定する。従来においては、コア径の異なる照射ファイバをそれぞれ有する複数のプローブの中から、対象物に応じた空間コヒーレンス長に対応する照射ファイバを有するプローブを選択して測定を行なっており、測定中にプローブを入れ替える必要があり、煩雑な作業が操作者の負担となっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる光学測定装置およびプローブ装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光学測定装置は、散乱体の光学特性を測定する光学測定装置において、少なくとも一つのスペクトル成分を有する照射光を供給する光源と、前記光源によって供給された光を伝導して前記散乱体へ出射する照射ファイバと、前記散乱体からの戻り光を先端で受光して基端側へ伝導する受光ファイバと、前記受光ファイバの基端から出力された光を検出する検出部と、前記検出部による検出結果をもとに前記散乱体の特性を測定する測定部と、前記照射ファイバの先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替える切替部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバは、前記先端面において光が出射する出射領域の面積がそれぞれ異なる第１の導光路および第２の導光路を有し、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射する領域を前記第１の導光路と前記第２の導光路との間で切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバは、コアの周囲に形成された２層以上のクラッドからなる複数クラッドファイバであり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射する領域を、前記コアと、前記コアおよび前記コアに接する前記クラッドとの間で切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバは、複数のコアを有する複数コアファイバであり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射される領域を、前記照射ファイバの一つのコア、または、隣接する複数のコアによって構成され、前記コアの組み合わせが互いに異なる複数のコア群のうちのいずれかに切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記切替部が前記光源によって供給された光が入射される領域を前記複数のコアによって構成されるコア群のいずれかに切り替えた場合、前記複数のコアから出射される光の各照射範囲は、少なくとも一部が重なり、前記受光ファイバにおける受光範囲は、前記照射範囲が重なる領域に含まれることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバは、複数のファイバによって構成される照射ファイバ束であり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射するファイバを、前記複数のファイバの一つ、または、隣接する複数のファイバによって構成され、前記ファイバの組み合わせが互いに異なる複数のファイバ群のうちのいずれかに切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記切替部が前記光源によって供給された光が入射される領域を前記複数のファイバ群のいずれかに切り替えた場合、前記複数のファイバから出射される光の各照射範囲は、少なくとも一部が重なり、前記受光ファイバにおける受光範囲は、前記照射範囲が重なる領域に含まれることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバと前記受光ファイバとは、先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバによって構成され、前記切替部は、前記共用ファイバの基端において、前記光源から供給される光が入射するファイバを前記複数の共用ファイバのいずれかに切り替えるとともに、他の共用ファイバの戻り光の出力先を前記検出部に切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記光源、前記検出部および前記測定部を有する本体装置と、前記照射ファイバおよび前記受光ファイバを有し、前記本体装置と着脱自在に接続する体内挿入用のプローブと、をさらに備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記本体装置は、前記切替部を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記プローブは、前記切替部を有することを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記照射ファイバの先端および前記受光ファイバの前記先端を被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記検出部は、分光器であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記光源は、インコヒーレント光源であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、散乱体の光学特性を測定する光学測定装置において、本体装置と、前記本体装置と着脱自在に接続する体内挿入用のプローブと、を備え、前記本体装置は、少なくとも一つのスペクトル成分を有する照射光を供給する光源と、前記プローブから出力された光を検出する検出部と、前記検出部による検出結果をもとに前記散乱体の特性を測定する測定部と、を備え、前記プローブは、先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバと、前記本体装置の差込口に差し込まれることによって、前記本体装置における前記光源からの光の出力部といずれか一つの前記共用ファイバの基端とを接続するとともに、他の前記共用ファイバの基端と前記本体装置における前記検出部への光の入力部とを接続する接続部と、を備え、前記本体装置の前記光の出力部および前記光の入力部と接触する前記接続部の接触面の向きが変わることによって、前記本体装置における光源からの光の出力部と接続する前記共用ファイバと、前記本体装置における前記検出部への光の入力部と接続する前記共用ファイバとが切り替わることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記共用ファイバの先端を被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記検出部は、分光器であることを特徴とする。
また、本発明にかかる光学測定装置は、前記光源は、インコヒーレント光源であることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、散乱体の特性を測定する光学測定装置に着脱自在に接続する測定用のプローブ装置において、外部から供給された光を伝導して前記散乱体へ出射する照射ファイバと、前記散乱体からの戻り光を先端で受光して基端側へ伝導する受光ファイバと、前記照射ファイバの先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替える切替部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバは、前記先端面において光が出射する出射領域の面積がそれぞれ異なる第１の導光路および第２の導光路を有し、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射する領域を前記第１の導光路と前記第２の導光路との間で切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバは、コアの周囲に形成された２層以上のクラッドからなる複数クラッドファイバであり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射する領域を、前記コアと、前記コアおよび前記コアに接する前記クラッドとの間で切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバは、複数のコアを有する複数コアファイバであり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射される領域を、前記照射ファイバの一つのコア、または、隣接する複数のコアによって構成され、前記コアの組み合わせが互いに異なる複数のコア群のうちのいずれかに切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射するファイバを、前記複数のファイバの一つ、または、隣接する複数のファイバによって構成され、前記ファイバの組み合わせが互いに異なる複数のファイバ群のうちのいずれかに切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバは、複数のファイバによって構成される照射ファイバ束であり、前記切替部は、前記照射ファイバの基端において、前記光源によって供給された光が入射するファイバを、前記複数のファイバの一つ、または、隣接する複数のファイバによって構成され、前記ファイバの組み合わせが互いに異なる複数のファイバ群のうちのいずれかに切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記切替部が前記光源によって供給された光が入射される領域を前記複数のファイバ群のいずれかに切り替えた場合、前記複数のファイバから出射される光の各照射範囲は、少なくとも一部が重なり、前記受光ファイバにおける受光範囲は、前記照射範囲が重なる領域に含まれることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバと前記受光ファイバとは、先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバによって構成され、前記切替部は、前記共用ファイバの基端において、前記光源から供給される光が入射するファイバを前記複数の共用ファイバのいずれかに切り替えるとともに、他の共用ファイバの戻り光の出力先を前記検出部に切り替えることを特徴とする。
また、本発明にかかるプローブ装置は、前記照射ファイバの先端と前記受光ファイバの前記先端とを被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする。
本発明によれば、照射ファイバの先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替える切替部を備えることによって、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
また、本発明によれば、光の入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバと、本体装置の差込口に差し込まれることによって、本体装置における光源からの光の出力部といずれか一つの共用ファイバの基端とを接続するとともに、他の共用ファイバの基端と本体装置における検出部への光の入力部とを接続する接続部と、を備え、本体装置の光の出力部および光の入力部と接触する接続部の接触面の向きが変わることによって、本体装置における光源からの光の出力部と接続する共用ファイバと、本体装置における検出部への光の入力部と接続する共用ファイバとが切り替わるため、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
図１は、実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、図１に示すプローブの被検体内への挿入を説明する図である。 図３は、図１に示す切替部およびプローブの照射ファイバを説明する図である。 図４は、図３に示す照射ファイバの先端面を示す図である。 図５は、図１に示す切替部およびプローブの照射ファイバを説明する他の図である。 図６は、実施の形態２にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを説明する図である。 図７は、図６に示す照射ファイバの先端面を示す図である。 図８は、図６に示すコア、第１のクラッドおよび第２のクラッドの屈折率の大小関係を示す図である。 図９は、図７に示す切替部を説明する他の図である。 図１０は、図７に示す切替部の他の例を説明する図である。 図１１は、図７に示す切替部の他の例を説明する図である。 図１２は、実施の形態２にかかる光学測定装置の他の概略構成を示す模式図である。 図１３は、実施の形態３にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを説明する図である。 図１４は、図１３に示す照射ファイバの先端面を示す図である。 図１５は、図１３に示す切替部を説明する図である。 図１６は、実施の形態３におけるプローブを光軸に沿って切断した断面図である。 図１７は、実施の形態３における照射ファイバの他の例を示す図である。 図１８は、実施の形態４にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図１９は、図１８に示す照射ファイバの先端面を示す図である。 図２０は、実施の形態にかかる光学測定装置が取得する散乱光を説明する図である。 図２１は、図１８に示すプローブを光軸に沿って切断した断面図である。 図２２は、図１８に示す切替部を説明する図である。 図２３は、図１８に示すプローブを光軸に沿って切断した断面の他の例を示す図である。 図２４は、図１８に示す切替部を説明する図である。 図２５は、実施の形態４にかかるに光学測定装置の他の概略構成を示す模式図である。 図２６は、図２５に示すプローブの先端面を示す図である。 図２７は、図２５に示す光学測定装置のファイバの切り替えを説明する図である。 図２８は、実施の形態１にかかる光学測定装置の他の概略構成を示す模式図である。 図２９は、実施の形態１にかかる光学測定装置の他の概略構成を示す模式図である。 図３０は、実施の形態５にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図３１は、図３０に示すプローブの先端面を示す図である。 図３２は、図３０に示す波長切替部を説明する図である。 図３３は、実施の形態６にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。 図３４は、図３３に示す第１光源部が出力する光強度の時間依存性を示す図である。 図３５は、図３３に示す第２光源部が出力する光強度の時間依存性を示す図である。
以下、図面を参照して、この発明にかかる光学測定装置およびプローブの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率などは、現実と異なることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる光学測定装置１は、散乱体である生体組織等の対象物６に対する光学測定を行って対象物の性状を検出する本体装置２と、被検体内に挿入される測定用のプローブ３とを備える。プローブ３は、基端が本体装置２に着脱自在に接続し、接続する本体装置２によって基端から供給された光を先端から対象物６に対して出射するとともに、先端部３３から入射した対象物６からの散乱光を、基端から本体装置２に出力する。
本体装置２は、電源２１、光源部２２、検出部２４、入力部２５、出力部２６および制御部２７を備える。
電源２１は、本体装置２の各構成要素に電力を供給する。
光源部２２は、対象物６に照射する光を発する。光源部２２は、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、キセノンランプまたはハロゲンランプ等のインコヒーレント光源と、一または複数のレンズとを用いて実現される。光源部２２は、対象物へ照射するインコヒーレンス光をプローブ３に供給する。
検出部２４は、プローブ３から出力された光であって対象物６からの散乱光を検出光として検出する。検出部２４は、分光器を用いて実現される。検出部２４は、プローブ３から出力された散乱光のスペクトル成分および強度等を測定して、波長ごとの測定を行なう。検出部２４は、測定結果を制御部２７に出力する。
入力部２５は、プッシュ式のスイッチ等を用いて実現され、スイッチ等が操作されることによって、本体装置２の起動を指示する指示情報や他の各種指示情報を受け付けて制御部２７に入力する。
出力部２６は、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。出力部２６は、ディスプレイ、スピーカおよびモータ等を用いて実現され、画像情報、音声情報または振動を出力することによって、光学測定装置１における各種処理に関する情報を出力する。
制御部２７は、本体装置２の各構成要素の処理動作を制御する。制御部２７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリを用いて実現される。制御部２７は、本体装置２の各構成要素に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、本体装置２の動作を制御する。制御部２７は、検出部２４による検出結果をもとに対象物６の性状を分析する分析部２７ａを有する。換言すれば、分析部２７ａは、測定部として機能する。
プローブ３は、一または複数の光ファイバを用いて実現される。たとえば、プローブ３は、光源によって供給された光を伝導して対象物６へ出射する照射ファイバ５と、対象物６からの戻り光を先端で受光して基端側へ伝導する受光ファイバ７，８とを有する。ＬＥＢＳ技術を用いる場合には、散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光をそれぞれ受光するため、複数の受光ファイバ７，８が設けられる。
本体装置２は、照射ファイバ５の先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替える切替部４をさらに有し、照射ファイバ５の先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替えることによって、照明光の空間コヒーレンス長を対象物６に応じて設定している。
この光学測定装置１は、消化器等の臓器を観察する内視鏡と組み合わせることによって、光学測定を行なう。図２は、検査システムの構成と、プローブ３の取り付けを示す図である。図２において、操作部１３の側部より延伸する可撓性のユニバーサルコード１４は、光源装置１８に接続するとともに、内視鏡１０の先端部１６において撮像された被写体画像を処理する信号処理装置１９に接続する。プローブ３は、被検体内に挿入された内視鏡１０の体外部の操作部１３近傍のプローブ用チャネル挿入口１５から挿入される。プローブ３は、挿入部１２内部を通ってプローブ用チャネルと接続する先端部１６の開口部１７から先端部３３が突出する。これによって、プローブ３が被検体内部に挿入され、光学測定装置１は、光学測定を開始する。
次に、切替部４およびプローブ３の照射ファイバ５について説明する。図３は、図１に示す切替部４およびプローブ３の照射ファイバ５を光軸に沿って切断した図である。図４は、図３に示す照射ファイバ５の先端面５６を示す図である。
図３および図４に示すように、照射ファイバ５は、第１の導光路として機能する第１のコア５１および第２の導光路として機能する第２のコア５２と、その周囲を取り囲むクラッド５３とを有する。第１のコア５１のコア径と第２のコア５２のコア径とは異なり、図４に示すように、先端面５６において光が出射する出射領域の面積が第１のコア５１と第２のコア５２とでそれぞれ異なる。たとえば、図３および図４に示す例では、第２のコア５２の方が第１のコア５１よりも先端面５６における出射領域の面積が大きい。照射ファイバ５は、基端において分岐しており、分岐した一方の基端５４には第１のコア５１の基端が位置し、他方の基端５５には第２のコア５２の基端が位置する。
切替部４は、光源部２２の光源２２ｂからレンズ２２ａを経由して供給された光が入射する領域を、照射ファイバ５の基端５４の第１のコア５１と基端５５の第２のコア５２との間で切り替える。切替部４は、光源部２２から供給された光の経路を、照射ファイバ５の基端５４に到達する経路Ｃａと基端５５に到達する経路Ｃｂ（図５参照）との間で切り替える。
切替部４は、ミラー４３と、経路Ｃａ外の位置Ｐａまたは経路Ｃａ中の位置Ｐｂにミラー４３を移動する移動機構４４とを備える。移動機構４４は、位置Ｐａまたは位置Ｐｂのいずれかにミラー４３を位置決めできるスライド機構であって、外力によってスライドしミラー４３を移動させる。
図３に示すように、移動機構４４がミラー４３を位置Ｐａに移動した場合、光源部２２から供給された光は、経路Ｃａをそのまま経由し、レンズ４１を介して、照射ファイバ５の基端５４に到達する。この結果、照射ファイバ５の先端面５６においては、第１のコア５１から光Ｌａが出射する。
一方、図５に示すように、移動機構４４がミラー４３を位置Ｐｂに移動した場合、光源部２２から供給された光は、位置Ｐｂのミラー４３においてミラー４５に反射した後、ミラー４５においてレンズ４２に反射し、レンズ４２を介して、照射ファイバ５の基端５５に到達する。この結果、照射ファイバ５の先端面５６においては、第１のコア５１よりも出射領域の面積が大きい第２のコア５２から光Ｌｂが出射する。
ここで、照明光の空間コヒーレンス長は、光の波長をλ、照射ファイバの光出射面から対象物までの距離をＳ、ファイバのコア直径をＤとした場合、（λ・Ｓ）／（π・Ｄ）となる。
このため、切替部４が光源部２２から供給された光の経路を経路Ｃａに切り替えて第２のコア５２よりもコア径の小さい第１のコア５１から光を出射させた場合は、経路Ｃｂに切り替えた場合よりも長い空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。言い換えると、切替部４が光源部２２から供給された光の経路を経路Ｃｂに切り替えて第１のコア径よりもコア径が大きい第２のコア５２から光を出射させた場合は、経路Ｃａに切り替えた場合よりも短い空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
さらに、ミラー４３に代えて、ハーフミラーを位置Ｐｂに位置させた場合には、光源部２２から供給された光は、経路Ｃａおよび経路Ｃｂの双方に導かれ、基端５４の第１のコア５１および基端５５の第２のコア５２の双方に入射する。この結果、照射ファイバ５の先端面５６においては、第１のコア５１と第２のコア５２の双方から光が出射する。この場合、光の出射領域は、第１のコア５１または第２のコア５２から光を出射させた場合よりも大きくなるため、対象物に照射される光の空間コヒーレンス長は、第２のコア５２から出射する光の空間コヒーレンス長よりも短くなる。
したがって、切替部４による光の経路切り替えと、切替部４を構成するミラー４３の種別選択によって、対象物６に照射する光の空間コヒーレンス長として、３種類の空間コヒーレンス長を選択することができる。
このように、実施の形態１では、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。このため、実施の形態１では、対象物に対応させて測定中にコア径の異なる照射ファイバを有するプローブを被検体内に入れ替えずとも、切替部４のミラー４３の位置を切り替えるだけで、照射光の空間コヒーレンス長を変更できる。
なお、移動機構４４は、ミラー移動のためのモータを備え、制御部２７がモータを制御することによってミラー４３を移動させるほか、位置Ｐａまたは位置Ｐｂのいずれかにミラーを位置決めできるスライド機構であって、外力によってスライドしミラー４３を移動させてもよい。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。図６は、実施の形態２にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを説明する図である。なお、実施の形態２にかかる光学測定装置における構成要素は、実施の形態１と同様である。図６は、実施の形態２にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを光軸に沿って切断した図である。図７は、図６に示す照射ファイバの先端面を示す図である。
図６および図７に示すように、実施の形態２においては、照射ファイバ５Ａは、中央の領域Ｓａに位置するコア５１Ａと、コア５１Ａの周囲の領域Ｓｂに形成された第１のクラッド５２Ａと、第１のクラッド５２Ａの周囲の領域Ｓｃに形成された第２のクラッド５３Ａを有するダブルクラッドファイバである。照射ファイバ５Ａの基端５４Ａにおいては、先端面５６Ａがある先端よりも基端５４Ａの方が照射ファイバ５Ａの径全体が太くなるように構成される。
図８は、図６に示すコア５１Ａ、第１のクラッド５２Ａおよび第２のクラッド５３Ａの屈折率の大小関係を示す図である。図８に示すように、領域Ｓａのコア５１Ａの屈折率が最も高く、領域Ｓｂの第１のクラッド５２Ａおよび領域Ｓｃの第２のクラッド５３Ａの順に照射ファイバの外周に向かって段階的に低くなっている。このため、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａにおいてコア５１Ａのみに入射した光は、コア５１Ａのみを伝播する。照射ファイバ５Ａの基端５４Ａにおいてコア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａに入射した光は、コア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａの双方の領域を伝播する。
切替部４Ａは、照射ファイバ５Ａの基端において、光源２２ｂからレンズ２２ａを経由して供給された光が入射する領域を、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａのコア５１Ａと、第１のコア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａと間で切り替える。
図６に示すように、切替部４Ａは、レンズ２２ａを経由して光源２２ｂから発せられた光を、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａのコア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａの双方の領域に集光するレンズ４６と、脱着可能である絞り４７とを有する。絞り４７は、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａのコア５１Ａのみに光を出射するように、基端５４Ａのコア５１Ａの直系とほぼ同径あるいは若干小さい径の開口が設けられる。
図６に示すように、絞り４７が切替部４Ａに取り付けられている場合、光源部２２から供給された光は、レンズ４６によって集光され、さらに絞り４７によって光量が調整され、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａのコア５１Ａのみに入射する。この結果、コア５１Ａに入射した光は、コア５１Ａを伝播し、先端面５６Ａにおいては、コア５１が占める領域Ｓａから光Ｌｃとして出射する。
一方、図９に示すように、切替部４Ａから絞り４７が取り外されている場合、光源部２２から供給された光は、レンズ４６によって集光され、そのまま照射ファイバ５Ａの基端５４Ａのコア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａに入射する。この結果、コア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａに入射した光は、コア５１Ａと第１のクラッド５２Ａとの双方を伝播し、先端面５６Ａにおいては、コア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａが占める領域Ｓａおよび領域Ｓｂから光Ｌｄとして出射する。
このため、切替部４Ａに絞り４７を取り付けてコア５１Ａのみから光を出射させた場合、切替部４Ａから絞り４７を取り外した場合よりも長い空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。言い換えると、切替部４Ａから絞り４７を取り外してコア５１Ａおよび第１のクラッド５２Ａから光を出射させた場合、切替部４Ａに絞り４７を取り付けた場合よりも短い空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
この実施の形態２のように、ダブルクラッドファイバを照射ファイバとして用い、照射ファイバに供給する光が入射する領域を切り替える場合も、実施の形態１と同様に、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
なお、実施の形態２においては、切替部４Ａに代えて、図１０に示すように、矢印のようにレンズ４６を光軸に沿って移動できる移動機構４８Ｂをさらに有する切替部４Ｂを用いてもよい。移動機構４８Ｂが絞り４７を取り付けた状態で、コア５１Ａに集光するように、レンズ４６の光軸上の位置を調整することによって、光の利用効率を高めることができる。
また、レンズ４６と照射ファイバ５Ａの基端５４Ａとの相対的な距離を変更できればよいため、図１１に示すように、光軸に沿って照射ファイバ５Ａの基端５４Ａを移動できる移動機構４８Ｃを設けてもよい。この場合には、切替部４Ｃの移動機構４８Ｂが矢印Ｙ１のようにレンズ４６の光軸上の位置を調整し、さらに、移動機構４８Ｃが矢印Ｙ２のように照射レンズ５Ａの基端５４Ａの光軸上の位置を調整する。これによって、所望の空間コヒーレンス長に対応させて、光源部２２から供給される光の基端５４Ａへの入射領域を選択することができる。この場合には、絞り４７を省略することができる。また、レンズ４６と照射ファイバ５Ａの基端５４Ａとの相対的な距離を変更できれば光源部２２から供給される光の基端５４Ａへの入射領域を選択できるため、切替部４Ｃは、絞り４７、移動機構４８Ｂあるいは移動機構４８Ｃのいずれか一つを有すれば足りる。
また、実施の形態２では、切替部４Ａ，４Ｂ，４Ｃに代えて、図３に示す切替部４を用いてもよい。この場合には、図１２に示すように、照射ファイバ５Ａの基端５４Ａにおいて、経路Ｃａとコア５１Ａとを接続ファイバ９１で接続し、経路Ｃｂと第１のクラッド５２Ａとを接続ファイバ９２で接続する。切替部４がミラー４３の移動によって経路Ｃａと経路Ｃｂとの間で光路を切り替えて、光源部２２から供給される光の基端５４Ａへの入射領域を切り替える。
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。図１３は、実施の形態３にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを説明する図である。なお、実施の形態３にかかる光学測定装置における構成要素は、実施の形態１と同様である。図１３は、実施の形態３にかかる切替部およびプローブの照射ファイバを光軸に沿って切断した図である。図１４は、図１３に示す照射ファイバ５Ｄの先端面５６Ｄを示す図である。
図１３および図１４に示すように、実施の形態３における照射ファイバ５Ｄは、複数のコア５７がクラッド５３Ｄの中に設けられた複数コアファイバである。また、実施の形態３における切替部４Ｄは、図１０に示す切替部４Ｂと比較し、絞り４７に代えて、可変絞り４７Ｄを備えた構成を有する。
切替部４Ｄは、照射ファイバ５Ｄの基端５４Ｄにおいて、光源部２２によって供給された光が入射される領域を、照射ファイバ５Ｄの一つのコア５７、または、隣接する複数のコア５７によって構成され、構成するコア５７の組み合わせが互いに異なる複数のコア群のうちのいずれかに切り替える。たとえば、図１４に示すように、照射に使用するコア５７を、一つだけのコア５７で構成されるコア領域Ｇａ、コア領域Ｇａの周囲の複数のコア５７で構成されるコア領域Ｇｂ、コア領域Ｇｂの周囲の複数のコア５７で構成される周囲のコア領域Ｇｃを設定した場合を例に説明する。
最も長い空間コヒーレンス長での照射を行なう場合、レンズ４６による光の集光領域がコア領域Ｇａのみになるように、図１３のように移動機構４８Ｂがレンズ４６の光軸上の位置を光源部２２側に移動する。そして、可変絞り４７Ｄの開口を、コア領域Ｇａに対応させて変更することによって、使用されないコア５７には確実に光が入らないようにする。この結果、照射ファイバ５Ｄの先端面５６Ｄからは、コア領域Ｇａに位置する一つのコア５７のみから光が出射する。
そして、照明光の空間コヒーレンス長を短くする場合、レンズ４６による光の集光領域がコア領域Ｇａ，Ｇｂになるように、図１３の矢印Ｙ３のように移動機構４８Ｂがレンズ４６の光軸上の位置を照射ファイバ５Ｄ側に移動する。そして、図１５の矢印Ｙ４に示すように、可変絞り４７Ｄの開口を、コア領域Ｇａ，Ｇｂに対応させて変更する。この結果、照射ファイバ５Ｄの先端面５６Ｄからは、コア領域Ｇａ，Ｇｂに位置する複数のコア５７から光が出射する。さらに、照明光の空間コヒーレンス長を短くする場合には、レンズ４６による光の集光領域がコア領域Ｇａ〜Ｇｃになるように、レンズ４６の光軸上の位置および可変絞り４７Ｄの開口領域を調節すればよい。
この実施の形態３のように、複数コアファイバを照射ファイバとして用い、照射ファイバへの集光領域を調節する場合も、実施の形態１と同様に、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
なお、実施の形態３においては、各コア５７のコア径は、同径である必要はなく、それぞれ異なっていてもよい。また、切替部４Ｄが光源部２２によって供給された光が入射される領域を複数のコア５７によって構成されコア領域Ｇａ，Ｇｂ，コア領域Ｇａ〜Ｇｃのいずれかに切り替えた場合、図１６に示すように、照射ファイバ５Ｄの複数のコア５７ａ〜５７ｃから出射される光の各照射範囲は、領域Ａｉのように少なくとも一部が重なり、同じプローブ３Ｄに設けられる受光ファイバ７における受光範囲Ａｍは、照射領域が重なる領域Ａｉに含まれる。領域Ａｉは、複数の照射ファイバ５７ａ〜５７ｃ全てによる空間コヒーレンス長低下の効果が得られる領域であり、それ以外の照射領域では複数の照射ファイバ５７ａ〜５７ｃ全てによる空間コヒーレンス長低下の効果は現れないためである。このため、プローブ３Ｄと対象物までの距離を適切に設定することによって、受光範囲Ａｍが、照射領域が重なる領域Ａｉに含まれる構成にする。または、プローブ３Ｄの先端において、レンズなどの光学系を用いて、対象物面上での照射領域の重なり領域と受光領域とが重なるように構成してもよい。なお、受光ファイバ７は、コア７１およびクラッド７２によって構成される。
また、実施の形態３においては、照射ファイバ５Ｄに代えて、図１７に示すように、コア５７Ｅとクラッド５３Ｅによってそれぞれ形成される複数のファイバ５０によって構成される照射ファイバ束である照射ファイバ５Ｅを用いてもよい。なお、図１７は、照射ファイバ５Ｅを先端から見た図である。
切替部４Ｄは、照射ファイバ５Ｅの基端において、光源部２２によって供給された光が入射するファイバを、複数のファイバの一つ、または、隣接する複数のファイバによって構成され、ファイバの組み合わせが互いに異なる複数のファイバ群のうちのいずれかに切り替える。たとえば、照射に使用するファイバ５０を、一つだけのファイバ５０で構成されるファイバ領域Ｇｄ、複数のファイバ５０で構成されるファイバ領域Ｇｄの周囲のファイバ領域Ｇｅ、ファイバ領域Ｇｅの周囲の複数のファイバ５０で構成されるファイバ領域Ｇｆを設定する。そして、切替部４Ｄにおいて、照射ファイバ５Ｅへの集光領域を所望の空間コヒーレンス長に対応するファイバ領域に切り替えればよい。この場合も、照射ファイバ５Ｅの複数のファイバ５０から出射される光の各照射範囲は、少なくとも一部が重なり、同じプローブに設けられる受光ファイバにおける受光範囲は、照射領域が重なる領域に含まれることが望ましい。
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。図１８は、実施の形態４にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図１９は、図１８に示す照射ファイバの先端面を示す図である。
図１８に示すように、実施の形態４にかかる光学測定装置１Ｆは、図１に示す光学測定装置と比して、本体装置２に代えて、切替部４Ｆを有する本体装置２Ｆを有し、プローブ３に代えて、共用ファイバ５８ａ，５８ｂおよび受光専用ファイバ５８ｃを備えたプローブ３Ｆを有する。
図１９に示すように、共用ファイバ５８ａ，５８ｂおよび受光専用ファイバ５８ｃは、それぞれ、コア５７ａ〜５７ｃおよびクラッド５３ａ〜５３ｃによって構成される。共用ファイバ５８ａ，５８ｂは、照射ファイバおよび受光ファイバのいずれの機能も有している。共用ファイバ５８ａのコア径は、共用ファイバ５８ｂのコア径よりも小さい。なお、各ファイバは、保護部材９によって側面を被覆される。
ＬＥＢＳ技術を用いる場合、図２０に示すように、散乱光の干渉成分のピーク値Ａｓおよび干渉に寄与していないベースラインのベース値Ａｂを取得して分析を行なうため、散乱角θの異なる少なくとも２つの散乱光をそれぞれ受光する必要がある。たとえば、散乱光の干渉成分のピーク値Ａｓを取得するには、散乱角θがほぼ０°に近い散乱角θ１の散乱光を受光する。この散乱角θ１の散乱光は、照射ファイバに隣接するファイバによって受光される。また、ベースラインのベース値Ａｂを取得するためには、少なくとも１°よりも大きい散乱角θ２の散乱光を受光する。この散乱角θ２の散乱光は、照射ファイバから離間したファイバによって受光される。
実施の形態４では、切替部４Ｆにおいて、光源部２２から供給される光の出力先をコア径の異なる共用ファイバ５８ａ，５８ｂの一方の基端に切り替えることによって、共用ファイバ５８ａ，５８ｂの一方を照射ファイバとして使用する。そして、切替部４Ｆにおいて、他方の共用ファイバの基端から出力される光の出力先を検出部２４に切り替えて、他方の共用ファイバを受光専用ファイバ５８ｃとともに受光ファイバとして使用することによって、散乱角の異なる２つの散乱光をそれぞれ受光する。図１９に示すように、受光専用ファイバ５８ｃは、照射ファイバとして使用される共用ファイバ５８ａ，５８ｂのいずれとも接するため、共用ファイバ５８ａまたは共用ファイバ５８ｂが照明ファイバとして使用されるいずれの場合においても、散乱光の干渉成分のピーク値Ａｓに対応する散乱角θ１の散乱光を受光する。
切替部４Ｆは、図１８に示すように、光源部２２から光が出力される経路Ｒｉの接続先を、共用ファイバ５８ａの基端と接続する経路Ｒａまたは共用ファイバ５８ｂの基端と接続する経路Ｒｂに切り替えるとともに、検出部２４の第１検出部２４ａに接続する経路Ｒｍの接続先を、経路Ｒｉと接続していない経路Ｒａ，Ｒｂのいずれかにそれぞれ切り替える。
たとえば、図１８に示すように、切替部４Ｆが、光源部２２から光が出力される経路Ｒｉの接続先を共用ファイバ５８ａの基端に接続する経路Ｒａに切り替え、検出部２４の第１検出部２４ａに接続する経路Ｒｍの接続先を共用ファイバ５８ｂの基端と接続する経路Ｒｂに切り替えた場合について説明する。
この場合、光源部２２から供給された光は、経路Ｒａを介して、共用ファイバ５８ａの基端に入射する。これによって、共用ファイバ５８ａは照射ファイバとして機能し、共用ファイバ５８ａの基端に入射した光は、共用ファイバ５８ａのコア５７ａを伝播し、先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ａの先端から光Ｌｉとして出射する。共用ファイバ５８ａのコア径は共用ファイバ５８ｂのコア径よりも小さいため、光Ｌｉの出射領域は、共用ファイバ５８ｂから光を出射させた場合よりも小さくなる。したがって、対象物６に照射される光の空間コヒーレンス長は、共用ファイバ５８ｂから出射する光の空間コヒーレンス長よりも長くなる。
図２１に示すように、プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ａから出射した光Ｌｉに対する散乱角θ１の散乱光Ｌｍｓは、共用ファイバ５８ａに接する受光専用ファイバ５８ｃの先端に入射する。受光専用ファイバ５８ｃの基端から出力した光は、経路Ｒｃを通って第２検出部２４ｂに出力され、第２検出部２４ｂにおいて検出される。一方、散乱角θ２の散乱角Ｌｍｂは、共用ファイバ５８ａと離間する共用ファイバ５８ｂに入射する。共用ファイバ５８ｂの基端から出力した光は、経路Ｒｂおよび切替部４Ｆによって経路Ｒｂと接続された経路Ｒｍを通って、第１検出部２４ａに出力され、第１検出部２４ａにおいて検出される。
次に、図２２に示すように、切替部４Ｆが、光源部２２から光が出力される経路Ｒｉの接続先を共用ファイバ５８ｂの基端に接続する経路Ｒｂに切り替え、検出部２４の第１検出部２４ａに接続する経路Ｒｍの接続先を共用ファイバ５８ａの基端と接続する経路Ｒａに切り替えた場合について説明する。
この場合、光源部２２から供給された光は、経路Ｒｂを介して、共用ファイバ５８ｂの基端に入射する。これによって、共用ファイバ５８ｂは照射ファイバとして機能し、共用ファイバ５８ｂの基端に入射した光は、共用ファイバ５８ｂのコア５７ｂを伝播し、先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ｂの先端から光Ｌｉとして出射する。共用ファイバ５８ｂのコア径は共用ファイバ５８ａのコア径よりも大きいため、光Ｌｉの出射領域は、共用ファイバ５８ａから光を出射させた場合よりも大きくなる。したがって、対象物６に照射される光の空間コヒーレンス長は、共用ファイバ５８ａから出射する光の空間コヒーレンス長よりも短くなる。
図２３に示すように、プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ｂから出射した光Ｌｉに対する散乱角θ１の散乱光Ｌｍｓは、共用ファイバ５８ｂに接する受光専用ファイバ５８ｃの先端に入射する。受光専用ファイバ５８ｃの基端から出力した光は、経路Ｒｃを通って第２検出部２４ｂに出力され、第２検出部２４ｂにおいて検出される。一方、散乱角θ２の散乱角Ｌｍｂは、共用ファイバ５８ｂと離間する共用ファイバ５８ａに入射する。共用ファイバ５８ａの基端から出力した光は、経路Ｒａおよび切替部４Ｆによって経路Ｒａと接続された経路Ｒｍを通って、第１検出部２４ａに出力され、第１検出部２４ａにおいて検出される。
次に、切替部４Ｆについて説明する。図２４に示すように、経路Ｒａを構成する接続ファイバ９３Ａの基端９３ａと第１検出部２４ａとは対向するように配置されており、光源部２２と、経路Ｒｂを構成する接続ファイバ９３Ｂの基端９３ｂと第２検出部２４ｂとは対向するように配置される。接続ファイバ９３Ａの基端９３ａと第１検出部２４ａとの間の経路、および、接続ファイバ９３Ｂの基端９３ｂと光源部２２との間の経路は、交差している。なお、経路Ｒｃを構成する接続ファイバ９３Ｃから出力される光は、レンズ２４ｄを介して第２検出部２４ｂに出力される。図２４においては、本体装置２Ｆの他の構成要素の図示を省略する。
切替部４Ｆは、両面ミラー４３Ｆと、両面ミラー４３Ｆを移動するアクチュエータ等を有する移動機構４４Ｆとを備える。移動機構４４Ｆは、接続ファイバ９３Ａの基端９３ａと第１検出部２４ａとの間の経路、および、接続ファイバ９３Ｂの基端９３ｂと光源部２２との間の経路の交差位置Ｐｄと、各経路外の退避位置Ｐｃとのいずれかに両面ミラー４３Ｆを移動する。
移動機構４４Ｆが両面ミラー４３Ｆを退避位置Ｐｃに退避している場合、光源２２ｂから供給された光は、レンズ２２ａ，４１ｂを介して、対向する接続ファイバ９３Ｂの基端９３ｂに入射し、接続ファイバ９３Ｂから共用ファイバ５８ｂに供給される。これによって、プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ａよりもコア径が大きい共用ファイバ５８ｂから光Ｌｉが出射する。プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ｂから出射した光Ｌｉの散乱光のうちベースライン値に対応する散乱角θ２の散乱光Ｌｓｂは、共用ファイバ５８ａの先端から入射し、接続ファイバ９３Ａおよびレンズ４１ａ，２４ｃを経由して、第１検出部２４ａに入射する。
一方、移動機構４４Ｆが両面ミラー４３Ｆを交差位置Ｐｄに移動した場合、レンズ２２ａを介して光源２２ｂから供給された光は、両面ミラー４３Ｆの一方の反射面で反射し、接続ファイバ９３Ａの基端９３ａに入射する。接続ファイバ９３Ａから共用ファイバ５８ａに供給された光は、プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ｂよりもコア径が小さい共用ファイバ５８ａから光Ｌｉとして出射する。プローブ３Ｆの先端面３６Ｆにおいて、共用ファイバ５８ａから出射した光Ｌｉの散乱光のうちベースライン値に対応する散乱角θ２の散乱光Ｌｓｂは、共用ファイバ５８ｂの先端から入射し、接続ファイバ９３Ｂおよびレンズ４１ｂを経由して、両面ミラー４３Ｆの他方の反射面で反射し、第１検出部２４ａに入射する。
このように、実施の形態４にかかる光学測定装置１Ｆは、先端面３６Ｆにおいて光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる共用ファイバ５８ａ，５８ｂを用いる。光学測定装置１Ｆは、切替部４Ｆにおいて、共用ファイバ５８ａ，５８ｂの基端において、光源部２２から供給される光が入射するファイバを共用ファイバ５８ａ，５８ｂの一方に切り替えるとともに、他方の共用ファイバの戻り光の出力先を検出部２４に切り替える。これによって、実施の形態４では、実施の形態１と同様に、１本のプローブで複数のコヒーレンス長での照射を行なうことができる。
なお、実施の形態４では、本体装置２Ｆ内の切替部４Ｆを用いて、光源部２２から供給される光が入射するファイバを共用ファイバ５８ａ，５８ｂの一方に切り替えるとともに、他方の共用ファイバの戻り光の出力先を検出部２４に切り替えたが、これに限らない。
たとえば、図２５のプローブ３Ｇを例に説明する。図２５のプローブ３Ｇは、共用ファイバ５８ａ，５８ｂおよび受光専用ファイバ５８ｃの基端を本体装置２の光源部２２から供給される光の出力部、第１検出部２４ａおよび第２検出部２４ｂへの光の入力部に接続可能である接続コネクタ５９を有する。図２６に示すように、プローブ３Ｇの先端面３６Ｇにおいて、図中左から共用ファイバ５８ａ、受光専用ファイバ５８ｃ、共用ファイバ５８ｂの順で各ファイバが配列する。
接続コネクタ５９は、本体装置２Ｇの差込口に差し込まれることによって、接触面において本体装置２における光源部２２からの光の出力部といずれか一つの共用ファイバ５８ａ，５８ｂの基端とを接続する。これとともに、接続コネクタ５９は、接触面において、他の共用ファイバの基端と本体装置２Ｇにおける検出部２４への光の入力部とを接続する。接続コネクタ５９は、本体装置２Ｇの光の入出力部と接触する接触面が図２５に示す状態から上下反転された状態で本体装置２Ｇに差し込まれることが可能である。
たとえば、図２５に示すように接続コネクタ５９を本体装置２Ｇに差し込んだ場合、光源２２ｂから出力される光は、レンズ２２ａ，４１ｄを介して共用ファイバ５８ａの基端に入射する。このため、共用ファイバ５８ａは、照射ファイバとして機能し、プローブ３Ｇの先端面３６Ｇから光Ｌｉを照射する。プローブ３Ｇの先端面３６Ｇにおいて、散乱角θ１の散乱光Ｌｍｓは、共用ファイバ５８ａに接する受光専用ファイバ５８ｃの先端に入射し、受光専用ファイバ５８ｃの基端から本体装置２Ｇに出力され、レンズ４１ｅ，２４ｃを経由して第１検出部２４ａに出力される。散乱角θ２の散乱角Ｌｍｂは、共用ファイバ５８ａと離間する共用ファイバ５８ｂに入射し、共用ファイバ５８ｂの基端から本体装置２Ｇに出力され、レンズ４１ｆ，２４ｄを経由して第２検出部２４ｂに出力される。
図２７の矢印に示すように接続コネクタ５９の接触面を図２５に示す状態から上下反転させて接続コネクタ５９を本体装置２Ｇに差し込んだ場合について説明する。この場合、光源２２ｂから出力される光は、レンズ２２ａ，４１ｄを介して共用ファイバ５８ｂの基端に入射する。このため、共用ファイバ５８ｂは、照射ファイバとして機能し、プローブ３Ｇの先端面３６Ｇから光Ｌｉを照射する。プローブ３Ｇの先端面３６Ｇにおいて、散乱角θ１の散乱光Ｌｍｓは、共用ファイバ５８ｂに接する受光専用ファイバ５８ｃの先端に入射し、受光専用ファイバ５８ｃの基端から本体装置２Ｇに出力され、レンズ４１ｅ，２４ｃを経由して第１検出部２４ａに出力される。散乱角θ２の散乱角Ｌｍｂは、共用ファイバ５８ｂと離間する共用ファイバ５８ａに入射し、共用ファイバ５８ａの基端から本体装置２Ｇに出力され、レンズ４１ｆ，２４ｄを経由して第２検出部２４ｂに出力される。
したがって、本体装置２Ｇの光の出力部および光の入力部と接触する接続コネクタ５９の接触面の向きが変わることによって、本体装置２Ｇにおける光源部２２からの光の出力部と接続する共用ファイバと、本体装置２Ｇにおける検出部２４への光の入力部と接続する共用ファイバとが切り替わる。なお、図２５および図２７においては、本体装置２Ｇの他の構成要素の図示を省略する。
また、実施の形態１〜４におけるプローブにおいては、図２８の光学測定装置１ａに示すように、プローブ３の先端部３３に、照射ファイバ５の先端と受光ファイバ７，８の先端とを被覆する１つのキャップ１００をさらに設けてもよい。キャップ１００の対象物６との接触面は透明であるように構成されている。キャップ１００を対象物６に接触させて測定を行なうことによって、キャップ１００により照射ファイバ５と対象物との距離Ｄが固定し、照射光の空間コヒーレンス長を確実に一定化させた状態で測定を行える。また、キャップ１００の底面で対象物６表面を平坦化させているため、対象物６の表面の凹凸形状の影響もない状態で測定できる。
また、実施の形態１〜４においては、本体装置２，２Ｆ，２Ｇに切替部４，４Ａ〜４Ｄ，４Ｆを設けた場合を例に説明したが、図２９の光学測定装置１ｂに示すように、プローブ３側に設けてもよい。たとえば、図２９に示す例では、本体装置２の接続部２３に着脱自在に接続されるプローブ３ｂの基端部３１に切替部４を設ける。
また、実施の形態１〜４においては、プローブの基端側で照射ファイバを切り替える場合について説明したが、プローブの先端側に可変絞りを設け、可変絞りの絞り量を変更することによって１本の照射ファイバの光出射領域を切り替えてもよい。
（実施の形態５）
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５においては、プローブと検出部との間に切替部を設ける場合について説明する。図３０は、実施の形態５にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。
図３０に示すように、実施の形態５にかかる光学測定装置２０１は、図１に示す本体装置２に代えて本体装置２０２を有し、プローブ３に代えてプローブ２０３を有する。本体装置２０２は、図１に示す本体装置２と比して、光源部２２の代わりに、波長λ１の光を発する第１光源部２２１および波長λ１とは異なる波長の波長λ２の光を発する第２光源部２２２を備える。第１光源部２２１および第２光源部２２２は、白色光源の直後に対応する波長フィルタを挿入した構成でもよいし、それぞれの波長λ１，λ２を発するようなＬＥＤなどを用いてもよい。光源部２２１と光源部２２２は、常に照明光を射出している。本体装置２０２は、本体装置２における切替部４を削除し、第１検出部２４ａおよび第２検出部２４ｂの前段に波長切替部２０４を有する。制御部２２７は、図１に示す制御部２７と同様の機能を有するとともに、第１光源部２２１、第２光源部２２２および波長切替部２０４を制御する。第１光源部２２１、第２光源部２２２は、インコヒーレント光源である。
プローブ２０３は、図１に示す照射ファイバ５に代えて、コア径がそれぞれ異なる照射ファイバ２５１，２５２を有する。照射ファイバ２５１，２５２は、プローブ２０３の基端から先端２３３まで延伸する。
図３１は、図３０に示すプローブ２０３の先端面を示す図である。図３１に示す例では、照射ファイバ２５１の方が照射ファイバ２５２よりも先端２３３における出射領域の面積が大きい。したがって、先端２３３において光が出射する出射領域の面積が照射ファイバ２５１と照射ファイバ２５２とでそれぞれ異なる。なお、各ファイバは、保護部材２０９によって側面を被覆される。
照射ファイバ２５１は、第１光源部２２１と基端において接続し、プローブ２０３の先端２３３から波長λ１の光Ｌｉａを出射する。照射ファイバ２５２は、第２光源部２２２と基端において、第２光源部２２２と基端において接続し、プローブ２０３の先端２３３から波長λ２の光Ｌｉｂを出射する。照射ファイバ２５１の方が照射ファイバ２５２よりも先端２３３における出射領域の面積が大きいため、第１光源部２２１と接続する照射ファイバ２５１から波長λ１の光Ｌｉａは、相対的に小さな空間コヒーレンス長となる。一方、第２光源部２２２と接続する照射ファイバ２５２からの波長λ２の光Ｌｉｂは、相対的に大きな空間コヒーレンス長を生じることになる。
受光ファイバ７は、照射ファイバ２５１，２５２のいずれにも近接し、散乱光の干渉成分のピーク値Ａｓに対応する散乱角θ１の散乱光を受光する。受光ファイバ８は、照射ファイバ２５１，２５２のいずれからも離間し、散乱光のベースラインのベース値Ａｂに対応する散乱角θ２の散乱光を受光する。いずれの散乱光も、波長λ１および波長λ２の光を含むものである。
波長切替部２０４は、第１検出部２４ａおよび第２検出部２４ｂの双方に入射する波長λ１および波長λ２の光のうち、波長λ１と波長λ２のいずれかを切り替えて選択する機能を有する。波長切替部２０４は、図３２のように、波長λ１の光のみを透過させる波長フィルタ２４１と波長λ２のみを透過させる波長フィルタ２４２とを入れ替えるように構成される。
まず、波長切替部２０４に波長フィルタ２４１が取り付けられる場合について説明する。この場合、散乱角θ１の光Ｌｍｓは、受光ファイバ７から出力され、経路Ｒｍｓを経由して波長切替部２０４に入力する。そして、散乱角θ１の光Ｌｍｓのうち、波長フィルタ２４１を介することによって、波長λ１の光のみが波長切替部２０４から出力され、第１検出部２４ａにおいて検出される。一方、散乱角θ２の光Ｌｍｂは、受光ファイバ８から出力され、経路Ｒｍｂを経由して波長切替部２０４に入力する。そして、散乱角θ２の光Ｌｍｂのうち、波長フィルタ２４１を介することによって、波長λ１の光のみが波長切替部２０４から出力され、第２検出部２４ｂにおいて検出される。
波長切替部２０４に波長フィルタ２４２が取り付けられる場合について説明する。この場合、受光ファイバ７から出力された散乱角θ１の光Ｌｍｓは、波長フィルタ２４２を介することによって、波長λ２の光のみが波長切替部２０４から出力され、第１検出部２４ａにおいて検出される。一方、受光ファイバ８から出力された散乱角θ２の光Ｌｍｂは、波長フィルタ２４２を介することによって、波長λ２の光のみが波長切替部２０４から出力され、第２検出部２４ｂにおいて検出される。
そして、波長λ１の光Ｌｉａを出射する照射ファイバ２５１のコア径は照射ファイバ２５２のコア径よりも大きいため、相対的に小さい空間コヒーレンス長の光に応じた散乱光を取得する場合には、波長切替部２０４において波長フィルタ２４１に入れ替えればよい。一方、波長λ２の光Ｌｉｂを出射する照射ファイバ２５２のコア径は照射ファイバ２５１のコア径よりも小さいため、相対的に大きい空間コヒーレンス長の光に応じた散乱光を取得する場合には、波長切替部２０４において波長フィルタ２４２に入れ替えればよい。
このように、それぞれ異なる出射領域を有する複数の照射ファイバを用いて異なる波長で光を照射し、散乱光の出力経路中において、取得対象の空間コヒーレンス長の光に応じた波長を選択した場合も、１本のプローブで複数のコヒーレンス長での照射を行なうことができる。
なお、波長切替部２０４は、図３２のように波長フィルタ２４１，２４２を入れ替える構成にするほか、液晶チューナブルフィルタのように電気的に波長を切り替える構成にしてもよい。
（実施の形態６）
次に、実施の形態６について説明する。図３３は、実施の形態６にかかる光学測定装置の概略構成を示す模式図である。図３３に示すように、実施の形態６にかかる光学測定装置３０１は、図３０に示す本体装置２０２に代えて本体装置３０２を有する。
本体装置２０２は、図３０に示す本体装置２０２と比して、照射ファイバ２５１の基端と接続する第１光源部３２１、照射ファイバ２５２の基端と接続する第２光源部３２２、第１光源部３２１に接続する第１強度変調部３２８、第２光源部３２２に接続する第２強度変調部３２９、および、復調部３０４をさらに備える。受光ファイバ７，８の基端から出力された散乱光は、それぞれ検出部２４における第１検出部２４ａおよび第２検出部２４ｂに直接出力される。復調部３０４は、検出部２４の第１検出部２４ａおよび第２検出部２４ｂからそれぞれ出力された検出信号を、選択された周波数で復調して、分析部２７ａに出力信号として出力する。制御部３２７は、図１に示す制御部２７と同様の機能を有するとともに、第１光源部３２１、第２光源部２２２、第１強度変調部３２８、第２強度変調部３２９、および、復調部３０４を制御する。第１光源部３２１および第２光源部３２２は、インコヒーレント光源である白色光源などを用いる。
第１光源部３２１から出力される光の強度は、第１強度変調部３２８によって強度変調される。第１強度変調部３２８は、変調周波数として周波数ｆａを設定し、第１光源部３２１から出力される光の強度を周波数ｆａにしたがって、図３４に示す出力光強度の時間依存性を示す曲線Ｋｆａのように変調する。
第２光源部３２２から出力される光の強度は、第２強度変調部３２９によって強度変調される。第２強度変調部３２９は、周波数ｆａと異なる変調周波数として周波数ｆｂを設定し、第２光源部３２２から出力される光の強度を周波数ｆｂにしたがって、図３５に示す出力光強度の時間依存性を示す曲線Ｋｆｂのように変調する。
実施の形態５と同様に、照射ファイバ２５１の方が照射ファイバ２５２よりも先端２３３における出射領域の面積が大きいため、第１光源部３２１と接続する照射ファイバ２５１から周波数ｆａの光Ｌｉａは、相対的に小さな空間コヒーレンスとなる。一方、第２光源部３２２と接続する照射ファイバ２５２からの周波数ｆｂの光Ｌｉｂは、相対的に大きな空間コヒーレンスを生じることになる。
復調部３０４は、制御部３２７の制御のもと、各光源部の強度変調を行った周波数ｆａまたはｆｂのいずれかを選択し、選択した周波数成分の信号だけを抽出して出力する。たとえば、復調部３０４において周波数ｆａが選択されたときは、復調部３０４の出力信号は、照射ファイバ２５１によって、空間コヒーレンス長が相対的に小さい光で対象物６が照明された場合の散乱光を抽出したものとなる。一方、復調部３０４において周波数ｆｂが選択されたときは、照射ファイバ２５２によって、空間コヒーレンス長が相対的に大きい光で対象物６が照明された場合の散乱光を抽出したものとなる。
このように、実施の形態６では、復調部３０４で抽出する周波数をｆ１あるいはｆ２のいずれかから選択することによって、照射する光の空間コヒーレンス長を切り替えることができるため、１本のプローブで複数の空間コヒーレンス長での照射を行なうことができる。
また、実施の形態１〜６にかかる光学測定装置は、検出部２４を用いるため、多様な検出も可能である。また、実施の形態１〜６は、ＬＥＢＳ技術を用いる場合に限らず、２種の空間コヒーレンス長に基づく測定装置であれば適用可能である。
１，１ａ，２０１，３０１ 光学測定装置
２，２Ｆ，２Ｇ，２０２，３０２ 本体装置
３，３Ｄ，３Ｆ，３Ｇ，３ｂ，２０３ プローブ
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｆ 切替部
５，５Ｄ，５Ｅ 照射ファイバ
５Ａ 照射レンズ
６ 対象物
７，８ 受光ファイバ
９ 保護部材
１０ 内視鏡
１２ 挿入部
１３ 操作部
１４ ユニバーサルコード
１５ プローブ用チャネル挿入口
１６ 先端部
１７ 開口部
１８ 光源装置
１９ 信号処理装置
２１ 電源
２２ 光源部
２２ａ，２４ｃ，２４ｄ，４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４２，４６ レンズ
２２ｂ 光源
２３ 接続部
２４ 検出部
２４ａ 第１検出部
２４ｂ 第２検出部
２５ 入力部
２６ 出力部
２７，２２７，３２７ 制御部
２７ａ 分析部
３１ 基端部
３３ 先端部
３６Ｆ，３６Ｇ 先端面
４３，４５ ミラー
４３Ｆ 両面ミラー
４４，４４Ｆ 移動機構
４７ 絞り
４８Ｂ，４８Ｃ，４８Ｆ 移動機構
５０ ファイバ
５１，５１Ａ，５２，５７，５７ａ，５７ｂ，５７Ｅ，７１ コア
５２Ａ，５３，５３Ａ，５３ａ，５３Ｄ，５３Ｅ，７２ クラッド
５４，５４Ａ，５４Ｄ，５５，９３ａ，９３ｂ 基端
５６，５６Ａ，５６Ｄ 先端面
５７ａ 照射ファイバ
５８ａ，５８ｂ 共用ファイバ
５８ｃ 受光専用ファイバ
５９ 接続コネクタ
９１，９２
９３Ａ，９３Ｂ，９３Ｃ 接続ファイバ
１００ キャップ
２０４ 波長切替部
２０９ 保護部材
２２１，３２１ 第１光源部
２２２，３２２ 第２光源部
２３３ 先端
２４１，２４２ 波長フィルタ
２５１，２５２ 照射ファイバ
３０４ 復調部
３２８，３２９ 強度変調部

Claims (13)

  1. 散乱体の光学特性を測定する光学測定装置において、
    少なくとも一つのスペクトル成分を有する照射光を供給する光源と、
    前記光源によって供給された光を伝導して先端から前記散乱体へ出射する照射ファイバと、
    前記散乱体から散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光を前記先端で受光して基端側へ伝導する受光ファイバと、
    前記受光ファイバの基端から出力された前記散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光を検出する検出部と、
    前記検出部による検出結果をもとに前記散乱体の特性を測定する測定部と、
    前記照射ファイバの先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替えることによって前記散乱体に照射される光の空間コヒーレンス長を切り替える切替部と、
    を備え、
    前記照射ファイバと前記受光ファイバとは、先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバによって構成され、
    前記切替部は、前記共用ファイバの基端において、前記光源から供給される光が入射するファイバを前記複数の共用ファイバのいずれかに切り替えるとともに、他の共用ファイバの戻り光の出力先を前記検出部に切り替えることを特徴と光学測定装置。
  2. 前記光源、前記検出部および前記測定部を有する本体装置と、
    前記照射ファイバおよび前記受光ファイバを有し、前記本体装置と着脱自在に接続する体内挿入用のプローブと、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  3. 前記本体装置は、前記切替部を有することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
  4. 前記プローブは、前記切替部を有することを特徴とする請求項２に記載の光学測定装置。
  5. 前記照射ファイバの先端および前記受光ファイバの前記先端を被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  6. 前記検出部は、分光器であることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  7. 前記光源は、インコヒーレント光源であることを特徴とする請求項１に記載の光学測定装置。
  8. 散乱体の光学特性を測定する光学測定装置において、
    本体装置と、
    前記本体装置と着脱自在に接続する体内挿入用のプローブと、
    を備え、
    前記本体装置は、
    少なくとも一つのスペクトル成分を有する照射光を供給する光源と、
    前記プローブから出力された光を検出する検出部と、
    前記検出部による検出結果をもとに前記散乱体の特性を測定する測定部と、
    前記光源からの光が出力される経路の接続先と前記検出部に接続する経路とを切り替える切替部と、
    を備え、
    前記プローブは、
    先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なり、前記光源によって供給された光を伝導して先端から前記散乱体へ出射するとともに、前記散乱体から散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光を前記先端で受光して基端側へ伝導する複数の共用ファイバと、
    前記本体装置の差込口に差し込まれることによって、前記本体装置における前記光源からの光の出力部といずれか一つの前記共用ファイバの基端とを接続するとともに、他の前記共用ファイバの基端と前記本体装置における前記検出部への光の入力部とを接続する接続部と、
    を備え、
    前記検出部は、前記共用ファイバの基端から出力された前記散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光を検出し、
    前記切替部は、前記光の出力部および前記光の入力部と接触する前記接続部の接触面の向きを変えることによって、前記本体装置における光源からの光の出力部と接続する前記共用ファイバと、前記本体装置における前記検出部への光の入力部と接続する前記共用ファイバとを切り替えて、前記散乱体に照射される光の空間コヒーレンス長を切り替えることを特徴とする光学測定装置。
  9. 前記共用ファイバの先端を被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光学測定装置。
  10. 前記検出部は、分光器であることを特徴とする請求項８に記載の光学測定装置。
  11. 前記光源は、インコヒーレント光源であることを特徴とする請求項８に記載の光学測定装置。
  12. 散乱体の特性を測定する光学測定装置に着脱自在に接続する測定用のプローブ装置において、
    外部から供給された光を伝導して先端から前記散乱体へ出射する照射ファイバと、
    前記散乱体から散乱角度の異なる少なくとも２つの散乱光を前記先端で受光して基端側へ伝導する受光ファイバと、
    前記照射ファイバの先端面のうち光が出射する出射領域の合計面積を切り替えることで前記散乱体に照射される光の空間コヒーレンス長を切り替える切替部と、
    を備え、
    前記光学測定装置は、前記受光ファイバの基端から出力された光を検出する検出部を備え、
    前記照射ファイバと前記受光ファイバとは、先端面において光が出射または入射する入出射領域の面積がそれぞれ異なる複数の共用ファイバによって構成され、
    前記切替部は、前記共用ファイバの基端において、前記光源から供給される光が入射するファイバを前記複数の共用ファイバのいずれかに切り替えるとともに、他の共用ファイバの戻り光の出力先を前記検出部に切り替えることを特徴とすることを特徴とするプローブ装置。
  13. 前記照射ファイバの先端と前記受光ファイバの前記先端とを被覆する１つのキャップをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のプローブ装置。
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