JP2017148109A - 光干渉断層計 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数掃引光源におけるＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動による画像のＳＮＲの低下を抑制することができる光干渉断層計を提供する。【解決手段】射出する光の周波数を掃引する光源部と、光源部から射出された光を被検体の眼底へ照射する照射光と参照光に分割し、眼底からの照射光の反射光と参照光による干渉光を発生させる干渉部と、眼底を照射光で走査する走査部と、干渉光を検出する検出部と、干渉光に基づいて、眼底の情報を取得する情報取得部と、光源部から射出された光のうち特定の周波数の光を反射又は透過する光学フィルタ部と、光学フィルタ部からの反射光又は透過光を受光して検出信号を生成する光検出装置とを備え、光源部は、光源部から射出される光の周波数掃引に用いられるＭＥＭＳデバイスを有する光源と、検出信号を用いて、光源部の光出力を制御する制御部とを含む、光干渉断層計。【選択図】図１

Description

本発明は、光干渉断層計に関する。

光干渉断層計（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：ＯＣＴ又はＯＣＴ装置）が開発されている。ＯＣＴ装置は、干渉の技術を用いた光によって非侵襲に被検体の断層像に関する情報を取得することができる。ＯＣＴ装置は、様々な分野で利用されているが、特に非侵襲に被検体の断層像を観察できるため、医療分野にて非常に有用である。特に眼科領域においては外部から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。

ＯＣＴには、大きく分けてタイムドメインＯＣＴ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）及びフーリエドメインＯＣＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｄｏｍａｉｎ ＯＣＴ）と呼ばれる二つの方式がある。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。

ＳＳ−ＯＣＴでは、時間的に波長を広帯域に変化させる光源を用い、サンプル光と参照光とで干渉させた光の強度を各々の波長で取得する。ＳＳ−ＯＣＴでは、この波長に対する干渉フリンジに対しフーリエ解析を行い、光軸上にある奥行き方向における被検体の反射面の位置の情報を算出し、算出した情報に基づいて被検体の断層画像を構成することができる。ＳＳ−ＯＣＴは高速に断層像を取得できるため、精力的に開発がすすめられている技術である。

ＳＳ−ＯＣＴでは出力波長を広帯域に掃引可能な波長掃引光源（周波数掃引光源）を使用する。波長掃引光源は様々な方式のものが開発されているが、ＳＳ−ＯＣＴ用の光源としてはＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）波長選択フィルタを用いたものが多く使用されている。これは、ＳＳ−ＯＣＴで必要な４０ｎｍを超える広帯域を、波長掃引周波数１００ｋＨｚ以上といった高速で波長（周波数）掃引するために、ＭＥＭＳ波長選択フィルタを用いた光源が適しているためである。

ＭＥＭＳ波長選択フィルタを用いた波長掃引光源には、ＭＥＭＳのファブリペローフィルタを用いた外部共振器型の波長掃引光源やＭＥＭＳのチルトミラーを用いた外部共振器型波長掃引光源、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬと呼ばれる波長掃引光源等がある。ここで、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）はＶＣＳＥＬとＭＥＭＳ可動ミラーを組み合わせた光源である。

ＭＥＭＳ波長選択フィルタを用いた波長掃引光源は、ＭＥＭＳの微小振動ミラー（以下、ＭＥＭＳ微小振動ミラーという。）の往復運動を利用して波長選択を行い、波長掃引光を出力している。ＭＥＭＳ微小振動ミラーは代表的なＭＥＭＳデバイスの一つであり、ビームスキャナーなど、波長掃引光源以外にも広く利用されている。

しかし、ＭＥＭＳ微小振動ミラーは、温度や気圧の変化によりその振動振幅が変動するという問題を有している。ＭＥＭＳ微小振動ミラーを波長掃引に利用した波長掃引光源の場合、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動振幅が変動すると掃引する波長範囲（波長掃引幅）が変動してしまう。

ＭＥＭＳ微小振動ミラーを波長掃引に利用した波長掃引光源において、温度や気圧が変化した場合に波長掃引幅が変化する様子の一例を図２に示す。図２には、気圧が高い又は温度が低い場合の波長掃引幅を示すグラフ２０１、気圧及び温度が中程度の場合の波長掃引幅を示すグラフ２０２、並びに気圧が低い又は温度が高い場合の波長掃引幅を示すグラフ２０３を示されている。なお、グラフ２０１，２０２，２０３において、ハッチングされた部分は、波長掃引幅が最も狭くなった場合（グラフ２０１に示す場合）に掃引する波長範囲を示す。

ＭＥＭＳ微小振動ミラーは、気圧が高い又は温度が低いと振動振幅が減少し、気圧が低い又は温度が高いと振動振幅が増大する。そのため、ＭＥＭＳ微小振動ミラーを用いた波長掃引光源の波長掃引幅は、気圧や温度の変化により、図２に示すように、気温が高い又は温度が低いと狭く、気温が低い又は温度が高いと広くなるように変化してしまう。

ところで、ＳＳ−ＯＣＴでは、画像形成に用いる干渉信号の波長幅で断層像の深さ分解能が決まる。ここで、画像形成など、断層に関する情報取得に用いる干渉信号の波長幅は、光源から出射される光の波長幅に依存する。ＭＥＭＳ微小振動ミラーを用いた波長掃引光源では、上述のように気圧や温度に応じて波長掃引幅が変化してしまうため、このような波長掃引光源をＳＳ−ＯＣＴに用いると、気圧や温度などの環境によって、得られる断層像の深さ分解能が変化してしまう。

撮像した時の環境や装置の状態によって、得られる断層像の深さ分解能が変化しにくいことが、医療機器として好ましい。そこで、ＯＣＴ装置、特に眼底用のＯＣＴ装置では、画像形成に使用する光の波長範囲をあらかじめ設計の段階で決めてしまうことが一般的である。

従って、そのようなＯＣＴ装置において、図２に示したように波長掃引光源の波長掃引幅が変動する場合には、波長掃引幅が最も狭くなる場合を想定して、図２に斜線でハッチングした波長範囲の光のみを画像形成に使用する。つまり、グラフ２０２やグラフ２０３のように波長掃引幅が広くなっている場合は、ハッチングされていない部分の波長の光が、画像形成に利用されない無駄な光として瞳内に入射することになる。眼底用のＯＣＴでは、網膜へダメージを与えないために、瞳入射光量が厳しく制限されている。そのため、眼底用のＯＣＴでは、画像形成に寄与しない無駄な光が瞳内に入射すると、その分画像形成に使える光量が減少することになり、画像のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低下する。また、被検体が目以外においても、入射光量の制限がある測定対象であれば、画像のＳＮＲ低下という課題は生じうる。そのため、このようなＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動振幅の変動に起因する画像のＳＮＲの低下を抑制する眼底用のＯＣＴ装置が望まれている。

特許文献１に記載の技術では、波長掃引におけるデータの取り込みタイミングを当該波長掃引において生成されたトリガ信号により決定し、安定したデータの取り込みを可能にする光干渉断層像形成装置が記載されている。

特開２０１２−２３９５１４号公報

しかし、特許文献１の光干渉断層像形成装置では、画像形成に用いない範囲の波長の光についての制御がなされていないため、上述の画像のＳＮＲが低下する、という課題が生じうる。

そこで、本発明は、周波数掃引光源におけるＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動による画像のＳＮＲの低下を抑制することができる光干渉断層計を提供する。

本発明の一実施態様によれば、射出する光の周波数を掃引する光源部と、前記光源部から射出された光を被検体の眼底へ照射する照射光と参照光に分割し、前記眼底からの前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、前記眼底を前記照射光で走査する走査部と、前記干渉光を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記干渉光に基づいて、前記眼底の情報を取得する情報取得部と、前記光源部から射出された光のうち特定の周波数の光を反射又は透過する光学フィルタ部と、前記光学フィルタ部からの反射光又は透過光を受光して検出信号を生成する光検出装置とを備え、前記光源部は、前記光源部から射出される光の周波数掃引に用いられるＭＥＭＳデバイスを有する光源と、前記検出信号を用いて、前記光源部の光出力を制御する制御部とを含む、光干渉断層計が提供される。

本発明によれば、周波数掃引光源におけるＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動による画像のＳＮＲの低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態による光干渉断層計の概略的な構成を示す。 ＭＥＭＳデバイスを用いた波長掃引光源の波長掃引幅に対する環境の影響を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る断層像のＳＮＲを改善するプロセスを説明するための図である。 本発明の実施例１に係るＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源の概略的な構成を示す。 本発明の実施例１に係る光源部の概略的な構成を示す。 本発明の実施例１による光干渉断層計の作用を説明するための図である。 本発明の実施例２による光干渉断層計の概略的な構成を示す。 本発明の実施例３に係る光源部の概略的な構成を示す。 本発明の実施例３に係る断層像のＳＮＲを改善するプロセスを説明するための図である。

以下に、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。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、重複する説明は省略する。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。

以下、図１を参照して本発明の一実施形態による光干渉断層計について述べる。なお、以下において、本実施形態による光干渉断層計として眼底用のＯＣＴ装置について述べる。図１は、本実施形態におけるＯＣＴ装置１００の概略的な構成例を示す。

ＯＣＴ装置１００には、射出する光の周波数を掃引する光源部１０と、干渉光を生成する干渉部２０と、干渉光を検出する検出部３０と、干渉光に基づいて、被検体１５６の眼底の情報を取得する情報取得部４０と、表示部７０とが設けられている。また、ＯＣＴ装置１００には、被検体１５６に照射光を照射し、被検体１５６からの反射光を干渉部２０へ出射する測定アーム５０と、測定アーム５０から出射される反射光と干渉させる参照光を干渉部２０へ出射する参照アーム６０とが設けられている。さらに、ＯＣＴ装置１００には、検出部３０における干渉信号のサンプリングタイミングを示すｋクロック信号１８４を生成するｋクロック生成部８０と、所定の周波数の光を検出し、光周波数検出信号１９３を生成する光周波数検出部９０とが設けられている。

光源部１０には、光を射出するとともに、射出する光の周波数（波長）を掃引することができる周波数掃引光源１１１（光源）と、周波数掃引光源１１１を制御する光源部制御部１１２（制御部）が設けられている。周波数掃引光源１１１は、ＭＥＭＳ微小振動ミラー（ＭＥＭＳデバイス）と光を発生するゲイン媒体を含む。周波数掃引光源１１１では、ゲイン媒体を駆動させることで光を発生させ、ＭＥＭＳ微小振動ミラーを駆動させることで、発生した光の周波数を掃引する。なお、光源部１０では、ゲイン媒体の駆動を制御することで、光源部１０の光出力のオンオフ切り替えが可能である。また、光源部制御部１１２は、周波数掃引光源内のＭＥＭＳ微小振動ミラー及びゲイン媒体の駆動をそれぞれ制御することができる。光源部１０の詳細な動作については後述する。

光源部１０から射出された光はカプラ１０１に入射し、カプラ１０１は、入射した光をカプラ１０２に入射する光と干渉部２０に入射する光に分割する。カプラ１０２は、入射した光をｋクロック生成部８０に入射する光と光周波数検出部９０に入射する光に分割する。

干渉部２０には、カプラ１２１，１２２が設けられている。カプラ１２１は、光源部１０から射出された光を眼底へ照射する照射光と参照光とに分割する。

照射光は、測定アーム５０を経由して被検体１５６に照射される。測定アーム５０には、偏光コントローラ１５１と、コリメータ１５２と、Ｘ軸スキャナー１５３と、Ｙ軸スキャナー１５４と、フォーカスレンズ１５５とが設けられている。偏光コントローラ１５１は、カプラ１２１から測定アーム５０に接続される光ファイバーに設けられ、測定アーム５０を通る照射光及び反射光の偏光状態を整える。コリメータ１５２は、光ファイバーを介してカプラ１２１と接続されている。

測定アーム５０に入射した照射光は、偏光コントローラ１５１で偏光状態を整えられた後、コリメータ１５２から空間光として出射される。その後、照射光は、Ｘ軸スキャナー１５３、Ｙ軸スキャナー１５４、及びフォーカスレンズ１５５を介して被検体１５６の眼底に照射される。

Ｘ軸スキャナー１５３及びＹ軸スキャナー１５４は、それぞれ回転軸が互いに直交するよう配置された偏向ミラーで構成されている。Ｘ軸スキャナー１５３及びＹ軸スキャナー１５４は眼底を照射光で走査する機能を有する走査部を構成し、眼底に対する照射光の照射位置を変更することができる。ここで、Ｘ軸スキャナー１５３はＸ軸方向の走査を行い、Ｙ軸スキャナー１５４はＹ軸方向の走査を行う。なお、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の各方向は、眼球の眼軸方向に対して垂直な方向で、互いに垂直な方向である。

眼底に照射された照射光は、眼底において後方散乱光（反射光）として反射される。眼底からの反射光は、再びフォーカスレンズ１５５、Ｙ軸スキャナー１５４、Ｘ軸スキャナー１５３、コリメータ１５２、偏光コントローラ１５１を経由して測定アーム５０から出射される。そして、光ファイバー及びカプラ１２１を経由してカプラ１２２に入射する。

一方、参照光は参照アーム６０を経由し、カプラ１２２に入射する。参照アーム６０には、偏光コントローラ１６１と、コリメータ１６２と、分散補償ガラス１６３と、光路長調整光学系１６４と、分散調整プリズムペア１６５と、コリメータ１６６とが設けられている。偏光コントローラ１６１は、カプラ１２１から参照アーム６０に接続される光ファイバーに設けられ、参照アーム６０を通る参照光の偏光状態を整える。コリメータ１６２は、光ファイバーを介してカプラ１２１と接続されている。

参照アーム６０に入射した参照光は、偏光コントローラ１６１で偏光状態を整えられた後、コリメータ１６２から空間光として出射される。その後、参照光は分散補償ガラス１６３、光路長調整光学系１６４、及び分散調整プリズムペア１６５を通り、コリメータ１６６に入射する。

分散補償ガラス１６３及び分散調整プリズムペア１６５は、参照光の分散を調整することができる。そのため、分散補償ガラス１６３及び分散調整プリズムペア１６５を用いることで、測定アーム５０を経由する反射光の分散に対応するように参照光の分散を調整することができる。また、光路長調整光学系１６４は、コリメータ１６２，１６６に対し近づく又は遠ざかる方向に移動することができ、参照アーム６０の光路長を調整することができる。そのため、光路長調整光学系１６４によって、照射光が経由する被検体１５６の眼底までの光路長に応じて、参照アーム６０の光路長を調整することができる。

コリメータ１６６に入射した参照光は、コリメータ１６６を介して光ファイバーに入射され参照アーム６０から出射される。そして、光ファイバーを経由して、カプラ１２２に入射する。

カプラ１２２に入射した反射光と参照光は、互いに干渉し、互いに位相が反転した２つの干渉光がカプラ１２２から２つの光ファイバー内に出射され、検出部３０に入射する。そして、検出部３０は入射した干渉光を検出する。

検出部３０には、差動検出器１３１とＡ／Ｄ変換器１３２が設けられている。差動検出器１３１は、カプラ１２２から２つの光ファイバーを経由して入射したそれぞれの干渉光を検出する。ここで、差動検出器１３１に入射する２つの干渉光は、互いに干渉信号成分の位相が反転しているため、差動検出器１３１で差動検出することにより良好なＳＮ比で干渉信号成分を検出できる。

差動検出器１３１は、検出した干渉光から電気信号に変換された干渉信号１３３をＡ／Ｄ変換器１３２に送り、Ａ／Ｄ変換器１３２は受け取った干渉信号１３３をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器１３２にはｋクロック生成部８０が接続されており、Ａ／Ｄ変換器１３２はｋクロック生成部８０から送られてくるｋクロック信号１８４に同期して干渉信号１３３をサンプリングし、デジタル信号に変換する。さらに、Ａ／Ｄ変換器１３２には光周波数検出部９０が接続されており、Ａ／Ｄ変換器１３２は光周波数検出部９０から光周波数検出信号１９３を受け取る。Ａ／Ｄ変換器１３２は、受け取った光周波数検出信号１９３に基づいて、サンプリングすべき波長範囲の干渉光に基づく干渉信号１３３を把握し、ｋクロック信号１８４に同期して当該干渉信号１３３をサンプリングする。Ａ／Ｄ変換器１３２は、デジタル信号に変換した干渉信号を情報取得部４０に送る。

情報取得部４０は、検出部３０から受け取ったデジタル信号に対してフーリエ変換などの周波数分析を行い、被検体１５６の眼底の情報を得る。なお、情報取得部４０は、差動検出器１３１で検出した干渉信号成分の位相が反転した干渉光に基づく干渉信号の差を取ることで、干渉信号の干渉成分を検出し、干渉信号の非干渉成分に基づくノイズを低減することができる。そのため、情報取得部４０は、当該差動検出を行うことで、干渉信号に基づく眼底の情報の信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を改善することができる。情報取得部４０は、得られた眼底の情報を表示部７０に送り、表示部７０は受け取った情報を断層像として表示する。

なお、情報取得部４０は、ＣＰＵやＭＰＵなどを備えた任意の情報処理部としてＯＣＴ装置１００内に構成されてもよいし、汎用コンピュータを用いて構成されてもよい。また表示部７０は、任意のモニターで構成されることができ、ＯＣＴ装置１００に備えつけられたモニターであってもよいし、ＯＣＴ装置１００に接続された個別のモニターであってもよい。また、本実施形態では、検出器として差動検出器１３１を用いているが、単に干渉光を検出し干渉信号を生成する検出器を用いてもよい。この場合、カプラ１２２から検出器に接続される光ファイバーは１つでよい。

ｋクロック生成部８０は、カプラ１０２を経由した光源部１０から射出された光に基づいてｋクロック信号１８４を生成し、検出部３０に送る。ｋクロック生成部８０には、カプラ１８１，１８２及び光検出部１８３が設けられている。

ｋクロック生成部８０に入射した光は、カプラ１８１によって光路長の異なる２つの光路に導波され、当該２つの光路を経由した光はカプラ１８２に入射して互いに干渉し、干渉光として光検出部１８３に入射する。光検出部１８３は入射した光を検出し、検出した干渉光に基づいてｋクロック信号１８４を生成する。ｋクロック生成部８０は生成したｋクロック信号１８４を検出部３０に送り、検出部３０は干渉光の検出を行い、ｋクロック生成部８０から受け取ったｋクロック信号１８４と同期して干渉光に基づく干渉信号を生成する。

光周波数検出部９０は、カプラ１０２を経由した光源部１０から射出された光に基づいて光周波数検出信号１９３（検出信号）を生成し、光源部１０及び検出部３０に送る。光周波数検出部９０には、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ：ファイバーブラッググレーティング）１９１及び光検出装置１９２が設けられている。

ＦＢＧ１９１（光学フィルタ部）は、特定の周波数（波長）の光を反射する。ＦＢＧ１９１によって反射された光はカプラ１０２を経由して光検出装置１９２に入射する。光検出装置１９２は入射した光を検出し、光周波数検出信号１９３を生成する。光周波数検出部９０は生成した光周波数検出信号１９３を検出部３０に送り、検出部３０は受け取った光周波数検出信号１９３に基づいて光源部１０から発せられた光の波長掃引（周波数掃引）のタイミングを把握する。検出部３０は、光周波数検出信号１９３に基づいて、被検体１５６の断層画像を形成するために用いられる波長範囲の干渉光に基づく干渉信号をサンプリングする。光周波数検出信号１９３に対する光源部１０の動作は後述する。

なお、本実施形態では、特定の周波数の光を反射する光学部材（光学フィルタ部）として、ＦＢＧを利用した。しかしながら、当該光学部材として、エタロン及び干渉フィルタ等の波長選択可能な他の部材を用いることもできる。また、光周波数検出部９０は、特定の周波数の光を透過する部材を用い、透過光を検出する構成としても良い。

また、図１のＯＣＴ装置１００では、上述のように、干渉光のサンプリングは、光源部１０の外に設けられるｋクロック生成部８０が発信するｋクロック信号１８４に基づいて等光周波数（等波数）間隔に行われる。これに対し、ｋクロック生成部を光源部１０に組み込んでもよい。

上記一連の動作により、ＯＣＴ装置１００は、被検体１５６のある１点における断層に関する情報を取得することができる。このように、被検体１５６の奥行き方向の断層に関する情報を取得することをＡ−スキャンと呼ぶ。また、ＯＣＴ装置１００では、Ｘ軸スキャナー１５３及びＹ軸スキャナー１５４によって構成される走査部によって、被検体１５６を走査することにより、被検体の２次元の断層像や３次元の断層像の情報を取得することができる。

ここで、Ａ−スキャンと直交する方向における被検体１５６の断層に関する情報、すなわち２次元の断層像の情報を取得するための走査方向に被検体１５６を走査することをＢ−スキャンと呼ぶ。さらに、Ａ−スキャン及びＢ−スキャンのいずれの走査方向とも直交する方向に被検体１５６を走査することをＣ−スキャンと呼ぶ。特に、３次元の断層像の情報を取得する際に被検体１５６の眼底面内に２次元ラスター走査する場合、高速に走査が行われる方向をＢ−スキャン方向と呼び、Ｂ−スキャン方向に直交し、低速に走査が行われる方向をＣ−スキャン方向と呼ぶ。

ＯＣＴ装置１００は、Ａ−スキャン及びＢ−スキャンを行うことで被検体１５６の２次元の断層像を得ることができ、Ａ−スキャン、Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンを行うことで、被検体１５６の３次元の断層像を得ることができる。Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンは、上述したＸ軸スキャナー１５３及びＹ軸スキャナー１５４により構成される走査部によって行われる。

なお、Ｂ−スキャン方向及びＣ−スキャン方向といったライン走査方向と、Ｘ軸方向又はＹ軸方向とは、一致していなくてもよい。このため、Ｂ−スキャン及びＣ−スキャンのライン走査方向は、撮像したい２次元の断層像あるいは３次元の断層像に応じて、適宜決めることができる。

ここで、上述のように、ＯＣＴ装置に使われるＭＥＭＳ微小振動ミラーを利用した周波数掃引光源では、温度や気圧等の周囲環境の変化に応じて、掃引する光の周波数範囲（波長範囲）が変化してしまう。これに伴い、瞳内に照射可能な光量が制限されている眼底用のＯＣＴ装置では、形成する断層画像のＳＮＲの低下が引き起こされる。

以下、図３を参照して、光周波数検出部９０で生成した光周波数検出信号１９３を用いて光源部１０を制御することで、画像形成に寄与しない無駄な光を減らし、断層画像のＳＮＲの低下を抑制する本実施形態に係るプロセスを説明する。

以下において、ＯＣＴ装置１００で断層像取得に利用する光の周波数範囲を周波数ｆ１から周波数ｆ２の範囲とする。ここで、周波数ｆ１＞周波数ｆ２とする。

本実施形態において、光源部１０として、使用環境が変化しても少なくとも周波数ｆ１から周波数ｆ２の周波数範囲の光を出力可能な光源を用いる。また、ＦＢＧ１９１として、周波数ｆ１より少し低い所定の周波数ｆ０の光を反射するよう構成したＦＢＧを用いる。

図３には、周波数掃引光源１１１内のＭＥＭＳ微小振動ミラーを駆動するためのＭＥＭＳ駆動信号を示すグラフ３０１、及び周波数掃引光源１１１から射出される光の周波数を示すグラフ３０２が示されている。なお、グラフ３０２において、二点鎖線は周囲環境の変化に応じてＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動振幅が変化して、光源部１０から射出される光の周波数範囲（周波数掃引幅）が変化した場合の光源部１０から射出される光の周波数を示している。また、グラフ３０２には、ＯＣＴ装置１００において画像形成に利用される、光源部１０からの光の周波数範囲３１１（周波数ｆ１〜ｆ２）が示されている。さらに、グラフ３０２においては、光源部１０から射出される光のうち、画像形成に利用される光３１２が太線で示されている。

また、図３には、光周波数検出部９０で生成した、周波数ｆ０の光を検知した光周波数検出信号１９３（ＦＢＧ検出信号）を示すグラフ３０３が示されている。さらに、図３には、光周波数検出信号１９３とＭＥＭＳ駆動信号に基づいて生成した、周波数掃引光源１１１内のゲイン媒体を駆動するためのゲイン媒体駆動信号を示すグラフ３０４が示されている。またさらに、図３には、周囲環境の変化によってＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動振幅が変化し、光源部１０から出射される光の周波数範囲が変化した場合の、光周波数検出信号’を示すグラフ３０５及びゲイン媒体駆動信号’を示すグラフ３０６が示されている。なお、図３に示す各グラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸はそれぞれ信号強度や光周波数を示す。

グラフ３０１に示すように、周期ＰのＭＥＭＳ駆動信号を周波数掃引光源１１１に与え、光源部１０からグラフ３０２において実線で示したようにｓｉｎ波状に周波数が変化する光が出力されているとする。この時、グラフ３０３に示すように、ＭＥＭＳ駆動信号の立ち上がり時刻を基準にして、光検出装置１９２でＦＢＧ１９１からの反射光が検出された時刻を時刻Ａとする。また、グラフ３０４に示すように、ＭＥＭＳ駆動信号の立ち上がり時刻を基準にして、画像形成に寄与する、すなわち画像形成に利用される光３１２が周波数掃引光源１１１から射出される開始時刻を時刻Ｓ、終了時刻を時刻Ｅとする。すなわち、時刻Ｓはゲイン媒体駆動信号の立ち上がり時刻（光源部１０の光出力をオンする時間）を示し、時刻Ｅはゲイン媒体駆動信号の立下り時刻（光源部１０の光出力をオフする時間）を示す。

ここで、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動動作は各周期Ｐにおいて同様であるため、光源部１０における周波数掃引動作、すなわち周波数掃引動作は周期Ｐ毎に略一定に行われる。従って、各周期Ｐにおける時刻Ａ、時刻Ｓ及び時刻Ｅの間の関係は略一定である。そのため、光周波数検出部９０でＦＢＧ１９１からの反射光を検出した時刻Ａを用いて、画像形成に必要な期間だけ周波数掃引光源１１１内のゲイン媒体を駆動することで、画像形成に寄与しない無駄な光の生成及び照射を抑制できる。すなわち、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動動作に基づく周波数掃引動作によって、光源部１０から射出される光の周波数が画像形成に利用される光の周波数範囲に入る期間に応じて、ゲイン媒体を駆動させて光を発生させ、当該光を被検体１５６に照射する。これにより、被検体１５６の瞳内に入射される、画像形成に寄与しない無駄な光を低減させ、画像形成に利用できる光量を増加させることができ、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動による画像のＳＮＲの低下を抑制することができる。従って、画像のＳＮＲを向上させることができる。

一例として、グラフ３０２の実線で示した状態を光源の代表的な動作状態と定め、時刻Ａと時刻Ｓの差分を定数Ｃ１と定める。すると、時刻ＳはＳ＝Ａ−Ｃ１となる。この時、時刻ＥはＥ＝１．５×Ｐ−Ａ＋Ｃ２（但しＣ１≒Ｃ２）となる。ここで、Ｃ２はＣ１とほぼ同じ値とすることが望ましいが、同じ値でなければいけないわけではない。時刻Ａと定数Ｃ１，Ｃ２を用いて、時刻ＳがＳ＝Ａ−Ｃ１、時刻ＥがＥ＝１．５×Ｐ−Ａ＋Ｃ２となるように光源部制御部１１２を用いて周波数掃引光源１１１を駆動することで、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすことができる。

グラフ３０２における二点鎖線で示されるように周波数掃引光源１１１から出射される光の周波数範囲が広がるように変化した場合を考える。この場合には、グラフ３０５に示されるように、光検出装置１９２でＦＢＧ１９１からの反射光が検出される時刻は時刻Ａから時刻Ａ’に変化する。ここで、グラフ３０６に示されるように、画像形成に寄与する光が周波数掃引光源１１１から射出される開始時刻を時刻Ｓ’、終了時刻を時刻Ｅ’とする。すなわち、時刻Ｓ’はゲイン媒体駆動信号の立ち上がり時刻を示し、時刻Ｅ’はゲイン媒体駆動信号の立下り時刻を示す。この場合、時刻Ｓ、時刻Ｅを定めたのと同じ式を用い、時刻Ｓ’をＳ’＝Ａ’−Ｃ１、時刻Ｅ’をＥ’＝１．５×Ｐ−Ａ’＋Ｃ２とすれば画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすことができる。

このように、光検出装置１９２でＦＢＧ１９１からの反射光が検出される時刻（時刻Ａ、時刻Ａ’）を用いて、画像形成に寄与しない無駄な光の被検体１５６への照射を減らすことができる。すなわち、光周波数検出部９０からの光周波数検出信号１９３を用いて光源部１０を制御することにより、画像形成に寄与しない無駄な光の被検体１５６への照射を減らすことができる。これにより、周波数掃引光源１１１から出力され被検体１５６の瞳に入射する光のうち、断層画像形成に利用されない光が減少するため、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動による画像のＳＮＲの低下を抑制し、ＳＮＲに優れた断層画像が得ることができる。ここで、定数Ｃ１，Ｃ２は、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振動振幅が変化して光周波数範囲が変化しても、画像形成に必要な光周波数範囲を周波数掃引光源１１１が出射するように適宜定める。また、光周波数検出部９０で検出する光周波数は、周波数ｆ１と周波数ｆ２の間であって、且つ光源部１０によって掃引可能な光の周波数範囲の中心周波数以外であれば任意の周波数に設定することができる。

以上のように本実施形態によるＯＣＴ装置１００は、射出する光の周波数を掃引する光源部１０を備える。さらに、ＯＣＴ装置１００は、光源部１０から射出された光を被検体の眼底へ照射する照射光と参照光に分割し、眼底からの照射光の反射光と参照光による干渉光を発生させる干渉部２０を備える。また、ＯＣＴ装置１００は、眼底を照射光で走査するＸ軸スキャナー１５３及びＹ軸スキャナー１５４（走査部）と、干渉光を検出する検出部３０と、検出部３０で検出した干渉光に基づいて、眼底の情報を取得する情報取得部４０とを備える。さらに、ＯＣＴ装置１００は、光源部１０から射出された光のうち特定の周波数の光を反射又は透過するＦＢＧ１９１（光学フィルタ部）と、ＦＢＧ１９１からの反射光を受光して光周波数検出信号１９３を生成する光検出装置１９２とを備える。光源部１０は、光源部１０から射出される光の周波数掃引に用いられるＭＥＭＳ微小振動ミラー（ＭＥＭＳデバイス）を有する周波数掃引光源１１１と、光周波数検出信号１９３を用いて、光源部１０の光出力を制御する光源部制御部１１２とを含む。

本実施形態によるＯＣＴ装置１００では、ＦＢＧ１９１及び光検出装置１９２を含む光周波数検出部９０を設け、光周波数検出部９０からの光周波数検出信号１９３を用いて光源部１０を制御することで、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らす。これにより、ＭＥＭＳ微小振動ミラーの振幅変動に基づく画像形成に寄与しない無駄な光の照射を低減し、形成する断層画像のＳＮＲを改善することができる。

また、本実施形態によるＯＣＴ装置１００では、周波数掃引光源１１１の光出力はオンオフ切り換え可能であり、光源部制御部１１２は、光周波数検出信号１９３を用いて、周波数掃引光源１１１の光出力をオンする時間及びオフする時間を制御する。より具体的には、光源部制御部１１２は、光周波数検出信号１９３を用いて、周波数掃引光源１１１において光を発するゲイン媒体の駆動を制御する。これにより、光源部１０による画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすことができる。

また、以上の説明では光周波数検出部９０で生成した光周波数検出信号１９３を用いて光源部１０のゲイン媒体を制御する例を示したが、光源部１０のＭＥＭＳ微小振動ミラーを制御して画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすこともできる。また、光源部１０の出力を制御する光アンプ等を、光周波数検出信号１９３を用いて制御することで画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすこともできる。

（実施例）
以下に、本発明の実施例１乃至３について説明する。

［実施例１］
以下、図４乃至６を参照して、実施例１によるＯＣＴ装置について説明する。本実施例は、図１のＯＣＴ装置１００の光源部１０に用いられる周波数掃引光源１１１として、図４に示されたＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を用いる例である。本実施例によるＯＣＴ装置における、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を含む光源部５１０以外の構成要素は、図１に示すＯＣＴ装置１００の構成要素と同様であるため、同一の参照符号を用いて、説明を省略する。

図４は、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の一例を示す断面模式図である。ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１には、第１反射鏡４０２と、第２反射鏡４０３と、活性層４０４と、第１電極４０５と、第２電極４０６と、基板４０７とが設けられている。さらに、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１には、可動梁４０８と、ギャップ形成層４０９と、基板４１０と、第３電極４１３と、第４電極４１４と、接合層４１５が設けられている。

活性層４０４は、第１反射鏡４０２と第２反射鏡４０３との間に設けられている。また、活性層４０４は、第１電極４０５と第２電極４０６から活性層４０４に電荷が注入される際に発光するように、第１電極４０５と第２電極４０６との間に配置されている。第１電極４０５は、基板４０７に対して活性層４０４と反対側に配置されている。

第２反射鏡４０３は、可動梁４０８上であって、少なくともＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の発光領域に対応する位置に配置されている。そして、第２反射鏡４０３は、可動梁４０８を介してＭＥＭＳの構造により電気的に駆動（以下、ＭＥＭＳ駆動という。）される。すなわち、第２反射鏡４０３及び可動梁４０８は、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１において、周波数掃引に用いられるＭＥＭＳデバイスに含まれる。

可動梁４０８は導電部材で構成され、ギャップ形成層４０９を介して基板４１０により支持されている。また、可動梁４０８は第３電極４１３に電気的に接続されている。可動梁４０８は、第３電極４１３と、基板４１０に対して第３電極４１３とは反対側に設けられた第４電極４１４との間に電圧を印加することで、静電気力により、第２反射鏡４０３と一体的にＭＥＭＳ駆動される。その結果、可動梁４０８の第２反射鏡４０３が設けられた部分が、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の厚さ方向に移動し、第１反射鏡４０２と第２反射鏡４０３との間の距離が変化する。これにより、第１反射鏡４０２と第２反射鏡４０３との間の距離に応じた波長の光が強められて、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の射出光の発振波長（光周波数）が変化する。

ギャップ形成層４０９には、可動梁４０８のＭＥＭＳ駆動によって、可動梁４０８の第２反射鏡４０３が設けられた部分がＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の厚さ方向に移動することができるようにギャップ４１１が形成されている。また、同様に、第２反射鏡４０３と活性層４０４の間にもギャップ４１２が形成されている。

第１反射鏡４０２、活性層４０４、第１電極４０５、及び第２電極４０６が設けられた基板４０７と、第２反射鏡４０３、可動梁４０８、ギャップ形成層４０９、第３電極４１３、及び第４電極４１４を有する基板４１０とは接合層４１５で張り合わされる。このように、各部材が設けられた基板４０７と基板４１０を接合層４１５で張り合わせることで、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を製造することができる。なお、光射出側に位置する基板４０７には、レーザ光の吸収を抑制するために、発光領域に対応する部分に開口が形成されている。

本実施例によるＯＣＴ装置は眼底用のＯＣＴ装置であるので、活性層４０４や基板４０７、第１反射鏡４０２などに用いられる材料は中心波長１０６０ｎｍで使用することができる材料とし、本実施例ではＧａＡｓ系の材料を用いた。また、本実施例において第２反射鏡４０３は誘電体ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）とした。

本実施例に係る光源部５１０の概略的な構成を図５に示す。光源部５１０の光周波数掃引速度は１００ｋＨｚとした。光源部５１０は周波数掃引光源として図４に示したＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を用いる。光源部５１０には、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１、ＭＥＭＳ制御装置５０１、ＶＣＳＥＬ制御装置５０２、結合レンズ５０３、及び光出力ファイバー５０４が設けられている。

本実施例において、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１にはＭＥＭＳ制御装置５０１とＶＣＳＥＬ制御装置５０２が接続されている。ＭＥＭＳ制御装置５０１及びＶＣＳＥＬ制御装置５０２は、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を制御する光源部制御部５１２（制御部）に含まれる。光源部５１０では、ＭＥＭＳ制御装置５０１とＶＣＳＥＬ制御装置５０２が協調的に動作してＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を制御することで、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から周波数掃引光が射出される。ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から射出された周波数掃引光は、結合レンズ５０３によって集光され、光出力ファイバー５０４に入射する。

光源部５１０は、少なくとも２９１ＴＨｚ（１０３０ｎｍ）から２７５ＴＨｚ（１０９０ｎｍ）の光を高周波数から低周波数に向かって掃引し、光を出力する。なお、本実施例では、高周波数から低周波数に向かって光を掃引するように光源部５１０を構成したが、低周波数から高周波数に向かって光を掃引するように光源部を構成してもよい。ここで高周波数から低周波数に向かって掃引する場合には、逆向きに光周波数掃引する場合、つまり低周波数から高周波数に向かって掃引する場合と比べて少し大きな光出力が得られ、画質を向上させることができる。

ＭＥＭＳ制御装置５０１とＶＣＳＥＬ制御装置５０２が供給する駆動信号を固定した状態で、本実施例に係る光源部５１０を様々な周囲環境で動作させた。この場合、光源部５１０によって掃引される光の周波数範囲は最大で２９３ＴＨｚ（１０２３ｎｍ）から２７３ＴＨｚ（１０９７ｎｍ）程度まで広がった。

本実施例に係るＯＣＴ装置は、２９０.０ＴＨｚから２７５．６ＴＨｚの周波数範囲の周波数掃引光を用い、干渉光を１４.０６ＧＨｚ間隔でサンプリングして断層像を取得するよう構成されている。これに関連し、本実施例ではＦＢＧ１９１として、反射波長１０３６ｎｍ（２８９.４ＴＨｚ）、反射帯域幅０．２ｎｍ、反射率９０％のＦＢＧを用いた。

また、本実施例によるＯＣＴ装置では、光源部５１０の出力光をＦＢＧ１９１へ伝搬させる光路に配置されているカプラ１０１，１０２として、以下の分割比を有するカプラを用いた。カプラ１０１としては、カプラ１０２側に５％、カプラ１２１側に９５％の分割比を有するカプラを用いた。カプラ１０２としては、ＦＢＧ１９１側に２０％、ｋクロック生成部８０側に８０％の分割比を有するカプラを用いた。このように分割比を選択することで、光源部１０からカプラ１０１及びカプラ１０２を通ってＦＢＧ１９１に到り、ＦＢＧ１９１からカプラ１０２及びカプラ１０１を通って光源部５１０に戻る光路の透過率が１／１００００以下とすることができる。なお、カプラ１０１，１０２の分割比はこれに限られず、任意の分割比のカプラを用いることができる。

ただし、ＦＢＧ１９１からの反射光が光源部５１０に戻ると、戻り光の影響で光源部５１０の出力光のノイズが増大する場合がある。そのため、光源部５１０への戻り光はできるだけ少なくすることが望ましく、本実施例のように少なくとも１／１００００以下となるように構成することで、戻り光による光源部５１０の出力光（射出光）への影響を抑制することができる。

光検出装置１９２は、ＦＢＧ１９１で反射した２８９．４ＴＨｚの光を検出して光周波数検出信号１９３を生成する。光周波数検出信号１９３は、光源部５１０を制御するために光源部５１０内のＶＣＳＥＬ制御装置５０２に入力される。

本実施例に係る光源部５１０の制御を、図３を再び参照して説明する。ここでは、グラフ３０２の実線、並びにグラフ３０３及びグラフ３０４は光周波数掃引範囲（周波数掃引幅）が最も狭い場合、グラフ３０２の二点鎖線、並びにグラフ３０４及びグラフ３０５は光周波数掃引範囲が最も広い場合を示しているものとする。

光源部５１０の光周波数掃引速度は１００ｋＨｚで、光周波数はｓｉｎ波状に変化している。本実施例では、上述のように、光周波数掃引範囲が最も狭い場合の掃引範囲は２９１ＴＨｚから２７５ＴＨｚであり、光周波数掃引範囲が最も広い場合の掃引範囲は２９３ＴＨｚから２７３ＴＨｚである。また、ＦＢＧ１９１で検出する周波数ｆ０は２８９.４ＴＨｚである。また、画像形成に使用する周波数範囲は２９０.０ＴＨｚ（ｆ１）から２７５．６ＴＨｚ（ｆ２）である。

以下、本実施例によるＯＣＴ装置で図３の時刻Ａ，Ａ’，Ｐから時刻Ｅ，Ｓ，Ｅ’，Ｓ’をどのように決めるかを説明する。

本実施例では、ＭＥＭＳ駆動信号の周期Ｐを１０μｓとし、時刻Ａを６．０２μｓとし、時刻Ａ’を６．３９μｓとする。ここで、上記実施形態で述べた計算式を用いて時刻Ｓ，Ｅを算出すると、定数Ｃ１及びＣ２をＣ１＝Ｃ２＝０．２２μｓに設定すれば、時刻ＳはＳ＝Ａ−Ｃ１＝５．８μｓ、時刻ＥはＥ＝１．５×Ｐ−Ａ＋Ｃ２＝９．２μｓとなる。また、時刻Ｓ’はＳ’＝Ａ’−Ｃ１＝６．１７μｓ、時刻Ｅ’はＥ’＝１．５×Ｐ−Ａ’＋Ｃ２＝８．８３μｓとなる。

ＶＣＳＥＬ制御装置５０２は、時刻Ａ，Ａ’を示す光周波数検出信号１９３とＭＥＭＳ駆動信号の周期Ｐから、上記のようにして、グラフ３０４，３０６に示すようなＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１のＶＣＳＥＬ駆動信号（ゲイン媒体駆動信号）を生成する。ＶＣＳＥＬ制御装置５０２は、生成したＶＣＳＥＬ駆動信号を用いて、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１のＶＣＳＥＬの駆動を制御する。

図６を参照して、本実施例によるＯＣＴ装置において、上述のようにＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を制御した場合の作用を説明する。図６は、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１によって掃引される光周波数の時間的な変化を画像形成に使用する光の周波数範囲等と共に示す。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は光周波数を示す。本実施例では、図６に示すように、画像形成に使用する光の周波数範囲６０１と、光源部５１０の掃引される周波数範囲が最も狭くなった時の光源部５１０の出力光の周波数範囲６０２は一致する。そして、光源部５１０の掃引される周波数範囲が広い時の光源部１０の出力光の周波数範囲６０３は、画像形成に使用する周波数範囲６０１よりも少し広くなる。

これに対し、従来のように、画像形成に使用する周波数範囲を常に包含する範囲に光源部の出力光の周波数範囲を固定した場合において、掃引される周波数範囲が広い時の光源部の出力光の周波数範囲６０４を示す。

本実施例のように光周波数検出信号１９３を用いて光源部５１０の光出力を制御せずに周波数掃引範囲を固定した場合の周波数範囲６０４と比べると、本実施例では画像形成に利用されない無駄な光の出射が大幅に減っていることが図６から理解される。改善の度合いとしては、光出力範囲を固定した場合は、掃引される周波数範囲が広い時に光源から出射される無駄な光は２６．５％であるのに対し、本実施例によるＯＣＴ装置では掃引される周波数範囲が広い時でも出射される無駄な光は７％弱であった。

従って、本実施例によるＯＣＴ装置では、画像形成に寄与しない、すなわち画像形成に利用されない周波数範囲内の無駄な光の照射を減らし断層画像のＳＮＲを改善することができる。

［実施例２］
以下、図７を参照して実施例２によるＯＣＴ装置について説明する。本実施例は、光源部としてＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１（光源）の後段に光アンプ７１５を備えた光源部７１０を用いる例である。本実施例では、ＶＣＳＥＬ光源４０１を連続駆動させながら、光アンプ７１５を間欠的に駆動させることで光源部７１０の光出力を制御する。

図７は、本実施例によるＯＣＴ装置７００の概略的な構成を示す。図７において、光源部７１０及び光周波数検出部７９０以外の構成要素は、図１に示すＯＣＴ装置１００の構成要素と同様であるため、同一の参照符号を付し、説明を省略する。以下、図１に示すＯＣＴ装置１００との相違点を中心に、本実施例によるＯＣＴ装置７００について説明する。

図７を参照して、本実施例で用いる光源部７１０の詳細を説明する。光源部７１０には、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１、ＭＥＭＳ制御装置７１１、ＶＣＳＥＬ制御装置７１２、結合レンズ７１３、カプラ７１４、光アンプ７１５、光アンプ制御装置７１６（制御部）及び遅延ファイバー７１７が設けられている。

図７に示されるＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１は図４を参照して説明したＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源であり、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を駆動するためのＭＥＭＳ制御装置７１１とＶＣＳＥＬ制御装置７１２に接続されている。ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から出射された周波数掃引光は、結合レンズ７１３によって光ファイバーに導光される。

光ファイバーに導波された光は、遅延ファイバー７１７を経由した後、カプラ７１４に入射する。カプラ７１４は入射した光を光アンプ７１５側に９９％、ＦＢＧ７９１側に１％の割合で導波するように分割する。

光アンプ７１５は、カプラ７１４から導波された光を１５ｍＷまで増幅する。なお、本実施例では光アンプ７１５として半導体光増幅器を用いたが、任意の光増幅器を用いてよい。光アンプ７１５は光アンプ制御装置７１６に接続されており、光アンプ制御装置７１６（光源部制御部）は光アンプ７１５の駆動を制御することで、光源部７１０の光出力を制御する。

光源部７１０によって掃引される周波数範囲は、実施例１と同じく最も狭い場合の周波数範囲が２９１ＴＨｚから２７５ＴＨｚ、最も広い場合の周波数範囲が２９３ＴＨｚから２７３ＴＨｚである。

光周波数検出部７９０には、ＦＢＧ７９１及び光検出装置７９２が設けられている。ＦＢＧ７９１は、カプラ７１４から入射した光のうち特定の周波数を有する光を反射する。ＦＢＧ７９１で反射された反射光はカプラ７１４に入射し、光検出装置７９２に導光される。光検出装置７９２は、カプラ７１４から入射した光を検出し、光周波数検出信号１９３を生成する。なお、本実施例において、ＦＢＧ７９１で反射され、カプラ７１４を経由して光検出装置７９２に入射し検出される光の周波数ｆ０は２８９.４ＴＨｚである。

光検出装置７９２で生成された光周波数検出信号１９３は、検出部３０のＡ／Ｄ変換器１３２に入力されるとともに、光源部７１０を制御するために光源部７１０内の光アンプ制御装置７１６に入力される。

光アンプ制御装置７１６は、時刻Ａ，Ａ’を示す光周波数検出信号１９３とＭＥＭＳ駆動信号の周期Ｐから、実施例１と同様にして、図３のグラフ３０４，３０６に示されるゲイン媒体駆動信号と同様な光アンプ７１５の駆動信号を生成する。光アンプ制御装置７１６は、生成した光アンプ７１５の駆動信号に基づいて、光アンプ７１５を間欠的に駆動させ、光源部７１０からの射出光（光出力）を制御する。これにより、本実施例によるＯＣＴ装置７００では、光周波数検出部７９０からの光周波数検出信号１９３を用いて光源部７１０を制御し、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすことができる。従って、本実施例によるＯＣＴ装置７００では、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らし断層画像のＳＮＲを改善することができる。

以上のように、本実施例では、光源部７１０が光アンプ７１５を含み、周波数掃引光源１１１はＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１であり、光源部７１０はＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１が射出した周波数掃引光を光アンプ７１５で増幅して出力する。ここで、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から射出された光は、光源部７１０において、光アンプ７１５に向かう光とＦＢＧ７９１に向かう光に分割される。また、ＦＢＧ７９１は、光源部７１０のＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から射出された光のうち特定の周波数の光を反射する。光アンプ制御装置７１６が、光検出装置７９２によって、ＦＢＧ７９１からの反射光に基づいて生成された光周波数検出信号１９３を用いて、光アンプ７１５による周波数掃引光の増幅を制御する。これにより、本実施例によるＯＣＴ装置７００では、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らし断層画像のＳＮＲを改善することができる。

また、遅延ファイバー７１７は、ＦＢＧ７９１からの反射光がＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１に戻ってもＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１が出射する光に影響を与えないようにするために挿入するものである。遅延ファイバー７１７の動作を以下に説明する。

本実施例で用いたＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の第１反射鏡４０２と第２反射鏡４０３で構成される、射出する光の波長を選択する波長選択機構における波長の切換え幅である波長選択幅は、約０．５ｎｍである。そこで、本実施例では、遅延ファイバー７１７として屈折率約１．５、長さ５０ｃｍの光ファイバーを用いた。

ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から出射した光は、ＦＢＧ７９１で反射してＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１自身に戻ってくるまでに、遅延ファイバー７１７を２回通るため、少なくとも長さ１ｍのファイバーを伝搬する。このため、出射光に対してＦＢＧ７９１で反射して戻ってくる光は５ｎｓ以上遅延する。上述のように、本実施例で用いたＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の波長選択機構の波長選択幅は約０．５ｎｍである。そのため、ＦＢＧ７９１からの反射光がＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１に入射する際にＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１からの出射される光の波長と、ＦＢＧ７９１からの反射光の波長は、波長選択幅の１０倍以上異なる。

波長選択機構の波長選択特性がガウス分布に従う場合、波長選択機構に入射する光の波長が射出光の選択波長に対して波長選択幅（半値全幅（ＦＷＨＭ））の１．９倍以上波長が異なっていれば、波長選択機構を透過する光の透過率が１/１００００以下になる。そこで、射出光とＦＢＧ７９１からの反射光の波長が波長選択幅の１．９倍以上異なるようにすれば、反射光によるＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の射出光への影響を回避できる。ＦＢＧ７９１からの反射光によるＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の射出光へのノイズ増加等の影響を回避するために必要な射出光に対する反射光の遅延時間の条件は以下のようになる。光源部７１０の波長選択幅をＷ_Ａ、波長掃引幅をＷ_Ｂ、ＦＢＧ７９１で反射される光の掃引周波数をＦとした場合、必要な遅延時間Ｔ_Ｄは、Ｔ_Ｄ＝Ｗ_Ａ×１.９／（２×Ｗ_Ｂ×Ｆ）となる。

従って、遅延時間Ｔ_Ｄを達成するには、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１からＦＢＧ７９１に到り再びＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１に戻る光路の光路長ＬをＬ≧Ｗ_Ａ×１.９×ｃ／（２×Ｗ_Ｂ×Ｆ）とすればよい。ここで、ｃは光速度である。なお、当該式における光路長Ｌは、ファイバーの屈折率を１として換算した光路長である。

以上のように、本実施例によるＯＣＴ装置７００では、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の波長選択機構の選択波長と、ＦＢＧ７９１からの反射光の波長は、波長選択幅の１０倍以上波長が異なるよう構成されている。そのため、ＯＣＴ装置７００では、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１からＦＢＧ７９１に到り、ＦＢＧ７９１からＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１に戻る光路の光透過率が１／１００００以下となっている。従って、ＯＣＴ装置７００では、ＦＢＧ７９１からの反射光がＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１からの射出光に対しノイズ増加等の影響を与えることを防止することができる。

なお、本実施例によるＯＣＴ装置７００では、ＯＣＴ装置７００が画像形成に利用する光周波数範囲に関係なく、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１が出力できる光周波数範囲内であれば自由にＦＢＧ７９１の反射波長を選ぶことができるという利点もある。

［実施例３］
以下、図８及び９を参照して、本発明の第３実施例によるＯＣＴ装置について説明する。本実施例は、光周波数検出部で生成した光周波数検出信号を用いて、光源部内のＭＥＭＳデバイスを制御する実施例である。本実施例によるＯＣＴ装置は、光源部８１０以外、図１に示したＯＣＴ装置１００と同様の構成を有するため、同一の参照符号を用い、ＯＣＴ装置１００との相違点を中心に説明する。図８を参照して、本実施例で用いる光源部８１０の詳細を説明する。

図８は本実施例に係る光源部８１０の概略的な構成を示す。本実施例では、光源部８１０の光周波数掃引速度は１００ｋＨｚとした。また、光源部８１０は周波数掃引光源として図４に示したＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を用いる。光源部８１０にはＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１、ＭＥＭＳ制御装置８０１、ＶＣＳＥＬ制御装置８０２、結合レンズ８０３、及び光出力ファイバー８０４が設けられている。

本実施例において、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１にはＭＥＭＳ制御装置８０１とＶＣＳＥＬ制御装置８０２が接続されている。ＭＥＭＳ制御装置８０１及びＶＣＳＥＬ制御装置８０２は、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を制御する光源部制御部８１２（制御部）に含まれる。光源部８１０では、ＭＥＭＳ制御装置８０１とＶＣＳＥＬ制御装置８０２が協調的に動作しＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１を制御することで、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から周波数掃引光が射出される。ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１から射出された周波数掃引光は、結合レンズ８０３によって集光され、光出力ファイバー８０４に入射する。

光源部８１０は、少なくとも２９１ＴＨｚ（１０３０ｎｍ）から２７５ＴＨｚ（１０９０ｎｍ）の光を高周波数から低周波数に向かって掃引し、光を出力する。ＭＥＭＳ制御装置８０１は、光周波数検出部９０で生成した光周波数検出信号１９３を用いてＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１内の第２反射鏡４０３を駆動する。

図９を参照して、ＭＥＭＳ制御装置８０１の動作を説明する。図９には、ゲイン媒体駆動信号を示すグラフ９０１、及び光源部８１０からの射出光の光周波数を示すグラフ９０２が示されている。なお、グラフ９０２において、二点鎖線は周囲環境の変化に応じて第２反射鏡４０３の振動振幅が変化して、光源部９１０から射出される光の周波数範囲が変化した場合の光源部９１０から射出される光の周波数を表している。また、グラフ９０２には、本実施例によるＯＣＴ装置において画像形成に利用される、光源部８１０からの光の周波数範囲９１１（周波数ｆ１〜ｆ２）が示されている。さらに、グラフ９０２においては、光源部８１０から射出される光のうち、画像形成に利用される光９１２が太線で示されている。なお、周波数ｆ０はＦＢＧ１９１で反射され、光検出装置１９２で検出される光の周波数を示す。

また、図９には、光周波数検出部９０で生成した、周波数ｆ０の光を検知した光周波数検出信号１９３（ＦＢＧ検出信号）を示すグラフ９０３、及び第２反射鏡４０３を駆動するＭＥＭＳ駆動信号を示すグラフ９０４が示されている。なお、図９に示す各グラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸はそれぞれ信号強度や光周波数を示す。

まず、グラフ９０２に示される実線のようにｓｉｎ波状に周波数が変化する周波数掃引光が出力されていたものとする。周囲環境の変化により、二点鎖線で示されように光源部８１０から出力される周波数掃引光の周波数範囲が変化すると、グラフ９０３に示されように光周波数検出信号１９３が出力される時刻が時刻Ａから時刻Ａ’に変化する。なお、光周波数検出信号１９３が出力される時刻、時刻Ａ、及び時刻Ａ’は、図３と同様に、ＭＥＭＳ駆動信号の立ち上がりの時刻を基準とした時刻である。

ここで、本実施例では、光周波数検出信号１９３をモニターして、光周波数検出信号１９３が出力される時刻が常に時刻Ａと一致するように、グラフ９０４に示されるＭＥＭＳ駆動信号の電圧を制御する。具体的には、グラフ９０３に示されるように、光周波数検出信号１９３が出力される時刻が時刻Ａから時刻Ａ’に遅延した場合には、ＭＥＭＳ駆動信号の電圧をグラフ９０４に示すように、電圧９１３から電圧９１４に下げる。これにより、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１の第２反射鏡４０３による周波数掃引幅（波長掃引幅）を狭め、光周波数検出信号１９３が出力される時刻を時刻Ａと一致させる。

なお、本実施例ではＭＥＭＳ駆動信号の電圧を制御したが、電圧を一定にして駆動パルス幅を制御する等、様々な制御方法によって、光周波数検出信号１９３が出力される時刻を常に時刻Ａと一致させることができる。

以上のように、本実施例では、光源部制御部８１２は、光周波数検出信号１９３を用いて、第２反射鏡４０３（ＭＥＭＳデバイス）の駆動を制御する。より具体的には、光源部制御部８１２が、光周波数検出信号１９３を用いて、ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源４０１内のＭＥＭＳの波長選択フィルタを構成する第２反射鏡４０３を制御することで、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らすことができる。これにより、本実施例によるＯＣＴ装置では、画像形成に寄与しない無駄な光の照射を減らし断層画像のＳＮＲを改善することができる。

なお、上記実施形態及び実施例において、光源部制御部やＭＥＭＳ制御装置、ＶＣＳＥＬ制御装置は、モジュールとしてＭＰＵやＣＰＵなどのプロセッサによって実現されてもよいし、ＡＳＩＣなどの回路によって実現されてもよい。

以上、一実施形態及び実施例１乃至３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、上述の実施形態及び実施例は、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。

１０：光源部、２０：干渉部、３０：検出部、４０：情報取得部、１００：ＯＣＴ装置（光干渉断層計）、１１１：周波数掃引光源（光源）、１１２：光源部制御部（制御部）、１９１：ＦＢＧ（光学フィルタ装置）、１９２：光検出装置、１９３：周波数検出信号（検出信号）

Claims (11)

1. 射出する光の周波数を掃引する光源部と、
   前記光源部から射出された光を被検体の眼底へ照射する照射光と参照光に分割し、前記眼底からの前記照射光の反射光と前記参照光による干渉光を発生させる干渉部と、
   前記眼底を前記照射光で走査する走査部と、
   前記干渉光を検出する検出部と、
   前記検出部によって検出された前記干渉光に基づいて、前記眼底の情報を取得する情報取得部と、
   前記光源部から射出された光のうち特定の周波数の光を反射又は透過する光学フィルタ部と、
   前記光学フィルタ部からの反射光又は透過光を受光して検出信号を生成する光検出装置と、
   を備え、
   前記光源部は、
   前記光源部から射出される光の周波数掃引に用いられるＭＥＭＳデバイスを有する光源と、
   前記検出信号を用いて、前記光源部の光出力を制御する制御部と、
   を含む、光干渉断層計。
2. 前記光源の光出力はオンオフ切り換え可能であり、
   前記制御部は、前記検出信号を用いて、前記光源の光出力をオンする時間及びオフする時間を制御する、請求項１に記載の光干渉断層計。
3. 前記制御部は、前記検出信号を用いて、前記光源において光を発するゲイン媒体の駆動を制御する、請求項１又は２に記載の光干渉断層計。
4. 前記ＭＥＭＳデバイスの駆動の周期をＰとし、
   前記ＭＥＭＳデバイスを駆動させる駆動信号の立ち上がりを基準として、前記光検出装置で前記検出信号を生成する時刻をＡとし、該光干渉断層計によって画像形成に利用される光が前記光源から出力される開始時刻をＳ、終了時刻をＥとし、
   Ｃ１及びＣ２を所定の定数としたとき、
   前記制御部は、Ｓ＝Ａ−Ｃ１、Ｅ＝１．５×Ｐ−Ａ＋Ｃ２となるように、前記ゲイン媒体の駆動を制御する、請求項３に記載の光干渉断層計。
5. 前記制御部は、前記検出信号を用いて、前記ＭＥＭＳデバイスの駆動を制御する、請求項１に記載の光干渉断層計。
6. 前記光源から前記光学フィルタ部に到り、前記光学フィルタ部から前記光源に戻る光路の光透過率が１／１００００以下である、請求項１に記載の光干渉断層計。
7. 前記光源から前記光学フィルタ部に到り、前記光学フィルタ部から前記光源に戻る光路の光路長は、前記光源部の波長選択幅をＷ_Ａとし、波長掃引幅をＷ_Ｂとし、前記光学フィルタ部によって反射される光の掃引周波数をＦとし、光速をｃとし、前記光路長をＬとしたとき、
   Ｌ≧Ｗ_Ａ×１.９×ｃ／（２×Ｗ_Ｂ×Ｆ）
   である、請求項１に記載の光干渉断層計。
8. 前記光学フィルタ部はファイバーブラッググレーティングである、請求項１に記載の光干渉断層計。
9. 前記光源部はさらに光アンプを含み、
   前記光源はＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源であり、
   前記光源部は前記ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源が射出した周波数掃引光を前記光アンプで増幅して出力する、請求項１又は２に記載の光干渉断層計。
10. 前記制御部は、前記検出信号を用いて、前記光アンプによる前記周波数掃引光の増幅を制御する、請求項９に記載の光干渉断層計。
11. 前記ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源から射出された光は、前記光源部において、前記光アンプに向かう光と前記光学フィルタ部に向かう光に分割され、
    前記光学フィルタ部は、前記光源部の前記ＭＥＭＳ‐ＶＣＳＥＬ光源から射出された光のうち前記特定の周波数の光を反射又は透過する、請求項９又は１０に記載の光干渉断層計。

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