(57)【要約】【課題】良好な断層画像を得ることができるＯＣＴ装置を提供する。【解決手段】ＯＣＴ装置１は、光源１１、光アイソレータ１２、光カプラ１３、可変光減衰器２２、偏波コントローラ２３、ファイバストレッチャ２４、光路長調整部２５、ファラデー回転子ミラー２６、偏波コントローラ３１、光スイッチ３３０〜３３６、光ファイバアレイ３４、配列治具３５、レンズ３６，３７、ピエゾステージ３８、光検出器４１、フィルタ４２、対数増幅器４３、ＡＤコンバータ４４および制御部４５を備える。ピエゾステージ３８は、４８本の光ファイバそれぞれの並列配置された第２端をレンズ３６，３７に対して移動させる移動手段として用いられる。その移動方向は、４８本の光ファイバの第２端における光ファイバの光軸に垂直な方向である。【選択図】図１
2011047817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出力する光源と、
第１〜第４のポートを有し、前記光源から出力されて前記第１ポートに入力された光を２分岐して第１分岐光および第２分岐光とし、前記第１分岐光を前記第３ポートから出力し、前記第２分岐光を前記第４ポートから出力し、前記第３ポートおよび前記第４ポートそれぞれに入力された光を前記第２ポートから出力する干渉光学系と、
前記干渉光学系の前記第３ポートから出力されて到達した光を反射させ、その反射光を前記干渉光学系の前記第３ポートに入力させるミラーと、
ポートＰ０〜ＰＮを有し、前記干渉光学系の前記第４ポートから出力されて前記ポートＰ０に入力された光を前記ポートＰ１〜ＰＮのうちの選択されたポートから出力し、前記選択されたポートに入力された光を前記ポートＰ０から出力する光スイッチと、
各々第１端および第２端を有し、各々の前記第１端が前記光スイッチの前記ポートＰ１〜ＰＮのうちの何れかに光学的に接続され、各々の前記第２端が並列配置されたＮ本の光ファイバと、
Ｎ本の光ファイバのうち何れかの光ファイバの第２端から出力された光を対象物に照射するとともに、その照射に伴い対象物で反射または散乱された光を光ファイバの第２端に入力させる照射光学系と、
前記ミラーにより反射され前記干渉光学系の前記第３ポートに入力されて前記干渉光学系の前記第２ポートから出力された光を入力するとともに、前記光スイッチの前記ポートＰ０から出力され前記干渉光学系の前記第４ポートに入力されて前記干渉光学系の前記第２ポートから出力された光を入力して、これら入力された２つの光が重畳した光の強度を検出する光検出器と、
前記Ｎ本の光ファイバの第２端における光ファイバの光軸に垂直な方向に、前記Ｎ本の光ファイバそれぞれの並列配置された前記第２端を前記照射光学系に対して移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とするＯＣＴ装置（ただし、Ｎは２以上の整数）。
【請求項２】
前記移動手段がピエゾステージであることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
【請求項３】
前記光源が広帯域光を出力するものであって、
前記干渉光学系の前記第３ポートと前記ミラーとの間の光路長を変化させる光路長操作部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
【請求項４】
前記光源が狭帯域光を出力するものであって出力光の中心波長の走査が可能であることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
【請求項５】
前記Ｎ本の光ファイバがファイバアレイで配列されていることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
【請求項６】
前記Ｎ本の光ファイバが束ねられてバンドル化されていることを特徴とする請求項１に記載のＯＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＣＴ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＯＣＴ（optical coherence tomography）装置は、低コヒーレンス光を用いた干渉計であり、光の進行方向についてコヒーレンス長程度の位置分解能で特定される位置で反射または散乱された光の強度分布を断層画像として検出することができ、例えば眼球や歯などの診断に用いられる。
【０００３】
特許文献１に開示されたＯＣＴ装置は、光源から出力される光を２分岐して第１分岐光および第２分岐光とし、第１分岐光をミラーで反射させ、第２分岐光を対象物で反射または散乱させて、これら反射または散乱された２つの光を重畳した光の強度を光検出器により検出する。
【０００４】
特に、この文献に開示されたＯＣＴ装置は、複数本の光ファイバを用いており、これらのうちから選択される光ファイバにより、対象物へ照射するべき光を導光するとともに、対象物からの反射光または散乱光をも導光する。このＯＣＴ装置は、複数本の光ファイバを順次に切り替えて使用することにより、対象物の断層画像を高速に得ようとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１６０２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されたＯＣＴ装置により得られる断層画像における横方向（光ファイバ出射端における光ファイバ軸に垂直な方向）の分解能は、光ファイバの配列ピッチにより制限されるので、通常の場合にはファイバ直径１２５μｍに制限される。断層画像における横方向の分解能を改善するには、複数本の光ファイバそれぞれの直径を小さくする必要があるが、光ファイバの直径を小さくするにも限界がある。その結果、このＯＣＴ装置は、良好な断層画像を得ることができない。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、良好な断層画像を得ることができるＯＣＴ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】
【０００８】
本発明に係るＯＣＴ装置は、(1) 光を出力する光源と、(2) 第１〜第４のポートを有し、光源から出力されて第１ポートに入力された光を２分岐して第１分岐光および第２分岐光とし、第１分岐光を第３ポートから出力し、第２分岐光を第４ポートから出力し、第３ポートおよび第４ポートそれぞれに入力された光を第２ポートから出力する干渉光学系と、(3)干渉光学系の第３ポートから出力されて到達した光を反射させ、その反射光を干渉光学系の第３ポートに入力させるミラーと、(4) ポートＰ０〜ＰＮを有し、干渉光学系の第４ポートから出力されてポートＰ０に入力された光をポートＰ１〜ＰＮのうちの選択されたポートから出力し、選択されたポートに入力された光をポートＰ０から出力する光スイッチと、(5)各々第１端および第２端を有し、各々の第１端が光スイッチのポートＰ１〜ＰＮのうちの何れかに光学的に接続され、各々の第２端が並列配置されたＮ本の光ファイバと、(6)Ｎ本の光ファイバのうち何れかの光ファイバの第２端から出力された光を対象物に照射するとともに、その照射に伴い対象物で反射または散乱された光を光ファイバの第２端に入力させる照射光学系と、(7)ミラーにより反射され干渉光学系の第３ポートに入力されて干渉光学系の第２ポートから出力された光を入力するとともに、光スイッチのポートＰ０から出力され干渉光学系の第４ポートに入力されて干渉光学系の第２ポートから出力された光を入力して、これら入力された２つの光を重畳した光の強度を検出する光検出器と、(8)Ｎ本の光ファイバの第２端における光ファイバの光軸に垂直な方向に、Ｎ本の光ファイバそれぞれの並列配置された第２端を照射光学系に対して移動させる移動手段と、を備えることを特徴とする。ただし、Ｎは２以上の整数である。移動手段はピエゾステージであるのが好適である。
【０００９】
本発明に係るＯＣＴ装置は、光源が広帯域光を出力するものであって、干渉光学系の第３ポートとミラーとの間の光路長を変化させる光路長操作部を更に備えるのが好適である。或いは、本発明に係るＯＣＴ装置は、光源が狭帯域光を出力するものであって出力光の中心波長の走査が可能であるのもが好適である。本発明に係るＯＣＴ装置は、Ｎ本の光ファイバがファイバアレイで配列されているのが好適であり、また、Ｎ本の光ファイバが束ねられてバンドル化されているのも好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＯＣＴ装置は、良好な断層画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るＯＣＴ装置１の構成を示す図である。
【図２】第２実施形態に係るＯＣＴ装置２の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
（第１実施形態）
【００１４】
図１は、第１実施形態に係るＯＣＴ装置１の構成を示す図である。この図に示されるＯＣＴ装置１は、光源１１、光アイソレータ１２、光カプラ１３、可変光減衰器２２、偏波コントローラ２３、ファイバストレッチャ２４、光路長調整部２５、ファラデー回転子ミラー２６、偏波コントローラ３１、光スイッチ３３０〜３３６、光ファイバアレイ３４、配列治具３５、レンズ３６，３７、ピエゾステージ３８、光検出器４１、フィルタ４２、対数増幅器４３、ＡＤコンバータ４４および制御部４５を備える。
【００１５】
光源１１は、広帯域の低コヒーレンス光を出力するものであり、例えばスーパールミネセントダイオード（ＳＬＤ: superluminescent diode）であるのが好適である。光アイソレータ１２は、光源１１から出力された光を光カプラ１３へ通過させるが、逆方向には光を通過させない。
【００１６】
光カプラ１３は、第１〜第４のポートを有する。光カプラ１３の第１ポートは光アイソレータ１２に光学的に接続されている。光カプラ１３の第２ポートは光検出器４１に光学的に接続されている。光カプラ１３の第３ポートは可変光減衰器２２に光学的に接続されている。光カプラ１３の第４ポートは偏波コントローラ３１に光学的に接続されている。
【００１７】
光カプラ１３は、光源１１から出力され光アイソレータ１２を経て第１ポートに入力された光を２分岐して第１分岐光および第２分岐光とし、第１分岐光を第３ポートから可変光減衰器２２へ出力し、第２分岐光を第４ポートから偏波コントローラ３１へ出力する。また、光カプラ１３は、可変光減衰器２２から第３ポートに入力された光、および、偏波コントローラ３１から第４ポートに入力された光を、第２ポートから光検出器４１へ出力する。すなわち、この光カプラ１３はマイケルソン型の干渉光学系として作用する。
【００１８】
光カプラ１３の第３ポートからファラデー回転子ミラー２６までの間の参照光学系に、可変光減衰器２２、偏波コントローラ２３、ファイバストレッチャ２４および光路長調整部２５が順に設けられている。
【００１９】
可変光減衰器２２は、光カプラ１３から到達した光を入力し、その光に対して減衰を与える。可変光減衰器２２における減衰量は可変である。偏波コントローラ２３は、通過する光の偏波を調整する。
【００２０】
ファイバストレッチャ２４は、ピエゾ素子に光ファイバを巻き付けたものであって、ピエゾ素子の作用により光ファイバの光路長を変化させる。ファイバストレッチャ２４により参照光学系の光路長は４ｍｍ程度の範囲で変化し得る。光路長調整部２５も参照光学系の光路長を変化させるものである。光路長調整部２５は光路長の粗調に用いられる。ファイバストレッチャ２４は、対象物内の反射位置または散乱位置を特定するために参照光学系の光路長を変化させる光路長操作部として用いられる。
【００２１】
ファラデー回転子ミラー２６は、光カプラ１３の第３ポートから出力されて可変光減衰器２２，偏波コントローラ２３，ファイバストレッチャ２４および光路長調整部２５を経て到達した光を入力し、この入力した光を光路長調整部２５へ反射させるとともに、その光の偏波面を９０度だけ回転させる。
【００２２】
光カプラ１３の第４ポートから対象物までの間の測定光学系に、偏波コントローラ３１、光スイッチ３３０〜３３６、光ファイバアレイ３４、配列治具３５、レンズ３６およびレンズ３７が順に設けられている。
【００２３】
偏波コントローラ３１は、通過する光の偏波を調整する。光スイッチ３３０〜３３６それぞれは、１×８の光スイッチである。光スイッチ３３０の８ポートは６個の光スイッチ３３１〜３３６それぞれの１ポートと光学系に接続されている。したがって、７個の光スイッチ３３０〜３３６の全体は、ポートＰ０〜Ｐ４８を有する１×４８の光スイッチとなっていて、ポートＰ０に入力された光をポートＰ１〜Ｐ４８のうちの選択されたポートから出力し、その選択されたポートに入力された光をポートＰ０から出力する。
【００２４】
光ファイバアレイ３４は４８本の光ファイバを含む。４８本の光ファイバそれぞれの第１端は、７個の光スイッチ３３０〜３３６の全体からなる１×４８の光スイッチのポートＰ１〜Ｐ４８のうちの何れかに光学的に接続されている。４８本の光ファイバそれぞれの第２端は、並列配置されて配列治具３５により固定されている。なお、４８本の光ファイバは束ねられてバンドル化されていてもよい。
【００２５】
レンズ３６およびレンズ３７は、光ファイバアレイ３４に含まれる４８本の光ファイバのうち何れかの光ファイバの第２端から出力された光を対象物に照射するとともに、その照射に伴い対象物で反射または散乱された光を該光ファイバの第２端に入力させる照射光学系として用いられる。
【００２６】
ピエゾステージ３８は、４８本の光ファイバそれぞれの並列配置された第２端をレンズ３６，３７に対して移動させる移動手段として用いられる。その移動方向は、４８本の光ファイバの第２端における光ファイバの光軸に垂直な方向である。各光ファイバが第２端においてｘｙ平面に平行に並列配置されていて、各光ファイバの第２端においてファイバ軸がｘ方向に平行であるとすると、ピエゾステージ３８は、４８本の光ファイバそれぞれの並列配置された第２端をｙ方向に平行に移動させる。
【００２７】
光検出器４１は、光カプラ１３の第２ポートから出力されて到達した光を受光して、その受光強度に応じた電気信号を出力する。フィルタ４２は、光検出器４１から出力された電気信号のうち所定の周波数帯域の成分を選択的に対数増幅器４３へ出力する。
【００２８】
対数増幅器４３は、フィルタ４２から出力された電気信号を対数増幅し、その増幅した電気信号をＡＤコンバータ４４へ出力する。ＡＤコンバータ４４は、対数増幅器４３から出力された電気信号値（アナログ値）をデジタル値に変換し、このデジタル値を制御部４５へ出力する。
【００２９】
制御部４５は、ＡＤコンバータ４４から出力されたデジタル値を入力する。また、制御部４５は、７個の光スイッチ３３０〜３３６それぞれにおける光路切替を制御することで、光ファイバアレイ３４に含まれる４８本の光ファイバのうちから何れかの光ファイバを選択して、その選択した光ファイバに測定光を導波させる。制御部４５は、光路長調整部２５を制御することで参照光学系の光路長を調整し、ファイバストレッチャ２４を制御することで参照光学系の光路長を変化させる。また、制御部４５は、ピエゾステージ３８の移動動作を制御する。
【００３０】
以上のように構成されるＯＣＴ装置１は、制御部４５により制御されて、以下のように動作する。光源１１から出力された広帯域の低コヒーレンス光は、光アイソレータ１２を通過して光カプラ１３の第１ポートに入力され、この光カプラ１３により２分岐されて第１分岐光および第２分岐光とされる。第１分岐光は光カプラ１３の第３ポートから可変光減衰器２２へ出力される。第２分岐光は光カプラ１３の第４ポートから偏波コントローラ３１へ出力される。
【００３１】
光カプラ１３の第３ポートから可変光減衰器２２へ出力された光は、可変光減衰器２２、偏波コントローラ２３、ファイバストレッチャ２４および光路長調整部２５を順に経てファラデー回転子ミラー２６に到達して、このファラデー回転子ミラー２６により反射される。ファラデー回転子ミラー２６により反射された光は、逆の経路を経て光カプラ１３に戻り、光カプラ１３から光検出器４１に到達する。この間に、光は、可変光減衰器２２により減衰を受け、偏波コントローラ２３およびファラデー回転子ミラー２６により偏波が調整され、また、ファイバストレッチャ２４および光路長調整部２５により光路長が調整される。
【００３２】
光カプラ１３の第４ポートから偏波コントローラ３１へ出力された光は、偏波コントローラ３１を経て、光スイッチ３３０〜３３６により選択される光ファイバアレイ３４のうちの何れかの光ファイバにより導波され、レンズ３６およびレンズ３７を経て、対象物に集光照射される。その照射に伴って対象物で反射または散乱された光は、逆の経路を経て光カプラ１３に戻り、光カプラ１３から光検出器４１に到達する。この間に光は偏波コントローラ３１により偏波が調整される。
【００３３】
光検出器４１には、光カプラ１３の第２ポートから出力された光が到達する。光カプラ１３の第２ポートから出力されて光検出器４１に到達する光は、ファラデー回転子ミラー２６により反射された光と対象物で反射または散乱された光とが重畳した光である。
【００３４】
光検出器４１により受光された重畳された光の強度が増幅されて電気信号が出力される。光検出器４１から出力された電気信号のうち所定の周波数帯域の成分が、フィルタ４２により選択的に出力され、対数増幅器４３により対数増幅される。対数増幅器４３から出力された電気信号値（アナログ値）はＡＤコンバータ４４によりデジタル値に変換され、このデジタル値が制御部４５に入力される。
【００３５】
制御部４５により、７個の光スイッチ３３０〜３３６それぞれにおける光路切替が制御されて、光ファイバアレイ３４に含まれる４８本の光ファイバのうちから何れかの光ファイバが選択されて、その選択された光ファイバに測定光が導波される。また、制御部４５により、ファイバストレッチャ２４が制御されて、参照光学系の光路長が変えられる。このような光ファイバの選択および参照光学系の光路長を変化させることで、対象物の断層画像が得られる。
【００３６】
また、制御部４５によりピエゾステージ３８の移動動作が制御される。この制御により、ピエゾステージ３８は、７個の光スイッチ３３０〜３３６それぞれにおける光路切替により４８本の光ファイバが配列順に選択されるとした場合、或る光ファイバから隣の光ファイバに切り替えられる際に、その切替方向とは逆の方向に光ファイバ直径より小さい距離だけ光ファイバの第２端（光出射端）を移動させる。これにより、本実施形態に係るＯＣＴ装置１は、横方向の分解能が改善された良好な断層画像を得ることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
【００３８】
図２は、第２実施形態に係るＯＣＴ装置２の構成を示す図である。この図に示されるＯＣＴ装置２は、光源１１、光アイソレータ１２、光カプラ１３、可変光減衰器２２、偏波コントローラ２３、光路長調整部２５、ファラデー回転子ミラー２６、偏波コントローラ３１、光スイッチ３３０〜３３６、光ファイバアレイ３４、配列治具３５、レンズ３６，３７、ピエゾステージ３８、光検出器４１、フィルタ４２、対数増幅器４３、ＡＤコンバータ４４および制御部４５を備える。
【００３９】
図１に示された第１実施形態に係るＯＣＴ装置１の構成と比較すると、この図２に示される第２実施形態に係るＯＣＴ装置２は、光源１１が狭帯域光を出力するものであって出力光の中心波長の走査が可能である点で相違し、ファイバストレッチャ２４を備えていない点で相違し、また、制御部４５がＡＤコンバータ４４から出力されたデジタル値を周波数成分毎の強度に分解することにより強度対深さの分布を求める点で相違する。第２実施形態に係るＯＣＴ装置２は、参照光学系の光路長を変化させるのではなく、光源１１が出力する狭帯域光の中心波長を走査することで、対象物の断層画像を得ることができる。
【００４０】
本実施形態でも、制御部４５によりピエゾステージ３８が制御される。この制御により、ピエゾステージ３８は、７個の光スイッチ３３０〜３３６それぞれにおける光路切替により４８本の光ファイバが配列順に選択されるとした場合、或る光ファイバから隣の光ファイバに切り替えられる際に、その切替方向とは逆の方向に光ファイバ直径より小さい距離だけ光ファイバの第２端（光出射端）を移動させる。これにより、本実施形態に係るＯＣＴ装置１は、横方向の分解能が改善された良好な断層画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，２…ＯＣＴ装置、１１…光源、１２…光アイソレータ、１３…光カプラ、２２…可変光減衰器、２３…偏波コントローラ、２４…ファイバストレッチャ、２５…光路長調整部、２６…ファラデー回転子ミラー、３１…偏波コントローラ、３３０〜３３６…光スイッチ、３４…光ファイバアレイ、３５…配列治具、３６，３７…レンズ、３８…ピエゾステージ、４１…光検出器、４２…フィルタ、４３…対数増幅器、４４…ＡＤコンバータ、４５…制御部。
【図１】
2011047817.tif 000003
【図２】
2011047817.tif 000004