JP2016202866A - 光プローブ - Google Patents

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Abstract

【課題】製造が容易で、高分解能な断層画像を取得可能とする光プローブを提供する。
【解決手段】光プローブ１０は、ＯＣＴ装置３０に接続される近位端１０ａと、観察光Ｌを照射する遠位端１０ｂと、を備え、光ファイバ１１と、遠位端１０ｂで光ファイバ１１と光学的に接続された集光光学系および偏向光学系であるＧｒｉｎレンズ１３と、第１方向に沿って延在し、第１方向と交差する第２方向に沿った曲面部１８ａを有し、光ファイバ１１と、Ｇｒｉｎレンズ１３を第１方向に沿って収容し、偏向された観察光Ｌを、側方に曲面部１８ａを介して出射するシース１８と、シース１８に収容され、光ファイバ１１の一部とＧｒｉｎレンズ１３を含む範囲に亘って第１方向に沿って延在し、観察光Ｌが曲面部１８ａを透過する際に生じる光学的収差を補償する補償部１９と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、光干渉断層撮像（Optical Coherence Tomography：ＯＣＴ）の手法を用いて測定するために使用される光プローブに関するものである。
生体等の対象物の断層構造を測定する手法として、光干渉断層撮像（ＯＣＴ）が知られている。ＯＣＴ測定では対象物の近傍に光プローブが挿入され、当該光プローブから観察光が照射される。対象物において後方反射された観察光は当該光プローブで取得される。
光プローブは、観察光を透過するシースと、シース内に配置され、観察光を光プローブに導くための光ファイバと、観察光を光プローブの側方に偏向させるための偏向光学系を備える。この場合、偏向光学系で偏向された観察光は、シースの側壁を透過する。シースが円筒形状の場合には、当該側壁は長手方向には曲率を有さない形状であるが、長手方向に直交する方向においては曲率を有する形状である。この時、観察光がシースの曲率を有する部分でレンズ効果を受け、観察光のビーム形状が楕円形となってしまい、取得される断層画像の分解能が低下するという問題がある。この問題に対処するために、特許文献１〜５には、偏向光学系にシースにおけるレンズ効果をキャンセルするためのレンズ構造を設ける技術が開示されている。
特開２００４−２２３２６９号公報 特表２０１１−５１９６９２号公報 特表２００９−５２３５８１号公報 特表２００８−５１４３８３号公報 国際公開２００８／０８１６５３号パンフレット
特許文献１〜５に記載の技術では、偏向光学系にレンズ構造を設けるので、偏向光学系
の加工にコストがかかる他、光ファイバとの位置合わせが難しいという問題がある。
本発明は、製造が容易で、高分解能な断層画像を取得可能とする光プローブを提供する
ことを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態による光プローブは、ＯＣＴ装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、第１方向に沿って延在し、前記光ファイバと、前記集光光学系と、前記偏向光学系とを前記第１方向に沿って収容するシースであって、前記シースの前記第１方向と交差する第２方向を含む断面が曲面を含む曲面部を有し、前記偏向光学系で偏向された前記観察光を、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に向けて、前記曲面部を介して透過することによって前記遠位端から前記観察光を出射するシースと、前記シースに収容され、前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系を含む範囲に亘って前記第１方向に沿って延在し、前記観察光が前記曲面部を透過する際に生じる光学的収差を補償する補償部と、を備える。
本発明によれば、製造が容易で、高分解能な断層画像を取得可能とする光プローブを提供できる。
図１は、本発明の実施形態に係る光プローブを含むＯＣＴ装置を模式的に示す図である。 図２（ａ）は、光プローブの遠位端のＹＺ断面図を示す。図２（ｂ）は、光ファイバのガラス部、被覆部、および、モールド部、ＧｒｉｎレンズのＺ方向から見た場合のサイズ関係を示す。 図３は、本発明の実施形態に係る光プローブの遠位端のＹＺ断面を示す斜視図である。 図４は、本実施形態における光プローブの作用を説明するための図である。 図５は、比較例にかかる観察光の状態を説明するためのＹＺ断面図およびＸＹ断面図である。 図６は、本実施形態にかかる観察光の状態を説明するためのＹＺ断面図およびＸＹ断面図である。 図７は、本発明の変形例に係る光プローブを示すＸＺ断面図である。 図８は、本発明の実施形態に係る光プローブ及び光プローブの製造方法の概念を示す図である。 図９は、本発明の他の実施形態に係る光プローブ及び光プローブの製造方法の概念を示す図である。 図１０は、本発明の変形例に係る光プローブ及び光プローブの製造方法の概念を示す図である。
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態による光プローブは、以下のような構成を備える。
（項目１）
ＯＣＴ装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、
前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、
前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、
前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、
第１方向に沿って延在し、前記光ファイバと、前記集光光学系と、前記偏向光学系を前記第１方向に沿って収容するシースであって、前記シースの前記第１方向と交差する第２方向を含む断面が曲面を含む曲面部を有し、前記偏向光学系で偏向された前記観察光を、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に向けて、前記曲面部を介して透過することによって前記遠位端から前記観察光を出射するシースと、
前記シースに収容され、前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系を含む範囲に亘って前記第１方向に沿って延在し、前記観察光が前記曲面部を透過する際に生じる光学的収差を補償する補償部と、を備える。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバの一部と集光光学系と偏向光学系を含む範囲に亘って設けられた構造物として補償部を構成することで、加工の容易な方法によって補償部を形成することができる。
（項目２）
前記補償部は、前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周を覆うことによって、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系と一体に構成され、
前記観察光が前記補償部の一部を透過することによって、前記光学的収差が補償される、項目１に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、補償部を光ファイバと集光光学系と偏向光学系と一体に構成することにより、補償部を観察光が通過する部分に容易に位置決めして形成することができる。
（項目３）
前記光ファイバは、前記シース内において、被覆部と、被覆が除去された露出部を含み、
前記補償部は、前記露出部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周を覆うことによって、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系と一体に構成されている、項目２に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、補償部が光ファイバの露出部のみを覆うように構成される。これにより、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系と一体に構成された補償部を、さらに容易に形成できる。
（項目４）
前記集光光学系は、前記露出部より大径で、前記被覆部より小径のＧｒｉｎレンズであり、
前記補償部の外径は、前記露出部の外周と前記集光光学系の外周において、互いに等しい、項目３に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、露出部とＧｒｉｎレンズの外径の差異が、補償部において吸収されるように構成される。従って、光ファイバと集光光学系と偏向光学系とが露出部によって一体化された構造が、第１方向を軸として対称性の良い構成となる。これにより、光ファイバに第１方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
（項目５）
一体化された前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を前記第１方向から見たとき、
前記補償部の外縁は、前記被覆部の外縁の内側に位置している、項目３または４に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、光ファイバから偏向光学系に向かって先細りの構造となる。これにより、光ファイバに第１方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
（項目６）
前記補償部の屈折率は、前記補償部と前記シースの間を満たす媒質の屈折率より大きく、
前記補償部における前記観察光が透過する部分である補償部位の曲率は、
前記補償部位以外の部分の曲率よりも小さい、項目１〜５のいずれか一つに記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、曲率の小さい補償部位において光学的収差の補正を行う。補償部とシースの間を満たす媒質の屈折率より大きい材料で構成された補償部から前記媒質へ向かって観察光が出射されるとき、前記曲率は凸レンズの効果を奏する。光ファイバの外径に合わせて補償部を構成すると、観察光が透過する部分がほぼ真円として構成されるため、凸レンズの効果が大きすぎ、第２方向と第３方向で焦点距離が異なってしまう。従って、観察光が透過する部分の曲率を小さくすることにより、第２方向と第３方向で焦点距離を近づけることが可能になる。
（項目７）
前記補償部は、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分を含む第１モールド部と、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分に対向し、前記観察光が透過する部分を含まない第２モールド部とを備え、
前記第１モールド部と前記第２モールド部は隣接しており、
前記第１方向と直交する断面内において、前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部を結ぶ線分は前記断面内における前記光ファイバ中心に相当する位置よりも前記第１モールド部に近い側を通る、項目６に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブでは、第１モールド部と第２モールド部とが光ファイバ中心位置に対してオフセットされて形成されているため、第１モールド部に含まれる補償部位をより大きくすることができる。
（項目８）
前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部の外面に段差がある、項目７に記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、段差部を基準位置として前記光ファイバ、前記集光光学系、前記偏向光学系、或いは補償部位の相対位置関係、寸法等を測定することが可能となり、より高精度な構造を実現することができる。
（項目９）
前記補償部は、前記第１方向に沿った一部に、前記補償部の外周から前記シースに向けて突出する凸部を備える、項目１〜８のいずれか一つに記載の光プローブ。
本項目の構成を備える光プローブは、凸部によって光ファイバをシース内の所望の位置に配置することができる。これにより、光ファイバに第１方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる
（項目１０）
項目１〜９のいずれかに記載の光プローブの製造方法であって、
前記補償部は、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分を含む第１モールド部と、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分に対向し、前記観察光が透過する部分を含まない第２モールド部とを備え、
前記第１モールド部と前記第２モールド部は隣接しており、
前記第１モールド部を形成するための第１金型と、前記第２モールド部を形成するための第２金型とを組み合わせて画定された空間内部に前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系を配置し、
前記空間内部に樹脂を充填し硬化する光プローブの製造方法。
本項目の構成を備える光プローブの製造方法では、前記第１モールド部を形成するための第１金型と、前記第２モールド部を形成するための第２金型とを組み合わせて画定される空間に樹脂を充填し硬化して光プローブを得るため、補償部位に不連続点が形成されることがなく、観察光について正確な測定を行うことができる光プローブを得ることができる。
（項目１１）
前記第１方向と直交する断面内において、前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部を結ぶ線分は前記断面内における前記光ファイバ中心に相当する位置よりも前記第１モールド部に近い側を通るよう、前記第１金型と、前記第２金型を分割する、項目１０に記載の光プローブの製造方法。
本項目の構成を備える光プローブの製造方法によれば、補償部位がより大きな光プローブを得ることができる。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光プローブの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以
下の説明では、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。
図１は、本発明の実施形態に係る光プローブ１０を備えるＯＣＴ装置１の構成を示す。
図２は光プローブ１０の遠位端１０ｂのＹＺ断面図を示す。図３は金属管１７の構成を説明するための、遠位端１０ｂのＹＺ断面を示す斜視図である。図中にはＸＹＺ直交座標系が示されており、光ファイバが延在する方向とＺ方向が一致するように設定されている。Ｘ方向はＺ方向と直交し、Ｙ方向はＺ方向およびＸ方向と直交する。図４は本実施形態における光プローブ１０の作用を説明するための図である。
ＯＣＴ装置１は光プローブ１０と測定部３０を備え、対象物３の光干渉断層画像を取得する。光プローブ１０は近位端１０ａと遠位端１０ｂを備え、その中間にハンドピース１６を備える。光ファイバ１１は近位端１０ａから遠位端１０ｂに向けて延在し、ハンドピース１６内の貫通穴１６Ａに挿通される。本実施形態の光プローブ１０は、ハンドピース１６を把持して遠位端１０ｂを観察対象である生体内に挿入し、遠位端１０ｂの先端を観察対象部位の近くに配置して用いることができる。
測定部３０は、光源３１と、分岐部３２と、検出部３３と、端末３４と、反射鏡３５と、分析部３６と、出力ポート３７を備える。光源３１から出力された光は、分岐部３２において観察光と参照光に分岐される。観察光は光プローブ１０の近位端１０ａに出力され、光ファイバ１１を伝搬して遠位端１０ｂから対象物３へ照射される。
対象物３への観察光の照射に応じて生じた後方反射光は遠位端１０ｂから再び光ファイバ１１に入射し、近位端１０ａから分岐部３２へ入力される。参照光は端末３４から反射鏡へ出射され、再び端末３４に入射し、分岐部３２へ入力される。分岐部３２に入射した観察光と参照光は分岐部３２において結合されることによって干渉し、干渉光が検出部３３で検出される。分析部３６で干渉光のスペクトルが解析され、対象物３の内部断面の各点における後方反射効率の分布が計算される。その計算結果に基づいて、対象物３の断層画像が計算され、画像信号が出力ポート３７から出力される。
なお、観察光が対象物３を経由して再び遠位端１０ｂに戻るメカニズムとしては、厳密には反射や屈折や散乱がある。しかし、それらの違いは本発明にとっては本質的でないので、簡潔化のために本明細書ではこれらを総称して後方反射と呼ぶ。
光ファイバ１１は近位端１０ａ側に光コネクタ１２を備え、光コネクタ１２を介して測定部３０と光学的に接続されている。ＯＣＴ装置１は、光コネクタ１２を回転させることによって遠位端１０ｂ内の光ファイバ１１を回転させ、観察光を周方向に走査することによって、対象物３の所定範囲の光干渉断層画像を取得する。
光プローブ１０は、ハンドピース１６より近位端１０ａ側において、光ファイバ１１の外周を覆うサポートチューブ１４と、サポートチューブ１４の外周を覆うジャケットチューブ１５を備える。光ファイバ１１とサポートチューブ１４は光コネクタ１２に対して固定され、ジャケットチューブ１５に対して回転自在にされている。
サポートチューブ１４は、金属製の中空部材であり、管状の薄いパイプ部材であっても良いし、繊維状の金属を撚りあわせて柔軟性を調整して管状に構成したものであっても良い。サポートチューブ１４は、内直径が例えば０．４〜０．６ｍｍであり、外直径０．２５ｍｍに被覆されたシングルモード光ファイバを内部に挿通可能に構成されている。また、光コネクタ１２の回転トルクを効率的に遠位端１０ｂに伝達するために、サポートチューブ１４の厚みは０．３ｍｍ〜０．７ｍｍ程度であることが好ましい。従って、サポートチューブの外直径は１〜２ｍｍ程度である。
ハンドピース１６は光ファイバ１１を挿通する貫通穴１６Ａを有し、貫通穴１６Ａは近位端１０ａ側から遠位端側１０ｂに向かって順に第１部分１６ａと、第２部分１６ｂと、第３部分１６ｃと、第４部分１６ｄを備える。
第１部分１６ａは、ジャケットチューブ１５を固定する部分である。第２部分１６ｂは、光ファイバ１１およびサポートチューブ１４を回転自在に収容する。第３部分１６ｃは光ファイバ１１を回転自在に収容する。第４部分１６ｄは遠位端１０ｂ（後述する金属管１７及びシース１８）を固定するとともに、光ファイバ１１を回転自在に収容する。
図２（ａ）に示すように、遠位端１０ｂは光ファイバ１１と、光ファイバ１１と光学的に接続されたＧｒｉｎレンズ１３と、光ファイバ１１及びＧｒｉｎレンズ１３を覆う金属管１７と、金属管１７を覆う樹脂製のシース１８を備える。光ファイバ１１及びＧｒｉｎレンズ１３は、モールド部１９（本発明における補償部）によって一体とされている。モールド部１９は、観察光Ｌが出射される下面に、補償部位１９ｂを含む。補償部位１９ｂの構成および作用については後述する。
シース１８は内部空間ＳＰを気密に封止するようにされている。内部空間ＳＰ内を占める媒質は空間とされても良いし、流体が充填されていてもよい。シース１８の外径ｄ１は１ｍｍ以下とされ、サポートチューブ１４の外径よりも小さくされていることが好ましい。図３に示すように、金属管１７は、端部からＺ方向に切りかかれて形成されたスリットＳＬを有する。
光ファイバ１１はシングルモード光ファイバであり、光を伝搬する高屈折率のコア（図
示しない）及びコアを包囲する低屈折率のクラッド（図示しない）を備えるガラス部１１ａと、ガラス部１１ａを覆う被覆１１ｂを備える。光ファイバ１１は、遠位端１０ｂ側の端部において被覆１１ｂが所定長さだけ除去された露出部１１ａを有し、その先端にＧｒｉｎレンズ１３が融着接続されている。露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３は、モールド部１９に包囲されており、光ファイバ１１、Ｇｒｉｎレンズ１３及びモールド部１９は一体に構成されている。
露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３の光軸方向に垂直なＸＹ断面における直径は等しくても良いし、Ｇｒｉｎレンズの直径を若干大きく（ガラス部１１ａの直径の１．０２〜１．１０倍程度）しておいても良い。これにより、Ｇｒｉｎレンズ１３とガラス部１１ａの境界を容易に認識できるため、Ｇｒｉｎレンズ１３の長さを容易に管理できる。
モールド部１９は、露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３を融着した後、光ファイバ１１を金型内に配置して樹脂を充填し、硬化することによって形成される。モールド部１９の外径は露出部１１ａの外周部分とＧｒｉｎレンズ１３の外周部分において、互いに等しいことが好ましい。これにより、露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３の外径の差異が、モールド部１９において吸収されるように構成される。従って、一体に構成された光ファイバ１１、Ｇｒｉｎレンズ１３、及びモールド部１９の構造が、Ｚ方向を軸として対称性の良い構造となる。これにより、光ファイバにＺ方向を軸とする回転が加えられた場合に、効率よく回転トルクを遠位端１０ｂまで伝達することができる。なお、モールド部１９は観察光Ｌを透過する樹脂で構成しても良いし、ガラスキャピラリ等の観察光Ｌを透過する材料で構成されたパイプ状の部材の内部に、露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３を挿通して接着固定して構成しても良い。
金属管１７の内部で光ファイバ１１を効率よく回転させるためには、モールド部１９の外径ｄ２は、被覆部１１ｂの直径以下にされていることが好ましい。光ファイバがシングルモード光ファイバである場合には、ガラス部１１ａの直径は約０．１２５ｍｍであり、被覆部１１ｂの直径は約０．２５ｍｍであり、モールド部１９の外径ｄ２は０．１２５ｍｍ〜０．２５ｍｍ程度である。この場合には、金属管１７の内径ｄ３が０．３〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。また、モールド部１９はフッ素樹脂といった摩擦係数の小さい樹脂で構成されていることが好ましい。
図２（ｂ）は、以上のような光ファイバのガラス部１１ａ、被覆１１ｂ、モールド部１９、Ｇｒｉｎレンズ１３のＺ方向から見た場合のサイズ関係を示す。集光光学系および偏向光学系であるＧｒｉｎレンズは被覆の断面内に収まる形状とされている。モールド部１９は被覆の断面内に収まる形状とされている。これにより、遠端部１０ｂ内で回転する光ファイバ１１、モールド部１９、Ｇｒｉｎレンズ１３が全体として先細りな形状となっている。従って、回転トルクが光ファイバ１１を介して遠位端１０ｂに伝わった際に、シース１８内で光ファイバ１１の先端が回転軸であるＺ軸から外方へ暴れるのを防ぐことができる。
図２，４に示すように、遠位端１０ｂにおいて、Ｇｒｉｎレンズ１３の端面はＺ方向に対して角度θで傾斜した反射面１３ａを備える。Ｇｒｉｎレンズ１３の屈折率と内部空間ＳＰの屈折率差により、光を全反射して偏向することができる。従って、Ｇｒｉｎレンズ１３は本発明の偏向光学系としての機能を有する。
Ｇｒｉｎレンズ１３は本発明の集光光学系としての機能をも有し、光ファイバ１１のコアから出射された光を拡大するとともに集光して出射する。図４に示すように、Ｇｒｉｎレンズ１３はＺ方向に延びる光軸１３ｂからの距離ｒが長いほど屈折率ｎが次第に小さくなる屈折率分布を有しており、屈折率ｎは距離ｒの２次関数で表される。Ｇｒｉｎレンズの屈折率は中心軸の周りで回転対称的である。これにより、光ファイバ１１の基底モードで伝搬され、端面においてコアから出射されて発散された光を、内部でＺ方向と略平行に伝搬させながら収斂させ、その収斂の途中で反射面１３ａによって偏向することで、外部のある点の近傍に集光することができる。
なお、本実施形態では、集光光学系と偏向光学系の機能を兼ねるＧｒｉｎレンズ１３を用いているが、両機能を異なる部材に分離させても良い。即ち、Ｇｒｉｎレンズ１３は反射面１３ａを有しないようにＺ軸に直交する端面を有することとし、集光光学系としての機能のみを有することとする。そして、この端面に反射面１３ａを有するプリズム等の偏向光学系としての機能を有する部材を固定しても良い。
金属管１７は、端部からＺ方向に切り欠かれて形成されたスリットＳＬを有する。シース１８およびモールド部１９は光ファイバ１１を伝搬する観察光Ｌを透過する材料で構成される。これにより、光ファイバ１１を伝搬する観察光Ｌは、Ｇｒｉｎレンズ１３で集光しつつ反射面１３ａでＹ方向へ偏向された後、内部空間ＳＰ、スリットＳＬ、シース１８を介して、遠位端１０ｂの側方に存在する対象物３へ入射する。反射面１３ａが中心軸となす角度は、２０°以上４５°未満に設定し、観察光ＬがＹ方向に対してＺ方向にやや傾斜して出射するようにすることが好ましい。
このような構成を有する光プローブ１０は、光コネクタ１２を回転させることにより、光ファイバ１１とサポートチューブ１４をジャケットチューブ１５内で軸回転させることができる。また、サポートチューブ１４及び光ファイバ１１の回転トルクは、ハンドピース１６の貫通穴内に保持された光ファイバ１１を介して、遠位端１０ｂ内の光ファイバ１１に伝達される。従って、光コネクタ１２を回転させることにより、遠位端１０ｂの金属管１７及びシース１８内で、光ファイバ１１及びＧｒｉｎレンズ１３をＺ方向を軸として回転させることができる。
また、光プローブ１０はスリットＳＬを有する金属管１７内で、光ファイバ１１を軸回転させることができる。これにより、回転トルクがハンドピース１６を介してシース１８に伝わった際に、シース１８が変形して遠位端が回転軸から外方へ暴れるような挙動を示すことを好適に防止できる。また、光プローブ１０の側方の対象物へ走査される観察光は、スリットＳＬのＺ軸周りにおける開口範囲Ｒに限定される。これにより、対象物３の観察したい領域以外に観察光Ｌが照射されることを抑制でき、予期せぬ部位に損傷が加わることを防止できる。
遠位端１０ｂから側方（Ｙ方向）へ出射される観察光Ｌについて、図５，６を参照して説明する。図５は比較例にかかる観察光Ｌを説明するためのＹＺ断面図およびＸＹ断面図であり、図６は本実施形態における観察光Ｌを説明するためのＹＺ断面図およびＸＹ断面図である。本実施形態では、モールド部１９が補償部位１９ｂを備える点において、比較例と相違する。その他の構成は共通であり、Ｇｒｉｎレンズ１３の屈折率は約１．４５であり、モールド部１９の屈折率は約１．４５であり、内部空間ＳＰの屈折率は約１．００であり、シース１８の屈折率は約１．６４であり、光プローブ１０の外部の屈折率は約１．３０である。反射面１３ａの傾斜角は例えば３５°である。
図５，６のＹＺ断面図に示すように、観察光ＬはＧｒｉｎレンズ１３を伝搬する過程でビーム径が拡大されつつ集光され、反射面１３ａでＹ方向からややＺ方向に傾斜した角度で偏向される。さらに、内部空間ＳＰ、スリットＳＬ、シース１８を介して、遠位端１０ｂの側方に出射される。Ｇｒｉｎレンズ１３とモールド部１９の屈折率がほぼ等しいので、両者の界面では観察光Ｌはほとんど屈折しない。一方、屈折率差の大きい界面であるモールド部１９と内部空間ＳＰの界面、および、内部空間ＳＰとシース１８の界面、シース１８と光プローブ１０の外部との界面で屈折されつつ、Ｙ方向からややＺ方向に傾斜した角度をもって出射される。
光ファイバ１１、Ｇｒｉｎレンズは円柱形状であり、モールド部１９、シース１８は円筒形である。特に、シース１８はＺ方向に沿って延在しており、ＸＹ断面（第１方向と交差する第２方向を含む断面）が曲面を含む曲面部１８ａを有する。反射面１３ａで偏向された観察光Ｌは、曲面部１８ａを透過することによって遠位端１０ｂの側方から出射される。従って、ＹＺ断面においては、モールド部１９と内部空間ＳＰの界面、および、内部空間ＳＰとシース１８の界面、シース１８と光プローブ１０の外部との界面は曲面を有していない。一方、ＸＹ断面においては、モールド部１９と内部空間ＳＰの界面、および、内部空間ＳＰとシース１８（曲面部１８ａ）の界面、シース１８（曲面部１８ａ）と光プローブ１０の外部との界面は曲面を有する。従って、Ｙ方向における焦点距離ｄｙと、Ｘ方向における焦点距離ｄｘとが異なることがある。
図５に示す比較例の観察光Ｌは、ＸＹ面内において、モールド部１９と内部空間ＳＰの円弧状の界面で集光され、内部空間ＳＰとシース１８の円弧状の界面で発散され、シース１８と光プローブ１０の外部との円弧状の界面で集光される。この時、ＸＹ面内の集光角がＹＺ面内の集光角より大きいため、ｄｙ＞ｄｘとなってしまい、Ｙ方向の焦点位置における観察光Ｌのビーム形状は、Ｘ方向に長軸を有する楕円となる。このように非対称な屈折力を有する経路を通過することによって観察光Ｌは光学的収差を生じ、ＯＣＴ測定による断層画像の分解能が低下する要因となる。
図６に示す本実施形態では、モールド部１９が補償部位１９ｂを備える。補償部位１９ｂはモールド部１９のうち観察光Ｌが透過する部分を含む部分であり、補償部位１９ｂの曲率は、補償部位１９ｂ以外の部分の曲率よりも小さくされている。この場合、ＸＹ面内において、補償部位１９ｂと内部空間ＳＰの界面で緩やかに集光され、内部空間ＳＰとシース１８の円弧状の界面で発散され、シース１８と光プローブ１０の外部との円弧状の界面で集光される。このように、補償部位１９ｂの曲率を制御することによってｄｙ＝ｄｘとなるように観察光Ｌの焦点位置が調整され、シース１８の曲面部１８ａを透過する際に生じる光学的収差が補償される。従って、ＸＹ焦点位置において真円度の高い観察光Ｌが得られる。なお、補償部位１９ｂの形状は球面レンズ形状に限られず、非球面レンズ形状を採用しても良い。また、補償部位１９ｂ内に複数の異なる曲率を有する部分を含んでいても良い。
また、図２（ａ）に示すように、補償部位１９ｂは光ファイバ１１の一部（露出部１１ａ）とＧｒｉｎレンズ１３を含む範囲に亘ってＺ方向に沿って延在している。このように広範囲に亘って設けられた構造物として補償部を構成することで、例えば前述の樹脂成形やガラスキャピラリの接着といった、加工の容易な方法によってモールド部１９に補償部位１９ｂを形成することができる。
本実施形態では特に、補償部位１９ｂを含むモールド部１９が露出部１１ａとＧｒｉｎレンズ１３の外周を覆うことによって、光ファイバ１１とＧｒｉｎレンズ１３を一体に構成している。これにより、補償部位１９ｂを光ファイバ１１やＧｒｉｎレンズ１３に対して高精度に位置決めすることができる。また、モールド部１９が露出部１１ａのみを覆うように構成されることにより、モールド部１９の大径化を防ぐことができ、ひいてはシース１８の大径化を防ぐことができる。また、例えばモールド部１９を前述のガラスキャピラリで構成する場合には、光ファイバ１１やＧｒｉｎレンズとガラスキャピラリの間のクリアランスを小さくできる。これにより、光ファイバ１１やＧｒｉｎレンズをＺ軸に沿って直線上に配置することが容易となる。
（変形例）
図７は、本実施形態の変形例にかかる光プローブの遠位端１０ｂのＸＹ断面図である。
本変形例では、モールド部１９が凸部１９ａを備える点で上述の実施形態と相違する。凸部１９ａはモールド部１９のＺ方向に沿った一部に、外周からシース１８に向けて突出するように設けられている。凸部１９ａは、光ファイバ１１とＧｒｉｎレンズ１３の外周にモールド部１９を設ける際に、モールド部１９と同じ樹脂で一体に形成することが好ましい。
凸部１９ａによって光ファイバ１１をシース１８の中心位置に配置することができる。
即ち、光ファイバ１１にＺ方向を軸とする回転が加えられた場合に、シース１８内で光ファイバ１１がＺ方向から外周に暴れたとしても、凸部１９ａがシース１８の内周（金属管１７の内周）に当接して規制することができる。従って、効率よく回転トルクを偏向光学系まで伝達することができる。
凸部１９ａはモールド部１９のＺ方向周りに複数設けられていることが好ましく、例えば周方向に９０°間隔で４つ、または、１２０°間隔で３つ設けられている。また、Ｚ方向に沿って複数設けられていることが好ましい。この場合に、凸部１９ａの高さを等しくしておくことにより、光ファイバ１１やＧｒｉｎレンズ１３を円筒形のシース１８の中心位置に容易に配置できる。凸部１９ａの高さは、頂部が被覆１１ｂより高く、かつ、モールド金属管１７の内径との間に僅かにクリアランスを有するように設定されることが好ましい。
本件発明に係る光プローブの製造方法の一例について説明する。図８は、光ファイバ１１先端（Ｇｒｉｎレンズ１３）側から第１方向（Ｚ方向）に沿って見た光プローブの正面図である。光ファイバの一部或いは集光光学系、偏向光学系を覆うモールド部１９は、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分（補償部位１９ｂ）を含む第１モールド部１９ｃと、前記第１方向に延在して前記補償部位１９ｂに対向し、前記補償部位１９ｂを含まない第２モールド部１９ｄとを備える。
第１モールド部１９ｃを形成するための第１金型（下型）２０ａと、第２モールド部１９ｄを形成するための第２金型（上型）２０ｂを組み合わせて画定される空間部に、光ファイバ１１の一部とＧｒｉｎレンズ１３を配置し、その周囲の空間内部に樹脂を充填し硬化させる。その後、型から取り外すことで、光ファイバ１１の一部とＧｒｉｎレンズ１３の周囲を一体的に覆うように補償部が形成されたものが得られる。樹脂としては紫外線硬化型のものが好ましいが、これに限られるものではない。
樹脂が硬化した後に型から取り外す際、これを容易に行うためには、金型開口部の周辺部分にテーパを形成しておくことが必要となる。本願発明に係る光プローブのように最外径に制限がある場合には、その分、補償部位（レンズ有効部）１９ｂの大きさを小さくせざるを得ない。
このとき２つの型を区切る位置を変えることにより、補償部位（レンズ部）１９ｂ有効部の大きさをより大きくすることが可能となる、図９に示すように、第１方向（Ｚ方向）と直交する断面内において前記第１モールド部１９ｃと前記第２モールド部１９ｄとの境界部を結ぶ線分が、この断面内における光ファイバ１１（Ｇｒｉｎレンズ１３）中心に相当する位置よりも、補償部位１９ｂ（レンズ部）を含む第１モールド部１９ｃに近い側を通るように、第１金型２０ａと第２金型２０ｂの分割面１９ｅを設定することで、第２モールド部１９ｄ側に比べて第１モールド部１９ｃ側のテーパ部を短くすることができる。その結果、補償部位（レンズ部）１９ｂ有効部の大きさ（図９ではＸ方向の幅に対応）をより大きくすることができる。
なお上記の例では、図９中、光ファイバ１１（Ｇｒｉｎレンズ１３）中心位置を通りＹ方向に平行な軸に対して左右対称となるように第１金型２０ａと第２金型２０ｂとの分割面１９ｅを設定したが、これに限られるものではなく、分割面が補償部位（レンズ部）１９ｂを横切りさえしなければよい。また、補償部位（レンズ部）１９ｂを含まない第２モールド部１９ｄ形成用の型は一つの型で形成する必要はなく、更に２つ以上に分割されていても良い。
更に変形例について説明する。図１０は第１方向（Ｚ方向）に沿って見た他の光プローブの正面図である。図９の例との違いは、補償部の外面において、第１モールド部１９ｃと第２モールド部１９ｄの境界部分に段差１９ｆが形成されている点である。この段差は第１方向（Ｚ方向）に沿って延在する。
補償部位（レンズ部）１９ｂに対し、光ファイバ１１先端（Ｇｒｉｎレンズ１３）の斜め面（例えば図６の１３ａの部分）は高い角度精度が必要であり、そのため、所望の角度が得られているか否かの測定（検査）自体も高い精度で行うことが要求される。
高精度で測定するためには、外部から観察した際の目印となる基準面や基準線が検出し易いことが重要である。外面における第１モールド部１９ｃと第２モールド部１９ｄの境界部分に段差１９ｆがあることで、測定（検査）の際の基準線として容易に用いることができ、惹いては測定（検査）精度を上げることができる。
このような段差は片側５μｍ〜３０μｍであることが好ましい。大きすぎると結果的に第２モールド部１９ｄの厚みが薄くなりすぎてしまい、小さすぎると基準位置として認識することが困難となるからである。
１…ＯＣＴ装置、３…対象物、１０…光プローブ、１０ａ…近位端、１０ｂ…遠位端、１１…光ファイバ、１１ａ…ガラス部（露出部）、１１ｂ…被覆部、１２…光コネクタ、１３…ＧＲＩＮレンズ（集光光学系、偏向光学系）、１４…サポートチューブ、１５…ジャケットチューブ、１６…ハンドピース、１６Ａ…貫通穴、１６ａ…第１部分、１６ｂ…第２部分、１６ｃ…第３部分、１６ｄ…第４部分、１７…金属管、１８…シース、１８ａ…曲面部、１９…モールド部（補償部）、１９ｂ…補償部位、１９ｃ…第１モールド部、１９ｄ…第２モールド部、１９ｅ…分割面、１９ｆ…段差、２０ａ…第１金型、２０ｂ…第２金型、３０…測定部、３１…光源、３２…分岐部、３３…検出部、３４…端末、３５…反射鏡、３６…分析部、３７…出力ポート

Claims (11)

  1. ＯＣＴ装置の測定部に接続される近位端と、観察光を照射する遠位端と、を備える光プローブであって、
    前記近位端と前記遠位端との間で観察光を伝送する光ファイバと、
    前記遠位端で前記光ファイバと光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を集光する集光光学系と、
    前記遠位端で前記集光光学系と光学的に接続されており、前記光ファイバから出射される前記観察光を偏向する偏向光学系と、
    第１方向に沿って延在し、前記光ファイバと、前記集光光学系と、前記偏向光学系とを前記第１方向に沿って収容するシースであって、前記シースの前記第１方向と交差する第２方向を含む断面が曲面を含む曲面部を有し、前記偏向光学系で偏向された前記観察光を、前記第１方向及び前記第２方向と交差する第３方向に向けて、前記曲面部を介して透過することによって前記遠位端から前記観察光を出射するシースと、
    前記シースに収容され、前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系を含む範囲に亘って前記第１方向に沿って延在し、前記観察光が前記曲面部を透過する際に生じる光学的収差を補償する補償部と、
    を備える光プローブ。
  2. 前記補償部は、前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周を覆うことによって、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系と一体に構成され、
    前記観察光が前記補償部の一部を透過することによって、前記光学的収差が補償される、請求項１に記載の光プローブ。
  3. 前記光ファイバは、前記シース内において、被覆部と、被覆が除去された露出部を含み、
    前記補償部は、前記露出部と前記集光光学系と前記偏向光学系の外周を覆うことによって、前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系と一体に構成されている、請求項２に記載の光プローブ。
  4. 前記集光光学系は、前記露出部より大径で、前記被覆部より小径のＧｒｉｎレンズであり、
    前記補償部の外径は、前記露出部の外周と前記集光光学系の外周において、互いに等しい、請求項３に記載の光プローブ。
  5. 一体化された前記光ファイバと前記集光光学系と前記偏向光学系を前記第１方向から見たとき、
    前記補償部の外縁は、前記被覆部の外縁の内側に位置している、請求項３または４に記載の光プローブ。
  6. 前記補償部の屈折率は、前記補償部と前記シースの間を満たす媒質の屈折率より大きく、 前記補償部における前記観察光が透過する部分の曲率は、
    前記補償部における前記観察光が透過する部分以外の部分の曲率よりも小さい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光プローブ。
  7. 前記補償部は、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分を含む第１モールド部と、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分に対向し、前記観察光が透過する部分を含まない第２モールド部とを備え、
    前記第１モールド部と前記第２モールド部は隣接しており、
    前記第１方向と直交する断面内において、前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部を結ぶ線分は前記断面内における前記光ファイバ中心に相当する位置よりも前記第１モールド部に近い側を通る、請求項６に記載の光プローブ。
  8. 前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部の外面に段差がある、請求項７に記載の光プローブ。
  9. 前記補償部は、前記第１方向に沿った一部に、前記補償部の外周から前記シースに向けて突出する凸部を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光プローブ。
  10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の光プローブの製造方法であって、
    前記補償部は、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分を含む第１モールド部と、前記第１方向に延在して前記観察光が透過する部分に対向し、前記観察光が透過する部分を含まない第２モールド部とを備え、
    前記第１モールド部と前記第２モールド部は隣接しており、
    前記第１モールド部を形成するための第１金型と、前記第２モールド部を形成するための第２金型とを組み合わせて画定された空間内部に前記光ファイバの一部と前記集光光学系と前記偏向光学系を配置し、
    前記空間内部に樹脂を充填し硬化する光プローブの製造方法。
  11. 前記第１方向と直交する断面内において、前記第１モールド部と前記第２モールド部との境界部を結ぶ線分は前記断面内における前記光ファイバ中心に相当する位置よりも前記第１モールド部に近い側を通るよう、前記第１金型と、前記第２金型を分割する、請求項１０に記載の光プローブの製造方法。
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