(57)【要約】【課題】コストアップに繋がる部品の追加を要することなく、断層画像に対するＡ−ｓｃａｎトリガ生成時に生じる光源への戻り光による影響を防ぐ、ＯＣＴ装置を提供する。【解決手段】出射する光の波長を掃引する波長掃引光源と、波長掃引光源から出射された、第３の波長から第４の波長までの波長範囲の光を用いて、検査光路及び参照光路からの光を干渉させる干渉部と、干渉させた光に基づいて生成される干渉信号から被検体の情報を取得する情報取得部と、第５の波長を有する光を反射する波長フィルタと、波長フィルタからの反射光を検出し、トリガ信号を生成する検出部とを備え、情報取得部は、トリガ信号に基づいて、干渉信号から被検体の情報を取得し、第４〜５の波長の光が出射される時間をＴ４〜Ｔ５とし、光速をｃとし、波長掃引光源と波長フィルタを結ぶ光路の光路長Ｄとしたとき、光路長ＤがＴ４−Ｔ５＜２Ｄ／ｃの関係を満たす、光干渉断層撮像装置。【選択図】図１
2017156184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長から第２の波長までの波長範囲において、出射する光の波長を掃引する波長掃引光源と、
被検体に前記波長掃引光源からの光を照射する検査光路と、
参照光路と、
前記検査光路及び前記参照光路からの光を干渉させる干渉部であって、該光の干渉は、前記波長掃引光源から出射された、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第３の波長から第４の波長までの波長範囲の光を用いて行われる、干渉部と、
前記干渉させた光に基づいて生成される干渉信号から被検体の情報を取得する情報取得部と、
前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第５の波長を有する光を反射する波長フィルタと、
前記波長掃引光源からの光を前記干渉部に入射する光と前記波長フィルタに入射する光に分割する分割部と、
前記波長フィルタからの反射光を検出し、検出した前記反射光に基づいてトリガ信号を生成する検出部と、
を備え、
前記情報取得部は、前記トリガ信号に基づいて、前記干渉信号から前記被検体の情報を取得し、
前記波長掃引光源が前記第４の波長の光を出射する時間をＴ４とし、前記第５の波長の光を出射する時間をＴ５とし、
光速をｃとし、
前記波長掃引光源と前記波長フィルタを結ぶ光路の光路長Ｄとしたとき、
前記光路長Ｄが、
Ｔ４−Ｔ５＜２Ｄ／ｃ
の関係を満たす、光干渉断層撮像装置。
【請求項２】
前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲において、前記波長掃引光源が安定して波長掃引を行う波長範囲を第６の波長から第７の波長とし、前記波長掃引光源が前記第３の波長の光を出射する時間をＴ３とし、前記第６の波長の光を出射する時間をＴｖ１とし、前記第７の波長の光を出射する時間をＴｖ２としたとき、
前記時間Ｔ３及び時間Ｔ４が、
Ｔｖ１＜＝Ｔ３＜Ｔ４＜＝Ｔｖ２
の関係を満たす、請求項１に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項３】
前記時間Ｔ５が、
Ｔｖ１＜＝Ｔ５＜＝Ｔｖ２
の関係を満たす、請求項２に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項４】
前記波長掃引光源が前記第１の波長の光を出射し再び前記第１の波長の光を出射するまでの波長掃引の周期をＴとしたとき、前記光路長Ｄが、
Ｔ４−Ｔ５＜２Ｄ／ｃ＜Ｔ−（Ｔ５−Ｔｖ１）
の関係を満たす、請求項２又は３に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項５】
前記第５の波長が、前記第３の波長から前記第４の波長までの波長範囲の間に設定される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項６】
前記第５の波長が、前記第３の波長から前記第４の波長までの波長範囲の外に設定されており、かつ、前記第５の波長の光は前記第４の波長の光よりも後に前記波長掃引光源から出射される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項７】
前記情報取得部は、前記トリガ信号が前記情報取得部に入力された時間を基準として、該入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より前のサンプリングクロックに応じて前記干渉信号をサンプリングするとともに、前記入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より後のサンプリングクロックに応じて前記干渉信号をサンプリングし、前記被検体の情報を取得する、請求項５に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項８】
前記情報取得部は、前記トリガ信号が前記情報取得部に入力された時間を基準として、該入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より前のサンプリングクロックに応じて前記干渉信号をサンプリングし、前記被検体の情報を取得する、請求項６に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項９】
第１の波長から第２の波長までの波長範囲において、出射する光の波長を掃引する波長掃引光源と、
前記波長掃引光源からの光に基づく、被検体に照射する検査光路からの光及び参照光路からの光を干渉させる干渉部と、
前記検査光路からの光及び前記参照光路からの光を干渉させて得た干渉光のうち、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第３の波長から第４の波長までの波長範囲の光に対応する干渉光を用いて、前記被検体の情報を取得する情報取得部と、
前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第５の波長を有する光を反射する波長フィルタと、
前記波長掃引光源からの光を前記干渉部に入射する光と前記波長フィルタに入射する光に分割する分割部と、
を備え、
前記波長掃引光源が前記第４の波長の光を出射する時間をＴ４とし、前記第５の波長の光を出射する時間をＴ５とし、
光速をｃとし、
前記波長掃引光源と前記波長フィルタとを結ぶ光路の光路長Ｄとしたとき、
Ｔ４−Ｔ５＜２Ｄ／ｃ
の関係を満たすように、前記波長フィルタが構成される、光干渉断層撮像装置。
【請求項１０】
前記分割部から前記波長フィルタに入射する光を、前記波長フィルタに向かう光と他の光に分割する、第２の分割部をさらに備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【請求項１１】
第１の波長から第２の波長までの波長範囲において、出射する光の波長を掃引する波長掃引光源と、
前記波長掃引光源からの光を第１の光と第２の光とに分割する第１の分割部と、
前記第１の光を測定光と参照光とに分割する第２の分割部と、
前記測定光を照射した被検体からの戻り光と前記参照光とを干渉させる干渉部と、
前記第２の光のうち、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第５の波長を有する光を反射する波長フィルタと、
前記戻り光と前記参照光とを干渉して得た干渉光のうち、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第３の波長から第４の波長までの波長範囲の光に対応する干渉光を用いて、前記被検体の情報を取得する情報取得部と、
を備え、
前記波長掃引光源が前記第５の波長を有する光を射出する時間から前記波長フィルタで反射された前記第５の波長を有する光の一部が前記波長掃引光源に戻ってくる時間までの時間間隔が、前記波長掃引光源が前記第４の波長を有する光を出射する時間から前記波長掃引光源が前記第５の波長の光を出射する時間までの時間間隔よりも長くなるように、前記波長フィルタが構成される、光干渉断層撮像装置。
【請求項１２】
前記波長フィルタはファイバーブラッググレーティングである、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光干渉断層撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光干渉断層撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光干渉断層撮像法（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ）を用いる装置（以下、ＯＣＴ装置という。）は、低コヒーレンス干渉の技術を用い、光によって非侵襲で被検体の断層像を取得できる装置である。ＯＣＴ装置はさまざまな分野で利用されているが、非侵襲での被検体の断層像を観察できることから患者への負担が小さくできるため、特に医療分野にて有用である。
【０００３】
特に眼科分野においては、外部からの被検眼の観察が主な診断方法であるため、急速にＯＣＴ装置の普及が進んでいる。
【０００４】
ＯＣＴには、大きく分けてタイムドメインＯＣＴ、フーリエドメインＯＣＴと呼ばれる２つの方式がある。さらにフーリエドメインＯＣＴの中でも、スペクトラルドメインＯＣＴ（Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｏｍａｉｎ  ＯＣＴ：ＳＤ−ＯＣＴ）、スウェプトソースＯＣＴ（Ｓｗｅｐｔ  Ｓｏｕｒｃｅ  ＯＣＴ：ＳＳ−ＯＣＴ）の２つの方式が知られている。
【０００５】
ＳＳ−ＯＣＴを用いる装置（以下、ＳＳ−ＯＣＴ装置という。）では、波長を時間的に広帯域にわたって変化させる光源（波長掃引光源）を用い、参照光と被検体に照射し反射されてきた測定光（プローブ光）とを干渉させた干渉光の光強度を各々の波長で取得する。そして、当該干渉光に基づく干渉信号についてフーリエ変換を行い、干渉光の時間波形に含まれる周波数成分を分析する。これにより、プローブ光の光軸上にある被検体の奥行き方向における反射面の位置を算出し、当該反射面の位置に基づいて被検体の断層画像を構成する。
【０００６】
干渉光に基づく干渉信号の離散フーリエ変換を行う場合には、特に、干渉信号を均一周波数間隔でサンプリングすることが要求される。干渉信号を均一周波数間隔でサンプリングするためのサンプリングクロックとして、ＳＳ−ＯＣＴでは非特許文献１に記載されているようなｋ−ｃｌｏｃｋ信号と呼ばれる信号を用いる。
【０００７】
ＳＳ−ＯＣＴ装置に用いる波長可変レーザーとしては、時間的に波長が変化する一連の光を周期的に繰り返し出射する光源を用いている。この周期が、ＳＳ−ＯＣＴ装置において、被検体の奥行き方向の断層に関する情報を得るための動作であるＡ−ｓｃａｎの周期、すなわち、Ａ−ｓｃａｎレートに相当する。ＳＳ−ＯＣＴ装置では、Ａ−ｓｃａｎの１周期に関するタイミングを示す信号を基準として、上記ｋ−ｃｌｏｃｋ信号を用いたサンプリングが実施される。
【０００８】
この基準となる信号をＡ−ｓｃａｎトリガと呼ぶ（文献によって、ｇａｔｉｎｇ  ｐｕｌｓｅ（非特許文献１）、ｔｒｉｇｇｅｒ  ｓｉｇｎａｌ（非特許文献２）、ｓｗｅｅｐ  ｔｒｉｇｇｅｒ、Ａ−ｔｒｉｇｇｅｒなどと別の呼称を用いているものもある）。
【０００９】
Ａ−ｓｃａｎトリガを生成する方法として、大きく２種類の方法が知られている。一つは、波長掃引光源（波長可変光源）の波長掃引機構を駆動する回路が、駆動信号と同期したトリガ信号を生成・出力する方法である。もう一つは、非特許文献１及び２に記載のように、狭帯域フィルタやファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）などの波長フィルタ機構を用いて、波長掃引光源から出射された特定の波長の光に基づいてトリガ信号を生成する方法である。
【００１０】
前者に関しては、波長掃引光源の波長掃引機構を駆動する電気信号（駆動信号）に対して、波長掃引機構の動作が不安定になることが多い。これは、波長掃引機構の機械的な特性や環境変化によって、駆動信号に対して波長掃引動作が遅れる等の問題に起因することが考えられる。そのため、当該方法によってＡ−ｓｃａｎトリガを生成する場合には、駆動信号と同期して生成するＡ−ｓｃａｎトリガに対しても、波長掃引光源の動作が不安定となる場合がある。そのため、当該方法によって生成されたＡ−ｓｃａｎトリガは、光源から出射される波長が変化する光に対して時間的に不安定になることがある。
【００１１】
これに対して、後者の方法では、波長掃引機構が駆動した結果として出射される、波長が変化する光の中の、特定の波長の光を検出しＡ−ｓｃａｎトリガを生成する。そのため、波長掃引機構の駆動が駆動信号に対し不安定であったとしても、特定の波長の光に対して安定的にトリガ信号を生成することが可能となる。
【００１２】
後者の方法の具体的な手法の一つとして、非特許文献１では、特定の波長において光を反射させる部材であるファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）を用いてＳＳ−ＯＣＴ装置を構成している。
【００１３】
当該手法では、このＦＢＧで反射された特定の波長の光をフォトディテクタで受光し、電気信号に変換してＡ−ｓｃａｎトリガを生成している。また、非特許文献１に記載の手法では、ＦＢＧからの反射光が波長掃引光源に戻ることを抑制するために、光サーキュレータを用いている。
【００１４】
これは、よく知られているようにレーザー光源に外部から光が入ることによって、光源から出射される光の強度が変動してしまい、出射される光がノイズの大きなレーザー光となってしまうことを抑制するためである。
【００１５】
ノイズの大きな光を基づいた干渉信号を検出してしまうと、ＯＣＴ装置によって形成される断層画像もノイズの大きな画像となってしまう。そのため、断層画像において詳細な形状を描写することができなくなり、医療用途において有用な断層画像を提供することができなくなってしまう。
【００１６】
ここで、光サーキュレータは、Ａ−ｓｃａｎトリガを生成するために設けられたＦＢＧによる反射光が光源に戻り、光源から出射される光のノイズが増大することを抑制する役割のみを担っている。そのため、光サーキュレータは、光学的にＡ−ｓｃａｎトリガを生成する際のデメリットを補償するためだけのものであって、ＯＣＴ装置自体の性能を向上させるものではない。従って、光サーキュレータは、ＯＣＴ装置においては装置自体の性能を向上させる要素とは別に、コストアップに繋がる部品である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】S. Yun, G. Tearney, J. de Boer, N. Iftimia, and B. Bouma, “High-speed optical frequency-domain imaging,” Opt. Express 11, 2953-2963 (2003).
【非特許文献２】B. Vakoc, S. Yun, J. de Boer, G. Tearney, and B. Bouma, “Phase-resolved optical frequency domain imaging,” Opt. Express 13, 5483-5493 (2005).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明では、コストアップに繋がる部品の追加を要することなく、断層画像に対するＡ−ｓｃａｎトリガ生成時に生じる光源への戻り光による影響を防ぐ、ＯＣＴ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一実施態様による光干渉断層撮像装置は、第１の波長から第２の波長までの波長範囲において、出射する光の波長を掃引する波長掃引光源と、被検体に前記波長掃引光源からの光を照射する検査光路と、参照光路と、前記検査光路及び前記参照光路からの光を干渉させる干渉部であって、該光の干渉は、前記波長掃引光源から出射された、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第３の波長から第４の波長までの波長範囲の光を用いて行われる、干渉部と、前記干渉させた光に基づいて生成される干渉信号から被検体の情報を取得する情報取得部と、前記第１の波長から前記第２の波長までの波長範囲における第５の波長を有する光を反射する波長フィルタと、前記波長掃引光源からの光を前記干渉部に入射する光と前記波長フィルタに入射する光に分割する分割部と、前記波長フィルタからの反射光を検出し、検出した前記反射光に基づいてトリガ信号を生成する検出部とを備え、前記情報取得部は、前記トリガ信号に基づいて、前記干渉信号から前記被検体の情報を取得し、前記波長掃引光源が前記第４の波長の光を出射する時間をＴ４とし、前記第５の波長の光を出射する時間をＴ５とし、光速をｃとし、前記波長掃引光源と前記波長フィルタを結ぶ光路の光路長Ｄとしたとき、前記光路長Ｄが、Ｔ４−Ｔ５＜２Ｄ／ｃの関係を満たす。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるＯＣＴ装置は、コストアップに繋がる部品の追加を要することなく、断層画像に対するＡ−ｓｃａｎトリガ生成時に生じる光源への戻り光による影響を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態によるＯＣＴ装置の概略的な構成例を示す。
【図２】本発明の一実施形態における波長掃引光源から出射される光の波長と時間の関係を示す。
【図３】本発明の実施例１によるＯＣＴ装置におけるＡ−ｓｃａｎトリガ、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号及び干渉信等のタイミングを説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２によるＯＣＴ装置における、Ａ−ｓｃａｎトリガ、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号及び干渉信号等のタイミングを説明するための図である。
【図５】本発明の一実施形態の変形例によるＯＣＴ装置の概略的な構成例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための例示的な実施形態及び実施例を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。
【００２３】
以下、図１及び２を参照して、本発明の一実施形態による光干渉断層撮像装置、すなわちＯＣＴ装置について説明する。
【００２４】
上記のように、光学的にＡ−ｓｃａｎトリガを生成する場合には、波長フィルタからの反射光が光源に戻ることで、光源から出射される光の強度に変動が生じる。そして、強度に変動をきたした光を用いてＯＣＴの干渉信号を取得することが、被検体の断層画像にノイズを重畳する原因となる。
【００２５】
そこで、本実施形態では、Ａ−ｓｃａｎトリガを生成するために利用する波長フィルタ（ＦＢＧ）による反射光が光源に戻るタイミングまでに、Ａ−ｓｃａｎの１周期分において、光源による断層画像の形成に利用する波長範囲の光の出射を終了させる。これにより、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる部品の追加を要することなく、光学的にＡ−ｓｃａｎトリガを生成するとともに、断層画像に対するＡ−ｓｃａｎトリガ生成時に生じる光源への戻り光による影響を防ぐことができる。
【００２６】
図１を参照して、本実施形態によるＯＣＴ装置の概略的な構成について説明する。図１は、本実施形態によるＯＣＴ装置の概略的な構成例を示す。
【００２７】
本実施形態によるＯＣＴ装置１００には、波長掃引光源１０１、分割部１０２、ＦＢＧ１０３、ＯＣＴ干渉計１０４、フォトディテクタ１０５、光ファイバ１０６，１０７、検出器１０８、演算処理装置１０９及び表示部１１０が設けられている。
【００２８】
波長掃引光源１０１は、短波長から長波長に向かって、出射する光を連続して波長掃引する。波長掃引光源１０１は、光ファイバ１０６を介して分割部１０２に接続され、波長掃引光源１０１から出射された光は光ファイバ１０６を介して分割部１０２に入射する。また、波長掃引光源１０１は、演算処理装置１０９に電気的に接続される。波長掃引光源１０１は、出射する光に基づいてｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０を生成し、演算処理装置１０９に出力する。
【００２９】
なお、波長掃引光源の構成は、短波長から長波長に向かって出射する光を波長掃引する構成に限られない。例えば、波長掃引光源は、長波長から短波長に向かって、出射する光を連続して波長掃引してもよいし、これらを組み合わせて波長掃引をある波長範囲で往復して行ってもよい。
【００３０】
また、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号は、波長掃引光源に接続された任意のｋ−ｃｌｏｃｋ生成部によって、波長掃引光源から出射される光に基づいて生成されてもよい。ｋ−ｃｌｏｃｋ生成部は、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号を生成する既知の回路等を用いて構成されることができ、生成したｋ−ｃｌｏｃｋ信号を演算処理装置１０９に送る。この場合、ｋ−ｃｌｏｃｋ生成部がｋ−ｃｌｏｃｋ信号を演算処理装置１０９に送るため、波長掃引光源は演算処理装置１０９に接続されなくてよい。
【００３１】
分割部１０２は、分割比９５：５の光ファイバカプラであり、光ファイバを介して波長掃引光源１０１、ＦＢＧ（ファイバーブラッググレーティング）１０３、ＯＣＴ干渉計１０４及びフォトディテクタ１０５に接続されている。分割部１０２は、波長掃引光源１０１から入射された光を分割し、入射された光のうち９５％の光量の光をＯＣＴ干渉計１０４に導き、５％の光量の光をＦＢＧ１０３に導く。また、分割部１０２は、ＦＢＧ１０３から入射された光を分割し、入射された光のうち９５％の光量の光をフォトディテクタ１０５に導き、５％の光量の光を波長掃引光源１０１に導く。なお、分割部１０２は、光ファイバカプラの代わりにビームスプリッタを用いて構成されてもよい。また、分割比も９５：５に限られず、任意の分割比の光ファイバカプラやビームスプリッタを用いることができる。
【００３２】
ＦＢＧ１０３（波長フィルタ）は、光ファイバを介して分割部１０２に接続され、分割部１０２からの入射光のうち、特定の波長帯の光を選択的に反射する。ＦＢＧ１０３によって反射された光は、反射光ＲＬとして分割部１０２に導かれる。なお、反射されなかった分割部１０２からの入射光は、ＦＢＧ１０３を通過し光ファイバの端部から放出される。
【００３３】
フォトディテクタ（検出部）１０５は、光ファイバ１０７を介して分割部１０２に接続されており、ＦＢＧ１０３からの反射光ＲＬのうち９５％の光量の光が導かれる。また、フォトディテクタ１０５は演算処理装置１０９に電気的に接続される。フォトディテクタ１０５は、分割部１０２から導かれた光（反射光ＲＬ）を検出すると、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０（トリガ信号）を生成し、演算処理装置１０９に出力する。フォトディテクタ１０５としては、フォトダイオード等の任意の光検出器を用いることができる。なお、フォトディテクタ１０５は、Ａ−ｓｃａｎトリガのパルス波形を整えるパルス整形回路等を介して、演算処理装置１０９に接続されることもできる。この場合、反射光を検出しＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成する検出部は、フォトディテクタ１０５及びパルス整形回路等を含むこととなる。
【００３４】
ＯＣＴ干渉計１０４は、一般的なマッハツェンダー型干渉計である。ＯＣＴ干渉計１０４は、光ファイバを介して分割部１０２及び検出器１０８に接続される。ＯＣＴ干渉計１０４は、分割部１０２から導かれた光を用いて、被検体Ｏ（被検眼）からの反射光と参照光路を経た光との干渉光（ＯＣＴ干渉光）を生成し、検出器１０８に出力する。
【００３５】
より具体的には、ＯＣＴ干渉計１０４には、検査光路１０４１、参照光路１０４２及び干渉部１０４３が設けられている。干渉部１０４３には、ＯＣＴ分割部１０４４及びＯＣＴ干渉部１０４５が設けられている。ＯＣＴ分割部１０４４は、分割部１０２から入射された光を測定光と参照光に分割し、それぞれ検査光路１０４１と参照光路１０４２に入射させる。検査光路１０４１は、入射された光を被検体Ｏに照射し、被検体Ｏからの反射光を干渉部１０４３に導く。参照光路１０４２は、入射された光を参照ミラーに照射して光を干渉部１０４３に導く。ＯＣＴ干渉部１０４５は、検査光路１０４１と参照光路１０４２からの光を干渉させてＯＣＴ干渉光を生成し、検出器１０８に出力する。なお、ＯＣＴ分割部１０４４及びＯＣＴ干渉部１０４５としては、任意の分割比の光ファイバカプラやビームスプリッタを用いることができる。
【００３６】
なお、ＯＣＴ干渉計は、マッハツェンダー型干渉計に限られない。ＯＣＴ干渉計として、例えば、マイケルソン型干渉計を用いてもよいし、ＯＣＴ装置において干渉計として用いることができる任意の干渉計を用いることができる。
【００３７】
検出器１０８（ＯＣＴ検出部）は、ＯＣＴ干渉計１０４及び演算処理装置１０９に接続され、ＯＣＴ干渉計１０４から出力された干渉光を検出し、電気信号に変換し、干渉信号（ＯＣＴ干渉信号）として演算処理装置１０９に入力する。なお、検出器１０８は、ＯＣＴ干渉計１０４の構成に合わせて、単に干渉光を検出するように構成されてもよいし、ＯＣＴ干渉計１０４から出力された位相の異なる２つの干渉光を検出するとともに２つの干渉光の差動を検出するように構成されてもよい。なお、検出器１０８で、干渉光の差動を検出する場合には、干渉光の非干渉成分に基づくノイズを低減することができ、干渉信号に基づく被検体Ｏに関する情報の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を改善することができる。
【００３８】
演算処理装置１０９（情報取得部）は、波長掃引光源１０１、検出器１０８及びフォトディテクタ１０５に接続されている。演算処理装置１０９は、波長掃引光源１０１から入力されるｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０をサンプリングクロックとして用いて、ＯＣＴ干渉計１０４から入力されるＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。特に、演算処理装置１０９は、フォトディテクタ１０５から入力されるＡ−ｓｃａｎトリガ１２０に基づいて、ＯＣＴ装置１００におけるＡ−ｓｃａｎのタイミングを把握する。そして、演算処理装置１０９は、このタイミングに基づいて、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０を用いたＯＣＴ干渉信号のサンプリングを行う。その後、演算処理装置１０９は、サンプリングにより取得した信号に基づいて被検体の断層画像を形成し、断層画像を表示部１１０に出力する。演算処理装置１０９としては、ＭＰＵやＣＰＵ、メモリ等を用いてＯＣＴ装置１００の内部に構成した演算器としてもよいし、ＯＣＴ装置１００とは別に汎用のコンピュータを用いた演算装置としてもよい。なお、以下において、ＯＣＴ装置において、光源からの光に基づいて干渉信号を生成し、被検体の断層画像を形成する一連の動作をＯＣＴ動作と呼ぶ。
【００３９】
表示部１１０は、演算処理装置１０９に接続され、演算処理装置１０９によって入力された断層画像や被検体の情報等を表示する。なお、表示部１１０は、ＯＣＴ装置１００に備え付けられた任意の表示部であってもよいし、ＯＣＴ装置１００に接続された別の機器としての任意の表示装置であってもよい。
【００４０】
以下、本実施形態によるＯＣＴ装置１００において、光学的にＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するとともに、断層画像に対するＡ−ｓｃａｎトリガ１２０の生成時に生じる波長掃引光源１０１への戻り光による影響を防ぐ動作について説明する。
【００４１】
まず、上記のような構成を有するＯＣＴ装置１００においては、ＦＢＧ１０３によって反射光ＲＬうちの５％の光量の光が、分割部１０２から波長掃引光源１０１へ戻ることになる。これにより、波長掃引光源１０１から出射される光に強度変動が生じてしまう。
【００４２】
これに対し、ＯＣＴ装置１００では、ＦＢＧ１０３による反射光ＲＬが波長掃引光源１０１に戻るタイミングまでに、Ａ−ｓｃａｎの１周期分において、波長掃引光源１０１による断層画像の形成に利用する波長範囲の光の出射を終了させる。当該動作によれば、戻り光に基づく波長掃引光源１０１から出射光の強度変動が生じても、当該強度変動が生じている光は断層画像の形成に用いられないため、当該強度変動に基づく断層画像へのノイズを防ぐことができる。具体的には、このような動作を達成するために、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長と、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲（ＯＣＴ動作に利用する波長範囲）及び波長掃引にかかる時間と、ＦＢＧ１０３の反射波長帯域との関係を調整する。
【００４３】
以下、これらの関係の調整について、図２を参照して説明する。図２は、波長掃引光源１０１から出射される出射光の一例を示す。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は出射光の光強度を示す。なお、図２においては、波長掃引光源１０１からの戻り光の影響２０１がなかった場合の出射光の光強度のグラフを２点鎖線で示している。
【００４４】
ＯＣＴ装置１００に用いられる波長掃引光源１０１は、出射光について、所定の波長範囲において短波長から長波長に向かって連続して波長掃引する。ここで、波長掃引を開始する波長をλ１、波長掃引を終了する波長λ２、ＯＣＴ動作に利用する波長範囲を波長λ３からλ４、ＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長をλ５とする。
【００４５】
また、波長掃引光源１０１は、時間的に出射光の波長を掃引していることから、波長は時間に置き換えて考えることが可能である。そのため、波長掃引光源１０１が波長掃引を開始する時間をＴ１、波長掃引を終了する時間をＴ２、ＯＣＴ動作に利用する波長λ３の光を出射する時間をＴ３、波長λ４の光を出射する時間をＴ４とすることができる。また、同様に、波長掃引光源１０１がＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５の光を出射する時間をＴ５とすることができる。さらに、Ｔ５とＴ４の間隔（Ｔ４―Ｔ５）をΔＴとする。
【００４６】
このような場合において、ＦＢＧ１０３の反射光に基づく波長掃引光源１０１への戻り光による断層画像への影響を防ぐために、以下の式１を満たすように、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３の間の光路長やＦＢＧ１０３の特性等の関係を調整する。なお、式１において、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との間の光路長をＤで示し、光速をｃで示す。
ΔＴ＜２Ｄ／ｃ      ・・・・  式１
【００４７】
式１において、２Ｄ／ｃは、波長掃引光源１０１から出射された光が、ＦＢＧ１０３によって反射され波長掃引光源１０１まで戻ってくる時間を示す。すなわち、式１は、当該時間２Ｄ／ｃと、ＦＢＧ１０３によって反射される波長λ５の光が出射してからＯＣＴ動作に利用する波長λ４の光が出射するまでの時間ΔＴとの関係を示す。
【００４８】
式１に示す関係を満たす場合には、波長λ５の光が波長掃引光源１０１に戻ってくる時間には、既にＯＣＴ動作に利用する波長範囲λ３からλ４の光の出射は終了しており、ＯＣＴ動作に利用する光の強度に変動が生じることはない。
【００４９】
すなわち、図２に示すように、ＦＢＧ１０３の反射光に基づく波長掃引光源１０１への戻り光による出射光の影響２０１が、波長λ４の光の出射後に現れることになるため、ＯＣＴ動作に利用する光の強度に変動が生じるのを防ぐことができる。
【００５０】
従って、本実施形態では、式１に示す関係を満たすように、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長と、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲（ＯＣＴ動作に利用する波長範囲）及び波長掃引にかかる時間と、ＦＢＧ１０３の反射帯域との関係を調整する。これにより、本実施形態によるＯＣＴ装置１００は、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる光学部材を用いることなく、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳した光をＯＣＴ動作に用いることを防ぎ、精細な断層画像を得ることができる。
【００５１】
さらに、波長掃引光源１０１における波長掃引動作は、波長掃引機構の関係上、光を射出している時間帯であっても、波長掃引動作が不安定となる時間帯が存在する場合がある。すなわち、波長掃引光源１０１から出射される光の時間的な波長の変化が、波長掃引光源１０１の構成に基づいて想定される波長の変化から逸脱する場合がある。波長掃引光源１０１の波長掃引動作が不安定である場合には、波長掃引光源１０１からの出射光から作られるｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０の波長・周波数も不安定になる。そのため、波長掃引動作が不安定である時間帯にＡ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力すると、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０の不安定さから、サンプリングされる干渉信号の範囲が想定していた信号の範囲から変動してしまう。このことから、サンプリングされた干渉信号に基づく被検体Ｏの断層画像を精度よく形成することができなくなる場合がある。
【００５２】
従って、ＯＣＴ装置１００では、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が安定している、すなわち波長掃引光源１０１の波長掃引が安定している時間帯・波長帯の出射光をＯＣＴ動作による断層画像の形成に利用することが望まれる。ここで、波長掃引動作が安定する波長範囲を波長λｖ１からλｖ２とする。また、波長掃引光源１０１が波長λｖ１の光を出射する時間をＴｖ１、波長λ２の光を出射する時間をＴｖ２とすると、波長範囲λｖ１からλｖ２は時間帯２１０（時間帯Ｔｖ１からＴｖ２）に対応する。この場合、ＯＣＴ動作に利用される波長範囲λ３からλ４に対応する時間帯２２０（時間帯Ｔ３からＴ４）は、次の式２を満たすことが望まれる。
Ｔｖ１＜＝Ｔ３＜Ｔ４＜＝Ｔｖ２      ・・・・  式２
【００５３】
なお、本明細書において、波長掃引光源１０１の波長掃引が安定しているとは、波長掃引光源１０１から出射される光の時間的な波長の変化が、波長掃引光源１０１の構成から想定される波長の変化に沿っていることをいう。
【００５４】
また、波長掃引動作が不安定となる時間帯の出射光に基づいてＡ−ｓｃａｎトリガ１２０が生成された場合も、サンプリングのタイミングの基準が不安定になる。そのため、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が不安定な場合と同様に、サンプリングされる干渉信号の範囲が想定していた信号の範囲から変動してしまう。そのため、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するための波長λ５の光が出射される時間Ｔ５も、次の式３を満たすことが望まれる。
Ｔｖ１＜＝Ｔ５＜＝Ｔｖ２      ・・・・  式３
【００５５】
なお、波長掃引光源１０１の波長掃引動作が、波長掃引の開始から終了にかけてほぼ安定している場合には、Ｔｖ１＝Ｔ１、Ｔｖ２＝Ｔ２とみなすことができる。そのため、この場合には、時間帯Ｔ１からＴ２の間に波長掃引光源１０１から出射される光を、ＯＣＴ動作に利用することができるとともに、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成することにも利用することができる。
【００５６】
また、波長λ５の戻り光が、ＯＣＴ動作の後続のＡ−ｓｃａｎに利用する波長範囲の光を出射する時間帯２２０に光源に戻ってくると、当該後続のＯＣＴ動作のＡ−ｓｃａｎに対して、戻り光の影響による断層画像へのノイズが生じてしまう。ここで、波長掃引の繰り返し周期、すなわち、波長掃引光源１０１が波長λ１の光を出射し、後続の波長掃引動作において、再び波長λ１の光を出射するまでの波長掃引の周期をＴとする。また、後続の波長掃引が開始される波長をλ１’とし、後続の波長掃引において安定した波長掃引が開始される波長をλｖ１’とする。さらに、波長掃引光源１０１が波長λ１’の光を出射する時間をＴ１’、波長λｖ１’の光を出射する時間をＴｖ１’とする。この場合、波長掃引光源１０１から出射された光がＦＢＧ１０３によって反射され波長掃引光源１０１まで戻ってくる時間２Ｄ／ｃは、次の式４を満たすことが望まれる。
２Ｄ／ｃ＜Ｔ−（Ｔ５−Ｔ１）＋（Ｔｖ１’−Ｔ１’）      ・・・・  式４
【００５７】
ここで、波長掃引光源１０１による波長掃引動作の時間間隔Ｔｖ１’−Ｔ１’は、時間間隔Ｔｖ１−Ｔ１に等しいので、時間間隔Ｔｖ１’−Ｔ１’は時間間隔Ｔｖ１−Ｔ１とみなすこともできる。従って、時間２Ｄ／ｃは次の式５を満たすことが望まれる。
２Ｄ／ｃ＜Ｔ−（Ｔ５−Ｔｖ１）      ・・・・  式５
【００５８】
上記式１乃至５から、波長掃引動作が不安定となる時間帯及びＯＣＴ動作の後続のＡ−ｓｃａｎを考慮した場合には、ＯＣＴ装置１００は次の式６に示す関係を満たすことが望まれる。
ΔＴ＜２Ｄ／ｃ＜Ｔ−（Ｔ５−Ｔｖ１）      ・・・・  式６
【００５９】
式６に示す関係を満たす場合には、波長掃引動作が不安定となる時間帯及びＯＣＴ動作の後続のＡ−ｓｃａｎを考慮した、ＯＣＴ装置１００を構成することができる。すなわち、この場合には、式６に示す関係を満たすように、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長と、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲（ＯＣＴ動作に利用する波長範囲）及び波長掃引にかかる時間と、ＦＢＧ１０３の反射帯域との関係を調整する。これにより、ＯＣＴ１００は、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる光学部材を用いることなく、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳した光をＯＣＴ動作に用いることを防ぎ、より安定した精細な断層画像を得ることができる。
【００６０】
なお、波長掃引光源１０１の波長掃引動作が、波長掃引の開始から終了にかけてほぼ安定している場合には、Ｔｖ１＝Ｔ１とみなすことができるため、次の式７を満たすような場合でも、同様の作用を果たすことができる。
ΔＴ＜２Ｄ／ｃ＜Ｔ−（Ｔ５−Ｔ１）      ・・・・  式７
【００６１】
上記のように、本実施形態によるＯＣＴ装置１００は、第１の波長λ１から第２の波長λ２までの波長範囲において、出射する光の波長を掃引する波長掃引光源１０１を備える。また、ＯＣＴ装置１００は、被検体Ｏに波長掃引光源１０１からの光を照射する検査光路１０４１と、参照光路１０４２と、検査光路１０４１及び参照光路１０４２からの光を干渉させる干渉部１０４３とを備える。当該光の干渉は、波長掃引光源１０１から出射された、第１の波長λ１から第２の波長λ２までの波長範囲における第３の波長λ３から第４の波長λ４までの波長範囲の光を用いて行われる。さらに、ＯＣＴ装置１００は、干渉させた光に基づいて生成される干渉信号から被検体Ｏの情報を取得する演算処理装置１０９と、第１の波長λ１から第２の波長λ２までの波長範囲における第５の波長λ５を有する光を反射するＦＢＧ１０３を備える。これに加え、ＯＣＴ装置１００は、波長掃引光源１０１からの光を干渉部１０４３に入射する光とＦＢＧ１０３に入射する光に分割する分割部１０２を備える。またさらに、ＯＣＴ装置１００は、ＦＢＧ１０３からの反射光を検出し、検出した反射光に基づいてＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成する検出部を備える。演算処理装置１０９は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０に基づいて、干渉信号から被検体Ｏの情報を取得する。ここで、波長掃引光源１０１が第４の波長λ４の光を出射する時間をＴ４とし、第５の波長λ５の光を出射する時間をＴ５とし、光速をｃとし、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３を結ぶ光路の光路長Ｄとする。この場合、光路長Ｄが式１の関係を満たす。
【００６２】
このような構成により、ＯＣＴ装置１００では、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる光学部材を用いることなく、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳した光をＯＣＴ動作に用いることを防ぎ、精細な断層画像を得ることができる。
【００６３】
光路長Ｄが式１の関係を満たすためには、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長Ｄと、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲（ＯＣＴ動作に利用する波長範囲）及び波長掃引にかかる時間と、ＦＢＧ１０３の反射帯域との関係を調整することができる。この点に関し、これらの関係は、他の要素を予め決めておき、光路長Ｄを調整してもよいし、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲や波長掃引に係る時間を調整してもよいし、ＦＢＧ１０３（波長フィルタ）の反射帯域を調整してもよい。
【００６４】
本実施形態によるＯＣＴ装置１００では、時間Ｔ５からＦＢＧ１０３で反射された第５の波長λを有する光の一部が波長掃引光源１０１に戻ってくる時間までの時間間隔が、時間Ｔ４から時間Ｔ５までの時間間隔よりも長くなる。すなわち、波長掃引光源１０１がＯＣＴ動作に利用する波長範囲の光を出射し終えた後に、ＦＢＧ１０３で反射された第５の波長λ５を有する光が波長掃引光源１０１に戻る。従って、ＯＣＴ動作に利用する波長範囲の光はＦＢＧ１０３で反射された光の影響を受けることがない。
【００６５】
また、第１の波長λ１から第２の波長λ２までの波長範囲において、波長掃引光源１０１が安定して波長掃引を行う波長範囲を第６の波長λｖ１から第７の波長λｖ２とする。また、波長掃引光源１０１が第６の波長λｖ１の光を出射する時間をＴｖ１とし、第７の波長λｖ２の光を出射する時間をＴｖ２とする。このとき、式１〜６を満たすように、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長と、波長掃引光源１０１の波長掃引範囲及び波長掃引にかかる時間と、ＦＢＧ１０３の反射帯域との関係を調整する。これにより、波長掃引動作が不安定となる時間帯や、ＯＣＴの次のＡ−ｓｃａｎを考慮した、ＯＣＴ装置１００を構成することができる。
【００６６】
［実施例１］
以下、図１及び図３を用いて、Ａ−ｓｃａｎトリガを用いて断層画像の形成を行う、上記実施形態によるＯＣＴ装置１００の実施例を説明する。なお、本実施例によるＯＣＴ装置の各構成要素は、上記実施形態のものと同様のものであるため、同じ参照符号を用いて説明する。
【００６７】
図３は、本実施例の波長掃引光源１０１からの出射光の光強度と時間の相関及び光周波数と時間の相関を示す。また、図３は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０、ＦＢＧ１０３から波長掃引光源１０１に戻る戻り光（Ａ−ｓｃａｎトリガ戻り光）及びｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０のタイミングチャートを示す。さらに、図３は、波長掃引光源１０１からの出射光に基づくＯＣＴ干渉信号の信号強度と時間の相関を示す。なお、図３の出射光の光強度と時間の相関に関して、戻り光の影響３０１がない場合の各相関を２点鎖線で示す。また、光周波数と時間の相関に関しては、ＯＣＴ干渉信号の生成に用いられる波長範囲の相関を実線で表し、ＯＣＴ干渉信号の生成に用いられない波長範囲の相関を２点鎖線で占めしている。さらに、干渉信号と時間の相関に関して、戻り光の影響３２１がない場合の相関を２点鎖線で示す。
【００６８】
本実施例では、波長掃引光源１０１として、出射する光の波長を短波長から長波長にかけて掃引する光源であって、波長範囲１０００ｎｍから１１００ｎｍまで安定して掃引することができる光源を用いる。
【００６９】
なお、ＳＳ−ＯＣＴ装置の分野では、ＯＣＴ動作によって得られる断層画像の分解能は、ＯＣＴ動作に利用する光の波長帯域幅に応じて向上し、より広い波長帯域幅の光をＯＣＴ動作に用いることで断層画像の分解能が向上することが知られている。そのため、本実施例によるＯＣＴ装置１００は、できる限り広い波長帯域幅の光をＯＣＴ動作に利用できるように、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲を、波長掃引光源の波長掃引動作が安定している波長範囲１０００ｎｍから１１００ｎｍとする。すなわち、本実施例では、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲λ３からλ４を、波長掃引動作が安定する波長範囲λｖ１（１０００ｎｍ）からλｖ２（１１００ｎｍ）としている。また、このことから、波長掃引光源１０１が波長λ３の光を出射する時間Ｔ３は波長λｖ１の光を出射する時間Ｔｖ１と等しく、波長λ４を出射する時間Ｔ４は波長λｖ２を出射する時間Ｔｖ２と等しい。
【００７０】
そのため、本実施例によるＯＣＴ装置１００においては、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲は１０００ｎｍから１１００ｎｍである。また、波長掃引光源１０１は、出射する光の波長を波長範囲１０００ｎｍから１１００ｎｍまで４．０μｓｅｃかけて掃引する。一般的な波長可変光源（波長掃引光源）での波長掃引では、波長と時間に非線形な相関を有していることが多く、本実施例でも時間と波長変化量が２次関数の形で相関がある光源を用いる。
【００７１】
また、ＦＢＧ１０３として、反射帯域中心１０９８ｎｍ、帯域幅０．３ｎｍ、反射率９５％の特性を有するＦＢＧを用いる。すなわち、本実施例では、ＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５は、１０９８ｎｍである。また、波長掃引光源１０１は、出射する光の波長を波長範囲１０００ｎｍから１０９８ｎｍまで約３．８３μｓｅｃかけて掃引する。
【００７２】
ここで、Ｔ１を基準時間（０μｓｅｃ）とすると、波長掃引光源１０１及びＦＢＧ１０３の構成から、式１に用いるＴ４は４．０μｓｅｃ、Ｔ５は３．８３μｓｅｃであり、ΔＴは０．１７μｓｅｃとなる。従って、式１から、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との間の必要な光路長Ｄは２５．５ｍ以上になる。そのため、本実施例では、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長を３０ｍとする。
【００７３】
具体的には、図１に示したようなＯＣＴ装置１００の構成において、波長掃引光源１０１から出射した光は、屈折率１．４５、長さ１８ｍの光ファイバ１０６を通り分割部１０２に導かれる。分割部１０２に導かれた光は、分割部１０２から、屈折率１．４５、長さ約２．７ｍの光ファイバを介してＦＢＧ１０３に導かれる。この構成により、波長掃引光源１０１からおおよそ光路長３０ｍ離れた位置にＦＢＧ１０３が配置されたことになる。
【００７４】
この場合、波長掃引光源１０１から出射された後、ＦＢＧ１０３によって反射されて波長掃引光源１０１に戻る光は、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３の間の光路長Ｄ（３０ｍ）を往復するため、Ｔ５から約０．２０μｓｅｃ後に波長掃引光源１０１に戻る。
【００７５】
ここで、図３に示すように、本実施例のＯＣＴ装置１００においては、Ｔ５から０．１７μｓｅｃ後のＴ４には、ＯＣＴ動作に利用する波長範囲λ３〜λ４の光の出射が終了している。そのため、ＦＢＧ１０３によって反射された戻り光が波長掃引光源１０１に戻り、波長掃引光源１０１の出射光が戻り光の影響３０１を受けたとしても、その出射光はＯＣＴ動作には利用されない。従って、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、コストアップに繋がる光サーキュレータ等の光学部材を用いることなく、安価な構成で光学的に生成した安定的なＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を用いてＯＣＴ干渉信号を取得することができる。
【００７６】
また、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ＯＣＴ動作に用いられる光が出射される時間帯Ｔ３からＴ４は、波長掃引光源１０１の波長掃引動作が安定している時間帯Ｔｖ１からＴｖ２と等しい。さらに、図３の出射光の光強度と時間の相関からも理解されるように、戻り光による影響は後続のＡ−ｓｃａｎ動作よりも前に現れている。従って、本実施例によるＯＣＴ装置１００は、式１〜６を満たす構成を有している。そのため、ＯＣＴ装置１００は、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる光学部材を用いることなく、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳した光をＯＣＴ動作に用いることを防ぎ、より安定した精細な断層画像を得ることができる。
【００７７】
また、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するための光は、ＦＢＧ１０３によって反射され分割部１０２を通った後、約２ｍの光ファイバ１０７を通りフォトディテクタ１０５に導かれる。フォトディテクタ１０５は、導かれた光を検出し、検出した光に基づいて電気信号を生成する。生成された電気信号が不図示のパルス整形回路などを経ることで、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が生成される。生成されたＡ−ｓｃａｎトリガ１２０は、演算処理装置１０９に入力される。ここで、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するための光を出射した時間Ｔ５から、約１１０ｎｓｅｃをかけて演算処理装置１０９に到達する。
【００７８】
波長掃引光源１０１から出射され、分割部１０２を通ったもう一方の光は、ＯＣＴ干渉計１０４に導かれる。ＯＣＴ干渉計１０４を通過する光路長は、分割部１０２の直後からおおよそ５ｍである。そのため、波長掃引光源１０１から出射した光は、検出器１０８に到達するのに、波長掃引光源１０１から分割部１０２までの光路長約２６ｍ、ＯＣＴ干渉計１０４の光路長約５ｍを合わせて３１ｍの光路をたどり、約１００ｎｓｅｃかかる。その後、検出器１０８によって電気信号に変換されＯＣＴ干渉信号として演算処理装置１０９に入力される。なお、当該変換及び演算処理装置１０９への入力にも時間がかかることから、波長掃引光源１０１から出射された光がＯＣＴ干渉信号として演算処理装置１０９に入力されるまでには、約１１０ｎｓｅｃかかる。
【００７９】
波長掃引光源１０１から出力されるｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０も演算処理装置１０９に入力される。ＯＣＴ装置１００は、このｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０をサンプリングクロックとして利用し、ＯＣＴ干渉信号を取得する。なお、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０は、ＯＣＴ干渉計１０４から演算処理装置１０９に入力されるＯＣＴ干渉信号と同期するように、任意の遅延回路等を用いて電気的に遅延させて演算処理装置１０９に入力される。このため、或る時間に波長掃引光源１０１から出射された光に基づくＯＣＴ干渉信号とｋ−ｃｌｏｃｋ信号は同時に演算処理装置１０９に入力される。
【００８０】
ここで、ＯＣＴ干渉信号とＡ−ｓｃａｎトリガ１２０のそれぞれが演算処理装置１０９に入力される際の時間の関係については、光が電気信号に変換される時間として両者とも同じ時間がかかるとする。そうすると、上記のように、ＯＣＴ干渉信号及びＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するための光が出射されてから、ＯＣＴ干渉信号及びＡ−ｓｃａｎ信号が演算処理装置１０９に入力されるまで、同じ時間がかかるとみなすことができる。なお、これらが同期して演算処理装置１０９に入力されるように、いずれかの信号を任意の遅延回路等を用いて電気的に遅延させることもできる。
【００８１】
そのため、図３に示すように、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ＯＣＴ干渉信号を取得するべき時間帯３２０（Ｔ３＋１１０ｎｓｅｃからＴ４＋１１０ｎｓｅｃ）の中で、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力されることになる。なお、図３において、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０及び干渉信号のタイミングチャートは、それぞれの信号が演算処理装置１０９に入力される際のタイミングを示している。
【００８２】
次に、図３を参照して、本実施例によるＯＣＴ装置１００において、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０をＯＣＴ干渉信号のサンプリングタイミングの基準として用いて、断層画像を形成する動作について説明する。なお、図３のｋ−ｃｌｏｃｋ信号のタイミングチャートには、波長掃引光源１０１が安定的に波長掃引を行うことができる時間帯（Ｔ３〜Ｔ４）に出射された光に基づくｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が、演算処理装置１０９に入力される時間帯３１０が示されている。また、時間帯３１０内におけるｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０に付された点は、当該点が付されたｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が断層画像の形成に用いられるデータのサンプリングクロックとしてのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０であることを示す。図３の干渉信号のタイミングチャートには、ＯＣＴ干渉信号を取得するべき時間帯３２０、すなわち、ＯＣＴ動作に利用される干渉信号が演算処理装置１０９に入力される時間帯３２０が示されている。
【００８３】
図３に示すように、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０は、ＯＣＴ動作に利用される干渉信号が演算処理装置１０９に入力される時間帯３２０の終了間際に演算処理装置１０９に入力される。そのため、演算処理装置１０９では、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が入力されてから、時間を遡ってデータ取得を行う。
【００８４】
そのために、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０をサンプリングクロックとして利用してＯＣＴ干渉信号のサンプリングを行い、不図示のメモリに当該サンプリングしたデータを記憶する。そして、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力されたタイミングを基準として、当該タイミングから数えて所定のクロック数だけ、当該タイミングより前のデータを取得するプリトリガサンプリングを行う。図３においては、プリトリガサンプリングを行う時間帯３１１が示されており、当該時間帯３１１には６つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が示されている。なお、本実施例においては、６つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０分だけプリトリガサンプリングを行うとしているが、プリトリガサンプリングを行うｋ−ｃｌｏｃｋの数はＯＣＴ装置１００の構成に従って、任意の数とすることができる。
【００８５】
プリトリガサンプリングによるデータの取得は、メモリに記憶されたデータを読み出すことで行われることができる。なお、所定のクロック数だけ前のデータを読み出す際の、データの識別に関しては任意の方法によって行うことができる。例えば、データを記憶する際に番号を関連付けて記憶し、当該番号に基づいてＡ−ｓｃａｎトリガ１２０の入力されたタイミングから所定の数の前のサンプリングデータを読み出すことができる。また、スタックを用いて、メモリに記憶したデータを管理し、適宜読み出す構成としてもよい。
【００８６】
また、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力された後で、且つ時間帯３２０の終了までの間にも、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が演算処理装置１０９に入力される。そのため、ＯＣＴ装置１００では、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力されたタイミングを基準として、当該タイミングから数えて所定のクロック数だけ、当該タイミングより後のデータを取得するポストトリガサンプリングも行う。ポストトリガサンプリングによるデータの取得は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が入力された後に、入力されたｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０に基づいて、一般的なサンプリングと同様の方法で行われることができる。また、プリトリガサンプリングと同様に、一度不図示のメモリに記憶した後読み出すことでポストトリガサンプリングを行ってもよい。
【００８７】
図３においては、ポストトリガサンプリングを行う時間帯３１２が示されており、当該時間帯３１２には２つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が示されている。なお、本実施例においては、２つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０分だけポストトリガサンプリングを行うとしているが、ポストトリガサンプリングを行うｋ−ｃｌｏｃｋの数はＯＣＴ装置１００の構成に従って、任意の数とすることができる。
【００８８】
本実施例によるＯＣＴ装置１００では、このようにプリトリガサンプリングとポストトリガサンプリングを行って取得したデータにフーリエ変換等の信号処理を行い、被検体Ｏの断層画像を生成することができる。
【００８９】
上記のように、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、第５の波長λ５が、第３の波長λ３から第４の波長λ４までの波長範囲の間に設定される。この場合でも、式１を満たすようにＯＣＴ装置１００を構成することで、上記実施形態と同様の作用を果たすことができる。
【００９０】
また、演算処理装置１０９は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力された時間を基準として、該入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より前のサンプリングクロックに応じてＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。これとともに、演算処理装置１０９は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力された時間を基準として、該入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より後のサンプリングクロックに応じて前記干渉信号をサンプリングする。これによって、演算処理装置１０９は、干渉信号から被検体Ｏの情報を取得し、被検体Ｏの断層画像を形成することができる。
【００９１】
［実施例２］
次に、図１及び図４を参照して実施例２によるＯＣＴ装置１００について説明する。なお、本実施例によるＯＣＴ装置の各構成要素は、上記実施形態のものと同様のものであるため、同じ参照符号を用いて説明する。
【００９２】
図４は、図３と同様の図である。すなわち、図４は、本実施例の波長掃引光源１０１からの出射光の光強度と時間の相関及び光周波数と時間の相関を示す。また、図４は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０、ＦＢＧ１０３から波長掃引光源１０１に戻る戻り光（Ａ−ｓｃａｎトリガ戻り光）及びｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０のタイミングチャートを示す。さらに、図４は、波長掃引光源１０１からの出射光に基づくＯＣＴ干渉信号の信号強度と時間の相関を示す。なお、波長掃引光源１０１からの出射光の光強度と時間の相関において戻り光の影響４０１を示し、ＯＣＴ干渉信号の信号強度と時間の相関において戻り光の影響４２１を示している。
【００９３】
本実施例では、実施例１に用いたＴ３及びＴ４の関係を変更した場合の例を示す。実施例１では、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成するためのＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５は、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲λ３〜λ４の中にあった。これは、上述したようにｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が安定している時間帯３１０（波長掃引光源１０１が安定的に波長掃引している波長範囲）にＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成する必要があるためである。これに対し、本実施例では、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲λ３〜λ４を狭くし、その波長範囲外の波長範囲（時間的には利用する波長範囲を掃引した後に相当）にＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５を設定し、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０を生成する。
【００９４】
前述した図１を再び参照して、本実施例によるＯＣＴ装置１００を説明する。
【００９５】
本実施例によるＯＣＴ装置１００では、実施例１と同様に、波長掃引光源１０１として１０００ｎｍ（λｖ１）から１１００ｎｍ（λｖ２）まで短波長から長波長にかけて安定して出射する光を掃引する光源を用いる。ただし、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲を１０００〜１０９８ｎｍと範囲を狭く設定する。すなわち、本実施例では、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲λ３〜λ４を、波長範囲１０００ｎｍ〜１０９８ｎｍとしている。また、このことから、波長掃引光源１０１が波長λ３の光を出射する時間Ｔ３は、波長λｖ１を出射する時間Ｔｖ１と等しい。
【００９６】
当該波長掃引光源１０１は、出射する光の波長を波長範囲１０００ｎｍから１０９８ｎｍまで約３．８３μｓｅｃかけて掃引する。なお、本実施例でも、波長と時間に非線形な相関を有している光源を用いる。
【００９７】
また、ＦＢＧ１０３としては、反射帯域中心１１００ｎｍ、帯域幅０．３ｎｍ、反射率９５％の特性を有するＦＢＧを用いる。すなわち、本実施例では、ＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５は１１００ｎｍである。このことから、波長掃引光源１０１が波長λ５の光を出射する時間Ｔ５は、波長λｖ１を出射する時間Ｔｖ２と等しい。また、波長掃引光源１０１は、出射する光の波長を波長範囲１０００ｎｍから１１００ｎｍまで４．０μｓｅｃかけて掃引する。
【００９８】
ここで、Ｔ１を基準時間（０μｓｅｃ）とすると、波長掃引光源１０１及びＦＢＧ１０３の構成から、式１に用いるＴ４は３．８３μｓｅｃ、Ｔ５は４．０μｓｅｃであり、ΔＴは−０．１７μｓｅｃとなる（図４を参照）。従って、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との間の必要な光路長Ｄは、負の値を持つ。
【００９９】
しかしながら、本実施例によるＯＣＴ装置１００の構成では、波長掃引光源１０１から出射する光をＦＢＧ１０３に導く光ファイバが存在するため、光路長Ｄが負の距離になることはあり得ない。
【０１００】
すなわち、ＯＣＴ動作に利用する光の波長範囲λ３〜λ４の外側（時間的には利用する波長範囲を掃引した後に相当）にＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５を設定する。この場合、波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３の間の光路長Ｄを特に考慮せずとも、式１を満たすことができる。また、当該構成から、ＦＢＧ１０３からの反射光が波長掃引光源１０１に戻るタイミングでは、ＯＣＴ動作に利用する光の出射は終了しており波長掃引光源１０１から出射する光にノイズが重畳されてもＯＣＴ動作による断層画像にノイズが入ることはない。
【０１０１】
以上のように、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、波長掃引光源１０１が安定的に出射する光の波長掃引をしている波長範囲λｖ１〜λｖ２で、かつ、ＯＣＴ動作に利用しない波長範囲にＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５を設定する。従って、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、コストアップに繋がる光サーキュレータ等の光学部材を用いることなく、安価な構成で光学的に生成した安定的なＡ−ｓｃａｎトリガ１２０を用いて干渉信号の取得することができる。これにより、ＯＣＴ装置１００は、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳されないＯＣＴ断層画像を提供することができる。
【０１０２】
また、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ＯＣＴ動作に用いられる光が出射される時間帯Ｔ３からＴ４及びＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５は、波長掃引光源１０１の波長掃引動作が安定している時間帯Ｔｖ１〜Ｔｖ２の中にある。さらに、図４の出射光の光強度と時間の相関からも理解されるように、戻り光による影響は次のＡ−ｓｃａｎ動作よりも前に現れている。従って、本実施例によるＯＣＴ装置１００は、式１〜６を満たす構成を有している。そのため、ＯＣＴ装置１００は、光サーキュレータなどのコストアップに繋がる光学部材を用いることなく、ＦＢＧ１０３からの反射光に起因したノイズが重畳した光をＯＣＴ動作に用いることを防ぎ、より安定した精細な断層画像を得ることができる。
【０１０３】
なお、本実施例によるＯＣＴ装置１００において、各構成要素の配置は実施例１によるＯＣＴ装置と同様である。そのため、本実施例によるＯＣＴ装置１００における、ＯＣＴ干渉信号、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０及びｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が演算処理装置１０９に入力されるタイミングも実施例１によるＯＣＴ装置と同様である。
【０１０４】
次に、図４を参照して、本実施例によるＯＣＴ装置１００において、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０をＯＣＴ干渉信号のサンプリングタイミングの基準として用いて、断層画像を形成する動作について説明する。なお、図４のｋ−ｃｌｏｃｋ信号のタイミングチャートには、波長掃引光源１０１が安定的に波長掃引を行うことができる時間帯（Ｔ３〜Ｔ４）に出射された光に基づくｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が、演算処理装置１０９に入力される時間帯４１０が示されている。また、時間帯４１０内におけるｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０に付された点は、当該点が付されたｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が断層画像の形成に用いられるデータのサンプリングクロックとしてのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０であることを示す。図４の干渉信号のタイミングチャートには、ＯＣＴ動作に利用される干渉信号が演算処理装置１０９に入力される時間帯４２０が示されている。
【０１０５】
本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ＦＢＧ１０３の反射波長帯域の中心波長λ５の光の出射時間Ｔ５よりも前に、ＯＣＴ動作に利用するための光の出射が終了する。そのために、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力された後にＯＣＴ動作に利用される光に基づくｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が演算処理装置１０９に入力されることはない。従って、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、ポストトリガサンプリングを行わず、プリトリガサンプリングのみを行う。
【０１０６】
プリトリガサンプリングを行う方法は、実施例１における方法と同様であるため省略する。図４においては、プリトリガサンプリングを行う時間帯４１１が示されており、当該時間帯４１１には６つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０が示されている。なお、本実施例においては、６つのｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０分だけプリトリガサンプリングを行うとしているが、プリトリガサンプリングを行うｋ−ｃｌｏｃｋの数はＯＣＴ装置１００の構成に従って、任意の数とすることができる。
【０１０７】
本実施例によるＯＣＴ装置１００では、このようにプリトリガサンプリングを行って取得したデータにフーリエ変換等の信号処理を行い、被検体Ｏの断層画像を生成することができる。
【０１０８】
上記のように、本実施例によるＯＣＴ装置１００では、第５の波長λ５が、第３の波長λ３から第４の波長λ４までの波長範囲の外に設定されており、かつ、第５の波長λ５の光は第４の波長λ４の光よりも後に波長掃引光源１０１から出射される。このような構成を有するＯＣＴ装置１００では、波長掃引光源１０１からＦＢＧ１０３までの光路が存在しさえすれば式１が満たされるため、上記実施形態と同様の作用を果たすことができる。
【０１０９】
また、演算処理装置１０９は、Ａ−ｓｃａｎトリガ１２０が演算処理装置１０９に入力された時間を基準として、該入力された時間から数えて所定の数だけの、該入力された時間より前のサンプリングクロックに応じてＯＣＴ干渉信号をサンプリングする。これによって、演算処理装置１０９は、干渉信号から被検体Ｏの情報を取得し、被検体Ｏの断層画像を形成することができる。
【０１１０】
［変形例］
本実施形態によるＯＣＴ装置１００では、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０は波長掃引光源１０１によって生成され、演算処理装置１０９に入力される。しかしながら、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号を生成する構成はこれに限られない。例えば、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号は、波長掃引光源に光ファイバを介して接続された、任意の構成を有するｋ−ｃｌｏｃｋ信号生成部によって、波長掃引光源１０１から出射された光に基づいて生成されてもよい。
【０１１１】
このような変形例について、図５を参照して説明する。図５は、このような変形例によるＯＣＴ装置２００の概略的な構成を示す。なお、本変形例によるＯＣＴ装置２００の構成要素について、上記実施形態の構成要素と同様なものは、同じ参照符号を用いて説明する。
【０１１２】
本変形例によるＯＣＴ装置２００には、波長掃引光源１０１、第１の分割部１０２、ＦＢＧ１０３、ＯＣＴ干渉計１０４、フォトディテクタ１０５、検出器１０８、演算処理装置１０９及び表示部１１０が設けられている。これに加えて、ＯＣＴ装置２００には、第２の分割部５０１及びｋ−ｃｌｏｃｋ生成部５０２が設けられている。
【０１１３】
本変形例によるＯＣＴ装置２００では、第１の分割部１０２とＦＢＧ１０３との間に第２の分割部５０１が設けられている。第２の分割部５０１は、分割比５０：５０の光ファイバカプラであり、第１の分割部１０２、ＦＢＧ１０３、フォトディテクタ１０５、ｋ−ｃｌｏｃｋ生成部５０２に接続されている。第２の分割部５０１は、第１の分割部１０２により分割され、ＦＢＧ１０３に入射する光を更に分割する。第２の分割部５０１は、第１の分割部１０２から入射された光のうち５０％の光量の光をＦＢＧ１０３に導き、残りの５０％の光量の光をｋ−ｃｌｏｃｋ生成部５０２に導く。また、第２の分割部５０１は、ＦＢＧ１０３から入射された光を分割し、入射された光のうち５０％の光量の光をフォトディテクタ１０５に導き、残り５０％の光量の光を第１の分割部１０２に導く。この場合、第１の分割部１０２は、第２の分割部５０１から入射された光のうち５％の光量の光を波長掃引光源１０１に導き、残りをファイバ端から放出する。なお、第２の分割部５０１は、光ファイバカプラの代わりにビームスプリッタを用いて構成されてもよい。また、分割比も５０：５０に限られず、任意の分割比のものを用いることができる。
【０１１４】
ｋ−ｃｌｏｃｋ生成部５０２は、第２の分割部５０１から入射された光に基づいて、ｋ−ｃｌｏｃｋ信号１３０を生成し、演算処理装置１０９に出力する。
【０１１５】
上記のように本変形例によるＯＣＴ装置２００は、分割部１０２からＦＢＧ１０３に入射する光を、ＦＢＧ１０３に向かう光と他の光（ｋ−ｃｌｏｃｋ生成部５０２）に分割する、第２の分割部５０１を備える。このような構成のＯＣＴ装置２００でも、式１を満たすように波長掃引光源１０１とＦＢＧ１０３との光路長等の関係を調整することで、上記実施形態によるＯＣＴ装置１００と同様の作用を奏することができる。なお、本変形例によるＯＣＴ装置２００では、ＦＢＧ１０３からの波長掃引光源１０１への戻り光は、第２の分割部５０１及び第１の分割部１０２によって分割されて導かれるため、当該戻り光の光量をより少なくすることができる。
【０１１６】
以上、実施形態及び実施例を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施例及び変形例は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０１：波長掃引光源、１０２：分割部、１０３：ＦＢＧ（波長フィルタ）、１０４：ＯＣＴ干渉計（干渉部）、１０５：フォトディテクタ（検出部）、１０９：演算処理装置（情報取得部）、ＲＬ：反射光、１２０：Ａ−ｓｃａｎトリガ（トリガ信号）、ＲＬ：反射光、Ｏ：被検体
【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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