(57)【要約】【課題】測定期間中に周辺温度の変動があった場合にも対象物の正確な光断層画像を容易に取得することができる光断層画像取得装置を製造する方法を提供する。【解決手段】光断層画像取得装置１は、ＯＣＴに拠って対象物２の光断層画像を取得するものであって、光源部１１、干渉部１２、参照光学系１３、反射体１４、照射光学系１５、レンズ１６、検出部１７および解析部１８を備える。本発明の光断層画像取得装置製造方法は、このような光断層画像取得装置１を製造する際に、一本の光ファイバから各々所定長の第１光ファイバおよび第２光ファイバを切り出し、参照光学系１３において光を導く光導波路として第１光ファイバを用いるとともに、照射光学系１５において光を導く光導波路として第２光ファイバを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部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、参照光学系により前記第１分岐光を反射体に照射するとともに当該照射に伴う前記反射体からの反射光を受光し、照射光学系により前記第２分岐光を対象物に照射するとともに当該照射に伴う前記対象物からの拡散反射光を受光し、これら反射光と拡散反射光とを互いに干渉させて当該干渉光を検出し、この検出の結果を解析して前記対象物の光断層画像を取得する光断層画像取得装置を製造する方法であって、
一本の光ファイバから第１光ファイバおよび第２光ファイバを切り出し、前記参照光学系において前記第１分岐光および前記反射光を導く光導波路として前記第１光ファイバを用いるとともに、前記照射光学系において前記第２分岐光および前記拡散反射光を導く光導波路として前記第２光ファイバを用いて、前記光断層画像取得装置を製造する、
ことを特徴とする光断層画像取得装置製造方法。
【請求項２】
前記光源部として低コヒーレンス光源を用い、前記参照光学系の光軸方向に前記反射体を移動可能として、前記反射体を移動させながら前記干渉光のパワーを検出することにより前記対象物の深さ方向の反射情報分布を得るタイムドメイン方式の光断層画像取得装置を製造する、ことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像取得装置製造方法。
【請求項３】
前記光源部として広帯域光源を用い、前記参照光学系に対して前記反射体を位置固定して、前記干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて前記対象物の深さ方向の反射情報分布を得るスペクトラルエドメイン方式の光断層画像取得装置を製造する、ことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像取得装置製造方法。
【請求項４】
前記光源部として波長可変光源を用い、前記参照光学系に対して前記反射体を位置固定して、前記光源部の出力光の波長を掃引しながら前記干渉光のパワーを検出することにより得た前記干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて前記対象物の深さ方向の反射情報分布を得るスウェプトソース方式の光断層画像取得装置を製造する、ことを特徴とする請求項１に記載の光断層画像取得装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光断層画像取得装置を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光コヒーレンストモグラフィ（Optical CoherenceTomography: ＯＣＴ）に拠る光断層画像取得技術は、光の干渉を用いて対象物の深さ方向の反射量分布を測定することができる。この光断層画像取得技術は、高い空間分解能で対象物の内部の構造を画像化することができることから、近年では生体計測に応用されている。
【０００３】
ＯＣＴに拠る光断層画像取得装置は、可干渉距離が短い低コヒーレンス光源部（例えばＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）など）を用い、この光源部から出力される光を干渉部（例えばビームスプリッタ）において２分岐して第１分岐光および第２分岐光とし、第１分岐光を反射体に照射したときに該反射体での反射の際にドップラー周波数シフトを与えられて生じる反射光と、第２分岐光を対象物に照射したときに該対象物で生じる拡散反射光とを干渉部において干渉させ、当該干渉光のヘテロダインビート信号のパワーを検出部により検出し、この検出結果を解析することで対象物の深さ方向の反射情報分布を得る。また、この光断層画像取得装置は、対象物への光照射位置を走査することで、対象物の断層画像を取得することができる。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、光断層画像取得装置において、第１分岐光および反射光を導く光導波路として第１光ファイバが用いられ、また、第２分岐光および拡散反射光を導く光導波路として第２光ファイバが用いられる場合が多い。
【０００５】
検出部から出力される信号Ｉは下記（１）式で表される。ここで、ωは光周波数である。ω０は中心周波数である。Ｓ(ω)は、光源部から出力される光のパワースペクトルである。β(ω)は、光ファイバの伝搬定数である。ｌＳは、干渉部と対象物との間の照射光学系の光路長である。ｌＲは、干渉部と反射体との間の参照光学系の光路長である。この式から判るように、検出部からの出力信号Ｉは光路長差(ｌＳ−ｌＲ)に依存する。
【０００６】
【数１】
2012242163.tif 000003
【０００７】
中心周波数ω０付近の光周波数ωの光が光ファイバを伝搬する際の伝搬時間δｔは下記（２）式で表される。ここで、ｖｇは群速度であり、Ｌはファイバ長である。光ファイバは、光周波数ωによって実効屈折率が異なるので、光周波数ωによって伝搬時間δｔが異なる。また、この伝搬時間δｔの温度依存性は、光ファイバの伝搬定数βおよびファイバ長Ｌそれぞれの温度依存性に起因しており、更には、光ファイバの組成や屈折率プロファイルなどの物理特性に依存する。測定期間中に周辺温度の変動があったときに、これに起因して第１光ファイバと第２光ファイバとの間の光路長差(ｌＳ−ｌＲ)が変化すると、正確な光断層画像を取得することができない。
【０００８】
【数２】
2012242163.tif 000004
【０００９】
そこで、特許文献１に記載された光断層画像取得装置は、第１光ファイバおよび第２光ファイバの周辺温度を測定して、周辺温度の変化に起因して生じる第１光ファイバと第２光ファイバとの間の光路長差の変化を温度測定結果に基づいて補償する。これにより、ヒータやペルチェ素子等の温度制御機器を用いて装置本体の温度を一定に制御することを必要とせず、測定期間中に周辺温度の変動があった場合にも対象物の正確な光断層画像を取得することを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−１７４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載された光断層画像取得装置は、装置全体の温度を一定に制御するための温度制御機器を備える必要がないので、この点では装置の大型化が抑えられ安価に製造され得る。しかし、周辺温度の変化に起因して生じる第１光ファイバと第２光ファイバとの間の光路長差の変化を温度測定結果に基づいて補償することから、その補償のための機構や制御が必要となる。
【００１２】
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、測定期間中に周辺温度の変動があった場合にも対象物の正確な光断層画像を容易に取得することができる光断層画像取得装置を製造する方法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】
【００１３】
本発明の光断層画像取得装置製造方法により製造されるべき光断層画像取得装置は、光源部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、参照光学系により第１分岐光を反射体に照射するとともに当該照射に伴う反射体からの反射光を受光し、照射光学系により第２分岐光を対象物に照射するとともに当該照射に伴う対象物からの拡散反射光を受光し、これら反射光と拡散反射光とを互いに干渉させて当該干渉光を検出し、この検出の結果を解析して対象物の光断層画像を取得する。本発明の光断層画像取得装置製造方法は、このような光断層画像取得装置を製造する際に、一本の光ファイバから第１光ファイバおよび第２光ファイバを切り出し、参照光学系において第１分岐光および反射光を導く光導波路として第１光ファイバを用いるとともに、照射光学系において第２分岐光および拡散反射光を導く光導波路として第２光ファイバを用いることを特徴とする。
【００１４】
本発明の光断層画像取得装置製造方法は、前記光源部として低コヒーレンス光源を用い、参照光学系の光軸方向に反射体を移動可能として、反射体を移動させながら干渉光のパワーを検出することにより対象物の深さ方向の反射情報分布を得るタイムドメイン方式の光断層画像取得装置を製造してもよい。或いは、本発明の光断層画像取得装置製造方法は、前記光源部として広帯域光源を用い、参照光学系に対して反射体を位置固定して、干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて対象物の深さ方向の反射情報分布を得るスペクトラルドメイン方式の光断層画像取得装置を製造してもよい。或いは、本発明の光断層画像取得装置製造方法は、前記光源部として波長可変光源を用い、参照光学系に対して反射体を位置固定して、光源部の出力光の波長を掃引しながら干渉光のパワーを検出することにより得た干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて対象物の深さ方向の反射情報分布を得るスウェプトソース方式の光断層画像取得装置を製造してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定期間中に周辺温度の変動があった場合にも対象物の正確な光断層画像を容易に取得することができる光断層画像取得装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】光断層画像取得装置１の構成を示す図である。
【図２】本実施形態の光断層画像取得装置製造方法により製造された光断層画像取得装置の温度特性を示すグラフである。
【図３】比較例の光断層画像取得装置の温度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１は、光断層画像取得装置１の構成を示す図である。光断層画像取得装置１は、ＯＣＴに拠って対象物２の光断層画像を取得するものであって、光源部１１、干渉部１２、参照光学系１３、反射体１４、照射光学系１５、レンズ１６、検出部１７および解析部１８を備える。
【００１９】
干渉部１２は、光源部１１から出力される光を２分岐して第１分岐光および第２分岐光として、第１分岐光を参照光学系１３へ出力するとともに、第２分岐光を照射光学系１５へ出力する。また、干渉部１２は、参照光学系１３を経て到達する光と照射光学系１５を経て到達する光とを互いに干渉させて、当該干渉光を検出部１７へ出力する。干渉部１２としてビームスプリッタや光ファイバカプラ等が用いられる。
【００２０】
参照光学系１３は、干渉部１２から出力される第１分岐光を導いて反射体１４へ照射するとともに、当該照射に伴う反射体１４からの反射光を干渉部１２へ導く。反射体１４は、干渉部１２から参照光学系１３を経て到達する第１分岐光を反射させる。参照光学系１３において第１分岐光および反射光を導く光導波路として光ファイバが用いられる。
【００２１】
照射光学系１５は、干渉部１２から出力される第２分岐光を導いて対象物２へ照射するとともに、当該照射に伴う対象物２からの拡散反射光を干渉部１２へ導く。レンズ１６は、照射光学系１５と対象物２との間に設けられている。対象物２は、干渉部１２から照射光学系１５を経て到達する第２分岐光を深さ方向の各位置において拡散反射させる。対象物２への第２分岐光の照射位置は、深さ方向に垂直な方向に走査される。照射光学系１５において第２分岐光および拡散反射光を導く光導波路として光ファイバが用いられる。
【００２２】
干渉部１２と反射体１４との間の参照光学系１３の光路長と、干渉部１２と対象物２との間の照射光学系１５の光路長とは互いに略等しい。また、参照光学系１３で用いられる光ファイバの光路長と、照射光学系１５で用いられる光ファイバの光路長とは互いに略等しい。
【００２３】
検出部１７は、干渉部１２から出力される干渉光を検出する。解析部１８は、検出部１７による検出の結果を解析して対象物２の光断層画像を取得する。この求められた対象物２の光断層画像は表示部により表示される。
【００２４】
この光断層画像取得装置１は、タイムドメイン（time domain）方式、スペクトラルドメイン（spectral domain）方式およびスウェプトソース（swept source）方式の何れに拠るものであってもよい。
【００２５】
タイムドメイン方式の場合、光断層画像取得装置１は、光源部１１として低コヒーレンス光源を用い、参照光学系１３の光軸方向に反射体１４を移動可能として、反射体１４を移動させながら干渉光のパワーを検出部１７により検出することにより、対象物２の深さ方向の反射情報分布を解析部１８により得る。
【００２６】
スペクトラルドメイン方式の場合、光断層画像取得装置１は、光源部１１として広帯域光源を用い、参照光学系１３に対して反射体１４を位置固定して、干渉光のスペクトルを検出部１７により検出し、この干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて対象物２の深さ方向の反射情報分布を解析部１８により得る。
【００２７】
スウェプトソース方式の場合、光断層画像取得装置１は、光源部１１として波長可変光源を用い、参照光学系１３に対して反射体１４を位置固定して、光源部１１の出力光の波長を掃引しながら干渉光のパワーを検出部１７により検出し、これにより得た干渉光のスペクトルのフーリエ変換に基づいて対象物２の深さ方向の反射情報分布を解析部１８により得る。
【００２８】
本実施形態の光断層画像取得装置製造方法は、このような光断層画像取得装置１を製造する方法であって、一本の光ファイバから各々所定長の第１光ファイバおよび第２光ファイバを切り出し、参照光学系１３において第１分岐光および反射光を導く光導波路として第１光ファイバを用いるとともに、照射光学系１５において第２分岐光および拡散反射光を導く光導波路として第２光ファイバを用いて、光断層画像取得装置１を製造することを特徴とする。
【００２９】
「一本の光ファイバ」は、軸方向に一様な構造を有する一つの光ファイバ母材を一定条件で連続的に線引することで製造されたもので、長手方向に一様な光学的特性を有する。したがって、第１光ファイバおよび第２光ファイバそれぞれの光学的特性は互いに等しく、温度変化に因る光路長変化量も互いに等しい。
【００３０】
このようにして製造される光断層画像取得装置１は、測定期間中に周辺温度の変動があっても、参照光学系１３と照射光学系１５との間の光伝搬時間差の変動が小さいので、対象物２の正確な光断層画像を容易に取得することができる。この光断層画像取得装置１は、装置全体の温度を一定に制御するための温度制御機器が不要であるので、装置の大型化が抑えられ安価に製造され得る。また、この光断層画像取得装置１は、特許文献１に記載されたような温度補償のための機構や制御が不要である。
【００３１】
図２は、本実施形態の光断層画像取得装置製造方法により製造された光断層画像取得装置の温度特性を示すグラフである。図３は、比較例の光断層画像取得装置の温度特性を示すグラフである。比較例の光断層画像取得装置を製造する際に用いた第１光ファイバおよび第２光ファイバは、一本の光ファイバから切り出されたものではなく、別個の光ファイバ母材を互いに異なる条件で線引することで製造されたものである。図２および図３は、環境温度および信号位置それぞれの経時的変化の様子を示している。
【００３２】
ここでは、干渉部１２，参照光学系１３および照射光学系１５を恒温槽内に設置し、光源１１および検出部１７を槽外に設置して、槽内の温度を１時間に１℃ずつ、５℃刻みで変化させて、信号位置を測定した。信号位置は、照射光学系の光路長と参照光学系の光路長とが互いに一致する位置で時間ゼロにおける位置を基準としてある。
【００３３】
比較例（図３）では、温度変動があったときに、第１光ファイバと第２光ファイバとの間の光路長差が大きく変動するので、信号位置も大きく変動している。比較例（図３）と比べると、本実施形態（図２）では、温度変動があったときに、第１光ファイバと第２光ファイバとの間の光路長差の変動が小さく、参照光学系１３と照射光学系１５との間の光伝搬時間差の変動が小さいので、信号位置の変動が１０分の１程度まで小さい。このことから、本実施形態の光断層画像取得装置製造方法により製造された光断層画像取得装置は、測定期間中に周辺温度の変動があっても、対象物２の正確な光断層画像を容易に取得することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…光断層画像取得装置、２…対象物、１１…光源部、１２…干渉部、１３…参照光学系、１４…反射体、１５…照射光学系、１６…レンズ、１７…検出部、１８…解析部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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