(57)【要約】【課題】比較的安価であり、組立容易性に優れ、しかも小型化を図れる光伝達装置及び光学素子を提供する。【解決手段】光ファイバ２００の先端部は、光ファイバ２００の軸線方向に対して、所定の角度θ（O度＜θ＜90度）で傾いた端面を有するので、端面からの反射光によるノイズを抑制できる。更に、プリズム２０３の第１面２０３ａが光ファイバ２００の端面に接しているので、光ファイバ２００とプリズム２０３との位置決めは位相合わせだけで足り、組立容易性を確保できる。又、プリズム２０３は光ファイバ２００の先端に取り付けるものであるから、本来的に小型であり、これにより全体の構成をより小型化できると共に、プリズム２０３から焦点位置までの距離を短くできるから、小径の観察対象であっても観察を容易に行える。【選択図】図４
2014094121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア部とクラッド部とを備えた少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバ端部に設けられた光学素子とから構成される光伝達装置において、
前記光ファイバの先端部は、前記光ファイバの軸線方向に対して、所定の角度θ（O度＜θ＜90度）で傾いた端面を有し、
前記光学素子は、前記光ファイバの端面と接する第１面と、前記光ファイバの端面から出射され前記第1面から入射した光線を反射する第２面と、前記第２面で反射した光線を出射する第３面とを有し、前記第３面から出射した照射光が観察対象へ照射されるようになっていることを特徴とする光伝達装置。
【請求項２】
前記光学素子の前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方に、曲率を持たせたことを特徴とする請求項１に記載の光伝達装置。
【請求項３】
前記光学素子の前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方は、非球面形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光伝達装置。
【請求項４】
前記光ファイバ内のコア部の屈折率と、前記光学部品との屈折率が異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光伝達装置。
【請求項５】
前記光学素子は成形によって作製されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光伝達装置。
【請求項６】
前記光学素子の前記第３面から出射した照射光が、さらに前記光ファイバのクラッド部ヘ入射した後、前記光ファイバの側面から出射するようになっており、
前記光ファイバの出射点を原点とし、前記原点から前記光学素子に入射する光線の中心の方向をＺ軸とし、前記光ファイバの軸線と前記Ｚ軸とを含む面内で前記Ｚ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｚ軸と前記Ｙ軸とに直交する方向をＸ軸とし、ＺＹ面内における前記第２面の曲率をＰｙ（１／ｍｍ）とし、ＺＸ面内における前記第２面の曲率をＰｘ（１／ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜Ｐｘであり且つ、４＜Ｐｙ＜１０、５＜Ｐｘ＜２０が成立することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光伝達装置。
【請求項７】
前記原点から、前記Ｚ軸と前記第２面の交差点までの距離をＺ０（ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜１／Ｚ０＜Ｐｘが成立することを特徴とする請求項６に記載の光伝達装置。
【請求項８】
前記光学素子のフォーカス位置が、前記光ファイバの軸線から０．１ｍｍ程度離れ、スポットサイズが０．０４ｍｍ程度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伝達装置。
【請求項９】
前記第１面が前記第３面と共通であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光伝達装置。
【請求項１０】
光コヒーレンス断層画像形成装置に用いられることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光伝達装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の光伝達装置に用いられ、前記光ファイバの端面に取り付けられる第１面を有することを特徴とする光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝達装置に関し、特に光コヒーレンス断層画像形成装置に用いられると好適な光伝達装置及び光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体組織を診断する場合において、その組織の表面状態の光学的情報を得る画像生成装置の他に、組織内部の光学的情報を得ることのできる光コヒーレンス断層画像生成装置が提案されている。光コヒーレンス断層画像生成装置とは、低コヒーレンス光を二つに分離し、一方を生体組織などの観察試料に照射し、観察試料の位相情報を付与された散乱光を他方の光と干渉させ、干渉光の強度情報から被検体の位相情報を得、観察試料の測定箇所を画像化するものである（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０１９６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された光コヒーレンス断層画像生成装置において、低コヒーレンス光を光ファイバで伝播した後、反射面で反射させて、光プローブの側面から観察試料に低コヒーレンス光を照射できる光ファイバプローブが設けられている。この光ファイバプローブにおいては、光ファイバ先端部を斜めにカットしているので、光ファイバ内を伝播してきた光が、端面で反射して戻る恐れが少なく、その分ノイズを減少させることができる。
【０００５】
ところが、特許文献１の技術では、光ファイバの先端部に取り付けた屈折率分布型のレンズ等で光を集光し、更に反射面で反射させて、光ファイバプローブの側面に光照射を行っているため、屈折率分布型のレンズの光学面、反射面などで反射した光が干渉信号として検出され、観察試料に対するノイズの原因となってしまう恐れがある。また、屈折率分布型のレンズが比較的高額であり、組み付け時に光ファイバに対してレンズや反射面の位置決めを高精度で行う必要がある為、光ファイバプローブ１本の作製コストが高くなってしまうという問題がある。加えて、光ファイバと反射面との距離を確保しなくてはならないから、光ファイバプローブの大型化を招いている。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、比較的安価であり、組立容易性に優れ、しかも小型化を図れる光伝達装置及び光学素子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】
【０００７】
請求項１に記載の光伝達装置は、コア部とクラッド部とを備えた少なくとも１つの光ファイバと、該光ファイバ端部に設けられた光学素子とから構成される光伝達装置において、
前記光ファイバの先端部は、前記光ファイバの軸線方向に対して、所定の角度θ（O度＜θ＜90度）で傾いた端面を有し、
前記光学素子は、前記光ファイバの端面と接する第１面と、前記光ファイバの端面から出射され前記第1面から入射した光線を反射する第２面と、前記第２面で反射した光線を出射する第３面とを有し、前記第３面から出射した照射光が観察対象へ照射されるようになっていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、前記光ファイバの先端部が、前記光ファイバの軸線方向に対して、所定の角度θ（O度＜θ＜90度）で傾いた端面を有するので、前記光ファイバの端面からの反射光が前記光ファイバの中心軸から逸れて戻るので、かかる反射光に起因するノイズを抑制できる。更に、前記光学素子の前記第１面が前記光ファイバの端面に接しているので、前記光ファイバと前記光学素子との位置決めは位相合わせだけで足り、組立容易性を確保できる。又、前記光学素子は光ファイバの先端に取り付けるものであるから、本来的に小型であり、更に前記第２面を反射面としたことで別個の反射部材を用いることなく、測定光を観察対象へと向けることができるから、小型化を図れると同時に、前記光学素子から焦点位置までの距離を短くできるため、小径の観察対象であっても観察を容易に行える。
【０００９】
光ファイバ端面の角度が5〜15度の範囲内で反射防止を行うのに適した角度となる。特に光コヒーレンス断層画像生成装置用途や通信用で用いられる光の波長に対しては8度が望ましく、反射によるノイズ強度は60dB程度の抑制が見込めるのであるが、クラッド部を出射光が通過するようにする為には、８度より大きくすることが望ましい。
【００１０】
請求項２に記載の光伝達装置は、請求項１に記載の発明において、前記光学素子の前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方に、曲率を持たせたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方が集光作用を持つので、別個に集光用のレンズ等を設ける必要がなくなり、構成の簡素化と小型化を図れる。特に、前記第３面に曲率を持たせることで、例えば光伝達装置の周囲に円筒状の透明なカバーを設けた場合など、光がカバーを通過する際に発生する収差を補正する機能を付与することができる。
【００１２】
請求項３に記載の光伝達装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記光学素子の前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方は、非球面形状であることを特徴とする。
【００１３】
前記第２面及び前記第３面の少なくとも一方を非球面形状とすることで、円筒状の透明カバーや光ファイバのクラッド部などを出射光が通過する際に生じる収差等を補正でき、より高い光学特性を付与することができる。
【００１４】
請求項４に記載の光伝達装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記光ファイバ内のコア部の屈折率と、前記光学部品との屈折率が異なることを特徴とする。
【００１５】
前記光ファイバ内のコア部の屈折率と、前記光学部品との屈折率とを異ならせることで、前記光ファイバから前記光学素子に入射する光を、任意の角度で折り曲げることができ、これにより前記第２面で全反射条件を満たしやすくなり、光の利用効率を高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の光伝達装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記光学素子は成形によって作製されることを特徴とする。
【００１７】
前記光学素子は、前記光ファイバの端面に取り付けられる程度に小型であるから、成形により高精度な光学素子を大量生産することが望ましい。
【００１８】
請求項６に記載の光伝達装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記光学素子の前記第３面から出射した照射光が、さらに前記光ファイバのクラッド部ヘ入射した後、前記光ファイバの側面から出射するようになっており、
前記光ファイバの出射点を原点とし、前記原点から前記光学素子に入射する光線の中心の方向をＺ軸とし、前記光ファイバの軸線と前記Ｚ軸とを含む面内で前記Ｚ軸に直交する方向をＹ軸とし、前記Ｚ軸と前記Ｙ軸とに直交する方向をＸ軸とし、ＺＹ面内における前記第２面の曲率をＰｙ（１／ｍｍ）とし、ＺＸ面内における前記第２面の曲率をＰｘ（１／ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜Ｐｘであり且つ、４＜Ｐｙ＜１０、５＜Ｐｘ＜２０が成立することを特徴とする。
【００１９】
前記光伝達装置により集光する照射光のスポットの形状とサイズは、前記光ファイバの端面から前記光学素子の前記第２面までの距離と、前記第２面の曲率で決まる。しかるに、前記光学素子の前記第３面から出射した照射光が、さらに前記光ファイバのクラッド部ヘ入射した後、前記光ファイバの側面から出射するようになっている場合、照射光はクラッド部を通過する際にクラッド部の曲率の影響を受けるため,最適な形状で集光スポットを形成する為には、前記第２面の曲率を、クラッド部の曲率が影響する方向とその垂直方向とで差を設ける必要がある。本発明によれば、前記第２面に上述のような曲率Ｐｘ，Ｐｙを持たせることで、前記光ファイバの端面から出射され前記第1面から入射した光線が、前記光学素子の前記第２面で反射した後、前記第３面から出射した照射光が、さらに前記光ファイバのクラッド部を透過することに対応して、近接した位置に適切に集光するようになる。
【００２０】
請求項７に記載の光伝達装置は、請求項６に記載の発明において、前記原点から、前記Ｚ軸と前記第２面の交差点までの距離をＺ０（ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜１／Ｚ０＜Ｐｘが成立することを特徴とする。
【００２１】
Ｐｙ＜１／Ｚ０＜Ｐｘの関係が成り立ち、且つ４＜Ｐｙ＜１０、５＜Ｐｘ＜２０が成立するような形状を、前記第２面に持たせることで、前記第３面から出射し、さらに前記光ファイバのクラッド部ヘ入射した後、前記光ファイバの側面から出射した光が、前記光ファイバ軸線から０．１ｍｍ程度離れた位置に、に０．０４ｍｍ程度のスポットを作ることができる。後述する実施の形態でのクラッド部の外径をφ0.13mmとすると、クラッド部の曲率は15.385となり、曲率Pyの影響受ける方向は、光ファイバのクラッド部の曲率の影響も受ける。尚、「Ａｍｍ程度」とは、Ａｍｍに対して±５％の範囲を意味する。
【００２２】
請求項８に記載の光伝達装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記光学素子のフォーカス位置が、前記光ファイバの軸線から０．１ｍｍ程度離れ、スポットサイズが０．０４ｍｍ程度であることを特徴とする。
【００２３】
このように前記光ファイバの軸線から近い位置に、小さいスポットを形成することで、例えば血管等の極小径の管の断層を観察するのに好適である。
【００２４】
請求項９に記載の光伝達装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、前記第１面が前記第３面と共通であることを特徴とする。これにより前記光学素子の形状を簡素化できる。
【００２５】
請求項１０に記載の光伝達装置は、請求項１〜９のいずれかに記載の発明において、光コヒーレンス断層画像形成装置に用いられることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の光学素子は、請求項１〜１０のいずれかに記載の光伝達装置に用いられ、前記光ファイバの端面に取り付けられる第１面を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、比較的安価であり、組立容易性に優れ、しかも小型化を図れる光伝達装置及び光学素子を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光コヒーレンス断層画像生成装置の構成を示す図である。
【図２】光ロータリージョイントと光プローブとの結合部を示す図である。
【図３】光プローブの主要部を示す図である、
【図４】（ａ）は光プローブの主要部の拡大断面図であり、（ｂ）は光プローブの主要部の正面図である。
【図５】プリズムの変形例を示す図４と同様な断面図である。
【図６】プリズムの変形例を示す図４と同様な断面図である。
【図７】プリズムの変形例を示す図４と同様な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。まず、光コヒーレンス断層画像生成装置１０２の形態について説明する。図１に示す光コヒーレンス断層画像生成装着１０２は、例えば人体の血管など試料（生体組織ともいう）１０３の断層画像を、いわゆるＴｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ方式により取得するものであって、低コヒーレンス光源２と、光源から発振された低コヒーレンス光を分割する光分割手段４と、光分割手段４を通過した低コヒーレンス光を、試料１０３の測定箇所に測定光１０５として照射し且つ試料１０３から反射した光を光合波手段４に伝播する光プローブ１０１と、光プローブ１０１軸を中心に光プローブ１０１を回転させる光ロータリージョイント１と、光分割手段４を通過した低コヒーレンス光を参照光として照射するレンズユニット６と、参照光を反射させて光合波手段４に光を伝播するミラー７と、参照光が伝搬する光路長を調整する光路長調整部８と、合波手段により音波されて反射光と参照光との干渉光を検出する干渉光検出部３とを備えている。
【００３０】
光分割手段４は、例えば２×２の光ファイバカプラから構成されており、光源から光ファイバを介して伝播してきた低コヒーレンス光を測定光１０５と参照光とに分割する。なお、本例におけるこの光分割手段４は、光合波手段４としても機能するものである。
【００３１】
上記光路長調整部８は、参照光として照射された光を平行光化するレンズユニット６と、参照光を反射させるミラー７と、レンズユニット６とミラー７との光学距離を変位させるように図中矢印方向に移動可能とされた基台と、この基台を移動させる操作部から構成されており、試料１０３内の測定位置を測定光１０５の光軸方向に変化させるために、参照光の光路長を変位させる機能を有している。光学距離を変位させる時に移動させる部位は、ミラー７若しくはレンズユニット６のどちらであっても良い。
【００３２】
そして、光路長調整部８により光路長の変位がなされた参照光が光合波手段４に伝播されるようになっている。光合波手段４に伝播した参照光は干渉光の光強度を検出する干渉光検出部３に入射する。
【００３３】
干渉光検出部３は、光合波手段４により合波された試料１０３からの反射光と参照光との干渉光を検出するものであり、干渉光ではない干渉光検出部３に入射した光によるノイズを低減する機能を備えている。
【００３４】
試料１０３の測定位置の情報は、光路長調整部８を制御する制御部９から画像処理部５へ出力される。そして、干渉光検出部３により検出された光信号と、制御部９における測定位置の情報と、制御同期部１０からの情報とに基づいて、画像処理部５により光断層画像が生成される。生成された光断層画像１０４は、表示装置１１において表示される。
【００３５】
次に、上記構成を有する光コヒーレンス断層画像生成装置１０２の作用について説明する。断層画像を取得する際には、まず参照光の光路長を変位させることにより、測定可能領域内に試料１０３の測定対象位置が来るよう大まかな光路長の調整が行われる。その後、光源から低コヒーレンス光が発振され、この光は光分割手段４により測定光１０５と参照光とに分割される。測定光１０５は光プローブ１０１から試料１０３に向けて伝播され、測定対象位置に低コヒーレンス光が照射される。
【００３６】
光分割手段４から参照光がミラー７で反射するまでの光学距離と、光分割手段４から試料１０３に照射されて反射した測定光１０５の光学距離とが一致する位置での試料１０３の情報が干渉信号として検出される。このとき、光路調整部を高速で変位させることにより光干渉の位置を高速変位させ、光プローブ１０１から試料１０３に照射した測定光１０５が測定対象位置を１次元に走査する。そして、測定対象位置からの反射光がミラー７で反射した参照光と光合波手段４で合波され、反射光と参照光との干渉光が干渉光検出部３によって検出される。
【００３７】
光ロータリージョイント１によって光プローブ１０１を回転させると、測定光１０５が測定対象位置上で光プローブ１０１の回転方向に走査される。この走査方向に沿った各部分において試料１０３の測定方向の情報が得られるので、この走査方向を含む断層面についての断層画像を取得することができる。この時、光プローブ１０１が３６０°回転した時に測定する試料１０３の１回分の走査が完了したことになる。光プローブ１０１は連続して回転する為、画像同期部により光プローブ１０１の回転角を検出して、画像処理部５へ情報を出力することで正確に試料１０３全周分の断層画像を生成させる。このようにして取得された断層画像１０４は、表示装置１１に表示される。
【００３８】
なお、光コヒーレンス断層画像生成装置１０２の仕組みについてＴｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ方式を用いて説明したが、Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ方式以外にも、単一ディテクタの代わりに分光系を用いるＳｐｅｃｔｒａ  Ｄｍａｉｎ方式、波長掃引レーザを用いるｓｗｅｐｔ  ｓｏｕｒｃｅ方式のいずれを用いても良い。
【００３９】
本実施形態における、光プローブ１０１を回転させ且つ光ロータリージョイント１と光プローブ１０１とを接続する構造について図２に詳細を示す。
【００４０】
光プローブ１０１と光ロータリージョイント１とはコネクタ部を介して結合されることにより、低コヒーレンス光源２の光は、光ロータリージョイント１内の光結合部を介して光プローブ１０１に伝播される。
【００４１】
コネクタ部は、光ロータリージョイントに備えられたアダプタ３２及び光プローブ１０１に装着されたコネクタとからなる。アダプタ３２は回転子３７に固定されており、回転子３７が回転するに応じてアダプタ３２も回転する構造となっている。ここでいうコネクタとは、光通信分野で一般的に用いられるＦＣコネクタやＳＣコネクタ等を指す。
【００４２】
従って回転子３７が回転すると、アダプタ３２を介して光プローブ１０１も回転することで、試料１０３の走査が行われる。回転子３７は、回転駆動装置によって回転駆動される。具体的には、モータ３３がローラ３４を回転させることで、ローラ３４に外周が接触した回転子３７を回転させるようになっている。
【００４３】
光プローブ１０１のコネクタをアダプタ３２から取り外せば、回転光ファイバ２３と光プローブ１０１とは着脱可能である。また、光プローブ１０１には光ロータリージョイント１の外装部と着脱できるように留め輪２０７が設けられており、光プローブ１０１のコネクタと留め輪２０７を外すことで、光プローブ１０１を光ロータリージョイント１から取り外すことができる。光ロータリージョイント１の外装部にはヒンジ３６を介して開閉可能に構成された蓋部３５が設けられている。光プローブ１０１は光ロータリージョイント１の外装部に留め輪２０７で係止されるようになっており、使用者は蓋部３５を開き、コネクタ部から光プローブ１０１を取り外すことができる。従って、光プローブ１０１の故障等が生じたような場合には、光プローブ１０１のみを交換することができる。
【００４４】
光プローブ１０１における、コネクタ部から先端までの構成図を図３及び図４に示す。光ロータリージョイントから光プローブ１０１に伝播した光は、光ファイバ２００のコア部２０１に伝達され、光ファイバ２００の光ロータリージョイントと接続していない側のコア部２０１端面から照射される。光ファイバ２００のコア部２０１端面は例えば角度θ＝４５度（０度＜θ＜９０度の範囲で任意，但し、反射光ノイズを低減できる端面の最良角度は８度前後とされていることに鑑みて、θは４５度に限定されず、より小さい角度であっても良い）で斜めに研磨加工されており、光ファイバ２００端面で発生する反射光が光コヒーレンス断層画像生成装置１０２に戻らない為、光ファイバ２００端面で発生するノイズを抑えることができる。
【００４５】
光ファイバ２００と曲面プリズム（少なくとも１つの光学面が曲面であるプリズムをいうが、以下、単にプリズムという）２０３とで、光伝達装置を構成する。光学素子である樹脂又はガラス製のプリズム２０３は、光ファイバ２００のコア部２０１端面と接する第１面２０３ａと、光ファイバ２００のコア部２０１端面から出射した光線を反射する第２面２０３ｂと、第２面２０３ｂで反射した光線を出射する第３面２０３ｃとを有している。第２面２０３ｂは曲率を持ち、非球面であると好ましい。第１面２０３ａは、ここでは光ファイバ２００のコア部２０１端面に接する平面であり、更に第３面２０３ｃと共通である。プリズム２０３は、不図示の金型により成形された後、接着剤で光ファイバ２００の端面２０１ａに接着される。プリズム２０３の第１面２０３ａが光ファイバ２００の端面に接しているので、光ファイバ２００とプリズム２０３との位置決めは位相合わせだけで足り、組立容易性を確保できる。
【００４６】
第２面２０３ｂは、全反射を用いて反射機能を持たせても良いし、反射膜を蒸着しても良い。尚、光ファイバ２００のコア部２０１とプリズム２０３の屈折率を異ならせることで、コア部２０１を伝播してきた光の照射方向が、コア部２０１端面で変化する。このように光照射方向を変化させることで、プリズム２０３の第２面２０３ｂに対して適した入射角度を持たせることができる。本実施の形態では、プリズム２０３の屈折率が光ファイバ２００のコア部２０１の屈折率より大きくなっている。
【００４７】
光ファイバ２００のコア部２０１端面から照射された光は、光ファイバ２００前方のプリズム２０３内に照射され、プリズム２０３の曲面を持った第２面２０３ｂで反射された後に、第３面２０３ｃを通過して、再び光ファイバ２００のクラッド部２０２に入射した後、クラッド部２０２の側面から照射される。この時、プリズム２０３の屈折率を光ファイバ２００のコア部２０１と同程度にすれば、コア部２０１端面とプリズム２０３との境界面で発生する反射ノイズを低減することができる。
【００４８】
その後、クラッド部２０２の側面から照射された光は、光プローブ１０１の外部で集光される。その際、クラッド部２０３の側面は曲面を持つ為に、クラッド部２０２の側面境界で発生する反射光の光コヒーレンス断層画像生成装置１０２に戻る割合が小さくなるので、断層画像で見られるノイズを抑えることができる。
【００４９】
試料１０３を走査する測定光１０５は、シース２０６を透過してその側面から外部に出射される。次いで、生体組織内部で測定光１０５は散乱反射され、散乱により光プローブ１０１へ戻ってきた測定光１０５がシース２０６を介して光ファイバ２００側面に入射される。その後、プリズム２０３、光ファイバ２００、光ロータリージョイント１、本体光学系へと測定光１０５が伝播される。
【００５０】
ここで、光プローブ１０１外部で集光する測定光１０５のスポットの形状とサイズは、光ファイバ２００のコア部２０１端面からプリズム２０３の第２面２０３ｂまでの距離と、第２面２０３ｂの曲率で決まる。測定光１０５は、クラッド部２０２の側面を通過する際に側面部の曲率の影響を受けるため、最適な形状で集光スポットを形成する為にはプリズム２０３のミラー面の曲率を、クラッド部２０２の曲率が影響する方向と垂直方向とで差を設ける必要がある。そこで、本実施の形態では、第２面２０３ｂに以下のような形状を持たせた。
【００５１】
具体的には、図４を参照して、光ファイバ２００のコア部２０１端面（出射点）を原点Ｏとし、原点Ｏからプリズム２０３に入射する光線の中心の方向をＺ軸とし、光ファイバ２００のコア部２０１の軸線とＺ軸とを含む面内でＺ軸に直交する方向をＹ軸とし、Ｚ軸とＹ軸とに直交する方向をＸ軸とし、ＺＹ面内における第２面２０３ｂの曲率をＰｙ（１／ｍｍ）とし、ＺＸ面内における第２面２０３ｂの曲率をＰｘ（１／ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜Ｐｘであり且つ、４＜Ｐｙ＜１０、５＜Ｐｘ＜２０が成立するようにした。又、原点Ｏから、Ｚ軸と第２面２０３ｂの交差点Ｐまでの距離をＺ０（ｍｍ）としたときに、Ｐｙ＜１／Ｚ０＜Ｐｘが成立するようにした。ここでは一例として、Px= 17.857、Py= 9.524、1/Z0= 15.385  とする。
【００５２】
このような形状を第２面２０３ｂに持たせることで、光プローブ１０１から出射した測定光１０５により、光プローブ側面から０．１ｍｍ離れた位置に０．０４ｍｍ程度のスポットを作ることができる。この際、スポットサイズとコンフォーカル長との関係から、光プローブ１０１は光プローブ１０１の側面から１ｍｍ先まで分解能が約０．０２ｍｍ程度を維持したプローブとして機能する為、例えば血管等の極小径の管の断層を観察するのに適している。
【００５３】
プリズム２０３の第２面２０３ｂが球面形状且つ反射面であれば、第２面２０３ｂで光の進行方向を試料１０３にむけ、且つ試料１０３に対して光を集光させることが同時に行えるため、コンパクトな光学系とすることができる。特に、図４に示す構成であれば、プリズム２０３の外形が光ファイバ２００のクラッド部２０２の外径とほぼ等しくなるので、細い血管にも挿入して観察を行える。
【００５４】
尚、プリズム２０３の第２面２０３ｂの反射面は、光学素子の屈折率と光の曲げ方向に応じて、全反射を行わせてもよいし、反射面に金属膜を蒸着させたミラー面による反射でもよい。特に、第２面２０３ｂを非球面形状にし、光ファイバ２００とプリズム２０３以外で発生する光学的な影響（測定光１０５がクラッド部２０２やシース２０６を通過する際の発生する収差など）を補正することができる。
【００５５】
上記の光プローブ１０１を製作するにあたって、光ファイバ２００のコア部２０１とクラッド部２０２を斜めに研磨する工程、光ファイバ２００先端にプリズム２０３を乗せる工程、金型等でプリズム２０３曲面を形成する工程、紫外線照射若しくは熱硬化で樹脂をプリズムとして硬化させる工程、樹脂曲面にミラー面を形成する工程を用いることで、同時に多数の光プローブを作製することができる。また、屈折率分布型のプリズムを用いた光プローブよりも作製コストを抑えることができる為、低コストの光プローブを大量に提供することができる。
【００５６】
光プローブ１０１の光学系と試料１０３が接触して光プローブ１０１及び試料１０３の損傷を防ぐ為、光プローブ１０１の外周にはシース２０６が設けられている。シース２０６は、光プローブ１０１内の光ファイバ２００、プリズム２０３を内部に保持した可僥性を有するチューブであり、テフロン（登録商標）などの高い光透過率を有する材料で形成されている。特に、低コヒーレンス光を高い効率で透過させることができる材質であれば良い。シース２０６を測定光１０５が通過する際に発生する収差を補正するために、第２面２０３ｂを非球面形状としても良い。
【００５７】
ここまで述べた構成での光プローブ１０１は、体内管腔に挿入されて使用されるものであり、光プローブ１０１の外径が0.5 mmから3 mm程度あるため、プリズム２０３の大きさは、径方向が0.3 mmから3 mm 程度であると好ましい。
【００５８】
シース２０６と光プローブ１０１内の光学系との間にはトルクワイヤ２０５が備えられている。トルクワイヤ２０５は、光ファイバ２００周辺に巻かれた鉄線であり、回転子３７からコネクタ部に伝えられた回転力を光プローブ１０１の先端部まで伝える事で回転の影響による光学系の破損を防ぐ。
【００５９】
シース２０６は留め輪２０７に接着されており、留め輪２０７は光ロータリージョイント１の外装部に固定されている。光プローブ１０１の光学系とシース２０６は接着されていない。また、光プローブ１０１の前方には試料１０３と光プローブ１０１とを傷つけない為の栓２０９が設けられている。
【００６０】
光プローブ１０１は、光ファイバ２００の軸を中心に回転しながら生体内部に測定光１０５を照射させており、測定光１０５は光プローブ１０１のラジアル方向に沿って位置する生体組織に向けて出射されて走査される。この際、シース２０６は留め輪２０７を介して光ロータリージョイント１に固定されているので回転しない為、生体試料を非侵襲で回転走査することができる。
【００６１】
図５は、プリズムの変形例を示す図４と同様な断面図である。本変形例では、上述した実施の形態と異なり、プリズム２０３の屈折率が光ファイバ２００のコア部２０１の屈折率より小さくなっている。よって、光ファイバ２００の端面の傾きを上述の実施の形態と逆にして、第２面２０３ｂに入射するようにしている。光ファイバ２００の端面の傾きの方向と、傾きの角度は、プリズム２０３の屈折率と、光ファイバ２００のコア部２０１の屈折率とを選択することで任意に調整できる。又、プリズム２０３の第２面２０３ｂは非球面であり、第３面２０３ｃはトロイダル面となっている。光ファイバ２００のコア部２０１の端面から出射して、第１面２０３ａから入射した測定光１０５は、第２面２０３ｂで反射し、第３面２０３ｃから出射して、クラッド部２０２を通過することがない。
【００６２】
上述したように、光ファイバ２００とプリズム２０３以外で発生する影響を抑える為に、第２面２０３ｂを球面形状にするのとは別に、第３面２０３ｃにも曲率を与えることができる。本例の場合は、光ファイバ２００と光プリズム２０３の外側に位置する透明シース２０６で発生する非点収差の影響を、第３面２０３ｃのトロイダル形状で補正することができる。
【００６３】
図６は、プリズムの別な変形例を示す図４と同様な断面図である。本変形例では、プリズム２０３の第２面２０３ｂは平面であり、第３面２０３ｃは非球面となっている。
【００６４】
図７は、プリズムの別な変形例を示す図４と同様な断面図である。本変形例では、プリズム２０３の第２面２０３ｂは球面又は非球面であり、第３面２０３ｃは平面となっているが、測定光１０５は第３面２０３ｃの法線に対して傾いた角度で出射するようになっている。これにより第３面２０３ｃで反射した光が光軸から逸れるから、光ファイバ２００のコア部２０１内へ直接戻る反射光の影響を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。例えば、本発明に用いる光ファイバはシングルモードであることが好ましいが、反射ノイズを低減する本発明の効果が適用可能なファイバとしてはマルチモードファイバも含まれる。
【符号の説明】
【００６６】
１  光ロータリージョイント
２  低コヒーレンス光源
３  干渉光検出部
４  光分割手段（光合波手段を兼ねる）
５  画像処理部
６  レンズユニット
７  ミラー
８  光路長調整部
９  制御部
１０  制御同期部
１１  表示装置
３１  コネクタ
３２  アダプタ
３３  モータ
３４  ローラ
３５  蓋
３６  ヒンジ
３７  回転子
１０１  光プローブ
１０２  断層画像生成装置
１０３  試料
１０４  断層画像
１０５  測定光  
２００  光ファイバ
２０１  コア部
２０２  クラッド部
２０３  プリズム
２０３ａ  第１面
２０３ｂ  第２面
２０３ｃ  第３面
２０４  断層画像
２０５  トルクワイヤ
２０６  シース
２０７  留め輪
２０８  コネクタ
２０９  栓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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