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課題

測定光参照光干渉光周波数解析を行うことにより断層画像を取得する光コヒーレンストモグラフィー計測において、所望のタイミングで、自動的に測定光と参照光の光路長差を調整する。

解決手段

光プローブ230において、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、断層情報取得部250は、光路長調整用の断層情報を取得する。リアルタイム光路長調整部253は、光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である光プローブ230の窓入射点16aにおいて、測定光L1+反射光L3の光路長と参照光L2の光路長とが一致するように、光路長変更手段220の反射ミラー22を移動し、参照光Lの光路長を調整する。

概要

背景

従来、体腔内の断層画像を取得する装置として超音波を用いた超音波断層画像取得装置等が知られているが、その他に低コヒーレンス光による光干渉を用いた光断層画像取得装置を用いることが提案されている(たとえば特許文献1参照)。特許文献1においては、タイムドメイン計測により断層画像を取得するものであって、内視鏡鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内にプローブを挿入することにより測定光が体腔内に導波されるようになっている。

具体的には、光源から射出された低コヒーレンス光が測定光と参照光とに分割された後、測定光は測定対象照射され、測定対象からの反射光合波手段に導波される。一方、参照光は光路長の変更が施された後に合波手段に導波される。そして、合波手段により反射光と参照光とが合波され、合波されたことによる干渉光ヘテロダイン検波等により測定される。ここで、タイムドメイン計測は測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致したときに干渉光が検出されることを利用した計測方法であり、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する測定位置(測定深さ)が変更されるようになっている。

ところで、近年、干渉光を空間的あるいは時間的に分光することにより、参照光の光路長を掃引することなく高速光断層画像を取得する周波数ドメインOCT計測が提案されている(たとえば特許文献2、3参照)。この周波数ドメインOCT計測としては、干渉光を空間的に分光することにより光断層画像を取得するSD−OCT(Source Domain OCT)計測と、干渉光を時間的に分光することにより光断層画像を取得するSS−OCT(Swept source OCT)計測とが知られている。

SD−OCT(Source Domain OCT)計測では、光源から射出される光の周波数を空間的に分光して干渉光を時間的に一括して検出を行うものであり、例えばマイケルソン型干渉計を用いて光源から広帯域の低コヒーレンス光を射出して測定光と参照光とに分割した後、測定対象に測定光が照射されたときの反射光と参照光との干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスクトル信号をフーリエ解析することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を取得するようになっている。

SS−OCT(Swept source OCT)計測は、光源から射出されたコヒーレンス光を測定光と参照光とに分割した後、測定光が測定対象に照射されたときの反射光と参照光とを合波し、反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。このSS−OCT計測では、光源から射出される光の周波数を時間的に変化させながら干渉光の検出を行うものであり、例えば、マイケルソン型干渉計を用いて、光源から射出されるレーザ光の周波数を時間的に変化させながら反射光と参照光との干渉が行われる。そして、光周波数領域のインターフェログラムから所定の測定対象の深さ位置における反射強度を検出し、これを用いて断層画像を生成する。

このように、周波数ドメインOCT装置においては、周波数解析を行うことにより各深さ方向における反射率すなわち断層情報を取得することができる。
特開2003−172690号公報
米国特許第5565986号明細書
特開平11−82817号公報

概要

測定光と参照光の干渉光の周波数解析を行うことにより断層画像を取得する光コヒーレンストモグラフィー計測において、所望のタイミングで、自動的に測定光と参照光の光路長差を調整する。光プローブ230において、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、断層情報取得部250は、光路長調整用の断層情報を取得する。リアルタイム光路長調整部253は、光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である光プローブ230の窓入射点16aにおいて、測定光L1+反射光L3の光路長と参照光L2の光路長とが一致するように、光路長変更手段220の反射ミラー22を移動し、参照光Lの光路長を調整する。

目的

そこで、本発明は、測定光と参照光の干渉光を検出し、検出された干渉光を周波数解析することにより測定対象の光断層情報を取得する光断層画像化装置において、所望のタイミングで、自動的に光路長差を調整することのできる光断層画像化装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

光を射出する光源ユニットと、該光源ユニットから射出された前記光を測定光参照光とに分割する光分割手段と、該光分割手段により分割された前記測定光を、測定対象に、走査しながら照射する照射手段と、前記測定対象で反射した反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する第1の干渉光検出手段と、該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象の各走査位置における光断層情報を取得する断層情報得手段とを有する光断層画像化装置において、前記干渉光を検出する第2の干渉光検出手段と、該第2の干渉光検出手段の検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整する光路長調整手段を備えることを特徴とする光断層画像化装置。

請求項2

前記第2の干渉光検出手段が、前記干渉光を空間的または時間的に積算した積算値を出力するものであり、前記光路長を変更する光路長変更手段を備え、前記光路長調整手段が、前記光路長変更手段による前記光路長の変更前後に前記第2の干渉光検出手段により検出された前記積算値を比較し、該比較結果に基づいて前記光路長を調整するものであることを特徴とする前記請求項1記載の光断層画像化装置。

請求項3

前記光路長調整手段が、前記測定対象の複数の走査位置から検出した複数の前記検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整するものであることを特徴とする請求項1または2記載の光断層画像化装置。

請求項4

前記第1の干渉光検出手段が、前記第2の干渉光検出手段を兼ねるものであることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の光断層画像化装置。

請求項5

前記干渉光を前記第1の干渉光検出手段へ入射する光と、前記第2の干渉光検出手段へ入射する光とへ分離する光分離手段を備えることを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の光断層画像化装置。

技術分野

0001

本発明は、OCT(Optical Coherence Tomography)計測による光断層画像を取得する光断層画像化装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、体腔内の断層画像を取得する装置として超音波を用いた超音波断層画像取得装置等が知られているが、その他に低コヒーレンス光による光干渉を用いた光断層画像取得装置を用いることが提案されている(たとえば特許文献1参照)。特許文献1においては、タイムドメイン計測により断層画像を取得するものであって、内視鏡鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内にプローブを挿入することにより測定光が体腔内に導波されるようになっている。

0003

具体的には、光源から射出された低コヒーレンス光が測定光と参照光とに分割された後、測定光は測定対象照射され、測定対象からの反射光合波手段に導波される。一方、参照光は光路長の変更が施された後に合波手段に導波される。そして、合波手段により反射光と参照光とが合波され、合波されたことによる干渉光ヘテロダイン検波等により測定される。ここで、タイムドメイン計測は測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致したときに干渉光が検出されることを利用した計測方法であり、参照光の光路長を変更することにより、測定対象に対する測定位置(測定深さ)が変更されるようになっている。

0004

ところで、近年、干渉光を空間的あるいは時間的に分光することにより、参照光の光路長を掃引することなく高速に光断層画像を取得する周波数ドメインOCT計測が提案されている(たとえば特許文献2、3参照)。この周波数ドメインOCT計測としては、干渉光を空間的に分光することにより光断層画像を取得するSD−OCT(Source Domain OCT)計測と、干渉光を時間的に分光することにより光断層画像を取得するSS−OCT(Swept source OCT)計測とが知られている。

0005

SD−OCT(Source Domain OCT)計測では、光源から射出される光の周波数を空間的に分光して干渉光を時間的に一括して検出を行うものであり、例えばマイケルソン型干渉計を用いて光源から広帯域の低コヒーレンス光を射出して測定光と参照光とに分割した後、測定対象に測定光が照射されたときの反射光と参照光との干渉光を各周波数成分に分解したチャンネルドスクトル信号をフーリエ解析することにより、深さ方向の走査を行わずに光断層画像を取得するようになっている。

0006

SS−OCT(Swept source OCT)計測は、光源から射出されたコヒーレンス光を測定光と参照光とに分割した後、測定光が測定対象に照射されたときの反射光と参照光とを合波し、反射光と参照光との干渉光の強度に基づいて光断層画像を取得するものである。このSS−OCT計測では、光源から射出される光の周波数を時間的に変化させながら干渉光の検出を行うものであり、例えば、マイケルソン型干渉計を用いて、光源から射出されるレーザ光の周波数を時間的に変化させながら反射光と参照光との干渉が行われる。そして、光周波数領域のインターフェログラムから所定の測定対象の深さ位置における反射強度を検出し、これを用いて断層画像を生成する。

0007

このように、周波数ドメインOCT装置においては、周波数解析を行うことにより各深さ方向における反射率すなわち断層情報を取得することができる。
特開2003−172690号公報
米国特許第5565986号明細書
特開平11−82817号公報

発明が解決しようとする課題

0008

周波数ドメインOCT装置においては、光路差がゼロの点を基準点として、該基準点からの相対位置を得ることができるため、原理的には測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させる必要はない。しかし、実際には光路長差が大きい領域では、干渉信号空間周波数が拡大してしまうため、干渉光を検出する光検出器空間分解能あるいは時間分解能により、断層情報を取得可能な光路長差の最大値が決められてしまう。すなわち、SD−OCT装置では、例えば光検出器としてフォトダイオードアレイを使用する場合であれば、フォトダイオードの間隔である空間分解能によって、SS−OCT装置であれば、光検出器によるサンプリング間隔である時間分解能によって、断層情報を取得可能な光路長差範囲が決められる。

0009

このため、少なくとも光断層情報を取得する前に、光断層情報を取得可能な光路長差範囲内に測定対象が含まれるように、光路長差を調整する必要があり、光断層画像化装置には、測定光または参照光の光路中に光路長を調整する光路長調整手段が設けられている。通常、使用者は目的の光断層画像を取得する前に、適当な光路長を設定して、光断層画像を取得して、この光断層画像を表示装置へ表示させる。使用者は、その光断層画像を目視して、光断層画像の中に測定対象が含まれるように、手動動作により光路長調整手段を調整する。その後、目的の光断層画像を取得する。

0010

しかしながら、測定光または参照光の光路長は、温度変動などにより変化することがある。また、測定光または参照光の導光導波路、例えば光ファイバ等を用いている場合には、該ファイバ屈曲により光路長に変化が生じる場合もある。このため、目的の光断層画像を取得している最中に、光路長が変化し、その結果光断層画像の取得部位(深さ)がずれてしまい、測定対称の光断層画像が良好に取得できない場合がある。

0011

そこで、本発明は、測定光と参照光の干渉光を検出し、検出された干渉光を周波数解析することにより測定対象の光断層情報を取得する光断層画像化装置において、所望のタイミングで、自動的に光路長差を調整することのできる光断層画像化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

0012

本発明の光断層画像化装置は、光を射出する光源ユニットと、
該光源ユニットから射出された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、
該光分割手段により分割された前記測定光を、測定対象に、走査しながら照射する照射手段と、
前記測定対象で反射した反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、
該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する第1の干渉光検出手段と、
該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象の各走査位置における光断層情報を取得する断層情報取得手段とを有する光断層画像化装置において、
前記干渉光を検出する第2の干渉光検出手段と、
該第2の干渉光検出手段の検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整する光路長調整手段を備えることを特徴とするものである。

0013

なお、ここで「測定対象で反射した反射光」とは、測定対象で反射した光に加え測定対象で散乱された光を含むものである。また、「測定光を、測定対象に、走査しながら照射する」とは、測定光を連続的に移動させながら、測定対象を照射するものであってもよいし、あるいは測定光を、各走査位置において一旦停止し、その後移動させる動作を繰り返しながら、測定対象を照射するものであってもよい。

0014

また、前記第2の干渉光検出手段が、前記干渉光を空間的または時間的に積算した積算値を検出結果として出力するものであり、前記光路長を変更する光路長変更手段を備えていれば、前記光路長調整手段は、前記光路長変更手段による前記光路長の変更前後に前記第2の干渉光検出手段により検出された前記積算値を比較し、該比較結果に基づいて前記光路長を調整するものであってもよい。なお、光路長変更手段は、光路長調整手段とは別個に設けられているものであってもよいし、光路長調整手段が兼ねているものであってもよい。

0015

さらに、前記光路長調整手段は、前記測定対象の複数の走査位置から検出した複数の前記検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整するものであってもよい。

0016

さらに、前記第1の干渉光検出手段は、前記第2の干渉光検出手段を兼ねるものであってもよい。

0017

また、前記干渉光を前記第1の干渉光検出手段へ入射する光と、前記第2の干渉光検出手段へ入射する光とへ分離する光分離手段を備えてもよい。

発明の効果

0018

本発明の光断層画像化装置は、光を射出する光源ユニットと、該光源ユニットから射出された前記光を測定光と参照光とに分割する光分割手段と、該光分割手段により分割された前記測定光を、測定対象に、走査しながら照射する照射手段と、前記測定対象で反射した反射光と前記参照光とを合波する合波手段と、該合波手段により合波された前記反射光と前記参照光との干渉光を検出する第1の干渉光検出手段と、該干渉光検出手段により検出された前記干渉光を周波数解析することにより前記測定対象の各走査位置における光断層情報を取得する断層情報取得手段とを有する光断層画像化装置において、前記干渉光を検出する第2の干渉光検出手段と、該第2の干渉光検出手段の検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整する光路長調整手段を備えることにより、所望のタイミング、例えば光断層情報の取得毎に、自動的に光路長差を調整することができ、装置の利便性を向上させることができる。

0019

また、前記第2の干渉光検出手段が、前記干渉光を空間的または時間的に積算した積算値を検出結果として出力するものであり、前記光路長を変更する光路長変更手段を備え、前記光路長調整手段が、前記光路長変更手段による前記光路長の変更前後に前記第2の干渉光検出手段により検出された前記積算値を比較し、該比較結果に基づいて前記光路長を調整するものであれば、積算値を用いることによりノイズの影響を受けにくく、より正確に光路長を調整することができる。

0020

さらに、前記光路長調整手段が、前記測定対象の複数の走査位置から検出した複数の前記検出結果に基づいて、前記測定光、前記反射光または前記参照光の光路長を調整するものであれば、複数の前記検出結果に基づいて光路長を調整するため、誤差の影響を低減することができ、より正確に光路長を調整することができる。

0021

また、前記第1の干渉光検出手段が、前記第2の干渉光検出手段を兼ねるものであれば、装置を小型化することができる。

0022

前記干渉光を前記第1の干渉光検出手段へ入射する光と、前記第2の干渉光検出手段へ入射する光とへ分離する光分離手段を備えるものであれば、前記第2の干渉光検出手段として所望の検出手段を使用することができ、いっそう短時間で光路長を調整することができる。

発明を実施するための最良の形態

0023

以下、本発明の具体的な第1の実施形態である光断層画像化装置について図1を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態である光断層画像化装置の概略構成図である。

0024

本光断層画像化装置200は、例えば体腔内の生体組織細胞等の測定対象の断層画像を前述のSD−OCT計測により取得するものであって、低コヒーレンス光Laを射出する光源ユニット210と、光源ユニット210から射出された光Laを測定光L1と参照光L2とに分割する光分割手段3と、光分割手段3により分割された参照光L2の光路長を調整する光路長変更手段220と、光分割手段3により分割された測定光L1を測定対象Sに照射する光プローブ230と、こうして測定対象Sに測定光L1が照射されたとき該測定対象Sで反射した反射光L3と参照光L2とを合波する合波手段4と、合波された反射した反射光L3と参照光L2との間の干渉光L4を空間的に分光して検出する干渉光検出手段240と、該干渉光検出手段240の検出結果から断層情報を取得する断層情報取得部250と、該断層情報取得部250で取得された断層情報から断層画像を生成する画像生成部251と、該画像生成部251で生成された断層画像を表示する画像表示部252と、断層情報取得部250で取得された断層情報に基づいて参照光L2の光路長をリアルタイムに調整するリアルタイム光路長調整部253とを有している。

0025

光源ユニット210は、中心波長(λc)1.1μm、スペクトル半値全幅90nmの低コヒーレント光Laを射出するSLD(Super Luminescent Diode)211と、この光源10から射出された光を光ファイバFB1内に入射させるための光学系212とを有している。

0026

光分割手段3は、例えば2×2の光ファイバカプラから構成されており、光源ユニット210から光ファイバFB1を介して導波した光Laを測定光L1と参照光L2とに分割する。この光分割手段3は、2本の光ファイバFB2、FB3にそれぞれ光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2を伝播し、参照光Lは光ファイバFB3内を伝播する。なお、本例におけるこの光分割手段3は、合波手段4としても機能するものである。

0027

光ファイバFB2には、光プローブ230が光学的に接続されており、測定光L1は光ファイバFB2から光プローブ230へ導波する。光プローブ230は、例えば鉗子口から鉗子チャンネルを介して体腔内に挿入されるものであって、光学コネクタ31により光ファイバFB2に対して着脱可能に取り付けられている。

0028

光プローブ230は、先端が閉じられた円筒状のプローブ外筒15と、このプローブ外筒15の内部空間に、該外筒15の軸方向に延びる状態に配設された1本の光ファイバ13と、光ファイバ13の先端から出射した測定光L1をプローブ外筒15の周方向に偏向させるミラー17と、光ファイバ13の先端から出射した測定光L1を、プローブ外筒15の周外方に配された被走査体としての測定対象Sにおいて収束するように集光する集光レンズ18aおよび18bと、光ファイバ13を光ファイバ13の軸を回転軸として回転させるモータ14とを備えている。なお、光ファイバ13、集光レンズ18aおよび18b、およびミラー17は、一体的に構成され、光ファイバ13が回転した場合には、集光レンズ18aおよび18b、およびミラー17も回転する。また、プローブ外筒15の先端部には、測定光L1を透過するリング状の窓部16が設けられている。

0029

一方、光ファイバFB3の参照光L2の射出側には光路長変更手段220が配置されている。光路長変更手段220は、断層画像の取得位置を調整するために、参照光L2の光路長を変更するものであって、光ファイバFB3から射出された参照光L2を反射させる反射ミラー22と、反射ミラー22と光ファイバFB3との間に配置された第1光学レンズ21aと、第1光学レンズ21aと反射ミラー22との間に配置された第2光学レンズ21bとを有している。

0030

第1光学レンズ21aは、光ファイバFB3のコアから射出された参照光L2を平行光にするとともに、反射ミラー22により反射された参照光L2を光ファイバFB3のコアに集光する機能を有している。また、第2光学レンズ21bは、第1光学レンズ21aにより平行光にされた参照光L2を反射ミラー22上に集光するとともに、反射ミラー22により反射された参照光L2を平行光にする機能を有している。つまり、第1光学レンズ21aと第2光学レンズ21bとにより共焦点光学系が形成されている。

0031

したがって、光ファイバFB3から射出した参照光L2は、第1光学レンズ21aにより平行光になり、第2光学レンズ21bにより反射ミラー22上に集光される。その後、反射ミラー22により反射された参照光L2は、第2光学レンズ21bにより平行光になり、第1光学レンズ21aにより光ファイバFB3のコアに集光される。

0032

さらに光路長変更手段220は、第2光学レンズ21bと反射ミラー22とを固定した基台23と、該基台23を第1光学レンズ21aの光軸方向に移動させるミラー移動手段24とを有している。そして基台23が矢印A方向に移動することにより、参照光L2の光路長が変えられるようになっている。

0033

また合波手段4は、前述の通り2×2の光ファイバカプラからなり、光路長変更手段220により光路長が変更された参照光L2と、測定対象Sで反射した反射光L3とを合波し、光ファイバFB4を介して干渉光検出手段240側に射出するように構成されている。

0034

一方、干渉光検出手段240は、合波手段4により合波された反射した反射光L3と参照光L2との干渉光L4を、空間的に分光することにより、各波長成分に分解して、チャンネルドスペクトル信号を検出するものであって、光ファイバFB4から出射した干渉光L4を平行光化するコリメータレンズ241と、複数の波長帯域を有する干渉光L4を各波長帯域毎に分光すると、該回折格子242により分光された各波長帯域の干渉光L4を検出するCCDアレイ244とを有している。

0035

またCCDアレイ244は、例えば1次元もしくは2次元に光センサが配列されてなるCCDアレイであり。各光センサが、上述のように分光された干渉光L4を波長帯域毎にそれぞれ検出するようになっている。

0036

上記CCDアレイ244は断層情報取得部250に接続され、この断層情報取得部250は画像生成部251およびリアルタイム光路長調整部253に接続されている。画像生成部251は、CRT液晶画像表示部等からなる画像表示部252に接続されている。また、リアルタイム光路長調整部253は、光路長調整手段220へ接続されている。

0037

断層情報取得部250は、CCDアレイ244において検出された干渉光L4のチャンネルドスペクトル信号をフーリエ解析することにより、周波数解析を行ない、各深さ位置における反射情報からなる断層情報を取得する。そして、画像生成部251では、測定部位を僅かにずらしなら取得した断層情報に基いて断層画像を生成する。そして生成された断層画像は、画像表示部252において表示される。

0038

なお、干渉光検出手段240、断層情報取得部250および画像生成部251における干渉光L4の検出および画像の生成についての詳細は、「武田 光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、2003、Vol41、No7、p426−p432」に記載されている。

0039

なお、断層情報取得部250、画像生成部251およびリアルタイム光路長調整部253は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムとして形成される。

0040

以下、上記構成を有する光断層画像化装置200の作用について説明する。説明を簡単にするために、まず、断層情報を取得して、その断層情報を用いて断層画像を生成する方法を説明し、その後、本光断層画像化装置200の動作全体について説明する。

0041

光源ユニット210から低コヒーレンス光Laが射出され、この低コヒーレンス光Laは光分割手段3により測定光L1と参照光L2とに分割される。測定光L1は光プローブ230から体腔内に向けて射出され、測定対象Sに照射される。このとき、前述したように作動する該光プローブ230により、そこから出射した測定光L1が測定対象Sを1次元に走査する。そして、測定対象Sで反射した反射光L3が反射ミラー22において反射した参照光L2と合波され、反射光L3と参照光L2との干渉光L4が干渉光検出手段240によって検出される。断層情報取得部250では、この検出した干渉信号に対して、適当な波形補償ノイズ除去を施した上でフーリエ変換を施し、測定対象Sの深さ方向の反射光強度分布情報である断層情報を生成し、画像生成部251へ出力し、不図示のメモリへ記憶する。

0042

断層情報を取得後、光ファイバ13、ロッドレンズ18およびプリズムミラー17を微少角度回転させ、前回断層情報を取得した位置からわずかに離れた位置において、上記と同様の動作を繰り返し、断層情報を取得する。このように、この動作を繰り返し、測定光L1が照射される各点において光断層情報を取得することにより、測定光L1の回転方向に沿った各部分において測定対象Sの断層情報が得られる。これらの断層情報は順次画像生成部251の不図示のメモリへ記憶される。測定光L1の照射角度を1回転させること、即ち測定光L1により測定対象Sを走査することにより、一周分の断層情報を画像生成部251のメモリに記憶する。その後、これらの断層情報を合成することにより、輪切り状断層面についての断層画像を生成することができる。このようにして取得された断層画像は、画像表示部252に表示される。なお、例えば光プローブ230を図1右方向に移動させて、測定対象Sに対して測定光L1を、上記走査方向に対して直交する第2の方向に走査させることにより、この第2の方向を含む断層面についての断層画像をさらに取得することも可能である。

0043

次に、本光断層画像化装置200の動作を動作開始から順を追って説明する。使用者は、断層画像を取得する前に、光プローブ230を被検者の体腔へ挿入する。最初に、光路長変更手段220の基台23を手動操作により矢印A方向に移動させることにより、測定の際の基準点、例えば窓入射点16aが測定可能領域内に位置するようにおおまかに光路長を設定する。その後、各点における断層情報を取得する直前に、光路長をリアルタイムに調整する。以下このリアルタイム調整方法の詳細を説明する。

0044

まず、上記の断層画像用の断層情報の取得動作と同様の動作により、その点における光路長調整用の断層情報を取得する。断層情報取得部250では、取得した光路調整用の断層情報をリアルタイム光路長調整部253へ出力する。なお、この断層情報は前述したように、測定対象Sの深さ方向の反射光強度分布情報である。リアルタイム光路長調整部253では、この断層情報から、反射光強度が大きくなる点である窓部16への窓入射点16aにおいて、断層画像を取得する際に測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するために必要な光路長変更手段220の基台23の移動方向および移動量である光路長調整値を算出し、この光路長調整値を光路長変更手段220のミラー移動手段24へ出力する。ミラー移動手段24は、光路長調整値に基づいて、ミラー22の基台23を移動する。この光路長調整動作により、窓入射点16aにおいて測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とがするように、ミラー22の位置が調整される。その後、断層画像用の断層情報を再度取得する。

0045

測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、上記のように光路長調整用の断層情報を取得し、該光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0046

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置200では、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。

0047

また、本実施の形態において、リアルタイム光路長調整部253は、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に参照光の光路長を調整したが、光路長の調整は必ずしも、測定光の照射位置を微少移動する毎に、すなわち各走査位置毎に行う必要はない。光路長調整は、複数個走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初の走査位置において行ない、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において断層情報を取得して、各断層情報毎に光路長調整値を算出し、これらの複数個の光路長調整値の平均値を求め、該平均値に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の光路長調整値の平均値を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0048

次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の第2の実施形態による光断層画像化装置300の概略構成図である。なおこの図2において、図1中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。

0049

この第2の実施形態の光断層画像装置300は、光路長をリアルタイムに調整する際に、干渉光の光強度を空間的に積算した積算値をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、積算値の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させるものであり、その他の点は基本的に第1の実施形態である光断層画像化装置200と同様に構成されている。

0050

干渉光検出手段340は、反射した反射光L3と参照光L2とが合波された干渉光L4を検出するものであって、コリメータレンズ241と、回折格子242と、CCDアレイであるCCDアレイ244とを有している。また干渉光検出手段340は、CCDアレイ244に接続され、光路長を調整する際に、該CCDアレイ244の各CCDの出力を積算した値、すなわち干渉光L4を空間的に積算した積算値を、リアルタイム光路長調整部353へ出力する積算部341を有している。

0051

本光断層画像化装置300の動作を動作開始から順を追って説明する。使用者は、光プローブ230を被検者の体腔へ挿入し、断層画像を取得する前に、光路長の初期設定を行う。初期設定においては、光路長変更手段220の基台23を手動操作により矢印A方向に移動させることにより、測定の際の基準点、例えば窓入射点16aが測定可能領域内に位置するようにおおまかに光路長を設定する。その後、各点における断層情報を取得する直前に、光路長をリアルタイムに調整する。

0052

以下、光路長をリアルタイムに調整する際の動作について、リアルタイム光路長調整部353の動作に基づいて説明する。図3は、干渉光の光強度を空間的にまたは時間的に積算した積算値と測定深度との関係を示すグラフである。通常、干渉光の光強度を積算した積算値は、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致している位置の測定光の反射率を表している。このため、干渉光の光強度を空間的に積算した積算値を比較することは、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致している位置における測定光の反射率を比較することとなる。

0053

リアルタイム光路長調整部353は、積算部341から出力された積算値をモニタしつつ、光路長変更手段220のミラー移動手段24を制御して、第2光学レンズ21bと反射ミラー22とを固定した基台23を、該基台23を第1光学レンズ21aの光軸方向に僅かに移動させる。このとき基台23を移動させた後の積算値が、移動させる前の積算値より大きければ、同じ方向へさらに基台23を移動させる。また、基台23を移動させた後の積算値が、移動させる前の積算値より小さければ、逆の方向へ基台23を移動させる。このような基台23の微小移動を繰り返し、最終的にどちらの方向へ移動させても積算値が小さくなる位置、すなわち積算値が最大になる位置で基台23を停止させる。このような動作により、常に積算値が最大になる基準点、本実施形態においては反射率の高い窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させることができる。なお、より大幅な光路長の変動が予想される場合であれば、光路長の変更範囲を広げ、図3に示すような積算値の測定結果を取得し、積算値が最も大きくなる基準点を検出し、該基準点が得られた位置に基台23を配置してもよい。

0054

光断層画像化装置300においても、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、上記のように干渉光の光強度を空間的に積算した積算値をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、積算値の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0055

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置300では、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。また、光路長を調整する際に、干渉光L4を空間的に積算した積算値を用いることにより、ノイズの影響を受けにくく、正確に光路長を調整することが可能となる。

0056

また、本実施の形態において、リアルタイム光路長調整部353は、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に参照光の光路長を調整したが、光路長の調整は必ずしも、測定光の照射位置を微少移動する毎に、すなわち各走査位置毎に行う必要はない。光路長の調整は、複数個の走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初に走査位置において行ない、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において積算値が最も大きくなる基準点を検出し、各走査位置における基準点の平均を求め、該基準点の平均に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の基準点の平均を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0057

なお、本実施の形態の変形例として、図4に示すように、リアルタイム調整手段353とは別個に、光路長初期設定部354を設けた装置も考えられる。光路長初期設定部354は、断層情報取得部250およびミラー駆動手段24へ接続され、断層画像を取得する前に、光路長の初期設定を行うものである。

0058

光路長初期設定部354は、図1に示す光断層画像化装置200におけるリアルタイム光路長調整部253と同様の動作により、光路長調整用の断層情報を取得し、該光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長の初期値を設定するものである。その後、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、リアルタイム光路長調整部353により、参照光の光路長がリアルタイムに調整される。なお、光路長初期設定部354においても、複数の走査位置から検出した断層情報に基いて、光路長を調整してもよいことは言うまでもない。

0059

次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図5は、本発明の第3の実施形態による光断層画像化装置400の概略構成図である。なおこの図5において、図2中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。

0060

この第3の実施形態の光断層画像化装置400は、先に説明した第2の実施形態である光断層画像300と比べ、干渉光L4の一部を、分光する前に分離する光分離手段441と、分離された干渉光L4を集光するレンズ442と、分離された干渉光L4の光強度を検出する光検出器443とを備えた点が異なるものであり、その他の点は、基本的に第2の実施形態である光断層画像化装置300と同様に構成されている。

0061

干渉光検出手段440は、反射した反射光L3と参照光L2とが合波された干渉光L4を検出するものであって、コリメータレンズ241と、回折格子242と、CCDアレイであるCCDアレイ244とを有している。また干渉光検出手段440は、干渉光L4の光路中に配置され干渉光L4の10%を分光する前に反射して分離する光分離手段441と、分離された干渉光L4を集光するレンズ442と、分離された干渉光L4の光強度を検出する光検出器443とを備えている。なお、光分離手段441としては、例えば光の90%を透過し、10%を反射する反射ミラーを用いることができる。また、光検出器443の出力値は、干渉光L4を空間的に積算した積算値の10%であり、実質的に、図2に示す第2の実施形態である光断層画像化装置300に用いられている積算部341の出力の10%に相当するものである。

0062

リアルタイム光路長調整部353は、積算部341から出力された積算値の変わりに、光検出器443から出力された光強度をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、光強度の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0063

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置400においても、光断層画像化装置300と同様に、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。また、積算値を用いているために、ノイズの影響を受けにくく、より正確に光路長を調整することができる。さらに、本実施の形態においては、光路長を調整する際に光検出器443で検出した、分光される前に分離された干渉光L4の光強度を用いるので、分光された干渉光L4を検出する必要も、またその検出値を積算する必要もなく、迅速に光路長を調整することができる。

0064

また、本実施の形態においても、リアルタイム光路長調整部353は、光路長の調整を複数個の走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初の走査位置において行なって、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において積算値が最も大きくなる基準点を検出し、各走査位置における基準点の平均を求め、該基準点の平均に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の基準点の平均を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0065

さらに、図4に示す第2の実施形態の変形例と同様に、リアルタイム光路長調整部353に加えて、光路長初期設定部354を設け、断層画像を取得する前に、光路長の初期設定を自動的に行ってもよい。

0066

次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図6は、本発明の第4の実施形態による光断層画像化装置600の概略構成図である。なおこの図6において、図1中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。

0067

この第4の実施形態の光断層画像化装置600は、先に説明した第1の実施形態である光断層画像200と比べ、測定対象の断層画像を前述のSS−OCT計測により取得するものである点が異なるものであり、その他の点は、基本的に第1の実施形態である光断層画像化装置200と同様に構成されている。

0068

光断層画像化装置600は、光Lsを射出する光源ユニット610と、光源ユニット610から射出された光Lsを測定光Ls1と参照光Ls2とに分割する光分割手段63と、光分割手段63により分割された参照光Ls2の光路長を調整する光路長調整手段220と、光分割手段63により分割された測定光Ls1を測定対象Sに照射する光プローブ230と、こうして測定対象Sに測定光Ls1が照射されたとき該測定対象Sで反射した反射光Ls3と参照光Ls2とを合波する合波手段64と、合波された反射光Ls3と参照光Ls2との間の干渉光Ls4を検出する干渉光検出手段640と、該干渉光検出手段640の検出結果から断層情報を取得する断層情報取得部650と、該断層情報取得部650で取得された断層情報から断層画像を生成する画像生成部251と、該画像生成部251で生成された断層画像を表示する画像表示部252と、断層情報取得部650で取得された断層情報に基づいて、参照光Ls2の光路長をリアルタイムに調整するリアルタイム光路長調整部253とを有している。

0069

光源ユニット610は、周波数を一定の周期で掃引させながらレーザ光Lsを射出するものである。レーザ光Lsの周波数fは、図7に示すように、中心周波数fc であって所定の周波数掃引幅Δfの範囲において周期的に掃引するようになっている。従って、周波数fは、周波数f0(fc-Δf/2)〜周波数fc+Δf/2の間で鋸波状に掃引する。

0070

なお、説明の便宜上、レーザ光Lsの周波数fの変化に着目して説明しているが、周波数f=光速c/波長λであるため、レーザ光Lsの周波数fを一定の周期で掃引させることはレーザ光Lsの波長λを一定の周期で掃引させることと同義であり、図6におけるレーザ光Lsの中心周波数fcは、波長λを掃引させたさせたときの中心波長λscであり、周波数掃引幅Δfは波長掃引幅Δλsである。また、図7においては、周波数が鋸波状に掃引する場合について例示しているが、波状に掃引するものであってもよい。

0071

光源ユニット610は、半導体光増幅器半導体利得媒質)611と光ファイバFB70とを有しており、光ファイバFB70が半導体光増幅器611の両端に接続された構造を有している。半導体光増幅器611は駆動電流注入により微弱放出光を光ファイバFB70の一端側に射出するとともに、光ファイバFB70の他端側から入射された光を増幅する機能を有している。そして、半導体光増幅器611に駆動電流が供給されたとき、半導体光増幅器611および光ファイバFB70により形成される光共振器により鋸波状のレーザ光Lsが光ファイバFB61へ射出されるようになっている。

0072

さらに、光ファイバFB70には光分岐器612が結合されており、光ファイバFB70内を導波する光の一部が光分岐器612から光ファイバFB71側へ射出されるようになっている。光ファイバFB71から射出した光はコリメータレンズ613、回折格子614、光学系615を介して回転多面鏡ポリゴンミラー)616において反射される。そして反射された光は光学系615、回折格子614、コリメータレンズ613を介して再び光ファイバFB71に入射される。

0073

ここで、この回転多面鏡616は矢印R1方向に回転するものであって、各反射面の角度が光学系615の光軸に対して変化するようになっている。これにより、回折格子614において分光された光のうち、特定の周波数域の光だけが再び光ファイバFB71に戻るようになる。この光ファイバFB71に戻る光の周波数は光学系615の光軸と反射面との角度によって決まる。そして光ファイバFB71に入射した特定の周波数域の光が光分岐器612から光ファイバFB70に入射され、結果として特定の周波数域のレーザ光Lsが光ファイバFB61側に射出されるようになっている。

0074

したがって、回転多面鏡616が矢印R1方向に等速で回転したとき、再び光ファイバFB71に入射される光の波長λは、時間の経過に伴って一定の周期で変化することになる。こうして光源ユニット610からは、波長掃引されたレーザ光Lsが光ファイバFB61側に射出される。

0075

光分割手段63は、例えば2×2の光ファイバカプラから構成されており、光源ユニット610から光ファイバFB61を介して導波した光Lsを測定光Ls1と参照光Ls2とに分割する。この光分割手段63は、2本の光ファイバFB62、FB63にそれぞれ光学的に接続されており、測定光Ls1は光ファイバFB62を導波し、参照光Ls2は光ファイバFB63を導波する。なお、本例におけるこの光分割手段63は、合波手段64としても機能するものである。

0076

光ファイバFB62には、光プローブ230が光学的に接続されており、測定光Ls1は光ファイバFB62から光プローブ230へ導波する。

0077

一方、光ファイバFB63の参照光Ls2の射出側には光路長調整手段220が配置されている。

0078

また合波手段64は、前述の通り2×2の光ファイバカプラからなり、光路長調整手段220により周波数シフトおよび光路長の変更が施された参照光Ls2と、測定対象Sからの反射光Ls3とを合波し、光ファイバFB64を介して干渉光検出手段640側に射出するように構成されている。

0079

干渉光検出手段640は、合波手段64により合波された反射光Ls3と参照光Ls2との干渉光Ls4を、時間的に分光して検出するものであり、干渉光Ls4の光強度を、所定のサンプリング周波数で検出するInGaAs系の光検出器642aおよび642bと、光検出器642aの検出値と光検出器642b の検出値の入力バランスを調整してバランス検波を行う演算部641とを備えている。なお、干渉光Ls4は光分割手段63において二分され光検出器642aと642bにおいて検出される。

0080

上記演算部641は断層情報取得部650に接続され、この断層情報取得部650は画像生成部251およびリアルタイム光路長調整部253に接続されている。画像生成部251は、CRTや液晶画像表示部等からなる画像表示部252に接続されている。また、リアルタイム光路長調整部253は、光路長調整手段220へ接続されている。

0081

断層情報取得部650は、演算部641の出力である光周波数領域のインターフェログラム(干渉波形)をフーリエ変換し、所定の測定対象の各深さ位置における反射強度を算出し、これを用いて断層情報を生成する。

0082

なお、干渉光検出手段640、断層情報取得部650および画像生成部251における干渉光Ls4の検出および画像の生成についての詳細は、「武田 光夫、「光周波数走査スペクトル干渉顕微鏡」、光技術コンタクト、2003、Vol41、No7、p426−p432」に記載されている。

0083

また、断層情報取得部650、画像生成部251およびリアルタイム光路長調整部253は、例えばパーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムとして形成される。

0084

以下、上記構成を有する光断層画像化装置600の作用について説明する。断層画像を取得する際には、まず基台23を矢印A方向に移動させることにより、測定可能領域内に測定対象Sが位置するように光路長の調整が行われる。その後、光源ユニット610から光Lsが射出され、この光Lsは光分割手段63により測定光Ls1と参照光Ls2とに分割される。測定光Ls1は光プローブ230から体腔内に向けて射出され、測定対象Sに照射される。このとき、前述したように作動する光プローブ230により、そこから出射した測定光Ls1が測定対象Sを1次元に走査する。そして、測定対象Sからの反射光Ls3が反射ミラー523において反射した参照光Ls2と合波され、反射光Ls3と参照光Ls2との干渉光Ls4が干渉光検出手段640によって検出される。断層情報取得部650において、干渉光検出手段640により検出された干渉光Ls4のインターフェログラム(干渉波形)を、適当な波形補償、ノイズ除去を施した上でフーリエ変換し、測定対象Sの各深さ方向の反射光強度分布情報である断層情報を取得する。

0085

そして、光プローブ230のモータ14により、光ファイバ13を回転させることにより、測定光Ls1を測定対象S上で走査させれば、この走査方向に沿った各部分において測定対象Sの断層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生成することができる。このようにして取得された断層画像は、画像表示部252に表示される。

0086

次に、本光断層画像化装置600の動作を動作開始から順を追って説明する。使用者は、断層画像を取得する前に、光プローブ230を被検者の体腔へ挿入する。最初に、光路長変更手段220の基台23を手動操作により矢印A方向に移動させることにより、測定の際の基準点、例えば窓入射点16aが測定可能領域内に位置するようにおおまかに光路長の調整を行なう。その後、各点における断層画像を取得する直前に、上記の断層画像用の断層情報の取得動作と同様の動作により、その点における光路長調整用の断層情報を取得する。断層情報取得部250では、取得した光路調整用の断層情報をリアルタイム光路長調整部253へ出力する。なお、この断層情報は前述したように、測定対象Sの深さ方向の反射光強度分布情報である。リアルタイム光路長調整部253では、この断層情報から、反射光強度が大きくなる点である窓部16への窓入射点16aにおいて、断層画像を取得する際に測定光の光路長と参照光の光路長とが一致するために必要な光路長変更手段220の基台23の移動方向および移動量である光路長調整値を算出し、この光路長調整値を光路長変更手段220のミラー移動手段24へ出力する。ミラー移動手段24は、光路長調整値に基づいて、ミラー22の基台23を移動する。この光路長調整動作により、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、ミラー22の位置が調整される。その後、断層画像用の断層情報を再度取得する。

0087

測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、上記のように光路長調整用の断層情報を取得し、該光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0088

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置600では、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。

0089

また、本実施の形態においても、リアルタイム光路長調整部253は、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に参照光の光路長を調整したが、光路長の調整は必ずしも、測定光の照射位置を微少移動する毎に、すなわち各走査位置毎に行う必要はない。光路長の調整は、複数個の走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初の走査位置において行ない、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において断層情報を取得して、各断層情報毎に光路長調整値を算出し、これらの複数個の光路長調整値の平均値を求め、該平均値に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の光路長調整値の平均値を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0090

次に、本発明の第5の実施形態について説明する。図8は、本発明の第5の実施形態による光断層画像化装置700の概略構成図である。なおこの図8において、図6中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。

0091

この第5の実施形態の光断層画像装置700は、光路長を調整する際に、干渉光の光強度を時間的に積算した積算値をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、積算値の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させるものであり、その他の点は基本的に第4の実施形態である光断層画像化装置600と同様に構成されている。

0092

干渉光検出手段740は、合波手段64により合波された反射光Ls3と参照光Ls2との干渉光Ls4を、時間的に分光して検出するものであり、干渉光Ls4の光強度を、所定のサンプリング周波数で検出するInGaAs系の光検出器642aおよび642bと、光検出器642aの検出値と光検出器642b の検出値の入力バランスを調整してバランス検波を行う演算部641とを備えている。なお、干渉光Ls4は光分割手段63において二分され光検出器642aと642bにおいて検出される。また、干渉光検出手段740は、演算部641に接続され、光路長を調整する際に、該演算部641の波長掃引一周期分の出力を積算した値、すなわち干渉光Ls4を時間的に積算した積算値を、リアルタイム光路長調整部353へ出力する積算部741を有している。なお、通常、干渉光の光強度を時間的に積算した積算値は、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致している位置の測定光の反射率を表している。このため、干渉光の光強度を時間的に積算した積算値を比較することは、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致している位置における測定光の反射率を比較することとなる。

0093

リアルタイム光路長調整部353は、積算部741から出力された積算値をモニタしつつ、光路長変更手段220のミラー移動手段24を制御して、第2光学レンズ21bと反射ミラー22とを固定した基台23を、該基台23を第1光学レンズ21aの光軸方向に僅かに移動させる。このとき基台23を移動させた後の積算値が、移動させる前の積算値より大きければ、同じ方向へさらに基台23を移動させる。また、基台23を移動させた後の積算値が、移動させる前の積算値より小さければ、逆の方向へ基台23を移動させる。このような基台23の微小移動を繰り返し、最終的にどちらの方向へ移動させても積算値が小さくなる位置、すなわち積算値が最大になる位置で基台23を停止させる。このような動作により、常に積算値が最大になる基準点、本実施形態においては反射率の高い窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させることができる。なお、より大幅な光路長の変動が予想される場合であれば、光路長の変更範囲を広げ、図3に示すような積算値の測定結果を取得し、積算値が最も大きくなる基準点を検出し、該基準点が得られた位置に基台23を配置してもよい。

0094

光断層画像化装置700においても、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、上記のように干渉光の光強度を時間的に積算した積算値をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、積算値の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0095

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置700では、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。また、光路長を調整する際に、干渉光L4を空間的に積算した積算値を用いることにより、ノイズの影響を受けにくく、より正確に光路長を調整することが可能となる。

0096

また、本実施の形態において、リアルタイム光路長調整部353は、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に参照光の光路長を調整したが、光路長の調整は必ずしも、測定光の照射位置を微少移動する毎に、すなわち各走査位置毎に行う必要はない。光路長の調整は、複数個の走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初に走査位置において行ない、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において積算値が最も大きくなる基準点を検出し、各走査位置における基準点の平均を求め、該基準点の平均に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の基準点の平均を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0097

なお、本実施の形態の変形例として、図9に示すように、リアルタイム調整手段353とは別個に、光路長初期設定部751を設けた装置も考えられる。光路長初期設定部751は、断層情報取得部650およびミラー駆動手段24へ接続され、断層画像を取得する前に、光路長の初期設定を行うものである。

0098

光路長初期設定部751は、図6に示す光断層画像化装置600における光路長初期設定部354と同様の動作により、光路長調整用の断層情報を取得し、該光路長調整用の断層情報に基づいて、基準点である窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長の初期値を設定するものである。その後、測定光L1を照射する位置を微少に移動する毎に、リアルタイム光路長調整部353により、参照光の光路長がリアルタイムに調整される。なお、光路長初期設定部751においても、複数の走査位置から検出した断層情報に基いて、光路長を調整してもよいことは言うまでもない。

0099

次に、本発明の第6の実施形態について説明する。図10は、本発明の第6の実施形態による光断層画像化装置800の概略構成図である。なおこの図10おいて、図8中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。

0100

この第6の実施形態の光断層画像化装置800は、先に説明した第5の実施形態である光断層画像700と比べ、干渉光Ls4の一部を検出する前に分離する光分離手段841と、分離された干渉光Ls4の光強度を検出する光検出器842とを備えた点が異なるものであり、その他の点は、基本的に第5の実施形態である光断層画像化装置700と同様に構成されている。

0101

干渉光検出手段840の光分離手段841としては、例えば光ファイバFB64に結合された光分岐器843と、該光分枝器842に結合された光ファイバFB80を用いることができる。光分枝器842は、光ファイバFB64内を導波する光の10%を、光分岐器842から光ファイバFB80側へ射出するものである。光検出器842は光源ユニット610における周波数掃引の周期毎に光強度を検出する。この光検出器842の出力値は、干渉光Ls4を時間的に積算した積算値の10%であり、図7に示す第5の実施形態である光断層画像化装置700に用いられている積算部741の出力の10%に相当するものである。なお、光分離手段としては、光ファイバFB64の光路中に一部空間を伝播する部位を作成し、この部位に一部の光を反射するミラーを設けるように構成してもよい。

0102

リアルタイム光路長調整部353は、積算部341から出力された積算値の変わりに、光検出器842から出力された光強度をモニタしつつ、参照光の光路長を変更し、光強度の大小を比較することにより、窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように、参照光の光路長を調整する。

0103

以上の説明から明らかなように、本光断層画像化装置800においても、光断層画像化装置700と同様に、測定光または参照光の光路長に、温度変動あるいは光ファイバの屈曲等により変化が生じた場合であっても、自動的に窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するため、測定対称Sの光断層画像を良好に取得することができる。また、積算値を用いているために、ノイズの影響を受けにくく、より正確に光路長を調整することができる。さらに、本実施の形態においては、光路長を調整する際に光検出器842で検出した干渉光Ls4の光強度を用いるので、干渉光Ls4を時間的に分光して検出する必要も、またその検出値を積算する必要もなく、迅速に光路長を調整することができる。

0104

また、本実施の形態においても、リアルタイム光路長調整部353は、光路長の調整を複数個の走査位置毎に行なってもよいし、あるいは1周分の断層情報を取得する際の最初の走査位置において行なって、その後は光路長を調整することなく断層情報を取得してもよい。また、このような場合であれば、光路長を調整する際に、複数の走査位置において光強度が最も大きくなる基準点を検出し、各走査位置における基準点の平均を求め、該基準点の平均に基づいて光路長を調整してもよい。複数個の基準点の平均を算出することにより、誤差の影響を低減することができる。

0105

さらに、図9に示す第5の実施形態の変形例と同様に、リアルタイム光路長調整部353に加えて、光路長初期設定部751を設け、断層画像を取得する前に、光路長の初期設定を自動的に行ってもよい。

0106

なお、本発明の各実施の形態においては、測定光、参照光および干渉光などの各光はそれぞれ光ファイバ中を伝搬しているが、これに限定されるものではなく、大気中もしくは真空中を伝搬させるようにしてもよい。

0107

また、干渉光を空間的に積算する場合または時間的に積算する場合には、干渉光の全部を積算してもよいし、あるいは一部を積算してもよい。

0108

また、各実施の形態においては、参照光の光路長を変更することにより光路長を調整したが、測定光あるいは反射光の光路長を変更することにより、光路長を調整してもよい。

0109

さらに、各実施の形態では、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とを一致させる基準点として、窓入射点16aを用いたが、これに限定されるものではなく、測定光の入射方向の前後の近傍部位に比べ反射率が高い、あるいは低い点であれば、いかなる点であっても基準点として用いることができる。例えば測定対象表面や、異なる組織境界なども基準点として用いることができる。また、各実施の形態では、基準点である窓入射点16aにおいて、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように光路長を調整したが、これに限定されるものではなく、基準点から所定距離離れている位置、例えば窓入射点16aから0.5mm外側の位置において、測定光+反射光の光路長と参照光の光路長とが一致するように光路長を調整してもよい。

0110

また、リアルタイムに光路長を調整するために参照光の光路長を変更する場合、光路長変更手段を用いて光路長を変更したが、これに限定されるものではなく、参照光の光路長を変更できるものであればいかなる変更手段を用いてもよい。例えば補助参照光および参照光の光路中にピエゾ素子等の光路長変更素子を設け、この光路長変更素子により光路長を変更してもよい。

0111

また、干渉光の光強度を空間的または時間的に積算した積算値をモニタしつつ、参照光の光路長を変更する場合に、光路長調整手段を用いて光路長を変更したが、このような場合には光路長の変更距離が短いため、例えば参照光の光路中にピエゾ素子等の光路長をわずかに変更できる素子を設けて、光路長を変更してもよい。

0112

さらに、各実施の形態においては、マイケルソン型干渉計を用いたが、これに限定されるものではなく、他の形式干渉計、例えばマッハツェンダー型干渉計等を用いてもよい。

図面の簡単な説明

0113

本発明の第1の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図
本発明の第2の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図
干渉光強度と測定対象の深さとの関係を示す図
本発明の第2の実施形態である光断層画像化装置の変形例の概略構成図
本発明の第3の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図
本発明の第4の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図
周波数掃引レーザ光における周波数掃引状態の説明図
本発明の第5の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図
本発明の第5の実施形態である光断層画像化装置の変形例の概略構成図
本発明の第6の実施形態である光断層画像化装置の概略構成図

符号の説明

0114

200,300,400,600,700,800光断層画像化装置
3,63 光分割手段
4,64合波手段
210,610光源ユニット
220光路長変更手段
230光プローブ
240,340,440,640,740,840干渉光検出手段
253,353リアルタイム光路長調整部
La低コヒーレンス光
Lsレーザ光
L1,Ls1測定光
L2,Ls2参照光
L3,Ls3反射光
L4,Ls4 干渉光
S 測定対象

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